(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面分析機器を用いて試料表面を定性分析する方法において、試料分析点から得られたスペクトルデータに対してエネルギー検索幅を広くとって、該スペクトルデータのスペクトルピークのエネルギー位置と元素遷移線エネルギーテーブルとに基づいて候補元素を仮選出するステップと、前記スペクトルデータに対して仮選出された候補元素の遷移線マーカーを重ね合わせて表示し、注目するスペクトルピークに対応する最も該当可能性の高い候補元素を選出するステップと、スペクトルデータの注目するピークと最も該当可能性の高い候補元素の遷移線マーカーのいずれかをずらして移動させて両者を合致させるステップと、前記注目ピークと合致させた遷移線マーカーのエネルギー位置をエネルギー基準として、該エネルギー基準に合うようにスペクトルデータ全体又は一部をシフトさせるステップと、エネルギー検索幅を十分狭くとって、精密な定性分析を行うステップとからなることを特徴とする表面分析機器による定性分析方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スペクトルデータのエネルギー軸のずれを補正した後、エネルギー検索幅を狭くして精密な定性分析を行うようにした表面分析機器による定性分析方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）、オージェ電子分光装置（ＡＥＳ）、Ｘ線光電子分光装置（ＥＳＣＡ）などの表面分析機器を用いて試料表面の元素分布の分析を行う場合、全分析対象元素の遷移線、ＥＰＭＡではＫα線，Ｋβ線，Ｌα線，Ｌβ線，Ｍα線，Ｍβ線等、ＡＥＳではＫＬＬ線，ＬＭＭ線，ＬＶＶ線，ＭＶＶ線等、ＥＳＣＡでは１ｓ，２ｓ，２ｐ，３ｓ，３ｐ，３ｄ等の遷移線を予めエネルギー順（ＥＰＭＡの場合は波長順のこともある）に並べて一覧表で示した遷移線エネルギーテーブルを用い、ある元素を指定して、これらの遷移線のマーカーを測定スペクトル上に重ねて表示して、スペクトルの未知ピークに合致するかどうかを確かめることによって、未知のピークの同定が行われている。また一方、スペクトル中のピークを検出し、検出されたピークのエネルギー位置をこれらの遷移線のエネルギーと比較し、測定されたスペクトルから判定される試料中の含有元素を同定する分析である、いわゆる定性分析が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように遷移線マーカーと測定スペクトルとを重ねて表示し、含有元素の定性分析を行う場合、遷移線のエネルギー位置は、測定に用いられる分光器の調整不良又は試料の化学結合の状態、更には試料の帯電状態等により、しばしば測定されたスペクトルのピーク位置からずれて表示されてしまい、たとえ遷移線のマーカーを表示しても、ピーク同定には役立たない場合があり、また遷移線マーカーは単に観察するだけで、その表示結果を同定結果に反映させることはできず、高精度の定性分析ができないという問題点があった。
【０００４】
本発明は、従来の表面分析機器による定性分析における上記問題点を解消するためになされたもので、測定スペクトルのピーク位置に対して遷移線のエネルギー位置のずれが発生している場合でも、高精度の定性分析ができるようにした表面分析機器による定性分析方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、本発明は、表面分析機器を用いて試料表面を定性分析する方法において、試料分析点から得られたスペクトルデータに対してエネルギー検索幅を広くとって、該スペクトルデータのスペクトルピークのエネルギー位置と元素遷移線エネルギーテーブルとに基づいて候補元素を仮選出するステップと、前記スペクトルデータに対して仮選出された候補元素の遷移線マーカーを重ね合わせて表示し、注目するスペクトルピークに対応する最も該当可能性の高い候補元素を選出するステップと、スペクトルデータの注目するピークと最も該当可能性の高い候補元素の遷移線マーカーのいずれかをずらして移動させて両者を合致させるステップと、前記注目ピークと合致させた遷移線マーカーのエネルギー位置をエネルギー基準として、該エネルギー基準に合うようにスペクトルデータ全体又は一部をシフトさせるステップと、エネルギー検索幅を十分狭くとって、精密な定性分析を行うステップとからなることを特徴とするものである。
【０００６】
このように、最初にエネルギー検索幅を広くとって定性分析を行い、候補となる元素を選出し、次いで選出された候補元素の遷移線マーカーを表示し、そのマーカー位置を該当するスペクトルのピーク位置に、又はピーク位置をマーカー位置にエネルギー軸に沿って移動させることによって、該当するスペクトルのピークのエネルギーシフトをなくすか最小限度に抑える。次いで、エネルギーシフトをなくすか最小限度にして、且つエネルギー検索幅を狭くして元素同定を行うことにより、選択すべき遷移線の数が減少し同定精度を上げることが可能となる。また微小なピークに対しても、遷移線を割り付けることが可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、実施の形態について説明する。図１は、本発明に係る表面分析機器による含有元素の定性分析方法を適用したＸ線光電子分光装置（ＥＳＣＡ）の概略構成を示す図である。図１において、Ｘ線源１から発生したＸ線２は、試料ステージ３上に載置された試料４の表面に照射され、試料４のＸ線２の照射点で発生した光電子５は、半球型アナライザ６で分光され、マルチチャンネル検出器７で検出される。そして、マルチチャンネルアナライザ８において、マルチチャンネル検出器７から出力された検出信号が収集され、信号処理系９によって種々の信号処理を行い、定性分析処理が行われるようになっている。なお、10は表示装置、11は遷移線エネルギーテーブル、12はピークシフト補正ツールである。
【０００８】
