JPH01175156A - Local surface analyzer - Google Patents

Local surface analyzer

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JPH01175156A
JPH01175156A JP62334901A JP33490187A JPH01175156A JP H01175156 A JPH01175156 A JP H01175156A JP 62334901 A JP62334901 A JP 62334901A JP 33490187 A JP33490187 A JP 33490187A JP H01175156 A JPH01175156 A JP H01175156A
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electron
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Abstract

PURPOSE:To start an analysis under the proper state by overlappingly displaying the sample image, frame and marker of the sample image information detected by a channeltron and moving a sample as required. CONSTITUTION:An electron beam 2 outputted from an electron beam polariscope is slantly radiated on the surface of a sample 3 on a sample bed 4 and scattered. Electrons scattered from the sample surface are detected by a channeltron 7 provided above the sample 3. The intensity pattern of electrons from the sample surface is displayed as the image of the sample surface on a monitor device based on the information depending on the intensity of detected electrons and the information via the electron beam 2 scanned by the polariscope 9. A sample bed 4 is moved so that the desired analysis surface exists in the possible analysis area by utilizing a frame and a marker overlappingly displayed on the above displayed image. The polariscope 9 changes the radiation position so as to feed the electron beam 2 to the proper position of the sample 3 and fixes the incident position of the electron beam 2 by an electron gun system. The scattered light of the electron beam 2 is fed to an energy analyzer 6 under this condition, thus the proper state to start an analysis is attained.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、試料に分析のための電子線を照射し、試料か
ら散乱される非弾性散乱電子のエネルギー損失スペクト
ルを測定することにより、該試料の局所表面構造情報を
得る局所表面分析装置に関する。
Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention irradiates a sample with an electron beam for analysis and measures the energy loss spectrum of inelastically scattered electrons scattered from the sample. This invention relates to a local surface analysis device for obtaining local surface structure information of a sample.

[従来技術] 近年、表面解析の必要性が高まってきた。その理由とし
て、電子デバイスのマイクロ化に伴い、その特性に及ぼ
す表面の影響が増大したこと、機能性表面(例えば、触
媒、表面反応によるガス検知センサ)の動作特性の解析
には表面解析が欠かせないこと、表面保護膜の改善には
表面特性の理解が必要であること等が挙げられる。
[Prior Art] In recent years, the need for surface analysis has increased. The reason for this is that the influence of the surface on the characteristics of electronic devices has increased with the miniaturization of electronic devices, and surface analysis is essential for analyzing the operational characteristics of functional surfaces (e.g., catalysts, gas detection sensors based on surface reactions). The improvement of the surface protective film requires an understanding of the surface characteristics.

局所表面を解析する方法として、光学顕微鏡、電子顕微
鏡が従来から用いられているが、近年、試料に電子線を
照射し、散乱電子を検知する電子エネルギー損失スペク
トル法が提案されている。
Optical microscopes and electron microscopes have traditionally been used to analyze local surfaces, but in recent years, an electron energy loss spectroscopy method has been proposed in which a sample is irradiated with an electron beam and scattered electrons are detected.

この電子エネルギー損失スペクトル法の原理は、第11
図に示すように電子銃1からの放射電子線2を試料3表
面に入射させ、試料3表面近傍の原子によって非弾性散
乱された非弾性散乱電子5の電子エネルギー損失スペク
トルをエネルギー分析器6等を□用いて測定し、試料3
の表面の解析情報を得るものである。特に電子線2を試
料表面に対し10°前後の小さい角度で斜めに入射する
と、得られる電子エネルギー損失スペクトルは試料3表
面の構造、状態を敏感に反映するようになる。
The principle of this electron energy loss spectroscopy is based on the 11th
As shown in the figure, an emitted electron beam 2 from an electron gun 1 is incident on the surface of a sample 3, and the electron energy loss spectrum of the inelastically scattered electrons 5 that is inelastically scattered by atoms near the surface of the sample 3 is measured using an energy analyzer 6, etc. Measure using □, sample 3
This is to obtain analytical information on the surface of the surface. In particular, when the electron beam 2 is obliquely incident on the sample surface at a small angle of about 10 degrees, the obtained electron energy loss spectrum will sensitively reflect the structure and state of the sample 3 surface.

ところでかかる分析装置では、非弾性散乱電子5の方向
をエネルギー分析器6の入射軸に一致させるか又はきわ
めて近傍に入射するように電子線2の試料に対する照射
点を調整する必要がある。
However, in such an analyzer, it is necessary to adjust the irradiation point of the electron beam 2 on the sample so that the direction of the inelastically scattered electrons 5 coincides with the axis of incidence of the energy analyzer 6, or so that the direction of the inelastically scattered electrons 5 is incident very close to the axis of incidence.

さらに電子線2の照射点を、試料3上の希望する分析位
置に正確に位置合わせしなければならないという分析操
作上の要求がある。
Furthermore, there is a requirement in terms of analysis operations that the irradiation point of the electron beam 2 must be accurately aligned with the desired analysis position on the sample 3.

そこで従来の電子エネルギー損失スペクトル法を用いた
局所分析装置においては、電子線の試料に対する入射位
置を、光学顕微鏡、電子@徴鏡等で得た拡大画像をモニ
ターしながらマニピュレータを操作して、試料及び試料
台を移動させて、位置合わせを行っていた。
Therefore, in a local analysis device using conventional electron energy loss spectroscopy, the incident position of the electron beam on the sample is determined by operating a manipulator while monitoring an enlarged image obtained with an optical microscope, electron microscope, etc. Then, the sample stage was moved and aligned.

