JP2001343340A

JP2001343340A - 光電子分光装置および測定方法

Info

Publication number: JP2001343340A
Application number: JP2000167976A
Authority: JP
Inventors: Hisami Nakamura; 久美中村; Shigeki Yoshida; 茂樹吉田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-06-05
Filing date: 2000-06-05
Publication date: 2001-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】微小部の分析、特に分析領域の限定性を向上
させ、特定領域からのみの信号を信頼性高く検出する光
電子分光装置を提供する。【解決手段】Ｘ線もしくは紫外線をプローブとして試
料に照射し、試料から放出される電子の量を運動エネル
ギー別に検出する光電子分光装置において、試料１の所
望の分析箇所を決定する手段と、該分析箇所の周囲を集
束イオンビーム装置９でエッチングする手段と、該試料
にバイアスを印加する手段３と、該バイアスの印加によ
る信号ピークの移動量をもとにバイアスを調整する手段
１５とを具備する光電子分光装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物質表面の元素分
析やその状態などを分析する光電子分光装置に係り、特
に微小部分析において、入射線照射領域や検出系の光学
系で決定される分析領域より小さい領域を分析したり、
分析領域の限定性を高めたり、分析領域を任意に設定で
きる手段を具備した光電子分光装置及び光電子分光測定
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子分光法とは試料から放出される電子
のエネルギーや強度分布を調べることにより、その試料
に含まれる元素やその化学結合状態、あるいは試料の電
子構造に関する情報を得る方法である。試料表面から電
子が放出されるための励起線には、電子線，Ｘ線，紫外
線，イオンを用いるが、例えばＸ線を照射して表面から
放出される光電子を観測する場合はＸ線光電子分光（Ｘ
ＰＳ又はＥＳＣＡ）法と呼ばれ、試料の極表面の元素分
析やその化学結合状態を与える手法としてよく知られて
いる。この他にも紫外光を用いる紫外線光電子分光（Ｕ
ＰＳ）法、集束電子線を用いるオージェ電子分光（ＡＥ
Ｓ）法もよく知られている。

【０００３】近年、微小部の分析に対するニーズも一層
高まってきており、これまで微小部分析が不得手であっ
たＸ線光電子分光（ＸＰＳ）や紫外線光電子分光（ＵＰ
Ｓ）においても数十ミクロン程度の分析領域が実用とな
ってきている。電子分光装置、とりわけＸＰＳ、ＵＰＳ
などの電子分光装置における微小部分析手段は、分光結晶による集光方式（例えば、Ｓｕｒｆ．ａｎ
ｄＩｎｔｅｒｆａｃｅＡｎａｌ．６，２１５（１９８
４））制限視野方式（例えば、Ｓｕｒｆ．ａｎｄＩｎｔ
ｅｒｆａｃｅＡｎａｌ．５，２１７（１９８３））試料表面へのマスキングによる分析領域の限定のような手段で行われるのが一般的である。

【０００４】の手段は、アノードで発生したＸ線を分
光結晶により単色化すると同時に、試料表面上に焦光照
射することで微小部分析を実現する方法である。現在で
は、照射領域は＜１００μｍサイズ程度まで実現されて
おり、Ｘ線の照射された局所領域のスペクトル解析が可
能である。ただし、通常このように数字で表されるビー
ム径は定義によつて示されるものであり、実際はビーム
の”ぼけ”によって、照射領域は数字以上に広いものと
なる。

【０００５】の手段は、アナライザーのインプットレ
ンズに制限視野アパーチャーを設けることにより、局所
領域から発生した光電子のみを選択的に検出する。これ
により、局所領域のスペクトル解析が可能となる。この
方法はに比べると、はるかに分析領域の限定能力が高
く、現在微小部分析において最も一般的に使用されてい
る手段である。

