イオンビーム分析方法
【課題】試料表面に一次イオンビームを照射して試料表面を除去しつつ、試料の深さ方向の分析を行うイオンビーム分析方法において、試料表面の汚染が少ない帯電防止方法を提供する。
【手段】試料１０表面に収束イオンビーム２４ａを照射して、試料１０表面に形成された絶縁層１２を貫通し、底面に試料１０の導電性基板１１を表出する凹部１０ａを形成する工程と、凹部１０ａの内部に金属イオンビーム２３ａを照射しつつ、同時に試料１０表面に一次イオンビーム２２ａを照射することを特徴とするイオンビーム分析方法。
【手段】試料１０表面に収束イオンビーム２４ａを照射して、試料１０表面に形成された絶縁層１２を貫通し、底面に試料１０の導電性基板１１を表出する凹部１０ａを形成する工程と、凹部１０ａの内部に金属イオンビーム２３ａを照射しつつ、同時に試料１０表面に一次イオンビーム２２ａを照射することを特徴とするイオンビーム分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はイオンビーム分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
試料表面に一次イオンビームを照射して試料表面を除去しつつ、試料表面から放出される荷電粒子、たとえはオージェ電子または二次イオンを分析することで、試料の深さ方向の分析を行うイオンビーム分析は、多くの分野、とくに半導体分野で広く利用されている。
【０００３】
半導体分野ではしばしば、表面に絶縁層が形成された半導体基板を試料としてイオンビーム分析がなされる。かかる試料では、一次イオンビームの照射により絶縁層が帯電し、オージェスペクトルあるいは二次イオン質量分析スペクトルが本来と異なるものとなる。これでは、精密な分析がなされない。
【０００４】
そのため、イオンビーム分析では、試料表面の帯電、とくに表面が絶縁性の試料の帯電を防止する方法が考案されている。例えば、一次イオンビームが照射されている試料表面に、電子ビームを照射して静電気を補償し、帯電を防止したイオンビーム分析方法が用いられている。
【０００５】
あるいは、被分析領域の近傍に絶縁層を貫通し試料の導電性基板を表出する凹部を形成し、この凹部および被分析領域の表面に金属膜を形成して帯電を防止するイオンビーム分析方法がある。
【０００６】
さらに、表面に絶縁層が設けられた試料の表面に、絶縁層を貫通し底面に試料の導電性基板を表出する凹部を形成した後、凹部内部を金属で埋め込み、この凹部を埋め込む金属を介して絶縁層に帯電する静電気を導電性基板へ放電するイオンビーム分析方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−０５４４５６号公報
【特許文献２】特開２００５−１２１４１３号公報
【特許文献３】特開平０９−２７４８７８号公報
【特許文献４】特開２００２−０７１５９２号公報
【特許文献５】特開平１１−１０１７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
導電性基板の表面に絶縁層が形成された試料のイオンビーム分析では、一次イオンビームの照射により絶縁層が帯電して、精密な分析が困難になる。また、導電性の試料、例えばシリコン基板からなる試料でも、一次イオンビームの照射により試料表面に絶縁層が形成されることがある。例えば、シリコン基板を、酸素イオンビームを一次イオンビームとして分析する場合である。この場合、同様に絶縁層が帯電し、分析精度が劣化する。
【０００９】
一次イオンビームと同時に電子ビームを照射して絶縁層の静電気を補償して帯電を防止する従来のイオンビーム分析方法では、一次イオンビームの照射の間、電子ビームを一定強度に、例えば、当初の厚さの絶縁層の放電量を補償する強度に保持する。しかし、分析の進行とともに絶縁層は減膜し、絶縁層の電気抵抗が変わるため、減膜とともに適切な補償量が変化する。このため、分析の全期間を通して適切に補償することは難しい。その結果、補償量の過不足を生じ、精密な帯電補償が困難になる。
【００１０】
被分析領域の近傍に絶縁層を貫通する凹部を形成し、この凹部および被分析領域の表面に金属膜を形成して帯電を防止する従来のイオンビーム分析方法では、被分析領域上の金属膜の形成に起因して被分析領域表面が汚染される。かかる汚染元素は、オージェ分析または質量分析のノイズとなり分析精度を劣化させる。
【００１１】
収束イオンビームアシストによる気相堆積法を用いて、凹部内または凹部内とその近傍にのみ金属層を堆積する従来のイオンビーム分析方法では、被分析領域上への金属層の堆積を回避することができる。しかし、凹部を金属で埋め込むためには長時間を要する。このため、凹部に近接する被分析領域の表面が長時間にわたる埋込み工程の間、反応ガスに晒されるので、被分析領域の汚染を避けることは難しい。
【００１２】
本発明は、導電性基板の表面に絶縁層が形成された、または一次イオンビームの照射により導電性基板の表面に絶縁層が形成される試料のイオンビーム分析において、絶縁層の帯電が防止され、かつ、被分析領域の汚染が少ないイオンビーム分析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するための本発明は、その一観点によると、試料表面に一次イオンビームを照射して前記試料表面を除去しつつ、前記試料の深さ方向の分析を行うイオンビーム分析方法において、前記試料表面に収束イオンビームを照射して、前記試料表面に形成された絶縁層を貫通し、底面に前記試料の導電性基板を表出する凹部を形成する工程と、前記凹部の内部に金属イオンビームを照射しつつ、同時に前記試料表面に前記一次イオンビームを照射することを特徴とするイオンビーム分析方法として提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、一次イオンビームを照射している間、絶縁層を貫通し導電性基板を表出する凹部内に金属イオンビームを照射する。凹部内には金属イオンビームにより常に金属原子が供給されるので、凹部内面には常に金属原子が表面拡散している。このため、凹部内面は常に導電性が保持されるので、絶縁層の電荷が凹部内壁面を介して放電され絶縁層の帯電が防止される。他方、金属イオンビームは凹部内に照射されるので、被分析領域の汚染は少ない。従って、絶縁層の帯電が防止され、かつ、被分析領域の汚染が少ないイオンビーム分析方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態で使用されたイオンビーム分析装置
