JP2607573B2 - Ion micro analyzer - Google Patents
Ion micro analyzerInfo
- Publication number
- JP2607573B2 JP2607573B2 JP62327055A JP32705587A JP2607573B2 JP 2607573 B2 JP2607573 B2 JP 2607573B2 JP 62327055 A JP62327055 A JP 62327055A JP 32705587 A JP32705587 A JP 32705587A JP 2607573 B2 JP2607573 B2 JP 2607573B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion
- ions
- scanning
- primary
- electric field
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はイオンマイクロアナライザに係り特に深さ方
向分析を高精度で行うのに好適な二次イオン分析部の改
良に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion microanalyzer and, more particularly, to an improvement of a secondary ion analyzer suitable for performing depth direction analysis with high accuracy.
従来の装置は、特開昭47−37792号に記載のように、
二次イオン通路中に補正用偏向電極を設け、一次ビーム
走査による二次イオン収束点の変動を補正する手段を設
け、高分解能で二次イオン像を検出するようになつてい
た。A conventional device is described in Japanese Patent Application Laid-Open No.
A deflection electrode for correction is provided in the secondary ion path, and means for correcting the change of the convergence point of the secondary ion due to the primary beam scanning is provided, so that a secondary ion image can be detected with high resolution.
上記従来技術は二次イオンのエネルギ分布については
配慮がなされておらず、エネルギにわずかの差があるイ
オンを分離して分析の精度を上げることができないとい
う問題があつた。The above prior art does not consider the energy distribution of secondary ions, and has the problem that it is not possible to separate ions having a slight difference in energy to improve the accuracy of analysis.
本発明の目的は一次イオンを走査した場合でもエネル
ギ分離器における分離能力を低下させることなく、深さ
方向の分析をすることにある。An object of the present invention is to perform analysis in the depth direction without lowering the separation ability of an energy separator even when scanning primary ions.
上記目的は、エネルギアナライザとして作用する電場
の電圧を、一次イオン走査幅に応じて補正することによ
つて達成される。The above object is achieved by correcting the voltage of an electric field acting as an energy analyzer according to the primary ion scanning width.
偏向電極５に走査電源より走査電圧が印加されると一
次イオンビーム２は上記電圧に比例して分析試料７上を
動く、それによつて、二次イオン引出電極11より引出さ
れた二次イオンは、レンズ12,アパーチヤ13、を通りリ
セクタ電場14に達する。アパーチヤ13の像はβスリツト
15上に収束するが、試料７上を一次ビームが動くと、β
スリツト15上の収束点の位置が変動する。上記変動を補
正するため、走査電源22の信号を電場電源24に送り、通
常の電場電圧を補正し、βスリツト15上のビームが一次
イオンビームを走査してもずれないように動作する。When a scanning voltage is applied to the deflection electrode 5 from a scanning power supply, the primary ion beam 2 moves on the analysis sample 7 in proportion to the voltage, whereby the secondary ions extracted from the secondary ion extraction electrode 11 are , Through the lens 12 and the aperture 13 to reach the sector electric field 14. The image of aperture 13 is β slit
15 converges, but when the primary beam moves on the sample 7, β
The position of the convergence point on the slit 15 fluctuates. In order to correct the fluctuation, the signal of the scanning power supply 22 is sent to the electric field power supply 24 to correct the normal electric field voltage, and the beam on the β slit 15 is operated so as not to shift even when the primary ion beam is scanned.
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。イ
オン銃１で生成されたO2 +などのイオンは10〜20Kyに加
速され、一次イオンビーム２となる。この一次イオンビ
ーム２はコンデンサーレンズ3,対物絞り4,偏向電極5,対
物レンズ６などを通過し、試料７上に細く収束され照射
される。一次イオンが試料上に照射されるとスパツター
リング現象により試料は徐々に掘られ、掘られた試料は
一部イオン化している。この二次イオンは、二次イオン
引出し電極11によつて引出され、レンズ12でアパーチヤ
13上に収束される。このアパーチヤ13が質量分析計の物
点として作用する。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Ions such as O 2 + generated by the ion gun 1 are accelerated to 10 to 20 Ky to become a primary ion beam 2. The primary ion beam 2 passes through a condenser lens 3, an objective diaphragm 4, a deflection electrode 5, an objective lens 6, and the like, and is converged and irradiated on a sample 7 finely. When the primary ions are irradiated on the sample, the sample is gradually dug due to the spattering phenomenon, and the dug sample is partially ionized. The secondary ions are extracted by a secondary ion extraction electrode 11 and are apertured by a lens 12.
