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JP7199677B2 - Local plasma device - Google Patents
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Description

本発明は、局所プラズマ装置に関する。 The present invention relates to local plasma devices.

電子線透過膜は、様々な用途で用いられている。例えば電子デバイスの動作を原子レベルで解明する際に用いられている。電子デバイスは一般に基板上に形成されるが、基板の厚みが厚すぎると電子線は透過できない。そのため、基板の一部を薄く加工し、電子線透過膜を形成することで、透過型電子顕微鏡を用いた電子デバイスの動作の測定が可能となる。 Electron beam permeable films are used in various applications. For example, it is used to elucidate the behavior of electronic devices at the atomic level. Electronic devices are generally formed on a substrate, and electron beams cannot pass through the substrate if the substrate is too thick. Therefore, by thinning a part of the substrate and forming an electron beam transparent film, it becomes possible to measure the operation of the electronic device using a transmission electron microscope.

また電子線透過膜は、生体分子やウィルスの反応機構を解明する際にも用いられている。生体分子やウィルスは、高真空下では死滅のおそれがある。そこで高真空領域で発生した電子線を、電子線透過膜を介して生体分子やウィルスに照射することで、これらの反応機構の解明が行われている。 Electron beam permeable membranes are also used to elucidate reaction mechanisms of biomolecules and viruses. Biomolecules and viruses may die under high vacuum. Therefore, elucidation of these reaction mechanisms is being carried out by irradiating biomolecules and viruses with electron beams generated in a high-vacuum region through an electron beam permeable membrane.

電子線透過膜としては様々なものが知られている。電子デバイスの動作を測定する場合は、基板を加工して電子線透過膜を作製する。基板の加工方法としては、集束イオンビーム(FIB)加工(非特許文献1)、フォトリソグラフィー法を用いたウェットエッチング加工(特許文献1)等が知られている。またこの他、メンブレンを電子線透過膜として使用することも行われている(特許文献2)。 Various electron beam transmission films are known. When measuring the operation of an electronic device, the substrate is processed to produce an electron beam transmissive film. As a substrate processing method, focused ion beam (FIB) processing (Non-Patent Document 1), wet etching processing using photolithography (Patent Document 1), and the like are known. In addition, the use of a membrane as an electron beam transmission film has also been carried out (Patent Document 2).

特開2010-61812号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-61812 特開2006-219314号公報JP 2006-219314 A

L. A Giannuzzi, and F. A. Stevie, A review of focused ion beam milling techniques for TEM specimen preparation, Micron 30 (1999) 197-204.L. A. Giannuzzi, and F. A. Stevie, A review of focused ion beam milling techniques for TEM specimen preparation, Micron 30 (1999) 197-204.

しかしながら、上記の方法はいずれも電子線透過膜を作製するための加工時間が長いという問題がある。またいずれの方法も、加工のために大掛かりな設備が必要であり、設備投資が必要となる。フォトリソグラフィー法を用いた方法は、加工プロセスが多く煩雑であり、マスクとして用いるレジスト等による汚染の可能性もある。 However, all of the above methods have the problem that the processing time for producing the electron beam transmissive film is long. In addition, both methods require large-scale equipment for processing, and require capital investment. The method using photolithography involves many complicated processing steps, and there is a possibility of contamination due to the resist used as a mask.

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、簡便に作製可能で低コストな電子線透過膜を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an electron beam permeable film that can be easily manufactured at a low cost.

本発明者らは、鋭意検討の結果、局所プラズマエッチング技術を用いることで、簡便かつ低コストに電子線透過膜を得ることができることを見出した。また局所プラズマエッチング技術を用いて作製した構造体を電子線透過膜として用いることができることを見出した。
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
As a result of intensive studies, the inventors have found that an electron beam transmitting film can be obtained simply and at low cost by using local plasma etching technology. In addition, the inventors have found that a structure fabricated using a localized plasma etching technique can be used as an electron beam transmitting film.
In order to solve the above problems, the present invention provides the following means.

(1)第1の態様にかかる電子線透過膜は、基板の第1面から対向する第2面に向かって形成された凹部を有し、前記凹部は湾曲面を有し、前記凹部の最底部と前記第2面との厚みが、電子線が透過可能な厚み以下である。 (1) The electron beam transmitting film according to the first aspect has a recess formed from the first surface of the substrate toward the opposing second surface, the recess has a curved surface, and the recess has a curved surface. The thickness of the bottommost portion and the second surface is equal to or less than the thickness through which an electron beam can pass.

