(57)【要約】【課題】絶縁性試料上の付着物を定性・定量分析可能なＡＥＳ分析技術を提供する。【解決手段】本発明のＡＥＳ分析装置は、真空槽２内に、絶縁性試料１０に対して所定の電子ビームを照射するための電子銃４と、絶縁性試料１０から放出されたオージェ電子のエネルギーを分析する電子エネルギー分析器５と、絶縁性試料１０に対してリチウム導電膜を形成するための蒸着源６とを有する。絶縁性試料１０に対してリチウム導電膜を蒸着形成した後、電子ビームを照射してＡＥＳ分析を行う。リチウム導電膜の厚さは、０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下とすることが好ましい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空中で分析対象物に対して所定の電子ビームを照射し、前記分析対象物から放出されるオージェ電子のエネルギーを分析するＡＥＳ分析方法であって、
所定値以下のＡＥＳピークを有する金属材料からなる導電膜を前記分析対象物の表面に形成し、当該分析対象物に対して電子ビームを照射して分析を行うＡＥＳ分析方法。
【請求項２】
前記導電膜の材料が、リチウムからなる請求項１記載のＡＥＳ分析方法。
【請求項３】
前記導電膜の厚さが、０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上２ｎｍ以下である請求項１又は２のいずれか１項記載のＡＥＳ分析方法。
【請求項４】
真空槽と、
前記真空槽に設けられ、分析対象物に対して所定の電子ビームを照射するための電子銃と、
前記真空槽に設けられ、前記分析対象物から放出されたオージェ電子のエネルギーを分析する電子エネルギー分析器と、
前記真空槽に設けられ、前記分析対象物に対して所定の導電膜を形成するための成膜装置とを有するＡＥＳ分析装置。
【請求項５】
前記分析対象物に対して所定のイオンを照射するためのイオン銃を有する請求項４記載のＡＥＳ分析装置。
【請求項６】
前記分析対象物に対して所定のＸ線を照射するためのＸ線源を有する請求項４又は５のいずれか１項記載のＡＥＳ分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オージェ電子分光（Ａｕｇｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＡＥＳ）分析装置に関し、より詳細には、絶縁性試料の微小部分析を行うためのオージェ電子分光法による分析技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＡＥＳ分析装置は、各種材料の高感度分析、特に、製造工程において製造された試料に対して、歩留まりと製品性能を向上させるための品質管理および工程分析作業に広く用いられるもので、試料表面や試料層の５ｎｍ程度の深さ部分における汚染や組成物の組成比などを分析するために用いられている。
【０００３】
ここで、ＡＥＳは、試料表面に電子ビームを走査して、放出されるオージェ電子の運動エネルギーを走査することにより、試料内の元素を分析する分析方法である。
【０００４】
このＡＥＳは、微小領域の分析に優れているので、金属粒界の析出物分析、半導体ウェーハ表面の微小付着物分析や腐食・損傷部分の元素分析等に利用されており、電子ビームを使用しているために空間解像度が非常に高いという特徴がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＡＥＳは電子ビームを使用するため、絶縁性層を分析しようとすると、絶縁性層に電荷が蓄積される帯電効果（チャージアップ）によって空間分解能が著しく低下するという課題がある。
【０００６】
このため、従来、ＡＥＳによる分析の適用範囲は、金属・半導体材料に限られており、ガラス・ポリマー・誘電体膜・絶縁膜などの絶縁性試料の上の微小な構造（付着物や微小な損傷部分）の分析をすることができなかった。
【０００７】
その一方、ＡＥＳは走査電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：ＳＥＭ）と同時に測定できるようになっている場合が多く、ＳＥＭの場合と同様に、試料に金のような導電性物質を蒸着させてＡＥＳ分析を試みることも従来行われている（例えば、米国標準国際基準  ＡＳＴＭ  Ｅ１０７８−９７，記事  １２．１．２  １９９６年）。
