(57)【要約】 【課題】  試料を傾斜しても所定の光電子分光測定が出来る様にする。【解決手段】試料ステージコントロールユニット３１，レンズステージコントロールユニット３２，視野制限絞りコントロールユニット３３，角度制限絞りコントロールユニット３４及び電源ユニット２０を連動して作動させる制御装置２１と、試料ステージ５の傾斜角度に対して結像レンズ９が試料ステージ５に干渉しない位置、結像レンズ９の位置に対する視野制限絞り１６の開口径，角度制限絞り１７の開口径，及び、静電レンズ１５への印加電圧と結像レンズ９への供給電流が記憶されるメモリ３５とを設け、試料ステージ５の傾斜角度に応じた結像レンズ９の位置、及び、結像レンズ９の位置に対して所定の分析が行える視野制限絞り１６の開口径，角度制限絞り１７の開口径，静電レンズ１５への印加電圧及び結像レンズ９への供給電流値をメモリ３５から呼び出し、各ユニットを連動して作動させる。【選択図】   図２
2007225407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分析室内に試料ステージに支持されて配置された試料に電離放射線を照射する照射手段と、視野制限絞り，前記試料から放出された電子を減速及び集束させるレンズ，該減速及び集束された電子をエネルギーによって選別するアナライザ及び該アナライザで選別された電子を検出する検出器を備えた電子分光器と、前記試料の下方にレンズステージに支持されて配置され前記試料から放出された電子を前記視野制限絞りに結像させるための結像レンズと、前記試料ステージを少なくとも光軸に垂直な軸を回転軸として傾斜させることが出来る試料ステージ駆動機構と、前記レンズステージを少なくとも光軸方向に移動させることが出来るレンズステージ駆動機構と、前記視野制限絞りの開口径を変えることが出来る視野制限絞り開口径駆動機構と、前記各レンズの強度を変えることが出来るレンズ電源とを備えた電子分光装置において、前記試料ステージ駆動機構，レンズステージ駆動機構，視野制限絞り開口径駆動機構及びレンズ電源を制御する制御装置と、前記試料ステージの傾斜角度に対して前記結像レンズが該試料ステージに干渉しない位置，該結像レンズの位置に対する前記視野制限絞りの開口径及び前記各レンズの強度の情報が記憶される記憶手段とを設け、前記制御装置は、前記試料ステージを傾斜させた時に、前記記憶手段からその傾斜角度に応じた結像レンズの位置、及び、該結像レンズの位置に対して所定の分析が行える前記視野制限絞りの開口径，前記各レンズの強度の情報を呼び出し、該呼び出した情報に基づいて、前記レンズステージ駆動機構，視野制限絞り開口径駆動機構及びレンズ電源を制御する様に成した電子分光装置。
【請求項２】
分析室内に試料ステージに支持されて配置された試料に電離放射線を照射する照射手段と、視野制限絞り，角度制限絞り，前記試料から放出された電子を減速及び集束させるレンズ，該減速及び集束された電子をエネルギーによって選別するアナライザ及び該アナライザで選別された電子を検出する検出器を備えた電子分光器と、前記試料の下方にレンズステージに支持されて配置され前記試料から放出された電子を前記視野制限絞りに結像させるための結像レンズと、前記試料ステージを少なくとも光軸に垂直な軸を回転軸として傾斜させることが出来る試料ステージ駆動機構と、前記レンズステージを少なくとも光軸方向に移動させることが出来るレンズステージ駆動機構と、前記視野制限絞りの開口径を変えることが出来る視野制限絞り開口径駆動機構と、前記角度制限絞りの開口径を変えることが出来る角度制限絞り開口径駆動機構と、前記各レンズの強度を変えることが出来るレンズ電源とを備えた電子分光装置において、前記試料ステージ駆動機構，レンズステージ駆動機構，視野制限絞り開口径駆動機構，角度制限絞り開口径駆動機構及びレンズ電源を制御する制御装置と、前記試料ステージの傾斜角度に対して前記結像レンズが該試料ステージに干渉しない位置，該結像レンズの位置に対する前記視野制限絞りの開口径，前記角度制限絞りの開口径，及び、前記各レンズの強度の情報が記憶される記憶手段とを設け、前記制御装置は、前記試料ステージを傾斜させた時に、前記記憶手段からその傾斜角度に応じた結像レンズの位置、及び、該結像レンズの位置に対して所定の分析が行える前記視野制限絞りの開口径，前記角度制限絞りの開口径，前記各レンズの強度の情報を呼び出し、該呼び出した情報に基づいて、前記レンズステージ駆動機構，視野制限絞り開口径駆動機構，角度制限絞り開口径駆動機構及びレンズ電源を制御する様に成した電子分光装置。
