JPH06267496A - 二次イオン質量分析計 - Google Patents
二次イオン質量分析計Info
- Publication number
- JPH06267496A JPH06267496A JP5053726A JP5372693A JPH06267496A JP H06267496 A JPH06267496 A JP H06267496A JP 5053726 A JP5053726 A JP 5053726A JP 5372693 A JP5372693 A JP 5372693A JP H06267496 A JPH06267496 A JP H06267496A
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- JP
- Japan
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- mass spectrometer
- secondary ion
- ions
- ion
- sample
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Abstract
(57)【要約】
【目的】二次イオン質量分析計において、同時に二次電
子もしくは質量分析される二次イオンとは逆極性の二次
イオンを検出できるようにする。 【構成】二次イオン７を質量分析計５に導く二次イオン
引き出し機構４における電極として網状あるいは穴のあ
いた板状の電極を用い、質量分析計５に導入される二次
イオン７と同時に発生する二次電子もしくは質量分析計
に導入される二次イオンと逆極性の二次イオン１１を二
次粒子検出器１２に導入する。二次粒子検出器１２で得
られた像データは像データ処理・表示装置１３へ送ら
れ、二次粒子像を表示する。 【効果】試料表面の元素分析と同時に分析時の試料表面
観察が可能となる。
子もしくは質量分析される二次イオンとは逆極性の二次
イオンを検出できるようにする。 【構成】二次イオン７を質量分析計５に導く二次イオン
引き出し機構４における電極として網状あるいは穴のあ
いた板状の電極を用い、質量分析計５に導入される二次
イオン７と同時に発生する二次電子もしくは質量分析計
に導入される二次イオンと逆極性の二次イオン１１を二
次粒子検出器１２に導入する。二次粒子検出器１２で得
られた像データは像データ処理・表示装置１３へ送ら
れ、二次粒子像を表示する。 【効果】試料表面の元素分析と同時に分析時の試料表面
観察が可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は二次イオン質量分析計に
係り、特に、二次イオンの質量分析および質量分析すべ
き二次イオンと逆極性の二次イオンもしくは二次電子の
検出による像観察を同時に行うことが可能な二次イオン
質量分析計に関する。
係り、特に、二次イオンの質量分析および質量分析すべ
き二次イオンと逆極性の二次イオンもしくは二次電子の
検出による像観察を同時に行うことが可能な二次イオン
質量分析計に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２に従来の、球面からなる二次イオン
引き出し機構を持つ二次イオン質量分析計の構成を示す
（エー・ベニングホーベン，エフ・ジー・リュデナウア
ー，エイチ・ダブリュー・ウェルナー，セカンダリー・
アイオン・マス・スペクトロメトリー（ジョン・ワイリ
ー・アンド・サンズ，ニューヨーク，１９８７年）、６
１９頁。A. Benninghoven, F. G. RUdenauer and H. W.
Werner, Secondaryion mass spectrometry (Jon Wiley
＆ Sons, New York, 1987), p. 619)。
引き出し機構を持つ二次イオン質量分析計の構成を示す
（エー・ベニングホーベン，エフ・ジー・リュデナウア
ー，エイチ・ダブリュー・ウェルナー，セカンダリー・
アイオン・マス・スペクトロメトリー（ジョン・ワイリ
ー・アンド・サンズ，ニューヨーク，１９８７年）、６
１９頁。A. Benninghoven, F. G. RUdenauer and H. W.
