(57)【要約】【課題】試料の適正吸着を判定する機構および制御の簡素化および簡便化を図る。【解決手段】試料吸着保持装置１００は、搬入・搬出に際して試料６を支持するリフトピン８と、試料吸着判定のために試料６を突上げる突上げピン１０と、リフトピン８を上下に昇降させるリフトピン駆動装置５と、リフトピン８の昇降駆動力を突上げピン１０へ伝達するリンク機構９と、を備えて構成される。そして、リンク機構９は、リフトピン８の頭頂部が試料ステージ４の上面に突出しない上面近傍の位置から試料ステージ４の下部の所定の位置まで下降させる動作に連動して、突上げピン１０を、その頭頂部が試料ステージ４の内部に収納された位置から試料ステージ４の上面に載置された試料６を突上げる位置まで上昇させ、その後、その頭頂部が試料ステージ４の内部に収納された位置まで下降させるように構成されている。【選択図】図１
2011249657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に吸着手段が配設され、前記吸着手段を介して前記上面に試料を吸着して保持する試料ステージと、
前記試料ステージの内部に配設され、前記試料ステージの内部からその上面外側に突出して、前記試料を略水平に支持するリフトピンと、
前記試料ステージの内部に配設され、前記試料ステージに保持されている前記試料を、前記試料ステージの内部からその上面外側へ突上げる突上げピンと、
前記リフトピンを上下に昇降させるリフトピン昇降駆動機構と、
前記リフトピン昇降駆動機構が前記リフトピンを昇降させる駆動力を前記突上げピンへ伝達するリンク機構と、
を備えた試料吸着保持装置であって、
前記リンク機構は、
前記リフトピン昇降駆動機構が、前記リフトピンを、その頭頂部が前記試料ステージの上面に突出しない前記上面の近傍の位置から前記試料ステージの下部の所定の位置まで下降させた場合に、その動作に連動して、前記突き上げピンを、その突上げピンの頭頂部が前記試料ステージの内部に収納された位置から前記試料ステージの上面に載置された前記試料を突上げる位置まで上昇させ、その後、その頭頂部が前記試料ステージの内部に収納された位置まで下降させるように構成されていること
を特徴とする試料吸着保持装置。
【請求項２】
前記試料が前記試料ステージの上面に水平に載置されていることを検知する試料適正載置検知センサと、
前記リフトピン昇降駆動機構の動作を制御するとともに、前記試料適正載置検知センサから出力される信号に基づき、前記試料が前記試料ステージに適正に吸着されたか否かを判定する制御装置と、
をさらに備え、
前記制御装置は、
前記リフトピン昇降駆動機構を制御して、前記リフトピンを、その頭頂部が前記試料ステージの上面に突出しない前記上面の近傍の位置から前記試料ステージの下部の所定の位置まで下降させた場合に、
前記突上げピンが前記リンク機構を介して前記リフトピンの動作に連動して動作して、前記突上げピンの頭頂部が前記試料ステージの上面に載置された前記試料を突上げるタイミングで、前記試料適正載置検知センサから出力される信号を取得し、その取得した信号が前記試料の適正載置を示す信号でなかったときには、前記試料が前記試料ステージに適正に吸着されてないと判定すること
を特徴とする請求項１に記載の試料吸着保持装置。
【請求項３】
前記吸着手段の吸着力を増強する吸着力増強手段をさらに備え、
前記制御装置は、
前記試料適正載置検知センサから出力される信号に基づき、前記試料が前記試料ステージに適正に吸着されてないと判定した場合には、
前記吸着力増強手段を制御して、前記吸着手段の吸着力の増強をさせた後、
前記リフトピン昇降駆動機構を制御して、前記リフトピンを、その頭頂部が前記試料ステージの上面に突出しない前記上面の近傍の位置まで上昇させ、再度、その位置から前記試料ステージの下部の所定の位置まで下降させ、
前記突上げピンの頭頂部が前記試料ステージの上面に載置された前記試料を突上げるタイミングで、前記試料検知センサから出力される信号を再度取得し、その取得した信号に基づき、前記試料が前記試料ステージに適正に吸着されているか否かを再度判定すること
を特徴とする請求項２に記載の試料吸着保持装置。
【請求項４】
前記リフトピン昇降駆動機構は、
前記リフトピンがその上面側にその上面に略垂直に固定して配設された平板状の台座を、その下面側から押圧して、前記リフトピンを上昇させるリフトピン駆動装置と、
前記試料ステージの天井部と前記台座との間に配設され、前記台座を下方へ押圧するばね機構と、
を含んで構成されること
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の試料吸着保持装置。
【請求項５】
前記突上げピンは、その突上げピンが前記試料を突上げるときの押圧力を調節するばね機構を内蔵していること
を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の試料吸着保持装置。
【請求項６】
前記吸着手段は、静電チャックであること
を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の試料吸着保持装置。
【請求項７】
前記吸着手段は、真空吸着チャックであること
