ＭＥＭＳで作製する常閉型微小サンプルホルダ
【課題】 機構の駆動に高電圧を必要とせず試料の把持に際し試料へのダメージを与えることがなく、しかも微細なサンプルを人為的ミスによる破損・紛失することなく、操作に熟練技術を要することもないＴＥＭ試料の安全迅速なハンドリング手法を提示すること、また、それを実現する構造的にも単純な微小サンプルホルダを提供する。
【解決手段】 本発明の常閉型微小サンプルホルダは、半導体シリコンプロセス技術によって作製されたものであって、試料を把持する２本の針状体１ａ，１ｂからなる先端部材を有し、該２本の針状体は常時近接又は所定の間隙を持って対向配置されると共に、電極間に電圧が与えられると前記２本の針状体を離反駆動させる静電アクチュエータ２ａ，２ｂとを備え、電圧が印加されると前記２本の針状体の間隔が開き、電圧が解除されると弾性力で間隔が戻るようにした。
【解決手段】 本発明の常閉型微小サンプルホルダは、半導体シリコンプロセス技術によって作製されたものであって、試料を把持する２本の針状体１ａ，１ｂからなる先端部材を有し、該２本の針状体は常時近接又は所定の間隙を持って対向配置されると共に、電極間に電圧が与えられると前記２本の針状体を離反駆動させる静電アクチュエータ２ａ，２ｂとを備え、電圧が印加されると前記２本の針状体の間隔が開き、電圧が解除されると弾性力で間隔が戻るようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は集束イオンビーム（ＦＩＢ）装置や走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）といった分析装置に付属するものであって、微小サンプルを分離、摘出、格納する等の取り扱い、微小サンプルの加工や観察の際の微小サンプル保持機能を備えた常閉型の微小サンプルホルダに関する。
【背景技術】
【０００２】
微小サンプルを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や走査型イオン顕微鏡（ＳＩＭ）で観察しながら導体ウエハ等からその一部を切り出して摘出し試料台等に移送し固定することが、ＴＥＭ試料加工用として不良欠陥部分の切り出しなどの際に行われている。このような微細な摘出試料の移送手段としては、バイモルフ型圧電素子を単体、または複数用いて構成しているものがある。例えば特許文献１にはバイモルフ圧電素子の撓みによって発生するバイモルフ型圧電素子１０２の支点を中心とする円周方向のずれＤＹを自動的に補正し、微細な操作にも適用できる操作性のよいプローブ移動装置，マイクロピンセット装置を提供することを目的とし、積層型圧電素子１０１の伸縮方向にバイモルフ型圧電素子１０２を配置し、バイモルフ型圧電素子の両面に貼り付けた歪みゲージ素子１０３と補正回路１０５とで補正量を発生し、積層型圧電素子の伸縮により、プローブ先端の移動軌跡が直線的に変位するようにしたものが提示されている。この移送手段は操作性の点で工夫がなされているものの、その駆動は圧電素子を用いるものであるため、試料近傍にＳＥＭやＳＩＭのドリフトなどの光学系の影響を与えたりサンプルの電気的破壊の要因となる高圧の印加を要する。また試料を掴むために先端の位置や形状を揃える調整も必要とする。
【０００３】
また、特許文献２には微小試料片およびまたはその周辺領域を汚染することなく、確実で安定的な微小試料片の分離、摘出、格納を行う装置および方法を提供することを目的とし、試料基板から観察すべき領域を含む試料片をイオンビームスパッタ法により分離し、試料を押し込んで保持し、引き抜いて分離するための、根元に比較して先端が細く、該先端部が割れている形状で、該形状により得られる試料片を保持する部位の弾性変形による力で試料片を保持する棒状部材からなる針部材を用いて、前記試料片を試料基板から摘出し、試料片を載置するための載置台上へ移動させた後、前記針部材と前記試料片を分離することで該試料片の格納を行う技術が開示されている。この移送手段は微小サンプルを把持する際に高圧の印加を必要としない。また、この発明はＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）というガス中の成分をビーム照射位置に堆積させる方法によるプローブと試料片との固着が必要なくその手法に比べ作業時間の短縮になる。しかし、割れ目に挟んで押し込みピンセット形態で試料片を把持する形態を採るものであるため、顕微鏡観察しながらマニピュレータを操作して試料片を挟み込む作業はかなりの熟練技術を必要とする。又、試料片の解放に際してはＦＩＢエッチングによって針先端部を切除する作業が必要となる。更に、サンプルのサイズや形状によって割れ目のサイズや形状を変更しなければならないし、試料片を挟み込む際に無理な力が加わって試料片を傷つけてしまうことがある。
【０００４】
更に、特許文献３には集束イオンビームによる試料片作成後に行われる試料片のサンプリング作業を、大気中下で簡易な手法により低コストで的確に行うことができ、しかも、ＴＥＭの高倍率観察を実現でき、試料片の追加工も可能にすることを目的とし、試料基板の表面に集束イオンビームを照射して微細な試料片を作製した後、試料基板を大気中の光学顕微鏡下に搬送し、この光学顕微鏡下で、複数の指片を有し少なくとも指片の一つが微細な３自由度動作を行い得るマイクロマニピュレータを用いて、試料片を試料基板より摘出しかつ透過電子顕微鏡観察用のグリッドに固定する技術が開示されている。しかし、ここに提示された複雑な機構を備えたマイクロマニピュレータを操作して少なくとも２本のアームを動かしその先端部を位置合わせしつつ微細試料片を把持・移送・解放といった動作を実行することは容易ではなく、かなりの熟練技術を要するところである。
【特許文献１】特開２０００−２６３０号公報 （第２頁、図１）
【特許文献２】特開２００２−３３３３８７号公報 （第６頁、図３）
【特許文献３】特開２００３−６５９０５号公報 （第４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、上記した従来機構の欠点を克服した分析装置の微小サンプルピックアップ機構を提供すること、すなわち、機構の駆動に高電圧を必要とせず試料の把持に際し試料へのダメージを与えることがなく、しかも微細なサンプルを人為的ミスによる破損・紛失することなく、操作に熟練技術を要することもないＴＥＭ試料の安全迅速なハンドリング手法を提示すること、また、それを実現する構造的にも単純な微小サンプルホルダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の常閉型微小サンプルホルダは、試料を把持する２本の針状体からなる先端部材を有し、該２本の針状体は常時近接又は所定の間隙を持って対向配置されると共に、前記２本の針状体を離反駆動させる静電アクチュエータとを備え、駆動力が与えられると前記２本の針状体の間隔が開き、駆動力が解除されると構造物の持つ弾性力で間隔が戻るようにした。
また、このアクチュエータを静電アクチュエータとした。
