JPS5947424B2 - 複合分析装置 - Google Patents

複合分析装置

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JPS5947424B2
JPS5947424B2 JP2124276A JP2124276A JPS5947424B2 JP S5947424 B2 JPS5947424 B2 JP S5947424B2 JP 2124276 A JP2124276 A JP 2124276A JP 2124276 A JP2124276 A JP 2124276A JP S5947424 B2 JPS5947424 B2 JP S5947424B2
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gun
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正文 神野
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/225Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material using electron or ion

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一つの装置で多種の分析方法が実施できる複
合分析装置に関し、特に固体の表面分析に適し、た分析
装置を提供するものである。
試料分析方法として、試料に光、Xal、電子線、イオ
ン線等の刺激線を照射し、試料から出て来る光、x線、
電子、イオン等の情報線を検出する方法が多数ある。こ
れらの方法は試料に対して非破壊的であシ、試料の微小
部を局限して分析することができ、また物質の表面のみ
を分析対象とすることができるので、不均一な固体の表
面微小部分を選択的に分析できる特徴がある。上記した
種々な分析方法はそれ一つでは試料から得られる情報が
限定されているので、幾つかの分析方法を適用した結果
を総合して始めて試料についての具体的な知識が得られ
るのが普通である。
しかしながら上記した種々な分析方法を各独立の装置で
行うことにすると一つの試料についての分析の手数が大
変増加し複雑化する上、上記した各種の分析方法の試料
の選択した微小部を対象に分析できると云う特長が十分
に活用されないことになる。即ち試料を一つの分析装置
から他の分析装置へ移しかえるとき、試料の同一点が刺
激線で照射されるように試料をセットすると云うことは
きわめて困難なことである。そこで本発明は上記したよ
うな種々の分析方法を一つの装置で実施できるようにす
ることによつて、複数の分析方法を実施する場合の手数
を減らし、試料の同一微小部分について複数種の分析を
行い得るようにすることを目的としている。
試料を刺激線で照射し、試料から出る情報線を検出する
と云う分析方法のうち最も簡単に実施できるのは光学顕
微鏡による試料の観察であシ、実際に走査型電子顕微鏡
には光学顕微鏡が付設されている。従つて本発明の主要
な課題の一つは一つの装置によつて試料の同一点を電子
線及びイオン線の何れによつても照射できるような装置
を構成することである。本発明の他の課題の一つは試料
から出て来る種々な情報線を検出しこれを種々なパラメ
ータによつて解析する総合的な検出部を構成しこれを上
記照射装置に結合することである。試料から出る情報線
のうちX線に対してはX線分光法が主たる解析手段であ
シ、この種の分析が実施できる装置として電子線マイク
ロプロープアナザイラ等と呼ばれる装置があジ、この装
置では試料から出る2次電子,反射電子等を検出するこ
ともなされるので、本発明において、主として採ジ上げ
るのは試料から出る電子の運動エネルギの解析と試料か
ら出るイオンの質量,運動エネルギの解析であジ、これ
らは総合して試料から出る情報線の質量及び運動のエネ
ルギの解析と云うことになるから、これらを総合した一
つの検出装置を構成して上記照射部に結合することが本
発明の他の一つの課題に対する答である。本発明の他の
目的及び特徴は以下述べる実施例によつて明かになる。
図は本発明の一実施例装置の縦断側面図である。主部の
構成は基本的には走査型電子顕微鏡と同じである.図で
縦の鎖線0は試料照射用の電子線,イオン線に対する光
学系の光軸で両光学系の光軸が一致していることが本発
明の特徴の一つである。1は電子銃で電子線源フイラメ
ントF,加速電極A等よ勺成つている。
2は電磁レンズで電子銃1から出た電子線が下方のイオ
ン銃3の上下の小孔を通過できるように収束させるもの
