JPH01243351A - 分析装置 - Google Patents

分析装置

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JPH01243351A
JPH01243351A JP63070272A JP7027288A JPH01243351A JP H01243351 A JPH01243351 A JP H01243351A JP 63070272 A JP63070272 A JP 63070272A JP 7027288 A JP7027288 A JP 7027288A JP H01243351 A JPH01243351 A JP H01243351A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sample
energy beam
depth
analysis
point
Prior art date
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Pending
Application number
JP63070272A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Mikami
三上 朗
Hiroshi Nonogami
寛 野々上
Yoshio Nagafuji
長藤 佳夫
Ikuhisa Suzuki
鈴木 郁央
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP63070272A priority Critical patent/JPH01243351A/ja
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  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 ピ】 産業上の利用分野 本発明は二次イオン質重分析法、オージェ電子分光法な
どを利用した分析装置に関し、更に詳しくは被分析位置
の深さの算出を行なう分析装置に関する。
(ロ)従来の技術 二次イオン質量分析装置を例にとって説明すると、こn
は一般にセシクムイ万ン等一次イオンの発生、加速、調
整等が行わnる一久イオン系。
及び試料より発生した二次イオンの質量分離、検出等が
行わnる二次イオン系により構成さn1試料は一久イオ
ン系と二次イオン系の接点に置かnる。
試料に一次イオンが照射さnると、試料表面でおこるス
パッタリングの結果、試料を4成している粒子が放出さ
れるが、その一部はイオン化さn。
二次イオンとなる。二次イオンは質量分離されて、特定
の質atをもつ二次イオンの強度ft測定することにエ
フ、所望の元素の濃度を知ることができる。
この二次イオン質は分析法に、−矢イオンによるスパッ
タリングという試料表面の破壊を伴っている友め、連続
してスパッタリングを行、て二次イオン強度の経時変化
を測定することにより%深さ方向の濃度分布分析を行う
ことができる。即ち、試料表面の一久イオンが照射され
t部分にはクレータが形成さnるため、スパッタリング
(分析ン終了後にこのクレータ深さ(全スパッタリング
栗さ〕を触針式段差計などにより測定し、二次イオンの
経時変化測定結果と全スパッタリング時間とを比例関係
で対応させることにエフ、深さ方向に関する#度分布が
得らnる。
この様な深さ方向の分析においてに、スパッタリング速
度が一定であること、すなわち、スパッタリング時間と
スパッタリング深さが比例関係にあることがIW提条件
となっている。しかしながら、スパッタリング(分析ン
中におけるスパッタリング速度は必ずしも一定でになく
、特に複数種の薄膜を積層し九多層膜においては、各層
間でスパッタリング速度が大きく異なる場合がある。こ
の場合には、測定し次深さ方向の分析結果に大きな誤差
が生じるrRnがある。ま九、分析中に随時現在のスパ
ッタリング深さを知ることはできない。さらに試料を装
置外に取り出して触針式段追討等によりクレータ深さを
測定するという作業を要するため1分析の迅還注や正確
さにおいても問題がある。
(、J  発明が解決しようとする課題本発明はスパッ
タリング中もしくは分析中に随時、正oiiなスパッタ
リング深さ、即ち被分析位置の深さを知ることができ、
ま九多層膜の分析等においても深さ方向の分析結果に誤
差が生じることのない分析装置の提供を目的とする。
に)課題を解決する友めの手段 本発明の分析装置は、一次エネルギビームの照射により
発生し九二次エネルギビームの、前記試料表面方向の発
生位置を検出する手段、もしくは二次エネルギビームの
検出までの時間を測定する手段を設け、斯かる発生位置
もしぐは検出までの時間から試料の被分析位置の深さを
算出する手段を備えたことを特徴とする。
(ホ)作用 二次エネルギビームの、試料表面方向の発生団@を検出
する手段、もしくに二次エネルギビームの検出までの時
間全測定する手段によシ、二次エネルギビームがMする
4さ方向のl#報が察知され、−!1分析tziの閉さ
が算出さ几る。
(へ)窩 *  偶 本発明の第1c)実施例を第1図を用いて詳述する。
(1)は分析実行則には破dビ】で示す表面を有し。
ある元素XKついて次DII(1)ρ為らの深さ方向の
祷度分4が測定さnる試料、(2Jぼ一久工卆ルギビー
ムtC相当するセシクム尋の一久イオンビーへ137 
t−試料(1)に対し入射14度θ(0”くθ(90”
)で照射するイオン発生手段、(4)は試料(1)と対
向して配設され且つ試料(1+との電に4.5 K V
程(の13:が印加さfL次引き出し電極、(5Jは後
、dする二次エネルギビームの、試料(1;表面方向の
発生位置を検出する検出手段、(6)は二次エネルギビ
ームの通過経路中に磁界(力を発生させる磁界発生手段
、(81は前68イズン見王手段(2)、磁界発生手段
(6)を制御すると共に、前記検出手段(5)からの検
出結果を分析する制御手段である。
