JPS6033040A - オ−ジエ電子分析装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、固体表面のオージェ電子分析装置に関し、特
に元素分布分析における試料の幾何学的形状効果等を除
去するために好適な装置に関するものである。

〔発明の背景〕

固体試料表面に数ＫｅＶに加速した一次電子線を照射す
ると、その照射領域からオージェ電子を含む二次電子が
放出される。オージェ電子とは原子の内殻準位にある電
子がイオン化された場合の緩和過程で生ずるもので、各
オージェ電子は元素の種類に固有な運動エネルギーを有
する。したがって、オージェ電子をエネルギー分析する
ことに定の対象となるオージェ電子の運動エネルギーは
通常２０００ｅＶ以下であるため、オージェ電子分析に
寄与する試料の有効深さは僅か２０ｍ程度である。この
特徴により、オージェ電子分析法は固体表面の元素分析
を行なう表面計測法として固体表面の研究に利用されて
いる。特に、最近半導体素子の微細化に伴い、−次電子
線のプローブ径を１μｍ以下に細束化した装置は走査型
オージェ電子分析装置と呼ばれ現在広く用いられている
。

走査型オージェ電子分析法では、試料表面上にて一次電
子線を収束および走査し、−次電子線の照射領域から放
出されたオージェ電子のうち電子エネルギー分析器の検
出立体角に入射したオージェ電子のみをエネルギー分析
することによって、オージェ電子のエネルギースペクト
ルを得る。次に、試料表面における特定元素の濃度分布
を観察するために、ブラウン管のビーム走査と試料表面
上の一次電子線走査を同期して、上記特定元素のスペク
トル線信号強度をブラウン管上の輝度変調信号として用
いる。このようにすると、元素の濃度分布をブラウン管
上で白黒のコントラストとして表示することができる。

このような元素分布像をＥＰＭＡ（ＸＭＡ）のＸ線像に
対応してオージェ電子像と呼んでいる。

以上述べたような従来の方法では、オージェ電子像の解
釈に元素分布のみならず他の因子が入ってくることがあ
る。それについて以下に記す。

第１図は、電子エネルギー分析器に入射するオージェ電
子数の試料形状による変化を説明するための図である。

第１図（ａ）に示したように、オージェ電子３を含む二
次電子は試料２０表面からあらゆる方向に放出するが、
電子エネルギー分析器４の検出立体角５に入射するオー
ジェ電子３のみが実際に用いられる。このため、従来の
方法では、表面が同一元素から構成され、表面上に凹凸
のある試料２に対して、試料表面で発生したオージェ電
子３が凹凸のかげで遮断され電子エネルギー分析器４に
入射するオージェ′電子３の個数が著しく減少したり（
第１図（ｂ））％あるいは検出立体角５に入射するオー
ジェ電子３の個数が凸部では増大したりしく第１図（Ｃ
）　）　、見かけ上オージェ電子信号が増減する現象が
生じ試料形状の影響を受けたオージェ電子像が得られ、
試料表面における忠実な元素分布像が得られないという
欠点があった。また、オージェ電子信号強度は一次電子
流に比例するため、電界放射型電子銃の一次電子流のよ
うに長時間もしくは短時間の電流変動率がかなりある場
合、元素分布像において上記時間的変動に起因したコン
トラストがあられれるという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、試料表面の幾何学的形状及び−次電子
流の経時変化がオージェ電子分布分析に及ぼす影響を取
除き、試料表面における忠実な元素分布が得られるオー
ジェ電子分析装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

一次電子線１ ギー分析器方向に放出され同分析器に入射する二次電子
流の強度もまたオージェ電子信号強度と同様に試料形状
の影響を受ける。したがって、オージェ電子信号強度の
試料形状による変動は二次電子流の強度のそれにほぼ比
例するので、オージェ電子信号強度を二次電子流強度で
割算することによって、試料表面の幾何学的形状効果及
び−次電子流の変動を取除いたオージェ電子像の観察が
可能となる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第２図により説明する。第２
図は、上記走査型オージェ′電子分析装置の一例で、元
素分布分析に応用した例である。

