JPH07280752A - 高感度表面多元素同時質量分析方法 - Google Patents
高感度表面多元素同時質量分析方法Info
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- JPH07280752A JPH07280752A JP6065921A JP6592194A JPH07280752A JP H07280752 A JPH07280752 A JP H07280752A JP 6065921 A JP6065921 A JP 6065921A JP 6592194 A JP6592194 A JP 6592194A JP H07280752 A JPH07280752 A JP H07280752A
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- laser
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、飛行時間型二次イオン質量分析装
置（ＴＯＦ−ＳＩＭＳ）とレーザを組み合わせたレーザ
ポストイオン化ＴＯＦ−ＳＮＭＳにおいて、高い検出効
率を保持したまま全被測定元素を高感度に再現性良く検
出する方法を提供する。 【構成】 レーザポストイオン化ＴＯＦ−ＳＮＭＳで高
検出効率を得る場合、中性粒子を試料表面から発生させ
るパルスイオンビームとその中性粒子をイオン化するパ
ルスレーザとの間には被測定元素ごとにそれぞれ最適な
同期条件が存在する。被測定元素それぞれの最適条件を
スパッタ粒子の運動エネルギーのピークを仮定して見積
り、両パルス間の同期条件を制御することにより決定
し、スパッタ中性粒子質量分析を行なう。又、スパッタ
粒子の全エネルギー範囲でその信号強度を積算すること
で、試料の化学状態に依存しない再現性の高い測定を行
なう。
置（ＴＯＦ−ＳＩＭＳ）とレーザを組み合わせたレーザ
ポストイオン化ＴＯＦ−ＳＮＭＳにおいて、高い検出効
率を保持したまま全被測定元素を高感度に再現性良く検
出する方法を提供する。 【構成】 レーザポストイオン化ＴＯＦ−ＳＮＭＳで高
検出効率を得る場合、中性粒子を試料表面から発生させ
るパルスイオンビームとその中性粒子をイオン化するパ
ルスレーザとの間には被測定元素ごとにそれぞれ最適な
同期条件が存在する。被測定元素それぞれの最適条件を
スパッタ粒子の運動エネルギーのピークを仮定して見積
り、両パルス間の同期条件を制御することにより決定
し、スパッタ中性粒子質量分析を行なう。又、スパッタ
粒子の全エネルギー範囲でその信号強度を積算すること
で、試料の化学状態に依存しない再現性の高い測定を行
なう。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体状物質表面近傍の
全被測定元素に対して従来不可能であった高精度高感度
定量分析を可能とするスパッタ中性粒子質量分析法に関
するものである。
全被測定元素に対して従来不可能であった高精度高感度
定量分析を可能とするスパッタ中性粒子質量分析法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】二次イオン質量分析（Secondary Ion Ma
ss Spectrometry:ＳＩＭＳ）法は、高速の一次イオンビ
ームを固体表面に入射し、試料表面から放出されるイオ
ン（二次イオン）を検出して表面を構成する元素の情報
を得ることを目的とする表面分析法である。ＳＩＭＳ法
は、その高感度に試料表面の元素を検出できるという特
徴から半導体産業をはじめとして広く利用されてきてい
る。特に、近年の電子デバイスの高集積化に伴い、多層
薄膜構造中の微量元素の評価法として従来の連続イオン
ビームを用いるダイナミックＳＩＭＳにかわってパルス
イオンビームを用いる飛行時間型二次イオン質量分析装
置（ＴＯＦ−ＳＩＭＳ）が注目されてきている。しか
し、一般にＳＩＭＳ法によって試料表面近傍から定量的
な情報を得ることは困難であることが知られている。な
