JP2016217808A - 試料測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】測定対象試料が絶縁体である場合であってもＸＡＦＳ測定を好適に行うことができる試料測定方法を提供する。
【解決手段】この方法は、Ｘ線吸収微細構造分析を用いて絶縁体試料の表面を測定する方法であって、表面に沿った第１方向に並ぶ二以上の領域を少なくとも含み、該二以上の領域間に隙間を有する導電性の金属膜を、表面に密着させて形成する第１ステップと、金属膜に電流計を接続する第２ステップと、表面にＸ線を照射し、金属膜を流れる電流の大きさを電流計によって測定する第３ステップとを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、試料測定方法に関するものである。

特許文献１には、X線吸収微細構造（X-ray Absorption Fine Structure；ＸＡＦＳ）解析を行う装置が開示されている。

特開２０００−１１１５０３号公報

従来より、ＸＡＦＳ法が広く用いられている。ＸＡＦＳ法では、測定対象試料に電流計を接続しておき、Ｘ線の照射により試料表面を励起する。これにより飛び出した電子の数だけ正電荷が生じて電流計に電流が流れるので、この電流量をＸ線のエネルギー毎に読み取ることによって、試料表面の原子構造を得ることができる。

試料が導電体である場合には、このような方法により、試料表面の測定を容易に行うことができる。しかしながら、試料が絶縁体である場合、試料に電流が流れ難いことから上記の方法において困難を伴う。すなわち、Ｘ線が照射される試料表面と異なる面に金属膜を設けると、表面から飛び出した電子に対応する電流が、金属膜から表面へ流れることができない。また、試料表面上の全面に金属膜を設けると、電子の飛び出しを妨げてしまう。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、測定対象試料が絶縁体である場合であってもＸＡＦＳ測定を好適に行うことができる試料測定方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明の一実施形態に係る試料測定方法は、Ｘ線吸収微細構造分析を用いて絶縁体試料の表面を測定する方法であって、表面に沿った第１方向に並ぶ二以上の領域を少なくとも含み、該二以上の領域間に隙間を有する金属膜を、表面に密着させて形成する第１ステップと、金属膜に電流計を接続する第２ステップと、表面にＸ線を照射し、金属膜を流れる電流の大きさを電流計によって測定する第３ステップと、を含む。

本発明による試料測定方法によれば、測定対象試料が絶縁体である場合であってもＸＡＦＳ測定を好適に行うことができる。

図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る試料測定方法に用いられるＸＡＦＳ法を説明するための図である。図１（ｂ）は、入射Ｘ線エネルギーと吸収強度との相関である吸収スペクトルを示す図である。 図２は、試料表面の様子を示す平面図である。 図３は、ニュースバル放射光施設の測定系を概略的に示す図である。 図４は、第１実施例において測定された試料の一覧を示す図表である。 図５は、第１実施例により得られた、照射Ｘ線エネルギーとＸ線吸収強度との関係を示すグラフである。 図６は、第１実施例により得られた、照射Ｘ線エネルギーとＸ線吸収強度との関係を示すグラフである。 図７は、第１実施例により得られた、照射Ｘ線エネルギーとＸ線吸収強度との関係を示すグラフである。 図８は、第２実施例において用いられた試料の平面図である。 図９は、第２実施例により得られた結果を示すグラフである。 図１０は、第２実施例により得られたＸＡＦＳスペクトルを示すグラフである。 図１１は、図１０の一部を拡大して示すグラフである。 図１２は、Ｘ線照射領域と金属膜との位置関係を表す平面図である。 図１３（ａ）〜図１３（ｃ）のそれぞれは、図１２に示されたＸ線照射領域それぞれのＸＡＦＳスペクトルを示す。 また、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）のそれぞれは、図１２に示されたＸ線照射領域それぞれのＸＡＦＳスペクトルを示す。 図１５は、計算モデルを示す図である。 図１６は、図１５に示された計算モデルを用いてＸ線照射位置と吸収強度との関係を解析した結果を示すグラフである。 図１７は、Ｘ線が金属膜に吸収されて生じる電流と、Ｘ線が試料表面に吸収されて生じる電流とを分離して示すグラフである。 図１８は、上記実施形態の一変形例に係る金属膜の形状を示す平面図である。

