JPH03285241A - ２次イオン質量分析計 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ＳＩＭＳ装置において試料表面の分析領域を
除き、その周辺領域のみを１次イオンビームでエツチン
グする技法に関する。

〔従来の技術〕

特開昭５０−２３２９１　　ｒイオンマイクロアナライ
ザ」で請求されているミニチップ法について簡単に説明
する。この技法は、ＳＩＭＳ装置において試料を支持す
る試料支持部の表面を試料表面より小さく抑えることに
特徴がある。１次イオンビームがラスタ走査する領域よ
り小面積を有するミニチップを作製し、試料支持部に固
定する。この結果。

１次イオンビームを試料表面に照射しても試料表面より
放出される２次イオンはラスタ領域のみからであり、通
常分析で問題となる分析領域周辺およびエツチングクレ
ータ端縁部からの２次イオンによるバックグランドの増
加は完全に避けられる。

このことは、試料に含まれる極微量不純物の検品限界を
向上させる効果がある。

［発明が解決しようとする課題〕 ５１ＭＳ装置において２分析領域周辺およびエツチング
クレータ端縁部から放出される２次イオンが分析領域か
らの２次イオンに及ぼす妨害を避ける目的で、試料前処
理技術としてのミニチップ法が採用されている。しかし
、この技法には次のような困難がつきまとう。

１）ＳＸＭＳにおける分析領域は、一般に数１００μｍ
口以下である。そのため、試料をこのような微小エリア
のミニチップに加工することが難しい。

２）微小エリアのミニチップに加工した試料を、更にそ
れより小さい試料支持台に取付ける作業が大変である。

そこで、本発明は上記のミニチップ法の問題点を考慮し
、分析領域周辺およびエツチングクレータ端縁部から放
出される２次イオンが分析領域からの２次イオンに及ぼ
す妨害を抑えるための新しい技法を提案することにある
。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、１次イオンビームで試料表面
をラスタ走査するにおいて、ラスタ領域の中央部を走査
している間は１次イオンビームをブランキングさせ、１
次イオンビームが試料表面を照射しないようにしたもの
である。また、１次イオンビームが周辺領域のみを照射
するようにしたものである。更に、任意のラスタ領域群
を前もってコンピュータで設定しておき、各ラスタ領域
を順次ラスタ走査するベクタ方式のスキャン法を採用し
たものである。

〔作用〕

１次イオンビームのラスタ領域の中央領域（分析領域）
には１次イオンビームを照射しない。その結果、分析領
域はエツチングされず、その周辺領域のみが１次イオン
ビームによりエツチングされる、この操作はコンピュー
タにより実行され誤動作することはない。

Ｃ実施例〕 以下５本発明の実施例を第１図、第２図および第３図で
説明する。

第２図に示すごとく、５１ＭＳ装置は１次イオン光学系
（６，７，８，８’　、９）試料（試料室４．２次イオ
ン光学系（１０，１１，１２）およびデータ処理ユニッ
ト１３より構成される。次に、この装置の動作原理を説
明する。イオン源６で生成された１次イオンビーム７は
レンズ８，８′で任意のビーム電流およびビーム径に設
定される。

更に、元素の深さ方向濃度分布（デイプスプロファイル
）測定においては、１次イオンビーム７はディフレクタ
９でＸ方向１およびＹ方向２に振られ分析試料４の表面
をラスタ走査１４する、その結果、試料表面４より放出
された２次イオン１０は質量分析計１１で質量分離され
検出器１２で検出される。検出された信号はデータ処理
ユニット１３においてデイプスプロファイル信号として
取込まれる。

このデイプスプロファイル測定では、更にエレクトロニ
ックアパーチャリングという技法が採用されている。こ
の技法のタイさチャートおよび概要を第３図に示す。１
次イオンビーム７を細く絞り、ディフレクタ９により試
料表面４の分析領域１５を含むラスタ領域５をＸ走査１
およびＹ走査２のラスタ走査１４を行う。これと並行し
て、２次イオン１０のゲート３′をラスタ領域５の中央
の分析領域１５で開くことで９分析領域１５からの２次
イオン１０のみを取込む、この技法により、１次イオン
ビーム７でエツチングされた分析領域１５の周辺および
エツチングクレータ端縁部１６から放出される２次イオ
ン１０′が１分析領域１５から放出した２次イオン１０
によるデイプスプロファイルのバックグランドの原因と
なるのを抑えることができる。しかし実際は、１次イオ
ンビーム７の裾部７′　（第３図）は大きな広がりを持
っているため、分析領域１５で２次イオン用ゲート３′
が開いている間は、１次イオンビーム裾部７′が照射し
ている全ての試料表面４から放出された２次イオン１０
′は分析領域１５からの２次イオン１０と一緒に質量分
析計１１に取込まれてしまう。この結果、エレクトロニ
ックアパーチャリング法のメリットは低減してしまう。

従来のミニチップ法はこの問題を解決するための技法で
あるが、先に述べたように充分とは言い難い。そこで我
々は、エレクトロニックアパーチャリング法の欠点およ
びミニチップ法の問題点を解決するために、ゲートスキ
ャン法を新しく開発した。ゲートスキャン法のタイムチ
ャートおよび概要を第１図に示す。本技法は、細く絞っ
た１次イオンビーム７が試料表面４のラスタ領域５をデ
ィフレクタ９によりＸ走査１およびＹ走査２のラスタ走
査１４を行う、ここで、１次イオンビーム７がラスタ領
域５の中央の分析領域１５においては、１次イオンビー
ム用ゲート３のｏｎ−ｏｆｆ信号をディフレクタ９に加
えることで１次イオンビーム７は偏向され、ブランキン
グ機構で試料表面４を照射しない、そして１次イオンビ
ーム７が分析領域１５の周辺においては、ディフレクタ
９が通常に動作し分析領域周辺は１次イオンビーム７で
エツチングされる。この操作を繰返し、分析時に分析領
域１５をエツチングする深さよりも充分深く分析領域周
辺をエツチングする。この結果。

