JP2999072B2 - 表面分析装置 - Google Patents
表面分析装置Info
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- JP2999072B2 JP2999072B2 JP4225480A JP22548092A JP2999072B2 JP 2999072 B2 JP2999072 B2 JP 2999072B2 JP 4225480 A JP4225480 A JP 4225480A JP 22548092 A JP22548092 A JP 22548092A JP 2999072 B2 JP2999072 B2 JP 2999072B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、真空蒸着装置、イオン
注入装置等の表面改質装置に設けられる表面分析装置に
関し、その他にも人工衛星、天文台等の宇宙望遠鏡にも
適用可能なものである。
注入装置等の表面改質装置に設けられる表面分析装置に
関し、その他にも人工衛星、天文台等の宇宙望遠鏡にも
適用可能なものである。
【０００２】
【従来の技術】電子プローブ微小分析法、粒子線励起Ｘ
線放射線分析法、軟Ｘ線出現電圧分光法、蛍光Ｘ線分光
分析法等においては、照射面の一点から発生した特性Ｘ
線を波長分析するのが一般的である。また、平面的に分
析するためには、分析しようとする面全体に渡り、照射
した点を順次移動（スキャニング）させている。
線放射線分析法、軟Ｘ線出現電圧分光法、蛍光Ｘ線分光
分析法等においては、照射面の一点から発生した特性Ｘ
線を波長分析するのが一般的である。また、平面的に分
析するためには、分析しようとする面全体に渡り、照射
した点を順次移動（スキャニング）させている。
【０００３】従来技術を図６に示す。図６に示すよう
に、電子銃２０から試料４に向けて出射される電子ビー
ム２は、集束コイル２１でスポット状に集束されると同
時に電子ビーム２は、電子線走査用偏光板２２により偏
向され、試料照射面４をスキャニング２３する。また、
電子線走査用偏向板２２は、スキャニング走査回路２９
で駆動されている。
に、電子銃２０から試料４に向けて出射される電子ビー
ム２は、集束コイル２１でスポット状に集束されると同
時に電子ビーム２は、電子線走査用偏光板２２により偏
向され、試料照射面４をスキャニング２３する。また、
電子線走査用偏向板２２は、スキャニング走査回路２９
で駆動されている。
【０００４】ここで、電子ビーム２の照射された試料４
の照射面から発生する特性Ｘ線は、分光結晶２５によ
り、反射角度の情報に変換され、Ｘ線検出器２６で検出
される。この特性Ｘ線は、試料表面上の元素固有の波長
情報を持っている。そして、Ｘ線検出器２６からの出力
は、前置増幅器３０で増幅されて、画像処理装置３１に
入力される。画像処理装置３１には、スキャニング走査
回路２９からのタイミング信号も入力される。
の照射面から発生する特性Ｘ線は、分光結晶２５によ
り、反射角度の情報に変換され、Ｘ線検出器２６で検出
される。この特性Ｘ線は、試料表面上の元素固有の波長
情報を持っている。そして、Ｘ線検出器２６からの出力
は、前置増幅器３０で増幅されて、画像処理装置３１に
入力される。画像処理装置３１には、スキャニング走査
回路２９からのタイミング信号も入力される。
【０００５】従って、画像処理装置３１では、スキャニ
ング走査回路２９からのタイミング信号と共に前置増幅
器３０からの増幅信号を信号処理して、スキャニングさ
れた試料表面の二次元的な元素分布を示す画像をモニタ
９に出力して表示することが可能である。
ング走査回路２９からのタイミング信号と共に前置増幅
器３０からの増幅信号を信号処理して、スキャニングさ
れた試料表面の二次元的な元素分布を示す画像をモニタ
９に出力して表示することが可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図６に示す従来技術で
は、スポット状に集束された電子ビーム２をスキャニン
グ２３して、特性Ｘ線をＸ線検出器２６で検出すること
により、平面的な表面元素分析を行うことが可能であ
る。しかし、平面的な一定の範囲をスキャニングする為
に一定の時間を要することから、即時に組成分析画像を
得ることはできなかった。
は、スポット状に集束された電子ビーム２をスキャニン
グ２３して、特性Ｘ線をＸ線検出器２６で検出すること
により、平面的な表面元素分析を行うことが可能であ
る。しかし、平面的な一定の範囲をスキャニングする為
に一定の時間を要することから、即時に組成分析画像を
得ることはできなかった。
【０００７】また、スキャニングしない場合における分
析範囲は、一般的には１cm2以下と狭く、そのままでは
製造ラインには適用することができなかった。本発明
は、上記従来技術に鑑みて成されたものであり、スキャ
ニングを行うことなく、即時に平面的な組成分布分析を
行うことのできる表面分析装置を提供することを目的と
する。
析範囲は、一般的には１cm2以下と狭く、そのままでは
製造ラインには適用することができなかった。本発明
