(57)【要約】【課題】精密な構造を有する基板から構造を変形させることなく基板本来の正確な観察用断面を短時間且つ低コストで効率良く得ることができる基板断面観察用試料の作成方法を提供する。【解決手段】（ａ）に示すようにＴＦＴガラス基板１の表面１ａの観察対象エリアＡを特定し、（ｂ）に示すように、このエリアＡを充分に覆ってアクリル樹脂２を被着する。次に、（ｃ）に示すように、観察対象エリアＡの中央を通る割断線Ｌｄを設定し、この割断線Ｌｄに沿ってケガキ工具４を走行させ、割断線Ｌｄに沿って観察対象エリアＡを除きケガキ溝３を形成する。そして、基板１の裏面を支持具５によりケガキ溝３に対応する支持ラインに沿って支持した状態で、ケガキ溝３を挟んで基板１の両側部を矢印ロの方向に押圧する。これにより、（ｄ）に示す所望の観察用断面Ｐｄ０を備える基板断面観察用試料Ｓ１が得られる。【選択図】      図１
2005043106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察すべき基板の観察対象エリア全体に樹脂を被着させる樹脂被着工程と、
前記樹脂と共に前記基板を前記観察対象エリアを通る断面に沿って割断する割断工程とからなることを特徴とする基板断面観察用試料の作成方法
【請求項２】
前記樹脂は、透明なアクリル樹脂であることを特徴とする請求項１記載の基板断面観察用試料の作成方法。
【請求項３】
前記割断工程においては、前記基板の前記樹脂を被着した側の表面に前記断面に沿って前記観察対象エリアを除き切り欠き溝を形成した後、前記切り欠き溝が広がるように前記基板に外力を作用させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板断面観察用試料の作成方法。
【請求項４】
前記割断工程においては、前記基板を前記断面に沿って前記観察対象エリアを除きダイシングしてスリットを形成した後、前記基板の前記樹脂を被着した表面とは反対側の裏面を前記断面に沿って支持し、前記基板表面の前記断面を挟んで両側を前記裏面に向けて押圧することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板断面観察用試料の作成方法。
【請求項５】
前記基板は、アクティブマトリックス型液晶表示素子に用いる薄膜トランジスタを形成したガラス基板であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の基板断面観察用試料の作成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、基板の不良箇所の断面観察用試料の作成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アクティブマトリックス液晶表示素子に用いられる薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が形成された基板（以下、ＴＦＴ基板という）等の、精密回路基板における不良箇所の薄膜形成状態や付着した異物の性状を把握する方法として、動作不良箇所や異物の付着箇所を切断した試料（以下、基板断面観察用試料という）を作成し、その断面を光学顕微鏡や走査型顕微鏡（ＳＥＭ）で観察する方法が採用されている。
【０００３】
上記基板断面観察用試料の作成方法としては、ガリウム（Ｇａ）イオン等のイオンビームを細く集束させて観察箇所に照射し所定の断面に沿ってエッチングする集束イオンビーム（ＦＩＢ）法や、樹脂で包埋した基板を所定の断面に沿ってカッティングし切断面を研磨する包埋法等、がある（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１９８６４９号公報（第２頁、第１図、第２図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記集束イオンビーム法は、ガリウムイオンビームを発生させるための真空系機構、イオンビームを細く集束させて走査させるための電子光学系機構、及びエッチング位置を正確に決めるための位置決め機構等、各種精密機構を必要とし、装置全体が大型複雑化すると共に高価なものとなり、また、真空系機構のメンテナンス等も必要となり、ランニングコストの面でも割高となる。
