JP2961795B2 - Charged particle energy analyzer - Google Patents

Charged particle energy analyzer

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JP2961795B2
JP2961795B2 JP2072141A JP7214190A JP2961795B2 JP 2961795 B2 JP2961795 B2 JP 2961795B2 JP 2072141 A JP2072141 A JP 2072141A JP 7214190 A JP7214190 A JP 7214190A JP 2961795 B2 JP2961795 B2 JP 2961795B2
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省三 河野
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  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、荷電粒子のエネルギー分析を利用した分析
機器に於いて、一点から放射状に放出される荷電粒子の
放出角度の分布を同時に計測することを目的とした分析
機器に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to an analyzer using energy analysis of charged particles, and simultaneously measures the distribution of the emission angles of charged particles radially emitted from one point. The present invention relates to an analytical instrument for the purpose.

(従来の技術とその課題) 荷電粒子、特に電子とイオンのエネルギー分析を行う
分光法は、固体表面、界面、薄膜、触媒等に関連した工
学、理学の多くの人々に活用されている。このうち、電
子の分光については、XPS(X−ray Photoelectron Spe
ctroscopy)、UPS(Ultraviolet Photoelectron Spectr
oscopy)等の分析機器を通じてその分野の研究者、技術
者に広く浸透している。また、イオンの分光について
は、ISS(Ion Scattering Spectroscopy)、RBS(Rathe
rford Back Scattering)等において広く一般に用いら
れている。
(Prior art and its problems) Spectroscopy for energy analysis of charged particles, particularly electrons and ions, is used by many people in engineering and science related to solid surfaces, interfaces, thin films, catalysts, and the like. Among them, regarding the spectroscopy of electrons, XPS (X-ray Photoelectron Spe
ctroscopy), UPS (Ultraviolet Photoelectron Spectr)
oscopy) and other analytical instruments are widely used by researchers and engineers in the field. For ion spectroscopy, ISS (Ion Scattering Spectroscopy), RBS (Rathe
rford Back Scattering).

電子分光やイオン分光に関連した技術が精密さを加え
るにしたがって、そのエネルギーのみならず進行方向
(角度)をも決定することが要求されるようになり、角
度分解電子分光法及び角度分解イオン分光法が生まれ
た。通常の角度分解分光法においては、試料の微少領域
に励起源(光、電子、イオン等)を当て、放出又は散乱
される荷電粒子のうち特定方向に向かう粒子をエネルギ
ー分析する。この場合、検出角度の変更は試料の回転及
び試料を中心としたエネルギー分析器の回転によって行
われる。従って、荷電粒子のエネルギー分析において角
度依存性を求める測定では、多大の時間を要するのが常
である。
As technologies related to electron spectroscopy and ion spectroscopy add precision, it has become necessary to determine not only the energy but also the direction of travel (angle). Angle-resolved electron spectroscopy and angle-resolved ion spectroscopy The law was born. In ordinary angle-resolved spectroscopy, an excitation source (light, electron, ion, or the like) is applied to a small region of a sample, and energy analysis is performed on charged particles emitted or scattered in a specific direction. In this case, the detection angle is changed by rotating the sample and the energy analyzer around the sample. Therefore, a large amount of time is usually required for the measurement for determining the angle dependence in the energy analysis of charged particles.

この様な荷電粒子の角度分解分光法の難点を克服する
ために、特定の角度幅で角度とエネルギーを同時に分析
する角度同時計測型電子エネルギー分析器がいくつか考
案されている。これらを、角度同時計測における特定角
度幅の設定の仕方で分類すると、第二図に示したように
三タイプに分類される。
In order to overcome such difficulties of angle-resolved spectroscopy of charged particles, several angle simultaneous measurement type electron energy analyzers that simultaneously analyze angle and energy with a specific angle width have been devised. If these are classified according to the setting method of the specific angle width in the simultaneous angle measurement, they are classified into three types as shown in FIG.

