JP2017010615A - 微小試料台およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】微小試料の取付けの自動化が可能な微小試料台を提供する。【解決手段】微小試料台１は、ベース部１０と、ベース部１０上に設けられ、微小試料が固定される試料固定部３０と、複数のアライメント用マーク部４０とを備える。【選択図】図１
Description
本発明は、微小試料台および微小試料台の製造方法に関する。
半導体素子、磁気デバイスまたはバイオ材料等を分析するには、これらの素子や材料から分離した微小試料を微小試料台に固着して行う。微小試料台に固着された微小試料は、透過型顕微鏡（ＴＥＭ）や走査型顕微鏡（ＳＥＭ）等により形状や構造を分析したり、あるいはＸ線分散分析計等により組成を分析したりする。
従来の微小試料台は、例えば、半円形の金属製ベースの上面に、薄壁の微小試料固定部を設けた構造を有する。微小試料は、微小試料固定部の上面または側面に固着される。特許文献１には、試料分析に先立って微小試料を固定する微小試料台が開示されている。
特許文献１に記載された微小試料台では、微小試料を微小試料固定部の所定の位置に自動的に取付けることができない。
本発明の微小試料台は、ベース部と、前記ベース部上に設けられ、微小試料が固定される試料固定部と、アライメント用マーク部とを備える。
本発明の微小試料台の製造方法は、シリコン素材をエッチングすることにより、ベース部と、微小試料が固定される試料固定部と、アライメント用マーク部とを有する微小試料台を形成する。
本発明の微小試料台の製造方法は、シリコン素材をエッチングすることにより、ベース部と、微小試料が固定される試料固定部と、アライメント用マーク部とを有する微小試料台を形成する。
本発明によれば、撮像装置によりアライメント用マーク部を検出して、微小試料を微小試料固定部の所定の位置に自動的に取付けることが可能となる。
−実施形態１−
［微小試料台の構造］
以下、本発明の微小試料台１の実施形態１を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の微小試料台１の実施形態１の外観斜視図である。
微小試料台１は、ベース部１０と、３つの中間台部２０と、３つの試料固定部３０と、３つのアライメント用マーク部４０とを有する。ベース部１０と、３つの中間台部２０と、３つの試料固定部３０と、３つのアライメント用マーク部４０とは、シリコンにより一体に形成されている。
［微小試料台の構造］
以下、本発明の微小試料台１の実施形態１を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の微小試料台１の実施形態１の外観斜視図である。
微小試料台１は、ベース部１０と、３つの中間台部２０と、３つの試料固定部３０と、３つのアライメント用マーク部４０とを有する。ベース部１０と、３つの中間台部２０と、３つの試料固定部３０と、３つのアライメント用マーク部４０とは、シリコンにより一体に形成されている。
ベース部１０は、例えば、長手方向の長さが１ｍｍ程度の直方体形状を有する。ベース部１０の形状を、半円形状や扇形とすることもできる。３つの中間台部２０は、ベース部１０の長手方向に沿って配列されている。各中間台部２０は、直方体形状を有する。中間台部２０の厚さは、ベース部１０の厚さよりも小さく、各中間台部２０は、ベース部１０の厚さ方向のほぼ中央に配置されている。３つの中間台部２０は、長さ、厚さ、高さがほぼ同一に形成されている。しかし、３つの中間台部２０は、長さ、厚さ、高さの１つまたはすべてが異なる構造とすることも可能である。
各中間台部２０の上面には、試料固定部３０が設けられている。各試料固定部３０は、直方体形状を有する。試料固定部３０の長さおよび厚さは、中間台部２０の長さおよび厚さよりも小さく、各試料固定部３０は、中間台部２０の厚さ方向のほぼ中央に配置されている。試料固定部３０の厚さは、例えば、５μｍ程度である。３つの試料固定部３０は、長さ、厚さ、高さがほぼ同一に形成されている。しかし、３つの試料固定部３０は、長さ、厚さ、高さの１つまたはすべてが異なる構造とすることも可能である。
各試料固定部３０の上面３１には、アライメント用マーク部４０が設けられている。アライメント用マーク部４０は試料固定部３０の上面３１から突出する突起として形成されている。アライメント用マーク部４０である突起は、円柱状を有する。突起の直径は、試料固定部３０の厚さよりも小さい。突起は、それぞれ、試料固定部３０の中央部から外れた、長手方向の端部側寄りに配置されている。また、各突起は、厚さ方向においても、試料固定部３０の中央部から外れた、側面部側寄りに配置されている。突起の形状は、角柱状とすることもできる。中間台部２０および試料固定部３０は３つに限られるものではなく、２つまたは４つ以上とすることができる。また、中間台部２０および試料固定部３０は、１つとすることもできる。
微小試料Ｍは、各試料固定部３０の長手方向に延在する側面３２あるいは厚さ方向に延在する側面３３に固定される。試料固定部３０に固定された微小試料は、ＴＥＭ、ＳＥＭまたはＸ線分散分析計等の分析装置により分析される。
このように、微小試料台１には、複数のアライメント用マーク部４０が形成されている。アライメント用マーク部４０は、試料固定部３０と同一材料で形成されている。しかし、アライメント用マーク部４０は、試料固定部３０の上面から突出する突起として形成されている。このため、不図示のカメラ等により試料固定部３０の上方からアライメント用マーク部４０を撮像し、エッジ抽出処理によりアライメント用マーク部４０の輪郭を認識することができる。アライメント用マーク部４０の輪郭が認識されれば、微小試料の取付位置を演算により算出することができる。そして、図示はしないが、プローブ等の保持具により微小試料を移送して、試料固定部３０の所定の位置に取付けることができる。これにより、微小試料の微小試料台１への取付けの自動化が可能となる。微小試料の微小試料台１への取付けを自動化することにより、微小試料の分析作業を自動化することが可能となり、作業の効率化を図ることができる。
