JP3537582B2 - Multifunctional sample surface analyzer - Google Patents

Multifunctional sample surface analyzer

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JP3537582B2
JP3537582B2 JP07553996A JP7553996A JP3537582B2 JP 3537582 B2 JP3537582 B2 JP 3537582B2 JP 07553996 A JP07553996 A JP 07553996A JP 7553996 A JP7553996 A JP 7553996A JP 3537582 B2 JP3537582 B2 JP 3537582B2
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electrode
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節子 関
一二三 田村
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、多機能試料表面分
析装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multifunctional sample surface analyzer.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、ESD(電子衝撃脱離:El
ectron Stimulated Desorpt
ion)またはSIMS(二次イオン質量分析計:Se
condary IonMass Spectrome
try)の単機能を持った分析法は開発されており、特
に、SIMSは広く利用されている。ESDは、原理的
に弱く結合されている吸着物(物理吸着)や汚染物以外
の分析は困難である。SIMSでは、試料自体の表面分
析、または、バルク分析は可能であるが、表面吸着分子
や汚染物の分析に対しては感度が悪い。
2. Description of the Related Art Conventionally, ESD (electron impact desorption: El)
electron Stimulated Desert
ion) or SIMS (secondary ion mass spectrometer: Se)
condary IonMass Spectrome
An analytical method having a single function of (try) has been developed, and in particular, SIMS is widely used. In the case of ESD, it is difficult to analyze substances other than adsorbates (physical adsorption) and contaminants that are weakly bound in principle. SIMS can perform surface analysis or bulk analysis of a sample itself, but is insensitive to analysis of surface adsorbed molecules and contaminants.

【0003】また、ESDは、試料のおかれている環境
や来歴からくる外因的な不純物汚染などの検出には威力
を発揮するが、試料本来(試料自体)の内因的な不純物
分析は困難である。これは、質量の小さい電子を利用す
ることによる本質的な問題点と言える。また、この技法
は、試料自体の損傷が少なく、かつ、外因的な汚染物の
検出感度が高いという特徴を持っている。
[0003] In addition, ESD is effective in detecting extrinsic impurity contamination from the environment and history of the sample, but it is difficult to analyze intrinsic impurities in the original sample (sample itself). is there. This can be said to be an essential problem caused by using electrons having a small mass. In addition, this technique is characterized in that the sample itself is less damaged and the detection sensitivity of exogenous contaminants is high.

【0004】それぞれ次のような公知例がある。There are the following known examples.

【0005】SIMSの公知例:日本学術振興会、マイ
クロアナリシス第141委員会編集;マイクロビームア
ナリシス、P.289(1985) SEMの公知例 :日本学術振興会,マイクロアナリシ
ス第141委員会編集;マイクロビームアナリシス、
P.187(1985) ESDの公知例 :C.G.Panta and T.
E.Maday;Appl.Surface Sci,
7(1981)115 また、励起源に電子を用いた従来技術として、EDX
(エネルギー分散型X線分析);電子照射により発生す
る特定X線のエネルギー選別による元素分析(Li以下
の軽い元素は分析不可)があり、更に、AES(オージ
ェ電子分光法);電子照射により発生するオージェ電子
のエネルギー測定による元素分析(He以下の軽元素は
分析不可)を挙げることができる。
[0005] Known examples of SIMS: edited by the 141st Committee of the Japan Society for the Promotion of Science, Micro-Analysis; 289 (1985) Known examples of SEM: edited by the 141st Committee of the Japan Society for the Promotion of Science, Microanalysis; Microbeam Analysis,
P. 187 (1985) Known examples of ESD: C.I. G. FIG. Panta and T.S.
E. FIG. Madai; Appl. Surface Sci,
7 (1981) 115 Also, as a conventional technology using electrons as an excitation source, EDX
(Energy dispersive X-ray analysis); elemental analysis by energy selection of specific X-rays generated by electron irradiation (light elements below Li cannot be analyzed); and AES (Auger electron spectroscopy); generated by electron irradiation Element analysis by measuring the energy of Auger electrons to be performed (light elements below He cannot be analyzed).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】LSI(大規模集積回
路)をはじめとする各種微細素子は、薄膜の積層すなわ
ち多層膜から構成されており、その性能および歩留まり
は、界面における汚染や不純物元素の種類に強く依存す
る。そのため、積層工程において、表面および膜自体の
両者の性質を十分に管理しておくことが重要であり、そ
れらの評価手段が必要不可欠である。
Various types of microelements such as LSIs (large-scale integrated circuits) are composed of a stack of thin films, that is, a multi-layer film. Strongly dependent on type. Therefore, in the laminating step, it is important to sufficiently manage the properties of both the surface and the film itself, and evaluation means for them is indispensable.

【0007】しかし、現状では、材料の外因的な表面吸
着物と材料自体およびその表面を区別して高い精度で評
価する分析技術は存在しない。
[0007] However, at present, there is no analysis technique for distinguishing between the extrinsic surface adsorbed material of the material and the material itself and its surface and evaluating the material with high accuracy.

【0008】本発明は、上記状況に鑑みて、材料表面の
極微小領域の高分解能像観察と同時に、同一領域の材料
の外因的な表面吸着物と材料自体およびその表面の分析
を明確に区別して分析することができる極表面分析法と
を併せ持つ多機能表面試料分析装置を提供することを目
的とする。
[0008] In view of the above situation, the present invention clearly identifies the analysis of the extrinsic surface adsorbed material of the material in the same region, the material itself, and the surface thereof, at the same time as observing a high-resolution image of an extremely small region of the material surface. It is an object of the present invention to provide a multifunctional surface sample analyzer that has an ultra-surface analysis method that can be separately analyzed.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔1〕多機能試料表面分析装置において、励起用一次電
子ビームを得る電子銃と、この電子銃からの前記一次電
子ビームを集束するための少なくともコンデンサーレン
ズと対物レンズと、前記一次電子ビームの試料への照射
により脱離正イオンと二次電子ビームを生成する手段
と、前記脱離正イオンと二次電子ビームを前記対物レン
ズを再び通過させ、こ の対物レンズの上部に導く手段
と、前記対物レンズの上部に配置され、かつ前記上部に
導かれた脱離正イオンと二次電子ビームの極性差を利用
して振り分ける偏向電極と、前記二次電子ビームを検出
する電子ビーム検出系と、前記脱離正イオンを検出する
脱離正イオン検出系とを具備する。
In order to achieve the above object, the present invention provides: (1) An electron gun for obtaining a primary electron beam for excitation in a multifunctional sample surface analyzer, and the primary gun from the electron gun. means for generating at least a condenser lens and the objective lens, by Rida' HanareTadashi ion and secondary electron beam irradiation <br/> to the sample of the primary electron beam for focusing the electron beam, the de HanareTadashi Ion and secondary electron beam
Again passed through a's, and means for guiding the upper part of this objective lens, allocates the arranged above the objective lens, and by utilizing the difference in polarity of guided de HanareTadashi ion and secondary electron beam to the upper comprising a deflection electrode, and the electron beam detecting system for detecting the secondary electron beam, and a desorption orthographic on detection system for detecting the elimination orthographic on.

