JPH02154143A - 高周波プラズマ微量元素分析装置 - Google Patents
高周波プラズマ微量元素分析装置Info
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- JPH02154143A JPH02154143A JP63307817A JP30781788A JPH02154143A JP H02154143 A JPH02154143 A JP H02154143A JP 63307817 A JP63307817 A JP 63307817A JP 30781788 A JP30781788 A JP 30781788A JP H02154143 A JPH02154143 A JP H02154143A
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Landscapes
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
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。
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、半導体材料における微量元素の定量法として
プラズマ質量分析器とプラズマ発光分析器等のプラズマ
微量元素分析装置に係り、特にこのような装置における
絶縁性固体試料の分析に好適な高周波電力を用いたプラ
ズマ分析手段に関する。
プラズマ質量分析器とプラズマ発光分析器等のプラズマ
微量元素分析装置に係り、特にこのような装置における
絶縁性固体試料の分析に好適な高周波電力を用いたプラ
ズマ分析手段に関する。
従来の代表的な固体分析法については、「ぶんせき、Ｎ
ａ５（１９８８年）第１６０頁から第１６７頁」におい
て論じられ、第２図（ａ）のように構成されていた。す
なわち、主要部をなすイオン源部は、同図（ｂ）によう
に陰極となる試料４と陽極５との間に直流電源１から直
流電力を印加して直流グロー放電を発生させていた。こ
こで２は試料ホルダ、３は絶縁体、６はイオン引出し電
極を示す。
ａ５（１９８８年）第１６０頁から第１６７頁」におい
て論じられ、第２図（ａ）のように構成されていた。す
なわち、主要部をなすイオン源部は、同図（ｂ）によう
に陰極となる試料４と陽極５との間に直流電源１から直
流電力を印加して直流グロー放電を発生させていた。こ
こで２は試料ホルダ、３は絶縁体、６はイオン引出し電
極を示す。
上記従来技術は、試料が絶縁物のときについては配慮さ
れておらず、試料表面の帯電により定量ができないなど
の問題点があった。
れておらず、試料表面の帯電により定量ができないなど
の問題点があった。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決した簡単
な構成の高感度・高効率の高周波プラズマ微量元素分析
装置を提供することにある。
な構成の高感度・高効率の高周波プラズマ微量元素分析
装置を提供することにある。
上記目的は、陰極と陽極間に高周波（５０〜１０’Ｈｚ
）電力を印加して高周波プラズマを生成するとともに、
陰極を試料とするか、その上に試料を設け、さらに陰極
（試料）の前記高周波プラズマに接する表面積を陽極（
一般に接地）の前記高周波プラズマに接する表面積より
小さくシ、前記陽極側からイオンなどを引出して質量分
析したり、前記高周波プラズマからの真空紫外や可視光
を分光分析する構成とすることにより達成できる。
）電力を印加して高周波プラズマを生成するとともに、
陰極を試料とするか、その上に試料を設け、さらに陰極
（試料）の前記高周波プラズマに接する表面積を陽極（
一般に接地）の前記高周波プラズマに接する表面積より
小さくシ、前記陽極側からイオンなどを引出して質量分
析したり、前記高周波プラズマからの真空紫外や可視光
を分光分析する構成とすることにより達成できる。
高周波（５０〜ｉｏ’Ｈｚ）電力を用いると、試料が絶
縁物であっても、その表面が帯電することなく放電から
安定に維持される。
縁物であっても、その表面が帯電することなく放電から
安定に維持される。
それによって、試料は効率よくイオンの衝撃を受けてス
パッタされる。また、このとき、試料（陰極）の表面積
Ｓｘを陽極の表面積Ｓ＾より小さく取ると（ＳＫ＜Ｓ＾