[発明が解決しようとする問題点] しかし、最近の半導体微細加工のスケールがサブミクロ
ンのオーダーに達していることから、半導体を試料とし
て電子エネルギー損失スペクトル分析を行う場合、上記
の位置合わせは極めて正確に調整しなければならない。
[Problems to be solved by the invention] However, since the scale of recent semiconductor microfabrication has reached the submicron order, the above alignment is extremely difficult when performing electron energy loss spectrum analysis using a semiconductor as a sample. Must be adjusted accurately.

このような場合、従来の局所分析装置では、(1)マニ
ピュレータ及び試料台の移動あそび等に起因して、電子
線の照射点の位置合わせの精度が悪いという問題、及び
(2)電子線の照射点の位置合わせ操作が困難であり、
長時間を要するという問題が特に顕著となっている。
In such cases, conventional local analysis devices have the following problems: (1) poor positioning accuracy of the electron beam irradiation point due to movement of the manipulator and sample stage, and (2) poor alignment of the electron beam irradiation point. It is difficult to align the irradiation point,
The problem that it takes a long time is particularly noticeable.

一方、上記問題を解決するため、電子銃あるいはこれと
電子線偏向器の組み合わせ(以下これらを総称して電子
銃系という)を操作させて、電子線の照射点の位置合わ
せを行うことも考えられるが、電子線の照射位置がわず
かに異なると散乱電子がエネルギー分析器を通過する効
率が著しく悪化し、電子エネルギー損失スペクトルに雑
音が多くなるという問題がある。
On the other hand, in order to solve the above problem, it is also possible to operate an electron gun or a combination of this and an electron beam deflector (hereinafter collectively referred to as the electron gun system) to align the irradiation point of the electron beam. However, if the irradiation position of the electron beam differs slightly, the efficiency with which the scattered electrons pass through the energy analyzer deteriorates significantly, and there is a problem that the electron energy loss spectrum becomes noisy.

以上のようなことから、本発明者は、電子線照射点の位
置合わせをより精密に、かつ容易に行うことが可能で、
しかも電子エネルギー損失スペクトルの検出感度を悪化
させることのない局所分析装置を提供することを目的と
して本発明を創成するに至ったのである。
From the above, the present inventor has realized that it is possible to more precisely and easily align the electron beam irradiation point,
Moreover, the present invention was created with the aim of providing a local analysis device that does not deteriorate the detection sensitivity of electron energy loss spectra.

[問題点を解決するための手段] 上記目的は、本発明に係る局所分析装置、すなわち、電
子エネルギー損失スペクトル法を用いた局所表面分析装
置において (イ)試料を載せ移動可能な試料台と、(ロ)電子線の
試料に対する入射位置が調整可能な電子銃系と、 (ハ)モニターのために設定された広範囲内で電子線を
走査する状態Iと、分析可能な狭範囲で電子線を固定す
る状態■と、の間で電子銃系の電子線放射制御を切り替
え可能に設けられた電子銃系の制御手段と、 (ニ)電子銃系の電子線放射に伴って発生する試料から
の画像情報を検知する試料画像情報の検知器と、 (ホ)試料画像情報の検知器によって得た画像情報に基
づく試料画像を表示する画像表示器、前記分析の可能狭
範囲限界を枠として該画像表示器の試料画像上に重ね合
せて表示する枠表示手段、希望分析位置を表示するマー
カーを該枠内において試料画像上に重ね合せて表示する
マーカー表示手段、を含むモニター装置と、 (へ)表示されたマーカー位置に対応した試料上の位置
に、電子銃系による電子線の入射位置を固定する電子銃
系の位置合わせ装置と、 (ト)電子銃系の電子線放射の結果として得られる二次
電子線を受けて分析を行う分析手段と、 を有し、さらに (チ)該試料画像上に表示されたマーカーに対応する位
置に電子線が入射するように電子銃系が固定した後、分
析のために電子線の入射を行わせる分析制御手段 を備えていることを特徴とする局所表面解析装置によっ
て解決できる。
[Means for Solving the Problems] The above object is to provide a local analysis device according to the present invention, that is, a local surface analysis device using electron energy loss spectroscopy, including (a) a movable sample stage on which a sample is placed; (b) An electron gun system in which the incident position of the electron beam on the sample can be adjusted; (c) State I in which the electron beam is scanned within a wide range set for monitoring; and State I in which the electron beam is scanned within a narrow range that can be analyzed. (d) control means for the electron gun system that is capable of switching the electron beam radiation control of the electron gun system between the fixed state (d) and the fixed state; a sample image information detector that detects image information; (e) an image display that displays a sample image based on the image information obtained by the sample image information detector; a monitor device including a frame display means for superimposing and displaying a sample image on a display device, and a marker display means for displaying a marker indicating a desired analysis position superimposed on the sample image within the frame; an electron gun system positioning device that fixes the incident position of the electron beam by the electron gun system at a position on the sample corresponding to the displayed marker position; an analysis means that receives a secondary electron beam and performs an analysis; This problem can be solved by a local surface analysis apparatus characterized in that it is equipped with an analysis control means for causing the incidence of an electron beam for analysis.

なお本明細書において電子銃系とは、上述した如く電子
銃、あるいはこれに電子線偏向器を組み合わせて構成し
たものを意味するものである。
In this specification, the term "electron gun system" refers to an electron gun, as described above, or a combination thereof with an electron beam deflector.