【０００６】の手段は、試料表面にマスクを形成し、
分析領域を限定しようとする方法である。例えば、金属
等で電子分光装置の分析領域よりも小さい穴をパターニ
ングしたマスクを作製し、これを試料表面に設置し、分
析する方法が挙げられる。あるいは、逆のパターニング
を施したマスクを作製し（すなわち、分析領域以外の領
域をパターニングする）、これを利用して、試料表面の
分析領域の周囲に任意の金属薄膜などを形成し、分析領
域を限定する方法も考えられる。これらの方法は、大幅
な装置の改造が必要ないため、上記のような機能を
具備していない装置であっても、比較的簡便により小さ
な領域からの信号を分析することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記各種微小部の測定
方法において、集光Ｘ線照射による方法では、上記の
ようにＸ線の広がりで分析領域がぼけてしまうため、実
際の分析領域の限定性はかなり低下してしまう。制限
視野による方法は、よりは分析領域の限定能力は高い
が、投影モードによる結像系を利用するため、やはりレ
ンズ系の収差のため”ぼけ”が生じ、制限した視野より
も、やはりやや広い領域を分析してしまう。の方法
は、簡便ではあるが、以下に示すような問題点がある。

【０００８】すなわち、穴を形成したマスクを試料表面
に設置して測定する方法では、ａ）分析試料面とマスク
表面の共通元素は区別が付かないなどがあり、また、分
析個所周囲に薄膜を形成する方法では、分析試料面にマ
スクを接して配する場合は、ｂ）分析試料面とマスクが
接する事による試料表面の汚染等があり、試料表面とマ
スクを離して設置する場合は、ｃ）蒸着材料の回り込み
によるパターニング精度の低下、などが挙げられる。

【０００９】上記ａ）のようにマスクを設置する場合、
導電物と絶縁物を分離して分析するにはロックイン技術
が有効である。例えば、導電物試料表面の所望の分析箇
所周辺に絶縁膜を形成し、導電性の該試料に電圧変調を
かけ、これに同調する信号のみをロックインアンプで検
出する。このようにすれば、所望の分析箇所の信号を信
頼性高く分析することができる。ただし、この方法は、
絶縁物試料上の所望の分析箇所周囲に導電膜を形成した
時には、分析箇所を直接分析することはできない。この
ような時は、電圧変調をかけずに普通に該分析箇所とそ
の周囲に形成した導電膜を両方含むように測定し、その
後電圧変調をかけ、ロックイン方式で測定した導電膜か
らの結果を先に測定した結果から差し引くなどの手段を
とれば分析可能である。しかし、変調手段やロックイン
アンプなど装置設備がやや複雑になったり、２度測定し
なければならないなど手間もかかる。

【００１０】本発明は、上記問題点を鑑みてなされたも
のであり、より微小部の分析、特に分析領域の限定性を
向上させ、特定領域からのみの信号を信頼性高く検出す
る光電子分光装置および測定方法を提供することを目的
としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明の第一の発
明は、Ｘ線もしくは紫外線をプローブとして試料に照射
し、試料から放出される電子の量を運動エネルギー別に
検出する光電子分光装置において、試料の所望の分析箇
所を決定する手段と、該分析箇所の周囲を集束イオンビ
ーム装置でエッチングする手段と、該試料にバイアスを
印加する手段と、該バイアスの印加による信号ピークの
移動量をもとにバイアスを調整する手段とを具備するこ
とを特徴とする光電子分光装置である。

【００１２】前記バイアスを印加したことによって移動
する信号ピークを検出する手段を具備することが好まし
い。

【００１３】本発明の第二の発明は、Ｘ線もしくは紫外
線をプローブとして試料に照射し、試料から放出される
電子の量を運動エネルギー別に検出する光電子分光測定
方法において、試料の所望の分析箇所の周囲を集束イオ
ンビーム装置によってエッチングしてエッチング領域を
形成した後、該試料の所望の分析箇所とその周囲のエッ
チング領域の両方に電離放射線を照射すると共に、試料
の導電部にバイアスを印加することによって、所望の分
析箇所とその周囲のエッチング領域からの信号を分離
し、該所望の分析箇所からの信号を抽出することを特徴
とする光電子分光測定方法である。

