JPS60148041A - イオンマイクロアナライザ - Google Patents
イオンマイクロアナライザInfo
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- JPS60148041A JPS60148041A JP59003021A JP302184A JPS60148041A JP S60148041 A JPS60148041 A JP S60148041A JP 59003021 A JP59003021 A JP 59003021A JP 302184 A JP302184 A JP 302184A JP S60148041 A JPS60148041 A JP S60148041A
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- JP
- Japan
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- sweep
- ion
- depth direction
- concentration
- area
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating 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
- G01N23/22—Investigating 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
- G01N23/225—Investigating 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
- G01N23/2255—Investigating 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 using incident ion beams, e.g. proton beams
- G01N23/2258—Measuring secondary ion emission, e.g. secondary ion mass spectrometry [SIMS]
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明はイオンマイクロアナライザ(IonMicro
Analyzer)による深さ方向分析(D 際(D
−次イオンの掃引法に係るもので特に分析対象が深さ方
向に極く低濃度から高濃度まで広く分布する試料の画定
に対し高精度の測定を可能にするイオンマイクロアナラ
イザに関する。
Analyzer)による深さ方向分析(D 際(D
−次イオンの掃引法に係るもので特に分析対象が深さ方
向に極く低濃度から高濃度まで広く分布する試料の画定
に対し高精度の測定を可能にするイオンマイクロアナラ
イザに関する。
イオンマイクロアナライザは加速されたイオンを固体試
料表面に照射し、これによシスバッタされてくる二次イ
オンを質量分析する装置であシ、他の表面分析装置に比
して、元素の深さ方向の濃度分布を高感度に測定できる
特徴を持っている。
料表面に照射し、これによシスバッタされてくる二次イ
オンを質量分析する装置であシ、他の表面分析装置に比
して、元素の深さ方向の濃度分布を高感度に測定できる
特徴を持っている。
このようなイオンマイクロアナライザの構成を第1図を
用いて説明すると、同図においてイオン源1で生成加速
された一次イオンはレンズ2および3で収束され試料5
に照射される。試料50表面からスパッタされた二次イ
オンは引き出し電極6によシ質量、分析計に入射する。
用いて説明すると、同図においてイオン源1で生成加速
された一次イオンはレンズ2および3で収束され試料5
に照射される。試料50表面からスパッタされた二次イ
オンは引き出し電極6によシ質量、分析計に入射する。
この質量分析針は電場7、磁場8および検出器9等で構
成され、前記二次イオンは電場7、磁場8を経て検出器
9で検出される。検出器9によって検出されたイオン電
流は増幅器10を鮮てAD変換器11でデジタル化され
データ処理装置12に取シ込まれ、データ処理装置12
はDA質換器13、デフレクタ電源14を経デフレクタ
4で一次イオンビームをコントロールできるようになっ
ている。
成され、前記二次イオンは電場7、磁場8を経て検出器
9で検出される。検出器9によって検出されたイオン電
流は増幅器10を鮮てAD変換器11でデジタル化され
データ処理装置12に取シ込まれ、データ処理装置12
