JP2002116163A - Spectrum peak position correcting method for surface analyzing instrument - Google Patents

Spectrum peak position correcting method for surface analyzing instrument

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JP2002116163A
JP2002116163A JP2000305599A JP2000305599A JP2002116163A JP 2002116163 A JP2002116163 A JP 2002116163A JP 2000305599 A JP2000305599 A JP 2000305599A JP 2000305599 A JP2000305599 A JP 2000305599A JP 2002116163 A JP2002116163 A JP 2002116163A
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spectrum
sample
peak
peak position
upper layer
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JP2000305599A
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Japanese (ja)
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Toyohiko Tazawa
豊彦 田澤
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Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spectrum peak position correcting method for a surface analyzing instrument, requiring no installation of charge removing mechanism nor specimen treatment such as vapor deposition of a reference substance for a correction reference. SOLUTION: This spectrum peak position correcting method is used for a surface analyzing instrument for analyzing the chemical conditions of elements in a sample by detecting the positions of peaks in an energy spectrum in the depth direction of the specimen obtained by irradiating the surface of the sample with X rays or electron beam while etching it. The position of a peak in the energy spectrum of an element to be analyzed existing in the upper layer part of the sample is corrected based on the amount of shifts of the peak positions due to a charge in the energy spectrum of elements constituting a substrate part at the interface area of the substrate part in contact with the upper layer part where the element to be analyzed exists.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、電子線又はX線
を励起源として光電子やオージェ電子を測定対象とする
光電子分光装置又はオージェ電子分光装置などの表面分
析装置におけるエネルギースペクトルのピーク位置の補
正方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a correction of a peak position of an energy spectrum in a surface analyzer such as a photoelectron spectrometer or an Auger electron spectrometer which measures photoelectrons or Auger electrons using an electron beam or X-ray as an excitation source. About the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子線又はX線を励起源として光電子や
オージェ電子を測定対象とする光電子分光装置やオージ
ェ電子分光装置などの表面分析装置においては、測定さ
れたエネルギースペクトルピークに基づいて試料の構成
元素を検出するようになっているが、元素の化学結合状
態が変化すると、ピーク位置やピーク形状が変化する。
したがって、ピーク位置のシフトを観測することにより
元素の化学結合状態を判定することができる。
2. Description of the Related Art In a surface analyzer such as a photoelectron spectrometer or an Auger electron spectrometer which measures photoelectrons or Auger electrons using an electron beam or X-ray as an excitation source, a sample is measured based on a measured energy spectrum peak. The constituent elements are detected, but when the chemical bonding state of the elements changes, the peak position and the peak shape change.
Therefore, the state of the chemical bond of the element can be determined by observing the shift of the peak position.

【0003】従来、このようにして元素の化学結合状態
を判定するには、予め測定されている文献値を参照し、
合致した文献値により目的とする分析対象元素の化学結
合状態を判定するようにしている。
Conventionally, in order to determine the chemical bonding state of elements in this way, reference is made to literature values measured in advance,
The chemical bond state of the target element to be analyzed is determined based on the matched literature values.

【0004】しかしながら、このように文献値を参照し
て化学結合状態を判定する場合には、エネルギースペク
トルのピーク位置は試料測定中の帯電により変動するの
で、その文献値が求められた際の測定方法や試料の前処
理が適切であったか否かを検証する必要があり、また文
献値を求める際に使用された測定装置のエネルギーアナ
ライザが正しく較正されていたかを検証する必要があ
る。
However, when the state of the chemical bond is determined with reference to the literature value as described above, the peak position of the energy spectrum fluctuates due to the electrification during the measurement of the sample. It is necessary to verify whether the method and sample pretreatment were appropriate, and to verify that the energy analyzer of the measuring device used to determine the literature values was correctly calibrated.

【0005】このような検証を必要とするという問題点
を解消するために、従来は帯電中和状態を監視しながら
目的元素のスペクトルを測定するようにしたり、被測定
試料上にピーク位置を補正するために基準として使用す
る参照物質を蒸着するなどの手法が用いられている。
In order to solve the problem of necessity of such verification, conventionally, the spectrum of the target element is measured while monitoring the neutralization state of the charge, or the peak position is corrected on the sample to be measured. For this purpose, a technique such as vapor deposition of a reference substance used as a reference is used.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に帯電中和機構を有する表面分析装置を用いる場合に
は、測定中にスペクトル波形を監視するなどして、帯電
中和作用が正しく行われているかを常時モニターしなけ
ればならない。また、補正基準となる参照物質を蒸着し
ておく手法の場合には、特別な試料処理を必要とするば
かりでなく、深さ方向の分析の進行にしたがって、蒸着
された参照物質がイオンエッチングによって消失してし
まうので、深さ方向の分析におけるスペクトルピークの
補正は行えなくなってしまうという問題点がある。
When a surface analyzer having a charge neutralizing mechanism as described above is used, the charge neutralizing action can be properly performed by monitoring a spectrum waveform during measurement. Must be monitored at all times. In addition, in the case of a method in which a reference material serving as a correction reference is deposited, not only special sample processing is required, but also the deposited reference material is ion-etched as the analysis in the depth direction progresses. There is a problem that the spectrum peak cannot be corrected in the analysis in the depth direction since the spectrum peak disappears.

