JP2006071339A - Analytical sample, sample preparing method and sample analyzing method - Google Patents

Analytical sample, sample preparing method and sample analyzing method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sample preparing method capable of forming an analytical sample containing a film to be analyzed having a minute film thickness without changing the crystal structure of the film to be analyzed. <P>SOLUTION: After a laminated film 1Z is formed, first and second soluble films 20Z and 30Z are selectively removed partially in its thickness direction using an FIB method so as to respectively leave first and second adjacent parts 23 and 33 adjacent to the film 10 to be analyzed. The first and second adjacent parts 23 and 33 are partially dissolved and removed in its thickness direction using a solvent capable of dissolving the first and second soluble films 20Z and 30Z to further reduce the thicknesses t21 and t31 precisely. By this method, the analytical sample 1 suitable for performing analysis using, for example TEM can be prepared. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、解析対象膜を含む解析用試料ならびに、この解析用試料を作製するための試料作製方法およびこの解析用試料の解析を行う試料解析方法に関する。   The present invention relates to an analysis sample including a film to be analyzed, a sample preparation method for preparing the analysis sample, and a sample analysis method for analyzing the analysis sample.

従来より、薄膜形成プロセスを利用して形成される薄膜磁気ヘッドや半導体デバイス等の電子・磁気デバイス(以下、薄膜デバイスという。)においては、各種の薄膜パターンが多用されている。例えば、薄膜磁気ヘッドでは磁性薄膜等を積層した磁気抵抗効果(MR;Magnetoresistive)素子が用いられ、半導体デバイスにおいては、導電性薄膜からなる配線パターンが用いられる。このような各種の薄膜パターンを解析対象膜として、その特定領域の結晶粒径や組成分析などの解析をおこなう場合、一般的には透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)を用いる。但し、TEMを用いる場合には、解析対象膜における解析対象領域の膜厚を、電子が透過可能な程度(例えば数百nm程度)に薄く加工する必要がある。   Conventionally, various thin film patterns have been widely used in electronic and magnetic devices (hereinafter referred to as thin film devices) such as thin film magnetic heads and semiconductor devices formed using a thin film formation process. For example, a magnetoresistive (MR) element in which a magnetic thin film or the like is laminated is used in a thin film magnetic head, and a wiring pattern made of a conductive thin film is used in a semiconductor device. When such various thin film patterns are used as analysis target films and analysis such as crystal grain size and composition analysis of the specific region is performed, a transmission electron microscope (TEM) is generally used. However, when TEM is used, it is necessary to process the film thickness of the analysis target region in the analysis target film so as to be thin enough to transmit electrons (for example, about several hundred nm).

TEM観察に適した厚みをなす解析対象膜を有する解析用試料の作製方法としては、集束イオンビーム(Focused Ion Beam)の照射によりエッチングをおこなう方法(FIBエッチング法)を利用したものが一般的である(例えば特許文献1参照。)。FIBエッチング法によれば、解析対象膜を有する解析用試料における特定領域(解析対象領域)のみを比較的均一に薄型加工することができる。
特開平8−261894号公報
As a method for producing an analysis sample having an analysis target film having a thickness suitable for TEM observation, a method using etching (FIB etching method) in which etching is performed by irradiation with a focused ion beam (FIB etching method) is generally used. Yes (see, for example, Patent Document 1). According to the FIB etching method, only a specific region (analysis target region) in the analysis sample having the analysis target film can be thinned relatively uniformly.
JP-A-8-261894

ところで、近年、薄膜デバイスの小型化に伴い、それに含まれる薄膜パターンの薄型化が著しく進んでおり、例えば20nm以下の膜厚となっているものもある。このため、薄膜パターンの結晶粒径や組成分布などの物性が、薄膜デバイスとしての諸特性に対して従来よりも大きな影響を与えるようになってきている。こうした状況から、薄膜デバイスを構成する薄膜パターンに関し、特定領域の結晶粒径や組成分布などの物性を、より正確に解析する必要性が高まっている。   By the way, in recent years, with the miniaturization of a thin film device, the thin film pattern included therein has been remarkably reduced in thickness, and for example, there is a film having a thickness of 20 nm or less. For this reason, physical properties such as the crystal grain size and composition distribution of the thin film pattern have a greater influence on various characteristics as a thin film device than ever before. Under such circumstances, there is an increasing need for more accurate analysis of physical properties such as crystal grain size and composition distribution in a specific region with respect to the thin film pattern constituting the thin film device.

しかしながら、上記のようなFIBエッチング法では、加工対象物の膜厚を約50nmとするのが限界である。これ以上薄くしようとすると、解析対象膜となるべき加工対象物がイオンビームによってダメージを受けてしまい、本来の結晶構造が損なわれてしまうからである。通常、薄膜デバイスにおける薄膜パターン(解析対象膜)は、保護膜等の非解析対象膜によって両面が覆われた状態となっている。このため、FIBエッチング法によってTEM観察に適した解析用試料を作製しようとすると、解析対象膜の膜厚がFIBエッチング法の加工限度を下回る(例えば50nm未満の)場合には、その解析対象領域においても解析対象膜を覆う非解析対象膜を十分に除去することができない。すなわち、解析対象膜が非解析対象膜に覆われた状態のままとなる。ここで、残存する非解析対象膜の膜厚が解析対象膜の膜厚と比べて著しく大きくなってしまうと、後出の図7(B)に示したようにモアレ像(縞模様の像)が発生し、解析対象膜の結晶粒径などを正確に測定できないなどの支障を来すこととなる。   However, in the FIB etching method as described above, the film thickness of the processing object is limited to about 50 nm. This is because if the film is made thinner than this, the object to be processed to be the analysis target film is damaged by the ion beam, and the original crystal structure is damaged. Usually, a thin film pattern (analysis target film) in a thin film device is in a state where both surfaces are covered with a non-analysis target film such as a protective film. Therefore, when an analysis sample suitable for TEM observation is prepared by the FIB etching method, if the film thickness of the analysis target film is lower than the processing limit of the FIB etching method (for example, less than 50 nm), the analysis target region However, the non-analysis target film covering the analysis target film cannot be sufficiently removed. That is, the analysis target film remains covered with the non-analysis target film. Here, when the film thickness of the remaining non-analysis target film becomes significantly larger than the film thickness of the analysis target film, a moire image (a striped pattern image) as shown in FIG. Occurs, which causes a problem that the crystal grain size of the analysis target film cannot be measured accurately.

FIB法の替わりにアルゴンイオンミリングをおこなうようにすれば、解析用試料の全体の厚みを30nm程度まで薄くすることができる。しかし、この場合にはある領域の厚みを均一化することが困難であり、解析結果の正確性に欠ける。   If argon ion milling is performed instead of the FIB method, the entire thickness of the analysis sample can be reduced to about 30 nm. However, in this case, it is difficult to make the thickness of a certain region uniform, and the accuracy of the analysis result is lacking.