ぜなら、当該試料表面からスパッタされた粒子のイオン
化の確率は元素間で指数関数的な違いが存在し（５桁以
上）、加えて当該表面の組成及び化学状態に鋭敏に左右
される（マトリックス効果）ためである。
ss Spectrometry:ＳＩＭＳ）法は、高速の一次イオンビ
ームを固体表面に入射し、試料表面から放出されるイオ
ン（二次イオン）を検出して表面を構成する元素の情報
を得ることを目的とする表面分析法である。ＳＩＭＳ法
は、その高感度に試料表面の元素を検出できるという特
徴から半導体産業をはじめとして広く利用されてきてい
る。特に、近年の電子デバイスの高集積化に伴い、多層
薄膜構造中の微量元素の評価法として従来の連続イオン
ビームを用いるダイナミックＳＩＭＳにかわってパルス
イオンビームを用いる飛行時間型二次イオン質量分析装
置（ＴＯＦ−ＳＩＭＳ）が注目されてきている。しか
し、一般にＳＩＭＳ法によって試料表面近傍から定量的
な情報を得ることは困難であることが知られている。な
ぜなら、当該試料表面からスパッタされた粒子のイオン
化の確率は元素間で指数関数的な違いが存在し（５桁以
上）、加えて当該表面の組成及び化学状態に鋭敏に左右
される（マトリックス効果）ためである。
【０００３】そこで近年、スパッタで放出された中性粒
子にレーザ、プラズマ、電子線等を照射してポストイオ
ン化することにより質量分析するスパッタ中性粒子質量
分析法（Sputtered Neutral Mass Spectrometry:ＳＮＭ
Ｓ）が開発された。この方法の利点は、（１）スパッタ
中性粒子の放出過程が二次イオン化過程を含まないため
試料表面の組成を反映すること（定量分析可能）、
（２）スパッタ粒子数は二次イオン数の１０3 〜１０5
倍程度と多いため、更なる高感度化が期待できることで
ある。その中でも、パルスレーザとＴＯＦ−ＳＩＭＳを
組み合わせたＳＮＭＳ装置（以下レーザポストイオン化
ＴＯＦ−ＳＮＭＳと呼ぶ。）が最も高い検出効率を得る
ことができると期待されている（例えば、特公昭６１−
５００８６６）。それは、この方法が飛行時間型質量分
析計の持つ高い信号透過効率とレーザによる中性粒子の
効率的なポストイオン化を組み合わせることにより、半
導体デバイス評価に必須な局所領域における極薄膜の極
微量不純物検出の可能性を持つことによる。
子にレーザ、プラズマ、電子線等を照射してポストイオ
ン化することにより質量分析するスパッタ中性粒子質量
分析法（Sputtered Neutral Mass Spectrometry:ＳＮＭ
Ｓ）が開発された。この方法の利点は、（１）スパッタ
中性粒子の放出過程が二次イオン化過程を含まないため
試料表面の組成を反映すること（定量分析可能）、
（２）スパッタ粒子数は二次イオン数の１０3 〜１０5
倍程度と多いため、更なる高感度化が期待できることで
ある。その中でも、パルスレーザとＴＯＦ−ＳＩＭＳを
組み合わせたＳＮＭＳ装置（以下レーザポストイオン化
ＴＯＦ−ＳＮＭＳと呼ぶ。）が最も高い検出効率を得る
ことができると期待されている（例えば、特公昭６１−
５００８６６）。それは、この方法が飛行時間型質量分
析計の持つ高い信号透過効率とレーザによる中性粒子の
効率的なポストイオン化を組み合わせることにより、半
導体デバイス評価に必須な局所領域における極薄膜の極
微量不純物検出の可能性を持つことによる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】レーザポストイオン化
ＴＯＦ−ＳＮＭＳとは、パルスイオンビームを試料に照
射して発生させた中性粒子を試料表面から一定距離離れ
た位置に例えば紫外線レーザ（エキシマレーザ等）を通
過させて中性粒子をイオン化し飛行時間型質量分析計で
測定を行なう分析法である。従来、この方法では、イオ
ンビームとレーザビームの同期条件を簡便にするため
に、イオンビームのパルス幅をレーザビームのパルス幅
（例えば２０nsec）に対して十分長くとるようにしてい
た（例えば５μsec)。しかし、薄膜中の微量元素検出の
