JPH07318521A - X線分析方法およびその装置 - Google Patents
X線分析方法およびその装置Info
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- JPH07318521A JPH07318521A JP6108127A JP10812794A JPH07318521A JP H07318521 A JPH07318521 A JP H07318521A JP 6108127 A JP6108127 A JP 6108127A JP 10812794 A JP10812794 A JP 10812794A JP H07318521 A JPH07318521 A JP H07318521A
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- spherical
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- excitation light
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Abstract
(57)【要約】
【目的】エネルギ分解能を向上した球面電極2次元表示
型エネルギ分析器を提供する。 【構成】真空紫外線から軟X線までの励起光を試料表面
上に集光する光学素子と、球対称電場を生成するため
の、半球型、あるいは球面の一部から成る複数の電極か
ら構成される球面電極と、これに同心の半球または球面
の一部から成るグリッドと、光電子検出器から構成され
る。 【効果】試料面上における励起光照射領域の大きさを、
開口の大きさの1/10以下に制限することができ、こ
れにより、光電子発生点が一点としたときのエネルギ分
解能を実現できる。
型エネルギ分析器を提供する。 【構成】真空紫外線から軟X線までの励起光を試料表面
上に集光する光学素子と、球対称電場を生成するため
の、半球型、あるいは球面の一部から成る複数の電極か
ら構成される球面電極と、これに同心の半球または球面
の一部から成るグリッドと、光電子検出器から構成され
る。 【効果】試料面上における励起光照射領域の大きさを、
開口の大きさの1/10以下に制限することができ、こ
れにより、光電子発生点が一点としたときのエネルギ分
解能を実現できる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は表面および界面のX線分
析技術にかかわり、真空紫外線から軟X線の光によって
励起される光電子の運動エネルギを分析し、試料の化学
状態を分析する方法および装置に関する。
析技術にかかわり、真空紫外線から軟X線の光によって
励起される光電子の運動エネルギを分析し、試料の化学
状態を分析する方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】試料に真空紫外線から軟X線の光を照射
し、放出される光電子の運動エネルギを分析することに
よって、試料表面を構成する元素の化学状態を分析する
光電子分光法は、表面分析における重要な手段である。
さらに、光電子分光法の中で、放出電子のエネルギを分
析するだけでなく、その放出強度の角度分布も分析する
角度分解型光電子分光法を用いれば、元素の化学状態の
深さ方向分布や、詳細なバンド構造、あるいは吸着原子
近傍の結晶構造などの情報を得ることができる。従来の
角度分解光電子分光法では、光電子取り込み角の小さい
エネルギ分析器を用いて、測定試料の角度を変化させる
か、あるいは分析器自体を光電子放射点を中心に回転さ
せるなどの方法が用いられてきたが、測定時間が非常に
長くなるという問題があった。
し、放出される光電子の運動エネルギを分析することに
よって、試料表面を構成する元素の化学状態を分析する
光電子分光法は、表面分析における重要な手段である。
さらに、光電子分光法の中で、放出電子のエネルギを分
析するだけでなく、その放出強度の角度分布も分析する
角度分解型光電子分光法を用いれば、元素の化学状態の
深さ方向分布や、詳細なバンド構造、あるいは吸着原子
近傍の結晶構造などの情報を得ることができる。従来の
角度分解光電子分光法では、光電子取り込み角の小さい
エネルギ分析器を用いて、測定試料の角度を変化させる
か、あるいは分析器自体を光電子放射点を中心に回転さ
せるなどの方法が用いられてきたが、測定時間が非常に
長くなるという問題があった。
【0003】この問題を解決するため、ある光電子のエ
ネルギに対して、その放出角度分布を一度に測定でき
る、2次元表示型エネルギ分析器が製作されている(大
門,日本結晶学会誌,31巻155項(1989年),
ニシモト,ダイモン,スガ,テズカ,イノ,カトウ,ゼ
ニタニ,ソエジマ,レビュー・オブ・サイエンティフィ
ック・インスツルメンツ,64巻2857項,1993
年,(H.Nishimoto,H.Daimon,S.Suga,Y.Tezuka,
S.Ino,I,Kato,F,Zenitani,H,Soejima,Rev.Sc
i.Instrum.64,2857(1993)))。
ネルギに対して、その放出角度分布を一度に測定でき
る、2次元表示型エネルギ分析器が製作されている(大
門,日本結晶学会誌,31巻155項(1989年),
