透過型電子顕微鏡用試料及びその作製方法
【課題】透過型電子顕微鏡用試料において薄片化を行う場合、崩れの制御を容易とする。
【解決手段】透過型電子顕微鏡用試料は、試料本体４ａと薄膜部１１と保護膜８とを具備する。薄膜部１１は試料本体４ａから第１の向きに伸び、試料本体４ａより薄い。保護膜８は試料本体４ａ及び薄膜部１１の上側の表面に連続的に設けられ、試料本体４ａ及び薄膜部１１の主材料より固い。薄膜部１１は、保護膜８の下側に接した極薄膜部１２と、極薄膜部１２の下側に接した残余部１１ａとを備える。極薄膜部１２は残余部１１ａより薄い。極薄膜部１２は保護膜８と接する部分を第１の辺とする三角形又は四角形の薄片形状を有している。極薄膜部１２は、第１の辺に交わり外側に露出した第２の辺と、第２の辺に交わり残余部１１ａと結合する第３の辺とが成す角が、０°より大きく１８０°より小さい。
【解決手段】透過型電子顕微鏡用試料は、試料本体４ａと薄膜部１１と保護膜８とを具備する。薄膜部１１は試料本体４ａから第１の向きに伸び、試料本体４ａより薄い。保護膜８は試料本体４ａ及び薄膜部１１の上側の表面に連続的に設けられ、試料本体４ａ及び薄膜部１１の主材料より固い。薄膜部１１は、保護膜８の下側に接した極薄膜部１２と、極薄膜部１２の下側に接した残余部１１ａとを備える。極薄膜部１２は残余部１１ａより薄い。極薄膜部１２は保護膜８と接する部分を第１の辺とする三角形又は四角形の薄片形状を有している。極薄膜部１２は、第１の辺に交わり外側に露出した第２の辺と、第２の辺に交わり残余部１１ａと結合する第３の辺とが成す角が、０°より大きく１８０°より小さい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過型電子顕微鏡用試料及びその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）の観察において、集束イオンビーム（ＦＩＢ：Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）を用いた薄片化によりＴＥＭ用試料の作製を行うことが知られている。例えば、図１Ａ〜図１Ｃ、図２Ａ〜図２Ｂ及び図３Ａ〜図３Ｂは、一般的なＦＩＢによるＴＥＭ用試料の作製方法を示す模式図である。
【０００３】
図１Ａに示すように、まず、試料１０１の上側からＦＩＢ＿Ｂ０を照射して、試料１０１を削る。それにより、図１Ｂに示すように、第１本体部１０２と薄体部１０３とを形成する。薄体部１０３は、第１本体部１０２から横方向に伸び、第１本体部１０２より薄い形状を有している。第１本体部１０２は、薄体部１０３を削り出したときの試料１０１の残余の部分である。薄体部１０３の横側及び下側で、薄体部１０３と結合している。
【０００４】
続いて、図１Ｃに示すように、試料１０１の上側からＦＩＢ＿Ｃ０を照射して、薄体部１０３を削り、第２本体部１０３ａと薄片部１０４とを形成する。薄片部１０４は、第２本体部１０３ａから横方向に伸び、第２本体部１０３ａより薄い形状を有している。第２本体部１０３ａは、薄片部１０４を削り出したときの薄体部１０３の残余の部分である。薄片部１０４の横側及び下側で、薄片部１０４と結合している。図１Ｃの工程を拡大して示したのが図２Ａ〜図２Ｂである。
【０００５】
ここで、図３Ａ（図２ＢのＰ０部分の拡大）に示すように、ＦＩＢ＿Ｃ０により、薄片部１０４を更に削る。それにより、図３Ｂに示すように、第３本体部１０４ａと薄膜部１１１とを形成する。薄膜部１１１は、第３本体部１０４ａから横方向に伸び、第３本体部１０４ａより薄い形状を有している。第３本体部１０４ａは、薄膜部１１１を削り出したときの薄片部１０４の残余の部分である。薄膜部１１１の横側及び下側で、薄膜部１１１と結合している。この薄膜部１１１の所定の箇所に、ＴＥＭによる解析対象物１１３が存在している。
【０００６】
ＦＩＢによる試料の薄片化では、試料の上側からビームを入射させたとき、試料内の構成によって材料が異なることにより研磨レートが変わる。そのため、試料内で膜厚のばらつきが発生する場合がある。そのような場合、元素分析の定量化を行おうとすると、その膜厚ばらつきにより分析の精度が大幅に低下する。この現象をカーテニングという。カーテニングを防止することが望まれる。
【０００７】
関連する技術として、特開平９−１４５５６７号公報（特許文献１）に透過型電子顕微鏡観察用試料の作製方法が開示されている。この透過型電子顕微鏡観察用試料の作製方法は、炭化水素を主成分とする有機分子ガスが存在する真空室内で、試料表面に電子ビームを照射することにより炭素皮膜を形成し、この炭素皮膜上からＡｒイオンビームを照射することにより、炭素皮膜被覆部以外の試料表面をエッチング除去し、炭素皮膜被覆部に、試料表面に垂直な柱状の観察部を形成する。
【０００８】
また、特開２００７−２９２５０７号公報（特許文献２）に透過型電子顕微鏡の試料作製方法および集束イオンビーム装置が開示されている。この透過型電子顕微鏡の試料作製方法は、試料を加工することによって、透過型電子顕微鏡による所望の観察箇所を含む薄片部を形成し、前記薄片部を含む前記試料表面に薄膜を成膜した後に、前記薄片部に対し集束イオンビームにより加工を施して、前記薄片部の一部の前記薄膜を除去し、前記透過型電子顕微鏡の観察試料とする。
【０００９】
また、第２６回分析電子顕微鏡討論会予稿集の“ＦＩＢ試料作製時における最近のダメージ低減テクニック”には、試料の裏側からＦＩＢを照射することでカーテニングが抑制されることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平９−１４５５６７号公報
【特許文献２】特開２００７−２９２５０７号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】完山正林、“ＦＩＢ試料作製時における最近のダメージ低減テクニック”、第２６回分析電子顕微鏡討論会予稿集（２０１０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記の一般的なＦＩＢによるＴＥＭ用試料の作製方法には以下の問題点が有ることが、発明者の研究により今回初めて明らかとなった。図４Ａ及び図４Ｂは、薄膜化における問題点を示す模式図である。薄膜部１１１を形成するとき、試料１の上側からビームを入射させると、薄片化されている箇所が二方向から崩れていく場合がある。例えば、図４Ａに示すように、薄膜部１１１を所望の厚みにするべく薄膜化を行っていると、薄片化されている箇所が、上方から崩れる（図中、Ｋ１で表示）のみでなく、側面方向からも崩れ始める（図中、Ｋ２で表示）。この場合、二方向から薄膜部１１１が崩れていくため、図４Ｂに示すように、薄膜部１１１ａの面積が小さくなってしまう。すなわち、広い範囲の薄片化が困難であり、最悪の場合、解析対象物１１３のある箇所が崩れることも起こり得る。したがって、最薄片化（例示：膜厚３０ｎｍ−１００ｎｍ）を行う場合、崩れの制御が極めて重要になる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以下に、発明を実施するための形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１４】
