JPH1048165A - Method and apparatus for surface analysis - Google Patents

Method and apparatus for surface analysis

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JPH1048165A
JPH1048165A JP8205011A JP20501196A JPH1048165A JP H1048165 A JPH1048165 A JP H1048165A JP 8205011 A JP8205011 A JP 8205011A JP 20501196 A JP20501196 A JP 20501196A JP H1048165 A JPH1048165 A JP H1048165A
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visible light
ultraviolet light
light
electrons emitted
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Katsuya Takahashi
克哉 高橋
Atsushi Kiyokawa
敦之 清川
Masayuki Mori
誠之 森
Makiko Nakamura
牧子 中村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a method and an apparatus, for a surface analysis, in which the scale of the apparatus is not large, in which an operation is simple, the time for the analysis is short and a sample is not damaged by the analysis. SOLUTION: In this apparatus, a beam of visible light or vacuum ultraviolet rays which are radiated from a light source 1 are spectrally diffracted by a spectroscope 3 so as to irradiate a very small region 8' on the face of a sample 9, electrons which are emitted by the irradiation are detected by a detector 13, a detection signal is analyzed by a computer 14 so as to be compared with, and referred to, a peak wavelength 22, a peak intensity 21 or a threshold value 23, and information about the element or the chemical state of the sample 9 and an adsorbed substance and about its change with the passage of time is obtained. In addition, incident light 8 is scanned on the face of the sample 9, and information about the two-dimensional distribution of the element of the sample 9 is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、表面および吸着物
の分析、特に低真空または大気圧下において非破壊で微
小領域における元素あるいは化学状態の情報を得る表面
分析方法およびその装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for analyzing a surface and an adsorbed substance, in particular, a surface analysis method for obtaining information on elements or chemical states in a minute region in a nondestructive manner under a low vacuum or atmospheric pressure.

【0002】[0002]

【従来の技術】製品の微細化、高精度化、高性能化に伴
い、各種表面の分析技術が不可欠である。特に、表面お
よび吸着物の微小領域における元素あるいは化学状態の
情報を得る分析手法が強く求められている。これらの要
求に対し、従来からXPS(X線光電子分光法)、UP
S(真空紫外光電子分光法)、AES(オージェ電子分
光法)、TOF−SlMS(飛行時間型二次イオン質量
分析法)などを用いた表面分析方法が提案されている。
2. Description of the Related Art With the miniaturization, high precision and high performance of products, various surface analysis techniques are indispensable. In particular, there is a strong demand for an analytical method for obtaining information on the element or chemical state in the surface and in the minute region of the adsorbate. To meet these demands, XPS (X-ray photoelectron spectroscopy), UP
Surface analysis methods using S (vacuum ultraviolet photoelectron spectroscopy), AES (Auger electron spectroscopy), TOF-SlMS (time-of-flight secondary ion mass spectrometry), and the like have been proposed.

【0003】これらの方法は、電子、イオン、真空紫外
線、X線などのマイクロビームを試料の微小領域に照射
して、試料面から放出される電子や二次イオンなどを観
測するものである。分析は高真空下にて行われ、一般に
装置は大規模かつ高価であり、操作は煩雑で、概ねナノ
メートルオーダーの深さ分解能とマイクロメートルオー
ダーの表面分解能を有する。また、しばしばビームの照
射により試料の表面はダメージを受け、分析初期の化学
状態が損なわれる。
In these methods, a micro-beam such as an electron, an ion, a vacuum ultraviolet ray, or an X-ray is irradiated on a minute area of a sample, and electrons and secondary ions emitted from the sample surface are observed. The analysis is performed under a high vacuum, the equipment is generally large and expensive, the operation is complicated, and has a depth resolution on the order of nanometers and a surface resolution on the order of micrometers. In addition, the surface of the sample is often damaged by the irradiation of the beam, and the chemical state at the beginning of analysis is impaired.

【0004】特開平2−114159号、特開平6−1
60314号および特開平7−110311号には、軟
X線ないし真空紫外線の微小領域への照射により試料面
から放出される電子を観測し、上記微小領域における構
成元素に関する分析を行う方法及び装置が開示されてい
る。エネルギー分析器などの装置構成要素の都合上分析
は超高真空下にて行われ、また、積分変換、逆変換等の
複雑なデータ処理を要するため計算機も大がかりになる
という問題がある。一方、特開平1−295145号に
は、可視光線ないし真空紫外線の照射により試料面から
放出される電子を観測し、大気圧下においてマイクロメ
ートルオーダーという比較的厚い薄膜の膜厚を定量する
方法が開示されている。
[0004] JP-A-2-114159, JP-A-6-16-1
No. 60314 and JP-A-7-110311 disclose a method and an apparatus for observing electrons emitted from a sample surface by irradiating soft X-rays or vacuum ultraviolet rays on a minute area and analyzing elements constituting the minute area. It has been disclosed. The analysis is performed under ultra-high vacuum for the convenience of the equipment components such as the energy analyzer, and also requires complicated data processing such as integral conversion and inverse conversion. On the other hand, JP-A-1-295145 discloses a method of observing electrons emitted from a sample surface by irradiation of visible light or vacuum ultraviolet light and quantifying the thickness of a relatively thick thin film of the order of micrometers at atmospheric pressure. It has been disclosed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来の方法における第
1の問題点は、特開平7−110311号に開示されて
いる装置をはじめとする多くの表面分析装置が高真空下
にて分析を行うため、そして、エネルギー検出器をはじ
めとする高真空用検出器は検出信号のデータ変換および
データ解析が複雑になるため、装置が大規模かつ高価に
なる、保守や操作か複雑になる、ランニングコストが高
くなる、分析時間が長い、など数多くの欠点を有するこ
とである。
The first problem with the conventional method is that many surface analyzers, such as the one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-11031, perform analysis under high vacuum. Therefore, high-vacuum detectors such as energy detectors require complicated data conversion and data analysis of detection signals, which makes the equipment large and expensive, maintenance and operation complicated, and running costs. And the analysis time is long.

【0006】第2の問題点は、XPS、AESなど電子
またはイオンを試料に照射する装置において、電子およ
びイオンビームの照射によりしばしば試料の表面がダメ
ージを受けることである。従って、繰り返し分析するこ
とができないばかりでなく、試料の経時変化に着目する
場合や試料に刺激を加えることにより生ずる試料の変化
を観測しようとするとき、ビームの照射によって被るダ
メージが分析結果に影響を及ぼす。特に、材料受け入れ
検査や製品の抜き取り検査などのように、材料若しくは
製品の表面状態の高精度かつ迅速な分析が定常的に、又
は高頻度に要求される工程においては、特開平7−11
0311号の方法では装置が大かかりになり過ぎ、特開
平1−295145号の方法では実用的検出感度が得ら
れない。
A second problem is that in a device for irradiating a sample with electrons or ions such as XPS or AES, the surface of the sample is often damaged by the irradiation of the electron and ion beams. Therefore, not only can analysis not be repeated, but also when focusing on changes over time in the sample or when observing changes in the sample caused by applying a stimulus to the sample, the damage caused by beam irradiation affects the analysis results. Effect. Particularly, in a process such as a material acceptance inspection or a product sampling inspection, in which high-precision and quick analysis of the surface state of a material or a product is regularly or frequently required, Japanese Patent Laid-Open No. 7-11 / 1995
According to the method of JP-A No. 0311, the apparatus becomes too large, and no practical detection sensitivity can be obtained by the method of JP-A-1-295145.