ニシモト,ダイモン,スガ,テズカ,イノ,カトウ,ゼ
ニタニ,ソエジマ,レビュー・オブ・サイエンティフィ
ック・インスツルメンツ,64巻2857項,1993
年,(H.Nishimoto,H.Daimon,S.Suga,Y.Tezuka,
S.Ino,I,Kato,F,Zenitani,H,Soejima,Rev.Sc
i.Instrum.64,2857(1993)))。
【0004】図2に示すように、このエネルギ分析器
は、球面の一部から構成される複数の電極6と,ガード
リング7と,球面の一部から構成される、主グリッド8
と複数のグリッドからなる補正グリッド9,10と,球
の中心Oに対して光電子発生点と対称な位置に設置され
る開口A、および光電子検出器Mとからなる。電極6に
分析するエネルギ、すなわちパスエネルギに対応した電
圧を印加し、電極6とグリッド8との間に球対称電場を
生成する。ガードリング7は、端面の電場の乱れを補正
するために設置されている。
は、球面の一部から構成される複数の電極6と,ガード
リング7と,球面の一部から構成される、主グリッド8
と複数のグリッドからなる補正グリッド9,10と,球
の中心Oに対して光電子発生点と対称な位置に設置され
る開口A、および光電子検出器Mとからなる。電極6に
分析するエネルギ、すなわちパスエネルギに対応した電
圧を印加し、電極6とグリッド8との間に球対称電場を
生成する。ガードリング7は、端面の電場の乱れを補正
するために設置されている。
【0005】試料Sから発生した光電子は、グリッド8
を通過するまでは自由な空間を直進し、グリッド8通過
後、球対称電場により反射され、再びグリッド8の内側
の自由な空間を直進し、中心Oに対して光電子発生点と
対称な位置に設置されている開口Aを通過し、検出器M
に到達する。光電子は、運動エネルギが同じならば、発
生点における放出角度に依存せず開口Aを通過すること
ができ、かつ開口Aへの入射角度は、光電子の試料Sか
らの放出角度に等しい。パスエネルギからはずれた光電
子は、開口Aを通過することができないので、これによ
りエネルギの弁別が行われる。同時に検出器Mに2次元
検出器を設置することにより、同じパスエネルギを持っ
た光電子の放出強度の角度分布を、2次元像として一度
に得ることができる。
を通過するまでは自由な空間を直進し、グリッド8通過
後、球対称電場により反射され、再びグリッド8の内側
の自由な空間を直進し、中心Oに対して光電子発生点と
対称な位置に設置されている開口Aを通過し、検出器M
に到達する。光電子は、運動エネルギが同じならば、発
生点における放出角度に依存せず開口Aを通過すること
ができ、かつ開口Aへの入射角度は、光電子の試料Sか
らの放出角度に等しい。パスエネルギからはずれた光電
子は、開口Aを通過することができないので、これによ
りエネルギの弁別が行われる。同時に検出器Mに2次元
検出器を設置することにより、同じパスエネルギを持っ
た光電子の放出強度の角度分布を、2次元像として一度
に得ることができる。
【0006】このエネルギ分析器には、エネルギ分解能
を向上させるため、補助グリッド9,10が設置されて
いる。このうち、開口Aと検出器Mとの間に設置されて
いる複数のグリッドからなる補助グリッド9は、ハイパ
スフィルタとなっており、グリッド9に印加された電圧
以下のエネルギを持った電子を排除する。球面電極6だ
けでは、設定したパスエネルギより低エネルギ側の光電
子を、効率的に排除できないためである。また、このエ
ネルギ分析器では、エネルギ分解能はパスエネルギに比
例するので、一定のエネルギ分解能での分析を可能にす
るため、試料Sの直前に複数のグリッドから構成される
補助グリッド10が設置され、試料の電位を変化させる
ことにより、パスエネルギを一定に保ったままエネルギ
スペクトルを得ることができるように工夫されている。
を向上させるため、補助グリッド9,10が設置されて
いる。このうち、開口Aと検出器Mとの間に設置されて
いる複数のグリッドからなる補助グリッド9は、ハイパ
スフィルタとなっており、グリッド9に印加された電圧
以下のエネルギを持った電子を排除する。球面電極6だ
けでは、設定したパスエネルギより低エネルギ側の光電
子を、効率的に排除できないためである。また、このエ
ネルギ分析器では、エネルギ分解能はパスエネルギに比
例するので、一定のエネルギ分解能での分析を可能にす
るため、試料Sの直前に複数のグリッドから構成される
補助グリッド10が設置され、試料の電位を変化させる
ことにより、パスエネルギを一定に保ったままエネルギ
スペクトルを得ることができるように工夫されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】この2次元表示型エネ
ルギ分析器では、光電子を励起する光は電極6の一部に
開けられた孔Hを通過して試料Sに照射されるので、そ
の照射領域を試料面上ある一点のみに限ることはできな
い。従って、実際には光電子は一点のみからではではな
く、ある広さを持った照射範囲内の全ての点から放出さ
れることとなる。ところが、エネルギを弁別するために
電極6に印加される電圧は、設計上の一つの発生点に対
して決定されるので、この点と異なる位置から発生し
た、パスエネルギと5%程度異なるエネルギを持った光