(2)上記態様にかかる電子線透過膜において、前記凹部の最底部と前記第2面との厚みが200nm以下であってもよい。 (2) In the electron beam transmissive film according to the aspect described above, the thickness between the bottommost portion of the recess and the second surface may be 200 nm or less.

(3)上記態様にかかる電子線透過膜において、前記基板が、前記第2面側に絶縁体層を有する半導体基板であってもよい。 (3) In the electron beam transmitting film according to the aspect described above, the substrate may be a semiconductor substrate having an insulator layer on the second surface side.

(4)上記態様にかかる電子線透過膜において、前記絶縁体層が酸化シリコン又は窒化シリコンであり、前記半導体基板がシリコン基板であってもよい。 (4) In the electron beam transmitting film according to the aspect described above, the insulator layer may be silicon oxide or silicon nitride, and the semiconductor substrate may be a silicon substrate.

(5)第2の態様にかかる電子デバイスは、上記態様にかかる電子線透過膜と、前記電子線透過膜の凹部が形成されていない第2面に設けられた素子部と、を備える。 (5) An electronic device according to a second aspect includes the electron beam permeable film according to the above aspect, and an element section provided on the second surface of the electron beam permeable film where the concave portion is not formed.

上記態様にかかる電子線透過膜は、簡便に作製でき、低コストである。 The electron beam permeable film according to the above aspect can be easily produced at a low cost.

本実施形態にかかる電子線透過膜の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the electron beam permeable film concerning this embodiment. 本実施形態にかかる電子線透過膜の製造過程を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the manufacturing process of the electron beam permeable film concerning this embodiment. フォトリソグラフィー法を用い、ウェットエッチングで作製された凹部を有する電子線透過膜の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of an electron beam transmitting film having recesses produced by wet etching using a photolithographic method; 本実施形態にかかる電子デバイスの断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the electronic device concerning this embodiment. 実施例1で作製した電子線透過膜の写真である。1 is a photograph of an electron beam transparent film produced in Example 1. FIG. 実施例1において電子線透過膜を介して金属配線Mを観察した図である。4 is a view of metal wiring M observed through an electron beam transparent film in Example 1. FIG.

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

「電子線透過膜」
図1は、本実施形態にかかる電子線透過膜の断面模式図である。図1に示す電子線透過膜10は、凹部4が形成された基板1である。凹部4は、基板1の第1面1aから対向する第2面1bに向かって形成されている。凹部4は、お椀状の湾曲面4aを有する。図1において基板1は、半導体基板2と絶縁体層3とからなる。絶縁体層3は、基板1の第2面1b側に設けられている。
"Electron beam transparent membrane"
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an electron beam transparent film according to this embodiment. The electron beam transmissive film 10 shown in FIG. 1 is the substrate 1 in which the concave portion 4 is formed. The concave portion 4 is formed from the first surface 1a of the substrate 1 toward the opposing second surface 1b. The recess 4 has a bowl-shaped curved surface 4a. In FIG. 1, a substrate 1 consists of a semiconductor substrate 2 and an insulator layer 3 . The insulator layer 3 is provided on the second surface 1b side of the substrate 1 .

本実施形態にかかる電子線透過膜10は、局所プラズマエッチング技術によって作製されたものである。凹部4の湾曲面4aは、局所プラズマエッチング技術で作製されたものに特有の構造である。 The electron beam transmissive film 10 according to this embodiment is produced by local plasma etching technology. The curved surface 4a of the concave portion 4 has a structure unique to those manufactured by the local plasma etching technique.

局所プラズマエッチング技術とは、プラズマを利用して試料に残渣を残すことなく、サブミリメーター径の局所加工を行うことが可能な技術である。またこの方法は、加工対象の温度上昇を抑え、ダメージを少なくできるという利点も有する。 Local plasma etching technology is a technology that enables local processing with a submillimeter diameter without leaving residue on the sample using plasma. This method also has the advantage of suppressing the temperature rise of the object to be processed and reducing the damage.

