JPH02108949A - 試料の深さ方向組成分析方式 - Google Patents
試料の深さ方向組成分析方式Info
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- JPH02108949A JPH02108949A JP63262119A JP26211988A JPH02108949A JP H02108949 A JPH02108949 A JP H02108949A JP 63262119 A JP63262119 A JP 63262119A JP 26211988 A JP26211988 A JP 26211988A JP H02108949 A JPH02108949 A JP H02108949A
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Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
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。
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〕
本発明はイオンビーム照射によるスパッタリングと電子
ビーム照射によるオージェ電子分光分析とを交互に繰り
返して行い、試料の深さ方向の組成分布を求める試料の
深さ方向組成分析方式に関するものである。
ビーム照射によるオージェ電子分光分析とを交互に繰り
返して行い、試料の深さ方向の組成分布を求める試料の
深さ方向組成分析方式に関するものである。
一般にオージェ電子分光法（ＡＥＳ）、光電子分光法（
ＸＰＳ）、２次イオン分析法（ＳＩＭＳ）等の表面分析
法においては、イオンスパッタリング技術を利用して試
料の深さ方向組成分布を求めることがよく行われている
。
ＸＰＳ）、２次イオン分析法（ＳＩＭＳ）等の表面分析
法においては、イオンスパッタリング技術を利用して試
料の深さ方向組成分布を求めることがよく行われている
。
第６図はこのような試料の深さ方向組成分布を求めるた
めの構成を説明するための図である。
めの構成を説明するための図である。
図において、例えば試料１１は表面より元素Ａ。
Ｃ，Ｂからなる３層構造をしているものとし、これに対
してイオンビーム１２を照射して表面層を削りとる。そ
こへ電子線１３を照射し、その時発生するオージェ電子
１４を捕捉してアナライザ１５によりその信号強度を測
定する。
してイオンビーム１２を照射して表面層を削りとる。そ
こへ電子線１３を照射し、その時発生するオージェ電子
１４を捕捉してアナライザ１５によりその信号強度を測
定する。
アナライザ１５は、例えばその断面が第７図に示すよう
に、外側電極１５ａに所定の電圧（負）を印加しておき
、内側電極１５ｂはアース電位（０■）に保つ、また、
内側電極１５ｂには所定の間隔で窓１６、窓１７を設け
ておく。そして試料１１から発生したオージェ電子が窓
１６を通過し、電極１５ａ、ｂ間の電圧により曲げられ
て、所定のエネルギーの電子のみが窓１７を通過するこ
とができ、これが検出器１５ｃで検出される。
に、外側電極１５ａに所定の電圧（負）を印加しておき
、内側電極１５ｂはアース電位（０■）に保つ、また、
内側電極１５ｂには所定の間隔で窓１６、窓１７を設け
ておく。そして試料１１から発生したオージェ電子が窓
１６を通過し、電極１５ａ、ｂ間の電圧により曲げられ
て、所定のエネルギーの電子のみが窓１７を通過するこ
とができ、これが検出器１５ｃで検出される。
従って電極１５ａの電圧を適宜設定すれば、所定のエネ
ルギーの電子のみ検出器１５ｃで検出することができる
。こうして第６図の試料１１に関しては元素Ａ、Ｃ，Ｂ
に対するエネルギースペクトルが第８図に示すように得
られる。
ルギーの電子のみ検出器１５ｃで検出することができる
。こうして第６図の試料１１に関しては元素Ａ、Ｃ，Ｂ
に対するエネルギースペクトルが第８図に示すように得
られる。
通常の分析においてはエネルギー範囲は０〜３０００ｅ
Ｖ位の範囲であるが、この範囲を全てスキャンして測定
していたのでは時間がかかるため、各信号のピークの所
だけウィンドウをかけてスキャンし、測定時間の短縮を
図るようにしている。
