JP4016330B2

JP4016330B2 - Sample fixing device

Info

Publication number: JP4016330B2
Application number: JP2002343705A
Authority: JP
Inventors: 玲子蛭田; 喜代志上條
Original assignee: Fuji Electric Device Technology Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2002-11-27
Filing date: 2002-11-27
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2022-11-27
Also published as: JP2004177268A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料を固定する試料固定器具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、試料の一具体例である半導体チップのデバイス断面を観察するような場合、従来では、試料固定器具にワックスなどの接着剤で半導体チップを固着し、研磨装置に試料固定器具を取り付けて半導体チップを所望のデバイス断面に到達するまで研磨し、その後に試料固定器具から取り外された半導体チップを電子顕微鏡に設置した上でデバイス断面の観察を行っていた。
【０００３】
続いて、さらに詳細な手順について図を参照しつつ説明する。
図７は、従来技術の研磨装置に用いられる試料固定器具の構成図であり、図７（ａ）は斜視図、図７（ｂ）はＡ矢視図、図７（ｃ）はＢ矢視図である。
まず、ワックスを用いて半導体チップ１００を試料固定器具２００に接着する必要があり、金属製である試料固定器具２００をホットプレート上で加温して、試料固定器具２００の温度を上昇させる。
【０００４】
そして、この試料固定器具２００に図示しない固形ワックスをのせて溶かし、そこに試料である半導体チップ１００を配置して図７（ａ），（ｃ）に示すように固定する。半導体チップ１００の位置は研磨面が水平になるよう、目視によりピンセットなどで微調整しながら固定する。その後、試料固定器具２００を冷却してワックスを硬化させ、試料である半導体チップ１００が固着するまで放置しておく。
【０００５】
そして、図７（ａ），（ｃ）で示すように、試料固定器具２００に半導体チップ１００が完全に固定された状態とした上で、研磨装置の装着部（図示せず）に試料固定器具２００の段付き孔部２０１を嵌め込んで装着し、その後に研磨を開始して、半導体チップ１００を所望のデバイス断面に到達するまで研磨する。
【０００６】
研磨終了後、試料固定器具２００を再びホットプレート上に配置し、加温によりワックスを溶解させ、半導体チップ１００を試料固定器具２００から取り外す。この試料固定器具２００は、有機溶剤や純水等で洗浄したのち乾燥させる。続いて、半導体チップ１００のデバイス断面の分析目的に応じて分析装置が選択され、この選択された分析装置専用の試料台に銀ペースト、カーボンペースト、導電性テープなど用いて半導体チップ１００を装着する。この後分析装置を用いてデバイス断面の分析が行われる。分析はこのような手順で行われていた。
【０００７】
上記した従来技術では半導体チップ１００の研磨を何回も行う必要があって煩雑なものであった。しかしながら、研磨を小刻みに行ってデバイス断面を確かめないと所望の観察断面を超えて研磨されてしまい、狙いとおりのデバイス断面試料を作製できない場合もあり、このような複数回にわたる研磨は現状回避できないものであった。
【０００８】
そこで半導体チップを少ない研磨回数で所望のデバイス断面が現れるように研磨することができる治具が、例えば、特許文献１（発明の名称：半導体試料研磨用治具）に開示されている。特許文献１に記載の半導体試料研磨用治具は、半導体試料を貼り付ける被研磨物保持部が観察所望個所までしか下降しないようにするため、観察所望個所と高さが一致するようになされたボールを同時に下降させ、ボールが研磨面に接触したらそれ以上の半導体試料の下降を停止するような治具である。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−２４３７３２号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７を用いて説明した従来技術、および、特許文献１に記載された従来技術では、ワックス等の接着剤を用いて半導体チップを貼り付けて固着させていることに起因する以下（１）〜（５）のような各種の問題点を有するものであった。
【００１１】
（１）研磨中に半導体チップが試料固定器具から剥がれることがあり、作業を中断したのち、再び試料を装着しなければならないという問題があった。
（２）試料固定器具に対する半導体チップの位置決めを正確に行った上で貼り付けることが難しく、また、正確に貼り付けたとしてもワックス等が硬化するにつれて硬化収縮等により半導体チップが移動するようなことがあり、これら要因のため、例えば、半導体チップの研磨面が半導体デバイスパターンに対して斜めに研磨されてしまい、狙いとおりのデバイス断面が現れた半導体チップを作製できない場合があった。
【００１２】
（３）研磨後の半導体チップは、有機溶剤や純粋等で洗浄したのち乾燥して仕上げる。しかし、ワックスが断面試料中に入り込んだ場合は、再洗浄が必要となるために不要な手間を要することがあった。さらに、ワックスなどがデバイス断面に付着したことに気が付かないでＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）に装着して観察すると、ワックスの表面が帯電して高解像度観察ができず、洗浄からやり直すためさらに時間を要するなどの問題があった。
