JPS62184753A - 荷電粒子線を用いた分析装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は荷電粒子線を用いた分析装置の改良に関する。

［従来技術］ イオンビームを用いた例えばオージェ電子分光装置では
、イオンビームで試料表面を走査して試料表面をエツチ
ングしながら、電子ビームをイオンビーム照射点近傍に
照射して試料分析が行われる。

このような装置では、試料が絶縁物等の場合に、電子ビ
ーム照射によるチャージアップを防止して精度の高いオ
ージエスベク１〜ルを得るため、又、金属試料でも試料
の掻く表面の情報を分析する場合には試料を傾斜させて
分析している。

しかしこのような装置では、イオンビームの走査方向は
常にイオン銃に対して一定方向に設定されているため、
試料が例えば水平方向から任意の方向に傾斜した場合は
試料上でのイオンビームの走査方向は試料の傾斜角に依
存して変化することとなる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところでこのように構成された従来の装置では、第６図
に示すように試料Ｓが電子ビーム照射軸（光軸）Ｚに対
して直交した状態に置かれ、試料Ｓの表面をエツチング
するイオンビームのイオン照射領域Ａが光軸Ｚ方向より
見て正方形状である場合は、光軸Ｚ方向より照射される
電子ビーム照射領域Ｂは、イオン照射領ｈｉ！Ａ内に照
射される。

しかしながら、試料Ｓを傾斜させるとイオン照射領域Ａ
の形状は次第に矩形を押し潰したような平行四辺形状に
変化して、試料のＸ軸を傾斜軸とする傾斜角θをさらに
大きくすると、光軸７方向より見たイオン照射領域への
形状は第７図に示すように略直線状に秋くなってしまう
。

そのため、例えばイオンビーム照０４領域△に電子ビー
ムを照射して試料分析を行なった場合、試料の傾斜角度
θが大きくなるとイオン照射領域Ａが秋くなり、イオン
照射領域Ａ以外の領域、つまり上ツチングを行なってい
ないイオン照射領ＶｉＡ以外の領域をも分析をしてしま
う。

従って、従来の装置においては、試料を傾斜させて分析
する場合は、電子ビーム照射領域Ｂをカバーηるため、
イオンビームの走査幅を広げ第７図のイオンビーム照射
領域Ａ′に示すように不必要に大ぎな領域をエツチング
しなければならない。

そのため、エツチングに時間を要し結果的に分析に長い
時間を必要とする。又、試料傾斜角θにＪ、ってイオン
照射領１ｉｉ！Ａの形状も変化するため、その都度、イ
オンビーム走査幅を調整しなければならず、分析操作が
繁雑になる欠点があった。

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、試ｆ１を任意
に傾斜させても、試料傾斜角θに応じてイオンビーム走
査方向を変化させ、試料傾斜角θが変化しても試料面上
における水平及び垂直走査方向が不変となるようにする
ことによって、イオンビームによるエツチングの時間を
短縮して分析時間を短縮すると共に分析操作を簡単化し
た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］ 本目的を達成するため本発明は、分析用の荷電粒子線を
試料に照射する手段と、該照射に基づいて試料より得ら
れる情報信号を分析するための手段と、エツチング用イ
オンビームを前記荷電粒子線が照射される前記試料表面
に照射する照射手段と、該照射手段よりのイオンビーム
を偏向するための偏向器と、該イオンビームを試料表面
上で水平及び垂直方向に走査するための走査信号を該偏
向器に供給する手段と、該試料を傾斜させるための試料
傾斜手段とを備えた装置において、該試料の傾斜角を表
わず信号にＭづいて該試料の傾斜にかかわらず常に前記
イオンビームの該試料面−Ｆにおける水平及び垂直走査
方向が不変となるように前記偏向器に供給される偏向信
号を制御する手段を備えたことを特徴としている。

［実施例１ 以下本発明の実施例を図面に３３づき詳述する。

第１図は本発明の一実施例の構成図である。１はイＡン
銃、２はイオン銃１よりＭＣＪされるイオンビームで、
該イオンビーム２は偏向電極３によって偏向されて試料
４上を走査する。該偏向電極３は第２図に示すごとく、
互いに直交する方向へ走査するための偏向器３ａ、３ｂ
及び３ｃ、３ｄより構成されている。５は光軸Ｚ上に配
置された電子銃で、該電子銃５より試料４を照射する電
子ビーム６が放剣される。７は鋸歯状波のＸ軸走査信号
及びＹ軸走査信号を発生する走査信号発生源、８１．９
は走査信号発生源７よりの前記走査信号の走査振幅を可
変するためのゲイン調整回路である。

