JP2001266786A - Analysis method using electron spectroscope with angle resolving incident lens system - Google Patents

Analysis method using electron spectroscope with angle resolving incident lens system

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JP2001266786A JP2000077003A JP2000077003A JP2001266786A JP 2001266786 A JP2001266786 A JP 2001266786A JP 2000077003 A JP2000077003 A JP 2000077003A JP 2000077003 A JP2000077003 A JP 2000077003A JP 2001266786 A JP2001266786 A JP 2001266786A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a large-aperture angle resolving electron spectroscope for achieving electron spectral measurement, having high angular resolution which is applicable for wide-range measurement without depending on an acquiring region. SOLUTION: The angle resolving electron spectroscope makes the electrons emitted from the surface of a sample to be injected into a static electronic lens, via an introducing port. The diffraction plane of the static lens is provided with an angle-limiting aperture, which electrons converged by the electron lens are introduced via an aperture passage port to an electron analyzer for analyzing electron energy to be analyzed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、電子分光装置に
適用可能な大口径角度分解型電子分光器及びこの電子分
光器を用いた電子の分析方法に係り、特に、X線光電子
分光装置、オージェ電子分光装置、光電子回折装置等の
電子分光装置に適用可能な大口径角度分解型電子分光器
及びこの電子分光器を用いた電子の分析方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a large-diameter angle-resolved electron spectrometer applicable to an electron spectrometer and a method for analyzing electrons using the electron spectrometer, and more particularly to an X-ray photoelectron spectrometer and an Auger. The present invention relates to a large-diameter angle-resolved electron spectrometer applicable to an electron spectroscope such as an electron spectrometer and a photoelectron diffraction device, and a method of analyzing electrons using the electron spectrometer.

【0002】[0002]

【従来の技術】X線光電子分光装置、オージェ電子分光
装置、光電子回折装置等の電子分光装置は、固体表面の
分析装置として知られ、現在までに様々な製品が実用化
され、半導体産業及び工業材料産業の分野で利用されて
いる。
2. Description of the Related Art Electron spectrometers such as an X-ray photoelectron spectrometer, an Auger electron spectrometer, and a photoelectron diffractometer are known as analyzers for solid surfaces. Used in the material industry.

【0003】これらの電子分光装置において、角度分解
型電子分光測定を利用する装置では、光電子・オージェ
電子分光(XPS,AES)測定或いはイオンを扱った同様の測
定で角度分解計測を実現している。この電子分光装置
は、表面分析技術分野のみならず分光分析技術分野の技
術を利用して、また、電子を電子光学的或いは幾何学的
に角度制限にするという観点から電子光学の分野の技術
を利用して実現できる装置として知られている。
[0003] In these electron spectrometers, an apparatus using angle-resolved electron spectrometry realizes angle-resolved measurement by photoelectron / Auger electron spectroscopy (XPS, AES) measurement or similar measurement using ions. . This electron spectroscopy device utilizes the technology of the field of electro-optics from the viewpoint of using not only the surface analysis technology but also the technology of the spectroscopic analysis technology, and from the viewpoint of limiting the angle of electrons to an electro-optical or geometric angle. It is known as a device that can be realized by using it.

【0004】従来の電子分光装置に適用される角度分解
型電子分光測定には,主に次の2つの測定方法がある。
この2つの測定方法は、いずれも半球型アナライザーと
入射レンズの組み合わせを用いている。
[0004] Angle-resolved electron spectroscopy applied to a conventional electron spectrometer mainly includes the following two methods.
Each of these two measurement methods uses a combination of a hemispherical analyzer and an incident lens.

【0005】第1の方法では、図1に示されように試料
表面1上の1点から放出される電子がアナライザー内に
進入される際に入射レンズ3の電子を取り込む立体角で
電子に対して角度制限が施されている。この第1の方法
では、入射レンズ3は、試料1から放出された電子をア
ナライザーの入り口に収束させる機能を有し、角度分解
能は、試料1上の取り込み領域Sa、レンズ収束面(取
り込み領域Saを物点面とするとその像面に相当す
る。)に配置され、アナライザーの入り口に設けられた
アパチャー4の大きさ及び仮想的なレンズ3の位置によ
り幾何学的に定まる。
In the first method, as shown in FIG. 1, when an electron emitted from one point on the sample surface 1 enters the analyzer, the electron at a solid angle that takes in the electron from the incident lens 3 is taken into consideration. The angle is limited. In the first method, the incident lens 3 has a function of converging electrons emitted from the sample 1 to the entrance of the analyzer, and has an angular resolution of a capturing area Sa on the sample 1 and a lens converging surface (capturing area Sa). Is equivalent to the image plane of the object point plane), and is geometrically determined by the size of the aperture 4 provided at the entrance of the analyzer and the position of the virtual lens 3.

