JP2003303876A - 試料ステージにおける半導体ウエハ保持機構 - Google Patents
試料ステージにおける半導体ウエハ保持機構Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明の課題は、試料ステージにおけるウエ
ハ保持機構において、ウエハの着脱動作を実行するため
に特別の駆動源を試料室内に設置する必要がなく、ま
た、外部に配置することによる駆動部分の位置合わせが
難しいという問題もない上に、環境上の問題からくる制
約もない確実で安定した機構を提供することにある。 【解決手段】 本発明の半導体ウエハ保持機構は、試料
ステージ上で放射方向に摺動してウエハを保持・開放す
る少なくとも３本の爪付きアームを配置し、ウエハを保
持すべく該アームを放射方向内側に付勢する手段と、予
備室と試料室の試料ステージ間でのスライダーによる半
導体ウエハの搬送動作に連動して、前記スライダーが試
料ステージに近接した状態において内側に付勢された前
記アームを外側に広げる手段とを備えるようにした。
ハ保持機構において、ウエハの着脱動作を実行するため
に特別の駆動源を試料室内に設置する必要がなく、ま
た、外部に配置することによる駆動部分の位置合わせが
難しいという問題もない上に、環境上の問題からくる制
約もない確実で安定した機構を提供することにある。 【解決手段】 本発明の半導体ウエハ保持機構は、試料
ステージ上で放射方向に摺動してウエハを保持・開放す
る少なくとも３本の爪付きアームを配置し、ウエハを保
持すべく該アームを放射方向内側に付勢する手段と、予
備室と試料室の試料ステージ間でのスライダーによる半
導体ウエハの搬送動作に連動して、前記スライダーが試
料ステージに近接した状態において内側に付勢された前
記アームを外側に広げる手段とを備えるようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハを電
子顕微鏡やイオン顕微鏡で観察したり、集束イオンビー
ム装置で加工する際、被検査体である半導体ウエハを試
料室の試料ステージ上で保持する機構に関する。
子顕微鏡やイオン顕微鏡で観察したり、集束イオンビー
ム装置で加工する際、被検査体である半導体ウエハを試
料室の試料ステージ上で保持する機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウエハの表面を電子顕微鏡やイオ
ン顕微鏡で観察したり、集束イオンビーム装置で加工す
るためには、真空環境にある試料室（チャンバー）内
で、試料ステージ上にウエハを確実に安定保持する機構
（装置）が必要である。通常、ウエハはＸＹＺ三次元駆
動機構、傾斜機構と回転機構等多軸駆動機構の一番上に
設置されているステージ上に載置される。図６に模式的
に示すように試料ステージ１は試料室２内に配置されて
おり、そこに載置されるウエハ10は予備室３を経由して
出し入れされる。試料であるウエハ10が大気中から試料
室２に搬入される手順は、まず真空状態に置かれた試料
室２と予備室３との間の遮蔽仕切り壁Ｖ２を閉鎖状態と
した状態で予備室３の扉Ｖ１を開放する。試料であるウ
エハ10を予備室内に配置されているスライダー４の上に
載せて予備室３の扉Ｖ１を閉塞する。続いて予備室３の
空気を排気し試料室２と同様の真空状態にした後試料室
２と予備室３との間の遮蔽仕切り壁Ｖ２を開放する。そ
の際、試料室内の試料ステージ１は予備室３と対峙する
位置に決められている。前記スライダー４は図示してい
ないスライド機構によってウエハ10を前記遮蔽仕切り壁
Ｖ２を通過して試料ステージ１の上方まで搬送し、その
位置で自らは下方に変位し載置していたウエハ10を試料
ステージ１に預けて後退し、もとの予備室３の所定位置
に戻る。ウエハ10が試料室２内の試料ステージ１に預け
られると前記遮蔽仕切り壁Ｖ２を閉塞し、試料室２のシ
ールを確保する。試料ステージ１はその駆動機構により
図示していない鏡筒の下等所望の位置に移動され、観察
又は加工が実行される。作業が終了するとウエハ10が載
置された試料ステージ１はその駆動機構により予備室３
と対峙する位置に移動され、扉Ｖ１が閉塞された状態の
予備室３との遮蔽仕切り壁Ｖ２を開放する。スライダー
４を図示していないスライド機構によって試料ステージ
１のウエハ10より下方位置に前進させ、その位置で自ら
は上方に変位しウエハ10を試料ステージ１から引取って
後退し、前記遮蔽仕切り壁Ｖ２を通過してもとの予備室
３の所定位置に戻る。そこで前記遮蔽仕切り壁Ｖ２を閉
塞し試料室のシールを確保した上で予備室３の扉Ｖ１を
開放し、ウエハ10を大気中に回収する。
ン顕微鏡で観察したり、集束イオンビーム装置で加工す
るためには、真空環境にある試料室（チャンバー）内
で、試料ステージ上にウエハを確実に安定保持する機構
（装置）が必要である。通常、ウエハはＸＹＺ三次元駆
動機構、傾斜機構と回転機構等多軸駆動機構の一番上に
設置されているステージ上に載置される。図６に模式的
に示すように試料ステージ１は試料室２内に配置されて
おり、そこに載置されるウエハ10は予備室３を経由して
出し入れされる。試料であるウエハ10が大気中から試料
室２に搬入される手順は、まず真空状態に置かれた試料
室２と予備室３との間の遮蔽仕切り壁Ｖ２を閉鎖状態と
した状態で予備室３の扉Ｖ１を開放する。試料であるウ
エハ10を予備室内に配置されているスライダー４の上に
載せて予備室３の扉Ｖ１を閉塞する。続いて予備室３の
空気を排気し試料室２と同様の真空状態にした後試料室
２と予備室３との間の遮蔽仕切り壁Ｖ２を開放する。そ
の際、試料室内の試料ステージ１は予備室３と対峙する
位置に決められている。前記スライダー４は図示してい
ないスライド機構によってウエハ10を前記遮蔽仕切り壁
Ｖ２を通過して試料ステージ１の上方まで搬送し、その
位置で自らは下方に変位し載置していたウエハ10を試料
ステージ１に預けて後退し、もとの予備室３の所定位置
に戻る。ウエハ10が試料室２内の試料ステージ１に預け
られると前記遮蔽仕切り壁Ｖ２を閉塞し、試料室２のシ
ールを確保する。試料ステージ１はその駆動機構により
図示していない鏡筒の下等所望の位置に移動され、観察
