DD294345A5 - METHOD FOR IONIZING THE NEUTRAL PARTICLES IN SECONDARY NEW PARTICLE MASS SPECTROSCOPY - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ionisation der Neutralteilchen in der Sekundaerneutralteilchen-Massenspektroskopie, die vor allem in der Oberflaechenanalytik eingesetzt wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dasz der Elektronenstrahl fuer die Stoszionisation der gesputterten Neutralteilchen stark gebuendelt entweder sehr nahe am Quellgebiet der Sekundaerteilchen vorbeigefuehrt oder direkt auf die Quellflaeche der Sekundaerteilchen gerichtet wird und die ionisierten Neutralteilchen durch eine geringe Spannung zwischen Probe und Transferoptik abgesaugt werden, wobei im ersteren Falle der Abstand der Achse des Elektronenstrahls von der Probe dem Durchmesser im cross-over des Strahls entspricht, waehrend im zweiten Falle der cross-over des Strahls groeszer ist als der Strahlquerschnitt der eingesetzten Ionenmikrosonde.{Sekundaerteilchen-Massenspektroskopie; Oberflaechenanalytik; Neutralteilchen; Ionisation; Elektronenstrahl}The invention relates to a method for the ionization of the neutral particles in the secondary neutral particle mass spectrometry, which is used mainly in the surface analysis. The method is characterized in that the electron beam for the Stoszionisation the sputtered neutral particles strongly gebuendelt either led very close to the source of secondary particles or directed directly to the source of Sekundaerteilchen and the ionized neutral particles are sucked by a low voltage between the sample and transfer optics, in the former case, the distance of the axis of the electron beam from the sample corresponds to the diameter in cross-over of the beam, while in the second case the cross-over of the beam is greater than the beam cross-section of the ion microprobe used {secondary particle mass spectrometry; Oberflaechenanalytik; neutral; Ionization; electron}
Description
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ionisation der Neutralteilchen in der Sekundärneutralteilchen-Massonspektroskopie, die vor alleminder Oberflächenanalytik eingesetzt wird.The invention relates to a method for the ionization of the neutral particles in the secondary neutral particle mass spectroscopy, which is used primarily in surface analysis.
Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art
Die Sekundärneutralteilchen-Massenspektroskopie (im weiteren SNMS) bietet im Gegensatz zur Sekundärionen-Massenspektroskopie (SIMS) den Vorteil der quantitativen Auswertung der gemessenen Intensitäten als Folge der Entkopplung des lonisationsprozesses vom Sputtervorgang („Thin Film and Depth Profile Analysis, Topics in Current Physics", Vol.37, ed. H. Oechsner, Springer Verlag Berlin, Heidelberg, New-York, Tokio, 1984, S. 63).Secondary particle mass spectrometry (hereinafter SNMS), in contrast to secondary ion mass spectrometry (SIMS), offers the advantage of quantitatively evaluating the measured intensities as a result of decoupling the ionization process from the sputtering process (Thin Film and Depth Profile Analysis, Topics in Current Physics). Vol.37, ed. H. Oechsner, Springer Verlag Berlin, Heidelberg, New York, Tokyo, 1984, p. 63).
Auf die Probenoberfläche wird analog zur SIMS ein Ionenstrahl gerichtet, welcher durch Sputtern Sekundärteilchen auslöst. Diese Sekundärteilchen sind als Bestandteile der Oberfläche für analytische Aussagen geeignet. Sie bestehen aus neutralen Teilchen und im geringen Maße aus Ionen. Die neutralen Sekundärteilchen können mit Elektronen oder Photonen nachionisiert werden. Eine vergleichende Diskussion wurde von W. Reuter unter Berücksichtigung verschiedener Größen wie lonisierungswahrscheinlichkeit, Transmission, useful yield und anderen durchgeführt (in „Secondary lon Mass Spectrometry [SIMS V], ed. A. Benninghoven u. a., Springer Verlag Berlin, 1986, S.94).An ion beam is directed onto the sample surface analogously to the SIMS, which causes secondary particles by sputtering. These secondary particles are suitable as components of the surface for analytical statements. They consist of neutral particles and to a lesser extent ions. The neutral secondary particles can be deionized with electrons or photons. A comparative discussion was carried out by W. Reuter taking into account various variables such as ionization probability, transmission, useful yield and others (in Secondary Mass Spectrometry [SIMS V], ed. A. Benninghoven et al., Springer Verlag Berlin, 1986, p ).
