JP3243738B2 - 電子顕微鏡薄片試料作製用接着剤 - Google Patents

電子顕微鏡薄片試料作製用接着剤

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は特に、電子顕微鏡薄片試
料作製用接着剤に関する。詳細には、本発明の接着剤
は、低粘度液状ベースレジンなどからなる主剤と液状硬
化剤を所定量混合する2液混合タイプの低粘度の接着剤
であり、かくはん混合し易く、その硬化物は各種の被着
材料との密着性が良好で、かつ、1000Å以下の極め
て薄く固い接着層を実現できるので、機械的研磨がやり
易く、耐イオンミリング性、耐熱性に優れた液状の電子
顕微鏡薄片試料作製用接着剤に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の電子顕微鏡薄片試料作製用接着剤
は、一部の電子顕微鏡観察試験材料(被着材料)、例え
ば金属(コバルト、クロム、ステンレスなど)、セラミ
ックなどとの密着性が悪く、機械的研磨時やイオンミリ
ング時に接着剤層のはく離が生じ、観察試料ができにく
かった。また、もろくて固い顕微鏡観察試験材料、例え
ば、GaAs、InP、ZnSe等の半導体材料、Li
NbO3 などの光材料、超伝導材料などの顕微鏡試料作
製において、従来の顕微鏡薄片作製用接着剤を用いる
と、1000Å以下の薄くて固い接着層を実現するに
は、極めて高度な技術を要するという欠点があった。接
着層が1000Åを超えると、イオンミリング時に接着
剤層のはく離が生じ易い。なお、接着層を1000Å以
下にすべく、高圧をかけて強引に積層・加圧すると、試
料破壊が起こる。また、耐熱性に劣る接着剤は、イオン
ミリング時に顕微鏡観察試験材料よりも接着剤層が余分
に削れてしまい、接着剤層のはく離が生じるという欠点
を有していた。また、接着剤の硬化温度が顕微鏡観察試
料の変質温度(例えば再結晶温度やドーピング材料等の
拡散温度)を越えることは問題であり、硬化温度は15
0℃以下が望ましいが、低温硬化の接着剤は一般に耐熱
性が劣り、イオンミリング時に接着剤層が余分に削れて
しまい、接着剤層のはく離が生じるという欠点がある。
また、固体の樹脂や硬化剤は、その混合に時間がかかり
取扱い難いという欠点があった。このため、150℃以
下の比較的低温で硬化でき、各種の顕微鏡観察試験材料
との密着性が良好で、その硬化物は機械的研磨ができる
程度に固く、耐イオンミリング性、耐熱性に優れた液状
の2液混合型接着剤組成物及びその接着剤を用いた顕微
鏡薄片作製方法の実現が期待されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
現状にかんがみてなされたものであり、その目的は15
0℃以下の比較的低温で硬化でき、各種の被着材料との
密着性が良好で、かつ、1000Å以下の極めて薄く固
い接着層を実現でき、機械的研磨がやり易く、耐イオン
ミリング性、耐熱性が良好で、優れた顕微鏡薄片試料を
実現できる液状の2液混合型接着剤を提供することにあ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明を概説すれば、本
発明は電子顕微鏡薄片試料作製用接着剤に関する発明で
あって、脂環脂肪族系エポキシ、ナフタレン型ジグリシ
ジルエーテル系エポキシの少なくとも1種からなるA液
と、液体状のエポキシ樹脂硬化剤であるB液からなる、
A液B液の2液混合型の接着剤組成物において、前記液
体状のエポキシ樹脂硬化剤であるB液が、液体状酸無
水物、液体状イミダゾール類、マレイミド類を含有
してなる液体状酸無水物、あるいは炭酸プロピレン、
液体状酸無水物及びシランカップリング剤よりなる群か
ら選択した少なくとも1種の液体中に、ルイス酸−アミ
ン錯体及び/又は固体状イミダゾール類を溶解含有して
なる液体状物質、なる〜の中から選ばれた物質であ
ることを特徴とする。
【0005】前記接着剤を用いて、150℃以下の温度
で、顕微鏡観察用試料を積層、加圧接着した後、積層試
料を積層面に直角に切断し、その面を砥粒研磨後、ディ
ンプリング、イオンエッチングして観察試料面の接着剤
厚さを1000Å以下にすることができる。ここで、混
合粘度が1000cps を越える接着剤を用いると、試料
を積層、加圧接着する際に液状接着剤が流れ難く、接着
剤厚さが1000Åを越えてしまうため、良好な顕微鏡
観察用試料ができないことがあり、好ましくない。
【0006】本発明の脂環脂肪族系エポキシとしては、
シクロヘキセンオキシド基やトリシクロデセンオキシド
基やシクロペンテンオキシド基を有する各種の脂環脂肪
族系エポキシを使用することができる。
【0007】本発明の液体状酸無水物系硬化剤として
は、例えばメチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルエ
ンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸(例えば、無水
