JPH10221227A - Sample for transmission electron microscope and method for preparing sample - Google Patents
Sample for transmission electron microscope and method for preparing sampleInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、透過電子顕微鏡用
試料およびその製造方法に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a sample for a transmission electron microscope and a method for producing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、半導体デバイスのパターンの微細
化に伴い、その半導体デバイスの特定微小部を透過型電
子顕微鏡(以下、TEMと略す)によって観察し評価す
る技術の重要性が高まっている。しかし、TEMによっ
て特定微小部を観察するには、特定微小部を0.3μm
以下の厚さまで薄片化しなければならず、その作業は非
常に困難である。2. Description of the Related Art In recent years, as the pattern of a semiconductor device has been miniaturized, the importance of a technique for observing and evaluating a specific minute portion of the semiconductor device by a transmission electron microscope (hereinafter abbreviated as TEM) has been increasing. However, in order to observe a specific minute part by TEM, the specific minute part is 0.3 μm
It has to be thinned to the following thickness, which is very difficult.
【0003】そこで、従来では、この問題を解決する方
法として、ダイシングソー装置による機械的加工と、集
束イオンビーム(以下、FIBと略す)加工装置による
スパッタエッチング加工とを併用して、断面観察用試料
を作製し、特定微小部をTEM観察する方法が最も一般
的である。Conventionally, as a method for solving this problem, mechanical processing using a dicing saw apparatus and sputter etching processing using a focused ion beam (hereinafter abbreviated as FIB) processing apparatus are used in combination for cross-sectional observation. The most common method is to prepare a sample and observe a specific minute portion with a TEM.
【0004】以下、図面を参照しながら、前記した従来
のダイシングソー装置およびFIB加工装置を用いた断
面観察用試料の作製方法について説明する。図11〜図
15には、ダイシングソー装置を用いた断面観察用試料
の作製方法が、図16には、ダイシングソー装置で加工
された試料のFIB加工装置での加工のための配置が、
図17には、作成された試料をTEM観察するための配
置が、それぞれ斜視図で示されている。[0004] Hereinafter, a method for manufacturing a sample for cross-sectional observation using the above-mentioned conventional dicing saw apparatus and FIB processing apparatus will be described with reference to the drawings. 11 to 15 show a method of manufacturing a sample for cross-sectional observation using a dicing saw device, and FIG. 16 shows an arrangement for processing a sample processed by a dicing saw device using a FIB processing device.
FIG. 17 is a perspective view showing an arrangement for TEM observation of the prepared sample.
【0005】図11に示すように、矩形状のシリコン
(以下、Siと略す)基板1上には半導体デバイスパタ
ーン2が形成されており、この半導体デバイスパターン
2内にはTEMによって観察する断面観察箇所3が印さ
れている。試料の作成に際しては、まず、このように構
成されたSi基板1を、図12に示すように、Si系の
ダミーチップ13上に固定する。次に、図13に示すよ
うに、ダイシングソー装置を用い、断面観察箇所3の周
辺部を削り落とすための一対の平行な切り込み18を加
工する。さらに、図14に示すように、切り込み18の
横に、ダミーチップ13まで切り込める深さで、TEM
試料を切り出すのための切り込み19を加工する。そし
て、図15に示すように、切り込み18、19と直角な
方向に一対の切り込み20を加工し、断面観察箇所3を
含んだTEM試料を完全に切り出す。その後、図16に
示すような構成となるように、断面観察箇所3の極周辺
部をFIBのGaをイオン種としたイオンビーム21に
よりスパッタエッチングする。As shown in FIG. 11, a semiconductor device pattern 2 is formed on a rectangular silicon (hereinafter abbreviated as Si) substrate 1, and a cross-sectional observation by TEM is performed in the semiconductor device pattern 2. Point 3 is marked. In preparing a sample, first, the Si substrate 1 configured as described above is fixed on a Si-based dummy chip 13 as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 13, a pair of parallel cuts 18 for shaving off the periphery of the cross-section observation point 3 are formed by using a dicing saw device. Further, as shown in FIG. 14, the TEM is provided next to the cut 18 so that the dummy chip 13 can be cut.
The notch 19 for cutting out the sample is processed. Then, as shown in FIG. 15, a pair of cuts 20 are processed in a direction perpendicular to the cuts 18 and 19, and a TEM sample including the cross-section observation point 3 is completely cut out. Thereafter, the outer periphery of the cross-section observation point 3 is sputter-etched by the ion beam 21 using Ga of FIB as an ion species so as to have a configuration as shown in FIG.
【0006】上記方法で作製した試料を、図17に示す
ようにグリッド8上においてTEMによる断面観察が可
能な状態に配置し、この試料の断面観察箇所3にTEM
の電子銃から透過電子線17を照射し、透過させること
によって観察する。The sample manufactured by the above method is arranged on a grid 8 in a state where a cross section can be observed by a TEM as shown in FIG.
