JPH04334861A - 電子分光画像測定方式 - Google Patents

電子分光画像測定方式

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JPH04334861A
JPH04334861A JP3105341A JP10534191A JPH04334861A JP H04334861 A JPH04334861 A JP H04334861A JP 3105341 A JP3105341 A JP 3105341A JP 10534191 A JP10534191 A JP 10534191A JP H04334861 A JPH04334861 A JP H04334861A
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JP
Japan
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energy
voltage
electron
lens
directed
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Withdrawn
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JP3105341A
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English (en)
Inventor
Satoru Sekine
哲 関根
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Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
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Publication date
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  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、オージェ電子分光装置
、光電子分光装置等の電子分光装置に係り、特に、試料
面上での特定の電子エネルギー分布画像を得るための電
子分光画像測定方式に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、図4に示すように、同心球面型電
子エネルギー分光器(HSA)1と、複数段の静電レン
ズ3からなるインプットレンズ2とを備える電子分光装
置が知られている。図4において、試料4から放出され
たオージェ電子あるいは光電子(以下、これらを総称し
て単に電子と称す)はインプットレンズ2により減速さ
れて入射スリット5上に収束される。入射スリット5を
通過した電子の中の、HSA1の内側電極6、外側電極
7に印加されている電圧に対応する運動エネルギー(以
下、単にエネルギーと称す)を有する電子は図に示すよ
うに検出スリット8に収束され、検出器9で検出される
。そして、インプットレンズ2の各静電レンズ3に印加
する電圧を掃引することによって、図5に示すようなエ
ネルギースペクトルを得ることができる。なお、図5に
おいてIP はエネルギースペクトルのピーク強度を示
し、IB はバックグランド強度を示している。
【0003】ところで電子分光装置を用いた最も基本的
な分析方法は、上述したように試料表面の所望の領域を
電子線またはX線等の励起源で励起し、試料から放出さ
れるオージェ電子または光電子のエネルギースペクトル
を測定することによって、試料の組成あるいは化学状態
に関する情報を得るというものであるが、組成あるいは
化学状態に関する2次元的な情報、即ち試料面における
組成分布あるいは化学状態の分布を得るために、励起源
を走査し、試料面上の各点において着目する電子エネル
ギーのスペクトル強度を求め、2次元画像を得ることも
行われている。例えば光電子分光装置においては、試料
の広い範囲に均一にX線を照射し、光電子の取り込み位
置を走査することが行われている。これによって特定の
エネルギーを有する光電子が試料上のどのような領域か
ら放出されているか、その分布を知ることができ、以て
組成分布あるいは化学状態の分布を知ることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図4に
示すような構成においては2次元画像を得る場合には一
つの画素についてピーク強度とバックグランド強度とを
それぞれ測定しなければならないので、一つの画像を得
るために長時間を要していた。即ち2次元画像の一つ一
つの画素に関して有効な情報は図5の(IP−IB)の
値であるが、図4に示す構成では一時にはピーク強度I
P とバックグランド強度IB を同時に検出すること
はできないので、例えば、まずピーク強度IP を測定
し、次にインプットレンズ2に印加する電圧を変更して
バックグランド強度IB を測定し、更にそれらの差を
得る操作を画素毎に繰り返さなければならないものであ
った。本発明は、上記の課題を解決するものであって、
2次元画像を得るために必要な情報の測定を短時間で行
うことができる電子分光画像測定方式を提供することを
目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の電子分光画像測定方式は、インプットレ
ンズと、同心球面型電子エネルギー分光器と、複数の検
出器を備える電子分光装置において、前記インプットレ
ンズに印加する電圧を指定されたパスエネルギーと入射
電子エネルギーに基づいて設定することを特徴とする。
