JPS62140352A - Surface analyzing device - Google Patents

Surface analyzing device

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JPS62140352A
JPS62140352A JP60282518A JP28251885A JPS62140352A JP S62140352 A JPS62140352 A JP S62140352A JP 60282518 A JP60282518 A JP 60282518A JP 28251885 A JP28251885 A JP 28251885A JP S62140352 A JPS62140352 A JP S62140352A
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sample
electrode
irradiation
electron
tube electrode
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Yoshiro Shiokawa
善郎 塩川
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Abstract

PURPOSE:To secure a highly accurate sample analysis with no influence from a leakage electric field or magnetic field, and to make it possible to analyze adequately a sample with an irregular surface, by furnishing beam permeant holes to permeate either irradiation beams or emission beam at the inner tube and the outer tube electrodes respectively. CONSTITUTION:The electron beams from an electron beam source 6 outside an outer tube electrode 4 are radiated over a sample 7 through beam permeant holes of the electrode 4 and of an inner tube electrode 3 to emit Auger electrons from the sample 7, by which the element analysis of the sample 7 surface is performed by an electron detector 5. The analysis by the other kind irradiating beams is also performed by radiating necessary beams radiated from the outside of the energy spectroscope 1 through the beam permeant holes of the electrodes 3 and 4 to the sample 7 in the same manner. Therefore, the angle of the irradiating beams to the sample and the emitting beams from the sample can be set deep to the surface of the sample 7, and the influences of the electric field or the magnetic field owing to a leakage of the beam source to the inside of the electrode 3 and around the sample 7 can be prevented since the electron beam source is arranged outside the electrode 4.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、例えば、オージェ電子分光や光電子分光の如
く荷電粒子のエネルギー分光を利用して、試料の表面を
分析する装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an apparatus for analyzing the surface of a sample using energy spectroscopy of charged particles, such as Auger electron spectroscopy or photoelectron spectroscopy.

(従来の技術) この種の装置として、第4図に示すものが周知である。(Conventional technology) As this type of device, the one shown in FIG. 4 is well known.

図において、シリンドリカルミラー型エネルギー分光器
1の分光器枠体2内には内筒電極3と、この内筒電極3
を囲む外筒電極4とが設けられている。通常、前記内筒
電極3は接地線に接続されており、一方、外筒電極4に
は負の電圧が印加されており、これら内筒電極3と外筒
電極4間には電場が形成されている。
In the figure, inside the spectrometer frame 2 of the cylindrical mirror type energy spectrometer 1, there is an inner cylinder electrode 3;
An outer cylindrical electrode 4 surrounding the cylindrical electrode 4 is provided. Normally, the inner tube electrode 3 is connected to a ground wire, while a negative voltage is applied to the outer tube electrode 4, and an electric field is formed between the inner tube electrode 3 and the outer tube electrode 4. ing.

内筒電極3の内部」ニガ位置には電子検出器5が配置さ
れており、また、電子検出器5の下方位置には照射ビー
ム供給手段としての電子ビーム源6が収容されている。
An electron detector 5 is disposed at a negative position inside the inner tube electrode 3, and an electron beam source 6 as an irradiation beam supply means is housed below the electron detector 5.

前記シリンドリカルミラー型エネルギー分光器1の直下
位置には試料7が設置されており、したがって、電子ビ
ーム源6から試料7に電子ビーム6Aを照射することに
より、試料7からオージェ電1子からなる検出電子5A
が放出される。
A sample 7 is installed directly below the cylindrical mirror energy spectrometer 1. Therefore, by irradiating the sample 7 with an electron beam 6A from the electron beam source 6, detection consisting of Auger electrons from the sample 7 is detected. electronic 5A
is released.

そして、この放出された検出電子5Aは内筒電極3の下
部スリブ1〜孔8から内筒電極3と外筒電極4との間の
空間部に入り、電場による軌道制御を受けてエネルギー
分光された後再び内筒電極3の上部スリブI・孔9を通
過し電子検出器5に入り込む。電子検出器5はこの入射
した検出電子5Aを検出し、試料の元素同定を行うので
ある。
Then, the emitted detection electrons 5A enter the space between the inner cylinder electrode 3 and the outer cylinder electrode 4 through the lower sleeve 1 to the hole 8 of the inner cylinder electrode 3, and are subjected to orbit control by an electric field to be energy separated. After that, it passes through the upper sleeve I and hole 9 of the inner cylinder electrode 3 again and enters the electron detector 5. The electron detector 5 detects the incident detection electrons 5A and identifies the elements of the sample.

一方、シリンドリカルミラー型エネルギー分光器1の外
部には他の照射ビーム供給手段としてのイオンビーム源
10が配置されており、また、試料7を挟んでその反対
側位置には放射ビーム検出手段としての質量分析計11
が配置されている。
On the other hand, an ion beam source 10 as another irradiation beam supplying means is arranged outside the cylindrical mirror energy spectrometer 1, and an ion beam source 10 as a radiation beam detection means is placed on the opposite side of the sample 7. Mass spectrometer 11
is located.

したがって、イオンビーム源]0からイオンビーム]、
OAを試料7に照射し、試料7から放出される放射ビー
ム即ち二次イオンあるいは二次分子(以下二次イオン1
1Aという)を質量分析計11によって質量分析するこ
とにより、試料7の元素同定が達成される。このように
、検出電子5Aによる元素同定と二次イオン1 ]、 
Aによる元素同定とを併用することにより試料7の構成
成分をより正確に求めようとするものである。
Therefore, ion beam source] ion beam from 0],
OA is irradiated onto the sample 7, and the radiation beam emitted from the sample 7, i.e. secondary ions or secondary molecules (hereinafter referred to as secondary ions 1), is emitted from the sample 7.
1A) by the mass spectrometer 11, elemental identification of the sample 7 is achieved. In this way, element identification using detected electron 5A and secondary ion 1 ],
By using element identification using A in combination, the constituent components of sample 7 can be determined more accurately.

