JPH09250993A - Secondary ion mass spectrograph - Google Patents

Secondary ion mass spectrograph

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JPH09250993A
JPH09250993A JP8060609A JP6060996A JPH09250993A JP H09250993 A JPH09250993 A JP H09250993A JP 8060609 A JP8060609 A JP 8060609A JP 6060996 A JP6060996 A JP 6060996A JP H09250993 A JPH09250993 A JP H09250993A
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JP
Japan
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sample
secondary ion
ion beam
primary
electron
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Application number
JP8060609A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuhiro Tomita
充裕 富田
Hiroshi Yamaguchi
博 山口
Chie Takakuwa
智恵 高桑
Masahiko Yoshiki
昌彦 吉木
Mamoru Takahashi
護 高橋
Takeshi Suzuki
健 鈴木
Akira Tanaka
章 田中
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH09250993A publication Critical patent/JPH09250993A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a secondary ion mass spectrograph which can microanalyze light element. SOLUTION: The secondary ion mass spectrograph comprises ion generating means 10 for emitting a primary ion beam to the part of a sample, analyzing means 24 for analyzing secondary ion sputter excited from the surface with the primary ion beam, and electron generating means 14 for generating electron for neutralizing charge generated on the surface of the sample by the generation of the secondary ion beam, wherein infrared beam generated from heating means 34 is emitted to the sample S, mass analysis is made in the state of no background due to the residual element by emitting the primary ion beam after the remaining element adhered to the surface of the sample S is previously vaporized by the primary ion beam, and hence the light element can be microanalyzed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、一次イオンビーム
を試料に照射することにより発生する二次イオンビーム
を分析する二次イオン質量分析装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a secondary ion mass spectrometer for analyzing a secondary ion beam generated by irradiating a sample with a primary ion beam.

【0002】[0002]

【従来の技術】物質の表面分析を行う装置の一つとし
て、二次イオン質量分析装置がある。二次イオン質量分
析装置は、通常減圧された密閉容器内に配置された試料
表面に一次イオンを照射し、前記試料表面をスパッタ励
起させることで発生する二次イオンの質量分析をするこ
とで試料表面に存在する元素の分析を行っている。
2. Description of the Related Art A secondary ion mass spectrometer is known as one of the apparatuses for surface analysis of substances. The secondary ion mass spectrometer is a sample by irradiating the sample surface, which is usually placed in a depressurized closed container, with primary ions, and performing mass spectrometry of secondary ions generated by exciting the sample surface by sputtering. The element existing on the surface is analyzed.

【0003】しかしながら、密閉容器内の減圧状態を高
真空にしても、酸素、水素、炭素あるいは窒素などの軽
元素は密閉容器中にわずかながらも残留する。これらの
残留元素は、単体あるいは化合物の状態で分析対象の試
料表面に吸着するため、二次イオン質量分析装置を用い
て試料表面の軽元素を分析を行おうとしても、試料表面
に吸着した残留元素を含めて質量を測定してしまうた
め、微量分析を行うことができなかった。
However, even if the depressurized state in the closed container is set to a high vacuum, light elements such as oxygen, hydrogen, carbon, or nitrogen remain in the closed container, although they are slightly. Since these residual elements are adsorbed on the sample surface to be analyzed in the form of a simple substance or a compound, even if an attempt is made to analyze light elements on the sample surface using a secondary ion mass spectrometer, they remain adsorbed on the sample surface. Since the mass was measured including the elements, it was not possible to carry out microanalysis.

【0004】特に、分析対象の試料が絶縁物質の場合に
は、このことが大きな問題となってくる。試料が絶縁物
の場合、一次イオンビームを試料に照射した際試料表面
が帯電するために、試料に電子ビームを照射することで
試料表面の帯電を行いつつ二次イオン質量分析を行って
いる。
This becomes a serious problem especially when the sample to be analyzed is an insulating material. When the sample is an insulator, the sample surface is charged when the sample is irradiated with the primary ion beam. Therefore, the sample surface is charged by irradiating the sample with the electron beam, and the secondary ion mass spectrometry is performed.

