JP6281283B2 - Polymer thin film structure and organic film depth analysis method - Google Patents

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Description

本発明は、高分子薄膜構造体及び有機膜の深さ方向の分析方法に関する。詳しくは、高分子薄膜構造体や有機膜の表面近傍に偏在する微量成分の深さ方向の分布状態を飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF−SIMS:Time of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry)を用いて評価する分析方法に関する。   The present invention relates to a polymer thin film structure and an analysis method in the depth direction of an organic film. Specifically, the time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS) is used to analyze the distribution of trace components that are unevenly distributed near the surface of a polymer thin film structure or organic film. It relates to an analysis method to be used and evaluated.

有機薄膜、高分子薄膜等の機能性材料は材料表面、基板界面での組成、層分離状態等によってその特性が大きく変化する。特に、液晶配向膜、半導体リソグラフィー用反射防止膜、有機EL材料等の機能性有機材料においては、配向特性、リソグラフィー特性、表面撥液性等の特性を付与する添加剤等の材料最表面での組成や内部での分布状態が、その機能発現に大きく関与する。そのため、このような物質の材料表面から深さ方向における分布状態を評価することは、機能性有機材料の開発には必要不可欠である。   The properties of functional materials such as organic thin films and polymer thin films vary greatly depending on the material surface, the composition at the substrate interface, the layer separation state, and the like. In particular, in functional organic materials such as liquid crystal alignment films, antireflection films for semiconductor lithography, and organic EL materials, additives such as additives that impart properties such as alignment characteristics, lithography characteristics, and surface liquid repellency are provided on the outermost surface of the material. The composition and internal distribution state are greatly involved in the expression of the function. Therefore, it is indispensable for the development of functional organic materials to evaluate the distribution of such substances in the depth direction from the material surface.

従来、こうした情報を取得する場合は、走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)や透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)による断面観察、ラザフォード後方散乱分析法(RBS:Rutherford Backscattering Spectrometry)やX線反射率法(XRR:X-ray Reflection)による深さ方向の組成分析等が用いられてきた。しかし、これらの分析方法においては、分析対象中に識別因子となるような他の成分と異なる化学結合状態や元素を有していること、更に、こうした識別因子をパーセントオーダーで含有している必要があった。しかし、材料によってはこうした識別因子を有していない、あるいはその量が微量であることから深さ方向の組成や層分離構造を分析するのが非常に困難な場合があった。   Conventionally, when acquiring such information, cross-sectional observation with a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM), Rutherford Backscattering Spectroscopy (RBS), For example, composition analysis in the depth direction by X-ray reflection method (XRR) has been used. However, in these analytical methods, it is necessary that the analysis target has a different chemical bonding state or element from other components that become discriminating factors, and that such discriminating factors must be contained in percent order. was there. However, depending on the material, there is a case where it is very difficult to analyze the composition in the depth direction or the layer separation structure because it does not have such a discrimination factor or its amount is very small.

また、X線光電子分光法(XPS:X-ray Photoelectron Spectroscopy)による表面・深さ方向の分析も、薄膜構造体の層分離構造の分析法として用いられている。
XPSでは元素組成分析だけでなく官能基の同定と定量が可能であるが、上記と同様に、パーセントオーダー未満の微量成分や化学シフトを変化させるような特徴的な化学結合状態を含有していない場合には明確な同定・定量が困難であった。このような問題を解決するために、官能基を化学修飾する誘導体化XPS法が報告されている(非特許文献1、2)。この方法によれば、光イオン化断面積の大きいフッ素や塩素等のヘテロ原子を含む試薬を特定の官能基と選択的に反応させ、このヘテロ原子を検出することにより微量成分等の同定・定量を行うことができるとされている。しかしながら、特定の官能基と特異的に反応する標識試薬や反応条件に限りがあるため、誘導体化XPS法により薄膜構造体の深さ方向の分布状態や層構造が分析できる官能基は一部に限られており、必ずしも万能な手法ではなく、また、同一又は類似の官能基を有する化合物同士のブレンド材料では分析が困難であった。
Further, analysis in the surface / depth direction by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) is also used as an analysis method of a layer separation structure of a thin film structure.
XPS allows not only elemental composition analysis but also identification and quantification of functional groups, but as described above, it does not contain trace chemical components less than a percent order or characteristic chemical bonding states that change chemical shifts. In some cases, clear identification and quantification were difficult. In order to solve such a problem, a derivatized XPS method in which a functional group is chemically modified has been reported (Non-Patent Documents 1 and 2). According to this method, a reagent containing a heteroatom such as fluorine or chlorine having a large photoionization cross-sectional area is selectively reacted with a specific functional group, and this heteroatom is detected to identify and quantify a trace component. It can be done. However, because there are limited labeling reagents and reaction conditions that react specifically with specific functional groups, some functional groups that can analyze the distribution state and layer structure of the thin film structure in the depth direction by the derivatization XPS method are included. It is limited and is not necessarily a versatile technique, and it is difficult to analyze a blend material of compounds having the same or similar functional groups.

XPSでは、検出可能な深さは5〜10nm程度であり、これより浅い領域の深さ方向の組成分布を評価することは困難であった。このような問題を解決するために、光電子の検出角度を変化させることにより、非破壊で元の試料の化学結合状態を維持したまま極表面領域を段階的に測定する角度分解XPS法(AR−XPS)による深さ方向分析が行われている。また、RBSでは、イオンビーム照射により発生する散乱イオンのエネルギースペクトルを計測することで、表面領域における元素の深さ方向分析が可能である。しかし、XPS、RBSともに材料中に分析対象物質が数%以上含有されていなければ検出することができず、微量成分の分布状態の評価には不向きである。   In XPS, the detectable depth is about 5 to 10 nm, and it is difficult to evaluate the composition distribution in the depth direction of a region shallower than this. In order to solve such a problem, the angle-resolved XPS method (AR−) is used to measure the surface region in a stepwise manner while maintaining the chemical bonding state of the original sample by changing the detection angle of photoelectrons. XPS) depth direction analysis is performed. Further, in RBS, it is possible to analyze the depth direction of elements in the surface region by measuring the energy spectrum of scattered ions generated by ion beam irradiation. However, both XPS and RBS cannot be detected unless the material to be analyzed contains several percent or more in the material, and are not suitable for evaluating the distribution state of trace components.

更に表面・深さ方向の分析方法として、二次イオン質量分析法(SIMS:Secondary Ion Mass Spectrometry)も挙げられ、半導体等の無機材料分野で広く用いられてきた。
SIMSは、主に一次イオンの照射量の違いにより、Dynamic−SIMS(D−SIMS)とStatic−SIMS(S−SIMS)に分類される。
Further, secondary ion mass spectrometry (SIMS) is also exemplified as a surface / depth analysis method, which has been widely used in the field of inorganic materials such as semiconductors.
SIMS is classified into Dynamic-SIMS (D-SIMS) and Static-SIMS (S-SIMS) mainly depending on the dose of primary ions.

D−SIMSは、一次イオンビームの照射によって試料表面をスパッタリングすることで二次イオンを発生させる方法であり、これによって深さ方向の元素組成分析を行うことが可能である。
しかしながら、D−SIMSによる深さ方向分析ではスパッタリングによって分子構造が破壊されるため、元の構造を保ったまま測定するのは困難であった。また、特徴的な分子構造を有していないため他の成分との識別ができない場合もあった。そのため、有機物の分析には適さなかった。
D-SIMS is a method of generating secondary ions by sputtering a sample surface by irradiation with a primary ion beam, and this enables elemental analysis in the depth direction.
However, in the depth direction analysis by D-SIMS, since the molecular structure is destroyed by sputtering, it is difficult to perform measurement while maintaining the original structure. In addition, since it does not have a characteristic molecular structure, it may not be distinguished from other components. Therefore, it was not suitable for the analysis of organic matter.

一方、S−SIMSは、パルス状にした少量の一次イオン照射で試料表面の化学構造の情報を持ったフラグメントイオンや分子イオン(二次イオン)を発生させ、質量分析計によってその質量を測定することによって、固体試料の最表面にどのような成分(原子、分子)が存在するかを調べる方法である。   On the other hand, S-SIMS generates fragment ions and molecular ions (secondary ions) having chemical structure information on the sample surface by irradiation with a small amount of pulsed primary ions, and measures the mass by a mass spectrometer. This is a method for examining what components (atoms and molecules) exist on the outermost surface of the solid sample.

S−SIMSは、主に飛行時間型(TOF:Time of Flight)質量分析装置を用いて行われており(TOF−SIMS)、高感度な質量分析法、表面分析法として生体試料や電子材料分野において広く使われるようになってきた。その理由の一つとして、一次イオン照射量が著しく少ないため、有機化合物は化学構造を保った状態でイオン化され、質量スペクトルから有機化合物の構造を知ることができるという点が挙げられる。このため、TOF−SIMSは有機膜の評価に優れている。   S-SIMS is mainly performed using a time-of-flight (TOF) mass spectrometer (TOF-SIMS). As a highly sensitive mass spectrometry and surface analysis method, the field of biological samples and electronic materials is used. Has come to be widely used. One reason for this is that since the amount of primary ion irradiation is extremely small, the organic compound is ionized while maintaining its chemical structure, and the structure of the organic compound can be known from the mass spectrum. For this reason, TOF-SIMS is excellent in the evaluation of organic films.

