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JPH08189917A - Mass spectrometry device - Google Patents

Mass spectrometry device

Info

Publication number
JPH08189917A
JPH08189917A JP7002401A JP240195A JPH08189917A JP H08189917 A JPH08189917 A JP H08189917A JP 7002401 A JP7002401 A JP 7002401A JP 240195 A JP240195 A JP 240195A JP H08189917 A JPH08189917 A JP H08189917A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mass spectrometer
optical fiber
sample
ion trap
laser light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7002401A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naotoshi Akamatsu
直俊 赤松
Kinya Eguchi
欣也 江口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP7002401A priority Critical patent/JPH08189917A/en
Publication of JPH08189917A publication Critical patent/JPH08189917A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Abstract

PURPOSE: To make spacial resolution of a device below wave length of laser beam by introducing sample excitation laser beam with the use of an optical fiber provided with an opening smaller than the wave length of the laser beam, and analyzing with the use of an ion trap type mass spectrometer. CONSTITUTION: Laser beam 7 from a laser beam source 6 is, through a fiber 50, introduced into a sample 2, and converged on the sample 2. Thereby, a sticking material at a converging position of the laser beam on the surface becomes molecular beam 21a, and is made incident to an ion trap mass spectrometer 52. The ion trap mass spectrometer 52, at an ion trap part 53, accumulates ion for a specified period, and then the accumulated ion is sent to a detector 54 in order of mass number, for mass spectrometry. By the operation, chemical species of the sticking material at a specific position is identified. And, with the use of a piezoelectric element 60, the optical fiber 50 is moved two- dimensionally on the surface, so that the converging position of the laser beam is two-dimensionally scanned on the surface of the sample 2, and thus, a distribution of chemical species of the sticking material on the surface is identified.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体等の電子部品に
付着(汚染)する微小付着物の化学種を解析する装置
で、特に、レーザを用いて励起脱離し質量分析を行う分
析装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for analyzing the chemical species of minute deposits attached (contaminated) to electronic parts such as semiconductors, and more particularly to an analyzer for carrying out excitation / desorption using a laser for mass spectrometry. .

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の質量分析計は特開平4−3065
49号公報に記載のように、図11に示すようになって
いた。1は質量分析部、2は試料、6はレーザ光源、8
は観察照明用光源、18は真空室、21bはイオンビー
ム、22は集光レンズ、24は光反射ミラー、26は試
料台、30はイオンリフレクタ、34はイオン検出器で
ある。レーザ光源6から発生したレーザ光は、集光レン
ズ22と光反射ミラー24により、試料2上に集光され
る。このレーザ光で励起されたイオンは質量分析部1で
質量分析される。
2. Description of the Related Art A conventional mass spectrometer is disclosed in JP-A-4-3065.
As described in Japanese Patent Publication No. 49, it was as shown in FIG. 1 is a mass spectrometer, 2 is a sample, 6 is a laser light source, 8
Is a light source for observation illumination, 18 is a vacuum chamber, 21b is an ion beam, 22 is a condenser lens, 24 is a light reflecting mirror, 26 is a sample stage, 30 is an ion reflector, and 34 is an ion detector. The laser light generated from the laser light source 6 is condensed on the sample 2 by the condenser lens 22 and the light reflection mirror 24. The ions excited by this laser light are subjected to mass analysis in the mass analysis unit 1.

【0003】本従来装置では、光学レンズ22でレーザ
光7aを集光するため、波長程度の大きさにしかレーザ
光を集光できない。そのため、空間分解能はレーザ光7
aの波長程度に制限されてしまう。
In this conventional apparatus, since the laser light 7a is condensed by the optical lens 22, the laser light can be condensed only in the size of the wavelength. Therefore, the spatial resolution is 7
The wavelength is limited to about a.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来装置では、レ
ーザ光をレンズで集光するために、レーザ光を波長以下
の大きさに集光することができず、装置の空間分解能は
レーザ光の波長程度に限定されてしまう。
In the above-mentioned conventional device, since the laser light is condensed by the lens, the laser light cannot be condensed to a size smaller than the wavelength, and the spatial resolution of the device is that of the laser light. It is limited to about the wavelength.

