FR2784750A1 - Spectrometre de masse pour ions secondaires et porte-echantillon utilise dans un spectrometre de masse pour ions secondaires - Google Patents

Spectrometre de masse pour ions secondaires et porte-echantillon utilise dans un spectrometre de masse pour ions secondaires Download PDF

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Abstract

Un spectromètre de masse pour ions secondaires inclut une table (21), un porte-échantillon (22), une section rayonnant des ions primaires (1) et une section de spectrométrie de masse pour ions secondaires (3). Le porte-échantillon (22) est disposé sur la table (21) et porte un échantillon (70). La section de rayonnement d'ions primaires (1) irradie des ions primaires (13) vers une surface de l'échantillon (70). La section de spectrométrie de masse pour ions secondaires (3) analyse des ions secondaires (23) générés par l'irradiation des ions primaires (13) vers l'échantillon (70). Une partie de surface supérieure du porte-échantillon (22) inclut une section porte-échantillon (62) et un élément (64). La section porte-échantillon (62) porte l'échantillon (70) à une inclinaison prédéterminée par rapport à une surface inférieure du porte-échantillon (22). L'élément (64) couvre une partie de l'échantillon (64).

Description

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CONTEXTE DE L'INVENTION 1. Domaine de l'invention
La présente invention concerne un spectromètre de masse pour ions secondaires avec une haute résolution de profondeur, un porte-échantillon utilisé dans le spectromètre de masse pour ions secondaires, et un procédé d'analyse de l'utilisation du spectromètre de masse pour ions secondaires.
2. Description de l'art connexe
Un spectromètre de masse pour ions secondaires (SIMS) est largement utilisé pour analyser une faible concentration d'une petite quantité d'impureté incluse dans un échantillon ou une distribution à haute profondeur de la petite quantité d'impureté. Le SIMS est particulièrement indispensable dans le développement d'un dispositif à semi-conducteur. Le SIMS dirige un faisceau d'ions (ions primaires) avec une énergie allant du domaine en dessous des keV jusqu'à 30 keV sur une surface d'un échantillon solide pour pulvériser des ions (ions secondaires) provenant de l'échantillon solide, et sépare les ions secondaires selon leur masse pour détecter des éléments inclus dans les ions secondaires.
Un SIMS de type quadripôle (type Q-pôle) et un SIMS de type secteur sont utilisés.
Le SIMS de type Q-pôle dispose d'une lentille de type Q-pôle pour détecter des éléments inclus dans les
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ions secondaires. Lorsque le SIMS de type Q-pôle sépare les ions secondaires selon leur masse pour détecter des éléments inclus dans les ions secondaires, le SIMS de type Q-pôle applique une tension haute fréquence à la lentille de type Q-pôle pour laisser passer seulement des ions ayant une masse particulière à travers la lentille de type Q-pôle.
Le SIMS de type secteur a une configuration composée d'une combinaison d'un analyseur d'énergie à champ électrostatique et d'un analyseur de masse à champ magnétique pour détecter des éléments inclus dans les ions secondaires.
Dans le SIMS de type Q-pôle, presque aucune tension n'est appliquée à un échantillon. Donc, le SIMS de type Q-pôle établit de façon arbitraire une quantité d'énergie fournie aux ions primaires et une direction dans laquelle les ions primaires sont dirigés vers l'échantillon. En particulier, lorsque le SIMS de type Q-pôle analyse une distribution peu profonde d'une impureté dans un échantillon, le SIMS de type Q-pôle dirige les ions primaires vers l'échantillon, tels que le césium (Cs), avec une faible énergie et avec un angle d'incidence à environ 60 degrés pour augmenter la résolution de profondeur. Ici, l'échantillon inclut l'impureté pour former une couche de diffusion d'un dispositif à semi-conducteur, tel que l'arsenic (As).
De plus, lorsque l'ion d'oxygène est utilisé comme ion primaire du SIMS de type Q-pôle, le SIMS de type Q-pôle peut diriger les ions primaires presque verticalement vers l'échantillon. Dans le cas où l'ion d'oxygène presque vertical est utilisé comme ion primaire, la vitesse de pulvérisation cathodique de la surface de l'échantillon est réduite. Donc, le SIMS de type Q-pôle
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avec l'ion d'oxygène presque vertical comme ion primaire peut augmenter une concentration superficielle en oxygène sur la surface d'un échantillon. Ici, plus la concentration en oxygène est forte sur l'échantillon, plus grande est la probabilité d'ionisation des ions positifs par les ions primaires.
Le SIMS de type Q-pôle peut améliorer la sensibilité.
Le SIMS de type secteur est utilisé pour mesurer un grand échantillon, tel qu'un substrat en semi-conducteur. Comme le montre la figure 1, le SIMS de type secteur conventionnel prévoit une section de rayonnement d'ions primaires 101, une section porte-échantillon 102, et une section de spectrométrie de masse pour ions secondaires 103 dans le récipient sous vide 104.
La section de rayonnement d'ions primaires (colonne) 101 se compose d'une source d'ions 111 et d'une pluralité de lentilles 112. La source d'ions 111 génère des ions primaires 113, tels que du plasmatron double. La pluralité de lentilles 112 focalise les ions primaires 113 pour les diriger vers une surface supérieures d'un échantillon. Ici, le diamètre d'un faisceau d'ions des ions primaires 113 occupe environ plusieurs um à plusieurs centaines de um sur l'échantillon. Une irradiation en trame sur l'échantillon est effectuée sur une plage plus large que le diamètre du faisceau d'ions pour uniformiser une profondeur pulvérisée de l'échantillon.
La section porte-échantillon 102 se compose d'un étage à échantillon 121 et du porte-échantillon 122 maintenu sur l'étage à échantillon 121. Une électrode d'extraction 130 est placée à l'opposé du porte-échantillon 122. L'étage à échantillon 121
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présente la structure dans laquelle une position de celui-ci (une distance Z entre une électrode d'extraction 130 et un échantillon 124, et un déplacement dans une direction X ou Y sur une surface parallèle à une électrode d'extraction de l'échantillon) peut être réglée de façon arbitraire. Le porte-échantillon 122 porte un échantillon. Ici, comme montré sur la figure 2, l'échantillon 124 peut être porté sur l'étage à échantillon 121.
La section de spectrométrie de masse pour ions secondaires 103 se compose d'une électrode d'extraction 130, d'une lentille à immersion 131, d'une pluralité de lentilles de transfert 132, d'un diaphragme de contraste 133, d'une ouverture de champ 134, d'un premier analyseur d'énergie 135 à champ électrostatique, d'un passage d'énergie 136, d'une lentille de spectromètre 137, d'un analyseur de masse 138 à champ magnétique, d'un passage 139, d'une pluralité de lentilles de projecteur 140, d'un deuxième analyseur de pertes d'énergie 141 à champ électrostatique, d'un collecteur de Faraday 142, d'un tube photomultiplicateur 143, et d'un écran 144.