【0007】本発明は、従来の表面分析装置における上
記問題点を解消するためになされたもので、帯電中和機
構を設けたり、あるいは補正基準用の参照物質の蒸着な
どの特別な試料処理を必要としない、表面分析装置にお
けるスペクトルピーク位置の補正方法を提供することを
目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in the conventional surface analysis apparatus, and is provided with a charge neutralization mechanism or special sample processing such as deposition of a reference substance for correction reference. An object of the present invention is to provide a method of correcting a spectral peak position in a surface analyzer that is not required.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項1に係る発明は、試料表面をエッチングしな
がらX線又は電子線を照射して得られる試料の深さ方向
のエネルギースペクトルのピーク位置を検出して、試料
の元素の化学状態を分析する表面分析装置におけるスペ
クトルピーク位置の補正方法において、分析対象元素が
存在する試料上層部と接する基板部の界面領域の基板部
を構成する元素のエネルギースペクトルのピーク位置の
帯電によるシフト量に基づいて、上層部に存在する分析
対象元素のエネルギースペクトルのピーク位置を補正す
ることを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is directed to an energy spectrum in a depth direction of a sample obtained by irradiating an X-ray or an electron beam while etching the surface of the sample. In a method of correcting a spectrum peak position in a surface analyzer for detecting a peak position of a sample and analyzing a chemical state of an element of a sample, a substrate portion in an interface region of a substrate portion in contact with a sample upper layer portion in which an element to be analyzed exists is formed. The peak position of the energy spectrum of the element to be analyzed existing in the upper layer is corrected based on the shift amount of the peak position of the energy spectrum of the element to be charged due to charging.

【0009】絶縁物層を上層部に有する被測定試料に対
して深さ方向分析を行う際に、特に被測定試料の上層部
に存在する分析対象元素が基板部を構成する元素と異な
り、また基板部が導電性を有する場合には、上層部と基
板部の界面領域から観測される基板部を構成する元素の
スペクトルピークの帯電によるピークシフト量を利用し
て、上層部で測定される目的元素の帯電によるピークシ
フト量を見積もることが可能である。したがって、この
ような試料においては、上記請求項1に係る発明で示し
たように、基板部から観測される元素のスペクトルピー
クの帯電によるシフト量に基づいて、上層部に存在する
目的元素のエネルギースペクトルのピーク位置を補正す
ることにより、上層部に存在する目的元素の化学状態に
対応する、帯電の影響によるシフトを補正した真の化学
シフト値を、推定することが可能となる。
When performing a depth direction analysis on a sample to be measured having an insulator layer in an upper layer portion, an element to be analyzed particularly present in an upper layer portion of the sample to be measured is different from an element constituting the substrate portion. When the substrate has conductivity, the purpose of measurement in the upper layer is to utilize the peak shift amount due to the charging of the spectral peaks of the elements constituting the substrate observed from the interface region between the upper layer and the substrate. It is possible to estimate the peak shift amount due to element charging. Therefore, in such a sample, the energy of the target element present in the upper layer portion is determined based on the shift amount due to the charging of the spectral peak of the element observed from the substrate portion, as described in the first aspect of the present invention. By correcting the peak position of the spectrum, it is possible to estimate a true chemical shift value corresponding to the chemical state of the target element existing in the upper layer portion and correcting the shift due to the influence of charging.

【0010】請求項2に係る発明は、請求項1に係る表
面分析装置におけるスペクトルピーク位置の補正方法に
おいて、前記試料上層部を構成する元素の内、分析対象
となる元素が基板部に含まれる元素と一致する場合に
は、検出された界面領域のエネルギースペクトルを波形
分離処理することにより、上層部に属する元素と基板部
に属する元素の各スペクトルピークを分離して求めるこ
とを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, in the method of correcting a spectral peak position in the surface analyzer according to the first aspect, the element to be analyzed among the elements constituting the sample upper layer is included in the substrate. In the case of coincidence with an element, the energy spectrum of the detected interface region is subjected to waveform separation processing to separate and obtain each spectrum peak of the element belonging to the upper layer portion and the element belonging to the substrate portion. It is.

【0011】絶縁物層を上層部に有する被測定試料にお
いて、上層部を構成する元素の内、分析対象となる元素
が基板部を構成する元素と一致する場合には、基板部に
おける元素のスペクトルピークと上層部の元素のスペク
トルピークとが近接し、界面領域における基板部の元素
のスペクトルピークの帯電によるシフト量を単純に測定
することは困難である。
In the sample to be measured having an insulator layer in the upper layer, when the element to be analyzed among the elements constituting the upper layer coincides with the element constituting the substrate, the spectrum of the element in the substrate is determined. Since the peak and the spectral peak of the element in the upper layer portion are close to each other, it is difficult to simply measure the shift amount due to charging of the spectral peak of the element in the substrate portion in the interface region.

