JPH0766774B2 - 試料表面分析装置 - Google Patents
試料表面分析装置Info
- Publication number
- JPH0766774B2 JPH0766774B2 JP1111784A JP11178489A JPH0766774B2 JP H0766774 B2 JPH0766774 B2 JP H0766774B2 JP 1111784 A JP1111784 A JP 1111784A JP 11178489 A JP11178489 A JP 11178489A JP H0766774 B2 JPH0766774 B2 JP H0766774B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample
- probe
- sample surface
- microscope
- ray photoelectron
- 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.)
- Expired - Lifetime
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はX線高電子分析装置と走査型トンネル顕微鏡と
を結合した分析装置に関する。
を結合した分析装置に関する。
(従来の技術) X線光電子分析法は試料表面の元素分析および元素の結
合状態の分析ができるが、試料表面の微細な形状構造を
知ることはできない。他方走査型トンネル顕微鏡は試料
表面の形状構造を原子的スケールで観察することができ
るが、観察された形状構造と試料表面の構成元素の化学
結合状態との関係を直接知ることはできない。従来走査
型電子顕微鏡と走査型トンネル顕微鏡とを結合した装置
はあるが、走査型電子顕微鏡は試料表面の形状観察が行
えるだけであるから、走査型トンネル顕微鏡と組合せた
場合、走査型トンネル顕微鏡の分析位置を走査型電子顕
微鏡で観察して確認すると云うことはできても、そのよ
うな構造を形成している元素についての情報を得ること
はできない。
合状態の分析ができるが、試料表面の微細な形状構造を
知ることはできない。他方走査型トンネル顕微鏡は試料
表面の形状構造を原子的スケールで観察することができ
るが、観察された形状構造と試料表面の構成元素の化学
結合状態との関係を直接知ることはできない。従来走査
型電子顕微鏡と走査型トンネル顕微鏡とを結合した装置
はあるが、走査型電子顕微鏡は試料表面の形状観察が行
えるだけであるから、走査型トンネル顕微鏡と組合せた
場合、走査型トンネル顕微鏡の分析位置を走査型電子顕
微鏡で観察して確認すると云うことはできても、そのよ
うな構造を形成している元素についての情報を得ること
はできない。
このため試料表面の微細構造と構成元素とを関係づけて
観察しようとする場合は、試料表面のX線光電子分析を
行った後、その試料を走査型トンネル顕微鏡に移して観
察をする他なく、X線光電子分析装置も走査型トンネル
顕微鏡も共に高真空装置であるから、試料はX線光電子
分析装置から走査型トンネル顕微鏡に移すとき一旦大気
中に出さねばならず、そのとき試料表面は大気中成分が
吸着したり酸化されたりして、トンネル顕微鏡での観察
結果が本来の試料表面の元素組成と対応しないものとな
る。
観察しようとする場合は、試料表面のX線光電子分析を
行った後、その試料を走査型トンネル顕微鏡に移して観
察をする他なく、X線光電子分析装置も走査型トンネル
顕微鏡も共に高真空装置であるから、試料はX線光電子
分析装置から走査型トンネル顕微鏡に移すとき一旦大気
中に出さねばならず、そのとき試料表面は大気中成分が
吸着したり酸化されたりして、トンネル顕微鏡での観察
結果が本来の試料表面の元素組成と対応しないものとな
る。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は試料表面の元素組成と微細構造との相関性の解
析とか試料表面に薄層を生長させるときの成長過程の解
析等を大気による撹乱作用なしに行い得る装置を得るこ
とを目的とする。
析とか試料表面に薄層を生長させるときの成長過程の解
析等を大気による撹乱作用なしに行い得る装置を得るこ
とを目的とする。
(課題を解決するための手段) 一つの真空外筐の中にX線光電子分析装置とイオン照射
手段と、試料を上記イオン照射手段とX線光電子分析装
置との間で移動させる手段と、上記X線光電子分析装置
の試料位置上に探針が進出退避可能な走査型トンネル顕
微鏡と、上記探針がX線光電子分析装置における試料位
置上から退避した位置において、上記探針に対向配置さ
れたチャンネルプレートとこの位置で探針と上下チャン
ネルプレート間に高電圧を印加する手段とで構成される
電界顕微鏡とを配置した。
手段と、試料を上記イオン照射手段とX線光電子分析装