［本願発明の実施形態の説明］
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。本発明の一実施形態に係る試料測定方法は、Ｘ線吸収微細構造分析を用いて絶縁体試料の表面を測定する方法であって、表面に沿った第１方向に並ぶ二以上の領域を少なくとも含み、該二以上の領域間に隙間を有する導電性の金属膜を、表面に密着させて形成する第１ステップと、金属膜に電流計を接続する第２ステップと、表面にＸ線を照射し、金属膜を流れる電流の大きさを電流計によって測定する第３ステップとを含む。

この試料測定方法では、試料表面にＸ線が照射されると、金属膜の二以上の領域の間に設けられた隙間から電子が飛び出す。そして、飛び出した電子の数だけ正電荷が生じるので、試料表面から金属膜の二以上の領域を介して電流計に電流が流れる。また、金属膜は試料表面に密着させて形成されるので、金属膜と試料表面との密着性を高めることができ、試料表面から金属膜を介して微小な電流を好適に流すことができる。従って、この方法によれば、試料が絶縁体である場合であってもＸＡＦＳ測定を好適に行うことができる。

また、上記の試料測定方法では、第３ステップにおいて、二以上の領域のうち少なくとも一つと、Ｘ線が照射される領域の中心との第１方向における距離が、ＸＡＦＳ信号を有効に取得できる領域の幅よりも短くてもよく、一例では３０μｍ以下であってもよい。このように、Ｘ線照射領域と金属膜との距離が離れ過ぎず適切な範囲内であることにより、Ｘ線照射領域からの電流を金属膜を介して流れ易くすることができる。また、この場合、絶縁体試料が窒化ホウ素であってもよい。

また、上記の試料測定方法では、金属膜が、白金（Ｐｔ）とパラジウム（Ｐｄ）との合金、及び金（Ａｕ）のうち少なくとも一方を含んでもよい。本発明者の知見によれば、金属膜がこれらのような材料を含むことにより、金属膜と試料表面との間の導電性を更に良好にできる。

また、上記の試料測定方法では、互いに隣り合う領域のそれぞれと隙間との境界線が互いに傾斜してもよい。これにより、互いに隣り合う領域の間隔（すなわち隙間の幅）が連続的に変化するので、試料の種類に応じた好適な隙間間隔を特定し易くすることができる。

［本願発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る試料測定方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る試料測定方法に用いられるＸＡＦＳ法を説明するための図である。ＸＡＦＳ法では、測定対象である試料１０に配線１２の一端を接続し、配線１２の他端を電流計１４に接続する。そして、試料１０の表面１０ａにＸ線１６を照射する。このとき、試料１０の表面１０ａにＸ線１６が吸収され、Ｘ線１６によって励起された電子１８が表面１０ａから飛び出す。この電子の個数は、Ｘ線吸収強度に比例する。

そして、飛び出した電子１８と同数の正電荷が生じるので、飛び出した電子１８の数に比例する大きさの電流が、試料１０から配線１２を介して電流計１４へ流れる。従って、電流計１４における電流値を計測することにより、飛び出した電子１８の個数すなわちＸ線吸収強度を得ることができる。そして、Ｘ線１６のエネルギーを変化させながらこのような計測を複数回行うことにより、図１（ｂ）に示されるような、入射Ｘ線エネルギーと吸収強度との相関である吸収スペクトルを得ることができる。この吸収スペクトルに基づいて、試料１０の原子レベルでの化学的状態（価数、配位種、配位数、結合距離、結晶配向性など）を知ることができる。なお、このような方法は、電子収量法（Total Electron Yield；ＴＥＹ）と称される。

