JPS6310450A - Ion microanalyzer - Google Patents
Ion microanalyzerInfo
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- JPS6310450A JPS6310450A JP61154061A JP15406186A JPS6310450A JP S6310450 A JPS6310450 A JP S6310450A JP 61154061 A JP61154061 A JP 61154061A JP 15406186 A JP15406186 A JP 15406186A JP S6310450 A JPS6310450 A JP S6310450A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、深さ方向分析を目的としたイオンマイクロア
ナライザに係り、特に、一次イオン種を。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to an ion microanalyzer for the purpose of depth direction analysis, and in particular to primary ion species.
任意の周期で切替えることによって１分析時間の短縮、
および全元素の高感度分析を図ったイオンマイクロアナ
ライザに関する。Shorten analysis time by switching at arbitrary intervals.
and an ion microanalyzer for highly sensitive analysis of all elements.
イオンマイクロアナライザ分析には、０２十一次イオン
とＣｓ＋一次イオンが不可欠であることは周知である。It is well known that 02 primary ions and Cs+ primary ions are essential for ion microanalyzer analysis.
前者は電気陽性元素の分析に用いられ、後者は電気陰性
元素の分析に用いられ１分析対象試料中の着目元素によ
って、前記一次イオン種を切替えるようにしている。The former is used to analyze electropositive elements, and the latter is used to analyze electronegative elements, and the primary ion species is switched depending on the element of interest in one sample to be analyzed.
この一次イオン種の切替えは、Ｏｘ＋イオン源とＣｓ＋
イオン源の組替えにより行うものと、たとえば“５ｅｃ
ｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐａｃｔｒｏｍｅ
ｔｏｒｙ ＳＩＭＳｍ１９８１、Ｓｐｒｉｎｇａｒ−Ｖ
ｅｒｌａｇ Ｂｅｒｌｉｎ Ｈａｉｄｅｌｂｅｒｇ Ｎ
ｅｗＹｏｒｋ 、Ｐｒ１ｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ Ａｐｐ
ｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ａ ＰｕａｌＰｒｉｍａｒ
ｙ Ｉｏｎ ５ｏｕｒｃｅ ａｎｄ Ｍａｓｓ Ｆｉｌ
ｔｏｒ ｆｏｒ ａｎ ＩｏｎＭｉｃｒｏａｎａｌｙｚ
ｅｒ”に記載のように二つのイオン源を装備させ磁場の
極性切替えにより一次イオン種の選択を行なうものとが
ある。This switching of the primary ion species is carried out between the Ox+ ion source and the Cs+
For example, 5ec
ondary Ion Mass Spectrome
tory SIMSm1981, Springar-V
erlag Berlin Haidelberg N
ewYork, Pr1nciple and App
lications of a PualPrimar
y Ion 5source and Mass File
tor for an IonMicroanalyz
As described in "Er", there is a method that is equipped with two ion sources and selects the primary ion species by switching the polarity of the magnetic field.
しかし、上記いずれのものにおいても、分析対象試料中
の着目元素が電気陽性元素と電気陽性元素とにまたがっ
ている場合、Ｏｘ＋一次イオンでの分析では、電気陰性
元素の感度が低く、Ｃｓ＋一次イオンでの分析では、電
気陽性元素の感度が低くなるものであった。これを避け
るため各々の一次イオン種で分析しその結果より判断す
ることが必要であった。However, in any of the above methods, if the element of interest in the sample to be analyzed straddles the electropositive element and the electropositive element, the sensitivity of the electronegative element is low in the analysis using Ox + primary ions, and the Cs + primary ion In this analysis, the sensitivity of electropositive elements was low. In order to avoid this, it was necessary to analyze each primary ion species and make a judgment based on the results.
また、多層膜の分析において、深さ分解能を上げるため
にはスパッタ速度を遅く均一なスパッタリングが必要で
ある。この様な条件で厚い膜の界面等の不純物分析をす
る場合、低速スパッタリングのため分析時間が長くなる
ものであった。Furthermore, in analyzing multilayer films, uniform sputtering is required at a slow sputtering rate in order to increase depth resolution. When analyzing impurities at the interface of a thick film under such conditions, the analysis time becomes long due to low-speed sputtering.