置との間で移動させる手段と、上記X線光電子分析装置
の試料位置上に探針が進出退避可能な走査型トンネル顕
微鏡と、上記探針がX線光電子分析装置における試料位
置上から退避した位置において、上記探針に対向配置さ
れたチャンネルプレートとこの位置で探針と上下チャン
ネルプレート間に高電圧を印加する手段とで構成される
電界顕微鏡とを配置した。
(作用) X線光電子分析装置の外筺内に走査型トンネル顕微鏡を
設置すれば、両者間で試料を移動させること、或は試料
は動かさないで、走査型トンネル顕微鏡の探針を試料面
の分析位置に臨ませることは容易であり、試料は真空外
筺内に設置されたまゝで両方の装置による観察ができ、
大気による撹乱作用を受けない。そして本発明ではイオ
ン照射手段が同じ真空外筐体に設けられているので、試
料面のイオン衝撃による浄化,イオンエッチング等が可
能であり、試料表面層の成長過程の走査型トンネル顕微
鏡による観察は探針先端を同じ形状に保ってトンネル顕
微鏡像を得る必要があるが、同一真空容器内にトンネル
顕微鏡の探針自体を試料とする電界顕微鏡を設けたの
で、探針先端形状の確認ができ、観察結果の信頼性も高
くなる。
設置すれば、両者間で試料を移動させること、或は試料
は動かさないで、走査型トンネル顕微鏡の探針を試料面
の分析位置に臨ませることは容易であり、試料は真空外
筺内に設置されたまゝで両方の装置による観察ができ、
大気による撹乱作用を受けない。そして本発明ではイオ
ン照射手段が同じ真空外筐体に設けられているので、試
料面のイオン衝撃による浄化,イオンエッチング等が可
能であり、試料表面層の成長過程の走査型トンネル顕微
鏡による観察は探針先端を同じ形状に保ってトンネル顕
微鏡像を得る必要があるが、同一真空容器内にトンネル
顕微鏡の探針自体を試料とする電界顕微鏡を設けたの
で、探針先端形状の確認ができ、観察結果の信頼性も高
くなる。
(実施例) 図に本発明の一実施例を示す。第1図は装置各部の配置
を横一列に展開した図で、実際の配置の位置関係は第2
図に示される。1は外筺で排気系2に接続されて10-10T
orr程度まで排気される。外筺内で3はX線銃、4は試
料ステージで、X線銃の下方に配置されX,Y,Z3軸方向の
微動機構を有する。Sは試料ステージ上にセットされた
試料である。外筺内にはX線銃の横にイオン銃5が配置
されている。6はイオン銃5の下方に配置された試料台
で、試料を加熱するヒータ7が設けられている。8は試
料導入用の予備真空室で9はゲートバルブである。10は
電子エネルギー分析器で、二重球面電極型であり、電子
入射側は試料面のX線照射領域を望んでいる。11は電子
検出器で、電子エネルギー分析器10を通過した特定エネ
ルギーの電子が入射し検出される。12は走査型トンネル
顕微鏡の探針で、X,Y,Z3軸方向微動装置13の下面に固定
されている。この微動装置は3軸方向に配置された3つ
圧電素子により構成されており、水平ガイド14に沿って
第1図で左右に移動でき、ガイド14の左端に位置せしめ
られたとき、探針12が試料面の観察点に位置するように
なっている。この観察点はX線銃による試料面のX線照
射域の中心に位置し、それはまた電子エネルギー分析器
10の光軸と試料面との交点ともなっている。探針微動装
置13をガイド14の第1図で右端に位置させたとき、探針
12の下方になる位置にマルチチャンネルプレート15が配
置されている。また微動装置13のガイド右端位置で探針
12に高電圧が印加できるようにしてあり、マルチチャン
ネルプレートの出力は図外のCRTに映像として表示され
る。探針12に高電圧を印加したときのこの像は探針先端
の電界電子顕微鏡像であり、随時この像を観測すること
により、探針先端の変化の有無を検知することができ
る。ガイド14は第1図では電子エネルギー分析器の下に
位置しているが、実際の配置は第2図に示すように、X
線銃3,イオン銃5,電子エネルギー分析器10の三者配列に
対して直交する方向に配置されている。
を横一列に展開した図で、実際の配置の位置関係は第2
図に示される。1は外筺で排気系2に接続されて10-10T
orr程度まで排気される。外筺内で3はX線銃、4は試
料ステージで、X線銃の下方に配置されX,Y,Z3軸方向の
微動機構を有する。Sは試料ステージ上にセットされた
試料である。外筺内にはX線銃の横にイオン銃5が配置
されている。6はイオン銃5の下方に配置された試料台
で、試料を加熱するヒータ7が設けられている。8は試
料導入用の予備真空室で9はゲートバルブである。10は
電子エネルギー分析器で、二重球面電極型であり、電子
入射側は試料面のX線照射領域を望んでいる。11は電子
検出器で、電子エネルギー分析器10を通過した特定エネ
ルギーの電子が入射し検出される。12は走査型トンネル
顕微鏡の探針で、X,Y,Z3軸方向微動装置13の下面に固定
