JP2002131036A - Method and apparatus for measuring film thickness - Google Patents
Method and apparatus for measuring film thicknessInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、蒸着膜の膜厚を測
定する方法および装置に係わり、特に蒸着膜厚の原子層
レベルでの動的な測定に好適な膜厚測定方法および装置
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for measuring the thickness of a deposited film, and more particularly to a method and an apparatus suitable for dynamically measuring the deposited film thickness at an atomic layer level.
【0002】[0002]
【従来の技術】基板となる試料表面上に、基板と異なる
材料からなる薄膜を真空蒸着法によって成膜する際、そ
の蒸着膜の原子層レベルでの膜厚を測定する方法とし
て、オージェ信号強度が蒸着膜厚の関数として1原子層
毎にキンクする現象を用いる方法が知られており、例え
ばシン・ソリッド・フィルムズ(Thin Solid Films)
第188巻(1990年)の109頁から122頁に報
告されている。このオージェ信号強度によって試料の膜
厚を測定する方法は以下の原理により説明できる。2. Description of the Related Art When a thin film made of a material different from that of a substrate is formed on a sample surface serving as a substrate by a vacuum evaporation method, Auger signal intensity is used as a method of measuring the thickness of the deposited film at an atomic layer level. It is known to use the phenomenon of kink per atomic layer as a function of the deposited film thickness, for example, Thin Solid Films
Vol. 188 (1990), pp. 109-122. The method of measuring the film thickness of the sample based on the Auger signal intensity can be explained by the following principle.
【0003】いま、基板上に1原子層の厚さがdの薄膜
が存在する場合を考えると、基板からのオージェ電子の
信号強度Isは薄膜を通過する際に強度を減じ、Is=
Is0exp(−d/As)となる。一方、薄膜からの
オージェ電子の信号強度Idは、Id=Id0(1−e
xp(−d/Ad))となる。ここでIs0はdが0の
ときのIsの値、Id0はdが無限大のときのIdの値
であり、As、Adはそれぞれオージェ電子の平均脱出
深さである。[0003] Considering the case where a thin film having a thickness of one atomic layer d is present on a substrate, the signal intensity Is of Auger electrons from the substrate decreases when passing through the thin film, and Is =
Is0exp (-d / As). On the other hand, the signal intensity Id of Auger electrons from the thin film is Id = Id0 (1-e
xp (-d / Ad)). Here, Is0 is the value of Is when d is 0, Id0 is the value of Id when d is infinite, and As and Ad are the average escape depths of Auger electrons.
【0004】試料内部から放出されるオージェ電子の信
号強度は、上部の層を通過する際に減衰する。そのた
め、基板上に、第n層の被覆率がrである層状薄膜が存
在する場合の基板および薄膜からのオージェ電子の信号
強度は、それぞれ数1、数2と表すことができる。ただ
し、Is1、Id1は薄膜が1原子層である場合の基板
および薄膜からのオージェ電子の信号強度である。The signal intensity of Auger electrons emitted from the inside of a sample attenuates when passing through the upper layer. Therefore, the signal intensity of Auger electrons from the substrate and the thin film when the layered thin film whose n-th layer coverage is r is present on the substrate can be expressed by Equations 1 and 2, respectively. Here, Is1 and Id1 are the signal intensities of Auger electrons from the substrate and the thin film when the thin film is a single atomic layer.