［微小試料台の製造方法］
図２〜図２０を参照して、図１に図示された微小試料台１の製造方法を説明する。
先ず、長さ、厚さおよび高さのそれぞれが、微小試料台１よりも大きいシリコン素材５０を準備する。
そして、図２（ａ）、（ｂ）に示されるように、フォトリソグラフィ技術を用いて、フォトレジストパターン６１を形成する。図２（ａ）はシリコン素材５０の断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の下面図である。なお、フォトリソグラフィ技術は、従来より知られているように、フォトレジストを膜付けし、マスクを用いて露光し、現像することにより、マスク形状に対応したフォトレジストのパターンを形成する技術である。
フォトレジストパターン６１は、外周部６１ａの中央にシリコン素材５０の下面を露出する矩形の開口部６１ｂが形成され、開口部６１ｂの中央に、矩形の中央部６１ｃが外周部６１ａから分離して形成されたパターンを有する。中央部６１ｃの平面形状およびサイズは、微小試料台１のベース部１０の平面形状およびサイズと同一にする。
図２〜図２０を参照して、図１に図示された微小試料台１の製造方法を説明する。
先ず、長さ、厚さおよび高さのそれぞれが、微小試料台１よりも大きいシリコン素材５０を準備する。
そして、図２（ａ）、（ｂ）に示されるように、フォトリソグラフィ技術を用いて、フォトレジストパターン６１を形成する。図２（ａ）はシリコン素材５０の断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の下面図である。なお、フォトリソグラフィ技術は、従来より知られているように、フォトレジストを膜付けし、マスクを用いて露光し、現像することにより、マスク形状に対応したフォトレジストのパターンを形成する技術である。
フォトレジストパターン６１は、外周部６１ａの中央にシリコン素材５０の下面を露出する矩形の開口部６１ｂが形成され、開口部６１ｂの中央に、矩形の中央部６１ｃが外周部６１ａから分離して形成されたパターンを有する。中央部６１ｃの平面形状およびサイズは、微小試料台１のベース部１０の平面形状およびサイズと同一にする。
図３（ａ）は図２の次の工程におけるシリコン素材５０の断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の下面図である。
ドライエッチングにより、フォトレジストパターン６１の開口部６１ｂから露出するシリコン素材５０をエッチングして、シリコン素材５０に枠状の溝部５１を形成する。
ドライエッチングにより、フォトレジストパターン６１の開口部６１ｂから露出するシリコン素材５０をエッチングして、シリコン素材５０に枠状の溝部５１を形成する。
図４（ａ）は図３の次の工程におけるシリコン素材５０の断面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の下面図である。
洗浄により、シリコン素材５０の下面に形成されているフォトレジストパターン６１を除去する。
洗浄により、シリコン素材５０の下面に形成されているフォトレジストパターン６１を除去する。
図５（ａ）は図４の次の工程におけるシリコン素材５０の断面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の上面図である。
シリコン素材５０を酸化して、シリコン素材５０の全表面に被覆用絶縁膜６２を形成する。つまり、被覆用絶縁膜６２は、酸化シリコンにより形成されている。
図６（ａ）は図５の次の工程におけるシリコン素材５０の断面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の上面図である。
シリコン素材５０の全表面に形成された被覆用絶縁膜６２のうち、シリコン素材５０の上面５２に形成された上部６２ａ（図５（ａ）参照）を除去し、シリコン素材５０の上面５２を露出する。被覆用絶縁膜６２の上部６２ａの除去は、例えば、ドライエッチングにより行う。被覆用絶縁膜６２の上部６２ａの除去は、ウエットエッチングにより行うようにしてもよい。
シリコン素材５０を酸化して、シリコン素材５０の全表面に被覆用絶縁膜６２を形成する。つまり、被覆用絶縁膜６２は、酸化シリコンにより形成されている。
図６（ａ）は図５の次の工程におけるシリコン素材５０の断面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の上面図である。
シリコン素材５０の全表面に形成された被覆用絶縁膜６２のうち、シリコン素材５０の上面５２に形成された上部６２ａ（図５（ａ）参照）を除去し、シリコン素材５０の上面５２を露出する。被覆用絶縁膜６２の上部６２ａの除去は、例えば、ドライエッチングにより行う。被覆用絶縁膜６２の上部６２ａの除去は、ウエットエッチングにより行うようにしてもよい。
図７（ａ）は図６の次の工程におけるシリコン素材５０の断面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の上面図である。
