JPH037899B2 - - Google Patents

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JPH037899B2
JPH037899B2 JP59079307A JP7930784A JPH037899B2 JP H037899 B2 JPH037899 B2 JP H037899B2 JP 59079307 A JP59079307 A JP 59079307A JP 7930784 A JP7930784 A JP 7930784A JP H037899 B2 JPH037899 B2 JP H037899B2
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sputter
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Fuon Kuriigerun Rorufu
Fuatsuekasu Peetaa
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Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02Details
    • H01J49/10Ion sources; Ion guns
    • H01J49/14Ion sources; Ion guns using particle bombardment, e.g. ionisation chambers
    • H01J49/142Ion sources; Ion guns using particle bombardment, e.g. ionisation chambers using a solid target which is not previously vapourised
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating 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
    • G01N23/22Investigating 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
    • G01N23/225Investigating 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/252Tubes for spot-analysing by electron or ion beams; Microanalysers
    • H01J37/256Tubes for spot-analysing by electron or ion beams; Microanalysers using scanning beams
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    • HELECTRICITY
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    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/0027Methods for using particle spectrometers
    • H01J49/0036Step by step routines describing the handling of the data generated during a measurement

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、二次イオン質量分析計内で作られ
たスパツタ・クレータにおいて得られた測定デー
タを記憶させる方法に関するものである。
〔従来の技術〕
二次イオン質量分析による分析技術ではイオン
ビームによつて試料をラスタ走査して試料にスパ
ツタ・クレータを作り、その際放出された二次イ
オンを質量分析計に導いて分析する。特定のイオ
ン種の二次イオン信号強度をその発生時刻順に記
録しそれを処理すると試料中の対応する化学元素
の深度プロフイル即ち試料表面から深さ方向に向
かつた分布曲線が求められる。この種の積算測定
の場合スパツタ・クレータの全域から放出される
二次イオンが二次イオン信号強度に寄与する。た
だしクレータの周縁効果を徐外するためゲート回
路を使用して測定をスパツタ・クレータの中央部
分に限定するのが普通である。積算法の場合分析
の過程でクレータ区域内に不均質が生じても種々
の異なつた部分区域からの二次イオン信号分を判
別し不均質性を打消すことは不可能である。
文献「ミクロヒミカ・アクタ(Mikrochimika
Akta)」(Wien)1981、、375−389頁の記載か
ら、二次イオン質量分析計のイオンビームをコン
ピユータ制御により試料の表面で一つの点から次
の点へとステツプ移動させ、それらの各点で作ら
れた二次イオン検出信号をメモリに入れて記憶さ
せること、この信号値と信号発生場所とを対応さ