【０００６】
一方、樹脂包埋法は、試料カット→樹脂包埋→樹脂硬化→断面位置カット→粗研磨→精密研磨と工程が多く、目的の断面が得られるまで研磨と観察を繰り返す必要があり、多くの手間と時間がかかることと、ＴＦＴガラス基板等のように試料の構造が微細になるほど試料作成工程で構造が変形し易く、変形の無い正確な断面を得ることが難しいという問題を備えている。
【０００７】
本発明は、精密な構造を有する基板から構造を変形させることなく基板本来の正確な観察用断面を短時間且つ低コストで効率良く得ることができる基板断面観察用試料の作成方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の基板断面観察用試料の作成方法は、観察すべき基板の観察対象エリア全体に樹脂を被着させる樹脂被着工程と、前記樹脂と共に前記基板を前記観察対象エリアを通る断面に沿って割断する割断工程とからなることを特徴とするものである。
【０００９】
この基板断面観察用試料の作成方法によれば、そのプロセス構成が樹脂被着工程と割断工程からなるだけの簡単なものであるから、適正な観察用断面を備えた基板断面観察用試料を少ない作業時間と低コストで効率良く得ることができる。また、基板の観察対象エリアに樹脂を被着しその樹脂と共に基板を割断するから、基板が例えばＴＦＴ基板における配線部分等のような比較的に柔らかい部分（低硬度部分）を備える精密回路基板であっても、被着樹脂によりその低硬度部分が割断時に延伸する不具合が防止される。更に、異物が付着しているエリアを観察する場合は、異物が被着樹脂により固定されるから、割断時に移動して付着位置が変わることもない。従って、割断時における異物の移動や低硬度部分の伸びに起因した構造変形が無く精密薄膜構造を形成した時の状態のままの正確な観察用断面が得られる。
【００１０】
本発明の基板断面観察用試料の作成方法においては、請求項２に記載のように、観察対象エリアに被着させる樹脂として透明なアクリル樹脂を用いることが好ましく、この場合、被着樹脂が透明であるから観察対象エリア全体に正確に樹脂を被着することができ、また、樹脂として延び率が小さく機械的に脆いアクリル樹脂を用いるから低硬度部分の割断の際の延びをより確実に防止して速やかに所望の断面を得ることができる。
【００１１】
また、本発明の基板断面観察用試料の作成方法においては、請求項３に記載のように、割断工程において、基板の前記樹脂を被着した側の表面に割断すべき断面に沿って観察対象エリアを除き切り欠き溝を形成した後、この切り欠き溝が広がるように前記基板に外力を作用させることが好ましく、これにより、所定の割断線に沿って正確且つ容易に基板を割断することができる。
【００１２】
さらに、本発明の基板断面観察用試料の作成方法においては、請求項４に記載のように、割断工程において、基板を所定の断面に沿って前記観察対象エリアを除きダイシングしスリットを形成した後、この基板の樹脂を被着した表面とは反対側の裏面を前記断面に沿って支持し、基板表面の前記断面を挟んで両側を裏面に向けて押圧することが好ましく、これにより、所定の割断線に沿ってより正確且つより容易に基板を割断することができる。
【００１３】
