JPH03251760A - Beam analysis method and ion beam processing method - Google Patents
Beam analysis method and ion beam processing methodInfo
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Landscapes
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は絶縁性試料に電子線を照射して表面分析を行
う際の帯電防止方法、および絶縁性試料にビーム加工を
行って電子U徽鏡観察を行う際の帯電防止方法に関する
。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention provides a method for preventing static electricity when surface analysis is performed by irradiating an insulating sample with an electron beam, and a method for performing an electron beam process on an insulating sample by beam processing. This article relates to a method for preventing static electricity during mirror observation.
オージェ電子分光法、X線マイクロプローブ分析方法お
よび走査型電子顕微鏡表面観察は、試料に電子線を照射
して、試料から放出されるオージェ電子または特性X線
を検出し電子の運動エネルギまたはX線のエネルギを分
析することにより該試料に含まれる元素を分析し、ある
いは試料から放出される二次電子を検出増幅して試料の
表面観察を行う、この際Ar”イオンで試料表面を所定
の時間スパツクして該表面を分析する方法を繰り返し上
記試料に含まれる元素の深さ方向の分布を得ることも可
能である。さらにAr”イオンやGa”等のイオンビー
ムで絶縁性試料を微細加工するイオンビーム加工に際し
、表面観察を行うこともできる。これらのビームアナリ
シス方法やイオンビーム加工方法においては、試料表面
に電子線を照射するため絶縁物(絶縁性試料)や絶縁物
で囲まれた試料の分析ではチャージアップ(帯電)によ
って照射される電子線や放出される二次電子9反射電子
等の運動エネルギが変わってしまい正確な分析が困難に
なる。チャージアップとは試料表面に照射する荷電粒子
、ここでは電子線により試料内に電荷が蓄積してしまう
ことで、これは導電性のない絶縁物のような試料の場合
に照射する電子が試料から放出される反射電子、二次電
子およびオージェ電子より多くなるために住しる。Auger electron spectroscopy, X-ray microprobe analysis methods, and scanning electron microscopy surface observation methods involve irradiating a sample with an electron beam, detecting Auger electrons or characteristic X-rays emitted from the sample, and measuring the kinetic energy of the electrons or X-rays. The elements contained in the sample are analyzed by analyzing the energy of the sample, or the surface of the sample is observed by detecting and amplifying the secondary electrons emitted from the sample. It is also possible to obtain the distribution of the elements contained in the sample in the depth direction by repeating the method of analyzing the surface by sputtering.Furthermore, the insulating sample is microfabricated with an ion beam of Ar or Ga ions. Surface observation can also be performed during ion beam processing.In these beam analysis methods and ion beam processing methods, in order to irradiate the sample surface with an electron beam, an insulating material (insulating sample) or a sample surrounded by an insulating material is used. In this analysis, charge-up (electrification) changes the kinetic energy of the irradiated electron beam and the emitted secondary electrons 9 reflected electrons, making accurate analysis difficult. Particles, in this case electron beams, cause charge to accumulate within the sample, which is caused by electrons emitted from the sample, such as reflected electrons, secondary electrons, and Auger lives to become more.
チャージアップを防止するためには■照射電子線の加速
電圧および電流を下げる。■試料を傾斜する。■試料表
面を金属の綱目状のマスクで覆う(実開昭60−183
856号公報)、■イオンビームを照射する (特開昭
63−37551号公報)、■導電性isコーティング
を行う (表面観察の場合)などの方法が用いられてい
る。To prevent charge-up, lower the accelerating voltage and current of the irradiated electron beam. ■Tilt the sample. ■Covering the sample surface with a metal mesh mask
Methods such as (1) irradiation with an ion beam (Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-37551), and (2) applying a conductive IS coating (for surface observation) are used.
しかしながらチャージアンプを防止する従来技術におい
て方法■では加速電圧と電流が低いため、検出されるオ
ージェ電子または特性x&llの感度が低く、信号対ノ
イズ比が悪くなる。または表面観察の分解能が低下する
。方法■では傾斜することにより微小領域の分析が不可
能である。方法■では網目が大きければチャージアップ
してしまうし小さければ含有元素の深さ方向分析などで
Ar”イオンを用いてスパツクする場合に網目の金属も
同時にスパツクして試料に付着し、正しい情報が得られ
ない、また方法■の特開昭63−3755号公報で開示
されているAr″″イオンで照射する方法ては、最外表
面をスパツクしてしまうため極薄膜の表面分析を行う際
に正しい情報を得ることができない。However, in method (2) in the conventional technique for preventing charge amplifiers, the accelerating voltage and current are low, so the sensitivity of the detected Auger electrons or the characteristic x&ll is low and the signal-to-noise ratio is poor. Or the resolution of surface observation decreases. In method (2), analysis of minute areas is impossible due to the tilt. In Method 2, if the mesh is large, it will charge up, and if it is small, when Ar'' ions are used to spatter the contained elements in the depth direction, the metal in the mesh will also spatter and adhere to the sample, making it difficult to obtain correct information. In addition, the method of irradiating with Ar'''' ions disclosed in JP-A No. 63-3755 (Method 2) causes spattering on the outermost surface, making it difficult to analyze the surface of ultra-thin films. I can't get the correct information.
また^r″″イオンを照射すると、Arのオージェ電子
や特性X線が観測されるという問題もある。さらに方法
■ではイオンビーム加工を受けた部分は薄膜が消失し、
帯電防止効果がなくなるといった問題があった。There is also the problem that when ^r'''' ions are irradiated, Auger electrons and characteristic X-rays of Ar are observed. Furthermore, in method ■, the thin film disappears in the area that has undergone ion beam processing.
There was a problem that the antistatic effect was lost.
