(57)【要約】【課題】  探針の交換の際に、試料に損傷を与えることのないプローブ装置を提供すること。【解決手段】  試料情報を検出するための探針１と、先端部２ｂに探針１が保持される探針保持部材２と、探針保持部材２の基端部２ａを支持する支持部材３とを備えるプローブ装置５０において、探針保持部材２がその基端部２ａを支点として、試料情報の検出位置と試料１０からの退避位置との間で回動可能とされている。これにより探針１の交換を行う際には、探針保持部材２が上記退避位置において探針１の交換ができるので、試料１０に損傷を与えることがない。【選択図】図４
2006147245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料情報を検出するための探針と、先端部に該探針が保持される探針保持部材と、該探針保持部材の基端部を支持する支持部材とを備えるプローブ装置において、当該探針保持部材がその基端部を支点として、試料情報の検出位置と試料からの退避位置との間で回動可能とされていることを特徴とするプローブ装置。
【請求項２】
前記試料からの退避位置において、前記探針保持部材が前記支持部材から着脱可能とさ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】
前記探針保持部材の基端部には係合部が形成されているとともに、前記支持部材には二又部が形成されており、当該二又部に設けられた係合用ピンに当該係合部が係合するとともに、当該二又部に設けられた係止用ピンにより当該係合部が係止されることを特徴とする請求項１若しくは２記載のプローブ装置。
【請求項４】
前記探針保持部材の係合部は、切り欠き部から構成されていることを特徴とする請求項３記載のプローブ装置。
【請求項５】
前記係止用ピンにはネジが切られており、当該係止用ピンを回転することによって前記支持部材の二又部の間が狭められ、これにより前記探針保持部材の基端部が当該二又部に固定されることを特徴とする請求項３若しくは４記載のプローブ装置。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれか記載のプローブ装置を備えた試料検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の情報を検出するためのプローブ装置及びそれを備えた試料検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査形電子顕微鏡の試料室に探針を備えるプローブ装置を設け、試料室内に配置された試料の走査像を取得するとともに、試料上にプローブ装置の探針を接触させ、この状態で電気特性等の試料の情報を検出する試料検査装置が開発されている。また、探針を使用して、試料の微細加工を行える装置も検討されている。
【０００３】
このような試料検査装置では、試料上の微小領域において、探針の位置制御を正確に行う必要がある。そのため、プローブ装置における探針移動機構は、探針の微小移動（微動）を行うこととなり、探針の移動距離を大きくとることは困難である。
【０００４】
よって、試料上に探針を接触させて試料の情報を検出した後、試料から探針を退避するための退避距離を大きくとることはできない。
【０００５】
ここで、走査形電子顕微鏡に配置されるプローブ装置の例として、以下の特許文献１に記載されたマイクロマニピュレーション装置を例示する。
【０００６】
また、走査形電子顕微鏡に設けられ、手動により探針が移動されるプローブ装置の例として、以下の特許文献２に記載された試料接触装置を例示する。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３６５３３４号公報
【特許文献２】実開昭５６−１５５６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記プローブ装置における探針移動機構においては、探針の移動距離は、上述したように小さくなる。よって、試料の電気特性の測定や微細加工を実施した後、試料からの探針の退避距離を大きくとることは困難である。
【０００９】
従って、探針と試料とが近接しているので、探針の交換の際に探針を試料に衝突させてしまい、探針及び試料に損傷を与えてしまう可能性があった。また、探針は、通常複数配置されるので、探針の交換の際に探針どうしの衝突が発生し、これにより探針が損傷する可能性もあった。
