JPH0765783A - Secondary ion mass spectrometer - Google Patents
Secondary ion mass spectrometerInfo
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- JPH0765783A JPH0765783A JP5215336A JP21533693A JPH0765783A JP H0765783 A JPH0765783 A JP H0765783A JP 5215336 A JP5215336 A JP 5215336A JP 21533693 A JP21533693 A JP 21533693A JP H0765783 A JPH0765783 A JP H0765783A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 二次イオン質量分析装置を提供する。
【構成】 試料保持部２に保持された試料Ｓに試料印加
電圧用電源９から二次イオン引出電圧Ｖs を印加した状
態で、加速電圧用電源８で加速電圧Ｖa が印加されたイ
オン銃１から一次イオンを照射して、試料Ｓから放出さ
れる二次イオンを二次イオン引出電極３と静電レンズ４
を経て質量分析器５で質量分離し、二次イオン検出器６
で検出する際に、イオン銃１を装置本体から電気的に絶
縁するとともに、イオン銃１に試料印加電圧用電源９の
電圧Ｖs を印加することにより、一次イオンと二次イオ
ンの極性によらず試料Ｓに対して低エネルギーの一次イ
オンの照射を可能とする。
(57) [Summary] [Objective] To provide a secondary ion mass spectrometer. [Structure] From the ion gun 1 to which the accelerating voltage Va is applied by the accelerating voltage power supply 8 while the secondary ion extraction voltage Vs is applied from the sample applying voltage power supply 9 to the sample S held by the sample holding unit 2. The secondary ions emitted from the sample S by irradiating the primary ions are irradiated with the secondary ion extraction electrode 3 and the electrostatic lens 4.
After that, the mass is separated by the mass analyzer 5, and the secondary ion detector 6
By electrically insulating the ion gun 1 from the main body of the apparatus and applying the voltage Vs of the power source 9 for the sample application voltage to the ion gun 1 at the time of detection by irrespective of the The sample S can be irradiated with low energy primary ions.
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は二次イオン質量分析装置
に係り、とくに試料に低エネルギー一次イオンを照射し
て分析を行う二次イオン質量分析装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a secondary ion mass spectrometer, and more particularly to a secondary ion mass spectrometer for irradiating a sample with low energy primary ions for analysis.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来用いられている二次イオン質量分析
装置は、図２に示すように、イオン銃１と試料保持部２
と二次イオン引出電極３と静電レンズ４と質量分析器５
と二次イオン検出器６などにより主として構成される。
なおイオン銃１の外部は接地され、またイオン銃１に内
蔵される一次イオン源７には加速電圧用電源８から加速
電圧Ｖa が印加される。一方、試料保持部２で保持され
る試料Ｓには試料印加電圧用電源９から二次イオン引出
電圧Ｖs が印加される。2. Description of the Related Art A conventionally used secondary ion mass spectrometer is, as shown in FIG. 2, an ion gun 1 and a sample holder 2.
, Secondary ion extraction electrode 3, electrostatic lens 4 and mass spectrometer 5
And the secondary ion detector 6 and the like.
The outside of the ion gun 1 is grounded, and an acceleration voltage Va is applied to a primary ion source 7 incorporated in the ion gun 1 from an acceleration voltage power source 8. On the other hand, the secondary ion extraction voltage Vs is applied to the sample S held by the sample holding unit 2 from the sample applied voltage power source 9.