又は加工が実行される。作業が終了するとウエハ10が載
置された試料ステージ１はその駆動機構により予備室３
と対峙する位置に移動され、扉Ｖ１が閉塞された状態の
予備室３との遮蔽仕切り壁Ｖ２を開放する。スライダー
４を図示していないスライド機構によって試料ステージ
１のウエハ10より下方位置に前進させ、その位置で自ら
は上方に変位しウエハ10を試料ステージ１から引取って
後退し、前記遮蔽仕切り壁Ｖ２を通過してもとの予備室
３の所定位置に戻る。そこで前記遮蔽仕切り壁Ｖ２を閉
塞し試料室のシールを確保した上で予備室３の扉Ｖ１を
開放し、ウエハ10を大気中に回収する。
【０００３】試料であるウエハは一般に円板形状であっ
て、試料ステージ１における保持は、その周縁部を外側
から求心的な押圧力によって挟持する形態が採用されて
おり、該保持装置をメカ的に駆動するためにはモータま
たはエアーシリンダといった駆動装置が必要であった。
チャンバーには荷電粒子光学系やステージ駆動機構の他
に二次電子検出器やＸ線検出器あるいはガス銃といった
種々の機器を配置しなければならず、ウエハ保持のため
の駆動機構の配置は設計的に苦しい事情があった。ま
た、チャンバーが真空状態に置かれるという環境上の問
題で、エアーシリンダは不利であるとか、モータとして
は電磁波を発生する電磁モータでなく超音波モータを用
いる等使用できる種類が限られるといった問題があり、
チャンバー外側（大気側）からの駆動では、駆動部分の
位置合わせが難しいという問題があった。
て、試料ステージ１における保持は、その周縁部を外側
から求心的な押圧力によって挟持する形態が採用されて
おり、該保持装置をメカ的に駆動するためにはモータま
たはエアーシリンダといった駆動装置が必要であった。
チャンバーには荷電粒子光学系やステージ駆動機構の他
に二次電子検出器やＸ線検出器あるいはガス銃といった
種々の機器を配置しなければならず、ウエハ保持のため
の駆動機構の配置は設計的に苦しい事情があった。ま
た、チャンバーが真空状態に置かれるという環境上の問
題で、エアーシリンダは不利であるとか、モータとして
は電磁波を発生する電磁モータでなく超音波モータを用
いる等使用できる種類が限られるといった問題があり、
チャンバー外側（大気側）からの駆動では、駆動部分の
位置合わせが難しいという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、試料
ステージにおけるウエハ保持機構において、ウエハの着
脱動作を実行するために特別の駆動源を試料室内に設置
する必要がなく、また、外部に配置することによる駆動
部分の位置合わせが難しいという問題もない上に、環境
上の問題からくる制約もない確実で安定した機構を提供
することにある。
ステージにおけるウエハ保持機構において、ウエハの着
脱動作を実行するために特別の駆動源を試料室内に設置
する必要がなく、また、外部に配置することによる駆動
部分の位置合わせが難しいという問題もない上に、環境
上の問題からくる制約もない確実で安定した機構を提供
することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体ウエハ保
持機構は、試料ステージ上で放射方向に摺動してウエハ
を保持・開放する少なくとも３本の爪付きアームを配置
し、ウエハを保持すべく該アームを放射方向内側に付勢
する手段と、予備室と試料室の試料ステージ間でのスラ
イダーによる半導体ウエハの搬送動作に連動して、前記
スライダーが試料ステージに近接した状態において内側
に付勢された前記アームを外側に広げる手段とを備える
ようにした。そして付勢手段と付勢されたアームを外側
に広げる具体的手段としては、スライダーに取付けられ
た当接部材と、該当接部材と当接する試料ステージに設
けられた回転レバーと、該回転レバーを一方向に付勢す
るスプリングと、該回転レバーの回転を爪付きアームを
放射方向に摺動させるカム機構とからなる構成、スライ
ダーに取付けられたラック部材と、該ラック部材と噛合
う試料ステージに設けられた歯車と、該歯車の回転を伝
達する歯車列と、該歯車列の回転力によって爪付きアー
ムを放射方向に摺動させる機構と、前記歯車列の歯車を
一回転方向に付勢するスプリングとからなる構成を提示
した。
持機構は、試料ステージ上で放射方向に摺動してウエハ
を保持・開放する少なくとも３本の爪付きアームを配置
し、ウエハを保持すべく該アームを放射方向内側に付勢
する手段と、予備室と試料室の試料ステージ間でのスラ
イダーによる半導体ウエハの搬送動作に連動して、前記
スライダーが試料ステージに近接した状態において内側
に付勢された前記アームを外側に広げる手段とを備える
ようにした。そして付勢手段と付勢されたアームを外側
に広げる具体的手段としては、スライダーに取付けられ
た当接部材と、該当接部材と当接する試料ステージに設
けられた回転レバーと、該回転レバーを一方向に付勢す
るスプリングと、該回転レバーの回転を爪付きアームを
放射方向に摺動させるカム機構とからなる構成、スライ
ダーに取付けられたラック部材と、該ラック部材と噛合
う試料ステージに設けられた歯車と、該歯車の回転を伝
達する歯車列と、該歯車列の回転力によって爪付きアー
ムを放射方向に摺動させる機構と、前記歯車列の歯車を
一回転方向に付勢するスプリングとからなる構成を提示
した。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明は、半導体ウエハの表面を
電子顕微鏡やイオン顕微鏡で観察したり、集束イオンビ
ーム装置で加工する際の試料ステージにおけるウエハ保
持機構において、前述したようにチャンバーには荷電粒
子光学系やステージ駆動機構の他に種々の機器を配置し
なければならず、ウエハ保持のための駆動機構の配置は
設計的に苦しい事情があった。また、チャンバーが真空
状態に置かれるという環境上の問題で、エアーシリンダ
は不利であるとか、モータとしては電磁波を発生する電
磁モータでなく超音波モータを用いる等使用できる種類
が限られるといった問題があり、チャンバー外側からの
駆動では、駆動部分の位置合わせが難しいという問題が
ある状況の中で、ウエハ保持のための駆動機構を別個に