【図２】本発明の第１実施形態のイオン分析工程を表す断面図
【図３】本発明の第１実施形態の分析結果表す図
【図４】比較例のイオン分析工程を表す断面図
【図５】従来の他のイオン分析方法を説明するための断面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の第１実施形態は、表面に絶縁層を有する半導体基板を試料とする二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）に関する。
【００１７】
図１は本発明の第１実施形態で使用されたイオンビーム分析装置２０の断面図であり、二次イオン質量分析装置の主要な構成を表している。
【００１８】
図１を参照して、本第１実施形態で使用したイオンビーム分析装置２０は、真空排気管２１ｂを介して真空排気される真空チャンバ２１を備える。真空チャンバ２１内には、上面に試料１０を保持する、例えば水平に保持する試料保持台２７が設けられている。
【００１９】
真空チャンバ２１の上部には、一次イオンビーム２２ａを生成する一次イオンビームガン２２、金属イオンビーム２３ａを生成する金属イオンビームガン２３、および、試料の加工に用いられる収束イオンビーム２４ａを生成する収束イオンビームガン２４が設けられている。また、試料１０の表面から放出される二次イオン２５を捕捉して、その質量スペクトルを観測するための質量分析器２６が設けられる。
【００２０】
試料保持台２７は、上面に載置された試料１０を固定して保持する。試料保持台２７は、傾斜可能に設けられ、保持された試料１０表面を、一次イオンビーム２２ａ、金属イオンビーム２３ａおよび収束イオンビームに対してそれぞれ所与の角度に保持することができる。
【００２１】
一次イオンビーム２２ａは、試料１０表面に照射され、試料１０表面をイオンミリングにより除去すると同時に、照射面から二次イオン２５を放出するために用いられる。この一次イオンビーム２２ａとして、分析対象とされる元素に応じた適切なイオン種のビームが用いられる。例えば、ＢおよびＩｎの分析にはＯ2 ＋イオンが、またＡｓ、ＳｂおよびＰの分析にはＣｓ＋イオンのビームが用いられる。このため、図１には一次イオンビーム２２ａを発生する１個の一次イオンビームガン２２が描かれているが、Ｃｓ＋イオンビームおよびＯ2 ＋イオンビームをそれぞれ生成する２個の一次イオンビームガン２２を設け、分析対象に応じて２個の何れかの一次イオンビームガンを選択して用いることが好ましい。
【００２２】
収束イオンビーム２４ａは、例えば収束されたＧａイオンビームであり、試料１０表面の特定領域に照射されて、試料１０表面に後述する凹部１０ａ（図２（ｂ）を参照）を形成するために用いられる。
【００２３】
金属イオンビーム２３ａは、良導電性金属の金属イオンからなるビームであり、収束イオンビーム２４ａを用いて形成された凹部１０ａ（図２（ｂ）を参照）内に照射される。この金属イオンビーム２３ａのイオン種は、二次イオン質量分析の障害とならないように貴金属元素、例えばＡｕ、ＰｔまたはＰｄであることが好ましい。本第１実施形態では、細いビームを容易に生成することができるＡｕのイオンビームを金属イオンビーム２３ａとして用いた。これにより、金属イオンビーム２３ａを、確実に凹部１０ａ内のみに照射することができる。このように、金属イオンビーム２３ａを凹部１０ａ内に照射することで、金属イオンビーム２３ａの照射に起因する被分析領域の汚染を抑制することができる。なお、金属イオンビーム２３ａが被分析領域を照射しても、後述するように汚染は、金属薄膜を測定領域上に形成する従来の方法と比べて少なく、多くは分析精度の劣化が許容できる範囲に留まる。
【００２４】
質量分析器２６は、試料１０表面から放出された二次イオン２５を捕捉し，その質量スペクトルを観測する。
【００２５】
以下、本第１実施形態のイオンビーム分析方法を、その工程を参照して説明する。
【００２６】
図２は本発明の第１実施形態のイオンビーム分析工程を表す断面図であり、試料１０の断面を表している。
【００２７】
図２（ａ）を参照して、まず、導電性基板１１の上面に絶縁層１２が形成された試料１０を準備した。この試料１０を、図１を参照して、真空チャンバ２１内の試料保持台２７上に固定する。本第１実施形態では、シリコン基板からなる導電性基板１１の上面に、厚さ５．７ｎｍの絶縁層１２を熱酸化により形成した後、さらにＢをイオン注入した試料１０を調製し、イオンビーム分析の試料とした。
【００２８】
次いで、図１を参照して、試料１０上面が収束イオンビーム２４ａに垂直になるように試料保持台２７を傾斜する。そして、図２（ｂ）を参照して、収束イオンビーム２４ａを試料１０上面に垂直に入射して、例えば辺長１０μｍの正方形の平面形状を有する凹部１０ａを形成した。この凹部１９ａは、絶縁層１２を貫通して底面に導電性基板１１を表出する深さ、例えば深さ２００ｎｍに形成される。また、被分析領域（試料１０表面のうち、イオンビーム分析の対象とされる領域）に近接して形成することが、被分析領域と凹部１０ａ間の電気抵抗を小さくする観点から好ましい。なお、凹部１０ａの平面形状には、とくに制約はないが、金属イオンビーム２３ａを凹部１０ａ内部のみに照射することができるように、金属イオンビーム２３ａのビーム径より広いことが望ましい。
【００２９】
次いで、図１を参照して、試料１０上面が水平になる位置に試料保持台２７を保持する。この位置では、金属イオンビーム２４ａはほぼ試料１０上面に垂直に入射し、一次イオンビーム２２ａは試料１０上面に所定の入射角で入射する。
【００３０】
次いで、図２（ｃ）を参照して、金属イオンビーム２３ａを凹部１０ａの底面に入射する。金属イオンビーム２３ａの照射（凹部１０ａへの入射）に続いて、一次イオンビーム２２ａを試料１０上面に照射して、試料１０表面から放出された二次イオン２５の質量スペクトルを質量分析器２６を用いて観測した。なお、一次イオンビーム２２ａの照射中は、金属イオンビーム２３ａも同時に照射されている。
【００３１】
このとき、一次イオンビーム２２ａが照射する絶縁層１２の上面は、イオンミリングにより表面から徐々に除去され、ついには絶縁層１２が消失する。この絶縁層１２が消失するまでの間、導電性基板１１の上面には絶縁層１２が残留している。この残留する絶縁層１２は、一次イオンビーム２２ａに照射されて帯電する。