）、前記ｗｔ＠イオンのエネルギーＥはＥＯＣ（ＳＡ／
ＳＫ）’ （ｎ＝１−４、ガス圧力に依存）の関係から
大きくなるので、より効率よく試料をスパッタさせるこ
とができる。
パッタされる。また、このとき、試料（陰極）の表面積
Ｓｘを陽極の表面積Ｓ＾より小さく取ると（ＳＫ＜Ｓ＾
）、前記ｗｔ＠イオンのエネルギーＥはＥＯＣ（ＳＡ／
ＳＫ）’ （ｎ＝１−４、ガス圧力に依存）の関係から
大きくなるので、より効率よく試料をスパッタさせるこ
とができる。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。
イオン源部は少なくとも陰極５０と前記陰極５０に密着
した試料６０と接地した陽極１００およびイオン引出し
く加速）電極ｌｏｔから成る。
した試料６０と接地した陽極１００およびイオン引出し
く加速）電極ｌｏｔから成る。
前記陰極５０には高周波型ｒＡ１０からマツチングボッ
クス２０とブロッキングコンデンサ３０を通して高周波
電力（５０〜Ｌ Ｏ’）ｉ ｚ、１０〜１０３ｗａｔｔ
程度）を印加する。なお、上記画電極や試料の形状は特
に限定するものではない。
クス２０とブロッキングコンデンサ３０を通して高周波
電力（５０〜Ｌ Ｏ’）ｉ ｚ、１０〜１０３ｗａｔｔ
程度）を印加する。なお、上記画電極や試料の形状は特
に限定するものではない。
一方、プラズマ化ガス１１０（例えば、Ａｒやその混合
ガスなど）を真空容器４０に導入すると（ｌ Ｏ−’〜
１．０２Ｔｏｒｒ程度）放電領域９０にプラズマ（例え
ば、Ａｒプラズマ）が発生する。このとき、Ａｒイオン
が発生し、試料６ｏを衝撃して前記試料をスパッタする
。その他、Ｏｘ＋、Ｘｅ＋、Ｆ＋などを用いることもで
きる。スパッタした試料物質はプラズマと反応してイオ
ン化され、前記陽極１００に設けたオリフィスから前記
イオン引出し電極１０１を通して分析室２４０に導かれ
る。前記イオン化した試料物質は、レンズ系１２０に導
かれた後、静電エネルギー分析器などのエネルギー分析
器１６０でエネルギー分析される。次に、四重極質量分
析器などの質量分析器１８０で質量分析され、その後マ
ルチチャネルプレートなどのイオン検出器２００で検出
され、レコーダなどの記録計２２０に記録される。
ガスなど）を真空容器４０に導入すると（ｌ Ｏ−’〜
１．０２Ｔｏｒｒ程度）放電領域９０にプラズマ（例え
ば、Ａｒプラズマ）が発生する。このとき、Ａｒイオン
が発生し、試料６ｏを衝撃して前記試料をスパッタする
。その他、Ｏｘ＋、Ｘｅ＋、Ｆ＋などを用いることもで
きる。スパッタした試料物質はプラズマと反応してイオ
ン化され、前記陽極１００に設けたオリフィスから前記
イオン引出し電極１０１を通して分析室２４０に導かれ
る。前記イオン化した試料物質は、レンズ系１２０に導
かれた後、静電エネルギー分析器などのエネルギー分析
器１６０でエネルギー分析される。次に、四重極質量分
析器などの質量分析器１８０で質量分析され、その後マ
ルチチャネルプレートなどのイオン検出器２００で検出
され、レコーダなどの記録計２２０に記録される。
ここで、」−・３ｏに前記レンズ系１２０の制御系、１
７０は前記エネルギー分析器１６０の制御系。
７０は前記エネルギー分析器１６０の制御系。
１９０は前記質量分析器の制御系、２１０は前記イオン
検出器２００の制御系を示す。これらは前記高周波電源
１ｏ、前記マツチングボックス２０および前記プラズマ
化ガス１１０の制御系（図示せず）とともにマイクロコ
ンピュータ２４０によって本発明の分析装置が最適化さ
れろよう構成されている。
検出器２００の制御系を示す。これらは前記高周波電源
１ｏ、前記マツチングボックス２０および前記プラズマ
化ガス１１０の制御系（図示せず）とともにマイクロコ
ンピュータ２４０によって本発明の分析装置が最適化さ
れろよう構成されている。
なお、イオン化効率を高めるために、前記陰極５０の背
面に永久磁石などからなる磁界発生器８０を設け、平板
型マグネトロン配位などを構成するとよい。また、前記
陰極５０や前記陽極１００は破損を防止したり、不純物
の混入を低減するために冷却または加熱するとよい。さ
らに、前記陰極５０は、不純物の混入や誤動作を防止す
るために、前記試料部具外は前記プラズマに接しないよ
うカバー７０を設ける。
面に永久磁石などからなる磁界発生器８０を設け、平板
型マグネトロン配位などを構成するとよい。また、前記
陰極５０や前記陽極１００は破損を防止したり、不純物
