JP3502915B2 - Glow discharge emission spectrometer - Google Patents

Glow discharge emission spectrometer

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JP3502915B2
JP3502915B2 JP02324998A JP2324998A JP3502915B2 JP 3502915 B2 JP3502915 B2 JP 3502915B2 JP 02324998 A JP02324998 A JP 02324998A JP 2324998 A JP2324998 A JP 2324998A JP 3502915 B2 JP3502915 B2 JP 3502915B2
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Japan
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anode tube
glow discharge
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tube
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文夫 平本
昇 山下
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理学電機工業株式会社
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  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

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、試料をスパッタ
リングしながら、発生した光を分光器で分析するグロー
放電発光分光分析装置に関するものである。 【0002】 【従来の技術】気体圧力が500〜1300Pa程度の
アルゴン(Ar)雰囲気中で、二つの電極間に直流また
は高周波の高電圧を印加すると、グロー放電が起こり、
Arイオンが生成される。生成したArイオンは高電界
で加速され、陰極表面に衝突し、そこに存在する物質を
たたき出す。この現象をスパッタリングと呼ぶが、スパ
ッタされた粒子(原子、分子、イオン)はプラズマ中で
励起され、基底状態に戻る際にその元素に固有の波長の
光を放出する。この発光を分光器で分光して元素を同定
する分析法が、グロー放電発光分光分析方法と呼ばれて
いる。 【0003】このグロー放電発光分光分析方法では、中
空陽極型のグリムグロー放電管が一般的に用いられ、グ
ロー放電管において陽極管が収納される内方空間を真空
引きして、陽極管と試料との間に電圧を印加してグロー
放電を発生させ、試料をスパッタリングしながら、発生
した光を分光器で分析する。ここで、スパッタリングに
より、陽極管の内面および先端面が汚染されるので、分
析後、次の分析前に、ドリルや段付きリーマで、陽極管
の内面および先端面を切削してクリーニングしている。
このクリーニング作業は、分析前に定期的にまたは毎回
行う。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】ここで、リーマ等で陽
極管を損傷しないために、陽極管との接触面でクリアラ
ンスが必要であり、リーマ等の外径は陽極管の内径より
も小さく設定され、リーマの段部等は陽極管の先端面に
過度に押しつけられないようにされる。したがって、面
積が小さく平坦な陽極管の先端面とは異なり、面積が大
きく曲面である陽極管の内面については、この従来の段
付きリーマ等によるクリーニング作業をたとえ分析前に
毎回行っても、汚れが十分に除去できない。この除去し
きれない汚れが、次の分析のバックグラウンド等の原因
となり、特に、前回と異なる種類の試料を分析する際
や、最表層を精密に分析する際に、十分に正確な分析が
困難であった。 【0005】 そこで本発明は、陽極管の内面の汚れが
十分に除去でき、より正確な分析ができるグロー放電発
光分光分析装置を提供することを目的とするものであ
る。 【0006】 【0007】 【0008】【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1 に係るグロー放電発光分光分析装置は、陽
極管を有するグロー放電管と、前記陽極管が収納される
内方空間を真空引きする減圧手段と、前記陽極管と試料
との間に電圧を印加してグロー放電を発生させる給電手
段と、前記陽極管の内面を研磨するための、先端に球状
の砥粒をもつ多数の柔軟な枝を有する略円柱状のブラシ
と、分析前に、前記ブラシを用いて前記陽極管の内面を
研磨する自動クリーニング手段とを備えたグロー放電発
光分光分析装置において、前記陽極管の内径に応じて前
記ブラシを複数備え、前記自動クリーニング手段が、分
析に用いる陽極管の内径に応じた前記ブラシを選択す
る。請求項1の装置によれば、かかるブラシにより、陽
極管の内面を損傷させることなく適切に研磨でき、した
がって、陽極管の内面の汚れが十分に除去できて、より
正確な分析ができる。しかも、自動クリーニング手段に
より、その作用効果を、容易に得ることができる。さら
に、かかる構成により、分析に用いる陽極管の内径が変
更される場合にも対応できる。 【0009】 【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態のグロ
ー放電発光分光分析装置について説明する。この装置で
は、図3に示すように、グロー放電を利用したスパッタ
リングにより元素に固有の波長の光を発生するグリムグ
ロー放電管1から放出されて、窓13aを透過した光S
が、分光器13内に入射する。分光器13は、窓13a
のほか、入射スリット24、この入射スリット24から
入射した光Sを波長に応じて異った回折角度で回折する
回折格子26、回折光を通過させる出射スリット27お
よび回折光の強度を測定する光電子増倍管28を備えて
