JPS60198047A - 二次イオン質量分析装置 - Google Patents
二次イオン質量分析装置Info
- Publication number
- JPS60198047A JPS60198047A JP59053462A JP5346284A JPS60198047A JP S60198047 A JPS60198047 A JP S60198047A JP 59053462 A JP59053462 A JP 59053462A JP 5346284 A JP5346284 A JP 5346284A JP S60198047 A JPS60198047 A JP S60198047A
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- JP
- Japan
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- sample
- cryopanel
- vacuum
- chamber
- sample chamber
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- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/02—Details
- H01J49/10—Ion sources; Ion guns
- H01J49/14—Ion sources; Ion guns using particle bombardment, e.g. ionisation chambers
- H01J49/142—Ion sources; Ion guns using particle bombardment, e.g. ionisation chambers using a solid target which is not previously vapourised
Landscapes
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
く技術分針〉
本発明は二次イオン質−分析装置に関し、半導体や金属
等の材料中に不純物な゛どとして含まれている極微量の
軽元素を定量的に分析できるように、試料室真空中に存
在する軽元素バックグラウンドを低減化さｉたものであ
る。 ゛ 〈従来技術〉 従来の二次イオン質量分析装置では、試料室内全体をイ
オンポンプあるいはクライオポンプで真空に排気してい
るだけてあった。そのため、試料室真空中の残留ガスに
加え、試料表面からの脱離ガス及び−次イオンソースか
らの流入ガスにより、試料表面付近の局所的真空度が低
下し、゛これらのガス主成分である軽元素が試料表面に
吸着することが避けられない。このような状態での軽元
素の分析は、第１図にＧＡ中の酸素分析を例にとって示
すように、対象元素の検出限界が試料付近の残留ガス圧
で規定されてしまい、試料中に含まれている極微量の軽
元素を分析することがてきないという欠点があった。
等の材料中に不純物な゛どとして含まれている極微量の
軽元素を定量的に分析できるように、試料室真空中に存
在する軽元素バックグラウンドを低減化さｉたものであ
る。 ゛ 〈従来技術〉 従来の二次イオン質量分析装置では、試料室内全体をイ
オンポンプあるいはクライオポンプで真空に排気してい
るだけてあった。そのため、試料室真空中の残留ガスに
加え、試料表面からの脱離ガス及び−次イオンソースか
らの流入ガスにより、試料表面付近の局所的真空度が低
下し、゛これらのガス主成分である軽元素が試料表面に
吸着することが避けられない。このような状態での軽元
素の分析は、第１図にＧＡ中の酸素分析を例にとって示
すように、対象元素の検出限界が試料付近の残留ガス圧
で規定されてしまい、試料中に含まれている極微量の軽
元素を分析することがてきないという欠点があった。
〈発明の目的〉
本発明は上記従来技術の欠点に鑑み、試料中に含まれて
いる極微量の軽元素を分析することができるように、試
料室真空中に存在する軽元素バックグラウンドが低減し
た二次イオン質量分析装置を提供することを目的とする
。
いる極微量の軽元素を分析することができるように、試
料室真空中に存在する軽元素バックグラウンドが低減し
た二次イオン質量分析装置を提供することを目的とする
。
〈発明の構成〉
上記目的を達成した本発明の構成は、高真空の試料室を
備え、この試料室内で試料表面を一次イオンビームによ