Observed by irradiating a transmitted electron beam 17 from an electron gun and transmitting the transmitted electron beam.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来の断面観察用試料の作製方法では、断面観察箇
所3の極周辺部をGaをイオン種としたイオンビーム2
1で取り除くため、多大な時間と、作業者の熟練度と、
FIB加工装置を安定稼働状態に維持することとが必要
不可欠である。このため、TEM試料の作製のための費
用が増大するという欠点と、Gaをイオン種としたスパ
ッタエッチングにより断面観察箇所3がダメージを受け
るという欠点とがある。However, in the above-mentioned conventional method for manufacturing a sample for cross-sectional observation, in the method for manufacturing a sample for cross-sectional observation, the ion beam
It takes a lot of time, the skill of the worker,
It is essential to maintain the FIB processing device in a stable operation state. For this reason, there is a disadvantage that the cost for manufacturing the TEM sample increases, and there is a disadvantage that the cross-section observation portion 3 is damaged by sputter etching using Ga as an ion species.
【0008】上記課題について鑑み、本発明の目的は、
容易にかつ短時間でしかも観察箇所へのダメージが少な
い状態で薄片化が可能な、透過電子顕微鏡用試料および
その製造方法を提供することにある。In view of the above problems, an object of the present invention is to
It is an object of the present invention to provide a sample for a transmission electron microscope and a method for manufacturing the same, which can be easily and quickly cut in a short time and with little damage to an observation portion.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、断面観察箇所の周辺に、試料表面に対し傾斜
した階段式形状の傾斜部を形成したものである。In order to achieve this object, the present invention is to form a step-shaped inclined portion which is inclined with respect to the surface of a sample, around a section to be observed.
【0010】これによれば、透過電子顕微鏡用試料の切
り出しのための加工と、断面観察箇所の周辺に傾斜部を
形成する工程とを並行して行うことが可能となり、容易
にかつ短時間で試料を製造できる。また傾斜部を形成し
たたことから、Arをイオン種としたイオンビームによ
って、断面観察箇所の極周辺部を小さい角度でスパッタ
エッチングして断面観察箇所を薄片化することができ、
したがって観察箇所へのダメージが少ない状態で薄片化
が可能となる。According to this, the processing for cutting out the sample for the transmission electron microscope and the step of forming the inclined portion around the cross-section observation point can be performed in parallel, and it is easy and in a short time. Sample can be manufactured. In addition, since the inclined portion is formed, it is possible to thin the cross-section observation portion by sputter etching the outer periphery of the cross-section observation portion at a small angle by an ion beam using Ar as an ion species,
Therefore, thinning can be performed with little damage to the observation site.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】請求項1に記載の発明は、シリコ
ン基板上に半導体デバイスパターンが形成されるととも
に、透過電子顕微鏡によって観察される断面観察箇所が
前記半導体デバイスパターン内に設けられた透過電子顕
微鏡用試料において、前記断面観察箇所の周辺に、試料
表面に対し傾斜した階段式形状の傾斜部が形成されてい
るようにしたものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS According to the present invention, a semiconductor device pattern is formed on a silicon substrate, and a cross-sectional observation point observed by a transmission electron microscope is provided in the semiconductor device pattern. In the sample for an electron microscope, a step-shaped inclined portion inclined with respect to the sample surface is formed around the cross-section observation point.
【0012】これによれば、透過電子顕微鏡用試料の切
り出しのための加工と、断面観察箇所の周辺に傾斜部を
形成する工程とを並行して行うことが可能となり、した
がって容易にかつ短時間で試料を製造でき、また傾斜部
を形成したたことから、Arをイオン種としたイオンビ
ームによって、断面観察箇所の極周辺部を小さい角度で
スパッタエッチングして断面観察箇所を薄片化すること
ができ、したがって、安価で、しかも観察箇所へのダメ
ージが少ない状態での薄片化が可能となる。According to this, the processing for cutting out the sample for the transmission electron microscope and the step of forming the inclined portion around the cross-section observation point can be performed in parallel, so that it can be performed easily and in a short time. Since the sample can be manufactured and the inclined portion is formed, it is possible to make the cross-section observation portion thin by sputter etching the outer periphery of the cross-section observation portion at a small angle with an ion beam using Ar as an ion species. Therefore, thinning can be performed at a low cost and with little damage to the observation site.
【0013】請求項2に記載の発明は、半導体デバイス
パターンが表面保護用ガラスで覆われているようにした
ものである。これによれば、半導体デバイスパターンの
表面が確実に保護されることになる。According to a second aspect of the present invention, the semiconductor device pattern is covered with a surface protecting glass. According to this, the surface of the semiconductor device pattern is reliably protected.
【0014】請求項3に記載の発明は、階段式形状の傾
斜部が、試料をその法線と直交する方向の中心軸の回り
に回転させたときに、その回転時の全周にわたって、前
記法線に対し角度を有した方向から断面観察箇所へイオ
ンビームを照射可能なように形成されているようにした
ものである。According to a third aspect of the present invention, when the sample is rotated around a central axis in a direction orthogonal to the normal line, the step-shaped inclined portion extends over the entire circumference during the rotation. The ion beam is formed so as to be able to irradiate a cross-section observation point from a direction having an angle with respect to a normal line.