露出されたシリコン素材５０の上面５２に、フォトリソグラフィ技術を用いて、フォトレジストパターン６３を形成する。フォトレジストパターン６３は、矩形パターン６３ａと、矩形パターン６３ａのほぼ中央に、直線状に配列された３つの矩形開口６３ｂと、各矩形開口６３ｂ内に形成された１つの円形パターン６３ｃとを有する。矩形開口６３ｂの平面形状およびサイズは、試料固定部３０の平面形状およびサイズと同一にする。円形パターン６３ｃの平面形状およびサイズは、アライメント用マーク部４０の平面形状およびサイズと同一にする。
露出されたシリコン素材５０の上面５２に、フォトリソグラフィ技術を用いて、フォトレジストパターン６３を形成する。フォトレジストパターン６３は、矩形パターン６３ａと、矩形パターン６３ａのほぼ中央に、直線状に配列された３つの矩形開口６３ｂと、各矩形開口６３ｂ内に形成された１つの円形パターン６３ｃとを有する。矩形開口６３ｂの平面形状およびサイズは、試料固定部３０の平面形状およびサイズと同一にする。円形パターン６３ｃの平面形状およびサイズは、アライメント用マーク部４０の平面形状およびサイズと同一にする。
図８（ａ）は図７の次の工程におけるシリコン素材の断面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）の上面図である。
フォトレジストパターン６３をマスクとして、シリコン素材５０の上面５２を、ドライエッチング等により除去する。除去する深さは、アライメント用マーク部４０の高さと同一にする。以下の工程で示すように、円形パターン６３ｃの下部に形成されるシリコン素材５０の突起部５３は、微小試料台１のアライメント用マーク部４０として形成されることになる。
フォトレジストパターン６３をマスクとして、シリコン素材５０の上面５２を、ドライエッチング等により除去する。除去する深さは、アライメント用マーク部４０の高さと同一にする。以下の工程で示すように、円形パターン６３ｃの下部に形成されるシリコン素材５０の突起部５３は、微小試料台１のアライメント用マーク部４０として形成されることになる。
図９（ａ）は図８の次の工程におけるシリコン素材の断面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）の上面図である。
フォトレジストパターン６３が形成されたシリコン素材５０の上面５２全体に、マーク形成用絶縁膜６４を形成する。マーク形成用絶縁膜６４は、シリコン酸化膜により形成されており、例えば、スパッタにより形成される。マーク形成用絶縁膜６４は、シリコン素材５０の上面５２上における、矩形パターン６３ａ上の部分６４ａ、３つの円形パターン６３ｃ上の部分６４ｃ、３つの矩形開口６３ｂ内の矩形形状の部分６４ｂ、および矩形パターン６３ａの外周の部分６４ｄを有する。上述した通り、フォトレジストパターン６３の矩形開口６３ｂの平面形状およびサイズは、試料固定部３０の平面形状およびサイズと同一である。従って、マーク形成用絶縁膜６４の各矩形形状の部分６４ｂの平面形状およびサイズは、試料固定部３０の平面形状およびサイズと同一となる。
フォトレジストパターン６３が形成されたシリコン素材５０の上面５２全体に、マーク形成用絶縁膜６４を形成する。マーク形成用絶縁膜６４は、シリコン酸化膜により形成されており、例えば、スパッタにより形成される。マーク形成用絶縁膜６４は、シリコン素材５０の上面５２上における、矩形パターン６３ａ上の部分６４ａ、３つの円形パターン６３ｃ上の部分６４ｃ、３つの矩形開口６３ｂ内の矩形形状の部分６４ｂ、および矩形パターン６３ａの外周の部分６４ｄを有する。上述した通り、フォトレジストパターン６３の矩形開口６３ｂの平面形状およびサイズは、試料固定部３０の平面形状およびサイズと同一である。従って、マーク形成用絶縁膜６４の各矩形形状の部分６４ｂの平面形状およびサイズは、試料固定部３０の平面形状およびサイズと同一となる。
図１０（ａ）は図９の次の工程におけるシリコン素材の断面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の上面図である。
リフトオフにより、フォトレジストパターン６３と共にマーク形成用絶縁膜６４の部分６４ａ、６４ｃを、シリコン素材５０の上面５２から除去する。これにより、シリコン素材５０の上面５２のうち、矩形パターン６３ａの下方に位置している一部５２ａ、および円形パターン６３ｃの下方に位置している一部５３ａが露出する。しかし、マーク形成用絶縁膜６４の部分６４ｂ、６４ｄは、シリコン素材５０の上面５２上に残っている。
リフトオフにより、フォトレジストパターン６３と共にマーク形成用絶縁膜６４の部分６４ａ、６４ｃを、シリコン素材５０の上面５２から除去する。これにより、シリコン素材５０の上面５２のうち、矩形パターン６３ａの下方に位置している一部５２ａ、および円形パターン６３ｃの下方に位置している一部５３ａが露出する。しかし、マーク形成用絶縁膜６４の部分６４ｂ、６４ｄは、シリコン素材５０の上面５２上に残っている。
図１１（ａ）は図１０の次の工程におけるシリコン素材の断面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の上面図である。
シリコン素材５０の上面５２全面に、スパッタ等により、アルミニウ等の金属膜６５を形成する。これにより、シリコン素材５０の上面５２上に形成されているマーク形成用絶縁膜６４の部分６４ｂ、６４ｄおよびマーク形成用絶縁膜６４から露出しているシリコン素材５０の上面５２の一部５２ａ、５３ａが金属膜６５により覆われる。
シリコン素材５０の上面５２全面に、スパッタ等により、アルミニウ等の金属膜６５を形成する。これにより、シリコン素材５０の上面５２上に形成されているマーク形成用絶縁膜６４の部分６４ｂ、６４ｄおよびマーク形成用絶縁膜６４から露出しているシリコン素材５０の上面５２の一部５２ａ、５３ａが金属膜６５により覆われる。