ってスパッタリングすることにより、試料中の軽元素の
二次イオンの質量分析を行う装置において、上記試料室
内に試料を囲む３０に以下の極低温クライオパネルを備
えたことを特徴とする。
備え、この試料室内で試料表面を一次イオンビームによ
ってスパッタリングすることにより、試料中の軽元素の
二次イオンの質量分析を行う装置において、上記試料室
内に試料を囲む３０に以下の極低温クライオパネルを備
えたことを特徴とする。
主排気ポンプによる高真空の試料室内で更に試料を極低
温のクライオパネルで囲むことにより、真空中から試料
表面に吸着しようとする残留ガス等の中の軽元素がクラ
イオパネルに凝着するので、試料付近の軽元素排気速度
が向上し、試料表面付近の局所的真空度が向上する。こ
れにより、軽元素分析時に真空中から試料表面に吸着す
る軽元素バックグラウンドが低減し、試料中に含まれて
いる極微量例えば０．ｌｐｐｍａの軽元素を分析すると
とができる。
温のクライオパネルで囲むことにより、真空中から試料
表面に吸着しようとする残留ガス等の中の軽元素がクラ
イオパネルに凝着するので、試料付近の軽元素排気速度
が向上し、試料表面付近の局所的真空度が向上する。こ
れにより、軽元素分析時に真空中から試料表面に吸着す
る軽元素バックグラウンドが低減し、試料中に含まれて
いる極微量例えば０．ｌｐｐｍａの軽元素を分析すると
とができる。
〈実施例〉
第２図に本発明の一実施例に係る軽元素二次イオン質量
分析装置を示す。但し、−次イオンソース及び二次イオ
ンの分析系については良く知られているので図示を省略
する。
分析装置を示す。但し、−次イオンソース及び二次イオ
ンの分析系については良く知られているので図示を省略
する。
第２図において、１は試料室、２は主排気ポンプ、３は
試料及び試料ホルダ、４は極低温の冷凍機、５は極低温
のクライオパネル、６ば一次イオンビーム、７は二次イ
オンビームである。
試料及び試料ホルダ、４は極低温の冷凍機、５は極低温
のクライオパネル、６ば一次イオンビーム、７は二次イ
オンビームである。
試料室１は主排気ポンプ２によって１０４〜１０”−”
Ｔｏｒｒオーダーの高真空に排気されている。この試料
室１内に試料及び試料ホルダ３が設置されるが、試料及
び試料ホルダ３の周囲はクライオパネル５によって囲ま
れている・。但し、クライオパネル５は、−次イオンビ
ーム６の入射及び二次イオンビーム７の検出を妨げない
ように適当な孔や切込みを有し、更に試料ホルダ３の移
動を妨げない太きさてあり、この限度内でなるべり尊く
且つ密は冷凍機４との熱伝達によって達成されている。
Ｔｏｒｒオーダーの高真空に排気されている。この試料
室１内に試料及び試料ホルダ３が設置されるが、試料及
び試料ホルダ３の周囲はクライオパネル５によって囲ま
れている・。但し、クライオパネル５は、−次イオンビ
ーム６の入射及び二次イオンビーム７の検出を妨げない
ように適当な孔や切込みを有し、更に試料ホルダ３の移
動を妨げない太きさてあり、この限度内でなるべり尊く
且つ密は冷凍機４との熱伝達によって達成されている。
。
上述した第２図の二次イオン質量分析装置では、主排気
ポンプ２による試料室１全系の高真空排気に加えて試料
３をクライオパネル５で囲んでいるので、−次イオンビ
ーム６に付随して試料室１内部へ流入窯るガス成分及び
試料３表面からの脱離ガスをクライオパネル５で効率良
く排気する乙とができ、試料室１の真空度が向上する。
ポンプ２による試料室１全系の高真空排気に加えて試料
３をクライオパネル５で囲んでいるので、−次イオンビ
ーム６に付随して試料室１内部へ流入窯るガス成分及び
試料３表面からの脱離ガスをクライオパネル５で効率良
く排気する乙とができ、試料室１の真空度が向上する。
特に、排気速度の大きいクライオパネル５で囲まれてい
る試ｆ１１１３周囲の局所的真空度は著しく向上する。
る試ｆ１１１３周囲の局所的真空度は著しく向上する。
具体例；主排気ポンプ２としてヘリウムクライオポンプ
を使用。
を使用。
フライ詞パネル５用冷凍＠４とし
て別のヘリウムクライオポンプを
使用し、クライオパネル５を２０Ｋ
に冷却。
上記°具体例につき、第３図及び第１表により実験結果
を説明する。
を説明する。
第３図はＧ、 Ａ、中にイオン注入した酸素（０）艦と
ついて、Ｃ，オオンビームで分析した深さ方向の濃度分
布を、クライオパネル５の無し）従来装置で分析しｔこ
場合８と、本発明装置で分析した場合９とで比較しｔこ