而して、一次イオンビーム(3)を試料に対して照射し
分析を開始すると、試料(1)表面でおこるスパッタリ
ングの結果、試料illを構成している粒子が放出され
てイオン化さn、二次イオンとなる。この二次イオンは
引き出し電極(4)が乍り出丁電場により、検出手段(
5)に向かって試料[1)から垂直に加速さn、二次エ
ネルギビームに相当する二次イオンビーム(9)トなる
。二次イオンビーム(9)ハ検出手段(5)への到達前
に磁場(7)を通過する。二次イオンビーム(9)は試
料(1)を4収する様々な元素を含んでいるが、この磁
場(力は分析したい所望元素Xのみを検出手段(5)に
入射せしめるよう形成さ几、池の元素にその質量に応じ
て第1図の紙面と垂直な方向に分離さnる。分析開始崩
初の試料(1表面(イ)のA点から生じた二次イオンビ
ーム(9a)については、その中の元素Xは検出手段(
5)の0点に到達して、そのS度(入射通)及び到達位
置が検出さnる。d」両手段[83は、検出手段(5)
への元素Xの入対量から試料IllのA点でのa度を算
出し、ま比到達位置C点からA点の試料(11表面方向
の位置を算出する。
分析を続けると、一次イオンビーム(3)の照射による
スパッタリングの結果、試料(1)の表面が破壊さnて
そこに段差を生じる。分析開始時から少し分析が進み、
試料111表面が第1図四の位置までスパッタリングさ
れ九とする(第1図は誇張して描いである)。このとき
−久イオンビーム(3)は試料のB点に照射さA、B点
から生じた二次イオンビーム(9b)は検出手段(5)
のD点に到達、検出さnる。制御手段(8)は、元素X
の入射量から試料11)のB点でのa度を算出すると共
に、その到達位置(D点)からB点の試料(1)表面方
向の位tIfを算出し、その算出結果と、先に算出した
A点の表面方向の位置、及び照射角度θから試料il+
の被分析位置(B点〕の表On)からの栗さ(d)を算
出する。即ち、ここでぼ d=cD/lanθ −−−−・(1)にエフ深さ(d
Jが算出できる。但し、CDは0点とD点の距離である
以上の様なスパッタリングの分析を継続することにより
、試#(11の栗さ(山に対応した元素Xの濃度分布の
分析が行なえる。被分析位置の深さ(dJの算出は分析
と同時に随時性なえるため、9度と位置との対応が正確
であり、分析結果として得らn次深さ方向のIIk度分
布も正確なものである。スパッタリング終了後に触針式
段羨計などを用いて全スパッタリング深さを測定する必
要もなく、ま之多層膜等の試料の分析にpいて各層間の
スパッタリング速度の差による誤差も生じない。
ま几、被分析位置の深さの算出は、二次エネルギビーム
の検出までの時間を測定することによっても可能であり
、窮2の実施例として以下に説明する。
いま第1図と同様の信成において、一次エネルギビーム
である一部イオンビーム(3)が試料(1)表面に衝突
して、第1の実施例における二次イオンビーム(9)の
経路に反射し比ものを二次エネルギビームとみなす。即
ち、試料(11と衝突してその4勤エネルギを失、7?
ニ一次イオンビーム(3)のイオンは引き出し電!:f
i(4)が作り出す近場により加速さnて二次イオンビ
ーム(9)となる。
この場合、第1(2)口】に示す深さ(山のB点で反射
したイオンは1表面げ]のA点で反射しtイオンと比べ
1反射回にAB、反射後にdだけ長い経路を通る(AB
=d/cosθ〕。従うて、B点で反射する場合におい
ては、イオン発生手段(2)における−久イオンビーム
(31の元工から、検出手段(5)における二次イオン
ビーム(9)の検出までの時間ぼ、A点で反射する場合
と比べて、4さ(dJによって決まる時闇邊Δtだけ長
くなる。このΔtはに工!74えらtLる。ここで、m
及びqにイオンの4通及び電荷、vl&エイ万ン発生手
族(2〕・試料11)間の電−ムV2に引き出し一極(
4)−試料(13間の嵯1へlaその間の距離であり、
深さdにイオン発生手段(2)・試料(1)間の距離及
びlと比べて非常に小さ(、dが変化しても電荷ぼ変化
しないこと、さらに入射する一部イオンは試料(1)表
面との衝突においてその全運動エネルギを失うと仮定し
ている。
従、て、イオンビームの検出までの時間をスパッタリン
グ中随時制呻手段(8)にJ:り測定し、スパッタリン
グ4Hの表面ば】で反射し友場合との時間差Δtを求め
nば、上記(2)式を用いて被測定位−の深さの算出が
正確に行なえる。水め几Δtから上記(2)式にエフ深
さdを求める演4は、制御手段(8)fewa−rるマ
イクロコンピュータ等により行なうことができる。
尚1本発明に工nば、第2図に示す様に試料tl)の表
面全体がスパッタリングさnる場合においてもそのスパ
ッタリング深さを測定できる。従来の触針式段差計等を
用いてスパッタリング深さを測定する分析方法では、第
3図に示す様に試料の一部のみがスパッタリングされて
クレータとなり%他の部分にはスパッタリング前の部分
が残っている場合は測定可能であったが、第2図の家に
試料全面がスパッタリングされる場合には、深さの測定
は不可能であった。
以上の実施物においては、エネルギビームとして一次、
二次共にイオンビーム全相いたが1例えば中性粒子や電
子を用いることもでき、ま九スパッタリングはイオンで
、分析は電子で、という様にスパッタリングと分析とで
異なるエネルギビームを用いることもできる。さらに本
発明は二次イオン質量分析法、オージェ電子分光法、X
s光光電子分床法ど様々な分析法において利用すること
ができる。。
(ト)発明の効果 本発明に工れば、スパッタリング中モジくは分析中に随
時正確な被分析位置の深さを算出することができ、また
多・−膜の分析寺においても正確な分析不吉来を得るこ
とができる3゜
【図面の簡単な説明】
第1図に本発明の分析装置を示す模式図、第2図及び第
3図は試料の状態を示す#T面図である。 (11・・・試料、(2)・・・イオン発生手段、(3
)・・・−久イオンビーム、(5j・・・検出手段、(
8)・・・制」手段、(9)・・・二次イ才ンビ・−ム