【００１３】
（４）研磨後の半導体チップの断面を電子線、イオン線、光、あるいは探針を利用した分析装置試料台に固定する際には、銀ペースト、カーボンペースト、導電性テープなどの接着材を使用する必要があるために煩雑な作業となる。また、分析装置においても水平だしなど、労力を要する作業が必要になるという問題があった。
（５）分析装置別の試料台に半導体チップを着脱するために前記したような接着材を用いる必要があり、この接着材による半導体チップの汚染も懸念されるという問題があった。
【００１４】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ワックス、銀ペースト、カーボンペースト、または導電性テープなどの接着材を不要とし、効率よくかつ正確に試料の断面（例えば半導体チップの観察所望のデバイス断面）が現れるように研磨し、研磨後はそのまま分析装置に設置できる試料固定器具を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記のような課題を解決するため、請求項１に係る発明の試料固定器具は、
取り付けねじと、
平面状の背板部、背板部に設けられる複数のねじ孔部、および、研磨装置用取り付け治具もしくは分析装置用取り付け治具を交換して取り付ける構成の取り付け部を有する基台部と、
貫通する孔部、この孔部の軸方向と略平行方向に形成される載置面、および、この載置面に対して略垂直であって互いに間隔を空けて突出する所定の厚さを有する複数の当て板部を有し、この孔部を挿通される取り付けねじにより基台部の背板部に複数の当て板部が当接しつつ固定される試料固定中板と、
貫通する孔部、および、この孔部の軸方向と略平行方向に突出する突設部を有し、この孔部を挿通される取り付けねじにより試料固定中板を挟んで突設部が基台部の背板部および試料固定中板の当て板部に対向しつつ固定される試料固定部と、
を備え、
試料固定中板は、隣接する二個の当て板部の間、および、載置面で試料を支持し、
試料固定部の突設部および基台部の背板部は、取り付けねじで試料固定部を押圧して試料を挟持することで試料を固定する、
ことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項２に係る発明の試料固定器具は、
請求項１に記載の試料固定器具において、
複数個所で基台部と試料固定部との間に試料を挟持させ、取り付けねじで試料固定部を押圧してそれぞれの試料を固定することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項３に係る発明の試料固定器具は、
請求項１又は請求項２に記載の試料固定器具において、
前記分析装置は、電子線、イオン線若しくは光を利用した分析装置、または、探針を利用した分析装置であることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項４に係る発明の試料固定器具は、
請求項３に記載の試料固定器具において、
前記分析装置は、電子線を使用するＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）であって、
前記分析装置用取り付け治具は、試料プローブ支持台へ装着されることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項５に係る発明の試料固定器具は、
請求項３に記載の試料固定器具において、
前記分析装置は、探針を使用するＡＦＭ（原子間力顕微鏡）、ＳＣＭ（走査型キャパシタンス顕微鏡）又はＳＳＲＭ（走査型広がり抵抗顕微鏡）であって、
前記分析装置用取り付け治具は、試料ステージへ装着されることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態の試料固定器具の実施形態について説明する。図１は試料固定器具の斜視分解図である。図２は試料が固定された試料固定器具の構成図であり、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は左側面図、図２（ｃ）は平面図である。図３は他の試料固定器具の斜視分解図である。図４は試料が固定された他の試料固定器具の構成図であり、図４（ａ）は正面図、図４（ｂ）は平面図である。なお、本実施形態では説明をより具体的にするため、試料の一具体例として半導体チップを挙げて以下説明する。
【００２３】
図１，図２に示される試料固定器具１０は、研磨装置（図示せず）に取り付けることができるように研磨装置用取り付け治具を含む構成である。
この試料固定器具１０は、図１に示すように、研磨装置用取り付け治具１と、基台部２と、試料固定中板３と、試料固定部４と、取り付けねじ５とを備えている。
【００２４】
続いて、各構成について図面を参照しつつ説明する。
図１で示すように、試料固定中板３は、その両側の二個の孔部３ａに挿通された取り付けねじ５により、基台部２のねじ孔部２ａに螺着される。これにより基台部２に試料固定中板３が固定される。
また、試料固定部４は、試料固定部４の孔部４ａおよび試料固定中板３の中央の孔部３ａに挿通された取り付けねじ５により、基台部２のねじ孔部２ａに螺着される。これにより基台部２に試料固定部４が固定される。
【００２５】
さらに、基台部２は、その基台部２の取り付け部（詳しくは孔部）２ｂに研磨装置用取り付け治具１の取り付け部（詳しくは突出部）１ａを嵌め込むことで取り付けられる。なお、基台部２と研磨装置用取り付け治具１との取り付け部は、この他にも、例えばねじとねじ孔など各種の構成を採用することができる。このようにして試料固定器具１０が組み立てられ、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）で示すような構成となる。この場合、研磨装置への装着が可能となる。