更に、この第4図の装置に重ねて、他の照射ビーム供給
手段としてのX線ビーム源(図示せず)が、イオンビー
ム源10と同様の低位置にて紙面の後方(又は前方)に
設置されることもあり、試料7にX線を照射して試料7
から放出される光電子(図示せず)をオージェ電子と同
様に検出して元素同定に参加させる場合などもある。
Furthermore, an X-ray beam source (not shown) as another irradiation beam supply means is superimposed on the apparatus shown in FIG. Sometimes it is installed, and the sample 7 is irradiated with X-rays.
In some cases, photoelectrons (not shown) emitted from the element are detected in the same way as Auger electrons and used to participate in element identification.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、」1記従来の装置においては、電子ビー
ム源6が内筒電極3の内部に配置されているため、電子
ビーム源6内部の電場や磁場が内筒電極3内に漏れ、そ
の漏れた電場や磁場が、検出電子5Aの軌道に影響をお
よぼしたりして試料の元素分析の精度を悪化させるとい
う問題があった。また、イオンビーム源10から試料7
へ向けてのイオンビーム1. OAの照射および試料7
がら質量分析計11に向けての二次イオン11Aの放出
はともにシリンドリカルミラー型エネルギー分光器1の
下端部と試料7との狭い空間部3oを通路として行われ
ている。このため、イオンビーム]OAおよび二次イオ
ンIIAの試料7に対しての入射や放出の軌道は非常に
浅い角度(通常5〜10°)となり、表面に凹凸がある
試料7に対してはその適切な分析が困難になってしまう
という問題があった。X線ビーム源が設置された場合も
同様な問題があった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the conventional device described in 1., the electron beam source 6 is disposed inside the inner cylinder electrode 3, so the electric field and magnetic field inside the electron beam source 6 are There is a problem in that the leaked electric field and magnetic field that leak into the cylindrical electrode 3 affect the trajectory of the detected electrons 5A, thereby deteriorating the accuracy of elemental analysis of the sample. Also, from the ion beam source 10 to the sample 7
Ion beam towards 1. OA irradiation and sample 7
The secondary ions 11A are emitted toward the mass spectrometer 11 through a narrow space 3o between the lower end of the cylindrical mirror energy spectrometer 1 and the sample 7. For this reason, the trajectories of the ion beam OA and secondary ions IIA entering and exiting the sample 7 are at very shallow angles (usually 5 to 10 degrees), and the trajectories of the ion beam OA and secondary ions IIA are at very shallow angles (usually 5 to 10 degrees). There was a problem that proper analysis became difficult. A similar problem existed when an X-ray beam source was installed.

本□発明は上記従来の問題点を解決するためになされた
ものであり、その目的は、漏れ電場や漏れ磁場の影響を
受けることのない高精度の試料分析を確保し、かつ凹凸
のある試料に対しても適切な分析を行うことができる表
面分析装置を提供することにある。
This invention was made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to ensure highly accurate sample analysis without being affected by leakage electric fields or leakage magnetic fields, and to analyze samples with uneven surfaces. It is an object of the present invention to provide a surface analysis device that can perform appropriate analysis even for.

(問題点を解決するための手段) 本発明は上記目的を達成するために、次のように構成さ
れている。すなわち、本発明は、内筒電極と、この内筒
電極を囲む外筒電極と、前記内筒電極内に配置され、前
記内筒電極の下方位置に設置される試料から放出される
電子を検出する電子検出器とを有するシリンドリカルミ
ラー型エネルギー分光器と; このシリンドリカルミラ
ー型エネルギー分光器の外部に配置され、前記試料に照
射するビームを供給する照射ビーム供給手段又は試料か
ら放射されるビームを検出する放射ビーム検出手段のう
ちの少なくとも一方の手段と; を具備する表面分析装
置において、内筒電極と外筒電極にはそれぞれ、前記照
射ビーム又は放射ビームの少なくとも一方を透過するビ
ーム透過孔が設けられている表面分析装置である。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. That is, the present invention detects electrons emitted from an inner tube electrode, an outer tube electrode surrounding the inner tube electrode, and a sample placed within the inner tube electrode and located below the inner tube electrode. a cylindrical mirror type energy spectrometer having an electron detector; an irradiation beam supply means disposed outside the cylindrical mirror type energy spectrometer for supplying a beam to irradiate the sample or detecting a beam emitted from the sample; at least one of the radiation beam detection means; and in the surface analysis device, each of the inner tube electrode and the outer tube electrode is provided with a beam transmission hole through which at least one of the irradiation beam or the radiation beam passes through. This is a surface analysis device that has been used for many years.

