KR102657390B1 - 미소 시료대 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

(과제) 미소 시료의 부착의 자동화가 가능한 미소 시료대를 제공한다.
(해결 수단) 미소 시료대(1)는, 베이스부(10)와, 베이스부(10) 상에 설치되고, 미소 시료가 고정되는 시료 고정부(20)와, 복수의 얼라인먼트용 마크부(40)를 구비한다.

Description

미소 시료대 및 그 제조 방법{MICRO SAMPLE STAGE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은, 미소 시료대 및 미소 시료대의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 소자, 자기 디바이스 또는 바이오 재료 등을 분석하려면, 이들 소자나 재료로부터 분리한 미소 시료를 미소 시료대에 고착시켜 행한다. 미소 시료대에 고착된 미소 시료는, 투과형 현미경(TEM)이나 주사형 현미경(SEM) 등에 의해 형상이나 구조를 분석하거나, 혹은 X선 분산 분석계 등에 의해 조성을 분석하거나 한다.
종래의 미소 시료대는, 예를 들면, 반원형의 금속제 베이스의 상면에, 박벽의 미소 시료 고정부를 설치한 구조를 갖는다. 미소 시료는, 미소 시료 고정부의 상면 또는 측면에 고착된다. 특허 문헌 1에는, 시료 분석에 앞서 미소 시료를 고정하는 미소 시료대가 개시되어 있다.
일본국 특허 공개 2005-345347호 공보
특허 문헌 1에 기재된 미소 시료대에서는, 미소 시료를 미소 시료 고정부의 소정의 위치에 자동적으로 부착할 수 없다.
본 발명의 미소 시료대는, 베이스부와, 상기 베이스부 상에 설치되고, 미소 시료가 고정되는 시료 고정부와, 얼라인먼트용 마크부를 구비한다.
본 발명의 미소 시료대의 제조 방법은, 실리콘 소재를 에칭함으로써, 베이스부와, 미소 시료가 고정되는 시료 고정부와, 얼라인먼트용 마크부를 갖는 미소 시료대를 형성한다.
본 발명에 의하면, 촬상 장치에 의해 얼라인먼트용 마크부를 검출하여, 미소 시료를 미소 시료 고정부의 소정의 위치에 자동적으로 설치하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 미소 시료대의 실시형태 1을 나타내는 외관 사시도.
도 2는 도 1의 미소 시료대의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이며, (a)는 최초 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도, (b)는 (a)의 하면도.
도 3의 (a)는 도 2의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도, (b)는 (a)의 하면도.
도 4의 (a)는 도 3의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도, (b)는 (a)의 하면도.
도 5의 (a)는 도 4의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도, (b)는 (a)의 상면도.
도 6의 (a)는 도 5의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도, (b)는 (a)의 상면도.
도 7의 (a)는 도 6의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도, (b)는 (a)의 상면도.
도 8의 (a)는 도 7의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도, (b)는 (a)의 상면도.
도 9의 (a)는 도 8의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도, (b)는 (a)의 상면도.
도 10의 (a)는 도 9의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도, (b)는 (a)의 상면도.
도 11의 (a)는 도 10의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도, (b)는 (a)의 상면도.
도 12의 (a)는 도 11의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도, (b)는 (a)의 상면도.
도 13의 (a)는 도 12의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도, (b)는 (a)의 상면도.
도 14의 (a)는 도 13의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도, (b)는 (a)의 상면도.
도 15의 (a)는 도 14의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도, (b)는 (a)의 상면도.
도 16의 (a)는 도 15의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도, (b)는 (a)의 상면도.
도 17의 (a)는 도 16의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도, (b)는 (a)의 상면도.
도 18의 (a)는 도 17의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도, (b)는 (a)의 상면도.
도 19의 (a)는 도 18의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도, (b)는 (a)의 상면도.
도 20의 (a)는 도 19의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도, (b)는 (a)의 상면도.
도 21은 본 발명의 미소 시료대의 실시형태 2를 나타내는 외관 사시도.
도 22의 (a)는 도 21의 미소 시료대의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이며, (a)는 최초 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도, (b)는 (a)의 하면도.
도 23의 (a)는 도 22의 다음 공정을 나타내는 단면도, (b)는 (a)의 하면도.
도 24의 (a)는 도 23의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도, (b)는 (a)의 하면도.
도 25의 (a)는 도 24의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도, (b)는 (a)의 하면도.
도 26의 (a)는 도 25의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도, (b)는 (a)의 하면도.
도 27의 (a)는 도 26의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도, (b)는 (a)의 하면도.
도 28의 (a)는 도 27의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도, (b)는 (a)의 하면도.
도 29의 (a)는 도 28의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도, (b)는 (a)의 하면도.
도 30의 (a)는 도 29의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도, (b)는 (a)의 하면도.
도 31의 (a)는 도 30의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도, (b)는 (a)의 하면도.
도 32의 (a)는 도 31의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도, (b)는 (a)의 하면도.
도 33의 (a)는 도 32의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도, (b)는 (a)의 하면도.
도 34의 (a)는 도 33의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도, (b)는 (a)의 하면도.