タイプ1は、Ωの立体角幅の範囲に放出される荷電粒
子を同時にエネルギー分析する。タイプ2は、特定の方
位角φにおいてΘの極角幅の範囲に放出される荷電粒子
をエネルギー分析する。タイプ3は、特定の極角θにお
いてΦの方位角幅の範囲に放射される荷電粒子をエネル
ギー分析する。タイプ2と3の違いは、タイプ2では一
平面上の角度幅であるが、タイプ3では円錐面上の角度
幅である点である。このような三タイプの角度同時計測
型エネルギー分析器は考案され一部使用されているが、
それら既存の角度同時計測型エネルギー分析器には次に
のべるような課題がある。
Type 1 simultaneously analyzes the energy of charged particles emitted in the range of the solid angle width of Ω. Type 2 performs energy analysis of charged particles emitted in a range of a polar angle width of Θ at a specific azimuth angle φ. Type 3 performs energy analysis of charged particles emitted in a range of an azimuthal width of Φ at a specific polar angle θ. The difference between Type 2 and Type 3 is that Type 2 has an angular width on one plane, while Type 3 has an angular width on a conical surface. These three types of simultaneous angle measurement type energy analyzers have been devised and partially used,
These existing simultaneous angle measurement type energy analyzers have the following problems.

すなわち、タイプ1はもっとも高効率のエネルギー分
析器であり、望ましいタイプであるが、現在実現してい
るものはエネルギー分析器自体が非常に複雑で高価であ
る上、計測制御系統も複雑かつ高価である。タイプ2の
エネルギー分析器は現在数種実現しているが、実現して
いるものは基本的に同一平面内での角度分布しか測れな
い。タイプ3のエネルギー分析器はCMA型エネルギー分
析器(Cylindrical Mirror Analyzer)がこのタイプに
属するが、第二図における極角θがθ=42゜18.5′に固
定されている。θを可変できるようにしたエネルギー分
析器が実現してはいるが、θの可変範囲が狭いためほと
んど使われていないのが実状である。
That is, type 1 is the most efficient energy analyzer and is a desirable type, but currently realized energy analyzers are very complicated and expensive, and the measurement control system is complicated and expensive. is there. At present, several types of energy analyzers of type 2 have been realized, but those which have been realized can basically measure only the angular distribution in the same plane. The type 3 energy analyzer is a CMA type energy analyzer (Cylindrical Mirror Analyzer), but the polar angle θ in FIG. 2 is fixed to θ = 42 ゜ 18.5 ′. Although an energy analyzer capable of changing θ has been realized, it is actually used little because the variable range of θ is narrow.

(課題を解決するための手段) 本発明者は以上の問題点を解決するために、鋭意検討
した結果、静電同心球面型又は同軸円筒鏡型のエネルギ
ー分析器において、該球面又は円筒の中心を通る対称中
心軸上に試料と出口アパーチャーを配置し、入射口と出
射口を前記対称中心軸を中心とする円弧状のスリットと
し、前記入射口のスリットに荷電粒子の偏向と変速を行
うための電極を取り付け、前記出口アパーチャーの後段
に電子の検出器として位置敏感型検出器を設けることに
より従来の課題を解決できることを見い出し本発明を完
成した。
(Means for Solving the Problems) The present inventor has conducted intensive studies in order to solve the above problems, and as a result, in an energy analyzer of an electrostatic concentric spherical type or a coaxial cylindrical mirror type, the center of the spherical surface or the cylindrical shape is considered. The sample and the exit aperture are arranged on the central axis of symmetry passing therethrough, and the entrance and exit are arc-shaped slits centered on the central axis of symmetry, and the entrance slit deflects and shifts charged particles. The present inventors have found that the conventional problems can be solved by mounting the above-mentioned electrode and providing a position-sensitive detector as an electron detector after the exit aperture.

