JPH06132001A - シートメッシュ及び透過型電子顕微鏡用試料及びその作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 試料に照射されるイオンビームを均一にし、
広範囲の研磨を可能にするシートメッシュを提供する。 【構成】 円板形状のシートメッシュ１１の中央の開口
部１１ａエッジにテーパ部１１ｂを形成し、イオンビー
ムＢがエッジにあたらないようにすることにより、広範
囲な試料面が研磨でき、しかもビーム乱流の発生を防止
して均一な研磨を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、透過型電子顕微鏡
（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）に用いられる試料を支持す
るシートメッシュ及び試料の作製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より半導体素子の微細構造の評価手
段として、透過型電子顕微鏡による素子の断面方向から
の観察が行なわれている。この透過型電子顕微鏡で観察
する試料は、例えば、２枚の半導体基板１，１を図１４
（Ａ）に示すように積層膜２どうしを向い合わせて接着
剤３で貼り合わせ、薄板ａを切出す。次に、図１４
（Ｂ）に示すように、薄板ａを接着剤５で研磨用回転体
４に接着して研磨粉６を用いて回転研磨して厚みを２０
μｍ程度まで薄くし、両面を鏡面に仕上げる。次いで、
このようにして薄く加工された薄板ａを、図１４（Ｃ）
に示すように、中央に孔７ａが開設された金属性の厚さ
数１０μｍ単孔メッシュ（シートメッシュ）７に該孔７
ａを覆うように載せて固定し、図１４（Ｄ）に示すよう
回転支持体８に装着し、真空中で高圧放電により生じた
Ａｒ⁺イオンを加速して照射角９〜２０゜で薄板ａにイ
オンビームＢを照射し、薄板ａの中央に小さな穴があい
た時点でイオン照射を止める。このようにして、透過型
電子顕微鏡の試料が作製できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の透過型電子顕微鏡用試料の作製方法による
と、図１５に示すように、斜め方向から入射するＡｒ⁺
イオンビームＢが単孔メッシュ７の開口部のエッジ部に
衝突して孔７ａに面する薄板（試料）ａの下面周辺は図
１６に示すように、あまり研磨されず、また、エッジ部
の近くで発生する乱流によって研磨むらや表面荒れが生
じ良好に研磨されない問題があった。

【０００４】また、このような従来の透過型電子顕微鏡
用試料の作製方法によると、研磨しようとする試料の積
層膜２の材質によっては、接着剤３が効かず、その後の
研磨工程に進めないという問題があった。接着不可能な
材質としては、例えばＡｌがあげられる。

【０００５】さらに、このような従来の透過型電子顕微
鏡用試料の作製方法によると、観察対象部分である積層
膜２が孔７ａの中央にくるように薄板ａを配置すること
が困難で、おおむね図１７に示すように積層膜２が孔７
ａの中央からずれて固定され、観察対象部分である積層
膜２部分が図１７（Ｂ）に示すように良好に研磨されな
い問題があった。

【０００６】この発明が解決しようとする課題は、イオ
ンビームが試料の広範囲に亘って均一に照射されるシー
トメッシュ及び透過型電子顕微鏡用試料の作製方法を得
るにはどのような手段を講じればよいかという点にあ
る。また、試料の接着を確実にするにはどのような手段
を用いればよいかという点にある。さらに、シートメッ
シュの中央に積層膜（被観察膜）を厳密に配置するに
は、どのような手段を講じればよいかという点にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
中央に開口部を有し、該開口部を覆うように透過型電子
顕微鏡用試料を載置した状態で該試料を支持するシート
メッシュにおいて、前記開口部のエッジ部をテーパ状に
形成したことを、その解決手段としている。

【０００８】請求項２記載の発明は、前記エッジ部のテ
ーパを試料研磨用エネルギー線の照射角と同じ角度にし
たことを特徴としている。

【０００９】請求項３記載の発明は、中央に開口部を有
し、該開口部を覆うように透過型電子顕微鏡用試料を載
置した状態で該試料を支持するシートメッシュにおい
て、前記試料を支持する領域に凹部を形成し、該凹部に
前記試料を嵌め込むことを特徴としている。