感度指標となる検出効率（被測定元素の検出量に対する
イオンビームスパッタリングによる消費量の比）を向上
させるためには、レーザのパルス幅と比較的近いパルス
幅のイオンビームを利用することにより試料消費を抑制
することが重要となる。
ＴＯＦ−ＳＮＭＳとは、パルスイオンビームを試料に照
射して発生させた中性粒子を試料表面から一定距離離れ
た位置に例えば紫外線レーザ（エキシマレーザ等）を通
過させて中性粒子をイオン化し飛行時間型質量分析計で
測定を行なう分析法である。従来、この方法では、イオ
ンビームとレーザビームの同期条件を簡便にするため
に、イオンビームのパルス幅をレーザビームのパルス幅
（例えば２０nsec）に対して十分長くとるようにしてい
た（例えば５μsec)。しかし、薄膜中の微量元素検出の
感度指標となる検出効率（被測定元素の検出量に対する
イオンビームスパッタリングによる消費量の比）を向上
させるためには、レーザのパルス幅と比較的近いパルス
幅のイオンビームを利用することにより試料消費を抑制
することが重要となる。
【０００５】一方、イオンビームを短パルス化していく
と、中性粒子の運動エネルギーの分散がレーザのイオン
化領域における運動エネルギー分布として反映されると
ともに、被測定元素はそれぞれ異なる質量数を持つた
め、試料からレーザビーム化領域までの一定距離Ｌに到
達する時間はその質量数に依存して変化する。つまり、
元素Ａの運動エネルギーＥA は
と、中性粒子の運動エネルギーの分散がレーザのイオン
化領域における運動エネルギー分布として反映されると
ともに、被測定元素はそれぞれ異なる質量数を持つた
め、試料からレーザビーム化領域までの一定距離Ｌに到
達する時間はその質量数に依存して変化する。つまり、
元素Ａの運動エネルギーＥA は
【数１】 となる。よって元素Ａの速度ＶA は次の式で表される。
【数２】 よって、一定距離Ｌに到達する時間ｔA は
【数３】 で表される。つまり、到達時間ｔA は元素Ａの運動エネ
ルギーの平方根に反比例し、質量数の平方根及びレーザ
ビームと試料との距離に比例する。
ルギーの平方根に反比例し、質量数の平方根及びレーザ
ビームと試料との距離に比例する。
【０００６】よって、イオンビームとレーザビームとの
同期条件を変化させることは運動エネルギー分布におけ
るサンプリング区分を変化させることに相当するので、
このわずかな差が検出効率に大きな影響を与える。その
ため時間差の設定値は注目元素が複数の場合、必ずしも
全ての元素を最高感度で検出できる条件とはなり得なか
った。たとえば、試料表面から１mm直上にレーザ領域を
設置し、元素Ａのスパッタ中性粒子の運動エネルギーを
５eVと仮定すると、質量数が２の粒子の到達時間は４６
nsecで、質量数２００の粒子は４６０nsecとなる。レー
ザの発振時間は数１０nsecと短いため、このように質量
数の大きく異なる元素を同時に高感度に検出することは
不可能となる。即ち、従来のレーザポストイオン化ＴＯ
Ｆ−ＳＮＭＳでは全元素に対して高効率の検出は困難で
ある。従って、高検出効率で全元素を定量的に評価でき
る技術の開発が望まれる。
同期条件を変化させることは運動エネルギー分布におけ
るサンプリング区分を変化させることに相当するので、
このわずかな差が検出効率に大きな影響を与える。その
ため時間差の設定値は注目元素が複数の場合、必ずしも
全ての元素を最高感度で検出できる条件とはなり得なか
った。たとえば、試料表面から１mm直上にレーザ領域を
設置し、元素Ａのスパッタ中性粒子の運動エネルギーを
５eVと仮定すると、質量数が２の粒子の到達時間は４６
nsecで、質量数２００の粒子は４６０nsecとなる。レー
ザの発振時間は数１０nsecと短いため、このように質量
数の大きく異なる元素を同時に高感度に検出することは
不可能となる。即ち、従来のレーザポストイオン化ＴＯ
Ｆ−ＳＮＭＳでは全元素に対して高効率の検出は困難で
ある。従って、高検出効率で全元素を定量的に評価でき
る技術の開発が望まれる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の高感度表面多元