１０．１１は前記ゲイン調整回路よりの走査信号が入力
する乗算器、１２．１３は加算器、１４゜１５は走査信
号反転回路、１６は試料４を傾斜するための試料ステー
ジ、１７は試料ステージ１６に駆動信号を供給づ−るた
めの駆動回路である。１８は各種演算制御を行なう演算
制御装置、１９は演算制御装置１８に各種のパラメータ
を入力するためのキーボードである。２０．２１は演算
制御装置１８よりの演口結果のデジタル信号をアナログ
信号に変換して前記乗Ｆ７器に供給するためのＤ／Ａ変
換器である。

このように構成された装置において、イオン銃１、試料
４．電子銃５のそれぞれの位置関係を第３図に示す。第
３図において、Ｙ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は分析装置に対して固
定された座標であり、電子銃５はＺ軸（光軸）上に設け
られ、光軸Ｚ上には試料ステージ１６に載置された試料
４が配置されている。イオン源１は前記固定座標のＹ軸
に対して角ａ、ＸＹ平面に対して角すだけ傾斜した位置
に配置されている。Ｙ軸、ｙ軸、Ｚ軸はイオン銃１に固
定された座標であり、イオン銃１の固定座標のＹ軸と、
Ｘ、Ｙ、Ｚ座標系の原点Ｏを通るようになっている。Ｘ
′軸、Ｙ′軸、Ｙ′軸は試料に固定した座標で、傾斜角
θ＝０の時に各々Ｘ。

Ｙ、Ｚ＠に一致するように決める。又、傾斜角θは固定
座標系のＸＹ平而面試料面との成す角、φは試料に固定
したＹ′軸とイオンビームの水平走査の向きとが成す角
である。

さて、第４図に示すように、イオンビームの一方の走査
方向とｙ軸とが成す角をωｌとした場合に、θがＯ°≦
θ≦９０°の範囲で変化した際に、第５図に示すように
φ＝０の状態を常に維持するためには、ω１にどのよう
な条件が課せられねばならないかを検討すると、以下の
条件が１９られる。

（ｔ）１＝　ｊａｎ−’　（Ｓ　！　ｎｂ／１ａｎａ＋
（ｃ。

Ｓｔ）／Ｓ　ｉ　ｎａ）　・ｔａｎθ）・・・・・・（
１）又、ω２をイオンビームのもう一方の走査方向とｙ
軸とが成す角とすると、θがＯ°≦θ≦９０°の範囲で
変化した際に、同様に試料面上でのイオンビーム垂直走
査方向をＹ′軸に対して９０゜に維持するためにω２に
要求される条件は以下のようならのとなる。

ω２　＝　ｊ　ａ　ｎ　−’　（−Ｓ　！　ｎ　ｂ／　
ｊ　ａ　ｎ　ａ　）　−−・・・・・・（２） 上式において、右辺は定数であるから、ω２は上式で与
えられる値に最初から設定しておくだけで良く、ω１の
みをθに応じて変化させれば良い。

第４図にＪ３いて、イオンビームのｙ方向への脇向早を
Ｖ＋　、Ｚ方向への偏向量をｖ２とすると、前記ω１を
実現するための両方向での偏向量の比Ｒは、 Ｒ＝　Ｖ　２　／　Ｖ　１＝　ｔ　ａ　ｎ　ｏｏ　１＝
Ｓｉｎｂ／１ａｎａ）　＋（Ｃ ｏｓｂ／ｓ　　ｉ　　ｎａ）−ｔａｎθ・・・・・・〈
３）となる。

このような関係から、第１図の実施例装置においては、
キーボード１９より試料傾斜角θが入力されると、演算
制御装置１８は駆動回路１７を介して試料ステージ１６
を駆動し試料４をθだけ傾斜させる。又、演算制御装＠
１８は傾斜角θに基づいて第（３）式に基づいて第（３
）式のＲを算出し、結果をＤ／Ａ変換器２０に出力する
と共に、Ｄ／Ａ変換器２１には前記第（２）式に対応し
た定数比率値信号が送られる。該Ｄ／Ａ変換器によって
アナログ信号に変換された信号は乗算器１ｏ。