【００２６】
この試料固定装置１０の研磨装置用取り付け治具１を取り外し、分析装置用取り付け治具６へ交換できるような構成を採用している。具体的には、図３，４に示される試料固定器具２０が、分析装置（図示せず）に取り付けることができる分析装置用取り付け治具６を備えた構成である。
この試料固定器具２０は、図３に示すように、分析装置用取り付け治具６と、基台部２と、試料固定中板３と、試料固定部４と、取り付けねじ５とを備えている。
【００２７】
続いて、各構成について図面を参照しつつ説明する。
図３で示すように、基台部２と、試料固定中板３と、試料固定部４と、取り付けねじ５は、図１，図２を用いて説明した試料固定器具１０と同じ構成であるが、研磨装置用取り付け治具１に代えて、分析装置用取り付け治具６が基台部２に取り付けられている。
【００２８】
この基台部２と分析装置用取り付け治具６の取り付け部６ａは、研磨装置用取り付け治具１との取り付け部１ａと共通の構成であるため交換可能になされている。なお、この取り付け部６ａも、ねじなど各種の構成を採用することができる。このようにして試料固定器具２０が組み立てられ、図４（ａ），（ｂ）で示すような構成となる。この場合分析装置への装着が可能となる。
【００２９】
続いて、このような試料固定器具１０，２０を用いる半導体チップの観察について図を参照しつつ説明する。図５はＳＥＭによる観察を説明する説明図、図６はＡＦＭによる観察を説明する説明図である。
まず、図１，図２で示す試料固定器具１０に試料である半導体チップ１００を固定する。この場合、図１，図２（ｃ）で示すように、試料固定中板３の当て板部３ｂの間の載置面３ｃに配置する。このとき、図２（ｃ）で示すように、半導体チップを２個配置したり、または図示しないが半導体チップ１００を１個配置することも可能である。
【００３０】
この場合、半導体チップ１００の厚さは少なくとも当て板３ｂの厚さ以上（図２（ｃ），図４（ｂ）では同じ厚さとして図示している。）である必要がある。また、当て板３ｂの間隔は半導体チップ１００の幅とほぼ同じとなるように構成されており、研磨の際のずれ防止に有効である。
このように試料固定中板３の載置面３ｃに配置された半導体チップ１００が、基台２の背板部２ｃおよび試料固定部４の突設部４ｂにより半導体チップ１００を挟んだ状態で取り付けねじ５により締め付けられ、図２（ａ），（ｃ）で示すように、半導体チップ１００が固定される。
【００３１】
このように半導体チップ１００を固定し、この試料固定器具１０の研磨装置用取り付け治具１の段付き孔部１ｂ（図２（ｂ），（ｃ）参照）に、図示しない研磨装置の装着部を嵌め込んで取り付ける。そして、所定の条件にて半導体チップ１００の研磨を開始する。研磨を行い、観察所望のデバイス断面近傍で研磨を停止し、純水洗浄したのちにエアガンなどで乾燥して、観察所望のデバイス断面）の候補とする。
【００３２】
そして、この断面の顕微鏡観察を行う。例えば、電子線を利用したＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて観察する場合には、研磨装置用取り付け治具１から分析装置用取り付け治具６（図４参照）へ交換し、図５で示すように、ＳＥＭ用の試料プローブ支持台３１から突出する取り付けねじ部３１ａを分析装置用取り付け治具６のねじ孔部（図３，図４（ａ）参照）６ｂへ螺挿して固定した後にＳＥＭ試料室内へ挿入してＳＥＭ用試料ステージ３０に載置する。その後、半導体チップ１００のデバイス断面の顕微鏡観察を行うこととなり、その結果、デバイス断面について観察、測長等の分析が行われる。
【００３３】
なお、他の分析として、例えば、探針を利用したＡＦＭ（原子間力顕微鏡）を用いて観察する場合には、基台部２から研磨装置用取り付け治具１を取り外し、図６で示すようにＡＦＭ用試料ステージ４０の吸引孔４１上に配置して真空チャックにより固定した上で、探針４２をインゲージさせる。この結果、半導体チップ１００のデバイス断面について観察、測長等の分析が行われる。
【００３４】
このように試料固定器具２０は、電子線、イオン線、光、あるいは探針を利用した分析装置用の試料固定器具として使用でき、上記のＳＥＭ．ＡＦＭ以外にも、例えば、走査型プローブ顕微鏡の応用分野であるＳＣＭ（走査型キャパシタンス顕微鏡）、ＳＳＲＭ（走査型広がり抵抗顕微鏡）、ＳＮＯＭ等のＳＰＭ（操作型プローブ顕微鏡）全般の試料固定器具に適用が可能である。これらＡＦＭ，ＳＣＭ，ＳＳＲＭ、ＳＮＯＭ等のＳＰＭでは従来では専用の試料固定器具がなかったので、これらの分析装置へ適用できる本発明の試料固定器具は非常に有用である。
【００３５】
さて、観察終了後に観察所望のデバイス断面でないと判断された場合には、再度、研磨装置に取り付けて同様の研磨を行う。以下、これら研磨と分析を繰り返し行って観察所望のデバイス断面まで研磨し、その観察所望のデバイス断面が現れた半導体チップ１００を作製し、その分析を行うこととなる。本発明の試料固定器具はこのようなものとなる。
【００３６】
以上、本発明の試料固定器具について説明した。
本発明の試料固定器具の第１特徴として試料をネジ止めできるようにしたため、従来法のようにホットプレートで暖めた後にワックスで接着する等の煩雑な作業を不要とし、かつ研磨中に半導体チップ１００が外れるような事態も起こらなくなったため、半導体チップ１００の観察所望のデバイス断面を効率よくかつ正確に出現させた試料を作製することができる。
さらに、ワックス等接着材を使用しないことの副次的な効果として、断面が汚染されるおそれがなくなり、断面の洗浄も純水洗浄のみでよくなり、清浄な断面を用いて分析することができる。
【００３７】