本発明において、電子銃系の電子線放射に伴って発生す
る試料からの画像情報を検知する試料画像情報の検知器
とは、例えば、試料への電子線放射に伴って発生する二
次電子線を検知して画像情報とする方式のもの、同様に
試料電流を検知して画像情報とするもの、更には同様に
試料の発する蛍光を検知して画像情報とする方式のもの
などを例示することができる。
In the present invention, a sample image information detector that detects image information from a sample generated as a result of electron beam radiation from an electron gun system refers to, for example, a secondary electron beam generated as a result of electron beam radiation to a sample. Examples include those that detect the sample current and generate image information, those that similarly detect the sample current and generate image information, and those that similarly detect the fluorescence emitted by the sample and generate image information. Can be done.

また本発明における枠表示手段、マーカー表示手段、更
には電子銃系の位置合わせ手段、分析制御手段は、公知
の電子回路技術を用い例えばコンピュータ等を使用して
構成することができ、具体的には以下の実施例で詳細に
説明される。分析手段には公知のものを使用することが
できる。
Furthermore, the frame display means, marker display means, electron gun system positioning means, and analysis control means in the present invention can be constructed using known electronic circuit technology, for example, using a computer, etc. is explained in detail in the examples below. Any known analytical means can be used.

[作 用] 本発明に係る局所分析装置によれば、電子線を試料の希
望する表面位置に一致させる代表的な一例について説明
すると、 まず、位置合わせを高精度に行わせる予備操作のために
、電子線を上記広範囲内で走査できるように電子銃系の
走査モードを上記状態Iとしておいて、 (い)まず試料台の位置を所定の高さ位置にセットして
おいて、低倍率の試料画像をモニターしながら、試料台
(例えばx−y−〇ステージ)を、マニュピユレータ操
作(例えばマイクロ・メータヘッドを手動操作)するこ
とで移動させ、モニターする試料画像の倍率をさらに上
げるに適するよう、該モニターしている試料画像(以下
モニター表示画像という)の中央部分に、試料の分析位
置を移動させる、 (ろ)次に必要に応じてモニターするモニター表示画像
の倍率を高くするために、上記手順(い)の一連の操作
を繰り返しながら所望倍率のモニター表示画像中に所望
の試料表面をもってくる 操作を順次行った後、 本発明装置を用いた場合の代表的な操作を例えば次のよ
うにして行うことができる。
[Function] According to the local analysis device according to the present invention, a typical example of aligning an electron beam with a desired surface position of a sample will be explained. First, for a preliminary operation to perform alignment with high precision, , set the scanning mode of the electron gun system to the above state I so that the electron beam can be scanned within the above wide range, (a) First, set the sample stage at a predetermined height position, and set it at a low magnification. While monitoring the sample image, the sample stage (e.g. , Move the analysis position of the sample to the center of the monitored sample image (hereinafter referred to as the monitor display image); (B) Next, if necessary, in order to increase the magnification of the monitor display image, After repeating the series of operations in step (a) above to bring the desired sample surface into the monitor display image at the desired magnification, a typical operation when using the apparatus of the present invention is, for example, as follows. It can be done by

(は)モニター表示画像に分析可能な狭範囲を示す枠を
重ね合わせて表示する、 (に)該枠表示の内側に、試料の分析を希望する表面を
もってくるように試料台の移動を行う、 (は)該モニター表示画像の上記枠内にさらに分析位置
を示すマーカーを重ね合わせて表示する、 (へ)モニター表示画像上の枠内側でマーカーを移動さ
せ、試料の分析を希望する表面にマーカーを一致させて
該マーカーを固定させる、 (と)そしてこの状態で電子銃系の放射制御を上記状態
IIに切り替える。これによって固定したマーカーの表
示位置に対応して、電子銃系による電子線の試料に対す
る入射位置が位置合わせされる、 を順次行うことより、正確に位置合わせができる。
(a) displaying a frame indicating a narrow area that can be analyzed superimposed on the monitor display image; (d) moving the sample stage so that the surface of the sample desired for analysis is brought inside the frame display; (a) Display a marker indicating the analysis position superimposed within the frame of the monitor display image; (f) Move the marker inside the frame on the monitor display image to place the marker on the surface of the sample where you wish to analyze. (and) and in this state, the radiation control of the electron gun system is switched to the above-mentioned state II. As a result, the position of incidence of the electron beam on the sample by the electron gun system is aligned in accordance with the displayed position of the fixed marker. By sequentially performing the following steps, accurate alignment can be achieved.

[実施例] 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明す
る。
[Example] The present invention will be described in detail below based on an example shown in the drawings.

実施例1 実施例1の局所表面分析装置の電子光学系の概略構成を
第1図に示す。
Example 1 The schematic configuration of the electron optical system of the local surface analysis device of Example 1 is shown in FIG. 1.

本例における電子銃系は、電子銃1及び電子線偏向器9
により構成される。電子銃1から出た電子線2は、電子
線偏向器9を通して試料台4の上に載置されている試料
3の表面に斜めに照射される。電子線2のエネルギーは
通常1にeVから数十KeVの間で、特に好ましくはI
 KeVから10KeVの間で選択される。
The electron gun system in this example includes an electron gun 1 and an electron beam deflector 9.
Consisted of. An electron beam 2 emitted from an electron gun 1 is obliquely irradiated onto the surface of a sample 3 placed on a sample stage 4 through an electron beam deflector 9. The energy of the electron beam 2 is usually between 1 eV and several tens of KeV, particularly preferably I
Selected between KeV and 10KeV.

電子線偏向器9は、電子線2を走査したり、照射する位
置を変えるために用いられる。この電子線偏向器9とし
ては通常、静電型偏向器、電磁型偏向器を用いることが
できる。
The electron beam deflector 9 is used to scan the electron beam 2 and change the irradiation position. As this electron beam deflector 9, an electrostatic deflector or an electromagnetic deflector can usually be used.