도 35의 (a)는 도 34의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도, (b)는 (a)의 하면도.
도 36은 본 발명의 미소 시료대의 실시형태 3을 나타내는 외관 사시도.
도 37의 (a), (b)는, 각각, 얼라인먼트용 마크부의 변형예를 나타내는 상방으로부터의 평면도.
-실시형태 1-
[미소 시료대의 구조]
이하, 본 발명의 미소 시료대(1)의 실시형태 1을, 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은, 본 발명의 미소 시료대(1)의 실시형태 1의 외관 사시도이다.
미소 시료대(1)는, 베이스부(10)와, 3개의 중간대부(20)와, 3개의 시료 고정부(30)와, 3개의 얼라인먼트용 마크부(40)를 갖는다. 베이스부(10)와, 3개의 중간대부(20)와, 3개의 시료 고정부(30)와, 3개의 얼라인먼트용 마크부(40)는, 실리콘에 의해 일체로 형성되어 있다.
베이스부(10)는, 예를 들면, 길이 방향의 길이가 1mm 정도의 직방체 형상을 갖는다. 베이스부(10)의 형상을, 반원 형상이나 부채꼴로 할 수도 있다. 3개의 중간대부(20)는, 베이스부(10)의 길이 방향을 따라서 배열되어 있다. 각 중간대부(20)는, 직방체 형상을 갖는다. 중간대부(20)의 두께는, 베이스부(10)의 두께보다도 작고, 각 중간대부(20)는, 베이스부(10)의 두께 방향의 거의 중앙에 배치되어 있다. 3개의 중간대부(20)는, 길이, 두께, 높이가 거의 동일하게 형성되어 있다. 그러나, 3개의 중간대부(20)는, 길이, 두께, 높이 중 1개 또는 모두가 상이한 구조로 하는 것도 가능하다.
각 중간대부(20)의 상면에는, 시료 고정부(30)가 설치되어 있다. 각 시료 고정부(30)는, 직방체 형상을 갖는다. 시료 고정부(30)의 길이 및 두께는, 중간대부(20)의 길이 및 두께보다도 작고, 각 시료 고정부(30)는, 중간대부(20)의 두께 방향의 거의 중앙에 배치되어 있다. 시료 고정부(30)의 두께는, 예를 들면, 5μm 정도이다. 3개의 시료 고정부(30)는, 길이, 두께, 높이가 거의 동일하게 형성되어 있다. 그러나, 3개의 시료 고정부(30)는, 길이, 두께, 높이 중 1개 또는 모두가 상이한 구조로 하는 것도 가능하다.
각 시료 고정부(30)의 상면(31)에는, 얼라인먼트용 마크부(40)가 설치되어 있다. 얼라인먼트용 마크부(40)는 시료 고정부(30)의 상면(31)으로부터 돌출하는 돌기로서 형성되어 있다. 얼라인먼트용 마크부(40)인 돌기는, 원기둥형상을 갖는다. 돌기의 직경은, 시료 고정부(30)의 두께보다도 작다. 돌기는, 각각, 시료 고정부(30)의 중앙부로부터 벗어난, 길이 방향의 단부측쪽에 배치되어 있다. 또, 각 돌기는, 두께 방향에 있어서도, 시료 고정부(30)의 중앙부로부터 벗어난, 측면부측쪽에 배치되어 있다. 돌기의 형상은, 각기둥형상으로 할 수도 있다. 중간대부(20) 및 시료 고정부(30)는 3개로 한정되는 것이 아니며, 2개 또는 4개 이상으로 할 수 있다. 또, 중간대부(20) 및 시료 고정부(30)는, 1개로 할 수도 있다.
미소 시료(M)는, 각 시료 고정부(30)의 길이 방향으로 연장되는 측면(32) 혹은 두께 방향으로 연장되는 측면(33)에 고정된다. 시료 고정부(30)에 고정된 미소 시료는, TEM, SEM 또는 X선 분산 분석계 등의 분석 장치에 의해 분석된다.
이와 같이, 미소 시료대(1)에는, 복수의 얼라인먼트용 마크부(40)가 형성되어 있다. 얼라인먼트용 마크부(40)는, 시료 고정부(30)와 동일 재료로 형성되어 있다. 그러나, 얼라인먼트용 마크부(40)는, 시료 고정부(30)의 상면으로부터 돌출하는 돌기로서 형성되어 있다. 이 때문에, 도시하지 않은 카메라 등에 의해 시료 고정부(30)의 상방으로부터 얼라인먼트용 마크부(40)를 촬상하고, 에지 추출 처리에 의해 얼라인먼트용 마크부(40)의 윤곽을 인식할 수 있다. 얼라인먼트용 마크부(40)의 윤곽이 인식되면, 미소 시료의 부착 위치를 연산에 의해 산출할 수 있다. 그리고, 도시는 하지 않지만, 프로브 등의 유지구에 의해 미소 시료를 이송하여, 시료 고정부(30)의 소정의 위치에 부착할 수 있다. 이에 의해, 미소 시료의 미소 시료대(1)로의 부착의 자동화가 가능해진다. 미소 시료의 미소 시료대(1)로의 부착을 자동화함으로써, 미소 시료의 분석 작업을 자동화하는 것이 가능해져, 작업의 효율화를 도모할 수 있다.
