JPS5830695B2 - 荷電粒子分析器 - Google Patents
荷電粒子分析器Info
- Publication number
- JPS5830695B2 JPS5830695B2 JP51066541A JP6654176A JPS5830695B2 JP S5830695 B2 JPS5830695 B2 JP S5830695B2 JP 51066541 A JP51066541 A JP 51066541A JP 6654176 A JP6654176 A JP 6654176A JP S5830695 B2 JPS5830695 B2 JP S5830695B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample
- charged particle
- analyzer
- particle analyzer
- electron
- 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
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/44—Energy spectrometers, e.g. alpha-, beta-spectrometers
- H01J49/46—Static spectrometers
- H01J49/48—Static spectrometers using electrostatic analysers, e.g. cylindrical sector, Wien filter
- H01J49/482—Static spectrometers using electrostatic analysers, e.g. cylindrical sector, Wien filter with cylindrical mirrors
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は試料面より放射される荷電粒子の2次的信号を
同軸方向にとりだし、該信号のエネルギー分析ならびに
質量分析を行わしめる同軸型荷電粒子分析装置に関する
ものである。
同軸方向にとりだし、該信号のエネルギー分析ならびに
質量分析を行わしめる同軸型荷電粒子分析装置に関する
ものである。
金属、半導体等の固体表面は材料の物理化学的性質を決
定するうえで本質的な役割を和っている。
定するうえで本質的な役割を和っている。
したがって、このような材料の表面層の同一点について
状態分析、局所分析、微量分析など、複数の異なる手段
で分析し、総合すれば表面の性質の全体像を知ることが
できる。
状態分析、局所分析、微量分析など、複数の異なる手段
で分析し、総合すれば表面の性質の全体像を知ることが
できる。
このような目的のために、同一材料、同一部位について
、複合的励起手段、複合的信号検出手段な相補的に適用
できる実際的な複合分析機能を備えた分析装置が提案さ
れている。
、複合的励起手段、複合的信号検出手段な相補的に適用
できる実際的な複合分析機能を備えた分析装置が提案さ
れている。
第1図は従来装置の具体的な1例を示すもので励起手段
として、電子線およびイオン線をもちいて試料表面上の
同一個所に、両者を同時あるいは時系列的に照射し、試
料表面より放出されるオージェ電子、2次イオンならび
に図では省略したか、特性X線等を検出し、材料の元素
分析を行うことが可能な装置の構成である。
として、電子線およびイオン線をもちいて試料表面上の
同一個所に、両者を同時あるいは時系列的に照射し、試
料表面より放出されるオージェ電子、2次イオンならび
に図では省略したか、特性X線等を検出し、材料の元素
分析を行うことが可能な装置の構成である。
図にもとづいて構成各部を詳細に述べると、1は電子銃
部である。
部である。
ここで発生した電子線2は電子レンズ3によって集束さ
れ、試料4に照射される。
れ、試料4に照射される。
試料より放出されるオージェ電子5は、試料側面に配置
されている円筒鏡面型分析器6を通り、エネルギー分析
されたのち、電子増培管7、ロックインアンプ9を径で
記録計10に記録される。
されている円筒鏡面型分析器6を通り、エネルギー分析
されたのち、電子増培管7、ロックインアンプ9を径で
記録計10に記録される。
円筒鏡面型分析器に印加する電圧は走査電源8によりO
〜2000V程度の走査を行なえば、すべての元素につ
いて十分であり、30秒〜数分間程度の走査で必要とす
るデータが得られる。
〜2000V程度の走査を行なえば、すべての元素につ
いて十分であり、30秒〜数分間程度の走査で必要とす
