(57)【要約】【課題】極薄のフィルム状試料をサンプリングする際に、測定する箇所を破壊することなく、その両面を測定できる状態でサンプリングすることが出来るサンプルホルダー及びそれを用いたフィルム状試料の表面分析方法を提供することを目的とする。【解決手段】上部保持板１１と下部保持板２１とで構成されており、開口部を１個設けた事例で、上部保持板１１には、中央部に開口部１１ａを、周辺部に粘着部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ及び３１ｄを、下部保持板２１には、中央部に開口部２１ａを、周辺部に粘着部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ及び３２ｄを、それぞれ設けたものである。本発明のサンプリング用板を用いてフィルム状試料の前処理を行うことにより、フィルム状サンプルの両面を、汚染無く、表面分析装置で測定することが可能になる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム状試料の表面分析を行う際に使用するサンプリング用板であって、
上部保持板と下部保持板とで構成されており、前記上部保持板及び下部保持板には、少なくとも１個の開口部と粘着部とが備えられていることを特徴とするサンプリング用板。
【請求項２】
フィルム状試料の表面分析を行う際に使用するサンプリング用板であって、
上部保持板と下部保持板とで構成されており、前記上部保持板及び下部保持板には、少なくとも１個の開口部が設けてあり、前記上部保持板の周辺部に少なくとも１個の受け部を、前記下部保持板の周辺部に少なくとも１個のツメ部を設けたことを特徴とするサンプリング用板。
【請求項３】
前記上部保持板と下部保持板とが導電性物質からなることを特徴とする請求項１または２に記載のサンプリング用板。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のサンプリング用板を用いて、フィルム状試料を保持し、表面分析を行うことを特徴とするフィルム状試料の表面分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体表面の化学状態を分析する手段であるオージェ電子分光分析法、Ｘ線光電子分光法、飛行時間型２次イオン質量分析法によって、フィルム状試料の表面状態を分析するためのサンプリング用板及びフィルム状試料の表面分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体表面の化学状態を分析する方法としては、オージェ電子分光分析法（Ａｕｇｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＡＥＳ）、Ｘ線光電子分光法（Ｘ−ｒａｙ  Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＸＰＳ）や、飛行時間型二次イオン質量法（Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ｆｒｉｇｈｔ  Ｓｅｃｏｎｄｌｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＴＯＦ−ＳＩＭＳ）等が挙げられ、広く使用されている。
【０００３】
ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）は、真空中で試料にＸ線を照射し、試料表面から放出される各元素に固有のエネルギーを持った光電子のエネルギー値と量を測定し、試料表面の存在元素、比率を求める手法である。
ＡＥＳ（オージェ電子分光分析法）は、真空中で試料に電子線を照射し、放出される各元素に固有のエネルギーを持ったオージェ電子のエネルギー値と量を測定し、試料表面に存在する元素種、及び、その比率を求める手法である。
ＴＯＦ−ＳＩＭＳ（飛行時間型二次イオン質量法）は、真空中でパルス化された１次イオンを試料表面に照射し、スパッタリング現象で放出される２次イオンの質量数と量を測定し、試料表面の存在元素や比率を求める手法である。
これらの表面分析手法はいずれも固体試料の表面から数ナノメートルまでの深さの情報が得られるため、極表面を分析する手法として広く使用されている。
【０００４】
これらの表面分析手法は、いずれも真空中で測定を行うため、試料は装置毎に設計された試料ホルダーに保持され、あるいは、試料支持体に保持し、試料支持体を試料ホルダーに保持し、真空チャンバーに導入され測定される。よって、測定試料は試料ホルダー、あるいは試料支持体に設置できる形状である必要があり、特殊用途のため専用試料台を作製している場合を除き、多くの場合、測定試料を試料ホルダーに保持できるサイズに切断するなどの前処理が必要である。