【0006】即ち、図1に示される静電レンズ光学系で
は、試料1の取り込み領域Saが物点に相当し、その物
点の像が形成される像点位置にアパチャー4の開口が位
置されている。従って、その領域Saからの電子がアナ
ライザーに導かれる。
That is, in the electrostatic lens optical system shown in FIG. 1, the capture area Sa of the sample 1 corresponds to an object point, and the aperture of the aperture 4 is located at an image point position where an image of the object point is formed. ing. Therefore, the electrons from the region Sa are guided to the analyzer.

【0007】第2の方法では、図2に示されるようにス
リット、或いは、アパチャー6により電子に対して角度
制限が施される。即ち、スリット、或いは、アパチャー
6によって互いに平行な電子の通過路が規定され、この
通過路を通過した電子のみがアナライザーに導入され
る。この方法では、角度分解能は、アパチャーの形状に
より幾何学的に定まる。また、この第2の方法では、第
1の方法と異なり、広い測定領域に対しても高い角度分
解能で測定が可能である。
In the second method, as shown in FIG. 2, the angle of the electrons is limited by a slit or an aperture 6. That is, the slit or the aperture 6 defines a parallel passage of electrons, and only the electrons passing through this passage are introduced into the analyzer. In this method, the angular resolution is determined geometrically by the shape of the aperture. Further, in the second method, unlike the first method, it is possible to measure with a high angular resolution even in a wide measurement area.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上述した第1の方法
は、半球型アナライザーを用いた電子分光装置に広く適
用されている。しかしながら、角度分解能が取り込み領
域Saの大きさに依存する問題があり、また、微小領域
でなく、広い領域が測定される場合には、高い角度分解
能で検出することが不可能である等の問題がある。
The above-described first method is widely applied to an electron spectrometer using a hemispherical analyzer. However, there is a problem that the angular resolution depends on the size of the capturing area Sa, and when a large area is measured instead of a minute area, it is impossible to detect with a high angular resolution. There is.

【0009】また、上述した第2の方法では、電子に対
する角度制限が厳しくなる程、損失が大きくなり検出感
度が悪化し、検出強度が減少する問題がある。これらの
問題は、結果として、測定に長時間を必要とし、測定結
果の信頼性が低下する問題を招くこととなる。また、こ
の第2の方法では、角度分解能を変化させる際にアパチ
ャーを交換しなくてはならない等の煩わしさを伴う問題
もある。
In the above-mentioned second method, there is a problem that as the angle restriction on electrons becomes stricter, the loss increases, the detection sensitivity deteriorates, and the detection intensity decreases. These problems result in a problem that the measurement requires a long time and the reliability of the measurement result is reduced. Further, in the second method, when changing the angular resolution, there is a problem in that the aperture has to be exchanged, and the like is troublesome.

【0010】近年の半導体技術分野では各種材料の開発
・評価・分析のためには、電子分光法による表面分析技
術が必要不可欠である。その中で角度分解測定は、深さ
方向分析、さらには光電子回折測定を用いた構造解析な
どその重要性は高い。しかしながら、上述したような問
題点があるため,現状の分析要請に十分には応えられて
いない。近年、上述した問題を解決するより高い角度分
解能で電子の分析が可能な電子分光装置の開発が望まれ
ている。
In the field of semiconductor technology in recent years, surface development by electron spectroscopy is indispensable for development, evaluation and analysis of various materials. Among them, angle-resolved measurement is of great importance, such as depth analysis and structural analysis using photoelectron diffraction measurement. However, due to the above-mentioned problems, the current analysis request has not been sufficiently satisfied. In recent years, there has been a demand for the development of an electron spectrometer capable of analyzing electrons with higher angular resolution that solves the above-mentioned problem.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】この発明は、上述したよ
うな事情に鑑みなされたものであって、その目的は、角
度分解能が取り込み領域に依存せず、広い領域を測定対
象とできるより高い角度分解能で電子分光測定を実現で
きる大口径角度分解型電子分光器及びこの電子分光器を
用いた分析方法を提供するにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and has as its object that the angular resolution does not depend on the capturing area and is higher than that in which a wide area can be measured. An object of the present invention is to provide a large-diameter angle-resolved electron spectrometer capable of realizing electron spectrometry with angular resolution and an analysis method using the electron spectrometer.

