特許 7128044 二次イオン質量分析装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-22

(45)【発行日】2022-08-30

(54)【発明の名称】二次イオン質量分析装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 49/04 20060101AFI20220823BHJP

   H01J 49/14 20060101ALI20220823BHJP

【ＦＩ】

H01J49/04 090

H01J49/14 200

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018126907

(22)【出願日】2018-07-03

(65)【公開番号】P2020009549

(43)【公開日】2020-01-16

【審査請求日】2021-05-11

(73)【特許権者】

【識別番号】596043379

【氏名又は名称】アルバック・ファイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003339

【氏名又は名称】特許業務法人南青山国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100104215

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100196575

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 満

(74)【代理人】

【識別番号】100168181

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 哲平

(74)【代理人】

【識別番号】100144211

【弁理士】

【氏名又は名称】日比野 幸信

(72)【発明者】

【氏名】飯田 真一

(72)【発明者】

【氏名】宮山 卓也

(72)【発明者】

【氏名】田中 伊吹

【審査官】鳥居 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－１２３７８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０８７２３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－０４７３３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－１３５７３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２３７４１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ４９／０６

Ｈ０１Ｊ ４９／１４

Ｈ０１Ｊ ４９／２６

Ｇ０１Ｎ ２７／６８

Ｇ０１Ｎ ２３／２２５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料配置面が設けられた試料配置台と、
前記試料配置台上に配置され、貫通孔が設けられた引込電極と、
前記試料配置面上の前記貫通孔と対面する位置に配置された分析対象試料に一次イオンを照射する一次イオン源と、
前記一次イオンが照射された前記分析対象試料で発生し、前記引込電極によって質量電荷比に応じた速度に加速され、前記貫通孔を通過した二次イオンを走行させる質量分析部と、
前記二次イオンの量を検出する検出部と、
飛行時間に対応した前記二次イオンの量を求める制御部と、
を有する二次イオン質量分析装置であって、
前記引込電極の前記試料配置面と対面する表面が位置する平面を引込電極平面とすると、前記試料配置面が位置する平面である試料配置平面と前記引込電極平面とが成す傾斜角は３５度以上にされ、
前記分析対象試料のうちの前記引込電極平面に最近な部分である頂上部を含み、前記試料配置面と前記引込電極平面との間に補正電極が配置され、
前記試料配置面を、前記分析対象試料よりも前記引込電極平面から遠い部分である下部面と、前記分析対象試料よりも前記引込電極平面に近い部分である上部面とに区分けすると、
前記補正電極は、前記下部面上に位置し、前記質量分析部に入射する前記二次イオンが走行する経路に対面する縁である補正電極縁を有し、
前記頂上部を通り、前記引込電極平面と前記試料配置面とに平行な直線を頂上辺と呼び、
前記頂上辺を含み、前記引込電極平面と平行な平面を試料平面と呼び、
前記頂上辺と平行で前記頂上辺から前記下部面側に第一の基準距離離間された位置で前記試料平面に含まれる直線を第一の基準線とし、
前記頂上辺と平行で前記頂上辺から前記下部面側に所定の大きさの第二の基準距離だけ離間された位置で前記試料平面に含まれる直線を第二の基準線とし、
前記引込電極平面に位置する前記貫通孔の周囲のうち、前記下部面上に位置し、前記頂上辺との間の距離が最大となる基準点を通り、前記頂上辺と平行な直線を引込電極辺とし、
前記第一の基準線と前記引込電極辺とを含む平面を第一の基準平面とし、
前記第二の基準線を含み、前記試料平面と垂直な平面を第二の基準平面とし、
前記第一の基準平面と前記引込電極平面とがなす角度を基準角φとすると、
前記第一の基準距離は前記分析対象試料の太さ／ｔａｎφにされ、
前記補正電極縁は、前記第一の基準平面と前記第二の基準平面の間に位置するようにされた二次イオン質量分析装置。