【0005】本発明の目的は、装置の空間分解能をレー
ザの波長以下にすることを可能とすることにある。
An object of the present invention is to enable the spatial resolution of the device to be less than the wavelength of the laser.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は試料励起レーザ光をレーザ光の波長より小
さい開口を有する光ファイバで導入するようにした。
In order to achieve the above object, the present invention introduces a sample excitation laser beam through an optical fiber having an opening smaller than the wavelength of the laser beam.

【0007】同じ目的を達成するために、本発明は質量
分析計として、イオントラップ方式の質量分析計を用
い、レーザ光により励起脱離させた付着物を効率良く分
析できるようにした。
In order to achieve the same object, the present invention uses an ion trap type mass spectrometer as a mass spectrometer so that the deposits excited and desorbed by laser light can be efficiently analyzed.

【0008】[0008]

【作用】図1で本発明の系統図を示す。50がレーザ光
導入の光ファイバ、2は試料、7aはレーザ光である。
従来型のレンズによるレーザ集光方式では、波長程度に
しか絞ることができず、装置の空間分解能を波長以下に
することが困難である。本発明では、光ファイバ50の
先端の開口を波長より十分小さくし、レーザ光を試料に
導入する方式を用いることにより、試料表面上で、レー
ザ光7aを波長よりかなり小さく絞ることを可能とし
た。これにより波長より小さい部位にのみレーザ光を照
射することができ、選択的にそこの部位の付着物のみを
気化させることができるため、空間分解能を波長以下に
することができる。また脱離した分子を効率良く分析す
るため、質量分析部としてイオントラップ方式の質量分
析計52を用い、レーザを照射する時間と、イオントラ
ップする時間を同期させる機構を備えることにより、脱
離したイオンのみを効率よく非常に高感度に検出でき
る。それにより、極微小部の付着物でもS/N比良く検
出できる。
The system diagram of the present invention is shown in FIG. Reference numeral 50 is an optical fiber for introducing laser light, 2 is a sample, and 7a is laser light.
With the conventional laser focusing method using a lens, it is possible to narrow down only to about the wavelength, and it is difficult to make the spatial resolution of the device below the wavelength. In the present invention, by using a method in which the opening at the tip of the optical fiber 50 is made sufficiently smaller than the wavelength and the laser light is introduced into the sample, it is possible to focus the laser light 7a on the surface of the sample considerably smaller than the wavelength. . As a result, the laser beam can be irradiated only to the site smaller than the wavelength, and only the deposits on the site can be selectively vaporized, so that the spatial resolution can be set to the wavelength or less. In order to efficiently analyze the desorbed molecules, an ion trap type mass spectrometer 52 is used as a mass spectrometric unit, and a mechanism for synchronizing the laser irradiation time and the ion trapping time is provided, whereby the desorbed molecules are desorbed. Only ions can be detected efficiently and with extremely high sensitivity. As a result, it is possible to detect even the adhered matter in the extremely small portion with a good S / N ratio.

【0009】[0009]

【実施例】【Example】

(実施例1)図1において、2は試料、6aは異物を気
化させるためのレーザ光源、7aはレーザ光、17は光
路、18は真空室、19は真空容器、21aはレーザ光
7a照射によって気化した付着物、26は試料台、50
がレーザ光導入用の光ファイバ、51はポッケルセル、
52はイオントラップ型の質量分析計で、53がイオン
トラップ部、54が検出器で、57は光ファイバ加熱用
の温度コントローラ、58は真空ポンプ、60は光ファ
イバ50をXYZ3軸方向に動かすための圧電素子であ
る。
(Embodiment 1) In FIG. 1, 2 is a sample, 6a is a laser light source for vaporizing foreign matter, 7a is laser light, 17 is an optical path, 18 is a vacuum chamber, 19 is a vacuum container, and 21a is laser light 7a irradiation. Vaporized deposit, 26 is a sample table, 50
Is an optical fiber for introducing laser light, 51 is a Pockel cell,
52 is an ion trap mass spectrometer, 53 is an ion trap unit, 54 is a detector, 57 is a temperature controller for heating the optical fiber, 58 is a vacuum pump, and 60 is for moving the optical fiber 50 in the XYZ three-axis directions. Of the piezoelectric element.

