(57)【要約】【課題】試料の表面近傍の原子層のミキシングを抑制しつつ、試料表面から極めて浅い領域の元素分布を測定すること。【解決手段】試料の表面にアルカリ金属を含有させる工程と、前記アルカリ金属のイオンよりなる一次イオンを前記試料の表面の測定領域に照射する工程と、前記一次イオンの照射により前記測定領域から放出された二次イオンを質量分離し、特定の二次イオンの放出量を測定して元素分布を分析する工程とを有する深さ方向元素分布測定方法によって解決する。【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の表面にアルカリ金属を含有させる工程と、
前記アルカリ金属のイオンよりなる一次イオンを前記試料の表面の測定領域に照射する工程と、
前記一次イオンの照射により前記測定領域から放出された二次イオンを質量分離し、特定の二次イオンの放出量を測定して元素分布を分析する工程と
を有する深さ方向元素分布測定方法。
【請求項２】
前記試料の表面に前記アルカリ金属を含有させる工程は、前記アルカリ金属を前記試料の表面にイオン注入することにより行うことを特徴とする請求項１に記載の深さ方向元素分布測定方法。
【請求項３】
前記アルカリ金属のイオン注入は、１００ｅＶ以下の加速エネルギーにより行うことを特徴とする請求項２に記載の深さ方向元素分布測定方法。
【請求項４】
前記試料の表面に前記アルカリ金属を含有させる工程は、前記アルカリ金属を前記試料の表面に蒸着することにより行うことを特徴とする請求項１に記載の深さ方向元素分布測定方法。
【請求項５】
試料の表面にアルカリ金属を蒸着する蒸着部と、
前記試料の表面に前記アルカリ金属のイオンよりなる一次イオンを照射するイオン源と、
前記試料の表面から放出された二次イオンを質量分離する質量分析部と、
前記質量分析部によって質量分離された特定の前記二次イオンを検出する検出部と
を有する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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次イオン質量分析法により試料の深さ方向の元素分布（濃度分布）を測定す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。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＭＯＳトランジスタでは、ＰＮ接合部やゲート絶縁膜などの形成プロセスにおける不純物元素の濃度分布の制御によって、その電気特性に大きな影響を与える。従って、ＣＭＯＳトランジスタの製造及び開発では、基板あるいは薄膜の表面から極めて浅い領域での不純物元素の濃度分布を深さ方向で高精度に把握する必要がある。
【０００３】
試料の深さ方向の元素の濃度分布の測定には、二次イオン質量分析（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ、以下、ＳＩＭＳと表す。）装置が用いられている。
【０００４】
図１は、ＳＩＭＳ装置の主要部を示す斜視図である。
【０００５】
ＳＩＭＳ装置は、図１に示すように、試料１０が取り付けられる試料操作台１１と、セシウムイオン（以下、Ｃｓ＋と表す。）を加速して試料へ照射するセシウムイオン銃１２と、酸素イオン（以下、Ｏ２＋と表す。）を加速して試料へ照射する酸素イオン銃１３と、イオンの量を測定する四重極型質量分析器１５と、イオン量を測定する検出器１６と、イオン照射による試料の帯電状態を補正する電子銃１４とより構成される。
【０００６】
Ｃｓ＋及びＯ２＋は一次イオンと呼ばれ、試料１０にこれらのいずれかを照射する。試料操作台１１は互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ方向への移動と傾斜及び回転が可能になっており、これにより試料１０への一次イオンの照射角度及び照射位置を変更できるようになっている。一次イオンを試料１０に照射すると、試料１０の表面がスパッタエッチングされ、試料１０を構成する元素のイオン（以下、二次イオンと表す。）、中性粒子及び電子が放出される。これらのうち、二次イオンが四重極型質量分析器１５において物理的に質量分離されて、特定の二次イオンのみが通過するようになっている。検出器１６は電子倍増管やファラデーカップよりなり、四重極型質量分析器１５を通過した二次イオンの数をイオン強度に変換する。このイオン強度から試料の元素分布が分析される。
【０００７】
