JPH0547334A - 2次元電子分光装置 - Google Patents

2次元電子分光装置

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JPH0547334A
JPH0547334A JP3201996A JP20199691A JPH0547334A JP H0547334 A JPH0547334 A JP H0547334A JP 3201996 A JP3201996 A JP 3201996A JP 20199691 A JP20199691 A JP 20199691A JP H0547334 A JPH0547334 A JP H0547334A
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JP
Japan
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electron
grid
sample
dimensional electron
spectroscopic device
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JP3201996A
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English (en)
Inventor
Toshiyuki Sato
敏幸 佐藤
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Shimadzu Corp
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Shimadzu Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 試料の各位置から出射する電子を同時に分光
し、試料の2次元的な分析を短時間で行なう。 【構成】 2次元的に配列された微小なフォトダイオー
ド14から構成されるダイオードアレイ15の前面に、
各フォトダイオード14に対応した開口を有する導体の
グリッド17を設け、グリッド17に印加する阻止電圧
Vbを走査してエネルギ分布を検出する。また、試料と
グリッド17との間に光電子を拡散させる電子レンズ5
0を設けて位置分解能を向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、試料にX線等を照射
し、その結果、試料から出射する光電子のエネルギ分布
を測定することにより試料の分析を行なう光電子分光装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】試料から出射する光電子のエネルギ分布
を測定する装置(光電子分光装置)には、阻止電場型光
電子分光装置や静電半球型光電子分光装置がある。阻止
電場型光電子分光装置では、光電子が電子検出部に入る
のを阻止するような電場を形成し、この電場の大きさを
連続的に変化させてゆく(走査する)ことにより、光電
子のエネルギ分布を測定する。静電半球型光電子分光装
置では、光電子を半球型電極内に形成された静電場中に
通すことにより、電子の有するエネルギ毎にその軌道を
分離して電子数を計測する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記いずれの型の光電
子分光装置においても、分析対象試料の表面から出射さ
れた光電子は、その出射位置に関わらず全てまとめら
れ、計数されるため、試料の位置毎の分析情報を得るこ
とができなかった。どうしても位置情報を得たい場合に
は、光電子を採取する箇所を小さく絞り、試料(又は光
電子分光装置)を移動させる(試料面を走査する)こと
により位置毎の分光分析を行なっていたが、このような
方法では1つの面の分析を行なうのに長い時間がかかる
という問題があった。
【0004】本発明はこのような課題を解決するために
成されたものであり、その目的とするところは、試料の
各位置から出射する電子を同時に分光し、2次元的な分
析(面分析)を短時間で行なうことのできる2次元電子
分光装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された第1の発明に係る2次元電子分光装置は、
(a)2次元的に配列された微小な電子検出素子から構
成される電子検出部と、(b)該電子検出部の前面を覆
い、各電子検出素子に対応した開口を有する導体のグリ
ッドにより構成される阻止電極と、を備えることを特徴
とする。
【0006】また、第2の発明に係る2次元電子分光装
置では、さらに、(c)表面から2次元的に電子を出射
する試料と阻止電極との間に設けられ、試料から出射さ
れる電子束を該グリッドに平行な面内で拡散させる電子
レンズと、を設けたことを特徴とする。
【0007】
【作用】第1の発明の2次元電子分光装置は、電子(通
常は、X線等の電磁波の照射により出射する光電子であ
るが、電子等の粒子線の照射により出射する電子でもよ
い)を出射する試料の前面に対向して(すなわち、グリ
ッドが試料と電子検出部との間に来るように)置く。そ
して、グリッドに正の電圧を印加し、その電圧を連続的
に変化させてゆく。これにより、電子検出部の各電子検
出素子毎に、前記阻止電場型光電子分光装置の場合と同
