JP5611046B2 - 液体金属イオン源、二次粒子質量分析計および二次粒子質量分析方法 - Google Patents
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Description
(項目1)
合金にビスマスを含む液体金属イオン源であって、
上記合金は第2の金属をさらに含み、上記第2の金属は、原子量が90u以下で、ビスマスに対する溶解度が1%以上で、同位体がほとんどないかあるいは全くなく、または、同位体分布が小さく、イオンビームの生成時に上記第2の金属とビスマスとが形成する混合クラスタは全くないか、または少量のみである液体金属イオン源。
(項目2)
上記第2の金属として、マンガンを含む項目1に記載の液体金属イオン源。
(項目3)
合金にビスマスを含む液体金属イオン源であって、上記合金はさらに、第2の金属としてマンガンを含む液体金属イオン源。
(項目4)
上記第2の金属の天然の主要同位体または濃縮された主要同位体は、上記液体金属イオン源における上記第2の金属の総割合に対する割合が、80%以上で、90%以上が有益であり、95%以上が有益である項目1から項目3のうちいずれか一項に記載の液体金属イオン源。
(項目5)
ビスマスおよび上記第2の金属は、イオンビームの生成時に、ビスマスおよび上記第2の金属を共に含む混合クラスタを、総放出スペクトルに対して、10%以下、有益には5%以下の割合で形成する項目1から項目4のうちいずれか一項に記載の液体金属イオン源。
(項目6)
上記液体金属イオン源が生成する一次イオンビームにおける上記第2の金属の割合は実質的に、上記合金における上記第2の金属の化学量論比と対応するか、または、同一である項目1から項目5のうちいずれか一項に記載の液体金属イオン源。
(項目7)
上記合金におけるビスマスの含有率は、50%以上、有益には90%以上である項目1から項目6のうちいずれか一項に記載の液体金属イオン源。
(項目8)
上記合金における上記第2の金属の含有率は、0.5%以上、有益には2%以上である項目1から項目7のうちいずれか一項に記載の液体金属イオン源。
(項目9)
上記合金における上記第2の金属の含有率は、50%以下、有益には10%以下である項目1から項目8のうちいずれか一項に記載の液体金属イオン源。
(項目10)
上記合金におけるビスマスおよび上記第2の金属の合計の割合は、90%以上、有益には95%以上、有益には98%以上である項目1から項目9のうちいずれか一項に記載の液体金属イオン源。
(項目11)
上記合金は、ビスマスを含む低融点合金である項目1から項目10のうちいずれか一項に記載の液体金属イオン源。
(項目12)
上記合金の融点は、純粋なビスマスの融点未満であるか、または、摂氏270度以下である項目1から項目11のうちいずれか一項に記載の液体金属イオン源。
(項目13)
上記合金は、上記第2の金属およびビスマスと、Ni、Cu、Zn、Sc、Ga、Mnおよび/またはSeのうち1以上とを含む合金である項目1から項目12のうちいずれか一項に記載の液体金属イオン源。
(項目14)
試料に対して照射されることによって二次粒子を生成する一次イオンビームを生成する液体金属イオン源を用いて、二次イオンおよび/または再イオン化された中性二次粒子などである二次粒子を分析するための二次粒子質量分析計であって、
上記液体金属イオン源として、項目1から項目13のうちいずれか一項に記載の液体金属イオン源を備え、
さらにフィルタデバイスを備え、上記フィルタデバイスは、上記液体金属イオン源が放出する上記一次イオンビームから、質量高純度フィルタリング済み一次イオンビームとして、複数の種類のビスマスイオンのうち、1回以上荷電されている単原子ビスマスイオンの倍数に質量が略または正確に等しくなる1種類のビスマスイオンを、フィルタリングで取り出し、および、質量高純度フィルタリング済み一次イオンビームとして、上記第2の金属の複数の種類のイオンから一次イオンビームをフィルタリングで取り出す二次粒子質量分析計。
(項目15)
上記質量高純度フィルタリング済みビスマスイオンビームは、Bi n p+ のイオンのみを含み、nは2以上で、pは1以上であり、nおよびpはそれぞれ自然数で、Bi 3 + であることが有益である項目14に記載の二次粒子質量分析計。
(項目16)