【0015】これによれば、Arをイオン種としたイオ
ンビームを試料の回転時の全周にわたってこの試料の法
線に対し小さな角度で照射でき、これによるスパッタエ
ッチングが可能となるため、従来のFIB装置を用いた
加工よりも明らかに安価なスパッタエッチング装置を用
いることで、試料製造のための費用を低減することがで
き、またダメージの少ない試料を製造することができ
る。According to this method, an ion beam using Ar as an ion species can be irradiated at a small angle with respect to the normal line of the sample over the entire circumference of the rotation of the sample, thereby enabling sputter etching. By using a sputter etching apparatus that is clearly less expensive than the processing using the FIB apparatus, the cost for manufacturing a sample can be reduced and a sample with less damage can be manufactured.
【0016】請求項4に記載の発明は、シリコン基板上
に半導体デバイスパターンが形成されるとともに、透過
電子顕微鏡によって観察される断面観察箇所が前記半導
体デバイスパターン内に設けられた透過電子顕微鏡用試
料を製造するに際し、前記断面観察箇所の周辺に、試料
表面に対し傾斜した階段式形状の傾斜部を形成するもの
である。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a sample for a transmission electron microscope, wherein a semiconductor device pattern is formed on a silicon substrate, and a cross-sectional observation position observed by a transmission electron microscope is provided in the semiconductor device pattern. When manufacturing a sample, a step-shaped inclined portion that is inclined with respect to the sample surface is formed around the cross-section observation point.
【0017】こうすると、透過電子顕微鏡用試料の切り
出しのための加工と、断面観察箇所の周辺に傾斜部を形
成する工程とを並行して行うことが可能となり、したが
って容易にかつ短時間で試料を製造でき、また傾斜部を
形成したたことから、Arをイオン種としたイオンビー
ムによって、断面観察箇所の極周辺部を小さい角度でス
パッタエッチングして断面観察箇所を薄片化することが
でき、したがって、安価で、しかも観察箇所へのダメー
ジが少ない状態での薄片化が可能となる。This makes it possible to perform the processing for cutting out the sample for the transmission electron microscope and the step of forming the inclined portion around the cross-section observation point in parallel, and therefore, the sample can be easily and quickly obtained. Since the inclined portion was formed, the outer peripheral portion of the cross-section observation point could be sputter-etched at a small angle with an ion beam using Ar as an ion species to thin the cross-section observation point, Therefore, thinning can be performed at a low cost and with little damage to the observation site.
【0018】請求項5に記載の発明は、傾斜部の形成の
ための加工を、材料からの試料の切り出し加工と並行し
て行うものである。こうすると、容易にかつ短時間で試
料が製造されることになる。According to a fifth aspect of the present invention, the processing for forming the inclined portion is performed in parallel with the processing for cutting out the sample from the material. In this case, the sample can be manufactured easily and in a short time.
【0019】請求項6に記載の発明は、試料が平面視に
おいて長方形状であり、この長方形状の試料の短辺を試
料底部に一定の厚さを残存させた状態で切り出したうえ
で、傾斜部の形成のための加工を施し、その後に試料の
長辺を完全に材料から切り出すものである。According to a sixth aspect of the present invention, the sample has a rectangular shape in plan view, and a short side of the rectangular sample is cut out with a certain thickness remaining at the bottom of the sample, and then the sample is inclined. A process for forming a portion is performed, and then the long side of the sample is completely cut out of the material.
【0020】このように試料底部に一定の厚さを残存さ
せた状態で試料の短辺を切り出すことで、加工中の試料
の脱落が防止される。By cutting out the short side of the sample while leaving a certain thickness at the bottom of the sample, the sample is prevented from falling off during processing.
【0021】請求項7に記載の発明は、半導体デバイス
パターンを表面保護用ガラスで覆ったうえで、この表面
保護用ガラスとともに傾斜部の加工を行うものである。
こうすると、加工の際に試料表面に欠損が生じることが
防止される。また、Arをイオン種としたイオンビーム
によって断面観察箇所の極周辺部を小さい角度でスパッ
タエッチングして断面観察箇所を薄片化する際の試料表
面のダメージが防止される。According to a seventh aspect of the present invention, the semiconductor device pattern is covered with a surface protecting glass, and then the inclined portion is processed together with the surface protecting glass.
This prevents the sample surface from being damaged during processing. In addition, damage to the sample surface when the cross-section observation site is thinned by sputter etching the outer periphery of the cross-section observation site at a small angle with an ion beam using Ar as an ion species is prevented.
【0022】請求項8記載の発明は、ダイシングソー装
置を用いて傾斜部の加工を行うものである。こうする
と、試料の切り出しのための加工と断面観察箇所の周辺
に傾斜部を形成する工程とを並行して行うことを、具体
的に実現することが可能となる。According to an eighth aspect of the present invention, an inclined portion is processed by using a dicing saw device. With this configuration, it is possible to specifically realize that the processing for cutting out the sample and the step of forming the inclined portion around the cross-section observation point are performed in parallel.
