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JPH0520856B2 - - Google Patents
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JPH0520856B2 - - Google Patents

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JPH0520856B2
JPH0520856B2 JP61235397A JP23539786A JPH0520856B2 JP H0520856 B2 JPH0520856 B2 JP H0520856B2 JP 61235397 A JP61235397 A JP 61235397A JP 23539786 A JP23539786 A JP 23539786A JP H0520856 B2 JPH0520856 B2 JP H0520856B2
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ion beam
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Masashi Konishi
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Nissin Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、PELS(陽子エネルギー損失スペ
クトル分析)による表面解析装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a surface analysis device using PELS (proton energy loss spectrum analysis).

〔背景となる技術〕[Background technology]

第4図は、従来のPELSによる表面解析装置を
示す概略平面図であり、同様の装置が例えば特開
昭61−151958号公報に開示されている。即ち、イ
オン源2から引き出された例えばプロトンビーム
等のイオンビームを加速管6で加速し、加速され
たイオンビームを必要に応じて集束系8により集
束させる。その後質量分析マグネツト10により
ビーム偏向(質量分析)を行う。偏向後、散乱チ
ヤンバ14内の試料(図示省略)にイオンビーム
を照射するが、試料の一部分にイオンビームを照
射するために散乱チヤンバ14に入射前のビーム
ライン上に1mmφのスリツト(図示省略)を設置
している。尚、イオンビームとしては、He等を
使用すると1価のイオン以外に2価のイオンも散
乱される可能性があり計測が複雑となるため、実
際は、1価イオンしか存在しないプロトンが用い
られる。図中12は真空ポンプでるある。
FIG. 4 is a schematic plan view showing a conventional surface analysis device using PELS, and a similar device is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 151958/1983. That is, an ion beam, such as a proton beam, extracted from the ion source 2 is accelerated by an acceleration tube 6, and the accelerated ion beam is focused by a focusing system 8 as required. Thereafter, beam deflection (mass analysis) is performed using a mass analysis magnet 10. After deflection, the sample (not shown) in the scattering chamber 14 is irradiated with the ion beam. In order to irradiate a part of the sample with the ion beam, a 1 mm diameter slit (not shown) is placed on the beam line before entering the scattering chamber 14. is installed. Note that when He or the like is used as the ion beam, there is a possibility that divalent ions are scattered in addition to singly charged ions, which complicates the measurement, so in reality, protons, which only have singly charged ions, are used. In the figure, 12 is a vacuum pump.

試料に照射されたイオンビームは試料表面数層
で散乱される。この散乱ビームは一般に種々のエ
ネルギーを持つており、そのエネルギー幅を抑制
するために2mmφ程度のスリツト(図示省略)を
散乱後のビームライン上に設置している。そして
このスリツトを通過した散乱ビームを減速管18
によつて減速させた後、測定器20によつてその
エネルギースペクトルを測定する。この場合の減
速後の電位は次のようにして決められる。
The ion beam irradiated onto the sample is scattered by several layers on the sample surface. This scattered beam generally has various energies, and in order to suppress the energy width, a slit (not shown) of about 2 mm diameter is installed on the beam line after scattering. The scattered beam passing through this slit is then transferred to the deceleration tube 18.
After decelerating it, the measuring device 20 measures its energy spectrum. The potential after deceleration in this case is determined as follows.

即ち、第5図も併せて参照して、イオン源2に
おけるイオンビームの引出し電圧をVe、加速管
6での加速電圧Va、散乱チヤンバ14は接地さ
れているものとしてその電位を0とすれば、イオ
ンビームの全加速電圧Vtは、Vt=Va+Veとな
る。この電圧からオフセツト電圧Voだけ下がつ
た電位Vdを測定器20が設置されている高電位
テーブル19の電位とすると(即ち減速管18で
の減速電位を(Va−Vo)とすると)、減速され
て計測器20に入る散乱ビームのエネルギーはq
×Vo〔eV〕となる(試料に衝突した時のエネル
ギー損失を無視した場合)。ここでqはイオン、
例えばプロトンの単位電荷である。
That is, with reference also to FIG. 5, if the extraction voltage of the ion beam in the ion source 2 is Ve, the acceleration voltage Va in the acceleration tube 6, and the scattering chamber 14 is assumed to be grounded, its potential is 0. , the total accelerating voltage Vt of the ion beam is Vt=Va+Ve. If the potential Vd, which is lowered by the offset voltage Vo from this voltage, is the potential of the high potential table 19 on which the measuring device 20 is installed (that is, if the deceleration potential at the deceleration tube 18 is (Va - Vo)), then the deceleration is The energy of the scattered beam entering the measuring instrument 20 is q
×Vo [eV] (if energy loss upon collision with the sample is ignored). Here q is an ion,
For example, it is the unit charge of a proton.

