JP2016205951A - Film thickness measurement method and film thickness measurement device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、膜厚測定方法及び膜厚測定装置に関するものである。 The present invention relates to a film thickness measuring method and a film thickness measuring apparatus.
半導体、表面処理、コーティング等の分野においては、基材等の表面に薄膜の成膜がなされる。このように成膜された薄膜の膜厚を測定する方法としては、透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)を用いた方法がある。具体的には、成膜のなされた基材等を試料として切り出し、切り出された試料の断面をTEMにより観察することにより、膜厚を調べる方法がある。 In the fields of semiconductors, surface treatment, coating, etc., a thin film is formed on the surface of a substrate or the like. As a method for measuring the film thickness of the thin film thus formed, there is a method using a transmission electron microscope (TEM). Specifically, there is a method in which a film thickness is examined by cutting out a base material on which a film has been formed as a sample and observing a cross section of the cut sample with a TEM.
しかしながら、TEM観察するための試料は、電子を透過させるため極めて薄く作製する必要があり、このような試料を作製することは、熟練した技術と時間と労力を要することから、膜厚測定には多大な時間とコストを要していた。 However, a sample for TEM observation needs to be made very thin in order to transmit electrons, and producing such a sample requires skillful technique, time, and labor. It took a lot of time and money.
このため、より簡単に薄膜の膜厚を知る方法としては、X線光電子分光法(XPS:X-ray photoelectron spectroscopy)を用いた方法がある。尚、XPSは、特性X線を固体試料表面に照射し、光電効果によって発生する光電子を検出する分析方法であり、検出された光電子の運動エネルギから元素の種類、内殻準位、化学結合状態を分析することができる。 For this reason, as a method for more easily knowing the film thickness of the thin film, there is a method using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). XPS is an analysis method for irradiating the surface of a solid sample with characteristic X-rays to detect photoelectrons generated by the photoelectric effect. The element type, core level, chemical bonding state from the kinetic energy of the detected photoelectrons. Can be analyzed.
XPSにより基材に成膜された薄膜の膜厚を知る方法では、得られた光電子ピーク強度を用いて、下記の(1)及び(2)に示す式に基づき薄膜の膜厚を算出することが可能である。尚、IS:基材からの光電子の強度、IS0:基材がバルクの場合の光電子の強度、IF:薄膜からの光電子の強度、IS0:薄膜がバルクの場合の光電子の強度、d:薄膜の膜厚、λ:薄膜における電子の平均自由行程、θ:光電子の取り出し角度である。
IS=IS0×exp(−d/λcosθ)・・・・・・・・・(1)
IF=IF0×{1−exp(−d/λcosθ)}・・・・・(2)
しかしながら、上記の(1)及び(2)に示す式に基づき薄膜の膜厚を算出する場合には、薄膜における電子の平均自由行程λの値が必要となるが、電子の平均自由行程λの値は、薄膜を形成している材料や密度等によっても異なる。このため、電子の平均自由行程λの値をできるだけ正確に得るためには、実験的に得るしかないことから、多大な時間と労力を要してしまう。
In the method of knowing the film thickness of the thin film formed on the base material by XPS, the film thickness of the thin film is calculated based on the following equations (1) and (2) using the obtained photoelectron peak intensity. Is possible. Incidentally, I S: intensity of photoelectrons from the substrate, I S0: intensity of photoelectrons When the substrate is a bulk, I F: intensity of photoelectrons from thin, I S0: intensity of photoelectrons when a thin film is the bulk, d: film thickness of the thin film, λ: electron mean free path in the thin film, θ: photoelectron extraction angle.
I S = I S0 × exp (−d / λ cos θ) (1)
I F = I F0 × {1-exp (−d / λ cos θ)} (2)
However, when calculating the film thickness of the thin film based on the equations shown in the above (1) and (2), the value of the electron mean free path λ in the thin film is required. The value varies depending on the material forming the thin film, the density, and the like. For this reason, in order to obtain the value of the mean free path λ of electrons as accurately as possible, since it must be obtained experimentally, a great amount of time and labor are required.
