DD293684A5 - Vorrichtung zur sekundaerionen- und sekundaerneutralteilchen-massenspektrometrie - Google Patents
Vorrichtung zur sekundaerionen- und sekundaerneutralteilchen-massenspektrometrie Download PDFInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Sekundaerionen- und Sekundaerneutralteilchen-Massenspektrometrie. Objekte, auf die sich die Erfindung bezieht, sind Massenspektrometer fuer Sekundaerionen und Sekundaerneutralteilchen. Erfindungsgemaesz ist bei der Vorrichtung die Primaerionenquelle (3) senkrecht ueber der Probe * die auf einer vertikal verschiebbaren Halterung (7) befestigt ist, angeordnet. Die Eintrittsoeffnung (8) der Primaerteilchen in den Objektraum (2) ist gleichzeitig die Austrittsoeffnung (8) der Sekundaerionen bzw. der nachionisierten Sekundaerneutralteilchen aus dem Objektraum * Zwischen der Probe (6) und der Ein-/Austrittsoeffnung (8) ist eine Ionisationskammer (9) angeordnet und unmittelbar oberhalb der Ein-/Austrittsoeffnung (8) ist eine ionenoptische Einrichtung (10) zur Absaugung der Sekundaerionen bzw. der nachionisierten Sekundaerneutralteilchen angebracht, der eine elektrostatische Linse (11) zur Fokussierung der abgesaugten Sekundaerionen bzw. nachionisierten Sekundaerneutralteilchen auf den Eintrittsspalt des Massenspektrometers (12) nachgeordnet ist.{duenne Schichten; Festkoerperoberflaeche; Primaerionenquelle; Eintrittsoeffnung; Primaerteilchen; Sekundaerionen; Sekundaerneutralteilchen; ionenoptische Einrichtung; elektrostatische Linse; Massenspektrometer}
Description
Hierzu 1 Seite Zeichnungen
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Festkörperoberflächenanalyse. Objekte, für die die Anwendung der Erfindung möglich und zweckmäßig ist, sind Massenspektrometer für Sekundärio.ien- und Sekundärneutralteilchen.
Charakteristik des bekannten Standes der Technik
Bekannt ist nach EP 0175807 eine Vorrichtung zur Durchführung des SNMS-Verfahrens (Sekundärneutralteilchen-Massenspektrometrie) mit einer separaten Ionenquelle, einem Probenträger, einer Einrichtung zur Erzeugung eines Hochfrequenz (HF)-Plasmas und einem Massenanalysator, die nebeneinander auf derselben Seite des für das HF-Hlasma vorgesehenen Raumes angeordnet sind und bei der sich die auf dem Probenträger gehalterte Probe starr (aufgrund der Strahlungsgeometrie der Anordnung Ionenquelle-» Probe—> Detektor) innerhalb des für das HF-Plasma vorgesehenen Raumes befindet. Diese Vorrichtung ermöglicht auch die Durchführung der Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS). Zwei Mängel der Vorrichtung bestehen darin, daß einerseits die Analyse verfälscht werden kann und andererseits die Empfindlichkeit des Analysenverfahrens abgesenkt wird. Die Ursache für beide Mängel ist darin zu suchen, daß die Sekundärteilchen nicht aus dem gesamten Halbraum über der Probe erfaßt werden können, sondern nur die in einem bestimmten Raumwinkel, der durch den Austrittsspalt begrenzt wird, emittierten Teilchen. Dadurch kommt es auch zur Abscheidung von Probenmaterial an der Wand des Objektraumes, das sich bei weiterem SIMS-Betrieb von der Wand lösen, auf de: Probe niedergeschlagen und somit die Analyse verfälschen kann.
Ziel der Erfindung
Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Sekundärionen- und Sekundärneutralteilchen-Massenspektrometrie vorzuschlagen, bei der die Analyse nicht verfälscht werden kann und die Empfindlichkeit des Analyseverfahrens nicht abgesenkt wird.
Darlegung des Wosons der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Sekundärionen- und Sekundärneutralteilchen-Massenspektrometrie anzugeben, bei der die Sekundärteilchen, d. h. Sekundärionen und nachionisierte Sekundärneutralteilchen, aus dem gesamten Halbraum über der Probe erfaßt werden können.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei der Vorrichtung zur Sekundärionen und Sekundärneutralteilchen-Massenspektrometrie die Primärionenquelle senkrecht über der Probe, die auf einer vertikal verschiebbaren Halterung befestigt ist, angeordnet ist. Die Eintrittsöffnung der Primärteilchen in den Objektraum ist dabei gleichzeitig die Austrittsöffnung der Sekundärionen bzw. nachionisierten Sekundärneutralteilchen aus dem Objektraum. Zwischen der Probe und der Ein-/ Austrittsöffnung ist eine Ionisationskammer, die vorteilhafterweise horizontal verschiebbar und/oder auswechselbar ist, angeordnet. Unmittelbar oberhalb der Ein-/Austrittsöffnung ist eine ionenoptische Einrichtung, vorteilhafterweise eine Schneepflugelektrode, zur Absaugung der Sekundärionen bzw. der nachionisierten Sekundärneutralieilchen angebracht, der eine elektrostatische Linse zur Fokussierung der abgesaugten Sekundärionen bzw. nachionisierten Sekundärneutralteilchen auf den Eintrittsspalt des Massenspektrometer nachgeordnet ist.
