JPH05135736A - 二次イオン質量分析装置 - Google Patents
二次イオン質量分析装置Info
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- JPH05135736A JPH05135736A JP3300516A JP30051691A JPH05135736A JP H05135736 A JPH05135736 A JP H05135736A JP 3300516 A JP3300516 A JP 3300516A JP 30051691 A JP30051691 A JP 30051691A JP H05135736 A JPH05135736 A JP H05135736A
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- Japan
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- electric field
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- ion mass
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 二次イオン質量分析装置において、二次イオ
ン質量分析を中断しないで、二次イオン質量分析と表面
形状観測とを同時に可能にする。 【構成】 二次イオン質量分析装置は、一次イオン２で
試料Ｓ表面を衝撃し、放出した正の二次イオンを試料表
面に近接して配置した引出電極４により引き出して質量
分析して、試料表面に含まれる元素を分析する。本発明
においては、引出電極４を試料面に対して傾けて配置
し、引出電極４と試料Ｓの間の間隔がより広い領域であ
って正の二次イオンを引き出す経路から外れた領域に導
電板１０を配置し、この導電板に引出電極の電位に比較
して正側により高い電位を印加するようにし、かつ、試
料Ｓから放出された二次電子の中のより弱い電場中に放
出された二次電子を捕捉する位置に二次電子検出器１２
を配置してある。
ン質量分析を中断しないで、二次イオン質量分析と表面
形状観測とを同時に可能にする。 【構成】 二次イオン質量分析装置は、一次イオン２で
試料Ｓ表面を衝撃し、放出した正の二次イオンを試料表
面に近接して配置した引出電極４により引き出して質量
分析して、試料表面に含まれる元素を分析する。本発明
においては、引出電極４を試料面に対して傾けて配置
し、引出電極４と試料Ｓの間の間隔がより広い領域であ
って正の二次イオンを引き出す経路から外れた領域に導
電板１０を配置し、この導電板に引出電極の電位に比較
して正側により高い電位を印加するようにし、かつ、試
料Ｓから放出された二次電子の中のより弱い電場中に放
出された二次電子を捕捉する位置に二次電子検出器１２
を配置してある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、二次イオン質量分析装
置に関し、特に、二次イオンと同時に二次電子を検出し
て試料の表面形状を観測することが可能な二次イオン質
量分析装置に関する。
置に関し、特に、二次イオンと同時に二次電子を検出し
て試料の表面形状を観測することが可能な二次イオン質
量分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）装置
は、一次イオンで試料表面の微小点を衝撃し、表面物質
をスパッタして二次イオンとして放出させ、二次イオン
を質量分析器で分析して試料表面に含まれる元素を分析
する装置である。従来の高感度ＳＩＭＳ装置の試料周り
の概念図を図５に示す。試料Ｓはサンプルホルダー１上
にセットされ、その表面にＡｒ+ 、Ｏ2 +等の一次イオ
ン２を集束して照射すると、衝撃点の元素がスパッタさ
れ二次イオン３として放出される。通常、二次イオン３
は、引出電極４とサンプルホルダー１の間に形成される
電場によって試料Ｓから引き出され、引出電極４に設け
られた穴５を通り、質量分析器６へ導かれる。上記二次
イオン引き出し用の電場を形成するために、サンプルホ
ルダー１と引出電極４の間隔は狭められ（例えば、５ｍ
ｍ）、サンプルホルダー１に高圧電源７によりプラスの
電圧が印加され、引出電極４は例えば接地され、試料Ｓ
に高電圧（例えば、＋５ｋＶ）が印加される。また、試
料Ｓの表面形状の観察のために、質量分析器６の前に出
し入れ可能な全イオンモニター８が配置されており、表
面形状の観察を行うには、二次イオン質量分析を中断し
て、この全イオンモニター８を引き出された二次イオン
３を受けるようにセットし、その強度を検出しながら一
次イオン２の試料衝撃点を二次元的に走査することによ
り行われる。
は、一次イオンで試料表面の微小点を衝撃し、表面物質
をスパッタして二次イオンとして放出させ、二次イオン