【００１０】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、探針の交換の際に、探針及び試料に損傷を与えることのないプローブ装置を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、当該プローブ装置を備える試料検査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】
【００１２】
本発明に基づくプローブ装置は、試料情報を検出するための探針と、先端部に該探針が保持される探針保持部材と、該探針保持部材の基端部を支持する支持部材とを備えるプローブ装置において、当該探針保持部材がその基端部を支点として、試料情報の検出位置と試料からの退避位置との間で回動可能とされていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に基づく試料検査装置は、当該プローブ装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
先端に探針が保持される探針保持部材が、その基端部を支点として、試料情報の検出位置と試料からの退避位置との間で回動可能とされている。
【００１５】
よって、探針の交換を行う際には、探針保持部材を上記検出位置から退避位置に回動させ、この状態で探針の交換を行うことができる。これにより、探針の交換時に、探針と試料とが衝突することを確実に回避することができ、探針及び試料に損傷を与えることがない。
【００１６】
また、探針を複数備える場合には、それぞれの探針を保持する各探針保持部材が、その基端部を支点として、試料情報の検出位置と試料からの退避位置との間で回動可能となる。
【００１７】
よって、特定の探針の交換を行う際には、当該探針を保持する探針保持部材を上記検出位置から退避位置に回動させ、この状態で探針の交換を行うことができる。これにより、当該探針の交換時に、当該探針は、試料に接近して位置する他の探針から離れることとなり、探針どうしの衝突を確実に回避することができる。従って、探針に損傷が発生す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】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明におけるプローブ装置を示す概略構成図である。また、図２は、本発明におけるプローブ装置を示す平面図である。なお、本発明における試料検査装置は、走査形電子顕微鏡の構成を備えており、当該プローブ装置が走査形電子顕微鏡の試料室内に配置されているものである。
【００１９】
これらの図において、５０は、プローブ装置である。このプローブ装置５０は、走査形電子顕微鏡の試料室内に設置されるものである。本実施例においては、プローブ装置５０は、当該試料室の内部底面１４上に配置されている。
【００２０】
以下に、このプローブ装置５０の構成について詳述する。試料室の内部底面１４上には、ベース部８が固定されている。このベース部８には、Ｘ方向に沿って配置された２本のＸ方向シャフト８ａが設けられている。そして、Ｘ方向シャフト８ａには、Ｘ方向移動ベース８ｂが取り付けられている。このＸ方向移動ベース８ｂは、Ｘ方向シャフト８ａに沿ってＸ方向に移動する。Ｘ方向移動ベース８ｂ上には、Ｘ方向移動ステージ７が配置されている。これにより、Ｘ方向移動ステージ７は、Ｘ方向シャフト８ａに沿ってＸ方向に移動することとなる。
【００２１】
また、このＸ方向移動ステージ７には、Ｙ方向に沿って配置された２本のＹ方向シャフト７ａが設けられている。そして、Ｙ方向シャフト７ａには、図示しないＹ方向移動ベースを介してＹ方向移動ステージ６が取り付けられている。これにより、Ｙ方向移動ステージ６は、Ｙ方向シャフト７ａに沿ってＹ方向に移動することとなる。なお、上述したＸ方向移動ステージ７の移動及びＹ方向移動ステージ６の移動は、それぞれ図示しないモータ等の駆動手段により行われる。また、Ｘ方向及びＹ方向とにより規定される平面は、水平面に対応する。
【００２２】
さらに、Ｙ方向移動ステージ６上には、２本のシリンダ６ｂが設けられている。このシリンダ６ｂは、Ｚ方向に沿って昇降するＺ方向シャフト６ａを備えている。ここで、Ｚ方向は垂直方向に対応する。
【００２３】
Ｚ方向シャフト６ａの上部には、Ｚ方向移動ステージ５が配置されている。このＺ方向移動ステージ５は、Ｚ方向シャフト６ａの昇降に応じて、Ｚ方向に移動することとなる。
【００２４】
そして、Ｚ方向移動ステージ５上には、支持部材３が配置されている。この支持部材３には、２本の突き出し部３ａが備えられている。この２本の突き出し部３ａの間には、間隙３ｂが設けられており、当該２本の突き出し部３ａにより二又部３ｃが形成される。
【００２５】