【0010】簡単に測定の概略を述べる。レーザ光源6
aからのレーザ光7aは光ファイバ50により試料に導
入され、試料上に集光される。それにより表面上のレー
ザ光の集光位置の付着物のみを選択的に気化する。気化
した付着物は分子ビーム21aとなり、イオントラップ
質量分析計52に入射する。そして質量分析を行う。こ
れにより特定位置の付着物の化学種がわかる。また圧電
素子60を用い、光ファイバ50を表面上2次元的に動
かすことにより、レーザ光7aの集光位置を試料表面上
2次元に連続的に走査でき、そのことにより表面上に付
着物の化学種の分布状態を知ることができる。
The outline of the measurement will be briefly described. Laser light source 6
The laser light 7a from a is introduced into the sample by the optical fiber 50 and focused on the sample. As a result, only the deposits on the surface where the laser light is focused are selectively vaporized. The vaporized deposit becomes a molecular beam 21a and enters the ion trap mass spectrometer 52. Then, mass spectrometry is performed. This makes it possible to know the chemical species of the deposit at the specific position. Further, by using the piezoelectric element 60 and moving the optical fiber 50 two-dimensionally on the surface, the focus position of the laser light 7a can be continuously scanned two-dimensionally on the sample surface. The distribution state of chemical species can be known.

【0011】次に各部品の詳細について述べる。図2に
試料近くの図を示す。56は付着している付着物であ
る。光ファイバ50は先端部に30nm程度の開口を持
つ。光ファイバ50の先端部を試料表面に50nm程度
以下まで近づけることにより、試料表面上でレーザ光を
数十nm程度に絞ることを可能とする。光ファイバの先
端と試料との距離は、ファイバにかかるファイバと試料
表面との原子間力を観察しながら圧電素子60を使い制
御する。またレーザ6aとしては光ファイバの先端部を
破壊しないように尖頭出力の低い連続波レーザを用い、
ある時間の間レーザ光を連続的に照射することにより、
付着物の脱離を実現する。本実施例では入手しやすい連
続波レーザで最も短い波長の光であるArイオンレーザ
の364nmのを発振線を用いた。そしてこのレーザか
らのレーザ光7aをある時間照射する。レーザ光7aの
照射時間の制御はポッケルセル51により行う。ポッケ
ルセル51は電圧をかけた時のみ、レーザ光7aを透過
させる。これにより、電圧をかける時間を制御すること
により自由にレーザ光照射時間を制御できる。これによ
り最適の照射時間条件が選択できる。これらの方法を組
み合わせ数十nm径のみを選択的に高温にし、その部分
の付着物のみを選択的に脱離させる。そして脱離してく
る分子をイオントラップ型の質量分析計52で検出す
る。イオントラップ質量分析計52は、イオントラップ
部53で一定時間イオンを蓄積し、蓄積したイオンを質
量数順に検出器54に送り込むことにより質量分析を行
う方法である。従って、ある時間の間脱離してくる分子
を蓄積して検出できるので、本実施例のような、連続波
レーザを用いた一定時間照射による脱離方法には最適で
ある。またさらに効率をあげるため、イオントラップ質
量分析装置の試料にたいして反対側に真空ポンプ58を
配置し、作動排気状態にする。
Next, the details of each component will be described. Figure 2 shows a diagram near the sample. Reference numeral 56 is the attached matter. The optical fiber 50 has an opening of about 30 nm at its tip. By bringing the tip of the optical fiber 50 closer to the sample surface by about 50 nm or less, it is possible to focus the laser light on the sample surface to about several tens of nm. The distance between the tip of the optical fiber and the sample is controlled by using the piezoelectric element 60 while observing the atomic force between the fiber and the sample surface. As the laser 6a, a continuous wave laser having a low peak output is used so as not to break the tip of the optical fiber.
By irradiating laser light continuously for a certain time,
Realizes the detachment of adhered substances. In this embodiment, an oscillation line of 364 nm of an Ar ion laser which is the shortest wavelength light of a continuous wave laser which is easily available is used. Then, the laser beam 7a from this laser is irradiated for a certain period of time. The irradiation time of the laser light 7a is controlled by the Pockel cell 51. The Pockel cell 51 transmits the laser light 7a only when a voltage is applied. Thus, the laser light irradiation time can be freely controlled by controlling the time for applying the voltage. Thereby, the optimum irradiation time condition can be selected. By combining these methods, only the diameter of several tens of nm is selectively heated to a high temperature, and only the deposit on that portion is selectively desorbed. Then, the desorbed molecules are detected by the ion trap mass spectrometer 52. The ion trap mass spectrometer 52 is a method of performing mass analysis by accumulating ions in the ion trap unit 53 for a certain period of time and sending the accumulated ions to the detector 54 in order of mass number. Therefore, the molecules that are desorbed for a certain period of time can be accumulated and detected, which is optimal for the desorption method by irradiation for a certain period of time using a continuous wave laser as in this embodiment. Further, in order to further improve the efficiency, a vacuum pump 58 is arranged on the opposite side of the sample of the ion trap mass spectrometer, and the sample is put into an operating exhaust state.

