JP2003504609A - 非弾性電子散乱による膜厚測定 - Google Patents

非弾性電子散乱による膜厚測定

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Abstract

(57)【要約】 例えば、強磁性体基材上の炭素膜のような、１乃至１０ｎｍ程度の膜厚を有する薄膜であって、原子番号において明らかに異なる他の材料の基材上に形成されたものの厚さを測定する方法と装置。例えば、電子線又はＸ線（１２）である一次照射源（１０）は、基材中に低エネルギーの二次電子（１８）を生じさせる。非弾性的に散乱された電子の強度は、一般的に膜厚に関連して増加する（図２）。テストサンプル用に測定された（１６）二次電子スペクトラムは、同じ組の構成成分を有する複数の同様の基準サンプルのスペクトラムと比較され、それによって、テストの膜厚が決定される。この方法は、いくつかのプログラム解析を加えることで従来の電子分光計で行うことも可能である。データを抽出して試験データと基準データを比較するための様々な技術が有効に利用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の技術分野 本発明は、一般的には膜厚の測定に関する。本発明は、特に、電子分析器を使
用したそのような測定に関する。
【０００２】 発明の背景 多くの技術的に改善されたデバイスが、別の材料の基材を皮膜する非常に薄い
、ほとんど平坦な膜を有する複合構造を必要としている。そのようなデバイスの
例は、強磁性材の有効な表面層を有する磁気記録又は読み出しヘッドである。例
えば、コバルトのようなより重い元素に基づく高性能強磁性材は、ほとんどが脆
性を有し酸化しやすく、ほとんどがダイヤモンドのような炭素ベースの材料であ
る非常に薄い保護層でその強磁性材を被覆することが共通のプラクティスである
。しかし、そのようなデバイスの性能と耐久性は、比較的に狭い範囲内の膜厚で
皮膜を生成する製造方法に依存している。構造物が電磁センサーである場合、被
膜の膜厚はセンサーの性能を劣化させないように厳密に制御されねばならない。
【０００３】 多くの膜厚測定技術は、ほとんど１乃至１５０ｎｍの範囲内にあるそのような
膜厚を測定するのに有効である。光学技術は単純であるが、その膜と基材の双方
の光学特性への依存が、いくつかの組み合わせに関してはその利用を排除する。
以下に説明するオージェ電子分光法は、組成制御のために通常使用されており、
そして、基本的に膜厚測定のために使用されることも可能である。しかし、膜厚
が３ｎｍを越えるときには、製造環境下において使用するには全くあまりにも時
間がかかりすぎ、５ｎｍ以上では実際に使用不可能である。走査型電子顕微鏡法
は簡単であるが、それは非常に時間がかかる方法であり被試験サンプルを切除し
なければならない。製造環境下における頻繁なサンプリングは、高速で非破壊的
な技術を要求する。
【０００４】 電子分光法はある固体中の原子成分の特徴を記述するための周知の技術である
。Ｂｒｉｇｇｓ他は、参考文献「実際の表面分析（Practical Surface Analysis
）」第１巻の「オージェ並びにＸ線光電子分光法」第２版（Wiley社、１９９０
年刊）を編集した。オージェ分光法の典型的な実施においては、その固体は低ｋ
ｅＶ範囲のエネルギーで電子ビームにより探査され、そして、オージェ遷移過程
で、適切に定義されたオージェエネルギーＥAUGERを有する二次電子を励起する
。オージェ分光法において、探査のための照射は、原子から内殻電子を叩き出す
。そして、オージェ遷移においては、第１の外殻電子が内殻の空位に落ち、そし
て、第２の外殻電子が叩き出されてエネルギーの差異を伴う。分光計は、叩き出
された電子のエネルギーをオージェエネルギーＥAUGERとして分析する。オージ
ェエネルギーＥAUGERは、主として原子番号Ｚに応じて、それぞれの原子に関し
て多くは固有である。このように、被測定電子エネルギーは、少なくともその表