【００１０】請求項４記載の発明は、中央に開口部を有
し、該開口部のエッジ部をテーパ状に形成したシートメ
ッシュに試料を支持し、エネルギー線により該試料を研
磨することを、解決手段としている。

【００１１】請求項５記載の発明は、前記エッジ部のテ
ーパを前記エネルギー線の照射角と同じ角度にしたシー
トメッシュを用いることを特徴としている。

【００１２】請求項６記載の発明は、中央に開口部を有
し、且つ試料を支持する領域に凹部を形成したシートメ
ッシュの該凹部に前記試料を嵌め込み、エネルギー線に
より該試料を研磨することを、解決手段としている。

【００１３】請求項７記載の発明は、少なくとも一方の
基板の表面に積層膜を成膜した基板どうしを、該積層膜
を挟むように接着して試料を作製し、該試料の切断及び
研磨を行って透過型電子顕微鏡用試料を作製する方法に
おいて、前記積層膜上に該積層膜及び接着剤に対して密
着性の高い密着層を形成した後に、該密着層の表面に該
接着剤を付着させて接着を行うことを、解決手段として
いる。

【００１４】請求項８記載の発明は、接着剤層を挟む密
着層を有し、該密着層の外側には積層膜を有し、該積層
膜の外側には基板を有することを、解決手段としてい
る。

【００１５】請求項９記載の発明は、中央に開口部を有
し、該開口部を覆うように透過型電子顕微鏡用試料を載
置した状態で該試料を支持するシートメッシュにおい
て、前記開口部に対する前記透過型電子顕微鏡用試料の
位置決め手段を設けたことを、解決手段としている。

【００１６】請求項１０記載の発明は、前記位置決め手
段は、前記開口部の周辺に形成した、中心に向かう線で
あることを、特徴としている。

【００１７】請求項１１記載の発明は、前記位決め手段
は、前記透過型電子顕微鏡用試料を嵌め込む凹部である
ことを特徴としている。

【００１８】請求項１２記載の発明は、中央に開口部を
有し、該開口部の周辺に中心に向かう線が形成されたシ
ートメッシュに、透過型電子顕微鏡用試料を支持し、該
試料をエネルギー線により研磨することを、解決手段と
している。

【００１９】請求項１３記載の発明は、中央に開口部を
有し、且つ位置決め用の凹部を有するシートメッシュの
該凹部に透過型電子顕微鏡用試料を嵌め込んで支持し、
該試料をエネルギー線により研磨することを、解決手段
としている。

【００２０】

【作用】この出願の請求項１〜６記載の発明において
は、シートメッシュの開口部のエッジ部をテーパ状とし
たことにより、開口部に面する試料面へ試料研磨用エネ
ルギー線を均一に照射させることが可能となる。特に、
エッジ部のテーパをエネルギー線の照射角と同じ角度と
することにより、試料面に開口部エッジの影がなくな
り、良好な研磨が可能となる。また、中央に開口部を有
するシートメッシュに凹部を形成し、この凹部に試料を
嵌め込むことにより、シートメッシュの凹部を形成しな
い側の表面と試料面との段差が小さくなり、試料研磨用
のエネルギー線が広範囲な試料面に照射される、エネル
ギー線の乱流の発生を抑制されて良好な研磨が行なえ
る。

【００２１】また、この出願の請求項７及び８記載の発
明においては、密着層を用いて接着することで、積層膜
が成膜された基板どうしを一体化し、試料の切断及び研
磨を可能にする作用を奏する。特に積層膜がＡｌ等の接
着剤が効かない材料膜である場合に有効となる。

【００２２】さらに、この出願の請求項９〜１３記載の
発明においては、シートメッシュの開口部の周辺に形成
された、中心に向かう線、または位置決め用の凹部によ
って、透過型電子顕微鏡用試料を厳密に配置することが
可能となる。このため、透過型電子顕微鏡による観察を
良好に行うことができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明に係るシートメッシュ及び透過
型電子顕微鏡用試料及びその作製方法の詳細を図面に示
す実施例に基づいて説明する。

