JP2000311872A - ダイシング装置およびそれを用いた電子顕微鏡観察用試料片の作成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ない切断回数で試料を観察用薄片に切り出
すことができるダイシング装置を提供し、電子顕微鏡観
察用試料片の作成を容易にすること。 【解決手段】 ダイシング装置は、複数枚の円盤状切削
刃からなる切削刃群とその回転軸を備え、切削刃群は第
１切削刃と、第１切削刃に隣接し第１切削刃よりも直径
が小さく、外周端面が平面、傾斜面、階段状面のいずれ
かである少なくとも１枚の第２切削刃とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はダイシング装置、
およびそのダイシング装置を用いて電子顕微鏡観察用試
料片を作成する作成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の試料片作成方法としては１つの試
料片（テストピース）を得るためにダイシング装置で観
察箇所を含む試料を６回から１０回程度にわたって切断
して観察用薄片に加工し、さらに観察用薄片の観察箇所
を集束荷電粒子ビームを用いて薄膜化する作成方法が知
られている（例えば特開平５−１８０７３９号公報参
照）。

【０００３】また従来のダイシング装置、すなわち切断
装置としては、１つの回転軸上に同一のブレードを等間
隔で複数枚備えたものを１ユニットとして、これを主軸
上に複数備えたものが知られている（例えば特開平４−
１４１３９６号公報参照）。この切断装置は、半導体ウ
ェーハ、ガラス、セラミックス、フェライト、大理石ま
たは御影石等の板状の被加工物を複数のチップまたはタ
イルに効率よく切断することを可能としている。

【０００４】また更に他の切断装置として複数のブレー
ドの間にスペーサーを着脱自在に設けたものもある（例
えば実開平５−５３３５号公報参照）。この切断装置は
石材を切断する際にブレードが歪んでブレード同志の間
隔が変化し、結果として石材が片薄に切断されてしまう
問題に対処したものである。この切断装置を用いること
により、石材を同一形状に効率よく切り出すことを可能
としている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の試料作成方法
で、幅１００μｍ〜３００μｍ程度、観察箇所において
幅１０μｍ〜５０μｍ程度の観察用薄片を得るためには
観察箇所を含む試料にダイシング装置による精密な切断
を６回から１０回ほど繰り返して切り出さなければなら
なかった。このため、１回切断を行う度にダイシング装
置での切り込み深さや切断幅等を設定変更し、さらには
試料の切断箇所を精密に位置合わせする必要があった。

【０００６】また従来の切断装置は、被加工物を同一形
状に多数切り出すうえでは効果的である。しかし、電子
顕微鏡観察用試料を作成するうえでは被加工物を同一形
状に多数切り出すことは意味がなく、効果的でなかっ
た。

【０００７】この発明は以上のような事情を考慮してな
されたものであり、１回または２回の少ない切断回数で
電子顕微鏡観察用試料片を作成できるダイシング装置お
よびそれを用いた作成方法を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、複数枚の円
盤状切削刃からなる切削刃群とその回転軸を備え、切削
刃群は第１切削刃と、第１切削刃に隣接し第１切削刃よ
りも直径が小さく、外周端面が平面、傾斜面、階段状面
のいずれかである少なくとも１枚の第２切削刃とからな
るダイシング装置を提供するものである。

【０００９】この発明は別の観点からみれば、前記ダイ
シング装置を用いて電子顕微鏡による観察箇所を含む板
状の試料を厚み方向に２回切断し観察箇所を含む１つの
観察用薄片に加工する工程と、得られた観察用薄片の観
察箇所に集束荷電粒子ビームでエッチングを施して薄膜
にする工程とからなることを特徴とする電子顕微鏡観察
用試料片の作成方法を提供するものでもある。

【００１０】

【発明の実施の形態】この発明のダイシング装置は、切
削刃群は第１切削刃と同径の第３切削刃をさらに備え、
第２切削刃が第１および第３切削刃の間に挟まれてなる
ように構成してもよい。

【００１１】このように構成することにより、観察箇所
を含む板状の試料を１回の切断で電子顕微鏡観察用の観
察用薄片に加工できるようになる。

【００１２】また、別の観点から見れば、上記の第１、
第２および第３切削刃からなる切削刃群を備えるダイシ
ング装置を用いて電子顕微鏡による観察箇所を含む板状
の試料を厚み方向に１回切断し観察箇所を含む１つの観
察用薄片に加工する工程と、得られた観察用薄片の観察
箇所に集束荷電粒子ビームでエッチングを施して薄膜に
する工程とからなる電子顕微鏡観察用試料片の作成方法
を提供できるようになる。