【0012】レーザ光導入の光ファイバ50の説明図を
図3に示す。レーザ光ファイバ50は先端を除く部分を
タンタル蒸着膜61でコーティングしている、この蒸着
膜に通電することにより、光ファイバを加熱できる。こ
の機構により、レーザ光7aを試料表面に照射中ファイ
バを加熱しておき、脱離した分子がファイバに再付着し
ないようにする。これにより、脱離した分子を効率的に
質量分析計に導入できるようにした。
An explanatory view of the optical fiber 50 for introducing laser light is shown in FIG. The laser optical fiber 50 is coated with a tantalum vapor deposition film 61 except for the tip. By energizing this vapor deposition film, the optical fiber can be heated. By this mechanism, the fiber is heated during the irradiation of the sample surface with the laser beam 7a so that the detached molecules do not reattach to the fiber. This allowed the desorbed molecules to be efficiently introduced into the mass spectrometer.

【0013】本実施例ではこの様な装置を組み上げ測定
を行った。光ファイバ50の先端を試料に近づけると、
試料から脱離する分子が光ファイバ50に付着して、質
量分析計に入射する分子の数が減少し、感度が落ちる。
一方、光ファイバ50の先端を試料表面から遠ざける
と、光ファイバ50に衝突する分子が減り、光ファイバ
に付着する分子が少なくなり、その結果質量分析計52
に入射する分子はふえるが、空間分解能が大幅に落ち
る。そこで、タンタル蒸着膜に通電し、光ファイバ50
の温度を400℃程度にして、脱離してくる分子が光フ
ァイバ50に再付着しないようにした。これにより光フ
ァイバ50の先端と表面との距離30nm程度としても
ファイバへの再付着をかなり防ぐことができ、イオント
ラップ質量分析計52に効率良く送りこむことができ
た。またレーザ光も試料表面上50nm程度に集光する
ことができた。
In this embodiment, such a device was assembled and the measurement was performed. When the tip of the optical fiber 50 is brought close to the sample,
Molecules desorbing from the sample adhere to the optical fiber 50, the number of molecules entering the mass spectrometer is reduced, and sensitivity is lowered.
On the other hand, when the tip of the optical fiber 50 is moved away from the sample surface, the number of molecules that collide with the optical fiber 50 decreases, and the number of molecules that adhere to the optical fiber decreases, resulting in the mass spectrometer 52.
The number of molecules incident on is increased, but the spatial resolution is greatly reduced. Then, the tantalum vapor deposition film is energized, and the optical fiber 50
The temperature of was set to about 400 ° C. to prevent detached molecules from reattaching to the optical fiber 50. As a result, even if the distance between the tip of the optical fiber 50 and the surface is about 30 nm, reattachment to the fiber can be considerably prevented, and it can be efficiently sent to the ion trap mass spectrometer 52. Also, the laser light could be focused on the surface of the sample at about 50 nm.

