JPH0589816A - 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
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- JPH0589816A JPH0589816A JP3095520A JP9552091A JPH0589816A JP H0589816 A JPH0589816 A JP H0589816A JP 3095520 A JP3095520 A JP 3095520A JP 9552091 A JP9552091 A JP 9552091A JP H0589816 A JPH0589816 A JP H0589816A
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- H01J49/14—Ion sources; Ion guns using particle bombardment, e.g. ionisation chambers
- H01J49/142—Ion sources; Ion guns using particle bombardment, e.g. ionisation chambers using a solid target which is not previously vapourised
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- H01J2237/2505—Tubes for localised analysis using electron or ion beams characterised by their application
- H01J2237/2516—Secondary particles mass or energy spectrometry
- H01J2237/2527—Ions [SIMS]
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＳＩＭＳ装置での絶縁物分析において、ＴＩ
Ｍ援用制限視野法を利用することで、帯電電位による二
次イオン軌道のずれを直接に観察し、更に分析時の帯電
状態を常時監視することにより、試料表面の帯電電位を
定量的に調整し、試料表面の帯電状態を定量的に把握す
る。 【構成】 一次イオン光学系と試料室と二次イオン光学
系で構成されるＳＩＭＳ装置において、二次イオン光学
系のセクター電場とセクター磁場との間に全イオンモニ
タ（ＴＩＭ）が設置され、このＴＩＭからの制限視野像
（ＴＩＭ像）をＣＲＴで常時観察又は監視できるように
構成され、更に、試料表面の帯電電位を定量的に調整す
る調整手段と、帯電状態を定量的に把握する手段とを設
けるように構成される。
Ｍ援用制限視野法を利用することで、帯電電位による二
次イオン軌道のずれを直接に観察し、更に分析時の帯電
状態を常時監視することにより、試料表面の帯電電位を
定量的に調整し、試料表面の帯電状態を定量的に把握す
る。 【構成】 一次イオン光学系と試料室と二次イオン光学
系で構成されるＳＩＭＳ装置において、二次イオン光学
系のセクター電場とセクター磁場との間に全イオンモニ
タ（ＴＩＭ）が設置され、このＴＩＭからの制限視野像
（ＴＩＭ像）をＣＲＴで常時観察又は監視できるように
構成され、更に、試料表面の帯電電位を定量的に調整す
る調整手段と、帯電状態を定量的に把握する手段とを設
けるように構成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、二次イオン質量分析装
置に係り、特に、二次イオン質量分析法及び制限視野法
を用いて定量的に絶縁物分析を行い、信頼性のあるデー
タを得ることのできる二次イオン質量分析装置に関する
ものである。
置に係り、特に、二次イオン質量分析法及び制限視野法
を用いて定量的に絶縁物分析を行い、信頼性のあるデー
タを得ることのできる二次イオン質量分析装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】二次イオン質量分析装置による従来の絶
縁物分析法としては、例えば、次の２つの文献に開示さ
れたものがある。二次イオン質量分析装置は、以下にＳ
ＩＭＳ装置と記す。また「ＳＩＭＳ」は、Secondary Io
nMass Spectroscopy を簡略に表記したものである。 (1) Y.Ikebe,H.Iwamoto H.Toita and H.Tamura ：Seve
nth Int. Conferenceon SIMS,891(1989). (2) H.Tamura,Y.Ikebe,H.Hirose and H.Shichi ：Seve
nth Int. Conferenceon SIMS,903(1989). 上記各文献に開示されたＳＩＭＳ装置で行われる絶縁物
分析法では、次の技法が開発され、実用化されている。 （１）エレクトロンスプレイ法 （２）ＥＢＩＣ現象を利用した技法 上記の各技法は有効なものであるが、次のような欠点が
ある。第１に、一次イオンの照射を行って絶縁物試料の
表面の帯電状態を回避する場合にその回避状態を確認す
る手段がないこと、第２に、一次イオンによって試料表
面で導電層から絶縁層へのスパッタリングが進行した場
合に、帯電状態の変化を定量的に知る手段がないことで
ある。かかる欠点によれば、従来技法による絶縁分析法
では、帯電状態を定量的に把握できず、得られたデータ
の信頼性に問題がある。
縁物分析法としては、例えば、次の２つの文献に開示さ
