JPH11304710A - Light interference correction method by highfrequency glow discharge emission spectroscopic analysis - Google Patents

Light interference correction method by highfrequency glow discharge emission spectroscopic analysis

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JPH11304710A
JPH11304710A JP11099298A JP11099298A JPH11304710A JP H11304710 A JPH11304710 A JP H11304710A JP 11099298 A JP11099298 A JP 11099298A JP 11099298 A JP11099298 A JP 11099298A JP H11304710 A JPH11304710 A JP H11304710A
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Japan
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measurement
data
light
glow discharge
sputtering
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JP11099298A
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Hideto Furumi
秀人 古味
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Shimadzu Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To correct light interference with a shorter resolution than the fluctuation period of light intensity due to light interference, by approximating the intensity of measurement light with the sinusoidal wave or the cosine wave of a plurality of limited sections. SOLUTION: Measurement data are obtained from the intensity of measurement light being measured by a high-frequency glow discharge emission spectroscopic analysis device 1. When the measurement data of the emission spectroscopic analysis device 1 are continuous, values that are obtained by sampling the continuous signal for a specific time interval are formed into a data train. Then, a data section for performing fitting processing is obtained from the measurement data train. Then, a data center that becomes the center of the measurement data is set, and the number of data points for performing fitting processing is set, thus determining a processing range. Then, a sinusoidal waveform or a cosine waveform is used as a fitting function, thius performing a fitting processing for each processing range. After that, using a plurality of sinusoidal waveforms being obtained by the fitting processing, a sputtering distance, speed, and a correction intensity value are calculated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波グロー放電
発光分光分析に関し、干渉光による光強度の変動を補正
する方法に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to high frequency glow discharge emission spectroscopy, and more particularly, to a method for correcting fluctuations in light intensity due to interference light.

【0002】[0002]

【従来の技術】低圧力のアルゴン雰囲気中で、電極間に
高周波の高電圧を印加すると、グロー放電が発生する。
このグロー放電によって生成されたArイオンは、高電
界で加速されて陰極側に衝突して陰極側から物質をたた
き出す。このスパッタリングによって放出された粒子
(原子,分子,イオン)は、プラズマ中で励起状態から
基底状態に戻る際に、その元素特有の波長の光を放出す
る。高周波グロー放電発光分光分析は、この発光を分光
器で分光して元素分析等を行うものである。この高周波
グロー放電発光分光分析では、スパッタリングによって
試料表面が除去され、各元素の発光強度の時間的変化を
測定することによって、深さ方向の元素分析を行うこと
ができる。
2. Description of the Related Art When a high-frequency high voltage is applied between electrodes in a low-pressure argon atmosphere, a glow discharge occurs.
Ar ions generated by the glow discharge are accelerated by a high electric field, collide with the cathode side, and strike a substance from the cathode side. The particles (atoms, molecules, ions) emitted by the sputtering emit light having a wavelength specific to the element when returning from the excited state to the ground state in the plasma. In the high-frequency glow discharge emission spectral analysis, the emitted light is spectrally analyzed by a spectroscope to perform elemental analysis or the like. In this high-frequency glow discharge emission spectroscopy, the sample surface is removed by sputtering, and the elemental analysis in the depth direction can be performed by measuring the temporal change in the emission intensity of each element.

【0003】この高周波グロー放電発光分光分析におい
て、スパッタリング時間をスパッタリング深さに変換す
る方法として、スパッタリング時間に対する測定強度の
周期的変動と測定光の波長に基づいて変換する方法が知
られている(特開平6−43100号)。
In this high-frequency glow discharge emission spectroscopy, as a method of converting a sputtering time to a sputtering depth, a method of converting the measurement time based on the periodic fluctuation of the measurement intensity with respect to the sputtering time and the wavelength of the measurement light is known (see, for example) JP-A-6-43100).

【0004】図8は従来のスパッタリング時間をスパッ
タリング深さに変換する方法を説明するための強度変化
図である。
FIG. 8 is an intensity change diagram for explaining a conventional method for converting a sputtering time to a sputtering depth.