図2は、本実施形態にかかる電子線透過膜10の製造過程を模式的に示した図である。局所プラズマエッチング技術は、高周波を印加できる電極を有するキャピラリを準備する工程と、このキャピラリの一端を加工対象に近接させる工程と、キャピラリ内にエッチングガスを導入し、高周波を印加することでプラズマを発生させる工程と、を有する。以下、具体的に説明する。 FIG. 2 is a diagram schematically showing the manufacturing process of the electron beam transmissive film 10 according to this embodiment. The local plasma etching technique involves the steps of preparing a capillary having an electrode capable of applying high frequency waves, bringing one end of this capillary close to the object to be processed, introducing an etching gas into the capillary, and applying high frequency waves to generate plasma. and generating. A specific description will be given below.

まず図2に示すように、交流を印加できる電源13に接続された円筒状の電極11を有するキャピラリ12を準備する。キャピラリ12は、アルミナ等を用いることができる。 First, as shown in FIG. 2, a capillary 12 having a cylindrical electrode 11 connected to a power supply 13 capable of applying alternating current is prepared. Alumina or the like can be used for the capillary 12 .

次いで、このキャピラリの第1端12aを加工対象である基板1の第1面1aに近接させる。キャピラリ12内には、エッチングガスを導入し、キャピラリ12の第2端12b側に吸引する。すなわち、エッチングガスはキャピラリ12の第1端12aから第2端12bに向かうガス流が生み出される。図2ではガス流の流れを矢印として図示した。 Next, the first end 12a of this capillary is brought close to the first surface 1a of the substrate 1 to be processed. An etching gas is introduced into the capillary 12 and sucked toward the second end 12b of the capillary 12 . That is, the etching gas is generated to flow from the first end 12a of the capillary 12 toward the second end 12b. In FIG. 2, the flow of the gas stream is illustrated as an arrow.

電源13により電極11に電流を加えると高周波が発生する。高周波が印加されたキャピラリ12内のエッチングガスは、プラズマ化する。生じたプラズマPの一部は、ガス流に逆らってキャピラリ12の第1端12aから浸み出し、基板1の第1面1aを局所エッチングする。 When a current is applied to the electrode 11 by the power source 13, a high frequency is generated. The etching gas in the capillary 12 to which the high frequency is applied is turned into plasma. Part of the generated plasma P oozes out from the first end 12a of the capillary 12 against the gas flow and locally etches the first surface 1a of the substrate 1 .

局所エッチングは、基板1の第1面1aから原子を1層ずつ剥ぎ取るように進行する。そのため、エッチングの過程でできる角部は徐々に無くなり、お椀状の湾曲面4aが形成される。エッチングの進行状態は、カメラ14で確認する。プラズマ発光で生じた光のうち特定の波長の光をカメラで検出したところでエッチングを終了する。プラズマ発光で生じた光は、長波長の光から順にカメラで検出される。そのため、何れの波長を検出した際にエッチングを止めるかを設定することで、凹部4の深さを自由に設定できる。 The local etching proceeds so as to strip atoms from the first surface 1a of the substrate 1 layer by layer. Therefore, the corners formed in the etching process are gradually eliminated, and a bowl-shaped curved surface 4a is formed. The progress of etching is confirmed by the camera 14 . Etching is terminated when the camera detects light of a specific wavelength out of the light generated by the plasma emission. Light generated by plasma emission is detected by a camera in order from light with a longer wavelength. Therefore, the depth of the concave portion 4 can be freely set by setting which wavelength is detected to stop the etching.

局所エッチング法を用いると、500μm程度の厚みのSi基板を20分程度で貫通させることができ、凹部4を極めて簡便かつ素早く形成できる。凹部4の形成速度は、エッチングガス種、エッチングガスの供給速度、印加する高周波の強度、処理環境の真空度等を調整することで、自由に設計できる。 By using the local etching method, a Si substrate having a thickness of about 500 μm can be penetrated in about 20 minutes, and the concave portion 4 can be formed very simply and quickly. The formation speed of the recesses 4 can be freely designed by adjusting the type of etching gas, the supply speed of the etching gas, the intensity of the applied high frequency, the degree of vacuum of the processing environment, and the like.

