(57)【要約】【課題】  プローブ装置に備えられたプローブに振動が伝わるのを防止することができるプローブ装置及びプローブ装置を備えた荷電粒子ビーム装置を提供する。【解決手段】  本発明に基づく一のプローブ装置２００は、試料１を載置するための載置台２を有するベース１２と、ベース１２上に配置されたプローブ駆動機構１０と、プローブ駆動機構１０に取り付けられたプローブ保持部６と、プローブ保持部６に保持されたプローブ７とを備え、載置台２に載置された試料１にプローブ７の先端を接触させるプローブ装置であって、プローブ７が、制振体１３を介してプローブ保持部６に保持されている。よって、プローブ駆動機構１０において発生しプローブ保持部６を通じてプローブ７に伝わる振動は、制振体１３によって抑制されることとなり、プローブ７に振動が伝わることを防止することができる。【選択図】図２
2006250617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を載置するための載置台を有するベースと、ベース上に配置されたプローブ駆動機構と、プローブ駆動機構に取り付けられたプローブ保持部と、プローブ保持部に保持されたプローブとを備え、載置台に載置された試料にプローブの先端を接触させるプローブ装置において、プローブが、制振体を介してプローブ保持部に保持されていることを特徴とするプローブ装置。
【請求項２】
制振体はおもりを備え、該おもりにプローブが取り付けられていることを特徴とする請求項１記載のプローブ装置。
【請求項３】
制振体は、一端がプローブ保持部に固定された棒状部材を備え、該棒状部材の他端におもりが取り付けられていることを特徴とする請求項２記載のプローブ装置。
【請求項４】
制振体及びプローブは、全体として、プローブ駆動機構が発生する振動の振動数よりも低い固有振動数を有することを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載のプローブ装置。
【請求項５】
試料を載置するための載置台を有するベースと、ベース上に配置されたプローブ駆動機構と、プローブ駆動機構に取り付けられたプローブ保持部と、プローブ保持部に保持されたプローブとを備え、載置台に載置された試料にプローブの先端を接触させるプローブ装置において、ベースとプローブ駆動機構との間に除振機構を設けたことを特徴とするプローブ装置。
【請求項６】
除振機構は、ベースとプローブ駆動機構との間に介在する第１のＯリングと、第１のＯリングの中心孔を貫通し、上端がプローブ駆動機構に固定されたパイプ状部材とを備えることを特徴とする請求項５記載のプローブ装置。
【請求項７】
パイプ状部材の上端は、第１のネジを介してプローブ駆動機構に固定されており、パイプ状部材の下端は、第２のネジ及び第２のネジの頭部とベースとの間に配置された第２のＯリングを介してベースに取り付けられていることを特徴とする請求項６記載のプローブ駆動機構。
【請求項８】
パイプ状部材の長さは、プローブ駆動機構が発生する振動の振動数よりも低い固有振動数を有する状態で第１及び第２のＯリングが撓むように設定されていることを特徴とする請求項７記載のプローブ装置。
【請求項９】
請求項１乃至８何れか記載のプローブ装置を備えた荷電粒子ビーム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体等の試料の電気特性等を測定するためのプローブ装置及びプローブ装置を備えた荷電粒子ビーム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子ビームを用いた顕微装置の試料室内に、金属プローブ（プローブ）を備えたプローブ装置を設けた荷電粒子ビーム装置の開発が行われている。このような荷電粒子ビーム装置においては、その試料室内に配置された試料の表面にプローブ装置のプローブを接触させ、プローブを介して試料の電気特性の測定等を行う。
【０００３】
当該荷電粒子ビーム装置の試料室内に設けられるプローブ装置の一例を図１に示す。同図において、１００はプローブ装置である。このプローブ装置１００は、プローブ駆動機構１０と、プローブ駆動機構１０に取り付けられたプローブ保持部６と、プローブ保持部６に基端が保持されたプローブ７とを備える。
【０００４】
プローブ駆動機構１０は、Ｘ方向移動ステージ５と、Ｙ方向移動ステージ４と、Ｚ方向移動ステージ３とから構成されている。そして、プローブ保持部６は、Ｚ方向移動ステージ３上に配置されている。ここで、Ｘ方向とＹ方向とによって規定されるＸ−Ｙ平面は水平面となっており、Ｚ方向は垂直方向となっている。また、各移動ステージ３〜５は、それぞれ個別に備えられたピエゾ素子（図示せず）によって駆動される。
