JPH03257751A - Sample chamber of ion beam analysis device - Google Patents

Sample chamber of ion beam analysis device

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JPH03257751A
JPH03257751A JP2057501A JP5750190A JPH03257751A JP H03257751 A JPH03257751 A JP H03257751A JP 2057501 A JP2057501 A JP 2057501A JP 5750190 A JP5750190 A JP 5750190A JP H03257751 A JPH03257751 A JP H03257751A
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JP
Japan
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sample
ion beam
chamber
ion
goniometer
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Application number
JP2057501A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirobumi Fukuyama
博文 福山
Yutaka Kawada
豊 川田
Kenichi Inoue
憲一 井上
Kiyotaka Ishibashi
清隆 石橋
Kaneo Yamada
山田 包夫
Keizo Tokushige
徳重 敬三
Sunao Takahashi
直 高橋
Makoto Kimura
誠 木村
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

PURPOSE:To analyze in a wide scope and a wide variety efficiently by leading in various ion beams of different properties along the same beam irradiating axis and using these ion beams selectively. CONSTITUTION:An ion beam leading-in port 2 to lead in an ion beam B of a large diameter or a small diameter selectively along the same beam irradiating axis BL is provided, the ion beam of a larger diameter is applied to plural samples 5 loaded on a multiple sample positioning device 3 respectively in order, and an analysis using a larger diameter of ion beam is carried out. And on a sample 8 loaded on a goniometer 7 which is provided to move forward and backward to the position crossing with the beam irradiating axis BL between the multiple sample positioning device 3 and the beam leading-in port 2 and can position the sample highly precisely, the beam spot of a smaller diameter of ion beams is focused, and the analysis using a smaller diameter of ion beam is carried out. In such a way, a wide variety of analyses can efficiently be carried out.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体技術分野をはしめ医療・バイオ技術等
の分野において、高エネルギー電荷ビームを用いて試料
の微小領域の組成や物性を分析するイオンビーム分析装
置の試料チャンバに関し、詳細には、イオン種・エネル
ギーの異なる各種イオンビームを用いることができ、多
種・多様な分析に対応し得るように機能改善されたイオ
ンビーム分析装置の試料チャンバに関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is applied to the semiconductor technology field, medical care, biotechnology, and other fields, in which the composition and physical properties of a minute region of a sample are analyzed using a high-energy charge beam. Regarding the sample chamber of an ion beam analyzer, in detail, the sample chamber of an ion beam analyzer has improved functionality so that it can use various ion beams with different ion types and energies, and can handle a wide variety of analyses. It is related to.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体技術分野では、膨大な量の情報をコンピュータで
処理するため、記憶容量の増大と情報処理速度のより高
速化が求められている。そのため15開干3−2577
51 (2) 、ICの高s積化がLSIから■LS■へ、更ニは三次
元ICへと開発が進められており、これに伴って、個々
の素子やその配線等は、極微小化および多層化され、か
つその表面から極めて浅い領域が使われるようになりつ
つある。
In the field of semiconductor technology, huge amounts of information are processed by computers, so there is a demand for increased storage capacity and faster information processing speed. Therefore 15 open air 3-2577
51 (2) The development of high density ICs is progressing from LSI to ■LS■, and furthermore to three-dimensional ICs, and with this, individual elements and their wiring, etc. are becoming more and more microscopic. It is becoming more and more layered and multi-layered, and very shallow areas from the surface are being used.

一方、このようなICの開発やプロセス研究には、ミク
ロな2A域における原子分布の分析が重要であり、最近
では、高エネルギー(MeV)の軽イオンビームを用い
るラザフォード後方散乱法(RBS)や粒子励起X線分
光法(P’1XE)などの分析手法の有効性が認識され
、これら分析の可能なイオンビーム分析装置が広く用い
られつつある。
On the other hand, analysis of atomic distribution in the microscopic 2A region is important for the development and process research of such ICs, and recently, the Rutherford backscattering method (RBS) using a high-energy (MeV) light ion beam and the The effectiveness of analytical techniques such as particle-excited X-ray spectroscopy (P'1XE) has been recognized, and ion beam analyzers capable of these analyzes are being widely used.

第6図に従来のイオンビーム分析装置の構成配置の代表
的1例を示す。この例では、加速器(61)から発射さ
れた高エネルギーのイオンビームBを、偏向分析NN石
(62)にてイオン種・エネルギーを選別すると共に、
続く対物コリメータ(63)および電位石レンズ(64
)で所期の集束イオンビームとして試料チャンバ(65
)内に導入し、該試料チャンバ(65)内のターゲット
(60)、すなわち分析用の試料上にビームスポットを
結ばせて、その照射により試料表面から放散されるイオ
ン・電子・光子等を、該試料チャンバ(65)内の検出
器(6G)で検出しその[!類・エネルギー・角度等を
解析することで、試料の極表面近傍または表面から内部
にかけての原子分布情報を得る構成とされている。
FIG. 6 shows a typical example of the configuration and arrangement of a conventional ion beam analyzer. In this example, a high-energy ion beam B is emitted from an accelerator (61), and the ion type and energy are selected using a deflection analysis NN stone (62).
followed by an objective collimator (63) and electrolithic lens (64).
) as the intended focused ion beam into the sample chamber (65
), the beam spot is focused on the target (60) in the sample chamber (65), that is, the sample for analysis, and the ions, electrons, photons, etc. that are emitted from the sample surface by the irradiation are The detector (6G) in the sample chamber (65) detects the [! By analyzing elements such as energy, angle, etc., information on the atomic distribution near the extreme surface of the sample or from the surface to the interior can be obtained.

そして、これらイオンビーム分析装置においては、RB
S法では散乱イオンを、PIXE法では特性X線を検出
して測定・分析するのであるが、用いるイオンビーム種
別の如何によって、その分析の対象・範囲がそれぞれ異
なるものとなる。
In these ion beam analyzers, RB
In the S method, scattered ions are detected, and in the PIXE method, characteristic X-rays are detected for measurement and analysis, but the target and range of analysis differs depending on the type of ion beam used.

すなわち、試料の結晶に対してランダムに入射されるイ
オンの後方散乱イオンを測定するランダムRBS法では
、−剛オーダーの径のConventionalなイオ
ンビーム(以下、太径ビームと略称)を用いることで、
機能薄膜半導体等における膜厚測定/界面構造の評価;
多層構造の非破壊検査;イオン注入/拡散プロセスの評
価などがなされ、一方、μ蒙オーダーの径に集束された
Microなイオンビーム(以下、細径ビームと略称)
を用いることで、機能薄膜半導体等におけるマスクレス
・イオン注入プロセス条件の検定;微細加工後のウェー
ハの診断;多層配線構造のマイグレーション評価などが
なされる。また、試料の結晶軸に対して平行に入射され
る平行な太径ビームの後方散乱イオンを測定するチャネ
リングRBS法では、電子材料等における結晶性yi膜
のエソチイング後の結晶性評価;結晶性薄膜のアニール
による結晶性回復;セラミック超伏4FA膜の結晶構造
の決定;結晶表面の格子欠陥評価などがなされる。
That is, in the random RBS method, which measures the backscattered ions of ions that are randomly incident on the crystal of a sample, by using a conventional ion beam (hereinafter abbreviated as large diameter beam) with a diameter on the -rigid order,
Film thickness measurement/interface structure evaluation in functional thin film semiconductors, etc.;
Non-destructive inspection of multilayer structures; evaluation of ion implantation/diffusion processes, etc., was performed using a micro ion beam focused to a diameter on the order of μm (hereinafter abbreviated as small diameter beam).
By using this, verification of maskless ion implantation process conditions in functional thin film semiconductors, etc.; diagnosis of wafers after microfabrication; migration evaluation of multilayer wiring structures, etc. can be performed. In addition, in the channeling RBS method, which measures the backscattered ions of a parallel large-diameter beam incident parallel to the crystal axis of the sample, it is possible to evaluate the crystallinity of a crystalline yi film after ethoching in electronic materials, etc.; Restoration of crystallinity by annealing; determination of the crystal structure of the ceramic super-flattened 4FA film; evaluation of lattice defects on the crystal surface, etc.

