JPH06222279A - 傾斜可能な光学顕微鏡ステージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 欠陥を有する半導体チツプを任意の角度で研
削して、複数の視角から観察することのできる光学顕微
鏡のステージを与える。 【構成】 本発明のＸ−Ｙ座標軸方向の顕微鏡ステージ
１０は、支持台１６、１８、２０と、この支持台に対し
て傾斜可能な試料保持部材３０とが与えられる。複数の
視角から観察される試料３４は、観察するために試料を
再方向付けるための回転軸の周りで傾斜される。再度取
り付けられた試料を顕微鏡の視野の中に取り入れて観測
する操作は、Ｘ軸方向、またはＹ軸方向に僅かな調節を
行なうことと、次いで顕微鏡の光学系の焦点合わせをす
る僅かな調節をより容易に行なうことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は顕微鏡の視野内に試料を
支持するための顕微鏡ステージに係り、より詳細に言え
ば異なる視角から検査するために試料を所定の回転軸の
回りで回転可能に支持する顕微鏡ステージに関する。

【０００２】

【従来の技術】検査領域を通る面を作るために、分断ま
たは研削していた試料の検査（この検査は多くの場合デ
バイスの欠点を調べるためのものだが）は、従来、試料
を顕微鏡ステージのような支持台上に装着してただ１つ
の視角方向から検査するか、あるいは、第２の視角方向
から検査するために、試料を取り外し、第２の方向に向
けて試料を再度取り付け、そして、試料を顕微鏡の視野
内に再び取り入れて検査することが必要であつた。上述
のように試料を取り外すこと、試料を再度取り付けるこ
と、そして、試料を顕微鏡の視野内に再度取り入れるこ
とは、多くの場合、多大の労力を必要とし、時間の浪費
を伴つた。例えば、通常、セラミツク基板を含み、多数
の絶縁被膜及び導体被膜、即ち多数の絶縁層及び導体層
を含んでいる電子チツプが欠陥部分を持つている疑いが
あり、電子チツプの特定の領域をより詳細に考察すべき
であるということが光学式検査によつて発見された場
合、その電子チツプは分断（section）されるか又はそ
の後幾つかの面に研削される。これらの面は、光学式検
査によつて潜在的欠陥部分が発見された位置の平面に対
して垂直な面か、または或る角度を持つた面である。潜
在的な欠陥部分は分断されるので、観察されるべき領域
を、表面からではなく、或る角度から観測するのが望ま
しいことがしばしば生じる。

【０００３】観察領域を異なつた方向から見た場合、最
初に見た領域とは非常に異なつて見えることがあるか
ら、半導体デバイスの上表面に対して垂直又は鋭角いず
れかの方向で観察領域が分断された後には、観察される
べき領域を再度識別することは非常に難しい。その結
果、検査されるべき領域を再度見つけ出して再度識別す
ることは多大な労力と時間を必要とする。

【０００４】観察対象となる特定領域を持つ試料を取り
外し、再度装置し、再度取り付け、そして再度顕微鏡の
視野に取り入れる上述の方法に対する代案としては、選
択された領域が第１の顕微鏡を介して一つの方向から検
査するとともにその領域が第２の顕微鏡を介して他の方
向から検査されるという具合に、相互に或る角度をなし
て眺望できるように配置された２つの顕微鏡を用いて観
測するという方法が挙げられる。この代案技術の、２つ
の顕微鏡を必要とし設備費が増大するという弱点を凌駕
する大きな欠点は、両方の顕微鏡がともに観測領域を眺
望することができるように、２つの顕微鏡を極めて高い
精度で相互に関して位置決めしなければならないという
点である。