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一次エネルギビームを試料に所定角度で照射する
    手段と、斯かる一次エネルギビームの照射励起によって
    前記試料から放出された試料粒子等の二次エネルギビー
    ムの前記試料表面方向の発生位置を検出する手段と、斯
    かる検出された発生位置及び前記角度から試料の被分析
    位置の深さを算出する手段とを備えたことを特徴とする
    分析装置。
  2. (2)一次エネルギビームを試料に照射する手段と、斯
    かる一次エネルギビームの照射励起によって前記試料か
    ら放出された試料粒子等の二次エネルギビームを検出す
    る手段と、斯かる検出までの時間を測定する手段と、測
    定された時間から試料の被分析位置の深さを算出する手
    段とを備えたことを特徴とする分析装置。
JP63070272A 1988-03-24 1988-03-24 分析装置 Pending JPH01243351A (ja)

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JP63070272A JPH01243351A (ja) 1988-03-24 1988-03-24 分析装置

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07174546A (ja) * 1993-06-30 1995-07-14 Nec Corp 膜厚測定方法
WO2004079771A2 (de) * 2003-03-09 2004-09-16 Justus-Liebig-Universität Giessen Dreidimensionale abbildung der chemischen oberflächenzusammensetzung von objekten
JP2010175249A (ja) * 2009-01-27 2010-08-12 Hitachi High-Technologies Corp 試料高さ測定方法及び試料高さ測定装置
JP2013076705A (ja) * 2012-11-30 2013-04-25 Hitachi High-Technologies Corp 荷電粒子線装置

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WO2004079771A3 (de) * 2003-03-09 2005-02-24 Univ Giessen Justus Liebig Dreidimensionale abbildung der chemischen oberflächenzusammensetzung von objekten
JP2010175249A (ja) * 2009-01-27 2010-08-12 Hitachi High-Technologies Corp 試料高さ測定方法及び試料高さ測定装置
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