JPH10253536A - Analysis device - Google Patents
Analysis deviceInfo
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- JPH10253536A JPH10253536A JP9061398A JP6139897A JPH10253536A JP H10253536 A JPH10253536 A JP H10253536A JP 9061398 A JP9061398 A JP 9061398A JP 6139897 A JP6139897 A JP 6139897A JP H10253536 A JPH10253536 A JP H10253536A
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- light
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光が照射されたサ
ンプルの表面及び内部から発生するガス状物質の分析
と、加熱昇温されたサンプルの表面から脱離する吸着物
質の分析の両方を可能にした分析装置に関するものであ
る。The present invention relates to both the analysis of gaseous substances generated from the surface and inside of a sample irradiated with light and the analysis of adsorbed substances desorbed from the surface of a sample heated and heated. The present invention relates to an analyzer that has been enabled.
【０００２】[0002]
【従来の技術】現在、材料等の加工手段のひとつとして
レーザー光線が利用されており、各方面で研究開発が盛
んに進められている。例えば、赤外線レーザーであるＣ
Ｏ2レーザーやＹＡＧレーザーは各種加工分野や医療分
野などで応用化され実績を挙げている。2. Description of the Related Art At present, a laser beam is used as one of means for processing materials and the like, and research and development are being actively promoted in various fields. For example, an infrared laser C
O 2 lasers and YAG lasers have been applied in various processing fields and medical fields, and have achieved good results.
【０００３】また近年、半導体素子の集積度を増すため
に、半導体製造用縮小投影露光装置（ステッパー）の高
解像力化の要求が高まっており、その一つの方法として
光源波長の短波長化が挙げられる。そこで最近では、水
銀ランプより短波長域の光を発振でき、かつ高出力なエ
キシマーレーザーを光源としたステッパーの実用化が始
まっている。In recent years, in order to increase the degree of integration of semiconductor elements, there has been an increasing demand for higher resolution of a reduced projection exposure apparatus (stepper) for semiconductor manufacturing. One of the methods is to shorten the wavelength of a light source. Can be Therefore, recently, a stepper using a high-output excimer laser as a light source that can oscillate light in a shorter wavelength range than a mercury lamp has begun to be put into practical use.
【０００４】これらの光を使用する場合、光と照射物質
との反応を正確に把握しなければならないような状況に
たびたび直面する。基本的には、波長の長い赤外光は物
質を加熱・融解させるが、波長の短い紫外光では主にア
ブレーションと呼ばれる光化学反応を起こす。このよう
に使用する光の波長により反応が異なると同時に、光の
エネルギーによっても反応が異なっている。例えば紫外
光の場合、照射する光のエネルギーが高い場合は前述し
たアブレーションが生じるが、低いエネルギーになると
融解を伴うこともあり、これらは照射物質によっても違
う。そのほかに、環境や雰囲気の違いによって照射部近
傍に異なった現象・反応が観察される場合もある。従っ
て、光を効率よく利用するためには照射部やその近傍で
生じている複雑な反応を把握し、それらをコントロール
する必要がでてくる。[0004] When using these lights, one often encounters situations where the reaction between the light and the irradiated material must be accurately determined. Basically, infrared light having a long wavelength heats and melts a substance, whereas ultraviolet light having a short wavelength mainly causes a photochemical reaction called ablation. As described above, the reaction differs depending on the wavelength of the light used, and the reaction also differs depending on the energy of the light. For example, in the case of ultraviolet light, when the energy of the irradiated light is high, the above-described ablation occurs. However, when the energy is low, melting may be accompanied, and these differ depending on the irradiation material. In addition, different phenomena / reactions may be observed in the vicinity of the irradiated part due to differences in environment or atmosphere. Therefore, in order to use light efficiently, it is necessary to grasp complicated reactions occurring in the irradiation part and its vicinity and to control them.
【０００５】ところが、光の照射中の現象を直接観察す
るような装置はなく、従来は光を照射後の照射物質を走
査型電子顕微鏡、エネルギー分散型分光器などで照射部
周辺の状態を観察して照射中に起きている反応を解析し
ていた。However, there is no apparatus for directly observing the phenomenon during light irradiation. Conventionally, the irradiation material after light irradiation is observed with a scanning electron microscope, an energy dispersive spectrometer, or the like to observe the state around the irradiated part. And analyzed the reactions occurring during the irradiation.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法では
光を照射中の現象をリアルタイムに把握することができ
ず、特に光をサンプルに照射したときに生じるアブレー
ションによって蒸散しているガス状物質は反応後の状態
からは推定できない。また、サンプル表面に吸着してい
る物質が光の照射によりどのような挙動を示すのか分析
する手法もこれまでにはなかった。However, in this method, the phenomenon during light irradiation cannot be grasped in real time. Particularly, gaseous substances evaporating due to ablation generated when light is irradiated to a sample are It cannot be estimated from the state after the reaction. In addition, there has been no method for analyzing how a substance adsorbed on a sample surface behaves when irradiated with light.