TOF−SIMSでは、試料に照射する一次イオンの量を極力抑えた条件で放出される二次イオンを分析の対象としており、一次イオンの電流密度はD−SIMSに比べて5桁以上も小さい。S−SIMSにおいては、通常、一次イオンのトータルドーズ量は1012ions/cm2以下であって、一次イオンが同じ場所に二度以上当たる確率は極めて低い。このような条件では、固体を構成する原子や分子のイオン化以外に、試料表面に吸着した化合物分子内の比較的弱い結合が切れて脱離を起こす確率が高くなり、原子間結合が保たれたままの分子イオンやフラグメントイオンが生成し、放出される。その結果、TOF−SIMSの測定では元素組成のほかに、D−SIMSでは扱うことのできなかった表面の極めて浅い領域における分子や化学構造に関する情報が得られる。
しかし、TOF−SIMSでは、一次イオンの照射量がD−SIMSに比べて小さく、スパッタ速度が非常に遅いため、原理的に深さ方向の解析が困難であった。
In TOF-SIMS, secondary ions released under the condition that the amount of primary ions irradiated onto a sample is suppressed as much as the object of analysis, the current density of the primary ions is 5 digits or more smaller than that of D-SIMS. In S-SIMS, the total dose of primary ions is usually 10 12 ions / cm 2 or less, and the probability that primary ions hit the same location twice or more is extremely low. Under such conditions, in addition to the ionization of atoms and molecules that make up the solid, the probability that a relatively weak bond in the compound molecule adsorbed on the sample surface breaks and desorption occurs increases, and the interatomic bond is maintained. The remaining molecular ions and fragment ions are generated and released. As a result, in addition to the elemental composition, the TOF-SIMS measurement provides information on molecules and chemical structures in a very shallow region of the surface that could not be handled by D-SIMS.
However, in TOF-SIMS, since the irradiation amount of primary ions is smaller than that of D-SIMS and the sputtering rate is very slow, it is theoretically difficult to analyze in the depth direction.

こうした問題の解決法として近年ミクロトーム(特許文献1)やSAICAS(サイカス:ダイプラ・ウィンテス社製)(非特許文献3)を利用した精密斜め切削法により断面を切り出して切削面を測定することで、スパッタすることなく直接深さ方向の情報を取得する手法が提案された。これにより、スパッタによるフラグメント化の影響を受けることなく、目的成分の分子構造を深さ方向で追跡することが可能となった。   As a solution to such a problem, in recent years, by measuring the cutting surface by cutting a cross section by a precision oblique cutting method using a microtome (Patent Document 1) or SAICAS (Cycus: manufactured by Daipura Wintes) (Non-Patent Document 3), A method for directly acquiring information in the depth direction without sputtering has been proposed. As a result, the molecular structure of the target component can be traced in the depth direction without being affected by fragmentation by sputtering.

その一方で、電子デバイス、センサー、記憶媒体等の材料・素子の研究開発においては、構造の微細化や材質の複合化、高機能化が進み、液晶配向膜や半導体材料等の薄膜化が要求されている。しかし、極薄膜においては、ミクロトームやSAICASによる精密斜め切削法を利用した深さ方向分析は非常に困難である。また、測定表面が直接切刃と接触するため、切刃からの汚染も懸念される。更に、極薄膜ではなく、ある程度の厚みをもった薄膜であっても熟練を要する技術であり、材料の特性によってはμmオーダーの厚さがあっても切断面が波打ち、平滑な切削面が得られない場合も多いという問題がある。   On the other hand, in the research and development of materials and elements such as electronic devices, sensors, storage media, etc., the miniaturization of structures, the combination of materials, and the advancement of functions have progressed, and thinning of liquid crystal alignment films and semiconductor materials is required. Has been. However, in the case of an ultrathin film, it is very difficult to analyze the depth direction using a precision oblique cutting method using a microtome or SAICAS. Further, since the measurement surface is in direct contact with the cutting edge, there is a concern about contamination from the cutting edge. Furthermore, it is a technique that requires skill even if it is a thin film with a certain thickness rather than an ultra-thin film. Depending on the characteristics of the material, even if it has a thickness on the order of μm, the cut surface is wavy and a smooth cut surface is obtained. There is a problem that it is often not possible.

近年、測定用の一次イオンビームとスパッタリング用のスパッタイオンビームを併用したデュアルビーム法を用いることで各イオンビームを個別に最適化できることから、TOF−SIMSによる水平分解能、質量分解能に優れた深さ方向分析が可能となった。
しかし、この場合、D−SIMSと同様にスパッタリングによって分子構造が破壊されるため、元の構造を保ったまま測定するのは困難であるという問題があった。
更に、TOF−SIMSによる深さ方向分析では、スパッタイオンによるエッチング開始直後に二次イオン収率の安定しない遷移領域が存在する。そのため、材料の表面近傍における目的物質の分布状態を評価するのは非常に困難であった。また、帯電しやすい試料であるほど、この遷移領域の幅が広くなり、このことが有機膜の表面近傍での深さ方向分析を困難にしていた。
In recent years, each ion beam can be individually optimized by using a dual beam method in which a primary ion beam for measurement and a sputter ion beam for sputtering are used together. Therefore, the depth is excellent in horizontal resolution and mass resolution by TOF-SIMS. Direction analysis became possible.
However, in this case, since the molecular structure is destroyed by sputtering as in D-SIMS, there is a problem that it is difficult to perform measurement while maintaining the original structure.
Furthermore, in the depth direction analysis by TOF-SIMS, there is a transition region where the secondary ion yield is not stable immediately after the start of etching by sputter ions. For this reason, it is very difficult to evaluate the distribution state of the target substance in the vicinity of the surface of the material. In addition, as the sample is easily charged, the width of the transition region becomes wider, which makes it difficult to analyze the depth direction in the vicinity of the surface of the organic film.

特開2004−219261号公報JP 2004-219261 A

Batich, C.D., Appl. Surf. Sci., vol. 32, pp. 57-73 (1988)Batich, C.D., Appl.Surf.Sci., Vol. 32, pp. 57-73 (1988) Nakayama, Y. et al., J. Polym. Sci. A, Polym. Chem., vol. 26, pp. 559-572 (1988)Nakayama, Y. et al., J. Polym. Sci. A, Polym. Chem., Vol. 26, pp. 559-572 (1988) Itoh, H., J. Surf. Anal., vol. 15, pp. 235-238 (2009)Itoh, H., J. Surf. Anal., Vol. 15, pp. 235-238 (2009)

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、高分子薄膜構造体中の構成成分の深さ方向の分布状態や層分離構造を簡便かつ正確に分析する分析方法を提供することを目的とする。また、有機膜の表面近傍に偏在する微量成分の分布状態を簡便かつ正確に分析する方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides an analysis method for simply and accurately analyzing a distribution state of a component in a depth direction and a layer separation structure in a polymer thin film structure. Objective. It is another object of the present invention to provide a method for simply and accurately analyzing the distribution state of trace components unevenly distributed near the surface of an organic film.

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、2種以上の高分子化合物が含まれる高分子薄膜構造体であっても、少なくとも1種の高分子化合物を安定同位体で標識し、標識した高分子化合物を含む高分子薄膜構造体をその深さ方向に沿ってスパッタイオンによってスパッタリングする工程と、飛行時間型二次イオン質量分析法によって該安定同位体を含む二次イオンの質量スペクトルを取得する工程とを繰り返して該安定同位体を含むフラグメントのデプスプロファイルを得ることによって、高分子薄膜構造体中の構成成分の深さ方向の分布状態や層分離状態を簡便かつ正確に分析することができることを見出した。   As a result of intensive investigations to achieve the above object, the present inventors have found that at least one polymer compound is stable isotope even in a polymer thin film structure containing two or more polymer compounds. Sputtering a polymer thin film structure containing a labeled polymer compound along the depth direction thereof with sputter ions and time-of-flight secondary ion mass spectrometry. The process of obtaining the mass spectrum of the secondary ion is repeated to obtain the depth profile of the fragment containing the stable isotope, thereby simplifying the distribution state and the layer separation state of the constituent components in the polymer thin film structure. And found that it can be analyzed accurately.

更に、本発明者らは、有機膜の表面に導電性カーボンコーティング層を形成し、カーボンコーティングされた上記有機膜をその深さ方向に沿ってスパッタイオンによってスパッタリングする工程と、飛行時間型二次イオン質量分析法によって上記有機膜中の分析対象物質の二次イオン質量スペクトルを取得する工程とを繰り返して上記分析対象物質のデプスプロファイルを得ることで、有機膜の表面近傍での微量成分の分布状態を簡便かつ正確に分析することができることを見出し、本発明を完成した。   Furthermore, the present inventors have formed a conductive carbon coating layer on the surface of the organic film, sputtered the carbon-coated organic film with sputter ions along its depth direction, and a time-of-flight secondary Obtaining a depth profile of the analyte by repeating the process of obtaining a secondary ion mass spectrum of the analyte in the organic film by ion mass spectrometry, thereby distributing trace components near the surface of the organic film The present invention has been completed by finding that the state can be easily and accurately analyzed.