面近傍の材料組成を決定するために使用され得る。これらのエネルギーは、オー
ジェ電子分光法の典型的な実施にとっては、一般的に数百ｅＶから数ｋｅＶの範
囲内である。通常、オージェ信号を補強するために、一次エネルギーＥPがオー
ジェエネルギーＥAUGERの２倍又はそれ以上に設定される。オージェ電子分光法
は、約３０ｎｍまでの膜厚の超高速且つ高精度の測定を可能にする。他のタイプ
の電子分光法は同様の装置によって実施可能であり、その技術も電子顕微鏡に近
い。
【０００５】 汎用の電子分光計が、図１に略式に図示されている。他の形状と配置関係が用
いられることもある。電子銃１０は、ホルダ１５によって支持されている被測定
サンプル１４に向けて、エネルギーＥPの一次照射ビーム１２を放射する。電子
エネルギー分析器１６は、エネルギーＥSによって特徴付けられる、サンプル１
４から叩き出された二次電子のビーム１８を受け取る。低電子エネルギーは、超
高真空レベルにおいて分析器全体が操作されるべきであることを必要とする。二
次のビーム１８は、空間的に非常に広がってしまう傾向を有する。主に電子エネ
ルギー分析器１６は、分析器１６とサンプル１４の間の角度を固定するために空
間的に固定された入射スリット２０を有し、それは静電減速器又は磁気分析器若
しくはその他の手段によってエネルギーＥSを内部的に分析する。いくつかの自
動化された例においては、電子分析器１６は経験的に決められた小数のパラメー
タを出力するけれども、代表的な分析器は、いくつかのレベルにおいて、一又は
それ以上のエネルギー位置のピークが抽出されるエネルギースペクトラムを出力
する。そのような電子分光計は、かなりたびたびオージェ分光計又はＥＳＣＡ分
光計として周知であり、フィジカルエレクトロニクス社（Physical Electronics
（ＰＨＩ））やミネソタ（Minnesota）州エデンプレーリ（Eden Prairie）のパ
ーキンエルマー社（Perkin-Elmer）の事業部局や英国のバキュームジェネレータ
ーズ社（Vacuum Generators）やデラウェア（Delaware）州のオミクロン社（Omi
cron）などのいくつかの供給源から商業的に入手可能である。
【０００６】 探査用の照射物として電子がたびたび使用されているけれども、他のタイプの
放射線、例えば、Ｘ線又は陽電子も同様の効果を発生する。
【０００７】 電子分光法の実験上の主要な作用のうちの一つが、（電子ソースが使用されて
いる場合には）一次電子と二次電子が表面と材料の構成原子との干渉点の間で材
料を通過するときに一次電子と二次電子の非弾性散乱によって生じるバックグラ
ウンドノイズである。すべての電子は、弾性と非弾性の両方の衝突を経験する。
非弾性的に散乱された電子は、探査ビームのエネルギーＥPで始まり下方に延び
る広範なエネルギー分布を有する。
【０００８】 オージェ分光法に利用される一次電子は、主に、数ｋｅＶのエネルギーを有す
るが、一方、オージェ遷移は主に１ｋｅＶ以下である。１ｋｅＶの電子は、固体
内に約３ｎｍの平均自由行程を有する。従って３ｋｅＶの電子では１５ｎｍの自
由行程を有する。Ｘ線は、明らかにより深い浸透を示す。更に、二次オージェ電
子は、同じタイプの非弾性散乱に曝される。多くの技術文献が、オージェスペク
トラムを抽出するために、非弾性散乱の作用を説明し、且つ、定量化しようとし
てきた。他の技術文献は、電子間の散乱断面を測定する一つの方法として非弾性
拡散を利用してきた。弾性散乱は、材料の平均原子番号Ｚに依存し、Ｚが大きい
ほど材料の強度が増加する。
【０００９】 発明の要約 一の材料の上層であって、異なる有効な原子番号を有する他の材料の基層上に
形成されたものの厚さを高速で且つ非破壊的に測定するための方法と装置。例え
ば、ｋｅＶの電子又はＸ線である一次照射源は、非弾性的に散乱された二次電子
の広いスペクトラムを発生する。テストサンプルの上層を通して叩き出された二
