JP3986769B2 - 試料ホルダおよび試料固定方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料に対する精密作業を行う装置(電子顕微鏡装置、電子、X線等を用いた分析装置)で使用する試料ホルダおよび試料ホルダに試料を固定する試料固定方法に関する。
本発明の試料ホルダは、シリコンウエハのような面積の大きい薄い板状の試料を保持して、顕微分析を行う試料ステージに搬送する試料ホルダや前記試料ステージに固定配置された試料ホルダ等に使用することができる。
【0002】
【従来の技術】
前記試料ホルダとして、従来、下記(J01)の技術が知られている。
【0003】
(J01)図19ないし図20に示す技術
図19は試料に対して顕微分析作業を行う装置(電子顕微鏡等)で使用される従来の試料ホルダの説明図で、図19Aは試料ホルダのウエハ試料押圧用移動部材が試料自由位置に移動した状態の上面図、図19Bは前記図19AのXIXB−XIXB線断面図である。
図20は前記図19の試料ホルダのウエハ試料押圧用移動部材が試料固定位置に移動した状態における試料ホルダの説明図で、図20Aは上面図、図20Bは前記図20AのXXB−XXB線断面図である。
なお、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をX軸方向、右左方向をY軸方向、上下方向をZ軸方向とし、矢印X,−X,Y,−Y,Z,−Zで示す方向または示す側をそれぞれ、前方、後方、右方、左方、上方、下方、または、前側、後側、右側、左側、上側、下側とする。
また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
【0004】
図19ないし図20において、試料ホルダ01は中央部に円孔02bが形成されたホルダベース02を有している。前記ホルダベース02の上面にはウエハ試料Wを載置し且つ電圧印加時に前記ウエハ試料Wを静電吸着するドーナツ状の静電チャック03が固定されている。また前記ホルダベース02の上面の左側部分(−Y側部分)には前記ウエハ試料Wの外端部が当接して位置決めをする試料位置決め部材としての一対の試料位置決めピン04が設けられている。
【0005】
前記ホルダベース02の下面にはウエハ試料押圧用移動部材05がスライド移動可能に配置されている。前記ウエハ試料押圧用移動部材05の右側(+Y側)部分の前後方向(X軸方向)両端には前記ホルダベース02の上面側(+Z側)に突出したウエハ試料押圧部材としての一対の試料位置決め押圧ローラ06が回転可能に支持されている。前記ウエハ試料押圧用移動部材05と前記試料位置決め押圧ローラ06とは、前記試料位置決め押圧ローラ06が前記ウエハ試料Wを前記試料位置決めピン04に押圧して位置決め保持する試料固定位置(図20参照)と前記試料位置決め押圧ローラ06が前記ウエハ試料Wから離隔して前記ウエハ試料Wの移動が自由になる試料自由位置(図19参照)との間を一体的に移動する。
【0006】
前記ウエハ試料押圧用移動部材05と前記ホルダベース02の下面との間には引張りバネで構成された一対の接近用バネ07が連結されており、前記一対の接近用バネ07によって常時前記ウエハ試料押圧用移動部材05を前記ホルダベース02の方向に接近させる力が作用している。前記接近用バネ07によって作用する引張り力に対抗して前記ウエハ試料押圧用移動部材05の前記試料固定位置(図20参照)と前記試料自由位置(図19参照)との間の移動を操作する試料位置決め操作部材08が前記ウエハ試料押圧用移動部材05の左端部に当接・離隔可能に設けられている。
【0007】
前記試料位置決め操作部材08を前記接近用バネ07の引張り力に対抗する方向である離隔方向(+Y方向)に操作すると、前記試料押圧用移動部材05は前記試料自由位置に移動する。このとき、前記一対の試料位置決め押圧ローラ06は前記一対の試料位置決めピン04から離隔し、前記ウエハ試料Wを自由に着脱させることが可能となる。また前記試料位置決め操作部材08を前記接近用バネ07の引張り力と同じ方向である接近方向(−Y方向)に操作することによって前記接近用バネ07の引張り力によって前記試料押圧用移動部材05は前記試料固定位置(図20に示す位置)に向かって移動する。このとき、前記一対の試料位置決めローラ06が前記ウエハ試料Wの右側外端部に当接し、前記ウエハ試料Wを左方(−Y方向)に押圧移動させる。
【0008】
このとき、前記ウエハ試料Wが前記一対の試料位置決めピン04に当接して位置決めが行われる。この状態で、前記静電チャック03に電圧が印加されると前記ウエハ試料Wが前記静電チャック03の載置面に静電吸着され固定保持される。この状態でウエハ試料Wに対して検査、描画等を行う。
【0009】
検査、描画等の終了後は前記静電チャック03への電圧の印加を停止して前記試料ウエハWを静電吸着から開放する。その後、再び前記試料位置決め操作部材08を操作して前記試料押圧用移動部材05を前記試料固定位置から前記試料自由位置に移動させると、前記ウエハ試料Wを自由に着脱させることが可能となる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
(前記(J01)の問題点)
前記静電チャック03への電圧の印加を停止した時、前記静電チャック03に残留電荷が残る。前記残留電荷の有る静電チャック03の上面(試料載置面)に前記ウエハ試料Wを載置して前記試料位置決め押圧ローラ06によって押圧移動させようとした時に前記静電チャック03上面のウエハ試料Wは前記残留電荷によって大きな摩擦抵抗を受ける。前記摩擦抵抗に打ち勝って、前記ウエハ試料Wを滑り移動させるためには大きな引張り力を持った接近用バネ07を用いる必要がある。引張り力の大きな接近用バネ07を用いて前記ウエハ試料Wを前記試料位置決めピン04に押圧すると、前記ウエハ試料Wに反りや撓みが生じることがあり、この状態で静電吸着を行うと、ウエハ試料Wは正常な状態で固定されないことがある。この状況で検査、描画等を行っても適正な結果が得られない。
【0011】
このような正常でない状態で固定されるのを避けるために、前記ウエハ試料Wを位置決めした後に、前記試料押圧用移動部材05を前記試料自由位置に移動させて、押圧ローラ06をウエハ試料Wから離隔させた状態で静電吸着すれば前記ウエハ試料Wは反りや撓みのない状態で固定される。しかし、この操作を行うためには前記試料位置決め操作部材08の操作回数が前記従来の方法に比べ多くなる。
【0012】
また、ウエハ試料Wを試料ホルダ01から取り外す時にも、試料位置決め操作部材08を操作して、作業を行っていた前記試料固定位置から前記試料押圧用移動部材05を前記試料自由位置に移動させないとウエハ試料Wを取り外すことができない。
【0013】
本発明は、前述の事情に鑑み、下記の記載内容を課題とする。
(O01)反りや撓みを生じていない状態でウエハ試料を試料ホルダに位置決め固定すること。
(O02)反りや撓みを生じていない状態でウエハ試料を試料ホルダに位置決め固定する作業を、位置決め操作部材の操作回数を増やさずに行えるようにすること。
【0014】
【課題を解決するための手段】
次に、前記課題を解決した本発明を説明するが、本発明の説明において本発明の構成要素の後に付記したカッコ内の符号は、本発明の構成要素に対応する後述の実施例の構成要素の符号である。なお、本発明を後述の実施例の構成要素の符号と対応させて説明する理由は、本発明の理解を容易にするためであり、本発明の範囲を実施例に限定するためではない。
【0015】
(第1発明)
前記課題を解決するために、第1発明の試料ホルダは、下記の構成要件(A01)〜(A06)を備えている。
(A01)ウエハ試料(W)を載置する試料載置面を有し電圧印加時に前記試料載置面に載置されたウエハ試料(W)を吸着する静電チャック(4)と前記ウエハ試料(W)の外端が当接して位置決めされる試料位置決め部材(5)とが上面に支持されたホルダベース(2)、
(A02)前記ホルダベース(2)の下面に配置されて先端部に前記ホルダベース上面側に突出するウエハ試料押圧部材(8)を支持し、且つ、前記ウエハ試料押圧部材(8)が前記試料載置面上のウエハ試料(W)を前記試料位置決め部材(5)に押圧して位置決め固定する試料固定位置と前記ウエハ試料押圧部材(8)が前記ウエハ試料(W)から離れてウエハ試料(W)の移動が自由になる試料自由位置との間で移動可能に支持されたウエハ試料押圧用移動部材(6)、
(A03)前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)を前記試料固定位置に移動させるように作用する接近用バネ(11)、
(A04)前記ホルダベース(2)の下面に配置されるとともに、前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)から離隔して前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)の前記試料自由位置から前記試料固定位置に向けての移動を許す離隔位置と、前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)を押圧して前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)を前記試料固定位置から前記試料自由位置に移動させる作動位置との間を移動可能に支持された作動部材(13,13′,30,30′,50)、