Converged on 13. This aperture 13 functions as an object point of the mass spectrometer.
アパーチヤを通過したイオンはセクタ電場14、にてエ
ネルギ分散と角度収束をされβスリツト15上に収束す
る。このため、もしイオンにエネルギ幅がある場合、β
スリツトで、特定エネルギのイオンを選択的に通過させ
ることができるβスリツトを通過した特定エネルギを持
つたイオンはセクタ磁場16で質量分離されコレクタスリ
ツト17上に再び収束する。質量分離されたイオンは二次
イオン検出器で検知後増幅器19で増幅され、記録計20で
記録される。このシグナルはCRT23の輝度変調にも用い
られる。The ions that have passed through the aperture undergo energy dispersion and angular convergence in the sector electric field 14 and converge on the β slit 15. Therefore, if the ion has an energy width, β
The ions having the specific energy that have passed through the β slit, which can selectively pass ions of the specific energy, are separated by mass in the sector magnetic field 16 and converge again on the collector slit 17. The ions separated by mass are detected by a secondary ion detector, amplified by an amplifier 19, and recorded by a recorder 20. This signal is also used for intensity modulation of CRT23.
一方一次イオンビーム２は走査電源22と偏向電極５に
よつて試料上を走査することができる。この走査シグナ
ルはCRT23と電場電源に送られる。On the other hand, the primary ion beam 2 can scan the sample by the scanning power supply 22 and the deflection electrode 5. This scanning signal is sent to CRT23 and electric field power supply.
また、二次イオンは二次イオン検出器10で検出し、増
幅器21を通つてCRT23でも記録される。増幅器10のシグ
ナルを輝度変調に、偏向電圧をXY信号に用いると試料７
からスパツタされた全イオンの像を記録することが出来
る。一方セクター磁場16の強度を特定の質量数が通過出
来るように設定しておき増幅器19のシグナルをCRT23の
輝度変調に用いれば、特定イオンの像を記録することが
出来る。さらに、増幅器19のシグナルを記録計20に接続
し、上記偏向電極５によつてビームを走査させておく
と、試料表面のある面積部を掘りながらその部分から放
出する特定イオンをモニタすることが出来る。この方法
が深さ方向分析と言われ表面層の研究、時にシリコーン
ウエハー打込まれたＢやＰの濃度分布の測定などに用い
られている。深さ方向分析の場合、本来分析すべき固相
からスパツターされるイオンの他に気相ガスと結合した
イオンが出現することがある。更に、これらのイオンの
質量数が同じ場合、たとえばSi中のＰの分析をする場
合、SiHとＰは同じ29の質量数である。Further, the secondary ions are detected by the secondary ion detector 10, and are also recorded on the CRT 23 through the amplifier 21. Using the signal of the amplifier 10 for luminance modulation and the deflection voltage for the XY signal
The image of all ions sputtered from can be recorded. On the other hand, if the intensity of the sector magnetic field 16 is set so that a specific mass number can pass, and the signal of the amplifier 19 is used for the luminance modulation of the CRT 23, an image of specific ions can be recorded. Further, when the signal of the amplifier 19 is connected to the recorder 20 and the beam is scanned by the deflection electrode 5, it is possible to monitor specific ions emitted from the area while excavating an area on the sample surface. I can do it. This method is called depth direction analysis, and is used for studying the surface layer and sometimes for measuring the concentration distribution of B and P implanted into a silicone wafer. In the case of the depth direction analysis, ions combined with the gas phase gas may appear in addition to the ions sputtered from the solid phase to be analyzed. Furthermore, when these ions have the same mass number, for example, when analyzing P in Si, SiH and P have the same 29 mass number.
