JPH01500547A - Apparatus and method for local chemical analysis on the surface of solid materials by X-photoelectron spectroscopy - Google Patents

Apparatus and method for local chemical analysis on the surface of solid materials by X-photoelectron spectroscopy

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JPH01500547A
JPH01500547A JP62503372A JP50337287A JPH01500547A JP H01500547 A JPH01500547 A JP H01500547A JP 62503372 A JP62503372 A JP 62503372A JP 50337287 A JP50337287 A JP 50337287A JP H01500547 A JPH01500547 A JP H01500547A
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モーラン ピエール
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アンストルマン ソシエテ アノニム
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 X光電子の分光による固体材料表面における局所的化学分析用の装置及びその方 法 本発明ばX光電子分光法による固体材料の表面における局所的化学分析用の装置 及びその方法に関するものである。[Detailed description of the invention] Device and method for local chemical analysis on the surface of a solid material using X-photoelectron spectroscopy law The present invention provides an apparatus for local chemical analysis on the surface of solid materials by X-photoelectron spectroscopy. and its method.

(XPS)と呼ばれるX光電子分光法は、X光子により超真空容器内に置かれた 試料を照射し、その試料が放出する光電子をエネルギー分析することから成る。X photoelectron spectroscopy, called (XPS), uses X photons placed in an ultra-vacuum chamber. It consists of irradiating a sample and analyzing the energy of the photoelectrons it emits.

光電子のエネルギースペクトルは表面の化学組成ならびに化学結合の性質につい ての情報を与える。使用されるさまざまなX光子源は以下のようなものであるこ とが考えられる: tat 主として電子ビーム(XvA管)により衝撃される対陰極から成る、X 線写真法又はXvA結晶法で用いられるものと同じタイプのもの。The energy spectrum of photoelectrons is related to the chemical composition of the surface and the nature of chemical bonds. information. The various X-photon sources used may be: You could think so: tat consists mainly of an anticathode bombarded by an electron beam (XvA tube), Same type as used in line photography or XvA crystallography.

(bl 成る種の粒子加速器により与えられるシンクロトロン輻射。Synchrotron radiation provided by a particle accelerator of the type consisting of (bl).

(C1試料又は試料サポートが対陰極の役目を果たす、REIMS大学のJ、C AZAUX方法により推奨されているもの、この方法において、表面の1つは電 子ビームにより衝撃(ボンバード)され、試料及びそのサポートが充分薄い場合 、光電子は相反する面上に生成される。(J, C of REIMS University, where the C1 sample or sample support serves as an anticathode) The one recommended by the AZAUX method, in which one of the surfaces is electrically When bombarded by the child beam and the sample and its support are sufficiently thin , photoelectrons are generated on opposite surfaces.

上記のようなX光子源を使用すると、標準的に分析される表面積は1012とな るも 分析される表面積を減少させるため上述のように既知の技法を使用するというこ とは、以下のようなことから成る。Using an X-photon source as described above, the surface area typically analyzed is 1012. Rumo The use of known techniques as described above to reduce the surface area analyzed It consists of the following:

1”)X源を規準調整すること。照射されるゾーンは少なくなるが、X光子の流 束は同し位減少し検出された信号の信号/ノイブ庄けλbめア/1%Aズだみ− 2@)分析器の入口におかれた装置、又は設計上観察視野が小さい分析器により 分析される表面積を減少させること、このシステムは前述のものと同じ欠点を有 する。1”) Standardize the X source. Less zones will be illuminated, but the flow of X photons will increase. The flux decreases by the same amount as the detected signal signal/noise reduction λb/1%Azdami- 2@) A device placed at the entrance of the analyzer, or an analyzer with a small field of view due to its design. In reducing the surface area analyzed, this system has the same drawbacks as the previously mentioned one. do.

3@)1つの格子(レゾ−)によりX線を集束させること。3@) Focusing X-rays by one grating (reso).

しかしながら、この結果は、信号/ノイズ比の大きな損失を犠牲にして得られ、 このため多収集(マルチコレクション)検知器の使用が必要となる。However, this result is obtained at the cost of a large loss in signal/noise ratio, This requires the use of multi-collection detectors.

4°)収束された電子ビームにより薄い対陰極の中にX光子を生成すること。な お薄い試料はこの対陰極と一体化されている。4°) Generation of X photons in a thin anticathode by a focused electron beam. Na The thin sample is integrated with this anticathode.

(J、CA、ZAUXの方法)。(Methods J, CA, ZAUX).

J、CAZAUXの方法は、現在のところ最も優れた解像度、すなわち数ミクロ ンの解像度を与えるものであるが、これば、薄い試料にしか適用されないため、 その使用範囲は著しく制限されている。The method of J. CAZAUX currently has the best resolution, that is, a few micrometers. However, since this method is only applicable to thin samples, Its scope of use is severely limited.