Bei der Nachionisation der Neutralteilchen mit einem freien Elektronenstrahl erfolgt das in einem räumlichen Bereich, der sich in einem gewissen Abstand von der zu untersuchenden Probenoberfläche befindet und dieser gegenüber eine Aperturöffnung mit dem Durchmesser d besitzt. Die Neutralteilchen driften vom Ort ihrer Entstehung auf der Probenoberfläche in diesen lonisationsraum und behalten bei der Ionisierung Energie und '.npulse im wesentlichen bei.In the case of the deionization of the neutral particles with a free electron beam, this takes place in a spatial region which is located at a certain distance from the sample surface to be examined and has an aperture opening with the diameter d opposite it. The neutral particles drift from their place of origin on the sample surface into this ionization space and essentially retain energy and momentum upon ionization.
Befindet sich auf der Oberfläche der Probe das Element der Massenzahl A mit der Konzentration CA, so gilt für die Impulsrate am Teilchendetektor des Massenspektrometers:If the element of the mass number A with the concentration C A is located on the surface of the sample, the following applies to the pulse rate at the particle detector of the mass spectrometer:
IA = Jp · CA · YA · ω · ε · T · SI A = Jp · C A · Y · A · ω · ε · T · S
Dabei bedeuten:Where:
JP: Stärke des lonenstrahlesJ P : strength of the ion beam
YA: Gesamtsputterausbeute des Elementes A (wesentlichster Anteil ist die neutrale Komponente) ω: Akzeptanz der Apertur des lonisationsraumesY A : total sputter yield of element A (most important part is the neutral component) ω: acceptance of the aperture of the ionization space
ε: lonisierwahrscheinlichkeitε: probability of ionization
T: Transmission zwischen dem Phasenraumvolumen der Ionen der Masse A und der Akzeptanz des MassenspektrometersT: Transmission between the phase space volume of the ions of the mass A and the acceptance of the mass spectrometer
bei Abstimmung auf die Massenzahl A S: Ansprechwahrscheinlichkeit des Teilchendetektors.when matching the mass number A S: response probability of the particle detector.
Für die lonisierwahrscheinlichkeit ergibt sich unter diesen Bedingungen näherungsweise ε = 5· 10~β· ΙΕ· F/dFor the lonisierwahrscheinlichkeit arises under these conditions is approximately ε = 5 · 10 ~ β · Ι Ε · F / d
Ie = Stärke des Elektronenstromes in mAIe = strength of the electron current in mA
d = DurchmesserderAperturdeslonisierbereichsincmd = diameter of the aperture of the ionizing area incm
F = Formfaktor, der auch den Beitrag einer etwaigen magnetischen Halterung der Elektronen enthält.F = form factor, which also includes the contribution of any magnetic retention of the electrons.