を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の試料吸着保持装置。
【請求項８】
上面に吸着手段が配設され、前記吸着手段を介して前記上面にの試料を吸着して保持する試料ステージと、
前記試料ステージの内部に配設され、前記試料ステージの内部からその上面外側に突出して、前記試料を略水平に支持するリフトピンと、
前記試料ステージの内部に配設され、前記試料ステージに保持されている前記試料を、前記試料ステージの内部からその上面外側へ突上げる突上げピンと、
前記リフトピンを上下に昇降させるリフトピン昇降駆動機構と、
前記リフトピン昇降駆動機構が前記リフトピンを昇降させる駆動力を前記突上げピンへ伝達するリンク機構と、
前記試料が前記試料ステージの上面に水平に載置されていることを検知する試料適正載置検知センサと、
前記リフトピン昇降駆動機構の動作を制御するとともに、前記試料適正載置検知センサから出力される信号に基づき、前記試料が前記試料ステージに適正に吸着されたか否かを判定する制御装置と、
を備えた試料吸着保持装置における試料吸着判定方法であって、
前記リンク機構は、
前記リフトピン昇降駆動機構が、前記リフトピンを、その頭頂部が前記試料ステージの上面に突出しない前記上面の近傍の位置から前記試料ステージの下部の所定の位置まで下降させた場合に、その動作に連動して、前記突き上げピンを、その突上げピンの頭頂部が前記試料ステージの内部に収納された位置から前記試料ステージの上面に載置された前記試料を突上げる位置まで上昇させ、その後、その頭頂部が前記試料ステージの内部に収納された位置まで下降させるように構成されており、
前記制御装置は、
前記リフトピン昇降駆動機構を制御して、前記リフトピンを、その頭頂部が前記試料ステージの上面に突出しない前記上面の近傍の位置から前記試料ステージの下部の所定の位置まで下降させた場合に、
前記突上げピンが前記リンク機構を介して前記リフトピンの動作に連動して動作して、前記突上げピンの頭頂部が前記試料ステージの上面に載置された前記試料を突上げるタイミングで、前記試料適正載置検知センサから出力される信号を取得し、その取得した信号が前記試料の適正載置を示す信号でなかったときには、前記試料が前記試料ステージに適正に吸着されてないと判定すること
を特徴とする試料吸着判定方法。
【請求項９】
前記吸着手段の吸着力を増強する吸着力増強手段をさらに備え、
前記制御装置は、
前記試料適正載置検知センサから出力される信号に基づき、前記試料が前記試料ステージに適正に吸着されてないと判定した場合には、
前記吸着力増強手段を制御して、前記吸着手段の吸着力の増強をさせた後、
前記リフトピン昇降駆動機構を制御して、前記リフトピンを、その頭頂部が前記試料ステージの上面に突出しない前記上面の近傍の位置まで上昇させ、再度、その位置から前記試料ステージの下部の所定の位置まで下降させ、
前記突上げピンの頭頂部が前記試料ステージの上面に載置された前記試料を突上げるタイミングで、前記試料検知センサから出力される信号を再度取得し、その取得した信号に基づき、前記試料が前記試料ステージに適正に吸着されているか否かを再度判定すること
を特徴とする請求項８に記載の試料吸着判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハなどの平板状の試料を吸着して保持する試料吸着保持装置、および、その試料吸着保持装置における試料吸着判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハなどの平板状の基板を製造・検査する工程では、その製造・検査対象の基板（以下、本明細書では、試料という）を安定的に保持するために試料吸着保持装置が用いられている。試料吸着保持装置における試料吸着手段には、静電気の引力を利用した静電チャックや、気圧の圧力差を利用した真空吸着チャックなどがある。
【０００３】
半導体ウェハなどの製造・検査工程は、高度に自動化されているが、製造・検査対象の半導体ウェハなどの試料が試料吸着保持装置に何らかの理由により正常に吸着されていない場合には、試料の破損や、製造・検査装置の破損などに到る危険性が生じる。従って、試料吸着保持装置では、試料を正常に吸着しているか否かを判定することが必要不可欠となる。
【０００４】
特許文献１には、静電チャックを用いた試料吸着保持装置における試料吸着判定方法として、試料を吸着したときに静電チャック内の電極を流れる漏れ電流を検出する方法が開示されている。その方法によれば、静電チャック上に試料が載置された場合と、試料が載置されていない場合とで、漏れ電流の大きさが異なることを利用し、試料が正常に載置されたか否かを判定する。この方法は、機構面での機能の追加が不要であるというメリットがある。
【０００５】
また、特許文献２，３には、試料の搬入時に試料吸着保持装置にいったん載置された試料を、その試料の搬入のために用いられたリフトピンで持上げてみて、そのときの吸着力や持上げられた高さを測定し、その測定結果に基づき、試料が正常に載置されたか否かを判定する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０６−１９８５３２号公報
