JPH0673296B2 - 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
- Publication number
- JPH0673296B2 JPH0673296B2 JP1188200A JP18820089A JPH0673296B2 JP H0673296 B2 JPH0673296 B2 JP H0673296B2 JP 1188200 A JP1188200 A JP 1188200A JP 18820089 A JP18820089 A JP 18820089A JP H0673296 B2 JPH0673296 B2 JP H0673296B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- analysis
- sample
- mass spectrometer
- secondary ion
- ion mass
- 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 - Lifetime
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
- H01J37/256—Tubes for spot-analysing by electron or ion beams; Microanalysers using scanning beams
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
- G01N23/225—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material using electron or ion
- G01N23/2255—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material using electron or ion using incident ion beams, e.g. proton beams
- G01N23/2258—Measuring secondary ion emission, e.g. secondary ion mass spectrometry [SIMS]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は二次イオン質量分析計、すなわちイオン照射を
利用した表面分析技術を用いたいわゆるSIMS（Secondar
y ion mass spectrometry）に関する。
利用した表面分析技術を用いたいわゆるSIMS（Secondar
y ion mass spectrometry）に関する。
このような二次イオン質量分析計は、一次イオン源から
試料の表面に一次イオンを照射し、該試料から射出する
二次イオンを分析計へ導びき、前記試料中の不純物分析
を行なうものとして知られている（特許第925,396号参
照）。
試料の表面に一次イオンを照射し、該試料から射出する
二次イオンを分析計へ導びき、前記試料中の不純物分析
を行なうものとして知られている（特許第925,396号参
照）。
そして、このような分析計において、分析条件等は、熟
練されたオペレータが自己の経験に基いて設定したもの
であった。
練されたオペレータが自己の経験に基いて設定したもの
であった。
しかし、このような二次イオン質量分析計において、オ
ペレータが、分析条件の設定を誤ると感度、深さ方向分
解能、深さを含む分析領域等で有効なデータの出力がで
きず、データの解析を困難にしたり、誤った解析をした
り、再測定で無駄な時間を費したりすることがある。こ
のため、二次イオン質量分析計は有効な分析ツールであ
るが分析、解析がむずかしい装置と思われることが多
い。また分析所要時間の見積りについては経験に頼る所
が多く、分析中、出力データから分析終了時点を判断し
なければならなかった。
ペレータが、分析条件の設定を誤ると感度、深さ方向分
解能、深さを含む分析領域等で有効なデータの出力がで
きず、データの解析を困難にしたり、誤った解析をした
り、再測定で無駄な時間を費したりすることがある。こ
のため、二次イオン質量分析計は有効な分析ツールであ
るが分析、解析がむずかしい装置と思われることが多
い。また分析所要時間の見積りについては経験に頼る所
が多く、分析中、出力データから分析終了時点を判断し
なければならなかった。
このため、分析中、オペレータが常時装置に付いていな
ければならず、不経済となっていた。また、複数の試料
を順々に分析する場合も、一試料の分析時間決めが短か
過ぎるとデータは使い物にならないし、多過ぎると分析
時間が不必要に長くなる欠点を有していた。
ければならず、不経済となっていた。また、複数の試料
を順々に分析する場合も、一試料の分析時間決めが短か
過ぎるとデータは使い物にならないし、多過ぎると分析
時間が不必要に長くなる欠点を有していた。