電子も、開口Aを通過することができる。このエネルギ
分析器には、ハイパスフィルタとして作用する補助グリ
ッド9が設置されているので、パスエネルギより低いエ
ネルギを持った光電子を、検出器Mに入射しないように
排除することができる。しかし、パスエネルギより高い
エネルギを持った光電子が開口Aを通過した場合、検出
器Mへの入射を妨げることはできず、分析器のエネルギ
分解能が劣化することとなる。この点については、従来
検討されたことは無く事実上無視されてきた。しかし、
下記に述べるように、エネルギ分解能劣化要因で無視で
きない問題であることが明らかとなった。
ルギ分析器では、光電子を励起する光は電極6の一部に
開けられた孔Hを通過して試料Sに照射されるので、そ
の照射領域を試料面上ある一点のみに限ることはできな
い。従って、実際には光電子は一点のみからではではな
く、ある広さを持った照射範囲内の全ての点から放出さ
れることとなる。ところが、エネルギを弁別するために
電極6に印加される電圧は、設計上の一つの発生点に対
して決定されるので、この点と異なる位置から発生し
た、パスエネルギと5%程度異なるエネルギを持った光
電子も、開口Aを通過することができる。このエネルギ
分析器には、ハイパスフィルタとして作用する補助グリ
ッド9が設置されているので、パスエネルギより低いエ
ネルギを持った光電子を、検出器Mに入射しないように
排除することができる。しかし、パスエネルギより高い
エネルギを持った光電子が開口Aを通過した場合、検出
器Mへの入射を妨げることはできず、分析器のエネルギ
分解能が劣化することとなる。この点については、従来
検討されたことは無く事実上無視されてきた。しかし、
下記に述べるように、エネルギ分解能劣化要因で無視で
きない問題であることが明らかとなった。
【0008】図3は、あるエネルギの光電子を弁別しよ
うとしたとき、光電子の発生領域の大きさの変化に対す
る、開口Aを通過する光電子のエネルギ分布の変化を、
数値計算により求めた結果である。横軸は、パスエネル
ギを1としたときの光電子のエネルギを示す。縦軸は、
パスエネルギを持った光電子の総数を1としたときの、
開口Aを通る光電子数を示す。図中の各曲線に付した数
値は、開口Aの直径に対する照射領域の大きさの比であ
る。光電子の発生領域が開口Aの大きさより大きくなる
と、パスエネルギより1%以上大きいエネルギを持って
開口Aを通る光電子の割合が著しく増加している。すな
わち、従来の構成のみでは、設計上のエネルギ分解能を
達成することができない。励起光の照射領域を制限する
ためピンホールを設置することが考えられるが、その場
合、入射光量も減少し光電子の発生量も低下するため、
検出信号のS/N比の低下を招いてしまう。
うとしたとき、光電子の発生領域の大きさの変化に対す
る、開口Aを通過する光電子のエネルギ分布の変化を、
数値計算により求めた結果である。横軸は、パスエネル
ギを1としたときの光電子のエネルギを示す。縦軸は、
パスエネルギを持った光電子の総数を1としたときの、
開口Aを通る光電子数を示す。図中の各曲線に付した数
値は、開口Aの直径に対する照射領域の大きさの比であ
る。光電子の発生領域が開口Aの大きさより大きくなる
と、パスエネルギより1%以上大きいエネルギを持って
開口Aを通る光電子の割合が著しく増加している。すな
わち、従来の構成のみでは、設計上のエネルギ分解能を
達成することができない。励起光の照射領域を制限する
ためピンホールを設置することが考えられるが、その場
合、入射光量も減少し光電子の発生量も低下するため、
検出信号のS/N比の低下を招いてしまう。
【0009】従って、従来方法では、高いエネルギ分解
能で光電子スペクトルを得ることができない。本発明の
目的は、2次元表示型エネルギ分析器の特徴を生かしな
がらエネルギ分解能を向上させ、より精密な化学状態分
析を可能にする分析方法を提供することにある。
能で光電子スペクトルを得ることができない。本発明の
目的は、2次元表示型エネルギ分析器の特徴を生かしな
がらエネルギ分解能を向上させ、より精密な化学状態分
析を可能にする分析方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】図3に示したように、開
口Aを通過する光電子のエネルギ分布は、光電子の発生
領域の大きさが開口Aの直径の1/10になると、光電
子発生点が一点であるとした場合と殆ど同じになる。そ
こで本発明では、光電子励起光を試料表面上に集光する
ための光学素子を設置することにより、励起光入射量の
著しい低減を抑えながら、試料面上での照射領域を開口
Aの直径の1/10以下に狭くする。
口Aを通過する光電子のエネルギ分布は、光電子の発生
領域の大きさが開口Aの直径の1/10になると、光電
子発生点が一点であるとした場合と殆ど同じになる。そ
こで本発明では、光電子励起光を試料表面上に集光する
ための光学素子を設置することにより、励起光入射量の
著しい低減を抑えながら、試料面上での照射領域を開口
Aの直径の1/10以下に狭くする。
【0011】
【作用】光電子の励起光、特に軟X線を集光するには、
可視光を集光するときに用いられる、レンズなどの光の
屈折を利用した光学素子を用いることができない。これ
は、軟X線領域では屈折率が1に非常に近く、また軟X