【0010】〔2〕上記〔1〕記載の多機能試料表面分
析装置において、前記偏向電極は偏向板である。
[2] In the multifunctional sample surface analyzer according to the above [1], the deflection electrode is a deflection plate.

【0011】〔3〕上記〔1〕記載の多機能試料表面分
析装置において、前記偏向電極は平行板メッシュ製偏向
電極である。
[3] In the multifunctional sample surface analyzer according to [1], the deflection electrode is a parallel plate mesh deflection electrode.

【0012】〔4〕上記〔1〕記載の多機能表面分析装
置において、前記偏向電極は開口付き偏向板である。
[4] In the multifunctional surface analyzer according to the above [1], the deflecting electrode is a deflecting plate with an opening.

【0013】〔5〕上記〔1〕記載の多機能試料表面分
析装置において、前記試料の上方にイオン・電子引き出
し電極を配置するようにしたものである。
[5] The multifunctional sample surface analyzer according to the above [1], wherein an ion / electron extraction electrode is arranged above the sample.

【0014】〔6〕上記〔5〕記載の多機能試料表面分
析装置において、前記イオン・電子引き出し電極はメッ
シュ電極である。
[6] In the multifunctional sample surface analyzer according to the above [5], the ion / electron extraction electrode is a mesh electrode.

【0015】〔7〕上記〔5〕記載の多機能試料表面分
析装置において、前記イオン・電子引き出し電極は孔あ
き板状電極である。
[7] In the multifunctional sample surface analyzer according to the above [5], the ion / electron extraction electrode is a perforated plate electrode.

【0016】〔8〕上記〔5〕記載の多機能試料表面分
析装置において、前記イオン・電子引き出し電極は半球
状メッシュ電極である。
[8] In the multifunctional sample surface analyzer according to the above [5], the ion / electron extraction electrode is a hemispherical mesh electrode.

【0017】〔9〕上記〔5〕、〔6〕、〔7〕又は
〔8〕記載の多機能試料表面分析装置において、前記イ
オン・電子引き出し電極に負電圧を印加することによ
り、前記脱離正イオン検出モードにするようにしたもの
である。
[9] In the multifunctional sample surface analyzer according to the above [5], [6], [7] or [8], the desorption is performed by applying a negative voltage to the ion / electron extraction electrode. The mode is set to the positive ion detection mode.

【0018】〔10〕上記〔5〕、〔6〕、〔7〕又は
〔8〕記載の多機能試料表面分析装置において、前記イ
オン・電子引き出し電極に正電圧を印加することによ
り、前記二次電子検出モードにするようにしたものであ
る。
[10] In the multifunctional sample surface analyzer according to the above [5], [6], [7] or [8], a secondary voltage is applied by applying a positive voltage to the ion / electron extraction electrode. it is obtained so as to electron detection mode.

【0019】〔11〕上記〔1〕記載の多機能試料表面
分析装置において、前記試料表面の吸着物質を検出する
ようにしたものである。
[11] The multifunctional sample surface analyzer according to the above [1], wherein an adsorbed substance on the sample surface is detected.

【0020】〔12〕上記〔1〕記載の多機能試料表面
分析装置において、前記試料の構成物質を検出するよう
にしたものである。
[12] The multifunctional sample surface analyzer according to the above [1], wherein constituent substances of the sample are detected.

【0021】〔13〕上記〔1〕記載の多機能試料表面
分析装置において、前記試料の単原子層の測定を行うよ
うにしたものである。
[13] The multifunctional sample surface analyzer according to [1], wherein the measurement of the monoatomic layer of the sample is performed.

【0022】〔14〕上記〔1〕記載の多機能試料表面
分析装置において、検出信号を積算することにより、微
量分析を行うようにしたものである。
[14] In the multifunctional sample surface analyzer according to the above [1], a trace analysis is performed by integrating detection signals.

【0023】〔15〕上記〔1〕記載の多機能試料表面
分析装置において、前記一次電子ビームの電流やエネル
ギーを変えることにより、吸着物質と試料の構成物質と
を区別して検出するようにしたものである。
[15] The multifunctional sample surface analyzer according to [1], wherein the adsorbed material and the constituent material of the sample are detected separately by changing the current or energy of the primary electron beam. It is.

【0024】上記したように、二次電子検出器と質量分
析計の位置を対物レンズの上方に配置し、二次電子およ
び脱離イオンを前記対物レンズを再び通過させ、前記
物レンズの上部で検出する。このようにすると、試料と
対物レンズの間に配置する場合に比べて、対物レンズの
焦点距離を短くできるので作動距離(working
distance)が短くなり、電子線のスポットを小
さく絞ることができ、また収差を小さくすることができ
る。従って、SEMの分解能を上げることができる。ま
た、この配置は二次イオンおよび脱離イオンをそれらの
放出分布の高い一次電子ビーム方向に大きい立体角で取
り出せるので、感度が向上する。
As described above, the positions of the secondary electron detector and the mass spectrometer are located above the objective lens, and secondary electrons and desorbed ions are passed through the objective lens again, and It is detected above the object lens. In this case, the working distance (working distance) can be reduced since the focal length of the objective lens can be shortened as compared with the case where the objective lens is arranged between the sample and the objective lens.
distance is shortened, the spot of the electron beam can be narrowed down, and the aberration can be reduced. Therefore, the resolution of the SEM can be increased. In addition, this arrangement allows secondary ions and desorbed ions to be extracted at a large solid angle in the direction of the primary electron beam where the emission distribution is high, so that the sensitivity is improved.

【0025】実際、このような配置にすると、二次電子
像およびESDイオン像の分解能において著しい向上が
見られ、また、微小領域分析において、2.4倍程度の
感度の向上が見られた。
In fact, with such an arrangement, a remarkable improvement in the resolution of the secondary electron image and the ESD ion image was observed, and a sensitivity improvement of about 2.4 times was observed in the analysis of the minute area.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0027】図1は本発明の第1実施例を示す多機能試
料表面分析装置の構成図である。
FIG. 1 is a block diagram of a multifunctional sample surface analyzer according to a first embodiment of the present invention.