J、CAZAtJXの方法を用いて、約0.1〜1ミクロンの薄い試料上の結果 が得られるtところが、当該分野の専門家なら分かるように、得るのがむずかし いこのような寸法の試料には大きな問題点がある;一方、表面の分析技術は、こ のような試料表面では制御するのがきわめてむずかしく、その分析された厚みは 時として原子JIL層膜約数枚にもなりうる。さらに、試料の洗浄が大切であり このことは当然数多くの問題点をひき出す。Results on thin samples of approximately 0.1-1 micron using the method of J.CAZAtJX. However, as experts in the field know, it is difficult to obtain There are major problems with samples of this size; on the other hand, surface analysis techniques This is extremely difficult to control for sample surfaces such as Sometimes it can be as many as several atomic JIL layers. Furthermore, cleaning the sample is important. This naturally brings out a number of problems.

X線が格子により収集される場合、X線源及びモノクロメータのコストは100 万フランを上まわる。If the X-rays are collected by a grid, the cost of the X-ray source and monochromator is 100 More than 10,000 francs.

フィードを伴う従来のX線源のコストは、約30万から50万フランである。The cost of a conventional X-ray source with feed is approximately 300,000 to 500,000 francs.

本発明は、一方では試料の寸法により制約を受けずあらゆるサイズが許され、他 方では、きわめて安い原価で約100ミクロンからlミリメートルまで変化しう る直径をもつ表面について分析を行なうことのできる、X光電子の分光による固 体材料表面における局所的化学分析のための装置及びその方法に関するものであ る。On the one hand, the present invention is not limited by the dimensions of the sample and allows any size, and on the other hand, On the other hand, it can vary from about 100 microns to 1 mm at extremely low cost. X-photoelectron spectroscopy allows analysis of surfaces with diameters of This invention relates to an apparatus and method for local chemical analysis on the surface of body materials. Ru.

本発明に基づく装置によると、分析される表面を走査式電子顕微鏡により試料の 表面にて局限しながら、X光電子の分析によりブロック材料の表面において局所 的化学分析を実現することができる。According to the device according to the invention, the surface to be analyzed is scanned using a scanning electron microscope. While localized on the surface, localized on the surface of the block material by X photoelectron analysis. chemical analysis can be realized.

こうして、さらに厳密に言うと、本発明の目的は、電子ビームとブロック固体材 料である試料の間に、前記ブロック試料にできるだけ近いところに配置されコリ メータと対陰極を閉じ込めている本体7の組合せから成るX光子マイクロソース を含んでいること、かかるエレメント間の関係は、試料上での反射の後検出され ないように電子ビームの入射電子を本体がブロックするようなものであること、 対陰極は電子ビームの大部分の電子を止めるのに充分厚いが生成されたX光子の 吸収を制限するのに充分薄いものであること、そしてコリメータは光子の放出角 度を減少させ分析器ならびにコリメータの内部シリンダとの関係において対陰極 の放出面をマスキングし、こうして試料により放出された光電子は分析器へと導 かれることを特徴とする、[al その外部に配置されたマニピュレータに接続 されている分析すべき試料が中に収納されている、超真空分析用チャンバ、(b l 試料の近くに位置づけられている分析器fc) 電子ビームを放出する電子 源を含む、X光電子分光による固体材料表面の局所的化学分析装置、にある。Thus, more precisely, the object of the invention is to combine an electron beam with a block solid material. Collision is placed as close as possible to the block sample between the sample blocks. X-photon microsource consisting of a combination of a meter and a body 7 confining an anticathode , the relationship between such elements is detected after reflection on the sample. The main body must be such that it blocks the incident electrons of the electron beam, so that The anticathode is thick enough to stop most of the electrons in the electron beam, but only a few of the X photons produced. be thin enough to limit absorption, and the collimator should be thin enough to limit absorption, and the collimator should be Anticathode in relation to the internal cylinder of the analyzer as well as the collimator masking the emission surface of the sample, thus directing the photoelectrons emitted by the sample to the analyzer. [al] Connected to a manipulator located externally. an ultra-vacuum analysis chamber (b) in which a sample to be analyzed is stored; l Analyzer located near the sample fc) Electrons that emit an electron beam an apparatus for local chemical analysis of solid material surfaces by X-photoelectron spectroscopy, including a source.

本発明の目的は又、電子ビームと試料の間そして試料にできるかぎり近いところ に、コリメータと対陰極を閉じ込めている本体から成るX光子マイクロソースを 介在させることから成ること、かかるエレメント間の関係は、試料上の反射の後 検出されないように電子ビームの入射電子を本体がブロックするようなものであ ること、対陰極は電子ビームの大部分の電子を止めるのに充分厚いが生成された X光子の吸収を制限するのに充分薄いものであること、そしてコリメータは、光 子の放出角度を減少させ分析器ならびにコリメータの内部シリンダとの関係にお いて対陰極の放出面をマスキングし、こうして試料により放出された光電子は分 析器へと導かれることを特徴とし、 fa+ 超真空分析チャンバの中にマニピュレータに接続された分析すべき固体 試料を挿入し、 山)かかる試料の近くに分析器を置き、(C)′gj、子源から出る電子ビーム により試料を走査させるX光電子分光により固体材料の表面に対し局所的分析を 行なう方法、にある。It is also an object of the invention to provide a An X-photon microsource consisting of a body confining a collimator and an anticathode is The relationship between such elements consists of intervening The main body blocks the incident electrons of the electron beam so that they are not detected. That is, the anticathode was created thick enough to stop most of the electrons in the electron beam. be thin enough to limit the absorption of X photons, and the collimator This reduces the emission angle of the sample in relation to the internal cylinder of the analyzer and collimator. masking the emission surface of the anticathode, and thus the photoelectrons emitted by the sample are separated. It is characterized by being guided to an analyzer, fa+ Solid to be analyzed connected to a manipulator in an ultra-vacuum analysis chamber Insert the sample, (C)'gj, the electron beam emitted from the source. Local analysis is performed on the surface of solid materials using X photoelectron spectroscopy, which scans the sample with Here's how to do it.