【０００７】本発明は、光の照射中のサンプル表面で起
きている現象をリアルタイムで把握することができ、さ
らにサンプル表面に吸着している物質との相関関係を調
べることができる分析装置を提供することを目的とす
る。The present invention provides an analyzer capable of grasping in real time a phenomenon occurring on a sample surface during light irradiation, and further examining a correlation with a substance adsorbed on the sample surface. The purpose is to do.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は第一に、「少なくとも光源と、該光源か
ら発せられた光を透過する透過窓が取り付けられた分析
室と、該分析室に接続され、分析室内を真空状態にする
機構と、を備えた分析装置であって、前記分析室内に
は、サンプルを加熱昇温させる加熱機構と、前記透過窓
を透過した光により照射されたサンプルから発生するガ
ス状物質、又は前記加熱機構により昇温されたサンプル
から発生するガス状物質を分析するガス分析機構と、を
備えていることを特徴とする分析装置（請求項１）」を
提供する。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention firstly comprises "an analysis chamber equipped with at least a light source and a transmission window for transmitting light emitted from the light source, A analyzer connected to the analysis chamber and having a mechanism for evacuating the analysis chamber, wherein the analysis chamber has a heating mechanism for heating and raising the temperature of the sample, and a light transmitted through the transmission window. An analyzer comprising: a gas analysis mechanism configured to analyze a gaseous substance generated from an irradiated sample or a gaseous substance generated from a sample heated by the heating mechanism. )"I will provide a.
【０００９】また、本発明は第二に「さらに、前記光源
と前記透過窓との間に、前記光源から発せられた光の照
射光強度を変化させる照射光強度調整光学系を設けたこ
とを特徴とする請求項１記載の分析装置（請求項２）」
を提供する。また、本発明は第三に「真空状態に保たれ
た前記分析室内の真空度の低下を最小限にしてサンプル
の交換を可能にする交換室を設けたことを特徴とする請
求項１又は２記載の分析装置（請求項３）」を提供す
る。Further, the present invention secondly provides "an illumination light intensity adjusting optical system for changing the illumination light intensity of the light emitted from the light source is provided between the light source and the transmission window. The analyzer according to claim 1 (claim 2) "
I will provide a. In the third aspect of the present invention, there is provided an "exchange chamber which allows a sample to be exchanged while minimizing a decrease in the degree of vacuum in the analysis chamber maintained in a vacuum state. Analysis device (claim 3). "
【００１０】また、本発明は第三に「前記交換室はゲー
トバルブを介して前記分析室に接続され、かつ前記分析
室とは独立に真空排気及び大気開放が可能であることを
特徴とする請求項３記載の分析装置（請求項４）」を提
供する。The third aspect of the present invention is that the exchange chamber is connected to the analysis chamber via a gate valve, and can be evacuated and opened to the atmosphere independently of the analysis chamber. An analyzer according to claim 3 (claim 4) "is provided.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる分析装置
と、その測定方法の実施形態を図面を参照しながら説明
する。図１は、本発明にかかる実施形態の分析装置の概
略断面図である。分析装置の分析室１の外側には、光源
９と、光源９からの光の強度を調整する照射光強度調整
光学系１０とが設置され、分析室１には、照射光強度が
調整された光を透過する透過窓２を取り付けられ、分析
室１内には、透過窓２を透過した光を集光させる集光光
学系５と、集光された光を照射するサンプル３を保持す
るサンプルホルダー４と、サンプル３を加熱昇温するた
めの加熱機構１１と、光が照射されたサンプル３から発
生するガス状物質及び加熱機構１１により加熱昇温され
たサンプル３から発生するガス状物質を分析するガス分
析機構６と、が設置されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of an analyzer according to the present invention and a measuring method thereof will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view of an analyzer according to an embodiment of the present invention. A light source 9 and an irradiation light intensity adjusting optical system 10 for adjusting the intensity of light from the light source 9 are installed outside the analysis room 1 of the analyzer, and the irradiation light intensity is adjusted in the analysis room 1. A transmission window 2 for transmitting light is attached, and a collection optical system 5 for condensing light transmitted through the transmission window 2 and a sample for holding a sample 3 for irradiating the condensed light in the analysis chamber 1. The holder 4, a heating mechanism 11 for heating and raising the temperature of the sample 3, and a gaseous substance generated from the sample 3 irradiated with light and a gaseous substance generated from the sample 3 heated and raised by the heating mechanism 11. And a gas analysis mechanism 6 for analysis.
