JP2002116163A - 表面分析装置におけるスペクトルピーク位置の補正方法 - Google Patents
表面分析装置におけるスペクトルピーク位置の補正方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 帯電中和機構を設けたり補正基準用の参照物
質の蒸着などの試料処理を必要としない、表面分析装置
におけるスペクトルピーク位置の補正方法を提供する。 【解決手段】 試料表面をエッチングしながらＸ線又は
電子線を照射して得られる試料の深さ方向のエネルギー
スペクトルのピーク位置を検出して、試料の元素の化学
状態を分析する表面分析装置におけるスペクトルピーク
位置の補正方法において、分析対象元素が存在する試料
上層部と接する基板部の界面領域の基板部を構成する元
素のエネルギースペクトルのピーク位置の帯電によるシ
フト量に基づいて、上層部に存在する分析対象元素のエ
ネルギースペクトルのピーク位置を補正する。
質の蒸着などの試料処理を必要としない、表面分析装置
におけるスペクトルピーク位置の補正方法を提供する。 【解決手段】 試料表面をエッチングしながらＸ線又は
電子線を照射して得られる試料の深さ方向のエネルギー
スペクトルのピーク位置を検出して、試料の元素の化学
状態を分析する表面分析装置におけるスペクトルピーク
位置の補正方法において、分析対象元素が存在する試料
上層部と接する基板部の界面領域の基板部を構成する元
素のエネルギースペクトルのピーク位置の帯電によるシ
フト量に基づいて、上層部に存在する分析対象元素のエ
ネルギースペクトルのピーク位置を補正する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電子線又はＸ線
を励起源として光電子やオージェ電子を測定対象とする
光電子分光装置又はオージェ電子分光装置などの表面分
析装置におけるエネルギースペクトルのピーク位置の補
正方法に関する。
を励起源として光電子やオージェ電子を測定対象とする
光電子分光装置又はオージェ電子分光装置などの表面分
析装置におけるエネルギースペクトルのピーク位置の補
正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子線又はＸ線を励起源として光電子や
オージェ電子を測定対象とする光電子分光装置やオージ
ェ電子分光装置などの表面分析装置においては、測定さ
れたエネルギースペクトルピークに基づいて試料の構成
元素を検出するようになっているが、元素の化学結合状
態が変化すると、ピーク位置やピーク形状が変化する。
したがって、ピーク位置のシフトを観測することにより
元素の化学結合状態を判定することができる。
オージェ電子を測定対象とする光電子分光装置やオージ
ェ電子分光装置などの表面分析装置においては、測定さ
れたエネルギースペクトルピークに基づいて試料の構成
元素を検出するようになっているが、元素の化学結合状
態が変化すると、ピーク位置やピーク形状が変化する。
したがって、ピーク位置のシフトを観測することにより
元素の化学結合状態を判定することができる。
【０００３】従来、このようにして元素の化学結合状態
を判定するには、予め測定されている文献値を参照し、
合致した文献値により目的とする分析対象元素の化学結
合状態を判定するようにしている。
を判定するには、予め測定されている文献値を参照し、
合致した文献値により目的とする分析対象元素の化学結
合状態を判定するようにしている。
【０００４】しかしながら、このように文献値を参照し
て化学結合状態を判定する場合には、エネルギースペク
トルのピーク位置は試料測定中の帯電により変動するの
で、その文献値が求められた際の測定方法や試料の前処
理が適切であったか否かを検証する必要があり、また文
献値を求める際に使用された測定装置のエネルギーアナ
ライザが正しく較正されていたかを検証する必要があ
る。
て化学結合状態を判定する場合には、エネルギースペク
トルのピーク位置は試料測定中の帯電により変動するの
で、その文献値が求められた際の測定方法や試料の前処
理が適切であったか否かを検証する必要があり、また文
献値を求める際に使用された測定装置のエネルギーアナ
ライザが正しく較正されていたかを検証する必要があ
る。
【０００５】このような検証を必要とするという問題点
を解消するために、従来は帯電中和状態を監視しながら
目的元素のスペクトルを測定するようにしたり、被測定
試料上にピーク位置を補正するために基準として使用す
る参照物質を蒸着するなどの手法が用いられている。
を解消するために、従来は帯電中和状態を監視しながら
目的元素のスペクトルを測定するようにしたり、被測定
試料上にピーク位置を補正するために基準として使用す
る参照物質を蒸着するなどの手法が用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に帯電中和機構を有する表面分析装置を用いる場合に
は、測定中にスペクトル波形を監視するなどして、帯電
中和作用が正しく行われているかを常時モニターしなけ
ればならない。また、補正基準となる参照物質を蒸着し
ておく手法の場合には、特別な試料処理を必要とするば
かりでなく、深さ方向の分析の進行にしたがって、蒸着
された参照物質がイオンエッチングによって消失してし
まうので、深さ方向の分析におけるスペクトルピークの
補正は行えなくなってしまうという問題点がある。
に帯電中和機構を有する表面分析装置を用いる場合に
は、測定中にスペクトル波形を監視するなどして、帯電
中和作用が正しく行われているかを常時モニターしなけ
ればならない。また、補正基準となる参照物質を蒸着し
ておく手法の場合には、特別な試料処理を必要とするば