【0005】基板上に薄膜が形成された構成の層状の試
料において、光を照射しその反射光を検出すると、反射
面での位相ずれと光路差等によって反射光が干渉する。
また、薄膜の厚さdはスパッタリングによって時間とと
もに減少するため、光路差2ndcosφ (nは薄膜の絶
対屈折率)も変化し、検出される光強度は図8(b)に
示すようにスパッタリング深さに対して、理論上では一
定周期Tで変動する。従来の方法では、この強度変化の
周期Tは、図8(a)に示す測定強度の時間変化の周期
Ti に対応するものとし、周期Ti を周期Tに合致させ
ることによって、スパッタリング深さに対する測定強度
を求め、スパッタリング時間をスパッタリング深さに変
換している。
When a layered sample having a thin film formed on a substrate is irradiated with light and the reflected light is detected, the reflected light interferes due to a phase shift and a light path difference on the reflecting surface.
Further, since the thickness d of the thin film decreases with time due to sputtering, the optical path difference 2ndcosφ (n is the absolute refractive index of the thin film) also changes, and the detected light intensity is reduced by the sputtering depth as shown in FIG. On the other hand, it fluctuates at a constant cycle T in theory. In the conventional method, the period T of this intensity change is assumed to correspond to the period Ti of the time change of the measured intensity shown in FIG. The strength is determined and the sputtering time is converted to the sputtering depth.

【0006】つまり、従来のスパッタリング時間をスパ
ッタリング深さに変換する方法では、光干渉の変動を周
期変動で近似し、光測定強度の各周期Tiを1周期毎に
理論上の一定周期Tに合わせることによって干渉による
誤差を補正し、これによってスパッタリング速度の計算
を行い、各周期Ti内を内挿して全体のスパッタリング
速度を計算し、スパッタリング深さに換算している。
That is, in the conventional method of converting the sputtering time to the sputtering depth, the fluctuation of the optical interference is approximated by the periodic fluctuation, and each period Ti of the optical measurement intensity is adjusted to a theoretical constant period T for each period. This corrects the error due to the interference, thereby calculating the sputtering speed, interpolating each cycle Ti, calculating the overall sputtering speed, and converting it to the sputtering depth.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来の変換方法では、
光測定強度を1周期を単位とする近似によって補正を行
い、この1周期内に同一の位相であるとしているため、
1周期以内の短周期の変動(図8(a)中の微小変動)
を検出することができず、補正を行うことができないた
め、光干渉の周期に比べて短い光強度の変動を正確に求
めることができないという問題がある。そのため、試料
の濃度変動の正確な検出は困難となっている。
In the conventional conversion method,
Since the light measurement intensity is corrected by approximation with one cycle as a unit, and the phase is the same within this one cycle,
Short-period fluctuation within one cycle (small fluctuation in FIG. 8A)
Cannot be detected and cannot be corrected, so that there is a problem that a fluctuation in light intensity shorter than the period of light interference cannot be accurately obtained. Therefore, it is difficult to accurately detect the concentration fluctuation of the sample.

【0008】そこで、本発明は前記した従来の問題点を
解決し、光干渉による光強度の変動周期よりも短い分解
能で光干渉の補正を行うことができる高周波グロー放電
発光分光分析による光干渉補正方法を提供することを目
的とする。
Therefore, the present invention solves the above-mentioned conventional problems and corrects the light interference with a resolution shorter than the fluctuation period of the light intensity due to the light interference. The aim is to provide a method.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の高周波グロー放
電発光分光分析による光干渉補正方法は、複数個の限定
された区間の正弦波形あるいは余弦波形によって測定光
強度を近似することによって、光干渉による光強度の変
動周期よりも短い分解能で光干渉の補正を行うものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The optical interference correction method using high frequency glow discharge optical emission spectroscopy according to the present invention provides a method for correcting optical interference by approximating a measured light intensity with a sine waveform or a cosine waveform of a plurality of limited sections. The light interference is corrected with a resolution shorter than the fluctuation period of the light intensity caused by the light interference.

【0010】そこで、本発明では、光非透過性基板上に
光透過性薄膜を備える試料に対して、高周波グロー放電
によって試料表面をスパッタリングしながら原子発光を
分光検出し、元素分析を行う高周波グロー放電発光分光
分析において、各測定点においてその測定点を含む近傍
の測定点の測定光強度を用いて正弦波形あるいは余弦波
形でフィッティング処理を行う。光干渉による測定光の
光強度変動は、得られた複数の正弦波形あるいは余弦波
形を組み合わせることによって近似することができ、こ
の近似の分解能は、フィッティング処理を行う測定点間
の距離に対応し、隣接する測定点毎にフィッティング処
理を行う場合には、分解能は隣接する測定点間距離とな
り、従来の光干渉の変動を周期より高い分解能となる。
Therefore, in the present invention, a high-frequency glow for performing elemental analysis on a sample provided with a light-transmitting thin film on a light-impermeable substrate while spectrally detecting atomic emission while sputtering the sample surface by high-frequency glow discharge. In the discharge emission spectroscopy, fitting processing is performed at each measurement point with a sine waveform or a cosine waveform using the measured light intensity of a nearby measurement point including the measurement point. The light intensity fluctuation of the measurement light due to the optical interference can be approximated by combining a plurality of obtained sine waveforms or cosine waveforms, and the resolution of this approximation corresponds to the distance between the measurement points where the fitting process is performed, When fitting processing is performed for each adjacent measurement point, the resolution is the distance between adjacent measurement points, and the resolution of the conventional optical interference fluctuation is higher than the period.