同様に、本発明は以下の特徴を個別に考慮するか又は技術的に可能なこれらの組 合せを考慮したものにも関係するものであるニー X光子マイクロソース本体に は3つの段階的シリンダが含まれそのうち第1のシリンダは電子ビームの直径に 比べて大きいこと。Similarly, the invention considers the following features individually or in combinations thereof that are technically possible: It is also related to consideration of the combination of the X photon microsource itself. contains three graduated cylinders, the first of which is at the diameter of the electron beam. big compared to

−対陰極がX光子マイクロソースの本体の最小直径のシリンダと一体を成し、薄 い金属フィルムで構成されていること。- the anticathode is integral with the smallest diameter cylinder of the body of the X-photon microsource and is thin; be constructed of a thin metal film.

−薄い金属フィルムの厚みが1ミクロンから50ミクロンの間にあること。- The thickness of the thin metal film is between 1 micron and 50 microns.

−金属フィルム、アルミニウム、マグネシウム、クロム、銅及びそれと類似のも のを含むグループのうちの金属から選ばれていること。- metal films, aluminum, magnesium, chromium, copper and similar materials; Must be selected from the group of metals that include.

−分析される試料表面の直径が約100ミクロンであること。- The diameter of the sample surface to be analyzed is approximately 100 microns.

−試料が、約45度の角度に従って傾斜していること。- The sample is tilted according to an angle of approximately 45 degrees.

−X光子マイクロソースの本体の隔壁の厚みが20ミクロンより大きいこと。- The thickness of the partition wall of the main body of the X-photon microsource is greater than 20 microns.

− コリメータが、溶接によりそれに固定されているX光子マイクロソース本体 を延長する1つのエレメントであること。- X-photon microsource body to which the collimator is fixed by welding; It is an element that extends the.

−コリメークが、嵌入によりそれに固定されているX光子マイクロソース本体を 延長する1つのエレメントであること。- The collimator covers the X-photon microsource body, which is fixed to it by an inset. Being an element that extends.

−X光子マイクロソースが、マニピュレータにより超真空分析用チャンバの外部 で制御されていること。- The X-photon microsource is moved outside the ultra-vacuum analysis chamber by a manipulator. be controlled by.

−電子ビームの収束・走査用の装置、二次電子検出器及びマイクロソースと試料 の表面の電子像を得るのに必要な電子エレメントが含まれていること。-Equipment for electron beam focusing and scanning, secondary electron detector, microsource and sample Contains the electronic elements necessary to obtain an electronic image of the surface.

本発明がもつさまざまな利点及び特徴は、以下のものを含む添付の図面と対照し て記されている以下の詳細な内容説明から理解できるだろう: 第1図は、本発明の略凹(流れ図)である。Various advantages and features of the present invention can be seen by contrast with the accompanying drawings, including: You can understand from the detailed explanation given below: FIG. 1 is a schematic diagram (flow chart) of the present invention.

第1A図は、本発明の特定の実施B様を示している。FIG. 1A shows a particular implementation B of the invention.

第2図は、本発明に従った装置の略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of an apparatus according to the invention.

第3図は、X光子マイクロソースの詳細図である。FIG. 3 is a detailed diagram of the X-photon microsource.

第4図は、本発明に従ったX光子マイクロソースの第1の実施態様を示している 。FIG. 4 shows a first embodiment of an X-photon microsource according to the invention. .

第5図は、本発明に従ったX光子マイクロソースの第2の実施態様を示している 。FIG. 5 shows a second embodiment of an X-photon microsource according to the invention. .

第6図は、第7図のライン■−■に沿った断面図である。FIG. 6 is a sectional view taken along the line ■-■ in FIG. 7.

第7図は、第6RのラインVl−Vlに沿った断面図である。FIG. 7 is a sectional view taken along the line Vl-Vl of the 6th R.

第8V及び第9図は実験結果を示すものでありここでは、横座標に電気ボルト単 位で表わした光電子のエネルギーが又縦座標に秒あたりの衝撃数がとられている 。Figures 8V and 9 show the experimental results, where the abscissa represents the electric volt unit. The energy of the photoelectron is expressed in degrees, and the number of impacts per second is plotted on the ordinate. .

