JPH05290798A - Secondary ion mass spectrometer - Google Patents

Secondary ion mass spectrometer

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Publication number
JPH05290798A
JPH05290798A JP4119940A JP11994092A JPH05290798A JP H05290798 A JPH05290798 A JP H05290798A JP 4119940 A JP4119940 A JP 4119940A JP 11994092 A JP11994092 A JP 11994092A JP H05290798 A JPH05290798 A JP H05290798A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
shape
primary
optical system
sample
ion
Prior art date
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Pending
Application number
JP4119940A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Zenno
由明 禅野
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.)
Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissin Electric Co Ltd filed Critical Nissin Electric Co Ltd
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Publication of JPH05290798A publication Critical patent/JPH05290798A/en
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  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Abstract

PURPOSE:To control a primary optical system by monitoring the shape of a primary ion beam. CONSTITUTION:When the shape of a primary ion beam radiated on a sample from an ion source 1 is examined, a beam shape sensor 11 is arranged in the position for a usual sample to be placed. The sensor has a number of point electrodes provided side by side with longitudinal and lateral intervals. When a beam hits the point electrodes, a beam current flows in the point electrodes and then is monitored with a primary optical system controller 10 to detect the shape of the beam. In accordance with the detection results, various parameters for a condenser lens 2, an objective lens 4 and the like are established with the controller 10 to make adjustment for the optimum shape of a beam.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、1次イオンビーム形状
のモニタ機能を有する2次イオン質量分析装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a secondary ion mass spectrometer having a primary ion beam shape monitoring function.

【0002】[0002]

【従来の技術】2次イオン質量分析装置(Second
ary Ion Mass Spectromete
r:SIMS)は、酸素、アルゴン、セシウム等の1次
イオンのビームを試料に照射し、試料から発生する2次
イオンの質量を分析することにより、試料に含まれてい
る元素を同定する分析手段である。
2. Description of the Related Art Secondary ion mass spectrometer (Second)
ary Ion Mass Spectrometer
r: SIMS) is an analysis for identifying elements contained in a sample by irradiating the sample with a beam of primary ions such as oxygen, argon, and cesium and analyzing the mass of secondary ions generated from the sample. It is a means.

【0003】図4は2次イオン質量分析装置の概略構成
図であり、1次イオンが酸素の場合、例えばデュオプラ
ズマトロン型イオン源1によってイオンビームを発生さ
せる。1次イオンビームは、コンデンサレンズ2、中性
粒子を除去するためにビームを2°程度偏向させるデフ
レクタ3、ビームをX、Y方向に走査する静電偏向板
4、対物レンズ5を通って試料6に照射される。試料6
から発生した2次イオンは、静電偏向エネルギーアナラ
イザー7を経て二重収束型或いは四重極型質量分析計8
に導入され、同分析計の出力は2次電子増倍管等で増幅
して計測装置9に入力し、試料6の含有元素が分析され
る。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a secondary ion mass spectrometer. When the primary ions are oxygen, an ion beam is generated by, for example, a duoplasmatron type ion source 1. The primary ion beam passes through a condenser lens 2, a deflector 3 that deflects the beam by about 2 ° to remove neutral particles, an electrostatic deflection plate 4 that scans the beam in the X and Y directions, and an objective lens 5. 6 is irradiated. Sample 6
The secondary ions generated from the electron beam pass through the electrostatic deflection energy analyzer 7 and the double focusing type or quadrupole type mass spectrometer 8
The output of the analyzer is amplified by a secondary electron multiplier or the like and input to the measuring device 9 to analyze the contained element of the sample 6.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】2次イオン質量分析装
置にあっては、1次イオンのビーム形状は、試料におけ
る分析領域はもとより、分析感度、試料の深さ方向の分
解能に大きな影響を与える。このため、2次イオン質量
分析を行う際、1次イオンビームの形状を調べることは
重要である。従来、1次イオンビーム形状の調査につい
ては、ダミーのサンプルにイオンビームを偏向、走査せ
ずに照射した後、サンプルを取り出し、ビームでエッチ
ングされて出来たクレータの形からビーム形状を判断し
ていた。そして、この判断結果に基づいて、最適なビー
ムの形状が得られるように1次光学系コントローラ10
により、コンデンサレンズ2、対物レンズ5等に対する
1次イオン光学系のパラメータの設定、調節をしてい
た。
In the secondary ion mass spectrometer, the beam shape of the primary ions has a great influence not only on the analysis region of the sample but also on the analysis sensitivity and the resolution in the depth direction of the sample. .. Therefore, it is important to examine the shape of the primary ion beam when performing secondary ion mass spectrometry. Conventionally, regarding the investigation of the primary ion beam shape, after irradiating a dummy sample without deflecting and scanning the ion beam, the sample is taken out and the beam shape is judged from the shape of the crater formed by etching with the beam. It was Then, based on this determination result, the primary optical system controller 10 is operated so that the optimum beam shape can be obtained.
Therefore, the parameters of the primary ion optical system for the condenser lens 2, the objective lens 5 and the like are set and adjusted.