(作 用) 上記構成からなる本発明において、試料の表面分析は次
のようにして行われる。まず、照射ビーム供給手段とし
て電子ビームを使用しての表面分析は、外筒電極の外側
に在る電子ビーム源から発射された電子ビームを外筒電
極と内筒電極のビーム透過孔を通し試料に照射すること
により行われる。この照射によって試料からオージェ電
子が放出され、従来例と同様に電子検出器によって試イ
ミ1表面の元素分析が行われる。また、他の照射ビーム
供給手段から発射される照射ビームによって表面分析を
行う場合にも同様に、シリンドリカルミラー型エネルギ
ー分光器の外側から所要の照射ビームを発射し、この照
射ビームを前記外筒電極および内筒電極のビーム透過孔
を通して試料に照射することによって行われる。この試
料への照射によって試料から照射ビームに対応する放射
ビームが放出され、この放出された放射ビームはビーム
透過孔を通って放射ビーム検出手段あるいは電子検出器
に取り入れられ、所期の元素分析が行われるのである。
(Function) In the present invention having the above configuration, surface analysis of a sample is performed as follows. First, in surface analysis using an electron beam as an irradiation beam supply means, the electron beam emitted from the electron beam source located outside the outer cylinder electrode is passed through the beam transmission hole of the outer cylinder electrode and the inner cylinder electrode to the sample. This is done by irradiating the Auger electrons are emitted from the sample by this irradiation, and elemental analysis of the surface of the sample 1 is performed using an electron detector as in the conventional example. Similarly, when performing surface analysis using an irradiation beam emitted from another irradiation beam supply means, the required irradiation beam is emitted from outside the cylindrical mirror energy spectrometer, and this irradiation beam is applied to the outer tube electrode. This is done by irradiating the sample through the beam transmission hole of the inner cylinder electrode. By irradiating the sample, a radiation beam corresponding to the irradiation beam is emitted from the sample, and this emitted radiation beam is introduced into a radiation beam detection means or an electronic detector through a beam transmission hole, and the intended elemental analysis is carried out. It will be done.

このように、本発明における試料の分析は試料に照射す
る各種のビームおよび試料から外方に放出される放射ビ
ーム(但し、エネルギー分光されるオージェ電子、光電
子は除く)を上述の場合はいずれも(一般には少なくと
もその一方)外筒電極および外筒電極に設けたビーム透
過孔を通して行われるので、試料に照射するビームの角
度および試料から放出される放射ビームの角度を試料表
面に対して深い角度(大きい角度)とすることが可能と
なる。また、電子ビーム源が外筒電極の外側に配置され
ているから、この電子ビーム源がらの漏れによる電場や
磁場が内筒電極内や試料近傍に影響をおよぼすという弊
害が防止されるのである。
In this way, the analysis of a sample in the present invention involves the use of various beams irradiating the sample and radiation beams emitted outward from the sample (excluding Auger electrons and photoelectrons, which are subjected to energy spectroscopy). (Generally, at least one of them) The beam is transmitted through the outer tube electrode and the beam transmission hole provided in the outer tube electrode, so the angle of the beam irradiating the sample and the angle of the radiation beam emitted from the sample are set at a deep angle relative to the sample surface. (large angle). In addition, since the electron beam source is placed outside the outer tube electrode, it is possible to prevent the adverse effects of electric and magnetic fields caused by leakage from the electron beam source affecting the inside of the inner tube electrode and the vicinity of the sample.

(実 施 例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお
、以下に述べる各実施例において、従来例と同一の構成
部分および各実施例相互間における同一の構成部分には
同一符号を付してその説明を省略する。第1図(a>お
よび同図(b)には本発明の第1の実施例が示されてい
る。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described based on the drawings. In each of the embodiments described below, the same components as those of the conventional example and the same components between the embodiments are designated by the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted. A first embodiment of the present invention is shown in FIGS. 1(a) and 1(b).

この第1の実施例が従来例と異なる第1の点は、照射ビ
ーム供給手段としての電子ビーム源6を分光器枠体2の
外側に配置し、この電子ビーム源6から試料7に向けて
発射される電子ビーム6Aを通ずための電子ビーム透過
孔がシリンドリカルミラー型エネルギー分光器10所定
部に設けられていることである。
The first difference between this first embodiment and the conventional example is that an electron beam source 6 as an irradiation beam supply means is arranged outside the spectrometer frame 2, and the electron beam source 6 is directed toward the sample 7. An electron beam transmission hole through which the emitted electron beam 6A passes is provided at a predetermined portion of the cylindrical mirror energy spectrometer 10.

本実施例においては、分光器枠体2に第1の電子ビーム
透過孔12が設けられ、また、外筒電極4には第2の電
子ビーム透過孔13が設けられ、さらに、内筒電極3に
は第3の電子ビーム透過孔14が設けられ、これらの各
電子ビーム透過孔12、同13および同14を通して電
子ビーム源6から試料7に5 ” 50 K e Vの
高エネルギーの電子ビーム6Aが照射されるようになっ
ている。
In this embodiment, a first electron beam transmission hole 12 is provided in the spectrometer frame 2, a second electron beam transmission hole 13 is provided in the outer tube electrode 4, and an inner tube electrode 3 is provided with a second electron beam transmission hole 13. is provided with a third electron beam transmission aperture 14, and a high energy electron beam 6A of 5" 50 K e V is transmitted from the electron beam source 6 to the sample 7 through each of these electron beam transmission holes 12, 13 and 14. is now irradiated.

この場合、試料7の照射位置におけるビームの開き角を
θとする場合、第1の電子ビーム透過孔12および第2
の電子ビーム透過孔13および第3の電子ビーム透過孔
14のそれぞれが前記した試料7の照射位置を見込む見
込み角をそれぞれθ以上とするように構成し、電子ビー
ム6Aを試料7の目的とする位置に支障なく照射できる
ようになっている。これらの第1の電子ビーム透過孔1
2乃至第3の電子ビーム透過孔14の位置はシリンドリ
カルミラー型エネルギー分光器1に与えられる諸条件に
よって適位置に設定されるものであるが、通常は各電子
ビーム透過孔12.同13および同14の中心を結ぶ直
線をシリンドリカルミラー型エネルギー分光器1の中心
軸に対して40°〜45°傾けるように設定すると都合
がよい。また、内筒電極3と外筒電極4との間の電界の
乱れを特に少なくする必要がある場合には、適宜、これ
ら内筒電極3および外筒電極4に設けられる各孔部に金
属メツシュ15が設けられる。
In this case, when the beam aperture angle at the irradiation position of the sample 7 is θ, the first electron beam transmission hole 12 and the second
The electron beam transmission aperture 13 and the third electron beam transmission aperture 14 are each configured to have an angle of view at which the sample 7 is irradiated at a viewing angle of θ or more, and the electron beam 6A is aimed at the sample 7. The beam can be irradiated without any problem in position. These first electron beam transmission holes 1
The positions of the second and third electron beam transmission holes 14 are set to appropriate positions depending on the conditions given to the cylindrical mirror type energy spectrometer 1, but usually each electron beam transmission hole 12. It is convenient to set the straight line connecting the centers of the cylindrical mirror energy spectrometer 1 to be inclined by 40° to 45° with respect to the central axis of the cylindrical mirror energy spectrometer 1. In addition, if it is necessary to particularly reduce the disturbance of the electric field between the inner cylinder electrode 3 and the outer cylinder electrode 4, it is necessary to insert a metal mesh into each hole provided in the inner cylinder electrode 3 and the outer cylinder electrode 4. 15 are provided.