質量高純度イオンビームとしてフィルタリングにより取り出されたイオンの種類は、Bi 2 + 、Bi 3 + 、Bi 4 + 、Bi 5 + 、Bi 6 + 、Bi 7 + 、Bi 3 2+ 、Bi 5 2+ またはBi 7 2+ のうち1つである項目15に記載の二次粒子質量分析計。
(項目17)
上記液体金属イオン源が放出する上記一次イオンビームに含まれるビスマスイオンの割合は、50%以上、有益には90%以上である項目14から項目16のうちいずれか一項に記載の二次粒子質量分析計。
(項目18)
上記液体金属イオン源が放出する上記一次イオンビームに含まれる上記第2の金属のイオンの割合は、0.5%以上、有益には2%以上である項目14から項目17のうちいずれか一項に記載の二次粒子質量分析計。
(項目19)
上記液体金属イオン源が放出する上記一次イオンビームに含まれる上記第2の金属のイオンの割合は、50%以下、有益には10%以下である項目14から項目18のうちいずれか一項に記載の二次粒子質量分析計。
(項目20)
上記液体金属イオン源が放出する上記一次イオンビームに含まれるビスマスイオンおよび上記第2の金属のイオンの割合は合計で、90%以上、有益には95%以上、有益には98%以上である項目14から項目19のうちいずれか一項に記載の二次粒子質量分析計。
(項目21)
表面に一次イオンビームが照射されている分析対象試料を分析するための二次粒子質量分析方法であって、
第1の金属の単原子イオンまたは多原子イオンおよび第2の金属の単原子イオンを含む一次イオンビームを生成し、上記第1の金属のイオンは、原子量が190u以上であって、上記第2の金属のイオンは、原子量が90u以下であり、上記一次イオンビームから、質量高純度フィルタリング済み一次イオンビームとして、上記第1の金属の複数の種類のイオンのうち1種類のイオン、および、質量高純度フィルタリング済み一次イオンビームとして、上記第2の金属の複数の種類のイオンのうち1種類のイオンを、交互にフィルタリングで取り出して、上記第1の金属のイオンを含む上記フィルタリング済み一次イオンビームによって二次粒子スペクトルを取得し、上記第2の金属のイオンを含む上記フィルタリング済み一次イオンビームによって二次粒子スペクトルを取得する二次粒子質量分析方法。
(項目22)
放出された上記一次イオンビームにおける上記第1の金属のイオンおよび上記第2の金属のイオンの割合は合計で、90%以上、有益には95%以上、有益には98%以上である項目21に記載の二次粒子質量分析方法。
(項目23)
上記第1の金属は、ビスマス、金、または鉛のうち1つである項目22に記載の二次粒子質量分析方法。
(項目24)
上記第2の金属は、リチウム、ベリリウム、ホウ素、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、シリコン、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、セレン、ルビジウム、および、イットリウムのうち1つである項目23に記載の二次粒子質量分析方法。
(項目25)
分析用ビームは、上記一次イオンビームを生成するべく、上記第1の金属および上記第2の金属を含む合金を有する液体金属イオン源によって生成される項目24に記載の二次粒子質量分析方法。
(項目26)
上記第2の金属は、上記第1の金属に対する溶解度が1%以上であり、同位体がほとんど存在しないかあるいは同位体が存在せず、または、同位体分布が小さく、イオンビームの生成時において、上記第2の金属および上記第1の金属が形成する混合クラスタは、全くないか、少量のみである項目25に記載の二次粒子質量分析方法。
(項目27)
多原子ビスマスイオンおよび第2の金属のイオンを含む一次イオンビームを生成し、上記第2の金属は、原子量が90u以下で、ビスマスに対する溶解度が1%以上であり、同位体がほとんど存在しないかあるいは同位体が存在せず、または、同位体分布が小さく、イオンビームの生成時において、上記第2の金属およびビスマスが形成する混合クラスタは、全くないか、少量のみであり、
上記一次イオンビームから、質量高純度フィルタリング済み一次イオンビームとして、複数の種類のビスマスイオンのうち、1回以上荷電されている単原子ビスマスイオンBi 1 p+ の倍数に質量が略または正確に等しくなる1種類のビスマスイオン、および、質量高純度フィルタリング済み一次イオンビームとして、上記第2の金属の複数の種類のイオンのうち1種類のイオンを、交互にフィルタリングで取り出して、