【0007】本発明は、前記の従来の問題点を鑑み、試
料にダメージを与えない可視光線ないし真空紫外線のマ
イクロビームを試料の微小領域に照射し、試料面から放
出される比較的低エネルギーの電子を低真空または大気
圧下において検出ならびに解析する表面分析方法および
その装置を提供することを課題とする。
In view of the above-mentioned conventional problems, the present invention irradiates a micro-region of a sample with a visible light or vacuum ultraviolet ray which does not damage the sample, and emits relatively low energy of relatively low energy emitted from the sample surface. An object of the present invention is to provide a surface analysis method and an apparatus for detecting and analyzing electrons under low vacuum or atmospheric pressure.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、分析精度を落
とさずに上述した問題点を解決し、迅速、簡便、安価な
非破壊表面分析を行うため、試料にダメージを与えない
可視光線ないし真空紫外線を発生、分光、かつ試料の微
小領域に照射する表面分析装置において、照射によって
試料面から放出される比較的低エネルギーの電子を低真
空または大気圧下において十分な感度を以て検出する手
段と、複雑な計算を必要としないデータ解析手段と、試
料の経時変化を観測する手段と、試料に刺激を加える手
段ならびに試料に刺激を加えたときの変化を観測する手
段とを有する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems without lowering the analysis accuracy, and performs a quick, simple and inexpensive non-destructive surface analysis. A means for detecting, with sufficient sensitivity, a relatively low-energy electron emitted from the sample surface by irradiation in a surface analyzer that generates, disperses, and irradiates a minute area of the sample with vacuum ultraviolet light. Data analysis means that does not require complicated calculations; means for observing a change over time in a sample; means for applying a stimulus to a sample; and means for observing a change when a stimulus is applied to a sample.

【0009】則ち、本発明の表面分析法は、可視光線な
いし真空紫外線の照射により試料面から放出される電子
を観測する表面分析において、可視光線ないし真空紫外
線の波長を変化させながら試料の微小領域に照射し、照
射により試料面から放出される電子の検出信号のピーク
波長、ピーク強度又はしきい値を比較参照することによ
り、低真空下において照射領域における試料および吸着
物の元素あるいは化学状態の情報を得ることを特徴とす
る。
That is, in the surface analysis method of the present invention, in the surface analysis for observing electrons emitted from the sample surface by irradiation with visible light or vacuum ultraviolet rays, the fineness of the sample is changed while changing the wavelength of the visible light or vacuum ultraviolet rays. Irradiate the region and compare the peak wavelength, peak intensity, or threshold value of the detection signal of the electrons emitted from the sample surface by irradiation to determine the element or chemical state of the sample and adsorbate in the irradiated region under low vacuum. Is obtained.

【0010】本発明の他の表面分析法は、可視光線ない
し真空紫外線の照射により試料面から放出される電子を
観測する表面分析において、一定波長に固定した可視光
線ないし真空紫外線を試料の微小領域に照射し、移動機
構を備えた試料台を移動させることによって入射光集光
点を試料面上で走査させながら、照射により試料面から
放出される電子の検出信号のピーク波長、ピーク強度又
はしきい値を比較参照することにより、低真空下におい
て照射領域における試料および吸着物の元素あるいは化
学状態の2次元分布を得ることを特徴とする。
Another surface analysis method according to the present invention is directed to a surface analysis for observing electrons emitted from a sample surface by irradiation of visible light or vacuum ultraviolet light. While moving the sample stage provided with the moving mechanism to scan the incident light converging point on the sample surface, while detecting the peak wavelength, peak intensity or peak of the detection signal of the electrons emitted from the sample surface by the irradiation. It is characterized in that a two-dimensional distribution of elements or chemical states of a sample and an adsorbate in an irradiation region is obtained under a low vacuum by comparing and comparing threshold values.

【0011】また、本発明の表面分析法は、可視光線な
いし紫外線の照射により試料面から放出される電子を観
測する表面分析において、一定波長に固定した可視光線
ないし紫外線を試料の微小領域に照射し、照射により試
料面から放出される電子の検出信号のピーク波長、ピー
ク強度又はしきい値を比較参照することにより、大気圧
下において照射領域における試料および吸着物の元素あ
るいは化学状態の情報を得ることを特徴とする。
Further, in the surface analysis method of the present invention, in a surface analysis for observing electrons emitted from a sample surface by irradiation of visible light or ultraviolet light, a minute region of the sample is irradiated with visible light or ultraviolet light fixed at a fixed wavelength. Then, by comparing the peak wavelength, peak intensity or threshold value of the detection signal of electrons emitted from the sample surface by irradiation, information on the element or chemical state of the sample and the adsorbate in the irradiation area under atmospheric pressure is obtained. It is characterized by obtaining.

【0012】前記の放出電子を検出する方法が、微小電
流計によって行われ、かつ大気圧下においても実用的な
感度が得られることを特徴とする。
The method of detecting emitted electrons is performed by a microammeter, and a practical sensitivity can be obtained even under atmospheric pressure.

【0013】また、前記の表面分析法は、試料に刺激を
加えながら試料面からの放出電子を検出することを特徴
とする。
Further, the above-mentioned surface analysis method is characterized in that electrons emitted from the sample surface are detected while applying a stimulus to the sample.

【0014】更に、前記試料に刺激を加える方法が熱ま
たはガスであることを特徴とする。
Further, the method for applying a stimulus to the sample is characterized by heat or gas.

【0015】また、前記の表面分析法は、試料および吸
着物の元素あるいは化学状態の経時変化を観測すること
を特徴とする。
Further, the above-mentioned surface analysis method is characterized by observing a change with time of the element or the chemical state of the sample and the adsorbate.

【0016】前記の表面分析法は、試料に刺激を加えな
がら試料および吸着物の元素あるいは化学状態の経時変
化を観測することを特徴とする。
The above-mentioned surface analysis method is characterized by observing a change with time in the element or the chemical state of the sample and the adsorbate while applying a stimulus to the sample.

【0017】本発明の表面分析装置は、可視光線ないし
真空紫外線を試料の微小領域に照射することにより放出
される電子を検出し、試料および吸着物の元素あるいは
化学状態の情報を得る表面分析装置において、可視光線
ないし真空紫外線を発生する手段と、分光特性を向上さ
せる手段と、入射させる可視光線ないし真空紫外線の波
長を変化あるいは固定させる手段と、入射光集光点の形
状および面積を変化させる手段と、可視光線ないし真空
紫外線を試料の微小領域に集光させる手段と、試料面か
ら放出される電子を検出する手段と、検出信号のピーク
波長、ピーク強度又はしきい値を解析する手段とを備え
た、低真空下において試料および吸着物の元素あるいは
化学状態の情報を得ることを特徴とする。
The surface analyzer of the present invention detects electrons emitted by irradiating a minute region of a sample with visible light or vacuum ultraviolet light, and obtains information on the element or chemical state of the sample and the adsorbate. , Means for generating visible light or vacuum ultraviolet light, means for improving spectral characteristics, means for changing or fixing the wavelength of visible light or vacuum ultraviolet light to be incident, and changing the shape and area of the incident light focusing point Means, means for focusing visible light or vacuum ultraviolet light on a small area of the sample, means for detecting electrons emitted from the sample surface, and means for analyzing the peak wavelength, peak intensity or threshold value of the detection signal. And obtaining information on the element or chemical state of the sample and the adsorbate under a low vacuum.

【0018】本発明の他の表面分析装置は、可視光線な
いし真空紫外線を試料の微小領域に照射することにより
放出される電子を検出し、試料および吸着物の元素ある
いは化学状態の情報を得る表面分析装置において、可視
光線ないし真空紫外線を発生する手段と、分光特性を向
上させる手段と、入射させる可視光線ないし真空紫外線
の波長を固定させる手段と、入射光集光点の形状および
面積を変化させる手段と、可視光線ないし真空紫外線を
試料の微小領域に集光させる手段と、試料に対する入射
光集光点の位置合わせならびに入射光集光点を試料面上
で走査させる手段と、試料を入射光集光点に位置合わせ
するために試料と入射光集光点とを視認する手段と、試
料面から放出される電子を検出する手段と、検出信号の
ピーク波長、ピーク強度又はしきい値を解析する手段と
を備えた、低真空下において試料および吸着物の元素あ
るいは化学状態の2次元分布を得ることを特徴とする。
Another surface analyzer of the present invention detects electrons emitted by irradiating a minute region of a sample with visible light or vacuum ultraviolet light, and obtains information on the element or chemical state of the sample and the adsorbate. In the analyzer, means for generating visible light or vacuum ultraviolet light, means for improving spectral characteristics, means for fixing the wavelength of visible light or vacuum ultraviolet light to be incident, and changing the shape and area of the incident light focusing point Means, means for condensing visible light or vacuum ultraviolet light on a small area of the sample, means for aligning the incident light converging point with respect to the sample and scanning the incident light converging point on the sample surface, Means for visually recognizing the sample and the incident light converging point for alignment with the converging point; means for detecting electrons emitted from the sample surface; And means for analyzing the intensity or threshold value, and obtaining a two-dimensional distribution of elements or chemical state of the sample and the adsorbate in a low vacuum.