すなわち、本発明は、試料にX線又は粒子を照射し、
該試料から放出又は散乱される荷電粒子の運動エネルギ
ーを分析する静電同心球面型又は同軸円筒鏡型のエネル
ギー分析器において、静電同心球面又は同軸円筒鏡円筒
の中心を通る対称中心軸上に配置された試料と出口アパ
ーチャー、前記対称中心軸を中心とする入射口及び出射
口用の円弧状スリット、前記入射口のスリットに取り付
けられた荷電粒子の偏向と変速を行うための電極及び前
記出口アパーチャーの後段に荷電粒子の検出器として設
けられた位置敏感型検出器、からなる荷電粒子エネルギ
ー分析器、 前期荷電粒子エネルギー分析器にエネルギー分析器全
体を前記対称中心軸に沿って平行移動させるための移動
機構を前期荷電粒子エネルギー分析器に設けた荷電粒子
エネルギー分析器、及び 出口アパーチャーと位置敏感型検出器の間に対称中心
軸を中心とする円弧状のスリットを有した荷電粒子の偏
向と加速を行うための電極を前期荷電粒子エネルギー分
析器に設けた荷電粒子エネルギー分析器、 を提供するものである。
That is, the present invention irradiates the sample with X-rays or particles,
In an energy analyzer of an electrostatic concentric spherical type or a coaxial cylindrical mirror type for analyzing the kinetic energy of charged particles emitted or scattered from the sample, a symmetrical central axis passing through the center of the electrostatic concentric spherical or coaxial cylindrical mirror cylinder is used. The arranged sample and exit aperture, arc-shaped slits for the entrance and exit centered on the symmetry central axis, electrodes for deflecting and shifting charged particles attached to the slit of the entrance, and the exit A charged particle energy analyzer comprising a position-sensitive detector provided as a detector for charged particles at a stage subsequent to the aperture, for causing the charged energy analyzer to translate the entire energy analyzer along the central axis of symmetry. Particle energy analyzer with a moving mechanism of the charged particle energy analyzer, and an exit aperture and position-sensitive detector Charged particle energy analyzer electrodes for performing deflection and acceleration of charged particles having an arcuate slit having a center of symmetry center axis provided in the previous year charged particle energy analyzer between, there is provided a.

(作用) 以下本発明を詳細に説明する。(Operation) Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明による荷電粒子エネルギー分析器によれば、第
二図におけるタイプ3の機能を実現できるが、エネルギ
ー分析器と試料の前記対称中心軸に沿った位置関係を変
えることができる機構を設けることにより、タイプ3の
極角θを選択できることになり、さらにはタイプ2の機
能を持たせることもできる。
According to the charged particle energy analyzer according to the present invention, the function of type 3 in FIG. 2 can be realized, but by providing a mechanism that can change the positional relationship between the energy analyzer and the sample along the central axis of symmetry. , The polar angle θ of type 3 can be selected, and the function of type 2 can be provided.

第一図にその動作原理を示す。すなわち、試料の微少
領域から放出又は散乱される荷電粒子のうち、特定の極
角θにおけるΦの方位角幅の範囲内にあるもの全てを入
射スリットに取り込む。取り込まれた荷電粒子はエネル
ギー分析され、特定のエネルギーを持った荷電粒子のみ
が出射スリットからでて位置敏感型検出器で検出され
る。ここで、エネルギー分析器が対称中心軸を中心とし
た回転対称体又はその一部であり、第三図の(A)のよ
うに対称中心軸が試料の垂線に一致するように試料を設
置しているため、Φの範囲にある荷電粒子は全て同等に
エネルギー分析され、さらには出射スリットからでてく
る荷電粒子の進行方向は試料から放出又は散乱されたと
きの方位角によって決められる。従って、同一のエネル
ギーをもった荷電粒子の方位角が、位置敏感型検出器の
それぞれの位置に対応して決定される。
Fig. 1 shows the principle of operation. That is, of the charged particles emitted or scattered from the minute area of the sample, all the charged particles within the range of the azimuthal angle of Φ at the specific polar angle θ are taken into the entrance slit. The captured charged particles are subjected to energy analysis, and only charged particles having a specific energy exit from the exit slit and are detected by the position-sensitive detector. Here, the energy analyzer is a rotationally symmetric body or a part thereof about the center axis of symmetry, and the sample is set so that the center axis of symmetry coincides with the perpendicular of the sample as shown in FIG. Therefore, the charged particles in the range of Φ are all subjected to the same energy analysis, and the traveling direction of the charged particles coming out of the exit slit is determined by the azimuth when emitted or scattered from the sample. Therefore, the azimuth of charged particles having the same energy is determined corresponding to each position of the position sensitive detector.