よって、XPSを用いて、基材に成膜された薄膜の膜厚をできるだけ正確に短時間で容易に得ることのできる膜厚測定方法が求められている。 Therefore, there is a need for a film thickness measurement method that can easily obtain the film thickness of a thin film formed on a substrate as accurately as possible in a short time using XPS.
本実施の形態の一観点によれば、基材に薄膜が成膜されている試料における薄膜の膜厚測定方法において、前記試料の前記薄膜にX線を照射して光電子スペクトルを得る工程と、前記光電子スペクトルにおいて、前記基材には含まれているが、前記薄膜には含まれていない元素の2つの光電子ピークより、各々のピーク面積を得て、前記各々のピーク面積より、ピーク面積比を算出する工程と、前記ピーク面積比より前記薄膜の膜厚の値を得る工程と、を有することを特徴とする。 According to one aspect of the present embodiment, in the method for measuring the thickness of a thin film in a sample in which a thin film is formed on a substrate, a step of irradiating the thin film of the sample with X-rays to obtain a photoelectron spectrum; In the photoelectron spectrum, each peak area is obtained from two photoelectron peaks of elements that are contained in the base material but not in the thin film, and a peak area ratio is obtained from each of the peak areas. And a step of obtaining a value of the film thickness of the thin film from the peak area ratio.
開示の膜厚測定方法によれば、XPSを用いて、基材に成膜された薄膜の膜厚をできるだけ正確に短時間で容易に得ることができる。 According to the disclosed film thickness measuring method, the film thickness of the thin film formed on the substrate can be easily obtained in the shortest possible time using XPS.
実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。 The form for implementing is demonstrated below. In addition, about the same member etc., the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
図1は、本実施の形態において用いた試料10の断面構造を示す。試料10は、LiFePO4の基材11の上に、Li9Al3(P2O7)3(PO4)2の薄膜12が成膜されている。尚、試料10は、薄膜12の膜厚が異なる3種類のもの、即ち、薄膜12の膜厚が2nm、4nm、6nmの試料10を用いた。試料10の薄膜12の膜厚は、TEM観察等により得た値である。
FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a
図2は、試料10において、XPSによりワイドスキャンさせた場合における結合エネルギと光電子の強度(光電子の個数に比例する値)との関係を示す。図2に示されるように、結合エネルギが720eV近傍には、基材11を形成しているLiFePO4の構成元素である鉄のFe2pのピークが検出される。尚、Feは、基材11には含まれているが、薄膜12には含まれていない元素である。図3は、XPSにより結合エネルギが約700eV〜770eVの範囲をナロースキャンさせた場合における結合エネルギと光電子の強度(光電子の個数に比例する値)との関係を示す。図3に示されるように、試料10の薄膜12の膜厚が厚くなると、Fe2pのピーク強度は低くなるとともに、高エネルギ側のバックグランドも低くなる。この高エネルギ側のバックグランドは、Fe2pのピークに起因するものであるため、試料10の薄膜12の膜厚が厚くなると、薄膜12における吸収が増え、低くなる。
FIG. 2 shows the relationship between the binding energy and the photoelectron intensity (a value proportional to the number of photoelectrons) when the
図4は、試料10の薄膜12を形成しているLi9Al3(P2O7)3(PO4)2の構成元素であるアルミニウムのAl2pのピーク強度を示す。尚、Alは、薄膜12には含まれているが、基材11には含まれていない元素である。図4に示されるように、薄膜12の膜厚が厚くなると、Al2pのピーク強度は高くなるが、バックグランドには変化がない。
FIG. 4 shows the peak intensity of Al2p of aluminum which is a constituent element of Li 9 Al 3 (P 2 O 7 ) 3 (PO 4 ) 2 forming the
ところで、図3に示されるように、試料10の薄膜12の膜厚が変化した場合、Fe2pにおける2p1/2のピークと2p3/2のピークとの間において変化に違いが生じる。尚、2p1/2と2p3/2は、スピン軌道相互作用により縮退していた電子のエネルギ固有値が2つに分裂したものである。
By the way, as shown in FIG. 3, when the film thickness of the
ここで、図5の一点鎖線で示されるように、2p1/2ピークのバックグランドを設定し、同様に、2p3/2ピークのバックグランドを設定する。これにより、図6に示されるように、2p1/2ピークのピーク面積2p1/2Sと、2p3/2ピークのピーク面積2p3/2Sを得て、Fe2pのピーク面積比(2p3/2S/2p1/2S)を算出する。尚、各々のピーク面積は、各々のピークの部分とバックグランドにより囲まれた領域の面積である。 Here, as indicated by the one-dot chain line in FIG. 5, a background of 2p 1/2 peak is set, and similarly, a background of 2p 3/2 peak is set. Thus, as shown in FIG. 6, 1/2 peak and peak area 2p 1/2 S of 2p, to give a peak area 2p 3/2 S of 2p 3/2 peak, the peak area ratio of Fe2p (2p 3/2 S / 2p 1/2 S) is calculated. Each peak area is an area of a region surrounded by each peak portion and the background.