本実施形態では、上記のような測定方法を、絶縁性の試料（例えば窒化ホウ素（ＢＮ）など）に適用する。図２は、本実施形態の試料測定方法における、試料１０の表面１０ａの様子を示す平面図である。この試料１０の表面１０ａには、金属膜２０が設けられている。金属膜２０は、表面１０ａに蒸着によって形成されており、導電性の金属（例えば金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）とパラジウム（Ｐｄ）との合金、或いはそれらの組み合わせなど）を含む。また、金属膜２０は、表面１０ａに沿った所定方向Ａ（第１方向）に並ぶ二以上の領域２０ａ〜２０ｄを少なくとも含む。これら二以上の領域２０ａ〜２０ｄは、互いに離間している。一例では、金属膜２０は図２に示されるような縞状のパターンを有する。この場合、各領域２０ａ〜２０ｄは、例えば所定方向Ａに沿って延びる導電性部材（例えば炭素テープ）２１を介して互いに電気的に接続されているとよい。また、他の一例では、金属膜２０は、領域２０ａ〜２０ｄ及びこれらの領域２０ａ〜２０ｄと交差する領域を含む格子状のパターンを有する。所定方向Ａにおける領域２０ａ〜２０ｄの好適な幅は、例えば０．２５ｍｍである。また、金属膜２０の厚さは、例えば１０ｎｍ以上である。

二以上の領域２０ａ〜２０ｄが互いに離間していることにより、領域２０ａ〜２０ｄの間には、表面１０ａが露出する隙間２２ａ〜２２ｃが設けられている。所定方向Ａにおける隙間２２ａ〜２２ｃの好適な幅は、例えば２００μｍ以上３５０μｍ以下であり、一例では３００μｍである。

本実施形態による試料測定方法をまとめると、次の通りである。まず、金属膜２０を試料１０の表面１０ａに蒸着する（第１ステップ）。次に、金属膜２０に電流計１４を接続する（第２ステップ）。続いて、表面１０ａにＸ線を照射し、金属膜２０を流れる電流の大きさを電流計１４によって測定する（第３ステップ）。

試料１０の表面１０ａにＸ線を照射すると、図２の拡大部分に示されるように、電子１８が隙間２２ａ〜２２ｃから飛び出す。そして、飛び出した電子１８を補うように正電荷１９が生じ、正電荷１９は表面１０ａから金属膜２０の領域２０ａ〜２０ｄに取り込まれ、図１（ａ）に示された電流計１４へ流れる。また、上述したように、金属膜２０は表面１０ａに蒸着により形成されているので、金属膜２０と表面１０ａとの密着性が高まり、表面１０ａから金属膜２０を介して微小な電流を好適に流すことができる。また、これにより、試料１０のチャージアップによる電流量の低下を抑制することができる。

そして、上記の第３ステップを、Ｘ線エネルギーを変更しながら繰り返し行うことにより、図１（ｂ）に示された吸収スペクトルを得る。この吸収スペクトルに基づいて、試料１０の原子レベルでの化学的状態を特定する。このように、本実施形態の方法によれば、試料１０が絶縁体である場合であってもＸＡＦＳ測定を好適に行うことができる。

例えば、ダイヤモンド工具或いはｃＢＮ工具といった、軽元素であるホウ素（Ｂ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）などにより構成された絶縁材料を利用した工具においては、被切削材料との接触面である表面（具体的には、表面から厚さ数ｎｍの部分）の化学状態が特性を左右する。特に切削工具においては、表面の化学状態は削れ易さや耐久性に強く影響する。従って、工具表面の原子レベルでの化学状態の制御と、その為の表面状態の解析は極めて重要である。本実施形態の測定方法によれば、絶縁性の工具表面の化学状態をＸＡＦＳ法を用いて測定することが可能となる。

また、本実施形態のように、金属膜２０は、白金（Ｐｔ）とパラジウム（Ｐｄ）との合金、及び金（Ａｕ）のうち少なくとも一方を含んでもよい。本発明者の知見によれば、金属膜２０がこれらのような材料を含むことにより、金属膜２０と表面１０ａとの間の導電性を更に良好にできる。