【0005】[0005]
【数1】 Isn(r)=Is0((Is1/Is0)^(n−1))(1+(Is1/Is0−1)r) ………(1)[Equation 1] Isn (r) = Is0 ((Is1 / Is0) ^ (n−1)) (1+ (Is1 / Is0−1) r)... (1)
【0006】[0006]
【数2】 Idn(r)=Id0(1−((Id1/Id0)^(n−1))(1−(Id1/Id0)r)) ………(2) この式から明らかなように、基板上への薄膜試料の蒸着
中において、各層の形成中のオージェ電子の信号強度は
いずれも直線的に変化するが、各層の形成の完了時にお
いて、その勾配が不連続に変化し、キンクとして観測さ
れる。したがってこの勾配の不連続な変化、すなわちキ
ンクの位置を測定することで、膜厚を原子レベルで測定
することが可能となる。[Expression 2] Idn (r) = Id0 (1 − ((Id1 / Id0) ^ (n−1)) (1− (Id1 / Id0) r))... (2) During the deposition of a thin film sample on a substrate, the signal intensity of Auger electrons changes linearly during the formation of each layer, but at the completion of the formation of each layer, the gradient changes discontinuously, resulting in a kink. It is observed as Therefore, it is possible to measure the film thickness at the atomic level by measuring the discontinuous change of the gradient, that is, the position of the kink.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
では、微少なオージェ電子のみを試料表面近傍から放出
される全ての電子から選別して収集しなければならない
ために、充分な明るさと高いエネルギ分解能を持つ専用
の電子光学系(エネルギ分析器)を用意しなければなら
なかった。しかも上記オージェ電子を選別するためのエ
ネルギ分析器は複雑な構造を有し、高価であるという問
題、信号強度が微弱なオージェ電子を検出するため、信
号測定に時間がかかり、蒸着速度を速くできないという
問題などが伴った。However, in the above-mentioned prior art, only minute Auger electrons must be selected and collected from all the electrons emitted from the vicinity of the sample surface. A dedicated electron optical system (energy analyzer) with resolution had to be prepared. In addition, the energy analyzer for selecting the Auger electrons has a complicated structure, is expensive, and detects the Auger electrons having a weak signal intensity. Therefore, it takes time to measure the signal, and the deposition rate cannot be increased. And so on.
【0008】また、上記オージェ電子検出用のエネルギ
分析器は、試料表面に十分近付けて設置しなければなら
ず、このため蒸着物質の基板表面への入射が妨げられな
いようにする特殊な試料台が必要となるばかりでなく、
これにより試料周りの構成が複雑化され、装置の取扱い
が難かしくなるという問題も生じた。In addition, the energy analyzer for detecting Auger electrons must be installed sufficiently close to the sample surface, and therefore, a special sample stage for preventing the deposition material from being impeded on the substrate surface. Not only is required,
This complicates the configuration around the sample, and also causes a problem that handling of the device becomes difficult.
【0009】本発明の目的は、エネルギ分析器を試料表
面からある程度距離を置いて設置でき、これによって特
殊な試料台も不要となる膜厚測定方法および装置を提供
することにある。また、本発明の他の目的は、試料から
放出される全電子から微少なオージェ電子のみを選別す
る必要がない膜厚測定方法および装置を提供することに
ある。It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for measuring a film thickness in which an energy analyzer can be installed at a certain distance from the surface of a sample, thereby eliminating the need for a special sample stage. It is another object of the present invention to provide a method and an apparatus for measuring a film thickness, in which it is not necessary to select only minute Auger electrons from all the electrons emitted from a sample.
【0010】本発明のさらに他の目的は、試料周りの構
成が単純で、装置の取扱いが容易となる膜厚測定方法お
よび装置を提供することである。また、本発明のさらに
他の目的は、オージェ電子を用いた膜厚測定による場合
よりも試料の蒸着速度を速くできる膜厚測定方法および
装置を提供することにある。Still another object of the present invention is to provide a method and an apparatus for measuring the thickness of a film, in which the structure around the sample is simple and the handling of the apparatus is easy. Still another object of the present invention is to provide a method and an apparatus for measuring the thickness of a film, which can increase the deposition rate of a sample as compared with the case of measuring the film thickness using Auger electrons.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記本発明の課題は、真
空蒸着中に試料表面から放出される2次電子の強度が試
料の膜厚の関数として1原子層厚毎にキンクを生ずる現
象を利用することで解決される。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to reduce the phenomenon that the intensity of secondary electrons emitted from the surface of a sample during vacuum deposition causes a kink per atomic layer thickness as a function of the film thickness of the sample. It is solved by using.
【0012】2次電子の強度が1原子層毎にキンクを示
す現象は、次の原理により説明できる。いま、基板上に
1原子層の厚さがTの試料を真空蒸着する場合を考え
る。試料に1次電子を照射した際に、試料表面から放出
される2次電子の収率は試料の種類に依存して変化す
る。そこでこの基板を構成する物質Aに対する2次電子
収率をIAとし、蒸着試料Bに対するそれをIBとす
る。この基板表面上に試料Bを蒸着すると、2次電子の
強度は蒸着試料膜厚の関数として徐々に変化する。この
真空蒸着によって基板上に試料Bが1原子層蒸着された
とすると、この試料表面から放出される2次電子の強度
は次のように定量的に表される。The phenomenon that the intensity of secondary electrons shows a kink for each atomic layer can be explained by the following principle. Now, consider a case where a sample having a thickness of one atomic layer T is vacuum-deposited on a substrate. When a sample is irradiated with primary electrons, the yield of secondary electrons emitted from the sample surface changes depending on the type of the sample. Therefore, the secondary electron yield for the substance A constituting the substrate is IA, and that for the vapor deposition sample B is IB. When the sample B is deposited on the substrate surface, the intensity of the secondary electrons gradually changes as a function of the thickness of the deposited sample. Assuming that one atomic layer of the sample B is deposited on the substrate by the vacuum deposition, the intensity of secondary electrons emitted from the surface of the sample is quantitatively expressed as follows.