算出されたFe2pのピーク面積比(2p3/2S/2p1/2S)と試料10の薄膜12の膜厚との関係を図7に示す。図7に示されるように、Fe2pのピーク面積比(2p3/2S/2p1/2S)と試料10の薄膜12の膜厚とは線形の関係にあるため、Fe2pのピーク面積比(2p3/2S/2p1/2S)が解れば、試料10の薄膜12の膜厚を知ることができる。即ち、図7に示されるピーク面積比(2p3/2S/2p1/2S)と、薄膜12の膜厚との関係の検量線を予め得ておけば、XPSの測定により得られたFe2pのピーク面積比(2p3/2S/2p1/2S)より、薄膜12の膜厚の値を得ることができる。例えば、図7に示される検量線の傾きをαとし、測定対象となる分析試料の薄膜の膜厚をT、XPSにより得られた分析試料のピーク面積比(2p3/2S/2p1/2S)をRとすると、分析試料の薄膜の膜厚Tは、下記の(3)に示す式より得ることができる。尚、βは定数である。
T=α×R+β・・・・・・・・・・・・・(3)
図7に示される検量線は、薄膜12の成膜する際の成膜装置のメンテナンスや成膜条件を変更した場合には、薄膜12の密度や膜質等が変わるため変化する。このため、薄膜12の成膜する際の成膜装置のメンテナンスや成膜条件を変更した場合には、再度、薄膜12の膜厚が異なる試料10を作製し、検量線を作成する必要がある。しかしながら、薄膜12の成膜する際の成膜装置のメンテナンスや成膜条件を変更しない場合には、一度作成した検量線は、そのまま使うことができる。従って、XPSの測定により得られた結果に基づき、同じ検量線を用いて、薄膜12の膜厚を短時間で、容易に得ることができる。
The relationship between the calculated peak area ratio of Fe2p (2p 3/2 S / 2p 1/2 S) and the film thickness of the
T = α × R + β (3)
The calibration curve shown in FIG. 7 changes because the density, film quality, etc. of the
図8は、図3に示される薄膜12の膜厚の異なる試料10の各々のXPSによる測定結果において、バックグランドを設定した場合の様子を示す。本実施の形態においては、バックグランドの設定は、各々のピークの両側のボトムの領域を直線で結ぶ方法(Linear法)により設定している。尚、個々のピーク面積を得るためにバックグランドを設定する方法としては、Shirley法でもよい。
FIG. 8 shows a state in which a background is set in the XPS measurement results of the
尚、上記においては、LiFePO4の基材11の上に、Li9Al3(P2O7)3(PO4)2の薄膜12が成膜されている試料10について説明したが、基材11及び薄膜12を形成する材料は、上記以外の材料であってもよい。
In the above description, the
また、上記においては、Fe2pにおける2p1/2ピークと2p3/2ピークを用いた場合について説明したが、基材11に含まれる元素であって、薄膜12には含まれない元素であれば、Fe以外の元素のピークを用いることも可能である。また、p軌道以外にも、d軌道、f軌道からの光電子を用いてもよい。
In the above description, the case where the 2p 1/2 peak and the 2p 3/2 peak in Fe2p are used has been described. However, any element included in the
(膜厚測定装置)
次に、本実施の形態における膜厚測定装置について、図9に基づき説明する。図9に示される膜厚測定装置は、一般的なXPSと類似の構造のものであり、一般的なXPSを用いて、本実施の形態における薄膜の膜厚測定をすることも可能である。本実施の形態における膜厚測定装置は、X線源20、アナライザ30、ディテクタ40、試料ステージ50、制御部60等を有している。試料ステージ50には、検量線を作成する際には、検量線用試料となる試料10が設置され、膜厚の測定を行う際には、図10に示される分析対象となる分析試料110が設置される。尚、分析試料110は、基材111の上に薄膜112が成膜されたものであり、薄膜112の膜厚が不明であることを除き、試料10と同じ材料、及び、同じ条件等で作製されている。
(Thickness measuring device)
Next, the film thickness measuring apparatus in the present embodiment will be described with reference to FIG. The film thickness measurement apparatus shown in FIG. 9 has a structure similar to that of general XPS, and the film thickness of the thin film in this embodiment can also be measured using general XPS. The film thickness measurement apparatus in the present embodiment includes an