【００１４】前記所望の分析箇所からの注目信号ピーク
のバックグラウンド強度が増加しないように試料へのバ
イアス印加を調整することが好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の光電子分光装置は、Ｘ線もしくは紫外線をプロ
ーブとして試料に照射し、試料から放出される電子の量
を運動エネルギー別に検出する光電子分光装置におい
て、試料の所望の分析箇所を決定する手段と、分析箇所
の周囲を集束イオンビーム装置でエッチングする手段
と、該試料にバイアスを印加する手段と、該バイアスに
よる信号ピークの移動量をもとにバイアスを調整する手
段とを具備する事を特徴とする光電子分光装置であり、
バイアス印加したことによって移動する信号ピークを検
出する手段を具備することを特徴とする光電子分光装置
である。

【００１６】また、本発明の光電子分光測定方法は、Ｘ
線もしくは紫外線をプローブとして試料に照射し、試料
から放出される電子の量を運動エネルギー別に検出する
光電子分光測定方法において、試料の所望の分析箇所周
囲を集束イオンビーム装置によってエッチングし、試料
の所望の分析箇所とその周囲のエッチング領域の両方に
Ｘ線もしくは紫外線を照射し、試料の導電部にバイアス
を印加することによって、所望の分析箇所とその周囲の
エッチング領域からの信号を分離し、所望の分析箇所か
らの信号を抽出することを特徴とする光電子分光の測定
方法であり、所望の分析箇所からの注目信号ピークのバ
ックグラウン強度が増加しないように、試料へのバイア
ス印加を調整することを特徴とする。

【００１７】次に、本発明の実施の形態をＸ線光電子分
光分析装置及び測定方法を例にとって以下に述べる。本
発明による光電子分光装置を図１に示した。本発明によ
る光電子分光装置の構成および測定方法は以下の通りで
ある。

【００１８】図１は本発明の実施形態を示す説明図であ
る。図１において、１は試料、２は試料の導電部、３は
直流電源、４はＸ線源、４’は照射Ｘ線、５は中和電子
銃、５’は照射電子線、６は試料から放出される光電
子、７は真空チャンバー、８は試料観察装置、９は集束
イオンビーム装置、１１は電子エネルギー分析器、１２
は真空ポンプ、１３は制御装置、１４はディスプレイ、
１５は試料に印加する電圧値を最適化する調整装置であ
る。また、図２において、１６は光電子取り込み領域、
１６’は所望の分析箇所である。

【００１９】なお、光電子取り込み領域１６は、先に述
べた「分光結晶による集光方式」により照射Ｘ線自体
で決定する場合と、アパーチャーや取り込みレンズ等を
用いた「制限視野方式」で決定する場合の両者を包含
する。

【００２０】まず、試料を装置内に導入したら、試料観
察装置８により、試料の所望の分析箇所の特定を行う。
分析箇所の特定をするための手段は試料表面にダメージ
を与えないものであれば何でも良いが、例えば光学頭微
鏡、ＣＣＤカメラ、走査電子顕微鏡等が良い。その後集
束イオンビーム装置９で所望の分析箇所１６’の周囲を
エッチングする。

【００２１】集束イオンビーム装置９は所望の特定領域
にＧａイオンを集束させて、その領域だけをスパッタエ
ッチングする方法である。集束イオンビーム装置（以下
ＦＩＢ装置と略す）では高電圧で加速したイオンビーム
（通常はＧａイオン）を試料表面上に集束し（ビーム径
０．０１〜０．１μｍ）、走査させる事で”任意の”箇
所をマスクレスでスパッタエッチングし、サブミクロン
の精度で平滑な断面をつくることができる。

