DE102007049322A1

DE102007049322A1 - Probenbetriebseinrichtung

Info

Publication number: DE102007049322A1
Application number: DE102007049322A
Authority: DE
Inventors: Masatoshi Yasutake; Takeshi Umemoto
Original assignee: SII NanoTechnology Inc
Current assignee: Hitachi High Tech Science Corp
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2007-10-15
Publication date: 2008-05-15
Also published as: JP2008111734A; JP4812019B2; US20080105043A1; US7770474B2

Abstract

Es ist eine Probenbetriebseinrichtung bereitgestellt, bei welcher durch eine elektrostatische Kraft, welche zwischen einer Sonde und einer Probe wirkt, eine genaue Position ergriffen wird, ohne dass die Probe bewegt wird, und die Probe kann durch die Sonde für eine Beobachtung, ein Ergreifen, eine Freigabe oder dergleichen betrieben werden. Eine AC-Elektroquelle, welche eine AC-Spannung an eine Bed eine Vorspannungs-Elektroquelle, welche eine DC-Spannung anlegt, sind verbunden, eine Vorspannungs-Elektroquelle, welche die DC-Spannung an eine Greifsonde angrenzend der Beobachtungssonde anlegt, ist enthalten, wobei sie durch einen Abtaster in einer ebenen (XY)-Richtung in Bezug auf ein Substrat, welches an einer Probenbasis fixiert ist, in Relation bewegt wird, wobei eine Vibration von der Beobachtungssonde, welche durch eine statische Elektder Probe auf dem Substrat oder dergleichen auftritt, durch einen Verriegelungs-Verstärker über ein Versatzerfassungsmittel erfasst wird, wobei sie an die Beobachtungssonde durch die Vorspannungs-Elektroquelle, so dass die Vibration klein wird, durch eine Rückführschaltung angelegt wird, und sie ebenfalls an die Greifsonde, ähnlich durch die Vorspannungs-Elektroquelle, angelegt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Probenbetriebseinrichtung, bei welcher eine Probe (spezifizierte Stelle) auf einem Substrat durch Abtasten einer Probenoberfläche betrieben wird, um dadurch eine Oberflächenform oder eine physikalische Eigenschaftsinformation von dem Substrat oder von der Probe zu erlangen.
Beschreibung zum Stand der Technik
Als eine Einrichtung zur Durchführung von einer Beobachtung von der Oberflächenform der Probe und einer Messung von einer physikalischen Eigenschaftsinformation oder dergleichen, durch ein Messen der Probe, wie beispielsweise ein elektronisches Material und ein organisches Material, in einem kleinen Bereich, ist ein Abtastsondenmikroskop, wie beispielsweise ein Rasterkraftmikroskop (AFM) oder Abtasttunnelmikroskop, bekannt. Ferner, anhand der Tatsache, dass dieses Abtastsondenmikroskop ebenfalls als ein dreidimensionaler Positionierungsmechanismus genau ist, wurden verschiedene Vorschläge ebenso als eine Arbeitseinrichtung von einem Mikroabschnitt gemacht.
Als eine Anwendung auf einen Betrieb (Manipulation) von der Probe, bei welchem das Abtastsondenmikroskop verwendet wird, wurde eine ersonnen, welche eine AFM-Pinzette genannt wird, bei welcher die Probe zwischen zwei Sonden eingesetzt wird und die Probe ergriffen/freigegeben wird.
Als diese AFM-Pinzette wurde in einem Ausleger, welcher in dem Abtastsondenmikroskop oder dergleichen verwendet wird, ersonnen: 1) eine, bei welcher zwei Kohlenstoff- Nanoröhren als eine Spitze auf einer Siliziumspitze befestigt werden, 2) eine, bei welcher eine Kohlenstoff-Nanoröhre an einer Glasröhre als der Ausleger befestigt wird, zusätzlich 3) eine, bei welcher die zwei Ausleger aus einem Siliziumsubstrat unter Verwendung von MEMS (mikro-elektromechanische Systeme) oder dergleichen erstellt sind.
