JPH0130101B2 - - Google Patents
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- JPH0130101B2 JPH0130101B2 JP60175368A JP17536885A JPH0130101B2 JP H0130101 B2 JPH0130101 B2 JP H0130101B2 JP 60175368 A JP60175368 A JP 60175368A JP 17536885 A JP17536885 A JP 17536885A JP H0130101 B2 JPH0130101 B2 JP H0130101B2
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- Japan
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- electrons
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Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/252—Tubes for spot-analysing by electron or ion beams; Microanalysers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、オージエ電子分光スペクトル測定方
法に関するものである。
法に関するものである。
従来のオージエ電子分光スペクトルを測定する
代表的な方法として、円筒鏡型エネルギー分析器
（CMA：Cylindrical Mirror Analyer、以下
CMAと記述する。）に直流掃引電圧と微小振幅変
調電圧とを重畳させて、試料から放出される二次
電子（オージエ電子を含む）のうち該変調電圧に
同期した周波数成分のみをロツクイン増幅器で位
相検波することによつてオージエ電子分光スペク
トルを検出する方法を採用している。
代表的な方法として、円筒鏡型エネルギー分析器
（CMA：Cylindrical Mirror Analyer、以下
CMAと記述する。）に直流掃引電圧と微小振幅変
調電圧とを重畳させて、試料から放出される二次
電子（オージエ電子を含む）のうち該変調電圧に
同期した周波数成分のみをロツクイン増幅器で位
相検波することによつてオージエ電子分光スペク
トルを検出する方法を採用している。
従来のこの測定方法のブロツクダイアグラムを
第１図に示す。第１図において１は真空容器でイ
オンポンプ２によつて排気されている。一次電子
照射系３から試料４に一次電子を照射し、試料４
から放出されたオージエ電子を含む二次電子は
CMA５によりエネルギー分光され、二次電子増
倍管６によつて増幅され、ロツクイン増幅器７に
検出される。
第１図に示す。第１図において１は真空容器でイ
オンポンプ２によつて排気されている。一次電子
照射系３から試料４に一次電子を照射し、試料４
から放出されたオージエ電子を含む二次電子は
CMA５によりエネルギー分光され、二次電子増
倍管６によつて増幅され、ロツクイン増幅器７に
検出される。
ロツクイン増幅器７の出力はＸ−Ｙレコーダ８
に記録される。CMA５には直流掃引電圧９及び
微小変調電圧１０がトランス１１を介して印加さ
れている。ロツクイン増幅器７はCMA５に印加
された微小変調電圧１０の周波数と位相に同期整
合されており、入力信号のうち前記周波数と位相
をもつ成分のみを増幅することによつて入力信号
中の雑音を低減している。
に記録される。CMA５には直流掃引電圧９及び
微小変調電圧１０がトランス１１を介して印加さ
れている。ロツクイン増幅器７はCMA５に印加
された微小変調電圧１０の周波数と位相に同期整
合されており、入力信号のうち前記周波数と位相
をもつ成分のみを増幅することによつて入力信号
中の雑音を低減している。
この測定方法においては、CMA５に変調電圧
１０を印加しているため、CMA５を通過する電
子は全て変調されてしまう。CMA５を通過する
電子の大部分は、試料４から放出されて直接飛来
する二次電子であるが、その他に迷走電子と呼ば
れる試料４以外から発生する低エネルギーの電子
がCMA５を通過している。これらの迷走電子に
は、イオンポンプ２から発生している迷走電子、
CMA開口部のメツシユ１２から発生している二
次電子、CMA５の内壁から発生している二次電
子等が含まれる。CMA５内では、試料４から放
出されかつ、真の信号を与える二次電子のみなら
ず、同時に迷走電子も変調される。この現象はオ
ージエ電子分光スペクトルを検出する際に、雑音
の原因となり、時には低エネルギー領域でのオー
ジエ電子分光スペクトルの検出を困難にすること
もある。特に金属及び半導体デバイス等の素子の
表面を研究していくうえで、低エネルギー領域の
オージエ電子分光スペクトルを測定することはし
ばしば重要である。たとえば素子の表面の汚染状