Es ist vorteilhaft, wenn die Primärionenquelle mit einem Rastersystem gekoppelt ist. Weiterhin ist vorteilhaft, wenn die Ionisationskammer eine Ionisationskammer auf HF-Plasma-Basis mit einer Sonde im Plasma ist, die mit einem differentiellen Pumpensystem gekoppelt ist.
Zur Messung der direkt erzeugten Sekunda* ionen befindet sich die Probe direkt unterhalb des EinVAustrittsspaltes, von wo diese von der ionenoptischen Einrichtung abgesaugt werden. Soll dann die Messung der Neutralteilchen erfolgen, wir i die Probe abgesenkt und die Ionisationskammer zwischen Probe und Ein-/Austrittsspalt geschoben. Die emittierten Sekundärneutralteilchen werden in der Ionisationskammer nachionisiert, durch die Wirkung der ionenoptischen Einrichtung bereits zum Ein-/Austrittsspalt fokussiert, über die ionenoptische Einrichtung abgesaugt und wie beschrieben analysiert. Die Vorrichtung ermöglicht, erstmalig die Messung der Gesamtheit der Sekundärionen und nachionisierten Sekundärneutralteilchen nacheinander in einer Vorrichtung ohne die im Stand der Technik beschriebenen Mangel durchzuführen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in nachfolgenden Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
Ausführungsbeispiel
Die erfindungsgemäke Vorrichtung ist in der Skizze schematisch dargestellt.
1. In einem evakuierten Objektraum 2 befindet sich die Probe 6a in der Poa. 1 auf einer vertikal verschiebbaren Halterung 7. Von der Itrahlungsquelle C trifft ein 6onenstrahl D mit einem 1 urchmesser von BJ \im und einer Energie von 15 keV über das aus elektrischen Ablenkplatten bestehende Rastersystem 5 unter einem Winkel β = 90° zur Probenoberfläche aus dem Rezipienten 1 in den Objektraum 2 auf die Oberfläche der Probe 6a in Pos. 1. Die entstehenden Sekundärionen werde η mit der Schneepflugelektrode 10 abgesaugt und über die lonenoptik 11 ins Spektrometer 12 geleitet.
2. Die Prob j 6b befindet sich auf der vertikal verschiebbaren Halterung 7 in Pos. 2. Durch die lonisationseinrichtung 9 entsteht im Objektraum 2 bei Gasflutung über das differentielle Pumpensystem 13 ein HF-Plasma. Durch Anlegen eines geeigneten Potentials zwischen Probe 6 b und einer Sonde im Plasma 14 wird die Probe 6 b mit den Ionen des Plasmas beschossen. Die emittierten Sekundärneutralteilchon werden im selben Plasma ionisiert. Treten die derart ionisierten Teilchen durch den Spalt 8, werden sie wie im Beispiel 1 beschrieben erfaßt und nachgewiesen.
3. Die Probe 6b befindet sich auf der vertikal verschiebbaren Halterung 7 in Pos.2. Wie in Beispiel 1 beschrieben, trifft ein Ionenstrahl 4 auf die Probe 6b. Das HF-Plasma entsprechend Beispiel 2 führt zur Ionisation dar emittierten Sekundärneutralteilchen. Die derart erzeugten Ionen werden wie in Beispiel 1 erfaßt und nachgewiesen.
4. Die Ionisationskammer 9 mit dem differentiellen Pumpensystem 13 und der Sonde im Plasma 14 wird durch eine Elektronenstrahlionisationseinrichtung, bestehend aus Elektronenquelle und gegenüberliegender Beschleunigungselektrode, ersetzt. Anregung und Nachweis erfolgen wie in Beispiel 3.
Claims (6)
1. Vorrichtung zur Sekundärionen- und Sekundärneutralteilchen-Massenspektrometrie durch direkte Erfassung der Gesamtheit der direkt erzeugten Sekundärionen und der Gesamtheit der Sekundärneutralteilchen, die nachionisiert werden, in Sekundärionenanalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärionenquelle (3) senkrecht über der Probe (6), die auf einer vertikal verschiebbaren Halterung (7) befestigt ist, angeordnet ist, die Eintrittsöffnung (8) der Primärteilchen in den Objektraum (2) gleichzeitig die Austrittsöffnung (8) der Sekundärionen bzw. der nachionisierten Sekundärneutralteilchen aus dem Objektraum (2) ist, zwischen der Probe (6) und der Ein-/Austrittsöffnung (8) eine Ionisationskammer (9) angeordnet ist und unmittelbar oberhalb der Ein-/Austrittsöffnung (8) eine ionenoptische Einrichtung (10) zur Absaugung der Sekundärionen bzw. der nachionisierten Sekundärneutralteilchen angebracht ist, der eine elektrostatische Linse
(11) zur Fokussierung der abgesaugten Sekundärionen bzw. nachionisierten Sekundärneutralteilchen auf den Eintrittsspalt des Massenspektrometers (12) nachgeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärionenquelle mit einem Rastersystem gekoppelt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisationskammer horizontal verschiebbar angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisationskammer auswechselbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisationskammer (9) eine Ionisationskammer (9) auf HF-Plasma-Basis mit einer Sonde im Plasma (14) ist, die mit einem differentiellen Pumpensystem gekoppelt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als ionenoptische Einrichtung (10) zur Absaugung der Sekundärionen bzw. nachionisierten Sekundärneutralteilchen eine Schneepflugelektrode (10) verwendet wird.
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