JP2001215216A - 顕微レーザ質量分析計 - Google Patents
顕微レーザ質量分析計Info
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- JP2001215216A JP2001215216A JP2000024300A JP2000024300A JP2001215216A JP 2001215216 A JP2001215216 A JP 2001215216A JP 2000024300 A JP2000024300 A JP 2000024300A JP 2000024300 A JP2000024300 A JP 2000024300A JP 2001215216 A JP2001215216 A JP 2001215216A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 試料表面の異物と下地との成分を分別可能と
すること。また、ポストイオン化時のスペクトルの同定
を正確にできるようにすること。また、試料の誘電率の
スペクトルに対する影響を低減すること。 【解決手段】 顕微レーザ質量分析計の分析部を、イオ
ンサイクロトロン質量分析方式とし、試料からのイオン
引出電圧及び分析セルに印可する電圧を、試料の誘電率
や厚さから求めた表面の電位に応じて設定するようにす
る。
すること。また、ポストイオン化時のスペクトルの同定
を正確にできるようにすること。また、試料の誘電率の
スペクトルに対する影響を低減すること。 【解決手段】 顕微レーザ質量分析計の分析部を、イオ
ンサイクロトロン質量分析方式とし、試料からのイオン
引出電圧及び分析セルに印可する電圧を、試料の誘電率
や厚さから求めた表面の電位に応じて設定するようにす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はメモリ、ＡＳＩＣな
どのＬＳＩ、磁気デイスク装置、液晶など半導体デバイ
スの歩留り向上、プロセス改善を目的とした、微小異
物、微量汚染物の分析に用いられる顕微レーザ質量分析
計に関するものである。
どのＬＳＩ、磁気デイスク装置、液晶など半導体デバイ
スの歩留り向上、プロセス改善を目的とした、微小異
物、微量汚染物の分析に用いられる顕微レーザ質量分析
計に関するものである。
【０００２】さらに詳述するなら、半導体などの表面に
付着する異物や汚染物を分析する際に、質量スペクトル
上で検出された物質が、異物や汚染物に由来するもの
か、基板に由来するものかを、判別可能にする技術に関
するものであり、また、ポストイオン化を行う質量分析
において、試料蒸発用レーザ光でイオン化したイオン
と、ポストイオン化によるイオンとを分別し、同定精度
を向上させる技術に関するものである。またさらに、異
物、汚染物あるいは基板の材質にかかわらず、質量を正
確に測定できる技術に関するものである。
付着する異物や汚染物を分析する際に、質量スペクトル
上で検出された物質が、異物や汚染物に由来するもの
か、基板に由来するものかを、判別可能にする技術に関
するものであり、また、ポストイオン化を行う質量分析
において、試料蒸発用レーザ光でイオン化したイオン
と、ポストイオン化によるイオンとを分別し、同定精度
を向上させる技術に関するものである。またさらに、異
物、汚染物あるいは基板の材質にかかわらず、質量を正
確に測定できる技術に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】半導体製品などに付着するサブミクロン
の微小異物や数原子層の微量汚染物の分析手法として、
顕微レーザ質量分析計が着目されている。これは、レー
ザ光を試料上の微小個所に集束照射して発生させたイオ
ンを分析するものである。
の微小異物や数原子層の微量汚染物の分析手法として、
顕微レーザ質量分析計が着目されている。これは、レー
ザ光を試料上の微小個所に集束照射して発生させたイオ
ンを分析するものである。
【０００４】従来のレーザ質量分析計の例は、例えば、
特開平１０−２２３１６８号公報及び特開平６−３２５
７３０号公報に記載されている。前者は、試料から生じ
たイオンを電場によりある一定の運動エネルギに加速し
た後、一定距離を飛行させるようにしており、これは、
運動エネルギが一定であれば、イオンの速度はイオンの
質量に依存するので、イオンの飛行時間を測定すれば質
量を求めることができるという原理に基づく、飛行時間
質量分析計に関するものである。また、後者は、イオン
を磁場中において回転運動させるようにしており、これ
は、上記の回転運動のサイクロトロン共鳴周波数は、イ
オンの質量によって異なるので、これを利用してイオン
の質量を求めることができるという原理に基づく、イオ
ンサイクロトロン共鳴質量分析計に関するものである。
特開平１０−２２３１６８号公報及び特開平６−３２５
７３０号公報に記載されている。前者は、試料から生じ
たイオンを電場によりある一定の運動エネルギに加速し
た後、一定距離を飛行させるようにしており、これは、
運動エネルギが一定であれば、イオンの速度はイオンの
質量に依存するので、イオンの飛行時間を測定すれば質
量を求めることができるという原理に基づく、飛行時間
質量分析計に関するものである。また、後者は、イオン
を磁場中において回転運動させるようにしており、これ
は、上記の回転運動のサイクロトロン共鳴周波数は、イ
オンの質量によって異なるので、これを利用してイオン
の質量を求めることができるという原理に基づく、イオ
ンサイクロトロン共鳴質量分析計に関するものである。
【０００５】ところで、後者の装置では、試料が分析セ
ルの中に置かれる。しかし、この配置では、分析セルよ
り大きい試料は測定できない。また、レーザ光の光路中
に分析セルが配置されることで、レーザ照射光学系の設
計が制限を受ける。このため、レーザ光を微小に絞るの
が難しい。
ルの中に置かれる。しかし、この配置では、分析セルよ
り大きい試料は測定できない。また、レーザ光の光路中
に分析セルが配置されることで、レーザ照射光学系の設
計が制限を受ける。このため、レーザ光を微小に絞るの
が難しい。
【０００６】これを改良したのが、特開昭６２−２４９
３４７号公報に開示された技術である。この装置は、分
析セルとイオン源とを離した配置とすることにより、レ
ーザイオン化を含めて、試料室及びイオン化部を自由に
設計可能としている。
３４７号公報に開示された技術である。この装置は、分
析セルとイオン源とを離した配置とすることにより、レ
ーザイオン化を含めて、試料室及びイオン化部を自由に
設計可能としている。
【０００７】また、飛行時間質量分析計に関する他の従
来技術としては、本願出願人が先に提案した特開平１０
−１９９４７５号公報に開示された技術が挙げられ、こ
の先願公報には、パルスレーザ光の発振強度のバラツキ
や試料の表面状態などの違いによるイオン化率の違いが
生じても、常に定量の質量スペクトル分析を可能にする
手法が開示されている。
来技術としては、本願出願人が先に提案した特開平１０
−１９９４７５号公報に開示された技術が挙げられ、こ
の先願公報には、パルスレーザ光の発振強度のバラツキ