【００２２】本発明においては、イオンビーム装置の各
種条件は通常断面ＴＥＭ用試料加工等に用いる条件を適
用すれば良く、例えば加速電圧３０ｋＶ、電流は数ｐＡ
〜数十μＡを用いる。

【００２３】図２は、本発明による試料の加工形態の例
を示す図である。図２（ａ−１），図２（ｂ−１），図
２（ｃ−１）は各々の加工形態例の平面図を示し、図２
（ａ−２）はＡＡ’線断面図，図２（ｂ−２）はＢＢ’
線断面図，図２（ｃ−２）はＣＣ’線断面図を示す。

【００２４】エッチングのパターンは分析箇所の周囲を
閉じた形で形成されている事が望ましい（図２（ａ））
が、開放系のパターニングであっても、分析領域内にお
ける所望の分析箇所以外でエッチングされていない領域
が十分小さければ構わない（図２（ｂ））。

【００２５】具体的には、所望の分析箇所１６’が導電
体上の絶縁物である場合は、所望の分析箇所１６’の周
囲全域をエッチングし、また、所望の分析箇所１６’が
絶縁体上の導電物である場合は、所望の分析箇所１６’
の周囲を一部の導通を残してその他の周囲の領域をエッ
チングする。但しエッチングのパターンは少なくとも電
子分光装置の光電子取り込み領域１６よりも大きい範囲
をエッチングするようなパターンが必要である。

【００２６】また、切り出した試料片において、所望の
分析箇所１６’の周囲全てをエッチングしてしまっても
良いし（図２（ａ））、所望の分析箇所１６’の周囲で
あって光電子取り込み領域１６より十分大きな領域をエ
ッチングすれば、全てがエッチングされていなくても良
い（図２（ｃ））。また、エッチング時の所望の分析箇
所１６’の形状は何でもよく、例えば四角形等の多角
形、円形、楕円形、一方向に長い形状など所望の形が選
択できる。

【００２７】なお、本発明の測定方法に適用可能な試料
については、少なくとも所望の分析箇所１６’部を含む
光電子取り込み領域１６の領域において、導電性物質と
絶縁性物質が積層された構造のものに適用する事ができ
る。例えば導電性基板上の絶縁膜、もしくは絶縁体のガ
ラス基板上の金属膜、あるいは、Ａｕ／ＳｉＯ₂ ／Ｓｉ
基板、等のように３層以上の積層構造を持つものでも良
い。

【００２８】また各導電膜、あるいは絶縁膜の厚みにつ
いては、測定したい最表面層と、これと著しく電気抵抗
の差がある層（最表面層が導電性ならば絶縁性膜の層、
表面が絶縁性膜ならば導電性の層）までの間の層につい
ては、最も下層の基板を除き、それぞれ数μｍ以下、特
に絶縁層については、１μｍ以下の厚みである事が望ま
しい。これはエッチング時間が長くなりすぎるとイオン
ビームにドリフトが生じて位置ずれを起こす可能性があ
ること、また、絶縁層については、厚くなりすぎるとチ
ャージアップによリエッチングできなくなる可能性があ
るためである。

【００２９】イオンビーム加工終了後は、真空度が良く
なるまで真空引きを行い、試料１をＸ−Ｙ微動ステージ
（不図示）により電子エネルギー分析器１１の下部に移
動し、ＸＰＳ測定を行う。ＸＰＳ測定時の到達真空度に
ついては装置によって所定の真空度、例えば１×１０^-6
〜１×１０^-8Ｐａ程度まで真空引きする。

【００３０】次に試料にＸ線を入射させ、試料から放出
される光電子を電子エネルギー分析器１１で分析を行
う。Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）はＸ線を試料に照射
し、各軌道にある電子を真空中に放出させ、その運動エ
ネルギーを測定する分光法である。これは、入射プロー
ブがＸ線であるため、絶縁体試料も測定可能である一
方、Ｘ線は細く絞る事が難しいため、分析領域を限定す
るためには分光結晶で集光したり、制限視野モードを用
いる事が必要になる。