Die Größe ω · ε · T · S wird useful yieid yu genannt, da sie die Wahrscheinlichkeit der Registrierung eines gesputterten Teilchens, d.h. das Verhältnis der detektierten Ionen der Masse A zu allen gesputterten Teilchen der Masse A angibt. Sie ist ein Güteparameter der jeweiligen Apparatur und soll so hoch wie möglich sein. Bei modernen SNMS-Geräten mit Quadrupol-Massenspektrometer und mit Elektronenstrahlionisation liegt die useful yield bei 10~8. So werden z. B. von Tümper et al. (in „Secondary lon Mass Spectrometry [SIMS Vl]", ed. Benninghoven u.a., Wiley, New Yor!:, Seite 797) folgende Parameter angegeben:The quantity ω · ε · T · S is called useful yieid y u , since it indicates the probability of registering a sputtered particle, ie the ratio of the detected ions of mass A to all sputtered particles of mass A. It is a quality parameter of the respective apparatus and should be as high as possible. In modern SNMS instruments with quadrupole mass spectrometer and electron beam ionization, the useful yield is 10 ~ 8 . So z. By Tümper et al. (in "Secondary Ion Mass Spectrometry [SIMS VI]", ed. Benninghoven et al., Wiley, New York!:, page 797) the following parameters are given:
a (Abstand des lonisierboreichs) = 2 cma (distance of lonisierboreichs) = 2 cm
d (Durchmesser der Apertur des lonisierberoichs) = 0,3 cmd (diameter of the aperture of the ionizing berry) = 0.3 cm
ω =5·10"3 ω = 5 × 10 -3
σ (lonisationsquerschnitt für Kupfer) = 3 · 10~1β cm'σ (ionization area for copper) = 3 · 10 ~ 1β cm '
IE (Stärke des Elektronenstromes) = 2 mAI E (strength of the electron current) = 2 mA
EE (Energie der Elektronen) = 50 eVE E (energy of electrons) = 50 eV
ε =10~4...10"3 ε = 10 ~ 4 ... 10 " 3
Die Anwendung der SNMS mit lonenmikrostrahlen im sub^m-Bereich erfordert eine Verbesserung der useful yield um mehrere Größenordnungen, da der bisher erreichte Wert nur Analysen bei geringer lateraler Auflösung gestattet. Die relativ große Queljfläche der Sekundärteilchen (die durch Elektronenstoß erzeugten Ionen behalten den Phasenraum der Sekundärneutralteilchen bei) führt zu einem Phasenraum, welcher sich nicht mehr vollständig an das Massenspektrometer (z.B. Quadrupolmassenspektrometer) anpassen läßt. Obwohl diese Anpassung stark von der Kunst der Gestaltung des ionenoptischen Systems zwischen Ionisator und Massenspektrometer und auch von den Dimensionen des Massenspektrometer abhängt, kann in etwa der Wert T = 10~2 angesetzt werden. Demgegenüber gelingt bei einer Quellfläche der Sekundärieilchen von 1 pm und weniger eine fast vollständige Anpassung, welche jedoch durch die mögliche Energiedispersion der Transferoptik eingeschränkt wird. Trotzdem bleibt die Zählrate am Detektor bei einer lateralen Auflösung im nm-Bereich unakzeptabel klein.The application of SNMS with ion micro-beams in the submicron range requires an improvement of the useful yield by several orders of magnitude, since the value achieved so far allows only analyzes with a low lateral resolution. The relatively large surface area of the secondary particles (the ions generated by electron impact maintain the phase space of the secondary neutral particles) leads to a phase space which can no longer be completely adapted to the mass spectrometer (eg quadrupole mass spectrometer). Although this adaptation depends strongly on the art of designing the ion-optical system between ionizer and mass spectrometer and also on the dimensions of the mass spectrometer, the value T = 10 ~ 2 can be approximated. On the other hand, in the case of a source area of the secondary particles of 1 μm and less, an almost complete adaptation is achieved, which, however, is limited by the possible energy dispersion of the transfer optics. Nevertheless, the count rate at the detector remains unacceptably small at a lateral resolution in the nm range.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Das Ziel der Erfindung ist die Verbesserung der useful yield bei der Sekundärneutralteilchen-Massenspektroskopie.The object of the invention is to improve the useful yield in secondary neutral particle mass spectrometry.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, solche Bedingungen für die SNMS anzugeben, bei denen die useful yield um mehrere Größenordnungen besser ist als bisher.The object of the invention is to specify such conditions for the SNMS, in which the useful yield is several orders of magnitude better than before.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß der Elektronenstrahl für die Stoßionisation der gesputterten Neutralteilchen entweder stark gebündelt sehr nahe am Quellgebiet der Sekundärteilchen vorbeigeführt oder direkt auf die Quellfläche der Sekundärteilchen gerichtet wird und die ionisierten Neutralteilchen durch eine geringe Spannung zwischen Probe und Transferoptik abgesaugt werden, wobei im ersteren Falle der Abstand der Achse des Elektronenstrahls von der Probe dem Durchmesser im cross-over des Strahls entspricht, während im zweiten Falle der cross-over des Strahls größer ist als der Strahlquerschnitt der eingesetzten Ionenmikrosonde.The inventive method is that the electron beam for the impact ionization of the sputtered neutral particles either strongly bundled very close to the source of secondary particles or directed directly to the source surface of the secondary particles and the ionized neutral particles are sucked through a low voltage between the sample and transfer optics, in the former case, the distance of the axis of the electron beam from the sample corresponds to the diameter in cross-over of the beam, while in the second case, the cross-over of the beam is greater than the beam cross-section of the ion microprobe used.