【0005】しかしながら、試料に電子ビームを照射す
ると、前記試料表面に吸着した残留元素がイオン化する
ため、残留元素の影響が極めて大きく、二次イオン質量
分析装置を用いての微量の試料分析を行うことは不可能
であった。
However, when the sample is irradiated with an electron beam, the residual elements adsorbed on the surface of the sample are ionized, so that the influence of the residual elements is extremely large, and a small amount of sample analysis is performed using a secondary ion mass spectrometer. It was impossible.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
の二次イオン質量分析装置は、密閉容器内中に残存する
残留元素の影響で、試料中に含まれる微量の軽元素の分
析を行うことができなかった。本発明はこのような問題
に鑑みて成されたものであり、測定試料中の軽元素の測
定を可能にする二次イオン質量分析装置を提供すること
を目的とする。
As described above, the conventional secondary ion mass spectrometry apparatus analyzes a trace amount of light element contained in the sample due to the effect of the residual element remaining in the closed container. I couldn't. The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a secondary ion mass spectrometer capable of measuring light elements in a measurement sample.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本願第1の発明は、試料
載置可能な密閉容器と、前記試料の一部に一次イオンビ
ームを照射するためのイオン発生手段と、前記一次イオ
ンビームによって前記試料表面からスパッタ励起する二
次イオンを分析する分析手段と、前記一次イオンビーム
照射部近傍を加熱するための加熱手段とを有する二次イ
オン質量分析装置である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a hermetically sealed container on which a sample can be placed, an ion generating means for irradiating a part of the sample with a primary ion beam, and the above-mentioned primary ion beam. A secondary ion mass spectrometer having an analyzing means for analyzing secondary ions excited by sputtering from a sample surface, and a heating means for heating the vicinity of the primary ion beam irradiation part.

【0008】本願第2の発明は、前記二次イオンビーム
の発生により前記試料表面に生じる電荷を中和するため
の電子を発生する電子発生手段を有する前記第1の発明
に記載の二次イオン質量分析装置である。本願第3の発
明は、前記加熱手段は、出力0.1〜100W/cm2
の赤外光であることを特徴とする請求項1記載の二次イ
オン質量分析装置。
The second invention of the present application is the secondary ion according to the first invention, which has an electron generating means for generating an electron for neutralizing an electric charge generated on the sample surface by the generation of the secondary ion beam. It is a mass spectrometer. In the third invention of the present application, the heating means has an output of 0.1 to 100 W / cm 2.
2. The secondary ion mass spectrometer according to claim 1, which is infrared light.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の二次イオン質量分
析装置を図面を参照して説明する。図1は、本願発明の
二次イオン質量分析装置の概略断面図である。図中、二
次イオン質量分析装置1は、試料Sを設置できる試料室
3と、イオン発生器5、イオン発生器5から発生される
一次イオンを試料室3に導入する一次イオン導入路7、
および導入される一次イオンを試料表面に収束させるた
めの電子レンズ9からなるイオン発生手段10と、一次
イオンビームを試料に照射することで発生する二次イオ
ンを質量分離する質量分析部21および二次イオンの量
を検出する二次イオン検出部23とからなる質量分析器
20、二次イオンを質量分析器20に取り込むための静
電レンズ19、および二次イオンの質量分析器への導入
路となる二次イオン導入路17からなる分析手段と2
4、試料S表面が帯電した際に帯電を打消すための電荷
を発生する電子銃11および電荷の導入路13とからな
る電子発生手段14とからなる密閉容器があり、密閉容
器内は真空ポンプ15によって減圧されている。さらに
加熱手段34として赤外光レーザー発生器25および赤
外光レーザー発生器から発生したレーザーを試料Sの一
次イオンビームの照射される位置近傍を照射するように
位置合わせを行う反射鏡33とからなる。また、発生さ
れたレーザーは、密閉容器に設けられた、レーザーを透
過する光学窓29を通過して密閉容器内に侵入される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A secondary ion mass spectrometer according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view of a secondary ion mass spectrometer of the present invention. In the figure, a secondary ion mass spectrometer 1 includes a sample chamber 3 in which a sample S can be installed, an ion generator 5, and a primary ion introduction path 7 for introducing primary ions generated from the ion generator 5 into the sample chamber 3.
Ion generating means 10 including an electron lens 9 for converging the introduced primary ions on the sample surface, and a mass spectrometric section 21 and a mass analyzer 21 for mass-separating secondary ions generated by irradiating the sample with the primary ion beam. A mass analyzer 20 including a secondary ion detector 23 for detecting the amount of secondary ions, an electrostatic lens 19 for taking the secondary ions into the mass analyzer 20, and an introduction path of the secondary ions to the mass analyzer. And an analyzing means comprising a secondary ion introduction path 17
4. There is a closed container including an electron gun 11 that generates a charge for canceling the charge when the surface of the sample S is charged and an electron generation means 14 that includes a charge introduction path 13, and a vacuum pump is provided in the closed container. The pressure is reduced by 15. Further, as the heating means 34, an infrared light laser generator 25 and a reflecting mirror 33 for aligning a laser generated from the infrared light laser generator so as to irradiate the vicinity of the position where the primary ion beam of the sample S is irradiated. Become. Further, the generated laser passes through the laser-transmitting optical window 29 provided in the closed container and enters the closed container.

