(57)【要約】【課題】  微小な試料片において、加工歪のない清浄な剥離面を得ることができる分析用の試料片抽出方法を提供する。【解決手段】  多層膜試料１の所定箇所の輪郭に沿って溝１Ｄ加工を行ない、所定箇所を剥離する工程により所定箇所の膜面を剥離して、剥離面を露出させる。試料１は、母材１Ｂ上に多層膜１Ｃが形成されている。溝１Ｄの加工は、集束イオンビームを用いて行なうことができる。試料１の微小な分析対象箇所の加工が簡易であり、試料１に余分な力を加えずに、バリや新たな剥離面の発生を生じない試料片１Ａを抽出することができる。【選択図】  図１
2007003273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分析用多層膜試料の試料片抽出方法であって、
上記試料の所定箇所の輪郭に沿って溝加工を行なう工程と、
上記所定箇所を剥離する工程と、
を含む工程により上記所定箇所の膜面を剥離して、剥離面を露出することを特徴とする、試料片抽出方法。
【請求項２】
前記試料は、母材上に多層膜が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の試料片抽出方法。
【請求項３】
前記溝加工は、集束イオンビームを用いて行なうことを特徴とする、請求項１に記載の試料片抽出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層膜試料の分析を実施するための試料片抽出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多層膜試料において、ふくれや剥離の不良が発生した場合、剥離面の特定とその原因とを解明することは、不良品対策における重要なプロセスである。
【０００３】
この剥離面の特定と、剥離面に存在する元素や異物等の有無とを調査するには、断面方向における形状や元素分析を行ない、さらに、平面方向の母材側、剥離側それぞれの剥離面の形状の観察と元素分析とが有効である。このため、剥離側、母材側両方の剥離面の分析を行なうための試料として、試料片の抽出が必要となる。
【０００４】
従来、この剥離面の露出には、粘着性のあるテープを測定対象箇所に押しつけて、剥離を行なうことで母材側と剥離側の両方の剥離面を露出させ、各露出面を分析面として得ていた。
【０００５】
上記の方法で剥離できない場合は、カッターナイフ等の刃物を使用し、ふくれや剥離の生じた箇所に切り込みを入れ、その後粘着性のあるテープで剥離を行なうことで、剥離側と母材側両方の剥離面を得ていた。しかしながらこの方法では、刃物で切り込みを入れる際、剥離面及び切断面に物理的な力が加わることで試料の変形が起こる。このため、試料の変形は、物質本来の構造を破壊し、バリの発生や、剥離面以外の層での新たな剥離を招く可能性があった。
【０００６】
一方、従来から、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）用の薄膜試料の作製や、表面分析用の断面試料の作製において、特に微小領域の加工には、集束イオンビームを用いた加工が有効であることから用いられている。特許文献１及び２には、集束イオンビームを用いた試料作製法が開示されている。集束イオンビーム加工装置は、イオンを集束させて物質に照射し、走査することで特定部分の物質のスパッタリングを行ない、特定部分の物質のエッチング加工を行なう装置である。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２７９４３号公報
【特許文献２】特開２００３−６５９０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
分析用の試料の作製のために、従来の刃物を用いた技術で必要な箇所に切り込みを入れようとした場合、対象が１ｍｍ以下、所謂サブミリオーダー以下になるような微小領域であると、刃物による加工は非常に困難になるという課題がある。
【０００９】
また、この方法では、剥離面としての分析面及び切断面に物理的な力が加わることで試料の変形が生じてしまう。この試料の変形は物質本来の構造を破壊し、バリが生じたり、剥離面以外の層での新たな剥離を招いたりする恐れがあった。
【００１０】
バリの発生は、オージェ電子分析( 以下、ＡＥＳと呼ぶ）や電子プローブによるＸ線分析( 以下、ＥＰＭＡと呼ぶ）を行なった場合、検出器に入る特性Ｘ線やオージェ電子が減少するために感度が低下したり、又は、バリの陰になった場所が分析できなくなるという課題がある。
【００１１】
検出器に対してバリが妨げとならないようにするには、試料を分析装置用のホルダーにセットする際の試料方向の調整、及び装置内での試料方向の調整が必要になるため、試料のハンドリングが困難となり、ＥＰＭＡのように多方向に検出器が存在する場合は、分析そのものが困難になるという課題がある。
【００１２】
また、新たな剥離面の発生は、本来の不良であった剥離面の特定ができなくなるという不利を招く。
【００１３】