や試料の表面状態などの違いによるイオン化率の違いが
生じても、常に定量の質量スペクトル分析を可能にする
手法が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、例えばＳｉ
基板の上の異物や薄膜を分析する際、レーザ光強度が大
きいと、異物や薄膜と一緒に基板もイオン化され、質量
スペクトルは両方の信号が混じったものとなる。例え
ば、異物や薄膜がＳｉＯ2 ，Ｓｉ3Ｎ4などＳｉ原子を含
むものの場合、Ｓｉのスペクトルが下地から由来したも
のか、異物、薄膜から由来したものか識別することが難
しい。ここで、異物、薄膜だけがイオン化されるように
レーザ光強度を設定することは、異物や薄膜の熱伝導率
や吸光率が多くの場合不明であることから、実際上不可
能である。したがって、質量スペクトル上で、異物や薄
膜から由来するイオンと基板から由来するイオンとを識
別できることが望ましいが、この方法については、前記
した従来技術のいずれにおいても述べられていない。
基板の上の異物や薄膜を分析する際、レーザ光強度が大
きいと、異物や薄膜と一緒に基板もイオン化され、質量
スペクトルは両方の信号が混じったものとなる。例え
ば、異物や薄膜がＳｉＯ2 ，Ｓｉ3Ｎ4などＳｉ原子を含
むものの場合、Ｓｉのスペクトルが下地から由来したも
のか、異物、薄膜から由来したものか識別することが難
しい。ここで、異物、薄膜だけがイオン化されるように
レーザ光強度を設定することは、異物や薄膜の熱伝導率
や吸光率が多くの場合不明であることから、実際上不可
能である。したがって、質量スペクトル上で、異物や薄
膜から由来するイオンと基板から由来するイオンとを識
別できることが望ましいが、この方法については、前記
した従来技術のいずれにおいても述べられていない。
【０００９】また、レーザ質量分析では微小領域を高感
度に分析するため、ポストイオン化の手法が用いられる
ことがある。ＹＡＧレーザの５３２ｎｍなど比較的長波
長のレーザ光は、イオン化効率は低いが、対物レンズを
用いてスポット径をサブミクロンに絞ることが可能であ
る。一方、エキシマレーザの１９３ｎｍなど短波長のレ
ーザ光は、イオン化効率は高いが、スポット径をサブミ
クロンに絞るための光学系を製作するのが困難である。
そこで、ポストイオン化の手法では、ウエハ上の微小異
物などを長波長のレーザ光で蒸発させて中性粒子の気体
とし、これに短波長のレーザ光を照射してイオンとす
る。ところが、長波長のレーザ光でもある程度のイオン
化は起こるため、これがポストイオン化されたものと混
合する。また、２つのレーザ光は照射位置が異なるた
め、各々のレーザ光で生じたイオンは加速電圧が異な
り、異なる運動エネルギを持つようになる。そのため、
飛行時間質量分析の場合、スペクトル上での見かけの質
量数がそれぞれ異なることになり、分析の正確さに影響
を与える。
度に分析するため、ポストイオン化の手法が用いられる
ことがある。ＹＡＧレーザの５３２ｎｍなど比較的長波
長のレーザ光は、イオン化効率は低いが、対物レンズを
用いてスポット径をサブミクロンに絞ることが可能であ
る。一方、エキシマレーザの１９３ｎｍなど短波長のレ
ーザ光は、イオン化効率は高いが、スポット径をサブミ
クロンに絞るための光学系を製作するのが困難である。
そこで、ポストイオン化の手法では、ウエハ上の微小異
物などを長波長のレーザ光で蒸発させて中性粒子の気体
とし、これに短波長のレーザ光を照射してイオンとす
る。ところが、長波長のレーザ光でもある程度のイオン
化は起こるため、これがポストイオン化されたものと混
合する。また、２つのレーザ光は照射位置が異なるた
め、各々のレーザ光で生じたイオンは加速電圧が異な
り、異なる運動エネルギを持つようになる。そのため、
飛行時間質量分析の場合、スペクトル上での見かけの質
量数がそれぞれ異なることになり、分析の正確さに影響
を与える。
【００１０】また、質量分析しようとする異物、薄膜あ
るいは下地基板は、必ずしも導電性ではなく、ＳｉＯ
2 ，Ｓｉ3Ｎ4などの絶縁物であることも多い。特開平１
０−２２３１６８号公報に開示された技術では、試料か
ら生じたイオンを電場によって加速する。この電場によ
って絶縁物の表面は帯電する。このため、試料から出た
イオンの運動エネルギが設計値からずれ、質量の測定値
が真の値からずれるという問題が起こる。特開昭６２−
２４９３４７号公報に開示された技術でも、試料から生
じたイオンを分析セルに移動するのに、電場を印加する
ことが必然的に必要であり、この電場によって絶縁物の
表面は帯電する。試料の帯電を防ぐためには、試料表面
に導電膜を塗布する方法があるが、試料を汚染するた
め、望ましくない。
るいは下地基板は、必ずしも導電性ではなく、ＳｉＯ
2 ，Ｓｉ3Ｎ4などの絶縁物であることも多い。特開平１
０−２２３１６８号公報に開示された技術では、試料か
ら生じたイオンを電場によって加速する。この電場によ
って絶縁物の表面は帯電する。このため、試料から出た
イオンの運動エネルギが設計値からずれ、質量の測定値
が真の値からずれるという問題が起こる。特開昭６２−
２４９３４７号公報に開示された技術でも、試料から生
じたイオンを分析セルに移動するのに、電場を印加する
ことが必然的に必要であり、この電場によって絶縁物の
表面は帯電する。試料の帯電を防ぐためには、試料表面
に導電膜を塗布する方法があるが、試料を汚染するた
め、望ましくない。
【００１１】一方また、特開平６−３２５７３０号公報
では、帯電の問題はない代りに、試料の大きさが制限を
受ける。
では、帯電の問題はない代りに、試料の大きさが制限を
受ける。
【００１２】本発明の第１の目的は、試料表面の異物や
薄膜のレーザ質量分析にあたり、検出された物質が膜や
異物に由来するものか、基板に由来するものかを判別可
能にすることである。
薄膜のレーザ質量分析にあたり、検出された物質が膜や
異物に由来するものか、基板に由来するものかを判別可
能にすることである。
【００１３】本発明の第２の目的は、ポストイオン化を
行う際、ポストイオン化レーザ光により生じたイオン
を、ポストイオン化の前に生じたイオンと分別し、分析
の正確さを向上させることである。
行う際、ポストイオン化レーザ光により生じたイオン
を、ポストイオン化の前に生じたイオンと分別し、分析
の正確さを向上させることである。
【００１４】本発明の第３の目的は、異物、薄膜あるい
は基板が絶縁物であっても、正確な質量を測定できる技
術を提供することである。
は基板が絶縁物であっても、正確な質量を測定できる技
術を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上述したように、レーザ
質量分析計では、試料から生じたイオンを分析部に導入
するために、試料周辺に電場を印加している。よって、
絶縁性の膜や異物では表面が帯電し、下地基板との間に
電位差が生じる。そのため、同じイオンの種類でも、基
板から生じたイオンと膜・異物から生じたイオンとでは
運動エネルギに差が生じる。
質量分析計では、試料から生じたイオンを分析部に導入
するために、試料周辺に電場を印加している。よって、
絶縁性の膜や異物では表面が帯電し、下地基板との間に