【００１３】第１および第３切削刃には、外周端面が平
面状のものが通常用いられるが、これに限定されない。
またこの発明のダイシング装置は、切削刃群が切削刃の
間に円盤状で外径がいずれの切削刃よりも小さい少なく
とも１つのスペーサーをさらに備えてもよい。

【００１４】このように構成することにより、隣合う切
削刃の間に一定の間隔（スペース）を開けることができ
るので、そのスペースに観察箇所を残して薄片に切削す
ることが容易に行える。

【００１５】なお、この発明においては試料を完全に切
断するための切削刃を第１および第３切削刃と呼び、試
料の観察箇所の近傍を切削する切削刃を第２切削刃と呼
んで区別している。しかし、これらの切削刃はそれぞれ
別体の切削刃でもよいし、一体の切削刃でもよい。

【００１６】

【実施例】以下に図面に示す実施例に基づいてこの発明
を詳述する。なお、この実施例によってこの発明が限定
されるものではない。

【００１７】まず、ダイシング装置で試料を切断する前
の準備手順について説明する。最初に、図２または図３
に示すように加工ステージ４をヒーター等（図示せず）
によって１３０℃程度まで加熱して熱溶解性ワックス５
を溶解する。次に、この溶解したワックス５の上に試料
Ｔを載せ、ワックス５が十分に広がるように試料Ｔを上
から押さえつける。なお、ここで試料Ｔは観察箇所２を
含むＳｉ−ＬＳＩを劈開により２ｍｍ〜３ｍｍの幅の短
冊形状に分割したものである。次に、加工ステージ４を
ヒーター等から外して冷却し、ワックス５を固める。そ
の後、加工ステージ４をダイシングシート（図示せず）
に固定し、ダイシング装置（図示せず）にセットする。
なお、熱溶解性ワックス５としてはガタン社製マウンテ
ィングワックス（品番６２３−００−００６）を用いる
ことができる。

【００１８】次に、試料Ｔをダイシング装置で切断する
薄片加工工程について説明する。まず、図１に示すよう
にダイシング装置のスピンドル９に外周端面が平面であ
る切削刃７ａ、観察箇所２を切削から保護するために切
削幅を確保するスペーサー８、外周端面が階段状面であ
る切削刃７ｂをそれぞれ順に装着し、両端をフランジ１
０で挟んで固定し、切削刃群６ａとしてセットする。

【００１９】切削刃７ａは図２および図３に示す試料Ｔ
を完全に切断できるように直径５１．２ｍｍと幅０．０
４５ｍｍを有しており、スペーサー８は直径４９．０ｍ
ｍと幅０．０３ｍｍを有している。切削刃７ｂは試料Ｔ
の観察箇所近傍を切削する直径の小さい部分と試料Ｔを
完全に切断する直径の大きな部分が一体になっている。
そしてその寸法は図３に示すようにＤが０．２４５ｍ
ｍ、ｄが０．０４５ｍｍ、Ｒが５１．２ｍｍ、ｒが４
９．８ｍｍである。また、切削刃の材質としてはダイヤ
モンドを用いることができる。

【００２０】上記の切削刃７ａおよび７ｂとスペーサー
８のそれぞれの直径や幅は図３に示す試料Ｔの厚さＳや
試料片１の幅Ｗや切り残し部３の幅Ｗ₁ 等を考慮して設
定されたものである。試料Ｔの厚さや切り残し部３の幅
が異なる場合には、上記の例とは異なる直径および幅を
有する切削刃やスペーサを組み合わせることで対応でき
る。また、適切な幅の切削刃やスペーサーが無い場合に
は数枚の切削刃やスペーサーを重ね合わせることにより
対応してもよい。

【００２１】次に、上述のようにしてセットされた切削
刃群６ａを用い、図２および図３に示されるように試料
Ｔを切断して試料片１を切り出す。なお、この切断の際
のスピンドルの回転速度は３００００ｒｐｍ程度、切断
速度は１ｍｍ／ｓｅｃ程度であるが、試料の硬さや切断
エッジの荒れや欠けの生じ易さ等に応じて回転速度と切
断速度を調節することが好ましい。