[미소 시료대의 제조 방법]
도 2~도 20을 참조하여, 도 1에 도시된 미소 시료대(1)의 제조 방법을 설명한다.
먼저, 길이, 두께 및 높이의 각각이, 미소 시료대(1)보다도 큰 실리콘 소재(50)를 준비한다.
그리고, 도 2의 (a), (b)에 나타난 바와 같이, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 포토레지스트 패턴(61)을 형성한다. 도 2(a)는 실리콘 소재(50)의 단면도이며, 도 2(b)는, 도 2(a)의 하면도이다. 또한, 포토리소그래피 기술은, 종래부터 알려져 있듯이, 포토레지스트를 도포하고, 마스크를 이용하여 노광해, 현상함으로써, 마스크 형상에 대응한 포토레지스트의 패턴을 형성하는 기술이다.
포토레지스트 패턴(61)은, 외주부(61a)의 중앙에 실리콘 소재(50)의 하면을 노출시키는 직사각형의 개구부(61b)가 형성되고, 개구부(61b)의 중앙에, 직사각형의 중앙부(61c)가 외주부(61a)로부터 분리되어 형성된 패턴을 갖는다. 중앙부(61c)의 평면 형상 및 사이즈는, 미소 시료대(1)의 베이스부(10)의 평면 형상 및 사이즈와 동일하게 한다.
도 3(a)는 도 2의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재(50)의 단면도이며, 도 3(b)는 도 3(a)의 하면도이다.
드라이 에칭에 의해, 포토레지스트 패턴(61)의 개구부(61b)로부터 노출되는 실리콘 소재(50)를 에칭하여, 실리콘 소재(50)에 틀형상의 홈부(51)를 형성한다.
도 4(a)는 도 3의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재(50)의 단면도이며, 도 4(b)는 도 4(a)의 하면도이다.
세정에 의해, 실리콘 소재(50)의 하면에 형성되어 있는 포토레지스트 패턴(61)을 제거한다.
도 5(a)는 도 4의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재(50)의 단면도이며, 도 5(b)는 도 5(a)의 상면도이다.
실리콘 소재(50)를 산화시켜, 실리콘 소재(50)의 전체 표면에 피복용 절연막(62)을 형성한다. 즉, 피복용 절연막(62)은, 산화 실리콘에 의해 형성되어 있다.
도 6(a)는 도 5의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재(50)의 단면도이며, 도 6(b)는 도 6(a)의 상면도이다.
실리콘 소재(50)의 전체 표면에 형성된 피복용 절연막(62) 중, 실리콘 소재(50)의 상면(52)에 형성된 상부(62a)(도 5(a) 참조)를 제거해, 실리콘 소재(50)의 상면(52)을 노출시킨다. 피복용 절연막(62)의 상부(62a)의 제거는, 예를 들면, 드라이 에칭에 의해 행한다. 피복용 절연막(62)의 상부(62a)의 제거는, 웨트 에칭에 의해 행하도록 해도 된다.
도 7(a)는 도 6의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재(50)의 단면도이며, 도 7(b)는 도 7(a)의 상면도이다.
노출된 실리콘 소재(50)의 상면(52)에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 포토레지스트 패턴(63)을 형성한다. 포토레지스트 패턴(63)은, 직사각형 패턴(63a) 과, 직사각형 패턴(63a)의 거의 중앙에, 직선형으로 배열된 3개의 직사각형 개구(63b)와, 각 직사각형 개구(63b) 내에 형성된 1개의 원형 패턴(63c)을 갖는다. 직사각형 개구(63b)의 평면 형상 및 사이즈는, 시료 고정부(30)의 평면 형상 및 사이즈와 동일하게 한다. 원형 패턴(63c)의 평면 형상 및 사이즈는, 얼라인먼트용 마크부(40)의 평면 형상 및 사이즈와 동일하게 한다.
도 8(a)는 도 7의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도이며, 도 8(b)는 도 8(a)의 상면도이다.
포토레지스트 패턴(63)을 마스크로 하여, 실리콘 소재(50)의 상면(52)을, 드라이 에칭 등에 의해 제거한다. 제거하는 깊이는, 얼라인먼트용 마크부(40)의 높이와 동일하게 한다. 이하의 공정에서 나타내는 바와 같이, 원형 패턴(63c)의 하부에 형성되는 실리콘 소재(50)의 돌기부(53)는, 미소 시료대(1)의 얼라인먼트용 마크부(40)로서 형성되게 된다.
도 9(a)는 도 8의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도이며, 도 9(b)는 도 9(a)의 상면도이다.
