JPH06160314A

JPH06160314A - 表面分析法及びその装置

Info

Publication number: JPH06160314A
Application number: JP4316796A
Authority: JP
Inventors: Masaki Hasegawa; 正樹長谷川; Takeshi Ninomiya; 健二宮
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-11-26
Filing date: 1992-11-26
Publication date: 1994-06-07

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は，試料の元素あるいはその化学状態
分析を，高空間分解能で行える３次元分析装置を提供す
る。【構成】光学素子３により軟Ｘ線から真空紫外線をエ
ネルギーを変えて集光し，試料４面上の微小な領域から
の光電子信号強度の変化を検出器１０を用いて測定し，
光電子信号強度の変化から，最小自乗法を用いた逆変換
法を用いて計算機１１により深さ方向分布を求め，合わ
せて試料台７を移動し集光点を走査することにより，試
料４の構成元素（あるいはその化学結合状態）について
の３次元分布を得る。【効果】最小自乗法を利用した逆変換法を採用するこ
とにより，光電子信号強度の測定値に含まれるノイズ等
の誤差の影響を低減できるので，微弱な光電子信号強度
しか得られない，例えばマイクロビームを用いたＸＰ
Ｓ，ＵＰＳにおいても高精度な深さ方向分析ができ，高
い空間分解能で３次元分析が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は表面および界面の分析技
術に係わり，特に非破壊で高精度の深さ方向分析を微小
な領域で行い，特定の元素（あるいはその化学結合状
態）の３次元的な分布を得る表面分析方法及びその装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子の微細化，薄膜化に伴い，各
種薄膜の形成を微小な領域において制御することが求め
られている。このような制御には，各種薄膜の表面，界
面状態についての計測技術が不可欠であり，中でも微小
領域における元素や化学結合状態の高精度深さ方向分析
が強く求められている。

【０００３】以上のような要求に対し，ＸＰＳ（Ｘ線励
起光電子分光法）やＵＰＳ（真空紫外光電子分光法）を
用いた３次元かつ非破壊の表面分析方法が提案されてい
る（特開平２−１１４１５９）。この分析技術は，光学
素子を用いてＸ線あるいは真空紫外線のマイクロビーム
を生成し，微小部の分析を可能にする分析技術である。
また，深さ方向分析では，以下に詳説するように，試料
表面に入射する光のエネルギーを変えながら，これに同
期して特定の結合エネルギーに対応する放出電子のみ検
出し，その出力信号に積分変換を施すことにより，目的
とする元素，あるいは特定の化学結合状態を持つ元素の
深さ方向分布を得る，という方法がとられている。

【０００４】特開平２−１１４１５９号公報に記載のよ
うに，ＸＰＳやＵＰＳでは，結合エネルギーをＥ_Bとし
て，エネルギー分析後の検出器からの出力信号Ｉは，試
料表面への入射光エネルギーをＥとして，

【０００５】

【数１】

【０００６】と表される。ここで，ｘは試料表面から試
料内部に向けて図った深さ，θは電子の射出方向を表す
角度である。また，Ｋ，ｎ，σ，ｆ，λはそれぞれ定
数，試料内での元素密度，元素の光イオン化断面積，入
射光強度，および元素から射出された電子の試料内部で
の脱出深さ（平均自由行程）を表す。但し，元素の分布
が面方向に一様であると仮定し，また入射光の試料中の
減衰距離は脱出深さに比べ充分長いので，入射光強度の
深さ方向依存性は無視されている。

【０００７】数１は，

【０００８】

【数２】

【０００９】と書き直すことができる。ここで

【００１０】

【数３】

【００１１】である。数３においてλはＥ−Ｅ_Bの関数
として，

【００１２】

【数４】

【００１３】と与えられることが知られており，係数
Ａ，Ｂの値が多くの脱出深さの測定結果を総合して求め
られている（ジー，デンチ，サーフェイス・アンド・イ
ンターフェイス・アナリシス，第１巻２項（１９８６
年）。ＳｅａｈａｎｄＤｅｎｃｈ，Ｓｕｒｆａｃｅ
ａｎｄＩｎｔｅｒｆａｃｅＡｎａｌｙｓｉｓ１
ｐ２（１９８６））。すなわち，数３，数４に従え
ば，入射光のエネルギーＥを変化させることにより，ｐ
を変化させることができる。

