JP2009174905A - 走査型プローブ顕微鏡用ピンセットシステム、走査型プローブ顕微鏡装置およびゴミの除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】例えばゴミの除去等の目的に応じてワークの先端形状を自由に変換することができ、加えて、ワークが汚染された場合であっても容易に対処できる。
オペレータの技量に左右されず、例え初心者のオペレータが操作する場合であっても、欠陥を認識することができる。
【解決手段】走査型プローブ顕微鏡に組みつけられ、観察または加工対象となる試料に対向配置された探針をそれぞれ先端に有する２つのプローブからなるピンセット１２、ピンセットによって、複数種あるうちの一つが択一的に把持される当該複数種の交換用ワークとを備える。交換用ワークとしては、観察用探針ワーク、コンタクトホール用ワーク、隅移動用ワーク、切削用ワーク、へら形状ワークがある。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体装置の回路パターン等の試料における欠陥を観察したりこれら欠陥を修正したりするときに利用される走査型プローブ顕微鏡用の走査型プローブ顕微鏡用ピンセットシステム、このシステムを備える走査型プローブ顕微鏡装置、および、この走査型プローブ顕微鏡装置を用いて試料上のゴミを除去するゴミの除去方法に関する。

近年、ナノテクノロジーの進歩によりナノマシンや電子デバイス、メモリ等の微小領域の先端技術が注目を集めており、その加工技術の向上が要求されている。こうした微細加工手段の１つとして、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ：Scanning Probe Microscope）を用いた方法が注目されている。この走査型プローブ顕微鏡は、半導体プロセスのように大量生産としての加工技術には至っていないものの、装置自体はシンプルで且つ比較的低価格でありながら、ナノスケールの高い加工精度を有している装置である。そのため、次世代の高密度メモリやナノエレクトロニクス、ナノマシン等における基礎的なデバイスの試作技術やマスク修正等に用いられていくことが注目されている。

走査型プローブ顕微鏡を利用した技術として、例えば、半導体装置の回路パターンを形成する工程の中で回路基板上に付着するゴミを、走査型プローブ顕微鏡に取り付けたナノメートルオーダーのピンセットを用いて除去する方法が提案されている(例えば、特許文献１参照)。
特開２００７−２９８５８７号公報

前記走査型プローブ顕微鏡に取り付けたナノメートルオーダーのピンセットを用いてゴミを除去する方法にあっては、マスク上のゴミをピンセットにより直接把持して除去することで、マスクにダメージを与えずまた洗浄回数を軽減しながら、微細化したマスクを破損することなく、ゴミを除去できる利点が得られる。
しかしながら、以下の課題が残されていた。
マスクの形状やゴミの付着位置及び形状等によっては、除去できないゴミがでてくるという課題があった。
すなわち、ゴミがマスクに強固に付着している場合、単に把持して引っ張るだけではゴミが途中で破断してしまうこともあり、ゴミを根元から除去することが難しい。また、ゴミの形状が粉体状の場合、ピンセットによって把持すること自体が難しい。また、ゴミが溝内に侵入している場合、ピンセットの先端を溝内に侵入することができず、この場合ゴミの除去はあきらめざるを得ないという課題があった。
さらに、操作中にピンセットの先端が汚染される場合、ピンセット全体を交換しなければならないという課題もあった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、目的（例えばゴミの除去等）に応じてワークの先端形状を自由に変換することができ、加えて、ワークが汚染された場合であっても容易に対処できる、走査型プローブ顕微鏡用ピンセットシステム、走査型プローブ顕微鏡装置およびゴミの除去方法を提供することにある。

上記問題を解決するために、本発明の走査型プローブ顕微鏡用ピンセットシステムでは、走査型プローブ顕微鏡に組みつけられ、観察または加工対象となる試料に対向配置された探針をそれぞれ先端に有する２つのプローブからなるピンセットと、該ピンセットによって、複数種あるうちの一つが択一的に把持される当該複数種の交換用ワークと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、操作する内容、例えばゴミを除去する操作の場合であれば、ゴミの付着状況やゴミ自体の形状等に応じて、複数種ある交換用ワークのうち最適なものを選択してピンセットに組み付けることにより、効率良く操作を進めることができる。また、操作中に交換用ワークが汚染された場合には、他の交換用ワークに交換するだけで、汚染の害をくい止めることができる。