Des ions secondaires 123 sont générés à partir de la surface de l'échantillon sur lequel l'irradiation en trame est effectuée, et sont accélérés entre l'électrode d'extraction 130 et l'échantillon, et sont dirigés vers la section de spectrométrie de masse pour ions secondaires 103. Les ions secondaires dirigés 123 passent par une lentille à immersion 131, et sont amenés à converger sur une position d'un diaphragme de contraste 133 par des lentilles de transfert 132, et forment une image à l'ouverture de champ 134. Ici, la taille de l'ouverture de champ 134 est réglée de telle
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sorte que seule une partie centrale d'une région en trame parmi les ions secondaires dirigés 123 peut passer à travers le premier analyseur d'énergie 135 à champ électrostatique. Ensuite, les ions secondaires dirigés 123 sont dirigés vers le premier analyseur d'énergie 135 à champ électrostatique. Le premier analyseur d'énergie 135 disperse par énergie les ions secondaires dirigés 123 afin de générer une image à une position du passage d'énergie 136. Les ions secondaires dirigés 123 traversant le passage d'énergie 136 sont amenés à converger à travers une lentille de spectromètre 137 et sont dirigés vers l'analyseur de masse 138 à champ magnétique. Le SIMS de type secteur peut atteindre une haute résolution de masse, dû à la configuration dans laquelle l'aberration du premier analyseur d'énergie 135 à champ électrostatique est annulée par l'aberration de l'analyseur de masse 138 à champ magnétique. Le champ statiquement magnétique est généré à l'intérieur de l'analyseur de masse 138 à champ magnétique. Ici, une particule chargée se déplaçant dans le champ statiquement magnétique reçoit une force de Lorentz, une particule avec un taux de charge électrique d'une masse particulière indique un rayon orbital correspondant à la force de Lorentz.
Donc, un changement d'une valeur du champ magnétique à l'intérieur de l'analyseur de masse 138 à champ magnétique permet seulement le passage des particules ayant le taux de charge électrique d'une masse particulière parmi les ions secondaires 123. Les particules ayant traversé l'analyseur de masse 138 à champ magnétique sont amenés à converger à travers un passage 139 et des lentilles de projecteur 140, et sont dirigées vers le deuxième analyseur d'énergie 141 à
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champ électrostatique. A ce moment, le nombre de particules traversant l'analyseur de masse 138 à champ magnétique est mesuré par le collecteur de Faraday 142 ou le tube photomultiplicateur 143. L'image ionique dans le deuxième analyseur d'énergie 141 à champ électrostatique peut être observée sur l'écran 144.
Dans le SIMS de type secteur conventionnel, une tension d'environ 500 V à plusieurs kV est appliquée à l'échantillon. Les ions secondaires 123 sont accélérés dans la direction de l'électrode d'extraction entre l'électrode d'extraction et la surface de l'échantillon dû à la différence de potentiel entre l'électrode d'extraction dans la section de spectrométrie de masse pour ions secondaires 103 et la surface de l'échantillon. Les ions secondaires 123 sont fortement transmis dans la section de spectrométrie de masse pour ions secondaires 103, dans le SIMS de type secteur.
Dans la section de spectrométrie de masse pour ions secondaires 103, les ions secondaires 123 sont d'abord dispersés par énergie par le premier analyseur d'énergie 135 à champ électrostatique. Les ions secondaires 123 dispersés par énergie sont amenés à converger à travers une lentille de spectromètre 137.
Les ions secondaires convergeants 123 se déplacent au rayon orbital correspondant au taux de charge électrique de masse dans l'analyseur de masse 138 à champ magnétique, et seuls les ions ayant le taux de charge électrique d'une masse particulière sont comptés. Le SIMS de type secteur peut atteindre une haute résolution de masse, dû à la configuration dans laquelle l'aberration du premier analyseur d'énergie 135 à champ électrostatique est annulée par
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l'aberration de l'analyseur de masse 138 à champ magnétique.
Le SIMS de type Q-pôle a une plus haute résolution de profondeur, mais une plus basse résolution de masse que le SIMS de type secteur conventionnel. La limite de détection du SIMS de type Q-pôle en résolution de masse est d'environ 1016 à 1017 atomes/cm3. Le SIMS de type Qpôle ne convient pas à la mesure de l'impureté de la concentration inférieure à 1016 à 1017 atomes/cm3 en raison de la faible transmission.
Le SIMS de type secteur conventionnel a une plus haute résolution de masse que le SIMS de type Q-pôle.
Le coefficient de transmission ionique des ions secondaires dirigés vers la section de spectrométrie de masse pour ions secondaires 103 dans le SIMS de type secteur est supérieur d'environ un ou deux chiffres à celui des ions secondaires dirigés vers le quadripôle dans le SIMS de type Q-pôle. En ce qui concerne la résolution de masse, le SIMS de type secteur conventionnel détecte des impuretés avec plus d'environ 1014 à 1016 atomes/cm3 incluses dans l'échantillon, et détecte des impuretés de façon plus précise d'environ un ou deux chiffres que le SIMS de type Q-pôle. En ce qui concerne la résolution de profondeur, le SIMS de type secteur conventionnel est inférieur au SIMS de type Q-pôle.
Comme montrée sur la figure 2, la surface supérieure de l'échantillon 124 est irradiée par les ions primaires 113 pour générer des ions secondaires 123 dans le SIMS de type secteur. Les ions primaires 113 sont incidents de façon oblique sur la surface de l'échantillon 124.
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Les ions primaires 113 sont fléchis pour adopter l'orbite réelle 115 au lieu de l'orbite plate 114 sous l'influence d'un champ électrique appliqué entre l'électrode d'extraction 130 et l'échantillon 124. Lorsqu'un ion de césium est utilisé comme ion primaire 113, les ions primaires 113 sont incidents de façon substantiellement verticale sur un échantillon 124 dans le SIMS de type secteur conventionnel. De plus, lorsque les ions primaires 113 entrent en collision avec l'échantillon 124, l'énergie dont disposent les ions primaires 113 est la somme de l'énergie d'accélération des ions primaires 113 et d'une tension appliquée entre l'électrode d'extraction 130 et l'échantillon 124.
Lorsque l'énergie d'accélération des ions primaires 113 est de 1 keV et la tension appliquée entre l'électrode d'extraction 130 et l'échantillon 124 est de 500 eV (- 500 eV est appliqué à l'échantillon 124 avec l'électrode d'extraction 124 comme potentiel 0 (terre)), les ions primaires 113 ont une énergie de choc de 1,5 keV lorsque les ions primaires 113 entrent en collision avec l'échantillon 124. Dans le SIMS de type Q-pôle, il est typique dans une analyse réelle de faible accélération que les ions primaires soient accélérés à la tension de 1 keV et soient incidents sur un échantillon avec un angle de 60 degrés à partir d'un axe perpendiculaire à la surface supérieure de l'échantillon. Ici, le SIMS de type secteur conventionnel peut atteindre seulement la résolution de profondeur égale ou inférieure à la moitié de celle du SIMS de type Q-pôle. De plus, le SIMS de type secteur conventionnel atteint la résolution de profondeur inférieure au fur et à mesure qu'un angle d'incidence de l'ion primaire sur un échantillon devient
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substantiellement perpendiculaire à la surface supérieure de l'échantillon.