【００１４】また，Ｉ（Ｅ）は測定値（検出器からの出
力信号）であり，ｆ（Ｅ）は測定可能である。σ（Ｅ）
については詳細なデータが存在する（イェー，リンダ
ウ，アトミック・データ・アンド・ニュークリア・デー
タ・テーブルズ，第３２巻１〜１５５項（１９８５
年）。Ｊ．Ｊ．ＹｅｈａｎｄＩ．Ｌｉｎｄａｕ，Ａ
ｔｏｍｉｃｄａｔａａｎｄｎｕｃｌｅａｒｄａ
ｔａｔａｂｌｅｓ３２ｐｐ１−１５５（１９８
５））。

【００１５】以上の事実から，数２において，入射光の
エネルギーを変化させることによりｐの関数としてＧ
（ｐ）の測定値を得ることができる。数２は，物質の深
さ方向分布ｎ（ｘ）のラプラス変換がＧ（ｐ）となって
いることを示しており，上記公報においては，これを

【００１６】

【数５】

【００１７】にもとづいて逆変換することにより注目す
る元素（あるいはその化学結合状態）の深さ方向分布を
得ている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】上記の深さ方向分析で
行われる積分変換（数５）では，検出された信号を多数
回微分することにより深さ方向分布を得る。しかしなが
ら，検出される信号にはノイズの混入が不可避であり，
多数回の微分はノイズの増幅を起こす。したがって，検
出信号には非常に大きいＳ／Ｎ比が要求され，（得られ
る信号強度が小さくなると予測される）微小領域の深さ
方向分析には適さない。本発明の目的は，ノイズの影響
の少ない逆変換法を用いて，高精度の深さ方向分析を可
能にすることにより３次元分析を行う方法を提供するこ
とにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】微弱な光電子信号強度の
光電子検出角度に対する変化，あるいは入射光のエネル
ギーに対する変化から，微小な領域における深さ方向分
布を求めるため，最小自乗法を利用した逆変換法を行う
演算装置を設置した。

【００２０】

【作用】数５のような逆変換法は上述のように高次の微
分を行うので誤差の増幅を招き，実際の分析に適用する
ことは難しい。そこで，数２を逆変換し深さ方向分布を
得る方法として，最小自乗法を利用した逆変換法を採用
した。この最小自乗法を利用した逆変換法は既知である
が，Ｘ線マイクロビームの生成手段と組み合わせて微小
領域の深さ方向分析を実現した例は皆無である。また，
実際にマイクロビームにより計測された微弱な信号強度
にたいして用いる場合の有効性は確認されていなかっ
た。

【００２１】まず，逆変換法の原理を以下に説明する。
（バトラー，リーズ，ドーソン，エス・アイ・エー・エ
ムジャーナル・オブ・ニューメリカル・アナリシス，
第１３巻，３８１項，１９８１年Ｊ．Ｐ．Ｂｕｔｌｅ
ｒ，Ｊ．Ａ．Ｒｅｅｄｓ，Ｓ．Ｖ．Ｄａｗｓｏｎ，ＳＩ
ＡＭＪ．Ｎｕｍｅｒ．Ａｎａｌ．１３，ｐ３８１（１
９８１））Ｎ個のｐの値ｐ_i（ｉ＝１〜Ｎ）に対する測定値Ｇ
（ｐ_i）が得られているとする。ｐ_iは入射光のエネルギ
ーを変化させるか，あるいは，検出角度θを変えて変化
させる。これらのデータをもとに，深さ方向分布ｎ
（ｘ）の近似解を，関数