素同時質量分析方法は、パルスイオンビームを試料表面
に照射し発生した中性粒子をレーザビームでポストイオ
ン化して質量分析する方法において、パルスイオンビー
ムのパルスとレーザビームのパルスの時間差を被測定元
素ごとに信号強度が最大になるように設定することを特
徴とし、これによりスパッタ中性粒子量を高感度にかつ
同時に分析する。又、本発明は、パルスイオンビームの
パルスとレーザビームのパルスの時間差を変化させなが
ら全運動エネルギー範囲の中性粒子をポストイオン化し
て検出することを特徴とする。
素同時質量分析方法は、パルスイオンビームを試料表面
に照射し発生した中性粒子をレーザビームでポストイオ
ン化して質量分析する方法において、パルスイオンビー
ムのパルスとレーザビームのパルスの時間差を被測定元
素ごとに信号強度が最大になるように設定することを特
徴とし、これによりスパッタ中性粒子量を高感度にかつ
同時に分析する。又、本発明は、パルスイオンビームの
パルスとレーザビームのパルスの時間差を変化させなが
ら全運動エネルギー範囲の中性粒子をポストイオン化し
て検出することを特徴とする。
【０００８】
【作用】具体的に図１を用いて本法の内容を説明する。
連続イオンビームをバンチャー６によりパルス化２し
（時間ｔ0 ）、それを被測定試料１に照射する（到達時
間Ｔ1 ）。スパッタ現象により試料表面から中性粒子３
が放出される。中性粒子３は電場に影響されず試料表面
からある速度をもってドリフト（浮遊）し、レーザ４が
通過する地点に到達する。そこでポストイオン化され、
ある電場を受けて、飛行時間型質量分析計５内に導入さ
れる。
連続イオンビームをバンチャー６によりパルス化２し
（時間ｔ0 ）、それを被測定試料１に照射する（到達時
間Ｔ1 ）。スパッタ現象により試料表面から中性粒子３
が放出される。中性粒子３は電場に影響されず試料表面
からある速度をもってドリフト（浮遊）し、レーザ４が
通過する地点に到達する。そこでポストイオン化され、
ある電場を受けて、飛行時間型質量分析計５内に導入さ
れる。
【０００９】スパッタリングの理論から推定される試料
表面から放出される中性粒子の運動エネルギーは５eV程
度にピークを持ち、なだらかに１００eV程度まで広がり
を持った分布を示す（図３）。よって、式（３）に従っ
て、予め被測定元素Ａ，Ｂの５eVに相当するパルスイオ
ンビームの立ち上がり時間とレーザビームの立ち上がり
時間との時間差（スパッタ粒子が試料から発生しレーザ
ビーム領域に到達する時間に相当）ΔｔA,calc及びΔｔ
B,calcを求めておく。次に時間差ΔｔA,calc及びΔｔ
B,calcの前後１〜２μsec の範囲をそれぞれ５０nsec程
度の間隔で、遅延回路を用いて可変させ飛行時間質量ス
ペクトル測定し、被測定元素それぞれについてレーザポ
ストイオン化信号強度が最大となる時間差ΔｔA,obs ，
ΔｔB,obsをそれぞれ設定する。最後に、求めた時間差
ΔｔA,obs ＝（｜ｔ1 −ｔA,2 ｜）あるいはΔｔB,obs
＝（｜ｔ1 −ｔB,2 ｜）での質量スペクトルをパルス積
算することでデータの収集を行なう（図４）。パルス積
算する際、積算回数が少ない場合はΔｔA,obs で積算後
ΔｔB,obs の積算を行なっても良いがΔｔA,obs ，Δｔ
B,obs を順次くり返して積算した方が良い。ここで、ｔ
1 は図１で示したパルスイオンビームの試料への到達時
間、ｔA,2 及びｔB,2 は被測定元素Ａ及びＢの信号強度
が最大となるレーザの照射時間を表す。
表面から放出される中性粒子の運動エネルギーは５eV程
度にピークを持ち、なだらかに１００eV程度まで広がり
を持った分布を示す（図３）。よって、式（３）に従っ
て、予め被測定元素Ａ，Ｂの５eVに相当するパルスイオ
ンビームの立ち上がり時間とレーザビームの立ち上がり
時間との時間差（スパッタ粒子が試料から発生しレーザ
ビーム領域に到達する時間に相当）ΔｔA,calc及びΔｔ
B,calcを求めておく。次に時間差ΔｔA,calc及びΔｔ
