JPS61271736A - 表面分析の装置とその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｌ棗上立り月±！ 本発明は、表面分析の装置およびその方法に関する０表
面分析は、素材あるいは構成要素の最上部の原子層の物
質的および化学的構成の測定に関する。これは又、表面
の近辺の微細構造および物理的特性、および実際の表面
形状の測定をも含む。

従】ＪＪ支崖 近年、表面感知の分析技術の素材科学技術に対する応用
が増加してきている。腐食、接触反応および疲労は、多
くの表面／界面の特定の素材の現象のほんのいくつかで
あり、大量見本抽出分析技術、例えば、Ｘ線微小検体分
析装置、は効果がない、あるいは適当でない０表面技術
に対する最も重要な要求は、超真空の環境を用意し、そ
の中で与えられた表面状態を確定し維持することである
。

表面感受技術を羅列すると、ＡＥＳ　、　ＺＰＳ　。

ＳＩＭＳ、　ＰＡＳ　、　ＳＡＮおよびＳＥＷなどであ
るが、後述のように、これらは表面および界面の物理的
／化学的特性を検査するのに使用可能である。それぞれ
の技術の特性および能力の概略は以下の通りである。オ
ーガー（Ａｕｇｅｒ）電子分光学（ＡＥＳ）は高度に確
立された表面分析技術であり、個体の表面の化学的構成
の定性的測定および定量的測定が可能である０表面技術
であるので、ＡＥＳは例えば破砕あるいはイオンビーム
腐食により、超高真空内で個体表面を提供するかあるい
は形成しなければならない、この必須の実験上の環境に
より、非常に反応性の高い表面でも分析の間は化学的に
安定を維持する。

ＡＥＳにおいては、電子ビームが表面を探るためと、オ
ーガースペクトルを発生させるために使用される。小さ
い電子ビームの直径（およそ１μｍ）およびラスタビー
ムを使用することにより、横方向元素配列の、高解像度
で走査するオーガー顕微鏡（ＳＡＭ）地図横方向の元素
配列が発生可能である。水素とヘリウムを除いてすべて
の元素に感応するので、　ＡＥＳは表面の上部はんの２
〜３暦のみを標本に取る。イオンビーム腐食を追加する
ことにより、ずっと奥の方まで入るけれども、研究対象
の領域の表面を破壊し除去することを要する。

Ｘ線光電子分光学（ｘｐｓ）、二次イオン質量分光学（
ＳＩ）Ｉｓ）、および走査電子分光学（ＳＥＸ）も又、
それぞれが、光子の波動、イオンビーム、あるいは電子
ビーム等を伴う高真空あるいは超高真空の環境に位置す
る表面に衝撃を与え、毎の結果、電子あるいはイオンが
放射される。

検査中の試料の表面の物理的および化学的特性が次に放
射された粒子のエネルギーおよび質量から分析される。

これらはその起源において特徴的なものである０元素の
配列に関する３次元データが操作の組み合わせにより達
成され、まず何よりもイオンあるいは電子ビームが表面
領域にわたり走査されあるいは映像化され、２次元配列
が確立され、続いてイオンビームにより素材を制御しつ
つ飛ばして、資料の深さについての構成の変化の原子的
および化学的情報を提供する。

光音響学的あるいは温度分光学（ＰＡＳ）は、強度を調
整した電磁放射１例えば光、が資料の物質に吸収され、
その結果エネルギーレベルを励起する場合に生じる現象
を利用する。これらのレベルの消勢はその殆どの部分が
非放射あるいは熱発生過程により生じる。このため、試
料内のあらゆる点における強度を調整した電磁放射によ
り、素材は周期的かつ局部的な加熱を生じる。気化ある
いは粉末化された素材に対し実行される光音響学的研究
は、ほぼマイクロフォンを使用して実行され、実験対象
のガスあるいは実験中の粉末化された試料に近接するこ
とにより加熱されたガス内に生じる周期的圧力上昇から
生じる圧力の変動あるいは音波を検出する。

光音響的分光学は又、不透明体およびその他の固体の光
学的および温度的特性の評価を行う非破壊方法をも提供
する。調節された光あるいは粒子ビームからのエネルギ
ーが固体試料に吸収された場合、局部的加熱が生じ、こ
れが弾性ストレスを生じ、変調周波数により音響信号と
して試料内部に伝搬する。この信号は複雑な量を有し、
その強度および位相は試料の吸収および温度特性に依存
する。信号が浸透しない環境においては、それは吸収に
関係づけられ、その結果、発生する光音響的スペクトル
は試料の素材の通常の吸収スペクトルに対応する。他の
技術に勝るＰＡＳの特別な利点は、検知される信号は吸
収される光のみに依存するため、散乱しあるいは伝搬し
た光は通常は問題とならないことである。

かくて、ＰＡＳは吸収された、および化学吸着された表
面上の分子の研究にそれを使用するについては、基質そ
れ自体が波長の全範囲にわたり非吸収性であるかあるい
は高度に反射性ある点を除いては、大きな利点を有する
。赤外線吸収は、赤外線スペクトルに関する精密構造が
化学的定性および定量に敏感な試料を提供するため、特
に有利である０例えば、９ルｍおよびｌｌｐｍの間で調
節可能に作動するパワーレベル０．１−ＩＷの炭酸ガス
レーザが２銀の表面上の吸収検体のほぼ単層被覆を検知
するために使用されてきた。

固体における光音響的信号の検知は、試料と密接させて
圧電式変換器を置くことにより達成可能である。これら
の装置は１０のライナ１７乗絶対温度の温度変化に感じ
るものであり、ガスマイクロフォン検知方法論と異なり
、υ）ＩＶと互換性がある。

上述の様々な表面感知分析技術は、ある特定の表面分析
の観点において適当な、それぞれ個々の特別の特徴を有
している０例えば、　ＳＩＭＳは微量の元素の検知を容
易に行い、それに対してその他の技術は、高濃度におけ
る分布の詳細を描くこと、あるいは特定のビーム放射に
より損傷を受ける敏感な試料の組成についての化学的情
報を提供する。今日における共通のアプローチの方法は
、これら多数の技術を同時に実験的研究に組み合わせる
ことである。

しかし多くの表面研究は、腐食あるいはスパッタが生じ
て、問題となっている表面あるいは界面を破壊すること
なく表面下の微細構造および物理的特性を提供する補助
的技術が欠けているため、妨げられている。そのような
情報は、それの名前で、表面データと共に、更に完全な
表面／界面の動きの特性を提供する。

