JPH01132038A - 質量分析装置 - Google Patents
質量分析装置Info
- Publication number
- JPH01132038A JPH01132038A JP62289475A JP28947587A JPH01132038A JP H01132038 A JPH01132038 A JP H01132038A JP 62289475 A JP62289475 A JP 62289475A JP 28947587 A JP28947587 A JP 28947587A JP H01132038 A JPH01132038 A JP H01132038A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion beam
- hole
- ion
- aperture
- mass spectrometer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
この発明は、固体試料のイオンビームによる質量分析に
用いられる質量分析装置に関する。
用いられる質量分析装置に関する。
（従来の技術）
従来のこの種の質量分析装置としては、イオン銃によっ
てＡｒ等の一次イオンビームを発射し、この−次イオン
ビームを集束レンズ、イオンビーム制限アパーチャ等か
ら成るイオンビーム光学系を介して試料に照射し、試料
から発生する二次イオンを検出して質量分析する二次イ
オン質量分析装置が一般的である。この装置では、−次
イオンビームの品質、即ちイオンビーム中に異種−次イ
オンビームや中性粒子等が混在することが分析信号の信
号−雑音比（ＮＳ比）に大きな影響を与えるため、高品
位のイオンビームが望まれる。
てＡｒ等の一次イオンビームを発射し、この−次イオン
ビームを集束レンズ、イオンビーム制限アパーチャ等か
ら成るイオンビーム光学系を介して試料に照射し、試料
から発生する二次イオンを検出して質量分析する二次イ
オン質量分析装置が一般的である。この装置では、−次
イオンビームの品質、即ちイオンビーム中に異種−次イ
オンビームや中性粒子等が混在することが分析信号の信
号−雑音比（ＮＳ比）に大きな影響を与えるため、高品
位のイオンビームが望まれる。
そこで、従来は異種−次イオン・ビームの除去に［ＥＸ
Ｂ （ウィーン）フィルターを用い、中性粒子の除去に
はイオンビームに電界を印加してビームを偏向させ偏向
しない中性粒子を取り除くことにより、イオンビームの
品質を向上させることが行われていた。
Ｂ （ウィーン）フィルターを用い、中性粒子の除去に
はイオンビームに電界を印加してビームを偏向させ偏向
しない中性粒子を取り除くことにより、イオンビームの
品質を向上させることが行われていた。
（発明が解決しようとする問題点）
上記従来の装置では、イオン銃から発射されたイオンビ
ーム中に含まれる異種イオン、中性粒子などはある程度
除去が可能である。しかしながら、イオンビームを所定
の電流量に限定するためのビーム電流制限アパーチャに
よって、イオンビーム自身が汚染される問題が生じる。
ーム中に含まれる異種イオン、中性粒子などはある程度
除去が可能である。しかしながら、イオンビームを所定
の電流量に限定するためのビーム電流制限アパーチャに
よって、イオンビーム自身が汚染される問題が生じる。
即ち、ビーム電流制限アパーチャでは、ビーム入射孔の
エツジ部分やビーム制限面で一次イオンビームが反射し
て散乱しまたはスパッタすることにより生じた粒子（イ
オン、中性粒子）が干渉し、−次イオンビーム自身を汚
染し、イオンビームの品質を大幅に低下させる。
エツジ部分やビーム制限面で一次イオンビームが反射し
て散乱しまたはスパッタすることにより生じた粒子（イ
オン、中性粒子）が干渉し、−次イオンビーム自身を汚
染し、イオンビームの品質を大幅に低下させる。
この発明は、以上のような従来の問題点に関してなされ
たもので、新規な形状のイオンビーム制限アパーチャを
得て、精度の高い質口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。