検量線を作成する場合には、XPSによる分析を行う場合と同様に、X線源20より出射されたX線を試料ステージ50に設置されている試料10に照射する。これにより、試料10において光電子が発生し、発生した光電子は、アナライザ30を介しディテクタ40において、エネルギごとに検出される。
When creating a calibration curve, the
また、分析試料110における薄膜112の膜厚の測定を行う場合も同様に、X線源20より出射されたX線を試料ステージ50に設置されている分析試料110に照射する。これにより、分析試料110において光電子が発生し、発生した光電子は、アナライザ30を介しディテクタ40において、エネルギごとに検出される。
Similarly, when the thickness of the
エネルギごとに検出された光電子の強度(光電子の個数)の情報は、制御部60に送られる。制御部60では、光電子スペクトルの作成、バックグランドの設定、ピーク面積比の算出、検量線に基づく膜厚の算出等がなされ、分析対象となる分析試料110の薄膜112の膜厚が算出される。尚、制御部60は、検量線の情報等を記憶する記憶部61等を有しており、2次元画像を表示することのできる表示部62が接続されている。
Information on the photoelectron intensity (number of photoelectrons) detected for each energy is sent to the
(膜厚測定方法)
次に、本実施の形態における膜厚測定方法について、図11及び図12に基づき説明する。最初に、図11に基づき検量線の作成方法について説明する。
(Thickness measurement method)
Next, the film thickness measurement method in the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, a method for creating a calibration curve will be described with reference to FIG.
最初に、ステップ102(S102)に示すように、検量線用試料となる試料10を作製する。検量線用試料は、検量線を得るためのものであり、薄膜12の膜厚の異なる試料10を複数、例えば、3つ作製する。
First, as shown in step 102 (S102), a
次に、ステップ104(S104)に示すように、各々の試料10の薄膜12の膜厚をTEM観察により測定する。
Next, as shown in step 104 (S104), the film thickness of the
次に、ステップ106(S106)に示すように、各々の試料10に、X線源20より出射されたX線を照射してXPSによる測定を行う。この際、XPSによる測定の測定条件や測定範囲は、予め定めておいてもよい。
Next, as shown in step 106 (S106), each
次に、ステップ108(S108)に示すように、XPSによる測定結果に基づき、各々の試料10におけるピーク面積比を算出する。
Next, as shown in step 108 (S108), the peak area ratio in each
次に、ステップ110(S110)に示すように、ステップ104において得られた各々の試料10の薄膜12の膜厚と、ステップ108において得られた各々の試料10におけるピーク面積比に基づき図7に示されるような検量線を作成する。このようにして得られた検量線は、本実施の形態における膜厚測定装置の制御部60における記憶部61に記憶され、この後に説明する分析試料110における薄膜112の膜厚を測定する際に用いる。
Next, as shown in step 110 (S110), the thickness of the
次に、図12に基づき、分析試料110における薄膜112の膜厚の測定方法について説明する。尚、本実施の形態においては、図13に示されるように、X座標が0からAまで、Y座標が0からBまでの領域の範囲の膜厚を測定する場合について説明する。従って、この領域内における測定位置に、X線源20より出射されたX線を順に照射して、分析試料110の薄膜112の膜厚の分布の測定を行う場合について説明する。
Next, a method for measuring the film thickness of the
最初に、ステップ202(S202)に示すように、分析試料110を本実施の形態における膜厚測定装置の試料ステージ50に設置する。
First, as shown in step 202 (S202), the
次に、ステップ204(S204)に示すように、(X、Y)=(0、0)に設定する。 Next, as shown in step 204 (S204), (X, Y) = (0, 0) is set.
