(57)【要約】【課題】特定元素の分光線のうち特性が類似している分光線を選択し、その強度を合わせた値を利用してＣＩＧＳ薄膜の深さによる成分定量分析方法を提供する。【解決手段】本発明の第１実施例によるＣＩＧＳ薄膜の深さによる成分定量分析方法は、ＣＩＧＳ薄膜にレーザビームを照射してプラズマを発生させて前記プラズマから発生する分光線を得るステップと、前記ＣＩＧＳ薄膜の特性元素の分光線のうち特性が類似している分光線を選択するステップと、前記選択された分光線の強度を合わせた値を利用して成分組成を測定する方法と、を含む。【選択図】図１１
2014219381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＩＧＳ薄膜にレーザビームを照射してプラズマを発生させて前記プラズマから発生する分光線を得るステップと、
前記ＣＩＧＳ薄膜の特定元素の分光線のうち特性が類似している分光線を選択するステップと、
前記選択された分光線の強度を合わせた値を利用して成分組成を測定するステップと、
を含むＣＩＧＳ薄膜の深さによる成分定量分析方法。
【請求項２】
前記分光線を選択するステップは、
上位エネルギー順位が同じであるか類似している分光線を選択するステップ
を含む請求項１に記載のＣＩＧＳ薄膜の深さによる成分定量分析方法。
【請求項３】
前記選択された分光線の強度は線形相関関係
を有する請求項２に記載のＣＩＧＳ薄膜の深さによる成分定量分析方法。
【請求項４】
前記成分組成を測定するステップは、
前記選択された分光線の強度の合計と前記ＣＩＧＳ薄膜の深さをプロッティングするステップ
を含む請求項３に記載のＣＩＧＳ薄膜の深さによる成分定量分析方法。
【請求項５】
前記レーザビームのエッチング率を利用することで前記レーザビームの照射回数を前記ＣＩＧＳ薄膜の深さに変換するステップ
を含む請求項４に記載のＣＩＧＳ薄膜の深さによる成分定量分析方法。
【請求項６】
ＣＩＧＳ薄膜にレーザビームを照射してプラズマを発生させて前記プラズマから発生する分光線を得るステップと、
前記ＣＩＧＳ薄膜の第１元素の分光線のうち特性が類似している第１分光線を選択するステップと、
前記ＣＩＧＳ薄膜の第２元素の分光線のうち特性が類似している第２分光線を選択するステップと、
前記第１分光線の強度を合わせた値及び第２分光線の強度を合わせた値を利用して前記第１元素と前記第２元素の成分比を測定するステップと、
を含むＣＩＧＳ薄膜の深さによる成分定量分析方法。
【請求項７】
前記第１分光線を選択するステップ及び前記第２分光線を選択するステップは、
上位エネルギー順位が類似している分光線を選択するステップ
を含む請求項６に記載のＣＩＧＳ薄膜の深さによる成分定量分析方法。
【請求項８】
前記第１分光線の強度は線形相関関係を有し、
前記第２分光線の強度は線形相関関係
を有する請求項７に記載のＣＩＧＳ薄膜の深さによる成分定量分析方法。
【請求項９】
前記成分組成を測定するステップは、
前記第１分光線の強度の合計を前記第２分光線の強度の合計で割った値と前記ＣＩＧＳ薄膜の深さをプロッティングするステップ
を含む請求項８に記載のＣＩＧＳ薄膜の深さによる成分定量分析方法。
【請求項１０】
前記レーザビームのエッチング率を利用することで前記レーザビームの照射回数を前記ＣＩＧＳ薄膜の深さに変換するステップ
を含む請求項９に記載のＣＩＧＳ薄膜の深さによる成分定量分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ誘起崩壊分光法を利用したＣＩＧＳ薄膜の深さによる成分定量分析方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザを照射する際に発生するプラズマは物質によって特定の波長の光を放出するため、この光を収集して物質の構成成分を定性的又は定量的に分析することができる。