3D-APT｜三次元アトムプローブトモグラフィー分析

分析概略

次世代デバイス・新素材開発を加速する、高感度な三次元組成マッピング

現代の半導体プロセスや高性能金属材料の開発において、ナノレベルでの微細構造制御は不可欠です。EAG Laboratoriesでは、世界最高水準の解析装置 CAMECA社製「LEAP 5000 XR」 を駆使し、従来の分析手法では到達できなかった領域の可視化を実現します。

3D-APTが選ばれる理由

3D-APT（3D Atom Probe Tomography）は、原子レベルの空間分解能と、高感度元素検出を両立させた画期的な分析手法です。

TEM/STEMを超える「超高感度」な組成分析 TEM/STEMと同等の空間分解能を維持しつつ、軽元素を含む全元素に対して極めて高い感度を誇ります。界面の偏析や、微細なクラスターの同定において圧倒的な優位性を発揮します。
三次元空間での元素可視化 二次元の投影画像ではなく、ナノ空間における原子の分布を「三次元イメージング」として再構築。デバイス構造の立体的な把握や、結晶粒界の原子配列の解析が可能です。
絶縁体サンプルへの対応（UVレーザーアシスト） 最新鋭のUVレーザーアシスト機能を搭載。導電性の高い金属材料はもちろん、従来は困難とされていた半導体材料や一部の絶縁体（セラミックス等）の分析にも対応します。

主な活用事例

【半導体・デバイス分野】

トランジスタ内のドーパント分布の立体計測（不純物プロファイル）
積層膜界面における原子拡散や鋭さ（アブラプトネス）の評価
微細配線材料中の微量添加元素の挙動解析

【金属・構造材料分野】

鋼材やアルミニウム合金中のナノ析出物の同定と三次元分布
結晶粒界における微量元素の偏析（Segregation）解析
水素脆化等のメカニズム解明に向けた軽元素トラップサイトの観察

ユーロフィンEAGの強み

私たちは、単なる測定データの提供に留まりません。複雑なサンプル調整（FIBによる針状加工）から、高度なデータ解析、そして知見に基づいた考察まで、専門のエンジニアがトータルでサポートいたします。「見えないものを見える化し、開発のスピードを次なる次元へ。」 3D-APTによる最先端解析を、ぜひ貴社の研究開発にお役立てください。

※ 3D-APT（三次元アトムプローブトモグラフィ）

対象試料の事例

半導体・最先端デバイス

次世代トランジスタ解析
FinFETやナノシート構造におけるチャネル部・ゲートスタックの三次元組成プロファイル。
メモリデバイス（3D-NAND等）
複雑な積層構造内における各層の界面急峻性、およびPMOSキャップ層の金属分布評価。
パワー半導体（SiC / GaN）
化合物半導体デバイスにおけるドーパント（不純物）分布や、欠陥近傍の元素濃縮の特定。

金属・構造材料

不均一・湾曲した結晶粒界の解析
平面的な評価が難しい湾曲した結晶粒界や、複雑な組織に沿った元素の偏析（セグレゲーション）を三次元で正確に捉えます。
高機能合金の析出物評価
Al7075、チタン合金、形状記憶合金などにおいて、機械的特性に直結するナノサイズの析出物の組成と分散状態を解明。

エネルギー材料・軽元素分析

リチウムイオン電池（LIB）
感度低下が課題となる軽元素（Li, B, Be, C等）を高感度に検出。電極材料や表面コーティング層内のドーパント、不純物分布を解析。
コーティング膜の極微量分析
LEDや電池材料等の表面保護膜、低濃度ドーパントの深さ方向・面内分布の同時評価。

原理/特徴

3D-APTは試料をFIB-SEMで頂点の半径を約100nmほどの円錐形のプローブ形状に加工します。加工されたプローブ形状の試料は25〜80Kの極低温に冷却された状態でイオンビームまたはパルスレーザーによって電界蒸発させ原子レベルの分析を行います。

空間分解能：最大0.3nm
CAMECA社 LEAP5000XR（UVレーザー機能付属）
高質量分解
同位体分析が可能

FIB-SEMでの3D-APT試料作製プロセス

分析事例

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Micro LEDのエピタキシャル膜構造分析	GaNのMg偏析分布（Mgドープ）	Al合金（Al7075）のMg、Zn、Cu分布分析