Werner, Secondaryion mass spectrometry (Jon Wiley
＆ Sons, New York, 1987), p. 619)。
【０００３】図２において、１は一次イオン源、２は集
束レンズ系、３は試料、４′は二次イオン引き出し機
構、５は質量分析計を示している。そして、この二次イ
オン質量分析計において、一次イオン源１で発生した一
次イオン６は、集束レンズ系２により集束，成形され、
二次イオン引き出し機構４′内に放射される。この二次
イオン引き出し機構４′は、図３に示すように、二つの
対向する球面状電極からなり、一次イオンビーム６の入
り口８および、一次イオンビーム６の出口であるととも
に二次イオン７の入り口である通過孔９，二次イオンの
出口１０を持つ。一次イオンビーム６の入り口８は、集
束レンズ系２の中心軸と同軸である。
束レンズ系、３は試料、４′は二次イオン引き出し機
構、５は質量分析計を示している。そして、この二次イ
オン質量分析計において、一次イオン源１で発生した一
次イオン６は、集束レンズ系２により集束，成形され、
二次イオン引き出し機構４′内に放射される。この二次
イオン引き出し機構４′は、図３に示すように、二つの
対向する球面状電極からなり、一次イオンビーム６の入
り口８および、一次イオンビーム６の出口であるととも
に二次イオン７の入り口である通過孔９，二次イオンの
出口１０を持つ。一次イオンビーム６の入り口８は、集
束レンズ系２の中心軸と同軸である。
【０００４】この装置において、一次イオンビーム６の
方が二次イオンビーム７よりも非常に高いエネルギを有
するため、一次イオンビーム６は二次イオン引き出し機
構４′の静電場からはほとんど影響を受けない。そし
て、一次イオン６と試料３との相互作用により二次粒子
が生成する。この生成した二次粒子のうち二次イオン７
が二次イオン引き出し機構４′に導かれ、質量分析計５
に導入され分析されることで、試料３の元素組成を知る
ことができる。この装置の特徴は一次イオンビーム６の
照射軸とほぼ同軸方向から二次イオン７を引き出し、質
量分析することができるという点にある。
方が二次イオンビーム７よりも非常に高いエネルギを有
するため、一次イオンビーム６は二次イオン引き出し機
構４′の静電場からはほとんど影響を受けない。そし
て、一次イオン６と試料３との相互作用により二次粒子
が生成する。この生成した二次粒子のうち二次イオン７
が二次イオン引き出し機構４′に導かれ、質量分析計５
に導入され分析されることで、試料３の元素組成を知る
ことができる。この装置の特徴は一次イオンビーム６の
照射軸とほぼ同軸方向から二次イオン７を引き出し、質
量分析することができるという点にある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、イオ
ンビームを走査して試料の像を得ようとした場合、質量
分析計に導かれる二次イオンの一部を使う以外になかっ
た。しかしこの方法では使用できる二次イオンの量が少
ないために高Ｓ／Ｎのイオン像は得られなかった。
ンビームを走査して試料の像を得ようとした場合、質量
分析計に導かれる二次イオンの一部を使う以外になかっ
た。しかしこの方法では使用できる二次イオンの量が少
ないために高Ｓ／Ｎのイオン像は得られなかった。
【０００６】ところで試料からは質量分析計で分析され
るべき極性の二次イオンの他、二次電子や逆極性の二次
イオンが多量に放出される。従来の技術では、二次イオ
ン引き出し機構と試料が非常に接近しているためこれら
二次電子や逆極性の二次イオンは二次イオン引き出し機
構に全て導入される。しかしこれら二次電子や逆極性の
二次イオン等の二次粒子は、質量分析計に導かれる二次
イオンとは異なった軌道を取るため質量分析計に導かれ
ることなく、二次イオン引き出し機構の壁に衝突してし
まい、使用することができなかった。
るべき極性の二次イオンの他、二次電子や逆極性の二次
イオンが多量に放出される。従来の技術では、二次イオ
ン引き出し機構と試料が非常に接近しているためこれら
二次電子や逆極性の二次イオンは二次イオン引き出し機
構に全て導入される。しかしこれら二次電子や逆極性の
二次イオン等の二次粒子は、質量分析計に導かれる二次
イオンとは異なった軌道を取るため質量分析計に導かれ
ることなく、二次イオン引き出し機構の壁に衝突してし
まい、使用することができなかった。
【０００７】本発明の目的は一次イオンビームの照射軸
とほぼ同軸方向から二次イオンを引き出すことができる
二次イオン質量分析計において、質量分析計で分析され
るべき極性の二次イオンと同時に試料から放出される二
次電子や逆極性の二次イオンを用いて、試料表面の元素
の分析と同時に表面形状の観察を可能にする二次イオン
質量分析計を提供することにある。
とほぼ同軸方向から二次イオンを引き出すことができる
二次イオン質量分析計において、質量分析計で分析され
るべき極性の二次イオンと同時に試料から放出される二
次電子や逆極性の二次イオンを用いて、試料表面の元素
の分析と同時に表面形状の観察を可能にする二次イオン
