(57)【要約】【課題】  簡便な分析方法であって元の試料形状を反映した結果が得られる試料分析方法を提供する。【解決手段】  本発明に係る試料分析方法は、絶縁物試料１を試料固定用樹脂２に埋め込み、前記試料固定用樹脂２を研削して前記絶縁物試料１の断面を露出させ、前記絶縁物試料１の断面を含む前記試料固定用樹脂２の表面にカーボン膜３を形成し、前記試料固定用樹脂２をオージェ電子分光分析装置の導電性試料台４上に保持し、前記絶縁物試料１の断面上のカーボン膜３を加工して試料の元素が検出可能な膜厚まで薄くし、前記絶縁物試料１の断面に対してオージェ電子分光分析を行うことを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子をエネルギー分光して測定する試料分析方法において、
絶縁物試料の表面に、試料の元素が検出可能な膜厚の導電膜を形成した状態で分析に供することを特徴とする試料分析方法。
【請求項２】
絶縁物試料の表面に、試料の元素が検出可能な膜厚の導電膜を形成し、
前記絶縁物試料に前記導電膜を通して電子線を照射し、その電子線照射により前記絶縁物試料から発生した信号を検出して分析を行うことを特徴とする試料分析方法。
【請求項３】
絶縁物試料を試料固定用樹脂に埋め込み、
前記試料固定用樹脂を研削して前記絶縁物試料の断面を露出させ、
前記絶縁物試料の断面を含む前記試料固定用樹脂の表面に導電膜を形成し、
前記試料固定用樹脂をオージェ電子分光分析装置の導電性試料台上に保持し、
前記絶縁物試料の断面上の前記導電膜を加工して試料の元素が検出可能な膜厚まで薄くし、
前記絶縁物試料の断面に対してオージェ電子分光分析を行うことを特徴とする試料分析方法。
【請求項４】
請求項３において、前記導電膜を薄くする際、前記絶縁物試料の断面におけるオージェ電子分光分析を行う部分上の前記導電膜を試料の元素が検出可能な膜厚まで薄くすることを特徴とする試料分析方法。
【請求項５】
絶縁物試料を試料固定用樹脂に埋め込み、
前記試料固定用樹脂を研削して前記絶縁物試料の断面を露出させ、
前記絶縁物試料の断面を含む前記試料固定用樹脂の表面に、試料の元素が検出可能な膜厚の導電膜を形成し、
前記試料固定用樹脂をオージェ電子分光分析装置の導電性試料台上に保持し、
前記絶縁物試料の断面に対してオージェ電子分光分析を行うことを特徴とする試料分析方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項において、前記試料の元素が検出可能な膜厚は、１．０〜５．０ｎｍの範囲であることを特徴とする試料分析方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項において、前記導電膜がカーボン膜であることを特徴とする試料分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子をエネルギー分光し、測定する荷電粒子エネルギー分光分析方法に関し、例えば、オージェ電子分光分析装置などによる絶縁物試料の分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、オージェ電子分光法やＸ線電子分光法などに代表されるように、荷電粒子をエネルギー分光する分析手法では、荷電粒子が励起により試料から放出されるので、原理的な理由により測定中に試料の帯電状態が変化する。また、オージェ電子分光のように励起源に荷電粒子を用いたり、深さ方向分析時にイオンビーム照射を行ったりしても、同様の変化が発生する。
【０００３】
この時、試料が絶縁物や高誘電率を有する物質であると、試料が帯電するために試料の電位が著しく変化することになる。このため、測定結果として得られるエネルギースペクトルは、試料電位だけエネルギー方向にシフトしてピークの正確なエネルギー位置が不明になったり、または、経時的に電位が変化したり、局所的に帯電状態が異なる場合は、ピーク形状そのものが変化してしまうなど、著しい悪影響が発生する。
【０００４】
上記の悪影響を解決する手法として次のものが用いられることがある。例えば、オージェ電子分光法では、入射電子に対し試料を傾斜させて試料の帯電を防止する。また、Ｘ線電子分光法では、中和用の電子線を照射して試料の帯電を防止する。しかしながら、このような解決手法では十分な効果を得ることができない。
【０００５】
そこで、試料の帯電防止のために、特別な導電処理を行う必要がある。例えば、オージェ電子分光法又はＸ線電子分光法のように荷電粒子をエネルギー分光する荷電粒子エネルギー分光分析方法においては、試料を粉砕し、この試料粉砕物を導電性物質に埋め込んだ状態で分析することにより、試料の帯電を防止する方法がある（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
