JPH08267257A - 微細被加工物の作業装置及び作業方法 - Google Patents
微細被加工物の作業装置及び作業方法Info
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- JPH08267257A JPH08267257A JP7097932A JP9793295A JPH08267257A JP H08267257 A JPH08267257 A JP H08267257A JP 7097932 A JP7097932 A JP 7097932A JP 9793295 A JP9793295 A JP 9793295A JP H08267257 A JPH08267257 A JP H08267257A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 微細な被加工物を取り扱う作業に有利な視覚
情報を与える作業装置及び作業方法を提供する。 【構成】 作業領域Ａに微小な被加工物Ｗを置いて、加
工及び／又は組立作業を行う作業装置であって、上記作
業領域を取り囲む空間内に配置された加工及び／又は組
立装置２，３と、上記加工装置及び／又は組立装置と上
記被加工物との相対位置関係を調整するための位置調整
装置１と、作業領域を２つ以上の方向から拡大観察する
ための２つ以上の拡大観察装置４，５とから構成されて
いることを特徴とする微細被加工物の作業装置である。
情報を与える作業装置及び作業方法を提供する。 【構成】 作業領域Ａに微小な被加工物Ｗを置いて、加
工及び／又は組立作業を行う作業装置であって、上記作
業領域を取り囲む空間内に配置された加工及び／又は組
立装置２，３と、上記加工装置及び／又は組立装置と上
記被加工物との相対位置関係を調整するための位置調整
装置１と、作業領域を２つ以上の方向から拡大観察する
ための２つ以上の拡大観察装置４，５とから構成されて
いることを特徴とする微細被加工物の作業装置である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体素子や光
学素子などの微細な素子を加工・組立作業を行なう場合
に用いる作業装置及び作業方法に関する。
学素子などの微細な素子を加工・組立作業を行なう場合
に用いる作業装置及び作業方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体技術と光学技術を結合した
技術において、微細な加工・組立作業を所定の雰囲気の
中で正確かつ迅速に行う必要性が高まっている。このよ
うな場合、電子顕微鏡などの拡大観察手段を用いて観察
を行いながら作業を行っている。
技術において、微細な加工・組立作業を所定の雰囲気の
中で正確かつ迅速に行う必要性が高まっている。このよ
うな場合、電子顕微鏡などの拡大観察手段を用いて観察
を行いながら作業を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の作業装置におい
て、実際に１つの電子顕微鏡の視野の中の微細な世界で
作業を行うと、さまざまな点が、通常の大きさの世界と
異なる。例えば、通常の大きさの世界で穴に柱を立てる
作業をするときは、柱をわざと穴の内面に当てて、それ
に沿わせて挿入していく。このとき、自然にその穴から
の反力を感じながら、それが一定になるようにすれば自
然に穴に沿って入れていくことができる。また、異常事
態が発生した場合は、急に異音を発したりするので、す
ぐ気づきことができ、これに対応することができる。
て、実際に１つの電子顕微鏡の視野の中の微細な世界で
作業を行うと、さまざまな点が、通常の大きさの世界と
異なる。例えば、通常の大きさの世界で穴に柱を立てる
作業をするときは、柱をわざと穴の内面に当てて、それ
に沿わせて挿入していく。このとき、自然にその穴から
の反力を感じながら、それが一定になるようにすれば自
然に穴に沿って入れていくことができる。また、異常事
態が発生した場合は、急に異音を発したりするので、す
ぐ気づきことができ、これに対応することができる。
【０００４】しかし、微細な世界で穴に柱を立てる作業
を行う場合は状況が全く異なる。力が検出できない状態
では、柱が真っ直ぐに穴に入っていっているかどうかの
確認は視覚に頼らなければならない。穴の壁面と柱とが
当たっているのを知らずに更に挿入していくと、微小部
品の微細な構造体が壊れるか、または、軽い微小な柱が
蓄積された内部応力で飛び跳ねて紛失してしまう。そこ
で、柱が穴に当たらないように十分な監視が必要となる
が、従来の方法では、監視が充分に行えず、比較的簡単
な作業しかできなかった。
を行う場合は状況が全く異なる。力が検出できない状態
では、柱が真っ直ぐに穴に入っていっているかどうかの
確認は視覚に頼らなければならない。穴の壁面と柱とが
当たっているのを知らずに更に挿入していくと、微小部
品の微細な構造体が壊れるか、または、軽い微小な柱が
蓄積された内部応力で飛び跳ねて紛失してしまう。そこ
で、柱が穴に当たらないように十分な監視が必要となる
が、従来の方法では、監視が充分に行えず、比較的簡単
な作業しかできなかった。
【０００５】このような不具合を解決するために、電子
顕微鏡を見易い位置に移動させて観察する方法がある
