(57)【要約】【課題】１本のプローブでも容易に試料の採取が行うことができるマイクロマニピュレータを提供する。【解決手段】プローブ７は、中心部１５と、中心部１５を同心円状に覆う外周部１６とからなり、中心部１５の先端１７を外周部１６から露出させている。中心部１５はガラス１５などの絶縁体で形成されており、電源９に接続されて、電源９に接続されて選択的に正極性もしくは負極性の電圧が印加されることで静電気を帯びる。また、外周部１６は、鉄１４などの導電体で形成されており、アース接続されて電気を帯びない状態となる。したがって、半導体ウエハ２上の試料３を採取した時に、試料３が外周部１６の表面には吸着せず、先端１７に吸着する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁体で形成した中心部と、前記中心部を覆う導電体で形成した外周部とを有する針状のプローブを自在に駆動して微小な試料を採取するマイクロマニピュレータにおいて、
電圧を前記中心部に印加する電圧印加手段を備え、
前記外周部をアース接続するとともに前記中心部の先端のみを前記外周部から露出させ、前記電圧印加手段で前記先端のみに静電気による吸引力を発生させることで、前記試料を前記先端に吸着することを特徴とするマイクロマニピュレータ。
【請求項２】
導電体で形成した中心部と、前記中心部を覆う絶縁体で形成した第一の外周部と、前記第一の外周部を覆う導電体で形成した第二の外周部とを有する針状のプローブを自在に駆動して微小な試料を採取するマイクロマニピュレータにおいて、
電圧を前記中心部に印加する電圧印加手段を備え、
前記第二の外周部をアース接続するとともに前記中心部の先端のみを前記第一及び第二の外周部から露出させ、前記電圧印加手段で前記先端のみに静電気による吸引力を発生させることで、前記試料を前記先端に吸着することを特徴とするマイクロマニピュレータ。
【請求項３】
前記導電体の表面に帯電防止材が塗布されていることを特徴とする請求項１ないし２記載のマイクロマニピュレータ。
【請求項４】
前記電圧は選択自在に正極性もしくは負極性となることを特徴とする請求項１ないし３記載のマイクロマニピュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料を採取するプローブを備えたマイクロマニピュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板や液晶パネルのガラス基板等の製造工程では、微小な異物やゴミがこれらの基板上に付着したことが原因で不良品となってしまうことがある。このような異物やゴミは、一般的にマイクロマニピュレータと呼ばれる装置によって基板上から試料として採取されて分析される。このマイクロマニピュレータは、顕微鏡等で基板表面を観察しつつ、細長いプローブを自在に駆動して試料を採取し、分析を行う。これにより異物やゴミが製造工程に混入した原因等を究明し、その結果を元に製造工程の改善などが行われている。
【０００３】
特許文献１では、採取対象である試料に応じて正極性もしくは負極性の電圧を金属キャピラリーに印加して、発生する静電気によって試料を吸着するマイクロマニピュレータが提案されている。また、特許文献２では、基板上に付着した微小な異物の分析をする前段階として、異物の検出、観察、採取を同時に行い、短時間で確実に異物の分析試料を作成することが可能なマイクロサンプリング装置が提案されている。
【特許文献１】特開平５−２０８３８７号公報
【特許文献２】特開平１１−２７１０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１で提案されたマイクロマニピュレータによると、金属キャピラリー（プローブ）の全体に静電気を帯びるために試料を採取した際に、先端に上手く吸着できないことがあるため、２本のキャピラリー（プローブ）を用いて作業を行わなければならない。また、吸着した試料を静電気の反発力で離して容器などに収容する際、上手く目標点に落とせず試料を紛失する恐れもあるため、作業者に熟練度が必要となる。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、１本のプローブでも容易に試料の採取が行うことができるマイクロマニピュレータ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】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明のマイクロマニピュレータは、絶縁体で形成した中心部と、前記中心部を覆う導電体で形成した外周部とを有する針状のプローブを自在に駆動できるようにして、電圧を前記中心部に印加する電圧印加手段を備え、前記外周部をアース接続するとともに前記中心部の先端のみを前記外周部から露出させ、前記電圧印加手段で前記先端のみに静電気による吸引力を発生させることで、微小な試料を前記先端に吸着するようにしている。