電位差が生じる。そのため、同じイオンの種類でも、基
板から生じたイオンと膜・異物から生じたイオンとでは
運動エネルギに差が生じる。
【００１６】本発明では、前記第１の目的を達成するた
めの１つの手段として、顕微鏡で試料にレーザ光を集光
照射してイオンを発生させるイオン化部と、イオンサイ
クロトロン共鳴質量分析計とを組み合わせ、かつ、イオ
ン化部における試料とイオン引出電極との距離を小さく
した配置とすることにより、異物・膜からのイオンと、
下地からのイオンとの運動エネルギの差を大きくし、ま
たさらに、異物・膜からのイオンのみが分析セルにトラ
ップされるように、イオン引出電極と分析セルの電圧を
設定するようにしたものである。
めの１つの手段として、顕微鏡で試料にレーザ光を集光
照射してイオンを発生させるイオン化部と、イオンサイ
クロトロン共鳴質量分析計とを組み合わせ、かつ、イオ
ン化部における試料とイオン引出電極との距離を小さく
した配置とすることにより、異物・膜からのイオンと、
下地からのイオンとの運動エネルギの差を大きくし、ま
たさらに、異物・膜からのイオンのみが分析セルにトラ
ップされるように、イオン引出電極と分析セルの電圧を
設定するようにしたものである。
【００１７】また、前記第１の目的を達成するための他
の手段として、試料から発生したイオンを、イオンサイ
クロトロン共鳴質量分析計と、飛行時間質量分析計とで
同時測定するようににしたものである。異物・膜からの
イオンと、下地からのイオンとの運動エネルギの差は、
飛行時間の差を招く。一方、この運動エネルギの差は、
イオンサイクロトロン共鳴周波数には影響を与えない。
したがって、双方の質量スペクトルにおける同一イオン
のピーク位置を比較すれば、イオンが膜・異物から生じ
たものか、基板から生じたものかを判別できる。
の手段として、試料から発生したイオンを、イオンサイ
クロトロン共鳴質量分析計と、飛行時間質量分析計とで
同時測定するようににしたものである。異物・膜からの
イオンと、下地からのイオンとの運動エネルギの差は、
飛行時間の差を招く。一方、この運動エネルギの差は、
イオンサイクロトロン共鳴周波数には影響を与えない。
したがって、双方の質量スペクトルにおける同一イオン
のピーク位置を比較すれば、イオンが膜・異物から生じ
たものか、基板から生じたものかを判別できる。
【００１８】また、上記の２つの手段のいずれかを用い
れば、前記第２の目的も達成できる。すなわち、ポスト
イオン化により生じたイオンだけが、分析セルにトラッ
プされるように電圧を設定すれば良い。
れば、前記第２の目的も達成できる。すなわち、ポスト
イオン化により生じたイオンだけが、分析セルにトラッ
プされるように電圧を設定すれば良い。
【００１９】また、前記第３の目的は、上記の２つの手
段のいずれにおいても、イオンサイクロトロン共鳴質量
分析計を用いることにより、必然的に達成される。
段のいずれにおいても、イオンサイクロトロン共鳴質量
分析計を用いることにより、必然的に達成される。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態に係
る顕微レーザ質量分析計の概要を示す模式説明図であ
る。
る顕微レーザ質量分析計の概要を示す模式説明図であ
る。
【００２１】図１において、Ｗは基板、Ｐは異物、Ｘは
引出電極（第１の電極）、Ｏbjは対物レンズ、Ｌはレー
ザ光、Ｄは減速電極（第２の電極）、Ｃは分析セル（イ
オンサイクロトン質量分析セル）、Ｔ１は入口側プレー
ト、Ｔ２は出口側プレートである。なお、図中、白丸は
異物から発生したイオン、黒丸は基板から発生したイオ
ンである。
引出電極（第１の電極）、Ｏbjは対物レンズ、Ｌはレー
ザ光、Ｄは減速電極（第２の電極）、Ｃは分析セル（イ
オンサイクロトン質量分析セル）、Ｔ１は入口側プレー
ト、Ｔ２は出口側プレートである。なお、図中、白丸は
異物から発生したイオン、黒丸は基板から発生したイオ
ンである。
【００２２】ここで、異物Ｐの厚さをｆ、異物Ｐの比誘
電率をε、基板Ｗと引出電極Ｘとの距離をＳ、引出電圧
をＶ0 であるとする。
電率をε、基板Ｗと引出電極Ｘとの距離をＳ、引出電圧
をＶ0 であるとする。
【００２３】レーザ光Ｌを対物レンズＯbjで絞り、異物
Ｐの個所に照射する。生じたイオンは引出電極Ｘにより
加速され、対物レンズＯbjに開けた穴を通って、分析セ
ルＣに送られる。
Ｐの個所に照射する。生じたイオンは引出電極Ｘにより
加速され、対物レンズＯbjに開けた穴を通って、分析セ
ルＣに送られる。
【００２４】ところで、異物の大きさがレーザ光のスポ
ット径より小さい場合や、レーザ光の強度が大きい場合
には、異物のイオン化と一緒に周辺の基板もイオン化す
る。ここでは正イオンの場合を考える。
ット径より小さい場合や、レーザ光の強度が大きい場合
には、異物のイオン化と一緒に周辺の基板もイオン化す
る。ここでは正イオンの場合を考える。
【００２５】基板の電圧をＶ0 、引出電極の電圧を０と
すると、基板と引出電極との間の電場勾配はＶ0 ／Ｓで
ある。異物の厚さｆが、基板と引出電極との距離Ｓより
十分小さいとすると、異物表面と基板との間の電位差Ｖ
ｓは、 Ｖｓ＝ε・ｆ・Ｖ0 ／Ｓ （１） である。したがって、異物表面から発生したイオンの加
速電圧は、 Ｖ0 −Ｖｓ＝Ｖ0 （１−ε・ｆ／Ｓ） （２） である。εは物質によって異なるが、有機物の場合５〜
５０程度である。一方、基板から発生したイオンの加速
電圧はＶ0 である。
すると、基板と引出電極との間の電場勾配はＶ0 ／Ｓで
ある。異物の厚さｆが、基板と引出電極との距離Ｓより
十分小さいとすると、異物表面と基板との間の電位差Ｖ
ｓは、 Ｖｓ＝ε・ｆ・Ｖ0 ／Ｓ （１） である。したがって、異物表面から発生したイオンの加
速電圧は、 Ｖ0 −Ｖｓ＝Ｖ0 （１−ε・ｆ／Ｓ） （２） である。εは物質によって異なるが、有機物の場合５〜
５０程度である。一方、基板から発生したイオンの加速
電圧はＶ0 である。
【００２６】これらのイオンは、減速電極Ｄで減速され
て分析セルＣに入射する。異物からのイオンが分析セル
Ｃにトラップされるための条件は、分析セルＣの入口側
プレートＴ１の電圧をＶT1、出口側プレートＴ２の電圧
をＶT2とすると、 Ｖ0 −Ｖｓ−ＶT2＜０ かつ Ｖ0 −Ｖｓ−ＶT1＞０ （３） である。
て分析セルＣに入射する。異物からのイオンが分析セル
Ｃにトラップされるための条件は、分析セルＣの入口側
プレートＴ１の電圧をＶT1、出口側プレートＴ２の電圧
をＶT2とすると、 Ｖ0 −Ｖｓ−ＶT2＜０ かつ Ｖ0 −Ｖｓ−ＶT1＞０ （３） である。
【００２７】一方、基板からのイオンが出口側プレート
Ｔ２を通過するための条件は、 Ｖ0 −ＶT2＞０ （４） である。
Ｔ２を通過するための条件は、 Ｖ0 −ＶT2＞０ （４） である。
【００２８】よって、式（３）及び（４）から、 ＶT1＜Ｖ0 −Ｖｓ＜ＶT2＜Ｖ0 （５） である。
【００２９】Ｖｓは前記式（１）で表わされるが、上述
したように、εは５〜５０程度と、正確な値が不明であ
るので、Ｖｓも正確な値が不明である。そこで、εがε
