JPH0555832B2 - - Google Patents
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- JPH0555832B2 JPH0555832B2 JP58172938A JP17293883A JPH0555832B2 JP H0555832 B2 JPH0555832 B2 JP H0555832B2 JP 58172938 A JP58172938 A JP 58172938A JP 17293883 A JP17293883 A JP 17293883A JP H0555832 B2 JPH0555832 B2 JP H0555832B2
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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
- H01J37/02—Details
- H01J37/244—Detectors; Associated components or circuits therefor
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、例えば、計測分野特に高感度分析法
である二次イオン質量分析法と高分解能観察法と
しての電子顕微鏡との複合化に必須な手段である
試料分析装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention is useful, for example, in the field of measurement, particularly in the combination of secondary ion mass spectrometry, which is a highly sensitive analytical method, and electron microscopy, which is a high-resolution observation method. The present invention relates to a sample analysis device that is a means.
従来特公昭52−22268号公報および田村他:真
空19(1976)PP280の論文に記載の如く荷電粒子
検出方法として第1図および第2図に示すような
方法が採用されていた。第1図は、シンチレータ
4と光電子増倍管6を組合せた検出系を示したも
のであり、動作原理は、先ず荷電粒子をシンチレ
ータで受けて光に変換し、その光出力を高電子増
倍管により増倍して検出することにある。この検
出器にイオンビーム1と電子ビーム2が同時に入
射するとシンチレータにおけるイオンと電子の発
光効率が異なるため実質上は、電子のみの検出器
として働らくことになる。すなわちイオンのみの
検出は困難である。たとえイオンと電子が同時に
検出できたとしても二次電子増倍管7を利用した
従来の技術では、両者を区別することができな
い。第2図は、検出器として二次電子増倍管7を
利用した従来例を示したものである。この場合
は、イオンおよび電子のいずれも検出可能である
が、両者の信号を独立に区別して検出することは
困難である。
Conventionally, as described in Japanese Patent Publication No. 52-22268 and the paper by Tamura et al.: Vacuum 19 (1976) PP280, the method shown in FIGS. 1 and 2 has been adopted as a charged particle detection method. Figure 1 shows a detection system that combines a scintillator 4 and a photomultiplier tube 6.The principle of operation is that charged particles are first received by the scintillator and converted into light, and the light output is converted into light with high electron multiplication. The purpose is to amplify and detect using a tube. When the ion beam 1 and the electron beam 2 are incident on this detector at the same time, the scintillator has different luminous efficiencies for ions and electrons, so it essentially functions as an electron-only detector. In other words, it is difficult to detect only ions. Even if ions and electrons can be detected simultaneously, the conventional technology using the secondary electron multiplier tube 7 cannot distinguish between the two. FIG. 2 shows a conventional example using a secondary electron multiplier tube 7 as a detector. In this case, both ions and electrons can be detected, but it is difficult to distinguish and detect both signals independently.
このように従来の検出法では、電子とイオンを
同時に、かつ、区別して検出することが困難であ
るという欠点があつた。 As described above, conventional detection methods have the disadvantage that it is difficult to detect electrons and ions simultaneously and separately.
本発明の目的は、イオン・電子重畳照射ビーム
の検出において、両者の強度変化を独立に且つ定
量的に検出できる試料分析装置を提供することに
ある。
An object of the present invention is to provide a sample analyzer that can independently and quantitatively detect changes in the intensity of ion and electron superimposed irradiation beams.
本発明の要旨は、電子とイオンとが重畳した重
畳ビームを試料に照射するための第一の手段と、
前記重畳ビームの照射により前記試料から放出さ
れた二次電子の一部および二次イオンの一部を第
一の膜に入射させるためにその表面に前記第一の
膜を設けたシンチレータと、前記前記第一の膜に
入射しなかつた前記二次イオンを質量分離するた
めの、かつ、前記二次イオンの流れの下流側に設
けた第二の手段と、前記質量分離により抽出した
特定の質量を持つの前記二次イオンを経時的に検
出するための第三の手段と、前記シンチレータ表
面からの発光に基づいて前記二次電子の強度を経
時的に検出するための第四の手段とを有する試料
分析装置であつて、前記第一の膜は、前記第一の
膜に入射した前記二次イオンは前記第一の膜中に
実質的に留まつて前記シンチレータに到達するこ
とを実質的に阻止することが可能であり、かつ、
前記第一の膜に入射した前記二次電子は前記第一
の膜に通過して前記第一の膜の下にある前記シン
チレータに入射して前記シンチレータを発光させ
るような厚さに形成されていることを特徴とする
試料分析装置にある。
The gist of the present invention is to provide a first means for irradiating a sample with a superimposed beam in which electrons and ions are superimposed;
a scintillator, the scintillator having the first film provided on its surface in order to make a part of the secondary electrons and a part of the secondary ions emitted from the sample by the irradiation with the superimposed beam enter the first film; a second means for mass-separating the secondary ions that did not enter the first membrane and provided on the downstream side of the flow of the secondary ions; and a specific mass extracted by the mass separation. a third means for detecting the secondary ions over time, and a fourth means for detecting the intensity of the secondary electrons over time based on light emission from the scintillator surface. The sample analyzer has a sample analyzer, wherein the first membrane substantially prevents the secondary ions incident on the first membrane from substantially remaining in the first membrane and reaching the scintillator. It is possible to prevent the
The film is formed to have a thickness such that the secondary electrons incident on the first film pass through the first film and enter the scintillator below the first film, causing the scintillator to emit light. The sample analyzer is characterized by:
本発明では次の3つの現象を利用している。 The present invention utilizes the following three phenomena.