本発明の走査型プローブ顕微鏡用ピンセットシステムでは、前記複数種の交換用ワークとして、前記試料の表面に沿って走査される観察用探針ワーク、前記試料のコンタクトホール内のごみをかき出すコンタクトホール用ワーク、前記試料の隅部にあるごみを移動させる隅移動用ワーク、前記試料に付着するごみを切削する切削用ワーク、前記試料に付着するごみを移動させるへら形状ワークのうち少なくとも２種類の交換用ワークを備えることが好ましい。

この場合、ゴミの除去操作において、複数種ある交換用ワークのうち最適なもの、例えば観察用探針ワーク、コンタクトホール用ワーク、隅移動用ワーク、切削用ワーク、へら形状ワークを選択することができ、ゴミの付着状況やゴミ自体の形状等に応じて、具体的対応が可能となる。

本発明の走査型プローブ顕微鏡用ピンセットシステムでは、前記ピンセットと前記交換用ワークとの互いの当接部分のうち一方には係合用凸部が設けられるとともに、他方には係合用凹部が設けられ、これら係合用凸部と係合用凹部とが係合することにより、前記ピンセットによって前記交換用ワークが把持されたときに、両者の位置決めがなされることが好ましい。

この場合、ピンセットと交換用ワークとの互いの当接部分の一方に設けた係合用凸部と他方に設けた係合用凹部とを係合させることにより、ピンセットと交換用ワークとの相対位置が常に一定に定まる。これにより、走査型プローブ顕微鏡の制御部に予めこの位置関係をデータとして入力するだけで、交換用ワークによる操作が容易になる。

本発明の走査型プローブ顕微鏡用ピンセットシステムでは、前記複数種の交換用ワークが、それぞれ、基端側に設けられる前記係合用凸部または係合用凹部と、先端側に設けられ前記試料に接して観察または加工を行う作用部とが同じ位置関係に設定されていることが好ましい。

この場合、ピンセットによって把持する交換用ワークを換えたところで、交換する前の交換用ワークの作用部と、交換後の交換用ワークの作用部の位置は同じ位置になるため、ワークを交換するしないに拘わらず、交換用ワークを用いた操作がより一層容易になる。

本発明の走査型プローブ顕微鏡用ピンセットシステムでは、前記交換用ワークを所定位置に保持し、かつ、前記ピンセットが接近する際に前記係合用凸部と前記係合用凹部とが係合するように前記ピンセットを案内する案内部を有するワーク保持台を備えることが好ましい。
この場合、ワーク保持台に保持した交換用ワークをピンセットに取り付ける際に、ワーク保持台の案内部に案内させることによって、ピンセットを交換用ワークに係合可能な位置に至らせることができる。このようにピンセットを、予めワーク保持台の所定位置に保持した交換用ワークに対して、自動的に係合可能な位置に位置決めすることができ、結果的に、ピンセットによる交換用ワークの把持操作が容易になる。

上記問題を解決するために、本発明の走査型プローブ顕微鏡装置では、請求項１〜５のいずれか１項に記載の走査型プローブ顕微鏡用ピンセットシステムを備えることを特徴とする。
本発明によれば、前述した走査型プローブ顕微鏡用ピンセットシステムと同様な効果を奏する。

本発明のゴミの除去方法では、請求項６に記載された走査型プローブ顕微鏡装置を用いて前記試料上のゴミを除去するゴミの除去方法であって、前記ピンセットまたは該ピンセットに取り付けた前記交換用ワークによって前記試料の所定領域の形状を観察する工程と、前記工程により取得された観察像から前記試料を加工する際に適する交換用ワークを決定し、該交換用ワークを前記ピンセットに取り付ける工程と、前記取り付けた交換用ワークによって前記試料に対して加工を施して前記試料上のゴミを除去する工程とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、観察した試料の形状に応じて、最適な交換用ワークをピンセットに取り付けて操作を行うので、効率良くゴミを除去できる。

