JPS62145396A - 光電子計数装置 - Google Patents

光電子計数装置

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JPS62145396A
JPS62145396A JP60286679A JP28667985A JPS62145396A JP S62145396 A JPS62145396 A JP S62145396A JP 60286679 A JP60286679 A JP 60286679A JP 28667985 A JP28667985 A JP 28667985A JP S62145396 A JPS62145396 A JP S62145396A
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grid electrode
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応之 宇田
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博志 石田
Yukio Yamauchi
山内 幸雄
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RIKEN
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野〉 本発明は、試料から放出される光電子の数を計数する光
電子計数装置に関する。
(従来技術) 従来、例えば試料表面を被覆する極めて薄い被膜の膜厚
を計測する方法としては、マイクロバランス法、放射化
分析法、エンプソメトリー法、多重干渉法オージェ電子
法、X線光電子法が知られている。
しかし、これらの計測法は、試料の取扱いに特別な注意
を必要としたり、装置が大型で且つ高価であるなどの各
種の問題かあった。
そこで本願発明者等は、非破壊で薄膜の膜厚計測を短時
間で簡単にできる膜厚計測方法として、表面に薄膜を被
覆した試料に規定の光電的仕事関数以上の光エネルギー
を与え、11 膜の下側に位置する試料本体のみから電
子を放出させ、この放出電子が薄膜を通過するときの減
衰が膜厚に依存することから、空気中に存在する低エネ
ルギー電子を検出する機能をもった光電子検出部を検出
器とした光電子計数装置で薄膜を通って外部に放出され
た光電子を検出することで試料表面を被覆した薄膜の膜
厚を計測する方法を提案している(特願昭59−118
818号)。
第4図は、この光電子計数装置を使用した膜厚計測方法
における検出部の装置溝酸を示したもので、1は放出電
子を検出する光電子検出部、2は試料本体2aの表面に
薄膜2bが被覆された試料であり、光源から所定強度の
紫外線ビーム3を試料表面に照射し、試料表面に規定の
光電的仕事関数以上の光エネルギーを与えている。
光電子検出部1は、ループ電、恒でなる陽極5、第1グ
リツド電極6、第2グリツド電極7を備え、ケース8の
先端に開口した電子導入口9を試料2のビーム照射位置
に向けるように光電子検出部1を配置している。
このような光電子検出部1による試料放出電子の計数は
、陽極5に例えば3.4KVという高い電圧を印加する
と共に第2グリツド電極7に100V、第1グリツド電
極6に80V程度の電圧をを印加し、この状態で紫外線
ビーム3の照射で試料から放出された光電子を第1及び
第2グリッド電極6,7を介して陽極5に引き寄せる。
陽極5の近傍は高電圧によって強い電界が発生している
ので、引き奇ぜられた電子は高電界で加速され気体放電
現象を引き起こす。このため陽極電圧が低下して電子数
計数のための電圧パルスを発生する。
一方、気体放電現象による陽極電圧パルスの発生と同時
になだれ的な放電増幅を阻止するため、陽極電圧パルス
の発生から一定時間のめいだ第2グリツド電極7の電圧
を例えば400Vに高めて陽極近傍の電界強度を下げ、
且つ第1グリツド電極6を一30Vに引き込んで外部か
らの電子の導入を阻止すると共に、放電で生じた正イオ
ンが試料にぶつかるのを防ぐ。この動作を試料から光電
子が放出される毎に繰り返す。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このような従来の光電子計数装置にあっ
ては、試料表面が完全な鏡面でない場合、例えば第4図