様に試料から出射する電子のエネルギ分布を測定するこ
とができる。すなわち、面分析を行なうことができる。
【0008】第2の発明の2次元電子分光装置では、試
料から出射する電子がグリッド面に平行な面内で拡散す
るため、分析の位置分解能が上昇する。例えば、電子レ
ンズにより電子の束が横方向に2倍に拡散されたとする
と、分析の位置分解能は2倍に上昇する。
【0009】
【実施例】第1発明の一実施例である2次元電子分光装
置の構造を図1及び図2に示す。図1(a)に示すよう
に、本実施例の2次元電子分光装置10はグリッド部1
1と電子検出部12とで構成する。電子検出部12は、
半導体基板13上に微小な電子検出素子であるフォトダ
イオード14を縦横に整列して形成したものである(こ
のフォトダイオード14の2次元配列をダイオードアレ
イ15と呼ぶ)。なお、電子検出素子としては、半導体
超格子で作成したアバランシェフォトダイオードや、通
常のフォトダイオードの表面にシンチレータ結晶を蒸着
したりエピタキシャル成長させたもの等を使用すること
ができる。
【0010】グリッド部11は電子検出部12の前面
(フォトダイオード14が形成されている面)に、電子
検出部12との間に小さい距離を空けて固定する。な
お、図1の実施例では、両者の間の距離を固定するため
のスペーサ16もグリッド部11に含まれ、後述するよ
うにグリッド部11形成の際に一体的に形成する。グリ
ッド部11のダイオードアレイ15に面する部分には、
各フォトダイオード14毎に開口を有するグリッド17
を形成する(図1(b))。グリッド17の表面には導
体層18を設ける。
【0011】この2次元電子分光装置10の製造方法の
一例を図3により説明する。 (i)シリコンウェハ30の両面を研磨する。 (ii)ウェハ30の両面に酸化膜31、32を形成す
る。 (iii)ウェハ30の周辺部を残し、エッチングにより
一方の面(図3では下面)の酸化膜32を除去する。 (iv)APW(エッチング液)により、残された酸化膜
32をマスクとして、中央部のシリコンウェハ30を掘
り下げてエッチングする。これにより残された周辺部の
ウェハ30が上記スペーサ16となる。 (v)(iii)と同様のエッチングにより、他方の面
(図3では上面)の酸化膜31をグリッド状(図1
(b))に残して、開口部を除去する。 (vi)KOHのウェットエッチング又はドライエッチン
グにより、グリッド状の酸化膜31をマスクとして、残
されたシリコンウェハ30にグリッド状の穴を開ける。 (vii)酸化膜31の表面に、金蒸着等により導体層1
8を形成する。また、反対側の酸化膜32を除去する。
これにより、グリッド部11が形成されたことになる。 (viii)(図示せず)シリコン基板13上に上記(v)
で形成したグリッド17と同じピッチで(ただし、グリ
ッド17の開口よりも少し大きめに)、フォトダイオー
ド14の2次元配列(ダイオードアレイ15)を作製し
て、電子検出部12を形成する。 (ix)電子検出部12とグリッド部11とを接着し、2
次元電子分光装置10を完成する(図1(a))。な
お、電子検出部12の基板表面とグリッド部11のスペ
ーサ16の表面(図3では下面)は共に光学的平面とな
っているため、オプティカルコンタクトによる接着が可
能である。
【0012】なお、図1及び図3においては理解の便の
ためにグリッド17の開口の数を4×4個としたが、実
際には遥かに多数の微小な開口を有するグリッドを形成
して、面分析の位置に関する分解能を上げることができ
る。
【0013】フォトダイオード14とグリッド17との
位置関係を拡大して図2に示す。グリッド17の各開口
は電子検出部12のダイオードアレイ15の各フォトダ
イオード14に対応しており、各開口から入射した電子
は対応するフォトダイオード14にのみ入射するように
なっている。
【0014】本2次元電子分光装置10を使用する際
は、図4に示すように、グリッド17側が試料20の表
面に対面するように配置する。そして図2に示すよう
に、グリッド17と電子検出部の基板13との間に、グ
リッド17側が正となるように可変の直流電圧(阻止電
圧)Vbを印加する。
【0015】試料20にX線21等を照射すると、試料
20の表面の各位置からは光電子22が出射する。試料
20の各位置から出射した光電子22は2次元電子分光
装置10に向かうが、グリッド17と基板13との間に
形成される電場により、その電位差(阻止電圧)Vbに
より決定される阻止エネルギ(=e・Vb)よりも弱いエ
ネルギしか持たない電子は基板13に到達するのを阻止
され、阻止エネルギ以上の電子だけがフォトダイオード
14により検出される。従って、阻止電圧Vbを連続的
に変化させることにより、試料から出射した電子のエネ
ルギ分布を測定することができる。また、2次元電子分
光装置10を試料20に十分近づけることにより、試料
20の或る位置から出射した電子は(グリッド17を通
過して)その位置に対向するフォトダイオード14にの
み入射するようになるため、試料の各位置の分析を一度
に行なうことができる。
【0016】なお、本実施例の2次元電子分光装置10
の寸法の一例を具体的に挙げると、グリッド17の厚み
dmは100μm程度、グリッド17とフォトダイオー
ド14との間の距離dtは1mm程度である。X線照射
により発生する光電子のエネルギは通常1keV程度で
あるため、dt=1mmとした場合、阻止電圧Vbは約1