【0028】この図において、1は電子銃、2は絞り、
3はコンデンサーレンズ、4は走査用偏向電極、5は偏
向電極としての偏向板、6は対物レンズ、7は試料、8
は四重極質量分析計、9はCPU(中央処理装置)、1
0は走査電源、11はイオン像用CRT、12は後段加
速電極、13はシンチレータ、14はホトマルチプライ
ヤ、15は電子像用CRT、16は励起用一次電子ビー
ム、17は二次電子、18は脱離正イオン、19は試料
台である。
In this figure, 1 is an electron gun, 2 is an aperture,
3 is a condenser lens, 4 is a scanning deflecting electrode, 5 is a deflecting plate as a deflecting electrode, 6 is an objective lens, 7 is a sample, 8
Is a quadrupole mass spectrometer, 9 is a CPU (central processing unit), 1
0 is a scanning power supply, 11 is a CRT for an ion image, 12 is a post-acceleration electrode, 13 is a scintillator, 14 is a photomultiplier, 15 is a CRT for an electron image, 16 is a primary electron beam for excitation, 17 is a secondary electron, 18 Denotes a desorbed positive ion, and 19 denotes a sample stage.

【0029】この実施例では、電子銃1からの励起用一
次電子ビーム16の照射により、試料7から脱離正イオ
ン18と二次電子17とが放出される。その脱離正イオ
ン18と二次電子17対物レンズ6を再び通過させ
るように配置して上部に導き、この上部に導かれた脱離
正イオン18と二次電子ビームの極性差を利用して振り
分ける偏向電極としての偏向板5を配置する。すなわ
ち、その脱離正イオン18と二次電子17とは対物レン
ズ6と偏向板5によって、かなりの高さに立ち上げられ
る。
In this embodiment, the irradiation of the primary electron beam 16 for excitation from the electron gun 1 emits desorbed positive ions 18 and secondary electrons 17 from the sample 7. Again passed through the objective lens 6 and its de HanareTadashi ions 18 and the secondary electrons 17
Arranged so that it leads to the top, and the desorption led to this top
Using the polarity difference between the positive ion 18 and the secondary electron beam
A deflecting plate 5 is disposed as a deflecting electrode. Sand
The desorbed positive ions 18 and secondary electrons 17 are
Up to a considerable height by the
You.

【0030】そこで、偏向板5に正、負の同値の電圧を
印加し、二次電子17と脱離正イオン18を左右に偏向
させ、脱離正イオン18は四重極質量分析計8で検出
し、CPU9で処理するとともに、走査電源10の走査
によって、イオン像用CRT11に表示することができ
る。
Therefore, the same positive and negative voltages are applied to the deflecting plate 5 to deflect the secondary electrons 17 and the desorbed positive ions 18 to the left and right, and the desorbed positive ions 18 are converted by the quadrupole mass spectrometer 8. It can be detected and processed by the CPU 9, and can be displayed on the ion image CRT 11 by scanning with the scanning power supply 10.

【0031】このようにして、表面同一領域の元素像
と、二次電子像(SEM像)の同時観察が可能となり、
分析と観察が同時に行える。また、まず、二次電子像
(SEM像)を観察して、所望の分析場所を選択し、そ
の位置に電子ビームを照射して、質量スペクトルモード
の測定を行うことにより、その場所の元素分析を実施す
ることもできる。
In this way, it is possible to simultaneously observe the elemental image of the same surface area and the secondary electron image (SEM image),
Analysis and observation can be performed simultaneously. First, a secondary electron image (SEM image) is observed, a desired analysis place is selected, an electron beam is irradiated to the desired place, and a mass spectrum mode measurement is performed. Can also be implemented.

【0032】一方、試料7から放出される二次電子17
は後段加速電極12、シンチレータ13を経て、ホトマ
ルチプライヤ14にて検出され、走査電源10の走査に
よって、電子像用CRT15に表示することができる。
および二次電子検出系に導入し、分析および観察を行
う。
On the other hand, secondary electrons 17 emitted from the sample 7
Is detected by the photomultiplier 14 through the post-acceleration electrode 12 and the scintillator 13, and can be displayed on the electronic image CRT 15 by scanning with the scanning power supply 10.
Then, it is introduced into a secondary electron detection system to perform analysis and observation.

【0033】図2は図1の偏向電極としての偏向板5に
代わって平行板メッシュ製偏向電極5aを用いるように
した変形例を示す図である。
FIG. 2 is a view showing a modification in which a deflection electrode 5a made of a parallel plate mesh is used in place of the deflection plate 5 as the deflection electrode in FIG.

【0034】以下、その動作を説明する。The operation will be described below.

【0035】励起用一次電子ビーム16の照射により、
試料7表面から放出される脱離正イオン18および二次
電子17を対物レンズ6を再び通過させ、この対物レン
ズ6上部に導き、そこに設けた平行板メッシュ製偏向電
極5aに正、負の同値の電圧を印加し、二次電子17と
脱離正イオン18を左右に偏向させ、脱離正イオン18
を四重極質量分析計8へ、二次電子17を二次電子検出
系(後段加速電極12,シンチレータ13等)に導入
し、分析および観察を行う。
The irradiation of the primary electron beam 16 for excitation allows
The desorbed positive ions 18 and secondary electrons 17 emitted from the surface of the sample 7 are passed through the objective lens 6 again , guided to the upper part of the objective lens 6 , and supplied to the deflection electrode 5a made of a parallel plate mesh provided therewith by the positive and negative electrodes. The same voltage is applied to deflect the secondary electrons 17 and the desorbed positive ions 18 to the left and right.
Is introduced into the quadrupole mass spectrometer 8, and the secondary electrons 17 are introduced into the secondary electron detection system (the latter-stage acceleration electrode 12, the scintillator 13, etc.), and analysis and observation are performed.

【0036】平行板メッシュ製偏向電極5aとしては、
透過率の高い100メッシュを採用した。すなわち、こ
の平行板メッシュ製偏向電極5aは100メッシュを有
し、透過率が80〜90%と高い。
As the deflection electrode 5a made of a parallel plate mesh,
100 mesh with high transmittance was adopted. That is, the parallel-plate mesh deflecting electrode 5a has a mesh of 100 and a high transmittance of 80 to 90%.

【0037】図3は図1の偏向電極としての偏向板5や
図2の平行板メッシュ製偏向電極5aに代わって電子・
イオン通過口5−1を有する偏向電極5bを用いるよう
にした変形例を示す図であり、図4はその電子イオン・
通過口を有する偏向電極の電位分布を示す図である。
FIG. 3 shows an electron and electron beam instead of the deflection plate 5 as the deflection electrode in FIG. 1 and the deflection electrode 5a made of a parallel plate mesh in FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a modification in which a deflection electrode 5b having an ion passage port 5-1 is used, and FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating a potential distribution of a deflection electrode having a passage opening.

【0038】ここでは、図4に示すように、励起用一次
電子ビーム16が偏向されないように、偏向電極5b中
心部が零電位になるように電圧印加を行う。
Here, as shown in FIG. 4, a voltage is applied so that the central portion of the deflection electrode 5b becomes zero potential so that the primary electron beam 16 for excitation is not deflected.

