JPH05290796A

JPH05290796A - 表面分析装置

Info

Publication number: JPH05290796A
Application number: JP4094508A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Iketaki; 慶記池滝
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1992-04-14
Filing date: 1992-04-14
Publication date: 1993-11-05

Abstract

(57)【要約】【目的】非破壊で試料表面の元素を二次元分析できる。【構成】ＹＡＧレーザー光源２３を真空容器２４内のタ
ーゲット２５に照射して白色のＸ線を発生させること
で、レーザープラズマ光源を構成する。このＸ線は分光
器３６で波長選別されて、軟Ｘ線結像素子２８により、
試料２７に集光する。試料表面で発生する２次イオンの
軌道上に質量分析器３０又は飛行時間分析器を配置し、
２次電子増倍管で２次イオンを検出して質量分析を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、紫外光，真空紫外光，
Ｘ線等のマイクロビームを用いて非破壊又は破壊で試料
表面の元素を分析する表面分析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体製造技術の発展に伴い、半
導体材料等の評価手段として各種の表面分析法が注目さ
れて来ている。とりわけ、シリコンウエハー表面の汚染
状態を調べる分析技術は、半導体製造プロセスにおいて
必要不可欠な技術となっている。その中でも、シリコン
ウエハー等のサンプル表面の吸着物質を脱離させ、発生
したイオンを質量分析して、サンプルの炭素化合物や水
分子の汚染状況を調べる方法は、有力な評価手段となっ
ている。具体的には、Secondary Ion Mass Spectrometr
y(SIMS), Electron Stimulated Desorption(ESD), Photon Stimulated Desorption(PS
D)が分析手段としてよく知られている。

【０００３】例えば、試料表面を高速イオンで照射する
と、その表面から構成原子が２次イオンとなって放出さ
れる。この２次イオンを質量分析する方法がＳＩＭＳで
ある。図６にＳＩＭＳの概念図が示されている。図にお
いて、イオン銃１から放出されたＣｓ等のイオンビーム
は、コンデンサーレンズ２及び対物レンズ３を介して、
試料４の表面上にφ１μｍ以下に集束される。又、イオ
ンビームは、コンデンサーレンズ２と対物レンズ３の間
に配置された偏向電極５を通過する際に偏向させられる
ため、この偏向電極５を制御することによって、イオン
ビームを試料４上で二次元走査させることができる。イ
オンビームが照射されることによって試料表面から放出
される２次イオンは、質量分析器６を介して質量分析法
により２次電子増倍管７で検出される。イオンビームを
２次元走査しながら質量分析を行えば、２次元の空間マ
ッピングができる。

【０００４】図６におけるＳＩＭＳでは、２次イオンの
他に、試料表面上から放出される２次電子や可視光も観
察できるようになっているので、多角的分析が可能であ
る。又、２次イオンの分析法として、飛行時間分析法を
用いる場合もある。この方法は、試料面の微小領域の分
析ができる点では電子線をプローブとするＸ線マイクロ
アナライザーと似ているが、同位元素の分析が可能であ
る点と、分析感度が高く、特に軽元素に対する検出感度
が高い等の点とで、Ｘ線マイクロアナライザーより優れ
ている。上述のようなＳＩＭＳと同様な構成で、電子ビ
ームで試料面を走査して分析する手段についてはＥＳ
Ｄ、ＳＲ光源や水銀ランプを用いて紫外光より短波長の
光で試料を照射して分析する手段についてはＰＳＤと呼
ばれる。