質量分析計を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、一次粒子を試料上に照射して、試料から発生した二
次イオンを質量分析計に導くために球面あるいは円筒状
の電場を用いる二次イオン質量分析計において、試料が
設置される試料台と質量分析計の間に設置される二次イ
オン引き出し機構における電極の少なくとも一部が網状
あるいは穴のあいた板状のものとする。
に、一次粒子を試料上に照射して、試料から発生した二
次イオンを質量分析計に導くために球面あるいは円筒状
の電場を用いる二次イオン質量分析計において、試料が
設置される試料台と質量分析計の間に設置される二次イ
オン引き出し機構における電極の少なくとも一部が網状
あるいは穴のあいた板状のものとする。
【０００９】
【作用】一次粒子を試料上に照射して、試料から発生す
る二次イオンを球面あるいは円筒状の電場により、一次
イオンビームの照射軸とほぼ同軸方向に引き出し、質量
分析計に導入する。このとき、二次イオンと同時に発生
する二次粒子のうち、二次イオンが負イオンの場合には
正の二次イオンに対して、また二次イオンが正イオンの
場合には二次電子および負の二次イオンに対して二次イ
オン引き出し機構における電極の壁面方向に誘導する力
が作用する。それら二次粒子は、電極の壁面である網の
目あるいは壁面の穴を加速されつつ通過し、電極の側方
に設置された二次粒子検出器に十分な二次粒子の信号と
して供給され、二次電子像もしくは二次イオン像の観察
を可能とし、試料の質量分析と同時に試料表面形状の観
察を障害なく行えることとなる。
る二次イオンを球面あるいは円筒状の電場により、一次
イオンビームの照射軸とほぼ同軸方向に引き出し、質量
分析計に導入する。このとき、二次イオンと同時に発生
する二次粒子のうち、二次イオンが負イオンの場合には
正の二次イオンに対して、また二次イオンが正イオンの
場合には二次電子および負の二次イオンに対して二次イ
オン引き出し機構における電極の壁面方向に誘導する力
が作用する。それら二次粒子は、電極の壁面である網の
目あるいは壁面の穴を加速されつつ通過し、電極の側方
に設置された二次粒子検出器に十分な二次粒子の信号と
して供給され、二次電子像もしくは二次イオン像の観察
を可能とし、試料の質量分析と同時に試料表面形状の観
察を障害なく行えることとなる。
【００１０】さらに試料の微細穴の底を分析する場合に
は二次イオン引き出し機構を上記の構成として一次イオ
ンビームの照射軸とほぼ同軸方向に二次イオンを引き出
すことが必要であるが、微細穴の底の物質の分析と二次
粒子像を観察することが可能であるため、試料表面の二
次粒子像観察によって分析すべき微細穴を探し、微細穴
底にイオンビームを照射することによって目的の微細穴
底の分析を好適に行うことができる。
は二次イオン引き出し機構を上記の構成として一次イオ
ンビームの照射軸とほぼ同軸方向に二次イオンを引き出
すことが必要であるが、微細穴の底の物質の分析と二次
粒子像を観察することが可能であるため、試料表面の二
次粒子像観察によって分析すべき微細穴を探し、微細穴
底にイオンビームを照射することによって目的の微細穴
底の分析を好適に行うことができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１に示す。この
図で、４は二次イオン７の引き出し機構、１１は一次イ
オン６の試料３への照射により生成する二次粒子、１２
は二次粒子検出器、１３は像データ処理・表示装置を示
している。この二次イオン引き出し機構４は二つの対向
する球面上の電極からなり、電極の少なくとも一部は金
属網からなり、集束レンズ系２の中心軸と同軸上にある
一次イオン６の入り口８と、一次イオンの出口かつ二次
粒子の入り口９と、二次イオンの出口１０を持つ。
図で、４は二次イオン７の引き出し機構、１１は一次イ
オン６の試料３への照射により生成する二次粒子、１２
は二次粒子検出器、１３は像データ処理・表示装置を示
している。この二次イオン引き出し機構４は二つの対向
する球面上の電極からなり、電極の少なくとも一部は金
属網からなり、集束レンズ系２の中心軸と同軸上にある
一次イオン６の入り口８と、一次イオンの出口かつ二次
粒子の入り口９と、二次イオンの出口１０を持つ。
【００１２】本実施例では、一次イオン源１で発生した
一次イオン６は、集束レンズ系２により集束，成形さ
れ、二次イオン引き出し機構４内に一次イオン６の入り
口８を通過して放出される。一次イオンビーム６の方が
二次イオンビーム７よりも非常に高いエネルギを有する
ため、一次イオンビーム６は二次イオン引き出し機構４
の静電場からはほとんど影響を受けることなく、一次イ
オン出口かつ二次粒子入り口９を通過し、試料３に照射
される。一次イオン６と試料３との相互作用により生成
する二次イオン７は、二次イオン引き出し機構４の一次
イオン出口かつ二次イオン入り口９から二次イオン引き
出し機構４内に導かれる。
一次イオン６は、集束レンズ系２により集束，成形さ
れ、二次イオン引き出し機構４内に一次イオン６の入り
口８を通過して放出される。一次イオンビーム６の方が
二次イオンビーム７よりも非常に高いエネルギを有する