また、この常閉型微小サンプルホルダは、半導体シリコンプロセス技術によって作製されたものである。そのため、サンプルホルダの針状体からなる先端部２つの位置が試料をピックアップ保持の際に揃っている特徴を持つ。
本発明の常閉型微小サンプルホルダは、リソグラフ用のマスクパターンによってホルダーの基本形状を形成し、ＦＩＢ加工によって静電アクチュエータ部を含む構造体、先端形状のサイズと形状の微調整を行うようにした。
また、本発明の常閉型微小サンプルホルダは、半導体シリコンプロセス技術によって作製された段階では２本の針状体からなる先端部が繋がっているものも含む。
【０００７】
本発明の常閉型微小サンプルホルダの保持力調整方法は、繋がっている先端部をＦＩＢ加工で切断分離する際に、その間隙量を変化させることにより挟持力を調整できるようにした。
本発明の常閉型微小サンプルホルダの使用法は、ＦＩＢ装置に設置され、試料から切り出された微小サンプルをピックアップして試料台上に移送するものとしてＴＥＭ試料作製に用いられる。
また、本発明の常閉型微小サンプルホルダの他の使用法は、ＦＩＢ装置に設置され、微小サンプルをピックアップ保持してしてＦＩＢ加工に用いられる。
また、本発明の常閉型微小サンプルホルダの他の使用法は、ＴＥＭ装置に設置され、微小サンプルをピックアップ保持してしてＴＥＭ観察に用いられる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の常閉型微小サンプルホルダは、静電駆動方式を採用したため駆動の際して従来の圧電素子駆動のものに比べ印加電圧が低く、試料へのダメージ等の影響が少ない。また、動作が電極間に電圧が与えられると２本の針状体の間隔が開き、電圧が解除されると弾性力で間隔が戻るようにした所謂常閉型のサンプルホルダであるから、サンプルを把持する際とサンプルを解放するときにだけ電圧を印加すればよく、微小試料片の分離、摘出、格納を行う動作中は無加電で自らの弾性力によって該試料片をホールドする。したがって、ホルダは安定状態で該試料片を把持するし、省エネルギー形態となる。
また、本発明の常閉型微小サンプルホルダは、半導体シリコンプロセス技術によって作製されたものであるから、２本の針状体の先端部が所望間隔で正確に対峙する配置で作製できるなど、微細な構造物を所望の大きさで精密に作製することが出来、しかも同時に沢山の均一製品を製造することが出来る。したがって、消耗品である微小サンプルホルダを安価に安定供給することが出来る。
更に、本発明の常閉型微小サンプルホルダは、リソグラフ用のマスクパターンによってホルダーの基本形状を形成し、ＦＩＢ加工によって微調整を行うようにしたことにより、取り扱う微小サンプルに応じて好適な先端形状、あるいはホルダの保持力を調整することが出来る。
また、本発明の常閉型微小サンプルホルダは、半導体シリコンプロセス技術によって作製された段階では２本の針状体からなる先端部が繋がっているものとすることにより、取り扱う微小サンプルに応じて多様な対応を取ることが出来る。すなわち、繋がっている先端部をＦＩＢ加工で切断分離する際に、その間隙量を変化させることにより微小サンプルホルダとしての挟持力を調整することができる。この形態と調整方法はアクチュエータが静電型のものに限らず、熱駆動や圧電駆動型のものにも有効である。
【０００９】
ＦＩＢ装置に設置された本発明の常閉型微小サンプルホルダは、無加電状態で安定して微小サンプルを把持する作用効果を備えているので、試料から切り出された微小サンプルをピックアップして試料台上に固定するＴＥＭ試料作製において、その微小試料片の分離、摘出、格納を行うピックアップ・移送手段として好適に用いることができる。
また、ＦＩＢ装置に設置された本発明の常閉型微小サンプルホルダは、アクチュエータが無駆動の状態で安定して微小サンプルを把持する作用効果を備えているので、微小サンプルを試料台に固定することなくピックアップ保持した状態で当該微小サンプルのＦＩＢによる追加加工を実行することが出来る。
ＴＥＭ装置に設置された本発明の常閉型微小サンプルホルダは、アクチュエータが無駆動の状態で安定して微小サンプルを把持する作用効果を備えているので、微小サンプルを試料台に固定することなくピックアップ保持した状態で当該微小サンプルのＴＥＭ観察を実行することが出来る。
更に、ＦＩＢ装置とＴＥＭ装置の複合機に設置された本発明の常閉型微小サンプルホルダは、アクチュエータが無駆動の状態で安定して微小サンプルを把持する作用効果を備えているので、微小サンプルを試料台に固定することなくピックアップ保持した状態で当該微小サンプルのＦＩＢによる追加加工とＴＥＭ観察を同一チャンバ内で連続して実行することができ、作業時間を大幅に短縮してサンプル試験を行うことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は前述した課題を解決するものとして、微小なサンプルの取り扱いを必要とするＦＩＢやＳＥＭといった分析・観察装置におけるピックアップ機構の把持部に静電アクチュエータを備えた常閉型のホルダを採用することに想到したものである。静電駆動方式を採用したため、駆動に際して従来の圧電素子駆動のものに比べ同程度の駆動に際して必要とされる電圧は桁違いに小さくて済むことになり、試料へのダメージ等の影響が少ない。また、常閉型のホルダはいわば洗濯挟み形態で、挟み込むときと外すときだけ力を要し、常時は自らのスプリング力が作用して挟持するものであり、一般のピンセットのように常時は自らのスプリング力で開いているものとは逆作用のものである。本発明の常閉型微細サンプルホルダは図１のＡに示すモデルのようにサンプルを把持する１対の針状体を備え、該２本の針状体１ａ，１ｂを離反駆動させる静電アクチュエータ２ａ，２ｂを備える。静電アクチュエータ２ａ，２ｂは互いに入り組んで対峙する櫛歯状の電極を有しており、この構造によって単に２枚の平板電極に比べて駆動力が増すことになる。この電極間に電圧が印加されると、該２本の針状体１ａ，１ｂが離反駆動され、サンプルを挟み込むように両間隔が開く。電圧印加が解除されると静電アクチュエータの駆動力はなくなり、本来の２本の針状体１ａ，１ｂの間隔に戻ろうとする。その際、その間隙内にサンプルが存在するとそれを挟持することになるが、その保持力はサンプルを挟持した際の該２本の針状体１ａ，１ｂの間隔と本来の間隔との差分が弾性変形量となって、これに対応した値となる。この常閉型のサンプルホルダはサンプルを把持する際とサンプルを解放するときにだけ電圧を印加すればよく、微小試料片の分離、摘出、格納を行う動作中は無加電で自らの弾性力によって該試料片をホールドする。自らの弾性力によるサンプル把持は静的動作であるため、一定した安定動作となる。但しその挟持力は把持するサンプルの厚さとホルダ素材の弾性係数と形状によって決まるため、把持するサンプルとの関係で適度の挟持力が作用するように、無加電時における２本の針状体先端部の間隔等、ホルダの形状は設計上重要な要素となる。
【００１１】