いる。 【0010】また、この装置は、グロー放電管として、
図4に示すような中空陽極型のグリムグロー放電管1を
用いている。このグリムグロー放電管1は、支持ブロッ
ク(試料6が当接される支持部であって、本実施形態で
は同時に陰極である)2と陽極ブロック3とが、絶縁部
であるテフロンワッシャ4を介して接合されている。陽
極ブロック3には、中空陽極管3dが一体形成されてお
り、この陽極管3dは、テフロンワッシャ4を貫通し
て、試料6の分析面(表面)6aに近接している。この
試料6は、その分析面6aにおける分析すべき部位を囲
む環状形状となったOリングなどのシール部材11を介
して、支持ブロック2に気密状態で押し付けられる。な
お、本発明においては、グロー放電管は、この実施形態
のような構造のものに限定されず、試料が当接される支
持部が絶縁部であって、試料を支持部と陰極ブロックで
挟持するような構造のものであってもよい。また、本実
施形態では、試料6は、半導体ウエハのような略円板状
のものとして図示しているが、本発明の適用は、このよ
うな試料に限定されるものではない。 【0011】こうして、試料6により中空陽極管3dを
収納する支持ブロック2の内方空間(グロー放電空間)
Vの開口部を密閉し、この内方空間Vを、図示しない真
空排気装置(減圧手段)により、第1および第2真空排
気孔3b,3cから真空引きするようになっている。さ
らに、陽極ブロック3は、アルゴンガス供給孔3aを有
しており、管内Vがアルゴンの希ガス雰囲気(500〜
1300Pa)とされている。 【0012】このグリムグロー放電管1は、陽極管3d
と試料6との間に、陽極ブロック3と支持ブロック2と
を介して電源部(給電手段)12により高電圧を印加し
てグロー放電を発生させるとともに、一般に銅からなる
支持ブロック2を通じ試料6に負電圧を印加し、グロー
放電の発生により生成されるアルゴンの陽イオンを試料
の分析面6aに衝突させて、試料6をスパッタリングす
るものである。また、冷却液Kを、支持ブロック2の冷
却液導入路2aからジャケット2b内に導入して冷却液
排出路2cまで送給することにより、支持ブロック2を
介し試料6と中空陽極管3dを冷却している。 【0013】さらに、この装置は、陽極管3dの内面3
fを研磨するために、図2(a)の正面図に示すような
外形略円柱状のブラシ30を取り付けたブラシクリーニ
ング具18Bを備えている。このブラシ30は、図2
(b)の平面図に示すように、先端に球状の砥粒30c
をもつ多数の柔軟な枝30bを軸30aの周囲に螺旋状
に有している。ここで、球状の砥粒30cは例えばシリ
コンカーバイト、枝30bは例えばナイロン樹脂、軸3
0aは例えばステンレスからなることが好ましい。図2
(a)において、ブラシ30の外径(球状の砥粒30c
を有する部分であるブラシの本体30dの外径)は、陽
極管3d(図4)の内径よりもわずかに大きく設定され
ている。ブラシ30は、略円筒状のホルダー31に取り
付けられ、全体としてブラシクリーニング具18Bを構
成している。 【0014】具体的には、まず、ホルダー31の上部の
孔31bに、ブラシ本体30dの下部が収納され、ブラ
シ本体30dの下方で球状の砥粒30cを有しない軸3
0aの部分である取り付け部30eが、ホルダー31の
下部の孔31cに通されている。ホルダー31の下部の
左側は上部と分断され、スリット31dを挟んで紙面垂
直方向に1対のフランジ31e,31f(片側31eの
み図示)が形成されており、一方31fに形成されたね
じ孔に、他方31eに形成した貫通孔を通した挟着用の
ボルト31gをねじ込むことにより、孔31cに通され
たブラシの取り付け部30eを締めつけ、ブラシ30を
ホルダー31に着脱自在に取り付けられる。 【0015】また、この装置は、従来用いていたのと同
様の、図4の陽極管3dの内面3fおよび先端面3eを
切削するための、図1に示すような段付きリーマ32を
取り付けたリーマクリーニング具18Aも備えている。
ブラシクリーニング具18B、リーマクリーニング具1
8Aは、使用されないときには、グロー放電管1の右側
に設けられたストッカー17に保持されている。ストッ
カー17は、図1に1点鎖線で示す高さに、図2(a)
に示すようにブラシクリーニング具18Bを着脱自在に
取り付けるためのスプリングプランジャ10を、ブラシ
クリーニング具18Bの軸30aについての周方向に3
つ有している。ここで、スプリングプランジャ10と
は、筒状のケースの開口端部に、内部のばねで押圧され
る球10aを突出させたものである。一方、ブラシクリ
ーニング具18Bのホルダー31は、上部の外周に、そ
の球10aに係合するV字型の係合溝31aを有してい
る。 【0016】同様に、ストッカー17は、図1に1点鎖
線で示す高さに、リーマクリーニング具18Aを着脱自
在に取り付けるためのスプリングプランジャ10(図2
(a))を、リーマクリーニング具18Aの軸について
の周方向に3つ有し、一方、リーマクリーニング具18
Aのホルダー33もV字型の係合溝33aを有してい
る。 【0017】さらにまた、この装置は、分析前に、前記
段付きリーマ32およびブラシ30を用いて、陽極管の
内面3fおよび先端面3e(図4)を切削または研磨す
るロボットハンド(自動クリーニング手段)15を備え
ている。ロボットハンド15は、グロー放電管1および
ストッカー17の下方で左右に延びる基台15a、基台
15aに対し左右方向に移動する水平移動体15b、水
平移動体15bに対し上下移動する上下移動体15c、
上下移動体15cに対し回転する回転体15d、ならび
に回転体15d先端部に設けられ開閉し、リーマクリー
ニング具18A、ブラシクリーニング具18Bを把持す
るするハンド部15e等からなる。水平移動体15b、
上下移動体15c、回転体15dは、例えばパルスモー
タに連結したボールねじ、エアシリンダー、パルスモー
タ15fに連動されるベルトによりそれぞれ水平、上下
に駆動され、回転される。なお、ハンド部15eは、両
クリーニング具18A,18Bのホルダー31,33を
把持しやすい形状に形成されている。 【0018】 次に、この装置の動作について説明す