【0011】フィッティング処理によって、フィッティ
ング処理を行った測定点毎に、近似した正弦波形あるい
は余弦波形の周期,振幅が得られる。得られた正弦波形
あるいは余弦波形の周期から、該測定点でのスパッタリ
ング速度及びスパッタリング深さを求めることができ
る。
By the fitting process, an approximate sine waveform or cosine waveform cycle and amplitude can be obtained for each measurement point where the fitting process is performed. From the period of the obtained sine waveform or cosine waveform, the sputtering speed and the sputtering depth at the measurement point can be obtained.

【0012】また、求めた正弦波形あるいは余弦波形の
オフセット成分を該測定点での補正強度値とすることが
できる。
Further, the offset component of the obtained sine waveform or cosine waveform can be used as a correction intensity value at the measurement point.

【0013】さらに、光強度はスパッタリング速度に比
例するとして、前記で求めた補正強度値をスパッタリン
グ速度で補正して最終的な補正強度値を求めることがで
きる。
Further, assuming that the light intensity is proportional to the sputtering speed, the corrected intensity value obtained above can be corrected by the sputtering speed to obtain a final corrected intensity value.

【0014】また、フィッティング処理の近似演算で
は、フィッティング処理を行う測定点の測定光強度及び
その近傍の測定点の測定光強度を用いるため、測定デー
タの端部では近似演算に用いる測定光強度を得られずフ
ィッティング処理を行うことができない。そこで、本発
明のフィッティング処理では、測定データの端部では、
該端部に最も近い測定点で得られる値を代用する。
In the approximation calculation of the fitting process, the measured light intensity of the measurement point to be subjected to the fitting process and the measured light intensity of the measurement points near the measurement point are used. No fitting process can be performed. Therefore, in the fitting process of the present invention, at the end of the measurement data,
The value obtained at the measurement point closest to the end is substituted.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。図1は本発明の高周波グ
ロー放電発光分光分析による光干渉補正方法を適用する
ことができる高周波グロー放電発光分光分析装置の一構
成例を示すブロック図である。図1に示す高周波グロー
放電発光分光分析装置1は、中空状に形成した放電電極
3と試料Sとを対向配置し、アルゴンガスを流しながら
真空排気を行って低真空雰囲気に保ち、試料Sに高周波
電力を供給して、試料Sと放電電極3との間に安定した
アルゴンのグロー放電プラズマを形成する。なお、高周
波電力の供給は、高周波電源4及び整合器5によって行
うことができる。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a high-frequency glow discharge optical emission spectrometer to which the optical interference correction method based on high-frequency glow discharge optical emission spectroscopy of the present invention can be applied. The high-frequency glow discharge emission spectrometer 1 shown in FIG. 1 has a discharge electrode 3 formed in a hollow shape and a sample S opposed to each other, and performs vacuum evacuation while flowing an argon gas to maintain a low vacuum atmosphere. By supplying high frequency power, a stable argon glow discharge plasma is formed between the sample S and the discharge electrode 3. The high-frequency power can be supplied by the high-frequency power supply 4 and the matching device 5.

【0016】プラズマの正イオンは、試料Sの表面を均
一にスパッタリングし、たとえば10nm/secのオ
ーダーの速度で切削する。スパッタリングされた試料S
の原子は、プラズマ中で励起されて元素特有の光を発光
する。高周波グロー放電発光分光分析装置1は、この発
光を分光器2で分光して光検出器23で検出する。な
お、符号21はスリットであり、符号22は回折格子等
の分光器である。通常、上記構成の高周波グロー放電発
光分光分析装置1は、発光の経時変化を測定することに
よって、試料S中の元素の深さ方向の分布の測定を行
う。
The positive ions of the plasma sputter the surface of the sample S uniformly, and cut at a speed of, for example, 10 nm / sec. Sputtered sample S
Are excited in the plasma to emit light peculiar to the element. The high-frequency glow discharge emission spectrometer 1 splits the emitted light with the spectroscope 2 and detects it with the photodetector 23. Reference numeral 21 denotes a slit, and reference numeral 22 denotes a spectroscope such as a diffraction grating. Normally, the high-frequency glow discharge emission spectrometer 1 having the above-described configuration measures the distribution of the elements in the sample S in the depth direction by measuring the temporal change of the light emission.