【0013】まず、基板内部で発生した2次電子が真空
中に放出される強度は経験則から近似的に、IAexp
(−T/LB)と表される。ここでLBは蒸着試料Bに
対する2次電子の脱出深さと呼ばれる量で、基板上への
試料Bの蒸着によって基板内部で発生した2次電子のう
ち真空中に飛び出してくる割合が1/eになる蒸着試料
厚さとして与えられる。一方、基板表面に蒸着された試
料からも2次電子は放出されるが、その収率はIB(1
−exp(−T/LB))で表される。First, the intensity at which secondary electrons generated inside the substrate are emitted into a vacuum is approximately IAexp based on empirical rules.
(−T / LB). Here, LB is an amount called the escape depth of the secondary electrons from the vapor deposition sample B, and the ratio of the secondary electrons generated inside the substrate due to the vapor deposition of the sample B onto the substrate and jumping out into the vacuum is 1 / e. Is given as the thickness of the deposited sample. On the other hand, secondary electrons are also emitted from the sample deposited on the substrate surface, but the yield is IB (1
-Exp (-T / LB)).
【0014】したがって、この試料表面から放出される
全2次電子強度は両者の和となり、数3で与えられる。Therefore, the total secondary electron intensity emitted from the sample surface is the sum of the two, and is given by Equation 3.
【0015】[0015]
【数3】 IAexp(−T/LB)+IB(1−exp(−T/LB)) ………(3) ゆえに、基板上に試料Bによる(m−1)層からなる薄
膜が存在し、かつ最上層である第m層の被覆率がqであ
る場合には、試料表面から放出される全2次電子の強度
I(q)は数4で与えられる。IAexp (−T / LB) + IB (1−exp (−T / LB)) (3) Therefore, a thin film composed of the (m−1) layer of the sample B exists on the substrate, When the coverage of the m-th layer, which is the uppermost layer, is q, the intensity I (q) of all the secondary electrons emitted from the sample surface is given by Expression 4.
【0016】[0016]
【数4】 I(q) =(1−q)(IAexp(−(m−1)T/LB) +IB(1−exp(−(m−1)T/LB))) +q(IAexp(−(m)T/LB) +IB(1−exp(−(m)T/LB))) ………(4) この式はqについての1次関数であるため、実際の真空
蒸着中における2次電子の強度は、各層の形成中にはい
ずれも直線的に変化し、なおかつ、各層の形成の完成時
において、その勾配が不連続に変化することになる。以
上により、2次電子の強度が1原子層ごとにキンクを示
す現象が説明できる。これより、真空蒸着中の試料の膜
厚を、オージェ電子信号強度を用いた膜厚測定法と同様
に1原子層厚以下の精度で知ることが可能となる。I (q) = (1−q) (IAexp (− (m−1) T / LB) + IB (1−exp (− (m−1) T / LB))) + q (IAexp (− (m) T / LB) + IB (1−exp (− (m) T / LB))) (4) Since this equation is a linear function of q, it is a secondary function during actual vacuum deposition. The intensity of the electrons changes linearly during the formation of each layer, and the gradient changes discontinuously when the formation of each layer is completed. As described above, the phenomenon in which the intensity of the secondary electrons shows a kink for each atomic layer can be explained. This makes it possible to know the thickness of the sample during vacuum deposition with an accuracy of one atomic layer or less, as in the case of the film thickness measurement method using Auger electron signal intensity.
【0017】本発明によれば、2次電子強度の収率の方
がオージェ電子信号強度のそれよりも格段に高いため、
真空蒸着法によって試料を成膜する際、より高い蒸着速
度においても精度の高い膜厚測定が可能となる。According to the present invention, since the yield of the secondary electron intensity is much higher than that of the Auger electron signal intensity,
When a sample is formed by a vacuum evaporation method, highly accurate film thickness measurement can be performed even at a higher evaporation rate.
