(57)【要約】【課題】  深さ方向元素分布測定方法及び深さ方向元素分布測定装置に関し、一次イオンの収束性を高めるともに、試料表面の仕事関数を低下させて負の二次イオン化率をさらに高める。【解決手段】  Ａｒより高い収束性を持つ金属元素のイオンを一次イオン種として用いるとともに、試料１と反応性に富む元素の酸化物２を試料１の表面に付着させた状態で一次イオン３を照射して二次イオン４を発生させる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次イオンの照射に伴って発生する二次イオンを検出して試料を構成する元素の深さ方向分布を測定する深さ方向元素分布測定方法において、Ａｒより高い収束性を持つ金属元素のイオンを一次イオン種として用いるとともに、試料と反応性に富む元素の酸化物を前記試料の表面に付着させることを特徴とする深さ方向元素分布測定方法。
【請求項２】
上記一次イオン種として、Ｇａ、Ａｕ、Ｃｓ、Ｂｉ、或いは、Ｉｎのいずれかを用いることを特徴とする請求項１記載の深さ方向元素分布測定方法。
【請求項３】
上記反応性に富む元素を上記試料の表面に供給する手段が、加熱蒸発或いはイオンビームのいずれかであることを特徴とする請求項１または２に記載の深さ方向元素分布測定方法。                                                                
【請求項４】
上記反応性に富む元素が、アルカリ金属元素であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の深さ方向元素分布測定方法。
【請求項５】
Ａｒより高い収束性を持つ金属元素のイオンを一次イオン種とする一次イオン照射手段、二次イオンを質量分析するとともに質量分析したイオンの量を測定する二次イオン検出手段、試料の表面に試料と反応性に富む元素を供給する元素供給手段、及び、前記供給された試料と反応性に富む元素を酸化して酸化物を形成するための酸素供給手段とを少なくとも備えたことを特徴とする深さ方向元素分布測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は深さ方向元素分布測定方法及び深さ方向元素分布測定装置に関するものであり、特に、二次イオン質量分析方法（ＳＩＭＳ法）を用いて微小領域における深さ方向の元素の分布を測定する際の二次イオン化率を高めるための構成に特徴のある深さ方向元素分布測定方法及び深さ方向元素分布測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置においては、ウエル領域やチャネルドープ領域等における不純物濃度及びその分布がデバイス特性に大きな影響を与えるが、近年の微細化、薄層化の進展に伴って半導体基板や堆積させた薄膜の表面から浅い領域における不純物濃度分布を精度良く形成することが求められている。
【０００３】
この様な要請に応えるためには、測定対象領域における不純物濃度分布を高精度に把握する必要があり、そのために、半導体基板や堆積させた薄膜の表面から深さ方向の不純物等の元素分布の測定のための代表的手段である二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）が主に用いられているので、ここで、図６を参照して従来のＳＩＭＳ法を説明する。
【０００４】
図６参照  
図６は、従来のＳＩＭＳ装置の概略的構成図であり、測定対象となる試料４１を固定保持するとともに、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向への移動と傾斜及び回転が可能な試料ホルダー４２、一次イオン源となる酸素イオン銃４３及びセシウムイオン銃４４、二次イオンを質量分析する四重極型質量分析器４５、分析したイオンの量を測定する検出器４６、イオン照射による帯電を補正する電子銃４７によって構成される。