【０００５】ホルダから試料を取り外し、移動し、ホル
ダ上に試料を再び装置し、次に試料をステージに再び取
り付けるという上述の方法は、観測者に対して、検査領
域の観測位置を２個所しか与えない。第１の位置は欠陥
が識別され露出されている元の観測位置であり、第２の
位置は試料が取り外された後に試料を移動し再び装置し
顕微鏡観測アセンブリ中に再度取り付けた後の観測位置
である。これらの２つの観測位置は、検査領域を識別し
分析するために、検査領域の最善の観測位置を与えな
い。若しその領域に欠陥があるならば、より近接したあ
るいは種々の角度の複数の位置からその領域を観測する
ことが特に必要とされる。試料を複数の位置から観測す
ることが必要な場合、各位置において、ホルダから試料
を取り外し、試料をホルダ上に再度装置し、次いで光学
顕微鏡のステージ中にホルダを再度取り付けることを必
要とするならば、観察領域を完全に分析することは、時
間及び労力の観点から非常に高価になるばかりでなく、
非能率的で労力を浪費することになる。

【０００６】上述の従来技術の欠点は、複数の異なつた
視角から試料の選択された領域の検査することが非効率
的だということである。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、Ｘ軸
またはＹ軸の一方の軸に対して平行な、所定の軸の周り
で試料が回転できるような態様で視覚的な検査若しくは
観測をするために、試料を保持し、Ｘ−Ｙ軸方向に位置
決めできる能力を有する顕微鏡ステージを与える。所定
の軸の周りで試料を回転することによつて、視線の角度
が異なつた幾つかの角度試料を見ることを可能にして、
装置の実用性を顕著に改善する。

【０００８】本発明の顕微鏡のＸ−Ｙステージは、垂直
方向に向けられた１対のプレートを支持するように変更
されている。各プレートは、各々の間の空間または領域
を与えるために相互に離隔しており、該垂直方向に向け
られた１対のプレートの間で揺動する保持部材の懸架を
可能にしている。この揺動保持部材は、シリコン乃至セ
ラミツク基板とは反対側の面である電子チツプの表面が
顕微鏡の対物レンズに近接配置されるように、揺動プレ
ートの一面にて試料としての電子チツプを装置するよう
に試料ブロツクを支持している。

【０００９】この電子チツプは試料ブロツクから外側に
拡張するように位置決めできるので、電子チツプは試料
ブロツクの保持面から片持ち梁式に装着されており、そ
の結果、電子チツプは研削できるように露出している。
装着された電子チツプ試料を持つた試料ブロツクは、第
１の位置にて揺動保持部材とともに位置決めされ、揺動
保持部材は安定状態に固定される。検査対象たる欠陥部
分または観察領域が見つけられたとき、装着した電子チ
ツプを持つた試料ブロツクは揺動保持部材から取り外さ
れて、観察領域を分断面に露出させるために、その電子
チツプの縁部を研削することができる。

【００１０】研削処理によつて露出された電子チツプの
面は任意の角度に向けて位置決めすることができるが、
少なくとも電子チツプの表面に垂直な方向に向けて位置
決めするのが望ましい。ある場合には、露出面を４５度
の角度かあるいは他の所望の角度で傾けて位置決めする
ことが望ましいことがある。次に、装着した電子チツプ
を持つた試料ブロツクは、揺動保持部材上に高い精度で
再設置することができ、観察領域は、付加的なＸ、Ｙ、
またはＺステージ調節を全く必要とすることなく顕微鏡
を介して検査または観測することができる。次に、揺動
保持部材は、そのピボツト軸の周りで回転することがで
き、欠陥部分または観察領域をこの回転の間で検査し、
観測することができる。揺動プレートは、そのピボツト
機能によつて正確に位置決めされるので、試料が顕微鏡
ステージ・アセンブリ内に再度取り付けられた時には、
試料は揺動保持部材が取り外される前に置かれた試料の
位置と同じ位置に戻される。

【００１１】揺動保持部材が回転した後再度試料を顕微
鏡の視野内に取り入れることは、揺動保持部材の向きに
依存してＸ軸またはＹ軸のいずれか単一の軸方向の移動
と、回転により発生した試料表面の垂直移動を補正する
ための僅かな焦点調節によつて容易に達成することがで
きる。