この場合、試料に照射するイオンビームの加速
エネルギーは、試料表面でのイオンビームの中性
化確率を抑える等のために高い方が好ましく例え
ば100KeV程度であり、一方、散乱後のビーム
は、高精度でそのエネルギースペクトルを測定可
能とするために低い方が好ましく例えば1KeV程
度以下に減速する。
In this case, the acceleration energy of the ion beam irradiated to the sample is preferably high, for example, about 100 KeV, in order to reduce the probability of neutralization of the ion beam on the sample surface. In order to be able to measure the energy spectrum with precision, it is preferable to reduce the speed to a lower value, for example, to about 1 KeV or less.

上記のように減速された散乱ビームのエネルギ
ースペクトルを測定することにより、固体の試料
表面の結晶構造等の物性を調べることができる。
例えば第6図の参照して、イオンビーム3と試料
15との衝突により生じるイオンビーム3のエネ
ルギー損失をΔEとし、測定器20に入射する散
乱ビーム4のエネルギーをEとすると次の関係式
が成立する。
By measuring the energy spectrum of the scattered beam decelerated as described above, physical properties such as the crystal structure of the surface of a solid sample can be investigated.
For example, referring to FIG. 6, if the energy loss of the ion beam 3 caused by the collision between the ion beam 3 and the sample 15 is ΔE, and the energy of the scattered beam 4 incident on the measuring instrument 20 is E, the following relational expression is obtained. To establish.

ΔE=qVo−E ……(1) なぜならば、測定器20に入射する散乱ビーム
4のエネルギーEは次のように表され、 E=qVt−ΔE−q(Vt−Vo) ……(2) これを変形すれば(1)式が得られるからである。
ΔE=qVo−E ……(1) Because the energy E of the scattered beam 4 incident on the measuring device 20 is expressed as follows, E=qVt−ΔE−q(Vt−Vo) ……(2) This is because by transforming this, equation (1) can be obtained.

また、ここでは測定器20として例えばエネル
ギー分析器21とチヤネルトロン等の検出器22
を用いており、エネルギー分析器21に印加する
電圧をVESAとすれば、上記エネルギーEは次のよ
うに表現することもできる。ここでkは定数であ
る。
In addition, here, as the measuring device 20, for example, an energy analyzer 21 and a detector 22 such as a channeltron are used.
is used, and if the voltage applied to the energy analyzer 21 is V ESA , the above energy E can also be expressed as follows. Here k is a constant.

E=kqVESA ……(3) 従つて、(1)式および(3)式から分かるように、エ
ネルギー損失スペクトルはオフセツト電圧Voか
電圧VESAを変化させることにより求めることがで
きる。例えば、試料表面の第1層目の原子と第2
層目等の原子により散乱されるビームを比較する
と、第2層目遠からの散乱ビームは格子内を走る
距離が長いためエネルギー損失ΔEが大きくなり、
例えば第7図のようなスペクトルが得られる。
E=kqV ESA (3) Therefore, as can be seen from equations (1) and (3), the energy loss spectrum can be obtained by changing the offset voltage Vo or the voltage V ESA . For example, the atoms in the first layer on the sample surface and the atoms in the second layer
Comparing the beams scattered by atoms in the second layer, etc., the scattered beam from the second layer has a longer distance in the lattice, so the energy loss ΔE becomes larger.
For example, a spectrum as shown in FIG. 7 is obtained.