図１２（ａ）は図１１の次の工程におけるシリコン素材の断面図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の上面図である。
金属膜６５上に、フォトリソグラフィ技術を用いて、３つのフォトレジストパターン６６を形成する。各フォトレジストパターン６６は、シリコン素材５０の上面５２の一部５３ａおよびその周囲を覆う位置および大きさに形成する。
金属膜６５上に、フォトリソグラフィ技術を用いて、３つのフォトレジストパターン６６を形成する。各フォトレジストパターン６６は、シリコン素材５０の上面５２の一部５３ａおよびその周囲を覆う位置および大きさに形成する。
図１３（ａ）は図１２の次の工程におけるシリコン素材の断面図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）の上面図である。
３つのフォトレジストパターン６６をマスクとして、金属膜６５をエッチングする。これにより、金属膜６５は、フォトレジストパターン６６下部の一部６５ａのみが残り、シリコン素材５０の上面５２の一部５２ａが露出される。しかし、３つの金属膜６５に対応するシリコン素材５０の上面５２の一部５３ａおよびその周囲は、金属膜６５およびフォトレジストパターン６６により覆われている。
３つのフォトレジストパターン６６をマスクとして、金属膜６５をエッチングする。これにより、金属膜６５は、フォトレジストパターン６６下部の一部６５ａのみが残り、シリコン素材５０の上面５２の一部５２ａが露出される。しかし、３つの金属膜６５に対応するシリコン素材５０の上面５２の一部５３ａおよびその周囲は、金属膜６５およびフォトレジストパターン６６により覆われている。
図１４（ａ）は図１３の次の工程におけるシリコン素材の断面図であり、図１４（ｂ）は図１４（ａ）の上面図である。
３つのフォトレジストパターン６６を除去する。
３つのフォトレジストパターン６６を除去する。
図１５（ａ）は図１４の次の工程におけるシリコン素材の断面図であり、図１５（ｂ）は図１５（ａ）の上面図である。
金属膜６５の一部６５ａが形成されたシリコン素材５０の上面５２上に、フォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジストパターン６７を形成する。
フォトレジストパターン６７は、矩形の外周パターン６７ａと、外周パターン６７ａのほぼ中央に形成された開口部６７ｂと、開口部６７ｂ内に形成された３つの内側パターン６７ｃとを有する。各内側パターン６７ｃは、金属膜６５の一部６５ａ、マーク形成用絶縁膜６４の矩形形状の部分６４ｂ、およびその周囲を覆って形成される。各内側パターン６７ｃの平面形状およびサイズは、微小試料台１の中間台部２０の平面形状およびサイズと同一にする。
金属膜６５の一部６５ａが形成されたシリコン素材５０の上面５２上に、フォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジストパターン６７を形成する。
フォトレジストパターン６７は、矩形の外周パターン６７ａと、外周パターン６７ａのほぼ中央に形成された開口部６７ｂと、開口部６７ｂ内に形成された３つの内側パターン６７ｃとを有する。各内側パターン６７ｃは、金属膜６５の一部６５ａ、マーク形成用絶縁膜６４の矩形形状の部分６４ｂ、およびその周囲を覆って形成される。各内側パターン６７ｃの平面形状およびサイズは、微小試料台１の中間台部２０の平面形状およびサイズと同一にする。
図１６（ａ）は図１５の次の工程におけるシリコン素材の断面図であり、図１６（ｂ）は図１６（ａ）の上面図である。
フォトレジストパターン６７をマスクとして、シリコン素材５０の上面５２の一部５２ａをドライエッチング等により除去して、シリコン素材５０に枠状の溝５４を形成する。溝５４の深さは、試料固定部３０の高さより高くする。但し、溝５４の深さは、溝部５１には達しないように、溝５４と溝部５１との間に溝間部分５６が形成されるようにする。
フォトレジストパターン６７をマスクとして、シリコン素材５０の上面５２の一部５２ａをドライエッチング等により除去して、シリコン素材５０に枠状の溝５４を形成する。溝５４の深さは、試料固定部３０の高さより高くする。但し、溝５４の深さは、溝部５１には達しないように、溝５４と溝部５１との間に溝間部分５６が形成されるようにする。
図１７（ａ）は図１６の次の工程におけるシリコン素材の断面図であり、図１７（ｂ）は図１７（ａ）の上面図である。
フォトレジストパターン６７を除去し、マーク形成用絶縁膜６４の外周の部分６４ｄおよび金属膜６５の一部６５ａを露出する。
フォトレジストパターン６７を除去し、マーク形成用絶縁膜６４の外周の部分６４ｄおよび金属膜６５の一部６５ａを露出する。
図１８（ａ）は図１７の次の工程におけるシリコン素材の断面図であり、図１８（ｂ）は図１８（ａ）の上面図である。
マーク形成用絶縁膜６４の外周の部分６４ｄ、金属膜６５の一部６５ａおよびマーク形成用絶縁膜６４の矩形形状の部分６４ｂの部分をマスクとして、シリコン素材５０の上面５２の一部５２ａをドライエッチングにより除去し、溝５４の内方に、内側溝５５を形成する。マーク形成用絶縁膜６４の各矩形形状の部分６４ｂの平面形状およびサイズは、試料固定部３０の平面形状およびサイズと同一である。このため、シリコン素材５０の内側溝５５の内側に、３つの試料固定部３０が形成される。また、ドライエッチングにより、シリコン素材５０の溝５４と溝部５１との間の溝間部分５６も厚さ方向に除去され、溝５４と溝部５１との間には、被覆用絶縁膜６２のみが残る。内側溝５５の深さは、試料固定部３０の高さと同一にする。なお、この状態において、シリコン素材５０の突起部５３の上面は、金属膜６５の一部６５ａにより覆われており、シリコン素材５０の突起部５３は、シリコン素材５０の上面５２の一部５２ａをドライエッチングにより除去する際、エッチングされることはない。