【００１２】本発明の傾斜可能な光学顕微鏡ステージ
は、ただ１つの軸方向に移動することによつて試料を非
常に簡単に再位決めすることと、試料を傾斜した後に顕
微鏡の焦点を調節することとによつて、１つの試料を複
数の視角から容易に観測可能にした利点を与える。本発
明の装置は、従来の装置の欠点を克服するばかりでな
く、従来の装置からは得ることのできなかつた多くの利
益をユーザに提供する。

【００１３】

【実施例】図１を参照すると、Ｘ−Ｙ軸方向に移動可能
な本発明の実施例のＸ−Ｙ顕微鏡ステージ１０が示され
ている。代表的な実施例において、Ｘ−Ｙ顕微鏡ステー
ジ１０は２つの移動駆動装置、つまりＸ軸方向の移動駆
動装置１２及びＹ軸方向の移動駆動装置１４を含んでい
る。これらの駆動装置１２、１４はラツク及びピニオン
駆動装置、またはねじ及びナツト式の駆動装置のような
任意の従来の駆動装置でよい。駆動装置１２、１４の一
方または両方を操作することによつて、顕微鏡の観測視
野が試料３４に対し相対的に位置決めされるので、観測
視野をＸ方向移動駆動装置１２及びＹ方向移動駆動装置
１４の移動可能な範囲内で観測領域の任意の位置に位置
決めすることができる。

【００１４】垂直方向に向けられた少なくとも２つのプ
レート１６、１８の組立体が、Ｘ駆動装置１２及びＹ駆
動装置１４の可動部分、即ち移動部材に装着されてい
る。プレート１６、１８は、相互に平行になるように配
置されており、プレート１６及び１８の間の開口に跨が
つて設けられた背部プレート２０により固定されてい
る。この構造は、プレート１８を支持プレート１５の上
に支持するとともに、支持プレート１５と接触する底面
に滑動面を有するブロツク２２によつて支えられてい
る。ブロツク２２の底面を平滑な面にすることによつ
て、プレート１６、１８で構成された組立体をＸ方向駆
動装置１２またはＹ方向駆動装置１４を使用して容易に
移動させることができる。更に、プレート１６及び１８
には夫々ピボツト２６及び２８が設けられており、これ
らのピボツトはプレート１６及び１８の上部付近に設け
られている。他方、これらのピボツト２６、２８は揺動
保持部材３０を支持しており、角度的な位置決め範囲内
で揺動保持部材３０を揺動させることができる。また、
プレート１６及び１８には顕微鏡のユーザにより操作さ
れる固定ねじ３２が設けられており、この固定ねじ３２
は、揺動保持部材３０及び揺動保持部材３０に装着され
た試料の移動を阻止するために、移動範囲内の任意の位
置に揺動保持部材３０を固定することができる。

【００１５】試料３４は試料ブロツク３１に接着され、
図示されるように、顕微鏡を介して観測するため揺動保
持部材３０上に位置決めされる。通常、試料３４は、新
しい面３６を露出するために研削が施される試料３４を
保持するのに充分な強度を持つエポキシ樹脂接着剤また
は他の接着剤によつて試料装着用ブロツク３１に接着さ
れる。試料３４を検査する場合、試料３４を揺動保持部
材３０によつてほぼ水平位置に位置決めしたとき、試料
３４の上面に対してほぼ垂直方向から検査することがで
きる。ある領域についてさらに分断面を検査することが
必要であると認識された場合、面３６から見て検査領域
を露出するために、試料３４の面３６を削り取ることが
できる。この場合、固定ねじ３２を緩めることによつ
て、揺動保持部材３０は、揺動保持部材３０を下方に引
張る作用をする揺動保持部材３０の重さにより下方に移
動させることができる。揺動保持部材３０は、必要に応
じて角度的な方向変更を与えることもできるし、完全に
垂直に向けることもでき、方向を変更した後、固定ねじ
３２は再度ねじ込まれる。

