JPS5871541A - 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
- Publication number
- JPS5871541A JPS5871541A JP56170585A JP17058581A JPS5871541A JP S5871541 A JPS5871541 A JP S5871541A JP 56170585 A JP56170585 A JP 56170585A JP 17058581 A JP17058581 A JP 17058581A JP S5871541 A JPS5871541 A JP S5871541A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- secondary ions
- depth
- ion
- saturation value
- ions
- 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.)
- Granted
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/252—Tubes for spot-analysing by electron or ion beams; Microanalysers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (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】
本発明は半導体や金属の組成を分析するイオンマイクロ
アナライザに係り、特に、エツチング深さの表示機能を
有するイオンマイクロアナライザに関するものである。
アナライザに係り、特に、エツチング深さの表示機能を
有するイオンマイクロアナライザに関するものである。
イオンマイクロアナライザ（以後ＩＭＡと記す）におい
て深さ方向分析の手法として、エレクトニックアパーチ
ャ法とトータルイオンモニタ法とが用いられる。後者の
トータルイオンモニタ法は一次イオンの変動、表面の凹
凸および表面変質層の補正を行う方法で１分析深さを横
軸にとり、分析二次イオン強度を縦軸にとって深さ方向
の濃度プロファイルを描いた時の縦軸の精度を向上させ
る技法である。横軸は分析深さを示すものでその精度向
上については従来殆んど検討されてはおらず、分析後の
クレータの深さを実測して求めるだけであった。
て深さ方向分析の手法として、エレクトニックアパーチ
ャ法とトータルイオンモニタ法とが用いられる。後者の
トータルイオンモニタ法は一次イオンの変動、表面の凹
凸および表面変質層の補正を行う方法で１分析深さを横
軸にとり、分析二次イオン強度を縦軸にとって深さ方向
の濃度プロファイルを描いた時の縦軸の精度を向上させ
る技法である。横軸は分析深さを示すものでその精度向
上については従来殆んど検討されてはおらず、分析後の
クレータの深さを実測して求めるだけであった。
一次イオン照射によってスパッタされる量は、−次イオ
ン種、エネルギー、入射角、電流密度等に依存し、試料
元素、試料中の不純物濃度によっても変化することが知
られている。この内で電流密度はイオン源の圧力、温度
およびイオンビーム径によって複雑に変化し、常に同一
条件に設定することはむずかしい。しかし、−次イオン
が試料中に打込まれる深さは電流密度に依存しないので
、その他の条件を設定した時の打込みの内部標準深さと
し、未知試料における分析深さを知ることはできる筈で
ある。
ン種、エネルギー、入射角、電流密度等に依存し、試料
元素、試料中の不純物濃度によっても変化することが知
られている。この内で電流密度はイオン源の圧力、温度
およびイオンビーム径によって複雑に変化し、常に同一
条件に設定することはむずかしい。しかし、−次イオン
が試料中に打込まれる深さは電流密度に依存しないので
、その他の条件を設定した時の打込みの内部標準深さと
し、未知試料における分析深さを知ることはできる筈で
ある。
第１図は一次イオンの打込み深さと打込み元素濃度又は
二次イオン強度等との関係を示す線図で、横軸は一次イ
オンの打込み深さを示す。第１図（Ａ）は打込み元素濃
度を示すもので、深さＲｐにおいて最大値を示し、その
時の標準偏差はρである。第１図（Ｂ）は試料の表面が
ΔＸだけスパッタされた時に打込まれた一次イオンの深
さ方向の分布と、第１図（Ａ）の分布との重なりを示し
たものである。また、第１図（Ｃ）は−次イオンの試料
