JPH01204349A - 二次イオン質量分析計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は金属、半導体などの不純物分析に用いられる二
次イオン質量分析計に関し、特に二次イオン化効率を高
め、検出感度の低い元素に対する検出限界の向上を図り
、また、二次イオン発生効率のマトリクス効果も減少さ
せる二次イオン質量分析計の構造に関するものである。

［従来の技術］ 二次イオン質量分析計は、真空中において試料表面を加
速電圧１０ｋＶ程度のＡｒ　　イオン、Ｏイオンあるい
はＣｓ　　イオノ等でスパッタリングを行い、その時発
生する二次イオンを質量分析することにより、物質中の
元素の同定あるいは深さ方向での不純物元素の分布測定
を行う装置であり、現存の物理分析機器の中で最も感度
の高いものである。

二次イオン質量分析計の微量不純物に対する感度が高い
理由は一次イオン照射に対する二次イオンの放出確率が
イオン化ポテンシャルの低い元素においてはＸ線量子効
率や、オージェ電子放出効率に比べて高いことに帰因す
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、現状の二次イオン質量分析計による二次
イオン検出法は一次イオンによってスパッタリングされ
て生じた各種二次粒子のすべてを効率よく検出している
とは言い難い。一般に一次イオンによってスパッタリン
グされて放出された二次粒子は非常に多岐にわたる。例
えば、金属Ｍを酸素イオンでスパッタした場合、Ｍｏ、
Ｍ＋、Ｍ−、Ｍ＋＋、Ｍ−１Ｍ２＋、Ｍ２−１（ＭＯ）
”　、（ＭＯ）−１等の各種二次粒子が一次イオン励起
条件に従って一定の比率で生ずる。ここで注目すべきこ
とはこれらの二次粒子の中で、荷電状態が失われた中性
粒子Ｍ°の存在確率が、他のイオン化した二次粒子の存
在確率より大きいことである。二次粒子の運動エネルギ
ーは非常に小さいので、イオン化した二次粒子について
は数ｋＶの加速電圧により試料表面より引出され、質量
分析用の磁場を経て検出手段へ導かれる。従って、−次
イオン照射によって試料から発生した中性粒子は検出手
段へ導かれることがなく、多くの情報源が捨て去られて
いることになる。

さらに二次イオン質量分析計の短所として、マトリクス
効果が挙げられ、これは前述した各種の二次イオンの発
生割合が、マトリクスによって大きく変動することによ
るもので、二次イオン質量分析計による定量分析を困難
にしている最大の理由である。

従来、このような中性粒子の利用法として、電子銃から
の電子を発生する中性粒子に供給してイオン化する方法
や、レーザー光によるイオン化法などが実験的に行われ
ている。しかし、いずれの方法においても発生中性粒子
のイオン化効率は非常に悪く、実用化段階には至ってい
ない。

本発明は、このような問題点に鑑みて創案されたもので
、従来利用されていなかった中性粒子を利用し、格段の
感度上昇が得られ、かつ定量分析に必要なマトリクス効
果低減機能を有する二次イオン質量分析計を提供するこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、イオンビームを照射された試料の表面から発
生する二次イオンの質量分析を行う二次イオン質量分析
計において、イオン化粒子線を試料の表面に照射し、イ
オンビーム照射によってその試料の表面から発生する中
性粒子をイオン化する放射線源と、イオン化された二次
粒子を検出する二次イオン検出手段とを備えてなること
を特徴とする二次イオン質量分析計である。

［作用］ 本発明では、イオンビームを照射された試料の表面から
発生する中性粒子に対して、所要位置に設けられた放射
線源により生じるイオン化粒子線を前記試料表面に照射
し、中性粒子をイオン化することにより検出可能として
、これを二次イオン検出手段で検出するものである。例
えば、−次イオンビームを試料表面に対し斜め入射とし
、二次イ・オンの引出しを試料に対し垂直引出しとする
。

そして放射線源を試料近傍のイオン走行路に対してリン
グ状に垂直配置すると、発生中性粒子に対して最もイオ
ン化効率が高くなる。

また、本発明では、イオン化がスパッタ後に行われるた
め、マトリクス間の影響が大幅に軽減される。

［実施例］ 茨に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の一実施例の構成図であって、二次イ
オン取出し電極付近の構造を示したものである。図にお
いて、−次イオンビーム１は約４５゜の入射角で試料２
へ照射される。取出し電極３の電位は試料ホルダ４の電
位よりも数ｋＶ正に保持されている。

本実施例では、放射線源５として６３Ｎ、などβ線を放
射する線源をリング状に加工し、試料表面近傍に垂直に
設置してラジオアイソトープで発生中性粒子をイオン化
することとする。当然、放射線源に対する測定者へのシ
ールドは充分になされるものとする。

試料２からのイオン化粒子は取出し電極３、エネルギー
分離用静電場６および質量分離用磁場７を通って検出手
段８へ導かれる。検出手段８へ到達した信号はコンピュ
ータによる信号処理手段９を通った後、表示手段１０ヘ
アウドプツトされる。

以上のように構成された装置を用いると、前述したよう
に試料からスパッタされた二次粒子の大部分が中性原子
であることや、本実施例で使用した６３Ｎｉのβ線エネ
ルギーを考えると、二次粒子の−〇　− 大部分が正の一価イオンに変換され、極めて高感度の二
次イオン質量分析を行うことができる。

［発明の効果］ 以上、説明したとおり、本発明によれば、従来利用され
ていなかった中性粒子の利用により格段の感度上昇が得
られ、かつ定量分析に必要なマトリクス効果低減機能を
有する二次イオン質量分析計を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）イオンビームを照射された試料の表面から発生す
   る二次イオンの質量分析を行う二次イオン質量分析計に
   おいて、イオン化粒子線を試料の表面に照射し、イオン
   ビーム照射によってその試料の表面から発生する中性粒
   子をイオン化する放射線源と、イオン化された二次粒子
   を検出する二次イオン検出手段とを備えたことを特徴と
   する二次イオン質量分析計。