【０００３】そして、真空中においてイオン銃１より発
生した一次イオンが軌道10を通って試料Ｓに照射され、
試料Ｓから放出された二次イオンが軌道11を通って二次
イオン引出電極３、静電レンズ４を経て質量分析器５で
質量分離された後、二次イオン検出器６で検出されるこ
とにより、試料Ｓ中の元素分析が行われる。このような
二次イオン質量分析装置では、一次イオンが試料Ｓに照
射される際に試料Ｓのスパッタリング現象が起きるた
め、分析は時間とともに表面から試料内部へと進行し、
試料中の元素の深さ方向分布を測定することができる。
この深さ方向分析時の深さ方向分解能は、一次イオンの
照射エネルギーと相関がある。この現象は、一次イオン
が試料Ｓに衝突した際の試料元素のミキシング効果によ
るものとして説明されており、このミキシング効果は一
次イオンの照射エネルギーとともに小さくなると報告さ
れている（たとえば、M.G.Dowsett et al.,J.Vac.Sci.T
ecnol.B10(1)(1992),p.336-341参照) 。したがって、一
次イオンの照射エネルギーを小さくすることにより、ミ
キシング効果による深さ方向分解能への影響を軽減する
ことが可能となる。Then, in the vacuum, the primary ions generated from the ion gun 1 pass through the orbit 10 to irradiate the sample S,
The secondary ions emitted from the sample S are mass-separated by the mass analyzer 5 through the orbit 11 and the secondary ion extraction electrode 3 and the electrostatic lens 4, and then detected by the secondary ion detector 6. Thereby, elemental analysis in the sample S is performed. In such a secondary ion mass spectrometer, the sputtering phenomenon of the sample S occurs when the primary ions are irradiated to the sample S, so that the analysis progresses from the surface to the inside of the sample with time,
It is possible to measure the depthwise distribution of elements in a sample.
The depth resolution in the depth analysis has a correlation with the irradiation energy of primary ions. This phenomenon has been described as being due to the mixing effect of the sample elements when the primary ions collide with the sample S, and this mixing effect is reported to decrease with the irradiation energy of the primary ions (for example, MG Dowsett et al. , J.Vac.Sci.T
ecnol.B10 (1) (1992), p.336-341). Therefore, by reducing the irradiation energy of the primary ions, it is possible to reduce the influence of the mixing effect on the resolution in the depth direction.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】一般に、深さ方向の分
解能を向上させる手段としては、深さ方向に一様エッ
チングを行うこと、エッチング領域の中心部からの二
次イオンのみを選んで計測すること、の２点が必須条件
とされており（たとえば、「マイクロビームアナリシス
（日本学術振興会マイクロビームアナリシス第141 委員
会編，1985年６月発行，p.298-299 ）」参照）、深さ方
向の分解能の一層の向上が望まれている。さらに深さ方
向分解能を向上させる手段として、一次イオン照射によ
るミキシング効果の軽減が考えられる。Generally, as means for improving the resolution in the depth direction, uniform etching is performed in the depth direction, and only secondary ions from the center of the etching region are selected and measured. The following two are mandatory conditions (for example, see "Microbeam Analysis (Japan Society for the Promotion of Science, Microbeam Analysis, 141st Edition, June 1985, p.298-299)"). Further improvement of the resolution in the depth direction is desired. As a means for further improving the depth direction resolution, reduction of the mixing effect by the primary ion irradiation can be considered.
【０００５】ところで、従来の二次イオン質量分析装置
では、前項で記述したように二次イオンを分析系に効率
よく取り込むために測定する二次イオンと同じ極性の電
圧Ｖs (V) が印加されるから、そのため試料Ｓに対する
一次イオンの照射エネルギーＥe (eV)は、一次イオンの
加速電圧Ｖa (V) と一次イオンの電荷数ｎを用いて、下
記式(1) で求めることができる。By the way, in the conventional secondary ion mass spectrometer, a voltage Vs (V) having the same polarity as that of the secondary ion to be measured is applied in order to efficiently incorporate the secondary ion into the analysis system as described in the previous section. Therefore, the irradiation energy Ee (eV) of the primary ion with respect to the sample S can be obtained by the following formula (1) using the acceleration voltage Va (V) of the primary ion and the number n of charges of the primary ion.
【０００６】 Ｅe ＝（Ｖa −Ｖs ）×ｎ ……………(1) たとえば、加速電圧10kVのCs+ 一次イオンを用いてＯ-
やＳ- 等の負の二次イオンを二次イオン引出電圧−4.5k
V で測定する場合では、一次イオンの照射エネルギーＥ
e は14.5 keVとなる。しかし、現状では、上記のように
一次イオンと二次イオンの極性が異なる場合には、一次
イオンは二次イオン引出電圧により加速され、試料Ｓに
対して低エネルギー一次イオンの照射ができないから、
ミキシング効果による深さ方向分解能の低下を軽減させ
ることができないという問題がある。Ee = (Va−Vs) × n (1) For example, using Cs + primary ions with an acceleration voltage of 10 kV, O −
Negative secondary ions such as S and S − secondary ion extraction voltage −4.5k
When measuring at V, the irradiation energy E of the primary ion
e becomes 14.5 keV. However, under the present circumstances, when the primary ions and the secondary ions have different polarities as described above, the primary ions are accelerated by the secondary ion extraction voltage, and the sample S cannot be irradiated with the low energy primary ions.