【0017】本発明は、上記した高周波グロー放電発光
分光分析装置1によって、波長毎に光強度を検出し、こ
の測定光強度の大きさから含有元素の組成を求め、ま
た、測定光強度の時間変化の周期からスパッタリング深
さ、及びスパッタリング速度を求める。
According to the present invention, the high-frequency glow discharge optical emission spectrometer 1 detects light intensity for each wavelength, determines the composition of the contained element from the magnitude of the measured light intensity, and determines the time of the measured light intensity. The sputtering depth and the sputtering rate are obtained from the period of the change.

【0018】以下、本発明の高周波グロー放電発光分光
分析による光干渉補正方法の手順を図2のフローチャー
ト、及び図3〜図6の説明図を用いて説明する。
The procedure of the optical interference correction method based on high-frequency glow discharge emission spectroscopy of the present invention will be described below with reference to the flowchart of FIG. 2 and the explanatory diagrams of FIGS.

【0019】高周波グロー放電発光分光分析装置1で測
定した測定光強度から測定データ列を求め、この測定デ
ータ列を用いてフィッティング処理を行う。なお、高周
波グロー放電発光分光分析装置1の測定データが連続信
号である場合には、この連続信号を所定間隔でサンプリ
ングした値を測定データ列とすることができる。サンプ
リング間隔は、必要とする測定分解能に応じて任意に定
めることができる。
A measurement data sequence is obtained from the measurement light intensity measured by the high-frequency glow discharge optical emission spectrometer 1, and a fitting process is performed using the measurement data sequence. When the measurement data of the high-frequency glow discharge emission spectrometer 1 is a continuous signal, a value obtained by sampling the continuous signal at a predetermined interval can be used as a measurement data sequence. The sampling interval can be arbitrarily determined according to the required measurement resolution.

【0020】図3の曲線(実線及び破線)は測定データ
の一例を模式的に示したものであり、×印は測定データ
からサンプリングして得られた測定データ列を示してい
る(ステップS1)。
The curves (solid line and broken line) in FIG. 3 schematically show an example of the measurement data, and crosses indicate a measurement data sequence obtained by sampling the measurement data (step S1). .

【0021】測定データ列からフィッティング処理を行
うデータ区間[d1,・・・,dm]を定める。このデー
タ区間は、たとえば測定データ中で光干渉が生じている
区間を選択して設定することができる。図3において、
太い破線の区間で挟まれる実線の曲線部分をフィッティ
ング処理を行う区間とし、この区間をデータ区間
[d1,・・・,dm]とする。なお、d1 及びdm は上
記区間の端部の測定データを表し、このデータ区間内に
はm個の測定データが含まれる。以下、d1 ,・・・,
m のm個の測定データを用いる場合について説明する
(ステップS2)。
A data section [d 1 ,..., D m ] for performing fitting processing is determined from the measurement data sequence. This data section can be set by selecting, for example, a section where optical interference occurs in the measurement data. In FIG.
The solid curve portion sandwiched between the thick broken line sections is defined as a section for performing the fitting process, and this section is defined as a data section [d 1 ,..., D m ]. Incidentally, d 1 and d m represent the measured data of the end of the period, this is the data section within includes m pieces of the measurement data. Hereinafter, d 1 ,.
It will be described using the m-number of the measurement data d m (step S2).

【0022】本発明では、各測定データ毎にフィッティ
ング処理を行う。そのため、フィッティング処理を行う
処理範囲を定める必要がある。ここでは、この処理範囲
を、測定データの中心となるデータ中心を設定し(ステ
ップS3)、フィッティング処理を行うデータ点数を設
定することによって定める。
In the present invention, a fitting process is performed for each measurement data. Therefore, it is necessary to determine a processing range for performing the fitting processing. Here, this processing range is determined by setting the data center as the center of the measurement data (step S3) and setting the number of data points for performing the fitting process.

【0023】図4はフィッティング処理を説明するため
の図であり、測定データdj についてフィッティング処
理を行う場合を示している。測定データdj のフィッテ
ィング処理を行う場合、この測定データdj をデータ中
心とし、この測定データdjから両方向(時間軸で前時
間及び後時間)にそれぞれn個の測定データを処理範囲
とすると、フィッティング処理のデータ点数は合計(2
n+1)個となる。
FIG. 4 is a diagram for explaining the fitting process, shows a case of performing fitting processing on the measurement data d j. When performing fitting processing of the measurement data d j, and the measured data d j and data center, when the measurement data d (before time and post time on the time axis) both from j to process the n number of measured data, respectively Range , The total number of data points in the fitting process is (2
n + 1).