また、化学エッチングを利用する方法によれば、解析用試料を比較的均一に薄くすることができるものの、特定の領域のみをエッチングすることが難しく、解析用試料全体が薄くなってしまう。したがって、解析用試料自体の扱いが難しいうえ、解析をおこなう段階において所望の解析対象領域を特定することが困難である。   Further, according to the method using chemical etching, the analysis sample can be made relatively thin, but it is difficult to etch only a specific region, and the entire analysis sample becomes thin. Therefore, it is difficult to handle the analysis sample itself, and it is difficult to specify a desired analysis target region at the stage of analysis.

本発明はかかる問題に鑑みてなされたもので、その第1の目的は、微小な膜厚を有する解析対象膜を含み、その解析対象膜の正確な解析に適した解析用試料を提供することにある。本発明の第2の目的は、上記の解析用試料を、解析対象膜の結晶構造を変化させることなく、より高精度に形成することのできる試料作製方法を提供することにある。本発明の第3の目的は、上記のような試料作製方法により作製した解析用試料を解析するための試料解析方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and a first object thereof is to provide an analysis sample including an analysis target film having a minute film thickness and suitable for accurate analysis of the analysis target film. It is in. A second object of the present invention is to provide a sample preparation method capable of forming the analysis sample with higher accuracy without changing the crystal structure of the analysis target film. A third object of the present invention is to provide a sample analysis method for analyzing an analysis sample prepared by the sample preparation method as described above.

本発明の解析用試料は、解析対象領域および、この解析対象領域以外の支持領域を含む解析対象膜と、この解析対象膜を挟んで対向する第1および第2の支持層とを含み、これら第1および第2の支持層が、それぞれ、支持領域に対応する領域においてのみ設けられ、または、支持領域に対応する領域よりも解析対象領域に対応する領域において小さな厚みを有するように設けられ、解析対象膜が、成膜時の結晶構造と同等の結晶構造を保持するようにしたものである。ここで、「成膜時の結晶構造と同等」とは、本解析用試料における解析対象膜について、成膜時と同等のTEM観察像が得られることを意味する。   The analysis sample of the present invention includes an analysis target region, an analysis target film including a support region other than the analysis target region, and first and second support layers facing each other with the analysis target film interposed therebetween. The first and second support layers are each provided only in the region corresponding to the support region, or provided so as to have a smaller thickness in the region corresponding to the analysis target region than the region corresponding to the support region, The analysis target film retains a crystal structure equivalent to the crystal structure at the time of film formation. Here, “equivalent to the crystal structure at the time of film formation” means that a TEM observation image equivalent to that at the time of film formation can be obtained for the analysis target film in the sample for analysis.

本発明の解析用試料では、解析対象膜を挟んで対向する第1および第2の支持層が、それぞれ、支持領域に対応する領域においてのみ設けられ、または、支持領域に対応する領域よりも解析対象領域に対応する領域において薄くなるように設けられているので、厚みの非常に薄い解析対象膜であっても支持領域において第1および第2の支持層によって支持されるうえ、解析対象領域における解析対象膜の解析をおこなうことが可能となっている。さらに、解析対象膜が成膜時の結晶構造と同等の結晶構造を保持するようにしたので、成膜当初の解析対象膜における結晶構造および諸物性についての解析が可能となっている。   In the analysis sample of the present invention, the first and second support layers facing each other across the analysis target film are provided only in the region corresponding to the support region, or the analysis is performed more than the region corresponding to the support region. Since the thin film is provided in the region corresponding to the target region, even the very thin analysis target film is supported by the first and second support layers in the support region, and in the analysis target region. It is possible to analyze the analysis target film. Furthermore, since the analysis target film has a crystal structure equivalent to the crystal structure at the time of film formation, the crystal structure and various physical properties of the analysis target film at the time of film formation can be analyzed.

本発明の試料作製方法は、以下に示す(1)から(3)の各工程を含むようにしたものである。
(1)第1の可溶膜の上に、解析対象領域およびこの解析対象領域以外の支持領域を含む解析対象膜と、第2の可溶膜とを順に積層する第1工程。
(2)ドライエッチング法を用いて、解析対象領域における解析対象膜と隣接する第1および第2の隣接部分をそれぞれ残すように第1および第2の可溶膜の厚み方向の一部をそれぞれ除去することにより、解析対象領域において、解析対象膜と第1および第2の隣接部分とを挟んで対向する第1および第2の凹部を形成する第2工程。
(3)第1および第2の可溶膜を溶解可能な溶剤を用いて、第1および第2の可溶膜のうち、支持領域に対応する部分をそれぞれ残しつつ第1および第2の隣接部分における厚み方向の少なくとも一部をそれぞれ溶解除去することにより、解析用試料を形成する第3工程。
ここで、「可溶膜」とは、所定の溶剤によって溶解することのできる無機材料または有機材料からなる膜である。
The sample preparation method of the present invention includes the following steps (1) to (3).
(1) The 1st process of laminating | stacking in order the analysis object film | membrane containing a support area | region other than an analysis object area | region and this analysis object area | region, and a 2nd soluble film | membrane on a 1st soluble film | membrane.
(2) Using the dry etching method, a part of the first and second soluble films in the thickness direction is left so as to leave the first and second adjacent portions adjacent to the analysis target film in the analysis target region, respectively. A second step of forming first and second recesses facing each other with the analysis target film and the first and second adjacent portions sandwiched in the analysis target region by removing.
(3) Using a solvent capable of dissolving the first and second soluble membranes, the first and second adjacent membranes while leaving portions corresponding to the support regions of the first and second soluble membranes, respectively. A third step of forming a sample for analysis by dissolving and removing at least a portion of the portion in the thickness direction.
Here, the “soluble film” is a film made of an inorganic material or an organic material that can be dissolved by a predetermined solvent.

本発明の試料作製方法では、上記の各工程を含むことにより、解析対象膜がエネルギービームの照射の影響を受けることなく、第1および第2の可溶膜のうちの解析対象領域に対応する部分(第1および第2の隣接部分)が薄型化されるので、成膜時と同等の結晶構造をなす解析対象膜を備えた解析用試料が形成される。さらに、第1および第2の可溶膜のうち、支持領域に対応する部分をそれぞれ残すようにしたので、支持領域において解析対象膜が第1および第2の可溶膜によって支持された解析用試料となり、取扱いが容易となると共に、解析対象領域の判別が容易となる。   In the sample preparation method of the present invention, the analysis target film corresponds to the analysis target region of the first and second soluble films without being affected by the irradiation of the energy beam by including the above steps. Since the portion (the first and second adjacent portions) is thinned, an analysis sample including an analysis target film having a crystal structure equivalent to that at the time of film formation is formed. Further, since the portions corresponding to the support region are left out of the first and second soluble membranes, the analysis target membrane is supported by the first and second soluble membranes in the support region. The sample becomes easy to handle, and the analysis target region can be easily identified.