次に、ステップ206(S206)に示すように、X線源20より出射されたX線が照射され、膜厚の測定のなされる測定位置が、(X、Y)となるように分析試料110を移動させる。
Next, as shown in step 206 (S206), the
次に、ステップ208(S208)に示すように、分析試料110の測定位置(X、Y)に、X線源20より出射されたX線を照射し、XPSによる測定を行い光電子スペクトルを取得する。
Next, as shown in step 208 (S208), the measurement position (X, Y) of the
次に、ステップ210(S210)に示すように、現在のXの値に1を加えて新たなXの値にする。 Next, as shown in step 210 (S210), 1 is added to the current X value to obtain a new X value.
次に、ステップ212(S212)に示すように、Xの値がAを超えているか否かを判断する。Xの値がAを超えている場合には、ステップ214に移行し、Xの値がAを超えていない場合には、ステップ206に移行する。 Next, as shown in step 212 (S212), it is determined whether or not the value of X exceeds A. When the value of X exceeds A, the process proceeds to step 214, and when the value of X does not exceed A, the process proceeds to step 206.
次に、ステップ214(S214)に示すように、現在のYの値に1を加えて新たなYの値にする。 Next, as shown in step 214 (S214), 1 is added to the current Y value to obtain a new Y value.
次に、ステップ216(S216)に示すように、Yの値がBを超えているか否かを判断する。Yの値がBを超えている場合には、ステップ220に移行し、Yの値がBを超えていない場合には、ステップ218に移行する。 Next, as shown in step 216 (S216), it is determined whether or not the value of Y exceeds B. If the value of Y exceeds B, the process proceeds to step 220. If the value of Y does not exceed B, the process proceeds to step 218.
次に、ステップ218(S218)に示すように、Xの値を0にして、ステップ206に移行する。 Next, as shown in step 218 (S218), the value of X is set to 0, and the routine proceeds to step 206.
次に、ステップ220(S220)に示すように、取得した光電子スペクトルより、各々の測定位置における分裂した2つのピークのピーク面積を得て、更に、得られた2つのピークのピーク面積より、各々の測定位置におけるピーク面積比を算出する。 Next, as shown in step 220 (S220), from the acquired photoelectron spectrum, the peak areas of the two split peaks at each measurement position are obtained, and further, from the peak areas of the two peaks obtained, The peak area ratio at the measurement position is calculated.
次に、ステップ222(S222)に示すように、制御部60内の記憶部61に記憶されている検量線に基づき、各々の測定位置におけるピーク面積比より各々の測定位置における薄膜112の膜厚の値を得る。この後、制御部60に接続されている表示部62に薄膜112の膜厚の分布を2次元表示する。
Next, as shown in step 222 (S222), based on the calibration curve stored in the
以上により、本実施の形態における膜厚測定方法により、分析試料110における薄膜112の膜厚の2次元情報を得ることができる。
As described above, two-dimensional information of the film thickness of the
尚、本実施の形態における膜厚測定装置を成膜装置の一部に組み込むことにより、成膜装置において成膜直後に、成膜された薄膜の膜厚を非破壊で知ることも可能となる。 Note that by incorporating the film thickness measurement apparatus according to this embodiment into a part of the film formation apparatus, it is possible to know the film thickness of the formed thin film in a nondestructive manner immediately after film formation in the film formation apparatus. .
以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。 Although the embodiment has been described in detail above, it is not limited to the specific embodiment, and various modifications and changes can be made within the scope described in the claims.