この発明は上述の点に鑑みてなされ、その目的は絶縁性
試料に負電荷が蓄積しないようにして試料の正しい元素
分析あるいは正しい表面観察を行うことが可能なビーム
アナリシス方法およびイオンビーム加工方法を提供する
ことにある(llflを解決するための手段〕
上述の目的はこの発明によれば、
1)試料に電子線11を照射し、試料から放出されるオ
ージェ電子31の運動エネルギを解析して試料に含まれ
る元素の分析を行うビームアナリシス方法において、絶
縁性試料5にHe’″イオンまたはH0イオンのイ・オ
ンビーム41を電子線と同時に照射し、2)試料に電子
線52を照射し、試料から放出される特性X線55のエ
ネルギを解析して試料に含まれる元素の分析を行うビー
ムアナリシス方法において、絶縁性試料54にHe’″
イオンまたはH4イオンのイオンビーム62を電子線と
同時に照射し、3)試料に電子線80を照射し、試料か
ら放出される二次電子81または反射電子82を検出増
幅して試料の微細構造の観察を行うビームアナリシス方
法において、絶縁性試料76にHe”イオンまたはH0
イオンのイオンビーム83を電子線と同時に照射し、4
)試料に電子線96を照射し、試料から放出されるオー
ジェ電子99の運動エネルギを解析して試料に含まれる
元素の分析を行うビームアナリシス方法において、絶縁
性試料95にγ線97を電子線96と同時に照射し、
5)試料に電子線107を照射し、試料から放出される
オージェ電子10Bの運動エネルギを解析して試料に含
まれる元素の分析を行うビームアナリシス方法において
、絶縁性試料105に電子線を鋭角に入射し、次いで絶
縁性試料に電子線を垂直に入射して元素分析を行い、
6)試料に電子&1107を照射し、試料から放出され
るオージェ電子108の運動エネルギを解析して試料に
含まれる元素の分析を行うビームアナリシス方法におい
て、表面に凹凸を設けた絶縁性試料110に電子線を照
射し、または
7)絶縁性試料に加工用イオンビーム159を照射して
、微細加工を行い、その際電子線160を走査して加工
形状の観察を行うイオンビーム加工方法において、絶縁
性試料にHe”イオンまたはH0イオンのイオンビーム
161を電子線160と同時に照射することにより達成
される。The present invention has been made in view of the above points, and its purpose is to provide a beam analysis method and an ion beam processing method that can perform correct elemental analysis or correct surface observation of an insulating sample without accumulating negative charges on the sample. According to the present invention, the above objects are to provide: 1) irradiating a sample with an electron beam 11 and analyzing the kinetic energy of Auger electrons 31 emitted from the sample; In a beam analysis method for analyzing elements contained in a sample, the insulating sample 5 is irradiated with an ion beam 41 of He''' ions or H0 ions at the same time as an electron beam, 2) the sample is irradiated with an electron beam 52, In a beam analysis method in which elements contained in a sample are analyzed by analyzing the energy of characteristic X-rays 55 emitted from the sample, He'''
3) irradiate the sample with an ion beam 62 of ions or H4 ions at the same time as an electron beam; 3) irradiate the sample with the electron beam 80; detect and amplify the secondary electrons 81 or backscattered electrons 82 emitted from the sample to determine the fine structure of the sample; In the beam analysis method for observation, He'' ions or H0 ions are applied to the insulating sample 76.
An ion beam 83 of ions is irradiated simultaneously with an electron beam, and 4
) In a beam analysis method in which a sample is irradiated with an electron beam 96 and the kinetic energy of Auger electrons 99 emitted from the sample is analyzed to analyze the elements contained in the sample, an insulating sample 95 is irradiated with gamma rays 97 with an electron beam. 5) In a beam analysis method in which the sample is irradiated with the electron beam 107 and the kinetic energy of the Auger electrons 10B emitted from the sample is analyzed to analyze the elements contained in the sample, the insulating sample 105 6) Irradiate the sample with electrons &1107 and analyze the kinetic energy of Auger electrons 108 emitted from the sample. In a beam analysis method for analyzing elements contained in a sample, an insulating sample 110 having an uneven surface is irradiated with an electron beam, or 7) an ion beam for processing 159 is irradiated on the insulating sample, In an ion beam processing method in which fine processing is performed and the processed shape is observed by scanning the electron beam 160, by irradiating an insulating sample with an ion beam 161 of He'' ions or H0 ions at the same time as the electron beam 160. achieved.
He”イオンやH4イオンはスパッタ作用を行わないで
電荷を中和する。またオージェ電子や特性X線を生成す
ることがない、電子線が試料に鋭角に入射するときは二
次電子が試料の浅い領域から発生するので、二次電子が
試料からとび出す確率が大きく試料がプラスに帯電され
る。絶縁性試料にγ線が照射されると、二次電子が試料
表面から放出され正の電荷が試料表面に残る。試料に凹
凸があるときは電子線が鋭角に入射する頻度が増え・負
帯電が防止される。He'' ions and H4 ions neutralize charges without sputtering. They also do not generate Auger electrons or characteristic X-rays. When the electron beam is incident on the sample at an acute angle, the secondary electrons Since the γ-rays are generated from a shallow region, there is a high probability that secondary electrons will jump out from the sample, and the sample will become positively charged.When an insulating sample is irradiated with gamma rays, secondary electrons are emitted from the sample surface and become positively charged. remains on the sample surface. When the sample has irregularities, the frequency of incidence of the electron beam at acute angles increases, and negative charging is prevented.
以下本発明の実施例を図面に基いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.
第1図は請求項1で定義された発明の実施例に係るオー
ジェ電子分光装置を示す配置図である。FIG. 1 is a layout diagram showing an Auger electron spectrometer according to an embodiment of the invention as defined in claim 1.
電子銃1から試料5に電子線11をレンズ系2で絞って
照射し、それによって放出されるオー ジェ電子31を
検出器3によって検出する。その1lHe”イオンから
成るイオンビーム41をイオン銃4がら試料に電子線と
同位置に照射する。An electron beam 11 is focused and irradiated onto a sample 5 from an electron gun 1 by a lens system 2, and Auger electrons 31 emitted thereby are detected by a detector 3. An ion beam 41 consisting of the 1lHe'' ions is irradiated onto the sample from the ion gun 4 at the same position as the electron beam.