本発明の透過型電子顕微鏡用試料は、試料本体（４ａ）と、薄膜部（１１）と、保護膜（８）とを具備している。薄膜部（１１）は、試料本体（４ａ）から第１の向き(−Ｙ）に伸び、試料本体（４ａ）より薄い。保護膜（８）は、試料本体（４ａ）及び薄膜部（１１）の上側の表面に連続的に設けられ、薄膜部（１１）の主材料より固い。薄膜部（１１）は、保護膜（８）の下側に接した極薄膜部（１２）と、極薄膜部（１２）の下側に接した残余部（１１ａ）とを備えている。極薄膜部（１２）は、残余部（１１ａ）より薄い。極薄膜部（１２）は、保護膜（８）と接する部分を第１の辺とする三角形又は四角形の薄片形状を有している。極薄膜部（１２）は、第１の辺に交わり外側に露出した第２の辺と、第２の辺に交わり残余部（１１ａ）と結合する第３の辺とが成す角（α）が、０°より大きく１８０°より小さい。
【００１５】
本発明の透過型電子顕微鏡用試料では、極薄膜部（１２）上に、薄膜部（１１）の主材料より固い保護膜（８）が設けられている。そのため、所定形状の極薄膜部（１２）を横側からのビームによる加工で形成した場合、すなわち、第２の辺と第３の辺とが成す角（α）が０°より大きく１８０°より小さい所定形状の極薄膜部（１２）を有する場合でも、カーテニングを抑制しつつ極薄膜部（１２）の崩れも抑制されてその形状を保持することができる。それにより、広い面積での薄膜サンプリングが可能になる。
【００１６】
本発明の透過型電子顕微鏡用試料の作製方法は、保護膜（８）を形成する工程と；試料本体（４ａ）と薄膜部（１１）とを形成する工程と；極薄膜部（１２）を形成する工程とを具備している。保護膜（８）を形成する工程は、試料（１）の上側の表面に、試料（１）の主材料より固い保護膜（８）を形成する。試料本体（４ａ）と薄膜部（１１）とを形成する工程は、イオンビームを照射して試料（１）を削り、保護膜（８）を上側の表面に備える試料本体（４ａ）と、保護膜（８）を上側の表面に備え、試料本体（４ａ）から第１の向き（−Ｙ）に伸び、試料本体（４ａ）より薄い薄膜部（１１）とを形成する。極薄膜部（１２）を形成する工程は、試料本体（４ａ）と反対側の薄膜部（１１）の横側からイオンビームを照射して、薄膜部（１１）を薄くなるように削り、保護膜（８）の下側に接した極薄膜部（１２）を形成する。
【００１７】
本発明の透過型電子顕微鏡用試料の作製方法では、極薄膜部（１２）を形成する工程のとき、事前に、極薄膜部（１２）上に、薄膜部（１１）の主材料より固い保護膜（８）が設けられている。そのため、所定形状の極薄膜部（１２）を横側からのビームによる加工で形成した場合でも、カーテニングを抑制しつつ極薄膜部（１２）の崩れも抑制されてその形状を保持することができる。それにより、広い面積での薄膜サンプリングが可能になる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、過型電子顕微鏡用試料及びその作製方法において、カーテニングを抑制しつつ解析対象物付近の薄膜部分の崩れを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】図１Ａは一般的なＦＩＢによるＴＥＭ用試料の作製方法を示す模式図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは一般的なＦＩＢによるＴＥＭ用試料の作製方法を示す模式図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは一般的なＦＩＢによるＴＥＭ用試料の作製方法を示す模式図である。
【図２Ａ】図２Ａは一般的なＦＩＢによるＴＥＭ用試料の作製方法を示す模式図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは一般的なＦＩＢによるＴＥＭ用試料の作製方法を示す模式図である。
【図３Ａ】図３Ａは一般的なＦＩＢによるＴＥＭ用試料の作製方法を示す模式図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは一般的なＦＩＢによるＴＥＭ用試料の作製方法を示す模式図である。
【図４Ａ】図４Ａは薄膜化における問題点を示す模式図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは薄膜化における問題点を示す模式図である。
【図５Ａ】図５Ａは本発明の実施の形態に係る透過型電子顕微鏡用試料の構成を示す斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは本発明の実施の形態に係る透過型電子顕微鏡用試料の構成を示す側面図である。
【図６Ａ】図６Ａは本発明の実施の形態に係る透過型電子顕微鏡用試料の作製方法を示す模式図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは本発明の実施の形態に係る透過型電子顕微鏡用試料の作製方法を示す模式図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは本発明の実施の形態に係る透過型電子顕微鏡用試料の作製方法を示す模式図である。
【図６Ｄ】図６Ｄは本発明の実施の形態に係る透過型電子顕微鏡用試料の作製方法を示す模式図である。
【図７Ａ】図７Ａは本発明の実施の形態に係る透過型電子顕微鏡用試料の作製方法を示す模式図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは本発明の実施の形態に係る透過型電子顕微鏡用試料の作製方法を示す模式図である。
【図８Ａ】図８Ａは本発明の実施の形態に係る透過型電子顕微鏡用試料の作製方法を示す模式図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは本発明の実施の形態に係る透過型電子顕微鏡用試料の作製方法を示す模式図である。
【図９】図９は本発明の実施の形態に係る透過型電子顕微鏡用試料の作製方法を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の透過型電子顕微鏡用試料及びその作製方法の実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。
【００２１】
本発明の実施の形態に係る透過型電子顕微鏡用試料の構成について説明する。図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の実施の形態に係る透過型電子顕微鏡用試料の構成を示す斜視図及び側面図である。透過型電子顕微鏡用の試料１は、例えば略直方体形状の試料の一部が、集束イオンビーム（ＦＩＢ）等を用いて、ＴＥＭ観察可能な程度に薄く削り出された形状を有している。試料１は、第３本体部４ａと、薄膜部１１と、極薄膜部１２と、保護膜８とを具備している。更に、第１本体部２と、第２本体部３ａとを具備していても良い。
【００２２】
第１本体部２は、＋Ｙ方向に向かって段構造（昇段）を有している。その段構造には、第２本体部３ａが設けられている。第２本体部３ａは、第１本体部２の上部から横方向（−Ｙ方向）に伸び、第１本体部２より薄い板状の形状を有している。第１本体部２は、第２本体部３ａの横側（＋Ｙ側）及び下側（−Ｚ側）で、第２本体部３ａと結合している。
【００２３】
第２本体部３ａは、＋Ｙ方向に向かって段構造（昇段）を有している。その段構造には、第３本体部４ａが設けられている。第３本体部４ａは、第２本体部３ａの上部から横方向（−Ｙ方向）に伸び、第２本体部３ａより薄い板状の形状を有している。第２本体部３ａは、第３本体部４ａの横側（＋Ｙ側）及び下側（−Ｚ側）で、第３本体部４ａと結合している。
【００２４】
第３本体部４ａは、＋Ｙ方向に向かって段構造（昇段）を有している。その段構造には、薄膜部１１が設けられている。薄膜部１１は、第３本体部４ａの上部から横方向（−Ｙ方向）に伸び、第３本体部４ａより薄い板状の形状を有している。第３本体部４ａは、薄膜部１１の横側（＋Ｙ側）及び下側（−Ｚ側）で、薄膜部１１と結合している。
