JP2007033376A - 微小試料台集合体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 微小試料台10の集合体である微小試料台集合体50は、複数の微小試料台10がX方向に直線状に規則正しく配列され、このような列がZ方向に突き抜けた空間SPを挟んでY方向に並列に規則正しく配置されている。微小試料台10同士は、連結リブ60を介して直列に連結され、各列において最も外側にある微小試料台10の一端が接続リブ80を介して外枠70の突起部70aに接続されている。微小試料台10、連結リブ60、外枠70および接続リブ80は、全てシリコン製であり、単結晶シリコンウエハ101から一体で作製される。微小試料台10を分離するときは、連結リブ60、接続リブ80を折って切り離す。
【選択図】 図2
Description
(2)請求項2の発明は、請求項1に記載の微小試料台集合体において、平板状の素材はシリコンウエハであり、基部と固定部の積層方向をシリコンウエハの厚さ方向とし、微小試料台の各々はマイクロマシニング技術により多段形状に形成されていることを特徴とする。
(3)請求項3の発明は、請求項2に記載の微小試料台集合体において、複数の微小試料台を列状に連結して成る列状体を複数本備え、各列状体の間にはシリコンウエハが存在しない隙間空間を形成し、各列の両端部はシリコンウエハの周縁部と接続されていることを特徴とする。
(4)請求項4の発明は、請求項3に記載の微小試料台集合体において、各列状体の間の隙間空間は、シリコンウエハに対して厚さ方向にダイシング処理した後、形成された溝をエッチング処理により除去して形成されることを特徴とする。
(5)請求項5の発明は、請求項3または4に記載の微小試料台集合体において、列状体をなす各微小試料台の間を接続する連結部におけるシリコンウエハの厚さ方向の厚みと、列状体をシリコンウエハの周縁部に接続する接続部におけるシリコンウエハの厚さ方向の厚みとは、シリコンウエハに対して、ダイシング処理とエッチング処理を施して制御されていることを特徴とする。
(6)請求項6の発明は、請求項3乃至5のいずれか1項に記載の微小試料台集合体において、連結部および接続部は、基部の高さよりも薄く形成されていることを特徴とする。
図1は、本発明の実施の形態による微小試料台を台座メッシュに貼り付けた状態を模式的に示す図であり、図1(a)は正面図、図1(b)は側面図である。図1では、XYZ直交座標で方向を表す。図1に示されるように、微小試料台10は、ほぼ半円板形状の台座メッシュ100の表面に貼着されている。微小試料台10は、半導体ウエハや半導体デバイスから採取した平板状の微小試料片Sを保持して、透過型電子顕微鏡(TEM)観察あるいはオージェ電子分光(AES)等に供するために、微小試料片Sの薄片化調製を行う作業台として用いられる。そして、微小試料台10は、顕微鏡観察あるいは分光分析の際には、薄片化された微小試料片Sを保持したまま顕微鏡装置あるいは分光装置にセットされる。
本実施の形態の微小試料台10は、表面が(001)面の単結晶シリコンウエハを材料として作製され、微小試料台10の上下方向(Z方向)が単結晶シリコンウエハの厚さ方向となるように形成される。
工程Aでは、単結晶シリコンウエハ101を酸化炉中で熱酸化することにより、単結晶シリコンウエハ101の表裏両面にSiO2層102a,102bを形成する。なお、シリコンウエハ101の表面は、単結晶Siの主面(100)を選ぶ。
工程Bでは、SiO2層102の表面にスピンコータによりレジストを塗布し、ホットプレートを用いてプリベークを行う。
工程Cでは、フォトマスクを用い、マスクアライナーによりレジスト103のパターン露光と現像を行う。図4(a3)に示すように、X方向に形成された5個のパターンを含む領域が1つの微小試料台10を構成する単位となるので、図4(a3)には3つの単位C1,C2,C3が示されている。
