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JPS626303B2 - - Google Patents
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JPS626303B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS626303B2
JPS626303B2 JP55168122A JP16812280A JPS626303B2 JP S626303 B2 JPS626303 B2 JP S626303B2 JP 55168122 A JP55168122 A JP 55168122A JP 16812280 A JP16812280 A JP 16812280A JP S626303 B2 JPS626303 B2 JP S626303B2
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JP
Japan
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electrons
sample
area
lens
potential
Prior art date
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Application number
JP55168122A
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Japanese (ja)
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JPS56107463A (en
Inventor
Henrii Riido Furanku
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SUPEKUTOROSU Ltd
Original Assignee
SUPEKUTOROSU Ltd
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Publication date
Application filed by SUPEKUTOROSU Ltd filed Critical SUPEKUTOROSU Ltd
Publication of JPS56107463A publication Critical patent/JPS56107463A/en
Publication of JPS626303B2 publication Critical patent/JPS626303B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えばサンプルの表面分析用の電子ス
ペクトロメータに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an electronic spectrometer, for example for surface analysis of samples.

従来表面分析計測化における電子スペクトロメ
ータは2つの主な型式があつた。すなわち第1型
式の半球形(ヘミスフエリカル)アナライザ
(HSA)は主に、X―線光電子分光学(XPS)に
おいて用いられており、その場合主な照射、すな
わちX線は比較的大きなサンプルエリヤ、通常は
0.1−1cm2からの電子を衝突させ解放するために
用いられ、この比較的大きいエリヤからの解放さ
れた電子を集め、集められた電子を分析器ないし
アナライザに供給する装置を設けることが必要で
あつた。この目的のため、 被検サンプルと分析器との間の位置にて、照射
エリヤ全体から放出される電子をコリメートしこ
れらを分析器の入口にあつた個所へ集束するよう
なモードで、電子レンズ系が使用された。
Conventionally, there have been two main types of electronic spectrometers used in surface analysis instrumentation. Thus, the first type of hemispherical analyzer (HSA) is primarily used in X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), where the main radiation, i.e., X-rays, is distributed over a relatively large sample area, usually teeth
It is necessary to provide a device that is used to collide and release electrons from 0.1-1 cm 2 , collects the released electrons from this relatively large area, and supplies the collected electrons to an analyzer. It was hot. For this purpose, an electron lens is used at a position between the sample under test and the analyzer in a mode that collimates the electrons emitted from the entire irradiation area and focuses them at the entrance of the analyzer. system was used.

第2の型式、すなわちシリンダ状シラー分析器
(CMA)は従来オージエ電子分光析学(AES)に
おいて、特に、照射源すなわち電子が1μm2又は
それより小のサンプルのオーダの小さなエリヤに
集束される適用分野において使用された。この適
用分野においては1次照射源として用いられる電
子銃の幾何学的構成配置により小さな照射領域か
ら放出される電子が大きな立体角、通常は0.5ス
テラジアンにわたり集められ得、而してその動作
モードにおいて最大の感度が可能にされた。
The second type, the cylindrical Schiller analyzer (CMA), is conventionally used in Auger electron spectroscopy (AES), in particular in which the irradiation source, i.e. the electrons, is focused into a small area on the order of 1 μm 2 or smaller sample. used in the field of application. In this application field, the geometry of the electron gun used as the primary radiation source allows the electrons emitted from a small radiation area to be collected over a large solid angle, typically 0.5 steradians, so that in its operating mode Maximum sensitivity allowed.

HSAを高い空間分解のために使用され得ない
ことはないが、低感度の欠点を有していた、それ
というのはHSAに対する入力レンズは上述のよ
うに、本質的にコリメータであり、小さな角度、
例えば5゜より小さいハーフアングルの角度にわ
たつて電子を集めるためにのみ有用であつたから
である。
Although the HSA could not be used for high spatial resolution, it had the disadvantage of low sensitivity, since the input lens to the HSA is essentially a collimator, as mentioned above, and the small angle ,
For example, it was only useful for collecting electrons over half-angles smaller than 5°.

同様にしてCMAをXPS適用例に対して使用で
きないことはないが、しかし、またその幾何学的
配置構成によれば、そのモードにおいて、高い空
間分解能AESに要求される系の高い集取効率を
維持しながら、最大分解能を得ることが不可能で
あつたからである。
It is not impossible to use CMA for XPS applications in a similar manner, but its geometry also allows for the high acquisition efficiency of the system required for high spatial resolution AES in that mode. This is because it was impossible to obtain the maximum resolution while maintaining the maximum resolution.

従前の慣行においてエレクトロンスペクトロメ
ータとしては例えば英国特許第1332207号明細書
において記載のように半球状分析器(ヘミスフエ
リカルアナライザ)と、そこから電子が放出され
るようにサンプル位置におかれたサンプルに照射
させる装置と、サンプルから放出された電子を受
取り受取られた電子を分析器へ送出するようにし
た複数個のコンポーネントを有する電子光学レン
ズ系と、分析された電子を検出するように分析器
に接続された検出器と、電位を前記各コンポーネ
ントに印加するための駆動装置とを有し、その場
合サンプルの限られた選ばれたエリヤから放出さ
れる電子がレンズ系により集束せしめられるよう
にした電子スペクトロメータが使用された。
In previous practice, electron spectrometers include a hemispherical analyzer and a sample positioned at the sample position such that electrons are emitted from it, as described for example in GB 1332207. an electron optical lens system having a plurality of components configured to receive electrons emitted from the sample and transmit the received electrons to an analyzer; and an analyzer to detect the analyzed electrons. and a drive device for applying an electrical potential to each of said components, such that electrons emitted from limited selected areas of the sample are focused by a lens system. An electronic spectrometer was used.

サンプルを順次XPSと高分解能AESの双方に
より同一機器において表面分析計測化における要
求の増大と共に両モードにおいて最大の感度で動
作し得る系に対する要求が高まつている。この要
求は本発明によれば電子光学レンズ系が、当該レ
ンズ系への入口のところに少なくとも2つの極に
間隔をおいて設けられたメツシユコンポーネント
を有し、該メツシユコンポーネントはサンプル位
置の方に向つて凹状に構成されており、駆動装置
は第1動作モードにおいてメツシユコンポーネン
ト間を通る電子を減速させ電子の屈折を行ない前
記の選ばれたエリヤからの電子の集取を可能にす
るように、前記エレメントに第1の組の電位を印
加し、第2動作モードにおいて選ばれたエリヤよ
り何倍も大きい照射エリヤから電子を受けるよう
にレンズコンポーネントに第2の組の電位を印加
するように構成され、さらに前記電子光学レンズ
系はレンズコンポーネントの機械的変形なしで異
なる動作モード間でスペクトロメータを切換える
ようにレンズコーポネントに対する電位を切換え
る装置を有するようにしたのである。
With the increasing demand for surface analysis instrumentation of samples sequentially by both XPS and high-resolution AES on the same instrument, there is a growing need for systems that can operate with maximum sensitivity in both modes. This requirement is fulfilled according to the invention by an electro-optical lens system having a mesh component at least two poles apart at the entrance to the lens system, which mesh component is located at the sample location. The drive device decelerates and refracts electrons passing between the mesh components in a first mode of operation, allowing collection of electrons from the selected area. applying a first set of potentials to the element such that the lens component receives electrons from an illuminated area many times larger than the selected area in a second mode of operation; The electro-optical lens system is constructed such that the electro-optic lens system further includes a device for switching the potential on the lens component to switch the spectrometer between different modes of operation without mechanical deformation of the lens component.