また、第3の電子ビーム透過孔]4を前記内筒電極3の
下部スリット孔8とは(第1図のように)別に設けても
よいが、これを下部スリット孔8で兼用させてもよい。
Further, the third electron beam transmission hole] 4 may be provided separately from the lower slit hole 8 of the inner tube electrode 3 (as shown in FIG. 1), but the lower slit hole 8 may also serve as the third electron beam transmission hole. good.

上記第1の特徴点を有する本実施例において、電子ビー
ム源6から第1の電子ビーム透過孔J2乃至第3の電子
ビーム透過孔14を通し°C試料7に電子ビーム6Aが
照射され、試料7からエネルギーの低い荷電粒子とエネ
ルギーの高い荷電粒子が放出されるが、□そのうち、オ
ージェ電子のようにエネルギーの低い荷電粒子(通常0
.]〜l r(e V)は内部型fi3の下部スリッ1
一孔8から内筒電極3と外筒電極4間の空間に入射する
が、その後、この内筒電極3と外筒型f24との電位差
による軌道制御を受け、検出電子5Aは放物線に近い軌
道を描いてエネルギー分光された後に上部スリッI・孔
9から内部型jf!3の内部に再び入り込み電子検出器
5に受は取られる。そして、この電子検出器5によって
従来例と同様に検出電子5Aの検出が行われるのである
In this embodiment having the above-mentioned first characteristic point, an electron beam 6A is irradiated from the electron beam source 6 to the °C sample 7 through the first electron beam transmission hole J2 to the third electron beam transmission hole 14. Low-energy charged particles and high-energy charged particles are emitted from 7, but among them, low-energy charged particles such as Auger electrons (usually 0
.. ]~l r(e V) is the lower slit 1 of the internal mold fi3
The electrons enter the space between the inner tube electrode 3 and the outer tube electrode 4 through one hole 8, but are then subjected to trajectory control due to the potential difference between the inner tube electrode 3 and the outer tube type f24, and the detected electron 5A has a trajectory close to a parabola. After drawing and energy spectroscopy, the internal mold jf! 3 and is detected by the electronic detector 5. Then, the detected electrons 5A are detected by the electron detector 5 in the same manner as in the conventional example.

次に、本節1の実施例の第2の特徴点は、他の照射ビー
ム供給手段と放射ビーム検出手段とを分光器枠体2の外
側に配置し、照射ビーム供給手段から試料7に照射され
るビームおよび試料7から放射ビーム検出手段に放出さ
れる放射ビームをそれぞれ透過するビーム透過孔が内筒
電極3と外筒電極4と分光器枠体2に設けられているこ
とである。
Next, the second feature of the embodiment of Section 1 is that the other irradiation beam supply means and the radiation beam detection means are arranged outside the spectrometer frame 2, and the sample 7 is irradiated from the irradiation beam supply means. The inner tube electrode 3, the outer tube electrode 4, and the spectrometer frame 2 are provided with beam transmission holes through which the beam transmitted from the sample 7 and the radiation beam emitted from the sample 7 to the radiation beam detection means are transmitted.

本実施例において照射ビーム供給手段は高いエネルギー
(通常5〜50に’eV)のイオンビーム10Aを発射
するイオンビーム源10と、中性粒子(光子)としての
X線ビーム1.6Aを発射するX線ビーム源16と、中
性粒子(光子)としての可視光17Aを発射する可視光
ビーム源17とからなる。前記分光器枠体2にはイオン
ビーム源コ−0、X線ビーム源16、および可視光ビー
ム源17からの各ビームを透過する第1の照射ビーム供
給透過孔18が周壁の対応位置に設けられ、また、同様
に外筒電極4には第2の照射ビーム供給透過孔1つが設
けられ、さらに、同様に内筒電極3には第3の照射ビー
ム供給透過孔20が設けられ、各ビーム源10.同16
および同17からの各ビームは対応する第1の照射ビー
ム供給透過孔18乃至第3の照射ビーム供給透過孔20
を通って試料7に照射されるのである。また、放射ビー
ム検出手段は質量分析計11と、顕微鏡21とにより構
成されている。
In this embodiment, the irradiation beam supply means includes an ion beam source 10 that emits an ion beam of 10A with high energy (usually 5 to 50'eV) and an X-ray beam of 1.6A as neutral particles (photons). It consists of an X-ray beam source 16 and a visible light beam source 17 that emits visible light 17A as neutral particles (photons). The spectrometer frame 2 is provided with first irradiation beam supply transmission holes 18 at corresponding positions on the peripheral wall, through which each beam from the ion beam source Co-0, the X-ray beam source 16, and the visible light beam source 17 is transmitted. Similarly, the outer cylinder electrode 4 is provided with one second irradiation beam supply transmission hole, and the inner cylinder electrode 3 is similarly provided with a third irradiation beam supply transmission hole 20, and each beam is Source 10. Same 16th
And each beam from the same 17 is transmitted to the corresponding first irradiation beam supply transmission hole 18 to third irradiation beam supply transmission hole 20.
The sample 7 is irradiated through the rays. Further, the radiation beam detection means is composed of a mass spectrometer 11 and a microscope 21.

