JP2009098088A - Sample preparing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は試料作製方法に関し、更に詳しくは透過電子顕微鏡(TEM)又は走査透過電子顕微鏡(STEM)等で観察するに適した試料を作製する試料作製方法に関する。 The present invention relates to a sample preparation method, and more particularly to a sample preparation method for preparing a sample suitable for observation with a transmission electron microscope (TEM) or a scanning transmission electron microscope (STEM).
先ず、イオンスライサの原理と基本的操作について説明する。図3はイオンスライサの構成説明図である。図において、1は試料チップ(試料片)であり、図示されていないが、IS(イオンスライサ)ホルダにセットされている。このセットされた試料チップ1に対してイオン源2からイオンビームが試料チップ1に照射される。図に示すように、イオン源2は光軸3に対して±6°まで傾けることができるようになっている。そして、試料チップ1を表面と裏面の双方向からエッチングできるようになっている。
First, the principle and basic operation of the ion slicer will be described. FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the ion slicer. In the figure, reference numeral 1 denotes a sample chip (sample piece), which is not shown, but is set in an IS (ion slicer) holder. The sample chip 1 is irradiated with an ion beam from the
4は試料チップ1の表面と裏面とを隔離するために設けられたシールドベルトである。このシールドベルト4は、図に示すように複数設けられたプーリ5に巻回され、何れかの方向に移動できるようになっている。試料チップ1にイオンビームを照射すると、シールドベルトもエッチングされる。そこで、使用したベルト部分は移動させ、新しいベルト部分でエッチングする。このようなベルトの移動が一巡したら、シールドベルト(以下単にベルトという)4を交換することになる。6はエッチングされた試料面を観察するためのCCDカメラである。
Reference numeral 4 denotes a shield belt provided to isolate the front surface and the back surface of the sample chip 1. As shown in the figure, the shield belt 4 is wound around a plurality of
なお、10は試料チップ1を含むベルト面の軸であり、このベルト面は軸10を中心にして±30°傾けることができるようになっている。このように構成されたイオンスライサの動作を説明すれば、以下の通りである。
イオンスライサは、図3に示すように遮蔽材としてのベルト4を介し、板状に研磨された試料チップ1にアルゴン(Ar)イオンを両側から照射し、イオンエッチング効果により薄膜化する試料作製装置である。イオン源2は最大±6°でロッキングすることができる。そして、試料チップ1の両側からアルゴンイオンを照射する。この装置は、ベルト4を遮蔽材として試料チップ1に低角度でアルゴンイオンを照射するため従来のイオンリミング(エッチング)法に比べて面積が広く、ダメージの少ない薄膜試料を作製することができる。
As shown in FIG. 3, the ion slicer irradiates argon (Ar) ions from both sides to a sample chip 1 polished in a plate shape via a belt 4 as a shielding material, and thins the sample by an ion etching effect. It is. The
また、イオンエッチングされた面ができるだけ均一になるように、試料チップ1とベルト4を±30°同時にロッキングする機構が備えられている。前述したように、イオンビーム照射により試料チップ1のみならずベルト4もエッチングされる。このため、ベルト4が切断されるのを防ぐため回転機構により新しいベルト面が使えるようになっている。このベルト面の移動は、オペレータの判断によって行なう。なお、試料チップ1のエッチング面は、その前方に置かれたCCDカメラ6で撮影して、CRT等のディスプレイ上で観ることができるようになっている。
In addition, a mechanism is provided for simultaneously locking the sample chip 1 and the belt 4 by ± 30 ° so that the ion-etched surface is as uniform as possible. As described above, not only the sample chip 1 but also the belt 4 are etched by ion beam irradiation. For this reason, in order to prevent the belt 4 from being cut, a new belt surface can be used by the rotation mechanism. This movement of the belt surface is performed at the operator's discretion. The etched surface of the sample chip 1 can be photographed with a
試料チップの大きさは、図4に示すように、例えば0.5mm×2.5mm×0.1mm程度である。この場合において、試料チップ1の材質に合わせた方法により切り出しを行なう必要がある。この切り出された試料チップ1をワックスによってイオンスライサの試料ホルダ(ISホルダ)に固定する。 The size of the sample chip is, for example, about 0.5 mm × 2.5 mm × 0.1 mm as shown in FIG. In this case, it is necessary to cut out by a method according to the material of the sample chip 1. The cut sample chip 1 is fixed to a sample holder (IS holder) of an ion slicer with wax.
図4はイオンビームによるエッチング部分の拡大図である。図3と同一のものは、同一の符号を付して示す。試料チップ1は、イオンビームによりエッチングされ、図に示すように一面がえぐりとられる。最終的には図に示すような穴(パーフォレーション)15が開くことがある。 FIG. 4 is an enlarged view of a portion etched by an ion beam. The same components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals. The sample chip 1 is etched by an ion beam, and the entire surface is removed as shown in the figure. Eventually, a hole (perforation) 15 as shown in the figure may open.
