JP2001312994A - 電子分光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検出器である電子増倍管の劣化を防止するこ
とができる電子分光装置を提供すること。 【解決手段】 試料クリーニングの指示が行われると、
中央制御手段１９は、インプットレンズ８に所定の電圧
を印加させるための制御信号と、静電半球アナライザ９
の分析エネルギーを０ｅＶから所定のエネルギーまで掃
引させるための制御信号を電源制御手段１６に送る。さ
らに、中央制御手段１９は、アナライザの指定分析エネ
ルギーに基づき、チャンネルトロン１０の印加電圧を制
御する。すなわち、中央制御手段１９は、試料のイオン
エッチングが行われている場合、静電半球アナライザ９
の指定分析エネルギーが例えば０ｅＶ以上２０ｅＶ以下
のとき、チャンネルトロン１０への電圧印加を停止させ
る制御信号を電源制御手段１６に送る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、オージェ電子分
光装置や光電子分光装置などの電子分光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】 オージェ電子分光装置や光電子分光装
置のような電子分光装置では、試料表面のクリーニング
や深さ方向分析の際のエッチング用として、イオン照射
装置が取り付けられている。

【０００３】このイオン照射装置が試料表面に照射する
イオンの量は、オージェ電子分光装置の場合の励起用電
子線、あるいは光電子分光装置の場合の励起用Ｘ線に比
べて圧倒的に（１０倍〜１００００倍）多いのが普通で
ある。

【０００４】また、電子分光装置では、試料表面から発
生したオージェ電子あるいは光電子は、アナライザを通
してエネルギー選別された後に、チャンネルトロンある
いはマイクロチャンネルプレートなどの電子増倍管によ
って増幅され、プリアンプ、カウンタなどを経由して最
終的な信号として検出される。

【０００５】上述した電子増倍管としては、ガラスやセ
ラミックスなどの絶縁物で作製したチューブの内面に二
次電子放出効率の高い物質を塗布したものが通常用いら
れるが、極めて多くの電子が電子増倍管に入射すると多
量の二次電子がチューブ内面で発生することによって、
二次電子放出物質の表面が劣化してしまう。この結果、
二次電子放出材としては不活性となり、電子増倍管とし
ての役割を果たせなくなることがある。

【０００６】ところで、イオンが試料に照射されている
場合、試料から放出される電子のエネルギー分布は、０
〜２０ｅＶ程度の極めて低い運動エネルギー領域に集中
し、それより高エネルギー側では急激に減少する。

【０００７】このため、前記アナライザが稼働している
時に、もしイオン照射が行われた状態のままで電子増倍
管において信号が検出されていると、アナライザにおけ
る分光エネルギーが０〜２０ｅＶの間になった時に、イ
オン照射によって発生した運動エネルギーの低い多量の
二次電子が電子増倍管に入射してしまい、電子増倍管を
劣化させてしまう危険が高い。

【０００８】これを避けるために従来においては、オペ
レータは、イオン照射が行われている最中には電子分光
器が動作しないように操作している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】 ところが最近では、
イオン照射中でも、電子照射によって試料から発生した
電子のスペクトルを観察したいとの要求がある。これ
は、イオン照射して試料表面のクリーニングを行う場
合、カーボンや酸素の存在に対応する特性ピーク（カー
ボン：２７０ｅＶ，酸素：５００ｅＶ付近）の強度に着
目し、このピークが観察されなくなったか否かにより、
イオン照射を停止すべきタイミングを判断できるからで
ある。

【００１０】そこで、このような場合にオペレータは、
イオン照射が行われている最中でも電子分光器が動作す
るように操作することがある。このため、上述した運動
エネルギーの低い多量の二次電子が電子増倍管に入射し
てしまい、電子増倍管を劣化させてしまう。

【００１１】本発明はこのような点に鑑みて成されたも
ので、その目的は、検出器である電子増倍管の劣化を防
止することができる電子分光装置を提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】 この目的を達成する本
発明の電子分光装置は、試料に一次線を照射する手段
と、一次線照射によって試料から発生した電子をエネル
ギー選別して、ある特定のエネルギーを有する電子を取
り出すエネルギー分析器と、該エネルギー分析器の分析
エネルギーを指定するための手段と、前記エネルギー分
析器により取り出された電子を検出する検出器と、前記
試料をイオンエッチングするためのイオン照射手段を備
えた電子分光装置において、試料のイオンエッチングの
際に、前記エネルギー分析器の指定分析エネルギーに基
づき、前記検出器の印加電圧を制御する手段を備えたこ
とを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】 以下、図面を用いて本発明の実
施の形態について説明する。