メチルハイミック酸、無水メチルナジック酸)、メチル
ブテニルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒド
ロ無水フタル酸、ドデセニル無水コハク酸等の酸無水物
系硬化剤を使用することができる。
【0008】また、本発明のイミダゾール類としては、
2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミ
ダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−ヘプタデ
シルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、1−ベ
ンジル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−
2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−エチ
ル−4−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−
ウンデシルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウン
デシルイミダゾリウムトリメリテート、1−シアノエチ
ル−2−フェニルイミダゾリウムトリメリテート、2−
メチルイミダゾリウムイソシアヌレート、2−フェニル
イミダゾリウムイソシアヌレート、2,4−ジアミノ−
6−〔2−メチルイミダゾリル−(1)〕−エチル−s
−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−〔2−エチル−
4−メチルイミダゾリル−(1)〕−エチル−s−トリ
アジン等のイミダゾール類を使用することができる。
【0009】また、本発明のルイス酸−アミン錯体とし
ては、BF3 −n−ヘキシルアミン、BF3 −モノエチ
ルアミン、BF3 −ベンジルアミン、BF3 −ジエチル
アミン、BF3 −ピペリジン、BF3 −トリエチルアミ
ン、BF3 −アニリン、BF4 −n−ヘキシルアミン、
BF4 −モノエチルアミン、BF4 −ベンジルアミン、
BF4 −ジエチルアミン、BF4 −ピペリジン、BF4
−トリエチルアミン、BF4 −アニリン、PF5 −エチ
ルアミン、PF5 −イソプロピルアミン、PF5 −ブチ
ルアミン、PF5 −ラウリルアミン、PF5 −ベンジル
アミン、A3 5 −ラウリルアミン等を使用することが
できる。
【0010】なお、これらの硬化剤は単独で用いてもよ
いし、これらの混合物として用いてもよい。そして、硬
化促進剤として第3級アミン、ホウ酸エステル、ルイス
酸、有機金属化合物、有機酸金属塩、イミダゾール等を
用いてもよい。
【0011】更に、機械研磨時の耐水性を確保するため
に、本発明のエポキシA液にシランカップリング剤を添
加できる。そのシランカップリング剤あるいはエポキシ
樹脂硬化剤B液で使用するシランカップリング剤として
は、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−
(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシ
ラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピル
トリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−β−
(アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキ
シシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラ
ン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ−
メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリ
シドキシプロピルトリメトキシシラン、N−β−(N−
ビニルベンジルアミノエチル)−γ−アミノプロピルト
リメトキシシラン塩酸塩、メチルトリメトキシシラン、
メチルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラ
ン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメ
チルジシラザン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシ
ラン、ビニルトリメトキシシラン、オクタデシルジメチ
ル〔3−(トリメトキシシリル)プロピル〕アンモニウ
ムクロリド、γ−クロロプロピルメチルジメトキシシラ
ン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、
メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、ト