【０００５】
また、試料は真空装置内で試料ホルダーに乗った状態で移動し、測定上必要に応じて傾斜、回転などの動作が必要になるので、振動などによる脱落を防ぐため、粘着剤やネジなどで、試料を試料ホルダーに固定しなければならない。
【０００６】
フィルム状の試料の表面分析方法については各種の方法が提案されており、フィルム状試料を帯電無く測定する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
この方法は、図１６に示すように、フィルム状試料に先端のとがった針状の試料ホルダーを突き刺し、保持した状態で表面分析を行うもので、フィルム状試料の硬度が弱く、折れ曲りなどで板形状を維持できないような極薄のィルム状試料には適用できないといった問題がある。
【特許文献１】特開平６−２４２０３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の理由から、薄いフィルム状サンプルを測定する場合は、サンプルを試料台に載せ、脱落防止のため、フィルム状サンプルの片面を試料ホルダー表面あるいは、試料支持体に、接着剤などで接着させて固定する必要がある。接着剤を使用せず、ネジ等を用いて固定する場合でも片面を試料ホルダー表面に接触固定させて測定する必要がある。
【０００８】
粘着剤を使用する場合は、フィルム状サンプルの接着剤接着面が接着剤で汚染されるため、その面の測定は出来ず、片面のみの測定となる。
【０００９】
また、接着剤を使用せず、清浄な試料ホルダーに接触した場合は、試料ホルダーに接触していた面を表にして、再度導入、測定が可能であるが、通常は試料ホルダーが清浄な場合は少なく、なおかつ、目的測定物が接触したホルダー表面に転移し、元の状態と異なってしまうことなどが懸念されるため、やはり、フィルム状サンプルは片面の測定しか行えない。
【００１０】
つまり、フィルム状試料の測定は片面しか行えず、表裏両面の測定が必要なフィルム状試料においても、片面しか測定が行えないという問題を有する。
また、そもそも、極薄のフィルム状試料においては、特に有機成分からなるフィルムなどは、試料台にセットできるサイズに切断する際、収縮などにより測定部位を破壊してしまうといった問題がある。
【００１１】
そこで、本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、極薄のフィルム状試料をサンプリングする際に、測定する箇所を破壊することなく、その両面を測定できる状態でサンプリングすることが出来るサンプルホルダー及びそれを用いたフィルム状試料の表面分析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に於いて上記問題を解決するために、まず請求項１においては、フィルム状試料の表面分析を行う際に使用するサンプリング用板であって、
上部保持板と下部保持板とで構成されており、前記上部保持板及び下部保持板には、少なくとも１個の開口部と粘着部とが備えられているこを特徴とするサンプリング用板としたものである。
【００１３】
また、請求項２においては、フィルム状試料の表面分析を行う際に使用するサンプリング用板であって、
上部保持板と下部保持板とで構成されており、前記上部保持板及び下部保持板には、少なくとも１個の開口部が設けてあり、前記上部保持板の周辺部に少なくとも１個の受け部を、前記下部保持板の周辺部に少なくとも１個のツメ部を設けたことを特徴とするサンプリング用板としたものである。
【００１４】
また、請求項３においては、前記上部保持板と下部保持板とが導電性物質からなることを特徴とする請求項１または２に記載のサンプリング用板としたものである。
【００１５】
また、請求項４においては、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のサンプリング用板を用いて、フィルム状試料を保持し、表面分析を行うことを特徴とするフィルム状試料の表面分析方法としたものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のサンプリング用板を用いてフィルム状試料の前処理を行うことにより、フィルム状サンプルの両面を、汚染無く、表面分析装置で測定することが可能になる。
また、請求項１または２の発明によれば、収縮性の高いフィルム状試料においても、切断
時に収縮することなく、表裏面の測定が可能になる。
また、請求項２に係るサンプリング用板は、粘着部がないため、真空装置へ導入した際に真空到達時間の短縮が図れる。