(A05)前記作動部材(13,13′,30,30′,50)を前記作動位置に移動させるように作用し、前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)を前記接近用バネ(11)の作用力に抗して前記試料自由位置に向けて移動させる移動用バネ(21)、
(A06)操作部材(CB)により押圧されたときに、前記作動位置から前記離隔位置に移動する前記作動部材(13,13′,30,30′,50)。
【0016】
(第1発明の作用)
前記構成を備えた第1発明の試料ホルダ(1)に対して、通常は、操作部材(CB)は前記作動部材(13,13′,30,30′,50)から離れた位置に保持される。この状態では、前記移動用バネ(21)の作用により前記作動部材(13,13′,30,30′,50)は前記作動位置(図5A参照)に保持され、前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)は前記試料自由位置(図5A参照)に保持される。
【0017】
前記試料載置面にウエハ試料(W)を載置した状態(図5A参照)で、前記操作部材(CB)により前記作動部材(13,13′,30,30′,50)を押圧すると、前記作動部材(13,13′,30,30′,50)は、前記作動位置(図5A参照)から前記離隔位置(図5B参照)に移動する。
前記作動部材(13,13′,30,30′,50)が前記離隔位置(図5B参照)に移動すると、前記作動部材(13,13′,30,30′,50)は、前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)から離隔する。このとき、前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)は、接近用バネ(11)により前記試料自由位置(図5A参照)から前記試料固定位置(図5B参照)に向けて移動する。
前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)が前記試料固定位置(図5B参照)に移動したときには、前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)に支持される前記ウエハ試料押圧部材(8)は、前記試料載置面に載置されたウエハ試料(W)を前記試料位置決め部材(5)に押圧して位置決め固定する。
【0018】
この状態で、前記操作部材(CB)を操作して、前記作動部材(13,13′,30,30′,50)を前記離隔位置(図5B参照)から前記作動位置(図5C参照)に移動させると、前記作動部材(13,13′,30,30′,50)は、前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)を押圧して前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)を前記試料固定位置(図5B参照)から前記試料自由位置(図5C参照)に移動させる。
前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)が試料自由位置(図5C参照)に移動したとき、前記ウエハ試料押圧部材(8)は前記試料載置面上で位置決め固定されたウエハ試料(W)から離隔する。この状態では前記ウエハ試料(W)は、自由に移動できるので、前記試料固定位置(図5B参照)で反りや撓み等の歪みが生じていてもその歪みが無くなる。
この状態で、前記静電チャック(4)に、電圧を印加して前記試料載置面に載置されたウエハ試料(W)を静電吸着すると、前記ウエハ試料(W)が前記ウエハ試料押圧部材(8)により位置決め部材に押圧されている状態で静電吸着される場合と比較して、ウエハ試料(W)に反りや撓みのない状態で吸着固定することができる。
【0019】
(第2発明)
第2発明の試料固定方法は、ウエハ試料(W)を載置する試料載置面を有し電圧印加時に前記試料載置面に載置されたウエハ試料(W)を静電吸着する静電チャック(4)と、前記ウエハ試料(W)の外端が当接して位置決めされる試料位置決め部材(5)と、ウエハ試料押圧部材(8)を支持し且つ前記ウエハ試料押圧部材(8)が前記試料載置面上のウエハ試料(W)を前記試料位置決め部材(5)に押圧して位置決めする試料固定位置と前記ウエハ試料押圧部材(8)が前記ウエハ試料(W)から離れてウエハ試料(W)の移動が自由になる試料自由位置との間で移動可能に支持されたウエハ試料押圧用移動部材(6)と、前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)を常時は前記試料自由位置に移動させる移動用バネ(21)とを備えた試料ホルダ(1)にウエハ試料(W)を固定する試料固定方法であって、下記の工程(B01)〜(B03)を備えたことを特徴とする。
(B01)前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)を前記試料自由位置に移動させた状態で前記試料載置面にウエハ試料(W)を載置する試料載置工程、
(B02)前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)を試料固定位置に移動させて前記ウエハ試料押圧部材(8)により前記試料載置面上のウエハ試料(W)を前記試料位置決め部材(5)に押圧して位置決めする試料押圧位置決め工程、
(B03)前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)を前記試料自由位置に移動させることにより前記ウエハ試料押圧部材(8)を前記位置決めされたウエハ試料(W)から離隔させた状態で前記ウエハ試料(W)を静電吸着する静電吸着工程。
【0020】
(第2発明の作用)
前記構成を備えた第2発明の試料固定方法では、試料載置工程において、前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)を前記試料自由位置に移動させた状態で前記試料載置面にウエハ試料(W)を載置する。
次に試料押圧位置決め工程において、前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)を試料固定位置に移動させて前記ウエハ試料押圧部材(8)により前記試料載置面上のウエハ試料(W)を前記試料位置決め部材(5)に押圧して位置決めする。次に静電吸着工程において、前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)を前記試料自由位置に移動させることにより前記ウエハ試料押圧部材(8)を前記位置決めされたウエハ試料(W)から離隔させた状態で前記ウエハ試料(W)を静電吸着する。
この第2発明によれば、前記ウエハ試料(W)が前記ウエハ試料押圧部材(8)により試料位置決め部材(5)に押圧されている状態で静電吸着される従来の場合と比較して、ウエハ試料(W)に反りや撓みのない状態で吸着固定することができる。
【0021】
(第1発明の実施の形態1)
第1発明の実施の形態1は、前記第1発明の試料ホルダ(1)において、下記の要件(A07)を備えたことを特徴とする、
(A07)前記ホルダベース(2)の下面に配置された第1作動部材(15,32)および第2作動部材(16,33)と前記第1および第2作動部材(15,16,32,33)をそれらの一方が前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)に接近するように移動する時には他方が前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)から離隔するように連結する連結部材(14+17,31)とを有する前記作動部材(13,13′,30,30′,50)であって、前記第2作動部材(16,33)が前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)から離隔し且つ前記第1作動部材(15,32)が前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)を押圧して前記試料自由位置に移動させる第1作動位置と、前記第1および第2作動部材(15,16,32,33)が共に前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)から離隔して前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)の前記試料固定位置への移動を許す離隔位置と、前記第1作動部材(15,32)が前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)から離隔し且つ前記第2作動部材(16,33)が前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)を押圧して前記試料自由位置に移動させる第2作動位置とに移動可能な前記作動部材(13,30)。
【0022】