ため、一次イオンビーム６は二次イオン引き出し機構４
の静電場からはほとんど影響を受けることなく、一次イ
オン出口かつ二次粒子入り口９を通過し、試料３に照射
される。一次イオン６と試料３との相互作用により生成
する二次イオン７は、二次イオン引き出し機構４の一次
イオン出口かつ二次イオン入り口９から二次イオン引き
出し機構４内に導かれる。
【００１３】二次イオン引き出し機構４における電極の
うち曲率半径の小さい側を負電位，曲率半径の大きい側
を正電位とし、試料３を正電位とする場合には、生成す
る二次イオン７のうち正の二次イオンが引き出し機構４
内を通過し二次イオンの出口１０から質量分析計５に導
入され、元素分析される。正の二次イオン７と同時に生
成する二次イオン７のうちの負の二次イオンもしくは二
次電子１１は、二次イオン引き出し機構４の正電位側に
導かれ、二次イオン引き出し機構４の壁面である金属網
を加速されつつ通過し、二次粒子検出器１２へ導入され
る。この二次粒子検出器１２で得られた像データは、像
データ処理・表示装置１３へ送られ、二次電子像もしく
は二次イオン像が観察できる。
うち曲率半径の小さい側を負電位，曲率半径の大きい側
を正電位とし、試料３を正電位とする場合には、生成す
る二次イオン７のうち正の二次イオンが引き出し機構４
内を通過し二次イオンの出口１０から質量分析計５に導
入され、元素分析される。正の二次イオン７と同時に生
成する二次イオン７のうちの負の二次イオンもしくは二
次電子１１は、二次イオン引き出し機構４の正電位側に
導かれ、二次イオン引き出し機構４の壁面である金属網
を加速されつつ通過し、二次粒子検出器１２へ導入され
る。この二次粒子検出器１２で得られた像データは、像
データ処理・表示装置１３へ送られ、二次電子像もしく
は二次イオン像が観察できる。
【００１４】なお本実施例では二次イオン引き出し機構
４における電極として球面状の電極を用いたが、これは
円筒状でもよい。
４における電極として球面状の電極を用いたが、これは
円筒状でもよい。
【００１５】また、負の二次イオンを質量分析する場合
には、二次イオン引き出し機構４における電極のうち曲
率半径の小さい側を正電位，曲率半径の大きい側を負電
位とし、試料３を負電位とし、生成する二次イオンのう
ち負の二次イオンが二次イオン引き出し機構４内を通過
し質量分析計５に導入され、元素分析される。この場合
正の二次イオンは二次イオン引き出し機構４の負電位側
に導かれ、二次イオン引き出し機構４の壁面である金属
網もしくは壁面の穴を加速されつつ通過し、二次イオン
検出器１２へ導入される。この二次イオン検出器１２で
得られた像データは像データ処理・表示装置１３へ送ら
れ、二次イオン像が観察できる。あるいはこの方法以外
にも、二次イオン７と同時に生成する二次電子１１が質
量分析計５に導入されることなく二次イオン引き出し機
構４の壁面である網もしくは壁面にあいた穴を通過する
ように、試料の近傍に磁場をかけることにより二次電子
像を得ることもできる。
には、二次イオン引き出し機構４における電極のうち曲
率半径の小さい側を正電位，曲率半径の大きい側を負電
位とし、試料３を負電位とし、生成する二次イオンのう
ち負の二次イオンが二次イオン引き出し機構４内を通過
し質量分析計５に導入され、元素分析される。この場合
正の二次イオンは二次イオン引き出し機構４の負電位側
に導かれ、二次イオン引き出し機構４の壁面である金属
網もしくは壁面の穴を加速されつつ通過し、二次イオン
検出器１２へ導入される。この二次イオン検出器１２で
得られた像データは像データ処理・表示装置１３へ送ら
れ、二次イオン像が観察できる。あるいはこの方法以外
にも、二次イオン７と同時に生成する二次電子１１が質
量分析計５に導入されることなく二次イオン引き出し機
構４の壁面である網もしくは壁面にあいた穴を通過する
ように、試料の近傍に磁場をかけることにより二次電子
像を得ることもできる。
【００１６】また、微細穴の底を分析する場合には試料
３上での分析対象となる微細穴を探すのに上記のように
して得られた二次粒子像を使用することができる。すな
わち、試料３上で一次イオン６を走査し、上記のように
して得られた二次粒子像を観察しながら分析対象となる
微細穴を探し、分析位置を決定することができる。分析
時には一次イオンビーム６は二次イオン引き出し機構４
の一次イオン出口かつ二次粒子入り口９を通過して微細
穴の底に照射され、微細穴の壁に衝突することなく一次
イオン出口かつ二次粒子入り口９を通過した二次イオン
７は二次イオン引き出し機構４内に導かれ、質量分析計
５に導入され質量分析される。この場合、微細穴から放
出される二次イオン７は一次イオンビーム６の入射軸と
ほぼ同軸方向から引き出されるため、効率良く質量分析
計に導かれる。
３上での分析対象となる微細穴を探すのに上記のように
して得られた二次粒子像を使用することができる。すな
わち、試料３上で一次イオン６を走査し、上記のように
して得られた二次粒子像を観察しながら分析対象となる
微細穴を探し、分析位置を決定することができる。分析
時には一次イオンビーム６は二次イオン引き出し機構４