【００１６】試料３４が再度取り付けられた時、試料
は、ピボツト２６、２８の軸上に必ずしも配設されない
ので、試料の観測領域は僅かに変位する。この僅かな配
置の不手際があつたとしても、Ｙ方向駆動装置１４によ
る微調節によつて試料３４を移動して、観測領域を顕微
鏡の視野内に取り入れることができる。ピボツト２６、
２８の軸は、顕微鏡ステージ１０のＸ方向駆動装置１２
により与えられる移動と平行なので、試料３４の回転の
間の観測領域の移動がＹ方向にあるということには注目
すべきである。

【００１７】上述のように試料を回転した場合、試料３
４中の観測領域のＺ方向の僅かな変位は、観測領域が前
の高さから僅か上の方向または僅か下の方向に移動する
ので、顕微鏡の焦点合わせに微小な補正を必要とする。
従つて、顕微鏡の視野の中に、観察領域を再度取り入れ
て正確に位置決めするためには、試料３４を単一の線で
走査すること、とりわけ面３６を単一の線で走査するこ
とが、焦点を僅かに補正することによつて、簡明とな
る。試料３４はＹ軸に沿つて変位しないので、Ｘ軸に沿
つて面３６を横切ることにより、観測視野は観測領域を
横切ることになる。従つて、観測領域に対するＸ及びＹ
の両方向のサーチの必要はない。

【００１８】面３６がピボツト２６、２８の軸線に近づ
く程、Ｙ方向の焦点パラメータの調節量は小さくなる。
揺動保持部材３０が試料ブロツク３１をかなり精密な寸
法で保持するように、揺動保持部材３０を顕微鏡ステー
ジ１０の半永久的な構成部材として製作することができ
る。このようにして、試料ブロツク３１は、試料３４と
顕微鏡の視野との相対的な変位を殆ど要しないで、試料
３４を研削するための取り外し操作及び再装着操作を容
易にすることができる。

【００１９】

【発明の効果】本発明は傾斜可能な顕微鏡ステージを与
え、しかも試料ブロツクを取り外し可能で置換可能にす
ることにより、光学顕微鏡ステージの実用性及び効率を
改善する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した傾斜可能な顕微鏡ステージの
実施例を左上から見た斜視図である。

【図２】本発明を適用した傾斜可能な顕微鏡ステージの
実施例を右上から見た斜視図である。

【符号の説明】

１０ 顕微鏡ステージ １２ Ｘ方向移動駆動装置 １４ Ｙ方向移動駆動装置 １５ 支持プレート １６、１８ プレート ２０ 背部プレート ２２ ブロツク ２４ 平滑面 ２６、２８ ピボツト ３０ 揺動保持部材 ３１ 試料ブロツク ３２ 固定ねじ ３４ 試料 ３６ 観測されるべき面

フロントページの続き (72)発明者 デイビッド・エドワード・スローマン アメリカ合衆国 ニューヨーク州、ポゥキ プシー、ハイ・エーカーズ・ドライブ 68

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基台部材と、 ピボツト軸を画定する１対のピボツトを含み、かつ、前
   記基台部材によつて滑動自在に支持されている試料支持
   部材と、 前記試料支持部材及び前記基台部材に装着されており、
   かつ、前記基台部材に対して前記試料支持部材の相対的
   な移動を制御する２次元移動制御手段と、 前記試料支持部材に対して相対的な位置に試料を保持
   し、かつ、前記１対のピボツトから懸架されている傾斜
   可能な試料保持手段とからなり、 前記ピボツト軸は前記試料保持手段を通つて延びてお
   り、前記試料保持手段は前記ピボツト軸の周りで傾斜可
   能であり、これにより、試料は少なくとも１つの方向に
   移動することができ、かつ、前記基台部材に対して相対
   的に変化する方向に前記試料を位置決めするために、前
   記１つの方向に対して平行な軸の周りで傾斜することが
   できることを特徴とする傾斜可能な光学顕微鏡ステー
   ジ。