【００２５】
保護膜８は、少なくとも薄膜部１１及び第３本体部４ａの上側（＋Ｚ側）の表面を連続的に覆うように設けられている。更に、第２本体部３ａ及び第１本体部２の上側（＋Ｚ側）の表面を連続的に覆うように設けられていてもよい。
【００２６】
薄膜部１１は、極薄膜部１２と、残余部１１ａとを備えている。極薄膜部１２は、保護膜８の下側に接している。残余部１１ａは、極薄膜部１２の下側に接している。残余部１１ａは、一部、保護膜８の下側に接していてもよい。極薄膜部１２は、残余部１１ａより薄い。極薄膜部１２は、ＴＥＭ観察用の解析対象物１３を含んでいる。
【００２７】
極薄膜部１２は、保護膜８と接する部分を第１の辺（Ｙ方向）とする三角形又は四角形の薄片形状を有している。図５Ｂでは実線で三角形の場合を、二点鎖線で四角形の場合をそれぞれ例示している。極薄膜部１２は、その三角形又は四角形の内部に、ＴＥＭ観察用の解析対象物１３を含んでいる。第１の辺に交わり外側に露出した第２の辺（Ｚ方向の辺）と、第２の辺に交わり残余部１１ａと結合する第３の辺とが成す角αは、０°より大きく１８０°より小さい。また、極薄膜部１２の面積を広くしようとすれば、角αは４５°以上であることがより好ましい。薄膜部１１の強度を十分に維持（極薄膜部１２の面積を抑える）しようとすれば、各αは１３５°以下であることが好ましい。
【００２８】
保護膜８は、少なくとも薄膜部１１の主材料より硬度が固い材料で形成されている。ここで、薄膜部１１の主材料は、薄膜部１１の中で最も量の多い材料とする。更に、第３本体部４ａ及び第２本体部３ａの主材料より硬度が固い材料で形成されていてもよい。その場合、主材料は、薄膜部１１、第３本体部４ａ及び第２本体部３ａの中で最も量の多い材料とする。このような保護膜８は、薄膜部１１や極薄膜部１２を薄く削って行く場合でも、薄膜部１１や極薄膜部１２と比較して削られ難い。そのため、薄膜部１１や極薄膜部１２は、削られて極めて薄くなったとしても、相対的に削られる量が少ない保護膜８に保持・支持されるので、崩れ難くなる。すなわち、保護膜８は、薄膜部１１や極薄膜部１２の崩れを防止することができ好ましい。保護膜８は、薄膜部１１や極薄膜部１２と比較して削られ難いため、Ｘ方向の幅は、薄膜部１１や極薄膜部１２の厚み（Ｘ方向）と比較して、等しいか又は大きい。
【００２９】
例えば、薄膜部１１等の主材料がシリコンの場合、シリコンの硬度は４．０であることから、保護膜８の硬度は４．０より大きいことが好ましい。それにより、薄膜部１１や極薄膜部１２を薄く削って行くときに保護膜８が同様に削られて無くなってしまう、という状況を防止できる。硬度が大きい材料としては、Ｐｔ、Ｗ、Ｎｉ、ＳｉＣ、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）のうちの少なくとも一つを含む材料が例示される。特に、これらの材料は、硬度が４．０より大きい材料であり、主材料がシリコンの場合にも適している。
【００３０】
保護膜８の膜厚は、０．１μｍ以上、３μｍ以下であることが好ましい。０．１μｍより薄いと、保護膜８としての上記機能を果たせないからである。膜厚の上限は特に制限はないが、取り扱いの容易さを考慮すると、約３μｍ以下となる。
【００３１】
また、極薄膜部１２内の観察対象位置（解析対象物１３の位置）は、第１の辺（保護膜８）から０μｍより大きく５μｍ以下であることが好ましい。後述されるように、カーテニングの低減効果（試料の凹凸の影響の低減効果）を狙う場合、その効果は、試料表面付近（例示：表面から５μｍ以内）に解析対象物１３がある場合に大きいと考えられるからである。それにより、カーテニングを低減しつつ、広い領域の薄膜サンプリングを可能とすることができる。
【００３２】
次に、本発明の実施の形態に係る透過型電子顕微鏡用試料の作製方法について説明する。図６Ａ〜図６Ｄ、図７Ａ〜図７Ｂ、図８Ａ〜図８Ｂ及び図９は、本発明の実施の形態に係る透過型電子顕微鏡用試料の作製方法を示す模式図である。
【００３３】
図６Ａに示すように、まず、試料１の上側の表面に保護膜８を形成する。例えば、保護膜用のＰｔやＷのターゲットをスパッタリングＡ１して、保護膜８としてＰｔ膜やＷ膜を成膜する。
【００３４】
次に、図６Ｂに示すように、試料１の上側からＦＩＢ＿Ｂ１を照射して、保護膜８が成膜された試料１を削る。それにより、図６Ｃに示すように、第１本体部２と薄体部３とを形成する。薄体部３は、保護膜８を表面に備え、第１本体部２から横方向（−Ｙ方向）に伸び、第１本体部２より薄い形状を有している。第１本体部２は、薄体部３を削り出したときの試料１の残余の部分であり、保護膜８を表面に備えている。薄体部３の横側（＋Ｙ側）及び下側（−Ｚ側）で、薄体部３と結合している。
【００３５】
続いて、図６Ｄに示すように、試料１の横側（薄体部３に対して、第１本体部２との結合部分と反対の側；−Ｙ側）から、＋Ｙ方向の成分を有する向きに、ＦＩＢ＿Ｃ１を照射して、薄体部３を削る。それにより、第２本体部３ａと薄片部４とを形成する。薄片部４は、保護膜８を表面に備え、第２本体部３ａから横方向（−Ｙ方向）に伸び、第２本体部３ａより薄い形状を有している。第２本体部３ａは、薄片部４を削り出したときの薄体部３の残余の部分であり、保護膜８を表面に備えている。薄片部４の横側（＋Ｙ側）及び下側（−Ｚ側）で、薄片部４と結合している。図６Ｄの工程を拡大して示したのが図７Ａ〜図７Ｂである。
【００３６】
ここで、試料１の横側から、ＦＩＢを照射するのは、カーテニングによる分析精度低下（試料の凹凸の影響）の問題を解決するためである。発明者の研究により、試料の上側からＦＩＢを照射した場合に発生するカーテニングは、試料の横側からＦＩＢを照射することにより、大幅に低減できることが判明した。従って、少なくとも図６Ｄの工程以降において、横側からＦＩＢを照射することにより、カーテニングを大幅に抑制することができる。
【００３７】
更に、図８Ａ（図７ＢのＰ１部分の拡大）に示すように、試料１の横側（−Ｙ側）から、＋Ｙ方向の成分を有する向きに、ＦＩＢ＿Ｃ１を照射して、薄片部４を削る。それにより、図８Ｂに示すように、第３本体部４ａと薄膜部１１とを形成する。薄膜部１１は、保護膜８を表面に備え、第３本体部４ａから横方向（−Ｙ方向）に伸び、第３本体部４ａより薄い形状を有している。第３本体部４ａは、薄膜部１１を削り出したときの薄片部４の残余の部分であり、保護膜８を表面に備えている。薄膜部１１の横側（＋Ｙ側）及び下側（−Ｚ側）で、薄膜部１１と結合している。
【００３８】
更に、図９（図８ＢのＱ１部分の拡大）に示すように、試料１の横側（−Ｙ側）から、＋Ｙ方向の成分を有する向きに、ＦＩＢ＿Ｃ１を照射して、薄膜部１１を削る。それにより、極薄膜部１２と残余部１１ａを形成する。極薄膜部１２は、保護膜８の下側に接し、残余部１１ａから横方向（−Ｙ方向）に伸び、残余部１１ａより薄い形状を有している。残余部１１ａは、極薄膜部１２を削り出したときの薄膜部１１の残余の部分であり、保護膜８を表面に備えている場合もある。極薄膜部１２の横側（＋Ｙ側）及び下側（−Ｚ側）で、極薄膜部１２と結合している。この極薄膜部１２の所定の箇所が、ＴＥＭによる解析対象物１３となる。
【００３９】
このとき、保護膜８は、薄膜部１１や極薄膜部１２と比較して削られ難いため、Ｘ方向の幅は、薄膜部１１や極薄膜部１２の厚み（Ｘ方向）と比較して、等しいか又は大きくなっている。すなわち、保護膜８は、極薄膜部１２の上側（＋Ｚ側）において、±Ｘ方向に張り出している場合がある。また、保護膜８は、必ずしも図６Ａで示す段階で成膜しなくても良く、他の箇所に影響しなければ図６Ｃや図６Ｄで示す段階で成膜しても良い。
【００４０】
