[發明專利]一種提高多層結構二次離子質譜深度分辨率的系統和方法

有效

• 申請號: 201710120217.X
• 申請日: 2017-03-02
• 公開（公告）號: CN106990161B
• 公開（公告）日: 2020-02-25
• 發明（設計）人: 楊萍;董鵬;宋宇;張光輝;李沫;代剛;張健
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院電子工程研究所
• 主分類號: G01N27/64
• 分類號: G01N27/64
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 蔣斯琪

1.一種提高多層結構二次離子質譜深度分辨率的分析方法，其特征在于分析步驟如下：

步驟S1：一次離子束聚焦后轟擊樣品的第一層，產生二次離子；

步驟S2：二次離子經過離子光學系統后，經過二次離子質譜儀再到達離子信號檢測儀，得到樣品的第一層元素組成和分布；

步驟S3：利用坑深測量儀獲取濺射坑的深度和時間；惰性元素離子束在待測樣品的濺射坑附近一個正方形或矩形區域內作光柵式掃描；刻蝕多層樣品表面，刻蝕去除樣品的第一個測量單位深度；

步驟S4：重復步驟S1、S2、S3，直至獲取待測樣品的全部所需元素組成和分布。

2.如權利要求1所述提高多層結構二次離子質譜深度分辨率的分析方法，其特征在于，所述惰性元素離子束刻蝕完后，抽真空至真空度10^-3~10^-8Pa。

3.用于權利要求1或2所述方法的提高多層結構二次離子質譜深度分辨率的系統，其特征在于：至少包括

兩個離子源，用于產生不同的離子束并轟擊到樣品上；

坑深測量儀，用于測量樣品的濺射坑的深度和形狀，并將測量數據反饋給惰性元素離子源，以確定刻蝕時間和區域；

二次離子質譜儀，用于對不同荷質比的二次離子進行方向和能量的聚焦；

離子信號檢測儀，用于接收待測二次離子束；

所述兩個離子源，其中一個是一次離子源，另一個離子源是惰性元素離子源；

所述樣品是多層樣品。

4.如權利要求3所述的提高多層結構二次離子質譜深度分辨率的系統，其特征在于，所述一次離子源能夠產生高能聚焦的正離子、負離子或者正負離子共存的聚焦離子束，其束斑直徑為20nm~200μm，能量為5~50keV；所述一次離子源能在連續和脈沖兩種工作模式下工作，且在脈沖工作模式下時產生的離子束脈沖寬度為5~500納秒。

5.如權利要求3所述的提高多層結構二次離子質譜深度分辨率的系統，其特征在于，所述惰性元素離子源至少包括有Ar⁺、Xe⁺；所述惰性元素離子源能工作在連續和脈沖兩種工作模式下，且在脈沖工作模式下時產生的離子束脈沖寬度為5~500納秒。

6.如權利要求3所述的提高多層結構二次離子質譜深度分辨率的系統，其特征在于，所述坑深測量儀是干涉儀、或者橢圓偏振儀，或者表面輪廓儀。

7.如權利要求3所述的提高多層結構二次離子質譜深度分辨率的系統，其特征在于，所述二次離子質譜儀至少包括能量分析器和質量分析器。