JPH083988B2 - Secondary ion mass spectrometry - Google Patents

Secondary ion mass spectrometry

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JPH083988B2
JPH083988B2 JP61237955A JP23795586A JPH083988B2 JP H083988 B2 JPH083988 B2 JP H083988B2 JP 61237955 A JP61237955 A JP 61237955A JP 23795586 A JP23795586 A JP 23795586A JP H083988 B2 JPH083988 B2 JP H083988B2
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Japan
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ion
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栄一 泉
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Hitachi Ltd
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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(SIMS)方法に関す
る。
The present invention relates to a secondary ion mass spectrometry (SIMS) method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

SIMSでは、二次イオンイールドが一次イオン種によつ
て大きく変化する。試料成分間すなわち元素間の格差も
4〜5桁と大きく、定量分析には検量線法に頼つてい
る。このためデータから直ちに濃度の判断は出来ない欠
点を有している。特に標準試料のない場合は、定性分析
または比較分析だけしか出来ない。
In SIMS, the secondary ion yield changes greatly depending on the primary ion species. The difference between sample components, that is, the difference between elements is as large as 4 to 5 digits, and a calibration curve method is used for quantitative analysis. Therefore, it has a drawback that the concentration cannot be immediately determined from the data. Especially when there is no standard sample, only qualitative or comparative analysis can be performed.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上記従来技術は生データの定量性については全く配慮
がなされておらず、 (1)生データから定量値が分からない。
In the above-mentioned conventional technology, no consideration is given to the quantification of raw data, and (1) the quantitative value is not known from the raw data.

(2)誤つて濃度を判断することがある。(2) The concentration may be erroneously determined.

(3)標準試料がないと定量はできない。(3) Quantification is not possible without standard samples.

などの問題があつた。There was a problem such as.

本発明の目的は標準試料がない試料についても濃度の
判定が容易にできる二次イオン質量分析方法を提供する
ことにある。
An object of the present invention is to provide a secondary ion mass spectrometric method capable of easily determining the concentration of a sample without a standard sample.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的を達成するために、本発明では、特定質量の
イオン散乱スペクトル分析(ISS)の出力値と特定質量
のSIMSの出力値に基づいて、その後のSIMSの出力値か
ら、試料濃度に対する定量値を求めるように構成した。
In order to achieve the above object, in the present invention, based on the output value of the ion scattering spectrum analysis (ISS) of a specific mass and the output value of SIMS of a specific mass, from the subsequent output value of SIMS, a quantitative value for the sample concentration. Configured to ask.

〔作用〕[Action]

そのような補正によればSIMSのデータに定量性が生ず
ることなり、したがつて本発明によれば標準試料のない
試料についても濃度の判定が容易にできるようになる。
Such a correction causes quantification of SIMS data, and therefore the present invention makes it possible to easily determine the concentration of a sample without a standard sample.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。一
次イオン発生源1Aは軽質量イオン2Aを発生し、一次イオ
発生源1Bは分析用イオン2Bを発生する。一次イオン分離
装置3はイオン2Aとイオン2Bを選択し照射系5へ選択的
に一次イオン2を送る。一次イオン分離装置3には駆動
源4が接続され、選択条件合せをする。試料6に一次イ
オンが照射されると二次イオン9を放出する。二次イオ
ン9はエネルギー分離器10とエネルギー分離スリツト11
を介し、質量分離器13、分離スリツト14を介して、第二
の検出器15に入る。エネルギー分離スリツト11の後段に
は、第一の検出器12がある。この第1の検出器12は二次
イオン9のエネルギー分布の、第二の検出器15はマスス
ペクトルの各信号を検出する。各信号12A,15Aは、制御
記憶回路16にデータ収集、記憶される。このデータは各
種演算処理出力器17によつて出力される。試料6には電
圧源7と走査回路8が接続され制御記憶回路16からの制
御信号8Aによつて走査状態の選択がされる。また一次イ
オン分離駆動源も信号4Aにより選択がされる。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The primary ion generation source 1A generates light mass ions 2A, and the primary ion generation source 1B generates analysis ions 2B. The primary ion separation device 3 selects the ions 2A and 2B and selectively sends the primary ions 2 to the irradiation system 5. A drive source 4 is connected to the primary ion separation device 3 to match selection conditions. When the sample 6 is irradiated with the primary ions, the secondary ions 9 are emitted. The secondary ions 9 are the energy separator 10 and the energy separation slit 11
To the second detector 15 via the mass separator 13 and the separation slit 14. After the energy separating slit 11, there is a first detector 12. The first detector 12 detects each signal of the energy distribution of the secondary ion 9, and the second detector 15 detects each signal of the mass spectrum. The signals 12A and 15A are collected and stored in the control storage circuit 16. This data is output by the various arithmetic processing output device 17. A voltage source 7 and a scanning circuit 8 are connected to the sample 6, and a scanning state is selected by a control signal 8A from a control storage circuit 16. The primary ion separation drive source is also selected by the signal 4A.

