JPH046257B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH046257B2 JPH046257B2 JP58187393A JP18739383A JPH046257B2 JP H046257 B2 JPH046257 B2 JP H046257B2 JP 58187393 A JP58187393 A JP 58187393A JP 18739383 A JP18739383 A JP 18739383A JP H046257 B2 JPH046257 B2 JP H046257B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ions
- sample
- lens
- ion
- analysis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/252—Tubes for spot-analysing by electron or ion beams; Microanalysers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明はイオンビームを試料に照射し、その結
果試料より散乱されたイオンのエネルギーを分析
するイオン散乱分光装置に関し、特に、試料をイ
オンビームでエツチングしながら、試料の深さ方
向の分析を行なうイオン散乱分光装置に関する。
果試料より散乱されたイオンのエネルギーを分析
するイオン散乱分光装置に関し、特に、試料をイ
オンビームでエツチングしながら、試料の深さ方
向の分析を行なうイオン散乱分光装置に関する。
［従来技術］
イオン散乱分光装置においては、質量及びエネ
ルギーの既知なイオン、例えばヘリウムイオンを
試料に衝突せしめ、ある散乱角θで散乱されたイ
オンのエネルギーを測定することにより、試料表
面を分析しているが、このようなイオン散乱分光
装置において、試料の深さ方向の分析を行なおう
とする場合には、エツチング能力のあるより質量
数の大きいアルゴンイオン等を試料に照射せしめ
て、エツチングを行ないながら分析するようにし
ている。このエツチング用のイオンを試料に照射
するには、分析用イオンを発生するイオン銃とは
別にイオン銃を設けて、このイオン銃より発生さ
せる方法もあるが、この場合には装置の製作コス
トが高くなるばかりでなく、双方の銃よりのイオ
ン照射点を合わせるための調整が面倒である。そ
のため、分析用イオン及びエツチング用イオンを
生成するための混合ガスをイオン源に供給して、
単一のイオン源より分析用及びエツチング用の混
合イオンを発生させて試料に照射する装置が実用
化されている。磁界分布を半値幅ａ、ピーク磁束
密度B0のベル方と仮定し、ｍ、Ｅ、ｅを荷電粒
子の各々質量、運動エネルギー、電荷とすると、
弱いレンズの場合、磁界レンズの焦点距離ｆは以
下のように表わされる。
ルギーの既知なイオン、例えばヘリウムイオンを
試料に衝突せしめ、ある散乱角θで散乱されたイ
オンのエネルギーを測定することにより、試料表
面を分析しているが、このようなイオン散乱分光
装置において、試料の深さ方向の分析を行なおう
とする場合には、エツチング能力のあるより質量
数の大きいアルゴンイオン等を試料に照射せしめ
て、エツチングを行ないながら分析するようにし
ている。このエツチング用のイオンを試料に照射
するには、分析用イオンを発生するイオン銃とは
別にイオン銃を設けて、このイオン銃より発生さ
せる方法もあるが、この場合には装置の製作コス
トが高くなるばかりでなく、双方の銃よりのイオ
ン照射点を合わせるための調整が面倒である。そ
のため、分析用イオン及びエツチング用イオンを
生成するための混合ガスをイオン源に供給して、
単一のイオン源より分析用及びエツチング用の混
合イオンを発生させて試料に照射する装置が実用
化されている。磁界分布を半値幅ａ、ピーク磁束
密度B0のベル方と仮定し、ｍ、Ｅ、ｅを荷電粒
子の各々質量、運動エネルギー、電荷とすると、
弱いレンズの場合、磁界レンズの焦点距離ｆは以
下のように表わされる。
ｆ＝16／πaB0 2 ……(1)
(1)式から明らかなように、電荷粒子がイオンで
ある場合には、質量が電子等に比較して極めて大
きいため、実用的な焦点距離を実現するために