Ｖ位の範囲であるが、この範囲を全てスキャンして測定
していたのでは時間がかかるため、各信号のピークの所
だけウィンドウをかけてスキャンし、測定時間の短縮を
図るようにしている。
第９図はイオンスパッタリングとスペクトル測定を交互
に行い得られた深さ方向に対する各元素の信号強度の関
係、即ち深さ方向に対する各元素の組成分布図を示して
いる。
に行い得られた深さ方向に対する各元素の信号強度の関
係、即ち深さ方向に対する各元素の組成分布図を示して
いる。
〔発明が解決すべき課題］
ところで、このような深さ方向組成分析において、各層
の界面の所で、物質がどうなっているかが分析の重要な
ポイントであることが多く、界面の所を綿密に分析した
いという要請が多い。しかしながら、従来の分析方法に
おいては一様の速度でイオンスパッタリングを行ってお
り、特に界面の所を綿密に分析することはしていなかっ
た。
の界面の所で、物質がどうなっているかが分析の重要な
ポイントであることが多く、界面の所を綿密に分析した
いという要請が多い。しかしながら、従来の分析方法に
おいては一様の速度でイオンスパッタリングを行ってお
り、特に界面の所を綿密に分析することはしていなかっ
た。
そこで、例えば第６図においてＡ層、Ｂ層が厚く、０層
が薄い場合には、ＡＩＷでは速やかに削り取りながら測
定し、０層ではゆっくりと削りとりながら細かく測定し
、Ｂ層に突入したら、再び速やかに削り取りながら測定
することができれば効率よく、かつ界面の測定も綿密に
行うことが可能である。
が薄い場合には、ＡＩＷでは速やかに削り取りながら測
定し、０層ではゆっくりと削りとりながら細かく測定し
、Ｂ層に突入したら、再び速やかに削り取りながら測定
することができれば効率よく、かつ界面の測定も綿密に
行うことが可能である。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、層界
面の所では１回当たりのスパッタリング時間を短くして
細かく測定を行うことができるようにした深さ方向組成
分析方式を提供することを目的とする。
面の所では１回当たりのスパッタリング時間を短くして
細かく測定を行うことができるようにした深さ方向組成
分析方式を提供することを目的とする。
そのために本発明は、イオンビームの照射によるスパッ
タリングと、電子ビームの照射により発生するオージェ
電子の検出とを交互に行い、複数層からなる試料の深さ
方向の組成分布を求める組成分析方式であって、各層の
信号強度に対してスレッシュホールドレベルを設定し、
信号強度がスレッシュホールドレベルを横切る時、層と
層との界面であると判定してスパッタリング時間を変更
することを特徴とする。
タリングと、電子ビームの照射により発生するオージェ
電子の検出とを交互に行い、複数層からなる試料の深さ
方向の組成分布を求める組成分析方式であって、各層の
信号強度に対してスレッシュホールドレベルを設定し、
信号強度がスレッシュホールドレベルを横切る時、層と
層との界面であると判定してスパッタリング時間を変更
することを特徴とする。
本発明は各層を構成する元素の信号ピーク強度が所定の
スレッシュホールドレベルを横切った時に界面であると
認識して界面においては１回当たりのスパッタリング時
間を短くして細かな測定を行うことにより厚い層を含む
多層膜の分析において、薄い層の情報を失うことなく、
かつ効率的に分析することが可能となる。
スレッシュホールドレベルを横切った時に界面であると
認識して界面においては１回当たりのスパッタリング時
間を短くして細かな測定を行うことにより厚い層を含む
多層膜の分析において、薄い層の情報を失うことなく、
かつ効率的に分析することが可能となる。
以下、実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明による組成分析方式の原理を説明するた
めの図、第２図は検出する信号とウィンドウとの関係を
示す図、第３図はスパッタリングと測定のタイミングチ
ャートを示す図である。
めの図、第２図は検出する信号とウィンドウとの関係を
示す図、第３図はスパッタリングと測定のタイミングチ
ャートを示す図である。
分析すべき多層膜は第６図に示したと同じような３層構
造とし、それぞれ元素Ａの厚い層３元素Ｃの薄い層２元
素Ｂの厚い層からなっているものとすると、第２図に示