態を調べるうえで問題となる汚染元素に炭素、酸
素、窒素、カリウム等があげられるが、これらの
元素のオージエ電子分光スペクトルは、ほとんど
が数100ev以下に存在する。また、素子表面の化
学結合状態を知るためにも、低エネルギー領域の
オージエ電子分光スペクトルは重要である。たと
えばシリコンの低エネルギーオージエ電子は
92evであるが、酸化されることによつて76evの
酸化シリコン特有のオージエ電子を放出する。こ
のように、低エネルギー領域における正確なオー
ジエ電子分光スペクトルを得るためには、迷走電
子を検出系から除去する必要があるが、従来の測
定方法によれば、迷走電子の除去はできないとい
う欠点を有する。
１０を印加しているため、CMA５を通過する電
子は全て変調されてしまう。CMA５を通過する
電子の大部分は、試料４から放出されて直接飛来
する二次電子であるが、その他に迷走電子と呼ば
れる試料４以外から発生する低エネルギーの電子
がCMA５を通過している。これらの迷走電子に
は、イオンポンプ２から発生している迷走電子、
CMA開口部のメツシユ１２から発生している二
次電子、CMA５の内壁から発生している二次電
子等が含まれる。CMA５内では、試料４から放
出されかつ、真の信号を与える二次電子のみなら
ず、同時に迷走電子も変調される。この現象はオ
ージエ電子分光スペクトルを検出する際に、雑音
の原因となり、時には低エネルギー領域でのオー
ジエ電子分光スペクトルの検出を困難にすること
もある。特に金属及び半導体デバイス等の素子の
表面を研究していくうえで、低エネルギー領域の
オージエ電子分光スペクトルを測定することはし
ばしば重要である。たとえば素子の表面の汚染状
態を調べるうえで問題となる汚染元素に炭素、酸
素、窒素、カリウム等があげられるが、これらの
元素のオージエ電子分光スペクトルは、ほとんど
が数100ev以下に存在する。また、素子表面の化
学結合状態を知るためにも、低エネルギー領域の
オージエ電子分光スペクトルは重要である。たと
えばシリコンの低エネルギーオージエ電子は
92evであるが、酸化されることによつて76evの
酸化シリコン特有のオージエ電子を放出する。こ
のように、低エネルギー領域における正確なオー
ジエ電子分光スペクトルを得るためには、迷走電
子を検出系から除去する必要があるが、従来の測
定方法によれば、迷走電子の除去はできないとい
う欠点を有する。
また、特に半導体デバイス表面の評価において
表面の微小領域でのオージエ電子分光スペクトル
を測定することが重要になつてきている。現在の
半導体集積回路においては、1μｍ以下の線幅で
パターンを形成することが可能になり、ユニポー
ラ型FET（Field Effect Transistor：電界効果ト
ランジスタ）においては高周波特性を改善するた
めにゲート長1μｍ以下のゲート電極を有するも
のも開発されている。このような微小領域をオー
ジエ電子分光法を用いて測定評価することは、今
後ますます重要になつてきている。CMA５に微
小変調電圧１０を印加する従来の測定方法におい
ては、微小領域でのオージエ電子分光スペクトル
を検出するためには試料４に照射する一次電子ビ
ームの直径を小さくする必要がある。
表面の微小領域でのオージエ電子分光スペクトル
を測定することが重要になつてきている。現在の
半導体集積回路においては、1μｍ以下の線幅で
パターンを形成することが可能になり、ユニポー
ラ型FET（Field Effect Transistor：電界効果ト
ランジスタ）においては高周波特性を改善するた
めにゲート長1μｍ以下のゲート電極を有するも
のも開発されている。このような微小領域をオー
ジエ電子分光法を用いて測定評価することは、今
後ますます重要になつてきている。CMA５に微
小変調電圧１０を印加する従来の測定方法におい
ては、微小領域でのオージエ電子分光スペクトル
を検出するためには試料４に照射する一次電子ビ
ームの直径を小さくする必要がある。
一般にオージエ電子分光スペクトルを感度良く
検出するためには、試料６に入射する一次電子ビ
ームの電流量は10-5〜10-7A程度を必要としてい
る。このときの一次電子ビームの到達最小ビーム
直径は、電子銃フイラメントにタングステンを用
いた場合最高性能の電子レンズ系を用いても約
1μｍφ程度である。試料４に照射する一次電子
ビームの直径は、試料照射電流量によつて、おお
よそ決定されるが、一次電子ビームの直径を1μ
ｍφ以下にするためには、試料に照射される一次
電子の電流量を少なくしなければならない。
検出するためには、試料６に入射する一次電子ビ
ームの電流量は10-5〜10-7A程度を必要としてい
る。このときの一次電子ビームの到達最小ビーム
直径は、電子銃フイラメントにタングステンを用
いた場合最高性能の電子レンズ系を用いても約
1μｍφ程度である。試料４に照射する一次電子
ビームの直径は、試料照射電流量によつて、おお
よそ決定されるが、一次電子ビームの直径を1μ
ｍφ以下にするためには、試料に照射される一次
電子の電流量を少なくしなければならない。