【0023】請求項9記載の発明は、階段式形状の傾斜
部が形成された試料をその法線と直交する方向の中心軸
の回りに回転させながら、その回転時の全周にわたっ
て、前記法線に対し角度を有した方向から断面観察箇所
へイオンビームを照射することで、断面観察箇所の極周
辺部を取り除くものである。According to a ninth aspect of the present invention, the method comprises rotating the sample, on which the stepped inclined portion is formed, around a central axis in a direction perpendicular to the normal line, and rotating the sample over the entire circumference during the rotation. By irradiating an ion beam to a section observation point from a direction having an angle with respect to the line, an extremely peripheral portion of the section observation point is removed.
【0024】こうすると、Arをイオン種としたイオン
ビームを傾斜部に沿って小さな角度で照射することがで
き、したがって断面観察箇所の極周辺部を小さい角度で
スパッタエッチングして断面観察箇所を薄片化すること
ができる。This makes it possible to irradiate the ion beam using Ar as an ion species at a small angle along the inclined portion. Can be
【0025】請求項10記載の発明は、イオンビームの
イオン種がArであるようにするものである。こうする
と、Arをイオン種としたスパッタエッチングが可能と
なり、短時間かつ容易に試料を製造でき、しかも状来の
FIB装置よりも安価なスパッタエッチング装置を用い
ることで試料を低コストで製造することができる。According to a tenth aspect of the present invention, the ion species of the ion beam is Ar. This makes it possible to produce a sample in a short time and easily by using sputter etching using Ar as an ion species, and to produce a sample at a low cost by using a sputter etching apparatus that is less expensive than a conventional FIB apparatus. Can be.
【0026】以下、本発明にもとづくTEM用試料の実
施の形態について、図面を参照しながら説明する。図1
は、ダイシングソー装置を用いて作製した、本発明にも
とづくTEM試料の断面図を示す。ここで、Si基板1
上に半導体デバイスパターン2が形成され、この半導体
デバイスパターン2内に断面観察箇所3が印されてい
る。この断面観察箇所3を含む半導体デバイスパターン
2上には、エポキシ樹脂によって、非常に薄い表面保護
用ガラス4(カバーガラスなど)が固定されている。S
i基板1は、断面観察箇所3が記された半導体デバイス
パターン2の部分を頂点として、その両側が傾斜した構
成の対称な階段式の形状に加工されている。5は階段式
形状の平坦部を示す面、6は階段式形状の高さを示す
面、7は階段式形状の最下段の平坦部を示す面である。Hereinafter, an embodiment of a TEM sample according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG.
FIG. 3 shows a cross-sectional view of a TEM sample according to the present invention, which is manufactured using a dicing saw apparatus. Here, the Si substrate 1
A semiconductor device pattern 2 is formed thereon, and a cross-section observation point 3 is marked in the semiconductor device pattern 2. A very thin surface protection glass 4 (such as a cover glass) is fixed on the semiconductor device pattern 2 including the cross-section observation point 3 with an epoxy resin. S
The i-substrate 1 is processed into a symmetrical step-like shape having a configuration in which both sides thereof are inclined with the portion of the semiconductor device pattern 2 in which the cross-section observation point 3 is described as an apex. Reference numeral 5 denotes a surface indicating the flat portion of the staircase shape, 6 denotes a surface indicating the height of the staircase shape, and 7 denotes a surface indicating the lowest flat portion of the staircase shape.
【0027】この階段式の形状は、たとえばダイシング
ソー装置による加工で形成することができる。各部の寸
法を説明すると、それぞれの階段式形状の平坦部5、7
は6μm、階段式形状の高さ6は30μmとされてい
る。断面観察箇所3を含む階段形状最頂部のみ、横幅1
0μmとされ、その高さは、30μmに表面保護用ガラ
ス4の厚さを加えた寸法とされている。階段式形状の平
坦部5、7は、最頂部の表面保護用ガラス4の表面部分
を除くと7段である。試料形状は、上述のように断面観
察箇所3を中心に左右対称とされ、また半導体デバイス
パターン2の表面から階段式形状の最下段の平坦部7ま
での高さは210μmとされ、この高さは、表面保護用
ガラス4を除いた試料全体の高さの約1/3(6インチ
ウェハの場合)とされている。This step-like shape can be formed, for example, by processing with a dicing saw device. The dimensions of each part will be described below.
Is 6 μm, and the height 6 of the stepped shape is 30 μm. Only the top of the staircase shape including the section observation point 3 has a width of 1
The height is set to 30 μm plus the thickness of the surface protection glass 4. The flat portions 5 and 7 having the stepped shape have seven steps except for the surface portion of the top surface protection glass 4. The sample shape is symmetrical about the cross-section observation point 3 as described above, and the height from the surface of the semiconductor device pattern 2 to the lowermost flat portion 7 of the stepped shape is 210 μm. Is about 1/3 of the height of the entire sample excluding the surface protection glass 4 (in the case of a 6-inch wafer).