る。今、前回の分析が終了して、グロー放電管1の支持
ブロック2から試料6を取り外したところであるとす
る。次の分析前に、陽極管3dのクリーニングを行うべ
き旨を図示しない入力手段からこの装置に入力すると、
ロボットハンド15は、ハンド部15eを、図1に示し
た初期状態からストッカー17に保持されたリーマクリ
ーニング具18Aの下方まで移動させ上昇させて、リー
マクリーニング具18Aをハンド部15eで把持して
(図1右上に2点鎖線で示す状態)、下方へ引く。これ
により、スプリングプランジャの球10a(図2
(a))が、ホルダー33の係合溝33aよりも上の外
周面により外側へ押しやられ、係合が解かれ、リーマク
リーニング具18Aがストッカー17から取り外され
る。 【0019】ロボットハンド15は、そのように取り外
したリーマクリーニング具18Aをハンド部15eで把
持しつつ、陽極管3dの下方まで移動させ、回転させな
がら上昇させて、段付きリーマ32の上部を陽極管3d
の内部に挿入し、段部を図4の陽極管の先端面3eに接
触させ、陽極管の内面3fと先端面3eを切削する。こ
こで、図1のロボットハンドのハンド部15eと、グロ
ー放電管1の下部たる支持ブロック2とは、互いに干渉
しない形状に形成されている。リーマクリーニング具1
8Aを所定時間回転させたら、ロボットハンド15は、
ハンド部15eを下降させて段付きリーマ32を陽極管
3dから抜き出し、これに連動して、アルゴンガス供給
孔3a(図4)からアルゴンガスがフラッシングされ
る。 【0020】この段付きリーマ32による切削とアルゴ
ンガスのフラッシングを所定回数繰り返すと、ロボット
ハンド15は、ハンド部15eの回転を止めて、リーマ
クリーニング具18Aを把持しつつ、ストッカー17の
左部下方まで移動させ、上昇させる。すると、ストッカ
ー17の左部のスプリングプランジャの球(図示せず)
が、リーマクリーニング具18Aのホルダーの係合溝3
3aで内側に突出して係合し、リーマクリーニング具1
8Aがストッカー17の左部に元通り保持され図1に示
す状態となる。ロボットハンド15は、ハンド部15e
を開いてリーマクリーニング具18Aの把持を解き、ハ
ンド部15eを下降させる。これで、第1段階のクリー
ニング作業が終了する。なお、次に述べる第2段階のク
リーニング作業のみで図4の陽極管の内面3fの汚れが
十分に除去できる場合には、第1段階のクリーニング作
業は、陽極管の先端面3eについてのみ行えばよい。 【0021】さて、従来の技術において説明したよう
に、陽極管の内面3fについては、図1の段付きリーマ
32では汚れが十分に除去できない。そこで、以下の第
2段階のクリーニング作業を行う。まず、ロボットハン
ド15は、ハンド部15eをストッカー17の右部下方
まで移動させる。そして、上昇させたハンド部15eを
閉じて、ブラシクリーニング具18Bを把持する。 【0022】以降、ロボットハンド15は、第1段階の
クリーニング作業と同様に、ブラシクリーニング具18
Bをストッカー17から取り外し、陽極管3dの下方ま
で移動させ、回転させながら上昇させて、ブラシ30の
上部を陽極管3dの内部に挿入し、陽極管の内面3f
(図4)を研磨する。そして、所定時間のブラシ30に
よる研磨とアルゴンガスのフラッシングを所定回数繰り
返した後、ブラシクリーニング具18Bをストッカー1
7の右部に元通り保持させる。ロボットハンド15は、
ハンド部15eを開いてブラシクリーニング具18Bの
把持を解き、図1に示す初期状態に戻る。これで、第2
段階のクリーニング作業が終了する。なお、第1および
第2段階のクリーニング作業は、分析前に定期的にまた
は毎回行ってもよいが、前回と異なる種類の試料を分析
する前や最表層を精密に分析する前等に、随時行っても
よい。 【0023】 このように、本実施形態の装置によれ
ば、クリーニングに用いる図2(a)に示すブラシ30
の砥面(ブラシ本体30dの円柱側面たる表面)が柔軟
でしかも砥粒30cが球状であるので、図4の陽極管の
内面3fを損傷させることなく適切に研磨でき、したが
って、陽極管の内面3fの汚れが十分に除去できる。し
かも、このクリーニング作業を図1のロボットハンド1
5により、簡単に行える。また、本発明においては、陽
極管の内径に応じたブラシを複数用意して、選択して用
い、分析装置の自動クリーニング手段が、分析に用いる
陽極管の内径に応じたブラシを選択するので、分析に用
いる陽極管の内径が変更される場合にも対応できる。 【0024】さて、上述したように、クリーニング作業
が終了したら、操作者は、試料6の分析したい所望の部
位が、陽極管3dに対向するよう位置させて、試料の分
析面6aを支持ブロック2に下方から水平に当接させる
(図1に示す状態)。そして、図示しない減圧手段によ
り図4の内方空間Vを真空引きし、アルゴンの希ガス雰
囲気(500〜1300Pa)にすると、試料の分析面
6aが、背面6eにかかる大気圧により、シール部材1
1を介して支持ブロック2に押し付けられ、密着する。
なお、本実施形態では、試料の分析面6aが水平になる
ような状態でグロー放電管1の支持ブロック(支持部)
2に当接させたが、本発明は、これに限定されず、例え
ば、試料の分析面が鉛直になるような状態でグロー放電
管の支持部に当接させてもよい。 【0025】そして、陽極管3dと試料6との間に、陽
極ブロック3と支持ブロック2とを介して給電手段12
により数百〜数千ボルトの高電圧を印加すると、グロー
放電を生じ、アルゴンの陽イオンが生成される。このA
rイオンにより試料6がスパッタリングされ、発生した
光Sは、窓13aを透過し、図3の入射スリット24を
通して、分光器13の回析格子26に向かう。この回析
格子26は、所定の波長の光を回析させ、出射スリット
27を通して、光電子増倍管28に入射させる。光電子
増倍管28は入射した光の強度を測定する。すなわち、
試料6の所望の部位の分析がなされる。この後、減圧手
段による内方空間V(図1)の減圧を解いて、試料6を
支持ブロック2から取り外して、分析作業が終了する。 【0026】 前述したように、本実施形態の装置によ
れば、分析のバックグラウンド等の原因となる陽極管の