本発明によれば、操作する内容に応じて、複数種ある交換用ワークのうち最適なものを選択してピンセットに組み付けることにより、効率良く操作を進めることができる。また、操作中に交換用ワークが汚染された場合には、ピンセットごと交換する必要がなく、単に、使用している交換用ワークを他の交換用ワークに交換するだけで、汚染の害をくい止めることができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は本実施形態の走査型プローブ顕微鏡装置の概略斜視図である。図中符号１は筐体である。筐体１は、基盤２とこの基盤２に起立状態で取り付けられる側板部３とからなる。基盤２上には、Ｘ方向駆動部４およびＹ方向駆動部５を備えるステージ６が取り付けられている。ステージ６の試料台６ａ上には観察または加工対象となる試料Ｓが固定される。
側板部３からは支持アーム８が延びている。支持アーム８の先端にはＺ方向駆動部９が設けられている。Ｚ方向駆動部９の先端の移動板９ａには試料および後述するピンセット１２の先端を観察するための光学顕微鏡１０が取り付けられている。

また、移動板９ａには微動スキャナ１１が取り付けられ、微動スキャナ１１の出力部にはピンセット１２が取り付けられている。微動スキャナ１１は、例えばピエゾ素子を有していて、図示しないＸＹＺスキャナ制御部から電圧を印加されることで、Ｙ・Ｘ・Ｚの３軸方向に沿った微小駆動が可能である。そして、この微動スキャナ１１により、ピンセット１２は、Ｙ・Ｘ・Ｚの３軸方向に沿って微小移動されるようになっている。

試料台６ａの上方には、ピンセット１２の変位測定する変位測定手段１４が設けられている。変位測定手段１４は、ピンセット１２の先端裏面側に形成された図示しない反射面に対してレーザ光Ｌを照射するレーザ光源１５と、反射面で反射されたレーザ光Ｌを、ミラーを利用して受光する光検出部１６とを備える。この光検出部１６は、例えば入射面が２分割或いは４分割されたフォトダイオードであり、レーザ光Ｌの入射位置からピンセット１２の振動状態を検出する。そして、光検出部１６は、検出したピンセット１２の振動状態の変位をＤＩＦ信号としてプリアンプに出力している。また、光検出部１６から出力されたＤＩＦ信号は、プリアンプによって増幅された後、交流−直流変換回路に送られて直流変換され、Ｚ電圧フィードバック回路に送られる。Ｚ電圧フィードバック回路は、直流変換されたＤＩＦ信号が常に一定となるように、微動スキャナ制御部をフィードバック制御する。これにより、試料台６ａ上の試料Ｓの観察を行う際に、試料台６ａとピンセット１２との距離を、ピンセット１２の振動状態が一定となるように、具体的には振幅の減衰量或いは周波数のずれ量、又は、位相のずれ量が一定となるように制御することができる。

図２は、ピンセット１２の構造を表す斜視図である。この図にも示すように、前記ピンセット１２は、所定ギャップをあけた状態で隣接配置され、試料台６ａに対向配置された探針２０ａ、２１ａをそれぞれ先端に有する観察用プローブ２０と把持用プローブ２１とから構成されている。これら両プローブ２０、２１は、シリコンにより形成され、ベース部２２に固定された本体部２０ｂ、２１ｂによってそれぞれ片持ち状態に支持されている。

観察用プローブ２０には、該観察用プローブ２０を振動させる圧電体２３が固定されている。圧電体２３は、圧電体制御部からの信号を受けて所定周波数及び所定振幅で振動するようになっており、該振動を観察用プローブ２０に伝えている。これにより、観察用プローブ２０は、圧電体２３と同様に所定周波数及び所定振幅で振動するようになっている。即ち、これら圧電体２３及び圧電体制御部は加振手段を構成している。