第２図において、１は一天竜子線、２Ｆｉ試料、３はオ
ージェ電子を含む二次電子、４は電子エネルギー分析器
、５は上記分析器４の検出立体角、６は一次電子線源、
７は一次電子線１を加速し引出す電極、８は一次電子線
収束用の電磁レンズ、９は一次電子線１を試料２０表面
上でＸＹ各方向に走査させるための偏向コイル、１０は
電子エネルギー分析器４に掃引電圧を印加するための掃
引電源、１１は荷電粒子検出器、１２はロックイン増幅
器、１３は割算回路、１４はロックイン増幅器１２から
の出力信号を輝度変調信号として用いてオージェ電子像
の観察を行なうための陰極線管（ＣＲＴ）、１５は一次
電子線１の試料表面上における走査とＣＲＴ１４のビー
ム走査を同期して行なわせるための同期発振器、１６は
篭子エネルギー分析器４０入射口近傍に設けた本発明の
電極、１７は同電極１６で検出した微小電流を増幅する
ための電流増幅器である。

電子線源６から発生した一次電子線１は引出し用電極７
によって加速され、−天竜子線収束用電磁レンズ８と偏
向コイル９によって試料２の表面上にて収束及び偏向さ
れる。−天竜子線１の照射により、オージェ電子３は試
料表面から放出されるが、電子エネルギー分析器４の検
出立体角５に入射した電子のみが上記分析器４の分散場
に入り、さらに特定のエネルギーをもった電子が荷電粒
子検出器１１に達し、ロックイン増幅器１２で増幅きれ
る。この時、掃引電源１０を用いて上記分析器４に印加
する電圧を掃引することによって、オージェ電子３のエ
ネルギースペクトルが得られる。

次に、試料２の表面における特定元素の濃度分布を観桜
するために、上記分析器４に印加する掃引電圧を固定し
エネルギースペクトル中の上記特定元素に相当するスペ
クトル線信号強度を得て、同信号強度をＣＲＴ１４上の
輝度変調信号とじて用いる。同時に、ＣＲＴ１４のビー
ム走査と試料２０表面上における一次電子線走査を同期
発振器１５によって同期させて、試料表面における上記
特定元素の濃度分布をＣＲＴ１４上で白黒のコントラス
トとして表示する。

ここで、ロックイン増幅器１２からの出力信号には、先
に述べたように、試料形状の影響や一次電子流の経時変
化が會まれている。それらによるオージェ電子信号強度
の変動は、上記エネルギー分析器４の近傍に設置した電
極１６に流入する二次電子流強度のそれにほぼ比例する
。したがって、オージェ電子信号強度を二次電子流強度
で割算し、その出力信号をＣＲＴ１４の輝度変調信号と
すれば、試料形状の影響や一次電子流の経時変化を取除
いた元素分布像を得ることができる。

なお、電極１６に流入する二次電子流は少ないため、電
流増幅器１７によって十分増幅する。

〔発明の効果〕

以上説明したごとく本発明によれば、走査型オージェ電
子分析装置において試料表面上の凹凸や一次電子流の経
時変化がオージェ電子像に及ぼす影響を取除くことがで
きるので、試料表面における忠実な元素分布像の観察を
可能ならしめる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、試料から放出されたオージェ電子のうち電子
エネルギー分析器に入射するオージェ電子数の割合が試
料形状によって変化することを示す説明図、第２図は、
本発明による走査型オージェ分析装置の一実施例のブロ
ック構成図である。 １・・・−天竜子線、２・・・試料、３・・・オージェ
電子を含む二次電子流、４・・・電子エネルギー分析器
、５・・・検出立体角、６・・・電子線源％７・・・−
天竜子線引出し用電極、８・・・−天竜子線収束用電磁
レンズ、９・・・偏向コイル、１０・・・掃引電源、１
１・・・荷電粒子検出器、１２・・・ロックイン増幅器
、１３・・・割算回路、１４・・・陰極線管（ＣＲＴ）
％１５・・・同期発振器、１６・・・電極、１７・・・
電流増幅器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、−天竜子線を発生させるための電子銃、−天竜子線
   を試料表面上において収束および走査させるための゛電
   子光学系、上記−天竜子線の照射によって試料より放出
   したオージェ電子をエネルギー分析するための電子エネ
   ルギー分析器、オージェ電子を検出するための荷電粒子
   検出器、オージェ電子信号を増幅・位相敏感検波するロ
   ックイン増幅器、試料表面上の一次電子線の走査に同期
   してロックイン増幅器からのオージェ電子信号をブラウ
   ン管上に輝度変調することができる画像表示装置から構
   成される走査型オージェ分析装置において、電子エネル
   ギー分析器の入射口の一部もしくは近傍に電気的に絶縁
   した電極を設けたことを特徴とする走査型オージェ電子
   分析装置。