In der Pinzette von 1) oder 2) wird ein Öffnen/Schließen der zwei Kohlenstoff-Nanoröhren durch ein Anlegen von einer statischen Elektrizität zwischen zwei Kohlenstoff-Nanoröhren-Spitzen durchgeführt, und bei der Pinzette von 3) ist eine bekannt, bei welcher ein elektrostatisches Stellglied, wie beispielsweise Kammzähne, aufgebaut ist, um durch die zwei Ausleger ergriffen zu werden, oder eine bekannt, bei welcher ein elektrostatischer Strom an einen Stamm des Auslegers fließt und eine lineare Ausdehnung von Silizium durch eine Wärmeerzeugung durch eine Erweiterung in einem Antrieb verwendet wird. (Siehe beispielsweise Tetsuya Takekawa, Hajime Hashiguchi, Ei'ichi Tamiya, et al. "Development in AFM tweezers for performing manipulation of nanomatter" Denki Gakkai Ronbunshi, E. Trans. SM, Vol. 125, No. 11, 2005.)
Im Allgemeinen arbeitet die Pinzette in einem Gravitationsfeld, wobei die Probe auf einem Substrat durch ihr eigenes Gewicht oder durch eine weitere Anhaftungskraft fixiert wird, und in einem Fall, bei welchem eine Greifkraft und eine Ziehkraft von der Pinzette das eigene Gewicht und die Anhaftkraft übersteigen, ist es möglich, die Probe zu ergreifen. Ferner, ebenfalls als eine Trennung von der Pinzette, wenn ein Ergreifen von der Pinzette freigegeben wird, trennt sich die Probe durch ihr eigenes Gewicht von der Pinzette und fällt auf eine Substratfläche.
Wenn jedoch eine Mikro-Probe vorliegt, wobei eine Größe von der Probe beispielsweise kleiner als etwa 30 μm im Durchmesser ist, wird eine Wirkung durch das eigene Gewicht von der Probe ungefähr mit einer weiteren Anhaftkraft, welcher die Probe unterliegt, ausbalanciert, und eine Bewegung, wie beispielsweise das Ergreifen und das Trennen von der Probe, wird kompliziert.
Da die AFM-Pinzette einen Zweck zum Betreiben des Ergreifens und der Trennung von der Probe hat, deren Durchmesser ziemlich kleiner als 30 μm ist, folgt daraus, dass sie einem Einfluss von einer Kraft, welche sich von der Gravitationskraft unterscheidet, stark unterliegt.
Insbesondere ist der Einfluss von einer statischen Elektrizitätskraft hoch, und, bei der herkömmlichen AFM-Pinzette, durch die statische Elektrizitätskraft, welche zwischen der Probe und einer Sonde, wie beispielsweise eine Carbon-Nanoröhre-Spitze, wirkt, bewegt sich die Probe auf einem Substrat, so dass als Ergebnis daraus die Ergreifung nicht gut vorgenommen ist. Beispielsweise, im Falle von der Probe, wie beispielsweise eine Glasperle (deren Durchmesser mehrere Mikrometer beträgt) auf einem Glas-Substrat, wird die Glasperle normalerweise elektrisiert, und, wenn sich die Sonde annähert, um die Glasperle durch die AFM-Pinzette zu ergreifen, wird die Glasperle an die Sonde angezogen oder von der Sonde abgestoßen, und zwar durch die statische Elektrizitätskraft zwischen der Sonde und der Glasperle, und somit ändert sich ihre Position stark, so dass der Betrieb, wie beispielsweise das Ergreifen durch die AFM-Pinzette oder die Trennung, sehr schwierig ist.
UMRISS DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der Umstände wie diese gemacht, und es ist eine Aufgabe, dass durch ein Steuern der statischen Elektrizitätskraft zwischen der Sonde und dem Substrat oder der Probe, die Probe einer Observation bei genauer Position ohne Streuung unterworfen werden kann, und eine vorbestimmte Probe sicher ergriffen oder getrennt werden kann.
Um das obige Problem zu lösen, adaptiert die vorliegende Erfindung die folgenden Mittel.