本発明の試料作製方法では、アルゴン(Ar)を1%以上含む酸化アルミニウムを用いて第1および第2の可溶膜を形成することが望ましい。その場合、溶剤として、水酸化ナトリウム(NaOH)溶液を用いることが望ましい。   In the sample preparation method of the present invention, it is desirable to form the first and second soluble films using aluminum oxide containing 1% or more of argon (Ar). In that case, it is desirable to use a sodium hydroxide (NaOH) solution as a solvent.

また、本発明の試料作製では、第2工程において、集束イオンビームを照射することにより第1および第2の凹部を形成し、第1および第2の可溶膜のうちの第1および第2の隣接部分の厚みを50nm以上とすることが望ましい。   In the sample preparation according to the present invention, in the second step, the first and second recesses are formed by irradiating the focused ion beam, and the first and second soluble films of the first and second soluble films are formed. It is desirable that the thickness of the adjacent portion of the be 50 nm or more.

本発明に係る試料解析方法は、解析用試料の作製をおこなう試料作製工程と、透過型電子顕微鏡を用いて解析用試料を解析する試料解析工程とを含むようにしたものである。上記試料作製工程は、以下に示す(1)から(3)の各工程を含んでいる。
(1)第1の可溶膜の上に、解析対象領域およびこの解析対象領域以外の支持領域を含む解析対象膜と、第2の可溶膜とを順に積層する第1工程。
(2)ドライエッチング法を用いて、解析対象領域における解析対象膜と隣接する第1および第2の隣接部分をそれぞれ残すように第1および第2の可溶膜の厚み方向の一部をそれぞれ除去することにより、解析対象領域において、解析対象膜と第1および第2の隣接部分とを挟んで対向する第1および第2の凹部を形成する第2工程。
(3)第1および第2の可溶膜を溶解可能な溶剤を用いて、第1および第2の可溶膜のうち、支持領域に対応する部分をそれぞれ残しつつ第1および第2の隣接部分における厚み方向の少なくとも一部をそれぞれ溶解除去することにより、解析用試料を形成する第3工程。
The sample analysis method according to the present invention includes a sample preparation step of preparing an analysis sample and a sample analysis step of analyzing the analysis sample using a transmission electron microscope. The sample preparation process includes the following processes (1) to (3).
(1) The 1st process of laminating | stacking in order the analysis object film | membrane containing a support area | region other than an analysis object area | region and this analysis object area | region, and a 2nd soluble film | membrane on a 1st soluble film | membrane.
(2) Using the dry etching method, a part of the first and second soluble films in the thickness direction is left so as to leave the first and second adjacent portions adjacent to the analysis target film in the analysis target region, respectively. A second step of forming first and second recesses facing each other with the analysis target film and the first and second adjacent portions sandwiched in the analysis target region by removing.
(3) Using a solvent capable of dissolving the first and second soluble membranes, the first and second adjacent membranes while leaving portions corresponding to the support regions of the first and second soluble membranes, respectively. A third step of forming a sample for analysis by dissolving and removing at least a portion of the portion in the thickness direction.

本発明の試料解析方法では、試料作製工程において、解析対象膜がエネルギービームの照射の影響を受けることなく、第1および第2の可溶膜のうちの解析対象領域に対応する部分(第1および第2の隣接部分)が薄型化されるので、成膜時と同等の結晶構造をなす解析対象膜を備えた解析用試料が形成される。さらに、第1および第2の可溶膜のうち、支持領域に対応する部分をそれぞれ残すようにしたので、支持領域において解析対象膜が第1および第2の可溶膜によって支持された解析用試料となり、取扱いが容易となると共に、解析対象領域の判別が容易となる。試料解析工程において、この解析用試料を透過型電子顕微鏡を用いて解析するようにしたので、成膜当初の解析対象膜における結晶構造および諸物性についての解析が、従来よりも簡便におこなわれる。   In the sample analysis method of the present invention, in the sample preparation step, the analysis target film is not affected by the irradiation of the energy beam, and the portion corresponding to the analysis target region in the first and second soluble films (first And the second adjacent portion) are reduced in thickness, so that an analysis sample including an analysis target film having a crystal structure equivalent to that at the time of film formation is formed. Further, since the portions corresponding to the support region are left out of the first and second soluble membranes, the analysis target membrane is supported by the first and second soluble membranes in the support region. The sample becomes easy to handle, and the analysis target region can be easily identified. In the sample analysis step, the analysis sample is analyzed using a transmission electron microscope, so that the analysis of the crystal structure and various physical properties of the analysis target film at the beginning of film formation can be performed more easily than before.

本発明の解析用試料によれば、解析対象領域および、この解析対象領域以外の支持領域を含む解析対象膜と、この解析対象膜を挟んで対向する第1および第2の支持層とを含み、第1および第2の支持層を、それぞれ、支持領域に対応する領域においてのみ設け、または、支持領域に対応する領域よりも解析対象領域に対応する領域において小さな厚みを有するように設けるようにしたので、解析対象膜の解析をおこなうにあたって、その厚みが非常に薄い場合でも容易に取扱うことができ、かつ、その解析対象領域を容易に判別することができる。さらに、解析対象膜が成膜時の結晶構造と同等の結晶構造を保持するようにしたので、成膜当初の解析対象膜における結晶構造および諸物性についての解析が可能となっている。この際、第1および第2の可溶膜が、解析対象領域に対応する領域において解析対象膜の厚みと同等以下の厚みをなすようにすれば、より正確な解析に適したものとなる。   The analysis sample of the present invention includes an analysis target region, an analysis target film including a support region other than the analysis target region, and first and second support layers facing each other with the analysis target film interposed therebetween. The first and second support layers are provided only in the region corresponding to the support region, or are provided so as to have a smaller thickness in the region corresponding to the analysis target region than in the region corresponding to the support region. Therefore, when analyzing the analysis target film, it can be easily handled even when the thickness is very thin, and the analysis target region can be easily discriminated. Furthermore, since the analysis target film has a crystal structure equivalent to the crystal structure at the time of film formation, the crystal structure and various physical properties of the analysis target film at the time of film formation can be analyzed. At this time, if the first and second soluble films have a thickness equal to or less than the thickness of the analysis target film in the region corresponding to the analysis target region, the first and second soluble membranes are suitable for more accurate analysis.

