12. Количественная обработка данных методом вимс. Приготовление Эталонов для количественного анализа.

Процедура количественной обработки данных ВИМС для количественного определения чувствительности элементов для ВИМС используют эталоны, имплантированные ионами с точно известными дозами, или объёмные образцы, легированные с точно известными концентрациями элементов.

Ионная имплантация. Чтобы перевести необработанные данные в график зависимости атомной плотности от глубины, должна быть измерена глубина кратера или определена скорость распыления и установлено соотношение между интенсивностью (counts) и плотностью атомов.

Глубина кратера измеряется с помощью профилометра поверхности или оптического интерференционного микроскопа. Это измерение должно быть сделано для каждого кратера, поскольку форма кратера для анализа имеет непосредственное влияние на разрушение по глубине профиля. Если ионный пучок не задерживается одинаковое время на всех частях площади растра или если форма пучка ассиметрична, то в результате будет происходить неоднородное распыление.

Диаметр пуска определяется на боковой стенке кратера. Это горизонтальное расстояние между двумя точками, находящихся на высоте 84% и 16% от глубины кратера( рисунок а)

Р азмер растра- это расстояние между противоположными стенками кратера, определяемое по глубине 50%. Ширина или длина кратера равна сумме ширины или длины растра и диаметр пучка. Глубина кратера обычно измеряется профилометром в центре детектируемой площади или усредняется по площади детектирования.

Неоднородность дна кратера(рисунок б) может быть измерена как разница между минимальными и максимальными глубинами в площади детектирования. Неоднородность в дне распыляемого кратера может быть результатом нелинейности растра пучка первичных ионов или результатом изменения тока первичного пучка, вызванного ударом пучка об апертуру у края сканирования. На рисунке б ,показана также важность измерения как длины , так и ширины кратера, поскольку только измерение длины не будет представлять прямоугольную форму кратера или неоднородность глубины в направлении ширины.

Для получения однородного распыления и хорошего разрешения по глубине очень важна гладкая поверхность образца. Если поверхность образца не гладкая, то дно кратера будет в лучшем случае повторять шероховатости стартовой поверхности образца.

В случае шероховатых поверхностей , где кратер не может быть точно измерен, скорость распыления может быть получена для образца такой же матрицы, которая имеет плоскую поверхность и распыляется либо перед, либо после анализируемого образца.

13. Область применения и ограничения метода вимс.

Область применения: п/п промышленность, диффузионные профили, имплантация, анализ полимеров.

Ограничения:

- твёрдое тело (жидкость быстро испаряется в вакууме);

- зарядка образцов (диэлектрики);

- количественный анализ (информация);

- скорость травления.

14. Сравнение метода вимс динамического и времяпролетного.

Метод	Динамический ВИМС (D-SIMS)	Времяпролетный ВИМС (TOF-SIMS)
Первичный зонд	Cs, O2, N2, Ar 1-10 мкм	Ga, In, Cs, O2 > 100 нм
Анализируемые частицы	Вторичные ионы	Вторичные ионы
Пределы детектирования	10-9 Все элементы	10-6 Все элементы
Глубина	Минимальный слой > 1,5 нм	Минимальный слой > 1,5 нм
Профилирование	10 мкм	1 мкм
Преимущества	Глубинное профилирование (исследование диффузии, определение коэффициента диффузии)	Комплексный химический и молекулярный анализ
Образцы	Твердые тела (кроме диэлектриков)	Твердые тела + диэлектрики + органические полимеры
Ограничения	Количественный анализ	Количественный анализ
Области применения (приложения)	Полупроводники, диффузионные профили, имплантация	Полимеры

Сканирующая зондовая микроскопия.