JP6730008B2 - 微小試料台、その製造方法および微小試料の取付方法 - Google Patents
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Description
前記ベース部、前記試料固定部および前記アライメント用マーク部は、シリコンにより一体に形成され、前記アライメント用マーク部は、前記試料固定部の前記上面の長手方向の端部寄りに、前記上面から突出して、または前記上面から凹んで形成されている。
本発明の第2の態様による微小試料台は、ベース部と、前記ベース部上に設けられ、上面または側面に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、
前記ベース部、前記試料固定部および前記アライメント用マーク部は、シリコンにより一体に形成され、前記アライメント用マーク部は、前記試料固定部の前記上面に、前記試料固定部の前記上面から突出して形成されている。
本発明の第3の態様による微小試料台は、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、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。
本発明の第4の態様による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、上面または側面に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であって、前記アライメント用マーク部を、前記試料固定部の前記上面の長手方向の端部寄りに、前記上面から突出して、または前記上面から凹ませて形成する。
本発明の第5の態様による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、上面または側面に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であって、前記アライメント用マーク部を、前記試料固定部の前記上面に、前記試料固定部の前記上面から突出して形成する。
[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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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を除去する。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
[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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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 (8)
- ベース部と、
前記ベース部上に設けられ、上面または側面に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、
前記ベース部、前記試料固定部および前記アライメント用マーク部は、シリコンにより一体に形成され、
前記アライメント用マーク部は、前記試料固定部の前記上面の長手方向の端部寄りに、前記上面から突出して、または前記上面から凹んで形成されている、微小試料台。 - ベース部と、
前記ベース部上に設けられ、上面または側面に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、
前記ベース部、前記試料固定部および前記アライメント用マーク部は、シリコンにより一体に形成され、
前記アライメント用マーク部は、前記試料固定部の前記上面に、前記試料固定部の前記上面から突出して形成されている、微小試料台。 - 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、
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。 - 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。 - シリコン素材をエッチングすることにより、ベース部と、上面または側面に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であって、前記アライメント用マーク部を、前記試料固定部の前記上面の長手方向の端部寄りに、前記上面から突出して、または前記上面から凹ませて形成する、微小試料の製造方法。
- シリコン素材をエッチングすることにより、ベース部と、上面または側面に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であって、前記アライメント用マーク部を、前記試料固定部の前記上面に、前記試料固定部の前記上面から突出して形成する、微小試料の製造方法。
- 請求項1から5までのいずれか一項に記載の微小試料台を準備することと、
前記微小試料台に設けられたアライメント用マーク部を撮像することと、
撮像した前記アライメント用マーク部の輪郭を認識することと、
認識した前記アライメント用マーク部の前記輪郭に対して前記微小試料の取付位置を算
出することと、
前記微小試料を保持具により移送して、算出された前記取付位置に取り付けることと、
を含む微小試料の取付方法。
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