また、イオン照射により試料から発する特性X線を測定
するPIXE法では、太径ビームを用いることで、環境
分析等における塵埃中の公害元素の定量分析;医学分析
等における生体糸n織中の特定微量元素の定量評価;考
古学分析等における微量元素による年代同定などがなさ
れ、一方、細径ビームを用いることで、バイオ分析等に
おける細胞中の微量元素の分布測定;環境分析等におけ
る毛髪、貝、樹木の年輪に含有される公害元素の時系列
的な定量評価;医学分析における病変細胞中272− の微量元素組成の定量評価などがなされる。
In addition, the PIXE method, which measures characteristic X-rays emitted from a sample by ion irradiation, uses a large-diameter beam to quantitatively analyze pollutant elements in dust in environmental analysis, etc., and to identify biological silk and weave in medical analysis, etc. Quantitative evaluation of trace elements; Age identification using trace elements is performed in archaeological analysis, etc.; on the other hand, by using a narrow beam, distribution of trace elements in cells can be measured in bioanalysis, etc.; hair, shellfish in environmental analysis, etc. , time-series quantitative evaluation of pollutant elements contained in tree rings; quantitative evaluation of trace element composition in diseased cells in medical analysis, etc.

このように、イオンビーム分析装置においては、用いる
イオンビームの種別の如何によって、広範囲かつ多種・
多様の測定・分析が可能になる。
In this way, ion beam analyzers can handle a wide range of different types of ion beams depending on the type of ion beam used.
It becomes possible to measure and analyze a variety of things.

このため、同一装置において複数種のイオンビームを用
いることのできる装置構成について多方面より検討が加
えられ、例えば、その斜視図である第7図に示すような
構成配置の多目的イオン分析設備が考案され、実用に供
されている。この例では、加速器(71)から発射され
た高エネルギーのイオンビームを、イオン偏向電磁石(
72)でイオン種・エネルギーを選別すると共に、それ
ぞれ特性の異なるイオンビームを、異なる3方向に曲げ
て三つの分析ライン(73)、(74)、(75)に振
り分け、その特性に対応する各種分析に用いる構成とさ
れている。また、各分析ラインに振り分けられたイオン
ビームは、これら分析ラインに配設された対物コリメー
タおよびNM!を石レンズで所定の形態および径のビー
ムとされ、各分析ライン(73)、(74)、(75)
の終端部に配されたそれぞれ構成の異なる試料チャンバ
(76)、(77)、(78)内に導入される。
For this reason, various studies have been conducted on device configurations that can use multiple types of ion beams in the same device, and, for example, a multipurpose ion analysis facility with the configuration shown in FIG. 7, which is a perspective view, has been devised. and has been put into practical use. In this example, a high-energy ion beam emitted from an accelerator (71) is directed by an ion deflecting electromagnet (
72), the ion species and energy are selected, and the ion beams, each with different characteristics, are bent in three different directions and distributed to three analysis lines (73), (74), and (75), and various types of analysis lines corresponding to the characteristics are sorted. The configuration is used for analysis. In addition, the ion beam distributed to each analysis line is transferred to the objective collimator and NM! installed in these analysis lines. A beam of a predetermined shape and diameter is formed by a stone lens, and each analysis line (73), (74), (75)
The specimens are introduced into sample chambers (76), (77), and (78) each having a different configuration and arranged at the terminal end of the sample chamber.

この従来の多目的イオン分析設備においては、第一の分
析ライン(73)で、細径ビームを用いるランダムRB
S法およびPIXE法による分析を、第二の分析ライン
(74)で、平行な太径ビームを用いるチャネリングR
BS法による分析を、第三の分析ライン(75)で、太
径ビームを用いるランダムRBS法およびPIXE法に
よる分析を行うものとし、そのシステム全体で、広範囲
かつ多種・多様の分析に対応する構成とされている。
In this conventional multipurpose ion analysis equipment, in the first analysis line (73), a random RB using a narrow beam is used.
Analysis by the S method and the PIXE method is carried out by channeling R using a parallel large diameter beam in the second analysis line (74).
In addition to the analysis by the BS method, the third analysis line (75) performs analysis by the random RBS method and the PIXE method using a large diameter beam, and the entire system is configured to support a wide variety of analyzes over a wide range. It is said that

[発明が解決しようとする課題] 上述したように、イオン分析装置では、用いるイオンビ
ームの種別を種々に変更できると、非常に広範囲かつ多
種・多様の分析が可能となるが、しかし、上記前者の従
来のイオン分析装置を用いる場合、この装置が本来的に
特定種のイオンビームを用いる単機能的な装置であるた
め、すなわち、加速器から発射されたビームを偏向分析
電磁石で特定の角度方向に偏向させることでイオン種を
選別し、特定種のイオンビームを特定の照射ラインに沿
ってターゲットに照射する構成とされているので、限定
された種類の分析だけにしか対応できない、そのため、
上記後者の従来の多目的イオン分析設備のように、加速
器からのビームをイオン偏向電磁石でイオン種・エネル
ギーを選別すると共に、それぞれ特性の異なるイオンビ
ームを複数の分析ラインに振り分け、その用途ごとの各
種分析に用いる構成が採用されていたのであるが、しか
し、この場合、広範囲かつ多種・多様の分析に対応でき
るものの、イオン偏向電磁石以降の各分析ラインを、そ
れぞれの目的に応じて異なる構成としなければならず、
装置が大型化するに加え、各分析ラインがそれぞれ異な
る角度をもって広がるため、装置コストと設置スペース
の増大を招くという問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] As mentioned above, in an ion analyzer, if the type of ion beam used can be changed variously, it becomes possible to perform a wide variety of analyzes over a very wide range. When using a conventional ion analyzer, this device is essentially a single-function device that uses a specific type of ion beam. It is configured to select ion types by deflecting and irradiate a target with a specific ion beam along a specific irradiation line, so it can only be used for a limited number of types of analysis.
Like the latter conventional multipurpose ion analysis equipment mentioned above, the beam from the accelerator is sorted by ion type and energy using an ion bending electromagnet, and the ion beams, each with different characteristics, are distributed to multiple analysis lines, and various types of ion analysis equipment are used for each purpose. However, in this case, although it could support a wide variety of analyzes over a wide range of areas, each analysis line after the ion deflection electromagnet had to be configured differently depending on its purpose. Not necessarily,
In addition to the increased size of the device, each analysis line spreads out at a different angle, leading to problems such as an increase in device cost and installation space.

そこで、本発明者等は、これら従来技術の問題点を解消
し、多種・多様な分析が可能で、かつ、コンパクトな構
成のイオンビーム分析装置を得るために種々検討を加え
た結果、その目的を達成するには、■特定種のイオンビ
ームを変更可能に選別し、これを同一ビーム照射軸線上
に沿ってターゲットに照射できるようにする一方、■同
一ビーム照射軸線上に沿って照射される各種イオンビー
ムを同一試料チャンバ内に導入して、これら特性の異な
る各種のイオンビームを選択的に用いて種々の分析を行
うことができるようにすることが、最も効果的であると
の結論を得たのである。
Therefore, the inventors of the present invention have conducted various studies in order to solve the problems of these conventional techniques and obtain an ion beam analyzer that is capable of performing a wide variety of analyzes and has a compact configuration. To achieve this, we need to: ■ variably select a specific type of ion beam so that it can irradiate a target along the same beam irradiation axis; We concluded that it is most effective to introduce various ion beams into the same sample chamber so that we can selectively use these ion beams with different characteristics to perform various analyses. I got it.