設けることを止め、従来備えている予備室と試料室内の
試料ステージ間でウエハを搬送する手段による出し入れ
動作に連動させて、すなわち、その駆動源によってこの
ウエハを試料ステージ上での保持・開放させる機構を備
えるようにすることに想到したものである。このような
構成をとることで上記の問題を解決し、特別の駆動源を
試料室内に設置する必要がなく、また、外部に配置する
ことによる駆動部分の位置合わせが難しいという問題も
ない上に、環境上の問題からくる制約もない確実で安定
したウエハ保持機構を提供することができた。
電子顕微鏡やイオン顕微鏡で観察したり、集束イオンビ
ーム装置で加工する際の試料ステージにおけるウエハ保
持機構において、前述したようにチャンバーには荷電粒
子光学系やステージ駆動機構の他に種々の機器を配置し
なければならず、ウエハ保持のための駆動機構の配置は
設計的に苦しい事情があった。また、チャンバーが真空
状態に置かれるという環境上の問題で、エアーシリンダ
は不利であるとか、モータとしては電磁波を発生する電
磁モータでなく超音波モータを用いる等使用できる種類
が限られるといった問題があり、チャンバー外側からの
駆動では、駆動部分の位置合わせが難しいという問題が
ある状況の中で、ウエハ保持のための駆動機構を別個に
設けることを止め、従来備えている予備室と試料室内の
試料ステージ間でウエハを搬送する手段による出し入れ
動作に連動させて、すなわち、その駆動源によってこの
ウエハを試料ステージ上での保持・開放させる機構を備
えるようにすることに想到したものである。このような
構成をとることで上記の問題を解決し、特別の駆動源を
試料室内に設置する必要がなく、また、外部に配置する
ことによる駆動部分の位置合わせが難しいという問題も
ない上に、環境上の問題からくる制約もない確実で安定
したウエハ保持機構を提供することができた。
【０００７】
【実施例１】以下図面を参照しながら本発明の１実施例
を説明する。本発明の半導体ウエハ保持機構は予備室と
試料室の試料ステージ間でのスライダーによる半導体ウ
エハの搬送動作に連動させてウエハを保持・開放するよ
うにするものであり、その基本構成は放射方向に摺動す
る少なくとも３本の爪付きアームを試料ステージ上に配
置したものであって、常時は該アームを放射方向内側に
付勢するスプリング等の手段によってウエハを保持する
力が働くように構成され、ウエハの搬送時前記スライダ
ーが試料ステージに近接した状態において内側に付勢さ
れた前記アームを外側に広げる手段を備えることによ
り、前記付勢力に抗してウエハの保持を開放させるもの
である。この保持が開放された状態でスライダーによる
ウエハの搬入搬出が実行される。
を説明する。本発明の半導体ウエハ保持機構は予備室と
試料室の試料ステージ間でのスライダーによる半導体ウ
エハの搬送動作に連動させてウエハを保持・開放するよ
うにするものであり、その基本構成は放射方向に摺動す
る少なくとも３本の爪付きアームを試料ステージ上に配
置したものであって、常時は該アームを放射方向内側に
付勢するスプリング等の手段によってウエハを保持する
力が働くように構成され、ウエハの搬送時前記スライダ
ーが試料ステージに近接した状態において内側に付勢さ
れた前記アームを外側に広げる手段を備えることによ
り、前記付勢力に抗してウエハの保持を開放させるもの
である。この保持が開放された状態でスライダーによる
ウエハの搬入搬出が実行される。
【０００８】図１は予備室と試料室内の試料ステージ間
でウエハを搬送する手段であるスライダー部材５を示す
もので、Ａはその平面図、Ｂはそのスライダー部材５の
上に二点鎖線で示すウエハ10を載せた状態を示し、下段
のＣはスライダー５の立面図でその動きとその位置関係
を示すものである。スライダー５は概ねコの字状の形状
をした薄板で、図ではコの字状先端部の上面と基部にウ
エハ10を載置するパッド６が４個設けられているが、パ
ッドは安定してウエハを載置できればよく３個以上であ
ればその数は適宜でよい。またこのスライダー５の基部
上面にはコの字状の切欠け部に先端部が突出するように
当接部材７が取付けられている。この当接部材７の高さ
は前記パッド６の高さより若干低く形成され、図のＣ右
上に示されているようにウエハ10を載置する際に接触し
ないようになっている。図のＣにおいて、この右上に示
されている状態はスライダー５が非駆動時の予備室内で
の所定位置を示している。
でウエハを搬送する手段であるスライダー部材５を示す
もので、Ａはその平面図、Ｂはそのスライダー部材５の
上に二点鎖線で示すウエハ10を載せた状態を示し、下段
のＣはスライダー５の立面図でその動きとその位置関係
を示すものである。スライダー５は概ねコの字状の形状
をした薄板で、図ではコの字状先端部の上面と基部にウ
エハ10を載置するパッド６が４個設けられているが、パ
ッドは安定してウエハを載置できればよく３個以上であ
ればその数は適宜でよい。またこのスライダー５の基部
上面にはコの字状の切欠け部に先端部が突出するように
当接部材７が取付けられている。この当接部材７の高さ
は前記パッド６の高さより若干低く形成され、図のＣ右
上に示されているようにウエハ10を載置する際に接触し
ないようになっている。図のＣにおいて、この右上に示
されている状態はスライダー５が非駆動時の予備室内で
の所定位置を示している。
【０００９】ウエハ10が試料室内の試料ステージに搬入
されるときは、ウエハ10が図にあるようにパッド６に載
置され、試料室２と予備室３との間の遮蔽仕切り壁Ｖ２
を通過して試料ステージの上方まで搬送する。その時の
位置がＣの左上に図示した位置である。その位置でスラ
イダー５は下方（Ｃの左下に図示した位置）に変位し、
その際載置していたウエハ10を試料ステージに預けてく
る。そして下方に変位した状態のまま遮蔽仕切り壁Ｖ２
を通過して予備室３に後退し（Ｃの右下に示した位置）
てから、上方に変位しもとの所定位置（Ｃの右上に示し
た位置）に戻る。反対にウエハ10が試料室内の試料ステ
ージから搬出されるときは、スライダー５がＣの右上に
示される予備室内での所定位置からＣの右下に示す位置
にまず下方変位し、下方に変位した状態のまま遮蔽仕切
り壁Ｖ２を通過して試料ステージの位置（Ｃの左下に図