このように、上記従来技術は、短時間高分解能深さ方向
分析、および電気陰性、陽性両元素の同時高感度分析に
ついては配慮がされておらず、高分解能深さ方向分析で
は長時間を要する。また電気陰性、陽性元素のいずれか
の感度が低い問題を有していた。As described above, the above-mentioned conventional technology does not take into consideration short-time high-resolution depth analysis and simultaneous high-sensitivity analysis of both electronegative and positive elements, and high-resolution depth analysis requires a long time. . Additionally, there was a problem of low sensitivity for either electronegative or positive elements.
本発明の目的は、一次イオン種を一定の周期で切替える
ことにより上記問題点を解決することにある。An object of the present invention is to solve the above problems by switching the primary ion species at regular intervals.
このような目的は一次イオン種を切替えることによって
、達成されるものである。すなわち、Ｑｚ＋一次イオン
による分析の場合、Ｃｓ＋やＸｓ＋など高質量イオンは
切替えるとスバツチ速度が増す、また、Ｑｚ＋一次イオ
ンとＣｓ＋一次イオンを交互に切替え電気陽性元素と電
気陰性元素を検出すれば全元素の高感度化が達成できる
。This purpose is achieved by switching the primary ion species. In other words, in the case of analysis using Qz+ primary ions, switching high-mass ions such as Cs+ and High sensitivity of elements can be achieved.
したがって１本発明は、試料に一次イオンを照射し、試
料より放出する二次イオンを分析するイオンマイクロア
ナライザにおいて、複数の一次イオン発生手段と、前記
一次イオン種を切替える手段と、前記一次イオンを収束
する手段と、前記一次イオンを走査する手段と、前記一
次イオン種切替時のイオン軌道を合わせる手段とを備え
るようにしたものである。Therefore, the present invention provides an ion microanalyzer that irradiates a sample with primary ions and analyzes secondary ions emitted from the sample, including a plurality of primary ion generating means, means for switching the primary ion species, and a means for changing the primary ion species. The apparatus includes means for converging, means for scanning the primary ions, and means for aligning ion trajectories when switching the primary ion species.
一次イオン種の切替の手段は、一次イオンを偏向させる
種動作する。偏向された前記一次イオンは収束部を経由
して試料に照射される。別のイオン種を選択する場合は
前記一次イオン種の切替の手段の極性を変えて偏向方向
を変える。若干の軌道の違いは軌道合せ手段により合せ
る。これにより切替時の照射位置を同一点にできる。The means for switching the primary ion species operates as a species that deflects the primary ions. The deflected primary ions are irradiated onto the sample via the focusing section. When selecting another ion species, the polarity of the means for switching the primary ion species is changed to change the deflection direction. Slight differences in the trajectories are adjusted by the trajectories adjusting means. This allows the irradiation position to be set at the same point during switching.
以下本発明の一実施例を第１図により説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
同図において一次イオン切替器３は第１のイオン源１と
第２のイオン源２からの一次イオンを偏向させるように
なっている。前記一次イオン切替器３は、磁場形と静電
場形とがあるがいずれの方式であってもよい、前記一次
イオン切替器３によって偏向された一次イオン４は、収
束部５を介して試料７に照射するようになっている。こ
の試料７と前記収束部５の間には前記一次イオン種４Ａ
。In the figure, a primary ion switch 3 is configured to deflect primary ions from a first ion source 1 and a second ion source 2. The primary ion switching device 3 has either a magnetic field type or an electrostatic field type, but any type may be used. It is designed to irradiate Between this sample 7 and the convergence section 5, the primary ion species 4A
.
４Ｂの軌道を合せる偏向軸合せ器６が配置されている。A deflection axis aligner 6 is arranged to align the orbits of 4B.
前記試料７より放出された二次イオン１６は質量分析計
８で分析され検出器９で検出され出力表示器１０で表示
出力されるようになっている。Secondary ions 16 emitted from the sample 7 are analyzed by a mass spectrometer 8, detected by a detector 9, and displayed on an output display 10.
前記一次イオン切替器３には駆動電源１５が接続されて
いる。また偏向軸合せ器６には駆動電源１４、試料７に
は二次イオン加速電源１１、質量分析計８には電源１２
が接続され、各々制御回路１３により極性および偏向量
が制御されるようになっている。A driving power source 15 is connected to the primary ion switching device 3 . In addition, a drive power supply 14 is provided for the deflection alignment unit 6, a secondary ion acceleration power supply 11 is provided for the sample 7, and a power supply 12 is provided for the mass spectrometer 8.
are connected, and the polarity and deflection amount are controlled by the control circuit 13, respectively.