を質量分析器で分析して試料表面に含まれる元素を分析
する装置である。従来の高感度ＳＩＭＳ装置の試料周り
の概念図を図５に示す。試料Ｓはサンプルホルダー１上
にセットされ、その表面にＡｒ+ 、Ｏ2 +等の一次イオ
ン２を集束して照射すると、衝撃点の元素がスパッタさ
れ二次イオン３として放出される。通常、二次イオン３
は、引出電極４とサンプルホルダー１の間に形成される
電場によって試料Ｓから引き出され、引出電極４に設け
られた穴５を通り、質量分析器６へ導かれる。上記二次
イオン引き出し用の電場を形成するために、サンプルホ
ルダー１と引出電極４の間隔は狭められ（例えば、５ｍ
ｍ）、サンプルホルダー１に高圧電源７によりプラスの
電圧が印加され、引出電極４は例えば接地され、試料Ｓ
に高電圧（例えば、＋５ｋＶ）が印加される。また、試
料Ｓの表面形状の観察のために、質量分析器６の前に出
し入れ可能な全イオンモニター８が配置されており、表
面形状の観察を行うには、二次イオン質量分析を中断し
て、この全イオンモニター８を引き出された二次イオン
３を受けるようにセットし、その強度を検出しながら一
次イオン２の試料衝撃点を二次元的に走査することによ
り行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＳＩＭＳ装
置においては、試料を一次イオンにより常に掘りながら
二次イオンを発生させている。したがって、例えば深さ
方向元素分析を行っている時に表面形状観察を行うと、
そのための時間と無駄な試料消費を行うことになる。
置においては、試料を一次イオンにより常に掘りながら
二次イオンを発生させている。したがって、例えば深さ
方向元素分析を行っている時に表面形状観察を行うと、
そのための時間と無駄な試料消費を行うことになる。
【０００４】一方、一次イオン照射によって同時に二次
電子も放出されており、これを用いることができれば、
二次イオンによる元素マッピングと同時に表面形状観察
ができるが、図５の従来の構成では、サンプルホルダー
１と引出電極４の間に形成される強力な電場のため、二
次電子を取り出すことはできない。
電子も放出されており、これを用いることができれば、
二次イオンによる元素マッピングと同時に表面形状観察
ができるが、図５の従来の構成では、サンプルホルダー
１と引出電極４の間に形成される強力な電場のため、二
次電子を取り出すことはできない。
【０００５】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、ＳＩＭＳ装置において、二次
イオン質量分析を中断しないで、一次イオン衝撃点から
同時に二次電子を検出できるようにして、二次イオン質
量分析と表面形状観測とを同時に可能にすることであ
る。
ものであり、その目的は、ＳＩＭＳ装置において、二次
イオン質量分析を中断しないで、一次イオン衝撃点から
同時に二次電子を検出できるようにして、二次イオン質
量分析と表面形状観測とを同時に可能にすることであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の二次イオン質量分析装置は、一次イオンで試料表面
の微小点を衝撃し、試料表面物質をスパッタして二次イ
オンとして放出させ、放出した二次イオンの中の正イオ
ンを試料表面に近接して配置した引出電極により引き出
して質量分析して、試料表面に含まれる元素を分析する
二次イオン質量分析装置において、引出電極によって形
成される電場が試料に対して非対称になるように引出電
極の形状及び配置を選択し、引出電極によって形成され
た電場が相対的に弱い領域であって正の二次イオンを引
き出す経路から外れた領域に導電板を配置し、この導電
板に引出電極の電位に比較して正側により高い電位を印
加するようにし、かつ、試料から放出された二次電子の
中の導電板と試料の間に形成された電場中に放出された
二次電子を捕捉する位置に二次電子検出器を配置したこ
とを特徴とするものである。
明の二次イオン質量分析装置は、一次イオンで試料表面
の微小点を衝撃し、試料表面物質をスパッタして二次イ
オンとして放出させ、放出した二次イオンの中の正イオ
ンを試料表面に近接して配置した引出電極により引き出
して質量分析して、試料表面に含まれる元素を分析する
二次イオン質量分析装置において、引出電極によって形
成される電場が試料に対して非対称になるように引出電
極の形状及び配置を選択し、引出電極によって形成され
た電場が相対的に弱い領域であって正の二次イオンを引
き出す経路から外れた領域に導電板を配置し、この導電
板に引出電極の電位に比較して正側により高い電位を印
加するようにし、かつ、試料から放出された二次電子の
中の導電板と試料の間に形成された電場中に放出された
二次電子を捕捉する位置に二次電子検出器を配置したこ
とを特徴とするものである。
【０００７】
【作用】本発明においては、引出電極によって形成され