1 荷電粒子の物質内への透過性
2 発光効率の質量依存性
3 磁場偏向における質量依存性
すなわち検出器としてシンチレータを利用した
場合、1)の現象によりシンチレータ表面の導電
層の厚さを適当にすることにより、電子のみが透
過発光に寄与するようにする。たとえイオン励起
による発光があつても、2)の効果により電子の
発光に比較して極めて小さくできる。イオン検出
は3)の効果すなわち磁場偏向を利用してイオン
を電子と区別して検出する。このようにしてイオ
ン・電子重畳ビームにおける電子・イオン分離検
出を実現させる。1. Permeability of charged particles into substances 2. Mass dependence of luminous efficiency 3. Mass dependence of magnetic field deflection In other words, when using a scintillator as a detector, the thickness of the conductive layer on the scintillator surface can be adjusted appropriately due to the phenomenon described in 1). By doing so, only electrons contribute to transmitted light emission. Even if there is light emission due to ion excitation, it can be made extremely small compared to electron light emission due to the effect 2). Ion detection utilizes the effect 3), that is, magnetic field deflection, to detect ions while distinguishing them from electrons. In this way, separate detection of electrons and ions in the ion-electron superimposed beam is realized.
本発明を微小領域三次元解析法に適用した一実
施例を示す。第3図に実施例における構成を示
す。装置は、イオンマイクロアナライザと電子顕
微鏡機能を備えた複合構成をもつている。 An example in which the present invention is applied to a three-dimensional micro area analysis method will be shown. FIG. 3 shows the configuration in this embodiment. The device has a combined configuration that includes an ion microanalyzer and an electron microscope function.
この装置は、主として一次イオン照射系すなわ
ち荷電粒子源10、集束偏向系11、試料室1
2、試料13、二次イオンおよび電子偏向用セク
タ電場15、表面に金属膜を付着させたシンチレ
ータ19、シールドメツシユ17、光電子増倍管
16、電子像観察用CRT22、セクタ磁場18、
イオン検出器21およびイオン像観察用CRT2
3より構成されている。 This device mainly consists of a primary ion irradiation system, namely a charged particle source 10, a focusing/deflection system 11, and a sample chamber 1.
2. Sample 13, sector electric field 15 for secondary ion and electron deflection, scintillator 19 with a metal film attached to the surface, shield mesh 17, photomultiplier tube 16, CRT 22 for electron image observation, sector magnetic field 18,
Ion detector 21 and CRT 2 for ion image observation
It is composed of 3.
動作原理は次の通りである。正・負両用荷電粒
子源10としては、デユオプラズマトロンを採用
した。この荷電粒子源はプラズマ型であり、負イ
オンを引出すように引出電圧を印加すると負イオ
ンと電子14が同一源より放出される。この状態
で試料に負の高圧を印加すると、スパツタ現象に
より試料より負の二次イオン1および二次電子2
が同時に放出される。これらのイオン1および電
子2はセクタ電場15により図のような軌道を通
り、一部はシンチレータ19をたたき、一部はシ
ンチレータ19の中心穴を通過し、セクタ磁場1
8に導入される。シンチレータ19をたたいたイ
オン1はシンチレータ表面の金属膜に吸収され、
シンチレータ19を光らすことは困難である。一
方シンチレータ19をたたく電子2は、その透過
性により、シンチレータ19を光らせる。このよ
うにして発生した電子による光20は、光電子増
倍管16で受けられ、その出力が電子像観察用
CRT22の輝度変調信号として利用される。 The operating principle is as follows. A dual plasmatron was used as the positive and negative charged particle source 10. This charged particle source is of a plasma type, and when an extraction voltage is applied to extract negative ions, negative ions and electrons 14 are emitted from the same source. When a high negative pressure is applied to the sample in this state, negative secondary ions 1 and secondary electrons 2 are removed from the sample due to the sputtering phenomenon.
are released at the same time. These ions 1 and electrons 2 pass along trajectories as shown in the figure due to the sector electric field 15, some hit the scintillator 19, and some pass through the center hole of the scintillator 19 and are affected by the sector magnetic field 1.