電子レンズ系は電子偏向装置を有し、駆動装置
はサンプルにおいて任意の所望の位置に選ばれた
エリヤを位置づけするように偏向装置に電位を印
加するように構成されていることにより充足され
る。
The electron lens system comprises an electron deflection device, and the drive device is satisfied in that the drive device is arranged to apply an electric potential to the deflection device so as to position the selected area at any desired position in the sample.

殊に第1モードにおいて、電子は大きなハーフ
アングルの円錐(コーン)角度、例えば25−30゜
にわたつて集められ、例えば3〜20の範囲におい
て有利には5〜20において、高い直線性拡大(倍
率)が得られる。
Particularly in the first mode, the electrons are collected over a large half-angle cone angle, e.g. 25-30°, e.g. magnification) is obtained.

さらに、電子レンズ系は電子偏向装置を具備で
き、駆動装置は偏向装置に電位を加えて、前記の
比較的大きなエリヤ内のサンプルにおける任意の
所望の位置にて選ばれたエリヤを位置づけるよう
に動作可能である。
Further, the electron lens system can include an electron deflection device, and the drive device is operative to apply an electric potential to the deflection device to position the selected area at any desired position in the sample within said relatively large area. It is possible.

もつと詳しくは駆動装置は電位、例えば振動電
位の印加によりその選ばれたエリヤを前記の比較
的大きなエリヤをスキヤンするようにスキヤン
(走査)動作しつつサンプルにわたつて動かすた
めのレンズ走査(スキヤン)装置を有することが
できる。
More specifically, the drive device applies a potential, e.g. an oscillating potential, to a scanning lens for moving the selected area across the sample in a scanning motion to scan said relatively large area. ) equipment.

さらに、検出器は選ばれたエネルギ又はサンプ
ルの比較的大きな被検エリヤからのエネルギの平
均収率の測定を行ない得るようにした平均化装置
を検出器に設けることができる。
Furthermore, the detector can be provided with an averaging device that allows measurements of the average yield of energy from a selected energy or a relatively large examined area of the sample.

而して、レンズの種々異なるコンポーネントの
電位を変えるスイツチを動作させることによつ
て、XPSに対して、比較的大きなエリヤ、通常は
0.1−1平方cmにわたつての電子の集取の集取効
率が最適化されて次のようなものになる、即ち、
大きなハーフアングルの円錐(コーン)角度、通
常は25−30゜にわたり1平方mm又はそれ以下の小
さなエリヤに亘つての実質的に収差なしでの電子
の集取がAESに対して最適化されるようなもの
および/又は次のような集取効率即ちAES又は
XPSモードにおいて被検サンプルエリヤにわたつ
ての電子の平均収率を決定するために小さなエリ
ヤがサンプルにわたつてスキヤンされるようなも
のになる。
Thus, by operating switches that vary the potentials of different components of the lens, relatively large areas, typically
The collection efficiency of collecting electrons over 0.1−1 square cm is optimized to be:
Virtually aberration-free collection of electrons over a small area of 1 mm2 or less over a large half-angle cone angle, typically 25-30°, is optimized for AES. and/or collection efficiency i.e. AES or
Such that in XPS mode a small area is scanned across the sample to determine the average yield of electrons over the sample area under test.

これによつて、単一の機器において、従来は2
つの分析システムを用いることによつてのみ可能
であつたものの、最大効率でXPS及び高分解能
AESによるサンプルの検査が可能になる。さら
に、被走査エリヤは電子のエネルギがアナライザ
のところをどんなに通過しても一定に保たれ得
る。
This allows a single device to have two
XPS and high resolution with maximum efficiency, although previously only possible by using two analytical systems.
It becomes possible to test samples using AES. Furthermore, the scanned area can be kept constant no matter how much electron energy passes through the analyzer.

システムの付加的条件によれば入口レンズ系の
動作の1つのモードと組合されたスキヤンニング
技術が使用可能になりXPSにおいて1平方mmより
小さいオーダの小さなエリヤから電子が集取され
る。
Additional requirements of the system enable scanning techniques combined with one mode of operation of the entrance lens system to collect electrons from small areas on the order of less than 1 square mm in XPS.

次に図示の実施例を用いて本発明を説明する。 Next, the present invention will be explained using illustrated embodiments.

第1図に示される電子レンズ構成体(アセンブ
リ)は、第1又は収差補償レンズ群CLと第2又
はズームレンズ群ZLとが電子通路に沿つてこの
順序に配置されて設けられている。第1レンズは
共に部分的に透明な導電性メツシユを構成するコ
ンポーネント1aおよび1bを有し、これらの形
状はサンプルに向つて凹面状となることが望まし
く、またこれらは例えば部分球体表面をなし、そ
の曲面の中心はサンプル4の中心とコンポネント
1aとの間に位置するように設けられるものであ
る。
The electron lens structure (assembly) shown in FIG. 1 includes a first or aberration compensation lens group CL and a second or zoom lens group ZL arranged in this order along an electron path. The first lens has components 1a and 1b, which together constitute a partially transparent conductive mesh, whose shape is preferably concave towards the sample and which, for example, have a partially spherical surface; The center of the curved surface is located between the center of the sample 4 and the component 1a.

レンズアセンブリは真空室(図示せず)内に封
入され、レンズアセンブリのコンポーネント1a
は例えばサンプルおよび真空室のそれと同じ電位
に保持される。その電位は以下アース電位と称す
る。コンポネント1aの電位と同じかそれとも異
なる電位におかれるコンポネント1bは、電気的
および機械的にコンポーネント1cに接続され
る。第1レンズ群CLはさらにコンポーネント1
dおよび1eを有する。
The lens assembly is enclosed within a vacuum chamber (not shown), and component 1a of the lens assembly
is, for example, held at the same potential as that of the sample and the vacuum chamber. This potential is hereinafter referred to as ground potential. Component 1b, which is placed at the same or different potential than component 1a, is electrically and mechanically connected to component 1c. The first lens group CL further includes component 1.
d and 1e.

これら1c,1d,1eの全てのコンポーネン
トは共通中心軸に関して軸対称な適当なシリンダ
ー形状をなし、この軸はまたコンポーネント1a
および1bの曲面の中心をも含むものである。
All these components 1c, 1d, 1e have a suitable cylindrical shape that is axially symmetrical about a common central axis, which is also the component 1a.
It also includes the center of the curved surface 1b.

第1レンズ群CLにはさらに電磁又は静電レン
ズである電子偏向装置、殊にプレートアセンブリ
Pが設けられる。偏向プレートアセンブリは有利
に第1図に示すように2対の相対向するプレート
P1P1′、P2,P2′を有する。これらは全体
を偏向装置Pと称する。
The first lens group CL is further provided with an electron deflection device, in particular a plate assembly P, which is an electromagnetic or electrostatic lens. The deflection plate assembly advantageously includes two pairs of opposing plates P1P1', P2, P2' as shown in FIG. These are collectively referred to as a deflection device P.

