JPH05113418A - 表面分析装置 - Google Patents

表面分析装置

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JPH05113418A
JPH05113418A JP2414479A JP41447990A JPH05113418A JP H05113418 A JPH05113418 A JP H05113418A JP 2414479 A JP2414479 A JP 2414479A JP 41447990 A JP41447990 A JP 41447990A JP H05113418 A JPH05113418 A JP H05113418A
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Teruji Hirai
暉士 平居
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株式会社島津製作所
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 試料励起線を用いる試料面分析で試料面の同
一の微小領域を二種の励起線を用いて分析する場合に、
試料を一つの装置から他の装置へ、或は一つの装置内で
も移動させることなく二種の分析を可能にする。 【構成】 一つの装置内に荷電粒子ビーム照射装置と光
照射装置を試料の同一点を照射するように配置し、荷電
粒子照射により試料から放出される二次放射線分光装置
と、光照射により試料から放射される蛍光を分光する装
置を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は試料表面の同一個所につ
いて複数種の分析を行い得る表面分析装置に関する。
【0002】
【従来の技術】試料表面の微小領域の分析方法として、
試料面に荷電粒子ビームを収束照射し、試料から放射さ
れる二次放射例えばX線を分光して試料の元素組成を知
る方法とか、試料面に紫外,可視等の光を集中照射し
て、試料から放射される蛍光を分光することにより、試
料表面の物質の種類を判定する方法等が用いられてい
る。
【0003】所で上述した試料面を励起線で集中照射し
て、試料から放射される二次放射を分析検出する分析方
法を実行する装置は従来から、励起線の種類別に独立の
装置として構成されているため、一つの装置で励起線の
異なる二種の分析を行うことができなかつた。このこと
は試料表面の同一の微小点について二種類の分析を行う
場合、同じ場所を二種の励起線で照射すると云うことが
きわめて困難となると云うことで、このような場合、各
装置間において、試料面の分析点を精密に再現できるよ
うに試料ステージ駆動機構を高精度化しなければなら
ず、試料位置調整のための作業が大へん面倒になると云
う問題があった。
【0004】他方半導体ウエハ上に付着した微小な異物
の鑑定のような場合、励起線に荷電粒子を用いた元素分
析だけでは如何なる化合物かの判定は困難であり、特に
有機物の場合は殆ど不可能である。異物の物質同定には
元素分析の他、化合物としての特徴を表現する光領域の
分析を併用することが望まれる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は一つの装置で
試料の同一個所に二種の励起線を集中照射して、試料を
一つの装置から他の装置へと移し変えるような操作なし
に試料の同一個所について二種の分析を行い得るように
しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】試料上の一点に荷電粒子
ビームを収束照射する荷電粒子光学系と、試料の同一点
に紫外可視の光を集中照射する光源および光学系と、試
料から放射されるX線を分光するX線分光装置と、試料
面を観察する光学顕微鏡と、その光学顕微鏡を通して試
料から放射される蛍光が導入されてその蛍光を分光する
光学的分光装置とを備えた試料面分析装置を提供する。
【0007】
【作用】試料面の同一点を照射するように荷電粒子照射
系と、光照射系を備えることにより、試料面の同一点を
試料を全く動かさないで二種の分析で分析することがで
きる。
【0008】
【実施例】図1に本発明の一実施例を示す。図で1は電
子銃、2は電子光学系のコンデンサレンズ、3は同じく
対物レンズでSは試料である。上記電子光学系によって
試料面上に電子ビームeが収束照射される。電子ビーム
の照射によって試料SからはX線が放射される。放射さ
れたX線は分光結晶4,X線検出器5等で構成されたX
線分光器で分光され検出される。6,7,8は電子ビー
ムeと同軸的に配置された鏡で、試料面を観察する光学
顕微鏡の対物鏡6および導光用鏡7,8である。試料か
ら出た光は鏡6,7,8を介して装置側方に導かれ、装
置の真空器壁Wに設けられた窓9を通して器壁外に出
て、光学顕微鏡の対物レンズ10により、試料面の拡大
虚像を形成する。接眼レンズ10と窓9との間に出入可
能に斜鏡11が設けられ、この斜鏡を接眼レンズ10の
光軸上に進出させると、試料から出た光は反射されて分
光器12に入射せしめられ、分光器の光検出器13によ