【0019】更に、本発明の表面分析装置は、可視光線
ないし紫外線を試料の微小領域に照射することにより放
出される電子を検出し、試料および吸着物の元素あるは
化学状態の情報を得る表面分析装置において、可視光線
ないし紫外線を発生する手段と、分光特性を向上させる
手段と、入射させる可視光線ないし紫外線の波長を固定
させる手段と、入射光集光点の形状および面積を変化さ
せる手段と、可視光線ないし紫外線を試料の微小領域に
集光させる手段と、移動機構を備えた試料台を移動させ
ることによって試料に対する入射光集光点の位置含わせ
を行う手段と、試料を入射光集光点に位置合わせするた
めに試料と入射光集光点とを視認する手段と、試料面か
ら放出される電子を検出する手段と、検出信号のピーク
波長、ピーク強度又はしきい値を解析する手段とを備え
た、大気圧下において試料および吸着物の元素あるいは
化学状態の情報を得ることを特徴とする。
Further, the surface analyzer of the present invention detects electrons emitted by irradiating a minute region of the sample with visible light or ultraviolet light, and obtains information on the element or chemical state of the sample and the adsorbate. In the analyzer, means for generating visible light or ultraviolet light, means for improving spectral characteristics, means for fixing the wavelength of visible light or ultraviolet light to be incident, and means for changing the shape and area of the incident light focus point Means for condensing visible light or ultraviolet light on a minute area of the sample, means for moving the sample stage provided with a moving mechanism to adjust the position of the incident light converging point with respect to the sample, and Means for visually recognizing the sample and the incident light converging point to align with the light spot, means for detecting electrons emitted from the sample surface, peak wavelength and peak intensity of the detection signal Is characterized by obtaining information element or chemical state of the sample and adsorbate in which means and a atmospheric pressure for analyzing the threshold.

【0020】前記の放出電子を検出する手段が微小電流
計で、かつ大気圧下においても実用的な感度が得られる
ことを特徴とする。
The means for detecting the emitted electrons is a minute ammeter, and practical sensitivity can be obtained even under atmospheric pressure.

【0021】前記の表面分析装置は、試料を刺激する手
段を備えていることを特徴とする。
The above-mentioned surface analyzing apparatus is characterized in that it comprises means for stimulating a sample.

【0022】前記の試料を刺激する手段が熱またはガス
であることを特徴とする。
[0022] The means for stimulating the sample is heat or gas.

【0023】前記の表面分析装置は、試料および吸着物
の元素あるいは化学状態の経時変化を観測する手段を備
えているとを特徴とする。
The above-mentioned surface analyzer is characterized in that it is provided with a means for observing a change over time in the element or the chemical state of the sample and the adsorbate.

【0024】前記の表面分析装置は、試料に刺激を加え
ながら試料および吸着物の元素あるいは化学状態の経時
変化を観測する手段を備えていることを特徴とする。
The above-mentioned surface analyzing apparatus is characterized in that it comprises means for observing a change with time in the element or the chemical state of the sample and the adsorbed substance while applying a stimulus to the sample.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】光源より発せられた可視光線ない
し真空紫外線は、後段の分光器における分光特性を向上
させるためスリットにて調整され、分光器にて分光させ
る。分光された光線は、ピンホールにて試料と目的に応
じた入射光集光点の形状および面積に絞られ、マイクロ
ビームとなる。マイクロビームはレンズ、そして場合に
よっては反射鏡などを介して試料上へ導かれ、試料の微
小領域へ照射される。試料に対するマイクロビームの照
射によって放出される比較的低エネルギーの電子は、低
真空または大気圧下において十分な感度を以て検出する
ことのできる検出器にて検出される。検出信号はコンピ
ュータにて解析され、試料および吸着物の元素あるいは
化学状態の情報が得られる。必要に応じ、試料に刺激を
加えたり経時変化の観測を行う。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Visible light or vacuum ultraviolet light emitted from a light source is adjusted by a slit in order to improve spectral characteristics in a subsequent spectroscope, and is split by the spectroscope. The split light beam is narrowed down to the shape and area of the incident light condensing point according to the sample and the purpose by a pinhole, and becomes a micro beam. The micro beam is guided onto a sample via a lens and, in some cases, a reflecting mirror, and irradiates a minute area of the sample. Relatively low-energy electrons emitted by the irradiation of the sample with the microbeam are detected by a detector capable of detecting with sufficient sensitivity under low vacuum or atmospheric pressure. The detection signal is analyzed by a computer, and information on the element or the chemical state of the sample and the adsorbate can be obtained. If necessary, stimulate the sample or observe changes over time.

【0026】以下に、本発明の実施形態の一例について
図1および図2を参照して説明する。図1は表面分析装
置の構成例、図2は検出信号の解析方法をそれぞれ示す
図である。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a surface analyzer, and FIG. 2 is a diagram showing a detection signal analysis method.

【0027】本発明の表面分析法の一例は、可視光線な
いし真空紫外線の照射により試料9面から放出される電
子(e-)を観測する表面分析であって、可視光線ない
し真空紫外線8の波長を変化させながら試料9の微小領
域8’に照射し、照射により試料9面から放出される電
子(e-)の検出信号のピーク波長22、ピーク強度2
1またはしきい値23を比較参照することにより、低真
空下において照射領域における試料9および試料9の吸
着物の元素あるいは化学状態の情報を得る方法である。
One example of the surface analysis method of the present invention is a surface analysis for observing electrons (e ) emitted from the surface of the sample 9 by irradiation with visible light or vacuum ultraviolet rays. Irradiating the micro region 8 ′ of the sample 9 while changing the peak wavelength 22 and the peak intensity 2 of the detection signal of the electron (e ) emitted from the surface of the sample 9 by the irradiation.
This is a method of obtaining information on the element or the chemical state of the sample 9 and the adsorbed substance of the sample 9 in the irradiation area under a low vacuum by comparing 1 or the threshold 23.

【0028】本発明の表面分析装置の一例は、可視光線
ないし紫外線を試料9の微小領域に照射することにより
放出される電子(e-)を検出し、試料9および試料9
の吸着物の元素あるは化学状態の情報を得る表面分析装
置であって、可視光線ないし紫外線を発生する手段であ
る光源1と、分光特性を向上させる手段であるスリット
2と、入射させる可視光線ないし紫外線の波長を固定さ
せる手段である分光器3と、入射光集光点8’の形状お
よび面積を変化させる手段であるピンホール4と、可視
光線ないし紫外線を試料9の微小領域に集光させる手段
であるコリメートレンズ5、反射鏡6及びコンデンスレ
ンズ7と、移動機構11を備えた試料台10を移動させ
ることによって試料9に対する入射光8の入射光集光点
8’の位置含わせを行う手段と、試料9を入射光集光点
8’に位置合わせするために試料9と入射光集光点8’
とを視認する手段と、試料9面から放出される電子(e
-)を検出する手段である検出器13と、検出信号のピ
ーク波長22、ピーク強度21またはしきい値23を解
析する手段であるコンピュター14とを備えた、大気圧
下で試料および吸着物の元素或いは化学状態の情報を得
る装置である。
An example of the surface analyzer of the present invention detects the electrons (e ) emitted by irradiating a minute area of the sample 9 with visible light or ultraviolet light, and detects the sample 9 and the sample 9.
A light source 1 which is a means for generating visible light or ultraviolet light, a slit 2 which is a means for improving spectral characteristics, and a visible light to be incident A spectroscope 3 as a means for fixing the wavelength of the ultraviolet light, a pinhole 4 as a means for changing the shape and area of the incident light converging point 8 ', and condensing visible light or ultraviolet light on a minute area of the sample 9. By moving the collimating lens 5, the reflecting mirror 6, the condensing lens 7, and the sample stage 10 provided with the moving mechanism 11, the position of the incident light converging point 8 ′ of the incident light 8 with respect to the sample 9 is included. Means for performing the measurement, and the sample 9 and the incident light condensing point 8 ′ for aligning the sample 9 with the incident light condensing point 8 ′.
And the electron (e) emitted from the surface of the sample 9.
- ) And a computer 14 which is a means for analyzing a peak wavelength 22, a peak intensity 21 or a threshold value 23 of a detection signal. It is a device that obtains information on element or chemical state.