There is a problem that the deterioration of the resolution in the depth direction due to the mixing effect cannot be reduced.
【０００７】本発明は、上記のような従来技術の有する
課題を解決すべくしてなされたものであって、一次イオ
ンと二次イオンの極性によらずに試料に低エネルギー一
次イオンの照射を可能とし得る二次イオン質量分析装置
を提供することを目的とする。The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art as described above, and it is possible to irradiate a sample with low energy primary ions regardless of the polarities of the primary and secondary ions. An object of the present invention is to provide a secondary ion mass spectrometer that can be
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、試料保持部に
保持された試料に所定の電圧を印加した状態で、加速電
圧の印加によってイオン銃から一次イオンを照射して、
前記試料から放出される二次イオンを二次イオン引出電
極と静電レンズを経て質量分析器で質量分離し、二次イ
オン検出器で検出する二次イオン質量分析装置におい
て、前記イオン銃を電気的に絶縁するとともに、該イオ
ン銃に前記試料への印加電圧と同じ電圧を印加すること
を特徴とする二次イオン質量分析装置である。According to the present invention, a sample held in a sample holder is irradiated with primary ions from an ion gun by applying an accelerating voltage in a state where a predetermined voltage is applied,
In a secondary ion mass spectrometer in which secondary ions emitted from the sample are mass-separated by a mass analyzer via a secondary ion extraction electrode and an electrostatic lens and detected by a secondary ion detector, the ion gun is electrically The secondary ion mass spectrometer is characterized in that the same voltage as that applied to the sample is applied to the ion gun while electrically insulating.
【０００９】[0009]
【作 用】本発明によれば、イオン銃を分析装置本体か
ら電気的に絶縁し試料と同じ電圧を印加するようにした
ので、イオンの種類によらず常に試料に対して低エネル
ギーの一次イオンの照射が可能となる。[Operation] According to the present invention, since the ion gun is electrically insulated from the analyzer body and the same voltage as that of the sample is applied, primary ions of low energy are always applied to the sample regardless of the type of ion. Can be irradiated.
【００１０】[0010]
【実施例】以下に、本発明の実施例について図１を用い
て説明する。図１は本発明に係る二次イオン質量分析装
置の構成を模式的に示したものであるが、前出図２の従
来装置との違いはイオン銃１を分析装置本体から電気的
に絶縁するとともに、イオン銃１に試料印加電圧用電源
９から試料Ｓに印加するのと同じ電圧Ｖs を印加するよ
うにした点である。EXAMPLE An example of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 schematically shows the configuration of the secondary ion mass spectrometer according to the present invention. The difference from the conventional apparatus shown in FIG. 2 is that the ion gun 1 is electrically insulated from the analyzer body. At the same time, the same voltage Vs as that applied to the sample S from the sample applied voltage power source 9 is applied to the ion gun 1.
【００１１】これによって、一次イオンのエネルギーＥ
p (eV)は下記(2) 式として表すことができる。 Ｅp ＝（Ｖa ＋Ｖs ）×ｎ ……………(2) そこで、試料Ｓに対する一次イオンの照射エネルギーＥ
e (eV)は下記(3) 式の値となる。Thus, the energy E of the primary ions
p (eV) can be expressed as the following equation (2). Ep = (Va + Vs) × n (2) Then, the irradiation energy E of the primary ion with respect to the sample S
e (eV) is the value of equation (3) below.
【００１２】 Ｅe ＝Ｅp −Ｖs ×ｎ＝（Ｖa ＋Ｖs ）×ｎ−Ｖs ×ｎ ＝Ｖa ×ｎ ……………(3) これによって、一次イオンを試料印加電圧用電源９の電
圧Ｖs に左右されないエネルギーで試料Ｓに照射するこ
とが可能となる。Ee = Ep−Vs × n = (Va + Vs) × n−Vs × n = Va × n (3) As a result, the primary ions are left and right with respect to the voltage Vs of the power source 9 for sample application voltage. It becomes possible to irradiate the sample S with energy that is not applied.