【請求項2】

前記第一の基準距離は、０．１／ｔａｎφｍｍ以上、１／ｔａｎφｍｍ以下にされた請求項１記載の二次イオン質量分析装置。

【請求項3】

前記分析対象試料の前記下部面側の端と前記頂上辺との間の前記試料平面上での距離を下限距離とすると、前記第二の基準距離は前記下限距離以上の大きさにされた請求項２記載の二次イオン質量分析装置。

【請求項4】

前記第二の基準距離は０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲の大きさにされた請求項３記載の二次イオン質量分析装置。

【請求項5】

前記第一の基準平面は、前記試料平面に対して正接の値ｔａｎφが０．８５の交叉角度φで交叉された請求項２乃至請求項４のいずれか１項記載の二次イオン質量分析装置。

【請求項6】

前記引込電極平面と前記頂上辺との間の距離は２ｍｍ以下にされた請求項２乃至請求項５のいずれか１項記載の二次イオン質量分析装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は二次イオン質量分析装置に係り、特に、飛行時間型二次イオン質量分析装置に関する。

【背景技術】

【0002】

二次イオン質量分析方法（SIMS）は分析対象試料に一次イオンを照射し分析対象試料の表面から放出される二次イオンを質量分析して分析対象試料の組成や目的元素の濃度等の知見を得る分析方法であり、スパッタリングを併用し、深さ方向の分析も可能な分析方法である。

【0003】

それらの中で、飛行時間型二次イオン質量分析法（TOF-SIMS：Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry)は、二次イオンの飛行時間を計測することで質量分析を行う分析方法であり、分析対象試料から放出された二次イオンを質量分析部の中で長距離走行させ、質量に応じて飛行時間差を拡大させ、検出部で二次イオンを飛行時間と対応させて検出する。

【0004】

電場や磁場で分析する装置に比べて一次イオンの照射量を少なくすることができ、二次イオンとして分子イオンやフラグメントを検出することができるので、分析対象試料の表面状態の知見を得ることができる。

【0005】

飛行時間型二次イオン質量分析装置では、二次イオンを効率良く検出部に入射させるために、分析対象試料と引込電極との間のギャップを狭くして、引込電極に高電圧を印加して急峻な電位勾配を形成し、二次イオンを集光する。例えば、約２ｍｍのギャップに、３ｋＶの高電圧を印加する例がある。

【0006】

急峻な電位勾配のため、分析対象試料表面に凹凸があると試料周辺では電場の歪みが顕著となり、その結果、試料から放出された二次イオンの軌道が曲げられ、二次イオンが検出部に到達できなくなり、感度が悪化するという問題点がある。