【００１２】また、分析室１にはバルブ８を介してター
ボ分子ポンプ７が接続されており、分析室１内を超高真
空の状態で分析することが可能となっている。さらに、
分析室１にはバルブ１２を介してサンプル交換室１３が
接続されており、分析室１内を超高真空に保持しながら
サンプルの交換が可能となっている。光源９は、波長が
２４８ｎｍ、パルス巾２５ｎｓｅｃのエキシマレーザー
である。 光を透過させる透過窓２は、光に対する透過
率が高く、光が照射された透過窓２からのガス状物質の
発生が極力小さなものが好ましい。例えば、石英ガラス
は高い透過率を示し透過窓の材質として良好であるが、
これに限定されない。Further, a turbo-molecular pump 7 is connected to the analysis chamber 1 via a valve 8 so that the analysis in the analysis chamber 1 can be performed in an ultra-high vacuum state. further,
A sample exchange chamber 13 is connected to the analysis chamber 1 via a valve 12 so that a sample can be exchanged while maintaining the inside of the analysis chamber 1 at an ultra-high vacuum. The light source 9 is an excimer laser having a wavelength of 248 nm and a pulse width of 25 nsec. It is preferable that the transmission window 2 through which light is transmitted has a high light transmittance, and the generation of gaseous substances from the transmission window 2 irradiated with light is as small as possible. For example, quartz glass shows high transmittance and is a good material for the transmission window,
It is not limited to this.
【００１３】光源９からの光の強度を調整する照射光強
度調整光学系１０を設けると、光の照射光強度を可変に
することができるので、より多くの分析結果を得ること
ができる。照射光強度調整光学系１０の設置位置は、分
析室１の外側（透過窓２に入射する前に光量調整す
る）、内側（透過窓２を透過した後光量調整する）、又
はその両方が考えられるが、分析室１の外側に設置した
方が分析室１内の構造を簡単でコンパクトにすることが
できる。また、照射光強度の大きい光が透過窓を透過し
た場合に、透過窓２からガス状物質が発生するときや、
透過窓２が破壊される恐れがあるときには、照射光強度
調整光学系１０は、分析室１の外側に設けて、一旦照射
光強度を小さくしておいて、透過窓２を透過後、分析室
１内に設けられた縮小光学系５により照射光強度を大き
くすることが好ましい。When the irradiation light intensity adjusting optical system 10 for adjusting the intensity of the light from the light source 9 is provided, the irradiation light intensity of the light can be made variable, so that more analysis results can be obtained. The installation position of the irradiation light intensity adjusting optical system 10 may be outside (to adjust the light amount before entering the transmission window 2), inside (to adjust the light amount after passing through the transmission window 2), or both. However, the structure inside the analysis chamber 1 can be made simpler and more compact if it is installed outside the analysis chamber 1. Further, when light having a large irradiation light intensity is transmitted through the transmission window, when a gaseous substance is generated from the transmission window 2,
When there is a possibility that the transmission window 2 may be broken, the irradiation light intensity adjusting optical system 10 is provided outside the analysis room 1 so that the irradiation light intensity is once reduced, and after the transmission window 2 is transmitted, the analysis light room is adjusted. It is preferable that the intensity of the irradiation light be increased by the reduction optical system 5 provided in 1.
【００１４】光の照射によりサンプル３から発生するガ
ス状物質及び後述する加熱機構１１により加熱昇温され
たサンプル３から発生するガス状物質を分析するガス分
析機構６としては、ガス組成分析器、質量分析器などが
挙げられるが、これらに限定されない。照射光強度を一
定にしてサンプル３を照射し続けた場合や、照射光強度
を変えながらサンプル３を照射し続けた場合に発生する
ガス状物質をガス分析機構６によって特定することがで
きる。また、照射光強度を変えながら照射し続けた場合
は、サンプル３表面の吸着物がガス状物質になる照射光
強度がわかる。The gas analysis mechanism 6 for analyzing gaseous substances generated from the sample 3 by light irradiation and gaseous substances generated from the sample 3 heated and heated by the heating mechanism 11 described below includes a gas composition analyzer, Examples include, but are not limited to, mass spectrometers. The gas analysis mechanism 6 can specify the gaseous substance generated when the sample 3 is continuously irradiated with the irradiation light intensity kept constant or when the sample 3 is continuously irradiated while changing the irradiation light intensity. When the irradiation is continued while changing the irradiation light intensity, the irradiation light intensity at which the adsorbate on the surface of the sample 3 becomes a gaseous substance can be found.
【００１５】サンプル３を載置するステージの下に設け
られた加熱機構１１としては、ヒーター加熱機構や赤外
線加熱機構などが挙げられるが、これに限定されない。
サンプル３を載置するステージの下に設けられた加熱機
構１１によりサンプル３を加熱昇温すると、サンプル３
の表面に吸着している物質がガス状物質となって脱離
（昇温脱離）するので、ガス分析機構６によってその物
質が特定できる。Examples of the heating mechanism 11 provided below the stage on which the sample 3 is placed include, but are not limited to, a heater heating mechanism and an infrared heating mechanism.