尚、第4図において、1はイオン源2等を載せ
ている電位Vaの高電位テーブル、5は引出し電
圧Ve供給用の引出し電源、7は加速電圧Va供給
用の加速電源、24はオフセツト電圧Vo供給用
のオフセツト電源、26は引出し電源5等とオフ
セツト電源24をつないで電圧Vtを取ると共に
同一の電源から加速電源7およびオフセツト電源
24に電力を供給することにより互いの電圧変動
(リツプル)をキヤンセルするための高圧ケーブ
ルである。
In FIG. 4, 1 is a high potential table of potential Va on which the ion source 2 etc. are placed, 5 is an extraction power source for supplying extraction voltage Ve, 7 is an acceleration power source for supplying acceleration voltage Va, and 24 is an offset voltage. An offset power supply 26 for supplying Vo connects the output power supply 5 etc. and the offset power supply 24 to obtain the voltage Vt, and also supplies power to the acceleration power supply 7 and the offset power supply 24 from the same power supply to eliminate mutual voltage fluctuations (ripples). This is a high voltage cable for canceling.

ところが第4図のような従来装置においては、
錯乱角θ(第6図参照)を10度程度にしか設定
できず、そのためスペクトルがブロードになり解
析制度があまり良くない、測定器20のエネル
ギー損失の原点や装置のエネルギー分解能を測定
する場合は、散乱角θが0度になるように散乱チ
ヤンバ14以降のビームトランスポートライン等
を接続し直す必要があるがその作業が容易でな
い、という問題があり、これを解決する装置の一
例として第8図に示すような表面解析装置が同一
出願人によつて別途提案されている。
However, in the conventional device as shown in Fig. 4,
The confusion angle θ (see Figure 6) can only be set to about 10 degrees, which results in a broad spectrum and poor analysis accuracy.When measuring the origin of energy loss in the measuring device 20 or the energy resolution of the device, There is a problem in that it is necessary to reconnect the beam transport lines after the scattering chamber 14 so that the scattering angle θ becomes 0 degrees, but this work is not easy. A surface analysis device as shown in the figure has been separately proposed by the same applicant.

これを第4図の装置との相違点を主に説明する
と、この装置は、散乱チヤンバ14の手前側に概
ねT形をした偏向磁石(電磁石)30を設けて、
試料15に照射するイオンビーム3と試料15か
らの散乱ビーム4の軌道を左右に分離するように
しており、それによつて180度の散乱角θにおけ
る測定を可能にしている。
Mainly explaining the differences from the device shown in FIG. 4, this device has a generally T-shaped deflection magnet (electromagnet) 30 provided on the front side of the scattering chamber 14.
The trajectories of the ion beam 3 irradiating the sample 15 and the scattered beam 4 from the sample 15 are separated to the left and right, thereby enabling measurement at a scattering angle θ of 180 degrees.

その場合、偏向磁石30を通過してくる散乱ビ
ーム4は、試料15でのエネルギー損失ΔEを受
けた程度の違いにより、例えば第8図中に4a
(そのエネルギー損失ΔE=0)および4b(その
エネルギー損失ΔE≠0)で模式的に示すように
偏向磁石30によつて分散されるので、散乱ビー
ム4の経路上に、偏向磁石30における散乱ビー
ム4の経路側とほぼ対称の構造をした偏向磁石
(電磁石)32を設けて、分離された散乱ビーム
4aと4bを再び一つの軌道にまとめて減速管1
8に入射させるようにしている。これによつて、
エネルギー損失ΔEの違いによる測定器20への
入射効率の違いがなくなり、広いエネルギー範囲
の測定を正確に行うことができる。
In that case, the scattered beam 4 passing through the deflection magnet 30 is affected by the energy loss ΔE in the sample 15 due to the difference in the degree of energy loss ΔE in the sample 15, for example, 4a in FIG.
(its energy loss ΔE=0) and 4b (its energy loss ΔE≠0) are dispersed by the deflecting magnet 30, so that the scattered beam at the deflecting magnet 30 is on the path of the scattered beam 4. A deflection magnet (electromagnet) 32 having a structure almost symmetrical to the path side of the deceleration tube 1 is provided to combine the separated scattered beams 4a and 4b into one orbit again.
8. By this,
Differences in the efficiency of incidence on the measuring device 20 due to differences in energy loss ΔE are eliminated, making it possible to accurately measure a wide energy range.