Ici, un procédé de mesure est considéré avec la section porte-échantillon 102 montrée sur la figure 3.
Comme montrée sur la figure 3, la section porte- échantillon 102 se compose d'un étage à échantillon 121 et d'un porte-échantillon 122 maintenu sur l'étage à échantillon 121. Le porte-échantillon 122 porte un échantillon incliné 124, de sorte qu'un angle d'incidence des ions primaires 113 est d'environ 60 degrés à partir d'un axe perpendiculaire à une direction verticale à la surface supérieure de l'échantillon.
Quand ce SIMS de type secteur conventionnel mesure l'échantillon 124 montré sur la figure 3, une orbite d'ions secondaires 113 émis par l'échantillon 124 est largement déviée d'un axe central 145 de la section de spectrométrie de masse pour ions secondaires 3. Ce SIMS de type secteur conventionnel diminue la transmission des ions secondaires 123, et fait que la sensibilité de ce SIMS de type secteur conventionnel est inférieure à celle du SIMS de type Q-pôle. Il est nécessaire d'améliorer la transmission des ions secondaires 123 pour augmenter la sensibilité de ce SIMS de type secteur conventionnel. A cet effet, on pourrait envisager d'augmenter la tension appliquée entre une électrode d'extraction 130 et l'échantillon 124.
Cependant, comme mentionné ci-dessus, la tension d'application supérieure fait fléchir l'orbite des ions primaires 113, et les ions primaires 113 sont incidents avec une inclinaison plus prononcée sur la surface de l'échantillon 124. Comme mentionné ci-dessus, il est impossible d'atteindre la haute sensibilité en
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augmentant la tension appliquée entre une électrode d'extraction 130 et l'échantillon 124. De plus, puisque la tension d'application est extrêmement haute, la résolution de profondeur est détériorée perdant ainsi l'effet de l'échantillon incliné.
Dans le SIMS de type secteur conventionnel, il est difficile de mesurer précisément un profil dans une pellicule lorsqu'une impureté de faible concentration est implantée dans une région peu profonde. Un dispositif à semi-conducteur a tendance à être miniaturisé. Un dispositif à semi-conducteur sera fabriqué dans une impureté de faible concentration d' environ 1015 à 1016 atomes/cm3 implantée à une profondeur d'environ 50 nm à partir de la surface du substrat en semi-conducteur. Ici, le SIMS de type secteur conventionnel ne peut pas mesurer un échantillon à partir de la surface duquel une impureté d' environ 1015 à 1016 atomes/cm3 est implantée à une profondeur d'environ 50 nm.
D'autres techniques conventionnelles concernant le SIMS seront décrites ci-dessous.
Nous allons décrire l'article 1 ci-joint, "ACCURATE SIMS DEPTH PROFILING OF ULTRASHALLOW PHOSPHORUS DOPANT DISTRIBUTIONS IN SILICON", de 14th EVANS lecture, 9 décembre 1997, par Stephen P. Smith, Charles J.
Hitzman, et Charles W. Magee. Cette technique conventionnelle montre qu'un profilage SIMS pratique d'un dopage en phosphore peu profond (< 200 nm) dans le silicium nécessite une haute résolution de masse pour éliminer l'interférence SiH, et une faible énergie de choc des ions primaires pour supporter une bonne résolution de profondeur.
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Nous allons décrire l'article II ci-joint, "ENHANCED DEPTH PROFILING OF ULTRA-SHALLOW IMPLANTS USING IMPROVED LOW ENERGY ION GUNS ON A QUADRUPOLE SIMS INSTRUMENT", de 14th EVANS lecture, 9 décembre 1997, par Charles J. Hitzman et Gary Mount. Cette technique conventionnelle apparaît comme suit. Une caractérisation précise d'implants très peu profonds nécessaire pour une jonction de type n+ et p+ dans le domaine inférieur à 100 nm par le SIMS nécessite des énergies de choc plus basses du faisceau d'ions primaires et des angles d'impact élevés. L'utilisation de lentilles d'extraction flottantes ou de colonnes d'ions fournit un courant de faisceau et des densités de courant pour maintenir un débit élevé avec une excellente stabilité de l'instrument pour des mesures haute précision. Le SIMS de type Q-pôle PHI fournit une caractérisation précise des implants très peu profonds.
Nous allons décrire l'article III ci-joint, "MEASUREMENTS OF ARSENIC ULTRA-SHALLOW IMPLANTS USING SIMS", de 14th EVANS lecture, 9 décembre 1997, par Gary R. Mount, Charles J. Hitzman, Stephen P. Smith et Patrick Van Lierde. Cette technique conventionnelle montre le résultat lorsqu'un SIMS de type Q-pôle PHI est utilisé pour les mesures d'arsenic très peu profond à des énergies d'implantation de 2 keV, 1 keV et 500 eV.
Nous allons décrire l'article IV ci-joint, "CORRELATION BETWEEN SURFACE SIMS AND TXRF MEASUREMENTS OF SURFACE METAL CONTAMINATION ON SILICON", de 14th EVANS lecture, 9 décembre 1997, par S.P. Smith, J. Metz et P. K. Chu. Cette technique conventionnelle montre une comparaison des mesures de TXRF (fluorescence X de réflexion totale) et des mesures de SIMS de surface.
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Les résultats de SIMS de surface sur une plaquette en Si implantée d'ions peuvent donner des résultats supérieurs à la TXRF parce que certains contaminants, tels que W, ont tendance à se trouver sous la surface de la plaquette. Lorsque des particules dispersées issues de grappes de particules sont présentes, les résultats de la TXRF auront tendance à être supérieurs, puisque la zone d'échantillonnage restreinte des techniques de SIMS de surface a une influence statistiquement défavorable à l'analyse de zones incluant des particules. Ici, la TXRF est un procédé d'observation non-destructif pour analyser des échantillons plans et lisses. La surface de la plaquette est éclairée par un faisceau de rayons X à un angle rasant qui excite des atomes superficiels dans les 3 à 8 nm supérieurs pour produire un rayon X secondaire. Les limites de détection élémentaire sont d'environ 1010 atomes/cm2 pour de nombreux éléments de transition importants. Le SIMS de surface est une adaptation du SIMS optimisé pour l'analyse précise de contaminants à la surface et proche de la surface (0 à 20 nm) des plaquettes en silicium.
Nous allons décrire l'article V ci-joint, "WHOLEWAFER CONTAMINANT DISTRIBUTION BY TOF-SIMS ANALYSIS", de 14th EVANS lecture, 9 décembre 1997, par P. Lindley, F. Radicati, I. Mowat, L. McCaig et M. Kendall. Cette technique conventionnelle montre que le SIMS TOF (spectromètre de masse pour ions secondaires à temps de vol) propose un outil utile pour évaluer la présence et la distribution de la contamination sur des surfaces de plaquette en silicium.
Nous allons décrire l'article VI ci-joint, "SIMS STUDIES of INK JET MEDIA", de 14th EVANS lecture, 9
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décembre 1997, par Jerry Pinto et Mark Nicolas. Cette technique conventionnelle montre que l'étendue de la pénétration d'encre est déterminée dans le revêtement du modèle ainsi que dans des supports représentatifs du commerce dans un effort pour mettre en corrélation l'effet du PVP, des mélanges de PVP et des copolymères de PVP sur l'agglutination de colorant, sur la base de la spectrométrie de masse pour ions secondaires à temps de vol (SIMS TOF).