【0014】また質量分析計として四重極方式のイオン
トラップ質量分析計52を使った。そしてポッケルセル
でレーザ照射時間を20msとし、イオントラップの時
間をこれに同期させ20msとした。
A quadrupole type ion trap mass spectrometer 52 was used as the mass spectrometer. The laser irradiation time was set to 20 ms in the Pockel cell, and the ion trap time was set to 20 ms in synchronization with this.

【0015】図4は本実施例の方法で測定した試料であ
る。Alの表面に薄膜状に有機物を蒸着し、図4のよう
なパターンを、電子線露光で作製したものである。ここ
でパターンの幅は50nmで、図中の黒い部分が有機薄
膜が付着している部分で、白い部分が下地のAlが露出
している部位である。この両方の部位について測定した
スペクトルを図5、図6に示す。図5は図4の黒い部分
即ち有機薄膜が付着している部分のスペクトル、図6は
白い部分のスペクトル、即ち、Alのパターンが露出し
ている部分のスペクトルである。図6のスペクトルに
は、殆ど有機薄膜起因のピークが見られず、一方、図5
には明瞭に有機薄膜のスペクトルが観測されることか
ら、本実施例の方法は50nm以上の空間分解能を実現
している。これまでの方法では空間分解能は500nm
程度が限界であったので、本方法で10倍以上空間分解
能が向上した。
FIG. 4 shows a sample measured by the method of this embodiment. An organic substance is vapor-deposited in a thin film on the surface of Al, and a pattern as shown in FIG. 4 is produced by electron beam exposure. Here, the width of the pattern is 50 nm, the black portion in the figure is the portion where the organic thin film is attached, and the white portion is the portion where the underlying Al is exposed. The spectra measured for both of these sites are shown in FIGS. FIG. 5 is a spectrum of a black portion of FIG. 4, that is, a portion where the organic thin film is attached, and FIG. 6 is a spectrum of a white portion, that is, a portion of a portion where the Al pattern is exposed. In the spectrum of FIG. 6, almost no peak due to the organic thin film is observed, while in FIG.
Since the spectrum of the organic thin film is clearly observed, the method of this embodiment realizes a spatial resolution of 50 nm or more. Spatial resolution is 500 nm with the conventional method
Since the degree was limited, this method improved the spatial resolution more than 10 times.

【0016】(実施例2)本発明の実施例2を図7で説
明する。この図に示す様に光ファイバ50を試料に対し
て傾ける。これにより試料から脱離してくる分子が光フ
ァイバ50に付着することを部分的に避けることができ
る。
(Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in this figure, the optical fiber 50 is tilted with respect to the sample. This makes it possible to partially prevent the molecules desorbed from the sample from adhering to the optical fiber 50.

【0017】本実施例では、傾き角度を45度とした。
これにより、試料表面でのレーザのスポット径は100
nm程度にしか絞れず、空間分解能が落ちたが光ファイ
バを加熱しなくても光ファイバへの再付着をかなり防ぐ
ことができた。
In this embodiment, the tilt angle is 45 degrees.
As a result, the laser spot diameter on the sample surface is 100
Although it could be narrowed down to only about nm, the spatial resolution was lowered, but reattachment to the optical fiber could be considerably prevented without heating the optical fiber.