【0024】なお、nの値は、フィッティング処理を行
う全測定データ間で同一とすることも、また、測定デー
タdj 毎に変更することができる(ステップS4)。次
に、フィッティング関数として正弦波形あるいは余弦波
形を用いて、各処理範囲毎にフィッティング処理を行
う。以下では、正弦波形をフィッティング関数とする場
合について説明する。図5は、測定データdj 毎のフィ
ッティング処理を説明するための図である。図5では、
測定データdj-1 ,dj ,dj+1 をそれぞれデータ中心
とし、フィッティング処理を行うデータ点数を3点とし
た場合を示している。
[0024] The value of n is also the same between all the measurement data to be fitting process, and can be changed for each measurement data d j (step S4). Next, fitting processing is performed for each processing range using a sine waveform or a cosine waveform as a fitting function. Hereinafter, a case where a sine waveform is used as the fitting function will be described. Figure 5 is a diagram for explaining the fitting process of each measurement data d j. In FIG.
The figure shows a case where the measurement data d j−1 , d j , and d j + 1 are each the data center, and the number of data points to be subjected to the fitting processing is three.

【0025】この場合には、測定データdj-1 のフィッ
ティング処理では、(dj-2,dj-1,dj )を用いて近
似した正弦波形(図5中の実線)を求め、測定データd
j のフィッティング処理では、(dj-1,dj,dj+1
を用いて近似した正弦波形(図5中の一点鎖線)を求
め、さらに、測定データdj+1 のフィッティング処理で
は、(dj,dj+1,dj+2 )を用いて近似した正弦波形
(図5中の破線)を求める。
In this case, in the fitting process of the measurement data d j−1 , an approximated sine waveform (solid line in FIG. 5) is obtained using (d j−2 , d j−1 , d j ). Measurement data d
In the fitting process of j , (d j−1 , d j , d j + 1 )
Obtains an approximate sine wave (one-dot chain line in FIG. 5) was used to further in the fitting process of the measurement data d j + 1 is approximated with (d j, d j + 1 , d j + 2) A sine waveform (broken line in FIG. 5) is obtained.

【0026】これによって、測定データは複数個のサイ
ン曲線で近似され、これらの正弦波形のオフセット成分
(d'j-1,d'j,d'j+1)は測定データの補正値を表す
ことになる。したがって、近似した各正弦波形のオフセ
ット成分の値によって、測定データの補正値を得ること
ができる。
As a result, the measured data is approximated by a plurality of sine curves, and the offset components (d' j-1 , d' j , d' j + 1 ) of these sinusoidal waveforms represent correction values of the measured data. Will be. Therefore, a correction value of the measurement data can be obtained from the approximate offset component value of each sine waveform.

【0027】以下、正弦波形でフィッティング処理を行
う演算について説明する。このフィッティング処理で
は、測定点jでのフィッティング関数を(ajsin(bj
+cj)+d'j) とし、このフィッティング関数と、測
定点jの測定データdj (データ中心)及び測定点jの
近傍の(2n)個の測定データdj+i (iは、0を除く
(−n)から(n)の整数)の合計(2n+1)個の測
定データとを比較して、以下の式(1)で表される。
The calculation for performing the fitting process with a sine waveform will be described below. In this fitting process, the fitting function at the measurement point j is defined as (a j sin (b j
+ C j ) + d ′ j ), the fitting function, the measurement data d j (data center) at the measurement point j, and (2n) pieces of measurement data d j + i (i is 0) near the measurement point j. The total (2n + 1) pieces of measurement data excluding (−n) to (n) are compared with each other and are represented by the following equation (1).

【0028】[0028]

【数1】 式(1)において、差分の自乗の和が最小となるaj
j ,cj ,dj を求める演算を行うことによってフィ
ッティング処理を行う。
(Equation 1) In equation (1), a j , at which the sum of the squares of the differences is minimized,
b j, c j, performs fitting processing by performing arithmetic operation for obtaining the d j.

【0029】したがって、演算式(1)の演算の結果得
られる正弦波形は、図5に示すように、各測定点j−
1,j,j+1を中心とするn個の測定点の区間のそれ
ぞれの正弦波形の1部を組み合わせたものとなり、これ
によって、測定データdj-2 ,dj-1,dj ,dj+1,d
j+2のフィッティング処理を行うことができる。
Therefore, as shown in FIG. 5, the sine waveform obtained as a result of the operation of the operation expression (1) is obtained at each measurement point j−
A part of each sine waveform in a section of n measurement points centered at 1, 1, j, j + 1 is combined, thereby obtaining measurement data d j-2 , d j-1 , d j , d j +1 , d
j + 2 fitting processing can be performed.