マーク形成用絶縁膜６４の外周の部分６４ｄ、金属膜６５の一部６５ａおよびマーク形成用絶縁膜６４の矩形形状の部分６４ｂの部分をマスクとして、シリコン素材５０の上面５２の一部５２ａをドライエッチングにより除去し、溝５４の内方に、内側溝５５を形成する。マーク形成用絶縁膜６４の各矩形形状の部分６４ｂの平面形状およびサイズは、試料固定部３０の平面形状およびサイズと同一である。このため、シリコン素材５０の内側溝５５の内側に、３つの試料固定部３０が形成される。また、ドライエッチングにより、シリコン素材５０の溝５４と溝部５１との間の溝間部分５６も厚さ方向に除去され、溝５４と溝部５１との間には、被覆用絶縁膜６２のみが残る。内側溝５５の深さは、試料固定部３０の高さと同一にする。なお、この状態において、シリコン素材５０の突起部５３の上面は、金属膜６５の一部６５ａにより覆われており、シリコン素材５０の突起部５３は、シリコン素材５０の上面５２の一部５２ａをドライエッチングにより除去する際、エッチングされることはない。
図１９（ａ）は図１８の次の工程におけるシリコン素材の断面図であり、図１９（ｂ）は図１９（ａ）の上面図である。
エッチングにより、シリコン素材５０の上面５２の一部５２ａ上に形成されている金属膜６５の一部６５ａをエッチングする。これにより、シリコン素材５０の上面５２の一部５３ａは、外部に露出される。
エッチングにより、シリコン素材５０の上面５２の一部５２ａ上に形成されている金属膜６５の一部６５ａをエッチングする。これにより、シリコン素材５０の上面５２の一部５３ａは、外部に露出される。
図２０（ａ）は図１９の次工程におけるシリコン素材の断面図であり、図２０（ｂ）は図２０（ａ）の下面図である。
ウエットエッチングにより、シリコン素材５０の表面に形成されているマーク形成用絶縁膜６４および被覆用絶縁膜６２を除去する。マーク形成用絶縁膜６４および被覆用絶縁膜６２はシリコン酸化膜により形成されているため、シリコン酸化膜のウエットエッチング処理により、マーク形成用絶縁膜６４の部分６４ｃ、６４ｄおよび被覆用絶縁膜６２のすべてが除去される。マーク形成用絶縁膜６４の部分６４ｃ、６４ｄが除去されることにより、試料固定部３０の上面３１に突起部５３がアライメント用マーク部４０として突出して形成される。また、被覆用絶縁膜６２が除去されることにより、シリコン素材５０の中央領域が周囲部分から分離されて、図１に図示される微小試料台１が形成される。
ウエットエッチングにより、シリコン素材５０の表面に形成されているマーク形成用絶縁膜６４および被覆用絶縁膜６２を除去する。マーク形成用絶縁膜６４および被覆用絶縁膜６２はシリコン酸化膜により形成されているため、シリコン酸化膜のウエットエッチング処理により、マーク形成用絶縁膜６４の部分６４ｃ、６４ｄおよび被覆用絶縁膜６２のすべてが除去される。マーク形成用絶縁膜６４の部分６４ｃ、６４ｄが除去されることにより、試料固定部３０の上面３１に突起部５３がアライメント用マーク部４０として突出して形成される。また、被覆用絶縁膜６２が除去されることにより、シリコン素材５０の中央領域が周囲部分から分離されて、図１に図示される微小試料台１が形成される。
上記本発明の実施形態１によれば、下記の効果を奏する。
（１）微小試料台１は、ベース部１０と、微小試料が固定される試料固定部３０と、複数のアライメント用マーク部４０とを備える。このため、カメラ等の撮像装置によりアライメント用マーク部４０を読み取り、演算により試料固定部３０の位置を検出し、微小試料を試料固定部３０の所定位置に位置決めすることが可能となる。これにより、微小試料の微小試料台１への取付けの自動化が可能となり、作業の効率化を図ることができる。
（１）微小試料台１は、ベース部１０と、微小試料が固定される試料固定部３０と、複数のアライメント用マーク部４０とを備える。このため、カメラ等の撮像装置によりアライメント用マーク部４０を読み取り、演算により試料固定部３０の位置を検出し、微小試料を試料固定部３０の所定位置に位置決めすることが可能となる。これにより、微小試料の微小試料台１への取付けの自動化が可能となり、作業の効率化を図ることができる。
（２）微小試料台１は、ベース部１０と、試料固定部３０と、複数のアライメント用マーク部４０とが、同一材料により一体に形成された構造を有する。このため、複数のアライメント用マーク部４０をエッチング等により迅速に形成ることが可能となり、微小試料台１の作製が効率的となる。
（３）上記（２）において、材料をシリコンとすると、精度よく形成することができる。
（４）ベース部１０上に複数の試料固定部３０を設け、アライメント用マーク部４０を、複数の試料固定部３０に１つずつ設ける構成となっている。このため、各微小試料を、アライメント用マーク部４０の近傍に取付けることができ、位置合わせが容易となる。また、これに伴い、位置合わせの精度を向上することができる。
（５）アライメント用マーク部４０は、試料固定部３０の上面３１に設けられているため、カメラ等による撮影が容易となる。なお、アライメント用マーク部４０を試料固定部３０の上面３１における、中央部から外れた側面部側寄りに配置しているので、微小試料を試料固定部３０の上面３１に固定する場合でも、アライメント用マーク部４０が微小試料を固定する際の障害物となることはない。
（６）アライメント用マーク部４０を、試料固定部３０の上面３１から突出する突起部６３として形成した。このため、微小試料台１全体が同一の材料により形成されていても、アライメント用マーク部４０を撮像し、エッジ抽出処理によりアライメント用マーク部４０の輪郭を認識することができる。