それ故、本発明の目的は、分析条件を自動設定すること
による分析操作性の向上、データの再現性の向上を図っ
た二次イオン質量分析計を提供することにある。
による分析操作性の向上、データの再現性の向上を図っ
た二次イオン質量分析計を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、分析条件により分析所要時
間を見積ることにより最適なデータの出力とオペレータ
に対する時間的束縛を解消させた二次イオン質量分析計
を提供することにある。
間を見積ることにより最適なデータの出力とオペレータ
に対する時間的束縛を解消させた二次イオン質量分析計
を提供することにある。
このような目的を達成するために、本発明は、イオン源
より引出された一次イオンビームを収束系を介して分析
対象試料に照射し、この試料により放出する二次イオン
を質量分析することにより、前記試料中の不純物分析を
行なう二次イオン質量分析装置において、少なくとも分
析元素名と分析領域を入力する入力装置と、所定の演算
式および各種パラメータが記憶されている記憶装置と、
前記入力装置の入力値と前記記憶装置内の演算式および
各種パラメータを用いて前記入力値に応じた分析所要時
間の出力と前記収束系の条件設定を行なうよう演算およ
び制御を行なう演算制御装置と、からなるようにしたも
のである。
より引出された一次イオンビームを収束系を介して分析
対象試料に照射し、この試料により放出する二次イオン
を質量分析することにより、前記試料中の不純物分析を
行なう二次イオン質量分析装置において、少なくとも分
析元素名と分析領域を入力する入力装置と、所定の演算
式および各種パラメータが記憶されている記憶装置と、
前記入力装置の入力値と前記記憶装置内の演算式および
各種パラメータを用いて前記入力値に応じた分析所要時
間の出力と前記収束系の条件設定を行なうよう演算およ
び制御を行なう演算制御装置と、からなるようにしたも
のである。
さらに、本発明は、上述の構成に加えて、分析元素名と
して試料のマトリックス元素名と分析不純物元素名を入
力し、この入力値に基いてスパッタリング速度を算出
し、全分析元素名から分析所要時間数を算出するように
したことを特徴とするものである。
して試料のマトリックス元素名と分析不純物元素名を入
力し、この入力値に基いてスパッタリング速度を算出
し、全分析元素名から分析所要時間数を算出するように
したことを特徴とするものである。
このように構成すれば、入力装置に分析元素名、分析領
域を入力すれば、演算制御装置は最適分析条件および分
析所要時間を算出し、この算出値から一次イオン電流、
一次イオンビーム径、走査幅を設定できることから、分
析操作性の向上、データの再現性の向上を図ることがで
きるようになる。
域を入力すれば、演算制御装置は最適分析条件および分
析所要時間を算出し、この算出値から一次イオン電流、
一次イオンビーム径、走査幅を設定できることから、分
析操作性の向上、データの再現性の向上を図ることがで
きるようになる。
また、入力パラメータと条件設定値から分析所要時間を
演算し出力していることから、最適なデータの出力とオ
ペレータの時間束縛の解消を達成することができるよう
になる。
演算し出力していることから、最適なデータの出力とオ
ペレータの時間束縛の解消を達成することができるよう
になる。
以下、本発明による二次イオン質量分析装置の一実施例
について説明する。
について説明する。
まず、第１図は前記二次イオン質量分析装置の全体を示
す概略ブロック図である。同図において、イオン源１よ
り放出した一次イオンビーム1Aは、収束系２を介して所
望のビーム径、ビーム電流の一次イオンビーム1Bとして
試料７に照射されるようになっている。これにより試料
７よりスパッタされた二次イオン８は、質量分析計９に
より質量対電荷比に分析されるようになっている。前記
収束系２は、前記イオン源１から順次コンデンサレンズ
３、対物アパーチャ４、偏向電極５、対物レンズ６より
構成されている。演算制御装置15は、入力装置16からの
入力信号16Aと記憶装置17からの記憶信号17Aによって一
次イオンビーム電流I1、ビーム径ｄ、ビーム走査幅ｌ
と、前記収束系２の設定条件と分析所要時間tsを算出す
るようになっている。
す概略ブロック図である。同図において、イオン源１よ
り放出した一次イオンビーム1Aは、収束系２を介して所
望のビーム径、ビーム電流の一次イオンビーム1Bとして
試料７に照射されるようになっている。これにより試料
７よりスパッタされた二次イオン８は、質量分析計９に
より質量対電荷比に分析されるようになっている。前記
収束系２は、前記イオン源１から順次コンデンサレンズ
３、対物アパーチャ４、偏向電極５、対物レンズ６より
構成されている。演算制御装置15は、入力装置16からの
入力信号16Aと記憶装置17からの記憶信号17Aによって一
次イオンビーム電流I1、ビーム径ｄ、ビーム走査幅ｌ
と、前記収束系２の設定条件と分析所要時間tsを算出す
るようになっている。
これにより得られる算出値18Aは、出力装置18に出力さ