図5は試料チップのミリングプロセスの説明図である。図3,図4と同一のものは、同一の符号を付して示す。先ず(a)に示すように、試料チップ1がシールドベルト4により左右に分かれている状態が初期状態である。この状態から、試料チップの左右方向から試料チップ1に対してイオンビームを照射する。すると、イオンビームが照射された領域は、エッチングされて細くなる。最終的には試料チップ1にパーフォレーション(穴)15が開く。この時にできた薄片試料を、例えばTEMの試料台上に載せて、薄片試料のTEM像を得ることができる。 FIG. 5 is an explanatory diagram of the milling process of the sample chip. 3 and 4 are denoted by the same reference numerals. First, as shown in (a), the state in which the sample chip 1 is divided into left and right by the shield belt 4 is the initial state. From this state, the ion beam is irradiated to the sample chip 1 from the left and right direction of the sample chip. Then, the region irradiated with the ion beam is etched and narrowed. Eventually, perforations (holes) 15 are opened in the sample chip 1. The thin piece sample formed at this time can be placed on, for example, a TEM sample stage to obtain a TEM image of the thin piece sample.
図6はイオンスライサの基本的な試料切り出し法の説明図である。先ず丸1に示すように試料の原試料ともいうべき試料材料(Specimen)20を、ダイヤモンドカッタ刃21で切断する。丸2に示すようにダイヤモンドカッタ刃21で試料材料20を所定間隔で切断していくと、試料材料20は20aに示すような単位に分割される。この試料単位20aを、丸3に示すように両脇からポリッシング(研磨)していくと、丸4に示すような試料チップ1が得られる。この試料切り出し法は、十分大きい金属、セラミクス、鉱物、半導体素材等に適用される標準的な方法である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a basic sample cutting method of the ion slicer. First, as indicated by a circle 1, a sample material (Specimen) 20 that should be referred to as an original sample is cut with a diamond cutter blade 21. When the sample material 20 is cut at a predetermined interval by the diamond cutter blade 21 as shown by a
図7は、得られた試料チップ1の寸法例を示す図である。厚さW1が0.1mm、幅W2が0.5mm、長さW3が2.5mmである。この程度の大きさであれば、イオンスライサにISホルダでセットすることができる。 FIG. 7 is a diagram showing a dimension example of the obtained sample chip 1. The thickness W1 is 0.1 mm, the width W2 is 0.5 mm, and the length W3 is 2.5 mm. If it is a magnitude | size of this grade, it can set to an ion slicer with an IS holder.
従来のこの種の技術としては、試料の外周に沿って数個の補助片を配置して、試料の所定箇所が露出するように囲み、試料の周辺全体に樹脂を埋め込んで硬化させて試料と補助片を一体化し、前記所定箇所を研磨したら、この樹脂と補助片を試料から引きはがすようにした技術が記載されている(例えば特許文献1参照)。
前述した従来の技術では、試料材料が十分小さい場合には、図6に示すような試料チップを作成する方法を利用することができないという問題があった。本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、試料材料が十分小さい場合にも、試料チップを作製することができる試料作製方法を提供することを目的としている。 In the conventional technique described above, there is a problem that when the sample material is sufficiently small, the method for producing the sample chip as shown in FIG. 6 cannot be used. The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a sample preparation method capable of manufacturing a sample chip even when the sample material is sufficiently small.
(1)請求項1記載の発明は、基板の上に接着剤を塗布し、該基板の上に試料片を両側から挟むようにスペーサを配置して接着させ、該接着された試料とスペーサの上に接着剤を塗布して透明な保護膜を張り付けて積層体となし、接着剤硬化後にカッタで前記積層体を切り出し、切り出された試料片をガラス板に張り付け、前記積層体が所定の厚みになるように研磨して試料を作製する、ことを特徴とする。
(2)請求項2記載の発明は、前記試料片の厚さは100μm程度であることを特徴とする。
(1) In the first aspect of the present invention, an adhesive is applied on a substrate, a spacer is arranged on the substrate so as to sandwich a sample piece from both sides, and the sample is bonded to the spacer. A transparent protective film is applied on top of the laminate to form a laminate. After the adhesive is cured, the laminate is cut out with a cutter, and the cut sample piece is attached to a glass plate, and the laminate has a predetermined thickness. A sample is prepared by polishing so as to become.
(2) The invention according to
(1)請求項1記載の発明によれば、イオンスライサにセットすることのできないような小さい試料チップについてもイオンスライサにセットすることができるようになる。
(2)請求項2記載の発明によれば、イオンスライサに取り付けて好適なイオンビームエッチングを行なうことができる。
(1) According to the first aspect of the present invention, even a small sample chip that cannot be set on the ion slicer can be set on the ion slicer.