ここで、ＦＩＢ＿Ｃ１を照射する横側の向きは、いずれの場合にも、少なくとも＋Ｙ方向（横方向）の成分を有している。そして、更に、仰角０°以上９０°未満（上側（＋Ｚ側）に０°以上９０°未満）、又は、俯角０°以上９０°未満（下側（−Ｚ側）に０°以上９０°未満）の角度範囲であることが好ましい。このとき、ＦＩＢ＿Ｃ１は、Ｘ軸上を平行移動し、ＹＺ平面内で上記所定の角度範囲内を向いて照射される。例えば、図９に示すように、ＦＩＢ＿Ｃ１１を照射する向きは、−Ｙ方向の成分を有し、かつ、俯角０°以上９０°未満（下側（−Ｚ側）に０°以上９０°未満）の角度範囲である。ＦＩＢ＿Ｃ１２を照射する向きは、−Ｙ方向の成分を有し、仰角０°（又は俯角０°）の角度範囲である。ＦＩＢ＿Ｃ１３を照射する向きは、−Ｙ方向の成分を有し、かつ、仰角０°以上９０°未満（上側（＋Ｚ側）に０°以上９０°未満）の角度範囲である。
【００４１】
このとき、図９に例示される極薄膜部１２の形状（実線及び二点鎖線；第２の辺と第３の辺との成す角α）は、ＦＩＢ＿Ｃ１２〜ＦＩＢ＿Ｃ１３のような水平〜上向きのＦＩＢを照射することにより形成することができる。なお、上記ＦＩＢの照射の角度範囲は、極薄膜部１２の面積を広くしようとすれば、仰角４５°以下であることがより好ましい。また、薄膜部１１の強度を十分に維持（極薄膜部１２の面積を抑える）しようとすれば、俯角４５°以下であることが好ましい。
【００４２】
以上のようにして、本発明の実施の形態に係る透過型電子顕微鏡用試料の作製方法が実施される。すなわち、極薄膜部１２が、極薄膜部１２の下側に接した薄膜部１１の残余部１１ａより薄く、保護膜８と接する部分を第１の辺とする三角形又は四角形の薄片形状を有し、第１の辺と交わり外側に露出した第２の辺と、第２の辺と交わり残余部１１ａと結合する第３の辺とが成す角が０°より大きく１８０°より小さい、ように透過型電子顕微鏡用の試料が作製される。
【００４３】
本実施の形態では、薄膜化を進める工程でのＦＩＢの照射を阻害しない位置（極薄膜部１２の表面）に、事前に保護膜８が成膜されている。そのため、ＦＩＢを照射する時、極薄膜部１２の近傍が極めて薄い形状になっても、保護膜８が極薄膜部１２を支持・保持している。すなわち、保護膜８が極薄膜部１２での膜の崩れを抑える支持体として機能している。それにより、この横方向（＋Ｙ方向あるいは側面方向）からＦＩＢを入射して加工したとき、極薄膜部１２での膜の崩れは、この横方向（−Ｙ方向あるいは側面方向）からのみになる。従って、極薄膜部１２の領域を広く形成・維持することができる。その結果、広い領域の薄膜サンプリングが可能になる。
【００４４】
また、本実施の形態では、ＴＥＭ用試料の薄膜（例示：極薄膜部１２）を、ＦＩＢを用いて作製するとき、横方向（＋Ｙ方向あるいは側面方向）からビームを入射させて、カーテニングの低減効果（試料の凹凸の影響の低減）を狙っている。このとき、試料表面付近（例示：表面から５μｍ以内）に解析対象物１３がある場合、角部の薄片化が必要となり（例示：図４Ａの場合と同様）、薄片化時に膜が崩れて解析対象物１３が破壊されるおそれがある（例示：図４Ｂの場合と同様）。しかし、本実施の形態では、事前に試料表面に保護膜８を成膜することにより、上述のように膜の崩れを抑えることができる。すなわち、カーテニングを低減しつつ、広い領域の薄膜サンプリングを可能とすることができる。
【００４５】
本発明は上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態は適宜変形又は変更され得ることは明らかである。
【符号の説明】
【００４６】
１、１０１ 試料
２、１０２ 第１本体部
３、１０３ 薄体部
３ａ、１０３ａ 第２本体部
４、１０４ 薄片部
４ａ、１０４ａ 第３本体部
８ 保護膜
１１、１１１ 薄膜部
１１１ａ 薄膜部
１１ａ 残余部
１２ 極薄膜部
１３ 解析対象物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過型電子顕微鏡用試料及びその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）の観察において、集束イオンビーム（ＦＩＢ：Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）を用いた薄片化によりＴＥＭ用試料の作製を行うことが知られている。例えば、図１Ａ〜図１Ｃ、図２Ａ〜図２Ｂ及び図３Ａ〜図３Ｂは、一般的なＦＩＢによるＴＥＭ用試料の作製方法を示す模式図である。
【０００３】
図１Ａに示すように、まず、試料１０１の上側からＦＩＢ＿Ｂ０を照射して、試料１０１を削る。それにより、図１Ｂに示すように、第１本体部１０２と薄体部１０３とを形成する。薄体部１０３は、第１本体部１０２から横方向に伸び、第１本体部１０２より薄い形状を有している。第１本体部１０２は、薄体部１０３を削り出したときの試料１０１の残余の部分である。薄体部１０３の横側及び下側で、薄体部１０３と結合している。
【０００４】
続いて、図１Ｃに示すように、試料１０１の上側からＦＩＢ＿Ｃ０を照射して、薄体部１０３を削り、第２本体部１０３ａと薄片部１０４とを形成する。薄片部１０４は、第２本体部１０３ａから横方向に伸び、第２本体部１０３ａより薄い形状を有している。第２本体部１０３ａは、薄片部１０４を削り出したときの薄体部１０３の残余の部分である。薄片部１０４の横側及び下側で、薄片部１０４と結合している。図１Ｃの工程を拡大して示したのが図２Ａ〜図２Ｂである。
【０００５】
ここで、図３Ａ（図２ＢのＰ０部分の拡大）に示すように、ＦＩＢ＿Ｃ０により、薄片部１０４を更に削る。それにより、図３Ｂに示すように、第３本体部１０４ａと薄膜部１１１とを形成する。薄膜部１１１は、第３本体部１０４ａから横方向に伸び、第３本体部１０４ａより薄い形状を有している。第３本体部１０４ａは、薄膜部１１１を削り出したときの薄片部１０４の残余の部分である。薄膜部１１１の横側及び下側で、薄膜部１１１と結合している。この薄膜部１１１の所定の箇所に、ＴＥＭによる解析対象物１１３が存在している。
【０００６】
ＦＩＢによる試料の薄片化では、試料の上側からビームを入射させたとき、試料内の構成によって材料が異なることにより研磨レートが変わる。そのため、試料内で膜厚のばらつきが発生する場合がある。そのような場合、元素分析の定量化を行おうとすると、その膜厚ばらつきにより分析の精度が大幅に低下する。この現象をカーテニングという。カーテニングを防止することが望まれる。
【０００７】
関連する技術として、特開平９−１４５５６７号公報（特許文献１）に透過型電子顕微鏡観察用試料の作製方法が開示されている。この透過型電子顕微鏡観察用試料の作製方法は、炭化水素を主成分とする有機分子ガスが存在する真空室内で、試料表面に電子ビームを照射することにより炭素皮膜を形成し、この炭素皮膜上からＡｒイオンビームを照射することにより、炭素皮膜被覆部以外の試料表面をエッチング除去し、炭素皮膜被覆部に、試料表面に垂直な柱状の観察部を形成する。
【０００８】
また、特開２００７−２９２５０７号公報（特許文献２）に透過型電子顕微鏡の試料作製方法および集束イオンビーム装置が開示されている。この透過型電子顕微鏡の試料作製方法は、試料を加工することによって、透過型電子顕微鏡による所望の観察箇所を含む薄片部を形成し、前記薄片部を含む前記試料表面に薄膜を成膜した後に、前記薄片部に対し集束イオンビームにより加工を施して、前記薄片部の一部の前記薄膜を除去し、前記透過型電子顕微鏡の観察試料とする。
【０００９】