線はガラスに容易に吸収されてしまうからである。この
ため、軟X線を集光するための光学素子として、非常に
浅い角度で光が表面に入射したときに起こる全反射現象
を利用した非球面反射鏡や、多層膜を反射面上に形成す
ることにより直入射での反射性能を持たせた球面反射
鏡、または光の干渉と回折を利用したゾーンプレートな
どが知られている(ミシェット,モリソン,バックレイ
編、エックスレイ・マイクロスコピイIII,スプリン
ガー・フェアラーク,1992年,(A.G.Michette,
G.R.Morrison,C.J.Buckley,eds.,X-ray Microsc
opy III,Springer-Verlag,1992))。
可視光を集光するときに用いられる、レンズなどの光の
屈折を利用した光学素子を用いることができない。これ
は、軟X線領域では屈折率が1に非常に近く、また軟X
線はガラスに容易に吸収されてしまうからである。この
ため、軟X線を集光するための光学素子として、非常に
浅い角度で光が表面に入射したときに起こる全反射現象
を利用した非球面反射鏡や、多層膜を反射面上に形成す
ることにより直入射での反射性能を持たせた球面反射
鏡、または光の干渉と回折を利用したゾーンプレートな
どが知られている(ミシェット,モリソン,バックレイ
編、エックスレイ・マイクロスコピイIII,スプリン
ガー・フェアラーク,1992年,(A.G.Michette,
G.R.Morrison,C.J.Buckley,eds.,X-ray Microsc
opy III,Springer-Verlag,1992))。
【0012】これらの集光素子を、ガードリングの外側
や、球面電極の外側、あるいは球面グリッドの内側に、
光学設計値に応じて設置する。光電子の励起光は、設置
された光学素子により、試料表面上に集光される。設置
される光学素子は、光源の像の大きさを、開口の直径の
1/10以下にまで縮小し得る様に設計される。この結
果、光電子の励起光は、開口の大きさの1/10以下の
大きさに限定された領域にのみ照射され、光電子の発生
領域を開口の大きさの1/10以下の大きさに制限する
ことができる。さらに、ピンホールなどを用いて光源の
大きさを小さくした場合と異なり、光学素子を用いて光
源から発せられる光を集光しているので、光学素子中の
わずかな損失を除いて、励起光の照射量の低下はない。
や、球面電極の外側、あるいは球面グリッドの内側に、
光学設計値に応じて設置する。光電子の励起光は、設置
された光学素子により、試料表面上に集光される。設置
される光学素子は、光源の像の大きさを、開口の直径の
1/10以下にまで縮小し得る様に設計される。この結
果、光電子の励起光は、開口の大きさの1/10以下の
大きさに限定された領域にのみ照射され、光電子の発生
領域を開口の大きさの1/10以下の大きさに制限する
ことができる。さらに、ピンホールなどを用いて光源の
大きさを小さくした場合と異なり、光学素子を用いて光
源から発せられる光を集光しているので、光学素子中の
わずかな損失を除いて、励起光の照射量の低下はない。
【0013】また、光学素子を用いれば、照射領域の大
きさを数μ以下にすることも可能である。従って、光電
子のエネルギ分析における分解能を向上させるだけでは
なく、試料の微小な領域における化学状態を分析するこ
とも可能になり、試料あるいは集光スポットを試料表面
上で走査させることにより、化学状態のマッピング等、
顕微鏡的な性能を持たせることも可能となる。
きさを数μ以下にすることも可能である。従って、光電
子のエネルギ分析における分解能を向上させるだけでは
なく、試料の微小な領域における化学状態を分析するこ
とも可能になり、試料あるいは集光スポットを試料表面
上で走査させることにより、化学状態のマッピング等、
顕微鏡的な性能を持たせることも可能となる。
【0014】
<実施例1>図1は、励起光集光素子と、2次元表示型
エネルギ分析器を組み合わせた構成を、励起光の光軸と
対称な電場の中心点とを含む平面で分析器を切った断面
で示した図である。本エネルギ分析器は、球対称電場を
つくるための球面電極1,半球型グリッド2、および電
極1の縁での電場のみだれを補正するガードリング3,
励起光を試料S上に集光するための光学素子4、さらに
開口Aと光電子検出器Mとを基本的な要素として構成さ
れている。この構成に、図2における様な補助グリッド
などを付け加えることが可能である。また、球面電極1
は、一つの球面からだけではなく、図2における様に、
複数の球面の一部を複合して構成されてもよい。
エネルギ分析器を組み合わせた構成を、励起光の光軸と
対称な電場の中心点とを含む平面で分析器を切った断面
で示した図である。本エネルギ分析器は、球対称電場を
つくるための球面電極1,半球型グリッド2、および電
極1の縁での電場のみだれを補正するガードリング3,
励起光を試料S上に集光するための光学素子4、さらに
開口Aと光電子検出器Mとを基本的な要素として構成さ
れている。この構成に、図2における様な補助グリッド
などを付け加えることが可能である。また、球面電極1
は、一つの球面からだけではなく、図2における様に、
複数の球面の一部を複合して構成されてもよい。
【0015】本実施例では、励起光集光素子として、縮
小率約1/30のウォルター型反射鏡を用いている。ウ