中の濃度を示しておｐ、Ｒｐにおける値Ｎｐの２倍の値
である２Ｎｐで濃度は飽和している。
二次イオン強度等との関係を示す線図で、横軸は一次イ
オンの打込み深さを示す。第１図（Ａ）は打込み元素濃
度を示すもので、深さＲｐにおいて最大値を示し、その
時の標準偏差はρである。第１図（Ｂ）は試料の表面が
ΔＸだけスパッタされた時に打込まれた一次イオンの深
さ方向の分布と、第１図（Ａ）の分布との重なりを示し
たものである。また、第１図（Ｃ）は−次イオンの試料
中の濃度を示しておｐ、Ｒｐにおける値Ｎｐの２倍の値
である２Ｎｐで濃度は飽和している。
第１図（Ｄ）は−次イオンとして酸素イオンを用いた時
の全二次イオン■ｔと特定質量二次イオンＩＳＯ深さ方
向の分布分析結果である。この結果は、第１図（Ｃ）に
示す一次イオンの濃度、即ち、試料中の酸素濃度と全く
同じ挙動をする。一方、−次イオンとしてアルゴンを用
いたときの全二次イオン１１／と特定質量二次イオンエ
Ｓ′の分布分析の結果は、同じ試料の場合でも第１図（
Ｅ）に示すように全く異なる結果となる。
の全二次イオン■ｔと特定質量二次イオンＩＳＯ深さ方
向の分布分析結果である。この結果は、第１図（Ｃ）に
示す一次イオンの濃度、即ち、試料中の酸素濃度と全く
同じ挙動をする。一方、−次イオンとしてアルゴンを用
いたときの全二次イオン１１／と特定質量二次イオンエ
Ｓ′の分布分析の結果は、同じ試料の場合でも第１図（
Ｅ）に示すように全く異なる結果となる。
これらの分析結果よシ、酸素等の活性イオンを一次イオ
ンとして用いた時はアルゴン等の非活性イオンを用いた
時とは異なることが知れる。なお、第１図（Ｄ）および
（Ｅ）に示す極表面層のピークは試料表面に吸着してい
る酸素によるものである。以上の結果よシして、−次イ
オンの打込み深さＲｐが判明すれば、その時間を指標に
して深さの表示ができることを示している。
ンとして用いた時はアルゴン等の非活性イオンを用いた
時とは異なることが知れる。なお、第１図（Ｄ）および
（Ｅ）に示す極表面層のピークは試料表面に吸着してい
る酸素によるものである。以上の結果よシして、−次イ
オンの打込み深さＲｐが判明すれば、その時間を指標に
して深さの表示ができることを示している。
本発明は従来殆んど検討されていなかった打込み深さの
測定精度について上記のごとく検討を加え、分析進行中
に打込み深さを表示することができるＩＭＡを提供する
ことを目的とし、その特徴とするところは、試料より放
出される全二次イオン量を検出する手段と、複数の特定
質量二次イオンを検出する質量分析計と、全二次イオン
の検出信号量の時間に対する変化量を表示する出力機器
と、二次イオン量の飽和値又は飽和値の複数分の−の時
間毎に打込み深さを表示する手段とを設けて構成したこ
とにある。
測定精度について上記のごとく検討を加え、分析進行中
に打込み深さを表示することができるＩＭＡを提供する
ことを目的とし、その特徴とするところは、試料より放
出される全二次イオン量を検出する手段と、複数の特定
質量二次イオンを検出する質量分析計と、全二次イオン
の検出信号量の時間に対する変化量を表示する出力機器
と、二次イオン量の飽和値又は飽和値の複数分の−の時
間毎に打込み深さを表示する手段とを設けて構成したこ
とにある。
第２図は本発明の一実施例であるＩＭＡのブロック図で
ある。イオン源１で生成し加速された活性−次イオン２
はレンズ３によって集束されて試料４を照射する。この
時発生する二次イオン５はエネルギアナライザ６を介し
て全イオンモニタ１１で検出される。その検出信号およ
びタイマー１２の標本化時間信号は記憶回路１３に記憶
させる。また、記憶回路１３よシの信号は飽和値検出回
路１４に送られて全二次イオンの飽和値が検出され、そ
の半分の値の時間を周期とするタイミングパルスをタイ
マー１５よ多出力機器１０へ出力させる。
ある。イオン源１で生成し加速された活性−次イオン２
はレンズ３によって集束されて試料４を照射する。この
時発生する二次イオン５はエネルギアナライザ６を介し
て全イオンモニタ１１で検出される。その検出信号およ
びタイマー１２の標本化時間信号は記憶回路１３に記憶
させる。また、記憶回路１３よシの信号は飽和値検出回
路１４に送られて全二次イオンの飽和値が検出され、そ
の半分の値の時間を周期とするタイミングパルスをタイ
マー１５よ多出力機器１０へ出力させる。
一方、質量分析計７で質量分離された特定質量二次イオ
ンは、検出器８．増幅器９を経て出力機器１０へ出力さ
れる。出力機器１０は例えば陰極線管又はＸＹプロッタ
等であるが、必要に応じて打込み深さをディジタル化し