【0007】

図４は、水平な平板状の試料配置台１１２上に乗せた線状の分析対象試料１１０に、図面右方向から一次イオンを照射したとき、図面左方に向けて放出された二次イオンＡの飛行経路と、真上方向に向けて放出された二次イオンＢの飛行経路と、図面右方に向けて放出された二次イオンＣの飛行経路とが示されており、真上方向を向く飛行経路を走行する二次イオンＢ以外の二次イオンＡ，Ｃは検出部に到達できなかった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開２０００－１２３７８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、検出部に到達できる二次イオンを増加させる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、上記従来技術の課題を解決するために創作された発明であり、試料配置面が設けられた試料配置台と、前記試料配置台上に配置され、貫通孔が設けられた引込電極と、前記試料配置面上の前記貫通孔と対面する位置に配置された分析対象試料に一次イオンを照射する一次イオン源と、前記一次イオンが照射された前記分析対象試料で発生し、前記引込電極によって質量電荷比に応じた速度に加速され、前記貫通孔を通過した二次イオンを走行させる質量分析部と、前記二次イオンの量を検出する検出部と、飛行時間に対応した前記二次イオンの量を求める制御部と、を有する二次イオン質量分析装置であって、前記引込電極の前記試料配置面と対面する表面が位置する平面を引込電極平面とすると、前記試料配置面が位置する平面である試料配置平面と前記引込電極平面とが成す傾斜角は３５度以上にされ、前記分析対象試料のうちの前記引込電極平面に最近な部分である頂上部を含み、前記試料配置面と前記引込電極平面との間に補正電極が配置された二次イオン質量分析装置である。
本発明は、前記試料配置面を、前記分析対象試料よりも前記引込電極平面から遠い部分である下部面と、前記分析対象試料よりも前記引込電極平面に近い部分である上部面とに区分けすると、前記補正電極は、前記下部面上に位置し、前記質量分析部に入射する前記二次イオンが走行する経路に対面する縁である補正電極縁を有し、前記頂上部を通り、前記引込電極平面と前記試料配置面とに平行な直線を頂上辺と呼び、前記頂上辺を含み、前記引込電極平面と平行な平面を試料平面と呼び、前記頂上辺と平行で前記頂上辺から前記下部面側に第一の基準距離離間された位置で前記試料平面に含まれる直線を第一の基準線とし、前記頂上辺と平行で前記頂上辺から前記下部面側に所定の大きさの第二の基準距離だけ離間された位置で前記試料平面に含まれる直線を第二の基準線とし、前記引込電極平面に位置する前記貫通孔の周囲のうち、前記下部面上に位置し、前記頂上辺との間の距離が最大となる基準点を通り、前記頂上辺と平行な直線を引込電極辺とし、前記第一の基準線と前記引込電極辺とを含む平面を第一の基準平面とし、前記第二の基準線を含み、前記試料平面と垂直な平面を第二の基準平面とすると、前記第一の基準距離は０．５８ｍｍにされ、前記補正電極縁は、前記第一の基準平面と前記第二の基準平面の間に位置するようにされた二次イオン質量分析装置である。
本発明は、前記分析対象試料の前記下部面側の端と前記頂上辺との間の前記試料平面上での距離を下限距離とすると、前記第二の基準距離は前記下限距離以上の大きさにされた二次イオン質量分析装置である。
本発明は、前記第二の基準距離は０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲の大きさにされた二次イオン質量分析装置である。
本発明は、前記第一の基準平面は、前記試料平面に対して正接の値ｔａｎφが０．８５の交叉角度φで交叉された二次イオン質量分析装置である。
本発明は、前記引込電極平面と前記頂上辺との間の距離は２ｍｍ以下にされた二次イオン質量分析装置である。

【発明の効果】

【0011】

分析対象試料による電場の歪みが修整され、分析対象試料から放出された二次イオンが質量分析部の内部を走行して検出部に到達できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の二次イオン質量分析装置の一例

【図2】試料配置台付近の斜視図

【図3】分析対象試料付近の拡大図

【図4】水平な試料配置台に分析対象試料が配置されたときの二次イオンの飛行経路

【図5】傾斜角θ＝４０度 (ａ)：補正電極なし、(ｂ)：補正電極縁は検出範囲外 (ｃ)：補正電極縁は検出範囲内

【図6】(ｄ)：傾斜角θ＝３５度、補正電極縁は検出範囲内 (ｅ)：傾斜角θ＝３０度、補正電極縁は検出範囲内 (ｆ)：傾斜角θ＝４５度、補正電極縁は検出範囲内

【図7】(ｇ)：傾斜角θ＝４０度、補正電極縁は検出範囲外 (ｈ)：傾斜角θ＝４０度 補正電極縁は検出範囲内

【図8】太さが１２５μｍの分析対象試料の二次イオンにより得られる画像であって (１)：補正電極が無いときの画像 (２)：補正電極縁が検出範囲内にあるときの画像

【図9】分析対象試料の太さと得られた画像の太さの関係を示すグラフ

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１の符号２は本発明の一例の二次イオン質量分析装置であり真空槽１１を有している。
真空槽１１の内部には試料配置台１２が配置されており、試料配置台１２には分析対象試料を配置する平坦な試料配置面１７が設けられている。

【0014】

真空槽１１の内部の試料配置面１７と対面する場所には引込電極１４が配置されている。図２と図３は試料配置台１２と引込電極１４及びそれらの付近とを拡大して示した斜視図と側面図である。

