JPH01307154A - 質量分析装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はスパッタされた二次イオンによって固体試料の
質量分析を行う質量分析装置にかかり、特に試料に一次
イオンビームを照射する一次イオンビーム光学系の改良
に関するものである。

（従来の技術） 従来のこの種の質量分析装置としては、イオン銃からＡ
ｒイオンなどの一次イオンビームを発射し。

この−次イオンビームを集束レンズと差動排気スリット
を兼ねたビーム電流制限アパーチャなどを含むイオンビ
ーム光学系を介して試料に照射し、これによって試料か
ら発生する二次イオンを検出して質量分析する二次イオ
ン質量分析装置が一般的である。

この装置においては、−次イオンビームを試料に効率よ
く照射させる必要があり、このためには集束レンズの光
軸と差動排気スリットを兼ねたビーム電流制限アパーチ
ャにおける光軸とを一致させると共に、中性粒子除去用
偏向電極の光軸が照射される試料面に細束なビーム径を
得るための対物レンズの光軸とも一致させる必要がある
。

従ってこれらの組立は熟練を要し、多大な労力と時間を
費やすものとなる。

しかし構造設計の寸法公差や組立公差などによる光軸の
ずれは避けられず、このためアライメント電極などを用
いて光軸の微調整を行っている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このようにして最終調整された。

光軸も、装置を使う過程でイオン源からの一次イオンビ
ームによる影響を受け、早ければ十数時間で、通常数十
時間で差動排気を兼ねたビーム電流制限アパーチャの孔
がスパッタによって変形し、初期状態と異る状態となっ
て試料に対する必要なビーム電流が変化し、これと同時
に差動排気の圧力差にも変化が生ずる。

これらは、質量分析装置を使用して高精度な質量分析を
行うときに問題となり、また再調整のためには超高真空
を破って差動排気スリットを兼ねたビーム電流制限アパ
ーチャを交換する必要があり、作業能率の面でも問題と
なる。

本発明は、差動排気スリットを兼ねたビーム電流制限ア
パーチャ部を改良することによって、簡単かつ短時間の
調整で超高真空を破ることなく一次イオンビームを初期
の好適条件に戻すことができ、これによって長期的に高
精度の質量分析を可能とする合理的な質量分析装置を提
供することを目的としている。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段と作用） 本発明は上記の問題を解決するために、差動排気スリッ
トを兼ねたビーム電流制限アパーチャを差動排気スリッ
トとビーム電流制限アパーチャとに分割して独立に機能
させ、さらにビーム電流制限アパーチャ板に複数のアパ
ーチャを設けると共にこのビーム電流制限アパーチャ板
を外部より移動可能とした。

このような手段を用いることによって、装置の使用過程
におけるイオン銃からの一次イオンビームによるビーム
電流制限アパーチャのアパーチャ孔がスパッタによって
変化しても他のアパーチャ孔を利用することができ、ま
た差動排気スリットはビーム電流制限アパーチャのすぐ
下に配置され、かつ差動排気スリット孔をビーム電流制
限アパーチャ孔より大きくすることにより、差動排気ス
リット孔はスパッタの影響を受けにくくなり、従って良
好な圧力差を維持することができ、これによって質量分
析装置を長期間にわたって高精度で使用することが可能
となる。

（実施例） 本発明の一実施例を第１図に示す６ 第１図において、１はＡｒイオンなどの一次イオンビー
ムを発射するイオン銃、２はイオン銃１から発射される
イオンビームを集束する集束レンズであり、集束された
イオンビームは一対のＸ方向電極と一対のＸ方向電極か
ら構成されるアライメント電極３で調整され、ビーム電
流制限アパーチャ４の複数の孔の１つを通り、さらに差
動排気スリット５の孔を通過し、さらに中性粒子除去電
極７によってイオンビームのみがプローブイオンとして
取出される。

ビーム電流制限アパーチャ４は第２図に示すように複数
の孔４Ａ、　４Ｂ、　４Ｃを有し、外部から操作できる
駆動導入機６によって左右に移動できるようになってい
る。

プローブイオンとなったイオンビームはＸ方向およびＸ
方向にそれぞれ一対の電極を有する走査ｆｆｉ極８によ
って偏向走査され、イオンビームを微細に集束するため
の対物レンズ９を通過して試料１０の上に照射され、試
料ｌＯをスパッタする。

