JPH0257952A - 二次イオン質量分析装置 - Google Patents
二次イオン質量分析装置Info
- Publication number
- JPH0257952A JPH0257952A JP63208314A JP20831488A JPH0257952A JP H0257952 A JPH0257952 A JP H0257952A JP 63208314 A JP63208314 A JP 63208314A JP 20831488 A JP20831488 A JP 20831488A JP H0257952 A JPH0257952 A JP H0257952A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion beam
- scanning
- mass spectrometer
- ion
- sample
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、二次イオン質量分析装置に係わり、特に試料
の微小領域を精度良く分析するのに好適な二次イオン質
量分析装置に関する。
の微小領域を精度良く分析するのに好適な二次イオン質
量分析装置に関する。
第２図に従来の二次イオン質量分析装置を示す。
イオン源１で生成したイオンは、イオン加速電源８によ
りイオン源１に高電圧が印加されているため、引出電極
２との間に形成される電界によって引き出されて加速さ
れる。このようにして引き出されたイオンビーム１２は
、レンズ電源９によって適当な電圧が印加された静電レ
ンズ３により試料５の表面に収束される。試料５から放
出された二次イオン１３は質量分析器６で質量分離され
た後、検出器７で検出される。以上の動作により試料５
の表面の元素分析等がなされる。 上記の装置で深さ分析を行う場合には、偏向電極４に偏
向電源１０より、第３図のＡ、Ｈに示したような波形の
電圧を印加し、試料表面上のイオンビーム１２の軌跡が
第４図の実線で示したようになるごとくイオンビーム１
２をＸ方向およびＹ方向に走査させる。この時の試料５
のエツチングクレータ形状は第５図で示すようになる。 ここでエツチングクレータの側壁から放出される二次イ
オンが、エツチングクレータの底面から放出される二次
イオンに混入すると、深さ分析゛に誤差を与えることに
なる。 この問題を解決するため、ゲート信号発生器１１より第
３図のＣに示すような信号電圧を発生させ、この信号電
圧が発生したときのみ、二次イオンを検出するようにす
る。すなわち第４図の斜線部分のように、イオンビーム
１２の走査領域の中央部分をイオンビーム１２が走査す
るときのみ、二次イオン信号を検出するようにすれば、
エツチングクレータの側壁から放出される二次イオンを
検出することなく深さ分析ができることになる。 なおこれが実現できる装置として、例えば特公昭５３−
２５９９号公報に示される如き装置が挙げられる。
りイオン源１に高電圧が印加されているため、引出電極
２との間に形成される電界によって引き出されて加速さ
れる。このようにして引き出されたイオンビーム１２は
、レンズ電源９によって適当な電圧が印加された静電レ
ンズ３により試料５の表面に収束される。試料５から放
出された二次イオン１３は質量分析器６で質量分離され
た後、検出器７で検出される。以上の動作により試料５
の表面の元素分析等がなされる。 上記の装置で深さ分析を行う場合には、偏向電極４に偏
向電源１０より、第３図のＡ、Ｈに示したような波形の
電圧を印加し、試料表面上のイオンビーム１２の軌跡が
第４図の実線で示したようになるごとくイオンビーム１
２をＸ方向およびＹ方向に走査させる。この時の試料５
のエツチングクレータ形状は第５図で示すようになる。 ここでエツチングクレータの側壁から放出される二次イ
オンが、エツチングクレータの底面から放出される二次
イオンに混入すると、深さ分析゛に誤差を与えることに
なる。 この問題を解決するため、ゲート信号発生器１１より第
３図のＣに示すような信号電圧を発生させ、この信号電
圧が発生したときのみ、二次イオンを検出するようにす
る。すなわち第４図の斜線部分のように、イオンビーム
１２の走査領域の中央部分をイオンビーム１２が走査す
るときのみ、二次イオン信号を検出するようにすれば、
エツチングクレータの側壁から放出される二次イオンを
検出することなく深さ分析ができることになる。 なおこれが実現できる装置として、例えば特公昭５３−
２５９９号公報に示される如き装置が挙げられる。
上記従来技術では、イオンビームが試料上を走査する方
向は、偏向電極の機械的設置方向によって決定され、自
由に設定することができなかった。 このため次のような問題があった。 例えば第６図に示すようにＳｉウェハ上にＡｌの配線が
ある試料で、Ａ１配線が試料に対して平面上に斜めに配