8 will be introduced. The ions 1 that hit the scintillator 19 are absorbed by the metal film on the surface of the scintillator,
It is difficult to illuminate the scintillator 19. On the other hand, the electrons 2 striking the scintillator 19 cause the scintillator 19 to glow due to its transparency. The light 20 generated by the electrons thus generated is received by a photomultiplier tube 16, and its output is used for electron image observation.
It is used as a brightness modulation signal for the CRT22.
一方シンチレータ19の中心穴を通過したイオ
ンビーム1は、セクタ磁場18に導入し、質量分
離後、イオン検出器21により特定イオンとして
検出される。この出力は、二次イオン像観察用
CRT23の輝度変調信号として利用され、二次
イオン像として二次元元素像として利用される。 On the other hand, the ion beam 1 that has passed through the center hole of the scintillator 19 is introduced into the sector magnetic field 18, and after mass separation is detected as a specific ion by the ion detector 21. This output is for secondary ion image observation.
It is used as a brightness modulation signal for the CRT 23, and is used as a two-dimensional elemental image as a secondary ion image.
本実施例では、一次荷電粒子ビーム14を
CRT22,23の偏向と同期させて走査させ、
走査型二次イオン像と二次電子像を独立画像とし
て観察することに成功した。この場合、一次電子
ビームとイオンビームは、磁場レンズと電場レン
ズ(省略)の組合せにより、それぞれ独立に集束
させ、試料上でのビーム径は、イオンおよび電子
でそれぞれ1μmおよび0.05μm程度である。すな
わち電子利用により、試料表面の形状を0.05μm
以下の像分解能で観察でき、その形状変化にとも
なう質量スペクトル変化および特定二次イオン像
変化をダイナミツクに解析できた。 In this embodiment, the primary charged particle beam 14 is
Scan in synchronization with the deflection of CRTs 22 and 23,
We succeeded in observing a scanning secondary ion image and a secondary electron image as independent images. In this case, the primary electron beam and ion beam are each independently focused by a combination of a magnetic field lens and an electric field lens (omitted), and the beam diameters on the sample are approximately 1 μm and 0.05 μm for ions and electrons, respectively. In other words, by using electrons, the shape of the sample surface can be reduced to 0.05 μm.
It was possible to observe with the following image resolution, and dynamically analyze changes in mass spectra and specific secondary ion images due to changes in shape.
以上に述べたように、本発明によれば、試料の
三次元形態観察と同時に各表面状態に対応した元
素分布情報がダイナミツクに得られ、試料の多次
元評価(キヤラクタリゼーシヨン)が可能になつ
た。 As described above, according to the present invention, elemental distribution information corresponding to each surface condition can be dynamically obtained at the same time as observing the three-dimensional morphology of the sample, making multidimensional evaluation (characterization) of the sample possible. Summer.
本発明の効果は次の通りである。 The effects of the present invention are as follows.
1 信号系にイオンおよび電子が重畳されている
場合においても両者を独立に検出することがで
きる。これによりより確かな情報が得られる。1. Even when ions and electrons are superimposed on the signal system, both can be detected independently. This provides more reliable information.
2 本発明を利用することにより、イオンビーム
の有するエツチング作用と微量分析能(二次イ
オン質量分析法)および電子ビームの微小部観
察能(電子顕微鏡法)を利用して三次元形態観
察と三次元元素濃度分布を同時に且つ連続的に
解析し、物質の多次元評価(キヤラクタリゼー
シヨン)が可能になつた。2 By using the present invention, it is possible to observe three-dimensional shapes and three-dimensional shapes by utilizing the etching action and microanalysis ability of the ion beam (secondary ion mass spectrometry) and the microscopic observation ability of the electron beam (electron microscopy). It has become possible to simultaneously and continuously analyze the concentration distribution of the original elements and perform multidimensional evaluation (characterization) of substances.