かりでなく、深さ方向の分析の進行にしたがって、蒸着
された参照物質がイオンエッチングによって消失してし
まうので、深さ方向の分析におけるスペクトルピークの
補正は行えなくなってしまうという問題点がある。
【０００７】本発明は、従来の表面分析装置における上
記問題点を解消するためになされたもので、帯電中和機
構を設けたり、あるいは補正基準用の参照物質の蒸着な
どの特別な試料処理を必要としない、表面分析装置にお
けるスペクトルピーク位置の補正方法を提供することを
目的とする。
記問題点を解消するためになされたもので、帯電中和機
構を設けたり、あるいは補正基準用の参照物質の蒸着な
どの特別な試料処理を必要としない、表面分析装置にお
けるスペクトルピーク位置の補正方法を提供することを
目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１に係る発明は、試料表面をエッチングしな
がらＸ線又は電子線を照射して得られる試料の深さ方向
のエネルギースペクトルのピーク位置を検出して、試料
の元素の化学状態を分析する表面分析装置におけるスペ
クトルピーク位置の補正方法において、分析対象元素が
存在する試料上層部と接する基板部の界面領域の基板部
を構成する元素のエネルギースペクトルのピーク位置の
帯電によるシフト量に基づいて、上層部に存在する分析
対象元素のエネルギースペクトルのピーク位置を補正す
ることを特徴とするものである。
め、請求項１に係る発明は、試料表面をエッチングしな
がらＸ線又は電子線を照射して得られる試料の深さ方向
のエネルギースペクトルのピーク位置を検出して、試料
の元素の化学状態を分析する表面分析装置におけるスペ
クトルピーク位置の補正方法において、分析対象元素が
存在する試料上層部と接する基板部の界面領域の基板部
を構成する元素のエネルギースペクトルのピーク位置の
帯電によるシフト量に基づいて、上層部に存在する分析
対象元素のエネルギースペクトルのピーク位置を補正す
ることを特徴とするものである。
【０００９】絶縁物層を上層部に有する被測定試料に対
して深さ方向分析を行う際に、特に被測定試料の上層部
に存在する分析対象元素が基板部を構成する元素と異な
り、また基板部が導電性を有する場合には、上層部と基
板部の界面領域から観測される基板部を構成する元素の
スペクトルピークの帯電によるピークシフト量を利用し
て、上層部で測定される目的元素の帯電によるピークシ
フト量を見積もることが可能である。したがって、この
ような試料においては、上記請求項１に係る発明で示し
たように、基板部から観測される元素のスペクトルピー
クの帯電によるシフト量に基づいて、上層部に存在する
目的元素のエネルギースペクトルのピーク位置を補正す
ることにより、上層部に存在する目的元素の化学状態に
対応する、帯電の影響によるシフトを補正した真の化学
シフト値を、推定することが可能となる。
して深さ方向分析を行う際に、特に被測定試料の上層部
に存在する分析対象元素が基板部を構成する元素と異な
り、また基板部が導電性を有する場合には、上層部と基
板部の界面領域から観測される基板部を構成する元素の
スペクトルピークの帯電によるピークシフト量を利用し
て、上層部で測定される目的元素の帯電によるピークシ
フト量を見積もることが可能である。したがって、この
ような試料においては、上記請求項１に係る発明で示し
たように、基板部から観測される元素のスペクトルピー
クの帯電によるシフト量に基づいて、上層部に存在する
目的元素のエネルギースペクトルのピーク位置を補正す
ることにより、上層部に存在する目的元素の化学状態に
対応する、帯電の影響によるシフトを補正した真の化学
シフト値を、推定することが可能となる。
【００１０】請求項２に係る発明は、請求項１に係る表
面分析装置におけるスペクトルピーク位置の補正方法に
おいて、前記試料上層部を構成する元素の内、分析対象
となる元素が基板部に含まれる元素と一致する場合に
は、検出された界面領域のエネルギースペクトルを波形
分離処理することにより、上層部に属する元素と基板部
に属する元素の各スペクトルピークを分離して求めるこ
とを特徴とするものである。
面分析装置におけるスペクトルピーク位置の補正方法に
おいて、前記試料上層部を構成する元素の内、分析対象
となる元素が基板部に含まれる元素と一致する場合に
は、検出された界面領域のエネルギースペクトルを波形
分離処理することにより、上層部に属する元素と基板部
に属する元素の各スペクトルピークを分離して求めるこ
とを特徴とするものである。
【００１１】絶縁物層を上層部に有する被測定試料にお
いて、上層部を構成する元素の内、分析対象となる元素
が基板部を構成する元素と一致する場合には、基板部に
おける元素のスペクトルピークと上層部の元素のスペク
トルピークとが近接し、界面領域における基板部の元素
のスペクトルピークの帯電によるシフト量を単純に測定
することは困難である。
いて、上層部を構成する元素の内、分析対象となる元素
が基板部を構成する元素と一致する場合には、基板部に
おける元素のスペクトルピークと上層部の元素のスペク
トルピークとが近接し、界面領域における基板部の元素
のスペクトルピークの帯電によるシフト量を単純に測定
することは困難である。
【００１２】このような上層部に存在する目的元素が基
板部にも含まれる試料では、上記請求項２に係る発明の
ように、波形分離処理により界面領域における近接スペ
クトルピークを、基板部に属する元素のスペクトルピー
クと上層部に属する元素のスペクトルピークに分離す
る。そして、この波形分離処理で得られた基板部に属す
る元素のスペクトルピークのシフト量に基づいて、上層
部に属する目的元素のエネルギースペクトルのピーク位