【０００８】
しかし、一般的にＳＥＭの蒸着に利用されている金やパラジウムのような重金属を用いると、非常に多くの妨害ＡＥＳピークが現れるため、絶縁性試料上の付着物の定性・定量分析を行うことは困難である。
【０００９】
また、一般的にＳＥＭの蒸着に利用されている炭素を用いた場合は、表面の付着物としてきわめて頻繁にみられる有機系汚染物質との区別がつかなくなるため、絶縁性試料上の付着物の定性・定量分析を行うことが困難である。
【００１０】
本発明はこのような従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的は、絶縁性試料上の付着物を定性・定量分析可能なＡＥＳ分析技術を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた請求項１記載の発明は、真空中で分析対象物に対して所定の電子ビームを照射し、前記分析対象物から放出されるオージェ電子のエネルギーを分析するＡＥＳ分析方法であって、所定値（６０ｅＶ）以下のＡＥＳピークを有する金属材料からなる導電膜を前記分析対象物の表面に形成し、当該分析対象物に対して電子ビームを照射して分析を行うものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記導電膜の材料が、リチウムからなるものである。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２のいずれか１項記載の発明において、前記導電膜の厚さが、０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上２ｎｍ以下であるものである。
請求項４記載の発明は、真空槽と、前記真空槽に設けられ、分析対象物に対して所定の電子ビームを照射するための電子銃と、前記真空槽に設けられ、前記分析対象物から放出されたオージェ電子のエネルギーを分析する電子エネルギー分析器と、前記真空槽に設けられ、前記分析対象物に対して所定の導電膜を形成するための成膜装置とを有するＡＥＳ分析装置である。
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記分析対象物に対して所定のイオンを照射するためのイオン銃を有するものである。
請求項６記載の発明は、請求項４又は５のいずれか１項記載の発明において、前記分析対象物に対して所定のＸ線を照射するためのＸ線源を有するものである。
【００１２】
本発明方法の場合、分析対象物の表面に金属材料からなる導電膜を形成することによって、電子ビームの照射の際に発生する電荷が導電膜を通じて電荷の流通経路が確保されるので帯電効果を防止することができ、しかも、この導電膜は所定値以下のＡＥＳピークを有する金属材料（例えばリチウム）からなるので妨害ＡＥＳピークが発生することもない。
【００１３】
その結果、本発明方法によれば、従来不可能であった絶縁層を有する分析対象物の表面微小構造を、ＡＥＳ分析法によって、定性及び定量分析を行うことが可能になる。
【００１４】
本発明方法においては、分析対象物表面に形成する導電膜の厚さを０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下とすることにより、ＡＥＳスペクトルを確実に取得することができる。
【００１５】
一方、本発明装置は、真空槽に分析対象物に対して所定の導電膜を形成するための成膜装置が設けられており、短時間で分析が可能なコンパクトなＡＥＳ分析装置を得ることができる。
【００１６】
また、本発明装置において、分析対象物に対して電荷中和用のイオンを照射するためのイオン銃を有する場合には、分析対象物における帯電効果をより確実に防止することが可能になる。
【００１７】
さらに、本発明装置において、分析対象物に対して所定のＸ線を照射するためのＸ線源を有する場合には、多様な機能を有するコンパクトな分析装置を得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るＡＥＳ分析方法及び分析装置の好ましい実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本実施の形態に係るＡＥＳ分析装置を示す概略構成図である。