極角θの設定は、エネルギー分析器又は試料を対称中
心軸に添って平行移動させ、入射スリットに取り付けた
偏向電極に適当な静電圧を与えることによってなされ
る。また、同時に、この偏向電極には入射スリットに入
射する荷電粒子のエネルギーを調節するための加速又は
減速電圧をも供給できる。さらに、第四図に示すよう
に、出口アパーチャーと位置敏感型検出器の間の荷電粒
子の軌道上に、前記対称中心軸を中心とする円弧状のス
リットを有した電極を付けることによって、位置敏感型
検出器の検出効率の減少を防ぐこと、または、二次電子
の混入を防ぐことができる。
The polar angle θ is set by translating the energy analyzer or the sample along the central axis of symmetry and applying an appropriate electrostatic voltage to the deflection electrode attached to the entrance slit. At the same time, the deflection electrode can be supplied with an acceleration or deceleration voltage for adjusting the energy of charged particles entering the entrance slit. Further, as shown in FIG. 4, by attaching an electrode having an arc-shaped slit centered on the symmetric center axis on the trajectory of the charged particle between the exit aperture and the position-sensitive detector, It is possible to prevent a decrease in the detection efficiency of the sensitive detector or to prevent mixing of secondary electrons.

また、本発明のエネルギー分析器において第二図にお
けるタイプ2の測定を行う場合には、第三図の(B)の
ように試料を前記対称中心軸に平行にし、試料とエネル
ギー分析器の前記対称中心軸に沿った位置関係と入射ス
リットに取り付けた偏向電極へ与える静電圧を適当に決
めればよい。
When the type 2 measurement in FIG. 2 is performed in the energy analyzer of the present invention, the sample is made parallel to the central axis of symmetry as shown in FIG. The positional relationship along the central axis of symmetry and the static voltage applied to the deflection electrode attached to the entrance slit may be determined appropriately.

(実施例) 以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。(Example) Hereinafter, an example is described with reference to drawings.

第五図は本発明の一実施態様の概略図である。同図に
おいて1は半径が45mmと55mmの内外球面を有する120゜
の静電同心球面型エネルギー分析器であり、2は該球面
の中心3を通る対称中心軸である。図中の4は測定対象
試料であるが、前記対称中心軸2が試料の垂線に一致す
るように設置されている。図中の5,5′,6,6′は対称中
心軸2上に中心を持つ円弧状の入射スリットに取り付け
られた電極である。形状はほぼ図の通りで、図の太線が
電極面となっている。このとき、電極5,5′は試料4と
同一電圧で、電極6には、エネルギー分析器1の外球面
電圧と荷電粒子軌道8の中心軌道上の電位との差の約4
割までの電圧を加える。電極6′には、エネルギー分析
器1の内球面電圧と荷電粒子軌道8の中心軌道上の電位
との差の約4割までの電圧を加える。試料4から軌道7
に沿って放出された荷電粒子は、電極5,5′,6,6′によ
って軌道7と対称中心軸2を含む面内で曲げられ8の軌
道に入る。すなわち、試料4が対称中心軸2上のどこに
あるかによって測定の極角θは決まり、ある極角θで放
出された荷電粒子が入射スリットの出口面から垂直に出
射し、軌道8に入るように電極5,5′,6,6′に加える直
流電圧を決めればよい。このとき、測定できる方位角幅
Φと設定可能な極角θの範囲は電極5,5′,6,6′の形状
によるが、本実施例では方位角幅Φは 75゜、設定可能な極角θの範囲は40〜90゜となるよう設
計した。
FIG. 5 is a schematic diagram of one embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a 120 ° electrostatic concentric spherical energy analyzer having inner and outer spherical surfaces having radii of 45 mm and 55 mm, and 2 denotes a symmetric central axis passing through the center 3 of the spherical surface. Reference numeral 4 in the drawing denotes a sample to be measured, which is set such that the central axis of symmetry 2 coincides with a perpendicular line of the sample. Reference numerals 5, 5 ', 6, and 6' in the figure denote electrodes attached to an arc-shaped entrance slit having a center on the center axis 2 of symmetry. The shape is almost as shown in the figure, and the bold line in the figure is the electrode surface. At this time, the electrodes 5, 5 'have the same voltage as that of the sample 4, and the electrode 6 has about 4 of the difference between the outer spherical voltage of the energy analyzer 1 and the potential on the center orbit of the charged particle orbit 8.
Apply up to a certain voltage. A voltage up to about 40% of the difference between the inner spherical voltage of the energy analyzer 1 and the potential on the central orbit of the charged particle orbit 8 is applied to the electrode 6 '. Orbit 7 from sample 4
The charged particles emitted along are bent by the electrodes 5, 5 ', 6, 6' in a plane including the trajectory 7 and the central axis of symmetry 2 and enter the trajectory 8. That is, the polar angle θ of the measurement is determined depending on where the sample 4 is on the center axis 2 of symmetry, and the charged particles emitted at a certain polar angle θ exit perpendicularly from the exit surface of the entrance slit and enter the trajectory 8. The DC voltage applied to the electrodes 5, 5 ', 6, 6' may be determined. At this time, the range of the azimuth width Φ that can be measured and the polar angle θ that can be set depend on the shape of the electrodes 5, 5 ′, 6, 6 ′. In this embodiment, the azimuth width Φ is 75 ° The angle θ was designed to be in the range of 40 to 90 °.