Das heißt, dass die vorliegende Erfindung eine Probenbetriebseinrichtung, welche eine Probe durch eine Probenbasis, welche die Probe befestigt, oder ein Substrat, welches mit der Probe befestigt ist, betreibt, wobei eine Beobachtungssonde eine elektrische Leitfähigkeit und ihre Spitzen hat, welche entgegengesetzt der Probenbasis bereitgestellt ist, und eine Greifsonde ist, welche die elektrische Leitfähigkeit hat, welche der Beobachtungssonde mit einer vorbestimmten Distanz angrenzend bereitgestellt ist, und wobei sie ein Aufbau ist, welcher eine AC-Elektroquelle, welche eine AC-Spannung an die Beobachtungssonde anlegt, um dadurch eine Vibration durch eine statische Elektrizitätskraft zwischen der Beobachtungssonde und der Probe oder dem Substrat, an welchem die Probe fixiert ist, zu erzeugen, eine Versatzerfassungsmechanismus, welcher die Vibration und einen Versatz von der Beobachtungssonde erfasst, ein Abtastmittel, welches die Probenbasis und die Beobachtungssonde oder die Greifsonde in eine Richtung parallel zu einer Oberfläche von der Probenbasis in Relation bewegt, ein zweites Abtastmittel, welches dergleichen in eine Richtung senkrecht zu der gleichen in Relation bewegt, und eine Vorspannungs-Elektroquelle, welche eine DC-Spannung an die Beobachtungssonde anlegt, enthält.
Zusätzlich erfasst diese Vorspannungs-Elektroquelle die Vibration von der Beobachtungssonde durch die AC-Elektroquelle durch das Versatzerfassungsmittel, und legt eine derartige DC-Spannung an, so dass diese Vibration durch die AC-Elektroquelle klein wird.
Ferner ist ein Aufbau erstellt, welcher eine zweite Vorspannungs-Elektroquelle, welche eine DC-Spannung an die Greifsonde anlegt, und eine Verzögerungsschaltung, welche einen Zeitpunkt findet, bei welchem diese Vorspannungs-Elektroquelle diese an die Greifsonde anlegt, enthält.
Hier legt die zweite Vorspannungs-Elektroquelle jene Spannung, welche die Vorspannungs-Elektroquelle anlegt, zu dem Zeitpunkt an, welcher durch die Verzögerungsschaltung gefunden wird, während die Beobachtungssonde und die Greifsonde parallel zur Oberfläche von der Probenbasis durch das Abtastmittel abgetastet werden.
Im Übrigen können die jeweiligen Aufbauten, welche oben erwähnt sind, miteinander kombiniert werden, solange nicht vom Umfang von der vorliegenden Erfindung abgewichen wird.
In der Probenbetriebseinrichtung von der vorliegenden Erfindung, durch die Tatsache, dass die elektrischen Potenziale zwischen der Beobachtungssonde und der Greifsonde und zwischen dem Substrat und der Probe auf nahezu null Volt erstellt sind, ist es möglich, eine Bewegung und eine Streuung von der Probe durch die statische Elektrizitätskraft bei einer Formmessung-(Probenbeobachtung) Zeit von dem Substrat und der Probe zu reduzieren. Zusätzlich, ebenfalls wenn der Betrieb des Ergreifens, des Trennens oder dergleichen von der Probe durchgeführt wird, ist es möglich, einen bestimmten Betrieb des Ergreifens, des Trennens oder dergleichen durch die Tatsache durchzuführen, dass die elektrischen Potenziale zwischen der Probe und der Beobachtungssonde als auch der Greifsonde auf nahezu null Volt beibehalten werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Aufbaudiagramm von einer Probenbetriebseinrichtung bezogen auf eine Ausführungsform von der vorliegenden Erfindung; und
2 ist ein vergrößertes schematisches Aufbaublockdiagramm in einer Sondennähe von der Probenbetriebseinrichtung bezogen auf die Ausführungsform von der vorliegenden Erfindung.
GENAUE BESCHREIBUNG VON DER ERFINDUNG
Im Folgenden wird eine erste Ausführungsform von einer Probenbetriebseinrichtung durch die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf 1 und 2 erläutert.
Ein schematischer Aufbau der Probenbetriebseinrichtung von der vorliegenden Erfindung ist in 1 gezeigt. Dort sind eine elektrisch leitfähige Beobachtungssonde 3, welche ihre Spitze 11 hat, und eine Form von einer Probe S auf einem Substrat Sb beobachtet, eine elektrisch leitfähige Greifsonde 4, welche die Probe S zusammen mit der Beobachtungssonde 3 ergreift, und ein piezoelektrischer Körper 12 zum Vibrieren der Beobachtungssonde 3 bereitgestellt. Ferner ist das Substrat Sb auf einer Probenbasis 14 befestigt, und die Probe S, welche ein zu betreibender Objektkörper wird, ist auf dem Substrat Sb angeordnet.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Beobachtungssonde 3 und die Greifsonde 4 derart eingestellt, dass sich ihre Resonanzfrequenzen durch ein Ändern der Längen von den Sonden unterscheiden, und zusätzlich sind die Beobachtungssonde 3 und die Greifsonde 4 elektrisch isoliert.