今、ISSの動作をする時、一次イオン分離装置3は信
号4Aにより一次イオンとして軽元素イオン2Aを選択し試
料6に照射する。試料電位は信号8Aにより、第2図に示
す如くVAからOVまで走査する。試料6の組成が元素m1
m2から成る時、第一の検出器12には一次イオン2Aの反射
イオン9が入り、第3図の如くエネルギースペクトルが
得られる。電圧Vs1にm1のピークが、Vs2にm2のピークm2
が現われる。このイオン量Is1,Is2は定量性のあるもの
である。
Now, when operating the ISS, the primary ion separation device 3 selects the light element ion 2A as the primary ion by the signal 4A and irradiates the sample 6 with it. The sample potential is scanned from V A to OV by the signal 8A as shown in FIG. The composition of sample 6 is the element m 1
When it is composed of m 2 , the first detector 12 receives the reflected ion 9 of the primary ion 2A, and the energy spectrum is obtained as shown in FIG. Voltage Vs 1 has m 1 peak and Vs 2 has m 2 peak m 2
Appears. The ion amounts Is 1 and Is 2 are quantitative.

次にSIMSモードでは、一次イオン分離装置3は一次イ
オン1Bを選択し試料電位はVAに固定する。元素m1とm2
着目する第二の検出器15に得られる二次イオンは第4A図
の如くなる。各イオン強度Im1,Im2は濃度とは直接的に
結び付かない。各元素のイオン化率Kに依存する。
Next, in the SIMS mode, the primary ion separation device 3 selects the primary ion 1B and fixes the sample potential at V A. Secondary ions obtained in the second detector 15 focusing on the elements m 1 and m 2 are as shown in FIG. 4A. The ionic strengths I m1 and I m2 are not directly related to the concentration. It depends on the ionization rate K of each element.

ISSでは試料にエネルギーE0、質量数M0の一次イオン
を質量数M1の試料に照射する。一次イオンは、エネルギ
ーがE1となつて反射する。電場を固定し試料電位を走査
すると二次イオンエネルギースペクトルが得られる。一
次イオン入射角を45°とすると次の関係が成立する。
In the ISS, the sample with energy E 0 and mass number M 0 is irradiated to the sample with mass number M 1 . Primary ions are reflected with energy of E 1 . A secondary ion energy spectrum is obtained by fixing the electric field and scanning the sample potential. The following relation holds when the primary ion incident angle is 45 °.

M1=M0(1+E1+E0)/(1−E1+E0)…(1) つまり反射イオンのエネルギーを求めることにより試
料成分すなわち元素M1を求められる。
M 1 = M 0 (1 + E 1 + E 0 ) / (1−E 1 + E 0 ) ... (1) That is, the sample component, that is, the element M 1 can be obtained by obtaining the energy of the reflected ions.

一方SIMSでは、得られる二次イオン量は次式となる。 On the other hand, in SIMS, the amount of secondary ions obtained is as follows.

IM2=I1・K・C …(2) ここで、I1は一次イオン、Kのイオン化率、Cは濃度で
ある。Kが試料成分すなわち元素によつて変化し、感度
差となる。(1)式ではKに類するフアクターは極めて
1に近く(1)式の値で(2)式の値を補正する。
I M2 = I 1 · K · C (2) where I 1 is the primary ion, the ionization rate of K, and C is the concentration. K changes depending on the sample component, that is, the element, resulting in a difference in sensitivity. In the equation (1), the factor similar to K is extremely close to 1, and the value of the equation (2) is corrected with the value of the equation (1).

SIMSの分析値Im1とISSの分析値ISIとの関係は次の式
で表わすことが出来る。
The relationship between the SIMS analysis value Im 1 and the ISS analysis value I SI can be expressed by the following equation.