De plus, l'article VII ci-joint, "Whole wafer contamination analysis", de 14th EVANS lecture, 9 décembre 1997, montre des niveaux d'AMC (contamination moléculaire aérienne) dans une pluralité de sites sur 5 plaquettes qui incluent une plaquette primaire, une plaquette régénérée, une plaquette primaire nettoyée avec du NH40H, une plaquette régénérée nettoyée avec du NH4OH, et une plaquette primaire nettoyée avec du TMAH.
RESUME DE L'INVENTION
La présente invention a été réalisée pour résoudre les problèmes expliqués ci-dessus.
Il est donc un objet de la présente invention de prévoir un type de secteur d'un spectromètre de masse pour ions secondaires qui peut améliorer la résolution de profondeur.
Il est un autre objet de la présente invention de prévoir un porte-échantillon pour améliorer la résolution de profondeur.
Il est encore un autre objet de la présente invention de prévoir un procédé pour analyser un ion secondaire de façon à améliorer la résolution de profondeur.
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Afin d'atteindre un aspect de la présente invention, un spectromètre de masse pour ions secondaires inclut une table, un porte-échantillon disposé sur la table et portant un échantillon ; une première section irradiant des ions primaires sur une surface de l'échantillon ; et une deuxième section analysant des ions secondaires générés en irradiant les ions primaires vers l'échantillon, dans lequel une partie de surface supérieure du porte-échantillon inclut une section porte-échantillon portant l'échantillon à une inclinaison prédéterminée par rapport à une surface inférieure du porte-échantillon ; et un élément couvrant une partie de l'échantillon.
Le spectromètre de masse pour ions secondaires peut en outre inclure une électrode disposée pour s'opposer au porte-échantillon, dans lequel l'élément est disposé en parallèle à l'électrode.
Le spectromètre de masse pour ions secondaires peut en outre inclure une électrode disposée pour s'opposer au porte-échantillon de sorte qu'un potentiel équivalent généré entre l'électrode et le porte- échantillon est substantiellement parallèle à l'électrode lorsque des tensions sont respectivement appliquées à l'électrode et au porte-échantillon.
Dans le spectromètre de masse pour ions secondaires, l'élément peut être en contact avec l'échantillon.
Dans le spectromètre de masse pour ions secondaires, le porte-échantillon peut en outre inclure un séparateur disposé entre le porte-échantillon et l'élément et isolant l'élément du porte-échantillon.
Le spectromètre de masse pour ions secondaires peut en outre inclure une section d'application de tension
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connectée à l'élément et réglant l'élément sur un potentiel arbitraire.
Dans le spectromètre de masse pour ions secondaires, un premier potentiel de l'élément peut être différent d'un deuxième potentiel de la section porte-échantillon.
Dans le spectromètre de masse pour ions secondaires, le porte-échantillon et l'élément peuvent être conducteurs.
Dans le spectromètre de masse pour ions secondaires, l'élément peut avoir une forme d'arête de couteau.
Dans le spectromètre de masse pour ions secondaires, la section porte-échantillon peut inclure une rainure recevant l'échantillon, dans lequel la profondeur de la rainure est substantiellement égale à l'épaisseur de l'échantillon.
Dans le spectromètre de masse pour ions secondaires, un angle de l'inclinaison prédéterminée peut être déterminé de sorte que les ions primaires sont irradiés vers l'échantillon incliné à un angle entre 40 degrés et 70 degrés à partir d'un axe perpendiculaire à une surface supérieure de l'échantillon.
Afin de réaliser un autre aspect de la présente invention, un procédé d'analyse utilisant un spectromètre de masse pour ions secondaires inclut les étapes consistant à (a) porter un échantillon incliné ; (b) générer une surface de potentiel équivalent substantiellement parallèle à une surface inférieure d'une électrode prévue au-dessus de l'échantillon ; (c) irradier des ions primaires vers l'échantillon pour
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générer des ions secondaires ; et (d) analyser les ions secondaires.
Dans le procédé d'analyse utilisant un spectromètre de masse pour ions secondaires, l'irradiation peut inclure le fait d'irradier les ions primaires vers l'échantillon à un angle entre 40 degrés et 70 degrés à partir d'un axe perpendiculaire à une surface supérieure de l'échantillon.
Dans le procédé d'analyse utilisant un spectromètre de masse pour ions secondaires, les ions primaires peuvent être irradiés vers l'échantillon à un angle prédéterminé, et le fait de porter peut inclure le fait de porter l'échantillon incliné de sorte que les ions primaires sont irradiés vers l'échantillon à un angle entre 40 degrés et 70 degrés à partir d'un axe perpendiculaire à une surface supérieure de l'échantillon.
Afin de réaliser encore un autre aspect de la présente invention, un porte-échantillon utilisé dans un spectromètre de masse pour ions secondaires inclut une première section de surface supérieure ; une deuxième section de surface supérieure ; une section porte-échantillon disposée entre les première et deuxième sections de surface supérieure dans laquelle une surface supérieure de la section porte-échantillon a une inclinaison prédéterminée par rapport à la première section de surface supérieure ; un échantillon disposé sur la section porte-échantillon ; un élément disposé sur la deuxième section de surface supérieure et couvrant une partie de l'échantillon.
Dans le porte-échantillon utilisé dans un spectromètre de masse pour ions secondaires, une surface supérieure de l'élément peut être
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substantiellement parallèle à la première surface supérieure.
Dans le porte-échantillon utilisé dans un spectromètre de masse pour ions secondaires, l'élément peut être positionné à un niveau supérieur ou égal à la première section de surface supérieure.
Le porte-échantillon utilisé dans un spectromètre de masse pour ions secondaires peut en outre inclure un séparateur disposé au-dessous de l'élément pour isoler l'élément de la deuxième partie de surface supérieure.
Dans le porte-échantillon utilisé dans un spectromètre de masse pour ions secondaires, l'élément peut avoir une forme d'arête de couteau.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 est une vue montrant une structure d'un SIMS de type secteur conventionnel ; la figure 2 est une vue montrant une orbite d'ions primaires par rapport à un échantillon dans le SIMS de type secteur conventionnel ; la figure 3 est une vue décrivant une déviation entre une direction d'émission d'ions secondaires et un axe central dans la section de spectrométrie de masse lorsque l'échantillon est incliné, dans le SIMS de type secteur conventionnel ; la figure 4 est une vue montrant une structure d'un SIMS de type secteur dans la présente invention ; la figure 5 est une projection horizontale montrant la surface d'une section porte-échantillon selon un premier et deuxième mode de réalisation de la présente invention ;
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la figure 6 est une vue en coupe A-A' montrant les environs d'une section porte-échantillon selon un premier mode de réalisation de la présente invention ; la figure 7 est un graphique décrivant respectivement les résultats mesurés lorsque le SIMS de type secteur conventionnel (mesuré dans une condition où l'échantillon n'est pas incliné), le SIMS de type Qpôle conventionnel ou le SIMS de type secteur dans le premier mode de réalisation respectivement mesurent un substrat en silicium comme échantillon dans lequel des ions d'arsenic (As) comme impureté de type N sont implantés à une profondeur d'environ 50 nm ; la figure 8 est une vue en coupe A-A' montrant les environs d'une section porte-échantillon selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention ; la figure 9 est une projection horizontale montrant la surface d'une section porte-échantillon selon un troisième mode de réalisation de la présente invention ; la figure 10 est une vue en coupe B-B' montrant les environs d'une section porte-échantillon selon un troisième mode de réalisation de la présente invention ; la figure 11 est une vue en coupe C-C' montrant les environs d'une section porte-échantillon selon un troisième mode de réalisation de la présente invention ; et la figure 12 est une vue en coupe D-D' montrant les environs d'une section porte-échantillon selon un troisième mode de réalisation de la présente invention.