である。
イオン銃3はホローカソード型であつて、リオプラズマ
トロンと云われ、上下に小孔を穿つた円筒Hと電磁石M
と引出し電極P等よジなジ、円筒H内にイオン化すべき
ガスが導入される。電磁石Mによつて円筒Hの下部小孔
の周囲付近に磁界が形成される。電磁石Mのヨークと円
筒Hとの間に電圧が印加され、この電圧によつて円筒H
内に導入されたガスがイオン化されるが、磁界の存在に
よつて生じたイオンが旋回するためイオン化の能率が高
められ、発生したイオンは引出し電極Pによつて下方に
向け加速され下方へ向つて引出される。このイオン銃は
光軸0に沿い上下に透過孔があるから、イオン銃を用い
ないとき、上方から来る電子線は通過することができる
。イオン銃3と電磁レンズ2との間には外部から開閉で
きるシヤツタ一Sがあジ、イオン銃を用いるときはシヤ
ツタ一を閉じておく.イオン銃3の下に第1収束レンズ
4が配置されている。このレンズは電子線を収束するた
めの磁電レンズとイオンを収束するための静電レンズと
の複合レンズである。この複合レンズにおける静電レン
ズは電磁レンズのヨークYをアースしヨークの磁気ギヤ
ツプ内に内側縁が位置するように配置された電極Eに正
或は負の電位を与えるようにしたもので、ヨークの磁気
ギヤツプを形成する二つの縁と電極Eとが共軸3電極と
なつて電子レンズの作用をする。従つてこのレンズでは
電磁レンズと静電レンズとは共軸である。イオン線の収
束に静電レンズを用いるのは、照射イオン線のイオンと
しては種々なものが用いられるが、静電レンズは粒子が
同一電荷同一運動のエネルギ(加速電圧が同じ)なら焦
点距離は粒子の質量に無関係に定まるから、静電レンズ
を用いれば各種のイオンに対し同じ焦点距離が得られる
からである。第1収束レンズ4の下にウイーンフイルタ
5が配置される。ウイーンフイルタは光軸0に直角で相
互にも直角に電界と磁界を形成するもので特定の質量,
電荷,運動のエネルギを持つた粒子のみが直進し他の粒
子は光軸からそれて除かれる。ウイーンJャCルタ5の下
方に対物レンズ(第2収束レンズ)6が配置される。こ
のレンズも第1収束レンズ4と同じく電磁静電複合レン
ズであジ、fが静電レンズにおける中央電極である。ウ
イーンフイルタ5と対物レンズ6との間には光学顕微鏡
7が挿入されている。また偏向系8も配置されている。
偏向系8も電磁,電界複合型で偏向コイルKと偏向電極
Dとよジなつている。電磁,電界両偏向系は夫々がX方
向,Y方向用の対よ勺なつているが図では都合上両方向
用とも同一方向に配置されているように書いてある。対
物レンズ6の下方に試料9が置かれる。電子線及びイオ
ン線の光学系は上述したような構成で電子線,イオン線
の両方に対して同じ光軸を有し、試料の同一点を照射す
ることができる。
イオン銃は光軸方向に貫通した構造であるからイオン銃
を用いないときは電子線は何等の支障もなくイオン銃を
通過できる。電子線,イオン線等で照射された試料から
は種種な情報線が出るが、X線は分光系に入射する。
X線分光系は電子線マイクロプローブアナライザ等で用
いられている構成がそのま\用いられるのでこ\には特
に図示してない。試料から出る2次電子を単に量的に捕
捉し検出するための2次電子検出器EDが試料の側方に
配置されている。10は静電二重半球型のエネルギ分析
器でO牡その光軸であり入射部における光軸0′o延長
は試料9上で電子,イオン光学系の光軸0と直交するよ
うになつている。
エネルギ分析器10は同心2重部分球殼A,b間に電位
差が与えてあジ、同一エネルギの粒子は同一軌道を画く
。Sl,S2は入射側と射出側のスリツトで試料9表面
から出る電子或はイオンは試料の電子線或はイオン線照
射点を線源としているのでスリツトS1を通つた電子線
或はイオン線は細い平行ビームとhつている。5このビ
ームを構成する粒子のうち或るエネルギを持つたものが
oに沿つて進みスリツトS2を通過し、他のエネルギを
持つた粒子はスリツトS2からそれるので、球殼Ab間
の電位置を変えることによシエネルギ分析器10に入射
した粒子を運動1ιエネルギによつて分別してスリツト
S2より取出すことができる。
スリツトS2を出た粒子は検出器11の方に吸引され検
出される。試料9から出る情報線を運動のエネルギによ
つて分析する場合エネルギ分析器から試料の刺激線照射
点が直視で 1きることが必要なので、電子,イオン光
学系の光軸oとエネルギ分析器10の光軸oの入射側延
長とが直交するようにエネルギ分析器が配置されている
。もつともこれは試料の照射点が直視できればよいので
あるから直交に限られるものではない2エネルギ分析器
10の光軸oの射出側延長上に同軸的に四重極型質量分