本発明の試料固定器具の第２の特徴として、試料固定中板３を設け、その載置面３ｃに半導体チップ１００を設置するようにしたため、試料固定中板３の取り付け角度を調整して半導体チップ１００の固定時に水平だしができるようになり、精度のよい研磨が可能となった。
また、試料の厚さに応じて、当て板部３ｂの厚さが異なる試料固定中板３を選んで取り付けることで、種々の厚さの試料に容易に対応できる。
【００３８】
本発明の試料固定器具の第３の特徴として、半導体チップ１００を試料固定器具１０，２０に固定したまま研磨・洗浄・顕微鏡観察という一連の作業を行うことができるようになった。このため、研磨装置と分析装置との間を往復する場合でも、試料固定器具１０，２０とともに半導体チップ１００が移動できるようになったため、取り扱いが用意である。また、半導体チップ１００を手で触ることや接着という作業が不要なため清浄な状態を維持しつつ取り扱うことができる。
【００３９】
本発明の試料固定器具の第４の特徴としては、２個の半導体チップ１００を同時に研磨することができ、所要時間を短縮化し分析効率を向上させることができる。
本発明の試料固定器具の第５の特徴としては、電子線、イオン線、光、あるいは探針を利用した分析装置用の試料固定器具として共用化することができる。
例えば、この試料固定器具は、例えば電子線を利用したＳＥＭ用試料ホルダーとして機能し、デバイス断面の観察、測長、分析を行ったのちに、例えば探針を利用したＡＦＭ測定をしたい場合においても半導体チップ１００を着脱することなく、引き続きＡＦＭ用試料ホルダーとして機能することができるため、半導体チップ１００の表面のラフネス、表面電位、キャパシタンスなどを分析できるという効果がある。このように、電子線、イオン線、光あるいは探針を利用した分析装置用の試料固定器具として共用化できるために、従来必要であった複数個の試料固定器具が不要となり、随時、試料の載せ換えを必要としないところに、工数の減少によるコストダウンができた。
【００４０】
なお、本実施形態では半導体チップ１００を試料の一具体例として一括して説明を行ったが、本発明の試料固定器具１０，２０により固定できる試料は半導体チップに限定される趣旨でないのはいうまでもなく、各種の試料（例えば、金属・鉱物等）を固定できる。特に研磨装置で断面を研磨する必要がある試料を固定する場合に威力を発揮する。
【００４１】
【発明の効果】
以上本発明によれば、ワックス、銀ペースト、カーボンペースト、または導電性テープなどの接着材を不要とし、効率よくかつ正確に試料の断面（例えば半導体チップの観察所望のデバイス断面）が現れるように研磨し、研磨後はそのまま分析装置に設置できる試料固定器具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】試料固定器具の斜視分解図である。
【図２】試料が固定された試料固定器具の構成図である。
【図３】他の試料固定器具の斜視分解図である。
【図４】他の試料が固定された試料固定器具の構成図である。
【図５】ＳＥＭによる観察を説明する説明図である。
【図６】ＡＦＭによる観察を説明する説明図である。
【図７】従来技術の研磨装置に用いられる試料固定器具の構成図である。
【符号の説明】
１０，２０試料固定器具
１研磨装置用取り付け治具
１ａ取り付け部
１ｂ段付き孔部
２基台部
２ａねじ孔部
２ｂ取り付け部
２ｃ背板部
３試料固定中板
３ａ孔部
３ｂ当て板部
３ｃ載置面
４試料固定部
４ａ孔部
４ｂ突設部
５取り付けねじ
６分析装置用取り付け治具
６ａ取り付け部
６ｂねじ孔部
３０ＳＥＭ用試料ステージ
３１試料プローブ支持台
３１ａ取り付けねじ部
４０ＡＦＭ用試料ステージ
４１吸引孔
４２探針
１００半導体チップ
２００試料固定器具
２０１段付き孔部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sample fixing device for fixing a sample.
[0002]
[Prior art]
For example, when observing a device cross section of a semiconductor chip, which is a specific example of a sample, conventionally, a semiconductor chip is fixed to a sample fixing device with an adhesive such as wax, and the sample fixing device is attached to a polishing apparatus and a semiconductor is attached. The chip was polished until it reached the desired device cross section, and then the semiconductor chip removed from the sample fixing tool was placed in an electron microscope, and then the device cross section was observed.
[0003]
Next, a more detailed procedure will be described with reference to the drawings.
FIGS. 7A and 7B are configuration diagrams of a sample fixing device used in a conventional polishing apparatus, in which FIG. 7A is a perspective view, FIG. 7B is an A arrow view, and FIG. 7C is a B arrow view. FIG.