同一の参照番号が同様な部分を示している添付の図面において、X光電子の分光 による固体材料の表面における局所的化学分析装置は、全体として22という番 号で表わされている(第2図)。In the accompanying drawings in which like reference numbers indicate like parts, X-photoelectron spectroscopy The device for local chemical analysis on the surface of solid materials by (Figure 2).

装置22は既知の方法で、電子ビーム10を放出する電子源5、その外部に配置 されてマニピュレータ3に接続されている分析すべき試料を中に収納している超 真空の分析用チャンバ1、ならびに分析器4を含んでいる。X光子マイクロソー ス6は電子ビーム10と試料2の間、できるかぎりこの試料2の近くに介在させ られている。The device 22 is arranged in a known manner external to the electron source 5 emitting the electron beam 10. The superstructure containing the sample to be analyzed is connected to the manipulator 3. It includes a vacuum analysis chamber 1 and an analyzer 4. X photon micro saw The beam 6 is interposed between the electron beam 10 and the sample 2, as close to the sample 2 as possible. It is being

本発明に従ったX光子マイクロソースは3つのエレメントすなわち本体7、薄い 金属フィルムつまり対陰極8及びコリメータ9から成る。The X-photon microsource according to the invention consists of three elements: a body 7, a thin It consists of a metal film or anticathode 8 and a collimator 9.

X光子マイクロソース6本体7には、入射電子と対陰極8により再放出された電 子を捕獲するため3つの段階的なシリンダ13.14.15が含まれている。第 1のシリンダ13の直径は、電子 ・ビーム10に伴ってくる妨害電子をキャッ チするため電子ビーム10の直径に比べて大きい、これらの電子は主として、電 子源5又は電子鏡のダイヤフラムと電子ビームの相互作用によるものである。こ れらの段階的シリンダ13.14.15から得られる一般的形状により約45度 の角度で傾斜した試料2の表面を最も近づけることができる。The main body 7 of the X-photon microsource 6 contains the incident electrons and the electrons re-emitted by the anticathode 8. Three staged cylinders 13.14.15 are included to capture the offspring. No. The diameter of the cylinder 13 in No. 1 is large enough to catch interfering electrons accompanying the electron beam 10. These electrons are large compared to the diameter of the electron beam 10 due to This is due to the interaction of the electron beam with the diaphragm of the electron source 5 or the electron mirror. child Due to the general shape obtained from these graduated cylinders 13.14.15 approximately 45 degrees The surface of the sample 2 tilted at an angle of can be brought closest to the surface of the sample 2.

X光子は金属フィルムつまり対陰piis内で作り出される。使用される材料は 、−iに対陰極を作るのに用いられるものすなわち、アルミニウム、マグネシウ ム、クロム、銅、及びそれらと類イ以した金属である。金属フィルム8の厚みは 、全ての入射電子が止められなくてはならないようなものでなくてはならないが 、対陰極8から出る前のX光子の吸収を最小限におさえるためできるかぎり小さ いものでなくてはならない。例えば、15KVの電子ビーム10については、厚 み3ミクロンの薄いアルミニウムフィルムが良い、薄いフィルムに関しては、寸 法は1〜50ミクロンの間で可変的である。本発明の対陰極8の構造は、一方で は充分な光子流束を確保し、又他方では、放出面すなわち端部が分析器と直接向 い合わないようにする。つまり対陰極8が試料2にできるだけ近くにあり、分析 器4に対して分析される表面がマスキングされないようにこれが位置づけられて いることが大切である。つまり対陰極8が試料2に近くなればなるほど分析され るべき表面は小さくなる。The X-photons are created in the metal film or antagonist piis. The materials used are , -i used to make the anticathode, i.e. aluminum, magnesium. metals such as aluminum, chromium, copper, and similar metals. The thickness of metal film 8 is , must be such that all incident electrons must be stopped. , as small as possible to minimize the absorption of X photons before they exit from the anticathode 8. It has to be something special. For example, for a 15KV electron beam 10, the thickness A thin aluminum film with a diameter of 3 microns is good. The method is variable between 1 and 50 microns. The structure of the anticathode 8 of the present invention is, on the one hand, ensure sufficient photon flux and, on the other hand, ensure that the emission surface or end faces directly to the analyzer. Make sure they don't clash. In other words, the anticathode 8 is located as close as possible to the sample 2 and the analysis This is positioned so that the surface to be analyzed for instrument 4 is not masked. It is important to be there. In other words, the closer the anticathode 8 is to the sample 2, the more it will be analyzed. The surface to be covered becomes smaller.