また、請求項３の発明によれば、絶縁性試料のＸＰＳ、ＡＥＳ、ＴＯＦ−ＳＩＭＳなどによる測定時の帯電現象を抑制することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態につき図面を参照しながら説明する。
図１及び図４は、請求項１に係る本発明のサンプリング用板の一実施例を示す模式斜視図及び模式構成断面図である。
図７は、請求項２に係る本発明のサンプリング用板の一実施例を示す模式斜視図及び模式構成断面図である。
本発明のサンプリング用板１００は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、上部保持板１１と下部保持板２１とで構成されており、開口部を１個設けた事例で、上部保持板１１には、図２に示すように、中央部に開口部１１ａを、周辺部に粘着部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ及び３１ｄを、下部保持板２１には、図３に示すように、中央部に開口部２１ａを、周辺部に粘着部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ及び３２ｄを、それぞれ設けたものである。
【００１８】
本発明のサンプリング用板２００は、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、上部保持板１２と下部保持板２２とで構成されており、開口部を４個設けた事例で、上部保持板１２には、図５に示すように、中央部に開口部１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを、周辺部に粘着部３３ａ、３３ｂ、３３ｃ及び３３ｄを、下部保持板２２には、図６に示すように、中央部に開口部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ及び２２ｄを、周辺部に粘着部３４ａ、３４ｂ、３４ｃ及び３４ｄを、それぞれ設けたものである。
【００１９】
本発明のサンプリング用板３００は、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、上部保持板１３と下部保持板２３とで構成されており、開口部を４個設けた事例で、上部保持板１３には、図８に示すように、中央部に開口部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄを、周辺部に受け部１４を、下部保持板２３には、図９に示すように、中央部に開口部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ及び２３ｄを、周辺部にツメ部２４を、それぞれ設けたものである。
【００２０】
ここで、開口部は、この事例ではオープンな状態なっているが、フィルム状試料を保持できる強度が確保されていれば、多数の開口部をもったメッシュ形状でもよい。
【００２１】
サンプリング用板及び開口部のサイズは、特に指定は無いが、表面分析装置に導入する際に適切なサイズに適宜設定される。一般的は、円形ならば外周直径２０ｍｍ前後、四角形状ならば長辺２０ｍｍ程度である。
【００２２】
上部保持板及び下部保持板の厚さは、試料を保持するのに十分な硬度があればよく、また、試料を保持した状態でサンプリング用板を試料ホルダーにセットした際に、フィルム状試料が凹んで、試料ホルダーに接触しないような厚さが必要である。
【００２３】
また、開口部の大きさに比較し上部保持板及び下部保持板の厚さが厚いと、表面分析を行う際に試料表面からの信号を十分得ることが難しくなるため不適当である。
上部保持板及び下部保持板の厚さは、測定対象のフィルム状試料の硬さや、開口部の面積によるが、金属板を使用する場合は、０．１ｍｍ程度から１ｍｍ程度が好適である。
【００２４】
開口部のサイズは、表面分析の測定手法により決定される。
【００２５】
ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）は、装置原理上、一般的に直径数マイクロメートルの微小
領域の測定が難しく、直径数百マイクロメートルから直径数ミリメートルの測定面積である。このため、ＸＰＳ測定用には、開口部がＸＰＳ測定エリアに入らない程度に十分な大きさが必要である。
【００２６】
ＡＥＳ（オージェ電子分光分析法）及びＴＯＦ−ＳＩＭＳ（飛行時間型二次イオン質量法）は、直径数マイクロメートルから直径数百マイクロメートルの微小領域の測定が可能なため、サンプリング用板の開口部も数十マイクロメートルから、数ミリメートルの範囲で設定できる。しかし、フィルム状試料をより確実に保持するためには、開口部は、測定に影響ないレベルで極力小さい方が望ましい。
【００２７】