本発明の常閉型微小サンプルホルダは、半導体シリコンプロセス技術によって作製されたものである点に一つの特徴がある。最近のナノオーダーの試料を取り扱うマイクロマシンの製造技術、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）とも呼ばれる技術、具体的にはリソグラフィックな手法よって製造される半導体製造技術を応用するものである。この半導体シリコンプロセス技術は、二次元パターンを積層状に構築して三次元微細構造物を形成することができる。微小サンプルホルダは微細な試料片を挟み保持しなければならないため、ホルダの先端部は互いに近接した位置に配置される。本発明の常閉型微小サンプルホルダは、半導体シリコンプロセス技術によって作製するため、基板方向に正確に静電アクチュエーターによって駆動させることが可能である。
図１のＢは、半導体シリコンプロセス技術によって作製する本発明に係る常閉型微小サンプルホルダのモデルである。２本の針状体１ａ，１ｂを中央に位置を揃え、該２本の針状体１ａ，１ｂを挟むように両側に平板状の静電アクチュエータ２ａ，２ｂを配置し、該静電アクチュエータ２ａ，２ｂと前記２本の針状体１ａ，１ｂとは局部的に結合部材で連結され同一平面内に形成された構造となっている。静電アクチュエータ２ａ，２ｂにおいて針状体１ａ，１ｂと結合部材で連結された内側部分は可動部となり、外側部分が固定部となる。また、針状体１ａ，１ｂ先端部分と反対側の基部１ｃは連結されていて、静電アクチュエータ２ａ，２ｂの両電極に電圧が印加されると内側部分は外側部分に吸引され、その力は結合部材を介して２本の針状体１ａ，１ｂの間隔を広げるように作用する。すると、自由端となっている針状体１ａ，１ｂ先端部分はサンプルを挟み込むことが出来るように広げられるが、これは丁度基部１ｃで一体にされた２枚の板バネが、中央部で両側に引かれて先端側が開いた形態となる。続いて静電アクチュエータ２ａ，２ｂの両電極に電圧印加が停止されると電極間の吸引力はなくなり、２本の針状体１ａ，１ｂの先端部間隔は自らの弾性力で間隔がもとに戻るように作動する。1ｄはSiO2の絶縁物で形成されており、Si基板の2電極間とは絶縁されているが、構造的につながっており先端の１ａと１ｂの位置関係を保持している。なお、１ｃに示される板ばね構造は図の形状に限らず、図1のＣのように同一基板内に板ばねを作りこみ、ばねとの連結構造で弾性を持たせてもよい。
【００１２】
このホルダ機構が観察装置または分析装置におけるマニピュレータの先端部等に取り付けられる。例えば図２に示すように前記マニピュレータを操作してこの微小サンプリングホルダ３を移動させ、半導体ウエハの特定箇所を切り出し加工したサンプル近傍位置に到達したところでマニピュレータの操作を一旦停止し（Ａの状態）、電極間に電圧を供給すると該２本の針状体１ａ，１ｂの先端部が開き微小試料片５を挟み込める状態となる。更に移動して試料片５を挟み込み、その状態で電圧の供給を停止すると前記２本の針状体１ａ，１ｂの先端部がもとの間隔に戻り、微小サンプルをその間に挟持することが出来る。サンプルがこのホルダ機構により挟持されたならマニピュレータを操作して微小サンプルを本体からピックアップし、試料台の位置まで移送する。次に試料台４上にサンプルを位置させた後に微小試料片５をＦＩＢを用いたＣＶＤにより固定する。そこで電極間に電圧を供給すると２本の針状体１ａ、１ｂの先端部は開き挟持していた微小試料片５を開放することで試料台４の固定面上に任意の姿勢で載置することができる。（Ｂの状態）試料台４上に固定された微小試料片は、ＴＥＭ観察において電子の透過を得るために、ＦＩＢを照射して薄片化加工を実行する。（Ｃの状態））以上のプロセスでＴＥＭ試料が作成される。
【００１３】
本発明の常閉型微小サンプルホルダは、静電アクチュエータの駆動力が解除された状態で試料片を挟持するもので、その挟持力は把持するサンプルの厚さとホルダ素材の弾性係数と形状によって決まるため、把持するサンプルとの関係で適度の挟持力が作用するように、無加電時における２本の針状体先端部の間隔等、ホルダの形状は設計上重要な要素となる。本発明では半導体シリコンプロセス技術によってこのホルダー構造を作製するので、微細構造体でありながら２本の針状体先端部の間隔等、ホルダの形状はシリコンの弾性係数を考慮して設計され、精巧に作られる。リソグラフ用のマスクパターンによってホルダーの基本形状を形成し、必要な微調整はＦＩＢエッチング加工によって行うことができる。図３のＡに２本の針状体先端部形状を示したが、この様に角柱状である必要はなく適宜設計できる。図３のＢに２本の針状体１ａ，１ｂの先端部間距離および先端形状を異にしたものを示したが、左側が無加電の閉状態を示し、右側が静電アクチュエータが駆動した開状態を示している。この開いた針状体先端部間に把持すべき微小サンプルが存在すると、電圧印加を停止した時に閉状態に戻ろうとして該微小サンプルを挟持する。この挟持する力は、無加電の閉状態時のクリアランスの量によって違ってくる。すなわち、サンプルを挟持した際の２本の針状体１ａ，１ｂの先端部間距離は把持する微小サンプルの厚さに応じて異なり、その値と無加電の閉状態時のクリアランスとの差分が弾性変形量となる。挟持力はこれに対応した値となるため、適正な挟持力を得るためには取り扱う微小サンプルの厚さに応じて閉状態時のクリアランスの量を調整することが重要となる。
【００１４】
本発明の常閉型微小サンプルホルダが半導体シリコンプロセス技術によって作製されることのメリットは精緻な工作が可能というだけでなく、同じものを同時に沢山製造することが出来る点である。図３のＣに示したように２本の針状体からなる先端部材が繋がった形態のものを半導体シリコンプロセス技術によって作製しておき、サンプルに応じた間隔量を調整し、また先端形状も同様にＦＩＢ加工で適宜調整することで、同一部品を簡単な加工によって多様な挟持力のホルダとして供給することが出来、サンプルに応じてＭＥＭＳプロセスの段階で先端形状を変更しなくてもよいので、コストを下げることが出来る。
【実施例１】
【００１５】
図４中央に本発明に係る常閉型微小サンプルホルダ３がマイクロマニュピュレータ７に取り付けられたＦＩＢ装置を示す。本発明に係る常閉型微小サンプルホルダ３がマイクロマニュピュレータ７に取り付けられていることにより、図２に示して前述したようなＴＥＭ試料作製に用い、試料本体から切り出された微小サンプル５をピックアップし、試料台４上に移送して固定し、薄片化加工を実施できる。また、同時に図３で示す先端形状のＦＩＢ加工もサンプルに応じて加工あるいは変更を行うことが出来る。本実施例の有効な利用法として、図４の右側に示した微小サンプル保持形態において、試料台に固定しなくてもそのまま薄片化加工など微小サンプル５の再加工が実施できることである。従来の常識としてピックアップした微小サンプルは試料台上に固定した後再加工を施すものとされている。しかし、本実施例の形態であれば、必ずしも試料台に固定する必要はなく安定した保持状態の下でそのままＦＩＢ加工を実施することが可能である。これは試料台にＦＩＢによるＣＶＤなどの方法で固定する手間が省け、作業上大きな効率化が図れる。なお、微小サンプル５はＴＥＭ観察したい箇所を薄片化するのでサンプルホルダで掴んだ箇所へのビームの照射を避けることで観察後にサンプルホルダを再利用することが出来る。