そして、これらを具現化するため種々検討した結果、■
特定種のイオンビームを変更可能に選別して同一ビーム
照射軸線上に沿ってターゲットに照射するについては、
例えば、本発明者等が先に出願した集束イオンビーム装
置(特願平1−302392号)の構成、すなわち、加
速器のすぐ下流に対物コリメータを配すると共に、該対
物コリメータと電磁石レンズとの間にイオン種・エネル
ギーの分析コンポーネント〔例えば、ウィーン(EXB
)型装置分析器〕を配した構成を採用すれば、実現可能
であるが、しかし、■同一ビーム照射軸線上に沿って照
射される各種のイオンビームを導入すると共に、これら
特性の異なる各種のイオンビームを選択的に用いて分析
できる構成の試料チャンバは、未だ知られておらず、そ
の目的に沿う新たな構成の試料チャンバが必要であるこ
とがわかった。
As a result of various studies to realize these ideas,
Regarding variably selecting a specific type of ion beam and irradiating the target along the same beam irradiation axis,
For example, the configuration of the focused ion beam device (Japanese Patent Application No. 1-302392) previously filed by the present inventors includes an objective collimator placed immediately downstream of the accelerator, and a gap between the objective collimator and the electromagnetic lens. Ion species/energy analysis components [for example, Vienna (EXB
) type device analyzer], but it is possible to achieve this by adopting a configuration with A sample chamber with a configuration that allows analysis using selective ion beams has not yet been known, and it has been found that a sample chamber with a new configuration that meets this purpose is required.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、
特性の異なる各種のイオンビームを同一ビーム照射軸線
上に沿って導入すると共に、これらイオンビームを選択
的に用いて、多種・多様の分析を効率良く行い得るイオ
ンビーム分析装置の試料チャンバの提供を目的とするも
のである。
The present invention has been made in view of the above problems, and includes:
To provide a sample chamber for an ion beam analyzer that can introduce various ion beams with different characteristics along the same beam irradiation axis and selectively use these ion beams to efficiently perform a wide variety of analyses. This is the purpose.

〔yA題を解決するための手段] 本発明は、内部に配置した試料にイオンビームを照射し
てラザフォード後方散乱法や粒子励起X線分光法により
当該試料の分析をおこなうイオンビーム分析装置の試料
チャンバにおいて、前述目的を達成するために、次の技
術的手段を講じている。すなわち、本発明は、太径また
は細径のイオンビームを選択的に同一ビーム照射軸線上
に沿って導入するビーム導入口を有する一方、太径のイ
オンビームによる分析用の複数の試料を搭載し、これら
試料の内の一つを選択的に前記ビーム照射1N開平3−
257751 (4) 軸線上に位置決め可能な多試料位置決め装置と、該多試
料位置決め装置と前記ビーム導入口との間における前記
ビーム照射軸線と交差する位置に対して進退可能に設け
られると共に、細径のイオンビームによる分析用の試料
を搭載し、該試料を前記ビーム照射軸線上に高精度に位
置決め可能なゴニオメータとを内部に有することを特徴
とする。
[Means for solving the yA problem] The present invention provides a sample for an ion beam analyzer that irradiates a sample placed inside with an ion beam and analyzes the sample using the Rutherford backscattering method or particle-excited X-ray spectroscopy. In order to achieve the above-mentioned purpose, the following technical measures are taken in the chamber. That is, the present invention has a beam introduction port that selectively introduces a large-diameter or small-diameter ion beam along the same beam irradiation axis, and also has a plurality of samples mounted for analysis using the large-diameter ion beam. , one of these samples was selectively irradiated with the beam 1N square 3-
257751 (4) A multi-sample positioning device that can be positioned on an axis, and a small diameter The apparatus is characterized in that it is equipped with a goniometer capable of mounting a sample for analysis using an ion beam and positioning the sample with high accuracy on the beam irradiation axis.

また、請求項2記載の発明は、ゴニオメータとビーム導
入口との間のビーム照射軸線上に、散乱イオンを検出す
るアニユラ−型ディテクタを配設したことを特徴とする
Further, the invention according to claim 2 is characterized in that an annular type detector for detecting scattered ions is disposed on the beam irradiation axis between the goniometer and the beam introduction port.

また、請求項3記載の発明は、アニユラ−型ディテクタ
が、ビーム照射軸線上から退避可能に設けられる一方、
顕微鏡の検出部を搭載し、該顕微鏡の検出部をゴニオメ
ータに搭載された試料に近接せしめる移動機構を有する
ことを特徴とする。
Further, in the invention according to claim 3, while the annular detector is provided so as to be retractable from the beam irradiation axis,
It is characterized in that it is equipped with a detection section of a microscope and has a moving mechanism that brings the detection section of the microscope close to the sample mounted on the goniometer.

また、請求項4記載の発明は、試料チャンバ内に連通し
て設けられ、その内部を試料チャンバと独立して脱気可
能なロードロックチャンバと、該ロードロックチャンバ
と試料チャンバとの間に介設されたゲート弁と、細径の
イオンビームによる分析用の試料を保持してロードロツ
タチャンバ内とゴニオメータとの間を移動し、該試料を
ゴニオメータ上に着脱可能な試料着脱機構とを有するこ
とを特徴とする。
The invention according to claim 4 also provides a load-lock chamber that is provided in communication with the sample chamber and whose interior can be degassed independently of the sample chamber; and a sample attachment/detachment mechanism capable of holding a sample for analysis with a small-diameter ion beam and moving the sample between the load rotator chamber and the goniometer and attaching and detaching the sample to the goniometer. It is characterized by

また、請求項5記載の発明は、ゴニオメータが、太径の
イオンビームによる分析用の試料も搭載可能であると共
に、その試料搭載面部が、ビーム照射軸線に交差する点
を中心として傾動可能であることを特徴とする。
Further, in the invention as set forth in claim 5, the goniometer is capable of mounting a sample for analysis using a large-diameter ion beam, and the sample mounting surface thereof is tiltable about a point intersecting the beam irradiation axis. It is characterized by

〔作用〕[Effect]

本発明によるイオンビーム分析装置の試料チャンバは、
太径またば細径のイオンビームを選択的に同一ビーム照
射軸線上に沿って導入するビーム導入口を有する一方、
太径のイオンビームによる分析用の複数の試料を搭載し
、これら試料の内の一つを選択的にビーム照射軸線上に
位置決め可能な多試料位置決め装置を内部に有するので
、該多試料位置決め装置に搭載された複数の試料それぞ
れに、太径のイオンビームを順次に照射させて、太径の
イオンビームを用いるランダムRBS法およびPIXE
法による分析を効率良く行い得る。
The sample chamber of the ion beam analyzer according to the present invention includes:
It has a beam introduction port that selectively introduces large diameter or small diameter ion beams along the same beam irradiation axis,
The multi-sample positioning device is equipped with a multi-sample positioning device that is equipped with a plurality of samples for analysis using a large-diameter ion beam and can selectively position one of these samples on the beam irradiation axis. A large-diameter ion beam is sequentially irradiated onto each of multiple samples mounted on the
Analysis by method can be performed efficiently.

また、多試料位置決め装置とビーム導入口との間におけ
るビーム照射軸線と交差する位置に対して進退可能に設
けられ、搭載した細径のイオンビームによる分析用の試
料をビーム照射軸線上に高精度に位置決め可能なゴニオ
メータを内部に有するので、該ゴニオメータに搭載され
た試料上に、細径のイオンビームのビームスポットを結
ばせて、細径のイオンビームを用いるランダムRBS法
およびPIXE法による分析を行い得る。また、該ゴニ
オメータは、ビーム照射軸線と交差する位置から進退可
能とされであるので、前記多試料位置決め装置に搭載さ
れた試Lj4の太径のイオンビームによる分析に際して
、ビーム照射軸線と交差する位置から退避し得て、該試
料に対するイオンビームの照射を阻害することなく通過
さ・ヒ得る。
In addition, it is installed so that it can move forward and backward with respect to the position intersecting the beam irradiation axis between the multi-sample positioning device and the beam introduction port, and the sample for analysis by the mounted small diameter ion beam can be precisely aligned on the beam irradiation axis. Since it has a goniometer that can be positioned internally, the beam spot of the narrow ion beam is focused on the sample mounted on the goniometer, and analysis using the random RBS method and PIXE method using the narrow ion beam can be performed. It can be done. In addition, since the goniometer can move forward and backward from a position intersecting the beam irradiation axis, when performing analysis using the large diameter ion beam of test Lj4 mounted on the multi-sample positioning device, The ion beam can pass through without interfering with irradiation of the sample with the ion beam.