minとεmax との間にあると仮定し、 Ｖｓmin ＝εmin ・ｆ・Ｖ0 ／Ｓ Ｖｓmax ＝εmax ・ｆ・Ｖ0 ／Ｓ （６） とおく。
したように、εは５〜５０程度と、正確な値が不明であ
るので、Ｖｓも正確な値が不明である。そこで、εがε
minとεmax との間にあると仮定し、 Ｖｓmin ＝εmin ・ｆ・Ｖ0 ／Ｓ Ｖｓmax ＝εmax ・ｆ・Ｖ0 ／Ｓ （６） とおく。
【００３０】εの値にかかわらず、式（５）が満たされ
るためには、 ＶT1＜Ｖ0 −Ｖｓmax Ｖ0 −Ｖｓmin ＜ＶT2＜Ｖ0 （７） である必要がある。
るためには、 ＶT1＜Ｖ0 −Ｖｓmax Ｖ0 −Ｖｓmin ＜ＶT2＜Ｖ0 （７） である必要がある。
【００３１】よって、式（６）及び（７）より ＶT1／Ｖ0 ＜１−εmax ・ｆ／Ｓ １−εmin ・ｆ／Ｓ＜ＶT2／Ｖ0 ＜１ （８） である。
【００３２】式（８）中、εmin ，εmax ，ｆは、試料
に依存する値である。そのため、式（８）を満たすため
には、試料ごとに電圧Ｖ0 ，ＶT1，ＶT2及び基板と引出
電極との距離Ｓを設定する必要がある。このうちＳの可
変は、真空室内の試料や対物レンズなどの込み入った個
所で、電極を移動させる操作が必要となり、機構的に複
雑となる。したがって、Ｓを固定して、電圧を可変にす
る方が容易である。
に依存する値である。そのため、式（８）を満たすため
には、試料ごとに電圧Ｖ0 ，ＶT1，ＶT2及び基板と引出
電極との距離Ｓを設定する必要がある。このうちＳの可
変は、真空室内の試料や対物レンズなどの込み入った個
所で、電極を移動させる操作が必要となり、機構的に複
雑となる。したがって、Ｓを固定して、電圧を可変にす
る方が容易である。
【００３３】基板と引出電極との距離Ｓは、次のように
決定する。いま、電源の電圧安定度をΔＶ／Ｖとする。
ＶT2／Ｖ0 の設定精度Δ（ＶT2／Ｖ0 ）は、 Δ（ＶT2／Ｖ0 ）＝ΔＶT2／Ｖ0 ＋（ＶT2／Ｖ0 2）・ΔＶ0 ＝（ＶT2／Ｖ0 ）・（ΔＶT2／ＶT2＋ΔＶ0 ／Ｖ0 ） ＝２（ＶT2／Ｖ0 ）・（ΔＶ／Ｖ） であり、これは、式（８）のＶT2／Ｖ0 ＜１より、 Δ（ＶT2／Ｖ0 ）＜２（ΔＶ／Ｖ） となる。よって、ＶT2／Ｖ0 がいかなる値であっても、
式（８）が満たされるには、 εmin ・ｆ／Ｓ＞２（ΔＶ／Ｖ） すなわち Ｓ＜εmin ・ｆ／（２ΔＶ／Ｖ） （９） である必要がある。
決定する。いま、電源の電圧安定度をΔＶ／Ｖとする。
ＶT2／Ｖ0 の設定精度Δ（ＶT2／Ｖ0 ）は、 Δ（ＶT2／Ｖ0 ）＝ΔＶT2／Ｖ0 ＋（ＶT2／Ｖ0 2）・ΔＶ0 ＝（ＶT2／Ｖ0 ）・（ΔＶT2／ＶT2＋ΔＶ0 ／Ｖ0 ） ＝２（ＶT2／Ｖ0 ）・（ΔＶ／Ｖ） であり、これは、式（８）のＶT2／Ｖ0 ＜１より、 Δ（ＶT2／Ｖ0 ）＜２（ΔＶ／Ｖ） となる。よって、ＶT2／Ｖ0 がいかなる値であっても、
式（８）が満たされるには、 εmin ・ｆ／Ｓ＞２（ΔＶ／Ｖ） すなわち Ｓ＜εmin ・ｆ／（２ΔＶ／Ｖ） （９） である必要がある。
【００３４】ところで、市販の電源の電圧安定度ΔＶ／
Ｖは約０．００５％である。また、異物の厚さｆは最小
が０．１μｍ、最大が１０μｍとし、εは最小が５、最
大が５０とする。この範囲で常に式（９）が満たされる
には、 Ｓ＜０．１μｍ×５＝５ｍｍ である。このように、基板と引出電極との距離Ｓは小さ
いほうが良い。したがって、例えばＳを３ｍｍとして装
置を製作する。
Ｖは約０．００５％である。また、異物の厚さｆは最小
が０．１μｍ、最大が１０μｍとし、εは最小が５、最
大が５０とする。この範囲で常に式（９）が満たされる
には、 Ｓ＜０．１μｍ×５＝５ｍｍ である。このように、基板と引出電極との距離Ｓは小さ
いほうが良い。したがって、例えばＳを３ｍｍとして装
置を製作する。
【００３５】次に、引出電圧Ｖ0 及び分析セルのプレー
トの電圧ＶT1，ＶT2は、試料ごとに式（８）により設定
する。Ｓは式（９）の値である。異物厚さｆは、レーザ
質量分析計に付属の光学顕微鏡で測定するか、測定に先
立ちレーザ顕微鏡や電子顕微鏡などで観察することによ
り把握できる。εmin 、εmax は、上記同様範見当を付
けておく。これから、式（８）を満たすような、Ｖ0 ，
ＶT1，ＶT2の設定を決める。
トの電圧ＶT1，ＶT2は、試料ごとに式（８）により設定
する。Ｓは式（９）の値である。異物厚さｆは、レーザ
質量分析計に付属の光学顕微鏡で測定するか、測定に先
立ちレーザ顕微鏡や電子顕微鏡などで観察することによ
り把握できる。εmin 、εmax は、上記同様範見当を付
けておく。これから、式（８）を満たすような、Ｖ0 ，
ＶT1，ＶT2の設定を決める。
【００３６】ここで、前述の特開昭６２−２４９３４７
号公報や、J.Paul Speir, et al.“Remeasurement of I
ons Using Quadrupolar Excitation Fourier Transform
Ion Cyclotron Resonance Spectrometry” (Anal Che
m. 1993, 65, 1746-1752)、Michael A. May, et al.
“Carbon Cluster Ions from Low- and High- Temperat
ure Glassy Carbon, Highly Oriented Pyrolytic Graph
ite, and Polycrystalline Graphite” (Chem. Mater.
1993,5,648-651)で述べられているように、トラッピン
グポテンシャル、すなわちＶT1とＶT2との差は、通常
０．５〜５Ｖである。また、イオンが分析セルに到達す
る間に、他の分子に衝突する確率を低くするため、イオ
ンの運動エネルギは数ｋＶであることが望ましい。とこ
ろが、異物の厚さｆが１０μｍと厚い場合、比誘電率ε
が５〜５０の範囲にあるとすると、 １−εmax ・ｆ／Ｓ＝１−５０ｆ／Ｓ＝０．８３３ １−εmin ・ｆ／Ｓ＝１−５ｆ／Ｓ＝０．９８３ で、式（８）から、ＶT1／Ｖ0 とＶT2／Ｖ0 との差は
０．１５より大きい必要がある。このためには、ＶT1と
ＶT2との差を５Ｖと大きくしても、Ｖ0 を３３Ｖより小
さくしなければならない。しかし、Ｖ0 をこのように低
くするということは、イオンの他の分子との衝突や、軌
道のばらつきを招き、分析精度の低下を招来する。
号公報や、J.Paul Speir, et al.“Remeasurement of I
ons Using Quadrupolar Excitation Fourier Transform
Ion Cyclotron Resonance Spectrometry” (Anal Che
m. 1993, 65, 1746-1752)、Michael A. May, et al.
“Carbon Cluster Ions from Low- and High- Temperat
ure Glassy Carbon, Highly Oriented Pyrolytic Graph
ite, and Polycrystalline Graphite” (Chem. Mater.