【0010】前記密閉容器内壁面は、表面が不活性で、
残留ガスが吸着しにくい材料を選択することが望まし
く、例えばステンレス、アルミニウム合金などを使用す
ることが望まれる。
The inner wall surface of the closed container is inert,
It is desirable to select a material that does not easily adsorb residual gas, and it is desirable to use, for example, stainless steel, aluminum alloy, or the like.

【0011】イオン発生手段、分析手段および電子発生
手段は、通常の二次イオン質量分析装置と同様のものが
使用できる。イオン発生手段は、試料S表面にイオンビ
ームを照射しスパッタ励起させ、被分析元素をスパッタ
できるものならば、どのようなものであっても構わな
い。例えばイオン発生器から発生されるイオンとしては
Cs、酸素、ArあるはXe等が使用可能である。ま
た、図1においては、電子レンズによってイオン発生器
から発生したイオンを収束させイオンビームとしてい
る。一次イオン導入路、特に一次イオン導入路と試料容
器の接続位置には通過するイオンビームの幅程度まで狭
く設定することが望ましい。これはイオン発生器によっ
て試料容器内の真空度が低下する恐れがあるためであ
る。
As the ion generating means, the analyzing means and the electron generating means, the same secondary ion mass spectrometer can be used. The ion generating means may be any means as long as it can irradiate the surface of the sample S with an ion beam to excite it by sputtering to sputter the element to be analyzed. For example, Cs, oxygen, Ar, Xe, or the like can be used as the ions generated from the ion generator. Further, in FIG. 1, the ions generated from the ion generator are converged by an electron lens to form an ion beam. It is desirable to set the primary ion introduction path, particularly the connection position between the primary ion introduction path and the sample container, to be as narrow as the width of the ion beam passing therethrough. This is because the ion generator may reduce the degree of vacuum in the sample container.

【0012】分析手段は、質量分析部と二次イオン検出
部とからなる。質量分析部では分析目的である特定の二
次イオンを質量分離し、その特定の二次イオンのみを通
過させ、二次イオン検出部へ導入させる。二次イオン検
出部では質量分析部を通過した二次イオン数を計測し、
その結果被測定物質の二次イオンの量を測れる。一般
に、質量分析部は二重収束型質量分析器や四重極型質量
分析器を、また二次イオン検出部はファラデーカップあ
るいは電子増倍管が用いられる。
The analyzing means comprises a mass spectrometric section and a secondary ion detecting section. In the mass spectrometric section, a specific secondary ion to be analyzed is subjected to mass separation, and only the specific secondary ion is allowed to pass through and introduced into the secondary ion detecting section. The secondary ion detector measures the number of secondary ions that have passed through the mass spectrometer,
As a result, the amount of secondary ions of the substance to be measured can be measured. Generally, a double focusing mass analyzer or a quadrupole mass analyzer is used for the mass analysis unit, and a Faraday cup or an electron multiplier tube is used for the secondary ion detection unit.

【0013】電子発生手段は、試料SがSiO2 、Si
34 、Al23 のような絶縁物の場合特に必要とな
る。試料が絶縁物の場合、試料表面がスパッタ励起する
際に帯電するため、電子発生手段により電子を照射する
ことで帯電を中和することが可能となる。前記帯電の領
域は試料の一次イオン照射部を中心に照射部よりも広い
範囲となる。このため、中和電子の照射範囲は、通常試
料照射位置を中心に1次イオン照射部に対して100〜
1000%、さらに好ましくは100〜400%の範囲
に設定することが望まれる。
In the electron generating means, the sample S is made of SiO 2 , Si.
This is especially necessary in the case of insulators such as 3 N 4 and Al 2 O 3 . When the sample is an insulator, it is charged when the surface of the sample is excited by sputtering. Therefore, it is possible to neutralize the charge by irradiating electrons with the electron generating means. The charged region is a range wider than the irradiation part centering on the primary ion irradiation part of the sample. Therefore, the irradiation range of neutralizing electrons is usually 100 to 100 nm with respect to the primary ion irradiation part centering on the sample irradiation position.
It is desired to set it in the range of 1000%, more preferably 100 to 400%.