本発明の試料作製方法によれば、第1の可溶膜と解析対象膜と第2の可溶膜とを順に積層したのち、ドライエッチング法を用いて、解析対象領域における解析対象膜と隣接する第1および第2の隣接部分をそれぞれ残すように第1および第2の可溶膜の厚み方向の一部をそれぞれ除去することにより、解析対象領域において、解析対象膜と第1および第2の隣接部分とを挟んで対向する第1および第2の凹部を形成し、さらに、第1および第2の可溶膜を溶解可能な溶剤を用いて、第1および第2の可溶膜のうち、支持領域に対応する部分をそれぞれ残しつつ第1および第2の隣接部分における厚み方向の少なくとも一部をそれぞれ溶解除去するようにしたので、解析対象膜に対してエネルギービームの照射の影響を与えることなく、解析対象領域に対応する部分の第1および第2の可溶膜、すなわち第1および第2の隣接部分を高精度に薄く加工することができる。したがって、成膜時の結晶構造を保持した解析対象膜と、解析対象領域において高精度に薄型化された第1および第2の可溶膜とを有する解析用試料を形成することができる。この際、第1および第2の可溶層のうちの支持領域に対応する部分を残すようにしたので、解析対象膜の厚みが非常に薄い場合であっても容易に取扱うことができ、かつ、その解析対象領域を容易に判別することのできる解析用試料とすることができる。   According to the sample preparation method of the present invention, the first soluble film, the analysis target film, and the second soluble film are sequentially stacked, and then adjacent to the analysis target film in the analysis target region using the dry etching method. By removing portions of the first and second soluble films in the thickness direction so as to leave the first and second adjacent parts to be left, respectively, the analysis object film and the first and second films in the analysis object region are removed. First and second recesses that are opposed to each other with an adjacent portion of the first and second soluble membranes being further formed using a solvent capable of dissolving the first and second soluble membranes. Of these, at least a part of the first and second adjacent portions in the thickness direction is dissolved and removed while leaving portions corresponding to the support regions, respectively. Analyze vs. without First and second variable 溶膜 of the portion corresponding to the region, namely the first and second adjacent portion can be thinned with high accuracy. Therefore, it is possible to form an analysis sample having an analysis target film that retains the crystal structure at the time of film formation, and the first and second soluble films that are thinned with high accuracy in the analysis target region. At this time, since the portion corresponding to the supporting region of the first and second soluble layers is left, it can be easily handled even when the analysis target membrane is very thin, and Therefore, the analysis target region can be easily determined.

本発明の試料解析方法によれば、試料作製工程において、成膜時の結晶構造を保持した解析対象膜と、解析対象領域において高精度に薄型化された第1および第2の可溶膜とを有すると共に、その解析対象領域を容易に判別することができ、取扱いの容易な解析用試料を形成することができる。したがって、試料解析工程において、解析対象膜の諸物性に関する解析を、より簡便におこなうことができる。特に、解析対象領域において、解析対象膜の厚みに応じた第1および第2の可溶膜の厚みとなるようにすれば、より正確な解析をおこなうことができる。   According to the sample analysis method of the present invention, in the sample preparation process, the analysis target film retaining the crystal structure at the time of film formation, and the first and second soluble films thinned with high precision in the analysis target region The analysis target area can be easily discriminated, and an analysis sample that can be easily handled can be formed. Therefore, in the sample analysis process, analysis on various physical properties of the analysis target film can be performed more easily. In particular, if the thickness of the first and second soluble membranes according to the thickness of the analysis target membrane is set in the analysis target region, more accurate analysis can be performed.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

最初に、図1および図2を参照して、本発明の一実施の形態に係る解析用試料の構成を説明する。図1は、本実施の形態の解析用試料1の概略構成を表す斜視図であり、図2は、解析用試料1の、図1における矢視方向IIから眺めた平面図である。   First, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, the structure of the sample for analysis which concerns on one embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 1 is a perspective view illustrating a schematic configuration of an analysis sample 1 according to the present embodiment, and FIG. 2 is a plan view of the analysis sample 1 viewed from an arrow direction II in FIG.

解析用試料1は、アルティック(Al23・TiC)などの基板40上に、第1支持層20と解析対象膜10と第2支持層30とが順に積層された積層体であり、その積層断面(YZ平面)の一部がH型(図2)を呈するように、一対の凹部21,31が形成されている。解析対象膜10は例えば金属からなる単層膜または積層膜であり、具体例としては、薄膜磁気ヘッドにおける磁気抵抗効果素子である。解析対象膜10は成膜時の結晶構造と同等の結晶構造を保持しており、その厚みt10は例えば20nmである。解析対象膜10は積層面内に広がる解析対象領域10Rおよび支持領域10Sを含んでおり、例えばTEMを用いて解析対象膜10の解析をおこなう場合には、その解析対象領域10Rに電子を透過させることとなる。 The analysis sample 1 is a laminate in which the first support layer 20, the analysis target film 10, and the second support layer 30 are sequentially laminated on a substrate 40 such as Altic (Al 2 O 3 · TiC). A pair of recesses 21 and 31 are formed so that a part of the laminated cross section (YZ plane) has an H shape (FIG. 2). The analysis target film 10 is, for example, a single layer film or a laminated film made of metal, and a specific example is a magnetoresistive effect element in a thin film magnetic head. The analysis target film 10 holds a crystal structure equivalent to the crystal structure at the time of film formation, and the thickness t10 is, for example, 20 nm. The analysis target film 10 includes an analysis target region 10R and a support region 10S extending in the laminated surface. For example, when the analysis target film 10 is analyzed using TEM, electrons are transmitted through the analysis target region 10R. It will be.

第1および第2支持層20,30は、例えばアルゴン(Ar)を1%以上含有した非晶質の酸化アルミニウム(Al23)により構成されており、それぞれ、解析対象領域10Rに対応する領域に凹部21,31を有している。このため、解析対象領域10Rに対応する領域の厚みt21,t31は、支持領域10Sに対応する領域の厚みt20,t30よりも薄くなっている。厚みt21,t31は、例えばそれぞれ5nm以下であり、厚みt20,t30はそれぞれ100nm以上である。 The first and second support layers 20 and 30 are made of amorphous aluminum oxide (Al 2 O 3 ) containing, for example, 1% or more of argon (Ar), and each correspond to the analysis target region 10R. Recesses 21 and 31 are provided in the region. For this reason, the thicknesses t21 and t31 of the region corresponding to the analysis target region 10R are thinner than the thicknesses t20 and t30 of the region corresponding to the support region 10S. The thicknesses t21 and t31 are each, for example, 5 nm or less, and the thicknesses t20 and t30 are each 100 nm or more.

続いて、図3〜図5を参照して、上記の解析用試料1を形成するための試料作製方法について説明する。図3〜図5は、図2に対応する断面図である。本実施の形態の試料作製方法は、集束イオンビーム(FIB)エッチング法と化学的エッチング法とを併用するものである。   Next, a sample preparation method for forming the analysis sample 1 will be described with reference to FIGS. 3 to 5 are cross-sectional views corresponding to FIG. The sample preparation method of this embodiment uses a focused ion beam (FIB) etching method and a chemical etching method in combination.

まず、図3に示したように、基板40の上に、第1可溶膜20Zと解析対象膜10と第2可溶膜30Zとを順に積層することにより積層膜1Zを形成する(第1工程)。ここでは、例えばスパッタリング法を用いるようにする。   First, as shown in FIG. 3, the laminated film 1 </ b> Z is formed on the substrate 40 by sequentially laminating the first soluble film 20 </ b> Z, the analysis target film 10, and the second soluble film 30 </ b> Z (the first film 1 </ b> Z). Process). Here, for example, a sputtering method is used.