1993,5,648-651)で述べられているように、トラッピン
グポテンシャル、すなわちＶT1とＶT2との差は、通常
０．５〜５Ｖである。また、イオンが分析セルに到達す
る間に、他の分子に衝突する確率を低くするため、イオ
ンの運動エネルギは数ｋＶであることが望ましい。とこ
ろが、異物の厚さｆが１０μｍと厚い場合、比誘電率ε
が５〜５０の範囲にあるとすると、 １−εmax ・ｆ／Ｓ＝１−５０ｆ／Ｓ＝０．８３３ １−εmin ・ｆ／Ｓ＝１−５ｆ／Ｓ＝０．９８３ で、式（８）から、ＶT1／Ｖ0 とＶT2／Ｖ0 との差は
０．１５より大きい必要がある。このためには、ＶT1と
ＶT2との差を５Ｖと大きくしても、Ｖ0 を３３Ｖより小
さくしなければならない。しかし、Ｖ0 をこのように低
くするということは、イオンの他の分子との衝突や、軌
道のばらつきを招き、分析精度の低下を招来する。
【００３７】本発明ではこれを解決するため、イオン引
出電極Ｘの後に、加速電極（第３の電極）Ａを設けて、
２段階の加速を行うように構成してある。これにより、
Ｖ0を試料に応じて可変としながら、イオンに高い運動
エネルギを与えることができ、分析精度の低下も回避で
きる。
出電極Ｘの後に、加速電極（第３の電極）Ａを設けて、
２段階の加速を行うように構成してある。これにより、
Ｖ0を試料に応じて可変としながら、イオンに高い運動
エネルギを与えることができ、分析精度の低下も回避で
きる。
【００３８】以上により、異物からのイオンと基板から
のイオンとを分別して分析することが可能である。
のイオンとを分別して分析することが可能である。
【００３９】また、前記した第１の目的を達成するため
の別の手段として、本発明では、イオンサイクロトロン
方式と飛行時間方式とを組み合わせた構成とした質量分
析計も採用可能である。イオンの質量と電荷をそれぞれ
ｍ，ｅとおき、飛行距離をＦとおく。
の別の手段として、本発明では、イオンサイクロトロン
方式と飛行時間方式とを組み合わせた構成とした質量分
析計も採用可能である。イオンの質量と電荷をそれぞれ
ｍ，ｅとおき、飛行距離をＦとおく。
【００４０】まず、基板から生じたイオンについて、飛
行時間と質量との換算式を求めておく。基板から生じた
イオンのエネルギＥｓは、 Ｅｓ＝ｅ・Ｖ0 （１０） である。これはイオンの運動エネルギに等しく、イオン
の速度をｖs とすると、 Ｅｓ＝（１／２）ｍ・ｖs 2 （１１） である。
行時間と質量との換算式を求めておく。基板から生じた
イオンのエネルギＥｓは、 Ｅｓ＝ｅ・Ｖ0 （１０） である。これはイオンの運動エネルギに等しく、イオン
の速度をｖs とすると、 Ｅｓ＝（１／２）ｍ・ｖs 2 （１１） である。
【００４１】また、イオンの飛行時間をｔs とすると、 ｔs ＝Ｆ／ｖs （１２） である。
【００４２】以上の式（１０）〜式（１２）より、ｍ／
ｅを求めると、 ｍ／ｅ＝（２Ｖ0 ／Ｆ2 ）ｔs 2 （１３） となる。
ｅを求めると、 ｍ／ｅ＝（２Ｖ0 ／Ｆ2 ）ｔs 2 （１３） となる。
【００４３】一方、異物から生じたイオンでは加速電圧
がＶ0 −Ｖｓとなるため、異物から生じたエネルギＥ
ｐ、イオンの速度ｖp 、及び飛行時間ｔp の関係式は、
それぞれ、 Ｅｐ＝ｅ（Ｖ0 −Ｖｓ） （１４） Ｅｐ＝（１／２）ｍ・ｖp 2 （１５） ｔp ＝Ｆ／ｖp （１６） 上記のようになる。
がＶ0 −Ｖｓとなるため、異物から生じたエネルギＥ
ｐ、イオンの速度ｖp 、及び飛行時間ｔp の関係式は、
それぞれ、 Ｅｐ＝ｅ（Ｖ0 −Ｖｓ） （１４） Ｅｐ＝（１／２）ｍ・ｖp 2 （１５） ｔp ＝Ｆ／ｖp （１６） 上記のようになる。
【００４４】ここで、飛行時間ｔp から質量を求めるの
に、基板からのイオンに対する式（１３）の係数２Ｖ0
／Ｆ2 をそのまま用いると、見かけの質量の値ｍ’は次
のようになる。
に、基板からのイオンに対する式（１３）の係数２Ｖ0
／Ｆ2 をそのまま用いると、見かけの質量の値ｍ’は次
のようになる。
【００４５】 ｍ’／ｅ＝（２Ｖ0 ／Ｆ2 ）ｔp 2 式（１４）〜式（１６）から、 ｍ’／ｅ＝Ｖ0 ・ｍ／Ｅｐ ＝Ｖ0 ／（Ｖ0 −Ｖｓ）・（ｍ／ｅ） （１７） となる。
【００４６】したがって、質量スペクトル上で、異物か
らのイオンの質量数は、基板からのイオンの質量数と比
べて、Ｖ0 ／（Ｖ0 −Ｖｓ）倍だけずれて現れることに
なる。一方、イオンサイクロトロン質量スペクトルで
は、異物からのイオンと基板からのイオンとは同じ質量
数に現れる。これより、２つのスペクトルを比較すれ
ば、異物からのイオンと基板からのイオンとを判別でき
る。
らのイオンの質量数は、基板からのイオンの質量数と比
べて、Ｖ0 ／（Ｖ0 −Ｖｓ）倍だけずれて現れることに
なる。一方、イオンサイクロトロン質量スペクトルで
は、異物からのイオンと基板からのイオンとは同じ質量
数に現れる。これより、２つのスペクトルを比較すれ
ば、異物からのイオンと基板からのイオンとを判別でき
る。
【００４７】なお、イオンをイオンサイクロトロン質量
分析装置と飛行時間形質量分析装置とに分けて供給する
手段については、後述する実施例にて示す。
分析装置と飛行時間形質量分析装置とに分けて供給する
手段については、後述する実施例にて示す。
【００４８】以上は、前記した第１の目的について述べ
たものであるが、前記した第２及び第３の目的も、上述
した作用により必然的に達成できる。
たものであるが、前記した第２及び第３の目的も、上述
した作用により必然的に達成できる。
【００４９】（実施例１）本発明の実施例１の装置構成
を図２に示す。同図において、１は試料台、２はレーザ
光源、３はイオンサイクロトン質量分析計、４は磁石、
５は差動排気用オリフィス、Ｏbjは対物レンズ、Ｍは
鏡、Ｌはレーザ光、Ｘは引出電極、Ａ１は加速電極、Ａ
２，Ａ３はアインツェルレンズ電極、Ｄは減速電極、Ｃ
は分析セルである。また、Ｐ０，ＰＡ，ＰＴ１，ＰＴ２
はおのおの定電圧電源である。
を図２に示す。同図において、１は試料台、２はレーザ
光源、３はイオンサイクロトン質量分析計、４は磁石、
５は差動排気用オリフィス、Ｏbjは対物レンズ、Ｍは
鏡、Ｌはレーザ光、Ｘは引出電極、Ａ１は加速電極、Ａ
２，Ａ３はアインツェルレンズ電極、Ｄは減速電極、Ｃ
は分析セルである。また、Ｐ０，ＰＡ，ＰＴ１，ＰＴ２
はおのおの定電圧電源である。
【００５０】対物レンズＯbjと引出電極Ｘは、ともに試
料に向けて設置する必要がある。ここで、レーザ光Ｌの
試料上におけるスポット径を０．５μｍ以下まで絞るに
は、対物レンズＯbjの開口数を０．８以上の大きい値に
する必要があり、このためには、作動距離を３ｍｍ程度
と短くする必要がある。また、前述したように、引出電
極Ｘと試料との間隔も５ｍｍより短くする必要がある。
料に向けて設置する必要がある。ここで、レーザ光Ｌの
試料上におけるスポット径を０．５μｍ以下まで絞るに
は、対物レンズＯbjの開口数を０．８以上の大きい値に
する必要があり、このためには、作動距離を３ｍｍ程度
と短くする必要がある。また、前述したように、引出電
極Ｘと試料との間隔も５ｍｍより短くする必要がある。
【００５１】そこで、本発明では、対物レンズＯbjの中
心にイオン通過穴を開け、電極を挿入する構成とした。
この電極のうち先端のものは、イオン引出電極Ｘとして
機能する。これにより、試料と引出電極との距離Ｓを３
ｍｍにすることができる。また、その１ｍｍ後方に加速
電極Ａ１を設けた。これにより、イオンを２段階に加速
することが可能である。また、加速電極Ａ１は、Ａ２，
Ａ３とともにアインツェルレンズを構成しており、イオ
ン軌道を分析セルＣに集束させる作用をする。イオン引
出電圧Ｖ0 、及び分析セルＣのプレートの電圧ＶT1及び
ＶT2は、電源Ｐ０，ＰＴ１，ＰＴ２により、０〜３００