【0018】さらに、本発明では微弱なオージェ電子の
みを選別する必要がないため、オージェ電子信号強度測
定の場合に必須であった高感度・高分解能のエネルギ分
析器が不要となる。さらに、本発明では試料表面に近接
させてエネルギ分析器配置する必要がないため、従来の
ような特殊な試料台が不要となり、装置の操作あるいは
メンテナンスなどの取扱いが容易となる。Further, in the present invention, since it is not necessary to select only weak Auger electrons, a high-sensitivity and high-resolution energy analyzer, which is indispensable for measuring the Auger electron signal strength, is not required. Further, in the present invention, since there is no need to dispose the energy analyzer in close proximity to the sample surface, a special sample stage as in the prior art is not required, and handling such as operation or maintenance of the apparatus becomes easy.
【0019】ここで、1次電子のエネルギは基板と蒸着
膜からの2次電子励起が可能となる最低のエネルギであ
る10eV程度よりも大きければよいが、1次電子エネ
ルギによって2次電子収率も変化するため、キンクをよ
り明瞭に見るためには基板試料Aと蒸着物質Bとでの2
次電子収率差が大きくなるエネルギを適当に選んで用い
ればよい。Here, the energy of the primary electrons may be larger than about 10 eV, which is the minimum energy at which the secondary electrons can be excited from the substrate and the deposited film. In order to see the kink more clearly, the substrate sample A and the vapor deposition
The energy at which the difference in the secondary electron yield increases may be appropriately selected and used.
【0020】さらに、2次電子強度のキンクが最も顕著
に現れる1次電子のエネルギは試料の面方位や結晶性に
よっても異なる場合がある。そこで、試料の面方位や結
晶性に応じて1次電子のエネルギを変えることで、2次
電子の強度のキンクが最も顕著に現れる最適の条件で本
方法を用いればよい。Further, the energy of the primary electrons at which the kink of the secondary electron intensity appears most remarkably may vary depending on the plane orientation and crystallinity of the sample. Therefore, by changing the energy of the primary electrons according to the plane orientation and the crystallinity of the sample, the present method may be used under the optimum condition where the kink of the intensity of the secondary electrons appears most remarkably.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】図1は本発明による膜厚測定方法
および装置の実施例の第1の基本構成を示す図である。
本構成は基板11、およびこの基板11に1次電子を照
射するための電子銃12、基板11上に試料を蒸着する
ための蒸着装置13、1次電子によりたたき出された2
次電子の強度を測定するための2次電子検出器14から
なる。ここで電子銃12は1次電子のエネルギを10e
Vから30keVまで自由に設定できる機能を持つもの
とする。FIG. 1 is a diagram showing a first basic configuration of an embodiment of a film thickness measuring method and apparatus according to the present invention.
In this configuration, a substrate 11, an electron gun 12 for irradiating the substrate 11 with primary electrons, a vapor deposition device 13 for vapor-depositing a sample on the substrate 11, and 2
It comprises a secondary electron detector 14 for measuring the intensity of secondary electrons. Here, the electron gun 12 converts the energy of the primary electrons to 10 e
It has a function that can be freely set from V to 30 keV.
【0022】この構成では、基板11上に蒸着装置13
を用いて試料を蒸着しながら、電子銃12によって約2
000eVのエネルギを有する1次電子を照射する。こ
のとき試料表面から放出される2次電子の強度を2次電
子検出器14により測定する。測定された2次電子の強
度は基板11上に形成される試料の膜厚の関数として単
調に減衰または増加する。このとき上述したように、真
空蒸着中における2次電子の強度は、各層の形成中には
いずれも直線的に変化するが、各層の形成の完成時にお
いて、その勾配が不連続に変化することになり、その膜
厚においてキンクを生じる。In this configuration, the vapor deposition device 13
While the sample is being deposited using
Irradiate primary electrons having an energy of 000 eV. At this time, the intensity of secondary electrons emitted from the sample surface is measured by the secondary electron detector 14. The measured intensity of the secondary electrons monotonically decreases or increases as a function of the thickness of the sample formed on the substrate 11. At this time, as described above, the intensity of the secondary electrons during the vacuum deposition changes linearly during the formation of each layer, but the gradient changes discontinuously at the completion of the formation of each layer. And kink occurs at the film thickness.