すなわち、本発明は、
1. 高分子薄膜構造体の深さ方向の分析方法であって、
上記高分子薄膜構造体の厚さが10〜500nmであり、上記高分子薄膜構造体中には2種以上の高分子化合物が含まれ、そのうち少なくとも1種を安定同位体で標識し、
安定同位体を用いて標識した高分子化合物を含む構造体をその深さ方向に沿ってスパッタイオンによってスパッタリングする工程と、飛行時間型二次イオン質量分析法によって該安定同位体を含む二次イオンの質量スペクトルを取得する工程とを繰り返すことで、該安定同位体を含むフラグメントのデプスプロファイルを得ることを特徴とする高分子薄膜構造体の深さ方向の分析方法、
2. 上記スパッタイオンが、200eV〜500eVに加速された1の高分子薄膜構造体の深さ方向の分析方法、
3. 上記スパッタイオンが、200eV〜500eVに加速されたCs+である1の高分子薄膜構造体の深さ方向の分析方法、
4. 上記高分子薄膜構造体の厚さが10〜200nmである1〜3のいずれかの高分子薄膜構造体の深さ方向の分析方法、
5. 上記2種以上の高分子化合物に含まれる連結基が、互いに同一である1〜4のいずれかの高分子薄膜構造体の深さ方向の分析方法、
6. 上記高分子薄膜構造体が2種以上の高分子化合物を含む高分子ブレンド薄膜を備える1〜5のいずれかの高分子薄膜構造体の深さ方向の分析方法、
7. 上記高分子薄膜構造体が2層以上の多層構造である1〜6のいずれかの高分子薄膜構造体の深さ方向の分析方法、
8. 上記安定同位体が、重水素、炭素13、窒素15、酸素17、酸素18、ケイ素29、ケイ素30、硫黄33及び硫黄36から選ばれる1〜7のいずれかの高分子薄膜構造体の深さ方向の分析方法、
9. 有機膜の表面に導電性カーボンコーティング層を形成し、
カーボンコーティングされた上記有機膜をその深さ方向に沿って200eV〜500eVに加速されたスパッタイオンによってスパッタリングする工程と、飛行時間型二次イオン質量分析法によって上記有機膜中の分析対象物質の二次イオン質量スペクトルを取得する工程とを繰り返すことで、上記分析対象物質のデプスプロファイルを得ることを特徴とする有機膜の深さ方向の分析方法、
10. 上記スパッタイオンが、200eV〜500eVに加速されたCs+である9の分析方法、
11. 上記導電性カーボンコーティング層が、物理気相成長法又は化学気相成長法によって形成される9又は10の分析方法、
12. 上記導電性カーボンコーティング層が、真空蒸着法によって形成される11の分析方法、
13. 蒸着の際の真空度が、0.5〜10Paである12の分析方法、
14. 上記導電性カーボンコーティング層の厚さが5〜50nmである9〜13のいずれかの分析方法
を提供する。
That is, the present invention
1. An analysis method in the depth direction of a polymer thin film structure,
The polymer thin film structure has a thickness of 10 to 500 nm, and the polymer thin film structure contains two or more kinds of polymer compounds, at least one of which is labeled with a stable isotope,
Sputtering a structure containing a polymer compound labeled with a stable isotope with sputter ions along its depth direction, and a secondary ion containing the stable isotope by time-of-flight secondary ion mass spectrometry And obtaining the depth profile of the fragment containing the stable isotope by repeating the step of obtaining the mass spectrum of the polymer thin film structure in the depth direction,
2. A depth direction analysis method of one polymer thin film structure in which the sputter ions are accelerated to 200 eV to 500 eV,
3. A depth direction analysis method for one polymer thin film structure in which the sputter ion is Cs + accelerated to 200 eV to 500 eV,
4). An analysis method in a depth direction of the polymer thin film structure according to any one of 1 to 3, wherein the thickness of the polymer thin film structure is 10 to 200 nm;
5. The analysis method in the depth direction of the polymer thin film structure according to any one of 1 to 4, wherein the linking groups contained in the two or more polymer compounds are the same as each other;
6). The depth analysis method of the polymer thin film structure according to any one of 1 to 5, wherein the polymer thin film structure comprises a polymer blend thin film containing two or more kinds of polymer compounds,
7). The analysis method in the depth direction of the polymer thin film structure according to any one of 1 to 6, wherein the polymer thin film structure has a multilayer structure of two or more layers,
8). The depth of the polymer thin film structure according to any one of 1 to 7, wherein the stable isotope is selected from deuterium, carbon 13, nitrogen 15, oxygen 17, oxygen 18, silicon 29, silicon 30, sulfur 33, and sulfur 36 Direction analysis method,
9. Form a conductive carbon coating layer on the surface of the organic film,
Sputtering the carbon-coated organic film with sputter ions accelerated to 200 eV to 500 eV along the depth direction, and time-of-flight secondary ion mass spectrometry, An analysis method in the depth direction of the organic film characterized by obtaining a depth profile of the substance to be analyzed by repeating the step of acquiring a secondary ion mass spectrum,
10. 9. The analysis method according to 9, wherein the sputter ion is Cs + accelerated to 200 eV to 500 eV,
11. 9 or 10 analysis method in which the conductive carbon coating layer is formed by physical vapor deposition or chemical vapor deposition,
12 11 analysis methods in which the conductive carbon coating layer is formed by a vacuum deposition method;
13. 12 analysis methods whose vacuum degree in the case of vapor deposition is 0.5-10Pa,
14 The analysis method according to any one of 9 to 13, wherein the conductive carbon coating layer has a thickness of 5 to 50 nm.

本発明の高分子薄膜構造体の分析方法によれば、高分子薄膜構造体中の構成成分の深さ方向の分布状態や層分離構造を簡便かつ正確に分析することができる。本発明の分析方法は、厚さが薄い高分子薄膜構造体に対しても適用することができる。また、ポリマーを2種以上ブレンドした高分子ブレンド薄膜を備える構造体中の構成成分の深さ方向の分布状態や層分離構造の分析方法として好適である。
本発明の高分子薄膜構造体の分析方法は、従来の分析方法のように、分析対象物質が他の成分と異なる化学結合状態や元素を有しており、かつ、こうした識別因子となる元素をパーセントオーダーで含有している高分子薄膜構造体であること、又はミクロトームやSAICASによる精密斜め切削が可能な厚さ及び物理特性を有している高分子薄膜構造体であることに限定されず、種々の高分子薄膜構造体に対して適用可能であるため、液晶配向膜等の高分子薄膜構造体に関するより高度な情報を提供し得る。
According to the polymer thin film structure analysis method of the present invention, it is possible to easily and accurately analyze the distribution state of the components in the depth direction and the layer separation structure in the polymer thin film structure. The analysis method of the present invention can also be applied to a thin polymer thin film structure. Moreover, it is suitable as a method for analyzing a distribution state of a component in a depth direction and a layer separation structure in a structure including a polymer blend thin film obtained by blending two or more kinds of polymers.
In the method for analyzing a polymer thin film structure of the present invention, as in the conventional analysis method, the substance to be analyzed has a chemical bond state or an element different from other components, and an element that is such a discrimination factor is added. It is not limited to a polymer thin film structure containing a percentage order, or a polymer thin film structure having a thickness and physical properties capable of precise oblique cutting by a microtome or SAICAS, Since it can be applied to various polymer thin film structures, it can provide more advanced information on polymer thin film structures such as liquid crystal alignment films.

また、本発明の有機膜の分析方法によれば、有機膜表面に導電性カーボンコーティング層を形成することで、上記コーティング層を二次イオン収率の安定しない遷移領域とすることができ、コーティング層下にある有機膜の表面近傍における分析対象物質の深さ方向の分布を遷移領域の影響を受けずに分析することが可能となる。また、導電性カーボンコーティング層は、試料の帯電を抑える効果もある。   Further, according to the organic film analysis method of the present invention, by forming a conductive carbon coating layer on the surface of the organic film, the coating layer can be a transition region where the secondary ion yield is not stable. It is possible to analyze the distribution in the depth direction of the analyte in the vicinity of the surface of the organic film under the layer without being affected by the transition region. The conductive carbon coating layer also has an effect of suppressing the charging of the sample.

実施例及び比較例で用いた2層分離構造モデル試料の断面図である。It is sectional drawing of the two-layer separation structure model sample used by the Example and the comparative example. 実施例1で用いた2層分離構造モデル試料のデプスプロファイルである。It is a depth profile of the two-layer separated structure model sample used in Example 1. 比較例1で用いた2層分離構造モデル試料のデプスプロファイルである。It is a depth profile of the two-layer separated structure model sample used in Comparative Example 1. 実施例2で用いた2層分離構造モデル試料のデプスプロファイルである。It is a depth profile of the two-layer separated structure model sample used in Example 2. 実施例3で用いたカーボンコーティングを施した試料の断面図である。It is sectional drawing of the sample which gave the carbon coating used in Example 3. FIG. 実施例3のカーボンコーティングを施した試料のTOF−SIMSによるデプスプロファイルである。It is a depth profile by TOF-SIMS of the sample which gave the carbon coating of Example 3. FIG. 比較例3のカーボンコーティングを施さない試料のTOF−SIMSによるデプスプロファイルである。It is a depth profile by TOF-SIMS of the sample which does not give the carbon coating of the comparative example 3.

本発明の高分子薄膜構造体の分析方法において、分析対象となる高分子薄膜構造体の厚さは、他の手法で分析が困難とされる10〜500nmであるが、500nmを超えても数μmまでの厚さであれば分析は可能である。本発明の分析方法によれば、分析対象となる高分子薄膜構造体の厚さが10〜200nm、10〜150nm、更には10〜100nmといった特に薄いものであっても分析することが可能である。   In the method for analyzing a polymer thin film structure of the present invention, the thickness of the polymer thin film structure to be analyzed is 10 to 500 nm, which is difficult to analyze by other methods. Analysis is possible if the thickness is up to μm. According to the analysis method of the present invention, it is possible to analyze even if the polymer thin film structure to be analyzed has a particularly thin thickness of 10 to 200 nm, 10 to 150 nm, and further 10 to 100 nm. .