は、極めて強励磁のレンズを使用しなければなら
ない。そのため、一般に、集束イオンビームを試
料に照射する必要のある装置においては、集束レ
ンズ系として、静電レンズを使用しており、イオ
ン散乱分光装置も例外ではなかつた。通常エツチ
ングによつて試料を削ると、第１図に示すよう
に、試料Ｓの端部は中央部程深くエツチングされ
ないため、中央部は第２層ロまでエツチングされ
ているのに、端部は第１層イまでしかエツチング
されていない状態が出現する。このような場合、
静電レンズを用いた従来のイオン散乱分光装置に
おいては、所謂エツジ効果により、分析に誤差が
入り込んでしまう。即ち、静電レンズを用いた場
合には、焦点距離が荷電荷粒子の質量によらない
ため、エツチング用イオンと分析用イオンとが同
じ領域を照射し、その結果、第２層によつて散乱
されたイオンI2のみならず、第１層によつて散乱
されたイオンI1もエネルギーアナライザーに導び
かれることになり、深さ方向の分析に誤差を生じ
る。
ある場合には、質量が電子等に比較して極めて大
きいため、実用的な焦点距離を実現するために
は、極めて強励磁のレンズを使用しなければなら
ない。そのため、一般に、集束イオンビームを試
料に照射する必要のある装置においては、集束レ
ンズ系として、静電レンズを使用しており、イオ
ン散乱分光装置も例外ではなかつた。通常エツチ
ングによつて試料を削ると、第１図に示すよう
に、試料Ｓの端部は中央部程深くエツチングされ
ないため、中央部は第２層ロまでエツチングされ
ているのに、端部は第１層イまでしかエツチング
されていない状態が出現する。このような場合、
静電レンズを用いた従来のイオン散乱分光装置に
おいては、所謂エツジ効果により、分析に誤差が
入り込んでしまう。即ち、静電レンズを用いた場
合には、焦点距離が荷電荷粒子の質量によらない
ため、エツチング用イオンと分析用イオンとが同
じ領域を照射し、その結果、第２層によつて散乱
されたイオンI2のみならず、第１層によつて散乱
されたイオンI1もエネルギーアナライザーに導び
かれることになり、深さ方向の分析に誤差を生じ
る。
［発明の目的］
本発明は、このような従来の欠点を解決して、
エツジ効果の影響を受けずに試料を正確に分析す
ることのできる装置を提供することを目的として
いる。
エツジ効果の影響を受けずに試料を正確に分析す
ることのできる装置を提供することを目的として
いる。
［発明の構成］
本発明は、イオン散乱分光装置においては分析
用イオンとして比較的質量数の小さいイオンが使
用でき、且つ該イオンのエネルギーも小さいた
め、磁界型レンズを実用的な励磁強度の範囲内で
使用しても、充分該イオンの集束が可能であるこ
とに鑑みなされたもので、試料をエツチングする
ための質量数の比較的大きいイオンと試料表面分
析用の質量数の比較的小さいイオンとを発生する
イオン発生源と、該イオン発生源より発生したイ
オンを集束して試料に照射するためのレンズ系
と、試料に衝突して散乱された該分析用イオンの
エネルギーを分析するための手段とを備えた装置
において、該レンズ系を構成するレンズのうちの
少なくとも１個のレンズは磁界型レンズであり、
該レンズ系は分析用のイオンのみ試料表面に集束
するように構成されていることを特徴としてい
る。
用イオンとして比較的質量数の小さいイオンが使
用でき、且つ該イオンのエネルギーも小さいた
め、磁界型レンズを実用的な励磁強度の範囲内で
使用しても、充分該イオンの集束が可能であるこ
とに鑑みなされたもので、試料をエツチングする
ための質量数の比較的大きいイオンと試料表面分
析用の質量数の比較的小さいイオンとを発生する
イオン発生源と、該イオン発生源より発生したイ
オンを集束して試料に照射するためのレンズ系
と、試料に衝突して散乱された該分析用イオンの
エネルギーを分析するための手段とを備えた装置
において、該レンズ系を構成するレンズのうちの
少なくとも１個のレンズは磁界型レンズであり、
該レンズ系は分析用のイオンのみ試料表面に集束
するように構成されていることを特徴としてい
る。
［実施例］
以下、図面に基づき本発明の実施例を詳述す
る。
る。
第２図は、本発明の一実施例を示すための図で
あり、図中１は、イオン発生源であり、このイオ
ン発生源１には図示外のガスボンベより管２を介