パルス熱ｍ微鏡法は個体の物理的完全性の表面下を映像
化するために使用可能である。ある見解においては、パ
ルス熱顕微鏡法（ＴＷＭ）として引用される技術は、古
いＰＡＳ技術の最近における発展形態であるが、資料の
表面の上下の微視的あるいは巨視的特徴を検知し、非破
壊的に映像化することができる。　ＲＡＳあるいはその
他の技術において個体試料の吸収量内において生じる変
調熱妨害は、非常に減衰してすぐ消滅する熱波動として
外部へ伝わり、その範囲は熱拡散の長さく　ｌｅｎｇｔ
ｈ）の程度である。試料の表面に焦点を合わせてエネル
ギー探子（レーザ、電子、イオン）をラスタすることに
より、試料内部の選択された深さまで熱波動映像が得ら
れる。映像のコントラストは、映像領域内の機械的およ
び結晶配列の構造に関する熱波動の反射および拡散の干
渉から生じる。かくて、熱波動顕微鏡法は個体の表面あ
るいは表面下のミクロ単位の傷、結晶配夕１の粒子の変
則構造およびその他の熱に感応する特徴に対して使用可
能、である。

ある条件下における解像度は、熱波動の波長に依存し、
次に変調周波数により決定される。適当な探子の直径と
、検知装置の応答時間とを使用してメガヘルツの周波数
を使用すると、これらの場合における空間的な解像度を
ＩＪＬａｘ以下に最適化することが可能である。信号の
位相を調節することにより、映像領域内での様々な深さ
における熱的特徴を選択的に実験することができる一方
で。

３次元の映像構造を導く全範囲の深さの形状は、変調周
波数を変更することにより調節されるべき映像領域の深
さそれ自体を必要とする。

ここに使用され、後輩で説明される用語「熱波動顕微鏡
法」は、最近の理論であり、パルスエネルギーの入力が
素材の試料にかけられる場合に観察される現象をうまく
説明するものであることに注目すべきである。かくて、
問題の現象が、パルスエネルギー入力が試料の素材内の
熱波動を確定するという仮定の下に検知可能であり分析
可能である一方、観察された効果が、入力されたエネル
ギーによる局部的パルス励起の下に素材の行動の具なる
形態によって、現象の全部又は一部について説明可能で
ある場合ばかりとは限らない、はんの数層の原子からな
る程度の厚さの非常に薄い層を処理する場合に、素材の
行動を決定し説明することが非常に困難であることは烏
業者にとって周知のことであり、すべての実験環境にお
いて、限定的あるいは正しいとは限らない現象的行動を
理論的に説明するということを基礎として、ことを進行
させる必要があることも周知のことである。

かくて、用語「熱波動顕微鏡法」は、現在のところ上述
の説明においては、パルスエネルギー人カ　　　　　　
′が試料にかけられるという熱顕微鏡法の概念的説明で
あると、ここでは理解されるべきである。

に　　　　　　　　　七　　　　。

本発明の目的は、単一の超高真空装置内で、５ＥＩＩＩ
あるいはオーガー電子分光学のような、熱波動顕微鏡法
および少なくとも１つのビームの衝撃を単一の標本に与
える技術の双方の応用を容易にする表面分析装置を提供
することにある。これには必要に応じテ、　ＸＰＳ、　
５ＩＮＳ、　ＰＡＳ、　ＳＡＭ、オヨびＳＥＸ、のよう
なその他の分析技術を追加することも可能である。

本発明の第１の視点に従えば、以下を備えてなる表面分
析装置が提供される。

（ａ）密閉封止可能な室と、 （ｂ）前記室内に超高真空を確立する手段と。

（ｃ）超高真空が前記室内に発生したときに前記標本を
支持する手段と、 （ｃｌ）前記標本の選択された表面領域へビームを指向
し、それによりエネルギーが前記表面領域へ伝達され得
るための少なくとも１つの手段と、（ｅ）前記エネルギ
ー伝達により励起された場合に前記表面からの放射を検
知する手段と、前記表面領域の温度を確定する手段を含
む前記検知手段と、 （ｆ）前記放射を分析して少なくとも標本の表面特性を
示すデータを提供する手段。

前記ビームを向ける手段が前記ビームの強度を調節する
手段を含む、前記標本の選択された表面領域にビームを
向ける手段は電子ガン、イ芽ンガン、あるいはレーザー
である。それぞれの場合において、前記手段は、前記選
択された表面領域に前記ビームの焦点を合わせる手段と
合体しあるいは関連しており、該装置は所定のパターン
に従い研究される標本の表−に対し相対的に走査あるい
はラスタするための手段を備えるかあるいは関連してい
る。

ビームを向けることによりエネルギーが伝達される表面
領域の温度を確定する前記手段は前記表面領域から放射
される熱を検知する赤外線検知機を含むことも可能であ
る０代替的に、キャパシタンス探子が標本に近接して配
置され、前記表面領域に前記エネルギーが伝達され加熱
され、それにより加熱の程度を示すことにより、標本の
膨張を検知するようにすることも可能である。更にその
他の構成においては、圧電結晶が検体に取付けられ、試
料の特定の局部的表面領域を加熱したときに熱音響効果
から生じる音波が検知され、温度を指示する別異の、変
った方法が提供される。どの場合においても、前記手段
の補助的な特徴は、使用者に読み取る意味のある温度に
関する変換機あるいは探子により生じる基本情報を伝達
するための関連装置を含む。

前記放射検知手段は更に円筒形ミラー分析装置（ｃ）Ｉ
Ａ）、あるいは同心の半球分析装置（ｃＩＡ）、あるい
はその両方を含む、かくて、円筒形ミラー分析装置（ｃ
ＭＡ）、あるいは同心の半導体装置（ｃ）ＩＡ）、ある
いはその両方を含む本発明の好ましい装置の構成におい
ては、温度放射のみならず粒子放射も検知され分析され
ることが可能であり。

同時に光学的放射も検知可能である。

本発明の特に好ましい装置の構造においては。

室が、多数の狭い角度のポートを有するほぼ球形の領域
を有し、なかんずく、赤外線放射検知機および同心の球
形の分析装置が取付けられ、それにより標本の位置にほ
ぼ密集するようになっている。電子あるいはイオンガン
のような一次放射源も又、前記標本の位置に焦点を合わ
せる特徴の群に含まれ、円筒形のミラー分析装置も又、
ポートに取付けられ、それによりそれの主軸あるいは長
手方向の軸線も又前記標本の位置をほぼ通過する０代替
的に、ＣＭＡはもう一つのポートに取付けられ、それに
より、代替軸線に沿って整合し、狭い角度のポートに取
付けられた分析手段がまわりに配置されている位置とは
異なる第２標本の位置に焦点を合わせ、標本が前記前位
置の間で適当な手段により分析の間に搬送可能であるよ
うにする。あるいはそれと代替的に、各位置につきｌづ
つとして２つの標本を扱うことができる。前記ＣＭＡの
軸線は次に前記第２標本の位置をほぼ通過する。

該装置はシステムの一部を形成し、そこではコンピュー
タ装置が使用されており、検知機により生じたデータを
処理し、標本の走査と関連させ、使用者に意味のわかる
形態での出力結果を提供する。前記コンピュータ手段は
前記検知手段からのデータを標本の走査およびラスタと
相関させる。