ものである。同図より判るように、従来装置では、試料
室真空中の酸素成分によるバックグラウンドのため、６
Ｘ １０”個／ｃ／（約１ｐｐｍａ）以下の濃度の酸
素を分析することができなかった。これに対し本発明装
置では、バックグラウンドが従来よりも約１桁低下し、
よって？ Ｘ １０”個／Ｃｎ？（約０．ｌｐｐｍａ）
までの酸素を分析することができた。
ついて、Ｃ，オオンビームで分析した深さ方向の濃度分
布を、クライオパネル５の無し）従来装置で分析しｔこ
場合８と、本発明装置で分析した場合９とで比較しｔこ
ものである。同図より判るように、従来装置では、試料
室真空中の酸素成分によるバックグラウンドのため、６
Ｘ １０”個／ｃ／（約１ｐｐｍａ）以下の濃度の酸
素を分析することができなかった。これに対し本発明装
置では、バックグラウンドが従来よりも約１桁低下し、
よって？ Ｘ １０”個／Ｃｎ？（約０．ｌｐｐｍａ）
までの酸素を分析することができた。
第１表は、試料室の真空度及びＧ、 Ａ、中の各種軽元
素の検出限界について、クライオパネル５の無い従来装
置と本発明装置とを比較したものである。
素の検出限界について、クライオパネル５の無い従来装
置と本発明装置とを比較したものである。
第 １ 表
第１表より判るように、クライオパネル５の設置により
試料３周囲の真空度だけでなく、試料室ｌ全体の真空度
も従来より向上している。また、軽元素の検出限界に対
するクライオパネル５の効果は、酸素（０）及び炭素（
Ｃ）に対して極て大きい。この他、−酸化炭素（ＣＯ）
と同じ質量数を有するシリコン（Ｓ ｉ）、並びに酸素
分子（へ）と同じ質量数２有するイオウ（Ｓ）について
も、検出限界が半相向上したことが判る。なお、クライ
オパネル５の冷却温度は低い程効果が高く好ましくは２
０に以下であるが、３０により若干高くても検出限界の
向上が見られた。
試料３周囲の真空度だけでなく、試料室ｌ全体の真空度
も従来より向上している。また、軽元素の検出限界に対
するクライオパネル５の効果は、酸素（０）及び炭素（
Ｃ）に対して極て大きい。この他、−酸化炭素（ＣＯ）
と同じ質量数を有するシリコン（Ｓ ｉ）、並びに酸素
分子（へ）と同じ質量数２有するイオウ（Ｓ）について
も、検出限界が半相向上したことが判る。なお、クライ
オパネル５の冷却温度は低い程効果が高く好ましくは２
０に以下であるが、３０により若干高くても検出限界の
向上が見られた。
〈発明の効果〉
本発明の二次イオン質量分析装置では、分析試料周囲の
真空中の軽元素成分をクラ、イオパネルによって効率良
く排気できるため、二次イオン質量分析における軽元素
バックグラウンドが大幅に低減した。従って、特に本発
明装置を高純度半導体材料の分析に適用すれば、従来は
困難であった半導体材料中の極微量軽元素濃度の定量及
び半導体材料中ての軽元素の濃度分布評価を行うことが
できる。このことは、半導体結晶の高品質化及び半導体
、集積回路の高品質化に大きな効果を及ぼず。
真空中の軽元素成分をクラ、イオパネルによって効率良
く排気できるため、二次イオン質量分析における軽元素
バックグラウンドが大幅に低減した。従って、特に本発
明装置を高純度半導体材料の分析に適用すれば、従来は
困難であった半導体材料中の極微量軽元素濃度の定量及
び半導体材料中ての軽元素の濃度分布評価を行うことが
できる。このことは、半導体結晶の高品質化及び半導体
、集積回路の高品質化に大きな効果を及ぼず。
第１図は従来の二次イオン質量分析装置におけるＧ、Ａ
、中の酸素の検出限界と試料室内残留ガス圧との関係を
示すグラフ、第２図は本発明の一実施例に係る二次イオ
ン質量分析装置を示す試料室の断面図、第３図はＧ、Ａ
、中にイオン注入しｔ二酸素の深さ方向濃度分布につき
、従来装置と本発明装置とて分析した結果を比較して示
すグラフである。 図 面 中、 １ζｊ試料室、 ２は主排気ポンプ（ｌ＼リウムクライオポンプ）、 ３は試料及び試料ボルダ、 ４は冷凍機（ヘリウムクライオポンプ）、５はクライオ
パネル、 ６は一次イオンビーム、 ７は二次イオンビームである。 特許出願人 日本電信電話公社 代 理 人 弁理士 光 石 士 部 （他１名） 第１図 第２図 第３図 Ｋ コ ｔｐｍノ 手続補正書 昭和６０年λ月ンど日 特許庁長官殿 １、 事件の表示 昭和５９年 特 許 願第５３４６２ 号昭和 年審