このように、ＳＩＭＳでは一次イオンの照射により試料から放出される二次イオンを基に元素分布を分析するが、二次イオンとならずに中性粒子の状態で放出されるものもある。このため、反応性の高い一次イオンを試料表面に供給し、化学反応により二次イオンの発生率を上げることによって検出感度を高めている。このような理由から、通常、正の二次イオンを検出するためには酸素イオン（Ｏ２＋）照射し、負の二次イオンを検出するためにはセシウムイオン（Ｃｓ＋）などのアルカリ金属イオンを照射する。
【０００８】
一次イオンを試料１０に連続的に照射すると、試料１０の表面より深さ方向にスパッタエッチングが進行し、試料１０の内部が次々に表面に現れながら二次イオンが連続的に放出される。従って、二次イオン強度は測定時間の経過とともに、試料１０の深さ方向の濃度の変化を反映することになる。これにより、試料１０の深さ方向の元素の濃度分布の情報を得ることができる。この方法は、Ｄ−ＳＩＭＳ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）と呼ばれている。
【０００９】
【非特許文献１】
Ｋ．Ｗｉｔｔｍａａｃｋ，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  Ｂ１８，１（２０００）
【非特許文献２】
Ｂ．Ｓｃｈｕｅｌｅｒ  ａｎｄ  Ｄ．Ｆ．Ｒｅｉｃｈ，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  Ｂ１８，２９６（２０００）
【非特許文献３】
Ｒ．Ｋａｎｓｎａｖｉ，  Ｙ．Ｓｕｎ，  Ｇ．Ｍｏｕｎｔ，  Ｐ．Ｐｉａｎｅｔｔａ，  Ｐ．Ｂ．Ｇｒｉｇｇｉｎ，  ａｎｄ  Ｊ．Ｄ．Ｐｌｕｍｍｅｒ，  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｌｅｔｔｅｒ，  ４，Ｇ１（２００１）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図１に示すＳＩＭＳ装置を用い、シリコンのみからなる単体のシリコン基板を試料とし、この表面の垂線方向に対して４５°をなす角度から一次イオンとしてＣｓ＋を連続的に照射して、これによりシリコン基板から放出される二次イオンである２９Ｓｉ−強度を測定した。この測定結果について、横軸を一次イオンであるＣｓ＋の照射時間とし、縦軸を２９Ｓｉ−強度として図３のグラフに示す。
【００１１】
シリコン基板はどの深さでもシリコン濃度が一定であるから、理想的な測定であれば、一定の２９Ｓｉ−強度が得られるはずである。しかしながら、図３から明らかなように、Ｃｓ＋の照射開始から約０．６分までの間は２９Ｓｉ−強度は時間とともに上昇し、約０．６分経過した後にほぼ一定値となる。このように照射初期のイオン強度が安定しない期間は遷移領域（Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ領域）と呼ばれ、イオン強度が安定する期間は定常領域と呼ばれている。このように、遷移領域では二次イオンの強度が不安定であるため、測定を精度良く行うことができない。しかし、この間も試料のスパッタエッチングは進行してしまうので、二次イオンの強度が安定するまでにスパッタエッチングされた部分の濃度を知ることができない。
【００１２】
ＳＩＭＳによって試料表面から極めて浅い領域の測定するためには、遷移領域をできるだけ短縮し、二次イオン強度を測定の初期から安定させなければならない。この遷移領域は、図２に示すように、一次イオンの照射量又は二次イオン化率が不安定で、一次イオンの供給量と二次イオンの放出量が平衡状態となっていないために生じる。この場合、一次イオンの供給量は照射によって供給される一次イオンと試料表面に残留する一次イオンを含んだ量である。また、一次イオンの加速エネルギーが大きい場合も、一次イオンの照射によって試料１０の表面近傍の原子層が多層に亘って交じり合ったミキシング層４１を生じ、このミキシング層４１より放出される二次イオン強度を測定することになるので、試料本来の濃度分布を測定することにはならない。
【００１３】
従って、ＳＩＭＳによって試料表面から極めて浅い領域での測定するためには、▲１▼試料表面を穏やかにスパッタエッチングし、ミキシング層の深さを狭めること、▲２▼スパッタエッチングにより試料表面に残留する一次イオンの濃度を測定の初期から一定にし、一次イオンの供給量と二次イオンの放出量を平衡状態にして、遷移領域を短縮すること、▲３▼一次イオンの照射に加え、一次イオンと同じ元素を試料表面に供給することによって定常領域と同量の元素を測定の初期から試料表面に存在させて遷移領域を短縮すること、が必要である。