【0012】また、この発明は、角度制限アパチャーを
使用せずに、高い角度分解能で、且高感度の電子分光測
定を実現できる大口径角度分解型電子分光器及びこの電
子分光器を用いた分析方法を提供するにある。
Further, the present invention provides a large-diameter angle-resolved electron spectrometer capable of realizing electron spectrometry with high angular resolution and high sensitivity without using an angle-limited aperture, and an analysis using the electron spectrometer. There is a way to provide.

【0013】更に、この発明によれば、電極電位を変化
させるだけで角度分解能の制御が可能な電子分光測定を
実現できる大口径角度分解型電子分光器及びこの電子分
光器を用いた分析方法を提供するにある。
Further, according to the present invention, there is provided a large-diameter angle-resolved electron spectrometer capable of realizing electron spectrometry capable of controlling the angular resolution only by changing the electrode potential, and an analysis method using the electron spectrometer. To offer.

【0014】この発明によれば、試料表面から放出され
る電子の取り込みを許す取り込み手段と、取り込まれた
電子を集光する静電型電子レンズを形成する電子レンズ
形成手段と、前記集光レンズの回折面に配置されたアパ
チャーであって集光された電子の通過を許す通過口を有
し、入射された電子に対して角度制限を与えるアパチャ
ーと、このアパチャーを通過した電子のエネルギーを分
析する為の電子アナライザーと、を具備することを特徴
とする角度分解型電子分光器が提供される。
According to the present invention, capturing means for allowing capture of electrons emitted from the sample surface, electron lens forming means for forming an electrostatic electron lens for condensing the captured electrons, and the condensing lens An aperture placed on the diffraction surface of the device, which has a passage opening that allows the passage of condensed electrons, and an aperture that limits the angle of the incident electrons, and analyzes the energy of the electrons that have passed through this aperture And an electron analyzer for performing the method.

【0015】また、この発明によれば、試料表面から放
出される電子を取り込む取込工程と、取り込まれた入射
電子を静電型電子レンズで集光する集光工程と、前記集
光レンズの回折面に配置されたアパチャーの電子通過口
に前記集光電子を向けてその通過口の通過を許し、前記
入射電子に角度制限を与える角度制限工程と、このアパ
チャーを通過した電子のエネルギーを分析する分析工程
と、を具備することを特徴とする角度分解型電子分光器
を用いた電子の分析方法が提供される。
Further, according to the present invention, a capturing step of capturing electrons emitted from the sample surface, a focusing step of focusing the captured incident electrons with an electrostatic electron lens, and a focusing step of the focusing lens An angle limiting step of directing the condensed electrons toward the electron passage of the aperture arranged on the diffraction surface and allowing the collected electrons to pass through the passage, and limiting the angle of the incident electrons, and analyzing the energy of the electrons passing through the aperture. And an analysis step using an angle-resolved electron spectrometer.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
大口径角度分解型電子分光器の一実施例について説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a large-diameter angle-resolved electron spectrometer according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0017】図3は、この発明の一実施例に係る大口径
角度分解型電子分光器を概略的に示している。図3にお
いて、10は、このシステムによってその表面が測定さ
れるべき固体試料である。この試料10には、図示しな
いX線源からX線が照射され、このX線の照射によって
試料表面から外部光電効果によって光電子が放出され
る。光電子分光法を利用した測定では、一定エネルギー
のX線により試料から光電子放出を生じさせて電子分光
器、即ち、電子アナライザーにより光電子の運動エネル
ギーを正確に測定することにより、その試料内の電子の
拘束エネルギー(結合エネルギー)が求められる。
FIG. 3 schematically shows a large-diameter angle-resolved electron spectrometer according to an embodiment of the present invention. In FIG. 3, 10 is a solid sample whose surface is to be measured by this system. The sample 10 is irradiated with X-rays from an X-ray source (not shown), and photoelectrons are emitted from the sample surface by the external photoelectric effect by the X-ray irradiation. In measurement using photoelectron spectroscopy, photoelectrons are emitted from a sample by X-rays of a constant energy, and the kinetic energy of the photoelectrons is accurately measured by an electron spectrometer, that is, an electron analyzer. Binding energy (binding energy) is required.

【0018】図3に示される装置は、光電子のエネルギ
ーを分析するアナライザーとしてのエネルギー分析装置
14及びこのエネルギー分析装置14の入り口側に取り
付けられた角度分解用入射レンズシステム12から構成
されている。
The apparatus shown in FIG. 3 comprises an energy analyzer 14 as an analyzer for analyzing the energy of photoelectrons, and an angle-resolving incident lens system 12 attached to the entrance side of the energy analyzer 14.