【0012】このような上層部に存在する目的元素が基
板部にも含まれる試料では、上記請求項2に係る発明の
ように、波形分離処理により界面領域における近接スペ
クトルピークを、基板部に属する元素のスペクトルピー
クと上層部に属する元素のスペクトルピークに分離す
る。そして、この波形分離処理で得られた基板部に属す
る元素のスペクトルピークのシフト量に基づいて、上層
部に属する目的元素のエネルギースペクトルのピーク位
置を補正することにより、絶縁物である上層部に属する
化学状態における目的元素の真のスペクトルピーク位
置、すなわち化学シフト値を推定することが可能とな
る。
In a sample in which the target element present in the upper layer portion is also included in the substrate portion, the proximity spectrum peak in the interface region is assigned to the substrate portion by the waveform separation processing as in the invention according to the second aspect. It is separated into the spectral peak of the element and the spectral peak of the element belonging to the upper layer. Then, the peak position of the energy spectrum of the target element belonging to the upper layer portion is corrected based on the shift amount of the spectrum peak of the element belonging to the substrate portion obtained in this waveform separation processing, so that the upper layer portion which is an insulator can be obtained. It is possible to estimate the true spectral peak position of the target element in the chemical state to which it belongs, that is, the chemical shift value.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】次に、実施の形態について説明す
る。図1は、本発明に係る表面分析装置におけるスペク
トルピーク位置の補正方法を実施するための表面分析装
置の実施の形態を示すブロック構成図である。この実施
の形態は、本発明をオージェ電子分光装置に適用したも
のを示しており、図1において、1は被測定試料等を配
置する分析室、2は電子銃で、試料上に電子線を照射
し、オージェ電子を励起するための励起源となるもので
ある。3はイオン銃で、試料上にイオン化した不活性ガ
スなどを照射し、試料表面をエッチングして深さ方向分
析(スパッタデプスプロファイル分析)を行えるように
するものである。4は試料から発生したオージェ電子を
エネルギー分光し、オージェスペクトルを測定するエネ
ルギーアナライザ、5は電子銃2の加速電圧、エミッシ
ョン電流、電子線の照射位置などを制御する電子銃制御
部、6はイオン銃3の加速電圧、エミッション電流、イ
オンの照射位置などを制御するイオン銃制御部、7はエ
ネルギーアナライザ/検出系制御部で、エネルギーアナ
ライザ4の電圧制御及び検出されたオージェ電子を電気
信号に変換するものである。8は分析機能制御コンピュ
ータで、深さ方向分析を行うためにスペクトル測定とエ
ッチングのスケジュールを管理すると共に、オージェス
ペクトル測定やイオンエッチングを行うために、電子銃
2,イオン銃3,エネルギーアナライザ4を制御し、更
に深さ方向分析によって測定されたスペクトルに対し
て、波形分離処理及び定量計算処理などを行って、化学
状態に基づくピークシフト位置の補正を行い、補正され
たピークシフト位置と定量結果のテーブルの作成等の処
理を行うものである。
Next, an embodiment will be described. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a surface analyzer for performing a method of correcting a spectral peak position in the surface analyzer according to the present invention. This embodiment shows an embodiment in which the present invention is applied to an Auger electron spectrometer. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an analysis chamber for disposing a sample to be measured and the like, and 2 denotes an electron gun, which emits an electron beam on the sample. It serves as an excitation source for irradiating and exciting Auger electrons. Reference numeral 3 denotes an ion gun which irradiates the sample with an ionized inert gas or the like and etches the sample surface so that a depth direction analysis (sputter depth profile analysis) can be performed. Reference numeral 4 denotes an energy analyzer that measures the Auger spectrum of the Auger electrons generated from the sample and measures the Auger spectrum. Reference numeral 5 denotes an electron gun control unit that controls an acceleration voltage, an emission current, an irradiation position of the electron beam, and the like. An ion gun control unit for controlling the acceleration voltage, emission current, ion irradiation position, etc. of the gun 3, an energy analyzer / detection system control unit 7, which controls the voltage of the energy analyzer 4 and converts the detected Auger electrons into electric signals. Is what you do. Reference numeral 8 denotes an analysis function control computer which manages a schedule of spectrum measurement and etching for performing a depth direction analysis, and controls an electron gun 2, an ion gun 3, and an energy analyzer 4 for performing Auger spectrum measurement and ion etching. Control, and further performs waveform separation processing and quantitative calculation processing on the spectrum measured by the depth direction analysis, corrects the peak shift position based on the chemical state, and corrects the corrected peak shift position and the quantitative result. And the like to create a table.

