JPH0429439Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は試料表面を確実に清浄にできるように
したイオン電子線照射装置に関する。

固体試料の表面にイオンビームを照射しながら
電子線やＸ線を当て試料表面から放出されるオー
ジエ電子あるいは光電子を分析することにより試
料の組成や質量などを分析する装置が知られてお
り、試料分析装置あるいはオージエ装置などと呼
ばれている。この種の装置において、試料にイオ
ンビームおよび電子線を照射する照射系の配置の
仕方には従来第１図イおよびロに示すような二通
りの方法がある。すなわち第１図イに示した配置
例は、試料Ｓに対してイオンビーム照射系１の照
射軸と電子線照射系２の照射軸とが比較的近接し
ており、試料Ｓから放出されるオージエ電子はア
ナライザ３によつて分析される。第１図ロに示し
た配置例はイオンビーム照射系１の照射軸と電子
線照射系２の照射軸とが極めて離れており、この
例ではアナライザ３が電子線照射系２と一体にな
つている。

ところでこのような装置において試料にイオン
ビームを照射する目的は試料の表面をエツチング
作用により清浄にすることにあるが、イオンビー
ムと試料表面とのなす角度θが低い場合、とくに
第１図ロの場合には第２図に示したように試料の
表面の凹凸によつてイオンビームが当らない部分
（図中にハツチングで示した）ができてしまい
（いわゆるシヤドウ（shadowing）効果と呼ばれ
ている）その部分を完全に清浄にできないという
問題があつた。

本考案は上記の点にかんがみてなされたもの
で、試料表面を確実に清浄にできるとともに短時
間で分析するようにするため、イオンビーム照射
源を電子銃の後段に配置し、電子銃から発生した
電子銃とイオンビーム照射源から発生したイオン
ビームとを同軸で同時に試料に照射するための孔
を有しているとともにアノードは電子銃の光軸を
その軸とするように配置したものである。

以下図面に基づいて本考案を説明する。

第３図は本考案によるイオン電子線照射装置の
一実施例の概略構成を示しており、電子線照射系
は通常の走査顕微鏡またはオージエマイクロプロ
ーブ装置と同様に、電子銃５、集束レンズ６、対
物レンズ絞り７、走査コイル８、対物レンズ９か
ら成り、イオン照射系１０は集束レンズ６と対物
レンズ９との間にイオンビーム照射軸が電子線照
射軸と同軸になるように配置されている。イオン
照射系１０は、リング状のフイラメント１０ａ
と、その内側に配置された篭状のアノード１０ｂ
とを遮蔽箱１０ｃ内に収納し、この遮蔽箱１０ｃ
の下方に引出し電極１０ｄを配置し、さらにその
下方に静電レンズを構成するフオーカス電極１０
ｅを配置して成り、これらの構成部品の中心軸上
には小孔が設けてある。イオン照射系１０のフイ
ラメント１０ａにはスイツチSWを介して電圧V_F
が、またフイラメント１０ａとアノード１０ｂと
の間にはスイツチSWを介して電圧V_Gが、アース
電位から電圧V_a（通常正の高圧）だけ浮かされて
印加され、また静電レンズの中央のフオーカス電
極１０ｅにはスイツチSWを介して可変電圧V_fが
印加されるように回路接続がなされている。スイ
ツチSWの各接点はすべて連動して切り換えら
れ、オフの場合はイオン照射系１０の前記全構成
部分は接地される。なお、図には示してないが、
イオンビーム照射系１０は真空的にその上下部分
との間で差動排気により独立した真空室を形成
し、イオンビームを照射する場合は必要に応じて
アルゴン、キセノンなどの稀ガスを導入できる構
造になつている。

次に上記構成のイオン電子照射装置の動作を説
明する。

スイツチSWをオンしてイオンビーム照射系１
０の各構成部分に電源電圧を印加すると、フイラ
メント１０ａにより発生された熱電子は篭状アノ
ード１０ｂに向けて電源電圧V_Gで加速され、ア
ノード１０ｂの内部で静電振動する。この間熱電
子は外部から導入した稀ガスと衝突して多数のイ
オンを生成する。このイオンは引出し電極１０ｄ
により下方に引き出され静電レンズで集束された
後対物レンズ９で再び集束されて試料Ｓを照射す
る。対物レンズ９を調節して第４図のように集束
させるとイオンは最小ビーム径に絞られる。

一方、電子線は電子銃５で発生され集束レンズ
６で集束された後イオンビーム照射系１０を通過
する。一般に電子のエネルギーは１０K_eＶ程度
と比較的大きいので、イオンビーム照射系１０に
供給されている電圧（通常3KV程度以下）の影
響をほとんど受けずにイオンビーム照射系１０を
通過する。イオンビーム照射系１０を通過したイ
オンビームは第３図に示すように対物レンズ９に
より集束されて試料Ｓを照射する。対物レンズが
電子線に対して第４図イに示すように正常な集束
を示す場合にはイオンビームに対しては弱すぎる
ので、一般に弱い集束レンズとして作用する。こ
のときのイオンビームは前述した最小ビームでは
ないが、実用上問題なく使用できるので、このよ
うにすればイオンビームと電子線の両方で同時照
射ができ、試料をエツチングして分析表面の深さ
を変えながら試料を分析することが短時間に行う
ことができる。

以上説明したように、本考案においては、イオ
ンビーム照射源を電子銃の後段に配置し、電子銃
から発生した電子銃とイオンビーム照射源から発
生したイオンビームとを同軸で同時に試料に照射
するための孔を有しているとともにアノードは電
子銃の光軸をその軸とするように配置したしたの
で、試料をエツチングする際に試料凹凸面の凹部
にイオンビームが投射されないいわゆるシヤドウ
（shadowing）効果が完全に避けられ、試料の完
全なクリーニングができ試料表面を浄化すること
ができる。このようにしてクリーニングした試料
を分析すれば深さ方向の分析精度を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図イおよびロは従来のイオン電子線照射装
置のイオンビーム照射系と電子線照射系との配置
を示す２つの異なる配置例、第２図はシヤドウ効
果を説明する図、第３図は本考案によるイオン電
子線照射装置の一実施例の概略構成図、第４図イ
およびロは本考案によるイオン電子線照射装置の
イオンビームの異なる集束態様を示す図である。 １……イオンビーム照射系、２……電子線照射
系、３……アナライザ、５……電子銃、６……集
束レンズ、７……対物レンズ絞り、８……走査コ
イル、９……対物レンズ、１０……イオン照射
系、１０ａ……フイラメント、１０ｂ……アノー
ド、１０ｃ……遮蔽箱、１０ｄ……電極、１０ｅ
……フオーカス電極。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 試料を分析するための電子線を照射する電子銃
   と、該電子銃の後段に配置され該試料の表面を清
   浄化するためのイオンビームを照射するイオンビ
   ーム照射源とを備え、該イオンビーム照射源はフ
   イラメントと、該フイラメントからの熱電子を加
   速するためのアノードと、該加速された熱電子の
   衝撃によるガスのイオン化領域を限定するために
   前記フイラメントおよびアノードを包囲する如く
   配置された遮蔽電極とから成り、前記電子銃から
   発生した電子線と前記イオンビーム照射源から発
   生したイオンビームとを同軸で同時に前記試料に
   照射するように前記遮蔽電極は前記電子銃からの
   電子線を通過させるための孔を有しているととも
   に、前記アノードは電子銃の光軸をその軸とする
   ように配置されていることを特徴とするイオン電
   子線照射装置。