【0039】すなわち、偏向電極5bへの電圧のかけ方
は、三つの変形偏向電極全てについて同様にし、絶対値
が等しくなるように正、負の電圧を印加する。これによ
り、光学軸中心は電位が零になるように配慮した。これ
は励起用一次電子ビーム16への影響をなくすようにす
るためである。
That is, the method of applying a voltage to the deflection electrode 5b is the same for all three deformed deflection electrodes, and positive and negative voltages are applied so that the absolute values are equal. Thereby, the center of the optical axis was considered to have zero potential. This is to eliminate the influence on the primary electron beam 16 for excitation.

【0040】図5は試料7の上方にイオン・電子引き出
し電極としてのイオン・電子引き出しメッシュ電極20
を有する例を示す図である。
FIG. 5 shows an ion / electron extraction mesh electrode 20 as an ion / electron extraction electrode above the sample 7.
It is a figure showing the example which has.

【0041】図6はそのイオン・電子引き出し電極とし
ての孔あき板状電極20aを用いる例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an example in which a perforated plate electrode 20a is used as the ion / electron extraction electrode.

【0042】図7はそのイオン・電子引き出し電極とし
ての半球状メッシュ電極20bを用いる例を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing an example in which a hemispherical mesh electrode 20b is used as the ion / electron extraction electrode.

【0043】これらのイオン・電子引き出しメッシュ電
極20(孔あき板状電極20a、半球状メッシュ電極2
0bも同様)にはメッシュ電極用可変直流電源21が接
続されて、イオン・電子引き出しメッシュ電極20には
電圧Vm が印加され、試料台19とアース間に試料電位
調整用可変直流電源22が接続され、試料台19には電
圧VS が印加される。
These ion / electron extraction mesh electrodes 20 (perforated plate electrode 20a, hemispherical mesh electrode 2
0b), a variable DC power supply 21 for the mesh electrode is connected, a voltage Vm is applied to the ion / electron extraction mesh electrode 20, and a variable DC power supply 22 for adjusting the sample potential is provided between the sample table 19 and the ground. The connection is made, and the voltage V S is applied to the sample stage 19.

【0044】これらの電圧Vm と電圧VS を変えること
により、この装置の検出モードを変えることができる。
[0044] By varying these voltage V m and the voltage V S, it is possible to change the detection mode of the apparatus.

【0045】(1)脱離正イオン検出モード 各電極電位VS <0,Vm <0,|VS |<|Vm |の
条件で電圧VS ,Vm を変化させる。
(1) Desorption Positive Ion Detection Mode The voltages V S and V m are changed under the conditions of each electrode potential V S <0, V m <0, | V S | <| V m |.

【0046】この条件では、試料表面には、負電界が印
加されており(正イオン引き出し電界)、脱離正イオン
の高効率引き出しが可能になる。すなわち、引き出し電
界により、イオンが中央部に集められる(一種のレンズ
形成)、また、中性化確率が減少する理由により、脱離
正イオンの高効率引き出しが可能になる。
Under these conditions, a negative electric field is applied to the surface of the sample (positive ion extraction electric field), so that the desorbed positive ions can be extracted with high efficiency. In other words, ions are collected at the central portion by the extraction electric field (formation of a kind of lens), and the extraction efficiency of the desorbed positive ions becomes high because the probability of neutralization is reduced.

【0047】したがって、ESDMS(Electro
n Stimulated Desorption M
ass Spectrometry)としての検出限界
が向上する。
Therefore, the ESDMS (Electro
n Stimulated Desorption M
(Aspect Spectrometry) is improved.

【0048】(2)ESDMS−SEM同時測定モード
各電極電位VS =Vm =0として、励起用一次電子ビー
ム16の照射により、二次的に 放出する二次電子17および脱離正イオン18は、その
初期エネルギーを保持しながら、それぞれ二次電子検出
系および質量分析系に導かれ、観察および分析に利用さ
れる。効果として、極微小領域の観察および同一領域の
元素分析が同時に可能になる。
(2) Simultaneous ESDMS-SEM Measurement Mode With each electrode potential V S = V m = 0, the secondary electrons 17 and the desorbed positive ions 18 which are secondarily emitted by irradiation with the primary electron beam 16 for excitation are irradiated. While maintaining its initial energy, is guided to a secondary electron detection system and a mass spectrometry system, respectively, and used for observation and analysis. As an effect, observation of an extremely small area and elemental analysis of the same area can be simultaneously performed.

【0049】(3)SEM観察モード 各電極電位:0<VS <Vm として、(1)VS および
m の微調整により、試料表面の電位分布の観察が可能
である。これは試料表面に微少電位分布が存在すると、
二次電子の初期エネルギーが変化することによる。
(2)電界により、二次電子の引出し効率が向上する。
その結果として、SEM像の像質が著しく改善される。
(3) SEM observation mode Assuming that each electrode potential is 0 <V S <V m , (1) By finely adjusting V S and V m , the potential distribution on the sample surface can be observed. This is because if there is a minute potential distribution on the sample surface,
Due to the change in the initial energy of secondary electrons.
(2) The extraction efficiency of secondary electrons is improved by the electric field.
As a result, the image quality of the SEM image is significantly improved.

【0050】以下、その実験結果について述べる。Hereinafter, the experimental results will be described.

【0051】(1)試料表面吸着物質の検出について ESD現象自体は古くから知られているもので、弱い力
で試料の表面に結合している吸着物が電子照射によって
脱離する現象である。本実施例においても、ESDMS
測定により、試料表面の汚染物質や吸着物質などを効果
的に検出することができることがわかった。
(1) Detection of Adsorbed Substance on Sample Surface The ESD phenomenon itself has been known for a long time, and is a phenomenon in which an adsorbed substance bonded to the surface of a sample with a weak force is desorbed by electron irradiation. In this embodiment, the ESDMS
The measurement showed that contaminants and adsorbed substances on the sample surface could be effectively detected.

【0052】例えば、図8は試料としてのシリコンウエ
ハ表面のESDMSスペクトルを示す図であり、図8
(a)は開封直後の、図8(b)は開封後3カ月のスペ
クトルである。これらの図において、縦軸はイオン強度
(CPS)、横軸は質量数(m/z)を示している。
For example, FIG. 8 is a diagram showing an EDMS spectrum of the surface of a silicon wafer as a sample.
FIG. 8A shows the spectrum immediately after opening, and FIG. 8B shows the spectrum 3 months after opening. In these figures, the vertical axis indicates ionic strength (CPS), and the horizontal axis indicates mass number (m / z).