【００３２】
しかし，凹部１０ａには、一次イオンビーム２２ａが照射する全期間にわたり、金属イオンビーム２３ａが入射されている。このため、凹部１０ａの底面には金属イオンビーム２３ａの照射により導入された金属原子、例えばＡｕ原子が供給される。かかる金属原子は、運動エネルギーが大きいため容易に表面拡散して、凹部１０ａの底面から凹部１０ａの壁面に移動し、凹部１０ａの底面および壁面を被覆する金属薄膜３３を形成する。この金属薄膜３３は、凹部１０ａの壁面に表出する絶縁層１２端面に接すると同時に、凹部１０ａの底面に表出する導電性基板１１に接続する。従って、絶縁層１２に発生した静電気は、この金属薄膜３３を介して導電性基板１１へ放電されるので、絶縁層１２の帯電が防止される。このため、試料１０の帯電に起因して生ずる質量スペクトルの変化が少なく、精密な質量分析がなされる。
【００３３】
なお、一次イオンビーム２２ａが照射する領域、即ち被分析領域および凹部の一部領域では、金属薄膜３３はスパッタされて消失する。しかし、凹部１０ａの底面に入射された金属原子は、金属イオンビーム２３ａまたは一次イオンビーム２２ａの照射によりエネルギーを付与され、これらのイオンビーム２３ａ、２２ａが照射される領域を容易に表面拡散して移動する。従って、金属原子は、一次イオンビーム２２ａが照射している間、凹部１０ａ底面から凹部１０ａ壁面を通り被分析領域へ移動する。その結果、金属原子は、一次イオンビーム２２ａが照射される被分析領域上に供給され続ける。この表面拡散した金属原子が形成する金属薄膜３３は、極薄い，例えば１原子層以下であっても絶縁層１２の表面抵抗を低下させる。その結果、絶縁層１２の帯電が防止される。
【００３４】
一次イオンビーム２２ａは、被分析領域の他、凹部１０ａ内の一部を含む被分析領域に連続した領域を照射することが好ましい。これにより、一次イオンビーム２２ａと金属イオンビーム２３ａの照射領域が凹部１０ａ底面で重畳し、凹部１０ａ底面に照射された金属原子の被分析領域（即ち、絶縁層１２の上面）への拡散が促進され、絶縁層１２の帯電防止が効果的になされる。なお、一次イオンビーム２２ａは、太いビームで広い領域を照射するものでも、細いビームを走査する、例えは凹部１０ａから被分析領域に向かう走査方向３２に沿って走査するものでもよい。
【００３５】
図３は本発明の第１実施形態の分析結果を表す図であり，上述した本第１実施形態で測定された質量分析の結果を表している。
【００３６】
図３を参照して、本第１実施形態では、Ｓｉ、ＢおよびＮａの深さ方向の濃度分布を測定した。図３中のＳｉを付した白抜きの三角形（△）を参照して、表面近傍の２〜３ｎｍを除き、ほぼ一定強度のＳｉ濃度分布が観測された。また、図３中のＢを付した白抜きの四角形（□）を参照して、表面から深さ３ｎｍの位置にピークを有するＢ濃度分布が観測された。このＢ濃度分布は、イオン注入により導入される濃度分布のシミュレーション結果とよく一致している。
【００３７】
一方、比較例１として、金属イオンビーム２３ａを照射しなかった場合に観測されたＳｉおよびＢの濃度分布をそれぞれ、図３中にＳｉ”を付した塗りつぶした三角形およびＢ”を付した塗りつぶした四角形（■）により示した。なお、金属イオンビーム２３ａを照射しなかった以外は、第１実施形態と同様である。また、この分析結果は、深さ５．７ｎｍまでの絶縁層１２内の分布のみを示したが、これより深い導電性基板１１内の分布は本第１実施形態の観測結果とほぼ同じであった。
【００３８】
金属イオンビーム２３ａを照射しなかった場合、図３中にＳｉ”を付した黒塗りの三角形およびＢ”を付した塗りつぶした四角形（■）を参照して、表面から深さ約３．７ｎｍまで、ＳｉおよびＢの濃度分布がとくに表面近くで、本第１実施形態の観測結果に比べて減少している。この減少は、帯電補償をしない場合と同様であり、絶縁層１２の帯電に起因して生したと推測される。この比較例１と較べて、本第１実施形態では、かかる表面近傍における濃度の減少は極めて小さい。このことは、本第１実施形態において、絶縁層１２の帯電防止が有効になされたことが明らかである。
【００３９】
次に、汚染物質としてしばしば質量分析の障害になるＮａについて説明する。Ｎａは、容易に他の元素と結合してクラスターイオンを形成し、原子番号が数十の元素の質量スペクトルに重畳して質量分析の分析精度を劣化させる。
【００４０】
図３中のＮａを付した白抜きの円形（○）を参照して、本第１実施形態で観測されたＮａ濃度分布は、表面で二次イオン強度がほぼ２×１０3 ｃ／ｓと高く，２〜３ｎｍの深さで極小となった後、絶縁層１２と導電性基板１１との界面近傍（深さ５．７ｎｍ) に二次イオン強度がほぼ３×１０3 ｃ／ｓのピークを有し、導電性基板１１中は深さとともに漸減する。
【００４１】
比較例２として、従来の帯電防止方法を用いて観測されたＮａの濃度分布を、図３中のＮａ’を付した白抜きの円形（○）により示した。
【００４２】
図４は比較例のイオンビーム分析工程を表す断面図であり、比較例２の分析工程における試料の断面を表している。図４（ａ）を参照して、比較例２では、試料１１０として、絶縁層１２が形成された導電性基板１１にＢをイオン注入して用いた。この試料１１０は、図２（ａ）に示した第１実施形態の試料１０と同様である。比較例２では、収束イオンビーム２４ａを用いて、試料１１０上面に、辺長１０μｍの正方形の平面形状を有する深さ２００ｎｍの凹部１３４を形成した。その後、凹部１３４の内面および絶縁層１２上面を被覆する厚さ２０ｎｍのＡｕ膜１３３をスパッタにより形成して、イオンビーム分析に供した。なお、一次イオンビーム２２ａは、図４（ｂ）を参照して、第１実施形態と同様に、走査方向３２に走査して、凹部から絶縁層１２上面の被分析領域に及ぶ領域を照射した。この被分析領域上のＡｕ膜１３３は、一次イオンビーム２２ａの照射に伴い除去される。
【００４３】
図３中のＮａ’を付した白抜きの円形（○）を参照して、比較例２のＮａ分布は、第１実施形態と同様のプロフィルが観測された。しかし、測定されたＮａの濃度は、二次イオン強度が表面で１０5 ｃ／ｓ、絶縁層１２と導電性基板１１との界面近傍で２×１０4 ｃ／ｓであり、第１実施形態より一桁以上大きい。これは、Ｎａ汚染がほぼ１０倍大きいことを示している。このように、本第１実施形態では、比較例と比べて、汚染量が一桁少ない。このため、汚染元素に起因する質量スペクトルの変形が少なく、分析精度が向上する。