置を補正することにより、絶縁物である上層部に属する
化学状態における目的元素の真のスペクトルピーク位
置、すなわち化学シフト値を推定することが可能とな
る。
板部にも含まれる試料では、上記請求項２に係る発明の
ように、波形分離処理により界面領域における近接スペ
クトルピークを、基板部に属する元素のスペクトルピー
クと上層部に属する元素のスペクトルピークに分離す
る。そして、この波形分離処理で得られた基板部に属す
る元素のスペクトルピークのシフト量に基づいて、上層
部に属する目的元素のエネルギースペクトルのピーク位
置を補正することにより、絶縁物である上層部に属する
化学状態における目的元素の真のスペクトルピーク位
置、すなわち化学シフト値を推定することが可能とな
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、実施の形態について説明す
る。図１は、本発明に係る表面分析装置におけるスペク
トルピーク位置の補正方法を実施するための表面分析装
置の実施の形態を示すブロック構成図である。この実施
の形態は、本発明をオージェ電子分光装置に適用したも
のを示しており、図１において、１は被測定試料等を配
置する分析室、２は電子銃で、試料上に電子線を照射
し、オージェ電子を励起するための励起源となるもので
ある。３はイオン銃で、試料上にイオン化した不活性ガ
スなどを照射し、試料表面をエッチングして深さ方向分
析（スパッタデプスプロファイル分析）を行えるように
するものである。４は試料から発生したオージェ電子を
エネルギー分光し、オージェスペクトルを測定するエネ
ルギーアナライザ、５は電子銃２の加速電圧、エミッシ
ョン電流、電子線の照射位置などを制御する電子銃制御
部、６はイオン銃３の加速電圧、エミッション電流、イ
オンの照射位置などを制御するイオン銃制御部、７はエ
ネルギーアナライザ／検出系制御部で、エネルギーアナ
ライザ４の電圧制御及び検出されたオージェ電子を電気
信号に変換するものである。８は分析機能制御コンピュ
ータで、深さ方向分析を行うためにスペクトル測定とエ
ッチングのスケジュールを管理すると共に、オージェス
ペクトル測定やイオンエッチングを行うために、電子銃
２，イオン銃３，エネルギーアナライザ４を制御し、更
に深さ方向分析によって測定されたスペクトルに対し
て、波形分離処理及び定量計算処理などを行って、化学
状態に基づくピークシフト位置の補正を行い、補正され
たピークシフト位置と定量結果のテーブルの作成等の処
理を行うものである。
る。図１は、本発明に係る表面分析装置におけるスペク
トルピーク位置の補正方法を実施するための表面分析装
置の実施の形態を示すブロック構成図である。この実施
の形態は、本発明をオージェ電子分光装置に適用したも
のを示しており、図１において、１は被測定試料等を配
置する分析室、２は電子銃で、試料上に電子線を照射
し、オージェ電子を励起するための励起源となるもので
ある。３はイオン銃で、試料上にイオン化した不活性ガ
スなどを照射し、試料表面をエッチングして深さ方向分
析（スパッタデプスプロファイル分析）を行えるように
するものである。４は試料から発生したオージェ電子を
エネルギー分光し、オージェスペクトルを測定するエネ
ルギーアナライザ、５は電子銃２の加速電圧、エミッシ
ョン電流、電子線の照射位置などを制御する電子銃制御
部、６はイオン銃３の加速電圧、エミッション電流、イ
オンの照射位置などを制御するイオン銃制御部、７はエ
ネルギーアナライザ／検出系制御部で、エネルギーアナ
ライザ４の電圧制御及び検出されたオージェ電子を電気
信号に変換するものである。８は分析機能制御コンピュ
ータで、深さ方向分析を行うためにスペクトル測定とエ
ッチングのスケジュールを管理すると共に、オージェス
ペクトル測定やイオンエッチングを行うために、電子銃
２，イオン銃３，エネルギーアナライザ４を制御し、更
に深さ方向分析によって測定されたスペクトルに対し
て、波形分離処理及び定量計算処理などを行って、化学
状態に基づくピークシフト位置の補正を行い、補正され
たピークシフト位置と定量結果のテーブルの作成等の処
理を行うものである。
【００１４】次に、このように構成されている実施の形
態における動作について説明する。この実施の形態にお
いて、電子銃による電子線とイオン銃によるイオンビー
ムを用いた試料の深さ方向分析で各レベルのエネルギー
スペクトル群を得るまでの動作は、従来と全く同様であ
るので、その説明は省略し、上記動作により得られたス
ペクトル群の化学状態に基づくピークシフト位置の補正
処理等について、図２に示すフローチャートを参照しな
がら説明する。
態における動作について説明する。この実施の形態にお
いて、電子銃による電子線とイオン銃によるイオンビー
ムを用いた試料の深さ方向分析で各レベルのエネルギー
スペクトル群を得るまでの動作は、従来と全く同様であ
るので、その説明は省略し、上記動作により得られたス
ペクトル群の化学状態に基づくピークシフト位置の補正
処理等について、図２に示すフローチャートを参照しな
がら説明する。
【００１５】まず、基板上に上層部を有する被測定試料
に対して、深さ方向分析法を適用して得られるスペクト
ル群を、分析機能制御コンピュータ８に取り込む（ステ
ップＳ１）。そして、被測定試料に関して、試料上層部
を構成する元素の内、分析対象となる元素が基板部に含
まれる元素と同一か否かの判定を行う（ステップＳ
２）。両者が同一でない場合は、基板部を構成する元素
の試料帯電の影響によるエネルギースペクトルのピーク
シフト量を求め、ピークシフトテーブルを作成する（ス
テップＳ３）。
に対して、深さ方向分析法を適用して得られるスペクト
ル群を、分析機能制御コンピュータ８に取り込む（ステ