試料3表面で散乱された散乱電子線5は、エネルギー分
析器6を通った後、チャンネルトロン7′によって検出
され、増幅器8′によって増幅される。この増幅された
信号は、公知の方法に従って解析手段(例えばコンピュ
ータ)で処理される。なおチャンネルトロン7′に代え
てマルチチャンネルプレート、電子増倍管などを電子検
出器として利用することもできる。またこれらの検出器
をアナログモードで用い、ロックイン増幅器で増幅する
ことも、或はパルスモードで用い、信号をパルス高さ弁
別器に通した後にパルスカウントすることも可能である
。上記アナログモードを用いるときには、電子銃系のエ
ネルギー、試料電位、加減速電圧、エネルギー分析器の
印加電圧のいずれか一つを、あるいは同時に複数を変調
することが必要である。
The scattered electron beam 5 scattered on the surface of the sample 3 passes through an energy analyzer 6, is detected by a channeltron 7', and is amplified by an amplifier 8'. This amplified signal is processed by an analysis means (for example a computer) according to known methods. Note that instead of the channeltron 7', a multichannel plate, an electron multiplier tube, or the like may be used as an electron detector. It is also possible to use these detectors in analog mode, amplified with a lock-in amplifier, or in pulse mode, passing the signal through a pulse height discriminator and then counting the pulses. When using the above analog mode, it is necessary to modulate any one of the energy of the electron gun system, the sample potential, the acceleration/deceleration voltage, and the applied voltage of the energy analyzer, or to modulate a plurality of them at the same time.

本例における電子銃系の電子銃1には、熱電子放射型電
子銃、電界放射型電子銃のいずれを用いることも可能で
あるが、エネルギー分布幅が数eV以内であり、エネル
ギー、電子電流強度の安定した電子銃が好ましく採用さ
れる。なお電子銃には電子を収束するための静電レンズ
あるいは電磁レンズが内蔵される。
Although it is possible to use either a thermionic emission type electron gun or a field emission type electron gun as the electron gun 1 of the electron gun system in this example, the energy distribution width is within several eV, and the energy and electron current are An electron gun with stable strength is preferably employed. Note that the electron gun has a built-in electrostatic lens or electromagnetic lens for converging electrons.

電子銃系から放射されて試料3に入射される入射電子線
2は、通常、電流が数十ナノアンペアから数マイクロア
ンペアの間にあるようにされる。
The incident electron beam 2 emitted from the electron gun system and incident on the sample 3 is normally made to have a current of between several tens of nanoamperes and several microamperes.

入射電子線2のビームサイズは、静電レンズでは通常数
ミクロンから数百ミクロンであるが、電磁レンズを用い
ることによって数十ナノメートルまで絞ることができる
The beam size of the incident electron beam 2 is usually several microns to several hundred microns with an electrostatic lens, but it can be narrowed down to several tens of nanometers by using an electromagnetic lens.

試料3表面で散乱された散乱電子線5を受ける上記エネ
ルギー分析器6は、同軸二重円筒型、同心二重半球型な
どの静電型エネルギー分析器、均一磁場型、電磁場型エ
ネルギー分析器などいろいろなタイプのものを用いるこ
とができるが、角度依存性を測定しやすく、収束性のよ
い同心二重半球型エネルギー分析器が特に好ましく採用
される。なおエネルギー分析器の入射側には、図示しな
い電子の収束、加速、減速などのための静電レンズがテ
適宜必要に応じて設けられる。
The energy analyzer 6 that receives the scattered electron beam 5 scattered on the surface of the sample 3 may be an electrostatic energy analyzer such as a coaxial double cylinder type or a concentric double hemisphere type, a uniform magnetic field type, an electromagnetic field type energy analyzer, or the like. Although various types can be used, a concentric double hemispherical energy analyzer that is easy to measure angular dependence and has good convergence is particularly preferably employed. Note that an electrostatic lens (not shown) for focusing, accelerating, and decelerating electrons is provided on the incident side of the energy analyzer as necessary.

散乱電子のエネルギースペクトルはプラズモン損失スペ
クトルや内殻電子励起スペクトルなどを含み、これらの
スペクトルを公知の方法により解析することによって試
料表面の構造、状態などについての情報を得ることがで
きる。
The energy spectrum of scattered electrons includes a plasmon loss spectrum, a core electron excitation spectrum, etc., and by analyzing these spectra using known methods, information about the structure, state, etc. of the sample surface can be obtained.

以上により局所表面分析装置の電子線放射、散乱電子線
の発生、エネルギー分析器等の構成概要が説明される。
The above outlines the configuration of the electron beam emission, scattered electron beam generation, energy analyzer, etc. of the local surface analysis device.

次にモニター装置で画像を表示するための画像情報検知
器につき説明する。
Next, an image information detector for displaying images on a monitor device will be explained.

本例におけるこのための検知器は、次のように構成され
ている。即ち第1図における符合7は、試料3の上方に
配置されたチャンネルトロンであり、試料表面から放出
される散乱電子あるいは二次電子を検出して、該試料表
面から放出される電子の強度を測定するために用いられ
る。そしてこのチャンネルトロン7で検出された電子の
強度に依存した情報と、電子銃系による入射電子線2が
試料に対してX軸、y軸方向に走査されることとの情報
に基づき、所定の画像処理がなされて試料表面から放出
電子の強度パターンが試料表面の画像として第9図に示
すごとくモニター装置に表示される。
The detector for this purpose in this example is constructed as follows. That is, the reference numeral 7 in FIG. 1 is a channeltron placed above the sample 3, which detects scattered electrons or secondary electrons emitted from the sample surface and measures the intensity of the electrons emitted from the sample surface. used for measurement. Then, based on the information that depends on the intensity of the electrons detected by the channeltron 7 and the information that the incident electron beam 2 by the electron gun system scans the sample in the X-axis and y-axis directions, a predetermined After image processing is performed, the intensity pattern of electrons emitted from the sample surface is displayed as an image of the sample surface on a monitor device as shown in FIG.

