(57)【要約】【課題】試料の情報を迅速かつ正確に得ることを可能とする。【解決手段】真空チャンバ（１）は、スパッタリングによって酸化物半導体薄膜を成膜する成膜装置（１ｂ）と、成膜された酸化物半導体薄膜の表面に対して分光分析を行う分析装置（１ａ）と、バルブ（１２）とを備える。バルブ（１２）は、真空チャンバ（１）の内部の空間を、分析装置（１ａ）が配置されている第１空間（ＶＣＵ１）と、成膜装置（１ｂ）が配置されている第２空間（ＶＣＬ１）とに分断するとともに、分断した第１空間（ＶＣＵ１）と第２空間（ＶＣＬ１）とを連通させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部の空間を真空引きする真空チャンバとしての機能を有しており、
スパッタリングによって試料を成膜する成膜装置と、
成膜された上記試料の表面に対して分光分析を行う分析装置と、
上記内部の空間を、上記分析装置が配置されている第１空間と、上記成膜装置が配置されている第２空間と、に分断するとともに、分断した上記第１空間と上記第２空間とを連通させる遮断部材と、を備えていることを特徴とする成膜・分析複合装置。
【請求項２】
上記成膜装置は、
上記試料が成膜される対象となる基板を保持する基板ホルダと、
上記基板ホルダの位置を変化させる位置調整機構と、をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の成膜・分析複合装置。
【請求項３】
上記遮断部材は、ゲートバルブであることを特徴とする請求項１または２に記載の成膜・分析複合装置。
【請求項４】
上記分析装置は、
検査線を上記表面に照射する検査線源と、
上記検査線が照射されることによって上記表面から放出された電子を検出する電子検出器と、を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の成膜・分析複合装置。
【請求項５】
上記検査線源は、上記検査線としてＸ線を照射するＸ線源であり、
上記電子検出器は、上記Ｘ線が照射されることによって上記表面から放出された光電子を検出する光電子検出器であることを特徴とする請求項４に記載の成膜・分析複合装置。
【請求項６】
上記検査線源は、上記検査線として電子線を照射する電子銃であり、
上記電子検出器は、上記電子線が照射されることによって上記表面から放出されたオージェ電子を検出するオージェ電子検出器であることを特徴とする請求項４に記載の成膜・分析複合装置。
【請求項７】
上記分析装置は、上記電子線が照射されることによって上記表面から放出された２次電子を検出する２次電子検出器をさらに備えていることを特徴とする請求項６に記載の成膜・分析複合装置。
【請求項８】
上記分析装置は、上記表面をエッチングするイオンを照射するイオン銃をさらに備えていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の成膜・分析複合装置。
【請求項９】
上記試料は、酸化物半導体薄膜であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の成膜・分析複合装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の成膜・分析複合装置の制御方法であって、
スパッタリングによって上記試料を成膜する前に、上記第１空間と上記第２空間とを分断させる分断工程と、
上記分断工程によって形成された上記第２空間において、スパッタリングによって上記試料を成膜する成膜工程と、
上記成膜工程の後、上記第２空間を真空引きする真空引き工程と、
上記真空引き工程の後、上記第１空間と上記第２空間とを連通させる連通工程と、
上記連通工程によって連通された空間において、成膜された上記試料の表面に対して分光分析を行う分析工程と、を含んでいることを特徴とする成膜・分析複合装置の制御方法。
【請求項１１】
内部の空間を真空引きする真空チャンバであって、
上記内部の空間を、スパッタリングによって試料を成膜する成膜装置が配置される第１空間と、成膜された上記試料の表面に対して分光分析を行う分析装置が配置される第２空間と、に分断するとともに、分断した上記第１空間と上記第２空間とを連通させる遮断部材を備えていることを特徴とする真空チャンバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置と分析装置とを複合させた成膜・分析複合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置の画素のそれぞれにＴＦＴ（Thin Film Transistor，薄膜トランジスタ）が配置された、アクティブマトリクス型の液晶表示装置が広く使用されている。
【０００３】
また、ＴＦＴの半導体材料としては、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）またはＬＴＰＳ（Low Temperature Poly Silicon，低温ポリシリコン）等が主に使用されてきた。
【０００４】
しかし、ａ−Ｓｉ：Ｈでは移動度が小さく、ＬＴＰＳでは結晶化の時に起こる局所的な不均一が発生するという問題がある。このため、最近では、Ｉｎ（インジウム）・Ｇａ（ガリウム）・Ｚｎ（亜鉛）を含む酸化物に代表される酸化物半導体が注目されている。これらの酸化物半導体によれば、室温でも高い移動度が得られる。
【０００５】
一方、ＴＦＴの活性層として酸化物半導体薄膜を用いる場合には、酸化物半導体薄膜の組成比または結合状態等の膜質が、ＴＦＴの特性（特に電気特性）に大きな影響を及ぼすことが知られている。このため、酸化物半導体薄膜の情報（例えば、移動度または成膜状態）を検査するための様々な技術が提案されている。
【０００６】
特許文献１には、酸化物半導体薄膜が成膜された試料に励起光およびマイクロ波を照射することによって、当該酸化物半導体薄膜の移動度を非接触的に評価する方法が開示されている。
【０００７】
また、特許文献２には、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor，酸化物半導体）トランジスタ等の半導体デバイスの酸化物半導体薄膜の成膜中に、ターゲットをスパッタリングするためのプラズマの状態を監視することによって、当該酸化物半導体薄膜の成膜状態をモニタリングする方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−３３８５７号公報（２０１２年２月１６日公開）
【特許文献２】特開２００３−２０１５６２号公報（２００３年７月１８日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の方法では、酸化物半導体薄膜の移動度に異常が生じたと判定された場合には、その異常が、（ｉ）酸化物半導体薄膜の組成比のずれによるものか、または、（ｉｉ）結合状態の異常のいずれによって生じたものであるかを判別することができない。すなわち、異常原因を特定できる程度の酸化物半導体薄膜の正確な情報が得られないという問題がある。
【００１０】
さらに、酸化物半導体薄膜が成膜された試料を、評価中に一度は大気中に晒す必要があるため、酸化物半導体薄膜の表面に汚染が付着した場合にも、酸化物半導体薄膜の正確な情報が得られないという問題がある。さらに、酸化物半導体薄膜の情報を迅速に得られないという問題がある。
【００１１】
また、特許文献２の方法では、成膜された酸化物半導体薄膜の膜組成を直接的にモニタリングすることはできず、成膜された酸化物半導体薄膜において微小な組成が変化したことを発見することができない。すなわち、酸化物半導体薄膜の正確な情報が得られないという問題がある。
【００１２】
このように、特許文献１および２の方法では、試料（特に酸化物半導体薄膜）の情報を迅速かつ正確に得ることができないという問題がある。
【００１３】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、試料の情報を迅速かつ正確に得ることが可能な成膜・分析複合装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る成膜・分析複合装置は、内部の空間を真空引きする真空チャンバとしての機能を有しており、スパッタリングによって試料を成膜する成膜装置と、成膜された上記試料の表面に対して分光分析を行う分析装置と、上記内部の空間を、上記分析装置が配置されている第１空間と、上記成膜装置が配置されている第２空間と、に分断するとともに、分断した上記第１空間と上記第２空間とを連通させる遮断部材と、を備えている。