次電子のスペクトラムが測定され、そして、それが既知の上層の厚さを有する基
準サンプルに関する同様のスペクトラムと比較され、それによって、テストサン
プルの上層の厚さを決定する。上記装置は、電子が一次照射である場合には、従
来の電子分光計から派生したものでもよい。
【００１０】 本発明の一つの実施の形態においては、基準サンプルとテストサンプルの両方
に関連して、非弾性的に散乱された電子のスペクトラムの一部の強度の弾性的に
散乱された電子のそれに対する比が測定される。
【００１１】 好適な実施の形態の説明 適切な状況下において、非弾性的に散乱された二次電子のスペクトラムは、明
らかに異なる原子番号を有する基材上に付着された薄膜の膜厚を決定する、高速
で且つ非破壊的な方法を提供する。マンガン、鉄、コバルト、ニッケルなどのよ
うなより重い強磁性遷移元素におそらくきわめて少量のネオジウムやサマリウム
のような重希土元素を加えたものからなる磁性基材上に付着された炭素ベースの
膜のいくつかの異なる膜厚に関する電子スペクトラムが、図３に図示されている
。強度スケールは、任意の単位であり、電子倍増管のような電子カウンターによ
って検出される前に二次電子フラックスがエネルギー分析されているという事実
を反映している。しかし、例示されたスペクトラムは、一次電子の弾性散乱に関
連したピーク３０の強度に対してノーマライズされている。
【００１２】 炭素は原子番号６を有するが、前記４つの遷移元素は２５乃至２８の原子番号
を有する。希土類元素はもっとはるかに大きいものを有する。
【００１３】 ２ｋｅＶの一次電子のエネルギーＥPに対して、図示されていない遷移金属の
オージェピークは、図示されたエネルギー範囲よりもはるかに小さい、７００か
ら８００ｅＶの範囲内にある。これらのオージェピークは、３ｎｍ又はそれ以下
の膜厚の被膜においては容易に解決されるが、より厚い被膜に対しては、非弾性
散乱がオージェピークを摘出するときに重大困難を持ち込んでしまう。
【００１４】 非弾性散乱は、オージェピークと一次電子エネルギーの間の各エネルギーにお
いてノイズのようなスペクトラムを生成する。図示された例においては、約１．
９５ｋｅＶで弾性ピーク３０は、一次電子エネルギーに対応している。少なくと
も、より薄い皮膜のためのミニマム３２は、弾性ピーク３０と非弾性的に散乱さ
れた電子の広範な分布を分けている。オージェ分光法においては、主に、光学的
諸特性が調整されて、非弾性スペクトラムよりも相当大きい非常に幅狭の強度の
ある弾性ピーク３０を生成する。非弾性スペクトラムは、分光計を非調整するこ
とによって、図２において強調されてきた。
【００１５】 図示のように、弾性ピーク３０の強度に対する非弾性スペクトラムの相対的な
強度は、０から６ｎｍの間で炭素膜の膜厚を増やしていくにつれて規則的に増え
ていく。図示されたデータは、弾性ピーク３０の単位強度に対してノーマライズ
されている。その強度が弾性ピーク３０から遠く離れた決められた二次電子エネ
ルギーにおいて測定された場合には、その強度は膜厚の測定値である。例えば、
図２の等エネルギーライン３６に沿って１７００ｅＶの強度は図３において各種
の膜厚に対する曲線３８のようにプロットされる。同一測定条件の下では、二次
電子の強度の値は膜厚と互いに関連している。
【００１６】 結果として、本発明の一つの実施の形態である未知の膜厚を測定する方法は、
図４の流れ図に図示されている。ステップ４０において、いくつかの既知の膜厚
を有すると共に第２の材料の基材を被覆している第１の材料からなる被膜を有す
る多くの基準サンプルが準備される。この二つの材料の組み合わせは、テストさ
れるべきサンプルの材料組み合わせと同じにするか又は少なくともそれに近いも
のとすべきである。また、励起ビームのエネルギーと分光計の分解能は、膜厚測
定においても補正におけるのと同じであるべきである。膜厚はテスト時に被験さ
れるべき厚さの予測範囲内にすべきである。図２に表示された例においては、厚