【0014】次に、このように構成されている実施の形
態における動作について説明する。この実施の形態にお
いて、電子銃による電子線とイオン銃によるイオンビー
ムを用いた試料の深さ方向分析で各レベルのエネルギー
スペクトル群を得るまでの動作は、従来と全く同様であ
るので、その説明は省略し、上記動作により得られたス
ペクトル群の化学状態に基づくピークシフト位置の補正
処理等について、図2に示すフローチャートを参照しな
がら説明する。
Next, the operation of the embodiment configured as described above will be described. In this embodiment, the operation until the energy spectrum group of each level is obtained in the depth direction analysis of the sample using the electron beam by the electron gun and the ion beam by the ion gun is exactly the same as the conventional one. Is omitted, and a process of correcting the peak shift position based on the chemical state of the spectrum group obtained by the above operation will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

【0015】まず、基板上に上層部を有する被測定試料
に対して、深さ方向分析法を適用して得られるスペクト
ル群を、分析機能制御コンピュータ8に取り込む(ステ
ップS1)。そして、被測定試料に関して、試料上層部
を構成する元素の内、分析対象となる元素が基板部に含
まれる元素と同一か否かの判定を行う(ステップS
2)。両者が同一でない場合は、基板部を構成する元素
の試料帯電の影響によるエネルギースペクトルのピーク
シフト量を求め、ピークシフトテーブルを作成する(ス
テップS3)。
First, a group of spectra obtained by applying a depth direction analysis method to a sample to be measured having an upper layer on a substrate is loaded into an analysis function control computer 8 (step S1). Then, with respect to the sample to be measured, it is determined whether or not the element to be analyzed among the elements constituting the sample upper layer is the same as the element contained in the substrate (step S).
2). If they are not the same, the peak shift amount of the energy spectrum due to the influence of the sample electrification of the elements constituting the substrate portion is obtained, and a peak shift table is created (step S3).

【0016】ここで、試料の帯電の影響によるエネルギ
ースペクトルのピークシフト量は、次のようにして求め
られる。すなわち、本発明においては、基板部は導体又
は半導体であることを前提としているものであるが、試
料表面をエッチングしながら基板部からの元素のみが観
測される程度まで深さ方向分析(スパッタデプスプロフ
ァイル分析)を行うことにより、帯電による影響のない
基板部の元素に対するスペクトルが得られる。そこで、
この部位(レベル)のスペクトルを基準スペクトルに採
用して、上層部の元素と混在する部位(レベル)のスペ
クトルのピークシフト量を求め、そのピーク位置を補正
するものである。
Here, the peak shift amount of the energy spectrum due to the influence of the charging of the sample is obtained as follows. That is, in the present invention, it is assumed that the substrate portion is a conductor or a semiconductor, but the depth direction analysis (sputter depth) is performed while etching only the elements from the substrate portion while etching the sample surface. By performing the profile analysis), spectra for the elements on the substrate that are not affected by the charging can be obtained. Therefore,
The spectrum of this part (level) is adopted as a reference spectrum, the peak shift amount of the spectrum of the part (level) mixed with the element in the upper layer is obtained, and the peak position is corrected.

【0017】次に、ステップS2において、上層部の分
析対象となる元素が基板部に含まれる元素と同一である
場合には、基板部の元素のスペクトルピークと上層部に
含まれる元素のスペクトルピークとが近接し、界面付近
における基板部の元素のスペクトルピークの帯電による
シフト量を単純に測定することはできないので、測定さ
れたエネルギースペクトルに対して波形分離処理を行
う。そして、その波形分離処理に利用する基準スペクト
ルを決定し(ステップS4)、その基準スペクトルに基
づいて波形分離処理を実行する(ステップS5)。この
波形分離処理に使用する基準スペクトル波形としては、
例えば深さ方向分析で得られた実スペクトルを参照スペ
クトルとして利用し、波形分離を実行する。ここで、基
準スペクトルに使用する実スペクトルとしては、目的の
化学状態を示す化合状態にあるものを使用し、これは分
離されたスペクトルである。すなわち、Si O2 /Si3
4/Si という層を有する試料の場合は、Si O2
Si34 及びSi の各々の状態に対応するスペクトル
を、それぞれの基準スペクトルとする。もしSi O2
Si34 膜が薄く、各々のピークを単独で識別できない
ような試料の場合には、その時点で測定している試料そ
のものからではなく、他のSi O2 又はSi34単独か
ら形成される試料の測定で得られたスペクトルを基準ス
ペクトルとする。
Next, in step S2, when the element to be analyzed in the upper layer portion is the same as the element contained in the substrate portion, the spectral peak of the element in the substrate portion and the spectral peak of the element contained in the upper layer portion are obtained. Are close to each other, and it is not possible to simply measure the shift amount due to the charging of the spectral peak of the element in the substrate portion near the interface, and thus the waveform separation processing is performed on the measured energy spectrum. Then, a reference spectrum used for the waveform separation processing is determined (step S4), and the waveform separation processing is executed based on the reference spectrum (step S5). As the reference spectrum waveform used for this waveform separation processing,
For example, waveform separation is performed using an actual spectrum obtained by the depth direction analysis as a reference spectrum. Here, as a real spectrum used as a reference spectrum, a spectrum in a compound state indicating a target chemical state is used, and this is a separated spectrum. That is, SiO 2 / Si 3
In the case of a sample having a layer of N 4 / Si, SiO 2 ,
The spectra corresponding to each state of Si 3 N 4 and Si are set as respective reference spectra. If Si O 2 and the Si 3 N 4 film is thin, in the case of the sample that can not identify each peak by itself, not from the sample itself that are measured at that time, the other Si O 2 or Si 3 The spectrum obtained by measuring the sample formed from N 4 alone is used as a reference spectrum.