上記高分子薄膜構造体は、2種以上の高分子化合物を含むものである。本発明の分析方法によれば、高分子薄膜構造体に含まれる高分子化合物が、互いに同一の化学結合、構造又は元素を有する場合であっても、少なくとも1種の高分子化合物を安定同位体を用いて標識することによって、互いに識別して分析することが可能である。例えば、互いにアミド結合、エステル結合等の同一の連結基を有する高分子化合物であっても識別して分析することが可能である。
本発明の分析方法によれば、特定の化学結合、構造又は元素を有する高分子化合物に限定されず、様々な高分子化合物を分析対象とすることができる。
The polymer thin film structure includes two or more kinds of polymer compounds. According to the analysis method of the present invention, even when the polymer compound contained in the polymer thin film structure has the same chemical bond, structure or element, at least one polymer compound is stable isotope. It is possible to distinguish and analyze each other by labeling with. For example, even polymer compounds having the same linking group such as an amide bond or an ester bond can be identified and analyzed.
According to the analysis method of the present invention, it is not limited to a polymer compound having a specific chemical bond, structure or element, and various polymer compounds can be analyzed.

上記高分子薄膜構造体は、2種以上の高分子化合物を含む高分子ブレンド薄膜を備えるものであってもよい。また、上記高分子薄膜構造体は2層以上の多層構造となっていてもよい。   The polymer thin film structure may include a polymer blend thin film containing two or more kinds of polymer compounds. The polymer thin film structure may have a multilayer structure of two or more layers.

高分子化合物の標識に用いる安定同位体は、特に限定されないが、例えば、重水素(2H(D))、炭素13(13C)、窒素15(15N)、酸素17(17O)、酸素18(18O)、ケイ素29(29Si)、ケイ素30(30Si)、硫黄33(33S)、硫黄36(36S)等が挙げられる。上記高分子化合物は、1種又は2種以上の安定同位体を使用して標識することができる。
安定同位体の使用量は、検出器の感度、質量分解能、使用する安定同位体の天然存在比等を考慮して決定すればよい。
The stable isotope used for labeling the polymer compound is not particularly limited. For example, deuterium ( 2 H (D)), carbon 13 ( 13 C), nitrogen 15 ( 15 N), oxygen 17 ( 17 O), oxygen 18 (18 O), silicon 29 (29 Si), silicon 30 (30 Si), sulfur 33 (33 S), like sulfur 36 (36 S) and the like. The polymer compound can be labeled using one or more stable isotopes.
The amount of stable isotope used may be determined in consideration of the sensitivity of the detector, the mass resolution, the natural abundance ratio of the stable isotope used, and the like.

上記安定同位体の導入は分析対象物質の構成原子のうち、重合反応、縮合反応等により損失し得る原子ではなく、生成するポリマー骨格内に確実に残存する原子、例えばポリイミド中のイミド結合を形成する窒素原子や主骨格の炭素を安定同位体の置換の対象とすることが好ましい。   The introduction of the above stable isotope is not an atom that can be lost due to polymerization reaction, condensation reaction, etc. among the constituent atoms of the analysis target substance, but forms an atom that reliably remains in the polymer skeleton to be formed, for example, an imide bond in polyimide It is preferable that the nitrogen atom and the carbon of the main skeleton are the targets for substitution of stable isotopes.

高分子化合物を安定同位体で標識する方法は、従来公知の方法でよい。例えば、単量体を安定同位体で標識した後、該標識した単量体を用いて高分子化合物を合成してもよく、安定同位体で標識した架橋剤や重合開始剤を用いて高分子化合物を合成してもよい。また、高分子化合物を重水素で標識する場合は、上記方法のほか、重水素交換反応によって標識してもよい。   A conventionally known method may be used for labeling the polymer compound with a stable isotope. For example, the monomer may be labeled with a stable isotope, and then a polymer compound may be synthesized using the labeled monomer, or the polymer may be synthesized using a crosslinking agent or a polymerization initiator labeled with a stable isotope. Compounds may be synthesized. Moreover, when labeling a polymer compound with deuterium, in addition to the above method, it may be labeled by deuterium exchange reaction.

本発明においては、安定同位体を用いて標識した高分子化合物を含む構造体をその深さ方向に沿ってスパッタイオンによってスパッタリングする工程と、TOF−SIMSによって該安定同位体を含む二次イオンの質量スペクトルを取得する工程とを繰り返すことで、該安定同位体を含むフラグメントのデプスプロファイルを得る。   In the present invention, a step of sputtering a structure containing a polymer compound labeled with a stable isotope with sputter ions along its depth direction, and a secondary ion containing the stable isotope by TOF-SIMS. A depth profile of the fragment containing the stable isotope is obtained by repeating the step of acquiring a mass spectrum.

高分子薄膜構造体をスパッタリングする際に用いるスパッタイオンとしては、一般的には数百eVから数keV程度に加速されたCs+、O2 +、Ar+、C60 +等が用いられる。特に、有機物では負イオンの生成が多いため、負イオン化率増大効果のあるCs+が好ましい。更に、高分子材料に対するダメージの少ない低加速(200eVから500eV)のCs+等がより好ましい。ただし、目的イオンが正イオンの場合はこの限りではない。As the sputter ions used when sputtering the polymer thin film structure, Cs + , O 2 + , Ar + , C 60 + and the like accelerated to about several hundred eV to several keV are generally used. In particular, since organic substances generate a lot of negative ions, Cs + having an effect of increasing the negative ionization rate is preferable. Further, low acceleration (200 eV to 500 eV) Cs + with less damage to the polymer material is more preferable. However, this is not the case when the target ion is a positive ion.

高分子薄膜構造体を分析対象とする場合、TOF−SIMSで用いる一次イオンは、一般的には数keVから数十keV程度に加速されたGa+、Aun m+、Bin m+、Ar+、C60 +等が用いられる。特にポリイミドなどの有機物の分析にはクラスターイオン源であるAun m+、Bin m+、C60 +等が好ましい。特に、Biイオン源は高感度の3量体(Bi3)がより好ましい。Case of analyzing polymeric film structure, the primary ions used in TOF-SIMS, generally Ga + accelerated to several tens of keV from several keV to, Au n m +, Bi n m +, Ar +, C 60 + or the like is used. Particularly Au n m + is the analysis of organic material such as polyimide which is a cluster ion source, Bi n m +, C 60 + , and the like are preferable. In particular, the Bi ion source is more preferably a highly sensitive trimer (Bi 3 ).

上述したスパッタリングとTOF−SIMS測定を繰り返すことで、高分子薄膜構造体における構成成分の深さ方向の分布状態を簡便かつ正確に分析することができる。   By repeating the above-described sputtering and TOF-SIMS measurement, the distribution state of the constituent components in the polymer thin film structure in the depth direction can be easily and accurately analyzed.

また、本発明の有機膜の分析方法は、有機膜の表面に導電性カーボンコーティング層を形成し、カーボンコーティングされた上記有機膜をその深さ方向に沿ってスパッタイオンによってスパッタリングする工程と、飛行時間型二次イオン質量分析法によって上記有機膜中の分析対象物質の二次イオン質量スペクトルを取得する工程とを繰り返すことで、上記分析対象物質のデプスプロファイルを得ることを特徴とする有機膜の深さ方向の分析方法である。   The organic film analysis method of the present invention includes a step of forming a conductive carbon coating layer on the surface of the organic film, sputtering the carbon-coated organic film by sputter ions along its depth direction, An organic membrane characterized in that a depth profile of the analyte is obtained by repeating a step of acquiring a secondary ion mass spectrum of the analyte in the organic membrane by temporal secondary ion mass spectrometry. This is an analysis method in the depth direction.

上記カーボンコーティング層を形成する方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法等の物理気相成長法、熱CVD、プラズマCVD等の化学気相成長法等の方法が挙げられる。これらのうち、特に、真空蒸着法が好ましい。   Examples of the method for forming the carbon coating layer include physical vapor deposition methods such as vacuum deposition and sputtering, and chemical vapor deposition methods such as thermal CVD and plasma CVD. Of these, the vacuum deposition method is particularly preferable.

真空蒸着法でカーボンコーティング層を形成する場合は、カーボンコーターや真空蒸着装置を用いて形成することができる。上記カーボンコーターとしては、非導電性試料を走査電子顕微鏡(SEM)や電子プローブマイクロアナライザ(EPMA)等の荷電粒子線装置を用いて観察や分析を行なう際の試料の前処理に用いられるものと同様のものを用いることができる。そのため、特別な前準備や熟練を要する技術ではなく、容易に短時間で前処理を行うことができる。   When forming a carbon coating layer by a vacuum evaporation method, it can form using a carbon coater or a vacuum evaporation apparatus. As the carbon coater, a non-conductive sample is used for pretreatment of a sample when performing observation or analysis using a charged particle beam device such as a scanning electron microscope (SEM) or an electron probe microanalyzer (EPMA). Similar ones can be used. Therefore, it is not a technique that requires special pre-preparation or skill, and pre-processing can be easily performed in a short time.

蒸着の際の真空度は0.5〜10Paが好ましく、0.5〜2Paがより好ましい。
蒸着時間は、目的の厚さを得るために適宜設定すればよい。
The degree of vacuum during vapor deposition is preferably 0.5 to 10 Pa, and more preferably 0.5 to 2 Pa.
The deposition time may be set as appropriate to obtain the desired thickness.