図１に示すように、本実施の形態のＡＥＳ分析装置１は、図示しない真空排気系に接続された真空槽２を有している。この真空槽２内には、搬送機２０によって真空槽２外部から搬入される絶縁性試料（分析対象物）１０を配置固定するための導電性のステージ３が設けられている。
【００２０】
図２は、本実施の形態における絶縁性試料の固定部分の要部を示す概略構成図である。
本実施の形態においては、後述するリチウム導電膜１０ａが形成された絶縁性試料１０をステージ３上に固定金具１１によって固定する。
この場合、図２に示すように、ステージ３上に取り付けた金属ねじ等の固定金具１１で絶縁性試料１０の側壁を支持固定し、絶縁性試料１０表面のリチウム導電膜１０ａと固定金具１１を電気的に接続することが好ましい。
【００２１】
このような構成にすることによって、ＡＥＳ分析を行う際に、リチウム導電膜１０ａ、固定金具１１及びステージ３を介して電荷の流通経路が確保され、絶縁性試料１０に電荷が蓄積されることがない。
【００２２】
なお、本発明においては、絶縁性試料１０として、例えばサファイヤ等が用いられる。
【００２３】
図１に示すように、真空槽２内の上部には、絶縁性試料１０に対して電子ビームを照射するための電子銃４と、絶縁性試料１０から放出されたオージェ電子のエネルギーを分析する電子エネルギー分析器５と、絶縁性試料１０に対してリチウム膜を形成するための蒸着源（成膜装置）６とが配設されている。
【００２４】
なお、蒸着源６の周囲には、図示しない防着壁が配設され、絶縁性試料１０以外に蒸着材料が蒸着されないようになっている。
【００２５】
また、真空槽２内には、絶縁性試料１０に対して例えば電荷中和用のイオンを照射するためのイオン銃７とが配設されている。
【００２６】
このような構成を有する本実施の形態においてＡＥＳ分析を行う場合には、まず、搬送機２０によって絶縁性試料１０を真空槽２内に搬入し、真空槽２内の圧力を所定値となるように真空排気を行う。
【００２７】
本発明の場合、真空槽２内の圧力は特に限定されることはないが、リチウムとガスとの反応を防ぐ観点からは、１×１０−３Ｐａ以下とすることが好ましい。
【００２８】
そして、蒸着源６を動作させて蒸着材料を加熱し、絶縁性試料１０の分析すべき表面にリチウム導電膜１０ａを蒸着により形成する。
【００２９】
さらに、電子銃４から絶縁性試料１０に対して電子ビームを照射し、絶縁性試料１０から放出されたオージェ電子を電子エネルギー分析器５によって分析する。ここで、真空槽２内の圧力は、１×１０−７Ｐａである。
【００３０】
ところで、ＡＥＳ分析のためには、絶縁性試料１０に形成されたリチウム導電膜１０ａの厚さが薄いほど、ＡＥＳ分析の深さがその分多く確保される。しかし、電子ビームの照射による電荷蓄積が起こらないよう、最小限度のリチウム導電膜１０ａの膜厚を確保しなければならない。
【００３１】
また、ＡＥＳ分析時の電子ビーム電圧と絶縁性試料１０との関連において、電子ビームの電圧が低ければ、その分、電子線の侵入深さが浅くなり、帯電しにくくなる。
【００３２】
このような点を考慮すると、ＡＥＳスペクトルを確実に取得するために好ましいリチウム導電膜１０ａの厚さは、０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下、より好ましくは１ｎｍ以上２ｎｍ以下である。
【００３３】
この場合、好ましい電子ビーム電圧は、１００Ｖ以上５０ｋＶ以下、より好ましくは１ｋＶ以上１０ｋＶ以下である。
【００３４】
なお、帯電効果は電流量、すなわち電荷が流れる量に比例するので、最小限の電子ビーム電流によってＡＥＳ分析を行うことが好ましい。
【００３５】
以上述べたように本実施の形態によれば、絶縁性試料１０の表面にリチウム導電膜１０ａを形成することによって、電子ビームの照射の際に発生する電荷がリチウム導電膜１０ａを通じて電荷の流通経路が確保されるので帯電効果を防止することができ、しかも、このリチウム導電膜１０ａは所定値以下のＡＥＳピークを有するので妨害ＡＥＳピークが発生することもない。
【００３６】
その結果、本実施の形態によれば、従来不可能であった絶縁性試料１０の表面微小構造を、ＡＥＳ分析法によって、定性及び定量分析を行うことが可能になる。
【００３７】