はDA質換器13、デフレクタ電源14を経デフレクタ
4で一次イオンビームをコントロールできるようになっ
ている。
このように、−次イオンビームを試料5上に照射してい
れば試料5表面の原子がスパッタされ次次に新らたな面
になる。すなわち深さ方向の分析が可能になるものであ
る。しかし、深さ方向分析の際、−次イオンビームを第
2図(a)に示すように試料5の一点に固定した場合、
エツチングされた試料の断面は第2図(b)のように放
物線形状となり、これは−次イオンビームの密度が一般
に中心部が尚くその周辺部が低いことに由来する。した
がって、このような状態で深さ方向の分析を行えば、エ
ツチングされた部分の壁面から放出されるイオンの為に
正しい深さ方向の濃度分布を得ることはできないといっ
た欠点を有する。
れば試料5表面の原子がスパッタされ次次に新らたな面
になる。すなわち深さ方向の分析が可能になるものであ
る。しかし、深さ方向分析の際、−次イオンビームを第
2図(a)に示すように試料5の一点に固定した場合、
エツチングされた試料の断面は第2図(b)のように放
物線形状となり、これは−次イオンビームの密度が一般
に中心部が尚くその周辺部が低いことに由来する。した
がって、このような状態で深さ方向の分析を行えば、エ
ツチングされた部分の壁面から放出されるイオンの為に
正しい深さ方向の濃度分布を得ることはできないといっ
た欠点を有する。
このエツチング面の影響を少なくするために次の方法が
提案されている。第3図に示すように、−次イオンビー
ムをデフレクタ4でラスタ掃引ヲし、第4図(a)に示
すように、その掃引領域の中心・部5Aのみ二次イオン
電流計測を行う。このようなラスタ掃引をした場合に、
第4図(b)に示すように、−次イオンビームの密度に
影響されずに平坦にエツチングして行くことが可能とな
る。また、クレータ壁面の影響も極力小さくすることが
できる。
提案されている。第3図に示すように、−次イオンビー
ムをデフレクタ4でラスタ掃引ヲし、第4図(a)に示
すように、その掃引領域の中心・部5Aのみ二次イオン
電流計測を行う。このようなラスタ掃引をした場合に、
第4図(b)に示すように、−次イオンビームの密度に
影響されずに平坦にエツチングして行くことが可能とな
る。また、クレータ壁面の影響も極力小さくすることが
できる。
しかし、たとえば試料5が8iの場合、そのSi中に打
ち込まれた極く機料元素の分析を行った場合、第5図の
点ahの如きプロファイルを期待したにもかかわらず実
線Bの如きプロファイルr得ることがおる。これは測定
対象の元素がある深さに濃度高く存在しその層を越えて
エツチングした場合において、第6図に示すように、ラ
スタ掃引の端の部分で′a度の高い元素22が大量にス
パッタされラスタ掃引中心部を汚染するためである。そ
のため数桁以上のダイナミックレンジを有する濃度分布
のある測定においてはこの汚染の問題が無視できなくな
るものであった。
ち込まれた極く機料元素の分析を行った場合、第5図の
点ahの如きプロファイルを期待したにもかかわらず実
線Bの如きプロファイルr得ることがおる。これは測定
対象の元素がある深さに濃度高く存在しその層を越えて
エツチングした場合において、第6図に示すように、ラ
スタ掃引の端の部分で′a度の高い元素22が大量にス
パッタされラスタ掃引中心部を汚染するためである。そ
のため数桁以上のダイナミックレンジを有する濃度分布
のある測定においてはこの汚染の問題が無視できなくな
るものであった。
本発明の目的は、ラスタ掃引による制限領域計測法にお
っても克服できなかったエツチング壁面の影響を無くシ
、これによシ濃度分布の測定の精度の向上を図ったイオ
ンマイクロアナライザを提供するものである。
っても克服できなかったエツチング壁面の影響を無くシ
、これによシ濃度分布の測定の精度の向上を図ったイオ
ンマイクロアナライザを提供するものである。
このような目的を達成するために、本発明は、ラスタ掃
引の壁面からの影響を避ける手段として掃引領域を逐次
縮小しようとするものである。すなわち、壁面の影響を
受けない為には、ラスタ掃引領域を連続的に縮小して行
けば良い。しかし、連続的に領域を縮小することは、縮
小速度が深さ方向の限界を定めてしまう為実用的でない
。第4図(a)に示すように、試料5上において、12
8点×128点の掃引をしようとする。このとき、掃引
領域のうち周辺の2点が壁面の影響を受けているとし、
また測定対象領域を前記掃引領域内であって64点×6
4点の中心部とした場−合、壁面の影響を受ける周辺部
とラスタ掃引エリアとの比はとなる。
引の壁面からの影響を避ける手段として掃引領域を逐次