Im Übrigen, um die Resonanzfrequenzen variabel zu erstellen, können eine Breite, eine Dicke oder dergleichen von der Sonde geändert werden.
Es besteht eine Probenbasis 14, welche die Probe S, welche entgegengesetzt der Beobachtungssonde 3 und der Greifsonde 4 angeordnet ist, befestigt, ein XY-Abtaster, als ein Abtastmittel, welches die Beobachtungssonde 3 oder die Greifsonde 4 und die Probenbasis 14 in einer XY-Richtung parallel zu einer Probenfläche in Relation bewegt, und ein Z-Abtaster als ein zweites Abtastmittel, welches sie in eine Z-Richtung senkrecht zu der Probenfläche in Relation bewegt, und es gibt einen XYZ-Abtaster 13, in welchem der XY-Abtaster und der Z-Abtaster integriert sind, und eine XYZ-integrierte Abtaststeuerung 18 wird ein Abtaststeuermittel, welches ein XY-Abtastsystem und ein Z-Servosystem enthält, welche zur Steuerung des XYZ-Abtasters 13 dienen.
Im Übrigen, in der vorliegenden Ausführungsform, kann, um eine relative Bewegung in die dreidimensionalen Richtungen von XYZ zu ermöglichen, obwohl der XYZ-Abtaster verwendet wird, welcher ein piezoelektrisches Element verwendet, welches in einer Probenbasis-Seite bereitgestellt ist, dies in einer Sonden-Seite, oder, wenn vom XY-Abtaster getrennt, im Z-Abtaster oder dergleichen bereitgestellt werden.
Zusätzlich gibt es ein Versatzmessmittel 17, welches eine Laserlichtquelle 16, welche ein Laserlicht erzeugt, welche ein optisches Hebelsystem genannt wird, und einen Photodetektor 15, wie beispielsweise eine Photodiode, welche halbiert oder auf vier Teile unterteilt ist, enthält, und einen Versatz von der Beobachtungssonde 3 durch ein Erfassen des Laserlichtes, welches durch eine Rückseite von der Beobachtungssonde 3 reflektiert wird, erfasst.
Im Übrigen, ungleich des optischen Hebelsystems wie bei der vorliegenden Ausführungsform, kann ein System verwendet werden, welches eine Selbsterfassungstyp-Sonde genannt wird, welches einen piezoelektrischen Widerstand in der Beobachtungssonde 3 enthält und einen Versatz von der Beobachtungssonde als einen Versatz von diesem piezoelektrischen Widerstand findet.
Ferner ist in 2 ein Blockdiagramm gezeigt, welches einen vergrößerten schematischen Aufbau in einer Nähe von der Beobachtungssonde 3 oder der Greifsonde 4 in der Probenbetriebseinrichtung von der vorliegenden Erfindung zeigt.
Hier werden eine Formmessung und eine elektrische Potenzialmessung von dem Substrat Sb und der Probe S im Folgenden erläutert.
Zunächst wird die Beobachtungssonde 3 unter einer derartigen Steuerung, um eine Resonanzfrequenz von der Beobachtungssonde 3 zu erhalten, durch eine piezoelektrische Körpervibrations-Elektroquelle 20 und den piezoelektrischen Körper 12 vibriert. Zusätzlich, durch ein Abtasten von der Beobachtungssonde 3 und der Greifsonde 4 in der XY-Richtung parallel zu einer Substratoberfläche durch den XYZ-Abtaster 13, und ein Steuern des Z-Richtung-Abtasters, derart, dass eine Amplituden-Dämpfrate von der Resonanzfrequenz von der Beobachtungssonde 3 konstant wird, während der Versatz von der Beobachtungssonde 3 durch das Versatzmessmittel 17 erfasst wird, wird eine Distanz zwischen der Spitze 11 und der Substratoberfläche oder der Probenoberfläche konstant. Zu diesem Zeitpunkt, durch ein Messen von einer Vibration, welche aus der elektrostatischen Kraft zwischen der Spitze 11 und der Probe S oder dem Substrat Sb herrührt, durch das Versatzmessmittel 17, wird das elektrische Potenzial von der Probenoberfläche gemessen. Zusätzlich, durch ein Anlegen von einer DC-Spannung an die Beobachtungssonde 3 durch eine Vorspannungs-Elektroquelle 5, und ein Steuern der Vorspannungs-Elektroquelle 5 zum Anlegen der DC-Spannung an die Beobachtungssonde 3, so dass das elektrische Potenzial von der Probe S oder dem Substrat Sb nahe 0 V wird, mit anderen Worten, so dass die Vibration, welche aus der elektrostatischen Kraft herrührt, klein erstellt wird (beinahe null wird), wird die elektrostatische Kraft von der Probe S und der Beobachtungsprobe, welche die Spitze 11 enthält, klein.