前記質量分析計11は従来例と同様に試料7から放出さ
れる高いエネルギーの二次イオンIIA(二次イオンあ
るいは中性分子)を分析するものであり、また顕微鏡2
1は試料7から反射した中性粒子である反射ビーム21
. Aを受光し試料表面の外観を観察するものである。
The mass spectrometer 11 analyzes high-energy secondary ions IIA (secondary ions or neutral molecules) emitted from the sample 7, as in the conventional example, and the microscope 2
1 is a reflected beam 21 which is a neutral particle reflected from the sample 7.
.. It receives light A and observes the appearance of the sample surface.

これら試料7から放出される二次イオン11Aおよび試
料7から反射される反射ビーム21を対応する質量分析
計11および顕微鏡21に導くため、分光器枠体2には
第1の放射ビーム透過孔22が設けられ、また、外筒型
wI4には第2の放射ビーム透過孔23が設けられ、さ
らに、内筒電極3には第3の放射ビーム透過孔24が設
けられている。このような構成により、質量分析計11
による二次イオンIIAの質量分析および顕微鏡21に
よる試料7表面の外観形態観察が行われるが、さらに、
X線ビーム16Aの照射により試料7から放出される光
電子25Aは前記オージェ電子とほぼ同一の軌道を経て
電子検出器5に導かれ、光電子25Aの検出が行われる
のである。
In order to guide the secondary ions 11A emitted from the sample 7 and the reflected beam 21 reflected from the sample 7 to the corresponding mass spectrometer 11 and microscope 21, a first radiation beam transmission hole 22 is provided in the spectrometer frame 2. Further, the outer cylinder type wI4 is provided with a second radiation beam transmission hole 23, and the inner cylinder electrode 3 is further provided with a third radiation beam transmission hole 24. With such a configuration, the mass spectrometer 11
The mass spectrometry of the secondary ions IIA is performed using a microscope 21, and the appearance and morphology of the surface of the sample 7 are observed using a microscope 21.
Photoelectrons 25A emitted from the sample 7 by irradiation with the X-ray beam 16A are guided to the electron detector 5 through almost the same trajectory as the Auger electrons, and the photoelectrons 25A are detected.

これらオージェ電子および光電子25Aはともに検出電
子5Aを構成する。このように、前記オージェ電子の分
析と併せて二次イオン11Aの質量分析、光電子25A
の分析および外観形態観察を行うことにより、試料7の
分析をより正確に行うことが可能となる。
These Auger electrons and photoelectrons 25A together constitute detection electrons 5A. In this way, in addition to the Auger electron analysis, mass analysis of the secondary ion 11A, photoelectron 25A
By performing the analysis and observing the appearance and morphology, it becomes possible to analyze the sample 7 more accurately.

また、本節1の実施例によれば、電子ビーム源6、X線
ビーム源16および可視光ビーム源17はいずれも分光
器枠体2の外側に配置されているから、これらの各ビー
ム源からたとえ電場や磁場が漏れたとしてもこの漏れに
よる悪影響が内筒電極3内や試料7の近傍におよぶこと
がなく、これにより、試料分析を精度よく行うことがで
きる。
Furthermore, according to the embodiment of Section 1, since the electron beam source 6, the X-ray beam source 16, and the visible light beam source 17 are all arranged outside the spectrometer frame 2, Even if the electric field or magnetic field leaks, this leakage will not have an adverse effect on the inside of the inner cylinder electrode 3 or the vicinity of the sample 7, and thus the sample analysis can be performed with high precision.

さらに、電子ビーム6A、イオンビームIOA、X線ビ
ーム1.6AおJ:び可視光17Aは第1の電子ビーム
透過孔12乃至第3の電子ビーム透過孔14あるいは一
般的に第1の照射ビーム供給透過孔18乃至第3の照射
ビーム供給透過孔20を通して試料7に供給され、また
、同様に試料7からの各ビーム(但し、エネルギー分光
されるオージェ電子、光電子は除く)は第1の放射ビー
ム透過孔22乃至第3の放射ビーム透過孔24を通して
対応する検出手段に導かれるように構成されている。し
たがって、ビームの照射および放出用の各孔位置を適当
に設計することにより、試料を照射する各ビームの照射
角度(入射角度)を大きくでき、また、試1ヲ17から
放出(又は反射)されるビームの放出角度(又は反射角
度)を大きく(深く)できる。この結果、試料表面に凹
凸がある場合においても、その試料の分析を効果的に行
うことができる。
Further, the electron beam 6A, the ion beam IOA, the X-ray beam 1.6A and the visible light 17A are transmitted through the first electron beam transmission aperture 12 to the third electron beam transmission aperture 14 or generally into the first irradiation beam. The supply transmission hole 18 to the third irradiation beam supply transmission hole 20 are supplied to the sample 7, and each beam from the sample 7 (excluding Auger electrons and photoelectrons which are energy-separated) is the first radiation beam. The radiation beam is configured to be guided through the beam transmission aperture 22 to the third radiation beam transmission aperture 24 to the corresponding detection means. Therefore, by appropriately designing the position of each hole for beam irradiation and emission, it is possible to increase the irradiation angle (incident angle) of each beam that irradiates the sample. The emission angle (or reflection angle) of the beam can be increased (deepened). As a result, even if the sample surface has irregularities, the sample can be analyzed effectively.