れたものがある。二次イオン質量分析装置は、以下にＳ
ＩＭＳ装置と記す。また「ＳＩＭＳ」は、Secondary Io
nMass Spectroscopy を簡略に表記したものである。 (1) Y.Ikebe,H.Iwamoto H.Toita and H.Tamura ：Seve
nth Int. Conferenceon SIMS,891(1989). (2) H.Tamura,Y.Ikebe,H.Hirose and H.Shichi ：Seve
nth Int. Conferenceon SIMS,903(1989). 上記各文献に開示されたＳＩＭＳ装置で行われる絶縁物
分析法では、次の技法が開発され、実用化されている。 （１）エレクトロンスプレイ法 （２）ＥＢＩＣ現象を利用した技法 上記の各技法は有効なものであるが、次のような欠点が
ある。第１に、一次イオンの照射を行って絶縁物試料の
表面の帯電状態を回避する場合にその回避状態を確認す
る手段がないこと、第２に、一次イオンによって試料表
面で導電層から絶縁層へのスパッタリングが進行した場
合に、帯電状態の変化を定量的に知る手段がないことで
ある。かかる欠点によれば、従来技法による絶縁分析法
では、帯電状態を定量的に把握できず、得られたデータ
の信頼性に問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来のＳＩＭ
Ｓ装置における絶縁物分析法では、次の点について配慮
されていない。 （１）帯電回避を確認するための装置構成 （２）帯電状態の変化を定量的に知るための装置構成 故に、従来技法による絶縁物分析では帯電状態を定量的
に把握できず、得られたデータの信頼性に大きな問題が
あった。本発明の目的は、試料表面の帯電電位を定量的
に調整すること、及び試料表面の帯電状態を定量的に把
握することを企図したＳＩＭＳ装置を提供することにあ
る。
Ｓ装置における絶縁物分析法では、次の点について配慮
されていない。 （１）帯電回避を確認するための装置構成 （２）帯電状態の変化を定量的に知るための装置構成 故に、従来技法による絶縁物分析では帯電状態を定量的
に把握できず、得られたデータの信頼性に大きな問題が
あった。本発明の目的は、試料表面の帯電電位を定量的
に調整すること、及び試料表面の帯電状態を定量的に把
握することを企図したＳＩＭＳ装置を提供することにあ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明に係るＳＩＭＳ装
置は、二次イオン光学系におけるセクター電場とセクタ
ー磁場との間に全イオンモニタを配設した二次イオン質
量分析装置であり、試料の表面の帯電電位に起因する二
次イオン軌道のずれを、全イオンモニタを援用する制限
視野法を用いて制限視野像として直接的に観察する観察
手段を備えるように構成される。前記構成において、制
限視野法で試料を分析する時、試料の表面の帯電状態
を、制限視野像として常時監視する監視手段を備えるよ
うに構成される。前記各構成において、更に、二次イオ
ン軌道のずれを、制限視野像を用いて、定量的に調整す
る調整手段を備えるように構成される。更に、試料の分
析時に、帯電状態を、制限視野像を用いて常時定量的に
把握する手段を備えるように構成することもできる。
置は、二次イオン光学系におけるセクター電場とセクタ
ー磁場との間に全イオンモニタを配設した二次イオン質
量分析装置であり、試料の表面の帯電電位に起因する二
次イオン軌道のずれを、全イオンモニタを援用する制限
視野法を用いて制限視野像として直接的に観察する観察
手段を備えるように構成される。前記構成において、制
限視野法で試料を分析する時、試料の表面の帯電状態
を、制限視野像として常時監視する監視手段を備えるよ
うに構成される。前記各構成において、更に、二次イオ
ン軌道のずれを、制限視野像を用いて、定量的に調整す
る調整手段を備えるように構成される。更に、試料の分
析時に、帯電状態を、制限視野像を用いて常時定量的に
把握する手段を備えるように構成することもできる。
【０００５】
【作用】本発明によるＳＩＭＳ装置では、より具体的に
説明すれば、次のような作用を生じる。一次イオンの照
射により試料の表面から発生する二次イオンのエミッシ
ョンパターンを投射レンズで出射スリットの位置に結像
させる。出射スリット（制限視野スリット）によりエミ
ッションパターンの視野を制限し、一次イオンビームの
分布の周辺部から発生した二次イオンをカットし、一次
イオン走査領域の中心部の素性の良い二次イオンのみを
二次イオン光学系に導く全イオンモニタ援用制限視野法
を利用して、出射スリット上の明視野を直接的に観察す
る。こうして、結像条件を的確に抑えるＴＩＭ（Total
Ion Monitor ； 全イオンモニタ）援用制限視野法を用
いて、第１に、試料表面の帯電電位を定量的に調整する
ため帯電電位による二次イオン軌道のずれをＴＩＭ像と
して直接的に観察し、第２に、試料表面の帯電状態を定
量的に把握できるよう、分析時にＴＩＭ像を常時に監視
するものである。
説明すれば、次のような作用を生じる。一次イオンの照
射により試料の表面から発生する二次イオンのエミッシ
ョンパターンを投射レンズで出射スリットの位置に結像
させる。出射スリット（制限視野スリット）によりエミ
ッションパターンの視野を制限し、一次イオンビームの
分布の周辺部から発生した二次イオンをカットし、一次
イオン走査領域の中心部の素性の良い二次イオンのみを
二次イオン光学系に導く全イオンモニタ援用制限視野法
を利用して、出射スリット上の明視野を直接的に観察す
