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発明の名称 表面分析装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平8−22792
公開日 平成8年(1996)1月23日
出願番号 特願平6−158406
出願日 平成6年(1994)7月11日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】塩野入 章夫 (外1名)
発明者 小西 康雄
要約 目的
真空度測定の測定誤差,及びイオンゲージによる分析ノイズの発生を小さくすることができるとともに、知りたい位置の真空度測定が可能な表面分析装置を提供する。

構成
試料から放出される荷電粒子を検出することによって試料の表面分析を行う表面分析装置において、荷電粒子の軌道を閉空間に制限する遮蔽部34と、試料2と同一の分析室1内に配置されるイオンゲージ4を備えることにより表面分析装置を構成する。
特許請求の範囲
【請求項1】 試料から放出される荷電粒子を検出することによって試料の表面分析を行う表面分析装置において、前記荷電粒子の軌道を閉空間に制限する遮蔽体と、配置位置を前記試料と同一の分析室内とするイオンゲージを備えたことを特徴とする表面分析装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、表面分析装置に関し、特に、表面分析装置の分析室内の真空度測定に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、真空状態にある分析室中に配置した試料にプローブを照射し、該プローブによって試料から放出される荷電粒子を検出して試料の表面分析を行う表面分析装置が知られている。この表面分析装置においては、分析室内の真空度を測定する必要がある。この真空度を測定する手段として、超高真空領域(10-5〜10-9Pa)の全圧測定を行うことができる電離真空計(以下、イオンゲージという)が知られている。このイオンゲージは、気体分子を電子衝撃によってイオン化し,そのイオン電流を測定することにより圧力を求めるものである。図4は、従来の表面分析装置の構成を説明する概略図であり、プローブ源としてX線源を用いる場合を示している。図4において、従来の表面分析装置は、分析室1内に試料2とX線源3を配置し、該X線源3から放出されるX線72を試料2に照射し、該X線照射により放出される電子線73をレンズ51を介して検出系5に導き、表面分析を行っている。この分析室1は、例えば、回転ポンプ61やターボ分子ポンプ62等から構成される排気系6によって排気されている。そして、この分析室1内の真空度を測定するイオンゲージは、排気系6等の分析室1外の、試料2から離れた位置に設置されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の表面分析装置では、分析室内の試料を測定するイオンゲージが、排気系6等の分析室外の試料から離れた位置に設置されているため、試料位置付近の実際に測定を行いたい部分の真空度を測定することができないという問題点がを有している。従来の表面分析装置において、イオンゲージを分析室外の試料から離れた位置に設置するのは、(1)試料から放出される電子73等の荷電粒子が、イオンゲージ4のコレクタ43にとらえられることによる真空度の測定誤差を除去するためであり、また、(2)逆に、イオンゲージ4のフィラメント41から放出される電子71等の荷電粒子がノイズ源となって、検出系5に侵入して検出のバックグラウンドが増加することを防止するためである。しかしながら、従来の表面分析装置では、上記(1),(2)の現象を防止するためにイオンゲージを分析室外に配置するという構成によって、知りたい位置の真空度測定が困難となるとういう問題点が生じている。そこで、本発明は前記した従来の表面分析装置の問題点を解決し、真空度測定の測定誤差,及びイオンゲージによる分析ノイズの発生を小さくすることができるとともに、知りたい位置の真空度測定が可能な表面分析装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、試料から放出される荷電粒子を検出することによって試料の表面分析を行う表面分析装置において、荷電粒子の軌道を閉空間に制限する遮蔽体と、配置位置を試料と同一の分析室内とするイオンゲージを備えることによって、前記目的を達成する。