が、この場合はすぐにピントがずれるので、合わせ直す
必要が出てくる。しかも、これには焦点を合わせた後に
非点収差を取り除くという作業にかなり時間がかかるた
め、頻繁に視野を変えながら作業するというのは非現実
的である。
顕微鏡を見易い位置に移動させて観察する方法がある
が、この場合はすぐにピントがずれるので、合わせ直す
必要が出てくる。しかも、これには焦点を合わせた後に
非点収差を取り除くという作業にかなり時間がかかるた
め、頻繁に視野を変えながら作業するというのは非現実
的である。
【０００６】一方、液晶眼鏡を用いた立体視可能な電子
顕微鏡があるが、この液晶眼鏡では画像がちらつくため
に目が疲労し、長時間作業には不向きであった。また、
立体視をするための２つの観察装置の角度がきついと、
際だった立体画像が得られるが、その像は、自然の立体
視像とは異なるため、人間の脳に負担が重く、疲労の原
因となっている。また、立体視で得られる画像情報は、
確かに３次元の情報を含んではいるが、人間の感覚に訴
える立体情報にすぎず、真上と真横とか、正反対側同士
の画像といったものは、同時に観察することができな
い。
顕微鏡があるが、この液晶眼鏡では画像がちらつくため
に目が疲労し、長時間作業には不向きであった。また、
立体視をするための２つの観察装置の角度がきついと、
際だった立体画像が得られるが、その像は、自然の立体
視像とは異なるため、人間の脳に負担が重く、疲労の原
因となっている。また、立体視で得られる画像情報は、
確かに３次元の情報を含んではいるが、人間の感覚に訴
える立体情報にすぎず、真上と真横とか、正反対側同士
の画像といったものは、同時に観察することができな
い。
【０００７】また、状況の受動的観察とは異なり、種々
の作業を行う場合には、例えば、きれいに円を描くと
か、真っ直ぐな線を引くというような目標がある。これ
を定量的に判断するには、真上とか、真横といった定量
的な像が直接得られる方向から観察をしなければならな
い。その一方で、予測できない刻々と変化して起きる現
象を把握してフィードバックコントロールするには、そ
の現象が見やすい位置に視点を置かなければならず、た
とえば、それは斜め方向である。また、場合によって
は、真上からの視覚情報以外に任意の方向からの視覚情
報が必要である。本発明は、上記従来の欠点を除去すべ
くなされたものであって、微細な被加工物を取り扱う作
業に有利な視覚情報を与える作業装置及び作業方法を提
供することを目的とする。
の作業を行う場合には、例えば、きれいに円を描くと
か、真っ直ぐな線を引くというような目標がある。これ
を定量的に判断するには、真上とか、真横といった定量
的な像が直接得られる方向から観察をしなければならな
い。その一方で、予測できない刻々と変化して起きる現
象を把握してフィードバックコントロールするには、そ
の現象が見やすい位置に視点を置かなければならず、た
とえば、それは斜め方向である。また、場合によって
は、真上からの視覚情報以外に任意の方向からの視覚情
報が必要である。本発明は、上記従来の欠点を除去すべ
くなされたものであって、微細な被加工物を取り扱う作
業に有利な視覚情報を与える作業装置及び作業方法を提
供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、作業領域に微小な被加工物を置いて、加工及び／又
は組立作業を行う作業装置であって、上記作業領域を取
り囲む空間内に配置された加工及び／又は組立装置と、
上記加工装置及び／又は組立装置と上記被加工物との相
対位置関係を調整するための位置調整装置と、作業領域
を２つ以上の方向から拡大観察するための２つ以上の拡
大観察装置とから構成されていることを特徴とする多面
視作業装置である。請求項２に記載の発明は、上記加工
装置はエネルギービームを用いるものであることを特徴
とする請求項１に記載の微細被加工物の作業装置であ
る。請求項３に記載の発明は、上記組立装置はマニピュ
レータであることを特徴とする請求項１又は２に記載の
微細被加工物の作業装置である。請求項４に記載の発明
は、上記作業領域は密閉空間内に設定されていることを
特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の微細被
加工物の作業装置である。請求項５に記載の発明は、上
記拡大観察装置は、光学顕微鏡、レーザ顕微鏡、もしく
は電子顕微鏡のいずれかであることを特徴とする請求項
１ないし４のいずれかに記載の微細被加工物の作業装置
である。
は、作業領域に微小な被加工物を置いて、加工及び／又
は組立作業を行う作業装置であって、上記作業領域を取
り囲む空間内に配置された加工及び／又は組立装置と、
上記加工装置及び／又は組立装置と上記被加工物との相
対位置関係を調整するための位置調整装置と、作業領域
を２つ以上の方向から拡大観察するための２つ以上の拡
大観察装置とから構成されていることを特徴とする多面
視作業装置である。請求項２に記載の発明は、上記加工
装置はエネルギービームを用いるものであることを特徴
とする請求項１に記載の微細被加工物の作業装置であ
る。請求項３に記載の発明は、上記組立装置はマニピュ
レータであることを特徴とする請求項１又は２に記載の