置されている場合、Ａ１配線中の不純物を分析しようと
すると、イオンビームの走査領域は第６図の実線で示し
た領域Ａ、二次イオンの検出領域は第６図の斜線を施し
た領域Ｂに設定せざるをえない。 この時、イオンビームが走査する範囲にＳｉウェハの部
分が含まれていることから以下の問題点が生ずる。 イオンビームがＳｉウェハの部分を通るとき。 スパッタされた中性粒子の一部は、再び試料に付着し、
このうち目的の分析領域（第、６図の斜線領域Ｂ）に付
着したものは、不純物として検出されることとなる。す
なわち、あたかもＡｌ配線中にＳｉが含まれていたかの
ように分析される。 この問題を避けるために、イオンビームの走査領域をＡ
１配線上のみに限ると、その中央部の二次イオン検出領
域を狭く取らざるを得なくなり、その結果二次イオン収
量が低下して感度が低下する。またこの感度低下を避け
るため、Ａ１配線の方向とイオンビームの走査方向をあ
らかじめ試料準備時に合わせておく方法が、−数的には
行われるが、肉眼での観察が困難な程微細なパターンを
もった試料について、試料の配線の方向とイオンビーム
の走査方向とをあらかじめ精度良く合わせておくことは
極めて困難である。 本発明の目的は、上述の如き問題点を解決し、微細なパ
ターンを持った試料についても、高精度且つ高感度の分
析ができる二次イオン質量分析装置を提供することであ
る。 ［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の二次イオン質量分
析装置では、イオンビームの走査方向を任意に選べるイ
オンビーム偏向器を備えるようにしたものである。
向は、偏向電極の機械的設置方向によって決定され、自
由に設定することができなかった。 このため次のような問題があった。 例えば第６図に示すようにＳｉウェハ上にＡｌの配線が
ある試料で、Ａ１配線が試料に対して平面上に斜めに配
置されている場合、Ａ１配線中の不純物を分析しようと
すると、イオンビームの走査領域は第６図の実線で示し
た領域Ａ、二次イオンの検出領域は第６図の斜線を施し
た領域Ｂに設定せざるをえない。 この時、イオンビームが走査する範囲にＳｉウェハの部
分が含まれていることから以下の問題点が生ずる。 イオンビームがＳｉウェハの部分を通るとき。 スパッタされた中性粒子の一部は、再び試料に付着し、
このうち目的の分析領域（第、６図の斜線領域Ｂ）に付
着したものは、不純物として検出されることとなる。す
なわち、あたかもＡｌ配線中にＳｉが含まれていたかの
ように分析される。 この問題を避けるために、イオンビームの走査領域をＡ
１配線上のみに限ると、その中央部の二次イオン検出領
域を狭く取らざるを得なくなり、その結果二次イオン収
量が低下して感度が低下する。またこの感度低下を避け
るため、Ａ１配線の方向とイオンビームの走査方向をあ
らかじめ試料準備時に合わせておく方法が、−数的には
行われるが、肉眼での観察が困難な程微細なパターンを
もった試料について、試料の配線の方向とイオンビーム
の走査方向とをあらかじめ精度良く合わせておくことは
極めて困難である。 本発明の目的は、上述の如き問題点を解決し、微細なパ
ターンを持った試料についても、高精度且つ高感度の分
析ができる二次イオン質量分析装置を提供することであ
る。 ［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の二次イオン質量分
析装置では、イオンビームの走査方向を任意に選べるイ
オンビーム偏向器を備えるようにしたものである。
その結果、イオンビームの走査領域を試料の微細構造の
形状に合わせて適切に設定することができる。
形状に合わせて適切に設定することができる。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図は、第２図の二次イオン質量分析装置における、偏向
電源１０に工夫を施したものを示しており、１４．１４
′は基準交流電圧発生器、１５は電圧合成分配器である
。 次に第１図の実施例の動作について述べる。イオン源１
からイオンを引き出し、試料５に照射し、試料５から放
出される二次イオン１３を質量分離して検出する動作に
ついては、第２図に示した従来装置の場合と同じである
。次にイオンビーム１２を試料上で走査させる場合、偏
向電源１０を動作させるが、本実施例においては、偏向
電源１０内に、基準交流発生器１４と電圧合成分配器１
５を持つ。基準交流電圧、Ｖ工、Ｖｙとしては、第３図
のＡ、Ｂで示したものと同じものである。電圧合成分配
器１５は、基準交流電圧を入力として次に示す４種の電
圧を出力する。 Ｖｘ ｐ ” Ｖｘ ＣＯＳθ＋ＶｙＳｉｎθＶｘｎ、
＝ Ｖｘｐ Ｖｙｐ＝ｖｘｓ ｉ ｎ θ＋ｖｙｃ ｏ ｓ ０Ｖ
ｙ ｎ ” Ｖ ｙ ｐ この４種の走査電圧信号を偏向電極４に与えることによ