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DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES
En se référant maintenant aux dessins, divers modes de réalisation de la présente invention seront décrits.
Un SIMS de type secteur et un porte-échantillon dans un premier mode de réalisation de la présente invention seront décrits.
Comme montré sur la figure 4, le SIMS de type secteur selon le premier mode de réalisation de la présente invention prévoit une section de rayonnement d'ions primaires 1, une section porte-échantillon 2, et une section de spectrométrie de masse pour ions secondaires 3 dans le récipient sous vide 4.
La section de rayonnement d'ions primaires 1 se compose d'une source d'ions 11 et d'une pluralité de lentilles 12. La source d'ions 11 génère des ions primaires 13, tels que du plasmatron double. La pluralité de lentilles 12 focalise les ions primaires 13 en direction d'une surface supérieure d'un échantillon. Ici, le diamètre du faisceau d'ions composé des ions primaires 13 occupe environ plusieurs m à plusieurs centaines de um sur l'échantillon. Une irradiation en trame sur l'échantillon est effectuée sur une plage plus large que le diamètre du faisceau d'ions pour uniformiser la profondeur pulvérisée de l'échantillon.
La section porte-échantillon 2 se compose d'un étage à échantillon 21. Un porte-échantillon 22 est placé sur l'étage à échantillon 21. L'étage à échantillon 21 a une structure selon laquelle sa position (une distance Z entre une électrode d'extraction (non représentée sur la figure 1) et un échantillon, et un déplacement dans une direction X ou Y sur une surface parallèle à une électrode
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d'extraction de l'échantillon) peut être réglée de façon arbitraire. Le porte-échantillon 22 porte un échantillon, tel qu'une plaquette en silicium, et des fragments de la plaquette en silicium. La surface supérieure de l'échantillon est dirigée par les ions primaires 13 pour générer des ions secondaires 23.
La section de spectrométrie de masse pour ions secondaires 3 se compose d'une électrode d'extraction 30, d'une lentille à immersion 31, d'une pluralité de lentilles de transfert 32, d'un diaphragme de contraste 33, d'une ouverture de champ 34, d'un premier analyseur de pertes d'énergie 35 à champ électrostatique, d'un passage d'énergie 36, d'une lentille de spectromètre 37, d'un analyseur de masse 38 à champ magnétique, d'un passage 39, de lentilles de projecteurs 40, d'un deuxième analyseur de pertes d'énergie 41 à champ électrostatique, d'un collecteur de Faraday 42, d'un tube photomultiplicateur 43, et d'un écran 44.
Des ions secondaires 23 sont dirigés à partir de la surface de l'échantillon sur lequel l'irradiation en trame est effectuée, et sont accélérés entre l'électrode d'extraction 30 et l'échantillon, et sont dirigés vers la section de spectrométrie de masse pour ions secondaires 3. Les ions secondaires dirigés 23 traversent une lentille à immersion 31, et sont amenés à converger à une position d'un diaphragme de contraste 33 par des lentilles de transfert 32, et forment une image à une ouverture de champ 34. Ici, la taille de l'ouverture de champ 34 est réglée de sorte que seule une partie centrale d'une région en trame parmi les ions secondaires dirigés 23 peut traverser le premier analyseur d'énergie 35 à champ électrostatique.
Ensuite, les ions secondaires dirigés 23 sont dirigés
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vers le premier analyseur d'énergie 35 à champ électrostatique. Le premier analyseur d'énergie 35 disperse par énergie les ions secondaires dirigés 23 afin de générer une image à une position du passage d'énergie 36. Les ions secondaires dirigés 23 traversant le passage d'énergie 36 sont amenés à converger à travers une lentille de spectromètre 37 et sont dirigés vers l'analyseur de masse 38 à champ magnétique. Le SIMS de type secteur peut atteindre une haute résolution de masse, dû à la configuration dans laquelle l'aberration du premier analyseur d'énergie 35 à champ électrostatique est annulée par l'aberration de l'analyseur de masse 38 à champ magnétique. Un champ statiquement magnétique est généré à l'intérieur de l'analyseur de masse 38 à champ magnétique. Ici, une particule chargée se déplaçant dans le champ statiquement magnétique reçoit une force de Lorentz, une particule avec un taux particulier de masse et de charge indique un rayon orbital correspondant à la force de Lorentz. Donc, un changement d'une valeur du champ magnétique à l'intérieur de l'analyseur de masse 38 à champ magnétique permet seulement aux particules ayant le taux particulier de masse et de charge parmi les ions secondaires 23 de traverser. Les particules ayant traversé l'analyseur de masse 38 à champ magnétique sont amenés à converger à travers un passage 39 et des lentilles de projecteur 40, et sont dirigés vers le deuxième analyseur d'énergie 41 à champ électrostatique. A ce moment, le nombre de particules traversant l'analyseur de masse 38 à champ magnétique est mesuré par le collecteur de Faraday 42 ou le tube photomultiplicateur 43. L'image ionique dans le
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deuxième analyseur d'énergie 41 à champ électrostatique peut être observée sur l'écran 44.
Une configuration de SIMS de type secteur dans le premier mode de réalisation de la présente invention est similaire à celle du SIMS de type secteur conventionnel, excepté la section porte-échantillon 2.
Comme montré sur la figure 5 et la figure 6, la section porte-échantillon 2 se compose de l'étage à échantillon 21 et du porte-échantillon 22 maintenu sur l'étage à échantillon 21. Une électrode d'extraction 30 est placée à l'opposé du porte-échantillon 22.
L'étage à échantillon 21 inclut une section d'application de tension 51 connectée au porte-échantillon 22. La section d'application de tension 51 peut changer le potentiel électrique du porte-échantillon 22. Ici, la section d'application de tension 51 soumet le porte-échantillon 22 à la tension de sorte que le différentiel du potentiel électrique va de 0,5 keV à 10 keV entre le porte-échantillon 22 et l'électrode d'extraction 30.