B,calcの前後１〜２μsec の範囲をそれぞれ５０nsec程
度の間隔で、遅延回路を用いて可変させ飛行時間質量ス
ペクトル測定し、被測定元素それぞれについてレーザポ
ストイオン化信号強度が最大となる時間差ΔｔA,obs ，
ΔｔB,obsをそれぞれ設定する。最後に、求めた時間差
ΔｔA,obs ＝（｜ｔ1 −ｔA,2 ｜）あるいはΔｔB,obs
＝（｜ｔ1 −ｔB,2 ｜）での質量スペクトルをパルス積
算することでデータの収集を行なう（図４）。パルス積
算する際、積算回数が少ない場合はΔｔA,obs で積算後
ΔｔB,obs の積算を行なっても良いがΔｔA,obs ，Δｔ
B,obs を順次くり返して積算した方が良い。ここで、ｔ
1 は図１で示したパルスイオンビームの試料への到達時
間、ｔA,2 及びｔB,2 は被測定元素Ａ及びＢの信号強度
が最大となるレーザの照射時間を表す。
【００１０】又、スパッタされて放出された中性粒子は
それぞれ原子であったり分子であったり、あるいは化学
的な状態が異なる場合、運動エネルギー広がりはそれぞ
れ異なっている。例えばイオンスパッタリングで試料表
面から放出される中性粒子の運動エネルギー分布は、注
目する元素の種類のみならず、試料表面における注目元
素の存在状態の影響を大きく受けることが知られてい
る。例えば単結晶試料の面方位の違いによるスパッタリ
ング収率やスパッタされた粒子の角度分布等に大きな差
が生じることが報告されている（例えば、 G. J. Ogili
vie et. al., J.Phys. Chem. Solids, 24(1963) 24
7）。
それぞれ原子であったり分子であったり、あるいは化学
的な状態が異なる場合、運動エネルギー広がりはそれぞ
れ異なっている。例えばイオンスパッタリングで試料表
面から放出される中性粒子の運動エネルギー分布は、注
目する元素の種類のみならず、試料表面における注目元
素の存在状態の影響を大きく受けることが知られてい
る。例えば単結晶試料の面方位の違いによるスパッタリ
ング収率やスパッタされた粒子の角度分布等に大きな差
が生じることが報告されている（例えば、 G. J. Ogili
vie et. al., J.Phys. Chem. Solids, 24(1963) 24
7）。
【００１１】前述した運動エネルギーの拡がりまで含め
た補正を行なうためには、スパッタ中性粒子の全運動エ
ネルギーに渡る質量スペクトルを積算する必要がある。
具体的には、パルスイオンビームとレーザビームの同期
時間差を順次変化させて検出される中性粒子数を全エネ
ルギー範囲に渡って検出する。これにより再現性の高い
定量的な評価が可能となる。即ち、信号強度が最大にな
る同期時間差を設定して測定する方法では、被測定元素
毎の運動エネルギー分布の形がそれぞれ異なる場合、運
動エネルギースペクトルの最大ピーク強度が全収量を代
表する値を示さないことがあるため、全運動エネルギー
範囲に渡ってスパッタ中性粒子信号量を積算することが
正確な定量を行なう場合重要となる（図４）。つまり請
求項１で求めるのは図４における斜線部であり、請求項
２で求めるのは全面積強度ということになる。当該試料
の表面状態により運動エネルギー分布は容易に変化する
ので、例えば試料が酸化物か金属であるかなど、異なる
状態の試料間の比較には請求項２の手法を用いると非常
に信頼性の高い測定が可能となる。
た補正を行なうためには、スパッタ中性粒子の全運動エ
ネルギーに渡る質量スペクトルを積算する必要がある。
具体的には、パルスイオンビームとレーザビームの同期
時間差を順次変化させて検出される中性粒子数を全エネ
ルギー範囲に渡って検出する。これにより再現性の高い
定量的な評価が可能となる。即ち、信号強度が最大にな
る同期時間差を設定して測定する方法では、被測定元素
毎の運動エネルギー分布の形がそれぞれ異なる場合、運
動エネルギースペクトルの最大ピーク強度が全収量を代
表する値を示さないことがあるため、全運動エネルギー
範囲に渡ってスパッタ中性粒子信号量を積算することが