【0053】図8(a)に示すように、開封直後にはH
〔m/z(質量数):1〕、O〔16〕、H2 O〔1
8〕などが観測されるが、図8(b)に示すように、開
封後3カ月では汚染が進み、多くの吸着物が観測され
た。
As shown in FIG. 8A, immediately after opening, H
[M / z (mass number): 1], O [16], H 2 O [1
8] and the like, but as shown in FIG. 8 (b), contamination progressed three months after opening, and many adsorbed substances were observed.

【0054】このような変化は、ESDMSでは、はっ
きりとわかるが、SIMSでは区別できない。
Such a change can be clearly seen in ESDMS, but cannot be distinguished in SIMS.

【0055】図9はそれらのSIMSスペクトルを示す
図であり、図9(a)は開封直後の、図9(b)は開封
後3カ月のスペクトルである。これらの図から明らかな
ように、開封直後と開封後3カ月のそれぞれのSIMS
スペクトルからは、その差は確認することができない。
FIG. 9 is a diagram showing the SIMS spectra thereof, wherein FIG. 9 (a) shows the spectrum immediately after opening and FIG. 9 (b) shows the spectrum 3 months after opening. As is clear from these figures, each SIMS immediately after opening and 3 months after opening.
The difference cannot be confirmed from the spectrum.

【0056】SIMSは、電子に比べてはるかに重いイ
オンで試料表面を叩くため、試料表面物質は破壊され易
く、スペクトルは通常このようにノイズが多く、スペク
トルから試料表面に存在する物質を知ることは不可能で
ある。
Since SIMS hits the sample surface with ions that are much heavier than electrons, the sample surface material is easily broken, and the spectrum is usually noisy in this way. Is impossible.

【0057】(2)基板構成物質の検出について 従来、ESDは、通常数〜数十eVの電子ビームを用い
て、主に、吸着物の分析などに用いられていた。ここで
は、3keVの電子ビームを用いたところ、試料表面吸
着物だけでなく、基板構成物質をも脱離検出されること
が確認された。
(2) Detection of Substrate Constituent Substances Conventionally, ESD has been used mainly for analysis of adsorbed substances, usually using an electron beam of several to several tens of eV. Here, when an electron beam of 3 keV was used, it was confirmed that not only the adsorbed material on the sample surface but also the substrate constituent material was desorbed.

【0058】図10は試料としての銅板の表面の各種の
スペクトルであり、図10(a)はESDMSスペクト
ル、図10(b)はSIMSスペクトル、図10(c)
はESDMSスペトル(電子電流:>a)である。
FIGS. 10A and 10B show various spectra on the surface of a copper plate as a sample. FIG. 10A shows an ESDMS spectrum, FIG. 10B shows a SIMS spectrum, and FIG.
Is the ESDMS spectrum (electron current:> a).

【0059】これらの図から明らかなように、図10
(b)に示すSIMSスペクトルではCu+ イオン(6
3,65)は検出されてはいるが、その他の多数のフラ
グメントピークに埋没している。ESDMSスペクトル
では、電子ビームスポット内のビーム輝度の弱い部分を
用いると、図10(a)に示すように、試料表面吸着物
だけが検出されるが、ビーム輝度の最も強い部分を用い
ると、図10(c)に示すように、試料表面吸着物のほ
かにCu+ イオンが検出された。
As is clear from these figures, FIG.
In the SIMS spectrum shown in (b), the Cu + ion (6
3, 65) is detected but is buried in many other fragment peaks. In the EDMS spectrum, when a portion having a weak beam luminance in the electron beam spot is used, only the adsorbed material on the sample surface is detected as shown in FIG. 10A. As shown in FIG. 10 (c), Cu + ions were detected in addition to the sample surface adsorbate.

【0060】そこで、同様に電子ビームの照射エリアの
調整を行って、シリコンウエハ、ガリウム砒素ウエハ、
銀板についてESDMS測定を行うと、図11のように
なる。つまり、図11(a)はシリコンウエハのESD
MSスペクトル、図11(b)はガリウム砒素ウエハの
ESDMSスペクトル、図11(c)は銀板のESDM
Sスペクトルである。
Therefore, similarly, the irradiation area of the electron beam is adjusted, and the silicon wafer, the gallium arsenide wafer,
FIG. 11 shows the result of the EDMS measurement performed on the silver plate. That is, FIG. 11A shows the ESD of a silicon wafer.
MS spectrum, FIG. 11B shows the ESDMS spectrum of a gallium arsenide wafer, and FIG. 11C shows the ESDM of a silver plate.
It is an S spectrum.

【0061】図11(a)に示すように、シリコンウエ
ハのESDMSスペクトルでは、Si+ (28,29,
30)を、図11(b)に示すように、ガリウム砒素ウ
エハのESDMSスペクトルではGa+ (69,7
1)、図11(c)に示すように、銀板のESDMSス
ペクトルでは、Ag+ (107,109)をそれぞれ検
出することができた。
As shown in FIG. 11A, in the EDMS spectrum of the silicon wafer, the Si + (28, 29,
As shown in FIG. 11B, Ga + (69,7) was observed in the ESDMS spectrum of the gallium arsenide wafer.
1) As shown in FIG. 11C, Ag + (107, 109) could be detected in the ESDMS spectrum of the silver plate.

【0062】(3)時間依存性 モノレイヤー(単原子層)程度の極薄層の分析は、デバ
イスの微細化がますます強まる近年、特に、重要になる
が、SIMSでは、直ちにスパッタしてしまうため、不
可能である。ところが、ESDMSでは、そのような極
薄層の測定が可能となる。
(3) The analysis of an ultra-thin layer of a time-dependent monolayer (monoatomic layer) is particularly important in recent years as devices become more and more miniaturized. Therefore, it is impossible. However, with EDMS, such ultra-thin layers can be measured.

【0063】図12に示すように、GaAs(100)
は、Ga層31とAs層32が交互に1層ずつ積み重な
っている試料である。これに、イオン(O2 + )あるい
は電子ビームを連続照射した場合のイオン強度変化を図
13に示す。ここで、図13(a)はESDMSイオン
強度変化を、図13(b)はSIMSイオン強度変化を
それぞれ示している。これらの図において、縦軸は相対
イオン強度、横軸は時間(分)を表しており、どちらの
スペクトルの場合にも、基板構成原子のGa+ 、As+
のほかに基板上に吸着しているH+ 、O+ 、F+ 、Na
+ などが観測される。
As shown in FIG. 12, GaAs (100)
Is a sample in which Ga layers 31 and As layers 32 are alternately stacked one by one. FIG. 13 shows a change in ion intensity when ions (O 2 + ) or an electron beam are continuously irradiated. Here, FIG. 13A shows a change in EDMS ion intensity, and FIG. 13B shows a change in SIMS ion intensity. In these figures, the vertical axis represents relative ionic strength and the horizontal axis represents time (minutes). In both cases, Ga + and As + of the atoms constituting the substrate are used.
In addition, H + , O + , F + , Na adsorbed on the substrate
+ Etc. are observed.