リメチルクロロシラン、ビニルトリエトキシシラン、ベ
ンジルトリメチルシラン、ビニルトリス(2−メトキシ
エトキシ)シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリス
(2−メトキシエトキシ)シラン、β−(3,4−エポ
キシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−
ウレイドプロピルトリエトキシシラン、γ−イソシアヌ
ルプロピルトリエトキシシラン、n−オクチルトリエト
キシシランなどを使用することができる。
【0012】本発明のベースレジンとして、低粘度のエ
ポキシ、例えばグリシジルエーテル系反応性希釈剤、ビ
ニルシクロヘキセン系エポキシド等も使用することがで
きる。
【0013】本発明のマレイミド類としては、例えば三
菱油化(株)製のMP2000やMB−7000(商品
名)などを使用することができる。
【0014】
【実施例】本発明を実施例によって具体的に説明する
が、本発明はこれらの実施例によって限定されるもので
はない。
【0015】実施例1 脂環エポキシベースレジン(商品名、ERL4221、
UCC社製)100重量部、γ−メタクリロキシプロピ
ルトリメトキシシラン 1重量部、及び無水メチルナジ
ック酸硬化剤 100重量部、1−ベンジル−2−メチ
ルイミダゾール1重量部からなる接着剤を用いて、顕微
鏡試料の作製を行った。その作製方法は下記の通り。 液体接着剤を顕微鏡試料(GaAs)の面に薄くぬ
る。Siダミーウェハーを重ね合せて、107 dyne/
cm2 程度の荷重をかけ圧着しながら、加熱硬化させる。
加熱硬化条件は、120℃で1時間(流動させ、接着剤
層を更に薄くするため)後、150℃、2時間加熱する
(図1の工程1参照)、徐冷後、積層試料を切り出す
(図1の工程2参照)。砥粒研磨(図1の工程3参
照)、円形切断(図2の工程4参照)、ディンプリン
グ(図2の工程5参照)後、イオンエッチング(イオン
ミリング)(図2の工程6参照)して、顕微鏡薄片試料
を作製する。接着剤層の厚さ500Å程度の良好な顕微
鏡薄片試料を作製できた。
【0016】実施例2 脂環エポキシベースレジン(商品名、ERL4234、
UCC社製)100重量部、脂環エポキシ(商品名、E
RL4206、UCC社製) 10重量部、γ−メタク
リロキシプロピルトリメトキシシラン 1重量部、及び
無水メチルナジック酸硬化剤 100重量部、ベンジル
ジメチルアミン 1重量部からなる接着剤を用いて、実
施例1と同様な方法で顕微鏡薄片試料(LiNbO3
の作製を行った。接着剤層の厚さ500Å程度の良好な
顕微鏡薄片試料を作製できた。
【0017】実施例3 脂環エポキシベースレジン(商品名、ERL4221、
UCC社製)100重量部、及び固形のBF3 −モノエ
チルアミン 3重量部をγ−メタクリロキシプロピルト
リメトキシシラン 3重量部に溶かした液状硬化剤から
なる接着剤を用いて、実施例1と同様な方法で顕微鏡試
料の作製を行った。接着剤層の厚さ700Å程度の良好
な顕微鏡薄片試料が作製できた。
【0018】実施例4 脂環エポキシベースレジン(商品名、ERL4221、
UCC社製)100重量部及び固形のBF3 −モノエチ
ルアミン 3重量部を炭酸プロピレン 1.5重量部に
溶かした液状硬化剤からなる接着剤を用いて、実施例1
と同様な方法で顕微鏡試料の作製を行った。接着剤層の
厚さ500Å程度の良好な顕微鏡薄片試料が作製でき
た。
【0019】実施例5 脂環エポキシベースレジン(商品名、ERL4221、
UCC社製)100重量部、及び固形のBF3 −モノエ
チルアミン 3重量部を無水メチルナジック酸3重量部
に溶かした液状硬化剤からなる接着剤を用いて、実施例
1と同様な方法で顕微鏡試料の作製を行った。接着剤層
の厚さ500Å程度の良好な顕微鏡薄片試料が作製でき
た。
【0020】実施例6 脂環エポキシベースレジン(商品名、ERL4221、
UCC社製)100重量部、γ−メタクリロキシプロピ
ルトリメトキシシラン 1重量部及びマレイミド 30
重量部〔三菱油化(株)のMP2000/MB7000
=3/7、重量比〕、及び無水メチルナジック酸硬化剤
100重量部、1−ベンジル−2−メチルイミダゾー
ル 1重量部からなる接着剤を用いて実施例1と同様な
方法で、顕微鏡薄片試料の作製を行った。接着剤層の厚
さ1000Å程度の良好な顕微鏡薄片試料が作製でき
た。
【0021】実施例7 液状の4官能性エポキシ樹脂〔商品名、テトラッド−
X、三菱瓦斯化学(株)製〕ベースレジン 100重量
部、脂環エポキシ(商品名、ERL4206、UCC社
製)100重量部、と無水メチルナジック酸硬化剤 1
50重量部、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール
1重量部からなる接着剤を用いて、実施例1と同様な方
法で顕微鏡薄片試料の作製を行った。接着剤層の厚さ7
00Å程度の良好な顕微鏡薄片試料が作製できた。