正確な定量を行なう場合重要となる（図４）。つまり請
求項１で求めるのは図４における斜線部であり、請求項
２で求めるのは全面積強度ということになる。当該試料
の表面状態により運動エネルギー分布は容易に変化する
ので、例えば試料が酸化物か金属であるかなど、異なる
状態の試料間の比較には請求項２の手法を用いると非常
に信頼性の高い測定が可能となる。
【００１２】
【実施例】被測定試料として、大きく異なる質量数と異
なるイオン化ポテンシャルを持つＣｕとＡｕを等量含む
Ｃｕ−５０％Ａｕ合金を用いて、本法の定量分析法とし
ての有効性を確認した。測定条件は、一次イオンにＡｒ
+ （イオンビームパルス幅２００nsec、１μＡmp.)を用
い、ポストイオン化用レーザにはＡｒＦ（波長１９３n
m、パルス幅１８nsec、１００mJ）を用いた。レーザビ
ームは、試料直上３mmを通過するようにした。式（３）
に従い、運動エネルギーを５eVとすると、Ａｕのレーザ
領域への到達時間は約１３３０nsec、同様にＣｕは７６
０nsecとなる。この条件で、イオンビームパルスとレー
ザビームパルスとの時間間隔を変化させレーザ領域への
到達時間スペクトルを測定する。そのスペクトルからＣ
ｕとＡｕについての最適な時間間隔ΔｔCu,obs，Δｔ
Au,obsをそれぞれ７４０nsec、１２２０nsecと決定し
た。積算回数はΔｔCu,obs，ΔｔAu,obsそれぞれのパル
ス同期条件について１００００パルスとした。
なるイオン化ポテンシャルを持つＣｕとＡｕを等量含む
Ｃｕ−５０％Ａｕ合金を用いて、本法の定量分析法とし
ての有効性を確認した。測定条件は、一次イオンにＡｒ
+ （イオンビームパルス幅２００nsec、１μＡmp.)を用
い、ポストイオン化用レーザにはＡｒＦ（波長１９３n
m、パルス幅１８nsec、１００mJ）を用いた。レーザビ
ームは、試料直上３mmを通過するようにした。式（３）
に従い、運動エネルギーを５eVとすると、Ａｕのレーザ
領域への到達時間は約１３３０nsec、同様にＣｕは７６
０nsecとなる。この条件で、イオンビームパルスとレー
ザビームパルスとの時間間隔を変化させレーザ領域への
到達時間スペクトルを測定する。そのスペクトルからＣ
ｕとＡｕについての最適な時間間隔ΔｔCu,obs，Δｔ
Au,obsをそれぞれ７４０nsec、１２２０nsecと決定し
た。積算回数はΔｔCu,obs，ΔｔAu,obsそれぞれのパル
ス同期条件について１００００パルスとした。
【００１３】図５にΔｔCu,obs，ΔｔAu,obsそれぞれの
条件で得られたスパッタ中性粒子飛行時間型質量スペク
トルを示す。図よりわかる通り、ΔｔCu,obsの条件では
Ａｕの信号が小さくΔｔAu,obsの条件ではＣｕの信号が
小さくなる。このΔｔCu,obs，ΔｔAu,obsの両条件での
測定を行なうことにより、質量数の異なる元素について
全て高感度に検出できることがわかった。又図５よりΔ
ｔCu,obs，ΔｔAu,obsそれぞれにおけるＣｕとＡｕの中
性粒子質量分析スペクトルの積算強度がほぼ等しい値を
示していることがわかる。これは、ＣｕとＡｕの検出感
度がほぼ等しいことを意味している。下記表１にΔｔ
Cu,obs，ΔｔAu,obsそれぞれにおけるＣｕとＡｕの信号
強度を示す。
条件で得られたスパッタ中性粒子飛行時間型質量スペク
トルを示す。図よりわかる通り、ΔｔCu,obsの条件では
Ａｕの信号が小さくΔｔAu,obsの条件ではＣｕの信号が
小さくなる。このΔｔCu,obs，ΔｔAu,obsの両条件での
測定を行なうことにより、質量数の異なる元素について
全て高感度に検出できることがわかった。又図５よりΔ
ｔCu,obs，ΔｔAu,obsそれぞれにおけるＣｕとＡｕの中
性粒子質量分析スペクトルの積算強度がほぼ等しい値を
示していることがわかる。これは、ＣｕとＡｕの検出感
度がほぼ等しいことを意味している。下記表１にΔｔ
Cu,obs，ΔｔAu,obsそれぞれにおけるＣｕとＡｕの信号
強度を示す。
【００１４】
【表１】 とΔｔCu，ΔｔAuそれぞれで求めたもの（３．９及び
