JPH01122556A - 試料分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、試料にイオンビームエツチングを施しながら
、試料に荷電粒子線又は放射線を照射することにより得
られる情報信号に基づいて試料の深さ方向にお（プるス
ペクトル分析を行なう試料分析装置に関し、特に、エツ
チングに伴う試料の層変化に応じてエツチング速度を自
動制御する装置に関する。

［従来の技術］ 従来、試料の表面分析を行なう表面分析装置においては
、試料の深さ方向の元素分布の分析等を行なうために、
該試料土の目的とする部位にアルゴンやキセノンなどを
イオン種とするイオンビームを照射しながら電子線やＸ
線を当て、該試料表面から放出されるオージェ電子ある
いは光電子を検出しながらスペクトル分析が行なわれて
いる。

［発明が解決しようとする問題点］ 原子量や組成〈単結晶か多結晶か）の異なる試料につい
て一定の条件、例えば、イオン種やイオン加速電圧、照
射時間等を一定の条件としてイオンエツチングを行なっ
た場合、エツチング速度は試料の原子量や組成（単結晶
か多結晶か）によって異なる値を示すことが知られてい
る。

表面分析が行なわれる試料が異なる物質から成る膜の積
層によって形成された所謂多層膜状の試料である場合、
上述のような一定の条件に基づき、第１層目の物質に対
して例えば、毎分１００人のエツチング速度でエツチン
グを行ない、適当なエツチング時間間隔（試料の深さ方
向の分析間隔）毎に試料に電子線やＸ線を当て、該試料
から放出されるオージェ電子や光電子を測定しながら、
多層膜試料の第１層目（表層）から第２層目へとエツチ
ング及び分析を進める。すると第２層目では第１層目と
膜を形成する物質が異なるためにエツチング速度に変化
が生じる。このエツチング速度の変化はその時の物質に
より第１層目のエツチング速度に対して速くなる場合と
遅くなる場合がある。例えばエツチング速度が毎分１０
００人と速くなる場合は、第１層目の深さ方向の分析回
数に対して第２層目の分析回数が減少したり、この第２
層目の膜が非常に薄い場合には数回のエツチングによっ
て試料を失い、精密な深さ方向の分析を行なうことがで
きなくなる。また、エツチング速度が遅くなる場合には
第１層目に比べ分析時間が多く掛ることになる。そのた
め、エツチング速度を出現した第２層目の組成に応じた
好適なエツチング速度に変える必要がある。

従って、このような場合にはオペレータが試料表面から
放出されるオージェ電子あるいは光電子のスペクトルを
表示装置上で観測し、該スペクトルの中の注目する元素
のスペクトル線の変化を目で追い、該注目するスペクト
ル線に変化が生じた時点でイオンエツチングを停止する
ようにしている。そして、イオン加速電圧やレンズ電圧
、ビーム照射位置などの諸条件を再設定してから第２層
目のエツチングを開始し、分析を続行している。

このように、オペレータが特定元素の信号変化を観測し
ながら多層膜の界面を判断する方法では個人差が大きく
再現性に乏しい。更に、膜厚の不明な試料の場合にはオ
ペレータが始終信号の変化を観測していなければならず
、オペレータにとって大きな負担となっている。

また、イオンエツチングの諸条件再設定には、かなりの
時間を要するため全測定時間が長時間におよんでしまう
ことが問題とされている。

本発明は上記問題点を考慮し、エツチングに伴う試料の
層変化に応じてエツチング速度を自動制御する機構を備
えた試料分析装置を提供することを目的としている。

［問題点を解決Ｊるための手段］ 本発明は、試料にイオンビーム発生手段よりのイオンビ
ームを照射してエツチングを施しながら該試料に荷電粒
子線又は放射線を照射し、該照射により試料から得られ
る情報信号に基づいて試料の深さ方向におけるスペクト
ル分析を行なうようにした装置において、前記イオンビ
ーム発生手段の動作条件を異なったエツチング能率に応
りた複−へ　− 数の動作条件のいずれかに設定するための手段と、前記
試料を分析して展開されるスペクトル線内の注目するス
ペクトルピーク位置を指定する手段と、該指定手段によ
って指定されたピーク位置の信号をモニターする手段と
、該モニターされるピーク信号の強度変化がＭ単量以上
の場合に予め記憶された情報に基づいて前記設定手段を
制御し前記イオンビーム発生手段の動作条件を切換える
ための手段を備え、エツチングに伴う試料の層変化に応
じてエツチング速度を自動制御するようにしたことを特
徴とする。