されている。この微動装置は3軸方向に配置された3つ
圧電素子により構成されており、水平ガイド14に沿って
第1図で左右に移動でき、ガイド14の左端に位置せしめ
られたとき、探針12が試料面の観察点に位置するように
なっている。この観察点はX線銃による試料面のX線照
射域の中心に位置し、それはまた電子エネルギー分析器
10の光軸と試料面との交点ともなっている。探針微動装
置13をガイド14の第1図で右端に位置させたとき、探針
12の下方になる位置にマルチチャンネルプレート15が配
置されている。また微動装置13のガイド右端位置で探針
12に高電圧が印加できるようにしてあり、マルチチャン
ネルプレートの出力は図外のCRTに映像として表示され
る。探針12に高電圧を印加したときのこの像は探針先端
の電界電子顕微鏡像であり、随時この像を観測すること
により、探針先端の変化の有無を検知することができ
る。ガイド14は第1図では電子エネルギー分析器の下に
位置しているが、実際の配置は第2図に示すように、X
線銃3,イオン銃5,電子エネルギー分析器10の三者配列に
対して直交する方向に配置されている。
上述した装置による試料測定手順の一例を述べる。予備
排気室8より試料台6上に試料を移し、ヒータ7により
試料を加熱し吸着物質を除去したり、イオン銃5を作動
させて、試料面をイオンビームによりエッチングして、
試料面を更に清浄の状態にした後、試料を試料ステージ
4上に移す。X線銃3を作動させて試料面にX線照射を
行い、試料から放出されるX線光電子を電子エネルギー
分析器10によりエネルギー分析する。この間探針12は第
1図でガイド右端位置に移動させてある。X線光電子分
析が終わったら、探針12に高電圧を印加し、探針先端の
電界顕微鏡像を観察し、要すればその映像を記録してお
く。次いで、探針12を第1図でガイド左端に移動させ、
試料SのZ方向位置を調整し、探針12をX,Y方向に微動
させて試料面の走査を行い、走査型トンネル顕微鏡像を
記録する。
排気室8より試料台6上に試料を移し、ヒータ7により
試料を加熱し吸着物質を除去したり、イオン銃5を作動
させて、試料面をイオンビームによりエッチングして、
試料面を更に清浄の状態にした後、試料を試料ステージ
4上に移す。X線銃3を作動させて試料面にX線照射を
行い、試料から放出されるX線光電子を電子エネルギー
分析器10によりエネルギー分析する。この間探針12は第
1図でガイド右端位置に移動させてある。X線光電子分
析が終わったら、探針12に高電圧を印加し、探針先端の
電界顕微鏡像を観察し、要すればその映像を記録してお
く。次いで、探針12を第1図でガイド左端に移動させ、
試料SのZ方向位置を調整し、探針12をX,Y方向に微動
させて試料面の走査を行い、走査型トンネル顕微鏡像を
記録する。
トンネル顕微鏡の映像信号は探針を試料面でX,Y方向に
走査しながら探針に流れる電流が一定になるように探針
をZ方向に微動させたときの微動装置13のZ方向駆動信
号である。以上の測定が終ったら試料を試料台6上に移
し、イオン銃5を作動させて試料面をイオンビームによ
りエッチングして試料表面を微小量削って再びX線光電
子分析と走査型トンネル顕微鏡像の映像信号の取込みを
行う。このときトンネル顕微鏡像の信号採取に先立ち、
探針12の先端の電界電子顕微鏡像を観察して、前回測定
時と変わっていないか否か確認する。以下上述した動作
を繰返して、試料面の深さ方向の分析を進めて行くこと
ができる。
走査しながら探針に流れる電流が一定になるように探針
をZ方向に微動させたときの微動装置13のZ方向駆動信
号である。以上の測定が終ったら試料を試料台6上に移
し、イオン銃5を作動させて試料面をイオンビームによ
りエッチングして試料表面を微小量削って再びX線光電
子分析と走査型トンネル顕微鏡像の映像信号の取込みを
行う。このときトンネル顕微鏡像の信号採取に先立ち、
探針12の先端の電界電子顕微鏡像を観察して、前回測定
時と変わっていないか否か確認する。以下上述した動作
を繰返して、試料面の深さ方向の分析を進めて行くこと
ができる。
上述実施例装置ではX線光電子分析と走査型トンネル顕
微鏡による観察が行われるだけであるが、イオン銃5を
利用して、散乱イオン質量分析をも行い得るように散乱
イオンの質量分析器を併設することも勿論可能である。
微鏡による観察が行われるだけであるが、イオン銃5を
利用して、散乱イオン質量分析をも行い得るように散乱
イオンの質量分析器を併設することも勿論可能である。
(発明の効果) 本発明によれば走査型トンネル顕微鏡により試料面の原
子レベルの構造,付着原子の付着状態が観察でき、X線
光電子分析法との併用により、その原子的構造に対応す
る化学的構造が判明でき、途中で大気による汚染を受け
る心配がないから、試料表面の化学的構造と原子レベル