このようなモニター装置には、例えばブラウン管が一般
的に使用されるが、これに限定されることなく、その他
のもの、例えば、液晶表示装置、放電表示管、EL表示
器などを例示することができ、また輝度変調あるいは色
表示ができるタイプの表示装置を画像処理との組み合わ
せで採用することもできる。このモニター装置で表示さ
れた画像は試料の表面の性状、状態のパターンを反映し
ている。
For example, a cathode ray tube is generally used as such a monitor device, but other devices such as a liquid crystal display device, a discharge display tube, an EL display device, etc. can be exemplified without being limited thereto. Furthermore, a type of display device that can perform brightness modulation or color display can also be employed in combination with image processing. The image displayed by this monitor device reflects the pattern of the surface properties and conditions of the sample.

以上により表示されたモニター装置の画像を観察しなが
ら、例えばx−y−θステージ等の試料台を公知の移動
手段で操作して、電子線エネルギー損失スペクトルを測
定するのに適する位置(つまり電子銃系による分析のた
めの電子線放射に適する位置:本例ではモニター表示画
像の近傍)に、分析測定を希望する試料表面の特定の位
置を移動させることができる。
While observing the image displayed on the monitor device as described above, move the sample stage, such as an A specific position on the surface of the sample at which analytical measurements are desired can be moved to a position suitable for electron beam emission for analysis by a gun system (in this example, in the vicinity of the monitor display image).

そして本例の特徴は、分析測定を希望する試料表面の特
定の位置を移動させる操作を、次のように、モニター表
示画像に重ね合わせて表示した第9図に示す枠16と、
マーカー17とを利用して行うようにしたところにある
The feature of this example is that the frame 16 shown in FIG. 9 displays the operation of moving a specific position on the sample surface where analysis and measurement is desired, superimposed on the monitor display image, as shown below.
This is done using marker 17.

すなわち、本例ではモニター表示画像の中央部分に、レ
ンズの倍率、加速度、減速度、エネルギー分析器6の入
射絞り口径などに準じて決められる所定の分析可能領域
(試料表面から散乱された散乱電子が、エネルギー分析
器を通過する効率が略一定である領域)を、第9図の丸
い枠1Bとして表示し、この範囲内に、分析測定を希望
する試料表面の特定の箇所17′を存在させるように操
作することができる。なお上記分析可能領域を示す枠1
6の大きさは、モニター表示画像の倍率に応じて異なる
大きさとして表示されるようにしておくのが通常的であ
る。
That is, in this example, a predetermined analyzable area (scattered electrons scattered from the sample surface), which is determined based on the lens magnification, acceleration, deceleration, and the entrance aperture of the energy analyzer 6, is placed in the center of the monitor display image. The region where the efficiency of passing through the energy analyzer is approximately constant) is displayed as a round frame 1B in Fig. 9, and within this range there is a specific location 17' on the sample surface where analytical measurement is desired. It can be operated as follows. Note that frame 1 indicates the analyzable area above.
6 is normally displayed as a different size depending on the magnification of the image displayed on the monitor.

この分析可能領域を示す枠16の内側でマーカーを移動
させ、分析を希望する試料表面上の特定箇所(例えば第
9図の例では、集積回路の回路パターン15の一部であ
る箇所17′)にマーカーを一致させる。なおマーカー
17は図示しない外部の操作手段により移動される。な
おマーカー17の移動は、モニター表示画像の全体の内
で移動できるようにしてもよいし、あるいは上記した枠
16の内側でのみ移動できるようにしてもよい。
Move the marker inside the frame 16 indicating this analyzable area to specify a specific location on the sample surface that you wish to analyze (for example, in the example of FIG. 9, a location 17' that is part of the circuit pattern 15 of the integrated circuit). Match the marker to. Note that the marker 17 is moved by an external operation means (not shown). Note that the marker 17 may be moved within the entire monitor display image, or may be moved only within the frame 16 described above.

以上の操作により分析開始の適正状態が与えられる。The above operations provide a proper state for starting analysis.

゛この状態で、公知の局所表面分析の手法にしたがった
分析操作を開始すれば良い。
``In this state, an analysis operation according to a known local surface analysis method may be started.

実施例2 第2図にその構成概要が示される本例は、モニター表示
画像を得るための画像情報を、試料3と試料台4の間に
流れる試料電流を検知することで行うようにしている点
で上記実施例1とは異なるが、他の構成及び操作手法に
ついては実施例1と同様である。
Example 2 In this example, the configuration of which is schematically shown in FIG. 2, image information for obtaining a monitor display image is obtained by detecting the sample current flowing between the sample 3 and the sample stage 4. Although this embodiment differs from the first embodiment in this point, other configurations and operating techniques are the same as in the first embodiment.

本例における画像情報を検知するための試料3と試料台
4の間に流れる試料電流を検知する手段は、試料電流検
出用導線1oと、増幅器11からなり、検知した信号を
画像処理回路に送るようになっている。
In this example, the means for detecting the sample current flowing between the sample 3 and the sample stage 4 for detecting image information consists of a sample current detection conductor 1o and an amplifier 11, and sends the detected signal to the image processing circuit. It looks like this.