さらに、集束イオンビーム加工は微小試料の作製に有効であるが、イオンビーム照射を行なうため、加工及び観察イオンビームによる最表面の変性が起こる可能性がある。このため、集束イオンビーム加工を、そのままで表面付着物の分析や、表面形状分析を行なう試料の抽出に用いることは困難である。
【００１４】
本発明は、上記課題に鑑み、多層膜構造の試料、とくに微小な試料片において、加工歪のない清浄な剥離面を得ることができる、分析用の試料片抽出方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明の分析用多層膜試料の試料片抽出方法は、試料の所定箇所の輪郭に沿って溝加工を行なう工程と、所定箇所を剥離する工程と、を含む工程により所定箇所の膜面を剥離して、剥離面を露出することを特徴とする。
上記構成において、試料は、好ましくは母材上に多層膜が形成された構造を有し、また溝加工は、好適には集束イオンビームを用いて行なう。
【００１６】
上記構成によれば、溝加工を行なった後に、剥離手段を用いて剥離を行なうことで、微小部分の加工が簡易となり、剥離の際に試料に余分な力がかからず、バリや新たな剥離面の発生を防いだ試料片の抽出が可能となる。また、溝加工を行なう集束イオンビーム装置などの装置内で剥離をしないことで、集束イオンビーム加工や観察ビームによる試料片の表面変性の発生を防止し、分析に適した試料片を得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の試料片抽出方法によれば、試料の微小な分析対象箇所の剥離加工が簡易であり、試料に余分な力を加えずに、バリや新たな剥離面の発生を生じさせない試料片抽出方法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】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面により詳細に説明する。各図において同一又は対応する部材には同一符号を用いる。
図１は、本発明による試料片抽出方法の工程を模式的に示す斜視図である。
第１の工程は、図１（Ａ）に示すように、試料１の試料片１Ａとなる所定領域の輪郭に沿って、溝加工を行なう工程である。
試料１は、母材１Ｂ上に多層膜１Ｃが形成されている試料を対象とすることができる。このような母材１Ｂとしては、板材や膜材などであり、その材質は何でもよい。多層膜１Ｃはこの母材１Ｂ上に、塗布、化学的蒸着法、物理的蒸着法、電解や無電解などのメッキ法などで形成され又は被覆される膜であり、その材質及び形成方法は何でもよい。
【００１９】
溝加工は、試料の所定領域の輪郭を、所定の深さの溝１Ｄを形成する加工法であれば、試料１や試料片１Ａの大きさに応じて適宜に選定することができる。この溝加工の段階では、試料片１Ａの剥離を行なわない。このとき、加工装置内での剥離は行なわず、加工装置内で分析面を露出させない。
ここで、試料片１Ａに対して、ＡＥＳやＥＰＭＡのような分析を行なう場合には、集束イオンビームを使用して溝加工を行ない、切り込みを作製することができる。また、この溝加工には、マスクを用いた所謂リソグラフィー法と、エッチングによる溝加工を行なってもよい。このエッチングには、所謂ドライエッチングであるプラズマエッチングやイオンミリングなどの各種方法が使用できる。
【００２０】
図１（Ｂ）は、試料の多層膜側の平面図である。溝１Ｄの加工は、所定領域の全周に施してもよいが、図示するように、一部溝を形成しない領域１Ｅを設けてもよい。
【００２１】
図１（Ｃ）は、第２工程を示す図である。第２工程として、溝加工が済んだ試料を、溝加工を行なった装置内から取り出す。
次に、図１（Ｃ）に示すように、試料の溝加工を行なった所定領域に剥離手段２の貼り付けを行ない、試料片１Ａの剥離を行なう。
この場合、剥離方向は、図１（Ｃ）の矢印に示すように、溝加工を施していない１Ｅではなく、溝加工を行なった１Ｄ側から引っ張るように力を加えることが好ましい。この工程において、剥離手段２の貼り付け及び試料片１Ａの剥離は、肉眼又は光学顕微鏡下で行なえばよい。このような剥離手段２としては、粘着面を有するテープを用いることができる。
【００２２】
図２は、剥離手段に貼り付けられた試料片を模式的に示す斜視図である。図示するように、剥離手段２として、両面テープを用いれば、試料片１Ａを両面テープの片面２Ａに貼り付けた後、両面テープの裏面２Ｂ側を、ＳＥＭやＥＰＭＡ装置の試料取り付け部へ貼り付けることで簡単にセットできる。このような両面テープ２としては、例えば、ＳＥＭ試料の貼付けに用いられるカーボンテープを用いることができる。
【００２３】
本発明の試料片抽出方法によれば、試料１の試料片１Ａとなる所定領域を画定する溝１Ｄを形成する切込み加工に、集束イオンビームなどを用いて加工するので、微小部分への溝加工を容易に行なうことができる。このため、刃物を使用する場合に比較すると、試料１に余分な力がかからず、バリや新たな剥離面の発生が生じない試料片１Ａの抽出、即ちサンプリングが可能となる。
【００２４】
また、切込み加工を行なう集束イオンビーム装置等の装置内で試料片１Ａの剥離を実施しないことで、加工及び観察ビームによる試料片１Ａの表面における変性の発生を防止することができる。このため、試料片１Ａ表面が清浄で、加工歪などが導入されていない、適切な分析用の試料片を得ることができる。