【００３１】Ｘ線の照射については、集光Ｘ線、あるい
は制限視野で所望の分析箇所１６’を中心に光電子取り
込み領域１６を定める（図２（ａ））。集光Ｘ線を用い
る場合はあらかじめＸ線の位置を光学顕微鏡またはＣＣ
Ｄ、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）による像などと対応させ
ておき、試料表面の光学顕微鏡像またはＣＣＤ、ＳＥＭ
による像を見ながら分析箇所を設定する事ができる（不
図示）。

【００３２】次に測定手順を図１で説明する。ここでは
試料１が導電体上の絶縁物のものである場合を想定して
説明する。この場合は、所望の分析箇所１６’の周囲全
域をエッチングして下層の導電体を露出させる。先述の
ような方法で、ＦＩＢで所望の分析箇所１６’周囲の絶
縁膜を少なくとも制限視野で検出される光電子取り込み
領域１６の範囲内以上の領域を全てエッチングした後、
基板に試料の導電体部分にバイアス電圧を印加するため
の直流電源３を接続し、Ｘ線源４より所望の分析箇所１
６’とエッチングにより露出した下層導電体基板の両方
にＸ線４’を照射する。中和のための電子線５’の照射
も併用するのが望ましい。特にＸ線源がモノクロ化され
ている場合や集光されている場合は電子線の照射の併用
が原則である。試料６から放出される光電子をエネルギ
ー分析器１１で分光し、制御装置１３により、信号をス
ペクトルの形に処理し、ディスプレイ１４に表示する。
同時にその結果を、調整装置１５により適切なものかど
うか判断し、分析領域と導電膜からの信号が分離されて
いなければ、適切なバイアスになるように直流電源３の
電圧値を調整する。スペクトル形状を高精度に測定した
い場合は、中和銃５の照射条件を最適化する必要があ
る。試料が絶縁体上の導電物の場合は、導電体の膜の周
囲を―部を残してエッチングし、該導電性膜に適宜バイ
アスを印加することで、分析領域と該導電性膜の分離を
行なう。

【００３３】Ｘ線の照射については、集光Ｘ線あるいは
制限視野で所望の分析領域を中心に分析領域を定める。
集光Ｘ線を用いる場合は、あらかじめＸ線の位置を光学
顕微鏡像などと対応させておき、試料表面の光学顕微鏡
像を見ながら分析箇所を設定することができる（不図
示）。ただし、このとき、分析箇所１６’周囲をエッチ
ングした領域の外側にＸ線が照射しないようにする。ま
た、制限視野で分析領域を特定する場合は、所望の分析
箇所１６’周囲をエッチングして表面に現れた下層膜
（導電体基板）からの信号強度の強い元素の信号を利用
しマッピングを行い、確実に所望の分析箇所１６’が制
限視野の中に含まれていることを確認する。

【００３４】次に、直流電源３に１０〜３０Ｖ程度のバ
イアス電圧を印加する。バイアスの大きさは注目ピーク
が分離すればよく、対象とするピークの幅や形状および
その前後のスペクトルの形によって適宜設定される。極
性はプラス／マイナスのどちらでもよいが、バイアス印
加することによって注目元素信号のバックグラウンドが
大幅に増加する場合は、できるだけその影響を軽減する
ような極性にするのが望ましい。

【００３５】例えば、試料１が絶縁体上の導電物で、分
析個所周囲をＦＩＢでエッチングして絶縁体を露出させ
た場合（図３）、試料１にプラス電圧を印加すると、導
電物の酸素ピークは酸化膜からの酸素ピークが形成する
バックグラウンド上に重畳することになる（図４
（ａ））。この影響が大きい場合は、バイアスはマイナ
スにして、導電物である試料１からの酸素ピークを絶縁
体２ａである酸化膜の酸素ピークよりも低結合エネルギ
ー側にして、両者を分離するほうがよい（図４
（ｂ））。ただし、上述したように基本的には極性は境
界の両側からの信号を分離できればよく、バックグラウ
ンドの大幅な増加などのなんらかの支障がある場合に、
バイアスの極性や絶対値を調整すればよい。