微細被加工物の作業装置である。請求項４に記載の発明
は、上記作業領域は密閉空間内に設定されていることを
特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の微細被
加工物の作業装置である。請求項５に記載の発明は、上
記拡大観察装置は、光学顕微鏡、レーザ顕微鏡、もしく
は電子顕微鏡のいずれかであることを特徴とする請求項
１ないし４のいずれかに記載の微細被加工物の作業装置
である。
【０００９】請求項６に記載の発明は、上記拡大観察装
置は、上記被加工物に対して相対移動可能に設置されて
いることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記
載の微細被加工物の作業装置である。請求項７に記載の
発明は、上記拡大観察装置は、上記作業領域に対して並
進移動可能であることを特徴とする請求項１ないし６の
いずれかに記載の微細被加工物の作業装置である。請求
項８に記載の発明は、上記拡大観察装置は、上記作業領
域を中心とする球面内で移動可能であることを特徴とす
る請求項１ないし７のいずれかに記載の微細被加工物の
作業装置である。請求項９に記載の発明は、上記拡大観
察装置からの画像情報を処理して定量的に被加工物の位
置を把握する画像処理装置を具備することを特徴とする
請求項１ないし８のいずれかに記載の微細被加工物の作
業装置である。請求項１０に記載の発明は、上記画像処
理装置の出力に基づいて被加工物の相対位置を自動的に
調整する制御装置を具備することを特徴とする請求項９
に記載の微細被加工物の作業装置である。請求項１１に
記載の発明は、請求項１ないし１０のいずれかに記載の
微細被加工物の作業装置を用いて、機械加工、エッチン
グ、成膜、表面処理、接合、組立、分析、調整の１つま
たは２つ以上の組み合わせの作業を行うことを特徴とす
る微細被加工物の作業方法である。
置は、上記被加工物に対して相対移動可能に設置されて
いることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記
載の微細被加工物の作業装置である。請求項７に記載の
発明は、上記拡大観察装置は、上記作業領域に対して並
進移動可能であることを特徴とする請求項１ないし６の
いずれかに記載の微細被加工物の作業装置である。請求
項８に記載の発明は、上記拡大観察装置は、上記作業領
域を中心とする球面内で移動可能であることを特徴とす
る請求項１ないし７のいずれかに記載の微細被加工物の
作業装置である。請求項９に記載の発明は、上記拡大観
察装置からの画像情報を処理して定量的に被加工物の位
置を把握する画像処理装置を具備することを特徴とする
請求項１ないし８のいずれかに記載の微細被加工物の作
業装置である。請求項１０に記載の発明は、上記画像処
理装置の出力に基づいて被加工物の相対位置を自動的に
調整する制御装置を具備することを特徴とする請求項９
に記載の微細被加工物の作業装置である。請求項１１に
記載の発明は、請求項１ないし１０のいずれかに記載の
微細被加工物の作業装置を用いて、機械加工、エッチン
グ、成膜、表面処理、接合、組立、分析、調整の１つま
たは２つ以上の組み合わせの作業を行うことを特徴とす
る微細被加工物の作業方法である。
【００１０】
【作用】請求項１に記載の発明によれば、２つ以上の拡
大観察装置により、異なる２つ以上の方向からの作業情
報を得ながら作業が行われる。作業者は、視覚情報を同
時に２つ以上の方向から得て、作業の進行状況を観察し
ながら作業を行うことができる。請求項２に記載の発明
によれば、エネルギービームを用いた加工装置により、
２つ以上の拡大観察情報を得ながら加工がなされる。請
求項３に記載の発明によれば、マニピュレータを用いて
２つ以上の拡大観察情報を得ながら被加工物の取り扱い
がなされる。請求項４に記載の発明によれば、密閉空間
内に設定された作業領域の中で、２つ以上の拡大観察情
報を得ながら被加工物に対する作業がなされる。請求項
５に記載の発明によれば、光学顕微鏡、レーザ顕微鏡、
もしくは電子顕微鏡のいずれかにより２つの方向からの
作業情報が得られる。
大観察装置により、異なる２つ以上の方向からの作業情
報を得ながら作業が行われる。作業者は、視覚情報を同
時に２つ以上の方向から得て、作業の進行状況を観察し
ながら作業を行うことができる。請求項２に記載の発明
によれば、エネルギービームを用いた加工装置により、
２つ以上の拡大観察情報を得ながら加工がなされる。請
求項３に記載の発明によれば、マニピュレータを用いて
２つ以上の拡大観察情報を得ながら被加工物の取り扱い
がなされる。請求項４に記載の発明によれば、密閉空間
内に設定された作業領域の中で、２つ以上の拡大観察情
報を得ながら被加工物に対する作業がなされる。請求項
５に記載の発明によれば、光学顕微鏡、レーザ顕微鏡、
もしくは電子顕微鏡のいずれかにより２つの方向からの
作業情報が得られる。
【００１１】請求項６に記載の発明によれば、拡大観察
装置を被加工物に対して相対移動させることにより、作
業内容に応じた有利な位置からの視覚情報が得られる。
請求項７に記載の発明によれば、拡大観察装置を並進移
動させて観察位置を変えられるので、これにより作業点
の直線的移動に視野が追随させられる。請求項８に記載