【0015】

引込電極１４は平板状であり、引込電極１４の試料配置面１７と対面する表面が含まれている平面を引込電極平面３７とすると、試料配置面１７は引込電極平面３７に対して一定の傾斜角θで傾斜されている。試料配置面１７が含まれた平面を試料配置平面３４とすると、試料配置平面３４と引込電極平面３７とは傾斜角θで交叉する。傾斜角θは劣角である。

【0016】

試料配置面１７が傾斜する方向は試料配置面１７のどの場所でも同じ方向を向いており、試料配置面１７上には分析対象試料１０が配置される。引込電極平面３７は水平であり、分析対象試料１０も水平に配置される。

【0017】

引込電極１４には、分析領域よりも十分大きな円形の貫通孔１３が設けられており、分析対象試料１０は貫通孔１３の中央位置の真下に位置するようにされている。

【0018】

真空槽１１には真空排気装置２６が設けられており、分析対象試料１０の質量分析を行う際には、真空排気装置２６によって真空槽１１の内部を真空排気し、真空雰囲気を形成する。
真空槽１１の外部には電源装置２９が配置されている。

【0019】

真空槽１１と引込電極１４とは接地電位に接続され、試料配置台１２は電源装置２９に接続されており、試料配置台１２には、正電圧と負電圧のうち、分析対象試料１０から取り出される二次イオンの極性と同じ極性の電圧が印加される。

【0020】

つまり、電源装置２９によって、分析対象試料１０から正電荷の二次イオンを取り出すときには、試料配置台１２に正電圧が印加され、負電荷の二次イオンを取り出すときには試料配置台１２に負電圧が印加される。

【0021】

引込電極平面３７を間にして、試料配置台１２が配置された場所とは反対側の場所には質量分析部２２と一次イオン源２５とが配置されている。
一次イオン源２５は制御部２４に接続され、制御部２４の制御によって内部でイオンを生成し、真空槽１１の内部に一次イオンとして放出するようにされている。

【0022】

質量分析部２２と一次イオン源２５とは、引込電極１４の貫通孔１３を介して、試料配置面１７上の分析対象試料１０と対面されており、一次イオン源２５から短時間だけ一次イオンを放出すると一次イオンは貫通孔１３を通過して分析対象試料１０に照射され、分析対象試料１０から短時間だけ二次イオンが少量放出される。一次イオンは、例えばビスマスやガリウム等である。

【0023】

短時間放出された二次イオンは、試料配置台１２と引込電極１４との間に形成された電場によって、質量電荷比の値に応じた加速度が発生し、質量電荷比に応じた速度で走行しながら貫通孔１３を通過して質量分析部２２に入射する。

【0024】

質量分析部２２に入射した二次イオンは質量電荷比に応じた速度で質量分析部２２の内部を走行し、質量電荷比毎の間隔が拡大して検出部２３に入射する。
検出部２３は、入射した二次イオンの量を入射時刻に対応づけて測定し、測定結果を制御部２４に出力する。

【0025】

制御部２４は、質量電荷比と走行時間の関係から、二次イオンを入射した時刻によって質量分析し、検出部２３によって検出された二次イオンから、分析対象試料１０の組成や特定の元素の濃度等を求めることができる。

【0026】

分析対象試料１０の太さは一定であり、分析対象試料１０のうちの引込電極平面３７に最近な部分は分析対象試料１０の頂上の部分であり、分析対象試料１０の引込電極平面３７に最近である頂上の部分を通り、引込電極平面３７と試料配置面１７とに平行な直線を頂上辺と呼ぶと、頂上辺は図中では符号３０で示されている。

【0027】

頂上辺３０を含み、引込電極平面３７と平行な平面である試料平面３５と引込電極平面３７との間には、平板状の補正電極１６が配置されており、補正電極１６の表面のうちの試料平面３５と対面する表面である補正電極平面３６は引込電極平面３７と平行にされている。