この場合、両イオンのエネルギはＰにくらべてSiHは1
0eV程度低いことが多い。このため、この両イオンは、
前に説明したように、βスリツトで分離することができ
る。このエネルギ幅は例えば軌道半径200mmの電場で、
二次イオン加速電圧が3KVの場合、約0.6mm程度である。
一方、深さ方向分析をする場合、一次イオンを例えば、
0.6mm走査すると、電場の像倍率が１の場合、βスリツ
ト上で0.6mm偏向されることになり、ＰのイオンはSiHイ
オンのピークに替つてしまうことになる。このため、実
際には0.6mmも走査出来ない。In this case, the energy of both ions is 1 in SiH compared to P.
Often as low as 0 eV. Therefore, these two ions
As described previously, the separation can be performed by β-slit. This energy width is, for example, an electric field with an orbital radius of 200 mm.
When the secondary ion acceleration voltage is 3 KV, it is about 0.6 mm.
On the other hand, when performing a depth direction analysis, for example,
When scanning by 0.6 mm, when the image magnification of the electric field is 1, the beam is deflected by 0.6 mm on the β slit, and the P ion is replaced by the SiH ion peak. For this reason, it is not possible to actually scan by 0.6 mm.
ところが電場電圧を約0.3％だけ、一次イオンの走査
に同期して走査すると、βスリツトの位置でＰのピーク
は変化しない。したがつてコレクタスリツト17上には常
にＰのピークを設定しておくことができ、SiHの影響が
少いから、深さ方向分析の精度を上げることができる。However, when the electric field voltage is scanned by about 0.3% in synchronization with the scanning of the primary ions, the peak of P does not change at the position of the β slit. Therefore, the peak of P can always be set on the collector slit 17 and the influence of SiH is small, so that the accuracy of the depth direction analysis can be improved.
第２図に本発明の効果の一例を示す。試料はＰの打込
まれたSiウエハーであり、時間の関数として、P+の強度
を測定した。図には二つの測定曲線が示してあるが
（ａ）は従来法の結果であり、（ｂ）が本発明の結果を
示す。横軸は時間の関数であるが、試料は常に一次イオ
ンを約0.2mm2走査しながらイオン照射によるスパツター
リングが生じているため、表面からの深さと等価であ
る。（ａ）では表面近くに最大濃度の部分があり、次第
にP+の量は少なくなつているが、ある深さ以上では低下
しない。一方（ｂ）では（ａ）に比較して、P+イオンは
大幅に低下している。ほぼ平行になつた点に於ける
（ａ）の値が約1017個/cm3、（ｂ）では約1015個/cm3で
あつた。このため、約二桁の精度向上が認められた。
（ａ）の結果で、P+の値が低下しないのは、前記した、
メインピークであるSiHが重なつているためである。FIG. 2 shows an example of the effect of the present invention. The sample was a P-implanted Si wafer and the P + intensity was measured as a function of time. In the figure, two measurement curves are shown, (a) shows the result of the conventional method, and (b) shows the result of the present invention. The horizontal axis is a function of time, but the sample is always sputtered by ion irradiation while scanning the primary ions by about 0.2 mm 2, which is equivalent to the depth from the surface. In (a), there is a portion having the maximum concentration near the surface, and the amount of P + gradually decreases, but does not decrease above a certain depth. On the other hand, in (b), the P + ion is significantly lower than in (a). The value of (a) at approximately parallel points was about 10 17 / cm 3 , and that of (b) was about 10 15 / cm 3 . For this reason, an accuracy improvement of about two digits was recognized.
In the result of (a), the value of P + does not decrease, as described above.
This is because SiH, which is the main peak, overlaps.
本発明によれば一次イオンビームを走査する測定にお
いても、電場でエネルギ選択が正確にできるようになつ
たので、深さ方向分析の精度を上げることができた。Si
中の分析では約２桁精度が向上した。According to the present invention, the energy can be accurately selected in the electric field even in the measurement by scanning the primary ion beam, so that the accuracy of the depth direction analysis can be improved. Si
The analysis in the middle improved the precision by about two orders of magnitude.