【実施例１】
【００２５】
次に、実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。
実施例１として、厚さが０．７〜１．３ｍｍの母材１ＢとなるＡｌ（アルミニウム）上に、厚さ約４μｍの無電解Ｎｉメッキを施してこれを試料１とし、この試料１に発生した直径約２００μｍのふくれ部分を試料片１Ａに加工した。
最初に、金属鋏を用いて、測定対象であるふくれ部分を含むように試料１を、７ｍｍ×１０ｍｍの大きさに切り出し、集束イオンビーム装置内及び分析を実施する装置内に導入できる大きさとした。
【００２６】
切り出した試料１を、集束イオンビーム装置（日本電子データム製、ＪＥＭ９３１０ＦＩＢ）内に導入した。ふくれ部分の末端に沿ってＧａをイオン源とした集束イオンビームを走査し、溝加工を行なった。溝加工はふくれの剥離層が切り離されるのに十分な深さまで行なった。具体的には、無電解メッキしたＮｉ層の厚さである４μｍ以上とした。
この場合、ふくれの周囲全てを切り離すと剥離層の脱落、変形が起きることがあり、発生した場合には集束イオンビーム装置内で分析面が露出し、加工観察ビームによる分析面の変成が起こる可能性がある。また、その後の剥離工程と、分析装置への導入と、分析が困難になる。このため、試料片となる周囲の一部分１Ｅ、つまり周囲長の５％程度については溝加工を実施せず残したままにすることで、試料１の変形を防止した。以上の手順により溝加工を行なった試料１を、集束イオンビーム装置内から取り出した。
【００２７】
次に、光学顕微鏡下で、大きさが７ｍｍ×１５ｍｍの両面カーボンテープ（日本電子データム製、ＤＴＭ９１０１）を貼り付け、上記で加工せずに残した方向とは異なる方向から剥離し、母材１Ｂ側から無電解Ｎｉメッキ層１Ｃを剥離して、試料片１Ａを得た。
【００２８】
図３は、（Ａ）が実施例１の試料片の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）像を示す図、（Ｂ）が（Ａ）の模式的な説明図である。電子の加速電圧は１０ｋＶで、撮影倍率は５００倍である。図から明らかなように、カーボンテープ２に縦約１７０μｍ、横約１３０μｍの試料片１Ａが張り付き、試料片１Ａの表面が母材１Ｂとの剥離面である。
【００２９】
図４は、図３の試料片の剥離面を示す拡大した走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）像を示す図である。電子の加速電圧は１０ｋＶで、撮影倍率は１０００倍である。測定は、図３のＸで示す箇所である。図から明らかなように、母材１ＢであるＡｌから剥離した試料片１Ａの剥離側の表面は、試料変形やバリの発生もなく、分析面をきれいに露出させることができた。
【００３０】
図５は、（Ａ）が実施例１の試料片１Ａを剥離した後の試料表面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）像を示し、（Ｂ）が（Ａ）の模式的な説明図である。電子の加速電圧は１０ｋＶで撮影倍率は５００倍である。図から、集束イオンビームで溝１Ｄ及び溝加工を行なわなかった部分１Ｅが輪郭となっていて、試料片１Ａが剥がれた後に母材１Ｂが露出していることが分かる。
【００３１】
図６は、図５の母材１Ｂ表面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）像を示す図である。電子の加速電圧は１０ｋＶで、撮影倍率は１０００倍である。測定は図５のＸで示す箇所である。図から明らかなように、母材１ＢであるＡｌの表面は、試料変形やバリの発生もなく、きれいに露出させることができた。
【実施例２】
【００３２】
実施例２として、厚さ１５０μｍの母材となる銅合金上に、厚さ５μｍの電解銀メッキを施した試料１において発生した、直径約６０μｍのふくれ部分を実施例１と同じ方法で試料片１Ａに加工した。
この実施例２の試料片１Ａ及び母材１Ｂの剥離面を、実施例１と同様にしてＳＥＭ観察を行なった。その結果、母材である銅合金から剥離した試料片１Ａの剥離側の表面は、試料変形やバリの発生もなく、分析面をきれいに露出させることができた。そして、試料片１Ａが剥がれた後に露出した母材１Ｂの銅合金の表面も、試料変形やバリの発生もなく、きれいに露出させることができた。
【００３３】
次に、比較例について説明する。
（比較例１）
実施例１と同じ試料上に発生した直径約３００μｍのふくれに対して、従来技術による試料片抽出を行なった。
先ず、試料のふくれ部に、直接カーボンテープを貼り付けて、剥離を試みたがが剥離しなかった。
【００３４】
（比較例２）
比較例１と同じ試料を用い、ふくれ部円周にカッターナイフを用いて切り込みを入れ、その後カーボンテープを貼り付けて剥離を行ない、試料片を剥離した。
【００３５】
