JPH0299846A

JPH0299846A - エネルギー分析装置

Info

Publication number: JPH0299846A
Application number: JP63252976A
Authority: JP
Inventors: Satoru Sukenobu; 祐延　悟
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-10-07
Filing date: 1988-10-07
Publication date: 1990-04-11
Also published as: US4959544A

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。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、荷電粒子のエネルギーを分析するときに用い
られるエネルギー分析装置に関する。

（従来の技術）従来、電子ビームやイオンビームを試料固体の表面に照
射し、このとき反射してきた粒子あるいは固体表面から
二次的に放出される粒子のエネルギーを分析して、固体
表面の元素組成や結晶構造あるいは固体内の電子構造な
どを測定できるようにした表面分析装置が知ら、れてい
る。このような表面分析装置では、反射してきた粒子あ
るいは二次的に固体表面から放出される粒子のエネルギ
−を精度よく分析でき、しかも分析感度の高いエネルギ
ー分析器を必要とする。

第１０図に従来、最も多用されている１２７度の偏向角
を持つ面対称電界プリズム形のエネルギー分析装置を示
す。このエネルギー分析装置１は、４いの間に静電場Ｐ
を形成する内側および外側電極２．３と、これら内側お
よび外側電極２゜３を所定の電位に保持する電圧源４．
５と、中央部にスリット６を有して静電場Ｐの入口側に
配置された入口側スリット板７と、同じく中央部にスリ
ット８を有している静電場Ｐの出口側に配置された出口
側スリット板９と、スリット８に対向するように配置さ
れた二次電子増倍管等からなる粒子検出器１０とで構成
されている。入口側スリット板７および出口スリット板
９は、通常、ステンレス鋼やモリブデンなどの金属材で
形成されており、これらは内側および外側電極２．３間
の中心電位あるいは零電位に保持されている。

このようなエネルギー分析装置１を使って、粒子エネル
ギーの分析を行なうときには次のようにする。たとえば
、電子銃１１を使って試料固体１２の表面に電子ビーム
を照射し、このとき試料固体１２から放出された電子な
どの負電荷をもつ粒子のエネルギーを分析する場合には
、内側電極２に＋■の電圧を、また外側電極３には一■
の電圧を印加する。人ロスリット板７に設けられたスリ
ット６を介して静電場Ｐに入射した粒子は静電場によっ
て偏向を受ける。このうち、零電位の中心軌道上を通る
ことができるエネルギを持つ粒子だけが、出口側スリッ
ト板９に設けられたスリット８を通して粒子検出器１０
に入射する。したがって、上記エネルギーを持った粒子
の存在およびその量を知ることができる。

しかしながら、上記のように構成された従来のエネルギ
ー分析装置にあっては次のような問題があった。すなわ
ち、入口側スリット板７と出口側スリット板９とは共に
金属材で形成されており、内側電極２と外側電極３との
間の中間電位あるいは零電位に保持されている。このた
め、内側電極２および外側電極３によってできる等電位
線１３は、第１０図に示すようになる。この図から判る
ように、内側電極２および外側電極３と入口側スリット
板７および出口側スリット板９との間の電場（フリンジ
フィールド）が大きく乱され、これが原因してエネルギ
ー分解能が低下すると言う問題があった。また、上述し
た乱れたフリンジフィルドの存在によって、出口側スリ
ット板９には中央部のビーム中心軌道上に１つだけしか
スリットを設けることができず、この結果、複数のエネ
ルギー分析が同時に行なえないと云う問題もあった。

（発明が解決しようとする課題）上記の如（、従来のエネルギー分析装置にあっては、エ
ネルギー分解能が低いばかりか、構造的に複数のエネル
ギー分析を同時に行なえない問題があった。