然るにかくなるときには、良好なオージエ電子
分光スペクトルが得られにくく、また、信号が雑
音に埋もれてしまい、何の情報も検出できなくな
るという事態を招くことが多い。また一次電子ビ
ームの直径を充分細くすることができたとして
も、一次電子ビームの照射位置のゆらぎを制限す
る必要がある。測定したい微小領域に一次電子ビ
ームを照射していても、時間の経過と共に照射位
置がふらつく危険性があり、この場合、正確なオ
ージエ電子分光スペクトル情報を得ることができ
ない。このように、CMA５に微小変調電圧１０
を印加する従来の測定方法においては、試料４の
微小領域の測定を制限する要因は、一次電子ビー
ムの照射系３であり、一次電子ビームの直径を小
さくし、かつ照射位置のふらつきを減ずるため高
度の技術精度を要するという欠点を有している。
分光スペクトルが得られにくく、また、信号が雑
音に埋もれてしまい、何の情報も検出できなくな
るという事態を招くことが多い。また一次電子ビ
ームの直径を充分細くすることができたとして
も、一次電子ビームの照射位置のゆらぎを制限す
る必要がある。測定したい微小領域に一次電子ビ
ームを照射していても、時間の経過と共に照射位
置がふらつく危険性があり、この場合、正確なオ
ージエ電子分光スペクトル情報を得ることができ
ない。このように、CMA５に微小変調電圧１０
を印加する従来の測定方法においては、試料４の
微小領域の測定を制限する要因は、一次電子ビー
ムの照射系３であり、一次電子ビームの直径を小
さくし、かつ照射位置のふらつきを減ずるため高
度の技術精度を要するという欠点を有している。
また、特開昭50−54380号公報にみられるよう
に、試料に可変遅延電圧、すなわち、のこぎり波
である掃引電圧に変調電圧を重畳して、試料に流
れる全電流を測定する方法がある。しかし、この
方法は感度の向上、装置の小型化という利点はあ
るが、同一試料中の異なる微小領域を互いに独立
に、かつ、同時に測定することはできない。
に、試料に可変遅延電圧、すなわち、のこぎり波
である掃引電圧に変調電圧を重畳して、試料に流
れる全電流を測定する方法がある。しかし、この
方法は感度の向上、装置の小型化という利点はあ
るが、同一試料中の異なる微小領域を互いに独立
に、かつ、同時に測定することはできない。
本発明の目的は、上記の低エネルギー領域にお
いてオージエ電子分光スペクトルの雑音の原因と
なる迷走電子の検出を避け、かつ試料に入射する
一次電子ビームの直径を充分に小さくするという
必要をなくして、試料中の異なる領域を同時に正
確に分析できる測定方法をできる方法を提供する
ことにある。
いてオージエ電子分光スペクトルの雑音の原因と
なる迷走電子の検出を避け、かつ試料に入射する
一次電子ビームの直径を充分に小さくするという
必要をなくして、試料中の異なる領域を同時に正
確に分析できる測定方法をできる方法を提供する
ことにある。
本発明によれば、試料の複数の領域に互いに異
なる周波数の交流電圧を同時に印加し、単一のエ
ネルギー分析器を用いて、前記複数の領域に印加
した各々の変調周波数に同期する各々の信号を検
出する事によりオージエ電子分光スペクトル分析
の多重化が可能となる。
なる周波数の交流電圧を同時に印加し、単一のエ
ネルギー分析器を用いて、前記複数の領域に印加
した各々の変調周波数に同期する各々の信号を検
出する事によりオージエ電子分光スペクトル分析
の多重化が可能となる。
第２図に本発明の原理を説明するためのブロツ
クダイアグラムを示す。試料４に含まれる測定す
べき複数の微小領域は第３図に示すようにA1〜
Aoまであるが、ここでは簡単のため１つの微小
領域について説明する。エネルギー分析器
（CMA）５には直流掃引電圧９のみを印加し、試
料４のなかの微小領域には微小交流電圧１１のみ
を印加する。ただし、CMA５側のアースと、試
料４側のアースとは共通にしている。試料４を導
体である場合、変調電圧１０がアースと短絡する
ことを避けるため高抵抗１３を試料４とアースと
の間に挿入する。こうすることにより、照射系３
より一次電子ビームを試料４に入射させたとき、
試料から放出する二次電子（オージエ電子も含
む）のみが、交流電圧１０により変調を受ける。
このとき試料４以外から発生している迷走電子は
変調を受けない。CMA５を通過する電子は、変
調を受けた試料４からの二次電子と変調を受けて
いない迷走電子とであるが、ロツクイン増幅器７
で、試料４に印加した交流電圧１０と同期した周
波数成分の信号のみを検出増幅することによつて
変調を受けた試料４からの二次電子の信号のみが
検出される。このとき、迷走電子による信号は検
出されないから低エネルギー領域におけるオージ
エ電子分光スペクトルは非常に雑音の少ないもの
となる。また交流電圧１０を測定したい微小領域
のみに印加すれば、その領域から放出する二次電
子のみが変調を受ける。そのため、試料４に入射
する一次電子ビームの直径が、たとえその微小領
域以上であつても、その微小領域以外から放出す
る二次電子は変調を受けていないため、ロツクイ