第1レンズおよび第2レンズの間には、シリン
ダー3a内に開口プレート3aが設けられており
この開口プレートはビームの拡散を制限する。こ
の開口部は軸対称あるいは非軸対称なものであ
る。
Between the first and second lenses an aperture plate 3a is provided in the cylinder 3a, which aperture plate limits the spread of the beam. This opening may be axisymmetric or non-axisymmetric.

第2レンズZLはコンポーネント2a,2bお
よび2cを有し、これらの全てはコンポーネント
1c,1dおよび1eの共通軸に関して軸対称で
あり、これらの全ては1般的には異る電位を有す
る。コンポーネント1eはコンポーネント1eお
よび1aと1体化して構成することができ、この
1体化コンポーネントは第1および第2レンズの
コンポーネントに共通な部分を構成する。
The second lens ZL has components 2a, 2b and 2c, all of which are axially symmetrical about a common axis of components 1c, 1d and 1e, all of which generally have different potentials. Component 1e can be constructed integrally with components 1e and 1a, this integral component forming a part common to the components of the first and second lenses.

コンポーネント2cは例えば、後述する電子エ
ネルギ分析器の入口に位置する外辺界プレート5
と等しい電位を有する。コンポーネント2cの終
端には開口プレート2dが設けられる。
The component 2c is, for example, a peripheral plate 5 located at the entrance of an electronic energy analyzer, which will be described later.
has a potential equal to An aperture plate 2d is provided at the end of the component 2c.

第1又は収差補償レンズ群CLは3つの動作モ
ードを有する。第1動作モードにおいてはレンズ
コーポネント1a〜1eに加えられる電位は次の
ようなものである。即ち 第1図中サンプルの小さい選ばれたエリヤ例え
ば第1図中C又はDから放出された電子の拡大さ
れたイメージがプレート3aにおける開口又はそ
の附近に集束され、その選ばれたエリヤの位置
が、偏向装置Pに加えられる電位により定められ
る。例えば偏向装置に電位が加えられない際は選
ばれたエリヤは各レンズコンポーネントと同軸的
となり(第1図中位置Cにおいて)、放出された
電子は第1図中破線で示す軌道にしたがう。偏向
装置に適当な、零でない電位が加えられると選ば
れたエリヤは第1図中Dに示すように非同軸的位
置をとり、放出された電子は第1図中実線で示す
ような軌道をたどる。この動作モードにおいてレ
ンズコンポーネント1a,1bは電子を減速し軸
の方に屈折させる働きをする。別のコンポネント
1c,1d,1eはプレート3aの平面又はその
付近に集束する作用をし、偏向装置は集束された
ビームをプレート3aにおける開口を通して軸方
向に進ませる作用をする。プレート3aのイメー
ジの直線的拡大倍率は通常は3〜20、好ましくは
5〜20であり、これは本明細書中では高拡大倍率
と称する。
The first or aberration compensation lens group CL has three operating modes. In the first operating mode, the potentials applied to the lens components 1a-1e are as follows. That is, a magnified image of electrons emitted from a small selected area of the sample in FIG. 1, e.g. C or D in FIG. , is determined by the potential applied to the deflection device P. For example, when no potential is applied to the deflection device, the selected area is coaxial with each lens component (at position C in FIG. 1) and the emitted electrons follow the trajectory shown by the dashed line in FIG. When a suitable non-zero potential is applied to the deflection device, the selected area assumes a non-coaxial position as shown at D in Figure 1, and the emitted electrons follow a trajectory as shown by the solid line in Figure 1. Follow. In this mode of operation, the lens components 1a, 1b serve to decelerate and refract the electrons towards the axis. Further components 1c, 1d, 1e serve to focus the beam at or near the plane of plate 3a, and deflection devices serve to direct the focused beam axially through an aperture in plate 3a. The linear magnification of the image of plate 3a is usually between 3 and 20, preferably between 5 and 20, which is referred to herein as high magnification.

サンプルが適当に照射されると電子は広範囲の
方向に放出される。限られた立体角度の円錐(コ
ーン)角度内でレンズ群CLに入る電子のみが、
集束せしめられる。残りはレンズコンポーネント
に衝突し、吸収される。
When a sample is properly irradiated, electrons are emitted in a wide range of directions. Only the electrons that enter the lens group CL within a limited cone angle are
Focused. The remainder hits the lens component and is absorbed.

第1図中相対向するプレートの2対P1P
1′,P2P2′(第1図)のような偏向装置の2
段により、第1図中Dのようなサンプルの軸外エ
リヤから放出される電子を、プレート3a又はそ
の付近にて電子ビームが集束位置をとりまたレン
ズ軸線に沿つて中央方向を有するような状態を当
該プレート3aにてとるようにする必要がある。
第1の偏向段は軸外エリヤから受取られた電子の
各軌道の束の、レンズ軸に対する傾斜角を変化さ
せる。一方、第2偏向段は軌道の束を各レンズコ
ンポーネントと同軸になるように修正する。2つ
の偏向段は第1図に実線で示す犬の脚形経路を生
じさせる。偏向の強さを変えることにより選ばれ
たエリヤDを軸方向エリヤの方向またはそれから
離れる方向のいずれの方向にも動かすことができ
る。
Two pairs of opposing plates P1P in Figure 1
2 of a deflection device such as 1', P2P2' (Fig. 1).
The stage allows the electrons emitted from the off-axis area of the sample, as shown in D in FIG. must be taken at the plate 3a.
The first deflection stage changes the inclination angle of each trajectory bundle of electrons received from the off-axis area with respect to the lens axis. Meanwhile, the second deflection stage modifies the trajectory bundle to be coaxial with each lens component. The two deflection stages create a dog leg shaped path shown in solid line in FIG. By varying the strength of the deflection, the selected area D can be moved either towards or away from the axial area.

第1図に示すものに対して直角を成す平面内に
さらに偏向プレートを設けることにより、選ばれ
たエリヤを第1図の平面に対して垂直な方向に動
かすことができる。そのさらに設けられる偏向プ
レートは第2図に示すようにプレートP1,P
1′と同じ段において2つのプレートP3P3′、
ならびにP2,P2′と同じ段において2つの相
対向するプレートP4,P4′を有する。第3図
に示す本発明の別の実施例によれば別の偏向プレ
ートを一方の段ではP1,P1′とP2,P2′の
中間に、他方の段ではそれを越えて設けることが
できる。
By providing additional deflection plates in a plane perpendicular to that shown in FIG. 1, selected areas can be moved in a direction perpendicular to the plane of FIG. The further provided deflection plates are plates P1 and P as shown in FIG.
1' and two plates P3P3' in the same row,
and two opposing plates P4, P4' on the same level as P2, P2'. According to a further embodiment of the invention shown in FIG. 3, another deflection plate can be provided intermediate P1, P1' and P2, P2' in one stage and beyond them in the other stage.

