JP4489652B2 - Small sample table assembly - Google Patents
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Description
本発明は、電子顕微鏡観察などに供するための微小試料片を固定する微小試料台を複数備える微小試料台集合体に関する。 The present invention relates to a micro sample base assembly including a plurality of micro sample bases for fixing micro sample pieces for use in electron microscope observation.
半導体ウエハや半導体デバイスから採取した微小試料片を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察するには、微小試料片の電子線照射領域(観察領域)を極力薄くする必要がある。このような薄片化技術としては、平板状の試料台を立設して、その上面に微小試料片を立てて固定し、微小試料片の表面にほぼ平行に、つまり試料台の上面にほぼ垂直に、集束イオンビームを照射して微小試料片を薄くする技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。 In order to observe a micro sample piece collected from a semiconductor wafer or semiconductor device with a transmission electron microscope (TEM), it is necessary to make the electron beam irradiation region (observation region) of the micro sample piece as thin as possible. As such a thinning technique, a flat sample stage is erected, and a small sample piece is fixed on the upper surface thereof, and is substantially parallel to the surface of the small sample piece, that is, substantially perpendicular to the upper surface of the sample stage. In addition, a technique for thinning a minute sample piece by irradiating a focused ion beam is known (for example, see Patent Document 1).
このような薄片化のための作業台として使用される微小試料台は、一般に、一度使用すると再使用はしない消耗品である。そのため、同じ品質のものを大量に生産できるとともに、微小試料台を使用する直前までは複数個をまとめて保管したり運搬する方が望ましい。しかし、従来は、複数個の微小試料台をまとめて保管したり運搬するということに配慮されておらず、取り扱いが煩雑であった。 A micro sample table used as a work table for thinning is generally a consumable item that is not reused once it is used. For this reason, it is desirable to produce a large quantity of the same quality, and it is desirable to store and transport a plurality of samples in a batch until just before using the micro sample table. However, conventionally, it has not been considered to store and transport a plurality of micro sample tables together, and the handling has been complicated.
(1)請求項1の発明による微小試料台集合体は、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が平板状の素材の面内に互いに連結されて2次元的に配列された微小試料台であって、各微小試料台は、厚さ方向に多段形状を有し、かつ、1つの基部と、基部の長手方向に沿って配列され、微小試料が固定される最も厚さが薄い複数の固定部とを有し、固定部は基部と同一の半導体材料により、隣接する固定部と相互に離間して形成されていることを特徴とする。
(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、 複数の微小試料台が連結部において隣接する微小試料台に連結された列状体が複数本配列され、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が形成され、各列状体の両端部は前記シリコンウエハの周縁部と接続される接続部を有す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。
(7)請求項7の発明は、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の微小試料台において、固定台は、多段形状を有する突状部分の最上段に設けられ、多段形状の前記突状部分は、基部の長手方向に沿って、隣接する固定部と相互に離間して配列されていることを特徴とする。
(1) The micro sample base assembly according to the invention of
(2) The invention of
(3) The invention of
(4) According to a fourth aspect of the present invention, in the micro sample table assembly according to the third aspect, the gap space between the respective rows is formed after the silicon wafer is diced in the thickness direction. The groove is formed by removing the groove by an etching process.
(5) The invention according to
(6) The invention of
(7) The invention according to
本発明の微小試料台集合体によれば、それぞれが、複数の固定台を有する複数の微小試料台が平板状の素材の面内で2次元的に配列されて互いに連結されているので、保管上、運搬上の利便性に優れる。
According to the micro sample table assembly of the present invention, each of the plurality of micro sample tables having a plurality of fixed tables is two-dimensionally arranged in the plane of the plate-like material and connected to each other. Excellent transportation and convenience.