第2図には本発明の第2の実施例の構成が示されている
。この第2の実施例が前記第1の実施例と異なる点は、
照射ビーム供給手段の一部を構成する対物レンズ26お
よび放射ビーム検出手段の一部を構成する対物レンズ2
7が内筒電極3の内部にそれぞれ配置されていることで
ある。
FIG. 2 shows the configuration of a second embodiment of the present invention. The difference between this second embodiment and the first embodiment is as follows:
Objective lens 26 forming part of the radiation beam supply means and objective lens 2 forming part of the radiation beam detection means.
7 are arranged inside the inner cylinder electrode 3, respectively.

本箱2の実施例においては、照射ビーム供給手段はイオ
ンビーム源10により構成されており、また放射ビーム
検出手段は質量分析計11により構成されている。一般
に、イオンビーム源10は、その枠体10a内にイオン
発生部、イオン引き出し部、イオンビーム集束レンズ部
等とともに、最終的に試料7上にビームの焦点を結ばせ
る対物レンズを内蔵して構成されている。
In the embodiment of the bookcase 2, the irradiation beam supply means is constituted by an ion beam source 10, and the radiation beam detection means is constituted by a mass spectrometer 11. In general, the ion beam source 10 has an ion generating section, an ion extracting section, an ion beam focusing lens section, etc. built into its frame 10a, as well as an objective lens that ultimately focuses the beam on the sample 7. has been done.

しかし、この対物レンズは必ずしも他の構成要素と一体
的にまとめて構成する必要はない。
However, this objective lens does not necessarily need to be constructed integrally with other components.

そこで、本箱2の実施例においては、その対物レンズ2
6を枠体10aから分離し、該対物レンズ26をイオン
ビームIOAの軌道上であって、かつ内筒電極3の内部
に配置している。
Therefore, in the embodiment of the bookcase 2, the objective lens 2
6 is separated from the frame 10a, and the objective lens 26 is placed on the trajectory of the ion beam IOA and inside the inner cylinder electrode 3.

同様に、質量分析計11の対物レンズ27も二次イオン
11Aの軌道上であって、かつ、内部型極3の内部空間
に配置している。このように対物レンズ26、同27を
内筒電極3内に設けることにより、次の利点が得られる
。すなわち、対物レンズ26にあっては、第1に、該対
物レンズ26と試料7との距離、つまり、作動距離が短
くでき、これにより試料7に照射するイオンビーム10
Aのビームスポット径を小さくすることができる第2に
、イオンビームIOAが内筒電極3と外筒電極4の間の
電場を貫通ずる際に、たとえ、電場の影響を受けてイオ
ンビームIOAに多少の乱れが生じても、対物レンズ2
6によりそのイオンビームIOAを絞り込むことによっ
て前記電場による影響を低減することが可能となる。
Similarly, the objective lens 27 of the mass spectrometer 11 is also placed on the trajectory of the secondary ions 11A and in the internal space of the internal pole 3. By providing the objective lenses 26 and 27 within the inner cylinder electrode 3 in this way, the following advantages can be obtained. That is, in the objective lens 26, firstly, the distance between the objective lens 26 and the sample 7, that is, the working distance can be shortened, so that the ion beam 10 irradiating the sample 7 can be shortened.
Second, when the ion beam IOA passes through the electric field between the inner cylinder electrode 3 and the outer cylinder electrode 4, even if the ion beam IOA is affected by the electric field, Even if some disturbance occurs, the objective lens 2
6 makes it possible to reduce the influence of the electric field by narrowing down the ion beam IOA.

また、対物レンズ27にあっては、試料7から放出され
た二次イオン11Aを効率良く収集するこ・とにより密
度の高い二次イオン11Aを質量分析計11に送り込む
ことができる。これら対物レンズ26および同27の相
乗効果により、試料7の元素分析を精度よく行うことが
可能となる。
In addition, the objective lens 27 can efficiently collect the secondary ions 11A emitted from the sample 7 and send the high-density secondary ions 11A to the mass spectrometer 11. The synergistic effect of these objective lenses 26 and 27 makes it possible to perform elemental analysis of the sample 7 with high precision.

なお、この種の対物レンズ26および同27の配置構成
は他の照射ビーム供給手段および放射ビーム検出手段の
対物レンズにも適用でき、これにより同様な優れた効果
を得ることができる。
Note that this type of arrangement of the objective lenses 26 and 27 can also be applied to the objective lenses of other radiation beam supply means and radiation beam detection means, whereby similar excellent effects can be obtained.

なお、上記対物レンズ26および同27を配置するに際
し、必要に応じこれら対物レンズ26および同27側に
、例えば、偏向板、非点収差板、アパーチャー等を付加
することも可能である。
When arranging the objective lenses 26 and 27, it is also possible to add, for example, a deflection plate, an astigmatism plate, an aperture, etc. to the objective lenses 26 and 27, if necessary.