る電場が試料に対して非対称になるように引出電極の形
状及び配置を選択し、引出電極によって形成された電場
が相対的に弱い領域であって正の二次イオンを引き出す
経路から外れた領域に導電板を配置し、この導電板に引
出電極の電位に比較して正側により高い電位を印加する
ようにし、かつ、試料から放出された二次電子の中の導
電板と試料の間に形成された電場中に放出された二次電
子を捕捉する位置に二次電子検出器を配置したので、引
出電極、導電板、試料で囲まれる領域内の電場は、試料
と引出電極の間の電場に比べて弱くなり、この領域に出
た二次電子の一部は二次電子検出器に到達し、二次イオ
ン質量分析と同時に二次電子信号検出をすることができ
る。その結果、高感度二次イオン質量分析と表面形状観
察を真に同時に行えるようになる。
る電場が試料に対して非対称になるように引出電極の形
状及び配置を選択し、引出電極によって形成された電場
が相対的に弱い領域であって正の二次イオンを引き出す
経路から外れた領域に導電板を配置し、この導電板に引
出電極の電位に比較して正側により高い電位を印加する
ようにし、かつ、試料から放出された二次電子の中の導
電板と試料の間に形成された電場中に放出された二次電
子を捕捉する位置に二次電子検出器を配置したので、引
出電極、導電板、試料で囲まれる領域内の電場は、試料
と引出電極の間の電場に比べて弱くなり、この領域に出
た二次電子の一部は二次電子検出器に到達し、二次イオ
ン質量分析と同時に二次電子信号検出をすることができ
る。その結果、高感度二次イオン質量分析と表面形状観
察を真に同時に行えるようになる。
【０００８】
【実施例】次に、本発明の二次イオン質量分析（ＳＩＭ
Ｓ）装置を実施例に基づいて説明する。図１に本発明の
１実施例のＳＩＭＳ装置の試料周りの概略の構成を示す
上面図（ａ）と側面図（ｂ）を示す。この装置は、図５
の従来例を同様、一次イオン２を集束照射して分析する
試料Ｓをセットするサンプルホルダー１、試料Ｓの衝撃
点からスパッタされ二次イオン３を引き出すための電場
を形成する引出電極４、引出電極４に設けられた穴５、
穴５を通過した二次イオン３を質量分析する質量分析器
６、サンプルホルダー１にプラスの高電圧を印加する高
圧電源７を備えている。そして、引出電極４は接地され
ている。
Ｓ）装置を実施例に基づいて説明する。図１に本発明の
１実施例のＳＩＭＳ装置の試料周りの概略の構成を示す
上面図（ａ）と側面図（ｂ）を示す。この装置は、図５
の従来例を同様、一次イオン２を集束照射して分析する
試料Ｓをセットするサンプルホルダー１、試料Ｓの衝撃
点からスパッタされ二次イオン３を引き出すための電場
を形成する引出電極４、引出電極４に設けられた穴５、
穴５を通過した二次イオン３を質量分析する質量分析器
６、サンプルホルダー１にプラスの高電圧を印加する高
圧電源７を備えている。そして、引出電極４は接地され
ている。
【０００９】しかし、本発明においては、サンプルホル
ダー１及びその上にセットされた試料Ｓは、引出電極４
に対して例えば４５°をなして斜めに設置され、引出電
極４とサンプルホルダー１の間の間隔が広い上部側に、
サンプルホルダー１と同電位で引出電極４方向に延びる
電場整形板１０がサンプルホルダー１に取り付けられて
いる。そして、一次イオン２は、電場整形板１０に開け
られた穴１１を通してその板１０に垂直に入射するよう
になっている。また、試料Ｓを横から覗き込む方向に二
次電子検出器１２が設置されている。二次電子検出器１
２内部のシンチレータ１３表面は、通常、正の高電圧
（例えば、１０ｋＶ）がかけられる。また、図５と同
様、試料Ｓ及びサンプルホルダー１にも、高圧電源７に
より高電圧（例えば、５ｋＶ）が引加される。なお、電
場整形板１０も試料Ｓ及びサンプルホルダー１と同電位
になっている。
ダー１及びその上にセットされた試料Ｓは、引出電極４
に対して例えば４５°をなして斜めに設置され、引出電
極４とサンプルホルダー１の間の間隔が広い上部側に、
サンプルホルダー１と同電位で引出電極４方向に延びる
電場整形板１０がサンプルホルダー１に取り付けられて
いる。そして、一次イオン２は、電場整形板１０に開け
られた穴１１を通してその板１０に垂直に入射するよう
になっている。また、試料Ｓを横から覗き込む方向に二
次電子検出器１２が設置されている。二次電子検出器１
２内部のシンチレータ１３表面は、通常、正の高電圧
（例えば、１０ｋＶ）がかけられる。また、図５と同
様、試料Ｓ及びサンプルホルダー１にも、高圧電源７に
より高電圧（例えば、５ｋＶ）が引加される。なお、電
場整形板１０も試料Ｓ及びサンプルホルダー１と同電位
になっている。
【００１０】以上のような構成であるので、二次イオン
３の引き出しには、図５と同様、高電圧を引加した試料
Ｓと接地された引出電極４の間に形成される強力な電場
を用いる。一方、電場整形板１０と試料Ｓの間のＶ字形
の内部の電場は、図２に等電位面を示したように、試料