収集された光を利用して物質の構成成分を分析する方法の一つであるレーザ誘起崩壊分光法（Ｌａｓｅｒ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）（以下、ＬＩＢＳと称する）は、高出力のレーザを使用して一種の放電現象である崩壊（ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）を発生させて生成されるプラズマを励起源に使用する分光分析技術である。レーザによって誘起されたプラズマの中で試料は蒸気化され、原子及びイオンは励起状態に存在する。励起状態の原子及びイオンは一定寿命の後にエネルギーを放出し更に基底状態に戻るが、この際、元素の種類及び励起状態に応じて固有の波長を放出する。よって、放出される波長のスペクトルを解析すると物質の構成成分を定性的又は定量的に分析することができる。
【０００３】
図１は、従来技術によるＬＩＢＳの作動原理を示す例示図である。
【０００４】
図１を参照して説明すると、まずステップ１のようにパルスレーザを照射して微小な分量（数μｇ）の材料をアブレーション（ａｂｌａｔｉｏｎ，レーザによって物質が溶融及び蒸発されながら除去される現象）させると、アブレーションされた材料はレーザエネルギーを吸収することで非常に短い間（普通数ナノ秒以内）のうちにイオン化が起こり、ステップ２のような約１５０００Ｋ以上の高温プラズマが形成される。レーザパルスが終了されると高温のプラズマが冷却されながらプラズマ内に存在する各元素別にそれに当たる特定の分光を発するようになるが、この際に発生する分光をステップ３のような分光分析装置を使用して収集することでステップ４のような各元素の固有の分光データを得ることができ、このようなデータの分析を介して材料内に含まれた物質の成分組成及びその量を測定することができる。
【０００５】
ＬＩＢＳ技術は、第１に、全体測定に所要される時間が１秒以内であること、第２に、測定のための別途のサンプリング及び前処理過程を必要としないこと、第３に、１回の測定に非常に微小量（数μｇ）の材料のみ所要されるため、深さ方向に材料をアブレーションさせながらｎｍ単位の精密度で材料の元素構成を測定することができること、第４に、測定のための別途の環境を必要とせず、空気中で測定が可能であること、第５に、不活性気体を除いた全ての元素をｐｐｍ精密度で分析することができること及び第６に、比較的安価のコストで設備を構成することができることから他の測定技術と差がある。
【０００６】
図２は、ＬＩＢＳと他の測定技術を比較した図表である。
【０００７】
図２を参照すると、物質分布の測定によく利用されるＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ），ＡＥＳ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ），ＥＤＳ（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ），ＧＤ−ＭＳ（Ｇｌｏｗ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）などは高真空を必要とするため研究室水準でのみ測定が可能であって、現実的に製造ラインへの適用は不可能である。その他に広く使用されているＩＣＰ−ＭＳ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ−Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）の場合、分析する試片を溶媒に溶かしてから分析しなければならないという難しさがあるため、同じく製造ラインへの適用は不可能である。