請求項３に係る発明は、上記上部保持板及び下部保持板を金属等の導電性物質で構成したもので、上部保持板及び下部保持板に導電性を持たせることにより、上部保持板及び下部保持板を接地するだけで、フィルム状試料の帯電を容易に除去できる。
【００２８】
以下本発明のサンプリング用板を用いて、フィルム状試料を保持する方法について説明する。
図１０は、本発明のサンプリング用板１００を用いて、フィルム状試料５１を保持した状態を示す模式構成概略図である。
図１１は、本発明のサンプリング用板２００を用いて、フィルム状試料５１を保持した状態を示す模式構成概略図である。
図１２は、本発明のサンプリング用板３００を用いて、フィルム状試料５１を保持した状態を示す模式構成概略図である。
【００２９】
本発明のサンプリング用板１００にフィルム状試料５１を保持する際、フィルム状試料５１の測定箇所が開口部中に含まれるように、下部保持板２１の粘着部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを貼り付け、さらに、上部保持板１１の粘着部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ及び３１ｄを位置合わせして、重ね合わせ、フィルム状試料５１をサンプリング用板に固定・保持する。
【００３０】
上部保持板１１及び下部保持板２１周辺の不要箇所は、はさみ、かみそりなどで切除し、フィルム状試料５１がサンプリング用板１００に保持・固定されたサンプリング用板１００ａを作成する。試料の移動、保持は、フィルム状試料５１がサンプリング用板に固定・保持された状態で行う。
【００３１】
本発明のサンプリング用板２００にフィルム状試料５１を保持する方法については、上記サンプリング用板１００と同じなので省略する。
【００３２】
本発明のサンプリング用板３００にフィルム状試料５１を保持・固定する方法は、補助枠で貼られた状態のフィルム状試料５１の測定箇所が開口部中に含まれるように、位置合わせして、上部保持板１３に載置し、下部保持板２３のツメ部２４を上部保持板１３の受け部１４に嵌合させて、フィルム状試料５１をサンプリング用板に固定・保持する。
【００３３】
上部保持板１３及び下部保持板２３周辺の不要箇所は、はさみ、かみそりなどで切除し、フィルム状試料５１がサンプリング用板３００に保持・固定されたサンプリング用板３００ａを作成する。試料の移動、保持は、フィルム状試料５１がサンプリング用板板に固定・保持された状態で行う。
【００３４】
上記の方法で、フィルム状試料５１をサンプリング用板板に固定・保持することにより、フィルム状試料面は収縮することなく平滑面が維持され、なおかつ、フィルム裏面を汚染することなく表面の測定が可能であり、裏返して試料ホルダーにセットすれば裏面も同様に測定が可能である。
【実施例１】
【００３５】
本発明の実施例について説明する。。
フィルム状試料５１としては、フォトマスク用ペリクル膜を用いた。
ペリクル膜は、フォトマスクパターン部表面に異物が付着するのを防ぐため、フォトマスクパターン部表面にペリクル枠を介して貼り付けられる、厚さ０．１マイクロメートル程度の極薄い有機材料からなるフィルムである。
【００３６】
光学顕微鏡の観察により長さ２００マイクロメートル、幅１５０マイクロメートル程度の異物が複数付着しているのが確認されたが、膜の表裏どちらがわに付着しているものかは光学顕微鏡では判断できていない。
【００３７】
外周が直径２０ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの金属製枠の中央部に直径５ｍｍの開口部１１ａ、２１ａが形成された上部保持板１１及び下部保持板２１を準備し、導電性両面テープを用いて、上部保持板１１の周辺部に粘着部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを（図２参照）、下部保持板２１の周辺部に粘着部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを（図３参照）それぞれ形成した。
【００３８】
ペリクル枠をもちながら、実態顕微鏡にて異物付着部分確認し、下部保持板２１の開口部２１ａに異物部分が含まれるようにして、ペリクル膜を下部保持板２１の粘着部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄに貼り付けた。
続いて、上部保持板１１の開口部１１ａ位置合わせして、重ね合わせて、下部保持板２１と上部保持板１１とを固定し、外周に沿って不要部分のペリクル膜を除去し、ペリクル膜からなるフィルム状試料５１が上部保持板１１と下部保持板２１とで固定・保持されたサンプル用板１００ａを作成した（図１０参照）。
【００３９】