れるようになっている。また、前記算出値のうち収束系
２の条件設定信号15Aは、インターフェイス14を介して
後述する各駆動電源を駆動するようになっている。
れるようになっている。また、前記算出値のうち収束系
２の条件設定信号15Aは、インターフェイス14を介して
後述する各駆動電源を駆動するようになっている。
ここで、前記各駆動電源とは、コンデンサレンズ駆動電
源10、偏向電源11、対物レンズ駆動電源12および試料微
動電源13である。コンデンサレンズ駆動電源10は、イン
ターフェイス14からの制御信号14Aによってコンデンサ
レンズ３に駆動電圧10Aを印加するようになっている。
偏向電源11は、制御信号14Bによって偏向電圧11Aを偏向
電極５に印加するようになっている。対物レンズ駆動電
源12は制御信号14Cによって対物レンズ電圧12Aを対物レ
ンズ６に印加するようになっている。試料微動電源13は
制御信号14Dによって微動信号13Aを出力し（図示しない
試料微動装置によって）試料７を微動させるようになっ
ている。
源10、偏向電源11、対物レンズ駆動電源12および試料微
動電源13である。コンデンサレンズ駆動電源10は、イン
ターフェイス14からの制御信号14Aによってコンデンサ
レンズ３に駆動電圧10Aを印加するようになっている。
偏向電源11は、制御信号14Bによって偏向電圧11Aを偏向
電極５に印加するようになっている。対物レンズ駆動電
源12は制御信号14Cによって対物レンズ電圧12Aを対物レ
ンズ６に印加するようになっている。試料微動電源13は
制御信号14Dによって微動信号13Aを出力し（図示しない
試料微動装置によって）試料７を微動させるようになっ
ている。
そして、質量分析計９には制御電源の図示を省略してい
るが制御信号14Eによって特定の質量対電荷比の二次イ
オンを選択し検出するようになっている。また、質量分
析計９からの検出二次イオン信号9Aはインターフェイス
14、演算制御装置15を介して記憶装置17に記憶されるよ
うになっている。
るが制御信号14Eによって特定の質量対電荷比の二次イ
オンを選択し検出するようになっている。また、質量分
析計９からの検出二次イオン信号9Aはインターフェイス
14、演算制御装置15を介して記憶装置17に記憶されるよ
うになっている。
次に、前述した入力信号16A、記憶信号17A、算出値18A
および条件設定信号15Aについて説明する。二次イオン
質量分析計で分析対象試料中の不純物の分析をする場合
にあって、分析対象試料のマトリックス元素名Ａと不純
物元素名Ｂ、および分析領域は、一般に分析要求値とし
て既知または推定できる。そして、前記分析領域は、第
２図に示すように、x,y,zで表わされるものとする。そ
して、入力装置16への入力はこのA,B,x,y,zが入力され
る。第２図に示す分析領域の体積をＶ、この体積内のマ
トリックス元素Ａの総原子数をNa、この体積の重さをｍ
とする。これらV,Na,mは演算制御装置15により下式に基
いて算出することができるので入力する必要はない。
および条件設定信号15Aについて説明する。二次イオン
質量分析計で分析対象試料中の不純物の分析をする場合
にあって、分析対象試料のマトリックス元素名Ａと不純
物元素名Ｂ、および分析領域は、一般に分析要求値とし
て既知または推定できる。そして、前記分析領域は、第
２図に示すように、x,y,zで表わされるものとする。そ
して、入力装置16への入力はこのA,B,x,y,zが入力され
る。第２図に示す分析領域の体積をＶ、この体積内のマ
トリックス元素Ａの総原子数をNa、この体積の重さをｍ
とする。これらV,Na,mは演算制御装置15により下式に基
いて算出することができるので入力する必要はない。
Ｖ＝ｘ・ｙ・ｚ …（１） ｍ＝ρ・Ｖ＝ρ・ｘ・ｙ・ｚ …（２） ここでρは元素Ａの比重であり各元素名と比重の関係を
記憶装置17に記憶し、さらに元素Ａの質量数Ｍおよびア
ボガドロ数６×1023を記憶しておく。
記憶装置17に記憶し、さらに元素Ａの質量数Ｍおよびア
ボガドロ数６×1023を記憶しておく。
Na＝６×1023・m/M＝６×1023・ρ・ｘ・ｙ・z/M …
（３） この試料に照射する一次イオンビーム電流をI1とし、イ
オン１個の電荷を1.6×10-19〔クーロン〕とすると単位
時間当りの照射イオン数Niは、 Ni＝I1/1.6×10-19 …（４） で表わされる。このイオンが試料に照射されると試料原
子は、スパッタされることになる。
（３） この試料に照射する一次イオンビーム電流をI1とし、イ
オン１個の電荷を1.6×10-19〔クーロン〕とすると単位
時間当りの照射イオン数Niは、 Ni＝I1/1.6×10-19 …（４） で表わされる。このイオンが試料に照射されると試料原
子は、スパッタされることになる。
ここで、元素ＡのスパッタリングフィールドをSyとする
と単位時間にスパッタされる原子数Nsaは次式で表わさ
れる。
と単位時間にスパッタされる原子数Nsaは次式で表わさ
れる。