観察用プローブ２０のベース部２２には一方の櫛歯２４が形成されている。この櫛歯２４に対向するように把持用プローブ２１からは他方の櫛歯２５が伸びている。これら櫛歯２４，２５の歯の延在する方向はピンセットの両探針２０ａ、２１ａの離間方向と合致している。これら両櫛歯２４，２５には電極が設けられ、電極には電圧を印加するための櫛歯用電圧装置２６が接続されている。この櫛歯用電圧装置２６に印加される電圧量によって、両櫛歯２４，２５間の隙間、ひいては、ピンセット１２の両探針２０ａ、２１ａの間の距離が調整されるようになっている。

前記ピンセット１２の先端には交換用ワーク３０(３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ)が把持されるようになっている。交換用ワーク３０は、使用目的応じて予め複数種類用意され、これらのうち該当する操作に最適なものが選択されて、ピンセット１２の先端の両探針２０ａ、２１ａ間に把持される。交換用ワーク３０は、図１にも示すように、試料台６ａ上に取り付けられたワーク保持台３１によって所定の姿勢をもつように保持される。これらピンセット１２、交換用ワークおよびワーク保持台３１は、走査型プローブ顕微鏡用ピンセットシステム３２を構成する。

図３、図４はそれぞれピンセット１２と交換用ワーク３０との関係を表す断面図である。これらの図に示すように、ピンセット１２の交換用ワーク３０に当接する部分、すなわち両プローブの探針２０ａ、２１ａの内側面には、４角錐形状の係合用凹部３４が形成されている。一方、交換用ワーク３０の上部のピンセット１２に把持される当接部分、つまり、上部側面には、前記係合用凹部に対応する４角錐形状の係合用凸部３５が形成されている。

また、交換用ワーク３０の長さ方向中間部にはつば部３６が形成されている。このつば部３６は、交換用ワーク３０が、ワーク保持台３１に支持された状態で収納されるときに、ワーク保持台３１のリング状に形成されたワーク台４４上に載置状態で支持される部分である。また、交換用ワーク３０の先端には、試料Ｓの観察や加工を行う際に、試料Ｓの表面に接して実際に種々の作用を行う作用部３７（３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃ，３７Ｄ，３７Ｅ)が設けられている。

ここで、係合用凸部３５の中心からつば部３６の下面までの距離Ｌａ、また、係合用凸部３５の中心から作用部３７までの距離Ｌｂは、後述するいずれの交換用ワーク３０(３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ)においても同じ値に設定されている。また、作用部３７の中心が交換用ワーク３０の中心に位置する点も、同様に、いずれの交換用ワーク３０(３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ)においても同じ対応になっている。
したがって、ピンセット１２によって、ワーク保持台３１に支持された交換用ワーク３０を把持するとき、逆に交換用ワーク３０をワーク保持台３１に戻すとき、あるいは、ピンセット１２によって交換用ワーク３０を把持して実際に試料Ｓに対して操作を行うとき、いずれの交換用ワーク３０においても同じ対応で足りる。

なお、この実施形態では、係合用凹部３４を４角錐形状の凹みとし、係合用凸部３５をそれに対応する４角錐形状と凸部としているが、これに限られることなくそれら係合用凹部３４および係合用凸部３５を、他の形状、例えば、円錐形状、楔形状、あるいは台形状としてもよく、要は、互いに中心で係合することで、ピンセット１２と交換用ワーク３０とを正確に位置決めできる構成であればよい。
また、この図３、図４では、交換用ワーク３０の上部に周方向９０度置きの４側面にそれぞれ係合用凸部３５を設けているが、これに限られることなく、ピンセット１２の探針２０ａ、２１ａに当接する、平行な２面にのみ係合用凸部３５を設けても良い。
なお、図３、図４では、交換用ワークとして切削用ワーク３０Ｄを用いた例を示している。

図５、図６、図７、図８、図９は、それぞれ種々の交換用ワーク例を示している。これらの図において、前述のとおり説明した共通の構成要素には共通の符号を付している。
図５（ａ）は観察用探針ワークの平面図、同図（ｂ）は観察用探針ワークの側面図である。観察用探針ワーク３０Ａは、試料Ｓの表面に沿って接しながら走査されるものである。作用部３７Ａの先端には、長さｌが２μｍ〜１０μｍ程度に設定された針状部３７Ａａが形成され、この針状部３７Ａａの頂部には例えば半径５ｎｍ〜５０ｎｍ程度に設定された半円状部が形成されている。

