(57)【要約】【課題】  フィルム形状のＴＥＭ分析用試料を、ミクロトームで作製する際に、各所の剥離やゆがみ等を抑制する透過型電子顕微鏡分析用試料作製法を提供する。【解決手段】  フィルム形状を有する試料を、断面方向から透過型電子顕微鏡で分析するための試料作製法であって、前記フィルム形状を有する試料を注型樹脂で固定し、ミクロトームを用いて作製した、前記フィルム形状を有する試料および注型樹脂からなる切削面が、少なくとも１つのフィルム端部を有する、透過型電子顕微鏡分析用試料作製法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム形状を有する試料を、断面方向から透過型電子顕微鏡で分析するための試料作製法であって、前記フィルム形状を有する試料を注型樹脂で固定し、ミクロトームを用いて作製した、前記フィルム形状を有する試料および注型樹脂からなる切削面が、少なくとも１つのフィルム端部を有する、透過型電子顕微鏡分析用試料作製法。
【請求項２】
前記注型樹脂が、シランカップリング剤を含む、請求項１に記載の透過型電子顕微鏡分析用試料作製法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルム形状を有する試料の断面について、透過型電子顕微鏡（以下、ＴＥＭとする）を用いた、分析を行う際の試料作製法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
これまでに、フィルム形状を有する試料は、様々な用途に用いられている。例えば、接着フィルム、導電フィルム、防錆フィルム、耐熱フィルムなど、用途に応じて様々な機能を有したフィルムがあり、それぞれに適した機能を発現するための処理が施されている（非特許文献１参照）。それぞれの機能が、どのようなメカニズムで発現するかを把握する事ができれば、フィルムの性能を制御する事が可能になるため、非常に重要である。フィルムの機能を発現するメカニズムを把握するために、種々の分析法が用いられているが、その中でもＴＥＭは、ナノレベルで試料の形状やモルフォロジの解析等に用いることができるため有用である。ＴＥＭは、電子線を試料に透過させる事で観察像を得る。そのため、分析対象となる試料については、電子が透過できる薄膜試料を作製する必要がある。ＴＥＭ用の試料作製法としては、一般にミクロトーム法、集束イオンビーム加工法、イオンミリング法、などが挙げられる（非特許文献２）。中でも、ミクロトーム法は、ガラスやダイアモンドなどでできたナイフを用いて、試料を切削加工する手法であり、生物材料や高分子材料などの試料を中心に、ＴＥＭの試料作製法として広く用いられている。しかし、ミクロトーム法を用いて試料を切削する際には、試料にあわせた注型樹脂の硬度、切削厚み、切削速度、切削角度など、パラメータが多い事から、試料毎に最適な条件を見つけるには熟練を要する。試料を最適な条件で作製できなければ、試料のゆがみなどが起こり、試料本来の情報を取得する妨げとなる（非特許文献３）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】伊保内賢・清水明・増田定雄共著、ポリマーフィルムと機能性膜、Ｐ１−Ｐ１５、技報堂出版株式会社
【非特許文献２】進藤大輔・及川哲夫共著、材料評価のための分析電子顕微鏡法、Ｐ１５５−Ｐ１６１、共立出版株式会社
【非特許文献３】朝倉健太郎・広畑泰久共編、電子顕微鏡研究者のためのウルトラミクロトーム技法Ｑ＆Ａ、Ｐ１８−Ｐ２２、Ｐ４４−Ｐ４８、アグネ承風社
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フィルム形状を有する試料の断面をミクロトームで作製するときに、注型樹脂を用いて試料を固定化する工程は、一般的に知られている。しかし、注型樹脂で固定化したにも関わらず、作製した試料を観察すると、試料のゆがみ又は注型樹脂と試料の間での剥離、積層構成を有する異種試料間での剥離などの問題が発生する。
本発明は、フィルム形状のＴＥＭ分析用試料を、ミクロトームで作製する際に、各所の剥離やゆがみ等を抑制する方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、フィルム形状を有する試料を、断面方向からＴＥＭで分析するための試料作製法であって、前記フィルム形状を有する試料を注型樹脂で固定し、ミクロトームを用いて作製した、前記フィルム形状を有する試料および注型樹脂からなる切削面が、少なくとも１つのフィルム端部を有する、ＴＥＭ分析用試料作製法である事を特徴とする。
【０００６】
また、前記注型樹脂が、シランカップリング剤を含むＴＥＭ分析用試料作製法である事を特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明を用いて試料を作製する事で、ゆがみや剥離などを抑制したＴＥＭ分析のための分析試料作製法を提供する事が可能となる。その他にも、使用する試料量の削減および試料作製に係る時間を短縮できる事から、試料作製の効率化に繋がる有益な手法である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明で用いたフィルム形状を有する試料を注型樹脂で固定した形状を示す実施例。
