JPH06310069A - 電子顕微鏡の試料支持装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】薄膜の半導体試料に電圧を印加して、内部の電
位分布や電界強度分布を観察できるようにすること。 【構成】試料台の表面に絶縁層を形成し、その上にエッ
チングによって微細加工された金属板６を接着する。電
圧端子を有する半導体試料１０を試料台に載置し、リン
グバネ１２で押えることにより、半導体試料１０の電圧
端子と金属板６の電圧端子と電気的に導通され、コード
１８に電源を供給すると半導体試料に電圧が印加され
る。 【効果】電圧端子を有する薄膜の半導体試料を簡単な取
扱いで、試料台に載置でき、半導体試料に電圧を印加し
て、電位分布や電界強度分布を観察することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子顕微鏡の試料支持
装置に係り、特に、半導体試料を保持し、かつ電圧を印
加できるようにした電子顕微鏡の試料支持装置および方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子顕微鏡を用いて試料を観察する場
合、試料に電圧を印加して像観察を行なうことより効果
的な研究が可能となる。例えば試料に電圧を印加する場
合、特開昭63−224137号公報および特開平1−115042 号
公報に記載のようにいずれも試料表面に電界を形成し
て、前者は、充分なコントラストで像観察ができること
を目的とし、後者は、溝穴の底で発生した２次電子を効
率良く検出することを目的としている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のうち、
両方に共通して言えることは、電子線を試料に照射する
ことにより発生する２次電子を検出して表面観察をして
いるので、試料は厚膜で良く取扱い容易な大きさとなっ
ている。一方、半導体材料の開発においては、高集積度
が進むにつれて、特性不良の発生する比率が高くなり、
その原因を追及して信頼性向上と歩留り向上を図ること
が重要になってきている。さらに既存回路システムとの
適合性を確保するため、デバイスの微細化に対応した電
源電圧の低下ができず電圧一定のまま素子寸法が縮小さ
れ、内部電界は増大している。このためデバイスはいく
つかの物理的限界に直面しており、高電界により発生す
るホットキャリアにより酸化膜の信頼度が低下したり、
キャリア移動度の低下などの問題が顕在化してきた。こ
のことから半導体試料の表面観察のみでは内部欠陥や電
界集中による諸現象を解明することが出来ず、電子線透
過可能な厚さまで薄膜にし、電圧を印加して電位分布や
電界強度分布を観察することが望まれている。本発明
は、以上の点に鑑みてなされたもので、その目的とする
ところは、取扱いが難しい小さな半導体試料を試料台に
保持し、電圧を印加して電位分布や電界強度分布を観察
し、内部欠陥及び電界集中個所の構造を解明することに
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明では、電気配線を
パターン化した試料台に電圧端子を有する半導体試料を
載置し、リングバネで電気的絶縁が保たれるように押え
て、電圧を印加できるようにした。又、電気配線のパタ
ーンはエッチングによる微細加工とし、小さな半導体試
料のパターンと接続するように配設した。リングバネは
半導体試料の破損を防いでおり、パターンの端子部と繁
がっているリード線は真空外へ取り出せるように構成し
た。

【０００５】

【作用】上記構成によれば、小さな半導体試料を破損さ
せることなく、試料台に保持して、半導体試料の電圧端
子部と電圧印加用のリード線を容易に接続させることが
できる。半導体試料の大きさは、直径約３mm厚さ約０.
５mm の円形状、もしくは巾約１mm長さ約３〜５mm厚さ
約０.５mm の長方体となっており、いずれも電子線通過
部の厚さは０.１μｍ 以下となっている。このような小
さな半導体試料から電圧印加用のリード線を引き出せる
ので、電圧を容易に印加でき、半導体試料内部の電位分
布や電界強度分布を観察することが可能になる。