【0023】基板11として鉄、試料として金を用いた
ときの2次電子強度の増加の様子を図2に示す。1次電
子のエネルギが2000eVの場合、金に対する2次電
子収率は鉄に対するそれよりも大きいため、金の蒸着量
が増えるに従って全2次電子強度は大きくなる。したが
って、図2に示すように2次電子強度は金蒸着膜の厚さ
の関数として徐々に増加する振舞いを示す。FIG. 2 shows how the secondary electron intensity increases when iron is used as the substrate 11 and gold is used as the sample. When the energy of the primary electrons is 2000 eV, the secondary electron yield for gold is larger than that for iron, so that the total secondary electron intensity increases as the deposition amount of gold increases. Therefore, as shown in FIG. 2, the secondary electron intensity exhibits a behavior that gradually increases as a function of the thickness of the gold deposition film.
【0024】上述したように、図2に現れるキンクは金
の1原子層の厚さと等しいため、横軸である金膜厚をこ
のキンクの位置を用いて校正することにより、正確な金
薄膜の厚さがわかる。したがって、この現象を用いるこ
とで1原子層以下での高精度の膜厚計測が可能となる。As described above, the kink appearing in FIG. 2 is equal to the thickness of one atomic layer of gold. Therefore, by calibrating the gold film on the horizontal axis using the position of the kink, an accurate gold thin film can be formed. You can see the thickness. Therefore, by using this phenomenon, it is possible to measure the film thickness with high accuracy in one atomic layer or less.
【0025】さらに、上述したように、2次電子の強度
のキンクが最も顕著に現れる1次電子のエネルギは試料
の種類や面方位、結晶性によって異なる場合がある。本
実施例では例として1次電子のエネルギを2000eV
程度としたが、試料の種類や面方位、結晶性に応じて1
次電子のエネルギを変えることで、2次電子強度のキン
クが最も顕著に現れる最適の条件で本方法を用いればよ
い。Further, as described above, the energy of primary electrons where the kink of the intensity of secondary electrons appears most remarkably may vary depending on the type of sample, plane orientation, and crystallinity. In this embodiment, as an example, the energy of primary electrons is set to 2000 eV.
But depending on the sample type, plane orientation, and crystallinity,
By changing the energy of the secondary electrons, the present method may be used under the optimum condition where the kink of the secondary electron intensity appears most remarkably.
【0026】図3は本発明による膜厚測定方法および装
置の実施例の第2の基本構成を示す図である。本構成は
基板11、基板11に1次電子を照射するための電子銃
12、基板11上に試料を蒸着するための蒸着装置1
3、1次電子によりたたき出された2次電子の強度を測
定するための2次電子検出器14、およびこれら装置の
制御とデータ収集、画像表示を行なうためのコンピュー
タ31からなる。ここで電子銃12は1次電子のエネル
ギを10eVから30keVまで自由に設定できる機能
を持つものとする。FIG. 3 is a diagram showing a second basic configuration of an embodiment of the film thickness measuring method and apparatus according to the present invention. This configuration includes a substrate 11, an electron gun 12 for irradiating the substrate 11 with primary electrons, and a vapor deposition apparatus 1 for vapor-depositing a sample on the substrate 11.
3, a secondary electron detector 14 for measuring the intensity of the secondary electrons hit by the primary electrons, and a computer 31 for controlling these devices, collecting data, and displaying images. Here, it is assumed that the electron gun 12 has a function of freely setting the energy of primary electrons from 10 eV to 30 keV.
【0027】この構成では、基板11上に蒸着装置13
を用いて試料を蒸着しながら、電子銃12によって約2
000eVのエネルギを有する1次電子を照射する。こ
のとき試料表面から放出される2次電子の強度を2次電
子検出器14により測定する。In this configuration, the vapor deposition device 13
While the sample is being deposited using
Irradiate primary electrons having an energy of 000 eV. At this time, the intensity of secondary electrons emitted from the sample surface is measured by the secondary electron detector 14.