Nsa＝Sy・Ni＝Sy・I1/1.6×10-19 …（５） 分析対象試料の分析領域の総原子数Naが一次イオンビー
ム電流I1により全部スパッタされる時間tsは、（３）式
と（５）式から次式（６）によって求められる。
ム電流I1により全部スパッタされる時間tsは、（３）式
と（５）式から次式（６）によって求められる。
ts＝Na/Nsa＝（６×1023・ρ・ｘ・ｙ・z/M）／（Sy・I
1/1.6×10-19） ＝（６×1023・ρ・ｘ・ｙ・ｚ・1.6×10-19）／（Ｍ
・Sy・I1） ＝Ｋ・ｘ・ｙ・z/I1 …（６） 上記Ｋは、記憶装置17の記憶値であり定数と考えること
ができる。前記（６）式のtsが試料元素名と分析領域を
入力した場合の分析所要時間となる。ここで、一次イオ
ンビーム電流I1の決定について、第５図を用いて説明す
る。第５図は、元素Ａ中の不純物元素Ｂの深さ方向の分
布分析を行った例を示す。全分析時間をtsとし、検出器
のサンプリング時間をΔｔとした時、元素Ａと元素Ｂは
サンプリング時間Δｔ毎に交互に各二次イオン強度を検
出し、記憶装置17に貯えられる。サンプリング時間Δｔ
で、tsの時間分析する時、サンプリング回数ｎは、 ｎ＝ts/Δｔ …（７） となる。分析元素が第５図に示す例の如く二元素の場
合、一元素当りのサンプリング回数ｎ′はｎの1/2とな
る。一元素当りのサンプリング回数ｎ′が少な過ぎると
深さ方向プロファイルの分解能が低下する。またｎ′が
多過ぎると一サンプリングの時間が短くなる。つまり二
次イオンの計数時間が短かくなり、係数値が少くなり、
プロファイルの強度のダイナミックレンズが少くなる。
故にｎ′は分析深さによって異なるが101〜104の間で決
定するのが好ましい。いずれにせよ分析元素数neとし上
記（７）式を用いｎ′は ｎ′＝ts/ne・Δｔ …（８） （８）式より分析時間tsは、 ts＝ne・Δｔ・ｎ′ …（９） （６）式のtsと（９）式のtsは同じであるから、 Ｋ・ｘ・ｙ・z/I1＝ne・Δｔ・ｎ′ …（10） （10）式よりI1を求めると、 I1＝Ｋ・ｘ・ｙ・z/ne・Δｔ・ｎ′ …（11） となる。ここでサンプリング時間Δｔは、二次イオンの
検出時間と二次イオン質量分析計の質量対電荷比の選択
時間の和で決まり、装置固有の定数となる。またサンプ
リング数ｎ′は、分析深さｚの関数としても扱うことが
出来る。また、分析対象試料によっては任意の値に固定
することも出来る。Δt,n′,K′を定数と考えると（1
1）式は次式の様に表される。
1/1.6×10-19） ＝（６×1023・ρ・ｘ・ｙ・ｚ・1.6×10-19）／（Ｍ
・Sy・I1） ＝Ｋ・ｘ・ｙ・z/I1 …（６） 上記Ｋは、記憶装置17の記憶値であり定数と考えること
ができる。前記（６）式のtsが試料元素名と分析領域を
入力した場合の分析所要時間となる。ここで、一次イオ
ンビーム電流I1の決定について、第５図を用いて説明す
る。第５図は、元素Ａ中の不純物元素Ｂの深さ方向の分
布分析を行った例を示す。全分析時間をtsとし、検出器
のサンプリング時間をΔｔとした時、元素Ａと元素Ｂは
サンプリング時間Δｔ毎に交互に各二次イオン強度を検
出し、記憶装置17に貯えられる。サンプリング時間Δｔ
で、tsの時間分析する時、サンプリング回数ｎは、 ｎ＝ts/Δｔ …（７） となる。分析元素が第５図に示す例の如く二元素の場
合、一元素当りのサンプリング回数ｎ′はｎの1/2とな
る。一元素当りのサンプリング回数ｎ′が少な過ぎると
深さ方向プロファイルの分解能が低下する。またｎ′が
多過ぎると一サンプリングの時間が短くなる。つまり二
次イオンの計数時間が短かくなり、係数値が少くなり、
プロファイルの強度のダイナミックレンズが少くなる。
故にｎ′は分析深さによって異なるが101〜104の間で決
定するのが好ましい。いずれにせよ分析元素数neとし上
記（７）式を用いｎ′は ｎ′＝ts/ne・Δｔ …（８） （８）式より分析時間tsは、 ts＝ne・Δｔ・ｎ′ …（９） （６）式のtsと（９）式のtsは同じであるから、 Ｋ・ｘ・ｙ・z/I1＝ne・Δｔ・ｎ′ …（10） （10）式よりI1を求めると、 I1＝Ｋ・ｘ・ｙ・z/ne・Δｔ・ｎ′ …（11） となる。ここでサンプリング時間Δｔは、二次イオンの
検出時間と二次イオン質量分析計の質量対電荷比の選択
時間の和で決まり、装置固有の定数となる。またサンプ
リング数ｎ′は、分析深さｚの関数としても扱うことが
出来る。また、分析対象試料によっては任意の値に固定
することも出来る。Δt,n′,K′を定数と考えると（1
1）式は次式の様に表される。
I1＝Ｋ′・ｘ・ｙ・z/ne …（12） （12）式に表すごとくI1は、x,y,z,neを入力すると算出
できる。この場合、各演算式および定数は記憶してお
く。
できる。この場合、各演算式および定数は記憶してお
く。
一方、一次イオンビームの電流強度分布は、第3A図に示
すように、ビーム径ｄのガウス分布をしている。このビ
ームでスパッタするとスパッタリングクレータは第3B図
のように該ガウス分布にそって形成され、深さ方向の分
