JPS5831700B2 - イオンシツリヨウブンセキソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はイオン質量分析装置の改良に関するものであ
る。

従来、イオンエネルギー分析装置（ＩＥＡ）と四重極質
量分析計（ＱＭＳ）とを組合せて二次イオン質量分析計
（ＳＩＭＳ）の極へ入る高エネルギーイオンによるバッ
クグラウンドノイズを除去することが種々提案されてい
る。

これらはいずれも、全ての高エネルギー二次イオンおよ
び後方散乱−次イオンが四重極質量分析計に入るのを阻
止することによってバックグラウンドルベルを下げるた
め、四重極質量分析計の中心軸線に対してはすれた位置
にターゲットを配置している。

しかしながら、より簡単な構造とするため、バックグラ
ウンドレベルを増大させることなしに同軸イオンエネル
ギー分析装置を構成することができれば、四重極質量分
析計の中心軸線上にターゲットを設けるのが望ましい。

一方、二次イオンエネルギー分布の測定は最近二次イオ
ン質量分析計における幾つかの基本的現象を考察する上
で必要となってきている。

そして従来、二次イオンエネルギー分布の測定例として
は例えばＧ、ＢＩａｉｓｅおよびＧ、 ５ｌｏｄｚｉａ
ｎやＺ。

５ｒｏｕｂｅｋ等の報告があり（Ｚ、 ５ｒｏｕｂｅｋ
： Ｒｅｖ。

Ｓｃｉ、 Ｉｎｓｔｒｕｍ、 Ｖｏｌ、 ４４．Ａ ９
．１９７３ 。

５ｕｒｔａｃｅ Ｓｃｉ、４４（１９７４）４７．Ｇ。

ＢｌａｉｓｅおよびＧ、 ５ｌｏｄｚｉａｎ ： Ｒｅ
ｖ、 Ｐｈｙｓ。

Ａｐｐｌ、８（１９７３）１０５参照）、それらによれ
ば、二次イオンエネルギー分布の測定において、−次イ
オンのエネルギーを増して行くと、バルク７Ｊ）らの二
次イオンによるエネルギー分布のピークは高い方へ移行
するが、表面に吸着している物質の二次イオンのエネル
ギー分布は変らす、またエネルギー分布のピークはほぼ
吸着原子の吸着エネルギーに一致していることが報告さ
れている。

この発明は、イオンエネルギー分析装置を用いて二次イ
オンのエネルギー分析を行なうことができるようにする
ことにある。

イオンエネルギー分析装置は、あるエネルギー以上の二
次イオンはカットするが、それ以下のエネルギーをもつ
二次イオンをほとんど通してしまう低域フィルタとして
の機能をもっている。

このことは二次イオン質量分析測定においては非常に好
都合ではあるが、エネルギー分布を測定する場合には帯
域フィルタとして働くことが必要である。

そこで、この発明の目的は、四重極質量分析計をその制
御装置と共にアースから浮かせ、イオンエネルギー分析
装置の前に抑止グリッドを挿置して帯域フィルタとして
の機能を具備させたイオン質量分析装置を提供すること
にある。

この目的を遠戚するため、この発明によれば、イオンエ
ネルギー分析装置の前に設けられた抑止グリッドと、四
重極質量分析計をその制御装置と共にアースから浮かせ
る電圧を印加する第１電圧制御装置と、この第１電圧制
御装置に接続されイオンエネルギー分析装置に印加され
る電圧を制御して高エネルギーの二次イオンのカット点
を決定する第２電圧制御装置と、第１電圧制御装置に接
続され抑止グリッドに印加される電圧を制御して低エネ
ルギーの二次イオンのカット点を設定する第３電圧制御
装置とを有することを特徴とするイオン質量分析装置が
提供される。

以下、この発明を添附図面を参照して説明する。

第１図にはこの発明による装置を概略的に示し、１は分
析すべき試料、２は試料１に照射される一次イオンビー
ム、３は抑止グリッド、４はイオンエネルギー分析装置
、５は四重極部、６は増倍管、７は制御装置、８はＸ、
Ｙ記録装置、９は第１電圧制御装置、１０は第２電圧制
御装置、１１は第３電圧制御装置である。