【0028】ここで、上記1次電子の照射方法を次のよ
うにすることで、試料表面像をモニタしながら、視野内
の任意の位置での膜厚モニタが可能となる。すなわち、
試料表面像は、一般に走査電子顕微鏡像を得る方法と同
様であり、1次電子を試料面内で走査したとき、1次電
子の照射点から放出される2次電子の強度をその点の輝
度信号とし、1次電子の走査信号と同期させてコンピュ
ータ31のモニタ上に画像化することにより得られる。
この試料表面像の取得にあたっては、全ての装置制御お
よび画像化プロセスを、コンピュータ31を用いて行な
えばよい。Here, by performing the following primary electron irradiation method, it is possible to monitor the film thickness at an arbitrary position in the visual field while monitoring the sample surface image. That is,
The sample surface image is generally the same as a method for obtaining a scanning electron microscope image. When primary electrons are scanned in the sample plane, the intensity of secondary electrons emitted from the irradiation point of the primary electrons is determined by the brightness of the point. The signal is obtained by forming an image on the monitor of the computer 31 in synchronization with the scanning signal of the primary electron.
In obtaining the sample surface image, all the device control and the imaging process may be performed using the computer 31.
【0029】試料表面像を得るとき、1次電子の走査範
囲内の任意の場所をX点とすると、1次電子がX点を照
射した際に放出される2次電子の強度の経時変化を、2
次電子検出器14を用いて計測する。これによって測定
された2次電子の強度は、第1の実施例と同様に、基板
11上に形成される試料の膜厚の関数として単調に減衰
または増加する。When obtaining an image of the sample surface, if an arbitrary point within the scanning range of the primary electrons is defined as the X point, the change with time of the intensity of the secondary electrons emitted when the primary electrons irradiate the X point is obtained. , 2
The measurement is performed using the secondary electron detector 14. The intensity of the secondary electrons measured in this way monotonically attenuates or increases as a function of the thickness of the sample formed on the substrate 11, as in the first embodiment.
【0030】このとき、上述したように真空蒸着中にお
ける2次電子の強度は、各層の形成中にはいずれも直線
的に変化するが、各層の形成の完成時において、その勾
配が不連続に変化することになり、その膜厚においてキ
ンクを生じる。このキンクは蒸着物質の1原子層の厚さ
と等しいため、このキンクの位置を用いて1原子層以下
での高精度な薄膜計測が可能となり、かつ本実施例で
は、試料表面像を取得しながら膜厚を計測できるため、
試料表面像内の任意の場所での膜厚計測が試料表面像を
モニタしながら可能となる。さらに、上述した2次電子
強度変化のキンク位置をコンピュータ31によりモニタ
することで、膜厚測定が自動化される。At this time, as described above, the intensity of the secondary electrons during the vacuum deposition changes linearly during the formation of each layer, but the gradient becomes discontinuous when the formation of each layer is completed. And a kink occurs in the film thickness. Since this kink is equal to the thickness of one atomic layer of the deposition material, highly accurate thin film measurement at one atomic layer or less can be performed by using the position of this kink. Because the film thickness can be measured,
The film thickness can be measured at an arbitrary position in the sample surface image while monitoring the sample surface image. Further, by monitoring the kink position of the above-mentioned change in the secondary electron intensity by the computer 31, the film thickness measurement is automated.
【0031】また、前述したように2次電子の強度のキ
ンクが最も顕著に現れる1次電子のエネルギは、試料の
種類や面方位、結晶性によって異なる場合がある。本実
施例では例として1次電子のエネルギを2000eV程
度としたが、試料の種類や面方位、結晶性に応じて1次
電子のエネルギを変えることで、2次電子の強度のキン
クが最も顕著に現れる最適の条件で本方法を用いればよ
い。このとき、2次電子強度変化のキンク測定および電
子銃12の制御をコンピュータ31で行なうことにより
自動化が可能となる。Further, as described above, the energy of the primary electron where the kink of the intensity of the secondary electron appears most remarkably may vary depending on the type, plane orientation, and crystallinity of the sample. In the present embodiment, the energy of the primary electrons is set to about 2000 eV as an example. However, by changing the energy of the primary electrons according to the type, plane orientation, and crystallinity of the sample, the kink of the intensity of the secondary electrons is most remarkable. The method may be used under the optimal conditions appearing in the above. At this time, the kink measurement of the change in the secondary electron intensity and the control of the electron gun 12 are performed by the computer 31, thereby enabling automation.
【0032】さらに、本実施例では蒸着時間に対する膜
厚をコンピュータ31でモニタし、その蒸着速度が任意
の速度になるように蒸着装置13を制御することによ
り、蒸着速度の制御を自動化できる。Further, in this embodiment, the control of the vapor deposition rate can be automated by monitoring the film thickness with respect to the vapor deposition time by the computer 31 and controlling the vapor deposition apparatus 13 so that the vapor deposition rate becomes an arbitrary rate.