すように元素Ａ１元元素光素Ｃについての信号を検出す
るウィンドウをそれぞれウィンドウＡ、ウィンドウＢ、
ウィンドウＣとして設定して検出する。
造とし、それぞれ元素Ａの厚い層３元素Ｃの薄い層２元
素Ｂの厚い層からなっているものとすると、第２図に示
すように元素Ａ１元元素光素Ｃについての信号を検出す
るウィンドウをそれぞれウィンドウＡ、ウィンドウＢ、
ウィンドウＣとして設定して検出する。
今、第１図に示すように試料の深さ方向についての各元
素の信号強度が得られるとすると、界面のＬｙ２識は、
各ウィンドウのオージェ電子信号強度に対してスレッシ
ュホールドレベルを設定しておき、信号強度がこれを横
切る時を界面と判定する。
素の信号強度が得られるとすると、界面のＬｙ２識は、
各ウィンドウのオージェ電子信号強度に対してスレッシ
ュホールドレベルを設定しておき、信号強度がこれを横
切る時を界面と判定する。
即ち、第１図に示すように、ウィンドウＡに対してはス
レッシュホールドレベルＬＡとして、例えばレベル７０
を設定し、信号強度がこれを下回る時界面とする。また
、ウィンドウＢに対してスレッシュホールドレベルＬｍ
、例えばレベル１０を設定し、信号強度がこれを上回る
時界面とする。
レッシュホールドレベルＬＡとして、例えばレベル７０
を設定し、信号強度がこれを下回る時界面とする。また
、ウィンドウＢに対してスレッシュホールドレベルＬｍ
、例えばレベル１０を設定し、信号強度がこれを上回る
時界面とする。
そして、この２つの判定条件のうちとらちか一方でも満
たされれば界面として判定する。
たされれば界面として判定する。
こうして界面が検出されると、スパッタリング時間の変
更を行う。即ち、データ収集を起動し、例えば第３図（
イ）に示すように、元素Ａの層については１回当たりの
スパッタリング時間をＴとして速やかな削り取りを行い
、測定時間Ｔｍとして測定し、スパッタリングと測定と
を交互に行っていく。そして、界面が検出されると、第
３図（ロ）に示すようにスパッタリング時間をＴ１のよ
うに短くして１回当たりのスパッタリングで削り取る深
さを小さくし、以後交互にスパッタリングと測定とを繰
り返して細かな測定を行う。以後３層目の元素Ｂとの界
面が検出されると、同様に第３図（イ）のような測定の
サイクルに戻して測定の効率化を図る。
更を行う。即ち、データ収集を起動し、例えば第３図（
イ）に示すように、元素Ａの層については１回当たりの
スパッタリング時間をＴとして速やかな削り取りを行い
、測定時間Ｔｍとして測定し、スパッタリングと測定と
を交互に行っていく。そして、界面が検出されると、第
３図（ロ）に示すようにスパッタリング時間をＴ１のよ
うに短くして１回当たりのスパッタリングで削り取る深
さを小さくし、以後交互にスパッタリングと測定とを繰
り返して細かな測定を行う。以後３層目の元素Ｂとの界
面が検出されると、同様に第３図（イ）のような測定の
サイクルに戻して測定の効率化を図る。
第４図は本発明の組成分析方式を実施するための装置構
成のブロック図である。図中、２０は試料、２１は電子
銃、２２はイオン銃、２３はアナライザ、２４はアンプ
、２５はインタフェース、２６は電子銃制御装置、２７
はイオン銃制御装置、２８はバス、２９はＣＰＵ、３０
はメモリ、３１゜３２はインタフェース、３３はディス
ク、３４はターミナル、３５はプロッタである。
成のブロック図である。図中、２０は試料、２１は電子
銃、２２はイオン銃、２３はアナライザ、２４はアンプ
、２５はインタフェース、２６は電子銃制御装置、２７
はイオン銃制御装置、２８はバス、２９はＣＰＵ、３０
はメモリ、３１゜３２はインタフェース、３３はディス
ク、３４はターミナル、３５はプロッタである。
図において、試料２０はイオン銃２２から照射されるイ
オンによりスパッタリングされ、表面層が削り取られる
。イオンスパッタリングされた部分へ電子銃２１より電
子線を照射し、オージェ電子を発生させる。この時試料
から発生する電子をアナライザ２３でエネルギー分光し
、深さ方向の信号スペクトルを得る。信号スペクトルを
得るに当たっては、前述したように目的とする電子のオ
ージェ電子ピークを含むような狭いエネルギーウィンド
ウを設定し、このウィンドウ領域のみ測定を行って測定
の効率化を図る。そして、第３図に示したように、スパ
ッタリングと測定とを交互に繰り返し行い、これらの一