図６（ａ）はコンタクトホール用ワークの平面図、同図（ｂ）はコンタクトホール用ワークの側面図である。コンタクトホール用ワーク３０Ｂは、試料に設けられたコンタクトホール内のごみをかき出すものである。作用部３７Ｂの先端には、長さｌが１００ｎｍ〜５００ｎｍ程度に設定された針状部３７Ｂａが形成され、この針状部３７Ｂａの頂部は例えば一辺が２０ｎｍ〜５０ｎｍ程度に設定された断面正方形状、長方形状、またはひし形状の角形とされている。また、コンタクトホール用ワーク３０Ｂは導電性材料から作られていて、通電が可能になっている。

図７（ａ）は隅移動用ワークの平面図、同図（ｂ）は隅移動用ワークの側面図である。隅移動用ワーク３０Ｃは、図８に示すように試料に設けられた溝Ｓａの隅部にあるごみＺを移動させるものである。作用部３７Ｃの先端には、長さｌが１００ｎｍ〜５００ｎｍ、および一辺Ｗａが３０ｎｍ〜１００ｎｍ程度に設定された角形細径部３７Ｃａが形成され、その頂部には例えば一辺Ｗｂが５０ｎｍ〜３００ｎｍ程度に設定された角形大径部３７Ｃｂが形成されている。
なお、図８では、溝Ｓａの左右両隅ＶにそれぞれあるごみＺを同時に移動させる例を示したが、これに限られることなく、溝Ｓａの左右の隅Ｖのいずれか一方にあるごみのみを移動させる場合にも、前記隅移動用ワーク３０Ｃは利用される。

図９（ａ）は切削用ワークの平面図、同図（ｂ）は切削用ワークの側面図である。切削用ワーク３０Ｄは、試料Ｓに付着するごみを切削（または研削）するものである。作用部３７Ｃを含んで、当該切削用ワーク３０Ｄはシリコンにより形成される。作用部３７Ｄの先端は円錐状に形成され、その先端は半径が５ｎｍ〜５０ｎｍの半円状に形成されている。この作用部３７Ｄの先端頂部には、半径が１０ｎｍ〜１００ｎｍとなるよう例えばダイヤモンドがコーテングされることによって硬質層が形成されている。

図１０（ａ）はへら形状ワークの平面図、同図（ｂ）はへら形状ワークの側面図、同図（ｃ）はへら形状ワークの先端の拡大側面図である。へら形状ワーク３０Ｅは試料に付着するごみを移動させるものである。作用部３７Ｅには、長さｌが１００ｎｍ〜５００ｎｍ幅Ｗが５０ｎｍ〜３００ｎｍ程度に設定されたへら形状部（直方体形状）３７Ｅａが斜めに傾斜して取り付けられている。へら形状部３７Ｅａの傾斜角度θは３０度〜６０度に設定されている。

図１１(ａ)はワーク保持台の平面図、同図（ｂ）はワーク保持台の断面図である。これらの図に示すように、ワーク保持台３１は、図１、図１１に示すように試料台６ａに取り付けられる共通基台４０上に所定間隔置きに取り付けられている。ワーク保持台３１は、共通基台４０に形成された孔４０ａに嵌入される有底筒部４１と、筒部４１の上部に取り付けられた左右翼部４２，４２と備える。筒部４１は、内部の空間がワークを収納するワーク収納孔４３になっていて、その上端には、前記リング状のワーク台４４が形成されている。また、左右翼部４２，４２の内側面４２ａ、４２ａの傾斜角度は、ピンセットの探針２０ａ、２１ａの外側面の傾斜角度と略同じ値に設定されている。また、図１１(ａ)に示すように、ピンセットの探針の先端を左右翼部の側縁４２ｂ、４２ｂに合致させたとき、探針の左右の係合用凹部３４の中心を結ぶ線がワーク保持台３１の中心と合致するように、左右翼部４２，４２の大きさが設定されている。
このため、ワーク保持台３１に交換用ワーク３０を保持した状態で、ピンセット１２を所定の開き角度に設定してワーク保持台３１に近づけるとき、交換用ワーク３０の係合用凸部３５とピンセット１２の係合用凹部３４とが係合する位置にように、ピンセットの探針２０ａ、２１ａが左右翼部の内側面４２ａ、４２ａに案内される。つまり、左右翼部の内側面４２ａ、４２ａは、係合用凸部３５と係合用凹部３４とが係合するように、ピンセット１２を案内する案内部を構成している。