【００４４】
本発明の発明者は、かかる汚染は、絶縁層１２上面に金属薄膜３３またはＡｕ膜１３３を堆積した際に導入されたと考察している。
【００４５】
即ち、本第１実施形態では金属薄膜３３は、真空中で金属イオンビーム２３ａの照射により形成される。従って、汚染元素が、金属イオンビーム２３ａ以外から、例えば雰囲気中から導入されることは殆どない。また、金属イオンビーム２３ａは凹部１０ａの底面に照射され、汚染元素が被分析領域に直接注入されることはない。このため、被分析領域の汚染は少ない。
【００４６】
他方、比較例２では、スパッタによりＡｕ膜１３３を被分析領域を含む試料１１０全面に形成する。スパッタによるＡｕ膜１３３の形成では、ターゲットに含有される不純物が、汚染元素としてＡｕとともに被分析領域の表面に導入される。このため、比較例２では被分析領域の汚染が大きくなると考察している。
【００４７】
さらに、本第１実施形態では、金属イオンビーム２３ａを、一次イオンビーム２２ａの照射中は常に照射している。従って、金属原子は常に凹部１０ａ内面に補充され、これにより凹部１０内面の導電性が維持される。この導電性の維持に必要な金属薄膜３３は極めて薄くてもよく、例えば１原子層以下の薄膜でも十分な導電性を有する。このため、分析期間中に凹部１０ａに入射する金属原子の累積量を、少なくすることができる。これにより、汚染量が少なくなる。
【００４８】
他方、比較例２では、凹部１３４の内面を被覆するＡｕ膜１３３は、一次イオンビーム２２ａの照射により除去されることがないように、十分な厚さに堆積する必要がある。なぜなら、比較例では、Ａｕ原子が補充されないため、Ａｕ膜１３３が一旦除去されると凹部１０ａ内面の電気抵抗が高くなり、絶縁層１２の帯電を阻止することができないからである。このように、比較例２のＡｕ膜１３３は、第１実施形態の金属薄膜３３より厚く形成されるため、比較例２の汚染は第１実施形態より大きくなったと推定している。
【００４９】
図５は従来の他のイオン分析方法を説明するための断面図であり、分析途中の試料２１０の断面を表している。なお、一次イオンビーム２２ａは走査方向３２に走査した。
【００５０】
この分析方法に供される試料２１０は、第１実施形態と同様、導電性基板１１の上面に絶縁層１２を形成したものであり、試料２１０上面に第１実施形態と同様の凹部２３４を有する。そして、この試料２１０の凹部２３４は導電性金属２３３、例えばＰｔにより埋め込まれている。
【００５１】
この導電性金属２３３は、凹部２３４にＰｔを含む反応ガスを吹きつけながら、凹部２３４内にイオンビームを照射することで、凹部２３４内にのみ形成される。従って、導電性金属２３３からの直接の汚染は測定領域には生じない。しかし、反応ガスは試料２１０表面近くの雰囲気中に拡散するから、被分析領域の表面は導電性金属２３３を形成する間反応ガスに晒される。このため、被分析領域は反応ガスに含まれる不純物により汚染される。凹部２３４を埋め込む導電性金属２３３は、比較例２と同様に厚く形成する必要があり、堆積に長時間を要する。このため、本第１実施形態より大きく汚染されると考えられる。
【００５２】
上述したように、本発明の第１実施形態によれば、測定領域の汚染が少なくかつ絶縁層１２の帯電が抑制されたイオンビーム分析を実現することができる。
【００５３】
上述の本第１実施形態において、一次イオンビーム２２ａによる金属薄膜３３のスパッタ速度よりも、金属イオンビーム２３ａによる金属薄膜３３の堆積速度が速くなるように、金属イオンビーム２３ａの強度を選定することが好ましい。これにより、凹部１０ａ内の金属薄膜３３の消失が回避される。このため、導電性基板１１と絶縁層１２との間の導電性が確実に保持され、絶縁層１２の帯電が確実に防止される。
【００５４】
なお、金属イオンビーム２３ａによる金属薄膜３３の堆積速度を、一次イオンビーム２２ａによるスパッタ速度より遅くすることもできる。このとき、凹部１０ａ内面は表面拡散した金属原子により導電性が保持される。この条件では、分析の全期間を通して照射された金属イオンビームの量（積分強度）が、スパッタ速度より堆積速度を早くした場合に比べて少ない。このため、汚染量も少なくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明を半導体基板のイオンビーム分析に適用することで、汚染が少なくかつ試料の帯電が防止された状態で精度の高い分析を実現することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１０、１１０、２１０ 試料
１０ａ、１３４、２３４ 凹部
１１ 導電性基板
１２ 絶縁層
２０ イオンビーム分析装置
２１ 真空チャンバ
２１ｂ 真空排気管
２２ 一次イオンビームガン
２２ａ 一次イオンビーム
２３ 金属イオンビームガン
２３ａ 金属イオンビーム
２４ 収束イオンビームガン
２４ａ 収束イオンビーム
２５ 二次イオン
２６ 質量分析器
２７ 試料保持台
３２ 走査方向
３３ 金属薄膜
１３３ Ａｕ膜
２３３ 導電性金属
【技術分野】
【０００１】
本発明はイオンビーム分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
試料表面に一次イオンビームを照射して試料表面を除去しつつ、試料表面から放出される荷電粒子、たとえはオージェ電子または二次イオンを分析することで、試料の深さ方向の分析を行うイオンビーム分析は、多くの分野、とくに半導体分野で広く利用されている。
【０００３】
半導体分野ではしばしば、表面に絶縁層が形成された半導体基板を試料としてイオンビーム分析がなされる。かかる試料では、一次イオンビームの照射により絶縁層が帯電し、オージェスペクトルあるいは二次イオン質量分析スペクトルが本来と異なるものとなる。これでは、精密な分析がなされない。
【０００４】
そのため、イオンビーム分析では、試料表面の帯電、とくに表面が絶縁性の試料の帯電を防止する方法が考案されている。例えば、一次イオンビームが照射されている試料表面に、電子ビームを照射して静電気を補償し、帯電を防止したイオンビーム分析方法が用いられている。
【０００５】
あるいは、被分析領域の近傍に絶縁層を貫通し試料の導電性基板を表出する凹部を形成し、この凹部および被分析領域の表面に金属膜を形成して帯電を防止するイオンビーム分析方法がある。