内面3f(図4)の汚れを十分に除去できるので、より
正確な分析ができ、特に、前回と異なる種類の試料6を
分析する際や、同種類でも試料6の最表層を精密に分析
する際にも、十分に正確な分析が可能である。 【0027】 一例として、同一の試料6(シリコンウ
エハ上にボロンリン珪酸ガラス膜を形成したもの)に含
まれる酸素について、図1の段付きリーマ32のみを用
いた従来の技術による分析結果と、さらにブラシ30を
も用いた本実施形態の装置による分析結果とを、それぞ
れ図5、図6に示す。両図において、時間が10秒程経
過したところで、酸素量に対応する発光強度がほとんど
0になるのは、10秒程スパッタリングした深さで分析
対象たるボロンリン珪酸ガラス膜がなくなりシリコンウ
エハに行き当たるからであるが、それまでにおいては酸
素量は実際にはほぼ均一なはずである。 【0028】にもかかわらず、従来の技術による図5の
分析結果では、発光強度が一定のゆるやかな勾配をもつ
までに分析開始から5秒以上かかっており、いわゆる立
ち上がりが悪い。これは、スパッタリングされた酸素
が、従来の技術では除去しきれなかった図4の陽極管の
内面3fの汚れと反応して、発光に寄与しないためと考
えられる。すなわち、陽極管の内面3fの汚れがスパッ
タリングされた酸素と反応しつくすまでに、5秒以上す
なわち実質的な分析時間である10秒の半分以上を要
し、少なくともこの間は正確な分析ができていない。 【0029】 これに対し、本実施形態の装置による図
6の分析結果では、分析開始から1秒未満で発光強度が
一定のゆるやかな勾配をもつようになっており、立ち上
がりが良好である。これは、従来の技術では除去しきれ
なかった図4の陽極管の内面3fの汚れが、前記ブラシ
30(図2(a))により十分に除去できたことで、ス
パッタリングされた酸素が、分析開始後直ちに発光に寄
与するためと考えられる。すなわち、本実施形態の装置
によれば、より正確な分析ができる。 【0030】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
クリーニングに用いるブラシの砥面が柔軟でしかも砥粒
が球状であるので、陽極管の内面を損傷させることなく
適切に研磨でき、したがって、陽極管の内面の汚れが十
分に除去できて、より正確な分析ができる。
BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] [Technical Field of the Invention The present invention, while sputtering of the sample, the generated light relates glow discharge optical emission spectroscopy min 析装 location to be analyzed by a spectrometer. 2. Description of the Related Art When a DC or high-frequency high voltage is applied between two electrodes in an argon (Ar) atmosphere at a gas pressure of about 500 to 1300 Pa, a glow discharge occurs.
Ar ions are generated. The generated Ar ions are accelerated by a high electric field, collide with the surface of the cathode, and knock out substances existing there. This phenomenon is called sputtering, and the sputtered particles (atoms, molecules, ions) are excited in the plasma and emit light having a wavelength specific to the element when returning to the ground state. An analysis method in which the emitted light is spectrally separated by a spectroscope to identify the element is called a glow discharge emission spectral analysis method. In this glow discharge emission spectroscopic analysis method, a hollow anode type grim glow discharge tube is generally used. In the glow discharge tube, the inner space in which the anode tube is housed is evacuated, and the anode tube and the sample are removed. A glow discharge is generated by applying a voltage between the samples, and the generated light is analyzed by a spectroscope while sputtering the sample. Here, since the inner surface and the tip surface of the anode tube are contaminated by sputtering, before analysis, the inner surface and the tip surface of the anode tube are cut and cleaned with a drill or a stepped reamer after the analysis. .