【0005】しかしながら、かかる調査を行うには、サ
ンプルを随時、真空状態下にある分析室から取り出す必
要があり、これに要する時間にイオンビームの照射時間
を加えると、その作業にはかなりの時間が掛かる。そし
て、この作業中にダミーのサンプルを壊してしまうとい
うこともあり、エッチングされたクレータの判断と共
に、調査作業には熟練、経験を必要とする。
However, in order to carry out such an investigation, it is necessary to take out the sample from the analysis chamber under vacuum at any time, and if the irradiation time of the ion beam is added to the time required for this, the work will take a considerable time. It costs. Since the dummy sample may be destroyed during this work, it is necessary to have skill and experience in the investigation work together with the judgment of the etched crater.

【0006】本発明は、ダミーのサンプルに依らずにイ
オンビームの形状を検出するようにし、その検出結果に
応じて1次イオン光学系の制御を行える2次イオン質量
分析装置を提供することを目的とするものである。
The present invention is to provide a secondary ion mass spectrometer capable of detecting the shape of an ion beam without depending on a dummy sample and controlling the primary ion optical system according to the detection result. It is intended.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、2次イオン質量分析装置において、縦
横に間隔をおいて並設された多数の点電極を有するイオ
ン形状センサと、このセンサの点電極に流れるビーム電
流をモニタし、1次イオンビーム光学系のパラメータを
設定する1次光学コントローラとを備えたことを特徴と
するものである。
In order to achieve such an object, the present invention provides an ion shape sensor having a large number of point electrodes arranged side by side at intervals in a secondary ion mass spectrometer, A primary optical controller for monitoring the beam current flowing through the point electrode of this sensor and setting the parameters of the primary ion beam optical system.

【0008】[0008]

【作用】1次イオンビーム径に応じてビーム形状モニタ
におけるビームが当る点電極並設領域が変化し、ビーム
が当った点電極にはビーム電流が流れる。何れの点電極
にビームが当っているかを1次光学系コントローラでモ
ニタすることにより、1次イオンビームの形状が判る。
このモニタ結果に基づいて、1次光学系コントローラを
手動或いは自動制御して1次イオン光学系の各種パラメ
ータを設定し、1次イオンビームの形状を最適な状態に
設定する。
According to the diameter of the primary ion beam, the area of the beam shape monitor where the point electrodes are struck by the beam changes, and a beam current flows through the point electrode where the beam hits. The shape of the primary ion beam can be determined by monitoring which point electrode the beam is hit by the primary optical system controller.
Based on the monitor result, the primary optical system controller is manually or automatically controlled to set various parameters of the primary ion optical system to set the shape of the primary ion beam to an optimum state.

【0009】[0009]

【実施例】本発明の一実施例について図面を参照して説
明する。図1は1次イオン光学系に係る部分の概略構成
図であり、図4と同一符号は同等部分を示す。1次イオ
ン光学系はイオン源1と、1次光学系コントローラ10
で調節されるコンデンサレンズ2、デフレクタ3、静電
偏向板4及び対物レンズ5を有する。1次イオンビーム
の形状調査時、試料がセットされる位置に可動のビーム
形状センサ11が配置される。このビーム形状センサ
は、例えば、試料を載置保持するマニュプレータ操作台
の背面側に取り付けておくことにより、ビーム形状の調
査を行うときに容易に1次イオンビーム照射位置に配置
出来るようにする。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a portion related to the primary ion optical system, and the same reference numerals as those in FIG. 4 denote the same portions. The primary ion optical system includes an ion source 1 and a primary optical system controller 10.
The condenser lens 2, the deflector 3, the electrostatic deflection plate 4, and the objective lens 5 adjusted by. At the time of investigating the shape of the primary ion beam, a movable beam shape sensor 11 is arranged at a position where a sample is set. This beam shape sensor can be easily placed at the primary ion beam irradiation position when investigating the beam shape by, for example, being mounted on the back side of the manipulator operation table on which the sample is placed and held.