現在、使用の簡便さから研究室や現場で太陽電池素材の物質分析に広く活用されているＸＲＦ（Ｘ−ｒａｙ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ）の場合、比較的安価な価格で空気中での測定が可能であるという長所があるが、第１に、Ｎａ，Ｏ，Ｎ，Ｃ，Ｂ，Ｂｅ，Ｌｉなどのような軽い元素の測定が殆ど不可能であるため素子効率に決定的な影響を及ぼすＣＩＧＳ薄膜内のＮａ原料の測定が不可能であること、第２に、ＸＲＦの深さ方法の精密度が最大約１μｍ程度にしかならないため、厚さが２μｍであるＣＩＧＳ薄膜で深さ方向に元素分布を測定することが不可能であること及び第３に、測定されるｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ信号が実際に薄膜から出るのか又は基板から出るのかを区分することが難しいことから、ＣＩＧＳ薄膜の物質分布を測定するのに技術的限界点を有する。
【０００８】
一般に、半導体太陽電池とはｐ−ｎ接合を成す半導体ダイオードに光が照射されると電子が生成される光起電効果（ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ  ｅｆｆｅｃｔ）を利用して太陽光を直接電気に変換する素子であると定義される。最も基本的な構成要素としては前面電極、後面電極、そしてそれらの間に位置する光吸収層など３部分で区別される。このうち最も重要な素材は光電変換効率の殆どを決定する光吸収層であり、その素材に応じて太陽電池が様々な種類に分類される。この光吸収層の素材がＩ−ＩＩＩ−ＶＩ２化合物であるＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２で形成されたものを特にＣＩＧＳ薄膜太陽電池というが、ＣＩＧＳ薄膜太陽電池は高効率及び低下型太陽であって最近全世界的に激烈な競争が行われており、太陽電池分野で結晶質シリコーン太陽電池を代替する最も確実な次世代太陽電池として注目を浴びていて、最高効率が２０．６％で単結晶シリコーン素子に最も近接した効率を示している。
【０００９】
図３は、ＣＩＧＳ薄膜太陽電池の構造を概略的に示す例示図である。
【００１０】
図４は、ＣＩＧＳ薄膜モジュールの製作過程を概略的に示すフローチャートである。
【００１１】
ＣＩＧＳ薄膜太陽電池は、まず基板の上にＭｏ層、ＣＩＧＳ層、ＣｄＳ層及びＴＣＯ層を順次に蒸着させることで製造されるが、より詳しく説明すると以下のようである。まず、基板の上に後面電極層であるＭｏを蒸着させ、スクライビング工程を介してパターンを形成（Ｐ１  ｓｃｒｉｂｉｎｇ）した後、パターンが形成されたＭｏ層の上に吸収層であるＣＩＧＳ層とＣｄＳバッファ層を順次に蒸着させてスクライビング工程を介してパターンを形成（Ｐ２  ｓｃｒｉｂｉｎｇ）した後、更にＣｄＳ層の上にＴＣＯ（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｏｘｉｄｅ）層とＮｉ／Ａｌの前面電極グリッド（ｇｒｉｄ）を順次に蒸着し、最後にスクライビング工程を行ってパターンを形成（Ｐ３  ｓｃｒｉｂｉｎｇ）することでＣＩＧＳ薄膜モジュールを製作する。上述したようなスクライビング工程は太陽電池の面積が大きくなることで面抵抗の増加による効率現象を防止するために一定間隔で直列連結されるようにパターニングする工程であって、Ｐ１，Ｐ２及びＰ３の総３回を経て行われる。従来、Ｐ１スクライビングはレーザで、Ｐ２及びＰ３スクライビングは機械的な方法でパターニングしていたが、最近Ｐ１，Ｐ２及びＰ３スクライビングを全てレーザでパターニングする技術が開発されている。
【００１２】
このようなＣＩＧＳ薄膜太陽電池の場合、薄膜の厚さ（１〜２．２μｍ）や素子の構造だけでなく多元化合物であるＣＩＧＳ薄膜を構成する物質の組成及び薄膜内での元素分布が光吸収率及び光電変換効率に決定的な影響を及ぼすと報告されており、基板として一般に広く利用されているソーダ石灰（ｓｏｄａ−ｌｉｍｅ）ガラスから工程中にＣＩＧＳ光吸収層に拡散されたナトリウム（Ｎａ）が薄膜の電荷濃度を増加させるか（Ｎａｋａｄａ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，３６，７３２（１９９７））、ＣＩＧＳ単一結晶粒の大きさ（ｇｒａｉｎ  ｓｉｚｅ）を増加させて組成変化による構造的な特性変化を減らして光電変換効率を向上させると報告されている（Ｒｏｃｋｅｔｔ  ｅｔ  ａｌ．