(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線照射時に生じるオージェ電子の分光により分析をするオージェ電子分光分析方法において、試料表面の微小凸部を、分析を目的とする以外の金属でコーティングした後、分析部位上の該金属を除去し、分析部位を表出させることを特徴とするオージェ電子分光分析方法。
【請求項２】
試料の分析部位およびその周辺に存在しない金属を用いて試料表面をコーティングすることを特徴とする請求項１記載のオージェ電子分光分析方法。
【請求項３】
試料表面をコーティングする厚さが５ｎｍ以上であり、かつ分析部位である微小凸部の高さ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のオージェ電子分光分析方法。
【請求項４】
試料表面をコーティングする金属として、重金属を用いることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のオージェ電子分光分析方法。
【請求項５】
分析部位上のコーティング金属を、集束イオンビーム装置で除去することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のオージェ電子分光分析方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オージェ電子分光分析方法、特にその試料の作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オージェ電子分光分析方法は、試料に電子線を照射して試料の内殻電子を励起させ、放出されるオージェ電子を検出し、エネルギー分光をする方法である。
図４は、標準的なオージェ電子分光分析装置の構成図である。電子銃１から発生した電子をレンズ系２で細く絞った電子線９を、試料室１３内の試料ホルダー１１上に置かれた試料５に照射し、発生したオージェ電子１０を検出器３で検出する。試料室１３は、排気装置８で真空に引かれている。図の左側のアルゴンボンベ６は、圧力調整器７を介して取り出したアルゴンをイオン銃４でイオン化し、試料５に照射して、試料５の表面を削る場合などのためである。
【０００３】
オージェ電子分光法は、オージェ電子の脱出可能深さが数ｎｍと非常に浅いため、他の表面分析手法と比較して、極く表面の含有元素の情報が得られる、また電子線を絞ることにより微小領域の表面分析が可能である、等の特長を持っている。近年では、電子線を極めて細く収束させることができる熱陰極電界放射電子銃が採用され、直径が数１０ｎｍ以下の電子線が得られるようになり、より微小な領域の分析への応用が図られている。
【０００４】
ところで、試料に照射された電子（以下、入射電子と称する）は、エネルギーが高いため表面近くではほとんど広がらないが、試料内部で背面散乱されたりして、新たに励起された電子は、数１０ｎｍ以上の空間分布を持つ。
図５（ａ）は、平面試料の場合のオージェ電子分光における電子散乱とオージェ電子発生領域を示す説明図である。通常、散乱の中心は表面から数１０ｎｍの深さにあるが、オージェ電子の持つエネルギーが微弱なため、表面から数ｎｍより深い位置で発生した電子は試料外に脱出できないことから、分析への影響は小さい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、分析部位が、直径が数μｍ以下の粒子や突起等の微小凸部の場合、入射電子や二次電子は分析部である凸部の壁面から脱出し凸部周囲の基板表面にまで達することがある。
図５（ｂ）は、微粒子試料の場合のオージェ電子分光における電子散乱とオージェ電子発生領域を示す説明図である。
【０００６】
凸部周囲の基板表面に達した電子は、周囲の基板からオージェ電子を発生させ、得られるスペクトルには、目的の凸部の情報だけでなく凸部周囲表面の情報も含まれてしまうことがある。
例えば、シリコン（以下Ｓｉと記す）基板上の直径５０ｎｍ、１００ｎｍ、および１μｍのアルミナ（以下Ａｌ２  Ｏ３  と記す）粒子について、オージェ分光スペクトルを測定したスペクトルを図６に示す。
【０００７】
図６は入射電子のプローブエネルギーが１０ｋｅＶ、プローブ電流１０ｎＡ、入射角４５°のオージェ電子分光法で分析した結果である。図中、エが直径５０ｎｍ、オが１００ｎｍ、カが１μｍの粒子のスペクトルである。
これらのスペクトルにおいては、全ての粒子で、粒子の元素アルミニウム（Ａｌ）、酸素（Ｏ）に加えて、下地であるシリコン（Ｓｉ）が検出されている。
【０００８】
上記の場合のように、凸部の情報と周囲表面の情報が重ならないことが明白な場合は、情報を分離することで対処可能であるが、分析対象の微小凸部分に周囲表面と同じ元素が含有される可能性がある場合は判別が困難であった。
このような周辺からの誤った情報の混入対策として、励起電子の広がりが入射電子のエネルギーに依存することから、微小凸部の分析においては、入射電子のエネルギーを下げる方法が行われる。また、電子の入射角度を垂直に近づけ、凸部側面から脱出する励起電子を抑える方法もおこなわれている。
【０００９】
