数据解析装置、数据解析方法、程序以及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术的数据解析装置具有：输入部，其从测定光电子信号的光电子能谱装置接受光电子信号的测定值，光电子信号是利用光电子能谱从试样产生的；以及解析部，其使用将试样模型化为由多个层构成的层叠体时的光电子信号的理论值，通过将光电子信号的理论值与光电子信号的测定值之间的偏差平方和最小化来解析试样的深度分布，解析部在偏差平方和的最小化中，以满足试样的化学物质的相对浓度在层叠体的多个层之间平滑地变化的最大平滑条件的方式计算相对浓度。计算相对浓度。计算相对浓度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】数据解析装置、数据解析方法、程序以及存储介质


[0001]本专利技术涉及数据解析装置、数据解析方法、程序以及存储介质。

技术介绍

[0002]在以高电子迁移率晶体管(HEMT)为代表的半导体器件中，在半导体衬底最表面附近的几nm～几十nm左右的厚度区域中的材料的状态对器件的特性有很大影响。因此，在半导体器件的特性改善或故障解析中，试样表面附近的深度分布的评价是重要的。
[0003]例如，在基于扫描透射电子显微镜(STEM)能量色散型X射线分析(EDX)的分析中，能够以原子层级别的分辨率来评价试样表面的元素分布。但是，在这些分析中，无法评价试样表面附近的化学键状态。而且，由于在分析之前需要使试样薄片化，因此试样的预处理复杂。
[0004]在通过X射线光电子能谱(XPS)进行评价的情况下，不需要复杂的预处理就能够评价试样的构成元素和该构成元素的化学键状态。通过XPS能够评价的信息深度虽然也取决于测定条件，但是典型地为距表面几nm左右。在对更深的区域进行评价的情况下，通过离子溅射对试样表面进行蚀刻。根据反复交替地进行离子溅射和测定而得到的光谱信息，能够得到与元素的组成或化学键状态相关的深度方向分布。但是，由于试样的表面可能因溅射而受到损伤，因此有可能无法进行准确的评价。
[0005]因此，需要用于不改变试样的状态就可以对试样的深度方向的分布进行评价的方法。例如，提出了对由不进行溅射而获取的角分辨XPS(ARXPS)得到的数据应用最大熵法(Maximum Entropy Method、MEM)的解析方法。非专利文献1("Application of Maximum Entropy Method to Semiconductor Engineering",Yoshiki Yonamoto,Entropy 2013,15,1663
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1689；doi:10.3390/e15051663)提供了MEM的理论性说明和实际对XPS数据的应用例。非专利文献2("In
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depthdistribution of elements and chemical bonds in the surface region of calcium
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dopeddiamond
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like carbon films",J.Zemek,J.Houdkova,P.Jiricek,M.Jelinek,K.Jurek,T.Kocourek,and M.Ledinsky,Applied Surface Science 539 148250(2021))公开了通过对掺杂有钙的类金刚石碳(DLC)薄膜的XPS数据应用MEM，评价深度方向的分布。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]非专利文献1:"Application of Maximum Entropy Method to SemiconductorEngineering",Yoshiki Yonamoto,Entropy 2013,15,1663
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1689；doi:10.3390/e15051663；
[0009]非专利文献2:"In
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depth distribution of elements and chemical bonds in thesurface region of calcium
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doped diamond
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like carbon films",J.Zemek,J.Houdkova,P.Jiricek,M.Jelinek,K.Jurek,T.Kocourek,and M.Ledinsky,AppliedSurface Science 539 148250(2021)。