実施例3 第3図にその構成概要が示される本例は、モニター表示
画像を得るための画像情報を、試料3 /J(発する蛍
光を光電子増倍管12で検知することで行うようにして
いる点で上記実施例1とは異なるが、他の構成及び操作
手法については実施例1と同様である。
Example 3 In this example, the configuration of which is schematically shown in FIG. This embodiment differs from the first embodiment in that the second embodiment is different from the first embodiment, but the other configuration and operation method are the same as the first embodiment.

本例における画像情報を検知するための試料3が発する
蛍光を検知する手段である光電子増倍管12は、増幅器
13に接続されて検知信号を画像処理回路に送るように
なっている。
A photomultiplier tube 12, which is a means for detecting fluorescence emitted by the sample 3 for detecting image information in this example, is connected to an amplifier 13 to send a detection signal to an image processing circuit.

次に以上の各実施例で説明された、分析測定を希望する
試料表面の特定の位置を移動させるために、モニター表
示画像に枠16及びマーカー17を重ね合わせて表示す
るための具体的な制御回路の構成、および電子銃系の電
子線放射の状態につき説明する。
Next, specific controls for displaying the frame 16 and marker 17 superimposed on the monitor display image in order to move a specific position on the sample surface where analysis and measurement are desired, as explained in each of the above embodiments. The circuit configuration and the electron beam emission state of the electron gun system will be explained.

第4図は本発明の局所表面分析装置を構成している信号
処理及び制御系の構成概要を示したものであり、この図
において21は電子銃系の放射電子線をX軸、y軸方向
に走査させるための走査信号発生器であり、第9図で示
したモニター表示画像に対応する領域の試料表面をX軸
方向及びy軸方向に走査するように、電子銃系の放射電
子線を所定の角度範囲で偏向させる。
FIG. 4 shows an outline of the configuration of the signal processing and control system that constitutes the local surface analysis device of the present invention. In this figure, 21 indicates the direction of the emitted electron beam of the electron gun system in the This is a scanning signal generator for scanning the electron beam of the electron gun system so as to scan the sample surface in the area corresponding to the monitor display image shown in Fig. 9 in the X-axis direction and the y-axis direction. Deflect within a predetermined angular range.

該走査信号発生器21からのX軸走査信号及びy軸走査
信号はそれぞれ第1図ないし第3図で示した電子線偏向
器9に入力されて上記制御を行う。
The X-axis scanning signal and the y-axis scanning signal from the scanning signal generator 21 are respectively input to the electron beam deflector 9 shown in FIGS. 1 to 3 to perform the above-mentioned control.

第5図はこのような走査信号発生器の構成−例をブロッ
ク図で示したものであり、クロック回路211からの信
号を第1のカウンタ212を通しディジタル/アナログ
変換器213でディジタル/アナログ変換してX軸成分
の走査信号を出力し、次に第1のカウンタ212からの
信号を第2のクンタ215を通しディジタル/アナログ
変換器216でディジタル/アナログ変換してy軸成分
の走査信号を出力する。これによりX軸方向の1ライン
の走査ごとにy軸方向の走査が行われる一連のx、y走
査制御が与えられる。なおりロック回路211を停止さ
せることで走査を停止し、電子銃系を上記状態Hに切り
換えることができる。そして本例におけるこのクロック
回路211の停止による電子銃系の状態TIへの切り換
え歯、マニュアル走査による外部の切換器23と、後述
する一致信号発生器28とのアンド信号により与えられ
る。
FIG. 5 is a block diagram showing an example of the configuration of such a scanning signal generator, in which a signal from a clock circuit 211 is passed through a first counter 212 and converted into a digital/analog converter 213. Then, the signal from the first counter 212 is passed through the second counter 215 and converted into digital/analog by the digital/analog converter 216 to output the scanning signal of the y-axis component. Output. This provides a series of x, y scanning control in which scanning is performed in the y-axis direction for every scan of one line in the x-axis direction. By stopping the normal lock circuit 211, scanning can be stopped and the electron gun system can be switched to the above state H. In this example, the switching of the electron gun system to the state TI by stopping the clock circuit 211 is given by an AND signal between an external switch 23 by manual scanning and a coincidence signal generator 28, which will be described later.

上記走査信号発生器21の出力は、モニター装置24、
枠パターン発生器25、マーカーパターン発生器26に
もそれぞれ入力され、これらの枠パターン発生器25及
びマーカーパターン発生器26からの信号は重ね合わせ
回路27を経てモニター装置24に入力され、第1図な
いし第3図で説明した画像情報検知器からの信号を図示
しない画像処理回路で処理して得た画像パターンと重ね
合わせのための画像処理を行ってモニター表示画像上に
表示することになる。
The output of the scanning signal generator 21 is transmitted to a monitor device 24,
The signals are also input to a frame pattern generator 25 and a marker pattern generator 26, respectively, and the signals from these frame pattern generators 25 and marker pattern generators 26 are input to the monitor device 24 via a superposition circuit 27, as shown in FIG. The signal from the image information detector described in FIG. 3 is processed by an image processing circuit (not shown) to perform image processing for superimposition with an image pattern obtained, and then displayed on a monitor display image.