【0029】なお、試料9を入射光集光点8’に位置合
わせするために試料9と入射光集光点8’とを視認する
手段の例は、ガラス板もしくはレンズを備えた窓等の試
料窓17である。視認する手段である試料窓17によ
り、入射光を可視光線に調整することで、入射光集光点
8’の位置を視認できるので、試料9面に正確に入射光
8を照射できるという特徴がある。
Examples of means for visually recognizing the sample 9 and the incident light converging point 8 'in order to align the sample 9 with the incident light converging point 8' include a glass plate or a window having a lens or the like. Sample window 17. By adjusting the incident light into visible light by the sample window 17 as a means for visual recognition, the position of the incident light converging point 8 ′ can be visually recognized, so that the surface of the sample 9 can be accurately irradiated with the incident light 8. is there.

【0030】図1および図2を参照して、本発明を更に
詳しく説明する。光源1から発せられた可視光線ないし
真空紫外線は、後段の分光器3における分光特性を向上
させる手段であるスリット2によって調整され、コンピ
ュータ14によって制御された分光器3によって所定の
波長に分光される。また、分光特性とは、後段の分光器
3における光線の単色性を指し、分光特性を向上させる
とは、入射光8の単色性を高めることを意味する。入射
光8の単色性が高いほどよりシャープなピークが得ら
れ、より高精度な定性分析が可能となる。 光線は、も
ともとの光束の径より小さな集光点へは決して収束しな
いため、分光された光線はピンホール4によって試料9
と目的に応じた集光点(入射光集光点)8’の形状およ
び面積に絞り、マイクロビームと成す。
The present invention will be described in more detail with reference to FIGS. The visible light or vacuum ultraviolet light emitted from the light source 1 is adjusted by the slit 2 which is a means for improving the spectral characteristics in the subsequent spectroscope 3, and is split into a predetermined wavelength by the spectroscope 3 controlled by the computer 14. . The spectral characteristics refer to monochromaticity of light rays in the subsequent spectroscope 3, and improving the spectral characteristics means increasing monochromaticity of the incident light 8. As the monochromaticity of the incident light 8 is higher, a sharper peak is obtained, and a more accurate qualitative analysis can be performed. Since the light beam never converges on a focal point smaller than the diameter of the original light beam, the split light beam is
And a focusing point (incident light focusing point) 8 ′ according to the purpose and the shape and area of the focusing point 8 ′ to form a micro beam.

【0031】マイクロビームの光束はコリメートレンズ
5によって平行にされ、反射鏡6、コンデンスレンズ7
を経て試料台10上に置かれた試料9面上の微小領域に
入射光8として集光される。入射光8の照射によって試
料9より放出される電子はコンピュータ14によって制
御された検出器13によって検出され、得られた検出信
号はコンピュータ14によって解析され、解析結果は必
要に応じモニタ15やレコーダ16等の外部出力装置か
ら出力される。
The luminous flux of the micro beam is made parallel by the collimating lens 5, and the reflecting mirror 6, the condensing lens 7
After that, the incident light 8 is condensed on a minute area on the surface of the sample 9 placed on the sample stage 10. Electrons emitted from the sample 9 by the irradiation of the incident light 8 are detected by the detector 13 controlled by the computer 14, and the obtained detection signal is analyzed by the computer 14, and the analysis result is processed by the monitor 15 and the recorder 16 as necessary. Etc. are output from an external output device.

【0032】検出器13にはガイガー−ミュラー(Ge
iger‐Muler)計数管や微小電流計といった低
真空もしくは大気圧下にて十分な感度を以て上記電子を
検出することのできるものを用いる。また、上記検出器
の検出信号のデータ処理は比較的容易なことから、コン
ピュータ14はパソコンレベルのものを用いることが可
能である。なお、上記構成例において最低限低真空下に
設置する必要がある構成要素は、試料9、試料台10
(上半分)、移動機構11、刺激機構12、検出器13
の5つである。入射光8の減衰を極力抑えるため、コン
ピュータ14、モニタ15、レコーダ16を除く全構成
要素を低真空下に設置することも可能である。必要真空
度は10-2Torr程度であり、迅速に試料の導入およ
び交換を行うことができる。
The detector 13 includes a Geiger-Muller (Ge)
An igger-muler counter tube or a microammeter capable of detecting the above electrons with sufficient sensitivity under low vacuum or atmospheric pressure is used. Since the data processing of the detection signal of the detector is relatively easy, it is possible to use the computer 14 at the personal computer level. In the above configuration example, the components that need to be installed under a low vacuum at least are the sample 9 and the sample stage 10.
(Upper half), moving mechanism 11, stimulating mechanism 12, detector 13
The five. In order to minimize the attenuation of the incident light 8, all the components except for the computer 14, the monitor 15, and the recorder 16 can be installed under a low vacuum. The required degree of vacuum is about 10 -2 Torr, and the sample can be quickly introduced and exchanged.

【0033】データは、通常生データのピーク波長22
またはピーク強度21、さらに、図2(b)に示すよう
に波長をエネルギーに、強度を強度の平方根にそれぞれ
変換することで求められるしきい値23、以上3つの値
に着目し、得られた3つの値から試料9の表面および吸
着物の元素あるいは化学状態の情報を知ることができ
る。ここで、化学状態の情報とは、試料9の定性分析或
いは定量分析に基づく情報が挙げられる。これらの値を
求めるために複雑な計算を必要としないため、パソコン
レベルのコンピュータにおいても実用的な速度でデータ
解析が容易に行える。必要に応じ、分光器3で分光する
波長を種々変えながら分析を行うことも可能である。波
長を変えながら分析を行うと、波長を変えない場合に比
較して、ピーク波長22が未知の試料の分析及び複数の
ピークに着目した分析が可能になる。
The data is usually the peak wavelength 22 of the raw data.
Alternatively, as shown in FIG. 2B, the peak intensity 21 and the threshold value 23 obtained by converting the wavelength into energy and the intensity into the square root of the intensity, respectively, are obtained by focusing on the above three values. From the three values, information on the element or chemical state of the surface of the sample 9 and the adsorbate can be known. Here, the information on the chemical state includes information based on qualitative analysis or quantitative analysis of the sample 9. Since complicated calculations are not required to obtain these values, data analysis can be easily performed at a practical speed even with a computer at the personal computer level. If necessary, the analysis can be performed while variously changing the wavelength to be separated by the spectroscope 3. When the analysis is performed while changing the wavelength, analysis of a sample whose peak wavelength 22 is unknown and analysis focusing on a plurality of peaks can be performed as compared with a case where the wavelength is not changed.