に示すように試料表面に照射した紫外線ビーム3が乱反
射し、乱反射による反射光10が光電子検出部1の電子
導入口9から内部に入り、第1及び第2グリッド電極6
,7に照射され、反射光の照射を受けたグリッド電極自
身から光エネルギーで励起された低エネルギー電子を放
出するようになる。
第5図は光電子計数装置が試料からの反射光を受けたと
きの照射光波長に対する計数率を示したグラフであり、
例えば試料として表面を一定方向に研磨したアルミニウ
ム板を使用している。
まず曲線S1,32は全計数率を示し、Slは第6図(
a>に示す研磨方向で試料を空気カウンタ1に対し配置
したときの計数率でおり、またS2は第6図(b)に示
す研磨方向で試料を光電子検出部1に対し配置したとき
の計数率を示す。
一方、N1.N2は光電子検出部1の第1グリツド電極
6のみを一30Vに引き込んで外部からの電子の侵入を
阻止したときの計測値を示し、このとき計数率は本来は
ぼ零でなければならないが、試料からの反射光が空気カ
ウンタ内部のグリッド電極に照射されることで電子が放
出され、照射波長24Onm付近でピーク値をもつ計数
率N1゜N2がバックグラウンドノイズして計測される
このような反射光によるバックグラウンドノイズN1.
N2が発生した場合、真の計数率は全計数率からバック
グラウンドノイズ分を差し引いた(Sl−Nl>または
(S2−N2)で与えられることとなるが、この場合反
射光によるバックグランドノイズが大きくなりすぎて正
確な電子数の計数に支障を来たすという問題があった。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、試料に照射した光が乱反射しても、乱反射による
バックグランドノイズを最小限に抑えて試料から放出さ
れた光電子を正確に計数できるようにした光電子計数装
置を提供することを目的とする。
この目的を達成するため本発明にあっては、試料表面で
反射された光が光電子計数装置に照射される部分にその
反射の光のエネルギーより仕事関数が大きい膜を形成さ
せることによりグリッド金属から放出された光電子を膜
を通過する間に減衰させると共に膜から光電子を放出さ
せないようにしたものである。
(実施例) 第1図は本発明の一実施例を計測回路と共に示した説明
図である。
まず構成を説明すると、1は光電子検出部であり、ケー
ス8の先端に試料2から放出された光電子を導入するた
めの電子導入口9を開口しており、この電子導入口9の
背後となるケース内部に第1グリツド電極6及び第2グ
リツド電極7を設け、更に第2グリツド電極7の背後に
高電圧が印加されるループ状の陽極5を設けている。
この光電子検出部1の電子導入口9は試料2の表面に向
けられ、試料2は試料本体2aの表面に薄膜2bを形成
しており、試料2の表面には光源ユニット4から所定波
長の紫外線ビーム3が照射されている。光源ユニット4
は重水素ランプ等の光の光11Lスリット12及び分光
器13を備え、光源11からの光をスリット12で絞り
込んで分光器13に入射し、分光器13で所定波長の紫
外線を取り出し、スリット12を介して試料2の表面に
紫外線ビーム3として照射している。
このような光電子検出部1及び光源ユニット4の構成は
、第4図の従来例と同じであるが、本発明にあっては、
試料2からの反射光が照射される電子導入口9の背後に
設けた第1グリツド電極6及び第2グリツド電橿7の表
面に反射光のエネルギーより仕事関数の大きい膜として
薄い塗膜を形成している。この第1及び第2のグリッド
電極6゜7の表面に形成された塗膜の厚さは、300〜
400Å以上とされており、この程度の膜厚とすること
で、試料2の表面からの反射光10の照射を第1及び第
2のグリッド電極6.7が受けても下地となるグリッド
電極の金属からの光電子の放出を防ぐ。
一方、第1及び第2グリッド電極6,7は、試料2から
放出された光電子を陽極5に導くための電界を作り出す
電極としての機能を持っていることから、表面に薄い塗
膜を形成した場合には膜厚が大きいと電極としての機能
が損われる。
そこで第1及び第2グリッド電極6,7の表面に形成す
る薄膜の厚さを数μm以下に押え、低エネルギー電子の
放出を防ぐための薄い塗膜を形成しても電極としての機
能を損わないようにしている。
次に第1図の実施例に示した光電子計数装置の計数回路
の構成を、その動作と共に説明する。