析計12が接続されている。これによつてイオンの質量
分析がなされる。13はイオン検出器である。
14はX線発生源で電子銃とターゲツトとスリ }ツト
よシなつておシ射出X線は略試料面において光軸Oと交
るようにしてある。
上述した各部は光学顕微鏡の接眼部を除き真空外囲内に
配置され、排気系15に接続されている。
本発明分析装置は上述したような構成で、その.第1の
特徴は電子線とイオン線との光学系が同軸になつている
点にあシ、特に電子銃とイオン銃とが電子イオン両光学
系の共通光軸の延長上に直例的に配置されている点に大
きな意味があシ、この点は電子銃イオン銃周ヤの機械的
構造を簡単にし、電子線、イオン線が共に試料の同一点
を照射する調整がきわめて容易である。これは電子線,
イオン線の事実上の線源がイオン銃3の電磁石Mの下側
磁石開口(孔径0.1wn)であシ、この線源の縮少像
が試料面の照射点になるからである。電子線とイオン線
との光学系を同軸に構成しても電子銃とイオン銃とを並
列的に配置すると電子線イオン線の何れか或は両方を曲
げて共通光軸に乗せるようにしなければならないから構
造的に複雑になる上、両線の事実上の線源を同一点にや
ることがきわめて困難となる。本発明のもう一つの特徴
は荷電粒子線のエネルギ分析器をその光軸が試料面で照
射刺激線の光軸と重るように配置した点にある。
試料面を刺激線で照射し、試料面から出る情報線を検出
し解析する方法の多くは粒子線のエネルギ分析を伴うか
ら、エネルギ分析器を設けることは分析装置の萬能化に
とつてきわめて有意義であわ、試料の同一点について種
々な分析手法が実施できることになるので不均一試料の
局所の分析例えば散在する不純物の同定定量等に対し強
力な武器となる。またエネルギ分析器は質量分析器を後
続させることにより、質量分析計への入射線のフイルタ
としても使用できる。なお本発明装置によつて実施でき
る分析方法を例示すると、X線分光分析,試料面の電子
顕微鏡像の形成等の他、電子線を刺激線としエネルギ分
析器を用いてオージエエレクトロン分光分析、また刺激
線としてX線を用いエネルギ分析器を用いてX線光電子
分光分析、或はイオン線を刺激線としエネルギ分析器を
用いてイオン散乱分光分析及び質量分析器を用いて二次
イオン質量分析等を行うことができ、その他にも軟X線
出現ポテンシヤル分光分析その他が実施できる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の一実施例装置の縦断側面図である。 1 ・・・・・・電子銃、3・・・・・・イオン銃、4
・・・・・・第1収束レンズ、5 ・・・・・・ウイ
ーンフイルタ、T・・・・・・光学顕微鏡、8・・・
・・偏向系、6 ・・・・・対物レンズ、9・・・・・
・試料、10・・・−・・エネルギ分析器、12・・・
・・・四重極質量分析器、14・・・・・・X線発生源
、15・・・・・・排気系。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一つのレンズ系とこのレンズ系の光軸延長上に直列
    的に配置された電子銃とイオン銃とを有し、イオン銃は
    上記光軸方向の両端に開口を持つホローカソード型イオ
    ン銃であり、電子銃から出た電子線は上記イオン銃を貫
    通してレンズ系に入るようになつていることを特徴とす
    る電子線或はイオン線によつて試料を照射する複合分析
    装置。 2 光軸延長が試料照射電子線及びイオン線の共通光軸
    と試料上で交るように配置された粒子線のエネルギ分析
    器を設けた特許請求の範囲第1項記載の複合分析装置。 3 試料照射電子線及びイオン線の共通光軸とエネルギ
    分析器の光軸延長との交点に向つてX線ビームを発する
    ようにX線発生源を配置した特許請求の範囲第1項及び
    第2項記載の複合分析装置。
JP2124276A 1976-02-27 1976-02-27 複合分析装置 Expired JPS5947424B2 (ja)

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JPS5968159A (ja) * 1982-10-05 1984-04-18 Seiko Instr & Electronics Ltd イオン源を用いた分析装置
JPS5980019A (ja) * 1982-10-30 1984-05-09 Matsushita Electric Works Ltd 設定モ−ド誤り表示付タイマ−
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