って試料から放射された光のスペクトルデータが得られ
る。
【0009】窓9は紫外線を透過する材料例えば水晶で
作られており、また窓9と斜鏡11との間に45°の傾
きで透明板14が挿入されている。15は試料面に励起
光を投射する励起光光源のレーザである。光源15から
出射した光はレンズ16,17により、試料から接眼レ
ンズ10に向かう光と逆行する発散光束となるようにし
て透明板14に入射し、一部が透明板14で反射されて
鏡8,7,6を試料からの光と逆行して試料面に収束せ
しめられる。光源15は励起光として紫外光を用いるか
可視域の光を用いるかで交換される。透明板14は紫外
から赤外域まで透過性を有することが望まれ、石英或は
岩塩が好適である。
【0010】この実施例では励起光として真空紫外光も
使えるように、真空器壁内に紫外光源の水素放電管18
が設置してある。この放電管からの光は凹面反射回折格
子19で単色化されて試料面を照射する。
【0011】20は試料から放出される二次電子を検出
するセンサであり、21は電子ビームeを試料面でx,
y両軸方向に振らせて試料面を走査する偏向コイルであ
る。22はCRTで、電子ビームの偏向と同期して作動
し、二次電子検出用センサ20の出力を画像表示して、
試料面の走査型電子顕微鏡像を現わす。23は試料ステ
ージ24をx,y,z3軸方向に微動する試料移動装置
で、真空器壁外よりマイクロメータ機構で駆動され、ス
テージ位置を読取れるようになっている。
【0012】上述装置の初期調整は、試料として蛍光板
を用い電子ビームを照射して、蛍光の発光点を接眼レン
ズ10を通して観測し、発行点が視野中央に来るように
接眼レンズ10の位置を調整する。次に分光器12を蛍
光の中心波長に合わせて斜鏡11を進出させ、光検出器
13の出力が最大になるように斜鏡11の傾きを調整す
る。次に光源13を点灯し、斜鏡11を後退させて試料
面の投光スポット(紫外光源なら蛍光スポット)を接眼
鏡を通して観測して、スポットが視野中央に来るように
光源15の位置を調整する。光源18の位置も同様にし
て調整するが、光源18と回折格子19は一つの架台上
に固定してあり、この架台が真空器壁Wに位置調節可能
に取り付けてあり、二つの調節ねじT1,T2によって
器壁W外から行うことができる。
【0013】上述装置を用いた分析操作を説明する。試
料面の光学顕微鏡像或は走査電子顕微鏡像を見て分析点
を決め、その点が電子光学系の光軸上に来るように試料
移動装置21を操作する。この操作は分析点が光学顕微
鏡視野或はCRT20の画面中央に来るようにすればよ
い。この状態で、電子ビームeを試料面に照射し、X線
分光器で波長走査してX線検出器5の出力の記録を取る
ことで分析点のX線分光スペクトルが得られる。次に光
源15或は18を作動させ、斜鏡11を進出させて、分
光器12を照射光の波長より長波長側で波長走査して、
光検出器13の出力を記録することにより試料の分析点
の蛍光スペクトルの記録が得られる。
【0014】上述した実施例は試料励起線として電子線
と光を用い、電子線励起による分析はX線分光分析であ
るが、荷電粒子励起線としてイオンビームを用い、照射
イオンの後方散乱成分のエネルギー分析による極表面の
元素分析、或はイオン照射による試料からの二次イオン
の質量分析を行うようにしてもよい。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば一つの装置内で二種の励
起線が試料の同一個所を照射するので、試料の装置内で
の移動なしに試料の同一の個所に対して二種の分析を行
うことができ、試料を動かさないから、試料の位置合わ
せに格別高精度の装置を必要とせず、厳密に同一個所の
分析ができるので、試料に付着した微小異物の分析とか
試料面の異常点の分析を迅速適確に行うことができ、か
つ操作も簡単で、装置構成も、試料移動装置に格別な高
精度を必要とせず、一台の装置ですむから経済的でもあ
る。
【画面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例装置の側面図。
【符号の説明】
1…電子銃 2…コンデンサレンズ 3…対物レンズ 4…分光結晶 5…X線検出器 S…試料 6…対物鏡 9…窓 10…接眼レンズ 11…斜鏡 12…分光器 13…光検出器 14…透明板 15…光源 18…光源 19…回折格子 20…二次電子検出用センサ 21…偏向コイル 22…CRT 23…試料移動装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 試料上の一点に荷電粒子ビームを収束照射する線源およ
    び荷電粒子光学系と、試料の同一点に試料励起光を集中
    照射する光源および光学系と、荷電粒子線の照射により
    試料から放出される二次放射線を分光検出する装置と、
    試料面を観察する光学顕微鏡と、励起光により照射され
    た試料より放射される蛍光を上記光学顕微鏡を通して導
    入され、上記蛍光を分光する分光装置とを備えた表面分
    析装置。
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