(第1発明の実施の形態1の作用)
前記構成を備えた第1発明の試料ホルダ(1)の実施の形態1において、通常は、前記操作部材(CB)は前記作動部材(13,30)から離れた位置に保持される。すると、前記移動用バネ(21)の作用により前記作動部材(13,30)は前記第1作動位置(図5A参照)に保持され、前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)は前記試料自由位置(図5A参照)に保持されている。
本実施の形態1においてウエハ試料(W)を前記試料ホルダ(1)に吸着固定するための操作部材(CB)の操作方法が3つある。
【0023】
(第1発明の実施の形態1における操作部材(CB)の操作方法1およびその作用)
実施の形態1の操作部材(CB)の操作方法1は、前記第1発明の作用と同様の操作部材(CB)の操作(図5参照)を行い、同様の効果を得るので説明は省略する。
【0024】
(第1発明の実施の形態1における操作部材(CB)の操作方法2およびその作用)
前記図5Aの状態において、操作部材(CB)により前記作動部材(13,30)を押圧すると、前記作動部材(13,30)は前記第1作動位置(図5A参照)から前記離隔位置(図5B参照)に移動する。
さらに操作部材(CB)によって前記作動部材(13,30)を押圧すると、前記作動部材(13,30)は前記離隔位置(図5B参照)から前記第2作動位置(図6A参照)に移動する。
前記第2作動位置(図6A参照)において、前記試料載置面にウエハ試料(W)を載置し、前記操作部材(CB)を操作して−Y方向に移動させると前記作動部材(13,30)は、移動用バネ(21)により前記離隔位置(図6B参照)に移動する。この時、前記作動部材(13,30)は、前記第1および第2作動部材(15,16,32,33)が共に前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)から離隔して前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)は、前記試料固定位置(図6B参照)へ移動する。
このとき、前記ウエハ試料押圧部材(8)は前記試料載置面上のウエハ試料(W)を前記試料位置決め部材(5)に押圧して位置決め固定する。
【0025】
この状態で、前記操作部材(CB)を操作して、前記作動部材(13,30)を第1作動位置(図6C参照)に移動させると、前記作動部材(13,30)は、前記第2作動部材(16,33)が前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)から離隔し且つ前記第1作動部材(15,32)が前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)を押圧して前記試料自由位置(図6C参照)に移動させる。
このとき、前記静電チャック(4)に、電圧を印加して前記試料載置面に載置されたウエハ試料(W)を静電吸着すると、前記ウエハ試料(W)が前記ウエハ試料押圧部材(8)により位置決め部材に押圧されている状態で静電吸着される場合と比較して、ウエハ試料(W)に反りや撓みのない状態で吸着固定することができる。
【0026】
(第1発明の実施の形態1における操作部材(CB)の操作方法3およびその作用)
操作部材(CB)を操作せず、前記試料載置面にウエハ試料(W)を載置した後、前記操作部材(CB)により前記作動部材(13,30)が押圧されると、前記作動部材(13,30)は前記第1作動位置(図5A参照)から前記離隔位置(図5B参照)に移動する。
このとき、前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)は前記試料固定位置(図5B参照)へ移動し、ウエハ試料(W)は位置決め固定される。
【0027】
この状態で、前記操作部材(CB)を操作して、前記作動部材(13,30)を第2作動位置(図6A参照)に移動させると、前記第1作動部材(15,32)が前記ウエハ試料押圧用移動部材(6)を押圧して前記試料自由位置(図6A参照)に移動させる。
このとき、前記ウエハ試料(W)が前記ウエハ試料押圧部材(8)により押圧されていないので、反りや撓みのない状態で吸着固定することができる。
【0028】
その後、前記作動部材(13,30)を前記第2作動位置(図6A参照)から前記離隔位置(図6B参照)を経て前記第1作動位置(図6C参照)に移動するとき、前記離隔位置(図6B参照)において、ウエハ試料(W)は前記ウエハ試料押圧部材(8)によって前記試料位置決め部材(5)に押圧される。
しかし、既に反りや撓みのない状態で吸着固定されているため、前記離隔位置においてウエハ試料(W)に反りや撓みが発生し難く、位置決めされた位置からも移動しない。
したがって、前記操作部材(CB)が前記作動部材(13,30)から離れた前記第1作動位置(図6C参照)においてウエハ試料(W)は反りや撓みがなく、位置決めした位置に吸着固定されている。
【0029】
【実施例】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例(実施例)を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【0030】
(実施例1)
図1は真空試料室(真空作業室)内に配置されたXYテーブルおよび回転テーブルと、その上面の試料ホルダの説明図で、操作棒が試料ホルダから離れている状態の説明図である。
図2は真空試料室(真空作業室)内に配置されたXYテーブルおよび回転テーブルと、その上面の試料ホルダの説明図で、操作棒が試料ホルダに当接している状態の説明図である。
【0031】
図1および図2において、真空試料室A内に配置された試料ステージU3は、ウエハWを検査用走査型電子顕微鏡SEM1により検査を行う位置に移動させるための装置である。
試料ステージU3は、YテーブルSTyおよびXテーブルSTxを有するXYテーブル(STx+STy)と、回転テーブルSTrとを有している。試料ステージU3の前記YテーブルSTy上には前記XテーブルSTxがX軸方向(前後方向)に移動可能に支持されている。前記XテーブルSTx上にはベアリングSTbを介して円形の回転テーブルSTrが回転可能に支持されている。回転テーブルSTrにはガイド溝Gbが形成されている。また前記回転テーブルSTrはその外周にギヤG1が形成されており、ギヤG1は回転テーブル駆動モータ(図示せず)により回転するウオームギヤG2と噛み合っている。そして回転テーブルSTrは、前記ウオームギヤG2の回転にともなって回転するように構成されている。
【0032】
図1、図2において、回転テーブルSTrには、図示しない搬送アームにより真空試料室A内に搬送されたウエハWを受け取ったり、作業済のウエハWを搬送アーム上に移動させるための上下動テーブルTが上下動可能に支持されている。前記上下動テーブルTの下端部にはバネ受けプレートPbが固定されている。バネ受けプレートPbと前記回転テーブルSTr下面との間には圧縮バネSが配置されている。前記圧縮バネSにより前記上下動テーブルTは、常時下方に付勢され(押し下げられ)ている。
【0033】
前記上下動テーブルTの下面には、扇形のテコLが水平軸周りに回転可能に支持されている。前記テコLのテーブル支持面Laは上下動テーブルTの下端を支持している。テコLの被押圧面Lbには、ナットN先端のボールNaが当接している。ナットNには被ガイドバーNgが一体的に設けられており、被ガイドバーNgは前記回転テーブルSTrに形成された前記ガイド溝Gbに係合している。
【0034】
前記回転テーブルSTrの下面には上下動テーブル駆動モータMTが支持されており、上下動テーブル駆動モータMTにより回転するボルト軸(ネジが形成された軸)Bjは前記ナットNと螺合している。
したがって、前記上下動テーブル駆動モータMTが回転したときにはボルト軸Bjが回転し、ナットNおよび被ガイドバーNgは前記ガイド溝Gbに沿って移動し、そのとき前記テコLが前記水平軸周りに回動するように構成されている。そして、テコLの回動によりテコLのテーブル支持面Laが上下し、それに連動して前記上下動テーブルTが上下動するように構成されている。
なお、前記ナットNおよび被ガイドバーNgの移動範囲の両端には、前記被ガイドバーNgとの接触により作動するリミットスイッチLS1,LS2が配置されており、前記ナットNの移動範囲は制限されている。
【0035】
図1、図2において、真空試料室Aを形成する外壁Uoの左側壁部ULにはウエハ試料Wを位置決め操作する操作部材としての操作棒CBをスライド可能に支持する操作棒支持部材Hが装着されている。
【0036】
(試料ホルダ)
図3は本発明の実施例1の試料ホルダの作動部材が第2作動位置に移動した状態の説明図で、図3Aは試料ホルダの上面図であり、図3Bは図3AのIIIB−IIIB線断面図である。
図4は本発明の実施例1の試料ホルダの位置決め固定操作時に作動する部材の要部説明図である。
【0037】
