JP2001266788A - 回折面アパチャー透過エネルギー制御方式の角度分解型電子分光器及びこの分光器を用いた分析方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 異なるエネルギーに対して回折面の位置変化
の小さいレンズを有する角度分解型電子分光測定を実現
可能な回折面アパチャー透過エネルギー制御方式の角度
分解型電子分光器を提供するにある。 【解決手段】 回折面アパチャー透過エネルギー制御方
式の角度分解型電子分光器では、試料表面１０から放出
される電子が取り込み口１６を介して静電型前段の電子
レンズ１８に入射される。この静電レンズ１８の回折面
には、角度制限アパチャー２２が配置されている。この
アパチャー２２には、回折面の変化を低減するための運
動エネルギー調節用の電位が印加されている。回折面ア
パチャー２２を通過した電子は、中間レンズ電極部３０
内に形成された中間レンズ２８によって中間アパチャー
３２に収束され、レンズ電極部４０内の後段の静電レン
ズ３８に向けられる。後段の静電レンズ３８によって電
子が減速されて後段アパチャー４２を介してエネルギー
分析装置１４に入射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、回折面アパチャ
ー透過エネルギー制御方式の角度分解型電子分光器及び
この分光器を用いた分析方法に係り、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
回折面アパチャー透過エネルギー制御方式の角度分解型
電子分光器及びこの分光器を用いた分析方法に関する。

【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。

【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。

【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，主に下記に述べる２つの測定方法
がある。この２つの測定方法では、いずれも半球型アナ
ライザーと入射レンズとの組み合わせが用いられてい
る。半球型アナライザーと入射レンズとの組み合わせを
用いた電子分光装置では、測定における高エネルギー分
解能化が実現される。より詳細には、入射レンズ内で電
子を減速せることによって、アナライザー内で運動エネ
ルギーが一定にされ、結果として、測定する電子のエネ
ルギーの大小に拘わらず、エネルギー分解能を一定にす
ることができ、また、入射レンズのレンズ作用によって
電子がアナライザー入り口に集光され、高感度測定を実
現できるものである。ここで、入射レンズ系は、２つの
機能、即ち、電子を減速させる減速機能と共に電子をア
ナライザー入り口に収束させる収束機能を有している。

【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。

【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。

【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。

【０００８】上述した光電子分光測定では、いずれも角
度分解測定が実施されている。要約すれば、第１の方法
は、１つは入射レンズの取り込み立体角を測定領域に対
して小さくし角度制限するものであり、第２の方法は、
入射レンズの入り口に角度規制のためのアパチャーを取
り付ける方法である。いずれも、入射される電子に対し
て機械的な角度制限が施されることから、角度分解能が
幾何学的に決定されるという点で共通している。

【０００９】

【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。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】

【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、高
エネルギー分解能、高角度分解能及び高感度な電子分光
測定を実現することができる回折面アパチャー透過エネ
ルギー制御方式の角度分解型電子分光器及びこの分光器
を用いた分析方法を提供するにある。

【００１３】また、この発明は、異なるエネルギーに対
して回折面の位置変化の小さいレンズを有する角度分解
型電子分光測定を実現可能な回折面アパチャー透過エネ
ルギー制御方式の角度分解型電子分光器及びこの分光器
を用いた分析方法を提供するにある。

【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第１の電子
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、計測する電子に対応する電位が印加され、入
射された電子に対して角度制限を与える第１のアパチャ
ーと、この第１のアパチャーを通過した電子を導く手段
と、導かれた電子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。

【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
電子を第１の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、計測する電子に対
応する電位が印加された第１の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、この第１
のアパチャーを通過した電子を導く工程と、この導かれ
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。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
回折面アパチャー透過エネルギー制御方式を採用した角
度分解型電子分光器の一実施例について説明する。

【００１７】図３は、この発明の一実施例に係る回折面
アパチャー透過エネルギー制御方式を採用した角度分解
型電子分光器を概略的に示している。図３において、１
０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。