【０００５】次に、代表的な２次イオン分析法である質
量分析法と飛行時間分析法について説明する。まず、質
量分析法について説明する。図７は質量分析器６を示す
概念図であり、試料４（図６参照）の表面から発生した
２次イオンは、２次イオン引き出し電極９で加速され、
集光用補正レンズ１０で集束されて、入射スリット１１
を介して同軸円筒型のセクター電極１２及びセクター磁
場１３で選別される。即ち、入射スリット１１を通過し
てセクター電極１２に入射させられたイオンは特定の速
度，質量，電荷を持つので、電極１２に特定の電圧が印
加された場合のみセクター電極１２の軌道を通るよう偏
向させられ、この電極１２を通り抜けることができる。
そして、セクター電極１２を通過できたイオンは、更に
２枚のスリット１４，１５を介してセクター磁場１３で
選別される。セクター磁場１３では、２次イオンの軌道
平面に垂直に磁力が印加され、ローレンツ力によって２
次イオンの軌道を変える作用を有する。図７に示す構成
によれば、セクター磁場１３が存在する領域の入口と出
口に２枚のスリット１５，１６が設けられ、これによっ
てセクター磁場１３内を２次イオンが通過するときの円
弧型軌道を規定できるようになっている。従って、磁束
密度を選択することにより、特定の速度，質量，電荷を
持つ２次イオンが、スリット１６を通過することができ
る。そして、このようにして選別されたイオンは２次電
子増倍管７で検出される。

【０００６】このようにして得られる２次イオンの質量
分析結果の定量的な演算方法について説明する。まず、
セクター電極１２において、セクター電場の印加電圧を
Ｅ，セクター電極の軌道半径をＲ１とし、セクター磁場
１３において、セクター磁場の磁束密度をＢ，セクター
磁場の軌道半径をＲ２とする。又、入射イオンの質量を
ｍ，イオン価数をｎ，素電荷をｅ，入射速度をｕと規定
する。この場合、セクター電場について、２次イオンが
Ｒ１の円弧軌道を通り抜けることのできる条件は、セク
ター電場内での静電力と遠心力が釣り合うことである。
従って、そのためには次式が成立つする。ｅｎＥ＝ｍ・ｕ²／Ｒ１（１）又、同様に、セクター磁場１３について、２次イオンが
Ｒ２の円弧軌道を通り抜けることのできる条件は、セク
ター磁場１３内でのローレンツ力と遠心力とが釣り合う
ことである。従って、そのためには次式が成立する。ｅｎｕＢ＝ｍｕ²／Ｒ２（２）（１）式と（２）式からｕを消去すると、以下の関係式
が得られる。ｅｎ／ｍ＝（Ｒ１／Ｒ２²）・（Ｅ／Ｂ²）（３）従って、（３）式からセクター電場とセクター磁場の強
さによって、任意のイオンの質量分析ができることにな
る。

【０００７】次に、飛行時間分析法について説明する。
飛行時間分析器は質量分析器よりもシステム構成が簡単
であり、その概念図を図８に示す。図中、試料１８は電
極１９の一様な電界中に置かれており、レーザービーム
を照射することによって発生する２次イオンを引き込み
電極２０に向かって加速させる。引き込み電極２０を通
過することで速度ｕまで加速されたイオンは、引き込み
電極２０の位置から距離Ｌだけ飛行した後に、２次電子
増倍管２１で検出されるようになっている。次に、飛行
時間分析法による質量分析結果の定量的な演算方法につ
いて説明する。２次イオンは電圧Ｖで加速されるとする
と、速度ｕとの関係はエネルギー保存則により、次のよ
うに書くことができる。ｅｎＶ＝（１／２）・ｍｕ² （４）又、二つの電極１９，２０間の間隔をｋとすると、２次
イオンが電極１９から引き込み電極２０まで到達する時
間Ｔｏは、Ｔｏ＝√（ｍ／〔２ｅｎＶ〕）・ｋ（５）で与えられる。