第9図は、散乱角の変化に対する最適化した立
体角の変化を示す図であり、縦軸は対数目盛であ
る。この図から分かるように、散乱角θを180度
に設定した場合、最適化した立体角ΔΩ〔str〕、即
ちビーム検出効率は、例えば散乱角θが20度の場
合に比べて数百倍(試料15が金の場合)〜数千
倍(試料15がシリコンの場合)向上する。しか
も、散乱角θが180度の場合は散乱ビーム4は試
料15の表面の乱れの影響を受けないため、換言
すれば散乱ビーム4は試料表面の原子の影響をの
みを受けるため、シヤープなスペクトルを得るこ
とができ、これによつて解析精度も向上とする。
FIG. 9 is a diagram showing the change in the optimized solid angle with respect to the change in the scattering angle, and the vertical axis is on a logarithmic scale. As can be seen from this figure, when the scattering angle θ is set to 180 degrees, the optimized solid angle ΔΩ [str], that is, the beam detection efficiency, is several hundred times ( (if sample 15 is gold) to several thousand times (if sample 15 is silicon). Moreover, when the scattering angle θ is 180 degrees, the scattered beam 4 is not affected by disturbances on the surface of the sample 15. In other words, the scattered beam 4 is affected only by the atoms on the sample surface, resulting in a sharp spectrum. can be obtained, thereby improving the analysis accuracy.

一方、前述したエネルギー損失の原点や装置の
エネルギー分解能を測定する場合は、偏向磁石3
0を制御することにより、特にこの例の場合は偏
向磁石30の励磁を単にオフすることにより、偏
向磁石30に入射されたイオンビーム3をそのま
ま第8図中にAで示すようにエネルギー損失ΔE
=0の散乱ビーム4aと同一軌道で出射させるこ
とができ、従来のように装置の配置を変更する必
要はなく、極めて簡単にエネルギー分解能等の測
定を行うことができる。
On the other hand, when measuring the origin of energy loss mentioned above or the energy resolution of the device, the deflection magnet 3
0, in particular, in this example, by simply turning off the excitation of the deflection magnet 30, the ion beam 3 incident on the deflection magnet 30 is directly affected by the energy loss ΔE as shown by A in FIG.
It can be emitted on the same trajectory as the scattered beam 4a with =0, and there is no need to change the arrangement of the device as in the conventional case, and measurements such as energy resolution can be carried out extremely easily.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

ところが第8図の装置においても次のような点
になお改善の余地があり、この発明はこの点を更
に改善した表面解析装置を提供せんとするもので
ある。
However, even in the apparatus shown in FIG. 8, there is still room for improvement in the following points, and it is an object of the present invention to provide a surface analysis apparatus that is further improved in these points.

この装置における電位の区分も第5図のよう
なものであり、電位Vt、Va、VdはVt≠Va≠
Vdとなつており、従つてこれらの電位に対応
する三つの高電位部が存在する。そのため、装
置の構成上、絶縁距離等の関係から大きな空間
が必要になる。
The classification of potentials in this device is as shown in Figure 5, and the potentials Vt, Va, and Vd are Vt≠Va≠
Vd, and therefore there are three high potential parts corresponding to these potentials. Therefore, a large space is required due to the structure of the device and the insulation distance.

前述した高圧ケーブル26が必要であり、し
かもイオン源2側と測定器20側が互いに遠く
離れているため当該高圧ケーブル26を長く配
線しなければならず、これに侵入するノイズ等
によつて電源の前述したようなリツプルのキヤ
ンセルが不完全になり、装置のエネルギー分解
能が低下するという懸念がある。
The above-mentioned high voltage cable 26 is required, and since the ion source 2 side and the measuring device 20 side are far apart from each other, the high voltage cable 26 has to be wired long, and the power supply may be affected by noise entering the cable. There is a concern that the above-mentioned ripple cancellation may be incomplete and the energy resolution of the device may be reduced.