０．６５）よりも信号強度比が１に近い値を示す。これ
は、ＣｕとＡｕのレーザポストイオン化の感度係数がか
なり近い値を示していることを意味し、手法自身の信頼
性の高さを示している。
０．６５）よりも信号強度比が１に近い値を示す。これ
は、ＣｕとＡｕのレーザポストイオン化の感度係数がか
なり近い値を示していることを意味し、手法自身の信頼
性の高さを示している。
【００１５】全運動エネルギースペクトルの範囲を積算
した結果を次の表２に示す。
した結果を次の表２に示す。
【表２】 この場合、更に信号強度比は１に近づき、この方法の信
頼性の高さを示している。又、Ｃｕ−５０％Ａｕのよう
に安定な表面を持つ試料でなく、酸化物や酸化しやすい
試料などの評価には非常に有効な手段となることが期待
できる。
頼性の高さを示している。又、Ｃｕ−５０％Ａｕのよう
に安定な表面を持つ試料でなく、酸化物や酸化しやすい
試料などの評価には非常に有効な手段となることが期待
できる。
【００１６】
【発明の効果】本発明により、高感度高精度の表面分析
装置として期待される飛行時間型質量分析計を用いたレ
ーザポストイオン化ＳＮＭＳ法において、イオンビーム
とレーザビームとの同期条件を最適化して測定するこ
と、及び全運動エネルギー範囲で信号強度を積算するこ
とにより全注目元素の検出限界をより低減するととも
に、定量性及び再現性を向上させた。
装置として期待される飛行時間型質量分析計を用いたレ
ーザポストイオン化ＳＮＭＳ法において、イオンビーム
とレーザビームとの同期条件を最適化して測定するこ
と、及び全運動エネルギー範囲で信号強度を積算するこ
とにより全注目元素の検出限界をより低減するととも
に、定量性及び再現性を向上させた。
【図１】本発明を構成するレーザを用いたスパッタ中性
粒子質量分析装置の概要図。
粒子質量分析装置の概要図。
【図２】純銅試料から放出されたＣｕ，Ｃｕ2 ，Ｃｕ3
のスパッタ中性粒子の運動エネルギースペクトル、スパ
ッタ粒子の時間スペクトルと２つの請求項に示した方法
により得られる情報の違いの説明。
のスパッタ中性粒子の運動エネルギースペクトル、スパ
ッタ粒子の時間スペクトルと２つの請求項に示した方法
により得られる情報の違いの説明。
【図３】計算で求めたイオンビームとレーザビームとの
時間差ΔｔA,calcと実測して得られたポストイオン化信
号の最大となる時間差ΔｔA,obs の関係を示す。
時間差ΔｔA,calcと実測して得られたポストイオン化信
号の最大となる時間差ΔｔA,obs の関係を示す。
【図４】スパッタ中性粒子のレーザ照射位置に到達する
までの時間スペクトルと２つの請求項に示した方法によ
り得られる情報の違いの説明。
までの時間スペクトルと２つの請求項に示した方法によ
り得られる情報の違いの説明。
【図５】イオンビームとレーザビームとのパルス間隔Δ
ｔCu,obs、ΔｔAu,obsそれぞれを用いた時のＣｕ−５０
％Ａｕ合金のスパッタ中性粒子質量分析スペクトルであ
る。斜線で囲った部分がマススペクトル時間差Δｔ
Cu,obsで得られたもの、実線がΔｔAu,obsで得られたも
のである（測定方法は請求項１に準じている）。
ｔCu,obs、ΔｔAu,obsそれぞれを用いた時のＣｕ−５０
％Ａｕ合金のスパッタ中性粒子質量分析スペクトルであ
る。斜線で囲った部分がマススペクトル時間差Δｔ
Cu,obsで得られたもの、実線がΔｔAu,obsで得られたも
のである（測定方法は請求項１に準じている）。
Claims (2)
- 【請求項１】 パルスイオンビームを試料表面に照射し
発生した中性粒子をレーザビームでポストイオン化して
質量分析する方法において、パルスイオンビームのパル
スとレーザビームのパルスの時間差を被測定元素ごとに
信号強度が最大になるように設定することを特徴とする
高感度表面多元素同時質量分析方法。 - 【請求項２】 パルスイオンビームを試料表面に照射し
発生した中性粒子をレーザビームでポストイオン化して
質量分析する方法において、パルスイオンビームのパル
スとレーザビームのパルスの時間差を変化させながら全