の一次イオン出口かつ二次粒子入り口９を通過して微細
穴の底に照射され、微細穴の壁に衝突することなく一次
イオン出口かつ二次粒子入り口９を通過した二次イオン
７は二次イオン引き出し機構４内に導かれ、質量分析計
５に導入され質量分析される。この場合、微細穴から放
出される二次イオン７は一次イオンビーム６の入射軸と
ほぼ同軸方向から引き出されるため、効率良く質量分析
計に導かれる。
【００１７】
【発明の効果】本発明は、試料表面の元素の測定と同時
に表面形状の観察ができる二次イオン質量分析計を提供
する。さらに二次イオン質量分析計において一次イオン
ビーム径の収束化，試料上の分析領域の位置決めの精密
化など、性能の向上した二次イオン質量分析計を供給す
ることが、装置を大型化することなく可能となる。
に表面形状の観察ができる二次イオン質量分析計を提供
する。さらに二次イオン質量分析計において一次イオン
ビーム径の収束化，試料上の分析領域の位置決めの精密
化など、性能の向上した二次イオン質量分析計を供給す
ることが、装置を大型化することなく可能となる。
【図１】本発明の一実施例の二次イオン質量分析計の説
明図。
明図。
【図２】従来の球面の二次イオン引き出し電極を持つ二
次イオン質量分析計の説明図。
次イオン質量分析計の説明図。
【図３】従来の球面の二次イオン引き出し電極の説明
図。
図。
１…一次イオン源、２…集束レンズ系、３…試料、４…
二次イオン引き出し機構、５…質量分析計、６…一次イ
オン、７…二次イオン、１１…二次電子もしくは質量分
析計に導かれる二次イオンとは極性が逆の二次イオン、
１２…二次粒子検出器、１３…像データ処理・表示装
置。
二次イオン引き出し機構、５…質量分析計、６…一次イ
オン、７…二次イオン、１１…二次電子もしくは質量分
析計に導かれる二次イオンとは極性が逆の二次イオン、
１２…二次粒子検出器、１３…像データ処理・表示装
置。
Claims (3)
- 【請求項１】一次粒子を試料上に照射し、試料から発生
する二次イオンを質量分析計に導く電場として球面ある
いは円筒状の電場を用いる二次イオン質量分析計におい
て、前記球面あるいは前記円筒状の電場を形成する電極
の少なくとも一部が網状あるいは穴のあいた板状である
ことを特徴とする二次イオン質量分析計。 - 【請求項２】請求項１において、前記質量分析計に導か
れる二次イオンの検出と同時に二次電子もしくは質量分
析計に導かれる二次イオンとは極性が反対の二次イオン
を検出する機構を有する二次イオン質量分析計。 - 【請求項３】請求項１において、二次イオンを質量分析
計に導く電極付近に二次電子を効率良く検出できるよう
に磁場をかける手段を設けてなる二次イオン質量分析
計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5053726A JPH06267496A (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 二次イオン質量分析計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5053726A JPH06267496A (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 二次イオン質量分析計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06267496A true JPH06267496A (ja) | 1994-09-22 |
Family
ID=12950840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5053726A Pending JPH06267496A (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 二次イオン質量分析計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06267496A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010092859A (ja) * | 2008-10-08 | 2010-04-22 | Ict Integrated Circuit Testing Ges Fuer Halbleiterprueftechnik Mbh | 荷電粒子検出装置及び検出方法 |
-
1993
- 1993-03-15 JP JP5053726A patent/JPH06267496A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010092859A (ja) * | 2008-10-08 | 2010-04-22 | Ict Integrated Circuit Testing Ges Fuer Halbleiterprueftechnik Mbh | 荷電粒子検出装置及び検出方法 |
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