ビスマスを含む上記フィルタリング済み一次イオンビームによって二次粒子スペクトルを取得し、上記第2の金属を含む上記フィルタリング済み一次イオンビームによって二次粒子スペクトルを取得する項目21から項目26のうちいずれか一項に記載の二次粒子質量分析方法。
(項目28)
上記第2の金属は、マンガンである項目21から項目26のうちいずれか一項に記載の二次粒子質量分析方法。
(項目29)
多原子ビスマスイオンおよび第2の金属のイオンを含む一次イオンビームを生成し、上記第2の金属はマンガンであり、
上記一次イオンビームから、質量高純度フィルタリング済み一次イオンビームとして、複数の種類のビスマスイオンのうち、1回以上荷電されている単原子ビスマスイオンBi 1 p+ の倍数に質量が略または正確に等しくなる1種類のビスマスイオン、および、質量高純度フィルタリング済み一次イオンビームとして、マンガンの複数の種類のイオンのうち1種類のイオンを、交互にフィルタリングで取り出して、
ビスマスを含む上記フィルタリング済み一次イオンビームによって二次粒子スペクトルを取得し、マンガンを含む上記フィルタリング済み一次イオンビームによって二次粒子スペクトルを取得する項目21から項目26のうちいずれか一項に記載の二次粒子質量分析方法。
(項目30)
上記第2の金属の天然の主要同位体または濃縮された主要同位体は、放出スペクトルにおける上記第2の金属の総割合における割合が80%以上、有益には90%以上、有益には95%以上である項目21から項目29のうちいずれか一項に記載の二次粒子質量分析方法。
(項目31)
ビスマスおよび上記第2の金属は、イオンビームの生成時において、ビスマスおよび上記第2の金属を共に含む混合クラスタを、総放出スペクトルに対して、10%以下、有益には5%以下の割合で形成する項目21から項目30のうちいずれか一項に記載の二次粒子質量分析方法。
(項目32)
放出された上記一次イオンビームに含まれるビスマスイオンの割合は、50%以上、有益には90%以上である項目21から項目31のうちいずれか一項に記載の二次粒子質量分析方法。
(項目33)
放出された上記一次イオンビームに含まれる上記第2の金属のイオンの割合は、0.5%以上、有益には2%以上である項目21から項目32のうちいずれか一項に記載の二次粒子質量分析方法。
(項目34)
放出された上記一次イオンビームに含まれる上記第2の金属のイオンの割合は、50%以下、有益には10%以下である項目21から項目33のうちいずれか一項に記載の二次粒子質量分析方法。
(項目35)
放出される上記一次イオンビームに含まれるビスマスイオンおよび上記第2の金属のイオンの割合は合計で、90%以上、有益には95%以上、有益には98%以上である項目21から項目34のうちいずれか一項に記載の二次粒子質量分析方法。
(項目36)
ビスマスイオンを含む上記フィルタリング済み一次イオンビームは、Bi n p+ のビスマスイオンを含み、nは2以上で、pは1以上であり、nおよびpはそれぞれ自然数で、有益にはBi 3 + である項目21から項目35のうちいずれか一項に記載の二次粒子質量分析方法。
(項目37)
上記一次イオンビームおよび/または上記フィルタリング済み一次イオンビームは、一価または二価のBi n イオンを含み、nは3以上の自然数であって、特に、Bi 3 + またはBi 3 2+ である項目36に記載の二次粒子質量分析方法。
(項目38)
分析用ビームは、項目1から項目13のうちいずれか一項に記載の液体金属イオン源によって生成される項目21から項目37のうちいずれか一項に記載の二次粒子質量分析方法。
(項目39)
2つの上記二次粒子スペクトルは、G−SIMS(ジェントルSIMS)法に従って評価され、上記試料の二次粒子スペクトルを取得する項目21から項目38のうちいずれか一項に記載の二次粒子質量分析方法。
(項目40)
項目11から項目17のうちいずれか一項に記載の二次イオン質量分析計で実施される項目21から項目39のうちいずれか一項に記載の二次粒子質量分析方法。
(項目41)
生成された二次粒子の分析は、磁場型、四重極型、および/または飛行時間型の質量分析計で実行される項目21から項目40のうちいずれか一項に記載の二次粒子質量分析方法。
(項目42)
上記試料の上記表面の質量分析イメージおよび/または上記試料の上記表面の深さプロフィールを取得する項目21から項目41のうちいずれか一項に記載の二次粒子質量分析方法。
(項目43)
