JP4045222B2 - 精密切欠き装置及びそれを用いた試験片の割断方法 - Google Patents

Description

本発明は、試験片（test piece）を正確に割断するためのノッチを形成する装置及びその装置を用いた試験片の割断方法に関するものである。

半導体基板は、空気中の粒子、製造装置の故障、操作エラーにより、常にダメージを受ける。歩留まり率を上昇し、コストを抑制するために、欠陥基板に対し、スキャンと分析を行い、問題の所在をはっきりさせる。

フォーカスイオンビーム（Focused ion beam、ＦＩＢ）は、公知の断面分析に用いられる。図１（Ａ）は、その断面図で、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）で示される試験片の上視図である。公知の分析方法は、図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、フォーカスイオンビーム２１を用いて、欠陥Ｐ、或いは標的点を通過し、配線層１２及び基板１１を突き抜けるグルーブ（groove）１３を形成する。その後、電子顕微鏡３０が用いられて、標的点Ｐ近くの断面の微構造（microstructure）を間接的にスキャンする。しかし、公知のＦＩＢ法に用いられるイオンビーム生成器２０は、非常に高価で、切断速度が遅く（約２〜５μｍ／ｈｒ）、２０ｍｍ以上のグルーブを形成できない。

グルーブ１３はイオンビーム２１により形成され、イオンビーム２１は試験片１０を切断しないため、電子顕微鏡３０により放たれる電子ビーム３１は、所定幅（１９°〜８１°）で、傾斜した方向のみから、断面をスキャンすることが出来る。更に、スキャン方向は断面に対し垂直ではないので、受信したイメージは、各配線層を区別するのに十分な鮮明度ではない。

特開平１１−２７３６１３号公報

本発明は、欠陥を有し、断面分析が必要とされ、半導体基板などのガラス試験片に適用するものであり、安価で、当該試験片を割断するための精密な切欠きを形成できる装置の提供を目的とする。また、本発明は、本発明の精密切欠き装置を用いてガラス試験片を割断する方法を提供することをもう一つの目的とし、割断した試験片における断面は、電子顕微鏡により垂直に観測され、鮮明なイメージを受信することができる。

本発明は、試験片を割断するためのノッチを形成する精密切欠き装置であって、支持アーム、開口を備え、前記支持アームに移動可能に接続されるとともに試験片を支持できるようにされた台座、前記支持アームの上部に設置されるとともに試験片の微構造を表示するレンズセット、を有する顕微鏡と、前記顕微鏡の台座の下に設置されるとともに前記開口を通過して試験片の表面上にノッチを形成するカッターと、を備えることを特徴とする。本発明は、一般的な安価な光学顕微鏡にも適用できるため、ＦＩＢなどの特別で高価な装置を要せずして、試験片を割断するためノッチを精密に形成することができる。

本発明に係る精密切欠き装置においては、顕微鏡の台座は、試験片を固定する留め具と、試験片を所定領域内で水平に移動させる第一位置調整器と、を備えるのが好ましい。そして、前記台座の下に設置されるとともに、カッターの垂直位置を調整する第二位置調整器をさらに備えるようにすることが望ましい。本発明におけるカッターは、ダイアモンドチップであるか、或いはホイールナイフを備えるものであることが好ましい。ダイアモンドチップやホイールナイフであれば、ガラス製の試験片にノッチ形成することが容易に行える。

そして、本発明に係る精密切欠き装置においては、レンズセット上に設置され、光学イメージを感知するとともに当該光学イメージを電気信号に転換するイメージセンサと、前記イメージセンサに電気的に接続され、前記電気信号を表示するモニターと、を備えるようにすることが好ましい。また、前記イメージセンサは、電荷結合カメラであることが望ましいものである。試験片の微構造をモニターに表示することで、より精密な切欠き加工が行えることになる。

さらに、本発明は、上記した精密切欠き装置を用いた試験片の割断方法を提供する。本発明に係る試験片の割断方法は、支持アーム、開口を備え、前記支持アームに移動可能に接続されるとともに試験片を支持できるようにされ、試験片を所定領域内で水平に移動させる第一位置調整器を備える台座、前記支持アームの上部に設置されるとともに試験片の微構造を表示するレンズセットを有した顕微鏡と、前記顕微鏡の台座の下に設置されたカッターと、を備える精密切欠き装置を用いた試験片の割断方法であって、表面に標的点を形成した試験片を提供する工程と、前記標的点を形成した表面を前記台座に接触させるとともに標的点を開口の範囲に位置するように試験片を台座に固定する工程と、前記レンズセットの拡大倍率を調整して、前記標的点の明瞭なイメージを表示する工程と、前記標的点を含む所定線上に配列されるとともに、試験片の端点から標的点の近傍までの第一距離を有する第一ノッチ及び第二ノッチを前記表面上に形成する工程と、前記試験片を、第一ノッチ及び第二ノッチを配列した所定線に沿って割断する工程と、を備えることを特徴とするものである。本発明の試験片の割断方法によれば、ノッチを形成した試験片を、その標的点を含む所定線に沿って試験片を割断することができるので、標的点の部分の断面を容易に且つ迅速得ることができる。この本発明に係る試験片の割断方法においては、前記第一距離は、５０μｍ〜１mmであることが好ましい。