上記の説明に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
基材に薄膜が成膜されている試料における薄膜の膜厚測定方法において、
前記試料の前記薄膜にX線を照射して光電子スペクトルを得る工程と、
前記光電子スペクトルにおいて、前記基材には含まれているが、前記薄膜には含まれていない元素の2つの光電子ピークより、各々のピーク面積を得て、前記各々のピーク面積より、ピーク面積比を算出する工程と、
前記ピーク面積比より前記薄膜の膜厚の値を得る工程と、
を有することを特徴とする膜厚分析方法。
(付記2)
前記2つの光電子ピークは、スピン軌道相互作用により縮退していた電子のエネルギ固有値が2つに分裂したものであることを特徴とする付記1に記載の膜厚分析方法。
(付記3)
前記試料の前記薄膜に照射されるX線の位置を移動させて、前記光電子スペクトルを得る工程、前記ピーク面積比を算出する工程、前記薄膜の膜厚の値を得る工程を繰り返すことにより、
前記薄膜の膜厚の分布を得ることを特徴とする付記1または2に記載の膜厚分析方法。
(付記4)
前記薄膜の膜厚の値を得る工程は、
前記2つの光電子ピークにおけるピーク面積比と前記薄膜の膜厚との関係を示す検量線に基づき、前記算出されたピーク面積比より、前記薄膜の膜厚の値を得ることを特徴とする付記1から3のいずれかに記載の膜厚分析方法。
(付記5)
前記検量線は、
基材に成膜された薄膜の膜厚が異なる複数の検量線用試料を作製する工程と、
各々の前記検量線用試料における薄膜の膜厚を測定する工程と、
前記検量線用試料の前記薄膜にX線を照射して光電子スペクトルを得る工程と、
前記検量線用試料の光電子スペクトルにおいて、前記検量線用試料の前記基材には含まれているが、前記薄膜には含まれていない元素の2つの光電子ピークより、各々のピーク面積を得て、前記各々のピーク面積より、ピーク面積比を算出する工程と、
前記測定により得られた前記検量線用試料における薄膜の膜厚と、前記測定により得られた前記検量線用試料のピーク面積比との関係より、前記検量線を得ることを特徴とする付記4に記載の膜厚分析方法。
(付記6)
基材に薄膜が成膜されている試料の前記薄膜に照射されるX線を発生させるX線源と、
前記X線を照射することにより発生した光電子を検出するアナライザと、
前記X線源及び前記アナライザの制御を行う制御部と、
を有し、
前記制御部において、前記検出された光電子より光電子スペクトルを作成し、前記光電子スペクトルにおいて、前記基材には含まれているが、前記薄膜には含まれていない元素の2つの光電子ピークより、各々のピーク面積を得て、前記各々のピーク面積より、ピーク面積比を算出し、前記ピーク面積比より前記薄膜の膜厚の値を得ることを特徴とするとする膜厚分析装置。
(付記7)
前記試料は試料ステージに設置されるものであって、
前記試料ステージを移動させて、光電子スペクトルを作成することを繰り返すことにより、前記薄膜の膜厚分布を得ることを特徴とする付記6に記載の膜厚分析装置。
In addition to the above description, the following additional notes are disclosed.
(Appendix 1)
In the method for measuring the thickness of a thin film in a sample in which a thin film is formed on a substrate,
Irradiating the thin film of the sample with X-rays to obtain a photoelectron spectrum;
In the photoelectron spectrum, each peak area is obtained from two photoelectron peaks of elements that are contained in the base material but not in the thin film, and a peak area ratio is obtained from each of the peak areas. Calculating
Obtaining a film thickness value of the thin film from the peak area ratio;
A film thickness analysis method characterized by comprising:
(Appendix 2)
The film thickness analysis method according to
(Appendix 3)
By moving the position of X-rays irradiated on the thin film of the sample to obtain the photoelectron spectrum, calculating the peak area ratio, and obtaining the film thickness value of the thin film,
3. The method of analyzing a film thickness according to
(Appendix 4)
The step of obtaining the value of the thickness of the thin film includes
(Appendix 5)
The calibration curve is
Producing a plurality of calibration curve samples with different thicknesses of the thin film formed on the substrate;
Measuring the thickness of the thin film in each of the calibration curve samples;
Irradiating the thin film of the calibration curve sample with X-rays to obtain a photoelectron spectrum;
In the photoelectron spectrum of the calibration curve sample, each peak area is obtained from two photoelectron peaks of the elements that are included in the base material of the calibration curve sample but are not included in the thin film. Calculating a peak area ratio from each of the peak areas;
(Appendix 6)
An X-ray source for generating X-rays applied to the thin film of a sample having a thin film formed on a substrate;
An analyzer for detecting photoelectrons generated by irradiating the X-ray;
A control unit for controlling the X-ray source and the analyzer;
Have
In the control unit, a photoelectron spectrum is created from the detected photoelectrons, and in the photoelectron spectrum, from the two photoelectron peaks of elements that are included in the base material but not included in the thin film, respectively. The film thickness analyzer is characterized in that a peak area ratio is calculated from the respective peak areas, and a value of the film thickness of the thin film is obtained from the peak area ratio.