This cleaning operation is performed regularly or every time before the analysis. [0004] Here, in order to prevent the anode tube from being damaged by a reamer or the like, a clearance is required at a contact surface with the anode tube. The outer diameter of the reamer or the like is larger than the inner diameter of the anode tube. Is also set small, so that the step portion of the reamer is not excessively pressed against the tip end surface of the anode tube. Therefore, unlike the flat tip surface of the anode tube, which has a small area, the inside surface of the anode tube, which has a large area and is a curved surface, is not contaminated even if the cleaning operation using the conventional stepped reamer or the like is performed every time before the analysis. Cannot be removed sufficiently. This unremovable stain causes the background of the next analysis, etc., and it is difficult to analyze sufficiently accurately, especially when analyzing a sample of a different type from the previous one or when precisely analyzing the outermost layer. Met. [0005] The present invention, contamination of the inner surface of the anode tube can be sufficiently removed, it is an object to provide a glow discharge optical emission spectroscopy min 析装 location that can more accurate analysis. [0008] In order to achieve the above object,
The glow discharge optical emission spectrometer according to claim 1 , further comprising: a glow discharge tube having an anode tube; a decompression means for evacuating an inner space in which the anode tube is housed; A power supply means for applying a voltage to generate a glow discharge, a substantially cylindrical brush having a number of flexible branches having spherical abrasive grains at a tip for polishing the inner surface of the anode tube, and In a glow discharge optical emission spectrometer equipped with automatic cleaning means for polishing the inner surface of the anode tube using the brush, provided with a plurality of brushes according to the inner diameter of the anode tube, the automatic cleaning means, The brush is selected according to the inner diameter of the anode tube used for analysis. According to the device of claim 1, the brush makes the brush positive.
Polished properly without damaging the inner surface of the electrode
As a result, dirt on the inner surface of the anode tube can be sufficiently removed,
Accurate analysis can be performed. Moreover, it can be used as an automatic cleaning means
Thus, the effect can be easily obtained. Further
In addition, such a configuration can cope with a case where the inner diameter of the anode tube used for analysis is changed. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Hereinafter, will be described glow discharge optical emission spectroscopy min 析装 location of an embodiment of the present invention. In this device, as shown in FIG. 3, light S emitted from a grim glow discharge tube 1 that generates light having a wavelength specific to an element by sputtering using a glow discharge and transmitted through a window 13a.
Enters the spectroscope 13. The spectroscope 13 has a window 13a
In addition, an incident slit 24, a diffraction grating 26 for diffracting the light S incident from the incident slit 24 at different diffraction angles according to the wavelength, an exit slit 27 for transmitting the diffracted light, and a photoelectron for measuring the intensity of the diffracted light A multiplier tube 28 is provided. [0010] Further, this device is used as a glow discharge tube.
A hollow anode type grim glow discharge tube 1 as shown in FIG. 4 is used. In the grim glow discharge tube 1, a support block (a support portion to which the sample 6 is brought into contact, which is also a cathode in the present embodiment) 2 and an anode block 3 are connected via a Teflon washer 4 as an insulating portion. Are joined. The anode block 3 is integrally formed with a hollow anode tube 3d. The anode tube 3d penetrates the Teflon washer 4 and is close to the analysis surface (surface) 6a of the sample 6. The sample 6 is pressed against the support block 2 in an airtight manner via a sealing member 11 such as an O-ring having a ring shape surrounding a portion to be analyzed on the analysis surface 6a. Note that, in the present invention, the glow discharge tube is not limited to the structure as in this embodiment, and the supporting portion to which the sample comes into contact is an insulating portion, and the sample is sandwiched between the supporting portion and the cathode block. It may be of such a structure. Further, in the present embodiment, the sample 6 is illustrated as a substantially disk-shaped one such as a semiconductor wafer, but the application of the present invention is not limited to such a sample. Thus, the inner space (glow discharge space) of the support block 2 for accommodating the hollow anode tube 3d by the sample 6.
The opening of V is sealed, and the inner space V is evacuated from the first and second evacuation holes 3b and 3c by an evacuation device (decompression means) (not shown). Further, the anode block 3 has an argon gas supply hole 3a, and the tube V has a rare gas atmosphere of argon (500 to
1300 Pa). The glyme glow discharge tube 1 includes an anode tube 3d
A high voltage is applied by a power supply unit (power supply means) 12 between the anode 6 and the support 6 through the anode block 3 and the support block 2 to generate a glow discharge, and the sample 6 passes through the support block 2 which is generally made of copper. A negative voltage is applied to the sample and the sample 6 is sputtered by causing cations of argon generated by the generation of glow discharge to collide with the analysis surface 6a of the sample. Further, the sample 6 and the hollow anode tube 3d are cooled through the support block 2 by introducing the coolant K from the coolant introduction passage 2a of the support block 2 into the jacket 2b and feeding it to the coolant discharge passage 2c. are doing. [0013] Further, the apparatus has an inner surface 3 of the anode tube 3d.