解能が低下する。このため、第4A図に示す如く横lx,縦l
yのラスター走査すると第4B図に示すように、その中心
部の領域が均一にスパッタされる。この走査幅lx,ly中
のlx′,ly′の領域内からの二次イオンを検出するエレ
クトロニックアパチャ法が用いられる。lx,lyは入力装
置16への入力値x,yより自動設定できる。またビーム径
ｄは ｄ＝ｋ・lx …（13） で表わされる。ｋは0.1〜0.25の定数である。またアパ
チャーlx′は、 lx′＝ｋ′・lx …（14） で表わされる。ｋ′は0.01〜0.25の定数である。
すように、ビーム径ｄのガウス分布をしている。このビ
ームでスパッタするとスパッタリングクレータは第3B図
のように該ガウス分布にそって形成され、深さ方向の分
解能が低下する。このため、第4A図に示す如く横lx,縦l
yのラスター走査すると第4B図に示すように、その中心
部の領域が均一にスパッタされる。この走査幅lx,ly中
のlx′,ly′の領域内からの二次イオンを検出するエレ
クトロニックアパチャ法が用いられる。lx,lyは入力装
置16への入力値x,yより自動設定できる。またビーム径
ｄは ｄ＝ｋ・lx …（13） で表わされる。ｋは0.1〜0.25の定数である。またアパ
チャーlx′は、 lx′＝ｋ′・lx …（14） で表わされる。ｋ′は0.01〜0.25の定数である。
以上の如く、（６），（11），（13），（14）式より分
析条件を算出できる。次にこの算出結果を用いた条件設
定法について述べる。第６図は、収束系によるイオンビ
ーム1Aの収束特性を示す。コンデンサレンズ３の印加電
圧を高くすると収束点20がレンズに近づき低くするとレ
ンズより遠ざかる。これにより対物アパチャを通過する
イオン量が変る。このためコンデンサレンズ電圧と試料
上の一次イオン電流との関係は、第７図に示すように、
電圧VLCにて極大値を有する。この様に極大値を有する
場合、制御が困難である。このためコンデンサレンズ電
圧VLがVLC以下を固定または半固定電圧で設定しVLC〜V
max間を制御する。これは第８図に示す回路で達成され
る。同図において、加算形コンデンサ電圧源22は、手動
設定器23の出力信号23Aと演算制御装置15のインターフ
ェイス14を介した制御電圧14Aとの加算信号による駆動
電圧22Aをレンズ22に印加するようになっている。第７
図のVLCからVLMAX間のイオン電流I1特性が記憶装置17に
保管されている。
析条件を算出できる。次にこの算出結果を用いた条件設
定法について述べる。第６図は、収束系によるイオンビ
ーム1Aの収束特性を示す。コンデンサレンズ３の印加電
圧を高くすると収束点20がレンズに近づき低くするとレ
ンズより遠ざかる。これにより対物アパチャを通過する
イオン量が変る。このためコンデンサレンズ電圧と試料
上の一次イオン電流との関係は、第７図に示すように、
電圧VLCにて極大値を有する。この様に極大値を有する
場合、制御が困難である。このためコンデンサレンズ電
圧VLがVLC以下を固定または半固定電圧で設定しVLC〜V
max間を制御する。これは第８図に示す回路で達成され
る。同図において、加算形コンデンサ電圧源22は、手動
設定器23の出力信号23Aと演算制御装置15のインターフ
ェイス14を介した制御電圧14Aとの加算信号による駆動
電圧22Aをレンズ22に印加するようになっている。第７
図のVLCからVLMAX間のイオン電流I1特性が記憶装置17に
保管されている。
また、複数の試料を連続自動分析する場合、一試料の分
析時間は（６）式で決められるts値を用いる。第一の試
料を分析したts時間経過すると演算制御装置15はインタ
ーフェイス14を介して試料微動信号14Dを試料微動電源
へ送り、第二の試料の分析を行う。
析時間は（６）式で決められるts値を用いる。第一の試
料を分析したts時間経過すると演算制御装置15はインタ
ーフェイス14を介して試料微動信号14Dを試料微動電源
へ送り、第二の試料の分析を行う。
次に一次イオンビーム収束系の条件設定について説明す
る。
る。
前述の如く、対物アパチャ４の穴径を固定した時、一次
イオンビーム電流I1はコンデンサレンズ３の印加電圧VL
に依存する。
イオンビーム電流I1はコンデンサレンズ３の印加電圧VL
に依存する。
第７図に示すVL−I1特性においてVLCを半固定とし、可
変電圧をVXとすると、 VL＝VLC＋VX＝ｆ（I1） …（15） となる。故に可変電圧VXは次式で表される。
変電圧をVXとすると、 VL＝VLC＋VX＝ｆ（I1） …（15） となる。故に可変電圧VXは次式で表される。
VX＝ｆ（I1）−VLC＝ｆ（Ｋ′・ｘ・ｙ・z/ne） …（1
6） （16）式において関数ｆ（Ｋ′・ｘ・ｙ・z/ne）は第７
図のVLCからVLMAXの間のVL−I1特性を示す関数である。
現実には、実際の特性テーブルを作成し記憶装置17へ記
憶しておく。（16）式のVxが駆動電圧10Aまたは制御信
号14Aと考えればよい。
6） （16）式において関数ｆ（Ｋ′・ｘ・ｙ・z/ne）は第７