さは約１０ｎｍ毎に増えて０（被覆せず）から６０ｎｍまでの範囲に亘っている
。基準スペクトラムを確立するときには、走査型電子顕微鏡の薄辺にされたサン
プルを含めた何れかの公知の技術によって膜厚が測定されてもよい。なぜならば
、それらは基準スペクトラムを確立してテストサンプルの測定を補正する時点で
たった１回のみ測定される必要があるからである。
【００１７】 補正ステップ４０の後続において、二次電子エネルギーのスペクトラムが既知
の膜厚のそれぞれのサンプルに対して測定される。概念上は、図３の例に従って
、単一エネルギーのみの強度が測定される必要がある。しかし、データの有効性
を確実にするため、及び、後述するように、精巧なパラメータ抽出を利用するた
めには、より広範なスペクトラムが好適である。複数の基準スペクトラムが保存
されて少数の組のパラメータを生成するために分析されるが、それは以後に獲得
されるテストスペクトラムと共に使用するために保存される。
【００１８】 ステップ４２において、未知の膜厚を有するテストサンプルに対する二次電子
スペクトラムが測定される。このテストサンプルは基準サンプルと同じ基材と被
膜の材料組み合わせを有するべきである。このことは、製造ラインの補助物とし
て比較的に高速に実施され得る非破壊テストである。
【００１９】 ステップ４４において、ステップ４２において取得されたテストスペクトラム
がステップ４０において取得された基準スペクトラムと互いに関連させられる。
図３の単純な強度モデルにおいては、この相互関連は、おそらく測定期間又は一
次ビーム強度の違いを反映するための乗除定数と共に基準スペクトラムに対して
行われたのと同じエネルギー（図３においては１７００ｅＶ）においてテストス
ペクトラムに対する強度を決定することだけを必要とする。
【００２０】 ステップ４６において、テストスペクトラムの諸結果から被膜の膜厚が決定さ
れる。図３の単純な例においては、図示された曲線３８が１７００ｅＶでの被測
定強度を膜厚と関連づけている。
【００２１】 一つのテストサンプルに対して被膜の膜厚が決定された後で、同じ材料の組み
合わせを有する他のテストサンプルは、基準スペクトラムの測定を繰り返しする
必要なく、テストされ得る。
【００２２】 上記の例は、非弾性スペクトラムが一次電子の非弾性散乱に起因していること
を想定している。好ましくは、被測定スペクトラムが弾性ピークとオージェピー
クの間にあることである。被測定スペクトラムがオージェ電子の非弾性散乱に対
して測定されたときに同様の結果が得られる。この場合、非弾性スペクトラムが
オージェエネルギーよりもっと下方のエネルギーにまで延びる。
【００２３】 本発明の膜厚測定は被膜の有効原子質量Ｚに依存しているが、その質量は被膜
の下層の基材のそれと実質的に異なっている。この差異は、弾性散乱と非弾性散
乱の間の比率において非常にはっきりとした違いを生じさせるが、このことは弾
性ピークからはるか十分遠くに離れたエネルギーにおいてバックグランド対弾性
の相対的な比率として検出され得る。一般に、高Ｚ材料は、電子の弾性散乱を促
進する。遷移金属の基材上の炭素ベースの被膜（高Ｚの上の低Ｚ）の場合におい
て、非弾性スペクトラムは被膜から生じる。低Ｚの上の高Ｚの場合においては、
基材内の非弾性散乱が被膜内の弾性散乱によって低減される。被膜と基材は、あ
る部分元素構成が重なっていてもよいが、本発明は、二つの層のかなりの部分に
おいて周期律表の二つの異なる部分が別々に表されている場合にはなお適切であ
る。基材が少なくともほとんど適切な電子の吸収又は散乱の長さの厚さを有する
層であることは更に好適である。
【００２４】 本発明の方法は、いくつかのコンピュータ及び制御機能を追加することによっ
て、既に説明した図１の従来の分析器によっても実施可能である。コンピュータ
５０は、電子エネルギー分析器１６の出力を受け取り、それを用いて膜厚を数量
化するときに使用される電子スペクトラムの諸特性を計算する。以下に説明する