加えて、本発明の基板断面観察用試料の作成方法は、請求項５に記載のように、アクティブマトリックス型液晶表示素子に用いる薄膜トランジスタを形成したガラス基板に好適に適用でき、これにより、低硬度の配線を備えたＴＦＴガラス基板においても本来の薄膜積層構造のままの観察用断面を変形させることなく正確且つ容易に得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明の第１実施形態としての基板断面観察用試料の作成方法について、図１（ａ）〜（ｄ）に基づき説明する。なお、図１（ａ）〜（ｄ）は本基板断面観察用試料の作成方法を４段階に分けてそれぞれ斜視図で示した説明図である。
【００１５】
まず、図１（ａ）に示すように、観察すべき基板１に対して、観察対象エリアを特定する。本実施形態方法においては、観察すべき基板１がＴＦＴガラス基板であり、その表面１ａ側には、図示していないが、複数のソースラインとゲートラインがそれぞれ互いに直交する方向に延在形成され、これら各配線の交差部に対応させて画素電極とその動作をスイッチングする薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）がそれぞれマトリクス状に配設されている。このように構成されているＴＦＴガラス基板１の表面１ａには、異物ａが付着しており、この異物ａの付着個所とその周囲近傍を含むエリアを観察対象エリアＡとする。この場合、観察対象エリアＡを明示するマークをレーザーマーキング等により付しておくことにより、以後の工程におけるの割断線の設定が容易となる。特に、異物の付着箇所ではなく画素欠陥部分等の視認が困難な箇所の観察試料を作成する場合に、マーキングは有効である。
【００１６】
次に、図１（ｂ）に示すように、観察対象エリアＡに対し、これを中心として数倍に拡大した範囲にわたり、樹脂２を厚さが１μｍ程度となるようにディスペンサー等により塗布し、硬化させて確実に被着させる。これにより異物ａを含む観察対象エリアＡ全体が樹脂２により確実に覆われる。この場合の被着樹脂２として、本実施形態方法においては、透明なアクリル樹脂を用いている。ここで、アクリル樹脂は、その機械的性質の伸び率が６％程度と樹脂材料のうちでは極めて小さく、且つ脆く割れ易い。また、ＴＦＴガラス基板１の表面に被覆されている保護膜（不図示）やアルミニウム等の配線材に対する接着力も充分に強力である。
【００１７】
従って、図示するように異物ａをアクリル樹脂２で充分に被覆することにより、異物ａが確実にＴＦＴガラス基板１の表面１ａ上の初期付着位置に固定され、この後の割断工程で異物ａが不用意に移動することはない。また、アクリル樹脂２は機械的に脆いから割断時において所定の断面に沿って円滑に割断される。さらに被着樹脂として透明なアクリル樹脂２を用いたから、観察対象エリアＡが中央となるように正確に樹脂を被着するのが容易となる。
【００１８】
なお、被着樹脂２としては、アクリル樹脂のうちでも、ＵＶ硬化型のジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート（Ｃ１５Ｈ２０Ｏ３  ）や、常温硬化型のジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート（Ｃ１６Ｈ２０Ｏ３  ）等が、被着作業性にも優れてより好適である。また、アクリル樹脂の他に、アクリル樹脂と同等の伸び率及び基板表面に対する接着力を備えた樹脂材料の、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃ：繊維強化プラスチック）、及びポリカーボネイト等、も好適に用いられる。さらに、上述のような有機樹脂材料に限らず、ＭＯＦ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｆｉｌｍ：メタルオキサイドフィルム）や、ＴｉＳｉＯを含む塗布可能な液状材料等の無機材料も好適に用いることができる。
【００１９】