【００２４】（実施例１）図１は、本実施例のシートメ
ッシュ（単孔メッシュ）１１及びこれに載置・固定され
た試料Ａの断面図である。シートメッシュ１１は、中央
に開口部１１ａが形成された円板形状であり、試料Ａを
一側表面に載置・固定することにより、シートメッシュ
１１の開口部１１ａを覆うようになっている。そして、
シートメッシュ１１の他側表面側の開口部１１ａのエッ
ジ部には、テーパ部１１ｂを周回して形成している。こ
のテーパ部１１ｂのテーパ角度は、図２に示すように、
試料研磨用エネルギー線であるアルゴン（Ａｒ）のイオ
ンビームＢの照射角度と同一となるように形成してい
る。なお、試料Ａは、図１４（Ａ），（Ｂ）に示す従来
方法で作成すればよい。

【００２５】斯るシートメッシュ１１を用いて試料Ａの
研磨を行なう場合は、図１４（Ｄ）に示すような回転支
持体８にシートメッシュ１１を取付け、イオンビーム照
射手段からイオンビームＢを照射し且つ回転支持体８を
回転させる。

【００２６】本実施例においては、図２に示すように、
イオンビームＢが開口部１１ａのエッジ部に衝突せずに
試料面の広範囲に照射できるため、試料Ａの良好な研磨
が可能となる。また、本実施例においては、イオンビー
ムが開口部１１ａのエッジにあたらないため、ビームの
流れが均一となると共に、シートメッシュ１１自身が試
料近傍で研磨されないため、試料Ａがシートメッシュ材
料で汚染されにくくなる利点がある。

【００２７】図３〜図７は、実施例の変形例を示す断面
図である。図３に示すシートメッシュ１１開口部１１ａ
の内周面を全面的にテーパ部１１ｂとしたものであり、
そのテーパ角度は、上記実施例と同様にイオンビームＢ
の照射角と同一にしている。このため、イオンビームＢ
の影が全くできず、より均一な研磨が可能となる。ま
た、図４に示すシートメッシュ１１は、シートメッシュ
１１下面全体をテーパ部１１ｂとしたものであり、より
低角度のイオンビーム照射を行なう場合に適している。
さらに、図５に示すシートメッシュ１１は、図３に示す
シートメッシュ１１のテーパ部１１ｂを内側に湾曲する
アール面１１ｃとしたものであり、図６に示すシートメ
ッシュ１１は、外側に湾曲するアール面１１ｄを有する
例である。また、図７に示すシートメッシュ１１は、上
面に試料Ａを嵌め込む凹部１１ｅが形成され、下面には
テーパ部１１ｂが形成されたものであり、試料Ａの支持
が良好となると共に、低照射角のイオンビームにも対応
できる構成となっている。

【００２８】以上、本実施例について説明したが、本発
明は、これらに限定されるものではなく、構成の要旨に
付随する各種の設計変更が可能である。

【００２９】（実施例２）図８及び図９は、実施例２の
断面図を示している。本実施例は、図１４に示す接着剤
３が効かず、接着不可能な積層膜２について効果がある
ものである。

【００３０】図８は、透過型電子顕微鏡の観察目的部分
であるＡｌで成る積層膜２の上に、密着層としてのＳｉ
Ｎ膜１４をコートした状態の断面図である。半導体基板
１上に積層膜２が成膜された状態までは、通常の半導体
デバイスの製造プロセス下で作製される。積層膜２の膜
圧は実際の半導体デバイスの設計膜厚でよい。そして、
積層膜２の上側にはＳｉＮ膜１４がコートされている。
ＳｉＮ膜１４は通常の半導体デバイス製造プロセスで行
っている、ＣＶＤ装置を用いたＳｉＮ膜（パッシベーシ
ョン膜）コーティングプロセスにより、５００ｎｍ程度
コートする。

【００３１】このようにすると、図９に示すように、エ
ポキシ系接着剤３はＳｉＮ膜１４に対しては接着効果が
あるため、透過型電子顕微鏡用試料作製の一工程である
試料接着が可能となる。よって、本実施例に示す手法を
用いれば、従来不可能だった、接着剤で接着不可能な積
層膜の透過型電子顕微鏡用試料の作製が可能となる。