Bei der ersten Variante darf die Probe bzw. der Probenhalter in der Richtung der Achse des Elektronenstrahls nicht unnötig ausgedehnt sein, da der Elektronenstrahl vor und nach dem cross-over infolge seiner Enveloppe größere Querschnitte aufweist. Die zur Absaugung der ionisierten Teilchen angelegte geringe Spannung beeinflußt den Elektronenstrahl nur unwesentlich. Für die Akzeptanz des nicht scharf definierten lonisierbereiches ergibt sich näherungsweise ω = 0,25. Die lonisierwahrscheinlichkeit wird nach der oben genannten Formel bestimmt. Somit wird wie im Falle der bekannten Lösungen mit räumlicher Trennung des Quellgebietes der Sekundärteilchen und des lonisierbereiches der maßgebliche Parameter ω ε durch den Quotienten lE/d bestimmt. Hierbei bedeutet d den Querschnitt des Elektronenstrahls im cross-over. Stärke und Querschnitt des Elektronenstrahls sind jedoch nicht voneinander unabhängig. Sie werden durch die sphärische und chromatische Aberration, die Raumladung und die normierte brightness der Elektronenquelle begrenzt. Ein Optimierung der Größe lE/d ergibt für den Elektronenstrahlquerschnitt im cross-over ca. 20pm bei einer Stromstärke von 1 mA. Dabei wird eine Elektronenenergie von 15OeV, eine normierte brightness von 4 · 102A/cm2srV sowie ein Koeffizient der sphärischen Aberration von 500 (normiert auf die Länge der Elektronenlinse bei einer Vergrößerung von 1) zugrunde gelegt. Die chromatische Aberration wird in diesem Falle vernachlässigt. Für die lonisierwahrscheinlichkeit ergibt sich damit bei einer mittleren kinetischen Energie der Neutralteilchen von 2eV etwa ε = 2 · 10"3.In the first variant, the sample or the sample holder may not be unnecessarily expanded in the direction of the axis of the electron beam, since the electron beam has larger cross sections before and after the crossover due to its envelope. The low voltage applied to the extraction of the ionized particles only insignificantly affects the electron beam. For the acceptance of the not sharply defined ionization range, approximately ω = 0.25 results. The probability of ionization is determined according to the above formula. Thus, as in the case of the known solutions with spatial separation of the source region of the secondary particles and the ionization region, the relevant parameter ω ε is determined by the quotient I E / d. Here, d is the cross section of the electron beam in cross-over. However, the strength and cross section of the electron beam are not independent of each other. They are limited by the spherical and chromatic aberration, the space charge and the normalized brightness of the electron source. An optimization of the size l E / d results for the electron beam cross-section in cross-over about 20pm at a current of 1 mA. This is based on an electron energy of 15OeV, a normalized brightness of 4 · 10 2 A / cm 2 srV and a coefficient of spherical aberration of 500 (normalized to the length of the electron lens at a magnification of 1). Chromatic aberration is neglected in this case. For the lonisierwahrscheinlichkeit thus results in a mean kinetic energy of the neutral particles of about 2eV ε = 2 x 10 "3.