【0064】図13(b)のイオン照射(60分間)の
場合、吸着物のH+ 、F+ 、Na+ 等はイオンスパッタ
によって急激に減少するが、基板元素のGa+ 、As+
は一定の強度を示す。これは、SIMSでは最表面層だ
けでなく、より下層からのイオンも検出されるためであ
る。
In the case of the ion irradiation (60 minutes) shown in FIG. 13B, H + , F + , Na +, etc. of the adsorbed material are rapidly reduced by ion sputtering, but Ga + , As + of the substrate element are used.
Indicates a constant intensity. This is because SIMS detects ions not only from the outermost surface layer but also from lower layers.

【0065】一方、図13(a)の電子照射の場合は、
1,000分(約16.7時間)の長時間の連続照射に
も関わらず、吸着物はいずれも殆ど一定の強度である
が、Ga+ は次第に減少していく。これは、電子照射に
より最表面層のGa単原子層からGa原子が徐々に脱離
して減少していく様子を示している。ESDMSでは、
最表面の1〜2単原子層からの信号を検出していると考
えられるので、長時間の連続照射でも深さ方向の変化は
殆ど無視できるといえる。
On the other hand, in the case of the electron irradiation shown in FIG.
Despite the continuous irradiation for a long time of 1,000 minutes (about 16.7 hours), all the adsorbed substances have almost constant intensity, but Ga + gradually decreases. This indicates a state in which Ga atoms are gradually desorbed from the outermost Ga monoatomic layer by electron irradiation and are reduced. In ESDMS,
Since it is considered that signals from the first and second monoatomic layers on the outermost surface are detected, it can be said that changes in the depth direction can be almost ignored even for long-time continuous irradiation.

【0066】図14はSi中にBをイオン注入した試料
についてESDMS測定により得られたBイオン強度の
時間変化を示す図である。図14(a)はBイオンの信
号を5秒間積算したものであるが、いずれの時点でも強
度は小さく、しかもイ、ロ、ハ、ニ、ホ、ヘ、トの各時
点における強度は大きく変動する。これに対し、図14
(b)は100秒間積算した場合であるが、強度が2桁
程上がっただけでなく、イ、ロ、ハ、ニのように強度の
変動が小さくなり安定した信号が得られるようになっ
た。
FIG. 14 is a diagram showing the time change of the B ion intensity obtained by the EDMS measurement for the sample in which B is ion-implanted into Si. FIG. 14 (a) is a signal obtained by integrating the B ion signal for 5 seconds, and the intensity is small at any time, and the intensity at each time of A, B, C, D, E, F and G fluctuates greatly. I do. In contrast, FIG.
(B) shows the case of integration for 100 seconds. In addition to the fact that the intensity has increased by about two digits, the fluctuation of the intensity has become smaller as in (a), (b), (c), and (d), and a stable signal has been obtained. .

【0067】また、電流を変えたことによる効果は、上
記したように、図10に例示されている。すなわち、電
子ビーム照射エリア内の輝度の弱い部分を用いると、図
10(a)に示すように、試料表面吸着物が主に検出さ
れるが、強い部分を用いると、図10(c)に示すよう
に、表面吸着物の他に基板構成原子であるCu+ も検出
されるようになった。ただし、これは、ビームの強い部
分を用いたことにより単に感度が上がったためと思われ
る。つまり、ビームが弱いと小さい強度のイオンが検出
されないということである。
The effect of changing the current is illustrated in FIG. 10 as described above. That is, when a portion having a low luminance in the electron beam irradiation area is used, as shown in FIG. 10A, a sample surface adsorbed substance is mainly detected, but when a strong portion is used, FIG. As shown, Cu +, which is a substrate constituent atom, was detected in addition to the surface adsorbate. However, this is probably due to the fact that the sensitivity was increased simply by using the strong part of the beam. That is, if the beam is weak, ions of low intensity are not detected.

【0068】エネルギーを変えた場合には、電子のエネ
ルギーが小さいときは、価電子帯の電子励起に伴って吸
着状態から脱離状態に移行し、吸着物は表面から離れて
いってしまう(MGRモデル)。一方、keV以上のエ
ネルギーを用いた場合には、原子の内殻電子をも励起で
きるため、それに伴って原子間あるいは原子内でオージ
ェ遷移が起き、電子が抜けて複数の正イオンが表面にで
き、反発力で表面から脱離する(K−Fモデル)のでは
ないかと思われる。
When the energy is changed, when the energy of the electrons is small, the state changes from the adsorbed state to the desorbed state with the electron excitation of the valence band, and the adsorbed substance leaves the surface (MGR). model). On the other hand, when the energy of keV or more is used, the inner shell electrons of the atoms can also be excited, and accordingly, Auger transition occurs between or within the atoms, and electrons are released to form a plurality of positive ions on the surface. It is considered that the particles are detached from the surface by the repulsive force (KF model).

【0069】すなわち、このESDMSで特徴的なの
は、従来のESD(電子刺激脱離)現象では、通常1k
eV以下の低エネルギーで試料表面吸着物を検出してい
たのに対し、内殻電子を励起できるほどの高エネルギー
の電子ビームを用いることにより、基板構成元素をも脱
離させて検出することができる。
That is, the characteristic feature of this ESDMS is that the conventional ESD (electron stimulated desorption) phenomenon usually has
Although the adsorbate on the sample surface was detected with a low energy of eV or less, the use of an electron beam with a high energy enough to excite inner-shell electrons makes it possible to desorb and detect substrate constituent elements. it can.

【0070】そこで、考えられるのは、電子のエネルギ
ーを変えれば、すなわち、低い時(数十〜数百eV)に
は試料表面吸着物だけ検出し、高く(〜keV)すれ
ば、基板構成元素をも検出できることになり、このよう
な試料表面分析装置は従来の分析技術には存在しなかっ
たもので、その効果は著大である。
Therefore, it is conceivable that if the energy of electrons is changed, that is, if the energy is low (several tens to several hundreds eV), only the adsorbed material on the sample surface is detected, and if the energy is high (up to keV), the constituent elements of the substrate can be detected. Can be detected, and such a sample surface analyzer does not exist in the conventional analysis technology, and its effect is remarkable.

【0071】以上の結果からして、ESDMSスペクト
ルの特長は次のようである。
From the above results, the features of the ESDMS spectrum are as follows.

【0072】(a)試料最表面の吸着物及び基板の単原
子層の元素分析が可能である。
(A) Elemental analysis of the adsorbate on the outermost surface of the sample and the monoatomic layer of the substrate is possible.

【0073】(b)信号を積算することにより微量分析
が可能である。
(B) Micro-analysis is possible by integrating signals.

【0074】(c)スペクトルは本質的にノイズレス
で、高感度化が可能である。
(C) The spectrum is essentially noiseless and high sensitivity can be achieved.