【実施例２】
【００１６】
図５に本発明に係る常閉型微小サンプルホルダをマイクロマニュピュレータに取り付けたＴＥＭ装置を示す。中央上部にあるのがＴＥＭ装置である。ＴＥＭ装置内に配置されたマイクロマニュピュレータに試料台４を把持させることにより、ＴＥＭ装置内において、ＦＩＢ装置によって作成された微小試料片５が試料台４に固定された形態のＴＥＭ試料を観察できることは当然として、本実施例の装置によれば、微小試料片５を試料台４に固定しなくても、図中左側に示したように常閉型微小サンプルホルダ３に微小試料片５が把持された状態でＴＥＭ観察を行うことが出来る。本発明に係る常閉型微小サンプルホルダ３は無加電で、自らの弾性力によって微小試料片５を保持する機能を備えているため、従来の試料台４に固定されたＴＥＭ試料に替えて本発明に係る常閉型微小サンプルホルダ３がその役割を兼ねることが出来る。更に、マイクロマニュピュレータから切り離し個々のＴＥＭ試料として管理することも可能である。このサンプルホルダ３を用いることで、サンプル加工の後にサンプルをピックアップするところまでは従来と同様のプロセスを踏むが、サンプルの移動および再固定を必要としないためＴＥＭ観察までのプロセスの短縮となり、時間短縮とサンプル紛失のリスクを少なくすることができる。
【実施例３】
【００１７】
次に、図６に本発明に係る常閉型微小サンプルホルダが従来のＴＥＭホルダ８にメッシュとして装着されＴＥＭサンプルとして使用される実施例を提示する。微小サンプルホルダ３はＴＥＭホルダ８の先端部９に設置されＴＥＭ１０の試料室１１に挿入され観察される。この方法ではＦＩＢ装置によって加工したＴＥＭ試料をすぐにＴＥＭホルダ８にはめ込んで観察することが出来るため、ＴＥＭ観察によって初めて判る必要な再加工なども効率的に行えるという利点を備えている。本発明に係る常閉型微小サンプルホルダに係るこの実施例装置では、図２に示したように本体試料６からピックアップし、無加電状態で微小試料片５を保持した形態で試料台４に固定する工程を省き、微小サンプルホルダ３で把持した状態で直接ＦＩＢによる薄片化加工を実行し、更に微小サンプルを保持した形態でそのままＴＥＭ観察を実行することが可能である。従来のＦＩＢ装置による試料片切り出し加工、ピックアップして試料台への固定、ＦＩＢによる薄片化加工、ＴＥＭ装置１０への移送、チャンバの真空化、ＴＥＭ観察という手順に比べ画期的に効率的な加工観察が実行できる。常閉型微小サンプルホルダを、汎用のＴＥＭホルダ８用メッシュとして使用する場合、従来の装置の変更が無くても利便性を高めることができ、またサンプル作成に大幅な時間短縮を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る常閉型微細サンプルホルダのモデルを示す図である。
【図２】本発明に係る常閉型微細サンプルホルダを備えたＦＩＢ装置によるＴＥＭ試料作製プロセスを説明する図である。
【図３】本発明に係る常閉型微細サンプルホルダの先端部形状とその挟持力を説明する図である。
【図４】本発明に係る常閉型微細サンプルホルダを備えたＦＩＢ装置の説明図である。
【図５】本発明に係る常閉型微細サンプルホルダを備えたＴＥＭ装置の説明図である。
【図６】ＴＥＭサンプルを挟持したサンプルホルダを従来のＴＥＭ試料ホルダーに対応させて使用する場合の説明図である。
【図７】圧電素子を用いて駆動する従来のピックアップ機構を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
1a，1b 針状体 1c 板ばね構造
1d 絶縁連結材 2a，2b 静電型アクチュエータ
３ 微小サンプルホルダ ４ 試料台
５ 切り出し試料片 ６ 試料本体
７ マイクロマニピュレータ ８ 汎用TEMホルダ
９ TEMホルダ先端部 １０ TEM
１１ TEM試料室
【技術分野】
【０００１】
本発明は集束イオンビーム（ＦＩＢ）装置や走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）といった分析装置に付属するものであって、微小サンプルを分離、摘出、格納する等の取り扱い、微小サンプルの加工や観察の際の微小サンプル保持機能を備えた常閉型の微小サンプルホルダに関する。
【背景技術】
【０００２】
微小サンプルを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や走査型イオン顕微鏡（ＳＩＭ）で観察しながら導体ウエハ等からその一部を切り出して摘出し試料台等に移送し固定することが、ＴＥＭ試料加工用として不良欠陥部分の切り出しなどの際に行われている。このような微細な摘出試料の移送手段としては、バイモルフ型圧電素子を単体、または複数用いて構成しているものがある。例えば特許文献１にはバイモルフ圧電素子の撓みによって発生するバイモルフ型圧電素子１０２の支点を中心とする円周方向のずれＤＹを自動的に補正し、微細な操作にも適用できる操作性のよいプローブ移動装置，マイクロピンセット装置を提供することを目的とし、積層型圧電素子１０１の伸縮方向にバイモルフ型圧電素子１０２を配置し、バイモルフ型圧電素子の両面に貼り付けた歪みゲージ素子１０３と補正回路１０５とで補正量を発生し、積層型圧電素子の伸縮により、プローブ先端の移動軌跡が直線的に変位するようにしたものが提示されている。この移送手段は操作性の点で工夫がなされているものの、その駆動は圧電素子を用いるものであるため、試料近傍にＳＥＭやＳＩＭのドリフトなどの光学系の影響を与えたりサンプルの電気的破壊の要因となる高圧の印加を要する。また試料を掴むために先端の位置や形状を揃える調整も必要とする。
【０００３】
また、特許文献２には微小試料片およびまたはその周辺領域を汚染することなく、確実で安定的な微小試料片の分離、摘出、格納を行う装置および方法を提供することを目的とし、試料基板から観察すべき領域を含む試料片をイオンビームスパッタ法により分離し、試料を押し込んで保持し、引き抜いて分離するための、根元に比較して先端が細く、該先端部が割れている形状で、該形状により得られる試料片を保持する部位の弾性変形による力で試料片を保持する棒状部材からなる針部材を用いて、前記試料片を試料基板から摘出し、試料片を載置するための載置台上へ移動させた後、前記針部材と前記試料片を分離することで該試料片の格納を行う技術が開示されている。この移送手段は微小サンプルを把持する際に高圧の印加を必要としない。また、この発明はＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）というガス中の成分をビーム照射位置に堆積させる方法によるプローブと試料片との固着が必要なくその手法に比べ作業時間の短縮になる。しかし、割れ目に挟んで押し込みピンセット形態で試料片を把持する形態を採るものであるため、顕微鏡観察しながらマニピュレータを操作して試料片を挟み込む作業はかなりの熟練技術を必要とする。又、試料片の解放に際してはＦＩＢエッチングによって針先端部を切除する作業が必要となる。更に、サンプルのサイズや形状によって割れ目のサイズや形状を変更しなければならないし、試料片を挟み込む際に無理な力が加わって試料片を傷つけてしまうことがある。
