JPH0326499B2 - - Google Patents
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- JPH0326499B2 JPH0326499B2 JP59003021A JP302184A JPH0326499B2 JP H0326499 B2 JPH0326499 B2 JP H0326499B2 JP 59003021 A JP59003021 A JP 59003021A JP 302184 A JP302184 A JP 302184A JP H0326499 B2 JPH0326499 B2 JP H0326499B2
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
- G01N23/225—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material using electron or ion
- G01N23/2255—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material using electron or ion using incident ion beams, e.g. proton beams
- G01N23/2258—Measuring secondary ion emission, e.g. secondary ion mass spectrometry [SIMS]
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、イオンマイクロアナライザ（Ion
Micro Analyzer）による深さ方向分析の際の一
次イオンの掃引法に係るもので特に分析対象が深
さ方向に極く低濃度まで広く分布する試料の測定
に対し高精度の測定を可能にするイオンマイクロ
アナライザに関する。
Micro Analyzer）による深さ方向分析の際の一
次イオンの掃引法に係るもので特に分析対象が深
さ方向に極く低濃度まで広く分布する試料の測定
に対し高精度の測定を可能にするイオンマイクロ
アナライザに関する。
イオンマイクロアナライザは加速されたイオン
を固体試料表面に照射し、これによりスパツタさ
れてくる二次イオンを質量分析する装置であり、
他の表面分析装置に比して、元素の深さ方向の濃
度分布を高感度に測定できる特徴を持つている。
このようなイオンマイクロアナライザの構成を第
１図を用いて説明すると、同図においてイオン源
１で生成加速された一次イオンはレンズ２および
３で収束され試料５に照射される。試料５の表面
からスパツタされた二次イオンは引き出し電極６
により質量分析計に入射する。この質量分析計は
電場７、磁場８および検出器９等で構成され、前
記二次イオンは電場７、磁場８を経て検出器９で
検出される。検出器９によつて検出されたイオン
電流は増幅器１０を経てAD変換器１１でデジタ
ル化されデータ処理装置１２に取り込まれ、デー
タ処理装置１２はDA変換器１３、デフレクタ電
源１４を経デフレクタ４で一次イオンビームをコ
ントロールできるようになつている。
を固体試料表面に照射し、これによりスパツタさ
れてくる二次イオンを質量分析する装置であり、
他の表面分析装置に比して、元素の深さ方向の濃
度分布を高感度に測定できる特徴を持つている。
このようなイオンマイクロアナライザの構成を第
１図を用いて説明すると、同図においてイオン源
１で生成加速された一次イオンはレンズ２および
３で収束され試料５に照射される。試料５の表面
からスパツタされた二次イオンは引き出し電極６
により質量分析計に入射する。この質量分析計は
電場７、磁場８および検出器９等で構成され、前
記二次イオンは電場７、磁場８を経て検出器９で
検出される。検出器９によつて検出されたイオン
電流は増幅器１０を経てAD変換器１１でデジタ
ル化されデータ処理装置１２に取り込まれ、デー
タ処理装置１２はDA変換器１３、デフレクタ電
源１４を経デフレクタ４で一次イオンビームをコ
ントロールできるようになつている。
このように、一次イオンビームを試料５上に照
射していれば試料５表面の原子がスパツタされ
次々に新らたな面になる。すなわち深さ方向の分
析が可能になるものである。しかし、深さ方向分