以下、本発明の実施の形態による微小試料台および微小試料台集合体について図1〜15を参照しながら説明する。
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。
Hereinafter, a micro sample table and a micro sample table assembly according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a diagram schematically showing a state in which a micro sample table according to an embodiment of the present invention is attached to a pedestal mesh, FIG. 1 (a) is a front view, and FIG. 1 (b) is a side view. . In FIG. 1, directions are represented by XYZ orthogonal coordinates. As shown in FIG. 1, the micro sample table 10 is attached to the surface of a substantially
図2は、実施の形態による微小試料台集合体が形成された単結晶シリコンウエハを模式的に示す斜視図である。図2のXYZ直交座標は図1の座標と対応している。微小試料台集合体50は、図1に示した微小試料台10の集合体であるが、図2では便宜上突起部の数を3つに省略して示している。図2に示されるように、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た列状体をなし、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。すなわち、複数の微小試料台10は、単結晶シリコンウエハのX−Y面(水平面)に沿った面内で互いに連結され、2次元分布している。
FIG. 2 is a perspective view schematically showing a single crystal silicon wafer on which a micro sample table assembly according to the embodiment is formed. The XYZ orthogonal coordinates in FIG. 2 correspond to the coordinates in FIG. The micro
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。したがって、微小試料台集合体50は、外枠70で支持された状態となっている。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、後述する単結晶シリコンウエハから一体で作製される。なお、後に詳述するが、Y方向に平行な溝Y1は、連結リブ60を形成するためのダイシングによるものであり、Y方向に平行な外側の溝Y2は、接続リブ80を形成するためのダイシングによるものである。
The
図3は、実施の形態による微小試料台集合体の構造を模式的に示す部分斜視図である。図3のXYZ直交座標も図1、図2の座標と対応している。図3に示されるように、微小試料台10が連結リブ60を介して直列に連結されている。図1(b)に示されるように中心線SPに対して左右対称であり、上下方向(Z方向)に4段を有する多段構造であり、上方の段ほど厚さ(Y方向の長さ)が薄い。また、微小試料台10をY方向に見ると、微小試料台10の第1段11と第2段12はX方向に延設されているが、第3段と第4段とから成る2段は、5つに分離しており、第3段13〜53と第4段14〜54とからそれぞれ構成される5つの突状部分は、X方向に配列して第2段12の上面からZ方向に突設されている。第3段と第4段とから成る突状部分1〜5は、高さ(Z方向の長さ)及び厚さ(Y方向の長さ)は一律であるが、幅(X方向の長さ)は微小試料片Sの寸法などに応じて任意に形成することができる。例えば、第4段14〜54の厚さを5μm一定とし、幅を5〜500μmの範囲で任意に変えることができる。連結リブ60および接続リブ80の厚さ(Z方向の長さ)は、微小試料台10の第1段11の高さよりも薄く作製されている。
FIG. 3 is a partial perspective view schematically showing the structure of the micro sample table assembly according to the embodiment. The XYZ orthogonal coordinates in FIG. 3 also correspond to the coordinates in FIGS. As shown in FIG. 3, the micro sample table 10 is connected in series via a connecting
図15は、図3に示される微小試料台10の縦断面図であり、その断面は、突状部分1の中央を通ってY−Z面に平行である。図15は、段差による傾斜角度を示している。図15(a)は、第4段14のエッジ14eと第3段13のエッジ13eとの傾斜角度θ1、図15(b)は、第4段14のエッジ14eと第2段12のエッジ12eとの傾斜角度θ2、図15(c)は、第4段14のエッジ14eと第1段11のエッジ11eとの傾斜角度θ3を表す。傾斜角度θ1は、5〜30°に入るように、第4段14の厚さと高さおよび第3段13の厚さが調整されている。なお、傾斜角度θ1、θ2、θ3のすべてが5〜30°であることが望ましい。
FIG. 15 is a vertical cross-sectional view of the micro sample table 10 shown in FIG. FIG. 15 shows an inclination angle due to a step. 15A shows the inclination angle θ1 between the
図1の状態で微小試料台10を使用するときは、先ず、図2、図3に示したシリコンウエハ101から連結リブ60および接続リブ80を破断することにより微小試料台10を分離する。分離の手順は後述する。次に、平板上の微小試料片Sの板面がXZ面と平行となるように、第4段14〜54の固定部のいずれかの上面(頂面)に微小試料片Sを立設する。設置の際には、半導体ウエハや半導体デバイスから採取した微小試料片Sを、例えばナノピンセットで挟持し、第4段14〜54の頂面上で位置および角度を合わせた後に、例えば接着剤で固定し、最後にナノピンセットを開いて微小試料片Sを解放する。
When using the