포토레지스트 패턴(63)이 형성된 실리콘 소재(50)의 상면(52) 전체에, 마크 형성용 절연막(64)을 형성한다. 마크 형성용 절연막(64)은, 실리콘 산화막에 의해 형성되어 있고, 예를 들면, 스퍼터에 의해 형성된다. 마크 형성용 절연막(64)은, 실리콘 소재(50)의 상면(52) 상에 있어서의, 직사각형 패턴(63a) 상의 부분(64a), 3개의 원형 패턴(63c) 상의 부분(64c), 3개의 직사각형 개구(63b) 내의 직사각형 형상의 부분(64b), 및 직사각형 패턴(63a)의 외주의 부분(64d)을 갖는다. 상술한 바와 같이, 포토레지스트 패턴(63)의 직사각형 개구(63b)의 평면 형상 및 사이즈는, 시료 고정부(30)의 평면 형상 및 사이즈와 동일하다. 따라서, 마크 형성용 절연막(64)의 각 직사각형 형상의 부분(64b)의 평면 형상 및 사이즈는, 시료 고정부(30)의 평면 형상 및 사이즈와 동일하게 된다.
도 10(a)는 도 9의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도이며, 도 10(b)는 도 10(a)의 상면도이다.
리프트 오프에 의해, 포토레지스트 패턴(63)과 함께 마크 형성용 절연막(64)의 부분(64a, 64c)을, 실리콘 소재(50)의 상면(52)으로부터 제거한다. 이에 의해, 실리콘 소재(50)의 상면(52) 중, 직사각형 패턴(63a)의 하방에 위치하고 있는 일부(52a), 및 원형 패턴(63c)의 하방에 위치하고 있는 일부(53a)가 노출된다. 그러나, 마크 형성용 절연막(64)의 부분(64b, 64d)은, 실리콘 소재(50)의 상면(52) 상에 남아 있다.
도 11(a)는 도 10의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도이며, 도 11(b)는 도 11(a)의 상면도이다.
실리콘 소재(50)의 상면(52) 전체면에, 스퍼터 등에 의해, 알루미늄 등의 금속막(65)을 형성한다. 이에 의해, 실리콘 소재(50)의 상면(52) 상에 형성되어 있는 마크 형성용 절연막(64)의 부분(64b, 64d) 및 마크 형성용 절연막(64)으로부터 노출되어 있는 실리콘 소재(50)의 상면(52)의 일부(52a, 53a)가 금속막(65)에 의해 덮인다.
도 12(a)는 도 11의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도이며, 도 12(b)는, 도 12(a)의 상면도이다.
금속막(65) 상에, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 3개의 포토레지스트 패턴(66)을 형성한다. 각 포토레지스트 패턴(66)은, 실리콘 소재(50)의 상면(52)의 일부(53a) 및 그 주위를 덮는 위치 및 크기로 형성한다.
도 13(a)는 도 12의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도이며, 도 13(b)는 도 13(a)의 상면도이다.
3개의 포토레지스트 패턴(66)을 마스크로 하여, 금속막(65)을 에칭한다. 이에 의해, 금속막(65)은, 포토레지스트 패턴(66) 하부의 일부(65a)만이 남고, 실리콘 소재(50)의 상면(52)의 일부(52a)가 노출된다. 그러나, 3개의 금속막(65)에 대응하는 실리콘 소재(50)의 상면(52)의 일부(53a) 및 그 주위는, 금속막(65) 및 포토레지스트 패턴(66)에 의해 덮여 있다.
도 14(a)는 도 13의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도이며, 도 14(b)는 도 14(a)의 상면도이다.
3개의 포토레지스트 패턴(66)을 제거한다.
도 15(a)는 도 14의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도이며, 도 15(b)는 도 15(a)의 상면도이다.
금속막(65)의 일부(65a)가 형성된 실리콘 소재(50)의 상면(52) 상에, 포토리소그래피 기술을 이용하여 포토레지스트 패턴(67)을 형성한다.
포토레지스트 패턴(67)은, 직사각형의 외주 패턴(67a)과, 외주 패턴(67a)의 거의 중앙에 형성된 개구부(67b)와, 개구부(67b) 내에 형성된 3개의 내측 패턴(67c)을 갖는다. 각 내측 패턴(67c)은, 금속막(65)의 일부(65a), 마크 형성용 절연막(64)의 직사각형 형상의 부분(64b), 및 그 주위를 덮고 형성된다. 각 내측 패턴(67c)의 평면 형상 및 사이즈는, 미소 시료대(1)의 중간대부(20)의 평면 형상 및 사이즈와 동일하게 한다.
도 16(a)는 도 15의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도이며, 도 16(b)는 도 16(a)의 상면도이다.
포토 레지스트 패턴(67)을 마스크로 하여, 실리콘 소재(50)의 상면(52)의 일부(52a)를 드라이 에칭 등에 의해 제거하여, 실리콘 소재(50)에 틀형상의 홈(54)을 형성한다. 홈(54)의 깊이는, 시료 고정부(30)의 높이보다 높게 한다. 단, 홈(54)의 깊이는, 홈부(51)에는 도달하지 않도록, 홈(54)과 홈부(51) 사이에 홈간 부분(56)이 형성되도록 한다.
도 17(a)는 도 16의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도이며, 도 17(b)는 도 17(a)의 상면도이다.
포토레지스트 패턴(67)을 제거해, 마크 형성용 절연막(64)의 외주의 부분(64d) 및 금속막(65)의 일부(65a)를 노출시킨다.