は、上記従来技術に鑑みて成されたものであり、スキャ
ニングを行うことなく、即時に平面的な組成分布分析を
行うことのできる表面分析装置を提供することを目的と
する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成するた
め、本発明では次のような手段を用いた。 （１）特性Ｘ線を発生させる対象は、加熱用電子ビー
ム、イオン注入用イオンビームとする。 （２）Ｘ線結像のために、ピンホール、Ｘ線ミラー等の
Ｘ線結像系を用いる。 （３）Ｘ線検出のために、エネルギー分解能を有するだ
けではなく、位置分解能をも有する電荷結合素子（ＣＣ
Ｄ：Charge Coupled Device ）等の二次元的な固体撮像
素子を使用する。 （４）Ｘ線エネルギーに対応した電荷量を弁別するた
め、エネルギー分析による二次元的な組成分布を得る弁
別器を使用する。
め、本発明では次のような手段を用いた。 （１）特性Ｘ線を発生させる対象は、加熱用電子ビー
ム、イオン注入用イオンビームとする。 （２）Ｘ線結像のために、ピンホール、Ｘ線ミラー等の
Ｘ線結像系を用いる。 （３）Ｘ線検出のために、エネルギー分解能を有するだ
けではなく、位置分解能をも有する電荷結合素子（ＣＣ
Ｄ：Charge Coupled Device ）等の二次元的な固体撮像
素子を使用する。 （４）Ｘ線エネルギーに対応した電荷量を弁別するた
め、エネルギー分析による二次元的な組成分布を得る弁
別器を使用する。
【０００９】
【実施例】以下、本発明について、図面に示す実施例を
参照して詳細に説明する。本発明の一実施例を、図１、
図２に示す。本実施例は、真空蒸着等に使用する金属加
熱装置に適用したものである。即ち、真空容器３４内に
は、溶融金属である試料４の入ったるつぼ３が配置され
ると共に試料４に対して電子線２を湾曲して照射する電
子銃１が配置され、また、内部は真空ポンプ３２により
真空１１に保たれている。
参照して詳細に説明する。本発明の一実施例を、図１、
図２に示す。本実施例は、真空蒸着等に使用する金属加
熱装置に適用したものである。即ち、真空容器３４内に
は、溶融金属である試料４の入ったるつぼ３が配置され
ると共に試料４に対して電子線２を湾曲して照射する電
子銃１が配置され、また、内部は真空ポンプ３２により
真空１１に保たれている。
【００１０】更に、真空容器３４には、ベリリウム窓６
が設けられており、ベリリウム窓６より大気側２７には
Ｘ線検出器７が配設されている。本実施例では、ベリリ
ウム窓６を用いるが、ベリリウム窓６に代えて、Ｘ線透
過性の高い他の窓を用いることも可能である。Ｘ線検出
器７は、試料４から発生する特性Ｘ線５の波長情報を電
圧パルス波高に変換するものである。即ち、Ｘ線検出器
７は、図２に示すように、真空１１に保たれる真空容器
１８内に、電荷結合素子（ＣＣＤ：Charge Coupled Dev
ice ）１４を治具１５てに保持すると共に真空容器１８
の前面に窓１３を取り付け、更に、その窓１３の前方に
ピンホール１２を配置して構成されている。
が設けられており、ベリリウム窓６より大気側２７には
Ｘ線検出器７が配設されている。本実施例では、ベリリ
ウム窓６を用いるが、ベリリウム窓６に代えて、Ｘ線透
過性の高い他の窓を用いることも可能である。Ｘ線検出
器７は、試料４から発生する特性Ｘ線５の波長情報を電
圧パルス波高に変換するものである。即ち、Ｘ線検出器
７は、図２に示すように、真空１１に保たれる真空容器
１８内に、電荷結合素子（ＣＣＤ：Charge Coupled Dev
ice ）１４を治具１５てに保持すると共に真空容器１８
の前面に窓１３を取り付け、更に、その窓１３の前方に
ピンホール１２を配置して構成されている。
【００１１】ピンホール１２は、特性Ｘ線５を固体撮像
素子１４の受光面に結像させるものであり、ピンホール
１２に代えて、Ｘ線ミラー等の他のＸ線結像系も使用し
ても良い。電荷結合素子１４を保持する治具１５内に
は、固体撮像素子１４のノイズを低減し、元素分析精度
を向上させるため、冷却媒体１７を流す冷却管１６が内
蔵されている。
素子１４の受光面に結像させるものであり、ピンホール
１２に代えて、Ｘ線ミラー等の他のＸ線結像系も使用し
ても良い。電荷結合素子１４を保持する治具１５内に
は、固体撮像素子１４のノイズを低減し、元素分析精度
を向上させるため、冷却媒体１７を流す冷却管１６が内
蔵されている。
【００１２】真空容器１８内で真空に保たれているた
め、更に、固体撮像素子１４の冷却効果が高められる。
電荷結合素子１４は、エネルギー分解能を有するだけで
はなく、位置分解能をも有している。従って、電荷結合
素子１４は、入射したＸ線により生じた電荷を順次転送
することにより、Ｘ線に含まれている照射面での密度分
布の平面的形状を示す情報と照射面上の元素の種類に対
応した波長情報を時系列的な電圧パルス波高に変換して
波高弁別器３３へ出力する。
め、更に、固体撮像素子１４の冷却効果が高められる。
電荷結合素子１４は、エネルギー分解能を有するだけで
はなく、位置分解能をも有している。従って、電荷結合
素子１４は、入射したＸ線により生じた電荷を順次転送
することにより、Ｘ線に含まれている照射面での密度分