【０００６】

【実施例】本発明の一実施例を図面により説明する。図
中１は試料台でその端面２は約６０°の鋭角で支持部材
３の端面３′に係合し、もう一方の端面２′は約６０°
の鋭角で試料台押え４の端面４′に係合し、押しばね１
３の押圧力により上面へ押し上げられるように支持部材
３に固定されている。試料台１の試料載置部には電子線
通路穴５があけられており、表面１′には図示は省略し
てあるが絶縁層が形成され、その上にエッチングによっ
てパターン化した金属板６が接着されている。金属板６
は板厚約５０μｍのリンセイドー板で、パターンの巾は
狭い所で約０.２mm広い所で約０.５mm パターンとパタ
ーンの間の距離は狭い所で約０.１mm広い所で約０.５mm
と微細加工されている。金属板６の電圧端子７は電子
線通路穴５を中心に対向するよう約２〜３mmのピッチで
４個所設けられ、リード線端子８も同じく４本設けられ
ている。支持部材の先端には、本装置を電子顕微鏡に装
着したときの係合部であるピポット９が固着され、その
先端は球形状をしている。電子線通路部には電子線通路
穴５′があけられており、電子線通路穴５′に近接して
欠損部１１が設けられている。１０は電圧端子を有する
半導体試料で試料台１に載置され、リングバネ１２で押
えられている。半導体試料１０の大きさは直径３mm厚さ
約０.５mmの円形状をしており、電子線通過部の厚さは
０.１μｍ以下となっている。リングバネ１２には角１
２′が出ており、図示は省略してあるがピンセットで容
易に取扱えるようになっているので半導体試料１０を破
損させないよう手加減しながらセットが可能である。
又、リングバネ１２の表面には絶縁被膜が形成されてお
り（図示は省略）半導体試料１０とは電気的絶縁が保た
れている。半導体試料１０の電圧端子（図示は省略）は
試料台１の表面１′に接着されている金属板６の電圧端
子７と接触して電圧を印加できるようになっている。切
欠き１１に近接して電気的絶縁材料である端子固定部材
１４が取付けられ、端子固定部材１４に固定されている
リード線端子１５は試料台１に接着されているリード線
８と接触している。欠損部１１からはリード線端子１５
と８の接触している状態が目視確認できるようになって
いる。リード線１５はリード線１６を通して気密端子１
７により真空外へ導かれコード１８（４本）により図示
は省略してあるが電源と接続されている。気密端子１７
は支持部材３と柄部１９の間にＯリング２０により耐真
空的に固定されている。観察しようとする半導体試料を
試料台にセットし、本装置を電子顕微鏡に挿入し所定の
手順を経て像を出し、電子顕微鏡の試料微動装置によっ
て所望の視野を選び、ここで半導体試料に電圧を印加し
たい場合について説明すると次のようである。コード１
８に電源を供給すると、気密端子１７を通してリード線
１６に電流が流れ、半導体試料１０に電圧が印加され
て、電位分布や電界共同分布を観察することができるよ
うになる。半導体試料１０に印加する電圧は、最大でＤ
Ｃ２０Ｖ，通常５Ｖ程度である。

【０００７】

【発明の効果】本発明によれば、電圧端子を有する小さ
な半導体試料を微細な電気配線をした試料台に載置する
だけで、端子同志が接触するので容易な取扱いのもと、
半導体試料に電圧を印加することが可能になる。電圧を
印加して電位分布や電界強度分布を観察できるので、内
部欠陥および電界集中個所の構造が解明できる。従っ
て、半導体デバイスが高集積度化しても、信頼性向上と
歩留り向上が図られるとともに新構造，新材料適用のデ
バイスの開発を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示す概略構成図である。

【図２】要部の拡大断面図である。

【図３】電気配線パターン図である。

【符号の説明】

１…試料台、３…支持部材、４…試料台押え、６…金属
板、７…電圧端子、１０…半導体試料、１２…リングバ
ネ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 正志 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気配線をパターン化した試料台に電圧端
   子を有する試料を載置し該試料に電圧を印加して観察で
   きるようにしたことを特徴とする電子顕微鏡の試料支持
   装置。
2. 【請求項２】前記試料台の表面に絶縁層を形成し、エッ
   チングによってパターン化した金属板を接着したことを
   特徴とする請求項１記載の電子顕微鏡の試料支持装置。
3. 【請求項３】前記試料台の絶縁層に金属のコーティング
   をし、エッチングによってパターン化したことを特徴と
   する請求項１記載の電子顕微鏡の試料支持装置。
4. 【請求項４】前記試料台の試料載置部には電子線通路穴
   が設けられていることを特徴とする請求項２ないし３の
   いずれか１項に記載の電子顕微鏡の試料支持装置。
5. 【請求項５】前記試料台の表面に電気配線されたパター
   ンと、前記試料の電圧端子が接触するように配置したこ
   とを特徴とする請求項１記載の電子顕微鏡の試料支持装
   置。
6. 【請求項６】前記試料台に載置された試料を、リングバ
   ネで押えるように構成したことを特徴とする請求項１記
   載の電子顕微鏡の試料支持装置。
7. 【請求項７】前記リングバネと試料の接触面は、電気的
   絶縁を保つようにしたことを特徴とする請求項６記載の
   電子顕微鏡の試料支持装置。
8. 【請求項８】前記試料台が支持部材に固定された時、試
   料台のパターンと、電圧供給用リード線の端子とが接触
   するようにしたことを特徴とする請求項１記載の電子顕
   微鏡支持装置。
9. 【請求項９】前記試料台に載置された試料への電圧供給
   用リード線を真空外へ取り出せるようにしたことを特徴
   とする請求項１記載の電子顕微鏡の試料支持装置。
10. 【請求項１０】電圧端子を有する試料を観察する電子顕
    微鏡の試料支持方法であって、前記試料が電気配線をパ
    ターン化した試料台に載置された時、電圧端子がパター
    ンと接触するように保持したことを特徴とする電子顕微
    鏡の試料支持方法。