〔目的達成のための手段〕[Means to achieve the purpose]

この発明の表面解析装置は、試料に照射前のイ
オンビームおよび試料からの散乱ビームの経路上
に両ビームを偏向させる第1の偏向磁石を設け、
かつ第1の偏向磁石を通過して来る散乱ビームの
経路上に当該散乱ビームを第1の偏向磁石と同方
向に偏向させて前記計測器へ入射させる第2の偏
向磁石を設け、更に第1の偏向磁石と試料との間
に、試料に照射するイオンビームを加速すると共
に試料からの散乱ビームを減速させる加減速管を
設けていることを特徴とする。
The surface analysis device of the present invention includes a first deflection magnet that deflects both the ion beam and the scattered beam from the sample onto the path of the ion beam before irradiating the sample,
and a second deflecting magnet is provided on the path of the scattered beam passing through the first deflecting magnet, the deflecting magnet deflecting the scattered beam in the same direction as the first deflecting magnet and causing the scattered beam to enter the measuring instrument; The present invention is characterized in that an acceleration/deceleration tube is provided between the deflection magnet and the sample to accelerate the ion beam irradiated onto the sample and to decelerate the scattered beam from the sample.

〔作用〕[Effect]

第1の偏向磁石と第2の偏向磁石の作用は先行
例のものと同様である。一方、第1の偏向磁石と
試料との間に設けられた共通の加減速管によつ
て、試料に照射するイオンビームの加速と試料か
らの散乱ビームの減速が行われる。このように先
行例の加速管と減速管の作用を一つの加減速管で
行わせることができるので、その分だけ電位の簡
略化等を図ることができる。
The actions of the first deflection magnet and the second deflection magnet are similar to those of the previous example. On the other hand, a common acceleration/deceleration tube provided between the first deflection magnet and the sample accelerates the ion beam irradiating the sample and decelerates the scattered beam from the sample. In this way, the functions of the accelerating tube and decelerating tube of the prior example can be performed by one accelerating/decelerating tube, so that the potential can be simplified accordingly.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は、この発明の一実施例に係る表面解析
装置を示す概略平面図である。第8図の装置と同
一または対応する部分には同一符号を付し、以下
においてはそれとの相違点を主に説明する。
FIG. 1 is a schematic plan view showing a surface analysis device according to an embodiment of the present invention. Parts that are the same as or correspond to those of the device shown in FIG. 8 are given the same reference numerals, and the differences therefrom will be mainly explained below.

この実施例においては、前述したような加速管
6および減速管18の代わりとして、第1の偏向
磁石30と散乱チヤンバ14内の試料15との間
に、試料15に照射するイオンビーム3を加速す
ると共に試料15からの散乱ビーム4を減速させ
る加減速管36を設けている。37はそれに加減
速電圧Vadを供給するための加減速電源である。
In this embodiment, the ion beam 3 to be irradiated onto the sample 15 is accelerated between the first deflection magnet 30 and the sample 15 in the scattering chamber 14 instead of the acceleration tube 6 and deceleration tube 18 as described above. At the same time, an acceleration/deceleration tube 36 is provided to decelerate the scattered beam 4 from the sample 15. 37 is an acceleration/deceleration power supply for supplying acceleration/deceleration voltage Vad thereto.

イオン源2から引き出されたイオンビーム3
は、偏向磁石30において例えば90度偏向され、
加減速管36において加速されて散乱チヤンバ1
4内の例えば散乱角θが180度になるようにセツ
トされた試料15に照射される。そして試料15
からの散乱ビーム4は、イオンビーム3とは逆向
きに加減速管36に入射してそこで減速され、偏
向磁石30においてイオンビーム3とは反対側に
例えば90度偏向され、偏向磁石32において再び
例えば90度偏向されて測定器20に入射する。
Ion beam 3 extracted from ion source 2
is deflected by, for example, 90 degrees in the deflection magnet 30,
The scattering chamber 1 is accelerated in the acceleration/deceleration tube 36.
The sample 15, which is set within 4 so that the scattering angle θ is, for example, 180 degrees is irradiated. and sample 15
The scattered beam 4 enters the acceleration/deceleration tube 36 in the opposite direction to the ion beam 3 and is decelerated there, is deflected by, for example, 90 degrees to the opposite side from the ion beam 3 at the deflection magnet 30, and is again deflected at the deflection magnet 32. For example, the beam is deflected by 90 degrees and enters the measuring device 20.