Im Übrigen ist ein Abtastverfahren beim Formmessen in der vorliegenden Ausführungsform derart erstellt, dass eine vorbestimmte Position, in der Reihenfolge von der Beobachtungssonde zu der Greifsonde, passiert wird, und ein Abstand von etwa 4 μm zwischen der Beobachtungssonde 3 und der Greifsonde bereitgestellt wird.
Ferner sind eine Vorspannungs-Elektroquelle 6 zum Anlegen der DC-Spannung an die Greifsonde und eine AC-Elektroquelle 7 zum Anlegen einer AC-Spannung an die Beobachtungssonde 3 enthalten.
Hier wird im Folgenden ein Verfahren zum Messen des oben erwähnten elektrischen Potenzials zwischen der Beobachtungssonde und der Probe oder dem Substrat detailliert erläutert.
Eine AC-Spannung Va, welche im Ausdruck 1 angegeben ist, wird durch die AC-Elektroquelle 7 zwischen der Beobachtungssonde 3 und der Probenbasis 14 angelegt. Va = Vac Sin ωt [Ausdruck 1]
Wobei Vac eine Amplitude der AC-Spannung ist, und ω eine Winkelfrequenz ist.
Zusätzlich ist eine elektrostatische Energie W, welche zwischen der Beobachtungssonde 3 und der Probe S oder dem Substrat Sb wirkt, unten im Ausdruck 2 angegeben. W = (1/2) C1V2 [Ausdruck 2]wobei C₁ eine elektrostatische Kapazität zwischen der Beobachtungssonde und der Probe oder dem Substrat ist, und V eine Spannung ist, welche zwischen der Beobachtungssonde und der Probenbasis angelegt ist.
Ferner kann die Spannung V wie im folgenden Ausdruck 3 angegeben werden. V = (Vs + Vac) Sin ωt) [Ausdruck 3]wobei Vs ein elektrisches Oberflächenpotenzial von der Probe oder dem Substrat wird.
Demgemäß wird eine elektrostatische Kraft Fz von der Z-Richtung, welche zwischen der Beobachtungssonde und der Probe oder dem Substrat wirkt, zu:
indem der Ausdruck 3 in den Ausdruck 2 substituiert wird und teilweise in Z-Richtung differenziert wird.
Daraus folgt, dass diese elektrostatische Kraft Fz in der Z-Richtung die Beobachtungssonde bei der Winkelfrequenz ω oder 2ω vibriert. Zusätzlich wird ein Versatz von dieser Vibration durch ein Versatzerfassungsmittel erfasst, welches einen Versatz von der Beobachtungssonde erfasst, und jede Winkelfrequenzkomponente wird durch einen Einrast-Verstärker 8 gemessen.
Zusätzlich wird auf der Basis von der Winkelfrequenz ω, welche im Einrast-Verstärker 8 gemessen wird, eine Spannungs-Rückführschaltung 9 derart betrieben, dass der ω-Term im Ausdruck 1 zu null (0) wird, und eine Rückführspannung (= –Vs) an die DC-Vorspannungs-Elektroquelle 5 angelegt wird. Das heißt, dass die Spannung, welche an die DC-Vorspannungs-Elektroquelle 5 angelegt wird, zu einem Oberflächen-Elektropotenzial gerade unterhalb von der Spitze 11 von der Beobachtungssonde 3 wird.
Dadurch wird das Elektropotenzial zwischen der Spitze 11 von der Beobachtungssonde 3 und der Probe S oder dem Substrat Sb zu Vac²/2 – Vac Cos 2ωt, und, indem das Vac auf eine niedrige Spannung eingestellt wird, wird die elektrostatische Kraft, welche zwischen der Beobachtungssonde 3 und der Probe S oder dem Substrat Sb wirkt, klein, so dass eine Bewegung von der Probe reduziert werden kann.