【0019】角度分解用入射レンズシステム12は、放
出された光電子を取り込む為の電子取り込み口16、取
り込んだ電子をアナライザー入り口に収束させるための
静電レンズ18を形成する為の電極部20及び当該エネ
ルギー分析装置14に導かれる光電子の入射角度を制限
する為の回折面アパチャー22を具備している。また、
エネルギー分析装置14は、半球型に形成され、その内
に電界を生じさせるべく高電圧が印加された電子アナラ
イザー24及び光電子を検出する検出器26を具備して
いる。この検出器26には、入射位置を演算するポジシ
ョンコンピュータが接続され、所謂位置敏感型検出器と
称せられる光電子の入射位置並びにそのエネルギーを検
出して検出信号としてデータ出力するタイプが用いられ
る。
The angle-resolving incident lens system 12 includes an electron capturing port 16 for capturing emitted photoelectrons, an electrode section 20 for forming an electrostatic lens 18 for converging the captured electrons to the analyzer entrance, and an electrode section 20 for forming the electrostatic lens 18. A diffraction surface aperture 22 for limiting the incident angle of photoelectrons guided to the energy analyzer 14 is provided. Also,
The energy analyzer 14 includes an electron analyzer 24 formed in a hemispherical shape and applied with a high voltage to generate an electric field therein, and a detector 26 for detecting photoelectrons. The detector 26 is connected to a position computer for calculating the incident position, and employs a so-called position-sensitive detector that detects the incident position and energy of photoelectrons and outputs data as a detection signal.

【0020】角度分解用入射レンズシステム12及びエ
ネルギー分析装置14は、図示されていないが、磁気シ
ールド中に配置され、試料10も含めてこれらは、真空
排気されたハウジング内に配置されている。更に、電子
分光器は、測定対象としての試料10を回転させるステ
ッピング・モータを含めた回転機構30、X線源を制御
して所望の波長を有するX線を発生させ、アナライザー
24に与える電圧を試料に応じて制御し、また、アナラ
イザー24に与える高電圧に関するデータ並びに検出器
26からの検出データを処理して試料を分析する測定制
御部(図示されていないが、通常は、パーソナルコンピ
ュータが用いられる。)を備えている。
Although not shown, the angle-resolving incident lens system 12 and the energy analyzer 14 are arranged in a magnetic shield, and these, including the sample 10, are arranged in an evacuated housing. Further, the electron spectrometer controls a rotation mechanism 30 including a stepping motor for rotating the sample 10 to be measured, an X-ray source to generate X-rays having a desired wavelength, and supplies a voltage to be applied to the analyzer 24. A measurement control unit (not shown but usually used by a personal computer, which controls according to the sample and processes the data related to the high voltage applied to the analyzer 24 and the detection data from the detector 26 to analyze the sample. ).

【0021】図4には、図3に示された角度分解用入射
レンズシステム12の光学系の詳細が概略的に示されて
いる。この図4に示されるように、試料10から放出さ
れた電子は、取り込み口16を通過してレンズ電極部2
0に向けられる。このとき取り込み口16の大きさによ
り試料10上の測定領域が決定される。レンズ電極部1
6に形成される静電レンズ18は、平行に進入してきた
電子を静電レンズ18の回折面、即ち、後焦点面に配置
された回折面アパチャー22に収束させる機能を有す
る。より具体的には、試料10にX線が照射されること
によって、その試料10からは、その試料10を構成す
る組成及び構造に応じて種々の方向に電子が放出され、
静電レンズ18に向けられるが、回折面アパチャー22
が回折面、即ち、後焦点面に配置されていることから、
静電レンズ18の光軸に平行に静電レンズ18に入射さ
れる電子のみがその回折面アパチャー22の電子の通過
を許す開口に収束され、この回折面アパチャー22を通
過してアナライザー24内に導かれる。換言すれば、回
折面上では、放出電子の角度パターンが形成され、この
回折面上に面アパチャー22が配置されることにより、
試料10から放出され、ある極角・方位角を有する電子
が集光され、所定の方向に向けられる電子のみを選択し
て取り込むことができる。回折面アパチャーを通過した
電子は、エネルギー分析装置14によりエネルギー分析
される。即ち、アナライザー24内に導入された電子
は、アナライザー24に形成された電界によって特定の
電子のみが円弧上のアナライザー経路を通過して検出器
26に入射される。検出器26に入射された位置及びそ
の強度がデータとして測定制御部に入力されて分析さ
れ、測定制御部から試料表面の構造、組成等が解析され
る。
FIG. 4 schematically shows details of the optical system of the angle-resolving incidence lens system 12 shown in FIG. As shown in FIG. 4, the electrons emitted from the sample 10 pass through the inlet 16 and enter the lens electrode 2.
Pointed to zero. At this time, the measurement area on the sample 10 is determined by the size of the inlet 16. Lens electrode part 1
The electrostatic lens 18 formed in 6 has a function of converging electrons that have entered in parallel to the diffraction surface of the electrostatic lens 18, that is, the diffraction surface aperture 22 disposed on the back focal plane. More specifically, when the sample 10 is irradiated with X-rays, electrons are emitted from the sample 10 in various directions according to the composition and structure of the sample 10,
Although directed to the electrostatic lens 18, the diffractive surface aperture 22
Is located on the diffraction plane, that is, the back focal plane,
Only electrons incident on the electrostatic lens 18 in parallel with the optical axis of the electrostatic lens 18 are converged on the aperture of the diffraction surface aperture 22 that allows the passage of electrons, and pass through the diffraction surface aperture 22 into the analyzer 24. Be guided. In other words, the angle pattern of the emitted electrons is formed on the diffraction surface, and the plane aperture 22 is arranged on the diffraction surface.
Electrons emitted from the sample 10 and having a certain polar angle and azimuth angle are collected, and only electrons directed in a predetermined direction can be selectively captured. The electrons that have passed through the diffraction plane aperture are energy analyzed by the energy analyzer 14. That is, only specific electrons of the electrons introduced into the analyzer 24 are incident on the detector 26 through the analyzer path on the circular arc due to the electric field formed in the analyzer 24. The position and intensity of the light incident on the detector 26 are input to the measurement control unit as data and analyzed, and the measurement control unit analyzes the structure, composition, and the like of the sample surface.