First, it is necessary to bond the semiconductor chip 100 to the sample fixing device 200 using wax, and the sample fixing device 200 made of metal is heated on a hot plate to raise the temperature of the sample fixing device 200.
[0004]
Then, a solid wax (not shown) is put on the sample fixing device 200 and melted, and the semiconductor chip 100 as a sample is arranged and fixed as shown in FIGS. 7A and 7C. The position of the semiconductor chip 100 is fixed by visual adjustment with tweezers or the like so that the polished surface is horizontal. Thereafter, the sample fixing device 200 is cooled to cure the wax, and is left until the semiconductor chip 100 as the sample is fixed.
[0005]
Then, as shown in FIGS. 7A and 7C, after the semiconductor chip 100 is completely fixed to the sample fixing device 200, the sample fixing device is attached to the mounting portion (not shown) of the polishing apparatus. 200 stepped hole portions 201 are fitted and mounted, and thereafter polishing is started, and the semiconductor chip 100 is polished until it reaches a desired device cross section.
[0006]
After the polishing, the sample fixing device 200 is again placed on the hot plate, the wax is dissolved by heating, and the semiconductor chip 100 is removed from the sample fixing device 200. The sample fixing device 200 is washed with an organic solvent or pure water and then dried. Subsequently, an analyzer is selected according to the purpose of analyzing the device cross section of the semiconductor chip 100, and the semiconductor chip 100 is mounted on a sample stand dedicated to the selected analyzer using silver paste, carbon paste, conductive tape, or the like. . Thereafter, the device cross-section is analyzed using an analyzer. The analysis was performed in such a procedure.
[0007]
In the prior art described above, it is necessary to polish the semiconductor chip 100 many times, which is complicated. However, if the device cross section is not confirmed by polishing in small increments, it will be polished beyond the desired observation cross section, and it may not be possible to produce the target device cross section sample. Such multiple polishing cannot be avoided at present. It was a thing.
[0008]
Therefore, a jig capable of polishing a semiconductor chip so that a desired device cross section appears with a small number of polishing times is disclosed, for example, in Patent Document 1 (Title for Invention: Semiconductor Sample Polishing Jig). The jig for polishing a semiconductor sample described in Patent Document 1 is configured so that the height of the object to be polished holding portion to which the semiconductor sample is attached coincides with the desired observation position in order to descend only to the desired observation position. The jig lowers the balls at the same time and stops further lowering of the semiconductor sample when the balls come into contact with the polishing surface.
[0009]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-243732 [0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional technique described with reference to FIG. 7 and the conventional technique described in Patent Document 1, the following (1) is attributed to the fact that the semiconductor chip is attached and fixed using an adhesive such as wax. ) To (5) have various problems.
[0011]
(1) The semiconductor chip may be peeled off from the sample fixing device during polishing, and there is a problem that the sample must be mounted again after the operation is interrupted.
(2) It is difficult to attach the semiconductor chip after accurately positioning the semiconductor chip with respect to the sample fixing device, and even if the semiconductor chip is accurately attached, the semiconductor chip moves due to curing shrinkage or the like as the wax or the like is cured. For these reasons, for example, the polished surface of the semiconductor chip may be polished obliquely with respect to the semiconductor device pattern, and it may not be possible to manufacture a semiconductor chip having a desired device cross section.
[0012]
(3) The polished semiconductor chip is washed with an organic solvent or pure, and then dried and finished. However, when the wax enters the cross-sectional sample, re-cleaning is required, which may require unnecessary labor. Furthermore, if you attach to an SEM (scanning electron microscope) without observing that wax or the like has adhered to the cross section of the device, the surface of the wax will become charged and high-resolution observation will not be possible, and it will take more time to start over from cleaning. There was a problem such as need.
[0013]
(4) When fixing the cross-section of the polished semiconductor chip to an analyzer sample stage using an electron beam, ion beam, light, or a probe, an adhesive such as silver paste, carbon paste, or conductive tape is used. Since it needs to be used, it becomes a complicated operation. In addition, the analyzer has a problem that labor-intensive work such as horizontal loading is required.
(5) It is necessary to use an adhesive as described above in order to attach and detach the semiconductor chip to and from the sample stage for each analyzer, and there is a problem that the semiconductor chip may be contaminated by this adhesive.
[0014]
The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to eliminate the need for an adhesive such as wax, silver paste, carbon paste, or conductive tape, and to efficiently and accurately cross-section of a sample (for example, An object of the present invention is to provide a sample fixing device which can be polished in such a way that a desired device cross-section of a semiconductor chip appears and which can be directly installed in an analyzer after polishing.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the sample fixing device of the invention according to claim 1 is:
Mounting screws;
A base portion having a flat back plate portion, a plurality of screw hole portions provided in the back plate portion, and an attachment portion configured to replace and attach the polishing device attachment jig or the analysis device attachment jig;
A through-hole, a mounting surface formed in a direction substantially parallel to the axial direction of the hole, and a predetermined thickness that is substantially perpendicular to the mounting surface and protrudes at a distance from each other A sample fixing intermediate plate that has a plurality of contact plate portions and is fixed while a plurality of contact plate portions are in contact with the back plate portion of the base portion by mounting screws inserted through the hole portions;
The projecting portion has a through hole and a projecting portion projecting in a direction substantially parallel to the axial direction of the hole portion, and the projecting portion is a base that sandwiches the sample fixing intermediate plate by a mounting screw inserted through the hole portion. A sample fixing part fixed while facing the back plate part of the part and the contact plate part of the sample fixing intermediate plate,
With
The sample fixing intermediate plate supports the sample between the two adjacent plate parts and the mounting surface,
The projecting part of the sample fixing part and the back plate part of the base part fix the sample by pressing the sample fixing part with a mounting screw and sandwiching the sample.