て表示することもできる。
ンは、検出器８．増幅器９を経て出力機器１０へ出力さ
れる。出力機器１０は例えば陰極線管又はＸＹプロッタ
等であるが、必要に応じて打込み深さをディジタル化し
て表示することもできる。
第３図は複数元素よりなる多層膜試料の断面図で１表面
よりａ、ｂ、Ｃの３つの元素が積層している。第４図は
第３図の試料の第２図の装置による分析例で、横軸は打
込み深さを示し、縦軸は二次イオン強度を示している。
よりａ、ｂ、Ｃの３つの元素が積層している。第４図は
第３図の試料の第２図の装置による分析例で、横軸は打
込み深さを示し、縦軸は二次イオン強度を示している。
これによってａ、ｂ。
Ｃ各層の厚さを知ることができる。この目盛を全二次イ
オンの飽和値の１７２の値で目盛ると、横軸の一目盛は
一次イオンのＲｐ値となる。
オンの飽和値の１７２の値で目盛ると、横軸の一目盛は
一次イオンのＲｐ値となる。
実験の結果に尖れば＠ ８ＫｅＶのエネルギでＯζイオ
ンをＳｉ中に打込んだ時の打込み深さＲ，ｐはほぼ１０
０人である。した、かって、Ｒｐ。
ンをＳｉ中に打込んだ時の打込み深さＲ，ｐはほぼ１０
０人である。した、かって、Ｒｐ。
値で出力を目盛ると分析深さが直読できるが、一般に深
さ方向の分析は１，０００〜１０．ＯＯＯ人程人程ある
ので、１００人程鹿の目盛シで十分である。このように
して、分析中に分析元素の深さを定量的に把握すること
が可能となった。
さ方向の分析は１，０００〜１０．ＯＯＯ人程人程ある
ので、１００人程鹿の目盛シで十分である。このように
して、分析中に分析元素の深さを定量的に把握すること
が可能となった。
第５図は打込みイオンエネルギと打込み深さＲｐとの関
係を示す線図で、元素をノくラメータとして示しである
。試料元素によってＲｐ値は変化するが、一般にＲ，Ｉ
）は原子量に反比例してお！ｌ１％この図に示されてい
ない元素についても実測して求めることができる。なお
、この図は１ｏｂｅｒｔ。
係を示す線図で、元素をノくラメータとして示しである
。試料元素によってＲｐ値は変化するが、一般にＲ，Ｉ
）は原子量に反比例してお！ｌ１％この図に示されてい
ない元素についても実測して求めることができる。なお
、この図は１ｏｂｅｒｔ。
Ｑ、 Ｗｉｌｓｏｎ等の著になる［ＩＯＮ ＢＥＡＭ
ｗ ｉ ｔ ｈＡｐｐｌｉｃ３ｔｉｏｎｓ ｔｏ Ｉｏ
ｎ Ｉｍｐｌａｎｔ３ｔｉｏｎ ｘ、如引用したもので
ある。
ｗ ｉ ｔ ｈＡｐｐｌｉｃ３ｔｉｏｎｓ ｔｏ Ｉｏ
ｎ Ｉｍｐｌａｎｔ３ｔｉｏｎ ｘ、如引用したもので
ある。
本実施例のＩＭＡは、試料より放出される全二次イオン
量を検出すると共に質量分析計に導入して各検出信号量
の経時的変化量を表示するごとく構成し、かつ、全二次
イオン量の飽和値又は飽和値の複数分の−の時間毎に深
さ表示することによって、分析中にイオン打込み深さを
把握できる。
量を検出すると共に質量分析計に導入して各検出信号量
の経時的変化量を表示するごとく構成し、かつ、全二次
イオン量の飽和値又は飽和値の複数分の−の時間毎に深
さ表示することによって、分析中にイオン打込み深さを
把握できる。
したがって、打込み深さの精度を高めて深さ方向の分析
精度を向上させるという効果が得られる。
精度を向上させるという効果が得られる。
第２図の実施例においては記憶回路１３に全二次イオン
モニタ１１とタイマー１２の出力を記憶させているが、
全イオンモニタ量ではなく検出器８の出力を増幅した後
積分して記憶させても同じ結果が得られる。第２図に破
線で示す回路がそれを示し、この場合は全二次イオンモ
ニタ１１０代りに積分器１６が必要となる。
モニタ１１とタイマー１２の出力を記憶させているが、
全イオンモニタ量ではなく検出器８の出力を増幅した後
積分して記憶させても同じ結果が得られる。第２図に破
線で示す回路がそれを示し、この場合は全二次イオンモ
ニタ１１０代りに積分器１６が必要となる。
本発明のＩＭＡは、従来性われていなかった分析中のイ
オン打込み深さを表示して、分析精度を向上させるとい
う効果が得られる。
オン打込み深さを表示して、分析精度を向上させるとい
う効果が得られる。
第１図は打込み深さと打込み濃度および二次イオン強度
との関係を示す線図、第２図は本発明の一実施例である
ＩＭＡのブロック図、第３図は複数元素が積層した試料
の断面図、第４図は第３図の試料の深さと二次イオン強
度との関係を示す線図、第５図は打込みイオンエネルギ
と打込み深さとの関係を示す線図である。 １・・・イオン源、２・・・−次イオン、４・・・試料
、５・・・二次イオン、６・・・エネルギアナライザ、