せながら計測評価を遂行することが公知である。
しかしこの公知方法は100Mバイト・オーダーの
大規模メモリばかりでなくコンピユータによつて
イオンビームを制御するためのインターフエー
ス・ユニツトを必要とするから著しく高価とな
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
この発明の目的は、従来の方法よりも著しく簡
単廉価でありしかも安全なデータ記憶が可能であ
るスパツタ・クレータ測定データ記憶方法を提供
することである。
〔問題点を解決するための手段〕
この目的は特許請求の範囲第1項に記載されて
いる方法によつて達成される。
この発明の種々の実施態様は特許請求の範囲第
2項以下に示されている。
〔作用効果〕
この発明によれば二次イオン質量分析計のイオ
ンビームによつて照射される試料表面区域の少な
くとも1つの部分区域が例えば将棋盤状に多数の
部分面に分割され、これらの部分面のそれぞれに
第1記憶ユニツト内の1つの記憶場所が割り当て
られる。イオンビームはスパツタ・クレータの部
分区域上で偏向され、同じ部分面から得られた総
ての測定データが合計されて1つの測定値とな
り、この測定値がそれぞれの部分面に割り当てら
れた記憶場所に記憶される。走査が終わるとこの
測定値がコンピユータに送り込まれる。一回の走
査によつて得られた測定データ組は試料に存在す
る化学元素の分布像を表している。全面走査の繰
り返しによつて一連のデータ組が得られそれから
元素分布像が作られる。一回の測定が終わると蓄
積されていた測定データは種々の方法で評価する
ことができる。
このような分析操作により後で実施例について
説明するように測定データ記憶方法が著しく簡略
化される。
〔実施例〕
図面についてこの発明を更に詳細に説明する。
二次イオン質量分析計を使用して試料分析を行
う場合試料にイオンビーム(例えば1〜15keV、
1nA〜10μAのO2 +ビーム)を当ててスパツタリン
グによつてゆつくりと飛散させる。試料表面から
飛散した原子と分子破片は電荷を帯びた二次イオ
ンであれば質量分析計に向かつて偏向され、そこ
で質量・電荷比m/eに応じて分離され、マルチ
プライア等によつて検出されカウントされる。
分析すべき表面全体に亘つて一様なスパツタリ
ングを起こさせるためには、イオンビームを試料
表面に集束させ試料のスパツタリング面をラスタ
走査する。イオンビーム走査装置としては例えば
ドイツ連邦共和国ミユンヘン所在のAtomika社
のa−DIDAが使用される。
第1図にこの発明の方法によつて求められた測
定データを評価する方法の四例を示す。スパツ
タ・クレータSKの少なくとも一つの内部区域BF
が将旗盤状に8×8=64の部分面として作用する
区画に分割されている場合、一回のラスタ走査に
属するデータを64の部分面から集めて合算するこ
とにより測定データの積算形が得られる。これを
第1図Aに示す。
スパツタ・クレータSKの部分面は第1図Bに
示すように異なる大きさの同心区域にまとめるこ
ともできる。これによつてクレータ周辺の遮蔽が
異なる積算形測定値が求められる。一つの同心区
域内の総ての部分面の測定データを合計すると、
その結果は、種々の積分測定に際して可変の電子
的ゲート領域がクレータ周辺の異なつた範囲を遮
蔽したときに得られる結果に対応する。この発明
によれば唯一回の測定を実施し、この測定の終了
後に始めて最適のクレータ周辺遮蔽を決定するこ
とが可能となる。最適のクレータ周辺遮蔽は、測
定データに及ぼすクレータ周辺の影響ができるだ
け小さくなると同時にスパツタ・クレータのでき
るだけ大きな区域が最終結果に寄与するものとし
て定義される。従来の技術ではクレータ周辺遮蔽
を変えて多くの測定を繰り返すことによつて始め
て最適のクレータ周辺遮蔽が決定される。
第1図Cではスパツタ・クレータSK内に一つ
の不均質部IHが発生している。この不均質部の
発生は画面BFの異なる部分面から求められた測
定データを比較することにより直ちに確認され
る。深度プロフイル測定中にスパツタ・クレータ
SK内に不均質部IHが現れると、第1図Cに斜線
を引いて示したような同種の部分区域の測定デー
タを合計し、それによつてスパツタ・クレータ
SKの種々の領域の深度プロフイルを決めること
ができる。
第1図Dは第1図Cの特殊なケースを示す。こ
こでは試料例えば半導体ウエーハの二つの隣接部
分区域T1,T2が意識的に異なつた前処理を受
けている。場合によつて極めて僅かな両部分区域
間の差異を比較によつて明示するためには、部分
区域T1,T2のそれぞれに対して一回の深度プ
ロフイル測定を遂行しなければならない。
従来は隣接する二つの部分区域T1,T2のそ
れぞれの深度プロフイル測定は二回独立した測定
経過によつてのみ可能であつたが、この発明の方
法により両部分区域T1,T2の境界線を越えて
測定を続けることが可能である。更にこの境界線
はできるだけスパツタ・クレータの異なる部分面
の間の境界線とするのがよい。測定の終了後この
発明の方法では二つの異なる区域T1,T2から
の測定データを別々に表示することができる。こ
の発明の方法に従い実施された部分区域T1,T
2の異なる深度プロフイルの差の測定は、従来の