コリメータ9は、本発明に従った装置のX光電子マイクロソース6の第3のコン ポーネントである。コリメータ9の第一の目的は、分析空間解像度を改善するた め試料2の照射表面を減少させることにある。電子ビーム10は、対陰極8の中 心(第6図及び7図の0点)に集束させられているため、試料2の照射表面19 は、0点から出てコリメータ9の下端部を通る直線を引くことによって得られる 閉鎖曲線A、FBEA(第7図)により区切られている。〔電子ビームlOが厳 密に成る一点に局限されていない現実の場合においては、照射表面19は、前述 のものよりもやや太き(なる。この効果による拡大は照射表面の10%の増加よ り小さい可能性がある。The collimator 9 is the third component of the X-optoelectronic microsource 6 of the device according to the invention. component. The primary purpose of collimator 9 is to improve the analytical spatial resolution. The purpose is to reduce the irradiated surface of the sample 2. The electron beam 10 is inside the anticathode 8. The irradiated surface 19 of sample 2 is focused on the center (point 0 in Figures 6 and 7). is obtained by drawing a straight line starting from the zero point and passing through the lower end of the collimator 9. It is delimited by the closure curve A, FBEA (Fig. 7). [Electron beam lO is strictly In the real case, which is not localized to a dense point, the irradiated surface 19 is The expansion due to this effect is equivalent to a 10% increase in the irradiated surface. There is a possibility that it is small.

コリメータ9の端部ば、一方では、コリメータ9が試料2の照射表面19を分析 器4との関係においてマスキングしないように、又他方では、コリメーク9の内 側シリンダ及び対陰極8が分析器4と向かい合わないように設計されている。結 局、これらのエレメントはX光子の照射を受けているため光電子12を放出し、 その結果、これらが分析器4により検出された場合妨害信号が出ることになる。At the end of the collimator 9, on the one hand, the collimator 9 analyzes the irradiated surface 19 of the sample 2. On the other hand, in order to avoid masking in relation to the container 4, and on the other hand, in the collimation 9. The side cylinder and anticathode 8 are designed not to face the analyzer 4. Conclusion station, these elements emit photoelectrons 12 because they are irradiated with X photons, As a result, if these are detected by the analyzer 4, a disturbance signal will be emitted.

従ってコリメーク9は、分析器4の受容円錐部分に接する2つの傾斜平面(p、 及びP2)により絽結する。なおこれらの平面の位置は次のようにして決定され る:電子ビーム10が垂直で、分析器4の軸が水平で試料2が45度傾斜してい る場合を考えてみよう(第6図)、コリメータ9の半径Rば、機械的製作上の考 慮事項に基づき選定され、角度アルファばX光子ビーム11の強度を考えて決定 される。2つのパラメータR及びαが点Cの位置を決定する。0点を通って水平 線に対し一θ/2の角度で傾斜する平面P2を導く。なおθ/2ば、分析器4の 受容角度の半分である。この平面とシリンダ2Rの交差点がD点である。D点を 通って水平線に対しθ/2の角度を成す平面を作る。この平面と直線OCの交差 点がA点である。A点は試料2の一点であるため、こうして、X光子マイクロソ ース6に刻する試料の位置が定められる。上に説明されている構成に基づき、以 下のような大きさを導き出すことができる:tgα 3) 対陰極8−試料2 4) 試料2の照射表面19の寸法 従って、第6図及び第7図に示されている幾何形状に従がい、R−25ミクロン 、α=25″′、θ/2=30°の値を用いて、以下の値がめられる:OH,= ミクロン、OH!=82ミクロン、0H4=200ミクロン、AB=200ミク ロン及びEF=150ミクロン。The collimator 9 therefore consists of two inclined planes (p, and P2). The positions of these planes are determined as follows. When the electron beam 10 is vertical, the axis of the analyzer 4 is horizontal, and the sample 2 is tilted at 45 degrees. Let us consider the case (Fig. 6), where the radius R of the collimator 9 is determined by mechanical manufacturing considerations. The angle is selected based on considerations, and the angle is determined by considering the intensity of the X photon beam 11. be done. Two parameters R and α determine the location of point C. horizontal through 0 point A plane P2 is derived that is inclined at an angle of 1 θ/2 with respect to the line. Note that θ/2 is the value of analyzer 4. It is half of the acceptance angle. The intersection of this plane and the cylinder 2R is point D. point D Create a plane that forms an angle of θ/2 with the horizontal line. Intersection of this plane and straight line OC The point is point A. Since point A is one point in sample 2, in this way The position of the sample to be engraved on the base 6 is determined. Based on the configuration described above, the following The following size can be derived: tgα 3) Anticathode 8-Sample 2 4) Dimensions of irradiated surface 19 of sample 2 Therefore, following the geometry shown in Figures 6 and 7, the R-25 micron , α=25″′, θ/2=30°, the following values can be found: OH,= Micron, OH! =82 microns, 0H4=200 microns, AB=200 microns Ron and EF = 150 microns.