Le porte-échantillon 22 prévoit au moins un élément du groupe composé d'une partie plate 61, d'une partie inclinée 62 et d'une partie trapézoïde 63. Toute la surface inférieure du porte-échantillon 22 est substantiellement parallèle à la surface supérieure de l'étage à échantillon 21. La surface supérieure de la partie plate 61 est substantiellement parallèle à la surface inférieure de l'électrode d'extraction 30. La surface supérieure de la partie inclinée 62 est inclinée par rapport à la surface inférieure du porte-échantillon 22. Une pluralité d'échantillons 70 est disposée sur la surface supérieure de la partie inclinée 62. Ici, une rainure 62a est formée dans la
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partie de surface supérieure de la partie inclinée 62.
La profondeur de la rainure 62a est substantiellement similaire à l'épaisseur d'une pluralité d'échantillons 70 adaptés dans la rainure 62a. La surface supérieure de la partie trapézoïde 63 est substantiellement parallèle à la surface inférieure de l'électrode d'extraction 30. Une plaque 64 est disposée sur la surface supérieure de la partie trapézoïde 63. La plaque s'étend dans la direction de la partie inclinée 62 pour couvrir une partie d'une pluralité d'échantillons 70 excepté la zone irradiée par les ions primaires. La plaque 64 a une forme d'arête de couteau et la forme de l'arête est relevée.
Une section de rayonnement d'ions primaires 1 irradie les ions primaires 13 vers l'un de la pluralité d'échantillons 70 maintenus dans la partie inclinée 62 à un angle prédéterminé par rapport à une surface inférieure du porte-échantillon 22. La surface supérieure de la partie inclinée 62 est inclinée à un angle par rapport à une surface inférieure du porte- échantillon 22 de sorte que les ions primaires sont irradiés vers l'échantillon à un angle entre 45 et 75 degrés à partir d'un axe perpendiculaire à la surface de l'échantillon. Dans ce mode de réalisation, lorsque les ions primaires 13 sont irradiés vers l'échantillon à un angle de 60 degrés à partir d'un axe perpendiculaire à une surface inférieure du porte-échantillon 22, la partie de surface inclinée du porte-échantillon est inclinée de 40 degrés à partir d'un axe perpendiculaire à une surface inférieure du porte-échantillon 22 de sorte que les ions primaires 13 sont irradiés vers l'échantillon à un angle de 60
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degrés à partir d'un axe perpendiculaire à la surface de l'échantillon.
La rainure 62a, à une profondeur substantiellement similaire à une pluralité d'échantillons 70, est formée dans la partie de surface supérieure de la partie inclinée 62, et une pluralité d'échantillons 70 est adaptée dans la rainure. Ceci autorise une plus petite différence de pas entre le porte-échantillon 22 et une pluralité d'échantillons 70, et autorise une petite distorsion d'une surface de potentiel équivalent 71.
Une surface d'exposition d'une pluralité d'échantillons 70 (une surface de l'échantillon ne devant pas couvrir la plaque en forme d'arête de couteau) est limitée pour s'approcher d'une région irradiée de l'échantillon, par rapport à une électrode d'extraction 30 positionnée à l'opposé du porte-échantillon 22. La distorsion de la surface de potentiel équivalent 71 est grande aux environs de la zone irradiée d'un échantillon d'une pluralité d'échantillons 70, et devient parallèle à l'électrode d'extraction 2 au fur et à mesure qu'elle s'approche de l'électrode d'extraction 30. Donc, les orbites des ions secondaires 23 sont modifiées pour être parallèles à une direction d'un axe central de la section de spectrométrie de masse pour ions secondaires 3. Ainsi, le SIMS de type secteur dans le premier mode de réalisation de la présente invention peut supprimer une chute d'une transmission d'ions secondaires à la section de spectrométrie de masse pour ions secondaires 3. Ici, le même potentiel que l'échantillon 70 est appliqué à la plaque 64.
Ici, il est souhaitable que la surface supérieure de la plaque 64 à l'opposé de l'électrode d'extraction
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30 soit située à la même distance ou plus proche de la surface supérieure du porte-échantillon 22 à l'opposé de l'électrode d'extraction 30. La plaque 64 se compose de toute matière conductrice. De façon souhaitable, la plaque 64 peut être composée de la même matière conductrice de laquelle se compose le porte-échantillon 15. De plus, la plaque 64 a de façon souhaitable une forme d'arête de couteau, mais peut avoir une forme de plaque plate. La plaque 64 n'est pas limitée à avoir une forme d'arête de couteau. Ici, l'irrégularité de la surface de potentiel équivalent 71 augmente lorsqu'une grande différence de pas se forme à une pointe sur le côté d'une pluralité d'échantillons 70 de la plaque 64.
Donc, lorsque la plaque 64 a une forme de plaque plate, il est souhaitable que l'épaisseur de la plaque 64 soit aussi mince que possible dans une plage d'une résistance suffisante de la plaque 64.
Lorsque le SIMS de type secteur dans le premier mode de réalisation de la présente invention analyse l'un d'une pluralité d'échantillons 70 (l'échantillon 70), des ions Cs+, comme les premiers ions 13, sont accélérés à 1 keV et irradiés sur l'échantillon dans leur orbite inclinée d'environ 25 degrés à partir d'un axe perpendiculaire à la surface inférieure du porte- échantillon 22. Une tension de 0,5 kV est appliquée à l'échantillon 70 avec l'électrode d'extraction 30 comme potentiel de terre.
La figure 7 montre les résultats mesurés lorsque le SIMS de type secteur conventionnel (mesuré dans une condition où l'échantillon n'est pas incliné), le SIMS de type Q-pôle conventionnel ou le SIMS de type secteur dans le premier mode de réalisation mesurent respectivement un substrat en silicium comme
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l'échantillon dans lequel des ions d'arsenic (As), comme une impureté de type N, sont implantés à une profondeur d'environ 50 nm. Comme le montre la figure 7, le SIMS de type secteur conventionnel est inférieur au SIMS de type Q-pôle en résolution de profondeur. Le SIMS de type Q-pôle est inférieur au SIMS de type secteur conventionnel en résolution de masse. Le SIMS de type Q-pôle peut détecter l'impureté incluse dans la quantité substantiellement égale ou supérieure à 1 x 1017 atomes/cm3 dans l'échantillon. Le SIMS de type secteur de l'invention est substantiellement similaire à celui du SIMS de type Q-pôle en résolution de profondeur. De plus, le SIMS de type secteur selon l'invention peut détecter l'impureté incluse dans la quantité de moins de 1 x 1017 atomes/cm3 dans l'échantillon, et est similaire au SIMS de type secteur conventionnel en résolution de masse.
Un SIMS de type secteur et un porte-échantillon dans un deuxième mode de réalisation de la présente invention seront décrits ci-dessous.
La configuration du SIMS de type secteur dans le deuxième mode de réalisation de la présente invention est similaire à celle du SIMS de type secteur dans le premier mode de réalisation de la présente invention, excepté la section porte-échantillon 2.
Comme montrée sur la figure 5 et la figure 8, la section porte-échantillon 2 se compose de l'étage à échantillon 21 et du porte-échantillon 22 maintenu sur l'étage à échantillon 21 dans le deuxième mode de réalisation de la présente invention. Une électrode d'extraction 30 est placée à l'opposé du porte- échantillon 22.