析の際、一次イオンビームを第２図ａに示すよう
に試料５の一点に固定した場合、エツチングされ
た試料の断面は第２図ｂのように放物線形状とな
り、これは一次イオンビームの密度が一般に中心
部が高くその周辺部が低いことに由来する。した
がつて、このような状態で深さ方向の分析を行え
ば、エツチングされた部分の壁面から放出される
イオンの為に正しい深さ方向の濃度分布を得るこ
とはできないといつた欠点を有する。
射していれば試料５表面の原子がスパツタされ
次々に新らたな面になる。すなわち深さ方向の分
析が可能になるものである。しかし、深さ方向分
析の際、一次イオンビームを第２図ａに示すよう
に試料５の一点に固定した場合、エツチングされ
た試料の断面は第２図ｂのように放物線形状とな
り、これは一次イオンビームの密度が一般に中心
部が高くその周辺部が低いことに由来する。した
がつて、このような状態で深さ方向の分析を行え
ば、エツチングされた部分の壁面から放出される
イオンの為に正しい深さ方向の濃度分布を得るこ
とはできないといつた欠点を有する。
このエツチング面の影響を少なくするために次
の方法が提案されている。第３図に示すように、
一次イオンビームをデフレクタ４でラスタ掃引を
し、第４図ａに示すように、その掃引領域の中心
部５Ａのみ二次イオン電流計測を行う。このよう
なラスタ掃引をした場合に、第４図ｂに示すよう
に、一次イオンビームの密度に影響されずに平坦
にエツチングして行くことが可能となる。また、
クレータ壁面の影響も極力小さくすることができ
る。
の方法が提案されている。第３図に示すように、
一次イオンビームをデフレクタ４でラスタ掃引を
し、第４図ａに示すように、その掃引領域の中心
部５Ａのみ二次イオン電流計測を行う。このよう
なラスタ掃引をした場合に、第４図ｂに示すよう
に、一次イオンビームの密度に影響されずに平坦
にエツチングして行くことが可能となる。また、
クレータ壁面の影響も極力小さくすることができ
る。
しかし、たとえば試料５がSiの場合、そのSi中
に打ち込まれた極く微料元素の分析を行つた場
合、第５図の点線Ａの如きプロフアイルを期待し
たにもかかわらず実線Ｂの如きプロフアイルを得
ることがある。これは測定対象の元素がある深さ
に濃度高く存在しその層を越えてエツチングした
場合において、第６図に示すように、ラスタ掃引
の端の部分で濃度の高い元素２２が大量にスパツ
タされラスタ掃引中心部を汚染するためである。
そのため数桁以上のダイナミツクレンジを有する
濃度分布のある測定においてはこの汚染の問題が
無視できなくなるものであつた。
に打ち込まれた極く微料元素の分析を行つた場
合、第５図の点線Ａの如きプロフアイルを期待し
たにもかかわらず実線Ｂの如きプロフアイルを得
ることがある。これは測定対象の元素がある深さ
に濃度高く存在しその層を越えてエツチングした
場合において、第６図に示すように、ラスタ掃引
の端の部分で濃度の高い元素２２が大量にスパツ
タされラスタ掃引中心部を汚染するためである。
そのため数桁以上のダイナミツクレンジを有する
濃度分布のある測定においてはこの汚染の問題が
無視できなくなるものであつた。
本発明の目的は、ラスタ掃引による制限領域計
測法にあつても克服できなかつたエツチング壁面
の影響を無くし、これにより濃度分布の測定の精
度の向上を図つたイオンマイクロアナライザを提
供するものである。
測法にあつても克服できなかつたエツチング壁面
の影響を無くし、これにより濃度分布の測定の精
度の向上を図つたイオンマイクロアナライザを提
供するものである。
このような目的を達成するために、本発明は、
ラスタ掃引の壁面からの影響を避ける手段として
掃引領域を逐次縮小しようとするものである。す
なわち、壁面の影響を受けない為には、ラスタ掃
引領域を連続的に縮小して行けば良い。しかし、
連続的に領域を縮小することは、縮小速度が深さ
方向の限界を定めてしまう為実用的でない。第４
図ａに示すように、試料５上において、128点×
128点の掃引をしようとする。このとき、掃引領
域のうち周辺２点が壁面の影響を受けていると
し、また測定対象領域を前記掃引領域内であつて
64点×64点の中心部とした場合、壁面の影響を受
ける周辺部とラスタ掃引エリアとの比は 1282−1242／1282＝0.06 となる。
ラスタ掃引の壁面からの影響を避ける手段として
掃引領域を逐次縮小しようとするものである。す