［作用］ 本発明においては、エツチングを施しながら試料の深さ
方向の分析を行なって展開されたスペクトル線内の注目
するスペクトルビーク位置を指定すると共に、該指定さ
れたピーク位置の信号をモニターし、該モニターされる
ピーク信号の強度変化が基準量以上の場合に、予め記憶
された情報に基づいてイオンビーム発生手段の動作条件
を異なったエツチング能率に応じた複数の動作条件のい
ずれかに設定するための手段を制御し前記イオンビーム
発生手段の動作条件を切換えることにより、エツチング
に伴う試料の層変化に応じてエツチング速度を自動制御
するようにしている。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図は本発明の一実施例を説明するための構成図、第２図
は本発明の詳細な説明するためのブロック構成図である
。

第１図に示すようなオージェ電子分光分析装置において
、元素Ｂの膜の上に元素Ａの膜を形成した多層膜状試料
Ｓを分析する場合、メモリー１１にはＣＰＵ１を通じて
元素Δ９元素Ｂについての夫々の最適エツチング条件が
記憶されており、ＣＰＵ１内のエネルギープリセット部
３には多層膜試料表層の膜の元素Ａのエネルギーレベル
がセットされると共に、チャンネル指定信号発生部８に
は二層目の元素Ｂのエツチング条件をメモリー１１から
読出すための信号がチャンネルプリセット部９によって
予めセットされている。

まず、ＣＰＵ１はパスラインを通じて操作端末１０から
入力される信号に基づいてメモリー１１に記憶されてい
るエツチング条件の中から、表層の元素Ａの膜に対応し
たエツチング条件を読出し、該続出した信号をパスライ
ンを通じてイオンビームコントローラー１２に供給する
。該イオンビームコントローラー１２は前記信号に基づ
きイオンビーム発生装置１３のイオン加速電圧、レンズ
電圧、偏向電圧等を設定する。そして、イオンビーム発
生装置１３は該設定条件に基づいて試料Ｓに向けてイオ
ンビームを照射する。試料Ｓ表層の元素Ａの膜にイオン
ビームを照射してエツチングを施しながら電子ビームを
照射すると試料からは元素Ａに固有なエネルギーレベル
のオージェ電子が放出される。該試料から放出されたオ
ージェ電子はエネルギー分析器１４に入射する。該エネ
ルギー分析機１４は、電子エネルギーレベル例えば、Ｏ
ｅＶから２０００ｅ　ｖまでを掃引コントローラー１５
によって掃引することによりオージェ電子のエネルギー
のスペクトルを展開することができる。

このエネルギー分析器１４によって検出されたスペクト
ルはＣＲＴ１６に供給されて表示されると共に、順次ｃ
ｐｕｉに供給される。

該ｃｐｕｉの要部は第２図に示すような構成で、前記検
出されたスペクトルは順次、ＣＰＵ１内のエネルギー選
択部２に供給される。エネルギー選択部２は展開される
スペクトルの中から予めエネルギープリセット部３に指
定される元素Ａのエネルギーレベルの信号のみを選択的
に通過させて比較部４と検出信号保持部５に送っている
。

ところで、元素Ａから成る第１層目の膜と元素Ｂから成
る第２層目の膜の界面には両元素が拡散して存在する部
分がある。該部分におけるＡ元素及びＢ元素のオージェ
信号の強度変化を第３図に示す。第３図において、エツ
チングにより元素Ａの膜の深さ方向の分析位置が元素Ｂ
の膜との界面に近付くと元素Ａの信号強度は急激に減少
し始める。