の発明によれば、拡大観察装置を上記作業領域を中心と
する球面内で移動させることにより、作業点について種
々の角度からの視覚情報が得られる。請求項９に記載の
発明によれば、拡大観察装置からの画像情報が処理され
て被加工物の位置が定量的に把握される、これに基づい
て作業制御が行われる。請求項１０に記載の発明によれ
ば、制御装置によって画像処理装置の信号が取り込ま
れ、これによって被加工物の相対位置が自動的に調整さ
れる。請求項１１に記載の発明によれば、機械加工、エ
ッチング、成膜、表面処理、接合、組立、分析、調整の
１つまたは２つ以上の組み合わせの作業が上記の作用を
もって行われる。
装置を被加工物に対して相対移動させることにより、作
業内容に応じた有利な位置からの視覚情報が得られる。
請求項７に記載の発明によれば、拡大観察装置を並進移
動させて観察位置を変えられるので、これにより作業点
の直線的移動に視野が追随させられる。請求項８に記載
の発明によれば、拡大観察装置を上記作業領域を中心と
する球面内で移動させることにより、作業点について種
々の角度からの視覚情報が得られる。請求項９に記載の
発明によれば、拡大観察装置からの画像情報が処理され
て被加工物の位置が定量的に把握される、これに基づい
て作業制御が行われる。請求項１０に記載の発明によれ
ば、制御装置によって画像処理装置の信号が取り込ま
れ、これによって被加工物の相対位置が自動的に調整さ
れる。請求項１１に記載の発明によれば、機械加工、エ
ッチング、成膜、表面処理、接合、組立、分析、調整の
１つまたは２つ以上の組み合わせの作業が上記の作用を
もって行われる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、この発明の一実施例の作業装置を示すも
ので、微小な（例えば、最小寸法部が数百μｍ程度）被
加工物に対して加工・組立などの作業を行なうための作
業装置である。この装置は、中央の作業領域Ａに置かれ
た支持台１と、これを取り囲む第１の空間領域に設置さ
れた一対の組立装置２，３と、さらにこれを取り囲む第
２の空間領域に設置された２つの拡大観察装置（走査型
２次電子顕微鏡）４，５とを備えている。
する。図１は、この発明の一実施例の作業装置を示すも
ので、微小な（例えば、最小寸法部が数百μｍ程度）被
加工物に対して加工・組立などの作業を行なうための作
業装置である。この装置は、中央の作業領域Ａに置かれ
た支持台１と、これを取り囲む第１の空間領域に設置さ
れた一対の組立装置２，３と、さらにこれを取り囲む第
２の空間領域に設置された２つの拡大観察装置（走査型
２次電子顕微鏡）４，５とを備えている。
【００１３】支持台１は基台６の中央に設置され、この
支持台１はＸＹＺステージを具備して水平面内及び垂直
方向に並進移動可能になっている。基台６上の上記支持
台１を取り囲む位置には一対の半円弧状の（第１の）レ
ール７，８が向き合って設けられ、これにはスライダ
９，１０が摺動可能に取り付けられている。それぞれの
スライダ９，１０には所定の長さの円弧状の支柱１１，
１２が立設され、これらの支柱１１，１２にはさらにス
ライダ１３，１４が設けられている。これらのスライダ
１３，１４には、被加工物Ｗ1，Ｗ2を把持して組み立て
る組立装置であるマニピュレータ（組立装置）２，３が
それぞれ設けられている。
支持台１はＸＹＺステージを具備して水平面内及び垂直
方向に並進移動可能になっている。基台６上の上記支持
台１を取り囲む位置には一対の半円弧状の（第１の）レ
ール７，８が向き合って設けられ、これにはスライダ
９，１０が摺動可能に取り付けられている。それぞれの
スライダ９，１０には所定の長さの円弧状の支柱１１，
１２が立設され、これらの支柱１１，１２にはさらにス
ライダ１３，１４が設けられている。これらのスライダ
１３，１４には、被加工物Ｗ1，Ｗ2を把持して組み立て
る組立装置であるマニピュレータ（組立装置）２，３が
それぞれ設けられている。
【００１４】なお、別の実施例として、一方のスライダ
１３に加工装置であるエネルギービーム源を搭載し、他
方のスライダ１４にマニピュレータ３を搭載してもよ
い。この場合、マニピュレータ３は、エネルギービーム
源を用いて加工を行なう際には、所定のパターンを持つ
マスク（遮蔽物）を保持する手段として用いられる。ま
た、上記例では、拡大観察装置４，５として双方とも電
子顕微鏡を用いたが、その他に、光学顕微鏡、レーザ顕
微鏡など適宜の観察装置を用いてもよく、また目的に応
じてこれらを組み合わせてもよい。また、観察装置は２
つに限らず、３つ以上としてもよい。
１３に加工装置であるエネルギービーム源を搭載し、他
方のスライダ１４にマニピュレータ３を搭載してもよ
い。この場合、マニピュレータ３は、エネルギービーム
源を用いて加工を行なう際には、所定のパターンを持つ
マスク（遮蔽物）を保持する手段として用いられる。ま
た、上記例では、拡大観察装置４，５として双方とも電
子顕微鏡を用いたが、その他に、光学顕微鏡、レーザ顕
微鏡など適宜の観察装置を用いてもよく、また目的に応
じてこれらを組み合わせてもよい。また、観察装置は２
つに限らず、３つ以上としてもよい。
【００１５】基台６上の上記第１のレール７，８のさら
に外側には、一対の第２のレール１５，１６が第１のレ