示した位置）まで前進する。その位置でスライダー５は
上方に変位し（Ｃの左上に図示した位置）ウエハ10を試
料ステージ１から引取って上方位置の状態で後退し、前
記遮蔽仕切り壁Ｖ２を通過してもとの予備室３の所定位
置（Ｃの右上に図示した位置）に戻る。
されるときは、ウエハ10が図にあるようにパッド６に載
置され、試料室２と予備室３との間の遮蔽仕切り壁Ｖ２
を通過して試料ステージの上方まで搬送する。その時の
位置がＣの左上に図示した位置である。その位置でスラ
イダー５は下方（Ｃの左下に図示した位置）に変位し、
その際載置していたウエハ10を試料ステージに預けてく
る。そして下方に変位した状態のまま遮蔽仕切り壁Ｖ２
を通過して予備室３に後退し（Ｃの右下に示した位置）
てから、上方に変位しもとの所定位置（Ｃの右上に示し
た位置）に戻る。反対にウエハ10が試料室内の試料ステ
ージから搬出されるときは、スライダー５がＣの右上に
示される予備室内での所定位置からＣの右下に示す位置
にまず下方変位し、下方に変位した状態のまま遮蔽仕切
り壁Ｖ２を通過して試料ステージの位置（Ｃの左下に図
示した位置）まで前進する。その位置でスライダー５は
上方に変位し（Ｃの左上に図示した位置）ウエハ10を試
料ステージ１から引取って上方位置の状態で後退し、前
記遮蔽仕切り壁Ｖ２を通過してもとの予備室３の所定位
置（Ｃの右上に図示した位置）に戻る。
【００１０】上記の動作においてウエハ10を試料ステー
ジ１に預ける際と、試料ステージ１からウエハ10を受け
取る際は、試料ステージ上でウエハ10は保持機構から開
放された状態、すなわち、爪付きアームの爪がウエハ10
の外周縁より外側に広げられた状態となっていることが
必要である。この実施例ではカム機構を用いてこの動作
を実現させた。図２に示すように試料ステージ１には先
端部に爪13を有する３本の爪付きアーム８がガイド機構
を介して放射方向に摺動可能に取付けられ、該爪付きア
ーム８の基部には図３に示すローラ12が植設されてい
る。試料ステージ１の中心軸には小円板部材14が回転自
在遊嵌されその面にカム溝15が穿設されており、該カム
溝15に前記のローラ1 2が嵌合されると共に、前記小円
板部材14の偏心位置にはピン部材16が植設されている。
また、試料ステージ１には図２と図３に示されるように
回転レバー９が枢軸を中心に可動自在に取りつけられて
おり、その長溝91には先のピン部材16が嵌合されると共
に、スプリング11によって一方向に付勢されている。こ
のような構成の下でスライダー５がパッド６にウエハ10
を載せて予備室から搬入されてくると、スライダー５に
取付けられた当接部材７の先端部がＬ字形の回転レバー
９の一片に当接し、スプリング11の付勢力に抗して該回
転レバー９を回動させる。この回動は該回転レバー９の
他片側に設けられた長溝91に嵌合されている小円板部材
14のピン16を介して小円板部材14が連動し、試料ステー
ジの中心軸の周りで回動させられる。この小円板部材14
には長溝15が穿設されており、該長溝15には爪付きロッ
ド８に植設されているローラ12が嵌合されているので、
該小円板部材14の回転に応じて該ローラ12がカム駆動さ
れる。すなわち、この動作は図３において破線で示した
回転レバー９の位置から当接部材７の押圧力により実線
で示した位置まで回動され、これに連動して小円板部材
14がθ角回動され、ガイドによって放射方向にのみ摺動
が許されている爪付きロッド８のローラ12を破線位置か
ら実線位置まで変位させるのである。この爪付きロッド
８の変位は爪13を外側に押し広げることになり、スライ
ダー５によって搬送されてきたウエハ10はスライダー５
の下方変位に伴い、３つの爪13の内側で試料ステージ１
に設置されているワークパッド17上に預けられる。ウエ
ハ10を預けて空となったスライダー５は下方位置のまま
予備室３まで後退するが、その際当接部材７は回転レバ
ー７の押圧を解除するので、該回転レバー７はスプリン
グ11の付勢力により図３において時計方向に回動させら
れる。この回動は小円板部材14を介して爪付きロッド８
を内側に変位させ、爪13がワークパッド17上に預けられ
ているウエハ10の外周縁に当接するまで変位する。この
ときウエハ10は試料ステージ１上で３つの爪付きロッド
８の爪13によって挟持された状態となる。挟持力には小
円板部材14のカム機構と回転レバー９を介してスプリン
グ11の付勢力が作用している。この挟持力はウエハ10が
試料ステージ１に搬入された時点から搬出されるまでの
間常時作用し、試料であるウエハ10を観察・加工に際し
確実かつ安定して保持するものである。
ジ１に預ける際と、試料ステージ１からウエハ10を受け
取る際は、試料ステージ上でウエハ10は保持機構から開
放された状態、すなわち、爪付きアームの爪がウエハ10
の外周縁より外側に広げられた状態となっていることが
必要である。この実施例ではカム機構を用いてこの動作
を実現させた。図２に示すように試料ステージ１には先
端部に爪13を有する３本の爪付きアーム８がガイド機構
を介して放射方向に摺動可能に取付けられ、該爪付きア
ーム８の基部には図３に示すローラ12が植設されてい
る。試料ステージ１の中心軸には小円板部材14が回転自
在遊嵌されその面にカム溝15が穿設されており、該カム
溝15に前記のローラ1 2が嵌合されると共に、前記小円
板部材14の偏心位置にはピン部材16が植設されている。
また、試料ステージ１には図２と図３に示されるように
回転レバー９が枢軸を中心に可動自在に取りつけられて
おり、その長溝91には先のピン部材16が嵌合されると共
に、スプリング11によって一方向に付勢されている。こ
のような構成の下でスライダー５がパッド６にウエハ10
を載せて予備室から搬入されてくると、スライダー５に
取付けられた当接部材７の先端部がＬ字形の回転レバー
９の一片に当接し、スプリング11の付勢力に抗して該回
転レバー９を回動させる。この回動は該回転レバー９の
他片側に設けられた長溝91に嵌合されている小円板部材
14のピン16を介して小円板部材14が連動し、試料ステー
ジの中心軸の周りで回動させられる。この小円板部材14
には長溝15が穿設されており、該長溝15には爪付きロッ