なわち、壁面の影響を受けない為には、ラスタ掃
引領域を連続的に縮小して行けば良い。しかし、
連続的に領域を縮小することは、縮小速度が深さ
方向の限界を定めてしまう為実用的でない。第４
図ａに示すように、試料５上において、128点×
128点の掃引をしようとする。このとき、掃引領
域のうち周辺２点が壁面の影響を受けていると
し、また測定対象領域を前記掃引領域内であつて
64点×64点の中心部とした場合、壁面の影響を受
ける周辺部とラスタ掃引エリアとの比は 1282−1242／1282＝0.06 となる。
また、掃引エリアと計測エリアの比は
642／1282＝0.25
である。
壁面からスパツタされる汚染物質は周辺に均等
に拡散するとすれば中心部の計測エリアへの影響
は１／４になる。
に拡散するとすれば中心部の計測エリアへの影響
は１／４になる。
したがつて周辺部から中心部の計測エリアへの
影響は 0.06×0.25／４＝3.75×10-3 となる。
影響は 0.06×0.25／４＝3.75×10-3 となる。
すなわち３桁以上の濃度の高い成分が壁面に露
出していた場合、この影響は無視できなくなるこ
とを示している。逆に２桁以下の濃度差なら制限
領域法で充分精度の良い測定ができることを示し
ている。３桁以上の濃度差がある場合は、壁面を
エツチングしないよう掃引幅を狭めることが必要
である。この狭めるタイミングは以下の手法で行
なえば良い。エツチング周辺部と壁面部の二次イ
オン電流値を計測し、この両者の比が定められた
レベルを越えたときに掃引領域を縮小してやれば
良い。前述の例を掲げて説明すると周辺部と中心
の計測エリアの比は 0.06×１／0.25＝0.24 であるからもし均一濃度のとき周辺部のイオン電
流値は中心部の0.24附近のにある。仮りにこの比
が2.4，24と大きくなれば周辺部に濃度の高い成
分が露出し逆に中心部にはこの成分が無くなつて
いることを示している。そこである定められたレ
ベルを越えて比が大きくなつた場合掃引領域を縮
小すれば、壁面の影響は避けられることになる。
第７図は上記方法によつて測定した際の試料５の
エツチングされた断面図を示す。同図において、
不純物質２２が露出し終つた段階で、掃引エリア
を狭めている状態が判る。また、第８図は、周辺
部のプロフアイルを破線ａ―a′で実線ｂ―b′を中
心部の濃度プロフアイルを示している。P1点で
両者の比があるレベルを越えたとする。ここで掃
引領域を縮小すれば周辺部のプロフアイルはa″に
移行する。再びP2点でレベルを越えれば、また
領域を制限してやれば良い。これによりｂ―b′の
ように高いダイナミツクレンジを持つプロフアイ
ル測定ができることになる。
出していた場合、この影響は無視できなくなるこ
とを示している。逆に２桁以下の濃度差なら制限
領域法で充分精度の良い測定ができることを示し
ている。３桁以上の濃度差がある場合は、壁面を
エツチングしないよう掃引幅を狭めることが必要
である。この狭めるタイミングは以下の手法で行
なえば良い。エツチング周辺部と壁面部の二次イ
オン電流値を計測し、この両者の比が定められた
レベルを越えたときに掃引領域を縮小してやれば
良い。前述の例を掲げて説明すると周辺部と中心
の計測エリアの比は 0.06×１／0.25＝0.24 であるからもし均一濃度のとき周辺部のイオン電
流値は中心部の0.24附近のにある。仮りにこの比
が2.4，24と大きくなれば周辺部に濃度の高い成
分が露出し逆に中心部にはこの成分が無くなつて
いることを示している。そこである定められたレ
ベルを越えて比が大きくなつた場合掃引領域を縮
小すれば、壁面の影響は避けられることになる。
第７図は上記方法によつて測定した際の試料５の
エツチングされた断面図を示す。同図において、
不純物質２２が露出し終つた段階で、掃引エリア
を狭めている状態が判る。また、第８図は、周辺
部のプロフアイルを破線ａ―a′で実線ｂ―b′を中
心部の濃度プロフアイルを示している。P1点で
両者の比があるレベルを越えたとする。ここで掃
引領域を縮小すれば周辺部のプロフアイルはa″に
移行する。再びP2点でレベルを越えれば、また
領域を制限してやれば良い。これによりｂ―b′の
ように高いダイナミツクレンジを持つプロフアイ
ル測定ができることになる。
第９図は本発明によるイオンマイクロアナライ
ザの一実施例を示す構成図である。同図において
発振器１７から出力される信号により掃引器１６