第3図(a)および同図(b)には本発明の第3の実施
例の構成が示されている。この第3の実施例が前記第1
の実施例および第2の実施例と異なる点は、照射ビーム
供給手段としてのX線ビーム源16を落射結晶板28を
用いて構成したことである。 すなわち、図において、
X線ビーム源16はX線発生部29と反射結晶板28に
より構成されており、X線発生部29はシリンドリカル
ミラー型エネルギー分光器1の中心軸上に設置され、そ
こからあらゆる方向にX線が放出されている。反射結晶
板28はブラッグ反射によるX線の分光だけでなく、2
次元的なX線の集光がなされる2次元集光型湾曲結晶板
であり、シリンドリカルミラー型エネルギー分光器1の
中心軸に対して軸対称に複数個が連続的または非連続的
に配置されており、X線発生部2つから放出されたX線
のうちの多くの割合のX線が試料7に向けて分光かつ集
光され、円環状又は欠円環状のX線ビーム16Aが試料
7に照射されるようになっている。
FIGS. 3(a) and 3(b) show the configuration of a third embodiment of the present invention. This third embodiment is similar to the first embodiment.
This embodiment differs from the second embodiment in that an X-ray beam source 16 as an irradiation beam supply means is constructed using an epi-irradiation crystal plate 28. That is, in the figure,
The X-ray beam source 16 is composed of an X-ray generator 29 and a reflective crystal plate 28. is being released. The reflective crystal plate 28 not only performs X-ray spectroscopy by Bragg reflection, but also
It is a two-dimensional condensing curved crystal plate that focuses dimensional X-rays, and a plurality of crystal plates are arranged continuously or discontinuously axially symmetrically with respect to the central axis of the cylindrical mirror energy spectrometer 1. A large proportion of the X-rays emitted from the two X-ray generators are separated and focused toward the sample 7, and an annular or truncated annular X-ray beam 16A is directed toward the sample 7. It is designed to be irradiated by

また、試料7に対するX線ビーム16Aの照射角(シリ
ンドリカルミラー型エネルギー分光器1の中心軸とX線
ビーム16Aとのなす角)は40〜45°となっており
、この角度でX線ビーム16Aは外筒電極4の第2の照
射ビーム供給透過孔19および内筒電極3の第3の照射
ビーム供給透過孔20を通して試料7に照射される。
In addition, the irradiation angle of the X-ray beam 16A to the sample 7 (the angle between the central axis of the cylindrical mirror energy spectrometer 1 and the X-ray beam 16A) is 40 to 45 degrees, and at this angle the X-ray beam 16A is irradiated onto the sample 7 through the second irradiation beam supply transmission hole 19 of the outer cylinder electrode 4 and the third irradiation beam supply transmission hole 20 of the inner cylinder electrode 3.

そして、この照射により試料7から放出された光電子2
5A、すなわち、検出電子5Aは下部スリ・ット孔8を
通して内筒電極3と外筒電極4間に入り込み、その後、
前述の第1の実施例における検出電子5Aと同様の軌道
制御を受けて電子検出器5に取り込まれる。
Photoelectrons 2 emitted from the sample 7 due to this irradiation
5A, that is, the detection electrons 5A enter between the inner cylinder electrode 3 and the outer cylinder electrode 4 through the lower slit hole 8, and then,
The detected electrons 5A in the first embodiment are subjected to the same orbital control and taken into the electron detector 5.

したがって、水弟3の実施例においても、前記第1の実
施例および第2の実施例の場合と同様に試料7へのビー
ム照射角および試料7からのビーム放出角を大きくでき
るから、凹凸面のある試料7に対しても、その元素分析
等を精度よく行うことが可能である。
Therefore, in the embodiment of Mizui 3, the beam irradiation angle to the sample 7 and the beam emission angle from the sample 7 can be increased as in the first and second embodiments. It is possible to perform elemental analysis and the like with high accuracy even for the sample 7 that has a certain amount.

なお、水弟3の実施例において、反射結晶板28は必ず
しも2次元集光型湾曲結晶板とする必要はなく、1次元
集光型の結晶板でもよく、また集光型でない結晶板によ
り構成してもよい。
In addition, in the embodiment of Sui-Tei 3, the reflective crystal plate 28 does not necessarily have to be a two-dimensional condensing type curved crystal plate, but may be a one-dimensional condensing type crystal plate, or may be composed of a non-concentrating type crystal plate. You may.

また、上記第1の実施例乃至第3の実施例においては、
外筒電極4を円筒板により形成し、この円筒板に第3の
照射ビーム供給透過孔20や第3の放射ビーム孔24を
設けているが、この外筒電極4全体を金属メツシュによ
り構成することもできる。
Furthermore, in the first to third embodiments,
The outer cylindrical electrode 4 is formed of a cylindrical plate, and the third irradiation beam supply transmission hole 20 and the third radiation beam hole 24 are provided in this cylindrical plate, and the entire outer cylindrical electrode 4 is formed of a metal mesh. You can also do that.

(発明の効果) 本発明は以上説明したような構成と作用とを有している
ので、試料表面の分析を精度よく行うことができ、また
、試料表面に凹凸がある場合、例えば、3次元構造を持
ったICや鋭い破面を持つた鉄鋼等についても非常に高
精度に表面の分析を行うことが可能となる。
(Effects of the Invention) Since the present invention has the configuration and operation described above, it is possible to analyze the sample surface with high precision, and when the sample surface has unevenness, for example, three-dimensional It is also possible to analyze the surface of ICs with structures and steel with sharp fractured surfaces with extremely high precision.