(2) According to the invention described in
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明の試料切り出し法の説明図である。図6と同一のものは、同一の符号を付して示す。先ず、丸1について説明する。試料を構成する部材を準備する。丸1において、30は基板、40は試料である。この試料40は、図に示すように極めて小さいものとする。31,32は、試料40を両側から挟むように配置されるスペーサである。基板30とスペーサ31,32とは、加工が容易であることから、例えばシリコン(Si)ウエハが用いられる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram of the sample cutting method of the present invention. The same components as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals. First, the circle 1 will be described. A member constituting the sample is prepared. In the
34は基板30の上に塗布された接着剤(Glue)である。該接着剤34としては、例えば熱硬化性のエポキシ樹脂が用いられる。この接着剤34の上に試料40を乗せて接着させる。合わせて試料40を両側から挟むようにしてスペーサ31,32を接着する。次に、丸2に示すようにスペーサ31と32の上に透明性の保護膜33を接着剤(熱硬化性のエポキシ樹脂)を塗布して張り付ける。ここで、保護膜としては、例えばガラスが用いられる。
Reference numeral 34 denotes an adhesive (Glue) applied on the
接着剤が硬化した後、丸3に示すように、ダイヤモンドカッタ刃21を用いて、幅2.5mm、厚さ数mmに切り出す。丸4,丸5は試料部分が切り出されている状態を示している。切り出された試料部分は、丸6に示すようなものとなる。この時の断面図は、図2に示すようなものとなる。基板30の上に接着層36とスペーサ31,32と、これらスペーサにより挟まれた形で試料片40aが配置されており、これら試料片40aとスペーサ31,32の上には接着層35を介してガラスプレート33が配置されている。試料片40aが小さいことが分かる。
After the adhesive has hardened, as shown in
次に、切り出された試料部分をガラス板に張り付け、厚み100μmまで研磨する。ここで、切り出された試料部分をガラス板に張り付けるのは、研磨しやすいようにするためである。研磨は従来の技術を用いて実現することができる。試料部分の厚さを100μmとすることで、イオンスライサに用いて好適なイオンビームエッチングを行なうことができる。ここで、研磨は試料部分の両側から行なう。研磨した後、前記ガラス板を取り除くと、丸7に示すような試料チップ1が作製されたことになる。図2に示すように、試料40片40aの両側から保持されるスペーサ31,32があるため、見かけ上大きくなり、作製された試料チップは、図3に示すイオンスライサのISホルダにセットすることができる。この結果、図4に示すようにイオンビームエッチングがなされることになる。
Next, the cut sample portion is attached to a glass plate and polished to a thickness of 100 μm. Here, the cut sample portion is attached to the glass plate in order to facilitate polishing. Polishing can be achieved using conventional techniques. By setting the thickness of the sample portion to 100 μm, ion beam etching suitable for an ion slicer can be performed. Here, polishing is performed from both sides of the sample portion. After polishing, when the glass plate is removed, the sample chip 1 as shown by the
このように、本発明によれば、イオンスライサにセットすることのできないような小さい試料チップについてもイオンスライサにセットすることができるようになる。
上述の実施の形態では、スペーサを保護するための保護膜としてガラスを用いた場合を例にとった。しかしながら、本発明はこれに限るものではなく、透明なものであれば、その他の部材、例えばプラスチックを用いることができる。
Thus, according to the present invention, even a small sample chip that cannot be set on the ion slicer can be set on the ion slicer.
In the above-described embodiment, the case where glass is used as a protective film for protecting the spacer is taken as an example. However, the present invention is not limited to this, and other members such as plastic can be used as long as they are transparent.
1 試料チップ
21 ダイヤモンドカッタ刃
30 基板
31 スペーサ
32 スペーサ
33 ガラスプレート
34 接着剤
40 試料
40a 試料片
1 Sample Chip 21
Claims (2)
該基板の上に試料片を両側から挟むようにスペーサを配置して接着させ、
該接着された試料とスペーサの上に接着材を塗布して透明な保護膜を張り付けて積層体となし、
接着剤硬化後にカッタで前記積層体を切り出し、
切り出された試料片をガラス板に張り付け、前記積層体が所定の厚みになるように研磨して試料を作製する、
ことを特徴とする試料作製方法。 Apply adhesive on the substrate,
Place and adhere a spacer on the substrate so that the sample piece is sandwiched from both sides,
Applying an adhesive on the bonded sample and spacer and pasting a transparent protective film to form a laminate,
Cut out the laminate with a cutter after curing the adhesive,
A cut sample piece is attached to a glass plate, and the laminate is polished to a predetermined thickness to prepare a sample.
A method for preparing a sample.
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