積層膜1Zを形成したのち、第1および第2可溶膜20Z,30Zのうち、解析対象領域10Rに対応する部分にFIBを照射し、解析対象膜10と隣接する第1および第2隣接部分23,33をそれぞれ残すように第1および第2可溶膜20Z,30Zの厚み方向(Z方向)の一部をそれぞれ除去する(図4)。この場合、例えば、解析対象領域10Rを保護膜で覆ったのちFIBを照射する。こうすることにより、解析対象領域10Rにおいて、解析対象膜10と第1および第2隣接部分23,33とを挟んで対向する一対の凹部21,31を形成することができる(第2工程)。この際、解析対象膜10がFIBの照射の影響を受けないようにするため、第1および第2隣接部分23,33の厚みt21,t31が、それぞれ50nmよりも薄くならない程度にエッチングをおこなう。なお、ここでは、解析対象領域10Rに対応する領域の基体40についても、第1可溶膜20Zと併せて選択的にエッチングをおこなう。   After forming the laminated film 1Z, the first and second adjacent portions adjacent to the analysis target film 10 are irradiated with FIB on the portion corresponding to the analysis target region 10R in the first and second soluble films 20Z and 30Z. Part of the thickness direction (Z direction) of the first and second soluble films 20Z and 30Z is removed so as to leave 23 and 33, respectively (FIG. 4). In this case, for example, FIB is irradiated after the analysis target region 10R is covered with a protective film. By doing so, in the analysis target region 10R, it is possible to form a pair of recesses 21 and 31 that face each other with the analysis target film 10 and the first and second adjacent portions 23 and 33 interposed therebetween (second step). At this time, in order to prevent the analysis target film 10 from being affected by FIB irradiation, etching is performed so that the thicknesses t21 and t31 of the first and second adjacent portions 23 and 33 are not thinner than 50 nm, respectively. Here, the substrate 40 in the region corresponding to the analysis target region 10R is also selectively etched together with the first soluble film 20Z.

続いて、第1および第2可溶膜20Z,30Zを溶解可能な溶剤(例えば、水酸化ナトリウム(NaOH)や水酸化カリウム(KOH)などのアルカリ溶剤)を用いて、支持領域10Sに対応する部分の第1および第2可溶膜20Z,30Zを一部残しつつ、第1および第2隣接部分23,33の一部をさらに厚み方向に溶解除去する。これにより、厚みt21,t31がさらに薄くなり、それぞれ5nm以下となる。以上により、FIBの照射の影響を受けることなく成膜時の結晶構造を保持した解析対象膜10と、解析対象領域10Rにおいて高精度に薄型化された第1および第2支持層20,30とを有する解析用試料1の形成が終了する(第3工程)。   Subsequently, a solvent capable of dissolving the first and second soluble membranes 20Z and 30Z (for example, an alkali solvent such as sodium hydroxide (NaOH) or potassium hydroxide (KOH)) is used to correspond to the support region 10S. A part of the first and second adjacent portions 23 and 33 is further dissolved and removed in the thickness direction while leaving a part of the first and second soluble films 20Z and 30Z. As a result, the thicknesses t21 and t31 are further reduced to 5 nm or less. As described above, the analysis target film 10 that retains the crystal structure at the time of film formation without being affected by the FIB irradiation, and the first and second support layers 20 and 30 that are thinned with high accuracy in the analysis target region 10R. The formation of the analysis sample 1 having the above is completed (third step).

続いて、図6を参照して、本発明の一実施の形態に係る試料解析方法を説明する。本実施の形態の試料解析方法は、上記の試料作製方法によって得られた解析用試料1を、TEMを用いて解析するものである。   Subsequently, a sample analysis method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The sample analysis method of the present embodiment is to analyze the analysis sample 1 obtained by the sample preparation method using a TEM.

図6は、本実施の形態の試料解析方法において使用するTEM60の構成を表すものである。TEM60は、解析用試料10を透過させることによって得られる解析用試料1の情報を有する電子線を用いて、その内部の微細構造の観察をおこなうものである。TEMでは、数万倍以上の投影像を得ることにより原子レベルの観察を行うことができるうえ、電子線を照射することにより解析用試料1が反射電子、オージェ電子あるいはX線(特性X線および連続X線)を放出するので、これを利用して各種の解析をおこなうことができる。例えば、特性Xを検出することにより、元素分析(元素の定性分析や元素の分布状態の調査)をおこなうことができる。   FIG. 6 shows the configuration of the TEM 60 used in the sample analysis method of the present embodiment. The TEM 60 is for observing the internal fine structure using an electron beam having information of the analysis sample 1 obtained by transmitting the analysis sample 10. In TEM, it is possible to perform observation at an atomic level by obtaining a projection image of several tens of thousands times or more, and by irradiating an electron beam, the analysis sample 1 is reflected electrons, Auger electrons or X-rays (characteristic X-rays and Continuous X-rays) are emitted, and various analyzes can be performed using this. For example, by detecting the characteristic X, elemental analysis (elemental qualitative analysis and element distribution state investigation) can be performed.

TEM60は、図示しない筐体の内部に、電子線源としての電子銃61と、照射レンズ系62と、結像レンズ系63と、撮像素子64とが順に配設されたものである。解析用試料1は、照射レンズ系62と結像レンズ系63との間に設けられる。電子銃61は、熱電子放射型と呼ばれる電子線源であり、カソード(フィラメント)61A、ウェーネルト61Bおよびアノード(加速電極)61Cを備えている。カソード61Aは例えばタングステン(W)からなり、電圧の印加によって加熱され、電子を放出するようになっている。また、アノード61Cをアース電位として、カソード61Aにはマイナスの電圧が印加される。ウェーネルト61Bに対しては、カソード61Aよりも僅かに低いマイナス電圧(バイアス電圧)が印加される。ウェーネルト61Bは、カソード61Aからの電子を集束して電子密度の高い電子線束を形成するものである。ウェーネルト61Bを通過した直後の電子線束の直径は、例えば10μm〜30μm程度である。アノード61Cは、ウェーネルト61Bからの電子線束を加速するように機能する。   In the TEM 60, an electron gun 61 as an electron beam source, an irradiation lens system 62, an imaging lens system 63, and an image sensor 64 are sequentially arranged in a housing (not shown). The analysis sample 1 is provided between the irradiation lens system 62 and the imaging lens system 63. The electron gun 61 is an electron beam source called a thermionic emission type, and includes a cathode (filament) 61A, a Wehnelt 61B, and an anode (acceleration electrode) 61C. The cathode 61A is made of, for example, tungsten (W), and is heated by applying a voltage to emit electrons. Further, a negative voltage is applied to the cathode 61A with the anode 61C as the ground potential. A minus voltage (bias voltage) slightly lower than that of the cathode 61A is applied to the Wehnelt 61B. The Wehnelt 61B focuses electrons from the cathode 61A to form an electron beam bundle having a high electron density. The diameter of the electron beam bundle immediately after passing through the Wehnelt 61B is, for example, about 10 μm to 30 μm. The anode 61C functions to accelerate the electron beam bundle from the Wehnelt 61B.