７・・・質量分析計、８・・・検出器、９・・・増幅器
、１０・・・出力機器、１１・・・全二次イオンモニタ
、１２．１５・・・タイマ、１３・・・記憶回路、１４
・・・飽和値検出回路、１６・・・積分器、Ｒｐ・・・
打込み深さ、ΔＸ・・・ス・〈ツｚｉ、Ｎｐ・・・Ｒｐ
深さでの一次イオン濃度、■ｔ第 １ｒｆＪ ” −Ｘ４：ｔ −／ ｒＩ ｉ −１１’ｉ ；ト
’；（Ａ） （Ｅ） 第 ２ ｒ 目、−／ｌ さ４ 第 ３ 詔 躬 ａＥＪ −〕カイオソエ不レヘ′−
との関係を示す線図、第２図は本発明の一実施例である
ＩＭＡのブロック図、第３図は複数元素が積層した試料
の断面図、第４図は第３図の試料の深さと二次イオン強
度との関係を示す線図、第５図は打込みイオンエネルギ
と打込み深さとの関係を示す線図である。 １・・・イオン源、２・・・−次イオン、４・・・試料
、５・・・二次イオン、６・・・エネルギアナライザ、
７・・・質量分析計、８・・・検出器、９・・・増幅器
、１０・・・出力機器、１１・・・全二次イオンモニタ
、１２．１５・・・タイマ、１３・・・記憶回路、１４
・・・飽和値検出回路、１６・・・積分器、Ｒｐ・・・
打込み深さ、ΔＸ・・・ス・〈ツｚｉ、Ｎｐ・・・Ｒｐ
深さでの一次イオン濃度、■ｔ第 １ｒｆＪ ” −Ｘ４：ｔ −／ ｒＩ ｉ −１１’ｉ ；ト
’；（Ａ） （Ｅ） 第 ２ ｒ 目、−／ｌ さ４ 第 ３ 詔 躬 ａＥＪ −〕カイオソエ不レヘ′−
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、−次イオンを照射した試料よシ放出される二次イオ
ンを質量分析するイオンマイクロアナライザにおいて、
上記試料より放出される全二次イオン量を検出する手段
と、複数の特定質量二次イオンを検出する質量分析計と
、上記全二次イオンの検出信号量の時間に対する変化量
を表示する出力機器と、上記二次イオン量の飽和値又は
飽和値の複数分の−の時間毎に打込み深さを表示する手
段とを設けて構成したことを特徴とするイオンマイクロ
アナライザ。 ２、上記全二次イオン量を検出する手段が、エネルギア
ナライザの出力を検出する全二次イオンモニタを用いる
手段である特許請求の範囲第１項記載のイオンマイクロ
アナライザ。 ３、上記全二次イオン量を検出する手段が、上記質量分
析計の検出器の出力を積分器によって積分した値を用い
る手段である特許請求の範囲第１項記載のイオンマイク
ロアナライザ。 ４、上記打込み深さを表示する手段が、飽和値検出回路
の出力をタイマーを介して上記出力機器に入力させる手
段である特許請求の範囲第１項記載のイオンマイクロア
ナライザ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56170585A JPS5871541A (ja) | 1981-10-23 | 1981-10-23 | イオンマイクロアナライザ |
| US06/435,728 US4510387A (en) | 1981-10-23 | 1982-10-20 | Ion micro-analysis |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56170585A JPS5871541A (ja) | 1981-10-23 | 1981-10-23 | イオンマイクロアナライザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5871541A true JPS5871541A (ja) | 1983-04-28 |
| JPS6341185B2 JPS6341185B2 (ja) | 1988-08-16 |
Family
ID=15907558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56170585A Granted JPS5871541A (ja) | 1981-10-23 | 1981-10-23 | イオンマイクロアナライザ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4510387A (ja) |
| JP (1) | JPS5871541A (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0122563B1 (de) * | 1983-04-14 | 1988-03-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Abbildung von elektrischen Sperrschichten (pn-Übergängen) in Halbleitern durch Verarbeitung von korpuskularstrahlinduzierten Signalen im Raster-Korpuskularmikroskop |
