JPH0340350A - 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］ 本発明はオージェ分析装置等の荷電粒子線を用いた分析
装置に関し、特に試料をエツチングしながら試料の深さ
方向の分析を行うことの可能な荷電粒子線を用いた分析
装置に関する。

［従来の技術］ オージェ分析装置を用いて、試料の深さ方向の分析が行
われている。

この分析は、電子線を照射してのオージェ分析と分析箇
所へのイオンビーム照射によるエツチングとを交互に繰
り返すことにより、種々の深さにおける試料のオージェ
分析を行うものである。

この分析を行うため、試料のエツチングにはイオンビー
ムが用いられている。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のオージェ分析装置においては、前記イオンビーム
により試料のエツチングを行う際に、試料の分析箇所に
ある特定の方向のみからイオンビ−ムを照射して分析箇
所をエツチングしている。

ところで、試料として結晶性のものを選んだり、試料表
面の粗さが一様でないものを選ぶ場合、特定の一方向の
みからイオンビームを分析箇所に照射しているため、エ
ツチングが分析箇所において一様に行えず、深さ分析を
精度良く行うことができなかった。

このような問題を解決するため、試料を回転させながら
イオンビームを照射してエツチングを行うことも考えら
れる。しかしながら、オージェ分析装置等の荷電粒子線
を用いた分析装置においては、総合的な観点からＸ、Ｙ
移動ステージ上に回転ステージを備えた型の試料装置を
用いているため、所望の分析箇所を選択して回転ステー
ジを回転させ、試料のエツチングを行おうとすると、前
記分析箇所がイオンビームの照ｉｔ位置からずれてしま
い、分析箇所をエツチングすることができない。

又、試料を回転させつつある箇所のエツチング複数回行
いつつ、分析を行ない深さ分析が終了できたとしても、
次の分析を行うため、試料の２次電子像を得ようとする
と、試料が回転してしまっているため、最初に得られた
視野と同一の視野を観察することはできず、次の分析箇
所の選択の際にとまどうことになる。

本発明はこのような従来の欠点を解決するもので、第１
の本発明はＸ、Ｙ移動ステージ上に回転ステージを備え
た型の試料装置を備える荷電粒子線を用いた分析装置に
おいて、試料を回転させながらエツチングを行うことに
より、高精度の深さ分析を可能にすることを目的として
いる。又、第２の本発明は、所望の分析箇所の深さ分析
が終了した後、直ちに分析前の状態に試料の位置と向き
を復帰することのできる荷電粒子線を用いた分析装置を
提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段〕 そのため第１の本発明は、ｘ、ｙ移動させるためのＸ、
Ｙ移動ステージと、該Ｘ、Ｙステージ上に配置され試料
を載置する回転ステージと、試料を分析するための荷電
粒子線を発生する荷電粒子線源と、前記試料をエツチン
グするためのイオンビーム源を備えた荷電粒子線を用い
た分析装置において、前記イオンビームによる試料エツ
チングに際して前記回転ステージを自動的に回転させる
ための回転ステージ制御手段と、該回転に伴う前記イオ
ンビーム照射位置の移動を前記Ｘ、Ｙ移動ステージの駆
動により自動的に補償するためのＸ。

Ｙ移動ステージ制御手段を備えることを特徴としている
。

又、第２の本発明は、前記回転ステージ及びＸ。

Ｙ移動ステージをエツチング開始前の状態に自動的に復
帰させるための手段を備えることを特徴として−いる。

［実施例］ 以下、図面に基づき本発明の実施例を詳述する。

第１図は本発明の一実施例を示すもので、図中１はオー
ジェ分析装置の試料傾斜ステージであり、２はＸ移動ス
テージ、３はＹ移動ステージ、４は回転ステージ（以下
Ｒステージと略称する）、５は試料である。６は試料５
に照射される電子線、７は電子線走査用偏向器、８は試
料エツチング用イオンビーム発生源、９はイオンビーム
、１０は試料５より発生したオージェ電子を分析するた
めのアナライザである。１１．１２．１３は夫々Ｘ。

Ｙ、　Ｒステージ駆動機構、１４，１５．１６は夫々Ｘ
、　Ｙ、　Ｒステージ駆動回路、１７は演算制御装置、
１８は入力装置、１９は記憶装置である。

２０は電子線の試料５への照射を制御するためのブラン
キング電極、２１はブランキング信号発生回路、２２は
二次電子検出器、２３は増幅器、２４はＣＲＴ、２５は
走査信号発生器である。前記入力装置１８には前記Ｘス
テージの移動を指示するため押しボタンスイッチ１８ｘ
＋、１８ｘ−が備えられている。押しボタンスイッチ１
８ｘ＋、１８ｘ−はこれらボタンを押している期間に対
応する量だけ、Ｘステージを夫々正及び負の向きに移動
させるためのものである。入力装置１８にはＹステージ
の移動を指示するため押しボタンスイッチ１８ｙ＋、１
８ｙ−が備えられ、又、Ｒステージの回転を指示するた
め、押しボタンスイッチ１８ｒ＋、１８ｒ−が備えられ
ている。これらの機能も押しボタンスイッチ１８ｘ＋、
１８ｘ−と同様である。又、入力装置１８にはスタート
スイッチ１８ａ、復帰スイッチ１８ｂ、エツチング時間
設定部１８Ｃ，エツチング回数設定部１８ｄが備えられ
ている。

第２図は上記演算制御装置１７の主要な機能を説明する
ための図であり、図中１７ｄはＲステージ自動回転用パ
ルス発生部、１７ａ、１７ｂはＸ。

Ｙステージの光軸Ｃを原点とする座標ｘ、　　ｙを記憶
するための記憶部であり、１７ｃはＲステージの現在の
角度θを記憶するための記憶部である。

１７ｅ、１７ｆ、１７ｇは操作者が手動操作する際に、
操作者の指示に基づいて、指示量に応じた個数の夫々Ｘ
、　Ｙ、　Ｒステージ駆動用パルスが送られてくる端子
である。１７ｈは補償用Ｘ、Ｙ移動パルス発生部である
。

このような構成において、まず走査信号発生器２５より
走査信号を発生させ、電子線６により試料５上を二次元
的に走査し、この走査に伴う検出器２２よりの信号をＣ
ＲＴ２４に導いて試料の二次電子像をＣＲＴ２４に表示
する。

この表示像を観察しながら、入力装置１８の押しボタン
スイッチ１８Ｘ＋、１８Ｘ−や１８ｙ＋、１８ｙ−ｇ及
び１８ｒ＋、１８ｒ−を操作する。その結果、これら入
力装置１８よりの信号が演算制御装置１７に送られ、ス
テージ２．３が移動しあるいはステージ４が回転するの
で、このような操作により、所望の分析点が画面中央に
位置し且つ所望の視野回転角で像が表示されるようにす
る。このとき、演算制御装置１７内の記憶部１７ａ、１
７ｂには、夫々ステージ２，３の現在の座標ｘ、　　ｙ
を表すデータが格納され、記憶部１７ｃにはステージ４
の現在の回転角θを表すデータが格納される。次に、エ
ツチング時間設定部１８ｃを操作して１回のエツチング
時間Ｔを設定すると共に、エツチング回数設定部１８ｄ
を操作して前記分析箇所のエツチング回数Ｎを設定する
。そこで、スタートスイッチ１８ａを押すと、演算制御
装置１７は記憶部１７ａ、１７ｂ、１７ｃに格納されて
いる分析開始時の前記座標値及び角度値を記憶装置１９
に記憶させる。又、演算制御装置１７は走査信号発生器
２５及びブランキング信号発生回路２１を制御して、電
子線６を光軸Ｃの直下に配置された分析箇所に固定して
照射する。この照射によって得られた信号はアナライザ
１０に導入され、試料表面のオージェスペクトル信号が
取得される。次に演算制御装置１７はイオンビーム発生
源８に信号を送り、設定した期間Ｔだけイオンビームを
分析箇所に照射し、分析箇所のエツチングを行う。この
エツチングの開始と同時にＲステージ自動回転用パルス
発生部１７ａよりＲステージ駆動回路１６に一定周波数
の駆動パルスが送られ、Ｒステージ４を角度Δθの微小
ステップずつ自動的に回転させる。この回転に伴って記
憶部１７ｃの回転角度を表す格納値は一定の速度で増加
して行く。この時、補償用Ｘ、Ｙ移動移動パル出発生部
１７ｈＲステージの回転によるイオンビーム照射位置の
分析箇所からのずれを補償するため、Ｒステージ自動回
転用パルス発生部１７ａよりパルスが送られる毎に、下
式で示す量に対応したパルスを回路１４゜１５へ供給す
る。

Δｘ”ｓｒφ　（ｃｏｓ（θ＋Δθ）−ｃｏｓθ）ΔＹ
　＝　ｒ　ｅ（ｓｌｎ（θ十Δθ）　　ｓｉｎθ）但し
１．−（ｘ２　＋ｙ２　）　ｌ／２ＣＯＳθ−ｘ／ｒ ｓ１ｎθ−ｙ／ｒ その結果、Ｒステージ４のΔθずつの回転に伴って、上
式で表される距離ずつＸ、　Ｙステージが移動するため
、回転ステージＲが回転しているにもかかわらず、イオ
ンビームの照射位置は分析箇所からずれることはない。