【０００４】
更に、特許文献３には集束イオンビームによる試料片作成後に行われる試料片のサンプリング作業を、大気中下で簡易な手法により低コストで的確に行うことができ、しかも、ＴＥＭの高倍率観察を実現でき、試料片の追加工も可能にすることを目的とし、試料基板の表面に集束イオンビームを照射して微細な試料片を作製した後、試料基板を大気中の光学顕微鏡下に搬送し、この光学顕微鏡下で、複数の指片を有し少なくとも指片の一つが微細な３自由度動作を行い得るマイクロマニピュレータを用いて、試料片を試料基板より摘出しかつ透過電子顕微鏡観察用のグリッドに固定する技術が開示されている。しかし、ここに提示された複雑な機構を備えたマイクロマニピュレータを操作して少なくとも２本のアームを動かしその先端部を位置合わせしつつ微細試料片を把持・移送・解放といった動作を実行することは容易ではなく、かなりの熟練技術を要するところである。
【特許文献１】特開２０００−２６３０号公報 （第２頁、図１）
【特許文献２】特開２００２−３３３３８７号公報 （第６頁、図３）
【特許文献３】特開２００３−６５９０５号公報 （第４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、上記した従来機構の欠点を克服した分析装置の微小サンプルピックアップ機構を提供すること、すなわち、機構の駆動に高電圧を必要とせず試料の把持に際し試料へのダメージを与えることがなく、しかも微細なサンプルを人為的ミスによる破損・紛失することなく、操作に熟練技術を要することもないＴＥＭ試料の安全迅速なハンドリング手法を提示すること、また、それを実現する構造的にも単純な微小サンプルホルダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の常閉型微小サンプルホルダは、試料を把持する２本の針状体からなる先端部材を有し、該２本の針状体は常時近接又は所定の間隙を持って対向配置されると共に、前記２本の針状体を離反駆動させる静電アクチュエータとを備え、駆動力が与えられると前記２本の針状体の間隔が開き、駆動力が解除されると構造物の持つ弾性力で間隔が戻るようにした。
また、このアクチュエータを静電アクチュエータとした。
また、この常閉型微小サンプルホルダは、半導体シリコンプロセス技術によって作製されたものである。そのため、サンプルホルダの針状体からなる先端部２つの位置が試料をピックアップ保持の際に揃っている特徴を持つ。
本発明の常閉型微小サンプルホルダは、リソグラフ用のマスクパターンによってホルダーの基本形状を形成し、ＦＩＢ加工によって静電アクチュエータ部を含む構造体、先端形状のサイズと形状の微調整を行うようにした。
また、本発明の常閉型微小サンプルホルダは、半導体シリコンプロセス技術によって作製された段階では２本の針状体からなる先端部が繋がっているものも含む。
【０００７】
本発明の常閉型微小サンプルホルダの保持力調整方法は、繋がっている先端部をＦＩＢ加工で切断分離する際に、その間隙量を変化させることにより挟持力を調整できるようにした。
本発明の常閉型微小サンプルホルダの使用法は、ＦＩＢ装置に設置され、試料から切り出された微小サンプルをピックアップして試料台上に移送するものとしてＴＥＭ試料作製に用いられる。
また、本発明の常閉型微小サンプルホルダの他の使用法は、ＦＩＢ装置に設置され、微小サンプルをピックアップ保持してしてＦＩＢ加工に用いられる。
また、本発明の常閉型微小サンプルホルダの他の使用法は、ＴＥＭ装置に設置され、微小サンプルをピックアップ保持してしてＴＥＭ観察に用いられる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の常閉型微小サンプルホルダは、静電駆動方式を採用したため駆動の際して従来の圧電素子駆動のものに比べ印加電圧が低く、試料へのダメージ等の影響が少ない。また、動作が電極間に電圧が与えられると２本の針状体の間隔が開き、電圧が解除されると弾性力で間隔が戻るようにした所謂常閉型のサンプルホルダであるから、サンプルを把持する際とサンプルを解放するときにだけ電圧を印加すればよく、微小試料片の分離、摘出、格納を行う動作中は無加電で自らの弾性力によって該試料片をホールドする。したがって、ホルダは安定状態で該試料片を把持するし、省エネルギー形態となる。
また、本発明の常閉型微小サンプルホルダは、半導体シリコンプロセス技術によって作製されたものであるから、２本の針状体の先端部が所望間隔で正確に対峙する配置で作製できるなど、微細な構造物を所望の大きさで精密に作製することが出来、しかも同時に沢山の均一製品を製造することが出来る。したがって、消耗品である微小サンプルホルダを安価に安定供給することが出来る。
更に、本発明の常閉型微小サンプルホルダは、リソグラフ用のマスクパターンによってホルダーの基本形状を形成し、ＦＩＢ加工によって微調整を行うようにしたことにより、取り扱う微小サンプルに応じて好適な先端形状、あるいはホルダの保持力を調整することが出来る。
また、本発明の常閉型微小サンプルホルダは、半導体シリコンプロセス技術によって作製された段階では２本の針状体からなる先端部が繋がっているものとすることにより、取り扱う微小サンプルに応じて多様な対応を取ることが出来る。すなわち、繋がっている先端部をＦＩＢ加工で切断分離する際に、その間隙量を変化させることにより微小サンプルホルダとしての挟持力を調整することができる。この形態と調整方法はアクチュエータが静電型のものに限らず、熱駆動や圧電駆動型のものにも有効である。
【０００９】
ＦＩＢ装置に設置された本発明の常閉型微小サンプルホルダは、無加電状態で安定して微小サンプルを把持する作用効果を備えているので、試料から切り出された微小サンプルをピックアップして試料台上に固定するＴＥＭ試料作製において、その微小試料片の分離、摘出、格納を行うピックアップ・移送手段として好適に用いることができる。
また、ＦＩＢ装置に設置された本発明の常閉型微小サンプルホルダは、アクチュエータが無駆動の状態で安定して微小サンプルを把持する作用効果を備えているので、微小サンプルを試料台に固定することなくピックアップ保持した状態で当該微小サンプルのＦＩＢによる追加加工を実行することが出来る。
ＴＥＭ装置に設置された本発明の常閉型微小サンプルホルダは、アクチュエータが無駆動の状態で安定して微小サンプルを把持する作用効果を備えているので、微小サンプルを試料台に固定することなくピックアップ保持した状態で当該微小サンプルのＴＥＭ観察を実行することが出来る。