図７は入射電子のプローブエネルギーが３ｋｅＶ、プローブ電流１０ｎＡ、入射角４５°のオージェ電子分光法で分析したスペクトルである。図中、キが直径５０ｎｍ、クが１００ｎｍ、ケが１μｍの粒子のスペクトルである。１μｍ粒子からはＡｌ、Ｏのみが検出され、Ｓｉは検出されなかったが、５０ｎｍ、１００ｎｍの粒子からは、Ａｌ、Ｏに加えてＳｉも検出された。また、図６と比較してピーク強度が低下していることがわかる。
【００１０】
このように、入射エネルギーを下げる方法では、オージェ電子のピークの強度が低下しノイズとの区別がつきにくくなり検出感度が低下する。それだけでなく、電子線は入射エネルギーが高い方がより細く絞れるため、入射エネルギーを下げると照射範囲が広がってしまい、分析範囲を超えてしまう等の問題があった。図８は入射電子のプローブエネルギーを１０ｋｅＶ、プローブ電流１０ｎＡで、入射角を９０°としたオージェ電子分光法で分析したスペクトルである。図中、コが直径５０ｎｍ、サが１００ｎｍ、シが１μｍの粒子のスペクトルである。図７のプローブエネルギーを３ｋｅＶに下げた場合と同様に、１μｍ粒子からはＡｌ、Ｏのみが検出され、Ｓｉは検出されなかったが、５０ｎｍ、１００ｎｍの粒子からは、Ａｌ、Ｏに加えてＳｉも検出された。また、図６と比較してピーク強度が低下していることがわかる。
【００１１】
このように、入射角度を垂直に近づける方法では、励起電子と共にオージェ電子の脱出も減少するので検出感度が低下する。それだけでなく、励起電子の脱出を完全に抑制することは困難で、特に分析対象の微小凸部分に周囲表面と同じ元素が含有される可能性がある場合は判別が困難であるという問題があった。
以上の問題に鑑み本発明の目的は、特に微小凸部分の分析において、分析対象以外の部分の影響をなくし、正確な分析のできる分析方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため本発明は、電子線照射時に生じるオージェ電子の分光により分析をするオージェ電子分光分析方法において、試料表面の微小凸部を、分析を目的とする以外の金属でコーティングした後、分析部位上の該金属を除去し、分析部位を表出させ、分析をおこなうものとする。
【００１３】
そのようにすれば、分析部位である微小凸部の周囲表面は既知の金属でコーティングされているので、入射電子や二次電子の散乱によって発生する周囲表面からのオージェ電子は、コーティングに用いた既知の金属のものだけであり容易に判別できる。従って、目的の微小凸部の組成を容易に正確に得ることが出来る。特に、試料の分析部位およびその周辺に存在しない金属を用いて試料表面をコーティングすれば、分析結果に余分な元素が混入することがなく、正確な値が得られる。
【００１４】
試料表面をコーティングする金属は、厚さが５ｎｍ以上であり、かつ分析部位である微小凸部の高さ以下であるものとする。
後記の実験結果に示すように、５ｎｍより薄いとマスキングの効果が不十分で、下地の影響がでることがある。また分析部位である微小凸部の高さより高いと、金属コーテイングの除去が困難になる。
【００１５】
試料表面をコーティングする金属としては、重金属を用いるのがよい。
後記の実験結果に示すように、軽金属はマスキング効果が小さく、重金属はマスキング効果が大きいためである。
分析部位上のコーティング金属の除去方法としては、集束イオンビーム装置で除去するのがよい。
【００１６】
集束イオンビーム装置では、イオンビームを細く絞ることができ、微小部の加工に適している。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例に基づき説明する。
［実施例１］
図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の分析方法に用いる試料の作製方法の説明図である。
【００１８】
直径約５０ｎｍ、１００ｎｍおよび１μｍのＡｌ２  Ｏ３  粒子３１を付着させたＳｉ基板３２を試料とした。［図１（ａ）］
試料の表面に、イオンコーターで、厚さ約１０ｎｍの白金（Ｐｔ）コーティング３３を被着する［同図（ｂ）］。Ｐｔのコーティング法としては、蒸着法、塗布等、試料表面を損なうことなくＰｔをコーティングできればよく、イオンコーターにこだわるものではない。
【００１９】
次に、集束イオンビーム装置を用いて基板３２上のＡｌ２  Ｏ３  粒子３１の上部にイオンビーム３４を照射して削り、切断面３１ａを露出させた［同図（ｃ）］。イオンビーム３４の照射角を浅くして、図のようにＡｌ２  Ｏ３  粒子３１の上部をほぼ基板３２の面と平行になるように削った。
図２は集束イオンビーム装置の構成図である。集束イオンビーム装置は、大きくは、試料室２４、イオン銃２３および二次電子検出器１４からなり、イオン銃２３からのイオンビーム２０を細く絞って、試料ホルダ２２上の試料１６に照射して加工する装置である。試料室２４は排気装置１９で真空に引かれている。イオンビーム２０としては、金属ガリウムを入れたイオン銃２３で発生させたガリウムイオンを使用した。この装置では、イオンビーム２０を照射した際に発生する二次電子を二次電子検出器１４で検出し、数万倍の二次電子像としてモニター１５で観察しつつ、試料１６を加工することが可能であり、微小部の加工も精密におこなえる。
【００２０】
このようにして作製し、Ａｌ２  Ｏ３  粒子３１の切断面３１ａを露出させた試料について、オージェ電子分光分析をおこなった。