その場合、この装置における電位の区分は第2
図に示すようになり、電位0の所に試料15があ
り、それから加減速電圧Vadだけ上がつた所に偏
向磁石30,32および測定器20があり、両電
位間に加減速管36があり、更に電位Vadと電位
Vt(=Vad+Ve)間にイオン源2がある。
In that case, the potential division in this device is
As shown in the figure, the sample 15 is at a potential of 0, the deflection magnets 30, 32 and the measuring device 20 are at a location where the acceleration/deceleration voltage Vad has increased, and the acceleration/deceleration tube 36 is located between the two potentials. , and further the potential Vad and the potential
There is an ion source 2 between Vt (=Vad+Ve).

従つて、測定器20に入射する散乱ビーム4の
エネルギーEは、前記(2)式と同様の考えから次の
ように表され、このE>0がこの装置の運転条件
となる。
Therefore, the energy E of the scattered beam 4 incident on the measuring device 20 is expressed as follows based on the same idea as the above equation (2), and E>0 is the operating condition of this device.

E=qVt−ΔE−qVad=qVe−ΔE ……(4) この(4)式は前述した(1)式に対応するものであ
り、従つてこの装置においては、エネルギー損失
スペクトルは引出し電圧Veかあるいは前述した
エネルギー分析器21に引火する電圧VESAを変化
させることにより求めることができる。
E=qVt−ΔE−qVad=qVe−ΔE ……(4) This equation (4) corresponds to the above equation (1), so in this device, the energy loss spectrum depends on the extraction voltage Ve. Alternatively, it can be determined by changing the voltage V ESA that ignites the energy analyzer 21 described above.

この装置の第8図の先行例に対する特徴を列挙
すれば次の通りである。
The features of this device compared to the prior example shown in FIG. 8 are listed below.

電位が簡略化されて高電位部は電位Vtの部
分と電位Vadの部分の2個所になるため、電気
回路上簡単な回路になり、先行例における高圧
ケーブル26も不要となる。その結果、電源の
ノイズ等のトラブルを少なくして装置のエネル
ギー分解能等の性能低下を防ぐことができる。
Since the potential is simplified and there are two high potential parts, the potential Vt part and the potential Vad part, the electrical circuit becomes simple and the high voltage cable 26 in the previous example is not required. As a result, troubles such as power supply noise can be reduced and performance deterioration such as energy resolution of the device can be prevented.

高電位部が2個所になるため、絶縁等のため
に必要な空間も少なくて済み、従つて装置をコ
ンパクト化することができる。しかもイオン源
2回りの機器および測定器20、更には偏向磁
石30,32を一つの高電位ケーブル38上に
設置することが可能になるため、この点からも
装置をコンパクト化することができる。
Since there are two high potential parts, less space is required for insulation, etc., and the device can therefore be made more compact. Moreover, since it becomes possible to install the equipment surrounding the ion source 2, the measuring device 20, and the deflection magnets 30 and 32 on one high-potential cable 38, the apparatus can be made more compact in this respect as well.

先行例におけるオフセツト電源24が不要と
なり、また加速管6および減速管18の代わり
に一つの加減速管36で済むので、部品点数が
少なくなり装置の低コスト化を実現することが
できる。
The offset power supply 24 in the previous example is not required, and only one acceleration/deceleration tube 36 is required instead of the acceleration tube 6 and deceleration tube 18, so the number of parts is reduced and the cost of the device can be reduced.