ド８に植設されているローラ12が嵌合されているので、
該小円板部材14の回転に応じて該ローラ12がカム駆動さ
れる。すなわち、この動作は図３において破線で示した
回転レバー９の位置から当接部材７の押圧力により実線
で示した位置まで回動され、これに連動して小円板部材
14がθ角回動され、ガイドによって放射方向にのみ摺動
が許されている爪付きロッド８のローラ12を破線位置か
ら実線位置まで変位させるのである。この爪付きロッド
８の変位は爪13を外側に押し広げることになり、スライ
ダー５によって搬送されてきたウエハ10はスライダー５
の下方変位に伴い、３つの爪13の内側で試料ステージ１
に設置されているワークパッド17上に預けられる。ウエ
ハ10を預けて空となったスライダー５は下方位置のまま
予備室３まで後退するが、その際当接部材７は回転レバ
ー７の押圧を解除するので、該回転レバー７はスプリン
グ11の付勢力により図３において時計方向に回動させら
れる。この回動は小円板部材14を介して爪付きロッド８
を内側に変位させ、爪13がワークパッド17上に預けられ
ているウエハ10の外周縁に当接するまで変位する。この
ときウエハ10は試料ステージ１上で３つの爪付きロッド
８の爪13によって挟持された状態となる。挟持力には小
円板部材14のカム機構と回転レバー９を介してスプリン
グ11の付勢力が作用している。この挟持力はウエハ10が
試料ステージ１に搬入された時点から搬出されるまでの
間常時作用し、試料であるウエハ10を観察・加工に際し
確実かつ安定して保持するものである。
【００１１】ウエハ10の搬出に際しては、空のスライダ
ー５が低い位置で予備室３から前進してその当接部材７
が回転レバー９の一片に当接し、該回転レバー９をスプ
リング11の付勢力に抗して回動させる。前記回転レバー
９の一片は図３の立面図から判るようにスライダー５が
高い位置でも低い位置でも当接関係がとれるだけの高さ
を備えている。前記回転レバー９の回動は小円板部材14
のカム機構を介して爪付きロッド８を外側方向に変位さ
せ、爪13によるウエハ10の挟持を開放する。この状態で
スライダー５は上方に変位するのでワークパッド17上に
載置されていたウエハ10を自らのパッド６に預かり載置
する。続いてスラーダー５は予備室３まで後退し、搬出
する。以上のように、本発明では試料であるウエハを保
持するために特別の駆動源を使わず、スプリング等の付
勢力が常時作用するようにし、試料を搬入・搬出する際
だけその付勢力を解除するようにしたもので、その解除
には試料室２と予備室３との間でなされる試料搬送動作
の駆動源を利用するものである。また、試料であるウエ
ハ10には例えば直径300ｍｍや200ｍｍといった寸法の異
なる種類があり、これらの径の異なるウエハについても
夫々に保持出来る様にこの実施例では対応がとられてい
る。図２の立面図から理解できるように試料ステージ１
には大径用のワークパッド17の他小径用のワークパッド
17’と爪付きロッド８には大径用の爪13の他小径用の爪
13’が備えられている。小径用はいずれも若干低い位置
に備えられており小径のウエハは大径用のワークパッド
17の内側に収まるように、また、大径用のウエハが大径
用のワークパッド17上にあるときは小径用の爪13’がウ
エハの障害にならない様に構成されている。
ー５が低い位置で予備室３から前進してその当接部材７
が回転レバー９の一片に当接し、該回転レバー９をスプ
リング11の付勢力に抗して回動させる。前記回転レバー
９の一片は図３の立面図から判るようにスライダー５が
高い位置でも低い位置でも当接関係がとれるだけの高さ
を備えている。前記回転レバー９の回動は小円板部材14
のカム機構を介して爪付きロッド８を外側方向に変位さ
せ、爪13によるウエハ10の挟持を開放する。この状態で
スライダー５は上方に変位するのでワークパッド17上に
載置されていたウエハ10を自らのパッド６に預かり載置
する。続いてスラーダー５は予備室３まで後退し、搬出
する。以上のように、本発明では試料であるウエハを保
持するために特別の駆動源を使わず、スプリング等の付
勢力が常時作用するようにし、試料を搬入・搬出する際
だけその付勢力を解除するようにしたもので、その解除
には試料室２と予備室３との間でなされる試料搬送動作
の駆動源を利用するものである。また、試料であるウエ
ハ10には例えば直径300ｍｍや200ｍｍといった寸法の異
なる種類があり、これらの径の異なるウエハについても
夫々に保持出来る様にこの実施例では対応がとられてい
る。図２の立面図から理解できるように試料ステージ１
には大径用のワークパッド17の他小径用のワークパッド
17’と爪付きロッド８には大径用の爪13の他小径用の爪
13’が備えられている。小径用はいずれも若干低い位置
に備えられており小径のウエハは大径用のワークパッド
17の内側に収まるように、また、大径用のウエハが大径
用のワークパッド17上にあるときは小径用の爪13’がウ
エハの障害にならない様に構成されている。
【００１２】
【実施例２】次に本発明の異なる実施例を図４、図５を
参照しながら説明する。先の実施例がカム機構を利用し
て爪付きロッドを放射方向に変位させたものであるのに
対し、本実施例は歯車機構を利用して爪付きロッドを放
射方向に変位させるものである。本実施例の試料ステー
ジ１には図５に拡大して示されるようなスライダー５の
摺動方向に合わせガイドによって摺動可能なラック部材
27が備えれており、該ラック部材27はスプリング11によ
って試料ステージ放射方向外側に付勢されている。スラ
イダー５が試料ステージ１に向かって前進する過程で当
接部材７が前記ラック部材の当接部27aに当接し、該ラ
ック部材27全体をスプリングに抗して内側に摺動される
と、該ラック部材27が試料ステージ１に取付けられてい
る歯車29と噛み合って該歯車29に回転力を与えるように
なっている。本実施例の歯車機構を図４を参照して説明
すると、前記歯車29は試料ステージ１の中心軸に遊嵌さ
れている大歯車24と噛合い、この大歯車24はさらに３つ
のレバー付き歯車25と噛合う歯車列を構成している。図
５のＢ（立面図）から判るようにラック部材27は試料ス