また、例えば、試料に電子線を照射し、その電子線照射により試料から発生した信号を検出して試料分析を行う分析装置における試料分析方法においては、電子線が試料を透過するように１μｍ以下に薄膜化された試料を分析することで、電子線を試料台に透過させ、試料の帯電を防止する方法がある（例えば特許文献２参照）。
また、SEMによる絶縁物試料の形状観察では、帯電防止のために、絶縁物試料表面にカーボンを蒸着することが行われている。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２８５５６号公報（請求項１）
【特許文献２】特開２００２−３６５２４８号公報（請求項１、００２０段落）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述した試料粉砕物を導電性物質に埋め込んだ状態で分析する分析方法では、試料を粉砕するため、元の試料形状を反映した分析結果を得ることができない。また、上述した薄膜化された試料を分析する方法では、試料を１μｍ以下まで薄く加工するため、時間とコストを要し、簡便に試料を分析することができないという問題がある。
カーボンを蒸着する方法は、絶縁物試料をＳＥＭ観察する際の二次電子像、反射電子像による表面形状観察には利用できるが、絶縁物試料の極表面（５nm以下）を構成する元素の情報はカーボン蒸着層があるために得られないという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題点を鑑み、簡便な分析方法であって元の試料形状を反映した結果が得られる試料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】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、荷電粒子をエネルギー分光して測定する試料分析方法において、絶縁物試料の表面に、試料の元素が検出可能な膜厚の導電膜を形成した状態で分析することにより、試料の帯電を防止して且つ元素分析できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明による試料分析方法によれば、絶縁物試料の表面の導電膜を通して試料分析を行うため、散乱電子などにより絶縁物試料の表面に帯電した電荷を、導電膜を通して放出することができ、且つ、絶縁物試料からの信号を検出できる。これにより、絶縁物試料の帯電を抑制することができる。また、従来技術と異なり、試料を粉砕する必要がないため、元の試料形状を反映した結果を得ることができる。また、従来技術と異なり、試料を１μｍ以下まで薄く加工する時間とコストを要しないため、簡便に試料を分析することができる。
【００１２】
本発明に係る試料分析方法は、絶縁物試料の表面に、試料の元素が検出可能な膜厚の導電膜を形成し、
前記絶縁物試料に前記導電膜を通して電子線を照射し、その電子線照射により前記絶縁物試料から発生した信号を検出して分析を行うことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る試料分析方法は、絶縁物試料を試料固定用樹脂に埋め込み、
前記試料固定用樹脂を研削して前記絶縁物試料の断面を露出させ、
前記絶縁物試料の断面を含む前記試料固定用樹脂の表面に導電膜を形成し、
前記試料固定用樹脂をオージェ電子分光分析装置の導電性試料台上に保持し、
前記絶縁物試料の断面上の前記導電膜を加工して試料の元素が検出可能な膜厚まで薄くし、
前記絶縁物試料の断面に対してオージェ電子分光分析を行うことを特徴とする。
また、前記導電膜を薄くする際、前記絶縁物試料の断面におけるオージェ電子分光分析を行う部分上の前記導電膜を試料の元素が検出可能な膜厚まで薄くすること、すなわち、オージェ電子分光分析を行う部分上の導電膜を薄くし、それ以外の部分の導電膜は厚いままの膜厚とすることが好ましい。このようにオージェ電子分光分析を行う部分上の導電膜を薄くすることにより、絶縁物試料からの信号を確実に検出することができる。また、オージェ電子分光分析を行う部分以外の導電膜の膜厚を厚くしておくことにより、散乱電子などにより絶縁物試料の表面に帯電した電荷を、導電膜を通してより確実に放出することができる。つまり、帯電防止と絶縁物試料からの信号をより確実に検出することを両立することができる。
【００１４】
本発明に係る試料分析方法は、絶縁物試料を試料固定用樹脂に埋め込み、
前記試料固定用樹脂を研削して前記絶縁物試料の断面を露出させ、
前記絶縁物試料の断面を含む前記試料固定用樹脂の表面に、試料の元素が検出可能な膜厚の導電膜を形成し、
前記試料固定用樹脂をオージェ電子分光分析装置の導電性試料台上に保持し、