【００１５】
また、本発明の一態様に係る真空チャンバは、内部の空間を真空引きする真空チャンバであって、上記内部の空間を、スパッタリングによって試料を成膜する成膜装置が配置される第１空間と、成膜された上記試料の表面に対して分光分析を行う分析装置が配置される第２空間と、に分断するとともに、分断した上記第１空間と上記第２空間とを連通させる遮断部材を備えている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の一態様に係る成膜・分析複合装置によれば、試料の情報を迅速かつ正確に得ることが可能な成膜・分析複合装置を提供することができるという効果を奏する。
【００１７】
また、本発明の一態様に係る真空チャンバによれば、試料の情報を迅速かつ正確に得ることが可能な成膜・分析複合装置を設けることが可能な真空チャンバを提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態１に係る真空チャンバの構成を示す図である。
【図２】ＸＰＳにおける電子のエネルギーバンドを例示する図である。
【図３】ＸＰＳスペクトルの一例を示す図である。
【図４】正常時および異常時のＩｎのＸＰＳスペクトルの一例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る真空チャンバにおけるバルブとその周辺の詳細な構成を示す図であり、（ａ）はバルブが閉じられた状態を、（ｂ）はバルブが開放された状態をそれぞれ示す図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態１に係る真空チャンバにおける酸化物半導体薄膜の成膜および分析の各工程を例示する図である。
【図７】本発明の実施形態１に係る真空チャンバにおける酸化物半導体薄膜の成膜および分析の各工程の流れを例示する図である。
【図８】本発明の実施形態２に係る真空チャンバの構成を示す図である。
【図９】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態２に係る真空チャンバにおける酸化物半導体薄膜の成膜および分析の各工程を例示する図であり、（ｃ）は、（ａ）の一部の領域を拡大した図である。
【図１０】本発明の実施形態３に係る真空チャンバの構成を示す図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、ＡＥＳにおける電子のエネルギーバンドを例示する図である。
【図１２】ＡＥＳスペクトルの一例を示す図である。
【図１３】正常時および異常時のＩｎのＡＥＳスペクトルの一例を示す図である。
【図１４】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態３に係る真空チャンバにおける酸化物半導体薄膜の成膜および分析の各工程を例示する図である。
【図１５】本発明の実施形態３に係る真空チャンバにおける酸化物半導体薄膜の成膜および分析の各工程の流れを例示する図である。
【図１６】本発明の実施形態４に係る真空チャンバの構成を示す図である。
【図１７】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態４に係る真空チャンバにおける酸化物半導体薄膜の成膜および分析の各工程を例示する図であり、（ｃ）は、（ａ）の一部の領域を拡大した図である。
【図１８】比較例におけるＴＦＴの製作および評価の工程の流れを例示する図である。
【図１９】比較例におけるＴＦＴの電気特性（Ｉ−Ｖ特性）を例示する図であり、（ａ）は、良好なＴＦＴの電気特性を、（ｂ）は、不良なＴＦＴの電気特性をそれぞれ示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
〔実施形態１〕
本発明の実施形態１について、図１〜図７に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００２０】
（真空チャンバ１の構成）
図１は、本実施形態の真空チャンバ１（成膜・分析複合装置）の構成を示す図である。後述するように、真空チャンバ１は、分析装置１ａと成膜装置１ｂとを複合させた成膜・分析複合装置として構成されている。
【００２１】
従って、本実施形態の真空チャンバ１は、内部の空間を真空引きする真空チャンバとしての機能を有する成膜・分析複合装置と理解されてもよい。
【００２２】
真空チャンバ１は、酸化物半導体薄膜（試料）を成膜するとともに、当該酸化物半導体薄膜に対してＸＰＳ（X-ray Photoelectron Spectroscopy，Ｘ線光電子分光分析法）による分光分析を行うことが可能となるように構成されている。真空チャンバ１は、分析装置１ａ、成膜装置１ｂ、およびバルブ１２（遮断部材）を備えている。
【００２３】
なお、本実施形態では、真空チャンバ１による分析対象が、酸化物半導体薄膜である場合を例示して説明を行っているが、当該分析対象は酸化物半導体薄膜のみに限定されなくともよい。
【００２４】
具体的には、成膜装置１ｂによって成膜することが可能であり、かつ、分析装置１ａによる分析が可能である任意の試料が、真空チャンバ１による分析対象に含まれ得る。酸化物半導体薄膜以外の試料の代表的な例としては、酸化インジウムに錫を添加したＩＴＯ膜、酸化インジウムに亜鉛を添加したＩＺＯ膜等の導電膜、酸化シリコン膜、および窒化シリコン膜等の絶縁膜等を挙げることができる。
【００２５】
分析装置１ａは、Ｘ線源１０（検査線源）、光電子検出器１１（電子検出器）、およびイオンポンプ７１を備えている。また、成膜装置１ｂは、基板ホルダ１３、位置調整機構１４、スパッタリング電極１５、アルゴンガス導入管１６、酸素ガス導入管１７、イオンポンプ７２、ターボ分子ポンプ７３、およびロータリーポンプ７４を備えている。
【００２６】
成膜装置１ｂにおいて、基板ホルダ１３には、基板１８が配置されている。後述するように、基板１８の表面には、酸化物半導体薄膜が成膜される。基板ホルダ１３は、基板１８を保持するために設けられている。
【００２７】
成膜装置１ｂは、分光分析の対象となる試料を成膜する。また、分析装置１ａは、成膜装置によって成膜された試料の表面を分光分析する。このように、真空チャンバ１は、成膜装置と分析装置とを複合させた分析複合装置として構成されている。
【００２８】
位置調整機構１４は、基板１８を保持している基板ホルダ１３の位置を変化させるために設けられている。位置調整機構１４は、例えば、回転運動および水平方向の運動が可能なサーボアクチュエータ（サーボ機構）によって実現されてよい。
【００２９】
また、スパッタリング電極１５には、スパッタリングターゲット１９が配置されている。後述するように、位置調整機構１４によって基板１８をスパッタリングターゲット１９に対向させた後に、スパッタリング電極１５に高電圧を印加することにより、基板１８の表面に酸化物半導体薄膜を成膜（堆積）させるスパッタリングが行われる。
【００３０】
アルゴンガス導入管１６および酸素ガス導入管１７は、スパッタリングガスであるアルゴンおよび酸素を、真空チャンバ１の内部に導入するために設けられている。
【００３１】
そして、図１に示されているように、真空チャンバ１の内部の空間は、第１空間ＶＣＵ１（第２空間）と第２空間ＶＣＬ１（第１空間）との２つの空間に分けられることが可能である。第１空間ＶＣＵ１は、分析装置１ａが設けられている空間である。また、第２空間ＶＣＬ１は、成膜装置１ｂが設けられている空間である。
【００３２】
イオンポンプ７１は、第１空間ＶＣＵ１を真空引きするための真空ポンプとして、分析装置１ａに設けられている。イオンポンプ７１は、酸化物半導体薄膜の成膜および分析の各工程（後述する図６の（ａ）〜（ｄ）を参照）の開始に先立ち、第１空間ＶＣＵ１を真空引きするために、常時稼働している。
【００３３】