テージ１と大歯車24間の空間で摺動するように配置され
ている。歯車29とレバー歯車25は図４に示すようにそれ
ぞれ試料ステージ１上の軸に回転自在に取り付けられて
おり、該レバー歯車25のレバー先端部は長溝が切り込ま
れ該長溝に爪付きロッド８のピン22が嵌合されている。
このような構成の下でスライダー５がパッド６にウエハ
10を載せて予備室から搬入されてくると、スライダー５
に取付けられた当接部材７の先端部がラック部材の当接
部27a に当接し、該ラック部材27全体をスプリングに抗
して内側に摺動させる。このラック部材27の動きは試料
ステージ１側の歯車29と噛合いながら該歯車29を図中で
時計方向に回転させる。この歯車29は歯車列を構成して
いる大歯車24とレバー歯車25を連動するが、ラック部材
27はスプリング11によって付勢されているので、この際
の大歯車24の反時計方向回転と歯車29とレバー歯車25の
時計方向回転はその付勢力に抗して回動させられること
になる。この回動によって３つのレバー歯車25が時計方
向に回動してピン22を外側に変位させ、このピン22は放
射方向に摺動自在の爪付きロッド８に植設されているの
で該爪付きロッド８全体が放射方向外側に変位する。そ
の状態においてスライダー５が下方に変位してゆくとそ
のパッド６上に載置されていたウエハ10は３つの爪13の
内側に納められ、試料ステージ１上のワークパッド17に
預けられる。空になったスライダー５はそのまま下方位
置に至り今度は低位置を保ったまま予備室３へ退避しは
じめる。退避する過程でラック27は歯車29を反時計方向
に回動させ、歯車列の連動によりレバー歯車25も反時計
方向に回動して爪付きロッド８が内向きに変位させられ
る。この動きによって爪13はウエハ10の外周縁に当接し
三方で該ウエハを挟持する。この状態となると、もはや
爪付きロッド８は内側への変位をしなくなり、レバー歯
車25、大歯車24そして歯車29の歯車列とラック部材27の
動きは停止され、該ラック部材27にかかっているスプリ
ング11の付勢力が一連の歯車列を介して爪13に伝えられ
ウエハ10を挟持する。この挟持力は先の実施例と同様
に、ウエハ10が試料ステージ１に搬入された時点から搬
出されるまでの間常時作用し、試料であるウエハ10を観
察・加工に際し確実かつ安定して保持するものである。
参照しながら説明する。先の実施例がカム機構を利用し
て爪付きロッドを放射方向に変位させたものであるのに
対し、本実施例は歯車機構を利用して爪付きロッドを放
射方向に変位させるものである。本実施例の試料ステー
ジ１には図５に拡大して示されるようなスライダー５の
摺動方向に合わせガイドによって摺動可能なラック部材
27が備えれており、該ラック部材27はスプリング11によ
って試料ステージ放射方向外側に付勢されている。スラ
イダー５が試料ステージ１に向かって前進する過程で当
接部材７が前記ラック部材の当接部27aに当接し、該ラ
ック部材27全体をスプリングに抗して内側に摺動される
と、該ラック部材27が試料ステージ１に取付けられてい
る歯車29と噛み合って該歯車29に回転力を与えるように
なっている。本実施例の歯車機構を図４を参照して説明
すると、前記歯車29は試料ステージ１の中心軸に遊嵌さ
れている大歯車24と噛合い、この大歯車24はさらに３つ
のレバー付き歯車25と噛合う歯車列を構成している。図
５のＢ（立面図）から判るようにラック部材27は試料ス
テージ１と大歯車24間の空間で摺動するように配置され
ている。歯車29とレバー歯車25は図４に示すようにそれ
ぞれ試料ステージ１上の軸に回転自在に取り付けられて
おり、該レバー歯車25のレバー先端部は長溝が切り込ま
れ該長溝に爪付きロッド８のピン22が嵌合されている。
このような構成の下でスライダー５がパッド６にウエハ
10を載せて予備室から搬入されてくると、スライダー５
に取付けられた当接部材７の先端部がラック部材の当接
部27a に当接し、該ラック部材27全体をスプリングに抗
して内側に摺動させる。このラック部材27の動きは試料
ステージ１側の歯車29と噛合いながら該歯車29を図中で
時計方向に回転させる。この歯車29は歯車列を構成して
いる大歯車24とレバー歯車25を連動するが、ラック部材
27はスプリング11によって付勢されているので、この際
の大歯車24の反時計方向回転と歯車29とレバー歯車25の
時計方向回転はその付勢力に抗して回動させられること
になる。この回動によって３つのレバー歯車25が時計方
向に回動してピン22を外側に変位させ、このピン22は放
射方向に摺動自在の爪付きロッド８に植設されているの
で該爪付きロッド８全体が放射方向外側に変位する。そ
の状態においてスライダー５が下方に変位してゆくとそ
のパッド６上に載置されていたウエハ10は３つの爪13の
内側に納められ、試料ステージ１上のワークパッド17に
預けられる。空になったスライダー５はそのまま下方位
置に至り今度は低位置を保ったまま予備室３へ退避しは
じめる。退避する過程でラック27は歯車29を反時計方向
に回動させ、歯車列の連動によりレバー歯車25も反時計
方向に回動して爪付きロッド８が内向きに変位させられ
る。この動きによって爪13はウエハ10の外周縁に当接し
三方で該ウエハを挟持する。この状態となると、もはや
爪付きロッド８は内側への変位をしなくなり、レバー歯
車25、大歯車24そして歯車29の歯車列とラック部材27の
動きは停止され、該ラック部材27にかかっているスプリ
ング11の付勢力が一連の歯車列を介して爪13に伝えられ
ウエハ10を挟持する。この挟持力は先の実施例と同様
に、ウエハ10が試料ステージ１に搬入された時点から搬
出されるまでの間常時作用し、試料であるウエハ10を観
察・加工に際し確実かつ安定して保持するものである。
【００１３】ウエハ10の搬出に際しては、空のスライダ
ー５が低い位置で予備室３から前進してその当接部材７
がラック部材の当接部27a に当接し、該ラック部材27を
スプリング11の付勢力に抗して回動させる。前記ラック
部材の当接部27a は図５の立面図から判るようにスライ
ダー５が高い位置でも低い位置でも当接関係がとれるだ
けの高さを備えている。前記ラック部材27の変位は歯車