【0028】ダイシングソー装置により上記加工を施し
た後に、得られたTEM用試料は図2に示すように単孔
グリッド8に横向きに固定され、半導体デバイスパター
ン2の表面の法線Nに対し垂直かつ断面観察箇所3に対
応した中心軸9を中心として、回転可能とされる。10
はArをイオン種としたイオンガンで、TEM用試料の
階段式形状に沿った斜め方向にイオンビーム11を照射
する。12は、法線Nに対するイオンビーム11の入射
角度である。このようにして、イオンガン10から照射
されるイオンビーム11により、半導体デバイスパター
ン2における断面観察箇所3の極周辺部をスパッタエッ
チング可能となる。After the above processing by the dicing saw device, the obtained TEM sample is fixed laterally to the single-hole grid 8 as shown in FIG. 2, and is perpendicular to the normal N of the surface of the semiconductor device pattern 2. In addition, it is rotatable about a central axis 9 corresponding to the section observation point 3. 10
Is an ion gun using Ar as an ion species, and irradiates an ion beam 11 in an oblique direction along a stepwise shape of a TEM sample. Reference numeral 12 denotes an incident angle of the ion beam 11 with respect to the normal line N. In this manner, the ion beam 11 emitted from the ion gun 10 enables the extreme peripheral portion of the cross-section observation point 3 in the semiconductor device pattern 2 to be sputter-etched.
【0029】なお、図1に示される断面観察箇所3の周
辺部の階段式形状についての上述の各数値は、図2に示
されるイオンビーム11の入射角度12が断面観察試料
の法線Nに対し12度であるときに、三角関数により求
められる数値である。It should be noted that the above-mentioned numerical values for the stepped shape in the periphery of the cross-section observation point 3 shown in FIG. 1 indicate that the incident angle 12 of the ion beam 11 shown in FIG. On the other hand, when it is 12 degrees, it is a numerical value obtained by a trigonometric function.
【0030】なお、上記においては、Arをイオン種と
したスパッタエッッチングでのイオンビームの入射角度
12を12度とした場合にもとづいて階段式形状の各数
値の算出を行ったが、試料材料やイオン種、イオンガン
と試料位置との構成の違いによるスパッタエッチング速
度を考慮し、必要に応じた数値を用いても同様の効果が
得られることはいうまでもない。In the above description, the numerical values of the stepped shape were calculated based on the case where the incident angle 12 of the ion beam in the sputter etching using Ar as the ion species was 12 degrees. It is needless to say that the same effect can be obtained by using a numerical value as required in consideration of a sputter etching rate due to a difference in a material, an ion species, and a configuration between an ion gun and a sample position.
【0031】以下、上述のTEM試料をダイシングソー
装置を用いて作製する方法について、図面を参照しなが
ら説明する。図3〜10は、ダイシングソー装置を用い
た加工の工程手順を示す。Hereinafter, a method for producing the above TEM sample using a dicing saw will be described with reference to the drawings. 3 to 10 show the procedure of processing using a dicing saw device.
【0032】図3には断面観察用試料を作成するための
材料の一例が示されており、その構成は図11のものと
同じである。すなわち、矩形状のSi基板1上に半導体
デバイスパターン2が形成され、この半導体デバイスパ
ターン2内に断面観察箇所3が印されている。FIG. 3 shows an example of a material for forming a sample for cross-sectional observation, and the structure is the same as that of FIG. That is, a semiconductor device pattern 2 is formed on a rectangular Si substrate 1, and a cross-section observation point 3 is marked in the semiconductor device pattern 2.
【0033】まず、図4に示すように、この断面観察箇
所3を含む半導体デバイスパターン2上にエポキシ樹脂
で表面保護用ガラス4を固定する。この表面保護用ガラ
ス4は、ダイシングソー装置による加工の際に発生する
試料表面の欠損と、Arをイオン種としたスパッタエッ
チングの際の試料表面のダメージとを防ぐために必要で
ある。次に、このようにして加工された試料を図5のよ
うにダミーチップ13上に固定し、さらにダイシングソ
ー装置の試料テーブル上に固定する。First, as shown in FIG. 4, a glass 4 for surface protection is fixed with an epoxy resin on the semiconductor device pattern 2 including the section 3 for observation. The surface protecting glass 4 is necessary to prevent the sample surface from being damaged when processed by a dicing saw device and from being damaged by sputter etching using Ar as an ion species. Next, the sample processed in this manner is fixed on the dummy chip 13 as shown in FIG. 5, and further fixed on the sample table of the dicing saw device.
【0034】そして、図6に示すように、断面観察箇所
3を中心として2.5mm間隔で一対の切り込み溝14
を形成する。このときの切り込み溝14の深さは、Si
基板1とダミーチップ13との境目より50μm程度上
方までとする。すなわち、Si基板1の底部に50μm
程度の厚みを残した状態で切り込み溝14を形成する。
これは、長方形となるTEM用試料の幅を従来のダイシ
ングソー装置を用いた加工に比べ1/2から1/3まで
狭める必要があることから、Si基板1とダミーチップ
13との接着面積が減少してTEM用試料が脱落し易く
なるため、TEM用試料とダミーチップ13との接着耐
久性を向上させることを目的とするためである。50μ
m以上ではダミーチップ13からの試料の取り外しの際
に破損しやすく、また50μm以下ではTEM用試料の
脱落が発生しやすくなる。Then, as shown in FIG. 6, a pair of cut grooves 14 are formed at intervals of 2.5 mm around the cross-section observation point 3.