ール７，８と同心円状に設けられ、これにはそれぞれス
ライダ１７，１８が摺動可能に取り付けられている。そ
れぞれのスライダ１７，１８には所定の長さの円弧状の
支柱１９，２０が立設され、これらの支柱１９，２０に
はさらにスライダ２１，２２が設けられ、これらには、
作業領域Ａを視野に含むように電子顕微鏡４，５（拡大
監視装置）が設けられている。これらの支柱１９，２０
のうち、一方は作業領域Ａの頂部まで延びており、直上
から作業領域Ａを観察できるようになっている。上記の
それぞれのスライダ９，１０，１３，１４，１７，１
８，２１，２２には、モータなど所定の駆動機構が組み
込まれており、外部からの遠隔操作により所定の位置に
移動可能となっている。
に外側には、一対の第２のレール１５，１６が第１のレ
ール７，８と同心円状に設けられ、これにはそれぞれス
ライダ１７，１８が摺動可能に取り付けられている。そ
れぞれのスライダ１７，１８には所定の長さの円弧状の
支柱１９，２０が立設され、これらの支柱１９，２０に
はさらにスライダ２１，２２が設けられ、これらには、
作業領域Ａを視野に含むように電子顕微鏡４，５（拡大
監視装置）が設けられている。これらの支柱１９，２０
のうち、一方は作業領域Ａの頂部まで延びており、直上
から作業領域Ａを観察できるようになっている。上記の
それぞれのスライダ９，１０，１３，１４，１７，１
８，２１，２２には、モータなど所定の駆動機構が組み
込まれており、外部からの遠隔操作により所定の位置に
移動可能となっている。
【００１６】図１は、微小な第１の立体構造物Ｗ1を第
２の立体構造物Ｗ2の微細な穴２３に挿入するという微
細組立作業の様子を示している。微小立体構造物Ｗ1は
マニピュレータ３により把持され、回転および並進の移
動を行い、位置合わせの調整をしながら穴２３に挿入さ
れる。このとき、操作者は拡大観察装置（電子顕微鏡）
４，５の画面と、肉眼での視野の双方を適宜観察しつつ
駆動機構を操作し、スライダ９，１０，１３，１４，１
７，１８，２１，２２をレール７，８，１５，１６や支
柱１１，１２，１９，２０に沿って移動させる。これに
よって、拡大観察装置４、５が被加工物Ｗ1，Ｗ2に対し
て球面移動し、作業に応じた必要な方向からの画像情報
が得られる。この方法によれば、真上や真横方向からの
観察像が同時に得られるので、微小立体構造物Ｗ1と穴
２３を含む作業領域面とが接する部分の細かい画像が、
見たい位置から多方向に観察でき、このような作業にた
いへん便利である。
２の立体構造物Ｗ2の微細な穴２３に挿入するという微
細組立作業の様子を示している。微小立体構造物Ｗ1は
マニピュレータ３により把持され、回転および並進の移
動を行い、位置合わせの調整をしながら穴２３に挿入さ
れる。このとき、操作者は拡大観察装置（電子顕微鏡）
４，５の画面と、肉眼での視野の双方を適宜観察しつつ
駆動機構を操作し、スライダ９，１０，１３，１４，１
７，１８，２１，２２をレール７，８，１５，１６や支
柱１１，１２，１９，２０に沿って移動させる。これに
よって、拡大観察装置４、５が被加工物Ｗ1，Ｗ2に対し
て球面移動し、作業に応じた必要な方向からの画像情報
が得られる。この方法によれば、真上や真横方向からの
観察像が同時に得られるので、微小立体構造物Ｗ1と穴
２３を含む作業領域面とが接する部分の細かい画像が、
見たい位置から多方向に観察でき、このような作業にた
いへん便利である。
【００１７】図２は、エネルギービームによる加工作業
の例を示す。ここでは、作業領域に遮蔽物であるマスク
Ｍと被加工物である基板Ｗ3とを置いて上方から高速原
子線などのエネルギービームを照射し、マスクＭのパタ
ーンを転写するような、あるいはマスクＭの移動によっ
て照射時間を制御して加工量を変化させるような作業を
行なうので、両者を微小な（たとえば、１００μｍ）間
隔を開けて平行になるように位置合わせする作業が必要
となる。
の例を示す。ここでは、作業領域に遮蔽物であるマスク
Ｍと被加工物である基板Ｗ3とを置いて上方から高速原
子線などのエネルギービームを照射し、マスクＭのパタ
ーンを転写するような、あるいはマスクＭの移動によっ
て照射時間を制御して加工量を変化させるような作業を
行なうので、両者を微小な（たとえば、１００μｍ）間
隔を開けて平行になるように位置合わせする作業が必要
となる。
【００１８】この場合、被加工物Ｗ3をＸＹステージ２
４に、マスクＭを回転ステージ２５に載せて作業を行な
う。そして、一方の拡大観察装置５をほぼ水平位置にま
で下げる。そして、上からの拡大観察装置４によって、
マスクＭと基板Ｗ3の水平方向の位置合わせを行い、次
に横からの拡大観察装置５により平行度と間隔を測定す
る。このとき、マスクＭの傾きを調節して基板Ｗ3と平
行になるように設定を行なうと、今度は、マスクと基板
との位置がずれてしまうが、２つの観察装置４，５によ
って作業を同時に観察しているので、１つの観察装置を
何度も移動させてその都度ピントを調整し直す必要がな
く、作業の進行が遅れることがない。
４に、マスクＭを回転ステージ２５に載せて作業を行な
う。そして、一方の拡大観察装置５をほぼ水平位置にま
で下げる。そして、上からの拡大観察装置４によって、
マスクＭと基板Ｗ3の水平方向の位置合わせを行い、次