【0010】図2はイオンビームの照射側から見たビー
ム形状センサ11における点電極設置部の平面図であ
る。同形状センサには縦横に間隔をおいて多数の点電極
12が並設されており、各点電極はそれぞれ導線13に
より1次光学系コントローラ10に接続されている。ビ
ーム径φの大きさに応じてイオンビームが当る点電極並
設領域が変化し、ビームが当ると点電極12にビーム電
流が流れる。何れの点電極12にビームが当っているか
を1次光学系コントローラ10でモニタすることによ
り、1次イオンビームの形状が判る。このモニタ結果に
基づいて、1次光学系コントローラ10を手動或いは自
動制御して1次イオン光学系の各種パラメータを設定
し、1次イオンビームの形状を最適な状態に設定する。
FIG. 2 is a plan view of the point electrode installation portion of the beam shape sensor 11 as seen from the ion beam irradiation side. In the same shape sensor, a large number of point electrodes 12 are arranged side by side vertically and horizontally, and each point electrode is connected to the primary optical system controller 10 by a conductor 13. The area of the point electrodes juxtaposed with the ion beam changes according to the size of the beam diameter φ, and when the beam hits, a beam current flows through the point electrode 12. The shape of the primary ion beam can be known by monitoring which point electrode 12 the beam is hit by the primary optical system controller 10. Based on this monitoring result, the primary optical system controller 10 is manually or automatically controlled to set various parameters of the primary ion optical system, and the shape of the primary ion beam is set to an optimum state.

【0011】試料に照射される1次イオンビームは、通
常、100μm以下のスポット状のものであり、ビーム
形状センサ11は、半導体の微細ディスク加工で一般に
行われている技術、エッチング、スパッタリング、フォ
トリソグラフィ、CVD(気相成長法)等を利用して作
製する。図3はビーム形状センサ11の構成説明図であ
り、同図(a)は上面図である。同センサ11は例えば
1cm四方程度のセラミック製の絶縁基板14に形成さ
れており、同基板の中央部に点電極12の並設領域15
が設けられている。絶縁基板11の周辺部には導線13
を接続するための多数の端子16が設けられ、各点電極
12は所定の端子16に配線17によって接続されてお
り、絶縁基板11の上面は、基板の周辺部及び点電極1
2の部分を除いて、絶縁物18で覆われている。
The primary ion beam with which the sample is irradiated is usually in the form of a spot with a size of 100 μm or less, and the beam shape sensor 11 uses a technique generally used for processing a fine disk of a semiconductor, etching, sputtering, photo. It is manufactured by utilizing lithography, CVD (vapor phase growth method) or the like. FIG. 3 is an explanatory diagram of the configuration of the beam shape sensor 11, and FIG. 3A is a top view. The sensor 11 is formed on a ceramic insulating substrate 14 having a size of, for example, about 1 cm square, and the point electrodes 12 are arranged side by side in the central area of the substrate.
Is provided. A conductive wire 13 is provided around the insulating substrate 11.
A large number of terminals 16 for connecting the point electrodes 12 are provided, and each point electrode 12 is connected to a predetermined terminal 16 by a wiring 17. The upper surface of the insulating substrate 11 is a peripheral portion of the substrate and the point electrodes 1.
It is covered with an insulator 18 except for the portion 2.