る。こうして、結像条件を的確に抑えるＴＩＭ（Total
Ion Monitor ； 全イオンモニタ）援用制限視野法を用
いて、第１に、試料表面の帯電電位を定量的に調整する
ため帯電電位による二次イオン軌道のずれをＴＩＭ像と
して直接的に観察し、第２に、試料表面の帯電状態を定
量的に把握できるよう、分析時にＴＩＭ像を常時に監視
するものである。
【０００６】ＴＩＭ援用制限視野法により、二次イオン
のエミッションパターンは出射スリット上に結像され、
更に出射スリットにより視野が制限される。試料表面の
帯電電位が０の場合には、エミッションパターンは出射
スリットの中心位置に結像し二次イオン分布の中央部が
βスリットの中央を通過する。故に、出射スリット像を
１：１でβスリット上に投影しているＴＩＭ像は、一次
イオン走査領域の中央位置に観察される。一方、試料表
面に帯電電位が発生した場合には、エミッションパター
ンは出射スリットの中央位置よりずれて結像するため、
二次イオン分布の端の部分がβスリットを通過する。そ
のためＴＩＭ像は走査領域の端に位置してしまう。この
ように帯電電位による二次イオン軌道のずれを、直接的
に常時、ＴＩＭ像で観察することができる。
のエミッションパターンは出射スリット上に結像され、
更に出射スリットにより視野が制限される。試料表面の
帯電電位が０の場合には、エミッションパターンは出射
スリットの中心位置に結像し二次イオン分布の中央部が
βスリットの中央を通過する。故に、出射スリット像を
１：１でβスリット上に投影しているＴＩＭ像は、一次
イオン走査領域の中央位置に観察される。一方、試料表
面に帯電電位が発生した場合には、エミッションパター
ンは出射スリットの中央位置よりずれて結像するため、
二次イオン分布の端の部分がβスリットを通過する。そ
のためＴＩＭ像は走査領域の端に位置してしまう。この
ように帯電電位による二次イオン軌道のずれを、直接的
に常時、ＴＩＭ像で観察することができる。
【０００７】
【実施例】以下に、本発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図１は本発明に係るＳＩＭＳ装置の典型的
構成例を示し、併せて帯電現象による二次イオン軌道の
ずれとその制限視野像の関連説明図を付加している。Ｓ
ＩＭＳ装置は、大きく分けて一次イオン光学系１、試料
室２、二次イオン光学系３より構成される。一次イオン
光学系１は、一次イオンビーム４（実線と破線の２種類
が示される）を発生するイオン源５と一次イオンビーム
４をラスターする偏向電極６により構成される。試料室
２は、試料７の装着部、二次イオン加速電源８及び絶縁
物試料７の表面に電子線を照射するエレクトロンスプレ
イ部９から構成されている。更に、二次イオン光学系３
は、二次イオン１０（実線と破線の２種類が示される）
を引き出すための引出電極１１と後段加速電極１２、出
射スリット１４上に二次イオン１０をフォーカスさせる
投射レンズ１３、フォーカスされた二次イオン１０を制
限して通過させる出射スリット（制限視野スリットとも
いう）１４、二次イオンをエネルギ分離するセクター電
場１５、βスリット１６上の制限視野スリット像（ＴＩ
Ｍ像）を観察する全イオンモニタ（TotalIon Monitor
；以下、ＴＩＭと記す）１７、及び二次イオンを質量
分離するセクター磁場１８より構成されている。
て説明する。図１は本発明に係るＳＩＭＳ装置の典型的
構成例を示し、併せて帯電現象による二次イオン軌道の
ずれとその制限視野像の関連説明図を付加している。Ｓ
ＩＭＳ装置は、大きく分けて一次イオン光学系１、試料
室２、二次イオン光学系３より構成される。一次イオン
光学系１は、一次イオンビーム４（実線と破線の２種類
が示される）を発生するイオン源５と一次イオンビーム
４をラスターする偏向電極６により構成される。試料室
２は、試料７の装着部、二次イオン加速電源８及び絶縁
物試料７の表面に電子線を照射するエレクトロンスプレ
イ部９から構成されている。更に、二次イオン光学系３
は、二次イオン１０（実線と破線の２種類が示される）
を引き出すための引出電極１１と後段加速電極１２、出
射スリット１４上に二次イオン１０をフォーカスさせる
投射レンズ１３、フォーカスされた二次イオン１０を制
限して通過させる出射スリット（制限視野スリットとも
いう）１４、二次イオンをエネルギ分離するセクター電
場１５、βスリット１６上の制限視野スリット像（ＴＩ
Ｍ像）を観察する全イオンモニタ（TotalIon Monitor
；以下、ＴＩＭと記す）１７、及び二次イオンを質量
分離するセクター磁場１８より構成されている。
【０００８】ＴＩＭ１７は、二次イオン１０によるβス
リット１６からの電子を捕えるシンチレータ１９と、こ
のシンチレータ１９からの信号を検出するホトマルチプ
ライヤ２０より構成されており、得られたＴＩＭ信号は
ＣＲＴでＴＩＭ像として表示される。
リット１６からの電子を捕えるシンチレータ１９と、こ
のシンチレータ１９からの信号を検出するホトマルチプ
ライヤ２０より構成されており、得られたＴＩＭ信号は
ＣＲＴでＴＩＭ像として表示される。
【０００９】上記のＳＩＭＳ装置において、試料７が導
電体である場合には、一次イオン照射による試料表面の
帯電電位は０であるため、二次イオン加速電源８の電源
電圧をＶａとするとき、二次イオン１０の初期エネルギ
はｅＶａ eV（エレクトロンボルト）となり、二次イオ
ン１０は実線で示された軌道を通る。一方、試料７が半
導体や絶縁物である場合には、一次イオン照射により試
料７の表面は帯電電位Ｖｃ V（ボルト）に帯電し、その