【００２２】

【数６】

【００２３】を最小にする関数ｎ_a（ｘ）として求め
る。ここでαは検出信号に含まれる誤差の影響を低減す
るためのパラメータである。また，積分区間ｈは，ｎ_a
（ｘ）≧０をみたす領域である。αの値として，できう
るかぎり小さい値を採用したときのｎ_a（ｘ）が求める
べき深さ方向分布ｎ（ｘ）となる。このような逆変換法
を用いることにより，検出信号に含まれるノイズなどの
誤差の影響を少なくすることができ，Ｓ／Ｎの悪いデー
タからでも簡便に深さ方向分布を求めることができる。
実際に本計算方法を適用したところ，十分な精度で深さ
方向分布が得られることが分かった。

【００２４】上述の深さ方向分布計算法と，光学素子に
より生成された軟Ｘ線から真空紫外線のマイクロビーム
とを組み合わせることにより，３次元の状態分析を行う
ことができる。すなわち，試料面上に軟Ｘ線から真空紫
外線領域の光を集光し，微小な領域においてのみ光電子
を発生させ，この光電子信号強度の入射光のエネルギー
に対する変化，あるいは検出角度に対する変化を測定
し，上述の計算法により注目する元素あるいはその化学
状態の深さ方向分布を求める。このような手段によっ
て，マイクロビームのビーム径によって決定される試料
面上のある微小な分析点における深さ方向の情報が得ら
れ，マイクロビームをこの試料面上で走査しながら深さ
方向分布を求めて行くことにより，注目する元素あるい
はその化学状態の３次元分布を容易に得ることができ
る。

【００２５】また，軟Ｘ線から真空紫外線のマイクロビ
ーム生成のための光学素子としては，ウォルター型反射
鏡やシュヴァルツシルト型反射鏡などの反射型光学素
子，またゾーンプレート等の回折型光学素子，あるいは
屈折型光学素子などが挙げられる。本発明では，最小
自乗法を利用した逆変換法を用いているため，上記の従
来法に較べ容易にノイズの影響なく深さ方向分布を得る
ことができる。この結果，Ｘ線マイクロビームと組み合
わせることにより，注目する元素あるいはその化学状態
の３次元分布を得ることができる。

【００２６】

【実施例】以下，本発明の一実施例を図を用いて説明す
る。

【００２７】＜実施例１＞図１に，入射光のエネルギー
を変えることにより深さ方向分析を行う場合の，分析装
置の構成例を示す。

【００２８】光源１から発せられた軟Ｘ線から真空紫外
線領域の光は，分光器２によって，所定のエネルギーを
もつように分光され，光学素子３を用いて試料４の表面
上に集光されている。分光器２はコントローラ５により
制御されている。試料４は，集光点の位置を試料面上で
走査できるような移動機構６を備えた試料台７の上に設
置される。移動機構６はコントローラ８により制御され
ている。試料４より放出される光電子は，コントローラ
９によって制御された検出器１０を用いて検出される。

【００２９】３次元分析を行うには，まず，試料台７を
移動機構６により操作し，光学素子３の集光点まで試料
面上の分析点を移動させる。次に，コントローラ５によ
り分光器を操作し，入射光のエネルギーを決め，試料に
所定のエネルギーの光を入射させる。注目する元素（あ
るいはその化学状態）に対応する光電子を検出器１０を
用いて，検出する。コントローラ５，コントローラ９と
を連動することにより，この操作を異なる入射光のエネ
ルギーに対して行い，異なる入射光のエネルギーに対す
る光電子信号強度のデータを計算機１１に取り込む。コ
ントローラ５および９の制御を計算機１１で行ってもよ
い。得られたデータをもとに，計算機１１により，最小
自乗法を用いた逆変換を用いて深さ方向分布を求める。

【００３０】移動機構６を用いて試料を微小移動させる
ことにより，試料面上の特定領域を集光ビームで走査し
ながら上述の測定を行えば，この走査領域内における，
試料４の構成元素（あるいはその化学状態）の３次元的
な分布を得ることができる。このデータを計算機１１に
より，必要ならば画像処理をし，表示装置１２に出力す
る。