第8図は上記枠パターン発生器25の構成−例をブロッ
ク図で示したものであり、走査信号Xi。
FIG. 8 is a block diagram showing an example of the structure of the frame pattern generator 25, and shows a scanning signal Xi.

ysが、モニター表示画像(画面)の中央座標(Xee
ntar+ YC@nt@r)を中心とし、半径をdと
する円周上にあるとき、枠パターン用輝度変調回路がオ
ンとなり、モニター装置24の対応する点が明るく光る
。なお図中のdは表示する枠の半径を示し、εは線の太
さを決めるパラメータを示している。
ys is the center coordinate (Xee
ntar+YC@nt@r), the frame pattern brightness modulation circuit is turned on, and the corresponding point on the monitor device 24 shines brightly. Note that d in the figure indicates the radius of the frame to be displayed, and ε indicates a parameter that determines the thickness of the line.

第7図は上記マーカーパターン発生器26の構成−例を
示したものであり、第8図と同じ回路構成を盛っている
。すなわちd′は表示するマーカー枠の半径(dad’
)を表わし、ε′は線の太さを決めるパラメータを示し
ている。マーカーの中心は座標(X M、 Y M)で
ある。ここでマーカーの中心座標(X M、 Y M)
は、外部から操作されるマーカー位置指定回路27によ
り任意に与えられる。
FIG. 7 shows an example of the configuration of the marker pattern generator 26, and includes the same circuit configuration as FIG. 8. In other words, d' is the radius of the marker frame to be displayed (dad'
), and ε′ indicates a parameter that determines the thickness of the line. The center of the marker is at coordinates (X M, Y M). Here, the center coordinates of the marker (X M, Y M)
is arbitrarily given by a marker position designation circuit 27 operated from the outside.

なおこのマーカーパターン発生器26は、上述の如く外
部のマーカー位置指定回路27への人力により、モニタ
ー表示画面上(本例では枠16の内側)で、任意にその
位置が移動できるようになっている。
As mentioned above, the marker pattern generator 26 can be moved arbitrarily on the monitor display screen (inside the frame 16 in this example) by human input to the external marker position designation circuit 27. There is.

次にモニター表示画面上でのマーカーパターン17によ
り指定された箇所と対応した試料表面の特定箇所に、電
子銃系による電子線の入射位置を位置合わせするための
構成について説明する。
Next, a configuration for aligning the incident position of the electron beam by the electron gun system with a specific location on the sample surface corresponding to the location designated by the marker pattern 17 on the monitor display screen will be described.

本例におけるこのための構成は、マーカー位置指定回路
27からの信号(マーカー中心座標(XM。
The configuration for this purpose in this example is based on a signal from the marker position specifying circuit 27 (marker center coordinates (XM).

YM)を示す信号)が入力される一致信号発生器28に
、走査信号発生器21からの走査信号 (X s、 Y
 s)を入力させ、これらの座標信号(マーカー位置指
定回路27からの信号(XM、、YM)と、走査信号発
生器21からの走査信号 (X s、 Y s) )が
一致したとき二該一致信号発生器28が一致信号をアン
ド回路29に出力し、切換器23が状態I!の切り換え
モードとなっているときに、上記走査信号発生器21の
クロック回路を停止させて電子銃系の走査を停止(固定
)させる。
The scanning signal (X s, Y
s), and when these coordinate signals (signals (XM,, YM) from the marker position specifying circuit 27 and scanning signals (X s, Y s) from the scanning signal generator 21) match, two The coincidence signal generator 28 outputs a coincidence signal to the AND circuit 29, and the switch 23 changes to state I! When in the switching mode, the clock circuit of the scanning signal generator 21 is stopped to stop (fix) the scanning of the electron gun system.

第10図は以上の操作手順をフローチャートで示したも
のであり、これによフて本例の局所表面分析装置による
表面分析が効率よく行うことができる。
FIG. 10 is a flowchart showing the above-mentioned operating procedure, which allows the local surface analysis device of this example to efficiently perform surface analysis.

[発明の効果] 本発明に係る局所表面分析装置によれば、試料画像情報
の検知器によって得た試料画像、枠、マーカーを重ね合
わせてモニター装置に表示し、適宜必要に応じて試料を
移動させる操作を行い、上記マーカーを外部から手動操
作することによって、分析を希望する試料表面の箇所を
選択し、この選択した位置に電子銃系からの電子線の入
射を固定することができるため、 (1)電子線照射点をエネルギー分析器の入射軸に容易
に一致させることが可能となる。
[Effects of the Invention] According to the local surface analysis device according to the present invention, the sample image, frame, and marker obtained by the sample image information detector are superimposed and displayed on the monitor device, and the sample is moved as necessary. By performing this operation and manually operating the marker from the outside, it is possible to select a location on the sample surface where analysis is desired, and to fix the incidence of the electron beam from the electron gun system at this selected location. (1) It becomes possible to easily align the electron beam irradiation point with the incident axis of the energy analyzer.

(2)さらに、サブミクロンの位置決め精度で電子線照
射点を希望する分析箇所に一致させることが可能になる
(2) Furthermore, it becomes possible to align the electron beam irradiation point with the desired analysis location with submicron positioning accuracy.

(3)さらにまた、試料の任意の部分に対して、常に良
好な一定の状態で電子エネルギー損失スペクトル分析を
行うことが可能となる。
(3) Furthermore, it becomes possible to perform electron energy loss spectrum analysis on any part of the sample in a constant and favorable state.