ため二次イオン１０の初期エネルギはｅ（Ｖａ＋Ｖｃ）
eVとなり、二次イオン１０の軌道は点線で示されるよ
うにずれる。この二次イオン軌道のずれにより、βスリ
ット１６上の二次イオン分布２１と一次イオン走査領域
（ＣＲＴに表示されたもの）２２上のＴＩＭ像２３もず
れる。
電体である場合には、一次イオン照射による試料表面の
帯電電位は０であるため、二次イオン加速電源８の電源
電圧をＶａとするとき、二次イオン１０の初期エネルギ
はｅＶａ eV（エレクトロンボルト）となり、二次イオ
ン１０は実線で示された軌道を通る。一方、試料７が半
導体や絶縁物である場合には、一次イオン照射により試
料７の表面は帯電電位Ｖｃ V（ボルト）に帯電し、その
ため二次イオン１０の初期エネルギはｅ（Ｖａ＋Ｖｃ）
eVとなり、二次イオン１０の軌道は点線で示されるよ
うにずれる。この二次イオン軌道のずれにより、βスリ
ット１６上の二次イオン分布２１と一次イオン走査領域
（ＣＲＴに表示されたもの）２２上のＴＩＭ像２３もず
れる。
【００１０】すなわち、帯電電位が０の場合には、二次
イオン信号の中心部のみがβスリット１６の中央を通過
し、その時の二次イオン取り込み領域（ＴＩＭ像）２４
は一次イオン走査領域２２の中央になる。このことは、
一次イオン４による試料７の表面のエッチングクレータ
７ａの中央部の二次イオンのみを取り込むことを意味す
る。一方、帯電電位がＶｃ Vの場合には、二次イオン信
号の裾部がβスリット１６の中央を通過するため、ＴＩ
Ｍ像は一次イオン走査領域２２の端に位置することな
り、エッチングクレータ７ａのエッジ部からの二次イオ
ンを取り込むことになる。以上のことにより、帯電現象
による二次イオン軌道のずれは、ＴＩＭ像２３で直接的
に観察できることがわかる。
イオン信号の中心部のみがβスリット１６の中央を通過
し、その時の二次イオン取り込み領域（ＴＩＭ像）２４
は一次イオン走査領域２２の中央になる。このことは、
一次イオン４による試料７の表面のエッチングクレータ
７ａの中央部の二次イオンのみを取り込むことを意味す
る。一方、帯電電位がＶｃ Vの場合には、二次イオン信
号の裾部がβスリット１６の中央を通過するため、ＴＩ
Ｍ像は一次イオン走査領域２２の端に位置することな
り、エッチングクレータ７ａのエッジ部からの二次イオ
ンを取り込むことになる。以上のことにより、帯電現象
による二次イオン軌道のずれは、ＴＩＭ像２３で直接的
に観察できることがわかる。
【００１１】二次イオン軌道のずれが、実際的に深さ方
向元素分析に及ぼす影響を、図２を参照して説明する。
図２（ａ），（ｂ）において、グラフの横軸は時間（深
さ）を意味し、縦軸は相対二次イオン強度を意味する。
各グラフにおいて、併せて制限視野像とエッチングクレ
ータの図を関連図として示している。最初に金属表面で
ＴＩＭ像を走査領域の中央に調整し、その後、28Ｓｉイ
オンを注入した高比抵抗のＧａＡｓウェハを分析する
と、ＴＩＭ像は、図２（ａ）に示すように、金属とＧａ
Ａｓとの接触電位差により走査領域の右端へずれ、Ａｓ
Ｓｉプロファイルはクレータエッジ効果により裾に肩が
生じる。一方、ＧａＡｓ表面でＴＩＭ像を調整した後に
測定したＡａＳｉプロファイルは、クレータ中央部の二
次イオンのみを取り込むので、図２（ｂ）に示す如き、
肩のないプロファイルとなる。以上より、わずかな接触
電位差が、二次イオン軌道のずれに大きく影響すること
がわかる。
向元素分析に及ぼす影響を、図２を参照して説明する。
図２（ａ），（ｂ）において、グラフの横軸は時間（深
さ）を意味し、縦軸は相対二次イオン強度を意味する。
各グラフにおいて、併せて制限視野像とエッチングクレ
ータの図を関連図として示している。最初に金属表面で
ＴＩＭ像を走査領域の中央に調整し、その後、28Ｓｉイ
オンを注入した高比抵抗のＧａＡｓウェハを分析する
と、ＴＩＭ像は、図２（ａ）に示すように、金属とＧａ
Ａｓとの接触電位差により走査領域の右端へずれ、Ａｓ
Ｓｉプロファイルはクレータエッジ効果により裾に肩が
生じる。一方、ＧａＡｓ表面でＴＩＭ像を調整した後に
測定したＡａＳｉプロファイルは、クレータ中央部の二
次イオンのみを取り込むので、図２（ｂ）に示す如き、
肩のないプロファイルとなる。以上より、わずかな接触
電位差が、二次イオン軌道のずれに大きく影響すること
がわかる。
【００１２】次に、図３を参照して、ＴＩＭ像を観察し
ながらエレクトロンスプレイ法で試料表面の帯電電位を
定量的に調整する手段を説明する。試料としてバルク状
の絶縁物試料ＡＩＮを用いる。帯電電位Ｖｃ Vにより二
次イオンの初期エネルギがｅ（Ｖａ＋Ｖｃ） eV に変化
した場合、二次イオン軌道は、図３（ａ）に示すよう
に、βスリット１６上でずれ、ＴＩＭ像は、図３（ｂ）
に示す走査領域２２の左下側にわずかに現れる。この状
態でエレクトロンスプレイ部９により電子線を試料表面
に徐々に照射していくと、ＴＩＭ像は中央にシフトして
行き、最終的には図３（ｃ）に示すように、高輝度で、
輪郭が明瞭なＴＩＭ像が走査領域２２の中央に現れる。
このことは、帯電電位による二次イオン軌道のずれを、
ＴＩＭ像を観察しながら定量的に調整できることを意味
し、その具体的な装置構成は、適宜な設計により実現で
きる。
ながらエレクトロンスプレイ法で試料表面の帯電電位を
定量的に調整する手段を説明する。試料としてバルク状
の絶縁物試料ＡＩＮを用いる。帯電電位Ｖｃ Vにより二
次イオンの初期エネルギがｅ（Ｖａ＋Ｖｃ） eV に変化
した場合、二次イオン軌道は、図３（ａ）に示すよう
に、βスリット１６上でずれ、ＴＩＭ像は、図３（ｂ）