このように構成されたイオンマイクロアナライザにおい
て、今、第１のイオン源１にＯｘ＋イオン源を用いて深
さ方向分析をする場合、イオンＭ２にＣｓ＋またはｘ８
＋イオン源を用いる。深さ方向分析を行う場合は均一な
スパッタリングが必要となるので、第２図に示す如くｍ
へイオンビームをラスター走査する。In the ion microanalyzer configured in this way, when performing depth direction analysis using an Ox+ ion source as the first ion source 1, Cs+ or x8
+ Use an ion source. When performing depth direction analysis, uniform sputtering is required, so as shown in Figure 2,
raster scan the ion beam.
第２図においてＹ走査周期がラスター走査の１フレーム
となる。このフレームに同期して一次イオン切替３およ
び偏向軸合せ器６の偏向量を切替える。これにより試料
７にはＯ２＋とＣｓ中またはＸｓ＋イオン同一点に交互
に照射される。Ｃｓ中またはＸｅＪ−は０２＋に対して
高質量でありスパッタ速度が速くなる。In FIG. 2, the Y scanning period corresponds to one frame of raster scanning. The deflection amounts of the primary ion switch 3 and the deflection axis aligner 6 are switched in synchronization with this frame. As a result, the sample 7 is alternately irradiated with O2+ and Cs or Xs+ ions at the same point. Cs or XeJ- has a higher mass than 02+, and the sputtering rate becomes faster.
この方式で一次イオンとして０２＋とＣｓ中を交互に切
替える時、二次イオン加速電源１１と質量分析計電源１
２の極性切替を行うと検出器９には電気陽性元素と電気
陰性元素の二次イオンが交互に検出される。交互に検出
される両極性の二次イオンは出力表示器１ｏにより同一
の座標に表示する。これにより電気陽性および陰性元素
の高感度深さ方向分析ができる。前記スパッタ速度の高
速化で高質量イオンを交互に照射する場合、界面または
薄層部において高質量イオンとの切替えを止めれば、低
速スパッタリングとなり高分解能深さ方向分析が得られ
る。In this method, when switching between 02+ and Cs as primary ions, the secondary ion acceleration power supply 11 and the mass spectrometer power supply 1
When the second polarity switching is performed, secondary ions of electropositive elements and electronegative elements are alternately detected by the detector 9. Secondary ions of both polarities that are detected alternately are displayed at the same coordinates by the output display 1o. This allows highly sensitive depth analysis of electropositive and negative elements. When high-mass ions are alternately irradiated by increasing the sputtering speed, if the switching with high-mass ions is stopped at the interface or thin layer portion, low-speed sputtering is performed and high-resolution depth analysis can be obtained.
本発明によれば、−回の分析中に高速スパッタリング分
析モードと低速高分解能分析モードとを自由に選択でき
るので分析時間の短縮が図れる。According to the present invention, the analysis time can be shortened because the high-speed sputtering analysis mode and the low-speed high-resolution analysis mode can be freely selected during the second analysis.
高質量イオンと低質量イオンとのスパッタリングイール
ドの差は、一次イオンエネルギー２０ｋＶ時とＸｓ＋と
Ｎｅ＋では約５倍である＊ （Ａｔｏ＋ａｉｅａｎｄ
Ｉｏｎｉｃ Ｉｍｐａｃｔ Ｐｈｅｎｏ＋ｍｅｎａ ｏ
ｎ Ｍｅｔａｌ ５ｕｎｆａｃｅ、Ｍ。The difference in sputtering yield between high-mass ions and low-mass ions is about 5 times when the primary ion energy is 20 kV and between Xs+ and Ne+* (Ato+aieand
Ionic Impact Pheno+mena o
n Metal 5unface, M.
Ｋａｍｉｎｓｋｙ Ｓｐｒｉｎｇｓｒ−Ｖａｒｌａｇ
Ｂｅｒｌｉｎ ）ＩａｉｄｅｌｂｅｒｇＮｏｖ Ｙｏ
ｒｋ発行ｐ１５７参照）
また、Ｘｅ＋とＮ＋では約１０倍の差がある。Kaminsky Springsr-Varlag
Berlin)IaidelbergNov Yo
(Refer to p157 published by rk) Also, there is a difference of about 10 times between Xe+ and N+.