連の操作はＣＰＵ２９により制御され、得られたデータ
はメモリ３０およびディスク３３ヘスドアされる。デー
タ収集中またはデータ収集後、得られたデータはＣＲＴ
等からなるターミナル３４に表示し、記録はターミナル
上のデータのハードコピーをとるかプロ・ツタ３５へ出
力して、第１図に示すような深さ方向組成分布が得られ
る。そして前述したように界面が検出されるとイオン銃
制御装置２７を制御して、イオン銃２２によるスパッタ
リング時間を変更し、細かな測定を行うようにする。ス
パッタリング時間を変更した時にはデータのプロット間
隔を第５図に示すように適宜変更して所望の組成分布図
を得ることができる。
オンによりスパッタリングされ、表面層が削り取られる
。イオンスパッタリングされた部分へ電子銃２１より電
子線を照射し、オージェ電子を発生させる。この時試料
から発生する電子をアナライザ２３でエネルギー分光し
、深さ方向の信号スペクトルを得る。信号スペクトルを
得るに当たっては、前述したように目的とする電子のオ
ージェ電子ピークを含むような狭いエネルギーウィンド
ウを設定し、このウィンドウ領域のみ測定を行って測定
の効率化を図る。そして、第３図に示したように、スパ
ッタリングと測定とを交互に繰り返し行い、これらの一
連の操作はＣＰＵ２９により制御され、得られたデータ
はメモリ３０およびディスク３３ヘスドアされる。デー
タ収集中またはデータ収集後、得られたデータはＣＲＴ
等からなるターミナル３４に表示し、記録はターミナル
上のデータのハードコピーをとるかプロ・ツタ３５へ出
力して、第１図に示すような深さ方向組成分布が得られ
る。そして前述したように界面が検出されるとイオン銃
制御装置２７を制御して、イオン銃２２によるスパッタ
リング時間を変更し、細かな測定を行うようにする。ス
パッタリング時間を変更した時にはデータのプロット間
隔を第５図に示すように適宜変更して所望の組成分布図
を得ることができる。
第５図はデータのプロット例を示す図である。
第５図（イ）は１０秒間隔でスパッタリングを行い、得
られたデータをそのままプロットした深さ方向組成分布
図である。
られたデータをそのままプロットした深さ方向組成分布
図である。
第５図（ロ）は同じデータを１〜１７回目までは２０秒
間隔で、１８〜２４回目までを１０秒間隔で、２５〜４
１回目までを２０秒間隔でスパッタリングし、得られた
深さ方向組成分布図を横軸等間隔でプロットしたもので
ある。第５図（ロ）では第５図（イ）のデータに対して
２０秒間隔でスパッタリングした部分が相対的に圧縮さ
れていこれに対して第５図（イ）のデータと同しスケー
ルにするためには、２０秒間隔でスパッタリングした領
域は１０秒間隔でスパッタリングした領域に対して２倍
の間隔でプロットすれば良い。こうして得られたデータ
が第５図（ハ）の場合である。
間隔で、１８〜２４回目までを１０秒間隔で、２５〜４
１回目までを２０秒間隔でスパッタリングし、得られた
深さ方向組成分布図を横軸等間隔でプロットしたもので
ある。第５図（ロ）では第５図（イ）のデータに対して
２０秒間隔でスパッタリングした部分が相対的に圧縮さ
れていこれに対して第５図（イ）のデータと同しスケー
ルにするためには、２０秒間隔でスパッタリングした領
域は１０秒間隔でスパッタリングした領域に対して２倍
の間隔でプロットすれば良い。こうして得られたデータ
が第５図（ハ）の場合である。
また、同一条件でスパッタリングを行っても物質の種類
によりスパッタレートが異なることが知られている。従
って実際の試料の層の厚みに１対１に比例してデータを
プロットするためには、横軸をスパッタレートに比例し
て圧縮または伸長しなければならない。第５図（ニ）は
このような例を示し、この例では第１層、第２層、第３
層のスパッタレートをそれぞれ５０人／分、１００人／
分、２００人／分としたもので、第１層は第２層の１／
２のスパッタレートであるから、横軸を第２層に対して
１／２の間隔で、第３層は第２層の２倍のスパッタレー
トであるから、２倍の間隔でゾロリドした例である。
によりスパッタレートが異なることが知られている。従
って実際の試料の層の厚みに１対１に比例してデータを
プロットするためには、横軸をスパッタレートに比例し
て圧縮または伸長しなければならない。第５図（ニ）は
このような例を示し、この例では第１層、第２層、第３