また、本発明に係る試験片の割断方法では、カッターの垂直位置を変化させて、標的点を形成した表面にカッターの先端を接触させる工程と、前記第一位置調整器により、台座上に設置された試験片を水平移動し、前記カッターの垂直位置を変化させて、標的点の近傍の第一ポイントに達する工程と、前記カッターを、ノッチの深さに対応する第二距離だけ上昇させて、試験片に切り込む工程と、前記第一位置調整器により試験片を水平移動させて、前記第一ノッチを形成する工程と、前記カッターを第二距離だけ降下させる工程と、前記第一位置調整器により試験片を水平移動させて、前記カッターの垂直位置を変化させ、標的点の近傍の第二ポイントに達する工程と、前記カッターをノッチの深さに対応する第二距離だけ上昇させ、前記試験片を切り込む工程と、前記第一位置調整器により、前記試験片を水平移動させて、前記第二ノッチを形成する工程と、からなるようにすることが望ましい。このようにすると、試験片を割断するためのノッチが精密に形成することが可能となる。そして、前記第一ポイントは、標的点の最近傍における第一ノッチの基端であり、前記第二ポイントは、標的点の最近傍における第二ノッチの基端であることが好ましい。さらに、第二距離は１０μm〜５０μmであることが望ましいものである。

本発明によると、安価な光学顕微鏡の使用して、ガラス試験片を容易に割断できる精密な切欠き形成することが可能となる。、本発明の精密切欠き装置を用いてガラス試験片を割断する方法を採用することにより、該試験片の割断工程時間が大幅に減少し、迅速に試験片の分析が可能となる。そして、精密な切欠きを形成して試験片を割断できるので、割断した試験片の断面は、電子顕微鏡により垂直に観測され、鮮明なイメージを受信することができる。

上述した本発明の目的、特徴、及び長所をいっそう明瞭にするため、以下に本発明の好ましい実施の形態を挙げ、図を参照にしながらさらに詳しく説明する。

図２は、本発明による精密切断装置である。精密切断装置４０は、顕微鏡４１、カッターアセンブリ４４、からなる。顕微鏡４１は、移動可能な台座４３、調整可能なレンズセット４２、及び光源４５を備える。台座４３は試験片１０を支持する。レンズセット４２は、接眼レンズ（eyepiece）４２１と対物レンズ（objective）４２２を備え、顕微鏡４１の拡大倍率を変化させ、試験片１０の微構造を表示する。顕微鏡４１のベース４９上に設置された光源は台座４３の開口４３１に向かい合ったランプを備え、試験片１０を照らす。

カッターアセンブリ４４は、顕微鏡の台座下のベース４９上に設置され、開口４３１と配列される。カッターアセンブリ４４は、第二位置調整器４４２と可変長のカッター４４１を備える。第二位置調整器４４２は回転して、カッター４４１を垂直に上昇させるか、或いは、降下させる。カッター４４１のチップは、台座４３上の試験片１０の下部表面と接触する台座４３の開口４３１を通過して、ノッチを形成する。本発明による精密切断装置４０は、更に、イメージセンサ４６とモニター４７を備え、試験片１０の鮮明なイメージを表示する。イメージセンサは、電荷結合カメラ（charge−couple camera）である。レンズセット４２の接眼レンズ側に設置されたイメージセンサは、モニター４７に電気的に接続し、受信した光学イメージを電気信号に転換し、試験片１０の拡大図がモニター４７に表示される。

図３は、台座に留められた試験片を示す図である。図３において、顕微鏡４１の台座４３は、上プレート４３ａと固定された下プレート４３ｂとからなる。上プレート４３ａと固定下プレート４３ｂは、それぞれ、開口４３１を備える。上プレート４３ａは、留め具４３２を備え、開口４３１を被覆する試験片１０を固定する。標的点Pは、開口４３１の領域に配置される。第一位置調整器４３４は、X位置調整機４３４ａとY位置調整器４３４ｂを備え、下プレート４３ｂに対応して上プレート４３ａを移動させる。