In order to polish f, a brush cleaning tool 18B to which a brush 30 having a substantially cylindrical shape as shown in the front view of FIG. This brush 30 is shown in FIG.
As shown in the plan view of FIG.
Have a plurality of flexible branches 30b spirally around the axis 30a. Here, the spherical abrasive grains 30c are, for example, silicon carbide, the branches 30b are, for example, nylon resin, the shaft 3
Oa is preferably made of, for example, stainless steel. FIG.
In (a), the outer diameter of the brush 30 (the spherical abrasive grains 30 c
Is set to be slightly larger than the inner diameter of the anode tube 3d (FIG. 4). The brush 30 is attached to a substantially cylindrical holder 31, and constitutes a brush cleaning tool 18B as a whole. Specifically, first, the lower part of the brush body 30d is housed in the hole 31b at the upper part of the holder 31, and the shaft 3 having no spherical abrasive grains 30c below the brush body 30d.
The mounting portion 30e, which is the portion of 0a, is passed through the hole 31c at the lower part of the holder 31. The lower left side of the holder 31 is separated from the upper side, and a pair of flanges 31e and 31f (only one side 31e is shown) are formed in the direction perpendicular to the paper across the slit 31d. By screwing a bolt 31g for pinching through the through hole formed in the other side 31e, the attachment portion 30e of the brush passed through the hole 31c is tightened, and the brush 30 is detachably attached to the holder 31. Further, this apparatus is provided with a stepped reamer 32 as shown in FIG. 1 for cutting the inner surface 3f and the tip surface 3e of the anode tube 3d in FIG. A reamer cleaning tool 18A is also provided.
Brush cleaning tool 18B, reamer cleaning tool 1
8A is held in a stocker 17 provided on the right side of the glow discharge tube 1 when it is not used. The stocker 17 is set at the height indicated by the one-dot chain line in FIG.
The spring plunger 10 for detachably attaching the brush cleaning tool 18B is attached to the shaft 30a of the brush cleaning tool 18B in the circumferential direction as shown in FIG.
I have one. Here, the spring plunger 10 is formed by projecting a ball 10a pressed by an internal spring from an open end of a cylindrical case. On the other hand, the holder 31 of the brush cleaning tool 18B has a V-shaped engagement groove 31a on its upper outer periphery for engaging with the ball 10a. Similarly, the stocker 17 has a spring plunger 10 (FIG. 2) for removably attaching a reamer cleaning tool 18A to a height indicated by a dashed line in FIG.
(A)) in the circumferential direction about the axis of the reamer cleaning tool 18A.
The holder 33 of A also has a V-shaped engagement groove 33a. Furthermore, this apparatus uses a robot hand (automatic cleaning means) for cutting or polishing the inner surface 3f and the tip surface 3e (FIG. 4) of the anode tube using the stepped reamer 32 and the brush 30 before analysis. ) 15. The robot hand 15 includes a base 15a extending left and right below the glow discharge tube 1 and the stocker 17, a horizontal moving body 15b moving left and right with respect to the base 15a, and a vertical moving body 15c moving up and down with respect to the horizontal moving body 15b. ,
It includes a rotating body 15d that rotates with respect to the vertically moving body 15c, and a hand unit 15e that is provided at the tip of the rotating body 15d and that opens and closes and grips the reamer cleaning tool 18A and the brush cleaning tool 18B. Horizontal moving body 15b,
The vertical moving body 15c and the rotating body 15d are driven horizontally and vertically by, for example, a ball screw connected to a pulse motor, an air cylinder, and a belt interlocked with the pulse motor 15f, and rotated. In addition, the hand part 15e is formed in a shape that can easily hold the holders 31 and 33 of the cleaning tools 18A and 18B. Next, the operation of this device will be described. Now, it is assumed that the sample 6 has been removed from the support block 2 of the glow discharge tube 1 after the previous analysis has been completed. Before the next analysis, when the input means (not shown) indicating that cleaning of the anode tube 3d should be performed is input to this apparatus,
The robot hand 15 moves the hand unit 15e from the initial state shown in FIG. 1 to a position below the reamer cleaning tool 18A held by the stocker 17, raises the reamer cleaning tool 18A, and holds the reamer cleaning tool 18A with the hand unit 15e ( 1 (shown by a two-dot chain line at the upper right in FIG. 1), and is pulled downward. Thus, the spring plunger ball 10a (FIG. 2)
(A) is pushed outward by the outer peripheral surface above the engagement groove 33a of the holder 33, the engagement is released, and the reamer cleaning tool 18A is removed from the stocker 17. The robot hand 15 moves the reamer cleaning tool 18A thus removed to a position below the anode tube 3d while holding it with the hand portion 15e, and raises it while rotating it so that the upper part of the stepped reamer 32 becomes anode. Tube 3d
Then, the stepped portion is brought into contact with the front end face 3e of the anode tube in FIG. 4, and the inner surface 3f and the front end surface 3e of the anode tube are cut. Here, the hand portion 15e of the robot hand of FIG. 1 and the support block 2 which is the lower part of the glow discharge tube 1 are formed in shapes that do not interfere with each other. Reamer cleaning tool 1
After rotating 8A for a predetermined time, the robot hand 15
The hand portion 15e is lowered to pull out the stepped reamer 32 from the anode tube 3d, and in conjunction with this, argon gas is flushed from the argon gas supply hole 3a (FIG. 4). When the cutting by the stepped reamer 32 and the flushing of the argon gas are repeated a predetermined number of times, the robot hand 15 stops the rotation of the hand portion 15e and holds the reamer cleaning tool 18A while holding the lower portion of the stocker 17 at the lower left. Move up and raise. Then, the ball (not shown) of the spring plunger on the left part of the stocker 17
Is the engagement groove 3 of the holder of the reamer cleaning tool 18A.