してヘリウム及びアルゴンの混合ガスが供給され
ている。３はガスの供給を制限するためのバルブ
である。イオン発生源１の後段には、イオン発生
源１より発生したイオンを試料４に集束するため
のレンズ系が配置されているが、６，７，８はこ
のレンズ系の３段静電レンズ５を構成する電極で
あり、これらの電極のうち、電極６，８は接地さ
れており、電極８には負の所定バイアスが印加さ
れている。９は最終段に配置された磁界型レンズ
である。この磁界型レンズ９は励磁電源１０によ
り、ヘリウムイオンを試料面上にフオーカスする
ように励磁されている。１１は試料４へのイオン
の照射によつて試料４より特定の散乱角θで散乱
された散乱イオンのエネルギーを分析するための
エネルギーアナライザーである。エネルギーアナ
ライザー１１によつて選別されたイオンを検出す
るため、検出器１２が配置されており、この検出
器１２よりの出力信号は記録計１３に供給され
る。１４は前期エネルギーアナライザー１１とこ
の記録計１３を同期して掃引するための掃引信号
発生器である。
あり、図中１は、イオン発生源であり、このイオ
ン発生源１には図示外のガスボンベより管２を介
してヘリウム及びアルゴンの混合ガスが供給され
ている。３はガスの供給を制限するためのバルブ
である。イオン発生源１の後段には、イオン発生
源１より発生したイオンを試料４に集束するため
のレンズ系が配置されているが、６，７，８はこ
のレンズ系の３段静電レンズ５を構成する電極で
あり、これらの電極のうち、電極６，８は接地さ
れており、電極８には負の所定バイアスが印加さ
れている。９は最終段に配置された磁界型レンズ
である。この磁界型レンズ９は励磁電源１０によ
り、ヘリウムイオンを試料面上にフオーカスする
ように励磁されている。１１は試料４へのイオン
の照射によつて試料４より特定の散乱角θで散乱
された散乱イオンのエネルギーを分析するための
エネルギーアナライザーである。エネルギーアナ
ライザー１１によつて選別されたイオンを検出す
るため、検出器１２が配置されており、この検出
器１２よりの出力信号は記録計１３に供給され
る。１４は前期エネルギーアナライザー１１とこ
の記録計１３を同期して掃引するための掃引信号
発生器である。
このような構成において、イオン発生源１にヘ
リウム及びアルゴンの混合ガスを供給すれば、イ
オン発生源１において、これらガスがイオン化さ
れ、イオン発生源１においてヘリウム及びアルゴ
ンイオンが発生される。これらイオンは発生源内
に設けられた加速電極によつてイオンビームとし
て取り出される。イオン発生源１よりのイオンビ
ームは静電レンズ６，７及び８によつて集束され
た後、磁界レンズ９に導かれるが、磁界レンズ９
は前述したように、ヘリウムイオンを試料４の面
上にフオーカスするように励磁されているため、
静電レンズ系によつて同じように集束されて来た
二種のイオンのうち、ヘリウムイオンのみが、試
料４の面上に細く集束されて照射される。一方ア
ルゴンイオンはヘユウムイオンより質量が約10倍
大きいため、10倍遠方に集束される。従つて、第
３図に示すようにアルゴンイオンビームABはヘ
リウムイオンビームHBより広がつた状態で試料
４に照射される。試料４は殆どアルゴンイオンの
みによつてエツチングされるから、エツチングに
よつて、試料４にはアルゴンイオンビームABの
径と略等しい径を有するクレータ１５がエツチン
グされて行くが、ヘリウムイオンビームHBは試
料面に集束されているため、このクレータ１５の
中央のみ照射され、クレータ１５の端部には照射
されることはない。この照射によつて、クレータ
１５の中央部から散乱されたヘリウムイオンのう
ち、所定角度方向に散乱されたイオンはエネルギ
ーアナライザー１１に導入されて、そのエネルギ
ーを分析され、記録計１３には検出器１２の出力
信号に基づいてエネルギースペクトルが表示され
る。
リウム及びアルゴンの混合ガスを供給すれば、イ
オン発生源１において、これらガスがイオン化さ
れ、イオン発生源１においてヘリウム及びアルゴ
ンイオンが発生される。これらイオンは発生源内
に設けられた加速電極によつてイオンビームとし
て取り出される。イオン発生源１よりのイオンビ
ームは静電レンズ６，７及び８によつて集束され
た後、磁界レンズ９に導かれるが、磁界レンズ９
は前述したように、ヘリウムイオンを試料４の面