第1動作モードにおけるレンズ群CLのコンポ
ーネントの形、位置、電位は次のようなものであ
る、即ち当該レンズ群により球面状収差、及び他
の収差を減少させて、サンプルから放出された電
子が大きなハーフアングルの円錐(コーン)角度
で受取られ、しかもプレート3aにおける開口又
はその付近の小さい大きさの個所に集束されるよ
うなものである。広い角度にわたつて電子を集め
ることにより生じる収差は適当の形の部分的に透
明な導電性メツシユの使用及び適当な電位の、そ
れへの印加により少なくとも部分的に克服され
る。所定の適用例においてそれらのメツシユおよ
び収差補償レンズの他のコンポーネントの所要の
形状及び電位を次のようにして決定できる、即ち
メツシユおよび他のコンポーネントの種々の形状
と電位に対して収差補償されたレンズを通る電子
軌道のコンピユータ計算を行なうこと、また、最
小の収差を有する最終イメージを与える形状と電
位を選定することにより決定することができる。
またはメツシユ及び他のレンズコンポーネントの
所要の形状と電位を、種々異なる形状と電位に対
する最終イメージの収差の実験的測定を行なうこ
とによつて定めることもできる。
The shape, position and potential of the components of the lens group CL in the first operating mode are such that the lens group reduces spherical aberrations and other aberrations and allows the electrons emitted from the sample to It is such that it is received at a large half-angle cone angle and focused at a small size point at or near the opening in plate 3a. Aberrations caused by collecting electrons over a wide angle are at least partially overcome by the use of a partially transparent conductive mesh of suitable shape and the application of a suitable electrical potential thereto. The required shapes and potentials of those meshes and other components of the aberration-compensating lens in a given application can be determined as follows: This can be determined by performing computer calculations of the electron trajectories through the lens and selecting the shape and potential that give the final image with minimal aberrations.
Alternatively, the desired shape and potential of the mesh and other lens components can be determined by making experimental measurements of final image aberrations for different shapes and potentials.

軸を通らない、シリンダ状に対称的なコンポー
ネントのみから成るすべてのレンズが有する収差
は通常大であつて、零にできず、一方メツシユに
よつては収差の幾つかを零にする可能性がある。
さらにそれらの間に減速フイールドを有する凹状
のメツシユの使用によつて、広範囲(例えば±30
゜まで)にわたつて放出された電子が集められ、
後続レンズによつて一層容易に処理されるほぼ平
行のビームに収束される。
All lenses consisting only of cylindrically symmetrical components that do not pass through the axis usually have large aberrations that cannot be reduced to zero, whereas meshes have the potential to reduce some of the aberrations to zero. be.
Additionally, the use of concave meshes with a deceleration field between them allows for wide ranges (e.g. ±30
The electrons emitted over
It is focused into a nearly parallel beam that is more easily processed by subsequent lenses.

収差補償の条件を保持する一方、レンズ群CL
の各コンポーネントの電位を変えて、プレート3
aにおける開口に達する電子の運転エネルギを変
化させることができる。レンズの収束作用はコン
ポーネント1dに、運動エネルギの変化に相応す
る電位を加えることによつて維持される。プレー
ト3aにおける開口の収束電子の運動エネルギ
と、サンプルから放射されつつある同じ電子の運
動エネルギとの比の値の可能な範囲は通常1/50〜
1/2である。
While maintaining the conditions for aberration compensation, the lens group CL
By changing the potential of each component of plate 3
The driving energy of the electrons reaching the aperture at a can be varied. The focusing effect of the lens is maintained by applying an electric potential to component 1d that corresponds to the change in kinetic energy. The possible range of values for the ratio of the kinetic energy of the focused electrons in the aperture in the plate 3a to the kinetic energy of the same electrons that are being emitted from the sample is usually 1/50 to 1/50.
It is 1/2.

第1動作モードにおいてそこから放射された電
子が受取られる選ばれたエリヤの位置、(第1図
中Dのような)が、第1図中プレートP1,P
1′,P2,P2′のような偏向装置によつて決定
される。斯してサンプルのエリヤ全体が連続的に
照射を受けると、この第1動作モードによつて、
放射された電子が位置選定の調節可能な限られた
エリヤから大きなハーフアングルの円錐角度にわ
たつて受取られ、而して、サンプルの限られた各
部分が順次調べられるようになる。他方、サンプ
ルの所定の局限されたエリヤが照射を受けるとそ
の場合、照射エリヤはおそらくラスタ運動で走査
されるものとすると第1動作モードによつて、偏
向装置が照射装置と同期して適当に駆動されるよ
うにして、電子がそこから高効率で受取られるエ
リヤが、照射されつつあるエリヤと一致又はほぼ
一致するようになつて、受取られる電子の収率が
増大される。
The location of the selected area (such as D in FIG. 1) from which electrons are received in the first mode of operation is the plate P1, P in FIG.
1', P2, P2'. When the entire area of the sample is thus continuously irradiated, this first mode of operation:
The emitted electrons are received from a limited area with adjustable positioning over a large half-angle cone angle, so that each limited portion of the sample can be examined in turn. On the other hand, if a certain localized area of the sample is irradiated, then the first mode of operation may cause the deflection device to suitably move in synchronism with the irradiation device, provided that the irradiation area is probably scanned in a raster motion. The area from which electrons are received with high efficiency is driven to coincide or nearly coincide with the area being irradiated, increasing the yield of electrons received.

収差補償レンズCLの第2動作モードにおいて
はレンズコンポーネントに加えられる電位が第1
モードにおけると同じであるが、振動的電位を、
第1図中Dのような選ばれたエリヤにより、Dよ
り大きいがサンプルの連続的に照射されるエリヤ
より小さい所定エリヤがスキヤンされるように偏
向装置に供給する。所定エリヤの1つの完全なス
キヤン時間中放射されアナライザによつて受取ら
れ次いで検出系によつて受取られる電子の数が走
査時間にわたり平均化されて、選ばれた単数又は
複数のエネルギの電子の検出される収率が、前記
エネルギの電子に対する所定エリヤにわたつて
の、サンプルの平均電子放射能力に相応する。偏
向装置に加えられる振動電位の振幅及び平均値を
変えることにより、所定エリヤの境界及びそのセ
ンタの位置、ならびに当該境界およびセンタの位
置が、放射され、受取られ検出される電子の初期
エネルギとは無関係であるように設けられ得る。
振動電位の波形、例えば正弦波又は鋸歯状波を、
電子の検出収率が所定エリヤにわたつての電子放
射能力の一様な、又は必要があれば一様でない平
均値に相応するように適当に選定する。
In the second mode of operation of the aberration compensation lens CL, the potential applied to the lens component is
The same as in the mode, but with the oscillatory potential as
A selected area, such as D in FIG. 1, feeds the deflection device so that a predetermined area larger than D but smaller than the continuously illuminated area of the sample is scanned. The number of electrons emitted during one complete scan time of a given area, received by the analyzer, and then received by the detection system is averaged over the scan time to detect electrons of a selected energy or energies. The yield obtained corresponds to the average electron emission capacity of the sample over a given area for electrons of said energy. By varying the amplitude and average value of the oscillating potential applied to the deflection device, the positions of the boundaries of a given area and its center, as well as the positions of the boundaries and centers, can be determined with respect to the initial energies of the emitted, received and detected electrons. may be provided to be unrelated.
The waveform of the oscillating potential, for example a sine wave or a sawtooth wave,
It is suitably selected such that the detection yield of electrons corresponds to a uniform, or if necessary non-uniform, average value of the electron emission capacity over a given area.