【００３２】なお、本実施例は、積層膜２がＡｌで成る
場合について説明したが、他の材料で成る場合にも適用
が可能である。また、密着層もＳｉＮに限定されるもの
ではない。さらに、接着剤もエポキシ系以外のものを用
いることが可能である。また、上記実施例は、接着する
双方の基板に積層膜が形成された例であるが、一方のみ
の基板に積層膜が形成されている場合でも本発明を適用
することが可能である。

【００３３】（実施例３）図１０は、本実施例のシート
メッシュ（単孔メッシュ）１２の平面図、図１１は該シ
ートメッシュ１２に試料Ａを載置・固定した状態の平面
図である。シートメッシュ１２は、中央に開口部１２ａ
が形成された円盤形状であり、試料Ａを一側表面に載置
・固定することにより、シートメッシュ１２の開口部１
２ａを覆うようになっている。そして開口部１２ａの周
辺部には、開口部１２ａの中心に向かう線１２ｂをけが
いている。図１１に示すように、試料Ａの積層膜２部分
を線１２ｂに合わせて載置・固定することにより、積層
膜２部分がシートメッシュ１２の開口部１２ａ中央に厳
密に配置されている。なお、試料Ａは、図１４（Ａ），
（Ｂ）に示す従来方法で作製すればよい。

【００３４】斯るシートメッシュ１２を用いて試料Ａの
研磨を行う場合は、図１４（Ｄ）に示すような回転支持
体８にシートメッシュ１２を取り付け、イオンビーム照
射手段からイオンビームＢを照射し且つ回転支持体８を
回転させる。

【００３５】ところで、従来の技術で示した、本発明を
実施する際に用いる一連の透過型電子顕微鏡用試料の作
製法では、完成試料Ａは、中央付近が最も薄く研磨さ
れ、周辺に近づくにしたがって厚みを増す形状の試料と
なる。従って、観察対象の積層膜２を開口部１２ａの中
央に配置したときに、積層膜２部分が広範囲にわたって
薄く均一に研磨された、最も良好な試料が得られる。本
実施例においては、図１２に示すように、観察対象部分
である積層膜２を開口部１２ａの中央に厳密に配置する
ことが従来と比較して容易になり、またそのように配置
することで最も良好な透過型電子顕微鏡用試料が得られ
るという利点がある。

【００３６】図１３は、本実施例の変形例である。図１
３に示すシートメッシュ１３は、一側面に試料Ａを位置
決めする凹部１３ｂを形成したもので、試料Ａの積層膜
２部分をシートメッシュの開口部中央に配置することが
さらに容易且つ正確となる。

【００３７】以上、実施例１〜３について説明したが、
本発明はこれらに限定されるものではなく、各種の設計
変更が可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この出
願の請求項１〜６記載の発明によれば、イオンビームの
流れが均一になると共に、イオンビームが試料の広範囲
にあたるため、良好な試料の研磨が行なえる効果があ
る。また、エネルギー線によりシートメッシュ自身が研
磨されにくくなり、シートメッシュ材料による試料汚染
の発生を抑える効果がある。

【００３９】また、この出願の請求項７及び８記載の発
明によれば、従来試料作製が不可能だった、接着剤で接
着不可能な積層膜の透過型電子顕微鏡用試料の作製を可
能にする効果を奏する。

【００４０】さらに、この出願の請求項９〜１３記載の
発明によれば、観察対象部分である積層幕がシートメッ
シュの中央に厳密に配置し易くなるため、観察対象部分
の広範囲を薄く均一に研磨することが可能となる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の断面図。