でXY掃引信号が作られるようになつている。こ
のXY掃引信号はデフレクタ電源１５を経てデフ
レクタ４に送られこのデフレクタ４によつて一次
イオンビームを掃引するようになつている。前記
掃引信号は一次イオン位置識別器１８にも送られ
この一次イオン位置識別器１８によつて一次イオ
ンが周辺部かあるいは計測領域となる中心部かの
識別を行うようになつている。一方、二次イオン
は検出器９で検出されカウンタ１９で計測される
ようになつている。この計測の際、前記一次イオ
ン位置識別器１８から送られるゲート信号により
周辺部と中心部にそれぞれ別個に計測されるよう
になつている。ここにより求められる２つの計測
値は比較器２０に送られてその比が求められ、か
つ予め定められたレベル値と比較されるようにな
つている。仮に求めた比がレベルを越えた場合に
は掃引領域を縮小すべく信号が掃引器１６へ送ら
れるようになつている。そしてカウンタ１９から
出力される信号は記録計２１に送られ記録される
ようになつている。
ザの一実施例を示す構成図である。同図において
発振器１７から出力される信号により掃引器１６
でXY掃引信号が作られるようになつている。こ
のXY掃引信号はデフレクタ電源１５を経てデフ
レクタ４に送られこのデフレクタ４によつて一次
イオンビームを掃引するようになつている。前記
掃引信号は一次イオン位置識別器１８にも送られ
この一次イオン位置識別器１８によつて一次イオ
ンが周辺部かあるいは計測領域となる中心部かの
識別を行うようになつている。一方、二次イオン
は検出器９で検出されカウンタ１９で計測される
ようになつている。この計測の際、前記一次イオ
ン位置識別器１８から送られるゲート信号により
周辺部と中心部にそれぞれ別個に計測されるよう
になつている。ここにより求められる２つの計測
値は比較器２０に送られてその比が求められ、か
つ予め定められたレベル値と比較されるようにな
つている。仮に求めた比がレベルを越えた場合に
は掃引領域を縮小すべく信号が掃引器１６へ送ら
れるようになつている。そしてカウンタ１９から
出力される信号は記録計２１に送られ記録される
ようになつている。
このようにすれば、周辺部および中心部の計測
値の比があるレベル値を越えたか否かで不純物に
よる周辺部から中心部への影響度を求め、これに
よつて掃引領域を縮小するか否かを決めているの
で不純物による周辺部から中心部への汚染を防い
だ状態にて計測が可能となり、したがつて深さ方
向の高ダイナミツクレンジ測定を可能とすること
ができる。
値の比があるレベル値を越えたか否かで不純物に
よる周辺部から中心部への影響度を求め、これに
よつて掃引領域を縮小するか否かを決めているの
で不純物による周辺部から中心部への汚染を防い
だ状態にて計測が可能となり、したがつて深さ方
向の高ダイナミツクレンジ測定を可能とすること
ができる。
第９図に示した実施例では論理回路によつて構
成したものについて述べたが、二次イオン電流の
計測、一次イオンの位置決定、掃引領域の縮小を
データ処理装置（CPU）で行なわせることもで
きる（たとえば第１図に示すデータ処理装置１２
によつて）。また、掃引法としてラスタ掃引に限
定されないことはいうまでもない。
成したものについて述べたが、二次イオン電流の
計測、一次イオンの位置決定、掃引領域の縮小を
データ処理装置（CPU）で行なわせることもで
きる（たとえば第１図に示すデータ処理装置１２
によつて）。また、掃引法としてラスタ掃引に限
定されないことはいうまでもない。
以上述べたことから明らかなように、本発明に
よるイオンマイクロアナライザによれば、ラスタ
掃引による制限領域計測法にあつても克服できな
かつたエツチング壁面の影響をなくし、これによ
り濃度分布の測定の精度の向上を図ることができ
る。
よるイオンマイクロアナライザによれば、ラスタ
掃引による制限領域計測法にあつても克服できな
かつたエツチング壁面の影響をなくし、これによ
り濃度分布の測定の精度の向上を図ることができ
る。
第１図はイオンマイクロアナライザの概略構成
図、第２図ａ，ｂはイオンマイクロアナライザを
用いて濃度測定を行なう従来の固定ビーム法の一
例を示す説明図、第３図はイオンマイクロアナラ
イザを用いて濃度測定を行なう従来のラスタスキ
ヤン法の一例を示す説明図、第４図ａ，ｂは前記
ラスタスキヤン法におけるその方法およびこれに