【０００６】
さらに、表面に絶縁層が設けられた試料の表面に、絶縁層を貫通し底面に試料の導電性基板を表出する凹部を形成した後、凹部内部を金属で埋め込み、この凹部を埋め込む金属を介して絶縁層に帯電する静電気を導電性基板へ放電するイオンビーム分析方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−０５４４５６号公報
【特許文献２】特開２００５−１２１４１３号公報
【特許文献３】特開平０９−２７４８７８号公報
【特許文献４】特開２００２−０７１５９２号公報
【特許文献５】特開平１１−１０１７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
導電性基板の表面に絶縁層が形成された試料のイオンビーム分析では、一次イオンビームの照射により絶縁層が帯電して、精密な分析が困難になる。また、導電性の試料、例えばシリコン基板からなる試料でも、一次イオンビームの照射により試料表面に絶縁層が形成されることがある。例えば、シリコン基板を、酸素イオンビームを一次イオンビームとして分析する場合である。この場合、同様に絶縁層が帯電し、分析精度が劣化する。
【０００９】
一次イオンビームと同時に電子ビームを照射して絶縁層の静電気を補償して帯電を防止する従来のイオンビーム分析方法では、一次イオンビームの照射の間、電子ビームを一定強度に、例えば、当初の厚さの絶縁層の放電量を補償する強度に保持する。しかし、分析の進行とともに絶縁層は減膜し、絶縁層の電気抵抗が変わるため、減膜とともに適切な補償量が変化する。このため、分析の全期間を通して適切に補償することは難しい。その結果、補償量の過不足を生じ、精密な帯電補償が困難になる。
【００１０】
被分析領域の近傍に絶縁層を貫通する凹部を形成し、この凹部および被分析領域の表面に金属膜を形成して帯電を防止する従来のイオンビーム分析方法では、被分析領域上の金属膜の形成に起因して被分析領域表面が汚染される。かかる汚染元素は、オージェ分析または質量分析のノイズとなり分析精度を劣化させる。
【００１１】
収束イオンビームアシストによる気相堆積法を用いて、凹部内または凹部内とその近傍にのみ金属層を堆積する従来のイオンビーム分析方法では、被分析領域上への金属層の堆積を回避することができる。しかし、凹部を金属で埋め込むためには長時間を要する。このため、凹部に近接する被分析領域の表面が長時間にわたる埋込み工程の間、反応ガスに晒されるので、被分析領域の汚染を避けることは難しい。
【００１２】
本発明は、導電性基板の表面に絶縁層が形成された、または一次イオンビームの照射により導電性基板の表面に絶縁層が形成される試料のイオンビーム分析において、絶縁層の帯電が防止され、かつ、被分析領域の汚染が少ないイオンビーム分析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するための本発明は、その一観点によると、試料表面に一次イオンビームを照射して前記試料表面を除去しつつ、前記試料の深さ方向の分析を行うイオンビーム分析方法において、前記試料表面に収束イオンビームを照射して、前記試料表面に形成された絶縁層を貫通し、底面に前記試料の導電性基板を表出する凹部を形成する工程と、前記凹部の内部に金属イオンビームを照射しつつ、同時に前記試料表面に前記一次イオンビームを照射することを特徴とするイオンビーム分析方法として提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、一次イオンビームを照射している間、絶縁層を貫通し導電性基板を表出する凹部内に金属イオンビームを照射する。凹部内には金属イオンビームにより常に金属原子が供給されるので、凹部内面には常に金属原子が表面拡散している。このため、凹部内面は常に導電性が保持されるので、絶縁層の電荷が凹部内壁面を介して放電され絶縁層の帯電が防止される。他方、金属イオンビームは凹部内に照射されるので、被分析領域の汚染は少ない。従って、絶縁層の帯電が防止され、かつ、被分析領域の汚染が少ないイオンビーム分析方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態で使用されたイオンビーム分析装置
【図２】本発明の第１実施形態のイオン分析工程を表す断面図
【図３】本発明の第１実施形態の分析結果表す図
【図４】比較例のイオン分析工程を表す断面図
【図５】従来の他のイオン分析方法を説明するための断面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の第１実施形態は、表面に絶縁層を有する半導体基板を試料とする二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）に関する。
【００１７】
図１は本発明の第１実施形態で使用されたイオンビーム分析装置２０の断面図であり、二次イオン質量分析装置の主要な構成を表している。
【００１８】
図１を参照して、本第１実施形態で使用したイオンビーム分析装置２０は、真空排気管２１ｂを介して真空排気される真空チャンバ２１を備える。真空チャンバ２１内には、上面に試料１０を保持する、例えば水平に保持する試料保持台２７が設けられている。
【００１９】
真空チャンバ２１の上部には、一次イオンビーム２２ａを生成する一次イオンビームガン２２、金属イオンビーム２３ａを生成する金属イオンビームガン２３、および、試料の加工に用いられる収束イオンビーム２４ａを生成する収束イオンビームガン２４が設けられている。また、試料１０の表面から放出される二次イオン２５を捕捉して、その質量スペクトルを観測するための質量分析器２６が設けられる。
【００２０】
試料保持台２７は、上面に載置された試料１０を固定して保持する。試料保持台２７は、傾斜可能に設けられ、保持された試料１０表面を、一次イオンビーム２２ａ、金属イオンビーム２３ａおよび収束イオンビームに対してそれぞれ所与の角度に保持することができる。
【００２１】