Ｓと引出電極４の間の電場に比べて弱くなる。したがっ
て、図２に示すように、強力な電場領域へ出ようとした
電子（図の下側の電子）は、電場によって試料面へ戻さ
れるが、Ｖ字形の領域へ出た電子（図の上側の電子）
は、電場が弱いために一部分が二次電子検出器１２に到
達し得る。電場整形板１０の形状・大きさを適当に選ぶ
ことにより、二次電子信号量と二次イオン信号量を適当
に選ぶことができる。
３の引き出しには、図５と同様、高電圧を引加した試料
Ｓと接地された引出電極４の間に形成される強力な電場
を用いる。一方、電場整形板１０と試料Ｓの間のＶ字形
の内部の電場は、図２に等電位面を示したように、試料
Ｓと引出電極４の間の電場に比べて弱くなる。したがっ
て、図２に示すように、強力な電場領域へ出ようとした
電子（図の下側の電子）は、電場によって試料面へ戻さ
れるが、Ｖ字形の領域へ出た電子（図の上側の電子）
は、電場が弱いために一部分が二次電子検出器１２に到
達し得る。電場整形板１０の形状・大きさを適当に選ぶ
ことにより、二次電子信号量と二次イオン信号量を適当
に選ぶことができる。
【００１１】したがって、一次イオン２を試料Ｓ上で走
査しながら二次イオン質量分析と同時に、二次電子検出
器１２から二次電子信号を検出し、走査像として画像化
することにより、試料Ｓの表面形状観察ができる。
査しながら二次イオン質量分析と同時に、二次電子検出
器１２から二次電子信号を検出し、走査像として画像化
することにより、試料Ｓの表面形状観察ができる。
【００１２】図１の場合は、一次イオン２の照射は試料
面に対して斜めから行っていたが、図３に斜視図を示す
ように、試料Ｓに対して垂直に入射させるようにするこ
ともできる。この場合には、電場整形板１０を通してプ
ローブ用の電子線、Ｘ線等を試料Ｓに照射するようにし
て、他の測定も可能にすることもできる。
面に対して斜めから行っていたが、図３に斜視図を示す
ように、試料Ｓに対して垂直に入射させるようにするこ
ともできる。この場合には、電場整形板１０を通してプ
ローブ用の電子線、Ｘ線等を試料Ｓに照射するようにし
て、他の測定も可能にすることもできる。
【００１３】また、図４に示すように、電場整形板１０
の先端１０′を試料Ｓ側に折り曲げることもできる。こ
のようにすると、試料Ｓと電場整形板１０の間の電場は
図１の場合よりさらに弱くなり、二次電子をより確実に
トラップすることができるが、二次イオン３の引き出し
電場は弱くなる。
の先端１０′を試料Ｓ側に折り曲げることもできる。こ
のようにすると、試料Ｓと電場整形板１０の間の電場は
図１の場合よりさらに弱くなり、二次電子をより確実に
トラップすることができるが、二次イオン３の引き出し
電場は弱くなる。
【００１４】以上、本発明の二次イオン質量分析装置を
実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施
例に限定されず種々の変形が可能である。例えば、電場
整形板１０に印加する電位を試料Ｓと同電位にしないで
調節可能にし、二次電子検出器１２の検出信号を見なが
ら調節するようにすることもできる。また、電場を不均
一、非対称にするのに、引出電極を試料面に対して傾け
て配置する代わりに、引出電極を並列する複数の導電板
から構成し、各導電板に印加する電位を異ならせるよう
にすることもできる。
実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施
例に限定されず種々の変形が可能である。例えば、電場
整形板１０に印加する電位を試料Ｓと同電位にしないで
調節可能にし、二次電子検出器１２の検出信号を見なが
ら調節するようにすることもできる。また、電場を不均
一、非対称にするのに、引出電極を試料面に対して傾け
て配置する代わりに、引出電極を並列する複数の導電板
から構成し、各導電板に印加する電位を異ならせるよう
にすることもできる。
【００１５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の二次イオン質量分析装置によると、引出電極によって
形成される電場が試料に対して非対称になるように引出
電極の形状及び配置を選択し、引出電極によって形成さ
れた電場が相対的に弱い領域であって正の二次イオンを
引き出す経路から外れた領域に導電板を配置し、この導
電板に引出電極の電位に比較して正側により高い電位を
印加するようにし、かつ、試料から放出された二次電子
の中の導電板と試料の間に形成された電場中に放出され
た二次電子を捕捉する位置に二次電子検出器を配置した
ので、引出電極、導電板、試料で囲まれる領域内の電場
は、試料と引出電極の間の電場に比べて弱くなり、この
領域に出た二次電子の一部は二次電子検出器に到達し、
二次イオン質量分析と同時に二次電子信号検出をするこ
とができる。その結果、高感度二次イオン質量分析と表