なお、正の二次イオンを発生させる場合には酸素イオン銃４３を用い、負の二次イオンを発生させる場合にはセシウムイオン銃４４を用いる。
【０００５】
この二次イオン質量分析法は、試料表面にイオンを照射して発生する二次イオンの質量分析を行うことによって組成分析を行うもので、スパッタエッチング現象を利用しているため深さ方向の組成分析が可能になるものである。
【０００６】
また、微小領域の分析には，上述のように一次イオンに収束性の高い液体金属、例えば、Ｇａ（ガリウム）を用いることでその対応がなされているが、高収束性の液体金属を一次イオンとして用いた場合、試料表面から放出される原子ならびに分子は、ほとんどが中性であることから質量分析計で検出することができないという問題がある。
【０００７】
また、測定領域が通常のＳＩＭＳ分析の数十分の一から数百分の一と小さいため二次イオンの放出量も減少するため十分な強度を得ることができないという問題がある。
【０００８】
そこで、本出願人は、試料の表面にアルカリ金属を含有させたりアルカリ金属膜を付着させて試料表面の仕事関数を低減させるとともに、一次イオンとしての試料との反応性に富んだアルカリ金属イオンを照射することによって負の二次イオン化率、即ち、負イオンになる確率を高めることを提案している（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
この場合の負の二次イオン化率γ-1は、一般的には、φを試料表面の仕事関数、χを電子親和力、ε0 を二次イオンの放出速度の垂直成分に関係した因子とすると、
γ-1∝ｅｘｐ〔−（φ−χ）／ε0 〕
で表される。
【００１０】
したがって、負の二次イオン化率γ-1を向上させるためには仕事関数φを下げることが必要であり、仕事関数φを下げるためには、電気陰性度の低いアルカリ金属で試料表面を被覆することが有効となる。
【特許文献１】特開２００４−２９４２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、アルカリ金属を一次イオン源として用いた場合には、Ｃｓ+ イオン以外のアルカリ金属イオンは収束性が悪く微小領域の分析には不向きであるという問題があり、一方、Ｇａ+ イオン等の収束性の高いイオンを用いた場合には二次イオン化率が小さいの感度が低下するという問題がある。
【００１２】
また、試料の表面にアルカリ金属を含有させたりアルカリ金属膜を付着させることによって、試料表面の仕事関数を低減させてはいるが、分析領域のさらなる微小化にともなって必ずしも充分ではなく、二次イオンの放出量の減少が問題となる。
【００１３】
即ち、測定領域が小さくなると今までのアルカリ金属もしくはハロゲンの単元素によるアシストではイオン化効率に限界があり、且つ、イオンの極性によって供給する元素種が異なり、同一の場所を評価する際は、妨害元素となってしまう問題がある。
【００１４】
したがって、本発明は、一次イオンの収束性を高めるともに、試料表面の仕事関数を低下させて負の二次イオン化率をさらに高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
図１は本発明の原理的構成図であり、ここで図１を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記課題を解決するために、本発明は、一次イオン３の照射に伴って発生する二次イオン４を検出して試料１を構成する元素の深さ方向分布を測定する深さ方向元素分布測定方法において、Ａｒより高い収束性を持つ金属元素のイオンを一次イオン種として用いるとともに、試料１と反応性に富む元素の酸化物２を試料１の表面に付着させることを特徴とする。
【００１６】