【００１４】図１は、本発明の電子分光装置の一例を示
した図であり、本発明が適用されたオージェ電子分光装
置を示した図である。

【００１５】まず図１の装置構成について説明すると、
１は試料室チャンバであり、試料室チャンバ１の内部、
すなわち試料室２は、図示していない排気装置によって
超高真空に排気されている。試料室２には試料ステージ
３が配置されており、試料４がそのステージ上にセット
されている。

【００１６】５は電子照射系であり、電子照射系５は試
料室チャンバ１に取り付けられている。この電子照射系
５は、オージェ分析などの際に、前記試料４上に電子線
を照射するためのものであり、電子銃や集束レンズや偏
向器などを備えている。

【００１７】６はイオン照射系であり、イオン照射系６
は試料室チャンバ１に取り付けられている。このイオン
照射系６は、試料表面のクリーニングや深さ方向分析な
どの際に、試料４上にイオンビームを照射するためのも
のであり、イオン銃や集束レンズや偏向器などを備えて
いる。

【００１８】また、７は電子分光器であり、電子分光器
７は試料室チャンバ１に取り付けられている。この電子
分光器７は、電子線照射またはイオンビーム照射によっ
て試料４から発生した電子を分光させるためのものであ
る。そして、この電子分光器７は、試料４からの電子を
減速させるインプットレンズ８と、インプットレンズ８
からの電子をエネルギー選別してある特定のエネルギー
を有する電子を取り出す静電半球アナライザ（エネルギ
ー分析器）９と、アナライザ９で取り出された電子を検
出して増倍させるチャンネルトロン１０で構成されてい
る。

【００１９】なお、図示していないが、図１の装置にお
いては、チャンネルトロン１０は複数並べられており、
同時に異なるエネルギーの電子を検出できるように構成
されている。このチャンネルトロン１０としては、ガラ
スやセラミックスなどの絶縁物で作製したチューブの内
面に二次電子放出効率の高い物質を塗布したものが用い
られている。

【００２０】そして、チャンネルトロン１０の出力信号
は、プリアンプ１１を介してカウンタ１２に送られ、試
料から発生した電子はエネルギー別にカウンタ１２で計
数される。

【００２１】また、図１において、１３はチャンネルト
ロン電源、１４はアナライザ電源、１５はインプットレ
ンズ電源であり、これらの電源１３〜１５は電源制御手
段１６によって制御される。

【００２２】１７は電子照射系制御手段であり、電子照
射系制御手段１７は前記電子照射系５を制御するもので
ある。また、１８はイオン照射系制御手段であり、イオ
ン照射系制御手段１８は前記イオン照射系６を制御する
ものである。そして、これらの制御手段１７，１８は中
央制御手段１９に接続されており、この中央制御手段１
９は、前記電源制御手段１６とカウンタ１２にも接続さ
れている。

【００２３】また、２０は指示手段であり、指示手段２
０はキーボードやマウスなどで構成されていて、前記中
央制御手段１９に接続されている。２１は表示手段であ
り、表示手段２１は中央制御手段１９に接続されてい
る。

【００２４】以上、図１の装置構成について説明した
が、次に、このような装置の動作について説明する。

【００２５】まず、オペレータが、指示手段２０によっ
てオージェ分析を指示すると、その指示信号は指示手段
２０から中央制御手段１９に送られる。

【００２６】すると中央制御手段１９は、試料４上に電
子線を照射させるための制御信号を電子照射系制御手段
１７に送る。この制御信号を受けた電子照射系制御手段
１７は、試料４上の所定位置に電子線が照射されるよう
に、電子照射系５の各構成を制御する。このような制御
により、試料４上に細く集束された電子線が照射され、
その照射によって試料４表面からオージェ電子などが発
生する。

【００２７】また、オージェ分析の指示が行われると、
中央制御手段１９は、電子分光器７を動作させるための
制御信号を電源制御手段１６に送る。すなわち、中央制
御手段１９は、インプットレンズ８に所定の電圧を印加
させるための制御信号と、静電半球アナライザ９の分析
エネルギーを０ｅＶから所定のエネルギーまで掃引させ
るための制御信号と、チャンネルトロン１０に所定の電
圧（例えば２０００Ｖ）を印加させるための制御信号を
電源制御手段１６に送る。