図3において、試料ホルダ1はホルダベース2を有している。前記ホルダベース2は中央部に前記上下動テーブルTが上下動する時に通過するための円孔2aが形成されている。前記ホルダベース2は四角形から四隅が切り取られた形状をしており、右側(+Y側)の前後両側部にはローラ対向面2bが形成されている。前記ホルダベース2の下面には右側下面2c、左側下面2dおよび前後一対の接触下面2eで形成されている。前記接触下面2eは前記回転テーブルSTr上面に接触して支持されている。前記右側下面2cおよび左側下面2dは前記回転テーブルSTrに接触しないように形成されており、前記右側下面2cは左側下面2dより突出して形成されている。前記試料ホルダ1は、ホルダベース2の四隅に設けられた貫通孔を貫通し、前記接触下面2eを貫通する固定ネジ3によって、回転テーブルSTrに固定されている。前記固定ネジ3のネジ頭は、前記ホルダベース2の上面から突出しないように前記ホルダベース2上面に形成された孔の中に収容されている。
【0038】
ホルダベース2の上面には、ウエハ試料Wを載置する試料載置面を有する静電チャック4が、前記円孔2aを囲むように設けられている。前記静電チャック4は図示しない電圧印加手段によって電圧が印加された時に静電気を作用させ、上面に載置されたウエハ試料Wを静電吸着し固定する。
また、前記ホルダベース2上面の左側(−Y側)にはウエハ試料Wのオリフラ(直線状側端)を位置決めするための一対の位置決めピン5が設けられている。
【0039】
図3、図4において、左右方向(Y軸方向)に延びる前後二対(計4つ)の長孔6a(図3A、図4参照)が設けられたウエハ試料押圧用移動部材としてのローラ支持板6が、前記長孔6aを貫通するスライド範囲規制ネジ7によって前記ホルダベース2の右側下面2cにスライド移動可能に支持されている(図3B参照)。前記長孔6aおよびスライド範囲規制ネジ7によってローラ支持板6のスライド移動の範囲が試料自由位置(試料が自由に移動できる位置、図5A、図5Cの位置)と試料固定位置(試料が位置決めされる位置、図5Bの位置)との間に規制される。前記ローラ支持板6の右側(+Y側)部分にはホルダベース2の外側に向けて前後(X軸方向)に突出する前後一対の突出部6bが形成されており、各突出部6bの上面側に試料押圧部材としての押圧ローラ8が回転可能に支持されている。前記押圧ローラ8は前記試料載置面よりも上方(+Z方向)に突出して形成されている。
【0040】
前記ローラ支持板6が前記試料自由位置から前記試料固定位置に移動する際に、ローラ支持板6に支持された押圧ローラ8は前記ローラ対向面2bに向かって移動し、ウエハ試料Wを押圧する。すると、押圧ローラ8によって押圧されたウエハ試料Wのオリフラが前記位置決めピン5に当接して、ウエハ試料Wが位置決めされる。尚、前記位置決め時にウエハ試料Wが上方にずれないように、前記押圧ローラ8のホルダベース2の上面より突出した部分と前記位置決めピン5は上方(+Z方向)から下方(−Z方向)にかけて細くなるように形成されている(図3B参照)。
【0041】
前記ローラ支持板6の左端部には下側に折り曲げられた押圧部材当接部6cが形成されており(図3B参照)、前記押圧部材当接部6cの上端に上方(+Z方向)に突出して前後一対の支持板側ピン9が設けられている(図3B参照)。前記ホルダベース2の左側下面2dに、前記支持板側ピン9に対向する前後一対のベース側ピン10が設けられている。前記一対の支持板側ピン9と前記一対のベース側ピン10との間に接近用バネとしての一対の支持板引張りバネ11が連結されている。前記支持板引張りバネ11によって前記ローラ支持板6は前記ホルダベース2の内側(−Y方向)に向けて常時引っ張られている。前記支持板引張りバネ11は、静電チャック4に残留電荷があり、この残留電荷によってウエハ試料Wと静電チャック4との間に大きな摩擦抵抗がある状態においても、ウエハ試料Wを押圧移動させる引張り力を作用させる。
【0042】
図3、図4において、前記ホルダベース2の左側下面2dに作動部材固定用のボルト12により、作動部材13が前記ボルト12の回りに回転可能に支持されている。前記作動部材13は主連結部材14を有している。前記主連結部材14は、中央部および前後両端の連結部14a,14b,14c(図3B、図4参照)と、前記各連結部14a,14b,14cの間を接続する直線状の接続部14dとによって構成され、前記各部14a,14b,14c,14dは一体に形成されている。前記連結部14a,14b,14cは円筒状でその円筒の中心部に貫通孔を有する。
【0043】
前記中央部連結部14aはその貫通孔を鉛直に貫通する前記ボルト12回りに回転可能である。前記主連結部材14が回転作動中にブレを生じないように、中央部連結部14aの上面は前記ホルダベース2の左側下面2dに接触している。前側連結部14bおよび後側連結部14cは、それらの上面と前記ホルダベース2の左側下面2dとの間に回転作動時に摩擦抵抗が生じないようにするため、前記上面と左側下面2dとが接触しないよう形成されている(図3B参照)。なお、前記各連結部14a,14b,14cの上面と前記左側下面2dとの間にスペーサ等を用いて回転作動の安定と接触による摩擦抵抗を低減させるように構成することも可能である。
また、接続部14dの、前側連結部14bの近傍には、バネ連結孔14e(図4参照)が形成されている。
【0044】
前記作動部材13は同じ長さの前後一対のローラ支持板押圧棒15,16を有している。後側(−X側)のローラ支持板押圧棒15は、作業(ウエハ試料Wの位置決め、検査、描画等)を行っていない通常時に、ローラ支持板6の押圧部材当接部6cに当接してローラ支持板6を押圧する第1作動部材としての通常時押圧棒15である。また、前側(+X側)のローラ支持板押圧棒16は、ウエハ試料Wの位置決めの過程でローラ支持板6の押圧部材当接部6cに当接してローラ支持板6を押圧する第2作動部材としての作動時押圧棒16である。
【0045】
前記通常時押圧棒15は、ローラ支持板側の端部である支持板押圧端部15aと、その逆側の端部である連結端部15bと、ピン貫通小孔15cとを有する。前記支持板押圧端部15aは半球形状に形成されており(図3B、図4参照)、前記通常時にローラ支持板6の押圧部材当接部6cに当接し、ローラ支持板6を右方(+Y方向)に押圧する。前記連結端部15bはピン貫通孔を有する円筒状に形成されており、前記主連結部材14の後側連結部14cの下面にピンで回転自由に連結されている(図3B、図4参照)。前記ピン貫通小孔15cは、通常時押圧棒15の中央から連結端部15b寄りに形成されている。
【0046】
作動時押圧棒16も、前記通常時押圧棒15と同様に、支持板押圧端部16a(図3B、図4参照)と、連結端部16b(図4参照)と、ピン貫通小孔16c(図4参照)とを有しており、前記連結端部16bは前記主連結部材14の前側連結部14bの下面にピンで回転自由に連結されている(図4参照)。
【0047】
図3、図4において、前記作動部材13は主連結部材14と同じ長さの補助連結板17を有している。前記補助連結板17の前後両端には、ピン貫通小孔を有する前側接続部17aおよび後側接続部17bが形成されている。前記前側接続部17aは前記作動時押圧棒16のピン貫通小孔16cの下面にピンで回転自由に接続され、後側接続部17bは通常時押圧棒15のピン貫通小孔15cの下面にピンで回転自由に接続される。また、前記ローラ支持板側連結板17は上下動テーブルT(図1、図2参照)が前記ホルダベース2の円孔2aを通過する時に邪魔にならないように配置される。
前記主連結部材14と補助連結板17とによって連結部材(14+17)が構成される。また、前記連結部材(14+17)と、前記前後一対のローラ支持板押圧棒15、16とによって作動部材13が構成されている。
【0048】
前記構成を備えた作動部材13では、前記連結部材(14+17)と、前後一対のローラ支持板押圧棒15、16とによって平行リンクが形成される。したがって、前記作動部材13の平行リンクがボルト12(図3B、図4参照)回りに回転すると、通常時押圧棒15および作動時押圧棒16は、それらの一方が前記ローラ支持板6から離隔する時は、他方がローラ支持板6に接近する。
【0049】
前記ホルダベース2の左側下面2dにおける前記バネ連結孔14e(図4参照)と対向する位置に、バネ連結ピン20が固定状態で支持されている(図3B参照)。前記バネ連結ピン20とバネ連結孔14eとの間は移動用バネとしての作動部材引張りバネ21で連結されている(図3B、図4参照)。前記作動部材13に操作部材CBによる力が作用していない場合、前記作動部材引張りバネ21が、常時、バネ連結孔14eに引張り力を作用させることによって、主連結部材14の前部が左方(−Y方向)に引っ張られる。すると、前記作動部材13がボルト12(図3B、図4参照)回りに回転し、前記一対の支持板引張りバネ11の作用力に抗して、通常時押圧棒15の支持板押圧端部15aがローラ支持板6の押圧部材当接部6cに当接し、ローラ支持板6が押圧され、前記試料自由位置(図5Cの位置)に保持される。したがって、前記作動部材引張りバネ21の引張り力は、前記一対の支持板引張りバネ11の引張り力に抗して、ローラ支持板6を前記試料自由位置(図5Cの位置)に保持する力を有する。
【0050】
(実施例1の作用)
図5は本発明の実施例1の試料ホルダの操作時の作用説明図であり、図5Aは作動部材が位置決め前の第1作動位置に移動している状態を示す図、図5Bは離隔位置に移動した状態を示す図、図5Cは位置決め後の第1作動位置に移動した状態を示す図である。