層のスパッタレートをそれぞれ５０人／分、１００人／
分、２００人／分としたもので、第１層は第２層の１／
２のスパッタレートであるから、横軸を第２層に対して
１／２の間隔で、第３層は第２層の２倍のスパッタレー
トであるから、２倍の間隔でゾロリドした例である。
以上の操作を行うためには、何回目のサイクルでスパッ
タリング間隔を切り換えたかというイベントの発生時点
、各区間のスパッタリング間隔、各区間のスパッタレー
トのデータが必要である。
タリング間隔を切り換えたかというイベントの発生時点
、各区間のスパッタリング間隔、各区間のスパッタレー
トのデータが必要である。
上の例では、次表のようなデータとなる。
したがって、第４図に示したＣＰＵによりデータの収集
き併せて上記データをメモリまたはディスクへ保存して
イオンビーム、電子ビームの制御を行うようにする。
き併せて上記データをメモリまたはディスクへ保存して
イオンビーム、電子ビームの制御を行うようにする。
また、イオン銃のエミフションやイオン化室の圧力を制
御してイオン照射量を変えて分析を行うようにしてもよ
く、その場合には、これらのパラメータも併せてイベン
ト発生毎に保存し、データプロット時に横軸補正を行え
ば一層汎用的となる。
御してイオン照射量を変えて分析を行うようにしてもよ
く、その場合には、これらのパラメータも併せてイベン
ト発生毎に保存し、データプロット時に横軸補正を行え
ば一層汎用的となる。
なお、上記実施例では３層構造の膜の分析について説明
したが、本発明はこれに限定されるものではなく、任意
の層構造について適用できることは言うまでもない。
したが、本発明はこれに限定されるものではなく、任意
の層構造について適用できることは言うまでもない。
以上のように本発明によれば、イオンスパッタリングを
用いた深さ方向組成分析において、界面認識機能、界面
認識に連結してスパッタリング間隔を変更する機能、ス
パッタ間隔に比例してデータの横軸間隔を変える機能、
イベント発生時点、各層でのスパッタ間隔、スパッタレ
ート等のデータ収集を行って保存する機能をもたせるこ
とにより、多層膜の分析において界面や薄層の情報を失
うことなく効率的な分析を行うことが可能となる。
用いた深さ方向組成分析において、界面認識機能、界面
認識に連結してスパッタリング間隔を変更する機能、ス
パッタ間隔に比例してデータの横軸間隔を変える機能、
イベント発生時点、各層でのスパッタ間隔、スパッタレ
ート等のデータ収集を行って保存する機能をもたせるこ
とにより、多層膜の分析において界面や薄層の情報を失
うことなく効率的な分析を行うことが可能となる。
第１図は本発明による組成分析方式の原理を説明するた
めの図、第２図は検出する信号とウィンドウとの関係を
示す図、第３図はスパツタリングと測定のタイミングチ
ャートを示す図、第４図は本発明の組成分析方式を実施
するための装置構成のブロック図、第５図はデータのプ
ロット例を示す図、第６図は試料の深さ方向組成分布を
求めるための構成を示す図、第７図はアナライザの構成
の一例を示す図、第８図はエネルギースペクトルの例を
示す図、第９図は深さ方向に対する各元素の組成分布図
である。 ２０・・・試料、２１・・・電子銃、２２・・・イオン
銃、２３・・・アナライザ、２６・・・電子銃制御装置
、２７・・・イオン銃制御装置、２９・・・ＣＰＵ、３
０はメモリ、３３・・・ディスク。 第１図 出 願 人 日本電子株式会社 代理人 弁理士 蛭 川 昌 信（外５名）丸木Ａ 元系Ｂ 元素Ｃ 第３図 （イ） （ロ） 第５図 （イ） （ロ） ２０ ｓ／ｃｙｃｌｅ １０ｓ／ｃｙｃｌｅ ２０ｓ次継ｅ 第６図 第７図
めの図、第２図は検出する信号とウィンドウとの関係を
示す図、第３図はスパツタリングと測定のタイミングチ
ャートを示す図、第４図は本発明の組成分析方式を実施
するための装置構成のブロック図、第５図はデータのプ
ロット例を示す図、第６図は試料の深さ方向組成分布を
求めるための構成を示す図、第７図はアナライザの構成
の一例を示す図、第８図はエネルギースペクトルの例を
示す図、第９図は深さ方向に対する各元素の組成分布図
である。 ２０・・・試料、２１・・・電子銃、２２・・・イオン
銃、２３・・・アナライザ、２６・・・電子銃制御装置
、２７・・・イオン銃制御装置、２９・・・ＣＰＵ、３