上記手順で作製したサンプル用板１００ａをアルバック・ファイ製ＴＯＦ−ＳＩＭＳ装置（ＴＲＩＦＴ−２）に、測定面が他と触れないように注意しながら導入した。
真空到達後、一次イオンにＡｕ+イオンを用い、加速電圧２２ｋＶにて、異物観察部位、及び、周囲の基材フィルム部位を、それぞれ５０マイクロメートル×５０マイクロメートルの面積で２分間測定したところ、図１３、図１４に示すように、異物部分の測定においても、基材フィルム成分と同様のスペクトルが取得された。
【００４０】
表面測定終了後、ＴＯＦ−ＳＩＭＳ装置から取り出し、表裏をかえて裏面の測定を行ったところ、図１５に示すように、基材フィルム成分とは異なるスペクトルが良好に取得できた。
以上の結果から、異物はペリクル膜裏面に付着していることが確認できた。
【実施例２】
【００４１】
実施例２は比較のための比較例である。
フィルム状試料として、実施例１と同様に異物が付着したペリクル膜を用いた。
ペリクル膜を、表面が表になるようにシリコンウエハ板に貼り付け、周辺部分をきったものをアルバック・ファイ製ＴＯＦ−ＳＩＭＳ装置（ＴＲＩＦＴ−２）に導入し、実施例１と同一条件にて測定した。
【００４２】
測定の結果、異物観察部位、異物未観察部位ともスペクトルに差が見られなかった。その後、ペリクル膜が貼りついたシリコンウエハ板を取り出し、ペリクル膜をはがし裏返そうとしたが、ペリクル膜が収縮し、測定できる形状は維持できなかった。
このため、片面のみの測定となり、異物の有無、成分を確認することは出来なかった。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】（ａ）は、本発明のサンプリング用板の一実施例を示す模式斜視図である。（ｂ）は、（ａ）をＡ−Ａ’線で切断した模式構成断面図である。
【図２】上部保持板１１の下面図である。
【図３】下部保持板２１の上面図である。
【図４】（ａ）は、本発明のサンプリング用板の他の実施例を示す模式斜視図である。（ｂ）は、（ａ）をＡ−Ａ’線で切断した模式構成断面図である。
【図５】上部保持板１２の下面図である。
【図６】下部保持板２２の上面図である。
【図７】（ａ）は、本発明のサンプリング用板の他の実施例を示す模式斜視図である。（ｂ）は、（ａ）をＡ−Ａ’線で切断した模式構成断面図である。
【図８】上部保持板１２の下面図である。
【図９】下部保持板２２の上面図である。
【図１０】本発明のサンプリング用板１００にフィルム状試料を保持・固定した状態を示す説明図である。
【図１１】本発明のサンプリング用板２００にフィルム状試料を保持・固定した状態を示す説明図である。
【図１２】本発明のサンプリング用板３００にフィルム状試料を保持・固定した状態を示す説明図である。
【図１３】ＴＯＦ−ＳＩＭＳ（飛行時間型二次イオン質量法）によるフィルム状試料に付着した表側異物部の分析結果の一例を示す説明図である。
【図１４】ＴＯＦ−ＳＩＭＳ（飛行時間型二次イオン質量法）によるフィルム状試料の基材のＴＯＦ−ＳＩＭＳ（飛行時間型二次イオン質量法）による分析結果の一例を示す説明図である。
【図１５】ＴＯＦ−ＳＩＭＳ（飛行時間型二次イオン質量法）によるフィルム状試料に付着した裏側異物部の分析結果の一例を示す説明図である。
【図１６】フィルム状試料のＸ線電子分光法による表面分析方法の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１１、１２、１３……上部保持板
１４……受け部
２１、２２、２３……下部保持板
２４……ツメ部
１１ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、２１ａ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ……開口部
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ……粘着部
５１……フィルム状試料
１００、２００、３００……サンプリング用板
１００ａ、２００ａ、３００ａ……フィルム状試料が保持・固定されたサンプリング用板
【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】
2008209372.tif 000009
【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】
2008209372.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2008209372.tif 000017
【図１６】
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