도 18(a)는 도 17의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도이며, 도 18(b)는 도 18(a)의 상면도이다.
마크 형성용 절연막(64)의 외주의 부분(64d), 금속막(65)의 일부(65a) 및 마크 형성용 절연막(64)의 직사각형 형상의 부분(64b)의 부분을 마스크로 하여, 실리콘 소재(50)의 상면(52)의 일부(52a)를 드라이 에칭에 의해 제거해, 홈(54)의 내방에, 내측 홈(55)을 형성한다. 마크 형성용 절연막(64)의 각 직사각형 형상의 부분(64b)의 평면 형상 및 사이즈는, 시료 고정부(30)의 평면 형상 및 사이즈와 동일하다. 이 때문에, 실리콘 소재(50)의 내측 홈(55)의 내측에, 3개의 시료 고정부(30)가 형성된다. 또, 드라이 에칭에 의해, 실리콘 소재(50)의 홈(54)과 홈부(51) 사이의 홈간 부분(56)도 두께 방향으로 제거되고, 홈(54)과 홈부(51) 사이에는, 피복용 절연막(62)만이 남는다. 내측 홈(55)의 깊이는, 시료 고정부(30)의 높이와 동일하게 한다. 또한, 이 상태에 있어서, 실리콘 소재(50)의 돌기부(53)의 상면은, 금속막(65)의 일부(65a)에 의해 덮여 있고, 실리콘 소재(50)의 돌기부(53)는, 실리콘 소재(50)의 상면(52)의 일부(52a)를 드라이 에칭에 의해 제거할 때, 에칭되는 일은 없다.
도 19(a)는 도 18의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도이며, 도 19(b)는 도 19(a)의 상면도이다.
에칭에 의해, 실리콘 소재(50)의 상면(52)의 일부(52a) 상에 형성되어 있는 금속막(65)의 일부(65a)를 에칭한다. 이에 의해, 실리콘 소재(50)의 상면(52)의 일부(53a)는, 외부에 노출된다.
도 20(a)는 도 19의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도이며, 도 20(b)는 도 20(a)의 하면도이다.
웨트 에칭에 의해, 실리콘 소재(50)의 표면에 형성되어 있는 마크 형성용 절연막(64) 및 피복용 절연막(62)을 제거한다. 마크 형성용 절연막(64) 및 피복용 절연막(62)은 실리콘 산화막에 의해 형성되어 있기 때문에, 실리콘 산화막의 웨트 에칭 처리에 의해, 마크 형성용 절연막(64)의 부분(64c, 64d) 및 피복용 절연막(62)의 전부가 제거된다. 마크 형성용 절연막(64)의 부분(64c, 64d)이 제거됨으로써, 시료 고정부(30)의 상면(31)에 돌기부(53)가 얼라인먼트용 마크부(40)로서 돌출하여 형성된다. 또, 피복용 절연막(62)이 제거됨으로써, 실리콘 소재(50)의 중앙 영역이 주위 부분으로부터 분리되어, 도 1에 도시된 미소 시료대(1)가 형성된다.
상기 본 발명의 실시형태 1에 의하면, 하기의 효과를 발휘한다.
(1) 미소 시료대(1)는, 베이스부(10)와, 미소 시료가 고정되는 시료 고정부(30)와, 복수의 얼라인먼트용 마크부(40)를 구비한다. 이 때문에, 카메라 등의 촬상 장치에 의해 얼라인먼트용 마크부(40)를 판독해, 연산에 의해 시료 고정부(30)의 위치를 검출해, 미소 시료를 시료 고정부(30)의 소정 위치에 위치 결정하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 미소 시료의 미소 시료대(1)로의 부착의 자동화가 가능해져, 작업의 효율화를 도모할 수 있다.
(2) 미소 시료대(1)는, 베이스부(10)와, 시료 고정부(30)와, 복수의 얼라인먼트용 마크부(40)가, 동일 재료에 의해 일체로 형성된 구조를 갖는다. 이 때문에, 복수의 얼라인먼트용 마크부(40)를 에칭 등에 의해 신속하게 형성하는 것이 가능해져, 미소 시료대(1)의 제작이 효율적이게 된다.
(3) 상기 (2)에 있어서, 재료를 실리콘으로 하면, 정밀하게 형성할 수 있다.
(4) 베이스부(10) 상에 복수의 시료 고정부(30)를 설치하고, 얼라인먼트용 마크부(40)를, 복수의 시료 고정부(30)에 1개씩 설치하는 구성으로 되어 있다. 이 때문에, 각 미소 시료를, 얼라인먼트용 마크부(40)의 근방에 부착할 수 있어, 위치 맞춤이 용이해진다. 또, 이에 수반해, 위치 맞춤의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
(5) 얼라인먼트용 마크부(40)는, 시료 고정부(30)의 상면(31)에 설치되어 있기 때문에, 카메라 등에 의한 촬영이 용이해진다. 또한, 얼라인먼트용 마크부(40)를 시료 고정부(30)의 상면(31)에 있어서의, 중앙부로부터 벗어난 측면부측쪽에 배치하고 있으므로, 미소 시료를 시료 고정부(30)의 상면(31)에 고정하는 경우에도, 얼라인먼트용 마크부(40)가 미소 시료를 고정할 때의 장해물이 되는 일은 없다.