【0018】この際、参照スペクトルとして数学的な関
数で発生したスペクトル形状を利用することも可能であ
る。数学関数には Gauss型、 Lorentz型又はこれらの混
合関数を使用する。 Gauss型:G(x)=I0 exp (−A/2) ここでI0 :スペクトル強度 A=(x−u)2 /b2 u=ピーク位置 b=(ピーク半値幅)/2 Lorentz型:L(x)=I0 /(1+A) ここでI0 :スペクトル強度 A=(x−u)2 /b2 Gauss−Lorentz 混合型 M(x)=I0 exp {−(1−M)ln2 B}/(1+M
B) ここでI0 :スペクトル強度 B=(x−u)2 /(Zb)2 Z=Σi=0 to 6i ii :混合比 Ai :係数 以上の式に対してピーク強度(スペクトル強度)とピー
ク半値幅を与えて算出する。
At this time, it is also possible to use a spectrum shape generated by a mathematical function as a reference spectrum. For the mathematical function, use Gauss type, Lorentz type or a mixed function of these. Gauss type: G (x) = I 0 exp (−A / 2) where I 0 : spectral intensity A = (x−u) 2 / b 2 u = peak position b = (peak half width) / 2 Lorentz type : L (x) = I 0 / (1 + A) where I 0 : spectral intensity A = (x−u) 2 / b 2 Gauss-Lorentz mixed type M (x) = I 0 exp {− (1-M) ln 2 B} / (1 + M
B) where I 0 : spectral intensity B = (x−u) 2 / (Zb) 2 Z = Σ i = 0 to 6 A i M i M i : mixture ratio A i : coefficient Peak for the above equation It is calculated by giving the intensity (spectral intensity) and the peak half width.

【0019】以上のようにして、深さ方向分析で得られ
た各レベルの実測スペクトルを波形分離処理した際に得
られる各成分の成分比を記録した成分比テーブルと、基
準スペクトルに対するピークシフト量を記録したピーク
シフトテーブルを作成する(ステップS6)。
As described above, a component ratio table which records the component ratio of each component obtained when the measured spectrum of each level obtained by the depth direction analysis is subjected to waveform separation processing, a peak shift amount with respect to the reference spectrum Is created (step S6).

【0020】ここで、波形分離処理した際に取得される
各成分の成分比は、次のようにして得られる。積分型の
波形については、観測スペクトル及び基準スペクトルか
ら対象エネルギー範囲における最小値を減算し(ベース
ラインの除去)、観測スペクトル及び基準スペクトルの
強度の最大値を“1”に正規化する。そして、これらを
用いて、非線形最小二乗法により、次式による残差スペ
クトルが最小になるように、計数値の最適化を行う。 残差スペクトル=(観測スペクトル−係数×基準スペク
トル)2 この最適化の過程にピーク位置のシフトが含まれてお
り、この最適化の過程で得られる係数比が、波形分類処
理した際に得られる成分比となる。
Here, the component ratio of each component obtained when performing the waveform separation processing is obtained as follows. For the integral type waveform, the minimum value in the target energy range is subtracted from the observed spectrum and the reference spectrum (removal of the baseline), and the maximum value of the intensity of the observed spectrum and the reference spectrum is normalized to “1”. Using these, the count value is optimized by the nonlinear least squares method so that the residual spectrum by the following equation is minimized. Residual spectrum = (observed spectrum−coefficient × reference spectrum) 2 The shift of the peak position is included in this optimization process, and the coefficient ratio obtained in this optimization process is obtained when performing waveform classification processing. It becomes a component ratio.

【0021】次いで、ステップS3で求められた基板部
に属する元素に対して作成された帯電の影響によるピー
クシフトテーブルと、ステップS6で求められた化学状
態を表すスペクトルのピーク位置シフトテーブルに基づ
いて、目的元素のスペクトルピーク位置又は化学状態に
属するスペクトルピーク値を補正する(ステップS
7)。これについて更に詳述すると、目的元素又は化学
状態に対するピーク位置の補正は、導電性を有する基板
層に属する元素の基板レベルで観測されるピーク位置に
対するピークシフト量によって補正する。すなわち、デ
プスプロファイル分析の結果から基板層部分で測定され
た基板層に属する元素のピーク位置を基準として、この
基準値に対して上位層と基板層の界面部分における基板
層に含まれる元素のピークシフト量をもって、各レベル
における帯電によるピークシフト量とみなすものであ
る。
Next, based on the peak shift table due to the influence of charging prepared for the element belonging to the substrate portion obtained in step S3 and the peak position shift table of the spectrum representing the chemical state obtained in step S6. Correct the spectral peak position of the target element or the spectral peak value belonging to the chemical state (step S
7). More specifically, the peak position with respect to the target element or the chemical state is corrected by the peak shift amount of the element belonging to the conductive substrate layer with respect to the peak position observed at the substrate level. That is, based on the peak position of the element belonging to the substrate layer measured at the substrate layer portion from the result of the depth profile analysis, the peak value of the element contained in the substrate layer at the interface between the upper layer and the substrate layer is compared with this reference value. The shift amount is regarded as a peak shift amount due to charging at each level.