更に、ＦＩＢ装置とＴＥＭ装置の複合機に設置された本発明の常閉型微小サンプルホルダは、アクチュエータが無駆動の状態で安定して微小サンプルを把持する作用効果を備えているので、微小サンプルを試料台に固定することなくピックアップ保持した状態で当該微小サンプルのＦＩＢによる追加加工とＴＥＭ観察を同一チャンバ内で連続して実行することができ、作業時間を大幅に短縮してサンプル試験を行うことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は前述した課題を解決するものとして、微小なサンプルの取り扱いを必要とするＦＩＢやＳＥＭといった分析・観察装置におけるピックアップ機構の把持部に静電アクチュエータを備えた常閉型のホルダを採用することに想到したものである。静電駆動方式を採用したため、駆動に際して従来の圧電素子駆動のものに比べ同程度の駆動に際して必要とされる電圧は桁違いに小さくて済むことになり、試料へのダメージ等の影響が少ない。また、常閉型のホルダはいわば洗濯挟み形態で、挟み込むときと外すときだけ力を要し、常時は自らのスプリング力が作用して挟持するものであり、一般のピンセットのように常時は自らのスプリング力で開いているものとは逆作用のものである。本発明の常閉型微細サンプルホルダは図１のＡに示すモデルのようにサンプルを把持する１対の針状体を備え、該２本の針状体１ａ，１ｂを離反駆動させる静電アクチュエータ２ａ，２ｂを備える。静電アクチュエータ２ａ，２ｂは互いに入り組んで対峙する櫛歯状の電極を有しており、この構造によって単に２枚の平板電極に比べて駆動力が増すことになる。この電極間に電圧が印加されると、該２本の針状体１ａ，１ｂが離反駆動され、サンプルを挟み込むように両間隔が開く。電圧印加が解除されると静電アクチュエータの駆動力はなくなり、本来の２本の針状体１ａ，１ｂの間隔に戻ろうとする。その際、その間隙内にサンプルが存在するとそれを挟持することになるが、その保持力はサンプルを挟持した際の該２本の針状体１ａ，１ｂの間隔と本来の間隔との差分が弾性変形量となって、これに対応した値となる。この常閉型のサンプルホルダはサンプルを把持する際とサンプルを解放するときにだけ電圧を印加すればよく、微小試料片の分離、摘出、格納を行う動作中は無加電で自らの弾性力によって該試料片をホールドする。自らの弾性力によるサンプル把持は静的動作であるため、一定した安定動作となる。但しその挟持力は把持するサンプルの厚さとホルダ素材の弾性係数と形状によって決まるため、把持するサンプルとの関係で適度の挟持力が作用するように、無加電時における２本の針状体先端部の間隔等、ホルダの形状は設計上重要な要素となる。
【００１１】
本発明の常閉型微小サンプルホルダは、半導体シリコンプロセス技術によって作製されたものである点に一つの特徴がある。最近のナノオーダーの試料を取り扱うマイクロマシンの製造技術、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）とも呼ばれる技術、具体的にはリソグラフィックな手法よって製造される半導体製造技術を応用するものである。この半導体シリコンプロセス技術は、二次元パターンを積層状に構築して三次元微細構造物を形成することができる。微小サンプルホルダは微細な試料片を挟み保持しなければならないため、ホルダの先端部は互いに近接した位置に配置される。本発明の常閉型微小サンプルホルダは、半導体シリコンプロセス技術によって作製するため、基板方向に正確に静電アクチュエーターによって駆動させることが可能である。
図１のＢは、半導体シリコンプロセス技術によって作製する本発明に係る常閉型微小サンプルホルダのモデルである。２本の針状体１ａ，１ｂを中央に位置を揃え、該２本の針状体１ａ，１ｂを挟むように両側に平板状の静電アクチュエータ２ａ，２ｂを配置し、該静電アクチュエータ２ａ，２ｂと前記２本の針状体１ａ，１ｂとは局部的に結合部材で連結され同一平面内に形成された構造となっている。静電アクチュエータ２ａ，２ｂにおいて針状体１ａ，１ｂと結合部材で連結された内側部分は可動部となり、外側部分が固定部となる。また、針状体１ａ，１ｂ先端部分と反対側の基部１ｃは連結されていて、静電アクチュエータ２ａ，２ｂの両電極に電圧が印加されると内側部分は外側部分に吸引され、その力は結合部材を介して２本の針状体１ａ，１ｂの間隔を広げるように作用する。すると、自由端となっている針状体１ａ，１ｂ先端部分はサンプルを挟み込むことが出来るように広げられるが、これは丁度基部１ｃで一体にされた２枚の板バネが、中央部で両側に引かれて先端側が開いた形態となる。続いて静電アクチュエータ２ａ，２ｂの両電極に電圧印加が停止されると電極間の吸引力はなくなり、２本の針状体１ａ，１ｂの先端部間隔は自らの弾性力で間隔がもとに戻るように作動する。1ｄはSiO2の絶縁物で形成されており、Si基板の2電極間とは絶縁されているが、構造的につながっており先端の１ａと１ｂの位置関係を保持している。なお、１ｃに示される板ばね構造は図の形状に限らず、図1のＣのように同一基板内に板ばねを作りこみ、ばねとの連結構造で弾性を持たせてもよい。
【００１２】
このホルダ機構が観察装置または分析装置におけるマニピュレータの先端部等に取り付けられる。例えば図２に示すように前記マニピュレータを操作してこの微小サンプリングホルダ３を移動させ、半導体ウエハの特定箇所を切り出し加工したサンプル近傍位置に到達したところでマニピュレータの操作を一旦停止し（Ａの状態）、電極間に電圧を供給すると該２本の針状体１ａ，１ｂの先端部が開き微小試料片５を挟み込める状態となる。更に移動して試料片５を挟み込み、その状態で電圧の供給を停止すると前記２本の針状体１ａ，１ｂの先端部がもとの間隔に戻り、微小サンプルをその間に挟持することが出来る。サンプルがこのホルダ機構により挟持されたならマニピュレータを操作して微小サンプルを本体からピックアップし、試料台の位置まで移送する。次に試料台４上にサンプルを位置させた後に微小試料片５をＦＩＢを用いたＣＶＤにより固定する。そこで電極間に電圧を供給すると２本の針状体１ａ、１ｂの先端部は開き挟持していた微小試料片５を開放することで試料台４の固定面上に任意の姿勢で載置することができる。（Ｂの状態）試料台４上に固定された微小試料片は、ＴＥＭ観察において電子の透過を得るために、ＦＩＢを照射して薄片化加工を実行する。（Ｃの状態））以上のプロセスでＴＥＭ試料が作成される。
【００１３】
本発明の常閉型微小サンプルホルダは、静電アクチュエータの駆動力が解除された状態で試料片を挟持するもので、その挟持力は把持するサンプルの厚さとホルダ素材の弾性係数と形状によって決まるため、把持するサンプルとの関係で適度の挟持力が作用するように、無加電時における２本の針状体先端部の間隔等、ホルダの形状は設計上重要な要素となる。本発明では半導体シリコンプロセス技術によってこのホルダー構造を作製するので、微細構造体でありながら２本の針状体先端部の間隔等、ホルダの形状はシリコンの弾性係数を考慮して設計され、精巧に作られる。リソグラフ用のマスクパターンによってホルダーの基本形状を形成し、必要な微調整はＦＩＢエッチング加工によって行うことができる。図３のＡに２本の針状体先端部形状を示したが、この様に角柱状である必要はなく適宜設計できる。図３のＢに２本の針状体１ａ，１ｂの先端部間距離および先端形状を異にしたものを示したが、左側が無加電の閉状態を示し、右側が静電アクチュエータが駆動した開状態を示している。この開いた針状体先端部間に把持すべき微小サンプルが存在すると、電圧印加を停止した時に閉状態に戻ろうとして該微小サンプルを挟持する。この挟持する力は、無加電の閉状態時のクリアランスの量によって違ってくる。すなわち、サンプルを挟持した際の２本の針状体１ａ，１ｂの先端部間距離は把持する微小サンプルの厚さに応じて異なり、その値と無加電の閉状態時のクリアランスとの差分が弾性変形量となる。挟持力はこれに対応した値となるため、適正な挟持力を得るためには取り扱う微小サンプルの厚さに応じて閉状態時のクリアランスの量を調整することが重要となる。