本発明に基づくX光子マイクロソース6において、コリメータ9は、適切なあら ゆる手段を用いてこれに固定されている本体7を延長する1つのエレメントであ る0例えば、コリメータ9は、16として示されているように本体7に溶接され ているが又は、17として示されているように嵌入により固定される(第4図及 び第5図)、X光子マイクロソース6の目的は試I42上での反射の後検出され ないように入射電子をブロックすることにある。本体7の隔壁は充分な厚みをも っていなくてはならず、本体7の壁の方向に放出された光子を止めるよう20ミ クロンより大きい厚みを呈する。In the X-photon microsource 6 according to the invention, the collimator 9 is an element extending the body 7 fixed to it by any means. For example, the collimator 9 is welded to the body 7 as shown as 16. or fixed by inset as shown at 17 (Fig. 4 and and Fig. 5), the purpose of the X-photon microsource 6 is to be detected after reflection on sample I42. The goal is to block incoming electrons. The bulkhead of the main body 7 has sufficient thickness. 20 mm to stop the photons emitted in the direction of the wall of the main body 7. It exhibits a greater thickness than Chron.

X光子マイクロソース6は、マニピュレータ18により制御される。マニピュレ ータ18は超真空チャンバ1内にある対陰極8を移動させることができる。マニ ピュレータ18と対陰極8の間の結合により、対陰極6の電気絶縁が可能となり 電子ビーム1゜の強度ひいてはX光子の強度についての情報が与えられる。従来 の技術において、すでに超真空内にX線Bを置くことが行なわれてきたが、この 場合、通陰極は巨大で、試料からきわめて離れたところに位置づけなければなら なかった。ソースが試料から非常に遠いところにあることから、−iに約150 ワ、トはどのきわめて高い出力が必要となり、このことは流体による対陰極の冷 却を暗に意味している。その結果、試料の照射表面は約10f12で、局所的分 析を得ることはできない。The X-photon microsource 6 is controlled by a manipulator 18. Manipure The motor 18 can move the anticathode 8 within the ultra-vacuum chamber 1. Mani The coupling between the generator 18 and the anticathode 8 enables electrical isolation of the anticathode 6. Information is given about the intensity of the electron beam 1° and thus the intensity of the X photons. Conventional In this technology, X-ray B has already been placed in an ultravacuum, In some cases, the cathode is large and must be located very far from the sample. There wasn't. Since the source is very far from the sample, -i has about 150 W, T requires very high power, which means that cooling of the anticathode by the fluid is necessary. It implies rejection. As a result, the irradiated surface of the sample is approximately 10f12, and the local analysis cannot be obtained.

本発明の特徴の1つは試料の寸法に制限が無く、あらゆる大きさを呈することが できるという点にある。−力木発明に基づく装置及び方法により得られる局所的 分析は、固体ブロック試料を用いる場合従来の技術を用いた装置では現在得るこ とのできない100ミクロンのレンジ内の試料の分析範囲を確保してくれる。One of the features of the present invention is that there is no limit to the size of the sample, and it can exhibit any size. The point is that it can be done. - Localized area obtained by the device and method based on the strength tree invention Analyzes cannot currently be obtained with equipment using conventional techniques when using solid block samples. This ensures an analysis range for samples within the 100 micron range, which is impossible to achieve with a 100 micron range.

この分析範囲は、従来の技術に基づく装置ではX線集束システムを必要とする。This analysis range requires an x-ray focusing system in devices based on prior art technology.

第8図及び第9図は、分析器のエネルギーウィンドウ幅を3eVとし、強度0. 7μA1エネルギー40KeVのビームで銀及び銅の試料について得られたスペ クトルを示している。銅スペクトルの獲得時間は3時間、銀のスペクトルの確保 時間は1/2時間である。8 and 9, the energy window width of the analyzer is 3 eV, and the intensity is 0. Spectra obtained for silver and copper samples with a beam of 7 μA 1 energy 40 KeV It shows the vector. Acquisition time for copper spectrum is 3 hours, securing silver spectrum The time is 1/2 hour.

銅スペクトルの最高ピークに相当する係数速度は7000カウント/秒である。The coefficient rate corresponding to the highest peak of the copper spectrum is 7000 counts/sec.

この結果から、この係数速度が、1m”について規準調整された従来のX線源に より得らhるものより10倍大きいことがわかる0本発明に基づく装置及び方法 のおかげで、直径100ミクロンの表面上で、従来の技術に基づくX線源を用い て直径10菖菖の表面上で得られるものと同し係数速度が得られる。This result shows that this modulus velocity is The device and method according to the invention is found to be 10 times greater than that obtained by On a surface of 100 microns in diameter using an X-ray source based on conventional technology The same modulus velocity is obtained as that obtained on the surface of a 10-diameter irises.

従って当該分野の専門家は、本発明の実施により得られる以下のような重要な利 点を理解されるであろうニー 安価な装置 −その寸法が制限されない試料を用いる可能性。Accordingly, those skilled in the art will recognize the following important benefits that may be obtained by implementing the present invention. Inexpensive equipment that will make you understand the point - Possibility to use samples whose dimensions are not restricted.

−直径約100ミクロンの被分析表面を得る可能性。- Possibility to obtain analyzed surfaces of approximately 100 microns in diameter.

−走査式電子顕微鏡により分析を局限する可能性。- Possibility to localize the analysis by scanning electron microscopy.

本発明は、ここで図示され詳述されてきた実施態様に制限されるものではなく、 その範囲から逸脱することなくさまざまな修正を行なうことができる。The invention is not limited to the embodiments shown and detailed herein; Various modifications can be made without departing from its scope.