−実施形態２−
［微小試料台の構造］
本発明の微小試料台の実施形態２を、図面を参照して説明する。
図２１は、本発明の微小試料台１Ａの実施形態２の外観斜視図である。
実施形態２の微小試料台１Ａは、アライメント用マーク部４０Ａが、凹部５７（図３５参照）として形成されている点で、実施形態１と相違する。実施形態２の微小試料台１Ａは、上記以外は、すべて、実施形態１と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
［微小試料台の構造］
本発明の微小試料台の実施形態２を、図面を参照して説明する。
図２１は、本発明の微小試料台１Ａの実施形態２の外観斜視図である。
実施形態２の微小試料台１Ａは、アライメント用マーク部４０Ａが、凹部５７（図３５参照）として形成されている点で、実施形態１と相違する。実施形態２の微小試料台１Ａは、上記以外は、すべて、実施形態１と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
実施形態２のアライメント用マーク部４０Ａは、各試料固定部３０の上面３１に、１つずつ形成されている。アライメント用マーク部４０Ａは、円形状の凹部５７（図３４（ａ）参照）である。アライメント用マーク部４０Ａの平面形状および位置は、実施形態１のアライメント用マーク部４０と同一であっても、異なるものであってもよい。アライメント用マーク部４０Ａとしての凹部５７の深さは、アライメント用マーク部４０を撮像し、エッジ抽出処理が可能であればよく、特に、条件となる事項はない。
［微小試料台の製造方法］
図２２〜図３６を参照して、図２１に図示された微小試料台１の製造方法を説明する。
微小試料台１Ａの製造方法は、図２２〜図３０に示す工程は、実施形態１の微小試料台１の製造方法の図２〜図１０に示す工程と同一である。
従って、図２２〜図３０に示される工程に関する説明は省略する。
図２２〜図３６を参照して、図２１に図示された微小試料台１の製造方法を説明する。
微小試料台１Ａの製造方法は、図２２〜図３０に示す工程は、実施形態１の微小試料台１の製造方法の図２〜図１０に示す工程と同一である。
従って、図２２〜図３０に示される工程に関する説明は省略する。
図３０に示す状態では、シリコン素材５０の下方側には、枠状の溝部５１が形成されており、シリコン素材５０の上面５２にマーク形成用絶縁膜６４が形成されている。マーク形成用絶縁膜６４は、外周の部分６４ｄと、矩形形状の部分６４ｂとを有しており、外周の部分６４ｄと矩形形状の部分６４ｃとの間からは、シリコン素材５０の上面５２の一部５２ａ、５３ａが露出している。
図３１（ａ）は図３０の次工程におけるシリコン素材の断面図であり、図３１（ｂ）は図３1（ａ）の下面図である。
マーク形成用絶縁膜６４からシリコン素材５０の上面５２の一部５２ａが露出された状態で、シリコン素材５０の上面５２上に、フォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジストパターン７１を形成する。
フォトレジストパターン７１は、矩形の外周パターン７１ａと、外周パターン７１ａのほぼ中央に形成された開口部７１ｂと、開口部７１ｂ内に形成された３つの内側パターン７１ｃとを有する。内側パターン７１ｃは、図３０に示すマーク形成用絶縁膜６４の３つの部分６４ｂ、およびその周囲を覆って形成される。各内側パターン７１ｃの平面形状およびサイズは、微小試料台１の中間台部２０の平面形状およびサイズと同一にする。
マーク形成用絶縁膜６４からシリコン素材５０の上面５２の一部５２ａが露出された状態で、シリコン素材５０の上面５２上に、フォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジストパターン７１を形成する。
フォトレジストパターン７１は、矩形の外周パターン７１ａと、外周パターン７１ａのほぼ中央に形成された開口部７１ｂと、開口部７１ｂ内に形成された３つの内側パターン７１ｃとを有する。内側パターン７１ｃは、図３０に示すマーク形成用絶縁膜６４の３つの部分６４ｂ、およびその周囲を覆って形成される。各内側パターン７１ｃの平面形状およびサイズは、微小試料台１の中間台部２０の平面形状およびサイズと同一にする。
図３２（ａ）は図３１の次工程におけるシリコン素材の断面図であり、図３２（ｂ）は図３２（ａ）の下面図である。
フォトレジストパターン７１をマスクとして、シリコン素材５０の上面５２の一部５２ａをドライエッチング等により除去して、シリコン素材５０に枠状の溝５４を形成する。溝５４の深さは、試料固定部３０の高さより高くする。但し、溝５４の深さは、溝部５１には達しないように、溝５４と溝部５１との間に溝間部分５６が形成されるようにする。
フォトレジストパターン７１をマスクとして、シリコン素材５０の上面５２の一部５２ａをドライエッチング等により除去して、シリコン素材５０に枠状の溝５４を形成する。溝５４の深さは、試料固定部３０の高さより高くする。但し、溝５４の深さは、溝部５１には達しないように、溝５４と溝部５１との間に溝間部分５６が形成されるようにする。
図３３（ａ）は図３２の次工程におけるシリコン素材の断面図であり、図３３（ｂ）は図３３（ａ）の下面図である。
シリコン素材５０の上面５２上に形成されたフォトレジストパターン７１を除去する。フォトレジストパターン７１を除去することにより、シリコン素材５０の上面５２の一部５３ａが露出する。
シリコン素材５０の上面５２上に形成されたフォトレジストパターン７１を除去する。フォトレジストパターン７１を除去することにより、シリコン素材５０の上面５２の一部５３ａが露出する。
図３４（ａ）は図３３の次工程におけるシリコン素材の断面図であり、図３４（ｂ）は図３４（ａ）の下面図である。