イオンポンプ７２、ターボ分子ポンプ７３、およびロータリーポンプ７４は、第２空間ＶＣＬ１を真空引きするための真空ポンプとして、成膜装置１ｂに設けられている。成膜装置１ｂにおいて、イオンポンプ７２は、高真空排気用のポンプとして機能する。また、ターボ分子ポンプ７３およびロータリーポンプ７４は、低・中真空排気用のポンプとして機能する。このため、第２空間ＶＣＬ１に要求される真空度の程度に応じて、これらのポンプの稼働状態が適宜調整されてよい。
【００３４】
Ｘ線源１０は、酸化物半導体薄膜（換言すれば、分析対象となる試料）に対して、検査線としてのＸ線を照射する。酸化物半導体薄膜にＸ線が照射されることによって、酸化物半導体薄膜の表面から光電子が放出される。光電子検出器１１は、酸化物半導体薄膜の表面から放出された光電子を検出する。
【００３５】
バルブ１２は、真空チャンバ１の内部の空間を、第１空間ＶＣＵ１と第２空間ＶＣＬ１とに分断するとともに、分断した第１空間ＶＣＵ１と第２空間ＶＣＬ１とを連通させる役割を果たす。バルブ１２とその周辺の詳細な構成については、後述する（図５を参照）。
【００３６】
（ＸＰＳの原理）
上述したように、真空チャンバ１では、試料としての酸化物半導体薄膜に対して、ＸＰＳによる分光分析が行われる。以下、図２〜図４を参照して、ＸＰＳの原理について簡単に説明する。
【００３７】
図２は、ＸＰＳにおける電子のエネルギーバンドを例示する図である。Ｘ線源１０から試料に対して照射されたＸ線は、エネルギーｈνを有している。ここで、ｈはプランク定数であり、νはＸ線の周波数である。
【００３８】
そして、試料を構成する原子の軌道電子（光電子）がＸ線によって励起されることにより、運動エネルギーＥｍを有する光電子が、電子軌道外に放出される。なお、運動エネルギーＥｍは、Ｅｍ＝ｈν−Ｅｂとして表される。ここで、Ｅｂは、光電子の束縛エネルギー（軌道束縛エネルギー）である。
【００３９】
その結果、試料の表面の近傍（試料の表面から６ｎｍ程度までの深さの位置）に存在する光電子は、試料の表面から放出される。そして、当該放出された光電子は、光電子検出器１１によって検出される。
【００４０】
従って、試料に照射されたＸ線のエネルギー（ｈν）が既知であれば、光電子検出器１１によって検出された光電子のエネルギー（Ｅｍ）を分析することにより、試料内における光電子の束縛エネルギーＥｂを特定することができる。
【００４１】
そして、光電子の束縛エネルギーＥｂを参照することにより、試料を構成する元素を特定することができる。さらに、元素または電子軌道次第では、光電子の束縛エネルギーＥｂを参照することにより、元素の結合状態を分析することも可能となる場合がある。
【００４２】
具体的には、ＸＰＳでは、光電子のスペクトル（ＸＰＳスペクトル）が分析される。図３は、ＸＰＳスペクトルの一例を示すグラフである。グラフの横軸は光電子の束縛エネルギー（単位：ｅＶ）を、グラフの縦軸は光電子の毎秒当たりのカウント数（単位：ｃ／ｓ）をそれぞれ表す。
【００４３】
また、図４は、正常時および異常時のＩｎのＸＰＳスペクトルの一例を示すグラフである。図４においても、図３と同様に、グラフの横軸は光電子の束縛エネルギーを、グラフの縦軸は光電子の毎秒当たりのカウント数をそれぞれ表す。
【００４４】
図４に示されるように、正常時と異常時とでは、ＸＰＳスペクトルのピーク位置が異なっている。換言すれば、異常時には、ＸＰＳスペクトルのピーク位置が正常時からシフトしている。
【００４５】
このため、正常時の各元素について、カウント数のピークが発生する束縛エネルギーの値が既知であれば、ピーク位置のシフトを参照することにより、どの元素に異常が発生したかを特定することができる。
【００４６】
（バルブ１２とその周辺の詳細な構成）
図５の（ａ）および（ｂ）は、バルブ１２とその周辺の詳細な構成を示す図である。図５の（ａ）は、バルブ１２が閉じられた状態（第１空間ＶＣＵ１と第２空間ＶＣＬ１とが分断された状態）を、図５の（ｂ）は、バルブ１２が開放された状態（第１空間ＶＣＵ１と第２空間ＶＣＬ１とが連通された状態）をそれぞれ示している。
【００４７】
バルブ１２は、真空チャンバ１の内部に設けられた弁箱９１に収納可能であるように設けられている。図５の（ａ）に示されるように、バルブ１２が閉じられた場合には、バルブ１２は、弁箱９１の内部から外部に突出するように位置する。他方、図５の（ｂ）に示されるように、バルブ１２が開放された場合には、バルブ１２は、弁箱９１の内部に収納される。
【００４８】
また、バルブ１２および弁箱９１は、回転軸９３を介して、シリンダ９２に接続されている。シリンダ９２を回転させ、回転軸９３を駆動することによって、バルブ１２の開閉の動作が行われる。
【００４９】
また、バルブ１２には、Ｏリング９４が設けられている。図５の（ａ）に示されるように、バルブ１２が閉じられた場合には、バルブ１２は、Ｏリング９４を介して、真空チャンバ１の内壁９５と接触する。
【００５０】
Ｏリング９４が設けられることにより、バルブ１２と内壁９５との間に空隙が発生することを防止することができ、バルブ１２によって第１空間ＶＣＵ１と第２空間ＶＣＬ１とをより確実に分断することができる。
【００５１】
このように、バルブ１２は、真空チャンバ１の内部の空間を分断（隔離）するとともに、分断された空間を密閉（シール）する機能を有している。なお、バルブ１２の構造は、図５に示された回転軌道構造のゲートバルブであってよいし、他の適当な構造であってもよい。
【００５２】
また、バルブ１２の材料は、例えばステンレスまたはアルミニウム等であってよい。すなわち、バルブ１２の材料は、スパッタリングガス（酸素等）による影響を受けにくく、かつ、十分な機械的強度を有している材料であればよい。
【００５３】
（真空チャンバ１における酸化物半導体薄膜の成膜から分析までの各工程）
図６の（ａ）〜（ｄ）は、係る真空チャンバ１における酸化物半導体薄膜の成膜および分析の各工程（第１工程〜第４工程）を例示する図である。以下、図６の（ａ）〜（ｄ）を参照し、これらの工程について説明する。
【００５４】
第１工程では、位置調整機構１４によって基板ホルダ１３の位置を変化させ、基板１８をスパッタリングターゲット１９に対向するように配置する。なお、第１工程に先立ち、バルブ１２は閉じられており、第１空間ＶＣＵ１と第２空間ＶＣＬ１とが分断される（分断工程）。なお、第１空間ＶＣＵ１と第２空間ＶＣＬ１とのそれぞれは、あらかじめ真空引きされている。
【００５５】
上述の図１には、基板１８がスパッタリングターゲット１９に対向している状態（第１工程が完了した状態）が例示されている。
【００５６】
続いて、第２工程では、アルゴンガス導入管１６および酸素ガス導入管１７によって、スパッタリングガスであるアルゴンおよび酸素を、第２空間ＶＣＬ１に導入する。
【００５７】
そして、スパッタリング電極１５に高電圧を印加することにより、基板１８とスパッタリングターゲット１９との間に高電圧を生じさせる。これにより、図６の（ａ）に示されるように、スパッタリングターゲット１９と基板１８との間にプラズマが発生する。
【００５８】
そして、プラズマによるスパッタリングの結果、図６の（ｂ）に示されるように、基板１８の表面に酸化物半導体薄膜８０が成膜される（成膜工程）。なお、スパッタリング電極１５への電圧の印加を解除することにより、プラズマが消滅し、第２工程が完了する。
【００５９】
図６の（ａ）は、第２工程において、スパッタリングターゲット１９と基板１８との間にプラズマを発生させた状態を例示する図である。また、図６の（ｂ）は、基板１８の表面に酸化物半導体薄膜８０が成膜された状態（第２工程が完了した状態）を示す図である。
【００６０】
続いて、第３工程では、アルゴンガス導入管１６および酸素ガス導入管１７から第２空間ＶＣＬ１へのスパッタリングガスの導入を停止させる。そして、第２空間ＶＣＬ１の内部の気圧が、１０−８Ｐａ〜１０−９Ｐａ程度に減少するまで、第２空間ＶＣＬ１の真空引きを行う（真空引き工程）。
【００６１】
そして、第２空間ＶＣＬ１の真空引きが完了した後に、バルブ１２を開放し、第１空間ＶＣＵ１と第２空間ＶＣＬ１とを連通させる（連通工程）。図６の（ｃ）は、第３工程において、バルブ１２が開放された状態（第３工程が完了した状態）を示す図である。
【００６２】
あらかじめ第２空間ＶＣＬ１を真空引きすることにより、第１空間ＶＣＵ１と第２空間ＶＣＬ１とを連通させた時に、スパッタリングに用いられたスパッタリングガスが第２空間ＶＣＬ１から第１空間ＶＣＵ１に流入することを防止することができる。それゆえ、Ｘ線源１０、光電子検出器１１、および酸化物半導体薄膜８０の表面が汚染されることを防止することができる。