【0018】(実施例3)図8に本発明の実施例3にお
ける系統図を示す。55は飛行時間型質量分析計であ
る。レーザ照射までは、実施例1と同じであるが、本実
施例では、イオントラップ部53でトラップした後、ト
ラップした分子をすべてを10ns程度のパルスとし
て、瞬間的に飛行時間型質量分析計55にを注入し、質
量分析を行う。この場合、飛行時間型質量分析計の分析
効率が高いので、さらに感度の向上がはかれ、より小さ
な付着物の質量スペクトルを得ることが可能である。
(Embodiment 3) FIG. 8 shows a system diagram of Embodiment 3 of the present invention. 55 is a time-of-flight mass spectrometer. The procedure up to laser irradiation is the same as that in the first embodiment, but in this embodiment, after trapped by the ion trap unit 53, all trapped molecules are pulsed for about 10 ns, and the time-of-flight mass spectrometer 55 is momentarily supplied. Is injected and mass spectrometry is performed. In this case, the analysis efficiency of the time-of-flight mass spectrometer is high, so the sensitivity is further improved, and it is possible to obtain a smaller mass spectrum of the deposit.

【0019】(実施例4)図9に本発明の実施例4にお
ける系統図を示す。ほぼ実施例1の装置と同様である
が、ここで62は液体窒素だめで、ここに液体窒素を導
入し、光ファイバを冷却できるようにしてある。63は
光ファイバ50移動用のマニュピュレータである。
(Embodiment 4) FIG. 9 shows a system diagram in Embodiment 4 of the present invention. It is almost the same as the apparatus of the first embodiment, but here 62 is a liquid nitrogen reservoir, into which liquid nitrogen can be introduced to cool the optical fiber. 63 is a manipulator for moving the optical fiber 50.

【0020】本実施例では、実施例1と同様にレーザ光
を試料表面に照射し、付着物を脱離させる。そして実施
例1とは逆に光ファイバを冷却することにより光ファイ
バ50の先端に脱離した付着物を再付着させる。そして
マニュピュレータ63を使い光ファイバの先端を、イオ
ントラップ質量分析計の近くまで運ぶ。そして光ファイ
バ50を加熱し、光ファイバ50の先端の付着物を質量
分析計に導入する。これにより、試料表面に初め試料表
面に付着していた、付着物の質量スペクトルを得る。
In this embodiment, the surface of the sample is irradiated with the laser light as in the case of the first embodiment to remove the adhered substances. Contrary to the first embodiment, the optical fiber is cooled to reattach the detached deposit to the tip of the optical fiber 50. Then, the manipulator 63 is used to carry the tip of the optical fiber to the vicinity of the ion trap mass spectrometer. Then, the optical fiber 50 is heated, and the deposit on the tip of the optical fiber 50 is introduced into the mass spectrometer. As a result, the mass spectrum of the adhered matter that was initially adhered to the sample surface is obtained.

【0021】このような機構を持つ装置を製作し、測定
を行った。光ファイバをやはり30nmまで近づけ、レ
ーザ光を照射する。光ファイバ50の温度をー130℃
にしておき、脱離してきた分子を光ファイバ50の先端
に付着させた。その後、光ファイバ50をイオントラッ
プ質量分析計52までマニュピュレータ70ではこび、
20ms程度の瞬間に500℃程度まで昇温し、光ファ
イバ50から脱離してきた分子をイオントラップ質量分
析計52で質量分析を行った。
A device having such a mechanism was manufactured and measured. The optical fiber is also brought close to 30 nm and laser light is irradiated. The temperature of the optical fiber 50 is -130 ° C.
The desorbed molecules were attached to the tip of the optical fiber 50. After that, the optical fiber 50 is broken up to the ion trap mass spectrometer 52 by the manipulator 70,
The temperature was raised to about 500 ° C. at the moment of about 20 ms, and the molecules desorbed from the optical fiber 50 were subjected to mass analysis by the ion trap mass spectrometer 52.

【0022】これにより、実施例1と同様な効果が得ら
れた。
As a result, the same effect as in Example 1 was obtained.

【0023】(実施例5)本実施例は実施例4とほぼ同
様であるが、光ファイバ50に図10の64のような球
面状の板を付ける。これにより、レーザ光によって脱離
する分子のほぼすべてを光ファイバ50の先端部及び板
64に再付着させることができる。
(Embodiment 5) This embodiment is almost the same as the embodiment 4, except that a spherical plate like 64 in FIG. 10 is attached to the optical fiber 50. As a result, almost all the molecules desorbed by the laser light can be reattached to the tip end portion of the optical fiber 50 and the plate 64.