このように、Ａｒより高い収束性を持つ金属元素のイオンを一次イオン種として用いることによって微小領域における高精度の分析を可能にするとともに、それにともなう検出感度の低下を試料１と反応性に富む元素の酸化物２を試料１の表面に付着させることによって仕事関数をより低下させることによってカバーすることができる。
【００１７】
この場合の一次イオン種としてしては、Ａｒより高い収束性を持つ金属元素のイオンであれば何でも良いが、取扱容易性、或いは、環境汚染等の観点から、Ｇａ及びＣｓ等の液体金属、Ａｕ、Ｂｉ、或いは、Ｉｎ等の溶融が容易な金属が望ましい。
【００１８】
また、反応性に富む元素を試料１の表面に供給する手段としては、加熱蒸発或いはイオンビームのいずれかを用いれば良い。
例えば、反応性に富む元素を酸素雰囲気中でイオンビームとして供給することによって試料１の表面に反応性に富む元素の酸化物２を付着しても良い。
【００１９】
或いは、反応性に富む元素をイオンビームとして供給するとともに、酸素もイオンビームとして供給することによって、試料１の表面に反応性に富む元素の酸化物２を付着しても良い。
【００２０】
或いは、反応性に富む元素を酸素雰囲気中で加熱蒸発により供給することによって、試料１の表面に反応性に富む元素の酸化物２を付着しても良いし、さらには、反応性に富む元素を反応性に富む元素の酸化物２をターゲットとして、酸素雰囲気中でスパッタリングすることによって、試料１の表面に反応性に富む元素の酸化物２を付着しても良い。
【００２１】
この場合の反応性に富む元素としては、電気陰性度の高いアルカリ金属元素或いはアルカリ土類元素が好適であるが、より電気陰性度の高いアルカリ金属元素がより好適である。
また、アルカリ金属元素としては、取扱容易性の観点から、Ｌｉ、Ｎａ、或いは、Ｃｓのいずれかが特に望ましい。
【００２２】
また、反応性に富む元素の酸化物２における酸素組成比を試料１の表面を構成する分析対象となる元素種に応じて最適化することが望ましい。
即ち、反応性に富む元素、特に、アルカリ金属の場合、複数の酸化形態を持つことから成膜或いはイオン照射時に酸素をコントロールすることで、分析対象元素種に応じて最適な仕事関数をもったアルカリ金属酸化膜を形成することで二次イオン化効率を安定して向上させることが可能になる。
【００２３】
また、試料１の表面に付着させる反応性に富む元素の酸化物２の膜厚は、通常、仕事関数は酸化物２の被覆度の増加とともに低下し、被覆度が１．０ＭＬ（モノレイヤー）で極小となるため、酸化物２の厚さは２ｎｍ以下、より好適には１ｎｍ以下にすることが望ましい。
なお、２ｎｍを超えると試料１の表面の分析におけるスパッタエッチングの際に酸化物２のスパッタエッチングに時間がかかるので好ましくない。
【００２４】
また、装置構成としては、Ａｒより高い収束性を持つ金属元素のイオンを一次イオン種とする一次イオン照射手段、二次イオン４を質量分析するとともに質量分析したイオンの量を測定する二次イオン検出手段５、試料１の表面に試料１と反応性に富む元素を供給する元素供給手段、及び、供給された試料１と反応性に富む元素を酸化して酸化物２を形成するための酸素供給手段とを少なくとも備えれば良い。
【発明の効果】
【００２５】
本発明では、一次イオンとして高収束性のイオン種を用いることによる二次イオン化率の低下を、反応性に富む元素の酸化物、特に、アルカリ金属酸化物を増感元素として用いることによって補償しているので、ＳＩＭＳによる微小領域の深さ方向元素分布測定をより高感度で行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明は、Ａｒより高い収束性を持つ金属元素のイオン、特に、Ｇａ、Ｃｓ、Ａｕ、Ｂｉ、或いは、Ｉｎを一次イオン種として用いるとともに、試料と反応性に富む元素、特に、Ｌｉ、Ｎａ、或いは、Ｃｓ等のアルカリ金属元素の酸化物を２ｎｍ以下、より好適には１ｎｍ以下の厚さで試料の表面に付着させて試料表面の仕事関数を低下させた状態で一次イオンを試料表面に照射し、それに伴って発生する二次イオンを質量分析して深さ方向の元素分布を測定するものである。