【0022】以上説明したように取り込み口16、収束
レンズ電極20により形成される静電レンズ18、回折
面アパチャー22及び電子アナライザー24により角度
分解型電子分光装置が構成される。このとき角度分解能
は、静電レンズ18のレンズ作用により形成された回折
パターンの角度分散の大きさ及び回折面アパチャー22
の大きさにより決定される。
As described above, the angle-resolved electron spectroscope is constituted by the intake port 16, the electrostatic lens 18 formed by the converging lens electrode 20, the diffraction surface aperture 22, and the electron analyzer 24. At this time, the angular resolution depends on the magnitude of the angular dispersion of the diffraction pattern formed by the lens action of the electrostatic lens 18 and the diffraction plane aperture 22.
Is determined by the size of

【0023】上述したこの発明の一実施例に係る角度分
解用入射レンズシステム12を従来技術と比較しなが
ら、以下の項目の作用効果に注目して説明する。
A description will be given of the angle resolving incidence lens system 12 according to one embodiment of the present invention by comparing the prior art with attention to the following effects.

【0024】(1) この発明の分解型電子分光器によれ
ば、角度分解能が取り込み領域に依存せず、広い領域を
測定対象とできる高い角度分解能を有する電子分光測定
を実現することができる。
(1) According to the decomposition type electron spectrometer of the present invention, it is possible to realize electron spectrometry having a high angular resolution in which the angular resolution does not depend on the capturing area and a wide area can be measured.

【0025】図1に示した像面アパチャーを用いた従来
のレンズシステムと図4に示したレンズシステムとにお
いて、得られる角度分解能について比較して説明する。
図1の像面アパチャーを用いた従来のレンズシステムで
は、角度分解能は、測定領域の大きさとレンズ長さ(位
置)及び像面アパチャーの大きさで決定される。図5に示
される様に測定領域の大きさを半径rの円、像面アパチ
ャーの大きさを半径Rの円、レンズ長さをDとしたとき、
角度分解能は、
A description will be given by comparing the obtained angular resolution between the conventional lens system using the image plane aperture shown in FIG. 1 and the lens system shown in FIG.
In the conventional lens system using the image plane aperture of FIG. 1, the angular resolution is determined by the size of the measurement area, the lens length (position), and the size of the image plane aperture. As shown in FIG. 5, when the size of the measurement area is a circle of radius r, the size of the image plane aperture is a circle of radius R, and the lens length is D,
The angular resolution is

【0026】[0026]

【数1】 (Equation 1)

【0027】と定義される。したがって、角度制限を厳
しくするためには、レンズ長さDを長くし、或いは、像
面アパチャーの大きさRを小さくすればよい。しかしな
がら、測定領域rが大きくなるとそれに伴って角度分解
能は低下することになる。これに対して、図4に示した
ように回折面アパチャーを用いたレンズシステムでは、
角度分解能は回折面アパチャーの大きさのみで決定され
る。つまり、角度分解能は、測定領域の大きさに依存せ
ず、回折面アパチャーの径を小さくすることによって向
上させることが可能である。
Is defined as Therefore, in order to restrict the angle strictly, the lens length D may be increased, or the size R of the image plane aperture may be reduced. However, as the measurement area r increases, the angular resolution decreases accordingly. In contrast, in a lens system using a diffraction surface aperture as shown in FIG. 4,
The angular resolution is determined only by the size of the diffraction plane aperture. That is, the angular resolution does not depend on the size of the measurement area, and can be improved by reducing the diameter of the diffraction surface aperture.