【０００５】
これにより、プローブ保持部６は、プローブ駆動機構１０を構成するＸ方向移動ステージ５、Ｙ方向移動ステージ４、及びＺ方向移動ステージ３の移動によって、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の各方向に適宜移動する。そして、プローブ保持部６の移動に伴って、これに保持されているプローブ７がプローブ保持部６と同じ方向に移動することとなる。
【０００６】
プローブ駆動機構１０は、試料室１１内に置かれるベース１２の上面１２ａ上に配置されている。この試料室１１内には、荷電粒子ビーム装置において測定対象となる試料１が配置される。なお、この荷電粒子ビーム装置としては、例えば走査電子顕微鏡の構成を備える装置が該当する。
【０００７】
さらに、ベース上面１２ａ上には、図示のごとく、試料載置台２が設けられている。この試料載置台２の上面には試料１が載置される。そして、これにより試料室１１の内部に試料１が配置されることとなる。なお、プローブ装置１００は、上述したプローブ駆動機構１０、プローブ保持部６、及びプローブ７の他に、ベース１２を備える。
【０００８】
このような構成からなるプローブ装置１００を用いて試料１の電気特性を測定する際には、プローブ７の先端が試料１から上方に十分離れた状態で、Ｘ方向移動ステージ５及びＹ方向移動ステージ４をピエゾ素子の駆動により適宜移動させる。そして、プローブ７の先端をＸ−Ｙ平面において所望とする位置に位置決めした後、Ｚ方向移動ステージ３をピエゾ素子の駆動により下降させる。これにより、プローブ７の先端を試料１上の所定箇所（例えば、パッド電極）に接触させることができる。このようにしてプローブ７の先端を試料１上の所定箇所に接触させた後、電気特性等の測定を行う。
【０００９】
なお、このようなプローブ装置において、プローブの移動として粗動と微動とが可能としたものもある（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−３６５３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図１に示したプローブ装置１００においては、プローブ７を移動するための各移動ステージ３〜５は、それぞれ個別に備えられたピエゾ素子によって駆動される。よって、いずれかの移動ステージが移動する際には、対応するピエゾ素子により発生する駆動時の振動が、プローブ保持部６を介してプローブ７に伝わることとなる。このときの振動の振動数は、例えば２０ｋＨｚ程度の高い振動数となる。
【００１２】
この場合、上述したように、プローブ７の先端が試料１から上方に十分離れた状態でＸ方向移動ステージ５及びＹ方向移動ステージ４が移動するときには、プローブ７に振動が伝わっても特に問題はない。
【００１３】
しかし、上述のようにプローブ７の先端のＸ−Ｙ平面における位置決めを行った後、Ｚ方向移動ステージ３をピエゾ素子の駆動によって下降させて、プローブ７の先端を試料１上の所定箇所に接触させる際に、当該ピエゾ素子により発生する駆動時の振動がプローブ７に伝わると、以下に示す問題が発生する。
【００１４】
すなわち、プローブ７の先端が試料１上に接触する際に、当該先端が不要に振動してしまい、試料１の表面を傷つけたり、プローブ７を損傷してしまうことがあった。
【００１５】
また、同じ試料室１１の内部に、それぞれプローブを備えるプローバを複数個設けることもある。すなわち、試料室１１内に置かれるベース１２の上面１２ａ上に複数のプローバを配置し、これにより同一の試料１上に複数のプローブを接触させて電気特性の測定を行うことができる。
【００１６】
このように、ベース上面１２ａ上に複数のプローバを配置した場合には、一のプローバのプローブ駆動機構が駆動すると、これにより発生する振動がベース上面１２ａを介して他のプローバに伝わることとなる。この場合、当該他のプローバのプローブが試料１に接触していると、この接触しているプローブに振動が伝わって当該プローブが振動し、上記と同様に、試料１の表面を傷つけたり、当該プローブを損傷してしまうことがあった。