【００３６】このような調整は、操作する者がマニュア
ル操作で逐次行ってもよいが、調整装置１５を利用し、
自動で行うこともできる。すなわち、バイアス印加前の
スペクトルにおいて、指定した注目ピークの検出されて
いるエネルギー範囲を求める（例えば、微分することに
よって求めることができる）。次に、そのピークの高エ
ネルギー側と低エネルギー側の任意範囲の信号強度を把
握し（例えば、±３０ｅＶの範囲の信号強度）、注目ピ
ークから先に求めたエネルギー範囲以上の上記任意範囲
の高エネルギー側と低エネルギー側の信号強度を比較
し、どちらかの強度が大きく異なる場合は、小さいほう
の信号強度のエネルギー領域に注目ピークをシフトさせ
るように、バイアスの値と極性を決める。高低どちらか
のエネルギー範囲が約２割以上大きいような場合は、信
号強度の小さいほうに注目ピークがシフトするようにバ
イアスの極性と値を選ぶほうが好ましい。

【００３７】また、Ｘ線電子分光に本発明を適用する場
合、照射Ｘ線の波長や単色化／非単色化であることは特
に限定しない。なお、本実施形態においては、ＸＰＳに
ついて述べたが、紫外光を用いたＵＰＳにおいても同様
である。

【００３８】

【実施例】以下に実施例を挙げて更に本発明を詳述す
る。但し本発明は下記の実施例に限定されるものではな
い。

【００３９】実施例１図５は、本発明の実施例１における試料の加工形態を示
す図である。大きさ約２０ｍｍ² の青板ガラス基板２０
上に印刷法にてＰｔ電極２１を形成した試料を、長期間
大気中で放置したところ、Ｐｔ電極上、ガラス基板上の
両方に数十μｍ程度の大きさの異物２２が出現した（図
５（ａ））。このＰｔ電極上の異物の分析を次のように
して測定した。

【００４０】まず、図１の装置内に、試料１である青板
ガラスを導入した。試料を試料台に固定する際には、押
さえ板（不図示）を用いて、ガラス基板表面のＰｔ電極
と試料台の導通を取るようにした。

【００４１】次に、試料観察装置であるＣＣＤカメラ８
で異物２２の位置を確認後、集束イオンビーム装置９で
異物２２の周囲のＰｔ電極をエッチングした。まず、図
５（ｂ）における辺ａ部（所望の分析箇所１６’の一
辺）のエッチングを行った（図５（ｃ））。次にＣＣＤ
カメラで位置を確認しながら辺ｂ部の位置に試料をロー
テーションさせて、集束イオンビーム装置でエッチング
を行った（図５（ｄ））。同様にして辺ｃ部、ｄ部につ
いてもエッチングを行った。辺ｄ部については、辺の全
域をエッチングで除去してしまうのではなく、一部を導
通をとるために残した（図５（ｅ））。即ち、完全に閉
じた系ではなく、少し開いた系とした。

【００４２】イオンビーム加工終了後は、真空度が良く
なるまで真空引きを行い、試料１をＸ−Ｙ微動ステージ
（不図示）により電子エネルギー分析器１１の下部に移
動しＸＰＳ測定を行った。ＸＰＳ測定時の到達真空度に
ついては２×１０^-7Ｐａまで真空引きした。

【００４３】次に試料の位置をＣＣＤカメラで確認し、
周囲にエッチング加工を施した所望の分析箇所１６’が
ＸＰＳ検出器の下部に来るように移動した。照射Ｘ線に
ついては、１ｍｍ×０．５ｍｍに集光したモノクロ化し
たＡｌ−Ｋα線を用いた。