技术实现思路

[0010]本专利技术的数据解析装置，基于通过探测手段的射入而从试样产生的响应信号，对试样的深度分布进行解析，其具有：输入部，其从测定响应信号的测定装置接受响应信号的测定值；以及解析部，其使用将试样模型化为由多个层构成的层叠体时的响应信号的理论值，通过将响应信号的理论值与响应信号的测定值之间的偏差平方和最小化，解析试样的深度分布，解析部在偏差平方和的最小化中，以满足试样的化学物质的相对浓度在层叠体的多个层之间平滑地变化的最大平滑条件的方式计算相对浓度的步骤。
[0011]本专利技术的数据解析方法包括：从测定装置接受通过探测手段的射入而从试样产生的响应信号的测定值的步骤；以及基于测定值对试样的深度分布进行解析的步骤，进行解析的步骤包括使用将试样模型化为由多个层构成的层叠体时的响应信号的理论值，将响应信号的理论值与响应信号的测定值之间的偏差平方和最小化的步骤，将偏差平方和最小化的步骤包括：以满足试样的化学物质的相对浓度在所述层叠体的多个层之间平滑地变化的最大平滑条件的方式计算相对浓度的步骤。
[0012]本专利技术的程序使计算机中执行如下步骤：从测定装置接受通过探测手段的射入而从试样产生的响应信号的测定值的步骤；以及基于测定值对试样的深度分布进行解析的步骤，进行解析的步骤包括使用将试样模型化为由多个层构成的层叠体时的响应信号的理论值，将响应信号的理论值与响应信号的测定值之间的偏差平方和最小化的步骤，将偏差平方和最小化的步骤包括：以满足试样的化学物质的相对浓度在层叠体的多个层之间平滑地变化的最大平滑条件的方式计算相对浓度的步骤。
[0013]本专利技术的存储介质存储有程序，该程序使计算机中执行如下步骤：从测定装置接受通过探测手段的射入而从试样产生的响应信号的测定值的步骤；以及基于测定值对试样的深度分布进行解析的步骤，进行解析的步骤包括使用将试样模型化为由多个层构成的层叠体时的响应信号的理论值，将响应信号的理论值与响应信号的测定值之间的偏差平方和最小化的步骤，将偏差平方和最小化的步骤包括：以满足试样的化学物质的相对浓度在层叠体的多个层之间平滑地变化的最大平滑条件的方式计算相对浓度的步骤。
附图说明
[0014]图1是示出试样与在ARXPS中产生的光电子信号之间的关系的示意图。
[0015]图2是示出包括本专利技术的实施方式的分析装置的分析系统的图。
[0016]图3是示出本专利技术的实施方式的数据解析装置的硬件结构例的框图。
[0017]图4是示出图3所示的数据解析装置的功能块的一个例子的图。
[0018]图5是对由图4所示的数据解析装置执行的最大平滑法(MSM)的流程进行说明的第一图。
[0019]图6是对由图4所示的数据解析装置执行的MSM的流程进行说明的第二图。
[0020]图7是示出样品A的STEM/EDX分析结果的图。
[0021]图8是示出样品B的STEM/EDX分析结果的图。
[0022]图9是示出对样品A和样品B分别进行利用Ar溅射的深度分析结果的图。
[0023]图10是示出与样品A和样品B分别相关的ARXPS分析数据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种数据解析装置，基于通过探测手段的射入而从试样产生的响应信号，对所述试样的深度分布进行解析，其具有：输入部，其从测定所述响应信号的测定装置接受所述响应信号的测定值；以及解析部，其使用将所述试样模型化为由多个层构成的层叠体时的所述响应信号的理论值，通过将所述响应信号的所述理论值与所述响应信号的所述测定值之间的偏差平方和最小化，解析所述试样的所述深度分布，所述解析部在所述偏差平方和的最小化中，以满足所述试样的化学物质的相对浓度在所述层叠体的所述多个层之间平滑地变化的最大平滑条件的方式计算所述相对浓度。2.根据权利要求1所述的数据解析装置，其中，所述最大平滑条件是针对所述层叠体中的全部化学物质和全部层，使相邻的层之间的所述相对浓度的差的平方和变成最小的条件。3.根据权利要求1或2所述的数据解析装置，其中，所述解析部在所述偏差平方和的最小化中，除了所述最大平滑条件之外，还应用与所述化学物质相关的电荷中性条件。4.根据权利要求3所述的数据解析装置，其中，所述解析部以使作为与所述测定装置相关的参数的装置常数乘以所述响应信号的所述理论值后的值与所述响应信号的测定值之间的所述偏差平方和变成最小的方式来最优化所述装置常数。5.根据权利要求4所述的数据解析装置，其中，所述解析部反复交替地进行使所述装置常数固定而将所述相对浓度最优化的第一运算、以及使所述相对浓度固定而将所述装置常数最优化的第二运算，根据所述第一运算和所述第二运算的结果收敛时的所述相对浓度，求出所述深度分布。6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的数据解析装置，其中，所述测定装置是角分辨光电子能谱装置，所述响应信号是光电子信号。7.一种数据解析方法，包括：从测定装置接受通过探测手段的射入而从试样产生的响应信号的测定值的步骤；以及基于所述测定值对所述试样的深度分布进行解析的步骤，所述进行解析的步骤包括：使用将所述试样模型化为由多个层构成的层叠体时的所述响应信号的理论值，将所述响应信号的所述理论值与所述响应信号的所述测定值之间的偏差平方和最小化的步骤，将所述偏差平方和最小化的步骤包括：以满足所述试样的化学物质的相对浓度在所述层叠体的所述多个层之间平滑地变化的最大平滑条件的方式计算所述相对浓度的步骤。8.根据权利要求7所述的数据解析方法，其中，所述最大平滑条件是针对所述层叠体中的全部化学物质和全部层，使...

【专利技术属性】
技术研发人员：星名丰，德田一弥，斋藤吉广，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：