前記構成を備えた実施例1の試料ホルダ1では、作業(ウエハ試料Wの位置決め、検査、描画等)が行われていない通常時、操作棒CBは試料ホルダ1から離れた位置に保持されている。このとき、上述の作動部材引張りバネ21の作用によって、通常時押圧棒15の支持板押圧端部15aがローラ支持板6の押圧部材当接部6cを押圧してローラ支持板6が試料自由位置(図5Aの位置)に保持され、作動部材13の平行リンクは第1作動位置(ローラ支持板6を試料自由位置に保持する作動部材13の位置、図5Aの位置)に保持される。
【0051】
ウエハ試料Wの位置決めをする前、前記ローラ支持板6は作動部材引っ張りバネ21により試料自由位置(図5Aの位置)に保持されているので、この状態でウエハ試料Wの着脱が可能である。図示しないウエハ試料搬送アームにより回転テーブルSTr上に支持された試料ホルダ1の上方にウエハ試料Wを搬送し、上下動駆動モータMTを回転させると、テコLが回動して、上下動テーブルTが上昇し、上下動テーブルTの上面が試料ホルダ1の試料載置面よりも突出する。このとき、前記上下動テーブルTの上面にウエハ試料Wが載置される。前記ウエハ試料搬送アームは特開平9−159583号公報や特開2001−56306号公報等に記載されている従来技術である。
ウエハ試料W載置後、上下動駆動モータMTを逆回転させると、テコLが逆に回動して、前記上下動テーブルTが下降し、上下動テーブルTの上面に載置されていたウエハ試料Wは試料ホルダ1の試料載置面(静電チャック4の上面)に載置される。
【0052】
ウエハ試料Wを試料載置面に載置した後、操作棒CBを試料ホルダ1に向けて押し込む。すると、操作棒支持部材Hおよび図示しないガイド部材によってガイドされて前記操作棒CBは前記主連結部材14の前側連結部14bに当接し、前記作動部材引張りバネ21の引張り力に抗しながら、前側連結部14bを押圧する。そして、ウエハ試料Wの位置決め開始前の前記第1作動位置(図5Aの位置)から離隔位置(通常時押圧棒15と作動時押圧棒16がともにローラ支持板6から離隔する位置、図5Bの位置)に作動部材13が回転作動するまで、操作棒CBを押し込む。この時、作動部材13の平行リンクはボルト12の回りに反時計方向に回転作動する。この回転動作に伴い、ローラ支持板6は最初の試料自由位置(図5Aの位置)から前記試料固定位置(図5Bの位置)に移動する。
なお、このとき、操作棒CBを押し込み過ぎて、作動部材13が前記離隔位置(図5Bの位置)から後述する第2作動位置(図6Aの位置)に移動しないように、操作棒CBの棒の一部や、前記作動時押圧棒16とローラ支持板6との間にストッパー等を設けることが可能である。
【0053】
すると、ローラ支持板6をホルダベース2の外側(+Y方向)に向けて押圧する力が作用しないので、前記ローラ支持板6は前記一対の支持板引張りバネ11によって引っ張られて前記試料自由位置(図5Aの位置)から試料固定位置(図5Bの位置)に移動する。このとき、ローラ支持板6に支持された押圧ローラ8がウエハ試料Wを押圧する方向に移動し、押圧されたウエハ試料Wのオリフラ(直線状端部)が位置決めピン5に当接する。なお、ウエハ試料Wと試料載置面との間に残留電荷による強い摩擦抵抗が生じていても、支持板引張りバネ11の引張り力によって、ウエハ試料Wはそのオリフラが位置決めピン5に当接するまで滑り移動する。
したがって、ウエハ試料Wは前後一対の位置決めピン5および前後一対の押圧ローラ8によって4点で固定保持されて、位置決めされる。このとき、ウエハ試料Wは薄い円板状なので、押圧ローラ8による押圧力が強い場合、ウエハ試料Wに反りや撓みが生じることがある。
【0054】
ウエハ試料Wの位置決め後、操作棒CBを引き出し、操作棒CBを前側連結部14bから離隔、すなわち前記作動部材13から離隔させると、作動部材引張りバネ21の作用によって、作動部材13は前記離隔位置(図5Bの位置)から第1作動位置(図5Cの位置)に移動する。このとき、前記ローラ支持板6の押圧部材当接部6cは前記通常時押圧棒15の支持板押圧端部15aに押圧されるので、ローラ支持板6は前記試料固定位置(図5Bの位置)から試料自由位置(図5Cの位置)に移動し、保持される。前記試料自由位置(図5Cの位置)において、ウエハ試料Wは押圧ローラ8によって押圧されておらず、他にウエハ試料Wに作用する力はないので、ウエハ試料Wに反りや撓みは発生しない。また、試料固定位置(図5Bの位置)において反りや撓みが生じていても、押圧ローラ8による押圧力がなくなるので反りや撓みが解消する。
【0055】
この状態で静電チャック4に電圧を印加してウエハ試料Wを静電吸着すると、ウエハ試料Wは反りや撓みがなく、適切に位置決めされた状態で前記試料ホルダ1に固定される。
静電吸着後、前記試料ステージU3を操作して前記検査用走査型電子顕微鏡SEM1でウエハ試料Wの検査行うと、ウエハ試料Wの反りや撓みの影響が無く、正確な検査結果が得られる。
【0056】
したがって、実施例1の試料ホルダ1を使用することによって、操作棒CBを1度抜き差しするだけで、ウエハ試料Wを反りや撓みがなく試料ホルダ1に位置決め固定することができる。
【0057】
検査終了後は、前記静電チャック4への電圧の印加を停止すると、ローラ支持板6は試料自由位置(図5Cの位置)に保持されているので、ウエハ試料Wを押圧する力が作用せず、ウエハ試料Wは自由に着脱できる。したがって、操作棒CBを操作せず、この状態のまま上下動テーブルTを上昇させれば、前記ウエハ試料Wは試料載置面から持ち上げられ、図示しない前記ウエハ試料搬送手段によって検査等の作業を終了したウエハ試料Wを搬送することができる。
したがって、操作棒CBを操作せずにウエハ試料Wを取り外すことができるため、実施例1の試料ホルダ1にウエハ試料Wを装着し、反りや撓みがなく位置決め固定して、検査し、取り外す全体の作業を通じて、操作棒CBは一度操作するだけよい。
【0058】
(実施例1の操作棒CBの操作方法の変更例1)
前記実施例1の構成を備えた試料ホルダ1は、操作棒CBを、前記図5で説明した実施例1の操作とは異なるように操作をしても、前記実施例1と同様の作用効果を得ることが可能である。
図6は本発明の実施例1の試料ホルダの操作方法の変更例1の作用説明図であり、図6Aは作動部材が第2作動位置に移動した状態を示す図、図6Bは離隔位置に移動した状態を示す図、図6Cは位置決め後の第1作動位置に移動した状態を示す図である。
【0059】
ウエハ試料Wの位置決めをする時、作動部材13が、位置決め開始前の前記第1作動位置(図5Aの位置)から第2作動位置(作動時押圧棒16の支持板押圧端部16aがローラ支持板6の押圧部材当接部6cを押圧して、ローラ支持板6を試料自由位置に移動させる位置、図6Aの位置)に回転作動するまで、操作棒CBを押し込む。この時、ローラ支持板6は最初の試料自由位置(図5Aの位置)から一度前記試料固定位置(図5Bの位置)に移動した後、作動時押圧棒16によって押圧されて試料自由位置(図6Aの位置)に移動する。
【0060】
この状態で、ウエハ試料Wを試料ホルダ1の試料載置面上に載置する。その後、操作棒CBを引き出すと、前記作動部材13は前記第2作動位置(図6Aの位置)から離隔位置(図6Bの位置)に回転作動し、ローラ支持板6は前記試料自由位置(図6Aの位置)から試料固定位置(図6Bの位置)に移動する。このとき、ウエハ試料Wは位置決めされる。
【0061】
さらに操作棒CBを引き出すと、作動部材13は前記離隔位置(図6Bの位置)から前記第1作動位置(図6Cの位置)に移動する。したがって、ローラ支持板6は試料自由位置(図6Cの位置)に移動するため、ウエハ試料Wは反りや撓みがなく、適切に位置決めされた状態で前記試料ホルダ1に固定される。
【0062】
したがって、この変更例1の操作方法を行うことによっても、図6に示したように操作棒CBを1度抜き差しするだけで、ウエハ試料Wを反りや撓みがなく試料ホルダ1に位置決め固定することができる。
また、試料ホルダ1にウエハ試料Wを装着し、反りや撓みがなく位置決め固定して、検査し、取り外す全体の作業を通じて、操作棒CBは一度操作するだけよい。
【0063】
(実施例1の操作棒CBの操作方法の変更例2)
実施例1の操作棒CBの操作方法の変更例2では、図5Aの状態(通常時押圧棒15が押圧部材当接部6cを押圧する第1作動位置に移動した状態)でウエハ試料Wを試料ホルダ1の試料載置面上に載置する。
その後、操作棒CBを操作して、前記作動部材13を前記第1作動位置(図5Aの位置)から離隔位置(図5Bの位置)を経て第2作動位置(図6Aの位置)に回転作動させる。この時、前記ローラ支持板6は試料自由位置(図5Aの位置)から試料固定位置(図5Bの位置)を経て試料自由位置(図6Aの位置)に移動する。したがって、ウエハ試料Wは前記試料固定位置(図5Bの位置)において位置決め固定され、試料自由位置(図6Aの位置)において押圧力から開放されて、静電吸着される。
【0064】
検査、描画等を行うためには、前記試料ステージU3のXYテーブル(STx+STy)と、回転テーブルSTrを操作しなくてはならない。試料ステージU3に支持されている試料ホルダ1は試料ステージU3の操作に伴い移動してしまうため、操作棒CBで作動部材13を押圧した図6Aの状態では試料ステージU3を操作できない。したがって、検査、描画等を行うためには、前記操作棒CBを試料ホルダ1から離隔させなければならない。