【００４４】光電子の検出の際には、帯電中和のための
電子線照射を行なったそして、試料台にマイナス１５Ｖ
を印加することで試料台と導通を取ったＰｔ電極２１に
マイナス１５Ｖを印加し、Ｐｔからの信号を見かけ上低
結合エネルギー側ヘシフトさせた。すると、Ｃ−１ｓ、
及びＯ−１ｓのピークが２本に分離した。このうち、低
結合エネルギー側がＰｔ電極上からの信号である。Ｐｔ
の信号は、通常の結合エネルギー値よりも約１５ｅＶ低
結合エネルギー側に現れていることから、所望の分析個
所からの信号を識別した。その結果、Ｐｔ電極上の異物
は、Ｎ、Ｓ、Ｏから構成されており、青板ガラス中のＮ
ａと印刷電極中に残留するＳが反応してＮａとＳからな
る化合物（硫酸ナトリウム）を形成したと考えられた。

【００４５】このように集束イオンビーム加工によっ
て、所望の分析領域周囲のエッチングを行い、所望の領
域のみの試料表面からの信号を取り出す事により、表面
を汚染することなく、微少な領域のＸＰＳ測定を行う事
が可能であった。

【００４６】実施例２図６は本発明の実施例２における試料の加工形態を示す
図である。図６において、大きさ約２０ｍｍ² のＳｉ基
板２３上にＳｉＯ₂ 絶縁層２４をはさんでＮｉ電極２５
とこれと接してＡｇ配線２６が形成されている。該配線
はＡｇペーストをスクリーン印刷で形成し、４８０℃で
大気焼成して形成した。焼成後表面を観察したところ、
Ａｇ配線とＮｉ電極の境界付近のＮｉ電極上において、
Ａｇ配線に沿ってしみ２７が見られた。このしみの分析
を行った。

【００４７】まず、図１において、試料１であるＳｉ基
板を装置内に導入した試料を試料台に固定する際には、
押さえ板を用いて、ガラス基板表面のＡｇ配線と試料台
の導通を取るようにした（不図示）。

【００４８】次に、走査電子顕微鏡８でしみの位置を確
認後、ＦＩＢ加工を行った。ＦＩＢ加工の際はあらかじ
め加工位置をＦＩＢの走査制御プログラムに記憶させて
おき、ステップ加工を用いる事により、一度の加工で所
望の分析箇所１６’周辺の薄膜をエッチングした（図６
（ｃ））。これによりしみを含む短冊状の形態が得られ
た。即ち、本実施例では完全に閉じた系ではなく、少し
開いた系とした。

【００４９】イオンビーム加工終了後は、真空度が良く
なるまで真空引きを行い、試料をＸ−Ｙ微動ステージ
（不図示）によりＸＰＳ検出器の下部に移動しＸＰＳ測
定を行った。ＸＰＳ測定時の到達真空度については８×
１０^-8Ｐａまで真空引きした。次に試料の位置を走査電
子顕微鏡で確認し周囲にエッチング加工を施した所望の
分析箇所１６’がＸＰＳ検出器の下部に来るように移動
した。照射Ｘ線については、１ｍｍφ程度に集光したモ
ノクロ化したＡｌ−Ｋα線を用いた。

【００５０】光電子の検出の際には、帯電中和のための
電子線照射を行なった。そして、試料台にマイナス１５
Ｖを印加することでＮｉからの信号を見かけ上低結合エ
ネルギー側ヘシフトさせた。すると、Ｃ−１ｓ、及びＯ
−１ｓのピークが２本に分離した。このうち、低結合エ
ネルギー側がＮｉ電極上からの信号である。Ｎｉの信号
は、通常の結合エネルギー値よりも約１５ｅＶ低結合エ
ネルギー側に現れていることから、所望の分析箇所から
の信号を識別した。その結果、Ｎｉ電極上のしみは、Ｐ
ｂ、Ｓ、Ｏから構成されており、Ａｇペースト中のＰｂ
と印刷電極中に残留するＳが反応してＰｂとＳとＯから
なる化合物を形成したと考えられた。