図3は、フォトリソグラフィー法を用い、ウェットエッチングで作製された凹部を有する電子線透過膜の断面図である。図3に示す電子線透過膜20は、半導体基板22と絶縁体層23とを備える基板21の第1面21aから第2面21bに向かって形成された凹部24を有する点は、図1に示す本実施形態にかかる電子線透過膜10と同様である。一方で、凹部24の断面視形状は台形状であり、凹部24を形成する面24aが湾曲面ではない点が異なる。 FIG. 3 is a cross-sectional view of an electron beam transmissive film having recesses produced by wet etching using a photolithography method. The electron beam transmitting film 20 shown in FIG. 3 has a concave portion 24 formed from the first surface 21a toward the second surface 21b of the substrate 21 including the semiconductor substrate 22 and the insulator layer 23, as shown in FIG. It is the same as the electron beam transparent film 10 according to the present embodiment shown. On the other hand, the cross-sectional shape of the recess 24 is trapezoidal, and the difference is that the surface 24a forming the recess 24 is not a curved surface.

フォトリソグラフィー法では、凹部24を開けたい部分以外の場所にレジスト等の保護膜を設け、エッチング処理を行う。レジストの開口部内におけるエッチング速度は、レジスト近傍を除き、略一定である。そのため、フォトリソグラフィー法を用いると、凹部24の形状は原則台形状になり、図1に示す凹部4の湾曲面4aは形成されない。 In the photolithography method, a protective film such as a resist is provided on a portion other than the portion where the concave portion 24 is to be opened, and an etching process is performed. The etching rate inside the opening of the resist is substantially constant except for the vicinity of the resist. Therefore, when the photolithographic method is used, the shape of the recess 24 is basically trapezoidal, and the curved surface 4a of the recess 4 shown in FIG. 1 is not formed.

フォトリソグラフィー法は、レスストの塗布、露光、現像、レジスト剥離等の種々の工程が必要である。そのため、凹部24を形成するために長時間が必要であり、高コストである。 Photolithography requires various steps such as resist coating, exposure, development, and resist stripping. Therefore, it takes a long time to form the concave portion 24, resulting in high cost.

上述のように、本実施形態にかかる電子線透過膜10の凹部4は、製造方法に特有の湾曲面4aを有する。電子線透過膜10は湾曲面4aを有するということは換言すると、電子線透過膜10の最薄部がアーチ形状の基板1で支持されていることを意味する。橋脚の形状に見られるように、アーチ形状が最も効率よく上方から下方への荷重を支えることができる構造であり、最薄部のたわみを抑制することができる。最薄部のたわみが抑制されると、最薄部の面積を広くすることができる。電子線透過膜10として最も重要なのは最薄部であり、最薄部の面積を広くできることは、電子線透過膜において極めて重要である。 As described above, the concave portion 4 of the electron beam transparent film 10 according to this embodiment has the curved surface 4a unique to the manufacturing method. In other words, the fact that the electron beam transparent film 10 has the curved surface 4 a means that the thinnest part of the electron beam transparent film 10 is supported by the arch-shaped substrate 1 . As can be seen in the shape of the bridge piers, the arch shape is the structure that can most efficiently support the load from above to below, and it is possible to suppress the deflection of the thinnest part. If the deflection of the thinnest portion is suppressed, the area of the thinnest portion can be increased. The thinnest portion of the electron beam transmitting film 10 is most important, and it is extremely important for the electron beam transmitting film to be able to increase the area of the thinnest portion.

また電子線は、電子線透過膜10の凹部4と第2面bの間を透過する。そのため、図1に示すように、凹部4の最底部4bと基板1の第2面bとの間の厚みdは、電子線が透過可能な厚み以下である。電子線が透過可能な厚みは、照射する電子線の強度等によっても変わる。 Further, the electron beam is transmitted between the concave portion 4 of the electron beam permeable film 10 and the second surface 1b . Therefore, as shown in FIG. 1, the thickness d between the bottommost portion 4b of the recess 4 and the second surface 1b of the substrate 1 is less than or equal to the thickness through which the electron beam can pass. The thickness through which the electron beam can pass varies depending on the intensity of the electron beam to be irradiated.

凹部4の最底部4bと基板1の第2面bとの間の厚みdは、具体的には200nm以下であることが好ましく、150nm以下であることがより好ましく、120nm以下であることがさらに好ましい。また厚みdが薄すぎると電子線透過膜10の強度が低下するため、厚みdは10nm以上であることが好ましく、30nm以上であることがより好ましく、50nm以上であることがさらに好ましい。 Specifically, the thickness d between the bottommost portion 4b of the recess 4 and the second surface 1b of the substrate 1 is preferably 200 nm or less, more preferably 150 nm or less, and 120 nm or less. More preferred. If the thickness d is too thin, the strength of the electron beam transmitting film 10 is lowered.