前記絶縁物試料の断面に対してオージェ電子分光分析を行うことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る試料分析方法において、前記試料の元素が検出可能な膜厚は、１．０〜５．０ｎｍの範囲であり、前記導電膜はカーボン膜であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、簡便な分析方法であって元の試料形状を反映した結果が得られる試料分析方法を提供することができる。
さらに、試料の帯電を抑制し、且つ、絶縁物試料からの信号を検出できる試料分析方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１（Ａ），（Ｂ）は、本発明の実施の形態による試料分析方法を示す断面図である。
【００１８】
まず、図１（Ａ）に示すように、分析対象物である絶縁物試料１を用意し、この絶縁物試料１を略直方体形状の試料固定用樹脂２に埋め込む。次いで、絶縁物試料１が埋め込まれた試料固定用樹脂２を研削する。これにより、試料固定用樹脂２の表面に絶縁物試料１を露出させる。即ち、試料固定用樹脂２によって絶縁物試料１が固定されつつ絶縁物試料１の断面が露出した状態となる。
【００１９】
次に、絶縁物試料１が露出した断面、その断面を含む試料固定用樹脂２の上面、及びその上面の周囲に位置する試料固定用樹脂２の側面にカーボン膜３を成膜する。なお、本実施の形態では、カーボン膜３を用いているが、カーボン膜以外の導電性物質からなる導電膜を用いることも可能である。
【００２０】
この後、オージェ電子分光分析装置で使用する導電性試料台４を用意し、この導電性試料台４上に、カーボン膜３が成膜され絶縁物試料１が埋め込まれた試料固定用樹脂２を導電性テープ（図示せず）によって貼り付ける。この際、図１（Ａ）に示すように、絶縁物試料１の露出した断面が上に位置するように導電性試料台４上に試料固定用樹脂２が固定され、この試料固定用樹脂２はその側面のカーボン膜３が導電性試料台４の上面に接続されるように配置される。
【００２１】
次に、前記導電性試料台４をオージェ電子分光分析装置内に導入してセットする。導電性試料台４はアースされている。
【００２２】
この後、図１（Ｂ）に示すように、オージェ電子分光分析装置に付属するイオン銃で絶縁物試料１の露出した断面上のカーボン膜３を加工する。これにより、絶縁物試料１の露出した断面の分析対象部分５上のカーボン膜３の膜厚が薄くされる。カーボン膜３の膜厚を薄くする理由は、オージェ電子分光分析を行う際に絶縁物試料１に入射される電子線によって発生するオージェ電子がカーボン膜３を通過しやすくして試料の元素を検出可能とするためである。また、分析対象部分５上以外のカーボン膜３を厚いままにしておく理由は、散乱電子などにより絶縁物試料１の表面に帯電した電荷を、厚いカーボン膜３を通してより確実に放出することができるようにするためである。つまり、絶縁物試料１からの信号を確実に検出する点ではカーボン膜３を薄くする必要があるのに対し、帯電防止の点ではカーボン膜３の膜厚を厚くする必要がある。従って、帯電防止と絶縁物試料からの信号検出を両立するには上記の構造とすることが好ましい。なお、分析対象部分５上のカーボン膜３の膜厚、即ち絶縁物試料からの信号検出を可能とする膜厚は１．０〜５．０ｎｍとすることが好ましい。
イオン銃による膜加工中に、オージェ元素分析を行い、絶縁物試料を構成する元素が検出した時点以降で膜加工を止めることによって試料の元素が検出可能な膜厚が定められる。
また、分析対象部分５上以外のカーボン膜３の膜厚、即ち帯電防止を可能とする膜厚は１０〜３０ｎｍであることが好ましい。
【００２３】
次いで、膜厚を薄くしたカーボン膜３下の絶縁物試料１の露出断面をオージェ電子分光分析装置で分析する。つまり、絶縁物試料１に膜厚を薄く調整したカーボン膜３を通して電子線を照射し、その電子線照射により前記絶縁物試料１から発生した信号を検出して分析を行う。
【００２４】
上記実施の形態によれば、オージェ電子分光分析装置で分析する際、絶縁物試料１の露出断面に薄いカーボン膜３を通して電子線が入射された時に、散乱電子などにより生じる帯電を、カーボン膜３を通して導電性試料台４に放出し、導電性試料台４からアースに落とすことができる。このため、絶縁物試料１の帯電を抑制することができる。従って、絶縁物試料１の露出断面から発生したオージェ電子の運動エネルギーは変化せず、歪のないオージェ電子を得ることができる。
【００２５】
また、本実施の形態には、試料を粉砕する必要がないため、元の試料形状に反映した結果を得ることができるという利点があり、また、試料を１μｍ以下まで薄く加工する時間とコストを要しないため、簡便に試料を分析することができるという利点がある。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明の実施例について図２を参照しつつ説明する。図２（Ａ），（Ｂ）は、絶縁物試料の断面をオージェ電子分光分析装置でマップ分析した結果を示す写真である。