上にフオーカスするように励磁されているため、
静電レンズ系によつて同じように集束されて来た
二種のイオンのうち、ヘリウムイオンのみが、試
料４の面上に細く集束されて照射される。一方ア
ルゴンイオンはヘユウムイオンより質量が約10倍
大きいため、10倍遠方に集束される。従つて、第
３図に示すようにアルゴンイオンビームABはヘ
リウムイオンビームHBより広がつた状態で試料
４に照射される。試料４は殆どアルゴンイオンの
みによつてエツチングされるから、エツチングに
よつて、試料４にはアルゴンイオンビームABの
径と略等しい径を有するクレータ１５がエツチン
グされて行くが、ヘリウムイオンビームHBは試
料面に集束されているため、このクレータ１５の
中央のみ照射され、クレータ１５の端部には照射
されることはない。この照射によつて、クレータ
１５の中央部から散乱されたヘリウムイオンのう
ち、所定角度方向に散乱されたイオンはエネルギ
ーアナライザー１１に導入されて、そのエネルギ
ーを分析され、記録計１３には検出器１２の出力
信号に基づいてエネルギースペクトルが表示され
る。
尚、上述した実施例においては、最終段集束レ
ンズを磁界型レンズにしたが、最終段集束レンズ
は一般に最も焦点距離が長いため、他の段のレン
ズを磁界型にした場合に比較して、励磁強度の小
さい磁界型レンズを使用できるという特有の効果
を有するが、最終段集束レンズに代えて他の段の
レンズを磁界型レンズにしても良い。
ンズを磁界型レンズにしたが、最終段集束レンズ
は一般に最も焦点距離が長いため、他の段のレン
ズを磁界型にした場合に比較して、励磁強度の小
さい磁界型レンズを使用できるという特有の効果
を有するが、最終段集束レンズに代えて他の段の
レンズを磁界型レンズにしても良い。
［発明の効果］
上述した説明から明らかなように、本発明に基
づく装置においては、エツチングにより比較的大
きな径を有するクレータを形成し、このクレータ
の中央部にのみ分析用イオンビームを照射して分
析できるため、エツジの影響を受けずに正確な分
析を行なうことができる。
づく装置においては、エツチングにより比較的大
きな径を有するクレータを形成し、このクレータ
の中央部にのみ分析用イオンビームを照射して分
析できるため、エツジの影響を受けずに正確な分
析を行なうことができる。
第１図は従来の欠点を説明するための図、第２
図は本発明の一実施例を示すための図、第３図は
本発明の作用効果を説明するための図である。 １：イオン発生源、２：管、３：バルブ、４：
試料、５：静電レンズ系、６，７，８：電極、
９：磁界型レンズ、１０：励磁電源、１１：エネ
ルギーアナライザー、１２：検出器、１３：記録
計、１４：掃引信号発生器、１５：クレータ。
図は本発明の一実施例を示すための図、第３図は
本発明の作用効果を説明するための図である。 １：イオン発生源、２：管、３：バルブ、４：
試料、５：静電レンズ系、６，７，８：電極、
９：磁界型レンズ、１０：励磁電源、１１：エネ
ルギーアナライザー、１２：検出器、１３：記録
計、１４：掃引信号発生器、１５：クレータ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 試料をエツチングするための質量数の比較的
大きいイオンと試料表面分析用の質量数の比較的
小さいイオンとを発生するイオン発生源と、該イ
オン発生源より発生したイオンを集束して試料に
照射するためのレンズ系と、試料に衝突して散乱
された該分析用イオンのエネルギーを分析するた
めの手段とを備えた装置において、該レンズ系を
構成するレンズのうちの少なくとも１個のレンズ
は磁界型レンズであり、該レンズ系は分析用のイ
オンのみ試料表面に集束するように構成されてい
ることを特徴とするイオン散乱分光装置。 ２ 該磁界型レンズは最終段集束レンズである特
許請求の範囲第１項記載のイオン散乱分光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58187393A JPS6079234A (ja) | 1983-10-06 | 1983-10-06 | イオン散乱分光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58187393A JPS6079234A (ja) | 1983-10-06 | 1983-10-06 | イオン散乱分光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6079234A JPS6079234A (ja) | 1985-05-07 |