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

第1図(a)および同図(b)は本発明の第1の実施例
の装置構成を示し、そのうち、第1図(a)は一部断面
を含む平面図、同図(b)は要部断面を含む立面図、第
2図は本発明の第2の実施例の装置構成を示す断面図、
第3図(a)および同図(b)は本発明の第3の実施例
の装置構成を示し、そのうち、第3図(a)は平面図、
同図(b)は要部断面を含む立面図、第4図は従来例の
装置構成を示す断面図である。 1・・・・・・シリンドリカルミラー型エネルギー分光
器、 2・・・・・・分光器枠体、 3・・・・・・内
筒電極、4・・・・・・外筒電極、 5・・・・・・電
子検出器、 5A・・・・・・・検出電子、 6・・・
・・・電子ビーム源、 6A・・・・・・電子ビーム、
 7・・・・・・試料、 8・・・・・・下部スリット
孔、 9・・・・・・上部スリラミ一孔、 10・・・
・・・イオンビーム源、 IOA・・・・・・イオンビ
ーム、10a・・・・・・枠体、 11・・・・・・質
量分析計、11A・・・・・・二次イオン、 12・・
・・・・第1の電子ビーム透過孔、13・・・・・・第
2の電子ビーム透過孔、14・・・・・・第3の電子ビ
ーム透過孔、 15・・・・・・金属メツシュ、 16
・・・・・・X線ビーム源、 16A・・・・・・X線
ビーム、 17・・・・・・可視光ビーム源、17A・
・・・・・可視光、 18・・・・・・第1の照射ビー
ム供給透過孔、 19・・・・・・第2の照射ビーム供
給透過孔、 20・・・・・・第3の照射ビーム供給透
過孔、21・・・・・・顕微鏡、 21A・・・・・・
反射ビーム、22・・・・・・第1の放射ビーム透過孔
、 23・・・・・・第2の放射ビーム透過孔、 24
・・・・・・第3の放射ビーム透過孔、25A・・・・
・・光電子、26.27・・・・・・対物レンズ、28
・・・・・・反射結晶板、 29・・・・・・X線発生
部、 30・・・・・・空間部。
1(a) and 1(b) show the configuration of a device according to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1(a) is a plan view including a partial cross section, and FIG. 1(b) is a plan view including a partial cross section. FIG. 2 is a sectional view showing the configuration of a device according to a second embodiment of the present invention;
FIGS. 3(a) and 3(b) show the device configuration of a third embodiment of the present invention, of which FIG. 3(a) is a plan view;
FIG. 4B is an elevational view including a cross section of the main part, and FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of a conventional device. 1... Cylindrical mirror type energy spectrometer, 2... Spectrometer frame, 3... Inner tube electrode, 4... Outer tube electrode, 5. ...Electron detector, 5A...Detection electron, 6...
...electron beam source, 6A...electron beam,
7... Sample, 8... Lower slit hole, 9... Upper slit hole, 10...
...Ion beam source, IOA...Ion beam, 10a...Frame, 11...Mass spectrometer, 11A...Secondary ion, 12・・・
...First electron beam transmission hole, 13...Second electron beam transmission hole, 14...Third electron beam transmission hole, 15...Metal Metush, 16
...X-ray beam source, 16A...X-ray beam, 17...Visible light beam source, 17A.
...Visible light, 18...First irradiation beam supply transmission hole, 19...Second irradiation beam supply transmission hole, 20...Third Irradiation beam supply transmission hole, 21...Microscope, 21A...
Reflected beam, 22...First radiation beam transmission hole, 23...Second radiation beam transmission hole, 24
...Third radiation beam transmission hole, 25A...
...Photoelectron, 26.27...Objective lens, 28
......Reflecting crystal plate, 29...X-ray generation section, 30... Space section.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)内筒電極と、この内筒電極を囲む外筒電極と、前
記内筒電極内に配置され前記内筒電極の下方位置に配置
される試料から放出される電子を検出する電子検出器と
を有するシリンドリカルミラー型エネルギー分光器と;
このシリンドリカルミラー型エネルギー分光器の外部に
配置され、前記試料に照射するビームを供給する照射ビ
ーム供給手段又は前記試料から放射されるビームを検出
する放射ビーム検出手段のうちの少なくとも一方の手段
と;を具備する表面分析装置において、前記内筒電極と
前記外筒電極にはそれぞれ、前記照射ビーム又は放射ビ
ームの少なくとも一方を透過するビーム透過孔が設けら
れていることを特徴とする表面分析装置。
(1) An electron detector that detects electrons emitted from an inner tube electrode, an outer tube electrode surrounding the inner tube electrode, and a sample placed within the inner tube electrode and located below the inner tube electrode. a cylindrical mirror energy spectrometer having;
At least one means of an irradiation beam supply means for supplying a beam to irradiate the sample or a radiation beam detection means for detecting a beam emitted from the sample, which is disposed outside the cylindrical mirror type energy spectrometer; 1. A surface analysis device comprising: a beam transmission hole that transmits at least one of the irradiation beam and the radiation beam;
(2)前記照射ビーム供給手段および放射ビーム検出手
段の少なくとも一方はビームを集束する対物レンズを有
しており、該対物レンズはシリンドリカルミラー型エネ
ルギー分光器を構成する内筒電極の内側に設けられてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の表
面分析装置。
(2) At least one of the irradiation beam supply means and the radiation beam detection means has an objective lens that focuses the beam, and the objective lens is provided inside an inner cylinder electrode constituting a cylindrical mirror type energy spectrometer. A surface analysis device according to claim (1), characterized in that:
(3)前記照射ビーム供給手段は、シリンドリカルミラ
ー型エネルギー分光器の中心軸上に設けられたX線発生
部と;シリンドリカルミラー型エネルギー分光器の中心
軸につき対称形に配置され、該X線発生部から放出され
るX線を反射するとともに、この反射したX線を内筒電
極および外筒電極の前記ビーム透過孔を通して試料に導
く結晶板と;により構成されていることを特徴とする特
許請求の範囲第(1)項記載の表面分析装置。
(3) The irradiation beam supply means is arranged symmetrically with respect to the central axis of the cylindrical mirror energy spectrometer; a crystal plate that reflects X-rays emitted from the tube and guides the reflected X-rays to the sample through the beam transmission holes of the inner tube electrode and the outer tube electrode; The surface analysis device according to scope (1).
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5879854U (en) * 1981-11-20 1983-05-30 株式会社日立製作所 Secondary ion mass spectrometer

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5879854U (en) * 1981-11-20 1983-05-30 株式会社日立製作所 Secondary ion mass spectrometer

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