に示す走査領域２２の左下側にわずかに現れる。この状
態でエレクトロンスプレイ部９により電子線を試料表面
に徐々に照射していくと、ＴＩＭ像は中央にシフトして
行き、最終的には図３（ｃ）に示すように、高輝度で、
輪郭が明瞭なＴＩＭ像が走査領域２２の中央に現れる。
このことは、帯電電位による二次イオン軌道のずれを、
ＴＩＭ像を観察しながら定量的に調整できることを意味
し、その具体的な装置構成は、適宜な設計により実現で
きる。
【００１３】更に、本発明による技法を用いた多層膜絶
縁物試料の分析法を、図４〜図７を参照して説明する。
図４（ａ）に示すように、本実施例の試料７は、Ａｌ層
４１とＳｉＯ2 層４２とＳｉ基板４３の３層からなる絶
縁物試料である。図４（ａ）では、試料の分析に関し３
つの過程を示している。そしてそれぞれの過程に対応さ
せて図４（ｂ）〜（ｄ）でＴＩＭ像を示している。図４
（ｂ）〜（ｄ）は、帯電防止を施さない状態でのＡｌ層
／ＳｉＯ2 層におけるＡｌプロファイル測定時のＴＩＭ
像の変化を示す。最初、図４（ｂ）のＡｌ層４１でＴＩ
Ｍ像により二次イオン軌道を調整した後に、深さ方向元
素プロファイル測定を開始する。スパッタリングにより
一次イオン４がＳｉＯ2 絶縁層４２に近づくと、ＴＩＭ
像は、局所帯電の発生により図４（ｃ）に示す如く中央
が暗くなる。更に、一次イオン４がＳｉＯ2 絶縁層４２
に達すると、図４（ｄ）に示す如くＴＩＭ像の中央部は
完全に暗くなり、図５に示す如くＡｌプロファイル測定
は不可能となる。このことは、測定前に帯電電位を調整
しても、局所帯電の発生によりＡｌプロファイル測定が
できないこと、及び分析帯電状態が常時監視できること
を示している。
縁物試料の分析法を、図４〜図７を参照して説明する。
図４（ａ）に示すように、本実施例の試料７は、Ａｌ層
４１とＳｉＯ2 層４２とＳｉ基板４３の３層からなる絶
縁物試料である。図４（ａ）では、試料の分析に関し３
つの過程を示している。そしてそれぞれの過程に対応さ
せて図４（ｂ）〜（ｄ）でＴＩＭ像を示している。図４
（ｂ）〜（ｄ）は、帯電防止を施さない状態でのＡｌ層
／ＳｉＯ2 層におけるＡｌプロファイル測定時のＴＩＭ
像の変化を示す。最初、図４（ｂ）のＡｌ層４１でＴＩ
Ｍ像により二次イオン軌道を調整した後に、深さ方向元
素プロファイル測定を開始する。スパッタリングにより
一次イオン４がＳｉＯ2 絶縁層４２に近づくと、ＴＩＭ
像は、局所帯電の発生により図４（ｃ）に示す如く中央
が暗くなる。更に、一次イオン４がＳｉＯ2 絶縁層４２
に達すると、図４（ｄ）に示す如くＴＩＭ像の中央部は
完全に暗くなり、図５に示す如くＡｌプロファイル測定
は不可能となる。このことは、測定前に帯電電位を調整
しても、局所帯電の発生によりＡｌプロファイル測定が
できないこと、及び分析帯電状態が常時監視できること
を示している。
【００１４】次に、上記のような試料における帯電電位
の調整法を図６で示す。一次イオン４をＳｉＯ2 絶縁層
４２に照射すると、最初は図６（ａ）のＴＩＭ像が観察
される。この状態で、図６（ｂ）に示す如くエレクトロ
ンスプレイ部９により電子線を徐々に試料７に照射して
いくと、ＴＩＭ像の中央部は、少しづつ明るくなる。更
に、電子線の照射量を高めて行くと、図６（ｃ）に示す
ように、完全に明るくなる。以上のことは、エレクトロ
ンスプレイによる方法で完全に帯電防止が施されたこと
を示している。この条件下で測定したＡｌプロファイル
は、図７に示す如く、ＳｉＯ2 絶縁層でも安定である。
の調整法を図６で示す。一次イオン４をＳｉＯ2 絶縁層
４２に照射すると、最初は図６（ａ）のＴＩＭ像が観察
される。この状態で、図６（ｂ）に示す如くエレクトロ
ンスプレイ部９により電子線を徐々に試料７に照射して
いくと、ＴＩＭ像の中央部は、少しづつ明るくなる。更
に、電子線の照射量を高めて行くと、図６（ｃ）に示す
ように、完全に明るくなる。以上のことは、エレクトロ
ンスプレイによる方法で完全に帯電防止が施されたこと
を示している。この条件下で測定したＡｌプロファイル
は、図７に示す如く、ＳｉＯ2 絶縁層でも安定である。
【００１５】最後に、本発明による応用測定の例を説明
する。試料は、直径が数μｍ以下のＡｌ2 Ｏ3 粒子であ
る。試料の寸法が小さい場合の試料支持法を図８に示
す。試料支持台５１上にＩｎ層５２を形成し、その上に
Ａｌ2 Ｏ3 粒子５３を散布した後、半田こてでＩｎ層５
２を溶融してＡｌ2 Ｏ3 粒子５３を固定する。このよう
な前処理をした試料（この場合には、Ａｌ2 Ｏ3 粒子５
３）に、電子線を照射すると、その拡大図で明らかなよ
うに、試料粒子５３の周辺の薄いＩｎ層５２の膜を介し
て、ＥＢＩＣ(Electron Bomberdment Indused Conducti
vity) 層５４が形成される。この状態で本技法により完
全な帯電防止を施し、その後に、測定したＡｌ，Ａｌ
Ｏ，Ａｌ2 のプロファイルを図９に示す。各プロファイ
ルは安定であり、そのイオン強度の安定度評価結果を図
１０で表した表に示す。イオン強度のばらつきを表す相
対標準偏差は１％であり、良好であった。
する。試料は、直径が数μｍ以下のＡｌ2 Ｏ3 粒子であ
る。試料の寸法が小さい場合の試料支持法を図８に示
す。試料支持台５１上にＩｎ層５２を形成し、その上に
Ａｌ2 Ｏ3 粒子５３を散布した後、半田こてでＩｎ層５
２を溶融してＡｌ2 Ｏ3 粒子５３を固定する。このよう
な前処理をした試料（この場合には、Ａｌ2 Ｏ3 粒子５
３）に、電子線を照射すると、その拡大図で明らかなよ
うに、試料粒子５３の周辺の薄いＩｎ層５２の膜を介し