【0024】このような装置を製作し測定を行った。板
64及び光ファイバ50をー130℃に冷却し、脱離す
る分子を再付着させた。その後光ファイバをイオントラ
ップ質量分析計52までマニュピュレータ63ではこ
び、20ms程度の瞬間に500℃程度まで昇温し、そ
の間にファイバから脱離してきた分子をイオントラップ
質量分析計52で質量分析を行った。
A device such as this was manufactured and measured. The plate 64 and the optical fiber 50 were cooled to −130 ° C. to reattach the desorbing molecules. After that, the optical fiber is sunk by the manipulator 63 to the ion trap mass spectrometer 52, and the temperature is raised to about 500 ° C. at a moment of about 20 ms, during which the molecules desorbed from the fiber are mass analyzed by the ion trap mass spectrometer 52. went.

【0025】これにより、実施例4より検出感度が2倍
程度上がった。
As a result, the detection sensitivity was increased by a factor of 2 as compared with Example 4.

【0026】(実施例6)本実施例では、図11のよう
な、半導体素子の、深溝の底部に付着した異物を分析し
た。光ファイバ50としては、先端のテーパ部の角度θ
ができるだけ小さいものを用いる。本実施例では、θが
30゜程度の光ファイバを用いた。この光ファイバを溝
のなかに差し込み、光ファイバを液体窒素で、−130
℃まで冷却した。その後、レーザ光7aを光ファイバ5
0で、溝底部に導入する。そしてレーザ光7aによって
脱離してきた異物は、冷却した光ファイバに付着する。
そして光ファイバをイオントラップ質量分析計まで運
び、光ファイバを急速昇温して、光ファイバに付着し
た、付着物を質量分析した。
(Embodiment 6) In this embodiment, foreign matter attached to the bottom of the deep groove of the semiconductor element as shown in FIG. 11 was analyzed. As the optical fiber 50, the angle θ of the tapered portion at the tip is used.
Use as small as possible. In this embodiment, an optical fiber with θ of about 30 ° was used. Insert this optical fiber into the groove and use liquid nitrogen to put it in -130
Cooled to ° C. Then, the laser light 7a is fed to the optical fiber 5
At 0, it is introduced at the bottom of the groove. Then, the foreign matter desorbed by the laser light 7a adheres to the cooled optical fiber.
Then, the optical fiber was conveyed to the ion trap mass spectrometer, the temperature of the optical fiber was rapidly raised, and the attached matter adhered to the optical fiber was subjected to mass analysis.

【0027】これにより、従来困難であった、深溝底部
に存在する異物の分析を可能とした。
As a result, it has become possible to analyze foreign matters existing at the bottom of the deep groove, which has been difficult in the past.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明では、先端に波長より十分小さな
開口をもつ光ファイバでレーザ光を導入することによ
り、試料表面上でレーザ光を波長よりはるかに小さく集
光する。また試料から脱離してきた分子をイオントラッ
プ方式の質量分析計によって検出する。それにより波長
以下の空間分解能を持つ顕微レーザ質量分析装置を提供
できる。
According to the present invention, the laser light is introduced into the sample surface by the optical fiber having the opening sufficiently smaller than the wavelength, so that the laser light is condensed on the surface of the sample much smaller than the wavelength. In addition, the molecules desorbed from the sample are detected by an ion trap mass spectrometer. As a result, it is possible to provide a microscopic laser mass spectrometer having a spatial resolution below the wavelength.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1の系統図。FIG. 1 is a systematic diagram of Example 1.

【図2】実施例1の試料近くの説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram near a sample of Example 1.

【図3】実施例1の光ファイバ50の説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of the optical fiber 50 according to the first embodiment.

【図4】実施例1で測定した試料の説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of a sample measured in Example 1.