照射レンズ系62は、第1および第2の集束レンズ62A,62Bを有し、電子銃61からの電子線束を解析用試料1に照射するものである。結像レンズ系63は、解析用試料1を透過した電子線束を拡大するための対物レンズ63Aおよび中間レンズ63Bと、撮像素子64の上に結像させるための投影レンズ63Cとを有している。撮像素子64は、例えば電荷結合素子(CCD;Charge Coupled Device )である。   The irradiation lens system 62 includes first and second focusing lenses 62A and 62B, and irradiates the sample 1 for analysis with the electron beam bundle from the electron gun 61. The imaging lens system 63 includes an objective lens 63A and an intermediate lens 63B for enlarging the electron beam bundle that has passed through the analysis sample 1, and a projection lens 63C for forming an image on the imaging element 64. . The imaging device 64 is, for example, a charge coupled device (CCD).

このような構成のTEM60においては、まず、筐体の内部を真空状態とする。次に、カソード61Aを加熱することにより電子を放出させ、ウェーネルト61Bにおいてこれを収束して電子密度の高い電子線束を形成し、さらにアノード61Cによってその電子線束を加速して照射レンズ系62へ向けて放射させる。電子線束を、照射レンズ系62によって微小なスポット径に絞り込み、解析用試料1へ照射する。照射された電子線束は解析用試料1を透過するので、これを結像レンズ系63を介して撮像素子64へ投影することにより、解析用試料1の内部構造の観察像を得ることができる。なお、撮像素子64のかわりに蛍光板を用いるようにしてもよい。   In the TEM 60 having such a configuration, first, the inside of the housing is evacuated. Next, electrons are emitted by heating the cathode 61A, and are converged in the Wehnelt 61B to form an electron beam bundle having a high electron density. Further, the electron beam bundle is accelerated by the anode 61C and directed to the irradiation lens system 62. To radiate. The electron beam bundle is narrowed down to a minute spot diameter by the irradiation lens system 62 and irradiated to the analysis sample 1. Since the irradiated electron beam bundle passes through the analysis sample 1, an observation image of the internal structure of the analysis sample 1 can be obtained by projecting this onto the image sensor 64 through the imaging lens system 63. A fluorescent screen may be used instead of the image sensor 64.

以上のように、本実施の形態によれば、まず、FIB法を用いて、解析対象領域10Rにおける解析対象膜10と隣接する第1および第2隣接部分23,33をそれぞれ残すように第1および第2可溶膜20Z,30Zのうちの厚み方向の一部をそれぞれ選択的に除去することにより、解析対象領域10Rにおいて、解析対象膜10を挟んで対向する一対の凹部21,31を形成するようにしたので、例えばフォトリソグラフィ法などと比べ、より高い寸法精度を確保することができるうえ、より短時間で簡便に加工をおこなうことができる。   As described above, according to the present embodiment, first, the FIB method is used to first leave the first and second adjacent portions 23 and 33 adjacent to the analysis target film 10 in the analysis target region 10R. By selectively removing a part of each of the second soluble films 20Z and 30Z in the thickness direction, a pair of concave portions 21 and 31 facing each other with the analysis target film 10 interposed therebetween are formed in the analysis target region 10R. Thus, for example, higher dimensional accuracy can be ensured and processing can be easily performed in a shorter time compared to photolithography, for example.

こののち、第1および第2可溶膜20Z,30Zを溶解可能な溶剤を用いることにより第1および第2隣接部分23,33の厚み方向の一部を溶解除去し、厚みt21,t31を精度良くさらに薄くするようにしたので、TEMを用いた解析をおこなうのに適した解析用試料1を作製することができる。ここでは、解析対象膜10に対してFIBの照射の影響を与えないようにしたので、解析対象膜10の結晶構造を変化させることがない。さらに、第1および第2支持層20,30が、解析対象領域10Rに対応する領域よりも支持領域10Sに対応する領域において大きな厚みを有するようにしたので、解析対象膜10が支持領域10Sにおいて第1および第2支持層20,30によって支持されることとなる。よって、解析対象膜10の厚みt10が非常に薄い場合であっても容易に取扱うことができ、かつ、その解析対象領域10Rを容易に判別することができる。   Thereafter, by using a solvent capable of dissolving the first and second soluble films 20Z and 30Z, a part of the first and second adjacent portions 23 and 33 in the thickness direction is dissolved and removed, and the thicknesses t21 and t31 are accurately determined. Since the thickness is made much thinner, an analysis sample 1 suitable for performing an analysis using a TEM can be produced. Here, since the FIB irradiation is not affected on the analysis target film 10, the crystal structure of the analysis target film 10 is not changed. Furthermore, since the first and second support layers 20 and 30 have a larger thickness in the region corresponding to the support region 10S than in the region corresponding to the analysis target region 10R, the analysis target film 10 is in the support region 10S. It will be supported by the first and second support layers 20 and 30. Therefore, even when the thickness t10 of the analysis target film 10 is very thin, it can be easily handled, and the analysis target region 10R can be easily determined.

さらに、このような解析用試料1の解析対象領域10Rについて、TEMを用いて解析するようにしたので、成膜時の結晶構造を保持した解析対象膜10における面内の状態について、正確な解析を容易におこなうことができる。   Further, since the analysis target region 10R of the analysis sample 1 is analyzed using the TEM, the in-plane state of the analysis target film 10 retaining the crystal structure at the time of film formation is accurately analyzed. Can be performed easily.

続いて、上記の実施の形態における具体的な実施例について説明する。本実施例では、上記の実施の形態における試料作製方法に基づき、解析用試料1を作製し、TEMにより解析対象領域10Rの観察をおこなった。   Next, specific examples in the above embodiment will be described. In this example, based on the sample preparation method in the above embodiment, the analysis sample 1 was prepared, and the analysis target region 10R was observed by TEM.