（第１実施例）
続いて、上記実施形態の第１実施例について説明する。本実施例では、上述した方法を用いてホウ素（Ｂ）のＫ吸収端近傍のＸＡＦＳ測定を行った。本実施例において使用した施設は、兵庫県立大学のニュースバル放射光施設のＢＬ０９Ａである。図３は、ＢＬ０９Ａの測定系を概略的に示す。この測定系１００は、アンジュレータ１０１と、回折格子１０２と、出射スリット１０３と、集光ミラー１０４と、金（Ａｕ）からなる網状のメッシュ材１０５と、電流計１０６と、絶縁性ホルダ１０７と、電流計１４とを備える。

アンジュレータ１０１から出射されたＸ線１６は、回折格子１０２によって分光される。そして、任意の波長のＸ線１６のみが出射スリット１０３を通過する。出射スリット１０３を通過したＸ線１６は、集光ミラー１０４によって集光されながらメッシュ材１０５を通過する。メッシュ材１０５では、光電効果によってＸ線１６の強度に応じた電流が発生する。この電流の大きさは、電流計１０６によって計測される。メッシュ材１０５を通過したＸ線１６は、絶縁性ホルダ１０７上に搭載された試料１０の表面１０ａに到達する。そして、表面１０ａから飛び出した電子を補うように発生した電流は、図２に示された金属膜２０を介して、電流計１４に流れる。電流計１４は、その電流の大きさを計測する。なお、絶縁性ホルダ１０７は回転可能となっており、表面１０ａに対するＸ線１６の入射角を調整できる。

本実施例では、ホウ素（Ｂ）のＫ−ＸＡＦＳ測定におけるエネルギー範囲である１８５〜２２５ｅＶにおいてＸ線１６の強度が強くなるように、アンジュレータ１０１のギャップ値を３８ｍｍに設定した。また、ホウ素（Ｂ）のＫ吸収端（〜１８８ｅＶ）付近の測定に適した回折格子１０２として、回折格子の本数を１ｍｍあたり９００本とした。また、出射スリット１０３のスリット間隔を５０μｍとした。電流計１０６として、Keithley Instruments社製６５１４型ピコアンメータを用いた。電流計１４として、Keithley Instruments社製６５１７Ａ型ピコアンメータを用いた。

また、本実施例では、試料１０として窒化ホウ素（ＢＮ）を用いた。図４は、本実施例において測定された試料の一覧を示す図表である。まず、ホウ素（Ｂ）のＫ−ＸＡＦＳの標準スペクトルを取得するために、バルク状の窒化ホウ素（以下、バルクＢＮ）を乳鉢により細かくすり潰して粉末状とし、Ｉｎシートに埋め込んだ（試料１：粉末ＢＮ）。次に、比較のため、バルクＢＮの表面に銅メッシュ材を被せた試料（試料２：Ｃｕメッシュ載せ品）、バルクＢＮの表面全体に厚さ１〜２ｎｍのオスミウムを蒸着した試料（試料３：Ｏｓコート品）、バルクＢＮの表面全体に厚さ１〜２ｎｍの白金（Ｐｔ）−パラジウム（Ｐｄ）合金を蒸着した試料（試料４：Ｐｄ−Ｐｔコート品）を作製した。最後に、バルクＢＮの表面に金（Ａｕ）を縞状（厚さ７０ｎｍ、方向Ａにおける１本あたりの幅０．５ｍｍ）に蒸着した試料（試料５：Ａｕストライプ品）を作製した。なお、表面に何らの膜も形成されていないバルクＢＮを試料６として準備した。これらの試料１〜６の表面にカーボンテープを貼ることにより、電流計１４との間の導通を確保した。