【特許文献２】特開２００８−２７７７０６号公報
【特許文献３】特開２００５−１２３４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、静電チャックにおける漏れ電流は、温度、試料の種類、静電チャック表面状態などによって大きく変動するため、その漏れ電流の違いだけによって、試料が正常に吸着されたか否かを判定するのは、実際上困難であることが多い。
【０００８】
また、リフトピンを用いて吸着力あるいは試料が持ち上げられた高さを測定する方法の場合には、リフトピンに対して、リフトピンが本来有する、試料搬入・搬出時に試料を安定に支持した状態で昇降させるという動作のほかに、吸着力の有無を判定するためにその吸着力に応じた力で試料を持上げるという動作を追加する必要がある。この動作は、リフトピン本来の動作とは、オーバーラップする動作が少ないため、その動作を実現させる新たな制御機構が必要となる。従って、リフトピンを用いた吸着判定方法には、リフトピンの制御機構の簡素化という面での利点は少ない。また、リフトピンとは独立に吸着判定用のピンを設けた場合でも同様である。
【０００９】
以上の従来技術の問題点に鑑み、本発明は、試料の適正吸着を判定する機構およびその制御の簡素化や簡便化を可能とする試料吸着保持装置および試料吸着判定方法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】
【００１０】
本発明に係る試料吸着保持装置は、試料の搬入・搬出に用いられるリフトピンと、試料吸着判定のために試料を突上げる突上げピンと、リフトピンを上下に昇降させるリフトピン昇降駆動機構と、そのリフトピン昇降駆動機構がリフトピンを昇降させる駆動力を突上げピンへ伝達するリンク機構と、を有し、そのリンク機構は、リフトピン昇降駆動機構がリフトピンをその頭頂部が前記試料ステージの上面に突出しない前記上面の近傍の位置から試料ステージの下部の所定の位置まで下降させる動作に連動して、突上げピンを、その頭頂部が試料ステージの内部に収納された位置から試料ステージの上面に載置された試料を突上げる位置まで上昇させ、その後、その頭頂部が試料ステージの内部に収納された位置まで下降させるように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明に係る試料吸着保持装置は、試料が試料ステージに適正に載置されたことを検知する試料適正載置検知センサを有しており、リフトピン昇降駆動機構の動作を制御する制御装置は、突上げピンの頭頂部が試料ステージの上面に載置された試料を突上げるタイミングで、試料適正載置検知センサからの出力信号を取得し、その取得した信号が試料の適正載置を示す信号でなかったときには、試料が前記試料ステージに適正に吸着されてないと判定する。
【００１２】
以上、本発明に係る試料吸着保持装置においては、従来から用いられている試料の搬入・搬出のためのリフトピン昇降駆動機構には、とくに変更を加えることなく、簡単な構成のリンク機構を追加するだけで、突上げピンの昇降およびその昇降による試料の突上げが実現される。また、試料が試料ステージの上面に水平に載置されていることを検知する試料適正載置検知センサを追加するだけで、制御装置は、その試料適正載置検知センサから取得される信号に基づき、試料が前記試料ステージに適正に吸着されているか否かを判定することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、試料の適正吸着を判定する機構およびその制御の簡素化や簡便化が可能な試料吸着保持装置および試料吸着判定方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る試料吸着保持装置の構成の例を模式的に示した図である。
【図２】リフトピン、突上げピンおよびリンク機構の斜視図を模式的に示した図である。
【図３】リフトピンによる試料の受取り時におけるリフトピン、突上げピンおよびリンク機構の２つの回転ピンの位置関係を示した図である。
【図４】試料の静電チャック上への載置時におけるリフトピン、突上げピンおよびリンク機構の２つの回転ピンの位置関係を示した図である。
【図５】試料吸着判定時におけるリフトピン、突上げピンおよびリンク機構の２つの回転ピンの位置関係を示した図である。
【図６】試料適正吸着済み時におけるリフトピン、突上げピンおよびリンク機構の２つの回転ピンの位置関係を示した図である。
【図７】突上げピンの構造の概略を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係る試料吸着保持装置の構成の例を模式的に示した図である。図１の例では、試料吸着保持装置１００は、電子顕微鏡の試料室１に収納されて用いられ、また、吸着手段として静電チャック７が用いられている。
【００１７】