上記カーボンコーティング層の厚さは、分析初期に発生する二次イオン収率の不安定な遷移領域の厚さに相当するものであればよい。具体的には、5nm以上が好ましい。厚さの上限は特に規定されないが、測定時間の短縮及びカーボンコーティング層形成による熱ダメージを抑えるためには、可能な限り薄い方が好ましい。そのためには、厚さは50nm以下が好ましく、40nm以下がより好ましく、20nm以下が更に好ましく、10nm以下が特に好ましい。しかし、TOF−SIMS測定によるスパッタレートが速い場合にはこの限りではない。   The thickness of the carbon coating layer only needs to correspond to the thickness of the transition region where the yield of secondary ions is unstable in the early stage of analysis. Specifically, 5 nm or more is preferable. The upper limit of the thickness is not particularly defined, but it is preferably as thin as possible in order to shorten the measurement time and suppress thermal damage due to the formation of the carbon coating layer. For that purpose, the thickness is preferably 50 nm or less, more preferably 40 nm or less, still more preferably 20 nm or less, and particularly preferably 10 nm or less. However, this is not the case when the sputtering rate by TOF-SIMS measurement is fast.

上記カーボンコーティング層を形成するためのカーボン源としては、特に限定されるものではなく、例えば、グラファイト(黒鉛)、カーボンブラック、活性炭等が挙げられ、中でもグラファイト(黒鉛)が好ましい。また、その形状も、特に限定されるものではなく、粉末状、粒状、繊維状、芯状等の各種形状を採用できるが、中でも繊維状および芯状が好ましい。繊維状および芯状のカーボンの直径については、5〜10μmのものが好ましい。カーボンの純度は、99.9%以上が好ましく、99.99%以上がより好ましい。   The carbon source for forming the carbon coating layer is not particularly limited, and examples thereof include graphite (graphite), carbon black, activated carbon and the like, among which graphite (graphite) is preferable. Further, the shape is not particularly limited, and various shapes such as powder, granule, fiber, and core can be adopted. Of these, fiber and core are preferable. The diameter of the fibrous and core carbon is preferably 5 to 10 μm. The purity of carbon is preferably 99.9% or more, and more preferably 99.99% or more.

本発明の分析対象となる有機膜は特に限定されないが、上記方法でカーボンコーティング層を形成中は試料に輻射熱がかかるため、熱に弱い試料やガスを発生しやすい試料には適さない。しかし、輻射熱は室温より数十℃高い程度と想定されるため、試料冷却機構を備えた装置を用いれば多くの有機膜に適用可能である。   The organic film to be analyzed in the present invention is not particularly limited. However, since the sample is irradiated with radiant heat while the carbon coating layer is formed by the above method, it is not suitable for a sample that is weak against heat or a sample that easily generates gas. However, since the radiant heat is assumed to be about several tens of degrees Celsius higher than room temperature, it can be applied to many organic films by using an apparatus equipped with a sample cooling mechanism.

有機膜をスパッタリングする際に用いるスパッタイオンは、一般的には数百eVから数keV程度に加速されたCs+、O2 +、Ar+、C60 +等が用いられる。特に、有機物では負イオンの生成が多いため、負イオン化率増大効果のあるCs+が好ましい。特に、有機物へのダメージの少ない低加速(200eVから500eV)のCs+等がより好ましい。ただし、目的イオンが正イオンの場合はこの限りではない。Sputtering ions used for sputtering the organic film are generally Cs + , O 2 + , Ar + , C 60 + and the like accelerated to several hundred eV to several keV. In particular, since organic substances generate a lot of negative ions, Cs + having an effect of increasing the negative ionization rate is preferable. In particular, low acceleration (200 eV to 500 eV) Cs + or the like with less damage to organic substances is more preferable. However, this is not the case when the target ion is a positive ion.

有機膜を対象とする場合、TOF−SIMSで用いる一次イオンは、一般的には数keVから数十keV程度に加速されたGa+、Aun m+、Bin m+、Ar+、C60 +等が用いられる。特に有機物の分析にはクラスターイオン源であるAun m+、Bin m+、C60 +等が好ましい。特に、Biイオン源は高感度の3量体(Bi3)がより好ましい。If the organic film of interest, primary ions used in TOF-SIMS is typically accelerated to several tens of keV several keV Ga +, Au n m + , Bi n m +, Ar +, C 60 + , etc. Is used. In particular, Au n m + , Bi n m + , C 60 + and the like which are cluster ion sources are preferable for the analysis of organic substances. In particular, the Bi ion source is more preferably a highly sensitive trimer (Bi 3 ).

なお、分析対象物質が他の構成成分と同一の化学結合や元素を有している場合は、スパッタリングによって生成する二次イオンが同一の構造となることがあるため、分析対象物質由来の二次イオンを特定できないことがある。   In addition, when the analysis target substance has the same chemical bond or element as the other constituent components, secondary ions generated by sputtering may have the same structure, so the secondary substance derived from the analysis target substance Ions may not be identified.

上記問題を解決する方法としては、例えば、分析対象物質を安定同位体で標識する方法が挙げられる。これによって、分析対象物質由来の二次イオンを特定することが可能となる。
標識に用いる安定同位体は、特に限定されないが、例えば、重水素(2H(D))、炭素13(13C)、窒素15(15N)、酸素17(17O)、酸素18(18O)、ケイ素29(29Si)、ケイ素30(30Si)、硫黄33(33S)、硫黄36(36S)等が挙げられる。上記分析対象物質は、1種又は2種以上の安定同位体を使用して標識することができる。
安定同位体の使用量は、検出器の感度、質量分解能、使用する安定同位体の天然存在比等を考慮して決定すればよい。
分析対象物質を安定同位体で標識する方法は、従来公知の方法でよい。
As a method for solving the above problem, for example, a method of labeling a substance to be analyzed with a stable isotope can be mentioned. This makes it possible to specify secondary ions derived from the analysis target substance.
The stable isotope used for labeling is not particularly limited. For example, deuterium ( 2 H (D)), carbon 13 ( 13 C), nitrogen 15 ( 15 N), oxygen 17 ( 17 O), oxygen 18 ( 18 O), silicon 29 ( 29 Si), silicon 30 ( 30 Si), sulfur 33 ( 33 S), sulfur 36 ( 36 S) and the like. The analyte can be labeled using one or more stable isotopes.
The amount of stable isotope used may be determined in consideration of the sensitivity of the detector, the mass resolution, the natural abundance ratio of the stable isotope used, and the like.
A conventionally known method may be used as a method for labeling the substance to be analyzed with a stable isotope.

上述した方法によって、有機膜における表面近傍の深さ方向の分布状態を簡便かつ正確に分析することが可能となる。本発明の分析方法は、特に、材料表面から10nm程度の表面近傍における深さ方向の分布状態の分析に好適である。   By the method described above, the distribution state in the depth direction in the vicinity of the surface of the organic film can be easily and accurately analyzed. The analysis method of the present invention is particularly suitable for analyzing the distribution state in the depth direction in the vicinity of the surface of about 10 nm from the material surface.

以下、調製例、実施例及び比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。なお、組成比(モル比)は仕込み比から算出した。   EXAMPLES Hereinafter, although a preparation example, an Example, and a comparative example are given and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to the following Example. The composition ratio (molar ratio) was calculated from the preparation ratio.

[調製例1]薄膜形成用組成物Aの調製
20mL四口フラスコにジアミン成分として、15Nで標識されたp−フェニレンジアミン(p−PDA−15N、Aldrich製)0.243g(2.25mmol)、4−オクタデシルオキシ−1,3−ジアミノベンゼン(APC18)0.094g(0.25mmol)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)3.70g、γ−ブチロラクトン(GBL)3.70gを加え、約10℃に冷却し、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物(CBDA)0.485g(2.50mmol)を加え、室温に戻し窒素雰囲気下24時間反応させ、ポリアミック酸(ポリマーA)の濃度10質量%の溶液を得た。ポリマーA中の各構成単位の組成比は、CBDA:p−PDA−15N:APC18=1.0:0.9:0.1であった。
上記ポリマーA溶液8.22gを50mL三角フラスコに移し、GBL2.74g及びブチルセロソルブ(BC)2.74gを加えて希釈し、ポリマーAが6質量%、GBLが47質量%、NMPが27質量%、BCが20質量%の薄膜形成用組成物Aを調製した。
As the diamine component to prepare 20mL four-necked flask [Preparation Example 1] thin film-forming composition A, labeled with 15 N a p- phenylenediamine (p-PDA-15 N, manufactured by Aldrich) 0.243 g (2.25 mmol ), 4-octadecyloxy-1,3-diaminobenzene (APC18) 0.094 g (0.25 mmol), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) 3.70 g, and γ-butyrolactone (GBL) 3.70 g were added. , Cooled to about 10 ° C., added 0.485 g (2.50 mmol) of 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride (CBDA), returned to room temperature and allowed to react for 24 hours under a nitrogen atmosphere. A solution having a concentration of 10% by mass of (Polymer A) was obtained. The composition ratio of each structural unit in the polymer A was CBDA: p-PDA- 15 N: APC18 = 1.0: 0.9: 0.1.
Transfer 8.22 g of the above polymer A solution to a 50 mL Erlenmeyer flask, dilute by adding 2.74 g of GBL and 2.74 g of butyl cellosolve (BC), polymer A is 6% by mass, GBL is 47% by mass, NMP is 27% by mass, A thin film forming composition A having a BC of 20% by mass was prepared.

[調製例2]薄膜形成用組成物A’の調製
p−PDA−15Nの代わりに15Nで標識されていないp−PDAを用いた以外は調製例1と同じ方法でポリマーA’を合成し、薄膜形成用組成物A’を調製した。ポリマーA’中の各構成単位の組成比は、CBDA:p−PDA:APC18=1.0:0.9:0.1であった。
[Preparation Example 2] thin film-forming composition A 'except that a p-PDA not labeled with instead 15 N Preparation p-PDA-15 N of polymer A in the same manner as in Preparation Example 1' synthesized Then, a thin film forming composition A ′ was prepared. The composition ratio of each structural unit in the polymer A ′ was CBDA: p-PDA: APC18 = 1.0: 0.9: 0.1.