図５〜図７は、本実施例により得られた、照射Ｘ線エネルギー（ｅＶ）とＸ線吸収強度（任意単位）との関係（ＸＡＦＳスペクトル）を示すグラフである。なお、縦軸のＸ線吸収強度は、図３に示された電流計１４の測定値Ｉ₁を、電流計１０６の測定値Ｉ₀によって規格化した値（Ｉ₁／Ｉ₀）である。また、吸収端以下のエネルギー領域を直線近似し、この直線を外挿してバックグラウンドとして差し引いた。更に、理解の容易のため、このような手順により得られたＸＡＦＳスペクトルを、試料毎に縦軸方向にオフセットして表示している。図５〜図７において、グラフＧ１０は評価基準としての粉末ＢＮ（試料１）のスペクトルである。グラフＧ１１はバルクＢＮ（試料６）のスペクトルである。グラフＧ１２はＣｕメッシュ載せ品（試料２）のスペクトルである。グラフＧ１３はＯｓコート品（試料３）のスペクトルである。グラフＧ１４はＰｄ−Ｐｔコート品（試料４）のスペクトルである。グラフＧ１５はＡｕストライプ品（試料５）のスペクトルである。

図５に示されるように、試料表面に何らの膜も設けられていないバルクＢＮ（試料６）では、基準となる粉末ＢＮ（試料１）のＸＡＦＳスペクトルの形状が十分に再現されなかった。この原因としては、試料表面での導電性の確保及びチャージアップの抑制ができていないことにより、十分な電流量を確保できていないためと考えられる。また、図６を参照すると、Ｃｕメッシュ載せ品（試料２）、Ｏｓコート品（試料３）、及びＰｄ−Ｐｔコート品（試料４）のそれぞれにおいては、基準となる粉末ＢＮ（試料１）のＸＡＦＳスペクトルの形状が殆ど再現されなかった。以上の結果より、試料１〜４ではＸＡＦＳスペクトルを正確に得ることは困難であった。

本発明者は、上記の結果について検討した。まず、試料３および試料４に関しては、試料表面全体がＯｓやＰｄ−Ｐｔ等の金属膜によって覆われていることが問題であると考えられる。すなわち、ＴＥＹ測定の原理上、試料表面から電子が飛び出す必要がある。従って、厚さが僅か１〜２ｎｍである薄膜であっても、ＴＥＹ測定においては正確な測定を妨げる要因となる。このことから、ＴＥＹ測定を精度良く行うためには、電子が飛び出すための露出した試料表面を確保する必要がある。

次に、試料２に関しては、試料表面とＣｕメッシュ材との接触度合いの低さが原因であると考えられる。銅メッシュ材をなるべく試料表面に密着するように設置したものの、試料表面は完全には平坦ではなく、微視的な接触度合いを高めることは困難である。そして、接触度合いが低いと、飛び出した電子に対応する正電荷が、銅メッシュ材に到達しにくくなる。その結果、チャージアップが顕著に生じ、正確な測定を妨げる要因になったと考えられる。

本発明者は、上記の試料２〜４における問題点を検討した結果、二以上の領域間に隙間を有する導電性の金属膜を、試料表面に密着させて形成することに思い至った。導電性の金属膜を形成する方法としては、蒸着や、流動性の高い金属或いは金属粒子含有ペーストを塗布すること、或いはこれらペースト状金属を試料と金属膜との接着層として用いた接着が挙げられる。このような方法によれば、隙間から試料表面を露出させ得るとともに、試料表面に凹凸があっても金属膜との密着性を高めることができる。従って、試料表面が露出した領域（すなわち電子が飛び出すための領域）と、金属膜が試料表面に密着した領域（すなわちチャージアップを抑制するための領域）とが併存できる。

そこで本実施例では、試料５すなわちＡｕストライプ品を作製し、ＸＡＦＳスペクトルのＴＥＹ測定を行った。図７に示されるように、試料５（グラフＧ１５）ではＸＡＦＳスペクトルを十分な精度で検出できており、吸収強度がピークとなるエネルギー値も、試料１のＸＡＦＳスペクトル（グラフＧ１０）の該エネルギー値（１９１ｅＶ，１９３ｅＶ，１９７ｅＶ，１９９ｅＶ，２０３ｅＶ，２０６ｅＶ，及び２１５ｅＶ）と完全に一致した。この結果は、金属膜に隙間を設けることにより電子の飛び出しが可能になったこと、及び金属膜を蒸着することによりチャージアップが効果的に抑制されたことを示している。