前記コンピュータは更に複数の前記ビームを向ける手段
を制御し、前記表面領域からの前記放射に所定の特性が
あることを前提として、前記複数のビームを向ける手段
の１つを励起する。この種類のシステムは、前記表面領
域の温度を測定あるいは検知することから生じる信号を
監視するために、各取付けの特定の要求に応じて、随意
に半自動あるいは全自動化することが可能である。

該装置は、超高真空の準備ができたときに検査標本を導
入する手段をも含み、同時に超高真空の準備ができたと
きに該室内で前記標本を操作する手段をも含む。

本発明の第２の様相においては１円筒形のミラー分析装
置が提供される。これは少なくとも１つの一次放射源、
ほぼ分析装置の長手方向の軸線上に配置された標本の位
置にほぼ前記照射を焦点合わせする手段、および前記標
本の位置に焦点を合わせるレーザーのようなビーム源を
発生する手段を含む、ほぼ標本の位置にビーム源を発生
する前記手段は、分析装置に沿って、前記供給源からビ
ームが通るポートまで伸長する通路を含む、前記標本の
位置は分析装置の１つの軸方向に配置され、前記通路は
完全に軸方向の通路であり、標本が配置されている装置
から離れた装置の軸方向の端にあるポートまで伸長して
いる。

一次放射の前記供給源は１分析装置の前記長手方向の軸
線に対しほぼ９０度に配置された軸線に沿って放射を開
始し、前記放射はほぼ前記標本の位置に焦点を合わせる
ため、前記長手方向の軸線に転換される０代替的に、前
記一次放射の供給源はほぼ前記長手方向の軸線に沿って
放射を開始し、前記ビーム源からのビームは、前記軸線
をまたぐ位置と、ミラーが完全に前記軸線から構成され
る装置との間で置換可能なミラーのような反射手段によ
り前記軸線に転換可読である。前記ビーム源は光源でも
よい。

ビーム衝撃手段および加熱手段およびそれらに関連する
監視、検知および分析手段は以下のように配列可能であ
る０例えば、装置の熱Ｓ＊鏡法的様相が標本の表面ある
いは表面下に不均質な領域を識別するために使用される
場合は１局部的イオンエツチングに結合したビーム衝撃
手段が問題のこれら領域に選択的にかけられ、その化学
的性質および効果を標本内のいずれかの位置に形成され
ている同等の制御領域の化学的性質と比較する。このシ
ーケンスの特別な利点は、異常な表面および表面下の広
範囲なエツチングや標本の破壊なしに迅速に検査可能で
ある。ということである。

代替的に、ビーム衝撃技術が、検査中に標本の表面の特
定の位置に潜在的な問題を含んだ特定の異常あるいは特
徴を明らかにしたところでは、装置の熱ｍ微鏡法の様相
は、更に問題の表面および表面下の領域の特徴を探り、
明白にする。この調査のシーケンスの特別な利点は、普
通でない表面特徴が標本に破壊を残すことなく更に検査
可能なことである。

ＡＥＳの空間的な解像度の要求、電子ビーム電流／光学
的供給源の強度、物理的配置およびその他の実験的特徴
のため、特に熱波動顕微鏡法のそれは互換性があり、こ
れらの技術は同時に本発明の装置の超高真空室に合体可
能であるが、標本操作および元の位置での取扱いは、Ｔ
ＷＭがＲＡＳ監視方法を使用するところでは制約を示す
可能性があり、圧電変換機（ＰＺＴ）は標本と結合され
なければならない、従って、ここに記述された３つの検
知方式の好ましい実施例はそのような制約を生じないも
のである その他の様相においては１本発明は又、以下の工程から
成る表面分析方法を提供する。

（ａ）超高真空が準備できたときに、密閉封止可能な室
内で検査標本を支持する工程。

（ｂ）エネルギーが前記表面領域に伝達されるように前
記標本の選択された表面にビームを向ける工程。

（ｃ）前記エネルギーが伝達されることにより励起した
場合、前記表面領域からの放射を検知する段階と、 （ｄ）前記放射を分析して少なくとも標本の表面特性を
表示可能なデータを提供する工程。

前記放射を検知する工程は前記表面領域の温度の確定を
含む。

前記ビームは変調されて、前記表面にパルス化され偏向
された強度変調エネルギー入力をかけ、一方更にビーム
は、前記表面領域からの前記放射に所定の特徴があるこ
とを前提として、前記選択標本の前記選択された表面領
域に向けられる。

本発明の方法の特別な変形においては、前記ビームの前
記表面領域へ向けると、前記領域を加熱する結果を生じ
る。該方法は又、前記検査標本の前記室内への導入を達
成し、超高真空がそこに生じる。

本発明に従ったＳ微鏡は、標本表面に照射される走査電
子およびレーザービームを使用し、表面および表面下の
物理的および化学的特性を探る。

腐食、摩耗、破壊のような技術上重要な多くの工程があ
るため、微細電子装置の製作および操作は素材の内側部
分の特性よりも表面および表面に近い所の特性に依存し
、種々の表面分析技術が採用可能である。これらの技術
は本質的に問題を解く方向に向けられている。

一表面あるいはその内部に何があるか。

−どれくらいあるか。

−それは正確にはどの位置にあるか。

本発明の装置および方法の潜在的使用可能性は以下の例
により図示される。

旺−バーｊ 超高真空内で破砕される標本の熱波動顕微鏡法は、表面
下の変化する割れ目の経路を示すことが可能である。こ
れらの経路は完全には割れていない、なぜなら、そのよ
うな経路の末端にある素材と完全に割れている界面にあ
る素材との間には。

物理的および化学的特性の差異があるからである。熱波
動顕微鏡法により一旦位置がわかると、これらの末端は
イオンエツチングにより露出され、次に亀裂の末端に対
応する機構を識別するために、その他の技術により分析
される。

一１−１ 超高真空内で罫書きし、その傷跡の領域を化学的に分析
し、該表面から除去されたくずを分析することは摩擦法
の標準的技術である。補充的熱映像は基礎となる素材°
についての多くの必要な微細構造上の情報を提供する。

１つの特に価値のある利点として、ここでは、このシス
テムにおいては、化学的および機械的に準備された検査
表面でなく真の技術標本表面が使用可能である。

マ　　ロエレ　　ロニ　ス 完成されたマイクロエレクトロニクス回路が。

熱波動顕微鏡法により検査され、なかんずく１表面下の
金属被覆の薄いはがれ、シリコン基質内の微細な亀裂、
あるいはその機械的損傷を突き止める。ビーム衝撃技術
が超高真空内で応用され、これらの領域を化学的に分析
し、その化学的性質を該マイクロエレクトロニクス装置
内の同等に制御された他の領域と比較する。この方法で
、欠陥の基礎および原因についての重要な情報が提供可
能である。

きれいに形成された表面を作りかつ維持するように、υ
）ＩＶ環境が必要である。真空が不適切であると、表面
を汚染し、分析が無意味となる。大気圧においては、１
秒の何分の１かでたちまち汚染される。高真空内におい
ても金属が数秒汚染されないだけである。ｕＨＶ内にお
いては、非常に反応性の強い表面ではほんの数時間安定
しており、そのような条件下で複数の分析技術により標
本を検査する能力があるのが、本発明の特別の特徴であ
る。