図１に示すように、試料吸着保持装置１００の主要部は、水平な上面を有する試料ステージ４によって構成され、その試料ステージ４の上面には、薄板状の静電チャック７が固定して配設されている。静電チャック７は、誘電体材料によって形成されているが、その内部には、静電気を発生させるための図示しない電極板が設けられている。従って、静電チャック７の上面に半導体ウェハなどの平板状の試料６が載置され、電源１２によりその電極板に所定の電圧が印加されると、静電チャック７の表面および試料６に互いに符号が異なる静電気の電荷が誘起される。その結果、試料６は、その静電気の引力によって、静電チャック７の上面に吸着される。なお、本実施形態では、静電チャック７は、試料ステージ４の一部であるとみなし、以下、静電チャック７の上面は、試料ステージ４の上面であるとみなす。
【００１８】
この試料ステージ４の内部には、リフトピン８、突上げピン１０、リフトピン８の動作によって生じる駆動力を突上げピン１０へ伝達するリンク機構９などが配設されている。これらリフトピン８、突上げピン１０およびリンク機構９の詳細については、この明細書の中で、以下、順次説明する。
【００１９】
一方、試料ステージ４の外部には、試料吸着保持装置１００の他の構成要素として、リフトピン８の昇降を駆動するリフトピン駆動装置５、試料６が静電チャック７すなわち試料ステージ４に適正な状態で載置されているか否かを検知する試料適正載置検知センサ１１、その試料適正載置検知センサ１１からの出力信号を取得して、リフトピン駆動装置５などを制御する制御装置３、静電チャック７内の図示しない電極板に電圧を印加して静電チャック７に吸着力を付与する電源１２などが設けられている。
【００２０】
本実施形態は、試料吸着保持装置１００が適用された電子顕微鏡に係る実施形態であるが、その場合、静電チャック７、リフトピン８、突上げピン１０およびリンク機構９を含む試料ステージ４、ならびに、試料適正載置検知センサ１１は、図示しない真空ポンプによって常時真空排気された試料室１の中に収納されている。また、その試料室１の上部には、図示しない電子銃や電子レンズなどを含んで構成された電子顕微鏡鏡体２が取付けられており、電子顕微鏡鏡体２からは、電子線２ａが出射され、試料６に照射される。
【００２１】
さらに、試料室１のゲートバルブ１ａの右側には、試料６の搬入・搬出時において、試料室１の高い真空度を保持するために、ロードロック室１５が設けられている。ここで、試料室１とロードロック室１５とは、ゲートバルブ１ａによって隔離されている。また、ロードロック室１５も、図示しない真空ポンプによって真空排気され、ゲートバルブ１５ａによって大気から隔離されている。そして、ロードロック室１５の内部には、図示しない搬送ロボットが配設されている。
【００２２】
試料室１内に対し、試料６の搬入・搬出が行われるときには、まず、ゲートバルブ１５ａが開けられ、ロードロック室１５は大気圧となる。このとき、外部装置とロードロック室１５内の搬送ロボットとの間で、試料６の受け渡しが行われる。続いて、ゲートバルブ１５ａが閉じられ、ロードロック室１５が真空排気され、その真空度が試料室１と同程度になったとき、ゲートバルブ１ａが開けられる。
【００２３】
この搬送ロボットは、水平方向に伸縮自在のアームを有し、適宜、伸縮させて、その先端部を試料室１内へ挿入することができる。そして、そのアームの先端部には、試料６を水平に載置して保持する平板フォーク状の載置部が設けられている。そこで、ゲートバルブ１ａが開けられると、搬送ロボットは、その載置部に試料６を保持した状態で、アームを試料室１とロードロック室１５との間で自在に出し入れする。
【００２４】
リフトピン８は、搬送ロボットのアームの載置部に保持された試料６を受取り、その受取った試料６を静電チャック７の上面に載置するとともに、静電チャック７の上面に載置された試料６を持上げて、搬送ロボットのアームの載置部に受渡すときに用いられる。従って、リフトピン８は、リフトピン駆動装置５によって駆動されて、試料ステージ４の内部から、その上面、つまり、静電チャック７の上面の上方の位置まで突出することが可能なように構成されている。
【００２５】
ここで、試料６の搬入・搬出時におけるリフトピン８の動作について、その概要を説明しておく。
【００２６】
まず、ゲートバルブ１ａが開けられて、試料６が搬送ロボットのアームの載置部に保持されて、試料ステージ４の直上の位置まで搬入される。次に、リフトピン８が試料ステージ４の内部から突出し始めて、その頭頂部が、搬送ロボットのアームの載置部よりやや高い位置まで上昇する。このとき、アームの載置部は、リフトピン８の上昇動作に干渉しないフォーク状の形状をしている。従って、リフトピン８の頭頂部が搬送ロボットのアームの載置部より高い位置まで上昇したときには、試料６は、リフトピン８の頭頂部に保持されることになる。なお、リフトピン８は、平板状の試料６を保持するため、少なくとも３本が必要となる。
【００２７】
次に、搬送ロボットのアームがロードロック室１５に引き戻されて、ゲートバルブ１ａが閉じられるとともに、リフトピン８は、その頭頂部に試料６を保持した状態で、試料ステージ４の内部に収納される位置まで下降する。その結果、試料６は、試料ステージ４つまり静電チャック７の上面に載置される。その後、静電チャック７の内部の電極板に所定の電圧が印加されて、試料６が静電チャック７に吸着される。
【００２８】
また、以上に説明した動作と逆の動作により、試料６は、リフトピン８により試料ステージ４から持上げられ、搬送ロボットのアームの載置部に受渡された後、搬送ロボットによりロードロック室１５へ搬出される。
【００２９】
