JPH0624108B2 - 試料分析装置 - Google Patents
試料分析装置Info
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- JPH0624108B2 JPH0624108B2 JP62280655A JP28065587A JPH0624108B2 JP H0624108 B2 JPH0624108 B2 JP H0624108B2 JP 62280655 A JP62280655 A JP 62280655A JP 28065587 A JP28065587 A JP 28065587A JP H0624108 B2 JPH0624108 B2 JP H0624108B2
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Links
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Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
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ッチングを施しなが
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けるス
ペクトル分析を行なう試料分析装置に関し、特に、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
動制御する装置に関する。
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けるス
ペクトル分析を行なう試料分析装置に関し、特に、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、該試料上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エ電子
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。
は、試料の深さ方向の元素分布の分析等を行なうため
に、該試料上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エ電子
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ッチングを行なっ
た場合、エッ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。
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ッチングを行なっ
た場合、エッ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１００Åのエッチング速度でエッチン
グを行ない、適当なエッチング時間間隔（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層目へとエッチ
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ッチング速度に変化
が生じる。このエッチング速度の変化はその時の物質に
より第１層目のエッ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。例えばエッチング速度が毎分１０
００Å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ッチングによっ
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、エッ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、エッチング速度を出現した第２層目の組成に応じた
好適なエッチング速度に変える必要がある。また、第１
層目にはあまり関心がない場合には、この層を速やかに
掘り進めた後、第２層目は慎重にエッチングしながら分
析したいような場合もある。
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１００Åのエッチング速度でエッチン
グを行ない、適当なエッチング時間間隔（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層目へとエッチ
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ッチング速度に変化
が生じる。このエッチング速度の変化はその時の物質に
より第１層目のエッ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。例えばエッチング速度が毎分１０
００Å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ッチングによっ
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、エッ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、エッチング速度を出現した第２層目の組成に応じた
好適なエッチング速度に変える必要がある。また、第１
層目にはあまり関心がない場合には、この層を速やかに
掘り進めた後、第２層目は慎重にエッチングしながら分
析したいような場合もある。
従って、このような場合にはオペレータが試料表面から
放出されるオージエ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ッチングを停止する
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
層目のエッチングを開始し、分析を続行している。
放出されるオージエ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ッチングを停止する
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
層目のエッチングを開始し、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。
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、イオンエッ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。
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層に応じた速度に自動
的に制御し得る試料分析装置を提供することを目的とし
ている。
層変化に応じてエッチング速度を層に応じた速度に自動
的に制御し得る試料分析装置を提供することを目的とし
ている。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は、イオンビーム発生手段よりのイオンビームを
試料面に照射して異なった深さの試料面を露呈させ、該
試料面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を分析して試料の深さ方向に
おけるスペクトル分析を行うようにした試料分析装置に
おいて、前記試料の各層に応じた前記イオンビーム発生
手段の動作条件を記憶するための記憶手段と、各層の消
失を判定するためにモニターするスペクトルピーク領域
を選択するための選択手段と、該選択手段によって選択
されるスペクトルピーク領域の信号をモニターすること
によりエッチング層の変化を検出するための検出手段
と、該検出手段よりの層変化を表す信号を受けて前記記
憶手段に記憶されている動作条件情報に基づき前記イオ
ンビーム発生手段の動作条件を次の層に対応した動作条
件に切換えると共に前記選択手段によって選択される信
号を次の層の消失を判定するための信号に切換える制御
手段を備える試料分析装置を特徴としている。
試料面に照射して異なった深さの試料面を露呈させ、該
試料面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を分析して試料の深さ方向に
おけるスペクトル分析を行うようにした試料分析装置に
おいて、前記試料の各層に応じた前記イオンビーム発生
手段の動作条件を記憶するための記憶手段と、各層の消
失を判定するためにモニターするスペクトルピーク領域
を選択するための選択手段と、該選択手段によって選択
されるスペクトルピーク領域の信号をモニターすること
によりエッチング層の変化を検出するための検出手段
と、該検出手段よりの層変化を表す信号を受けて前記記
憶手段に記憶されている動作条件情報に基づき前記イオ
ンビーム発生手段の動作条件を次の層に対応した動作条
件に切換えると共に前記選択手段によって選択される信
号を次の層の消失を判定するための信号に切換える制御
手段を備える試料分析装置を特徴としている。
［作用］ 本発明においては、試料の各層に応じたイオンビーム発
生手段の動作条件を記憶手段に記憶させておき、選択手
段により各層の消失を判定するためにモニターするスペ
クトルピーク領域を選択し、該選択手段によって選択さ
れるスペクトルピーク領域の信号をモニターすることに
よりエッチング層の変化を検出手段によって検出し、該
検出手段よりの層変化を表す信号を制御手段に送る。制
御手段はこの層変化を表す信号を受けて前記記憶手段に
記憶されている動作条件情報に基づき前記イオンビーム
発生手段の動作条件を次の層に対応した動作条件に切換
えると共に前記選択手段によって選択される信号を次の