３つの分析例においては、単独の特性は、決められたエネルギーにおける強度か
、弾性ピークに対するその比率か、そのピークのエネルギーのうちの何れかであ
る。一以上の特性が使用されることもある。半導体メモリ又は磁気デスク若しく
は他のタイプの他に入手可能なデータ保存デバイス又はメディアのようなメモリ
５２はコンピュータ５０に関連していて、すべての基準被膜について、基準被膜
のそれぞれに対して、基準被膜の膜厚と膜厚特性値の双方を記憶する。テストサ
ンプルが測定されたとき、コンピュータ５０はその特性値を計算するだけでなく
、それらの値をそのメモリ５２に記憶された基準被膜の値に関連させて、テスト
サンプルの被膜の膜厚を決定する。コンピュータ５０は、試験的に決められた被
膜の膜厚の値を出力する。
【００２５】 コンピュータ５０とメモリ５２は、必要な制御や計算を実行するために書かれ
た追加のソフトウェアを伴う、従来の分析器に既に提供された制御機器の一部で
あってもよい。それとは別に、電子分析器によって確立されたスペクトラムは、
膜厚の同時計算又は遅延計算のために別のコンピュータにダウンロードされても
よい。基準データが表形式で記憶される必要はなく、基準データに適合する曲線
のためのパラメータによって、又は、電子スペクトラムを被膜の膜厚に結びつけ
る他のデータ表現によって表すことも可能であることが判っている。追加のプロ
グラミングを伴う同じ装置が、基準スペクトラムを確立するために使用されるこ
とも可能である。
【００２６】 図３の曲線３８によって提供された単一エネルギーの相関関係は、好適ではな
い。被測定強度は、測定又は制御することが容易ではない、各種のノイズを含む
変動を被る。エネルギースペクトラムのほとんど大部分が無視されてしまう。よ
り多くの被測定点を用いてより高度の合成データ圧縮が好ましい。例えば、図２
のスペクトラムのノーマライゼーションによって提案されているように、基準サ
ンプルとテストサンプルの双方に対して非弾性データに対する非弾性データの比
が取られ、そして、テストサンプルの被膜の膜厚を決定するときにそれらの比が
比較される。特に、弾性ピークは、約１９３０ｅＶにおけるミニマム３２から２
０００ｅＶにおける一次エネルギーＥPまでの図２に図示されたエネルギー帯域
５６に亘るスペクトラムを積分することによって測定される。同様に、非弾性散
乱は、同じ帯域幅であるが、例えば、約１３００ｅＶである、より低位のエネル
ギー帯域５８に亘るスペクトラムを積分することによって測定される。好ましく
は、高Ｚ上の低Ｚの場合、非弾性エネルギー帯域５８は一次エネルギーＥPの約
５０％であり、より好適には、一次エネルギーよりも下位で約２０％乃至３０％
の範囲内である。両強度の比は、図３のそれと同様の挙動を表す。しかし、比を
用いることは、ノイズを除去し、通有の装置ドリフトを低減し、そして、測定期
間のばらつきを無くす。
【００２７】 別のやり方においては、図２の基準スペクトラムが、少なくともより厚い皮膜
においては、線６０に沿って被膜の膜厚と共に変化するエネルギーピークを示す
。基準サンプルとテストサンプルの双方のピーク位置は、各スペクトラムの非常
に多くの測定点をぴったりと合わせた曲線によって獲得される。そのピーク位置
は、相対的な形状が同じであり、そして、エネルギーの精度が維持されている限
り、比較的に装置特性や装置動作の変動に影響を受けにくい。このように、テス
トサンプルのピーク位置は、基準サンプルの皮膜の膜厚と互いに関連される。
【００２８】 他のそして可能なより複雑な曲線適合が、基準データから皮膜の膜厚を抽出す
るために実行されることもある。
【００２９】 説明してきた本発明は、その一次照射によって生じた二次電子よりも一次照射
とその吸収の長さに依存している。上層の二次スペクトラムの弾性散乱の相対的
な強度は、下層の二次スペクトラムのそれとは明らかに異ならなくてはならない
。この状況は、通常は、明らかに異なる平均の原子質量を有する二つの材料によ