【0028】

試料配置面１７のうち、分析対象試料１０が配置される場所よりも引込電極平面３７から遠い部分を下部面１７ａとし、分析対象試料１０よりも引込電極平面３７に近い部分を上部面１７ｂとして試料配置面１７を下部面１７ａと上部面１７ｂの二個の領域に区分けすると、引込電極１４は、貫通孔１３の片側であって、下部面１７ａ上に位置する第一の引込電極部分１４ａと、貫通孔１３の反対側であって、上部面１７ｂ上に位置する第二の引込電極部分１４ｂとに区分けすることができる。

【0029】

試料配置面１７の下部面１７ａと引込電極１４の第一の引込電極部分１４ａとの間には、補正電極１６が配置されている。
補正電極１６には引込電極１４と同じ極性で同じ大きさの電圧が印加されるようにされている。ここでは引込電極１４と補正電極１６とは接地電位に接続されている。
一次イオン源２５は上部面１７ｂ上に位置しており、一次イオンは貫通孔１３を通過して分析対象試料１０に照射される。

【0030】

試料配置台１２と引込電極１４との間に形成される電場は、補正電極１６によって変形され、分析対象試料１０から放出された二次イオンのうち、貫通孔１３を通過して質量分析部２２に入射する二次イオンが増加するようにされている。

【0031】

補正電極１６の側面のうち、下部面１７ａ上に位置し、質量分析部２２に入射する二次イオンが走行する経路に対面する側面を補正電極縁２０とすると、補正電極縁２０と分析対象試料１０との間の位置関係が変化すると、分析対象試料１０と引込電極１４との間に形成される電場の形状が変化し、二次イオンの分析対象試料１０から飛び出した方向のうち、検出できる方向が変化する。

【0032】

引込電極平面３７に位置する貫通孔１３の周囲のうち、下部面１７ａ上に位置し、頂上辺３０からの距離が最大となる点を基準点とすると、基準点は、試料配置面１７との間の距離が最大となる点でもあり、基準点を通り、頂上辺と平行な直線を引込電極辺３３とする。

【0033】

頂上辺３０と平行で頂上辺３０から下部面１７ａ側に所定の第一の基準距離だけ離間された位置で試料平面３５に含まれる直線を第一の基準線３１とし、第一の基準線３１と引込電極辺３３とを含む平面を第一の基準平面３８とする。

【0034】

また、頂上辺３０と平行であって、試料平面３５に含まれる直線のうち、頂上辺３０から所定の大きさの第二の基準距離だけ下部面１７ａ側に離間した直線を第二の基準線３２とし、第二の基準線３２を含み、引込電極平面３７に対して垂直な平面を第二の基準平面３９とする。分析対象試料１０は第二の基準平面３９よりも上部面１７ｂ側に位置することになる。

【0035】

試料平面３５と引込電極平面３７との間であって、且つ、第一の基準平面３８と第二の基準平面３９との間である範囲を検出範囲とすると、本発明では補正電極１６は、補正電極縁２０が検出範囲内に位置する場所に配置されている。補正電極縁２０が検出範囲内に位置するときは、補正電極１６は、検出範囲内と第二の基準平面３９よりも下部面１７ａ側とに亘って位置することになる。

【0036】

分析対象試料１０の下部面１７ａ側の端と頂上辺３０との間の試料平面３５上での距離を下限距離とすると、第二の基準距離は下限距離以上の大きさにされている。
補正電極縁２０が下限距離よりも上部面１７ｂ側に位置すると、補正電極縁２０は検出範囲内に位置しないことになり、補正電極１６の補正電極縁２０近くの部分が検出対象試料１０と引込電極平面３７との間に位置し、その結果、分析対象試料１０の一部が補正電極１６によって覆われてしまうことになる。この場合は二次イオンの一部が質量分析部２２に到達できないことになる。

【0037】

補正電極縁２０が検出範囲内に位置する場合は分析対象試料１０は一部であっても補正電極１６によって覆われることがなく、補正電極１６による電場の形状の修正により、分析対象試料１０から下部面１７ａ側に放出された二次イオンと上部面１７ｂ側に放出された二次イオンの両方が質量分析部２２を通過して検出部２３で検出されるようになり、その結果、補正電極縁２０が検出範囲内に位置しない場合に比べて検出部２３によって検出できる二次イオンが多くなるため、分析対象試料１０の組成や目的元素の濃度を正確に求めることができる。なお、第一の基準平面３８と第二の基準平面３９とも、検出範囲に含まれる。