層の消失を判定するための信号に切換えるため、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層に
応じた速度に自動的に制御できる。
生手段の動作条件を記憶手段に記憶させておき、選択手
段により各層の消失を判定するためにモニターするスペ
クトルピーク領域を選択し、該選択手段によって選択さ
れるスペクトルピーク領域の信号をモニターすることに
よりエッチング層の変化を検出手段によって検出し、該
検出手段よりの層変化を表す信号を制御手段に送る。制
御手段はこの層変化を表す信号を受けて前記記憶手段に
記憶されている動作条件情報に基づき前記イオンビーム
発生手段の動作条件を次の層に対応した動作条件に切換
えると共に前記選択手段によって選択される信号を次の
層の消失を判定するための信号に切換えるため、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層に
応じた速度に自動的に制御できる。
［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
は本発明の要部を説明するためのブロック構成図であ
る。
図は本発明の一実施例を説明するための構成図、第２図
は本発明の要部を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Ａ，元素Ｂについての夫々の最適エッチング条件
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のエッ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。
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Ａ，元素Ｂについての夫々の最適エッチング条件
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のエッ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はバ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
るエッチング条件の中から、表層の元素Ａの膜に対応し
たエッチング条件を読出し、該読出した信号をバスライ
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ッ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、
ＯｅＶから2000ｅＶ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ＣＰＵ１に供給され
る。
入力される信号に基づいてメモリー１１に記憶されてい
るエッチング条件の中から、表層の元素Ａの膜に対応し
たエッチング条件を読出し、該読出した信号をバスライ
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ッ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、
ＯｅＶから2000ｅＶ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ＣＰＵ１に供給され
る。
該ＣＰＵ１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。
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、エッ
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。
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、エッ
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ッチング開始（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。
る信号強度を検出するためにエッチング開始（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のエッチング条件を読
出すためのチャンネル指定信号を発生する。該チャンネ
ル指定信号はバ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のエッチング条件を
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のエッチング条件に変更す
る。
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のエッチング条件を読
出すためのチャンネル指定信号を発生する。該チャンネ
ル指定信号はバ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のエッチング条件を
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のエッ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。
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］ 上述した説明から明らかなように、本発明によれば、従
来のようにオペレータの操作によらずとも、エッチング
層の変化を自動的に検出して層に応じた動作条件でイオ
ンビーム発生手段を動作させて層に応じた所定の速度で
各層をエッチングしながら試料の深さ分析が可能にな
る。
来のようにオペレータの操作によらずとも、エッチング
層の変化を自動的に検出して層に応じた動作条件でイオ
ンビーム発生手段を動作させて層に応じた所定の速度で
各層をエッチングしながら試料の深さ分析が可能にな
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図は本発明の要部を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
２図は本発明の要部を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
Claims (1)
- 【請求項１】イオンビーム発生手段よりのイオンビーム
を試料面に照射して異なった深さの試料面を露呈させ、
該試料面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を分析して試料の深さ方向
におけるスペクトル分析を行うようにした試料分析装置
において、前記試料の各層に応じた前記イオンビーム発
生手段の動作条件を記憶するための記憶手段と、各層の
消失を判定するためにモニターするスペクトルピーク領
域を選択するための選択手段と、該選択手段によって選
択されるスペクトルピーク領域の信号をモニターするこ
とによりエッチング層の変化を検出するための検出手段
と、該検出手段よりの層変化を表す信号を受けて前記記
憶手段に記憶されている動作条件情報に基づき前記イオ
ンビーム発生手段の動作条件を次の層に対応した動作条
件に切換えると共に前記選択手段によって選択される信
号を次の層の消失を判定するための信号に切換える制御
手段を備える試料分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62280655A JPH0624108B2 (ja) | 1987-11-06 | 1987-11-06 | 試料分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62280655A JPH0624108B2 (ja) | 1987-11-06 | 1987-11-06 | 試料分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01122556A JPH01122556A (ja) | 1989-05-15 |
| JPH0624108B2 true JPH0624108B2 (ja) | 1994-03-30 |
Family
ID=17628080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62280655A Expired - Lifetime JPH0624108B2 (ja) | 1987-11-06 | 1987-11-06 | 試料分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0624108B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010053095A (ko) * | 1999-04-21 | 2001-06-25 | 핫토리 쥰이치 | 막 두께 측정방법 |
| US11257654B2 (en) | 2016-07-14 | 2022-02-22 | Hitachi High-Tech Corporation | Ion milling apparatus |
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-
1987
- 1987-11-06 JP JP62280655A patent/JPH0624108B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01122556A (ja) | 1989-05-15 |
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