１１に供給される。該乗算器１０．１１では各々Ｄ／Ａ
変換器２０．２１の出力信号とそれぞれＸ軸走杏信号及
びＹ軸走査信号とが乗算される。従って、乗算器１０で
は傾斜角θに応じてＸ軸走査信号の振幅が調整される。

これらの乗算器１０゜１１よりのＸ軸走査信号及びＹ軸
走査信弓は、各々加算器１２．１３でＹ軸走査信号及び
Ｘ＠走査信号と加算され、該加算器１２．１３よりの走
査信号は、各々反転回路１４．１５を介して偏向器３に
供給される。

従って、試料４を任意に傾斜させても、試料傾斜角θに
応じて試料面上でのイオンビーム一方の走査方向とＹ′
軸とが成す角φがφ＝０で、且つもう一方の走査方向と
Ｙ′軸とが成す角が９０’なる条件が満足されるように
イオンビームが走査される。そのため、第５図に示すよ
うにイオン照射領域Ａに電子ビーム６の電子ビーム照射
領域Ｂが含まれ、イオン照射領域以外の場所を分析する
ことはなくなる。又、場合により、イオン照射領域の幅
が狭くなって、イオン照射領域Ａから電子ビーム照射領
域Ｂがはみ出すことがあっても、照射領域Ｂの伸長する
方向が常に試料上におけるイオンビームの走査の方向と
平行になるため、ゲイン調整回路８．９を調整してイオ
ン照射領域を僅かに広げるだけで良い。

従って、従来装置のようにイオンビームの走査幅を大き
く広げてイオンビーム照射領域を不必要に大ぎくする必
要がないためエツチングに時間を要することもない。

上記実施例は例示であり、他の態様で実ＩＭ′すること
かできる。」上記実施例では、傾斜角θをキーボードに
より入力するにうに構成したが、試料ステージの傾斜角
を検出し、その信号に基づいて自動的に制御２［１−！
Ｊる」：うにしても良い。

Ｅ発明の効果］ 以上詳述したように本発明にＪこれば、試料を任意に傾
斜させても、試料傾斜角θに応じて試料面上における水
平及び垂直走査方向が不変となるため、イオン照射領域
をまったく広げないで済むか、又は僅かに広げるだけで
電子ビーム照射領域をエツチング領域内にＭ侍すること
ができるため、イオンビームによるエツチングの時間が
短縮し、従って、分析時間が短縮される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、第２図は偏向器を説明するた
めの図、第３図及び第４図は本発明を説明するための図
、第５図は本発明を実施した場合のイオン照射領域と電
子ビーム照射領域を説明するための図、第６図及び第７
図は従来袋間を説明するための図である。 １：イＡン銃、２：イオンご−ム、３：偏向器、４：試
料、５；電子銃、６：電子ビーム、７：走査信号発生源
、８，９ニゲイン調整回路、１０゜１１：乗算器、１２
，１３：加算器、１４．１５：信号反転回路、１６：試
別ステージ、７７；駆動回路、１８：演σ制御回路、１
つ：キーボード、２０．２１　：Ｄ／Ａ変換器。 特訂出願人 日木電子株式会社 代表者　伊藤　−夫 第１図 第２図 讐Ｑ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 分析用の荷電粒子線を試料に照射する手段と、該照射に
   基づいて試料より得られる情報信号を分析するための手
   段と、エッチング用イオンビームを前記荷電粒子線が照
   射される前記試料表面に照射する照射手段と、該照射手
   段よりのイオンビームを偏向するための偏向器と、該イ
   オンビームを試料表面上で水平及び垂直方向に走査する
   ための走査信号を該偏向器に供給する手段と、該試料を
   傾斜させるための試料傾斜手段とを備えた装置において
   、該試料の傾斜角を表わす信号に基づいて該試料の傾斜
   にかかわらず常に前記イオンビームの該試料面上におけ
   る水平及び垂直走査方向が不変となるように前記偏向器
   に供給される偏向信号を制御する手段を備えたことを特
   徴とする荷電粒子線を用いた分析装置。