(57)【要約】【課題】同一条件の下で指標試料と検体試料を同時に観察・ＥＤＸ測定できる試料を提供する。【解決手段】本発明の薄膜試料の作製方法では、検体試料に指標試料の塊を密着させて一体化させ、一体化させた部分を切り取って試料片とする。そして、試料片をレーザーによって薄膜化する。なお、一体化させる際には、まず、検体試料表面保護のためにカーボン蒸着させて、指標試料の塊を検体試料上にばら撒く。そして、その上にさらにタングステンデポジション処理を施し、全体に保護層を形成する。その状態で所定のサイズ（例えば、２μｍ×１０μｍ）の試料片に切り取ってそれを薄膜化処理（例えば、０．１μｍ厚）する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過型電子顕微鏡用の薄膜試料の作製方法であって、
検体試料に指標試料の塊を密着させて一体化させる工程と、
一体化させた部分を切り取って試料片とする工程と、
前記試料片をレーザーによって薄膜化する工程と、
を備えることを特徴とする薄膜試料の作製方法。
【請求項２】
前記指標試料の塊に検体試料の標準試料が用いられることを特徴とする請求項１に記載の薄膜試料の作製方法。
【請求項３】
前記指標試料の塊は、０．１μｍ〜数μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜試料の作製方法。
【請求項４】
前記指標試料の塊に既知の格子間隔を有する試料が用いられることを特徴とする請求項１に記載の薄膜試料の作製方法。
【請求項５】
透過型電子顕微鏡用の薄膜試料であって、
検体試料層と、この検体試料層上に一体化された指標試料層と、前記検体試料層及び前記指標試料層とを保護するための保護層と、を備えることを特徴とする薄膜試料。
【請求項６】
前記指標試料層は、検体試料の標準試料で構成されていることを特徴とする請求項５に記載の薄膜試料。
【請求項７】
前記指標試料層は、０．１μｍ〜数μｍの範囲内にある塊で構成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の薄膜試料。
【請求項８】
前記指標試料層は、既知の格子間隔を有する試料で構成されていることを特徴とする請求項５に記載の薄膜試料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜試料、及びその作製方法に関し、特に、例えば、透過型電子顕微鏡における正確なＥＤＸ分析定量または倍率補正の可能な試料及びその作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の超高真空技術や微細加工技術の飛躍的な進歩により、原子オーダにいたる新機能材料や先端デバイス研究開発が加速度を増して進められている。これらの研究開発には、作製した材料や物性、構造、組成等を評価して設計工程にフィードバックすることが必要である。この評価手段として透過電子顕微鏡が広く使われている。また最近では、寸法検査、故障解析等の製作現場でのプロセス評価手段としても電子顕微鏡が活用されるようになった。このような背景から、電子顕微鏡の測定データの高精度化、迅速化が急務となっており、その中でも試料作製(前処理)は、データの良し悪しを左右する重要なポイントとなっている。
【０００３】
透過型電子顕微鏡における従来のＥＤＸ分析用標準試料は、測定目的である検体試料とは別に薄膜化している。また、検体試料とＥＤＸ分析用標準試料は、それぞれ個別に分析している。つまり、標準（指標）試料で得られた測定データを基に検体試料の定量化分析を行うようにしている。
【０００４】
ＥＤＸマッピングを行う際には、正確を期するためには試料に対してドリフト補正を行う必要がある（試料がナノオーダーで静止していなければならないため）が、薄膜化した検体試料内に指標となるような構造がない場合は、ドリフト補正をしていない。
【０００５】
また、寸法を測定する際重要となる電子顕微鏡像の倍率は、装置の指示値をそのまま使うか、市販されている標準試料を使って校正している。
【０００６】
透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）においてＥＤＸ分析のスタンダード定量を行う場合は、標準試料が必要不可欠である。そのため透過電子顕微鏡用の標準試料作製が必要であった。なお、特許文献１にはＦＩＢ法によるＴＥＭ試料作製方法が開示されており、この方法を用いてＥＤＸ分析用の標準試料を作製することはできる。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−６８６８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１で標準試料を作製できたとしても、上述のように標準試料と検体試料は個別に測定を行うため、両試料に関して正確な意味での同一条件（試料の厚さ、形状、バックグランド、システムピーク等）での測定ができない。ＴＥＭでは、標準試料と検体試料とで厚さ等が異なると得られる結果も異なってしまうからである。
【０００９】