3a, projecting inward and engaging with the reamer cleaning tool 1
8A is held at the left portion of the stocker 17 as shown in FIG. The robot hand 15 includes a hand unit 15e
Is opened to release the grip of the reamer cleaning tool 18A, and the hand 15e is lowered. Thus, the first-stage cleaning operation is completed. If the inner surface 3f of the anode tube of FIG. 4 can be sufficiently removed only by the second-stage cleaning operation described below, the first-stage cleaning operation may be performed only on the tip end surface 3e of the anode tube. Good. As described in the prior art, the inner surface 3f of the anode tube cannot be sufficiently removed by the stepped reamer 32 shown in FIG. Therefore, the following second stage cleaning operation is performed. First, the robot hand 15 moves the hand unit 15 e to the lower right part of the stocker 17. Then, the raised hand portion 15e is closed, and the brush cleaning tool 18B is gripped. Thereafter, the robot hand 15 moves the brush cleaning tool 18 in the same manner as the first stage cleaning operation.
B is removed from the stocker 17, moved to below the anode tube 3d, raised while rotating, and the upper part of the brush 30 is inserted into the inside of the anode tube 3d, and the inner surface 3f of the anode tube
(FIG. 4) is polished. After the polishing by the brush 30 for a predetermined time and the flushing of the argon gas are repeated a predetermined number of times, the brush cleaning tool 18B is moved to the stocker 1.
7 to the right. The robot hand 15
The hand 15e is opened to release the grip of the brush cleaning tool 18B, and the process returns to the initial state shown in FIG. Now the second
The stage cleaning operation is completed. Note that the first and second cleaning steps may be performed periodically or every time before the analysis. However, before the analysis of a sample of a different type from the last time or the precise analysis of the outermost layer, the cleaning operation may be performed at any time. May go. As described above, according to the apparatus of the present embodiment, the brush 30 shown in FIG.
Is soft and the abrasive grains 30c are spherical, so that it can be appropriately polished without damaging the inner surface 3f of the anode tube of FIG. 4, and therefore, the inner surface of the anode tube 3f can be sufficiently removed. Moreover, this cleaning operation is performed by the robot hand 1 shown in FIG.
5 makes it easy . Also, in the present invention, the brush according to the inner diameter of the anode tube by preparing a plurality of use select
There, an automatic cleaning unit of the analytical device, since selecting a brush according to the inner diameter of the anode tube to be used in the analysis, can cope with the case where the inner diameter of the anode tube to be used for analysis is changed. As described above, when the cleaning operation is completed, the operator positions the desired portion of the sample 6 to be analyzed so as to face the anode tube 3d, and places the analysis surface 6a of the sample on the support block 2. To make horizontal contact from below (state shown in FIG. 1). When the inner space V in FIG. 4 is evacuated to a rare gas atmosphere (500 to 1300 Pa) of argon by a pressure reducing means (not shown), the analysis surface 6a of the sample is sealed by the atmospheric pressure applied to the back surface 6e.
1 and is pressed against the support block 2 to be in close contact therewith.
In the present embodiment, the support block (support portion) of the glow discharge tube 1 is placed in a state where the analysis surface 6a of the sample is horizontal.
However, the present invention is not limited thereto. For example, the sample may be brought into contact with the support of the glow discharge tube in a state where the analysis surface of the sample is vertical. The power supply means 12 is provided between the anode tube 3d and the sample 6 via the anode block 3 and the support block 2.