なお、試料１及び試料５のスペクトル形状を詳細に比較すると、１９１ｅＶのｓｐ２結合を反映したピーク強度が試料５において比較的強く検出され、また、１９３ｅＶ付近のスペクトル形状に若干の相違がある。特に、ｓｐ２結合を反映したピーク強度はＸ線の偏向性に敏感であり、結晶配向性を有する試料では該ピーク強度が顕著に変化する。本実施例において用いられたバルクＢＮ（ｈ−ＢＮ及びｔ−ＢＮの混合）は結晶配向性を有するので、Ｘ線の偏向性がＸＡＦＳスペクトルに大きく反映される。一方、バルクＢＮを粉末化した粉末ＢＮではその影響が打ち消される。この違いが、上述したバルクＢＮ及び粉末ＢＮのスペクトル形状に違いをもたらしたと考えられる。

（第２実施例）
続いて、試料表面におけるＸ線照射領域と金属膜との距離と、得られるＸＡＦＳスペクトル形状との関係について調べた結果について説明する。図８は、本実施例において用いられた試料１０の平面図であって、表面１０ａを示している。表面１０ａ上にはＡｕからなるストライプ状の金属膜２０が蒸着により形成されており、金属膜２０の短手方向におけるＸ線照射領域Ａ１の位置を４０μｍずつ変化させながらＴＥＹ測定を行った。なお、金属膜２０の短手方向の幅は０．５ｍｍであり、厚さは７０ｎｍであった。また、以下の説明において、Ｘ線照射領域とは、Ｘ線強度がピークの半値以上となる領域の２倍の範囲を指す。

図９は、上記の測定により得られた結果を示すグラフであって、縦軸は電流計１４（図１参照）により検出された電流量（単位：ｐＡ）を示し、横軸は金属膜２０の短手方向におけるＸ線照射領域Ａ１の位置（単位：ｍｍ）を示している。なお、このグラフの取得においては、Ｘ線エネルギーを２２５（ｅＶ）とした。

図９に示されるように、Ｘ線照射領域Ａ１の位置が金属膜２０と重なる場合（図中の範囲Ｄ１）には、電流量が顕著に増大した。なお、範囲Ｄ１の幅は４７０μｍであり、金属膜２０の短手方向の幅（５００μｍ）と概ね一致する。また、Ｘ線照射領域Ａ１の位置が金属膜２０から遠ざかるほど、電流量は減少した。

図１０は、本実施例により得られたＸＡＦＳスペクトルを示すグラフである。このＸＡＦＳスペクトルは、ｓｐ２結合を反映したピーク形状と、ｓｐ３結合を反映したピーク形状とを含む。図１１は、ｓｐ２結合を反映したピーク形状を拡大して示すグラフである。なお、図１０及び図１１において、グラフＧ２１は、図９の位置Ｄ１（すなわちＸ線照射領域Ａ１が金属膜２０に近い場合）におけるＸＡＦＳスペクトルを示す。また、グラフＧ２２は、図９の位置Ｄ２（Ｘ線照射領域Ａ１が金属膜２０から遠い場合）におけるＸＡＦＳスペクトルを示す。

図１０及び図１１を参照すると、Ｘ線照射領域Ａ１が金属膜２０に近いほど、ｓｐ２結合を反映したピーク強度、すなわち窒化ホウ素（ＢＮ）に起因するピーク強度が増大することがわかる。従って、Ｘ線照射領域Ａ１を金属膜２０に近づけることによって、ＴＥＹ測定をより正確に行うことができる。