He”イオンの照射条件は以下の通りである。The irradiation conditions for He'' ions are as follows.
加速電圧: 1kV
エミッシッン電流7 10mA
ガス圧’ 2.6 Xl0−” Pa照射
領域: 200 J111X200 #sこ
の方法によって試料表面のチャージアップが防止され、
正しいエネルギを持っオージェ電子を検出することがで
きる。Acceleration voltage: 1kV Emission current 7 10mA Gas pressure' 2.6 Xl0-'' Pa Irradiation area: 200 J111
Auger electrons with the correct energy can be detected.
第2図は酸化マグネシウム01g0)試料につき請求項
1で寧義された発明の実施例に係るオージェ電子スペク
トルを示す線図、第3図はMgO試料の従来のオージェ
電子スペクトルを示す線図である。FIG. 2 is a diagram showing an Auger electron spectrum according to an embodiment of the invention defined in claim 1 for a magnesium oxide 01g0) sample, and FIG. 3 is a diagram showing a conventional Auger electron spectrum of a MgO sample. .
第2図のスペクトルはHe”イオンを照射した場合でチ
ャージアップが防止され正常なスペクトルとなっている
。即ちスペクトルのエネルギ値は正しくかつ大きい、こ
れに対し第3図のスペクトルはIIs”イオンを照射し
ていないので試料がチャージアップしており、電子スペ
クトルがエネルギの大きい方に移行している。ピーク値
は小さくかつ主ピークの周辺に副次的な多くの小ピーク
が出現する。試料によっては主ピークが消失する場合も
ある。副次的なピーク値は他元素のスペクトルを妨害す
る。The spectrum in Figure 2 is a normal spectrum when irradiated with He'' ions, with charge-up being prevented.In other words, the energy value of the spectrum is correct and large.On the other hand, the spectrum in Figure 3 shows IIs'' ions. Since there is no irradiation, the sample is charged up, and the electron spectrum shifts to the higher energy side. The peak value is small, and many small secondary peaks appear around the main peak. Depending on the sample, the main peak may disappear. Secondary peak values interfere with the spectra of other elements.
イオン源としてHe”イオンの他にH4イオンを用いた
場合も同様な効果が得られる。H+イオンの利点は、H
e・イオンに比バスバッタ率が約172と低く、試料表
面のスパッタが少なく特に最外表面の分析に適する。A similar effect can be obtained when using H4 ions in addition to He'' ions as an ion source.The advantage of H+ ions is that
The specific bus battering rate for e-ions is as low as approximately 172, and there is little spatter on the sample surface, making it particularly suitable for analysis of the outermost surface.
第4図は請求項2で定義された発明の実施例に係るX線
マイクロアナライザを示す配置図である。FIG. 4 is a layout diagram showing an X-ray microanalyzer according to an embodiment of the invention defined in claim 2.
電子銃51から放出される電子線52は、171磁レン
ズ53によって収束され試料54に照射される。この電
子線52によって試料54内で励起された特性X線55
は分光結晶56によって、特性X線55の波長に応じて
分光され、X線検出器57で検出される。この際電子線
52は電磁レンズ53によって試料54表面を二次元的
に゛走査することも可能である。この電子線52が照射
する試料54表面の同じ領域を、イオン源59よりII
(1”イオンビーム62で照射する。イオン源59は、
圧力調整器60を通してHeガスボンベ61に接続され
ている。An electron beam 52 emitted from the electron gun 51 is focused by a 171 magnetic lens 53 and irradiated onto a sample 54 . Characteristic X-rays 55 excited within the sample 54 by this electron beam 52
is separated into spectra according to the wavelength of the characteristic X-ray 55 by the spectroscopic crystal 56, and detected by the X-ray detector 57. At this time, the electron beam 52 can also scan the surface of the sample 54 two-dimensionally by means of an electromagnetic lens 53. The same area on the surface of the sample 54 that is irradiated with this electron beam 52 is
(Irradiation with a 1” ion beam 62.The ion source 59 is
It is connected to a He gas cylinder 61 through a pressure regulator 60.
IJ5wJは、窒化アルミニウム(AjN)につき請求
項2で定義された発明の実施例に係るX線スペクトルを
示す線図で、横軸はX線波長に応じた、X線検出位置、
すなわち試料−分光結晶間または分光結晶−X線検出器
間の距離、縦軸はX線強度を示す、この時の分析条件は
次の通りである。IJ5wJ is a diagram showing the X-ray spectrum of aluminum nitride (AjN) according to the embodiment of the invention defined in claim 2, where the horizontal axis represents the X-ray detection position according to the X-ray wavelength;
That is, the distance between the sample and the spectroscopic crystal or between the spectroscopic crystal and the X-ray detector, and the vertical axis indicates the X-ray intensity.The analysis conditions at this time are as follows.
電子線加速電圧: 10kV
電子線電流: lXl0−”A分光結晶、
STE (ステアレート)イオンビーム加
速電圧:tkv
ヘリウム(Ha)ガス圧: 3 Xl0−”Pa第5
図に示すように窒化アルミニウムは絶縁物であるにもか
かわらすHe”イオンビームの照射によって電子線の負
を荷の帯電が中和され、窒素のにα線の1次回折&!(
NKα(■))とアルミニウムのにα、4次回折線(A
fKα、(IV))が安定して検出できる。Electron beam acceleration voltage: 10kV Electron beam current: lXl0-”A spectroscopic crystal,
STE (stearate) ion beam acceleration voltage: tkv Helium (Ha) gas pressure: 3 Xl0-”Pa 5th
As shown in the figure, even though aluminum nitride is an insulator, the negative charge of the electron beam is neutralized by irradiation with the He'' ion beam, resulting in the first-order diffraction of the alpha rays of nitrogen.
NKα (■)) and α of aluminum, 4th order diffraction line (A
fKα, (IV)) can be stably detected.