| JPH046257B2 true JPH046257B2 (ja) | 1992-02-05 |
Family
ID=16205236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58187393A Granted JPS6079234A (ja) | 1983-10-06 | 1983-10-06 | イオン散乱分光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6079234A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5142273B2 (ja) * | 2008-06-20 | 2013-02-13 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 中性粒子質量分析装置及び分析方法 |
-
1983
- 1983-10-06 JP JP58187393A patent/JPS6079234A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6079234A (ja) | 1985-05-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5723893B2 (ja) | 質量分析計およびイオン分離検出方法 | |
| JP2567736B2 (ja) | イオン散乱分析装置 | |
| JPH05251039A (ja) | 二次イオン質量分析計 | |
| Abdrashitov et al. | A diagnostic neutral beam system for the MST reversed-field pinch | |
| US3840743A (en) | Ion microanalyzer | |
| US5763875A (en) | Method and apparatus for quantitative, non-resonant photoionization of neutral particles | |
| JPS6355846A (ja) | 二次中性粒子質量分析装置 | |
| JPH046257B2 (ja) | ||
| CN112074927B (zh) | 用于粒子的质谱分析的装置和方法 | |
| JPH0627058A (ja) | 電子分光方法とこれを用いた電子分光装置 | |
| US5336886A (en) | Apparatus for measuring a diffraction pattern of electron beams having only elastic scattering electrons | |
| JP2000088809A (ja) | 固体中の特定原子の検出方法及び検出装置 | |
| CN113848224A (zh) | 一种样品所含元素的鉴定系统 | |
| JP3079585B2 (ja) | 中性粒子質量分析装置 | |
| JP3055159B2 (ja) | 中性粒子質量分析装置 | |
| JPS62113052A (ja) | 元素分析方法 | |
| JP2574792B2 (ja) | 深さ方向の元素分布分析法 | |
| JPH043385Y2 (ja) | ||
| JPH0828202B2 (ja) | 二次中性粒子質量分析装置 | |
| JPS6049546A (ja) | 複合分析装置 | |
| JP3221066B2 (ja) | 荷電粒子エネルギーアナライザ | |
| JP3140557B2 (ja) | レーザイオン化中性粒子質量分析装置及びこれを用いる分析法 | |
| JP3055160B2 (ja) | 中性粒子質量分析装置 | |
| JPH01186745A (ja) | 質量分析装置用イオン源 | |
| JP3382694B2 (ja) | Ｘｅ分析計 |