判第 号 ２、発明の名称 二次イオン質量分析装置 ３、 補正をする者 事件との関係 特許出願人 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 （４２２）日本電信電話公社 ６、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 ７、補正の内容 明細書の第５ページ５行目に記載した［る。 と同ページ６行目に記載した「 上述した第２図の０＠
」との間に、下記文章を加入する。
、中の酸素の検出限界と試料室内残留ガス圧との関係を
示すグラフ、第２図は本発明の一実施例に係る二次イオ
ン質量分析装置を示す試料室の断面図、第３図はＧ、Ａ
、中にイオン注入しｔ二酸素の深さ方向濃度分布につき
、従来装置と本発明装置とて分析した結果を比較して示
すグラフである。 図 面 中、 １ζｊ試料室、 ２は主排気ポンプ（ｌ＼リウムクライオポンプ）、 ３は試料及び試料ボルダ、 ４は冷凍機（ヘリウムクライオポンプ）、５はクライオ
パネル、 ６は一次イオンビーム、 ７は二次イオンビームである。 特許出願人 日本電信電話公社 代 理 人 弁理士 光 石 士 部 （他１名） 第１図 第２図 第３図 Ｋ コ ｔｐｍノ 手続補正書 昭和６０年λ月ンど日 特許庁長官殿 １、 事件の表示 昭和５９年 特 許 願第５３４６２ 号昭和 年審
判第 号 ２、発明の名称 二次イオン質量分析装置 ３、 補正をする者 事件との関係 特許出願人 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 （４２２）日本電信電話公社 ６、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 ７、補正の内容 明細書の第５ページ５行目に記載した［る。 と同ページ６行目に記載した「 上述した第２図の０＠
」との間に、下記文章を加入する。
Claims (1)
- 高真空の試料室を備え、この試料室内で試料表面を一次
イオンビームによって嵐バッタリングすることにより、
試料中の軽元素の二次才オンの質量分析を行う装置にお
いて、上記試料室内に試料を囲む３０に以下の極低温ク
ライオパネルを備えたことを特徴とする二次イオン質量
分析装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59053462A JPS60198047A (ja) | 1984-03-22 | 1984-03-22 | 二次イオン質量分析装置 |
| DE8585103392T DE3575810D1 (de) | 1984-03-22 | 1985-03-22 | Quantitative sekundaerionen-massenspektrometrie-geraet. |
| EP85103392A EP0155700B1 (en) | 1984-03-22 | 1985-03-22 | Apparatus for quantitative secondary ion mass spectrometry |
| US07/020,181 US4766313A (en) | 1984-03-22 | 1987-02-26 | Apparatus for quantitative secondary ion mass spectrometry |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59053462A JPS60198047A (ja) | 1984-03-22 | 1984-03-22 | 二次イオン質量分析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60198047A true JPS60198047A (ja) | 1985-10-07 |
Family
ID=12943521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59053462A Pending JPS60198047A (ja) | 1984-03-22 | 1984-03-22 | 二次イオン質量分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60198047A (ja) |
-
1984
- 1984-03-22 JP JP59053462A patent/JPS60198047A/ja active Pending
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