凹部4の最底部4bと基板1の第2面bとの間の厚みdは、レーザー顕微鏡を用いて測定することができる。レーザー顕微鏡を用いて凹部4を観察すると光干渉膜が見られる。光干渉膜は、凹部4の湾曲面4aで反射する光と、基板1の第2面1bで反射する光の干渉によって生じる。入射光の波長をλ、基板1の屈折率をn、回折時数をmとすると、明環部における厚みdはd=(m+1/2)×λ/2nで求められ、暗環部における厚みdはd=m×λ/2nで求められる。 The thickness d between the bottommost portion 4b of the recess 4 and the second surface 1b of the substrate 1 can be measured using a laser microscope. Observation of the concave portion 4 using a laser microscope reveals an optical interference film. The light interference film is produced by interference between the light reflected by the curved surface 4 a of the concave portion 4 and the light reflected by the second surface 1 b of the substrate 1 . Assuming that the wavelength of the incident light is λ, the refractive index of the substrate 1 is n, and the number of diffraction times is m, the thickness d L in the light ring portion is obtained by d L =(m+1/2)×λ/2n. The thickness d D in is obtained by d D =m×λ/2n.

また凹部4の最底部4bと基板1の第2面bとの間の厚みdは、作製時にカメラ14に入射する透過光の強度から求めてもよい。透過光の強度と厚みdとの関係は、波長ごとの透過率を事前に測定して求められる。一般に透過光の強度をI、入射光の強度をI、基板1の吸収係数をα、膜厚をdとすると、I=I―αdの関係が成り立つ。 Also, the thickness d between the bottommost portion 4b of the concave portion 4 and the second surface 1b of the substrate 1 may be obtained from the intensity of transmitted light incident on the camera 14 during fabrication. The relationship between the intensity of transmitted light and the thickness d can be obtained by measuring the transmittance for each wavelength in advance. In general, where I is the intensity of transmitted light, I 0 is the intensity of incident light, α is the absorption coefficient of the substrate 1, and d is the film thickness, the relationship I=I 0 e -αd holds.

凹部4の最底部4bの位置は、任意に設定できる。電子線の透過しやすさの観点では、凹部4の最底部4bは絶縁体層3まで到達していることが好ましい。異なる屈折率の物質を電子線が透過すると、界面で電子線の屈折が生じるためである。一方で、電子線透過膜10の強度を高める観点では、凹部4の最底部4bは絶縁体層3まで到達していないことが好ましい。半導体基板2が除去されると、残った絶縁体層3の圧縮応力が開放され、座屈する場合がある。 The position of the bottom 4b of the recess 4 can be set arbitrarily. It is preferable that the lowest portion 4b of the concave portion 4 reaches the insulator layer 3 from the viewpoint of ease of electron beam transmission. This is because the electron beam is refracted at the interface when the electron beam passes through substances having different refractive indices. On the other hand, from the viewpoint of increasing the strength of the electron beam transmissive film 10, it is preferable that the bottommost portion 4b of the concave portion 4 does not reach the insulator layer 3. FIG. When the semiconductor substrate 2 is removed, the compressive stress of the remaining insulator layer 3 is released and may buckle.

基板1は、図1に示す半導体基板2と絶縁体層3とからなるものに限られない。例えば、単層の基板でもよいし、2層以上の複数層の基板でもよい。また半導体、絶縁体に限られず、金属層を有してもよい。一方で、電子線の散乱を抑制するという観点では、金属層は含まない方が好ましい。 The substrate 1 is not limited to the semiconductor substrate 2 and insulator layer 3 shown in FIG. For example, a single-layer substrate or a multi-layer substrate having two or more layers may be used. Further, the material is not limited to a semiconductor or an insulator, and may have a metal layer. On the other hand, from the viewpoint of suppressing electron beam scattering, it is preferable not to include a metal layer.