ちなみに、偏向磁石30および32の関係を詳
述すると、第8図の装置においても同様である
が、偏向磁石30における散乱ビーム4の経路側
の偏向角をφ1、出射角をα1、エネルギー損失ΔE
=0の散乱ビーム4aの曲率半径をr1とし、偏向
磁石32における偏向角をφ2、入射角をα2、上
記散乱ビーム4aの曲率半径をr2とした場合、 φ1=φ2、 α1=α2=(φ1/2)−90〔度〕かつ r1=r2 (5) としている。より具体的には、この実施例におい
ては、φ1=φ2=90°、α1=α2=−45°(α1、α2

示のような場合を一般的にマイナス表示する。)
としている。
Incidentally, to explain in detail the relationship between the deflection magnets 30 and 32, which is the same in the apparatus shown in FIG . Loss ΔE
When the radius of curvature of the scattered beam 4a with = 0 is r 1 , the deflection angle at the deflection magnet 32 is φ 2 , the angle of incidence is α 2 , and the radius of curvature of the scattered beam 4a is r 2 , φ 12 , α 12 =(φ 1 /2)−90 [degrees] and r 1 =r 2 (5). More specifically, in this example, φ 12 =90°, α 12 =−45° (α 1 and α 2 are generally expressed as negative values in the illustrated case. )
It is said that

上記(5)式を満たす場合、偏向磁石30において
一つの軌道から分離された散乱ビーム4aと散乱
ビーム4bとは、偏向磁石30から出て行くとき
は互いに平行となり、そして偏向磁石32におい
て偏向磁石30におけるのとはちようど逆の態様
で偏向されて、再び一つの軌道にまとめられて偏
向磁石32から出て行く。その結果、散乱ビーム
4は、そのエネルギー損失ΔEの違いに拘らず、
一つの中心軌道で測定器20に入射するため、エ
ネルギー損失ΔEの違いによる測定器20への入
射効率の違いが無くなり、エネルギー損失ΔEの
大きなものから小さいものまで広範囲の測定が正
確に行えるようになる。
When the above formula (5) is satisfied, the scattered beams 4a and 4b separated from one orbit in the deflecting magnet 30 become parallel to each other when they exit from the deflecting magnet 30, and It is deflected in exactly the opposite manner to that at 30 and leaves the deflection magnet 32 in a single orbit again. As a result, the scattered beam 4, regardless of the difference in its energy loss ΔE,
Because it enters the measuring device 20 with one central orbit, there is no difference in the efficiency of incidence into the measuring device 20 due to differences in energy loss ΔE, and it is possible to accurately measure a wide range of energy losses ΔE from large to small. Become.

また測定器20は、例えば第3図に示すような
構成のものとすれば、広範囲のエネルギー測定を
一括して行うことができる。即ち、測定器20は
この例では、平行平板アナライザ41、マイクロ
チヤネルプレート42、位置検出器43等を備え
ており、散乱ビーム4をそのエネルギー、即ちエ
ネルギー損失ΔEの違いによつてマイクロチヤネ
ルプレート42上の各点に分散させ、その入射位
置を位置検出器43および位置演算器44によつ
て検出し、そして各位置におけるカウントをマル
チチヤネルアナライザ45に表示するようにして
いる。従つて、このような測定器20によれば、
試料15を傾ける(その角度は、試料により、ま
た何層目の原子でビームを散乱させるかにより異
なる)だけで表面各層からの散乱ビームの量を一
括して測定することができ、上述したように引出
し電圧Veやエネルギー分析器21に印加する電
圧VESAを変化させることなく例えば第7図のよう
なスペクトルを効率良く得ることができる。その
ためスペクトル分析中の状態変化の影響を排除す
ることができるという利点がある。
Furthermore, if the measuring device 20 is configured as shown in FIG. 3, for example, it is possible to measure energy over a wide range at once. That is, in this example, the measuring device 20 is equipped with a parallel plate analyzer 41, a microchannel plate 42, a position detector 43, etc., and the scattered beam 4 is transmitted to the microchannel plate 42 depending on the difference in energy, that is, energy loss ΔE. The incident position is detected by a position detector 43 and a position calculator 44, and the count at each position is displayed on a multi-channel analyzer 45. Therefore, according to such a measuring device 20,
By simply tilting the sample 15 (the angle varies depending on the sample and which layer of atoms scatters the beam), the amount of scattered beams from each layer on the surface can be measured all at once, as described above. For example, a spectrum as shown in FIG. 7 can be efficiently obtained without changing the extraction voltage Ve or the voltage VESA applied to the energy analyzer 21. Therefore, there is an advantage that the influence of state changes during spectrum analysis can be eliminated.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のようにこの発明は第8図に示したような
先行装置を更に改善したものであり、電源のトラ
ブルを少なくして装置性能の低下を防ぐことがで
きると共に、装置のコンパクト化および低コスト
化を実現することができるという更なる効果が得
られる。
As described above, this invention is a further improvement over the previous device shown in FIG. 8, and can reduce power supply troubles and prevent deterioration in device performance, as well as make the device more compact and cost-effective. An additional effect is obtained in that it is possible to realize the