(6) 얼라인먼트용 마크부(40)를, 시료 고정부(30)의 상면(31)으로부터 돌출하는 돌기부(63)로서 형성했다. 이 때문에, 미소 시료대(1) 전체가 동일한 재료에 의해 형성되어 있어도, 얼라인먼트용 마크부(40)를 촬상해, 에지 추출 처리에 의해 얼라인먼트용 마크부(40)의 윤곽을 인식할 수 있다.
-일 실시형태 2-
[미소 시료대의 구조]
본 발명의 미소 시료대의 실시형태 2를, 도면을 참조하여 설명한다.
도 21은, 본 발명의 미소 시료대(1A)의 실시형태 2의 외관 사시도이다.
실시형태 2의 미소 시료대(1A)는, 얼라인먼트용 마크부(40A)가, 오목부(57) (도 35 참조)로서 형성되어 있는 점에서, 실시형태 1과 상이하다. 실시형태 2의 미소 시료대(1A)는, 상기 이외에는, 모두, 실시형태 1과 동일하며, 대응하는 부재에 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.
실시형태 2의 얼라인먼트용 마크부(40A)는, 각 시료 고정부(30)의 상면(31)에, 1개씩 형성되어 있다. 얼라인먼트용 마크부(40A)는, 원형상의 오목부(57) (도 34(a) 참조)이다. 얼라인먼트용 마크부(40A)의 평면 형상 및 위치는, 실시형태 1의 얼라인먼트용 마크부(40)와 동일해도 되고, 상이한 것이어도 된다. 얼라인먼트용 마크부(40A)로서의 오목부(57)의 깊이는, 얼라인먼트용 마크부(40)를 촬상해, 에지 추출 처리가 가능하면 되고, 특별히, 조건이 되는 사항은 없다.
[미소 시료대의 제조 방법]
도 22~도 36을 참조하여, 도 21에 도시된 미소 시료대(1)의 제조 방법을 설명한다.
미소 시료대(1A)의 제조 방법은, 도 22~도 30에 나타내는 공정은, 실시형태 1의 미소 시료대(1)의 제조 방법의 도 2~도 10에 나타내는 공정과 동일하다.
따라서, 도 22~도 30에 나타나는 공정에 관한 설명은 생략한다.
도 30에 나타내는 상태에서는, 실리콘 소재(50)의 하방측에는, 틀형상의 홈부(51)가 형성되어 있고, 실리콘 소재(50)의 상면(52)에 마크 형성용 절연막(64)이 형성되어 있다. 마크 형성용 절연막(64)은, 외주의 부분(64d)과, 직사각형 형상의 부분(64b)을 갖고 있고, 외주의 부분(64d)과 직사각형 형상의 부분(64c) 사이에서부터는, 실리콘 소재(50)의 상면(52)의 일부(52a, 53a)가 노출되어 있다.
도 31(a)는 도 30의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도이며, 도 31(b)는 도 31(a)의 하면도이다.
마크 형성용 절연막(64)으로부터 실리콘 소재(50)의 상면(52)의 일부(52a)가 노출된 상태로, 실리콘 소재(50)의 상면(52) 상에, 포토리소그래피 기술을 이용하여 포토레지스트 패턴(71)을 형성한다.
포토레지스트 패턴(71)은, 직사각형의 외주 패턴(71a)과, 외주 패턴(71a)의 거의 중앙에 형성된 개구부(71b)와, 개구부(71b) 내에 형성된 3개의 내측 패턴(71c)을 갖는다. 내측 패턴(71c)은, 도 30에 나타내는 마크 형성용 절연막(64)의 3개의 부분(64b), 및 그 주위를 덮고 형성된다. 각 내측 패턴(71c)의 평면 형상 및 사이즈는, 미소 시료대(1)의 중간대부(20)의 평면 형상 및 사이즈와 동일하게 한다.
도 32(a)는 도 31의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도이며, 도 32(b)는 도 32(a)의 하면도이다.
포토레지스트 패턴(71)을 마스크로 하여, 실리콘 소재(50)의 상면(52)의 일부(52a)를 드라이 에칭 등에 의해 제거하여, 실리콘 소재(50)에 틀형상의 홈(54)을 형성한다. 홈(54)의 깊이는, 시료 고정부(30)의 높이보다 높게 한다. 단, 홈(54)의 깊이는, 홈부(51)에는 도달하지 않도록, 홈(54)과 홈부(51) 사이에 홈간 부분(56)이 형성되도록 한다.
도 33(a)는 도 32의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도이며, 도 33(b)는 도 33(a)의 하면도이다.
실리콘 소재(50)의 상면(52) 상에 형성된 포토레지스트 패턴(71)을 제거한다. 포토레지스트 패턴(71)을 제거함으로써, 실리콘 소재(50)의 상면(52)의 일부(53a)가 노출된다.