【０００８】又、引き込み電極２０から２次電子増倍管
２１までの距離がＬであるから、２次イオンが引き込み
電極２０から２次電子増倍管２１に到達するまでの飛行
時間Ｔ１は、Ｔ１＝Ｌ／ｕ（６）となる。この（６）式を（４）式との関係で書き直す
と、Ｔ１＝Ｌ／√（２ｅｎＶ／ｍ）（７）と書くことができる。従って、試料１８で２次イオンが
発生してから検出器である２次電子増倍管２１にたどり
つく時間Ｔは、Ｔｏ＋Ｔ１であるから、Ｔを測定してＶ
を決定すれば、ｅｎ／ｍを決定することができる。一般
的には、イオンが発生した時間を特定できる場合は、飛
行時間法の方が構成が簡単であるから、便利な方法であ
るといえる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、ＳＩ
ＭＳ，ＰＳＤ，ＥＳＤは表面分析において有力な手段で
あるが、いくつかの問題点がある。即ち、ＳＩＭＳとＥ
ＳＤの場合には、プローブが粒子線であるので、基本的
には破壊分析手段であるという問題がある。しかも、Ｓ
ＩＭＳの場合にはイオン源が不安定で、イオンビームの
入射エネルギーにばらつきが大きい等の問題もある。
又、イオンや電子等の粒子線を作ってビーム形を制御す
る為には、複雑な磁場或いは電場型のレンズが必要であ
り、数１０ＫＶ以上の高圧電源が多数必要となる等大変
に複雑で高価なシステムであった。一方、ＰＳＤは、非
破壊分析手段であるが、従来技術においては、数１００
Ａ以下の軟Ｘ線領域では有効な結像素子の導入を行わな
いで分析を行っていたので、マイクロビームによる２次
元マッピングが不可能であった。その上、光源として、
大規模で高価なＳＲ光源か、或いは強度が低く数１０ｎ
ｍ以上の長波長の光しか発光しない水銀ランプを利用す
るしかなかったので、これらの光源を利用したシステム
はあまり実用的でなかった。

【００１０】本発明は、このような課題に鑑みて、非破
壊で且つマイクロビームにより試料表面における元素の
分布を二次元に分析することができる表面分析装置を提
供することを目的とする。又、本発明の他の目的は、粒
子線，Ｘ線等を用いない安定した光学的マイクロビーム
により、試料表面における元素の分布を二次元に分析す
ることができる表面分析装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】まず始めに、レーザープ
ラズマ光源を用いた、非破壊で二次元的に表面分析する
表面分析装置について、説明する。近年、ＳＲ光源の出
現により、軟Ｘ線領域の光の利用技術が身近になってお
り、それに伴い、軟Ｘ線領域の結像素子、検出器、フィ
ルター等の開発が進行している。又、光源もＳＲ光源の
他にも、レーザープラズマ光源の実用化が始まってい
る。ここで、本発明で重要な役割を演じるレーザープラ
ズマ光源と軟Ｘ線結像素子について説明する。まず、レ
ーザープラズマ光源について説明する。真空中で高出力
レーザー光がターゲット上に集光すると、高温・高蜜度
のプラズマが発生し、数Ａより長い白色のＸ線が１０％
前後の高い変換効率で発生する。この光源がレーザープ
ラズマ光源であり、ＳＲ光源やＸ線管と比較すると、以
下のような魅力ある幾つかの特徴がある。１）基本的には高輝度の白色光源である。２）ＳＲ光源と異なり、発散光源である。３）パルス幅がレーザーのパルス幅（１０nm sec以下）
と同じであり、理想的なパルス光源である。４）廉価でコンパクトであり、理想的なラボラトリーユ
ース（即ち実験室等のレベルでの使用に適する）のＸ線
光源である。

【００１２】次に、軟Ｘ線結像素子について説明する。
現在、Ｘ線顕微鏡の分野等で有力なツールとなっている
軟Ｘ線結像素子は、図９に示すようなウォルタータイプ
等斜入射反射鏡を用いた光学系と、図１０に示すような
回折を用いたゾーンプレートと、図１１に示すような反
射鏡の表面に多層膜をコートしたホフナーやシュワルツ
シルド光学系等の直入射光学系との、３つのタイプがあ
る。この３種類の光学系は、夫々異なった特徴を有して
おり、斜入射反射鏡を用いた光学系は、白色光を５０ｎ
ｍ程度の高い解像度で結像することができる。ゾーンプ
レートは結像性能と共に分光性能を持ち、各波長に応じ
て異なる場所に集光する。従って、集光点を選ぶことに
より、任意の単色の波長を結像させることができる。
又、直入射光学系は、球面鏡に波長分散性のある多層膜
をコートするために特定の波長のＸ線しか結像できない
が、大きなＮＡを持つので視野が広く、しかも数１０ｎ
ｍ程度の高い分解能で結像できる。