また、第２６回分析電子顕微鏡討論会予稿集の“ＦＩＢ試料作製時における最近のダメージ低減テクニック”には、試料の裏側からＦＩＢを照射することでカーテニングが抑制されることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平９−１４５５６７号公報
【特許文献２】特開２００７−２９２５０７号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】完山正林、“ＦＩＢ試料作製時における最近のダメージ低減テクニック”、第２６回分析電子顕微鏡討論会予稿集（２０１０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記の一般的なＦＩＢによるＴＥＭ用試料の作製方法には以下の問題点が有ることが、発明者の研究により今回初めて明らかとなった。図４Ａ及び図４Ｂは、薄膜化における問題点を示す模式図である。薄膜部１１１を形成するとき、試料１の上側からビームを入射させると、薄片化されている箇所が二方向から崩れていく場合がある。例えば、図４Ａに示すように、薄膜部１１１を所望の厚みにするべく薄膜化を行っていると、薄片化されている箇所が、上方から崩れる（図中、Ｋ１で表示）のみでなく、側面方向からも崩れ始める（図中、Ｋ２で表示）。この場合、二方向から薄膜部１１１が崩れていくため、図４Ｂに示すように、薄膜部１１１ａの面積が小さくなってしまう。すなわち、広い範囲の薄片化が困難であり、最悪の場合、解析対象物１１３のある箇所が崩れることも起こり得る。したがって、最薄片化（例示：膜厚３０ｎｍ−１００ｎｍ）を行う場合、崩れの制御が極めて重要になる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以下に、発明を実施するための形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１４】
本発明の透過型電子顕微鏡用試料は、試料本体（４ａ）と、薄膜部（１１）と、保護膜（８）とを具備している。薄膜部（１１）は、試料本体（４ａ）から第１の向き(−Ｙ）に伸び、試料本体（４ａ）より薄い。保護膜（８）は、試料本体（４ａ）及び薄膜部（１１）の上側の表面に連続的に設けられ、薄膜部（１１）の主材料より固い。薄膜部（１１）は、保護膜（８）の下側に接した極薄膜部（１２）と、極薄膜部（１２）の下側に接した残余部（１１ａ）とを備えている。極薄膜部（１２）は、残余部（１１ａ）より薄い。極薄膜部（１２）は、保護膜（８）と接する部分を第１の辺とする三角形又は四角形の薄片形状を有している。極薄膜部（１２）は、第１の辺に交わり外側に露出した第２の辺と、第２の辺に交わり残余部（１１ａ）と結合する第３の辺とが成す角（α）が、０°より大きく１８０°より小さい。
【００１５】
本発明の透過型電子顕微鏡用試料では、極薄膜部（１２）上に、薄膜部（１１）の主材料より固い保護膜（８）が設けられている。そのため、所定形状の極薄膜部（１２）を横側からのビームによる加工で形成した場合、すなわち、第２の辺と第３の辺とが成す角（α）が０°より大きく１８０°より小さい所定形状の極薄膜部（１２）を有する場合でも、カーテニングを抑制しつつ極薄膜部（１２）の崩れも抑制されてその形状を保持することができる。それにより、広い面積での薄膜サンプリングが可能になる。
【００１６】
本発明の透過型電子顕微鏡用試料の作製方法は、保護膜（８）を形成する工程と；試料本体（４ａ）と薄膜部（１１）とを形成する工程と；極薄膜部（１２）を形成する工程とを具備している。保護膜（８）を形成する工程は、試料（１）の上側の表面に、試料（１）の主材料より固い保護膜（８）を形成する。試料本体（４ａ）と薄膜部（１１）とを形成する工程は、イオンビームを照射して試料（１）を削り、保護膜（８）を上側の表面に備える試料本体（４ａ）と、保護膜（８）を上側の表面に備え、試料本体（４ａ）から第１の向き（−Ｙ）に伸び、試料本体（４ａ）より薄い薄膜部（１１）とを形成する。極薄膜部（１２）を形成する工程は、試料本体（４ａ）と反対側の薄膜部（１１）の横側からイオンビームを照射して、薄膜部（１１）を薄くなるように削り、保護膜（８）の下側に接した極薄膜部（１２）を形成する。
【００１７】
本発明の透過型電子顕微鏡用試料の作製方法では、極薄膜部（１２）を形成する工程のとき、事前に、極薄膜部（１２）上に、薄膜部（１１）の主材料より固い保護膜（８）が設けられている。そのため、所定形状の極薄膜部（１２）を横側からのビームによる加工で形成した場合でも、カーテニングを抑制しつつ極薄膜部（１２）の崩れも抑制されてその形状を保持することができる。それにより、広い面積での薄膜サンプリングが可能になる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、過型電子顕微鏡用試料及びその作製方法において、カーテニングを抑制しつつ解析対象物付近の薄膜部分の崩れを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】図１Ａは一般的なＦＩＢによるＴＥＭ用試料の作製方法を示す模式図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは一般的なＦＩＢによるＴＥＭ用試料の作製方法を示す模式図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは一般的なＦＩＢによるＴＥＭ用試料の作製方法を示す模式図である。
【図２Ａ】図２Ａは一般的なＦＩＢによるＴＥＭ用試料の作製方法を示す模式図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは一般的なＦＩＢによるＴＥＭ用試料の作製方法を示す模式図である。
【図３Ａ】図３Ａは一般的なＦＩＢによるＴＥＭ用試料の作製方法を示す模式図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは一般的なＦＩＢによるＴＥＭ用試料の作製方法を示す模式図である。
【図４Ａ】図４Ａは薄膜化における問題点を示す模式図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは薄膜化における問題点を示す模式図である。
【図５Ａ】図５Ａは本発明の実施の形態に係る透過型電子顕微鏡用試料の構成を示す斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは本発明の実施の形態に係る透過型電子顕微鏡用試料の構成を示す側面図である。
【図６Ａ】図６Ａは本発明の実施の形態に係る透過型電子顕微鏡用試料の作製方法を示す模式図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは本発明の実施の形態に係る透過型電子顕微鏡用試料の作製方法を示す模式図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは本発明の実施の形態に係る透過型電子顕微鏡用試料の作製方法を示す模式図である。
【図６Ｄ】図６Ｄは本発明の実施の形態に係る透過型電子顕微鏡用試料の作製方法を示す模式図である。
【図７Ａ】図７Ａは本発明の実施の形態に係る透過型電子顕微鏡用試料の作製方法を示す模式図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは本発明の実施の形態に係る透過型電子顕微鏡用試料の作製方法を示す模式図である。
【図８Ａ】図８Ａは本発明の実施の形態に係る透過型電子顕微鏡用試料の作製方法を示す模式図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは本発明の実施の形態に係る透過型電子顕微鏡用試料の作製方法を示す模式図である。