図1に示すように基板1が半導体基板2と絶縁体層3とを有すると、電子線透過膜10を電子デバイスに組み込みやすくなる。半導体基板2は、例えばSi基板のような公知の半導体を用いることができる。また絶縁体層3は、基板がシリコンの場合は、酸化シリコン(SiO)、窒化シリコン(SiN)等を用いることができる。 When the substrate 1 has the semiconductor substrate 2 and the insulator layer 3 as shown in FIG. 1, the electron beam transmitting film 10 can be easily incorporated into the electronic device. A known semiconductor such as a Si substrate can be used for the semiconductor substrate 2 . When the substrate is silicon, the insulating layer 3 can be made of silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), or the like.

上述のように、本実施形態にかかる電子線透過膜10は、局所プラズマエッチング技術を用いて簡便に作製でき、低コストである。また電子線透過膜10の凹部4が湾曲面4aを有することで、最薄部のたわみを抑制することができる。 As described above, the electron beam transmissive film 10 according to this embodiment can be easily manufactured using the local plasma etching technique and is inexpensive. Further, since the concave portion 4 of the electron beam transparent film 10 has the curved surface 4a, the bending of the thinnest portion can be suppressed.

「電子デバイス」
図4は、本実施形態にかかる電子デバイスの断面模式図である。図4に示す電子デバイス100は、図1に示す電子線透過膜10と、電子線透過膜10の凹部4が形成されていない第2面1bに設けられた素子部30と、を備える。
"electronic device"
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the electronic device according to this embodiment. The electronic device 100 shown in FIG. 4 includes the electron beam transmissive film 10 shown in FIG. 1 and an element portion 30 provided on the second surface 1b of the electron beam transmissive film 10 where the concave portion 4 is not formed.

図4に示す素子部30は、ソース電極31と、ドレイン電極32と、半導体領域33と、ゲート電極34と、を備えるトランジスタである。ソース電極31とドレイン電極32間の半導体領域33内に流れる電子をゲート電極34で制御する。 The element section 30 shown in FIG. 4 is a transistor including a source electrode 31 , a drain electrode 32 , a semiconductor region 33 and a gate electrode 34 . The gate electrode 34 controls electrons flowing in the semiconductor region 33 between the source electrode 31 and the drain electrode 32 .

図4に示す電子デバイス100は、半導体領域33の動的な変化を、電子線透過膜10の第1面1a側から透過型電子線顕微鏡を用いて観察できる。電子顕微鏡では、観察対象に対して電子線を当てる。電子線透過膜10は、凹部4を有することで電子線が透過できる。そのため電子線は、電子線透過膜10を有していても、半導体領域33の動的な変化を観察できる。 In the electronic device 100 shown in FIG. 4, dynamic changes in the semiconductor region 33 can be observed from the first surface 1a side of the electron beam transmissive film 10 using a transmission electron microscope. In an electron microscope, an electron beam is applied to an object to be observed. The electron beam transmissive film 10 has the concave portion 4 so that the electron beam can pass therethrough. Therefore, the electron beam can observe dynamic changes in the semiconductor region 33 even with the electron beam permeable film 10 .

図4に示す電子デバイス100の場合、半導体領域33への外部からの影響からの影響を避けるために、基板1の第2面bには絶縁体層3を設けることが好ましい。 In the case of the electronic device 100 shown in FIG. 4, the insulator layer 3 is preferably provided on the second surface 1b of the substrate 1 in order to avoid external influences on the semiconductor region 33. As shown in FIG.

上述のように、本実施形態にかかる電子デバイス100は、電子線透過膜10を有するため、電子線透過膜10を介して素子部30の状態を観察できる。 As described above, since the electronic device 100 according to the present embodiment has the electron beam transparent film 10 , the state of the element section 30 can be observed through the electron beam transparent film 10 .

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to specific embodiments, and various can be transformed or changed.

例えば、素子部30は図4に示すトランジスタに限られず、任意の素子を用いることができる。例えば、MEMS、センサ、電池、アクチュエタ、マイクロポンプ、バイオチップ、マイクロ流路、マイクロ発電、振動発電素子、メモリー、分析電極等を用いることができる。 For example, the element section 30 is not limited to the transistor shown in FIG. 4, and any element can be used. For example, MEMS, sensors, batteries, actuators, micropumps, biochips, microchannels, micropower generation, vibration power generation elements, memories, analysis electrodes, and the like can be used.