【００３１】本実施例によれば，深さ方向分析におい
て，光電子信号強度の放出角度依存性を検出する必要が
ないため，検出器１０の光電子取り込み立体角を大きく
することができるので，入射光を集光することにより光
電子信号強度が低下しても，上述の３次元分析が可能で
ある。

【００３２】＜実施例２＞図２に，放出される光電子の
検出角度を変えることにより３次元分析を行う場合の装
置構成の例を示す。

【００３３】光源１から発せられた軟Ｘ線から真空紫外
線領域の光は，分光器２によって，所定のエネルギーを
もつように分光され，光学素子３を用いて試料４の表面
上に集光されている。分光器２はコントローラ５により
制御されている。光源１が単色の場合は，分光器２を省
略しても良い。試料４は，試料面上での集光点の位置を
走査できるように，移動機構６を備えた試料台７の上に
設置される。移動機構６はコントローラ８により制御さ
れている。試料４より放出される光電子は，コントロー
ラ９によって制御された検出器１０により検出される。
検出器１０は移動機構１３により集光点を中心として回
転する。移動機構１３はコントローラ１４により制御さ
れている。

【００３４】３次元分析を行うには，まず，試料台７を
移動機構６により操作し，光学素子３の集光点まで試料
面上の分析点を移動させる。次に，移動機構１３により
集光点を中心に，入射光の方向に対する検出器１０の方
向を変化させ（図中矢印），注目する元素（あるいはそ
の化学状態）に対応する光電子を検出器１０を用いて検
出する。コントローラ１４，コントローラ９とを連動す
ることにより，この操作を異なる検出角度に対して行
い，異なる検出角度に対する光電子信号強度のデータを
計算機１１に取り込む。コントローラ１４および９の制
御を計算機１１で行ってもよい。得られたデータをもと
に，計算機１１により，最小自乗法を用いた。逆変換法
を用いて深さ方向分布が求められる。

【００３５】移動機構６を用いて試料を微小移動させる
ことにより，試料面上の特定領域を集光ビームで走査し
ながら上述の測定を行えば，この走査領域内における，
試料４の構成元素（あるいはその化学状態）の３次元的
な分布を得ることができる。このデータを計算機１１に
より，必要ならば画像処理をし，表示装置１２に出力す
る。

【００３６】本実施例によれば，単色の光源を用いるこ
とができるので，実験室レベルの装置を用いて３次元分
析が可能である。

【００３７】＜実施例３＞図３に，放出される光電子の
検出角度を変えることにより３次元分析を行う場合の装
置構成の例を示す。

【００３８】光源１から発せられた軟Ｘ線から真空紫外
線領域の光は，分光器２によって，所定のエネルギーを
もつように分光され，光学素子３を用いて試料４の表面
上に集光されている。分光器２はコントローラ５により
制御されている。光源１が単色の場合は，分光器２を省
略しても良い。試料４は，試料面上での集光点の位置を
走査でき，かつ，光の入射方向に対する試料面法線の角
度を変化させることができるような，移動機構１５を備
えた試料台７の上に設置される。移動機構１５はコント
ローラ１６により制御されている。試料４より放出され
る光電子は，コントローラ９によって制御された検出器
１０により検出される。

【００３９】３次元分析を行うには，まず，試料台７を
移動機構１５により操作し，光学素子３の集光点まで試
料面上の分析点を移動させる。次に，移動機構１５によ
り集光点を中心に入射光の方向に対する試料面法線の方
向を変化させる（すなわち，集光点を中心に試料４を回
転させる）。注目する元素（あるいはその化学状態）に
対応する光電子を検出器１０を用いて検出する。コント
ローラ１６，コントローラ９とを連動することにより，
この操作を異なる検出角度に対して行い，異なる検出角
度に対する光電子信号強度のデータを計算機１１に取り
込む。コントローラ１６および９の制御を計算機１１で
行ってもよい。得られたデータをもとに，計算機１１に
より，最小自乗法を用いた逆変換法を用いて深さ方向分
布が求められる。