続いて、微小試料片Sの薄片化調製を行う。薄片化調製には、集束イオンビーム(FIB:Focused Ion Beam)で加工する方法が用いられる。FIB加工法では、例えば細く絞ったGa+ビームを−Z方向に向けて微小試料片Sへ照射することにより、0.1μmレベルに薄片化する。このとき、最上段の第4段14も同時に薄く加工される。このFIB加工段階では、微小試料片S表面にGa+ビームの照射による加工変質層や付着物などが存在するため、これらを除去する必要がある。その仕上げ加工には、図1(b)に示されるように、例えばAr+ビームをYZ面に対して低角度で、微小試料台10の下方から微小試料片Sへ照射するイオンミリングの手法が用いられる。その後に微小試料片SのTEM観察あるいはAES微小分析等を行う。例えばTEM観察の際、FIB加工とイオンミリングにより薄片化調製された微小試料片Sを図1(a)のようにセットした場合、TEMの電子線の向きはY方向である。
Subsequently, the thin sample of the small sample piece S is prepared. For the thinning preparation, a method of processing with a focused ion beam (FIB) is used. In the FIB processing method, for example, the fine sample piece S is irradiated with a finely focused Ga + beam in the −Z direction, so that it is thinned to a level of 0.1 μm. At this time, the uppermost
次に、本実施の形態の微小試料台10の製造工程について、図4〜図11に示す工程Aから工程Uまでを詳しく説明する。図4〜図11でも、図1〜3に対応させたXYZ直交座標で方向を表す。
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。
Next, the process from the process A to the process U shown in FIGS. 4 to 11, directions are represented by XYZ orthogonal coordinates corresponding to FIGS.
The micro sample table 10 of the present embodiment is manufactured using a single crystal silicon wafer having a (001) surface as a material, and the vertical direction (Z direction) of the micro sample table 10 is the thickness direction of the single crystal silicon wafer. Formed as follows.
図4は、微小試料台10の製造工程A〜Dを説明する図であり、図4(a1)〜(a4)は微小試料台10が形成される単結晶シリコンウエハの部分平面図、図4(b1)〜(b4)は、それぞれ図4(a1)〜(a4)のII−II線に沿った部分断面図である。
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。
FIG. 4 is a diagram for explaining the manufacturing steps A to D of the micro sample table 10, and FIGS. 4 (a1) to (a4) are partial plan views of the single crystal silicon wafer on which the micro sample table 10 is formed. (B1)-(b4) is a fragmentary sectional view which followed the II-II line | wire of Fig.4 (a1)-(a4), respectively.
In step A, the single
In step B, a resist is applied to the surface of the SiO 2 layer 102 by a spin coater, and prebaking is performed using a hot plate.
In step C, a photomask is used and pattern exposure and development of the resist 103 are performed using a mask aligner. As shown in FIG. 4 (a3), since the region including the five patterns formed in the X direction is a unit constituting one micro sample table 10, three units C1, C2 and C3 are shown.
In step D, the SiO 2 layer 102a is wet etched with buffered hydrofluoric acid using the resist 103 as a mask. The SiO 2 layer 102b formed on the entire back surface is removed by wet etching.
図5は、微小試料台10の製造工程E〜Hを説明する図であり、図5(a1)〜(a4)は単結晶シリコンウエハの部分平面図、図5(b1)〜(b4)は、それぞれ図5(a1)〜(a4)のII−II線に沿った部分断面図である。
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。
5A and 5B are diagrams for explaining the manufacturing steps E to H of the
In step E, the remaining resist 103 is removed by wet etching with a remover.
In step F, an
In step G, a resist is applied to the surface of the
In step H, a photomask is used and pattern exposure of the resist 105 is performed using a mask aligner.