布の平面的形状を示す情報と照射面上の元素の種類に対
応した波長情報を時系列的な電圧パルス波高に変換して
波高弁別器３３へ出力する。
【００１３】また、電荷結合素子１４の空乏層を厚くす
れば、特性Ｘ線５に対する検出感度を向上させることが
できる。波高弁別器３３は、特定の種類の波高（波長）
のみを取り出し、画像処理装置８に出力するものであ
り、また、画像処理装置８は、その取り出された特性の
種類の波高を画像処理し、モニタ９に出力するものであ
る。
れば、特性Ｘ線５に対する検出感度を向上させることが
できる。波高弁別器３３は、特定の種類の波高（波長）
のみを取り出し、画像処理装置８に出力するものであ
り、また、画像処理装置８は、その取り出された特性の
種類の波高を画像処理し、モニタ９に出力するものであ
る。
【００１４】従って、試料４に電子線２が照射され、試
料４の照射面１０から発生する特性Ｘ線は、ベリリウム
窓６を透過して大気側２７に出て、ピンホール１２で電
荷結合素子１４の受光面に結像される。そして、電荷結
合素子１４により、特性Ｘ線５に含まれている照射面で
の密度分布の平面的形状を示す情報と照射面上の元素の
種類に対応した波長情報は、時系列的な電圧パルス波高
に変換されて波高弁別器３３へ出力され、波高弁別器３
３により特定の波高（波長）のみが抽出されて、画像処
理装置８を介して、モニタ９に出力されることになる。
料４の照射面１０から発生する特性Ｘ線は、ベリリウム
窓６を透過して大気側２７に出て、ピンホール１２で電
荷結合素子１４の受光面に結像される。そして、電荷結
合素子１４により、特性Ｘ線５に含まれている照射面で
の密度分布の平面的形状を示す情報と照射面上の元素の
種類に対応した波長情報は、時系列的な電圧パルス波高
に変換されて波高弁別器３３へ出力され、波高弁別器３
３により特定の波高（波長）のみが抽出されて、画像処
理装置８を介して、モニタ９に出力されることになる。
【００１５】この為、モニタ９には、試料４に電子線２
の照射された照射面１０の二次元的な画像が映し出され
ると共にその範囲内の物質の組成分布が瞬時に表示され
ることになる。尚、上記実施例では、電荷結合素子１４
が使用されているが、本発明は、これに限るものではな
く、電荷結合素子１４に代えて、ＢＢＤ（Bucket Briga
de Device)、ＣＩＤ（Charge Injection Device)、ＭＯ
Ｓ−ＦＥＴ(Metal Oxide Semiconductor-Field Effect
Transistor）、その他の二次元的な固体撮像素子も使用
できる。
の照射された照射面１０の二次元的な画像が映し出され
ると共にその範囲内の物質の組成分布が瞬時に表示され
ることになる。尚、上記実施例では、電荷結合素子１４
が使用されているが、本発明は、これに限るものではな
く、電荷結合素子１４に代えて、ＢＢＤ（Bucket Briga
de Device)、ＣＩＤ（Charge Injection Device)、ＭＯ
Ｓ−ＦＥＴ(Metal Oxide Semiconductor-Field Effect
Transistor）、その他の二次元的な固体撮像素子も使用
できる。
【００１６】本発明の他の実施例を図３〜図５に示す。
図３に示す実施例は、ピンホール１２と窓１３とを一体
化して簡素化したものである。その他の構成は図２に示
す前述した実施例と同様であり、同様な効果を奏する。
図３に示す実施例は、ピンホール１２と窓１３とを一体
化して簡素化したものである。その他の構成は図２に示
す前述した実施例と同様であり、同様な効果を奏する。
【００１７】図４に示す実施例は、更に、真空容器１８
にフレキシブルチューブ１９を組み合わせて、ピンホー
ル１２と電荷結合素子１４との距離を変えられるように
したものである。この為、本実施例では、倍率を可変と
することができるが、その他の構成は、前述した上記実
施例と同様であり、同様な効果を奏する。
にフレキシブルチューブ１９を組み合わせて、ピンホー
ル１２と電荷結合素子１４との距離を変えられるように
したものである。この為、本実施例では、倍率を可変と
することができるが、その他の構成は、前述した上記実
施例と同様であり、同様な効果を奏する。
【００１８】図５に示す実施例は、電荷結合素子１４を
電子冷却装置２８により冷却するものである。この為、
本実施例は、真空容器１８を小型化できる上、非常に高
い冷却効果を得ることができる。
電子冷却装置２８により冷却するものである。この為、
本実施例は、真空容器１８を小型化できる上、非常に高
い冷却効果を得ることができる。
【００１９】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明は、二次元的な固体撮像素子を利用す
るため、スキャニングを行うことなく、平面的な組成分
析を即時に行うことが可能となった。例えば、１００cm
2〜１００００cm2の大面積を分析することができ、製造
ラインにおける、インライン分析として適用することが
可能である。
たように、本発明は、二次元的な固体撮像素子を利用す
るため、スキャニングを行うことなく、平面的な組成分