【実施例１】
【００２７】
ここで、図２及び図３を参照して、本発明の実施例１の二次イオン質量分析方法を説明する。
図２参照  
図２は、本発明の実施例１の二次イオン質量分析方法に用いる二次イオン質量分析装置の概念的構成図であり、排気口１２及びガス導入口１３を有する測定チャンバー１１、試料１５を載置・固定する試料ホルダー１４、一次イオンとしてのＧａ+ イオン１７を照射するＧａイオン銃１６、試料１５から発生した二次イオン１８を質量分析する四重極型質量分析器１９、質量分析したイオンの量（数）を測定する検出器２０、試料１５の表面にＣｓ+ イオン２２を供給するＣｓイオン銃２１によって構成される。
なお、ここでは、試料１５としてＡｓを５ｋｅＶの加速エネルギーで５×１０14ｃｍ-2のドーズ量でイオン注入したシリコン基板を用いた。
【００２８】
まず、１×１０-9Ｔｏｒｒのベース圧力まで真空排気した測定チャンバー１１内にガス導入口１３から酸素ガスを導入して１×１０-8Ｔｏｒｒより低真空度、例えば、６．０×１０-5Ｔｏｒｒの酸素雰囲気になった状態で、５ｋｅＶ以下、例えば、１ｋｅＶのＣｓ+ イオン２２と２５ｋｅＶのＧａ+ イオン１７を交互に供給して四重極型質量分析器１９及び検出器２０によって発生した二次イオン１８の検出・分析を行う。
【００２９】
この場合、Ｃｓ+ イオン２２を酸素雰囲気中で試料１５の表面に照射することによって、試料の表面にＣｓ−Ｏ膜２３を形成して試料１５の表面の仕事関数をＣｓを単独で付着させた場合よりも低下させる。
【００３０】
通常、仕事関数は被覆度の増加とともに低下し、被覆度が１．０ＭＬ（モノレイヤー）で極小となるため、Ｃｓ−Ｏ膜２３の膜厚が２ｎｍ以下、より好適には１ｎｍ以下になるように、特に、１．０ＭＬ近傍になるようにＣｓ+ イオン２１のドーズ量を決定する必要がある。
【００３１】
なお、Ｃｓ−Ｏ膜２３の膜厚が２ｎｍを超えると、Ｃｓ−Ｏ膜２３自体のスパッタエッチングに時間が掛かるので好ましくなく、一方、０．３ＭＬ以下になると僅かな膜厚の違いにより仕事関数の変動が大きくなるため望ましくない。
【００３２】
また、この場合のＣｓ+ イオン２２の照射時間は例えば、２秒であり、２５ｋｅＶのＧａ+ イオン１７の照射時間は例えば、５秒であり、所定深さの分析が終了するまで交互に照射するものであり、５秒間のＧａ+ イオン１７により露出した試料表面を再びＣｓ−Ｏ膜２３で被覆して仕事関数を低下させているので、常に、低仕事関数の状態で二次イオン１８を発生させることができる。
なお、この場合の分析対象となるＡｓは、分子イオンＡｓＳｉ- の形の二次イオン１８として検出する。
【００３３】
図３参照  
図３は、上記の条件で測定したＡｓＳｉ- イオンの深さ方向のプロファイル（ＡｓＳｉ−Ｃｓ＋Ｏ）であり、ここでは深さを時間として表している。
また、比較のために、測定チャンバー１１に酸素を導入せず１ｋｅＶのＣｓ+ イオン２２と２５ｋｅＶのＧａ+ イオン１７を交互に照射してＣｓのみを表面に存在させた場合（ＡｓＳｉ−Ｃｓ）、酸素雰囲気のみの場合（ＡｓＳｉ−Ｏ）、及び、Ｃｓ+ イオン照射も酸素雰囲気も用いない場合（ＡｓＳｉ−Ｇａ）を併せて図示している。
【００３４】
図から明らかなように、イオン注入したＡｓのピークトップの強度を比較すると、本発明の実施例１（ＡｓＳｉ−Ｃｓ＋Ｏ）において、最も強度が得られていることが分かり、特に、従来のアルカリ金属付着（ＡｓＳｉ−Ｃｓ）と比較しても二次イオン化率が向上したことが分かる。
【００３５】
本発明の実施例１においては、試料表面にＣｓ−Ｏ膜２３を付着して仕事関数を低下させた状態で収束性の高いＧａ+ イオンを照射しているので、微小領域の組成分析を高精度に行うことができる。
【実施例２】
【００３６】
次に、図４を参照して、本発明の実施例２の二次イオン質量分析方法を説明する。