ォルター型反射鏡は、斜入射反射鏡の一種であり、光軸
を含む平面で反射鏡を切った断面形状が、双曲線と楕円
から構成されている軸対称非球面反射鏡である。本実施
例で用いているウォルター型反射鏡は、光源から集光点
までの距離が約1430mm,楕円部分の長さ60mm,双
曲線部分の長さ30mm,反射鏡の先端から集光点までの
距離が、およそ27mmである。このとき反射鏡の外径
は、10mmφ程度である。
小率約1/30のウォルター型反射鏡を用いている。ウ
ォルター型反射鏡は、斜入射反射鏡の一種であり、光軸
を含む平面で反射鏡を切った断面形状が、双曲線と楕円
から構成されている軸対称非球面反射鏡である。本実施
例で用いているウォルター型反射鏡は、光源から集光点
までの距離が約1430mm,楕円部分の長さ60mm,双
曲線部分の長さ30mm,反射鏡の先端から集光点までの
距離が、およそ27mmである。このとき反射鏡の外径
は、10mmφ程度である。
【0016】エネルギ分析器全体の大きさを決定する球
型グリッド2の半径を40mmとした。この大きさを取れ
ば、エネルギ分析器全体をICF253フランジに接続
し得る標準管の内径に収まるように製作することが可能
となり、本エネルギ分析器を設置する真空チャンバ製作
を容易かつ安価にすることができる。球対称電場の中心
点Oから試料Sの中心までの距離は、半球型グリッド2
の半径の0.65 倍としている。
型グリッド2の半径を40mmとした。この大きさを取れ
ば、エネルギ分析器全体をICF253フランジに接続
し得る標準管の内径に収まるように製作することが可能
となり、本エネルギ分析器を設置する真空チャンバ製作
を容易かつ安価にすることができる。球対称電場の中心
点Oから試料Sの中心までの距離は、半球型グリッド2
の半径の0.65 倍としている。
【0017】光電子取り込み範囲は、試料Sの法線に対
して±50°で広がる円錐内である。このとき球面電極
1により生成されるべき球対称電場は基準線5に示す縁
までとなる。ガードリング3はこの基準線5に沿って、
この例では5個設置されている。ウォルター型反射鏡は
試料表面を25°で見込むように設置されるため、ガー
ドリング3は断面が1mm角の正方形である環で構成さ
れ、ウォルター型反射鏡設置のための空間を確保してい
る。また球対称電場の等電位面は、半球型グリッド2に
近くなるほど密になるので、ガードリング3は半球型グ
リッド2に近くなるほどその間隔が小さくなるように設
置されている。
して±50°で広がる円錐内である。このとき球面電極
1により生成されるべき球対称電場は基準線5に示す縁
までとなる。ガードリング3はこの基準線5に沿って、
この例では5個設置されている。ウォルター型反射鏡は
試料表面を25°で見込むように設置されるため、ガー
ドリング3は断面が1mm角の正方形である環で構成さ
れ、ウォルター型反射鏡設置のための空間を確保してい
る。また球対称電場の等電位面は、半球型グリッド2に
近くなるほど密になるので、ガードリング3は半球型グ
リッド2に近くなるほどその間隔が小さくなるように設
置されている。
【0018】開口Aの直径をグリッド半径の1%とする
と、この構成では400μmである。ウォルター型反射
鏡により、試料表面に対して25°で励起光が入射する
ことを考えると、開口の直径の1/10以下の大きさに
照射領域を限定するには、光源の大きさは600μmφ
程度あればよい。この程度の大きさならば、例えば通常
の偏向電磁石から放射される放射光を用い、ピンホール
で制限して光源とした場合でも、十分な光量の励起光を
試料に照射し得る。
と、この構成では400μmである。ウォルター型反射
鏡により、試料表面に対して25°で励起光が入射する
ことを考えると、開口の直径の1/10以下の大きさに
照射領域を限定するには、光源の大きさは600μmφ
程度あればよい。この程度の大きさならば、例えば通常
の偏向電磁石から放射される放射光を用い、ピンホール
で制限して光源とした場合でも、十分な光量の励起光を
試料に照射し得る。
【0019】本実施例によれば、入射励起光の強度を著
しく減衰させること無く、励起光照射領域を開口の大き
さの1/10以下に制限することができ、エネルギ分解
能を向上させた分析を行うことができる。
しく減衰させること無く、励起光照射領域を開口の大き
さの1/10以下に制限することができ、エネルギ分解
能を向上させた分析を行うことができる。
【0020】<実施例2>実施例1に示したガードリン
グ3は、1mm角の細い環で構成されていた。ガードリン
グは、精度良く設計上の位置に設置される必要がある。
このような細い複数の環でガードリングを構成する場
合、設置した際の変形を防ぎ、かつ設置位置を高い精度
で位置決めするため、その支持には細心の注意が要求さ
れ容易に実行することは難しい。そこで、図4に示した
実施例では、球面電極1の縁を基準線5に沿って蔽うよ
うな絶縁物11を製作し、その上に実施例1に記述した
ガードリングの設置位置に相当する位置に、導体で細線
を描くことによってガードリングを構成した。ただし本
図では、基本的な構成要素のみを概念的に示してあり、
図2におけるような、複数の電極で構成した球面電極
や、様々な補助グリッドの設置等は、簡略化あるいは省
略してある。
グ3は、1mm角の細い環で構成されていた。ガードリン