【図２】実施例における試料面の詳細形状。
【図３】比較例における試料面の詳細形状で、中央に未注型の試料（比較例４）を、左側に切削面の未包囲（比較例１、３）の状態、右側に切削面の２長辺のみ注型（比較例２）した形状を示した。
【図４】実施例１の試料のＴＥＭおよびＳＴＥＭ観察結果を示す電子顕微鏡写真。
【図５】実施例２の試料のＴＥＭ観察結果を示す電子顕微鏡写真。
【図６】実施例３の試料のＳＴＥＭ観察結果を示す電子顕微鏡写真。
【図７】比較例１の試料のＳＴＥＭ観察結果を示す電子顕微鏡写真。
【図８】比較例２の試料のＴＥＭ観察結果を示す電子顕微鏡写真。
【図９】比較例４の試料のＳＴＥＭ観察結果を示す電子顕微鏡写真。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施形態を説明する。
【００１０】
本発明における分析試料は、フィルム形状を有するものである。フィルムについては、特に制限はなく、例えば接着フィルム、導電フィルム、防錆フィルム、耐熱フィルムなど、様々な機能を有したフィルムに対応可能であり、また、これらの機能を複数有するものにも対応可能である。また、材質については、例えばエポキシやアクリル、ウレタン、シクロオレフィンなどの高分子材料あるいはそれらの混合物、また、フィルム中にフィラ等の高分子材料および、無機材料、またはそれらの混合物からなる添加剤などを含んでもよい。その他、高分子材料と無機材料との積層構成からなるフィルムに適用が可能である。また、試料の大きさについては、適当なサイズに加工できるものであれば、特に制限はない。また、試料の厚みについては、高分子材料であれば、試料の制限はなく、無機材料を含む場合には、例えば無機材料と高分子材料の積層構成を有している場合、無機材料部の厚みが１０μｍ以下である事が好ましく、１μｍ以下である事がより好ましい。その理由としては、ミクロトーム加工に用いるダイアモンドナイフの切削性を維持するためである。
【００１１】
本発明における注型樹脂は、フィルムを固定化するために用いる。その材質としては、樹脂材料が好ましく、その中でも、エポキシやアクリルなどからなる樹脂材料および、これらの混合物を用いる事が好ましい。その理由として、熱や光を用いて樹脂を硬化させる事が、容易に可能になるからである。また、注型樹脂の形状やサイズは、市販のミクロトーム試料ホルダに取り付けが可能であれば、特に制限されない。その中でも、市販されている注型用カプセルや包埋板を用いて、所定のサイズ、形状をとる事が、試料の取扱いが容易となる点から好ましい。
【００１２】
次に、本発明における切削面について説明する。ここで言う切削面とは、ミクロトームを用いて作製した、フィルムおよび注型樹脂を含む、薄膜試料を作製するための面である。
切削面のサイズは、試料切削時にかかる負担を少なくするため、面積が１０００００μｍ２以下である事が好ましい。また、試料へかかる負担をより少なくするために、ナイフに接触する試料の幅を、２００μｍ以下にする事がより好ましい。切削に用いるミクロトーム用のナイフは、市販されているミクロトーム用のナイフであれば種類に制限はない。例えば、ガラスナイフ、サファイアナイフ、ダイアモンドナイフなどが好ましい。その中でも、薄膜試料の切削性の点から、ダイアモンドナイフの使用がより好ましい。
【００１３】
次に、本発明におけるフィルム端部について説明する。フィルム端部とは、フィルム断面の形状を二次元的に見た時に、短冊形状を有しているものについて、短辺側を含む箇所である。本発明においては、二次元的に見た際に、注型樹脂が少なくとも１つの短辺および、その短辺に接する長辺の一部が、コの字に囲われている状態が、試料を切削する上で好ましい。
【００１４】
次に、本発明で用いるシランカップリング剤について説明する。シランカップリング剤は、有機物とケイ素から構成される化合物で、分子中に無機材料と化学的結合をする反応基と、有機材料と化学的結合をする反応基の２種以上の異なった反応基を有している。そのため、通常では結びつきにくい有機材料と無機材料を結ぶ仲介役としての働きをするものである。本発明においては、上記注型樹脂にシランカップリング剤を添加する事で、特に注型樹脂と表面にある無機材料間又は、注型樹脂と表面にある有機材料間の固定化を密に行い、試料と注型樹脂間の剥離を抑制するものである。また、シランカップリング剤の種類については、使用する注型樹脂および硬化剤成分にあわせて、適宜選択する事が好ましい。例えば、エポキシ注型樹脂に、酸無水物系の硬化剤を使用する場合は、反応性基にエポキシ基、イミダゾール基、メルカプト基、ビニル基、アクリロイル基などを有するシランカップリング剤を、単体または混合して使用する事が好ましい。
【実施例】
【００１５】