ップＳ１）。そして、被測定試料に関して、試料上層部
を構成する元素の内、分析対象となる元素が基板部に含
まれる元素と同一か否かの判定を行う（ステップＳ
２）。両者が同一でない場合は、基板部を構成する元素
の試料帯電の影響によるエネルギースペクトルのピーク
シフト量を求め、ピークシフトテーブルを作成する（ス
テップＳ３）。
【００１６】ここで、試料の帯電の影響によるエネルギ
ースペクトルのピークシフト量は、次のようにして求め
られる。すなわち、本発明においては、基板部は導体又
は半導体であることを前提としているものであるが、試
料表面をエッチングしながら基板部からの元素のみが観
測される程度まで深さ方向分析（スパッタデプスプロフ
ァイル分析）を行うことにより、帯電による影響のない
基板部の元素に対するスペクトルが得られる。そこで、
この部位（レベル）のスペクトルを基準スペクトルに採
用して、上層部の元素と混在する部位（レベル）のスペ
クトルのピークシフト量を求め、そのピーク位置を補正
するものである。
ースペクトルのピークシフト量は、次のようにして求め
られる。すなわち、本発明においては、基板部は導体又
は半導体であることを前提としているものであるが、試
料表面をエッチングしながら基板部からの元素のみが観
測される程度まで深さ方向分析（スパッタデプスプロフ
ァイル分析）を行うことにより、帯電による影響のない
基板部の元素に対するスペクトルが得られる。そこで、
この部位（レベル）のスペクトルを基準スペクトルに採
用して、上層部の元素と混在する部位（レベル）のスペ
クトルのピークシフト量を求め、そのピーク位置を補正
するものである。
【００１７】次に、ステップＳ２において、上層部の分
析対象となる元素が基板部に含まれる元素と同一である
場合には、基板部の元素のスペクトルピークと上層部に
含まれる元素のスペクトルピークとが近接し、界面付近
における基板部の元素のスペクトルピークの帯電による
シフト量を単純に測定することはできないので、測定さ
れたエネルギースペクトルに対して波形分離処理を行
う。そして、その波形分離処理に利用する基準スペクト
ルを決定し（ステップＳ４）、その基準スペクトルに基
づいて波形分離処理を実行する（ステップＳ５）。この
波形分離処理に使用する基準スペクトル波形としては、
例えば深さ方向分析で得られた実スペクトルを参照スペ
クトルとして利用し、波形分離を実行する。ここで、基
準スペクトルに使用する実スペクトルとしては、目的の
化学状態を示す化合状態にあるものを使用し、これは分
離されたスペクトルである。すなわち、Ｓi Ｏ2 ／Ｓi3
Ｎ4／Ｓi という層を有する試料の場合は、Ｓi Ｏ2 ，
Ｓi3Ｎ4 及びＳi の各々の状態に対応するスペクトル
を、それぞれの基準スペクトルとする。もしＳi Ｏ2 や
Ｓi3Ｎ4 膜が薄く、各々のピークを単独で識別できない
ような試料の場合には、その時点で測定している試料そ
のものからではなく、他のＳi Ｏ2 又はＳi3Ｎ4単独か
ら形成される試料の測定で得られたスペクトルを基準ス
ペクトルとする。
析対象となる元素が基板部に含まれる元素と同一である
場合には、基板部の元素のスペクトルピークと上層部に
含まれる元素のスペクトルピークとが近接し、界面付近
における基板部の元素のスペクトルピークの帯電による
シフト量を単純に測定することはできないので、測定さ
れたエネルギースペクトルに対して波形分離処理を行
う。そして、その波形分離処理に利用する基準スペクト
ルを決定し（ステップＳ４）、その基準スペクトルに基
づいて波形分離処理を実行する（ステップＳ５）。この
波形分離処理に使用する基準スペクトル波形としては、
例えば深さ方向分析で得られた実スペクトルを参照スペ
クトルとして利用し、波形分離を実行する。ここで、基
準スペクトルに使用する実スペクトルとしては、目的の
化学状態を示す化合状態にあるものを使用し、これは分
離されたスペクトルである。すなわち、Ｓi Ｏ2 ／Ｓi3
Ｎ4／Ｓi という層を有する試料の場合は、Ｓi Ｏ2 ，
Ｓi3Ｎ4 及びＳi の各々の状態に対応するスペクトル
を、それぞれの基準スペクトルとする。もしＳi Ｏ2 や
Ｓi3Ｎ4 膜が薄く、各々のピークを単独で識別できない
ような試料の場合には、その時点で測定している試料そ
のものからではなく、他のＳi Ｏ2 又はＳi3Ｎ4単独か
ら形成される試料の測定で得られたスペクトルを基準ス
ペクトルとする。
【００１８】この際、参照スペクトルとして数学的な関
数で発生したスペクトル形状を利用することも可能であ
る。数学関数には Gauss型、 Lorentz型又はこれらの混
合関数を使用する。 Gauss型：Ｇ（ｘ）＝Ｉ0 exp （−Ａ／２） ここでＩ0 ：スペクトル強度 Ａ＝（ｘ−ｕ）2 ／ｂ2 ｕ＝ピーク位置 ｂ＝（ピーク半値幅）／２ Lorentz型：Ｌ（ｘ）＝Ｉ0 ／（１＋Ａ） ここでＩ0 ：スペクトル強度 Ａ＝（ｘ−ｕ）2 ／ｂ2 Gauss−Lorentz 混合型 Ｍ（ｘ）＝Ｉ0 exp ｛−（１−Ｍ）ln2 Ｂ｝／（１＋Ｍ
Ｂ） ここでＩ0 ：スペクトル強度 Ｂ＝（ｘ−ｕ）2 ／（Ｚｂ）2 Ｚ＝Σi=0 to 6Ａi Ｍi Ｍi ：混合比 Ａi ：係数 以上の式に対してピーク強度（スペクトル強度）とピー
ク半値幅を与えて算出する。
数で発生したスペクトル形状を利用することも可能であ
る。数学関数には Gauss型、 Lorentz型又はこれらの混
合関数を使用する。 Gauss型：Ｇ（ｘ）＝Ｉ0 exp （−Ａ／２） ここでＩ0 ：スペクトル強度 Ａ＝（ｘ−ｕ）2 ／ｂ2 ｕ＝ピーク位置 ｂ＝（ピーク半値幅）／２ Lorentz型：Ｌ（ｘ）＝Ｉ0 ／（１＋Ａ） ここでＩ0 ：スペクトル強度 Ａ＝（ｘ−ｕ）2 ／ｂ2 Gauss−Lorentz 混合型 Ｍ（ｘ）＝Ｉ0 exp ｛−（１−Ｍ）ln2 Ｂ｝／（１＋Ｍ