次に、上記走査型プローブ顕微鏡装置を用いて試料上のゴミを除去する方法について図１２及び図１３を参照しながら説明する。
欠陥検査機によってごみがある旨の情報を得た試料Ｓを、試料台６ａ上の所定位置に固定する。そして、予め欠陥検査機から得られるごみに関する座標情報を基に、ピンセット１２の先端、より具体的には観察用プローブの探針２０ａが試料Ｓ上のごみのある箇所に合致するように、ステージ６のＸ方向駆動部４およびＹ方向駆動部５をそれぞれ駆動する(ステップＳ１)。

次に、光学顕微鏡１０により観察し、ごみＺに関する情報（例えば、ごみＺの形状等）を得る。光学顕微鏡１０では観察できない場合には、当該走査型プローブ顕微鏡装置に内在する機能によってＳＥＭやＡＦＭによる観察を行ってもよい(ステップＳ２)。
このとき、ピンセット１２の先端に観察用探針ワーク３０Ａを把持させ、この観察用探針ワーク３０Ａによって試料Ｓに付着するごみＺを観察しても良い。なお、ピンセット１２によって観察用探針ワーク３０Ａを把持する方法については、後ほど詳しく説明する。

次に、上記の観察結果を基に、ごみＺの形状や試料Ｓへの付着状況に応じて交換用ワーク３０を選択する(ステップＳ３)。交換用ワークを選択する基準としては、例えば、ごみがコンタクトホール内に侵入している場合には、図６に示すコンタクトホール用ワーク３０Ｂを選択する。図１３に示すように、ごみＺが溝Ｓａの隅部Ｖに付着している場合には、図８に示す隅移動用ワーク３０Ｃを選択する。ごみが溝Ｓａ内に侵入していて、しかもごみが粉状である場合には、へら形状のワーク３０Ｅを選択する。

交換用ワークの選択が決まると、ステージ６を駆動させて、ピンセット１２の先端を選択した交換用ワークの保持されているワーク保持台３１まで相対移動させる。そして、櫛歯用電圧装置２６に印加する電圧量を調整し、ピンセットの先端の探針２０ａ、２１ａ間の隙間を、交換用ワーク３０を把持可能な大きさまで拡がらせる。その後、ピンセットの先端の探針２０ａ、２１ａを、ワーク保持台３１の左右の翼部の内側面４２a、４２ａに当接させ、この状態でピンセット１２を下降させる。ピンセットの探針２０ａ、２１ａは、ワーク保持台３１の左右の翼部の内側面４２ａ、４２ａに案内されながら下降し、ピンセットの探針２０ａ、２１ａの係合用凹部３４が、交換用ワーク３０の係合用凸部３５の高さ位置まで来たときに、ピンセット１２の下降を停止させる。次いで、再び、櫛歯用電圧装置２６に印加する電圧量を調整し、ピンセットの先端の探針２０ａ、２１ａ間の隙間を狭まらせて、交換用ワーク３０を把持させる。

このとき、ピンセットの探針２０ａ、２１ａの係合用凹部３４が交換用ワーク３０の係合用凸部３５に係合するため、ピンセット１２と交換用ワーク３０との係止状態は一義的に定まり、いずれの交換用ワーク３０を把持しても、ピンセットの探針２０a、２１ａと交換用ワークの作用部３７との相対位置は変わらない。
次いで、ステージ６を駆動させ、ピンセット１２によって把持した交換用ワーク３０の先端の作用部３７を、試料ＳのごみＺのある領域に位置合わせする(ステップＳ３)。