And wherein a call.
[0016]
Moreover, the sample fixing device of the invention according to claim 2 is:
In the sample fixing device according to claim 1,
A sample is sandwiched between a base part and a sample fixing part at a plurality of locations, and each sample is fixed by pressing the sample fixing part with a mounting screw.
[0017]
Moreover, the sample fixing device of the invention according to claim 3 is:
In the sample fixing device according to claim 1 or 2,
The analyzer is an analyzer using an electron beam, an ion beam or light, or an analyzer using a probe.
[0018]
Moreover, the sample fixing device of the invention according to claim 4 is:
In the sample fixing device according to claim 3,
The analyzer is an SEM (scanning electron microscope) that uses an electron beam,
The analyzer mounting jig is mounted on a sample probe support.
[0019]
Moreover, the sample fixing device of the invention according to claim 5 is:
In the sample fixing device according to claim 3,
The analyzer is an AFM (atomic force microscope), SCM (scanning capacitance microscope) or SSRM (scanning spreading resistance microscope) using a probe,
The analyzer mounting jig is mounted on a sample stage.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the sample fixing device of the embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is an exploded perspective view of a sample fixing device. 2A and 2B are configuration diagrams of a sample fixing device in which a sample is fixed. FIG. 2A is a front view, FIG. 2B is a left side view, and FIG. 2C is a plan view. FIG. 3 is an exploded perspective view of another sample fixing device. 4A and 4B are configuration diagrams of another sample fixing device on which a sample is fixed, in which FIG. 4A is a front view and FIG. 4B is a plan view. In this embodiment, in order to make the description more specific, a semiconductor chip is given as a specific example of the sample and will be described below.
[0023]
The sample fixture 10 shown in FIGS. 1 and 2 includes a polishing apparatus mounting jig so that it can be mounted on a polishing apparatus (not shown).
As shown in FIG. 1, the sample fixing device 10 includes a polishing apparatus mounting jig 1, a base portion 2, a sample fixing middle plate 3, a sample fixing portion 4, and a mounting screw 5. .
[0024]
Next, each configuration will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the sample fixing intermediate plate 3 is screwed into the screw hole portion 2 a of the base portion 2 by mounting screws 5 inserted through the two hole portions 3 a on both sides thereof. As a result, the sample fixing intermediate plate 3 is fixed to the base portion 2.
Further, the sample fixing portion 4 is screwed into the screw hole portion 2a of the base portion 2 by the mounting screw 5 inserted through the hole portion 4a of the sample fixing portion 4 and the central hole portion 3a of the sample fixing intermediate plate 3. The Thereby, the sample fixing part 4 is fixed to the base part 2.
[0025]
Furthermore, the base part 2 is attached by fitting an attachment part (specifically a protruding part) 1a of the polishing apparatus attachment jig 1 into an attachment part (specifically a hole part) 2b of the base part 2. In addition to this, various configurations such as a screw and a screw hole can be employed for the mounting portion between the base portion 2 and the polishing apparatus mounting jig 1. In this way, the sample fixing device 10 is assembled, and the structure shown in FIGS. 2 (a), 2 (b), and 2 (c) is obtained. In this case, it becomes possible to attach the polishing apparatus.
[0026]
The polishing apparatus mounting jig 1 of the sample fixing device 10 is removed and replaced with an analytical apparatus mounting jig 6. Specifically, the sample fixing device 20 shown in FIGS. 3 and 4 includes an analyzer mounting jig 6 that can be mounted on an analyzer (not shown).
As shown in FIG. 3, the sample fixing device 20 includes an analyzer mounting jig 6, a base portion 2, a sample fixing intermediate plate 3, a sample fixing portion 4, and a mounting screw 5. .
[0027]
Next, each configuration will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 3, the base 2, the sample fixing intermediate plate 3, the sample fixing unit 4, and the mounting screw 5 have the same configuration as the sample fixing device 10 described with reference to FIGS. 1 and 2. However, instead of the polishing apparatus mounting jig 1, an analyzing apparatus mounting jig 6 is mounted on the base portion 2.
[0028]
The base portion 2 and the mounting portion 6a of the analyzer mounting jig 6 have the same configuration as the mounting portion 1a of the polishing device mounting jig 1, and are interchangeable. The mounting portion 6a can also employ various configurations such as screws. In this way, the sample fixing device 20 is assembled and has a configuration as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). In this case, it can be attached to the analyzer.