よりエツチングされた部分を示す説明図、第５図
は前記ラスタスキヤン法によつて得られる深さ方
向プロフアイルの構成図を示すグラフ、第６図は
ラスタスキヤン法による欠点を示す説明図、第７
図は本発明によるイオンマイクロアナライザを用
いて濃度測定を行つた場合の試料のエツチング状
態を示す断面図、第８図は本発明による濃度測定
を行つた際の深さ方向プロフアイルの出力例を示
すグラフ、第９図は本発明によるイオンマイクロ
アナライザの一実施例を示す構成図である。 ４…デフレクタ、９…検出器、１５…デフレク
タ電源、１６…掃引器、１７…発振器、１８…一
次イオン位置識別器、１９…カウンタ、２０…比
較器、２１…記録計。
図、第２図ａ，ｂはイオンマイクロアナライザを
用いて濃度測定を行なう従来の固定ビーム法の一
例を示す説明図、第３図はイオンマイクロアナラ
イザを用いて濃度測定を行なう従来のラスタスキ
ヤン法の一例を示す説明図、第４図ａ，ｂは前記
ラスタスキヤン法におけるその方法およびこれに
よりエツチングされた部分を示す説明図、第５図
は前記ラスタスキヤン法によつて得られる深さ方
向プロフアイルの構成図を示すグラフ、第６図は
ラスタスキヤン法による欠点を示す説明図、第７
図は本発明によるイオンマイクロアナライザを用
いて濃度測定を行つた場合の試料のエツチング状
態を示す断面図、第８図は本発明による濃度測定
を行つた際の深さ方向プロフアイルの出力例を示
すグラフ、第９図は本発明によるイオンマイクロ
アナライザの一実施例を示す構成図である。 ４…デフレクタ、９…検出器、１５…デフレク
タ電源、１６…掃引器、１７…発振器、１８…一
次イオン位置識別器、１９…カウンタ、２０…比
較器、２１…記録計。
Claims (1)
- １ 加速された一次イオンを生成するイオン源及
び該イオン源を試料上で二次元的に掃引できるデ
フレクタ及び試料から放出される二次イオンを分
析する質量分析計を有するイオンマイクロアナラ
イザにおいて、前記試料の周辺部と中心部の二次
イオン信号を別個に取り出す手段と、該試料の周
辺部と中心部の二次イオン信号を比較し、その比
が所定の値を越えた場合に前記試料の中心部を掃
引するように掃引幅を縮小する手段とを設けたこ
とを特徴とするイオンマイクロアナライザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59003021A JPS60148041A (ja) | 1984-01-11 | 1984-01-11 | イオンマイクロアナライザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59003021A JPS60148041A (ja) | 1984-01-11 | 1984-01-11 | イオンマイクロアナライザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60148041A JPS60148041A (ja) | 1985-08-05 |
| JPH0326499B2 true JPH0326499B2 (ja) | 1991-04-11 |
Family
ID=11545669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59003021A Granted JPS60148041A (ja) | 1984-01-11 | 1984-01-11 | イオンマイクロアナライザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60148041A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6233194B2 (ja) * | 2014-05-30 | 2017-11-22 | 富士通株式会社 | 二次イオン質量分析装置の制御方法及び制御プログラム、二次イオン質量分析装置 |
-
1984
- 1984-01-11 JP JP59003021A patent/JPS60148041A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60148041A (ja) | 1985-08-05 |
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