り、イオンビーム１２を試料上で走査させる。なおここ
でθは走査方向に対応した角度で、電圧合成分配器１５
のボリュームで選ぶことができる。またＶ ｘ ｐとＶ
ｘｎ、およびｖｙｐとＶｙｎは各々対向した偏向電極４
に与える。 第７図に本実施例の装置で分析を行った試料の模式的平
面図を示す。この試料はＳｉウェハ上に図に示す領域に
Ｗの薄膜が蒸着しである。斜線を施した領域ｃ、ｃ’が
分析領域であり、上記２つの分析領域ｃ、ｃ’での不純
物量を比較するのが目的である。 分析はイオンビーム１２が分析領域のみ照射するように
して、且つ前に述べたようにエツチングクレータの側壁
からの影響は取り除いた。また２つの分析領域ではイオ
ンビームの走査方向を変えて分析を行った。このため２
つの分析領域の面積を同じくすることができ、両者の分
析結果を定量的に比較することができた。またＳｉウェ
ハをイオンビーム１２が照射することも避けられたため
、前に述べたようなＳｉウェハからの汚染による分析精
度の低下も避けることができた。 なお本実施例では、４枚の偏向電極を用いたが、４枚以
上の偏向電極であっても同じ機能を持たせることができ
る。また本実施例では平面分析を行った例について示し
たが線分析にも応用することが可能である。 【発明の効果］ 本発明によれば、イオンビームが試料上を走査する方向
を任意に設定できるため、次のような効果がある。 １、所望の分析箇所に対して、分析領域をより広く取る
ようにイオンビーム走査方向を決めることができる。そ
の結果二次イオン収量を上げることができ、より高感度
の分析ができる。 ２、分析対象領域にのみイオンビームを走査するように
イオンビーム走査方向を決めることができる。その結果
分析対象領域以外からのスパッタ中性粒子による汚染を
避けることができ、より高精度の分析ができる。
図は、第２図の二次イオン質量分析装置における、偏向
電源１０に工夫を施したものを示しており、１４．１４
′は基準交流電圧発生器、１５は電圧合成分配器である
。 次に第１図の実施例の動作について述べる。イオン源１
からイオンを引き出し、試料５に照射し、試料５から放
出される二次イオン１３を質量分離して検出する動作に
ついては、第２図に示した従来装置の場合と同じである
。次にイオンビーム１２を試料上で走査させる場合、偏
向電源１０を動作させるが、本実施例においては、偏向
電源１０内に、基準交流発生器１４と電圧合成分配器１
５を持つ。基準交流電圧、Ｖ工、Ｖｙとしては、第３図
のＡ、Ｂで示したものと同じものである。電圧合成分配
器１５は、基準交流電圧を入力として次に示す４種の電
圧を出力する。 Ｖｘ ｐ ” Ｖｘ ＣＯＳθ＋ＶｙＳｉｎθＶｘｎ、
＝ Ｖｘｐ Ｖｙｐ＝ｖｘｓ ｉ ｎ θ＋ｖｙｃ ｏ ｓ ０Ｖ
ｙ ｎ ” Ｖ ｙ ｐ この４種の走査電圧信号を偏向電極４に与えることによ
り、イオンビーム１２を試料上で走査させる。なおここ
でθは走査方向に対応した角度で、電圧合成分配器１５
のボリュームで選ぶことができる。またＶ ｘ ｐとＶ
ｘｎ、およびｖｙｐとＶｙｎは各々対向した偏向電極４
に与える。 第７図に本実施例の装置で分析を行った試料の模式的平
面図を示す。この試料はＳｉウェハ上に図に示す領域に
Ｗの薄膜が蒸着しである。斜線を施した領域ｃ、ｃ’が
分析領域であり、上記２つの分析領域ｃ、ｃ’での不純
物量を比較するのが目的である。 分析はイオンビーム１２が分析領域のみ照射するように
して、且つ前に述べたようにエツチングクレータの側壁
からの影響は取り除いた。また２つの分析領域ではイオ
ンビームの走査方向を変えて分析を行った。このため２
つの分析領域の面積を同じくすることができ、両者の分
析結果を定量的に比較することができた。またＳｉウェ
ハをイオンビーム１２が照射することも避けられたため
、前に述べたようなＳｉウェハからの汚染による分析精
度の低下も避けることができた。 なお本実施例では、４枚の偏向電極を用いたが、４枚以
上の偏向電極であっても同じ機能を持たせることができ
る。また本実施例では平面分析を行った例について示し
たが線分析にも応用することが可能である。 【発明の効果］ 本発明によれば、イオンビームが試料上を走査する方向
を任意に設定できるため、次のような効果がある。 １、所望の分析箇所に対して、分析領域をより広く取る
ようにイオンビーム走査方向を決めることができる。そ
の結果二次イオン収量を上げることができ、より高感度
の分析ができる。 ２、分析対象領域にのみイオンビームを走査するように
イオンビーム走査方向を決めることができる。その結果
分析対象領域以外からのスパッタ中性粒子による汚染を
避けることができ、より高精度の分析ができる。
第１図は本発明の一実施例の二次イオン質量分析装置を
示す全体概略図、第２図は従来の二次イオン質量分析装
置の全体概略図、第３図は第２図に示した２組の偏向電
極に与える偏向電圧と検出器のゲートなどを制御する信
