[发明专利]一种提高多层结构二次离子质谱深度分辨率的系统和方法

权利要求书

1.一种提高多层结构二次离子质谱深度分辨率的分析方法，其特征在于分析步骤如下：

步骤S1：一次离子束聚焦后轰击样品的第一层，产生二次离子；

步骤S2：二次离子经过离子光学系统后，经过二次离子质谱仪再到达离子信号检测仪，得到样品的第一层元素组成和分布；

步骤S3：利用坑深测量仪获取溅射坑的深度和时间；惰性元素离子束在待测样品的溅射坑附近一个正方形或矩形区域内作光栅式扫描；刻蚀多层样品表面，刻蚀去除样品的第一个测量单位深度；

步骤S4：重复步骤S1、S2、S3，直至获取待测样品的全部所需元素组成和分布。

2.如权利要求1所述提高多层结构二次离子质谱深度分辨率的分析方法，其特征在于，所述惰性元素离子束刻蚀完后，抽真空至真空度10^-3~10^-8Pa。

3.用于权利要求1或2所述方法的提高多层结构二次离子质谱深度分辨率的系统，其特征在于：至少包括

两个离子源，用于产生不同的离子束并轰击到样品上；

坑深测量仪，用于测量样品的溅射坑的深度和形状，并将测量数据反馈给惰性元素离子源，以确定刻蚀时间和区域；

二次离子质谱仪，用于对不同荷质比的二次离子进行方向和能量的聚焦；

离子信号检测仪，用于接收待测二次离子束；

所述两个离子源，其中一个是一次离子源，另一个离子源是惰性元素离子源；

所述样品是多层样品。

4.如权利要求3所述的提高多层结构二次离子质谱深度分辨率的系统，其特征在于，所述一次离子源能够产生高能聚焦的正离子、负离子或者正负离子共存的聚焦离子束，其束斑直径为20nm~200μm，能量为5~50keV；所述一次离子源能在连续和脉冲两种工作模式下工作，且在脉冲工作模式下时产生的离子束脉冲宽度为5~500纳秒。

5.如权利要求3所述的提高多层结构二次离子质谱深度分辨率的系统，其特征在于，所述惰性元素离子源至少包括有Ar⁺、Xe⁺；所述惰性元素离子源能工作在连续和脉冲两种工作模式下，且在脉冲工作模式下时产生的离子束脉冲宽度为5~500纳秒。

6.如权利要求3所述的提高多层结构二次离子质谱深度分辨率的系统，其特征在于，所述坑深测量仪是干涉仪、或者椭圆偏振仪，或者表面轮廓仪。

7.如权利要求3所述的提高多层结构二次离子质谱深度分辨率的系统，其特征在于，所述二次离子质谱仪至少包括能量分析器和质量分析器。