【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。

【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
前段の（第１の）静電レンズ１８を形成する為の電極部
２０、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、この回
折面アパチャー２２を通過した発散性の電子を中間アパ
チャー３２に収束させる為の中間（第２の）静電レンズ
２８を形成する為のリターディング電極部３０、電子通
過口を有する中間アパチャー３２、この中間アパチャー
３２を通過した発散性の電子を再びエネルギー分析装置
１４の入力部に収束させる為のリターディング機能を有
する後段の（第３の）静電レンズ３８を形成する為のリ
ターディング電極部４０及び収束された電子をエネルギ
ー分析装置１４に導くための電子通過口を有する後段ア
パチャー４２を具備している。

【００２０】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。

【００２１】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、図示されない磁気シールド中
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。

【００２２】アナライザー２４の内外球の電極には、エ
ネルギー分析の為の電位が与えられ、電子取り込み口１
６及び中間のアパチャー３２には、グラウンド電位が与
えられ、電極２０、３０、４０には、これらの電極が形
成する各静電レンズ１８、２８、３８の収束条件を満た
す電位が与えられとともに、後段のアパチャー４２に
は、リターディング電位がそれぞれ印加され、回折面ア
パチャー２２には、回折面の変化を低減するための運動
エネルギー調節用の電位が印加されている。

【００２３】これらの電位は、電位付与回路５０から付
与される。ここで、試料１０に照射されるべきＸ線強
度、換言すれば、Ｘ線源に入力すべきパワーが決定され
ると、そのパワーの値が電位設定回路５２に入力され、
また、試料１０の予想される組成物名が同様に外部から
電位設定回路５２に入力されると、試料１０から放出さ
れると予想される電子のエネルギーが推測される。この
推測されるエネルギーは、測定対象である元素の予測さ
れる結合エネルギーに対応し、電位設定回路５２におい
て、この予想エネルギーに基づいて回折面アパチャー２
２に印加される電位が決定され、この電位に基づいて前
段の静電レンズ１８を形成する電極２０に与えるべき電
位が決定される。この電位設定回路５２からの出力に基
づいて各電極２０、３０、４０及びアパチャー３２，４
２に設定された電位が電位付与回路５０から付与され
る。電位設定回路５２における微調整を経た後に、調整
された電位が電極２０に付与された状態では、この電極
２０で形成される静電レンズ１８の回折面は、回折面ア
パチャー２２の面に位置されることとなり、この調整を
経て実際の測定が開始される。

【００２４】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に示されるレンズシステム１２の光学系
は、中間アパチャー３２を境に２つの光学系部分に区分
され、前段のレンズ系部分は、入射電子ビームに対して
角度制限を与える角度制限部１２−１であり、後段のレ
ンズ系部分は、電子の運動エネルギーが設定したアナラ
イザー透過エネルギーに等しくなるように電子を減速し
て電子アナライザー２４に導入させるリターディング部
１２−２である。図４に示されるレンズシステム１２に
おいては、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２０内に導入される。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。角度制限部１２−１内のレンズ電極部
２０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。ここで、回折面アパチャーの大
きさが取り込み角度の範囲を決定していることとなる。
また、回折面アパチャー２２には、計測する電子に対応
する電位が印加され、回折面アパチャー２２を通過する
電子の運動エネルギーが略一定に維持される。

【００２５】回折面アパチャー２２を通過した電子は、
中間レンズ電極部３０内に向けられる。中間レンズ電極
部３０内に形成された中間レンズ２８は、そのレンズ作
用により中間アパチャー３２に角度制限され、略運動エ
ネルギーが略一定に維持された電子を収束する機能を有
している。中間アパチャー３２を通過した電子は、後段
の静電レンズ３８を形成するレンズ電極部４０内に向け
られる。後段の静電レンズ３８は、電子の運動エネルギ
ーが設定したアナライザー透過エネルギーと等しくなる
ように電子を減速させるとともにこの電子がアナライザ
ー入り口に効率良く進入されるように電子を後段アパチ
ャー４２に収束させる機能を有している。後段アパチャ
ー４２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。