【0038】

第二の基準距離の具体例を説明すると、分析対象試料１０が断面円形の線形状であり、第二の基準平面３９が分析対象試料１０の下部面１７ａ側の端に接触して位置している場合は、第二の基準距離は分析対象試料１０の断面の半径の大きさになり、分析対象試料１０が直径５μｍの金属線の場合は下限距離は２．５μｍである。

【0039】

引込電極１４上にはスパッタ用のイオンガン２１が配置されており、イオンガン２１によって分析対象試料１０の表面をスパッタリングし、深さ方向の測定を行うこともできる。

【0040】

なお、引込電極平面３７が水平にされている場合は、第二の基準平面３９は鉛直になるが、本発明では引込電極平面３７が水平にされた場合に限定されるものではない。

【0041】

補正電極１６と分析対象試料１０との位置関係の他、傾斜角θが変化した場合も、検出できる二次イオンの飛び出し方向が変化する。
特に、傾斜角θが３５度よりも小さいと、分析対象試料１０から上部面１７ｂ側に放出された二次イオンが検出部２３に到達できなくなる。傾斜角θを３５度以上にすれば検出することができるが、傾斜角θは大きすぎると試料配置台１２が大きくなるので、例えば５０度以下の大きさにする。

【0042】

第一の基準平面３８と引込電極平面３７とが成す角度を基準角φとすると、この実施例では基準角φは、基準角φの正接の値ｔａｎφが０．８５になる大きさにされており、第一の基準距離は０．５／０．８５ｍｍ(小数第三位以下を切り捨てると０．５８ｍｍ）にされている。
検出対象物１０の直径が０．５ｍｍの場合は、下限距離は０．２５ｍｍであり、第二の基準距離は０．２５ｍｍ以上の距離になる。

【0043】

次に、補正電極縁２０の位置や傾斜角θと二次イオンの検出との関係を説明する。
図５(ａ)～(ｃ)、図６(ｄ)～(ｆ)、図７(ｇ)、(ｈ)の二次イオン質量分析装置内部の等電位面５０ａ～５０ｈと二次イオンの軌跡ａ₁～ｈ₁、ａ₂～ｈ₂、ａ₃～ｈ₃とが示されている。

【0044】

図５(ａ)、(ｂ)は、傾斜角θが４０度であり、傾斜角θは３５度以上の条件を満たしているが、図５(ａ)では補正電極１６が設けられておらず、図５(ｂ)では補正電極１６は設けられているが補正電極縁２０が検出範囲内に位置していない構造であり、図５(ａ)、(ｂ)ともに、太さ１２５μｍの分析対象試料１０を試料配置面１７上に配置し、一次イオン源２５によって分析対象試料１０に一次イオンを照射し、質量分析部２２を介して検出部２３によって二次イオンを検出した。

【0045】

図５(ａ)、(ｂ)では、共に上部面１７ｂ側に向いた軌跡ａ₁、ｂ₁を走行した二次イオンと、真上方向に向いた軌跡ａ₂、ｂ₂を走行した二次イオンとは質量分析部２２を通過して検出部２３に到達できたが、下部面１７ａ側に向いた軌跡ａ₃、ｂ₃を走行した二次イオンは到達できなかった。

【0046】

図５(ａ)の場合の検出部２３で得られた画像を図８(１)に示す。下部面１７ａ側に向いた軌跡ａ₃を走行した二次イオンが検出されないため、画像の太さは５０μｍになっている。

【0047】

図５(ｃ)は、傾斜角θは４０度であり、補正電極縁２０が検出範囲内に位置している場合であり、上記と同じ太さ１２５μｍの分析対象試料１０を配置し、一次イオンを照射して二次イオンを検出したところ、上部面１７ｂ側に向いた軌跡ｃ₁を走行した二次イオンと、真上方向に向いた軌跡ｃ₂を走行した二次イオンと、下部面１７ａ側に向いた軌跡ｃ₃を走行した二次イオンとが質量分析部２２を通過して検出部２３に到達した。