【００６３】
また、第１空間ＶＣＵ１を真空引きすることにより、Ｘ線源１０から照射されるＸ線の軌道に影響を及ぼし得るガスを第１空間ＶＣＵ１から排除することができる。
【００６４】
続いて、第４工程では、位置調整機構１４によって基板ホルダ１３の位置を変化させ、基板１８がＸ線源１０に対向するように配置する。
【００６５】
そして、基板１８の表面に成膜された酸化物半導体薄膜８０の表面に向けて、Ｘ線源１０からＸ線を照射する。これにより、上述したように、酸化物半導体薄膜８０の表面から光電子が放出される。次に、光電子検出器１１によって、酸化物半導体薄膜８０の表面から放出された光電子を検出する。
【００６６】
図６の（ｄ）は、第４工程において、Ｘ線源１０から酸化物半導体薄膜８０の表面にＸ線を照射するとともに、酸化物半導体薄膜８０の表面から放出された光電子を光電子検出器１１によって検出している状態を示す図である。
【００６７】
そして、第４工程において検出された光電子のＸＰＳスペクトルを分析することによって、酸化物半導体薄膜８０の組成比または結合状態等の情報を得ることができる（分析工程）。
【００６８】
（比較例）
以下、図１８を参照し、本実施形態の真空チャンバ１の効果の説明に先立ち、本実施形態の比較例について説明する。比較例では、従来技術によるＴＦＴの製作および評価の方法について説明する。なお、従来技術では、成膜装置と分析装置とが別体として設けられている。
【００６９】
図１８は、比較例におけるＴＦＴの製作および評価の工程（ステップＳ９１〜Ｓ１００）の流れを例示するフローチャートである。比較例では、ステップＳ９１〜Ｓ９６において、ＴＦＴが製作される。また、ステップＳ９７および９８において、製作したＴＦＴの評価が行われる。具体的な工程は、以下の通りである。
【００７０】
はじめに、ＴＦＴのゲートパターンを形成する（ステップＳ９１）。そして、ゲート絶縁膜を形成し（ステップＳ９２）、酸化物半導体パターンを形成する（ステップＳ９３）。続いて、ソースパターンを形成し（ステップＳ９４）、層間絶縁膜を形成し（ステップＳ９５）、画素電極パターンを形成する（ステップＳ９６）。
【００７１】
次に、製作したＴＦＴの電気特性を測定し（ステップＳ９７）、測定結果が良好であるか否かを判定する（ステップＳ９８）。測定結果が良好である場合には（ステップＳ９８においてＹＥＳ）、次の工程へ進む（ステップＳ９９）。他方、測定結果が良好でない（不良である）場合には（ステップＳ９８においてＮＯ）、不良原因の分析へ進む（ステップＳ１００）。
【００７２】
なお、図１９の（ａ）および（ｂ）は、上述のステップＳ９７におけるＴＦＴの電気特性の測定結果（Ｉ−Ｖ特性）を例示するグラフである。図１９の（ａ）は、良好なＴＦＴの電気特性を例示するグラフであり、図１９の（ｂ）は、不良なＴＦＴの電気特性を例示するグラフである。
【００７３】
図１９の（ａ）および（ｂ）において、グラフの横軸はＴＦＴのゲート電圧を表し、グラフの縦軸はＴＦＴのドレイン電流を表している。図１９の（ａ）に示されているように、良好なＴＦＴでは、ゲート電圧がある電圧を超えるとドレイン電流が流れはじめ、ゲート電圧の増加に伴いドレイン電流も増加する。他方、図１９の（ｂ）に示されているように、不良なＴＦＴでは、ゲート電圧が変化してもドレイン電流が大きく流れ続ける電気特性が観察される。
【００７４】
図１８に示されるように、比較例では、ＴＦＴ全体を製作（ステップＳ９１〜Ｓ９６）した後に、電気特性の測定（ステップＳ９７）が行われる。従って、ＴＦＴ全体が作成されるまでは、酸化物半導体薄膜の情報を得ることができない。
【００７５】
それゆえ、酸化物半導体薄膜の情報を迅速に得ることができないという問題がある。このため、比較例では、酸化物半導体薄膜の情報をＴＦＴの製造条件の見直しに迅速にフィードバックすることができない。
【００７６】
また、比較例では、成膜装置と分析装置とが別体として設けられているために、製作したＴＦＴの評価を行うためには、成膜装置から分析装置へＴＦＴを移す必要がある。このため、ＴＦＴを少なくとも一度は大気に晒す必要がある。
【００７７】
それゆえ、酸化物半導体薄膜の表面が汚染されることにより、酸化物半導体薄膜の正確な情報が得られないという問題がある。
【００７８】
（真空チャンバ１の効果）
以下、図７を参照し、本実施形態の真空チャンバ１の効果について説明する。図７は、真空チャンバ１における酸化物半導体薄膜の成膜および分析（評価）の工程（ステップＳ１〜Ｓ５）の流れを例示するフローチャートである。
【００７９】
上述の図６の（ａ）〜（ｄ）に示されるように、本実施形態では、はじめに酸化物半導体薄膜を成膜する（ステップＳ１）。そして、成膜した酸化物半導体薄膜に、ＸＰＳによる分析を行い（ステップＳ２）、分析結果が良好であるか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００８０】
分析結果が良好である場合には（ステップＳ３においてＹＥＳ）、次の工程へ進む（ステップＳ４）。次の工程は、例えばＴＦＴの他の部分（電極または絶縁膜等）を製作する工程であってよい。
【００８１】
他方、分析結果が良好でない（不良である）場合には（ステップＳ３においてＮＯ）、酸化物半導体薄膜の成膜条件を見直す（ステップＳ５）。そして、処理Ｓ１に戻り、見直した酸化物半導体薄膜の成膜条件を用いて、酸化物半導体薄膜を再び成膜する。
【００８２】
本実施形態の真空チャンバ１によれば、ＴＦＴ全体を製作する前段階である、酸化物半導体薄膜の成膜が完了した時点において、酸化物半導体薄膜の情報を得ることができる。それゆえ、酸化物半導体薄膜の情報を、酸化物半導体薄膜の成膜条件の見直しに迅速にフィードバックすることができるという効果を奏する。
【００８３】
また、ＴＦＴ全体を製作する前段階においてＸＰＳによる分析を行うため、ＴＦＴの他の部分（電極または絶縁膜等）の影響を受けずに、正確な酸化物半導体薄膜の情報を得ることが可能となる。
【００８４】
また、上述したように、本実施形態の真空チャンバ１は、バルブ１２が設けられることによって、分析装置１ａと成膜装置１ｂとを複合させた分析複合装置として構成されている。
【００８５】
従って、酸化物半導体薄膜を成膜した後に、当該酸化物半導体薄膜を大気に晒すことなく、ＸＰＳによる分析を行うことができる。それゆえ、酸化物半導体薄膜の表面が汚染されることを防止することができる。
【００８６】
ＸＰＳによる分析結果は、試料の表面に表面状態に非常に影響を受けやすいため、酸化物半導体薄膜の表面の汚染を防止することにより、ＸＰＳによって酸化物半導体薄膜の正確な情報を得ることが可能となる。
【００８７】
このように、真空チャンバ１によれば、酸化物半導体薄膜の情報を、迅速かつ正確に得ることができるという利点が得られる。それゆえ、酸化物半導体薄膜を備えた半導体素子（例えばＴＦＴ）の良否判定を好適に行うことができるという効果を奏する。
【００８８】
なお、本実施形態では、酸化物半導体薄膜を備えた半導体素子として、ＴＦＴが例示されているが、当該半導体素子はこれに限定されない。半導体素子は、例えばＭＯＳＦＥＴ（MOS Field Effect Transistor）等であってもよい。
【００８９】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図８および図９に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００９０】
（真空チャンバ２の構成）
図８は、本実施形態の真空チャンバ２（成膜・分析複合装置）の構成を示す図である。本実施形態の真空チャンバ２は、実施形態１の分析装置１ａを、分析装置２ａに置き換えることによって実現される構成である。そして、本実施形態の分析装置２ａは、実施形態１の分析装置１ａに、アルゴンイオン銃２９（イオン銃）を付加することによって実現される構成である。
【００９１】
アルゴンイオン銃２９は、酸化物半導体薄膜に対してアルゴンイオン（エッチングイオン）を照射する。酸化物半導体薄膜にアルゴンイオンが照射されることにより、酸化物半導体薄膜がエッチングされる。
【００９２】
なお、本実施形態では、酸化物半導体薄膜をエッチングするイオン気体（エッチングイオン）として、アルゴンが用いられる構成が例示されているが、当該エッチングイオンはアルゴンイオンのみに限定されない。