支差１ 本発明の実施例が添付の図面を参照して説明される。

第１図に示されているように、本発明に従った表面分析
装置は、ほぼ球形の分析室ｌ、標本準備室２０）および
ゲート弁４により分離された標本連動装置３を含む、高
い仕事量が可能なように、該システムは加熱、冷却、破
砕およびイオンビーム侵食を含む多数の準備装置を宥す
ることが好ましく、それらはすべてＵＨＶ環境において
実行可能なものである。　ＡＥＳは、室１の頂部の上方
を向いた開口ポート上に取付けられた円筒形のミラー分
析装置５を使用して実行される。

ほぼ球形の分析室１は分析中に標本の位置に心を合わせ
た多数のポート６〜１Ｇを備え、装置のこの実施例にお
いては、これはほぼ室の中央にある。更にその他のポー
トがサブミクロンガン１１およびレーザーのために用意
され（この図には示されていない）、一方でポート６〜
ｌＯのいくつかは、ｘＰＳおよびＳＩＭＳのようなその
他の技術を追加するために必要に応じて使用可能である
。

室ｌの排出は一次ポンプ室１２のおよび二次ポンプ手段
１３の作動により開始する。マニピュレータ１４が標本
の位置の調節と、技術の異なる様相に対する対応を準備
している。

本発明の装置の特別な特徴は、熱顕微鏡法および単一の
標本に応用されるべ＆ＡＥＳのような表面分析技術の両
方が単一の実験ユニットの領域内で可能であるというこ
とであり、それの内部は、調査の両方の様相、υＨＶ　
　（超高真空）の下に維持されている。使用されるパル
ス熱顕微鏡法、とりわけＴＷＭ　、および表面分析技術
は、順次にあるいは同時に実行可能であるが、それは実
行されるべき調査の性質に依存する０例えば、生産状況
に関係しているか、あるいは実験室の形式の実験である
かである。かくて、選択された表面領域の非破壊検査が
とりわけ容易になり、一方で検査はＵＨＶ環境内で十分
短い時間で実行される。

本発明の装置は↑冒ｘにおける検知方法の３つのいずれ
かを採用可能である。第１の場合は、標本を加熱するこ
とから生じ゛る音波の圧電式検知（ＰＺＴ）が使用可能
であり、室内１へ挿入される前に適当な結晶が個体標本
に結合される０代替的に、その結合は室内でＵＨＶ状態
で実行することも可能である。しかし、この技術は生産
現場では調査のためには好ましくない、なぜならこれは
分析する場合に必要以上の時間がかかり、操作に束縛が
生じるからである。一定の環境においては、直接の物理
的接触で十分である。

第２の構成においては、熱波動の検知は標本の前部、場
合によっては後部に位置する探子の静電容量により実行
可能である。この種の探子は、ＴＷＨの間に生じる標本
の後面あるいは前面の非常に小さい熱膨張および収縮を
検知する。これは熱波動の非接触検知を提供するが、探
子の非常に精密な位置決めを必要とする。この性質の探
子は。

標本との所定の相対的な位置決めを維持する制御システ
ムを必要とする。かくて、これによれば。

検査されるべき標本の形状および性質も制約され、その
ため、標本のレベルにも多くの制約が生じる。

好ましい構成においては、非接触、前面観察、赤外線検
知が提供される。この形式の検知は標本に制約がなく、
物理的接触の必要がなく、探子は標本から離して配置可
能である。同様に、それは標本の熱特性に対し特別の感
度を有し、ＰＺＴ検知により、その反応も標本の弾力特
性に対する感度がある。

本発明の方法を使用する場合、標本は連動装置３を経て
大気から室ｌ内へ導入され、　５Ｅ１４形式の台（ｓｔ
ｕｂ）に乗せられずあるいは乗せる準備がされる。特別
に操作自由な標本のマニピュレータがこの課題、生産に
関連する連続する標本の迅速な検査に装置を適用させる
ために必要であり、適当な制御システムおよび技術がマ
ニピュレータに応用されて分析中の標本の精密な位置決
めを保証し、同時に、分析に関連して表面部分がイオン
エツチングにさらされる。該装置の構造に対する標本の
寸法はほぼ直径１０ｍ■であるが、本発明の装置の代替
的構造においてはそれより大きい標本が適当である。

本発明の装置に応用可能な特別の実験方法論においては
、標本／ＰＺＴ組立体が室ｌ内へ導入される。特別に積
極的な準備体制が使用されるところでは、準備された標
本は準備室内で変換器と結合される。標本／ＰＺＴ結合
の方法は、検査される標本と工程に依存する０通常は、
標本を直接変換器に締付けることによるかあるいはυＨ
Ｖに相応する接着剤により実行される。一定の場合には
、標本は変換器それ自体に直接形成された被覆とするこ
ともある。

相互に非常に近接した関係にあるＴＷＭおよび表面分析
技術を使用すると、第１にこの技術的分野の調査におい
ては、単一の実験で検知と診断の両方の実行可能性を提
供すると信じられており。

一方で研究の対象の表面の清潔さを維持するために本質
的なυＨＶの下に標本を維持している。

ＴＷＭと表面分析技術との組み合わせの特別な利点は、
監視あるいは検査の速度および迅速なフィードバックが
基本的に重要である生産現場において、迅速な調査が実
行可能である、ということである、この状況において１
表面および表面下の状態をａ察することにより亀裂ある
いは欠陥が存在するかどうかを探るために、ＴＷＭは最
初の工具を提供する０次にＴＷＮにより示された欠陥の
存在する選択された領域に、イオンエツチングが実行さ
れ、更に高度の表面分析技術が応用され、それにより使
用者に亀裂の検査を可能とし、その欠陥の原因を示す、
かくて、本発明の装置は欠陥あるいは、すべてを１つの
シーケンス操作あるいは同時の調査により、亀裂の表示
を容易とするのみならず、その原因の観察あるいは研究
をも容易とする。

調査の方法は、電子産業では特別に効果的な方法で応用
可能である。一群の標本が検査工程を経て装置内を走り
、不適当な標本に会うと、イオンエツチングおよび化学
分析により更に探られ、なぜ特定の標本の領域が欠陥を
有するかが発見される。欠陥領域は装置内で欠陥がない
とわかっている領域と直接比較される。かくて、検知お
よび診断が１操作および単一装置内で達成される。

操作は使用者が個人で行い、彼が特定の技術により分析
されるべき領域を識別する０代替的に。

調査は半自動的に実行可能であり、使用者は研究される
べき領域を識別し、装置が次に、通常は装置と制御関係
にあるコンピュータの制御の下に、詳細な分析を行うよ
うにプログラムされている。

更にその他の構成においては、装置は完全に自動化され
たシステムの一部を形成し、その中で欠陥の識別および
位置決めが目動的に実行され、装置の一部を形成する該
システムが、欠陥が識別された位置を探り、続いて、使
用者に直接警告することによるかあるいはその次の使用
者の研究のために調査の結果を記録することにより使用
者に報告するようにプログラムされている。