具体的には、まず、シリコン(Si)からなる基板40の上に、スパッタリング法により、200nm厚のAl23からなる第1可溶膜20Zと、20nm厚のイリジウムマンガン合金(IrMn)からなる解析対象膜10と、200nm厚のAl23からなる第2可溶膜30Zとを順に積層し、積層膜1Zを形成した。次いで、ダイシングにより積層膜1Zを切り出したのち、厚みt20,t30がそれぞれ50nmとなるように、FIBエッチング法を用いて第1および第2可溶膜20Z,30Zを選択的に除去した。こののち、40℃に保持された4規定(N)のNaOHの中に10分間浸漬させ、第1および第2可溶膜20Z,30Zの一部を溶解除去することにより、厚みt20,t30をそれぞれ5nm以下とした。また、これと併せて、上記の積層膜1ZについてFIBエッチングのみを施すことにより解析対象領域10Rの厚みt1が30nmとなるように加工し、比較例としての解析用試料を作製した。 Specifically, first, a first soluble film 20Z made of 200 nm thick Al 2 O 3 and a 20 nm thick iridium manganese alloy (IrMn) are formed on a substrate 40 made of silicon (Si) by sputtering. The target film 10 to be analyzed and the second soluble film 30Z made of 200 nm thick Al 2 O 3 were sequentially stacked to form a stacked film 1Z. Next, after the laminated film 1Z was cut out by dicing, the first and second soluble films 20Z and 30Z were selectively removed using the FIB etching method so that the thicknesses t20 and t30 were 50 nm, respectively. After that, by immersing in 4N (N) NaOH maintained at 40 ° C. for 10 minutes and dissolving and removing part of the first and second soluble films 20Z and 30Z, the thicknesses t20 and t30 are reduced. Each was 5 nm or less. At the same time, only FIB etching was performed on the laminated film 1Z so that the thickness t1 of the analysis target region 10R was 30 nm, and a sample for analysis as a comparative example was manufactured.

以上のように作製した本実施例の解析用試料1について、TEMにより観察をおこなったところ、図7(A)に示したように、モアレ像の少ない観察像が得られ、結晶粒径などの正確な解析が可能であることが確認できた。これに対し、FIBエッチング法のみによって作製した比較例としての解析用試料の場合には、図7(B)に示したように、モアレ像が発生してしまい、結晶粒径などの正確な解析が困難であった。   When the analysis sample 1 of the present example produced as described above was observed with a TEM, as shown in FIG. 7A, an observation image with a small moire image was obtained, and the crystal grain size, etc. It was confirmed that accurate analysis was possible. On the other hand, in the case of the analysis sample as a comparative example produced only by the FIB etching method, a moire image is generated as shown in FIG. It was difficult.

このように、本実施例によれば、FIBエッチング法と化学的エッチング法とを併用することにより、解析対象膜10の結晶構造を変質させることなく解析対象領域10Rにおける第1および第2可溶膜20Z,30Zを十分に薄く加工するようにしたので、TEMによる解析を実施するにあたってモアレ像の少ない観察像が得られ、解析対象膜10の諸物性についての正確な解析が可能であることが確認できた。   As described above, according to the present embodiment, by using the FIB etching method and the chemical etching method in combination, the first and second soluble components in the analysis target region 10R can be obtained without altering the crystal structure of the analysis target film 10. Since the films 20Z and 30Z are processed to be sufficiently thin, an observation image with a small moire image can be obtained when performing an analysis by TEM, and an accurate analysis of various physical properties of the analysis target film 10 is possible. It could be confirmed.

以上、いくつかの実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態および実施例では、解析対象領域に対応する領域の第1および第2の可溶膜を、解析対象膜を挟んで覆うように薄く残すようにしたが、解析対象膜の酸化等の劣化が問題とならない場合には、解析対象領域に対応する領域の第1および第2の可溶膜を完全に除去し、支持領域に対応する領域においてのみ残すようにしてもよい。その場合には、モアレ像の発生を完全に防ぐことができる。   The present invention has been described above with reference to some embodiments and examples. However, the present invention is not limited to the above embodiments and examples, and various modifications can be made. For example, in the above embodiments and examples, the first and second soluble films in the region corresponding to the analysis target region are left thin so as to cover the analysis target film. When deterioration such as oxidation does not become a problem, the first and second soluble films in the region corresponding to the analysis target region may be completely removed and left only in the region corresponding to the support region. In that case, the generation of moire images can be completely prevented.

また、本実施の形態および実施例では、Al23により第1および第2の可溶膜を構成すると共に、これを溶解する溶剤としてNaOHを用いるようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、シリコン(Si)により第1および第2の可溶膜を構成するようにしてもよい。 In the present embodiment and example, the first and second soluble films are formed of Al 2 O 3 and NaOH is used as a solvent for dissolving the first and second soluble films. However, the present invention is not limited to this. is not. For example, the first and second soluble films may be made of silicon (Si).

また、上記実施の形態では、ドライエッチング法としてFIBエッチング法を用いるようにしたが、他のドライエッチング法を用いるようにしてもよい。あるいは、ドライエッチング法と併せて、レーザ光を照射するレーザエッチング法を用いるようにしてもよい。   In the above embodiment, the FIB etching method is used as the dry etching method, but another dry etching method may be used. Alternatively, a laser etching method of irradiating laser light may be used in combination with the dry etching method.

また、上記実施の形態では、TEMを用い、電子線を照射して解析用試料の解析を行う場合について説明するようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、X線やイオンビームを照射して解析を行う解析手法を用いることもできる。そのような解析手法の例としては、X線光電子分光法(XPS;X-ray Photoelectron Spectroscopy)、2次イオン質量分析法(SIMS;Secondary Ion Mass Spectrometry)またはラザフォード後方散乱分析法(RBS;Rutherford Backscattering Spectrometry )などが挙げられる。   In the above embodiment, the case where the analysis sample is analyzed by irradiating the electron beam with TEM has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, an analysis method for performing analysis by irradiating X-rays or ion beams can be used. Examples of such analysis techniques include X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), secondary ion mass spectrometry (SIMS), or Rutherford backscattering analysis (RBS). Spectrometry).

本発明の試料作製方法および試料解析方法は、例えば、半導体素子や磁気抵抗効果素子
などの電子・磁気デバイスに含まれる各種の薄膜パターンの解析に好適に用いることがで
きる。
The sample preparation method and sample analysis method of the present invention can be suitably used for analysis of various thin film patterns included in electronic / magnetic devices such as semiconductor elements and magnetoresistive elements, for example.

本発明の一実施の形態に係る解析用試料の概略構成を表す斜視図である。It is a perspective view showing schematic structure of the sample for analysis concerning one embodiment of the present invention. 図1に示した解析用試料の平面構成を表す平面図である。It is a top view showing the plane structure of the sample for analysis shown in FIG. 本発明の一実施の形態に係る試料作製方法における一工程を表す平面図である。It is a top view showing 1 process in the sample preparation method concerning one embodiment of the present invention. 図3に続く一工程を表す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 3. 図4に続く一工程を表す平面図および断面である。FIG. 5 is a plan view and a cross section showing one process following FIG. 4. 本発明の一実施の形態に係る試料解析方法において用いるTEMの構成を表す概略図である。It is the schematic showing the structure of TEM used in the sample analysis method which concerns on one embodiment of this invention. 図1に示した解析用試料の解析対象領域におけるTEM観察像である。It is a TEM observation image in the analysis object area | region of the sample for analysis shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…解析用試料、1Z…積層膜、10…解析対象膜、10R…解析対象領域、10S…支持領域、20…第1支持層、20Z…第1可溶膜、21,31…凹部、22,32…底面、23,33…隣接部分、30…第2支持層、30Z…第2可溶膜、40…基板、60…TEM、61…電子銃、62…照射レンズ系、63…結像レンズ系、64…撮像素子。




DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Analytical sample, 1Z ... Laminated film, 10 ... Analysis object film | membrane, 10R ... Analysis object area | region, 10S ... Support area | region, 20 ... 1st support layer, 20Z ... 1st soluble film | membrane, 21, 31 ... Recessed part, 22 , 32 ... bottom surface, 23, 33 ... adjacent part, 30 ... second support layer, 30Z ... second soluble film, 40 ... substrate, 60 ... TEM, 61 ... electron gun, 62 ... irradiation lens system, 63 ... imaging Lens system, 64... Image sensor.