グは、精度良く設計上の位置に設置される必要がある。
このような細い複数の環でガードリングを構成する場
合、設置した際の変形を防ぎ、かつ設置位置を高い精度
で位置決めするため、その支持には細心の注意が要求さ
れ容易に実行することは難しい。そこで、図4に示した
実施例では、球面電極1の縁を基準線5に沿って蔽うよ
うな絶縁物11を製作し、その上に実施例1に記述した
ガードリングの設置位置に相当する位置に、導体で細線
を描くことによってガードリングを構成した。ただし本
図では、基本的な構成要素のみを概念的に示してあり、
図2におけるような、複数の電極で構成した球面電極
や、様々な補助グリッドの設置等は、簡略化あるいは省
略してある。
【0021】本実施例によれば、複数のガードリングを
一体の構造物として扱うことができるので、構造上の強
度が増しかつその設置が容易になる。
一体の構造物として扱うことができるので、構造上の強
度が増しかつその設置が容易になる。
【0022】<実施例3>これまでの実施例では、ガー
ドリングの外側に集光素子が設置されており、設置のた
めの空間を確保するため、光電子取り込み角を2πステ
ラジアン以下に制限せざるを得なかった。そこで図5に
示した実施例では、球面電極12を半球にして、光電子
取り込み立体角を理論限界の2πステラジアン迄広げて
いる。ただし本図では、基本的な構成要素のみを概念的
に示してあり、図2におけるような、複数の電極で構成
した球面電極や、様々な補助グリッドの設置等は、簡略
化あるいは省略してある。励起光の集光のための光学素
子13として、例えば、楕円だけから構成される軸対称
の斜入射非球面反射鏡や、ゾーンプレートを用いれば、
グリッド14の内側に設置できるような小さな光学素子
を製作することができる。あるいはエネルギ分析器全体
を大きく製作することができれば、その他の光学素子を
グリッド13の内側に設置することも可能である。
ドリングの外側に集光素子が設置されており、設置のた
めの空間を確保するため、光電子取り込み角を2πステ
ラジアン以下に制限せざるを得なかった。そこで図5に
示した実施例では、球面電極12を半球にして、光電子
取り込み立体角を理論限界の2πステラジアン迄広げて
いる。ただし本図では、基本的な構成要素のみを概念的
に示してあり、図2におけるような、複数の電極で構成
した球面電極や、様々な補助グリッドの設置等は、簡略
化あるいは省略してある。励起光の集光のための光学素
子13として、例えば、楕円だけから構成される軸対称
の斜入射非球面反射鏡や、ゾーンプレートを用いれば、
グリッド14の内側に設置できるような小さな光学素子
を製作することができる。あるいはエネルギ分析器全体
を大きく製作することができれば、その他の光学素子を
グリッド13の内側に設置することも可能である。
【0023】本実施例によれば、光電子取り込み立体角
を理論限界の2πステラジアン迄広げ、かつ励起光集光
素子を設置することにより、広範囲の光電子放出の角度
分布の分析を高いエネルギ分解能で行うことが可能とな
る。
を理論限界の2πステラジアン迄広げ、かつ励起光集光
素子を設置することにより、広範囲の光電子放出の角度
分布の分析を高いエネルギ分解能で行うことが可能とな
る。
【0024】<実施例4>これまでの実施例における光
学素子は、光源の大きさとして1mmφ程度確保した上
で、集光スポットの大きさを開口の直径の1/10以下
にするため、縮小率が大きくなり、光学素子を試料の近
傍に設置せざるを得なかった。そのため、実施例3の様
に、球面電極を半球にし光電子取り込み立体角を2πス
テラジアン迄広げても、光学素子が設置される空間は光
電子が通ることができず、2次元検出器M上に投影され
た光電子放出の角度分布像に影が生じてしまう。
学素子は、光源の大きさとして1mmφ程度確保した上
で、集光スポットの大きさを開口の直径の1/10以下
にするため、縮小率が大きくなり、光学素子を試料の近
傍に設置せざるを得なかった。そのため、実施例3の様
に、球面電極を半球にし光電子取り込み立体角を2πス
テラジアン迄広げても、光学素子が設置される空間は光
電子が通ることができず、2次元検出器M上に投影され
た光電子放出の角度分布像に影が生じてしまう。
【0025】しかし、充分輝度の高い光源を使うことが
できる場合には、光源の大きさを小さくしても十分な量
の励起光を得ることも可能であるので、光学素子の縮小
率を数分の一程度に留めることができる。光学素子の縮
小率が下がれば、光学素子から集光点までの距離が伸
び、図6に示すように、光学素子15を球面電極16の
外側に設置することができる。ただし、本図は基本的な
構成要素のみを概念的に示してあり、図2におけるよう
な、複数の電極で構成した球面電極や、様々な補助グリ
ッドの設置等は、簡略化あるいは省略してある。
できる場合には、光源の大きさを小さくしても十分な量
の励起光を得ることも可能であるので、光学素子の縮小
率を数分の一程度に留めることができる。光学素子の縮
小率が下がれば、光学素子から集光点までの距離が伸
び、図6に示すように、光学素子15を球面電極16の
外側に設置することができる。ただし、本図は基本的な
構成要素のみを概念的に示してあり、図2におけるよう
な、複数の電極で構成した球面電極や、様々な補助グリ