When the sample 3 is heated and heated by the heating mechanism 11 provided below the stage on which the sample 3 is mounted, the sample 3
The substance adsorbed on the surface becomes a gaseous substance and desorbs (heated desorption), so that the substance can be specified by the gas analysis mechanism 6.
【００１６】サンプル３の加熱昇温により発生するガス
状物質（サンプル３表面の吸着物の昇温脱離）のガス分
析結果（サンプル３の表面に吸着していた物質の特定）
と、サンプル３の光の照射により発生するガスのガス分
析結果（サンプル３の表面に吸着していた物質が光反応
を起こして生成された物質の特定）とを比較する事で、
サンプル３の表面に吸着していた物質が光の照射により
どのような挙動を示すかを調べることが可能となる。光
の照射によりサンプル３から発生するガス状物質及び加
熱機構１１により加熱昇温されたサンプル３から発生す
るガス状物質（サンプル３表面の吸着物の昇温脱離）
は、同一分析室１内（環境が同じ）で同一ガス分析機構
６を用いて測定するので、測定結果の比較検討が非常に
容易となる。また、光を照射した後のサンプルの加熱昇
温により発生するガス状物質（サンプル３表面の吸着物
の昇温脱離）の分析を行う、或いサンプル３の昇温脱離
により発生するガス状物質（サンプル３表面の吸着物の
昇温脱離）の分析を行った後に光を照射し続けた場合に
発生するガス状物質の分析を行うことにより、サンプル
３表面に吸着している物質と、照射光との反応をより多
角的に解析することが可能となる。Gas analysis result of gaseous substance (heating desorption of adsorbate on sample 3 surface) generated by heating and raising temperature of sample 3 (identification of substance adsorbed on surface of sample 3)
And the gas analysis result of the gas generated by the light irradiation of the sample 3 (identification of the substance generated by the photoreaction of the substance adsorbed on the surface of the sample 3),
It is possible to investigate how the substance adsorbed on the surface of the sample 3 behaves when irradiated with light. Gaseous substance generated from sample 3 by light irradiation and gaseous substance generated from sample 3 heated and heated by heating mechanism 11 (temperature-induced desorption of adsorbate on sample 3 surface)
Is measured using the same gas analysis mechanism 6 in the same analysis chamber 1 (in the same environment), so that the comparison of the measurement results becomes very easy. In addition, analysis of gaseous substances generated by heating and raising the temperature of the sample after light irradiation (heating and desorption of the adsorbate on the surface of the sample 3), or gas generated by heating and desorption of the sample 3 After analyzing the gaseous substances (thermal desorption of the adsorbate on the surface of the sample 3) and analyzing the gaseous substances generated when the light is continuously irradiated, the substance adsorbed on the surface of the sample 3 is analyzed. Then, it is possible to analyze the reaction with the irradiation light from various angles.
【００１７】さらに、サンプル３表面に吸着している物
質が脱離するときのサンプル３の温度から吸着物の脱離
の活性化エネルギーや吸着量を知ることができる。サン
プル３の温度の計測は、赤外放射温度計又は熱電対を用
いて行う。分析室１内を真空状態にする機構７を分析室
１に接続させると、分析室１内を真空に保つことができ
るので、光とサンプル３との反応で発生するガス状物質
が極微量であっても検出することが可能となる。また、
サンプル３表面の吸着物質は通常極微量であり、このよ
うな吸着物質の挙動を分析するためには、分析室１内を
超高真空にすることがより好ましい。分析室１内の真空
度は、１Ｅ−２Ｐａ以下が好ましく、高感度に分析する
ためには１Ｅ−６Ｐａ以下がより好ましい。分析室１内
を真空状態にする機構７としては、ターボ分子ポンプな
どが挙げられるが、これに限定されない。Furthermore, the activation energy and amount of desorption of the adsorbate can be known from the temperature of the sample 3 when the substance adsorbed on the surface of the sample 3 is desorbed. The temperature of the sample 3 is measured using an infrared radiation thermometer or a thermocouple. When a mechanism 7 for evacuating the analysis chamber 1 is connected to the analysis chamber 1, the interior of the analysis chamber 1 can be kept in a vacuum, so that the gaseous substance generated by the reaction between the light and the sample 3 is extremely small. Even if there is, it can be detected. Also,
The amount of the adsorbed substance on the surface of the sample 3 is usually extremely small. In order to analyze the behavior of such an adsorbed substance, it is more preferable to make the inside of the analysis chamber 1 ultra-high vacuum. The degree of vacuum in the analysis chamber 1 is preferably 1E-2 Pa or less, and more preferably 1E-6 Pa or less for high-sensitivity analysis. The mechanism 7 for evacuating the inside of the analysis chamber 1 includes, for example, a turbo molecular pump, but is not limited to this.