本発明の第1の実施態様は、本発明の表面分析装置のプローブをX線とし、荷電粒子を光電子とするものであり、これによって、X線光電子分光(XPS,ESCA)等を行うことができる。本発明の第2の実施態様は、本発明の表面分析装置のプローブ源をコニカル型X線銃とするものであり、これによって、荷電粒子の軌道を閉空間とする遮蔽体を形成することができる。本発明の第3の実施態様は、本発明のイオンゲージの分析室内における配置位置を、試料の分析室への導入位置を見込む位置とするものであり、これによって、イオンゲージのフィラメントから照射される光を試料の照明とすることができる。本発明の第4の実施態様は、本発明の表面分析装置のプローブ源を複数個のコニカル型X線銃とし、該複数個のコニカル型X線銃を、試料とレンズを結ぶ軸の外周部に配置するものであり、これによって、試料に対して異なる波長及びエネルギーのX線を照射することができる。
【0005】
【作用】前記した構成により、本発明の表面分析装置において、試料から放出される荷電粒子の動く範囲を遮蔽体により制限して、その荷電粒子の軌跡を検出系に通じる閉空間内とする。そして、閉空間にその動きが制限された荷電粒子を、検出系によって検出して試料の表面分析を行う。また、分析室内の試料の近傍に配置したイオンゲージは、試料付近の真空度を測定するが、その測定の際にイオンゲージから放出される荷電粒子は前記遮蔽体により検出系への移動が制限され、イオンゲージによる分析誤差を除くことができる。これにより、実際に知りたい位置での真空度を測定することができるとともに、イオンゲージから検出系へのノイズ分を減少させた表面分析を行い、また試料からイオンゲージへの荷電粒子による誤差を減少させた真空度測定を行うことができる。
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照しながら詳細に説明する。
(本発明の表面分析装置の実施例の構成)図1及び図2は、本発明の実施例の構成を説明する概略図、及び斜視図である。なお、図2の斜視図では、プローブ源であるX線源とイオンゲージのみの構成を示し、その他の表面分析装置の構成部分は省略している。図1,2の表面分析装置の構成においては、プローブ源としてX線源を用いる場合を示している。本発明の表面分析装置は、分析室1内に試料2とX線源3とイオンゲージ4を配置し、X線源3から放出されるX線72を試料2に照射し、該X線照射により放出される電子線73をレンズ51を介して検出系5で検出している。そして、分析室1中の試料1近傍の真空度は、イオンゲージ4によって測定される。分析室1の排気は、例えば、回転ポンプ61やターボ分子ポンプ62等から構成される排気系6によって行われる。本発明の表面分析装置は、従来の表面分析装置とは、X線源3における構成、及びイオンゲージの設置位置において相違している。
【0007】本発明のX線源3は、熱電子等の電子71をアノード32に向け放出するフィラメント31と、該電子71を受けてX線を放出するアノード32と、該アノード32から放出されるX線の中から所望とする波長のX線を選択するフィルタ窓33と、該X線72の照射によって試料2から放出される電子73等の荷電粒子の動く範囲を制限する遮蔽部34とにより構成される。この遮蔽部34は、分析位置における試料2(図中の実線で示す位置)と検出系5との間を閉空間とするよう構成されるものであり、試料2から放出される電子73の軌跡が該閉空間の外側に存在しないようにしている。また、X線源3のアノード32及びフィルタ窓33は、所望とする波長のX線に応じてその素材を選択することができる。例えば、アノード32を構成するターゲットの素材としては、マグネシウム、アルミニウム、モリブデン等があり、フィルタ窓33の素材としては、アルミニウムが知られている。図1,2では、この遮蔽部34は、接地された金属体を、例えばほぼ円筒状に形成して、試料2と検出系5を結ぶ軸であるレンズ51の光軸に対して軸対称となるよう構成し、その円筒の一端を分析時における試料2の位置とし、円筒の他端を検出系5のレンズ51側に位置している。なお、この円筒の該両端における径を大きな径によって形成し、試料2の移動及び検出系5のレンズ51との連結を容易とするよう構成することもできる。なお、このX線源3としては、例えば、コニカル型X線銃を用いることができる。