【0022】一方、ステップS1においてコンピュータ
8に取り込んだ試料の深さ方向分析で得られた各レベル
の処理対象スペクトル群に基づいて、各元素の濃度比を
定量計算により求める(ステップS8)。そして、この
定量計算により求められた濃度比に対して、ステップS
6において波形分離で得られた目的元素の各化学状態に
応じた成分比を乗じ、目的元素の各化学状態における成
分比を濃度比に変換する(ステップS9)。次いで、目
的化学状態に対応する化学量論比に適合するレベル番号
を検索する(ステップS10)。ここで、レベル番号の検
索とは、波形分離処理によって分離された目的元素の化
学状態に対応するスペクトル強度と、この元素と化合物
を構成している元素に対して定量計算を行い、原子濃度
比を作成し、ここで作成された各レベルに対する原子濃
度比が、推定される化合物の組成比(化学量論比)と適
合(一致)するレベルを検索することを指している。
On the other hand, the concentration ratio of each element is determined by quantitative calculation based on a spectrum group to be processed at each level obtained by the depth analysis of the sample taken into the computer 8 in step S1 (step S8). Then, with respect to the concentration ratio determined by the quantitative calculation, step S
In step 6, the component ratio of the target element in each chemical state obtained by the waveform separation is multiplied to convert the component ratio of the target element in each chemical state into a concentration ratio (step S9). Next, a level number matching the stoichiometric ratio corresponding to the target chemical state is searched (step S10). Here, the level number search is performed by performing a quantitative calculation on the spectrum intensity corresponding to the chemical state of the target element separated by the waveform separation processing, and on the element constituting the compound and the atomic concentration ratio. And searching for a level where the atomic concentration ratio for each level created here matches (coincides with) the estimated composition ratio (stoichiometric ratio) of the compound.

【0023】次いで、前記ステップS10において検索さ
れた目的化学状態に対応したレベル番号のスペクトルピ
ーク位置を、この化学状態のピーク位置とし、この位置
を基準にして目的化学状態のピークシフトテーブルを再
構成する(ステップS11)。これにより、帯電による影
響が除外された、補正スペクトルピーク位置/元素濃度
比テーブルを作成する(ステップS12)。
Next, the spectrum peak position of the level number corresponding to the target chemical state retrieved in step S10 is set as the peak position of this chemical state, and the peak shift table of the target chemical state is reconstructed based on this position. (Step S11). As a result, a corrected spectrum peak position / element concentration ratio table from which the influence of charging is excluded is created (step S12).

【0024】この点について、更に説明すると、ピーク
シフトテーブルはある基準ピーク位置を基にして、これ
に対する相対位置を示しており、一方、補正スペクトル
ピーク位置は、基準ピーク位置にピークシフトテーブル
に記録された相対位置を加算(又は減算)することによ
って得られるピークの絶対位置を示している。すなわ
ち、(補正されたピーク位置)=(基準ピーク位置)+
(ピークシフト値)で表され、このピークシフト値は基
準値に対する変位量を示し、負又は正の値を有してい
る。なお、ここで用いるピークシフトテーブルは、波形
分離を実行する際に基準としたピーク位置に対するシフ
ト量(変位量)に対し、基板部の元素の化学状態に対応
するピーク位置のシフト量で帯電の影響を除去し、目的
元素の目的化学状態に対応する組成比を有するレベルの
ピーク位置を基準として、この値をもとに各レベルのピ
ーク位置の変位量を求めた結果を示している。
To further explain this point, the peak shift table indicates a relative position with respect to a certain reference peak position, while the corrected spectrum peak position is recorded in the peak shift table at the reference peak position. It shows the absolute position of the peak obtained by adding (or subtracting) the calculated relative position. That is, (corrected peak position) = (reference peak position) +
(Peak shift value), and the peak shift value indicates a displacement amount with respect to the reference value, and has a negative or positive value. Note that the peak shift table used here is based on the shift amount (displacement amount) with respect to the peak position used as a reference when performing waveform separation, and the charge amount is determined by the shift amount of the peak position corresponding to the chemical state of the element in the substrate portion. The results are shown in which the influence is removed and the displacement of the peak position of each level is determined based on the peak position of the level having the composition ratio corresponding to the target chemical state of the target element based on this value.

【0025】次に、具体的な試料に関するピークシフト
補正について説明する。図3の(A)に示すグラフは、
図3の(B)に示すようにSi 基板上にSi34 層を有
し最上層に酸化Si(Si O2)層をもつ試料に対してイオ
ンエッチング法を用いた深さ方向分析を行い、得られた
Si スペクトルに波形分離手法を適用して求められた窒
化Si 及び基板Si のSi ピークのピークシフトの変化
を示している。図3の(A)において、グラフの横軸は
イオンエッチングとピーク測定の繰り返しを示し、左側
は試料表面付近を示し、右側は試料内部の様子を示して
いる。
Next, the peak shift correction for a specific sample will be described. The graph shown in FIG.
Figure 3 of the depth profile analysis using an ion etching technique with respect to (B) are shown as Si on a substrate having a Si 3 N 4 layer on the uppermost layer oxide Si (Si O 2) samples with layer The graph shows the change in the peak shift of the Si peak of Si nitride and the substrate Si obtained by applying the waveform separation technique to the obtained Si spectrum. In FIG. 3A, the horizontal axis of the graph shows the repetition of ion etching and peak measurement, the left side shows the vicinity of the sample surface, and the right side shows the inside of the sample.