【００１３】本発明は、このようなレーザープラズマ光
源と軟Ｘ線結像素子を利用して、優れた表面分析用の２
次イオン分析器である表面分析装置の実現を可能にした
ものである。即ち、本発明の基本構成を示すと、図１の
ようになる。本発明による表面分析装置は、ＹＡＧレー
ザー光源２３からのレーザー光が入射される光学窓２４
ａを有する真空容器２４内には、光源２３からの光が照
射されると一部が融けてプラズマ化して紫外光，真空紫
外光，Ｘ線を発生させる回転ターゲット２５が設けら
れ、更にこのレーザープラズマ光源から発せられた光を
受けて単色化させる分光器２６と、この光を試料２７表
面に集光させる集光光学系２８が設けられている。集光
光学系２８は、回転ターゲット２５で発生するＸ線等を
試料２８上に例えば０．１μｍ以下の大きさのスポット
径で集光させる軟Ｘ線結像素子から構成されている。試
料２８が載置されるサンプルステージ２９は二次元走査
されるようになっている。又、この試料２７から発せら
れた２次イオンを検出する質量分析器３０又は飛行時間
分析器が、このイオンの軌道上に備えられている。尚、
図１の構成では、イオン検出器として質量分析器３０が
用いられているが、レーザープラズマ光源は理想的なパ
ルス光源であるから、２次イオンの発生時刻を特定で
き、これにより構成のより簡単な飛行時間分析器でも飛
行時間分析法によって高感度でイオン分析ができる。

【００１４】次に、安定した光学的マイクロビームを用
いて表面分析を行う本発明による表面分析装置について
説明する。真空中でレーザー光を試料上に集光させる
と、表面に吸着した物質や物質表面の一部が溶解してア
ブレーションを起こす。この飛散物質を２次イオン分析
すれば、ＳＩＭＳ，ＰＳＤ，ＥＳＤと同様の表面分析が
可能である。本発明による表面分析装置はこの原理を用
いたものであり、レーザー光源と、このレーザー光源よ
り発せられたレーザー光を偏向して真空中に配置された
試料上に照射するための偏向光学系と、試料表面から発
生した２次イオンを質量分析するための質量分析器又は
飛行時間分析器とを備えたことを特徴とするものであ
る。

【００１５】

【作用】レーザープラズマ光源を用いた本発明において
は、レーザープラズマ光源から発生した光は、分光器２
６で単色化され、集光光学系によって試料２７上に集光
され、しかもサンプルステージ２９を二次元走査させる
ことで、この光は試料２９上を二次元走査することにな
る。この時、プローブとしてのＸ線等は全く試料２９の
表面を傷つけない。又、Ｘ線等の波長を分光器２６又は
集光光学系２８で選択することにより、分析者等が関心
を持つ分子を選択的に解離させることができるので、高
い感度で分析できる。そして、試料２９表面から発生し
た２次イオンは質量分析器３０又は飛行時間分析器を通
過して、光電子増倍管やＭＣＰ等の２次電子増倍管によ
り検出され、二次元マッピングされる。

【００１６】又、レーザー光源を用いた本発明による表
面分析装置では、真空外の大気中に例えばポリゴンミラ
ー等の偏向光学系を用いてレーザー光源からのレーザー
光を偏向させることで、レーザー光をプローブとして、
試料表面を簡易に二次元走査できる。しかも、レーザー
光のパワーを調整することにより試料表面のダメージを
極力小さくし、試料表面の吸着物質のみを解離させるこ
とが可能であり、反対に試料表面を徐々に融解させるこ
とにより、ＳＩＭＳ，ＥＳＤと同様な深さ方向の成分分
析も可能である。又、レーザー光源は理想的なパルス光
源であることから、２次イオンの発生時刻を特定でき、
質量分析器に代えて構成のより簡単な飛行時間分析器を
用いても、飛行時間分析法により高感度でイオン分析を
できる利点がある。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基
づいて説明する。図２は本発明の第一実施例を示す表面
分析装置の概略構成図である。図において、Ｎｄ：ＹＡ
Ｇレーザー光を射出するＹＡＧレーザー３２とその前方
に位置する集光レンズ３３は、大気中に配設されてい
る。光学窓３４ａからＮｄ：ＹＡＧレーザー光を入射さ
せる真空容器３４内には、このレーザー光が照射される
とその一部が融けて蒸発してプラズマ化され、この高温
・高密度のプラズマから例えば白色の軟Ｘ線が発生する
回転ターゲット３５が設けられている。尚、このターゲ
ット３５は一部が蒸発して凹んだら回転させられて新し
い面にレーザー光が当たるようになっている。これらに
よってレーザープラズマ光源が構成される。