次に、図１（ｃ）に示すように、ＴＦＴガラス基板１の表面１ａに、観察対象エリアＡの中央を通る断面が得られる割断線Ｌｄを設定し、この割断線Ｌｄに沿って深さが３０μｍ程度のケガキ溝３を形成する。このケガキ作業においては、図示されるローラー式超合金製刃を備えたケガキ工具４を用いる。このケガキ工具４には、予めメモリに入力された駆動制御データに応じてケガキ作業を実施する自動ケガキシステムが内蔵されている。この場合、観察しようとするＴＦＴガラス基板１表面を実体顕微鏡で事前に観察して観察対象エリアＡの略中央を通る最適割断線Ｌｄを設定するための表面状態の情報を把握し、その把握情報に基づきケガキ工具４を最適割断線Ｌｄに沿って走行させると共に表面の凹凸に拘わらず一定のケガキ圧力を作用させるために必要な駆動制御データが得られる。この駆動制御データに基づく自動ケガキシステムにより、ケガキ工具４が割断線Ｌｄに沿って観察対象エリアＡとその近傍をスキップして白抜き矢印イの方向に走行し、最適断面Ｐｓに沿って観察対象エリアＡとその近傍を除いて深さが３０μｍ程度で略一定のケガキ溝３が正確且つ容易に形成される。この場合、ケガキ溝３がアクリル樹脂２にも充分に形成されるように、ケガキ工具４をスキップさせるタイミングを観察対象エリアＡに可及的に近接した時点に設定することが望ましい。なお、ケガキ工具４をスキップ走行させるのは、観察対象エリアＡにケガキ溝３を形成する際に発生する摩擦熱や機械的ストレスにより異物ａの性状が変化したりＴＦＴの薄膜積層構造が変形する不具合を防止するためである。
【００２０】
次いで、ＴＦＴガラス基板１をケガキ溝３に沿って割断する。この割断の際には、ＴＦＴガラス基板１の表面１ａとは反対側の裏面１ｂを、支持具５により表側のケガキ溝３に対応する支持ラインに沿って支持する。本実施形態では三角柱の支持具５を使用し、その側面の一エッジライン５ａを上記支持ラインに当接させてＴＦＴガラス基板１を支持する。
【００２１】
ＴＦＴガラス基板１が上述のように支持された状態で、その割断線Ｌｄを挟んだ両側部を白抜き矢印ロで示す方向に押圧する。これにより、ＴＦＴガラス基板１が、図１（ｄ）に示すように、割断線Ｌｄに沿って割断され、割断面Ｐｄが得られる。この際、アクリル樹脂２にも充分に長い範囲にわたりケガキ溝３が形成されているから、割断に際しては、機械的に脆いアクリル樹脂２がまず所定の割断線Ｌｄに沿って割断され、これに追従してアクリル樹脂２が強固に接着した異物ａ及びその近傍のＴＦＴ構造部も割断線Ｌｄに沿って円滑且つ適正に割断される。すなわち、異物ａや観察対象エリアＡのアルミニウム等の低硬度金属からなる配線はアクリル樹脂２に直接或いは保護膜等を介して強固に接着されているから、アクリル樹脂２が割断された際に、異物ａは移動することなく、また配線は殆ど延伸されることなく、共に略同時に割断される。その結果、観察対象エリアＡ及び異物ａの略中央を通り、ＴＦＴの薄膜積層構造が変形されず形成されたときのままの本来の状態で割断された、所望の観察用断面Ｐｄ０を備える基板断面観察用試料Ｓ１が容易に得られる。
【００２２】
そして、上述のようにして得られた基板断面観察用試料Ｓ１における観察対象エリアＡの断面Ｐｄ０を走査顕微鏡で観察することにより、異物ａの種類や性状から異物ａの発生源とそれが付着した工程を特定することが可能となり、異物ａの発生源を消滅させるか発生しても少なくともＴＦＴガラス基板１への付着は確実に防止できるから、ＴＦＴガラス基板１の歩留まりが格段に向上される。
【００２３】
また、ＴＦＴの積層構造の観察からは、画素欠陥の原因となる薄膜界面の剥離や異常膜厚等の不良箇所を特定でき、同じ画素欠陥の再発を防止することが可能となる。
【００２４】
次に、本発明方法の第２実施形態について、図２（ａ）〜（ｃ）に基づき説明する。なお、図１の第１実施形態と同じ構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００２５】
本実施形態方法は、上記第１実施形態とは、ＴＦＴガラス基板１に割断線Ｌｄに沿って、ケガキ線ではなく、スリット６をダイシングソー７により形成する点で、異なっており、その他のプロセス構成は同じである。
【００２６】