また、θ=90゜の位置で試料表面を前記対称中心軸2
に平行にすることにより(4′の試料位置)、第二図に
おけるタイプ2の測定が可能となる。このときの極角Θ
の測定範囲は75゜である。
Further, at the position of θ = 90 °, the surface of the sample is set at the symmetric center axis 2
(4 ′ sample position), the type 2 measurement in FIG. 2 becomes possible. Polar angle at this time Θ
Has a measuring range of 75 °.

第五図において9は対称中心軸2上に中心を持つ円弧
状の出射スリットであり、10は対称中心軸2上に設置し
た出口アパーチャーである。出射スリット9と出口アパ
ーチャー10の電位は8の中心軌道上の電位と同じであ
る。静電同心球面型エネルギー分析器1で分散された荷
電粒子のうち特定のエネルギーを持ったものだけが出射
スリット9と出口アパーチャー10を通過し単一エネルギ
ー化される。図中の11は偏向電極であるが、対称中心軸
2上に中心のある円弧状のスリットをもつ。12は位置敏
感型検出器であり、有効直径ほぼ25mmのマイクロチャン
ネルプレート(MCP)を二枚用いている。偏向電極11は
出口アパーチャー10と同電位を保つが、位置敏感型検出
器12との間では加速あるいは減速電圧を与えることがで
きる。加速電圧を与えたときは位置敏感型検出器12への
入射方向を直角に近くし、位置敏感型検出器12の検出効
率を高めることができる。一方、減速電圧を与えたとき
は、出口アパーチャー10などからの散乱二次電子の位置
敏感型検出器12への混入を防ぐことができる。
In FIG. 5, reference numeral 9 denotes an arc-shaped exit slit having a center on the center axis 2 of symmetry, and reference numeral 10 denotes an exit aperture provided on the center axis 2 of symmetry. The potential of the exit slit 9 and the exit aperture 10 is the same as the potential on the central orbit of 8. Of the charged particles dispersed by the electrostatic concentric spherical energy analyzer 1, only those having a specific energy pass through the exit slit 9 and the exit aperture 10 and are converted into single energy. Numeral 11 in the figure denotes a deflection electrode, which has an arc-shaped slit centered on the center axis 2 of symmetry. Reference numeral 12 denotes a position-sensitive detector, which uses two microchannel plates (MCP) having an effective diameter of about 25 mm. The deflection electrode 11 maintains the same potential as the exit aperture 10, but can apply an acceleration or deceleration voltage to the position-sensitive detector 12. When the accelerating voltage is applied, the direction of incidence on the position sensitive detector 12 is made closer to a right angle, and the detection efficiency of the position sensitive detector 12 can be increased. On the other hand, when a deceleration voltage is applied, it is possible to prevent scattered secondary electrons from the exit aperture 10 and the like from being mixed into the position-sensitive detector 12.