に横からの拡大観察装置５により平行度と間隔を測定す
る。このとき、マスクＭの傾きを調節して基板Ｗ3と平
行になるように設定を行なうと、今度は、マスクと基板
との位置がずれてしまうが、２つの観察装置４，５によ
って作業を同時に観察しているので、１つの観察装置を
何度も移動させてその都度ピントを調整し直す必要がな
く、作業の進行が遅れることがない。
【００１９】図３は、高密度集積回路（ＬＳＩ）の配線
の修正作業の図である。この配線作業では、ａ部を集束
イオンビームによりエッチング切断するが、図３（ａ）
のように真上からの情報だけではいつ配線が完全に切断
されたか判断できない。拡大観察装置５を図１のような
斜め位置に配置して、図３（ｂ）のように斜めから切断
面のｂ部を観察することによって、それが確認できる。
この場合、何らかの不意の外乱で加工領域がずれる場合
があるので、同時に真上からの拡大観察装置４を併用し
て加工範囲を監視する。
の修正作業の図である。この配線作業では、ａ部を集束
イオンビームによりエッチング切断するが、図３（ａ）
のように真上からの情報だけではいつ配線が完全に切断
されたか判断できない。拡大観察装置５を図１のような
斜め位置に配置して、図３（ｂ）のように斜めから切断
面のｂ部を観察することによって、それが確認できる。
この場合、何らかの不意の外乱で加工領域がずれる場合
があるので、同時に真上からの拡大観察装置４を併用し
て加工範囲を監視する。
【００２０】図４（ａ）に示すように、スライダ１４に
取り付けた先端が尖った針状の工具２６を微細な被加工
物Ｗ4のマーク２７の上に移動する作業を、上方と側方
に配置した２つの拡大観察装置（走査型電子顕微鏡）
４，５で観察しながら行なう場合を説明する。まず、真
上から、同図（ｂ）に示す第１の拡大観察装置４の映像
で工具２６の先端とマーク２７を一致させる。同図
（ｃ）に示す第２の拡大観察装置５の映像から、工具２
６の先端とマーク２７との距離はｌである。同図（ｄ）
から、実際の工具２６の先端とマーク２７との距離ｈ
は、 ｈ＝ｌ／ｃｏｓθ 従って、支持台１のＺステージをｈだけ上に上げれば工
具２６の先端をマーク２７に当てることができる。ここ
では、マークを被加工物に描いておいたが、描かない場
合も、被加工物の角などを基準としてソフトウェア上で
マーキング操作すれば全く同様の計算で作業が行える。
取り付けた先端が尖った針状の工具２６を微細な被加工
物Ｗ4のマーク２７の上に移動する作業を、上方と側方
に配置した２つの拡大観察装置（走査型電子顕微鏡）
４，５で観察しながら行なう場合を説明する。まず、真
上から、同図（ｂ）に示す第１の拡大観察装置４の映像
で工具２６の先端とマーク２７を一致させる。同図
（ｃ）に示す第２の拡大観察装置５の映像から、工具２
６の先端とマーク２７との距離はｌである。同図（ｄ）
から、実際の工具２６の先端とマーク２７との距離ｈ
は、 ｈ＝ｌ／ｃｏｓθ 従って、支持台１のＺステージをｈだけ上に上げれば工
具２６の先端をマーク２７に当てることができる。ここ
では、マークを被加工物に描いておいたが、描かない場
合も、被加工物の角などを基準としてソフトウェア上で
マーキング操作すれば全く同様の計算で作業が行える。
【００２１】図５は、この発明の装置により、汎用のマ
ザーチップ２８の上に、特殊機能を持ったＬＳＩのベビ
ーチップ２９を載せる工程を示す。このようなベビーチ
ップ２９は、そのカスタム化ができる場合、製法がマザ
ーボードと違う場合、ベビーチップの歩留まりが悪い場
合などに用いられる。これは、まず、マザーチップの局
所領域をダイヤモンド針で一部平坦化し、ベビーチップ
２９をのせて位置合わせし、局所成膜により配線３０を
つなぐ、という工程で行われる。この後に、検査をスラ
イダ１４に付けた工具３１，３２の先端の２本のプロー
ブ３３，３４で行い、不良であればＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓ
ｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）を用いたエッチングでこれを
切断し、再びつなぐような工程となる。
ザーチップ２８の上に、特殊機能を持ったＬＳＩのベビ
ーチップ２９を載せる工程を示す。このようなベビーチ
ップ２９は、そのカスタム化ができる場合、製法がマザ
ーボードと違う場合、ベビーチップの歩留まりが悪い場
合などに用いられる。これは、まず、マザーチップの局
所領域をダイヤモンド針で一部平坦化し、ベビーチップ
２９をのせて位置合わせし、局所成膜により配線３０を
つなぐ、という工程で行われる。この後に、検査をスラ
イダ１４に付けた工具３１，３２の先端の２本のプロー
ブ３３，３４で行い、不良であればＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓ
ｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）を用いたエッチングでこれを
切断し、再びつなぐような工程となる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
多方向から必要な画像情報を同時に得ることができるの