すなわち、図２（ａ）に示すように、異物ａが付着した観察対象エリアＡを充分に覆ってアクリル樹脂２が被着されたＴＦＴガラス基板１に、その割断線Ｌｄに沿ってダイシングソー７を矢印イ方向に走行させ、図２（ｂ）に示すようにスリット６を形成する。この場合も、観察対象エリアＡ内にスリット６が形成されないように、ダイシングソー７の走行をスキップさせる。
【００２７】
スリット６を形成した後は、支持具５によりＴＦＴガラス基板１の裏面を割断線Ｌｄに沿って支持した状態で両側部を矢印ロの方向に押圧すれば、ＴＦＴガラス基板１が割断線Ｌｄに沿ってスムーズに割断され、図２（ｃ）に示す観察対象エリアＡの略中央を横切る平坦な観察用断面Ｐｄ０が形成された基板断面観察用試料Ｓ２が得られる。
【００２８】
以上のように、本第２実施形態方法においては、割断線Ｌｄに沿ってスリット６を形成するから、ケガキ線を形成する第１実施形態の方法に比べて、ＴＦＴガラス基板１を割断線Ｌｄに沿って安定してより正確に割断することができる。その結果、異物ａ及び観察対象エリアＡの略中央を通り、ＴＦＴの薄膜積層構造が変形されず形成されたときの本来の状態で割断された、所望の観察用断面Ｐｄ０を備える基板断面観察用試料Ｓ２を、より安定して得ることができる。
【００２９】
なお、本第２実施形態方法においては、一対のスリット６を観察対象エリアＡを挟んで一直線状に形成したが、図３に示すように、一方のスリット６ｂを他方のスリット６ａに対して直角方向に形成しても、同様の所望の観察用断面を備えた基板断面観察用試料が得られる。この場合、ＴＦＴガラス基板１を切断線Ｌｃに沿ってダイシングすることにより、基板１の不要な部分が切除されるから、以後の割断作業がより簡単となる。
【００３０】
次に、本発明方法の第３実施形態について、図４（ａ）〜（ｄ）に基づき説明する。
【００３１】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、ＴＦＴガラス基板１の観察対象エリアＡを充分に覆ってアクリル樹脂２が被着され、この観察対象エリアＡを挟んでその両側に、ドリル８により一対の透孔９、９を穿設する。この場合、一対の透孔９、９の各中心と観察対象エリアＡの中心が割断線Ｌｄ上に並ぶように、透孔９、９の穿設位置を設定する。
【００３２】
次いで、各透孔９、９の中心を通り割断線Ｌｄに直角に切断線Ｌｃをそれぞれ設定し、これら切断線Ｌｃ、Ｌｃに沿って図示しないダイシングソーによりＴＦＴガラス基板１を切断し、図３（ｃ）に示すカット基板１´を得る。
【００３３】
次に、図３（ｃ）に示すように、得られたカット基板１´の裏面を、支持具５の側面の一エッジライン５ａで割断線Ｌｄに沿って支持する。そして、この状態で、カット基板１´の割断線Ｌｄを挟んだ両側部を白抜き矢印ロで示す方向に押圧する。これにより、カット基板１´が、図３（ｄ）に示すように、割断線Ｌｄに沿って割断され、観察大使用エリアＡの略中央を通り、ＴＦＴの薄膜積層構造が変形されず形成されたときの本来の状態で割断された所望の断面Ｐｄ０を備える基板断面観察用試料Ｓ３が得られる。
【００３４】
以上のように、本第３実施形態方法による場合は、ケガキ工具やダイシングソーをスキップ走行させる必要がなく、割断作業が簡単となり、延いては基板断面観察作業の効率を向上させることができる。
【００３５】
なお、本発明は、上記の第１乃至第３実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲において種々の変形が可能であることは勿論である。
【００３６】