の構造との関連について確実な情報を得ることができ
る。そして走査型トンネル顕微鏡の探針自体を試料とす
る電界顕微鏡を設けて探針先端形状の変化の有無をチェ
ックできるようにしたので、相互比較すべきトンネル顕
微鏡像が同一先端形状の探針で得られたものである保証
が得られて分析結果の信頼性が一層高められるのであ
る。
子レベルの構造,付着原子の付着状態が観察でき、X線
光電子分析法との併用により、その原子的構造に対応す
る化学的構造が判明でき、途中で大気による汚染を受け
る心配がないから、試料表面の化学的構造と原子レベル
の構造との関連について確実な情報を得ることができ
る。そして走査型トンネル顕微鏡の探針自体を試料とす
る電界顕微鏡を設けて探針先端形状の変化の有無をチェ
ックできるようにしたので、相互比較すべきトンネル顕
微鏡像が同一先端形状の探針で得られたものである保証
が得られて分析結果の信頼性が一層高められるのであ
る。
第1図は本発明の一実施例装置の各部配置の展開側面
図、第2図は同実施例装置の平面図である。 1……外筺、2……排気系、3……X線銃、4……試料
ステージ、5……イオン銃、6……試料台、7……ヒー
タ、8……予備真空室、9……ゲートバルブ、10……電
子エネルギー分析器、11……電子検出器、12……探針、
13……探針微動装置、14……ガイド、15……マルチチャ
ンネルプレート、S……試料。
図、第2図は同実施例装置の平面図である。 1……外筺、2……排気系、3……X線銃、4……試料
ステージ、5……イオン銃、6……試料台、7……ヒー
タ、8……予備真空室、9……ゲートバルブ、10……電
子エネルギー分析器、11……電子検出器、12……探針、
13……探針微動装置、14……ガイド、15……マルチチャ
ンネルプレート、S……試料。
Claims (1)
- 【請求項1】一つの真空外筐の中にX線光電子分析装置
とイオン照射手段と、試料を上記イオン照射手段とX線
光電子分析装置との間で移動させる手段と、上記X線光
電子分析装置の試料位置上に探針が進出退避可能な走査
型トンネル顕微鏡と上記探針がX線光電子分析装置にお
ける試料位置上から退避した位置において、上記探針に
対向配置されたチャンネルプレートとこの位置で探針と
上下チャンネリプレート間に高電圧を印加する手段とで
構成される電界顕微鏡とを配置したことを特徴とする試
料表面分析装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1111784A JPH0766774B2 (ja) | 1989-04-27 | 1989-04-27 | 試料表面分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1111784A JPH0766774B2 (ja) | 1989-04-27 | 1989-04-27 | 試料表面分析装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02288058A JPH02288058A (ja) | 1990-11-28 |
JPH0766774B2 true JPH0766774B2 (ja) | 1995-07-19 |
Family
ID=14570074
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1111784A Expired - Lifetime JPH0766774B2 (ja) | 1989-04-27 | 1989-04-27 | 試料表面分析装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0766774B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100382760B1 (ko) * | 2000-09-25 | 2003-05-01 | 삼성전자주식회사 | 엑스선 전자 분광 분석기 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61217748A (ja) * | 1985-03-22 | 1986-09-27 | Shimadzu Corp | 複合表面分析装置 |
JPH0833405B2 (ja) * | 1987-05-28 | 1996-03-29 | 株式会社島津製作所 | 走査顕微鏡 |
-
1989
- 1989-04-27 JP JP1111784A patent/JPH0766774B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH02288058A (ja) | 1990-11-28 |
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