Ｂ） ここでＩ0 ：スペクトル強度 Ｂ＝（ｘ−ｕ）2 ／（Ｚｂ）2 Ｚ＝Σi=0 to 6Ａi Ｍi Ｍi ：混合比 Ａi ：係数 以上の式に対してピーク強度（スペクトル強度）とピー
ク半値幅を与えて算出する。
【００１９】以上のようにして、深さ方向分析で得られ
た各レベルの実測スペクトルを波形分離処理した際に得
られる各成分の成分比を記録した成分比テーブルと、基
準スペクトルに対するピークシフト量を記録したピーク
シフトテーブルを作成する（ステップＳ６）。
た各レベルの実測スペクトルを波形分離処理した際に得
られる各成分の成分比を記録した成分比テーブルと、基
準スペクトルに対するピークシフト量を記録したピーク
シフトテーブルを作成する（ステップＳ６）。
【００２０】ここで、波形分離処理した際に取得される
各成分の成分比は、次のようにして得られる。積分型の
波形については、観測スペクトル及び基準スペクトルか
ら対象エネルギー範囲における最小値を減算し（ベース
ラインの除去）、観測スペクトル及び基準スペクトルの
強度の最大値を“１”に正規化する。そして、これらを
用いて、非線形最小二乗法により、次式による残差スペ
クトルが最小になるように、計数値の最適化を行う。 残差スペクトル＝（観測スペクトル−係数×基準スペク
トル）2 この最適化の過程にピーク位置のシフトが含まれてお
り、この最適化の過程で得られる係数比が、波形分類処
理した際に得られる成分比となる。
各成分の成分比は、次のようにして得られる。積分型の
波形については、観測スペクトル及び基準スペクトルか
ら対象エネルギー範囲における最小値を減算し（ベース
ラインの除去）、観測スペクトル及び基準スペクトルの
強度の最大値を“１”に正規化する。そして、これらを
用いて、非線形最小二乗法により、次式による残差スペ
クトルが最小になるように、計数値の最適化を行う。 残差スペクトル＝（観測スペクトル−係数×基準スペク
トル）2 この最適化の過程にピーク位置のシフトが含まれてお
り、この最適化の過程で得られる係数比が、波形分類処
理した際に得られる成分比となる。
【００２１】次いで、ステップＳ３で求められた基板部
に属する元素に対して作成された帯電の影響によるピー
クシフトテーブルと、ステップＳ６で求められた化学状
態を表すスペクトルのピーク位置シフトテーブルに基づ
いて、目的元素のスペクトルピーク位置又は化学状態に
属するスペクトルピーク値を補正する（ステップＳ
７）。これについて更に詳述すると、目的元素又は化学
状態に対するピーク位置の補正は、導電性を有する基板
層に属する元素の基板レベルで観測されるピーク位置に
対するピークシフト量によって補正する。すなわち、デ
プスプロファイル分析の結果から基板層部分で測定され
た基板層に属する元素のピーク位置を基準として、この
基準値に対して上位層と基板層の界面部分における基板
層に含まれる元素のピークシフト量をもって、各レベル
における帯電によるピークシフト量とみなすものであ
る。
に属する元素に対して作成された帯電の影響によるピー
クシフトテーブルと、ステップＳ６で求められた化学状
態を表すスペクトルのピーク位置シフトテーブルに基づ
いて、目的元素のスペクトルピーク位置又は化学状態に
属するスペクトルピーク値を補正する（ステップＳ
７）。これについて更に詳述すると、目的元素又は化学
状態に対するピーク位置の補正は、導電性を有する基板
層に属する元素の基板レベルで観測されるピーク位置に
対するピークシフト量によって補正する。すなわち、デ
プスプロファイル分析の結果から基板層部分で測定され
た基板層に属する元素のピーク位置を基準として、この
基準値に対して上位層と基板層の界面部分における基板
層に含まれる元素のピークシフト量をもって、各レベル
における帯電によるピークシフト量とみなすものであ
る。
【００２２】一方、ステップＳ１においてコンピュータ
８に取り込んだ試料の深さ方向分析で得られた各レベル
の処理対象スペクトル群に基づいて、各元素の濃度比を
定量計算により求める（ステップＳ８）。そして、この
定量計算により求められた濃度比に対して、ステップＳ
６において波形分離で得られた目的元素の各化学状態に
応じた成分比を乗じ、目的元素の各化学状態における成
分比を濃度比に変換する（ステップＳ９）。次いで、目
的化学状態に対応する化学量論比に適合するレベル番号
を検索する（ステップＳ10）。ここで、レベル番号の検
索とは、波形分離処理によって分離された目的元素の化
学状態に対応するスペクトル強度と、この元素と化合物
を構成している元素に対して定量計算を行い、原子濃度
比を作成し、ここで作成された各レベルに対する原子濃
度比が、推定される化合物の組成比（化学量論比）と適
合（一致）するレベルを検索することを指している。
８に取り込んだ試料の深さ方向分析で得られた各レベル
の処理対象スペクトル群に基づいて、各元素の濃度比を
定量計算により求める（ステップＳ８）。そして、この
定量計算により求められた濃度比に対して、ステップＳ
６において波形分離で得られた目的元素の各化学状態に
応じた成分比を乗じ、目的元素の各化学状態における成
分比を濃度比に変換する（ステップＳ９）。次いで、目
的化学状態に対応する化学量論比に適合するレベル番号
を検索する（ステップＳ10）。ここで、レベル番号の検
索とは、波形分離処理によって分離された目的元素の化
学状態に対応するスペクトル強度と、この元素と化合物
を構成している元素に対して定量計算を行い、原子濃度
比を作成し、ここで作成された各レベルに対する原子濃
度比が、推定される化合物の組成比（化学量論比）と適
合（一致）するレベルを検索することを指している。