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

第1図は、この発明の一実施例に係る表面解析
装置を示す概略平面図である。第2図は、第1図
の装置の電位を区分を示す図である。第3図は、
測定器の一例を示す概略図である。第4図は、従
来の表面解析装置を示す概略平面図である。第5
図は、第4図の装置の電位の区分を示す図であ
る。第6図は、第4図の装置の原理を説明するた
めの図である。第7図は、第4図の装置によつて
得られるスペクトルを説明するための図である。
第8図は、この発明に先行する表面解析装置を示
す概略平面図である。第9図は、散乱角の変化に
対する最適化した立体角の変化を示す図である。 2……イオン源、3……イオンビーム、4,4
a,4b……散乱ビーム、15……試料、20…
…測定器、30……第1の偏向磁石、32……第
2の偏向磁石、36……加減速管。
FIG. 1 is a schematic plan view showing a surface analysis device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating the potential distribution of the device of FIG. 1. Figure 3 shows
It is a schematic diagram showing an example of a measuring device. FIG. 4 is a schematic plan view showing a conventional surface analysis device. Fifth
The figure is a diagram showing the potential divisions of the device of FIG. 4. FIG. 6 is a diagram for explaining the principle of the apparatus shown in FIG. 4. FIG. 7 is a diagram for explaining a spectrum obtained by the apparatus shown in FIG. 4.
FIG. 8 is a schematic plan view showing a surface analysis device prior to this invention. FIG. 9 is a diagram showing a change in the optimized solid angle with respect to a change in the scattering angle. 2...Ion source, 3...Ion beam, 4,4
a, 4b...Scattered beam, 15...Sample, 20...
... Measuring instrument, 30 ... First deflection magnet, 32 ... Second deflection magnet, 36 ... Acceleration/deceleration tube.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 イオンビームを加速して試料に照射し、それ
によつて得られる試料表面数層からの散乱ビーム
のエネルギーを当該ビームを減速させた後に測定
器によつて測定することにより試料表面の物性を
解析するよう構成した装置において、試料に照射
前のイオンビームおよび試料からの散乱ビームの
経路上に両ビームを偏向させる第1の偏向磁石を
設け、かつ第1の偏向磁石を通過して来る散乱ビ
ームの経路上に当該散乱ビームを第1の偏向磁石
と同方向に偏向させて前期計測器へ入射させる第
2の偏向磁石を設け、更に第1の偏向磁石と試料
との間に、試料に照射するイオンビームを加速す
ると共に試料からの散乱ビームを減速させる加減
速管を設けていることを特徴とする表面解析装
置。
1 Analyze the physical properties of the sample surface by accelerating the ion beam and irradiating it onto the sample, and measuring the energy of the resulting scattered beam from several layers on the sample surface with a measuring instrument after decelerating the beam. In an apparatus configured to A second deflection magnet is provided on the path of the scattering beam, which deflects the scattered beam in the same direction as the first deflection magnet and causes it to enter the measuring instrument, and is further provided between the first deflection magnet and the sample to irradiate the sample. A surface analysis device comprising an acceleration/deceleration tube that accelerates an ion beam and decelerates a scattered beam from a sample.
JP61235397A 1986-07-12 1986-10-01 Surface analysis device Granted JPS6388743A (en)

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