【００１８】発生した軟Ｘ線は斜入射分光器３６で単色
に分光されるが、この分光器３６として例えば瀬谷−波
岡型の定偏角型分光器が用いられている。この斜入射分
光器３６では軟Ｘ線の波長を選別することができ、特定
の分子の結合エネルギーに対応した光子エネルギーの光
を試料に照射させるようにすることで、興味のある２次
イオンを選択的に検出することができるようになってい
る。又、斜入射分光器３６の光路方向前方に集光光学系
として配置されたウォルターレンズ３７は、斜入射分光
器３６で分光された軟Ｘ線をＸＹステージ３８上の試料
３９表面に０．１μｍ前後のスポット径で集光させるも
のであり、これにより試料表面で２次イオンが発生す
る。ＸＹステージ３８はＸＹ方向に走査されることによ
って、試料３９に対して軟Ｘ線を二次元走査させること
になる。

【００１９】試料３９で発生する２次イオンの軌道上に
は、上述のような質量分析器４１が配設されており、質
量分析器４１には、２次イオン引き出し電極４２，補正
レンズ４３，特定の速度，質量，電荷を持つ２次イオン
を選別するセクター電極４４及びセクター磁場４５が順
次配設され、そして、選択された２次イオンを検出する
２次電子増倍管４６に接続される。

【００２０】本実施例は上述のように構成されているか
ら、ＹＡＧレーザー３２から射出されたレーザー光は集
光レンズ３３を介して真空容器３４内に進入し、回転タ
ーゲット３５に照射されることで、ターゲット３５の一
部が融けてプラズマ化され、このプラズマから軟Ｘ線が
発生する。このレーザープラズマ光源から発生した白色
の軟Ｘ線は斜入射分光器３６で単色に分光され、ウォル
ターレンズ３７によって試料３９上に集光されること
で、試料表面から２次イオンが発生する。この２次イオ
ンは、２次イオン引き出し電極４２で加速された後、静
電型補正レンズ４３を介してセクター電極４４及びセク
ター磁場４５で選別され、２次電子増倍管４６で検出さ
れる。

【００２１】特に、斜入射分光器３６で波長を選別する
ことで、特定の結合エネルギーに対応した光子エネルギ
ーの光を試料３９に照射でき、興味のある２次イオンを
選択的に検出できる。これによって、質量分析の際にＳ
／Ｎ比がよく検出できる。又、ＸＹステージ３８をＸＹ
方向に移動させることで、試料３９を二次元走査させれ
ば、サブμｍレベルの非常に高い空間分解能で表面分析
が可能である。更に、特定の分子に限定せずに分析を行
う場合には、分光器３６を介さずに直接白色光をウォル
ターレンズ３７を介して試料表面に集光させればよい。
その他、本実施例による表面分析装置は、通常のＳＩＭ
Ｓのように、蛍光Ｘ線、光電子、オージェー電子をモニ
ターすることで、より情報量の多い分析器にもなる。

【００２２】上述のように、本実施例は、非破壊で試料
表面の吸着物質を高解像度で二次元分析することがで
き、しかも光源としてレーザープラズマ光源を用いたの
で、装置を廉価で小型化できる。又、光電子やオージェ
ー電子等も同時に分析できるので、多角的な分析が可能
である。