【0075】(d)電子ビームの電流やエネルギーを変
えることによって、吸着物質と基板構成物質とを区別し
て検出することができる。
(D) By changing the current or energy of the electron beam, the adsorbed substance and the substrate constituent substance can be detected separately.

【0076】などである。And so on.

【0077】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
The present invention is not limited to the above embodiment, but various modifications are possible based on the spirit of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.

【0078】[0078]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、 (1)二次電子検出系と質量分析系の位置を対物レンズ
の上方に配置し、二次電子および脱離正イオンを対物レ
ンズの上部で検出するようにしたので、試料と対物レン
ズの間に配置する場合に比べて、対物レンズの焦点距離
を短くできるので、作動距離(working dis
tance)が短くなり電子線のスポットを小さく絞る
ことができ、また収差も小さくすることができる。
As described above in detail, according to the present invention, (1) the positions of the secondary electron detection system and the mass spectrometry system are arranged above the objective lens, and the secondary electrons and the desorption positive Since the ions are detected above the objective lens, the focal length of the objective lens can be reduced as compared with the case where the ions are detected between the sample and the objective lens.
Tance) is shortened, the spot of the electron beam can be narrowed down, and the aberration can be reduced.

【0079】従って、SEMの分解能を上げることがで
きる。また、この配置は二次イオンおよび脱離イオンを
それらの放出分布の高い一次電子ビーム方向に大きい立
体角で取り出せるので、感度が向上する。
Therefore, the resolution of the SEM can be increased. In addition, this arrangement allows secondary ions and desorbed ions to be extracted at a large solid angle in the direction of the primary electron beam where the emission distribution is high, so that the sensitivity is improved.

【0080】実際、このような配置にすると、二次電子
線および脱離イオン像の分解能において著しい向上が見
られ、また、微小領域分析において、2.4倍程度の感
度の向上が見られた。
In fact, with such an arrangement, a remarkable improvement in the resolution of the secondary electron beam and desorbed ion images was observed, and a sensitivity improvement of about 2.4 times was observed in the micro area analysis. .

【0081】(2)同一領域の形態観察と元素分析を同
時に行うことができる。
(2) Morphological observation and elemental analysis of the same region can be performed simultaneously.

【0082】(3)SEMによる高分解能の表面形状像
と、同一視野における元素像の同時観察が可能になる。
しかも、従来技術で示したように、従来困難とされてい
たHを含んだ全元素の元素像分布がSEM像観察と併用
して同一視野での観察が可能になる。
(3) Simultaneous observation of a high-resolution surface shape image by SEM and an elemental image in the same field of view becomes possible.
In addition, as shown in the related art, the element image distribution of all elements including H, which has been considered difficult in the related art, can be observed in the same visual field in combination with the SEM image observation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例を示す多機能試料表面分析
装置の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a multifunctional sample surface analyzer according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の偏向電極としての偏向板に代わって平行
板メッシュ偏向電極を用いるようにした変形例を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram showing a modification in which a parallel plate mesh deflection electrode is used instead of the deflection plate as the deflection electrode in FIG.

【図3】図1の偏向板や図2の平行板メッシュ製偏向電
極に代わって電子、イオン通過口を有する偏向電極を用
いるようにした変形例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a modification in which a deflection electrode having an electron and ion passage is used instead of the deflection plate of FIG. 1 or the deflection electrode made of a parallel plate mesh of FIG. 2;

【図4】図3の電子・イオン通過口を有する偏向電極の
電位分布を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a potential distribution of a deflection electrode having an electron / ion passage of FIG. 3;

【図5】本発明の第1実施例を示す多機能試料表面分析
装置の試料の上方にイオン・電子引き出し電極としての
イオン・電子引き出しメッシュ電極を有する例を示す図
である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which an ion / electron extraction mesh electrode as an ion / electron extraction electrode is provided above a sample of the multifunctional sample surface analyzer according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第1実施例を示す多機能試料表面分析
装置のイオン・電子引き出し電極としての孔あき板状電
極を用いる例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an example in which a perforated plate-like electrode is used as an ion / electron extraction electrode of the multifunctional sample surface analyzer according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第1実施例を示す多機能試料試料表面
分析装置のイオン・電子引き出し電極としての半球状メ
ッシュ電極を用いる例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an example in which a hemispherical mesh electrode is used as an ion / electron extraction electrode in the multifunctional sample sample surface analyzer according to the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施例を示す試料としてのシリコンウ
エハ表面のESDMSスペクトルを示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an EDMS spectrum of a surface of a silicon wafer as a sample showing an example of the present invention.

【図9】本発明の実施例を示す試料のSIMSスペクト
ルを示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a SIMS spectrum of a sample showing an example of the present invention.

【図10】本発明の実施例を示す試料としての銅板の表
面の各種のスペクトルを示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing various spectra on the surface of a copper plate as a sample showing an example of the present invention.

【図11】本発明の実施例を示すシリコンウエハ、ガリ
ウム砒素ウエハ、銀板についてのESDMS測定結果を
示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an EDMS measurement result of a silicon wafer, a gallium arsenide wafer, and a silver plate showing the example of the present invention.

【図12】本発明の実施例を示すGaAs試料の模式図
である。
FIG. 12 is a schematic view of a GaAs sample showing an example of the present invention.

【図13】本発明の実施例を示すGaAs試料へイオン
(O2 + )あるいは電子ビームを連続照射した場合のイ
オン強度変化を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a change in ion intensity when a GaAs sample according to an embodiment of the present invention is continuously irradiated with ions (O 2 + ) or an electron beam.

【図14】本発明の実施例を示すSi中にBをイオン注
入した試料についてESDMS測定により得られたBイ
オン強度の時間変化を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a time change of the B ion intensity obtained by the EDMS measurement with respect to the sample in which B is ion-implanted in Si according to the example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電子銃 2 絞り 3 コンデンサーレンズ 4 走査用偏向電極 5 偏向電極としての偏向板 5a 平行板メッシュ製偏向電極 5b 電子イオン通過口を有する偏向電極 5−1 電子・イオン通過口 6 対物レンズ 7 試料 8 四重極質量分析計 9 CPU(中央処理装置) 10 走査電源 11 イオン像用CRT 12 後段加速電極 13 シンチレータ 14 ホトマルチプライヤ 15 電子像用CRT 16 励起用一次電子ビーム 17 二次電子 18 脱離正イオン 19 試料台 20 イオン・電子引き出しメッシュ電極 20a 孔あき板状電極 20b 半球状メッシュ電極 21 メッシュ電極用可変直流電源 22 試料電位調整用可変直流電源 31 Ga層 32 As層 1 electron gun 2 Aperture 3 Condenser lens 4 Deflection electrode for scanning 5 Deflection plate as deflection electrode 5a deflection electrode made of parallel plate mesh 5b Deflection electrode having electron ion passage 5-1 Electron / ion passage 6 Objective lens 7 samples 8 Quadrupole mass spectrometer 9 CPU (central processing unit) 10. Scanning power supply 11 CRT for ion images 12. Post-acceleration electrode 13 Scintillator 14 Photo Multiplier 15 Electronic image CRT 16 Primary electron beam for excitation 17 Secondary electrons 18 Desorbed positive ions 19 Sample table 20 Ion / electron extraction mesh electrode 20a perforated plate electrode 20b hemispherical mesh electrode 21 Variable DC power supply for mesh electrode 22 Variable DC power supply for sample potential adjustment 31 Ga layer 32 As layer