【００１８】真空状態にする機構１４が接続されたサン
プル交換室１３をゲートバルブ１２を介して分析室１に
設置すると、サンプル３の交換時の分析室１の真空度の
低下を抑制して、交換に要する時間を短くすることがで
きる。即ち、ゲートバルブ１２が閉じられ高真空状態の
分析室１内のサンプル３を交換する場合において、ま
ず、サンプル交換室１３を真空状態にする機構１４によ
り十分減圧しておき、ゲートバルブ１２を開け、高真空
状態を保った分析室１からサンプル交換室１３へサンプ
ルを搬送し、ゲートバルブ１２を再び閉じ、分析室１を
高真空状態に排気するので、サンプル３の交換時の分析
室１の真空度の低下を抑制して、交換に要する時間を短
くすることができる。When the sample exchange chamber 13 to which the vacuuming mechanism 14 is connected is installed in the analysis chamber 1 via the gate valve 12, a decrease in the degree of vacuum in the analysis chamber 1 when the sample 3 is exchanged is suppressed. The time required for replacement can be shortened. That is, when exchanging the sample 3 in the analysis chamber 1 in a high vacuum state with the gate valve 12 closed, first, the pressure in the sample exchange chamber 13 is sufficiently reduced by the vacuum mechanism 14, and the gate valve 12 is opened. Then, the sample is transferred from the analysis chamber 1 kept in the high vacuum state to the sample exchange chamber 13, the gate valve 12 is closed again, and the analysis chamber 1 is evacuated to the high vacuum state. The time required for replacement can be reduced by suppressing a decrease in the degree of vacuum.
【００１９】また、サンプル交換室１３は十分に減圧さ
れているので、サンプル３交換時にゲートバルブ１２を
開いても分析室１内には、不純物を含んだ大気が多量に
入り込まないので、分析室１は汚染されることがない。
さらに、サンプル交換室１３に高純度乾燥窒素をパージ
できる機構を設けると、不純物を含んだ大気がサンプル
交換室内に入り込みにくくなり、汚染される可能性が一
層低くなるので好ましい。Since the pressure in the sample exchange chamber 13 is sufficiently reduced, even if the gate valve 12 is opened when the sample 3 is exchanged, a large amount of air containing impurities does not enter the analysis chamber 1. 1 is not contaminated.
Further, it is preferable to provide a mechanism capable of purging high-purity dry nitrogen in the sample exchange chamber 13 because it becomes difficult for the air containing impurities to enter the sample exchange chamber and the possibility of contamination is further reduced.
【００２０】一方、サンプル交換室１３がない場合は、
超高真空である分析室１を大気圧まで戻してから、サン
プル３を交換しなければならず、サンプル３を交換した
後は、再度、超高真空まで回復させなければならない。
サンプル３を交換する度にこのような工程を繰り返すこ
とは、非常に長い時間を要する。さらに、分析室１内を
大気圧まで戻した場合は、分析室１の内壁に大気中に含
まれる不純物が付着してしまい、分析室１内が汚染され
てしまうので、再び超高真空まで回復させても測定に支
障をきたす。On the other hand, when there is no sample exchange chamber 13,
The sample 3 must be replaced after returning the analysis chamber 1 to an ultra-high vacuum to atmospheric pressure, and after the sample 3 is replaced, it must be restored to the ultra-high vacuum again.
Repeating such a process each time the sample 3 is changed takes a very long time. Further, when the inside of the analysis chamber 1 is returned to the atmospheric pressure, impurities contained in the air adhere to the inner wall of the analysis chamber 1 and the inside of the analysis chamber 1 is contaminated. Doing so will interfere with the measurement.