試料の分析領域周辺が１次イオンビーム７でエツチング
され１分析部域１５のみが凸形状〔第１図（ａ）〕に残
る。そして、分析は従来法と同様に中央の分析領域１５
の凸部をラスタ走査１４または固定ビームにて分析する
。この場合、ラスタ領域５およびビーム径は少なくとも
凸部面積より広に領域にまたがるようにする。

次に、第２の実施例を第１図（ｂ）にて説明する。タイ
ムチャートより、１次イオンビーム７で分析部ｆｌ１５
の周辺を■、■、■および■の各領域ごとにラスタ走査
１４させる。この結果１分析部域周辺のみがエツチング
され、第１図（ａ）に示すように分析領域１５が凸形状
に残る。本実施例によれば、１次イオンビーム用ゲート
３を頻繁にｏｎ−ｏｆｆする必要はなく１手法が簡単で
あるという利点がある。

次に、第３の実施例を第１図（ｃ）にて説明する。１次
イオンビーム７が分析領域１５の周辺で（ａ−ｄ−ｅ　
　ｆｆ１）　ｔ　　（ｃ−ｄ−ｇ−ｈ）　、　　（ｆ−
Ｌｇ−ｉ−ｋ）および（ｉ−ｊ−ａ−ｂ）の各領域ごと
にラスタ走査１４するようタイムチャートを組む。この
場合も、分析領域周辺のみがエツチングされ分析領域１
５は凸形状に残る。本実施例の場合も、１次イオンビー
ム用ゲート３を頻繁にｏｎ−ｏｆｆする必要がなく、手
法が簡単であるという利点がある。

次に、第４の実施例を第１図を用いて説明する。

特許請求の範囲の１）項に示したように、試料前処理の
段階として、１次イオンビーム７で分析領域１５を除い
た周辺領域のエツチングを進め、所望の凸形状を作製す
る。次に、極性反転回路により１次イオンビーム用ゲー
ト信号３を反転させ。

直ちに分析モードに変え、分析部のデイプスプロファイ
ル測定を行なう。これら分析モードの変換において、ゲ
ート信号３は単に反転するだけであるから照射領域の位
置ずれは起らず、分析領域１５の位置精度は極めて良好
であるという効果がある。更に、１次イオンビーム７で
分析部周辺をエツチングしながら、同時にその領域から
の２次イオン１０’　を分析する。このモードにおいて
は、分析部周辺をエツチングしながら分析することで、
エツチング速度や分析条件の最適化がはかられ、さらに
試料に関する情報を得ることができる。この結果、ゲー
ト信号３の極性を反転し、中央の分析領域を分析する場
合、最適な分析条件の設定が可能となる。

最後に、第５の実施例を説明する。上記のモードに全２
次イオン像または特定２次イオン像の観察モごドを併用
することで、試料表面の分析位置の確認や深さ方向の情
報が得られ、実用上極めて有効である。

これらの実施例において、ベクタ方式スキャン法を採用
すれば、複数のデスク領域を次順にラスタ走査しエツチ
ングすることができる。更に、分析モードに切換えるこ
とで、分析領域の分析を次次と高精度で実施することが
可能である。

〔発明の効果〕

本実施例によれば、このような前処理を施した試料をエ
レクトロニックアパーチャリング法を用いてデイプスプ
ロファイル測定をした場合５１次イオンビーム裾部が分
析領域周辺を照射することで放出される２次イオンの強
度は非常に弱く、デイブスプロファイル信号のパックグ
ランドとしては無視できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す図、第２図はＳＩＭＳ装
置の動作原理図、第３図はデイプスプロファイル測定に
おいて、従来より採用されているエレクトロニックアパ
ーチャリング法のタイムチャートおよびその動作と効果
を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、分析試料表面を１次イオンビームが照射して、試料
   表面から放出される２次イオンを質量分析計で質量分離
   し、検出する２次イオン質量分析計（ＳＩＭＳ装置）に
   おいて、１次イオンビームをラスタ走査させ、そのラス
   タ領域の中央領域を走査している間は１次イオンビーム
   が試料表面を照射しない手段を設けたことを特徴とする
   ２次イオン質量分析計。 ２、請求項１記載において、１次イオンビームがラスタ
   領域の中央領域を走査している間はゲート信号のｏｎ−
   ｏｆｆによりディフレクタが動作し、１次イオンビーム
   を偏向させ、１次イオンビームが試料表面を照射しない
   ようにブランキング機構を設けたことを特徴とする２次
   イオン質量分析計。 ３、請求項１記載において、１次イオンビームがラスタ
   領域の中央領域を除く周辺領域を対象として、複数回の
   限定走査を行うようにしたことを特徴とする２次イオン
   質量分析計。 ４、請求項１記載において、極性反転回路によりゲート
   信号の極性を反転させ、周辺領域のエッチングと中央領
   域の分析を容易、且つ確実に行えるようにしたことを特
   徴とした２次イオン質量計。 ５、請求項１から４記載において、全２次イオン像また
   は特定２次イオン像を併用動作させることを特徴とする
   ２次イオン質量分析計。