【請求項３】
前記電離放射線はＸ線である前記請求項１若しくは２記載の電子分光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電子分光装置等の電子分光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電子分光装置は、Ｘ線を試料表面に照射し、該照射により試料から放出される光電子を電子分光器で分析してエネルギースペクトルを得る装置で、該得られたスペクトルを解析することにより、試料表面の元素及び該元素の化学状態等を知ることが出来る。  
図１はこの様な光電子分光装置の一概略例を示したものである。
【０００３】
図中１は分析室で、その内部は排気装置２により真空に排気される様に成っている。
【０００４】
前記分析室１の中央部には試料ホルダ３に支持された試料４が配置されており、前記試料ホルダ３は試料ステージ５上に置かれている。この試料ステージは前記分析室１の側壁に取り付けられており、試料ステージ位置調整機構６を調整することにより三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）方向に移動させたり、Ｘ軸若しくはＹ軸を回転軸として傾斜させたりすることが出来る様に成っている。
【０００５】
７は光電子励起用Ｘ線源で、前記試料４にＸ線照射出来る様に前記分析室１の上部壁に取り付けられている。８はこのＸ線源の電源である。
【０００６】
９は磁界型結像レンズで、前記試料４の下方に配置されており、レンズステージ１０に取り付けられている。このレンズステージは前記分析室１の側壁に取り付けられており、レンズステージ位置調整機構１１を調整することにより三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）方向に移動させることが出来る様に成っている。
【０００７】
前記分析室１の上蓋には電子分光器１２が取り付けられている。該電子分光器は、インプットレンズ１３と、該インプットレンズからの光電子をエネルギー分析するためのアナライザ１４と、該アナライザで選別された光電子を検出するための検出器１５から成っている。
【０００８】
前記インプットレンズ１３は、静電レンズ１５を有しており、該静電レンズは集光された光電子を減速させると共に、前記アナライザ１４に集束させるためのものである。
【０００９】
前記インプットレンズ１３には、又、前記試料４の表面上で発生した光電子を取り込む領域を制限するための視野制限絞り１６と、該視野制限絞りを通過した光電子の取り込み角度を制限することにより、レンズ系の球面収差によるボケを低減し、試料表面上の分析領域の精度を補償する角度制限絞り１７が設けられている。
【００１０】
前記視野制限絞り１６は、その開口Ｋ１の中心が前記インプットレンズ１３の光軸Ｏ上に位置する様に、前記インプットレンズ１３の筒内を仕切る様に配置されている。該視野制限絞り１６として、例えば、虹彩絞りが使用されており、開口径調整機構１８を調整することにより、開口径を連続して変えることが出来る様に成っている。  
前記角度制限絞り１７は、その開口Ｋ２の中心が前記インプットレンズ１３の光軸Ｏ上に位置する様に、前記インプットレンズ１３の筒内を仕切る様に配置されている。該角度制限絞り１７として、例えば、虹彩絞りが使用されており、開口径調整機構１９を調整することにより、開口径を連続して変えることが出来る様に成っている。
【００１１】
２０は電源ユニットで、前記磁界型結像レンズ９への電流、前記静電レンズ１５への電圧、前記アナライザ１４への電圧、及び前記検出器１５への電圧を制御する。
【００１２】
２１は制御装置で、前記検出器１５からの信号に基づいて、光電子スペクトルを生成して表示装置２２に表示させたり、前記電源ユニット２０に指令を送ったりする、いわゆる中央制御装置の働きをする。
【００１３】
この様な構成の装置において、試料を分析する場合、オペレーターは開口径調整機構１８を調整して、視野制限絞り１６の開口径をこの時の試料分析に最適な所定の大きさに設定する。又、開口径調整機構１９を調整して、角度制限絞り１７の開口径を、レンズ系の球面収差によるボケを低減する所定の大きさに設定する。
【００１４】
分析室１内の真空度は前記制御装置２１で常に監視されており、前記分析室１の真空度が所定の範囲に入ると、前記制御装置２１は試料４にＸ線照射を行うためのＸ線照射指令をＸ線源電源８に送る。又、該制御装置は前記電子分光器１２の各構成要素（静電レンズ１５，アナライザ１４及び検出器１５）にこの時の試料分析に適する所定の電圧を印加するための指令、及び、前記磁界型結像レンズ９にこの時の試料分析に適する所定の電流を流すための指令をそれぞれ電源ユニット２０に送る。