【００２１】次に、実施形態の分析装置を用いた測定方
法について説明する。予め、サンプル交換室１３のサン
プル搬送ユニット１５にサンプル３を載せておいて、タ
ーボ分子ポンプ１４でサンプル交換室１３内を減圧す
る。十分に減圧した後、ゲートバルブ１２を開け、サン
プル搬送ユニット１５を用いてサンプル３を高真空に保
たれた分析室１内に搬送する。ゲートバルブ１２を閉め
て分析室１内を超高真空まで排気した後、光をサンプル
３に照射し続けたときにサンプルから発生するガス状物
質をガス分析機構６により分析する、或いは加熱機構１
１により加熱昇温されたサンプル３から発生するガス状
物質の分析をガス分析機構６により行う。即ち、光をサ
ンプルに照射し続けることにより発生するガス状物質の
分析を行う場合は、光源９であるエキシマーレーザーか
ら照射された光を各種レンズを用いた照射光強度調整光
学系１０により任意の照射光強度に調整した後、透過窓
２（石英ガラス）から分析室１内に入射させる。入射さ
せた光を分析室１内に設置した集光光学系５でサンプル
３表面上に集光させる。Next, a measuring method using the analyzer of the embodiment will be described. The sample 3 is placed on the sample transfer unit 15 of the sample exchange chamber 13 in advance, and the inside of the sample exchange chamber 13 is depressurized by the turbo molecular pump 14. After the pressure is sufficiently reduced, the gate valve 12 is opened, and the sample 3 is transported into the analysis chamber 1 maintained at a high vacuum using the sample transport unit 15. After closing the gate valve 12 and evacuating the inside of the analysis chamber 1 to an ultra-high vacuum, the gas analysis mechanism 6 analyzes the gaseous substances generated from the sample when the sample 3 is continuously irradiated with light, or the heating mechanism 1
The analysis of gaseous substances generated from the sample 3 heated and heated by 1 is performed by the gas analysis mechanism 6. That is, when analyzing a gaseous substance generated by continuously irradiating the sample with light, the light irradiated from the excimer laser as the light source 9 can be arbitrarily changed by the irradiation light intensity adjusting optical system 10 using various lenses. After adjusting to the irradiation light intensity, the light is made to enter the analysis chamber 1 from the transmission window 2 (quartz glass). The incident light is condensed on the surface of the sample 3 by the condensing optical system 5 installed in the analysis chamber 1.
【００２２】その時発生するガス状物質をリアルタイム
に質量分析器６で分析する。この結果より、照射光とサ
ンプル３との反応及び照射光とサンプル３表面に吸着し
てる物質との反応を解析することができる。加熱機構１
１により加熱昇温されたサンプルから発生するガス状物
質の分析を行う場合は、ステージの下に設置された加熱
機構１１によりサンプル３を加熱昇温して、表面の吸着
物質が脱離して生じたガス状物質をリアルタイムに質量
分析器６で分析する。この結果よりサンプル３表面の吸
着物質が判明し、脱離するときのサンプル３の温度から
脱離の活性化エネルギーや吸着量を知ることができる。The gaseous substance generated at that time is analyzed by the mass spectrometer 6 in real time. From this result, the reaction between the irradiation light and the sample 3 and the reaction between the irradiation light and the substance adsorbed on the surface of the sample 3 can be analyzed. Heating mechanism 1
When analyzing the gaseous substances generated from the sample heated and heated by step 1, the sample 3 is heated and heated by the heating mechanism 11 installed below the stage, and the adsorbed substance on the surface is desorbed. The gaseous substance is analyzed by the mass analyzer 6 in real time. From this result, the adsorbed substance on the surface of the sample 3 is determined, and the activation energy of desorption and the amount of adsorption can be known from the temperature of the sample 3 at the time of desorption.
【００２３】本発明にかかる分析装置は光源波長が１９
３ｎｍのエキシマレーザーにも適用することができる。The analyzer according to the present invention has a light source wavelength of 19
It can also be applied to a 3 nm excimer laser.
【００２４】[0024]
【実施例】石英ガラス基板上に薄膜を形成したサンプル
３を、有機溶剤により超音波洗浄した後、図１に示すよ
うな本発明にかかる分析装置を用いて、サンプル３に光
を照射した時に発生するガス状物質（測定１）及びサン
プル３を加熱機構１１により加熱昇温した時に発生する
ガス状物質（サンプル表面に吸着している物質）（測定
２）について測定した。EXAMPLE After a sample 3 having a thin film formed on a quartz glass substrate was ultrasonically cleaned with an organic solvent, the sample 3 was irradiated with light using an analyzer according to the present invention as shown in FIG. The gaseous substance generated (measurement 1) and the gaseous substance (substance adsorbed on the sample surface) generated when the sample 3 was heated and heated by the heating mechanism 11 (measurement 2) were measured.
【００２５】光源９は、波長が２４８ｎｍパルス巾、２
５ｎｓｅｃのエキシマレーザーである。 ガス分析機構
６は、質量分析器である。サンプル３はΦ３０ｍｍ-ｔ
３ｍｍの石英ガラス基板上にＡｌ2Ｏ3とＨｆＯ2とＭｇ
Ｆ2からなる反射防止膜を片面に成膜したものである。 （測定１）まず、分析装置のサンプルホルダー４にサン
プル３をセットし、分析室１をターボ分子ポンプを用い
て１Ｅ−７Ｐａ以下に排気を行った。The light source 9 has a wavelength of 248 nm, a pulse width of 2,
An excimer laser of 5 nsec. The gas analysis mechanism 6 is a mass analyzer. Sample 3 is Φ30mm-t
Al 2 O 3 , HfO 2 and Mg on a 3 mm quartz glass substrate
The anti-reflection film composed of F 2 is obtained by deposition on one side. (Measurement 1) First, the sample 3 was set in the sample holder 4 of the analyzer, and the analysis chamber 1 was evacuated to 1E-7 Pa or lower using a turbo molecular pump.