Ferner fixiert die Vorspannungs-Elektroquelle 6 von der Greifsonde 4 zu diesem Zeitpunkt das elektrische Potenzial von dem Substrat Sb, welches gerade vor einem Passieren auf der Probe S gemessen wird, auf ein auszugleichendes elektrisches Potenzial, durch die Beobachtungssonde 3.
Als Nächstes, im Falle der Greifsonde 4, wird der Abstand (4 μm in der vorliegenden Ausführungsform) zwischen der Beobachtungssonde 3 und der Greifsonde 4 durch eine eingestellte Abtastgeschwindigkeit in die X-Richtung unterteilt, um dadurch durch eine Verzögerungsschaltung 10 eine Zeit (Verzögerungszeit) zu finden, bis die Greifsonde 4 an einer Position von der Probe S ankommt, durch welche die Beobachtungssonde 3 passiert, und, wenn die Greifsonde 4 gerade oberhalb von der Probe oder dem Substrat passiert, während eine bestimmte Zeit verzögert wird, nachdem die Beobachtungsprobe 3 gerade oberhalb der Probe S passiert, wird durch die Vorspannungs-Elektroquelle 6 zwischen der Greifsonde 4 und der Probenbasis eine Spannungs-Wellenform angelegt, welche ähnlich der durch die Beobachtungssonde 3 anzulegenden ist, um somit einem Oberflächen-Elektropotenzial zwischen der Spitze und der Probe oder dem Substrat entgegenzuwirken, d. h., dass sie zu φ(t) = –Vs (t) wird (wobei t jeder Zeitpunkt ist, bei welchem die Beobachtungssonde durch die Probe passiert).
Dadurch wird ebenfalls das elektrische Potenzial zwischen der Greifsonde und der Probe oder dem Substrat zu nahezu null (0) V, und ebenfalls wird eine elektrische Potenzialdifferenz zu nahezu null (0) V, so dass die Tatsache reduziert werden kann, dass die Probe durch die Greifsonde verstreut wird.
Zusätzlich, hier durch ein Trennen mit dem Abtaster in die Z-Richtung um mehr als eine Höhe von dem konvexen Teil durch eine Zeit, wenn die Greifsonde die Probe S passiert, wird null zu der Tatsache, dass die Probe durch die Greifsonde gefangen wird und bewegt wird.
Ferner, ebenfalls während einer Zeit, bei welcher die Greifsonde 4 oberhalb von der Probe S passiert, fährt die Beobachtungssonde 3 damit fort, die DC-Vorspannungs-Elektroquelle 5 zu steuern, um ein elektrisches Potenzial zu erlangen, welches dem elektrischen Potenzial von dem Substrat Sb gerade unterhalb der Beobachtungssonde 3 entgegenwirkt.
Dadurch, d. h. durch ein derartiges Steuern, dass die elektrostatische Kraft von der Sonde und dem Substrat oder der spezifizierten Stelle von der Probe zu einer Abtastzeit zum Messen von der Form von denn Substrat oder der Probe klein erstellt werden kann, kann eine Formbeobachtung akkurat durchgeführt werden, ohne die Probe zu streuen, und ist es möglich, die Position von der zu ergreifenden Probe genau zu erfassen.
Im Übrigen, in der vorliegenden Ausführungsform, obwohl die Vorspannung individuell durch eine elektrisches Isolieren von der Beobachtungssonde 3 und der Greifsonde 4 angelegt wird, können die Beobachtungssonde 3 und die Greifsonde 4 leicht auf das gleiche elektrische Potenzial erstellt werden, indem die Beobachtungssonde 3 und die Greifsonde 4 elektrisch verbunden werden, und die Vorspannung an die Beobachtungssonde 3 und die Greifsonde 4 von der Vorspannungs-Elektroquelle 5 angelegt wird. In diesem Fall ist die Verzögerungsschaltung 10 nicht notwendig.
Als Nächstes wird ein Fall zum Ergreifen der Probe unter Verwendung der Beobachtungssonde und der Greifsonde im Folgenden erläutert.