【００１４】
従来、主として上記の▲１▼の手法を用いて、一次イオンであるＯ２＋あるいはＣｓ＋の照射を低加速化する試みが数多く実施されている。近年では、一次イオンの加速エネルギーを１５０ｅＶまで低下させて測定した例が報告されている。しかし、このような低加速エネルギーで、一次イオンビームのスポットを絞ること、つまり、一次イオンの収束性を確保することは難しいため、一次イオンの電流密度が低下してしまう。従って、一次イオンによるスパッタエッチングが生じにくく、二次イオンが十分に放出されないので、二次イオン強度を測定することが難しくなる。このような理由から、実用上、５００ｅＶ以上の一次イオンエネルギーが必要とされるので、▲１▼の手法により極めて浅い領域での測定することは難しい。
【００１５】
そこで、上記の▲２▼及び▲３▼の観点から、試料表面に酸素ガスを吹きつけ，試料表面の酸化を促進させながら深さ方向分析を行う方法が非特許文献１及び２に記載されている。また、一次イオンであるＯ２＋の試料表面への入射角度を試料表面に対して垂線方向に近づけて、試料表面に酸素を残留させて酸化を促進させながら深さ方向の元素濃度を測定する方法が同文献に記載されている。このように、一次イオンとしてＯ２＋を照射する場合には、▲２▼及び▲３▼の手法により、試料表面への酸素供給量を増やし、一次イオンによるスパッタエッチングを行うことによって遷移領域を短縮することが検討されている。
【００１６】
一次イオンとしてＣｓ＋を照射する場合においても、▲２▼及び▲３▼の手法により遷移領域の短縮できると考えられる。しかしながら、一次イオンとしてＣｓ＋を照射する場合には、Ｏ２＋を照射する場合と同じようにＣｓ＋の照射と同時にセシウムをガス状で供給することは金属元素であるため難しい。また、測定の初期から十分な二次イオンが放出されるほどのＣｓ＋を照射すると、上記したミキシング層の幅が大きくなるので試料本来の元素濃度を測定することができない。従って、Ｃｓ＋を照射する場合には▲２▼及び▲３▼の手法を行うことは難しく、▲１▼の手法以外の試みは未だ行われていない（例えば、非特許文献３参照。）。
【００１７】
本発明は、上記した点を鑑みて、試料の表面近傍の原子層のミキシングを抑制しつつ、試料表面から極めて浅い領域の元素分布を測定す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を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、試料の表面にアルカリ金属を含有させる工程と、前記アルカリ金属のイオンよりなる一次イオンを前記試料の表面の測定領域に照射する工程と、前記一次イオンの照射により前記測定領域から放出された二次イオンを質量分離し、特定の二次イオンの放出量を測定して元素分布を分析する工程と
を有する深さ方向元素分布測定方法により解決する。
【００１９】
上記した深さ方向元素分布測定方法において、前記試料の表面に前記アルカリ金属を含有させる工程は、前記アルカリ金属を前記試料の表面にイオン注入することにより行うことを特徴とする。また、更に、前記アルカリ金属のイオン注入は、１００ｅＶ以下の加速エネルギーにより行うことを特徴とする。
【００２０】
また、上記した深さ方向元素分布測定方法において、前記試料の表面に前記アルカリ金属を含有させる工程は、前記アルカリ金属を前記試料の表面に蒸着することにより行うことを特徴とする。
【００２１】
または、上記した課題は、試料の表面にアルカリ金属を蒸着する蒸着部と、前記試料の表面に前記アルカリ金属のイオンよりなる一次イオンを照射するイオン源と、前記試料の表面から放出された二次イオンを質量分離する質量分析部と、前記質量分析部によって質量分離された特定の前記二次イオンを検出する検出部とを有することを特徴とする深さ方向元素分布測定装置により解決する。
【００２２】
上記した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よれば、アルカリ金属よりなる一次イオンを照射する前に、予めアルカリ金属を試料の表面に含有させるので、アルカリ金属イオンの照射の初期におけるアルカリ金属の供給不足を試料に含有させたアルカリ金属によって補うことができる。これにより、遷移領域を短縮できるので、試料表面から極めて浅い領域の元素の濃度分布を分析することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付の図面を参照して説明する。