縮小しようとするものである。すなわち、壁面の影響を
受けない為には、ラスタ掃引領域を連続的に縮小して行
けば良い。しかし、連続的に領域を縮小することは、縮
小速度が深さ方向の限界を定めてしまう為実用的でない
。第4図(a)に示すように、試料5上において、12
8点×128点の掃引をしようとする。このとき、掃引
領域のうち周辺の2点が壁面の影響を受けているとし、
また測定対象領域を前記掃引領域内であって64点×6
4点の中心部とした場−合、壁面の影響を受ける周辺部
とラスタ掃引エリアとの比はとなる。
また、掃引エリアと計測エリアの比は
でめる。
壁面からスパッタされる汚染物質は周辺に均等に拡散す
るとすれば中心部の計測エリアへの影響は1/4になる
。
るとすれば中心部の計測エリアへの影響は1/4になる
。
したがって周辺部から中心部の計測エリアへの影響は
となる。
すなわち3桁以上の濃度の高い成分が壁面に露出してい
た部付、この影響は無視できなくなることを示している
。逆に2桁以下の濃度差なら制限領域法で充分精度の良
い測定ができることを示している。3桁以上の濃度差が
ある場合は、壁面をエツチングしないよう掃引幅を狭め
ることが必要である。この狭めるタイミングは以下の手
法で行なえば良い。エツチング周辺部と壁面部の二次イ
オン電流値を計測し、この両者の比が定められたレベル
を越えたときに掃引領域を縮小してやれば良い。前述の
例を掲げて説明すると周辺部と中心の計測エリアの比は 1 0.06X −=0.24 0.25 でりるからもし均−龜匿のとき周辺部のイオン電流値は
中心部の0,24附近のにある。仮りにこの比が2.4
.24と大きくなれば周辺部に濃度の高い成分が露出し
逆に中心部にはこの成分が無くなっていることを示して
いる。そこである定められたレベルを越えて比が大きく
なった場合掃引領域を縮小すれば、壁面の影響は避けら
れることになる。嬉7図は上記方法によって測置した際
の試料5のエツチングされた断面図を示す。同図におい
て、不純物質22が露出し終った段階で、掃引エリアを
狭めている状態が判る。また、第8図は、周辺部のプロ
ファイルを破線a −a ’で実線b −b′を中心部
の濃度プロファイルを示している。
た部付、この影響は無視できなくなることを示している
。逆に2桁以下の濃度差なら制限領域法で充分精度の良
い測定ができることを示している。3桁以上の濃度差が
ある場合は、壁面をエツチングしないよう掃引幅を狭め
ることが必要である。この狭めるタイミングは以下の手
法で行なえば良い。エツチング周辺部と壁面部の二次イ
オン電流値を計測し、この両者の比が定められたレベル
を越えたときに掃引領域を縮小してやれば良い。前述の
例を掲げて説明すると周辺部と中心の計測エリアの比は 1 0.06X −=0.24 0.25 でりるからもし均−龜匿のとき周辺部のイオン電流値は
中心部の0,24附近のにある。仮りにこの比が2.4
.24と大きくなれば周辺部に濃度の高い成分が露出し
逆に中心部にはこの成分が無くなっていることを示して
いる。そこである定められたレベルを越えて比が大きく
なった場合掃引領域を縮小すれば、壁面の影響は避けら
れることになる。嬉7図は上記方法によって測置した際
の試料5のエツチングされた断面図を示す。同図におい
て、不純物質22が露出し終った段階で、掃引エリアを
狭めている状態が判る。また、第8図は、周辺部のプロ
ファイルを破線a −a ’で実線b −b′を中心部
の濃度プロファイルを示している。
21点で両者の比があるレベルを越えたとする。
ここで掃引領域を縮小すれば周辺部のプロファイルはa
“に移行する。再び22点でレベルを越えれば、また領
域を制限してやれば良い。これによ6b−b’のように
高いダイナミックレンジを持つプロファイル測定ができ
ることになる。
“に移行する。再び22点でレベルを越えれば、また領
域を制限してやれば良い。これによ6b−b’のように
高いダイナミックレンジを持つプロファイル測定ができ
ることになる。
第9図は本発明によるイオンマイクロアナライザの一実
施例を示す構成図である。同図において発振器17から
出力される16号によシ掃引器16でXY掃引信号が作
られるようになっている。このXY掃引信号はデフレク
タ電源15を経てデフレクタ4に送られこのデフレクタ
4によって一次イオンビームを掃引するようになってい
る。前記掃引信号は一次イオン位置識別器18にも送ら
れこの一次イオン位置識別器18によって一次イオンが
周辺部かあるいは計測領域となる中心部かの識別を行う
ようになっている。一方、二次イオンは検出器9で検出
されカウンタ19で計測されるようになっている。この