図6は、微小試料台10の製造工程I、Jを説明する図であり、図6(a1)、(a2)は単結晶シリコンウエハの部分平面図、図6(b1)、(b2)は、それぞれ図6(a1)、(a2)のII−II線に沿った部分断面図である。
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。
6A and 6B are diagrams for explaining the manufacturing steps I and J of the micro sample table 10. FIGS. 6A1 and 6A2 are partial plan views of a single crystal silicon wafer, and FIGS. 6B1 and 6B2 are views. FIG. 7 is a partial cross-sectional view taken along line II-II in FIGS. 6 (a1) and (a2), respectively.
In step I, the
In step J, the remaining resist 105 is removed by wet etching with a remover.
図7は、微小試料台10の製造工程Kを説明する図であり、図7(a)は単結晶シリコンウエハの部分平面図、図7(b)は、図7(a)のII−II線に沿った部分断面図、図7(c)は、単結晶シリコンウエハの平面図である。図7(a)の部分平面図は、図7(c)の斜線部Cに対応する。この斜線部Cは図4(a3)に示したC1+C2+C3に相当する。
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。
7A and 7B are diagrams for explaining a manufacturing step K of the
In step K, dicing is performed in the Y direction in FIGS. 7A and 7C to form grooves Y1 and Y2 having a depth d1 that is halfway through the thickness of the
図8は、微小試料台10の製造工程Lを説明する図であり、図8(a)は単結晶シリコンウエハの部分平面図、図8(b)は、図8(a)のII−II線に沿った部分断面図、図8(c)は、単結晶シリコンウエハの平面図である。図8(a)の部分平面図は、図8(c)の斜線部Cに対応する。
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。
8A and 8B are diagrams for explaining a manufacturing process L of the micro sample table 10, FIG. 8A is a partial plan view of a single crystal silicon wafer, and FIG. 8B is II-II in FIG. 8A. FIG. 8C is a partial cross-sectional view taken along the line, and is a plan view of the single crystal silicon wafer. The partial plan view of FIG. 8A corresponds to the hatched portion C of FIG.
In step L, dicing is performed in the X direction in FIGS. 8A and 8C to form grooves X1 to X4 having a depth d2 (<d1) halfway through the thickness of the
図9は、微小試料台10の製造工程Mを説明する図であり、図9(a)は単結晶シリコンウエハの部分平面図、図9(b)は、図9(a)のII−II線に沿った部分断面図、図9(c)は、単結晶シリコンウエハの平面図である。図9(a)の部分平面図は、図9(c)の斜線部Cに対応する。
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。
9A and 9B are diagrams for explaining the manufacturing process M of the micro sample table 10, FIG. 9A is a partial plan view of a single crystal silicon wafer, and FIG. 9B is II-II in FIG. 9A. FIG. 9C is a partial cross-sectional view taken along the line, and is a plan view of the single crystal silicon wafer. The partial plan view of FIG. 9A corresponds to the hatched portion C of FIG.
In step M, the grooves X1a to X4a are put in the center of the bottom surface of the grooves X1 to X4 formed in step L to form a step. The depth d3 of the grooves X1a to X4a does not reach the back surface of the
ここで、工程K〜Mで用いられるダイシングについて説明する。
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。
Here, the dicing used in the processes K to M will be described.