【００２４】
（第一の実施の形態）
本実施の形態では、図１に示す二次イオン質量分析装置を用いて、シリコン基板の深さ方向の不純物の濃度分布を測定する。この測定方法について図５（ａ）  〜（ｃ）に沿って説明する。
【００２５】
まず、シリコン基板２０を二次イオン質量分析装置内の試料操作台１１に取り付けて二次イオン質量分析装置内を真空引きした後、図５（ａ）に示すように、シリコン基板２０の表面の垂線方向に対して０°の角度からＣｓ＋を１００ｅＶの加速エネルギーによりデフォーカス状態でプレ照射する。このように１００ｅＶ以下の加速エネルギーで照射を行えば、Ｃｓ＋はシリコン基板の表面をスパッタエッチングせずに試料の表面近傍に注入される。これにより、図５（ｂ）に示すように、セシウム注入層５１をシリコン基板２０の表面近傍に形成する。
【００２６】
次に、試料操作台１１を傾けた後、図５（ｃ）に示すように、シリコン基板２０の表面の垂線方向に対し４５°をなす角度からプレ照射時と同じＣｓ＋を５００ｅＶの加速エネルギーによりフォーカス状態で本照射する。このように、加速エネルギーは１５０ｅＶ以上であれば二次イオンの強度が測定できる程度に試料表面がスパッタエッチングされる。また、加速エネルギーを２５０ｅＶ以上とすれば、二次イオンの強度をより精度よく測定することができる。この本照射によりシリコン基板２０の表面から放出された二次イオンは四重極型質量分析計１５により質量分離され、特定の二次イオンのみ四重極型質量分析計１５を通過し、検出器１６によって検出されイオン強度として出力される。このようにして、シリコン基板２０の深さ方向の元素分布を分析することにより、シリコン基板２０に含まれる深さ方向の不純物の濃度分布を測定することができる。
【００２７】
本発明者は上記の測定方法による遷移領域の短縮化を確認するために、以下の実験を行った。
【００２８】
遷移領域の短縮化の効果を明確にするため、シリコン濃度が均一なシリコンのみからなる単体のシリコン基板を試料として用いた。このシリコン基板に対してＣｓ＋によるプレ照射をデフォーカス状態で行った。照射条件は、照射角度を試料表面の垂線方向に対して０°、ビーム径を約５００μｍ、加速エネルギーを１００ｅＶ，電流量を１０ｎＡ，及び走査範囲を１０００μｍ×１０００μｍとした。また、照射時間は５，１０，２０，３０，及び６０分の５つの条件で行った。これら各々の条件について、Ｃｓ＋による本照射をフォーカス状態で行った。照射条件は、照射角度を試料表面の垂線方向に対して４５°，ビーム径を約５μｍ，加速エネルギーを５００ｅＶ，電流量を１４ｎＡ，及び走査範囲を３５０μｍ×３５０μｍとした。この本照射によりシリコン基板から放出される二次イオンである２９Ｓｉ−の強度を測定した。この実験による測定結果を、横軸にＣｓ＋の本照射時間とし、縦軸に２９Ｓｉ−の強度として図４に示す。
【００２９】
図４によれば、照射時間０〜０．５分の２９Ｓｉ−強度に着目すると、プレ照射の時間を長くすることによって、２９Ｓｉ−強度が増加していることがわかる。これに伴い、プレ照射を行わない場合、遷移領域が約０．６分であるのに対して、プレ照射を行った場合、本照射初期の２９Ｓｉ−強度が安定するので、遷移領域が半分の０．３分程度となる。
このように、本実施の形態による測定方法によれば、後に一次イオンとするＣｓ＋を試料表面近傍に予め注入することによって、本照射の初期において一次イオンの供給を補うことができるので、二次イオンのイオン化率が上がり遷移領域を短くすることできる。従って、シリコン基板表面の極めて浅い領域に形成されるＣＭＯＳ等の素子の不純物領域に対しても濃度分布を測定することができる。
【００３０】
（第二の実施の形態）
第一の実施の形態では、後に一次イオンとするＣｓ＋を試料表面に注入して、シリコン基板の不純物領域の濃度分布を測定した。本実施の形態では、試料表面にセシウム層を形成して測定する。これについて以下に説明する。
【００３１】
図６は、本実施の形態に係るＳＩＭＳ装置の模式図である。
【００３２】
本実施の形態のＳＩＭＳ装置は、図１に示すＳＩＭＳ装置の構造に加え、更にシリコン基板２０の表面にセシウムを蒸着するために、セシウム源２７と、通電により高温を発生する電極２６と，配線２８及び電流導入端子２５と、遮蔽板２９とを備えている。
【００３３】
