JPS6252840A - 荷電粒子線装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はイオンマイクロアナライザ等のような荷電粒子
線装置に関し、更に詳しくは、イオンビームの衝突によ
り発生した２次イオンビームを突型分析器に正確に送り
込むことの出来る荷電粒子線装置に関する。

（従来の技術） イオンマイクロアナライザはイオンビームを用いて試料
の分析等を行う装置である。その構造はイオン源からの
イオンビームを加速し、アインツエル型等の静電レンズ
によって館記イオンビームを試料上に細く収束させ、そ
の衝撃によって試料から放出した２次イオンビームを収
束させて質量分析器に送り込み、その質量数及びその部
分に集積された看によりその物質及び世を知る装置であ
る。２次イオンビームは通常１次イオンビームに比べて
強度は弱く、又、出が少ないため収束性も弱い。イオン
源としては電界放射型とデュオプラズマトロン型の２種
類があって、デュオプラズマトロン型はイオンｍが多い
が１次イオンビーム径（プローブ径と称す）が大きいた
め、試料の微小部分に対する分析が困ガであり、又、試
ＩＩの破損も大きい欠点がある。電界放射型イオン源は
プローブ径が小さく前者が５μ以上なのに対し後右は０
．１μ程度のものが得られ、試料の微小部分に対４る分
析が可能であり、試料の破損も少ないが、イＡン吊が少
なく収束ら困難である。

（発明が解決しようとする問題点） 前述のようにデュオプラズマトロン型イオン源はイオン
出が多いが、プローブ径を小さくすることが出来ないの
で電界ｔｌｉ射型イＡン源を使用づるイオンマイクロア
ナライザを開発したが２次イオンビームが徴□□□のた
め、１ｆｆｉ分析計の入口の穴に入っているかどうかの
確認が困難であった。又、２次イオンビームが質量分析
系に入ってもその軌道が多少ずれていたり、ビームの収
束状態が悪い場合にその！Ｗｉ度が大幅に変って分析が
困難になることがある。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は
、２次イオンビームが微畿であっても正確に質邑分ｖｉ
Ｙ１に送り込めるようにしたイオンマイクロアナライザ
を提供づることにある。

（問題点を解決するための手段） 館記した問題点を解決する本発明は、試料上にｖＪ７Ｆ
ｔ約７Ｆｔムを照射して試料から２次荷電粒子を発／ｌ
させ、これを加速してビームとし、Ｆ！ｌ測手段に送り
込む荷電粒子線装置において、２次荷電粒子源から計測
手段に至る荷電粒子ビームの李￥路中の適宜の位置に設
けた１段又は多段の無分割又は多分割マイクロチャンネ
ルプレートと該マイクロチャンネルプレートを照射した
イオンビームの市を表示づる表示ｇ置を備え、２次荷電
粒子の収束並びに経路の修正を容易にしたことを特徴と
するものである。

（作用） 本発明は、微凹のイオンビームを正確に質聞分析計に送
り込み、ビームの形状、収束状態を最適条何にすること
が出来る。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例につき訂細に説明
する。

第１図乃至第４図は本発明の実施例を示を概略構成図で
ある。第１図において、エミッタ１から発射されたイオ
ンはアライメント２．収束レンズ３及び最終段収束レン
ズ（対物レンズ）５によって光軸に対して４５゛傾けて
配置された分析試料６に細く収束される。試料６上のイ
オンビームの照）ｊ位置は偏向電極４によって変えられ
る。この、イボ（ンビームの衝突により２次イオンが発
生し、図示しない加速電極で加速されてビームとなり、
この２次イオンビームは第１図に示す軌道で進み、収束
レンズ７、アライメント８を経てマイクロチ！・ンネル
プレート（以下ＭＣＰと記す）９に当る。

ＭＣＰ９を通過した２次イオンビームは対物レンズ１０
によって収束され、偏向電極１１によって信柊的に偏向
されて質量分析器１２の入口のスリット１３に入Ｄｉ　
する。ＭＣＰは第１図に示す通り４分υ１されていて、
各分ｖ１部分に検出装ｄ（図示ゼず）が接続されている
。従って２次イオンビームがＭＣＰ９に当ったとぎ該ビ
ームがセンターから偏移していると、ＭＣＰ９の各分割
部分Ｘ＋。