【0065】
そこで、前記図6Aの状態で静電吸着後、押し込んだ操作棒CBを引き出し、前記作動部材13から離隔させる。この時、前記作動部材13は第2作動位置(図6Aの位置)から離隔位置(図6Bの位置)を経て、第1作動位置(図6Cの位置)に移動する。前記離隔位置(図6Bの位置)において、前記ローラ支持板6は試料固定位置(図6Bの位置)に移動するため、ウエハ試料Wが押圧される。しかし、既にウエハ試料Wは反りや撓みのない状態で静電吸着されているため、この押圧によってウエハ試料Wに反りや撓みは発生しない。したがって、この後ローラ支持板6が試料自由位置(図5Cの位置)に移動した時にウエハ試料Wに反りや撓みは生じない。
【0066】
したがって、この変更例2の操作を行うことによって、操作棒CBを1度抜き差しするだけで、ウエハ試料Wを反りや撓みがなく試料ホルダ1に位置決め固定することができる。
また、試料ホルダ1にウエハ試料Wを装着し、反りや撓みがなく位置決め固定して、検査し、取り外す全体の作業を通じて、操作棒CBは一度操作するだけよい。
【0067】
(実施例2)
図7は本発明の実施例2の試料ホルダの作動部材が第2作動位置にした状態の説明図で、前記実施例1の図3に対応する図である。図7Aは試料ホルダの上面図であり、図7Bは図7AのVIIB−VIIB線断面図、図7Cは図7AのVIIC−VIIC線断面図である。
図8は本発明の実施例2の試料ホルダの位置決め固定操作時に作動する部材の要部説明図であり、前記実施例1の図4に対応する図である。
図9は本発明の実施例2の試料ホルダの操作時の作用説明図であり、図9Aは作動部材が第2作動位置に移動している状態を示す図、図9Bは離隔位置に移動している状態を示す図、図9Cは第1作動位置に移動している状態を示す図であり、前記実施例1の図6に対応する図である。
なお、この実施例2の説明において、前記実施例1の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例2は、下記の点で前記実施例1と相違しているが、他の点では前記実施例1と同様に構成されている。
【0068】
図7ないし図9において、作動部材30は、連結部材としてのピニオンギア31と、前記ピニオンギア31の後側(−X側)に配置される第1作動部材としての通常時押圧ラック32と、前記ピニオンギア31の前側(+X側)に配置される第2作動部材としての作動時押圧ラック33とによって構成されている。前記ピニオンギア31はホルダベース2の左側下面2dにスペーサ34を介してピニオンギア固定ボルト31aによって回転自由に支持されている(図7B、図7C参照)。
【0069】
図7、図8において、前記通常時押圧ラック32は、左右方向(Y方向)に延びて上下方向(Z軸方向)に幅広な板状の接続部32aと、前記接続部32aの上端に沿って後方(−X方向)に突出するホルダベース対向部32bと、前記接続部32aの下端に沿って前方(+X方向)に突出してその前端には前記ピニオンギア31と噛み合うラックの歯が設けられた噛み合い歯支持部32cとによって構成されている(図7C参照)。前記ホルダベース対向部32bには、通常時押圧ラック32のスライド移動可能な範囲を決定し、且つスライド移動する軌道をガイドする左右一対の長孔32dが形成されている(図8参照)。前記通常時押圧ラック32は長孔32dを貫通するネジ35(図7C、図8参照)によってホルダベース2の左側下面2dにスライド可能に支持されている(図7C参照)。前記接続部32aの右端(+Y端)はローラ支持板6の押圧部材当接部6cと当接して、これを押圧する。前記ホルダベース対向部32bの右端はローラ支持板6に当接しないように右端部に向けてテーパがかかっており、噛み合い歯支持部32cの右端は接続部32aの途中までしか設けられておらず、ローラ支持板6に当接しない。
【0070】
前記作動時押圧ラック33は、前記通常時押圧ラック32と前後対称の形状をしており、接続部33aと、前側(+X側)に突出したホルダベース対向部33bおよび後側(−X側)に突出した噛み合い歯支持部33cとによって構成されている(図8参照)。また、前記ホルダベース対向部33bには長孔33dが形成されており、前記長孔33dを貫通するネジ36(図7C、図8参照)によって前記作動時押圧ラック33はホルダベース2の左側下面2dにスライド可能に支持されている。操作棒CBは前記ホルダベース対向部33bの後端に当接し(図7A、図8参照)、作動時押圧ラック33を左右方向にスライド移動させる。前記接続部33aの左端(−Y端)付近には、前後方向に貫通するバネ連結孔33e(図8参照)が形成されており、前記バネ連結孔33eに作動部材引張りバネ21の一端が連結されている。したがって、前記作動時押圧ラック33は前記作動部材引張りバネ21によって常時左方(−Y方向)に引っ張られている。
【0071】
前記ピニオンギア31と前後一対のラック(通常時押圧ラック32および作動時押圧ラック33)とによって構成される作動部材30は、実施例1の作動部材13の平行リンクと同様の動作をする。したがって、図9Bの状態から図9Cの状態に移行する時のように、通常時押圧ラック32がローラ支持板6に接近すると、噛み合う歯によってピニオンギア31がボルト31a回りに反時計方向に回転し、作動時押圧ラック33が通常時押圧ラック32と反対の方向、即ちローラ支持板6から離隔する方向に移動する。逆に、図9Bの状態から図9Aの状態に移行する時のように、作動時押圧ラック33がローラ支持板6に接近すると、噛み合う歯によってピニオンギア31がボルト31a回りに時計方向に回転し、通常時押圧ラック32が作動時押圧ラック33と反対の方向、即ちローラ支持板6から離隔する方向に移動する。
【0072】
(実施例2の作用)
前記構成を備えた実施例2の試料ホルダ1は、操作棒CBの操作によって作動部材30は実施例1の作動部材13と同様の動作をするため、ローラ支持板6および押圧ローラ8も同様に制御される。したがって、実施例2における操作棒CBの操作方法は、前記実施例1の操作方法と、操作方法の変更例1および操作方法の変更例2に対応する3通りの方法があり、3通りの方法それぞれで同じ作用効果が得られる。
【0073】
したがって、実施例2の試料ホルダ1においても、前記実施例1と同様に、操作棒CBを1度抜き差しするだけで、ウエハ試料Wを反りや撓みがなく試料ホルダ1に位置決め固定することができる。
また、前記実施例1と同様に、試料ホルダ1にウエハ試料Wを装着し、反りや撓みがなく位置決め固定して、検査し、取り外す全体の作業を通じて、操作棒CBは一度操作するだけよい。
【0074】
(実施例3)
図10は本発明の実施例3の試料ホルダの作動部材が作動位置に移動した状態の説明図で、前記実施例1の図3に対応する図である。図10Aは試料ホルダの上面図であり、図10Bは図10AのXB−XB線断面図である。
図11は本発明の実施例3の試料ホルダの位置決め固定操作時に作動する部材の要部説明図であり、前記実施例1の図4に対応する図である。
図12は本発明の実施例3の試料ホルダの操作時の作用説明図であり、前記実施例1の操作棒の操作方法の説明図である図5に対応する図である。図12Aは試料位置決め前の作動位置に移動した状態を示す図、図12Bは離隔位置に移動した状態を示す図、図12Cは試料位置決め後に作動位置に移動した状態を示す図である。
なお、この実施例3の説明において、前記実施例1の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【0075】
図10および図11において、実施例3のホルダベース2は前記実施例1,2のホルダベース2に対して左右方向(Y軸方向)が長く形成されており、前記ローラ支持板6全体を覆うように構成されている。前記ローラ対向面2bの代わりに左右方向(Y軸方向)に長い形状のベース長孔2fがホルダベース2に形成されている。前記押圧ローラ8はベース長孔2fを貫通してホルダベース2の上面側に突出しており、前記ローラ支持板6が前記試料自由位置と前記試料固定位置との間を移動する時に、前記押圧ローラ8は左右方向(Y軸方向)に移動することが可能である。
【0076】
図10ないし図12において、作動部材13′は、前記実施例1の作動部材13の前記作動時押圧棒16に換えて連結部材接続棒25が用いられている。前記連結部材接続棒25は、前記作動時押圧棒16よりも短く構成されている。前記連結部材接続棒25の右端部にピン貫通小孔25cが形成されており、前記ピン貫通小孔25cの下面に前記補助連結板17の前側接続部17aがピンで回転自由に接続されている。したがって、前記連結部材接続棒25はローラ支持板6を押圧せず、支持板押圧端部は設けられていない。すなわち、実施例3の作動部材13′において前記ローラ支持板6に当接し、これを押圧する部材は通常時押圧棒15のみである。
【0077】
また、前記作動部材13′は、前記実施例1の作動部材13のように前記ホルダベース2の左側下面2dに支持されておらず、前記左側下面2dの下方に配置され、回転テーブルSTr上面に作動部材固定用のボルト12′によって回転自由に固定される。これに伴い、前記作動部材引張りバネ21の一端が連結されるバネ連結ピン20′もホルダベース2の左側下面2dではなく回転テーブルSTr上面に設けられている。前記作動部材引張りバネ21は主連結部材14のバネ連結孔14e(図11参照)とバネ連結ピン20′との間に連結されている。
