JPS6310450A - イオンマイクロアナライザ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、深さ方向分析を目的としたイオンマイクロア
ナライザに係り、特に、一次イオン種を。

任意の周期で切替えることによって１分析時間の短縮、
および全元素の高感度分析を図ったイオンマイクロアナ
ライザに関する。

〔従来の技術〕

イオンマイクロアナライザ分析には、０２十一次イオン
とＣｓ＋一次イオンが不可欠であることは周知である。

前者は電気陽性元素の分析に用いられ、後者は電気陰性
元素の分析に用いられ１分析対象試料中の着目元素によ
って、前記一次イオン種を切替えるようにしている。

この一次イオン種の切替えは、Ｏｘ＋イオン源とＣｓ＋
イオン源の組替えにより行うものと、たとえば“５ｅｃ
ｏｎｄａｒｙ　Ｉｏｎ　Ｍａｓｓ　Ｓｐａｃｔｒｏｍｅ
ｔｏｒｙ　ＳＩＭＳｍ１９８１、Ｓｐｒｉｎｇａｒ−Ｖ
ｅｒｌａｇ　Ｂｅｒｌｉｎ　Ｈａｉｄｅｌｂｅｒｇ　Ｎ
ｅｗＹｏｒｋ　、Ｐｒ１ｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　Ａｐｐ
ｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ａ　ＰｕａｌＰｒｉｍａｒ
ｙ　Ｉｏｎ　５ｏｕｒｃｅ　ａｎｄ　Ｍａｓｓ　Ｆｉｌ
ｔｏｒ　ｆｏｒ　ａｎ　ＩｏｎＭｉｃｒｏａｎａｌｙｚ
ｅｒ”に記載のように二つのイオン源を装備させ磁場の
極性切替えにより一次イオン種の選択を行なうものとが
ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記いずれのものにおいても、分析対象試料中
の着目元素が電気陽性元素と電気陽性元素とにまたがっ
ている場合、Ｏｘ＋一次イオンでの分析では、電気陰性
元素の感度が低く、Ｃｓ＋一次イオンでの分析では、電
気陽性元素の感度が低くなるものであった。これを避け
るため各々の一次イオン種で分析しその結果より判断す
ることが必要であった。

また、多層膜の分析において、深さ分解能を上げるため
にはスパッタ速度を遅く均一なスパッタリングが必要で
ある。この様な条件で厚い膜の界面等の不純物分析をす
る場合、低速スパッタリングのため分析時間が長くなる
ものであった。

このように、上記従来技術は、短時間高分解能深さ方向
分析、および電気陰性、陽性両元素の同時高感度分析に
ついては配慮がされておらず、高分解能深さ方向分析で
は長時間を要する。また電気陰性、陽性元素のいずれか
の感度が低い問題を有していた。

本発明の目的は、一次イオン種を一定の周期で切替える
ことにより上記問題点を解決することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

このような目的は一次イオン種を切替えることによって
、達成されるものである。すなわち、Ｑｚ＋一次イオン
による分析の場合、Ｃｓ＋やＸｓ＋など高質量イオンは
切替えるとスバツチ速度が増す、また、Ｑｚ＋一次イオ
ンとＣｓ＋一次イオンを交互に切替え電気陽性元素と電
気陰性元素を検出すれば全元素の高感度化が達成できる
。

したがって１本発明は、試料に一次イオンを照射し、試
料より放出する二次イオンを分析するイオンマイクロア
ナライザにおいて、複数の一次イオン発生手段と、前記
一次イオン種を切替える手段と、前記一次イオンを収束
する手段と、前記一次イオンを走査する手段と、前記一
次イオン種切替時のイオン軌道を合わせる手段とを備え
るようにしたものである。

〔作用〕

一次イオン種の切替の手段は、一次イオンを偏向させる
種動作する。偏向された前記一次イオンは収束部を経由
して試料に照射される。別のイオン種を選択する場合は
前記一次イオン種の切替の手段の極性を変えて偏向方向
を変える。若干の軌道の違いは軌道合せ手段により合せ
る。これにより切替時の照射位置を同一点にできる。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を第１図により説明する。

同図において一次イオン切替器３は第１のイオン源１と
第２のイオン源２からの一次イオンを偏向させるように
なっている。前記一次イオン切替器３は、磁場形と静電
場形とがあるがいずれの方式であってもよい、前記一次
イオン切替器３によって偏向された一次イオン４は、収
束部５を介して試料７に照射するようになっている。こ
の試料７と前記収束部５の間には前記一次イオン種４Ａ
。

４Ｂの軌道を合せる偏向軸合せ器６が配置されている。

前記試料７より放出された二次イオン１６は質量分析計
８で分析され検出器９で検出され出力表示器１０で表示
出力されるようになっている。

前記一次イオン切替器３には駆動電源１５が接続されて
いる。また偏向軸合せ器６には駆動電源１４、試料７に
は二次イオン加速電源１１、質量分析計８には電源１２
が接続され、各々制御回路１３により極性および偏向量
が制御されるようになっている。