るデータが得られる。
また、試料より放出される2次イオンを検出し、試料4
の質量分析を行う必要のある場合においては、イオン銃
11を動作させ、これより発生したイオン線12を試料
4面上に照射し、2次イオン13を質量分析器14を通
して、質量分析を行ったのち、増巾器15を径で、記録
計10により記録することができる。
の質量分析を行う必要のある場合においては、イオン銃
11を動作させ、これより発生したイオン線12を試料
4面上に照射し、2次イオン13を質量分析器14を通
して、質量分析を行ったのち、増巾器15を径で、記録
計10により記録することができる。
固体表面より放出されるオージェ電子や2次イオン信号
は非常に微弱であるために、これらの2次的信号を効率
よく検出することか、この種の装置の性能の良否を決定
する。
は非常に微弱であるために、これらの2次的信号を効率
よく検出することか、この種の装置の性能の良否を決定
する。
そのために信号の検出立体角(=分析器に入射する信号
の立体角/試料から放出される信号の全立体角)が大き
いことが要求される。
の立体角/試料から放出される信号の全立体角)が大き
いことが要求される。
第1図の構成の場合について考察してみると、オージェ
電子5の検出方向は試料4の側面から、また、2次イオ
ンについては斜め上方より取得しているために円筒鏡面
型分析器6に入射するオージェ電子ならびに質量分析器
14に入射する2次イオンの信号量は必然的に小さいこ
とになり、各分析器は適正配置であると言うことはでき
ない。
電子5の検出方向は試料4の側面から、また、2次イオ
ンについては斜め上方より取得しているために円筒鏡面
型分析器6に入射するオージェ電子ならびに質量分析器
14に入射する2次イオンの信号量は必然的に小さいこ
とになり、各分析器は適正配置であると言うことはでき
ない。
本発明は以上の点に鑑み、試料からの信号の検出立体角
の大きなm=粒子分析器を提供しようとするものである
。
の大きなm=粒子分析器を提供しようとするものである
。
以下、本発明を実施例を用いて説明する。
第2図は、上述の問題点を解決するために提案された、
静電型エネルギー分析器の一例である。
静電型エネルギー分析器の一例である。
一般に、試料に対して軸対称に配置された偏向電極にお
いて、その形状および偏向電極に印加する電圧を適当に
選ぶことにより、試料の一点から放出した荷電粒子線は
、再び一点あるいは任意の径の円環上に集束することは
明白な事実である。
いて、その形状および偏向電極に印加する電圧を適当に
選ぶことにより、試料の一点から放出した荷電粒子線は
、再び一点あるいは任意の径の円環上に集束することは
明白な事実である。
本発明は上述の偏向電極の特性を利用することにより、
信号の検出立体角を大きくとることを特徴としたもので
、偏向電極を、試料から放出される信号をできるかぎり
多く得られるような検出立体角をもった飲屋に、軸対称
に配置し、偏向電極内に入射した信号は太きくわん曲し
た軌道を画いて中心軸上で再びクロスさせる。
信号の検出立体角を大きくとることを特徴としたもので
、偏向電極を、試料から放出される信号をできるかぎり
多く得られるような検出立体角をもった飲屋に、軸対称
に配置し、偏向電極内に入射した信号は太きくわん曲し
た軌道を画いて中心軸上で再びクロスさせる。
(同図において。クロスする点か、試料からみて電子源
の反対側にあるが、電子源側であってもかオわない。
の反対側にあるが、電子源側であってもかオわない。
)この集束点を信号の放出点として考えられるような飲
屋に分析器を配置して、分析を行なわしめるものである
。
屋に分析器を配置して、分析を行なわしめるものである
。
そして、上記分析器は二重円筒鏡面型荷電粒子分析器と
、その内部に同軸に配置された質量分析器とからなる。
、その内部に同軸に配置された質量分析器とからなる。
以下、図にもとづいて詳細に説明する。
第2図は本発明による装置の概略断面図、第3は第2図
の部分拡大図である。
の部分拡大図である。
第2図において、1,2,3,4,5,6,7゜8.9
,10,11および12は第1図と同様である。
,10,11および12は第1図と同様である。
16,1γは同軸対称偏向電極、18はスリットで2次
信号の取りだし角度を規制する、19は検出スリット、
20は静電レンズで、2次イオンをこの静電レンズを通
過させたのち、平行ビームに軌道をかえて質量分析器1
4に導ひく役目をする。
信号の取りだし角度を規制する、19は検出スリット、
20は静電レンズで、2次イオンをこの静電レンズを通
過させたのち、平行ビームに軌道をかえて質量分析器1
4に導ひく役目をする。