【0014】本発明の二次イオン質量分析装置は、バッ
クグランドを減少させるため、通常10-5Pa以下、よ
り好ましくは10-7Paの減圧下で用いられる。このよ
うな減圧状態は、前記密閉容器に真空ポンプを接続する
ことでを作り出すことができる。
The secondary ion mass spectrometer of the present invention is used under a reduced pressure of usually 10 -5 Pa or less, more preferably 10 -7 Pa in order to reduce the background. Such a reduced pressure state can be created by connecting a vacuum pump to the closed container.

【0015】このような二次イオン質量分析装置は、減
圧環境にも拘らず、密閉容器内にH、O、CあるいはN
などの軽元素が残留し、単体、化合物として試料表面に
付着する。
Such a secondary ion mass spectrometer is capable of storing H, O, C or N in a closed container despite the reduced pressure environment.
Light elements such as remain, and adhere to the sample surface as a simple substance or compound.

【0016】本発明の加熱手段は、試料表面に付着した
残留元素を試料表面から除去するためのものである。す
なわち試料表面に付着した残留元素を気化し、残留元素
を試料表面から除去した状態で一次イオンを照射するこ
とで二次イオン中の残留イオン成分を減少させ、バック
グラウンドのない状態(残留元素などの被測定物以外の
物質が測定値に含まれない状態)試料中に含有される軽
元素の測定を行うことが可能となる。
The heating means of the present invention is for removing the residual element attached to the sample surface from the sample surface. That is, residual elements adhering to the sample surface are vaporized, and the residual ions in the secondary ions are reduced by irradiating the primary ions with the residual elements removed from the sample surface, and there is no background (such as residual elements). (State in which substances other than the object to be measured are not included in the measured value) It becomes possible to measure the light elements contained in the sample.

【0017】したがって、本発明における加熱手段は、
少なくとも試料の被測定部(一次イオンビーム照射部あ
るいは中和電子照射部)近傍を加熱できるものであれ
ば、特に制限されることなく用いることができる。ま
た、本発明における加熱手段は、試料の一部のみを選択
的に加熱できるものが好ましい。すなわち、加熱位置
は、一次イオンビームの照射部、あるいは中和電子照射
部の残留元素を気化できれば十分であり、必要以上に広
い範囲を加熱すると、密閉容器中の気化した残留元素濃
度が高まり、分析結果に残留元素に起因するバックグラ
ウンドが生じてしまう。このため、一次イオンビーム照
射部近傍、すなわち一次イオン照射部あるいは中和電子
照射部を中心に、これら照射部の100〜1000%、
好ましくは100〜200%の範囲内を加熱することが
望まれる。試料の一部のみを加熱する方法として、赤外
光などのエネルギーをレーザービームとして加熱手段が
好適に用いられる。
Therefore, the heating means in the present invention is
Any material can be used without particular limitation as long as it can heat at least the measured portion (primary ion beam irradiation portion or neutralization electron irradiation portion) of the sample. Further, the heating means in the present invention is preferably one that can selectively heat only a part of the sample. That is, the heating position is sufficient if the primary ion beam irradiation part, or the residual element of the neutralization electron irradiation part can be vaporized, and if a wider range than necessary is heated, the vaporized residual element concentration in the closed container increases, A background resulting from the residual element is generated in the analysis result. Therefore, in the vicinity of the primary ion beam irradiation unit, that is, the primary ion irradiation unit or the neutralizing electron irradiation unit, 100 to 1000% of these irradiation units,
It is desirable to heat within the range of preferably 100 to 200%. As a method for heating only a part of the sample, a heating means is preferably used by using energy such as infrared light as a laser beam.