【0012】ビーム形状センサ11の作製例について説
明するに、セラミック製絶縁基板14の表面にアルミニ
ウム、銅等の導電金属を蒸着する。次いで、この導電金
属の上面について、絶縁基板の中央部に縦横に間隔をお
いて並設する多数の点電極12、その配線17及び絶縁
基板の周辺部に設けられて導線13が接続される端子1
6となる部分をレジストでマスクをする。エッチングを
行い、レジストでマスクされていない部分の導電金属を
除去する。点電極12、端子16及び配線17部分のレ
ジストをリムーバで取り除く。点電極12の上と端子1
6を含む絶縁基板14の周辺部の上をレジストで覆い、
レジストで覆われていない絶縁基板の表面全体に絶縁物
18を堆積させる。点電極12と絶縁基板14の周辺部
の上のレジストを取り除く。図3(b)、図3(c)は
このようにして出来たビーム形状センサ11の点電極形
成部分と端子形成部分の断面図である。点電極12の大
きさ、径は10μm程度、配置間隔は30μm程度であ
り、その並設数は、最大ビーム径に合わせて選定する。
To explain an example of manufacturing the beam shape sensor 11, a conductive metal such as aluminum or copper is vapor-deposited on the surface of the ceramic insulating substrate 14. Next, on the upper surface of this conductive metal, a large number of point electrodes 12 arranged in parallel in the central portion of the insulating substrate at intervals in the vertical and horizontal directions, their wirings 17, and terminals provided in the peripheral portion of the insulating substrate and connected to the conducting wire 13 are connected. 1
The portion to be 6 is masked with a resist. Etching is performed to remove the conductive metal in the portion not masked by the resist. The resist on the point electrode 12, the terminal 16 and the wiring 17 is removed by a remover. Above the point electrode 12 and the terminal 1
Covering the periphery of the insulating substrate 14 including 6 with a resist,
The insulator 18 is deposited on the entire surface of the insulating substrate not covered with the resist. The resist on the periphery of the point electrode 12 and the insulating substrate 14 is removed. FIGS. 3B and 3C are cross-sectional views of the point electrode forming portion and the terminal forming portion of the beam shape sensor 11 thus formed. The size and diameter of the point electrodes 12 are about 10 μm, and the arrangement interval is about 30 μm, and the number of them arranged in parallel is selected according to the maximum beam diameter.

【0013】[0013]

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成した
ので、1次イオンビームの形状をその場で即座に検出す
ることができ、従来のように、ダミーのサンプルを随
時、分析室から取り出して調べるという手間のかかる作
業も必要なくなり、ダミーのサンプルを破壊してしまう
という問題もなくなった。そして、ビーム形状センサか
らの検出結果に基づいて1次イオン光学系のパラメータ
を手動又は自動にて設定することにより試料に照射され
るビーム形状を容易に最適なものとすることができ、こ
の結果、高感度、高精度な分析が迅速に行えるようにな
った。
Since the present invention is configured as described above, the shape of the primary ion beam can be immediately detected on the spot, and as in the conventional case, a dummy sample can be removed from the analysis chamber at any time. The troublesome work of taking out and examining is no longer necessary, and the problem of destroying the dummy sample is gone. Then, by setting the parameters of the primary ion optical system manually or automatically based on the detection result from the beam shape sensor, the beam shape irradiated on the sample can be easily optimized. , High-sensitivity and high-accuracy analysis can be performed quickly.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】ビーム形状センサの点電極設置部の平面図であ
FIG. 2 is a plan view of a point electrode installation portion of a beam shape sensor.

【図3】ビーム形状センサの構成説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a configuration of a beam shape sensor.

【図4】2次イオン質量分析装置の概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a secondary ion mass spectrometer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 イオン源 2 コンデンサレンズ 3 デフレクタ 4 静電偏向板 5 対物レンズ 6 試料 9 計測装置 10 1次光学系コントローラ 11 ビーム形状センサ 12 点電極 13 導線 1 Ion source 2 Condenser lens 3 Deflector 4 Electrostatic deflector 5 Objective lens 6 Sample 9 Measuring device 10 Primary optical system controller 11 Beam shape sensor 12 Point electrode 13 Conductor wire

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 縦横に間隔をおいて並設された多数の点
電極を有するイオン形状センサと、このセンサの点電極
に流れるビーム電流をモニタし、1次イオンビーム光学
系のパラメータを設定する1次光学コントローラとを備
えたことを特徴とする2次イオン質量分析装置。
1. An ion shape sensor having a large number of point electrodes arranged vertically and horizontally at intervals, and a beam current flowing through the point electrodes of the sensor is monitored to set parameters of a primary ion beam optical system. A secondary ion mass spectrometer comprising a primary optical controller.
JP4119940A 1992-04-15 1992-04-15 Secondary ion mass spectrometer Pending JPH05290798A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220127033A (en) * 2021-03-10 2022-09-19 큐알티 주식회사 method of fabricating and analyzing of specimen structure for secondary ion mass spectrometry equipment

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220127033A (en) * 2021-03-10 2022-09-19 큐알티 주식회사 method of fabricating and analyzing of specimen structure for secondary ion mass spectrometry equipment

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