図のVLCからVLMAXの間のVL−I1特性を示す関数である。
現実には、実際の特性テーブルを作成し記憶装置17へ記
憶しておく。（16）式のVxが駆動電圧10Aまたは制御信
号14Aと考えればよい。
以上により、x,y,z,neを入力すると、コンデンサレンズ
３の印加電圧VLが印加され、一次イオンビーム電流I1が
得られる。
３の印加電圧VLが印加され、一次イオンビーム電流I1が
得られる。
次に対物レンズ６の駆動電圧12Aまたは、制御信号14Cの
設定について述べる。（16）式でコンデンサレンズ３の
印加電圧VLが決まると、一次イオンビーム径ｄと対物レ
ンズ６の電圧VLOの間には第９図に示すように次の関係
式が成り立つ。
設定について述べる。（16）式でコンデンサレンズ３の
印加電圧VLが決まると、一次イオンビーム径ｄと対物レ
ンズ６の電圧VLOの間には第９図に示すように次の関係
式が成り立つ。
VLO＝ｆ（ｄ）＝ｆ（Ｋ・lx） …（17） （17）式から、lxが入力されるとVLOは設定できる。
次に、第10図に示すように、偏向電極５の印加電圧Vdef
について述べる。
について述べる。
偏向電極５を静電平行平板形とし、電極長さをＬ、電極
間隔をＧ、一次イオンビームの加速電圧をVaccとする
と、試料７上での偏向量lxと印加電圧Vdefの間には次の
関係がある。
間隔をＧ、一次イオンビームの加速電圧をVaccとする
と、試料７上での偏向量lxと印加電圧Vdefの間には次の
関係がある。
lx＝（L/Vacc・Ｇ）・Vdef …（18） 故に Vdef＝（Vacc・G/L）・lx …（19） （19）式から、加速電圧Vaccを固定すると（G,Lは固
定）偏向電圧Vdefは偏向量（分析領域）lxに比例する。
Vdefを信号14Bまたは電圧12Aとする。（19）式からlxを
入力するとVdefは設定できる。
定）偏向電圧Vdefは偏向量（分析領域）lxに比例する。
Vdefを信号14Bまたは電圧12Aとする。（19）式からlxを
入力するとVdefは設定できる。
試料微動により試料７上の複数の領域を連続自動分析す
る時、試料微動装置がパルスモータ駆動の場合、駆動パ
ルス数をNp、第11図に示すように移動量をＹとすると Np＝ｋ′Ｙ …（20） の関係があり、入力によりNpが設定出来る。
る時、試料微動装置がパルスモータ駆動の場合、駆動パ
ルス数をNp、第11図に示すように移動量をＹとすると Np＝ｋ′Ｙ …（20） の関係があり、入力によりNpが設定出来る。
ｋ′は定数であり、単位パルス当りの移動量の逆数であ
る。
る。
以上説明したことから明らかなように、本発明による二
次イオン質量分析計によれば、入力装置に分析元素名・
分析領域を入力すれば、演算制御装置は最適分析条件お
よび分析所要時間を算出し、この算出値から一次イオン
電流、一次イオンビーム径、走査幅を設定できることか
ら、分析操作性の向上、データの再現性の向上を図るこ
とができるようになる。
次イオン質量分析計によれば、入力装置に分析元素名・
分析領域を入力すれば、演算制御装置は最適分析条件お
よび分析所要時間を算出し、この算出値から一次イオン
電流、一次イオンビーム径、走査幅を設定できることか
ら、分析操作性の向上、データの再現性の向上を図るこ
とができるようになる。
また、入力パラメータと条件設定値から分析所要時間を
演算し出力していることから、最適なデータの出力とオ
ペレータの時間束縛の解消を達成することができるよう
になる。
演算し出力していることから、最適なデータの出力とオ
ペレータの時間束縛の解消を達成することができるよう
になる。
第１図は本発明による二次イオン質量分析計の一実施例
を示すブロック図、第２図は試料面の分析領域を設定す
るための説明を示す図、第３図Ａおよび第３図Ｂはそれ
ぞれイオンビームの電流強度分布、およびこの電流強度
分布に対応する試料のスパッタリングクレータを示す説
明図、第４図Ａおよび第４図Ｂはそれぞれ走査させるビ
ーム、およびこれに対応する試料のスパッタ状態を示す
説明図、第５図はイオンビーム電流に対するスパッタ深
さとの関係を示すグラフ、第６図は収束系を示す構成
図、第７図は一次イオン電流とコンデンサレンズ電圧と
の関係を示すグラフ、第８図はコンデンサレンズの電圧
制御回路を示す構成図、第９図は一次イオン電流と対物
レンズ電圧との関係を示すグラフ、第10図は偏向電極と
偏向量との関係を示す説明図、第11図は試料上の分析領
域を変位させる場合の説明を示す図である。 １……イオン源、２……収束系、７……試料、８……二
次イオン、９……質量分析計、10……コンデンサレンズ
駆動電源、11……偏向電源、12……対物レンズ駆動電
源、13……試料微動電源、14……インタフェース、15…
…演算制御装置、16……入力装置、17……記憶装置、18
……出力装置。
を示すブロック図、第２図は試料面の分析領域を設定す
るための説明を示す図、第３図Ａおよび第３図Ｂはそれ
ぞれイオンビームの電流強度分布、およびこの電流強度
分布に対応する試料のスパッタリングクレータを示す説
明図、第４図Ａおよび第４図Ｂはそれぞれ走査させるビ