図４（Ａ）は、第一具体例によるダイアモンドチップを備えるカッターを示す図である。カッターアセンブリ４４は、第二位置調整器４４２とカッター４４１とを備える。第一具体例のカッター４４１は、ダイアモンドチップ４４１ａを備える。第二位置調整器４４２を回転させ、カッター４４１が上昇する時、ダイアモンドチップ４４１ａは、上プレート４３ａに留められた試験片１０の下表面に接触し、試験片１０は、ダイアモンドチップ４４１ａに対応して移動し、その後、割断するノッチを形成する。

図４（Ｂ）において、第二具体例のカッターアセンブリ４４’のカッター４４１は、ホイールナイフ４４１ｂである。ホイールナイフ４４１ｂは、特定の回転方向であるので、所定方向にだけ用いられる。しかし、ホイールナイフ４４１ｂに形成されたノッチは一直線で、次の割断方法により形成された断面は、正確に標的点Pを横切っている。

図５は、ノッチを備える試験片を示す図で、図６は、本発明の試験片割断方法を示すフローチャートである。図２〜図３及び図５〜図６を参照すると、本発明は、精密切断装置４０の操作方法を提供し、ＬＣＤパネルのガラス基板片などの、透明試験片を割断する。先ず、本方法は、適切なサイズの長方形試験片１０を提供する（工程６０１）。試験片１０は、断面分析が必要とされる標的点Ｐを有する配線層（ＩＴＯ）を備える。次に、配線層の表面１２が接触面となる。試験片１０は、表面１２が上プレート４３ａに接触するように、留め具４３２により台座４３に固定される。（工程６０２）。標的点Ｐは開口４３１の範囲に位置する。レンズセット４１が適切な拡大倍率になり、台座４３の高さは、アーム４８に設けられた焦点調整器４３３により修正されて、標的点Ｐの明確な図を表示する（工程６０３）。次に、カッター４４１が上昇し、カッター４４１のチップは開口４３１を通過し、試験片１０の表面１２に接触する（工程６０４）。同時に、カッター４４１のチップは顕微鏡４１を通じて見える。次に、台座４３上の試験片１０は、X位置調整器４３４ａ及びY位置調整器４３４ｂにより、水平に移動し、カッター４４１のチップは第一ポイントＲに達する（工程６０５）。カッター４４１は、第二距離ｄ_２上昇し、試験片１０の配線層１２とガラス基板１１を切り込む（工程６０６）。上基板４３ａに固定された試験片１０はX方向に沿って、一直線に移動し、第一ノッチＣ_１を形成する（工程６０７）。カッター４４１は、第二距離ｄ_２下降する（工程６０８）。更に、台座４３上の試験片１０は、再度水平に移動し、カッター４４１のチップは、第二ポイントＲに達する（工程６０９）。カッター４４１は、第二距離ｄ_２上昇し、試験片１０の配線層１２とガラス基板１１を切り込む（工程６１０）。上プレート４３ａ上に固定された試験片１０はＸ方向に沿って、直線で移動し、第二ノッチＣ_２を形成する（工程６１１）。最後に、試験片１０は、手動或いは所定の機器により、第一ノッチＣ_１及び第二ノッチＣ_２に沿って割断され、標的点Ｐを通るすっきりした断面が得られる。

図５において、第一ポイントＲと第二ポイントＱは、それぞれ、第一ノッチＣ_１及び第二ノッチＣ_２の標的点Ｐに最も近い点である。第一ポイントＲ、標的点Ｐ及び第二ポイントＱは、同一線上に形成される。第一ポイントＲと試験片１０の端点との間、及び第二ポイントＱと試験片１０の端点との間の距離は、約５０μm〜１ｍｍの第一距離である。第一ノッチＣ_１と第二ノッチＣ_２の深さは、約１０μｍ〜５０μmの第二距離である。

本発明の精密切欠き装置及びそれを用いた試験片の割断方法によると、一般の安価な光学顕微鏡を修正することによりガラス試験片を容易に割断することが出来る。割断工程は、約１０分で終了するので、時間が大幅に減少する。

また、本発明に係る精密切欠き装置によると、各試験片に存在する欠陥、或いは標的点を正確に通る断面を得ることができる。その断面は電子顕微鏡によりスキャンされ、各配線層のイメージは容易に識別することができるので、試験片の断面分析の精密度を改善することが可能となる。

本発明では、好ましい実施形態を上記のように開示したが、これらは決して本発明を限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。

イオンビームによる試験片の断面分析概略図及びその上視図。 本発明に係る精密切欠き装置の概略図。 台座に留められた試験片を示す図。 ダイアモンドチップを備えるカッター概略図及びホイールナイフを備えるカッター概略図。 ノッチを備える試験片の斜視図。 本発明の試験片割断方法を示すフローチャート。