このように構成されたイオンマイクロアナライザにおい
て、今、第１のイオン源１にＯｘ＋イオン源を用いて深
さ方向分析をする場合、イオンＭ２にＣｓ＋またはｘ８
＋イオン源を用いる。深さ方向分析を行う場合は均一な
スパッタリングが必要となるので、第２図に示す如くｍ
へイオンビームをラスター走査する。

第２図においてＹ走査周期がラスター走査の１フレーム
となる。このフレームに同期して一次イオン切替３およ
び偏向軸合せ器６の偏向量を切替える。これにより試料
７にはＯ２＋とＣｓ中またはＸｓ＋イオン同一点に交互
に照射される。Ｃｓ中またはＸｅＪ−は０２＋に対して
高質量でありスパッタ速度が速くなる。

この方式で一次イオンとして０２＋とＣｓ中を交互に切
替える時、二次イオン加速電源１１と質量分析計電源１
２の極性切替を行うと検出器９には電気陽性元素と電気
陰性元素の二次イオンが交互に検出される。交互に検出
される両極性の二次イオンは出力表示器１ｏにより同一
の座標に表示する。これにより電気陽性および陰性元素
の高感度深さ方向分析ができる。前記スパッタ速度の高
速化で高質量イオンを交互に照射する場合、界面または
薄層部において高質量イオンとの切替えを止めれば、低
速スパッタリングとなり高分解能深さ方向分析が得られ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、−回の分析中に高速スパッタリング分
析モードと低速高分解能分析モードとを自由に選択でき
るので分析時間の短縮が図れる。

高質量イオンと低質量イオンとのスパッタリングイール
ドの差は、一次イオンエネルギー２０ｋＶ時とＸｓ＋と
Ｎｅ＋では約５倍である＊　（Ａｔｏ＋ａｉｅａｎｄ　
Ｉｏｎｉｃ　Ｉｍｐａｃｔ　Ｐｈｅｎｏ＋ｍｅｎａ　ｏ
ｎ　Ｍｅｔａｌ　５ｕｎｆａｃｅ、Ｍ。

Ｋａｍｉｎｓｋｙ　　Ｓｐｒｉｎｇｓｒ−Ｖａｒｌａｇ
　Ｂｅｒｌｉｎ　）ＩａｉｄｅｌｂｅｒｇＮｏｖ　Ｙｏ
ｒｋ発行ｐ１５７参照） また、Ｘｅ＋とＮ＋では約１０倍の差がある。

（Ｉｏｎ　Ｂｅａｍｓ　ｗｉｔｈ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉ
ｏｎｓ　ｔｏ　ＩｏｎＩｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ、Ｒ，
Ｇ、Ｗｉｌｓｏｎ他著、Ｊｏｈｎ　Ｖｉｌｅｙ＆５ｏｎ
ｓ。

Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ発行ｐ３２６参照） また０２＋とＣｓ中を交互に照射することにより全元素
の高感度深さ方向分析ができる。たとえばアルカリ金属
元素とハロゲン元素の同時分析では、０２十一次イオン
照射時にアルカリ金属元素の正の二次イオンをＣｓ十一
次イオン照射時はハロゲン元素の負の二次イオンを検出
すると両元素と高感度で分析できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるイオンマイクロアナライザの一
実施例を示す構成図、第２図は上記イオンマイクロアナ
ライザにおける一次イオン走査と切替タイミングを示す
説明図である。 茶１圀 奏２図 Ａｌ１　竹Ｗ二［］二児 Ｙえｔ、ｚレルイ／１ 極炸二＝Ｌ干”ｌ＝Ｆ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、試料に一次イオンを照射し、この試料より放出する
   二次イオンを分析するイオンマイクロアナライザにおい
   て、複数の一次イオン発生手段と、前記一次イオン種を
   切替える手段と、前記一次イオンを収束する手段と、前
   記一次イオンを走査する手段と、前記一次イオン種切替
   時のイオン軌道を合わせる手段とを備えたことを特徴と
   するイオンマイクロアナライザ。 ２、一次イオン軌道を合わせる手段は、一次イオンの切
   替えに連動して作動する特許請求の範囲第１項記載のイ
   オンマイクロアナライザ。 ３、一次イオン走査周期に同期して交互に一次イオン種
   を切替える特許請求の範囲第１項記載のイオンマイクロ
   アナライザ。 ４、一次イオン走査周期に同期して交互に一次イオン種
   の切替と質量分析計で分析する二次イオンの極性の切替
   をする特許請求の範囲第１項記載のイオンマイクロアナ
   ライザ。 ５、交互に分析した極性の異る二次イオンデータを同一
   の座標に表示した特許請求の範囲第４項記載のイオンマ
   イクロアナライザ。