To form At this time, the depth of the cut groove 14 is Si
It should be about 50 μm above the boundary between the substrate 1 and the dummy chip 13. That is, 50 μm
The cut groove 14 is formed while leaving a thickness of the order of magnitude.
This is because the width of the rectangular TEM sample needs to be reduced from 1 / to 比 べ as compared with the processing using the conventional dicing saw device, so that the bonding area between the Si substrate 1 and the dummy chip 13 is reduced. This is for the purpose of improving the adhesion durability between the TEM sample and the dummy chip 13 because the TEM sample tends to fall off and drop off. 50μ
If it is more than m, the sample is easily damaged when the sample is removed from the dummy chip 13, and if it is less than 50 μm, the sample for TEM tends to drop off.
【0035】次に、図7に示すように、上述のように
2.5mm間隔で加工された切り込み溝14に対し90
度の方向に、断面観察箇所3を中心に10μm間隔で一
対の切り込み溝15を加工する。切り込み溝15の深さ
は、半導体デバイスパターン2の表面から30μmとす
る。Next, as shown in FIG. 7, the cut grooves 14 machined at 2.5 mm intervals as described above
A pair of cut grooves 15 are machined in the direction of degree at intervals of 10 μm around the cross-section observation point 3. The depth of the cut groove 15 is 30 μm from the surface of the semiconductor device pattern 2.
【0036】さらに、図8に示すように、階段状の切り
込み加工を行う。詳細には、切り込み溝15に続いて、
断面観察箇所3から左右に離れた方向に、それぞれ切り
込み溝15に平行に6μmの幅で、半導体デバイスパタ
ーン2の表面から60μmの深さまで、一対の切り込み
溝を形成する。そして、これを切り込み回数1回と設定
し、同様の切り込み溝を、溝幅をそれぞれ6μmとする
とともに溝深さを30μmずつ増大させて、切り込み溝
15を含んで合計7回繰り返す。7回目の切り込み深さ
は、半導体デバイスパターン2の表面から210μmと
なる。Further, as shown in FIG. 8, a step-like cutting is performed. In detail, following the cut groove 15,
A pair of cut grooves are formed in a direction away from the cross-section observation point 3 to the left and right with a width of 6 μm in parallel with the cut grooves 15 and a depth of 60 μm from the surface of the semiconductor device pattern 2. Then, the number of cuts is set to one, and the same cut grooves are repeated 7 times in total including the cut grooves 15 by increasing the groove width to 6 μm and increasing the groove depth by 30 μm. The seventh depth of cut is 210 μm from the surface of the semiconductor device pattern 2.
【0037】最後に、図9のように、前記7回目の切り
込み位置の両側に、Si基板1とダミーチップ13との
境目よりも50μm下方の位置まで、すなわちダミーチ
ッップ13の内部に入り込んだ位置まで、切り込み溝1
6を形成する。Finally, as shown in FIG. 9, on both sides of the seventh cut position, up to a position 50 μm below the boundary between the Si substrate 1 and the dummy chip 13, that is, up to a position where it enters the inside of the dummy chip 13. , Cut groove 1
6 is formed.
【0038】上記ダイシングソー装置を用いた加工によ
り、図1に示すような階段式形状を有するTEM用試料
を加工可能である。このようにして作製したTEM用試
料をダミーチップ13から取り外し、図2に示すような
構成で、Arをイオン種としたスパッタエッチングによ
り断面観察箇所3を中心として薄片化する。そして、図
10に示すような構成で、TEMによる断面観察が可能
な状態に配置し、この試料の断面観察箇所3にTEMの
電子銃から透過電子線17を照射し、透過することによ
って、TEM観察を行う。By processing using the above dicing saw device, a TEM sample having a step-like shape as shown in FIG. 1 can be processed. The TEM sample thus manufactured is detached from the dummy chip 13, and sliced around the cross-section observation point 3 by sputter etching using Ar as an ion species in a configuration as shown in FIG. Then, with a configuration as shown in FIG. 10, the sample is placed in a state where a cross-section can be observed by a TEM, and the cross-section observation portion 3 of this sample is irradiated with a transmission electron beam 17 from an electron gun of the TEM and transmitted therethrough. Observe.
【0039】ここでは、図1に示されるTEM試料の階
段式形状についての各数値に対応させて、ダイシングソ
ー装置による各切り込み溝の位置と深さとの数値の算出
に、Arをイオン種としたスパッタエッッチングでのイ
オンビーム11の入射角度12を12度とした場合を適
用したが、同様に、試料材料やイオン種、イオンガンと
試料位置との構成の違いによるスパッタエッチング速度
を考慮し、必要に応じた数値を用いても同様の効果が得
られることはいうまでもない。Here, Ar was used as an ion species when calculating the numerical values of the positions and depths of the cut grooves by the dicing saw device in correspondence with the numerical values of the stepped shape of the TEM sample shown in FIG. Although the case where the incident angle 12 of the ion beam 11 in the sputter etching was set to 12 degrees was applied, similarly, the sputter etching speed due to the difference between the sample material, the ion species, and the configuration of the ion gun and the sample position was considered, It goes without saying that the same effect can be obtained by using a numerical value as required.