【００５１】このように集束イオンビーム加工によっ
て、所望の分析箇所周囲のエッチングを行い、所望の領
域のみの試料表面からの信号を取り出す事により、表面
を汚染することなく、微少な領域のＸＰＳ測定を行う事
が可能であった

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、照射Ｘ線スポット径や
レンズ系で決定される光電子取り込み領域よりも微小な
分析領域を分析でき、しかも、所望の分析箇所を高い識
別性をもって分析できる。さらに、分析領域を任意に設
定できる自由度も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光電子分光装置の一実施態様を示す図
である。

【図２】本発明による試料の加工形態の例を示す図であ
る。

【図３】本発明の光電子分光装置の一適用例を説明する
図である。

【図４】本発明による光電子分光測定結果を示す図であ
る。

【図５】本発明の実施例１における試料の加工形態を示
す図である。

【図６】本発明の実施例２における試料の加工形態を示
す図である。

【符号の説明】

１試料（導電物あるいは絶縁物）２試料上の導電性薄膜、又は導電性基板２ａ薄膜（絶縁物）３直流電源４Ｘ線源４’ 照射Ｘ線５中和電子銃５’ 照射中和電子線６試料から放出される光電子７真空チャンバー８試料観察装置９集束イオンビーム装置１１エネルギー分析器１２真空ポンプ１３制御装置１４ディスプレイ１５試料に印加する電圧値を最適化する調整装置１６光電子取り込み領域１６’ 所望の分析箇所１７プラスバイアスで高結合エネルギー側にシフトし
た導電物試料からの信号１８絶縁物薄膜からの信号１９マイナスバイアスで低結合エネルギー側にシフト
した導電物試料からの信号２０青板ガラス基板２１Ｐｔ電極２２異物２３Ｓｉ基板２４ＳｉＯ₂ 絶縁層２５Ｎｉ電極２６Ａｇ配線２７しみ

フロントページの続きＦターム(参考） 2G001 AA01 AA05 AA07 AA09 BA08 CA03 DA09 FA12 GA01 GA09 JA11 JA13 JA14 KA01 KA03 LA02 LA06 MA05 NA03 NA08 NA11 NA17 RA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線もしくは紫外線をプローブとして試
料に照射し、試料から放出される電子の量を運動エネル
ギー別に検出する光電子分光装置において、試料の所望
の分析箇所を決定する手段と、該分析箇所の周囲を集束
イオンビーム装置でエッチングする手段と、該試料にバ
イアスを印加する手段と、該バイアスの印加による信号
ピークの移動量をもとにバイアスを調整する手段とを具
備することを特徴とする光電子分光装置。
【請求項２】前記バイアスを印加したことによって移
動する信号ピークを検出する手段を具備することを特徴
とする請求項１に記載の光電子分光装置。
【請求項３】Ｘ線もしくは紫外線をプローブとして試
料に照射し、試料から放出される電子の量を運動エネル
ギー別に検出する光電子分光測定方法において、試料の
所望の分析箇所の周囲を集束イオンビーム装置によって
エッチングしてエッチング領域を形成した後、該試料の
所望の分析箇所とその周囲のエッチング領域の両方に電
離放射線を照射すと共に、試料の導電部にバイアスを印
加することによって、所望の分析箇所とその周囲のエッ
チング領域からの信号を分離し、該所望の分析箇所から
の信号を抽出することを特徴とする光電子分光測定方
法。
【請求項４】前記所望の分析箇所からの注目信号ピー
クのバックグラウンド強度が増加しないように試料への
バイアス印加を調整することを特徴とする請求項３項に
記載の光電子分光測定方法。