一次イオンビーム２２ａは、試料１０表面に照射され、試料１０表面をイオンミリングにより除去すると同時に、照射面から二次イオン２５を放出するために用いられる。この一次イオンビーム２２ａとして、分析対象とされる元素に応じた適切なイオン種のビームが用いられる。例えば、ＢおよびＩｎの分析にはＯ2 ＋イオンが、またＡｓ、ＳｂおよびＰの分析にはＣｓ＋イオンのビームが用いられる。このため、図１には一次イオンビーム２２ａを発生する１個の一次イオンビームガン２２が描かれているが、Ｃｓ＋イオンビームおよびＯ2 ＋イオンビームをそれぞれ生成する２個の一次イオンビームガン２２を設け、分析対象に応じて２個の何れかの一次イオンビームガンを選択して用いることが好ましい。
【００２２】
収束イオンビーム２４ａは、例えば収束されたＧａイオンビームであり、試料１０表面の特定領域に照射されて、試料１０表面に後述する凹部１０ａ（図２（ｂ）を参照）を形成するために用いられる。
【００２３】
金属イオンビーム２３ａは、良導電性金属の金属イオンからなるビームであり、収束イオンビーム２４ａを用いて形成された凹部１０ａ（図２（ｂ）を参照）内に照射される。この金属イオンビーム２３ａのイオン種は、二次イオン質量分析の障害とならないように貴金属元素、例えばＡｕ、ＰｔまたはＰｄであることが好ましい。本第１実施形態では、細いビームを容易に生成することができるＡｕのイオンビームを金属イオンビーム２３ａとして用いた。これにより、金属イオンビーム２３ａを、確実に凹部１０ａ内のみに照射することができる。このように、金属イオンビーム２３ａを凹部１０ａ内に照射することで、金属イオンビーム２３ａの照射に起因する被分析領域の汚染を抑制することができる。なお、金属イオンビーム２３ａが被分析領域を照射しても、後述するように汚染は、金属薄膜を測定領域上に形成する従来の方法と比べて少なく、多くは分析精度の劣化が許容できる範囲に留まる。
【００２４】
質量分析器２６は、試料１０表面から放出された二次イオン２５を捕捉し，その質量スペクトルを観測する。
【００２５】
以下、本第１実施形態のイオンビーム分析方法を、その工程を参照して説明する。
【００２６】
図２は本発明の第１実施形態のイオンビーム分析工程を表す断面図であり、試料１０の断面を表している。
【００２７】
図２（ａ）を参照して、まず、導電性基板１１の上面に絶縁層１２が形成された試料１０を準備した。この試料１０を、図１を参照して、真空チャンバ２１内の試料保持台２７上に固定する。本第１実施形態では、シリコン基板からなる導電性基板１１の上面に、厚さ５．７ｎｍの絶縁層１２を熱酸化により形成した後、さらにＢをイオン注入した試料１０を調製し、イオンビーム分析の試料とした。
【００２８】
次いで、図１を参照して、試料１０上面が収束イオンビーム２４ａに垂直になるように試料保持台２７を傾斜する。そして、図２（ｂ）を参照して、収束イオンビーム２４ａを試料１０上面に垂直に入射して、例えば辺長１０μｍの正方形の平面形状を有する凹部１０ａを形成した。この凹部１９ａは、絶縁層１２を貫通して底面に導電性基板１１を表出する深さ、例えば深さ２００ｎｍに形成される。また、被分析領域（試料１０表面のうち、イオンビーム分析の対象とされる領域）に近接して形成することが、被分析領域と凹部１０ａ間の電気抵抗を小さくする観点から好ましい。なお、凹部１０ａの平面形状には、とくに制約はないが、金属イオンビーム２３ａを凹部１０ａ内部のみに照射することができるように、金属イオンビーム２３ａのビーム径より広いことが望ましい。
【００２９】
次いで、図１を参照して、試料１０上面が水平になる位置に試料保持台２７を保持する。この位置では、金属イオンビーム２４ａはほぼ試料１０上面に垂直に入射し、一次イオンビーム２２ａは試料１０上面に所定の入射角で入射する。
【００３０】
次いで、図２（ｃ）を参照して、金属イオンビーム２３ａを凹部１０ａの底面に入射する。金属イオンビーム２３ａの照射（凹部１０ａへの入射）に続いて、一次イオンビーム２２ａを試料１０上面に照射して、試料１０表面から放出された二次イオン２５の質量スペクトルを質量分析器２６を用いて観測した。なお、一次イオンビーム２２ａの照射中は、金属イオンビーム２３ａも同時に照射されている。
【００３１】
このとき、一次イオンビーム２２ａが照射する絶縁層１２の上面は、イオンミリングにより表面から徐々に除去され、ついには絶縁層１２が消失する。この絶縁層１２が消失するまでの間、導電性基板１１の上面には絶縁層１２が残留している。この残留する絶縁層１２は、一次イオンビーム２２ａに照射されて帯電する。
【００３２】
しかし，凹部１０ａには、一次イオンビーム２２ａが照射する全期間にわたり、金属イオンビーム２３ａが入射されている。このため、凹部１０ａの底面には金属イオンビーム２３ａの照射により導入された金属原子、例えばＡｕ原子が供給される。かかる金属原子は、運動エネルギーが大きいため容易に表面拡散して、凹部１０ａの底面から凹部１０ａの壁面に移動し、凹部１０ａの底面および壁面を被覆する金属薄膜３３を形成する。この金属薄膜３３は、凹部１０ａの壁面に表出する絶縁層１２端面に接すると同時に、凹部１０ａの底面に表出する導電性基板１１に接続する。従って、絶縁層１２に発生した静電気は、この金属薄膜３３を介して導電性基板１１へ放電されるので、絶縁層１２の帯電が防止される。このため、試料１０の帯電に起因して生ずる質量スペクトルの変化が少なく、精密な質量分析がなされる。
【００３３】
なお、一次イオンビーム２２ａが照射する領域、即ち被分析領域および凹部の一部領域では、金属薄膜３３はスパッタされて消失する。しかし、凹部１０ａの底面に入射された金属原子は、金属イオンビーム２３ａまたは一次イオンビーム２２ａの照射によりエネルギーを付与され、これらのイオンビーム２３ａ、２２ａが照射される領域を容易に表面拡散して移動する。従って、金属原子は、一次イオンビーム２２ａが照射している間、凹部１０ａ底面から凹部１０ａ壁面を通り被分析領域へ移動する。その結果、金属原子は、一次イオンビーム２２ａが照射される被分析領域上に供給され続ける。この表面拡散した金属原子が形成する金属薄膜３３は、極薄い，例えば１原子層以下であっても絶縁層１２の表面抵抗を低下させる。その結果、絶縁層１２の帯電が防止される。
【００３４】
一次イオンビーム２２ａは、被分析領域の他、凹部１０ａ内の一部を含む被分析領域に連続した領域を照射することが好ましい。これにより、一次イオンビーム２２ａと金属イオンビーム２３ａの照射領域が凹部１０ａ底面で重畳し、凹部１０ａ底面に照射された金属原子の被分析領域（即ち、絶縁層１２の上面）への拡散が促進され、絶縁層１２の帯電防止が効果的になされる。なお、一次イオンビーム２２ａは、太いビームで広い領域を照射するものでも、細いビームを走査する、例えは凹部１０ａから被分析領域に向かう走査方向３２に沿って走査するものでもよい。