ン増幅器７で検出されない。このことは即ち、試
料４に入射する一次電子ビームの直径を実効的に
測定している微小領域に等しくしていることに対
応する。このようにして、一次電子ビームの電流
量を減少させることなく、一次電子ビームの直径
を実効的に小さくすることができる。
クダイアグラムを示す。試料４に含まれる測定す
べき複数の微小領域は第３図に示すようにA1〜
Aoまであるが、ここでは簡単のため１つの微小
領域について説明する。エネルギー分析器
（CMA）５には直流掃引電圧９のみを印加し、試
料４のなかの微小領域には微小交流電圧１１のみ
を印加する。ただし、CMA５側のアースと、試
料４側のアースとは共通にしている。試料４を導
体である場合、変調電圧１０がアースと短絡する
ことを避けるため高抵抗１３を試料４とアースと
の間に挿入する。こうすることにより、照射系３
より一次電子ビームを試料４に入射させたとき、
試料から放出する二次電子（オージエ電子も含
む）のみが、交流電圧１０により変調を受ける。
このとき試料４以外から発生している迷走電子は
変調を受けない。CMA５を通過する電子は、変
調を受けた試料４からの二次電子と変調を受けて
いない迷走電子とであるが、ロツクイン増幅器７
で、試料４に印加した交流電圧１０と同期した周
波数成分の信号のみを検出増幅することによつて
変調を受けた試料４からの二次電子の信号のみが
検出される。このとき、迷走電子による信号は検
出されないから低エネルギー領域におけるオージ
エ電子分光スペクトルは非常に雑音の少ないもの
となる。また交流電圧１０を測定したい微小領域
のみに印加すれば、その領域から放出する二次電
子のみが変調を受ける。そのため、試料４に入射
する一次電子ビームの直径が、たとえその微小領
域以上であつても、その微小領域以外から放出す
る二次電子は変調を受けていないため、ロツクイ
ン増幅器７で検出されない。このことは即ち、試
料４に入射する一次電子ビームの直径を実効的に
測定している微小領域に等しくしていることに対
応する。このようにして、一次電子ビームの電流
量を減少させることなく、一次電子ビームの直径
を実効的に小さくすることができる。
試料中の各微小領域に印加する交流電圧の周波
数を互いに異ならせると、各領域から二次電子信
号を分離して検出できる。
数を互いに異ならせると、各領域から二次電子信
号を分離して検出できる。
以下、図面を用いて実施例について説明する。
第３図は本発明の実施例を示す図で、基板のうえ
に複数の微小領域Ａ１〜Anがある。それぞれの
微小領域Ａ１〜Anに振幅10Vで違いに異なる周
波数の微小交流電圧Ｆ１〜Fnを印加し、一次電
子ビームを加速電圧10kV、電流量５×10-6A、
ビーム径300μｍで照射する。ロツクイン増幅器
７の参照周波数を各々の周波数f1〜fnに周期させ
ることによつて、各々の微小領域Ａ１〜Anで変
調を受けた二次電子信号をロツクイン増幅器７で
各々独立に検出してオージエ電子分光スペクトル
を得ることができる。この時、一次入射電子は微
小領域Ａ１〜Anの全てに照射されるほどに大き
なビーム径を有しているが、Ａ１〜An以外の領
域からの二次電子は変調を受けていないため、ロ
ツクイン増幅器からは検出されない。即ち、一次
電子ビーム径は実効的に微小領域の寸法に合致し
ていることになる。
第３図は本発明の実施例を示す図で、基板のうえ
に複数の微小領域Ａ１〜Anがある。それぞれの
微小領域Ａ１〜Anに振幅10Vで違いに異なる周
波数の微小交流電圧Ｆ１〜Fnを印加し、一次電
子ビームを加速電圧10kV、電流量５×10-6A、
ビーム径300μｍで照射する。ロツクイン増幅器
７の参照周波数を各々の周波数f1〜fnに周期させ
ることによつて、各々の微小領域Ａ１〜Anで変
調を受けた二次電子信号をロツクイン増幅器７で
各々独立に検出してオージエ電子分光スペクトル
を得ることができる。この時、一次入射電子は微
小領域Ａ１〜Anの全てに照射されるほどに大き
なビーム径を有しているが、Ａ１〜An以外の領
域からの二次電子は変調を受けていないため、ロ
ツクイン増幅器からは検出されない。即ち、一次
電子ビーム径は実効的に微小領域の寸法に合致し
ていることになる。
このように、本発明は、試料に交流電圧を印加
して迷走電圧による雑音信号を低減させかつ、試
料に照射する一次電子ビームの直径を考慮するこ
となく測定したい微小領域のみのオージエ電子分
光スペクトルを検出することができ、かつ、オー
ジエ電子分光スペクトル分析の多重化が可能にな
るという種々の利点を有する。
して迷走電圧による雑音信号を低減させかつ、試
料に照射する一次電子ビームの直径を考慮するこ
となく測定したい微小領域のみのオージエ電子分
光スペクトルを検出することができ、かつ、オー
ジエ電子分光スペクトル分析の多重化が可能にな
るという種々の利点を有する。
第１図は従来のオージエ電子分光スペクトルの
測定方法を示す概略図であり、第２図は本発明に
よる測定方法を示す概略図である。第１図、第２
図において１は真空容器、２はイオンポンプ、３
は一次電子照射系、４は試料、５はCMA、６は