装置ｌは、本発明に関する要求に適合する限り完全に受
入れ可能な構造であり、室ｌの壁により形成された立体
角度上で使用可能な空間は、室内の標本あるいは室内の
調査事項につき操作されるため前記壁土に取付は可能な
多数の品目上の制約を示している。

従って、第２図は、単一経路・の円筒形ミラー分析装置
（ｃＭＡ）の新規の構造を示しており、本発明と特別な
関連を有しているが、同時に顕微鏡法的分析の分野にお
いて一般的な使用可能性をも有している。この図面に示
されているように、ＣＭＡは電子あるいはイオンガン２
０および２１のような適当な一次放射源と合体しており
、これらからの放射は分析装置の軸線２２に沿って、支
持体２４上に取付けられた標本２３へ向けられている。

環状のチャンネルプレート検知器２５が標本２３からの
二次放射を取り上げるために使用される。電圧のかかっ
ている検知器２５の該プレートは、鉛を浸潤した壁を有
する多数の小さい管を有している。これらの壁に電子が
衝突すると、検知を容易にする多重効果が生じる。２枚
の該プレートを相互に背後に置いた構成により、ｌＯの
６乗のゲイン（利得）が達成可能である。可変開口手段
３５が、標本２３からの二次放射にさらされた環状チャ
ンネルプレート検知器の領域を選択的に変更するために
配備され、該標本２３は参照番号３Ｂにより示された経
路に沿って検知器へ戻る。かくて、開口手段３５は二次
放射の戻りに対応するコレクタの前に配置される。

各電子あるいはイオンガン２０と２１とは、２つの部分
、イオン源２６とガンの入力レンズ２７とからなり、こ
れはどの場合も分析装置の主軸線に対し相対的に半径方
向の軸線２８上にあり、出力レンズと収差装置（ｓｔｉ
ｇ＋＋＋ａｔｏｒ）と反射プレートとを有し、これらす
べては参照番号２９で示され、前記主軸線２２と同心に
配置されている。かくて、出力レンズ、収差装置および
反射プレートはイオンあるいは電子ガン２０と２１とに
共通である。ガン２０と２１とに発生する電子あるいは
イオンはどの場合も反射され、西半球３１あるいは３２
により参照番号３７で示された経路に沿って、環状チャ
ンネル検知器２５の中央開口部３０を通過して１分析装
置の中央の主軸線２２に焦点を合わす。

西半球はそれぞれ球の四半分に等しく、中央に尖った端
を有する対応する凹状部材３９の楕円表面３８の凹部か
ら間隔を置いて配置され、それにより、限定された厚さ
を有する中空の球の部分により占められているそれと等
しい空間内に領域をほぼ形成する空間が、前記西半球の
それぞれとそれに対応する凹部表面との間に存在する。

この球形の構成はそれぞれのガン２０あるいは２１から
の平行な電子ビームの入力を、各西半球とそれに゛対応
する凹部表面とにより形成された転換器あるいは反射器
へ焦点合わせをし、ＩＪＡの中実軸線上の転換器からの
出力にある一点に向ける。この目的のために、西半球３
１と３２とは凸状に形成され、部材３９を形成する凹部
表面は凹状に形成され、ガン２０および２１からの電子
ビームの最初の焦点合わせは、平行なビームとして転換
器へ向けるようになされる。

西半球と凹状部材との間の隙間の寸法は、相当に誇張さ
れている。西半球の構成の代替例として、転換器の凸状
および凹状に形成された部材の間の空間のある切除構造
が球の固体の扇形を示す、しかしこの場合、縁取りプレ
ート（例えば静電界補正器、あるいは終端器）が必要と
なる。それと対称的に、四半鎌の構成においては、電子
の通過する実際の通路の各側面に相当の距離の間、均一
の静電界が維持される。

円筒形の構造も可能であるが、そのような構成において
は、電子ビームは、球状の補正器の煮出力ではなく、出
力にあるライン上に運ばれる。補正器からの出力の点焦
点の特徴は、非常に価値があり重要であり、電子がＣＭ
Ａの主円筒形部分を通過するその穴は、電子がチャンネ
ルプレートへ戻る穴でもある。この穴はチャンネルプレ
ート補正器の要求に合致した小さいものでなければなら
ず、入力ビームを狭い通路に維持することにより、ほぼ
点を形成し、球状補正器も又、この穴の直径寸法を最小
に保つのを助ける。

分析装置の主軸線２２に沿った中実軸線開口部３３は凹
状部材を経て前記西半球３１と３２との領域を越えて、
標本支持部２４から離れた位置にあるＣ１１Ａユニツト
の軸線の端まで続いている。この中央開口部は、適当な
供給源から直接にＣＭＡを経てそれの軸線２２に沿って
支持部２４上に位置する標本２３までレーザービームを
通す。

圧電変換器あるいは静電容量探子が標本２３の後部に配
置可能である。しかし、赤外線検知がこの分析装置の構
造と共に使用されるべきときは、標本取付は領域にある
ＣＭＡの周辺の部分は標本の前部を見通せるように切除
されなければならず、それの選択された表面領域がＴＷ
Ｍ内のレーザービームにより局部的に加熱される。　Ｔ
Ｗ１４に対する検知構成に関係なく、このＣにＡの構造
も又、再び単一の装置と１つの分析室の範囲内で、ＰＡ
Ｓの使用を可能にする。これらの様々な技術の間での応
用の融通性も又、新規であると信じる。

代替的な構成においては、電子あるいはイオンガンは分
析装置の主軸線２２上に配置され、レーザビームは前記
主軸線に対し９０度の経路に沿って半径方向に入って来
る。この場合、ミラーは分析装置の中央に沿った軸線の
放射経路の内外に出入りし、必要に応じてレーザービー
ムを前記主軸線へ転換する。従ってこの構造は図示され
た構成の部分的転換を示す。

第２Ａ図は環状チャンネルプレート集電器と第２図の分
析装置の可変開口領域である。開口手段３５は特に光学
カメラに使用されている虹彩方式のものである０手段３
５の最大に開いた構造は実線で示され、最小の開口の構
造は点線３５ａで示されている。開口の最長直径は参照
番号３６で示されている。この最小直径状態は、標本２
３へ通じる分析装置の中央の長手方向の軸線上を前進す
るチャンネルに沿うレーザービームの通路に残っている
開いた妨害のない経路に対応する。かくて、中央チャン
ネル３３およびそれの概念的な直線の軸線の連続は常に
レーザービームに対して開いている。開口手段３５は、
適当なリンクにより分析装置の外部から制御可能である
。

位置的考察から生じる。標本から来る熱に焦点を合わせ
た熱センサによる直接の被接触検知に関しては、位置的
考察から制約があるので、本発明に従った装置の更にそ
の他の構造が導かれる。これは第１図に図式的に示され
た実施例に非常に類似するが、第３図に示されている。

