特許ウォッチ

公開番号2024134460
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-03
出願番号2023044776
出願日2023-03-20
発明の名称質量分析装置
出願人キオクシア株式会社
代理人弁理士法人志賀国際特許事務所
主分類H01J 49/00 20060101AFI20240926BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】検出感度の低下を抑制し、検出時間を増加させることなく、広域の分析が可能な質量分析装置を提供する
【解決手段】イオンビーム201をパルス状に出射して、試料100の表面に設定されたスポット201rにイオンビーム201を照射するビーム照射部10と、レーザ光202をパルス状に出射して、試料100の上方に設定された照射領域202rにレーザ光202を照射するレーザ照射部20とを備える。また、イオンビーム201により試料100から放出された粒子が、レーザ光202によりイオン化されたイオン粒子P2の質量を検出する質量分析部30と、照射領域202rの位置を調整する制御部40も備える。制御部40は、レーザ光202の照射間隔ごとに照射領域202rの位置を調整する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
イオンビームをパルス状に出射して、試料の表面に設定されたビーム照射領域に前記イオンビームを照射するビーム照射部と、
レーザ光をパルス状に出射して、前記試料の上方に設定されたレーザ照射領域に前記レーザ光を照射するレーザ照射部と、
前記イオンビームにより前記試料から放出された粒子が、前記レーザ光によりイオン化されたイオン粒子の質量を検出する質量分析部と、
前記レーザ照射領域の位置を調整する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記レーザ光の照射間隔ごとに前記レーザ照射領域の位置を調整する、質量分析装置。
続きを表示（約 420 文字）【請求項２】
前記ビーム照射領域は、前記イオンビームの照射間隔ごとに位置が変更され、
前記制御部は、前記ビーム照射領域の位置の変更に追従して、前記レーザ照射領域の位置を調整する、請求項１に記載の質量分析装置。
【請求項３】
前記レーザ照射部は、前記レーザ光を出射する光源と、前記レーザ光の光路を変更する光路調整部と、を有し、
前記光路調整部は、電気光学効果スイッチと、非球面レンズと、を有する、請求項２に記載の質量分析装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記試料の上方からみたときに、前記ビーム照射領域に前記レーザ照射領域がかさなるように、前記レーザ照射領域の位置を調整する、請求項３に記載の質量分析装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記質量分析部が前記イオン粒子の質量を検出している間に、前記レーザ照射領域の位置を調整する、請求項３に記載の質量分析装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、質量分析装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体基板中や、半導体基板上に形成された膜中に存在する元素の質量を分析する装置として、レーザ中性粒子スパッタ質量分析法（ＳｐｕｔｔｅｒｅｄＮｅｕｔｒａｌＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＳＮＭＳ）を用いた質量分析装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０１８／２０７８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本実施形態は、検出感度の低下を抑制し、検出時間を増加させることなく、広域の分析が可能な質量分析装置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】
【０００５】
本実施形態の質量分析装置は、イオンビームをパルス状に出射して、試料の表面に設定されたビーム照射領域に前記イオンビームを照射するビーム照射部と、レーザ光をパルス状に出射して、前記試料の上方に設定されたレーザ照射領域に前記レーザ光を照射するレーザ照射部とを備える。また、前記イオンビームにより前記試料から放出された粒子が、前記レーザ光によりイオン化されたイオン粒子の質量を検出する質量分析部と、前記レーザ照射領域の位置を調整する制御部も備える。前記制御部は、前記レーザ光の照射間隔ごとに前記レーザ照射領域の位置を調整する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本発明の実施形態にかかる質量分析装置の構成例を示すブロック図である。
試料に設定される観察領域を説明する図である。
実施形態におけるレーザ照射部の詳細な構造を説明する図である。
電気光学効果スイッチを説明する図である。
比較例におけるレーザ照射部の詳細な構造を説明する図である。
試料のスパッタからイオン化までの過程を説明する図である。
試料のスパッタからイオン化までの過程を説明する図である。
試料のスパッタからイオン化までの過程を説明する図である。
試料のスパッタからイオン化までの過程を説明する図である。
試料のスパッタからイオン化までの過程を説明する図である。
試料のスパッタからイオン化までの過程を説明する図である。
試料のスパッタからイオン化までの過程を説明する図である。
試料のスパッタからイオン化までの過程を説明する図である。
実施形態の質量分析装置における各部位の動作のタイミングチャートである。
実施形態の質量分析装置を用いた分析方法の手順の一例を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
【０００８】
図１は、本発明の実施形態にかかる質量分析装置の構成例を示すブロック図である。本実施形態の質量分析装置１は、ＳＮＭＳを用いた質量分析装置である。図１に示すように、質量分析装置１は、ビーム照射部１０と、レーザ照射部２０と、質量分析部３０と、制御部４０と、可変電源５０と、試料台６０と、チャンバ７０とを備える。
【０００９】
イオン光源としてのビーム照射部１０は、試料台６０上に設置された試料１００に、イオンビーム２０１をパルス状に照射する。イオンビーム２０１は、例えばガリウムイオンを含んだ収束イオンビーム（ＦＩＢ）である。真空状態のチャンバ７０内でイオンビーム２０１が試料１００に照射されると、試料はスパッタされ、その表面から粒子が放出される。以下の説明において、試料台６０上に設置された試料１００の表面（イオンビーム２０１が照射される面）に平行な平面において直交する２方向をＸ方向、Ｙ方向とする。また、試料１００の表面に垂直な方向をＺ方向とする。また、以下の説明において、Ｚ方向正側を上方、負側を下方と示すこともある。イオンビーム２０１は、Ｚ方向に沿って、試料１００の表面に照射される。
【００１０】
レーザ照射部２０は、光源２１と、レンズ部２２とを有する。光源２１は、例えばフェムト秒レーザの光源であって、レーザ光２０２をパルス状に射出する。レーザ光２０２は、レンズ部２２で集光されて試料１００の上方に照射される。レーザ光２０２は、ＸＹ平面に平行に照射される。例えば、図１では、レーザ光２０２はＸ方向に沿って試料１００の上方に照射される。試料１００から放出された粒子は、試料１００の上方において、レーザ光２０２によってイオン化される。レーザ光２０２によってイオン化されたイオン粒子は、質量分析部３０で質量分析される。質量分析部３０は、ＭＣＰ（Ｍｉｃｒо ＣｈａｎｎｅｌＰｌａｔｅ）３８を有する。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許