工程Dでは、レジスト103をマスクとしてSiO2層102aをバッファード弗酸でウエットエッチングする。裏面全面に形成されていたSiO2層102bは、ウエットエッチングにより除去される。
工程Eでは、残存するレジスト103をリムーバでウエットエッチングすることで除去する。
工程Fでは、シリコンウエハ101のSiO2層102aが形成された面にスパッタリングによりAl膜104を成膜する。
工程Gでは、Al膜104の表面にスピンコータによりレジストを塗布し、ホットプレートを用いてプリベークを行う。
工程Hでは、フォトマスクを用い、マスクアライナーによりレジスト105のパターン露光を行う。
工程Iでは、レジスト105をマスクとしてAl膜104を混酸P液でウエットエッチングする。SiO2層102a、Al膜104およびレジスト105からなる3層がパターン状に残る。
工程Jでは、残存するレジスト105をリムーバでウエットエッチングすることで除去する。
工程Kでは、図7(a)、(c)のY方向にダイシングを行い、シリコンウエハ101の厚さの途中までの深さd1の溝Y1とY2を形成する。溝Y1は、シリコンウエハ101中央部のみに形成するのに対し、溝Y2は、シリコンウエハ101の表面の端から端まで形成する。
工程Lでは、図8(a)、(c)のX方向にダイシングを行い、シリコンウエハ101の厚さの途中までの深さd2(<d1)の溝X1〜X4を形成する。
工程Mでは、工程Lで形成された溝X1〜X4の底面中央にダイシングにより溝X1a〜X4aを入れて段差を形成する。溝X1a〜X4aの深さd3は、シリコンウエハ101の裏面までは達しないが、溝Y1の深さd1より深く、溝X1a〜X4aの幅は溝X1〜X4よりも狭い。
図12は、図9に示す工程Mにおける微小試料台10を、溝X1、X1aを通るX−Z面で切断して見た部分側面図である。図示されるように、溝X1は、ダイシング装置の回転刃DB1の高さ位置をa1として回転刃DB1を+X方向に送ることにより形成される。同様に、溝X1aは、刃厚がDB1より薄い回転刃DB2の高さ位置をa2(<a1)として回転刃DB2を+X方向に送ることにより形成される。溝Y1は、回転刃の送り方向がY方向となり、同様に形成される。なお、シリコンウエハ101の厚さはtで表している。
工程Nでは、Al膜104のパターンをマスクとしてICP−RIE(inductively coupled plasma - reactive ion etching)により、シリコンウエハ101を厚さ方向(−Z方向)にドライエッチングする。このドライエッチングにより、シリコンウエハ101のAl膜104のパターンが存在しない領域は一様に厚さを減じ、溝Y1、溝X1〜X4、溝X1a〜X4aも一様に深くなるが、最も深い溝X1a〜X4aがシリコンウエハ101の裏面までは達しないようにエッチングを制御する。この工程で、図10(b2)に示されるように、多段状の微小試料台の原型となる3段のステップが形成される。
工程Oでは、Al膜104のパターンを混酸P液でウエットエッチングして除去する。
工程Qでは、SiO2層102aのパターンをバッファード弗酸でウエットエッチングして除去する。
工程Rでは、微小試料台10の構造が形成されつつあるシリコンウエハ101の熱酸化を行い、全面に熱酸化膜106を形成する。熱酸化膜106は、以後のウエットエッチングに対する保護膜となる。
工程Sでは、RIEによりシリコンウエハ101の裏面101Aに形成された熱酸化膜106をエッチング除去する。
工程Tでは、ウエットエッチングによりシリコンウエハ101の裏面側の層を除去する。このエッチングは、溝X1a〜X4aの底面に形成されている熱酸化膜106に到達した時点で中止する。
工程Uでは、シリコンウエハ101の表面に残っている熱酸化膜106をエッチング除去する。溝X1a〜X4aは、シリコンウエハ101の裏面側に突き抜け、微小試料台10同士の間にはX方向に延在する空間(図2に示す空間SPに同じ)が形成される。この段階で、溝Y1はシリコンウエハ101の裏面まで達していない。