【００４０】移動機構６を用いて試料を微小移動させる
ことにより，試料面上の特定領域を集光ビームで走査し
ながら上述の測定を行えば，この走査領域内における，
試料４の構成元素（あるいはその化学状態）の３次元的
な分布を得ることができる。このデータを計算機１１に
より，必要ならば画像処理をし，表示装置１２に出力す
る。

【００４１】本実施例によれば，単色の光源を用いるこ
とができるので，実験室レベルの装置を用いて３次元分
析が可能である。また，装置構成上の制約により，検出
器自体を移動させることが困難であっても，３次元分析
が可能である。

【００４２】＜実施例４＞図４に，入射光のエネルギー
を変えることにより深さ方向分析を行う場合の，分析装
置の構成例を示す。

【００４３】光源１から発せられた軟Ｘ線から真空紫外
線領域の光は，分光器２によって，所定のエネルギーを
もつように分光され，光学素子３を用いて試料４の表面
上に集光されている。分光器２はコントローラ５により
制御されている。試料４は，集光点の位置を試料面上で
走査できるような移動機構６を備えた試料台７の上に設
置される。移動機構６はコントローラ８により制御され
ている。試料４より放出される光電子は，コントローラ
９によって制御された検出器１０を用いて検出される。

【００４４】３次元分析を行うには，まず，試料台７を
移動機構６により操作し，光学素子３の集光点まで試料
面上の分析点を移動させる。次に，コントローラ５によ
り分光器を操作し，入射光のエネルギーを決め，試料に
所定のエネルギーの光を入射させる。移動機構６を用い
て試料を微小移動させることにより，試料面上の特定領
域を集光ビームで走査しながら，各特定領域における注
目する元素（あるいはその化学状態）に対応する光電子
を検出器１０を用いて検出し，記憶装置１７に検出信号
を保存する。上述の測定をコントローラ５を操作しなが
ら，異なる入射光のエネルギーに対して繰返し行う。コ
ントローラ５，８および９，および記憶装置１７の制御
を計算機１１で行ってもよい。記憶装置１７に保存され
たデータをもとに，計算機１１により最小自乗法を用い
た逆変換を用いて各特定領域における注目する元素（あ
るいはその化学状態）の深さ方向分布を求め，試料４の
構成元素（あるいはその化学状態）の３次元的な分布を
得る。必要ならば画像処理をし，表示装置１２に出力す
る。

【００４５】本実施例によれば，分光器２を操作する回
数を少なくでき，分析時間を短縮することができる。

【００４６】＜実施例５＞図５に，放出される光電子の
検出角度を変えることにより３次元分析を行う場合の装
置構成の例を示す。

【００４７】光源１から発せられた軟Ｘ線から真空紫外
線領域の光は，分光器２によって，所定のエネルギーを
もつように分光され，光学素子３を用いて試料４の表面
上に集光されている。分光器２はコントローラ５により
制御されている。分光器２は，光源１が単色の場合は省
略しても良い。試料４は，試料面上での集光点の位置を
走査できるように，移動機構６を備えた試料台７の上に
設置される。移動機構６はコントローラ８により制御さ
れている。試料４より放出される光電子は，コントロー
ラ９によって制御された検出器１０により検出される。
検出器１０は移動機構１３により集光点を中心として回
転する。移動機構１３はコントローラ１４により制御さ
れている。

【００４８】３次元分析を行うには，まず，試料台７を
移動機構６により操作し，光学素子３の集光点まで試料
面上の分析点を移動させる。移動機構６を用いて試料を
微小移動させることにより，試料面上の特定領域を集光
ビームで走査しながら，各特定領域における注目する元
素（あるいはその化学状態）に対応する光電子を検出器
１０を用いて検出し，記憶装置１７に検出信号を保存す
る。上述の測定を，移動機構１３により集光点を中心に
入射光の方向に対する検出器１０の方向を変化させて
（図中矢印），繰返し行う。コントローラ５，８，９お
よび１４，および記憶装置１７の制御を計算機１１で行
ってもよい。記憶装置１７に保存されたデータをもと
に，計算機１１により最小自乗法を用いた逆変換を用い
て各特定領域における注目する元素（あるいはその化学
状態）の深さ方向分布を求め，試料４の構成元素（ある
いはその化学状態）の３次元的な分布を得る。必要なら
ば画像処理をし，表示装置１２に出力する。