【００３５】
図３は本発明の第１実施形態の分析結果を表す図であり，上述した本第１実施形態で測定された質量分析の結果を表している。
【００３６】
図３を参照して、本第１実施形態では、Ｓｉ、ＢおよびＮａの深さ方向の濃度分布を測定した。図３中のＳｉを付した白抜きの三角形（△）を参照して、表面近傍の２〜３ｎｍを除き、ほぼ一定強度のＳｉ濃度分布が観測された。また、図３中のＢを付した白抜きの四角形（□）を参照して、表面から深さ３ｎｍの位置にピークを有するＢ濃度分布が観測された。このＢ濃度分布は、イオン注入により導入される濃度分布のシミュレーション結果とよく一致している。
【００３７】
一方、比較例１として、金属イオンビーム２３ａを照射しなかった場合に観測されたＳｉおよびＢの濃度分布をそれぞれ、図３中にＳｉ”を付した塗りつぶした三角形およびＢ”を付した塗りつぶした四角形（■）により示した。なお、金属イオンビーム２３ａを照射しなかった以外は、第１実施形態と同様である。また、この分析結果は、深さ５．７ｎｍまでの絶縁層１２内の分布のみを示したが、これより深い導電性基板１１内の分布は本第１実施形態の観測結果とほぼ同じであった。
【００３８】
金属イオンビーム２３ａを照射しなかった場合、図３中にＳｉ”を付した黒塗りの三角形およびＢ”を付した塗りつぶした四角形（■）を参照して、表面から深さ約３．７ｎｍまで、ＳｉおよびＢの濃度分布がとくに表面近くで、本第１実施形態の観測結果に比べて減少している。この減少は、帯電補償をしない場合と同様であり、絶縁層１２の帯電に起因して生したと推測される。この比較例１と較べて、本第１実施形態では、かかる表面近傍における濃度の減少は極めて小さい。このことは、本第１実施形態において、絶縁層１２の帯電防止が有効になされたことが明らかである。
【００３９】
次に、汚染物質としてしばしば質量分析の障害になるＮａについて説明する。Ｎａは、容易に他の元素と結合してクラスターイオンを形成し、原子番号が数十の元素の質量スペクトルに重畳して質量分析の分析精度を劣化させる。
【００４０】
図３中のＮａを付した白抜きの円形（○）を参照して、本第１実施形態で観測されたＮａ濃度分布は、表面で二次イオン強度がほぼ２×１０3 ｃ／ｓと高く，２〜３ｎｍの深さで極小となった後、絶縁層１２と導電性基板１１との界面近傍（深さ５．７ｎｍ) に二次イオン強度がほぼ３×１０3 ｃ／ｓのピークを有し、導電性基板１１中は深さとともに漸減する。
【００４１】
比較例２として、従来の帯電防止方法を用いて観測されたＮａの濃度分布を、図３中のＮａ’を付した白抜きの円形（○）により示した。
【００４２】
図４は比較例のイオンビーム分析工程を表す断面図であり、比較例２の分析工程における試料の断面を表している。図４（ａ）を参照して、比較例２では、試料１１０として、絶縁層１２が形成された導電性基板１１にＢをイオン注入して用いた。この試料１１０は、図２（ａ）に示した第１実施形態の試料１０と同様である。比較例２では、収束イオンビーム２４ａを用いて、試料１１０上面に、辺長１０μｍの正方形の平面形状を有する深さ２００ｎｍの凹部１３４を形成した。その後、凹部１３４の内面および絶縁層１２上面を被覆する厚さ２０ｎｍのＡｕ膜１３３をスパッタにより形成して、イオンビーム分析に供した。なお、一次イオンビーム２２ａは、図４（ｂ）を参照して、第１実施形態と同様に、走査方向３２に走査して、凹部から絶縁層１２上面の被分析領域に及ぶ領域を照射した。この被分析領域上のＡｕ膜１３３は、一次イオンビーム２２ａの照射に伴い除去される。
【００４３】
図３中のＮａ’を付した白抜きの円形（○）を参照して、比較例２のＮａ分布は、第１実施形態と同様のプロフィルが観測された。しかし、測定されたＮａの濃度は、二次イオン強度が表面で１０5 ｃ／ｓ、絶縁層１２と導電性基板１１との界面近傍で２×１０4 ｃ／ｓであり、第１実施形態より一桁以上大きい。これは、Ｎａ汚染がほぼ１０倍大きいことを示している。このように、本第１実施形態では、比較例と比べて、汚染量が一桁少ない。このため、汚染元素に起因する質量スペクトルの変形が少なく、分析精度が向上する。
【００４４】
本発明の発明者は、かかる汚染は、絶縁層１２上面に金属薄膜３３またはＡｕ膜１３３を堆積した際に導入されたと考察している。
【００４５】
即ち、本第１実施形態では金属薄膜３３は、真空中で金属イオンビーム２３ａの照射により形成される。従って、汚染元素が、金属イオンビーム２３ａ以外から、例えば雰囲気中から導入されることは殆どない。また、金属イオンビーム２３ａは凹部１０ａの底面に照射され、汚染元素が被分析領域に直接注入されることはない。このため、被分析領域の汚染は少ない。
【００４６】
他方、比較例２では、スパッタによりＡｕ膜１３３を被分析領域を含む試料１１０全面に形成する。スパッタによるＡｕ膜１３３の形成では、ターゲットに含有される不純物が、汚染元素としてＡｕとともに被分析領域の表面に導入される。このため、比較例２では被分析領域の汚染が大きくなると考察している。
【００４７】
さらに、本第１実施形態では、金属イオンビーム２３ａを、一次イオンビーム２２ａの照射中は常に照射している。従って、金属原子は常に凹部１０ａ内面に補充され、これにより凹部１０内面の導電性が維持される。この導電性の維持に必要な金属薄膜３３は極めて薄くてもよく、例えば１原子層以下の薄膜でも十分な導電性を有する。このため、分析期間中に凹部１０ａに入射する金属原子の累積量を、少なくすることができる。これにより、汚染量が少なくなる。
【００４８】
他方、比較例２では、凹部１３４の内面を被覆するＡｕ膜１３３は、一次イオンビーム２２ａの照射により除去されることがないように、十分な厚さに堆積する必要がある。なぜなら、比較例では、Ａｕ原子が補充されないため、Ａｕ膜１３３が一旦除去されると凹部１０ａ内面の電気抵抗が高くなり、絶縁層１２の帯電を阻止することができないからである。このように、比較例２のＡｕ膜１３３は、第１実施形態の金属薄膜３３より厚く形成されるため、比較例２の汚染は第１実施形態より大きくなったと推定している。
【００４９】
図５は従来の他のイオン分析方法を説明するための断面図であり、分析途中の試料２１０の断面を表している。なお、一次イオンビーム２２ａは走査方向３２に走査した。
【００５０】