位置敏感検出器によって荷電粒子は電子に変換され、
107〜8倍に増幅され、13のマルチアノードを励起す
る。マルチアノードは、30本の放射状の電極より構成さ
れており、1本が方位角にして2.5゜に対応する。30本
の電極にはそれぞれ、前置増幅器とパルス波高弁別器が
接続されており、2.5゜おきの荷電粒子の強度が同時に
計測される。
The charged particles are converted into electrons by the position-sensitive detector,
It is amplified 10-7 to 8 times and excites 13 multi-anodes. The multi-anode is composed of 30 radial electrodes, one of which corresponds to an azimuth of 2.5 °. A preamplifier and a pulse height discriminator are connected to each of the 30 electrodes, and the intensity of charged particles every 2.5 mm is measured simultaneously.

次に、以上の詳述した本発明の角度同時計測型荷電粒
子エネルギー分析器の機能を確かめるために、以下のよ
うな実験を行った。第5図において、4の試料としてSi
(111)ウエハーを用いた。第5図のすべての部分を超
高真空槽内に設置し、槽内を3×10-10Torrに排気し
た。また、この真空槽は、第5図紙面にほぼ直角方向よ
り、6KV−1nA、ビーム径約100Åの電子ビームで試料表
面(図の右側面)を照射できる走査電子顕微鏡の鏡体と
接続されている。Si試料を加熱清浄化後、表面が7×7
表面超格子構造を呈していることを、前述電子ビームを
用いた反射高速電子回折により確かめた。
Next, in order to confirm the function of the above-described angle simultaneous measurement type charged particle energy analyzer of the present invention, the following experiment was performed. In FIG. 5, Si was used as sample 4
A (111) wafer was used. All parts in FIG. 5 were set in an ultrahigh vacuum tank, and the inside of the tank was evacuated to 3 × 10 −10 Torr. The vacuum chamber is connected to a mirror of a scanning electron microscope that can irradiate the sample surface (right side in the figure) with an electron beam having a beam diameter of about 100 ° at 6 KV-1 nA from a direction substantially perpendicular to the plane of FIG. I have. After heating and cleaning the Si sample, the surface is 7 × 7
It was confirmed by reflection high-speed electron diffraction using the above-mentioned electron beam that it had a surface superlattice structure.

該電子ビームにより、試料表面からはオージェ電子,
非弾性2次電子等が放出される。このうち、Si KLLオ
ージェ電子(運動エネルギー1613eV)を該荷電粒子エネ
ルギー分析器で分析した。
Auger electrons are emitted from the sample surface by the electron beam.
Inelastic secondary electrons are emitted. Among them, Si KLL Auger electrons (kinetic energy 1613 eV) were analyzed by the charged particle energy analyzer.

第6図はその結果を示すものである。30個のマルチア
ノードのチャンネル番号を横軸に示し、縦軸には、各チ
ャンネルでのKLLオージェ電子強度がプロットしてあ
る。各グラフの試料の回転角中は、第5図4の位置の試
料を中心軸2の回りに回転させた角度である。また、こ
の場合偏向電極6,6′間には電位差は与えられていな
い。各グラフ中の構造は、Si(111)7×7表面から放
出されるKLLオージェ電子の異方性を反映している。実
際、試料の回転に伴ってグラフの構造が左右に移行して
いることがわかる。グラフ中の矢印はSi(111)面内の
対称軸方向であるが、これの移行の様子からマルチアノ
ードのチャンネル当りの角度が2.5゜であることがわか
る。
FIG. 6 shows the result. The channel numbers of the 30 multi-anodes are shown on the horizontal axis, and the KLL Auger electron intensity in each channel is plotted on the vertical axis. The rotation angle of the sample in each graph is an angle obtained by rotating the sample at the position shown in FIG. In this case, no potential difference is given between the deflection electrodes 6, 6 '. The structure in each graph reflects the anisotropy of KLL Auger electrons emitted from the Si (111) 7 × 7 surface. In fact, it can be seen that the structure of the graph shifts right and left as the sample rotates. The arrow in the graph is the direction of the axis of symmetry in the Si (111) plane, and the transition shows that the angle per channel of the multi-anode is 2.5 °.