【００９３】
例えば、キセノン、クリプトン、ネオン、およびヘリウム等の、アルゴン以外の希ガスのイオン気体が、エッチングイオンとして利用されてもよい。
【００９４】
さらに、ガスクラスターイオンがエッチングイオンとして利用されてもよい。ガスクラスターイオンの具体例としては、フラーレン（Ｃ６０）イオンまたはアルゴンクラスター（例えば、Ａｒ５００〜Ａｒ２５００）イオン等を例示することができる。
【００９５】
また、図８に示されているように、真空チャンバ２の内部の空間は、バルブ１２によって、第１空間ＶＣＵ２（第２空間）と第２空間ＶＣＬ１との２つの空間に分けられることが可能である。本実施形態の第１空間ＶＣＵ２は、分析装置２ａが設けられている空間である。
【００９６】
（真空チャンバ２における酸化物半導体薄膜の成膜から分析までの各工程）
次に、図９の（ａ）〜（ｃ）を参照し、真空チャンバ２における酸化物半導体薄膜８０の成膜および分析までの各工程（第１工程〜第６工程）について説明する。
【００９７】
なお、本実施形態の第１工程〜第４工程は、実施形態１の第１工程〜第４工程と同様の工程であるため、説明を省略する。以下、第５工程および第６工程について説明を行う。なお、第５工程および第６工程では、バルブ１２は開放されており、第１空間ＶＣＵ２と第２空間ＶＣＬ１とは連通されている。
【００９８】
第５工程は、第４工程において酸化物半導体薄膜８０の最表面に対して、ＸＰＳによる分析が完了した後の工程である。
【００９９】
ここで、酸化物半導体薄膜８０の最表面付近の領域を、第１領域８０ａとして表す。また、酸化物半導体薄膜８０の第１領域８０ａ以外の領域（すなわち、最表面付近よりも深い位置に存在する領域）を、第２領域８０ｂとして表す。従って、第４工程では、第１領域８０ａの表面に対してＸＰＳによる分析が行われている。
【０１００】
第５工程では、図９の（ａ）に示されるように、第１領域８０ａに対して、アルゴンイオン銃２９からアルゴンイオンが照射される。これにより、図９の（ｃ）に示されるように、第１領域８０ａがエッチングによって除去され、第２領域８０ｂのみが残る。従って、第２領域８０ｂの表面を、酸化物半導体薄膜８０の最表面として露出させることができる。
【０１０１】
図９の（ａ）は、第５工程において、第１領域８０ａに対して、アルゴンイオン銃２９からアルゴンイオンが照射されている状態を示す図である。なお、図９の（ａ）では、酸化物半導体薄膜８０の付近の領域が、領域Ｄ１として示されている。また、図９の（ｃ）は、図９の（ａ）の領域Ｄ１を拡大した図である。
【０１０２】
続いて、第６工程では、図９の（ｂ）に示されるように、第２領域８０ｂの表面に向けて、Ｘ線源１０からＸ線を照射する。そして、光電子検出器１１によって、第２領域８０ｂの表面から放出された光電子を検出する。
【０１０３】
図９の（ｂ）は、第６工程において、Ｘ線源１０から第２領域８０ｂの表面にＸ線を照射するとともに、第２領域８０ｂの表面から放出された光電子を光電子検出器１１によって検出している状態を示す図である。
【０１０４】
このように、第６工程は、ＸＰＳによる分析の対象が第２領域８０ｂであるという点を除いては、上述の第４工程と同様の工程である。第６工程において検出された光電子をＸＰＳによって分析することによって、第２領域８０ｂ付近における酸化物半導体薄膜８０の組成比または結合状態等の情報を得ることができる。
【０１０５】
（真空チャンバ２の効果）
本実施形態の真空チャンバ２によれば、第５工程において、前回の工程（第４工程）においてＸＰＳによる分析が行われた第１領域８０ａを除去し、第１領域８０ａよりも深い位置に存在する第２領域８０ｂを残す（すなわち、表面に露出させる）ことができる。そして、第６工程において、第２領域８０ｂに対して、ＸＰＳによる分析が行うことができる。
【０１０６】
それゆえ、第５工程および第６工程を繰り返し、酸化物半導体薄膜８０に対してＸＰＳによる分析を行うことによって、酸化物半導体薄膜８０の深さ方向の組成比または結合状態等の情報を得ることができるという効果を奏する。
【０１０７】
〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、図１０〜図１５に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【０１０８】
（真空チャンバ３の構成）
図１０は、本実施形態の真空チャンバ３（成膜・分析複合装置）の構成を示す図である。本実施形態の真空チャンバ３は、実施形態１の分析装置１ａを、分析装置３ａに置き換えることによって実現される構成である。
【０１０９】
そして、本実施形態の分析装置３ａは、実施形態１の分析装置１ａにおいて、（ｉ）Ｘ線源１０を電子銃３０（検査線源）に、光電子検出器１１をオージェ電子検出器３１（電子検出器）にそれぞれ置き換え、かつ、（ｉｉ）２次電子検出器３２を付加することによって実現される構成である。
【０１１０】
真空チャンバ３は、酸化物半導体薄膜を成膜するとともに、当該酸化物半導体薄膜に対してＡＥＳ（Auger Electron Spectroscopy，オージェ電子分光分析法）による分光分析を行うことが可能となるように構成されている。
【０１１１】
従って、本実施形態の真空チャンバ３は、ＡＥＳによる分光分析が可能であるように構成されている点において、上述の実施形態１および２の真空チャンバ（ＸＰＳによる分光分析が可能であるように構成された真空チャンバ）と異なっている。
【０１１２】
また、図１０に示されているように、真空チャンバ３の内部の空間は、バルブ１２によって、第１空間ＶＣＵ３（第２空間）と第２空間ＶＣＬ１との２つの空間に分けられることが可能である。本実施形態の第１空間ＶＣＵ３は、分析装置３ａが設けられている空間である。
【０１１３】
電子銃３０は、酸化物半導体薄膜に対して、検査線としての電子線を照射する。なお、電子線に含まれる電子は、１次電子とも称される。
【０１１４】
酸化物半導体薄膜に電子線（１次電子）が照射されることによって、酸化物半導体薄膜の表面からオージェ電子が放出される。また、酸化物半導体薄膜に電子線が照射されることによって、酸化物半導体薄膜の表面からは、オージェ電子に加えて、２次電子が放出される。
【０１１５】
オージェ電子検出器３１は、酸化物半導体薄膜の表面から放出されたオージェ電子を検出する。また、２次電子検出器３２は、酸化物半導体薄膜の表面から放出された２次電子を検出する。
【０１１６】
２次電子検出器３２によって検出される２次電子は、１次電子の非弾性散乱によって固体内の電子が励起され、真空中に放出されたもので、そのエネルギーは５０ｅＶ以下のものが殆どである。オージェ電子検出器３１によっても２次電子は検出されるが、オージェ電子が発生するエネルギー帯（５０〜２３００ｅＶが殆ど）では、２次電子による信号強度はオージェ電子による信号強度よりも弱いため、２次電子による信号はスペクトルのバックグラウンドとなる。なお、オージェ電子の放出過程については、以下に述べる（図１１の（ａ）〜（ｃ）を参照）。
【０１１７】
（ＡＥＳの原理）
上述したように、真空チャンバ３では、試料としての酸化物半導体薄膜に対して、ＡＥＳによる分光分析が行われる。以下、図１１〜図１３を参照して、ＡＥＳの原理について簡単に説明する。
【０１１８】
図１１の（ａ）〜（ｃ）は、ＡＥＳにおける電子のエネルギーバンドを例示する図である。以下、図１１の（ａ）〜（ｃ）を参照し、内殻（ｋ殻）から外殻（ｌ殻）への電子の遷移に伴うオージェ電子の放出が生じる場合について説明を行う。
【０１１９】
なお、内殻電子の束縛エネルギーをＥｋ、外殻電子の束縛エネルギーをＥｌ、試料の仕事関数をΦ、オージェ電子の運動エネルギーをＥａとして表す。
【０１２０】
はじめに、電子銃３０から試料に電子線（１次電子）が照射されることによって、内殻電子が励起される。その結果、当該内殻電子は、内殻から外部に放出される。図１１の（ａ）は、内殻電子が放出される状態を示す図である。
【０１２１】
続いて、内殻が空になると、空になった内殻の軌道に、外殻電子が入る。そして、外殻電子が外殻から内殻へ入る時に、余分なエネルギー（すなわち、Ｅｌ−Ｅｋ）が放出される。この余分なエネルギーは、外殻に残っている他の外殻電子に与えられる。図１１の（ｂ）は、外殻に残っている他の外殻電子に余分なエネルギーが与えられる状態を示す図である。
