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

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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
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concentration
area
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Yoshiaki Kato
義昭 加藤
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    • 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
    • G01N23/2255Investigating 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
    • G01N23/2258Measuring 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。

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。
〔発明の背景〕
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。
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。
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。
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。
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。
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。
〔発明の目的〕
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。
〔発明の概要〕
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。
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
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。
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。
〔発明の実施例〕
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。
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。
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。
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。
〔発明の効果〕
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。
【図面の簡単な説明】
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

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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。
JP59003021A 1984-01-11 1984-01-11 イオンマイクロアナライザ Granted JPS60148041A (ja)

Priority Applications (1)

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JP59003021A JPS60148041A (ja) 1984-01-11 1984-01-11 イオンマイクロアナライザ

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JP59003021A JPS60148041A (ja) 1984-01-11 1984-01-11 イオンマイクロアナライザ

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Publication Number Publication Date
JPS60148041A true JPS60148041A (ja) 1985-08-05
JPH0326499B2 JPH0326499B2 (ja) 1991-04-11

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JP59003021A Granted JPS60148041A (ja) 1984-01-11 1984-01-11 イオンマイクロアナライザ

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