【0018】また試料の加熱温度は、60℃以上300
℃以下、より好ましくは80℃以上300℃以下に設定
する。加熱温度が低すぎると、試料表面に付着した残留
元素を十分に気化、除去することができないためであ
り、加熱温度が高すぎると試料自体が変質してしまう恐
れがあるためである。加熱手段としてレーザービームを
使用する場合には、通常試料の吸収効率の高い波長を用
いればよく、例えば赤外光(波長2〜40μm)のもの
を0.1〜100W/cm2 、より好ましくは0.2〜
40W/cm2 のエネルギーで加熱を行えば良い。具体
的に、試料がSiO2 の場合には波長10〜11μmの
レーザー光が選択される。
The heating temperature of the sample is 60 ° C. or higher and 300.
C. or lower, more preferably 80.degree. C. or higher and 300.degree. C. or lower. This is because if the heating temperature is too low, the residual elements adhering to the sample surface cannot be vaporized and removed sufficiently, and if the heating temperature is too high, the sample itself may deteriorate. When a laser beam is used as the heating means, a wavelength having a high absorption efficiency of the sample may be usually used. For example, infrared light (wavelength 2 to 40 μm) having a wavelength of 0.1 to 100 W / cm 2 , more preferably, 0.2 ~
Heating may be performed with energy of 40 W / cm 2 . Specifically, when the sample is SiO 2 , laser light having a wavelength of 10 to 11 μm is selected.

【0019】また、本発明においては電子発生手段を使
用しない場合についてもその効果を得ることはできる。
しかしながら、電子発生手段によって試料表面の帯電を
中和する場合、電子によって残留元素がイオン化する。
このイオン化した残留元素は、残留元素単体あるいは化
合物と比べ、被測定元素の測定値に対するバックグラウ
ンドを大きくする。このため、試料が絶縁物質であり電
子発生装置を使用する場合には、本願発明のように、加
熱手段により試料を加熱し試料表面の残留元素を気化さ
せた状態で二次イオンの質量分析を行うことが特に有効
になる。
Further, in the present invention, the effect can be obtained even when the electron generating means is not used.
However, when the charge of the sample surface is neutralized by the electron generating means, the residual element is ionized by the electron.
The ionized residual element has a larger background to the measured value of the element to be measured than the residual element alone or the compound. Therefore, when the sample is an insulating material and an electron generator is used, mass spectrometry of secondary ions is performed in a state where the sample is heated by the heating means and the residual elements on the sample surface are vaporized, as in the present invention. It is especially effective to do.

【0020】さらに、試料の加熱は試料に一次イオンビ
ームを照射するときのみ行っても、前述したような効果
は得られるが、あらかじめ試料を加熱し、試料表面の残
留元素を気化させた後に一次イオンビームを照射するこ
とで、よりバックグラウンドの少ない分析結果を得るこ
とが可能となる。
Further, although the above-mentioned effect can be obtained by heating the sample only when the sample is irradiated with the primary ion beam, the sample is heated in advance and the residual elements on the sample surface are vaporized, and then the primary ion beam is evaporated. By irradiating with an ion beam, it becomes possible to obtain analysis results with less background.

【0021】前述したように本発明の二次イオン質量分
析装置による分析される試料としては、例えばSiO
2 、Si34 あるいはガラスなどの絶縁物質でも、S
i、GaAsあるいは金属などの導電性の物質でも可能
である。
As described above, the sample analyzed by the secondary ion mass spectrometer of the present invention is, for example, SiO.
Insulating materials such as 2 , Si 3 N 4 or glass
A conductive material such as i, GaAs or metal is also possible.

【0022】また、本発明は試料表面をエッチングし、
エッチングした部分を分析する手法であるため、試料表
面から10μm程度の深さまでの表面付近の測定に適し
ている。
The present invention also etches the sample surface,
Since it is a method of analyzing the etched portion, it is suitable for measuring the vicinity of the surface from the sample surface to a depth of about 10 μm.

【0023】[0023]

【実施例】本実施例は、図1に示すような装置を用いて
行った。ステンレス製の試料室3に試料を設置した。こ
の試料は7mm角厚さ630μmのSi基板上にCVD法
により厚さ1μmのSiO2 膜を形成したものである。
EXAMPLE This example was carried out using an apparatus as shown in FIG. The sample was placed in the stainless steel sample chamber 3. This sample is a 7 mm square 630 μm thick Si substrate on which a 1 μm thick SiO 2 film is formed by the CVD method.