この構成においては、電子ガン４０その他の探子、赤外
線検知器４１および入力レンズ４３を有する半球状分析
装置４２が１本発明に従った装置のほぼ球状の室４８の
壁４７のボート４４．４５および４θ内の標本を取囲む
群内に配列されている。かくて、標本の分析は、これら
の狭いボート４４．４５および４６を経て伸長する様々
な手段により容易となる。この狭い角度の分析において
、電子ガン４０からの狭い角度のビームが標本の小さな
領域に焦点を合わされ、赤外線レンズ４３が同様にこの
領域から放射された信号に焦点を合わせ、半球状の分析
装置４２が表面分析技術における二次放射の狭い角度の
分析を可能とする。

半球状の集電器は一定の目的のためにＣＭＡよりも感度
が低いが、これはより小さい固定角度でも作動する。か
くて該集電器は標本の周囲により大きな作業容積を解放
するという基本的な利点を提供し、これがその領域にも
っと多くの道具の入ることを可能にする０例えば、更に
高解像度の電子ガンなどである。半球状の集電器は又、
ｘＰＳにも使用可能であり、これは十分な解像度を生じ
ないため、　Ｃ）ＩＡの二重経路の別層式を必要とし、
単一経路Ｃ）ＩＡと共には実用的でない、かくて、半球
状分析装置は１つ以上の分析技術に対し役立ち、更にそ
の他の特徴を追加することで、融通性の増加を示す。

参照番号４θはその他のボートを示しそれの上に、第２
図にある構造の方式でガンあるいはレーザーの窓が結合
したＣＭＡが取付けられ、狭い角度の分析に適当な位置
にある標本上にビームが下降し、かくて、室内で置換す
る必要なく、標本にその他の技術を応用することを可能
とする。かくて、効果的に２つの工具が単一ユニット領
域内に供給可能となり、（ＪＡが第１の道具の使用に対
応し、狭い角度の配置が第２の工具の使用に当る。

第４図に描かれた分析装置の球状の領域の表示には、い
くらか異なる構造が示されている。ここでは、赤外線検
知機６３と半球状の集電器８４とが、第３図と同じ方式
で標本支持位置６５の周囲に群を成している。しかし、
この場合は、６Ｂで示されたＣＭＡは代替的な標本位置
Ｂ７に焦点を合わせている。この構成はいくらか第１図
り構成に類似しているが、第１図のそれに対してほぼ９
０度の観点から装置の立面図を示している。かくて、同
時分析は２つの標本上で実行され、１つは位置６５と６
７において、あるいは代替的に、同じ標本が位置Ｂ５と
６７においてそれぞれ順次に検査される。

走査熱波動装置の重要な特徴は、非破壊方式による。素
材の表面下の微細構造およびその他の物理的特性を探る
能力にある０表面感受分析技術と結合して１本発明の装
置は、素材の表面および表面下の物理的／化学的特性を
調査するための多重技術工具という特別の利点を有し、
素材の研究者に役立つ追加的な方法論を提供する。それ
に加えて１本発明の性質として、標本の外側の化学的お
よび機械的調整が必要でないため、実際の技術標本を使
用可能である。

本発明の原理と装置を実施する表面分析システムは、第
５図の図式的ダイヤグラムを参照して説明される。この
図に示されているように、アルゴンビーム供給二二ツ）
８１は、アルゴンガス供給部、イオン化手段、アルゴン
イオンビーム加速収束手段、および静電ビーム偏向手段
を備えている。電子ビーム供給ユニット８２は、加熱さ
れたフィラメントあるいは陰極から電子放射を発生させ
る手段、および静電ビーム偏向手段を備えている。ビー
ム変調器８３は電子ビーム供給ユニット８２へ入力を供
給し、電子ビームを変調あるいは切断する手段を含み、
これがビームを適当に切るために制御電極を使用するこ
とにより適当に達成可能であり、あるいは代替的に、偏
向システムが開口を横切ってビームを掃引するために使
用可能である。

参照番号８４により示されたビーム位置決め工程におい
て、アルゴンイオンビームが必要に応じ標本分析のため
、所与の標本座標に静電的に位置・決めすることにより
配置される。電子ビームはユニット８５によりラスタさ
れ、該ユニット８５が静電掃引のための手段あるいは、
標本の所与の領域上でビームをラスタするための手段を
含む。

参照番号８６は標本それ自体を示し、標本の位置決め（
８７）は、υＨＶシステムの所与の領域内に標本を機械
的に配置することにより達成される。

図面の参照番号８８．８８、および９０はシステムの様
々な検知の特徴を示し、それのＳＥＸ検知器は、標本励
起時に放射された二次電子の部分を集めるチャンネル電
子倍率器であるかあるいは標本により集められた電流で
ある。　ＡＥＳ検知器８８と熱検知器９０は既に説明さ
れ、この図との関係では５　これ以上の特別の取扱いを
必要としない。

映像計算工程８１は、計算されたフレームスドアと記憶
システムとを、映像処理装置と共に含む。

計算手段８１への入力は検知器工程８８〜９０から適宜
受領され１品目９１も又、フィードバック信号をビーム
位置決め工程８４へ供給する。計算工程９１からの前向
き出力は映像表示段階９２へ入力を供給し、映像表示段
階は白黒あるいはカラーモニタを含む、更にそれ以上の
映像表示工程への入力がビームラスタ工程８５から直接
入り、２路連絡リンクが１表示ユニット８２と使角者イ
ンタフェイス工程８３との間に存在し、システムのため
に相互に作用的な使用者に対する援助を提供する。

第５図に図式的に描かれたシステムの操作は以下の通り
である。標本８８は手段８７により位置決めされ、その
結果、標本の適当な部分が電子およびイオンビームの走
査領域に位置する０次に電子ビームが供給手段８２を使
用して付勢され、ユニット８５をラスタする。この工程
の間、検知器８８．映像計算工程８１、および映像表示
ユニット８２の使用により確定されたＳＥＸ映像が使用
され、標本の表面が観察される０表面下の欠陥は、第５
図のシーケンス９０．８１およびＳ２により熱映像経路
を使用して探られる。

次に遭遇した表面下の欠陥の座標が、標本８６の欠陥の
ない領域の座標と共に記憶される。この記憶あるいは座
標の記録はシステムの計算手段により実行される０次に
欠陥の座標が走査オーガ（Ａｕｇｅｒ）映像の目標とし
て使用され、経路８８．８１および８２により表示され
、ユニット８１および８４によりアルゴンイオンエツチ
ングが実行される。

これらの様々な技術の相互作用は、一定の特徴を認識し
、そのような特徴の存在を識別することに依存して、一
定の特徴を認識し、かつ一定の次の行動を開始するため
に、相互影響的あるいは映像コンピュータ９１をプログ
ラミングすることにより、第５図の位置８３において使
用者により決定される。