計測の際、前記−次イオン位置識別器18から送られる
ゲート信号によシ周辺部と中心部にてそれぞれ別個に計
測されるようになっている。これによ請求められる2つ
の計測値は比較器20に送られてその比がめられ、かつ
予め定められたレベル値と比較されるようになっている
。仮にめた比がレベルを越えた場合には掃引領域を縮小
すべく信号が掃引器16へ送られるようになっている。
施例を示す構成図である。同図において発振器17から
出力される16号によシ掃引器16でXY掃引信号が作
られるようになっている。このXY掃引信号はデフレク
タ電源15を経てデフレクタ4に送られこのデフレクタ
4によって一次イオンビームを掃引するようになってい
る。前記掃引信号は一次イオン位置識別器18にも送ら
れこの一次イオン位置識別器18によって一次イオンが
周辺部かあるいは計測領域となる中心部かの識別を行う
ようになっている。一方、二次イオンは検出器9で検出
されカウンタ19で計測されるようになっている。この
計測の際、前記−次イオン位置識別器18から送られる
ゲート信号によシ周辺部と中心部にてそれぞれ別個に計
測されるようになっている。これによ請求められる2つ
の計測値は比較器20に送られてその比がめられ、かつ
予め定められたレベル値と比較されるようになっている
。仮にめた比がレベルを越えた場合には掃引領域を縮小
すべく信号が掃引器16へ送られるようになっている。
そしてカウンタ19から出力される信号は記録計21に
送られ記録されるようになっている。
送られ記録されるようになっている。
このようにすれば、周辺部および中心部の計測値の比が
あるレベル値を越えたか否かで不純物による周辺部から
中心部への影響度をめ、これによって掃引領域を縮小す
るか否かを決めているので不純物による周辺部から中心
部への汚染を防いだ状態にて計測が可能となシ、したが
って深さ方向の高ダイナミツクレンジ測定を可能とする
ことができる。
あるレベル値を越えたか否かで不純物による周辺部から
中心部への影響度をめ、これによって掃引領域を縮小す
るか否かを決めているので不純物による周辺部から中心
部への汚染を防いだ状態にて計測が可能となシ、したが
って深さ方向の高ダイナミツクレンジ測定を可能とする
ことができる。
第9図に示した実施例では論理回路によって構成したも
のについて述べたが、二次イオン電流の計測、−次イオ
ンの位置決定、掃引領域の縮小をデータ処理装置(CP
U)で行なわせることもできる(たとえば第1図に示す
データ処理装置12によって)。また、掃引法としてラ
スタ掃引に限定されないことはいうまでもない。
のについて述べたが、二次イオン電流の計測、−次イオ
ンの位置決定、掃引領域の縮小をデータ処理装置(CP
U)で行なわせることもできる(たとえば第1図に示す
データ処理装置12によって)。また、掃引法としてラ
スタ掃引に限定されないことはいうまでもない。
以上述べたことから明らかなよう゛に、本発明によるイ
オンマイクロアナライザによれば、ラスタ掃引による制
限領域計測法にあっても克服できなかったエツチング壁
面の影響をなくシ、これにょシ濃度分布の測定の精度の
向上を図ることができる。
オンマイクロアナライザによれば、ラスタ掃引による制
限領域計測法にあっても克服できなかったエツチング壁
面の影響をなくシ、これにょシ濃度分布の測定の精度の
向上を図ることができる。
第1図はイオンマイクロアナライザの概略構成図、第2
図(a)、 (b)はイオンマイクロアナライザを用い
て濃度測定を行なう従来の固定ビーム法の一例を示す説
明図、第3図はイオンマイクロアナライザを用いて濃度
測定を行なう従来のラスメスキャン法の一例を示す説明
図、第4図(a)、(b)は前記ラスメスキャン法にお
けるその方法およびこれによシエッチングされた部分を
示す説明図、tJcs図は前記ラスメスキャン法によっ
て得られる深さ方向フロファイルの構成図を示すグラフ
、第6図はラスメスキャン法による欠点を示す説明図、
第7図は本発明によるイオンマイクロアナライザを用い
て濃度測定を行った場合の試料のエツチング状態を示す
断面図、第8図は本発明による濃度測定を行った際の深
さ方向プロファイルの出力例を示すグラフ、第9図は本
発明によるイオンマイクロアナライザの一実施例を示す
構成図である。 4・・・デフレクタ、9・・・検出器、15・・・デフ
レクタ電源、16・・・掃引器、17・・・発振器、1
8・・・−次イオン位置識別器、19・・・カウンタ、
20・・・比較器、21・・・記録計。゛ 代理人 弁理士 鵜沼辰之 ¥1図 千4図 (αう (b) 不5図 拓8図 厚さ 不q日