これに対し、帯電防止のため試料表面に白金の薄膜を被
着させて分析した場合のX線スペクトルを第6図に示す
、NKα(1)と白金のMα、&Iの5次回折線(Pt
MαI(V))とが近接しており、分離して定量的な分
析を行うことは困難である。このように、帯電防止のた
め被着した金属が妨害する組合わせは、酸素と金、炭素
と銅、ホウ素と銀等多くの例があり、全く未知の試料を
1度の測定で行うのは困難な場合があるが、He”イオ
ンビーム照射による帯電防止方法では、そのような恐れ
は全くない。In contrast, Fig. 6 shows the X-ray spectrum obtained when a thin platinum film was coated on the sample surface to prevent static electricity.
MαI(V)) are in close proximity to each other, making it difficult to separate and perform quantitative analysis. In this way, there are many examples of combinations that are interfered with by metals deposited to prevent static electricity, such as oxygen and gold, carbon and copper, and boron and silver. Although this may be difficult, the antistatic method using He" ion beam irradiation eliminates such concerns.
He”イオンビームのかわりにH+イオンビームを用い
た場合も同様の結果かえられる。Similar results can be obtained when an H+ ion beam is used instead of the He'' ion beam.
He”およびH+イオンビームは質量数が少ないためA
r”イオンのようにスパッタ作用によって試料表面を変
形、変質してしま、う恐れも極めて少なく、特性X線の
発生も全く無いため、イオンビーム自身が分析を妨害す
ることは無い。He'' and H+ ion beams have a small mass number, so A
Unlike r'' ions, there is very little risk of deforming or altering the sample surface due to sputtering action, and since no characteristic X-rays are generated, the ion beam itself does not interfere with analysis.
第7図は、請求項3で定義された発明の実施例に係る走
査型電子顕微鏡を示す配置図である。電子銃71から絶
縁性試料76に電子線80をレンズ系72で絞って照射
し、それによって放出される二次電子81または反射電
子82をそれぞれ検出器73.74によって検出する。FIG. 7 is a layout diagram showing a scanning electron microscope according to an embodiment of the invention as defined in claim 3. An electron beam 80 is focused and irradiated by a lens system 72 from an electron gun 71 onto an insulating sample 76, and secondary electrons 81 or reflected electrons 82 emitted thereby are detected by detectors 73 and 74, respectively.
その際、He’イオンから成るイオンビーム83をイオ
ン銃75から試料に、電子線と同位置に照射する。7B
は圧力調整器、77はガスボンベ、79は排気装置であ
る。試料表面の帯電が防止され、従来観察が困難であっ
た絶縁性試料の微細構造を正しく観察することが可能に
なる。イオン源としてHe”″イオンの他にH″″″イ
オンいた場合も同様な効果が得られる。At this time, an ion beam 83 consisting of He' ions is irradiated from the ion gun 75 onto the sample at the same position as the electron beam. 7B
is a pressure regulator, 77 is a gas cylinder, and 79 is an exhaust device. Electrostatic charging on the sample surface is prevented, making it possible to accurately observe the fine structure of insulating samples, which has been difficult to observe in the past. A similar effect can be obtained when H'''' ions are used as an ion source in addition to He'''' ions.
例えば、厚みが1mの石英(Slot)を観察する際の
観察条件は以下の通りである。For example, the observation conditions when observing quartz (Slot) with a thickness of 1 m are as follows.
電子線加速電圧: 、15にν電子線電
流: I Xl0−’AHa’イオ
ンビーム加速電圧: 100VHa” イオン源エ
ミッシッン電流:5−AHe” イオンガス圧:
I Xl0−”Pa第14図に石英の結晶構
造の写真が示される。第14図(a)は従来の方法によ
る結晶構造の写真、第14l−)は請求項3で定義され
たこの発明の実施例に係る結晶構造の写真である。第1
4図(a)は像が歪んでいるが第14l−)は正しい像
が得られている。Electron beam acceleration voltage: , 15 to νElectron beam current: I
I Xl0-"Pa FIG. 14 shows a photograph of the crystal structure of quartz. FIG. 1 is a photograph of a crystal structure according to an example.
In Figure 4(a), the image is distorted, but in No. 14l-), a correct image is obtained.
別の一例として5rTiOsの観察条件は以下の通りで
ある。As another example, observation conditions for 5rTiOs are as follows.
電子線加速電圧: 15kV電子線電流
: I Xl0−’AHa”イオン
ビーム加速電圧j 150VHe”イオン源エミン
シッン電流=8−AHe’″イオンガス圧:
I Xl0−”Pa第8図は請求項4で定義され
た発明の実施例に係るオージェ電子分光装置を示す配置
図である。Electron beam acceleration voltage: 15kV Electron beam current: I
I Xl0-''Pa FIG. 8 is a layout diagram showing an Auger electron spectroscopy apparatus according to an embodiment of the invention defined in claim 4.
電子銃91から絶縁性試料95に電子線96をレンズ系
92で絞って試料に垂直に照射し、それによって放出さ
れるオージェ電子99を検出器93によって検出する、
その際γ線97をγ線源94から試料表面に照射する。An electron beam 96 is focused from an electron gun 91 onto an insulating sample 95 by a lens system 92 and irradiated perpendicularly to the sample, and Auger electrons 99 emitted thereby are detected by a detector 93.
At this time, gamma rays 97 are irradiated onto the sample surface from a gamma ray source 94.
100は排気装置である。100 is an exhaust device.
γ線は以下の線源を用いる。The following sources are used for gamma rays.
r&ll標準線源、 !41A鋤
線源の強さ: 3.7 XIO”BQ (ベクレル
)線源の試料表面の間の距M:10〜50 (u)第9
l−)は請求項4で定義された発明の実施例に係るオー
ジェ電子スペクトルを示す線図で、試料はサファイア
(A7.0.、 R面、ミラー研11)を用いた。第9
図1a)は該試料を用いた従来のオージェ電子スペクト
ルを示す線図である。第9図011)のスペクトルはγ
線を照射した場合で、チャージアップが防止され正常な
スペクトルが得られる。すなわち、スペクトルのエネル
ギ値は正しく、かつ強度も大きい、ここで、γ線源と試
料表面との距離は、得られたスペクトルを見ながら、例
えば酸素の強度が最大になる位置にハンドル98をまわ
して調整した。これに対し、第9図(司のスペクトルは
γ線を照射していないので、チャージアップし、正常な
スペクトルが得られない。r&ll standard source,! Strength of 41A plow source: 3.7 Distance M between sample surfaces of XIO”BQ (Becquerel) source: 10-50
l-) is a diagram showing the Auger electron spectrum according to the embodiment of the invention defined in claim 4, where the sample is sapphire.