，Ｔｈｉｎ  Ｓｏｌｉｄ  Ｆｉｌｍｓ  ３６１−３６２（２０００），３３０；Ｐｒｏｂｓｔ  ｅｔ  ａｌ．，Ｐｒｏｃ．ｏｆ  ｔｈｅ  Ｆｉｒｓｔ  Ｗｏｒｌｄ  Ｃｏｎｆ．ｏｎ  Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ  Ｅｎｅｒｇｙ，Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ（ＩＥＥＥ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，１９９４），Ｐ．１４４）。前記のような報告は、ＣＩＧＳ薄膜太陽電池の生産ラインでの品質管理のためには薄膜内の物質分布測定を介して光吸収層の化学的特性が制御される必要があるということを示唆する。
【００１３】
一方、ＣＩＧＳ薄膜太陽電池の連続生産工程は、大きくソーダ石灰ガラスのような硬化素材の基板を使用するロール・トゥ・プレート（Ｒｏｌｌ−ｔｏ−Ｐｌａｔｅ，以下、Ｒ２Ｐと称する）工程と、ステンレススチール、Ｔｉ，Ｍｏ，Ｃｕなどの金属薄板又はポリイミドのようなポリマーフィルムなどの柔軟素材の基板を使用するロール・トゥ・ロール（Ｒｏｌｌ−ｔｏ−Ｒｏｌｌ，以下、Ｒ２Ｒと称する）工程で区分される。出願日現在、このような連続生産工程のラインには製品の性能に大きい影響を及ぼすＣＩＧＳ薄膜の物理化学的特性をリアルタイムに測定するシステムが具備されていない実情であるため、前記のような物理化学的特性は研究開発段階で予め決定された値に依存するしかない。また、実際の生産工程で目標とする物理化学的規格を逸脱しても別途に確認することはできず、最終的に完成された製品の評価段階で性能及び品質の低下を介して発見されるしかなく、相当な製品の損失が発生する。前記のような連続生産工程ではこのような製品の性能及び品質低下を誘発する物理化学的な変数を把握するのに相当な努力と時間が所要され、究極的に価格上昇及び競争力低下が誘発されるゆえ、このような連続生産工程ラインの上で前処理過程なくリアルタイムに形成されたＣＩＧＳ薄膜の物理化学的特性を測定し得る工程制御システムの開発が切実な実情にある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、特定元素の分光線のうち特性が類似している分光線を選択し、その強度を合わせた値を利用してＣＩＧＳ薄膜の深さによる成分定量分析方法を提供する。
【００１５】
また、本発明は第１元素及び第２元素の分光線のうち特性が類似している分光線を選択し、各分光線の強度を合わせた値を利用して第１元素及び第２元素の成分比を測定するステップを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の第１実施例によるＣＩＧＳ薄膜の深さによる成分定量分析方法は、ＣＩＧＳ薄膜にレーザビームを照射してプラズマを発生させて前記プラズマから発生する分光線を得るステップと、前記ＣＩＧＳ薄膜の特性元素の分光線のうち特性が類似している分光線を選択するステップと、前記選択された分光線の強度を合わせた値を利用して成分組成を測定する方法と、を含む。
【００１７】
前記分光線を選択する方法は上位エネルギー順位が同じであるか類似している分光線を選択するステップを含む。  
【００１８】
また、前記選択された分光線の強度は線形相関関係を有する。
【００１９】
一方、前記成分組成を測定するステップは、前記選択された分光線の強度の合計と前記ＣＩＧＳ薄膜の深さをプロッティング（ｐｌｏｔｔｉｎｇ）するステップを含む。
【００２０】
前記方法は、前記レーザビームのエッチング率を利用することで前記レーザビームの照射回数を前記ＣＩＧＳ薄膜の深さに変換するステップを含む。
【００２１】