【図９】図９は本発明の実施の形態に係る透過型電子顕微鏡用試料の作製方法を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の透過型電子顕微鏡用試料及びその作製方法の実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。
【００２１】
本発明の実施の形態に係る透過型電子顕微鏡用試料の構成について説明する。図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の実施の形態に係る透過型電子顕微鏡用試料の構成を示す斜視図及び側面図である。透過型電子顕微鏡用の試料１は、例えば略直方体形状の試料の一部が、集束イオンビーム（ＦＩＢ）等を用いて、ＴＥＭ観察可能な程度に薄く削り出された形状を有している。試料１は、第３本体部４ａと、薄膜部１１と、極薄膜部１２と、保護膜８とを具備している。更に、第１本体部２と、第２本体部３ａとを具備していても良い。
【００２２】
第１本体部２は、＋Ｙ方向に向かって段構造（昇段）を有している。その段構造には、第２本体部３ａが設けられている。第２本体部３ａは、第１本体部２の上部から横方向（−Ｙ方向）に伸び、第１本体部２より薄い板状の形状を有している。第１本体部２は、第２本体部３ａの横側（＋Ｙ側）及び下側（−Ｚ側）で、第２本体部３ａと結合している。
【００２３】
第２本体部３ａは、＋Ｙ方向に向かって段構造（昇段）を有している。その段構造には、第３本体部４ａが設けられている。第３本体部４ａは、第２本体部３ａの上部から横方向（−Ｙ方向）に伸び、第２本体部３ａより薄い板状の形状を有している。第２本体部３ａは、第３本体部４ａの横側（＋Ｙ側）及び下側（−Ｚ側）で、第３本体部４ａと結合している。
【００２４】
第３本体部４ａは、＋Ｙ方向に向かって段構造（昇段）を有している。その段構造には、薄膜部１１が設けられている。薄膜部１１は、第３本体部４ａの上部から横方向（−Ｙ方向）に伸び、第３本体部４ａより薄い板状の形状を有している。第３本体部４ａは、薄膜部１１の横側（＋Ｙ側）及び下側（−Ｚ側）で、薄膜部１１と結合している。
【００２５】
保護膜８は、少なくとも薄膜部１１及び第３本体部４ａの上側（＋Ｚ側）の表面を連続的に覆うように設けられている。更に、第２本体部３ａ及び第１本体部２の上側（＋Ｚ側）の表面を連続的に覆うように設けられていてもよい。
【００２６】
薄膜部１１は、極薄膜部１２と、残余部１１ａとを備えている。極薄膜部１２は、保護膜８の下側に接している。残余部１１ａは、極薄膜部１２の下側に接している。残余部１１ａは、一部、保護膜８の下側に接していてもよい。極薄膜部１２は、残余部１１ａより薄い。極薄膜部１２は、ＴＥＭ観察用の解析対象物１３を含んでいる。
【００２７】
極薄膜部１２は、保護膜８と接する部分を第１の辺（Ｙ方向）とする三角形又は四角形の薄片形状を有している。図５Ｂでは実線で三角形の場合を、二点鎖線で四角形の場合をそれぞれ例示している。極薄膜部１２は、その三角形又は四角形の内部に、ＴＥＭ観察用の解析対象物１３を含んでいる。第１の辺に交わり外側に露出した第２の辺（Ｚ方向の辺）と、第２の辺に交わり残余部１１ａと結合する第３の辺とが成す角αは、０°より大きく１８０°より小さい。また、極薄膜部１２の面積を広くしようとすれば、角αは４５°以上であることがより好ましい。薄膜部１１の強度を十分に維持（極薄膜部１２の面積を抑える）しようとすれば、各αは１３５°以下であることが好ましい。
【００２８】
保護膜８は、少なくとも薄膜部１１の主材料より硬度が固い材料で形成されている。ここで、薄膜部１１の主材料は、薄膜部１１の中で最も量の多い材料とする。更に、第３本体部４ａ及び第２本体部３ａの主材料より硬度が固い材料で形成されていてもよい。その場合、主材料は、薄膜部１１、第３本体部４ａ及び第２本体部３ａの中で最も量の多い材料とする。このような保護膜８は、薄膜部１１や極薄膜部１２を薄く削って行く場合でも、薄膜部１１や極薄膜部１２と比較して削られ難い。そのため、薄膜部１１や極薄膜部１２は、削られて極めて薄くなったとしても、相対的に削られる量が少ない保護膜８に保持・支持されるので、崩れ難くなる。すなわち、保護膜８は、薄膜部１１や極薄膜部１２の崩れを防止することができ好ましい。保護膜８は、薄膜部１１や極薄膜部１２と比較して削られ難いため、Ｘ方向の幅は、薄膜部１１や極薄膜部１２の厚み（Ｘ方向）と比較して、等しいか又は大きい。
【００２９】
例えば、薄膜部１１等の主材料がシリコンの場合、シリコンの硬度は４．０であることから、保護膜８の硬度は４．０より大きいことが好ましい。それにより、薄膜部１１や極薄膜部１２を薄く削って行くときに保護膜８が同様に削られて無くなってしまう、という状況を防止できる。硬度が大きい材料としては、Ｐｔ、Ｗ、Ｎｉ、ＳｉＣ、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）のうちの少なくとも一つを含む材料が例示される。特に、これらの材料は、硬度が４．０より大きい材料であり、主材料がシリコンの場合にも適している。
【００３０】
保護膜８の膜厚は、０．１μｍ以上、３μｍ以下であることが好ましい。０．１μｍより薄いと、保護膜８としての上記機能を果たせないからである。膜厚の上限は特に制限はないが、取り扱いの容易さを考慮すると、約３μｍ以下となる。
【００３１】
また、極薄膜部１２内の観察対象位置（解析対象物１３の位置）は、第１の辺（保護膜８）から０μｍより大きく５μｍ以下であることが好ましい。後述されるように、カーテニングの低減効果（試料の凹凸の影響の低減効果）を狙う場合、その効果は、試料表面付近（例示：表面から５μｍ以内）に解析対象物１３がある場合に大きいと考えられるからである。それにより、カーテニングを低減しつつ、広い領域の薄膜サンプリングを可能とすることができる。
【００３２】
次に、本発明の実施の形態に係る透過型電子顕微鏡用試料の作製方法について説明する。図６Ａ〜図６Ｄ、図７Ａ〜図７Ｂ、図８Ａ〜図８Ｂ及び図９は、本発明の実施の形態に係る透過型電子顕微鏡用試料の作製方法を示す模式図である。
【００３３】
図６Ａに示すように、まず、試料１の上側の表面に保護膜８を形成する。例えば、保護膜用のＰｔやＷのターゲットをスパッタリングＡ１して、保護膜８としてＰｔ膜やＷ膜を成膜する。
【００３４】
次に、図６Ｂに示すように、試料１の上側からＦＩＢ＿Ｂ１を照射して、保護膜８が成膜された試料１を削る。それにより、図６Ｃに示すように、第１本体部２と薄体部３とを形成する。薄体部３は、保護膜８を表面に備え、第１本体部２から横方向（−Ｙ方向）に伸び、第１本体部２より薄い形状を有している。第１本体部２は、薄体部３を削り出したときの試料１の残余の部分であり、保護膜８を表面に備えている。薄体部３の横側（＋Ｙ側）及び下側（−Ｚ側）で、薄体部３と結合している。
【００３５】
続いて、図６Ｄに示すように、試料１の横側（薄体部３に対して、第１本体部２との結合部分と反対の側；−Ｙ側）から、＋Ｙ方向の成分を有する向きに、ＦＩＢ＿Ｃ１を照射して、薄体部３を削る。それにより、第２本体部３ａと薄片部４とを形成する。薄片部４は、保護膜８を表面に備え、第２本体部３ａから横方向（−Ｙ方向）に伸び、第２本体部３ａより薄い形状を有している。第２本体部３ａは、薄片部４を削り出したときの薄体部３の残余の部分であり、保護膜８を表面に備えている。薄片部４の横側（＋Ｙ側）及び下側（−Ｚ側）で、薄片部４と結合している。図６Ｄの工程を拡大して示したのが図７Ａ〜図７Ｂである。
【００３６】