図３は入射電子のプローブエネルギー１０ｋｅＶ、プローブ電流１０ｎＡ、入射角４５°のオージェ電子分光法で分析した分光スペクトルである。図中、アが直径５０ｎｍ、イが１００ｎｍ、ウが１μｍの粒子のスペクトルである。
【００２１】
これらのスペクトルにおいては、全ての粒子で、Ａｌ２  Ｏ３  粒子３１の元素であるＡｌ、ＯおよびＰｔコーティング３３に使用したＰｔが検出されているが、基板３２のＳｉは検出されていない。
すなわち、本発明の分析方法が、分析対象部分以外の影響をなくし、正確な分析のできる分析方法であることが確認された。
［実施例２］
Ａｌ２  Ｏ３  粒子上のＰｔコーティングの厚さを１、３、５、３０、５０、７０ｎｍと変えて、実施例１と同様の方法で試料を作製し、入射電子のプローブエネルギー１０ｋｅＶ、プローブ電流１０ｎＡ、入射角４５°でオージェ電子分光法で分析した。
【００２２】
その結果、Ｐｔコーティングの厚さを１、３ｎｍとした試料では、Ａｌ、Ｏ、Ｐｔに加えて、Ｓｉが検出された。他の試料では、Ａｌ、Ｏ、Ｐｔが検出され、Ｓｉは検出されなかった。
また、Ｐｔの厚さを７０ｎｍとした試料では、直径５０ｎｍの粒子の場合、露出させるＡｌ２  Ｏ３  粒子３１表面の高さが、Ｐｔコーティングされた周囲の高さよりも低くなるため、集束イオンビーム装置による加工が困難であり、Ａｌ２  Ｏ３  粒子上のＰｔコーティングだけをうまく削れない場合があった。Ｐｔコーティングの厚さを５０ｎｍとした試料では問題とならなかった。
【００２３】
以上の結果から、試料にコーティングする金属の厚さは５ｎｍ以上であり、かつ分析部位である微小凸部の高さ以下であることが望ましいことになる。
［実施例３］
試料にコーティングする金属として、Ｐｔに代えて、重金属の代表として金と銅と、軽金属の代表としてマグネシウムとストロンチウムを用いてコーティングし、実施例２と同様の分析をおこなった。その結果、重金属を用いた場合はＰｔを用いた場合とほぼ同様の結果が得られた。それに対して、軽金属を用いた場合はコーティング厚さ３０ｎｍ以下では、Ｓｉが検出された。コーティングを厚くすると、実施例２で述べたように微小な凸部では、分析部だけのコーテイングを除去するのが困難になるので、微小な凸部の分析に用いるコーティング金属としては重金属が望ましい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、オージェ電子分光分析方法において、試料表面の微小凸部を、分析を目的とする以外の金属でコーティングした後、収束イオンビーム装置等により分析部位上の該金属を除去し、分析部位を表出させることにより、微小凸部の分析が、従来のように周囲に存在する物質中の元素の影響を受けることなく、正確に、しかも容易に行うことが出来るようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は本発明の分析方法のための試料作製方法の説明図
【図２】集束イオンビーム装置の構成図
【図３】本発明の方法によるオージェ電子分光スペクトル
【図４】オージェ電子分光装置の構成図。
【図５】（ａ）は平面試料の場合のオージェ電子分光における電子散乱とオージェ発生領域の説明図、（ｂ）は微粒子試料の場合の説明図
【図６】従来法によるオージェ電子分光スペクトル
【図７】加速電圧を３ｋｅＶとしたオージェ電子分光スペクトル
【図８】入射角を９０°としたオージェ電子分光スペクトル
【符号の説明】
１            電子銃
２            レンズ系
３            検出器
４            イオン銃
５            試料
６            アルゴンボンベ
７            圧力調整器
８            排気装置
９            電子線
１０            オージェ電子
１１            試料ホルダ
１２            イオンビーム
１３            試料室
１４            二次電子検出器
１５            モニター
１６            試料
１９            排気装置
２０            イオンビーム
２１            二次電子
２２            試料ホルダ
２３            イオン銃
２４            試料室
３１            Ａｌ２  Ｏ３  粒子
３１ａ          Ａｌ２  Ｏ３  粒子の切断面
３２            Ｓｉ基板
３３            Ｐｔコーティング
３４            イオンビーム
【図１】
0003591231.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003591231.tif 000004
【図４】
0003591231.tif 000005
【図５】
0003591231.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003591231.tif 000008
【図８】
0003591231.tif 000009