ーム、およびこれに対応する試料のスパッタ状態を示す
説明図、第５図はイオンビーム電流に対するスパッタ深
さとの関係を示すグラフ、第６図は収束系を示す構成
図、第７図は一次イオン電流とコンデンサレンズ電圧と
の関係を示すグラフ、第８図はコンデンサレンズの電圧
制御回路を示す構成図、第９図は一次イオン電流と対物
レンズ電圧との関係を示すグラフ、第10図は偏向電極と
偏向量との関係を示す説明図、第11図は試料上の分析領
域を変位させる場合の説明を示す図である。 １……イオン源、２……収束系、７……試料、８……二
次イオン、９……質量分析計、10……コンデンサレンズ
駆動電源、11……偏向電源、12……対物レンズ駆動電
源、13……試料微動電源、14……インタフェース、15…
…演算制御装置、16……入力装置、17……記憶装置、18
……出力装置。
Claims (5)
- 【請求項１】イオン源より引出された一次イオンビーム
を収束系を介して分析対象試料に照射し、この試料より
放出する二次イオンを質量分析することにより、前記試
料中の不純物分析を行なう二次イオン質量分析装置にお
いて、少なくとも分析元素名と分析領域を入力する入力
装置と、所定の演算式および各種パラメータが記憶され
ている記憶装置と、前記入力装置の入力値と前記記憶装
置内の演算式および各種パラメータを用いて前記入力値
に応じた分析所要時間の出力と前記収束系の条件設定を
行なうよう演算および制御を行なう演算制御装置と、か
らなることを特徴とする二次イオン質量分析装置。 - 【請求項２】第１項記載の二次イオン質量分析装置は、
複数の分析点または複数の分析対象試料を順次、一次イ
オンビーム偏向または試料微動により連続自動分析でき
ることを特徴とする二次イオン質量分析装置。 - 【請求項３】第１項記載の収束系は、コンデンサレン
ズ、対物アパチャ、偏向電極および対物レンズから構成
されていることを特徴とする二次イオン質量分析装置。 - 【請求項４】第１項記載の分析領域入力値として分析面
積X,Y値と、分析深さＺ値とを入力値を用い、前者から
は一次イオンビーム径を、前者および後者からは一次イ
オンビーム電流を演算することを特徴とする二次イオン
質量分析装置。 - 【請求項５】第１項記載の分析元素名として試料のマト
リックス元素名と分析不純物元素名を入力し、この入力
値に基いてスパッタリング速度を算出し、全分析元素名
から分析所要時間数を算出するようにしたことを特徴と
する二次イオン質量分析装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1188200A JPH0673296B2 (ja) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | 二次イオン質量分析装置 |
| US07/553,698 US5041725A (en) | 1989-07-20 | 1990-07-18 | Secondary ion mass spectrometry apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1188200A JPH0673296B2 (ja) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | 二次イオン質量分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0353444A JPH0353444A (ja) | 1991-03-07 |
| JPH0673296B2 true JPH0673296B2 (ja) | 1994-09-14 |
Family
ID=16219527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1188200A Expired - Lifetime JPH0673296B2 (ja) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | 二次イオン質量分析装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5041725A (ja) |
| JP (1) | JPH0673296B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2546459B2 (ja) * | 1991-10-31 | 1996-10-23 | 株式会社島津製作所 | 質量分析装置 |
| USRE39353E1 (en) * | 1994-07-21 | 2006-10-17 | Applera Corporation | Mass spectrometer system and method for matrix-assisted laser desorption measurements |