【００２６】以上説明したように取り込み口１６、前段
収束レンズ電極２０により形成される第１の静電レンズ
１８、回折面アパチャー２２、中間収束レンズ電極３０
により形成される中間の静電レンズ２８、中間アパチャ
ー３２、後段収束レンズ電極４０により形成される第２
の静電レンズ３８、後段アパチャー４２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、第１の静電レンズ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。

【００２７】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。

【００２８】(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。

【００２９】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、

【００３０】

【数１】

【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、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。

【００３２】(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。

【００３３】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、

【００３４】

【数２】

【００３５】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。

【００３６】(3) この発明の分解型電子分光器によれ
ば、異なるエネルギーに対して回折面の位置変化の小さ
いレンズを有する角度分解型電子分光測定を実現するこ
とができる。即ち、回折面アパチャー２２には、計測す
る電子に対応する電位が印加され、回折面アパチャー２
２を通過する電子の運動エネルギーが略一定に維持され
ている。従って、回折面アパチャー２２の位置に静電レ
ンズ１８の回折面が常に形成され、結果として、静電レ
ンズ１８は、異なるエネルギーに対して回折面の位置変
化の小さいレンズに形成される。一般に、電子のエネル
ギーが変化すると、形成される回折面の位置も変化され
る。また、通常、角度制限を行うアパチャーは、接地さ
れてグラウンド電位であることがほとんどであり、エネ
ルギー変化に伴う回折面位置の変化は、低エネルギー領
域で顕著になる。電子分光測定では数十ｅＶのエネルギ
ー幅の電子を同時測定することが多く、回折面位置が大
きく変化する可能性がある。しかしながら、上述したよ
うに回折面アパチャー２２には、計測する電子に対応す
る電位が印加されて回折面アパチャー２２の位置に静電
レンズ１８の回折面が常に形成されることとなり、回折
面位置が大きく変化することが防止される。

【００３７】以下に、この発明の一実施例に係る分解型
電子分光器についてのシミュレーションの結果を角度分
解能に注目しながら下記に説明する。

【００３８】以下のシミュレーションの結果において
は、図４示した分解型電子分光器をモデルとして角度分
解光電子分光測定を実施するものとして説明する。

【００３９】図７は、角度分解・リターディング入射レ
ンズシステム内での電子軌道をシミュレーションした結
果を示している。この図７に示される符号は、図３に示
した対応する符号で示される部分或いは箇所が形成され
る領域を示している。このシミュレーションでは、エネ
ルギー１０ｋｅＶ（Ｅｋ）の電子がアナライザー透過エ
ネルギー１２ｅＶ（Ｅｐａｓｓ）で計測されるものと
し、電子の回折面アパチャー２２の通過エネルギーが５
ｋｅＶ（Ｅａ）に設定され（回折面アパチャー電位が−
５０００Ｖに設定され）、測定領域は、径４ｍｍに定め
られている。ここで、角度分解能を決定する前段、即
ち、第１のレンズ１８は、既に説明したようにそのレン
ズ作用によりアパチャー２２の位置に回折面を形成して
いる。この発明の実施例では、グラウンド電位ではない
回折面アパチャー２２を設け、それに運動エネルギーを
調節する電位が回折面アパチャー２２に印加されて回折
面の変化を抑制している。この点を明瞭にすべく、回折
面アパチャー２２の電位が−５０００Ｖ（回折面アパチ
ャー通過エネルギー５ｋｅＶ）のとき（タイプＡ）及び
回折面アパチャー２２の電位がグラウンド０Ｖのとき
（タイプＢ）のシミュレーション結果をそれぞれ比較し
て下記に説明する。