次に、前記Ｘ線光電子分光装置の信号処理系等において行われる、本発明に係る含有元素の定性分析方法の実施の形態について、図２のフローチャートを参照しながら説明する。まず、マルチチャンネル検出器７で検出されたスペクトルデータのピーク検出を行ってピークのエネルギー位置を求める。そして、最初に測定スペクトルのエネルギーシフトの影響を受けないほどエネルギー検索幅を広くとって、エネルギーテーブルを検索して粗い定性分析を行い候補元素を仮選出する（ステップ21）。
【０００９】
次いで、検出されたスペクトルデータを表示装置10に表示すると共に、仮選出された候補元素の遷移線のエネルギーテーブルを呼び出して、図３に示すようにスペクトルデータ上に遷移線のエネルギー位置を縦線（遷移線マーカー）で重ね合わせて表示する。エネルギーテーブルには、遷移線名、エネルギー値の他に、その遷移線によるピークの相対的強度のデータも入っており、その相対的な強度に従って遷移線マーカーの縦線を表示すると、あるピークが特定の元素によるものであるか判定が容易になる。すなわち、エネルギーシフトがない場合には、遷移線マーカー位置とピーク位置が完全に一致するため、元素の判定は容易であるが、スペクトルデータにエネルギーシフトがある場合でも、遷移線マーカー位置とピーク位置のずれが一定方向にずれていることなどの傾向から、対象とするピークがいかなる元素によるものかを推定することはさほど困難ではない。このようにして、最も該当可能性の高い候補元素を選び出す（ステップ22）。
【００１０】
次に、最も該当可能性の高い元素の遷移線マーカー位置とスペクトルデータ上のピーク位置のずれを、遷移線マーカー又はスペクトルをエネルギー軸上でずらすことにより、スペクトルデータのエネルギーシフト量をなくすか、その絶対値を最小限度に減らす。このステップの動作を詳細に述べると、まず、上記のようにして最も該当可能性の高い候補元素が選出されたとして、その候補元素の遷移線マーカー位置のシフトを行うには、遷移線マーカーを目的のスペクトルデータのピーク位置に合わせるために、ピークシフト補正ツール12を使って遷移線のマーカー位置を徐々にずらして行き、ピーク位置とマーカー位置が最もよく合致した部分で補正ツール12のずらし操作を止める（ステップ23）。ずらし最小ステップは、測定データの最小間隔（又は必要によってはそれ以下）まで任意に設定できるようになっている。
【００１１】
マーカー位置が決まった部分で、補正ツール12の操作によりその位置を指示して確定させ、図４に示すように、スペクトルデータを表示しているエネルギー軸も、マーカー位置のずらしに合わせてシフトさせる（ステップ24）。例えば、遷移線のエネルギー位置をＥ，符号を含めてのシフト量をｓとすれば、エネルギー校正されたエネルギーＥ′は、次式（１）のように表される。
Ｅ′＝Ｅ＋ｓ  ・・・・・・・・・・（１）
【００１２】
次に、このような手法によりスペクトルデータのエネルギーシフト量をなくすか、あるいは最小限度に抑えてエネルギーシフトの校正を行った後、改めて再度定性分析を行う。この場合、最小のエネルギーシフト量を覆うように同定エネルギー検索幅を最小限度に狭くして実行する（ステップ25）。これにより、一つのピークに複数の遷移線が重なる可能性は少なくなり、より精度の高い定性分析が実現できる。例えば、主要なピークの近くに存在する微小なピーク、サテライトピークなどについては、通常の定性分析ではピーク名が正しく割り当てられることは稀であるが、エネルギーシフトの校正を正しく行い、同定検索幅をできるだけ狭くとることによって、より精度の高い定性分析を実現することが可能となり、微小ピークについても遷移線の特定が可能となる。
【００１３】
上記実施の形態においては、スペクトルピークのシフトをスペクトル全体に亘って行うようにしたものを示したが、本発明は、スペクトルピークのシフトをスペクトル全体に亘って行うようにする場合のみに限るわけではなく、ケミカルシフトの場合のように、スペクトル上の特定のピークのみについてピークシフトを起こす場合もあり、又は２つ又はそれ以上の個数のピークに対して、直線的（又は曲線的）にピークシフトを起こしている場合も考えられるから、このような場合には、ピークシフトを生じさせている特定領域に対応してずれ補正を行うようにする。
【００１４】
【発明の効果】
以上、実施の形態に基づいて説明したように、本発明によれば、測定スペクトルに対してエネルギー検索幅を広くして粗い定性分析を行って候補元素を仮選出し、仮選出された候補元素の遷移線マーカーを表示して最も該当可能性の高い候補元素を選出し、該候補元素の遷移線マーカー位置とスペクトルピーク位置のいずれかをずらしエネルギーシフト量をなくすか最小限度にして再度定性分析を行うようにしているので、高精度の定性分析が可能となると共に、微小なピークに対しても正しい遷移線の特定ができる等の利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る表面分析機器による含有元素の定性分析方法を適用したＸ線光電子分光装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示したＸ線光電子分光装置で行われる本発明に係る定性分析方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】測定スペクトルに候補元素の遷移線マーカーを重ねて表示させた態様を示す図である。
【図４】測定スペクトルのピークと最も該当可能性の高い候補元素の遷移線マーカーのいずれかをシフトさせて、エネルギーシフト量を最小限度とした態様を示す図である。
【符号の説明】
１  Ｘ線源
２  Ｘ線
３  試料ステージ
４  試料
５  光電子
６  半球型アナライザ
７  マルチチャンネル検出器
８  マルチチャンネルアナライザ
９  信号処理系
10  表示装置
11  遷移線エネルギーテーブル
12  ピークシフト補正ツール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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