て、ＥＢＩＣ(Electron Bomberdment Indused Conducti
vity) 層５４が形成される。この状態で本技法により完
全な帯電防止を施し、その後に、測定したＡｌ，Ａｌ
Ｏ，Ａｌ2 のプロファイルを図９に示す。各プロファイ
ルは安定であり、そのイオン強度の安定度評価結果を図
１０で表した表に示す。イオン強度のばらつきを表す相
対標準偏差は１％であり、良好であった。
【００１６】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、ＳＩＭＳ装置による絶縁物分析において、ＴＩＭ
援用制限視野法を利用することで、試料の表面の帯電電
位を定量的に調整でき、更に帯電状態を定量的に把握で
き、これにより信頼性の高いデータを得ることができ
る。
れば、ＳＩＭＳ装置による絶縁物分析において、ＴＩＭ
援用制限視野法を利用することで、試料の表面の帯電電
位を定量的に調整でき、更に帯電状態を定量的に把握で
き、これにより信頼性の高いデータを得ることができ
る。
【図１】本発明に係るＳＩＭＳ装置の典型的構成を示す
と共に、併せて帯電現象による二次イオン軌道のずれと
その制限視野像を説明するための図である。
と共に、併せて帯電現象による二次イオン軌道のずれと
その制限視野像を説明するための図である。
【図２】制限視野像と深さ方向元素プロファイルを説明
するための図である。
するための図である。
【図３】制限視野像とエレクトロンスプレイ法による試
料表面の帯電電位の定量的調整を説明するための図であ
る。
料表面の帯電電位の定量的調整を説明するための図であ
る。
【図４】帯電防止を施さない状態での、Ａｌ層とＳｉＯ
2 層の深さ方向元素分析時の制限視野像の変化を示す図
である。
2 層の深さ方向元素分析時の制限視野像の変化を示す図
である。
【図５】帯電防止を施さない状態での、Ａｌ層とＳｉＯ
2 層の深さ方向元素プロファイルを示す図である。
2 層の深さ方向元素プロファイルを示す図である。
【図６】Ａｌ層とＳｉＯ2 層からなる試料におけるＳｉ
Ｏ2 層での制限視野像を観察しながら帯電電位を中和し
ていく過程を説明するための図である。
Ｏ2 層での制限視野像を観察しながら帯電電位を中和し
ていく過程を説明するための図である。
【図７】帯電電位を調整した後のＡｌ層とＳｉＯ2 層の
深さ方向元素プロファイルを示す図である。
深さ方向元素プロファイルを示す図である。
【図８】試料の寸法が小さい場合における試料支持法を
説明するための部分断面図である。
説明するための部分断面図である。
【図９】Ａｌ2 Ｏ3 粉末絶縁物試料の深さ方向元素プロ
ファイルを示す図である。
ファイルを示す図である。
【図１０】Ａｌ2 Ｏ3 粉末絶縁物試料の二次イオン強度
の安定評価結果を表で示した図である。
の安定評価結果を表で示した図である。
１ 一次イオン光学系 ２ 試料室 ３ 二次イオン光学系 ４ 一次イオンビーム ５ イオン源 ６ 偏向電極 ７ 試料 ８ 二次イオン加速電源 ９ エレクトロンスプレイ部 １０ 二次イオン １４ 出射リスト １５ セクター電場 １６ βスリット １７ 全イオンモニタ １８ セクター磁場
フロントページの続き (72)発明者 住谷 弘幸 茨城県勝田市市毛882番地 日立計測エン ジニアリング株式会社内 (72)発明者 稲村 明美 茨城県勝田市市毛882番地 日立計測エン ジニアリング株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 二次イオン光学系におけるセクター電場
とセクター磁場との間に全イオンモニタを配設した二次
イオン質量分析装置において、試料の表面の帯電電位に
起因する二次イオン軌道のずれを、前記全イオンモニタ
を援用する制限視野法を用いて制限視野像として直接的
に観察する観察手段を備えたことを特徴とする二次イオ
ン質量分析装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の二次イオン質量分析装置
において、前記制限視野法で前記試料を分析する時、前
記試料の表面の帯電状態を、前記制限視野像として、常
時監視する監視手段を備えたことを特徴とする二次イオ
ン質量分析装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の二次イオン質量分
析装置において、前記二次イオン軌道のずれを、前記制
限視野像を用いて、定量的に調整する調整手段を備えた
ことを特徴とする二次イオン質量分析装置。 - 【請求項４】 請求項１又は２記載の二次イオン質量分
析装置において、前記試料の分析時に、前記帯電状態
を、前記制限視野像を用いて常時定量的に把握する手段
を備えたことを特徴とする二次イオン質量分析装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3095520A JP2774878B2 (ja) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | 多層膜絶縁物試料の二次イオン質量分析方法 |
| FR9205015A FR2675945B1 (fr) | 1991-04-25 | 1992-04-23 | Dispositif de spectrometrie de masse a ions secondaires utilisant un procede de limitation du champ. |