（Ｉｏｎ Ｂｅａｍｓ ｗｉｔｈ Ａｐｐｌｉｃａｔｉ
ｏｎｓ ｔｏ ＩｏｎＩｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ、Ｒ，
Ｇ、Ｗｉｌｓｏｎ他著、Ｊｏｈｎ Ｖｉｌｅｙ＆５ｏｎ
ｓ。(Ion Beams with Application
ons to IonImplantation, R,
G. Wilson et al., John Viley & 5on
s.
Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ発行ｐ３２６参照）
また０２＋とＣｓ中を交互に照射することにより全元素
の高感度深さ方向分析ができる。たとえばアルカリ金属
元素とハロゲン元素の同時分析では、０２十一次イオン
照射時にアルカリ金属元素の正の二次イオンをＣｓ十一
次イオン照射時はハロゲン元素の負の二次イオンを検出
すると両元素と高感度で分析できる。(Refer to p. 326, published by New York) Also, by alternately irradiating 02+ and Cs, high-sensitivity depth direction analysis of all elements is possible. For example, in simultaneous analysis of alkali metal elements and halogen elements, positive secondary ions of alkali metal elements are detected during 02 primary ion irradiation, and negative secondary ions of halogen elements are detected during Cs 11 primary ion irradiation. can be analyzed with high sensitivity.
第１図は、本発明によるイオンマイクロアナライザの一
実施例を示す構成図、第２図は上記イオンマイクロアナ
ライザにおける一次イオン走査と切替タイミングを示す
説明図である。
茶１圀
奏２図
Ａｌ１ 竹Ｗ二［］二児
Ｙえｔ、ｚレルイ／１
極炸二＝Ｌ干”ｌ＝ＦFIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an ion microanalyzer according to the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing primary ion scanning and switching timing in the ion microanalyzer. Tea 1 Kano 2 Diagram Al1 Bamboo W2 [] Niji Yet, Z Relui/1 Gokubushi 2=L ”l=F
Claims (1)
二次イオンを分析するイオンマイクロアナライザにおい
て、複数の一次イオン発生手段と、前記一次イオン種を
切替える手段と、前記一次イオンを収束する手段と、前
記一次イオンを走査する手段と、前記一次イオン種切替
時のイオン軌道を合わせる手段とを備えたことを特徴と
するイオンマイクロアナライザ。 ２、一次イオン軌道を合わせる手段は、一次イオンの切
替えに連動して作動する特許請求の範囲第１項記載のイ
オンマイクロアナライザ。 ３、一次イオン走査周期に同期して交互に一次イオン種
を切替える特許請求の範囲第１項記載のイオンマイクロ
アナライザ。 ４、一次イオン走査周期に同期して交互に一次イオン種
の切替と質量分析計で分析する二次イオンの極性の切替
をする特許請求の範囲第１項記載のイオンマイクロアナ
ライザ。 ５、交互に分析した極性の異る二次イオンデータを同一
の座標に表示した特許請求の範囲第４項記載のイオンマ
イクロアナライザ。[Scope of Claims] 1. An ion microanalyzer that irradiates a sample with primary ions and analyzes secondary ions released from the sample, comprising: a plurality of primary ion generating means; a means for switching the primary ion species; An ion microanalyzer comprising means for converging primary ions, means for scanning the primary ions, and means for adjusting ion trajectories when switching the primary ion species. 2. The ion microanalyzer according to claim 1, wherein the means for aligning primary ion trajectories operates in conjunction with switching of primary ions. 3. The ion microanalyzer according to claim 1, wherein the primary ion species is alternately switched in synchronization with the primary ion scanning period. 4. The ion microanalyzer according to claim 1, which alternately switches the primary ion species and the polarity of the secondary ions analyzed by the mass spectrometer in synchronization with the primary ion scanning period. 5. The ion microanalyzer according to claim 4, wherein secondary ion data of different polarities analyzed alternately are displayed on the same coordinates.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61154061A JPS6310450A (en) | 1986-07-02 | 1986-07-02 | Ion microanalyzer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61154061A JPS6310450A (en) | 1986-07-02 | 1986-07-02 | Ion microanalyzer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6310450A true JPS6310450A (en) | 1988-01-18 |
Family
ID=15576049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61154061A Pending JPS6310450A (en) | 1986-07-02 | 1986-07-02 | Ion microanalyzer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6310450A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5970739A (en) * | 1997-07-30 | 1999-10-26 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Rectifying apparatus for absorption refrigerator |
-
1986
- 1986-07-02 JP JP61154061A patent/JPS6310450A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5970739A (en) * | 1997-07-30 | 1999-10-26 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Rectifying apparatus for absorption refrigerator |
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