(Appendix 7)
The sample is placed on a sample stage,
7. The film thickness analyzer according to
10 試料
11 基材
12 薄膜
20 X線源
30 アナライザ
40 ディテクタ
50 試料ステージ
60 制御部
61 記憶部
62 表示部
110 試料
111 基材
112 薄膜
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記試料の前記薄膜にX線を照射して光電子スペクトルを得る工程と、
前記光電子スペクトルにおいて、前記基材には含まれているが、前記薄膜には含まれていない元素の2つの光電子ピークより、各々のピーク面積を得て、前記各々のピーク面積より、ピーク面積比を算出する工程と、
前記ピーク面積比より前記薄膜の膜厚の値を得る工程と、
を有することを特徴とする膜厚分析方法。 In the method for measuring the thickness of a thin film in a sample in which a thin film is formed on a substrate,
Irradiating the thin film of the sample with X-rays to obtain a photoelectron spectrum;
In the photoelectron spectrum, each peak area is obtained from two photoelectron peaks of elements that are contained in the base material but not in the thin film, and a peak area ratio is obtained from each of the peak areas. Calculating
Obtaining a film thickness value of the thin film from the peak area ratio;
A film thickness analysis method characterized by comprising:
前記薄膜の膜厚の分布を得ることを特徴とする請求項1または2に記載の膜厚分析方法。 By moving the position of X-rays irradiated on the thin film of the sample to obtain the photoelectron spectrum, calculating the peak area ratio, and obtaining the film thickness value of the thin film,
The film thickness analysis method according to claim 1, wherein the film thickness distribution of the thin film is obtained.
前記X線を照射することにより発生した光電子を検出するアナライザと、
前記X線源及び前記アナライザの制御を行う制御部と、
を有し、
前記制御部において、前記検出された光電子より光電子スペクトルを作成し、前記光電子スペクトルにおいて、前記基材には含まれているが、前記薄膜には含まれていない元素の2つの光電子ピークより、各々のピーク面積を得て、前記各々のピーク面積より、ピーク面積比を算出し、前記ピーク面積比より前記薄膜の膜厚の値を得ることを特徴とするとする膜厚分析装置。 An X-ray source for generating X-rays applied to the thin film of a sample having a thin film formed on a substrate;
An analyzer for detecting photoelectrons generated by irradiating the X-ray;
A control unit for controlling the X-ray source and the analyzer;
Have
In the control unit, a photoelectron spectrum is created from the detected photoelectrons, and in the photoelectron spectrum, from the two photoelectron peaks of elements that are included in the base material but not included in the thin film, respectively. The film thickness analyzer is characterized in that a peak area ratio is calculated from the respective peak areas, and a value of the film thickness of the thin film is obtained from the peak area ratio.
前記試料ステージを移動させて、光電子スペクトルを作成することを繰り返すことにより、前記薄膜の膜厚分布を得ることを特徴とする請求項4に記載の膜厚分析装置。 The sample is placed on a sample stage,
5. The film thickness analyzer according to claim 4, wherein the film thickness distribution of the thin film is obtained by moving the sample stage and repeatedly creating a photoelectron spectrum.
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CN109931894B (en) * | 2019-03-26 | 2021-02-02 | 电子科技大学 | Method for analyzing thickness of surface oxide layer of NiFe or FeMn film |
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