の混入を低減するために冷却または加熱するとよい。さ
らに、前記陰極５０は、不純物の混入や誤動作を防止す
るために、前記試料部具外は前記プラズマに接しないよ
うカバー７０を設ける。
一方、前記スパッタされた試料物質の中性成分を分析す
るときには、前記陽極１００に設けたオリフィスから拡
散してくる中性粒子（このときイオンなどの荷電粒子が
混入しないよう構成する）。
るときには、前記陽極１００に設けたオリフィスから拡
散してくる中性粒子（このときイオンなどの荷電粒子が
混入しないよう構成する）。
電子源などで構成したアイオナイザ１４０でイオン化し
、以下前記と同様にエネルギー分析や質量分析のいずれ
かもしくは両方を行う。ここで。
、以下前記と同様にエネルギー分析や質量分析のいずれ
かもしくは両方を行う。ここで。
１５０はアイオナイザ制御系で、前記マイクロコンピュ
ータ２４０によって最適制御される。
ータ２４０によって最適制御される。
さらに、真空紫外および／もしくは可視領域の分光器２
３０を用いて、前記高周波プラズマ中のスパッタ物質の
分光分析を行うこともできる。
３０を用いて、前記高周波プラズマ中のスパッタ物質の
分光分析を行うこともできる。
また、前記マイクロコンピュータ２４０は上記のように
装置の最適制御のみならず、分析データの整理や記録な
どにも用いる。
装置の最適制御のみならず、分析データの整理や記録な
どにも用いる。
なお、エネルギー分析は質量分析の後段で行ってもよい
。
。
本発明は１以上説明したように、高周波プラズマによっ
て発生したイオンを用いて試料をスパッタ分析するよう
構成されているので、試料として金属のみならず半導体
や絶縁物など、全ての固体を、それらの表面を帯電させ
ることなく、スパッタすることができ、試料の構成物質
の質量分析や発光分析から定量できる６
て発生したイオンを用いて試料をスパッタ分析するよう
構成されているので、試料として金属のみならず半導体
や絶縁物など、全ての固体を、それらの表面を帯電させ
ることなく、スパッタすることができ、試料の構成物質
の質量分析や発光分析から定量できる６
第１図は本発明の一実施例の分析装置の要部を断面図を
示したブロックダイヤグラム、第２図は従来例の分析装
置の分析系の概略縦断面図ならびにイオン源部の縦断面
図である。 １・・・直流電源、４・・・ｌＩ３極（試料）、５・・
・陽極、６・・・イオン引出し電極、１０・・・高周波
電源、２０・・・マツチングボックス、５０・・・陰極
、６０・・・試料、９０・・・放電空間、１００・・・
陽極、１０１イオン弓出しく加速）電極、１００・・・
プラズマ化ガス、１８０・・・貿斌分析器、２３０・・
・分光器。 第 図 ■ Ｚ 図 （１）釦俸槙人Ｚ （ｂ） イ＾ン５厘暦下ち４和図
示したブロックダイヤグラム、第２図は従来例の分析装
置の分析系の概略縦断面図ならびにイオン源部の縦断面
図である。 １・・・直流電源、４・・・ｌＩ３極（試料）、５・・
・陽極、６・・・イオン引出し電極、１０・・・高周波
電源、２０・・・マツチングボックス、５０・・・陰極
、６０・・・試料、９０・・・放電空間、１００・・・
陽極、１０１イオン弓出しく加速）電極、１００・・・
プラズマ化ガス、１８０・・・貿斌分析器、２３０・・
・分光器。 第 図 ■ Ｚ 図 （１）釦俸槙人Ｚ （ｂ） イ＾ン５厘暦下ち４和図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、少なくとも陰極と陽極とから成るプラズマ微量元素
分析装置において、前記両電極間に高周波電力を印加し
て高周波プラズマを発生させるとともに、前記陰極を試
料とするかその上に試料を設けたことを特徴とする高周
波プラズマ微量元素分析装置。 ２、前記陰極の背後に磁界発生器を設けたことを特徴と
する請求項第１項記載の高周波プラズマ微量元素分析装
置。 ３、前記陽極を接地するとともに小穴を設け、前記小穴
からのイオンを質量分析することを特徴とする請求項第
１項および第２項記載の高周波プラズマ微量元素分析装
置。 ４、前記高周波プラズマからの発光を分光器を用いて分
析することを特徴とする請求項第１項、第２項記載の高
周波プラズマ微量元素分析装置。 ５、前記高周波プラズマからのイオンをエネルギ分析器
によりエネルギー分析することを特徴とする請求項第１
項から第４項記載の高周波プラズマ微量元素分析装置。 ６、前記高周波プラズマからの中性粒子をイオン化装置