続いて、図１に加え、図２を参照しつつ、リフトピン８、突上げピン１０およびリンク機構９の構成および動作について詳細に説明する。ここで、図２は、リフトピン８、突上げピン１０およびリンク機構９の斜視図を模式的に示した図である。
【００３０】
図１および図２に示すように、リフトピン８は、平板状のリフトピン台座８ｂの上面に、その上面に略垂直になるように取付けられている。リフトピン台座８ｂの上面と試料ステージ４の天井部との間には、ばね８ａが設けられており、ばね８ａの一端は、試料ステージ４の天井部に固定されるとともに、その他端は、リフトピン台座８ｂを下方に押圧している。一方、リフトピン駆動装置５から延出している駆動シャフト５ａは、リフトピン台座８ｂを下面側から支持しており、その上方への伸張が駆動された場合には、ばね８ａの押圧力に抗して、リフトピン台座８ｂを上昇させる。また、駆動シャフト５ａの下方への後退が駆動された場合には、リフトピン台座８ｂは、ばね８ａの押圧力によって下降する。
【００３１】
リフトピン台座８ｂが上昇すると、リフトピン８も上昇し、その上昇が継続されると、リフトピン８の頭頂部は、静電チャック７の上面よりも高い位置まで上昇する。ここで、静電チャック７に吸着力が付与されていない場合には、試料６は、リフトピン８によって保持されて持上げられる。なお、静電チャック７のリフトピン８が昇降する通路部分には、開口部７ａが設けられ、静電チャック７がリフトピン８の昇降動作と干渉しないようにされている。
【００３２】
なお、駆動シャフト５ａは、試料ステージ４をＸＹＺ方向に移動させる場合には、その動作を干渉する存在であるので、その場合には、駆動シャフト５ａは、試料ステージ４の外部の位置まで後退する。また、試料ステージ４の下部の所定の位置には、駆動シャフト５ａが試料ステージ４の外部に後退したときに、リフトピン台座８ｂの下限位置を定めるストッパ８ｃが設けられている（後記する図６など参照）。
【００３３】
次に、リンク機構９は、互いに噛み合って回転する２つのギヤ９ｃ，９ｄと、そのギヤ９ｃ，９ｄのそれぞれの回転軸に設けられたシャフト９ｅ，９ｆと、そのシャフト９ｅ，９ｆに固定して取付けられ、ギヤ９ｃ，９ｄの回転とともに回転する回転ピン９ａ，９ｂと、によって構成されている。
【００３４】
ここで、回転ピン９ａは、シャフト９ｅに取付けられたぜんまいばね９ｈ（図２参照）によって、上方向（図１では右回り）に付勢されており、リフトピン台座８ｂ（図２では、リフトピン台座８ｂに設けられたパッド部８ｂ’、以下、パッド部８ｂ’は存在しないものとして説明する）の下面に当接している。従って、回転ピン９ａは、リフトピン８が上昇するとともに、上方向へ（右回りで）回転し、リフトピン８が下降するとともに、下方向へ（左回りで）回転する。
【００３５】
また、回転ピン９ｂは、ギヤ９ｃ，９ｄを介して伝達された回転ピン９ａの回転力によって回転するとともに、突上げピン台座１０ｂの下面に当接している。このとき、突上げピン台座１０ｂの上面には、突上げピン１０がその上面に略垂直に配設されている。また、突上げピン台座１０ｂの上面と試料ステージ４の天井部との間には、ばね１０ａが設けられており、ばね１０ａの一端は、試料ステージ４の天井部に固定されるとともに、その他端は、突上げピン台座１０ｂの上面を下方に押圧している。従って、突上げピン１０は、回転ピン９ｂが回転するとともに、その高さに応じて上下に昇降する。
【００３６】
以上の通り、リフトピン８が上下に昇降すると、その昇降動作に応じて、回転ピン９ａおよび回転ピン９ｂが回転し、その結果、突上げピン１０が昇降動作をすることになる。なお、リフトピン８および突上げピン１０の昇降動作のさらに詳しい連動関係については、別途、図３〜図６を参照して説明する。
【００３７】
ところで、回転ピン９ｂが最高位の位置に達したときには、突上げピン１０の頭頂部は、静電チャック７に設けられた開口部７ａを突抜けて、試料６の下面を押圧する。このとき、その押圧力を試料６の重量よりも大きく、静電チャック７が試料６を吸着する標準の吸着力よりも小さくなるように調節しておけば、試料６が突上げピン１０によって持上げられたか否かを検出することによって、試料６が静電チャック７に適正に吸着されたか否かを判定することができる。すなわち、試料６が突上げピン１０によって持上げられた場合には、試料６は、静電チャック７に適正に吸着されていないことになり、また、試料６が突上げピン１０によって持上げられなかった場合には、試料６は、静電チャック７に適正に吸着されていることになる。
【００３８】
なお、ここでいう標準の吸着力とは、静電チャック７の電極板に所定の電圧を印加し、試料６が静電チャック７に適正に吸着された場合に、平均的に得られる吸着力よりも十分に小さな吸着力であるとする。また、その標準の吸着力は、あらかじめ実験などで求められているものとし、その標準の吸着力には、便宜上、試料６自身の重量が加えられているものとする。
【００３９】
また、突上げピン１０の上部には、ばね１０ｃが内蔵されている。その結果、そのばね１０ｃの長さや弾性係数を変える（実際上は、弾性係数が異なる別のばねと入れ換える）ことにより、突上げピン１０が試料６の下面を押圧する押圧力を容易に調節することができる。なお、突上げピン１０の構造については、後記する（図７参照）。