| US07/873,173 US5278407A (en) | 1991-04-25 | 1992-04-24 | Secondary-ion mass spectrometry apparatus using field limiting method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3095520A JP2774878B2 (ja) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | 多層膜絶縁物試料の二次イオン質量分析方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0589816A true JPH0589816A (ja) | 1993-04-09 |
| JP2774878B2 JP2774878B2 (ja) | 1998-07-09 |
Family
ID=14139844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3095520A Expired - Fee Related JP2774878B2 (ja) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | 多層膜絶縁物試料の二次イオン質量分析方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5278407A (ja) |
| JP (1) | JP2774878B2 (ja) |
| FR (1) | FR2675945B1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010519687A (ja) * | 2007-02-19 | 2010-06-03 | バイエル・テクノロジー・サービシーズ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | 質量分析計 |
| JP2011210712A (ja) * | 2010-03-11 | 2011-10-20 | Canon Inc | 画像処理方法 |
| JP2020202379A (ja) * | 2015-02-10 | 2020-12-17 | ノヴァ メジャリング インスツルメンツ インコーポレイテッド | 二次イオン質量分析を用いた半導体測定および表面分析のためのシステムならびに手法 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5837568A (en) * | 1995-12-12 | 1998-11-17 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Manufacturing method of semiconductor devices |
| US6657780B2 (en) * | 2001-02-20 | 2003-12-02 | University Of Maryland Baltimore County | Widely tunable and integrated optical system and method |
| US7103482B2 (en) * | 2003-02-03 | 2006-09-05 | Qcept Technologies, Inc. | Inspection system and apparatus |
| US7308367B2 (en) * | 2003-02-03 | 2007-12-11 | Qcept Technologies, Inc. | Wafer inspection system |
| US6957154B2 (en) * | 2003-02-03 | 2005-10-18 | Qcept Technologies, Inc. | Semiconductor wafer inspection system |
| US7107158B2 (en) * | 2003-02-03 | 2006-09-12 | Qcept Technologies, Inc. | Inspection system and apparatus |
| US7152476B2 (en) * | 2003-07-25 | 2006-12-26 | Qcept Technologies, Inc. | Measurement of motions of rotating shafts using non-vibrating contact potential difference sensor |
| US7659734B2 (en) * | 2007-03-07 | 2010-02-09 | Qcept Technologies, Inc. | Semiconductor inspection system and apparatus utilizing a non-vibrating contact potential difference sensor and controlled illumination |
| US7900526B2 (en) * | 2007-11-30 | 2011-03-08 | Qcept Technologies, Inc. | Defect classification utilizing data from a non-vibrating contact potential difference sensor |