【００１７】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、プローブ装置に備えられたプローブに振動が伝わるのを防止することができるプローブ装置及びプローブ装置を備えた荷電粒子ビーム装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に基づく一のプローブ装置は、試料を載置するための載置台を有するベースと、ベース上に配置されたプローブ駆動機構と、プローブ駆動機構に取り付けられたプローブ保持部と、プローブ保持部に保持されたプローブとを備え、載置台に載置された試料にプローブの先端を接触させるプローブ装置において、プローブが、制振体を介してプローブ保持部に保持されていることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に基づく他のプローブ装置は、試料を載置するための載置台を有するベースと、ベース上に配置されたプローブ駆動機構と、プローブ駆動機構に取り付けられたプローブ保持部と、プローブ保持部に保持されたプローブとを備え、載置台に載置された試料にプローブの先端を接触させるプローブ装置において、ベースとプローブ駆動機構との間に除振機構を設けたことを特徴とする。
【００２０】
さらに、本発明に基づく荷電粒子ビーム装置は、上記何れかのプローブ装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に基づく一のプローブ装置においては、プローブ駆動機構に取り付けられたプローブ保持部に制振体を介してプローブが保持されている。
【００２２】
よって、プローブ駆動機構において発生しプローブ保持部を通じてプローブに伝わる振動は、制振体によって抑制されることとなる。これにより、プローブに振動が伝わることを防止することができる。
【００２３】
また、本発明に基づく他のプローブ装置においては、ベースとプローブ駆動機構との間に除振機構が設けられている。
【００２４】
よって、一のプローバを構成するプローブ駆動機構において発生した振動がベースに伝わることを防止することができる。これにより、当該ベース上に配置された他のプローバに振動が伝わることを防ぐことができ、当該他のプローバに備えられたプローブに振動が伝わることを防止することができる。
【００２５】
さらに、本発明に基づく荷電粒子ビーム装置は、上記何れかのプローブ装置を備えている。
【００２６】
よって、当該荷電粒子ビーム装置に備えられたプローブ装置においては、プローブに振動が伝わることを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して、本発明に基づく第１の実施の形態について説明する。図２は、本発明に基づく第１の実施の形態におけるプローブ装置を示す概略構成図である。なお、図１に示したプローブ装置の構成要素と同一のものには同一の番号を付している。
【００２８】
図２において、２００はプローブ装置である。このプローブ装置２００は、プローブ駆動機構１０と、プローブ駆動機構１０に取り付けられたプローブ保持部６とを備えている。また、プローブ保持部６には、棒状部材８の一端側が固定されており、この棒状部材８の他端側にはおもり９が取り付けられている。そして、このおもり９にはプローブ７が取り付けられている。
【００２９】
プローブ駆動機構１０は、Ｘ方向移動ステージ５と、Ｙ方向移動ステージ４と、Ｚ方向移動ステージ３とから構成されている。そして、プローブ保持部６は、Ｚ方向移動ステージ３上に配置されている。ここで、Ｘ方向とＹ方向とによって規定されるＸ−Ｙ平面は水平面となっており、Ｚ方向は垂直方向となっている。また、各移動ステージ３〜５は、それぞれ個別に備えられたピエゾ素子（図示せず）によって駆動される。
【００３０】
これにより、プローブ保持部６は、プローブ駆動機構１０を構成するＸ方向移動ステージ５、Ｙ方向移動ステージ４、及びＺ方向移動ステージ３の移動によって、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の各方向に適宜移動する。そして、プローブ保持部６の移動に伴って、それに保持されたプローブ７がプローブ保持部６と同じ方向に移動することとなる。
【００３１】
プローブ駆動機構１０は、試料室１１内に置かれたベース１２の上面１２ａに配置されている。試料室１１内には、荷電粒子ビーム装置において測定対象となる試料１が配置される。この荷電粒子ビーム装置としては、例えば走査電子顕微鏡の構成を備える装置が該当する。
【００３２】
さらに、ベース１２の上面１２ａには、図示のごとく、試料載置台２が設けられている。この試料載置台２の上面には試料１が載置される。そして、これにより試料室１１の内部に試料１が配置されることとなる。なお、プローブ装置２００は、上述したプローブ駆動機構１０、プローブ保持部６、及びプローブ７の他に、棒状部材８、おもり９、及びベース１２を備える。
【００３３】