【００２３】次に、本発明の第二実施例を図３により説
明するが、第一実施例と同様の部材又は部分には同一の
符号を用いてその説明を省略する。図３は、２次イオン
の質量分析を飛行時間分析法で行うようにした表面分析
装置の概略構成図を示すものである。本実施例では、上
述の斜入射分光器３６及びウォルターレンズ３７に代え
てシュワルツシルド光学系４８が配設されており、この
光学系４８によってレーザープラズマ光源で発生した白
色の軟Ｘ線が単色化され、０．１μｍ以下のスポット径
で試料３９上に集光される。又、試料３９で発生する２
次イオンの軌道上には、飛行時間分析器４９が配設され
ており、この飛行時間分析器４９は、２次イオンを一定
の印加電圧で加速させる２次イオン引き出し電極５０
と、この電極５０から一定距離Ｌだけ離間していて２次
イオンを検出する２次電子増倍管４６から構成されてい
る。

【００２４】レーザープラズマ光源はレーザーのパルス
幅が１０ｎｍｓｅｃ以下であることから、理想的なパル
ス光源であるといえる。そのため、レーザーパルスの発
生とほとんど同時に発生した２次イオンは、引き出し電
極５０によりそのイオン価数と質量数に応じた速度で飛
行を始め、距離Ｌだけ飛行後に２次電子増倍管４６で検
出されることになる。よって、レーザーパルスが発信さ
れた時刻を原点にして、検出器である２次電子増倍管４
６で検出される時刻と信号強度を測定すれば、どんなイ
オンがどれぐらい放出されたかを検出できる。

【００２５】上述のように、本実施例ではレーザープラ
ズマ光源が理想的なパルス光源であることを利用して飛
行時間計測が可能であるから、検出系を極めて簡素化で
きる。その点、ＳＲ光源を光源とすると、ビームを機械
的にチョップしてパルス光を作るために理想的なパルス
光を作れず、そのために飛行時間分析法による分析を行
うと飛行時間の分解能が劣化するので、飛行時間分析法
を利用することはできない。又、通常のＳＩＭＳでは、
プローブの電子ビームを磁場或いは電場を印加して制御
することで、理想的なパルスを作ることが可能ではある
が、破壊分析になってしまうという欠点がある。このよ
うに、本実施例によれば、非破壊で試料表面の吸着物質
を高解像度で二次元分析できる上に、装置の構成が非常
に簡素化され、装置を小型化することができる。尚、集
光光学系として、図１０に示すようなゾーンプレートを
用いてもよいことはいうまでもない。

【００２６】次に、本発明の第三実施例について図４に
より説明する。本実施例は光源としてＮｄ：ＹＡＧレー
ザー光源３２を用いており、この光源３２から出力され
るレーザー光は集光レンズ３３を介して偏向光学系であ
るポリゴンミラー５２に照射される。ポリゴンミラー５
２はレーザー光を反射させる複数の回転面５２ａとその
回転軸５２ｂを有していて、このミラー５２の回転とこ
の回転方向に直交する方向への回転軸５２ｂの偏向とに
よって、レーザー光を真空容器３４内の試料３４表面に
集光させて、二次元走査させることができるようになっ
ている。真空容器３４内の試料３４表面で発生する２次
イオンの軌道上には、２次イオン引き込み電極５０及び
２次電子増倍管４６を有する飛行時間分析器４９が配設
されている。

【００２７】本実施例は上述のような構成を備えている
から、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー光源３２からレーザーパル
スが発信されると、レーザー光は集光レンズ３３を介し
てポリゴンミラー５２で反射され、真空容器３４内の試
料３９上に集光される。ポリゴンミラー５２の回転面５
２ａで反射されるレーザー光は、ミラー５２の回転角度
と偏向に応じてその照射ポイントが試料表面上で二次元
走査される。そして、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー光源３２は
レーザーのパルス幅が１０ｎｍｓｅｃ以下であることか
ら、理想的なパルス光源であるといえるために、レーザ
ーパルスの発信とほとんど同時に試料３９表面で２次イ
オンが発生することになる。この２次イオンは飛行時間
分析器４９の引き出し電極５０により、そのイオン価数
と質量数に応じた速度で飛行を始め、距離Ｌだけ飛行後
に２次電子増倍管４６で検出される。そのため、レーザ
ーパルスが発信された時刻を原点にして２次電子増倍管
４６で検出される時刻と信号強度を測定すれば、どんな
イオンがどれくらい放出されたかを検出できる。