【００４０】
図１において、試料適正載置検知センサ１１は、試料６が静電チャック７に適正に載置されているか否かを判定するセンサであり、例えば、試料６までの距離が所定の距離の範囲内にあるか、あるいは、試料６の表面が水平に保たれているかなどを検知する。そして、試料６が、所定の距離範囲の位置に載置されていなかったり、試料６の表面が水平に保たれていなかったりした場合には、試料適正載置検知センサ１１は、試料６が適正に載置されていないことを示す信号を制御装置３へ出力する。
【００４１】
このような試料適正載置検知センサ１１は、レーザ干渉計などによって容易に実現することができるが、さらに簡易的には、例えば、図１に示すように、発光素子で構成された発光部１１ａと受光素子で構成された受光部１１ｂを含むセンサなどによっても実現することができる。ちなみに、その簡易的な試料適正載置検知センサ１１では、発光部１１ａから収束光を、試料６の表面に対し、その表面と所定の傾斜角をなすように発射し、その試料６の表面による反射光を所定の位置に設けられた受光部１１ｂで受光可能か否かを判定する。
【００４２】
なお、以上に説明したリフトピン８、突上げピン１０およびリンク機構９の構成において、リフトピン８および突上げピン１０は、その頭頂部が試料６と接触するため、試料６との摩擦が小さく、かつ、異物が発生しにくい材料によって形成するのが好ましい。そのような樹脂としては、例えば、耐磨耗性が高く、真空内での放出ガスが小さいＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂などが好適である。また、同様に、リンク機構９の回転ピン９ａ，９ｂの頭部も同様の樹脂で形成するのが好ましい。
【００４３】
次に、図３〜図６を参照して、リフトピン８がロードロック室１５内の搬送ロボットから試料６を受取った後、リフトピン８が下降する過程におけるリフトピン８および突上げピン１０の昇降位置の関係、ならびに、リンク機構９の動作について詳細に説明する。ここで、図３は、リフトピン８による試料６の受取り時におけるリフトピン８、突上げピン１０およびリンク機構９の回転ピン９ａ，９ｂの位置関係を示した図、図４は、試料６の静電チャック７上への載置時におけるリフトピン８、突上げピン１０およびリンク機構９の回転ピン９ａ，９ｂの位置関係を示した図、図５は、試料吸着判定時におけるリフトピン８、突上げピン１０およびリンク機構９の回転ピン９ａ，９ｂの位置関係を示した図、図６は、試料適正吸着済み時におけるリフトピン８、突上げピン１０およびリンク機構９の回転ピン９ａ，９ｂの位置関係を示した図である。
【００４４】
図３に示すように、リフトピン８がリフトピン駆動装置５の駆動シャフト５ａによって押上げられて、搬送ロボットのアームから試料６を受取ったときには、リフトピン８は、静電チャック７の上面からその上方部へ突出し、上昇可能な最高位の位置まで上昇した状態にある。このとき、回転ピン９ａは、ぜんまいばね９ｈに付勢され、上方向へ回転し、ストッパ９ｇによってその回転が規制されている。そのため、回転ピン９ａの頭頂部は、リフトピン台座８ｂの下面から離れた位置にある。
【００４５】
また、このとき、回転ピン９ｂは、その頭頂部が突上げピン台座１０ｂの下面の左端部に当接するように、その長さや、ギヤ９ｄの回転角などがあらかじめ調節されており、さらに、突上げピン１０は、その頭頂部が静電チャック７の上面の外側には突出しないように、その長さなどが調節されている。
【００４６】
次に、図４に示すように、駆動シャフト５ａが下方に後退すると、リフトピン台座８ｂは、ばね８ａに押圧されて駆動シャフト５ａとともに下降する。そのため、リフトピン８も下降し、その頭頂部が静電チャック７の上面よりも下方側で、その上面近傍に到達したときには、試料６は、静電チャック７の上面に載置される。そして、このときになって初めて、回転ピン９ａの頭頂部がリフトピン台座８ｂの下面に当接するように、リフトピン８および回転ピン９ａの長さや、ストッパ９ｇの位置をあらかじめ定めておく。従って、リフトピン８が図３に示した位置から図４に示した位置まで下降しても、回転ピン９ａは、とくに回転することはなく、また、突上げピン１０も、とくに昇降することはない。
【００４７】
一方、制御装置３は、このとき、電源１２を制御して、静電チャック７の内部電極板に所定の電圧を印加する。その結果、静電チャック７の表面および試料６に静電気が誘起され、試料６が静電チャック７に吸着される。
【００４８】
次に、図５に示すように、駆動シャフト５ａがさらに下方に後退すると、リフトピン台座８ｂは、ばね８ａに押圧されて駆動シャフト５ａとともに下降する。このときには、回転ピン９ａは、リフトピン台座８ｂに押圧されて下方（左方向）へ回転する。そして、その回転力は、ギヤ９ｃ，９ｄを介して、回転ピン９ｂの回転力として伝達される。その結果、回転ピン９ｂは、右方向へ回転し、突上げピン１０は、回転ピン９ｂによって押上げられる。そして、回転ピン９ｂが垂直上方を向いたとき、突上げピン１０の頭頂部は、最上位位置まで上昇する。
【００４９】