電流導入端子２６から供給される電流は、配線２８を介して電極２６に流れる。この電流によって電極２６が高温になり、セシウム源２７からセシウムが蒸発し、遮蔽板２９に遮られていない対向するシリコン基板２０の表面の部分にセシウムが蒸着されるようになっている。
上記のＳＩＭＳ装置を用いたシリコン基板の不純物領域の元素分布の測定方法について、図７に沿って説明する。
【００３４】
まず、チャンバ３１内を真空引きした後、電極２６に電流を流してセシウムを蒸発させて、図７（ａ）に示すように、シリコン基板の表面にセシウムを蒸着させる。これにより、図７（ｂ）に示すように、厚さ数〜数１０Åのセシウム層５２をシリコン基板２０の表面に形成する。
【００３５】
次に、セシウムイオン銃２２よりＣｓ＋をシリコン基板の表面に本照射する。これにより、図７（ｃ）に示すように、シリコン基板２０の表面から二次イオンが放出される。本照射条件は第一の実施の形態と同じである。この照射によって試料２０の表面から放出された二次イオンは四重極型質量分析計２３により質量分離され、特定の二次イオンのみ四重極型質量分析計２３を通過し、検出器２４によって検出され、イオン強度として出力される。
【００３６】
本実施の形態によれば、第一の実施の形態と同様に、後に一次イオンとして照射するセシウムをシリコン基板の表面に予め蒸着し、これにより本照射の初期において一次イオンの供給を補うので、遷移領域を短くすることできる。従って、シリコン基板表面の極めて浅い領域に形成されるＣＭＯＳ等の素子の不純物領域に対しても濃度分布を測定することができる。
【００３７】
（第三の実施の形態）
本実施の形態では、第二の実施の形態とは異なる構造のＳＩＭＳ装置について説明する。
【００３８】
図８は、本実施の形態に係るＳＩＭＳ装置の模式図を示している。
【００３９】
本実施の形態に係るＳＩＭＳ装置は、図６に示す第二の実施の形態に係るＳＩＭＳ装置と比較して、セシウムを試料２０の表面に蒸着するための蒸着チャンバ３１ｂと試料の濃度分布の測定を行う分析チャンバ３１ａとの二個にチャンバを設けている点が異なる。
【００４０】
分析チャンバ３１ａと蒸着チャンバ３１ｂは搬送路３０によって繋がれており、蒸着チャンバ３１ｂ内でセシウム層５２をシリコン基板２０の表面に形成した後、真空状態を解くことなく、分析チャンバ３１ａにシリコン基板２０を搬送することが可能になっている。特に図示しないが、シリコン基板２０の搬送は、例えばロボットアームによって行う。また、搬送路３０には分析チャンバ３１ａと蒸着チャンバ３１ｂ内の雰囲気が互いに混じり合わないように、これらのチャンバ３１ａ，３１ｂを空間的に分離する開閉自在のシャッターが設けられていることが好ましい。
【００４１】
これを用いた測定方法は、第二の実施の形態で示した方法と同じであるので、ここではその説明を省略する。
【００４２】
本実施の形態のＳＩＭＳ装置によれば、チャンバを蒸着チャンバと分析チャンバとに分割することによって、分析チャンバ内に蒸着元素が付着することが妨げられるので、分析チャンバを清浄な状態に保つことができ、より高精度の元素分布の測定を行うことができる。
【００４３】
（その他の実施の形態）
上記した実施の形態では、Ｃｓ＋注入層又はセシウム層を形成した後にＣｓ＋を一次イオンとして照射したが、本発明はこれに限定するものではない。例えば、セシウム代わりにリチウムを用いてもよい。また、これらに限らずその他のアルカリ金属（ナトリウム、カリウム、及びルビジウム）であってもよい。アルカリ金属のイオンを一次イオンとすれば、測定に充分な二次イオン化率を得ることができる。
【００４４】
また、上記した実施の形態では、同じ装置内でＣｓ＋注入層又はセシウム層をシリコン基板の表面に形成したが、これらの層を別の装置を用いて形成した後にＳＩＭ装置へ搬送してシリコン基板の深さ方向の濃度分布を測定してもよい。
【００４５】
さらに、ＣＭＯＳ同様に表面近傍の極めて浅い領域に不純物が注入される半導体素子に対しても本発明の測定方法及び測定装置を用いて元素分布を測定することができる。本発明において、測定対象はシリコン基板である必要はなく、ＳｉＧｅ，ＧａＡｓ及びＩｎＰ等の化合物半導体基板であってもよい。さらに、上記したような半導体基板でなくとも、表面から極めて薄い領域において元素分布の測定が必要とされるものに対しても本発明を幅広く適用することができる。
【００４６】
（付記１）試料の表面にアルカリ金属を含有させる工程と、前記アルカリ金属のイオンよりなる一次イオンを前記試料の表面の測定領域に照射する工程と、前記一次イオンの照射により前記測定領域から放出された二次イオンを質量分離し、特定の二次イオンの放出量を測定して元素分布を分析する工程とを有する深さ方向元素分布測定方法。