FIG. 12 is a partial side view of the micro sample table 10 in step M shown in FIG. 9 as seen by cutting along the XZ plane passing through the grooves X1 and X1a. As illustrated, the groove X1 is formed by sending the rotary blade DB1 in the + X direction with the height position of the rotary blade DB1 of the dicing apparatus as a1. Similarly, the groove X1a is formed by sending the rotary blade DB2 in the + X direction with the height position of the rotary blade DB2 whose blade thickness is thinner than DB1 as a2 (<a1). The groove Y1 is formed in the same manner with the feed direction of the rotary blade being the Y direction. The thickness of the
上記の溝加工は、図13に示す方法で行われる。図13は、ダイシングによる溝加工を概念的に説明する斜視図である。図2に示したように、溝Y2はシリコンウエハ101表面の端から端までダイシングして形成するが、溝Y1はシリコンウエハ101の中央部のみにダイシングする。このようなカットをチョッパー・トラバースカットと言う。溝Y1の形成では、位置b1で回転刃DBをシリコンウエハ101表面から深さd2だけ下降させ、回転刃DBを水平に送りながらカットする。位置b2で回転刃DBをシリコンウエハ101から上昇させてカットを終了する。2回目のチョッパー・トラバースカットを行うときは、回転刃DBを位置b2から別の位置に移動させる。2回目のカットでは、回転刃DBの送り方向は1回目と同じ方向でもよいし、逆方向でもよいが、同じ方向とするのがカット条件を設定する上で簡便である。
The above groove processing is performed by the method shown in FIG. FIG. 13 is a perspective view for conceptually explaining groove processing by dicing. As shown in FIG. 2, the groove Y <b> 2 is formed by dicing across the surface of the
図10は、微小試料台10の工程Mに続く製造工程N〜Qを説明する図であり、図10(a1)〜(a4)は単結晶シリコンウエハの部分平面図、図10(b1)〜(b4)は、それぞれ図10(a1)〜(a4)のII−II線に沿った部分断面図である。
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。
FIG. 10 is a diagram for explaining manufacturing steps N to Q following the step M of the micro sample table 10. FIGS. 10 (a1) to (a4) are partial plan views of the single crystal silicon wafer, and FIG. 10 (b1) to FIG. (B4) is a partial sectional view taken along line II-II in FIGS. 10 (a1) to (a4).
In step N, the
In step O, the pattern of the
工程Pでは、露出したSiO2層102aのパターンをマスクとしてICP−RIE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SiO2層102aのパターンが存在しない領域は一様に厚さを減じる。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。そして、3段のステップがそれぞれ掘り下げられるとともに、SiO2層102aのパターンによる最上段のステップが新たに形成され、図10(b3)に示されるように、4段のステップが形成される。
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。
In step P, the
In step Q, the pattern of the SiO 2 layer 102a is removed by wet etching using buffered hydrofluoric acid.
図11は、微小試料台10の製造工程R〜Uを説明する図であり、図11(a1)〜(a4)は単結晶シリコンウエハの部分平面図、図11(b1)〜(b4)は、それぞれ図11(a1)〜(a4)のII−II線に沿った部分断面図である。
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。
FIG. 11 is a diagram for explaining manufacturing steps R to U of the micro sample table 10. FIGS. 11 (a1) to (a4) are partial plan views of the single crystal silicon wafer, and FIGS. 11 (b1) to (b4) FIG. 12 is a partial cross-sectional view taken along line II-II in FIGS. 11 (a1) to (a4).
In step R, the
In step S, the
In step T, the layer on the back side of the
In step U, the
上述した工程A〜Uにより、図2に示したように、溝Y1の下方部分が連結リブ60となり、微小試料台10は、連結リブ60を介してX方向に一列に連なる。また、溝Y2も溝Y1と同様にシリコンウエハ101の裏面までは達せず、溝Y2の下方部分が接続リブ80となり、微小試料台10の列が、接続リブ80を介してX方向で外枠70に接続される。すなわち、本実施の形態の微小試料台集合体50は、外枠70で支持された構造となる。
As shown in FIG. 2, the lower part of the groove Y <b> 1 becomes the connecting
図14は、図2に示す微小試料台集合体50が形成されたシリコンウエハ101から個々の微小試料台10を分離する手順を説明する図である。
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。
FIG. 14 is a diagram for explaining a procedure for separating individual micro sample tables 10 from the
FIG. 14A shows the
上記の製造工程A〜Uでは、3個の微小試料台10についての一連の作製手順を説明したが、実際の製造工程は、シリコンウエハ単位で行われる、いわゆるバッチ処理である。このバッチ処理では、フォトリソグラフィーやダイシングなどを用いるマイクロマシニングにより、1枚のシリコンウエハから多数の微小試料台10を一括で作製することができ、大幅な製造コストの削減が期待できるものである。さらに、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ように加工するので、材料を無駄なく使用できる。 In the manufacturing processes A to U described above, a series of manufacturing procedures for the three micro sample tables 10 has been described. However, the actual manufacturing process is a so-called batch process performed in units of silicon wafers. In this batch processing, a large number of micro sample tables 10 can be produced from a single silicon wafer at a time by micromachining using photolithography, dicing, and the like, and a significant reduction in manufacturing cost can be expected. Furthermore, since the processing is performed so that the height direction of the micro sample table 10 is the thickness direction of the silicon wafer, the material can be used without waste.