そこで本発明は、エネルギー分解能を大幅の向上させる
ことができ、しかも複数のエネルギー分析も同時に可能
なエネルギー分析装置を提供することを目的としている
。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、本発明は、偏向用静電場と
、この静電場の入口および出口に夫々配置されたスリッ
ト板とを備え、入口側のスリット板を通して上記静電場
へ入射した荷電粒子のうち上記静電場の偏向作用で軌道
変更されて出口側のスリット板を通過したものを検出す
ることによって入射荷電粒子のエネルギを分析するよう
にしたエネルギー分析装置において、前記２つのスリッ
ト板のうちの少なくとも出口側のスリット板を前記静電
場の電位分布とほぼ等しい電位分布に保持する電位分布
保持手段を設けたことを特徴としている。

（作用）上記手段を講じたことにより、少なくとも出口側スリッ
ト板近くのフリンジフィールドの乱れをなくすことがで
きる。したがって、フリンジフィールドの乱れに起因す
るエネルギー分解能の低下を防止でき、しかも複数のエ
ネルギー分析を同時に行なうことも可能となる。

（実施例）以下、図面を参照しながら実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例に係るエネルギー分析装置１
ａを示すもので、第１０図と同一部分は同一符号で示し
である。したがって、重複する部分の詳細な説明は省略
する。

この実施例に係るエネルギー分析装置１ａが従来の装置
と異なる点は、出口側スリット板２０の構成と、この出
口側スリット板２０に接続された要素２１とにある。

出口側スリット板２０は、第２図に示すように中央部に
スリット２２を有したアルミナなどの絶縁材製のスリッ
ト板２３と、このスリット板２３の表面全体に数１０μ
ｍの厚さにコーティングされた１０−５Ωｃｍ〜１０”
Ω（至）の電気型導度を有した導電材層２４とで構成さ
れている。

一方、要素２１は、出口側スリット板２０の両端間、つ
まり静電場Ｐの電位勾配方向に位置する両端間に接続さ
れた電圧源２５．２６によって構成されている。そして
、電圧源２５．２６は、出口側スリット板２０の表面電
位分布が静電場Ｐの電位分布と等しくなるように導電材
層２４に電圧を印加している。

このような構成であること、導電材層２４の抵抗値が静
電場Ｐの電位勾配方向に直線的に変化するように設けら
れているものとすると次のようになる。すなわち、導電
材層２４の両端に電圧源２５．２６で電圧を印加すると
、導電材層２４の電気抵抗によって、導電材層２４つま
り出口側スリット板２０の表面電位は第１図中左右方向
へ直線的に変化したものとなる。したがって、内側電極
２に＋Ｖを、外側電極３に一■を印加してエネルギー分
析を行なうときには、第２図に示すように電圧源２５の
出力電圧を＋Ｖに設定し、また電圧源２６の出力電圧を
一■に設定すれば、出口側スリット板２０の表面電位分
布を内側電極２と外側電極３との間の空間的な電位分布
に一致させることができる。この結果、等電位線１３は
第１図に示すようになり、特に出口側フリンジフィール
ドに乱れが発生するのを防止できる。

なお、上述した実施例では、スリット板２３の全表面に
前述した電気型導度を有する導電材層を設けているが、
第３図に示すようにスリット板２３の静電場Ｐ側に位置
する表面だけに導電材層２４を設けるようにしてもよい
。また、第４図に示すように、内側電極２および外側電
極３に電圧を印加する電圧源４．５を共用してスリット
板２０に電圧を印加するようにしてもよい。また、スリ
ット板２０の表面の電位分布を第５図に示すような電位
分布に設定しなければならないときには、第６図に示す
ようにスリット板２０の形状（幅）を電位勾配方向に変
えたり、あるいは導電材層２４の厚みを変えることによ
って実現することができる。

また、上述した実施例では、中央部に１つのスリットを
有した出口側スリット板を装着しているが、第７図に示
すように静電場Ｐの電位勾配方向に例えば３つのスリッ
ト２２ａ、２２ｂ、２２ｃを備えた出口側スリット板２
０Ｃを装着するようにしでもよい。そして、各スリット
２２　ａ、　　２　ｂ。