このとき、突上げピン１０の頭頂部は、試料６の下面を押圧するが、前記したように、その押圧力は、試料６の重量よりも大きく、静電チャック７が試料６を吸着する標準の吸着力よりも小さくなるように設定されている。従って、試料６が静電チャック７に適正に吸着されていなかった場合には、図５に示すように、試料６の突上げピン１０側が静電チャック７から離間して持上げられる。
【００５０】
その場合には、試料６は、静電チャック７の上面に平行にならず、やや傾いて支持される。従って、試料適正載置検知センサ１１は、試料６までの距離が異なることや、試料６の表面が傾いていることを検出することによって、試料６が持上げられていること、すなわち、試料６が適正に吸着されていないことを検知し、その検知信号を制御装置３へ向けて出力する。一方、試料６が突上げピン１０の頭頂部によって押圧されても、静電チャック７に吸着されたままであった場合には、試料適正載置検知センサ１１は、試料６が適正に吸着されていることを示す信号を制御装置３へ向けて出力する。
【００５１】
以上、ここまでの動作過程において、制御装置３は、試料６が静電チャック７に適正に吸着されているか否かを判定することができる。そこで、制御装置３は、試料６が静電チャック７に適正に吸着されていないと判定した場合には、その後、さまざまな対応処理を実行することができる。例えば、制御装置３は、直ちにリフトピン駆動装置５の動作を停止させ、図示しない警報装置や表示装置を介して、試料の吸着異常を工程の作業者に知らせるようにしてもよく、あるいは、次のように吸着の再試行を行ってもよい。
【００５２】
吸着の再試行を行うためには、制御装置３は、リフトピン駆動装置５を制御して、後退していた駆動シャフト５ａを上方へ駆動して、リフトピン８を、図４に示したリフトピン８の位置まで戻す（上昇させる）。さらに、電源１２を制御して、静電チャック７内の電極板に印加する電圧を所定量上昇させることにより、吸着力を増強させる。従って、電源１２およびそれを制御する制御装置３は、吸着力増強手段に相当する。
【００５３】
さらに、制御装置３は、リフトピン駆動装置５を制御して、駆動シャフト５ａを後退させ、リフトピン８を下降させることにより、図５の状態を再現し、再度、試料６が適正に吸着されているか否かを判定する
【００５４】
その判定の結果、試料６が静電チャック７に適正に吸着されていると判定されたときには、制御装置３は、静電チャック７にその増強された吸着力で試料を保持させた状態で、次のステップへ進む。また、電源１２を制御し、吸着力を増強させながら、同様の再試行を所定回数行っても、試料６が静電チャック７に適正に吸着された状態にならなかったときには、図示しない警報装置や表示装置によって、試料の吸着異常を工程の作業者に知らせるようにする。
【００５５】
試料６が静電チャック７に適正に吸着され、制御装置３によって、その適正吸着が確認された場合には、図６に示すように、駆動シャフト５ａは、試料ステージ４内から引抜かれ、リフトピン駆動装置５内に収納される。そして、試料ステージ４は、試料室１内をＸＹＺ方向に自在に移動することが可能となる。
【００５６】
この場合、リフトピン台座８ｂは、ばね８ａに押圧されて、図５に示した位置よりも、さら下方に下降するが、ストッパ８ｃによってその下限位置が規制される。従って、回転ピン９ａも、リフトピン台座８ｂに押圧されて下方側へ回転するが、その下限位置は、リフトピン台座８ｂの下限位置によって規制される。
【００５７】
また、回転ピン９ｂは、回転ピン９ａが下方に回転するのに伴って、右方向に回転し、その結果、突上げピン１０は下降し、その頂頭部は、静電チャック７の上面以下の位置に下降する。
【００５８】
なお、静電チャック７に吸着された試料６を搬送ロボットに受け渡す手順については、静電チャック７内の電極板に印加されている電圧を切断した上で、図３〜図６に説明した手順と逆の手順で行うことができる。ただし、この場合には、制御装置３は、突上げピン１０が、試料６を突き上げても（図５参照）、試料６が吸着されているか否かを判定する必要はない。
【００５９】
以上、図３〜図６を用いて説明したように、搬送ロボットから試料６を受取り（図３参照）、リフトピン８を下降させて、試料６を静電チャック７の上面に載置するとともに、静電チャック７に吸着させ（図４，５参照）、リフトピン駆動装置５の駆動シャフト５ａを試料ステージ４から抜取る（図６参照）という動作は、試料６が静電チャック７の上面に載置され、静電チャック７に吸着されるに際して、必ず行われる動作である。
【００６０】
本実施形態では、リンク機構９は、その必ず行われる動作におけるリフトピン８が下降する動作の駆動力を、突上げピン１０へ伝達し、突上げピン１０に試料６を突上げるという動作を行わせている。すなわち、本実施形態では、突上げピン１０を駆動するために、リンク機構９を除き、特別な駆動装置は設けられていない。このようなリンク機構９は、狭いスペースに簡素な構造で実現することができる。しかも、そのリンク機構９の駆動のために、制御装置３の負担が増加することはない。
【００６１】
以上のように、本実施形態によれば、簡素な構造のリンク機構９を追加するだけで、突上げピン１０に試料６を突上げる動作をさせることができ、しかも、制御装置３の負担は増加しない。従って、従来技術に比べても、リフトピン８や突上げピン１０の制御機構やその制御手順を簡素化、簡便化することができる。