また生体分子やウィルスの反応機構を解明するための隔壁として電子線透過膜10を利用する場合は、電子線透過膜10を単体で用いてもよい。 Further, when the electron beam permeable film 10 is used as a partition for clarifying the reaction mechanism of biomolecules and viruses, the electron beam permeable film 10 may be used alone.

「実施例1」
まず表面に280nm厚のSiO膜を有する380μm厚のSi基板を準備する。SiO膜は、熱酸化により作製する。
"Example 1"
First, a 380 μm thick Si substrate having a 280 nm thick SiO 2 film on the surface is prepared. The SiO2 film is produced by thermal oxidation.

また図2に示すように、第1端12aを内径1mmに絞ったアルミナ製のキャピラリ12を準備する。キャピラリ12には、交流を印加できる電源13に接続された円筒状の電極11が設けられている。そして、キャピラリ12の第1端12aを、準備したSi基板から0.1mm程度の近接した位置に設置する。 Also, as shown in FIG. 2, an alumina capillary 12 having a first end 12a constricted to an inner diameter of 1 mm is prepared. The capillary 12 is provided with a cylindrical electrode 11 connected to a power supply 13 capable of applying alternating current. Then, the first end 12a of the capillary 12 is placed at a position about 0.1 mm away from the prepared Si substrate.

マスフローコントロラーを用いてエッチングガスをチャンバー内に供給する。エッチングガスは、フッ化炭素を用いた。フッ化炭素はAr等の希ガスを用いて混合希釈してもよいが、ここでは希釈せずに用いた。キャピラリ12は、第2端12b側から排気され、第1端12aから第2端12bへ向かうガス流が形成される。 An etching gas is supplied into the chamber using a mass flow controller. Carbon fluoride was used as an etching gas. Carbon fluoride may be mixed and diluted with a rare gas such as Ar, but here it is used without being diluted. The capillary 12 is evacuated from the second end 12b side, and a gas flow is formed from the first end 12a toward the second end 12b.

次いで、電極11に13.56MHzの高周波を印加して、エッチングガスをプラズマ化した。プラズマは、キャピラリの第1端12aと準備したSi基板との間に、第1端12aの内径程度の範囲で局在化し、局在エッチングが進行する。 Then, a high frequency of 13.56 MHz was applied to the electrode 11 to turn the etching gas into plasma. The plasma is localized between the first end 12a of the capillary and the prepared Si substrate in a range about the inner diameter of the first end 12a, and localized etching proceeds.

エッチングの進行状態は、SiO面をショートパスフィルターを通してカメラ14でモニターした。そして、プラズマ発光のうち440nm以下の波長のみが一定の強度で透過した時点で、エッチングを止めた。エッチング加工に要した時間は約20分であった。 The progress of etching was monitored with a camera 14 through a short-pass filter on the SiO2 surface. Etching was stopped when only the wavelength of 440 nm or less of the plasma emission was transmitted with a constant intensity. The time required for the etching process was about 20 minutes.

図5は、実施例1で作製した電子線透過膜の写真である。図5(a)は、凹部を斜め方向から撮影した全体像であり、図5(b)は電子線透過膜の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で撮影した画像である。凹部の開口径は、1.2mmであり、深さは約380μmであった。 FIG. 5 is a photograph of the electron beam transparent film produced in Example 1. FIG. FIG. 5(a) is an overall image of the concave portion photographed from an oblique direction, and FIG. 5(b) is an image of the cross section of the electron beam transmissive film photographed with a scanning electron microscope (SEM). The recess had an opening diameter of 1.2 mm and a depth of about 380 μm.

また凹部の最底部と基板の非加工面との間の厚みを、レーザー顕微鏡で観察される光干渉膜から求めた。はっきり認識できる明環及び暗環から求められる凹部の最底部と基板の非加工面との間の厚みは、69nm~120nmであった。 Also, the thickness between the bottommost portion of the recess and the non-processed surface of the substrate was determined from the optical interference film observed with a laser microscope. The thickness between the bottom of the recess and the unprocessed surface of the substrate, determined from the clearly recognizable light and dark rings, was 69 nm to 120 nm.