支持部材３に形成された二又部３ｃは、探針保持部材２の基端部２ａを支持する。このとき、当該二又部３ｃには係合用ピン４ａと係止用ピン４ｂとが設けられており、また、探針保持部材２の基端部２ａには、係合部（詳細は後述する）が形成されている。そして、当該係合用ピン４ａに、探針保持部材２の係合部が係合するとともに、当該係止用ピン４ｂにより当該係合部が係止される。これにより、探針保持部材２が、その基端部２ａを介して支持部材３の二又部３ｃに支持されることとなる。
【００２６】
この探針保持部材２の支持構造についてさらに詳述すると、探針保持部材２の基端部２ａは、支持部材３に設けられた二又部３ｃの間隙３ｂに挟持される。このとき、当該二又部３ｃの間隙３ｂに設けられた係合用ピン４ａにより、探針保持部材２の基端部２ａに形成された係合部が係合される。また、当該二又部３ｃの間隙３ｂに設けられた係止用ピン４ｂにより、探針保持部材２の基端部２ａに形成された係合部が係止される。
【００２７】
なお、この係止用ピン４ｂには、その側面にネジが切られているとともに、その一端には円板上のつまみ（ハンドル）４が取り付けられている。また、当該二又部３ｃを構成する２本の突き出し部３ａには、係止用ピン４ｂが貫通する孔が設けられているとともに、当該孔の内側面にもネジが切られている。
【００２８】
よって、係止用ピン４ｂに取り付けられたつまみ４を回すことにより、係止用ピン４ｂが回転してさらに螺入する。これにより、二又部３ｃを構成する２本の突き出し部３ａの間隙３ｂが狭まって二又部３ｃが閉まる。この結果、探針保持部材２の基端部２ａが２本の突き出し部３ａ間で固定される。なお、当該間隙３ｂに設けられた係合用ピン４ａは、２本の突き出し部３ａに設けられた別の孔内に配置されている。
【００２９】
探針保持部材２の先端部２ｂには、探針ホルダ１ａが取り付けられている。この探針ホルダ１ａには探針１が装着されている。これにより、探針保持部材２の先端部２ｂには、探針ホルダ１ａを介して探針１が保持されることとなる。なお、探針保持部材２の中央には開口部２ｃが設けられており、探針ホルダ１ａにより保持された探針１の基端に接続された配線１５が当該開口部２ｃを挿通している。
【００３０】
図１に示す例においては、探針１の先端は下方に向けて傾斜しており、当該先端は試料１０の表面に接触している状態となっている。これにより、試料１０の表面を流れる電流や、試料１０の表面における電圧等の試料情報を、探針１を介して検出することができる。探針１の基端に接続された配線１５は、図示しない測定処理部に接続されており、当該測定処理部によって上記電流もしくは電圧が測定される。なお、図１に示す探針１及び探針保持部材２の位置は、試料情報の検出位置となる。
【００３１】
本発明におけるプローブ装置５０は、探針１、探針ホルダ１ａ、探針保持部材２、及び支持部３からなるプローブ構成体５１を備えるものであり、このプローブ構成体５１は、Ｘ方向移動ステージ７、Ｙ方向移動ステージ６、及びＺ方向移動ステージ５による各移動に伴って移動することとなる。
【００３２】
なお、試料１０は、試料ステージ１１上に載置されている。この試料ステージ１１は、ステージ移動機構１２に取り付けられている。当該ステージ移動機構１２は、試料ステージ１１をＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に移動させるとともに、試料ステージ１１の回転及び傾斜を行うためのものである。これにより、試料ステージ１１上に載置された試料１０は、試料ステージ１１の動きとともに移動することとなる。ステージ移動機構１２は、上記試料室の内部底面１４上に配置されている。
【００３３】
次に、このように構成されたプローブ装置５０において、探針１の交換作業について説明する。
【００３４】
まず、図１に示すように探針１の先端が試料１０の表面に接触している状態から、シリンダ６ｂを駆動し、Ｚ方向シャフト６ａを上昇させる。これにより、Ｚ方向シャフト６ａの上部に配置されたＺ方向移動ステージ５がＺ方向に移動して上昇する。
【００３５】
そして、これに伴って、上記プローブ構成体５１が上昇することとなり、プローブ構成体５１に備えられた探針１の先端が試料１０の表面から離れる。この状態を、図３に示す。図３に示す探針１の位置は、探針１若しくは試料１０のＺ方向移動によって探針１の先端が試料１０の表面に接触可能となっているので、探針１及び探針保持部材２の位置は、試料情報の検出位置となっている。なお、同図において、探針保持部材２と支持部材３は共にその断面が示されている。
【００３６】