本実施例に訃いては質量分析器14には四重極型質量分
析器を使用した一例を記した。
析器を使用した一例を記した。
21は偏向電源で同軸対称偏向電極16.17に電圧を
印加するためのもので、その回答は第3図に示すような
構成になっている。
印加するためのもので、その回答は第3図に示すような
構成になっている。
該装置において、試料面上に電子を照射し、これより放
出されるオージェ電子のエネルギー分析を行う場合につ
いて述べる。
出されるオージェ電子のエネルギー分析を行う場合につ
いて述べる。
このとき第3図におけるスイッチSは図に示す方向に接
続されている3電子線の照射点Pからはほぼコサイン・
ロウ(Cos −Low)の空間分布をもってオージェ
電子が放出されるが、このオージェ電子のうち点Pを頂
点とし、半頂点がθ十α於よびθ−αの二つの円錐に囲
1れた電子線束が検出スリット18を通り、偏向電極1
6.17間に入射する。
続されている3電子線の照射点Pからはほぼコサイン・
ロウ(Cos −Low)の空間分布をもってオージェ
電子が放出されるが、このオージェ電子のうち点Pを頂
点とし、半頂点がθ十α於よびθ−αの二つの円錐に囲
1れた電子線束が検出スリット18を通り、偏向電極1
6.17間に入射する。
偏向電極は軸対称で、その断面がL字型をしている2重
の電極で構成されておりさらに電極内側の空間には試料
4が挿入出来るようになっている。
の電極で構成されておりさらに電極内側の空間には試料
4が挿入出来るようになっている。
偏向電極内にむいて、電子束は偏向電場により太きくわ
ん曲され、比較的狭い範囲のエネルギーの電子のみ偏向
電極下方に置かれたスリット19上で自由空間を直線的
に進む。
ん曲され、比較的狭い範囲のエネルギーの電子のみ偏向
電極下方に置かれたスリット19上で自由空間を直線的
に進む。
ここで電子束はαの1次のオーダーで収束して、検出ス
リット19を通過したのち、中心軸上でクロスするよう
に進みつづいて配置された円筒鏡面型分析器6により、
エネルギー分析され、ある特定のエネルギーをもった電
子のみ軸上P〃におかれた検出スリット23上に集束し
、その後面にある検出器7により信号が検出される。
リット19を通過したのち、中心軸上でクロスするよう
に進みつづいて配置された円筒鏡面型分析器6により、
エネルギー分析され、ある特定のエネルギーをもった電
子のみ軸上P〃におかれた検出スリット23上に集束し
、その後面にある検出器7により信号が検出される。
偏向電極16.17、円筒鏡面型分析器6の各電極に印
加する電圧を一定比で走査すれば電子軌道はエネルギー
に依存せず、試料から放出された電子エネルギースペク
トルを得ることが可能となる。
加する電圧を一定比で走査すれば電子軌道はエネルギー
に依存せず、試料から放出された電子エネルギースペク
トルを得ることが可能となる。
つぎに試料面上にイオン線を照射し、試料面上より放出
する2次イオンを検出して、質量分析な行なう場合につ
いて述べる。
する2次イオンを検出して、質量分析な行なう場合につ
いて述べる。
この場合第3図に示すスイッチSはオージェ電子分析と
は逆の方向に切換えておく。
は逆の方向に切換えておく。
イオン銃11より放射されるイオン線12は試料面上に
照射され、試料面からV″i2次イオソイオン13され
る。
照射され、試料面からV″i2次イオソイオン13され
る。
この2次イオン13は、偏向電極16.1γではオージ
ェ電子5とほぼ同じ軌道を画いて通過し、検出スリット
19に到達する。
ェ電子5とほぼ同じ軌道を画いて通過し、検出スリット
19に到達する。
検出スリット19を通過した、2次イオン13の集束点
がオージェ電子5と同様軸上に出来る。
がオージェ電子5と同様軸上に出来る。
この集束点に集点かあるような静電レンズ20を配置す
るとこの静電レンズ20を通過した2次イオン13は、
はぼ平行線となり静電レンズ20から出て来るために、
この後段に四重極型質量分析器14を配置しておけば、
容易に2次イオン13の質量分析を行うことが可能とな
る。
るとこの静電レンズ20を通過した2次イオン13は、
はぼ平行線となり静電レンズ20から出て来るために、
この後段に四重極型質量分析器14を配置しておけば、
容易に2次イオン13の質量分析を行うことが可能とな
る。
それ以後の検号検出ならびに記録はオージェ電子分析と
同様に行えばよい。
同様に行えばよい。
以上述べたごとく信号の検出立体角が大きく、かつ、偏
向電極の印加電圧の極性を変えるだけで電子、イオン信
号を検出できる同軸型分析系は検出感度が高いばかりで
なく、その操作性にも秀れており、効果の捷ことに大き
い装置を実現することが可能である。