浄書(内容に変更なし) 手続補正書(方式) %式% 3、補正をする者 事件との関係 出願人 名 称 アンストルマン ソシエテ アノニム5、補正命令の日付 昭和63年 11月22日6、補正の対象 図面の翻訳文(第8図及び第9図)7、補正の内 容 別紙のとおり 第8図及び第9図の番羽訳文の浄書(内容に変更なし)国際調査報告 ANNEX ToτHE INTERNATIONAr、FEA、RCHREP ORT ONEngraving (no changes to the content) Procedural amendment (formality) %formula% 3. Person who makes corrections Relationship to the case: Applicant Name: Anstlemann Societe Anonymous 5, date of amendment order: 1986 November 22nd 6, Target of amendment Translation of drawings (Figures 8 and 9) 7, Of the amendments Contents: As shown in the attached sheet Engraving of the Banwa translation of Figures 8 and 9 (no changes in content) International search report ANNEX ToτHE INTERNATION Ar, FEA, RCHREP ORT ON

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1.電子ビーム(10)とブロック固体材料である試料(2)の間に、前記ブロ ック試料(2)にできるだけ近いところに配置されコリメータ(9)と対陰極( 8)を閉じ込めている本体(7)の組合せから成るX光子マイクロソース(6) を含んでいること、かかるエレメント(7、8、9)間の関係は、試料上での反 射の後検出されないように電子ビーム(10)の入射電子を本体(7)がブロッ クするようなものであること、対陰極(8)は電子ビーム(10)の大部分の電 子を止めるのに充分厚いが生成されたX光子(11)の吸収を制限するのに充分 薄いものであること、そしてコリメータ(9)は、光子(11)の放出角度を減 少させ分析器(4)ならびにコリメータ(9)の内部シリンダとの関係において 対陰極(8)の放出面をマスキングし、こうして試料(2)により放出された光 電子(12)は分析器(4)へと導かれること、を特徴とする、(a)その外部 に配置されたマニピュレータ(3)に接続されている分析すべき試料(2)が中 に収納されている、超真空分析用チャンバー(1) (b)試料の近くに位置づけられている分析器(4)(c)電子ビーム(10) を放出する電子源(5)を含む、X光電子分光による固体材料表面の局所的化学 分析装置。 2.前記、X光子マイクロソース(6)の本体(7)が3つの段階的シリンダ( 13、14、15)を含みそのうち第1のシリンダ(13)の直径は電子ビーム (10)の直径に比べて大きいことを特徴とする、請求の範囲第1項に記載の装 置。 3.前記、対陰極(8)がX光子マイクロソース(6)の本体(7)の最小直径 のシリンダ(15)と一体を成し、薄い金属フィルム(膜)で構成されているこ とを特徴とする、請求の範囲第1項又は第2項のいずれかに記載の装置。 4.前記、薄い金属フィルム(8)の厚みが1ミクロンから50ミクロンの間に あることを特徴とする、請求の範囲第1項から第3項までのいずれかに記載の装 置。 5.前記、金属フィルム(8)が、アルミニウム、マグネシウム、クロム及び銅 を含むグルーブのうちの金属から選ばれていることを特徴とする、請求の範囲第 1項から第6項までのいずれかに記載の装置。 6.前記、試料(2)の分析される表面の直径(19)が約100ミクロンであ ることを特徴とする、請求の範囲第1項から第5項までのいずれかに記載の装置 。 7.前記、試料(2)が、約45°の角度に従って傾斜していることを特徴とす る、請求の範囲第1項から第6項までのいずれかに記載の装置。 8.前記、X光子マイクロソース(6)の本体(7)の隔壁の厚みが20ミクロ ンより大きいことを特徴とする、請求の範囲第1項から第7項までのいずれか1 つに記載の装置。 9.前記、コリメータ(9)が、溶接(16)によりそれに固定されているX光 子マイクロソース(6)の本体(7)を延長する1つのエレメントであることを 特徴とする、請求の範囲第1項から第8項までのいずれかに記載の装置。 10.前記、コリメータ(9)が、嵌入(17)によりそれに固定されているX 光子マイクロソース(6)の本体(7)を延長する1つのエレメントであること を特徴とする、請求の範囲第1項から第8項までのいずれかに記載の装置。 11.前記、X光子マイクロソース(6)が、マニピュレータ(18)により超 真空(1)分析用チャンバ(1)の外部で制御されていることを特徴とする、請 求の範囲第1項から第10項までのいずれかに記載の装置。 12.前記、電子ビーム(10)の収束・走査用の装置(23)、二次電子検出 器(21)及びマイクロン−ス(6)と試料(2)の表面の電子像を得るのに必 要な電子エレメントが含まれていることを特赦とする、請求の範囲第1項から第 11項までのいずれかに記載の装置。 13.電子ビーム(10)と試料(2)の間そして試料(2)にできるかぎり近 いところに、コリメータ(9)と対陰極(8)を閉じ込めている本体(7)から 成るX光子マイクロソース(6)を介在させることから成ること、かかるエレメ ント(7、8、9)間の関係は、試料(2)上の反射の後検出されないように電 子ビーム(10)の入射電子を本体(7)がブロックするようなものであること 、対陰極(8)は電子ビーム(10)の大部分の電子を止めるのに充分厚いが生 成されたX光子(11)の吸収を制限するのに充分薄いものであること、そして コリメータ(9)は、光子(11)の放出角度を減少させ分析器(4)ならびに コリメータ(9)の内部シリンダとの関係において対陰極(8)の放出面をマス キングし、こうして試料(2)により放出された光電子(12)は分析器(4) へと導かれること、を特徴とし、 (a)超真空分析チャンバ(1)の中にマニピュレータに接続された分析すべき 固体試料(2)を挿入し(b)かかる試料(2)の近くに分析器(4)を置き、 (c)電子源(5)から出る電子ビーム(10)により試料(2)を走査させる 、 X光電子分光により固体試料の表面に対し局所的分析を行なう方法。[Claims] 1. The block is placed between the electron beam (10) and the sample (2) which is a block solid material. The collimator (9) and anticathode ( X-photon microsource (6) consisting of a combination of a body (7) confining an The relationship between such elements (7, 8, 9) is determined by the reaction on the sample. The main body (7) blocks the incident electrons of the electron beam (10) so that they are not detected after the injection. The anticathode (8) should be of a type that absorbs most of the electron beam (10). thick enough to stop the photons, but sufficient to limit absorption of the generated X photons (11) be thin and the collimator (9) reduces the emission angle of the photons (11). In relation to the inner cylinder of the analyzer (4) and the collimator (9) Masking the emission surface of the anticathode (8) and thus the light emitted by the sample (2) characterized in that the electrons (12) are guided into the analyzer (4) (a) outside thereof; The sample to be analyzed (2) connected to the manipulator (3) placed in Ultra-vacuum analysis chamber (1) housed in (b) Analyzer (4) positioned near the sample (c) Electron beam (10) Local chemistry of solid material surfaces by X-photoelectron spectroscopy, including an electron source (5) that emits Analysis equipment. 