またラマン顕微鏡(励起波長488nm)及びエネルギー分散型X線(EDX)分析器を用いて、凹部近傍の元素分析も行った。その結果、直径50μmの範囲で、SiOの存在が確認された。SiOが確認されたということは、Si基板が除去されていることを示す。すなわちこの結果は、凹部の深さ及び凹部の最底部と基板の非加工面との間の厚みの結果と整合している。 Elemental analysis in the vicinity of the concave portion was also performed using a Raman microscope (excitation wavelength of 488 nm) and an energy dispersive X-ray (EDX) analyzer. As a result, the presence of SiO 2 was confirmed in the range of diameter 50 μm. Confirmation of SiO 2 indicates that the Si substrate has been removed. That is, this result is consistent with the results for the depth of the recess and the thickness between the bottom of the recess and the non-processed surface of the substrate.

そして金属配線を作製した基板上に作製した電子線透過膜を設置し、走査型電子顕微鏡で観察した。図6(a)は、電子線透過膜を介して金属配線Mを作製した基板を可視光で観察した図であり、図6(b)は、電子線透過膜を介して金属配線Mを作製した基板を電子線で観察したSEM図である。 Then, the prepared electron beam transparent film was placed on the substrate on which the metal wiring was prepared, and observed with a scanning electron microscope. FIG. 6(a) is a view of the substrate on which the metal wiring M is formed through the electron beam transparent film, observed with visible light, and FIG. 6(b) is a diagram showing the metal wiring M formed through the electron beam transparent film. It is the SEM figure which observed the board|substrate which carried out with the electron beam.

Si基板は可視光を透過できるため、図6(a)に示すように金属配線Mが何れの場所でも確認できる。これに対して電子線は、凹部が設けられた部分において金属配線Mが確認できている。換言すると、実施例1で作製した構造体は、凹部において電子線を透過することができ、電子線透過膜として利用できる。 Since the Si substrate can transmit visible light, the metal wiring M can be confirmed anywhere as shown in FIG. 6(a). On the other hand, for the electron beam, the metal wiring M can be confirmed in the portion where the recess is provided. In other words, the structure produced in Example 1 can transmit electron beams in the recesses and can be used as an electron beam transmitting film.

1,21…基板、1a,21a…第1面、1b,21b…第2面、2,22…半導体基板、3,23…絶縁体層、4,24…凹部、4a…湾曲面、24a…面、4b…最底部、11…電極、12…キャピラリ、12a…第1端、12b…第2端、13…電源、14…カメラ、30…素子部、31…ソース電極、32…ドレイン電極、33…半導体領域、34…ゲート電極、P…プラズマ、M…金属配線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 21... Substrate 1a, 21a... First surface 1b, 21b... Second surface 2, 22... Semiconductor substrate 3, 23... Insulator layer 4, 24... Concave part 4a... Curved surface 24a... Surface 4b Bottom 11 Electrode 12 Capillary 12a First end 12b Second end 13 Power supply 14 Camera 30 Element part 31 Source electrode 32 Drain electrode 33... Semiconductor region, 34... Gate electrode, P... Plasma, M... Metal wiring

Claims (3)

内部にエッチングガスを導入でき、前記エッチングガスをプラズマ化できるプラズマ発生器と、
前記プラズマ発生器により加工される被加工物の状態を観察するカメラと、を備え
前記カメラは、前記被加工物の加工される第1面と対向する第2面側に配置されている、局所プラズマ装置。
a plasma generator capable of introducing an etching gas into the interior thereof and converting the etching gas into plasma;
a camera for observing the state of the workpiece processed by the plasma generator ,
The local plasma apparatus , wherein the camera is arranged on the side of the second surface facing the first surface to be processed of the workpiece .
前記プラズマ発生器は、前記カメラが前記プラズマ化により生じた光のうち特定の波長の光を検出すると、前記エッチングガスのプラズマ化を止める、請求項1に記載の局所プラズマ装置。 2. The local plasma apparatus according to claim 1, wherein said plasma generator stops plasmatification of said etching gas when said camera detects light of a specific wavelength among the light generated by said plasmatization. 前記プラズマ発生器は、前記カメラに入射する入射光の強度が所定値に達すると、前記エッチングガスのプラズマ化を止める、請求項1に記載の局所プラズマ装置。 2. The local plasma apparatus according to claim 1, wherein said plasma generator stops turning said etching gas into plasma when the intensity of incident light incident on said camera reaches a predetermined value.
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