【0034】ここで、ピーク強度21は、図2(a)に
示すように、着目する元素あるいは化学状態に対応する
波長における電子の検出信号の最大値を、ピーク波長2
2は着目する元素あるいは化学状態に対応する波長にお
ける電子の検出信号が最大値となる波長を、しきい値2
3は、図2(b)に示すように、波長をエネルギーに、
強度を強度の平方根にそれぞれ変換した上で基線とピー
ク上昇曲線の接線を引いたとき、それらの交点における
エネルギーをそれぞれ示している。則ち、しきい値23
は、電子を放出し始める波長(エネルギー)を意味して
いる。しきい値23とピーク波長22は物質固有の値を
有している。従って、これらの値から試料の定性分析が
可能となる。また、既知の物質に着目する場合、入射光
8の波長を当該物質のピーク波長22に固定し、ピーク
強度21を他の試料と比較することで定量分析が可能と
なる。ピーク強度21は放出される電子の数に比例して
おり、物質の絶対量を意味しているからである。
Here, as shown in FIG. 2A, the peak intensity 21 is the maximum value of the electron detection signal at the wavelength corresponding to the element or chemical state of interest, and the peak wavelength 2
Reference numeral 2 denotes a wavelength at which an electron detection signal at a wavelength corresponding to an element or a chemical state of interest has a maximum value.
3, as shown in FIG. 2B, the wavelength is converted to energy,
When the intensity is converted into the square root of the intensity and the tangent line between the base line and the peak rise curve is drawn, the energy at the intersection is shown. That is, the threshold value 23
Means the wavelength (energy) at which electrons begin to be emitted. The threshold value 23 and the peak wavelength 22 have values specific to the substance. Therefore, qualitative analysis of the sample can be performed from these values. In addition, when focusing on a known substance, quantitative analysis can be performed by fixing the wavelength of the incident light 8 to the peak wavelength 22 of the substance and comparing the peak intensity 21 with another sample. This is because the peak intensity 21 is proportional to the number of emitted electrons and means the absolute amount of the substance.

【0035】ただし、他の多くの分析データと同様、複
数のピークがオーバーラップする場合やピークが経時的
にシフトする場合など必ずしも検出信号が最大となる強
度や波長にのみ着目するとは限らない。従って、原則的
にはピーク強度21、ピーク波長22またはしきい値2
3はそれぞれ上記のように定義されるが、必要に応じ適
宜これらの値を定義することも可能である。また、コン
ピュータ14の制御によって検出信号の経時変化を観測
することも可能である。このような方法で、例えば、油
膜の表面分散速度の測定が可能である。
However, like many other analysis data, it is not always necessary to pay attention only to the intensity or wavelength at which the detection signal becomes maximum, such as when a plurality of peaks overlap or when the peaks shift with time. Therefore, in principle, the peak intensity 21, the peak wavelength 22, or the threshold 2
3 is defined as described above, but it is also possible to appropriately define these values as needed. Further, it is also possible to observe a change with time of the detection signal under the control of the computer 14. By such a method, for example, the surface dispersion speed of the oil film can be measured.

【0036】次に、上記実施形態例において2次元分布
を得る方法を示す。試料台10をコンピュータ14によ
って制御された移動機構11によって操作し、試料9面
上の被分析領域を、着目する元素あるいは化学状態に対
応した波長に分光された入射光8の集光点へと移動さ
せ、入射光8の照射によって試料9面上から放出される
着目する元素あるいは化学状態に対応したエネルギーを
有する電子を検出器13によって検出する。これら一連
の操作を、コンピュータ14を制御することによって入
射光8の集光点を試料9面上で走査させながら行い、得
られた検出信号をコンピュータ14によって解析するこ
とで試料9の表面および吸着物の元素あるいは化学状態
の2次元分布を知ることができる。
Next, a method for obtaining a two-dimensional distribution in the above embodiment will be described. The sample stage 10 is operated by the moving mechanism 11 controlled by the computer 14 so that the region to be analyzed on the surface of the sample 9 is shifted to the converging point of the incident light 8 which is separated into the wavelength corresponding to the element or chemical state of interest. The detector 13 is moved to detect electrons emitted from the surface of the sample 9 by irradiation of the incident light 8 and having energy corresponding to a chemical state or an element of interest. These series of operations are performed while controlling the computer 14 to scan the focal point of the incident light 8 on the surface of the sample 9, and the obtained detection signal is analyzed by the computer 14 to obtain the surface of the sample 9 and the adsorption. The two-dimensional distribution of the element or chemical state of an object can be known.

【0037】次に、上記実施形態例において種々の刺激
によって生ずる試料の変化を観測する方法について説明
する。刺激機構12を備えた試料台10を用い、コンピ
ュータ14を制御しながら試料9に対し単発的に、断続
的に或いは連続的に種々の刺激を加え、種々の刺激に対
応した検出信号の変化を観測することができる。上記刺
激機構12によって試料9に加えられる刺激としては
熱、ガスなどが挙げられる。このような刺激を与える方
法によって、例えば、貴金属材料に対する有機ガスの吸
着または反応挙動や、試料表面の吸着物質の変性あるい
は脱着挙動などの温度依存性に関する情報等を知ること
ができる。
Next, a method of observing a change in the sample caused by various stimuli in the above embodiment will be described. Using the sample stage 10 provided with the stimulating mechanism 12, various stimuli are applied to the sample 9 singly, intermittently or continuously while controlling the computer 14, and a change in a detection signal corresponding to the various stimuli is obtained. Can be observed. The stimulus applied to the sample 9 by the stimulus mechanism 12 includes heat, gas, and the like. By such a method of giving a stimulus, it is possible to know, for example, information on the adsorption or reaction behavior of the organic gas to the noble metal material, and the temperature dependency such as the denaturation or desorption behavior of the adsorbed substance on the sample surface.

【0038】次に、上記実施形態例において大気圧下に
て分析を行う方法について説明する。大気圧下にて分析
を行うためには、試料9から放出される比較的低エネル
ギーの電子を十分な感度を以て検出できなければならな
い。上記の条件を満足する検出器13としては微小電流
計などが挙げられる。
Next, a method of performing an analysis under the atmospheric pressure in the above embodiment will be described. In order to perform the analysis under the atmospheric pressure, it is necessary that the relatively low energy electrons emitted from the sample 9 can be detected with sufficient sensitivity. An example of the detector 13 that satisfies the above conditions is a minute ammeter.

【0039】なお、上述した実施形態例の組み合わせも
本発明に含まれるものとする。また、上述の実施形態例
においては、入射光8を集光する手段をコリメートレン
ズ5、反射鏡6、コンデンスレンズ7という構成として
例示したが、これ以外の装置構成、たとえば、反射鏡6
を介さず光源1から試料台10までのすべての構成部品
を直線的に配置する、といった幾何学上の違いを有する
構成、あるいは、入射光8を集光する手段にアロマティ
ックレンズを用いることにより波長の違いによる入射光
集光点8’の収差を緩和させる、といった原理的には同
じだが構成部品(光学系)を他の部品(光学系)で代替
した機能上の違いを有する構成などにおいても同様に適
用できることは言うまでもない。
It should be noted that combinations of the above embodiments are also included in the present invention. Further, in the above-described embodiment, the means for condensing the incident light 8 is exemplified as the configuration of the collimating lens 5, the reflecting mirror 6, and the condensing lens 7, but other device configurations, for example, the reflecting mirror 6
A configuration having a geometrical difference such that all the components from the light source 1 to the sample stage 10 are linearly arranged without passing through, or using an aromatic lens as a means for condensing the incident light 8 In principle, the principle is the same, such as reducing the aberration of the incident light converging point 8 'due to the difference in wavelength, but there is a functional difference in which the component (optical system) is replaced by another component (optical system). It is needless to say that the same can be applied similarly.

【0040】[0040]

【実施例】以下に、実施例ににより具体的実験結果の一
例を示す。 (実施例1)左半分に膜厚およそ5nm(ナノメータ
ー)のCuの酸化膜が形成されているCu試片を準備し
た。この試片の銅酸化物の2次元分布を、図1に示す装
置を用いて、次のようにして測定した。入射光8の波長
はCuのピーク波長である260nm固定、入射光集光
点8’は直径100μmの円形とし、Cu試片の9mm
×7mmの範囲について表面分解能100μmにて2次
元マッピングを行った。実験は5.5×10-2Torr
にて行った。検出器13にはガイガー−ミュラー計数管
を、コンピュータにはPC 8800(日本電気社製)
をそれぞれ用いた。
[Examples] Examples of specific experimental results will be described below with reference to examples. (Example 1) A Cu specimen in which a Cu oxide film having a thickness of about 5 nm (nanometer) was formed on the left half was prepared. The two-dimensional distribution of the copper oxide of this specimen was measured using the apparatus shown in FIG. 1 as follows. The wavelength of the incident light 8 is fixed at 260 nm, which is the peak wavelength of Cu, the incident light converging point 8 'is a circle having a diameter of 100 μm, and the Cu specimen has a diameter of 9 mm.
Two-dimensional mapping was performed at a surface resolution of 100 μm over a range of × 7 mm. The experiment was performed at 5.5 × 10 -2 Torr.
I went in. A Geiger-Muller counter tube is used for the detector 13, and a PC 8800 (manufactured by NEC Corporation) is used for the computer.
Were used.