| US5498545A (en) | 1994-07-21 | 1996-03-12 | Vestal; Marvin L. | Mass spectrometer system and method for matrix-assisted laser desorption measurements |
| US6002127A (en) * | 1995-05-19 | 1999-12-14 | Perseptive Biosystems, Inc. | Time-of-flight mass spectrometry analysis of biomolecules |
| US5625184A (en) * | 1995-05-19 | 1997-04-29 | Perseptive Biosystems, Inc. | Time-of-flight mass spectrometry analysis of biomolecules |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5871541A (ja) * | 1981-10-23 | 1983-04-28 | Hitachi Ltd | イオンマイクロアナライザ |
| US4874946A (en) * | 1985-04-30 | 1989-10-17 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method and apparatus for analyzing the internal chemistry and compositional variations of materials and devices |
-
1989
- 1989-07-20 JP JP1188200A patent/JPH0673296B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-07-18 US US07/553,698 patent/US5041725A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5041725A (en) | 1991-08-20 |
| JPH0353444A (ja) | 1991-03-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0304525A1 (en) | Pulsed microfocused ion beams | |
| JPH0673296B2 (ja) | 二次イオン質量分析装置 | |
| EP0548899B1 (en) | Ion beam analyzing method | |
| JPH0562638A (ja) | 集束イオンビーム装置 | |
| US4833323A (en) | Determining the composition of a solid body | |
| JPH04334861A (ja) | 電子分光画像測定方式 | |
| DE69633452T2 (de) | Optische Abstandsmessmethode und Vorrichtung | |
| JP2005140567A (ja) | 表面分析装置 | |
| JPH0589811A (ja) | イオン注入均一性予測方法 | |
| 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 | |
| JPS6250648A (ja) | 電子線照射による試料中の注目元素の分析方法 | |
| JP7420031B2 (ja) | Ｍａｌｄｉ質量分析装置及びｍａｌｄｉ質量分析方法 | |
| JPH0515718Y2 (ja) | ||
| JP2917475B2 (ja) | Ｘ線分析装置 | |
| JPH02135657A (ja) | 二次イオン質量分析方法及び装置 | |
| JP3886663B2 (ja) | 電子分光装置及びその制御方法 | |
| JPH0613015A (ja) | イオン注入装置 | |
| DE10253886B4 (de) | Materialanalytisches Messverfahren zur Bestimmung von Kohlenstoffkonzentrationen in einem Stahl | |
| JP2932823B2 (ja) | 試料の深さ方向の組成分析方法 | |
| GB2258083A (en) | Sample analysis apparatus and method. | |
| CN117347464A (zh) | 样品质量数计算方法及装置 | |
| JPH0580100B2 (ja) | ||
| JPH04259742A (ja) | 二次イオン質量分析装置 | |
| JPH05264484A (ja) | Ｅｐｍａ等における特性ｘ線のピーク位置及びバックグラウンド位置検出方法及びそのための装置 | |
| JPH10213556A (ja) | 表面元素分析装置及び分析方法 |