本発明者は、Ｘ線照射領域Ａ１と金属膜２０との好適な位置関係について更に詳細に調べた。図１２は、Ｘ線照射領域Ａ１と金属膜２０との位置関係を表す平面図である。図中のＸ線照射領域Ａ１１は金属膜２０と完全に重なっており、Ｘ線照射領域Ａ１２はその半分だけ金属膜２０と重なっており、Ｘ線照射領域Ａ１３は金属膜２０の縁と接しており、Ｘ線照射領域Ａ１４は金属膜２０の縁から僅かに離れており、Ｘ線照射領域Ａ１５は金属膜２０の縁から大きく離れている。

図１３（ａ）〜図１３（ｃ）のそれぞれは、図１２に示されたＸ線照射領域Ａ１１〜Ａ１３それぞれのＸＡＦＳスペクトルを示す。また、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）のそれぞれは、図１２に示されたＸ線照射領域Ａ１４及びＡ１５それぞれのＸＡＦＳスペクトルを示す。先に述べたとおり、Ｘ線照射領域が金属膜２０に近いほど、窒化ホウ素（ＢＮ）に起因するピーク強度（ｓｐ２）が増大する。なお、図１２の照射領域Ａ１１においてもＸＡＦＳスペクトルが取得できているが、Ｘ線ビームの一部が無蒸着領域まで拡がっていることにより信号が取得できているものと考えられる。

ここで、ＴＥＹ測定において試料を流れる電流量の計算モデルについて説明する。図１５は、計算モデルを示す図である。図１５には、試料表面１０ａ及び金属膜２０が示されており、加えて、金属膜２０の短手方向におけるＸ線照射位置と、該位置において生じる電流量との関係を示すグラフＧ３０が示されている。この計算モデルでは、Ｘ線の強度プロファイルをガウス関数と仮定し、有効なＸＡＦＳ電流は金属膜２０から距離Ｘ（μｍ）の位置において生じるものとし、電流量はＸ線強度に比例するものとした。このとき、計測される電流量は、次の数式（１）によって表される。

数式（１）の右辺第一項は、Ｘ線が金属膜に吸収されて生じる電流量である。また、右辺第二項は、Ｘ線が試料表面に吸収されて生じる電流量である。μ₀は、金属膜２０の短手方向におけるＸ線強度のピーク位置である。αは、金属膜２０と被測定試料との励起効率の違いを補正する係数である。

図１６は、上記の計算モデルを用いてＸ線照射位置と吸収強度との関係を解析した結果を示すグラフである。なお、図中において、プロットＰ１は実測値を示しており、プロットＰ２は解析結果を示している。なお、上の数式（１）の定数αを０．４２とした。この解析の結果、Ｘは１５６μｍとなった。すなわち、この解析結果によって、金属膜２０の縁から例えば１５６μｍの範囲内であれば、Ｘ線の照射により生じた電流が、ＸＡＦＳ測定のために有効であることが実験的に示された。以下、このようにＸＡＦＳ測定のために有効な大きさの電流信号を取得できる領域を、有効信号取得領域と称する。

図１７は、Ｘ線が金属膜に吸収されて生じる電流と、Ｘ線が試料表面に吸収されて生じる電流とを分離して示すグラフである。図１７に示されるように、Ｘ線が金属膜に吸収されて生じる電流は、Ｘ線照射領域が金属膜から離れるほど小さくなる。一方、Ｘ線が試料表面に吸収されて生じる電流は、Ｘ線照射領域と金属膜との重なりが小さくなるほど大きくなり、Ｘ線照射領域と金属膜とが離れた後ではこれらの距離が長くなるほど小さくなる。

また、本実施例によれば、図２に示された金属膜２０の少なくとも一つの領域の縁と、Ｘ線照射領域の中心（すなわちピーク位置）との所定方向Ａにおける距離は、有効信号取得領域の幅よりも短いことが好ましく、一例では３０μｍ以下である。このように、Ｘ線照射領域と金属膜２０との距離が離れ過ぎず適切な範囲内であることにより、Ｘ線照射領域からの電流を金属膜２０を介して流れ易くすることができる。このような効果は、本実施形態において用いられた窒化ホウ素（ＢＮ）において特に顕著である。