【００２２】この切断の際には試料Ｔの観察箇所２が切
削刃群６ａのスペーサー８に接するように加工ステージ
４を移動させて位置合わせを行う必要がある。しかし、
従来のダイシング装置を用いた方法と比較するとはるか
に少ない回数の位置合わせで試料Ｔを所望形状の試料片
１、すなわち観察箇所２を含むＬ字断面形状に削り出す
ことができる。

【００２３】このようにして切り出された試料片１の寸
法（図３）は、例えばＳが７００μｍ、Ｗが２３０μ
ｍ、Ｗ₁ が３０μｍである。なお、試料片１の上記寸法
よりさらに小さく切断することも可能であるが、後の工
程での試料片１の取扱易さや破損のしにくさ等を考慮す
るとこの程度の寸法が適当である。

【００２４】特にＷ₁ の寸法はより小さいほど後の薄膜
加工工程でエッチングを施す範囲を狭くできるが、切断
による断面の荒れや欠けによって観察箇所２が損傷を受
けないようにするにはこの程度の寸法が適当である。

【００２５】次に、Ｌ字断面形状に切り出された試料片
１の観察箇所２の近傍にエッチングを施す薄膜加工工程
について説明する。

【００２６】まず、図２および図３に示される上述の薄
片加工工程で試料Ｔが載せられていた加工ステージ４を
ダイシングシートから外し、ヒーター等で約１３０℃に
加熱して熱溶解性ワックス５を溶解する。次に、試料片
１を加工ステージ４から外し、溶剤で十分に熱溶解性ワ
ックス５を除去する。次に、試料片１をメッシュと呼ば
れる電子顕微鏡用試料支持台（図示せず）に載せ、熱硬
化樹脂や瞬間接着剤を用いて固定する。

【００２７】その後、図４に示すように集束荷電粒子ビ
ーム１１を照射してエッチングを施し、試料片１の観察
箇所近傍の幅Ｗ₂ をさらに０．１μｍ〜０．５μｍ程度
にまで薄膜加工する。なお、集束荷電粒子ビーム１１と
しては具体的にはＧａイオンビームを用いることができ
る。また、電子顕微鏡観察の目的によっては薄膜を上記
の範囲より厚く仕上げることも薄く仕上げることもある
が、一般的により薄いほど解像度の高い電子顕微鏡像が
得られる。

【００２８】以上で電子顕微鏡観察用試料片の作成は終
了し、その後は図５に示されるように薄膜加工された観
察箇所２に矢印で概念的に示される電子線１２が透過さ
れて電子顕微鏡（図示せず）による観察が行われる。

【００２９】また、この発明における切削刃とスペーサ
ーの組み合わせによる切削刃群は上記実施例の組み合わ
せのみに限定されず、様々な組み合わせで実施すること
ができる。以下にその他の組み合わせによる切削刃群の
実施例について図６〜図１２に基づいて説明する。な
お、図６〜図１２の各（ａ）はその他の実施例による切
削刃群の正面図であり、切削刃群の構成が分かり易いよ
うに各切削刃およびスペーサとの間を間隔を開けて示し
ているが、実際にはこの間隔は無い。また、図６〜図１
２の各（ｂ）はそれらの切削刃群により加工された試料
の斜視図である。

【００３０】図６の（ａ）に示される切削刃群６ｂは、
外周端面が平面である切削刃７ａと、外周端面が平面で
前記切削刃７ａよりも直径が小さく幅が厚い切削刃７ｃ
と、それらの切削刃７ａおよび切削刃７ｃの間に挟まれ
るスペーサー８で構成されている。この切削刃群６ｂに
よれば図６の（ｂ）に示すようにＬ字断面を有する試料
１を切り出すのに２回の切断を必要とするが、上述の実
施例（図１〜図３）の切削刃群６ａのように外周端面が
階段状面の特殊な切削刃７ｂを用意する必要がない。

【００３１】図７の（ａ）に示される切削刃群６ｃは２
枚の切削刃７ａと、切削刃７ｃと、スペーサー８とから
構成され、切削刃７ｃとスペーサー８は切削刃７ａによ
って挟まれている。この切削刃群６ｃによれば図７の
（ｂ）に示すようにＬ字断面を有する試料片１を１回の
切断で切り出すことができ、かつ外周端面が階段状面の
特殊な切削刃７ｂを用意する必要がない。