【００２８】これらの制御信号を受けた電源制御手段１
６は、インプットレンズ８に所定の電圧が印加されるよ
うにインプットレンズ電源１５を制御すると共に、静電
半球アナライザ９の分析エネルギーが０ｅＶから所定の
エネルギーまで掃引されるようにアナライザ電源１４を
制御する。さらに電源制御手段１６は、アナライザ９で
分光された電子が検出されるように、チャンネルトロン
１０に所定の電圧２０００Ｖが印加されるようにチャン
ネルトロン電源１３を制御する。

【００２９】このような制御により、電子線照射によっ
て試料４から発生した電子のうち、インプットレンズ８
に入射した各運動エネルギーを有する電子は、静電半球
アナライザ９によってエネルギー別に取り出される。そ
して、アナライザ９によって取り出された電子は、チャ
ンネルトロン１０で検出されて増倍される。その後、チ
ャンネルトロン１０の出力信号は、プリアンプ１１を介
してカウンタ１２に送られ、試料から発生した電子はエ
ネルギー別にカウンタ１２で計数される。

【００３０】そして中央制御手段１９は、カウンタ１２
の計数結果に基づき、横軸に運動エネルギー、縦軸に強
度をとった電子スペクトルを表示手段２１の画面上に表
示させる。この表示結果から、オペレータは、試料４中
に含まれる元素を特定することができる。

【００３１】以上、図１の装置におけるオージェ分析時
の動作について説明したが、次に、この装置における、
試料表面のクリーニング時の動作について説明する。な
お、図２は、そのときのフロー図である。

【００３２】この場合、オペレータが指示手段２０によ
って試料クリーニングを指示すると、その指示信号は指
示手段２０から中央制御手段１９に送られる。

【００３３】すると中央制御手段１９は、試料４上にイ
オンビームを照射させるための制御信号をイオン照射系
制御手段１８に送る。この制御信号を受けたイオン照射
系制御手段１８は、試料表面をイオンエッチングするた
めに、試料４上にイオンビームが照射されるようにイオ
ン照射系６の各構成を制御する。このような制御によ
り、試料４上にイオンビームが照射され、試料表面がエ
ッチングされる。

【００３４】また、試料クリーニングの指示が行われる
と同時に、中央制御手段１９は、試料４上に電子線を照
射させるための制御信号を電子照射系制御手段１７に送
ると共に、電子分光器７を動作させるための制御信号を
電源制御手段１６に送る。すなわち、中央制御手段１９
は、インプットレンズ８に所定の電圧を印加させるため
の制御信号と、静電半球アナライザ９の分析エネルギー
を０ｅＶから所定のエネルギーまで掃引させるための制
御信号と、チャンネルトロン１０に所定の電圧を印加さ
せるための制御信号を電源制御手段１６に送る。このよ
うに、試料クリーニングの際に電子分光器７を動作させ
るのは、上述したように、得られた電子スペクトルから
イオン照射を停止すべきタイミングを判断するためであ
る。

【００３５】ただし、この場合、静電半球アナライザ９
の分析エネルギーを指定する中央制御手段１９は、その
指定分析エネルギーに基づき、チャンネルトロン１０の
印加電圧を制御する。

【００３６】すなわち、中央制御手段１９は図２のフロ
ー図に示すように、試料のイオンエッチングが行われて
いる場合、静電半球アナライザ９の指定分析エネルギー
が例えば０ｅＶ以上２０ｅＶ以下のとき、チャンネルト
ロン１０への電圧印加を停止させる制御信号を電源制御
手段１６に送る。

【００３７】これらの制御信号を受けた電源制御手段１
６は、インプットレンズ８に所定の電圧が印加されるよ
うにインプットレンズ電源１５を制御すると共に、静電
半球アナライザ９の分析エネルギーが０ｅＶから所定の
エネルギーまで掃引されるようにアナライザ電源１４を
制御する。さらに電源制御手段１６は、アナライザ９の
指定分析エネルギーが０ｅＶ以上２０ｅＶ以下のときを
除いて、アナライザ９で分光された電子が検出されるよ
うに、チャンネルトロン１０に所定の電圧（例えば２０
００Ｖ）が印加されるようにチャンネルトロン電源１３
を制御する。

【００３８】このようなチャンネルトロン１０の電圧制
御により、イオン照射によって試料から発生した運動エ
ネルギーの低い多量の二次電子（０〜２０ｅＶの二次電
子）は、静電半球アナライザ９で分光されるものの、チ
ャンネルトロン１０に入ってこない。このため、従来イ
オン照射時に発生していた、二次電子によるチャンネル
トロン１０の劣化を防止することができる。