【００２８】又、試料表面に照射されるレーザー光の強
度を十分弱めれば非破壊で表面の吸着物質を解離して、
分析できる。これとは反対に、レーザー光の強度を調整
した上で、試料３９上の同一位置でレーザー光を照射し
続けて分析を行えば、試料３９の深さ方向の情報が得ら
れる。このように本実施例は、ＳＩＭＳやＥＳＤと比較
すると、分析のためのシステム構成が極めて簡素化さ
れ、その上、ＰＳＤのように非破壊分析もできる。従っ
て、非破壊及び破壊で試料表面の吸着物質を高解像度で
二次元分析することができる。又、レーザー光源が理想
的なパルス光源なので、精度の良い飛行時間分析法によ
るイオン分析が可能である。

【００２９】図５は本発明の第四実施例の概略構成図で
あり、レーザー光源を用いた第三実施例と同様の構成を
有すると共に、飛行時間分析器４９に代えて質量分析器
４１が真空容器３４内に配設されたものであり、これに
より質量分析を行うことができる。

【００３０】尚、上述の各実施例においても、蛍光Ｘ線
や光電子やオージェー電子等も同時に発生するので、こ
れらの情報をモニターすることで、より情報量の多い表
面分析装置が得られることになる。

【００３１】

【発明の効果】上述のように本発明に係る表面分析装置
は、レーザープラズマ光源と、この光源から発せられた
光を試料表面に集光する集光光学系を備えているから、
非破壊で試料表面の吸着物質を高解像度で二次元分析で
き、装置を小型にすることができる。又、飛行時間分析
器を用いた場合には、飛行時間分析法による精度の良い
イオン分析が可能になり、検出系が一層簡素化される。
又、本発明による表面分析装置は、レーザー光源と、レ
ーザー光を偏向させて試料に照射する偏向光学系を備え
ているから、非破壊及び破壊で試料表面の吸着物質を高
解像度で二次元分析でき、しかもプローブがレーザー光
であるから、従来のこの種装置と比較して構成を簡単に
することができる。又、飛行時間分析器を用いた場合に
は、より簡単な構成で、飛行時間分析法による精度の良
いイオン分析が可能になる。その上、光電子やオージェ
ー電子も同時に分析できるので、多角的な分析が可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】レーザープラズマ光源を用いた本発明の概念図
である。

【図２】本発明の第一実施例を示す構成図である。

【図３】本発明の第二実施例を示す構成図である。

【図４】本発明の第三実施例を示す構成図である。

【図５】本発明の第四実施例を示す構成図である。

【図６】ＳＩＭＳの概念図である。

【図７】質量分析器の概念図である。

【図８】飛行時間分析器の概念図である。

【図９】ウォルター光学系の原理図である。

【図１０】ゾーンプレートの原理図である。

【図１１】シュワルツシルド型光学系の原理図である。

【符号の説明】

２３，３２……ＹＡＧレーザー光源、２５，３５……回
転ターゲット、２７，３９……試料、２８……軟Ｘ線結
像光学素子、３０，４１……質量分析器、３７……ウォ
ルターレンズ、４８……シュワルツシルド光学系、４９
……飛行時間分析器、５２……ポリゴンミラー。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザープラズマ光源と、該レーザープラ
ズマ光源より発せられた紫外光，真空紫外光又はＸ線を
試料表面に集光させる集光光学系と、該試料から発せら
れた２次イオンを検出する質量分析器又は飛行時間分析
器とを備えた表面分析装置。
【請求項２】レーザー光源と、該レーザー光源より発せ
られたレーザー光を偏向して真空中に配置された試料上
に照射するための偏向光学系と、該試料から発せられた
２次イオンを検出するための質量分析器又は飛行時間分
析器とを備えた表面分析装置。