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 23/00 - 23/227 G01N 27/62 - 27/70 H01J 49/00 - 49/48 JICSTファイル(JOIS)Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01N 23/00-23/227 G01N 27/62-27/70 H01J 49/00-49/48 JICST file (JOIS)

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 (a)励起用一次電子ビームを得る電子
銃と、 (b)該電子銃からの前記一次電子ビームを集束するた
めの少なくともコンデンサーレンズと対物レンズと、 (c)前記一次電子ビーム試料への照射により脱離正
イオンと二次電子ビームを生成する手段と、 (d)前記脱離正イオンと二次電子ビームを前記対物レ
ンズを再び通過させ、該対物レンズの上部に導く手段
と、 (e)前記対物レンズの上部に配置され、かつ前記上部
に導かれた脱離正イオンと二次電子ビームの極性差を利
用して振り分ける偏向電極と、 (f)前記二次電子ビームを検出する電子ビーム検出系
と、 (g)前記脱離正イオンを検出する脱離正イオン検出系
とを具備する多機能試料表面分析装置。
(A) an electron gun for obtaining a primary electron beam for excitation; (b) at least a condenser lens and an objective lens for focusing the primary electron beam from the electron gun; and (c) the primary electron. Desorption is positive by irradiating the sample with the beam
Means for generating an ion and secondary electron beams, the objective les (d) is the de-HanareTadashi ion and secondary electron beam
Again passed through a lens, by utilizing a means for guiding the upper portion of the objective lens, the polarity difference of (e) wherein arranged above the objective lens, and directed to the upper a de HanareTadashi ion and secondary electron beam a deflection electrode for distributing Te, (f) the electron beam detecting system for detecting a secondary electron beam, (g) multi-function sample surface; and a desorption orthographic on detection system wherein detecting the desorbed orthographic oN Analysis equipment.
【請求項2】 請求項1記載の多機能試料表面分析装置
において、前記偏向電極は偏向板である多機能試料表面
分析装置。
2. The multifunctional sample surface analyzer according to claim 1, wherein said deflection electrode is a deflection plate.
【請求項3】 請求項1記載の多機能試料表面分析装置
において、前記偏向電極は平行板メッシュ製偏向電極で
ある多機能試料表面分析装置。
3. The multifunctional sample surface analyzer according to claim 1, wherein the deflection electrode is a parallel plate mesh deflection electrode.
【請求項4】 請求項1記載の多機能表面分析装置にお
いて、前記偏向電極は開口付き偏向板である多機能試料
表面分析装置。
4. The multifunctional sample surface analyzer according to claim 1, wherein said deflection electrode is a deflection plate with an opening.
【請求項5】 請求項1記載の多機能試料表面分析装置
において、前記試料の上方にイオン・電子引き出し電極
を配置する多機能試料表面分析装置。
5. The multifunctional sample surface analyzer according to claim 1, wherein an ion / electron extraction electrode is arranged above the sample.
【請求項6】 請求項5記載の多機能試料表面分析装置
において、前記イオン・電子引き出し電極はメッシュ電
極である多機能試料表面分析装置。
6. The multifunctional sample surface analyzer according to claim 5, wherein said ion / electron extraction electrode is a mesh electrode.
【請求項7】 請求項5記載の多機能試料表面分析装置
において、前記イオン・電子引き出し電極は孔あき板状
電極である多機能試料表面分析装置。
7. The multifunctional sample surface analyzer according to claim 5, wherein said ion / electron extraction electrode is a perforated plate electrode.
【請求項8】 請求項5記載の多機能試料表面分析装置
において、前記イオン・電子引き出し電極は半球状メッ
シュ電極である多機能試料表面分析装置。
8. The multifunctional sample surface analyzer according to claim 5, wherein said ion / electron extraction electrode is a hemispherical mesh electrode.
【請求項9】 請求項5、6、7又は8記載の多機能試
料表面分析装置において、前記イオン・電子引き出し電
極に負電圧を印加することにより、前記脱離正イオン検
出モードにしてなる多機能試料表面分析装置。
9. The multifunctional sample surface analyzer according to claim 5,6, 7 or 8, wherein a negative voltage is applied to the ion / electron extraction electrode to enter the desorption / positive ion detection mode. Functional sample surface analyzer.
【請求項10】 請求項5、6、7又は8記載の多機能
試料表面分析装置において、前記イオン・電子引き出し
電極に正電圧を印加することにより、前記二次電子検出
モードにしてなる多機能試料表面分析装置。
10. A multi-function sample surface analyzer according to claim 5, 6, 7 or 8, wherein, by applying a positive voltage to said ion electron extraction electrode, the secondary electron detector <br/> mode in to become multifunctional sample surface analyzer.
【請求項11】 請求項1記載の多機能試料表面分析装
置において、前記試料表面の吸着物質を検出する多機能
試料表面分析装置。
11. The multifunctional sample surface analyzer according to claim 1, wherein an adsorbed substance on the sample surface is detected.
【請求項12】 請求項1記載の多機能試料表面分析装
置において、前記試料の構成物質を検出する多機能試料
表面分析装置。
12. The multifunctional sample surface analyzer according to claim 1, wherein a constituent substance of the sample is detected.
【請求項13】 請求項1記載の多機能試料表面分析装
置において、前記試料の単原子層の測定を行う多機能試
料表面分析装置。
13. The multifunctional sample surface analyzer according to claim 1, wherein the measurement of the monoatomic layer of the sample is performed.
【請求項14】 請求項1記載の多機能試料表面分析装
置において、検出信号を積算することにより、微量分析
を行う多機能試料表面分析装置。
14. The multifunctional sample surface analyzer according to claim 1, wherein a microanalysis is performed by integrating detection signals.
【請求項15】 請求項1記載の多機能試料表面分析装
置において、前記一次電子ビームの電流やエネルギーを
変えることにより、吸着物質と試料の構成物質とを区別
して検出する多機能試料表面分析装置。
15. The multifunctional sample surface analyzer according to claim 1, wherein a current and an energy of the primary electron beam are changed to distinguish and detect an adsorbed substance and a constituent material of the sample. .
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