請求項2記載の発明では、ゴニオメータとビーム導入口
との間のビーム照射軸線上に、ゴニオメータに搭載され
た試料に対する立体角を大きくで274− きるアニユラ−型ディテクタを配設するので、該試料か
らの散乱イオンを高精度に検出でき、より高度の測定・
分析を行い得る。
In the invention as claimed in claim 2, an annular detector that can make a large solid angle of 274 degrees with respect to the sample mounted on the goniometer is disposed on the beam irradiation axis between the goniometer and the beam introduction port, so that the sample is Detects scattered ions with high precision, allowing for more advanced measurements and
Analysis can be performed.

請求項3記載の発明では、アニユラ−型ディテクタをビ
ーム照射軸線上から退避させる一方、移動機構にて顕微
鏡の検出部を、ゴニオメータに搭載された試料に近接さ
せることができるので、イオンビームを照射してアニユ
ラ−型ディテクタにて散乱イオンを検出した後の試料表
面を顕微鏡で直接的に観察でき、細径のイオンビームを
用いるRBS法による分析のように許容される照射ビー
ム量が小さい場合でも、これら両者による検出および観
察によって、その測定・分析の精度をよりも育かなもの
とし得る。
In the invention as claimed in claim 3, while the annular detector is retracted from the beam irradiation axis, the detection section of the microscope can be brought close to the sample mounted on the goniometer using the moving mechanism, so that the ion beam can be irradiated. After detecting scattered ions with an annular detector, the surface of the sample can be observed directly with a microscope, even when the allowable irradiation beam dose is small, such as in RBS analysis using a small diameter ion beam. , detection and observation by both of these can improve the accuracy of measurement and analysis.

請求項4記載の発明では、試料チャンバ内に連通し、か
つ間にゲート弁を介設して、独立して脱気可能なロード
ロックチャンバを有すると共に、試料を保持してロード
ロツタチャンバ内とゴニオメータとの間を移動し、該試
料をゴニオメータ上に着脱可能な試料着脱機構とを有す
るので、試料チャンバ内の減圧状態を維持したままゴニ
オメータ上の試料を交換し得て、細径のイオンビームに
よる分析を、連続的に効率良く行い得る。
The invention according to claim 4 has a load lock chamber that communicates with the sample chamber and can be independently degassed with a gate valve interposed therebetween, and also has a load lock chamber that holds the sample and is connected to the load lock chamber. Since it has a sample attachment/detachment mechanism that allows the sample to be moved between the goniometer and the sample to be attached and detached from the goniometer, the sample on the goniometer can be exchanged while maintaining the vacuum state in the sample chamber, and a small diameter ion beam can be exchanged. analysis can be carried out continuously and efficiently.

請求項5記載の発明では、ゴニオメータが、太径のイオ
ンビームによる分析用の試料も搭載可能であると共に、
その試料搭載面部が、ビーム照射軸線に交差する点を中
心として傾動可能とされであるので、該ゴニオメータに
搭載された試料に照射されるビームの入射角度を容易に
調整し得て、太径の平行ビームを用いるチャネリングR
BS法による分析を確実かつ効率良く行い得る。
In the invention set forth in claim 5, the goniometer can also mount a sample for analysis using a large diameter ion beam, and
Since the sample mounting surface is tiltable around a point that intersects the beam irradiation axis, it is possible to easily adjust the incident angle of the beam irradiated onto the sample mounted on the goniometer. Channeling R using parallel beams
Analysis by the BS method can be performed reliably and efficiently.

なお、上述した太径のイオンビームとは、そのビーム径
をWA11オーダーの径とされたConvention
alなイオンビームであり、一方、細径のイオンビーム
とは、その径をμmオーダーの径に集束されたMicr
oなイオンビームである。
Note that the above-mentioned large diameter ion beam is a Conventional ion beam whose beam diameter is on the order of WA11.
On the other hand, a small-diameter ion beam is a micro-ion beam focused to a diameter on the order of μm.
It is a high-quality ion beam.

〔実hIlI例〕[Actual hIlI example]

以下に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の試料チャンバの構成の一実施例および
その配置例を示す上断面図である。同図において、(1
)はチャンバであって、該チャンバ(1)は、真空圧力
容器として形成され、その前側壁部にビーム導入口(2
)を設け、該ビーム導入口(2)に対向する後側壁部に
はヒンジ(Ib)を介して開閉可能な後部扉(1a)を
設けている。該チャンバ(1)は、ここでは図示を省略
した給排気管を介して図外の給排気手段に連通されてあ
り、その内部を所定の真空度に脱気できるものとされて
いる。
FIG. 1 is a top sectional view showing an embodiment of the structure of the sample chamber of the present invention and an example of its arrangement. In the same figure, (1
) is a chamber, the chamber (1) is formed as a vacuum pressure vessel, and has a beam inlet (2) in its front wall.
), and a rear door (1a) that can be opened and closed via a hinge (Ib) is provided on the rear wall portion facing the beam introduction port (2). The chamber (1) is communicated with a supply/exhaust means (not shown) via a supply/exhaust pipe (not shown), and is capable of evacuating its interior to a predetermined degree of vacuum.

一方、ビーム導入口(2)は、イオンビームBの入射側
に向けて突出する円筒状とされ、その中心軸線の延長線
、すなわち図中の二点鎖線で示すビーム照射軸線BLに
沿ってイオンビームBをチャンバ(1)内に導入するも
のとされている。
On the other hand, the beam introduction port (2) has a cylindrical shape that protrudes toward the incident side of the ion beam B, and ions are ionized along the extension line of its central axis, that is, the beam irradiation axis BL shown by the chain double-dashed line in the figure. It is assumed that beam B is introduced into the chamber (1).

(3)は多試料搭載盤であって、該多試料搭載盤(3)
は、ターンテーブル式の円盤状のもので、チャンバ(1
)の後部扉(1a)内面上に配され、その回転軸を、真
空シール軸受を介して後部扉(1a)に回転自由に支持
されると共に、後部扉(1a)外側に配されたモータ(
4)に連結させており、このモータ(4)によって回転
させられる。また、該多試料搭載盤(3)は、その前面
外周部の同ピンチ円上に、等ピッチに設けられた多数個
の試料ホルダを備え、太径のイオンビームによる分析用
の試料(5)を多数搭載すると共に、そのピッチ円の一
方の接点を、ビーム照射軸線BL上に合致させて、該ビ
ーム照射軸線BLに直交する方向に回転するものとされ
ている。
(3) is a multi-sample mounting board, the multi-sample mounting board (3)
is a turntable-type disc-shaped device with a chamber (1
) is arranged on the inner surface of the rear door (1a), and its rotating shaft is freely rotatably supported by the rear door (1a) via a vacuum-sealed bearing.
4), and is rotated by this motor (4). The multi-sample mounting board (3) is equipped with a large number of sample holders arranged at equal pitches on the same pinch circle on the outer periphery of the front surface, and is equipped with a large number of sample holders (5) for analysis using a large-diameter ion beam. are mounted, one contact point of the pitch circle is aligned with the beam irradiation axis BL, and the beam is rotated in a direction perpendicular to the beam irradiation axis BL.

一方、この多試料(δ載盤(3)を回転させるモータ(
4)は、図外のモータドライバーによって制御され、そ
の出力軸の回転・停止の角度位相を高精度に設定・調整
できるものとされてあり、多試料搭載盤(3)に搭載さ
れた各試料(5)それぞれを、選択的または順次に、ビ
ーム照射軸線BL上に位置決めさセることかできる。ま
た、後部扉(la)は、これら多試料搭載盤(3)およ
びモータ(4)を取り付けたまま開放でき、この後部扉
(1a)を開放することで、試料(5)の多試料搭載盤
(3)への着・脱はチャンバ(1)外で容易に行うこと
ができる。
On the other hand, the motor (
4) is controlled by a motor driver (not shown), and the angular phase of rotation and stop of its output shaft can be set and adjusted with high precision. (5) Each can be selectively or sequentially positioned on the beam irradiation axis BL. In addition, the rear door (la) can be opened with these multi-sample mounting board (3) and motor (4) attached, and by opening this rear door (1a), the multi-sample mounting board (5) can be opened. Attachment and detachment to (3) can be easily performed outside the chamber (1).