【００２７】
まず、絶縁物試料としてＢａフェライト焼結体を試料固定用樹脂に埋め込み、この試料固定用樹脂を研削して試料固定用樹脂の表面に絶縁物試料の断面を露出させる。次に、絶縁物試料が露出した断面、その断面を含む試料固定用樹脂の上面及び側面に厚さ１０〜３０ｎｍのカーボン膜を日本電子製  蒸着装置  JEE-420を使用して、圧力  3ｘ10E-5Pa〜1ｘ10E-4Paで蒸着する。
【００２８】
この後、オージェ電子分光分析装置（ＡＥＳ  ＪＡＭＰ７８００）で使用する導電性試料台上に前記試料固定用樹脂を導電性テープによって貼り付ける。次に、前記導電性試料台をオージェ電子分光分析装置内に導入してセットする。
【００２９】
次に、前記オージェ電子分光分析装置に付属するイオン銃で、絶縁物試料の露出した断面上のカーボン膜を試料の元素が検出可能な厚さ１〜５ｎｍ程度になるまで加工する。
イオン銃による膜加工中に、オージェ元素分析を行い、絶縁物試料を構成する元素が検出した時点以降で膜加工を止めることによって検出可能な膜厚が定められる。
イオン銃の条件は、加速電圧が3ｋEv、Ａｒイオン、エミッション電流が20ｍA、エッチング゛範囲が400μmｘ400μm、スパッタガスがＡｒである。
【００３０】
次いで、膜厚を薄くしたカーボン膜下の絶縁物試料の露出断面をオージェ電子分光分析装置でマップ分析する。測定条件は、加速電圧が10ｋeV、プロ−フ゛電流が1ｘ10E-7Aである。この分析結果を図２に示している。図２に示すように、バリウム（Ｂａ）と鉄（Ｆｅ）の分布状態が明確に分かる結果が得られた。
【００３１】
図２に示すＡＥＳイメージのスケール６は、上側（赤側）程強度が高く、下側（黒側）程強度が低いことを示している。つまり、ＡＥＳイメージにおいては、色の違いによって元素量を表示しており、赤い部分は検出された元素量が多く、黒い部分は検出された元素量が少ないことを示している。また、図２（Ａ），（Ｂ）の両方のＡＥＳイメージとも倍率７は１０００倍であり、１０μｍのスケール８である。
【００３２】
図２（Ａ）に示す写真がバリウムのＡＥＳイメージであり、図２（Ｂ）に示す写真が鉄のＡＥＳイメージである。図２（Ａ）のＡＥＳイメージでは、赤い部分にはバリウムが多く存在し、筋状の青い部分にはバリウムが少ないことを示している。また、図２（Ｂ）のＡＥＳイメージでは、筋状の赤い部分には鉄が多く存在し、その他の青い部分には鉄が少ないことを示している。
【００３３】
上記実施例によれば、絶縁物試料の露出断面上に薄いカーボン膜を形成して絶縁物試料の帯電を抑制することにより、バリウムと鉄の分布状態をＡＥＳイメージで明確に表示することができることが確認された。
【００３４】
なお、本発明は上述した実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、試料固定用樹脂２の上面及び側面にカーボン膜３を成膜した後に絶縁物試料１の露出した断面の分析対象部分５上のカーボン膜３の膜厚を薄く加工しているが、この加工工程を無くすために、試料固定用樹脂２の上面及び側面に最初からカーボン膜３を薄く成膜する方法を用いることも可能である。
【００３５】
また、上記実施の形態では、本発明をオージェ電子分光分析法に適用した例について説明したが、荷電粒子をエネルギー分光し、測定する他の分析方法に本発明を適用することも可能である。
【００３６】
（比較例１）
カーボン膜厚を１０、３０ｎｍとし、イオン銃による膜加工を実施しないこと以外は実施例と同様の方法で分析試料を作成し、オージェ電子分光分析装置でマップ分析した。その結果、炭素元素のみが検出され、バリウムと鉄の分布状態をＡＥＳイメージで表示することはできなかった。
（比較例２）
カーボン膜厚を形成せず、イオン銃による膜加工を実施しないこと以外は実施例と同様の方法で分析試料を作成し、オージェ電子分光分析装置でマップ分析した。その結果、試料の帯電のために、バリウムと鉄の分布状態をＡＥＳイメージで明確に表示することはできなかった。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】（Ａ），（Ｂ）は、本発明の実施の形態による試料分析方法を示す断面図である。
【図２】（Ａ），（Ｂ）は、絶縁物試料の断面をオージェ電子分光分析装置でマップ分析した結果を示す写真である。
【符号の説明】
【００３８】
１…絶縁物試料
２…試料固定用樹脂
３…カーボン膜
４…導電性試料台
５…分析対象部分（エッチング調整部、薄いカーボン膜）
６…スケール
７…倍率
８…１０μｍのスケール
【図１】
2007101218.tif 000003
【図２】
2007101218.tif 000004