図４参照  
図４は、本発明の実施例２の二次イオン質量分析方法に用いる二次イオン質量分析装置の概念的構成図であり、排気口１２及びガス導入口１３を有する測定チャンバー１１、試料１５を載置・固定する試料ホルダー１４、一次イオンとしてのＧａ+ イオン１７を照射するＧａイオン銃１６、試料１５から発生した二次イオン１８を質量分析する四重極型質量分析器１９、質量分析したイオンの量（数）を測定する検出器２０、試料１５の表面にＣｓ+ イオン２２を供給するＣｓイオン銃２１、試料１５の表面にＯ+ イオン２５を供給するＯイオン銃２４によって構成される。
【００３７】
まず、１×１０-9Ｔｏｒｒのベース圧力まで真空排気した測定チャンバー１１において、５ｋｅＶ以下、例えば、１ｋｅＶのＣｓ+ イオン２２と５ｋｅＶ以下、例えば、１ｋｅＶのＯ+ イオン２５を同時に供給するとともに、それと交互に２５ｋｅＶのＧａ+ イオン１７を供給して試料１５の表面にＣｓ−Ｏ膜２３を付着するともに、四重極型質量分析器１９及び検出器２０によって発生した二次イオン１８の検出・分析を行う。
【００３８】
この場合もＣｓ−Ｏ膜２３の膜厚が２ｎｍ以下、より好適には１ｎｍ以下になるように、特に、１．０ＭＬ近傍になるようにＣｓ+ イオン２２及びＯ+ イオン２５のドーズ量を決定する必要がある。
【００３９】
また、この場合のＣｓ+ イオン２１及びＯ+ イオン２４の照射時間は例えば、２秒であり、２５ｋｅＶのＧａ+ イオン１７の照射時間は例えば、５秒であり、所定深さの分析が終了するまで交互に照射するものである。
【００４０】
この実施例２においても、実施例１と同様にＧａ+ イオン１７により露出した試料表面を再びＣｓ−Ｏ膜２３で被覆して仕事関数を低下させているので、常に、低仕事関数の状態で二次イオン１８を発生させることができ、高感度の測定が可能になる。
【実施例３】
【００４１】
次に、図５を参照して、本発明の実施例３の二次イオン質量分析方法を説明する。
図５参照  
図５は、本発明の実施例３の二次イオン質量分析方法に用いる二次イオン質量分析装置の概念的構成図であり、排気口１２及びガス導入口１３を有する測定チャンバー１１、試料１５を載置・固定する試料ホルダー１４、一次イオンとしてのＧａ+ イオン１７を照射するＧａイオン銃１６、試料１５から発生した二次イオン１８を質量分析する四重極型質量分析器１９、質量分析したイオンの量（数）を測定する検出器２０、試料１５の表面にＣｓ２７を供給するＣｓ源２６、Ｃｓ源２６に加熱用電流を供給する電極２８、電流導入端子２９、及び、シャッター３０によって構成される。
【００４２】
まず、１×１０-9Ｔｏｒｒのベース圧力まで真空排気した測定チャンバー１１内にガス導入口１３から酸素ガスを導入して１×１０-8Ｔｏｒｒより低真空度、例えば、６．０×１０-5Ｔｏｒｒの酸素雰囲気になった状態で、電流導入端子２９から電極２８へ電流を供給してＣｓ源２６を加熱蒸発させてＣｓ２７を供給して試料１５の表面にＣｓ−Ｏ膜２３を形成する。
【００４３】
この場合もＣｓ−Ｏ膜２３の膜厚が２ｎｍ以下、より好適には１ｎｍ以下になるように、特に、１．０ＭＬ近傍になるようにＣｓ２７の供給量・供給時間を制御する必要がある。
【００４４】
次いで、シャッター３０を閉じた状態で２５ｋｅＶのＧａ+ イオン１７を例えば、５秒間照射して二次イオン１８を四重極型質量分析器１９及び検出器２０によって検出・分析したのち、再び、シャッター３０を開いて新たなＣｓ−Ｏ膜２３を付着させて、再び、２５ｋｅＶのＧａ+ イオン１７を例えば、５秒間照射して二次イオン１８の検出・分析を行う。
【００４５】
この実施例３においても、実施例２と同様にＧａ+ イオン１７により露出した試料表面を再びＣｓ−Ｏ膜２３で被覆して仕事関数を低下させているので、常に、低仕事関数の状態で二次イオン１７を発生させることができ、高感度の測定が可能になる。
【００４６】