そこで、検出信号保持回路５は元素Ａの安定状態におけ
る信号強度を検出するためにエツチング開始（第３図点
ａ）から一定時間後エネルギー選択部２で得られた信号
（第３図点ｂ）を保持し、該保持した信号を比較部４に
基準信号として供給している。そのため比較部４はエネ
ルギー選択部２から最初の入力を受けた時点で遅延回路
５に信号を送って該回路５を作動させ、一定時間経過後
に検出信号保持回路６を動作させてエネルギー選択部２
で得られた信号（第３図点ｂ）を保持するようにしてい
る。

そこで、比較部４では、前記保持された元素Ａの安定状
態における信号強度を基準信号として順次エネルギー選
択部２を通過して来る信号と比較するようにしている。

そして、その差が比較条件設定部７に設定される基準値
を越えた時点（第３図点Ｃ）で信号を発生し、チャンネ
ル指定信号発生部８に供給している。該信号に基づいて
チャンネル指定信号発生部８は予めチャンネル指定プリ
セット部によって設定されたメモリー１１内の任意のチ
ャンネルに記憶されている元素Ｂのエツチング条件を読
出すためのチャンネル指定信号を発生する。該チャンネ
ル指定信号はパスラインを通じメモリー１１内の任意の
チャンネルに記憶されている元素Ｂのエツチング条件を
読出してイオンビームコントローラー１２へ供給してい
る。イオンビームコントローラー１２は該信号に基づい
てイオンビーム発生装置１３のイオン加速電圧、レンズ
電圧、偏向電圧等を元素Ｂのエツチング条件に変更する
。

なお、上記実施例では２層の試料について説明したが、
３層以上の試料についても全く同様に実施できる。但し
、その場合には、モニターするエネルギーレベルを順次
変える必要があることは言うまでもない。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明は、エツチング
を施しながら試料の深さ方向の分析を行なって展開され
たスペクトル線内の注目するスペクトルピーク位置を指
定１−ると共に、該指定されたピーク位置の信号をモニ
ターし、該モニターされるピーク信号の強度変化が基準
量以上の場合に、予め記憶された情報に基づいてイオン
ビーム発生手段の動作条件を巽なったエツチング能率に
応じた複数の動作条件のいずれかに設定するための手段
を制御し前記イオンビーム発生手段の動作条件を切換え
ることにより、従来のようなオペレータの観測によらず
に試料の層変化を検出することが可能となると共に、オ
ペレーターの操作によらずにイオンエツチングの諸条件
を瞬時に変更することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するための構成図、第
２図は本発明の詳細な説明するためのブロック構成図、
第３図は膜状試料の深さ方向分析における情報信号の変
化を説明するための図である。 １：ｃＰＵ　　　　　２：エネルギー選択部３：エネル
ギープリセット部 ４：比較部　　　　５：検出信号保持部６：遅延回路　
　　７：比較条件設定部８：チャンネル指定信号発生部 ９：チャンネル指定プリセット部 １０：操作部　　　１１：メモリー １２：イオンビームコントローラー １３：イオンビーム発生装置 １４：エネルギー分析器 １５：掃引コントローラー １６　：　ＣＲＴ 特許出願人　　　　日本電子株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 試料にイオンビーム発生手段よりのイオンビームを照射
   してエッチングを施しながら該試料に荷電粒子線又は放
   射線を照射し、該照射により試料から得られる情報信号
   に基づいて試料の深さ方向におけるスペクトル分析を行
   なうようにした装置において、前記イオンビーム発生手
   段の動作条件を異なつたエッチング能率に応じた複数の
   動作条件のいずれかに設定するための手段と、前記試料
   を分析して展開されるスペクトル線内の注目するスペク
   トルピーク位置を指定する手段と、該指定手段によつて
   指定されたピーク位置の信号をモニターする手段と、該
   モニターされるピーク信号の強度変化が基準量以上の場
   合に予め記憶された情報に基づいて前記設定手段を制御
   し前記イオンビーム発生手段の動作条件を切換えるため
   の手段を備え、エッチングに伴う試料の層変化に応じて
   エッチング速度を自動制御するようにしたことを特徴と
   する試料分析装置。