このようにして分析箇所を時間Ｔだけエツチングすると
、演算制御装置１７はイオンビーム９の照射とステージ
２，３゜４の駆動を停止させた後、再度電子線６を分析
箇所に照射してオージェ分析信号を取得する。その後、
同様にしてステージの駆動を行いながらのイオンビーム
照射による試料のエツチングとオージェ分析を繰り返し
て、所定の分析を終了する。そこで、復帰スイッチ１８
ｂを押すと１．演算制御装置１７は記憶部１７ａ、１７
ｂ、１７ｃの記憶値が夫々記憶装置１９に記憶されたＸ
＋Ｙ＋　　θの初期値に一致するまでステージ２．　３
．４を移動あるいは回転させる。従って、復帰スイッチ
１８ｂを押した後、電子線６により試料を２次元走査さ
せれば、ＣＲＴ２４に最初に観察した際の像と同一視野
の像を観察でき、この像を観察しながら所望とする次の
分析箇所を選択して円滑に深さ分析を継続できる。

上述のように、試料を自動的に回転させ、しかもイオン
ビームの照射位置ずれが生じないようにしてエツチング
ができるため、分析箇所に種々の方向からイオンビーム
を照射して−様なエツチングを行い、それに基づき高精
度の深さ分析が可能になる。

又、ある分析箇所の深さ分析が終了した時点で、復帰ス
イッチを押すことにより、直ちに分析前の状態に試料の
位置や向きを復帰することができる。

尚、上述した実施例は本発明の一実施例に過ぎず変形し
て実施できる。

例えば、上述した実施例は本発明をオージェ電子分析装
置に適用したが、本発明はイオンマイクロアナライザ等
のイオンビームを用いて試料をエツチングしつつ分析を
行う装置にも同様に適用できる。

又、上述した実施例においては、復帰スイッチを押すこ
とにより、直ちに最初の状態に復帰させるため、最初の
状態におけるＸ、Ｙ、Ｒステージの座標あるいは角度を
記憶させるようにしたが、最初の、状態からのＸ及びＹ
移動量の積算値とＲステージの回転量の積算値を記憶さ
せ、この情報に基づいてＸ、　Ｙ、　Ｒステージを最初
の状態に復帰させるように制御しても良い。

又、上述した実施例においては、Ｒステージ等をステッ
プ状に回転させたが、直流モータを用いてより連続的に
回転又は移動させるようにしても良いし、より簡便に実
施するため、Δθの大きさをより大きくしてより粗い制
御で実施するようにしても良い。

更に又、復帰スイッチを押すことなく、１分析箇所の深
さ分析が終了したら、自動的にステージが分析前の状態
に復帰するように構成しても良い。

［効果］ 第１の本発明によれば、上述のように、試料を自動的に
回転させ、しかもイオンビームの照射位置ずれが生じな
いようにしているため、分析箇所の均一なエツチングが
可能になり、それにより高精度の深さ分析が可能になる
。

又、第２の本発明によれば、所望の分析箇所の深さ分析
が終了した後、直ちに分析前の状態に試料の位置や向き
を復帰することができ、その結果、最初の分析箇所選択
時と同一視野像を観察して次の分析箇所を円滑に選択す
ることができ、操作性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための装置の一例を示すため
の図、第２図は演算制御部の主要機能を説明するための
図、第３図はＲステージの回転に伴うイオンビーム照射
位置ずれと補償用Ｘ、Ｙ移動パルス発生部からの出力と
の関係を説明するための図である。 ２：Ｘ移動ステージ　　３：Ｙ移動ステージ４：回転ス
テージ　　　５：試料 ６：電子線　　　　　１０：アナライザ１１．１２．１
３：ステージ駆動回路 １７：演算制御装置 １７ａ、１７ｂ、１７ｃ：記憶部 １７ｄ：Ｒステージ自動回転用パルス発生部１７ｈ：補
償用Ｘ８Ｙ移動パルス発生部１８：入力装置 １８ａニスタートスイツチ １８ｂ：復帰スイッチ １８ｃ：エツチング時間設定部 １８ｄ：エツチング回数設定部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｘ，Ｙ移動させるためのＸ，Ｙ移動ステージと、該
   Ｘ，Ｙステージ上に配置され試料を載置する回転ステー
   ジと、試料を分析するための荷電粒子線を発生する荷電
   粒子線源と、前記試料をエッチングするためのイオンビ
   ーム源を備えた荷電粒子線を用いた分析装置において、
   前記イオンビームによる試料エッチングに際して前記回
   転ステージを自動的に回転させるための回転ステージ制
   御手段と、該回転に伴う前記イオンビーム照射位置の移
   動を前記Ｘ，Ｙ移動ステージの駆動により自動的に補償
   するためのＸ，Ｙ移動ステージ制御手段を備えることを
   特徴とする荷電粒子線を用いた分析装置。 ２、前記回転ステージ及びＸ，Ｙ移動ステージをエッチ
   ング開始前の状態に自動的に復帰させるための手段を備
   える請求項１記載の荷電粒子線分析装置。