向電極の印加電圧の極性を変えるだけで電子、イオン信
号を検出できる同軸型分析系は検出感度が高いばかりで
なく、その操作性にも秀れており、効果の捷ことに大き
い装置を実現することが可能である。
第1図は従来の複合型分析装置の構成、第2図第3図は
本発明による装置の一実施例を示す図である。 図において、1:電子銃部、2:電子線、3:電子レン
ズ、4:試料、5:オージェ電子、6:円筒鏡面型分析
器、7:電子増倍管、8:走査電源、9:ロックインア
ンプ、10:記録計、11:イオン銃、12:イオン線
、13:2次イオン、14:質量分析器、15:増幅器
、16,1γ:同軸対称偏向電極、18ニスリツト、1
9:検出スリット、20:静電レンズ、21:偏向電源
、23:検出スリット。
本発明による装置の一実施例を示す図である。 図において、1:電子銃部、2:電子線、3:電子レン
ズ、4:試料、5:オージェ電子、6:円筒鏡面型分析
器、7:電子増倍管、8:走査電源、9:ロックインア
ンプ、10:記録計、11:イオン銃、12:イオン線
、13:2次イオン、14:質量分析器、15:増幅器
、16,1γ:同軸対称偏向電極、18ニスリツト、1
9:検出スリット、20:静電レンズ、21:偏向電源
、23:検出スリット。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 支持台上に支持された試料と、上記試料に複数の一
次ビームを照射する手段と、上記試料から発生する少な
くとも2種の荷電粒子を上記試料面に垂直な軸上または
上記軸を中心とする同一円周上に集束させる偏向手段と
、上記偏向手段による上記一方の荷電粒子の集束点を物
点とする2重円筒鏡面型荷電粒子分析器と、上記荷電粒
子分析器内側に該分析器と同軸でかつ上記他方の荷電粒
子の集束点を物点とする質量分析系とを有することを特
徴とする荷電粒子分析器。 2、特許請求の範囲第1項記載の荷電粒子分析器におい
て、上記2種の一次ビームが電子ビームおよびイオンビ
ームであることを特徴とする荷電粒子分析器。 3 特許請求の範囲第1項昔たは第2項記載の荷電粒子
分析器において、上記質量分析系が四重極型質量分析器
であることを特徴とする荷電粒子分析器。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP51066541A JPS5830695B2 (ja) | 1976-06-09 | 1976-06-09 | 荷電粒子分析器 |
US05/762,719 US4126782A (en) | 1976-02-09 | 1977-01-26 | Electrostatic charged-particle analyzer |
GB3924/77A GB1533526A (en) | 1976-02-09 | 1977-01-31 | Electro-static charged particle analyzers |
DE2705430A DE2705430C3 (de) | 1976-02-09 | 1977-02-09 | Elektrostatischer Analysator für geladene Teilchen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP51066541A JPS5830695B2 (ja) | 1976-06-09 | 1976-06-09 | 荷電粒子分析器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS531082A JPS531082A (en) | 1978-01-07 |
JPS5830695B2 true JPS5830695B2 (ja) | 1983-06-30 |
Family
ID=13318855
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP51066541A Expired JPS5830695B2 (ja) | 1976-02-09 | 1976-06-09 | 荷電粒子分析器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5830695B2 (ja) |
-
1976
- 1976-06-09 JP JP51066541A patent/JPS5830695B2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS531082A (en) | 1978-01-07 |
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