ここで、試料１の横側から、ＦＩＢを照射するのは、カーテニングによる分析精度低下（試料の凹凸の影響）の問題を解決するためである。発明者の研究により、試料の上側からＦＩＢを照射した場合に発生するカーテニングは、試料の横側からＦＩＢを照射することにより、大幅に低減できることが判明した。従って、少なくとも図６Ｄの工程以降において、横側からＦＩＢを照射することにより、カーテニングを大幅に抑制することができる。
【００３７】
更に、図８Ａ（図７ＢのＰ１部分の拡大）に示すように、試料１の横側（−Ｙ側）から、＋Ｙ方向の成分を有する向きに、ＦＩＢ＿Ｃ１を照射して、薄片部４を削る。それにより、図８Ｂに示すように、第３本体部４ａと薄膜部１１とを形成する。薄膜部１１は、保護膜８を表面に備え、第３本体部４ａから横方向（−Ｙ方向）に伸び、第３本体部４ａより薄い形状を有している。第３本体部４ａは、薄膜部１１を削り出したときの薄片部４の残余の部分であり、保護膜８を表面に備えている。薄膜部１１の横側（＋Ｙ側）及び下側（−Ｚ側）で、薄膜部１１と結合している。
【００３８】
更に、図９（図８ＢのＱ１部分の拡大）に示すように、試料１の横側（−Ｙ側）から、＋Ｙ方向の成分を有する向きに、ＦＩＢ＿Ｃ１を照射して、薄膜部１１を削る。それにより、極薄膜部１２と残余部１１ａを形成する。極薄膜部１２は、保護膜８の下側に接し、残余部１１ａから横方向（−Ｙ方向）に伸び、残余部１１ａより薄い形状を有している。残余部１１ａは、極薄膜部１２を削り出したときの薄膜部１１の残余の部分であり、保護膜８を表面に備えている場合もある。極薄膜部１２の横側（＋Ｙ側）及び下側（−Ｚ側）で、極薄膜部１２と結合している。この極薄膜部１２の所定の箇所が、ＴＥＭによる解析対象物１３となる。
【００３９】
このとき、保護膜８は、薄膜部１１や極薄膜部１２と比較して削られ難いため、Ｘ方向の幅は、薄膜部１１や極薄膜部１２の厚み（Ｘ方向）と比較して、等しいか又は大きくなっている。すなわち、保護膜８は、極薄膜部１２の上側（＋Ｚ側）において、±Ｘ方向に張り出している場合がある。また、保護膜８は、必ずしも図６Ａで示す段階で成膜しなくても良く、他の箇所に影響しなければ図６Ｃや図６Ｄで示す段階で成膜しても良い。
【００４０】
ここで、ＦＩＢ＿Ｃ１を照射する横側の向きは、いずれの場合にも、少なくとも＋Ｙ方向（横方向）の成分を有している。そして、更に、仰角０°以上９０°未満（上側（＋Ｚ側）に０°以上９０°未満）、又は、俯角０°以上９０°未満（下側（−Ｚ側）に０°以上９０°未満）の角度範囲であることが好ましい。このとき、ＦＩＢ＿Ｃ１は、Ｘ軸上を平行移動し、ＹＺ平面内で上記所定の角度範囲内を向いて照射される。例えば、図９に示すように、ＦＩＢ＿Ｃ１１を照射する向きは、−Ｙ方向の成分を有し、かつ、俯角０°以上９０°未満（下側（−Ｚ側）に０°以上９０°未満）の角度範囲である。ＦＩＢ＿Ｃ１２を照射する向きは、−Ｙ方向の成分を有し、仰角０°（又は俯角０°）の角度範囲である。ＦＩＢ＿Ｃ１３を照射する向きは、−Ｙ方向の成分を有し、かつ、仰角０°以上９０°未満（上側（＋Ｚ側）に０°以上９０°未満）の角度範囲である。
【００４１】
このとき、図９に例示される極薄膜部１２の形状（実線及び二点鎖線；第２の辺と第３の辺との成す角α）は、ＦＩＢ＿Ｃ１２〜ＦＩＢ＿Ｃ１３のような水平〜上向きのＦＩＢを照射することにより形成することができる。なお、上記ＦＩＢの照射の角度範囲は、極薄膜部１２の面積を広くしようとすれば、仰角４５°以下であることがより好ましい。また、薄膜部１１の強度を十分に維持（極薄膜部１２の面積を抑える）しようとすれば、俯角４５°以下であることが好ましい。
【００４２】
以上のようにして、本発明の実施の形態に係る透過型電子顕微鏡用試料の作製方法が実施される。すなわち、極薄膜部１２が、極薄膜部１２の下側に接した薄膜部１１の残余部１１ａより薄く、保護膜８と接する部分を第１の辺とする三角形又は四角形の薄片形状を有し、第１の辺と交わり外側に露出した第２の辺と、第２の辺と交わり残余部１１ａと結合する第３の辺とが成す角が０°より大きく１８０°より小さい、ように透過型電子顕微鏡用の試料が作製される。
【００４３】
本実施の形態では、薄膜化を進める工程でのＦＩＢの照射を阻害しない位置（極薄膜部１２の表面）に、事前に保護膜８が成膜されている。そのため、ＦＩＢを照射する時、極薄膜部１２の近傍が極めて薄い形状になっても、保護膜８が極薄膜部１２を支持・保持している。すなわち、保護膜８が極薄膜部１２での膜の崩れを抑える支持体として機能している。それにより、この横方向（＋Ｙ方向あるいは側面方向）からＦＩＢを入射して加工したとき、極薄膜部１２での膜の崩れは、この横方向（−Ｙ方向あるいは側面方向）からのみになる。従って、極薄膜部１２の領域を広く形成・維持することができる。その結果、広い領域の薄膜サンプリングが可能になる。
【００４４】
また、本実施の形態では、ＴＥＭ用試料の薄膜（例示：極薄膜部１２）を、ＦＩＢを用いて作製するとき、横方向（＋Ｙ方向あるいは側面方向）からビームを入射させて、カーテニングの低減効果（試料の凹凸の影響の低減）を狙っている。このとき、試料表面付近（例示：表面から５μｍ以内）に解析対象物１３がある場合、角部の薄片化が必要となり（例示：図４Ａの場合と同様）、薄片化時に膜が崩れて解析対象物１３が破壊されるおそれがある（例示：図４Ｂの場合と同様）。しかし、本実施の形態では、事前に試料表面に保護膜８を成膜することにより、上述のように膜の崩れを抑えることができる。すなわち、カーテニングを低減しつつ、広い領域の薄膜サンプリングを可能とすることができる。
【００４５】
本発明は上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態は適宜変形又は変更され得ることは明らかである。
【符号の説明】
【００４６】
１、１０１ 試料
２、１０２ 第１本体部
３、１０３ 薄体部
３ａ、１０３ａ 第２本体部
４、１０４ 薄片部
４ａ、１０４ａ 第３本体部
８ 保護膜
１１、１１１ 薄膜部
１１１ａ 薄膜部
１１ａ 残余部
１２ 極薄膜部
１３ 解析対象物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料本体と、
前記試料本体から第１の向きに伸び、前記試料本体より薄い薄膜部と、
前記試料本体及び前記薄膜部の上側の表面に連続的に設けられ、前記薄膜部の主材料より固い保護膜と
を具備し、
前記薄膜部は、
前記保護膜の下側に接した極薄膜部と、
前記極薄膜部の下側に接した残余部と
を備え、
前記極薄膜部は、
前記残余部より薄く、
前記保護膜と接する部分を第１の辺とする三角形又は四角形の薄片形状を有し、
前記第１の辺に交わり外側に露出した第２の辺と、前記第２の辺に交わり前記残余部と結合する第３の辺とが成す角が、０°より大きく１８０°より小さい
透過型電子顕微鏡用試料。
【請求項２】
請求項１に記載の透過型電子顕微鏡用試料において、
前記薄膜部の主材料はシリコンであり、前記保護膜は硬度が４．０より大きい
透過型電子顕微鏡用試料。
【請求項３】
請求項２に記載の透過型電子顕微鏡用試料において、
前記保護膜の膜厚は、０．１μｍ以上、３μｍ以下である
透過型電子顕微鏡用試料。
【請求項４】
請求項１に記載の透過型電子顕微鏡用試料において、
前記保護膜は、Ｐｔ、Ｗ、Ｎｉ、ＳｉＣ、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）のうちの少なくとも一つを含む
透過型電子顕微鏡用試料。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の透過型電子顕微鏡用試料において、