まず高圧電源16は、光電子検出部1の陽極5に3〜4
KVの間となる規定の高電圧を印加している。陽極5の
印加電圧は、直流カット用のコンデンサCを介して増幅
器17に入力接続され、試料2から放出された光電子で
引き起こされる気体放電現象による電圧パルスを増幅出
力する。光電子検出部1の第2グリツド電極7にはパル
ス発生器18より、例えば100Vのグリッド電圧VO
2が印加されており、また第1グリツド電極6にはパル
ス発生器19より80V程度のグリッド電圧V(II 
1が印加されている。
紫外線ビーム3の照射により、試料2から放出された光
電子は光電子検出部1の第1及び第2のグリッド電極6
,7に引かれて陽極5に引き寄せられ、陽極5の近傍に
至るとその高電界による加速を受けて気体放電現象を生
じ、このため陽極電圧yaが低下して増幅器17より第
2図の信号波形図に示すような電圧パルスが出力される
。パルス発生器18.19は、この電圧パルスを受けて
予め定めた一定時間Teのあいだ、第2グリツド電便7
のグリッド電圧g2をそれまでの100Vから300V
分高い400Vに引き上げて陽恒5の周辺の電界を下げ
、雪崩的な放電現象を阻止する。同時にパルス発生器1
9が第1グリツド電(〜6に対するグリッド電圧VCI
 1をそれまでの80vから一30Vに引き込んで光電
子検出部1に光電子が浸入するのを阻止する。それと共
に気体放電により生じた正イオンを捕獲じ、この正イン
か試料2にぶつかり2次電子が放出されるのを防いでい
る。
この結果、増幅器17は試料2からの放出電子を検出す
る毎に気体放電現象に伴って生ずる電圧パルスを出力し
て計数回路20に与え、計数回路20で単位時間当りの
パルス数、即ち計数率Nが求められる。計数回路20に
よる計数率(カウント故)Nは演算回路21に与えられ
、計数率Nに基づいて試料2の表面に形成された薄膜の
1摸厚Tを次式によって演算する。
10!:] N=No  T/2.3λ  ・・・(1
)但し、λは薄膜内の電子の平均自由工程(オングスト
ローム) Noは膜厚か零のときのカウンj−数 演算回路21て求められた膜厚Tは、例えばCR丁やプ
リンタ等の表示手段22に与えられ、計測された膜厚T
が表示される。
第3図は第1図の実施例に示したように、光電子検出部
1の内部に設けられた第1及び第2グリッド電極6,7
の表面に、膜厚が300〜400A以上で且つ数μm以
下の薄い塗膜を形成したときの照射波長に対する計数率
を示したグラフ図であり、試料としては第6図に示した
と同じ表面を一定方向に研磨したアルミニウム板を使用
しており、全計数率S1及びバックグラウンドノイズN
1は第6図(a )のように試料を配置した場合であり
、また全針132とバックグラウンドノイズNには第6
図(b )に示したように試料を配置した場合である。
この第3図の実測データから明らかなように、光電子検
出部1の第1及び第2のグリッド電極6゜7の表面に薄
い塗膜を形成することで試料2の表面での乱反射による
反射光10が第1及び第2グリッド電+h6.7に照射
されたとしても、塗膜の下地金属となるグリッド電極か
らの光電子の放出が阻止され、またIFJからも光電子
が放出されない。従って、全計数率S1.S2に対する
バックグラウンドノイズN1.N2の計数率を塗膜の仕
事関数以下の照射波長領域では低めに押えることができ
る。例えば、第3図の実測データにあっては、第5図に
示したグリッド電極の表面に塗膜を形成していない場合
に比べ、バックグラウンドノイズが約半分以下に伸えら
れることが確認されている。従って、真の計数率か全計
数率とバックグラウンドノイズとの差で与えられること
から、従来のグリッド電極の表面に薄い塗膜を形成して
いない場合には比べ、膜厚を求めるために使用する試料
放出電子の計数率のS/N比を大幅に改善することがで
きる。
尚、上記の実施例におっては、第1及び第2のグリッド
電極6,7の表面に薄い塗膜を形成していたが、例えば
光電子検出部1のケース8の内面に反射光10若しくは
外部からのノイズ光が照射される場合も予想されること
から、ケース8の内面についてもグリッド電極と同様薄
い塗膜を形成すればS/N比は更に改善される。即ち、
試料により反射された光が照射されることにより光電子
を放出する部分に薄い塗膜を形成することが必要である
また、本実施例に於いては仕事関数が大きい膜として塗
膜を使用したが、本発明はこれに限定されるものなく、