【0030】ここで、係数aj は補正された光強度の振
幅を表し、係数bj は補正された光強度の周期を表し、
係数cj は補正された光強度の位相を表し、係数d'j
干渉波形の振幅の中心の値(オフセット)、すなわち干
渉波形を除去した値を表している。したがって、このフ
ィッティング処理によって、測定データのスムージング
が行われるとともに、光干渉による強度変動の振幅、周
期、及び位相、そして強度変動を除去した値を得ること
ができる。
Here, the coefficient a j represents the amplitude of the corrected light intensity, the coefficient b j represents the period of the corrected light intensity,
The coefficient c j indicates the phase of the corrected light intensity, and the coefficient d ′ j indicates the value (offset) of the center of the amplitude of the interference waveform, that is, the value obtained by removing the interference waveform. Therefore, by this fitting process, the measured data can be smoothed, and the amplitude, cycle, and phase of the intensity fluctuation due to optical interference, and a value from which the intensity fluctuation is removed can be obtained.

【0031】なお、上記演算は、データ区間[d1,・
・・,dm ]内の(dn+1 〜dm-(n+ 1))について行
う。この演算を(dn+1〜dm-(n+1))の区間で行うの
は、上記演算式(1)において、データ中心から両側に
それぞれn個の測定データを用いるため、データ中心と
なる測定データdj がdn 以下の場合あるいはdm-n
上の場合には式(1)に用いるデータを得られないため
である。
The above operation is performed in the data section [d 1 ,.
.., D m ] within (dn + 1 to dm- (n + 1) ). This calculation is performed in the section of (d n + 1 to d m− (n + 1) ) because, in the above-mentioned calculation formula (1), n pieces of measurement data are used on both sides from the data center. If the measured data dj is equal to or smaller than d n or equal to or larger than d mn , the data used in equation (1) cannot be obtained.

【0032】図6はこのフィッティング処理の演算を行
うデータ区間を説明するための図である。図6におい
て、区間Aは上記演算式(1)によってフィッティング
処理を行うデータ区間を表し、区間B,Cは上記演算式
(1)によるフィッティング処理を行うことができない
データ区間を表している。この区間B,Cのフィッティ
ング処理は、区間B,Cと隣接する区間Aの端部でのフ
ィッティング結果を代用することができる。たとえば、
データ区間B(dj 〜dn )については、測定データd
n+1 を用いて得られた正弦波形を適用し、データ区間C
(dm-n 〜dm )については、測定データdm-(n+1)
用いて得られた正弦波形を適用する。
FIG. 6 is a diagram for explaining a data section in which the calculation of the fitting process is performed. In FIG. 6, section A represents a data section in which fitting processing is performed by the above equation (1), and sections B and C represent data sections in which fitting processing by the above equation (1) cannot be performed. In the fitting processing of the sections B and C, the fitting result at the end of the section A adjacent to the sections B and C can be used instead. For example,
For data interval B (d j ~d n) is the measured data d
Applying the sine waveform obtained using n + 1 , data section C
(D mn ~d m) For applies a sine wave obtained using the measured data d m- (n + 1).

【0033】なお、以後、上記ステップS3〜ステップ
S5において、データ区間Aの各測定データについて行
う処理を処理ステップと呼ぶこととし、データ区間Aに
おいて該処理ステップを順次行った後、両端での正弦波
形をデータ区間B及びデータ区間Cに適用する(ステッ
プS5,6)。次に、上記フィッティング処理で得た複
数個の正弦波形を用いて、スパッタリング距離uの算
出、スパッタリング速度vの算出、及び補正強度値の算
出を行う。
In the following, in steps S3 to S5, the processing performed on each measurement data in the data section A will be referred to as a processing step. The waveform is applied to data section B and data section C (steps S5 and S6). Next, the calculation of the sputtering distance u, the calculation of the sputtering speed v, and the calculation of the correction intensity value are performed using the plurality of sine waveforms obtained by the fitting process.

【0034】ここで、測定波長をλとし、薄膜の屈折率
をnとし、各処理ステップの強度測定の積分時間(測定
点jと測定点(j+1)との間の時間に対応する)をt
とすると、測定点jにおけるスパッタリング距離u
j は、1処理ステップの時間を距離の換算する以下の式
(2)で表すことができる。 uj=(1/4)・(bj/π)・(λ/n) …(2) 測定点jにおけるスパッタリング速度vj は、スパッタ
リング距離uj を時間tで除算して以下の式(2)で表
すことができる。
Here, the measurement wavelength is λ, the refractive index of the thin film is n, and the integration time (corresponding to the time between the measurement point j and the measurement point (j + 1)) of the intensity measurement in each processing step is t.
Then, the sputtering distance u at the measurement point j is
j can be expressed by the following equation (2) which converts the time of one processing step into a distance. u j = (1/4) · (b j / π) · (λ / n) (2) The sputtering speed v j at the measurement point j is obtained by dividing the sputtering distance u j by the time t, and the following formula ( It can be represented by 2).