【００４９】本実施例によれば，検出器１０の移動機構
１３を操作する回数を少なくでき，分析時間を短縮する
ことができる。

【００５０】＜実施例６＞これまでの実施例では，集光
ビームで試料表面を走査する手段として，試料を移動さ
せていた。図６に，反射鏡を設置することにより，試料
表面上の集光点位置を変化させることでビーム走査を行
う一実施例を示す。

【００５１】光源１から発せられた軟Ｘ線から真空紫外
線領域の光は，分光器２によって，所定のエネルギーを
もつように分光され，光学素子３を用いて試料４の表面
上に集光されている。分光器２はコントローラ５により
制御されている。試料４は，試料台７の上に設置されて
いる。試料４より放出される光電子は，コントローラ９
によって制御された検出器１０により検出される。

【００５２】光学素子３と試料４との間には，反射鏡１
８が設置されている。反射鏡１８はコントローラ１９に
よって制御される移動機構２０によって回転角の変化や
平行移動させることができる。

【００５３】３次元分析を行うには，まず，分光器２よ
り所定のエネルギーに単色化された光を，光学素子３を
用いて，反射鏡１８に一度反射させた後，試料４上に集
光する。注目する元素（あるいはその化学状態）に対応
する光電子を，検出器１０を用いて検出する。コントロ
ーラ５，コントローラ９とを連動することにより，この
操作を異なる入射光のエネルギーに対して行い，異なる
入射光のエネルギーに対する光電子信号強度のデータを
計算機１１に取り込む。コントローラ５および９の制御
を計算機１１で行ってもよい。得られたデータをもと
に，計算機１１により，最小自乗法を用いた逆変換法を
用いて深さ方向分布が求められる。

【００５４】移動機構２０を用いて反射鏡１８を調節
し，集光点を試料４上の特定領域で走査しながら，上述
の測定を行えば，この走査領域における，試料４の構成
元素（あるいはその化学状態）の３次元的な分布を得る
ことができる。この分布を計算機１１により必要ならば
画像処理をし，表示装置１２に出力する。

【００５５】本実施例によれば，装置構成上の制約によ
り，試料を移動させることが困難であっても，３次元分
析が可能である。

【００５６】＜実施例７＞本実施例において，図７およ
び図８に最小自乗法を用いた本逆変換法を適用した深さ
方向分析の例を示す。入射Ｘ線の大きさは１５ｍｍ×１
ｍｍであったが，エネルギーアナライザーの感度が弱
く，得られた光電子信号強度は微弱なものであった。

【００５７】図７は，Ｓｅで表面を保護されたＧａＡｓ
試料（Ｓｅ／ＧａＡｓ）のＳｅとＡｓとの深さ方向分布
を存在比で示した図である。入射Ｘ線のエネルギーを，
６０ｅＶから８５ｅＶまで変化させることにより，光電
子の脱出深さを０．４５３ｎｍから０．６７５ｎｍまで
変化させた。

【００５８】図８は，薄いシリコン酸化膜（ＳｉＯ₂）
試料（ＳｉＯ₂／Ｓｉ）の，ＳｉＯ₂と酸化されていない
シリコン（Ｓｉ）との深さ方向分布を存在比で示した図
である。入射Ｘ線のエネルギーを１１４ｅＶから１４９
ｅＶまで変化させ，光電子の脱出深さを０．４３３ｎｍ
から１．４４９ｎｍまで変化させた。

【００５９】本実施例のように，微弱な光電子信号強度
しか得られない場合にたいして，最小自乗法を用いた本
逆変換法を用いることにより，深さ方向分布を得ること
ができる。