[調製例3]薄膜形成用組成物Bの調製
30mL四口フラスコにジアミン成分として、4,4’−ジアミノジフェニルアミン(DADPA)0.996g(5.00mol)、NMP8.23g、GBL8.23gを加え、約10℃に冷却し、CBDA0.902g(4.60mmol)を加え、室温に戻し窒素雰囲気下24時間反応させ、ポリアミック酸(ポリマーB)の濃度10質量%の溶液を得た。ポリマーB中の各構成単位の組成比は、CBDA:DADPA=1.0:1.0であった。
上記ポリマーB溶液15gを50mL三角フラスコに移し、GBL5.00g及びBC5.00gを加えて希釈し、ポリマーBが6質量%、GBLが47質量%、NMPが27質量%、BCが20質量%の薄膜形成用組成物Bを調製した。
[Preparation Example 3] Preparation of thin film forming composition B As a diamine component, 0.996 g (5.00 mol), 8.23 g of NMP, 8.23 g of GBL were added as a diamine component to a 30 mL four-necked flask. The mixture was cooled to about 10 ° C., 0.902 g (4.60 mmol) of CBDA was added, the temperature was returned to room temperature, and the mixture was reacted under a nitrogen atmosphere for 24 hours to obtain a polyamic acid (polymer B) solution having a concentration of 10% by mass. The composition ratio of each structural unit in the polymer B was CBDA: DADPA = 1.0: 1.0.
15 g of the polymer B solution was transferred to a 50 mL Erlenmeyer flask, diluted by adding GBL5.00 g and BC5.00 g, polymer B was 6% by mass, GBL was 47% by mass, NMP was 27% by mass, and BC was 20% by mass. A thin film forming composition B was prepared.

[調製例4]モデル試料の作製
図1に、作製した2層分離構造モデル試料の断面図を示す。まず、ITO基板3上に上記薄膜形成用組成物Bをスピンコート法によって塗布し、下記成膜条件にしたがってポリマーB層2を形成した。成膜後、ポリマーB層2上に上記薄膜形成用組成物Aをスピンコート法によって塗布し、下記成膜条件にしたがってポリマーA層1を形成し、実施例1用の2層分離構造のモデル試料を作製した。
また、上記薄膜形成用組成物A’を用いてポリマーA’層1を形成した以外は上記方法と同じ方法で比較例1用の2層分離構造モデル試料を作製した。
[Preparation Example 4] Production of Model Sample FIG. 1 is a cross-sectional view of the produced two-layer separated structure model sample. First, the thin film forming composition B was applied onto the ITO substrate 3 by a spin coating method, and a polymer B layer 2 was formed according to the following film forming conditions. After the film formation, the thin film forming composition A is applied onto the polymer B layer 2 by a spin coating method, and the polymer A layer 1 is formed according to the following film formation conditions. A model of a two-layer separation structure for Example 1 A sample was prepared.
Further, a two-layer separated structure model sample for Comparative Example 1 was prepared in the same manner as the above method except that the polymer A ′ layer 1 was formed using the thin film forming composition A ′.

成膜条件:一層目(ポリマーB層)予備乾燥70℃、70sec、焼成250℃、10min、膜厚120nm、
二層目(ポリマーA(A’)層)焼成250℃、10min、膜厚120nm(膜厚合計240nm)
Film forming conditions: First layer (polymer B layer) pre-drying 70 ° C., 70 sec, baking 250 ° C., 10 min, film thickness 120 nm,
Second layer (Polymer A (A ′) layer) Firing at 250 ° C., 10 min, film thickness of 120 nm (total film thickness of 240 nm)

[実施例1、比較例1]
調製例4で作製した2層分離構造モデル試料に対し、ION TOF社製TOF−SIMS5を用いて深さ方向にスパッタイオンによるスパッタリングを行い、その後、一次イオンを照射して試料から放出される安定同位体を含む二次イオンのTOF−SIMSスペクトルを負イオンモードで取得した。一次イオンとしてビスマス三量体クラスターの2価の正イオンを用い、スパッタイオンとしてセシウムの正イオンを用いた。また、スパッタリング面積は300μm×300μmとし、スパッタ分析面積は100μm×100μmとした。スパッタリングとTOF−SIMS測定を繰り返すことで、試料表面から深さ方向への安定同位体によるフラグメントイオンの分布を評価した。
[Example 1, Comparative Example 1]
The two-layer separated structure model sample prepared in Preparation Example 4 is sputtered with sputter ions in the depth direction using TOF-SIMS5 manufactured by ION TOF, and then released from the sample by irradiation with primary ions. TOF-SIMS spectra of secondary ions containing isotopes were obtained in negative ion mode. Bivalent positive ions of bismuth trimer clusters were used as primary ions, and cesium positive ions were used as sputter ions. The sputtering area was 300 μm × 300 μm, and the sputtering analysis area was 100 μm × 100 μm. By repeating sputtering and TOF-SIMS measurement, the distribution of fragment ions by stable isotopes in the depth direction from the sample surface was evaluated.

そして、スパッタ時間を横軸に、当該スパッタ時間における二次イオンの検出強度を縦軸にとって測定値をプロットし、スパッタ時間と二次イオン強度との関係をグラフ化することによりデプスプロファイルを取得し、2層分離構造を評価した。なお、TOF−SIMSの測定条件は以下のとおりである。   The measured value is plotted with the sputter time on the horizontal axis and the secondary ion detection intensity at the sputter time on the vertical axis, and the depth profile is obtained by graphing the relationship between the sputter time and the secondary ion intensity. A two-layer separation structure was evaluated. The measurement conditions for TOF-SIMS are as follows.

一次イオン:25keV Bi3 2+、0.2pA(パルス電流値)、ランダムスキャンモード
一次イオンスキャン範囲(測定領域):100μm×100μm
一次イオンのパルス周波数:10kHz(100μs/shot)
一次イオンのビーム径:約5μm
二次イオン検出モード:negative
スキャン数:1scan/cycle
(帯電補正としてフラットガンを使用)
<スパッタリング条件>
スパッタイオン:Cs+(35nA、500eV)
スパッタリング領域:300μm×300μm
Primary ion: 25 keV Bi 3 2+ , 0.2 pA (pulse current value), random scan mode Primary ion scan range (measurement region): 100 μm × 100 μm
Primary ion pulse frequency: 10 kHz (100 μs / shot)
Primary ion beam diameter: about 5 μm
Secondary ion detection mode: negative
Number of scans: 1scan / cycle
(A flat gun is used for charging correction)
<Sputtering conditions>
Sputter ion: Cs + (35 nA, 500 eV)
Sputtering area: 300 μm × 300 μm

実施例1であるポリマーAを用いたモデル試料の結果を図2に、比較例1であるポリマーA’を用いたモデル試料の結果を図3に示す。
図2に示されるように、安定同位体を導入したポリマーAを用いた2層分離構造のモデル試料の場合、ポリマーA層とポリマーB層の境界が可視化され、2層分離構造を分析できた。
一方、図3に示されるように、安定同位体を導入していないポリマーA’を用いた2層分離構造のモデル試料の場合、ポリマーA’層とポリマーB層の境界を把握できなかった。
The result of the model sample using the polymer A which is Example 1 is shown in FIG. 2, and the result of the model sample using the polymer A ′ which is Comparative Example 1 is shown in FIG.
As shown in FIG. 2, in the case of a model sample having a two-layer separation structure using a polymer A into which a stable isotope was introduced, the boundary between the polymer A layer and the polymer B layer was visualized, and the two-layer separation structure could be analyzed. .
On the other hand, as shown in FIG. 3, in the case of a model sample having a two-layer separation structure using polymer A ′ into which no stable isotope was introduced, the boundary between the polymer A ′ layer and the polymer B layer could not be grasped.

次に、本発明の実施例1で示したモデル試料よりも薄い構造体に本発明の手法を適用した別の実施態様について以下に説明する。   Next, another embodiment in which the technique of the present invention is applied to a structure thinner than the model sample shown in the first embodiment of the present invention will be described below.

[調製例5]ポリマーCの調製
20mL四口フラスコにジアミン成分として、p−PDA−15N(Aldrich製)0.243g(2.25mmol)、APC18を0.094g(0.25mmol)、NMP4.35gを加え、約10℃に冷却し、3,4−ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−ナフタレンコハク酸二無水物(TDA)0.750g(2.50mmol)を加え、窒素雰囲気下、40℃で16時間反応させ、ポリアミック酸(PAA−1)の濃度20質量%の溶液を得た。
上記PAA−1溶液5.44gに、NMP12.69gを加えて希釈し、無水酢酸0.57g及びピリジン0.24gを加え、50℃で3時間反応させた。この反応溶液を室温程度まで冷却後、約10℃に冷やしたメタノール70mL中に攪拌しながらゆっくり注ぎ、固体を析出させた。沈殿した固体を回収し、更に70mLのメタノールで2回分散洗浄し、100℃で減圧乾燥することで、ポリイミド(ポリマーC)の白色粉末を得た。ポリマーC中の各構成単位の組成比は、TDA:p−PDA−15N:APC18=1.0:0.9:0.1であった。
As Preparation Example 5] diamine component to prepare 20mL four neck flask having a polymer C, p-PDA- 15 N (manufactured by Aldrich) 0.243g (2.25mmol), 0.094g (0.25mmol) of APC18, NMP4. 35 g was added and cooled to about 10 ° C., and 0.750 g (2.50 mmol) of 3,4-dicarboxy-1,2,3,4-tetrahydro-1-naphthalene succinic dianhydride (TDA) was added, The mixture was reacted at 40 ° C. for 16 hours in a nitrogen atmosphere to obtain a 20% by mass solution of polyamic acid (PAA-1).
To 5.44 g of the PAA-1 solution, 12.69 g of NMP was added for dilution, 0.57 g of acetic anhydride and 0.24 g of pyridine were added, and the mixture was reacted at 50 ° C. for 3 hours. The reaction solution was cooled to about room temperature and then slowly poured into 70 mL of methanol cooled to about 10 ° C. with stirring to precipitate a solid. The precipitated solid was recovered, further dispersed and washed twice with 70 mL of methanol, and dried under reduced pressure at 100 ° C. to obtain a white powder of polyimide (polymer C). The composition ratio of each structural unit in the polymer C was TDA: p-PDA- 15 N: APC18 = 1.0: 0.9: 0.1.