【0028】(2) この発明の分解型電子分光器によれ
ば、角度制限アパチャーを使用しない、高角度分解能か
つ高感度な電子分光測定を実現することができる。
(2) According to the decomposition type electron spectrometer of the present invention, electron spectrometry with high angular resolution and high sensitivity without using an angle limiting aperture can be realized.

【0029】図2に示される角度制限アパチャーを用い
た従来のレンズシステムにおいては、角度分解能は、ア
パチャーの形状のみで決定される。即ち、図6に示され
るように測定領域の大きさを半径rの円、ワークディス
タンスをD、アパチャーの長さをd、アパチャー開口部の
長さをaとしたとき、角度分解能は、
In the conventional lens system using the angle limiting aperture shown in FIG. 2, the angular resolution is determined only by the shape of the aperture. That is, as shown in FIG. 6, when the size of the measurement area is a circle with a radius r, the work distance is D, the length of the aperture is d, and the length of the aperture opening is a, the angular resolution is:

【0030】[0030]

【数2】 (Equation 2)

【0031】と定義される。したがって、角度制限を厳
しくするためにはアパチャーの長さdを長くし、アパチ
ャー開口部の長さaを小さくすればよい。また、測定領
域の大きさは、角度分解能に影響しない。しかしなが
ら、アパチャー開口部の長さaが小さくなるとそれに伴
って開口(透過)率は低下し、検出強度が減少される。こ
れに対して、一方、図4に示したように回折面アパチャ
ーを用いたレンズシステムでは、角度分解能は、回折面
アパチャーの大きさのみで決定されるので、取り込み口
の大きさに依存せず、開口(透過)率100%である。
Is defined as Therefore, in order to tighten the angle limit, the length d of the aperture may be increased and the length a of the aperture opening may be reduced. The size of the measurement area does not affect the angular resolution. However, as the length a of the aperture opening decreases, the aperture (transmittance) decreases accordingly, and the detection intensity decreases. On the other hand, in a lens system using a diffraction surface aperture as shown in FIG. 4, on the other hand, the angular resolution is determined only by the size of the diffraction surface aperture, and therefore does not depend on the size of the intake. The opening (transmission) rate is 100%.

【0032】(3) この発明の分解型電子分光器によれ
ば、電極電位を変化させるだけで角度分解能の制御が可
能な電子分光測定を実現することができる。
(3) According to the disassembled electron spectrometer of the present invention, it is possible to realize electron spectrometry in which the angular resolution can be controlled only by changing the electrode potential.

【0033】図4に示したように回折面アパチャーを用
いたレンズシステムでは、レンズ電極部20の電位関係
を変化させて光学条件を変えるだけで角度分解能の制御
が可能である。従来の像面アパチャーを用いたレンズシ
ステムでも、同様に光学条件により角度分解能を制御さ
せることが可能である。しかしながら、その角度分解能
は、測定領域の大きさと伴に変化するものであり、角度
分解能のみをコントロールすることが不可能である。ま
た、角度制限アパチャーを用いた従来のレンズシステム
においては、光学条件によらず幾何学的に決定されるた
め、角度分解能を変化させるためには、角度制限アパチ
ャーの交換作業を行わなければならない。即ち、回折面
アパチャーを用いたレンズシステムは、その他の測定パ
ラメータに影響を与えることなく、光学条件だけで容易
に角度分解能を制御できる。
In a lens system using a diffraction surface aperture as shown in FIG. 4, the angular resolution can be controlled only by changing the potential relationship of the lens electrode section 20 and changing the optical conditions. Even in a lens system using a conventional image plane aperture, it is possible to control the angular resolution in the same manner according to optical conditions. However, the angular resolution changes with the size of the measurement area, and it is impossible to control only the angular resolution. Further, in a conventional lens system using an angle limiting aperture, since it is determined geometrically irrespective of optical conditions, in order to change the angular resolution, it is necessary to exchange the angle limiting aperture. That is, the lens system using the diffraction plane aperture can easily control the angular resolution only by the optical conditions without affecting other measurement parameters.