【0026】このグラフでは、窒化Si の標準スペクト
ルとしてグラフのレベル番号13のスペクトルを使用し、
Si の標準スペクトルとしてレベル番号37を使用してい
る。図3の(A)において、曲線aは波形分離処理で得
られたSixNy (未補正)のピークシフト量を示し、曲
線bは同じく波形分離処理で得られたSi のピークシフ
ト量を示している。また曲線cは、波形分離処理で得ら
れたSi のピークシフト量(曲線b)でSixNy (未補
正)のピークシフト量(曲線a)を補正した結果(Si
で補正されたSixNy ピークシフト)を示す。また、こ
のグラフでは更に、Si で補正されたSixNy ピークシ
フト量(曲線c)に対し、レベル番号17におけるピーク
がSi34 に対応するピークであるとして、このレベル
番号17のピーク値を基準として、Si で補正されたSix
Ny ピークシフト(曲線c)を補正し、レベル番号17を
基準としたSixNy ピークシフト量として曲線dで示し
ている。
In this graph, the spectrum of level number 13 of the graph is used as a standard spectrum of Si nitride,
Level number 37 is used as the standard spectrum of Si. In FIG. 3A, a curve a indicates a peak shift amount of SixNy (uncorrected) obtained by the waveform separation process, and a curve b indicates a peak shift amount of Si obtained by the waveform separation process. . Curve c is a result of correcting the peak shift amount of SixNy (uncorrected) (curve a) with the peak shift amount of Si (curve b) obtained by the waveform separation processing (Si).
(SixNy peak shift corrected by). Further, in this graph, with respect to the SixNy peak shift amount (curve c) corrected by Si, the peak at level number 17 is regarded as the peak corresponding to Si 3 N 4, and the peak value of this level number 17 is used as a reference. And Six corrected by Si
The Ny peak shift (curve c) is corrected, and the amount of SixNy peak shift based on the level number 17 is shown by the curve d.

【0027】次に、図1に示したオージェ電子分光装置
の実施の形態の変形例を図4に基づいて説明する。この
変形例は、電子銃の代わりにX線源2aを設け、試料上
にX線を照射し光電子及びオージェ電子を励起させる励
起源として用いるもので、これに対応してX線源制御部
5aを設けた点に特徴を有するものであり、他の構成は
図1に示した実施の形態と同様にである。
Next, a modification of the embodiment of the Auger electron spectroscopy apparatus shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. In this modification, an X-ray source 2a is provided instead of an electron gun, and is used as an excitation source for irradiating a sample with X-rays to excite photoelectrons and Auger electrons. Is provided, and the other configuration is the same as that of the embodiment shown in FIG.

【0028】図5は、図1に示したオージェ電子分光装
置の実施の形態の他の変形例を示す図である。この変形
例は、試料から光電子及びオージェ電子を励起させるた
めの励起源として電子銃2と共にX線源2aを設け、そ
れに対応して電子銃制御部5と共にX線源制御部5aを
設けたもので、他の構成は図1に示した実施の形態と同
様である。
FIG. 5 is a diagram showing another modification of the embodiment of the Auger electron spectroscopy apparatus shown in FIG. In this modification, an X-ray source 2a is provided together with an electron gun 2 as an excitation source for exciting photoelectrons and Auger electrons from a sample, and an X-ray source control unit 5a is provided together with an electron gun control unit 5 correspondingly. The other configuration is the same as that of the embodiment shown in FIG.