たもので、新規な形状のイオンビーム制限アパーチャを
得て、精度の高い質口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。
［発明の構成］
（問題点を解決するための手段）
この発明は、上記問題点を解決するために、イオン銃か
ら発射される一次イオンビームをビーム電流制限アパー
チャを通過させることによって被測定試料に必要なイオ
ンビーム電流量とすることにより上記試料の質量分析を
行う質量分析装置において、上記ビーム電流制限アパー
チャのイオンビーム入射孔の外周辺にこの入射孔を頂点
とする凸部を設けたことを要旨としている。
ら発射される一次イオンビームをビーム電流制限アパー
チャを通過させることによって被測定試料に必要なイオ
ンビーム電流量とすることにより上記試料の質量分析を
行う質量分析装置において、上記ビーム電流制限アパー
チャのイオンビーム入射孔の外周辺にこの入射孔を頂点
とする凸部を設けたことを要旨としている。
（作用）
この発明によれば、イオン銃より発射されたイオンビー
ムのうち、ビーム電流制限アパーチャのビーム入射口付
近でスパッタされたりまたは反射されたイオンまたは粒
子は、入射孔周辺の凸部の斜面によって、入射孔から遠
ざかる方向へ散乱されるため、入射するイオンビームと
これらのイオン、粒子との干渉が大幅に低減する。従っ
て、このアパーチャを通過したイオンビームは、高品質
を維持しつつ有効に電流制限が行われており、精度の高
い質借分析を行うことが出来る。
ムのうち、ビーム電流制限アパーチャのビーム入射口付
近でスパッタされたりまたは反射されたイオンまたは粒
子は、入射孔周辺の凸部の斜面によって、入射孔から遠
ざかる方向へ散乱されるため、入射するイオンビームと
これらのイオン、粒子との干渉が大幅に低減する。従っ
て、このアパーチャを通過したイオンビームは、高品質
を維持しつつ有効に電流制限が行われており、精度の高
い質借分析を行うことが出来る。
（実施例）
第１図は、この発明の１実施例にかかる質量分析装置の
一次イオンビーム光学系を示す構成図である。図面にお
いて、１はＡｒ等の一次イオンビームを発射するイオン
銃、２はイオン銃１から発射されたイオンビームを集束
する集束レンズ、３はドリフトチューブであって、集束
レンズ２において集束されたイオンビームはこのチュー
ブ３内で一旦集束し再び発散する。−次イオン中の異種
イオン（例えばＡｒ＋イオンの場合、Ａｒ＋“。
一次イオンビーム光学系を示す構成図である。図面にお
いて、１はＡｒ等の一次イオンビームを発射するイオン
銃、２はイオン銃１から発射されたイオンビームを集束
する集束レンズ、３はドリフトチューブであって、集束
レンズ２において集束されたイオンビームはこのチュー
ブ３内で一旦集束し再び発散する。−次イオン中の異種
イオン（例えばＡｒ＋イオンの場合、Ａｒ＋“。
Ａｒ＋＋１．Ｎ＋等）を除去するためのＥＸＢフィルタ
ーは、一般にこの部分に設置される。４は、後述するこ
の発明独特の形状を有するビーム電流制限アパーチャで
あり、中心にイオンビームの通過する孔４１が設けられ
、イオンビームの通過量を制限することによってビーム
電流量を制限しまたビームをコリメートする働きをする
。図示するようにアパーチャ４には、孔４１を頂点とす
る凸部が設けられ、孔４１の外周辺が斜面Ａを形成する
ようにされている。従って、Ａ面において反射されたイ
オンビームおよびスパッタされた粒子は、孔４１から遠
ざかる方向に散乱し、孔４１に入射するイオンビームと
干渉することはない。なＪ３、アパーチャ４の詳細な形
状は、後述する第２図の説明の項で述べる。
ーは、一般にこの部分に設置される。４は、後述するこ
の発明独特の形状を有するビーム電流制限アパーチャで
あり、中心にイオンビームの通過する孔４１が設けられ
、イオンビームの通過量を制限することによってビーム
電流量を制限しまたビームをコリメートする働きをする
。図示するようにアパーチャ４には、孔４１を頂点とす
る凸部が設けられ、孔４１の外周辺が斜面Ａを形成する
ようにされている。従って、Ａ面において反射されたイ
オンビームおよびスパッタされた粒子は、孔４１から遠