도 34(a)는 도 33의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도이며, 도 34(b)는 도 34(a)의 하면도이다.
마크 형성용 절연막(64)의 외주의 부분(64d) 및 직사각형 형상의 부분(64b)을 마스크로 하여, 실리콘 소재(50)의 상면(52)의 일부(52a, 53a)를 드라이 에칭에 의해 제거한다. 실리콘 소재(50)의 상면(52)의 일부(52a)를 드라이 에칭함으로써, 홈(54)의 내방에 내측 홈(55)이 형성된다. 마크 형성용 절연막(64)의 각 직사각형 형상의 부분(64b)의 평면 형상 및 사이즈는, 시료 고정부(30)의 평면 형상 및 사이즈와 동일하다. 이 때문에, 실리콘 소재(50)의 내측 홈(55)의 내측에, 3개의 시료 고정부(30)가 형성된다. 또, 실리콘 소재(50)의 상면(52)의 일부(53a)를 드라이 에칭함으로써, 실리콘 소재(50)에 오목부(57)가 형성된다. 오목부(57)는, 얼라인먼트용 마크부(40A)가 된다. 또, 드라이 에칭에 의해, 실리콘 소재(50)의 홈(54)과 홈부(51) 사이의 홈간 부분(56)도 두께 방향으로 제거되고, 홈(54)과 홈부(51) 사이에는, 피복용 절연막(62)만이 남는다. 내측 홈(55)의 깊이는, 시료 고정부(30)의 높이와 동일하게 한다.
도 35(a)는 도 34의 다음 공정에 있어서의 실리콘 소재의 단면도이며, 도 35(b)는 도 35(a)의 하면도이다.
웨트 에칭에 의해, 실리콘 소재(50)의 표면에 형성되어 있는 마크 형성용 절연막(64) 및 피복용 절연막(62)을 제거한다. 마크 형성용 절연막(64) 및 피복용 절연막(62)은 실리콘 산화막에 의해 형성되어 있기 때문에, 실리콘 산화막의 웨트 에칭 처리에 의해, 마크 형성용 절연막(64)의 부분(64b, 64d) 및 피복용 절연막(62)의 전부가 제거된다. 마크 형성용 절연막(64)의 부분(64b, 64d)이 제거됨으로써, 시료 고정부(30)의 상면에 오목부(57)가 얼라인먼트용 마크부(40A)로서 형성된다. 또, 피복용 절연막(62)이 제거됨으로써, 실리콘 소재(50)의 중앙 영역이 주위 부분으로부터 분리되어, 도 21에 도시된 미소 시료대(1A)가 형성된다.
실시형태 2의 미소 시료대(1A)에 있어서도, 실리콘에 의해 형성된 베이스부(10)와 시료 고정부(30)와 함께, 복수의 얼라인먼트용 마크부(40A)가 형성되어 있다. 얼라인먼트용 마크부(40A)는, 복수의 시료 고정부(30)의 상면(31)에 1개씩 설치되어 있다. 각 얼라인먼트용 마크부(40A)는, 시료 고정부(30)의 상면(31)에 있어서의, 중앙부로부터 벗어난 측면부측쪽에 배치되어 있다. 따라서, 실시형태 2의 미소 시료대(1A)는, 실시형태 1의 미소 시료대(1)의 효과 (1), (3)~(6)과 동일한 효과를 발휘한다.
-실시형태 3-
도 36은, 본 발명의 미소 시료대(1B)의 실시형태 3을 나타내는 외관 사시도이다.
실시형태 3의 미소 시료대(1B)에서는, 얼라인먼트용 마크부(40B)는, 각 중간대부(20)에 형성되어 있는 점, 및 얼라인먼트용 마크부(40B)는, 중간대부(20)의 코너부의 챔퍼로서 형성되어 있는 점에서, 실시형태 1, 2와는 상이하다. 실시형태 3의 미소 시료대(1B)는, 상기 이외에는, 모두, 실시형태 1과 동일하며, 대응하는 부재에 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.
즉, 얼라인먼트용 마크부(40B)는, 각 중간대부(20)의 상면(21)과, 중간대부(20)의 배열 방향에 직교하는 일측면(22)의 코너부에 챔퍼로서 형성되어 있다. 이와 같은 챔퍼로서 형성된 얼라인먼트용 마크부(40B)도, 카메라에 의해 촬상하여, 그 위치를 검출할 수 있다. 따라서, 실시형태 3의 미소 시료대(1B)는, 실시형태 2의 미소 시료대(1A)와 동일한 효과를 발휘한다.
또한, 실시형태 3의 미소 시료대(1B)에 있어서, 중간대부(20)에 형성하는 얼라인먼트용 마크부(40B)를, 실시형태 1로서 나타내는 돌기부(53)로 하거나, 실시형태 2로서 나타내는 오목부(57)로 하거나 해도 된다.
반대로, 실시형태 1의 얼라인먼트용 마크부(40)로서의 돌기부(53)나 실시형태 2의 얼라인먼트용 마크부(40A)로서의 오목부(57)를, 실시형태 3에 나타내는 챔퍼 구조의 얼라인먼트용 마크부(40B)로 해도 된다.