[調製例6]モデル試料の作製
1gの上記ポリマーCをGBL12.00gとBC2.22gとの混合溶媒に溶解し、薄膜形成用組成物Cを調製した。
図1(実施例1と同じ形態)に、作製した2層分離構造モデル試料の断面図を示す。まず、ITO基板3上に上記薄膜形成用組成物Bをスピンコート法によって塗布し、下記成膜条件にしたがってポリマーB層2を形成した。成膜後、ポリマーB層上に上記薄膜形成用組成物Cをスピンコート法によって塗布し、下記成膜条件にしたがってポリマーC層1を形成し、実施例2用の2層分離構造のモデル試料を作製した。
[Preparation Example 6] Preparation of model sample 1 g of the polymer C was dissolved in a mixed solvent of GBL 12.00 g and BC2.22 g to prepare a thin film forming composition C.
FIG. 1 (the same form as in Example 1) shows a cross-sectional view of the produced two-layer separated structure model sample. First, the thin film forming composition B was applied onto the ITO substrate 3 by a spin coating method, and a polymer B layer 2 was formed according to the following film forming conditions. After the film formation, the thin film forming composition C is applied onto the polymer B layer by a spin coating method, and the polymer C layer 1 is formed according to the following film formation conditions. A model sample having a two-layer separation structure for Example 2 Was made.

成膜条件:一層目(ポリマーB層)予備乾燥70℃、70sec、焼成250℃、10min、膜厚60nm、
二層目(ポリマーC層)焼成250℃、10min、膜厚60nm
(膜厚合計120nm)
Film forming conditions: First layer (polymer B layer) pre-drying 70 ° C., 70 sec, baking 250 ° C., 10 min, film thickness 60 nm,
Second layer (polymer C layer) calcination 250 ° C., 10 min, film thickness 60 nm
(Total film thickness 120 nm)

[実施例2、比較例2]
調製例6で作製した2層分離構造モデル試料に対し、実施例1と同様に試料表面から深さ方向への安定同位体によるフラグメントイオンの分布を評価した。ただし、スパッタリング面積は200μm×200μmとし、スパッタ分析面積は60μm×60μmとした。TOF−SIMSの測定条件は以下のとおりである。
[Example 2, Comparative Example 2]
For the two-layer separated structure model sample prepared in Preparation Example 6, the distribution of fragment ions by stable isotopes in the depth direction from the sample surface was evaluated in the same manner as in Example 1. However, the sputtering area was 200 μm × 200 μm, and the sputtering analysis area was 60 μm × 60 μm. The measurement conditions of TOF-SIMS are as follows.

一次イオン:25keV Bi3 2+、0.2pA(パルス電流値)、ランダムスキャンモード
一次イオンスキャン範囲(測定領域):60μm×60μm
一次イオンのパルス周波数:10kHz(100μs/shot)
一次イオンのビーム径:約5μm
二次イオン検出モード:negative
スキャン数:1scan/cycle
(帯電補正としてフラットガン及び酸素ガス(真空度:1.0×10-6mbar)を使用)
<スパッタリング条件>
スパッタイオン:Cs+(20nA、500eV)
スパッタリング領域:200μm×200μm
Primary ion: 25 keV Bi 3 2+ , 0.2 pA (pulse current value), random scan mode Primary ion scan range (measurement region): 60 μm × 60 μm
Primary ion pulse frequency: 10 kHz (100 μs / shot)
Primary ion beam diameter: about 5 μm
Secondary ion detection mode: negative
Number of scans: 1scan / cycle
(A flat gun and oxygen gas (vacuum level: 1.0 × 10 -6 mbar) are used for charging correction)
<Sputtering conditions>
Sputter ion: Cs + (20 nA, 500 eV)
Sputtering area: 200 μm × 200 μm

実施例2であるポリマーCを用いたモデル試料の結果を図4に示す。
図4に示したように、安定同位体を導入したポリマーCを用いた2層分離構造のモデル試料の場合でもポリマーC層とポリマーB層の境界が可視化され、2層分離構造を分析できた。
これより、本発明の方法は、膜厚120nm程度の極薄膜構造体の層分離構造を分析するのにも適していることが証明された。
The result of the model sample using the polymer C which is Example 2 is shown in FIG.
As shown in FIG. 4, the boundary between the polymer C layer and the polymer B layer was visualized even in the case of a model sample having a two-layer separation structure using a polymer C into which a stable isotope was introduced, and the two-layer separation structure could be analyzed. .
From this, it was proved that the method of the present invention is also suitable for analyzing the layer separation structure of an extremely thin film structure having a film thickness of about 120 nm.

[調製例7]オリゴアニリン化合物の合成
国際公開第2008/129947号に記載の方法にしたがって、下記式(1)で表されるオリゴアニリン化合物を合成した。

Figure 0006281283
[Preparation Example 7] Synthesis of Oligoaniline Compound An oligoaniline compound represented by the following formula (1) was synthesized according to the method described in International Publication No. 2008/129947.
Figure 0006281283

[調製例8]電荷受容性ドーパントの合成
国際公開第2006/025342号に記載の方法にしたがって、下記式(2)で表される電荷受容性ドーパントを合成した。

Figure 0006281283
[Preparation Example 8] Synthesis of charge-accepting dopant A charge-accepting dopant represented by the following formula (2) was synthesized according to the method described in International Publication No. 2006/025342.
Figure 0006281283

[調製例9]有機膜形成用材料の調製
式(1)で示されるオリゴアニリン化合物と式(2)で示される電荷受容性ドーパントとを1:1のモル比で、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン(DMI)とシクロヘキサノールとの混合溶媒(組成比=2:4(質量比))に、固形分濃度3質量%になるように溶解し、更にその固形分に対して10質量%のトリフルオロプロピルトリメトキシシラン及びフェニルトリメトキシシラン(ともに信越シリコーン(株)製)(質量比1:2)を添加して有機膜形成用材料を調製した。
[Preparation Example 9] Preparation of Organic Film Forming Material An oligoaniline compound represented by the formula (1) and a charge-accepting dopant represented by the formula (2) at a molar ratio of 1,3-dimethyl- It is dissolved in a mixed solvent of 2-imidazolidinone (DMI) and cyclohexanol (composition ratio = 2: 4 (mass ratio)) to a solid content concentration of 3% by mass, and further 10 Mass% trifluoropropyltrimethoxysilane and phenyltrimethoxysilane (both manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.) (mass ratio 1: 2) were added to prepare an organic film forming material.

[調製例10]分析用モデル試料の作製
図1に示すように、調製例3で調製した有機膜形成用材料をITO基板3上にスピンコート法によって塗布し、220℃で15分間加熱処理して有機膜2を形成した。上記有機膜2の厚さは50nmとした。
更に、メイワフォーシス(株)製の親水化処理機能付カーボンコーター(CADE−E)を用いて、真空度0.5〜1Pa、プリヒート時間5秒、蒸着時間1.8秒の条件で、真空蒸着法によって有機膜2の表面にカーボンコーティング層1(厚さ約35nm)を形成し、実施例用の試料とした。なお、カーボン源として黒鉛繊維(メイワフォーシス(株)製、高純度分析用カーボンファイバー(商品名))を用いた。また、カーボンコーティングを施さない試料を比較例用とした。
Preparation Example 10 Preparation of Analytical Model Sample As shown in FIG. 1, the organic film forming material prepared in Preparation Example 3 was applied onto the ITO substrate 3 by spin coating, and heat-treated at 220 ° C. for 15 minutes. Thus, an organic film 2 was formed. The thickness of the organic film 2 was 50 nm.
Furthermore, using a carbon coater with a hydrophilic treatment function (CADE-E) manufactured by Meiwa Forsys Co., Ltd., under the conditions of a vacuum degree of 0.5 to 1 Pa, a preheating time of 5 seconds, and a deposition time of 1.8 seconds. A carbon coating layer 1 (thickness: about 35 nm) was formed on the surface of the organic film 2 by the method to prepare a sample for the example. A graphite fiber (manufactured by Meiwa Forsys, Inc., carbon fiber for high purity analysis (trade name)) was used as a carbon source. A sample not subjected to carbon coating was used for a comparative example.