【００１３】[0013]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の二次イオ
ン質量分析装置によれば、イオン銃を分析装置本体から
電気的に絶縁し試料と同じ電圧を印加するようにしたの
で、イオンの種類によらず常に試料に対して低エネルギ
ーの一次イオンの照射が可能となり、これによって試料
元素の一次イオンによるミキシング効果を軽減させた分
析を実現することが可能である。As described above, according to the secondary ion mass spectrometer of the present invention, the ion gun is electrically insulated from the analyzer body and the same voltage as that of the sample is applied. Irradiation of low-energy primary ions to the sample is always possible regardless of the type, and thus it is possible to realize an analysis in which the mixing effect of the primary ions of the sample elements is reduced.
【図１】本発明に係る二次イオン質量分析装置の実施例
の構成を模式的に示す概要図である。FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing a configuration of an embodiment of a secondary ion mass spectrometer according to the present invention.
【図２】従来例の構成を模式的に示す概要図である。FIG. 2 is a schematic diagram schematically showing a configuration of a conventional example.
１ イオン銃 ２ 試料保持部 ３ 二次イオン引出電極 ４ 静電レンズ ５ 質量分析器 ６ 二次イオン検出器 ７ 一次イオン源 ８ 加速電圧用電源 ９ 試料印加電圧用電源 10 一次イオン軌道 11 二次イオン軌道 Ｓ 試料 1 ion gun 2 sample holder 3 secondary ion extraction electrode 4 electrostatic lens 5 mass analyzer 6 secondary ion detector 7 primary ion source 8 acceleration voltage power supply 9 sample applied voltage power supply 10 primary ion orbit 11 secondary ion Orbital S sample
Claims (1)
電圧を印加した状態で、加速電圧の印加によってイオン
銃から一次イオンを照射して、前記試料から放出される
二次イオンを二次イオン引出電極と静電レンズを経て質
量分析器で質量分離し、二次イオン検出器で検出する二
次イオン質量分析装置において、前記イオン銃を電気的
に絶縁するとともに、該イオン銃に前記試料への印加電
圧と同じ電圧を印加することを特徴とする二次イオン質
量分析装置。1. A primary ion is irradiated from an ion gun by applying an accelerating voltage in a state in which a predetermined voltage is applied to the sample held by the sample holder, and secondary ions emitted from the sample are secondary ions. In a secondary ion mass spectrometer in which a mass spectrometer passes through an ion extraction electrode and an electrostatic lens to perform mass separation, and a secondary ion detector detects the ion gun, the ion gun is electrically insulated and the sample is applied to the ion gun. A secondary ion mass spectrometer characterized by applying the same voltage as that applied to the secondary ion mass spectrometer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5215336A JPH0765783A (en) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | Secondary ion mass spectrometer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5215336A JPH0765783A (en) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | Secondary ion mass spectrometer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0765783A true JPH0765783A (en) | 1995-03-10 |
Family
ID=16670615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5215336A Pending JPH0765783A (en) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | Secondary ion mass spectrometer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0765783A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6078045A (en) * | 1997-06-09 | 2000-06-20 | Atomika Instruments Gmbh | Process for analysis of a sample |
| WO2003078901A1 (en) | 2002-03-18 | 2003-09-25 | Daikin Industries, Ltd. | Connection structure of coolant pipe of air conditioner |
| US7013665B2 (en) | 2002-03-18 | 2006-03-21 | Daikin Industries, Ltd. | Electric insulating device of air conditioner, and air conditioner with the device |
-
1993
- 1993-08-31 JP JP5215336A patent/JPH0765783A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6078045A (en) * | 1997-06-09 | 2000-06-20 | Atomika Instruments Gmbh | Process for analysis of a sample |
| WO2003078901A1 (en) | 2002-03-18 | 2003-09-25 | Daikin Industries, Ltd. | Connection structure of coolant pipe of air conditioner |
| US7013665B2 (en) | 2002-03-18 | 2006-03-21 | Daikin Industries, Ltd. | Electric insulating device of air conditioner, and air conditioner with the device |
| US7017362B2 (en) | 2002-03-18 | 2006-03-28 | Daikin Industries, Ltd. | Connection structure of coolant pipe of air conditioner |
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