(6)は検出器であって、該検出器(6)は、例えば、
コイン型ディテクタ等からなり、多試料搭載盤(3)に
対するビーム照射軸線BLと一定角度をもつ斜め前方に
配され、太径のイオンビームの照射に際して試料(5)
から放散される散乱イオンや特性Xl1lilを検出し
て、ここでは図示を省略した図外の測定・分析装置に電
気信号として伝えるものである。
(6) is a detector, and the detector (6) is, for example,
It consists of a coin-shaped detector, etc., and is placed obliquely in front at a certain angle with the beam irradiation axis BL for the multi-sample loading board (3).
Scattered ions and characteristics Xl1lil emitted from the sensor are detected and transmitted as electrical signals to a measuring/analyzing device (not shown), which is not shown here.

(7)はゴニオメータであって、該ゴニオメータ(7)
は、例えば、真空フランジを備える高真空用の精密三軸
式のものからなり、多試料搭載盤(3)の前方に位置す
るチャンバ(1)側壁を貫通すると共に、該チャンバ(
1)側壁に真空フランジを介して装着され、駆動部をチ
ャンバ(1)外に、被駆動側の試料載置部(7a)をチ
ャンバ(1)内に位置させて、ビーム照射軸線BLに直
交する方向に配設されてあり、細径のイオンビームによ
る分析用の試料(8)を、その試料載置部(7a)に搭
載し、ビーム照射軸線BL上において集束イオンビーム
のビームスポットが結ばれる位置に、高精度に位置決め
させることができる。
(7) is a goniometer, and the goniometer (7)
is, for example, a precision triaxial type for high vacuum equipped with a vacuum flange, and penetrates the side wall of the chamber (1) located in front of the multi-sample loading board (3).
1) It is attached to the side wall via a vacuum flange, the driving part is located outside the chamber (1), the sample mounting part (7a) on the driven side is located inside the chamber (1), and it is perpendicular to the beam irradiation axis BL. A sample (8) for analysis with a narrow-diameter ion beam is mounted on the sample holder (7a), and the beam spot of the focused ion beam is aligned on the beam irradiation axis BL. can be positioned with high precision.

また、このゴニオメータ(7)は、その試料載置部(7
a)を、X−Y−Z三軸の任意方向に傾斜させて搭載し
た試料(8)をビーム照射軸線BLに対して各2078
開平3−257751 (e) 度の範囲内の全方向に傾斜させ得ると共に、ビーム照射
軸線BL上から退避可能とされている。更に、これら動
作のために該ゴニオメータ(7)が備えるステップモー
タは、前記図外の測定・分析装置に附設された制御装置
に接続されている。
In addition, this goniometer (7) also has a sample mounting part (7).
Samples (8) mounted with a) tilted in any direction of the three axes of X-Y-Z are each 2078 degrees with respect to the beam irradiation axis BL.
It can be tilted in all directions within the range of 3-257751 (e) degrees and can be retracted from the beam irradiation axis BL. Furthermore, the step motor provided in the goniometer (7) for these operations is connected to a control device attached to the measurement/analysis device (not shown).

(9)は検出器であって、該検出器(9)は、例えば、
コイン型ディテクタ等からなり、ゴニオメータ(7)の
試料載置部(7a)に対するビーム照射軸線BLと一定
角度をもつ斜め前方に配され、細径のイオンビームの照
射に際して、試料(8)から放散される散乱イオンや特
性X線を検出して、ここでは図示を省略した前記図外の
測定・分析装置に電気信号として伝えるものである。
(9) is a detector, and the detector (9) is, for example,
It consists of a coin-shaped detector, etc., and is placed obliquely in front at a certain angle with the beam irradiation axis BL with respect to the sample mounting part (7a) of the goniometer (7). Scattered ions and characteristic X-rays are detected and transmitted as electrical signals to the measuring/analyzing device (not shown).

0ωはロードロックチャンバであって、該ロードロック
チャンバ0ωは、ゴニオメータ(7)の配置位置に対向
するチャンバ(1)側壁部の外側に配設され、ゲート弁
(10a)を備える連絡口を介してチャンバ(1)内に
連通されている。また、該ロードロックチャンバ0ωは
、独自に給排気手段に連通されており、その内をチャン
バ(+)とは独立して脱気できるものとされている。
0ω is a load-lock chamber, and the load-lock chamber 0ω is disposed on the outside of the side wall of the chamber (1) opposite to the location where the goniometer (7) is disposed, and is connected through a communication port provided with a gate valve (10a). and communicates with the inside of the chamber (1). Further, the load lock chamber 0ω is independently connected to an air supply/exhaust means, and can be evacuated independently from the chamber (+).

(!1)はマニピュレータであって、該マニピュレータ
01)は、ロードロックチャンバ0(D内に配され、該
ロードロックチャンバ00)に接続されたシリンダ機構
021によって駆動されて、その先端の試料把持部(l
la)に試料を保持してロードロックチャンバ00)内
とゴニオメータ(7)の試料載置部(7a)上との間を
往復し、ゴニオメータ(7)の試料81部(7a)に搭
載された試料(8)を着・脱してロードロックチャンバ
OIを介して交換するものである。また、シリンダ機構
021は、ゲート弁(10a)と同一の制御装置にて制
御され、ゲート弁(10a)の開放時のみにおいてマニ
ピュレータ00を駆動するものとされている。
(!1) is a manipulator, and the manipulator 01) is driven by a cylinder mechanism 021 connected to the load-lock chamber 0 (arranged in D and connected to the load-lock chamber 00), and the manipulator 01) grips the sample at its tip Part (l
The sample was held in the load lock chamber 00) and on the sample mounting part (7a) of the goniometer (7), and was loaded on the sample 81 part (7a) of the goniometer (7). The sample (8) is attached and detached and exchanged via the load lock chamber OI. Further, the cylinder mechanism 021 is controlled by the same control device as the gate valve (10a), and drives the manipulator 00 only when the gate valve (10a) is opened.

翻って、第1図において、(a)は静電型加速器、わ)
は対物コリメータ、(C)はウィーン(E X B)型
質量分析器、(d)はイオン選別スリット、(e)は画
電極電磁レンズであって、これらは本発明者等が先に出
願した集束イオンビーム装置の構成配置の一例を援用し
たものである。これら構成配置において、静電型加速器
(a)内のイオン源で発生した、例えばHe・、lie
”を含むイオンは、加速管で加速されて、数MeVの高
エネルギーのイオンビームとして発射され、直接、対物
コリメータ(b)にて数十μmに絞られた後に、ウィー
ン(EXB)型質量分析器(C)に入る。そして、この
ウィーン(E X B)型質量分析器(C)において一
定条件のもとでつくられる@場により、He’ イオン
だけが直進し、他の種のイオンはイオン選別スリット(
d)に衝突して電荷を中和されて排除される。一方、直
進した11e゛ イオンビームBは、続く四重極電磁レ
ンズ(e)を経て、本実施例の試料チャンバ内に、その
ビーム導入口(2)からビーム照射軸線BLに沿って入
射されるのである。
Conversely, in Figure 1, (a) is an electrostatic accelerator;
is an objective collimator, (C) is a Wien (EXB) type mass spectrometer, (d) is an ion selection slit, and (e) is a picture electrode electromagnetic lens, which were previously filed by the inventors. An example of the configuration and arrangement of a focused ion beam device is used. In these configurations, for example, He.
” are accelerated in an accelerator tube and emitted as a high-energy ion beam of several MeV, and then directly narrowed down to several tens of micrometers by an objective collimator (b) and then subjected to Vienna (EXB) mass spectrometry. Then, due to the @ field created under certain conditions in this Vienna (E Ion selection slit (
d), the charge is neutralized and eliminated. On the other hand, the 11e゛ ion beam B that has traveled straight passes through the subsequent quadrupole electromagnetic lens (e) and enters the sample chamber of this embodiment from its beam introduction port (2) along the beam irradiation axis BL. It is.