【０００７】
また、本発明のマイクロマニピュレータは、導電体で形成した中心部と、前記中心部を覆う絶縁体で形成した第一の外周部と、前記第一の外周部を覆う導電体で形成した第二の外周部とを有する針状のプローブを自在に駆動できるようにして、電圧を前記中心部に印加する電圧印加手段を備え、前記第二の外周部をアース接続するとともに前記中心部の先端のみを前記第一及び第二の外周部から露出させ、前記電圧印加手段で前記先端のみに静電気による吸引力を発生させることで、微小な試料を前記先端に吸着するようにしてもよい。
【０００８】
なお、本発明のマイクロマニピュレータにおいて、前記導電体の表面に帯電防止材を塗布し、さらに前記電圧を選択自在に正極性もしくは負極性となるようにするのもよい。
【発明の効果】
【０００９】
プローブの先端のみに吸引力を発生させることより、プローブの先端以外の部位に試料が付着しないため、１本のプローブで容易に試料の採取を行うことができる。
【００１０】
また、導電体の表面に帯電防止材が塗布することで、上記効果がより確実になる。
【００１１】
さらに、電圧を選択自在に正極性もしくは負極性となるようにすることで、試料の極性に対応することができ、マイクロマニピュレータの利便性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に本発明に係るマイクロマニピュレータの構成を示して説明する。製造工程において表面に微小なゴミや異物などが付着した半導体ウエハ２は、支持柱５によって保持された載置台４の上に設置され、そのゴミや異物などを試料３として解析するために採取処理が行われる。載置台４は、マイクロマニピュレータ１の操作端末１１からの操作によって支持柱５の長さを変化させることで、適当な高さに調節できる。光学顕微鏡６は、ＣＣＤカメラを内蔵しており、載置台４の上方に設置され、載置台４に設置された半導体ウエハ２の基板表面の画像を操作端末１１に送信し、その映像がモニタ１２に表示される。
【００１３】
プローブ７は、針状の採取器具であり、電源９から印加される電圧により静電気を帯びて、試料３との間に発生するクーロン力によって試料３を吸着する。プローブ７は、支柱１０に支持された駆動部８に連結され、この駆動部８の内部に備えられたモータ（図示せず）によって３次元的に自在に駆動することができる。プローブ７の操作は、操作端末１１から可能となっている。
【００１４】
電源９は、プローブ７への電圧印加手段であり、駆動部８を指示する支柱１０に取り付けられ、図示しない配線によってプローブ７と電気的に接続されている。電源９が印加する電圧は、操作端末１１からの設定によって正極性もしくは負極性の何れか選択自在となっている。なお、電源９を取り付ける場所は、本実施形態に限られず、例えば駆動部８の内部でもよい。
【００１５】
操作端末１１は、マイクロマニピュレータ１の各部位の操作や設定を行うためのもので、パソコンなどで実現される。操作端末１１は、画面を表示するモニタ１２と、入力を行うマウスやキーボードからなる操作部１３と、本体１４とから構成されており、マニピュレータ１を操作するためのソフトウェアが予めインストールされている。このソフトウェアによって、載置台４の高さ調節と、電源９の印加電圧の極性設定と、プローブ７の操作が実行でき、また、光学顕微鏡６の画像をモニタ１２に表示できる。なお、プローブ７の操作のため、操作部１３に専用のジョイスティックなどを備えてもよい。
【００１６】