| US7752000B2 (en) * | 2008-05-02 | 2010-07-06 | Qcept Technologies, Inc. | Calibration of non-vibrating contact potential difference measurements to detect surface variations that are perpendicular to the direction of sensor motion |
| US10354851B2 (en) * | 2015-09-11 | 2019-07-16 | Iontof Technologies Gmbh | Secondary ion mass spectrometer and secondary ion mass spectrometric method |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04112443A (ja) * | 1990-09-01 | 1992-04-14 | Hitachi Ltd | 二次イオン質量分析装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5015594A (ja) * | 1973-06-08 | 1975-02-19 | ||
| JPS5871541A (ja) * | 1981-10-23 | 1983-04-28 | Hitachi Ltd | イオンマイクロアナライザ |
| US4639301B2 (en) * | 1985-04-24 | 1999-05-04 | Micrion Corp | Focused ion beam processing |
| JPH01220350A (ja) * | 1988-02-26 | 1989-09-04 | Hitachi Ltd | 帯電抑制方法及びその装置を用いた粒子線照射装置 |
| US5086277A (en) * | 1990-03-15 | 1992-02-04 | Hammerly Robert C | Apparatus and method for performing diagnostic tests on the electrical systems of recreational vehicles and the like |
| JP2965739B2 (ja) * | 1991-03-28 | 1999-10-18 | 大日本印刷株式会社 | 集束イオンビーム装置 |
-
1991
- 1991-04-25 JP JP3095520A patent/JP2774878B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-04-23 FR FR9205015A patent/FR2675945B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1992-04-24 US US07/873,173 patent/US5278407A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04112443A (ja) * | 1990-09-01 | 1992-04-14 | Hitachi Ltd | 二次イオン質量分析装置 |
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| JP2010519687A (ja) * | 2007-02-19 | 2010-06-03 | バイエル・テクノロジー・サービシーズ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | 質量分析計 |
| JP2011210712A (ja) * | 2010-03-11 | 2011-10-20 | Canon Inc | 画像処理方法 |
| JP2020202379A (ja) * | 2015-02-10 | 2020-12-17 | ノヴァ メジャリング インスツルメンツ インコーポレイテッド | 二次イオン質量分析を用いた半導体測定および表面分析のためのシステムならびに手法 |
| US11430647B2 (en) | 2015-02-10 | 2022-08-30 | Nova Measuring Instruments, Inc. | Systems and approaches for semiconductor metrology and surface analysis using Secondary Ion Mass Spectrometry |
| US11764050B2 (en) | 2015-02-10 | 2023-09-19 | Nova Measuring Instruments Inc. | Systems and approaches for semiconductor metrology and surface analysis using secondary ion mass spectrometry |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2675945B1 (fr) | 2001-11-02 |
| FR2675945A1 (fr) | 1992-10-30 |
| JP2774878B2 (ja) | 1998-07-09 |
| US5278407A (en) | 1994-01-11 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |