JPH06318443A - イオンビーム装置 - Google Patents

イオンビーム装置

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JPH06318443A
JPH06318443A JP8376294A JP8376294A JPH06318443A JP H06318443 A JPH06318443 A JP H06318443A JP 8376294 A JP8376294 A JP 8376294A JP 8376294 A JP8376294 A JP 8376294A JP H06318443 A JPH06318443 A JP H06318443A
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JP
Japan
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ion source
ion
liquid metal
metal ion
electron
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JP8376294A
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English (en)
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Hiroshi Toida
博 問田
Hifumi Tamura
一二三 田村
Kazumasa Hida
一政 飛田
Hiroshi Iwamoto
寛 岩本
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Hitachi Instruments Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Hitachi Instruments Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 液体金属イオン源とその他のイオン源とを備えたイオン
ビーム装置を提供する。 【目的】 【構成】 液体金属イオン源12および電界放射形電子
銃13は液体金属イオン源・電界放射形電子銃切換え機
構10に組み込まれている。液体金属イオン源12を利
用する場合には当該イオン源12を、また電界放射形電
子銃13を利用する場合には当該電子銃13を、そのビ
−ムが一次ビーム軸に一致する位置まで移動する。さら
に、前記デュオプラズマトロン形イオン源1または表面
電離形イオン源2を利用する場合には、ビームパスアパ
ーチャ11を一次ビーム軸中心部に移動して一次ビーム
をそのまま通過させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はイオンビームを利用して
各種の分析あるいは観察を行なうイオンビーム装置に係
り、特に、液体金属イオン源および液体金属イオン源以
外のイオン源を備え、異なった種類のイオンビームを選
択的に発生させることを可能にしたイオンビーム装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】イオンビーム装置の1つであるイオンマ
イクロアナライザ(以下、IMAと略する)では、試料
に照射する一次線としてイオン源から照射されるイオン
ビームが用いられ、走査電子顕微鏡(以下、SEMと略
する)では電子ビ−ムが用いられている。従来のIMA
のイオン源としては、プラズマを利用したデュオプラズ
マトロン形イオン源や、表面電離機構を利用した表面電
離形イオン源が広く用いられている。しかしながら、こ
れらのイオン源のソース径は0.2〜1mmφ程度と大き
く、サブミクロンでの極微小部局所分析には適さない。
【0003】そこで、近年になって高輝度でかつ微小点
源(数100A以下)を有するイオン源として液体金属
イオン源が開発され、実用化されるに至っている。これ
は、μm程度の直径を有する針状チップの先端に溶融状
態の金属を供給し、そこに強電界を加えて針状チップの
先端に溶融金属のシャープなコーンを形成し、電界放出
機構によるイオン放出を行わせるものである。ところ
が、これらのイオン源を同一装置内に有し、切換操作等
の簡単な操作によって各イオン源を適宜に選択すること
ができるような装置はこれまでなかった。
【0004】一方、これらのイオン源を利用するイオン
ビーム装置と、電子ビ−ムを利用するSEMとを備えた
複合電子線装置に関しては、たとえば特開昭59−68
159号公報に記載されているが、これらの複合電子線
装置で用いられるイオン源はデュオプラズマトロン形イ
オン源または表面電離形イオン源であり、液体金属イオ
ン源をも備えたイオンビーム装置はなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
技術では液体金属イオン源とその他のイオン源とを備え
たイオンビーム装置、あるいは液体金属イオン源と電子
ビーム源とを備えたイオンビーム装置がなく、以下のよ
うな問題があった。 (1) デュオプラズマトロン形イオン源や表面電離形イオ
ン源では分析することができないサブミクロンでの微小
部局所分析を行おうとする場合には、イオン源を液体金
属イオン源に交換しなければならず、イオン源交換、排
気、ビームの軸調整等に長時間を要した。 (2) イオン源を用いた局所分析と、同一局所の高分解能
観察とを行おうとする場合には、イオンビーム装置とS
EMとの2台の装置を用いることになり、試料交換、排
気、ビームの軸調整などに長時間を要した。 (3) 一般的に、デュオプラズマトロン形イオン源や表面
電離形イオン源をイオン源とするイオンビーム装置で
は、イオンビームに含まれる不純物イオンビームや中性
粒子ビームを除去するための一次イオン分離装置が備え
られているために、従来の複合電子線装置に液体金属イ
オン源を装着しただけでは、液体金属イオン源から照射
されるイオンビームが、一次イオン分離装置内の質量分
離磁場からの偏向磁界を受け、その結果、偏向収差が増
大し、イオンビームの非点が大きくなって、液体金属イ
オン源の特徴であるサブミクロンでの微小部局所分析が
できなくなってしまう。 (4) 液体金属イオン源を用いてサブミクロンでの微小部
局所分析を行う場合、測定対象元素の電気的陰性度に応
じて検出感度を上げるため、イオン種をGa、L
、Auなどに切換える必要があるが、従来のIM
Aでは、各イオン種用液体金属イオン源をその都度交換
することになり、イオン源交換、排気、ビームの軸調整
などに長時間を要した。
【0006】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点を解決し、液体金属イオン源とその他のイオン源とを
備えたイオンビーム装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記した問題点を解決す
るために、本発明では、少なくとも一種類の液体金属イ
オン源と、液体金属イオン源以外のイオン源と、各イオ
ン源から照射されるイオンビームを光軸に沿わせる手段
とを設けた。
【0008】さらに、本発明は電子銃をも同一装置内に
設置し、該電子銃から照射される電子ビ−ムも前記イオ
ンビームと同一軸上で一致させるようにした。
【0009】
【作用】上記した構成によれば、デュオプラズマトロン
形イオン源あるいは表面電離形イオン源等の、液体金属
イオン源以外のイオン源からのイオンビームを利用した
微量分析と、液体金属イオン源からのイオンビームを利
用したサブミクロンでの極微量分析とが一台の装置で可
能となるので、試料交換、排気、ビーム軸調整等の操作
時間を大幅に短縮することができる。
【0010】さらに、電子銃を組み込み、そこから照射
される電子ビ−ムを一次ビーム軸と一致させるようにす
れば、イオンビームによる分析場所と同一局所の高分解
能観察とが一台の装置で行うことができるようになる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図を用いて説明す
る。第1図は本発明の一実施例であるイオンビーム装置
のブロック図であり、電子ビ−ムを発生する電子銃と、
イオンビームを発生するイオン源とを備えた構造となっ
ている。
【0012】デュオプラズマトロン形イオン源1はプラ
ズマを利用したイオン源であり、表面電離形イオン源2
は表面電離機構を利用したイオン源である。これらのイ
オンビームは、試料の微量分析時の一次ビームとして用
いられる。前記イオン源から出力された一次イオンビー
ム3は、ウィンフィルター方式を含む一次イオン分離装
置4によって質量分離され、さらに質量分離磁場5の極
性切換えによってデュオプラズマトロン形イオン源1と
表面電離形イオン源2との選択が行われ、それぞれのビ
ーム軸は一次ビーム軸(光軸)と一致させられる。質量
分離された一次イオンビームは、質量分離アパーチャ6
により目的とする質量数のイオンのみが選び出される。
【0013】一方、サブミクロンの極微量分析時に一次
ビームの発生源として用いられる液体金属イオン源1
2、および分析場所と同一局所の高分解能観察時に一次
ビームの発生源として用いられる電界放射形電子銃13
は、液体金属イオン源・電界放射形電子銃切換え機構1
0に組み込まれている。
【0014】この切換え機構10は、図中横方向に移動
することが可能で、液体金属イオン源12から照射され
るイオンビームを一次ビームとして用いる場合には、同
図に示したように該液体金属イオン源12を、そのイオ
ンビームが一次ビーム軸に一致する位置まで移動する。
同様に、電界放射形電子銃13から照射される電子ビ−
ムを一次ビームとして用いる場合には、該電子銃13
を、その電子ビ−ムが一次ビーム軸に一致する位置まで
移動する。
【0015】さらに、前記デュオプラズマトロン形イオ
ン源1または表面電離形イオン源2を一次ビームとして
用いる場合には、ビームパスアパーチャ11を一次ビー
ム軸中心部に移動して、該一次ビームをそのまま通過さ
せる。
【0016】このような構成によれば、デュオプラズマ
トロン形イオン源1および表面電離形イオン源2からの
イオンビームを利用した微量分析と、液体金属イオン源
12からのイオンビームを利用したサブミクロンの極微
量分析と、それらの分析場所と同一局所の電子ビームに
よる高分解能観察とが一台の装置で可能となるので、試
料交換、排気、ビーム軸調整等の操作時間を大幅に短縮
することができる。
【0017】しかも、液体金属イオン源が、一次イオン
分離装置4および質量分離磁場5の後段に設置されるの
で、液体金属イオン源12から照射されるイオンビーム
は磁場による影響を受けずに、偏向収差のないサブミク
ロン領域のイオンビームとなる。
【0018】なお、本実施例においては、切換え機構1
0に組み込まれる液体金属イオン源が1種類であった
が、数種類の液体金属イオン源を組み込み、それらを同
様に一次ビーム軸中心部に移動できるようにすれば、イ
オン源交換、排気、ビーム軸調整等の操作時間を大幅に
短縮することができる。
【0019】また、電子ビ−ムを照射するための電子銃
は電界放射形の電子銃とは限らず、熱電子放射形の電子
銃、あるいはその他の電子銃であっても良い。さらに、
本実施例においては、通常の微量分析を行うためのイオ
ン源としてデュオプラズマトロン形イオン源1と表面電
離形イオン源2とを備えたイオンビーム装置を例にあげ
て説明したが、本発明はこれのみに限定されるものでは
なく、液体金属イオン源とその他のイオン源とを備えた
イオンビーム装置であれば、どのようなものにも適用す
ることができる。
【0020】対物レンズアパーチャ7は一次ビームのビ
ーム径を規制し、偏向電極26は画像表示を行うために
一次ビームを試料上でラスター走査する。静電・磁場レ
ンズ8は静電レンズと磁場レンズとが組み合わされたも
のであり、通常の分析においてイオンビームおよび電子
ビ−ムを収束させる場合には静電レンズとして用いら
れ、球面収差の少ない高分解能観察時の電子ビ−ム収束
時には磁場レンズとして用いられる。
【0021】一方、一次ビームが試料9に照射されるこ
とによって該試料9より放出された二次イオン14の一
部は、入射スリット15を経てセクター電場16でエネ
ルギー分離された後、セクター磁場17によって質量分
離され、その後二次イオン検出器18によって検出され
る。
【0022】検出された二次イオン信号はデータ処理装
置21によってデータ処理され、その結果である質量ス
ペクトルがデータ表示装置22に表示される。又、セク
ター電場16を通過した二次イオン14は、イオン・電
子コンバーター19により電子に変換され、全イオン検
出器20により検出される。
【0023】このような構成によれば、試料9から同一
方向に放出された全イオンと特定物質の二次イオンとを
同時に検知することができる。したがって、二次イオン
検出器18で検出された情報と全イオン検出器20で検
出された情報とを、図示していない比較手段で比較し、
その結果に基づいて分析を行うようにすれば、一次イオ
ン電流の変動が分析結果に及ぼす影響等を補正すること
ができるので、さらに正確な分析が可能となる。なお、
上記した比較・分析は既知の方法によって行われるもの
であり、その説明は省略する。
【0024】試料9より放出された二次電子23は、試
料9の電位をイオン・電子コンバータ19よりマイナス
電位にすれば二次イオンを同一の経路を通るので、全イ
オン検出器20によって検出される。又、二次電子23
は、二次電子偏向磁場24により偏向することで二次電
子検出器25によっても検出できる。像観察CRT27
への信号は、像選択回路28によって選択される二次イ
オン検出器18、全イオン検出器20、あるいは二次電
子検出器24のいずれかから出力される。
【0025】なお、上記した実施例においては、本発明
をイオンビームを利用した極微量分析と、それらの分析
場所と同一局所の高分解能観察とが一台の装置で可能と
なるイオンビーム装置(IMA)を例に説明したが、電
子ビ−ムを照射する電子銃が設置されないIMAにも適
用できることは明らかであろう。
【0026】また、上記した実施例においては、液体金
属イオン源12および電子銃13のみを切換え機構10
に組み込むものとして説明したが、液体金属イオン源以
外のイオン源であるデュオプラズマトロン形イオン源1
あるいは表面電離形イオン源2等をも切換え機構10に
組み込み、必要に応じてこれらを適宜選択するようにし
ても良い。ただし、液体金属イオン源以外のイオン源を
選択する場合には、その後段に一次イオン分離装置が設
置されるようにする必要がある。
【0027】
【発明の効果】上記したように、本発明によれば次のよ
うな効果が達成される。 (1) デュオプラズマトロン形イオン源および表面電離形
イオン源からのイオンビームを利用した極微量分析と、
液体金属イオン源からのイオンビームを利用したサブミ
クロンの微量分析とが一台の装置で可能となるので、試
料交換、排気、ビーム軸調整等の操作時間を大幅に短縮
することができる。 (2) 液体金属イオン源が、一次イオン分離装置および質
量分離磁場の後段に設置されるので、液体金属イオン源
から照射されるイオンビームは磁場による影響を受けず
に、偏向収差のないサブミクロン領域のイオンビームと
なる。 (3) 複数種の液体金属イオン源が、一次ビーム軸中心部
に移動できるようにしたので、イオン源交換、排気、ビ
ーム軸調整等の操作時間を大幅に短縮することができ
る。 (4) さらに、電子銃を組み込み、そこから照射される電
子ビ−ムが一次ビームと同一軸上に重ねられるようにす
れば、イオンビームによる分析場所と同一局所の高分解
能観察が可能となる。 (5) 収束レンズを静電レンズと磁場レンズとの複合レン
ズにしたので、イオンビームを収束する場合にはイオン