例えば、第１実施形態ではＴＦＴガラス基板１の表面１ａに割断線Ｌｄに沿ってケガキ溝３を形成したが、この変形例として、ＴＦＴガラス基板１の裏面１ｂに割断線Ｌｄに沿ってダイシングソー等によりカット溝を形成してもよい。この場合、カット溝は観察対象エリアを避けずに割断線に沿って一直線に形成する。そして、カット溝を形成したＴＦＴガラス基板の裏面のカット溝を挟んでその両側部を支持具でそれぞれ支持し、この支持状態において表面の割断線上を裏面に向けて押圧する。これにより、ＴＦＴガラス基板は割断線に沿ってスムーズに割断され、第１実施形態による場合と同じ良好な観察用断面を備える基板断面観察用試料が得られる。この場合も、ダイシングソーによるカット溝形成作業においてスキップ走行は不要であり、動作制御が簡単となる。
【００３７】
【発明の効果】
この発明の基板断面観察用試料の作成方法によれば、そのプロセス構成が樹脂被着工程と割断工程からなるだけの簡単なものであるから、適正な観察用断面を備えた基板断面観察用試料を少ない作業時間と低コストで効率良く得ることができる。また、基板の観察対象エリアに樹脂を被着しその樹脂と共に基板を割断するから、基板が例えばＴＦＴ基板における配線部分等のような比較的に柔らかい部分（低硬度部分）を備える精密回路基板であっても、被着樹脂によってその低硬度部分が割断時に延伸する不具合が防止される。更に、異物が付着しているエリアを観察する場合は、異物が被着樹脂により固定されるから、割断時に移動して付着位置が変わることもない。従って、割断時における異物の移動や低硬度部分の伸びに起因した構造変形が無く精密薄膜構造を形成した時の本来の状態の正確な観察用断面が得られる。
【００３８】
また、本発明の基板断面観察用試料の作成方法においては、請求項２に記載のように、観察対象エリアに被着させる樹脂として透明なアクリル樹脂を用いることにより、被着樹脂が透明であるから観察対象エリア全体に正確に樹脂を被着することができ、また、樹脂として延び率が小さく機械的に脆いアクリル樹脂を用いるから低硬度部分の割断の際の伸びをより確実に防止して速やかに所望の断面を得ることができる。
【００３９】
更に、請求項３に記載のように、割断工程において、基板の前記樹脂を被着した側の表面に割断すべき断面に沿って観察対象エリアを除き切り欠き溝を形成した後、この切り欠き溝が広がるように前記基板に外力を作用させることにより、所定の割断線に沿って正確且つ容易に基板を割断することができる。
【００４０】
また更に、請求項４に記載のように、割断工程において、基板を所定の断面に沿って前記観察対象エリアを除きダイシングしスリットを形成した後、この基板の樹脂を被着した表面とは反対側の裏面を前記断面に沿って支持し、基板表面の前記断面を挟んで両側を裏面に向けて押圧することにより、所定の割断線に沿ってより正確且つより容易に基板を割断することができる。
【００４１】
加えて、本発明の基板断面観察用試料の作成方法は、請求項５に記載のように、アクティブマトリックス型液晶表示素子に用いる薄膜トランジスタを形成したガラス基板に適用すれば、低硬度の配線を備えたＴＦＴガラス基板においても精密な薄膜積層構造の観察用断面を容易且つ正確に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態としての基板断面観察用試料の作成方法を（ａ）〜（ｄ）の４段階の段階別斜視図で示した説明図である。
【図２】この発明の第２実施形態としての基板断面観察用試料の作成方法を（ａ）〜（ｃ）の３段階の段階別斜視図で示した説明図である。
【図３】この発明の第２実施形態の変形例を示す斜視図である。
【図４】この発明の第３実施形態としての基板断面観察用試料の作成方法を（ａ）〜（ｄ）の４段階の段階別斜視図で示した説明図である。
【符号の説明】
１…ＴＦＴガラス基板
２…被着樹脂（アクリル樹脂）
３…ケガキ溝
４…ケガキ工具
５…支持具
６…スリット
７…ダイシングソー
８…ドリル
９…透孔
Ａ…観察対象エリア
Ｌｄ…割断線
Ｌｃ…切断線
【図１】
2005043106.tif 000003
【図２】
2005043106.tif 000004
【図３】
2005043106.tif 000005
【図４】
2005043106.tif 000006