また、上述のようにＥＤＸマッピングを行う場合は、ドリフト補正が必要であるが、その際測定用検体試料に指標となるような構造が無いと、ドリフト補正は困難である。
【００１０】
さらに、市販されている倍率更正用の標準試料は、１万倍程度の低倍率更正用には０．２ミクロンピッチで刻まれたグレーティングのレプリカが用いられている。高倍率校正用には、格子像の撮影しやすいカーボングラファイト粉末や金の蒸着粒子が用いられている。上述の従来の方法では、検体試料とは別に標準試料を観察・撮影をするため、検体試料の観察時と全く同一条件（焦点距離、拡大率、露出等）で測定する事は難しく、手間のかかる割には厳密な値は求められない。
【００１１】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、同一条件の下で指標試料と検体試料を同時に観察・ＥＤＸ測定できる試料を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の薄膜試料の作製方法では、検体試料に指標試料の塊を密着させて一体化させ、一体化させた部分を切り取って試料片とする。そして、試料片をレーザーによって薄膜化する。なお、一体化させる際には、まず、検体試料表面保護のためにカーボン蒸着させて、指標試料の塊を検体試料上にばら撒く。そして、その上にさらにタングステンデポジション処理を施し、全体に保護層を形成する。その状態で所定のサイズ（例えば、２μｍ×１０μｍ）の試料片に切り取ってそれを薄膜化処理（例えば、０．１μｍ厚）する。
【００１３】
このように作製された薄膜試料は、検体試料層と、この検体試料層上に一体化された指標試料層と、検体試料層及び指標試料層とを保護するための保護層（タングステン）と、で構成される。なお、指標試料層は、検体試料の標準試料で構成されるようにしてもよい。また、指標試料層は、既知の格子間隔を有する試料で構成されるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、指標試料が検体試料の一部となり、均一に薄膜化される。よって、同一条件の下で指標試料と検体試料を同時に観察・ＥＤＸ測定できる試料を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ただし、本実施形態は本発明を実現するための一例に過ぎず、本発明を限定するものではないことに注意すべきである。また、各図において共通の構成については同一の参照番号が付されている。
【００１６】
＜試料作製に用いる装置の構成＞
作製された試料は、この試料を透過させた電子を、電子レンズによって拡大像を得る透過型電子顕微鏡を用いて観察することができる。また、電子が検体試料に入射した際には、特性Ｘ線が放出され、この放出された特性Ｘ線を半導体検出器によって検出して元素分析（ＥＤＸ分析）を行うことができるようになる。しかし、ここで重要なことは、検体試料に電子を透過させるためには、検体試料を十分に薄膜化しなければならないことである。また、ＥＤＸ分析を行う際には、バックグランド（試料の厚さ、形状等）を考慮すると均一に薄膜化することが望ましい。このような試料の均一薄膜化のためには、Ｇａイオンビームを用いたＦＩＢ加工法が、最近の手法の中でも最も適しているといえる。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る試料作製装置の具体例としてのＦＩＢ（集束イオンビーム）加工観察装置１００の概略構成を示している。
【００１８】
ＦＩＢ加工観察装置１００は、大きく分けて鏡体部１０１とワークステーション部１０２を備える。鏡体部１０１は、Ｇａイオン源１と、Ｇａイオンビーム５を微小イオンビームに収束させ、検体試料１１及び指標（標準）試料１２上で微小イオンビームを走査させる光学（レンズ）系２と、図示しない試料微動装置と、試料から発生する二次電子を検出する検出器３と、試料に対してデポジション処理を行うためのデポジション機能部４と、試料片を固定して操作するためのマイクロプローブ１０と、試料室６などで構成されている。また、ワークステーション部１０２は、図示しないモニタと、装置電源系７と、制御系（ワークステーション）８と、試料室６を真空排気するための真空排気系９と、を備えている。このＦＩＢ加工観察装置１００では、試料面上を走査することによって発生する二次電子を取得して試料の像を観察したり、加工領域の設定や加工状態の確認を行うことができる。
【００１９】
＜ＦＩＢ加工法の詳細＞
以下図２を参照して、本実施形態によるＦＩＢ加工を用いた試料作製の手順を説明する。
（ａ）まず、ＦＩＢ加工を行う検体試料を装置に入る大きさに形成し、試料表面を保護するために薄らとカーボンを蒸着する。そして、薄膜化位置に０．１μｍ〜数μｍの指標試料の塊を乗せる（図２（ａ））。指標試料には、乳鉢等ですり潰し、検体試料１１の表面にばら撒いても良いが、ＦＩＢ加工法により任意加工し、同付属機能のマイクロプローブ１０（図１参照）を用いて、目的箇所に乗せることも可能である。
（ｂ）指標試料の塊を乗せた検体試料の薄膜化位置の上に表面保護のため、さらにタングステンデポジションを行う（図２（ｂ））。図示されるように、タングステン蒸着は横長形状でなされる。