【0022】実施例8 1,6−ジヒドロキシナフタレンのジグリシジエーテル
〔商品名、EPICLON HP−4032D、大日本
インキ工業(株)製〕100重量部、脂環エポキシ(商
品名、ERL4206、UCC社製) 30重量部、B
3 −モノエチルアミン 3重量部を炭酸プロピレン
1.5重量部に溶かした液状硬化剤からなる接着剤を用
いて、実施例1と同様な方法で顕微鏡薄片試料の作製を
行った。接着剤層の厚さ1000Å程度の良好な顕微鏡
薄片試料が作製できた。
【0023】比較例1 ビスフェノールA系エポキシ〔商品名、エピコート82
8、油化シェル化学(株)製〕100重量部、及びヘキ
サヒドロ無水フタル酸硬化剤 100重量部、1−ベン
ジル−2−メチルイミダゾール 1重量部からなる接着
剤を用いて、実施例1と同様な方法で顕微鏡薄片試料の
作製を行った。イオンミリング時に接着剤層が大きく削
られ、接着剤がはく離した。
【0024】比較例2 ビスフェノールA系エポキシ〔商品名、エピコート82
8、油化シェル化学(株)製〕100重量部、及び無水
メチルナジック酸硬化剤 100重量部、ベンジルジメ
チルアミン 1重量部からなる接着剤を用いて実施例1
と同様な方法で顕微鏡薄片試料の作製を行った。イオン
ミリング時に接着剤層が大きく削られ、接着剤がはく離
した。
【0025】比較例3 脂環エポキシベースレジン(商品名、ERL4221、
UCC社製)100重量部、及びトリエチレンテトラミ
ン硬化剤 12重量部からなる接着剤を用いて、実施例
1と同様な方法で顕微鏡薄片試料の作製を行った。機械
的研磨時に接着剤がはく離した。
【0026】比較例4 市販の研磨薄片作製用接着剤(エポキシ樹脂マウント
剤、商品名、ペトロポキシ154、米国パルース・ペト
ロ・プロダクツ社製)を用いて、実施例1と同様な方法
で顕微鏡試料の作製を行った。接着剤層の厚さ1000
Åを越えることが多く、良好な顕微鏡薄片試料の作製が
困難であった。極めて歩留りが悪い。
【0027】実施例1〜8及び比較例1〜4で作製した
薄片試料を顕微鏡観察した結果、実施例の薄片試料は、
接着剤層厚みが小さく1000Å以下の良好な薄片試料
ができることを確認した。比較例では、密着強度が小さ
い、接着剤層厚みが大きい、接着剤層の耐イオンミリン
グ性や耐熱性が劣るなどの理由により、機械加工研磨時
やイオンミリング時に、接着界面がはく離してしまっ
た。
【0028】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
2液型の接着剤は、低粘度でかくはん混合し易く、その
硬化物は各種の被着材料との密着性が良好で、かつ、1
000Å以下の極めて薄く固い接着層を実現できるの
で、機械的研磨がやり易く、耐イオンミリング性、耐熱
性に優れるという特徴を有しており、また、その接着剤
を用いた本発明の薄片試料作製方法は、顕微鏡薄片を容
易に、歩留り良く作製できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の接着剤を用いて電子顕微鏡薄片試料を
作製する方法の1例における工程の前半部分を示す工程
図である。
【図2】図1における工程の後半部分を示す工程図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−145675(JP,A) 特開 平2−88684(JP,A) 特開 平1−185381(JP,A) 特開 平2−145674(JP,A) 特開 平1−189806(JP,A) 特開 平3−47877(JP,A) 特開 平4−339883(JP,A) 特開 昭54−68899(JP,A) 特開 昭61−231024(JP,A) 特開 平3−124784(JP,A) 特開 昭59−117571(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C09J 163/00 - 163/10 H01J 37/20 G01N 1/28

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 脂環脂肪族系エポキシ、ナフタレン型ジ
    グリシジルエーテル系エポキシの少なくとも1種からな
    るA液と、液体状のエポキシ樹脂硬化剤であるB液から
    なる、A液B液の2液混合型の接着剤組成物において、
    前記液体状のエポキシ樹脂硬化剤であるB液が、液体
    状酸無水物、液体状イミダゾール類、マレイミド類
    を含有してなる液体状酸無水物、あるいは炭酸プロピ
    レン、液体状酸無水物及びシランカップリング剤よりな
    る群から選択した少なくとも1種の液体中に、ルイス酸
    −アミン錯体及び/又は固体状イミダゾール類を溶解含
    有してなる液体状物質、なる〜の中から選ばれた物
    質であることを特徴とする電子顕微鏡薄片試料作製用接
    着剤。
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