【００６０】以上，いくつかの実施例を述べた。ここに
述べた実施例の組合せも本発明に含まれるものとする。

【００６１】

【発明の効果】軟Ｘ線から真空紫外線を光学素子を用い
て集光し，かつ，検出される光電子信号強度の光電子放
出角度に対する変化，あるいは入射光のエネルギーに対
する変化のデータを，測定値に含まれるノイズ等の誤差
の影響を低減できる最小自乗法を利用した逆変換法を用
いて解析することにより，微小な領域における深さ方向
分布を高精度に得ることができるので，構成元素あるい
はその化学状態を高い空間分解能で３次元的に分析する
ことが可能になる。また，入射光を集光しない場合にお
いても，入射光強度の十分な強度が期待できない場合，
あるいは，光電子の検出器に十分な感度を期待できない
場合など，光電子信号強度が微弱な場合において本逆変
換法は一般的に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置構成を示す図である。

【図２】本発明の装置構成を示す図である。

【図３】本発明の装置構成を示す図である。

【図４】本発明の装置構成を示す図である。

【図５】本発明の装置構成を示す図である。

【図６】本発明の装置構成を示す図である。

【図７】最小自乗法を用いた深さ方向分析を示す図（Ｓ
ｅ／ＧａＡｓ）。

【図８】最小自乗法を用いた深さ方向分析を示す図（Ｓ
ｉＯ₂／Ｓｉ）。

【符号の説明】

１…光源，２…分光器，３…光学素子，４…試料，５…
コントローラ，６…移動機構，７…試料台，８…コント
ローラ，９…コントローラ，１０…検出器，１１…計算
機，１２…表示装置，１３…移動機構，１４…コントロ
ーラ，１５…移動機構，１６…コントローラ，１７…記
憶装置，１８…反射鏡，１９…コントローラ，２０…移
動機構。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光学素子により集光された軟Ｘ線から真空
紫外線の照射により試料面から放出される電子を観測す
る表面分析方法において，入射させる軟Ｘ線から真空紫
外線のエネルギーを変化させながら，その変化と同期し
て特定の結合エネルギーに対応する放出電子のみを検出
し，検出信号を最小自乗法を利用して逆変換することに
より，照射領域における特定の元素あるいはその化学状
態の深さ方向分布を得ながら，この入射光集光点を試料
面上で走査することにより，元素あるいはその化学状態
の３次元分布を得る表面分析法。
【請求項２】光学素子により集光された軟Ｘ線から真空
紫外線の照射により試料面から放出される電子を観測す
る表面分析方法において，放出電子の検出角度を変化さ
せながら，その変化と同期して特定の結合エネルギーに
対応する放出電子のみを検出し，検出信号を最小自乗法
を利用して逆変換することにより，微小集光点における
特定の元素あるいはその化学状態の深さ方向分布を得な
がら，この入射光集光点を試料面上で走査することによ
り，元素あるいはその化学状態の３次元分布を得る表面
分析法。
【請求項３】光学素子により集光された軟Ｘ線から真空
紫外線の照射により試料面から放出される電子を観測す
る表面分析方法において，入射光集光点を試料面上で走
査しながら特定の結合エネルギーに対応する放出電子の
みを検出し，この操作を異なるエネルギーの入射光に対
し繰返し行い，試料表面上の各点について得られた検出
信号を最小自乗法を利用して逆変換することにより，各
点における特定の元素あるいはその化学状態の深さ方向
分布を得て，元素あるいはその化学状態の３次元分布を
得る表面分析法。
【請求項４】光学素子により集光された軟Ｘ線から真空
紫外線の照射により試料面から放出される電子を観測す
る表面分析方法において，入射光集光点を試料面上で走
査しながら特定の結合エネルギーに対応する放出電子の
みを検出し，この操作を放出電子の異なる検出角度に対
し繰返し行い，試料表面上の各点について得られた検出
信号を最小自乗法を利用して逆変換することにより，各