ざかる方向に散乱し、孔４１に入射するイオンビームと
干渉することはない。なＪ３、アパーチャ４の詳細な形
状は、後述する第２図の説明の項で述べる。
５はアパーチャ４によってコリメートされたイオンご一
ムを偏向するための偏向電極である。このときイオンビ
ーム中に含まれる中性粒子は、電界の作用を受けず偏向
しない。従って、電極５によって偏向されたビームのみ
を検出すれば中性粒子は除去することが可能である。６
は、偏向電極５を通過して微細プローブイオンとなった
イオンビームを走査させるための電極、７はイオンビー
ムを微ｉｌｌに集束する為の対物レンズ、８はイオンビ
ームを照射する為の固体試料である。
ムを偏向するための偏向電極である。このときイオンビ
ーム中に含まれる中性粒子は、電界の作用を受けず偏向
しない。従って、電極５によって偏向されたビームのみ
を検出すれば中性粒子は除去することが可能である。６
は、偏向電極５を通過して微細プローブイオンとなった
イオンビームを走査させるための電極、７はイオンビー
ムを微ｉｌｌに集束する為の対物レンズ、８はイオンビ
ームを照射する為の固体試料である。
以上のような光学系を経た一次イオンビームは、固体試
料８を照射し、試料８をスパッタすることによって、２
次イオンを発生させる。この二次イオンビームを検出す
ることによって、試料の質量分析を行うことが出来る。
料８を照射し、試料８をスパッタすることによって、２
次イオンを発生させる。この二次イオンビームを検出す
ることによって、試料の質量分析を行うことが出来る。
なおビーム電流制限アバーチレは一般に非磁性の鉄鋼で
形成されるが、この実施例ではタングステンカーバイド
製の材料を用いた。これは、タングステンカーバイドが
表面仕上げの点で鉄鋼より優れているからである。即ち
、従来の装置では一般にアパーチャの孔の表面仕上げと
して通常の切削加工が行われているだけであり、そのた
めこの孔を通過するイオンビームには、スリット散乱に
よる散乱粒子のハローが発生し、イオンビームの均一性
を損う結果となる。ところがこの実施例のように、アパ
ーチャ材料としてタングステンカーバイドを用いると、
優れた表面仕上げを実行できるので、イオンビームのス
リット散乱を減少できる。
形成されるが、この実施例ではタングステンカーバイド
製の材料を用いた。これは、タングステンカーバイドが
表面仕上げの点で鉄鋼より優れているからである。即ち
、従来の装置では一般にアパーチャの孔の表面仕上げと
して通常の切削加工が行われているだけであり、そのた
めこの孔を通過するイオンビームには、スリット散乱に
よる散乱粒子のハローが発生し、イオンビームの均一性
を損う結果となる。ところがこの実施例のように、アパ
ーチャ材料としてタングステンカーバイドを用いると、
優れた表面仕上げを実行できるので、イオンビームのス
リット散乱を減少できる。
しかしながら、イオンビーム自身による汚染を防ぎ、高
品位なイオンビームを保つためにさらに重要なものは、
アパーチャの形状を最良とすることである。第２図は、
この実施例で提案される最良のアパーチャの構造を示す
一部断面図であるが、各部の構造の説明に先立って、こ
の実施例のアパーチャ設計のため゛に考慮された点を説
明する。
品位なイオンビームを保つためにさらに重要なものは、
アパーチャの形状を最良とすることである。第２図は、
この実施例で提案される最良のアパーチャの構造を示す
一部断面図であるが、各部の構造の説明に先立って、こ
の実施例のアパーチャ設計のため゛に考慮された点を説
明する。
ａ、イオンビームを制限する面Ａは、入射し反射された
一部イオンを孔４１から遠ざけ、さらにスパッタされる
粒子をも遠ざけるように傾斜させる必要がある。さらに
Ａ面で反射もしくはスパッタされた粒子が再び反射また
はスパッタされて孔４１の近傍に飛来しないように、ア
パーチャ４の上部にドリフトチューブ３を設け、飛来粒
子の侵入を防ぐ。
一部イオンを孔４１から遠ざけ、さらにスパッタされる
粒子をも遠ざけるように傾斜させる必要がある。さらに
Ａ面で反射もしくはスパッタされた粒子が再び反射また
はスパッタされて孔４１の近傍に飛来しないように、ア
パーチャ４の上部にドリフトチューブ３を設け、飛来粒