| US4661702A (en) * | 1984-10-24 | 1987-04-28 | The Perkin-Elmer Corporation | Primary ion beam raster gating technique for secondary ion mass spectrometer system |
| JPH0673296B2 (ja) * | 1989-07-20 | 1994-09-14 | 株式会社日立製作所 | 二次イオン質量分析装置 |
| JP2774878B2 (ja) * | 1991-04-25 | 1998-07-09 | 株式会社日立製作所 | 多層膜絶縁物試料の二次イオン質量分析方法 |
| US5442174A (en) * | 1992-10-23 | 1995-08-15 | Fujitsu Limited | Measurement of trace element concentration distribution, and evaluation of carriers, in semiconductors, and preparation of standard samples |
| JP3396980B2 (ja) * | 1994-12-22 | 2003-04-14 | ソニー株式会社 | 濃度分布の解析方法 |
| WO1999015884A1 (en) * | 1997-09-22 | 1999-04-01 | Oryx Instruments & Materials Corporation | Monolayer analysis using dynamic secondary ion mass spectrometry |
| JP4410154B2 (ja) * | 2005-06-09 | 2010-02-03 | 株式会社東芝 | デコンボリューション解析装置、デコンボリューション解析プログラム及びデコンボリューション解析方法 |
| US9091133B2 (en) * | 2009-02-20 | 2015-07-28 | Halliburton Energy Services, Inc. | Swellable material activation and monitoring in a subterranean well |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5560844A (en) * | 1978-10-31 | 1980-05-08 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Surface analysis method |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3894233A (en) * | 1972-10-27 | 1975-07-08 | Hitachi Ltd | Ion microprobe analyzer |
| JPS532599B2 (ja) * | 1972-10-30 | 1978-01-30 |
-
1981
- 1981-10-23 JP JP56170585A patent/JPS5871541A/ja active Granted
-
1982
- 1982-10-20 US US06/435,728 patent/US4510387A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5560844A (en) * | 1978-10-31 | 1980-05-08 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Surface analysis method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4510387A (en) | 1985-04-09 |
| JPS6341185B2 (ja) | 1988-08-16 |
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