って満足される。説明された実施の形態においては、上層は下層に比べてより小
さな原子質量を有している。平滑に変動する図２の二次散乱のスペクトラムは、
一次電子エネルギーの９０％越えないが、しかし、被膜と基材の双方のオージェ
エネルギーよりも上にある被測定電子エネルギーに起因する。被測定膜厚は、当
初の電子又はその材料内で散乱された二次電子に関する散乱長よりも明らかに大
きなものにすべきではない。なぜならば、そうしないとほとんどの電子が表面に
到達しないからである。探査用の電子又はＸ線若しくは他の照射のエネルギーは
、探査用の照射のほとんどの部分が被膜を通過して基材表面に達するように予測
される被膜の膜厚を見込んで調整されるようにしてもよい。
【００３０】 このように、本発明は、被膜の膜厚の高速且つ非破壊的なテストを提供する。
それは簡単且つ単純な変更だけを伴って、従来の分光装置において実施されるこ
とも可能である。
【００３１】 本発明はオージェ電子の非弾性散乱に関連して説明されてきたが、本発明は必
ずしもそれに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 電子分光計の略図である。
【図２】 非弾性散乱を有する二次電子スペクトラムとオバー皮膜の膜厚の関係のグラフ
である。
【図３】 図２の決められたエネルギーにおけるスペクトラムの強度と被膜の膜厚の関係
のグラフである。
【図４】 オバー皮膜の膜厚を決定するために二次電子スペクトラムを使用したフローチ
ャートである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ， ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，Ｋ Ｒ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，Ｓ Ｉ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 リンダー・ロバート アメリカ合衆国，カリフォルニア州 95051，サンタ クララ，フランシスカン コート 2464 (72)発明者 ボロジャンスキー・セルゲイ アメリカ合衆国，カリフォルニア州 94087，サニーヴェイル，カーライル ウ ェイ 865，＃35 (72)発明者 キ ヤチコ・ドミトリー アメリカ合衆国，カリフォルニア州 95014，カッパティーノ，ウェストリン ウェイ 998，＃３ Ｆターム(参考） 2F067 AA27 DD07 HH04 HH06 HH13 JJ05 KK04 KK08 LL18 TT06 2G001 AA01 AA03 AA05 AA09 BA07 BA09 BA15 CA03 FA02 FA06 GA01 GA08 HA01 JA17 KA11 LA02 MA05 NA11 NA17

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の組成の膜であって、第２の組成を有する基材上に形成
    されたものの膜厚を測定する方法であって、 それぞれ、前記第２の組成の基材上に形成された既知の厚さの前記第１の組成
    の膜を有する複数の基準サンプルを提供する工程と、 各基準サンプルに対して、ある種類の一次照射によって励起されることによっ
    てそこから叩き出された二次電子のスペクトラムを測定し、それによって、それ
    ぞれの膜厚に関して特定された複数の二次電子の基準スペクトラムを取得する工
    程と、 前記第２の組成の基材上に形成された前記第１の組成の膜を有するテストサン
    プルに対して、前記種類の一次照射によって励起されることによってそこから叩
    き出された二次電子のスペクトラムを測定し、それによって、二次電子のテスト
    スペクトラムを取得する工程と、 前記二次電子のテストスペクトラムを前記二次電子の基準スペクトラムと比較