前記極薄膜部内の観察対象位置は、前記保護膜から０μｍより大きく５μｍ以下である
透過型電子顕微鏡用試料。
【請求項６】
試料の上側の表面に、前記試料の主材料より固い保護膜を形成する工程と、
イオンビームを照射して前記試料を削り、前記保護膜を上側の表面に備える試料本体と、前記保護膜を上側の表面に備え、前記試料本体から第１の向きに伸び、前記試料本体より薄い薄膜部とを形成する工程と、
前記試料本体と反対側の前記薄膜部の横側からイオンビームを照射して、前記薄膜部を薄くなるように削り、前記保護膜の下側に接した極薄膜部を形成する工程と
を具備する
透過型電子顕微鏡用試料の作製方法。
【請求項７】
請求項６に記載の透過型電子顕微鏡用試料の作製方法において、
前記極薄膜部を形成する工程は、
前記横側から、前記第１の向きと逆向きの第２の向き、かつ、仰角０°以上９０°未満又は俯角０°以上９０°未満の角度範囲で、前記薄膜部にイオンビームを照射する工程を含む
透過型電子顕微鏡用試料の作製方法。
【請求項８】
請求項７に記載の透過型電子顕微鏡用試料の作製方法において、
前記極薄膜部を形成する工程は、
前記極薄膜部が、
前記極薄膜部の下側に接した前記薄膜部の残余部より薄く、
前記保護膜と接する部分を第１の辺とする三角形又は四角形の薄片形状を有し、
前記第１の辺と交わり外側に露出した第２の辺と、前記第２の辺と交わり前記残余部と結合する第３の辺とが成す角が、０°より大きく１８０°より小さい
ように前記極薄膜部を形成する工程を含む
透過型電子顕微鏡用試料の作製方法。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれか一項に記載の透過型電子顕微鏡用試料の作製方法において、
前記試料の主材料はシリコンであり、前記保護膜は硬度が４．０より大きい
透過型電子顕微鏡用試料の作製方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の透過型電子顕微鏡用試料の作製方法において、
前記保護膜の膜厚は、０．１μｍ以上、３μｍ以下である
透過型電子顕微鏡用試料の作製方法。
【請求項１１】
請求項６に記載の透過型電子顕微鏡用試料の作製方法において、
前記保護膜は、Ｐｔ、Ｗ、Ｎｉ、ＳｉＣ、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）のうちの少なくとも一つを含む
透過型電子顕微鏡用試料の作製方法。
【請求項１２】
請求項６乃至１１のいずれか一項に記載の透過型電子顕微鏡用試料の作製方法において、
前記極薄膜部内の観察対象位置は、前記保護膜から０μｍより大きく５μｍ以下である
透過型電子顕微鏡用試料の作製方法。
【請求項１】
試料本体と、
前記試料本体から第１の向きに伸び、前記試料本体より薄い薄膜部と、
前記試料本体及び前記薄膜部の上側の表面に連続的に設けられ、前記薄膜部の主材料より固い保護膜と
を具備し、
前記薄膜部は、
前記保護膜の下側に接した極薄膜部と、
前記極薄膜部の下側に接した残余部と
を備え、
前記極薄膜部は、
前記残余部より薄く、
前記保護膜と接する部分を第１の辺とする三角形又は四角形の薄片形状を有し、
前記第１の辺に交わり外側に露出した第２の辺と、前記第２の辺に交わり前記残余部と結合する第３の辺とが成す角が、０°より大きく１８０°より小さい
透過型電子顕微鏡用試料。
【請求項２】
請求項１に記載の透過型電子顕微鏡用試料において、
前記薄膜部の主材料はシリコンであり、前記保護膜は硬度が４．０より大きい
透過型電子顕微鏡用試料。
【請求項３】
請求項２に記載の透過型電子顕微鏡用試料において、
前記保護膜の膜厚は、０．１μｍ以上、３μｍ以下である
透過型電子顕微鏡用試料。
【請求項４】
請求項１に記載の透過型電子顕微鏡用試料において、
前記保護膜は、Ｐｔ、Ｗ、Ｎｉ、ＳｉＣ、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）のうちの少なくとも一つを含む
透過型電子顕微鏡用試料。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の透過型電子顕微鏡用試料において、
前記極薄膜部内の観察対象位置は、前記保護膜から０μｍより大きく５μｍ以下である
透過型電子顕微鏡用試料。
【請求項６】
試料の上側の表面に、前記試料の主材料より固い保護膜を形成する工程と、
イオンビームを照射して前記試料を削り、前記保護膜を上側の表面に備える試料本体と、前記保護膜を上側の表面に備え、前記試料本体から第１の向きに伸び、前記試料本体より薄い薄膜部とを形成する工程と、
前記試料本体と反対側の前記薄膜部の横側からイオンビームを照射して、前記薄膜部を薄くなるように削り、前記保護膜の下側に接した極薄膜部を形成する工程と
を具備する
透過型電子顕微鏡用試料の作製方法。
【請求項７】
請求項６に記載の透過型電子顕微鏡用試料の作製方法において、
前記極薄膜部を形成する工程は、
前記横側から、前記第１の向きと逆向きの第２の向き、かつ、仰角０°以上９０°未満又は俯角０°以上９０°未満の角度範囲で、前記薄膜部にイオンビームを照射する工程を含む
透過型電子顕微鏡用試料の作製方法。
【請求項８】
請求項７に記載の透過型電子顕微鏡用試料の作製方法において、
前記極薄膜部を形成する工程は、
前記極薄膜部が、
前記極薄膜部の下側に接した前記薄膜部の残余部より薄く、
前記保護膜と接する部分を第１の辺とする三角形又は四角形の薄片形状を有し、
前記第１の辺と交わり外側に露出した第２の辺と、前記第２の辺と交わり前記残余部と結合する第３の辺とが成す角が、０°より大きく１８０°より小さい
ように前記極薄膜部を形成する工程を含む
透過型電子顕微鏡用試料の作製方法。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれか一項に記載の透過型電子顕微鏡用試料の作製方法において、
前記試料の主材料はシリコンであり、前記保護膜は硬度が４．０より大きい
透過型電子顕微鏡用試料の作製方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の透過型電子顕微鏡用試料の作製方法において、
前記保護膜の膜厚は、０．１μｍ以上、３μｍ以下である
透過型電子顕微鏡用試料の作製方法。
【請求項１１】
請求項６に記載の透過型電子顕微鏡用試料の作製方法において、
前記保護膜は、Ｐｔ、Ｗ、Ｎｉ、ＳｉＣ、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）のうちの少なくとも一つを含む
透過型電子顕微鏡用試料の作製方法。
【請求項１２】
請求項６乃至１１のいずれか一項に記載の透過型電子顕微鏡用試料の作製方法において、
前記極薄膜部内の観察対象位置は、前記保護膜から０μｍより大きく５μｍ以下である
透過型電子顕微鏡用試料の作製方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１３２８１３（Ｐ２０１２−１３２８１３Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８５８６３（Ｐ２０１０−２８５８６３）
【出願日】平成２２年１２月２２日（２０１０．１２．２２）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２２日（２０１０．１２．２２）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
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