また、ビーム導入口(2)から導入されるイオンビーム
Bは、四重極電磁レンズ(e)を作動させずにイオン選
別スリット(d)にて0.11RI11−+11RI程
度の径に絞り込まれたイオンビーム、四重極741Mレ
ンズ(e)の作動にて集束されてなるμmオーダーの径
のビームスポットを結ぶ集束イオンビーム、イオン選別
スリット(d)と四重極電磁レンズ(e)の連携作動に
て形成されてなるー オーダーの径の平行イオン276
一 ビームの内の何れかの種別が選択される。
In addition, the ion beam B introduced from the beam introduction port (2) is narrowed down to a diameter of about 0.11RI11-+11RI by the ion selection slit (d) without operating the quadrupole electromagnetic lens (e). The ion beam is focused by the operation of the quadrupole 741M lens (e), and the focused ion beam connects a beam spot with a diameter on the order of μm. The cooperative operation of the ion selection slit (d) and the quadrupole electromagnetic lens (e). Parallel ions with a diameter of the order of 276
One of the types of one beam is selected.

上記構成を具備する本実施例の試料チャンバの作動を、
その説明図である第2図および第3図を用いて要約説明
する。なお、第2図および第3図において第1図と同番
号を付したものは、同じものであるのでここでは説明を
省略する。
The operation of the sample chamber of this example having the above configuration is as follows:
A summary explanation will be given using FIGS. 2 and 3, which are explanatory diagrams thereof. Note that in FIGS. 2 and 3, the same numbers as those in FIG. 1 are the same, so a description thereof will be omitted here.

まず、細径のイオンビームを用いる分析を行う場合を第
2図を用いて説明する。この場合には、上記の1を磁レ
ンズ(e)の作動にて集束される集束イオンビームが選
択され、ビーム導入口(2)から導入された集束イオン
ビームは、チャンバ(1)内のビーム照射軸線BL上に
位置させたゴニオメータ(7)の試料載置部(7a)に
搭載した試料(8)上にビームスポットを結んで入射さ
れる。この集束イオンビームの入射により試料(8)か
ら散乱されるイオンまたは励起された特性X線をチャン
バ(1)内の検出器(9)で検出し、その種類・エネル
ギー・角度等を解析することで、該試料(8)の物性デ
ータを得るのである。
First, a case in which analysis is performed using a small-diameter ion beam will be explained using FIG. 2. In this case, a focused ion beam that is focused by the operation of the magnetic lens (e) is selected as described in 1 above, and the focused ion beam introduced from the beam introduction port (2) is a beam inside the chamber (1). A beam spot is formed and the beam is incident on the sample (8) mounted on the sample mounting part (7a) of the goniometer (7) located on the irradiation axis BL. Ions or excited characteristic X-rays scattered from the sample (8) due to the incidence of this focused ion beam are detected by a detector (9) in the chamber (1), and their type, energy, angle, etc. are analyzed. Then, physical property data of the sample (8) is obtained.

また、この場合には、ゴニオメータ(7)によって、試
料(8)をイオンビームのビームスポットに高精15開
平3−257751 (7) 度に位置決めできるので、細径のイオンビームを用いる
ランダムRBS法およびPIXE法による分析を精度良
く行うことができ、また、ロードロ・ツクチャンバ0ω
を介することで、チャンバ(1)内の真空度を維持した
ままゴニオメータ(7)の試料i!置部(7a)上の試
料(8)をマニピュレータ(11)によって交換できる
ので、これら細径のイオンビームを用いる分析を、連続
的に効率良く行うことができる。
In this case, the sample (8) can be positioned at the beam spot of the ion beam with high precision using the goniometer (7), so the random RBS method using a small diameter ion beam can be used. It is possible to perform analysis using the PIXE method with high accuracy, and it is also possible
sample i! of the goniometer (7) while maintaining the degree of vacuum in the chamber (1). Since the sample (8) on the storage section (7a) can be exchanged by the manipulator (11), analysis using these small diameter ion beams can be carried out continuously and efficiently.

一方、太径の平行イオンビームを用いる分析を行う場合
は、上記のイオン選別スリット(d)と四重8iI電磁
レンズ(e)の連携作動にて形成される平行イオンビー
ムを選択し、ビーム導入口(2)から導入された平行イ
オンビームを、チャンバ(1)内のビーム照射軸線BL
上に位置させたゴニオメータ(7)の試料載置部(7a
)に搭載した試料(8)上に入射させて、上記と同様に
、該試料(8)の物性データを得るのであるが、試料(
8)を搭載する試料載置部(7a)は、ビーム照射軸線
BLに対して各20度の範囲内の全方向に傾斜させて該
試料(8)に対する平行イオンビームの入射角度を調整
できるので、平行イオンビームを試料の結晶軸に対して
平行に入射させることが必要とされるチャネリングRB
S法による分析を確実かつ効率よく行うことができる。
On the other hand, when performing analysis using a parallel ion beam with a large diameter, select the parallel ion beam formed by the cooperative operation of the above ion selection slit (d) and the quadruple 8iI electromagnetic lens (e), and introduce the beam. The parallel ion beam introduced from the port (2) is aligned with the beam irradiation axis BL in the chamber (1).
The sample holder (7a) of the goniometer (7) located above
), and obtain the physical property data of the sample (8) in the same manner as above.
8) can be tilted in all directions within a range of 20 degrees with respect to the beam irradiation axis BL to adjust the angle of incidence of the parallel ion beam on the sample (8). , channeling RB, which requires a parallel ion beam to be incident parallel to the crystal axis of the sample.
Analysis by the S method can be performed reliably and efficiently.

次に、太径のイオンビームを用いる分析を行う場合を第
3図を用いて説明する。この場合には、上記のイオン選
別スリット(d)で0.1mff1〜1m程度の径に絞
り込まれたイオンビームが選択され、ビーム導入口(2
)から導入され、ビーム導入口(2)からビーム照射軸
線BL上に沿って導入される。この場合には、ゴニオメ
ータ(7)の試料載置部(7a)とマニピュレータ(I
t)は、ビーム照射線BLから離れた位置に退避させら
れており、導入されたイオンビームは、多試料搭載盤(
3)に搭載してビーム照射軸線BL上に位置させた試料
(5)上に麟戴オーダの径のイオンビームとなって入射
される。このイオンビームの入射により試料(5)から
散乱されるイオンまたは励起された特性X線をチャンバ
(1)内の検出H(6)で検出し、その種類・エネルギ
ー・角度等を解析することで、該試料(5)の物性デー
タを得るのである。
Next, the case of performing analysis using a large diameter ion beam will be explained using FIG. 3. In this case, the ion beam narrowed down to a diameter of about 0.1mff1 to 1m by the ion selection slit (d) is selected, and the beam introduction port (2
), and is introduced from the beam introduction port (2) along the beam irradiation axis BL. In this case, the sample mounting part (7a) of the goniometer (7) and the manipulator (I
t) is evacuated to a position away from the beam irradiation line BL, and the introduced ion beam is transferred to the multi-sample loading board (
An ion beam having a diameter on the order of Rindai is incident onto a sample (5) mounted on the ion beam 3) and positioned on the beam irradiation axis BL. Ions or excited characteristic X-rays scattered from the sample (5) by the incidence of this ion beam are detected by the detection H (6) in the chamber (1), and their type, energy, angle, etc. are analyzed. , to obtain physical property data of the sample (5).

また、この場合には、多試料搭載盤(3)に搭載した多
数の試料(5)それぞれに順次・連続的にイオンビーム
を悶射さセーることができるので、太径のイオンビーム
を用いるランダムRBS法およびPIXE法による分析
を効率良く行うことができる6以上に述べたように、本
実施例の試料チャンバを用いることで、細径、太径およ
び平行なビームとそれぞれ特性の異なる各種のイオンビ
ームを同一ビーム照射軸線上に沿って導入すると共番こ
、これらイオンビームを選択的に用いて、同一のチャン
バ内で多種・多様な分析を行うことができ、これを用い
るイオンビーム分析装置を多目的の分析に対応でき、し
かも、コンパクトかつ安価なものとすることができる。
In addition, in this case, since it is possible to sequentially and continuously fire the ion beam onto each of the many samples (5) mounted on the multi-sample mounting board (3), a large diameter ion beam is used. Random RBS method and PIXE method analysis can be carried out efficiently 6. As mentioned above, by using the sample chamber of this example, it is possible to perform various types of beams with different characteristics such as small diameter, large diameter and parallel beams. When ion beams are introduced along the same beam irradiation axis, these ion beams can be selectively used to perform a wide variety of analyzes within the same chamber. can be used for multi-purpose analysis, and can be made compact and inexpensive.