【０１２２】
続いて、外殻に残っている他の外殻電子に余分なエネルギーが与えられたことにより、当該外殻電子は、運動エネルギーＥａを有するオージェ電子として、外殻から試料の外部へ放出される。そして、放出されたオージェ電子は、オージェ電子検出器３１によって検出される。なお、オージェ電子の運動エネルギーＥａは、Ｅａ＝Ｅｋ−２Ｅｌ−Φとして表される。
【０１２３】
ＡＥＳでは、オージェ電子のスペクトル（ＡＥＳスペクトル）が分析される。図１２は、ＡＥＳスペクトルの一例を示すグラフである。グラフの横軸はオージェ電子の運動エネルギー（単位：ｅＶ）を、グラフの縦軸はオージェ電子の検出強度（単位：ａ．ｕ．（任意単位））をそれぞれ表す。
【０１２４】
ＡＥＳスペクトルのピーク位置およびピーク形状は、元素ごとに固有であるため、ピーク位置およびピーク形状を参照することにより、試料中の元素を特定することができる。また、ＡＥＳスペクトルのピーク位置およびピーク形状を参照することにより、各元素中の化学的な結合状態（酸化状態等）を分析することもできる。
【０１２５】
また、ＡＥＳスペクトルのピーク強度（振幅）を参照することにより、試料中の元素濃度を算出することができる。なお、元素濃度を算出することにより、元素分析（半定量）を行うことができる。
【０１２６】
図１３は、正常時および異常時のＩｎのＡＥＳスペクトルの一例を示すグラフである。図１３においても、図１２と同様に、グラフの横軸はオージェ電子の運動エネルギーを、グラフの縦軸はオージェ電子の検出強度をそれぞれ表す。
【０１２７】
図１３に示されるように、正常時と異常時とでは、ＡＥＳスペクトルのピーク形状が異なっている。このように、ピーク位置およびピーク形状を参照することにより、どの元素に異常が発生したかを特定することも可能である。
【０１２８】
ところで、試料の表面近傍の情報を得るための他の検査方法としては、ＥＤＸ（Energy Dispersive X-ray spectrometer）が知られている。ＥＤＸでは、試料の表面から深さ１μｍ程度までの範囲の情報が得られる。
【０１２９】
他方、ＡＥＳにおいて検出されるオージェ電子は、試料の表面から深さ数ｎｍ程度までの範囲に存在している電子である。このため、ＡＥＳによれば、試料の最表面近傍のみの情報を得ることが可能である。
【０１３０】
また、ＡＥＳは、空間分解能に優れた分析方法であるため、微小領域に対する元素分析または結合状態分析に好適である。
【０１３１】
（真空チャンバ３における酸化物半導体薄膜の成膜から分析までの各工程）
次に、図１４の（ａ）および（ｂ）を参照し、真空チャンバ３における酸化物半導体薄膜８０の成膜および分析までの各工程（第１工程〜第５工程）について説明する。
【０１３２】
なお、本実施形態の第１工程〜第３工程は、実施形態１の第１工程〜第３工程と同様の工程であるため、説明を省略する。以下、第４工程および第５工程について説明を行う。なお、第４工程および第５工程では、バルブ１２は開放されており、第１空間ＶＣＵ３と第２空間ＶＣＬ１とは連通されている。
【０１３３】
本実施形態の第４工程は、第３工程が完了した後の工程である。第４工程では、はじめに、位置調整機構１４によって基板ホルダ１３の位置を変化させ、基板１８が電子銃３０に対向するように配置する。
【０１３４】
そして、基板１８の表面に成膜された酸化物半導体薄膜８０の表面に向けて、電子銃３０から電子線を照射する。これにより、酸化物半導体薄膜８０の表面から２次電子が放出される。次に、２次電子検出器３２によって、酸化物半導体薄膜８０の表面から放出された２次電子を検出する。
【０１３５】
図１４の（ａ）は、第４工程において、電子銃３０から酸化物半導体薄膜８０の表面に電子線を照射するとともに、酸化物半導体薄膜８０の表面から放出された２次電子を２次電子検出器３２によって検出している状態を示す図である。
【０１３６】
このように、２次電子を検出することによって、酸化物半導体薄膜８０の表面の２次電子像を得ることができる。これにより、酸化物半導体薄膜８０の表面の形状を評価することができる。
【０１３７】
続いて、本実施形態の第５工程では、酸化物半導体薄膜８０の表面に対して、ＡＥＳによる分析を行う。第５工程では、はじめに、第４工程において得られた２次電子像を参照して、ＡＥＳによる分析対象となる酸化物半導体薄膜８０の表面の領域を決定する。
【０１３８】
具体的は、２次電子像を参照して、平坦であり、かつ、異物が含まれていない領域を、酸化物半導体薄膜８０の表面において選定する。そして、当該領域を、ＡＥＳによる分析対象として決定する。
【０１３９】
これは、ＡＥＳでは、（ｉ）分析対象となる領域中に配線パターン等の段差部分が含まれている場合、または、（ｉｉ）分析対象となる領域中に異物が含まれている場合には、正常なスペクトルを取得することが困難となるためである。
【０１４０】
従って、平坦かつ異物が含まれていない領域を分析対象とすることにより、ＡＥＳによって正常なスペクトルをより確実に取得することが可能となる。
【０１４１】
続いて、分析対象として決定された酸化物半導体薄膜８０の表面の領域に向けて、電子銃３０から電子線を照射する。これにより、当該表面の領域からオージェ電子が放出される。次に、オージェ電子検出器３１によって、当該表面の領域から放出されたオージェ電子を検出する。
【０１４２】
そして、第５工程において検出されたオージェ電子のＡＥＳスペクトルを分析することによって、酸化物半導体薄膜８０の組成比または結合状態等の情報を得ることができる。
【０１４３】
（真空チャンバ３の効果）
以下、図１５を参照し、本実施形態の真空チャンバ３の効果について説明する。図１５は、真空チャンバ３における酸化物半導体薄膜の成膜および分析の工程（ステップＳ１１〜Ｓ１６）の流れを例示するフローチャートである。
【０１４４】
なお、図１５のステップＳ１１およびＳ１４〜Ｓ１６のそれぞれは、上述の図７のステップＳ１およびＳ３〜Ｓ５と同様の工程であるため、説明を省略する。図１５に示された工程は、図７の工程において、ステップＳ２を、ステップＳ１２およびＳ１３に置き換えることによって実現される工程であると言える。
【０１４５】
上述の図１４の（ａ）に示されるように、本実施形態では、成膜した酸化物半導体薄膜の表面から放出される２次電子を検出し、酸化物半導体薄膜の表面の２次電子像を得る（ステップＳ１２）。そして、２次電子像を参照することによって、ＡＥＳによる分析対象となる酸化物半導体薄膜の表面の領域を決定する。
【０１４６】
続いて、図１４の（ｂ）に示されるように、分析対象として決定された酸化物半導体薄膜８０の表面から放出されるオージェ電子を検出し、ＡＥＳによる分析を行う（ステップＳ１３）。
【０１４７】
従って、本実施形態の真空チャンバ３によっても、実施形態１の真空チャンバ１と同様に、酸化物半導体薄膜の情報を、従来よりも迅速かつ正確に得ることができるという効果を奏する。
【０１４８】
また、本実施形態の真空チャンバ３によれば、酸化物半導体薄膜に対して、ＡＥＳによる分析を行うことができる。それゆえ、真空チャンバ３は、微小領域に対する元素分析または結合状態分析を行う場合に、特に好適である。
【０１４９】
なお、ＡＥＳもまた、実施形態１および２のＸＰＳと同様に、試料の表面に表面状態に非常に影響を受けやすい分析方法である。このため、真空チャンバ３によって酸化物半導体薄膜の表面の汚染を防止することにより、ＸＰＳによって酸化物半導体薄膜の正確な情報を得ることが可能となる。
【０１５０】
また、真空チャンバ３では、２次電子検出器３２を設けることによって、酸化物半導体薄膜８０の表面の２次電子像を得ることができる。これにより、酸化物半導体薄膜８０の表面の形状に異常が生じた場合には、当該異常を迅速に発見することができるという利点が得られる。
【０１５１】
〔変形例〕
なお、上述の実施形態３では、電子銃３０、オージェ電子検出器３１、および２次電子検出器３２が、分析装置３ａに設けられた構成が例示されている。
【０１５２】
しかしながら、酸化物半導体薄膜に対してＡＥＳによる分析を行うためには、電子銃３０およびオージェ電子検出器３１のみが、分析装置３ａに設けられていればよい。従って、２次電子検出器３２は、分析装置３ａに必須の構成要素ではない。
【０１５３】
〔実施形態４〕