[実施例3、比較例3]
ION TOF社製TOF−SIMS5を用いて、実施例用と比較例用のモデル試料に対し、それぞれ深さ方向にスパッタリングイオンによるスパッタリングを行い、その後、一次イオンを照射して試料から放出される分析対象物質(シラン添加剤)由来の二次イオンのTOF−SIMSスペクトルを、負イオンモードで取得した。一次イオンとしてビスマス三量体クラスターの2価の正イオンを用い、スパッタイオンとしてセシウムの正イオンを用いた。また、スパッタリング面積は200μm×200μmとし、スパッタ分析面積は50μm×50μmとした。スパッタリングとTOF−SIMS測定を繰り返すことで、シラン添加剤由来のフラグメントイオンの試料表面から深さ方向の分布を評価した。実施例及び比較例におけるTOF−SIMSの測定条件を以下に示す。
[Example 3, Comparative Example 3]
Using TOF-SIMS5 manufactured by ION TOF, the model samples for the examples and comparative examples are each sputtered with sputtering ions in the depth direction, and then the primary ions are irradiated to release the samples. A TOF-SIMS spectrum of secondary ions derived from the target substance (silane additive) was obtained in negative ion mode. Bivalent positive ions of bismuth trimer clusters were used as primary ions, and cesium positive ions were used as sputter ions. The sputtering area was 200 μm × 200 μm, and the sputtering analysis area was 50 μm × 50 μm. By repeating sputtering and TOF-SIMS measurement, the distribution of the fragment ions derived from the silane additive in the depth direction from the sample surface was evaluated. The measurement conditions of TOF-SIMS in Examples and Comparative Examples are shown below.

一次イオン:25keV Bi3 2+、0.2pA(パルス電流値)、ランダムスキャンモード
一次イオンスキャン範囲(測定領域):50μm×50μm
一次イオンのパルス周波数:10kHz(100μs/shot)
一次イオンのビーム径:約5μm
二次イオン検出モード:negative
スキャン数:1scan/cycle
(帯電補正としてフラットガンを使用)
<スパッタリング条件>
スパッタリングイオン:Cs+(35nA、500eV)
スパッタリング領域:200μm×200μm
Primary ion: 25 keV Bi 3 2+ , 0.2 pA (pulse current value), random scan mode Primary ion scan range (measurement region): 50 μm × 50 μm
Primary ion pulse frequency: 10 kHz (100 μs / shot)
Primary ion beam diameter: about 5 μm
Secondary ion detection mode: negative
Number of scans: 1scan / cycle
(A flat gun is used for charging correction)
<Sputtering conditions>
Sputtering ions: Cs + (35 nA, 500 eV)
Sputtering area: 200 μm × 200 μm

スパッタ時間を横軸に、当該スパッタ時間における二次イオンの検出強度を縦軸にとって測定値をプロットし、スパッタ時間と二次イオン強度との関係をグラフ化することによってデプスプロファイルを取得し、シラン添加剤の膜内分布を評価した。実施例3の結果を図6に、比較例3の結果を図7に示す。   The measured value is plotted with the sputtering time on the horizontal axis and the detected intensity of secondary ions at the sputtering time on the vertical axis, and the depth profile is obtained by graphing the relationship between the sputtering time and the secondary ion intensity. The distribution of additives in the film was evaluated. The result of Example 3 is shown in FIG. 6, and the result of Comparative Example 3 is shown in FIG.

図6及び図7において、横軸(スパッタ時間)は試料表面からの深度を表し、縦軸(検出強度)は各イオンの濃度を表す。図6から明らかなように、シラン添加剤の構成原子であるSiに着目することで、有機膜におけるシラン添加剤の表面偏在状態を分析することができた。   6 and 7, the horizontal axis (sputtering time) represents the depth from the sample surface, and the vertical axis (detection intensity) represents the concentration of each ion. As is clear from FIG. 6, by focusing on Si, which is a constituent atom of the silane additive, it was possible to analyze the surface uneven distribution state of the silane additive in the organic film.

1 ポリマーA(A’)又はポリマーC層
2 ポリマーB層
3 ITO基板
4 カーボンコーティング層
5 有機膜
6 ITO基板
1 Polymer A (A ′) or Polymer C Layer 2 Polymer B Layer 3 ITO Substrate 4 Carbon Coating Layer 5 Organic Film 6 ITO Substrate

Claims (14)

高分子薄膜構造体の深さ方向の分析方法であって、
上記高分子薄膜構造体の厚さが10〜500nmであり、上記高分子薄膜構造体中には2種以上の高分子化合物が含まれ、そのうち少なくとも1種を安定同位体で標識し、
安定同位体を用いて標識した高分子化合物を含む構造体をその深さ方向に沿ってスパッタイオンによってスパッタリングする工程と、飛行時間型二次イオン質量分析法によって該安定同位体を含む二次イオンの質量スペクトルを取得する工程とを繰り返すことで、該安定同位体を含むフラグメントのデプスプロファイルを得ることを特徴とする高分子薄膜構造体の深さ方向の分析方法。
An analysis method in the depth direction of a polymer thin film structure,
The polymer thin film structure has a thickness of 10 to 500 nm, and the polymer thin film structure contains two or more kinds of polymer compounds, at least one of which is labeled with a stable isotope,
Sputtering a structure containing a polymer compound labeled with a stable isotope with sputter ions along its depth direction, and a secondary ion containing the stable isotope by time-of-flight secondary ion mass spectrometry And obtaining the depth profile of the fragment containing the stable isotope by repeating the step of obtaining the mass spectrum of the polymer thin film structure in the depth direction.
上記スパッタリングが、200eV〜500eVに加速されたスパッタイオンによって行われる請求項1記載の高分子薄膜構造体の深さ方向の分析方法。   The analysis method in the depth direction of the polymer thin film structure according to claim 1, wherein the sputtering is performed by sputter ions accelerated to 200 eV to 500 eV. 上記スパッタイオンが、200eV〜500eVに加速されたCs+である請求項1記載の高分子薄膜構造体の深さ方向の分析方法。 The analysis method in the depth direction of the polymer thin film structure according to claim 1, wherein the sputter ions are Cs + accelerated to 200 eV to 500 eV. 上記高分子薄膜構造体の厚さが10〜200nmである請求項1〜3のいずれか1項記載の高分子薄膜構造体の深さ方向の分析方法。   The analysis method in the depth direction of the polymer thin film structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the thickness of the polymer thin film structure is 10 to 200 nm. 上記2種以上の高分子化合物に含まれる連結基が、互いに同一である請求項1〜4のいずれか1項記載の高分子薄膜構造体の深さ方向の分析方法。   The analysis method in the depth direction of the polymer thin film structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the linking groups contained in the two or more polymer compounds are the same. 上記高分子薄膜構造体が2種以上の高分子化合物を含む高分子ブレンド薄膜を備える請求項1〜5のいずれか1項記載の高分子薄膜構造体の深さ方向の分析方法。   The analysis method in the depth direction of the polymer thin film structure according to any one of claims 1 to 5, wherein the polymer thin film structure includes a polymer blend thin film containing two or more kinds of polymer compounds. 上記高分子薄膜構造体が2層以上の多層構造である請求項1〜6のいずれか1項記載の高分子薄膜構造体の深さ方向の分析方法。   The analysis method in the depth direction of the polymer thin film structure according to any one of claims 1 to 6, wherein the polymer thin film structure has a multilayer structure of two or more layers. 上記安定同位体が、重水素、炭素13、窒素15、酸素17、酸素18、ケイ素29、ケイ素30、硫黄33及び硫黄36から選ばれる請求項1〜7のいずれか1項記載の高分子薄膜構造体の深さ方向の分析方法。   The polymer thin film according to any one of claims 1 to 7, wherein the stable isotope is selected from deuterium, carbon 13, nitrogen 15, oxygen 17, oxygen 18, silicon 29, silicon 30, sulfur 33, and sulfur 36. Analysis method of depth direction of structure. 有機膜の表面に導電性カーボンコーティング層を形成し、
カーボンコーティングされた上記有機膜をその深さ方向に沿って200eV〜500eVに加速されたスパッタイオンによってスパッタリングする工程と、飛行時間型二次イオン質量分析法によって上記有機膜中の分析対象物質の二次イオン質量スペクトルを取得する工程とを繰り返すことで、上記分析対象物質のデプスプロファイルを得ることを特徴とする有機膜の深さ方向の分析方法。
Form a conductive carbon coating layer on the surface of the organic film,
Sputtering the carbon-coated organic film with sputter ions accelerated to 200 eV to 500 eV along the depth direction, and time-of-flight secondary ion mass spectrometry, An analysis method in the depth direction of an organic film, wherein the depth profile of the substance to be analyzed is obtained by repeating a step of acquiring a secondary ion mass spectrum.
上記スパッタイオンが、200eV〜500eVに加速されたCs+である請求項9記載の分析方法。 The analysis method according to claim 9, wherein the sputter ions are Cs + accelerated to 200 eV to 500 eV. 上記導電性カーボンコーティング層が、物理気相成長法又は化学気相成長法によって形成される請求項9又は10記載の分析方法。   The analysis method according to claim 9 or 10, wherein the conductive carbon coating layer is formed by physical vapor deposition or chemical vapor deposition. 上記導電性カーボンコーティング層が、真空蒸着法によって形成される請求項11記載の分析方法。   The analysis method according to claim 11, wherein the conductive carbon coating layer is formed by a vacuum deposition method. 蒸着の際の真空度が、0.5〜10Paである請求項12記載の分析方法。   The analysis method according to claim 12, wherein the degree of vacuum at the time of vapor deposition is 0.5 to 10 Pa. 上記導電性カーボンコーティング層の厚さが5〜50nmである請求項9〜13のいずれか1項記載の分析方法。   The analysis method according to claim 9, wherein the conductive carbon coating layer has a thickness of 5 to 50 nm.
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