【００２３】次いで、前記ステップＳ10において検索さ
れた目的化学状態に対応したレベル番号のスペクトルピ
ーク位置を、この化学状態のピーク位置とし、この位置
を基準にして目的化学状態のピークシフトテーブルを再
構成する（ステップＳ11）。これにより、帯電による影
響が除外された、補正スペクトルピーク位置／元素濃度
比テーブルを作成する（ステップＳ12）。
れた目的化学状態に対応したレベル番号のスペクトルピ
ーク位置を、この化学状態のピーク位置とし、この位置
を基準にして目的化学状態のピークシフトテーブルを再
構成する（ステップＳ11）。これにより、帯電による影
響が除外された、補正スペクトルピーク位置／元素濃度
比テーブルを作成する（ステップＳ12）。
【００２４】この点について、更に説明すると、ピーク
シフトテーブルはある基準ピーク位置を基にして、これ
に対する相対位置を示しており、一方、補正スペクトル
ピーク位置は、基準ピーク位置にピークシフトテーブル
に記録された相対位置を加算（又は減算）することによ
って得られるピークの絶対位置を示している。すなわ
ち、（補正されたピーク位置）＝（基準ピーク位置）＋
（ピークシフト値）で表され、このピークシフト値は基
準値に対する変位量を示し、負又は正の値を有してい
る。なお、ここで用いるピークシフトテーブルは、波形
分離を実行する際に基準としたピーク位置に対するシフ
ト量（変位量）に対し、基板部の元素の化学状態に対応
するピーク位置のシフト量で帯電の影響を除去し、目的
元素の目的化学状態に対応する組成比を有するレベルの
ピーク位置を基準として、この値をもとに各レベルのピ
ーク位置の変位量を求めた結果を示している。
シフトテーブルはある基準ピーク位置を基にして、これ
に対する相対位置を示しており、一方、補正スペクトル
ピーク位置は、基準ピーク位置にピークシフトテーブル
に記録された相対位置を加算（又は減算）することによ
って得られるピークの絶対位置を示している。すなわ
ち、（補正されたピーク位置）＝（基準ピーク位置）＋
（ピークシフト値）で表され、このピークシフト値は基
準値に対する変位量を示し、負又は正の値を有してい
る。なお、ここで用いるピークシフトテーブルは、波形
分離を実行する際に基準としたピーク位置に対するシフ
ト量（変位量）に対し、基板部の元素の化学状態に対応
するピーク位置のシフト量で帯電の影響を除去し、目的
元素の目的化学状態に対応する組成比を有するレベルの
ピーク位置を基準として、この値をもとに各レベルのピ
ーク位置の変位量を求めた結果を示している。
【００２５】次に、具体的な試料に関するピークシフト
補正について説明する。図３の（Ａ）に示すグラフは、
図３の（Ｂ）に示すようにＳi 基板上にＳi3Ｎ4 層を有
し最上層に酸化Ｓi(Ｓi Ｏ2)層をもつ試料に対してイオ
ンエッチング法を用いた深さ方向分析を行い、得られた
Ｓi スペクトルに波形分離手法を適用して求められた窒
化Ｓi 及び基板Ｓi のＳi ピークのピークシフトの変化
を示している。図３の（Ａ）において、グラフの横軸は
イオンエッチングとピーク測定の繰り返しを示し、左側
は試料表面付近を示し、右側は試料内部の様子を示して
いる。
補正について説明する。図３の（Ａ）に示すグラフは、
図３の（Ｂ）に示すようにＳi 基板上にＳi3Ｎ4 層を有
し最上層に酸化Ｓi(Ｓi Ｏ2)層をもつ試料に対してイオ
ンエッチング法を用いた深さ方向分析を行い、得られた
Ｓi スペクトルに波形分離手法を適用して求められた窒
化Ｓi 及び基板Ｓi のＳi ピークのピークシフトの変化
を示している。図３の（Ａ）において、グラフの横軸は
イオンエッチングとピーク測定の繰り返しを示し、左側
は試料表面付近を示し、右側は試料内部の様子を示して
いる。
【００２６】このグラフでは、窒化Ｓi の標準スペクト
ルとしてグラフのレベル番号13のスペクトルを使用し、
Ｓi の標準スペクトルとしてレベル番号37を使用してい
る。図３の（Ａ）において、曲線ａは波形分離処理で得
られたＳixＮy （未補正）のピークシフト量を示し、曲
線ｂは同じく波形分離処理で得られたＳi のピークシフ
ト量を示している。また曲線ｃは、波形分離処理で得ら
れたＳi のピークシフト量（曲線ｂ）でＳixＮy （未補
正）のピークシフト量（曲線ａ）を補正した結果（Ｓi
で補正されたＳixＮy ピークシフト）を示す。また、こ
のグラフでは更に、Ｓi で補正されたＳixＮy ピークシ
フト量（曲線ｃ）に対し、レベル番号17におけるピーク
がＳi3Ｎ4 に対応するピークであるとして、このレベル
番号17のピーク値を基準として、Ｓi で補正されたＳix
Ｎy ピークシフト（曲線ｃ）を補正し、レベル番号17を
基準としたＳixＮy ピークシフト量として曲線ｄで示し
ている。
ルとしてグラフのレベル番号13のスペクトルを使用し、
Ｓi の標準スペクトルとしてレベル番号37を使用してい
る。図３の（Ａ）において、曲線ａは波形分離処理で得
られたＳixＮy （未補正）のピークシフト量を示し、曲
線ｂは同じく波形分離処理で得られたＳi のピークシフ
ト量を示している。また曲線ｃは、波形分離処理で得ら
れたＳi のピークシフト量（曲線ｂ）でＳixＮy （未補
正）のピークシフト量（曲線ａ）を補正した結果（Ｓi
で補正されたＳixＮy ピークシフト）を示す。また、こ
のグラフでは更に、Ｓi で補正されたＳixＮy ピークシ
フト量（曲線ｃ）に対し、レベル番号17におけるピーク
がＳi3Ｎ4 に対応するピークであるとして、このレベル
番号17のピーク値を基準として、Ｓi で補正されたＳix
Ｎy ピークシフト（曲線ｃ）を補正し、レベル番号17を
基準としたＳixＮy ピークシフト量として曲線ｄで示し