(A7.0., R surface, Mirror Polish 11) was used. 9th
FIG. 1a) is a diagram showing a conventional Auger electron spectrum using the sample. The spectrum of Fig. 9011) is γ
When irradiated with radiation, charge-up is prevented and a normal spectrum can be obtained. That is, the energy value of the spectrum is correct and the intensity is large. Here, the distance between the gamma ray source and the sample surface is determined by turning the handle 98 to the position where the intensity of oxygen is maximum, for example, while looking at the obtained spectrum. Adjusted. On the other hand, since the spectrum shown in Figure 9 (Tsukasa) is not irradiated with gamma rays, it is charged up and a normal spectrum cannot be obtained.
γ線標準線源として341A−のほかに、%j Co。In addition to 341A- as a standard gamma ray source, %j Co.
+s sB、i、 t st(、−・Coを用いた場合
も、もちろん同様な効果が得られる。Of course, the same effect can be obtained when +s sB, i, t st(, -.Co is used.
露41^−の利点はγ線エネルギが26keV、 60
keVと低いため、■試料表面近傍でrllAがほぼ1
00%吸収され、その結果、二次電子も試料表置近傍で
発生するので表面から放出され易くなり、正電荷が蓄積
し、チャージアップの防止が他の線源にくらべ容易であ
る。■オージェ装置から外部へ漏洩しない、また、修理
等でγ線源を取り出した場合でも厚みが2〜3鶴の鉛容
器に収納すれば人体への影響がない、そのほかに■半減
期が470年と極めて長いため、常に安定した強度のγ
線が照射できる。放射線としてはγ線の他にα線を用い
て負帯電を防止することもできる。′4■^−は5.4
8MeVのα線を放出するので、負帯電防止に有効であ
る。The advantage of Dew 41^- is that the γ-ray energy is 26 keV, 60
Because of the low keV, ■ rllA is almost 1 near the sample surface.
As a result, secondary electrons are also generated near the surface of the sample, which makes them easier to emit from the surface, accumulating positive charges, and preventing charge-up is easier than with other radiation sources. ■There is no leakage from the Auger device to the outside, and even if the gamma ray source is taken out for repairs, it will not affect the human body if it is stored in a lead container with a thickness of 2 to 3 mm.In addition, ■Half-life is 470 years Because it is extremely long, the strength of γ is always stable.
Lines can be irradiated. In addition to gamma rays, alpha rays can also be used as radiation to prevent negative charging. '4■^- is 5.4
Since it emits 8 MeV alpha rays, it is effective in preventing negative charging.
第1O図は請求項5で定義された発明の実施例に係るオ
ージェ電子分光装置を示す配置図である。FIG. 1O is a layout diagram showing an Auger electron spectrometer according to an embodiment of the invention defined in claim 5.
電子銃101から絶縁性試料105に電子M107をレ
ンズ系102で絞って照射し、それによって放出される
オージェ電子10Bを検出器103によって検出する。Electrons M107 are focused and irradiated by a lens system 102 from an electron gun 101 onto an insulating sample 105, and Auger electrons 10B emitted thereby are detected by a detector 103.
106は排気装置である。その際試料傾斜機能を持つス
テージ104を電子線が鋭角に入射するよう傾斜し、二
次電子を放出させる。試料表面を正に帯電させたのちに
、試料を電子線に対し90度の方向に戻すことにより、
電子線による試料表面のチャージアップが防止され正し
いエネルギを持つオージェ電子を検出することができる
。106 is an exhaust device. At this time, the stage 104 having a sample tilting function is tilted so that the electron beam is incident at an acute angle, and secondary electrons are emitted. After positively charging the sample surface, by returning the sample to the direction of 90 degrees to the electron beam,
Charge-up of the sample surface due to the electron beam is prevented, and Auger electrons with the correct energy can be detected.
第11図1a)は、石英板(Sin、)試料につき請求
項5で定義された発明の実施例に係るオージェ電子スペ
クトルを示す線図、第11v4(blは、石英板試料を
90度傾斜した際の正に帯電した状態でのオージェ電子
スペクトルを示す線図である。第11図(alのスペク
トルは、二次電子放出による正の電荷と電子線の負の電
荷とが中和し、チャージアップが防止され正常なスペク
トルとなっていて、エネルギ値も正しい、これに対し第
11図(blのスペクトルは二次電子放出により試料表
面が正に帯電しているため、低エネルギ側に移行してい
る。Fig. 11 1a) is a diagram showing the Auger electron spectrum according to the embodiment of the invention defined in claim 5 for a quartz plate (Sin) sample; Fig. 11 is a diagram showing the Auger electron spectrum in a positively charged state. The spectrum in Fig. 11 (bl) is shifted to the lower energy side because the sample surface is positively charged due to secondary electron emission. ing.
第12図は請求項6で定義された発明の実施例に係る試
料を示す断面図で、試料表面に例えば粒度1−以下の炭
化ケイ素からなる研lI割を約10砂吹きつけて、表面
にIJIIlの凹凸を形成させる。第10図のオージェ
電子分光装置において試料105に替えて試料110の
凹凸面に電子線を照射すると、二次電子の放出効果が高
まり、チャージ、アップが生じにくくなり、正しいエネ
ルギ分布を持つオージェ電子を検出することが可能とな
る。凹凸の形成は分析部分のみで足りる。このようにし
て得られた試料のオージェ電子スペクトルを第13図に
示す。FIG. 12 is a cross-sectional view showing a sample according to an embodiment of the invention defined in claim 6, in which about 10 particles of sand made of silicon carbide with a particle size of 1- or less are sprayed onto the surface of the sample. IJIIl unevenness is formed. In the Auger electron spectrometer shown in Fig. 10, when the uneven surface of the sample 110 is irradiated with an electron beam instead of the sample 105, the emitting effect of secondary electrons is enhanced, charge and up are less likely to occur, and Auger electrons with the correct energy distribution are produced. It becomes possible to detect. It is sufficient to form the unevenness only in the analysis part. FIG. 13 shows the Auger electron spectrum of the sample thus obtained.