【0006】
【作用】制御装置10は入力装置12から電子エネルギ
ー及びパスエネルギーが指示されると、指示されたパス
エネルギーからHSA1に印加する電圧を求めると共に
、レンズ電圧設定テーブル11を参照して、レンズ電圧
VL1,VL2を求める。これによって、HSA1の内
側電極6、外側電極7には指示されたパスエネルギーに
対応する+VA ,−VA が印加され、また静電レン
ズ32,33 には、それぞれ、指示された電子エネル
ギー及びパスエネルギーに最適なレンズ電圧VL1,V
L2が印加される。
【0007】
【実施例】まず、本発明の原理について説明する。ピー
ク強度IP とバックグランド強度IB を同時に検出
するためには、HSA1の出射口に複数の検出器9をエ
ネルギースペクトルの分散方向に配置すればよい。図1
Aはその例を示す図であり、ピーク強度IP は検出器
9A の出力から得ることができ、またバックグランド
強度IB は検出器9B の出力から得ることができる
。しかしこのとき、エネルギースペクトルの分布が広す
ぎたり、あるいは逆に狭すぎたりしないようにする必要
がある。例えば図1Bに示すようにピークが狭い場合に
はピーク強度IP とバックグランド強度IB とを同
時に測定することはできるが、ピーク強度IP を検出
するのは一つか二つの検出器であり、その他の殆どの検
出器はバックグランド強度IB を検出することになる
ので、検出信号が有効に利用されず、感度が低いもので
あり、また、図1Cに示すようにピークの幅が広い場合
にはバックグランド強度IB が同時には得られないの
で上述した問題がある。 従って、図1Dに示すようにピーク強度IP 及びバッ
クグランド強度IB を同時に測定でき、且つ全ての検
出器の出力を有効に使用できることが望まれる。即ち図
1Dに示すスペクトルが達成できれば、中央部の検出器
でピーク強度IP を測定することができ、両端部の検
出器でバックグランド強度IB を測定することができ
るので、全ての検出器出力を有効に使用することができ
、感度が良好である。そのためには、着目する全てのパ
スエネルギーに対して検出器位置でのスペクトルが図1
Dに示すような分布となるようにするために、スペクト
ルをシフトできること、即ち、図1D中のPで示すピー
クを検出する検出器の位置を同図の左右方向に調整可能
なこと、及びエネルギー分散を変化させることができる
こと、即ち図1D中のWで示すピークの幅、例えば半値
幅を変化させることができることが必要となる。
【0008】ところで、図4の構成において、検出器9
で検出される電子のエネルギーEkin は、インプッ
トレンズ2に印加するリターディング電圧を−VR ,
パスエネルギーをEpas として下記の (1)式で
表されることが知られている。 Ekin=VR+Epas             
       …(1)従って、パスエネルギーEpa
s が一定である場合にはリターディング電圧−VR 
を変化させることによって検出される電子のエネルギー
Ekin を変えることができることが分かる。これは
即ち、図1に示すように検出器を複数個配置した場合に
は、リターディング電圧−VRを変化させることによっ
て図1DのPで示すピーク位置を変化させることができ
ることを意味する。また、検出器位置におけるエネルギ
ー分散△EはパスエネルギーEpas に比例すること
が知られている。即ち、kを係数として△E=k・Ep
as                       
 …(2)が成り立つ。従って、分光するエネルギーを
変化させずにエネルギー分散を変化させるためには、ま
ず (2)式に従って所望のエネルギー分散△Eを生じ
させるためのパスエネルギーEpas を求め、その求
められたEpas を (1)式に代入し、更にエネル
ギーEkin を元の値に固定して (1)式を満足す
るリターディング電圧−VR を求め、その求められた
リターディング電圧をインプットレンズ2に印加すれば
よい。
【0009】以上のことから、常に図1Dに示すような
スペクトルを得るためには、指示された電子のエネルギ
ーEkin とパスエネルギーEpas に対して最適
なインプットレンズ電圧、即ちリターディング電圧を選
択できる手段を備えればよいことが分かる。なお、選択
されたインプットレンズ電圧は、インプットレンズに入
射した電子を入射スリットの位置に収束させることので
きるものである必要があることは当然である。そのため
の手段としては、例えば、電子のエネルギーEkin 
とパスエネルギーEpasの全ての組合せに対して、最
適なインプットレンズ電圧を書き込んだテーブル(以下
、このテーブルをレンズ電圧設定テーブルと称す)を設
け、指示された電子のエネルギーEkin とパスエネ
ルギーEpas とから最適なインプットレンズ電圧を
求めるようにすることができる。以上が本発明の主旨と
するところである。
【0010】以下、図面を参照しつつ実施例を説明する
。図2は本発明に係る電子分光画像測定方式の一実施例
の構成を示す図であり、図中、10は制御装置、11は
レンズ電圧設定テーブル、12は入力装置、13、14
、15は電圧発生回路、16はシステムバスを示す。 なお、図4と同じものについては同一の符号を付す。イ
ンプットレンズ2は3段の静電レンズ31,32,33
 で構成され、静電レンズ31 は常に所定の一定電圧
(通常 0V)が印加されているが、静電レンズ32,
33 には制御装置10により、入力装置12から指示
された電子エネルギーEkinとパスエネルギーEpa
s に対応した最適のレンズ電圧VL1,VL2が供給
される。HSA1の内側電極6及び外側電極7にはそれ
ぞれ制御装置10から、指示されたパスエネルギーに対
応する電圧+VA,−VA が供給される。HSA1の