また、本発明に係る本実施例の試料ナヤンバでは、試料
の位置決め精度が比較的に低くてもよい太径のイオンビ
ームを用いる分析を、導入するイオンビームの下流側で
行い、■バッチで多数の試料を処理すると共に、試料の
装・脱を効率良く行い得る構成が採られる一方、高い位
置決め精度を要する細径のイオンビームによる分析を、
同一ビーム照射軸線上における上流277− 側で個別に行い、各試料を高精度に位置決めし得る構成
が採られているので、それぞれの分析を、その目的に合
致する再現性と精度をもって効率良く行うことができる
In addition, in the sample Nayamba of this embodiment according to the present invention, analysis using a large-diameter ion beam that requires relatively low sample positioning accuracy is performed downstream of the introduced ion beam, and While the configuration allows efficient loading and unloading of samples as well as processing of samples, it is also possible to perform analysis using a small diameter ion beam that requires high positioning accuracy.
Each sample is analyzed individually on the upstream 277- side of the same beam irradiation axis, and each sample can be positioned with high precision, so each analysis can be performed efficiently with reproducibility and precision that meet the purpose. be able to.

次いで、本発明の試料チャンバの他の実施例の構成を、
その上断面図である第4図aおよび第4図aのA−A断
面図である第4図すを用いて説明する。なお、第4図a
および第4図すにおいて第1図と同番号を付したものは
、同しものであるのでここでは説明を省略する。
Next, the configuration of another embodiment of the sample chamber of the present invention is as follows.
This will be explained using FIG. 4a, which is a cross-sectional view of the top, and FIG. 4, which is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 4a. In addition, Figure 4a
Components in FIG. 4 that are designated by the same numbers as in FIG. 1 are the same and will not be described here.

第4図aおよび第4図すにおいて、側はアニユラ−型デ
ィテクタであって、該アニヱラー型ディテクタ0りは、
チャンバ(1)側壁を貫通すると共に、該チャンバ(1
)側壁の外側に真空フランジを介して装着されたシリン
ダOaのピストン軸(14a)先端に取着されて、ゴニ
オメータ(7)の試料載置部(7a)の間隔を隔てた前
方のビーム照射軸線計上に直交して退避可能に位置させ
られ、その中心孔(13a)を通してのイオンビームの
照射に際して、試料(8)から放散される散乱イオンや
特性X線を検出して、特開平3−257751  (8
) ここでは図示を省略した図外の測定・分析装置に電気信
号として伝えるものである。
In FIGS. 4a and 4, the side is an annular type detector, and the annular type detector 0 is
It penetrates the chamber (1) side wall and the chamber (1)
) The beam irradiation axis is attached to the tip of the piston shaft (14a) of the cylinder Oa, which is attached to the outside of the side wall via a vacuum flange, and is located at a distance from the sample holder (7a) of the goniometer (7). It is located perpendicularly to the instrument so that it can be retracted, and detects scattered ions and characteristic X-rays emitted from the sample (8) when the ion beam is irradiated through the center hole (13a). (8
) Here, it is transmitted as an electrical signal to a measuring/analyzing device not shown in the figure.

09は光学顕微鏡であって、該光学顕微鏡(+51は、
シリンダ圓の装着位置から略90度角度位相を変えたチ
ャンバ(1)側壁を貫通すると共に、該チャンバ(1)
側壁に真空フランジを介して装着されたスライド機構O
eに組み込まれ、該スライド機構aωの作動によって、
その顕鏡レンズ(15a)をゴニオメータ(7)の試料
載置部(7a)に搭載された試料(8)上に接近させて
、チャンバ(1)外から該試料(8)の表面を顕鏡でき
るものとされている。また、該光学顕微鏡051の顕鏡
レンズ(15a)の試料(8)への接近に際し、アニユ
ラ−型ディテクタ03)は、第4図すに示すように、ビ
ーム照射軸線BL上から退避させられる。
09 is an optical microscope, and the optical microscope (+51 is
It penetrates the side wall of the chamber (1) which is angularly phased approximately 90 degrees from the mounting position of the cylinder circle, and the chamber (1)
Slide mechanism O attached to the side wall via a vacuum flange
e, and by the operation of the slide mechanism aω,
The microscope lens (15a) is brought close to the sample (8) mounted on the sample holder (7a) of the goniometer (7), and the surface of the sample (8) is observed under the microscope from outside the chamber (1). It is considered possible. Furthermore, when the microscope lens (15a) of the optical microscope 051 approaches the sample (8), the annular detector 03) is retracted from the beam irradiation axis BL, as shown in FIG.

なお、本実施例では光学顕微鏡を用いたが、その代わり
に電子顕微鏡を適用されても良い。
Note that although an optical microscope is used in this embodiment, an electron microscope may be used instead.

これら構成を具備する本実施例の試料チャンバでは、ア
ニユラ−型ディテクタ0■が、ゴニオメータ(7)の試
料載置部(7a)に搭載された試料(8)に対する立体
角を大きくとれるので、イオンビームの照射により試料
(8)から散乱されるイオンを高精度に検出でき、より
高度の測定・分析を行うことができるに加え、イオンビ
ームを照射した後の試料(8)表面を光学顕微鏡09に
て直接的に観察できるので、その測定・分析の精度をよ
り確かなものとすることができる。
In the sample chamber of this embodiment having these configurations, the annular detector 0 can have a large solid angle with respect to the sample (8) mounted on the sample holder (7a) of the goniometer (7), so that the ion Ions scattered from the sample (8) by beam irradiation can be detected with high precision, making it possible to perform more advanced measurements and analysis. Since it can be observed directly, the accuracy of measurement and analysis can be made more reliable.

なお、本実施例の試料チャンバに、第1図に示した実施
例の構成のロードロックチャンバ00)およびマニピュ
レータ00を備えることができることは言うまでもない
、この場合には、ゴニオメータ(7)、マニピュレータ
01)、アニユラ−型ディテクタ0りおよび光学顕微鏡
0ωの作動が相互に干渉し合わないように、それぞれの
角度位相を違えた位置のチャンバ(1)側壁部に配設す
れば良い。
It goes without saying that the sample chamber of this example can be equipped with the load lock chamber 00) and the manipulator 00 having the configuration of the example shown in FIG. ), the annular detector 0, and the optical microscope 0ω may be disposed on the side wall of the chamber (1) at positions with different angular phases so that their operations do not interfere with each other.

また、以上に述べた二実施例では、試料搭載盤を、ター
ンテーブル式の円盤状のものとし、この試料搭載盤をモ
ータにて回転させて、搭載した多数の試料を順次に分析
するものとしたが、これは、例えば、第5図aおよび第
5図aのB−B矢視図である第5図すに示す例のように
、多試料搭載盤C1lを方形盤状のものとし、この多試
料搭載盤Q1を、モータに代わり、コンピュータ制御の
可能なX、Y移動手段(24a) 、 (24b)を備
える高精度ゴニオメータat+にてX−Yの任意の方向
に移動さセるものとすることもできる。この例の場合は
、試料(5)を保持する複数の試料ホルダ(23a)を
、多試料搭載盤Q1に、第4図すに示すような基盤目状
、または千鳥状にて蜜に設けられるので、多試l−1搭
載盤(2湯およびチャンバ(+1をコンパクトな構成と
することができる。
In addition, in the two embodiments described above, the sample mounting board is a turntable-type disc-shaped one, and the sample mounting board is rotated by a motor to sequentially analyze a large number of loaded samples. However, in this case, for example, as shown in FIG. 5a and FIG. 5S, which is a view taken along the line B-B in FIG. This multi-sample mounting board Q1 is moved in any direction of X-Y using a high-precision goniometer at+ equipped with computer-controlled X and Y moving means (24a) and (24b) instead of a motor. It is also possible to do this. In the case of this example, a plurality of sample holders (23a) holding samples (5) are arranged on the multi-sample mounting board Q1 in a grid pattern or a staggered pattern as shown in Figure 4. Therefore, a multi-test l-1 mounting board (2 hot water and chamber (+1) can be made into a compact configuration.