次に、図２にプローブ７の縦方向の断面及び電気的接続を示して説明する。プローブ７は、中心部１５と、中心部１５を同心円状に覆う外周部１６とからなり、中心部１５の先端１７を外周部１６から露出させている。中心部１５はガラスなどの絶縁体で形成されており、電源９に接続されて選択的に正極性もしくは負極性の電圧が印加されることで電界が発生し、いわゆる誘電分極を引き起こす。すなわち、正極性の電圧を印加した場合、負の電荷が電源９側に偏るために先端１７は正極性の静電気を帯び、一方、負極性の電圧を印加した場合、正の電荷が電源９側に偏るために先端１７は負極性の静電気を帯びる。また、外周部１６は、鉄などの導電体で形成されており、アース接続されて表面の電荷がなくなるために静電気を帯びない状態となる。したがって、半導体ウエハ２上の試料３を採取した時に、試料３が外周部１６の表面には吸着せず、先端１７に吸着する。なお、中心部１５に印加する電圧の極性は、対象となる試料３の極性に応じて設定する。例えば、試料３が人毛である場合は負極性の電圧を、また、試料３が銅粒である場合は正極性の電圧を中心部１５に印加する。また、試料３を先端１７から離す場合は、反対極性の電圧を中心部１５に印加することで、試料３と中心部１５の間にクーロン力（反発力）を発生して離す。なお、中心部１５と外周部１６の素材は本実施形態に限られず、それぞれ絶縁体と導電体であれば他の素材でもよい。
【００１７】
次に、マイクロマニピュレータ１の作用を説明する。まず、試料３の付着した半導体ウエハ２を載置台４の上に設置する。作業者は、操作端末１１のモニタ１２で光学顕微鏡６から送られてくる半導体ウエハ２の表面の拡大映像を確認しながら採取すべき試料３を探し出す。そして、試料３にフォーカスを合わせるように、操作端末１１から載置台４の高さ調整を行った後、操作端末１１から試料３の極性に応じた電圧をプローブ７に印加するように電源９の設定を行う。最後に、操作端末１１からプローブ７を操作して、試料３を採取し、図示しない容器などへ試料３を収容する。この時、試料３がプローブ７の先端１７に吸着しているために容易に目標位置に落下させることができる。
【００１８】
このように、プローブ７を先端１７のみに試料３を吸着できるような構造とすることで、１本のプローブ７でも容易に試料３の採取を行うことができる。なお、外周部１６の表面にアクリル樹脂などで構成される帯電防止剤を塗布することで、先端１７への吸着の効果をより確実にすることができる。
【００１９】
また、プローブ７について他の実施形態を図２と同様の構成で図３に示して説明する。プローブ７は、中心部１８と、中心部１８を同心円状に覆う第一外周部１９と、さらにその第一外周部１９を同心円状に覆う第二外周部２０からなり、中心部１８の先端２１を第一及び第二外周部１９、２０から露出させている。中心部１８及び第二外周部２０は、鉄などの導電体で形成されており、このうち第二外周部２０はアース接続されて表面の電荷がなくなるために電気を帯びない状態となる。また、第一外周部１９はガラスなどの絶縁体で形成されており、電源９に接続されて、選択的に正極性もしくは負極性の電圧が印加されることで、前述した誘電分極により先端２１付近に正極性もしくは負極性の静電気を帯びた状態となる。また、中心部１８の先端２１は、第一外周部１９の静電気によって発生した電界によって、いわゆる静電誘導を引き起こし、その表面に第一外周部１９とは逆極性の静電気を帯びた状態となる。したがって、半導体ウエハ２上の試料３を採取した時に、試料３が第二外周部２０の表面には吸着せず、先端２１に吸着する。なお、中心部１８と第一及び第二外周部１９、２０の素材は本実施形態に限られず、それぞれ絶縁体と導電体であれば他の素材でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のマイクロマニピュレータの構成図である。
【図２】プローブの断面及び電気的接続である。
【図３】他の実施形態のプローブの断面及び電気的接続である。
【符号の説明】
【００２１】
１  マイクロマニピュレータ
２  半導体ウエハ
３  試料
４  載置台
５  支持柱
６  光学顕微鏡
７  プローブ
８  駆動部
９  電源
１０  支柱
１１  操作端末
１２  モニタ
１３  操作部
１４  本体
１５，１８  中心部
１６  外周部
１７，２１  先端
１９  第一外周部
２０  第二外周部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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