その後、交換用ワークの作用部３７を試料Ｓの所定領域に接触させたまま、移動させて交換用ワークの作用部３７によって所定の操作を行う。具体的には、ごみを移動させたり、あるいは移動させたごみを静電作用によって交換用ワークに吸引させたりする(ステップＳ４)。図１３において、中央にあるごみＺは、もともと溝Ｓａの隅部Ｖにあったものがそこまで移動されたものである。

次に、操作を加えたごみＺについて、光学顕微鏡１０あるいはＳＥＭやＡＦＭによって観察し、ごみが根無しかどうか、言い換えれば、ごみを移動することができたかどうか判断する（ステップＳ５）。
ごみを移動することができたと判断した場合には、ピンセット１２から交換用ワーク３０を外し(ステップＳ６)、ピンセット１２によって移動したごみＺを把持し、ごみＺを所定箇所まで移動させる(ステップＳ７)。つまり、図１３において、溝Ｓａの中央まで移動されたごみＺについては、ピンセットの先端が溝内に挿入できれば、容易に把持できる。また、図１３中左側にあるように、もともと試料の表面にあるごみについては、交換用ワーク３０で移動等させることなく、直接ピンセット１２で把持して移動することができる。

一方、上記ステップＳ５において、ごみを移動することができないと判断した場合には、ピンセット１２の先端に把持する交換用ワーク３０を、ごみ移動用の交換用ワークから切削用ワーク３０Ｄに交換する。具体的には、ピンセット１２を共通基台４０まで相対移動させ、把持している交換用ワーク３０を、交換用ワークを保持していないワーク保持台３１に戻す。続いて、ピンセット１２を再び相対移動させて、切削用ワーク３０Ｄを保持しているワーク保持台３１に対向させる。そして、前述の操作を再び繰り返し、ピンセット１２によって切削用ワーク３０Ｄを把持させる(ステップＳ８)。

次いで、ピンセット１２によって把持した切削用ワーク３０Ｄがごみに対向する位置まで、ピンセット１２を試料Ｓに対して相対移動させ、切削用ワーク３０Ｄをごみあるいはごみ近傍の試料表面に接した状態で振動させてごみを切削して除去する(ステップＳ９)。

次に、公知のフォトリソ技術における洗浄工程を経て、ごみを完全に取り除く（ステップＳ１０）。

なお、上述した実施形態は、あくまで本発明の例示であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更可能である。
前記実施形態では、試料の表面のごみを除去する場合に、本発明の走査型プローブ顕微鏡用ピンセットシステムおよび走査型プローブ顕微鏡装置を利用した例を示したが、これに限られることなく、他の用途、例えば、生体に対して突き刺す操作、切断する操作、あるいは把持する操作を行う場合にも、本発明は適用可能である。
また、前記実施形態は、交換用ワークの例として、観察用探針ワーク３０Ａ、コンタクトホール用ワーク３０Ｂ、隅移動用ワーク３０Ｃ、切削用ワーク３０Ｄ、へら形状ワーク３０Ｅを挙げたが、これに限られることなく、他の交換用ワークを用いてもよい。
また、前記実施形態では、例示した交換用ワーク３０を全て、ワーク保持台３１上に用意したが、これら全てを用意する必要なく、これらのうち２種類あるいは３種類だけ用意しておいてもよい。