【0040】[0040]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、断面観察
箇所の周辺に、試料表面に対し傾斜した階段式形状の傾
斜部を形成したため、透過電子顕微鏡用試料の切り出し
のための加工と、断面観察箇所の周辺に傾斜部を形成す
る工程とを並行して行うことが可能となり、したがって
容易にかつ短時間で試料を製造できるのみならず、傾斜
部を形成したたことから、Arをイオン種としたイオン
ビームによって、断面観察箇所の極周辺部を小さい角度
でスパッタエッチングして断面観察箇所を薄片化するこ
とができ、したがって、この点によっても短時間かつ容
易に試料を製造でき、従来のFIB装置よりも明らかに
安価なスパッタエッチング装置を用いることでTEM試
料の製造コストを低減することができ、しかもArをイ
オン種としたイオンビームによって、スパッタエッチン
グによるダメージの少ない最適なTEM試料を得ること
ができる。As described above, according to the present invention, a stepped inclined portion which is inclined with respect to the sample surface is formed around the cross-section observation point, so that processing for cutting out the sample for the transmission electron microscope can be performed. In addition, the step of forming an inclined portion around the cross-section observation point can be performed in parallel. Therefore, not only can the sample be manufactured easily and in a short time, but also since the inclined portion is formed, Ar By using the ion beam as the ion species, the cross-section observation point can be thinned by sputter etching the outer periphery of the cross-section observation point at a small angle. By using a sputter etching apparatus that is clearly cheaper than the conventional FIB apparatus, the manufacturing cost of the TEM sample can be reduced, and an ion using Ar as an ion species can be obtained. Beam, it is possible to obtain a less optimum TEM sample of damage by sputter etching.
【図1】本発明の実施の形態の透過電子顕微鏡用試料を
示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a sample for a transmission electron microscope according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1の透過電子顕微鏡用試料とイオンビームに
よるスパッタエッチング加工との関係を示す配置図であ
る。FIG. 2 is a layout diagram showing a relationship between the transmission electron microscope sample of FIG. 1 and a sputter etching process using an ion beam.
【図3】図1の試料を製造するための材料の斜視図であ
る。FIG. 3 is a perspective view of a material for manufacturing the sample of FIG. 1;
【図4】同試料を製造するための工程を説明する斜視図
である。FIG. 4 is a perspective view illustrating a process for manufacturing the same sample.
【図5】図4の次の段階の工程を説明する斜視図であ
る。FIG. 5 is a perspective view illustrating a process at the next stage of FIG. 4;
【図6】図5の次の段階の工程を説明する斜視図であ
る。FIG. 6 is a perspective view illustrating a process at the next stage of FIG. 5;
【図7】図6の次の段階の工程を説明する斜視図であ
る。FIG. 7 is a perspective view illustrating a process at the next stage of FIG. 6;
【図8】図7の次の段階の工程を説明する斜視図であ
る。FIG. 8 is a perspective view illustrating a process at the next stage of FIG. 7;
【図9】図8の次の段階の工程を説明する斜視図であ
る。FIG. 9 is a perspective view illustrating a process at the next stage of FIG. 8;
【図10】本発明の断面観察試料と透過電子顕微鏡の電
子線との関係を示す配置図である。FIG. 10 is a layout diagram showing a relationship between a cross-sectional observation sample of the present invention and an electron beam of a transmission electron microscope.
【図11】従来の断面観察用試料を製造するための材料
の斜視図である。FIG. 11 is a perspective view of a conventional material for manufacturing a cross-sectional observation sample.
【図12】同試料を製造するための工程を説明する斜視
図である。FIG. 12 is a perspective view illustrating a step for manufacturing the same sample.
【図13】図12の次の段階の工程を説明する斜視図で
ある。FIG. 13 is a perspective view illustrating a process at a next stage of FIG. 12;
【図14】図13の次の段階の工程を説明する斜視図で
ある。FIG. 14 is a perspective view illustrating a step in the next stage of FIG. 13;
【図15】図14の次の段階の工程を説明する斜視図で
ある。FIG. 15 is a perspective view illustrating a step in the next stage of FIG. 14;
【図16】図15の次の段階の工程を説明する斜視図で
ある。FIG. 16 is a perspective view illustrating a step in the next stage of FIG. 15;
【図17】従来の断面観察試料と透過電子顕微鏡の電子
線との関係を示す配置図である。FIG. 17 is a layout diagram showing a relationship between a conventional cross-sectional observation sample and an electron beam of a transmission electron microscope.