分析対象の上記試料または上記表面は、有機材料を含む項目21から項目42のうちいずれか一項に記載の二次粒子質量分析方法。
(項目44)
試料および/または表面の分析を行うための、項目1から項目43のうちいずれか一項に記載の液体金属イオン源、質量分析計、および/または、質量分析方法の利用。
(項目45)
上記試料または上記表面は、有機材料を含む項目44に記載の利用。
Claims (25)
- 合金にビスマスを含む液体金属イオン源であって、
前記合金は第2の金属をさらに含み、
前記第2の金属は、原子量が90u以下で、
前記第2の金属の天然の1つの主要同位体または濃縮された1つの主要同位体は、前記液体金属イオン源における前記第2の金属の総割合に対する割合が、80%以上である、
液体金属イオン源。 - 合金にビスマスを含む液体金属イオン源であって、前記合金はさらに、第2の金属としてマンガンを含む液体金属イオン源。
- ビスマスおよび前記第2の金属は、イオンビームの生成時に、ビスマスおよび前記第2の金属を共に含む混合クラスタを、総放出スペクトルに対して、10%以下の割合で形成する、
請求項1または請求項2に記載の液体金属イオン源。 - 前記液体金属イオン源が生成する一次イオンビームにおける前記第2の金属の割合は、前記合金における前記第2の金属の化学量論比と対応するか、または、同一である、
請求項1から請求項3のうちいずれか一項に記載の液体金属イオン源。 - 前記合金におけるビスマスおよび前記第2の金属の合計の割合は、90%以上である、
請求項1から請求項4のうちいずれか一項に記載の液体金属イオン源。 - 前記合金は、ビスマスを含む低融点合金である、
請求項1から請求項5のうちいずれか一項に記載の液体金属イオン源。 - 試料に対して照射されることによって二次粒子を生成する一次イオンビームを生成する液体金属イオン源を用いて、二次イオンおよび/または再イオン化された中性二次粒子などである二次粒子を分析するための二次粒子質量分析計であって、
前記液体金属イオン源として、請求項1から請求項6のうちいずれか一項に記載の液体金属イオン源を備え、
さらにフィルタデバイスを備え、
前記フィルタデバイスは、前記液体金属イオン源が放出する前記一次イオンビームから、質量高純度フィルタリング済み一次イオンビームとして、複数の種類のビスマスイオンのうち、1回以上荷電されている単原子ビスマスイオンの倍数に質量が略または正確に等しくなる1種類のビスマスイオンを、フィルタリングで取り出し、および、質量高純度フィルタリング済み一次イオンビームとして、前記第2の金属の複数の種類のイオンから一次イオンビームをフィルタリングで取り出す、
二次粒子質量分析計。 - 前記質量高純度フィルタリング済みビスマスイオンビームは、Bin p+のイオンのみを含み、nは2以上で、pは1以上であり、nおよびpはそれぞれ自然数である、
請求項7に記載の二次粒子質量分析計。 - 前記液体金属イオン源が放出する前記一次イオンビームに含まれるビスマスイオンおよび前記第2の金属のイオンの割合は合計で、90%以上である、
請求項7または請求項8に記載の二次粒子質量分析計。 - 表面に一次イオンビームが照射されている分析対象試料を分析するための二次粒子質量分析方法であって、
第1の金属の単原子イオンまたは多原子イオンおよび第2の金属の単原子イオンを含む一次イオンビームを生成し、前記第1の金属のイオンは、原子量が190u以上であって、前記第2の金属のイオンは、原子量が90u以下であり、前記一次イオンビームから、質量高純度フィルタリング済み一次イオンビームとして、前記第1の金属の複数の種類のイオンのうち1種類のイオン、および、質量高純度フィルタリング済み一次イオンビームとして、前記第2の金属の複数の種類のイオンのうち1種類のイオンを、交互にフィルタリングで取り出して、前記第1の金属のイオンを含む前記フィルタリング済み一次イオンビームによって二次粒子スペクトルを取得し、前記第2の金属のイオンを含む前記フィルタリング済み一次イオンビームによって二次粒子スペクトルを取得する、
二次粒子質量分析方法。 - 放出された前記一次イオンビームにおける前記第1の金属のイオンおよび前記第2の金属のイオンの割合は合計で、90%以上である、
請求項10に記載の二次粒子質量分析方法。 - 分析用ビームは、前記一次イオンビームを生成するべく、前記第1の金属および前記第2の金属を含む合金を有する液体金属イオン源によって生成される、