【0029】上記オージェ電子分光装置の実施の形態及
びその変形例においては、オージェ電子分光装置本体と
分析機能制御コンピュータとで構成したものを示した
が、図6に示すようにオージェ電子分光装置などの表面
分析装置11に対して別個の分析結果処理コンピュータ12
を設け、表面分析装置11において深さ方向分析で得られ
たエネルギースペクトルデータを、データ通信や記録媒
体によって分析結果処理コンピュータ12に読み込ませ、
そのデータに対して波形分離などの処理によってピーク
位置の補正処理を行うようにしてもよい。
In the above-described embodiment of the Auger electron spectroscopy apparatus and its modified example, the apparatus constituted by the Auger electron spectroscopy main body and the analysis function control computer is shown. However, as shown in FIG. A separate analysis result processing computer 12 for the surface analysis device 11
Provided, the energy spectrum data obtained in the depth direction analysis in the surface analysis device 11, read into the analysis result processing computer 12 by data communication or recording medium,
A peak position correction process may be performed on the data by a process such as waveform separation.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上実施の形態に基づいて説明したよう
に、請求項1に係る発明によれば、基板部から観測され
る元素のスペクトルピークのシフト量に基づいて、上層
部に存在する目的元素のエネルギースペクトルのピーク
位置を補正するようにしているので、上層部に存在する
目的元素の化学状態に対して帯電の影響によるシフトを
補正した真の化学シフト値を推定することができる。請
求項2に係る発明によれば、上層部に存在する目的元素
が基板部にも含まれる試料においても、波形分離処理を
行って得られる基板部に属する元素のスペクトルピーク
のシフト量に基づいて、目的元素のスペクトルピーク位
置の補正をすることが可能となる。
As described above with reference to the embodiments, according to the first aspect of the present invention, the object existing in the upper layer portion based on the shift amount of the spectral peak of the element observed from the substrate portion. Since the peak position of the energy spectrum of the element is corrected, it is possible to estimate a true chemical shift value obtained by correcting the shift due to the influence of charging on the chemical state of the target element present in the upper layer. According to the invention according to claim 2, even in a sample in which the target element present in the upper layer portion is also included in the substrate portion, based on the shift amount of the spectrum peak of the element belonging to the substrate portion obtained by performing the waveform separation processing. This makes it possible to correct the spectral peak position of the target element.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る表面分析装置におけるスペクトル
ピーク位置の補正方法を実施するためのオージェ電子分
光装置の実施の形態を示すブロック構成図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an Auger electron spectrometer for performing a method of correcting a spectrum peak position in a surface analyzer according to the present invention.

【図2】図1に示した実施の形態の主たる動作を説明す
るためのフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart for explaining a main operation of the embodiment shown in FIG. 1;

【図3】表面に酸化Si 層を有するSi34 層を上層部
としたSi 基板からなる試料に対して、イオンエッチン
グ法を用いて深さ方向分析を行って得られた窒化Si と
Si のピークシフトの補正を説明するグラフ図である。
FIG. 3 is a graph showing the results of a depth direction analysis using an ion etching method on a sample composed of a Si substrate having a Si 3 N 4 layer having a Si oxide layer on the surface as an upper layer, and Si and Si obtained by the analysis. FIG. 7 is a graph illustrating correction of a peak shift of FIG.

【図4】図1に示した実施の形態の変形例を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a modification of the embodiment shown in FIG. 1;

【図5】図1に示した実施の形態の他の変形例を示す図
である。
FIG. 5 is a diagram showing another modification of the embodiment shown in FIG. 1;

【図6】図1に示した実施の形態の更に他の変形例を示
す図である。
FIG. 6 is a diagram showing still another modification of the embodiment shown in FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 分析室 2 電子銃 2a X線源 3 イオン銃 4 エネルギーアナライザ 5 電子銃制御部 5a X線源制御部 6 イオン銃制御部 7 エネルギーアナライザ及び検出系制御部 8 分析機能制御コンピュータ 11 表面分析装置 12 分析結果処理コンピュータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Analysis room 2 Electron gun 2a X-ray source 3 Ion gun 4 Energy analyzer 5 Electron gun control part 5a X-ray source control part 6 Ion gun control part 7 Energy analyzer and detection system control part 8 Analysis function control computer 11 Surface analysis device 12 Analysis result processing computer

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 試料表面をエッチングしながらX線又は
電子線を照射して得られる試料の深さ方向のエネルギー
スペクトルのピーク位置を検出して、試料の元素の化学
状態を分析する表面分析装置におけるスペクトルピーク
位置の補正方法において、分析対象元素が存在する試料
上層部と接する基板部の界面領域の基板部を構成する元
素のエネルギースペクトルのピーク位置の帯電によるシ
フト量に基づいて、上層部に存在する分析対象元素のエ
ネルギースペクトルのピーク位置を補正することを特徴
とする表面分析装置におけるスペクトルピーク位置の補
正方法。
1. A surface analyzer for analyzing a chemical state of an element of a sample by detecting a peak position of an energy spectrum in a depth direction of the sample obtained by irradiating an X-ray or an electron beam while etching the surface of the sample. In the method of correcting the spectral peak position in the above, based on the shift amount due to the charging of the peak position of the energy spectrum of the element constituting the substrate portion of the interface portion of the substrate portion in contact with the sample upper layer portion where the element to be analyzed is present, A method of correcting a spectrum peak position in a surface analyzer, wherein a peak position of an energy spectrum of an existing analysis target element is corrected.
【請求項2】 前記試料上層部を構成する元素の内、分
析対象となる元素が基板部に含まれる元素と一致する場
合には、検出された界面領域のエネルギースペクトルを
波形分離処理することにより、上層部に属する元素と基
板部に属する元素の各スペクトルピークを分離して求め
ることを特徴とする請求項1に係る表面分析装置におけ
るスペクトルピーク位置の補正方法。
2. When the element to be analyzed among the elements constituting the upper layer portion of the sample matches the element contained in the substrate portion, the energy spectrum of the detected interface region is subjected to waveform separation processing. 2. The method of correcting a spectral peak position in a surface analyzer according to claim 1, wherein spectral peaks of an element belonging to an upper layer portion and a spectrum portion of an element belonging to a substrate portion are separately obtained.
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