本発明の第２実施例によるＣＩＧＳ薄膜の深さによる成分定量分析方法は、ＣＩＧＳ薄膜にレーザビームを照射してプラズマを発生させて前記プラズマから発生する分光線を得るステップと、前記ＣＩＧＳ薄膜の第１元素の分光線のうち特性が類似している第１分光線を選択するステップと、前記ＣＩＧＳ薄膜の第２元素の分光線のうち特性が類似している第２分光線を選択するステップと、前記第１分光線の強度を合わせた値及び前記第２分光線の強度を合わせた値を利用して前記第１元素と前記第２元素の成分比を測定するステップと、を含む。
【００２２】
前記第１分光線を選択するステップ及び前記第２分光線を選択するステップは、上位エネルギー順位が類似している分光線を選択するステップを含む。
【００２３】
前記第１分光線の強度は線形相関関係を有し、前記第２分光線の強度は線形相関関係を有する。
【００２４】
前記成分組成を測定するステップは、前記第１分光線の強度の合計を前記第２分光線の強度の合計で割った値と前記ＣＩＧＳ薄膜の深さをプロッティングするステップを含む。
【００２５】
前記方法は、前記レーザビームのエッチング率を利用することで前記レーザビームの照射回数を前記ＣＩＧＳ薄膜の深さに変換するステップを含む。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の一実施例によるＣＩＧＳ薄膜の深さによる成分定量分析方法によると、特定元素の分光線のうち特性が類似している分光線を選択し、その強度を合わせた値を利用してＣＩＧＳ薄膜の深さによる成分定量分析をすることができる。
【００２７】
また、本発明の一実施例によるＣＩＧＳ薄膜の深さによる成分定量分析方法によると、ＣＩＧＳ薄膜の深さによるある２つの元素の成分比を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来技術によるＬＩＢＳの作動原理を示す例示図である。
【図２】ＬＩＢＳと他の測定技術を比較した図表である。
【図３】ＣＩＧＳ薄膜太陽電池の構造を概略的に示す例示図である。
【図４】ＣＩＧＳ薄膜モジュールの製作過程を概略的に示すフローチャートである。
【図５】パルス数によるアブレーションクレーターの断面形状を示す図である。
【図６】図５のアブレーションクレーターの表面を撮影した走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）の写真である。
【図７】波長帯域が３７５ｎｍ〜４７０ｎｍであるＣＩＧＳ薄膜のＬＩＢＳ分光線である。
【図８】波長帯域が５００ｎｍ〜６００ｎｍであるＣＩＧＳ薄膜のＬＩＢＳ分光線である。
【図９】ＧａとＩｎの分光線強度間の線形相関関係をそれぞれ示すグラフである。
【図１０】ＬＩＢＳで使用する分光線の強度測定方法を説明するための図である。
【図１１】本発明の第１実施例による方法でＣＩＧＳ薄膜の深さによる元素の分光線の強度を測定した結果を示すグラフである。
【図１２】本発明の第１実施例による方法でＣＩＧＳ薄膜の深さによる元素の分光線の強度を測定した結果を示すグラフである。
【図１３】従来の測定方法であるＳＩＭＳを使用して測定したＣＩＧＳ薄膜の深さによるＳＩＭＳ強度を示すグラフである。
【図１４】ＮａのＬＩＢＳ分光線の強度とＳＩＭＳで測定したＮａの濃度をプロッティングして導出した検量曲線（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ  ｃｕｒｖｅ）である。
【図１５】ＣＩＧＳ薄膜の深さによるＮａの濃度プロファイルを示すグラフである。
【図１６】本発明の第２実施例による方法でＣＩＧＳ薄膜の深さによるＧａとＩｎの成分比を測定した結果とＳＩＭＳで測定した結果を一緒に示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施例をより詳細に説明する。以下の説明及び添付した図面において、実質的に同じ構成要素はそれぞれ同じ符号を示すことで重複説明を省略する。また、本発明の実施例を説明するに当たって、関連する公知機能又は構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明確にする恐れがあると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