図７は、（Ａ）が比較例２の試料片の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）像を示し、（Ｂ）が（Ａ）の模式的な説明図である。電子の加速電圧は１０ｋＶで撮影倍率は２００倍である。図から明らかなように、カーボンテープ２にふくれ部分の試料片１Ａが張り付き、試料片１Ａの表面が母材との剥離面である。
【００３６】
図８は、図７の試料片の剥離面を示す拡大した走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）像を示す図である。電子の加速電圧は１０ｋＶで、撮影倍率は１０００倍である。測定は図７のＸで示す箇所である。図から明らかなように、母材１ＢであるＡｌ上から剥離した比較例２の試料片の剥離側の表面は、実施例１と比較すると荒れた表面となっており、平坦な面が得られなかった。
【００３７】
図９は、（Ａ）が比較例２の試料の試料片１Ａを剥離した後の試料表面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）像を示し、（Ｂ）が（Ａ）の模式的な説明図である。電子の加速電圧は１０ｋＶで、撮影倍率は２００倍である。図から、試料片が剥がれた後に、母材１Ｂが露出していることが分かる。そして、カッターナイフを用いて切り込みを入れた領域では、バリが発生していることが分かった。
【００３８】
図１０は、図９の母材表面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）像を示す図である。電子の加速電圧は１０ｋＶで、撮影倍率は１０００倍である。測定は、図９のＸで示す箇所である。図から明らかなように、実施例１と比較すると、母材１Ｂ側の表面は荒れた面となっており、平坦な面は得られなかった。
以上のように、比較例２において、ふくれ部が微小であるため、場所の特定が難しく、正確な切り込みを入れるのが困難であった。そして、刃物により切込みを入れて剥離した結果、母材側にバリが生じた。このため、ＥＰＭＡやＡＥＳなどの分析に適した試料片を得ることができなかった。
【００３９】
本発明は、上記実施例に記載の試料に限定されるものではなく、母材に形成された多層膜であれば種類の如何を問わず適用でき、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能で、それらも本発明の範囲内に含まれることはいうまでもない。例えば、層は１層に限定されることなく、溝の深さを適宜調整して、多層膜の各層の剥離を行なってもよい。また、母材１Ｂとして、銅合金、Ａｌを使用した場合について説明したが、これに限らず、他の材料から構成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による試料片抽出方法の工程を模式的に示す斜視図である。
【図２】剥離手段に貼り付けられた試料片を模式的に示す斜視図である。
【図３】（Ａ）は実施例１の試料片の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）像を示す図、（Ｂ）は（Ａ）の模式的な説明図である。
【図４】図３の試料片の剥離面を示す拡大した走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）像を示す図である。
【図５】（Ａ）は実施例１の試料片を剥離した後の試料表面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）像を示す図、（Ｂ）は（Ａ）の模式的な説明図である。
【図６】図５の母材表面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）像を示す図である。
【図７】（Ａ）は比較例２の試料片の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）像を示す図、（Ｂ）は（Ａ）の模式的な説明図である。
【図８】図７の試料片の剥離面を示す拡大した走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）像を示す図である。
【図９】（Ａ）は比較例２の試料の試料片を剥離した後の試料表面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）像を示す図、（Ｂ）は（Ａ）の模式的な説明図である。
【図１０】図９の母材表面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）像を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１：試料
１Ａ：試料片
１Ｂ：母材
１Ｃ：多層膜
１Ｄ：溝
１Ｅ：溝を形成しない領域
２：剥離手段（テープ）
【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】
2007003273.tif 000009
【図８】
2007003273.tif 000010
【図９】
2007003273.tif 000011
【図１０】
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