スパッタされた粒子のうちイオン化した二次イオンが質
量分析計１１で収集され、ここで質量分析が行われる。

このように、イオン銃１から発射された一次イオンビー
ムは集束レンズ２で集束され、アライメント電極３で偏
向された後ビーム電流制限アパーチャ４によって一次イ
オンビームのコリメートおよび試料に対する必要電流量
の確保が行われ、差動排気用スリット５．各部の電極７
，８および対物レンズ９を経て試料１０に到達する。

ビーム電流制限アパーチャ４に入射する一次イオンビー
ムは、試料１０の表面をスパッタするのと同様にビーム
電流制限アパーチャ穴４Ａをスパッタする。

これによってアパーチャ穴４Ａの孔径が変化し、十数時
間もすると試料１０の必要電流量が変化し、初期の測定
条件とは異ってくる。

この時には、ビーム電流制限アパーチャ４を外部の駆動
導入機６によって移動させ、イオンビーム通路に他のビ
ーム電流制限アパーチャ穴４Ｂを位置させる。

またビーム電流制限アパーチャ４のすぐ下方に差動排気
スリット５が設けられており、そのスリット孔はビーム
電流制限アパーチャ４と同等またはそれ以上大きな孔径
となっている。

例えばビーム電流制限アパーチャ４の孔径を１．０〜１
．５ｎｍ程度とし、差動排気スリット５の孔径を１．５
〜２．０皿程度にしている。

従って一次イオンビームがビーム電流制限アパーチャ４
をスパッタしても、差動排気スリット５はその影響を受
けることが少くなり、初期の良好な圧力差を維持するこ
とができる。

ビーム電流制限アパーチャ４には複数の孔を設けである
が、−次イオンビーム照射時アパーチャ孔をスパッタし
た粒子が飛散し他のアパーチャ孔に付着するのを防ぐた
めに、第３図に示すように。

それぞれのアパーチャ孔の周囲に突起１２を設けである
。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ビーム電流制限ア
パーチャと差動排気スリットをそれぞれ独立に配置して
いるので、イオン銃からの一次イオンビームはビーム電
流制限アパーチャにより不要部がカットされ、差動排気
スリットには直接干渉せず、従′って差動排気スリット
の孔径は変化することなく良好な圧力差を長期にわたっ
て保つことができる。

またビーム電流制限アパーチャには複数の孔が設けられ
ると共に移動可能になっているので、スパッタによって
ビーム電流制限アパーチャの孔径が変化しても、超高真
空を破ることなく他の孔に置き換えることができ、当初
のビーム電流制限アパーチャと同一条件が容易に得られ
る。

これによってビーム発射時間とスパッタによるビーム電
流制限アパーチャのダメージとの比較も得られ、アパー
チャの移動時間の推測も可能となる。

またビーム電流制限アパーチャの複数の孔の孔径を互に
変えておくことにより、イオン銃の放電条件や各部レン
ズ、電極などの設定条件を固定したままで異種試料に対
する必要電流を得ることが可能となる。

これらによって長期間にわたって高精度を保持できる合
理的な質量分析装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図および
第３図はそれぞれ本発明に用いられるビーム電流制限ア
パーチャの一例を示す断面図である。 １・・・イオン銃　　　　　　２・・・集束レンズ３・
・・アライメント電極　　４・・・ビーム電流制限アパ
ーチャ５・・・差動排気スリット　　６・・・駆動導入
機７・・・中性粒子除去電極　　８・・・走査電極９・
・・対物レンズ　　　　　１０・・・試料１１・・・質
量分析計　　　　　１２・・・突起代理人　弁理士　則
　近　憲　佑 同　　　　第子丸　　　健 第１図 第２図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. イオン銃から発射され集束された一次イオンビームをビ
   ーム電流制限アパーチャ、差動排気スリット、中性粒子
   除去電極、走査電極、対物レンズなどから成るイオンビ
   ーム光学系を通して試料に照射し、スパッタによって発
   生した二次イオンによって試料の質量分析を行う質量分
   析装置において、上記ビーム電流制限アパーチャと差動
   排気スリットを独立して設け、さらに上記ビーム電流制
   限アパーチャに複数の孔を設けると共にそれぞれの孔が
   ビーム通路の中心位置にくるように上記ビーム電流制限
   アパーチャを外部操作によって移動する移動装置を設け
   たことを特徴とする質量分析装置。