【0035】 vj=(1/4)・(bj/π)・(λ/n)・(1/t) …(3) そこで、データ区間A(dj 〜dn )については、上記
式(2),(3)で求めたスパッタリング距離uj 及び
スパッタリング速度vj を適用する。
V j = (1/4) · (b j / π) · (λ / n) · (1 / t) (3) Therefore, for the data section A (d j to d n ), The sputtering distance u j and the sputtering speed v j obtained by the equations (2) and (3) are applied.

【0036】データ区間B(1〜n)については測定点
(n+1)で得られた正弦波形を適用し、スパッタリン
グ速度vj 及びスパッタリング距離uj は測定点(n+
1)で得られた値と同一とする。
For the data section B (1 to n), the sine waveform obtained at the measurement point (n + 1) is applied, and the sputtering speed v j and the sputtering distance u j are determined at the measurement point (n +
The value is the same as the value obtained in 1).

【0037】また、干渉補正強度d'jは、測定点(n+
1)での干渉波形の式中の正弦波による変動成分(a
n+1sin(bn+1(j−(n+1))+cn+1))を測定デ
ータdj から引いた値 d'j=dj−an+1sin(bn+1(j−(n+1))+cn+1) …(4) を用いる。なお、jは1〜nである。
The interference correction strength d ' j is calculated at the measurement point (n +
The fluctuation component (a) due to the sine wave in the equation of the interference waveform in 1)
n + 1 sin (b n + 1 (j− (n + 1)) + c n + 1 )) subtracted from measurement data d j d ′ j = d j −a n + 1 sin (b n + 1 (j − (N + 1)) + c n + 1 ) (4) Note that j is 1 to n.

【0038】また、データ区間C((m−n)〜m)に
ついては測定点(m−(n+1))で得られた正弦波形
を適用し、スパッタリング速度vj 及びスパッタリング
距離uj は測定点(m−(n+1))で得られた値と同
一とする。
Further, data section C ((m-n) ~m ) measurement points for (m- (n + 1)) by applying the obtained sinusoidal waveform, sputtering rate v j and sputtering distance u j is the measurement point The value is the same as the value obtained by (m- (n + 1)).

【0039】また、干渉補正強度d'jは、測定点(m−
(n+1))での干渉波形の式中の正弦波による変動成
分(am-(n+1)sin(bjm-(n+1)(j−(m−(n+
1)))+cm-(n+1)))を測定データdj から引いた
値 d'j=dj−am-(n+1)sin(bjm-(n+1)(j−(m−(n+1))) +cm-(n+1) …(5) を用いる。なお、jは(m−n)〜mである。
Further, the interference correction intensity d ' j is calculated at the measurement point (m−m
(N + 1)), the variation component due to the sine wave in the equation of the interference waveform (a m− (n + 1) sin (b jm− (n + 1) (j− (m− (n +
1))) + c m- ( n + 1))) value d 'obtained by subtracting from the measured data d j a j = d j -a m- (n + 1) sin (b jm- (n + 1) (j − (M− (n + 1))) + c m− (n + 1) ... (5) is used. Note that j is (mn) to m.

【0040】さらに、データ区間A(dj 〜dn )にお
ける測定強度はスパッタリング速度に比例するとし、v
n+1を基準として補正を行い、最終的な干渉補正強度値
j''は、以下の式で表すことができる。
[0040] Further, the measured intensity in the data section A (d j ~d n) is proportional to the sputtering rate, v
Correction is performed based on n + 1 , and the final interference correction intensity value d j ″ can be expressed by the following equation.

【0041】 d''j=d'j・(vn+1/vj …(6) したがって、干渉補正強度値は、データ区間A(dn+1
〜dm-(n+1) )では式(6)で表されるd''j を適用
し、データ区間B(1〜n)ではスパッタリング速度を
一定(vn+1 )として d''j=d'j・(vn+1/vn+1)=d'j で表されるd''j を適用し、データ区間C((m−n)
〜m)ではスパッタリング速度を一定(vm-(n+1) )と
して d''j=d'j・(vm-(n+1)/vn+1) で表されるd''j を適用する(ステップS7)。
D ″ j = d ′ j · (v n + 1 / v j ) (6) Therefore, the interference correction intensity value is calculated in the data section A (d n + 1
To d m− (n + 1) ), d ″ j expressed by the equation (6) is applied, and in the data section B (1 to n), the sputtering rate is fixed (v n + 1 ) and d ″ j j = d ′ j · (v n + 1 / v n + 1 ) = d ′ j represented by d ′ j is applied, and the data section C ((mn)
-M), the sputtering rate is constant ( vm- (n + 1) ), and d " j is represented by d" j = d' j. ( Vm- (n + 1) / vn + 1 ). j is applied (step S7).