運動エネルギー範囲の中性粒子をポストイオン化して検
出することを特徴とする高感度表面多元素同時質量分析
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6065921A JPH07280752A (ja) | 1994-04-04 | 1994-04-04 | 高感度表面多元素同時質量分析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6065921A JPH07280752A (ja) | 1994-04-04 | 1994-04-04 | 高感度表面多元素同時質量分析方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07280752A true JPH07280752A (ja) | 1995-10-27 |
Family
ID=13300922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6065921A Withdrawn JPH07280752A (ja) | 1994-04-04 | 1994-04-04 | 高感度表面多元素同時質量分析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07280752A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011233248A (ja) * | 2010-04-23 | 2011-11-17 | Tokyo Institute Of Technology | レーザイオン化質量分析装置 |
| JP2012099226A (ja) * | 2010-10-29 | 2012-05-24 | Ayabo:Kk | Ｔｏｆ質量分析によるｈｉｐｉｍｓスパッタ源のプラズマ解析方法及びその装置 |
| JP2014153100A (ja) * | 2013-02-06 | 2014-08-25 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | ポリマー材料のユニット分子同定方法及びポリマー材料のユニット分子同定装置 |
| US10497554B2 (en) | 2017-09-19 | 2019-12-03 | Toshiba Memory Corporation | Mass spectrometry apparatus and mass spectrometry method |
-
1994
- 1994-04-04 JP JP6065921A patent/JPH07280752A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011233248A (ja) * | 2010-04-23 | 2011-11-17 | Tokyo Institute Of Technology | レーザイオン化質量分析装置 |
| JP2012099226A (ja) * | 2010-10-29 | 2012-05-24 | Ayabo:Kk | Ｔｏｆ質量分析によるｈｉｐｉｍｓスパッタ源のプラズマ解析方法及びその装置 |
| JP2014153100A (ja) * | 2013-02-06 | 2014-08-25 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | ポリマー材料のユニット分子同定方法及びポリマー材料のユニット分子同定装置 |
| US10497554B2 (en) | 2017-09-19 | 2019-12-03 | Toshiba Memory Corporation | Mass spectrometry apparatus and mass spectrometry method |
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