この第2動作モードにおいては偏向装置に加え
られる振動電位の形状及び振幅を、サンプルの照
射エリヤ分体にわたつての平均電子放射能力に相
応する検出器電子収率を与えるように選ぶことも
できる。
In this second mode of operation, the shape and amplitude of the oscillating potential applied to the deflection device may be selected to provide a detector electron yield commensurate with the average electron emission power over the illuminated area fraction of the sample. .

収差補償レンズCLの第3動作モードにおいて
は異なる電位組がレンズコンポーネント1a〜1e
に加えられ、零電位が、偏向装置に加えられて、
サンプルの照射エリヤ全体(第11図中エリヤ
C、Dを含む)から放射される電子のイメージが
プレート3aにおける開口又はその付近に集束さ
れる。このモードにおいてコンポーネント1a〜
1dは通常実質的に同電位におかれ、コンポーネ
ント1d,1eは電子を減速し電子ビームを前記
開口又はその付近に電子ビームを集束させる作用
をする。集束される電子の運動エネルギと、サン
プルから放射されつつある同じ電子の運動エネル
ギとの比が、通常1/30〜1/10である。この動作モ
ードにおいて、プレート3aにおけるイメージの
直線的拡大(倍率)がほぼ均一又はそれより小で
あり、通常3/2〜1/2であり、そこにわたつて放射
される電子がサンプルの照射エリヤの各部分から
受取られる円錐(コーン)のハーフアングルは通
例10゜〜1゜の範囲にある。斯くしてレンズはコ
リメータとして作用しているのである。
In the third operating mode of the aberration compensation lens CL, different potential sets are applied to the lens components 1a to 1e.
and a zero potential is applied to the deflection device,
An image of electrons emitted from the entire irradiated area of the sample (including areas C and D in FIG. 11) is focused at or near the opening in plate 3a. In this mode, components 1a~
1d are typically placed at substantially the same potential, and components 1d, 1e serve to slow down the electrons and focus the electron beam at or near the aperture. The ratio of the kinetic energy of the focused electrons to the kinetic energy of the same electrons being emitted from the sample is typically 1/30 to 1/10. In this mode of operation, the linear magnification (magnification) of the image in the plate 3a is approximately uniform or smaller, typically 3/2 to 1/2, over which the emitted electrons cover the irradiated area of the sample. The half-angle of the cone received from each part of the cone typically ranges from 10° to 1°. The lens thus acts as a collimator.

レンズコンポーネントおよび偏向装置に対する
電位を、本発明の部分を形成しないが異なるレン
ズコーポネントに加えられる電位を変化せしめ得
るスイツチング装置を有する駆動回路によつて生
ぜしめる。第1レンズ群CLはレンズコーポネン
トの機械的変形の必要なしに駆動回路のスイツチ
ング装置の適当な動作によりその異なる動作モー
ド間で切換えられる。
The potentials for the lens components and the deflection devices are generated by a drive circuit which does not form part of the invention, but has a switching device which is capable of varying the potentials applied to different lens components. The first lens group CL can be switched between its different operating modes by appropriate operation of the switching device of the drive circuit without the need for mechanical deformation of the lens components.

第2又はズームレンズZLはプレート3aにお
ける開口又はその付近で電子イメージを受取り、
プレート5における開口(これは電子エネルギア
ナライザの入口を成す)又はその付近での集束さ
れたイメージを形成する。コンポーネント2aは
レンズ群CLのコンポーネント1eとプレート3
aのものと同じ電位である。コンポーネント2d
はプレート5のものと通常等しい又はほぼ等しい
電位を有する。減速比、即ち、プレート3aにお
ける受取られた電子の運動エネルギと、プレート
5における同じ電子の運動エネルギとの比は通例
5〜1/5である。レンズの集束作用はコンポーネ
ント2bに減速比に相応する電位を加えることに
よりその範囲にわたり維持される。
a second or zoom lens ZL receives the electronic image at or near the aperture in plate 3a;
A focused image is formed at or near the aperture in plate 5, which forms the entrance to the electronic energy analyzer. Component 2a is component 1e of lens group CL and plate 3
The potential is the same as that in a. component 2d
typically has a potential equal or approximately equal to that of plate 5. The reduction ratio, ie the ratio of the kinetic energy of the received electrons in plate 3a to the kinetic energy of the same electrons in plate 5, is typically between 5 and 1/5. The focusing action of the lens is maintained over its range by applying an electric potential to component 2b that corresponds to the reduction ratio.

レンズ群CLとZLの組合せ系は通常2つのモー
ドのうちの1つで動作する。これら両モードのう
ちの1つはFAS(固定アナライザトランスミツ
シヨン(Fixed Analyser Transmission))と称
される。このモードにおいてはサンプから放射さ
れた際、初期運動エネルギEiを有する調べよう
とする放射電子は既述のようにレンズアセンブリ
によつてプレート5にて集束され、プレート5に
おいてアナライザが通過させるようにセツトされ
ている一定の所定の運動エネルギEaにもたらさ
れる。それ故レンズコンポーネントに加えられる
電位は既述のような集束作用を生じ、同時にEi
からEaへの所要の運動エネルギ変化を与えるよ
うなものである。放射される電子の可能なエネル
ギEiの範囲をスキヤンしようとする場合レンズ
コンポネントに供給される電位は同期して適当に
調整されて、集束状況を維持し、プレート5にお
ける電子運動エネルギを値Eaに維持しなければ
ならない。
The combined system of lens groups CL and ZL normally operates in one of two modes. One of these two modes is called FAS (Fixed Analyzer Transmission). In this mode, when emitted from the sump, the emitted electrons to be investigated, which have an initial kinetic energy Ei, are focused by the lens assembly at the plate 5, as described above, and are passed through the analyzer. A certain predetermined kinetic energy Ea is introduced. Therefore, the potential applied to the lens component produces a focusing effect as already described, and at the same time Ei
such that it gives the required kinetic energy change from to Ea. If a range of possible energies Ei of the emitted electrons is to be scanned, the potentials supplied to the lens components are synchronously and suitably adjusted to maintain the focusing situation and bring the electron kinetic energy at the plate 5 to the value Ea. must be maintained.