そして、本実施の形態においては、絶縁性試料１０表面に形成するリチウム導電膜１０ａの厚さを０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下とすることにより、ＡＥＳスペクトルを確実に取得することができる。
【００３８】
一方、本実施の形態の装置は、ＡＥＳ分析を行う真空槽２内に蒸着源６が設けられているため、短時間で分析が可能なコンパクトなＡＥＳ分析装置１を得ることができる。
【００３９】
また、本実施の形態においては、絶縁性試料１０に対して電荷中和用のイオンを照射するためのイオン銃６を有しているので、絶縁性試料１０における帯電効果をより確実に防止することができる。
【００４０】
なお、本発明は上述の実施の形態に限られることなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、本発明に係るＡＥＳ分析装置は、図３に示すように、絶縁性試料１０に対して所定のＸ線を照射するためのＸ線源８とＸ線検出器９を有するＸ線光電子分光測定（ＸＰＳ）や電子プローブＸ線分光測定（ＥＰＭＡ）を行う複合分析装置１Ａとして構成することも可能である。これらいずれの手法においてもリチウムの蒸着は測定を妨害するものではなく、帯電効果を防止するものとして有効である。
【００４１】
また、上述の実施の形態においては、ＡＥＳ分析を行う真空槽２内に蒸着源６を設けるようにしたが、本発明はこれに限られず、他の真空槽又は蒸着装置において導電膜を蒸着した絶縁性試料１０を真空槽２内に搬入してＡＥＳ分析を行うことも可能である。
ただし、分析時間の短縮及び装置のコンパクト化の観点からは、上記実施の形態のようにＡＥＳ分析を行う真空槽２内に蒸着源６を設けることが好ましい。
【００４２】
さらに、上述の実施の形態においては、蒸着により導電膜を形成するようにしたが、スパッタリングやＣＶＤ等によって導電膜を形成することも可能である。
【００４３】
【実施例】
以下、本発明に係る分析装置の実施例を比較例とともに詳細に説明する。
【００４４】
＜実施例＞
図１に示すＡＥＳ分析装置を用い、絶縁性試料であるサファイヤ上にリチウム導電膜を蒸着により形成してＡＥＳ分析を行った。
【００４５】
この場合、電子ビームの電流値は無視する程度の値であり、電子ビームの加速電圧は５ｋＶとした。また、真空槽内の圧力は、１×１０−７Ｐａとした。
【００４６】
図４は、本発明方法を用いて蒸着した導電膜の膜厚と及び帯電効果発生の有無の相互関係を示すグラフである。
図４に示すように、絶縁性試料１０上に形成したリチウム導電膜の厚さが１ｎｍの場合には、サファイア表面のアルミニウム酸化物（Ａｌ）、汚染成分（微小付着物）である炭素（Ｃ）、硫黄（Ｓ）が検出された。
【００４７】
一方、絶縁性試料上に形成したリチウムの厚さが９ｎｍ以上の場合には、リチウム（Ｌｉ）のみが検出され、サファイヤ表面からの情報は検出されなかった。
【００４８】
＜比較例＞
上記絶縁性試料上にリチウム導電膜を形成しない場合には、ＡＥＳスペクトルの取得は不可能であった。
【００４９】
一方、上記絶縁性試料上に金（Ａｕ）からなる導電膜を本発明方法によって厚さ１ｎｍ形成した場合には、金のＡＥＳピークがアルミニウム（Ａｌ）、硫黄（Ｓ）、炭素（Ｃ）のＡＥＳピークと隣接しているために分析が不可能であった。
【００５０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、ＡＥＳ分析法によって、絶縁性試料上の微小な構造に対して正確な定性及び定量分析を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るＡＥＳ分析装置を示す概略構成図
【図２】同実施の形態における絶縁性試料の固定部分の要部を示す概略構成図
【図３】本発明他のの実施の形態に係るＡＥＳ分析装置を示す概略構成図
【図４】本発明方法を用いて蒸着した導電膜の膜厚と及び帯電効果発生の有無の相互関係を示すグラフ
【符号の説明】
１…ＡＥＳ分析装置  ２…真空槽  ４…電子銃  ５…電子エネルギー分析器  ６…蒸着源（成膜装置）  ７…イオン銃  ８…Ｘ線源  ９…Ｘ線検出器  １０…絶縁性試料（分析対象物）  １０ａ…リチウム導電膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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