各電圧制御装置は図示のように直流電源と可変抵抗とか
ら成り得る。

第１電圧制御装置９は四重極部５およびその制御装置７
に予定の電圧■１を印加してそれらをアーるから浮かせ
ている。

この第１電圧制御装置９に接続された第２電圧制御装置
１０はイオンエネルギー分析装置４に接続され、その印
加電圧■２により高エネルギー側のカット位置を設定す
る。

またイオンエネルギー分析装置４の前に設けられた抑止
グリッド３には第１電圧制御装置９に接続された第３電
圧制御装置１１によって電圧■３が印加され、低エネル
ギー側のカット点を設定する。

従ってイオンエネルギー分析装置４に印加される電圧■
２と抑止グリッド３に印加される電圧■３とを適当に決
めることにより帯域幅の変わる帯域フィルタの作用が得
られ、また第１電圧制御装置９の出力電圧■１を変える
ことにより帯域フィルタを通るイオンのエネルギーを設
定することができる。

さらに、本装置について説明すると、帯域フィルタとし
ての機能をもたせるため、イオンエネルギー分析装置４
の前方に挿置される抑止グリッド３は二つのメツシュか
ら取り、外側のメツシュは接地電位に保たれ、また内側
のメツシュはイオンエネルギー分析装置４の分析装置電
圧■２に対して電圧■３で作動される。

エネルギー帯域幅は電圧■２と電圧■３との組合せを変
えることによって制御される。

イオンエネルギー分布を得るためには、抑止グリッド３
から戒るイオン検出器、イオンエネルギー分析装置４お
よび四重極質量分析計５の電は設定されたエネルギー帯
域幅と共に変える必要がある。

このことは、四重極部５に入るイオンエネルギーを一定
の範囲に維持するために必要であり、この発明の装置で
はイオンエネルギー分布の測定中、四重極質量分析計の
一定の輸送特性が保証される。

イオン検出器およびその電源を含めた全体装置は接地電
位から絶縁され、そしてイオンエネルギーを表わす走査
電圧■１が印加される。

以上説明してきたように、この発明の装置によれば、イ
オンエネルギー分析装置４にかける電圧■２により高エ
ネルギー側のカットされる位置が決まり、また抑止グリ
ッド３にかける電圧■３により低エネルギー側のカット
点が決まるので、電圧■２．■３を適当に決めることに
よって帯域幅の変る帯域フィルタの機能が得られ、また
電圧■１を変えることにより帯域フィルタを通るイオン
のエネルギーも設定することができる。

第２図にはＡｌ＋についてのこの発明の装置による二次
イオンのエネルギー分布測定と従来の方法による二次イ
オンのエネルギー分布測定結果を示す。

イは、本質的にアルゴンイオン銃と、ターゲットと、二
次イオン光学系と、四重極質量分析計とから成る二次イ
オン質量分析装置を用いてスパッタイオン質量分析のた
め二次イオン速度をフィルタリングするＺ、 ５ｒｏｕ
ｂｅｋの方法によるもの、口は、イオンマイクロアナラ
イザーを備えた静電ミラーを用いて二次イオンのエネル
ギー分布を測定するＧ、 Ｂｌａｉｓｅ 、 Ｇ、 ５
ｌｏｄｚｉａｎの方法によるもの、ハはこの発明による
ものを示す。

測定条件が異なるにもかかわらす、はぼ同じ結果を示し
ている。

１２口に示す従来の方法に比較して、この発明によるも
のは比較的簡単な設定により従来のものと同じ結果が得
られることがわかる。

以上説明してきたように、この発明においては、簡単な
手段すなわち帯域フィルタ装置をイオンエネルギー分析
装置に設けることにより、従来の複雑な装置の場合と同
様に二次イオンのエネルギー分析を行なうことができる
。

またイオン質量分析装置の測定精度も著しく改善され得
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による装置を示す概略図、第２図はこ
の発明と従来の測定結果とを比較する二次イオンのエネ
ルギー分布を示す図である。 図中、３は抑止グリッド、４はイオンエネルギー分析装
置。 ５は四重極部、７は制御装置、９は第１電圧制御装置、
１０は第２電圧制御装置、１１は第３電圧制御装置であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ イオンエネルギー分析装置の入口の前方に設けられ
   た抑止グリッドと、四重極質量分析計およびその制御装
   置に接続されそれらを予定の電圧に設定する第１電圧制
   御装置と、この第１電圧制御装置に接続されイオンエネ
   ルギー分析装置に印加される電圧を制御して高エネルギ
   ーの二次イオンのカット点を設定する第２電圧制御装置
   と、第１電圧制御装置に接続され抑止グリッドに印加さ
   れる電圧を制御して低エネルギーの二次イオンのカット
   点を設定する第３電圧制御装置とを有することを特徴と
   するイオン質量分析装置。