点における特定の元素あるいはその化学状態の深さ方向
分布を得て，元素あるいはその化学状態の３次元分布を
得る表面分析法。
【請求項５】試料を光の入射方向に対して傾けることに
より，放出電子の検出角度を変化させる，第２項及び第
４項記載の表面分析法。
【請求項６】放出電子の検出器を，試料面上の光の入射
点に対して回転することにより放出電子の検出角度を変
化させる，第２項及び第４項記載の表面分析法。
【請求項７】入射光集光点を試料面上で走査する方法
が，光の入射点にたいして試料全体を移動させることに
よる第１項から第６項記載の表面分析法。
【請求項８】入射光集光点を試料面上で走査する方法
が，反射鏡を用いて光の入射点を移動させることによっ
て行われる第１項から第６項記載の表面分析法。
【請求項９】上記光学素子が反射型光学素子である，第
１項から第８項記載の表面分析法。
【請求項１０】上記光学素子が回折型光学素子である，
第１項から第８項記載の表面分析法。
【請求項１１】上記光学素子が屈折型光学素子である，
第１項から第８項記載の表面分析法。
【請求項１２】軟Ｘ線から真空紫外線を試料面に集光す
る手段と，入射させる軟Ｘ線から真空紫外線のエネルギ
ーを変化させる手段と，この変化と同期して特定の結合
エネルギーに対応する放出電子のみを検出する手段と，
検出信号を最小自乗法を利用して逆変換する手段と，入
射光集光点を試料面上で走査する手段とを備えた，特定
の元素あるいはその化学状態の３次元分布を得る表面分
析装置。
【請求項１３】軟Ｘ線から真空紫外線を試料面に集光す
る手段と，放出電子の検出角度を変化させる手段と，こ
の変化と同期して特定の結合エネルギーに対応する放出
電子のみを検出する手段と，検出信号を最小自乗法を利
用して逆変換する手段と，入射光集光点を試料面上で走
査する手段とを備えた，特定の元素あるいはその化学状
態の深さ方向分布を得る表面分析装置。
【請求項１４】軟Ｘ線から真空紫外線を試料面に集光す
る手段と，入射光集光点を試料面上で走査する手段と，
特定の結合エネルギーに対応する放出電子のみを検出す
る手段と，入射させる軟Ｘ線から真空紫外線のエネルギ
ーを変化させる手段と，試料面上の各点における検出信
号を記憶する手段と，試料面上の各点における検出信号
を最小自乗法を利用して逆変換する手段とを備えた，特
定の元素あるいはその化学状態の３次元分布を得る表面
分析装置。
【請求項１５】軟Ｘ線から真空紫外線を試料面に集光す
る手段と，入射光集光点を試料面上で走査する手段と，
特定の結合エネルギーに対応する放出電子のみを検出す
る手段と，放出電子の検出角度を変化させる手段と，試
料面上の各点における検出信号を記憶する手段と，試料
面上の各点における検出信号を最小自乗法を利用して逆
変換する手段とを備えた，特定の元素あるいはその化学
状態の３次元分布を得る表面分析装置。
【請求項１６】放出電子の検出角度を変化させる手段
が，試料を光の入射方向に対して傾けることによる，第
１３項及び第１５項記載の表面分析装置。
【請求項１７】放出電子の検出角度を変化させる手段
が，放出電子の検出器を試料面上の光の入射点に対して
回転することによる，第１３項及び第１５項記載の表面
分析装置。
【請求項１８】入射光集光点を試料面上で走査する手段
が，光の入射点にたいして試料全体を移動させる手段に
よる第１２項から第１７項記載の表面分析装置。
【請求項１９】入射光集光点を試料面上で走査する手段
が，反射鏡を用いて光の入射点を移動させる手段による
第１２項から第１７項記載の表面分析装置。
【請求項２０】軟Ｘ線から真空紫外線を試料面に集光す
る手段が，反射型光学素子である，第１２項から第１９
項記載の表面分析装置。
【請求項２１】軟Ｘ線から真空紫外線を試料面に集光す
る手段が，回折型光学素子である，第１２項から第１９
項記載の表面分析装置。
【請求項２２】軟Ｘ線から真空紫外線を試料面に集光す
る手段が，屈折型光学素子である，第１２項から第１９
項記載の表面分析装置。