Nach dem Beenden einer Formmessung von dem Substrat oder von der Probe wird eine Positionsausrichtung auf der Basis von ihrer formgemessenen Information unter Verwendung des XYZ-Abtasters 13 durchgeführt, so dass die Probe S, welche ein Betriebsobjekt wird, gerade unterhalb des Abstandes zwischen der Beobachtungssonde 3 und der Greifsonde 4 platziert wird. Als Nächstes wird die AC-Spannung von der AC-Elektroquelle 7 auf null (0) V erstellt, und somit wird die Vibration von der Beobachtungssonde 3 durch die statische Elektrizität gestoppt. Zusätzlich wird die Probe S nicht durch die statische Elektrizität zwischen der Probe S und der Beobachtungssonde 3 oder der Greifsonde 4 durch Anlegen einer Rückführspannung φ (= –Vs), wenn die Form von der Probe gemessen wird, an die Vorspannungs-Elektroquellen 5 und 6 bewegt.
Als Nächstes werden die Beobachtungssonde 3 und die Greifsonde 4 an die Substrat-Sb-Seite angenähert, indem die Amplituden-Dämpfungsrate von der Resonanzfrequenz von der Beobachtungssonde 3 hoch eingestellt wird.
Als Nächstes wird unter diesem Zustand ein Betriebsergreifen von der Sonde durchgeführt.
Unter diesem Zustand wird, unter der Tatsache, dass die Beobachtungssonde 3 und die Greifsonde 4 in Kontakt mit der Probe stehen, welche ein Objekt wird, ohne die Substrat-Sb-Oberfläche zu kontaktieren, das Betriebsergreifen von der Probe durchgeführt.
Im Übrigen, in einem Fall, bei welchem das Betriebsergreifen von der Probe durch die Beobachtungssonde 3 und die Greifsonde 4 durchgeführt wird, welche mit der Substrat-Sb-Oberfläche in Kontakt stehen, wird der Betrieb des Ergreifens durchgeführt, nachdem die Beobachtungssonde 3 bewegt wird, bis sie eine vorbestimmte Ablenkungsgröße erfährt, während ein Versatz erfasst wird, und zwar durch die Tatsache, dass die Beobachtungssonde 3 ablenkt, durch ein optisches Hebelsystem. Bezogen auf ein Verfahren des Ergreifens kann eine Greifbetätigung durch eine Stromzufuhr-Erwärmung eines thermischen Stellgliedabschnittes (in der Zeichnung nicht gezeigt) von einem Gelenkteil in einem Starrem von der Greifsonde, um somit eine lineare Ausdehnung des thermischen Stellgliedabschnittes zu erweitern, und eine Drehbewegung von der Greifsonde an die Beobachtungssonde-Seite durchgeführt werden.
Als Nächstes, nach einer Vollendung der Tatsache, dass die Probe ergriffen ist, werden die Beobachtungssonde 3 und die Greifsonde 4 an eine vorbestimmte Position auf einer Substratebene durch den XYZ-Abtaster 13 bewegt. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Zustand beibehalten, bei welchem die Beobachtungssonde 3 von der Substrat-Sb-Oberfläche getrennt ist, indem das Z-Servosystem von der XYZ-integrierten Abtaststeuerung 18 gesteuert wird.
Im übrigen kann in der vorliegenden Ausführungsform, obwohl der Betrieb von der Bewegung von der Probe durchgeführt wird, ohne dass die Sonde mit der Substratoberfläche in Kontakt ist, ein Kontakt-Modus verwendet werden, bei welchem die Beobachtungssonde 3 mit der Substrat-Sb-Oberfläche kontaktiert wird, und die Beobachtungssonde 3 und die Greifsonde 4 an die vorbestimmte Position auf der Substratebene durch den XYZ-Abtaster 13 unter einem Zustand bewegt werden, bei welchem der Versatz von der Beobachtungssonde 3 konstant wird.
Im Übrigen kann in der vorliegenden Ausführungsform, obwohl dort das Beispiel erläutert ist, bei welchem die Probe an die vorbestimmte Position auf dem Substrat bewegt wird, die Probe an eine vorbestimmte Position bewegt werden, welche in der Probenbasis an einer Außenseite von dem Substrat bereitgestellt ist.
Schließlich wird die Trennung von der Probe erläutert.