Bei sorgfältiger Anpassung des Phasenrai 'mes an die Akzeptanz des Massenspektrometers wird im Falle hoher und höchster lateraler Auflösung eine useful yield von 5 10~4 erreicht. Damit ist die Voraussetzung gegeben, daß auch bei mikroskopischen Analysen Elemente mit geringen Konzentrationen nachgewiesen und bildhaft dargestellt werden können. Bei der Variante zwei des erfindungsgemäßen Verfahrens müssen im Falle von Analysen mit bildhafter Darstellung Ionen- und Elektronenstrahl synchron mit der entsprechenden Überlappungsgenauigkeit geführt werden. Die die useful yield bestimmenden Faktoren werden wie folgt eingeschätzt: Die Akzeptanz des lonisierbereiches für die in der Quellfläche entstehenden neutralen Sekundärteilchen und die lonisierwahrscheinlichkeit sind nicht mehr unabhängig zu bestimmen. Ihr Produkt ergibt sich näherungsweise zuWith careful adjustment of the Phasenrai 'mes to the acceptance of the mass spectrometer is a useful yield of 5 10 ~ 4 is achieved in the case of high and very high lateral resolution. Thus, the condition is given that even with microscopic analysis elements can be detected with low concentrations and displayed pictorially. In variant two of the method according to the invention, in the case of analyzes with pictorial representation, ion and electron beams must be guided synchronously with the corresponding overlapping accuracy. The factors determining the useful yield are estimated as follows: The acceptance of the ionization region for the neutral secondary particles formed in the source surface and the probability of ionization can no longer be determined independently. Your product approximates to
ü)-e = 5-10~e-lE/d,ü) -e = 5-10 ~ e -l E / d,
liegt also gegenüber der Variante 1 um den Faktor 1/ω günstiger; d ist hierbei der Durchmesser des Elektronenstrahles im cross-over. Dieser Vorteil läßt sich nutzen, um unter den bei Variante 1 genannten Bedingungen einen Elektronenstrahl von 10 pm Durchmesser und etwa 250 μΑ Stromstärke auf den Brennfleck des Ionenstrahl auf der Probe zu richten, wobei etwa das gleiche Ergebnis für die lonenausbeute am Detektor des Massenspektrometers erzielt wird. . -\-.-. .is therefore more favorable than Variant 1 by the factor 1 / ω; Here d is the diameter of the electron beam in cross-over. This advantage can be used to direct an electron beam of 10 .mu.m diameter and about 250 .mu.Α current on the focal spot of the ion beam on the sample under the conditions mentioned in variant 1, wherein about the same result for the ion yield at the detector of the mass spectrometer is achieved , , - \ -.-. ,
Variante zwei verlangt keine Einschränkung der Probenflächen und kann somit wie bei der konventionellen SNMS oder SIMS auf großflächigen Proben angewandt werden.Variant two does not require any restriction of the sample surfaces and can thus be applied to large-area samples as with conventional SNMS or SIMS.
Der Vorteil des erfindungsgemäßon Verfahrens zur Nachionisation der Sekundärnoutralteilchen mit einem Elektronenmikrostrahl besteht in der Möglichkeit, die Empfindlichkeit dor SNMS soweit zu erhöhen, daß sie für die Abbildung von Elementen geringer Konzentration mit hoher lateraler Auflösung, etwa im μην und sub-pm-Boreich, verwendet werden kann.The advantage of the method according to the invention for Nachionisation the Sekundärnoutralteilchen with an electron microbeam is the ability to increase the sensitivity dors SNMS so far that it for the imaging of low concentration elements with high lateral resolution, such as in μην and sub-pm Boreich used can be.