【００３９】一方、静電半球アナライザ９で分光された
電子のうち、２０ｅＶよりも大きい運動エネルギーを持
つ電子は、そのときにはチャンネルトロン１０に所定電
圧が印加されているので、チャンネルトロン１０で検出
されて増倍される。その後、チャンネルトロン１０の出
力信号は、プリアンプ１１を介してカウンタ１２に送ら
れ、試料から発生した２０ｅＶよりも大きい運動エネル
ギーを持つ電子は、エネルギー別にカウンタ１２で計数
される。

【００４０】そして中央制御手段１９は、カウンタ１２
の計数結果に基づき、電子スペクトルを表示手段２１の
画面上に表示させる。この表示結果から、オペレータ
は、カーボンや酸素の存在に対応する特性ピークの有無
を見て、イオン照射を停止すべきタイミングを判断す
る。

【００４１】なお、幸い、０〜２０ｅＶの間にはオージ
ェ電子ピークが現れることはないので、本発明のよう
に、イオン照射時にその低エネルギー側の二次電子を検
出しないようにしても、分析上は全く支障がない。

【００４２】また、図１の装置においては、特願平１１
−２２８２１４に記載されているように、イオン照射し
ながら二次電子の立ち上がり位置を測定する場合があ
る。この場合には、前記アナライザの分析エネルギーが
例えば０〜３０ｅＶの範囲で掃引されて、イオン照射に
よって試料から発生したそれらのエネルギーを持つ二次
電子が検出される。図１の装置はこれにも対応できるよ
うに構成されており、このときにはチャンネルトロン１
０に所定電圧（例えば２０００Ｖ）が印加されるように
構成されている。

【００４３】以上、図１の装置を用いて本発明の一例を
説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

【００４４】例えば、光電子分光装置、すなわち、試料
にＸ線を照射し、その照射により試料から発生する光電
子を電子分光器で検出する装置にも本発明を適用するこ
とができる。

【００４５】また、上記例では、アナライザの指定分析
エネルギーが例えば０〜２０ｅＶの間は、チャンネルト
ロンへの電圧印加を停止するようにしたが、このとき、
電子増倍がなされないように、チャンネルトロンの印加
電圧を十分に小さくするようにしてもよい。

【００４６】また、試料のイオンエッチングの際には、
電子分光器における分析エネルギーの掃引を例えば２０
ｅＶから始め、０〜２０ｅＶ間においてはエネルギー掃
引しないようにしてもよい。そのようにすれば、チャン
ネルトロンへの電圧印加を停止させなくてすむ。

【００４７】また、検出器として、チャンネルトロンの
代わりにマイクロチャンネルプレートを用いるようにし
てもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の電子分光装置の一例を示した図であ
る。

【図２】 図１の装置における、試料表面のクリーニン
グ時のフロー図を示したものである。

【符号の説明】

１…試料室チャンバ、２…試料室、３…試料ステージ、
４…試料、５…電子照射系、６…イオン照射系、７…電
子分光器、８…インプットレンズ、９…静電半球アナラ
イザ、１０…チャンネルトロン、１１…プリアンプ、１
２…カウンタ、１３…チャンネルトロン電源、１４…ア
ナライザ電源、１５…インプットレンズ電源、１６…電
源制御手段、１７…電子照射系制御手段、１８…イオン
照射系制御手段、１９…中央制御手段、２０…指示手
段、２１…表示手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料に一次線を照射する手段と、一次線
   照射によって試料から発生した電子をエネルギー選別し
   て、ある特定のエネルギーを有する電子を取り出すエネ
   ルギー分析器と、該エネルギー分析器の分析エネルギー
   を指定するための手段と、前記エネルギー分析器により
   取り出された電子を検出する検出器と、前記試料をイオ
   ンエッチングするためのイオン照射手段を備えた電子分
   光装置において、試料のイオンエッチングの際に、前記
   エネルギー分析器の指定分析エネルギーに基づき、前記
   検出器の印加電圧を制御する手段を備えたことを特徴と
   する電子分光装置。
2. 【請求項２】 前記エネルギー分析器の分析エネルギー
   が、イオン照射によって試料から発生した二次電子がエ
   ネルギー分析器において取り出されるように指定された
   とき、その取り出された二次電子が前記検出器で検出さ
   れないように、検出器への電圧印加を停止させることを
   特徴とする請求項１記載の電子分光装置。
3. 【請求項３】 前記エネルギー分析器の分析エネルギー
   が、イオン照射によって試料から発生した二次電子がエ
   ネルギー分析器において取り出されるように指定された
   とき、その取り出された二次電子が前記検出器で増倍さ
   れないように、検出器の印加電圧を十分に小さくするこ
   とを特徴とする請求項１記載の電子分光装置。