【００１４】
本発明の常閉型微小サンプルホルダが半導体シリコンプロセス技術によって作製されることのメリットは精緻な工作が可能というだけでなく、同じものを同時に沢山製造することが出来る点である。図３のＣに示したように２本の針状体からなる先端部材が繋がった形態のものを半導体シリコンプロセス技術によって作製しておき、サンプルに応じた間隔量を調整し、また先端形状も同様にＦＩＢ加工で適宜調整することで、同一部品を簡単な加工によって多様な挟持力のホルダとして供給することが出来、サンプルに応じてＭＥＭＳプロセスの段階で先端形状を変更しなくてもよいので、コストを下げることが出来る。
【実施例１】
【００１５】
図４中央に本発明に係る常閉型微小サンプルホルダ３がマイクロマニュピュレータ７に取り付けられたＦＩＢ装置を示す。本発明に係る常閉型微小サンプルホルダ３がマイクロマニュピュレータ７に取り付けられていることにより、図２に示して前述したようなＴＥＭ試料作製に用い、試料本体から切り出された微小サンプル５をピックアップし、試料台４上に移送して固定し、薄片化加工を実施できる。また、同時に図３で示す先端形状のＦＩＢ加工もサンプルに応じて加工あるいは変更を行うことが出来る。本実施例の有効な利用法として、図４の右側に示した微小サンプル保持形態において、試料台に固定しなくてもそのまま薄片化加工など微小サンプル５の再加工が実施できることである。従来の常識としてピックアップした微小サンプルは試料台上に固定した後再加工を施すものとされている。しかし、本実施例の形態であれば、必ずしも試料台に固定する必要はなく安定した保持状態の下でそのままＦＩＢ加工を実施することが可能である。これは試料台にＦＩＢによるＣＶＤなどの方法で固定する手間が省け、作業上大きな効率化が図れる。なお、微小サンプル５はＴＥＭ観察したい箇所を薄片化するのでサンプルホルダで掴んだ箇所へのビームの照射を避けることで観察後にサンプルホルダを再利用することが出来る。
【実施例２】
【００１６】
図５に本発明に係る常閉型微小サンプルホルダをマイクロマニュピュレータに取り付けたＴＥＭ装置を示す。中央上部にあるのがＴＥＭ装置である。ＴＥＭ装置内に配置されたマイクロマニュピュレータに試料台４を把持させることにより、ＴＥＭ装置内において、ＦＩＢ装置によって作成された微小試料片５が試料台４に固定された形態のＴＥＭ試料を観察できることは当然として、本実施例の装置によれば、微小試料片５を試料台４に固定しなくても、図中左側に示したように常閉型微小サンプルホルダ３に微小試料片５が把持された状態でＴＥＭ観察を行うことが出来る。本発明に係る常閉型微小サンプルホルダ３は無加電で、自らの弾性力によって微小試料片５を保持する機能を備えているため、従来の試料台４に固定されたＴＥＭ試料に替えて本発明に係る常閉型微小サンプルホルダ３がその役割を兼ねることが出来る。更に、マイクロマニュピュレータから切り離し個々のＴＥＭ試料として管理することも可能である。このサンプルホルダ３を用いることで、サンプル加工の後にサンプルをピックアップするところまでは従来と同様のプロセスを踏むが、サンプルの移動および再固定を必要としないためＴＥＭ観察までのプロセスの短縮となり、時間短縮とサンプル紛失のリスクを少なくすることができる。
【実施例３】
【００１７】
次に、図６に本発明に係る常閉型微小サンプルホルダが従来のＴＥＭホルダ８にメッシュとして装着されＴＥＭサンプルとして使用される実施例を提示する。微小サンプルホルダ３はＴＥＭホルダ８の先端部９に設置されＴＥＭ１０の試料室１１に挿入され観察される。この方法ではＦＩＢ装置によって加工したＴＥＭ試料をすぐにＴＥＭホルダ８にはめ込んで観察することが出来るため、ＴＥＭ観察によって初めて判る必要な再加工なども効率的に行えるという利点を備えている。本発明に係る常閉型微小サンプルホルダに係るこの実施例装置では、図２に示したように本体試料６からピックアップし、無加電状態で微小試料片５を保持した形態で試料台４に固定する工程を省き、微小サンプルホルダ３で把持した状態で直接ＦＩＢによる薄片化加工を実行し、更に微小サンプルを保持した形態でそのままＴＥＭ観察を実行することが可能である。従来のＦＩＢ装置による試料片切り出し加工、ピックアップして試料台への固定、ＦＩＢによる薄片化加工、ＴＥＭ装置１０への移送、チャンバの真空化、ＴＥＭ観察という手順に比べ画期的に効率的な加工観察が実行できる。常閉型微小サンプルホルダを、汎用のＴＥＭホルダ８用メッシュとして使用する場合、従来の装置の変更が無くても利便性を高めることができ、またサンプル作成に大幅な時間短縮を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る常閉型微細サンプルホルダのモデルを示す図である。
【図２】本発明に係る常閉型微細サンプルホルダを備えたＦＩＢ装置によるＴＥＭ試料作製プロセスを説明する図である。
【図３】本発明に係る常閉型微細サンプルホルダの先端部形状とその挟持力を説明する図である。
【図４】本発明に係る常閉型微細サンプルホルダを備えたＦＩＢ装置の説明図である。
【図５】本発明に係る常閉型微細サンプルホルダを備えたＴＥＭ装置の説明図である。
【図６】ＴＥＭサンプルを挟持したサンプルホルダを従来のＴＥＭ試料ホルダーに対応させて使用する場合の説明図である。
【図７】圧電素子を用いて駆動する従来のピックアップ機構を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
1a，1b 針状体 1c 板ばね構造
1d 絶縁連結材 2a，2b 静電型アクチュエータ
３ 微小サンプルホルダ ４ 試料台
５ 切り出し試料片 ６ 試料本体
７ マイクロマニピュレータ ８ 汎用TEMホルダ
９ TEMホルダ先端部 １０ TEM
１１ TEM試料室
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を把持する２本の針状体からなる先端部材を有し、該２本の針状体は常時近接又は所定の間隙を持って対向配置されると共に、前記２本の針状体を離反駆動させるアクチュエータとを備え、駆動力が与えられると前記２本の針状体の間隔が開き、駆動力が解除されると構造物の持つ弾性力で間隔が戻ることを特徴とする常閉型微小サンプルホルダ。