ている。
【００２７】次に、図１に示したオージェ電子分光装置
の実施の形態の変形例を図４に基づいて説明する。この
変形例は、電子銃の代わりにＸ線源２ａを設け、試料上
にＸ線を照射し光電子及びオージェ電子を励起させる励
起源として用いるもので、これに対応してＸ線源制御部
５ａを設けた点に特徴を有するものであり、他の構成は
図１に示した実施の形態と同様にである。
の実施の形態の変形例を図４に基づいて説明する。この
変形例は、電子銃の代わりにＸ線源２ａを設け、試料上
にＸ線を照射し光電子及びオージェ電子を励起させる励
起源として用いるもので、これに対応してＸ線源制御部
５ａを設けた点に特徴を有するものであり、他の構成は
図１に示した実施の形態と同様にである。
【００２８】図５は、図１に示したオージェ電子分光装
置の実施の形態の他の変形例を示す図である。この変形
例は、試料から光電子及びオージェ電子を励起させるた
めの励起源として電子銃２と共にＸ線源２ａを設け、そ
れに対応して電子銃制御部５と共にＸ線源制御部５ａを
設けたもので、他の構成は図１に示した実施の形態と同
様である。
置の実施の形態の他の変形例を示す図である。この変形
例は、試料から光電子及びオージェ電子を励起させるた
めの励起源として電子銃２と共にＸ線源２ａを設け、そ
れに対応して電子銃制御部５と共にＸ線源制御部５ａを
設けたもので、他の構成は図１に示した実施の形態と同
様である。
【００２９】上記オージェ電子分光装置の実施の形態及
びその変形例においては、オージェ電子分光装置本体と
分析機能制御コンピュータとで構成したものを示した
が、図６に示すようにオージェ電子分光装置などの表面
分析装置11に対して別個の分析結果処理コンピュータ12
を設け、表面分析装置11において深さ方向分析で得られ
たエネルギースペクトルデータを、データ通信や記録媒
体によって分析結果処理コンピュータ12に読み込ませ、
そのデータに対して波形分離などの処理によってピーク
位置の補正処理を行うようにしてもよい。
びその変形例においては、オージェ電子分光装置本体と
分析機能制御コンピュータとで構成したものを示した
が、図６に示すようにオージェ電子分光装置などの表面
分析装置11に対して別個の分析結果処理コンピュータ12
を設け、表面分析装置11において深さ方向分析で得られ
たエネルギースペクトルデータを、データ通信や記録媒
体によって分析結果処理コンピュータ12に読み込ませ、
そのデータに対して波形分離などの処理によってピーク
位置の補正処理を行うようにしてもよい。
【００３０】
【発明の効果】以上実施の形態に基づいて説明したよう
に、請求項１に係る発明によれば、基板部から観測され
る元素のスペクトルピークのシフト量に基づいて、上層
部に存在する目的元素のエネルギースペクトルのピーク
位置を補正するようにしているので、上層部に存在する
目的元素の化学状態に対して帯電の影響によるシフトを
補正した真の化学シフト値を推定することができる。請
求項２に係る発明によれば、上層部に存在する目的元素
が基板部にも含まれる試料においても、波形分離処理を
行って得られる基板部に属する元素のスペクトルピーク
のシフト量に基づいて、目的元素のスペクトルピーク位
置の補正をすることが可能となる。
に、請求項１に係る発明によれば、基板部から観測され
る元素のスペクトルピークのシフト量に基づいて、上層
部に存在する目的元素のエネルギースペクトルのピーク
位置を補正するようにしているので、上層部に存在する
目的元素の化学状態に対して帯電の影響によるシフトを
補正した真の化学シフト値を推定することができる。請
求項２に係る発明によれば、上層部に存在する目的元素
が基板部にも含まれる試料においても、波形分離処理を
行って得られる基板部に属する元素のスペクトルピーク
のシフト量に基づいて、目的元素のスペクトルピーク位
置の補正をすることが可能となる。
【図１】本発明に係る表面分析装置におけるスペクトル
ピーク位置の補正方法を実施するためのオージェ電子分
光装置の実施の形態を示すブロック構成図である。
ピーク位置の補正方法を実施するためのオージェ電子分
光装置の実施の形態を示すブロック構成図である。
【図２】図１に示した実施の形態の主たる動作を説明す
るためのフローチャートである。
るためのフローチャートである。
【図３】表面に酸化Ｓi 層を有するＳi3Ｎ4 層を上層部
としたＳi 基板からなる試料に対して、イオンエッチン
グ法を用いて深さ方向分析を行って得られた窒化Ｓi と
Ｓi のピークシフトの補正を説明するグラフ図である。
としたＳi 基板からなる試料に対して、イオンエッチン
グ法を用いて深さ方向分析を行って得られた窒化Ｓi と
Ｓi のピークシフトの補正を説明するグラフ図である。
【図４】図１に示した実施の形態の変形例を示す図であ
る。
る。
【図５】図１に示した実施の形態の他の変形例を示す図
である。
である。
【図６】図１に示した実施の形態の更に他の変形例を示
す図である。
す図である。
１ 分析室 ２ 電子銃 ２ａ Ｘ線源 ３ イオン銃 ４ エネルギーアナライザ ５ 電子銃制御部 ５ａ Ｘ線源制御部 ６ イオン銃制御部 ７ エネルギーアナライザ及び検出系制御部 ８ 分析機能制御コンピュータ 11 表面分析装置 12 分析結果処理コンピュータ
Claims (2)
- 【請求項１】 試料表面をエッチングしながらＸ線又は
電子線を照射して得られる試料の深さ方向のエネルギー
スペクトルのピーク位置を検出して、試料の元素の化学
状態を分析する表面分析装置におけるスペクトルピーク
位置の補正方法において、分析対象元素が存在する試料
上層部と接する基板部の界面領域の基板部を構成する元
素のエネルギースペクトルのピーク位置の帯電によるシ