この分析方法に供される試料２１０は、第１実施形態と同様、導電性基板１１の上面に絶縁層１２を形成したものであり、試料２１０上面に第１実施形態と同様の凹部２３４を有する。そして、この試料２１０の凹部２３４は導電性金属２３３、例えばＰｔにより埋め込まれている。
【００５１】
この導電性金属２３３は、凹部２３４にＰｔを含む反応ガスを吹きつけながら、凹部２３４内にイオンビームを照射することで、凹部２３４内にのみ形成される。従って、導電性金属２３３からの直接の汚染は測定領域には生じない。しかし、反応ガスは試料２１０表面近くの雰囲気中に拡散するから、被分析領域の表面は導電性金属２３３を形成する間反応ガスに晒される。このため、被分析領域は反応ガスに含まれる不純物により汚染される。凹部２３４を埋め込む導電性金属２３３は、比較例２と同様に厚く形成する必要があり、堆積に長時間を要する。このため、本第１実施形態より大きく汚染されると考えられる。
【００５２】
上述したように、本発明の第１実施形態によれば、測定領域の汚染が少なくかつ絶縁層１２の帯電が抑制されたイオンビーム分析を実現することができる。
【００５３】
上述の本第１実施形態において、一次イオンビーム２２ａによる金属薄膜３３のスパッタ速度よりも、金属イオンビーム２３ａによる金属薄膜３３の堆積速度が速くなるように、金属イオンビーム２３ａの強度を選定することが好ましい。これにより、凹部１０ａ内の金属薄膜３３の消失が回避される。このため、導電性基板１１と絶縁層１２との間の導電性が確実に保持され、絶縁層１２の帯電が確実に防止される。
【００５４】
なお、金属イオンビーム２３ａによる金属薄膜３３の堆積速度を、一次イオンビーム２２ａによるスパッタ速度より遅くすることもできる。このとき、凹部１０ａ内面は表面拡散した金属原子により導電性が保持される。この条件では、分析の全期間を通して照射された金属イオンビームの量（積分強度）が、スパッタ速度より堆積速度を早くした場合に比べて少ない。このため、汚染量も少なくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明を半導体基板のイオンビーム分析に適用することで、汚染が少なくかつ試料の帯電が防止された状態で精度の高い分析を実現することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１０、１１０、２１０ 試料
１０ａ、１３４、２３４ 凹部
１１ 導電性基板
１２ 絶縁層
２０ イオンビーム分析装置
２１ 真空チャンバ
２１ｂ 真空排気管
２２ 一次イオンビームガン
２２ａ 一次イオンビーム
２３ 金属イオンビームガン
２３ａ 金属イオンビーム
２４ 収束イオンビームガン
２４ａ 収束イオンビーム
２５ 二次イオン
２６ 質量分析器
２７ 試料保持台
３２ 走査方向
３３ 金属薄膜
１３３ Ａｕ膜
２３３ 導電性金属
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料表面に一次イオンビームを照射して前記試料表面を除去しつつ、前記試料の深さ方向の分析を行うイオンビーム分析方法において、
前記試料表面に収束イオンビームを照射して、前記試料表面に形成された絶縁層を貫通し、底面に前記試料の導電性基板を表出する凹部を形成する工程と、
前記凹部の内部に金属イオンビームを照射しつつ、同時に前記試料表面に前記一次イオンビームを照射することを特徴とするイオンビーム分析方法。
【請求項２】
前記一次イオンビームは、前記試料の被分析領域から前記凹部の一部領域に延在して照射されることを特徴とする請求項１記載のイオンビーム分析方法。
【請求項３】
前記金属イオンビームは、金イオンビームであることを特徴とする請求項１又は２記載のイオンビーム分析方法。
【請求項４】
前記金属イオンビームの照射により前記凹部に堆積する金属薄膜の堆積速度が、前記一次イオンビームの照射により除去される前記金属薄膜のエッチング速度より速くなるように前記金属イオンビーム強度を設定したことを特徴とする請求項１、２又は３記載のイオンビーム分析方法。
【請求項５】
前記一次イオンビームの照射により放出される２次イオンを質量分析することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のイオンビーム分析方法。
【請求項１】
試料表面に一次イオンビームを照射して前記試料表面を除去しつつ、前記試料の深さ方向の分析を行うイオンビーム分析方法において、
前記試料表面に収束イオンビームを照射して、前記試料表面に形成された絶縁層を貫通し、底面に前記試料の導電性基板を表出する凹部を形成する工程と、
前記凹部の内部に金属イオンビームを照射しつつ、同時に前記試料表面に前記一次イオンビームを照射することを特徴とするイオンビーム分析方法。
【請求項２】
前記一次イオンビームは、前記試料の被分析領域から前記凹部の一部領域に延在して照射されることを特徴とする請求項１記載のイオンビーム分析方法。
【請求項３】
前記金属イオンビームは、金イオンビームであることを特徴とする請求項１又は２記載のイオンビーム分析方法。
【請求項４】
前記金属イオンビームの照射により前記凹部に堆積する金属薄膜の堆積速度が、前記一次イオンビームの照射により除去される前記金属薄膜のエッチング速度より速くなるように前記金属イオンビーム強度を設定したことを特徴とする請求項１、２又は３記載のイオンビーム分析方法。
【請求項５】
前記一次イオンビームの照射により放出される２次イオンを質量分析することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のイオンビーム分析方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１６３５１９（Ｐ２０１２−１６３５１９Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５８６６（Ｐ２０１１−２５８６６）
【出願日】平成２３年２月９日（２０１１．２．９）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月９日（２０１１．２．９）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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