【００２６】照射光強度調整光学系１０を駆動して照射
光強度を１００ｍＪ／ｃｍ2にして、サンプル３を設置
してから６分経過後に光照射を開始し、１３分経過後
（サンプルを設置してから１９分経過後）光照射を中断
し、さらに５分経過後（サンプルを設置してから２４分
経過後）再び光り照射を開始して５分間照射し続け（サ
ンプルを設置してから２９分経過後）、その後光照射を
中断した。The irradiation light intensity adjusting optical system 10 is driven to adjust the irradiation light intensity to 100 mJ / cm 2 , light irradiation is started 6 minutes after the sample 3 is set, and 13 minutes later (the sample is set). The light irradiation was interrupted after 19 minutes had elapsed, and after another 5 minutes had elapsed (after 24 minutes had elapsed since the sample was set), the light irradiation was started again and the irradiation was continued for 5 minutes (after the sample was set). After 29 minutes), the light irradiation was interrupted.
【００２７】図２は、サンプルに照射光強度を１００ｍ
Ｊ／ｃｍ2にして上記の様に照射と中断を繰り返した時
に発生するガス状物質を分析した結果である。図２より
物質Ｅが他の物質に比べて発生量が多く、光照射開始と
同時に（サンプルを設置してから６分経過後）急激に発
生量が増加し、その後は照射時間に対して指数関数的に
減少し、サンプルを設置してから３５分経過後には他の
物質と同程度まで減少することがわかる。 （測定２）加熱機構１１が下に設けられたステージ上に
サンプル３を載せて、加熱機構１１により加熱照射速度
３０℃／ｍｉｎで８００℃まで加熱昇温した。FIG. 2 shows that a sample was irradiated with an irradiation light intensity of 100 m.
It is a result of analyzing gaseous substances generated when irradiation and interruption were repeated as described above at J / cm 2 . As shown in FIG. 2, the emission amount of the substance E is larger than that of the other substances, and the emission amount increases rapidly at the start of the light irradiation (after 6 minutes from the setting of the sample). It can be seen that it decreases functionally, and decreases to the same degree as other substances after 35 minutes from the installation of the sample. (Measurement 2) The sample 3 was placed on a stage provided with a heating mechanism 11 below, and heated by the heating mechanism 11 to 800 ° C. at a heating irradiation rate of 30 ° C./min.
【００２８】図３は、サンプルを加熱機構により加熱昇
温した時に発生するガス状物資を分析した結果である。
図３より光を照射し続けた時に発生する物質とは異なり
物質Ｄが他の物質に比べて発生量が多く、昇温を開始し
て５分程度して急激に発生量が増加し、その後は徐々に
減少を示して、約８００℃では他の物質と同程度まで発
生量が減少することがわかる。FIG. 3 shows the result of analyzing gaseous substances generated when the sample is heated and heated by the heating mechanism.
As shown in FIG. 3, unlike the substance that is generated when light is continuously irradiated, the amount of the generated substance D is larger than that of the other substances. Shows a gradual decrease, and it can be seen that at about 800 ° C., the amount of generation decreases to about the same level as other substances.
【００２９】測定１及び測定２で現れた現象は、ある時
間照射し続けた後表面観察する従来の方法では検出でき
ず、本発明にかかる分析装置では、光の照射中にサンプ
ル表面で起こっている現象をリアルタイムに把握するこ
とができる。The phenomena appearing in the measurement 1 and the measurement 2 cannot be detected by the conventional method of observing the surface after irradiating for a certain time. In the analyzer according to the present invention, the phenomenon occurs on the sample surface during light irradiation. Can grasp the phenomenon in real time.
【００３０】[0030]
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる分
析装置を用いると、これまで分析が不可能であった光の
照射中のサンプル表面で起こっている現象をリアルタイ
ムにとらえることができる。特に、光の照射後のサンプ
ル表面観察等では推定できない光をサンプルに照射した
ときに生じるアブレーションによって蒸散しているガス
状物質を、リアルタイムで分析することが可能となる。As described above, by using the analyzer according to the present invention, it is possible to capture in real time the phenomenon occurring on the sample surface during the irradiation of light, which has been impossible to analyze until now. In particular, it becomes possible to analyze, in real time, gaseous substances that are evaporated by ablation that occurs when the sample is irradiated with light that cannot be estimated by observation of the sample surface after light irradiation.
【００３１】さらに、サンプル表面に吸着している物質
が、光の照射によりどのような挙動を示すか分析するこ
とが可能となり、光とサンプルとの反応を解析すること
ができる。Further, it becomes possible to analyze how the substance adsorbed on the sample surface behaves by light irradiation, and it is possible to analyze the reaction between the light and the sample.