第7図は第6図の回転角φ=0゜の試料位置で偏向電
極の効果を確かめたグラフである。偏向電極電圧強度は
偏向電極6,6′の電位を球面電極1の間の電圧の何%加
えたかで表わし、正の符号は電極6,6′間に球面電極と
順方向、負の記号は逆方向の電圧を加えたことを表わ
す。これを見ると、偏向電極電圧の変化に伴ってKLLオ
ージェ電子強度の異方性パターンが変化することがわか
るが、これは、第5図において試料表面からのオージェ
電子検出極角の変化に伴った変化を表わしている。検出
極角の正確な決定は今回の実施例では行われていない。
FIG. 7 is a graph showing the effect of the deflection electrode at the sample position at a rotation angle φ = 0 ° in FIG. The deflection electrode voltage intensity is represented by what percentage of the voltage between the spherical electrodes 1 and 6 is applied to the potential of the deflection electrodes 6 and 6 '. A positive sign indicates a forward direction between the electrodes 6 and 6' and the spherical electrode, and a negative sign indicates Indicates that a reverse voltage was applied. It can be seen from the figure that the anisotropic pattern of the KLL Auger electron intensity changes with the change in the deflection electrode voltage, which is shown in FIG. 5 with the change in the Auger electron detection polar angle from the sample surface. Changes. Accurate determination of the detected polar angle is not performed in this embodiment.

なお、以上の説明では静電同心球面型エネルギー分析
器の場合について述べたが、同軸円筒鏡型エネルギー分
析器に対しても同様の角度同時計測の機能を持たせるこ
とができる。この場合、異なる点は入射スリットに取り
付ける電極の形状及び電圧配分のみであり、他の部分は
基本的に変わらない。
In the above description, the case of the electrostatic concentric spherical energy analyzer has been described. However, the same angle simultaneous measurement function can be provided to the coaxial cylindrical mirror energy analyzer. In this case, the only difference is the shape and voltage distribution of the electrodes attached to the entrance slit, and the other parts are basically unchanged.

(発明の効果) 以上詳述したように、本発明の角度同時計測型荷電粒
子エネルギー分析器を用いると以下のような利点があ
る。
(Effects of the Invention) As described in detail above, the use of the simultaneous angle measurement type charged particle energy analyzer of the present invention has the following advantages.

角度依存性の測定の効率が数十倍から百倍程度向上
し、測定時間がそれだけ短縮する。これにより、表面の
汚染など系の時間的変動の影響の少ない測定が可能とな
る。
The efficiency of the angle-dependent measurement is improved by several tens to one hundred times, and the measurement time is shortened accordingly. As a result, it is possible to perform measurement with less influence of temporal fluctuation of the system such as surface contamination.

角度依存性の測定に装置の機械的移動が伴わないた
め、震動が除去でき、極微少領域(数100〜数1000Å)
の測定にも適合できる。
Since the angle-dependent measurement does not involve mechanical movement of the device, vibrations can be eliminated and the micro area (several hundreds to several thousand square meters)
Can be adapted to the measurement of

φ203mmコンフラットフランジなどの真空フランジに
エネルギー分析器と移動機構を設置でき、大掛かりな回
転機構は不要なため、装置を小型化でき、汎用性、操作
性が増す。
The energy analyzer and moving mechanism can be installed on a vacuum flange such as a φ203mm conflat flange, and a large-scale rotating mechanism is not required. Therefore, the device can be downsized, and versatility and operability are increased.

計測回路系としては一次元の位置敏感検出回路系で十
分であり、比較的安価でデータ処理も簡単である。
As a measurement circuit system, a one-dimensional position-sensitive detection circuit system is sufficient, and it is relatively inexpensive and data processing is simple.