【0048】

図５(ｃ)の場合の検出部２３で得られた画像を図８(２)に示す。各方向に向いた軌跡ｃ₁～ｃ₃を走行した二次イオンが検出されたため、画像の大きさも１２５μｍになっており、分析対象試料１０の太さが反映されている。

【0049】

次に、図６(ｄ)～(ｆ)では補正電極縁２０は検出範囲内に位置しているが、傾斜角θの大きさは異なっており、図６(ｄ)は傾斜角θ＝３５度、同図(ｅ)は傾斜角θ＝３０度、同図(ｆ)は傾斜角θ＝４５度の場合である。同図(ｅ)の傾斜角θが３５度以上の条件を満足させていない。

【0050】

そのため、図６(ｄ)と図６(ｆ)は、上部面１７ｂ側に向く軌跡ｄ₁、ｆ₁を走行した二次イオンと、真上方向に向いた軌跡ｄ₂、ｆ₂を走行した二次イオンと、下部面１７ａ側に向いた軌跡ｄ₃、ｆ₃を走行した二次イオンとが質量分析部２２を通過して検出部２３に到達したが、図６(ｅ)の場合では、真上方向に向いた軌跡ｅ₂を走行した二次イオンと、下部面１７ａ側に向いた軌跡ｅ₃を走行した二次イオンとが検出部２３に到達したが、上部面１７ｂ側に向いた軌跡ｅ₁を走行した二次イオンは到達しない。

【0051】

次に、図７(ｇ)、(ｈ)は傾斜角＝４０度の場合であるが、図７(ｇ)は補正電極縁２０が検出範囲外に位置し、図７(ｈ)は補正電極縁２０が検出範囲内に位置する点で異なっている。
そのため、図７(ｇ)では上部面１７ｂ側に向いた軌跡ｇ₁を走行した二次イオンと、真上方向に向いた軌跡ｇ₂を走行した二次イオンとは検出部２３に到達したが、下部面１７ａ側に向いた軌跡ｇ₃を走行した二次イオンは検出部２３に到達できなかった。

【0052】

それに対し、図７(ｈ)では上部面１７ｂ側に向いた軌跡ｈ₁を走行した二次イオンと、真上方向に向いた軌跡ｈ₂を走行した二次イオンと、下部面１７ａ側に向いた軌跡ｈ₃を走行した二次イオンとは検出部２３に到達した。

【0053】

次に、図９には、本発明の二次イオン質量分析装置２によって測定した検出対象物１０の太さと二次イオンから得られた画像の太さとを比較したグラフが示されている。同図記載のグラフの横軸は分析対象試料１０の太さ(μｍ)であり、縦軸はその検出対象物試料１０が放出した二次イオンによって観察された画像の太さ(μｍ)である。グラフ中に記載された分数の分母は測定した分析対象試料１０の太さであり、分子は観察された画像の太さであり、本発明で得られた画像では、少なくとも分析対象試料１０の太さの９２％よりも大きい割合の太さになっている。

【0054】

なお、分析対象試料１０が１００×１０^-6ｍ以上１０００×１０^-6ｍ以下の太さの金属線（ワイヤ）である場合は、第二の基準距離は０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲の大きさにすると、金属線の周囲のうち、観察できる範囲が広くなる。

【符号の説明】

【0055】

２……二次イオン質量分析装置
１０……分析対象試料
１１……真空槽
１２……試料配置台
１３……貫通孔
１４……引込電極
１６……補正電極
１７……試料配置面
１７ａ……下部面
１７ｂ……上部面
２０……補正電極縁
２２……質量分析部
２３……検出部
２４……制御部
２５……一次イオン源
３０……頂上辺
３１……第一の基準線
３２……第二の基準線
３３……引込電極辺
３４……試料配置平面
３５……試料平面
３６……補正電極平面
３７……引込電極平面
３８……第一の基準平面
３９……第二の基準平面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】