【0024】図2は、一次イオンビーム、中和電子およ
び赤外光照射位置を示す図である。一次イオンビーム、
中和電子および赤外光照射位置に付いて図2を用いて説
明する。
FIG. 2 is a view showing irradiation positions of the primary ion beam, neutralizing electrons and infrared light. Primary ion beam,
The positions of irradiation of neutralizing electrons and infrared light will be described with reference to FIG.

【0025】イオン発生手段は試料が配置される位置の
略中央部、250μm角の範囲(図中の最内枠の内側)
に一次イオンエネルギー8keV、一次イオン電流1×
10-7Aの条件で一次イオンビームが照射されるように
設定した。また電子発生手段は中心位置を一次イオンビ
ームの中心位置と同じくして500μm角の範囲(図中
の2番目の枠の内側)に電子エネルギー1.2keV、
1×10-6Aの条件で電子が照射されるように設定し
た。さらに赤外光は中心位置を一次イオンビームの中心
位置と同じくして半径400μmの範囲内(図中の円の
内側)になるようにしてレーザー波長10.6μm、2
0W/cm2 でレーザーを発振できるように設定した。
The ion generating means is approximately in the center of the position where the sample is placed, in the range of 250 μm square (inside the innermost frame in the figure).
Primary ion energy 8 keV, primary ion current 1 ×
It was set so that the primary ion beam was irradiated under the condition of 10 −7 A. The electron generating means has the same center position as the center position of the primary ion beam, and has an electron energy of 1.2 keV within a 500 μm square range (inside the second frame in the figure).
The electron irradiation was set under the condition of 1 × 10 −6 A. Further, the center position of the infrared light is the same as the center position of the primary ion beam, and the laser wavelength is set to 10.6 μm within the range of 400 μm radius (inside the circle in the figure)
The laser was set to oscillate at 0 W / cm 2 .

【0026】このように設定された二次イオン質量分析
装置の試料容器に試料を配置し、試料中のHおよびCを
下記条件で測定した。その結果を図3に示す。次に、レ
ーザー照射を行わないことを除いて実施例と同様にして
比較例を行った。その結果を図4に示す。
The sample was placed in the sample container of the secondary ion mass spectrometer thus set, and H and C in the sample were measured under the following conditions. The result is shown in FIG. Next, a comparative example was performed in the same manner as the example except that the laser irradiation was not performed. FIG. 4 shows the results.

【0027】図3および図4を比較してみると、試料の
表面からの深さ1μm、すなわちSiO2 膜とSi基板
との界面において炭素、水素ともに多量に含まれている
ことが認められるが、SiO2 膜中あるいはSi基板中
の水素量、炭素量の分析結果が大きく異なる。
Comparing FIGS. 3 and 4, it is recognized that a large amount of both carbon and hydrogen is contained at the depth of 1 μm from the surface of the sample, that is, at the interface between the SiO 2 film and the Si substrate. , The analysis results of the amount of hydrogen and the amount of carbon in the SiO 2 film or the Si substrate are very different.

【0028】同一材料にも拘らず、比較例の結果を示す
図4のほうがSiO2 膜中およびSi基板中の水素量、
炭素量が多く、また一定の分布になっているのは、試料
表面に付着した残留炭素あるいは残留水素がバックグラ
ウンドとして検出されたためである。これは、真試料中
の水素の検出限界が1019atoms/cm3 、炭素9
×1017atoms/cm3 程度であることを示してお
り、これ以下の微量検出を行うことができないことが分
かる。
Despite the same material, the amount of hydrogen in the SiO 2 film and Si substrate in FIG.
The large amount of carbon and the uniform distribution are due to the fact that residual carbon or residual hydrogen adhering to the sample surface was detected as the background. This is because the detection limit of hydrogen in a true sample is 10 19 atoms / cm 3 and carbon is 9
It is shown that it is about × 10 17 atoms / cm 3 , which means that it is impossible to detect a trace amount less than this.

【0029】比較例に対し、図3に示すように本願発明
の二次イオン質量分析装置では、水素の検出が1018
toms/cm3 、炭素1017atoms/cm3 程度
まで示されており、少なくとも検出限界が比較例に比べ
1桁近く高まっていることが分かる。
As compared with the comparative example, as shown in FIG. 3, in the secondary ion mass spectrometer of the present invention, the detection of hydrogen was 10 18 a.
It is shown that up to about 10 toms / cm 3 and 10 17 atoms / cm 3 of carbon are shown, and it can be seen that at least the detection limit is increased by about one digit as compared with the comparative example.