Bei den meisten bekannten SNMS-Anlagen werden die gleichzeitig entstehenden Sekundärionen noch vor dem Ionisator von den Neutralteilchen abgetrennt. Das ist beim erfindungsgemäßen Verfahren aufgrund der unmittelbaren Nachbarschaft von Probe und lonisationsgebiet nicht möglich. Wird jedoch von der abgeschätzton lonisierwahrscheinlichkeit ü = 2 · 10~3 ausgegangen, dann übertreffen die Signale der Sekundärionen nur die Signale der Neutralteilchen, wenn die Sekundärionenausbeute größer als 2 · 10~3 ist. Das abor tritt nur bei Oberflächen auf, die mit Sauerstoff oder Alkalimetallen beladen sind, Im allgemeinen liegt die Ausbeute für Ionon bei der SIMS zwischon 10"3 und 10~6. Gerade für diese Anwendungsfälle der Untersuchung von Tiefenprofilen biotet die Realisierung der SNMS mit dom erfindungsgemäßen Verfahren gegenüber der bekannten SNMS und SIMS.In most known SNMS systems, the secondary ions which form at the same time are separated from the neutral particles before the ionizer. This is not possible in the method according to the invention due to the immediate proximity of sample and ionization. However, assuming the estimated ionization probability = = 2 × 10 -3 , the signals of the secondary ions only exceed the signals of the neutral particles if the secondary ion yield is greater than 2 × 10 -3 . The aboride occurs only on surfaces that are loaded with oxygen or alkali metals, In general, the yield for ionone in the SIMS between 10 " 3 and 10 ~ 6. Especially for these applications of the study of depth profiles biotet the realization of the SNMS with dom inventive method over the known SNMS and SIMS.
Außerdem kann auch die Möglichkeit einor gewissen Abtrennung der Sekundärionen aufgrund des von den neutralen Teilchen abweichenden Energiespektrums durch Verwendung einer energiedispersiven lononoptik zwischen dem Ionisator und dem Massenspektrometer bzw. durch Verwendung elektronischer Modulationsverfahren genutzt worden.In addition, the possibility of some separation of the secondary ions due to the different energy spectrum of the neutral particles by using an energy-dispersive iononoptik between the ionizer and the mass spectrometer or by using electronic modulation methods has been used.
Ausführungsbeispielembodiment
Figur 1 zeigt das Schema des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Variante 1 und Figur 2 nach Variante 2.FIG. 1 shows the scheme of the method according to the invention according to variant 1 and FIG. 2 according to variant 2.
1. In einem handelsüblichen, für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens modifizierten SIMS-Gerätes wird der primäre lonenmikrostrahl 1 (lukeV, 1 nA, 1 pm) auf die Oberfläche der zu untersuchenden Probe 2 gerichtet und setzt dort gesputterte Neutralteilchen (mittlere Energie ca. 2eV) und Ionen (mittlere Energie ca. 5eV) frei. Gleichzeitig wird ein Elektronenstrahl 3 (15OeV11 mA, 20Mm) so an der Probenoberfläche vorbeigeführt, daß sein Abstand von der Probe etwa seinem Durchmesser im cross-over entspricht. Der Kreuzungsbereich von gesputterten Sekundärteilchen und Elektronen ist das Quellgebiet 4 derjenigen ionisierten Neutralteilchen 5 (mittlere kinetische Energie ca. 2eV), welche ionenoptisch abgesaugt und in den Auffänger 6 des im vorliegenden Falle benutzten Quadrupolmassenspektrometers gelangen. Die geforderte Fokussierung des Elektronenstrahles 3 senkrecht zur Probenoberfläche ist wichtiger als die Fokussierung parallel dazu. Dieser Freiheitsgrad kann zur Optimierung der Raumladungseinflüsse benutzt werden. Das Quellgebiet 4 für die ionisierten Neutralteilchen hat eine Ausdehnung, die sowohl durch die Abmessung des Elektronenstrahles 3 als auch durch die des lonenstrahles 1 bestimmt wird. Der Elektronenstrahl gelangt schließlich in einen geeigneten Auffänger 7.1. In a commercially available SIMS apparatus modified for carrying out the method according to the invention, the primary ion micro-beam 1 (LukeV, 1 nA, 1 pm) is directed onto the surface of the sample 2 to be examined and places there sputtered neutral particles (mean energy about 2 eV ) and ions (average energy about 5eV) free. At the same time, an electron beam 3 (15OeV 1 1 mA, 20 μm) is guided past the sample surface in such a way that its distance from the sample approximately corresponds to its diameter in cross-over. The crossing region of sputtered secondary particles and electrons is the source region 4 of those ionized neutral particles 5 (mean kinetic energy about 2 eV), which are extracted by ion optics and reach the catcher 6 of the quadrupole mass spectrometer used in the present case. The required focusing of the electron beam 3 perpendicular to the sample surface is more important than the focusing parallel to it. This degree of freedom can be used to optimize the space charge influences. The source region 4 for the ionized neutral particles has an extent which is determined both by the dimension of the electron beam 3 and by that of the ion beam 1. The electron beam finally passes into a suitable catcher 7.