【0034】以上のように、この発明の分解型電子分光
器においては、次のような特徴点を有している。
As described above, the decomposition type electron spectrometer of the present invention has the following features.

【0035】取り込み口から入射レンズシステムに進入
した電子(あるいはイオン)を(静電型)収束レンズにより
集光し、回折面位置に配置されたアパチャーによって入
射された電子に対して角度制限がなされる。アパチャー
を通過し、角度制限された電子が電子アナライザーによ
ってエネルギーの分析がなされ、角度分解型電子分光測
定が実現される。
Electrons (or ions) entering the entrance lens system from the inlet are condensed by an (electrostatic) converging lens, and the angle of the incident electrons is limited by an aperture arranged at the diffraction surface. You. The electrons that pass through the aperture and are angle-limited are analyzed for energy by an electron analyzer, and angle-resolved electron spectroscopy is realized.

【0036】また、この発明の分解型電子分光器は、角
度制限型レンズシステム及び電子アナライザーから成
る。詳細には角度制限レンズシステムは電子取り込み
口、(静電型)収束レンズ及び回折面アパチャーから構成
される。
Further, the decomposition type electron spectroscope of the present invention comprises an angle-limited type lens system and an electron analyzer. In particular, the angle limiting lens system consists of an electron inlet, a (electrostatic) convergent lens and a diffractive surface aperture.

【0037】収束レンズ及び回折面アパチャーの役割
は、レンズ作用により電子をアパチャー位置に収束させ
回折面を形成すること、また、回折面上にアパチャーを
配置することによって角度制限をおこなうことである。
電子アナライザーの役割は、角度制限された電子をエネ
ルギー分析することにより電子のエネルギー状態を調べ
ることである。角度分解能は、光学条件及び回折面アパ
チャーの大きさを変えることで制御することができる。
The functions of the converging lens and the diffraction surface aperture are to converge electrons to the aperture position by a lens function to form a diffraction surface, and to limit the angle by arranging the aperture on the diffraction surface.
The role of an electron analyzer is to examine the energy state of electrons by performing energy analysis on angle-limited electrons. The angular resolution can be controlled by changing the optical conditions and the size of the diffractive surface aperture.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上のように、この発明の大口径角度分
解型電子分光器及びこの電子分光器を用いた分析方法に
よれば、角度分解能が取り込み領域に依存せず、広い領
域を測定対象とできる高い角度分解能で電子分光測定を
実現できる。
As described above, according to the large-diameter angle-resolved electron spectrometer and the analysis method using the electron spectrometer of the present invention, the angular resolution does not depend on the capturing area, and a wide area can be measured. Electron spectrometry can be realized with a high angular resolution.

【0039】また、この発明の大口径角度分解型電子分
光器及びこの電子分光器を用いた分析方法によれば、角
度制限アパチャーを使用せずに、高い角度分解能で、且
高感度の電子分光測定を実現でき、電極電位を変化させ
るだけで角度分解能の制御が可能となる。
According to the large-diameter angle-resolved electron spectrometer and the analysis method using the electron spectrometer of the present invention, electron spectroscopy with high angular resolution and high sensitivity can be performed without using an angle limiting aperture. Measurement can be realized, and the angular resolution can be controlled only by changing the electrode potential.

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

【図1】従来の角度分解型電子分光測定を利用する電子
分光装置における半球型アナライザーの電子入射側に配
置される電子レンズ光学系の構造を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of an electron lens optical system arranged on the electron incident side of a hemispherical analyzer in a conventional electron spectrometer using angle-resolved electron spectrometry.

【図2】従来の角度分解型電子分光測定を利用する電子
分光装置における半球型アナライザーの電子入射側に配
置される電子レンズ光学系の構造を示す概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the structure of an electron lens optical system arranged on the electron incident side of a hemispherical analyzer in a conventional electron spectrometer using angle-resolved electron spectrometry.

【図3】この発明の一実施例に係る大口径角度分解型電
子分光器を概略的に示している説明図である。
FIG. 3 is an explanatory view schematically showing a large-diameter angle-resolved electron spectrometer according to one embodiment of the present invention.

