Способ масс-спектрометрического послойного анализа твердых тел Советский патент 1985 года по МПК H01J49/26 

ее

эо

х :л :л Изобретение относится к области 1асс-спектрометрии вторичных ионов (МСВИ) и может быть использовано для анализа концентрационных распре делений химических элементов по глу бине в массивных объектах и тонких пленках, а также для изучения диффузионных процессов. Важнейшими характеристиками послойного анализа методом МСВИ являются послойное разрешение, концентр ционная чувствительность и локальность анализа. Послойное разрешение представляет собой разность глубин А. , с которых одновременно регист рируется информация. Послойное разрешение характеризует качество полученного профиля или его адекват ность истинному распределению, т.е. определяет общую точность послойного анализа. Послойное разрешение определяется в первую очередь скоростью распыления Vg V5 b2/t lp5/eN.a lie (1) где Dp - ток первичных ионов; S - коэффициент распыления , 6 - заряд электрона N -.атомная плотность объекта, ат/смV Q - бомбардируемая площадь-, - время анализа. .Концентрационная чувствительност определяется минимально обнаруживаемой концентрацией С данного эл мента в анализируемом слое C. I., (2) минимальный регистрируемый ТОК вторичных ИОНОВ , f - степень ионизации (отношение числа вторичньЕС ионов к общему числу распыленных частиц)i k - коэффициент пропускания пр Известен способ послойного анали за, заключающийся в распылении поверхности пучком ускоренных конов с последующим масс-спектрометрическим анализом выбитых вторичных ионов 1j. Однако этот способ не позволяет получать высокое послойное разрешение при высокой концентрационной чувствительности и локальности. Наиболее близким к изобретению является способ послойного анализа, заключающийся в расфокусировке первичного пучка ионов аргона, при этом скорость распыпения объекта уменьшается до 0,5 А/с, в .коллимировании первичного пучка для вьщеления части его с однородной плотностью тока, в равномерном распылении объекта, в масс-спектрометрической регистрации тока вторичных ионов в функции времени распыления 2, Недостатком известного способа является то, что уменьшение скорости распыления объекта путем расфокусировки пучка неизбежно ведет к падению концентрационной чувствитель ности или локальности анализа. Кроме того, при значительном уменьшении скорости распьшения объекта во вторичном ионном токе появляются статистические флуктуации, вызванные корпускулярным характером первичного ионного пучка, что увеличивает стандартную ошибку измерения концентрации примеси. Поэтому повьш1ение послойного разрешения и обеспечение высокой концентрационной чувствительности или локальности являются в данном способе взаимно исключающими требованиями. Цель изобретения - повьяпение послойного разрешения без снижения концентрационной чувствительности или локальности анализа. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему воздействие на объект пучком первичных ионов, разделение и последующую регистрацию вторичных ионов, воздействие на объект осуществляют пучком ионов водорода (протонами или дейтронами) с энергией 5--10 кэВ и плотностью тока первичных ионов 0,1-1 мА/см2. Предлагаемый способ основан на том, что коэффициент распыпения 5 , а следовательно, и скорость распыления Vg материалов ионами водорода и дейтерия на 2-3 порядка меньше, чем при бомбардировке наиболее часто используемыми ионами Аг и О . В то же время при бомбардировке твердых тел протонами или дейтронами количество вторичных ионов, приходящихся на один первичный ион (коэффициент вторичной ионной эмиссии, к ), практически не изменяется, а для ряда веществ даже увеличивается по сравнению, Е1апример, с ионами АР . В таблице приведены полученные зна

СПОСОБ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОГО ПОСЛОЙНОГО АНАЛИЗА ТВЕРДЫХ ТЕЛ, включаюпщй воздействие на объект пучком первичных ионов, разделе ние и последующую регистрацию вторичных ионов, отличающийс я тем, что, с целью повышения послойного разрешения без снижения концентрационной чувствительности или локальности анализа, воздействие на объект осуществляют пучком ионов I водорода (протонами или дейтронами), с энергией 5-10 кэВ и плотностью тока первичных ионов 0,1-1 мА/см. (Л