【0042】図7は、本発明の方法を適用した一例であ
り、BPSG膜中のホウ素の深さ分析において、図7
(a)は干渉補正を行う前の測定データであり、図7
(b)は一処理ステップの状態を示し、図7(c)は干
渉補正を行った後の補正データを示している。
FIG. 7 is an example to which the method of the present invention is applied. In the analysis of the depth of boron in the BPSG film, FIG.
FIG. 7A shows measurement data before performing interference correction, and FIG.
FIG. 7B shows the state of one processing step, and FIG. 7C shows the correction data after performing the interference correction.

【0043】なお、図7(c)では、上記演算結果を用
い、横軸に距離uをとり、縦軸に干渉補正強度値(d''
j )をとり、各補正データは各処理ステップのスパッタ
リング距離uj を順次加算し、所定の位置に表示してい
る。
In FIG. 7C, the distance u is plotted on the horizontal axis, and the interference correction intensity value (d ″) is plotted on the vertical axis, using the above calculation result.
j ), the correction data is sequentially added to the sputtering distance u j of each processing step, and is displayed at a predetermined position.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の高周波グ
ロー放電発光分光分析による光干渉補正方法によれば、
光干渉による光強度の変動周期よりも短い分解能で光干
渉の補正を行うことができる。
As described above, according to the optical interference correction method based on high frequency glow discharge emission spectroscopy of the present invention,
The light interference can be corrected with a resolution shorter than the fluctuation period of the light intensity due to the light interference.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の方法を適用することができる高周波グ
ロー放電発光分光分析装置の一構成例を示すブロック図
である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a high-frequency glow discharge emission spectrometer to which the method of the present invention can be applied.

【図2】本発明の方法の手順を説明するためのフローチ
ャートである。
FIG. 2 is a flowchart for explaining the procedure of the method of the present invention.

【図3】測定データの一例を模式的に示したものであ
る。
FIG. 3 schematically shows an example of measurement data.

【図4】フィッティング処理を説明するための図であ
る。
FIG. 4 is a diagram for explaining a fitting process.

【図5】測定データdj 毎のフィッティング処理を説明
するための図である。
5 is a diagram for explaining the fitting process of each measurement data d j.

【図6】フィッティング処理の演算を行うデータ区間を
説明するための図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a data section in which a calculation of a fitting process is performed.

【図7】本発明の方法を適用した一例を示すグラフであ
る。
FIG. 7 is a graph showing an example to which the method of the present invention is applied.

【図8】従来のスパッタリング時間をスパッタリング深
さに変換する方法を説明するための強度変化図である。
FIG. 8 is an intensity change diagram for explaining a conventional method for converting a sputtering time to a sputtering depth.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…グロー放電発光分光分析装置、2…分光器、3…放
電電極、4…高周波電源、5…整合器、6…高周波プラ
ズマ、S…試料。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Glow discharge optical emission spectrometer, 2 ... Spectroscope, 3 ... Discharge electrode, 4 ... High frequency power supply, 5 ... Matching device, 6 ... High frequency plasma, S ... Sample.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光非透過性基板上に光透過性薄膜を備え
る試料に対して、高周波グロー放電によって試料表面を
スパッタリングしながら原子発光を分光検出し、元素分
析を行う高周波グロー放電発光分光分析において、各測
定点において該測定点を含む近傍の測定点の測定光強度
を正弦波形あるいは余弦波形でフィッティング処理する
ことによって、光干渉による測定光の光強度変動を複数
の正弦波形あるいは余弦波形の組み合わせで近似し、前
記各正弦波形あるいは余弦波形の周期によって各測定点
の補正スパッタリング速度及び補正スパッタリング深さ
を求め、前記各正弦波形あるいは余弦波形のオフセット
成分によって各測定点の補正強度値を求める、高周波グ
ロー放電発光分光分析による光干渉補正方法。
1. A high-frequency glow discharge emission spectroscopy for performing an elemental analysis on a sample having a light-transmitting thin film on a light-impermeable substrate by spectrally detecting atomic emission while sputtering the sample surface by high-frequency glow discharge. In each of the measurement points, by performing a fitting process on the measurement light intensity of a measurement point near the measurement point including the measurement point with a sine waveform or a cosine waveform, the light intensity variation of the measurement light due to optical interference can be reduced by a plurality of sine or cosine waveforms. Approximate by combination, determine the corrected sputtering speed and corrected sputtering depth of each measurement point by the cycle of each sine waveform or cosine waveform, and calculate the corrected intensity value of each measurement point by the offset component of each sine waveform or cosine waveform. , Optical interference correction method by high frequency glow discharge emission spectroscopy.
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