二次電子増倍管、７はロツクイン増幅器、８はＸ
−Ｙレコーダ、９は直流掃引電圧、１０は微小変
調電圧、１１はトランス、１２はCMA開口部の
メツシユ、１３は抵抗である。第３図は互いに絶
縁されたそれぞれの微小領域に互いに異なる周波
数の微小変調電圧を印加することによつてオージ
エ電子分光スペクトル分析の多重化を行う方法の
実施例を示す図であり、Ａ１〜Anは互いに絶縁
された微小領域、ｆ１〜fnは互いに異なる周波数
の微小変調信号である。
測定方法を示す概略図であり、第２図は本発明に
よる測定方法を示す概略図である。第１図、第２
図において１は真空容器、２はイオンポンプ、３
は一次電子照射系、４は試料、５はCMA、６は
二次電子増倍管、７はロツクイン増幅器、８はＸ
−Ｙレコーダ、９は直流掃引電圧、１０は微小変
調電圧、１１はトランス、１２はCMA開口部の
メツシユ、１３は抵抗である。第３図は互いに絶
縁されたそれぞれの微小領域に互いに異なる周波
数の微小変調電圧を印加することによつてオージ
エ電子分光スペクトル分析の多重化を行う方法の
実施例を示す図であり、Ａ１〜Anは互いに絶縁
された微小領域、ｆ１〜fnは互いに異なる周波数
の微小変調信号である。
Claims (1)
- １ 一次電子を被測定試料に照射し、当該試料か
ら放出される二次電子をエネルギー分析して検出
するオージエ電子分光スペクトル測定方法におい
て、試料内で互いに絶縁された複数の領域の各々
に互いに異なる周波数の変調電圧を同時に印加
し、前記複数の領域から発生する二次電子を単一
のエネルギー分析器を用いて、前記複数の領域に
印加した各々の変調周波数に同期する各々の信号
を検出する事を特徴とするオージエ電子分光スペ
クトル測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60175368A JPS6150045A (ja) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | オージエ電子分光スペクトル測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60175368A JPS6150045A (ja) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | オージエ電子分光スペクトル測定方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP491078A Division JPS54139593A (en) | 1978-01-19 | 1978-01-19 | Measuring method of auger electron spectral spectra |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6150045A JPS6150045A (ja) | 1986-03-12 |
| JPH0130101B2 true JPH0130101B2 (ja) | 1989-06-16 |
Family
ID=15994868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60175368A Granted JPS6150045A (ja) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | オージエ電子分光スペクトル測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6150045A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5054380A (ja) * | 1973-05-23 | 1975-05-14 | ||
| JPS5218392A (en) * | 1975-08-02 | 1977-02-10 | Jeol Ltd | Apparatus for analysis of electrn beam energy |
-
1985
- 1985-08-09 JP JP60175368A patent/JPS6150045A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5054380A (ja) * | 1973-05-23 | 1975-05-14 | ||
| JPS5218392A (en) * | 1975-08-02 | 1977-02-10 | Jeol Ltd | Apparatus for analysis of electrn beam energy |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6150045A (ja) | 1986-03-12 |
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