（変形例）
図１８は、上記実施形態の一変形例に係る金属膜２４の形状を示す平面図である。この金属膜２４は、表面１０ａに沿った所定方向Ａに並ぶ二つの領域２４ａ及び２４ｂを少なくとも含む。これら二つの領域２４ａ及び２４ｂは、所定方向Ａにおいて互いに離間している。領域２４ａ及び２４ｂが互いに離間していることにより、領域２４ａ及び２４ｂの間には、表面１０ａが露出する隙間２６が設けられている。

本変形例では、互いに隣り合う領域２４ａ及び２４ｂのそれぞれと隙間２６との境界線が互いに傾斜している。これにより、互いに隣り合う領域の間隔（すなわち隙間の幅）が連続的に変化するので、試料の種類に応じた好適な隙間間隔を、一つの試料の表面において特定し易くすることができる。また、上記境界線が互いに交わることによって、その交点付近に極めて微細な隙間を生じさせることができるので、試料の種類に応じた好適な隙間間隔が微細であっても特定することができる。

本発明による試料測定方法は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では試料が窒化ホウ素（ＢＮ）である場合を例示したが、本発明に係る試料測定方法は、他の様々な絶縁体試料に対して適用可能である。また、試料表面に蒸着する金属は金（Ａｕ）若しくはＰｔ−Ｐｄ合金に限られるものではなく、例えばＣｕ等の、蒸着可能である導電性の様々な種類の金属或いは合金を用いることができる。また試料表面への金属膜形成方法としては、蒸着以外にも、流動性の高い金属或いは金属粒子含有ペーストを塗布すること、或いはこれらペースト状金属を試料と金属膜との接着層として用いた接着、も利用可能である。

１０…試料、１０ａ…表面、１２…配線、１４…電流計、１６…Ｘ線、１８…電子、１９…正電荷、２０，２４…金属膜、２０ａ〜２０ｄ，２４ａ，２４ｂ…領域、２２ａ〜２２ｃ，２６…隙間、１００…測定系、１０１…アンジュレータ、１０２…回折格子、１０３…出射スリット、１０４…集光ミラー、１０５…メッシュ材、１０６…電流計、１０７…絶縁性ホルダ、Ａ…所定方向（第１方向）、Ａ１…Ｘ線照射領域、Ａ１１〜Ａ１５…Ｘ線照射領域。

Claims (6)

1. Ｘ線吸収微細構造分析を用いて絶縁体試料の表面を測定する方法であって、
   前記表面に沿った第１方向に並ぶ二以上の領域を少なくとも含み、該二以上の領域間に隙間を有する導電性の金属膜を、前記表面に密着させて形成する第１ステップと、
   前記金属膜に電流計を接続する第２ステップと、
   前記表面にＸ線を照射し、前記金属膜を流れる電流の大きさを前記電流計によって測定する第３ステップと、
   を含む、試料測定方法。
2. 前記第３ステップにおいて、前記二以上の領域のうち少なくとも一つと、前記Ｘ線が照射される領域の中心との前記第１方向における距離が、ＸＡＦＳ信号を有効に取得できる領域の幅よりも短い、請求項１に記載の試料測定方法。
3. 前記第３ステップにおいて、前記二以上の領域のうち少なくとも一つと、前記Ｘ線が照射される領域の中心との前記第１方向における距離が３０μｍ以下である、請求項１または２に記載の試料測定方法。
4. 前記絶縁体試料が窒化ホウ素である、請求項３に記載の試料測定方法。
5. 前記金属膜が、白金（Ｐｔ）とパラジウム（Ｐｄ）との合金、及び金（Ａｕ）のうち少なくとも一方を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の試料測定方法。
6. 互いに隣り合う前記領域のそれぞれと前記隙間との境界線が互いに傾斜している、請求項１〜５のいずれか一項に記載の試料測定方法。

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