０はメモリ、３３・・・ディスク。 第１図 出 願 人 日本電子株式会社 代理人 弁理士 蛭 川 昌 信（外５名）丸木Ａ 元系Ｂ 元素Ｃ 第３図 （イ） （ロ） 第５図 （イ） （ロ） ２０ ｓ／ｃｙｃｌｅ １０ｓ／ｃｙｃｌｅ ２０ｓ次継ｅ 第６図 第７図
Claims (1)
- イオンビームの照射によるスパッタリングと、電子ビー
ムの照射により発生するオージェ電子の検出とを交互に
行い、複数層からなる試料の深さ方向の組成分布を求め
る組成分析方式であって、各層の信号強度に対してスレ
ッシュホールドレベルを設定し、信号強度がスレッシュ
ホールドレベルを横切る時、層と層との界面であると判
定してスパッタリング時間を変更することを特徴とする
試料の深さ方向組成分析方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63262119A JPH0690158B2 (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | 試料の深さ方向組成分析方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63262119A JPH0690158B2 (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | 試料の深さ方向組成分析方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02108949A true JPH02108949A (ja) | 1990-04-20 |
| JPH0690158B2 JPH0690158B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=17371313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63262119A Expired - Fee Related JPH0690158B2 (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | 試料の深さ方向組成分析方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0690158B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000155103A (ja) * | 1998-11-24 | 2000-06-06 | Jeol Ltd | 電子線装置 |
| JP2002310959A (ja) * | 2001-04-16 | 2002-10-23 | Shimadzu Corp | 電子線分析装置 |
| US7375327B2 (en) | 2002-04-15 | 2008-05-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method and device for measuring quantity of wear |
-
1988
- 1988-10-18 JP JP63262119A patent/JPH0690158B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000155103A (ja) * | 1998-11-24 | 2000-06-06 | Jeol Ltd | 電子線装置 |
| JP2002310959A (ja) * | 2001-04-16 | 2002-10-23 | Shimadzu Corp | 電子線分析装置 |
| US7375327B2 (en) | 2002-04-15 | 2008-05-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method and device for measuring quantity of wear |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0690158B2 (ja) | 1994-11-14 |
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