このような構成からなるプローブ装置２００を用いて試料１の電気特性を測定する際には、プローブ７の先端が試料１から上方に十分離れた状態で、Ｘ方向移動ステージ５及びＹ方向移動ステージ４をピエゾ素子の駆動により適宜移動させる。そして、プローブ７の先端をＸ−Ｙ平面において所望とする位置に位置決めした後、Ｚ方向移動ステージ３をピエゾ素子の駆動により下降させる。これにより、プローブ７の先端を試料１上の所定箇所（例えば、パッド電極）に接触させることができる。
【００３４】
このようにプローブ７の先端のＸ−Ｙ平面における位置決めを行った後、Ｚ方向移動ステージ３をピエゾ素子の駆動によって下降させて、プローブ７の先端を試料１上の所定箇所に接触させる際に、当該ピエゾ素子により発生する駆動時の振動がプローブ７に伝わると、プローブ７の先端が不要に振動してしまい、試料１の表面を傷つけたり、プローブ７を損傷してしまうことがある。ここで、このときの振動の振動数は、例えば２０ｋＨｚの高い振動数となる。
【００３５】
しかしながら、本発明においては、棒状部材８とおもり９とからなる制振体１３を介して、プローブ７がプローブ保持部６に保持されている。そして、この制振体１３及びプローブ７は、全体として、上記振動数よりも低い固有振動数を有する。
【００３６】
従って、ピエゾ素子により発生する駆動時の振動は２０ｋＨｚ程度の高い振動数となっているので、ピエゾ素子による振動によってプローブ７が振動することを確実に防ぐことができる。この結果、プローブ７の下降時において、プローブ７の先端が不要に振動することを防止することができ、試料１の表面を傷つけたり、プローブ７が損傷するのを確実に防ぐことができる。
【００３７】
そして、上述のようにしてプローブ７の先端を試料１上の所定箇所に接触させた後、プローブ７を介して電気特性等の測定を行う。
【００３８】
次に、図３を参照して、本発明に基づく第２の実施の形態について説明する。ここで、図３は、本発明に基づく第２の実施の形態におけるプローブ装置を示す概略構成図である。なお、図１及び図２に示したプローブ装置の構成要素と同一のものには同一の番号を付している。
【００３９】
図３において、２０１及び２０２は、それぞれ第１のプローバ及び第２のプローバである。このプローブ装置は、第１のプローバ２０１、第２のプローバ２０２、ベース１２、及び除振機構２０を備えている、ここで、これら第１のプローバ２０１及び第２のプローバ２０２の構成は同一である。よって、以下に第１のプローバ２０１の構成について説明する。
【００４０】
この第１のプローバ２０１は、プローブ駆動機構１０と、プローブ駆動機構１０に取り付けられたプローブ保持部６と、プローブ保持部６に保持されたプローブ７とを備えている。
【００４１】
プローブ駆動機構１０は、Ｘ方向移動ステージ５と、Ｙ方向移動ステージ４と、Ｚ方向移動ステージ３とから構成されている。そして、プローブ保持部６は、Ｚ方向移動ステージ３上に配置されている。ここで、Ｘ方向とＹ方向とによって規定されるＸ−Ｙ平面は水平面となっており、Ｚ方向は垂直方向となっている。また、各移動ステージ３〜５は、それぞれ個別に備えられたピエゾ素子（図示せず）によって駆動される。
【００４２】
これにより、プローブ保持部６は、プローブ駆動機構１０を構成するＸ方向移動ステージ５、Ｙ方向移動ステージ４、及びＺ方向移動ステージ３の移動によって、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の各方向に適宜移動する。そして、プローブ保持部６の移動に伴って、それに保持されたプローブ７がプローブ保持部６と同じ方向に移動することとなる。
【００４３】
プローブ駆動機構１０は、試料室１１内に置かれたベース１２の上面１２ａに配置されている。試料室１１内には、荷電粒子ビーム装置において測定対象となる試料１が配置される。この荷電粒子ビーム装置としては、例えば走査電子顕微鏡の構成を備える装置が該当する。
【００４４】
さらに、ベース１２の上面１２ａには、図示のごとく、試料載置台２が設けられている。この試料載置台２の上面には試料１が載置される。そして、これにより試料室１１の内部に試料１が配置されることとなる。
【００４５】
ここで、プローバ２０１を構成するプローブ駆動機構１０とベース１２との間には、除振機構２０が設けられている。この除振機構２０は、ベース１２とプローブ駆動機構１０との間に介在する第１のＯリング２４と、第１のＯリングの中心孔を貫通し、上端がプローブ駆動機構１０に固定された中空形状のパイプ状部材２３とを備えている。
【００４６】