順次に行われた互いに独立する深度プロフイル測
定よりも測定技術上の許容誤差が小さい。
測定データを合計する部分面は第1図に同方向
の斜線を引いて示してある。
第2図はこの発明によりスパツタ・クレータ
SKを部分面に分割する情況を説明するものであ
る。スパツタ・クレータSKは幅a、長さbの矩
形面として示される。このクレータ面は試料のラ
スタ走査に際してイオンビームで照射される面で
ある。測定データが記録され、蓄積されるクレー
タ面部分は画像面BFとして示され、横寸法c、
縦寸法dの矩形面である。前述のアトミカ社の二
次イオン質量分析計ではイオンビームがラスタ発
生装置によりクレータ面上の256本の行に偏向さ
れ、一つの行は試料面を一定のy座標値において
x方向に走査するイオンビームの線状の軌跡であ
る。画像面BFは多数の行条帯Zに分割され、各
条帯Zの長さは画像面の横寸法cに等しく、その
幅は画像面の縦寸法dの分数になつている。画像
面を列条帯Sに分割することも可能である。列条
帯Sの長さは画像面の縦寸法dに等しく、その幅
は画像面の横寸法cの分数になる。後で説明する
実施例では画像面がn本の列条帯Sとm本の行条
帯Zに分割されるものとする。画像面がクレータ
面より小さく選ばれていると、測定データの蓄積
に際してクレータ面の周辺区域が除外されること
により記憶場所を節約することができる。
第3図に一つのスパツタ・クレータSKの部分
面からの測定データを記憶する装置を示す。画像
面が8本の行条帯Zと8本の列条帯Sに分割され
8×8=64の画像セグメントを構成するものとす
ると、測定経過は次のようになる。計数ユニツト
COは8個のカウンタから成り、これらは画像面
上の8本の列条帯に固定して割り当てられる。各
計数ユニツトCOは8個のデイジタル・カウンタ
から構成される。イオンビームが試料を行走査す
るとき画像面の8本の列条帯Sを横切り、計数ユ
ニツトCOの8個のカウンタのそれぞれは対応す
る列条帯Sに応答する。計数ユニツトCO内で一
つのカウンタから次のカウンタへの切換えは、ラ
スタ発生装置の列番号を特定の列番号と比較する
ことによつて実施される。この特定の列番号は二
つの隣接列条帯Sの間の境界列番号として所望の
列条帯分割に対応して予め選定されているもので
ある。この現実の列番号と二つの隣接列条帯間の
境界に対して予め選定されている境界列番号との
比較は例えばコンパレータを使用して実施され
る。
各画像セグメントは一つの行条帯Zと一つの列
条帯Sに精確に対応している。同一の画像セグメ
ントからの総ての部分結果は一つの行条帯Zの走
査に際して、イオンビームが対応する行条帯Zの
幅の最後の走査が終るまでこの画像セグメントに
対応する列条帯Sに割り当てられた計数ユニツト
カウンタに加算される。この行条帯Z内部におい
て最後の行走査中行条帯Zに固定対応するカウン
タに含まれる合算カウント内容は、イオンビーム
が行条帯Z内のそれぞれの画像セグメントから離
れると直ちに一時的メモリLAに移され、この画
像セグメントからの測定データを再生したもので
あるカウンタ内容は計数ユニツトCO内で消去さ
れる。次の行条帯Zにおいては上記の測定経過が
繰り返される。
画像全体がイオンビームで照射され終ると、8
行8列に分割された画像面の64個の画像セグメン
トからの64回のカウント結果が一時的メモリLA
に準備され、コンピユータSTOに移されるのも
待つ。
この発明の方法においては64個の画像セグメン
トからの64個の測定値を処理するために8個だけ
のカウンタで足りる。
計数ユニツトCOと一時的中間メモリLAをイオ
ンビームの位置に関係して制御するには、中央制
御装置CONが必要である。この中央制御装置
CONはスパツタ・クレータ上のイオンビームの
位置の行番号と列番号を含む信号SGをラスタ発
生装置から受取る。この信号SGに関係して計数
ユニツトCOは中央制御装置CONから信号を受
け、カウンタはこの信号から質量分析の信号MS
を取り出す。各画像エレメントの走査が終わる
と、中央制御装置CONは計数ユニツトCOから対
応するカウント内容を一時的メモリの対応する記
憶場所に移し、次いで一時的メモリに移されたこ
のカウント内容を計数ユニツト内で消去し、最後
に一時的メモリLAが受取つたカウント結果の計
算機STOへの引渡しを制御する。
行条帯Zと列条帯Sは必ずしも一致した共通の
幅又は長さを持つ必要はない。
画像面はクレータ面と一致しなくてもよい。ク
レータ周縁の影響を低減させるには、クレータ面
の縁端にいくつかの行と列から成る枠を設け、こ
の枠内でスパツタを起こしても信号MSは記録さ
れないようにして必要なメモリ容量を小さくする
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の方法において測定データを
計測評価する方法の例を示し、第2図はこの発明
の方法においてスパツタ・クレータを部分面に分
割する可能性を示し、第3図はこの発明による測
定データ記憶装置の構成を示す。第1図、第2図
においてSK……スパツタ・クレータ、BF……画
像面、IH……不均質部、Z……行条帯、S……