Claims (9)

解析対象領域および、この解析対象領域以外の支持領域を含む解析対象膜と、
前記解析対象膜を挟んで対向する第1および第2の支持層と
を含み、
前記第1および第2の支持層は、それぞれ、前記支持領域に対応する領域においてのみ設けられ、または、前記支持領域に対応する領域よりも前記解析対象領域に対応する領域において小さな厚みを有するように設けられ、
前記解析対象膜は、成膜時の結晶構造と同等の結晶構造を保持している
ことを特徴とする解析用試料。
An analysis target membrane including an analysis target region and a support region other than the analysis target region;
First and second support layers facing each other across the analysis target film,
Each of the first and second support layers is provided only in a region corresponding to the support region, or has a smaller thickness in a region corresponding to the analysis target region than in a region corresponding to the support region. Provided in
The analysis sample characterized in that the analysis object film has a crystal structure equivalent to the crystal structure at the time of film formation.
前記第1および第2の支持層は、アルゴン(Ar)を1%以上含有した非晶質の酸化アルミニウムからなる
ことを特徴とする請求項1に記載の解析用試料。
The analysis sample according to claim 1, wherein the first and second support layers are made of amorphous aluminum oxide containing 1% or more of argon (Ar).
第1の可溶膜の上に、解析対象領域およびこの解析対象領域以外の支持領域を含む解析対象膜と、第2の可溶膜とを順に積層する第1工程と、
ドライエッチング法を用いて、前記解析対象領域における解析対象膜と隣接する第1および第2の隣接部分をそれぞれ残すように前記第1および第2の可溶膜の厚み方向の一部をそれぞれ除去することにより、前記解析対象領域において、前記解析対象膜と前記第1および第2の隣接部分とを挟んで対向する第1および第2の凹部を形成する第2工程と、
前記第1および第2の可溶膜を溶解可能な溶剤を用いて、前記第1および第2の可溶膜のうち、前記支持領域に対応する部分をそれぞれ残しつつ前記第1および第2の隣接部分における厚み方向の少なくとも一部をそれぞれ溶解除去することにより、解析用試料を形成する第3工程と
を含むことを特徴とする試料作製方法。
On the first soluble membrane, a first step of sequentially stacking an analysis target region and an analysis target membrane including a support region other than the analysis target region, and a second soluble membrane;
Using dry etching, a part of the first and second soluble films in the thickness direction is removed so as to leave the first and second adjacent portions adjacent to the analysis target film in the analysis target region, respectively. A second step of forming first and second recesses facing each other across the analysis target film and the first and second adjacent portions in the analysis target region;
Using the solvent capable of dissolving the first and second soluble membranes, the first and second soluble membranes, while leaving portions corresponding to the support regions, respectively, of the first and second soluble membranes. And a third step of forming a sample for analysis by dissolving and removing at least a part of the adjacent portion in the thickness direction.
アルゴン(Ar)を1%以上含む酸化アルミニウムを用いて前記第1および第2の可溶膜を形成する
ことを特徴とする請求項3に記載の試料作製方法。
The sample preparation method according to claim 3, wherein the first and second soluble films are formed using aluminum oxide containing 1% or more of argon (Ar).
前記溶剤として、水酸化ナトリウム(NaOH)溶液を用いる
ことを特徴とする請求項4に記載の試料作製方法。
The sample preparation method according to claim 4, wherein a sodium hydroxide (NaOH) solution is used as the solvent.
集束イオンビームを照射することにより前記第1および第2の凹部を形成する
ことを特徴とする請求項3から請求項5のいずれか1項に記載の試料作製方法。
The sample preparation method according to any one of claims 3 to 5, wherein the first and second recesses are formed by irradiation with a focused ion beam.
前記第2工程において、前記第1および第2の可溶膜のうちの前記第1および第2の隣接部分の厚みを50nm以上とする
ことを特徴とする請求項3から請求項6のいずれか1項に記載の試料作製方法。
The said 2nd process WHEREIN: The thickness of the said 1st and 2nd adjacent part of the said 1st and 2nd soluble membrane shall be 50 nm or more. Any of the Claims 3-6 characterized by the above-mentioned. 2. The sample preparation method according to item 1.
前記第1工程において、20nm以下の厚みをなすように前記解析対象膜を形成する
ことを特徴とする請求項3から請求項7のいずれか1項に記載の試料作製方法。
The sample preparation method according to any one of claims 3 to 7, wherein in the first step, the analysis target film is formed to have a thickness of 20 nm or less.
解析用試料の作製をおこなう試料作製工程と、
透過型電子顕微鏡を用いて前記解析用試料を解析する試料解析工程とを含み、
前記試料作製工程は、
第1の可溶膜の上に、解析対象領域およびこの解析対象領域以外の支持領域を含む解析対象膜と、第2の可溶膜とを順に積層する第1工程と、
ドライエッチング法を用いて、前記解析対象領域における解析対象膜と隣接する第1および第2の隣接部分をそれぞれ残すように前記第1および第2の可溶膜の厚み方向の一部をそれぞれ除去することにより、前記解析対象領域において、前記解析対象膜と前記第1および第2の隣接部分とを挟んで対向する第1および第2の凹部を形成する第2工程と、
前記第1および第2の可溶膜を溶解可能な溶剤を用いて、前記第1および第2の可溶膜のうち、前記支持領域に対応する部分をそれぞれ残しつつ前記第1および第2の隣接部分における厚み方向の少なくとも一部をそれぞれ溶解除去することにより、解析用試料を形成する第3工程と
を含むことを特徴とする試料解析方法。


A sample preparation process for preparing a sample for analysis;
A sample analysis step of analyzing the analysis sample using a transmission electron microscope,
The sample preparation process includes
On the first soluble membrane, a first step of sequentially stacking an analysis target region and an analysis target membrane including a support region other than the analysis target region, and a second soluble membrane;
Using dry etching, a part of the first and second soluble films in the thickness direction is removed so as to leave the first and second adjacent portions adjacent to the analysis target film in the analysis target region, respectively. A second step of forming first and second recesses facing each other across the analysis target film and the first and second adjacent portions in the analysis target region;
Using the solvent capable of dissolving the first and second soluble membranes, the first and second soluble membranes, while leaving portions corresponding to the support regions, respectively, of the first and second soluble membranes. A third step of forming a sample for analysis by dissolving and removing at least a part of the adjacent portion in the thickness direction.


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