【００３０】
ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いるか「接続されて」いると言及される際には、その他の構成要素に直接的に連結されているか又は接続されている可能性があるが、その中間に他の構成要素が存在する可能性もあると理解されるべきである。一方、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いるか「直接接続されて」いると言及される際には、その中間に他の構成要素が存在しないと理解されるべきである。
【００３１】
本明細書において、単数形は文の中で特に言及されない限り複数形も含む。明細で使用される「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び／又は「含む（Ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、言及された構成要素、ステップ、動作及び／又は素子は一つ以上の他の構成要素、ステップ、動作及び／又は素子の存在又は追加を排除しない。
【００３２】
本発明の第１実施例によるＣＩＧＳ薄膜の深さによる成分定量分析方法は、ＣＩＧＳ薄膜にレーザビームを照射してプラズマを発生させてプラズマから発生する分光線を得るステップと、ＣＩＧＳ薄膜の特性元素の分光線のうち特性が類似している分光線を選択するステップと、選択された分光線の強度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を合わせた値を利用して成分組成を測定する方法と、を含む。  
【００３３】
＜ＣＩＧＳ薄膜にレーザビームを照射してプラズマを発生させてプラズマから発生する分光線を得るステップ＞
【００３４】
ＣＩＧＳ薄膜のバンドギャップ（ｂａｎｄ  ｇａｐ）は成分組成に応じて１ｅＶ〜１．７ｅＶ（７２９．３２ｎｍ〜１２３９ｎｍ）であると知られているが、赤外線領域で光の透過度が急激に増加し、それによってＣＩＧＳ薄膜全体に損傷が起こる可能性がある。よって、深さ別組成変化を測定するためには波長が７２９ｎｍ以下であるレーザを使用すべきである。
【００３５】
本実施例では波長が５３２ｎｍであるレーザを使用してパルス数を増加させながらＣＩＧＳ薄膜にアブレーションクレーター（ａｂｌａｔｉｏｎ  ｃｒａｔｅｒ）を形成した。図５はパルス数によるアブレーションクレーターの断面形状を示す図であり、図６はその表面を撮影した走査電子顕微鏡の写真である。
【００３６】
一方、プラズマから得られた分光成分は分光検出光学部などによって分光線で示される。
【００３７】
＜ＣＩＧＳ薄膜の特定元素の分光線のうち特性が類似している分光線を選択するステップ＞
【００３８】
表１は、ＣＩＳＧ薄膜の主な構成元素であるＧａ，Ｉｎ，Ｃｕ及びＮａの分光特性を示す図表である。表１において、λｉｊは分光線の波長を、Ｅｌｏｗｅｒは分光線の下位エネルギー順位を、Ｅｕｐｐｅｒは分光線の上位エネルギー順位をそれぞれ示す。
【００３９】
【表１】
2014219381.tif 000003
【００４０】
図７はＣＩＧＳ薄膜のＬＩＢＳ分光線であって波長帯域が３７５ｎｍ〜４７０ｎｍであり、図８は波長帯域が５００ｎｍ〜６００ｎｍである。
【００４１】
ところで、ある元素の分光線のうち上位エネルギー順位（ｕｐｐｅｒ  ｅｎｅｒｇｙ  ｌｅｖｅｌ）が同じであるか類似している場合、その分光線の強度間には線形相関関係（ｌｉｎｅａｒ  ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）が成立する。
【００４２】
例えば、表１を参照すると、Ｉｎの場合には分光線の波長が４１０．１７５ｎｍである際と波長が４５１．１３０ｎｍである際に上位エネルギー順位が３．０２１８ｅＶで同じである。この場合、Ｉｎ分光線の強度は下記の数式（１）のような線形相関関係を有する。