【請求項２】
前記アクチュエータは静電アクチュエータである請求項１に記載の常閉型微小サンプルホルダ。
【請求項３】
リソグラフ用のマスクパターンによってホルダーの基本形状を形成し、ＦＩＢ加工によって静電アクチュエーター部を含む構造体、先端形状のサイズと形状の微調整を行ったものである請求項２に記載の常閉型微小サンプルホルダ。
【請求項４】
２本の針状体を離反駆動させるアクチュエータを備え、駆動力が印加されると前記２本の針状体の間隔が開き、駆動力が解除されると構造物に含まれる弾性構造体から生じている弾性力で間隔が戻る常閉型微小サンプルホルダの中間部材であって、半導体シリコンプロセス技術によって作製された段階では２本の針状体の先端部が繋がっていることを特徴とする常閉型微小サンプルホルダ用部材。
【請求項５】
試料を把持する２本の針状体の先端部が繋がった先端部材と、該先端部材に連接したアクチュエータからなるホルダーの基本形状を、リソグラフィ用のマスクパターンを用いて半導体シリコンプロセス技術によって作製し、前記先端部が繋がっている２本の針状体からなる部材をＦＩＢ加工で切断分離する際に、そのＦＩＢエッチング加工の切断による間隙量を変化させることにより挟持力を適宜調整するようにしたことを特徴とする常閉型微小サンプルホルダの製造方法。
【請求項６】
ＦＩＢ装置に設置され、試料から切り出されたＴＥＭ試料に代表される微小サンプルを、２本の針状体を離反駆動させるアクチュエータを備え、駆動力が印加されると前記２本の針状体の間隔が開き、駆動力が解除されると弾性力で間隔が閉じる常閉型微小サンプルホルダにより、ピックアップして試料台上に移送してＴＥＭ試料を作製することを特徴とする常閉型微小サンプルホルダの使用方法。
【請求項７】
ＦＩＢ装置に設置された、２本の針状体を離反駆動させるアクチュエータを備え、駆動力が印加されると前記２本の針状体の間隔が開き、駆動力が解除されると弾性力で間隔が戻る常閉型微小サンプルホルダにより、微小サンプルをピックアップ保持し、該サンプルを保持した状態でＦＩＢ加工を行うことを特徴とする常閉型微小サンプルホルダの使用方法。
【請求項８】
ＴＥＭ装置に設置された、２本の針状体を離反駆動させるアクチュエータを備え、駆動力が印加されると前記２本の針状体の間隔が開き、駆動力が解除されると弾性力で間隔が戻る常閉型微小サンプルホルダにより、ＦＩＢ加工によって観察部位を薄片化された微小サンプルをピックアップ保持して観察を行うことを特徴とする常閉型微小サンプルホルダの使用方法。
【請求項９】
２本の針状体を離反駆動させるアクチュエータを備え、駆動力が印加されると前記２本の針状体の間隔が開き、駆動力が解除されると弾性力で間隔が戻る常閉型微小サンプルホルダがサンプルホルダを移動させるためのマイクロマニュピュレータに取り付けられたＦＩＢ装置。
【請求項１】
試料を把持する２本の針状体からなる先端部材を有し、該２本の針状体は常時近接又は所定の間隙を持って対向配置されると共に、前記２本の針状体を離反駆動させるアクチュエータとを備え、駆動力が与えられると前記２本の針状体の間隔が開き、駆動力が解除されると構造物の持つ弾性力で間隔が戻ることを特徴とする常閉型微小サンプルホルダ。
【請求項２】
前記アクチュエータは静電アクチュエータである請求項１に記載の常閉型微小サンプルホルダ。
【請求項３】
リソグラフ用のマスクパターンによってホルダーの基本形状を形成し、ＦＩＢ加工によって静電アクチュエーター部を含む構造体、先端形状のサイズと形状の微調整を行ったものである請求項２に記載の常閉型微小サンプルホルダ。
【請求項４】
２本の針状体を離反駆動させるアクチュエータを備え、駆動力が印加されると前記２本の針状体の間隔が開き、駆動力が解除されると構造物に含まれる弾性構造体から生じている弾性力で間隔が戻る常閉型微小サンプルホルダの中間部材であって、半導体シリコンプロセス技術によって作製された段階では２本の針状体の先端部が繋がっていることを特徴とする常閉型微小サンプルホルダ用部材。
【請求項５】
試料を把持する２本の針状体の先端部が繋がった先端部材と、該先端部材に連接したアクチュエータからなるホルダーの基本形状を、リソグラフィ用のマスクパターンを用いて半導体シリコンプロセス技術によって作製し、前記先端部が繋がっている２本の針状体からなる部材をＦＩＢ加工で切断分離する際に、そのＦＩＢエッチング加工の切断による間隙量を変化させることにより挟持力を適宜調整するようにしたことを特徴とする常閉型微小サンプルホルダの製造方法。
【請求項６】
ＦＩＢ装置に設置され、試料から切り出されたＴＥＭ試料に代表される微小サンプルを、２本の針状体を離反駆動させるアクチュエータを備え、駆動力が印加されると前記２本の針状体の間隔が開き、駆動力が解除されると弾性力で間隔が閉じる常閉型微小サンプルホルダにより、ピックアップして試料台上に移送してＴＥＭ試料を作製することを特徴とする常閉型微小サンプルホルダの使用方法。
【請求項７】
ＦＩＢ装置に設置された、２本の針状体を離反駆動させるアクチュエータを備え、駆動力が印加されると前記２本の針状体の間隔が開き、駆動力が解除されると弾性力で間隔が戻る常閉型微小サンプルホルダにより、微小サンプルをピックアップ保持し、該サンプルを保持した状態でＦＩＢ加工を行うことを特徴とする常閉型微小サンプルホルダの使用方法。
【請求項８】
ＴＥＭ装置に設置された、２本の針状体を離反駆動させるアクチュエータを備え、駆動力が印加されると前記２本の針状体の間隔が開き、駆動力が解除されると弾性力で間隔が戻る常閉型微小サンプルホルダにより、ＦＩＢ加工によって観察部位を薄片化された微小サンプルをピックアップ保持して観察を行うことを特徴とする常閉型微小サンプルホルダの使用方法。
【請求項９】
２本の針状体を離反駆動させるアクチュエータを備え、駆動力が印加されると前記２本の針状体の間隔が開き、駆動力が解除されると弾性力で間隔が戻る常閉型微小サンプルホルダがサンプルホルダを移動させるためのマイクロマニュピュレータに取り付けられたＦＩＢ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−１２０３９１（Ｐ２００６−１２０３９１Ａ）
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３０５４０１（Ｐ２００４−３０５４０１）
【出願日】平成１６年１０月２０日（２００４．１０．２０）
【出願人】（５０３４６０３２３）エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 (330)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月２０日（２００４．１０．２０）
【出願人】（５０３４６０３２３）エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 (330)
【Ｆターム（参考）】
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