【００４０】図８及び図９に異なるエネルギーに対する
回折面の位置変化が示され、図８は、タイプＡのシミュ
レーション結果を、図９は、タイプＢのシミュレーショ
ン結果を示している。図８及び図９において、横軸がエ
ネルギーの変化幅を示し、縦軸が試料から回折面位置ま
での距離を示している。電子分光測定で同時検出する電
子のエネルギー幅として±１０ｅＶを想定している。タ
イプＡ、Ｂ共に電子のエネルギーが変化すると回折面の
位置が光軸方向に変化される。また、エネルギーが小さ
くなるとその変化の度合いが大きくなることも図８及び
図９から明らかである。図１０は、変化の割合、即ち、
各プロットの傾きが示されている。この図１０におい
て、横軸が測定電子のエネルギー、縦軸が回折面位置の
変化の割合（傾き）であり、□で結ばれた直線がタイプ
Ａの傾きを示し、黒○で結ばれた直線がタイプＢの傾き
を示している。この図１０から明らかなように、タイプ
Ｂに比べタイプＡでは、回折面位置の変化の割合が小さ
い、また、タイプＡとタイプＢの交点を示すエネルギー
がアパチャー透過エネルギー５０００ｅＶに等しいこと
からも明らかな様に、回折面アパチャー通過エネルギー
を調整することにより回折面位置の変化の割合が制御可
能である。つまり、透過エネルギーを大きくすると、±
１０ｅＶのエネルギー変化幅が透過エネルギーに対して
割合として小さくなるために回折面位置の変化の割合も
小さくなる。以上から、この発明の実施例では、回折面
アパチャー２２の電位が調整されてエネルギー依存の少
ないレンズシステムが可能となり、高角度分解能かつ高
エネルギー分解能で、しかも、高感度な光電子分光測定
を実現することができる。

【００４１】この発明の一実施例に係る分解型電子分光
器においては、エネルギー分解能は、後段レンズによっ
て決定される。ここで、中間アパチャー３２の電位は、
グラウンドであるため、前段レンズ１８と後段レンズ３
８は、互いに干渉することなく独立に制御及び動作させ
ることが可能である。また、後段レンズ３８は、一般
に、光電子分光装置で使用される入射レンズシステムと
同様の性能を発揮するものである推測される。即ち、こ
の発明の角度分解・リターディング独立動作型入射レン
ズシステムを備えた電子分光器におれば、高角度分解能
かつ高エネルギー分解能、高感度な光電子分光測定を実
現することができる。

【００４２】以上のように、この発明の回折面アパチャ
ー透過エネルギー制御方式の角度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。

【００４３】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）が前段部分の回折面形成用
レンズにより集光され、回折面位置に配置されたアパチ
ャーによって電子に対して角度制限がなされる。回折面
アパチャーを通過し、角度制限された電子は、前段部分
の集光レンズにより中間アパチャーに収束される。中間
アパチャーを通過した電子は、後段のレンズ電極により
リターディングされ、また、収束される。後段のアパチ
ャーを通過した電子は、半球型アナライザーでエネルギ
ー分析されて角度分解型電子分光測定が実施される。

【００４４】この発明のシステムは、角度分解・リター
ディングの複合レンズシステムおよび電子アナライザー
から成り、入射レンズシステムは、中間アパチャーを境
にして前段に角度制限のためのレンズ及び回折面アパチ
ャー、後段にリターディングのためのレンズ及び後段ア
パチャーから構成される。

【００４５】回折面アパチャーに透過エネルギーを調整
する為の電位を印加することにより、異なるエネルギー
を有する電子に対する回折面位置の変化の割合を制御す
ることができる。即ち、回折面における、透過エネルギ
ーを大きくすることにおって、回折面における位置変化
の割合を小さくすることができる。

【００４６】

【発明の効果】以上のように、この発明の回折面アパチ
ャー透過エネルギー制御方式の角度分解型電子分光器及
びこの分光器を用いた分析方法によれば、高エネルギー
分解能、高角度分解能及び高感度な電子分光測定を実現
することができる。

【００４７】また、この発明の回折面アパチャー透過エ
ネルギー制御方式の角度分解型電子分光及びこの分光器
を用いた分析方法によれば、異なるエネルギーに対して
回折面の位置変化を小さした角度分解型電子分光測定を
実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【図３】この発明の一実施例に回折面アパチャー透過エ
ネルギー制御方式の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。