図(a)、 (b)はイオンマイクロアナライザを用い
て濃度測定を行なう従来の固定ビーム法の一例を示す説
明図、第3図はイオンマイクロアナライザを用いて濃度
測定を行なう従来のラスメスキャン法の一例を示す説明
図、第4図(a)、(b)は前記ラスメスキャン法にお
けるその方法およびこれによシエッチングされた部分を
示す説明図、tJcs図は前記ラスメスキャン法によっ
て得られる深さ方向フロファイルの構成図を示すグラフ
、第6図はラスメスキャン法による欠点を示す説明図、
第7図は本発明によるイオンマイクロアナライザを用い
て濃度測定を行った場合の試料のエツチング状態を示す
断面図、第8図は本発明による濃度測定を行った際の深
さ方向プロファイルの出力例を示すグラフ、第9図は本
発明によるイオンマイクロアナライザの一実施例を示す
構成図である。 4・・・デフレクタ、9・・・検出器、15・・・デフ
レクタ電源、16・・・掃引器、17・・・発振器、1
8・・・−次イオン位置識別器、19・・・カウンタ、
20・・・比較器、21・・・記録計。゛ 代理人 弁理士 鵜沼辰之 ¥1図 千4図 (αう (b) 不5図 拓8図 厚さ 不q日
Claims (1)
- 1、加速された一次イオンを生成するイオン源及び該イ
オンを試料上で二次元的に掃引できるデフレクタ及び試
料から放出される二次イオンを分析する質量分析針を有
するイオンマイクロアナライザにおいて二次元掃引の周
辺部と中心部の二次イ゛ オン電流値を比較する手段を
具備し、該比較結果により掃引領域を縮小することを特
徴とするイオンマイクロアナライザ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59003021A JPS60148041A (ja) | 1984-01-11 | 1984-01-11 | イオンマイクロアナライザ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59003021A JPS60148041A (ja) | 1984-01-11 | 1984-01-11 | イオンマイクロアナライザ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60148041A true JPS60148041A (ja) | 1985-08-05 |
JPH0326499B2 JPH0326499B2 (ja) | 1991-04-11 |
Family
ID=11545669
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59003021A Granted JPS60148041A (ja) | 1984-01-11 | 1984-01-11 | イオンマイクロアナライザ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60148041A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015227779A (ja) * | 2014-05-30 | 2015-12-17 | 富士通株式会社 | 二次イオン質量分析装置の制御方法及び制御プログラム、二次イオン質量分析装置 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4602811B2 (ja) * | 2005-03-24 | 2010-12-22 | グンゼ株式会社 | タグ検出装置 |
JP4602812B2 (ja) * | 2005-03-24 | 2010-12-22 | グンゼ株式会社 | タグ検出装置 |
JP4602897B2 (ja) * | 2005-11-29 | 2010-12-22 | グンゼ株式会社 | タグ検出装置 |
-
1984
- 1984-01-11 JP JP59003021A patent/JPS60148041A/ja active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015227779A (ja) * | 2014-05-30 | 2015-12-17 | 富士通株式会社 | 二次イオン質量分析装置の制御方法及び制御プログラム、二次イオン質量分析装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0326499B2 (ja) | 1991-04-11 |
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