【００６２】
最後に、図７を参照して、突上げピン１０の構造について補足する。図７は、突上げピンの構造の概略を示した図である。図７（ａ）に示すように、突上げピン１０は、ピン基体部１０ｄと試料保持部１０ｆとによって構成され、そのピン基体部１０ｄの上部は、鞘構造の鞘部１０ｅが形成されている。そして、その鞘部１０ｅに試料保持部１０ｆの下部およびばね１０ｃが収納される構造となっている。
【００６３】
ここで、突上げピン１０、すなわち、ピン基体部１０ｄが上昇して、試料保持部１０ｆが、静電チャック７に吸着された試料６の下面を押圧した場合には、その押圧力は、ばね１０ｃの弾性定数やその圧縮量などによって定まる。従って、ばね１０ｃを、弾性定数の異なる別のばねに取り替えたり、試料保持部１０ｆの長さなどを変えたりすることによって、突上げピン１０が試料６を押圧する押圧力を容易に調節することができる。その場合、その押圧力は、前記したように、試料６の重量よりも大きく、静電チャック７が試料６を吸着する標準の吸着力よりも小さくなるように設定される。
【００６４】
そして、静電チャック７に吸着している試料６の吸着力が突上げピン１０の押圧力よりも大きい場合には、試料６は、静電チャック７吸着したままの状態となり、図７（ｂ）に示すように、ばね１０ｃが圧縮され、試料保持部１０ｆが下方へ凹むことになる。また、静電チャック７に吸着している試料６の吸着力が突上げピン１０の押圧力よりも小さい場合には、図５に示したように、突上げピン１０が静電チャック７の上面の外側に突出し、試料６の一部が静電チャック７の上方に持上げられることになる。
【００６５】
また、このような構造の突上げピン１０では、突上げピン１０が下限位置まで達したときであっても、試料保持部１０ｆの頭頂部が静電チャック７の上面よりわずかに上方の位置に位置するように調節することが可能である。その場合には、試料６が静電チャック７に吸着されたとき、試料保持部１０ｆの頭頂部は、わずかの力で試料６の下面に接触することになる。そこで、この場合に、例えば、突上げピン１０を接地するなどすれば、突上げピン１０を試料６に必要以上に帯電している電荷を放電させ、その電位を安定化させる電極として利用することができる。なお、電子顕微鏡においては、試料６表面の電位を安定化させると、得られる試料の観察画像の画質が改善することが知られている。
【００６６】
（他の実施形態）
前記した実施形態では、静電チャック７を用いた試料吸着保持装置１００について説明しているが、その説明のほとんどは、真空吸着チャックを用いた試料吸着保持装置にも適用することができる。真空吸着チャックは、静電チャック７は設けられず、代わりに、試料ステージ４の上面に細い溝などが形成され、その溝を真空吸引することによって、吸着力を得る構造となっている、従って、真空吸着チャックは、電子顕微鏡など真空の試料室内で使用される試料吸着保持装置には適用できない。しかしながら、各種の半導体検査装置など、大気圧環境下で用いられる試料吸着保持装置は数多く存在する。
【００６７】
また、前記した実施形態の主要な特徴は、リンク機構９と、そのリンク機構９によりリフトピン８の駆動力を突上げピン１０に伝達して、突上げピン１０に試料６の突上げ動作をさせる点にあるが、この特徴は、試料吸着保持装置において、吸着手段が静電チャックから真空吸着チャックに変わっても同じように適用することができる。従って、真空吸着チャックを用いた試料吸着保持装置でも、前記した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６８】
なお、静電チャック７の場合には、その吸着力は、静電チャック７内の電極板に印加する電圧によって制御することができるが、真空吸着チャックの場合には、真空吸引する真空ポンプの吸引力によって制御することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１      試料室
１ａ，１５ａ    ゲートバルブ
２      電子顕微鏡鏡体
２ａ    電子線
３      制御装置
４      試料ステージ
５      リフトピン駆動装置
５ａ    駆動シャフト
６      試料
７      静電チャック（吸着手段）
７ａ    開口部
８      リフトピン
８ａ    ばね（ばね機構）
８ｂ    リフトピン台座
８ｂ’  パッド部
８ｃ    ストッパ
９      リンク機構
９ａ，９ｂ    回転ピン
９ｃ，９ｄ    ギヤ
９ｅ，９ｆ    シャフト
９ｇ    ストッパ
９ｈ    ぜんまいばね
１０    突上げピン
１０ａ，１０ｃ  ばね
１０ｂ  ピン台座
１０ｄ  ピン基体部
１０ｅ  鞘部
１０ｆ  試料保持部
１１    試料適正載置検知センサ
１１ａ  発光部
１１ｂ  受光部
１２    電源（吸着力増強手段）
１５    ロードロック室
１００  試料吸着保持装置
【図１】
2011249657.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】
2011249657.tif 000008
【図７】
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