【００１５】
この様な指令により、前記電源ユニット２０から前記静電レンズ１５に、該静電レンズ１５により試料４からの光電子が減速されて前記アナライザ１４の入射スリット上に集束する様な電圧が印加され、前記磁界型結像レンズ９に、該結像レンズにより試料４からの光電子が前記視野制限絞り１６の開口上に集束する様な電流が供給される。
【００１６】
この様な状態において、前記制御装置２１からの指令を受けた前記Ｘ線源電源８の作動により前記Ｘ線源７からＸ線が発生し、試料４に照射される。該Ｘ線照射により、該試料から光電子が放出される。
【００１７】
該光電子は前記磁界型結像レンズ９によって視野制限絞り１６上に集束され、該視野制限絞り１６の開口Ｋ１，角度制限絞り１７の開口Ｋ２を通過した光電子は静電レンズ１５により減速及び集束されてアナライザ１４に導かれる。
【００１８】
該アナライザでエネルギー選別された光電子は検出器１５で検出される。該検出器は検出した光電子の信号を電気信号に変換して出力する。
【００１９】
前記制御装置２１は、該出力信号に基づく光電子スペクトルを生成して表示装置２２に表示させる。            
【特許文献１】特開２００３−００４６７６号公報
【特許文献２】特開２００３−１８７７３８号公報
【特許文献３】特開２００２−２１４１７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
上記光電子分光装置においては、前記試料４の下方に磁界型結像レンズ９を配置している。この磁界型結像レンズ９の配置理由を以下に説明する。
【００２１】
光電子分光装置で試料４の微小領域を測定する場合、視野制限絞り１６により試料上の測定領域を小さくすると、試料４からの光電子の感度が減少してしまう。そこで、試料下に磁界型結像レンズ９を配置すれば、試料位置近傍に磁場分布のピークを作ることが可能となり、それにより、レンズとしての収差係数が小さくなり、高い空間分解能が可能となる。この様な磁界型結像レンズ９の励磁電流を、試料から放出された光電子が視野制限絞り上に結像される様に制御して光電子の取り込み角度を広く取れば、試料４から放出された光電子をより多く静電レンズ１５に取り込むことが出来、結果的に、多くの光電子をアナライザ１４に導くことが出来、試料４からの光電子の感度を上げることが可能となる。
【００２２】
さて、光電子分光装置における試料分析において、試料を高角度に傾斜させた状態において試料測定する場合（例．角度分解光電子分光測定）がある。その様な場合には、前記試料ステージ位置調整機構６を調整して、試料ステージ５をＸ軸若しくはＹ軸を回転軸として傾斜させる必要がある。
【００２３】
しかしながら、試料ステージ５を高角度に傾斜させると、該試料ステージの下方の配置されている磁界型結像レンズ９に衝突してしまう恐れがある。又、該衝突を避けるために、前記磁界型結像レンズ９を、例えば、光軸Ｏに沿って下方へ移動させると、前記磁界型結像レンズ９の磁界が前記試料４からの光電子に及ぼす状態が変化し、所定の分析が不可能になる恐れがある。即ち、前記磁界型結像レンズ９を所定の位置からずらすことにより、前記視野制限絞り１６による光電子取り込み領域と前記角度制限絞り１７による試料表面上の分析精度が所定のものからずれ、前記試料４からの光電子が前記視野制限絞り１６の開口Ｋ１上に集束しなくなり、該光電子が充分に減速されず且つ前記アナライザ１４の入射スリットＳ上に集束しなり、結果的に、所望試料分析が困難になる。
【００２４】
本発明はこの様に問題に鑑みてなされたものであり、試料ステージを傾斜させて試料測定を行う場合においても、著しく簡単に、試料ステージと磁界型結像レンズとの干渉無しで、所定の測定が出来る様に成した新規な電子分光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明の電子分光装置は、分析室内に試料ステージに支持されて配置された試料に電離放射線を照射する照射手段と、視野制限絞り，前記試料から放出された電子を減速及び集束させるレンズ，該減速及び集束された電子をエネルギーによって選別するアナライザ及び該アナライザで選別された電子を検出する検出器を備えた電子分光器と、前記試料の下方にレンズステージに支持されて配置され前記試料から放出された電子を前記視野制限絞りに結像させるための結像レンズと、前記試料ステージを少