【0041】則ち、用いた表面分析装置は、図1に示す
ように、紫外線(260nm)をCu試片9の微小領域
8’に照射することにより放出される電子(e-)を検
出し、試料9の銅酸化膜の2次元分布を得るものであっ
て、紫外線を発生する光源1と、分光特性を向上させる
スリット2と、紫外線の波長を260nmに固定させる
分光器3と、入射光集光点8’の形状または面積を変化
させるためのピンホール4と、紫外線を試料9の微小領
域8’(直径100μmの円形)に集光させるコリメー
トレンズ5、反射鏡6及びコンデンスレンズ7と、試料
9に対する入射光集光点8’の位置合わせならびに入射
光集光点8’を試料9面上で走査させるための試料台1
0、移動機構11等と、試料9を入射光集光点8’に位
置含わせするために試料9と入射光集光点8’とを視認
するための試料窓17と、試料9面から放出される電子
(e-)を検出するガイガー−ミュラー計数管13と、
検出信号のピーク波長22、ピーク強度21、しきい値
23を解析するためのコンピューター14とを備えたも
のであった。
[0041] Sokuchi a surface analyzer used is, as shown in FIG. 1, the ultraviolet electrons emitted by irradiating (260 nm) in the micro region 8 of Cu coupon 9 '- detects (e) A light source 1 for generating ultraviolet light, a slit 2 for improving spectral characteristics, a spectroscope 3 for fixing the wavelength of ultraviolet light to 260 nm, and an incident light. A pinhole 4 for changing the shape or area of the focal point 8 ', a collimating lens 5, a reflecting mirror 6 and a condensing lens 7 for condensing ultraviolet rays on a minute region 8' (a circle having a diameter of 100 μm) of the sample 9. Sample stage 1 for aligning incident light converging point 8 'with sample 9 and scanning incident light converging point 8' on sample 9 surface
0, a moving mechanism 11, a sample window 17 for visually recognizing the sample 9 and the incident light converging point 8 ′ in order to position the sample 9 at the incident light converging point 8 ′, and from the surface of the sample 9. A Geiger-Muller counter 13 for detecting emitted electrons (e );
A computer 14 for analyzing the peak wavelength 22, peak intensity 21, and threshold value 23 of the detection signal was provided.

【0042】また、その表面分析法は、低真空下(5.
5×10-2Torr)における紫外線(260nm)の
照射により試料9面から放出される電子(e-)を観測
する表面分析法であって、一定波長(260nm)に固
定した真空紫外線8を試料(Cu試片)9の微小領域
(直径100μmの円形)に照射し、移動機構11を備
えた試料台10を移動させることによって入射光集光点
8’を試料9面上で走査させながら、照射により試料9
面から放出される電子(e-)をガイガー−ミュラー計
数管13で検出し、その検出信号をコンピューター14
に入力してピーク波長22、ピーク強度21、しきい値
23を求め、該ピーク強度21の大きさをレコーダー
(記録計)16により濃淡で記録することにより得られ
た、低真空下(5.5×10-2Torr)において照射
領域における試料9の元素(銅酸化物)の2次元分布を
得る方法であった。
The surface analysis is performed under a low vacuum (5.
This is a surface analysis method for observing electrons (e ) emitted from the surface of a sample 9 by irradiation of ultraviolet rays (260 nm) at 5 × 10 −2 Torr, and a vacuum ultraviolet ray 8 fixed at a constant wavelength (260 nm) is used as a sample. (Cu sample) 9 is irradiated on a small area (circle having a diameter of 100 μm) and the sample stage 10 provided with the moving mechanism 11 is moved to scan the incident light focusing point 8 ′ on the surface of the sample 9. Sample 9 by irradiation
Electrons (e ) emitted from the surface are detected by a Geiger-Muller counter tube 13 and the detection signal is sent to a computer 14.
, A peak wavelength 22, a peak intensity 21, and a threshold value 23 are obtained, and the magnitude of the peak intensity 21 is recorded by a recorder (recorder) 16 in shades. At 5 × 10 -2 Torr), a two-dimensional distribution of the element (copper oxide) of Sample 9 in the irradiation region was obtained.

【0043】以上の様にして求めた試片9表面の銅酸化
物の2次元分布を図3に示す。図3に示すように、左側
の銅酸化膜の部分((3〜5)mm×(0〜7)mmの
範囲)のピーク強度は小さく、右側のCuの部分((6
〜9)mm×(0〜7)mmの範囲)のピーク強度は大
であった。則ち、試片の銅酸化物(酸化膜)の2次元分
布を濃淡で表示することができた。
FIG. 3 shows the two-dimensional distribution of copper oxide on the surface of the test piece 9 obtained as described above. As shown in FIG. 3, the peak intensity of the copper oxide film portion on the left side (in the range of (3 to 5) mm × (0 to 7) mm) is small, and the Cu portion on the right side ((6
-9) mm × (0-7) mm) peak intensity was large. That is, the two-dimensional distribution of the copper oxide (oxide film) of the test piece could be displayed by shading.

【0044】なお、銅酸化膜の膜厚はESCAのデプス
プロファイル測定により求めた。ここで、ピーク強度2
1は銅酸化膜の絶対量、つまり膜厚に比例する。従っ
て、ピーク強度21の2次元分布の濃淡は銅酸化膜の絶
対量の分布状態を示しており、本実施例は、分析箇所を
変えながらおのおののピーク強度21を求め、銅酸化物
の定量分析をしていることにほかならない。
The thickness of the copper oxide film was determined by ESCA depth profile measurement. Here, the peak intensity 2
1 is proportional to the absolute amount of the copper oxide film, that is, the film thickness. Therefore, the density of the two-dimensional distribution of the peak intensities 21 indicates the distribution of the absolute amount of the copper oxide film. In this embodiment, the peak intensities 21 were determined for each of the analysis points, and the quantitative analysis of the copper oxide was performed. It is nothing but doing.

【0045】(実施例2)入射光8の波長を、340〜
140nmの範囲で変化させながら、実施例1のCu試
片9に照射し、照射により試料9面から放出される電子
(e-)の検出信号のピーク波長22、ピーク強度21
及びしきい値23を求めることにより、低真空下(5.
5×10-2Torr)において照射領域における試片9
のCuのピーク波長22、しきい値23を求めた。その
結果、Cuのピーク波長22、しきい値23としてそれ
ぞれ260nm、400nmという値を得ることができ
た。
(Embodiment 2) The wavelength of the incident light 8 is
Irradiating the Cu specimen 9 of Example 1 while changing it within the range of 140 nm, the peak wavelength 22 and the peak intensity 21 of the detection signal of the electron (e ) emitted from the surface of the sample 9 by the irradiation.
And the threshold value 23 are obtained, and thus under a low vacuum (5.
Specimen 9 in the irradiation area at 5 × 10 −2 Torr)
The peak wavelength 22 and threshold value 23 of Cu were determined. As a result, values of 260 nm and 400 nm were obtained as the peak wavelength 22 and the threshold value 23 of Cu, respectively.