フト量に基づいて、上層部に存在する分析対象元素のエ
ネルギースペクトルのピーク位置を補正することを特徴
とする表面分析装置におけるスペクトルピーク位置の補
正方法。 - 【請求項２】 前記試料上層部を構成する元素の内、分
析対象となる元素が基板部に含まれる元素と一致する場
合には、検出された界面領域のエネルギースペクトルを
波形分離処理することにより、上層部に属する元素と基
板部に属する元素の各スペクトルピークを分離して求め
ることを特徴とする請求項１に係る表面分析装置におけ
るスペクトルピーク位置の補正方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000305599A JP2002116163A (ja) | 2000-10-05 | 2000-10-05 | 表面分析装置におけるスペクトルピーク位置の補正方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000305599A JP2002116163A (ja) | 2000-10-05 | 2000-10-05 | 表面分析装置におけるスペクトルピーク位置の補正方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002116163A true JP2002116163A (ja) | 2002-04-19 |
Family
ID=18786425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000305599A Withdrawn JP2002116163A (ja) | 2000-10-05 | 2000-10-05 | 表面分析装置におけるスペクトルピーク位置の補正方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002116163A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008020386A (ja) * | 2006-07-14 | 2008-01-31 | Jeol Ltd | オージェ電子分光による化学状態分析法及び装置 |
| JP2009180598A (ja) * | 2008-01-30 | 2009-08-13 | Hamamatsu Photonics Kk | 光電子分光分析方法 |
| JP2014524654A (ja) * | 2011-08-22 | 2014-09-22 | エクソジェネシス コーポレーション | 表面分析向上のために加速中性ビームを使用する方法および装置 |
| JP2015079984A (ja) * | 2005-08-22 | 2015-04-23 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | 化学機械的研磨のスペクトルに基づく監視のための装置および方法 |
| JP2017053639A (ja) * | 2015-09-07 | 2017-03-16 | 日本電子株式会社 | 分析方法およびｘ線光電子分光装置 |
| EP3945311A1 (en) | 2020-07-27 | 2022-02-02 | Jeol Ltd. | Sample analysis apparatus and method |
-
2000
- 2000-10-05 JP JP2000305599A patent/JP2002116163A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015079984A (ja) * | 2005-08-22 | 2015-04-23 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | 化学機械的研磨のスペクトルに基づく監視のための装置および方法 |
| JP2008020386A (ja) * | 2006-07-14 | 2008-01-31 | Jeol Ltd | オージェ電子分光による化学状態分析法及び装置 |
| JP2009180598A (ja) * | 2008-01-30 | 2009-08-13 | Hamamatsu Photonics Kk | 光電子分光分析方法 |
| JP2014524654A (ja) * | 2011-08-22 | 2014-09-22 | エクソジェネシス コーポレーション | 表面分析向上のために加速中性ビームを使用する方法および装置 |
| US10627352B2 (en) | 2011-08-22 | 2020-04-21 | Exogenesis Corporation | Methods and apparatus for employing an accelerated neutral beam for improved surface analysis |
| JP2017053639A (ja) * | 2015-09-07 | 2017-03-16 | 日本電子株式会社 | 分析方法およびｘ線光電子分光装置 |
| EP3945311A1 (en) | 2020-07-27 | 2022-02-02 | Jeol Ltd. | Sample analysis apparatus and method |
| US11674913B2 (en) | 2020-07-27 | 2023-06-13 | Jeol Ltd. | Sample analysis apparatus and method |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080108 |