０Ｖの範囲を０．００５％の精度で設定できる。これに
より、試料に応じて式（８）を満たすような電圧設定が
可能である。また、加速電極の電圧は、電源ＰＡにより
常に３０００Ｖに設定される。
心にイオン通過穴を開け、電極を挿入する構成とした。
この電極のうち先端のものは、イオン引出電極Ｘとして
機能する。これにより、試料と引出電極との距離Ｓを３
ｍｍにすることができる。また、その１ｍｍ後方に加速
電極Ａ１を設けた。これにより、イオンを２段階に加速
することが可能である。また、加速電極Ａ１は、Ａ２，
Ａ３とともにアインツェルレンズを構成しており、イオ
ン軌道を分析セルＣに集束させる作用をする。イオン引
出電圧Ｖ0 、及び分析セルＣのプレートの電圧ＶT1及び
ＶT2は、電源Ｐ０，ＰＴ１，ＰＴ２により、０〜３００
０Ｖの範囲を０．００５％の精度で設定できる。これに
より、試料に応じて式（８）を満たすような電圧設定が
可能である。また、加速電極の電圧は、電源ＰＡにより
常に３０００Ｖに設定される。
【００５２】以上により、基板由来のイオンを除去し
て、異物由来のイオンだけを分析することができる。
て、異物由来のイオンだけを分析することができる。
【００５３】（実施例２）本発明の実施例２を図３に示
す。Ｌ２はポストイオン化用レーザ光である。他の記号
は実施例１と同じである。
す。Ｌ２はポストイオン化用レーザ光である。他の記号
は実施例１と同じである。
【００５４】試料とポストイオン化用レーザ光Ｌ２の集
光位置Ｉとの距離は、０．５ｍｍである。また、試料と
引出電極Ｘとの距離は、実施例１と同じ３ｍｍである。
この場合は、図１中の異物Ｐをポストイオン化された物
質に置き換えて考える。異物の厚さｆは、試料と集光位
置Ｉとの距離に置き換える。また、比誘電率εは、真空
の比誘電率１とする。
光位置Ｉとの距離は、０．５ｍｍである。また、試料と
引出電極Ｘとの距離は、実施例１と同じ３ｍｍである。
この場合は、図１中の異物Ｐをポストイオン化された物
質に置き換えて考える。異物の厚さｆは、試料と集光位
置Ｉとの距離に置き換える。また、比誘電率εは、真空
の比誘電率１とする。
【００５５】式（１）により、 Ｖｓ＝１×０．５／３×Ｖ0 ＝Ｖ0 ／６ である。また、式（５）より、 ＶT1＜（５／６）・Ｖ0 ＜ＶT2＜Ｖ0 である。Ｖ0 を３０００Ｖ、ＶT1を２４９８Ｖ、ＶT2を
２５０３Ｖとすれば、この関係は満たされる。ＶT1及び
ＶT2が０．００５％の精度を持つとすると、ＶT1及びＶ
T2の誤差はともに０．１２５Ｖであり、これは上記関係
式には影響を与えない。
２５０３Ｖとすれば、この関係は満たされる。ＶT1及び
ＶT2が０．００５％の精度を持つとすると、ＶT1及びＶ
T2の誤差はともに０．１２５Ｖであり、これは上記関係
式には影響を与えない。
【００５６】以上により、ポストイオン化されたイオン
と基板から発生したイオンとを分別して分析でき、分析
の正確さを向上させることが可能である。
と基板から発生したイオンとを分別して分析でき、分析
の正確さを向上させることが可能である。
【００５７】（実施例３）本発明の実施例３を図４に示
す。Ｃ２は第２分析セル（第２のイオンサイクロトン質
量分析セル）で、他は実施例１と同じである。
す。Ｃ２は第２分析セル（第２のイオンサイクロトン質
量分析セル）で、他は実施例１と同じである。
【００５８】本実施例は、分析セルＣを通過したイオン
を、第２分析セルＣ２でトラップするものである。分析
セルＣのプレートの電圧ＶT1，ＶT2は、式（８）に従っ
て設定する。また、第２分析セルＣ２の入口側プレート
電圧ＶT1’及び出口側プレート電圧ＶT2’は ＶT2＜ＶT1’＜Ｖ0 ＜ＶT2’ となるように設定する。これにより、異物からのイオン
は分析セルＣで、下地基板からのイオンは第２分析セル
Ｃ２で、それぞれトラップされる。
を、第２分析セルＣ２でトラップするものである。分析
セルＣのプレートの電圧ＶT1，ＶT2は、式（８）に従っ
て設定する。また、第２分析セルＣ２の入口側プレート
電圧ＶT1’及び出口側プレート電圧ＶT2’は ＶT2＜ＶT1’＜Ｖ0 ＜ＶT2’ となるように設定する。これにより、異物からのイオン
は分析セルＣで、下地基板からのイオンは第２分析セル
Ｃ２で、それぞれトラップされる。
【００５９】以上により実施例１の効果に加えて、異物
からのイオンと下地基板からのイオンとを同時分析でき
る。
からのイオンと下地基板からのイオンとを同時分析でき
る。
【００６０】（実施例４）本発明の実施例４を図５に示
す。６は偏向電極で、他の記号は実施例１と同じであ
る。
す。６は偏向電極で、他の記号は実施例１と同じであ
る。
【００６１】本実施例は、引出電極Ｘを通過したイオン
を、偏向電極６により分析セルＣ方向に曲げるものであ
る。偏向電極６としては、平行平板電極などを用いる。
この後の加速電極Ａによる追加加速により、分析セルＣ
へイオンが飛行する際の他の分子との衝突確率を低くす
ることができる。
を、偏向電極６により分析セルＣ方向に曲げるものであ
る。偏向電極６としては、平行平板電極などを用いる。
この後の加速電極Ａによる追加加速により、分析セルＣ
へイオンが飛行する際の他の分子との衝突確率を低くす
ることができる。
【００６２】本実施例の構成とすることにより、イオン
サイクロトロン質量分析装置（分析セル）３の向きにか
かわらず、試料の向きを決めることができる。また、本
実施例においても、基板由来のイオンを除去して異物由
来のイオンだけを分析することができる。
サイクロトロン質量分析装置（分析セル）３の向きにか
かわらず、試料の向きを決めることができる。また、本
実施例においても、基板由来のイオンを除去して異物由
来のイオンだけを分析することができる。
【００６３】（実施例５）本発明の実施例５を図６に示
す。６ａ、６ｂは偏向電極、１１は飛行時間質量分析
計、１２はイオンリフレクタ、１３はイオン検出器であ
る。他の記号は実施例１と同じである。
す。６ａ、６ｂは偏向電極、１１は飛行時間質量分析
計、１２はイオンリフレクタ、１３はイオン検出器であ
る。他の記号は実施例１と同じである。
【００６４】本実施例は、試料から発生したイオンを偏
向電極６ａ，６ｂにより、イオンサイクロトロン質量分
析計（イオンサイクロトロン質量分析セル）３と、飛行
時間質量分析計１１とに分配し、両分析手段で同時に質
量スペクトルを得るものである。これにより、１回のレ
ーザ光照射で消失するような微小な異物でも、１回のレ
ーザ光照射で２つの方式の質量分析を行うことが可能で
ある。これにより、基板由来のイオンを除去して異物由
来のイオンだけを分析することができる。
向電極６ａ，６ｂにより、イオンサイクロトロン質量分
析計（イオンサイクロトロン質量分析セル）３と、飛行
時間質量分析計１１とに分配し、両分析手段で同時に質
量スペクトルを得るものである。これにより、１回のレ
ーザ光照射で消失するような微小な異物でも、１回のレ
ーザ光照射で２つの方式の質量分析を行うことが可能で
ある。これにより、基板由来のイオンを除去して異物由
来のイオンだけを分析することができる。
【００６５】（実施例６）本発明の実施例６を図７に示
す。６は偏向電極、１１は飛行時間質量分析計、１２は
イオンリフレクタ、１３はイオン検出器である。他の記
号は実施例１と同じである。
す。６は偏向電極、１１は飛行時間質量分析計、１２は
イオンリフレクタ、１３はイオン検出器である。他の記
号は実施例１と同じである。
【００６６】本実施例では、イオン検出器１３に開けた
穴からイオンの一部を取り出し、イオンサイクロトロン
質量分析計（イオンサイクロトロン質量分析セル）３に
取込んでいる。これにより、実施例４と同様に、１回の
レーザ光照射で消失するような微小な異物でも、１回の
レーザ光照射で２つの方式の質量分析を行うことが可能