以上、本発明の各実施例を説明してきたが、本発明は各実施例に記載された構成・条件等に限られるものではなく各種の変更が可能であり、例えば、一次イオンとしてＧａを用いているがＧａに限られるものではなく、Ａｒより高い収束性を有する金属元素であれば良い。
【００４７】
特に、取扱容易性、或いは、環境汚染等の観点から、Ｇａ及びＣｓ等の液体金属、Ａｕ、Ｂｉ、或いは、Ｉｎ等の溶融が容易な金属が望ましい。
即ち、これらの金属は液体金属或いは溶融が容易な金属であるので、イオン銃内において溶融して点状のイオン源とすることができるので、レンズで収束させる場合の収束性が高くなる。
なお、ＨｇやＰｂでも原理的には問題はないが、環境汚染等が問題になる。
【００４８】
また、上記の各実施例においては酸化物を構成する金属元素としてＣｓを用いているが、Ｃｓに限られるものではなく、試料を構成する元素と反応性に富む元素としては、電気陰性度の高いアルカリ金属元素或いはアルカリ土類元素が好適であるが、より電気陰性度の高いアルカリ金属元素がより好適である。
また、アルカリ金属元素としては、Ｃｓと同様に取扱容易性の観点から、Ｌｉ或いはＮａが好適である。
【００４９】
また、上記の各実施例においてはＣｓ−Ｏ膜の組成については特に言及していないが、化学量論比を満たす組成比のＣｓ−Ｏでも良いし、ＯリッチのＣｓ−Ｏ或いはＯプアーのＣｓ−Ｏでも良い。
【００５０】
特に、アルカリ金属の場合、複数の酸化形態を持つことから成膜或いはイオン照射時に酸素をコントロールすることで、分析対象となる元素種に応じて最適な仕事関数をもったアルカリ金属酸化膜を形成することで二次イオン化効率を安定して向上させることが可能になる。
【００５１】
また、上記の各実施例においては、Ｃｓ−Ｏ膜を形成するための手法を説明しているが、各実施例に記載した手法に限られるものではなく、例えば、１×１０-9Ｔｏｒｒのベース圧力まで真空排気した測定チャンバー１１内にガス導入口１３から酸素ガスを導入して１×１０-8Ｔｏｒｒより低真空度、例えば、６．０×１０-5Ｔｏｒｒの酸素雰囲気になった状態で、Ｃｓ2 Ｏターゲットを用いてスパッタリングすることによってＣｓ−Ｏ膜を付着させても良いものである。
【００５２】
この場合も実施例３と同様にシャッター機構を用いてＣｓ−Ｏ膜の成膜とＧａ+ イオンの照射を所定の深さまでの元素分布の測定が終了するまで交互に行えば良い。
【００５３】
また、上記の各実施例においては言及を省略しているが、図６に示した従来例と同様に、イオン照射に伴う帯電を補正するために電子銃を設けることが望ましい。
【００５４】
ここで再び図１を参照して、本発明の詳細な特徴を改めて説明する。
再び、図１参照  
（付記１）  一次イオン３の照射に伴って発生する二次イオン４を検出して試料１を構成する元素の深さ方向分布を測定する深さ方向元素分布測定方法において、Ａｒより高い収束性を持つ金属元素のイオンを一次イオン種として用いるとともに、試料１と反応性に富む元素の酸化物２を前記試料１の表面に付着させることを特徴とする深さ方向元素分布測定方法。
（付記２）  上記一次イオン種として、Ｇａ、Ａｕ、Ｃｓ、Ｂｉ、或いは、Ｉｎのいずれかを用いることを特徴とする付記１記載の深さ方向元素分布測定方法。
（付記３）  上記反応性に富む元素を上記試料１の表面に供給する手段が、加熱蒸発或いはイオンビームのいずれかであることを特徴とする付記１または２に記載の深さ方向元素分布測定方法。
（付記４）  上記反応性に富む元素を酸素雰囲気中でイオンビームとして供給することによって、上記試料１の表面に前記反応性に富む元素の酸化物２を付着することを特徴とする付記３記載の深さ方向元素分布測定方法。
（付記５）  上記反応性に富む元素をイオンビームとして供給するとともに、酸素もイオンビームとして供給することによって、上記試料１の表面に前記反応性に富む元素の酸化物２を付着することを特徴とする付記３記載の深さ方向元素分布測定方法。