第1および第2図は、従来の検出方法を示す原
理図であり、第3図は本発明の実施例を示す原理
図である。
符号の説明、1……イオンビーム、2……電子
ビーム、3……導電性薄膜、4……シンチレー
タ、5……光出力、6……光検出器、7……二次
電子増倍管、8……二次電子、9……フアラデー
カツプ、10……荷電粒子源、11……集束偏向
系、12……試料室、13……試料、14……一
次荷電偏粒子ビーム、15……セクタ電場、16
……光電子増倍管、17……シールドメツシユ、
18……セクタ磁場、19……シンチレータ、2
0……光出力、21……イオン検知器、22,2
3……CRT。
1 and 2 are principle diagrams showing a conventional detection method, and FIG. 3 is a principle diagram showing an embodiment of the present invention. Explanation of symbols, 1...Ion beam, 2...Electron beam, 3...Conductive thin film, 4...Scintillator, 5...Light output, 6...Photodetector, 7...Secondary electron multiplier , 8... Secondary electron, 9... Faraday cup, 10... Charged particle source, 11... Focusing deflection system, 12... Sample chamber, 13... Sample, 14... Primary charged polarized particle beam, 15... Sector electric field, 16
...Photomultiplier tube, 17...Shield mesh,
18...Sector magnetic field, 19...Scintillator, 2
0...Light output, 21...Ion detector, 22,2
3...CRT.
Claims (1)
に照射するための第一の手段と、前記重畳ビーム
の照射により前記試料から放出された二次電子の
一部および二次イオンの一部を第一の膜に入射さ
せるためにその表面に前記第一の膜を設けたシン
チレータと、前記前記第一の膜に入射しなかつた
前記二次イオンを質量分離するための、かつ、前
記二次イオンの流れの下流側に設けた第二の手段
と、前記質量分離により抽出した特定の質量を持
つの前記二次イオンを経時的に検出するための第
三の手段と、前記シンチレータ表面からの発光に
基づいて前記二次電子の強度を経時的に検出する
ための第四の手段とを有する試料分析装置であつ
て、前記第一の膜は、前記第一の膜に入射した前
記二次イオンは前記第一の膜中に実質的に留まつ
て前記シンチレータに到達することを実質的に阻
止することが可能であり、かつ、前記第一の膜に
入射した前記二次電子は前記第一の膜に通過して
前記第一の膜の下にある前記シンチレータに入射
して前記シンチレータを発光させるような厚さに
形成されていることを特徴とする試料分析装置。 2 前記第一の膜は導電膜または金属膜のいずれ
か一方であることを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の試料分析装置。[Claims] 1. A first means for irradiating a sample with a superimposed beam in which electrons and ions are superimposed, and a portion of secondary electrons and secondary electrons emitted from the sample by the irradiation with the superimposed beam. a scintillator provided with the first membrane on its surface in order to allow some of the ions to enter the first membrane; and a scintillator for mass-separating the secondary ions that did not enter the first membrane. and a second means provided on the downstream side of the flow of the secondary ions, and a third means for detecting over time the secondary ions having a specific mass extracted by the mass separation; and a fourth means for detecting the intensity of the secondary electrons over time based on light emission from the surface of the scintillator, the first film comprising: The incident secondary ions can substantially remain in the first membrane and be substantially prevented from reaching the scintillator; A sample analysis device characterized in that the sample analysis device is formed to have a thickness such that secondary electrons pass through the first film and enter the scintillator located below the first film, causing the scintillator to emit light. 2. The sample analysis device according to claim 1, wherein the first film is either a conductive film or a metal film.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58172938A JPS6066174A (en) | 1983-09-21 | 1983-09-21 | Method and device for detecting electron and ion superposed beam |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58172938A JPS6066174A (en) | 1983-09-21 | 1983-09-21 | Method and device for detecting electron and ion superposed beam |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6066174A JPS6066174A (en) | 1985-04-16 |
JPH0555832B2 true JPH0555832B2 (en) | 1993-08-18 |
Family
ID=15951129
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58172938A Granted JPS6066174A (en) | 1983-09-21 | 1983-09-21 | Method and device for detecting electron and ion superposed beam |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6066174A (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS54123987A (en) * | 1978-03-20 | 1979-09-26 | Toshiba Corp | Radiation detector |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58101458U (en) * | 1981-12-29 | 1983-07-09 | 株式会社島津製作所 | mass spectrometer |
-
1983
- 1983-09-21 JP JP58172938A patent/JPS6066174A/en active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS54123987A (en) * | 1978-03-20 | 1979-09-26 | Toshiba Corp | Radiation detector |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6066174A (en) | 1985-04-16 |
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