【0030】[0030]

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、測定
したい軽元素が残存する環境においても、試料中に微量
含有される微量の軽元素の測定を可能にする二次イオン
質量分析装置を提供することが可能となる。
As described above, according to the present invention, a secondary ion mass spectrometer capable of measuring a trace amount of a light element contained in a sample even in an environment where a light element to be measured remains. Can be provided.

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

【図1】 図1は、本発明の二次イオン質量分析装置の
一例を示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of a secondary ion mass spectrometer of the present invention.

【図2】 図2は、本発明において試料に照射する一次
イオンビーム、中和電子および赤外光レーザーの照射範
囲を示す概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing irradiation ranges of a primary ion beam, a neutralizing electron, and an infrared light laser with which a sample is irradiated in the present invention.

【図3】 図3は、本発明の二次イオン質量分析装置を
用いた検出結果を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing detection results using the secondary ion mass spectrometer of the present invention.

【図4】 図4は、従来の二次イオン質量分析装置を用
いた検出結果を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a detection result using a conventional secondary ion mass spectrometer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・二次イオン質量分析装置 3・・・試料室 5・・・イオン発生器 7・・・一次イオ
ン導入路 9・・・電子レンズ 10・・・イオン発
生手段 11・・・電子銃 13・・・電子導
入路 14・・・電子発生手段 15・・・真空ポ
ンプ 17・・・二次イオン導入路 19・・・静電レ
ンズ 20・・・質量分析器 21・・・質量分
析部 23・・・二次イオン検出部 24・・・分析手
段 25・・・赤外光レーザー発生器 29・・・光学窓 33・・・反射鏡 34・・・加熱手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Secondary ion mass spectrometer 3 ... Sample chamber 5 ... Ion generator 7 ... Primary ion introduction path 9 ... Electron lens 10 ... Ion generating means 11 ... Electron gun 13 ... Electron introduction path 14 ... Electron generation means 15 ... Vacuum pump 17 ... Secondary ion introduction path 19 ... Electrostatic lens 20 ... Mass analyzer 21 ... Mass analysis unit 23 ... Secondary ion detection unit 24 ... Analyzing means 25 ... Infrared laser generator 29 ... Optical window 33 ... Reflecting mirror 34 ... Heating means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉木 昌彦 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 高橋 護 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 鈴木 健 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 田中 章 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masahiko Yoshiki, No. 1 Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Inside the Corporate Research and Development Center, Toshiba Corporation (72) Inventor Mamoru Takahashi Komukai-Toshiba, Kawasaki-shi, Kanagawa Town No. 1 Incorporated company Toshiba Research and Development Center (72) Inventor Ken Ken Suzuki 8 Shinsita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Incorporated company Toshiba Yokohama Works (72) Inventor Akira Tanaka Komukai, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Toshiba Town No. 1 Inside Toshiba Research and Development Center

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 試料載置可能な密閉容器と、前記試料の
一部に一次イオンビームを照射するためのイオン発生手
段と、前記一次イオンビームによって前記試料表面から
スパッタ励起する二次イオンを分析する分析手段と、前
記一次イオンビーム照射部近傍を加熱するための加熱手
段とを有することを特徴とする二次イオン質量分析装
置。
1. A closed container on which a sample can be placed, an ion generating means for irradiating a part of the sample with a primary ion beam, and secondary ions which are excited by sputtering from the surface of the sample by the primary ion beam. And a heating means for heating the vicinity of the primary ion beam irradiation part.
【請求項2】 前記二次イオンビームの発生により前記
試料表面に生じる電荷を中和するための電子を発生する
電子発生手段を有することを特徴とする請求項1記載の
二次イオン質量分析装置。
2. The secondary ion mass spectrometer according to claim 1, further comprising electron generating means for generating electrons for neutralizing charges generated on the sample surface by the generation of the secondary ion beam. .
【請求項3】 前記加熱手段は、出力0.1〜100W
/cm2 の赤外光であることを特徴とする請求項1記載
の二次イオン質量分析装置。
3. The heating means has an output of 0.1 to 100 W.
The secondary ion mass spectrometer according to claim 1, which is infrared light of / cm 2 .
JP8060609A 1996-03-18 1996-03-18 Secondary ion mass spectrograph Pending JPH09250993A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015052561A (en) * 2013-09-09 2015-03-19 富士通株式会社 Secondary ion mass spectrometer

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