第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は本発明の
効果を示す図である。 １……イオン銃、２……一次イオンビーム、３……コン
デンサーレンズ、４……対物絞り、５……偏向電極、６
……対物レンズ、７……分析試料、８……試料ホルダ、
９……シールド電極、10……二次イオン検出器、11……
二次イオン引出電極、12……補正用レンズ、13……アパ
ーチヤ、14……セクタ電場、15……βスリツト、16……
セクタ磁場、17……コレクタスリツト、18……二次イオ
ン検出器、19……増幅器、20……記録計、21……増幅
器、22……走査電源、23……CRT、24……電場電源。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing the effect of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ion gun, 2 ... Primary ion beam, 3 ... Condenser lens, 4 ... Object stop, 5 ... Deflection electrode, 6
…… Objective lens, 7 …… Analytical sample, 8 …… Sample holder,
9 ... Shield electrode, 10 ... Secondary ion detector, 11 ...
Secondary ion extraction electrode, 12… Correction lens, 13… Aperture, 14… Sector electric field, 15… β slit, 16…
Sector magnetic field, 17: Collector slit, 18: Secondary ion detector, 19: Amplifier, 20: Recorder, 21: Amplifier, 22: Scanning power supply, 23: CRT, 24: Electric field Power supply.
Claims (1)
査するための走査手段を含む一次イオン照射系，試料室
エネルギー分離手段を有する質量分析計からなるイオン
マイクロアナライザにおいて、一次イオンを試料面上で
走査する走査幅に比例して二次イオン質量分析計部の電
場電極の電圧を走査するようにしたことを特徴とするイ
オンマイクロアナライザ。1. An ion microanalyzer comprising a primary ion source, a primary ion irradiation system including scanning means for scanning primary ions on a sample surface, and a mass spectrometer having a sample chamber energy separating means, wherein the primary ions are sampled. An ion microanalyzer characterized in that a voltage of an electric field electrode of a secondary ion mass spectrometer is scanned in proportion to a scanning width of scanning on a surface.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62327055A JP2607573B2 (en) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | Ion micro analyzer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62327055A JP2607573B2 (en) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | Ion micro analyzer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01169861A JPH01169861A (en) | 1989-07-05 |
| JP2607573B2 true JP2607573B2 (en) | 1997-05-07 |
Family
ID=18194798
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62327055A Expired - Lifetime JP2607573B2 (en) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | Ion micro analyzer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2607573B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2624854B2 (en) * | 1989-10-23 | 1997-06-25 | 株式会社日立製作所 | Secondary ion mass spectrometer |
| JP3153391B2 (en) * | 1993-07-07 | 2001-04-09 | 株式会社日立製作所 | Focused ion beam equipment |
-
1987
- 1987-12-25 JP JP62327055A patent/JP2607573B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01169861A (en) | 1989-07-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0769799B1 (en) | Scanning electron microscope | |
| Liebl et al. | Sputtering ion source for solids | |
| JPH1167139A (en) | Scanning electron microscope | |
| US6541780B1 (en) | Particle beam current monitoring technique | |
| US4132892A (en) | Raster scanning ion microscope with quadrupole mass filter | |
| US5665967A (en) | Apparatus and method for surface analysis | |
| US3881108A (en) | Ion microprobe analyzer | |
| JPS60180049A (en) | Method and device for charging and compensating improper conductive sample in case of analyzing secondary ion mass | |
| Castaing et al. | Analytical microscopy by secondary ion imaging techniques | |
| Wittmaack | Successful operation of a scanning ion microscope with quadrupole mass filter | |
| JP2641437B2 (en) | Charged particle beam equipment | |
| JP2607573B2 (en) | Ion micro analyzer | |
| JP3048146B1 (en) | Isotopomer mass spectrometer | |
| Schuetzle et al. | High‐spatial and high‐mass‐resolution SIMS instrument for the surface analysis of chemically complex materials | |
| Gersch et al. | Postionization of sputtered neutrals by a focused electron beam | |
| JPH04112443A (en) | Secondary ion mass-spectrometric device | |
| JPS5913151B2 (en) | quadrupole mass spectrometer | |
| Bayly et al. | A mass and energy spectrometer for secondary ion analysis | |
| JP2583419B2 (en) | Electronic beam irradiation device | |
| JPH03138844A (en) | Ion micro-analyzer | |
| JP2000329716A (en) | Auger electron spectral apparatus and analytical method for depth direction | |
| JPS5835345B2 (en) | Microprobe secondary ion mass spectrometer | |
| JPH059899B2 (en) | ||
| JPH0341402Y2 (en) | ||
| JPH05264482A (en) | Sims device |