他の膜として酸化膜、窒化膜等を使用しても良い。
更に、本実施例に於いて光電子計数装置を膜厚測定を例
にして説明したが、本光明はそれに限定されるものでは
なく、例えば試料の光電的仕本関数計測または試料表面
の汚れ度合等を計数する光電子計数装置にも応用できる
(発明の効果) 以上説明してきたように本発明によれば、試料表面で反
射された光が光電子計数装置に照射される部分に光のエ
ネルギーより仕事関数が大きい膜を形成し、試料表面で
反則した反射光の照射をグリッド電極が受けても表面膜
からは光電子が放出されず、更にこの皮膜によりグリッ
ド電極に至る光エネルギーを減衰させると共に、グリッ
ド電極から低エネルギー電子が放出されても膜を通過す
る間にエネルギーを奪って外部に放出させないようにし
たため、試料の反射光に起因したバックグラウンドノイ
ズを最小限に押え、正確な試料放出電子の計数を行なう
ことかできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を計測回路と共に示した説明
図、第2図は第1図の光電子計数装置の電(少電圧の時
間変化を示した信号波形図、第3図は本発明による照射
光波長に対する計数率の測定結果を示したグラフ図、第
4図は従来の光電子計数装置における反射光の問題を示
した説明図、第5図は従来装置における照射光波長に対
する計数率とバックグランドノイズの関係を示したグラ
フ図、第6図は第5図の計測データを得るときの試料研
磨による反射光の方向と光電子検出部の関係を示した説
明図である。 1:光電子検出部 2:試料 2a:試料本体 2b:薄膜 3:紫外線ビーム 4:光源ユニット 5:陽極 6:第1グリツド電慢 7:第2グリツド電極 8:ケース 9:電子導入口 10:反射光 11:光源 12ニスリツト 13:分光器 16:高圧電源 17:増幅器 18.19:パルス発生器 20:計数回路 21:演算回路 22:表示手段 第8図 引R,専1’/sl 蝋村も4表[nm

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 試料に光を照射して、該試料から放出される光電子を電
    子導入口から入射し、該光電子の数を計数する光電子計
    数装置に於いて、 上記試料表面で反射した光が上記光電子計数装置に照射
    された時、該光電子計数から発生する光電子を放出する
    部分に上記の光のエネルギーより仕事関数が大きい膜を
    形成したことを特徴とする光電子計数装置。
JP60286679A 1985-12-19 1985-12-19 光電子計数装置 Granted JPS62145396A (ja)

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JP60286679A JPS62145396A (ja) 1985-12-19 1985-12-19 光電子計数装置

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JP60286679A JPS62145396A (ja) 1985-12-19 1985-12-19 光電子計数装置

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JPS62145396A true JPS62145396A (ja) 1987-06-29
JPH0376842B2 JPH0376842B2 (ja) 1991-12-06

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01138450A (ja) * 1987-11-24 1989-05-31 Riken Keiki Kk 光電子放出閾値測定装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01138450A (ja) * 1987-11-24 1989-05-31 Riken Keiki Kk 光電子放出閾値測定装置

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JPH0376842B2 (ja) 1991-12-06

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