Nach einer Bewegung an die vorbestimmte Position, in einer vorbestimmten Position auf einer Substratfläche, werden die Beobachtungssonde 3 und die Greifsonde 4 an das Substrat Sb durch den XYZ-Abtaster 13 angenähert. Zu diesem Zeitpunkt sind sie in Kon takt, bis sie einen vorbestimmten Wert erfahren, während eine Versatz-(Ablenk-)Größe von der Beobachtungssonde 3 unter Verwendung des optischen Hebelsystems erfasst wird.
Als Nächstes werden die Beobachtungssonde 3 und die Greifsonde 4 um etwa 10-1000 nm von der Substrat-Sb-Oberfläche durch den XYZ-Abtaster 13 angehoben. Eine Pinzette wird geöffnet, um die Ergreifung von der Probe frei zu geben. Nach dem Öffnen der Pinzette wird zusätzlich die Spannung von –V Volt (das Substrat hat ein negatives elektrisches Potenzial) an die Beobachtungssonde 3 und die Greifsonde 4 durch die Vorspannungs-Elektroquellen 5 und 6 angelegt, und die Probe wird getrennt, indem sie zur Substratseite durch die statische Elektrizität angezogen wird, wodurch eine Betriebsbewegung von der Probe an eine vorbestimmte Position vollendet wird.
Im Übrigen kann bei der vorliegenden Ausführungsform als die Spannung beim Trennen der Probe von der Sonde, obwohl die DC-Spannung angelegt wird, die Spannung entsprechend eines Impulses angelegt werden.
Im Übrigen kann in der vorliegenden Ausführungsform, obwohl ein Aufbau von der Pinzette derart erläutert ist, dass er die Beobachtungssonde und die Greifsonde enthält, eine Mehrfach-Sonde angegeben werden, welche die Beobachtungssonde und mehrere Greifsonden oder Arbeitssonden enthält.

Claims

Probenbetriebseinrichtung, welche eine Probe durch eine elektrisch leitfähige Beobachtungssonde, welche eine Spitze hat, und eine elektrisch leitfähige Greifsonde, welche der Beobachtungssonde mit einer vorbestimmten Distanz angrenzend bereitgestellt ist, betreibt, welche enthält: eine Vorspannungs-Elektroquelle, welche eine DC-Spannung an die Beobachtungssonde anlegt, eine AC-Elektroquelle, welche eine AC-Spannung an die Beobachtungssonde anlegt, ein Versatzerfassungsmittel, welches einen Versatz von der Beobachtungssonde erfasst, eine Probenbasis, welche die Probe oder ein Substrat fixiert, ein Abtastmittel, welches die Probenbasis und die Beobachtungssonde oder die Greifsonde in einer Richtung parallel zu einer Oberfläche von der Probenbasis in Relation bewegt, und ein zweites Abtastmittel, welches die Probenbasis und die Beobachtungssonde oder die Greifsonde in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche von der Probenbasis in Relation bewegt.
Probenbetriebseinrichtung nach Anspruch 1, bei welcher bei einer Formmessung von der Probe oder denn Substrat die Vorspannungs-Elektroquelle eine Vibration von der Beobachtungssonde durch die AC-Elektroquelle durch das Versatzerfassungsmittel erfasst und eine derartige DC-Spannung anlegt, dass die Vibration klein wird.
Probenbetriebseinrichtung nach Anspruch 2, welche enthält: eine zweite Vorspannungs-Elektroquelle, welche eine DC-Spannung an die Greifsonde anlegt, und eine Verzögerungsschaltung, welche einen Zeitpunkt findet, bei welchem die zweite Vorspannungs-Elektroquelle sie an die Greifsonde anlegt.
Probenbetriebseinrichtung nach Anspruch 3, bei welcher die zweite Vorspannungs-Elektroquelle jene Spannung, welche die Vorspannungs-Elektroquelle anlegt, zu dem Zeitpunkt anlegt, welcher durch die Verzögerungsschaltung gefunden ist, während die Beobachtungssonde und die Greifsonde parallel zu der Oberfläche von der Probenbasis durch das Abtastmittel abtasten.
Probenbetriebseinrichtung nach Anspruch 1, bei welcher, wenn die Probe ergriffen wird, die Spannung an die Vorspannungs-Elektroquelle angelegt wird, so dass ein elektrisches Potenzial von der Probe und elektrische Potenziale von einer Beobachtungssonde und einer Greifsonde gleich werden.
Probenbetriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher die Beobachtungssonde und die Greifsonde elektrisch isoliert sind.