レンズCLとZLの組合せ系の第2モードはFRR
モード(固定減速モード(Fixed Retarding
Ratio))と称される。このモードでは初期運動エ
ネルギEiを有する調べようとする放射電子が、
既述のようにプレート5にて集束され、プレート
5にて、Eiの一定の所定の一部1/Rである運動エネ ルギEaにもたらされる。レンズコーポネントと
アナライザエレメントに加えられる電位は既述の
ような集束作用を生じ、同時にEとEaとの所要
の比を与え、エネルギEaの電子がアナライザを
通過するようにさせる。放射される電子の可能な
エネルギEiの範囲をスキヤンしようとする場合
レンズコーポネントとアナライザエレメントに加
えられる電位が同期して適当に調整して集束状
況、比Rと、アナライザ通過状況を維持しなけれ
ばならない。
The second mode of the combination of lenses CL and ZL is FRR
Mode (Fixed Retarding Mode)
Ratio)). In this mode, the emitted electron to be investigated with initial kinetic energy Ei is
As already mentioned, it is focused at plate 5, where it is brought to a kinetic energy Ea which is a constant predetermined fraction 1/R of Ei. The potential applied to the lens component and the analyzer element produces a focusing effect as described above, and at the same time provides the required ratio of E and Ea, causing electrons of energy Ea to pass through the analyzer. When attempting to scan the range of possible energy Ei of emitted electrons, the potentials applied to the lens component and analyzer element must be synchronously adjusted to maintain the focusing condition, ratio R, and analyzer passage condition. It won't happen.

レンズ群CLとアナライザとの間にレンズZLを
設けることなくFAT又はFRRモードでレンズ群
CLを動作させることも可能である。しかしその
場合、受け取られ集束された電子がアナライザの
入口でとるエネルギEaのレンジは減少し、した
がつて、アナライザが動作で得る電子エネルギ分
解能のレンジが減少する。
Lens group in FAT or FRR mode without installing lens ZL between lens group CL and analyzer
It is also possible to run CL. However, in that case, the range of energies Ea that the received and focused electrons have at the entrance of the analyzer is reduced, and therefore the range of electron energy resolution that the analyzer can operate with is reduced.

第4図に略示するスペクトロメータはレンズア
センブリ1と、その出入口に外辺器プレート5を
有する電子エネルギ半球状アナライザ6と、アナ
ライザの出口に位置する電子検出器7と、アンプ
8とデイスプレイ装置9とを有する。デイスプレ
イ装置9はアンプを介して検出器に接続された陰
極線管にすると好適であり、それによりCRTデ
イプレイは検出器からの出力信号により強さ変調
又はふれ変調される。またはデイスプレイ装置9
はX―Yレコーダとし、そのY入力測がアンプを
介して検出器に接続され、Xの入力測が駆動装置
と同期してスキヤンされて、受取られ検出される
放射電子のエネルギEiをスキヤンする。検出器
7はサンプルの1つまたはそれより多くのスキヤ
ン中受取られる電子の平均数を測定するための装
置を有するか、又はこれに接続される。図示のア
ナライザは静電的半球状(ヘミスエリカル)偏向
アナライザであるが、これはほかの静電的又は電
磁的型式のものであつてもよい。
The spectrometer shown schematically in FIG. 4 includes a lens assembly 1, an electronic energy hemispherical analyzer 6 with an outer plate 5 at its entrance, an electronic detector 7 located at the exit of the analyzer, an amplifier 8 and a display device. 9. The display device 9 is preferably a cathode ray tube connected to a detector via an amplifier, so that the CRT display is intensity modulated or deflection modulated by the output signal from the detector. or display device 9
is an X-Y recorder, whose Y input measurement is connected to the detector via an amplifier, and the X input measurement is scanned in synchronization with the drive device to scan the energy Ei of the emitted electrons received and detected. . The detector 7 has or is connected to a device for measuring the average number of electrons received during one or more scans of the sample. The illustrated analyzer is an electrostatic hemispherical deflection analyzer, but it may be of other electrostatic or electromagnetic types.

駆動装置10は適当な電位を加えるためにレン
ズに接続されており、スキン発生器11は適当な
時変性波形をプレートに加えて所要のようにサン
プルに対して選択されたエリヤDをスキヤンする
ように偏向プレートアセンブリDに接続されてい
る。スキヤン発生器11は偏向装置が駆動装置と
同期して可変にされて、受取られ検出される放射
電子のエネルギEiをスキヤンし得るように駆動
回路10によつて制御され得る。または、スキヤ
ン発生器は陰極線器9の偏向プレート9a,9b
に接続して、デイスプレイを所望のようにレンズ
偏向プレートのスキヤンと同期してスキヤンする
ようにしてもよい。
A drive 10 is connected to the lens for applying an appropriate potential, and a skin generator 11 applies an appropriate time-varying waveform to the plate to scan the selected area D on the sample as required. is connected to deflection plate assembly D. The scan generator 11 can be controlled by a drive circuit 10 such that the deflection device can be made variable in synchronism with the drive to scan the energy Ei of the emitted electrons received and detected. Alternatively, the scan generator is the deflection plates 9a and 9b of the cathode ray device 9.
may be connected to scan the display as desired in synchronization with the scan of the lens deflection plate.

上述のスペクトロメータにおけるように半球ア
ナライザまたはシリンダ状シラーエネルギアナラ
イザ(CMA)を有するスペクトロメータの使用
により分析を行なう際、サンプルに対して微細に
集束されるビームのスキヤンによつて大きなエリ
ヤを検査する場合、スキヤンされるエリヤの外側
部分が、従来拡大レンズによつて給電されるアナ
ライザによつては集束走査されないことが度々で
あることがわかつている。両型式のスペクトロメ
ータは集束状態から外れることなく又は著しい強
さの損失を来たすことなく数100μmのエリヤを
スキヤンできるに過ぎない。これは、照射ビーム
の衝突するエリヤであるサンプルのオージエエレ
クトロン放射エリヤが、完全にはレンズ軸上にな
いという理由からである。しかし乍ら、上述のよ
うにレンズ偏向系の使用により、電子軌道をその
ような軸外放射エリヤ(オフアクシス放射エリ
ヤ)からレンズ軸上に戻し、レンズと照射ビーム
とをサンプルに対して同期してスキヤンすること
により、アナライザの入口にて集束されたビーム
として電子の高収率が得られる。
When carrying out an analysis using a spectrometer with a hemispherical analyzer or a cylindrical cylindrical energy analyzer (CMA), as in the spectrometers described above, a large area is examined by scanning a beam that is finely focused on the sample. It has been found that, in some cases, the outer part of the area to be scanned is often not focused and scanned by analyzers that are conventionally powered by a magnifying lens. Both types of spectrometers can only scan an area of a few 100 μm without going out of focus or without significant loss of intensity. This is because the Auger electron emission area of the sample, which is the area where the illumination beam impinges, is not completely on the lens axis. However, as mentioned above, the use of a lens deflection system returns the electron trajectory from such an off-axis radiation area onto the lens axis and synchronizes the lens and illumination beam with respect to the sample. A high yield of electrons is obtained as a focused beam at the entrance of the analyzer.

本実施例では半球状(ヘミスフエリカル)アナ
ライザに言及しているが、この半球状の概念は
180゜のものならず、完全な球のうちの、180゜で
ない部分例えば120゜〜180゜であつてもよい。
Although this example refers to a hemispherical analyzer, the hemispherical concept is
It does not have to be 180 degrees, but may be a part of a complete sphere that is not 180 degrees, for example, 120 degrees to 180 degrees.