29、大歯車24、レバー歯車25を介して爪付きロッド８を
外側方向に変位させ、爪13によるウエハ10の挟持を開放
する。この状態でスライダー５は上方に変位するのでワ
ークパッド17上に載置されていたウエハ10を自らのパッ
ド６に預かり載置する。続いてスラーダー５は予備室３
まで後退し、搬出する。また、前述したように試料であ
るウエハ10には例えば直径300ｍｍや200ｍｍといった寸
法の異なる種類があるが、この実施例は歯車列を利用す
るものであるから、適宜の歯車を組合せることでラック
部材27の変位を爪付きロッド８の大きなストロークに変
換することが可能である。したがって、先の実施例のよ
うに別個の爪13、13’を備える必要はなく、一つの爪13
のみで大小径のウエハに対応することができる。
ー５が低い位置で予備室３から前進してその当接部材７
がラック部材の当接部27a に当接し、該ラック部材27を
スプリング11の付勢力に抗して回動させる。前記ラック
部材の当接部27a は図５の立面図から判るようにスライ
ダー５が高い位置でも低い位置でも当接関係がとれるだ
けの高さを備えている。前記ラック部材27の変位は歯車
29、大歯車24、レバー歯車25を介して爪付きロッド８を
外側方向に変位させ、爪13によるウエハ10の挟持を開放
する。この状態でスライダー５は上方に変位するのでワ
ークパッド17上に載置されていたウエハ10を自らのパッ
ド６に預かり載置する。続いてスラーダー５は予備室３
まで後退し、搬出する。また、前述したように試料であ
るウエハ10には例えば直径300ｍｍや200ｍｍといった寸
法の異なる種類があるが、この実施例は歯車列を利用す
るものであるから、適宜の歯車を組合せることでラック
部材27の変位を爪付きロッド８の大きなストロークに変
換することが可能である。したがって、先の実施例のよ
うに別個の爪13、13’を備える必要はなく、一つの爪13
のみで大小径のウエハに対応することができる。
【００１４】
【発明の効果】本発明の試料ステージにおける半導体ウ
エハ保持機構は、放射方向に摺動してウエハを保持・開
放する少なくとも３本の爪付きアームを試料ステージ上
に配置したものであって、該アームを放射方向内側に付
勢する手段によって常時ウエハを保持するようにし、ウ
エハの搬送時にその付勢力による保持を解除する為に、
予備室と試料室の試料ステージ間でのスライダーによる
半導体ウエハの搬送動作に連動して、前記スライダーが
試料ステージに近接した状態において内側に付勢された
前記アームを外側に広げる手段とを備えたものであるか
ら、特に保持用の駆動手段を備える必要がなく、外部機
構との位置合わせの問題も狭い試料室に設計上の無理を
かけることもない。また、真空環境や電磁的環境の障害
になることがない。そして付勢手段と付勢されたアーム
を外側に広げる具体的手段として、スライダーに取付け
られた当接部材と、該当接部材と当接する試料ステージ
に設けられた回転レバーと、該回転レバーを一方向に付
勢するスプリングと、該回転レバーの回転を爪付きアー
ムを放射方向に摺動させるカム機構とからなる構成を採
用したものは、単純な機構で所期の目的が達成でき使用
に当たって、故障もなく確実にかつ安定した動作の保持
が実現できる。また、付勢手段と付勢されたアームを外
側に広げる具体的手段として、スライダーに取付けられ
た当接部材と、該当接部材と当接する試料ステージに設
けられたラック部材と、該ラック部材と噛合う試料ステ
ージに設けられた歯車と、該歯車の回転を伝達する歯車
列と、該歯車列の回転力によって爪付きアームを放射方
向に摺動させる機構と、該爪付きアームが放射方向内向
きに付勢されるように前記ラック部材に取付けられるス
プリングとからなる構成を採用したものも、単純な機構
で所期の目的が達成でき使用に当たって、故障もなく確
実にかつ安定した動作の保持が実現できる。また、歯車
列を利用するものであることにより、爪付きロッドのス
トロークを大きくとることができ、大小径いずれの寸法
のウエハにも一つの爪で保持が実現できる。
エハ保持機構は、放射方向に摺動してウエハを保持・開
放する少なくとも３本の爪付きアームを試料ステージ上
に配置したものであって、該アームを放射方向内側に付
勢する手段によって常時ウエハを保持するようにし、ウ
エハの搬送時にその付勢力による保持を解除する為に、
予備室と試料室の試料ステージ間でのスライダーによる
半導体ウエハの搬送動作に連動して、前記スライダーが
試料ステージに近接した状態において内側に付勢された
前記アームを外側に広げる手段とを備えたものであるか
ら、特に保持用の駆動手段を備える必要がなく、外部機
構との位置合わせの問題も狭い試料室に設計上の無理を
かけることもない。また、真空環境や電磁的環境の障害
になることがない。そして付勢手段と付勢されたアーム
を外側に広げる具体的手段として、スライダーに取付け
られた当接部材と、該当接部材と当接する試料ステージ
に設けられた回転レバーと、該回転レバーを一方向に付
勢するスプリングと、該回転レバーの回転を爪付きアー
ムを放射方向に摺動させるカム機構とからなる構成を採
用したものは、単純な機構で所期の目的が達成でき使用
に当たって、故障もなく確実にかつ安定した動作の保持
が実現できる。また、付勢手段と付勢されたアームを外
側に広げる具体的手段として、スライダーに取付けられ
た当接部材と、該当接部材と当接する試料ステージに設
けられたラック部材と、該ラック部材と噛合う試料ステ
ージに設けられた歯車と、該歯車の回転を伝達する歯車
列と、該歯車列の回転力によって爪付きアームを放射方
向に摺動させる機構と、該爪付きアームが放射方向内向
きに付勢されるように前記ラック部材に取付けられるス
プリングとからなる構成を採用したものも、単純な機構
で所期の目的が達成でき使用に当たって、故障もなく確
実にかつ安定した動作の保持が実現できる。また、歯車
列を利用するものであることにより、爪付きロッドのス
トロークを大きくとることができ、大小径いずれの寸法
のウエハにも一つの爪で保持が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスライダーの主要部分の構造と、その
搬入時・搬出時の動きを説明する図である。
