JPS5848842B2 - 膜厚測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＸ線マイクロアナライザー等における試料面に
付着した薄膜の厚さを測定する装置に関する。

一般に試料の定性、定量の分析を行うために、電子線を
集束レンズ系により微小な径を有するプローブとして試
料上に照射し、電子と試料物質との相互作用によって生
ずる特性Ｘ線をＸ線分光器によって分光せしめるように
なしたＸ線マイクロアナライザーが広く使用されている
。

この場合分析すべき試料が導電性物質である場合には問
題ないが、非導電性物質である場合には電子線照射によ
り試料に電荷が蓄積（チャージアップ）され、試料の電
子プローブ照射位置が変化する。

これを防止するために非導電性試料表面に導電性物質を
コーティングすることが行なわれる。

このとき分析すべき試料のみに導電性物質をコーティン
グするのではなく、予め組成の知られている標準試料に
も、分析すべき試料にコーティングしたとＦｌ−の導電
性物質をコーティングし、しかもそのコーティングされ
た膜厚が両者同一あるいはその各々の厚さを知っておく
必要がある。

そこで試料上にコーティングされた導電性物質の厚さを
迅速に測定することが要望されている。

本発明は斯様な要望を満たすことのできる膜厚測定装置
を提供するもので、以下本発明の原理について詳説する
。

本発明者は第１図にその関係を示すように電子線照射に
より試料から発生する反射電子線の強度が試料の原子番
号に依存することに着眼し、同図中の曲線で表わされる
関数を予め記憶しておき、測定した反射電子線及び入射
電子線の強度から後方散乱係数ｒを求めることにより試
料の平均原子番号を決定する装置を提案した。

尚第１図において縦軸は入射電子線強度と反射電子線強
度との比である後方散乱係数γを表わし、横軸は試料の
原子番号を表わす。

しかして斯様な装置において、第２図に示すように既知
の原子番号の試料１の表面に異なった既知の原子番号の
物質（以下薄膜と称す）２をコーティングした試料に電
子線ＥＢを照射した場合、入射電子は加速電圧の関数に
基づく深さ方向をもって拡散し、その領域から反射電子
が放射されるため、求められる平均原子番号は試料１の
原子番号と薄膜２の原子番号との平均値であり、しかも
その平均値は薄膜の膜厚によって異なる。

そこで加速電圧をパラメーターとして試料の膜厚に対す
る平均原子番号の関数を予め記憶させておけば、前述し
た平均原子番号測定装置により薄膜を有する試料の平均
原子番号を求めれば膜厚を知ることができる。

第３図は本発明の原理に基づく実施例装置の一例を示す
概略図であり、３はＸ線マイクロアナライザー等におけ
る鏡筒である。

該鏡筒内の上部には電子銃４が設けてあり、加速電源５
から所望の加速電圧が供給されることにより電子線ＥＢ
を発生する。

該発生した電子線は集束レンズ６により細く集束されて
試料１上に照射される。

該試料は第２図に示すようにその表面に薄膜２がコーテ
ィングされており、又この試料は試料ホルダー７を介し
て試料ステージ８に装着されている。

９ａ及び９ｂはＰＮ接合半導体を用いた反射電子線検出
器で、試料の上方に電子線の光軸に関して対称な位置に
設けられている。

これらの検出器９ ａ ＋９ｂの出力は加算増巾器１０
において加算増巾された後、信号変換回路１１に送られ
る。

１２は前記試料１を照射す，る電子線電流を測定するた
めのファデーケージで、前記試料ホルダー７に保持され
ている。

該ファラテ゛−ケージからの出力は増巾器１３により増
巾された後、前記信号変換回路１１に送られる。

該信号変換回路においては導入された試料照射用電流値
と反射電子の電流値とを割算することにより後方散乱係
数γを求める。

又該信号変換回路には予め後方散乱係数γと試料の原子
番号との関数が記憶されており、従って前述した試料の
後方散乱係数が求められることにより試料の平均原子番
号が求められ、その値に対応する信号が膜厚測定回路１
４に送られる。

該膜厚測定回路には前記加速電源５より電子銃４に供給
されている加速電圧に対応する信号が供給されており、
又該膜厚測定回路には前述した様に加速電圧をパラメー
ターとして既知試料上にコーティングされた既知導電性
物質の膜厚に対する平均原子番号の関数が予め記憶され
ている。

従って加速電圧と平均原子番号に対応する信号が導入さ
れることにより試料上の薄膜の厚さが求められ、その値
に対応する信号が表示装置１５に供給される。

１６は前記試料ステージ８を移動するための試料移動機
構、１７は該試料移動機構１６及び信号変換回路１１を
予め設定したプログラムに従って自動制御するための中
央制御回路である。

斯かる装置による試料上の膜厚測定においては、先ず中
央制御回路１７からの信号によって試料ホルダー７に取
付けられたファラデーケージ１２を電子線が照射するよ
うに試料移動機構１６が制御され、このときのファラデ
ーケージ出力が増巾器１３を介して信号変換回路１１に
供給され、記憶される。

次に電子線の試料照射条件（照射電流）を一定に保った
まま、試料移動機構１６を駆動して目的とする試料領域
へ電子線を照射するための制御が終了すると、中央制御
回路１７から信号変換回路１１に信号が供給される。

これにより信号変換回路１１において加算増巾器１０か
らの反射電子の電流値と記憶された試料照射用電流値と
の割算が行なわれることにより後方散乱係数γが算出さ
れ、さらに予め記憶されているγと原子番号Ｚとの関係
から試料の平均原子番号が求められ、膜厚測定回路１４
に送られる。

該膜厚測定回路１４では試料照射用加速電圧と平均原子
番号とが導入されることにより試料上の薄膜の厚さを求
め、表示装置１５にその値を表示する。

以上の様に構成することにより本発明は試料照射電子線
強度及び試料からの反射電子線強度を測定するだけで迅
速に試料上の薄膜の厚さを測定することができ、実用性
大なる効果を有する。

尚、前述の説明は本発明の例示であり、実施にあたって
は幾多の変形が考えられる。

例えば前述の実施例では演算をアナログ的に行なった場
合を示したが、デイジタル的に行なってもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の原理を説明するための図、
第３図は本発明の一実施例を示す概略図である。 第３図において１は試料、２は薄膜、３は鏡筒、４は電
子銃、５は加速電源、６は集束レンズ、７は試料ホルダ
ー、８は試料ステージ、９ａ及び９ｂは反射電子線検出
器、１０は加算増巾器、１１は信号変換回路、１２はフ
ァラデーケージ、１３は増巾器、１４は膜厚測定回路、
１５は表示装置、１６は試料移動機構、１７は中央制御
回路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 既知物質による薄膜を付着した既知試料上に電子銃
   から発生する電子線を照射する手段、該電子線の照射に
   より試料から発生する反射電子を検出する反射電子検出
   手段、前記試料に照射される電子線電流を測定する電子
   線電流測定手段、前記反射電子検出手段の出力と電子線
   電流測定手段の出力の比から後方散乱係数を求め、該後
   方散乱係数を用いて予め記憶された後方散乱係数と平均
   原子番号の関係から平均原子番号を求める手段、及び該
   手段によって求めた平均原子番号と前記電子銃における
   電子線加速電圧を用いて、加速電圧をパラメータとして
   予め記憶された既知試料上にコーティングされた既知導
   電性物質の膜厚と平均原子番号との関数関係から前記薄
   膜の厚さを求める手段を具備することを特徴とする膜厚
   測定装置。