である。これにより、基板由来のイオンを除去して異物
由来のイオンだけを分析することができる。
穴からイオンの一部を取り出し、イオンサイクロトロン
質量分析計（イオンサイクロトロン質量分析セル）３に
取込んでいる。これにより、実施例４と同様に、１回の
レーザ光照射で消失するような微小な異物でも、１回の
レーザ光照射で２つの方式の質量分析を行うことが可能
である。これにより、基板由来のイオンを除去して異物
由来のイオンだけを分析することができる。
【００６７】（実施例７）本発明の実施例７を図８に示
す。６、６ｃは偏向電極、１１は飛行時間質量分析計、
１２ａ、１２ｂ、１２ｃはイオンリフレクタ電極、１３
はイオン検出器、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄはイ
オン軌道である。他の記号は実施例１と同じである。
す。６、６ｃは偏向電極、１１は飛行時間質量分析計、
１２ａ、１２ｂ、１２ｃはイオンリフレクタ電極、１３
はイオン検出器、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄはイ
オン軌道である。他の記号は実施例１と同じである。
【００６８】本実施例では、イオンリフレクタ電極１２
ｃの電圧を、前記したＶ0 −ＶｓとＶ0 との間の値にす
る。これにより、基板由来のイオンはイオンリフレクタ
電極１２ｃを通過して２１ｂの軌道を進むので、分析セ
ルＣ及びイオン検出器１３に入射することはない。
ｃの電圧を、前記したＶ0 −ＶｓとＶ0 との間の値にす
る。これにより、基板由来のイオンはイオンリフレクタ
電極１２ｃを通過して２１ｂの軌道を進むので、分析セ
ルＣ及びイオン検出器１３に入射することはない。
【００６９】また、イオンリフレクタで反射されたイオ
ンを、偏向電極６ｃにより、イオンサイクロトロン質量
分析計（イオンサイクロトロン質量分析セル）３または
イオン検出器１３のどちらかに選択入射させることがで
きる。これにより、イオンサイクロトロン質量分析と飛
行時間質量分析との選択ができる。また、偏向電極６ｃ
の電圧を変化させることにより、特定の質量範囲のイオ
ンだけを、イオンサイクロトロン質量分析計３またはイ
オン検出器１３に入射させることができる。これによ
り、例えば異物からのイオンと比べて基板からのイオン
が大量に出る場合、基板からのイオンに対応する質量範
囲は除去して、検出信号の飽和を防ぐことができる。
ンを、偏向電極６ｃにより、イオンサイクロトロン質量
分析計（イオンサイクロトロン質量分析セル）３または
イオン検出器１３のどちらかに選択入射させることがで
きる。これにより、イオンサイクロトロン質量分析と飛
行時間質量分析との選択ができる。また、偏向電極６ｃ
の電圧を変化させることにより、特定の質量範囲のイオ
ンだけを、イオンサイクロトロン質量分析計３またはイ
オン検出器１３に入射させることができる。これによ
り、例えば異物からのイオンと比べて基板からのイオン
が大量に出る場合、基板からのイオンに対応する質量範
囲は除去して、検出信号の飽和を防ぐことができる。
【００７０】以上により、基板由来のイオンを除去して
異物由来のイオンだけを分析することができる。また、
これに加えて、特定の質量範囲のイオンだけの選択測定
も可能である。
異物由来のイオンだけを分析することができる。また、
これに加えて、特定の質量範囲のイオンだけの選択測定
も可能である。
【００７１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、半導体な
どの表面に付着する異物や汚染物を分析する際に、質量
スペクトル上で検出された物質が、異物や汚染物に由来
するものか、基板に由来するものかを判別可能となる。
また、ポストイオン化を行う質量分析において、試料蒸
発用レーザ光でイオン化したイオンと、ポストイオン化
によるイオンとを分別し、同定精度を向上できる。また
さらに、異物、汚染物あるいは基板の材質にかかわら
ず、質量を正確に測定可能となる。
どの表面に付着する異物や汚染物を分析する際に、質量
スペクトル上で検出された物質が、異物や汚染物に由来
するものか、基板に由来するものかを判別可能となる。
また、ポストイオン化を行う質量分析において、試料蒸
発用レーザ光でイオン化したイオンと、ポストイオン化
によるイオンとを分別し、同定精度を向上できる。また
さらに、異物、汚染物あるいは基板の材質にかかわら
ず、質量を正確に測定可能となる。
【図１】本発明の実施の形態に係る顕微レーザ質量分析
計の概要を示す模式説明図である。
計の概要を示す模式説明図である。
【図２】本発明の実施例１の顕微レーザ質量分析計の構
成を示す説明図である。
成を示す説明図である。
【図３】本発明の実施例２の顕微レーザ質量分析計の構
成を示す説明図である。
成を示す説明図である。
【図４】本発明の実施例３の顕微レーザ質量分析計の構
成を示す説明図である。
成を示す説明図である。
【図５】本発明の実施例４の顕微レーザ質量分析計の構
成を示す説明図である。
成を示す説明図である。
【図６】本発明の実施例５の顕微レーザ質量分析計の構
成を示す説明図である。
成を示す説明図である。
【図７】本発明の実施例６の顕微レーザ質量分析計の構
成を示す説明図である。
成を示す説明図である。
【図８】本発明の実施例７の顕微レーザ質量分析計の構
成を示す説明図である。
成を示す説明図である。
Ｗ 基板 Ｐ 異物 Ｘ 引出電極 Ｏbj 対物レンズ Ｌ レーザ光 Ａ 加速電極 Ｄ 減速電極 Ｃ 分析セル Ｔ１ 入口側プレート Ｔ２ 出口側プレート １ 試料台 ２ レーザ光源 ３ イオンサイクロトン質量分析計 ４ 磁石 ５ 差動排気用オリフィス Ｍ 鏡 Ｐ０，ＰＡ，ＰＴ１，ＰＴ２ 定電圧電源 Ｌ２ ポストイオン化用レーザ光 Ｃ２ 第２分析セル ６，６ａ，６ｂ，６ｃ 偏向電極 １１ 飛行時間質量分析計 １２ イオンリフレクタ １２ａ，１２ｂ，１２ｃ イオンリフレクタ電極 １３ イオン検出器 ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ イオン軌道
Claims (15)
- 【請求項１】 試料上の微小個所にレーザ光を集束照射
し、生じたイオンの質量スペクトルを得る顕微レーザ質
量分析計において、 質量スペクトルの測定手段はイオンサイクロトロン共鳴
によるものであり、 試料から発生したイオンをイオンサイクロトロン質量分
析セルに導入する手段は、試料からイオンを引き出して
前記イオンサイクロトロン質量分析セル方向に加速させ
る第１の電極と、この引き出されたイオンを前記イオン
サイクロトロン質量分析セルの入口において減速させる
第２の電極とを含み、 ２種類以上の物質が層を成す試料を分析するにあたり、
前記イオンサイクロトロン質量分析セルの出口側プレー
トの電圧は、試料表面側の層に印加される電圧よりも低
くし、前記イオンサイクロトロン質量分析セルの入口側
プレートの電圧は、試料表面側の層に印加される電圧よ
りも高くすることを特徴とする顕微レーザ質量分析計。 - 【請求項２】 請求項１記載において、 試料の各層の誘電率及び厚さ、及び試料台と前記第１の
電極との間の距離から、分析対象層に印加される電圧を
予測し、試料台に印加する電圧と前記イオンサイクロト
ロン質量分析セルのプレートに印加する電圧とを決定す
ることを特徴とする顕微レーザ質量分析計。 - 【請求項３】 試料上の微小個所にレーザ光を集束照射
し、生じたイオンの質量スペクトルを得る顕微レーザ質
量分析計において、 質量スペクトルの測定手段はイオンサイクロトロン共鳴
によるものであり、 試料から発生したイオンをイオンサイクロトロン質量分
析セルに導入する手段は、試料からイオンを引き出して
前記イオンサイクロトロン質量分析セル方向に加速させ
