JPH02288146A - 二次イオン質量分析装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はイオンマイクロアナライザに於ける深さ方向分
析の精度を向上させるための装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特公昭５３−１４９５３号公報に記載の
ように、試料から発する二次イオンをレンズにて、しぼ
り板上に投影し該、しぼり板上の円形孔部にイオンを通
過させることにより有効イオンを測定する方式であった
。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は次の点で問題があった。

（１）分析範囲の設定はしぼり板の孔径を変えることで
行うため異なった範囲を設定する場合、間欠的設定とな
り分析条件の設定が容易ではない。

（２）シぼり板の孔径はは任意の大きさに調節すること
が困難である。

（３）シぼり板の孔径は円形であり一次イオンのＸＹ走
査形状と一致しない。

（４）シぼり板の孔径は円形でありＸＹ独立に設定する
ことは出来ない。

本発明の目的は上記問題点を克服し、任意の分析範囲を
精度良く測定出来るイオンマイクロアナライザーを提供
することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、従来のしぼり板に相当する
規制スリットを中心を固定したＸＹ独立可変のスリット
とじたものである。

〔作用〕

静電レンズ８は試料５から発射される二次イオンの物点
を、質量分析計の物点スリット９上に像として結ばせる
。物点スリット９はｘＹの幅をそれぞれ独立に任意の幅
で変換出来るので、試料５上の任意の範囲の情報を質量
分析計へ導くことが出来る。

〔実施例〕 以下本発明の実施例を第１図〜第４図により説明する。

第１図は本発明の装置を示すもので、次イオン照射系１
〜４．試料５．試料台６．二次イオン引出し系７〜９，
２３．質量分析計１１などから構成されている。

一般的にはイオン源１で生成された酸素イオンは１０〜
２０ｋｅＶに加速された後、一次レンズ２により最小１
μｍのスポット径に集束される。

この収束された一次イオン１３は必要に応じて一次イオ
ン偏向電極３によって試料５面上を走査することが出来
る。この走査幅はＸ、Ｙ方向共Ｏ〜１１０００Ｊ１程度
である。ここでＸ方向とは第１図に於て左右の方向、Ｙ
方向は紙面に直角方向を表わす。

高エネルギの一次イオンが試料に照射されるとここでス
パッターリング現象が生じ試料は表面より掘られていく
。この掘られた粒子の一部はイオン化されており、二次
イオン引出し電極で引出され二次イオンビーム１４とな
る。このビームは静電レンズ８によって物点スリット９
上に集束される。このスリットを通過したイオンは質量
分析計で質量分離された後検知される。

ここで、試料５面上で一次イオンが走査される幅Ｄｏと
静電レンズ８の倍率をＭとすれば、物点スリット９上に
結ぶ像幅Ｄ１はＤ　ｉ＝　Ｍ　Ｘ　Ｄ　ｏとなる。ＤＯ
とＤｉは写像されているため、ＤＩの一部のみ、例えば
ａＤｒ　のみを物点スリット９を通過させると、質量分
離される情報は、試料面に於てａＤｔ／Ｍの部分の情報
に限定される。しかも、ａの範囲がＸ、Ｙ方向で別々に
指定出来れば、試料面でも上記関係は保たれるので、別
々の範囲の場所から発生したイオンを分析出来る。

本実施例に於けるＭは１である。

第２図は物点スリットの実施例を示す。真空容器２０内
に納められたＸスリット２１とＹスリット２２を真空外
のつまみＸ１６とつまみＹ１５によって動かすことが出
来る様に設計されている。

その幅はそれぞれ０〜１００ｏμｍの範囲を中心を移動
せず可変出来る。全体の位置は位置調節つまみ１７を回
すことによって変えられる。この移動幅は±２画である
。またスリット部を上下方向に振る場合は回転調節つま
み１８で行う′ことが出来る。