【0046】図3からも明らかなように、本実施例にお
いてナノメートルオーダーの薄膜をマイクロメートルオ
ーダーの表面分解能で2次元マッピングが可能であり、
本発明は、低真空または大気圧下において、従来の分析
方法よりも分析精度を落とすことなく、従来の分析方法
に比較して迅速に高精度な非破壊表面分析を提供する。
特に、接点材、端子材等の材料受け入れ検査や継電器、
コネクタ等の製品の抜き取り検査などのように、材料も
しくは製品の表面状態の高精度かつ迅速な分析が定常的
に、または高頻度に要求される工程において真価を発揮
する。さらに、本表面分析装置をオンラインに組み込む
ことで、製品最表面の微小汚れセンサーなどに応用する
ことも可能である。
As is clear from FIG. 3, in this embodiment, a two-dimensional mapping of a thin film of the order of nanometers is possible with a surface resolution of the order of micrometers.
The present invention provides high-precision non-destructive surface analysis at low vacuum or atmospheric pressure as compared to conventional analysis methods without lowering the analysis accuracy than conventional analysis methods.
In particular, material acceptance inspection of contact materials and terminal materials, relays,
Such as a sampling inspection of a product such as a connector, etc., exhibits its true value in a process where a highly accurate and quick analysis of the surface state of a material or a product is regularly or frequently required. Furthermore, by incorporating the present surface analyzer online, it is also possible to apply it to a micro-dirt sensor on the outermost surface of a product.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上のように本発明は、試料にダメージ
を与えない可視光線ないし真空紫外線のマイクロビーム
を試料の微小領域に照射し、照射によって放出される比
較的低エネルギーの電子を低真空または大気圧下におい
て十分な感度を以て検出することができ、装置構成も簡
素なため、迅速、簡便、安価な非破壊表面分析を高精度
に行うことが可能である。また、マイクロビームの照射
による試料のダメージがないため、試料の経時変化や外
部から与えられた刺激による変化の観測に有効である。
As described above, the present invention irradiates a micro-area of a sample with a visible or vacuum ultraviolet ray micro beam which does not damage the sample, and emits relatively low-energy electrons emitted by the irradiation in a low vacuum. Alternatively, detection can be performed with sufficient sensitivity under atmospheric pressure, and the apparatus configuration is simple, so that rapid, simple, and inexpensive nondestructive surface analysis can be performed with high accuracy. Further, since there is no damage to the sample due to the irradiation of the microbeam, it is effective for observing a change with time of the sample or a change due to a stimulus given from outside.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の一実施形態例に係る表面分析装置の
構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a surface analyzer according to an embodiment of the present invention.

【図2】 ピーク波長、ピーク強度及びしきい値による
検出信号の解析方法を示す図であって、(a)はピーク
波長とピーク強度、(b)はしきい値を示す。
FIGS. 2A and 2B are diagrams illustrating a method of analyzing a detection signal based on a peak wavelength, a peak intensity, and a threshold, wherein FIG. 2A illustrates a peak wavelength and a peak intensity, and FIG.

【図3】 試片の銅酸化物の2次元分布を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a two-dimensional distribution of copper oxide of a test piece.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・光源、2・・スリット、3・・分光器、4・・ピ
ンホール、5・・コリメートレンズ、6・・反射鏡、7
・・コンデンスレンズ、8・・入射光、8’・・入射光
集光点、9・・試料、10・・試料台、11・・移動機
構、12・・刺激機構、13・・検出器、14・・コン
ピュータ、15・・モニタ、16・・レコーダ、17・
・試料窓、21・・ピーク強度、22・・ピーク波長、
23・・しきい値
1. light source, 2. slit, 3. spectroscope, 4. pinhole, 5. collimating lens, 6. reflecting mirror, 7.
..Condensed lens, 8..incident light, 8 '.. condensing point of incident light, 9..sample, 10..sample stage, 11..moving mechanism, 12..stimulating mechanism, 13..detector, 14. Computer, 15 Monitor, 16 Recorder, 17
Sample window, 21 peak intensity, 22 peak wavelength,
23 ... threshold