さらに詳述するとパイプ状部材２３の上端は、第１のネジ２１を介して、プローブ駆動機構１０に固定されている。すなわち、パイプ状部材２３の内面にはネジが切られており、プローブ駆動機構１０に形成された開口を貫通した第１のネジ２１が、パイプ状部材２３における上端側部分の内面と嵌合する。このとき、第１のネジ２１の頭部２１ａによってプローブ駆動機構１０がパイプ状部材２３に固定される。
【００４７】
また、パイプ状部材２３の下端は、第２のネジ２２及び当該第２のネジの頭部２２ａとベース１２との間に配置された第２のＯリング２５を介して、ベース１２に取り付けられている。すなわち、第２のＯリング２５の中心孔を貫通した第２のネジが、パイプ状部材２３における下端側部分の内面と嵌合する。ここで、第２のＯリング２５は、ベース１２の底面１２ｂに形成された凹部１２ｃ内に収容されている。
【００４８】
このように、除振機構２０は、上述した第１のＯリングとパイプ状部材２３の他に、第１のネジ２１、第２のネジ、及び第２のＯリングを備える。そして、この除振機構２０において、パイプ状部材２３の長さは、プローブ駆動機構が発生する振動数よりも低い固有振動数を有する状態で第１のＯリング２４及び第２のＯリング２５が撓むように設定されている。
【００４９】
このような構成からなる除振機構は、第１のプローバ２０１の複数箇所に設けられているとともに、第２のプローバ２０１の複数箇所にも設けられている。
【００５０】
これにより、第１のプローバ２０１のプローブ駆動機構１０が駆動時に発生する振動がベース１２に伝わることを防止することができる。従って、当該振動が第２のプローバ２０２に伝わるのを防ぐことができ、当該第２のプローバ２０２に備えられたプローブ７に振動が伝わることを防止することができる。
【００５１】
この結果、第２のプローバ２０２に備えられたプローブ７の先端が試料１に接触していても、試料１の表面を傷つけたり、当該プローブ７を損傷してしまうことがない。なお、第１のプローバ２０１にも除振機構２０が設けられているので、第１のプローバ２０１を構成するプローブ駆動機構が駆動時に発生する振動がベース１２に伝わることも防止することができ、当該振動によって第１のプローバ２０１に備えられたプローバ７が振動することを防ぐことができ、当該プローブ７によって試料１の表面を傷つけたり、当該プローブ７を損傷してしまうことがない。
【００５２】
このように、本発明に基づく第１の実施の形態におけるプローブ装置においては、プローブ駆動機構１０に取り付けられたプローブ保持部６に制振体１３を介してプローブ７が保持されている。
【００５３】
よって、プローブ駆動機構１０において発生しプローブ保持部６を通じてプローブ７に伝わる振動は、制振体１３によって抑制されることとなる。これにより、プローブ７に振動が伝わることを防止することができる。
【００５４】
また、本発明に基づく第２の実施の形態におけるプローブ装置においては、ベース１２とプローブ駆動機構１０との間に除振機構２０が設けられている。
【００５５】
よって、一のプローバ２０１を構成するプローブ駆動機構１０において発生した振動がベース１２に伝わることを防止することができる。これにより、当該ベース１２上に配置された他のプローバ２０２に振動が伝わることを防ぐことができ、当該他のプローバ２０２に備えられたプローブ７に振動が伝わることを防止することができる。
【００５６】
さらに、本発明に基づく荷電粒子ビーム装置は、上記何れかのプローブ装置を備えている。
【００５７】
よって、当該荷電粒子ビーム装置に備えられたプローブ装置においては、プローブ７に振動が伝わることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】荷電粒子ビーム装置の試料室に設けられるプローブ装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明に基づく第１の実施の形態におけるプローブ装置を示す概略構成図である。
【図３】本発明に基づく第２の実施の形態におけるプローブ装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００５９】
１…試料、２…試料載置台（載置台）、３…Ｚ方向移動ステージ、４…Ｙ方向移動ステージ、５…Ｘ方向移動ステージ、６…プローブ保持部、７…プローブ、８…棒状部材、９…おもり、１０…プローブ駆動機構、１１…試料室、１２…ベース、１２ａ…ベース上面、１３制振体
【図１】
2006250617.tif 000003
【図２】
2006250617.tif 000004
【図３】
2006250617.tif 000005