第３図は深さ方向分析例について示す。試料はＡ、Ｂ、
Ｃの元素が層状に存在するものである。

一次イオンの走査幅を３０μｍ　（Ｘ、Ｙ共）一次イオ
ンのスポット径を１０μｍに設定した。第３図（ｂ）は
物点スリット幅を５０μｍＸ５０μｍに設定して測定し
た深さ方向分析の結果である。

この結果レンズの倍率Ｍ＝１であるから、試料面上でも
５０μｍ　Ｘ　５０μｍの範囲のイオンが質量分析計に
取込まれており、その結果、ある深さに達しても表面近
くのＡ層からのイオンが検知されている。この場合、物
点スリット幅を３０μｍＸ３０μｍにすれば分析はうま
く出来るはずである。

ところが従来では別の孔径のしぼりを軸を移動させるこ
とによりイオン軌道上に合わせる必要があった。この操
作はミクロンオーダーで合わせなければならず容易では
なかったが、本実施例ではＸ。

Ｙつまみを回すのみで達成される。この様にして得たデ
ータを第３図（ｃ）に示す。設定時間は確認まで含める
と従来３０分程度のものが５分程度で可能となった。

また従来は、丁度３０μｍの径のものが用意されていな
く、例えば１０μｍの孔径しかない場合を考えるとこの
場合の感度は約１桁下がってしまうことになる。スリッ
ト幅が任意に変えられる効果は非常に大きい。

次に第４図（ａ）に示す様なパターンに於て、Ａ１のパ
ターンは縦３μｍ横４０μｍである。

Ａｚ部を分析する場合、従来３〜５μのスポット径にし
て測定するか又は３μの制限しぼりを入れなければＡ１
部の情報にＢやＣの情報が入ってしまう。すなわち微小
部分析をするためにはしぼりを小さくしなければならな
ず第４図（ｂ）の様に感度の低い分析結果しか得られな
かった。第４図（ｃ）は本実施例において縦５μｍ横４
０μｍの物点スリットを用いて測定した結果を示す。こ
の結果従来より感度は１桁向上していることが判る。

〔発明の効果〕

本発明によれば試料上の任意の幅の部分を選択して分析
出来るので、必要の情報を最大限の効率で取出すことが
出来るので、分析条件によっては感度が一桁近く向上す
る。

また、中心軸固定でＸＹの幅が可変出来るため操作性も
向上し、従来方式に比ベロ分の１の時間で分析出来る様
になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は本発明の
物点スリットの外観図、第３図、第４図は本発明の効果
を示す説明図である。 １・・・イオン源、２・・・一次レンズ、３・・・一次
イオン偏向電極、４・・・偏向電源、５・・・試料、６
・・・試料台、７・・・二次イオン引出し電極、８・・
・静電レンズ、９・・・物点スリット、１０・・・物点
スリット操作部、１１・・・質量分析計、１２・・・デ
ータ処理部、１３・・・一次イオンビーム、１４・・・
二次イオンビーム、１５・・つまみＹ、１６・・・つま
みＸ、１７・・・位置調節つまみ、１８・・・回転調節
つまみ、１９・・・スリットフランジ、２０・・・真空
容器、２１・・・Ｘスリット、第１図 第４区 （α） （ｂ） （Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一次イオン源、一次イオンを試料面上に集束、照射
   、又は必要に応じて走査するための手段、分析するため
   の試料を導入、保持、微動するための試料室、一次イオ
   ンの照射によつて生じた二次イオンを質量分析するため
   の質量分析計を備えた二次イオン質量分析計に於て、試
   料と質量分析計の物点スリットとの間に静電レンズを配
   置し、該物点スリットは、レンズの光軸と直角面内に於
   て二次元の幅と位置を、真空外から調節可能としたこと
   を特徴とする二次イオン質量分析装置。 ２、物点スリット幅は２次元方向でそれぞれ独立に調節
   出来る特許請求の範囲第１項記載の二次イオン質量分析
   装置。 ３、物点幅は中心位置を固定した状態で可変出来る特許
   請求の範囲第２項記載の二次イオン質量分析装置。