の質量数に焦点距離が無関係な静電レンズに切換え、電
子ビームを用いた高分解能観察時には球面収差の少ない
磁場レンズに切換えることができる。すなわち、一次ビ
ームが電子ビームまたはイオンビームであるかに応じて
最適なレンズが容易に選択できる。 (6) 像観察用の検知器をセクター電場とセクター磁場と
の間に備えたので、試料から同一方向に放出された質量
分離されていない全イオンと、質量分離された特定二次
イオンと、二次電子とを同時に検知できるようになる。
したがって、一次イオン電流の変動が分析結果に及ぼす
悪影響等を補正することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例のブロック図である。
【符号の説明】
1…デュオプラズマトロン形イオン源、2…表面電離形
イオン源、3…一次イオンビーム、4…一次イオン分離
装置、5…質量分離磁場、6…質量分離アパーチャ、7
…対物レンズアパーチャ、8…静電・磁場レンズ、9…
試料、10…液体金属イオン源・電界放射形電子銃切換
え機構、11…ビームパスアパーチャ、12…液体金属
イオン源、13…電界放射形電子銃、14…二次イオ
ン、15…入射スリット、16…セクター電場、17…
セクター磁場、18…二次イオン検出器、19…イオン
・電子コンバータ、20…全イオン検出器、21…デー
タ処理装置、22…データ表示装置、23…二次電子、
24…二次電子偏向磁場、25…二次電子検出器、26
…偏向電極、27…像観察CRT、28…像選択回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飛田 一政 茨城県勝田市市毛1040番地 日立那珂精器 株式会社内 (72)発明者 岩本 寛 茨城県勝田市市毛882番地 株式会社日立 製作所那珂工場内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも一種類の液体金属イオン源
    と、 液体金属イオン源以外のイオン源と、 前記液体金属イオン源から照射されるイオンビームを光
    軸に沿わせる第1の手段と、 前記液体金属イオン源以外のイオン源から照射されるイ
    オンビームを光軸に沿わせる第2の手段と、 前記各イオンビームを収束する手段とを具備したことを
    特徴とするイオンビーム装置。
  2. 【請求項2】 電子ビ−ムを照射する電子銃と、 電子銃から照射される電子ビ−ムを光軸に沿わせる第3
    の手段とを、さらに具備したことを特徴とする請求項1
    に記載のイオンビーム装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009089499A3 (en) * 2008-01-09 2009-10-08 Fei Company Multibeam system
US8013311B2 (en) 2003-07-14 2011-09-06 Fei Company Dual beam system
US8183547B2 (en) 2009-05-28 2012-05-22 Fei Company Dual beam system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS595551A (ja) * 1982-06-30 1984-01-12 Jeol Ltd 荷電粒子線装置
JPS5923152B2 (ja) * 1976-07-06 1984-05-31 ソニー株式会社 映像信号の記録再生装置
JPS62223957A (ja) * 1986-03-26 1987-10-01 Hitachi Ltd ハイブリツド荷電粒子光学系

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5923152B2 (ja) * 1976-07-06 1984-05-31 ソニー株式会社 映像信号の記録再生装置
JPS595551A (ja) * 1982-06-30 1984-01-12 Jeol Ltd 荷電粒子線装置
JPS62223957A (ja) * 1986-03-26 1987-10-01 Hitachi Ltd ハイブリツド荷電粒子光学系

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8013311B2 (en) 2003-07-14 2011-09-06 Fei Company Dual beam system
US8399864B2 (en) 2003-07-14 2013-03-19 Fei Company Dual beam system
WO2009089499A3 (en) * 2008-01-09 2009-10-08 Fei Company Multibeam system
US20110163068A1 (en) * 2008-01-09 2011-07-07 Mark Utlaut Multibeam System
US8183547B2 (en) 2009-05-28 2012-05-22 Fei Company Dual beam system

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