出射口には、エネルギースペクトルの分散方向に複数の
検出器9が配置されており、これらの検出器9の出力で
ある検出信号はシステムバス16を介して制御装置10
に取り込まれる。制御装置10は、入力装置12から電
子エネルギー及びパスエネルギーが指示されると、HS
A1の内側電極6及び外側電極7に供給する電圧+VA
,−VA を設定すると共に、レンズ電圧設定テーブル
11を参照して、静電レンズ32 に供給するレンズ電
圧VL1及び静電レンズ33 に供給するレンズ電圧V
L2を設定する。これらの設定された電圧を示すデジタ
ルデータは、電圧発生回路13、15、14に与えられ
る。
【0011】電圧発生回路13、14、15は、制御装
置10から与えられたデジタルデータに対応する電圧を
発生する。なお、電圧発生回路13は、リターディング
電圧−VR を発生する。電圧発生回路20、21はそ
れぞれ+VA ,−VA を発生する。結局、HSA1
の内側電極6には−VR +VA が、外側電極7には
−VR −VA が印加されることになる。入力装置1
2は、所望の電子エネルギー及びパスエネルギーを指示
するものであり、キーボードあるいはボリューム等の調
整摘みで構成される。制御装置10はレンズ電圧設定テ
ーブル11を備えている。このテーブルは電子エネルギ
ーとパスエネルギーの組合せに対して、最適なインプッ
トレンズ電圧を書き込んだテーブルであり、例えば図3
に示すように構成される。
【0012】図3Aは電子エネルギーとパスエネルギー
の組合せに対する静電レンズ32 の最適なレンズ電圧
VL1を書き込んだテーブル、図3Bは同じく静電レン
ズ33 の最適なレンズ電圧VL2を書き込んだテーブ
ルであり、共にX軸はパスエネルギー、Y軸は電子エネ
ルギー、Z軸はレンズ電圧を示す。このようなテーブル
は、当該電子分光装置について実験的に、あるいはコン
ピュータシミュレーションにより求めることができるが
、電子エネルギーとパスエネルギーの全ての組合せに対
してレンズ電圧を求めるのは非常に面倒な作業となるの
で、代表的な電子エネルギーと代表的なパスエネルギー
の組合せに対して最適なレンズ電圧を求め、その中間の
値については制御装置10で適当な手法によりデータの
内挿を行うようにするのがよい。
【0013】制御装置10が実行する処理は次のようで
ある。オペレータにより入力装置12から電子エネルギ
ー及びパスエネルギーが指示されると、制御装置10は
指示されたパスエネルギーからHSA1に印加する電圧
を求め、その電圧の発生を電圧発生回路13に指示する
と共に、レンズ電圧設定テーブル11を参照して、レン
ズ電圧VL1,VL2を求め、その電圧の発生をそれぞ
れ電圧発生回路15、14に指示する。これによって、
HSA1の内側電極6、外側電極7には指示されたパス
エネルギーに対応する+VA ,−VA が印加され、
また静電レンズ32,33には、それぞれ、指示された
電子エネルギー及びパスエネルギーに最適なレンズ電圧
VL1,VL2が印加される。制御装置10はこの状態
で検出器9から出力される検出信号を取り込むが、検出
器9の位置におけるスペクトルは図1Dに示すようにな
るので、全ての検出器9の検出出力を有効に利用するこ
とができる。以上のようにして検出信号の取り込みを試
料4の所望の領域を走査しながら行うことによって、2
次元画像を作成するための画像データを得ることができ
る。以上、本発明の実施例について説明したが、本発明
は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形が
可能である。例えば上記実施例では二つの静電レンズの
電圧を制御するようにしたが、一つの静電レンズあるい
は3個以上の静電レンズの電圧を制御するようにしても
よいことは当業者に明らかである。
【0014】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、ピーク強度とバックグランド強度を同時に測
定することができるので、2次元画像を得るための画像
データの測定時間を従来の1/2に短縮することができ
る。また、その際インプットレンズには、指示された電
子エネルギー及びパスエネルギーに対して最大感度を与
える電圧が印加されるので、全ての検出器の検出出力を
有効に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】  本発明の原理を説明するための図である。
【図2】  本発明の一実施例の構成を示す図である。
【図3】  レンズ電圧設定テーブルの構造例を示す図
である。
【図4】  従来の電子分光装置の構成例を示す図であ
る。
【図5】  電子エネルギースペクトルの例を示す図で
ある。
【符号の説明】
1…HSA、2…インプットレンズ、3…静電レンズ、
4…試料、5…入射スリット、8…検出スリット、9…
検出器、10…制御装置、11…レンズ電圧設定テーブ
ル、12…入力装置、13、14、15…電圧発生回路
、16…システムバス。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  インプットレンズと、同心球面型電子
    エネルギー分光器と、複数の検出器を備える電子分光装
    置において、前記インプットレンズに印加する電圧を指
    定されたパスエネルギーと入射電子エネルギーに基づい
    て設定することを特徴とする電子分光画像測定方式。
JP3105341A 1991-05-10 1991-05-10 電子分光画像測定方式 Withdrawn JPH04334861A (ja)

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