列条帯。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 イオンビームをスパツタ・クレータ内部で偏
    向させ、放出された二次イオンをその質量電荷比
    に応じて分離して検出する二次イオン質量分析計
    のスパツタ・クレータからの測定データを記憶し
    評価する方法において、スパツタ・クレータ
    (SK)の少なくとも1つの部分区域(BF)が多
    数の部分面に分割されること、これらの部分面の
    それぞれに第1の記憶ユニツト(LA)内の1つ
    の記憶場所が割り当てられること、イオンビーム
    がスパツタ・クレータ(SK)の部分区域(BF)
    上で偏向されること、同じ部分面から得られた総
    ての測定データ(MS)が1つの測定値に合計さ
    れること、この測定値がそれぞれの部分面に割り
    当てられた記憶場所に記憶されることを特徴とす
    るスパツタ・クレータからの測定値の記憶評価方
    法。 2 部分区域BFが第1方向xではm本の帯状区
    域Zに分割され、第2方向yではn本の帯状区域
    Sに分割されること、2つの帯状区域ZとSに共
    通な面部分がそれぞれ1つの部分面を画定するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の方
    法。 3 第1方向xと第2方向yが直交することを特
    徴とする特許請求の範囲第2項記載の方法。 4 1つの部分区域BFの走査が終わる毎に測定
    値が第2の記憶ユニツトSTOに読込まれること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第3項
    の1つに記載の方法。 5 部分区域BFが多数回走査されること、測定
    値が個々の走査の関数として記憶されることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項ないし第4項の1
    つに記載の方法。 6 測定値が合計されることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項ないし第5項の1つに記載の方
    法。 7 スパツタ・クレータSKの中心区域を覆う部
    分面の測定値が合計されることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項ないし第5項の1つに記載の方
    法。 8 不均物質IHがある部分面の測定値が合計さ
    れることを特徴とする特許請求の範囲第1項ない
    し第5項の1つに記載の方法。 9 不均質部が無い部分面の測定値が合計される
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第
    5項の1つに記載の方法。 10 試料が第1区域T1と第2区域T2におい
    て互いに異なつた前処理を受けること、これらの
    互いに境を接する区域T1とT2からの測定値が
    それぞれの深さプロフイルを得るため別々に評価
    されることを特徴とする特許請求の範囲第5項記
    載の方法。
JP59079307A 1983-09-30 1984-04-19 スパツタ・クレ−タからの測定デ−タの記憶方法および装置 Granted JPS6079253A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3335625.4 1983-09-30
DE19833335625 DE3335625A1 (de) 1983-09-30 1983-09-30 Verfahren und vorrichtung zur speicherung der messdaten aus teilbereichen eines sputterkraters, der in einem sekundaerionen-massenspektrometer erzeugt und analysiert wird

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6079253A JPS6079253A (ja) 1985-05-07
JPH037899B2 true JPH037899B2 (ja) 1991-02-04

Family

ID=6210644

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59079307A Granted JPS6079253A (ja) 1983-09-30 1984-04-19 スパツタ・クレ−タからの測定デ−タの記憶方法および装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4860225A (ja)
EP (1) EP0143146B1 (ja)
JP (1) JPS6079253A (ja)
AT (1) ATE61156T1 (ja)
DE (2) DE3335625A1 (ja)

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