搬入時・搬出時の動きを説明する図である。
【図２】本発明の第１実施例を示す図で、Ａはその平面
図、Ｂはその立面図である。
図、Ｂはその立面図である。
【図３】本発明の第１実施例において、スライダーの動
きを受けるレバー部材とカム機構の連動動作を説明する
図である。
きを受けるレバー部材とカム機構の連動動作を説明する
図である。
【図４】本発明の第２実施例を示す図で、その平面図と
立面図である。
立面図である。
【図５】本発明の第２実施例において、スライダーの動
きを受けるラック部材と歯車機構の連動動作を説明する
図である。
きを受けるラック部材と歯車機構の連動動作を説明する
図である。
【図６】電子顕微鏡やイオン顕微鏡あるいは集束イオン
ビーム装置において試料を搬入搬出する環境を説明する
図である。
ビーム装置において試料を搬入搬出する環境を説明する
図である。
１ 試料ステージ 13、13’爪
２ 試料室（チャンバー） 14 小円板部材
３ 予備室 15 カム溝
５ スライダー 16 ピン
６ パッド 17、17’ワークパッ
ド ７ 当接部材 22 ピン ８ 爪付きロッド 24 大歯車 ９ レバー部材 25 レバー歯車 10 ウエハ 27 ラック部材 11 スプリング 27a ラック部材の当
接部 12 ローラ 29 歯車
ド ７ 当接部材 22 ピン ８ 爪付きロッド 24 大歯車 ９ レバー部材 25 レバー歯車 10 ウエハ 27 ラック部材 11 スプリング 27a ラック部材の当
接部 12 ローラ 29 歯車
Claims (5)
- 【請求項１】放射方向に摺動してウエハを保持・開放す
る少なくとも３本の爪付きアームを試料ステージ上に配
置したものであって、ウエハを保持すべく該アームを放
射方向内側に付勢する手段と、予備室と試料室の試料ス
テージ間でのスライダーによる半導体ウエハの搬送動作
に連動して、前記スライダーが試料ステージに近接した
状態において内側に付勢された前記アームを外側に広げ
る手段とを備えたものである半導体ウエハ保持機構。 - 【請求項２】付勢手段と付勢されたアームを外側に広げ
る手段は、スライダーに取付けられた当接部材と、該当
接部材と当接する試料ステージに設けられた回転レバー
と、該回転レバーを一方向に付勢するスプリングと、該
回転レバーの回転を爪付きアームを放射方向に摺動させ
るカム機構とからなるものである請求項１に記載の半導
体ウエハ保持機構。 - 【請求項３】爪付きアームを放射方向に摺動させるカム
機構は、試料ステージの中心軸に回転自在遊嵌された小
円板部材の面に穿設されたカム溝であって、該カム溝に
は爪付きアームのローラが嵌合されると共に、前記小円
板部材には回転レバーの長溝に嵌合されるピン部材が偏
心位置に植設されたものである請求項２に記載の半導体
ウエハ保持機構。 - 【請求項４】付勢手段と付勢されたアームを外側に広げ
る手段は、スライダーに取付けられた当接部材と、該当
接部材と当接する試料ステージに設けられたラック部材
と、該ラック部材と噛合う試料ステージに設けられた歯
車と、該歯車の回転を伝達する歯車列と、該歯車列の回
転力によって爪付きアームを放射方向に摺動させる機構
と、該爪付きアームが放射方向内向きに付勢されるよう
に前記ラック部材に取付けられるスプリングとからなる
ものである請求項１に記載の半導体ウエハ保持機構。 - 【請求項５】歯車列の回転力によって爪付きアームを放
射方向に摺動させる機構は、長溝を有するレバー付き歯
車と該長溝に嵌合する爪付きアーム上のピンとからな
り、ラック部材は、試料ステージでスライダーの移動方
向に摺動自在にガイドされたものである請求項４に記載
の半導体ウエハ保持機構。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002108309A JP2003303876A (ja) | 2002-04-10 | 2002-04-10 | 試料ステージにおける半導体ウエハ保持機構 |
| US10/410,227 US20030219333A1 (en) | 2002-04-10 | 2003-04-09 | Semiconductor support mechanism for sample stage |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002108309A JP2003303876A (ja) | 2002-04-10 | 2002-04-10 | 試料ステージにおける半導体ウエハ保持機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003303876A true JP2003303876A (ja) | 2003-10-24 |
Family
ID=29392124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002108309A Withdrawn JP2003303876A (ja) | 2002-04-10 | 2002-04-10 | 試料ステージにおける半導体ウエハ保持機構 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20030219333A1 (ja) |
| JP (1) | JP2003303876A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012033938A (ja) * | 2007-10-05 | 2012-02-16 | Semes Co Ltd | スピンヘッド |
| CN110943021A (zh) * | 2018-09-21 | 2020-03-31 | 上海微电子装备（集团）股份有限公司 | 预对准装置及方法 |
| CN113871341A (zh) * | 2021-09-27 | 2021-12-31 | 材料科学姑苏实验室 | 用于顶取晶片的插销及顶取装置 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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