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L'étage à échantillon 21 inclut une première section d'application de tension 52 connectée au porte-échantillon 22, excepté la plaque 64, et une deuxième section d'application de tension 53 connectée à la plaque 64. La première section d'application de tension 52 peut changer le potentiel électrique du porte-échantillon 22 excepté la plaque 64. La deuxième section d'application de tension 53 peut changer le potentiel électrique de la plaque 64. Ici, la première section d'application de tension 52 agit sur le porte-échantillon 22, excepté la plaque 64, de sorte que le différentiel du potentiel électrique va de 0,5 keV à 10 keV entre le porte-échantillon 22 excepté la plaque 64 et l'électrode d'extraction 30. La deuxième section d'application de tension 53 agit sur la plaque 64 de sorte que le différentiel du potentiel électrique va de 0,5 keV à 10 keV entre la plaque 64 et l'électrode d'extraction 30.
Le porte-échantillon 22 prévoit une pluralité de groupes d'une partie plate 61, une partie inclinée 62, et une partie trapézoïde 63. Toute la surface inférieure du porte-échantillon 22 est substantiellement parallèle à la surface supérieure de l'étage à échantillon 21. La configuration de la partie plate 61 et de la partie inclinée 62 dans le deuxième mode de réalisation de la présente invention est la même que celle dans le deuxième mode de réalisation de la présente invention. Un séparateur 65 est disposé en direction de la surface supérieure de la partie trapézoïde 63 et de la surface inférieure du séparateur 65. Le séparateur 65 se compose de la matière isolante, et isole le séparateur 65 de la partie trapézoïde 63.
La configuration de la partie trapézoïde 63 et du
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séparateur 65 dans le deuxième mode de réalisation de la présente invention est la même que celle dans le deuxième mode de réalisation de la présente invention.
Dans le SIMS de type secteur dans le deuxième mode de réalisation de la présente invention, un potentiel électrique de surface dans le porte-échantillon 22, excepté la plaque 64, peut être différent de celui dans la plaque 64. Lorsque la première section d'application de tension 52 applique un potentiel électrique de-500 eV au porte-échantillon 22, excepté la plaque 64, la deuxième section d'application de tension 53 peut appliquer un potentiel électrique entre-450 et-500 eV à la plaque 64. Ici, lorsque la tension appliquée au porte-échantillon 22, excepté la plaque 64, est inférieure en valeur absolue à la tension appliquée à la plaque 64, le SIMS de type secteur du deuxième mode de réalisation de la présente invention peut largement modifier l'orbite de l'ion secondaire généré à la surface d'un d'une pluralité d'échantillons 70.
Un SIMS de type secteur dans un troisième mode de réalisation de la présente invention sera décrit.
La configuration du SIMS de type secteur dans le troisième mode de réalisation de la présente invention est similaire à celle du SIMS de type secteur dans le premier mode de réalisation de la présente invention, excepté la section porte-échantillon 2.
Comme montrée sur les figures 9 à 12, dans le SIMS de type secteur dans le troisième mode de réalisation de la présente invention, la section porte-échantillon 2 inclut l'étage à échantillon 21, le porte-échantillon 22, une plaque 81, et une électrode de déviation 82.
Une électrode d'extraction 30 est placée à l'opposé du porte-échantillon 22.
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Comme montré sur la figure 10, l'étage à échantillon 21 inclut une première section d'application de tension 52 connectée au porte- échantillon 22 et à la plaque 81, et une deuxième section d'application de tension 53 connectée à l'électrode de déviation 82. La première section d'application de tension 52 peut changer le potentiel électrique du porte-échantillon 22 et de la plaque 81.
La deuxième section d'application de tension 53 peut changer le potentiel électrique de l'électrode de déviation 82. Ici, la première section d'application de tension 52 agit sur le porte-échantillon 22 et la plaque 81 de sorte que le différentiel du potentiel électrique va de 0,5 keV à 10 keV entre le porte-échantillon 22 et l'électrode d'extraction 30. La deuxième section d'application de tension 53 agit sur l'électrode de déviation 82 de sorte que le différentiel du potentiel électrique va de 0,5 keV à 10 keV entre l'électrode de déviation 82 et l'électrode d'extraction 30.
Le porte-échantillon 22 inclut la partie inclinée 62 dans le premier mode de réalisation de la présente invention. Ici, une rainure 62a est formée dans la partie de surface supérieure de la partie inclinée 62. la profondeur de la rainure 62a est substantiellement similaire à l'épaisseur d'une pluralité d'échantillons 70 adaptés dans la rainure 62a.
La plaque 81 est disposée entre l'électrode d'extraction 30 et le porte-échantillon 22 et est installée sur le côté supérieur de l'échantillon 70.
Comme montrées sur la figure 11, les parties de maintien de plaque 81a, 81b sont disposées de chaque côté du porte-échantillon 22 et sont déconnectées du
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porte-échantillon 22. Les parties de maintien de plaque 81a, 81b maintiennent la plaque 81 au-dessus du porte-échantillon 22 pour déconnecter électriquement la plaque 81 du porte-échantillon 22. Ici, la plaque 81 peut être déconnectée électriquement du porte-échantillon 22. La plaque 81 a une surface inférieure parallèle à la surface supérieure de l'échantillon 70 fixée dans la rainure de la partie inclinée 62. La plaque 81 est reliée à la terre pour affaiblir un champ électrique dans lequel passent les ions primaires 13. Le champ électrique affaibli a une influence moindre sur l'orbite des ions primaires 13.
L'électrode de déviation 82 est disposée entre l'électrode d'extraction 30 et le porte-échantillon 22 et est installée sur le côté inférieur (un côté droit montré sur la figure 10) de l'échantillon 70 pour couvrir une partie de l'échantillon 70. Comme montrées sur la figure 12, les parties de maintien d'électrode de déviation 82a, 82b sont disposées de chaque côté du porte-échantillon 22 et sont déconnectées du porte- échantillon 22. Les parties de maintien d'électrode de déviation 82a, 82b maintiennent l'électrode de déviation 82 au-dessus du porte-échantillon 22 pour déconnecter électriquement l'électrode de déviation 82 du porte-échantillon 22. Ici, l'électrode de déviation 82 peut être déconnectée électriquement du porte- échantillon 22. L'électrode de déviation 82 a une surface supérieure parallèle à la surface inférieure de l'électrode d'extraction 30. Ici, il est souhaitable de disposer l'électrode de déviation 82 plus proche de l'électrode d'extraction 30 que la plaque 81.
L'électrode de déviation 82 est connectée à la deuxième section d'application de tension 53 qui peut changer
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arbitrairement un potentiel électrique de l'électrode de déviation 82. Lorsque le potentiel électrique de l'électrode de déviation 82 est modifié, la surface de potentiel équivalent 71 est substantiellement parallèle à une surface supérieure d'une pluralité d'échantillons 70 aux environs d'une pluralité d'échantillons 70, et est substantiellement parallèle à une surface inférieure de l'électrode d'extraction 30 aux environs de l'électrode d'extraction 30. Ceci est le cas parce que l'application du potentiel électrique à l'électrode de déviation 82 provoque un changement de la surface de potentiel équivalent 71 suivant la forme de l'électrode de déviation 82.