第13図は、チタン酸ストロンチウム(SrTiOs)
試料のオージェ電子スペクトルを示し、第13図(昌)
は表面をあらしていない従来の試料で、チャージアップ
している状態のオージェ電子スペクトルを示す線図であ
る。試料上に負電荷が蓄積されているため、正しいスペ
クトルが得られない、第13図−)は請求項6で定義さ
れた発明の実施例に係るオージェ電子スペクトルを示す
線図である。チャージアップが防止されており、正常な
スペクトル(酸素のオージェピーク位置512eV)が
得られている。Figure 13 shows strontium titanate (SrTiOs)
Fig. 13 shows the Auger electron spectrum of the sample.
is a diagram showing the Auger electron spectrum of a conventional sample whose surface is not roughened and which is in a charged-up state. Due to the accumulation of negative charges on the sample, a correct spectrum cannot be obtained. FIG. 13-) is a diagram showing the Auger electron spectrum according to the embodiment of the invention defined in claim 6. Charge-up is prevented, and a normal spectrum (Auger peak position of oxygen is 512 eV) is obtained.
第15図は、請求項7で定義された発明の実施例に係る
イオンビーム加工装置を示す配置図である。FIG. 15 is a layout diagram showing an ion beam processing apparatus according to an embodiment of the invention defined in claim 7.
加工用イオンビーム159により、絶縁性試料155を
微細加工する。電子銃152から絶縁性試料155に細
く絞った電子線160を照射し、その際放出される二次
電子162を二次電子検出器153によって置に照射す
る。この方法によって試料表面の帯電が防止され、従来
、観察が困難であった絶縁性試料の微細形状を正しく観
察することが可能になる。The insulating sample 155 is micro-processed using the processing ion beam 159 . A finely focused electron beam 160 is irradiated onto an insulating sample 155 from an electron gun 152, and the secondary electrons 162 emitted at this time are irradiated by a secondary electron detector 153. This method prevents the surface of the sample from being electrically charged, making it possible to accurately observe the fine shape of an insulating sample, which has been difficult to observe in the past.
イオン源としてHe’″イオンの他にH゛イオン用いた
場合も同様な効果が得られる。A similar effect can be obtained when H'' ions are used as an ion source in addition to He''' ions.
例えば厚さl+wの石英(SiOx)を観察する際の観
察条件は以下の通りである。なお、微細加工している加
工用イオンビームの影響は比較的小さく、実質的に無視
できる。For example, the observation conditions when observing quartz (SiOx) having a thickness of l+w are as follows. Note that the influence of the ion beam for micromachining is relatively small and can be substantially ignored.
電子ビーム加速電圧: 15kV電子ビーム
電流: I Xl0−’AHe”イオン
ビーム加速電圧: 100VHe”″イオン源エミ
ンシッン電流=5−AHe”イオンガス圧:
I Xl0−”Pa〔発明の効果〕
この発明によれば、
1)試料に電子線を照射し、試料から放出されるオージ
ェ電子の運動エネルギを解析して試料に含まれる元素の
分析を行うビームアナリシス方法において、絶縁性試料
にHe”イオンまたはH°イオンのイオンビームを電子
線と同時に照射し、2)試料に電子線を照射し、試料か
ら放出される特性X線のエネルギを解析して試料に含ま
れる元素の分析を行うビームアナリシス方法において、
絶縁性試料にHe’″イオンまたはH0イオンのイオン
ビームを電子線と同時に照射し、
3)試料に電子線を照射し、試料から放出される二次電
子または反射電子を検出増幅して試料の微細構造の観察
を行うビームアナリシス方法において、絶縁性試料にH
e”イオンまたはH3イオンのイオンビームを電子線と
同時に照射し、
4)試料に電子線を照射し、試料がら放出されるオージ
ェ電子の運動エネルギを解析して試料に含まれる元素の
分析を行うビームアナリシス方法において、絶縁性試料
にγ線を電子線と同時に照射し、5)試料に電子線を照
射し、試料から放出されるオージェ電子の運動エネルギ
を解析して試料に含まれる元素の分析を行うビームアナ
リシス方法において、絶縁性試料に電子線を鋭角に入射
し、次いで絶縁性試料に電子線を垂直に入射して元素分
析を行い、
6)試料に電子線を照射し、試料から放出されるオージ
ェ電子の運動エネルギを解析して試料に含まれる元素の
分析を行うビームアナリシス方法において、表面に凹凸
を設けた絶縁性試料に電子線を照射し、または
7)絶縁性試料に加工用イオンビームを照射して、微細
加工を行い、その際電子線を走査して加工形状の観察を
行うイオンビーム加工方法において、絶縁性試料に線H
e”イオンまたはH0イオンのイオンビームを電子線と
同時に照射するので、He”イオンまたはH4イオンに
より絶縁試料の最外表面はスパッタを受けないで帯電が
中和され、その結果最外表面の元素分析や表面観察を正
確に行うことが可能となる。また正確な表面観察にもと
づいてイオンビーム加工の精度を上げることが可能とな
る* He”イオンやH0イオンはオージェ電子や特性
X線を生成しないことも元素分析の正確さを高める*
He”イオンやH+イオンにより試料表面の汚染が除去
され、常に清浄な試料表面を観察することもできる。ま
たTwAの同時照射により、また電子線を試料面に鋭角
に入射してその後垂直に入射することにより、あるいは
粗面に電子線を照射して負の帯電をなくし、元素分析を
正確に行うことが可能となる。γ線の照射は二次電子像
をより鮮明にする。Electron beam acceleration voltage: 15kV Electron beam current: I
I In the analysis method, an ion beam of He'' ions or H° ions is irradiated onto an insulating sample at the same time as an electron beam, and 2) the sample is irradiated with an electron beam and the energy of the characteristic X-rays emitted from the sample is analyzed. In the beam analysis method for analyzing elements contained in a sample,
3) Irradiate an ion beam of He''' ions or H0 ions onto an insulating sample at the same time as an electron beam; 3) Irradiate the sample with an electron beam, detect and amplify secondary electrons or backscattered electrons emitted from the sample, and In the beam analysis method for observing microstructures, H is applied to an insulating sample.