次いで、図３に示す状態で、つまみ４を同図中の矢印Ａに示す方向に回す。これにより係止用ピン４ｂが、その螺入する回転方向とは逆方向に回転することとなる。この結果、二又部３ｃを構成する２本の突き出し部３ａの間隙が広がることとなり、当該２本の突き出し部３ａによる探針保持部材２の基端部２ａの固定が解除される。なお、必要があれば、このつまみ４をさらに上記矢印Ａ方向に回して、係止用ピン４ｂを孔３ｄから取り外してもよい。
【００３７】
その後、二又部３ｃに設けられた係合用ピン４ａを軸として、探針保持部材２を同図中の矢印Ｂの方向に回動させる。これにより、探針保持部材２が、その基端部を支点として回動することとなる。当該回動後の状態を図４に示す。
【００３８】
同図に示すように、探針保持部材２の先端部２ｂに探針ホルダ１ａを介して保持された探針１は、試料１０から退避される。この結果、探針１及び探針保持部材２の位置は、試料１０からの退避位置となる。このように、探針保持部材２は、試料情報の検出位置と試料１０からの退避位置との間で回動可能とされている。
【００３９】
ここで、上述した探針保持部材２に形成された係合部の構成について、図４を参照して説明する。
【００４０】
同図において、２０は、探針保持部材２の基端部２ａに形成された係合部である。この係合部２０は、当該基端部２ａに設けられた切り欠き部２１と、これにより形成されたＬ字状の突き出し部２２とにより構成される。そして、この切り欠き部２１内には、支持部材３の二又部３ｃに設けられた係合用ピン４ａが嵌入しており、これにより当該切り欠き部２１は当該係合用ピン４ａと係合している。
【００４１】
また、図１及び図３に示すように、探針１及び探針保持部材２の位置が試料情報の検出位置となっているときには、図３に示すごとく、探針保持部材２に形成された突き出し部２２は、支持部材３の二又部３ｃに設けられた係止用ピン４ｂによって係止されている。
【００４２】
これに対して、図４に示すように、探針１及び探針保持部材２の位置が、試料１からの退避位置となっているときには、同図に示すごとく、係止用ピン４ｂによる突き出し部２２の係止は解除されている。
【００４３】
次いで、探針保持部材２を支持部材３から分離する。当該分離後の状態を図５に示す。このように、探針保持部材２は、試料１０からの退避位置において、支持部材３から着脱可能とされている。
【００４４】
その後、図６に示すごとく、探針保持部材２の先端部２ｂに探針ホルダ１ａを介して保持されていた探針１を取り外し、その後新しい探針を探針ホルダ１ａに取り付ける。これにより、探針の交換は終了する。この後は、上述と逆の作業を行うことにより、試料１０の情報を再び取得することができる。
【００４５】
このように、先端に探針が保持される探針保持部材が、その基端部を支点として、試料情報の検出位置と試料からの退避位置との間で回動可能とされている。
【００４６】
よって、探針の交換を行う際には、探針保持部材を上記検出位置から退避位置に回動させ、この状態で探針の交換を行うことができる。これにより、探針の交換時に、探針と試料とが衝突することを確実に回避することができ、探針及び試料に損傷を与えることがない。
【００４７】
また、探針を複数備える場合には、それぞれの探針を保持する各探針保持部材が、その基端部を支点として、試料情報の検出位置と試料からの退避位置との間で回動可能となる。
【００４８】
よって、特定の探針の交換を行う際には、当該探針を保持する探針保持部材を上記検出位置から退避位置に回動させ、この状態で探針の交換を行うことができる。これにより、当該探針の交換時に、当該探針は、試料に接近して位置する他の探針から離れることとなり、探針どうしの衝突を確実に回避することができる。従って、探針に損傷が発生することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明におけるプローブ装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明におけるプローブ装置を示す平面図である。
【図３】探針を備えるプローブ構成体が上昇した状態を示す図である。
【図４】探針及び探針保持部材が試料からの退避位置に位置する状態を示す図である。
【図５】探針保持部材を支持部材から分離した状態を示す図である。
【図６】探針を探針保持部材から取り外した状態を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…探針、２…探針保持部材、２ａ…基端部、２ｂ…先端部、３…支持部材、１０…試料、５０…プローブ装置
【図１】
2006147245.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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