【００４７】
（付記２）前記試料の表面に前記アルカリ金属を含有させる工程は、前記アルカリ金属を前記試料の表面にイオン注入することにより行うことを特徴とする付記１に記載の深さ方向元素分布測定方法。
【００４８】
（付記３）前記アルカリ金属のイオン注入は、１００ｅＶ以下の加速エネルギーにより行うことを特徴とする付記２に記載の深さ方向元素分布測定方法。
【００４９】
（付記４）前記試料の表面に前記アルカリ金属を含有させる工程は、前記アルカリ金属を前記試料の表面に蒸着することにより行うことを特徴とする付記１に記載の深さ方向元素分布測定方法。
【００５０】
（付記５）前記一次イオンの加速エネルギーは２５０ｅＶ以上とすることを特徴とする付記１に記載の深さ方向元素分布測定方法。
【００５１】
（付記６）前記アルカリ金属はセシウム，リチウム，ナトリウム，カリウム及びルビジウムのいずれか一つであることを特徴とする付記１に記載の深さ方向元素分布測定方法。
【００５２】
（付記７）前記試料は半導体基板であることを特徴とする付記１に記載の深さ方向元素分布測定方法。
【００５３】
（付記８）試料の表面にアルカリ金属を蒸着する蒸着部と、前記試料の表面に前記アルカリ金属のイオンよりなる一次イオンを照射するイオン源と、前記試料の表面から放出された二次イオンを質量分離する質量分析部と、前記質量分析部によって質量分離された特定の前記二次イオンを検出する検出部とを有することを特徴とする深さ方向元素分布測定装置。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の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よれば、後に一次イオンとするアルカリ金属イオンを試料表面近傍に予め含有させることによって、本照射の初期において一次イオンの供給を補うことができるので、二次イオンのイオン化率が上がり遷移領域を短くすることできる。従って、試料表面の極めて浅い領域に対してもその構成元素の濃度分布を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、従来のＳＩＭＳ装置の主要部を示す斜視図である。
【図２】図２は、従来のＳＩＭＳによる課題を示す断面図である。
【図３】図３は、従来のＳＩＭＳによる試料の深さ方向の元素分布の測定方法によって得られた実験結果を示すグラフである。
【図４】図５は、本発明の第一の実施の形態に係るＳＩＭＳによる試料の深さ方向の元素分布の測定方法によって得られた実験結果を示すグラフである。
【図５】図５（ａ），  （ｂ），  （ｃ）は、本発明の第一の実施の形態に係る試料の深さ方向の元素分布の測定方法を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の第二の実施の形態に係るＳＩＭＳ装置を示す模式図である。
【図７】図７（ａ），  （ｂ），  （ｃ）は、本発明の第二及び第三の実施の形態に係る試料の深さ方向の元素分布の測定方法を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の第三の実施の形態に係るＳＩＭＳ装置を示す模式図である。
【符号の説明】
１０・・・試料，  １１・・・試料操作台，  １２・・・セシウムイオン銃，
１３・・・酸素イオン銃，  １４・・・電子銃，
１５・・・四重極型質量分析計，  １６・・検出器，  ２０・・・シリコン基板，
２１・・・試料操作台，  ２２・・セシウムイオン銃，
２３・・・四重極型質量分析計，  ２５・・検出器，
２５・・・電流導入端子，  ２６・・・電極，  ２７・・・セシウム源，
２８・・・配線，  ２９・・・遮蔽板，  ３０・・・搬送路，
３１・・・チャンバ，  ３１ａ・・・分析チャンバ，
３１ｂ・・・蒸着チャンバ，  ４１・・・ミキシング層，
５１・・・Ｃｓ＋注入層，  ５２・・セシウム層
【図１】
2004294275.tif 000003
【図２】
2004294275.tif 000004
【図３】
2004294275.tif 000005
【図４】
2004294275.tif 000006
【図５】
2004294275.tif 000007
【図６】
2004294275.tif 000008
【図７】
2004294275.tif 000009
【図８】
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