請求項10または請求項11に記載の二次粒子質量分析方法。 - 多原子ビスマスイオンおよび第2の金属のイオンを含む一次イオンビームを生成し、前記第2の金属は、原子量が90u以下で、前記第2の金属の天然の1つの主要同位体または濃縮された1つの主要同位体は、放出スペクトルにおける前記第2の金属の総割合に対する割合が、80%以上であり、
前記一次イオンビームから、質量高純度フィルタリング済み一次イオンビームとして、複数の種類のビスマスイオンのうち、1回以上荷電されている単原子ビスマスイオンBi1 p+の倍数に質量が略または正確に等しくなる1種類のビスマスイオン、および、質量高純度フィルタリング済み一次イオンビームとして、前記第2の金属の複数の種類のイオンのうち1種類のイオンを、交互にフィルタリングで取り出して、
ビスマスを含む前記フィルタリング済み一次イオンビームによって二次粒子スペクトルを取得し、前記第2の金属を含む前記フィルタリング済み一次イオンビームによって二次粒子スペクトルを取得する、
請求項10から請求項12のうちいずれか一項に記載の二次粒子質量分析方法。 - 多原子ビスマスイオンおよび第2の金属のイオンを含む一次イオンビームを生成し、前記第2の金属はマンガンであり、
前記一次イオンビームから、質量高純度フィルタリング済み一次イオンビームとして、複数の種類のビスマスイオンのうち、1回以上荷電されている単原子ビスマスイオンBi1 p+の倍数に質量が略または正確に等しくなる1種類のビスマスイオン、および、質量高純度フィルタリング済み一次イオンビームとして、マンガンの複数の種類のイオンのうち1種類のイオンを、交互にフィルタリングで取り出して、
ビスマスを含む前記フィルタリング済み一次イオンビームによって二次粒子スペクトルを取得し、マンガンを含む前記フィルタリング済み一次イオンビームによって二次粒子スペクトルを取得する、
請求項10から請求項13のうちいずれか一項に記載の二次粒子質量分析方法。 - ビスマスおよび前記第2の金属は、イオンビームの生成時において、ビスマスおよび前記第2の金属を共に含む混合クラスタを、総放出スペクトルに対して、10%以下の割合で形成する、
請求項10から請求項14のうちいずれか一項に記載の二次粒子質量分析方法。 - 放出される前記一次イオンビームに含まれるビスマスイオンおよび前記第2の金属のイオンの割合は合計で、90%以上である、
請求項10から請求項15のうちいずれか一項に記載の二次粒子質量分析方法。 - ビスマスイオンを含む前記フィルタリング済み一次イオンビームは、Bin p+のビスマスイオンを含み、nは2以上で、pは1以上であり、nおよびpはそれぞれ自然数である、
請求項10から請求項16のうちいずれか一項に記載の二次粒子質量分析方法。 - 分析用ビームは、請求項1から請求項6のうちいずれか一項に記載の液体金属イオン源によって生成される、
請求項10から請求項17のうちいずれか一項に記載の二次粒子質量分析方法。 - 2つの前記二次粒子スペクトルは、G−SIMS(ジェントルSIMS)法に従って評価され、前記試料の二次粒子スペクトルを取得する、
請求項10から請求項18のうちいずれか一項に記載の二次粒子質量分析方法。 - 請求項7から請求項9のうちいずれか一項に記載の二次イオン質量分析計で実施される、
請求項10から請求項19のうちいずれか一項に記載の二次粒子質量分析方法。 - 生成された二次粒子の分析は、磁場型、四重極型、および/または飛行時間型の質量分析計で実行される、
請求項10から請求項20のうちいずれか一項に記載の二次粒子質量分析方法。 - 前記試料の前記表面の質量分析イメージおよび/または前記試料の前記表面の深さプロフィールを取得する、
請求項10から請求項21のうちいずれか一項に記載の二次粒子質量分析方法。 - 分析対象の前記試料または前記表面は、有機材料を含む、
請求項10から請求項22のうちいずれか一項に記載の二次粒子質量分析方法。 - 請求項1から請求項6のうちいずれか一項に記載の液体金属イオン源、請求項7から請求項9のうちいずれか一項に記載の二次粒子質量分析計、および/または、請求項10から請求項23のうちいずれか一項に記載の二次粒子質量分析方法を利用して、試料および/または表面の分析を行う方法。
- 前記試料または前記表面は、有機材料を含む、
請求項24に記載の方法。
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