る第１の電極と、この引き出されたイオンを前記イオン
サイクロトロン質量分析セルの入口において減速させる
第２の電極とを含み、 試料と前記第１の電極との間にポストイオン化用レーザ
光を照射し、ポストイオン化用レーザ光により生じたイ
オンは、前記イオンサイクロトロン質量分析セルにトラ
ップされ、これ以外のイオンは、前記イオンサイクロト
ロン質量分析セルを通過するように、前記第１、第２の
電極と前記イオンサイクロトロン質量分析の電圧を設定
することを特徴とする顕微レーザ質量分析計。 - 【請求項４】 試料上の微小個所にレーザ光を集束照射
し、生じたイオンの質量スペクトルを得る顕微レーザ質
量分析計において、 質量スペクトルの測定手段はイオンサイクロトロン共鳴
によるものであり、 試料から発生したイオンをイオンサイクロトロン質量分
析セルに導入する手段は、試料からイオンを引き出して
前記イオンサイクロトロン質量分析セル方向に加速させ
る第１の電極と、この引き出されたイオンを前記イオン
サイクロトロン質量分析セルの入口において減速させる
第２の電極とを含み、 第１のイオンサイクロトロン質量分析セルの出口側プレ
ートの後に第２のイオンサイクロトロン質量分析セルを
配置し、２種類以上の物質が層を成す試料を分析するに
あたり、試料表層側から出たイオンは第１のイオンサイ
クロトロン質量分析セルにトラップされ、試料内部側か
ら出たイオンは第２のイオンサイクロトロン質量分析セ
ルにトラップされるように、前記第１、第２のイオンサ
イクロトロン質量分析セルの電圧を設定することを特徴
とする顕微レーザ質量分析計。 - 【請求項５】 請求項１乃至４の何れか１つに記載にお
いて、 前記第１の電極と前記第２の電極との間に第３の電極を
設け、前記第１の電極により加速したイオンを、第３の
電極により追加加速することを特徴とする顕微レーザ質
量分析計。 - 【請求項６】 請求項１乃至５の何れか１つに記載にお
いて、 前記第１の電極は、試料にレーザ光を集光照射するため
の対物レンズと同軸に設置され、この対物レンズはイオ
ンの通過する穴を有することを特徴とする顕微レーザ質
量分析計。 - 【請求項７】 試料上の微小個所にレーザ光を集束照射
し、生じたイオンの質量スペクトルを得る顕微レーザ質
量分析計において、 質量スペクトルの測定手段はイオンサイクロトロン共鳴
によるものであり、 試料から発生したイオンをイオンサイクロトロン質量分
析セルに導入する手段は、試料からイオンを引き出して
前記イオンサイクロトロン質量分析セル方向に加速させ
る第１の電極と、この引き出されたイオンを前記イオン
サイクロトロン質量分析セルの入口において減速させる
第２の電極とを含み、 前記第１の電極は、試料にレーザ光を集光照射するため
の対物レンズと同軸に設置され、この対物レンズはイオ
ンの通過する穴を有することを特徴とする顕微レーザ質
量分析計。 - 【請求項８】 請求項７記載において、 前記第１の電極と前記第２の電極との間に第３の電極を
設け、前記第１の電極により加速したイオンを、第３の
電極により追加加速することを特徴とする顕微レーザ質
量分析計。 - 【請求項９】 試料上の微小個所にレーザ光を集束照射
し、生じたイオンの質量スペクトルを得る顕微レーザ質
量分析計において、 質量スペクトルを得る手段は、イオンサイクロトロン共
鳴を利用する方式と、イオンの飛行時間を測定する方式
によるものとの、２種類を備えたことを特徴とする顕微
レーザ質量分析計。 - 【請求項１０】 請求項９記載において、 イオンを飛行時間質量分析部とイオンサイクロトロン共
鳴質量分析部とに向けて分割する電極を設けたことを特
徴とする顕微レーザ質量分析計。 - 【請求項１１】 請求項９記載において、 飛行時間質量分析部のイオン検出器に穴を空け、この穴
を通過したイオンをイオンサイクロトロン共鳴質量分析
部に導入することを特徴とする顕微レーザ質量分析計。 - 【請求項１２】 請求項９または１０または１１記載に
おいて、 基板上の絶縁性膜や絶縁性異物を分析するにあたり、飛
行時間形質量分析のスペクトルとイオンサイクロトロン
共鳴質量分析のスペクトルとを比較し、両スペクトルに
おけるイオンピーク位置の相違から、イオンが膜や異物
と前記基板とのどちらに由来するものかを判定すること
を特徴とする顕微レーザ質量分析計。 - 【請求項１３】 請求項９記載において、 飛行時間形質量分析計はイオンリフレクタを有するもの
であり、２種類以上の物質が層を成す試料を分析するに
あたり、試料表層側から出たイオンは前記イオンリフレ
クタで反射され、試料内部側から出たイオンは前記イオ
ンリフレクタを通過するように、前記イオンリフレクタ
の電圧を設定することを特徴とする質量分析法。 - 【請求項１４】 請求項９記載において、 イオン軌道中に偏向電極を設け、この偏向電極の電圧設
定によって、イオンを飛行時間質量分析部とイオンサイ
クロトロン共鳴質量分析部とのいずれかに選択入射させ
ることを特徴とする顕微レーザ質量分析計。 - 【請求項１５】 請求項１４記載において、 質量分析をするにあたり、所望の質量測定範囲のイオン
だけが前記飛行時間質量分析部または前記イオンサイク
ロトロン共鳴質量分析部に入射するように、前記偏向電
極の電圧を経時的に変えることを特徴とする顕微レーザ
質量分析計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000024300A JP2001215216A (ja) | 2000-02-01 | 2000-02-01 | 顕微レーザ質量分析計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000024300A JP2001215216A (ja) | 2000-02-01 | 2000-02-01 | 顕微レーザ質量分析計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001215216A true JP2001215216A (ja) | 2001-08-10 |
Family
ID=18550314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000024300A Pending JP2001215216A (ja) | 2000-02-01 | 2000-02-01 | 顕微レーザ質量分析計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001215216A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005190994A (ja) * | 2003-11-17 | 2005-07-14 | Micromass Uk Ltd | 質量分析計 |
| KR100664998B1 (ko) * | 2005-05-04 | 2007-01-05 | 부경대학교 산학협력단 | 평활근 이완활성을 지닌 신경성 펩타이드 |
-
2000
- 2000-02-01 JP JP2000024300A patent/JP2001215216A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005190994A (ja) * | 2003-11-17 | 2005-07-14 | Micromass Uk Ltd | 質量分析計 |
| KR100664998B1 (ko) * | 2005-05-04 | 2007-01-05 | 부경대학교 산학협력단 | 평활근 이완활성을 지닌 신경성 펩타이드 |
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