符号の説明

１０ 試験片
１１ ガラス基板
１２ 配線層
１３ ノッチ
２０ イオンビーム生成器
２１ イオンビーム
３０ 電子顕微鏡
３１ 電子ビーム
４０ 試験片の精密切欠き装置
４１ 顕微鏡
４２ レンズセット
４２１ 接眼レンズ
４２２ 対物レンズ
４３ 台座
４３ａ 上プレート
４３ｂ 下プレート
４３１ 開口
４３２ 留め具
４３３ 焦点調整器
４３４ 第一位置調整器
４３４ａ Ｘ位置調整器
４３４ｂ Ｙ位置調整器
４４ カッターアセンブリ
４４１ カッター
４４２ 第二位置調整器
４４１ａ ダイアモンドチップ
４４１ｂ ホールナイフ
４５ 光源
４６ イメージセンサ
４７ モニター
４８ アーム
４９ ベース
Ｐ 標的点
Ｑ 第二ポイント
Ｒ 第一ポイント
Ｃ_１ 第一ノッチ
Ｃ_２ 第二ノッチ
ｄ_１ 第一距離
ｄ_２ 第二距離

Claims (11)

1. 試験片を割断するためのノッチを形成する精密切欠き装置であって、
   支持アーム、
   開口と試験片を固定する留め具と試験片を所定領域内で水平に移動させる第一位置調整器とを備え、前記支持アームに移動可能に接続されるとともに試験片を支持できるようにされた台座と、
   前記支持アームの上部に設置されるとともに試験片の微構造を表示するレンズセット、を有する光学顕微鏡と、
   前記光学顕微鏡の台座の下に設置されるとともに前記開口を通過して試験片の表面上にノッチを形成することができるカッターと、
   を備えることを特徴とする精密切欠き装置。
2. 前記台座の下に設置されるとともに、前記カッターの垂直位置を調整する第二位置調整器を備える請求項１に記載の精密切欠き装置。
3. 前記カッターはダイアモンドチップである請求項１又は請求項２に記載の精密切欠き装置。
4. 前記カッターは、ホイールナイフを備える請求項３に記載の精密切欠き装置。
5. 前記レンズセット上に設置され、光学イメージを感知するとともに当該光学イメージを電気信号に転換するイメージセンサと、
   前記イメージセンサに電気的に接続され、前記電気信号を表示するモニターと、
   を備える請求項１〜４いずれかに記載の精密切欠き装置。
6. 前記イメージセンサは、電荷結合カメラである請求項５に記載の精密切欠き装置。
7. 支持アーム、
   開口を備え、前記支持アームに移動可能に接続されるとともに試験片を支持できるようにされ、試験片を所定領域内で水平に移動させる第一位置調整器を備える台座、
   前記支持アームの上部に設置されるとともに試験片の微構造を表示するレンズセットを有した光学顕微鏡と、
   前記光学顕微鏡の台座の下に設置されたカッターと、を備える精密切欠き装置を用いた試験片の割断方法であって、
   表面に標的点を形成した試験片を提供する工程と、
   前記標的点を形成した表面を前記台座に接触させるとともに標的点を開口の範囲に位置するように試験片を台座に固定する工程と、
   前記レンズセットの拡大倍率を調整して、前記標的点の明瞭なイメージを表示する工程と、
   前記標的点を含む所定線上に配列されるとともに、試験片の端点から標的点の近傍までの第一距離を有する第一ノッチ及び第二ノッチを前記表面上に形成する工程と、
   前記試験片を、第一ノッチ及び第二ノッチを配列した所定線に沿って割断する工程と、
   を備えることを特徴とする試験片の割断方法。
8. 前記第一距離は、５０μｍ〜１mmである請求項７に記載の試験片の割断方法。
9. 前記カッターの垂直位置を変化させて、標的点を形成した表面にカッターの先端を接触させる工程と、
   前記第一位置調整器により、台座上に設置された試験片を水平移動し、前記カッターの垂直位置を変化させて、標的点の近傍の第一ポイントに達する工程と、
   前記カッターを、ノッチの深さに対応する第二距離だけ上昇させて、試験片に切り込む工程と、
   前記第一位置調整器により試験片を水平移動させて、前記第一ノッチを形成する工程と、
   前記カッターを第二距離だけ降下させる工程と、
   前記第一位置調整器により試験片を水平移動させて、前記カッターの垂直位置を変化させ、標的点の近傍の第二ポイントに達する工程と、
   前記カッターをノッチの深さに対応する第二距離だけ上昇させ、前記試験片を切り込む工程と、
   前記第一位置調整器により、前記試験片を水平移動させて、前記第二ノッチを形成する工程と、
   からなる請求項７又は請求項８に記載の試験片の割断方法。
10. 前記第一ポイントは、標的点の最近傍における第一ノッチの基端であり、前記第二ポイントは、標的点の最近傍における第二ノッチの基端である請求項９に記載の試験片の割断方法。
11. 前記第二距離は１０μm〜５０μmであることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の試験片の割断方法。

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