２２ｃに対向させて粒子検出器１０ａ、１０ｂ。

１０ｃを配置する。

この場合も出口側スリット板２ＤＣは、第８図に示すよ
うに３つのスリット２２ａ、２３ｂ。

２２ｃを有したアルミナ等の絶縁材製のスリット板２３
ａと、このスリット板２３Ｈの表面全体に数１０μｍの
厚さにコーティングされた１０−５Ωｅｌｌｌ〜１０２
Ωｃｍの電気型導度を有した導電材層２４とで構成され
ている。そして、導電材層２４の両端は、電位分布設定
用の電圧源２５゜２６に接続される。これによって出口
側スリット板２０ｃの表面電位が静電場Ｐの電位分布と
等しくなくなるように設定される。

このような構成であると、前記実施例と同様に特に出口
側のフリンジフィールドが乱れることがない。したがっ
て、粒子の軌道がフリンジフィルドによって乱されるこ
とがないので、両サイドに位置するスリット２２ａ、２
２ｃを使ってエネルギー分析が可能となる。つまり、１
つの分析器で複数のエネルギーの粒子を同時に分析する
ことが可能となる。

なお、この場合、第９図に示すように導電材層２４をス
リット板２３ａの静電場側に位置する表面だけに設ける
ようにしてもよい。また、スリット板は絶縁性を有し、
かつ複数の孔のおいているものであればよく、たとえば
メツシュのようなものでもよい。また上述した各実施例
では、入口側スリット板については従来と同様のものを
用いているが、この入口側スリット板についても出口側
スリット板と同様に構成されたものを用い、表面電位分
布を設置できるようにしてもよい。

［発明の効果］本発明によれば、特に出口側におけるフリンジフィール
ドの乱れを解消できるので、分解能を上げることができ
、しかも複数のエネルギーの粒子を同時に分析すること
も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例に係るエネルギー分析装置の概略構成
図、第２図は同装置における出口側スリット板の断面図
、第３図は出口側スリット板の変形例の断面図、第４図
は電圧印加方式の変形例を示す図、第５図は出口側スリ
ット板の表面７１位分布の一例を示す図、第６図は第５
図に示した電位分布を得るための出口側スリット板の形
状を示す図、第７図は本発明の別の実施例に係るエネル
ギー分析装置の概略構成図、第８図は同装置における出
口側スリット板の断面図、第９図は出口側スリット板の
変形例の断面図、第１０図は従来のエネルギー分析装置
の概略構成図である。ｌａ、ｌｂ・・・エネルギー分析器、２・・・内側電極
、３・・・外側電極、４．５・・・電圧源、７・・・入
口側スリット板、１０・・・粒子検出器、２０．２０ａ
。２０　ｂ　、　　２０　ｃ　、　　２０　ｄ−＝出口側
スリット板、２１−・・要素、２２，２２ａ、２２ｂ、
２２ｃｍスリット、２３・・・スリット板、２４・・・
導電材層、２５．２６・・・電圧源。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims

【特許請求の範囲】（１）偏向用静電場と、この静電場の入口および出口に
夫々配置されたスリット板とを備え、入口側のスリット
板を通して上記静電場へ入射した荷電粒子のうち上記静
電場の偏向作用で軌道変更されて出口側のスリット板を
通過したものを検出することによって入射荷電粒子のエ
ネルギを分析するようにしたエネルギー分析装置におい
て、前記２つのスリット板のうちの少なくとも出口側の
スリット板を前記静電場の電位分布とほぼ等しい電位分
布に保持する電位分布保持手段が設けられていることを
特徴とするエネルギー分析装置。（２）前記電位分布保
持手段は、絶縁材で形成されたスリット板と、このスリ
ット板の少なくとも前記静電場側に位置する表面に設け
られた１０＾−＾５Ωｃｍ〜１０＾２Ωｃｍの導電材層
と、この導電材層の両端に電圧を印加して表面電位分布
を設定する電圧印加源とで構成されている請求項１に記
載のエネルギー分析装置。（３）前記静電場の電位分布とほぼ等しい電位分布に保
持された出口側のスリット板には、電位勾配をもつ方向
に複数の粒子通過孔が形成されている請求項１に記載の
エネルギー分析装置。