2. Said, the body (7) of the X-photon microsource (6) consists of three graduated cylinders ( 13, 14, 15), of which the diameter of the first cylinder (13) is the electron beam. (10) The device according to claim 1 is characterized in that the device is larger than the diameter of the device. Place. 3. The anticathode (8) has the minimum diameter of the main body (7) of the X-photon microsource (6). It is integrated with the cylinder (15) and is made of a thin metal film (membrane). An apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that: 4. The thickness of the thin metal film (8) is between 1 micron and 50 microns. The device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that: Place. 5. The metal film (8) is made of aluminum, magnesium, chromium and copper. of the grooves comprising: The device according to any one of Items 1 to 6. 6. The diameter (19) of the surface to be analyzed of the sample (2) is about 100 microns. The device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that: . 7. characterized in that the sample (2) is inclined according to an angle of about 45°; An apparatus according to any one of claims 1 to 6. 8. The thickness of the partition wall of the main body (7) of the X-photon microsource (6) is 20 microns. any one of claims 1 to 7, characterized in that the The device described in. 9. said X-ray, to which the collimator (9) is fixed by welding (16); It is an element that extends the main body (7) of the child microsource (6). A device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that: 10. said collimator (9) is fixed thereto by an inset (17) being one element extending the body (7) of the photon microsource (6) An apparatus according to any one of claims 1 to 8, characterized in that: 11. The X-photon microsource (6) is superimposed by the manipulator (18). The vacuum (1) is controlled externally to the analytical chamber (1). The device according to any one of items 1 to 10. 12. The device (23) for converging and scanning the electron beam (10), the secondary electron detection Necessary for obtaining electron images of the surface of the sample (2), microns (21) and Claims 1 to 3 are exempted from including the necessary electronic elements. The device according to any one of items 11 to 11. 13. between the electron beam (10) and the sample (2) and as close as possible to the sample (2). from the body (7) that confines the collimator (9) and anticathode (8). intervening an X-photon microsource (6) consisting of such an element The relationship between the components (7, 8, 9) is such that the voltage is not detected after reflection on the sample (2). The main body (7) should be such that it blocks the incident electrons of the child beam (10). , the anticathode (8) is thick enough to stop most of the electrons in the electron beam (10), but be thin enough to limit the absorption of X photons (11) produced; and The collimator (9) reduces the emission angle of the photons (11) and the analyzer (4) as well as Massaging the emission surface of the anticathode (8) in relation to the internal cylinder of the collimator (9) The photoelectrons (12) thus emitted by the sample (2) are sent to the analyzer (4). It is characterized by being led to (a) The sample to be analyzed connected to the manipulator in the ultra-vacuum analysis chamber (1) inserting a solid sample (2); (b) placing an analyzer (4) near such sample (2); (c) Scanning the sample (2) with the electron beam (10) emitted from the electron source (5) , A method of performing local analysis on the surface of a solid sample using X-photoelectron spectroscopy.
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