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。
【００１６】
以下に示す、実施例１から３で用いる試料は、高分子材料および無機材料の積層構成を観察するための試料である。
（実施例１）
（ａ）分析試料の準備
ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴとする）を主成分とする高分子材料に、銅箔が積層形成されたフィルム形状を有する試料（日本写真印刷株式会社製）を縦１ｍｍ、横５ｍｍの大きさに切断したものを用意した。
【００１７】
（ｂ）注型樹脂配合
次に、シリコン包埋板（日新ＥＭ株式会社製）に、エポキシ注型樹脂主剤であるＱｕｅｔｏｌ８１２（日新ＥＭ株式会社製）７．１２５ｇ、酸無水物硬化剤である、ＤＤＳＡ４．２７５ｇ、ＭＮＡ３．６ｇ（いずれも日新ＥＭ株式会社製）および反応促進剤である２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール（和光純薬工業株式会社製、試薬特級、ＤＭＰ−３０）０．２５ｇを、配合し、混練、脱泡したものを注入した。次に、シリコン包埋板の中に、上記フィルム状の試料を投入した。
【００１８】
（ｃ）注型樹脂の硬化
次に、注型樹脂およびフィルム状の試料が入ったシリコン包埋板を、クリーンオーブンに投入し、８０℃の温度で８時間加熱し、注型樹脂を硬化させた。
【００１９】
（ｄ）切削面の作製
次に、硬化させた注型樹脂について、ウルトラミクロトーム（ライカマイクロシステムズ株式会社製、ＥＭ−ＵＣ６）を用いてトリミングを行った。ここでいうトリミングとは、試料の切削面以外の箇所を除去する手法である。トリミングにはガラスナイフを用い、使用するガラスナイフは、ガラスナイフメーカＥＭ−２５Ａ型（日新ＥＭ株式会社製）を用いて作製した。トリミングは、試料の切削面が、縦５００μｍ、横２００μｍになるようにした。また、切削面はフィルム端部を有しており、注型樹脂が少なくとも１つの短辺および、その短辺に接する長辺がコの字に覆われるように切削面を作製した（図１、２参照）。
【００２０】
（ｅ）ＴＥＭ用薄膜試料の作製
次に、試料面から薄膜試料を切削した。薄膜試料の作製には、上記ウルトラミクロトームにダイアモンドナイフ（日新ＥＭ株式会社製、ダイアトーム）を使用して、室温（２５℃）で切削を行った。ミクロトームで薄膜を切削する際の設定厚みは、６０ｎｍとした。また、切削の向きは、コの字に覆われた注型樹脂の短辺側から行った。
【００２１】
（ｆ）分析
作製した試料を、ＴＥＭ（日本電子株式会社製ＪＥＭ２１００−Ｆ、加速電圧２００ｋＶ）を用いて観察を行った（図４参照）。
【００２２】
（実施例２）
分析試料として、実施例１で使用した試料に、異方導電フィルム（以下、ＡＣＦとする、絶縁接着フィルム中に導電粒子が分散したフィルム）を貼り合わせて用いた他は、実施例１に記載の方法で試料作製を行った（図５参照）。
【００２３】
（実施例３）
分析試料として、ＰＥＴ上にＩＴＯが形成されたフィルム形状を有する試料（尾池工業株式会社製）を用いて、試料と注型樹脂の剥離等を抑制するために、シランカップリング剤として、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（東レ・ダウコーニング株式会社製、商品名Ｚ−６０４０）を、注型樹脂に対して１質量％となるように添加した以外は、実施例１に記載の方法で試料作製を行った（図６参照）。
【００２４】
（比較例１）
実施例１に対して、試料の切削面のサイズが、縦５００μｍ、横が分析試料の厚みと同じ幅であり、かつ切削面が注型樹脂で覆われていない状態である事を除いて、実施例１に記載の方法で試料作製を行った（図７参照）。
【００２５】
（比較例２）
実施例１に対して、切削面が分析試料の２長辺のみ注型樹脂で覆われた状態である事を除いて、実施例１に記載の方法で試料作製を行った（図８参照）。
【００２６】
（比較例３）
実施例２で用いた試料について、比較例１に記載の方法で試料作製を行った。
【００２７】
（比較例４）
実施例３で用いた試料について、未注型とし、比較例１と同様に切削面のサイズが、縦５００μｍ、横が分析試料の厚みと同じ幅であり、かつ切削面が注型樹脂で覆われていない状態で試料作製を行った（図９参照）。
【００２８】
実施例１から３および比較例１から４で作製した試料の条件を表１に、それらのＴＥＭ観察結果、走査透過型電子顕微鏡（以下、ＳＴＥＭとする）観察結果を図４から図９に示した。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
これらの結果からわかるように、本発明に従って作製した試料は、試料界面の剥離、試料と注型樹脂間の剥離を抑制する事ができた。また、試料のゆがみについても抑制できた。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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