で、微細な被加工物の加工や組立作業において、従来の
立体視像のみに頼った作業では、困難であった長時間の
作業や、定量的な作業を安定して行えるようになり、作
業能率や品質を大幅に向上させることできる。従って、
半導体レーザなどを用いた光学素子など、新規な技術分
野での応用に適した作業装置及び方法を提供することが
できる。
多方向から必要な画像情報を同時に得ることができるの
で、微細な被加工物の加工や組立作業において、従来の
立体視像のみに頼った作業では、困難であった長時間の
作業や、定量的な作業を安定して行えるようになり、作
業能率や品質を大幅に向上させることできる。従って、
半導体レーザなどを用いた光学素子など、新規な技術分
野での応用に適した作業装置及び方法を提供することが
できる。
【図１】この発明の一実施例の作業装置を示す斜視図で
ある。
ある。
【図２】この発明の作業方法の他の実施例を示す斜視図
である。
である。
【図３】この発明の作業方法のさらに他の実施例を示す
図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図である。
図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図である。
【図４】この発明の作業方法のさらに他の実施例を示す
図で、（ａ）は斜視図、（ｂ），（ｃ）は拡大観察装置
の映像を示す図、（ｄ）はこの部分の幾何学的関係を示
す図である。
図で、（ａ）は斜視図、（ｂ），（ｃ）は拡大観察装置
の映像を示す図、（ｄ）はこの部分の幾何学的関係を示
す図である。
【図５】この発明の作業方法のさらに別の実施例を示す
斜視図である。
斜視図である。
１ 支持台 ２，３ マニピュレータ（組立装置） ４，５ 走査型２次電子顕微鏡（拡大観察装置） ６ 基台 ７，８，１５，１６ レール ９，１０，１３，１４，１７，１８，２１，２２ スラ
イダ １１，１２，１９，２０ 支柱 ２６，３１，３２ 工具 Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3，Ｗ4 被加工物 Ａ 作業領域
イダ １１，１２，１９，２０ 支柱 ２６，３１，３２ 工具 Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3，Ｗ4 被加工物 Ａ 作業領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｅ (72)発明者 加藤 隆男 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内 (72)発明者 梶山 雅章 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 都築 隆 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 畑村 洋太郎 東京都文京区小日向２−12−11 (72)発明者 中尾 政之 千葉県松戸市新松戸５−１ 新松戸中央パ ークハウス Ｃ−908
Claims (11)
- 【請求項１】 作業領域に微小な被加工物を置いて、加
工及び／又は組立作業を行う作業装置であって、 上記作業領域を取り囲む空間内に配置された加工及び／
又は組立装置と、 上記加工装置及び／又は組立装置と上記被加工物との相
対位置関係を調整するための位置調整装置と、 作業領域を２つ以上の方向から拡大観察するための２つ
以上の拡大観察装置とから構成されることを特徴とする
微細被加工物の作業装置。 - 【請求項２】 上記加工装置はエネルギービームを用い
るものであることを特徴とする請求項１に記載の微細被
加工物の作業装置。 - 【請求項３】 上記組立装置はマニピュレータであるこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の微細被加工物の
作業装置。 - 【請求項４】 上記作業領域は密閉空間内に設定されて
いることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記
載の微細被加工物の作業装置。 - 【請求項５】 上記拡大観察装置は、光学顕微鏡、レー
ザ顕微鏡、もしくは電子顕微鏡のいずれかであることを
特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の微細被
加工物の作業装置。 - 【請求項６】 上記拡大観察装置は、上記被加工物に対
して相対移動可能に設置されていることを特徴とする請
求項１ないし５のいずれかに記載の微細被加工物の作業
装置。 - 【請求項７】 上記拡大観察装置は、上記作業領域に対
して並進移動可能であることを特徴とする請求項１ない
し６のいずれかに記載の微細被加工物の作業装置。 - 【請求項８】 上記拡大観察装置は、上記作業領域を中
心とする球面内で移動可能であることを特徴とする請求
項１ないし７のいずれかに記載の微細被加工物の作業装
置。 - 【請求項９】 上記拡大観察装置からの画像情報を処理
して定量的に被加工物の位置を把握する画像処理装置を
具備することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか
に記載の微細被加工物の作業装置。 - 【請求項１０】 上記画像処理装置の出力に基づいて被
加工物の相対位置を自動的に調整する制御装置を具備す
ることを特徴とする請求項９に記載の微細被加工物の作
業装置。 - 【請求項１１】 請求項１ないし１０のいずれかに記載
の微細被加工物の作業装置を用いて、機械加工、エッチ
ング、成膜、表面処理、接合、組立、分析、調整の１つ
または２つ以上の組み合わせの作業を行うことを特徴と
する微細被加工物の作業方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7097932A JPH08267257A (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 微細被加工物の作業装置及び作業方法 |
| US08/621,990 US5852298A (en) | 1995-03-30 | 1996-03-26 | Micro-processing apparatus and method therefor |
| EP96105077A EP0735564B1 (en) | 1995-03-30 | 1996-03-29 | Micro-processing apparatus and method therefor |
| DE69630554T DE69630554T2 (de) | 1995-03-30 | 1996-03-29 | Mikrobearbeitungsgerät und -verfahren |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7097932A JPH08267257A (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 微細被加工物の作業装置及び作業方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08267257A true JPH08267257A (ja) | 1996-10-15 |
Family
ID=14205455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7097932A Pending JPH08267257A (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 微細被加工物の作業装置及び作業方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08267257A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007093599A (ja) * | 2005-09-28 | 2007-04-12 | Fei Co | サンプルを顕微処理するためのクラスタ器具 |
| KR101144621B1 (ko) * | 2010-05-14 | 2012-05-11 | 한국기계연구원 | 3차원 가변형 가공시스템 |
| US9272339B2 (en) | 2012-07-19 | 2016-03-01 | Korea Institute Of Machinery & Materials | Variable machine tool capable of multi-axis machining |
| JP2017517120A (ja) * | 2014-05-30 | 2017-06-22 | エフ・イ−・アイ・カンパニー | スライス・アンド・ビュー試料画像化のための方法および装置 |
-
1995
- 1995-03-30 JP JP7097932A patent/JPH08267257A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007093599A (ja) * | 2005-09-28 | 2007-04-12 | Fei Co | サンプルを顕微処理するためのクラスタ器具 |
| KR101144621B1 (ko) * | 2010-05-14 | 2012-05-11 | 한국기계연구원 | 3차원 가변형 가공시스템 |
| US8899890B2 (en) | 2010-05-14 | 2014-12-02 | Korea Institute Of Machinery & Materials | Three-dimensional reconfigurable machining system |
| US9272339B2 (en) | 2012-07-19 | 2016-03-01 | Korea Institute Of Machinery & Materials | Variable machine tool capable of multi-axis machining |
| JP2017517120A (ja) * | 2014-05-30 | 2017-06-22 | エフ・イ−・アイ・カンパニー | スライス・アンド・ビュー試料画像化のための方法および装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040622 |