Ｘ２　、Ｙ＋　、Ｙ２に照射されるイオンビームの邑に
差が生じ、多く照射された部分に繋がる検出装置では画
像が明るく、少なく照射された部分では画像が暗く示さ
れ、イオンビームの偏移の方向と聞が分り、アライメン
ト８を動かして各分割部分Ｘ＋　、Ｘ２　、Ｙｌ、Ｙ２
に通ずる検出装置の画像の明るさが等しくなるように調
節すれば、イオンビームはＭＣＰの中心に当ることにな
る。イオンビームがＭＣＰ９の中心の穴径より細くなれ
ばアライメント８を操作して画像が見えなくなるように
すればよい。ＭＣＰ９の中心の穴を通ったビームは対物
レンズ１０で収束されて質量分析器１２のスリット１３
に入るのであるが、スリット１３に達する間に多少偏移
する場合があり、又、ＭＣＰ９の中心を通過するときに
入射角度がある場合はスリット１３から外れることがあ
るので、偏向電極１１によって偏向させ、質請分析器１
２の出力を最大にするように調節する。

第２図は他の実施例であって、第１図と同じ部分は同じ
符号で示してあり、２分割のＭＣＰを２段使用した例で
ある。ＭＣＰ−Ａ１９は縦割り、ＭＣＰ−８１９’　は
横割りのＭＣＰであり、夫々ＭＣＰ−Ａ１９のＸ＋　、
Ｘ２及びＭＣＰ−８１９′の”Ｔ’ｌ　、　Ｙ２による
画像を等しくするようにアライメント８を調節すれば容
易にイオンビームをＭＣＰの中心に持ってくることがで
きる。

第３図は他の実施例である。第１図と同じ部分は同じ符
号で示しである。ＭＣＰ−Ａ２９は４分割のＭＣＰ、Ｍ
ＣＰ−Ｂ２９’　は分割のないＭＣＰである。ＭＣＰの
後段にある偏向電極１１で偏向させ、質量分析器１２の
出力を最大にさせることで調節することは既述の通りで
あるが、２次イオンビームが細く収束したり、強度が弱
い場合は質ｍ分析器１２の出ツノも弱くて質ｍ分析器１
２の出力によってビームの最適条件を得る調節が国難な
場合があるので、ＭＣＰ−８２９’　をスリット１３の
直前に取付は全イオンモニタとして使用し、収束状況の
把握をより確実にするものである。これは質５分析器１
２の出力は各元素によって集積場所が異なるため分散さ
れ、全イオンの聞より生伍になって、質１分析器１２の
出力の把握がより困難となるからである。

第４図は他の実施例を示している。第１図と同じ部分は
同じ符号で示しである。図中１４は非点補正装置、１５
はアパーチャである。走査電圧Ｒ止器１７はスイッチ２
１により選択された偏向増幅器１８又は２０を作勅させ
て園内電極４又は１１に走査重圧を供給する。

この構成において、３個のＭＣＰ即らＭＣＰ−△３９．
ＭＣＰ−Ｂ３９’及びＭＣＰ−０３９′の出力は多重画
像表示装置１６に同時に表示され、イの画像を見ながら
各調節部で調節するようにしている。ＭＣＰ−Ａ３９は
全イオンモニタで非分割のＭＣＰであって収束レンズ７
による２次イオンビームの収束状態を検出し、イオンビ
ームを最適条件で質層分析系（アライメント８以降）に
導入する。ＭＣＰ−８３９’　は４分割型で、２次イオ
ンビームの軌道とスリット１３との位置ｌ１ｌｌ係をＭ
ＣＰ−８３９’の４分割の而に入るイオンご一ムの憬を
等しくさせることによって調整するしのであり、併せて
非点収差を多重画像表示￥ｉｆｉ！ｉ’１６に現われる
画像を監視しっ１非点収差補正装ｆｆ１４によって補正
する。ＭＣＰ−０３９′はその前にあるアパーチャ１５
の孔がＭＣＰ−０３９”に投影する像を多重画像表示装
置１６の画像として表示して２次イオンビームの形状を
モニターし、ＭＣＰ−８３９’　とＭＣＰ−０３９’と
の像により充分に収束された２次イオンを質量分析器１
２に導入してやるものである。第４図においてスイッチ
２１を偏向増幅器２０の方に切換えると１次イオンビー
ムは１点照射となり、２次イオンは試料の１点から発生
するので、２次イオン系は単一光源による光学系と考え
ることができる。従って、収束レンズ１０の強さを変え
ることによりＭＣＰ−Ｃ３９”上にビームを収束させる
ことができる。

又、偏向電極１１によって２次イオンビームを走査させ
ることによってアパーチ１？１５の像がＭＣＰ−０３９
’上に得られ、この像によって２次イオンビームの収束
状態を判断し、ビームの軌道を定めることができる。