【0078】
前記作動部材13′は、連結部材(14+17)と、通常時押圧部材15および連結部材接続棒25によって構成されており、前記実施例1の作動部材13の平行リンクと同様の動作をするリンクを形成している。
【0079】
(実施例3の作用)
図12と前記図6とを比較してわかるように、図12の操作棒CBおよび作動部材13′の動作は前記図5の操作棒CBおよび作動部材13の動作と同じである。すなわち、前記構成を備えた実施例3の試料ホルダ1の作動部材13′は、連結部材接続棒25がローラ支持板6の押圧部材当接部6cに当接しないため、前記実施例1における第2作動位置が存在しない。即ち、作動部材13′がローラ支持板6の押圧部材当接部6cを押圧して試料自由位置に保持する作動位置は、実施例1における第1作動位置しか存在しない。したがって、実施例3における操作棒CBの操作は、前記3つの操作方法において、第2作動位置を必要とせず、操作棒CBの動きが小さい前記実施例1と同じ操作を行うことが可能であり、その効果も同じである。
【0080】
したがって、実施例3の試料ホルダ1を使用することによって、操作棒CBを1度抜き差しするだけで、ウエハ試料Wを反りや撓みがなく試料ホルダ1に位置決め固定することができる。
また、前記各実施例と同様に、試料ホルダ1にウエハ試料Wを装着し、反りや撓みがなく位置決め固定して、検査し、取り外す全体の作業を通じて、操作棒CBは一度操作するだけよい。
【0081】
(実施例4)
図13は本発明の実施例4の試料ホルダの作動部材が作動位置に移動した状態の説明図で、前記実施例2の図7に対応する図である。図13Aは試料ホルダの上面図であり、図13Bは図13AのXIIIB−XIIIB線断面図である。
図14は本発明の実施例4の試料ホルダの位置決め固定操作時に作動する部材の要部説明図であり、前記実施例2の図8に対応する図である。
図15は本発明の実施例4の試料ホルダの操作時の作用説明図であり、前記実施例2の図9に対応する図である。図15Aは作動部材が試料位置決め前の作動位置に移動した状態を示す図、図15Bは離隔位置に移動した状態を示す図、図15Cは試料位置決め後の作動位置に移動した状態を示す図である。
なお、この実施例4の説明において、前記実施例2の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【0082】
図13ないし図15において、作動部材30′は、前記実施例2の作動部材30における前記作動時押圧ラック33に換えてバネ連結ラック40が用いられている。前記バネ連結ラック40は、通常時押圧ラック32よりも左右方向の長さが短く構成されている。前記バネ連結ラック40は、前記作動時押圧ラック33と同様に、接続部40aと、ホルダベース対向部40bおよび噛み合い歯支持部40cによって構成されている(図7C、図14参照)。前記ホルダベース対向部40bには長孔40dが形成されており、前記長孔40dを貫通するネジ36によって前記バネ連結ラック40はホルダベース2の左側下面2dにスライド移動可能に支持されている。また、前記接続部40aの後部には、前後方向に貫通するバネ連結孔40e(図14参照)が形成されており、作動部材引張りバネ21の一端が連結されている。
【0083】
前記ピニオンギア31と通常時押圧ラック32およびバネ連結ラック40とによって構成される作動部材30′は、前記実施例2の作動部材30と同様の挙動を示す。
【0084】
(実施例4の作用)
前記構成を備えた実施例4の試料ホルダ1の作動部材30′は、バネ連結ラック40がローラ支持板6を押圧しないため、前記実施例2における第2作動位置が存在せず、押圧ラックがローラ支持板6を押圧して試料自由位置に保持する作動位置は第1作動位置のみとなる。したがって、実施例4における操作棒CBの操作は、前記実施例3と同様に、前記3つの操作方法において、第2作動位置を必要とせず、操作棒CBの動きが小さくてすむ前記実施例1と同じ操作を行うことが可能であり、その効果も同様である。
【0085】
したがって、この実施例4試料ホルダ1を使用することによって、操作棒CBを1度抜き差しするだけで、ウエハ試料Wを反りや撓みがなく試料ホルダ1に位置決め固定することができる。
また、前記各実施例と同様に、試料ホルダ1にウエハ試料Wを装着し、反りや撓みがなく位置決め固定して、検査し、取り外す全体の作業を通じて、操作棒CBは一度操作するだけよい。
【0086】
(実施例5)
図16は本発明の実施例5の試料ホルダの作動部材が作動位置に移動した状態の説明図で、前記実施例3の図10に対応する図である。図16Aは試料ホルダの上面図であり、図16Bは図16AのXVIB−XVIB線断面図である。
図17は本発明の実施例5の試料ホルダの位置決め固定操作時に作動する部材の要部説明図であり、前記実施例3の図11に対応する図である。
図18は本発明の実施例5の試料ホルダの操作時の作用説明図であり、前記実施例3の図12に対応する図である。図18Aは試料位置決め前の作動位置に移動した状態を示す図、図18Bは離隔位置に移動した状態を示す図、図18Cは試料位置決め後に作動位置に移動した状態を示す図である。
なお、この実施例5の説明において、前記各実施例の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【0087】
図16ないし図18において、実施例5の試料ホルダ1の作動部材50は、作動部材固定用のボルト12の回りに回転するバネ連結回転板51と、ローラ支持板6を押圧する押圧スライド板52とによって構成されている。前記バネ連結回転板51は、直線状に伸びる板体の中央部に前記ボルト12が貫通するための孔が形成された円筒状のボルト貫通部51a(図16B、図17参照)が設けられている形状をしている。前記バネ連結回転板51の後端部(−X端部)には、ピンが貫通するスライド板連結長孔51b(図17参照)が設けられている。前記バネ連結回転板51の前端部(+X端部)には、操作棒CBが当接する場所をガイドし、操作棒CBの操作を確実にバネ連結回転板51に伝達するためのガイド面51c(図17参照)が形成されている。また、前記バネ連結回転板51のガイド面51cの近傍に、前記作動部材引張りバネ21の一端が連結されるバネ連結孔51d(図17参照)が形成されている。
【0088】
前記押圧スライド板52の右端には、前記ローラ支持板6の押圧部材当接部6cに当接し、ローラ支持板6を押圧する半円盤状の支持板当接端部52aが形成されている。前記押圧スライド板52にはローラ支持板6を押圧して移動させる時に、押圧スライド板52がスライド移動する軌道と範囲を決定するための左右一対のスライド軌道ガイド長孔52b(図17参照)が形成されている。また、押圧スライド板52の左端の上面には連結ピン53が固定されており、前記連結ピン53は前記スライド板連結長孔51bに係合している。したがって、前記バネ連結回転板51のボルト12の回りに回転作動するとき、押圧スライド板52が左右方向(Y軸方向)にスライド移動する。
前記押圧スライド板52は前記スライド軌道ガイド長孔52bを貫通する軌道ガイドピン54によってホルダベース2の左側下面2dにスライド移動可能に支持されている。
【0089】
(実施例5の作用)
図18と前記図12とを比較してわかるように、図18の操作棒CBおよび作動部材50の動作は前記図12の操作棒CBおよび作動部材13′の動作と同じである。すなわち、前記構成を備えた実施例5の作動部材50は前記実施例3と同じ操作を行うことで、前記各実施例における作用効果と同じ作用効果が得られる。
【0090】
したがって、実施例5の試料ホルダ1を使用することによって、操作棒CBを1度抜き差しするだけで、ウエハ試料Wを反りや撓みがなく試料ホルダ1に位置決め固定することができる。
また、前記各実施例と同様に、試料ホルダ1にウエハ試料Wを装着し、反りや撓みがなく位置決め固定して、検査し、取り外す全体の作業を通じて、操作棒CBは一度操作するだけよい。
【0091】
(変更例)
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更実施例を下記に例示する。
(H01)前記各実施例において試料ホルダ1を試料ステージU3に固定するように構成したが、試料ホルダ1を試料ステージU3に対して着脱可能に構成することが可能である。
(H02)前記各実施例において、ウエハ試料Wがオリフラ型でない場合は、位置決めピン5および押圧ローラ8の位置の変更によって対応することが可能である。
(H03)前記各実施例において、ウエハ試料Wを載置する手段としてホルダベース2の中央を通過する上下動テーブルの機構を用いない場合、ホルダベース2の円孔2aを省略することが可能である。この場合、前記ローラ支持板6を押圧する押圧部材が前記ローラ支持板6を押圧する位置は、前記ローラ支持板6の前後方向(X軸方向)の中心からずれた位置だけでなく、中心の位置を押圧する構成とすることも可能である。
(H04)前記実施例3にあるように、作動部材をホルダベース2の下面に支持せず、試料ステージU3の上面に支持する構成はその他の各実施例1,2,4,5に適用することが可能であり、また、実施例3において作動部材がホルダベース2の下面に支持される構成とすることも可能である。