子の侵入を防ぐ。
ｂ、孔４１の上部内部Ｂ（第２図参照〉において、開口
角θｉｎより大きく散乱されるイオンビームだけが孔４
１を通過できるので、この散乱粒子の数を減らすために
θ１ｎは出来るだけ９０゛に近づける。
角θｉｎより大きく散乱されるイオンビームだけが孔４
１を通過できるので、この散乱粒子の数を減らすために
θ１ｎは出来るだけ９０゛に近づける。
Ｃ１同様な理由から、孔４１の開出角θｏｕｔも通過す
る粒子を止めるために小さくする必要がある。
る粒子を止めるために小さくする必要がある。
ｄ、一方、表面Ｂと表面Ｃ（第２図参照）の研磨した面
のなす角度は、イオンビームの透過率を小さくするため
出来るだけ１８Ω°に近づける。
のなす角度は、イオンビームの透過率を小さくするため
出来るだけ１８Ω°に近づける。
Ｃ９開出角θｏｕｔは透過イオンビームが面Ｃでは散乱
することを避けるために、入射イオンビームの最大発散
角より大きくなければならない。
することを避けるために、入射イオンビームの最大発散
角より大きくなければならない。
以上のすべての条件を満足させるには、ある程度の妥協
が不可欠である。この実施例では、次のような条件によ
って最大の効果を得ることが出来た。
が不可欠である。この実施例では、次のような条件によ
って最大の効果を得ることが出来た。
即ち、第２図に示すようにこの実施例では、孔４１の開
口角θｉｎを約１０〜２０” として散乱確率を小さく
し、開出角θｏｕｔを約２〜４°としてなるべくイオン
が散乱しない条件を満足させる。
口角θｉｎを約１０〜２０” として散乱確率を小さく
し、開出角θｏｕｔを約２〜４°としてなるべくイオン
が散乱しない条件を満足させる。
イオンビームを反射させる面Ａの傾きを、約３０〜６０
゛として反射又はスパッタされた粒子が一部イオンビー
ムと干渉することを防ぐ。孔４１の径ｄを１〜２１１１
１１１φ、コリメートの幅りを５１１ｍとすると、この
ような条件を満足させるためには、間口部の深さＤｅと
して０．１〜Ｑ、３ｍｍが必要となる。
゛として反射又はスパッタされた粒子が一部イオンビー
ムと干渉することを防ぐ。孔４１の径ｄを１〜２１１１
１１１φ、コリメートの幅りを５１１ｍとすると、この
ような条件を満足させるためには、間口部の深さＤｅと
して０．１〜Ｑ、３ｍｍが必要となる。
以上のように、ビームの人出口に適度な開口角を設ける
ことによって、アパーチ１７４を通過する必要電流量の
イオンビームを測定に必要な発散角内に押さえることが
でき、これによって余分な経路のイオンビームが以下に
続く光学系および試料に達しなくなる。従ってこの装置
によれば微細プローブ質量分析が可能となる。
ことによって、アパーチ１７４を通過する必要電流量の
イオンビームを測定に必要な発散角内に押さえることが
でき、これによって余分な経路のイオンビームが以下に
続く光学系および試料に達しなくなる。従ってこの装置
によれば微細プローブ質量分析が可能となる。
［発明の効果コ
以上実施例を挙げて詳述したように、この発明によれば
、ビーム電流制限アパーチャによって生じる一部イオン
ビームの汚染が著しく低減されるため、高品質のイオン
ビームを１ｑることが出来る。
、ビーム電流制限アパーチャによって生じる一部イオン
ビームの汚染が著しく低減されるため、高品質のイオン
ビームを１ｑることが出来る。
これによって、質量分析の精度の大幅な向上が可能であ
る。
る。
第１図は、この発明の１実施例の光学系を示す構成図、
第２図は第１図に示すビーム電流制限アパーチＶの一部
拡大断面図である。 １・・・イオン銃 ３・・・ドリフトチューブ
４・・・ビーム電流制限アパーチャ ８・・・試料 ４１・・・イオンビーム通過孔
第２図は第１図に示すビーム電流制限アパーチＶの一部
拡大断面図である。 １・・・イオン銃 ３・・・ドリフトチューブ
４・・・ビーム電流制限アパーチャ ８・・・試料 ４１・・・イオンビーム通過孔
Claims (2)
- （１）イオン銃から発射される一次イオンビームをビー
ム電流制限アパーチャを通過させることによって被測定
試料に必要なイオンビーム電流量とすることにより上記