（付記６）  上記反応性に富む元素を酸素雰囲気中で加熱蒸発により供給することによって、上記試料１の表面に前記反応性に富む元素の酸化物２を付着することを特徴とする付記３記載の深さ方向元素分布測定方法。
（付記７）  上記反応性に富む元素を前記反応性に富む元素の酸化物２をターゲットとして、酸素雰囲気中でスパッタリングすることによって、上記試料１の表面に前記反応性に富む元素の酸化物２を付着することを特徴とする付記３記載の深さ方向元素分布測定方法。
（付記８）  上記反応性に富む元素が、アルカリ金属元素であることを特徴とする付記１乃至７のいずれか１に記載の深さ方向元素分布測定方法。
（付記９）  上記アルカリ金属元素が、Ｌｉ、Ｎａ、或いは、Ｃｓのいずれかであることを特徴とする付記８記載の深さ方向元素分布測定方法。
（付記１０）  上記反応性に富む元素の酸化物２における酸素組成比を、上記試料１の表面を構成する分析対象となる元素種に応じて最適化することを特徴とする付記１乃至９のいずれか１に記載の記載の深さ方向元素分布測定方法。
（付記１１）  上記試料１の表面に付着させる反応性に富む元素の酸化物２の膜厚を、２ｎｍ以下にしたことを特徴とする付記１乃至１０のいずれか１に記載の深さ方向元素分布測定方法。
（付記１２）  Ａｒより高い収束性を持つ金属元素のイオンを一次イオン種とする一次イオン照射手段、二次イオン４を質量分析するとともに質量分析したイオンの量を測定する二次イオン検出手段５、試料１の表面に試料１と反応性に富む元素を供給する元素供給手段、及び、前記供給された試料１と反応性に富む元素を酸化して酸化物２を形成するための酸素供給手段とを少なくとも備えたことを特徴とする深さ方向元素分布測定装置。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の活用例としては、半導体集積回路装置における不純物元素の分析が典型的なものであるが、成膜した絶縁膜或いはシリサイド膜等における成膜方向の組成分布の測定にも適用されるものであり、さらには、薄膜磁気ヘッド等の金属膜を含む多層構造膜の成膜方向の組成分布の測定にも適用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の実施例１の二次イオン質量分析方法に用いる二次イオン質量分析装置の概念的構成図である。
【図３】本発明の実施例１において測定したＡｓＳｉ- イオンの深さ方向のプロファイルである。
【図４】本発明の実施例２の二次イオン質量分析方法に用いる二次イオン質量分析装置の概念的構成図である。
【図５】本発明の実施例３の二次イオン質量分析方法に用いる二次イオン質量分析装置の概念的構成図である。
【図６】従来のＳＩＭＳ装置の概略的構成図である。
【００５７】
１  試料
２  試料と反応性に富む元素の酸化物
３  一次イオン
４  二次イオン
５  二次イオン検出手段
１１  測定チャンバー
１２  排気口
１３  ガス導入口
１４  試料ホルダー
１５  試料
１６  Ｇａイオン銃
１７  Ｇａ+ イオン
１８  二次イオン
１９  四重極型質量分析器
２０  検出器
２１  Ｃｓイオン銃
２２  Ｃｓ+ イオン
２３  Ｃｓ−Ｏ膜
２４  Ｏイオン銃
２５  Ｏ+ イオン
２６  Ｃｓ源
２７  Ｃｓ
２８  電極
２９  電流導入端子
３０  シャッター
４１  試料
４２  試料ホルダー
４３  酸素イオン銃
４４  セシウムイオン銃
４５  四重極型質量分析器
４６  検出器
４７  電子銃
【図１】
2006258770.tif 000003
【図２】
2006258770.tif 000004
【図３】
2006258770.tif 000005
【図４】
2006258770.tif 000006
【図５】
2006258770.tif 000007
【図６】
2006258770.tif 000008