本発明の他の実施形態について、図１６および図１７に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【０１５４】
（真空チャンバ４の構成）
図１６は、本実施形態の真空チャンバ４（成膜・分析複合装置）の構成を示す図である。本実施形態の真空チャンバ４は、実施形態３の分析装置３ａを、分析装置４ａに置き換えることによって実現される構成である。そして、本実施形態の分析装置４ａは、実施形態３の分析装置３ａに、実施形態２のアルゴンイオン銃２９を付加することによって実現される構成である。
【０１５５】
また、図１６に示されているように、真空チャンバ４の内部の空間は、バルブ１２によって、第１空間ＶＣＵ４（第２空間）と第２空間ＶＣＬ１との２つの空間に分けられることが可能である。本実施形態の第１空間ＶＣＵ４は、分析装置４ａが設けられている空間である。
【０１５６】
（真空チャンバ４における酸化物半導体薄膜の成膜から分析までの各工程）
次に、図１７の（ａ）〜（ｃ）を参照し、真空チャンバ４における酸化物半導体薄膜８０の成膜および分析までの各工程（第１工程〜第７工程）について説明する。
【０１５７】
なお、本実施形態の第１工程〜第５工程は、実施形態３の第１工程〜第５工程と同様の工程であるため、説明を省略する。以下、第６工程および第７工程について説明を行う。
【０１５８】
なお、第６工程および第７工程では、バルブ１２は開放されており、第１空間ＶＣＵ４と第２空間ＶＣＬ１とは連通されている。
【０１５９】
本実施形態においても、実施形態２と同様に、酸化物半導体薄膜８０の最表面付近の領域を、第１領域８０ａとして表す。また、酸化物半導体薄膜８０の第１領域８０ａ以外の領域を、第２領域８０ｂとして表す。
【０１６０】
本実施形態の第６工程は、第５工程において酸化物半導体薄膜８０の第１領域８０ａの表面に対して、ＡＥＳによる分析が完了した後の工程である。本実施形態の第６工程は、実施形態２の第５工程と同様の工程である。
【０１６１】
すなわち、第６工程では、図１７の（ａ）に示されるように、第１領域８０ａに対して、アルゴンイオン銃２９からアルゴンイオンが照射される。これにより、図１７の（ｃ）に示されるように、第１領域８０ａがエッチングによって除去され、第２領域８０ｂのみが残る。
【０１６２】
図１７の（ａ）は、第６工程において、第１領域８０ａに対して、アルゴンイオン銃２９からアルゴンイオンが照射されている状態を示す図である。なお、図９の（ａ）では、酸化物半導体薄膜８０の付近の領域が、領域Ｄ２として示されている。また、図１７の（ｃ）は、図１７の（ａ）の領域Ｄ２を拡大した図である。
【０１６３】
そして、本実施形態の第７工程は、実施形態２の第６工程と概ね同様の工程である。第７工程では、図１７の（ｂ）に示されるように、第２領域８０ｂの表面に向けて、電子銃３０から電子線を照射する。そして、オージェ電子検出器３１によって、第２領域８０ｂの表面から放出されたオージェ電子を検出する。
【０１６４】
図１７の（ｂ）は、第７工程において、電子銃３０から第２領域８０ｂの表面に電子線を照射するとともに、第２領域８０ｂの表面から放出されたオージェ電子をオージェ電子検出器３１によって検出している状態を示す図である。
【０１６５】
第７工程において検出されたオージェ電子をＡＥＳによって分析することによって、第２領域８０ｂ付近における酸化物半導体薄膜８０の組成比または結合状態等の情報を得ることができる。
【０１６６】
このように、本実施形態の第７工程は、第２領域８０ｂを分析するために用いられる分析方法がＡＥＳであるという点を除いては、実施形態２の第６工程と同様の工程である。
【０１６７】
（真空チャンバ４の効果）
本実施形態の真空チャンバ４によれば、第６工程および第７工程を繰り返すことによって、実施形態２の真空チャンバ２と同様に、酸化物半導体薄膜８０の深さ方向の組成比または結合状態等の情報を得ることができるという効果を奏する。
【０１６８】
また、本実施形態の真空チャンバ４によれば、酸化物半導体薄膜に対して、ＡＥＳによる分析を行うことができる。それゆえ、真空チャンバ４は、微小領域の深さ方向に対して、元素分析または結合状態分析を行う場合に、特に好適である。
【０１６９】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る成膜・分析複合装置（真空チャンバ１）は、内部の空間を真空引きする真空チャンバとしての機能を有しており、スパッタリングによって試料（酸化物半導体薄膜８０）を成膜する成膜装置（１ｂ）と、成膜された上記試料の表面に対して分光分析を行う分析装置（１ａ）と、上記内部の空間を、上記分析装置が配置されている第１空間（ＶＣＵ１）と、上記成膜装置が配置されている第２空間（ＶＣＬ１）と、に分断するとともに、分断した上記第１空間と上記第２空間とを連通させる遮断部材（バルブ１２）と、を備えている。
【０１７０】
上記の構成によれば、遮断部材によって第１空間と第２空間とを分断させた後に、第２空間において成膜装置によるスパッタリングを行うことによって、第２空間の内部に試料を成膜することができる（上述の図６の（ａ）および（ｂ）を参照）。
【０１７１】
続いて、第１空間と第２空間とを真空引きした後に、遮断部材によって第１空間と第２空間とを連通させることにより、スパッタリングに用いられたスパッタリングガスが第１空間ＶＣＵ１から第２空間ＶＣＬ１に流入することを防止することができる（図６の（ｃ）を参照）。これにより、成膜された試料の表面が汚染されることを防止することができる。
【０１７２】
続いて、成膜された試料の表面に対して分光分析（例えば、ＸＰＳまたはＡＥＳによる分析）を行うことによって、試料の情報（例えば、試料の表面における組成比または結合状態等についての情報）を得ることができる（図６の（ｄ）を参照）。
【０１７３】
このように、本発明の一態様に係る成膜・分析複合装置によれば、試料を成膜した後に、試料の表面が汚染されない状態を保ったまま、当該試料の表面に対して分光分析を行うことができる。それゆえ、試料の表面の正確な情報を得ることができる。
【０１７４】
また、本発明の一態様に係る成膜・分析複合装置によれば、成膜装置と分析装置とが複合されているため、従来とは異なり、成膜装置によって成膜された試料を、分析装置に移す必要がない。それゆえ、試料の情報を迅速に得ることができる。
【０１７５】
すなわち、本発明の一態様に係る成膜・分析複合装置によれば、試料の情報を、迅速かつ正確に得ることができるという効果を奏する。
【０１７６】
また、本発明の態様２に係る成膜・分析複合装置は、上記態様１において、上記成膜装置は、上記試料が成膜される対象となる基板（１８）を保持する基板ホルダ（１３）と、上記基板ホルダの位置を変化させる位置調整機構（１４）と、をさらに備えていることが好ましい。
【０１７７】
上記の構成によれば、位置調整機構によって、分析装置による分光分析が好適に行われる位置（例えば、検査線源に対向する位置）に、試料の表面を配置させることができるという効果を奏する。
【０１７８】
また、本発明の態様３に係る成膜・分析複合装置は、上記態様２において、上記位置調整機構は、回転運動および水平方向の運動が可能なサーボ機構であることが好ましい。
【０１７９】
上記の構成によれば、本発明の一態様に係る位置調整機構をサーボ機構（例えば、サーボアクチュエータ）によって実現することができるという効果を奏する。
【０１８０】
また、本発明の態様４に係る成膜・分析複合装置は、上記態様１から３のいずれか１つにおいて、上記遮断部材は、ゲートバルブであることが好ましい。
【０１８１】
上記の構成によれば、本発明の一態様に係る遮断部材をゲートバルブによって実現することができるという効果を奏する。
【０１８２】
また、本発明の態様５に係る成膜・分析複合装置は、上記態様１から４のいずれか１つにおいて、上記遮断部材は、分断した上記第１空間と上記第２空間とを密閉するＯリング（９４）を備えていることが好ましい。
【０１８３】
上記の構成によれば、第１空間と第２空間とをより確実に分断することができるという効果を奏する。
【０１８４】
また、本発明の態様６に係る成膜・分析複合装置は、上記態様１から５のいずれか１つにおいて、上記分析装置は、検査線を上記表面に照射する検査線源（Ｘ線源１０，電子銃３０）と、上記検査線が照射されることによって上記表面から放出された電子を検出する電子検出器（光電子検出器１１，オージェ電子検出器３１）と、を備えていることが好ましい。