析を即時に行うことが可能となった。例えば、１００cm
2〜１００００cm2の大面積を分析することができ、製造
ラインにおける、インライン分析として適用することが
可能である。
【図１】本発明の一実施例に係る表面分析装置を粒子線
応用製品に適用した全体構成図である。
応用製品に適用した全体構成図である。
【図２】表面分析装置に使用されるＸ線検出器の一例を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図３】表面分析装置に使用されるＸ線検出器の一例を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図４】表面分析装置に使用されるＸ線検出器の一例を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図５】表面分析装置に使用されるＸ線検出器の一例を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図６】従来技術にかかる成分組成分析を示す原理図で
ある。
ある。
１ 電子銃 ２ 電子線 ３ るつぼ ４ 試料 ５ 特性Ｘ線 ６ ベリリウム窓 ７ Ｘ線検出器 ８ 画像処理装置 ９ モニタテレビ １０ 照射面 １１ 真空 １２ ピンホール １３ 窓 １４ 固体撮像素子 １５ 治具 １６ 冷却管 １７ 冷却流体 １８ 真空容器 １９ フレキシブルチューブ ２０ 電子銃 ２１ 集束コイル ２２ 電子線走査用偏向板 ２３ スキャニング ２４ 容器 ２５ 分光結晶 ２６ Ｘ線検出器 ２７ 大気 ２８ 電子冷却装置 ２９ スキャニング走査回路 ３０ 前置増幅器 ３２ 真空ポンプ ３３ 弁別器 ３４ 真空容器
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−346412（ＪＰ，Ａ) 特公 平３−22582（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 23/00 - 23/227
Claims (1)
- 【請求項１】 真空容器内で電子ビーム、イオンビーム
を試料に照射して加熱、溶融、蒸発及び注入等のビーム
加工を行う装置において、前記試料照射面から発生する
特性Ｘ線を透過する窓を前記真空容器に設けると共に該
窓より大気側にエネルギー分解能及び位置分解能を有す
る二次元的な固体撮像素子を配置する一方、前記窓を透
過した特性Ｘ線を前記固体撮像素子に結像するＸ線結像
系を設け、更に、前記固体撮像素子からの出力をリアル
タイムにエネルギー分析して、上記ビーム加工と同時に
二次元的な組成分布を得る弁別器とを設けたことを特徴
とする表面分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4225480A JP2999072B2 (ja) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | 表面分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4225480A JP2999072B2 (ja) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | 表面分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0674924A JPH0674924A (ja) | 1994-03-18 |
| JP2999072B2 true JP2999072B2 (ja) | 2000-01-17 |
Family
ID=16829986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4225480A Expired - Fee Related JP2999072B2 (ja) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | 表面分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2999072B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107228871B (zh) * | 2017-07-21 | 2023-07-04 | 中国地质大学（武汉） | 一种便携式x射线分析装置 |
-
1992
- 1992-08-25 JP JP4225480A patent/JP2999072B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0674924A (ja) | 1994-03-18 |
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|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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