【００４３】
【数１】
2014219381.tif 000004
【００４４】
また、Ｇａの場合には分光線の波長が４１７．２０４ｎｍであるＧａと波長が４０３．２９９ｎｍであるＧａの上位エネルギー順位は３．０７３４ｅＶで同じであり、分光線の強度は下記の数式（２）のような線形相関関係を有する。
【００４５】
【数２】
2014219381.tif 000005
【００４６】
上記数式（１）及び数式（２）は図９によって裏付けられる。図９は、ＣＩＧＳ薄膜にレーザビームを３００回（表面の１０ヶ所に３０回ずつ連続照射する）照射して得られた結果を示す。図９のＸ軸は波長が４０３．２９９ｎｍである際のＧａ分光線の強度又は波長が４１０．１７５ｎｍである際のＩｎ分光線の強度であり、Ｙ軸は波長が４５１．１３０ｎｍである際のＩｎ分光線の強度又は波長が４１７．２０４ｎｍである際のＧａ分光線の強度である。
【００４７】
上述したように、ＣＩＧＳ薄膜の特定元素の分光線のうち上位エネルギー順位が同じであるか類似している分光線を強度間には線形相関関係がある。よって、このような関係にある分光線の強度を合わせて成分定量分析に使用することができる。
【００４８】
表１に示したＧａ，Ｉｎ，Ｎａの場合、分光線強度が線形相関関係を有する組み合わせを調べると以下のようである。
【００４９】
Ｇａ：２８７．４２４ｎｍ＋２９４．３６４ｎｍ；４０３．２９８ｎｍ＋４１７．２０４ｎｍ
Ｉｎ：３０３．９３５ｎｍ＋３２５．６０８ｎｍ；４１０．１７５ｎｍ＋４５１．１３０ｎｍ
Ｎａ：５８８．９９５ｎｍ＋５８８．５９２ｎｍ
【００５０】
＜選択された分光線の強度を合わせた値を利用して成分組成を測定するステップ＞
【００５１】
ＬＩＢＳを適用する場合、特定元素の分光線のピーク（ｐｅａｋ）から対象になる２つの点を任意に選択した後、２つの点を繋げた線の上部分を積分した値を分光線の強度として使用する。
【００５２】
例えば、図１０で赤い線に囲まれた部分を積分した値は、波長が４５１．３０ｎｍであるＩｎの分光線の強度である。一方、正規化された分光線（ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ  ｓｐｅｃｔｒｕｍ）の強度を使用すべき場合には、前記で計算した分光線の強度を全体波長領域（図１０の灰色の部分）を積分した値で割った値を使用する。この場合、測定の際に信号の偏差を減らすことができる。
【００５３】
これまで説明した方法でＣＩＧＳ薄膜の深さによる元素の分光線の強度を測定した結果は図１１及び図１２のようである。
【００５４】
図１１及び図１２において、Ｘ軸はＣＩＧＳ薄膜のエッチング深さ（ａｂｌａｔｅｄ  ｄｅｐｔｈ）である。エッチング率（ａｂｌｉａｔｉｏｎ  ｒａｔｅ）をパルス当たり８８．７ｎｍにし、レーザビームの照射回数をエッチング深さに変換した。図１２において、Ｙ軸は正規化された分光線の強度を示す。  
【００５５】
一方、図１３は従来の測定方法であるＳＩＭＳを使用して測定したＣＩＧＳ薄膜の深さによるＳＩＭＳ強度（ＳＩＭＳ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を示すグラフである。
【００５６】
図１１及び図１２と図１３を比べると、本実施例によるＣＩＧＳ薄膜の深さによる元素の分光線強度プロファイル（ｐｒｏｆｉｌｅ）がＳＩＭＳ強度プロファイルと類似していることが分かる。  
【００５７】
一方、図１４はＮａのＬＩＢＳ分光線の強度とＳＩＭＳで測定したＮａの濃度をプロッティングして導出した検量曲線であり、図１５はＣＩＧＳ薄膜の深さによるＮａの濃度プロファイルを示すグラフである。
【００５８】
図１４に示したようにＮａのＬＩＢＳ分光線の強度とＳＩＭＳで測定したＮａの濃度との間には線形相関関係があるため、線形近似（ｌｉｎｅａｒ  ｆｉｔｔｉｎｇ）を利用してＣＩＧＳ薄膜の深さによるＮａの濃度プロファイルをプロッティングすると図１５のようである。図１５に示したように、ＬＩＢＳとＳＩＭＳによるＮａの濃度プロファイルは非常に類似していた。