なくとも光軸に垂直な軸を回転軸として傾斜させることが出来る試料ステージ駆動機構と、前記レンズステージを少なくとも光軸方向に移動させることが出来るレンズステージ駆動機構と、前記視野制限絞りの開口径を変えることが出来る視野制限絞り開口径駆動機構と、前記各レンズの強度を変えることが出来るレンズ電源とを備えた電子分光装置において、前記試料ステージ駆動機構，レンズステージ駆動機構，視野制限絞り開口径駆動機構及びレンズ電源を制御する制御装置と、前記試料ステージの傾斜角度に対して前記結像レンズが該試料ステージに干渉しない位置，該結像レンズの位置に対する前記視野制限絞りの開口径及び前記各レンズの強度の情報が記憶される記憶手段とを設け、前記制御装置は、前記試料ステージを傾斜させた時に、前記記憶手段からその傾斜角度に応じた結像レンズの位置、及び、該結像レンズの位置に対して所定の分析が行える前記視野制限絞りの開口径，前記各レンズの強度の情報を呼び出し、該呼び出した情報に基づいて、前記レンズステージ駆動機構，視野制限絞り開口径駆動機構及びレンズ電源を制御する様に成したことを特徴とする。
【００２６】
本発明の電子分光装置は、分析室内に試料ステージに支持されて配置された試料に電離放射線を照射する照射手段と、視野制限絞り，角度制限絞り，前記試料から放出された電子を減速及び集束させるレンズ，該減速及び集束された電子をエネルギーによって選別するアナライザ及び該アナライザで選別された電子を検出する検出器を備えた電子分光器と、前記試料の下方にレンズステージに支持されて配置され前記試料から放出された電子を前記視野制限絞りに結像させるための結像レンズと、前記試料ステージを少なくとも光軸に垂直な軸を回転軸として傾斜させることが出来る試料ステージ駆動機構と、前記レンズステージを少なくとも光軸方向に移動させることが出来るレンズステージ駆動機構と、前記視野制限絞りの開口径を変えることが出来る視野制限絞り開口径駆動機構と、前記角度制限絞りの開口径を変えることが出来る角度制限絞り開口径駆動機構と、前記各レンズの強度を変えることが出来るレンズ電源とを備えた電子分光装置において、前記試料ステージ駆動機構，レンズステージ駆動機構，視野制限絞り開口径駆動機構，角度制限絞り開口径駆動機構及びレンズ電源を制御する制御装置と、前記試料ステージの傾斜角度に対して前記結像レンズが該試料ステージに干渉しない位置，該結像レンズの位置に対する前記視野制限絞りの開口径，前記角度制限絞りの開口径，及び、前記各レンズの強度の情報が記憶される記憶手段とを設け、前記制御装置は、前記試料ステージを傾斜させた時に、前記記憶手段からその傾斜角度に応じた結像レンズの位置、及び、該結像レンズの位置に対して所定の分析が行える前記視野制限絞りの開口径，前記角度制限絞りの開口径，前記各レンズの強度の情報を呼び出し、該呼び出した情報に基づいて、前記レンズステージ駆動機構，視野制限絞り開口径駆動機構，角度制限絞り開口径駆動機構及びレンズ電源を制御する様に成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のによれば、試料ステージを傾斜させて試料測定を行っても、著しく簡単に、試料ステージと磁界型結像レンズとの干渉無しで、所定の分析測定が出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２９】
図２は本発明に基づく電子分光装置の１概略例を表したものである。図中、前記図１にて使用された記号と同一記号の付されたものは同一構成要素を示す。
【００３０】
図２に示す光電子分光装置が図１に示す光電子分光装置と構成上で異なるところは以下の通りである。
【００３１】
ステージ位置調整機構６に、試料ステージ５のＸ，Ｙ，Ｚ方向への移動若しくは、Ｘ若しくはＹ軸を回転中心とした傾斜をコントロールする電気信号を送る試料ステージコントロールユニット３１、レンズステージ位置調整機構１１に、レンズステージ１０のＸ，Ｙ，Ｚ方向への移動をコントロールする電気信号を送るレンズステージコントロールユニット３２、視野制限絞り１６の開口径調整機構１８に、視野制限絞り１６の開口径の大きさをコントロールするための電気信号を送る視野制限絞りコントロールユニット３３、角度制限絞り１７の開口径調整機構１９に、角度制限絞り１７の開口径の大きさをコントロールするための電気信号を送る角度制限絞りコントロールユニット３４を新たに設け、これらのユニット及び電源ユニット２０が制御装置２１からの指令により連動して作動する様に成した。
【００３２】