kVのあたりで走査することになる。また、グリッド1
7の寸法は要求される位置分解能に応じて適宜変更する
ものであるが、例えば、目(開口部)の大きさdwを5
0μm程度、桟(遮蔽部)の大きさdsも同様に50μ
m程度とすることができる。
【0017】この分析の位置分解能を高めたものが第2
発明であり、その一実施例を図5に示す。本実施例で
は、図4に示した試料20と2次元電子分光装置10と
の間に電子レンズ50を設け、試料20から出射する電
子22の束を2次元電子分光装置10のグリッド17の
面に平行な方向に拡散している。電子22の束を拡散さ
せるために、電子レンズ50は、試料20側に設けた小
径の穴を有する接地電極51と、分光装置10側に設け
た大径の穴を有する拡散電極52とで構成する。両電極
51、52の穴は同心の円形とし、拡散電極52には正
の直流電圧を印加する。これにより、両電極51、52
の穴の部分では試料20側から分光装置10側に向かっ
て均一に拡大する静電場が形成され、ここを通過する電
子の束が横方向(図5では水平方向)に拡散される。従
って、試料20の比較的狭い範囲から出射した電子はこ
の電子レンズ50により広い範囲に拡大され、2次元電
子分光装置10における分析の位置分解能が向上する。
【0018】なお、本実施例では電子レンズ50を使用
するために分析範囲が狭くなるが、試料20の広い範囲
の2次元分析を行なう必要がある場合には、図5の矢印
で示すように、試料20を移動させる(あるいは電子レ
ンズ50及び分光装置10から成る分析系を移動させ
る)という方法を併用することもできる。
【0019】
【発明の効果】本発明に係る電子分光装置では、試料表
面の各位置から出射する電子を2次元的に一度に検出
し、そのエネルギ分布を測定することができるため、試
料の面分析を短い時間で行なうことができる。また、そ
の2次元電子分光装置と試料との間に電子レンズを設け
ることにより、分析の位置に関する分解能を高めること
ができ、より詳細な面分析情報を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1発明の一実施例である2次元電子分光装
置の断面図(a)及び平面図(b)。
【図2】 同実施例の2次元電子分光装置の拡大断面
図。
【図3】 同実施例の2次元電子分光装置の製造工程を
示す説明図。
【図4】 同実施例の2次元電子分光装置による面分析
時の配置図。
【図5】 第2発明の一実施例である電子レンズ付2次
元電子分光装置の断面配置図。
【符号の説明】
10…2次元電子分光装置 11…グリッド
部 12…電子検出部 13…基板 14…フォトダイオード 15…ダイオー
ドアレイ 16…スペーサ 17…グリッド 18…導体層 20…試料 50…電子レンズ 51…接地電極 52…拡散電極 Vb…阻止電圧

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)2次元的に配列された微小な電子
    検出素子から構成される電子検出部と、 (b)該電子検出部の前面を覆い、各電子検出素子に対
    応した開口を有する導体のグリッドにより構成される阻
    止電極と、 を備えることを特徴とする2次元電子分光装置。
  2. 【請求項2】 (a)2次元的に配列された微小な電子
    検出素子から構成される電子検出部と、 (b)該電子検出部の前面を覆い、各電子検出素子に対
    応した開口を有する導体のグリッドにより構成される阻
    止電極と、 (c)表面から2次元的に電子を出射する試料と阻止電
    極との間に設けられ、試料から出射される電子束を該グ
    リッドに平行な面内で拡散させる電子レンズと、 を設けたことを特徴とする2次元電子分光装置。
JP3201996A 1991-08-12 1991-08-12 2次元電子分光装置 Pending JPH0547334A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7573694B2 (en) 2005-05-13 2009-08-11 Smc Kabushiki Kaisha Apparatus for and method of controlling operation of solenoid-operated valve
US7813101B2 (en) 2005-07-21 2010-10-12 Smc Kabushiki Kaisha Solenoid-operated valve actuating controller
JP2015023032A (ja) * 2013-07-19 2015-02-02 アイシーティー インテグレーテッド サーキット テスティング ゲゼルシャフト フィーア ハルプライタープリーフテヒニック エム ベー ハー 切り換え型マルチパースペクティブ検出器、切り換え型マルチパースペクティブ検出器用光学系、及び切り換え型マルチパースペクティブ検出器の動作方法
JP2023500907A (ja) * 2019-11-07 2023-01-11 ヴイジー システムズ リミテッド 分光技術のための荷電粒子検出
JP2023112187A (ja) * 2018-04-13 2023-08-10 株式会社ホロン 電子検出装置

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