【符号の説明】 1 Si基板 2 半導体デバイスパターン 3 断面観察箇所 4 表面保護用ガラス[Description of Signs] 1 Si substrate 2 Semiconductor device pattern 3 Cross-section observation point 4 Glass for surface protection
Claims (10)
ンが形成されるとともに、透過電子顕微鏡によって観察
される断面観察箇所が前記半導体デバイスパターン内に
設けられた透過電子顕微鏡用試料であって、前記断面観
察箇所の周辺に、試料表面に対し傾斜した階段式形状の
傾斜部が形成されていることを特徴とする透過電子顕微
鏡用試料。1. A sample for a transmission electron microscope in which a semiconductor device pattern is formed on a silicon substrate, and a cross-sectional observation position observed by a transmission electron microscope is a sample for a transmission electron microscope provided in the semiconductor device pattern. A sample for a transmission electron microscope, characterized in that a step-shaped inclined portion inclined with respect to the sample surface is formed around a portion.
ラスで覆われていることを特徴とする請求項1記載の透
過電子顕微鏡用試料。2. The sample for a transmission electron microscope according to claim 1, wherein the semiconductor device pattern is covered with glass for surface protection.
と直交する方向の中心軸の回りに回転させたときに、そ
の回転時の全周にわたって、前記法線に対し角度を有し
た方向から断面観察箇所へイオンビームを照射可能なよ
うに形成されていることを特徴とする請求項1または2
記載の透過電子顕微鏡用試料。3. The step-shaped inclined portion has an angle with respect to the normal over the entire circumference when the sample is rotated around a central axis in a direction orthogonal to the normal. The ion beam is formed so as to be able to irradiate a section observation point from a set direction.
The sample for a transmission electron microscope according to the above.
ンが形成されるとともに、透過電子顕微鏡によって観察
される断面観察箇所が前記半導体デバイスパターン内に
設けられた透過電子顕微鏡用試料を製造するに際し、前
記断面観察箇所の周辺に、試料表面に対し傾斜した階段
式形状の傾斜部を形成することを特徴とする透過電子顕
微鏡用試料の製造方法。4. A semiconductor device pattern is formed on a silicon substrate, and a cross-sectional observation point observed by a transmission electron microscope is used for manufacturing a transmission electron microscope sample provided in the semiconductor device pattern. A method for manufacturing a sample for a transmission electron microscope, comprising forming a stepped inclined portion with respect to the surface of a sample around an observation point.
の試料の切り出し加工と並行して行うことを特徴とする
請求項4記載の透過電子顕微鏡用試料の製造方法。5. The method for manufacturing a sample for a transmission electron microscope according to claim 4, wherein the processing for forming the inclined portion is performed in parallel with the processing for cutting out the sample from the material.
この長方形状の試料の短辺を試料底部に一定の厚さを残
存させた状態で切り出したうえで、傾斜部の形成のため
の加工を施し、その後に試料の長辺を完全に材料から切
り出すことを特徴とする請求項4または5記載の透過電
子顕微鏡用試料の製造方法。6. The sample is rectangular in plan view,
After cutting out the short side of this rectangular sample with a certain thickness remaining at the bottom of the sample, processing for forming the inclined portion is performed, and then the long side of the sample is completely cut out of the material. The method for producing a sample for a transmission electron microscope according to claim 4 or 5, wherein:
ラスで覆ったうえで、この表面保護用ガラスとともに傾
斜部の加工を行うことを特徴とする請求項4から6まで
のいずれか1項記載の透過電子顕微鏡用試料の製造方
法。7. The transmission according to claim 4, wherein the semiconductor device pattern is covered with a surface protection glass, and the inclined portion is processed together with the surface protection glass. A method for manufacturing a sample for an electron microscope.
工を行うことを特徴とする請求項4から7までのいずれ
か1項記載の透過電子顕微鏡用試料の製造方法。8. The method for producing a sample for a transmission electron microscope according to claim 4, wherein the inclined portion is machined by using a dicing saw device.
その法線と直交する方向の中心軸の回りに回転させなが
ら、その回転時の全周にわたって、前記法線に対し角度
を有した方向から断面観察箇所へイオンビームを照射す
ることで、断面観察箇所の極周辺部を取り除くことを特
徴とする請求項4から8までのいずれか1項記載の透過
電子顕微鏡用試料の製造方法。9. While rotating a sample having a stepped inclined portion formed around a central axis in a direction perpendicular to the normal line, the sample has an angle with respect to the normal line over the entire circumference during the rotation. 9. A method for manufacturing a sample for a transmission electron microscope according to claim 4, wherein an extremely peripheral portion of the cross-section observation point is removed by irradiating the cross-section observation point with an ion beam from the set direction. .
ことを特徴とする請求項9記載の透過電子顕微鏡用試料
の製造方法。10. The method for producing a sample for a transmission electron microscope according to claim 9, wherein the ion species of the ion beam is Ar.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9023075A JPH10221227A (en) | 1997-02-06 | 1997-02-06 | Sample for transmission electron microscope and method for preparing sample |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP9023075A JPH10221227A (en) | 1997-02-06 | 1997-02-06 | Sample for transmission electron microscope and method for preparing sample |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10221227A true JPH10221227A (en) | 1998-08-21 |
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ID=12100294
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP9023075A Pending JPH10221227A (en) | 1997-02-06 | 1997-02-06 | Sample for transmission electron microscope and method for preparing sample |
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