かくて１本発明に従った分析を実行するに際して、標本
が連動装置を経て室内の超高真空環境内へ装填され、例
えばＳＥＷおよびＴ誓に技術を使用して走査される。こ
の技術が示すように、すべてが順調に行けば、標本は次
に室から外部へ通過可能である、しかしもし、欠陥が発
見されれば、装置内に用意されている本発明のその他の
様々な技術およびシステムが展開して問題を探りそれの
性質を診断する。該システムは自動化されているので、
明白な不完全性が検知された場合は、システムのコンピ
ュータ手段が異常が検知された座標を記憶し、更にその
異常を調査する適当な技術が付勢される。かくて１本発
明の方法および装置は、多かれ少なかれ生産ラインを基
礎とするＵＨＶ室内において、連続する標本が次から次
へと検査される生産状況において、表面および表面下の
品質を監視するのに特別に適している。

第６図は１本発明の装置およびシスラムが特に適してい
る通常の状態を図式的に示す図である。

標本１０１が表面層あるいは領域１０２を有し、それが
二つか三つの原子の厚さの層を有している０表面部分１
０２の下にあるのは表面下領域１０３であり、これは、
標本の素材の性質により、１０〜２０原子の深さの間に
あり、あるいは数■■にわたっている０表面の下にある
領域は標本の内実素材の部分あるいは領域である。有限
の標本は必然的に研究対象となっている表面１０２から
離れた面領域１０５を有するが、一定の信号検知技術に
関するものでない限りは、本発明に関連するものではな
い０表面１０２は、標本次第ではあるが、それに応用さ
れた研究あるいは調査が必要とされる被覆ｌＯＢを有す
る。

第６図において図式的に描かれた通常の標本の不完全性
には、表面亀裂１０７、表面下の空洞１０８および表面
下の包有物がある。

参照番号１１１は走査され、偏向された電子ビーム源を
表示し、そこからビーム１１２が標本の表面１０２へ向
けられる。　ＳＥＸ信号検知は図式的に参照番号１１３
により示され、ＡＥＳ信号は１１４により、赤外線熱顕
微鏡法による検知（ＴＷＭ）は参照番号１１５により示
される。参照番号１１Ｂは音響的に運ばれる熱信号で、
これは標本内を経て反対側の面１０５へ進み、そこで１
図式的に１１５で示される赤外線検知に対する代替方法
として、圧電あるいは静電容量手段により熱検知が実行
される。

以下の情報は単一の研究あるいは分析により得られた情
報である。

（ａ）ＳＥＸ経由二表面分布図の映像、（ｂ）ＴＷ）１
経由二表面下の欠陥の位置。

（ｃ）ＡＥＳ：表面の化学的性質、 （ｄ）ＡＥＳおよびＴＷ）Ｉにより目標とされたアルゴ
ンエッチング二表面下の欠陥の化学的性質および同じ標
本の制御領域のそれ、゛ 熱ｍ微鏡法の分析の観点を少し拡大すると、偏向され、
あるいは変調されたエネルギービームが標本にかけられ
た場合、標本の温度がビームの衝突した地点の付近で局
部的に上昇し、この熱が標本についての情報を提供する
ために監視される。

パルスエネルギー入力から生じる加熱現象は、既に論述
したように、エネルギー入力がかけられた標本の領域の
素材の加熱された領域から周期的な膨張と収縮により音
響波動を生じる熱波動、という用語で説明される。熱波
動は、素材内の欠陥あるいは不連続により影響を受け、
標本の構造についての情報を提供するのに対し、音波の
波長はより大きくなり、その結果、波動は欠陥をつまり
「見る」のではなく、欠陥に影響されずに素材を通過す
る。かくて、音波は、本発明のシステムの手段へと熱顕
微鏡法により検知された不完全性についての情報を通過
させるのに役立つ、検知手段は、例えば、標本の背後面
に配置された圧電探子であり、あるいは同じ領域に配置
された静電容量探子であり、それの間隔は、標本の素材
の膨張および収縮の間、標本に対し相対的に固定された
ままであり、結果として生じる制御運動はシステムから
の出力を提供する。この形態の検知により、標本の大き
な部分は単に音波信号の伝達媒体としてのみ役立つ。

代替的に、熱効果は標本の励起された領域に焦点を合わ
せたこの領域の温度変動を検知する赤外線手段により直
接監視可能である。パルスビームの熱入力は比較的小さ
いので、標本の温度が全体に高い場合でも作業できると
いう利点がある。それは、υＨＶ　　（超高真空）状態
が標本の周囲で常に維持されなければならないというこ
とを前提として、赤外線放射はより高い源の温度により
急速に増加するからである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従った表面分析顕微鏡装置の第１実
施例の図式的ダイヤグラム、 第２図は、電子あるいはイオンガンの形態の一次放射源
を有し、本発明に従った分析室内に位置した標本上に向
けられたレーザービームを取付けた円筒形ミラー分析装
置の軸方向の断面図、第２Ａ図は、第２図の分析装置の
可変開口手段、および分析装置内の環状チャンネルプレ
ート検知機との間の関係を示す詳細な拡大図式図、ｗＩ
Ｊ３図は、本発明に従った装置内の電子ガン。 ほぼ球形の分析室の壁の周囲にある半球形の検知機およ
び赤外線検知機を配置する構成の図の１つ。 第４図は、本発明に従った装置のほぼ球形の分析室内に
あるガンおよび赤外線および半球形の検知機の他の構成
の直径の断面の上面図で、円筒形のミラー分析装置が、
ガンおよび赤外線および半球形の検知機が焦点を合わせ
る位置から置換された位置にある標本の位置に焦点を合
わせる位置に配置されている図。 第５図は、本発明に従った表面分析顕微鏡システムと本
発明の装置に関連する装置の図式的ブロックダイヤグラ
ム。 第６図は、本発明の装置、方法およびシステムが標本の
素材の検査および分析にかけられている通常の状態のダ
イヤグラム的表示の図。 １・・・球状分析室、２・・・標本準備室、３・・・標
本連動装置、４・・・ゲート弁、５・・・円筒形ミラー
分析装置、６．７．８．９．１０・・・ポート、１２・
・・一次ポンプ室、　１３・・・二次ポンプ手段、２０
．２１・・・電子あるいはイオンガン、２２・・・主軸
、２３・・・標本、２４・・・支持部、２５・・・環状
チャンネルプレートデテクタ、２８・・・イオン源、２
７・・・入力レンズ、２８・・・ラジアル軸、２９・・
・収差反射板、３０・・・中央開口、３１・・・四半球
、３２・・・四半球、３３・・・軸方向の中央開口部、
３４・・・観察ポート、３５、３５ａ・・・開口手段、
３６．３７・・・経路。 ３８・・・楕円表面、３９・・・凹状部材、　４０・・
・電子ガン。 ４１・・・赤外線デテクタ、４２川半球状分析器、４３
・・・入力レンズ、４４．４５．４θ、４７・・・ポー
ト、４８・・・球状室、４８・・・ポート、Ｂ１・・・
球状領域、６２・・・電子ガン、６３・・・赤外線デテ
クタ、　８４・・・半球状コレクタ、６５・・・標本支
持位置、８Ｂ・・・ＣＭＡ　、　１３７・・・代替標本
位置。 ８１・・・アルゴンビーム供給ユニット、８２・・・電
子ビーム供給ユニット、８３・・・ビーム調節器、８４
・・・ビーム位置決めステージ、８５・・・ユ！ット、
８Ｂ・・・サンプル、８８・・・システムの検知特徴、
８８・・・ＡＥＳデテクタ。 ９０・・・温度デテクタ、９１・・・映像計算ステージ
、８２・・・映像表示ステージ、８３・・・ユーザイン
タフェイスステージ、　１０１・・・サンプル、１０２
・・・表面層、　１０３・・・表面下領域、１０４・・
・大きな素材領域、１０５・・・面領域、１０６・・・
被覆、層組織、　１０７・・・表面の亀裂。 １０８・・・表面下の空洞、１０８・・・表面下の包有
物、１１１・・・走査され、変更された電子ビーム源、
　１１２・・・ビーム、　１１３・・・ＳＥＸ信号検知
、　１１４・・・ＡＥＳ信号、　１１５・・・赤外線温
度顕微鏡検知。