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

第1図は本発明のスペクトロメータ部分を形成
する広い受取り角度電子レンズアセンブリを破線
で示す電子の軸方向ビーム経路及び実線で示す偏
向される電子ビーム共に示す断面略図、第2図は
第1図のレンズアセンブリの一部を偏向プレート
の配置と共に示す拡大した尺度で示す断面略図、
第3図は偏向プレートの別の実施例を、レンズア
センブリにおいて第2図のそれに相応するように
示す断面略図、第4図は本発明のスペクトロメー
タを“溢れ”技術でサンプル照射を行なう構成で
示す略線図である。 CL……第1又は収差補償レンズ群、ZL……第
2又はズームレンズ群、1a〜1e……レンズコ
ーポネント、4……サンプル。
1 is a schematic cross-sectional view showing the wide acceptance angle electron lens assembly forming the spectrometer portion of the present invention, with the axial beam path of the electrons shown in dashed lines and the deflected electron beam shown in solid lines; FIG. a cross-sectional schematic diagram on an enlarged scale showing a portion of the lens assembly of the lens assembly together with the arrangement of the deflection plates;
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of the deflection plate in a lens assembly corresponding to that of FIG. 2; FIG. FIG. CL...First or aberration compensation lens group, ZL...Second or zoom lens group, 1a to 1e...Lens components, 4...Sample.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 半球状(ヘミスフエリカル)アナライザと、
そこから電子が放出されるようにサンプル位置に
おかれたサンプルに照射する装置と、サンプルか
ら放出された電子を受取り受取られた電子をアナ
ライザへ送出するようにした複数個のコンポーネ
ントを有する電子光学レンズ系と、分析された電
子を検出するようにアナライザに接続された検出
器と、電位を前記各コンポーネントに印加するた
めの駆動装置とを有し、その場合サンプルの限ら
れた選ばれたエリヤから放出される電子がレンズ
系により集束せしめられるようにした電子スペク
トロメータにおいて、電子光学レンズ系が、当該
レンズ系への入口のところに少なくとも2つの相
互に間隔をおいて設けられたメツシユコンポーネ
ントを有し、該メツシユコンポーネントはサンプ
ル位置の方に向つて凹状に構成されており、駆動
装置は第1動作モードにおいてメツシユコンポー
ネント間を通る電子を減速させ電子の屈折を行な
い前記の選ばれたエリヤからの電子の集取を可能
にするように、前記エレメントに第1の組の電位
を印加し、第2動作モードにおいて選ばれたエリ
ヤより何倍も大きい照射エリヤから電子を受ける
ようにレンズコンポーネントに第2の組の電位を
印加するように構成され、さらに前記電子光学レ
ンズ系はレンズコンポーネントの機械的変形なし
で異なる動作モード間でスペクトロメータを切換
えるようにレンズコーポネントに対する電位を切
換える装置を有するようにしたことを特徴とする
電子スペクトロメータ。 2 電子レンズ系は電子偏向装置を有し、駆動装
置はサンプルにおいて任意の所望の位置に選ばれ
たエリヤを位置づけするように偏向装置に電位を
印加するように構成されている特許請求の範囲第
1項記載の電子スペクトロメータ。 3 駆動装置は走査動作中サンプルにわたつて選
ばれるエリヤを動かすため偏向装置に時変性電位
を加える走査装置を備える特許請求の範囲第2項
記載の電子スペクトロメータ。 4 選ばれたエネルギ又はエネルギバンドの電子
を分析器にて集束し、レンズコーポネントにおけ
る電位を変えることにより、集束される電子の選
ばれたエネルギ又はエネルギバンドを変化するよ
うに動作するように構成されている特許請求の範
囲第3項記載の電子スペクトロメータ。 5 レンズ走査装置はサンプルの連続的走査を可
能にするため偏向装置に振動電位を供給し、前記
の選ばれたエリヤより大のエリヤからの電子を受
け入れられるように動作するように構成され、そ
の場合、 前記の選ばれたエリヤより大のエリヤを、サン
プルから放出の際アナライザによつて受取められ
る電子の初期エネルギが変化されるので、、実質
的に一定に保持できるようにした特許請求の範囲
第3項記載の電子スペクトロメータ。 6 サンプルに照射するための装置はサンプルの
選ばれたエリヤ又は選ばれたエリヤを含む限られ
たエリヤのみを照射し、サンプルを走査装置と同
期して走査するようにした特許請求の範囲第3項
記載の電子スペクトロメータ。 7 照射装置はいつでも、レンズにより走査され
るサンプルのエリヤ全体を照射するようにした特
許請求の範囲第6項記載の電子スペクトロメー
タ。 8 デイスプレイが検出器の出力により強さの変
調または偏向の変調されるようにデイスプレイ系
は前記検出器に接続され、さらに、デイスプレイ
をレンズ走査装置と同期して走査する装置を設け
た特許請求の範囲第6項記載の電子スペクトロメ
ータ。 9 走査装置の振幅を、選ばれたエリヤの走査さ
れるサンプルのエリヤの境界を外方又は内方に動
かし走査エリヤの大きさを変えるように可変であ
るようにした特許請求の範囲第5項記載の電子ス
ペクトロメータ。 10 検出器からの信号を、1つ又はそれ以上の
走査サイクル中走査される全エリヤにわたつて平
均化するための装置を設けた特許請求の範囲第5
項記載の電子スペクトロメータ。 11 第2の組の電位はレンズがコリメータとし
て作用し同時に前記のより大のエリヤからの電子
を受け入れるように作用するようにした特許請求
の範囲第1項記載の電子スペクトロメータ。 12 半球状(ヘミスフエルカル)アナライザ
と、そこから電子が放出されるようにサンプル位
置におかれたサンプルに照射する装置と、サンプ
ルから放出された電子を受取り受取られた電子を
アナライザへ送出するようにした複数個のコンポ
ーネントを有する電子光学レンズ系と、分析され
た電子を検出するようにアナライザに接続された
検出器と、電位を前記各コンポーネントに印加す
るための駆動装置とを有し、その場合サンプルの
限られた選ばれたエリヤから放出される電子がレ
ンズ系により集束せしめられるようにした電子ス
ペクトロメータにおいて、電子光学レンズ系は、
当該レンズ系への入口のところに少なくとも2つ
の相互に間隔をおいて設けられたメツシユコンポ
ーネントを有し、該メツシユコンポーネントはサ
ンプル位置の方に向つて凹状をしており、レンズ
コーポネントは少なくとも2つの偏向段を成す電
子偏向部材を有し、駆動装置はレンズスキヤン装
置を有しまた第1動作モードにおいてメツシユコ
ンポーネント間を通る電子を減速させ電子の屈折
を行なわせ前記の選ばれたエリヤからの電子の、
広角にわたる集取を可能にし高い直線性拡大ない
し増倍を可能にするように電位を前記コンポーネ
ントに印加し、第2動作モードにおいてはスキヤ
ン装置により、選ばれたエリヤより何倍も大きい
サンプルのエリヤにわたつて連続的且繰返される
運動で当該の選ばれたエリヤを動かすように構成
されており、さらに、前記レンズ系は各スキヤン
に対して検出器における信号を平均化する装置を
有するようにしたことを特徴とする電子スペクト
ロメータ。 13 半球状(ヘミスエリカル)アナライザと、
そこから電子が放出されるようにサンプル位置に
おかれたサンプルに照射する装置と、サンプルか
ら放出された電子を受取り受取られた電子をアナ
ライザへ送出するようにした複数個のコンポーネ
ントを有する電子光学レンズ系と、分析された電
子を検出するようにアナライザに接続された検出
器と、電位を前記各コンポーネントに印加するた
めの駆動装置とを有し、その場合サンプルの限ら
れた選ばれたエリヤから放出される電子がレンズ
系により集束せしめられるようにした電子スペク
トロメータにおいて、電子光学レンズ系は、当該
レンズ系への入口のところに少なくとも2つの相
互に間隔をおいて設けられたメツシユコンポーネ
ントを有し、該メツシユコンポーネントはサンプ
ル位置の方に向つて凹状に構成されており、さら
に前記電子光学レンズ系はレンズ系中に少なくと
も2つの段の電子偏向装置を有し、駆動装置は第
1動作モードにおいてメツシユコンポーネント間
を通る電子を減速させ電子の屈折を行なわせ前記
の選ばれたエリヤからの電子の、広角にわたる集
取を可能にし高い直線性拡大を可能にするような
電位を、前記エレメントに印加し、第2動作モー
ドにおいて偏向装置を除くレンズコンポーネント
に同じ電位を加え、但し偏向装置には振動的電位
を加えて、前記の選ばれたエリヤより大のエリヤ
から電子を受け入れるようにし、 該選ばれたエリヤより大のエリヤをサンプルか
ら放出の、アナライザによつて受取られる電子の
初期エネルギが変化されるので実質的に一定に保
持され得、 第3モードでは選ばれたエリヤより何倍もも大
の照射エリヤ全体からの電子を受け入れるように
レンズコーポネントに異なる電位組を加えるよう
に構成され、 さらに、レンズコーポネントの機械的変更なし
にスペクトロメータを異なるモード間で切換える
ようにレンズコンポーネントに対する電位を切換
えるスイツチング装置を設けたことを特徴とする
電子スペクトロメータ。
[Claims] 1. A hemispherical analyzer;
Electron optics having a device for irradiating a sample placed at a sample position so that electrons are emitted therefrom, and a plurality of components for receiving electrons emitted from the sample and transmitting the received electrons to an analyzer. a lens system, a detector connected to the analyzer to detect the analyzed electrons, and a drive device for applying an electrical potential to each of said components, in which case a limited selected area of the sample is In an electron spectrometer, the electron optical lens system comprises at least two mutually spaced mesh components at the entrance to the lens system. , the mesh components are configured to be concave toward the sample position, and the drive device decelerates and refracts electrons passing between the mesh components in a first mode of operation. applying a first set of potentials to said element to enable collection of electrons from a selected area and receiving electrons from an illuminated area many times larger than the selected area in a second mode of operation; the electro-optical lens system is configured to apply a second set of potentials to the lens component, and the electro-optical lens system is further configured to switch the potential to the lens component to switch the spectrometer between different modes of operation without mechanical deformation of the lens component. An electronic spectrometer characterized by having: 2. The electron lens system has an electron deflection device, and the drive device is configured to apply an electric potential to the deflection device so as to position the selected area at any desired position in the sample. The electronic spectrometer according to item 1. 