ッドの設置等は、簡略化あるいは省略してある。
【0026】本実施例により、光電子取り込み立体角を
2πステラジアン迄取ることができ、かつ、光学素子が
光電子の軌道を妨害すること無く、光電子放出の角度分
布を高いエネルギ分解能で得る分析を行うことができ
る。
2πステラジアン迄取ることができ、かつ、光学素子が
光電子の軌道を妨害すること無く、光電子放出の角度分
布を高いエネルギ分解能で得る分析を行うことができ
る。
【0027】<実施例5>これまでの実施例では、光電
子のエネルギ分析を行う部分のみに注目して述べてきた
が、これらを用いて行うX線分析装置全体の構成の一例
を図7を用いて述べておく。
子のエネルギ分析を行う部分のみに注目して述べてきた
が、これらを用いて行うX線分析装置全体の構成の一例
を図7を用いて述べておく。
【0028】光源16からの光電子の励起光を、光学素
子17により試料S上に集光する。試料Sは、試料面上
の任意の場所を分析対象とすることが可能となるよう
に、コントローラ18により制御された移動台19の上
に設置されている。試料Sから放出された光電子の運動
エネルギは、コントローラ20により制御されている2
次元表示型エネルギ分析器21によって分析される。エ
ネルギ分析器21からの信号は、信号処理系22により
処理される。コントローラ18,20、および信号処理
系21は、コンピュータ23により総合的に制御されて
いる。これらコントローラ18,20,信号処理系2
1、および計算機23以外は、すべて真空容器24内に
設置され、超高真空状態下で動作する。
子17により試料S上に集光する。試料Sは、試料面上
の任意の場所を分析対象とすることが可能となるよう
に、コントローラ18により制御された移動台19の上
に設置されている。試料Sから放出された光電子の運動
エネルギは、コントローラ20により制御されている2
次元表示型エネルギ分析器21によって分析される。エ
ネルギ分析器21からの信号は、信号処理系22により
処理される。コントローラ18,20、および信号処理
系21は、コンピュータ23により総合的に制御されて
いる。これらコントローラ18,20,信号処理系2
1、および計算機23以外は、すべて真空容器24内に
設置され、超高真空状態下で動作する。
【0029】試料Sの化学状態分析、あるいは光電子の
信号強度の角度分布分析を行うには、まず、移動台19
を操作し、試料S上の分析位置を、光学素子17による
光電子励起光の集光位置に一致させる。次に2次元表示
型エネルギ分析器21を操作し、光電子のエネルギスペ
クトル、あるいは光電子信号強度の角度分布の信号を信
号処理系22を介して取得する。これらの信号は、コン
ピュータ23に取り込まれ、必要ならば適当な数学的処
理を施されて、コンピュータ23上に表示される。移動
台19,2次元表示型エネルギ分析器21,信号処理系
22の操作は、コントローラ18,20をそれぞれ独立
に操作することにより行われてもよいし、コンピュータ
23により各々制御して行われてもよい。
信号強度の角度分布分析を行うには、まず、移動台19
を操作し、試料S上の分析位置を、光学素子17による
光電子励起光の集光位置に一致させる。次に2次元表示
型エネルギ分析器21を操作し、光電子のエネルギスペ
クトル、あるいは光電子信号強度の角度分布の信号を信
号処理系22を介して取得する。これらの信号は、コン
ピュータ23に取り込まれ、必要ならば適当な数学的処
理を施されて、コンピュータ23上に表示される。移動
台19,2次元表示型エネルギ分析器21,信号処理系
22の操作は、コントローラ18,20をそれぞれ独立
に操作することにより行われてもよいし、コンピュータ
23により各々制御して行われてもよい。
【0030】また、光学素子17により光電子の励起光
を、数μから1μ以下の、試料S面上のより微小な領域
のみを照射することが可能である。このような場合、上
述の分析を、移動台19を数μから1μ以下の精度で微
動させながら行うことにより、試料の化学状態やその深
さ方向分布、あるいはバンド構造や結晶構造等の物理的
化学的情報のマッピングを行うことができる。
を、数μから1μ以下の、試料S面上のより微小な領域
のみを照射することが可能である。このような場合、上
述の分析を、移動台19を数μから1μ以下の精度で微
動させながら行うことにより、試料の化学状態やその深
さ方向分布、あるいはバンド構造や結晶構造等の物理的
化学的情報のマッピングを行うことができる。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、2次元表示型エネルギ
分析器の特徴を生かしつつ、より高いエネルギ分解能を
得ることができる。
分析器の特徴を生かしつつ、より高いエネルギ分解能を
得ることができる。
【図1】本発明の一実施例の説明図。
【図2】従来の2次元表示型エネルギ分析器の説明図。
【図3】開口を通過する光電子のエネルギ分布図。
【図4】本発明の第二実施例を示す説明図。
【図5】本発明の第三実施例を示す説明図。
【図6】本発明の第四実施例を示す説明図。
【図7】X線分析装置全体の構成を示すブロック図。
1…球面電極、2…半球型グリッド、3…ガードリン
グ、4…光学素子、5…基準線。
グ、4…光学素子、5…基準線。
Claims (10)