試料の質量分析を行う質量分析装置において、上記ビー
ム電流制限アパーチャのイオンビーム入射孔の外周辺に
この入射孔を頂点とする凸部を設けたことを特徴とする
質量分析装置。 - （２）上記ビーム制限アパーチャは、ビームが入射し通
過する入射孔においてビーム入射孔周辺で約１０〜２０
゜開口し、ビーム出射側周辺で約２〜４゜開口した形状
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
質量分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62289475A JPH01132038A (ja) | 1987-11-18 | 1987-11-18 | 質量分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62289475A JPH01132038A (ja) | 1987-11-18 | 1987-11-18 | 質量分析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01132038A true JPH01132038A (ja) | 1989-05-24 |
Family
ID=17743755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62289475A Pending JPH01132038A (ja) | 1987-11-18 | 1987-11-18 | 質量分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01132038A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008077897A (ja) * | 2006-09-20 | 2008-04-03 | Hitachi High-Technologies Corp | 電子顕微鏡の分解能評価用試料及び電子顕微鏡の分解能評価方法並びに電子顕微鏡 |
| JP2008084834A (ja) * | 2006-07-14 | 2008-04-10 | Tel Epion Inc | ガスクラスターイオンビーム加工装置における粒子汚染を低減するための装置および方法 |
| JP2013118188A (ja) * | 2009-01-15 | 2013-06-13 | Hitachi High-Technologies Corp | イオンビーム装置 |
| JP2016520951A (ja) * | 2013-03-15 | 2016-07-14 | グレン レイン ファミリー リミテッド ライアビリティ リミテッド パートナーシップ | 調節可能な質量分析アパーチャ |
-
1987
- 1987-11-18 JP JP62289475A patent/JPH01132038A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008084834A (ja) * | 2006-07-14 | 2008-04-10 | Tel Epion Inc | ガスクラスターイオンビーム加工装置における粒子汚染を低減するための装置および方法 |
| JP2008077897A (ja) * | 2006-09-20 | 2008-04-03 | Hitachi High-Technologies Corp | 電子顕微鏡の分解能評価用試料及び電子顕微鏡の分解能評価方法並びに電子顕微鏡 |
| JP2013118188A (ja) * | 2009-01-15 | 2013-06-13 | Hitachi High-Technologies Corp | イオンビーム装置 |
| JP2016520951A (ja) * | 2013-03-15 | 2016-07-14 | グレン レイン ファミリー リミテッド ライアビリティ リミテッド パートナーシップ | 調節可能な質量分析アパーチャ |
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