4) Irradiate the sample with an ion beam of e" ions or H3 ions at the same time as an electron beam, and analyze the kinetic energy of Auger electrons emitted from the sample to analyze the elements contained in the sample. In the beam analysis method, an insulating sample is irradiated with gamma rays at the same time as an electron beam, and 5) the sample is irradiated with an electron beam and the kinetic energy of Auger electrons emitted from the sample is analyzed to analyze the elements contained in the sample. In the beam analysis method, an electron beam is incident on an insulating sample at an acute angle, and then an electron beam is incident on the insulating sample perpendicularly to perform elemental analysis. In the beam analysis method, which analyzes the kinetic energy of Auger electrons generated in the sample to analyze the elements contained in the sample, an insulating sample with an uneven surface is irradiated with an electron beam, or 7) an insulating sample for processing. In the ion beam processing method, which performs fine processing by irradiating an ion beam and observing the processed shape by scanning an electron beam, a beam H is applied to an insulating sample.
Since the ion beam of e" ions or H0 ions is irradiated with the electron beam at the same time, the outermost surface of the insulating sample is neutralized by the He" ions or H4 ions without being sputtered, and as a result, the elements on the outermost surface are It becomes possible to perform analysis and surface observation accurately. In addition, it is possible to improve the precision of ion beam processing based on accurate surface observation.* He" ions and H0 ions do not generate Auger electrons or characteristic X-rays, which also increases the accuracy of elemental analysis.*
Contamination on the sample surface is removed by He'' ions and H+ ions, making it possible to always observe a clean sample surface.Also, simultaneous irradiation with TwA allows the electron beam to be incident on the sample surface at an acute angle and then incident vertically. By doing so, or by irradiating the rough surface with an electron beam to eliminate negative charge, it becomes possible to perform elemental analysis accurately. Irradiation with γ-rays makes the secondary electron image clearer.
第1図は請求項1で定義された発明の実施例に係るオー
ジェ電子分光装置を示す配置図、第2図はMgO試料に
つき請求項1で定義された発明の実施例に係るオージェ
電子スペクトルを示す線図、第3図は?1gO試料の従
来のオージェ電子スベクトルを示す線図、第4図は請求
項2で定義された発明の実施例に係るX線マイクロアナ
ライザを示す配置図、第5図は窒化アルミニウムにつき
請求項2で定義された発明の実施例に係るX線スペクト
ルを示す線図、第6図は白金の薄膜を被着させたA7N
試料の従来のX線スペクトルを示す線図、第7図は請求
項3で定義された発明の実施例に係る走査型電子顕微鏡
を示す配置図、第8図は請求項4で定義された発明の実
施例に係るオージェ電子分光装置を示す配置図、第9図
はサファイアのオージェ電子スペクトルを示し、第9図
talは従来のオージェ電子スペクトルを示す線図、第
9図(blは請求項4で定義された発明の実施例に係る
オージェ電子スペクトルを示す線図、第10図は請求項
5で定義された発明の実施例に係るオージェ電子分光装
置を示す配置図、第11図は石英板試料のオージェ電子
スペクトルを示し、第11図(alは請求項5で定義さ
れた発明の実施例に係るオージェ電子スペクトルを示す
線図、第11図世)は従来のオージェ電子スペクトルを
示す線図、第12図は請求項6で定義された発明の実施
例に係る試料を示す断面図、第13図は5rTiOzの
オージェ電子スペクトルを示し、第13図(11)は従
来のオージェ電子スペクトルを示す線図、第13図(b
lは請求項6で定義された発明の実施例に係るオージェ
電子スペクトルを示す線図、第14図は石英の結晶構造
の写真で、第14図(711は従来の方法による結晶構
造の写真、第14図世)は請求項3で定義された発明の
実施例に係る結晶構造の写真、第15図は請求項7で定
義された発明の実施例に係るイオンビーム加工装置を示
す配置図である。
11.52.Bo、107 :電子線、31,99.1
087オージエ電子、5,54.76.95,105.
110 :絶縁性試料、41,62゜83:イオンビー
ム、97:γ線、55:特性X線、81:二次電子、8
2:反射電子、159:加工用イオンビーム、160:
電子線、161:イオンビーム。
第2図
第1図
エネルキ°で■)
第3図
第5図
第6図
第7図
第10図
1ネル’(”(eV)
第11図
電9東
第12図
工オルヘ゛’(eV)
第13図
第15図FIG. 1 is a layout diagram showing an Auger electron spectrometer according to an embodiment of the invention defined in claim 1, and FIG. 2 shows an Auger electron spectrum of an MgO sample according to an embodiment of the invention defined in claim 1. What is the line diagram shown in Figure 3? FIG. 4 is a diagram showing the conventional Auger electron svector of a 1gO sample, FIG. 4 is a layout diagram showing an X-ray microanalyzer according to an embodiment of the invention defined in claim 2, and FIG. A diagram showing the X-ray spectrum according to the embodiment of the invention defined in FIG.