[0029]
Next, observation of a semiconductor chip using such sample fixing devices 10 and 20 will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining observation by SEM, and FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining observation by AFM.
First, a semiconductor chip 100 as a sample is fixed to the sample fixing device 10 shown in FIGS. In this case, as shown in FIG. 1 and FIG. 2 (c), they are arranged on the placement surface 3 c between the contact plate portions 3 b of the sample fixing intermediate plate 3. At this time, as shown in FIG. 2C, two semiconductor chips can be arranged, or one semiconductor chip 100 can be arranged although not shown.
[0030]
In this case, the thickness of the semiconductor chip 100 needs to be at least the thickness of the backing plate 3b (shown as the same thickness in FIGS. 2C and 4B). Further, the interval between the contact plates 3b is configured to be substantially the same as the width of the semiconductor chip 100, which is effective for preventing deviation during polishing.
Thus, the semiconductor chip 100 arranged on the mounting surface 3c of the sample fixing middle plate 3 is attached in a state where the semiconductor chip 100 is sandwiched between the back plate portion 2c of the base 2 and the protruding portion 4b of the sample fixing portion 4. As shown in FIGS. 2A and 2C, the semiconductor chip 100 is fixed by tightening with the screws 5.
[0031]
In this way, the semiconductor chip 100 is fixed, and a polishing device mounting portion (not shown) is mounted in the stepped hole 1b (see FIGS. 2B and 2C) of the polishing device mounting jig 1 of the sample fixing tool 10. Fit and install. Then, polishing of the semiconductor chip 100 is started under predetermined conditions. Polishing is performed, the polishing is stopped in the vicinity of the cross section of the device desired to be observed, washed with pure water, and then dried with an air gun or the like to be a candidate of the cross section of the device desired to be observed).
[0032]
Then, this section is observed with a microscope. For example, when observing using an SEM (scanning electron microscope) using an electron beam, the polishing apparatus mounting jig 1 is replaced with an analytical apparatus mounting jig 6 (see FIG. 4). As shown, after the mounting screw portion 31a protruding from the sample probe support base 31 for SEM is screwed into the screw hole portion (see FIGS. 3 and 4A) 6b of the analyzer mounting jig 6, it is fixed. It is inserted into the SEM sample chamber and placed on the SEM sample stage 30. Thereafter, the device cross section of the semiconductor chip 100 is observed with a microscope, and as a result, the device cross section is observed and analyzed for length measurement and the like.
[0033]
As another analysis, for example, when observing with an AFM (atomic force microscope) using a probe, the mounting jig 1 for the polishing apparatus is removed from the base 2 and as shown in FIG. The probe 42 is in-gauge after being placed on the suction hole 41 of the AFM sample stage 40 and fixed by a vacuum chuck. As a result, the device cross section of the semiconductor chip 100 is analyzed such as observation and length measurement.
[0034]
As described above, the sample fixing device 20 can be used as a sample fixing device for an analyzer using an electron beam, an ion beam, light, or a probe. In addition to AFM, for example, it is applicable to SPM (Scanning Capacitance Microscope), SSRM (Scanning Spreading Resistance Microscope), SNOM and other SPM (Operational Probe Microscope) sample fixing devices, which are application fields of Scanning Probe Microscope. Is possible. In these SPMs such as AFM, SCM, SSRM, SNOM and the like, there has conventionally been no dedicated sample fixing device, so the sample fixing device of the present invention applicable to these analyzers is very useful.
[0035]
If it is determined that the cross section of the desired device is not observed after the observation is completed, the device is again attached to the polishing apparatus and the same polishing is performed. Thereafter, the polishing and analysis are repeatedly performed to polish the cross section of the desired device for observation, and the semiconductor chip 100 in which the cross section of the desired device for observation appears is manufactured and analyzed. The sample fixing device of the present invention is as described above.
[0036]
The sample fixing device of the present invention has been described above.
The first feature of the sample fixing device of the present invention is that the sample can be screwed, so that a complicated operation such as bonding with wax after warming with a hot plate as in the conventional method is not required, and the semiconductor chip is being polished. Since a situation in which 100 is detached does not occur, a sample in which a desired device cross-section of the semiconductor chip 100 appears efficiently and accurately can be produced.
Furthermore, as a secondary effect of not using an adhesive such as wax, there is no possibility that the cross-section is contaminated, and the cross-section can be cleaned only with pure water and can be analyzed using a clean cross-section. .
[0037]
As a second feature of the sample fixing device of the present invention, the sample fixing middle plate 3 is provided, and the semiconductor chip 100 is installed on the mounting surface 3c. When the chip 100 is fixed, leveling can be performed, and accurate polishing can be performed.
Further, by selecting and attaching the sample fixing middle plate 3 having a different thickness of the contact plate portion 3b according to the thickness of the sample, it is possible to easily cope with samples of various thicknesses.