面形状観察を真に同時に行えるようになる。
の二次イオン質量分析装置によると、引出電極によって
形成される電場が試料に対して非対称になるように引出
電極の形状及び配置を選択し、引出電極によって形成さ
れた電場が相対的に弱い領域であって正の二次イオンを
引き出す経路から外れた領域に導電板を配置し、この導
電板に引出電極の電位に比較して正側により高い電位を
印加するようにし、かつ、試料から放出された二次電子
の中の導電板と試料の間に形成された電場中に放出され
た二次電子を捕捉する位置に二次電子検出器を配置した
ので、引出電極、導電板、試料で囲まれる領域内の電場
は、試料と引出電極の間の電場に比べて弱くなり、この
領域に出た二次電子の一部は二次電子検出器に到達し、
二次イオン質量分析と同時に二次電子信号検出をするこ
とができる。その結果、高感度二次イオン質量分析と表
面形状観察を真に同時に行えるようになる。
【図１】本発明の１実施例のＳＩＭＳ装置の試料周りの
概略の構成を示す上面図（ａ）と側面図（ｂ）である。
概略の構成を示す上面図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【図２】図１の装置の等電位面を示すための図である。
【図３】別の実施例の試料周りの概略の構成を示す斜視
図である。
図である。
【図４】さらに別の実施例の試料周りの概略の構成を示
す側面図である。
す側面図である。
【図５】従来の高感度ＳＩＭＳ装置の試料周りの概念図
である。
である。
Ｓ…試料 １…サンプルホルダー ２…一次イオン ３…二次イオン ４…引出電極 ５…引出電極の穴 ６…質量分析器 ７…高圧電源 １０…電場整形板 １１…電場整形板の穴 １２…二次電子検出器 １３…シンチレータ １４…電子増倍管 １０′…電場整形板の折り曲げ先端
Claims (1)
- 【請求項１】 一次イオンで試料表面の微小点を衝撃
し、試料表面物質をスパッタして二次イオンとして放出
させ、放出した二次イオンの中の正イオンを試料表面に
近接して配置した引出電極により引き出して質量分析し
て、試料表面に含まれる元素を分析する二次イオン質量
分析装置において、引出電極によって形成される電場が
試料に対して非対称になるように引出電極の形状及び配
置を選択し、引出電極によって形成された電場が相対的
に弱い領域であって正の二次イオンを引き出す経路から
外れた領域に導電板を配置し、この導電板に引出電極の
電位に比較して正側により高い電位を印加するように
し、かつ、試料から放出された二次電子の中の導電板と
試料の間に形成された電場中に放出された二次電子を捕
捉する位置に二次電子検出器を配置したことを特徴とす
る二次イオン質量分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3300516A JPH05135736A (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | 二次イオン質量分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3300516A JPH05135736A (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | 二次イオン質量分析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05135736A true JPH05135736A (ja) | 1993-06-01 |
Family
ID=17885763
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3300516A Withdrawn JPH05135736A (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | 二次イオン質量分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05135736A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020009549A (ja) * | 2018-07-03 | 2020-01-16 | アルバック・ファイ株式会社 | 二次イオン質量分析装置 |
-
1991
- 1991-11-15 JP JP3300516A patent/JPH05135736A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020009549A (ja) * | 2018-07-03 | 2020-01-16 | アルバック・ファイ株式会社 | 二次イオン質量分析装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990204 |