(H05)前記実施例1,2,4,5において、各実施例1,2,4,5のホルダベースに換えて、実施例3のホルダベースを使用することが可能である。また、実施例3のホルダベースに換えて、その他の各実施例1,2,4,5のホルダベースを使用することも可能である。
(H06)前記各実施例において、ローラ支持板6に当接する部分は半球状または半円盤状だけでなく、ローラ支持板6に当接して押圧することが可能な任意の形状で構成することが可能である。
【0092】
【発明の効果】
前述の本発明の試料ホルダは、下記の効果を奏することができる。
(E01)反りや撓みを生じていない状態でウエハ試料を試料ホルダに位置決め固定することができる。
(E02)反りや撓みを生じていない状態でウエハ試料を試料ホルダに位置決め固定する作業を、位置決め操作部材の操作回数を増やさずに行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は真空試料室(真空作業室)内に配置されたXYテーブルおよび回転テーブルと、その上面の試料ホルダの説明図で、操作棒が試料ホルダから離れている状態の説明図である。
【図2】 図2は真空試料室(真空作業室)内に配置されたXYテーブルおよび回転テーブルと、その上面の試料ホルダの説明図で、操作棒が試料ホルダに当接している状態の説明図である。
【図3】 図3は本発明の実施例1の試料ホルダの作動部材が第2作動位置に移動した状態の説明図で、図3Aは試料ホルダの上面図であり、図3Bは図3AのIIIB−IIIB線断面図である。
【図4】 図4は本発明の実施例1の試料ホルダの位置決め固定操作時に作動する部材の要部説明図である。
【図5】 図5は本発明の実施例1の試料ホルダの操作時の作用説明図であり、図5Aは作動部材が位置決め前の第1作動位置に移動している状態を示す図、図5Bは離隔位置に移動した状態を示す図、図5Cは位置決め後の第1作動位置に移動した状態を示す図である。
【図6】 図6は本発明の実施例1の試料ホルダの操作方法の変更例1の作用説明図であり、図6Aは作動部材が第2作動位置に移動した状態を示す図、図6Bは離隔位置に移動した状態を示す図、図6Cは位置決め後の第1作動位置に移動した状態を示す図である。
【図7】 図7は本発明の実施例2の試料ホルダの作動部材が第2作動位置にした状態の説明図で、前記実施例1の図3に対応する図である。図7Aは試料ホルダの上面図であり、図7Bは図7AのVIIB−VIIB線断面図、図7Cは図7AのVIIC−VIIC線断面図である。
【図8】 図8は本発明の実施例2の試料ホルダの位置決め固定操作時に作動する部材の要部説明図であり、前記実施例1の図4に対応する図である。
【図9】 図9は本発明の実施例2の試料ホルダの操作時の作用説明図であり、図9Aは作動部材が第2作動位置に移動している状態を示す図、図9Bは離隔位置に移動している状態を示す図、図9Cは第1作動位置に移動している状態を示す図であり、前記実施例1の図6に対応する図である。
【図10】 図10は本発明の実施例3の試料ホルダの作動部材が作動位置に移動した状態の説明図で、前記実施例1の図3に対応する図である。図10Aは試料ホルダの上面図であり、図10Bは図10AのXB−XB線断面図である。
【図11】 図11は本発明の実施例3の試料ホルダの位置決め固定操作時に作動する部材の要部説明図であり、前記実施例1の図4に対応する図である。
【図12】 図12は本発明の実施例3の試料ホルダの操作時の作用説明図であり、前記実施例1の操作棒の操作方法の説明図である図5に対応する図である。図12Aは試料位置決め前の作動位置に移動した状態を示す図、図12Bは離隔位置に移動した状態を示す図、図12Cは試料位置決め後に作動位置に移動した状態を示す図である。
【図13】 図13は本発明の実施例4の試料ホルダの作動部材が作動位置に移動した状態の説明図で、前記実施例2の図7に対応する図である。図13Aは試料ホルダの上面図であり、図13Bは図13AのXIIIB−XIIIB線断面図である。
【図14】 図14は本発明の実施例4の試料ホルダの位置決め固定操作時に作動する部材の要部説明図であり、前記実施例2の図8に対応する図である。
【図15】 図15は本発明の実施例4の試料ホルダの操作時の作用説明図であり、前記実施例2の図9に対応する図である。図15Aは作動部材が試料位置決め前の作動位置に移動した状態を示す図、図15Bは離隔位置に移動した状態を示す図、図15Cは試料位置決め後の作動位置に移動した状態を示す図である。
【図16】 図16は本発明の実施例5の試料ホルダの作動部材が作動位置に移動した状態の説明図で、前記実施例3の図10に対応する図である。図16Aは試料ホルダの上面図であり、図16Bは図16AのXVIB−XVIB線断面図である。
【図17】 図17は本発明の実施例5の試料ホルダの位置決め固定操作時に作動する部材の要部説明図であり、前記実施例3の図11に対応する図である。
【図18】 図18は本発明の実施例5の試料ホルダの操作時の作用説明図であり、前記実施例3の図12に対応する図である。図18Aは試料位置決め前の作動位置に移動した状態を示す図、図18Bは離隔位置に移動した状態を示す図、図18Cは試料位置決め後に作動位置に移動した状態を示す図である。
【図19】 図19は試料に対して顕微分析作業を行う装置(電子顕微鏡等)で使用される従来の試料ホルダの説明図で、図19Aは試料ホルダのウエハ試料押圧用移動部材が試料自由位置に移動した状態の上面図、図19Bは前記図19AのXIXB−XIXB線断面図である。
【図20】 図20は前記図19の試料ホルダのウエハ試料押圧用移動部材が試料固定位置に移動した状態における試料ホルダの説明図で、図20Aは上面図、図20Bは前記図20AのXXB−XXB線断面図である。
【符号の説明】
CB…操作部材、W…ウエハ試料、1…試料ホルダ、2…ホルダベース、4…静電チャック、5…試料位置決め部材、6…ウエハ試料押圧用移動部材、8…ウエハ試料押圧部材、11…接近用バネ、13,13′,30,30′,50…作動部材、14+17,31…連結部材、15,32…第1作動部材、16,33…第2作動部材、21…移動用バネ。
Claims (2)
- 下記の構成要件(A01)〜(A06)を備えたことを特徴とする試料ホルダ、
(A01)ウエハ試料を載置する試料載置面を有し電圧印加時に前記試料載置面に載置されたウエハ試料を吸着する静電チャックと前記ウエハ試料の外端が当接して位置決めされる試料位置決め部材とが上面に支持されたホルダベース、
(A02)前記ホルダベースの下面に配置されて先端部に前記ホルダベース上面側に突出するウエハ試料押圧部材を支持し、且つ、前記ウエハ試料押圧部材が前記試料載置面上のウエハ試料を前記試料位置決め部材に押圧して位置決め固定する試料固定位置と前記ウエハ試料押圧部材が前記ウエハ試料から離れてウエハ試料の移動が自由になる試料自由位置との間で移動可能に支持されたウエハ試料押圧用移動部材、
(A03)前記ウエハ試料押圧用移動部材を前記試料固定位置に移動させるように作用する接近用バネ、
(A04)前記ホルダベースの下面に配置されるとともに、前記ウエハ試料押圧用移動部材から離隔して前記ウエハ試料押圧用移動部材の前記試料自由位置から前記試料固定位置に向けての移動を許す離隔位置と、前記ウエハ試料押圧用移動部材を押圧して前記ウエハ試料押圧用移動部材を前記試料固定位置から前記試料自由位置に移動させる作動位置との間を移動可能な作動部材、
(A05)前記作動部材を前記作動位置に移動させるように作用し、前記ウエハ試料押圧用移動部材を前記接近用バネの作用力に抗して前記試料自由位置に向けて移動させる移動用バネ、
(A06)操作部材により押圧されたときに、前記作動位置から前記離隔位置に移動する前記作動部材。 - ウエハ試料を載置する試料載置面を有し電圧印加時に前記試料載置面に載置されたウエハ試料を静電吸着する静電チャックと、前記ウエハ試料の外端が当接して位置決めされる試料位置決め部材と、ウエハ試料押圧部材を支持し且つ前記ウエハ試料押圧部材が前記試料載置面上のウエハ試料を前記試料位置決め部材に押圧して位置決めする試料固定位置と前記ウエハ試料押圧部材が前記ウエハ試料から離れてウエハ試料の移動が自由になる試料自由位置との間で移動可能に支持されたウエハ試料押圧用移動部材と、前記ウエハ試料押圧用移動部材を常時は前記試料自由位置に移動させる移動用バネとを備えた試料ホルダにウエハ試料を固定する試料固定方法であって、下記の工程(B01)〜(B03)を備えたことを特徴とする試料固定方法、
(B01)前記ウエハ試料押圧用移動部材を前記試料自由位置に移動させた状態で前記試料載置面にウエハ試料を載置する試料載置工程、
(B02)前記ウエハ試料押圧用移動部材を試料固定位置に移動させて前記ウエハ試料押圧部材により前記試料載置面上のウエハ試料を前記試料位置決め部材に押圧して位置決めする試料押圧位置決め工程、
(B03)前記ウエハ試料押圧用移動部材を前記試料自由位置に移動させることにより前記ウエハ試料押圧部材を前記位置決めされたウエハ試料から離隔させた状態で前記ウエハ試料を静電吸着する静電吸着工程。
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