本発明に係る実施形態の走査型プローブ顕微鏡装置の概略構成を示す斜視図である。 同走査型プローブ顕微鏡装置におけるピンセットの構造を表す斜視図である。 同走査型プローブ顕微鏡装置におけるピンセットと交換用ワークとの関係を表す断面図である。 同走査型プローブ顕微鏡装置におけるピンセットと交換用ワークとの関係を表す他の方向からの断面図である。 (ａ)は観察用探針ワークの平面図、（ｂ）は観察用探針ワークの側面図である。 (ａ)はコンタクトホール用ワークの平面図、（ｂ）はコンタクトホール用ワークの側面図である。 （ａ）は隅移動用ワークの平面図、（ｂ）は隅移動用ワークの側面図である。 隅移動用ワークの作用を説明する斜視図である。 (ａ)は切削用ワークの平面図、（ｂ）は切削用ワークの側面図である。 （ａ）はへら形状ワークの平面図、（ｂ）はへら形状ワークの側面図、（ｃ）はへら形状ワークの先端の拡大側面図である。 (ａ)はワーク保持台の平面図、（ｂ）はワーク保持台の断面図である。 本発明に係る実施形態の走査型プローブ顕微鏡装置によって試料上のごみを除去する方法を説明するフローチャートである。 発明に係る実施形態の走査型プローブ顕微鏡装置によって試料上のごみを除去する方法を説明する正面図である。

符号の説明

６ ステージ
１０ 光学顕微鏡
１２ ピンセット
１４ 変位測定手段
２０ａ、２０ｂ 探針
２０ 観察用プローブ
２１ 把持用プローブ
３０Ａ 観察用探針ワーク（交換用ワーク）
３０Ｂ コンタクトホール用ワーク（交換用ワーク）
３０Ｃ 隅移動用ワーク（交換用ワーク）
３０Ｄ 切削する切削用ワーク（交換用ワーク）
３０Ｅ へら形状ワーク（交換用ワーク）
３１ ワーク保持台
３２ 走査型プローブ顕微鏡用ピンセットシステム
Ｓ 試料

Claims (7)

1. 走査型プローブ顕微鏡に組みつけられ、観察または加工対象となる試料に対向配置された探針をそれぞれ先端に有する２つのプローブからなるピンセットと、
   該ピンセットによって、複数種あるうちの一つが択一的に把持される当該複数種の交換用ワークと、
   を備えることを特徴とする走査型プローブ顕微鏡用ピンセットシステム。
2. 前記複数種の交換用ワークとして、前記試料の表面に沿って走査される観察用探針ワーク、前記試料のコンタクトホール内のごみをかき出すコンタクトホール用ワーク、前記試料の隅部にあるごみを移動させる隅移動用ワーク、前記試料に付着するごみを切削する切削用ワーク、前記試料の溝にあるごみを移動させるへら形状ワークのうち少なくとも２種類の交換用ワークを備えることを特徴とする請求項１記載の走査型プローブ顕微鏡用ピンセットシステム。
3. 前記ピンセットと前記交換用ワークとの互いの当接部分のうち一方には係合用凸部が設けられるとともに、他方には係合用凹部が設けられ、
   これら係合用凸部と係合用凹部とが係合することにより、前記ピンセットによって前記交換用ワークが把持されたときに、両者の位置決めがなされることを特徴とする請求項１または２に記載の走査型プローブ顕微鏡用ピンセットシステム。
4. 前記複数種の交換用ワークは、それぞれ、基端側に設けられる前記係合用凸部または係合用凹部と、先端側に設けられ前記試料に接して観察または加工を行う作用部とが同じ位置関係に設定されていることを特徴とする請求項３記載の走査型プローブ顕微鏡用ピンセットシステム。
5. 前記交換用ワークを所定位置に保持し、かつ、前記ピンセットが接近する際に前記係合用凸部と前記係合用凹部とが係合するように前記ピンセットを案内する案内部を有するワーク保持台を備えることを特徴とする請求項３または４に記載の走査型プローブ顕微鏡用ピンセットシステム。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の走査型プローブ顕微鏡用ピンセットシステムを備えることを特徴とする走査型プローブ顕微鏡装置。
7. 請求項６に記載された走査型プローブ顕微鏡装置を用いて前記試料上のゴミを除去するゴミの除去方法であって、
   前記ピンセットまたは該ピンセットに取り付けた前記交換用ワークによって前記試料の所定領域の形状を観察する工程と、
   前記工程により取得された観察像から前記試料を加工する際に適する交換用ワークを決定し、該交換用ワークを前記ピンセットに取り付ける工程と、
   前記取り付けた交換用ワークによって前記試料に対して加工を施して前記試料上のゴミを除去する工程とを具備することを特徴とするゴミの除去方法。

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