第５図（ａ　）は模式図であり、第４図の対物レンズ１
ｏ以降の各部を詳細に示した図である。この図によって
ＭＣＰ−８３９’　とＭＣＰ−０３９１の動作について
説明する。収束された２次イオンビームを偏向電極１１
に印加された走査信号によって走査すれば、ビームの軌
道が中心を通っている場合ＭＣＰ−８３９’のチャンネ
ルＸ＋、Ｘ２　、　Ｙ＋　、　Ｙ２　カら均等な信号が
出ていることが多重画像表示装置１６で観察される。２
次イオンビームの行路がずれている場合上記４チヤンネ
ルのどれかに大ぎな信号が与えられ、上記画ＩＩ！！表
示装置１６に不均一な画像として表示されるので、アラ
イメント電圧を変えてＭＣＰ−８３９’の各チャンネル
の画像が均一に、理想的には０（２次ビームが全部ＭＣ
Ｐ−８３９’　の中心の穴を通過する）になるようにア
ライメント８（第４図）の条件を設定する。

第５図（ｂ）はアバーチト１５とＭＣＰ−Ｃ３９′の関
係を示す図である。第５図（ｂ）においてアパーチャ１
５の穴の上を２次イオンビームで走査すると、穴の部分
がＭＣＰ−０３９’上に投影される。レンズ１０及び非
点補正装置１４０条件を変化して段々にイオンビームを
絞り、走査範囲も逐次小さくしてプローブ径を穴径程度
にまで調節する。アパーチャ１５は例えば５μφ、５０
μφ、１００μφ程度の穴を備えていて、アバーチｒ１
５を図の矢印方向に動かして逐次小さな穴に２次イオン
ビームを照射して精密に調整する。

レンズ１０及び非点補正装置１４の条件が定まってビー
ムが収束した場合には、アパーチャ１５及びＭＣＰ−Ｃ
３９’　は共に軌道から除去できるように装備しである
。ＭＣＰ−０３９″はスリット１３にできるだけ近付け
ておくものとｑる。

このように本発明によれば、微弱な２次イオンビームで
も、ＭＣＰによりそのビームを監視しつつ調節すること
により、質ｍ分析器に適確に２次イオンビームを送り込
むことかできる。

上述のようにＭＣＰの使用例を４ＶＩ４挙げたが、＼４
ＣＰの使用例に関してはその他いかように使用してもよ
く、ここに挙げた実施例に限るものでないことは当然で
ある。又、イオンビームのみならず電子ビームにも使用
し１りることは勿論である。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、ＭＣＰを
使用することによりイオンビームの強度が弱くて質ｍ分
析器の出力に頼って調整することの困難な場合で６．４
分ｖ［，２分割又昏よ無分割のＭＣＰを単独又は復改個
多段に各種ＭＣＰを組合せて使用することにより、前記
イオンビームの収束状況を適確に把握できて、アライメ
ント、レンズ及び偏向電極を適切に操作して所望の質ｍ
分析器にイオンビームを送り込むことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による１実施例である荷電粒子線装置を
示す図、第２図は本発明による他の実施例の荷電粒子線
＠置を示す図、第３図は同じく本発明の他の実施例を示
す図、第４図は更に本発明の他の実施例を示づ図である
。第５図は第４図の一部を拡大して説明する図で（ａ）
は第４図の対物レンズ以降の各部を詳細に示した図で、
（ｂ）はアパーチャとＭＣＰの関係を示した図である。 １・・・エミッタ　　　　　６・・・試料７．１０・・
・レンズ　　　８・・・アライメント９．１９．１９’
　、２９．２９’　、３９゜３９’　　、　　３９”　
　・・・ＭＣＰｌｌ・・・偏向１極　　　　１２・・・
質ｍ分析器１３・・・スリット　　　　１４・・・非点
補正）！ｉ′ａ１５・・・アパーチャ １６・・・多用画像表示装置 特許出願人　　日本電子株式会社 代　理　人　　弁理士　井島藤冶 外１名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 試料上に荷電粒子ビームを照射して試料から２次荷電粒
   子を発生させ、これを加速してビームとし、計測手段に
   送り込む荷電粒子線装置において、２次荷電粒子源から
   計測手段に至る荷電粒子ビームの経路中の適宜の位置に
   設けた１段又は多段の無分割又は多分割マイクロチャン
   ネルプレートと該マイクロチャンネルプレートを照射し
   たイオンビームの量を表示する表示装置を備え、２次荷
   電粒子の収束並びに経路の修正を容易にしたことを特徴
   とする荷電粒子線装置。