【０１８５】
上記の構成によれば、試料の表面に対する分光分析を行うことが可能な分析装置を実現することができるという効果を奏する。
【０１８６】
また、本発明の態様７に係る成膜・分析複合装置は、上記態様６において、上記検査線源は、上記検査線としてＸ線を照射するＸ線源（１０）であり、上記電子検出器は、上記Ｘ線が照射されることによって上記表面から放出された光電子を検出する光電子検出器（１１）であることが好ましい。
【０１８７】
上記の構成によれば、試料の表面に対して、ＸＰＳによる分析を行うことが可能な分析装置を実現することができるという効果を奏する。
【０１８８】
また、本発明の態様８に係る成膜・分析複合装置は、上記態様６において、上記検査線源は、上記検査線として電子線を照射する電子銃（３０）であり、上記電子検出器は、上記電子線が照射されることによって上記表面から放出されたオージェ電子を検出するオージェ電子検出器（３１）であることが好ましい。
【０１８９】
上記の構成によれば、試料の表面に対して、ＡＥＳによる分析を行うことが可能な分析装置を実現することができるという効果を奏する。
【０１９０】
また、本発明の態様９に係る成膜・分析複合装置は、上記態様８において、上記分析装置は、上記電子線が照射されることによって上記表面から放出された２次電子を検出する２次電子検出器（３２）をさらに備えていることが好ましい。
【０１９１】
上記の構成によれば、２次電子を検出することによって、試料の表面の２次電子像を得ることができる。それゆえ、２次電子像を参照し、ＡＥＳに好適な領域（例えば、平坦な領域）を、試料の表面の分析対象として決定することができるという効果を奏する。
【０１９２】
また、本発明の態様１０に係る成膜・分析複合装置は、上記態様１から９のいずれか１つにおいて、上記分析装置は、上記表面をエッチングするイオンを照射するイオン銃（アルゴンイオン銃２９）をさらに備えていることが好ましい。
【０１９３】
上記の構成によれば、イオンによるエッチングによって試料の表面を除去し、当該除去された表面よりも深い位置に存在する領域を、試料の新たな表面として露出させることができる。従って、新たに露出させた試料の表面に対して、分光分析を行うことができる。
【０１９４】
それゆえ、試料の表面に対するエッチングおよび分光分析を繰り返し行うことによって、試料の深さ方向の情報を得ることができるという効果を奏する。
【０１９５】
また、本発明の態様１１に係る成膜・分析複合装置は、上記態様１から１０のいずれか１つにおいて、上記試料は、酸化物半導体薄膜であることが好ましい。
【０１９６】
上記の構成によれば、本発明の一態様に係る成膜・分析複合装置によって、酸化物半導体薄膜による分光分析を行うことができる。それゆえ、酸化物半導体薄膜を備えた半導体素子（例えばＴＦＴ）の良否判定を好適に行うことができるという効果を奏する。
【０１９７】
また、本発明の態様１２に係る成膜・分析複合装置の制御方法は、上記態様１から１１のいずれか１つに係る成膜・分析複合装置の制御方法であって、スパッタリングによって上記試料を成膜する前に、スパッタリングによって上記試料を成膜する前に、上記第１空間と上記第２空間とを分断させる分断工程と、上記分断工程によって形成された上記第２空間において、スパッタリングによって上記試料を成膜する成膜工程と、上記成膜工程の後、上記第２空間を真空引きする真空引き工程と、上記真空引き工程の後、上記第１空間と上記第２空間とを連通させる連通工程と、上記連通工程によって連通された空間において、成膜された上記試料の表面に対して分光分析を行う分析工程と、を含んでいることが好ましい。
【０１９８】
上記の構成によれば、分断工程、真空引き工程、および連通工程の各処理が行われることによって、成膜工程においてスパッタリングに用いられたスパッタリングガスが、第２空間から第１空間に流入することを防止することができる。
【０１９９】
それゆえ、分析対象となる試料の表面が汚染されることを防止することができるため、分析工程において、連通された空間での分光分析を好適に行うことが可能となるという効果を奏する。
【０２００】
また、本発明の態様１３に係る真空チャンバ（１）は、内部の空間を真空引きする真空チャンバであって、上記内部の空間を、スパッタリングによって試料を成膜する成膜装置が配置される第１空間（第２空間ＶＣＬ１）と、成膜された上記試料の表面に対して分光分析を行う分析装置が配置される第２空間（第１空間ＶＣＵ１）と、に分断するとともに、分断した上記第１空間と上記第２空間とを連通させる遮断部材を備えている。
【０２０１】
上記の構成によれば、成膜装置が配置される第１空間と分析装置が配置される第２空間とを分断および連通させることが可能な真空チャンバを実現することができる。それゆえ、試料の情報を迅速かつ正確に得ることが可能な成膜・分析複合装置を設けることが可能な真空チャンバを実現することができるという効果を奏する。
【０２０２】
〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【０２０３】
なお、本発明は、以下のようにも表現できる。
【０２０４】
すなわち、本発明の一態様に係る成膜・分析複合装置は、真空チャンバ内にＸ線源、光電子検出器、基板ホルダ、スパッタリング電極、および酸化物半導体からなるスパッタリングターゲットを装備し、Ｘ線源および光電子検出器が設置されているチャンバと、基板ホルダおよびスパッタリングターゲットが設置されているチャンバと、の間にバルブを装備しており、酸化物半導体薄膜の形成から形成された酸化物半導体薄膜の組成比や結合状態の分析を、Ｘ線光電子分光分析法によって、試料を大気に晒すことなく一貫して実施できる。
【０２０５】
また、本発明の一態様に係る成膜・分析複合装置は、前記成膜・分析複合装置に加え、X線源と光電子検出器が設置されているチャンバと同一チャンバ内にアルゴンイオン銃を装備した装置であって、アルゴンイオンによるエッチングと光電子分光分析とを繰り返すことにより、酸化物半導体薄膜の形成から試料を大気に晒すことなく一貫して深さ方向の組成や結合状態の分布に関する情報を得ることができる。
【０２０６】
また、本発明の一態様に係る成膜・分析複合装置は、真空チャンバ内に電子銃、２次電子検出器、オージェ電子検出器、基板ホルダ、スパッタリング電極、および酸化物半導体からなるスパッタリングターゲットを装備し、電子銃、２次電子検出器、およびオージェ電子検出器が設置されているチャンバと、基板ホルダおよびスパッタリングターゲットが設置されているチャンバとの間にバルブを装備しており、酸化物半導体薄膜の形成から形成された酸化物半導体薄膜の組成比や結合状態の分析を、オージェ電子分光分析法によって、試料を大気に晒すことなく一貫して実施できる。
【０２０７】
また、本発明の一態様に係る成膜・分析複合装置は、前記成膜・分析複合装置に加え、電子銃、２次電子検出器、およびオージェ電子検出器が設置されているチャンバと同一チャンバ内にアルゴンイオン銃を装備した装置であって、アルゴンイオンによるエッチングと光電子分光分析とを繰り返すことにより、酸化物半導体薄膜の形成から試料を大気に晒すことなく一貫して深さ方向の組成や結合状態の分布に関する情報を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０２０８】
本発明は、成膜装置と分析装置とを複合させた成膜・分析複合装置に利用することができる。
【符号の説明】
【０２０９】
１，２，３，４  真空チャンバ（成膜・分析複合装置）
１ａ，２ａ，３ａ，４ａ  分析装置
１ｂ  成膜装置
１０  Ｘ線源（検査線源）
１１  光電子検出器（電子検出器）
１２  バルブ（遮断部材）
１３  基板ホルダ
１４  位置調整機構
１８  基板
３１  オージェ電子検出器（電子検出器）
３２  ２次電子検出器
２９  アルゴンイオン銃（イオン銃）
３０  電子銃
８０  酸化物半導体薄膜（試料）
９４  Ｏリング
ＶＣＵ１，ＶＣＵ２，ＶＣＵ３，ＶＣＵ４  第１空間（第２空間）
ＶＣＬ１  第２空間（第１空間）
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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