という効果が得られる。This effect can be obtained.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明に係る局所表面分析装置の電子光学系の
一実施例を示す概略図、 第2図は本発明に係る局所表面分析装置の電子光学系の
他の一実施例を示す概略図、 第3図は本発明に係る局所表面分析装置の電子光学系の
他の一実施例を示す概略図、 第4図は本発明に係る局所表面分析装置の信号処理、制
御系を゛示す概略図、 第5図は本発明に係る局所表面分析装置の電子線走査信
号発生器の一例を示す図、 第6図は本発明に係る局所表面分析装置の一致信号発生
器の一例を示す図、 第7図は本発明に係る局所表面分析装置のマーカーパタ
ーン発生器の一例を示す図、 第8図は本発明に係る局所表面分析装置の枠パターン発
生器の一例を示す図、 第9図は本発明に係る局所表面分析装置のモニター装置
に表示される画像の一例を示す図、第10図は本発明に
係る局所表面分析装置を用いた局所解析法の手順を示す
フロチャート図、第11図は従来の局所表面分析装置の
電子光学系の一実施例を示す概略図である。 1・・・電子銃     2・・・入射電子線3・・・
試料      4・・・試料台5・・・散乱電子線 
  6・・・エネルギー分析器7.7′・・・チャンネ
ルトロン 8.8′、11.13・・・増幅器 9・・・電子線偏向器 lO・・・試料電流検出用導線 12・・・光電子増幅管  14・・・二次電子線像1
5・・・半導体回路の微細配線 16・・・枠       17・・・マーカー第1図 第2図 第6図 【ヒ8′ 第9図
[BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS] FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of the electron optical system of the local surface analysis device according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the electron optical system of the local surface analysis device according to the present invention. FIG. 3 is a schematic diagram showing another embodiment of the electron optical system of the local surface analysis device according to the present invention; FIG. 4 is a schematic diagram showing another example of the electron optical system of the local surface analysis device according to the present invention. A schematic diagram showing the processing and control system; FIG. 5 is a diagram showing an example of the electron beam scanning signal generator of the local surface analysis device according to the present invention; FIG. 6 is a diagram showing the coincidence signal of the local surface analysis device according to the present invention. FIG. 7 is a diagram showing an example of a marker pattern generator of a local surface analysis device according to the present invention; FIG. 8 is an example of a frame pattern generator of a local surface analysis device according to the present invention. FIG. 9 is a diagram showing an example of an image displayed on the monitor device of the local surface analysis device according to the present invention, and FIG. 10 is a procedure for a local analysis method using the local surface analysis device according to the present invention. FIG. 11 is a schematic diagram showing an embodiment of an electron optical system of a conventional local surface analysis device. 1... Electron gun 2... Incident electron beam 3...
Sample 4...Sample stage 5...Scattered electron beam
6...Energy analyzer 7.7'...Channeltron 8.8', 11.13...Amplifier 9...Electron beam deflector lO...Sample current detection lead wire 12...Photoelectron Amplification tube 14...Secondary electron beam image 1
5... Fine wiring of semiconductor circuit 16... Frame 17... Marker Figure 1 Figure 2 Figure 6 [hi8' Figure 9

Claims (1)

【特許請求の範囲】 電子エネルギー損失スペクトル法を用いた局所表面分析
装置において (イ)試料を載せ移動可能な試料台と、 (ロ)試料に対する電子線の入射位置が調整可能な電子
銃系と、 (ハ)モニターのために設定された広範囲内で電子線を
走査する状態 I と、分析可能な狭範囲内で電子線を固
定する状態IIと、の間で電子銃系の電子線放射制御を切
り替え可能に設けられた電子銃系制御手段と、 (ニ)電子銃系の電子線放射にともなって発生する試料
の画像情報信号を検知する試料画像情報の検知器と、 (ホ)この試料画像情報の検知器によって得た画像情報
に基づく試料画像を表示する画像表示器、前記分析可能
な狭範囲限界を枠として該画像表示器の試料画像上に重
ね合せて表示する枠表示手段、希望分析位置を表示する
マーカーを該枠内において試料画像上に重ね合せて表示
するマーカー表示手段を、含むモニター装置と、 (ヘ)表示されたマーカーに対応した試料上の位置に、
電子銃系による電子線の入射位置を固定する電子銃系の
位置合わせ装置と、 (ト)電子銃系の電子線放射の結果として得られる二次
電子線を受けて分析を行う分析手段と、 を有し、さらに (チ)該試料画像上に表示されたマーカーに対応する位
置に電子線が入射するように電子銃系を固定した後、分
析のために電子線の入射を行なわせる分析制御手段と を備えていることを特徴とする局所表面分析装置。
[Scope of Claims] A local surface analysis device using electron energy loss spectroscopy includes (a) a movable sample stage on which a sample is placed, and (b) an electron gun system in which the incident position of the electron beam on the sample can be adjusted. (c) Electron beam radiation control of the electron gun system between state I, in which the electron beam is scanned within a wide range set for monitoring, and state II, in which the electron beam is fixed within a narrow range that can be analyzed. (d) a sample image information detector that detects image information signals of the sample generated with the electron beam radiation of the electron gun system; and (e) An image display that displays a sample image based on image information obtained by an image information detector, a frame display means that displays the analyzable narrow range limit as a frame superimposed on the sample image of the image display, as desired. a monitor device including a marker display means for superimposing and displaying a marker indicating the analysis position on the sample image within the frame; (f) at a position on the sample corresponding to the displayed marker;
an electron gun system positioning device that fixes the incident position of the electron beam from the electron gun system; (g) an analysis means that receives and analyzes a secondary electron beam obtained as a result of electron beam emission from the electron gun system; and (h) analysis control that causes the electron beam to be incident for analysis after fixing the electron gun system so that the electron beam is incident at a position corresponding to the marker displayed on the sample image. A local surface analysis device comprising: means.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009196033A (en) * 2008-02-21 2009-09-03 Nissan Motor Co Ltd Coating film polishing device
JP2017143060A (en) * 2016-01-20 2017-08-17 ガタン インコーポレイテッドGatan,Inc. Electron-energy-loss spectrometer using direct detection sensor

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