3. An electronic spectrometer according to claim 2, wherein the drive device comprises a scanning device that applies a time-varying potential to the deflection device to move selected areas across the sample during a scanning operation. 4. configured to focus electrons of a selected energy or energy band in an analyzer and to be operative to change the selected energy or energy band of the focused electrons by changing the potential at the lens component. An electronic spectrometer according to claim 3. 5. The lens scanning device is configured and operative to supply an oscillating potential to the deflection device to enable continuous scanning of the sample and to accept electrons from an area larger than said selected area. In this case, an area larger than said selected area can be kept substantially constant as the initial energy of the electrons received by the analyzer upon emission from the sample is varied. An electronic spectrometer according to scope 3. 6. Claim 3, wherein the device for irradiating the sample irradiates only a selected area of the sample or a limited area including the selected area, and scans the sample in synchronization with a scanning device. Electronic spectrometer as described in section. 7. An electronic spectrometer according to claim 6, wherein the irradiation device irradiates the entire area of the sample scanned by the lens at any time. 8. A display system is connected to the detector such that the display is modulated in intensity or polarization by the output of the detector, and further provided with a device for scanning the display in synchronization with a lens scanning device. An electronic spectrometer according to range 6. 9. Claim 5 in which the amplitude of the scanning device is variable in order to move outward or inward the boundary of the area of the sample to be scanned in a selected area to change the size of the scanned area. Electronic spectrometer described. 10. Claim 5, further comprising a device for averaging the signal from the detector over the entire area scanned during one or more scanning cycles.
Electronic spectrometer as described in section. 11. An electronic spectrometer according to claim 1, wherein the second set of potentials is such that the lens acts as a collimator and at the same time accepts electrons from said larger area. 12 A hemispherical analyzer, a device that irradiates the sample placed at the sample position so that electrons are emitted from the analyzer, and a device that receives the electrons emitted from the sample and sends the received electrons to the analyzer. an electron optical lens system having a plurality of components, a detector connected to an analyzer to detect the analyzed electrons, and a drive device for applying an electric potential to each of said components; In an electron spectrometer in which electrons emitted from a limited, selected area of the sample are focused by a lens system, the electron optical lens system:
at least two spaced apart mesh components at the entrance to the lens system, the mesh components being concave towards the sample location, and the lens components having at least The drive device has an electron deflection member in two deflection stages, the drive device having a lens scanning device, and in a first mode of operation, decelerating and refracting electrons passing between the mesh components in the selected area. of electrons from
A potential is applied to said component to enable acquisition over a wide angle and a highly linear magnification or multiplication, and in a second mode of operation the scanning device scans an area of the sample many times larger than the selected area. the lens system is configured to move the selected area in a continuous and repeated motion over a period of time, and the lens system further includes a device for averaging the signal at the detector for each scan. An electronic spectrometer characterized by: 13 Hemispherical analyzer and
Electron optics having a device for irradiating a sample placed at a sample position so that electrons are emitted therefrom, and a plurality of components for receiving electrons emitted from the sample and transmitting the received electrons to an analyzer. a lens system, a detector connected to the analyzer to detect the analyzed electrons, and a drive device for applying an electrical potential to each of said components, in which case a limited selected area of the sample is In an electron spectrometer in which electrons emitted from a , the mesh component is configured concavely toward the sample position, and further the electro-optical lens system has at least two stages of electron deflection devices in the lens system, and the drive device includes a first stage of electron deflection devices. In one mode of operation, a potential is applied that slows down and refracts the electrons passing between the mesh components, allowing collection of electrons from the selected area over a wide angle and with high linearity. , applying the same potential to said element and applying the same potential to the lens components except for the deflection device in a second mode of operation, but applying an oscillatory potential to the deflection device to accept electrons from an area larger than said selected area. and in a third mode the initial energy of the electrons received by the analyzer emitted from the sample in an area larger than the selected area can be varied and held substantially constant; The spectrometer is configured to apply different potential sets to the lens component to accept electrons from an entire illumination area many times larger, and to switch the spectrometer between different modes without mechanical modification of the lens component. An electronic spectrometer characterized by being provided with a switching device that switches the potential to a lens component.
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