【0033】さらに、本実施例では蒸着時間に対する膜
厚をコンピュータ31でモニタし、目的とする膜厚が得
られたところで蒸着をコンピュータ31により自動停止
することで、任意の膜厚の試料作製が自動化できる。こ
のとき目的とする膜厚の情報は、あらかじめコンピュー
タ31に入力しておけばよい。Further, in this embodiment, the film thickness with respect to the vapor deposition time is monitored by the computer 31, and when the target film thickness is obtained, the vapor deposition is automatically stopped by the computer 31, so that a sample having an arbitrary film thickness can be produced. Can be automated. At this time, the information on the target film thickness may be input to the computer 31 in advance.
【0034】[0034]
【発明の効果】本発明によれば、試料表面近傍から放出
される全電子から微少なオージェ電子のみを選別して収
集する必要がないため、電子光学系を基板表面に充分近
付けることを必要としない膜厚測定方法および装置を提
供できる効果がある。さらに本発明によれば、蒸着物質
の基板への入射を妨げないような特殊な試料台が不要と
なる効果がある。According to the present invention, since it is not necessary to select and collect only minute Auger electrons from all the electrons emitted from the vicinity of the sample surface, it is necessary to bring the electron optical system sufficiently close to the substrate surface. There is an effect that it is possible to provide a method and an apparatus for measuring a film thickness that does not occur. Further, according to the present invention, there is an effect that a special sample stage that does not prevent the deposition material from being incident on the substrate becomes unnecessary.
【0035】さらに本発明によれば、試料から放出され
る全電子から微少なオージェ電子のみを選別する必要が
ないため、充分な明るさと高いエネルギ分解能を有する
電子光学系が不要となる効果がある。さらに本発明によ
れば、試料周りの構成が単純となり、これによって装置
の取扱いが容易となる効果がある。さらに本発明によれ
ば、真空蒸着法における試料の蒸着速度を、オージェ電
子を用いる場合よりも速くできる効果がある。これらの
効果の学術分野への応用、さらにはその工業的価値は非
常に高いものである。Further, according to the present invention, it is not necessary to select only minute Auger electrons from all the electrons emitted from the sample, so that an electron optical system having sufficient brightness and high energy resolution is not required. . Further, according to the present invention, there is an effect that the configuration around the sample is simplified, thereby facilitating the handling of the apparatus. Further, according to the present invention, there is an effect that the vapor deposition rate of the sample in the vacuum vapor deposition method can be higher than in the case of using Auger electrons. The application of these effects to academic fields, and their industrial value, is very high.
【図1】本発明の第1の基本構成を表す図。FIG. 1 is a diagram showing a first basic configuration of the present invention.
【図2】本発明により得られた2次電子強度変化のキン
クを示す図。FIG. 2 is a diagram showing a kink of a secondary electron intensity change obtained by the present invention.
【図3】本発明の第2の基本構成を表す図。FIG. 3 is a diagram showing a second basic configuration of the present invention.
11…基板、12…電子銃、13…蒸着装置、14…2
次電子検出器、31…コンピュータ。11 ... substrate, 12 ... electron gun, 13 ... vapor deposition device, 14 ... 2
Next electron detector, 31 ... computer.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F067 AA27 BB18 EE10 HH06 JJ05 KK04 QQ01 SS15 2G001 AA03 AA09 BA07 CA03 GA01 HA01 JA02 KA11 LA02 MA05 NA10 NA12 NA17 RA08 5C033 RR08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F067 AA27 BB18 EE10 HH06 JJ05 KK04 QQ01 SS15 2G001 AA03 AA09 BA07 CA03 GA01 HA01 JA02 KA11 LA02 MA05 NA10 NA12 NA17 RA08 5C033 RR08
Claims (6)
面に1次電子を照射することによって放出される2次電
子強度の変化が、試料の膜厚の関数として1原子層厚毎
にキンクを生ずる現象を利用したことを特徴とする膜厚
測定方法。1. During the preparation of a thin film sample by vacuum deposition, a change in the intensity of secondary electrons emitted by irradiating the sample surface with primary electrons is kinked at every atomic layer thickness as a function of the film thickness of the sample. A film thickness measuring method characterized by utilizing a phenomenon that causes the film thickness.