によりイオン化して、その質量もしくはエネルギーを分
析することを特徴とする請求項第１項から第４項記載の
高周波プラズマ微量元素分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63307817A JPH02154143A (ja) | 1988-12-07 | 1988-12-07 | 高周波プラズマ微量元素分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63307817A JPH02154143A (ja) | 1988-12-07 | 1988-12-07 | 高周波プラズマ微量元素分析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02154143A true JPH02154143A (ja) | 1990-06-13 |
Family
ID=17973568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63307817A Pending JPH02154143A (ja) | 1988-12-07 | 1988-12-07 | 高周波プラズマ微量元素分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02154143A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001210270A (ja) * | 2000-01-25 | 2001-08-03 | Ulvac Japan Ltd | 高周波電力印加電極に入射する高速中性粒子のエネルギーの分析方法及び分析装置 |
| JP2011137740A (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Tokyo Institute Of Technology | プラズマを用いたサンプリング法およびサンプリング装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51474A (en) * | 1974-06-20 | 1976-01-06 | Eisai Co Ltd | Anpurutono namigatakeesuseikeisochi |
| JPS59232420A (ja) * | 1983-06-16 | 1984-12-27 | Hitachi Ltd | ドライエツチング装置 |
| JPS6058532A (ja) * | 1983-09-12 | 1985-04-04 | Mitsubishi Electric Corp | 元素分析装置 |
-
1988
- 1988-12-07 JP JP63307817A patent/JPH02154143A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51474A (en) * | 1974-06-20 | 1976-01-06 | Eisai Co Ltd | Anpurutono namigatakeesuseikeisochi |
| JPS59232420A (ja) * | 1983-06-16 | 1984-12-27 | Hitachi Ltd | ドライエツチング装置 |
| JPS6058532A (ja) * | 1983-09-12 | 1985-04-04 | Mitsubishi Electric Corp | 元素分析装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001210270A (ja) * | 2000-01-25 | 2001-08-03 | Ulvac Japan Ltd | 高周波電力印加電極に入射する高速中性粒子のエネルギーの分析方法及び分析装置 |
| JP2011137740A (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Tokyo Institute Of Technology | プラズマを用いたサンプリング法およびサンプリング装置 |
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