【００５９】
これまで説明したように、本発明の第１実施例による分光線強度プロファイルを利用してＣＩＧＳ薄膜の深さによる成分を定量分析して信頼性のある結果を得ることができた。
【００６０】
一方、本発明の第２実施例によるＣＩＧＳ薄膜の深さによる成分定量分析方法は、ＣＩＧＳ薄膜にレーザビームを照射してプラズマを発生させて前記プラズマから発生する分光線を得るステップと、ＣＩＧＳ薄膜の第１元素の分光線のうち特性が類似している第１分光線を選択するステップと、ＣＩＧＳ薄膜の第２元素の分光線のうち特性が類似している第２分光線を選択するステップと、第１分光線の強度を合わせた値及び第２分光線の強度を合わせた値を利用して第１元素と第２元素の成分比を測定するステップと、を含む。
【００６１】
以下では第２実施例の構成のうち第１実施例と重複する部分に対する説明は省略し、その差を中心に説明する。  
【００６２】
＜ＣＩＧＳ薄膜の第１元素の分光線のうち特性が類似している第１分光線を選択するステップ及びＣＩＧＳ薄膜の第２元素の分光線のうち特性が類似している第２分光線を選択するステップ＞
【００６３】
ＧａとＩｎの成分比を測定する場合、分光線の強度が線形相関関係を有する組み合わせをＧａとＩｎからそれぞれ求める。図１を参照するとこの場合に可能な組み合わせは以下のようである。
【００６４】
Ｇａ：２８７．４２４ｎｍ＋２９４．３６４ｎｍ及びＩｎ：３０３．９３５ｎｍ＋３２５．６０８ｎｍ
Ｇａ：４０３．２９８ｎｍ＋４１７．２０４ｎｍ及びＩｎ：４１０．１７５ｎｍ＋４５１．１３０ｎｍ
【００６５】
＜第１分光線の強度を合わせた値及び第２分光線の強度を合わせた値を利用して第１元素と第２元素の成分比を測定するステップ＞
【００６６】
前記で求めた各組み合わせで分光線強度を合わせ、Ｇａ組み合わせの分光線強度をＩｎ組み合わせの分光線強度で割った値、即ち、分光線強度の比（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  ｒａｔｉｏ）を利用してＣＩＧＳ薄膜の深さによるＧａとＩｎの成分比を測定した。
【００６７】
図１６は、本実施例による方法でＣＩＧＳ薄膜の深さによるＧａとＩｎの成分比を測定した結果とＳＩＭＳで測定した結果を一緒に示すグラフである。  
【００６８】
図１６に示したように、本実施例によるＣＩＧＳ薄膜のＧａとＩｎの分光線強度比（ＬＩＢＳ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  ｒａｔｉｏ）のプロファイルがＳＩＭＳ強度比（ＳＩＭＳ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  ｒａｔｉｏ）のプロファイルと類似していることが分かる。即ち、本発明の第２実施例による方法を使用してＣＩＧＳ薄膜の成分比を測定して信頼性のある結果を得ることができた。
【００６９】
上述した説明は本発明の技術思想を例示的に説明したことに過ぎず、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲内で多様な修正、変更及び置換が可能であるということを理解できるはずである。よって、本発明に開示された実施例及び添付された図面は本発明の技術的思想を限定するためのものではなく説明するためのものであり、このような実施例及び添付した図面によって本発明の技術思想の範囲が限定されることはない。本発明の保護範囲は以下の特許請求の範囲によって解析されるべきであり、それと同等な範囲内にある全て技術思想は本発明の権利範囲に含まれるものとして解析されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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