Im1=k・Is1 …(3) 各イオン電流のt0に瞬時値をIm10,Is10とし、tにおけ
る値をIm1t,Is1tとすると、 Im10=k0・Is10 …(4) Im1t=kt・Is1t …(5) t0とtを短い時間とし、その間の分析深さΔZは浅くて
省略出来る時、次式と近似する。
I m1 = k · I s1 (3) Let I m10 = k 0 · I s10 where I m10 , I s10 is the instantaneous value at t 0 of each ion current, and I m1 t, I s1 t is the value at t. (4) I m1 t = kt · I s1 t (5) When t 0 and t are short times, and the analysis depth ΔZ between them is shallow and can be omitted, it is approximated by the following equation.

k0≒kt …(6) (6)式から(4)(5)式を整理すると、 Im1t=(Im10/Is10)・Is1t …(7) (7)式によつてSIMSの出力を変換してIm1t′として
出力する。但し、kは定数である。
k 0 ≈ kt… (6) When formulas (4) and (5) are rearranged from formulas (6), I m1 t = (I m10 / I s10 ) · I s1 t… (7) (7) The output of SIMS is converted and output as I m1 t ′. However, k is a constant.

Im1t′=k・(Is10/Im10)・Im1t …(8) (8)式により補正したSIMSデータは第4B図の如く試
料成分ごとに異なるイオン化率に実質的に依存しない定
量性のあるデータとなる。
I m1 t ′ = k · (I s10 / I m10 ) · I m1 t (8) The SIMS data corrected by the equation (8) does not substantially depend on the ionization rate which differs for each sample component as shown in FIG. 4B. The data will be quantitative.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、SIMSのデータに定量性が出るので、
従来技術の問題点がなくなり、見易いデータを提供出来
る。これにより標準試料のない試料に対しても濃度の判
定ができる。
According to the present invention, since SIMS data has quantitativeness,
The problems of the conventional technology are eliminated, and easy-to-read data can be provided. As a result, it is possible to determine the concentration of a sample without a standard sample.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例のブロツク図、第2図は試料
電位の走査を示す図、第3図は二次イオンエネルギース
ペクトルを示す図、第4A図はSIMSプロフアイルを示す
図、第4B図は補正後のSIMSプロフアイルを示す図であ
る。 1……一次イオン発生器、2……一次イオン分離装置、
6……試料、10……エネルギー分離器、12……第一の検
出器、13……質量分離器、15……第二の検出器。
1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing scanning of a sample potential, FIG. 3 is a diagram showing secondary ion energy spectrum, FIG. 4A is a diagram showing SIMS profile, FIG. 4B is a diagram showing the SIMS profile after correction. 1 ... Primary ion generator, 2 ... Primary ion separator,
6 ... Sample, 10 ... energy separator, 12 ... first detector, 13 ... mass separator, 15 ... second detector.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】(a):試料に一次イオンを照射し、これ
により発生する反射イオンのエネルギーを分析すること
により、一次イオンが衝突した部分の試料の質量を検出
するステップと、 (b):前記ステップ(a)で用いた試料に一次イオン
を照射し、これにより発生する二次イオンを質量分離す
ることにより、一次イオンが衝突した部分の試料の質量
を検出するステップと、 (c):試料に一次イオンを照射して、試料から発生す
る二次イオンを質量分離して検出し、前記ステップ
(a)の検出値及び前記ステップ(b)の検出値に基づ
いて、一次イオンが衝突した部分の試料の濃度に対する
定量値を求めて質量分析するステップ、 を有することを特徴とする二次イオン質量分析方法。
1. (a): Detecting the mass of the sample at the portion where the primary ions collide by irradiating the sample with the primary ions and analyzing the energy of the reflected ions generated thereby. A step of irradiating the sample used in the step (a) with primary ions and mass-separating the secondary ions generated thereby, thereby detecting the mass of the sample in the portion where the primary ions collide, (c) : Irradiate the sample with primary ions, detect secondary ions generated from the sample by mass separation, and collide with the primary ions based on the detection value of the step (a) and the detection value of the step (b). And a mass spectrometric step for obtaining a quantitative value with respect to the concentration of the sample in the selected portion, and a secondary ion mass spectrometric method.
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