【図１】本発明にかかる実施形態の分析装置の概略断面
図である。FIG. 1 is a schematic sectional view of an analyzer according to an embodiment of the present invention.
【図２】サンプルに照射光強度を１００ｍＪ／ｃｍ2に
して光照射と中断とを繰り返した時に発生するガス状物
質を分析した結果である。FIG. 2 shows a result of analyzing a gaseous substance generated when light irradiation and interruption were repeated with the irradiation light intensity set to 100 mJ / cm 2 for the sample.
【図３】サンプルを加熱機構により加熱昇温した時に発
生するガス状物質を分析した結果である。FIG. 3 is a result of analyzing a gaseous substance generated when a sample is heated and heated by a heating mechanism.
１・・・分析室 ２・・・透過窓 ３・・・サンプル ４・・・ホルダー（サンプル保持手段） ５・・・集光光学系 ６・・・ガス分析機構（質量分析器） ７・・・分析室を真空状態にする機構（ターボ分子ポン
プ） ８・・・バルブ ９・・・光源 １０・・・照射光強度調整光学系 １１・・・加熱機構 １２・・・ゲートバルブ １３・・・サンプル交換室 １４・・・サンプル交換室を真空状態にする機構（ター
ボ分子ポンプ） １５・・・サンプル搬送ユニットDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Analysis room 2 ... Transmission window 3 ... Sample 4 ... Holder (sample holding means) 5 ... Condensing optical system 6 ... Gas analysis mechanism (mass analyzer) 7 ... A mechanism for putting the analysis chamber in a vacuum state (turbo molecular pump) 8 ... Valve 9 ... Light source 10 ... Irradiation light intensity adjusting optical system 11 ... Heating mechanism 12 ... Gate valve 13 ... Sample exchange chamber 14 ・ ・ ・ Mechanism for evacuating the sample exchange chamber (turbo molecular pump) 15 ・ ・ ・ Sample transport unit
Claims (4)
光を透過する透過窓が取り付けられた分析室と、該分析
室に接続され、分析室内を真空状態にする機構と、を備
えた分析装置であって、 前記分析室内には、 サンプルを加熱昇温させる加熱機構と、 前記透過窓を透過した光により照射されたサンプルから
発生するガス状物質、又は前記加熱機構により昇温され
たサンプルから発生するガス状物質を分析するガス分析
機構と、を備えていることを特徴とする分析装置。An analysis system comprising at least a light source, an analysis room provided with a transmission window through which light emitted from the light source is transmitted, and a mechanism connected to the analysis room and for putting the analysis room in a vacuum state. A heating mechanism for heating and raising the temperature of the sample, a gaseous substance generated from the sample irradiated by the light transmitted through the transmission window, or a sample heated by the heating mechanism. And a gas analyzing mechanism for analyzing gaseous substances generated from the gas.
前記光源から発せられた光の照射光強度を変化させる照
射光強度調整光学系を設けたことを特徴とする請求項１
記載の分析装置。2. The method according to claim 1, further comprising:
2. An irradiation light intensity adjusting optical system for changing irradiation light intensity of light emitted from the light source.
The analyzer as described.
の低下を抑制してサンプルの交換を可能にする交換室を
設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の分析装
置。3. The analyzer according to claim 1, further comprising an exchange chamber that enables a sample to be exchanged while suppressing a decrease in the degree of vacuum in the analysis chamber maintained in a vacuum state.
析室に接続され、かつ前記分析室とは独立に真空排気及
び大気開放が可能であることを特徴とする請求項３記載
の分析装置。4. The analyzer according to claim 3, wherein the exchange chamber is connected to the analysis chamber via a gate valve, and is capable of evacuating and opening to the atmosphere independently of the analysis chamber. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9061398A JPH10253536A (en) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | Analysis device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9061398A JPH10253536A (en) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | Analysis device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10253536A true JPH10253536A (en) | 1998-09-25 |
Family
ID=13170016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9061398A Pending JPH10253536A (en) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | Analysis device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10253536A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7517692B2 (en) | 2002-04-30 | 2009-04-14 | Arkray, Inc. | Temperature adjusting method for analytical tool and analytical device having temperature adjustment function |
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| US8409522B2 (en) | 2002-10-28 | 2013-04-02 | Arkray, Inc. | Analyzing instrument, temperature control method for liquid in analyzing instrument, and analyzing apparatus |
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| CN116930052A (en) * | 2023-07-26 | 2023-10-24 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | Spacecraft element performance evaluation device and method in vacuum pollution environment |
-
1997
- 1997-03-14 JP JP9061398A patent/JPH10253536A/en active Pending
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| CN116678833B (en) * | 2023-08-04 | 2023-10-13 | 北京天工科仪空间技术有限公司 | Device and method for researching laser damage resistance of material or element influenced by pollutants |
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