図14(a)は、図11の工程Uが終了した時のシリコンウエハ101であり、溝Y1,Y2、溝X1〜X4が形成されている。図14(b1)と図14(b1)の側面図である図14(b2)に示されるように、図中、上下2本の溝Y2の間隔にほぼ等しい幅の平板上の2枚の治具201でシリコンウエハ101を挟み込む。図14(c1)と図14(c1)の側面図である図14(c2)に示されるように、治具201を当接していない外枠70の上下部分71を溝Y2に沿って折って切り離す。上下部分71の切り離しにより、図14(d)に示される外枠70の左右部分72も分離する。最後に、図14(e)の側面図に示される連結リブ60を、例えばピンセットを使用して切り離すことにより、各微小試料台10を分離する。このような分離作業は、ユーザーが簡便に行うことができる。
(1)微小試料台10の分離作業は、ユーザーが使用直前に簡便に行うことができるので、微小試料台集合体50としてまとめて保管あるいは運搬でき、取り扱い上の利便性に優れる。
(2)マイクロマシニング技術によりシリコンウエハから微小試料台10を一体で多数同時に作製できるので、1個当りの製造コストを大幅に削減できる。また、微小試料台10の高さ方向がシリコンウエハの厚さ方向になるので、材料取りに有利である。
(3)厚さ方向に対称形状を呈するので、厚さを薄く形成してもバランスが保たれ、FIB加工中や加工後の形状安定性が高い。さらに、対称構造であるので、非対称のものと比べて製造プロセスを単純化できる。
11:第1段 12:第2段
13,23,33,43,53:第3段
14,24,34,44,54:第4段
50:微小試料台集合体 60:連結リブ
70:外枠 80:接続リブ
100:台座メッシュ 101:シリコンウエハ
102:SiO2層 103,105:レジスト
104:Al膜 106:熱酸化膜
DB,DB1,DB2:回転刃 S:微小試料片
X1〜X4、X1a〜X4a、Y1,Y2:溝
Claims (6)
- 加工処理が施される微小試料を固定するための微小試料台であって、基部となる第1段と、前記微小試料が固定される固定部となる最上段とが多段形状とされた微小試料台を複数、平板状の素材の面内で2次元的に配列して互いに連結されていることを特徴とする微小試料台集合体。
- 請求項1に記載の微小試料台集合体において、
前記平板状の素材はシリコンウエハであり、前記基部と固定部の積層方向をシリコンウエハの厚さ方向とし、前記微小試料台の各々はマイクロマシニング技術により多段形状に形成されていることを特徴とする微小試料台集合体。 - 請求項2に記載の微小試料台集合体において、
複数の微小試料台を列状に連結して成る列状体を複数本備え、各列状体の間にはシリコンウエハが存在しない隙間空間を形成し、各列の両端部は前記シリコンウエハの周縁部と接続されていることを特徴とする微小試料台集合体。 - 請求項3に記載の微小試料台集合体において、
前記各列状体の間の前記隙間空間は、前記シリコンウエハに対して厚さ方向にダイシング処理した後、形成された溝をエッチング処理により除去して形成されることを特徴とする微小試料台集合体。 - 請求項3または4に記載の微小試料台集合体において、
前記列状体をなす各微小試料台の間を接続する連結部における前記シリコンウエハの厚さ方向の厚みと、前記列状体を前記シリコンウエハの周縁部に接続する接続部における前記シリコンウエハの厚さ方向の厚みとは、前記シリコンウエハに対して、ダイシング処理とエッチング処理を施して制御されていることを特徴とする微小試料台集合体。 - 請求項3乃至5のいずれか1項に記載の微小試料台集合体において、
前記連結部および接続部は、前記基部の高さよりも薄く形成されていることを特徴とする微小試料台集合体。
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