【図5】実施例1で測定した有機薄膜付着部の質量スペ
クトル特性図。
5 is a mass spectrum characteristic diagram of an organic thin film adhesion portion measured in Example 1. FIG.

【図6】実施例1で測定したAl露出部の質量スペクト
ル特性図。
6 is a mass spectrum characteristic diagram of an exposed Al portion measured in Example 1. FIG.

【図7】実施例2の試料近くの説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram near the sample of Example 2.

【図8】実施例3の系統図。FIG. 8 is a systematic diagram of Example 3.

【図9】実施例4の系統図。FIG. 9 is a systematic diagram of Example 4.

【図10】実施例5の光ファイバ50の説明図。FIG. 10 is an explanatory diagram of an optical fiber 50 according to a fifth embodiment.

【図11】実施例6の試料付近の説明図。FIG. 11 is an explanatory diagram of the vicinity of the sample of Example 6.

【図12】従来装置の系統図。FIG. 12 is a system diagram of a conventional device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2…試料、 6…レーザ光源、 7…レーザ光、 18…真空室、 21a…分子ビーム、 50…光ファイバ、 51…ポッケルセル、 52…質量分析計、 53…イオントラップ部、 54…検出器、 57…温度コントローラ、 58…真空ポンプ。 2 ... Sample, 6 ... Laser light source, 7 ... Laser light, 18 ... Vacuum chamber, 21a ... Molecular beam, 50 ... Optical fiber, 51 ... Pockel cell, 52 ... Mass spectrometer, 53 ... Ion trap part, 54 ... Detector, 57 ... Temperature controller, 58 ... Vacuum pump.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】レーザ光を試料に照射して励起脱離する分
子を検出する質量分析計において、前記レーザ光の波長
より小さい開口を先端に有する光ファイバで前記レーザ
光を試料に導入することを特徴とする質量分析装置。
1. A mass spectrometer for detecting molecules that are excited and desorbed by irradiating a sample with laser light, wherein the laser light is introduced into the sample with an optical fiber having an opening smaller than the wavelength of the laser light at the tip. A mass spectrometer.
【請求項2】請求項1において、イオントラップ方式の
質量分析計を用いる質量分析装置。
2. The mass spectrometer according to claim 1, which uses an ion trap mass spectrometer.
【請求項3】請求項1において、前記レーザ光として連
続波レーザを用いる質量分析装置。
3. The mass spectrometer according to claim 1, wherein a continuous wave laser is used as the laser light.
【請求項4】請求項3において、レーザによる試料加熱
時間とイオントラップする時間を同期させる機構を備え
た質量分析装置。
4. The mass spectrometer according to claim 3, comprising a mechanism for synchronizing a sample heating time by a laser and an ion trapping time.
【請求項5】請求項2において、四重極方式のイオント
ラップ質量分析計を用いる質量分析装置。
5. The mass spectrometer according to claim 2, which uses a quadrupole type ion trap mass spectrometer.
【請求項6】請求項2において、前記イオントラップ部
と飛行時間型質量分析計を用いる質量分析装置。
6. The mass spectrometer according to claim 2, wherein the ion trap section and the time-of-flight mass spectrometer are used.
【請求項7】請求項1において、前記光ファイバの温度
を制御する機構を備えた質量分析装置。
7. The mass spectrometer according to claim 1, comprising a mechanism for controlling the temperature of the optical fiber.
【請求項8】請求項1において、前記光ファイバの試料
に対する傾き角を自由に変化させる機構を備えた質量分
析装置。
8. The mass spectrometer according to claim 1, comprising a mechanism for freely changing the tilt angle of the optical fiber with respect to the sample.
【請求項9】請求項1において、前記光ファイバの先端
あるいは、他の適当な基板に、脱離した分子を付着さ
せ、その後、前記光ファイバの先端あるいは、他の適当
な基板を昇温する質量分析装置。
9. The detached molecule according to claim 1, wherein the desorbed molecules are attached to the tip of the optical fiber or another suitable substrate, and then the temperature of the tip of the optical fiber or another suitable substrate is raised. Mass spectrometer.
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