[0038]
As a third feature of the sample fixing device of the present invention, a series of operations such as polishing, cleaning, and microscopic observation can be performed while the semiconductor chip 100 is fixed to the sample fixing devices 10 and 20. For this reason, even when reciprocating between the polishing apparatus and the analysis apparatus, the semiconductor chip 100 can be moved together with the sample fixing devices 10 and 20, so that the handling is prepared. In addition, the semiconductor chip 100 can be handled while maintaining a clean state because the operation of touching or bonding the semiconductor chip 100 is unnecessary.
[0039]
As a fourth feature of the sample fixing device of the present invention, two semiconductor chips 100 can be polished simultaneously, and the required time can be shortened and the analysis efficiency can be improved.
As a fifth feature of the sample fixing device of the present invention, it can be shared as a sample fixing device for an analyzer using an electron beam, an ion beam, light, or a probe.
For example, this sample fixing device functions as a sample holder for SEM using, for example, an electron beam, and after performing observation, measurement, and analysis of a device cross section, for example, when it is desired to perform AFM measurement using a probe. Since it can continue to function as an AFM sample holder without attaching or detaching the semiconductor chip 100, there is an effect that the surface roughness, surface potential, capacitance, etc. of the semiconductor chip 100 can be analyzed. Thus, since it can be shared as a sample fixing device for an analyzer using an electron beam, an ion beam, light, or a probe, a plurality of sample fixing devices that have been required in the past are no longer necessary. The cost was reduced by reducing the number of man-hours where no replacement was required.
[0040]
In the present embodiment, the semiconductor chip 100 is collectively described as a specific example of the sample. However, the sample that can be fixed by the sample fixing devices 10 and 20 according to the present invention is not limited to the semiconductor chip. Needless to say, various samples (for example, metals and minerals) can be fixed. This is particularly effective when fixing a sample whose cross section needs to be polished by a polishing apparatus.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an adhesive such as wax, silver paste, carbon paste, or conductive tape is unnecessary, and a cross section of a sample (for example, a desired device cross section of a semiconductor chip) appears efficiently and accurately. It is possible to provide a sample fixing device that can be polished and installed in an analyzer as it is after polishing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of a sample fixing device.
FIG. 2 is a configuration diagram of a sample fixing device on which a sample is fixed.
FIG. 3 is an exploded perspective view of another sample fixing device.
FIG. 4 is a configuration diagram of a sample fixing device to which another sample is fixed.
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining observation by an SEM.
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining observation by AFM.
FIG. 7 is a configuration diagram of a sample fixing device used in a conventional polishing apparatus.
[Explanation of symbols]
10, 20 Sample fixing tool 1 Polishing apparatus mounting jig 1a Mounting portion 1b Stepped hole portion 2 Base portion 2a Screw hole portion 2b Mounting portion 2c Back plate portion 3 Sample fixing intermediate plate 3a Hole portion 3b Abutting plate portion 3c Mounting surface 4 Sample fixing portion 4a Hole portion 4b Projection portion 5 Mounting screw 6 Analyzer mounting jig 6a Mounting portion 6b Screw hole portion 30 SEM sample stage 31 Sample probe support base 31a Mounting screw portion 40 AFM sample stage 41 Suction hole 42 Probe 100 Semiconductor chip 200 Sample fixing tool 201 Stepped hole

Claims

Mounting screws;
A base portion having a flat back plate portion, a plurality of screw hole portions provided in the back plate portion, and an attachment portion configured to replace and attach the polishing device attachment jig or the analysis device attachment jig;
A through-hole, a mounting surface formed in a direction substantially parallel to the axial direction of the hole, and a predetermined thickness that is substantially perpendicular to the mounting surface and protrudes at a distance from each other A sample fixing intermediate plate that has a plurality of contact plate portions and is fixed while a plurality of contact plate portions are in contact with the back plate portion of the base portion by mounting screws inserted through the hole portions;
The projecting portion has a through hole and a projecting portion projecting in a direction substantially parallel to the axial direction of the hole portion, and the projecting portion is a base that sandwiches the sample fixing intermediate plate by a mounting screw inserted through the hole portion. A sample fixing part fixed while facing the back plate part of the part and the contact plate part of the sample fixing intermediate plate,
With
The sample fixing intermediate plate supports the sample between the two adjacent plate parts and the mounting surface,
The projecting part of the sample fixing part and the back plate part of the base part fix the sample by pressing the sample fixing part with a mounting screw and sandwiching the sample.
Sample retainer, characterized and this.

In the sample fixing device according to claim 1,
A sample fixing device, wherein a sample is sandwiched between a base portion and a sample fixing portion at a plurality of locations, and each sample is fixed by pressing the sample fixing portion with a mounting screw.

In the sample fixing device according to claim 1 or 2,
The sample fixing instrument, wherein the analyzer is an analyzer using an electron beam, an ion beam or light, or an analyzer using a probe.

In the sample fixing device according to claim 3,
The analyzer is an SEM (scanning electron microscope) that uses an electron beam,
The sample fixture is attached to the sample probe support.

In the sample fixing device according to claim 3,
The analyzer is an AFM (atomic force microscope), SCM (scanning capacitance microscope) or SSRM (scanning spreading resistance microscope) using a probe,
The sample fixture is attached to a sample stage .