（ｃ）タングステンデポジション膜が残るように周辺加工を行う。その後、底部１５を切り離すため、６０度傾斜させて加工を行う。試料片は接続点でのみ周辺試料に支持されている（図２（ｃ））。
（ｄ）マイクロプローブ１０の先端を周辺加工した試料（試料片）１３に接触させ、その部分をタングステンデポジションで固定する。そして試料支持部（接続点）を加工した（接続点を切り離した）後、マイクロプローブ１０を操作して吊り上げる（図２（ｄ））。この試料片のサイズは、例えば、縦約２μｍ、横約１０μｍである。
（ｅ）吊り上げた試料を切りかけメッシュ１４に接触させ、タングステンデポジションで固定する。そしてマイクロプローブ１０を切断加工し、切り離す（図２（ｅ））。
（ｆ）固定した試料を０．１μｍ程度の厚さまで薄膜化し、透過電子顕微鏡用試料とする（図２（ｆ））。
【００２０】
図２（ａ）乃至（ｆ）に示される工程によって作製された試料の透過電子顕微鏡写真の模式図は図３のようになる。この図は、図２（ｆ）の１００ｎｍ（０．１μｍ）部分を示している。
【００２１】
＜スタンダード定量（ＥＤＸ）分析の具体例＞
組成比が予め明確になっている物質を指標（標準）試料（Co2Cr3Pt5）として、未知の物質（CoxCryPtz）の組成比を求めることとする。本発明の試料作製方法によって作製された試料は、上述のように、組成比が未知の検体試料と組成比が既知の指標試料が一体となって薄膜化されている。
【００２２】
まず、指標試料Co2Cr3Pt5を分析すると、そのスペクトルピークカウントが、Co＝２０、Cr＝３５、Pt＝４５と得られたとすると、標準試料の組成比は、Co：Cr：Pt＝２：３：５であるため、次式が成り立つ。
Co：Cr：Pt＝２：３：５＝ｋ１×２０：ｋ２×３５：ｋ３×４５
よって、ｋ１＝１、ｋ２＝３０／３５、ｋ３＝５０／４５と求められる。
【００２３】
次に、未知の物質（CoxCryPtz）を分析する。そのスペクトルピークカウントが、Co＝３０、Cr＝７０、Pt＝１３５であったとすると、未知の物質の組成比は、次のようになる。
CoxCryPtz＝ｋ１×３０：ｋ２×７０：ｋ３×１３５＝３０：６０：１５０
よって、CoxCryPtz＝ Co1Cr2Pt15である。
【００２４】
なお、スタンダードレス定量分析の場合には、ｋファクターが無いので、Cox6Cry14Ptz27となる。
【００２５】
このように、本発明の実施形態による試料作製方法によれば、検体試料と指標試料とのバックグラウンドを同一条件にすることができるので、指標試料で求めたｋファクターを検体試料でも用いることができるようになる。
【００２６】
＜指標試料に既知の試料を用いた場合の倍率補正＞
指標試料に既知の試料を用いた場合には、検体試料の倍率補正を正確に行うことができる。
例えば、指標試料にSi塊を用いた場合、透過電子顕微鏡で高分解能（高倍率）観察を行うと図４のような像が得られる。図４における格子状の線は、格子像と言われるものであり、物質によりその間隔は決まっている。Siの場合には、３．１４Åである。この値を基準に検体試料について正確な倍率補正が行える。
【００２７】
＜まとめ＞
本実施形態では、ＦＩＢ法による透過型電子顕微鏡用試料の薄膜化の際、検体試料にあらかじめ指標試料の塊を密着させている。これにより、検体試料と指標試料が同時になおかつ同一条件の下で、観察・ＥＤＸ測定が可能となる。このため、極めて精度の良いスタンダード定量ができる。
また、指標試料の塊として検体試料の標準試料を用いることにより、正確なスタンダード定量を行うことができる。
さらに、指標試料の塊を０．１μｍ〜数μｍの範囲内にすることにより、ＥＤＸマッピングの際、（試料の）ドリフト補正ができるようになる。つまり、検体試料にドリフト補正の目印となる構造がなくても、指標試料で補正が可能となる。
また、指標試料の塊として既知の格子間隔を有する試料を用いることにより、検体試料の正確な倍率補正ができるようになる。つまり、指標試料と検体試料との間で、全くの同一条件観察が可能となり、精密な倍率補正が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ＦＩＢ加工観察装置の概略構成を示す図である。
【図２】本手法による試料作製手順を示した説明図である。
【図３】本手法によって試料作製した結果得られる透過電子顕微鏡写真の模式図である。
【図４】指標試料に既知の試料を用いた場合の倍率補正について説明するための図である。
【符号の説明】
【００２９】
１：Ｇａイオン源、２：イオン光学系、３：検出器、４：デポジション機能部、５：Ｇａイオンビーム、６：試料室、７：装置電源系、８：ワークスステーション、９：真空排気系、１０：マイクロプローブ、１１：検体試料、１２：指標試料、１３：タングステンデポジション、１４：切りかけメッシュ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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