When a high voltage of several hundred to several thousand volts is applied, a glow discharge is generated, and cations of argon are generated. This A
The sample 6 is sputtered by the r ions, and the generated light S passes through the window 13a and travels through the entrance slit 24 of FIG. The diffraction grating 26 diffracts light of a predetermined wavelength and makes the light enter a photomultiplier tube 28 through an exit slit 27. The photomultiplier tube 28 measures the intensity of the incident light. That is,
A desired portion of the sample 6 is analyzed. Thereafter, the decompression of the inner space V (FIG. 1) by the decompression means is released, the sample 6 is removed from the support block 2, and the analysis operation is completed. As described above, according to the apparatus of the present embodiment, the stain on the inner surface 3f (FIG. 4) of the anode tube, which causes the background of the analysis, can be sufficiently removed, so that more accurate analysis can be performed. In particular, sufficiently accurate analysis is possible when analyzing a sample 6 of a different type from the previous time or when precisely analyzing the outermost layer of the sample 6 of the same type. As an example, an analysis result of the conventional technique using only the stepped reamer 32 of FIG. 1 for oxygen contained in the same sample 6 (a boron-phosphorus silicate glass film formed on a silicon wafer), and furthermore, FIGS. 5 and 6 show the results of analysis performed by the apparatus of this embodiment that also uses the brush 30. In both figures, the emission intensity corresponding to the amount of oxygen becomes almost 0 when the time has elapsed for about 10 seconds, and the boron-phosphorus silicate glass film to be analyzed disappears at the depth sputtered for about 10 seconds and reaches the silicon wafer. However, by then, the oxygen content should actually be almost uniform. Nevertheless, according to the analysis result of FIG. 5 according to the conventional technique, it takes 5 seconds or more from the start of the analysis until the emission intensity has a certain gentle gradient, and the so-called rise is poor. This is probably because the sputtered oxygen does not contribute to light emission by reacting with the stain on the inner surface 3f of the anode tube in FIG. 4 that cannot be completely removed by the conventional technique. That is, it takes 5 seconds or more, that is, half or more of 10 seconds, which is a substantial analysis time, before the stain on the inner surface 3f of the anode tube completely reacts with the sputtered oxygen, and at least during this time, accurate analysis has been completed. Absent. On the other hand, in the analysis result of FIG. 6 by the apparatus of the present embodiment, the emission intensity has a constant gentle gradient within less than 1 second from the start of the analysis, and the rise is good. This is because the brush 30 (FIG. 2A) can sufficiently remove the dirt on the inner surface 3f of the anode tube in FIG. 4 which cannot be completely removed by the conventional technique. This is considered to contribute to light emission immediately after the start. That is, according to the apparatus of the present embodiment, more accurate analysis can be performed. As described above, according to the present invention,
Since the brush used for cleaning has a soft abrasive surface and spherical abrasive grains, it can be properly polished without damaging the inner surface of the anode tube, and therefore, the dirt on the inner surface of the anode tube can be sufficiently removed and more accurate Analysis.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施形態のグロー放電発光分光分
置を示す正面図である。 【図2】(a)は、同装置が備えるブラシを示す正面図
であり、(b)は、そのブラシを示す平面図である。 【図3】同装置が備える分光器を示す正面図である。 【図4】同装置が備えるグロー放電管を示す縦断面図で
ある。 【図5】従来の技術による分析結果の一例を示す図であ
る。 【図6】本発明の一実施形態の装置による分析結果の一
例を示す図である。 【符号の説明】 1…グロー放電管、3d…陽極管、3f…陽極管の内
面、6…試料、12…給電手段、13…分光器、15…
自動クリーニング手段(ロボットハンド)、30…ブラ
シ、30b…柔軟な枝、30c…球状の砥粒、V…内方
空間。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS [Figure 1] Glow discharge emission spectral analysis of an embodiment of the present invention
Is a front view showing the equipment. FIG. 2A is a front view showing a brush provided in the device, and FIG. 2B is a plan view showing the brush. FIG. 3 is a front view showing a spectroscope provided in the apparatus. FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a glow discharge tube provided in the apparatus. FIG. 5 is a diagram showing an example of an analysis result according to a conventional technique. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an analysis result obtained by the apparatus according to the embodiment of the present invention. [Description of Signs] 1 glow discharge tube, 3d anode tube, 3f inner surface of anode tube, 6 sample, 12 feeding means, 13 spectroscope, 15
Automatic cleaning means (robot hand), 30: brush, 30b: flexible branch, 30c: spherical abrasive, V: inner space.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−5156(JP,A) 特開 平9−329551(JP,A) 特開 平1−264777(JP,A) 特開 平7−276197(JP,A) 実開 平3−8750(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/62 - 21/74 PATOLIS──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-62-5156 (JP, A) JP-A-9-329551 (JP, A) JP-A-1-264777 (JP, A) JP-A-7-329 276197 (JP, A) Japanese Utility Model 3-8750 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01N 21/62-21/74 PATOLIS

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 陽極管を有するグロー放電管と、 前記陽極管が収納される内方空間を真空引きする減圧手
段と、 前記陽極管と試料との間に電圧を印加してグロー放電を
発生させる給電手段と、 前記陽極管の内面を研磨するための、先端に球状の砥粒
をもつ多数の柔軟な枝を有する略円柱状のブラシと、 分析前に、前記ブラシを用いて前記陽極管の内面を研磨
する自動クリーニング手段とを備えたグロー放電発光分
光分析装置であって、 前記陽極管の内径に応じて前記ブラシを複数備え、 前記自動クリーニング手段が、分析に用いる陽極管の内
径に応じた前記ブラシを選択するグロー放電発光分光分
析装置
(57) Claims: 1. A glow discharge tube having an anode tube, and a decompression device for evacuating an inner space in which the anode tube is housed.
Glow discharge by applying a voltage between the step and the anode tube and the sample.
Power supply means for generating , and spherical abrasive grains at the tip for polishing the inner surface of the anode tube
A generally cylindrical brush having a number of flexible branches with a brush, and polishing the inner surface of the anode tube using the brush before analysis
Glow discharge light emission component with automatic cleaning means
An optical analyzer, comprising: a plurality of the brushes according to the inner diameter of the anode tube; wherein the automatic cleaning means includes an anode tube used for analysis.
Glow discharge emission spectral component for selecting the brush according to the diameter
Analyzer .
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