【図4】図3に示された角度分解用入射レンズシステム
の光学系の詳細を示す概略図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing details of an optical system of the angle resolving incident lens system shown in FIG. 3;

【図5】図1に示した入射レンズシステムの光学系にお
ける測定領域と像面アパチャーの大きさとから導き出さ
れる角度分解能を説明するための模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining an angular resolution derived from a measurement area and a size of an image plane aperture in the optical system of the incident lens system shown in FIG. 1;

【図6】図2に示した入射レンズシステムの光学系にお
ける測定領域とアパチャーのディメンションとから導き
出される角度分解能を説明するための模式図である。
6 is a schematic diagram for explaining an angular resolution derived from a measurement area and an aperture dimension in the optical system of the incident lens system shown in FIG. 2;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,10・・・試料 3・・・入射レンズ 4,6・・・アパチャー 12・・・角度分解用入射レンズシステム 14・・・エネルギー分析装置 16・・・電子取り込み口 18・・・静電レンズ 20・・・電極部 22・・・回折面アパチャー 24・・・電子アナライザー 26・・・検出器 Reference Signs List 1,10: sample 3: incident lens 4, 6: aperture 12: incident lens system for angle resolution 14: energy analyzer 16: electron inlet 18: electrostatic Lens 20: Electrode section 22: Diffraction surface aperture 24: Electronic analyzer 26: Detector

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 秀司 東京都練馬区氷川台3−39−16 斉藤壮 205 (72)発明者 大森 真二 東京都江東区門前仲町1−5−2 山口ビ ル302 (72)発明者 白木 将 東京都目黒区東山1−27−26 シャレー東 山102 Fターム(参考) 5C038 FF01 FF07 KK06  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hideshi Ishii 3-39-16 Hikawadai, Nerima-ku, Tokyo 205 Saito 205 (72) Inventor Shinji Omori 1-2-5, Monzennakacho, Koto-ku, Tokyo Yamaguchi Building 302 (72) Inventor Masaru Shiraki 1-27-26 Higashiyama, Meguro-ku, Tokyo Chalet Higashiyama 102 F term (reference) 5C038 FF01 FF07 KK06

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】試料表面から放出される電子の取り込みを
許す取り込み手段と、 取り込まれた電子を集光する静電型電子レンズを形成す
る電子レンズ形成手段と、 前記集光レンズの回折面に配置されたアパチャーであっ
て集光された電子の通過を許す通過口を有し、入射され
た電子に対して角度制限を与えるアパチャーと、 このアパチャーを通過した電子のエネルギーを分析する
為の電子アナライザーと、 を具備することを特徴とする角度分解型電子分光器。
An electron lens forming means for forming an electrostatic electron lens for condensing the electrons; and a diffractive surface of the condensing lens. An aperture that is arranged and has a passage port that allows the passage of condensed electrons, an aperture that limits the angle of the incident electrons, and an electron for analyzing the energy of the electrons that have passed through the aperture An angle-resolved electron spectrometer, comprising: an analyzer.
【請求項2】前記試料表面にX線を照射してこの試料表
面から電子を放出させるX線源と、 前記試料を回転する回転機構と、 を更に具備することを特徴とする請求項1の角度分解型
電子分光器。
2. The apparatus according to claim 1, further comprising: an X-ray source for irradiating the sample surface with X-rays to emit electrons from the sample surface; and a rotating mechanism for rotating the sample. Angle-resolved electron spectrometer.
【請求項3】試料表面から放出される電子を取り込む取
込工程と、 取り込まれた入射電子を静電型電子レンズで集光する集
光工程と、 前記集光レンズの回折面に配置されたアパチャーの電子
通過口に前記集光電子を向けてその通過口の通過を許
し、前記入射電子に角度制限を与える角度制限工程と、 このアパチャーを通過した電子のエネルギーを分析する
分析工程と、 を具備することを特徴とする角度分解型電子分光器を用
いた電子の分析方法。
3. A capturing step for capturing electrons emitted from the sample surface, a focusing step of focusing the captured incident electrons by an electrostatic electron lens, and An angle limiting step of directing the condensed electrons toward an electron passage of the aperture and allowing the collected electrons to pass therethrough, and limiting an angle of the incident electrons; and an analysis step of analyzing the energy of the electrons passing through the aperture. A method for analyzing electrons using an angle-resolved electron spectrometer.
【請求項4】前記試料表面にX線を照射してこの試料表
面から電子を放出させるX線照射工程と、 X線が照射されている間、前記試料を回転する回転工程
と、 を更に具備することを特徴とする請求項3の角度分解型
電子分光器を用いた電子の分析方法。
4. An X-ray irradiating step of irradiating the sample surface with X-rays to emit electrons from the sample surface, and a rotating step of rotating the sample while the X-rays are being irradiated. 4. A method for analyzing electrons using an angle-resolved electron spectrometer according to claim 3, wherein:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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