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 可視光線ないし真空紫外線の照射により
試料面から放出される電子を観測する表面分析におい
て、可視光線ないし真空紫外線の波長を変化させながら
試料の微小領域に照射し、照射により試料面から放出さ
れる電子の検出信号のピーク波長、ピーク強度またはし
きい値を比較参照することにより、低真空下において照
射領域における試料および吸着物の元素あるいは化学状
態の情報を得ることを特徴とする表面分析法。
In a surface analysis for observing electrons emitted from a sample surface by irradiation of visible light or vacuum ultraviolet light, a small area of the sample is irradiated while changing the wavelength of visible light or vacuum ultraviolet light, and the sample surface is irradiated by the irradiation. By comparing and comparing the peak wavelength, peak intensity, or threshold value of the detection signal of the electrons emitted from the sample, information on the element or chemical state of the sample and the adsorbate in the irradiation area under a low vacuum is obtained. Surface analysis method.
【請求項2】 可視光線ないし真空紫外線の照射により
試料面から放出される電子を観測する表面分析におい
て、一定波長に固定した可視光線ないし真空紫外線を試
料の微小領域に照射し、移動機構を備えた試料台を移動
させることによって入射光集光点を試料面上で走査させ
ながら、照射により試料面から放出される電子の検出信
号のピーク波長、ピーク強度またはしきい値を比較参照
することにより、低真空下において照射領域における試
料および吸着物の元素あるいは化学状態の2次元分布を
得ることを特徴とする表面分析法。
2. A surface analysis for observing electrons emitted from a sample surface by irradiation of visible light or vacuum ultraviolet light, wherein a visible light or vacuum ultraviolet light fixed at a fixed wavelength is irradiated to a small area of the sample, and a moving mechanism is provided. By moving the sample stage, the incident light focus point is scanned on the sample surface while comparing the peak wavelength, peak intensity or threshold value of the detection signal of the electrons emitted from the sample surface by irradiation. A method for obtaining a two-dimensional distribution of elements or chemical states of a sample and an adsorbate in an irradiation area under a low vacuum.
【請求項3】 可視光線ないし紫外線の照射により試料
面から放出される電子を観測する表面分析において、一
定波長に固定した可視光線ないし紫外線を試料の微小領
域に照射し、照射により試料面から放出される電子の検
出信号のピーク波長、ピーク強度またはしきい値を比較
参照することにより、大気圧下において照射領域におけ
る試料および吸着物の元素あるいは化学状態の情報を得
ることを特徴とする表面分析法。
3. In a surface analysis for observing electrons emitted from a sample surface by irradiation with visible light or ultraviolet light, a small region of the sample is irradiated with visible light or ultraviolet light fixed at a fixed wavelength and emitted from the sample surface by irradiation. Surface analysis characterized by obtaining information on the element or chemical state of the sample and adsorbate in the irradiation area under atmospheric pressure by comparing and referring to the peak wavelength, peak intensity, or threshold value of the detected electron detection signal. Law.
【請求項4】 上記放出電子を検出する方法が微小電流
計によって行われ、かつ大気圧下においても実用的な感
度が得られることを特徴とする請求項3記載の表面分析
法。
4. The surface analysis method according to claim 3, wherein said method for detecting emitted electrons is performed by a microammeter, and practical sensitivity can be obtained even under atmospheric pressure.
【請求項5】 可視光線ないし真空紫外線の照射により
試料面から放出される電子を観測する表面分析におい
て、試料に刺激を加えながら試料面からの放出電子を検
出することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項
に記載の表面分析法。
5. A surface analysis for observing electrons emitted from a sample surface by irradiation with visible light or vacuum ultraviolet rays, wherein electrons emitted from the sample surface are detected while applying a stimulus to the sample. 5. The surface analysis method according to any one of items 1 to 4.
【請求項6】 上記試料に刺激を加える方法が熱または
ガスであることを特徴とする請求項5記載の表面分析
法。
6. The surface analysis method according to claim 5, wherein the method of applying a stimulus to the sample is heat or gas.
【請求項7】 可視光線ないし真空紫外線の照射により
試料面から放出される電子を観測する表面分析におい
て、試料または吸着物の元素あるいは化学状態の経時変
化を観測することを特徴とする請求項1から4のいずれ
か1項に記載の表面分析法。
7. A surface analysis for observing electrons emitted from a sample surface by irradiation with visible light or vacuum ultraviolet light, wherein a change with time of an element or a chemical state of a sample or an adsorbate is observed. 5. The surface analysis method according to any one of items 1 to 4.
【請求項8】 可視光線ないし真空紫外線の照射により
試料面から放出される電子を観測する表面分析におい
て、試料に刺激を加えながら試料および吸着物の元素あ
るいは化学状態の経時変化を観測することを特徴とする
請求項5または6に記載の表面分析法。
8. A surface analysis for observing electrons emitted from a sample surface by irradiation with visible light or vacuum ultraviolet light, and observing a change with time of an element or a chemical state of a sample and an adsorbate while applying a stimulus to the sample. The surface analysis method according to claim 5 or 6, wherein:
【請求項9】 可視光線ないし真空紫外線を試料の微小
領域に照射することにより放出される電子を検出し、試
料および吸着物の元素あるいは化学状態の情報を得る表
面分析装置において、可視光線ないし真空紫外線を発生
する手段と、分光特性を向上させる手段と、入射させる
可視光線ないし真空紫外線の波長を変化あるいは固定さ
せる手段と、入射光集光点の形状および面積を変化させ
る手段と、可視光線ないし真空紫外線を試料の微小領域
に集光させる手段と、試料面から放出される電子を検出
する手段と、検出信号のピーク波長、ピーク強度または
しきい値を解析する手段とを備えた、低真空下において
試料および吸着物の元素あるいは化学状態の情報を得る
ことを特徴とする表面分析装置。
9. A surface analysis apparatus for detecting electrons emitted by irradiating a minute region of a sample with visible light or vacuum ultraviolet light and obtaining information on the element or chemical state of the sample and the adsorbed substance. Means for generating ultraviolet light, means for improving the spectral characteristics, means for changing or fixing the wavelength of visible light or vacuum ultraviolet light to be incident, means for changing the shape and area of the incident light converging point, A low vacuum, comprising: means for concentrating vacuum ultraviolet light on a minute area of the sample; means for detecting electrons emitted from the sample surface; and means for analyzing the peak wavelength, peak intensity or threshold value of the detection signal. A surface analysis apparatus characterized by obtaining information on elements or chemical states of a sample and an adsorbate underneath.
【請求項10】 可視光線ないし真空紫外線を試料の微
小領域に照射することにより放出される電子を検出し、
試料および吸着物の元素あるいは化学状態の情報を得る
表面分析装置において、可視光線ないし真空紫外線を発
生する手段と、分光特性を向上させる手段と、入射させ
る可視光線ないし真空紫外線の波長を固定させる手段
と、入射光集光点の形状および面積を変化させる手段
と、可視光線ないし真空紫外線を試料の微小領域に集光
させる手段と、試料に対する入射光集光点の位置合わせ
ならびに入射光集光点を試料面上で走査させる手段と、
試料を入射光集光点に位置合わせするために試料と入射
光集光点とを視認する手段と、試料面から放出される電
子を検出する手段と、検出信号のピーク波長、ピーク強
度またはしきい値を解析する手段とを備えた、低真空下
において試料および吸着物の元素あるいは化学状態の2
次元分布を得ることを特徴とする表面分析装置。
10. Detecting electrons emitted by irradiating a minute region of a sample with visible light or vacuum ultraviolet light,
Means for generating visible light or vacuum ultraviolet light, means for improving spectral characteristics, and means for fixing the wavelength of visible light or vacuum ultraviolet light to be incident on a surface analyzer for obtaining information on elements or chemical states of a sample and an adsorbate. Means for changing the shape and area of the incident light converging point; means for condensing visible light or vacuum ultraviolet light on a small area of the sample; positioning of the incident light converging point with respect to the sample; Means for scanning on the sample surface,
Means for visually recognizing the sample and the incident light focal point to align the sample with the incident light focal point; means for detecting electrons emitted from the sample surface; A means for analyzing the threshold value of the element or the chemical state of the sample and adsorbate under a low vacuum.
A surface analysis device for obtaining a dimensional distribution.
【請求項11】 可視光線ないし紫外線を試料の微小領
域に照射することにより放出される電子を検出し、試料
および吸着物の元素あるは化学状態の情報を得る表面分
析装置において、可視光線ないし紫外線を発生する手段
と、分光特性を向上させる手段と、入射させる可視光線
ないし紫外線の波長を固定させる手段と、入射光集光点
の形状および面積を変化させる手段と、可視光線ないし
紫外線を試料の微小領域に集光させる手段と、移動機構
を備えた試料台を移動させることによって試料に対する
入射光集光点の位置含わせを行う手段と、試料を入射光
集光点に位置合わせするために試料と入射光集光点とを
視認する手段と、試料面から放出される電子を検出する
手段と、検出信号のピーク波長、ピーク強度またはしき
い値を解析する手段とを備えた、大気圧下において試料
および吸着物の元素あるいは化学状態の情報を得ること
を特徴とする表面分析装置。
11. A surface analyzer for detecting electrons emitted by irradiating a minute region of a sample with visible light or ultraviolet light and obtaining information on the element or chemical state of the sample and adsorbate. Means for improving the spectral characteristics, means for fixing the wavelength of visible light or ultraviolet light to be incident, means for changing the shape and area of the incident light condensing point, and means for applying visible light or ultraviolet light to the sample. Means for focusing on a minute area, means for moving the sample stage provided with a moving mechanism to adjust the position of the incident light focusing point with respect to the sample, and means for aligning the sample with the incident light focusing point Means for visually recognizing the sample and the incident light converging point; means for detecting electrons emitted from the sample surface; means for analyzing the peak wavelength, peak intensity or threshold value of the detection signal A surface analysis apparatus comprising: obtaining information on elements or chemical states of a sample and an adsorbed substance under atmospheric pressure, comprising:
【請求項12】 上記放出電子を検出する手段が微小電
流計で、かつ大気圧下においても実用的な感度が得られ
ることを特徴とする請求項11に記載の表面分析装置。
12. The surface analyzer according to claim 11, wherein the means for detecting the emitted electrons is a minute ammeter and practical sensitivity can be obtained even under atmospheric pressure.
【請求項13】 可視光線ないし真空紫外線を試料の微
小領域に照射することにより放出される電子を検出し、
試料および吸着物の元素あるいは化学状態の情報を得る
表面分析装置において、試料を刺激する手段を備えた請
求項9から12のいずれか1項に記載の表面分析装置。
13. Detecting electrons emitted by irradiating a minute region of a sample with visible light or vacuum ultraviolet light,
The surface analyzer according to any one of claims 9 to 12, further comprising means for stimulating the sample, wherein the surface analyzer obtains information on an element or a chemical state of the sample and the adsorbate.
【請求項14】 上記試料を刺激する手段が熱またはガ
スであることを特徴とする請求項13記載の表面分析装
置。
14. The surface analyzer according to claim 13, wherein the means for stimulating the sample is heat or gas.
【請求項15】 可視光線ないし真空紫外線を試料の微
小領域に照射することにより放出される電子を検出し、
試料および吸着物の元素あるいは化学状態の情報を得る
表面分析装置において、試料および吸着物の元素あるい
は化学状態の経時変化を観測する手段を備えた請求項9
から12のいずれか1項に記載の表面分析装置。
15. Detecting electrons emitted by irradiating a minute region of the sample with visible light or vacuum ultraviolet light,
10. A surface analyzer for obtaining information on the element or chemical state of a sample and an adsorbate, comprising means for observing a change over time of the element or chemical state of the sample and the adsorbate.
13. The surface analyzer according to any one of items 1 to 12.
【請求項16】 可視光線ないし真空紫外線を試料の微
小領域に照射することにより放出される電子を検出し、
試料および吸着物の元素あるいは化学状態の情報を得る
表面分析装置において、試料に刺激を加えながら試料お
よび吸着物の元素あるいは化学状態の経時変化を観測す
る手段を備えた請求項13または14に記載の表面分析
装置。
16. Detecting electrons emitted by irradiating a minute region of a sample with visible light or vacuum ultraviolet light,
15. The surface analysis apparatus for obtaining information on the element or chemical state of a sample and an adsorbate, comprising means for observing a change with time of the element or the chemical state of the sample and the adsorbate while applying a stimulus to the sample. Surface analyzer.
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