    して、テストサンプルの膜の膜厚を決定する工程からなる膜厚測定方法。
  2. 【請求項２】 前記種類の照射の非弾性散乱が優勢なエネルギー領域内で前
    記基準スペクトラムとテストスペクトラムが得られることを特徴とする請求項１
    に記載の膜厚測定方法。
  3. 【請求項３】 前記種類の一次照射が第１のエネルギーを有し、そして、非
    弾性散乱プロセスを通じて第２のエネルギーの二次電子を生成することと、前記
    第１のエネルギーに比べて１０乃至５０％低いエネルギー領域において前記テス
    トスペクトラムが得られることを特徴とする請求項１に記載の膜厚測定方法。
  4. 【請求項４】 前記種類の一次照射が電子を含んでいることを特徴とする請
    求項３に記載の膜厚測定方法。
  5. 【請求項５】 前記エネルギー領域が前記第１のエネルギーに比べて２０乃
    至３０％の間の低位にあることを特徴とする請求項４に記載の膜厚測定方法。
  6. 【請求項６】 前記種類の一次照射が電子を含んでいることを特徴とする請
    求項１に記載の膜厚測定方法。
  7. 【請求項７】 前記種類の一次照射がＸ線を含んでいることを特徴とする請
    求項１に記載の膜厚測定方法。
  8. 【請求項８】 前記膜が炭素ベースの皮膜を有し、前記基材が強磁性材料を
    有することを特徴とする請求項１に記載の膜厚測定方法。
  9. 【請求項９】 前記強磁性材料がコバルトを有することを特徴とする請求項
    ８に記載の膜厚測定方法。
  10. 【請求項１０】 第１の材料の皮膜のサンプルであって、第２の材料の基材
    上に形成されたものの膜厚を測定する方法であって、 テストサンプルに一次エネルギーを有する電子を照射する工程と、 前記一次エネルギー以下の少なくとも一つのエネルギーで、前記照射工程に応
    じて前記テストサンプルから叩き出された電子のうちの少なくとも一つの強度を
    測定する工程と、 基準サンプルが前記一次エネルギーを有する電子によって照射されているとき
    、前記第１の材料の皮膜をそれぞれ有する各基準サンプルであって、前記第２の
    材料の各基材上において複数の厚さのうちの一つずつの厚さを有するものから叩
    き出された電子の強度に関連して予め記録されているデータに前記測定された強
    度を比較する工程からなる膜厚測定方法。
  11. 【請求項１１】 前記測定工程が、前記一次エネルギーに比べて１０乃至５
    ０％の間の下位にあるエネルギー領域内で前記強度を測定することを特徴とする
    請求項１０に記載の膜厚測定方法。
  12. 【請求項１２】 前記エネルギー領域が、前記皮膜内の前記電子のオージェ
    エネルギーよりも上にあることを特徴とする請求項１１に記載の膜厚測定方法。
  13. 【請求項１３】 テストサンプルに対して入射する一次照射源と、 前記テストサンプルからの放射線を受け取る電子エネルギー分析器と、 前記電子エネルギー分析器の出力を受信して、前記第１のサンプルからの前記
    放射線の電子エネルギースペクトラムに関する少なくとも一つの特性値を生成す
    る計算手段と、 複数の基準サンプルのそれぞれに対して、それぞれの膜厚の前記基準サンプル
    の皮膜に関連した前記少なくとも一つの特性値を記憶する記憶手段と、 基準サンプルに関する少なくとも一つの特性値に、テストサンプルに関する少
    なくとも一つの特性値を互いに関連させて、それによってテストサンプルの皮膜
    の膜厚を決定する相互関連手段とからなる膜厚分析器。
  14. 【請求項１４】 前記一次照射源が電子源であることを特徴とする請求項１
    ３に記載の分析器。
  15. 【請求項１５】 前記電子源が２ｋｅＶを有するエネルギー領域内の電子を
    放出することを特徴とする請求項１４に記載の分析器。
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