얼라인먼트용 마크부(40, 40A, 40B)를, 절결로 해도 된다. 본 명세서에서는, 오목부, 절결을 포함시켜 홈이라고 정의한다.
얼라인먼트용 마크부(40, 40A, 40B)는, 베이스부(10)에 설치해도 된다.
상기 실시형태의 미소 시료 고정대(1, 1A, 1B)는, 얼라인먼트용 마크부(40, 40A, 40B)를, 3개 설치한 구조로서 예시했다. 그러나, 얼라인먼트용 마크부(40, 40A, 40B)는, 미소 시료 고정대(1, 1A, 1B)에 1개 형성하면 된다.
도 37(a), (b)는, 각각, 얼라인먼트용 마크부(40, 40A, 40B)의 변형예를 나타내는 상방으로부터의 평면도이다. 도 37(a)는, L자 형상의 얼라인먼트용 마크부(40C)를 나타낸다. 또, 도 37(b)는, +자 형상의 얼라인먼트용 마크부(40D)를 나타낸다. 얼라인먼트용 마크부(40C, 40D)는, 서로 직교하는 두 개의 측변을 갖고 있기 때문에, 이 두 개의 측변을 검출하여, 미소 시료대(40, 40A)의 방향을 산출할 수 있다. 얼라인먼트용 마크부(40C, 40D)는, 실시형태 1에 나타내는 원형의 돌기부(53) 혹은 실시형태 2에 나타내는 원형의 오목부(57)로 바꾸어 채용할 수 있다.
복수의 얼라인먼트용 마크부(40, 40A, 40B)는, 돌기와 홈 등, 상이한 형태로 형성해도 된다.
상기 실시형태의 미소 시료 고정대(1, 1A, 1B)는, 베이스부(10)와 시료 고정부(30) 사이에 중간대부(20)를 설치한 구조로서 예시했다. 그러나, 중간대부(20)를 설치하지 않고, 베이스부(10) 상에, 직접, 시료 고정부(30)를 형성하는 구조로 해도 된다. 또, 중간대부(20)를, 복수단, 설치하는 구조로 해도 된다.
상기 실시형태의 미소 시료 고정대(1, 1A, 1B)는, 베이스부(10) 상에 3개의 시료 고정부(30)를 설치한 구조로서 예시했다. 그러나, 시료 고정부(30)는, 1개로 해도 된다.
상기에서는, 다양한 실시형태 및 변형예를 설명했는데, 본 발명은 이들 내용으로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 생각할 수 있는 그 밖의 양태도 본 발명의 범위 내에 포함된다.
1, 1A, 1B:미소 시료대
10:베이스부
20:중간대부
30:시료 고정부
40, 40A~40D:얼라인먼트용 마크부
50:실리콘 소재
53:돌기부
57:오목부(홈)
61:포토레지스트 패턴

Claims (10)

  1. 베이스부와,
    상기 베이스부 상에 설치되고, 미소 시료가 고정되는 시료 고정부와,
    상기 시료 고정부의 상면에 설치되는 얼라인먼트용 마크부를 구비하고,
    상기 얼라인먼트용 마크부는, 상기 시료 고정부의 중앙부로부터 벗어난 길이 방향의 단부측 쪽으로서, 두께 방향에 있어서 상기 시료 고정부의 중앙부로부터 벗어난 측면부측에 배치되어 있고,
    상기 얼라인먼트용 마크부는 상기 시료 고정부의 상면으로부터 돌출되는 기둥 형상의 돌기이고,
    상기 베이스부와, 상기 시료 고정부와, 복수의 상기 얼라인먼트용 마크부는, 실리콘에 의해 형성되어 있는, 미소 시료대.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스부와, 상기 시료 고정부와, 복수의 상기 얼라인먼트용 마크부는, 동일 재료에 의해 일체로 형성되어 있는, 미소 시료대.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 베이스부 상에 복수의 상기 시료 고정부가 설치되고, 상기 얼라인먼트용 마크부는, 적어도 2개의 상기 시료 고정부에 1개씩 설치되어 있는, 미소 시료대.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 얼라인먼트용 마크부는, 상기 시료 고정부에 1개씩 설치되어 있는, 미소 시료대.
  5. 청구항 1에 있어서,
    또한, 상기 베이스부와 상기 시료 고정부 사이에 설치된 적어도 1개의 중간대부를 갖는, 미소 시료대.
  6. 실리콘 소재를 에칭함으로써, 베이스부와, 미소 시료가 고정되는 시료 고정부와, 상기 시료 고정부의 상면에 설치되는 얼라인먼트용 마크부를 갖는 미소 시료대를 형성하고,
    상기 얼라인먼트용 마크부는, 상기 시료 고정부의 중앙부로부터 벗어난 길이 방향의 단부측 쪽으로서, 두께 방향에 있어서 상기 시료 고정부의 중앙부로부터 벗어난 측면부측에 배치되도록 형성되고, 상기 실리콘 소재의 에칭을 통해 상기 시료 고정부의 상면으로부터 돌출되는 기둥 형상을 갖는, 미소 시료대의 제조 방법.
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