マーク形成用絶縁膜６４の外周の部分６４ｄおよび矩形形状の部分６４ｂをマスクとして、シリコン素材５０の上面５２の一部５２ａ、５３ａをドライエッチングにより除去する。シリコン素材５０の上面５２の一部５２ａをドライエッチングすることにより、溝５４の内方に内側溝５５が形成される。マーク形成用絶縁膜６４の各矩形形状の部分６４ｂの平面形状およびサイズは、試料固定部３０の平面形状およびサイズと同一である。このため、シリコン素材５０の内側溝５５の内側に、３つの試料固定部３０が形成される。また、シリコン素材５０の上面５２の一部５３ａをドライエッチングすることにより、シリコン素材５０に凹部５７が形成される。凹部５７は、アライメント用マーク部４０Ａとなる。また、ドライエッチングにより、シリコン素材５０の溝５４と溝部５１との間の溝間部分５６も厚さ方向に除去され、溝５４と溝部５１との間には、被覆用絶縁膜６２のみが残る。内側溝５５の深さは、試料固定部３０の高さと同一にする。
マーク形成用絶縁膜６４の外周の部分６４ｄおよび矩形形状の部分６４ｂをマスクとして、シリコン素材５０の上面５２の一部５２ａ、５３ａをドライエッチングにより除去する。シリコン素材５０の上面５２の一部５２ａをドライエッチングすることにより、溝５４の内方に内側溝５５が形成される。マーク形成用絶縁膜６４の各矩形形状の部分６４ｂの平面形状およびサイズは、試料固定部３０の平面形状およびサイズと同一である。このため、シリコン素材５０の内側溝５５の内側に、３つの試料固定部３０が形成される。また、シリコン素材５０の上面５２の一部５３ａをドライエッチングすることにより、シリコン素材５０に凹部５７が形成される。凹部５７は、アライメント用マーク部４０Ａとなる。また、ドライエッチングにより、シリコン素材５０の溝５４と溝部５１との間の溝間部分５６も厚さ方向に除去され、溝５４と溝部５１との間には、被覆用絶縁膜６２のみが残る。内側溝５５の深さは、試料固定部３０の高さと同一にする。
図３５（ａ）は図３４の次工程におけるシリコン素材の断面図であり、図３５（ｂ）は図３５（ａ）の下面図である。
ウエットエッチングにより、シリコン素材５０の表面に形成されているマーク形成用絶縁膜６４および被覆用絶縁膜６２を除去する。マーク形成用絶縁膜６４および被覆用絶縁膜６２はシリコン酸化膜により形成されているため、シリコン酸化膜のウエットエッチング処理により、マーク形成用絶縁膜６４の部分６４ｂ、６４ｄおよび被覆用絶縁膜６２のすべてが除去される。マーク形成用絶縁膜６４の部分６４ｂ、６４ｄが除去されることにより、試料固定部３０の上面に凹部５７がアライメント用マーク部４０Ａとして形成される。また、被覆用絶縁膜６２が除去されることにより、シリコン素材５０の中央領域が周囲部分から分離されて、図２１に図示される微小試料台１Ａが形成される。
ウエットエッチングにより、シリコン素材５０の表面に形成されているマーク形成用絶縁膜６４および被覆用絶縁膜６２を除去する。マーク形成用絶縁膜６４および被覆用絶縁膜６２はシリコン酸化膜により形成されているため、シリコン酸化膜のウエットエッチング処理により、マーク形成用絶縁膜６４の部分６４ｂ、６４ｄおよび被覆用絶縁膜６２のすべてが除去される。マーク形成用絶縁膜６４の部分６４ｂ、６４ｄが除去されることにより、試料固定部３０の上面に凹部５７がアライメント用マーク部４０Ａとして形成される。また、被覆用絶縁膜６２が除去されることにより、シリコン素材５０の中央領域が周囲部分から分離されて、図２１に図示される微小試料台１Ａが形成される。
実施形態２の微小試料台１Ａにおいても、シリコンにより形成されたベース部１０と試料固定部３０と共に、複数のアライメント用マーク部４０Ａとが形成されている。アライメント用マーク部４０Ａは、複数の試料固定部３０の上面３１に１つずつ設けられている。各アライメント用マーク部４０Ａは、試料固定部３０の上面３１における、中央部から外れた側面部側寄りに配置されている。従って、実施形態２の微小試料台１Ａは、実施形態１の微小試料台１の効果（１）、（３）〜（６）と同様な効果を奏する。
−実施形態３−
図３６は、本発明の微小試料台１Ｂの実施形態３を示す外観斜視図である。
実施形態３の微小試料台１Ｂでは、アライメント用マーク部４０Ｂは、各中間台部２０に形成されている点、およびアライメント用マーク部４０Ｂは、中間台部２０のコーナー部の面取りとして形成されている点で、実施形態１、２とは相違する。実施形態３の微小試料台１Ｂは、上記以外は、すべて、実施形態１と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
図３６は、本発明の微小試料台１Ｂの実施形態３を示す外観斜視図である。
実施形態３の微小試料台１Ｂでは、アライメント用マーク部４０Ｂは、各中間台部２０に形成されている点、およびアライメント用マーク部４０Ｂは、中間台部２０のコーナー部の面取りとして形成されている点で、実施形態１、２とは相違する。実施形態３の微小試料台１Ｂは、上記以外は、すべて、実施形態１と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
すなわち、アライメント用マーク部４０Ｂは、各中間台部２０の上面２１と、中間台部２０の配列方向に直交する一側面２２とのコーナー部に面取りとして形成されている。このような面取りとして形成されたアライメント用マーク部４０Ｂも、カメラにより撮像して、その位置を検出することができる。従って、実施形態３の微小試料台１Ｂは、実施形態２の微小試料台１Ａと同様な効果を奏する。
なお、実施形態３の微小試料台１Ｂにおいて、中間台部２０に形成するアライメント用マーク部４０Ｂを、実施形態１として示す突起部５３としたり、実施形態２として示す凹部５７としたりしてもよい。
