JP3108657U - 超音波振動装置を用いた走査電子顕微鏡用試料作成装置 - Google Patents

Abstract

〔目的〕半導体基板上に形成された微細パターンを走査電子顕微鏡で観察する時に、半導体基板を走査電子顕微鏡で観察可能な大きさに劈開する事を目的とした装置を提供する。〔構成〕第１図は、試料５を固定する試料載せ台３とダイヤモンドカッター２超音波振動装置４及び試料５に形成された微細パターンを観察する光学顕微鏡１で構成され、光学顕微鏡１とＣＣＤカメラ１０による表示画面のカーソル交点とダイヤモンドカッター２の位置を予め合わせておき、光学顕微鏡１で観察された劈開位置をダイヤモンドカッター２で試料裏面よりけがき、そのけがき線に超音波振動装置４を接触させ超音波振動装置４から発せられる高速振動によってけがき線の位置で正確に試料５を劈開する装置。
〔選択図）

Description

考案の詳細な説明

〔産業上の利用分野〕本考案は、シリコン半導体基板上に作成された微細パターンを走査電子顕微鏡で観察する場合、半導体基板を走査電子顕微鏡で観察可能なサイズに試料を劈開する試料作成装置に関する。

〔従来技術〕シリコン半導体のような試料上に作成された微細パターンを走査電子顕微で観察し、半導体製造工程や半導体製造装置の条件だしを行うことが広く一般的に行われている。特に、微細パターンの断面を観察することは半導体製造工程条件を決定する大きな要因となっているが、近年半導体のパターンが極微細になってきていることから、微細パターンを観察する手段として超高分解能の走査電子顕微鏡が必要になってきている。ところが、一般的に超高分解能」走査電子顕微鏡の試料サイズには厳しい制約が設けられている。一般的に超高分解能走査電子顕微鏡の観察可能試料サイズは約４ミリメートルＸ７ミリメートル程度であるため、露光装置で描画される試料サイズ２０ミリメートルＸ２０ミリメートルや、ウェーハから超高分解能走査電子顕微鏡に適応する試料サイズに劈開する必要がある。従来は、第１図に示す通りシリコン半導体などの試料５は単結晶で硬度が高いためそれを劈開するには、ダイヤモンドカッター２などで試料５の表面（多くの場合、裏面）にけがき線７を入れる。その後、試料５を試料載せ台３に置きスライドグラス９又は、ピンセットのような道具で試料５の先端を押し試料を劈開する。このような作業を繰り返し超高分解能走査電子顕微鏡による観察に適応するような大きさにシリコンなどの半導体基板を劈開し、微細パターン観察を行っていた。

〔考案で解決しようとする課題〕
半導体基板のような試料の劈開を行うには、劈開する位置にダイヤモンドカッターでけがき線を入れ、その位置で割っていたが、基板を割る際、しばしばけがき線とは異なる位置で基板が割れることがあり、時にはパターン自身を壊してしまう事もあり、又劈開する際に生じる破断クズなど劈開面が汚れるという問題があった。更に、半導体基板のような試料を走査電子顕微鏡の試料台のサイズに劈開することは非常に困難で熟練を要する作業となっている。本考案は、前記のような問題を解決し半導体基板のような試料の劈開位置を正確に、かつ容易に劈開することのできる装置を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕
第２図は本装置の構成図の一例である。本装置は、光学顕微鏡１、ダイヤモンドカッター２、試料載せ台３、超音波振動装置４からなる。光学顕微鏡１、ダイヤモンドカッター２及び、超音波振動装置４は共通の台に組み込まれ劈開システムとしてステージ８上に設置され、任意にスライドできるようになっている。劈開システムの光学顕微鏡１の像を見ながら試料５表面上の劈開位置決めを行った後、試料５の裏面を適当な圧力で接しながらダイヤモンドカッター２が移動しで試料５の裏面にきがき線を入れられるようになっている。試料５をけがいた後超音波振動装置４が試料５の裏面よりけがき線に向かって移動し、超音波振動装置４の先端がけがき線の任意の一部に精度良く接触し、超音波振動を与えるようになっている。試料５は、試料載せ台３上に固定されている。

〔作用〕
光学顕微鏡１で試料５を観察しながらけがこうとする位置を決めた後に、ダイヤモンドカッター２を試料５の裏面に適当な圧力で接触させながらけがき線を入れた後に、けがき線の任意の位置にダイヤモンドカッター２を適当な圧力で接触させた状態で超音波振動装置４により超音波振動を与えるけがき線にマイクロスクラッチを発生させることにより試料５をけがき線どおり正確に劈開させることができる。更に、裏面からけがき線にスクラッチを与えるので劈開の際に生ずる破断片などによる汚染などがない状態で走査電子顕微鏡による観察可能な試料を作成することができる。

〔実施例〕
第３図は本装置の動作を示す。まず、試料５を試料載せ台３に固定する。軸合わせをした光学顕微鏡１、ダイヤモンドカッター２、と超音波振動装置４を組み込んだ劈開システムを移動ノブ６により光学顕微鏡１に取り付けられたＣＣＤカメラ１０等からの画像をモニター１１で見ながら劈開位置へ移動する。劈開位置に移動後、劈開システムを固定する。次に第４図に示すダイヤモンドカッター２を試料５の裏面に当てダイヤモンドカッター２を移動することでけがき線７を入れる。けがき線７を入れた後、第５図に示すけがき線７に超音波振動装置４を当てる。超音波振動装置４はけがき線７に対し垂直に高速で振動を与えるため、試料５はけがき線７の位置で正確に劈開される。

〔考案の効果〕
１ 半導体基板などの単結品で硬質な素材の試料を劈開する場合、劈開したい位置をけがいた通り正確に劈開できるようになった。
２ 光学顕微鏡１、ダイヤモンドカッター２、及び超音波振動装置４を一体化して劈開する事で今まで必要とされていたけがき線の位置合わせ等の高度な熟練が必要なくなった。３ 試料の裏面からけがき、裏面から超音波振動でけがき線にスクラッチを与え劈開するので、試料を劈開する際生じる破断片などによる汚染の影響を受けることなく走査電子顕微鏡観察用試料を作成することができる。

〔第１図〕
従来技術による半導体劈開の方法を示す説明図
〔第２図〕
本考案の構成を示す図
〔第３図〕
本考案による実施例を示す図
〔第４図〕
本考案の動作説明のための図
〔第５図〕
本考案の動作説明のための図

符号の説明

１ 光学顕微鏡
２ ダイヤモンドカッター
３ 試料載せ台
４ 超音波振動装置
５ 試料
６ 移動ノブ
７ けがき線
８ レール
９ スライドグラス
１０ ＣＣＤカメラ
１１ モニター

Claims (1)

1. シリコン半導体基板のような試料の表面を、光学顕微鏡やＣＣＤカメラで観察しながら任意に移動可能なステージに装着され、前記試料の裏面に適当な圧力で接触した状態で移動することによりけがき線を形成することのできるダイヤモンドカッターと、前記描かれたけがき線で正確に劈開するために、前記ダイヤモンドカッターをけがき線の位置に接触固定した状態で該ダイヤモンドカッターに超音波振動を与える超音波振動装置とを具備することを特徴とする超音波振動装置を用いた走査電子顕微鏡用試料作成装置

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