又、制御装置２１の指令によってデータの読み込み読み出しを行うメモリ３５を新たに設け、このメモリに、試料ステージ５の傾斜角度に対して試料ステージ５と磁界型結像レンズ９が干渉しない磁界型結像レンズ９の光軸上の位置（Ｚ方向の位置）、該磁界型結像レンズ９の光軸上の位置に対して高分解能で高感度の光電子が検出器２０に検出される、視野制限絞り１６の開口径，角度制限絞り１７の開口径，静電レンズ１５への印加電圧，磁界型結像レンズ９への供給電流，アナライザ１４への印加電圧に関するデータが、所定の分析測定を行うための最適条件として記憶されている。
【００３３】
この様な構成の装置において、試料４を傾斜して分析する場合、制御装置２１から試料ステージコントロールユニット３１に試料４を所望の角度だけ傾斜させる指令が与えられると、ステージ位置調整機構６は前記試料ステージコントロールユニット３１からの傾斜角度信号により試料ステージ５を所望の角度傾斜させる。
【００３４】
この時、前記制御装置２１は、メモリ３５から前記傾斜角度に対応した、磁界型結像レンズ９の光軸上の位置，視野制限絞り１６の開口径、角度制限絞り１７の開口径、静電レンズ１５への印加電圧、磁界型結像レンズ９への供給電流、アナライザ１４への印加電圧にそれぞれ関する最適条件データを呼び出し、磁界型結像レンズ９の光軸上の位置データに基づく移動指令をレンズステージコントロールユニット３２に、視野制限絞り１６の開口径データに基づく開口径調整指令を視野制限絞りコントロールユニット３３に、角度制限絞り１７の開口径データに基づく開口径調整指令を角度制限絞りコントロールユニット３４に、静電レンズ１５への印加電圧データ，磁界型結像レンズ９への供給電流データ，及びアナライザ１４への印加電圧データに基づく電圧印加，電流供給指令を電源コントロールユニット２０に連動してそれぞれ送る。
【００３５】
すると、連動して、レンズ位置調整機構１１は前記レンズステージコントロールユニット３１からの位置データに基づいて磁界型結像レンズ９の光軸上の位置を調整し、開口径調整機構１８は前記視野制限絞りコントロールユニット３３からの開口径データに基づいて視野制限絞り１６の開口径を調整し、開口径調整機構１９は前記角度制限絞りコントロールユニット３４からの開口径データに基づいて角度制限絞り１７の開口径を調整し、静電レンズ１５には前記電源ユニット２０からの印加電圧データに基づく電圧が印加され、磁界型結像レンズ９には前記電源ユニット２０からの供給電流データに基づく電流が供給され、アナライザ１４には前記電源ユニット２０からの印加電圧データに基づく印加電圧が印加される。
【００３６】
この結果、前記光電子分光装置は、前記磁界型結像レンズ９が傾斜した試料ステージ５に干渉せずに、高分解能で高感度の光電子が検出器２０に検出出来る、いわゆる最適測定条件の状態となる。
【００３７】
この状態において、Ｘ線源７からのＸ線が試料４に照射されると、該試料から光電子が放出され、該光電子は前記磁界型結像レンズ９によって視野制限絞り１６上に集束され、該視野制限絞り１６の開口Ｋ１，角度制限絞り１７の開口Ｋ２を通過した光電子は静電レンズ１５により減速及びアナライザ１４の入射スリットＳ上に集束されて該アナライザ１４に導かれる。
【００３８】
該アナライザでエネルギー選別された光電子は検出器１５で検出され、電気信号に変換されて出力される。
【００３９】
前記制御装置２１は、該出力信号に基づく光電子スペクトルを生成して表示装置２２に表示させる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】従来の電子分光装置の一概略例を示したものである。
【図２】本発明の電子分光装置の一概略例を示したものである。
【符号の説明】
【００４１】
１…分析室
２…排気装置
３…試料ホルダ
４…試料
５…試料ステージ
６…試料ステージ位置調整機構
７…光電子励起用Ｘ線源
８…Ｘ線源の電源
９…磁界型結像レンズ
１０…レンズステージ
１１…レンズステージ位置調整機構
１２…電子分光器
１３…インプットレンズ
１４…アナライザ
１５…検出器
１６…視野制限絞り
１７…角度制限絞り
１８…開口径調整機構
１９…開口径調整機構
２０…電源ユニット
２１…制御装置
２２…表示装置
３１…試料ステージコントロールユニット
３２…レンズステージコントロールユニット
３３…視野制限絞りコントロールユニット
３４…角度制限絞りコントロールユニット
３５…メモリ
Ｓ…入射スリット  
【図１】
2007225407.tif 000003
【図２】
2007225407.tif 000004