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

第一図は本発明の原理を説明するための概念図、第二図
は、角度同時計測型荷電粒子エネルギー分析の基本的な
三種類のタイプを説明するための図第三図は試料と本発
明の角度同時計測型荷電粒子エネルギー分析器の位置関
係を示す概略図、第四図は出口アパーチャー、偏向電極
及び位置敏感型検出器の位置関係を示す概略図、第五図
は本発明の一実施態様の概略図、第六図,第七図はSi
(111)7×7表面に本発明の角度同時計測型荷電粒子
エネルギー分析器を適用したときの測定例である。 1;静電同心球面型エネルギー分析器、2;対称中心軸、3;
静電同心球面型エネルギー分析器の中心、4,4′;測定
試料、5,5′,6,6′;入口スリット上の電極、7,8;荷電
粒子の軌道、9;出射スリット、10;出口アパーチャー、1
1;加速または減速電極、12;位置敏感型検出器、13;マル
チアノード
Fig. 1 is a conceptual diagram for explaining the principle of the present invention, Fig. 2 is a diagram for explaining three basic types of angle simultaneous measurement type charged particle energy analysis, and Fig. 3 is a sample and a book. FIG. 4 is a schematic diagram showing the positional relationship of the angle simultaneous measurement type charged particle energy analyzer of the present invention, FIG. 4 is a schematic diagram showing the positional relationship of the exit aperture, the deflecting electrode and the position sensitive detector, and FIG. FIG. 6 and FIG. 7 are schematic views of the embodiment.
This is a measurement example when the angle simultaneous measurement type charged particle energy analyzer of the present invention is applied to a (111) 7 × 7 surface. 1; electrostatic concentric spherical energy analyzer, 2; central axis of symmetry, 3;
Center of electrostatic concentric spherical energy analyzer, 4, 4 '; measurement sample, 5, 5', 6, 6 '; electrode on entrance slit, 7, 8; orbit of charged particle, 9; exit slit, 10 ; Exit aperture, 1
1; accelerating or decelerating electrode, 12; position sensitive detector, 13; multi-anode

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】試料にX線又は粒子を照射し、該試料から
放出又は散乱される荷電粒子の運動エネルギーを分析す
る静電同心球面型又は同軸円筒鏡型のエネルギー分析器
において、 静電同心球面又は同軸円筒鏡円筒の中心を通る対称中心
軸上に配置された試料と出口アパーチャー、 前記対称中心軸を中心とする入射口及び出射口用の円弧
状スリット、 前記入射口のスリットに取り付けられた荷電粒子の偏向
と変速を行うための電極、及び 前記出口アパーチャーの後段に荷電粒子の検出器として
設けられた位置敏感型検出器、 からなることを特徴とする荷電粒子エネルギー分析器。
An electrostatic concentric spherical or coaxial cylindrical mirror type energy analyzer for irradiating a sample with X-rays or particles and analyzing the kinetic energy of charged particles emitted or scattered from the sample. A sample and an exit aperture arranged on a center axis of symmetry passing through the center of a spherical or coaxial cylindrical mirror cylinder, arc-shaped slits for an entrance and an exit centered on the center axis of symmetry, attached to the slit of the entrance. A charged particle energy analyzer, comprising: an electrode for deflecting and shifting the charged particles; and a position-sensitive detector provided as a charged particle detector after the exit aperture.
【請求項2】エネルギー分析器全体を前記対称中心軸に
沿って平行移動させるための移動機構を設けたことを特
徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の荷電粒子エネ
ルギー分析器。
2. A charged particle energy analyzer according to claim 1, further comprising a moving mechanism for translating the entire energy analyzer in parallel along said central axis of symmetry.
【請求項3】出口アパーチャーと位置敏感型検出器の間
に対称中心軸を中心とする円弧状のスリットを有した荷
電粒子の偏向と加減速を行うための電極を設けてなるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第(1)又は(2)項記
載の荷電粒子エネルギー分析器。
3. An electrode for deflecting and accelerating and decelerating charged particles having an arc-shaped slit centered on a central axis of symmetry is provided between an exit aperture and a position-sensitive detector. The charged particle energy analyzer according to claim 1 or 2, wherein:
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