〔発明の効果] 以上に述べたように、本発明に係るイオンビーム分析装
置の試料チャンバは、特性の異なる各種のイオンビーム
を同一ビーム照射軸線上に沿って導入すると共に、これ
らイオンビームを選択的に用いて、広範囲かつ多種・多
様な分析を効率良く行うことができ、これを用いるイオ
ンビーム分析装置を多目的の分析に対応できるものとし
てなお、コンパクトで安価なものとすることができる。
[Effects of the Invention] As described above, the sample chamber of the ion beam analyzer according to the present invention introduces various ion beams with different characteristics along the same beam irradiation axis, and selects these ion beams. The ion beam analyzer using the ion beam analyzer can efficiently perform a wide variety of analyzes over a wide range, and can be made compact and inexpensive while being compatible with multipurpose analyses.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

278− 第1図は本発明に係る試料チャンバの一実施例の構成お
よびその配置例を示す上階面図、第2図および第3図は
第1図に示す実施例の試料チャンバの作動説明図、 第4図aは本発明に係る試料チャンバの他の実施例の構
成を示す上階面図、 第4図すは第4図aのA−A断面図、 第5図aは本発明に係る試料チャンバの別の実施態様の
説明部分断面図、 第5図すは第5図aのB−8矢視図、第6図は従来のイ
オン分析装置の構成配置図、 第7図は従来の多目的イオン分析設備の構成配置を示す
斜視図である。 (1)−チャンバ、 (2)−ビーム導入口、 (3)−多試料搭載盤、 (4)−モータ、 (5)−試料、 (6)−検出器、 (7)−ゴニオメータ、 試料!!置部、 試料、 検出器、 ロードロンクチャンハ、 ゲート弁、 マニピュレータ、 シリンダ機構、 アニユラ−型ディテクタ、 シリンダ、 光学顕微鏡、 スライド機構、 静電型加速器、 対物コリメータ、 ウィーン型質量分析器、 一イオン選別スリット、 一四重極電硼レンズ、 イオンビーム、 ビーム照射軸vA2
278- Fig. 1 is a top floor view showing the configuration and arrangement example of an embodiment of a sample chamber according to the present invention, and Figs. 2 and 3 are explanations of the operation of the sample chamber of the embodiment shown in Fig. 1. Figure 4a is a top floor view showing the configuration of another embodiment of the sample chamber according to the present invention; Figure 4 is a sectional view taken along line A-A in Figure 4a; Figure 5a is the invention FIG. 5 is a view taken along arrow B-8 in FIG. 5a, FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional ion analyzer, and FIG. FIG. 2 is a perspective view showing the configuration and arrangement of a conventional multipurpose ion analysis equipment. (1)-Chamber, (2)-Beam introduction port, (3)-Multi-sample loading board, (4)-Motor, (5)-Sample, (6)-Detector, (7)-Goniometer, Sample! ! holder, sample, detector, loadronic chamber, gate valve, manipulator, cylinder mechanism, annular detector, cylinder, optical microscope, slide mechanism, electrostatic accelerator, objective collimator, Wien mass spectrometer, single ion selection Slit, quadrupole lens, ion beam, beam irradiation axis vA2

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)内部に配置した試料にイオンビームを照射してラ
ザフォード後方散乱法や粒子励起X線分光法により当該
試料の分析をおこなうイオンビーム分析装置の試料チャ
ンバにおいて、太径または細径のイオンビームを選択的
に同一ビーム照射軸線上に沿って導入するビーム導入口
を有する一方、太径のイオンビームによる分析用の複数
の試料を搭載し、これら試料の内の一つを選択的に前記
ビーム照射軸線上に位置決め可能な多試料位置決め装置
、と、該多試料位置決め装置と前記ビーム導入口との間
における前記ビーム照射軸線と交差する位置に対して進
退可能に設けられると共に、細径のイオンビームによる
分析用の試料を搭載し、該試料を前記ビーム照射軸線上
に高精度に位置決め可能なゴニオメータとを内部に有す
ることを特徴とするイオンビーム分析装置の試料チャン
バ。
(1) In the sample chamber of an ion beam analyzer, which irradiates a sample placed inside with an ion beam and analyzes the sample using the Rutherford backscattering method or particle-excited X-ray spectroscopy, a large or small diameter ion beam is used. It has a beam introduction port that selectively introduces the same beam along the same beam irradiation axis, and is equipped with a plurality of samples to be analyzed by a large diameter ion beam, and one of these samples is selectively introduced along the same beam irradiation axis. a multi-sample positioning device capable of positioning on the irradiation axis; a multi-sample positioning device capable of moving forward and backward with respect to a position intersecting the beam irradiation axis between the multi-sample positioning device and the beam introduction port; 1. A sample chamber of an ion beam analyzer, characterized in that the sample chamber is loaded with a sample to be analyzed by a beam, and includes a goniometer that can position the sample with high accuracy on the beam irradiation axis.
(2)ゴニオメータとビーム導入口との間のビーム照射
軸線上に、散乱イオンを検出するアニュラー型ディテク
タを配設したことを特徴とする請求項1記載のイオンビ
ーム分析装置の試料チャンバ。
(2) The sample chamber of the ion beam analyzer according to claim 1, further comprising an annular detector for detecting scattered ions arranged on the beam irradiation axis between the goniometer and the beam introduction port.
(3)アニュラー型ディテクタが、ビーム照射軸線上か
ら退避可能に設けられる一方、顕微鏡の検出部を搭載し
、該顕微鏡の検出部をゴニオメータに搭載された試料に
近接せしめる移動機構を有することを特徴とする請求項
2記載のイオンビーム分析装置の試料チャンバ。
(3) The annular detector is provided so as to be retractable from the beam irradiation axis, and is equipped with a detection section of a microscope, and has a moving mechanism that brings the detection section of the microscope close to the sample mounted on the goniometer. 3. The sample chamber of an ion beam analyzer according to claim 2.
(4)試料チャンバ内に連通して設けられ、その内部を
試料チャンバと独立して脱気可能なロードロックチャン
バと、該ロードロックチャンバと試料チャンバとの間に
介設されたゲート弁と、細径のイオンビームによる分析
用の試料を保持してロードロックチャンバ内とゴニオメ
ータとの間を移動し、該試料をゴニオメータ上に着脱可
能な試料着脱機構とを有することを特徴とする請求項1
乃至請求項3記載のイオンビーム分析装置の試料チャン
バ。
(4) a load-lock chamber that is provided in communication with the sample chamber and whose interior can be degassed independently of the sample chamber; and a gate valve that is interposed between the load-lock chamber and the sample chamber; Claim 1, further comprising a sample attachment/detachment mechanism capable of holding a sample for analysis using a small-diameter ion beam and moving the sample between the load-lock chamber and the goniometer, and capable of attaching and detaching the sample to the goniometer.
A sample chamber of an ion beam analyzer according to claim 3.
(5)ゴニオメータが、太径のイオンビームによる分析
用の試料も搭載可能であると共に、その試料搭載面部が
、ビーム照射軸線に交差する点を中心として傾動可能で
あることを特徴とする請求項1乃至請求項4記載のイオ
ンビーム分析装置の試料チャンバ。
(5) A claim characterized in that the goniometer is capable of mounting a sample for analysis using a large-diameter ion beam, and the sample mounting surface is tiltable about a point intersecting the beam irradiation axis. A sample chamber of an ion beam analyzer according to any one of claims 1 to 4.
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US07/524,432 US5063294A (en) 1989-05-17 1990-05-17 Converged ion beam apparatus
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019219103A1 (en) * 2018-05-18 2019-11-21 Forschungszentrum Jülich GmbH Mev-based ion beam analysis apparatus

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