号電圧の波形図、第４図は第３図で示した波形の電圧で
イオンビームを偏向した場合の試料面でのイオンビーム
照射点の軌跡を示す平面図、第５図は試料のエツチング
クレータの形状の一例を示す斜視図、第６図はＳｉウェ
ハ上にＡｌ配線がある試料の模式的平面図。 第７図はＳｉウェハ上にＷ＃膜がある試料の模式的平面
図である。 符号の説明 １・・・イオン源、２・・・引き出し電極、３・・・収
束レンズ、４・・・偏向電極、５・・・試料、６・・・
質量分析器、７・・・検出器、８・・・加速電源、９・
・・レンズ電源、１０・・・偏向電源、１１・・・ゲー
ト信号発生器、 １２・・・イオンビーム、１３・・・
二次イオン、１４・・・基準交流電圧発生器、 １５・・・電圧合成分配器 策２国 菓 図 晃４目 塙７旧
示す全体概略図、第２図は従来の二次イオン質量分析装
置の全体概略図、第３図は第２図に示した２組の偏向電
極に与える偏向電圧と検出器のゲートなどを制御する信
号電圧の波形図、第４図は第３図で示した波形の電圧で
イオンビームを偏向した場合の試料面でのイオンビーム
照射点の軌跡を示す平面図、第５図は試料のエツチング
クレータの形状の一例を示す斜視図、第６図はＳｉウェ
ハ上にＡｌ配線がある試料の模式的平面図。 第７図はＳｉウェハ上にＷ＃膜がある試料の模式的平面
図である。 符号の説明 １・・・イオン源、２・・・引き出し電極、３・・・収
束レンズ、４・・・偏向電極、５・・・試料、６・・・
質量分析器、７・・・検出器、８・・・加速電源、９・
・・レンズ電源、１０・・・偏向電源、１１・・・ゲー
ト信号発生器、 １２・・・イオンビーム、１３・・・
二次イオン、１４・・・基準交流電圧発生器、 １５・・・電圧合成分配器 策２国 菓 図 晃４目 塙７旧
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、イオンを発生するイオン源、発生したイオンを微細
なイオンビームに絞る収束レンズ系、イオンビームを偏
向するイオンビーム偏向系、イオンビームの照射を受け
る試料、および試料より放出される二次イオンを質量分
析する質量分析器から成る二次イオン質量分析装置にお
いて、イオンビーム偏向系がイオンビームを試料上で一
次元的あるいは二次元的に走査する機能を持ち、その走
査方向を任意に設定できる機能を持つことを特徴とする
二次イオン質量分析装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の装置において、イオン
ビーム偏向系が、直交する２方向に走査する機能を持つ
静電偏向器より成り、該静電偏向器に与える電圧が上記
２方向に走査する電圧を合成したものであり、合成量を
適度に選ぶことにより、イオンビームの走査方向を任意
に設定できることを特徴とする二次イオン質量分析装置
。 ３、特許の請求の範囲第２項記載の装置において、静電
偏向器が直交する２組の電極系より成る時、ｖ＿ｘ、ｖ
＿ｙを周波数の異なる基準交流電圧として、それぞれの
電極に、電圧 Ｖ＿ｘｐ＝ｖ＿ｘｃｏｓθ＋ｖ＿ｙｓｉｎθＶ＿ｘｎ＝
−Ｖ＿ｘｐ Ｖ＿ｙｐ＝ｖ＿ｘｓｉｎθ＋ｖ＿ｙｃｏｓθＶ＿ｙｎ＝
−Ｖ＿ｙｐ を与える電圧合成器を有し、ｖ＿ｘ、ｖ＿ｙの振幅を変
えると走査領域、θを変えると走査方向を任意に設定で
きることを特徴とする二次イオン質量分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63208314A JPH0257952A (ja) | 1988-08-24 | 1988-08-24 | 二次イオン質量分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63208314A JPH0257952A (ja) | 1988-08-24 | 1988-08-24 | 二次イオン質量分析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0257952A true JPH0257952A (ja) | 1990-02-27 |
Family
ID=16554207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63208314A Pending JPH0257952A (ja) | 1988-08-24 | 1988-08-24 | 二次イオン質量分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0257952A (ja) |
-
1988
- 1988-08-24 JP JP63208314A patent/JPH0257952A/ja active Pending
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