JPS62226551A

JPS62226551A - 質量分析装置

Info

Publication number: JPS62226551A
Application number: JP61069202A
Authority: JP
Inventors: Satoru Ohata; 覚大畠
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-03-27
Filing date: 1986-03-27
Publication date: 1987-10-05

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、固体の試料に対する賀恐分析に利用される質
量分析装置に係わり、特に前記試料に１次イオンビーム
を照射する１次イオンビーム光学系の改良に関する。

（従来の技術）従来のこの種の質重分析装置としては、イオン銃により
Ａｒイオン等の１次イオンビームを発射し、この１次イ
オンビームを集束レンズ、ビーム制限アパーチャなどか
らなるイオンビーム光学系を介して試料に照射し、これ
により試料から発生する２次イオンを検出して質層分析
する２次イオン質量分析装置が一般的である。この装置
においては、１次イオンビームを試料に効率良く照射さ
せる必要があり、そのためには集束レンズの光軸とビー
ム制限アパーチャにおける光軸とが一致し、かつ集束レ
ンズの焦点がこの一致した光軸上に位置することが望ま
しい。しかし、構造設計の寸法公差および組立て公差等
により上記光軸のズレは避けられなかった。

そこで、従来は試料に到達するイオンビーム１に基いて
光軸合ゼしていたが、イオンビーム光学系にビームを偏
向する電極等が介在した場合、軸合せ調整は極めて熟練
を要し、大変な労力および時間を費やすものであった。

また、一旦光軸がずれてしまうと再調整が困難なため、
不安定な状態が長時間続くおそれがあった。このような
点を考慮して、ビーム偏向電極の電界をシールドするシ
ールド板に流れ込む電流を調節することにより効−率向
上をはかる手段が提案されているが、この場合において
も光軸合せ調整は大変困難であり、充分な効率向上をは
かり得るものではなかった。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は、このような事情に基いてなされたものであり
、簡単かつ短時間のｍ整で１次イオンビームを効率良く
試料に照射させることができ、高精度な質量分析が可能
な質量分析装置を提供することを目的とする。

［発明の構成コ（問題点を解決するための手段）本発明は、上記問題点を解決し目的を達成するために、
集束レンズとビーム制限アパーチャとの間に等分割され
た電極を介在し、これら等分割されたＮ極にそれぞれ照
射されるイオンビーム量と前記試料に到達するイオンビ
ーム量とに基いて前記集束レンズの光軸とビーム制限ア
パーチャにおける光軸とが一致するように、かつ前記集
束レンズの焦点が前記一致した光軸上に位置するように
イオンビーム光学系を調節するようにしたものである。

（作用）このような手段を講じたことにより、等分割された電極
にそれぞれ照射されるイオンビーム量が等しくなるよう
に調節することにより光軸合せが行なわれ、この状態で
さらに試料に到達するイオンビーム量が最大となるよう
に調節することにより集束レンズの焦点を光軸上に位置
させる。

（実施例）第１図は本発明の一実施例の構成を示す模式図である。

同図において１０１．１Ａｒイオンなどの１次イオンビ
ームを発射するイオン銃であって、フィラメント（カソ
ード）１１．中間電極１２゜アノード１３およびイオン
ビームの引出し方向を決める引出し電極１４から構成さ
れている。２０は上記イオン＠１０から発射されるイオ
ンビームを集束する集束レンズであって、この集束レン
ズ２０にて集束されたイオンビームは、一対のＸ方向偏
向型ｔｉ３１ａ、３１ｂと一対のＹ方向偏向筒１ｉ３２
ａ、３２ｂとからなる偏向機構３０によって偏向される
ものとなっている。４０はビームモニタ電極であって、
４等分に分割された電極４１〜４４からなり、その中心
にはイオンビームが通過するのに十分な開口部４５が形
成されている。

なお、上記等分割電極４１〜４４の配置状態は、前記イ
オン銃１０における７ノード１３と引出し電極１４とに
設けられた軸合せ用方向調整ネジ（不図示）の調整方向
に一致している。５０はビーム制限アパーチャであり、
試料６０にイオンビームを導く開口部５１が形成されて
いる。そして、この開口部５１の近傍には前記ビームモ
ニタ電極４０の開口部４５を通過したイオンビームの光
軸が開口部５１の中心軸上を通過するように上記イオン
ビームを偏向する一対のビーム偏向電極５２ａ、５２ｂ
と、これらビーム偏向電極５２ａ。

５２ｂの電界をシールドするシールド板５３とが設けら
れている。

一方、前記ビームモニタ電極４０の各等分割電極４１〜
４４には、第２図（ａ）に示す如く電流計７１〜７４が
それぞれ接続されており、各電極４１〜４４にイオンビ
ームが照射された際にイオンビーム量に比例して流れ込
む電流量を検出するものとなっている。また、第２図（
ｂ）に示す如く、前記試料６０に対してもイオンビーム
の照射により生じる電流層を検出するための電流計７５
が設けられている。

このように構成された本実施例においては、イオン銃１
０から１次イオンビームが発射されると、上記１次イオ
ンビームは集束レンズ２０にて集束され、偏向機構３０
によって偏向された後、ビームモニタ電極４０およびビ
ーム制限アパーチャ５０のそれぞれの開口部４５．５１
を通過して試料６０に到達する。そうすると、試料６０
から２次イオンが発生するので、図示しない質屋分析手
段により２次イオンの質量分析を実施する。