【0008】また、試料2は、図の実線で示す位置と破線で示す位置の間を、図示しない移動機構によって移動可能に構成されている。そして、実線で示されるように、前記X線源3の遮蔽部34の一方の端部付近の位置は、試料2の分析を行う際の試料位置であり、試料2はX線源3からのX線の照射を受けて荷電粒子の放出を行う。また、破線で示されるように、遮蔽部34の端部から離れた位置は、試料2の分析室1内への導入時,及び導出時における位置であって、試料2の光学的な観察を行う。また、本発明のイオンゲージ4は、気体分子をイオン化するための電子を放出するフィラメント41と、該イオン化された分子を検出するためのグリッド42及びコレクタ43とを備えており、分析室1内の試料2の近傍に設置するものであり、従来の表面分析装置におけるイオンゲージは、例えば排気径6等の分析室1の外側に配置されるのに対して、分析室1内の試料2の近傍に設置する点に特徴がある。また、このイオンゲージ4は、図中の破線で示す試料2の観察位置を見込む位置とし、イオンゲージ4のフィラメント41からの発光を試料2に照射可能とし、この発光を試料2に対する照明光74とすることができる(図中の一点鎖線参照)。また、分析室1の排気は、従来の表面分析装置と同様に、回転ポンプ61やターボ分子ポンプ62等から構成される排気系6によって行うことができる。なお、この排気系6の構成は、一例であり、その他の周知の構成を採用することもできる。
【0009】(本発明の実施例の作用)次に、本発明の表面分析装置の動作について説明する。図1,2において、X線源3による試料2へのX線72の照射は、X線源3のフィラメント31からアノード32への電子71の放出により得られるX線72を、フィルタ窓33を通して所望の波長のX線を選択することにより行われる。X線の照射により試料2から放出される電子73等の荷電粒子は、遮蔽部34によりその動く範囲が制限され、レンズ51を介して検出系5に向かい、試料2の分析が行われる。そして、イオンゲージ4に方向に向かう荷電粒子は、この遮蔽部34によりイオンゲージに影響を与えず、また、逆にイオンゲージ4のフィラメント41から放出れる電子も、この遮蔽部34により検出系5には影響を与えない。また、イオンゲージ4による分析室1内の真空度測定は、イオンゲージ4のフィラメント41から放出された電子によってイオン化された分子を、コレクタ43により検出して行われる。この際、前記したように、遮蔽部34の作用によって試料2から放出される荷電粒子は、このイオンゲージ4の真空度測定に影響を与えないため、分析室1内の試料近傍の真空度を測定することができる。また、試料2が観察位置にある場合には、イオンゲージ4のフィラメント41からの発光によって試料2は照明され、試料2の移動時における移動状態の確認や、試料2の表面の目視観察を、照明装置を設置することなく行うことができる。
【0010】(本発明のその他の実施例)図3は、本発明のその他の実施例の構成図である。この実施例の構成は、図1,2で示した前記実施例とX線源3の構成において相違し、その他の構成についてはほぼ同様である。そこで、以下の説明では、相違するX線源3についてのみ説明し、その他の構成については説明を省略する。図3において、X線源3は、複数個のX線発生部を持ち、その複数個のX線発生部を、試料2とレンズ51を結ぶ軸の外周部に配置する構成とするものである。各X線発生部は、前記X線源3と同様の構成を備えており、例えば、そのアノードやフィルタ窓の特性を異ならせることにより、試料2に対して波長及びエネルギの異なるX線を照射することができる。
【0011】(実施例の効果)イオンゲージのフィラメントの発光を用いることにより、照明装置が不要となるという効果があり、さらにこのことにより照明装置を取付けるためのポートを不要とすることができ、表面分析装置を小型とすることができるとういう効果もある。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、真空度測定の測定誤差,及びイオンゲージによる分析ノイズの発生を小さくすることができるとともに、知りたい位置の真空度測定が可能な表面分析装置を提供することができる。




 

 


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