【図２】本発明の実施例１の断面図。

【図３】実施例１の変形例を示す断面図。

【図４】実施例１の変形例を示す断面図。

【図５】実施例１の変形例を示す断面図。

【図６】実施例１の変形例を示す断面図。

【図７】実施例１の変形例を示す断面図。

【図８】実施例２を示す断面図。

【図９】実施例２を示す断面図。

【図１０】実施例３を示す平面図。

【図１１】実施例３を示す平面図。

【図１２】実施例３を示す断面図。

【図１３】実施例３の変形例を示す斜視図。

【図１４】（Ａ）〜（Ｄ）は従来の試料の研磨方法の工
程を示す説明図。

【図１５】従来のビームの状態を示す説明図。

【図１６】従来例の断面説明図。

【図１７】（Ａ）及び（Ｂ）は従来例の断面図

【符号の説明】

Ａ…試料 Ｂ…イオンビーム １…半導体基板 ２…積層膜 ３…接着剤 １１…シートメッシュ １１ａ…開口部 １１ｂ…テーパ部 １１ｅ…凹部 １２…シートメッシュ １２ａ…開口部 １２ｂ…線 １３…シートメッシュ １３ａ…開口部 １３ｂ…凹部

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中央に開口部を有し、該開口部を覆うよ
   うに透過型電子顕微鏡用試料を載置した状態で該試料を
   支持するシートメッシュにおいて、 前記開口部のエッジ部をテーパ状に形成したことを特徴
   とするシートメッシュ。
2. 【請求項２】 前記エッジ部のテーパを試料研磨用エネ
   ルギー線の照射角と同じ角度にした請求項１記載のシー
   トメッシュ。
3. 【請求項３】 中央に開口部を有し、該開口部を覆うよ
   うに透過型電子顕微鏡用試料を載置した状態で該試料を
   支持するシートメッシュにおいて、 前記試料を支持する領域に凹部を形成し、該凹部に前記
   試料を嵌め込むことを特徴とするシートメッシュ。
4. 【請求項４】 中央に開口部を有し、該開口部のエッジ
   部をテーパ状に形成したシートメッシュに試料を支持
   し、エネルギー線により該試料を研磨することを特徴と
   する透過型電子顕微鏡用試料の作製方法。
5. 【請求項５】 前記エッジ部のテーパを前記エネルギー
   線の照射角と同じ角度にしたシートメッシュを用いる請
   求項４記載の透過型電子顕微鏡用試料の作製方法。
6. 【請求項６】 中央に開口部を有し、且つ試料を支持す
   る領域に凹部を形成したシートメッシュの該凹部に前記
   試料を嵌め込み、エネルギー線により該試料を研磨する
   ことを特徴とする透過型電子顕微鏡用試料の作製方法。
7. 【請求項７】 少なくとも一方の基板の、表面に積層膜
   を成膜し、基板どうしを、該積層膜を挟むように接着し
   て試料を作製し、該試料の切断及び研磨を行って透過型
   電子顕微鏡用試料を作製する方法において、 前記積層膜上に該積層膜及び接着剤に対して密着性の高
   い密着層を形成した後に、該密着層の表面に該接着剤を
   付着させて接着を行うことを特徴とする透過型電子顕微
   鏡用試料の作製方法。
8. 【請求項８】 接着剤層を挟む密着層を有し、該密着層
   の外側には積層膜を有し、該積層膜の外側には基板を有
   することを特徴とする透過型電子顕微鏡用試料。
9. 【請求項９】 中央に開口部を有し、該開口部を覆うよ
   うに透過型電子顕微鏡用試料を載置した状態で該試料を
   支持するシートメッシュにおいて、 前記開口部に対する前記透過型電子顕微鏡用試料の位置
   決め手段を設けたことを特徴とするシートメッシュ。
10. 【請求項１０】 前記位置決め手段は、前記開口部の周
    辺に形成した、中心に向かう線である請求項９記載のシ
    ートメッシュ。
11. 【請求項１１】 前記位決め手段は、前記透過型電子顕
    微鏡用試料を嵌め込む凹部である請求項９記載のシート
    メッシュ。
12. 【請求項１２】 中央に開口部を有し、該開口部の周辺
    に中心に向かう線が形成されたシートメッシュに、透過
    型電子顕微鏡用試料を支持し、該試料をエネルギー線に
    より研磨することを特徴とする透過型電子顕微鏡用試料
    の作製方法。
13. 【請求項１３】 中央に開口部を有し、且つ位置決め用
    の凹部を有するシートメッシュの該凹部に透過型電子顕
    微鏡用試料を嵌め込んで支持し、該試料をエネルギー線
    により研磨することを特徴とする透過型電子顕微鏡用試
    料の作製方法。