ここで、上記１次イオンビームを試料６０に対し効率良
く照射させるために、イオンビーム系の調整、すなわち
集束レンズの光軸とビーム制限アパーチャにおける光軸
の軸合せ調整と集束レンズの焦点位置調整とが必要とな
る。これらの調整は次のようにして行なわれる。ビーム
モニタ電極４０の各等分割電極４１〜４４にイオンビー
ムが照射されると、この照射ｍに比例して各電極４１〜
４４に電流がそれぞれ流れ込み、このときの電流値は各
々の電流計７１〜７４によって検出される。今、電流計
７１の指示値が最大であり、以下、指示値が７４＞７２
＞７３であったとすると、集束レンズ２０を通過したイ
オンビームの光軸は電極４１側にずれていることがわか
る。したがって、各電流計７１〜７４の指示値をモニタ
しながらアノード１３と引出し電極１４とに設けられた
調整ネジによって光軸を電極４３方向にずらすことによ
り、各電流計７１〜７４の指示値が等しくなった時点で
集束レンズ２０にて集束されたイオンビームの光軸がビ
ームモニタ電極４０の光軸に、ひいてはビーム制限アパ
ーチャ５０の光軸に一致したことになる。

一方、光軸が一致した状態で集束レンズ２０の焦点がこ
の一致した光軸上に位置すると、試料６０に対するイオ
ンビーム照ｔＪＪｍが上昇する。そこで、試料６０に設
けられた電流計７５の指示値をモニタし、この指示値が
最大となるように集束レンズ２０と偏向機構３０とを調
整する。

かくして、本実施例によれば、集束レンズ２゜の光軸と
ビーム制限アパーチャの光軸との調整および集束レンズ
の焦点位置調整を、ビームモニタ電極４０の各等分割電
極４１〜４４に流れ込む電流ｌおよび試料６０に到達す
るイオンビームｊに比例して変化する電流量をモニタし
ながら行なうことができる。したがって、確実にかつ短
時間で行なうことができる。また、ビームモニタ電極４
０の各光分割電極４１〜４４の配置を光軸調整方向と一
致させているので、誰もが簡単に調整できる。したがっ
て、最適なビーム照射状態を長時間にわたって安定に維
持することが可能となる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではない。

例えば、前記実施例ではビームモニタ電極４０の各等分
割電極４１〜４４および試料６０に電流計７１〜７５を
設けた場合を示したが、第３図に示す如く、各等分割電
極４１〜４４および試料６０にそれぞれ電流検出器８１
〜８５を設け、これら各電流検出器８１〜８５の検出出
力をモニタ制御部８６に導入し、このモニタ制御部８６
により上記各検出出力をモニタ装置８７にアナログ的あ
るいはディジタル的に表示させるようにしてもよい。ま
た、前記実施例では、ビームモニタ電極４０の各等分割
電極４１〜４４の配置状態をアノード１３と引出し電極
１４との軸合せ用方向調整ネジと一致させることにより
調整の簡略化をはかる場合を示したが、上記等分割電極
４１〜４４を偏向機構３０の各一対電極３１ａ、３１ｂ
および３２ａ、３２ｂの向きと一致あるいは４５°ずら
すことによってもビーム調整は比較的容易となる。また
、この場合、偏向機構３０の各一対電極３１ａ、３１ｂ
および３２ａ、３２ｂに印加する電位を、各等分割電極
４１〜４４に接続された電流計７１〜７４をモニタする
ことにより容易に設定できる。また、前記実施例ではビ
ームモニタ電極４０を４分割した場合を示したが、３等
分割あるいは５等分割以上としても同様な効果を奏する
。

このほか本発明の要旨を逸脱しない範囲で擾々変形実施
可能であるのは勿論である。

［発明の効果］以上詳述したように、本発明によれば、集束レンズとビ
ーム制限アパーチャとの間に等分割された電極を介在し
、これら等分割された電極にそれぞれ照射されるイオン
ビーム量と前記試料に到達するイオンビーム量とに基い
て前記集束レンズの光軸とビーム制限アパーチャにおけ
る光軸とが一致するように、かつ前記集束レンズの焦点
が前記一致した光軸上に位置するようにイオンビーム光
学系を調整するようにしたので、簡単かつ翔時間の調整
で１次イオンビームを効率良く試料に照射させることが
でき、高精度な質量分析が可能な′Ｒｆｆｉ分析装置を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す模式図、第２図
（ａ）（ｂ）は同実施例における調整手段を説明するた
めの図、第３図は本発明における調整手段の変形例を示
す系統図である。１０・・・イオン銃、１１・・・フィラメント、１２・
・・中間電極、１３・・・アノード、１４・・・引出し
電極、２０・・・集束レンズ、３０・・・偏向機構、４
０・・・ビームモニタ電橋、４１〜４４・・・等分割電
極、５０・・・ビーム制限アパーチャ、５２・・・ビー
ム偏向電極、５３・・・シールド板、６０・・・試料、
７１〜７５・・・電流計、８１〜８５・・・電流検出器
、８６・・・モニタ制０１］￥ｉ置、８７・・・モニタ
装置。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図

Claims

【特許請求の範囲】

イオン銃から発射される１次イオンビームを集束レンズ
、ビーム制限アパーチャ等からなるイオンビーム光学系
を通して試料に照射することにより前記試料の質量分析
を行なう質量分析装置において、前記集束レンズとビー
ム制限アパーチャとの間に等分割された電極を介在し、
これら等分割された電極にそれぞれ照射されるイオンビ
ーム量と前記試料に到達するイオンビーム量とに基いて
前記集束レンズの光軸とビーム制限アパーチャにおける
光軸とが一致するように、かつ前記集束レンズの焦点が
前記一致した光軸上に位置するように前記イオンビーム
光学系を調整するようにしたことを特徴とする質量分析
装置。