L'orbite des ions secondaires 23 aux environs de la section porte-échantillon 2 est décrite ci-dessous dans le SIMS de type secteur selon le troisième mode de réalisation de la présente invention. D'abord, les ions secondaires 23 émis par la pulvérisation cathodique sont légèrement accélérés dans la partie de surface d'un d'une pluralité d'échantillons 70 (l'échantillon 70) vers lequel sont irradiés les ions primaires 13, et sont émis dans une direction verticale à la surface supérieure de l'échantillon 70. Ensuite, une orbite des ions secondaires émis 23 est progressivement modifiée pour être substantiellement verticale à la surface inférieure de l'électrode d'extraction 30 pour être substantiellement parallèle à l'incidence de l'axe central de la section de spectrométrie de masse pour ions secondaires 3. Par conséquent, le SIMS de type secteur dans le troisième mode de réalisation de la présente invention peut supprimer la chute de la transmission des ions secondaires 23.
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La forme de l'électrode de déviation 82 n'est pas limitée à celle décrite ci-dessus. La forme de l'électrode de déviation 82 peut être modifiée en une forme optimale adaptée sur la base de diverses conditions, telles qu'une tension d'application, une accélération secondaire lors de la détection des ions secondaires 23. De plus, lorsque O2+,comme premiers ions 13, sont incidents sur l'échantillon 70, une direction d'inclinaison de l'échantillon est déterminée de sorte que les ions primaires 13 sont verticalement incidents sur l'échantillon 70. Ainsi, il est possible de concevoir une configuration dans laquelle les structures de la plaque 81 et de l'électrode de déviation 82 peuvent être modifiées en réponse à chaque condition d'analyse.
La présente invention utilise l'orbite des ions secondaires émis par l'échantillon pour être verticale par rapport aux surfaces de potentiel électrique équivalent entre l'électrode d'extraction et l'échantillon. Dans la présente invention, l'orbite des ions secondaires est modifiée en installant l'élément pour modifier les surfaces de potentiel électrique équivalent pour rendre ces surfaces de potentiel électrique équivalent parallèles à l'électrode d'extraction au fur et à mesure qu'elle s'éloigne de l'échantillon. Cette modification peut supprimer la chute de la transmission des ions incidents sur le système optique pour ions secondaires, sans augmenter la tension appliquée entre l'électrode d'extraction et l'échantillon, dans la présente invention. Dans la présente invention, l'inclinaison de l'échantillon peut réduire une vitesse d'attaque chimique et aussi améliorer la résolution de profondeur et supprimer en
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outre la montée de la limite inférieure de la résolution de masse.
L'échantillon est incliné à l'angle de sorte que l'angle d'incidence sur l'échantillon des ions primaires est d'environ 40 degrés à 70 degrés à partir d'un axe perpendiculaire à la direction verticale à la surface d'échantillon. Un angle de sortie des ions primaires peut être fixé à 25 degrés et l'échantillon peut être incliné de 15 à 45 degrés. L'angle d'inclinaison de l'échantillon peut être fixe et l'angle de sortie des ions primaires peut être ajusté. Donc, il est possible d'atteindre l'angle d'incidence souhaitable des ions primaires.
Il est souhaitable d'ajuster la tension d'accélération des ions primaires, la tension d'application entre l'électrode d'extraction et l'échantillon, et l'angle d'incidence des ions primaires, de sorte qu'ils soient adaptés de façon optimale sur la base de la relation requise entre la résolution de profondeur et la limite de la résolution de masse.

Claims (13)

  1. REVENDICATIONS 1. Porte-échantillon utilisé dans un spectromètre de masse pour ions secondaires, comprenant : une section de surface supérieure portant un échantillon avec une inclinaison prédéterminée par rapport à une surface inférieure dudit porte-échantillon ; et un élément couvrant une partie dudit échantillon.
  2. 2. Porte-échantillon utilisé dans un spectromètre de masse pour ions secondaires selon la revendication 1, dans lequel ladite section de surface supérieure comprend : une première section ; une deuxième section ; et une section porte-échantillon disposée entre lesdites première et deuxième sections, dans lequel ladite section porte-échantillon présente ladite inclinaison prédéterminée, ledit échantillon est disposé sur ladite section porte-échantillon, et ledit élément est disposé sur ladite deuxième section.
  3. 3. Porte-échantillon utilisé dans un spectromètre de masse pour ions secondaires selon la revendication 2, dans lequel une surface supérieure dudit élément est substantiellement parallèle à ladite première section.
  4. 4. Porte-échantillon utilisé dans un spectromètre de masse pour ions secondaires selon l'une quelconque des revendications 2,3, dans lequel ledit élément est positionné à un niveau supérieur ou égal à ladite première section.
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  5. 5. Porte-échantillon utilisé dans un spectromètre de masse pour ions secondaires selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, comprenant en outre : un séparateur disposé au-dessous dudit élément pour isoler ledit élément de ladite deuxième section.
  6. 6. Porte-échantillon utilisé dans un spectromètre de masse pour ions secondaires selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, dans lequel une rainure recevant ledit échantillon a une profondeur substantiellement égale à une épaisseur dudit échantillon.
  7. 7. Porte-échantillon utilisé dans un spectromètre de masse pour ions secondaires selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel ledit élément a une forme d'arête de couteau.
  8. 8. Porte-échantillon utilisé dans un spectromètre de masse pour ions secondaires selon les revendications 1 à 7, dans lequel ladite section de surface supérieure et ledit élément sont conducteurs.
  9. 9. Spectromètre de masse pour ions secondaires, comprenant : une table ; ledit porte-échantillon selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 disposé sur ladite table ; une première section irradiant des ions primaires vers une surface dudit échantillon ; une deuxième section analysant des ions secondaires générés par l'irradiation desdits ions primaires vers ledit échantillon ; et une électrode disposée pour être opposée audit porte-échantillon de sorte qu'une surface de potentiel
    <Desc/Clms Page number 36>
    équivalent générée entre ladite électrode et ledit porte-échantillon est substantiellement parallèle à ladite électrode lorsque des tensions sont appliquées à ladite électrode et audit porte-échantillon respectivement.
  10. 10. Spectromètre de masse pour ions secondaires selon la revendication 9, dans lequel ledit élément est disposé en parallèle à ladite électrode.
  11. 11. Spectromètre de masse pour ions secondaires selon l'une quelconque des revendications 9,10, dans lequel ladite section de surface supérieure est isolée dudit élément, comprenant en outre : une section d'application de tension connectée audit élément et réglant ledit élément sur un potentiel arbitraire.
  12. 12. Spectromètre de masse pour ions secondaires selon la revendication 11, dans lequel un premier potentiel dudit élément est différent d'un deuxième potentiel de ladite section de surface supérieure.
  13. 13. Spectromètre de masse pour ions secondaires selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, dans lequel un angle de ladite inclinaison prédéterminée est déterminé de sorte que lesdits ions primaires sont irradiés sur ledit échantillon incliné à un angle entre 40 degrés et 70 degrés à partir d'un axe perpendiculaire à une surface supérieure dudit échantillon.
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