逆に、実施形態１のアライメント用マーク部４０としての突起部５３や実施形態２のアライメント用マーク部４０Ａとしての凹部５７を、実施形態３に示す面取り構造のアライメント用マーク部４０Ｂとしてもよい。
逆に、実施形態１のアライメント用マーク部４０としての突起部５３や実施形態２のアライメント用マーク部４０Ａとしての凹部５７を、実施形態３に示す面取り構造のアライメント用マーク部４０Ｂとしてもよい。
アライメント用マーク部４０、４０Ａ、４０Ｂを、切欠きとしてもよい。本明細書では、凹部、切欠きを含めて溝と定義する。
アライメント用マーク部４０、４０Ａ、４０Ｂは、ベース部１０に設けてもよい。
上記実施形態の微小試料固定台１、１Ａ、１Ｂは、アライメント用マーク部４０、４０Ａ、４０Ｂを、３つ設けた構造として例示した。しかし、アライメント用マーク部４０、４０Ａ、４０Ｂは、微小試料固定台１、１Ａ、１Ｂに１つ形成すればよい。
図３７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、アライメント用マーク部４０、４０Ａ、４０Ｂの変形例を示す上方からの平面図である。 図３７（ａ）は、Ｌ字形状のアライメント用マーク部４０Ｃを示す。また、図３７（ｂ）は、＋字形状のアライメント用マーク部４０Ｄを示す。アライメント用マーク部４０Ｃ、４０Ｄは、相互に直交する二つの側辺を有しているため、この二つの側辺を検出して、微小試料台４０、４０Ａの方向を算出することができる。ライメント用マーク部４０Ｃ、４０Ｄは、実施形態１に示す円形の突起部５３あるいは実施形態２に示す円形の凹部５７に替えて採用することができる。
図３７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、アライメント用マーク部４０、４０Ａ、４０Ｂの変形例を示す上方からの平面図である。 図３７（ａ）は、Ｌ字形状のアライメント用マーク部４０Ｃを示す。また、図３７（ｂ）は、＋字形状のアライメント用マーク部４０Ｄを示す。アライメント用マーク部４０Ｃ、４０Ｄは、相互に直交する二つの側辺を有しているため、この二つの側辺を検出して、微小試料台４０、４０Ａの方向を算出することができる。ライメント用マーク部４０Ｃ、４０Ｄは、実施形態１に示す円形の突起部５３あるいは実施形態２に示す円形の凹部５７に替えて採用することができる。
複数のアライメント用マーク部４０、４０Ａ、４０Ｂは、突起と溝等、異なる形態で形成してもよい。
上記実施形態の微小試料固定台１、１Ａ、１Ｂは、ベース部１０と試料固定部３０との間に中間台部２０を設けた構造として例示した。しかし、中間台部２０を設けず、ベース部１０上に、直接、試料固定部３０を形成する構造としてもよい。また、中間台部２０を、複数段、設ける構造としてもよい。
上記実施形態の微小試料固定台１、１Ａ、１Ｂは、ベース部１０上に３つの試料固定部３０を設けた構造として例示した。しかし、試料固定部３０は、１つとしてもよい。
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
１、１Ａ，１Ｂ 微小試料台
１０ ベース部
２０ 中間台部
３０ 試料固定部
４０、４０Ａ〜４０Ｄ アライメント用マーク部
５０ シリコン素材
５３ 突起部
５７ 凹部（溝）
６１ フォトレジストパターン
１０ ベース部
２０ 中間台部
３０ 試料固定部
４０、４０Ａ〜４０Ｄ アライメント用マーク部
５０ シリコン素材
５３ 突起部
５７ 凹部（溝）
６１ フォトレジストパターン
Claims (10)
- ベース部と、
前記ベース部上に設けられ、微小試料が固定される試料固定部と、
アライメント用マーク部とを備える、微小試料台。 - 請求項１に記載の微小試料台において、
前記ベース部と、前記試料固定部と、複数の前記アライメント用マーク部は、同一材料により一体に形成されている、微小試料台。 - 請求項１または２に記載の微小試料台において、
前記ベース部と、前記試料固定部と、複数の前記アライメント用マーク部は、シリコンにより形成されている、微小試料台。 - 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の微小試料台において、
前記ベース部上に複数の前記試料固定部が設けられ、前記アライメント用マーク部は、少なくとも２つの前記試料固定部に１つずつ設けられている、微小試料台。 - 請求項４に記載の微小試料台において、
前記アライメント用マーク部は、前記試料固定部に１つずつ設けられている、微小試料台。 - 請求項１〜５のいずれか１項に記載の微小試料台において、
前記アライメント用マーク部は、前記試料固定部の上面に設けられている、微小試料台。 - 請求項１〜６のいずれか１項に記載の微小試料台において、
前記アライメント用マーク部は、突起または溝である、微小試料台。 - 請求項１、４、５のいずれか１項に記載の微小試料台において、
さらに、前記ベース部と前記試料固定部との間に設けられた少なくとも１つの中間台部を有し、前記アライメント用マーク部は、前記ベース部の上面、前記試料固定部の上面
または前記中間台部の上面それぞれにおけるコーナー部に設けられた面取りである、微小試料台。 - シリコン素材をエッチングすることにより、ベース部と、微小試料が固定される試料固定部と、アライメント用マーク部とを有する微小試料台を形成する、微小試料台の製造方法。
- 請求項９に記載の微小試料台の製造方法において、
前記アライメント用マーク部は、突起、溝または面取りのいずれかである、微小試料台の製造方法。
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