【００３２】図８の（ａ）に示される切削刃群６ｄは外
周端面が階段状面である２枚の切削刃７ｂと、その間に
挟まれるスペーサー８とから構成され、切削刃７ｂの段
差側が互いに向かい合ってスペーサー８を挟んでいる。
この切削刃群６ｄによれば図８の（ｂ）に示すように凸
型断面を有する試料片１を１回の切断で切り出すことが
できる。これにより、切断後の試料の取扱いで試料片１
が倒れても観察箇所２にゴミ等が付着することを防止で
きる。

【００３３】図９の（ａ）に示される切削刃群６ｅは２
枚の切削刃７ａと、外周端面に平面と傾斜面を併せ持
ち、かつ、前記切削刃７ａよりも直径が小さく幅が厚い
切削刃７ｄとから構成され、切削刃７ｄは切削刃７ａに
よって挟まれている。

【００３４】この切削刃群６ｅによれば図９の（ｂ）に
示すように試料片１の切り残し部３の側面を傾斜面とし
て切断することができる。これにより、切り残し部３の
側面に荒れや欠けを生じにくくすることができるととも
に、観察箇所２を含む切り残し部３の上面の幅を狭くす
ることができる。従って、次の薄膜加工工程で集束荷電
粒子ビームを用いてエッチングを施す範囲を狭くするこ
とができ、加工時間の短縮を図ることができる。

【００３５】図１０の（ａ）に示される切削刃群６ｆは
２枚の切削刃７ａと、外周端面に平面と傾斜面を併せ持
ち、かつ、前記切削刃７ａよりも直径が小さく幅が厚い
２枚の切削刃７ｅとから構成されている。そして２枚の
切削刃７ｅはそれらの傾斜面側が互いに向かい合った状
態で切削刃７ａによって挟まれている。この切削刃群６
ｆによれば図１０の（ｂ）に示すように切り残し部３の
両側面を傾斜面とした凸型断面の試料１を１回の切断で
切り出すことができる。

【００３６】これにより、上述の切削刃群６ｄを用いて
切削した場合と同様に観察箇所２へのゴミの付着を防止
できる。また、上述の切削刃群６ｅを用いて切断した場
合と同様に観察箇所２を含む切り残し部３の上面の幅も
狭くすることができるので次の薄膜加工工程でエッチン
グを施す範囲を狭くすることができる。さらに、切り残
し部３の両側面の荒れや欠けを生じにくくすることがで
きる。

【００３７】図１１の（ａ）に示される切削刃群６ｇは
２枚の切削刃７ａと、外周端面が傾斜面で前記切削刃７
ａよりも直径が小さく幅が厚い切削刃７ｆとから構成さ
れ、切削刃７ｆは切削刃７ａに挟まれている。この切削
刃群６ｇによれば、図１１の（ｂ）に示すように試料片
１を１回の切断で切り出すことができる。この切削刃群
６ｇを用いて切断する効果は図９の（ａ）に示す切削刃
群６ｅを用いて切断した場合と同じである。

【００３８】図１２の（ａ）に示される切削刃群６ｈは
２枚の切削刃７ａと、２枚の切削刃７ｆとから構成さ
れ、２枚の切削刃７ｆはそれらの傾斜面側が互いに向か
い合った状態で切削刃７ａによって挟まれている。この
切削刃群６ｈによれば、図１２の（ｂ）に示すように試
料片１を１回の切断で切り出すことができる。この切削
刃群６ｈを用いて切削する効果は上述の切削刃群６ｆを
用いて切断した場合と同じである。

【００３９】なお、上述の切削刃群６ｅ〜６ｈを用いて
試料片１の切り残し部３の側面を傾斜面として切断する
と、図１３および図１４に示すように後の薄膜加工工程
で集束荷電粒子ビーム１１を切り残し部３の表面に浅い
角度で照射できるようになる。これにより集束荷電粒子
ビーム１１による熱や原子のノックオンなどの試料損傷
を低減できるとともにエッチング速度も向上する。な
お、図１４に示される破線は集束荷電粒子ビーム１１で
エッチングが施された後の切り残し部３の断面を表した
ものである。

【００４０】

【発明の効果】この発明によれば、ダイシング装置に備
えられる切削刃群を試料を厚み方向に完全に切断するた
めの切削刃と試料の観察箇所近傍を切削するための切削
刃とから構成するので、少ない切断回数で試料を観察用
薄片に切り出せるダイシング装置を提供でき、電子顕微
鏡観察用試料片の作成を容易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明におけるダイシング装置のスピンドル
に切削刃およびスペーサーを装着する手順を説明する説
明図である。