以上説明したように、本実施の形態の微小試料台10、微小試料台集合体50は、下記(1)〜(3)の作用効果を奏する。
(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。
As described above, the micro sample table 10 and the micro
(1) Since the user can easily perform the separation work of the micro sample table 10 immediately before use, the micro sample table 10 can be stored or transported collectively as the micro
(2) Since a large number of micro sample bases 10 can be simultaneously fabricated from a silicon wafer by micromachining technology, the manufacturing cost per unit can be greatly reduced. Moreover, since the height direction of the
(3) Since a symmetrical shape is exhibited in the thickness direction, the balance is maintained even if the thickness is reduced, and the shape stability during and after FIB processing is high. Furthermore, since the structure is symmetrical, the manufacturing process can be simplified as compared with the asymmetric structure.
上記の実施の形態による微小試料台10、微小試料台集合体50には様々な変形が考えられる。例えば、連結リブ60、接続リブ80の厚さは、それぞれ溝Y1、Y2の切り込み深さを変えることによって調整できる。リブの厚さが厚いほど、分離し難いが、微小試料台集合体50としての強度的な安定性は向上する。
Various modifications are conceivable for the micro sample table 10 and the micro
本発明は、その特徴を損なわない限り、以上説明した実施の形態に何ら限定されない。例えば、材料としてはシリコンウエハに限らず、各種の平板状素材を使用することができる。また、ダイシング処理を行わず、エッチング処理のみで溝や隙間空間を形成してもよい。 The present invention is not limited to the embodiments described above as long as the characteristics are not impaired. For example, the material is not limited to a silicon wafer, and various flat plate materials can be used. Further, the groove or the gap space may be formed only by the etching process without performing the dicing process.
1〜5:突状部分 10:微小試料台
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
1-5: Protruding portion 10: Micro sample stage 11: First stage 12:
Claims (7)
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。 In the micro sample stand assembly according to claim 1,
The flat plate material is a silicon wafer, the stacking direction of the base and the fixed portion is the thickness direction of the silicon wafer, and each of the micro sample tables is formed in a multistage shape by a micromachining technique. A small sample table assembly.
複数の微小試料台が連結部において隣接する微小試料台に連結された列状体が複数本配列され、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が形成され、各列状体の両端部は前記シリコンウエハの周縁部と接続される接続部を有することを特徴とする微小試料台集合体。 In the micro sample stand assembly according to claim 2,
Column-shaped body which is connected to the micro-sample stand adjacent in a plurality of micro sample stage is connected portions are a plurality of sequences, interstitial spaces there are no silicon wafers between each column-like body is formed, each column-like body Both end portions of the micro sample table assembly have connection portions connected to the peripheral edge portion of the silicon wafer.
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。 In the micro sample stand assembly according to claim 3,
The gap space between the rows is formed by dicing the silicon wafer in the thickness direction and then removing the formed grooves by etching. Aggregation.
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。 In the micro sample stand assembly according to claim 3 or 4,
The thickness in the thickness direction of the silicon wafer at the connecting portion that connects between the micro sample tables that form the columnar body, and the silicon wafer at the connection portion that connects the columnar body to the peripheral edge of the silicon wafer. The thickness in the thickness direction is controlled by performing a dicing process and an etching process on the silicon wafer.
前記固定台は、多段形状を有する突状部分の最上段に設けられ、多段形状の前記突状部分は、前記基部の長手方向に沿って、隣接する固定部と相互に離間して配列されていることを特徴とする微小試料台集合体。The fixing base is provided at the uppermost stage of the projecting portion having a multi-stage shape, and the projecting portion having a multi-stage shape is arranged along the longitudinal direction of the base portion so as to be spaced apart from adjacent fixing portions. A micro sample table assembly characterized by having
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