A diagram showing a conventional X-ray spectrum of a sample, FIG. 7 is a layout diagram showing a scanning electron microscope according to an embodiment of the invention defined in claim 3, and FIG. 8 is a diagram showing the invention defined in claim 4. FIG. 9 shows the Auger electron spectrum of sapphire, FIG. 9 tal is a diagram showing the conventional Auger electron spectrum, and FIG. 10 is a diagram showing the Auger electron spectrometer according to the embodiment of the invention defined in claim 5, FIG. 11 is a diagram showing the arrangement of the Auger electron spectrometer according to the embodiment of the invention defined in claim 5, and FIG. The Auger electron spectrum of the sample is shown, and FIG. 11 (al is a diagram showing the Auger electron spectrum according to the embodiment of the invention defined in claim 5, and FIG. 11) is a diagram showing the conventional Auger electron spectrum. , FIG. 12 is a cross-sectional view showing a sample according to an embodiment of the invention defined in claim 6, FIG. 13 shows an Auger electron spectrum of 5rTiOz, and FIG. 13 (11) shows a conventional Auger electron spectrum. Diagram, Figure 13 (b
l is a diagram showing the Auger electron spectrum according to the embodiment of the invention defined in claim 6, FIG. 14 is a photograph of the crystal structure of quartz, and FIG. Figure 14) is a photograph of the crystal structure according to the embodiment of the invention defined in claim 3, and Figure 15 is a layout diagram showing the ion beam processing apparatus according to the embodiment of the invention defined in claim 7. be. 11.52. Bo, 107: Electron beam, 31,99.1
087 Augier Electronics, 5,54.76.95,105.
110: Insulating sample, 41, 62° 83: Ion beam, 97: γ-ray, 55: Characteristic X-ray, 81: Secondary electron, 8
2: Backscattered electron, 159: Ion beam for processing, 160:
Electron beam, 161: Ion beam. Fig. 2 Fig. 1 Energy degree ■) Fig. 3 Fig. 5 Fig. 6 Fig. 7 Fig. 10 Fig. 1 Channel'("(eV) Fig. 11 Electric 9 east Figure 15
Claims (1)
エ電子の運動エネルギを解析して試料に含まれる元素の
分析を行うビームアナリシス方法において、絶縁性試料
にHe^+イオンまたはH^+イオンのイオンビームを
電子線と同時に照射することを特徴とするビームアナリ
シス方法。 2)試料に電子線を照射し、試料から放出される特性X
線のエネルギを解析して試料に含まれる元素の分析を行
うビームアナリシス方法において、絶縁性試料にHe^
+イオンまたはH^+イオンのイオンビームを電子線と
同時に照射することを特徴とするビームアナリシス方法
。 3)試料に電子線を照射し、試料から放出される二次電
子または反射電子を検出増幅して試料の微細構造の観察
を行うビームアナリシス方法において、絶縁性試料にH
e^+イオンまたはH^+イオンのイオンビームを電子
線と同時に照射することを特徴とするビームアナリシス
方法。 4)試料に電子線を照射し、試料から放出されるオージ
エ電子の運動エネルギを解析して試料に含まれる元素の
分析を行うビームアナリシス方法において、絶縁性試料
にγ線を電子線と同時に照射することを特徴とするビー
ムアナリシス方法。 5)試料に電子線を照射し、試料から放出されるオージ
エ電子の運動エネルギを解析して試料に含まれる元素の
分析を行うビームアナリシス方法において、絶縁性試料
に電子線を鋭角に入射し、次いで絶縁性試料に電子線を
垂直に入射して元素分析を行うことを特徴とするビーム
アナリシス方法。 6)試料に電子線を照射し、試料から放出されるオージ
エ電子の運動エネルギを解析して試料に含まれる元素の
分析を行うビームアナリシス方法において、表面に凹凸
を設けた絶縁性試料に電子線を照射することを特徴とす
るビームアナリシス方法。 7)絶縁性試料に加工用イオンビームを照射して、微細
加工を行い、その際電子線を走査して加工形状の観察を
行うイオンビーム加工方法において、絶縁性試料にHe
^+イオンまたはH^+イオンのイオンビームを電子線
と同時に照射することを特徴とするイオンビーム加工方
法。[Claims] 1) In a beam analysis method in which elements contained in the sample are analyzed by irradiating the sample with an electron beam and analyzing the kinetic energy of Auger electrons emitted from the sample, He^ is applied to an insulating sample. A beam analysis method characterized by irradiating an ion beam of + ions or H^+ ions simultaneously with an electron beam. 2) Characteristics X emitted from the sample by irradiating the sample with an electron beam
In the beam analysis method, which analyzes the energy of a ray to analyze the elements contained in a sample, He^ is applied to an insulating sample.
A beam analysis method characterized by irradiating an ion beam of + ions or H^+ ions simultaneously with an electron beam. 3) In the beam analysis method, in which the sample is irradiated with an electron beam and the secondary electrons or reflected electrons emitted from the sample are detected and amplified to observe the fine structure of the sample, H
A beam analysis method characterized by irradiating an ion beam of e^+ ions or H^+ ions simultaneously with an electron beam. 4) In the beam analysis method, which analyzes the elements contained in the sample by irradiating the sample with an electron beam and analyzing the kinetic energy of Auger electrons emitted from the sample, γ-rays are irradiated onto an insulating sample at the same time as the electron beam. A beam analysis method characterized by: 5) In the beam analysis method, in which the elements contained in the sample are analyzed by irradiating the sample with an electron beam and analyzing the kinetic energy of Auger electrons emitted from the sample, the electron beam is incident on the insulating sample at an acute angle, A beam analysis method is characterized in that an electron beam is then perpendicularly incident on an insulating sample to perform elemental analysis. 6) In the beam analysis method, in which the elements contained in the sample are analyzed by irradiating the sample with an electron beam and analyzing the kinetic energy of Auger electrons emitted from the sample, the electron beam is applied to an insulating sample with an uneven surface. A beam analysis method characterized by irradiating. 7) In the ion beam processing method in which an insulating sample is irradiated with a processing ion beam to perform microfabrication and the processed shape is observed by scanning the electron beam, the insulating sample is exposed to He
An ion beam processing method characterized by irradiating an ion beam of ^+ ions or H^+ ions simultaneously with an electron beam.
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