【図２】観察箇所を含む試料をこの発明のダイシング装
置を用いて薄片加工している状態を示す説明図である。

【図３】観察箇所を含む試料をこの発明のダイシング装
置を用いて薄片加工している状態を示す説明図である。

【図４】この発明において、切り出された観察用薄片の
観察箇所を集束荷電粒子ビームを用いて薄膜加工してい
る状態を示す説明図である。

【図５】この発明において、観察箇所に電子線を透過さ
せて電子顕微鏡で観察している状態を示す説明図であ
る。

【図６】この発明における切削刃群とそれによって薄片
加工された試料を示す説明図であり、（ａ）は切削刃群
の正面図、（ｂ）は加工された試料の斜視図である。

【図７】この発明における切削刃群とそれによって薄片
加工された試料を示す説明図であり、（ａ）は切削刃群
の正面図、（ｂ）は加工された試料の斜視図である。

【図８】この発明における切削刃群とそれによって薄片
加工された試料を示す説明図であり、（ａ）は切削刃群
の正面図、（ｂ）は加工された試料の斜視図である。

【図９】この発明における切削刃群とそれによって薄片
加工された試料を示す説明図であり、（ａ）は切削刃群
の正面図、（ｂ）は加工された試料の斜視図である。

【図１０】この発明における切削刃群とそれによって薄
片加工された試料を示す説明図であり、（ａ）は切削刃
群の正面図、（ｂ）は加工された試料の斜視図である。

【図１１】この発明における切削刃群とそれによって薄
片加工された試料を示す説明図であり、（ａ）は切削刃
群の正面図、（ｂ）は加工された試料の斜視図である。

【図１２】この発明における切削刃群とそれによって薄
片加工された試料を示す説明図であり、（ａ）は切削刃
群の正面図、（ｂ）は加工された試料の斜視図である。

【図１３】この発明において、試料片に集束荷電粒子ビ
ームを照射している状態を示す説明図である。

【図１４】図１３の要部拡大図である。

【符号の説明】

Ｔ・・・試料 １・・・試料片 ２・・・観察箇所 ３・・・切り残し部 ４・・・加工ステージ ５・・・熱溶解性ワックス ６・・・切削刃群 ７・・・切削刃 ８・・・スペーサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 加代子 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 岡崎 裕子 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数枚の円盤状切削刃からなる切削刃群
   とその回転軸を備え、切削刃群は第１切削刃と、第１切
   削刃に隣接し第１切削刃よりも直径が小さく、外周端面
   が平面、傾斜面、階段状面のいずれかである少なくとも
   １枚の第２切削刃とからなるダイシング装置。
2. 【請求項２】 切削刃群は第１切削刃と同径の第３切削
   刃をさらに備え、第２切削刃が第１および第３切削刃の
   間に挟まれてなる請求項１に記載のダイシング装置。
3. 【請求項３】 切削刃群が切削刃の間に円盤状で外径が
   いずれの切削刃よりも小さい少なくとも１つのスペーサ
   ーをさらに備えることを特徴とする請求項１または２に
   記載のダイシング装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載のダイシング装置を用い
   て電子顕微鏡による観察箇所を含む板状の試料を厚み方
   向に２回切断し観察箇所を含む１つの観察用薄片に加工
   する工程と、得られた観察用薄片の観察箇所に集束荷電
   粒子ビームでエッチングを施して薄膜にする工程とから
   なることを特徴とする電子顕微鏡観察用試料片の作成方
   法。
5. 【請求項５】 請求項２に記載のダイシング装置を用い
   て電子顕微鏡による観察箇所を含む板状の試料を厚み方
   向に１回切断し観察箇所を含む１つの観察用薄片に加工
   する工程と、得られた観察用薄片の観察箇所に集束荷電
   粒子ビームでエッチングを施して薄膜にする工程とから
   なることを特徴とする電子顕微鏡観察用試料片の作成方
   法。
6. 【請求項６】 切削刃群が切削刃の間に円盤状で外径が
   いずれの切削刃よりも小さい少なくとも１つのスペーサ
   ーをさらに備えることを特徴とする請求項４または５に
   記載の電子顕微鏡観察用試料片の作成方法。