- 【請求項1】真空紫外線から軟X線までの励起光により
試料から発生した電子を、半球型、または球面の一部か
らなる複数の電極により構成された球面電極と、これに
同心の半球または球面の一部からなるグリッドとにより
生成された電場により反射し、前記電場の中心に対し発
生点と対称な位置に設置された開口の中心点に収束さ
せ、前記電場の強度あるいは試料電位を変化させること
により、発生電子の運動エネルギを分析する方法におい
て、励起光を試料表面上における開口の直径の1/10
以下の大きさの領域内に、光学素子を用いて集光するこ
とを特徴とするX線分析方法。 - 【請求項2】真空紫外線から軟X線までの励起光により
試料から発生した電子を、半球型、または球面の一部か
らなる複数の電極により構成された球面電極と、これに
同心の半球または球面の一部からなるグリッドとにより
生成された電場により反射し、前記電場の中心に対し発
生点と対称な位置に設置された開口の中心点に収束さ
せ、前記電場の強度あるいは試料電位を変化させること
により、発生電子の運動エネルギを分析する方法におい
て、励起光を試料表面上における直径40μm以下の大
きさの領域内に、光学素子を用いて集光することを特徴
とするX線分析方法。 - 【請求項3】請求項1または2において、電子を励起す
る光を、斜入射領域における全反射を利用した反射鏡に
より試料面上に集光するX線分析方法。 - 【請求項4】請求項1または2において、電子を励起す
る光を、多層膜による反射を利用した反射鏡により試料
面上に集光するX線分析方法。 - 【請求項5】請求項1または2において、電子を励起す
る光を、ゾーンプレートにより試料面上に集光するX線
分析方法。 - 【請求項6】真空紫外線から軟X線までの励起光を試料
表面上に集光する手段と、前記試料から発生した電子を
反射させ、電場の中心に対し発生点と対称な位置に電子
を収束させるための前記電場を生成する半球型、または
球面の一部からなる複数の電極から構成される球面電極
と、これに同心の半球または球面の一部からなるグリッ
ドと、光電子を検出する手段とを備えたX線分析装置。 - 【請求項7】請求項6において、励起光を試料表面上に
集光する手段が、斜入射領域における全反射を利用した
反射鏡であるX線分析装置。 - 【請求項8】請求項6において、励起光を試料表面上に
集光する手段が、多層膜による反射を利用した反射鏡で
あるX線分析装置。 - 【請求項9】請求項6において、励起光を試料表面上に
集光する手段が、ゾーンプレートであるX線分析装置。 - 【請求項10】請求項6,7,8または9において、前
記試料を同一平面上の2方向に微動させ、この平面と垂
直な方向に微動させる手段と、これらを超高真空下に保
持するための手段と、前記X線分析装置と移動機構とを
同時に制御する手段と、前記X線分析器により得られた
信号を処理して結果を表示する手段とを組み合わせたX
線分析装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6108127A JPH07318521A (ja) | 1994-05-23 | 1994-05-23 | X線分析方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6108127A JPH07318521A (ja) | 1994-05-23 | 1994-05-23 | X線分析方法およびその装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07318521A true JPH07318521A (ja) | 1995-12-08 |
Family
ID=14476627
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6108127A Pending JPH07318521A (ja) | 1994-05-23 | 1994-05-23 | X線分析方法およびその装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07318521A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016511440A (ja) * | 2013-03-14 | 2016-04-14 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | マスク検査システムのための照明光学ユニット及びそのような照明光学ユニットを有するマスク検査システム |
-
1994
- 1994-05-23 JP JP6108127A patent/JPH07318521A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016511440A (ja) * | 2013-03-14 | 2016-04-14 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | マスク検査システムのための照明光学ユニット及びそのような照明光学ユニットを有するマスク検査システム |
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