【図４】図３に示された回折面アパチャー透過エネルギ
ー制御方式の角度分解型電子分光器の光学系の詳細を示
す概略図である。

【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。

【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。

【図７】図４に示される入射レンズシステム内での電子
軌道をシミュレーションした結果を示す説明図である。

【図８】図７に示したシミュレーションにおいて回折面
アパチャーの電位が４９００Ｖ（タイプＡ）における異
なるエネルギーに対する回折面の位置変化をシミュレー
ションしたグラフである。

【図９】図７に示したシミュレーションにおける回折面
アパチャーの電位がグラウンド０Ｖのとき（タイプＢ）
における異なるエネルギーに対する回折面の位置変化を
シミュレーションしたグラフである。

【図１０】図７に示したシミュレーションにおける測定
電子のエネルギーに対する回折面位置の変化の割合（傾
き）を示すグラフである。

【符号の説明】

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・・・前段の静電レンズ ２０・・・前段の電極部 ２２・・・回折面アパチャー ２４・・・電子アナライザー ２６・・・検出器 ２８・・・中段の静電レンズ ３０・・・中段の電極部 ３８・・・後段の静電レンズ ４０・・・後段の電極部

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 斉藤荘 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） 2G001 AA01 BA08 BA09 CA03 DA09 EA04 EA20 GA01 GA09 GA13 JA08 KA01 KA13 PA07 PA12 SA01 5C038 FF01 FF07 KK07

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【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
   る第１の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、計測する
   電子に対応する電位が印加され、入射された電子に対し
   て角度制限を与える第１のアパチャーと、 この第１のアパチャーを通過した電子を導く手段と、 導かれた電子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。
2. 【請求項２】前記導く手段は、 前記第１のアパチャーを通過した電子を収束する第２の
   電子レンズを形成する第２の電子レンズ形成手段と、 この第２の電子レンズで収束された電子の通過を許す通
   過口を有する第２のアパチャーと、 この第２のアパチャーを通過した電子のエネルギーを制
   御する為の前記第１及び第２の電子レンズに対して電気
   的に独立した第３の電子レンズ形成手段と、 この第３の電子レンズによって収束された電子の通過を
   許し、この電子を前記電子アナライザーに導入する通過
   口を有する第３のアパチャーと、 を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。
3. 【請求項３】前記電子レンズ形成手段は、前記第１の電
   子レンズを形成する複数の電極から構成される電極手段
   を含み、 前記第１のアパチャーに計測されるべき電子に応じて電
   位を付与し、また前記電極手段の電極に電位を与えて電
   極内に電子レンズを形成させる電位付与手段であって、
   前記第１のアパチャーに付与された電位に応じて前記電
   極に付与する電位を調整して前記電子レンズの回折面を
   前記第１のアパチャーの位置に調整する電位付与手段を
   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。
4. 【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。
5. 【請求項５】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第１の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、計測する電子に対
   応する電位が印加された第１の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、 この第１のアパチャーを通過した電子を導く工程と、 この導かれ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。
6. 【請求項６】前記導く工程は、前記第１のアパチャーを
   通過した電子を第２の電子レンズで第２のアパチャーの
   電子通過口に向けて収束してその通過口の通過を許す電
   子収束制限工程と、 この第２のアパチャーを通過した電子を前記第１及びだ
   ２の電子レンズに対して電気的に独立した第３の電子レ
   ンズに導き、そのエネルギーを制御するエネルギー制御
   工程と、 この第３の電子レンズによって収束された電子を第２の
   アパチャーに向けてその通過を許し、前記分析工程で分
   析されるべき制御された電子を選択する工程と、 を含むことを特徴とする請求項５の角度分解型電子分光
   器を用いた電子の分析方法。
7. 【請求項７】前記角度制限工程における第１の電子レン
   ズは、電位が付与された複数の電極から形成され、前記
   第１のアパチャーには、計測されるべき電子に応じて電
   位が付与され、この第１のアパチャーに付与された電位
   に応じて前記電極に付与する電位を調整して前記電子レ
   ンズの回折面を前記第１のアパチャーの位置に調整する
   電位付与工程を更に具備することを特徴とする請求項５
   の角度分解型電子分光器を用いた電子の分析方法。
8. 【請求項８】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１の角度分解型
   電子分光器を用いた電子の分析方法。