2. Für die Durchführung von Oberflächenanalysen wird ein handelsübliches SIMS-Gerät so modifiziert, daß das erfindungsgemäße Verfahren nach Variante 2 benutzt werden kann.2. For the implementation of surface analysis, a commercially available SIMS device is modified so that the inventive method can be used according to variant 2.
Der primäre lonenmikrostrahl 1 (10keV, 1OpA, 100nm) wird auf die Oberfläche der zu untersuchenden Probe 2 gerichtet und setzt dort gesputterte Neutralteilchen (mittlere Energie ca. 2eV) und Ionen (mittlere Energie ca. 5eV) frei. Gleichzeitig wird ein Elektronenstrahl 3 (15OeV, 250μΑ, 10pm) so auf die Probenoberfläche gerichtet, daß sein cross-over an der Oberfläche der Probe liegt und den Brennfleck des lonenmikrostrahls 1 erfaßt. Der gemeinsame Bereich von gesputterten Sekundärteilchen und Elektronen ist das Quellgebiet 4 derjenigen ionisierten Neutralteilchen 5 (mittlere kinetische Energie ca. 2 eV), welche ionenoptisch abgesaugt werden und in den Auffänger 6 des Quadrupolmassenspektrometers gelangen. In beiden Beispielen werden gesputterte Primärionen von den nachträglich ionisierten Neutralteilchen nicht abgetrennt.The primary ion micro-beam 1 (10keV, 1OpA, 100nm) is directed to the surface of the sample 2 to be examined where it releases sputtered neutral particles (mean energy ca. 2eV) and ions (mean energy ca. 5eV). At the same time, an electron beam 3 (15OeV, 250μΑ, 10pm) is directed onto the sample surface such that its cross-over is at the surface of the sample and detects the focal spot of the ion microjet 1. The common region of sputtered secondary particles and electrons is the source region 4 of those ionized neutral particles 5 (mean kinetic energy about 2 eV), which are extracted by ion optics and reach the receiver 6 of the quadrupole mass spectrometer. In both examples, sputtered primary ions are not separated from the post-ionized neutral particles.
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104569014A (en) * | 2014-10-27 | 2015-04-29 | 西安空间无线电技术研究所 | Method and device for testing secondary electron emission coefficient of material under all incidence angles |
| DE102015203847B4 (en) * | 2014-03-18 | 2017-08-31 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Neutral particles sputtering mass spectrometer device |
| DE102015203848B4 (en) | 2014-03-18 | 2019-12-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Sputtering neutral mass spectrometry device |
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1990
- 1990-05-10 DD DD34053290A patent/DD294345A5/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE102015203848B4 (en) | 2014-03-18 | 2019-12-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Sputtering neutral mass spectrometry device |
| CN104569014A (en) * | 2014-10-27 | 2015-04-29 | 西安空间无线电技术研究所 | Method and device for testing secondary electron emission coefficient of material under all incidence angles |
| CN104569014B (en) * | 2014-10-27 | 2017-01-25 | 西安空间无线电技术研究所 | Method and device for testing secondary electron emission coefficient of material under all incidence angles |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RPI | Change in the person, name or address of the patentee (searches according to art. 11 and 12 extension act) | ||
| ENJ | Ceased due to non-payment of renewal fee |