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）ほぼ半球状の密閉可能な室と、（ｂ）前記
   室内に超高真空環境を確立する手段と、 （ｃ）前記室内に超高真空状態が生じたときに、前記室
   内に標本を支持する手段と、 （ｄ）前記標本の選択された表面領域にビームを向け、
   それによりエネルギーが前記表面領域へ伝達される少な
   くとも１つの手段と、 （ｅ）前記エネルギーの伝達により励起された場合に、
   前記表面領域からの放射を検知する手段と、前記表面領
   域の温度を確定する手段を含む前記検知手段と、 （ｆ）前記放射を分析して、少なくとも標本の表面特性
   を表示可能なデータを提供する手段と、 を備えてなる表面分析装置。
2. （２）前記ビームを向ける手段が前記ビームの強度を変
   調させる手段を含むことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の装置。
3. （３）前記選択された表面領域へ前記ビームの焦点を合
   わせる手段を備えてなることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項に記載の装置。
4. （４）所定のパターンに従い、前記標本の表面に対し相
   対的に前記ビームを走査あるいはラスタする手段を備え
   てなることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第３
   項までのいずれかの項に記載の装置。
5. （５）前記ビームを向けることによりエネルギーが伝達
   される前記表面領域の温度を確定する手段が、前記表面
   領域からの熱放射を感知する赤外線検知装置を含むこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項から第４項までのい
   ずれかの項に記載の装置。
6. （６）前記室がほぼ休憩の領域を有し、前記領域が多数
   の狭い角度のポートを有し、それにより少なくとも赤外
   線熱放射検知装置および同心の半球状の分析装置がほぼ
   標本の位置の周囲に群れている（ｃｌｕｓｔｅｒ）前記
   ポートの上に取付け可能であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項から第５項までのいずれかの項に記載の
   装置。
7. （７）前記室が更にポートを有し、それにより円筒形の
   ミラー分析装置が、前記ポートに取付け可能であり、そ
   の周囲に狭い角度のポートに取付けられた検知器と分析
   装置とがほぼ群れている位置から置換されたもう１つの
   標本の位置をほぼ通過する軸線に沿って整合し、前記標
   本の位置と位置との間に標本を移送する手段が提供され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の
   装置。
8. （８）超高真空状態が生じたときに、検査標本を前記室
   内へ導入する手段を備えてなることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項から第７項までのいずれかの項に記載の
   装置。
9. （９）システムの出力情報を提供する前記検知手段から
   のデータを処理するコンピュータ手段を伴うことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項から第８項までのいずれか
   の項に記載の表面分析システム。
10. （１０）前記コンピュータ手段が、標本の前記走査ある
    いはラスタを伴う前記検知手段からのデータに相関する
    ことを特徴とする、特許請求の範囲第４項に依存する場
    合に特許請求の範囲第９項に記載の装置。
11. （１１）前記コンピュータが複数の前記ビーム指向手段
    を含み、前記表面領域からの前記放射内の所定の特性の
    存在に依存して、前記複数のビーム指向手段の選択され
    た１つを励起することを特徴とする特許請求の範囲第９
    項あるいは第１０項に記載の表面分析システム。
12. （１２）（ａ）その内部に超高真空が生じた場合に、ほ
    ぼ密閉封止可能な室内に検査標本を支持する工程と、 （ｂ）前記標本の選択された表面領域にビームを指向す
    る工程と、 （ｃ）前記エネルギーの伝達により励起された場合に、
    前記表面領域からの放射を検知する工程と、 （ｄ）前記放射を分析して、少なくとも標本の表面特性
    を表示するデータを提供する工程と、を備えてなる表面
    分析方法。
13. （１３）前記ビームが変調されてパルス化され、偏向さ
    れた強度変調エネルギー入力を前記表面領域にかけるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１２項に記載の方法。
14. （１４）前記表面領域からの前記放射内に所定の特性が
    あることを前提として、もう１つのビームが前記標本の
    前記選択された表面領域に指向されることを特徴とする
    特許請求の範囲第１２項あるいは第１３項に記載の方法
    。
15. （１５）少なくとも１つの一次放射の源と、分析装置の
    長手方向の軸線にほぼ配置されている標本位置にほぼ前
    記放射を焦点合わせする手段と、前記標本位置にほぼ焦
    点合わせされるべきビーム源を発生する手段と、を備え
    てなる円筒形ミラー分析装置。
16. （１６）ほぼ標本位置に焦点合わせされるべきビーム源
    を発生する前記手段が、分析装置に沿ってポートまで伸
    長し、そこを通って前記源からのビームが指向する経路
    を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１５項に記載
    の円筒形ミラー分析装置。
17. （１７）前記標本位置がほぼ分析装置の軸線の一端に配
    置され、前記ポートがほぼ分析装置の軸線の他端に配置
    され、前記経路が分析装置の軸方向に伸長していること
    を特徴とする特許請求の範囲第１６項に記載の円筒形ミ
    ラー分析装置。
18. （１８）前記一次放射源が、分析装置の前記長手方向の
    軸線に対しほぼ９０度の位置に配置された軸線に沿って
    発生し、前記放射がほぼ前記標本の位置に焦点を合わせ
    るため前記長手方向の軸線上に転換されることを特徴と
    する特許請求の範囲第１５項から第１７項までのいずれ
    かの項に記載の円筒形ミラー分析装置。
19. （１９）前記一次放射源がほぼ前記長手方向の軸線に沿
    って放射を発生し、前記源からのビームが、ミラーが前
    記軸線にまたがる位置と、前記軸線からミラーが完全に
    はずれる位置との間で置換可能な偏向装置によりほぼ前
    記軸線上に転換されることを特徴とする特許請求の範囲
    第１５項に記載の円筒形ミラー分析装置。
20. （２０）特許請求の範囲第１５項から第１９項までに記
    載の円筒形ミラー分析装置を備えてなることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項から第８項までのいずれかの項
    に記載の円筒形ミラー分析装置。