意の値に設定できる機能を有する電子銃を用いることに
より、2次電子強度変化のキンクが最も明瞭に現れる1
次電子のエネルギを選別して利用することを特徴とする
膜厚測定方法。2. The method according to claim 1, wherein the use of an electron gun having a function of setting the primary electron energy to an arbitrary value allows the kink of the secondary electron intensity change to appear most clearly.
A film thickness measuring method characterized by selecting and using energy of a secondary electron.
る手段と、上記蒸着膜形成に上記試料表面に1次電子を
照射する手段と、上記1次電子の照射により試料表面か
ら放出される2次電子の強度を計測する手段と、上記2
次電子の強度変化のキンク部を検出する手段を有してな
ることを特徴とする膜厚測定装置。3. A means for forming a vapor-deposited film on the surface of a sample by vacuum vapor deposition, means for irradiating the surface of the sample with primary electrons for forming the vapor-deposited film, and emission from the surface of the sample by irradiation of the primary electrons. Means for measuring the intensity of secondary electrons;
A film thickness measuring device comprising means for detecting a kink portion of a change in intensity of a next electron.
る手段に1次電子のエネルギを任意の値に設定できる機
能を設けたことを特徴とする膜厚測定装置。4. A film thickness measuring apparatus according to claim 3, wherein said means for irradiating said primary electrons is provided with a function capable of setting the energy of said primary electrons to an arbitrary value.
と、試料上に物質を蒸着するための蒸着装置と、上記1
次電子によりたたき出された2次電子の強度を測定する
2次電子検出器とからなり、上記電子銃から放射される
1次電子のエネルギを10eVから30keVまでの所
望とする値に設定する手段を有してなることを特徴とす
る請求項3または4記載の膜厚測定方法および装置。5. An electron gun for irradiating a sample with primary electrons, a vapor deposition device for vapor-depositing a substance on the sample,
A secondary electron detector for measuring the intensity of the secondary electron hit by the secondary electron, and for setting the energy of the primary electron emitted from the electron gun to a desired value from 10 eV to 30 keV. 5. The method and apparatus for measuring a film thickness according to claim 3, wherein:
と、試料上に物質を蒸着するための蒸着装置と、1次電
子によりたたき出された2次電子の強度を測定する2次
電子検出器と、電子銃から放出される細く絞った1次電
子線を試料表面上で走査する手段と、上記1次電子によ
って試料表面から放出される2次電子の強度を走査電子
顕微法の手法によりモニタの輝度信号とすることで試料
の蒸着の経過を実時間で観察する手段を設けたことを特
徴とする請求項3ないし5のいずれか記載の膜厚測定装
置。6. An electron gun for irradiating a sample with primary electrons, a vapor deposition apparatus for vapor-depositing a substance on the sample, and a secondary device for measuring the intensity of secondary electrons hit by the primary electrons. An electron detector, means for scanning a finely focused primary electron beam emitted from the electron gun on the surface of the sample, and an intensity of secondary electrons emitted from the surface of the sample by the primary electron by a scanning electron microscope. 6. A film thickness measuring apparatus according to claim 3, further comprising means for observing the progress of deposition of the sample in real time by using a luminance signal of a monitor by a method.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000323305A JP2002131036A (en) | 2000-10-18 | 2000-10-18 | Method and apparatus for measuring film thickness |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|
| JP2002131036A true JP2002131036A (en) | 2002-05-09 |
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ID=18801000
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| JP (1) | JP2002131036A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011162411A1 (en) * | 2010-06-25 | 2011-12-29 | 日本電気株式会社 | Method for determining number of layers of two-dimensional thin film atomic structure and device for determining number of layers of two-dimensional thin film atomic structure |
-
2000
- 2000-10-18 JP JP2000323305A patent/JP2002131036A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2011162411A1 (en) * | 2010-06-25 | 2011-12-29 | 日本電気株式会社 | Method for determining number of layers of two-dimensional thin film atomic structure and device for determining number of layers of two-dimensional thin film atomic structure |
| US8698077B2 (en) | 2010-06-25 | 2014-04-15 | Nec Corporation | Method for determining number of layers of two-dimensional thin film atomic structure and device for determining number of layers of two-dimensional thin film atomic structure |
| JP5874981B2 (en) * | 2010-06-25 | 2016-03-02 | 日本電気株式会社 | Layer number determination method for two-dimensional thin film atomic structure and layer number determination device for two-dimensional thin film atomic structure |
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