JP2001133422A - 表面分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 短時間で効率的に試料上の目的部位の分析測
定を行えるようにした表面分析装置を提供する。 【解決手段】 試料９に対して電子プローブを相対的に
走査しながら照射する電子銃１と、試料から放出される
二次電子を検出し二次電子像を生成する二次電子検出器
11及び画像収集装置12と、生成された二次電子像を表示
する表示装置18と、二次電子像から注目測定部位を抽出
するポインティングデバイスなどを含む入力操作部19
と、抽出された測定部位を電子プローブの走査方向を基
準とする複数の線分の集合に分解し、各線分の座標を観
察画像の座標系で算出する制御部17と、電子プローブを
算出された座標に基づいて各線分上を走査させ、試料か
ら発生するオージェ電子のエネルギー分光を行い測定部
位の分析測定を行う静電半球形電子エネルギーアナライ
ザ13とで表面分析装置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電子プローブを
用いて試料表面の元素分析などを行う表面分析装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】電子プローブを用いたオージェ電子プロ
ーブアナライザや電子プローブマイクロアナライザなど
の表面分析装置を利用して、試料表面の元素分析などを
目的として試料の観察測定を行う場合、通常の次のよう
な手順で行われる。 （１） 試料表面の二次電子像を観察し、分析の対象と
なる試料の分析位置を探索する。 （２） 分析位置を特定したら、その部位に含まれる元
素を特定する。電子をプローブとする表面分析装置で
は、例えばオージェ電子スペクトルを測定することによ
って元素の特定が行われる。 （３） 上記（２）のステップで行った元素同定や濃度
解析の他に、元素の空間分布データが必要な場合には、
目的とする分析位置を含む領域を電子ビーム走査又は試
料ステージ走査などによって、その分析位置に含まれる
目的元素の分布データを収集する操作が行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に試料表面の元素
分析を目的とした試料の観察測定は上記のように行われ
るが、この観察測定の際、走査対象となる領域として
は、目的とする測定位置が含まれる矩形領域が選ばれる
のが一般的である。したがって、通常、問題となってい
る目的とする測定位置を含む矩形領域又は観察画像全体
を分析するようにしているため、二次電子像などの観察
画像の収集時間に比して分析測定時間は長時間要し、分
析処理の効率を低下させている。

【０００４】本発明は、従来の試料表面の目的部位の分
析測定手法における上記問題点を解消するためになされ
たもので、短時間で効率的に目的部位の分析測定を行え
るようにした表面分析装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明は、試料に対して電子プローブを相対的に走
査しながら照射する手段と、試料表面の形状を観察する
手段と、試料表面の観察画像から注目測定部位を抽出す
る手段と、抽出された測定部位を前記電子プローブの走
査方向を基準とする複数の線分の集合に分解し、各線分
の座標を観察画像の座標系で算出する手段と、前記電子
プローブを前記算出された座標に基づいて前記測定領域
の線分上に走査させ、試料から発生する二次線のエネル
ギー分光を行い測定部位の分析測定を行う手段とで表面
分析装置を構成するものである。

【０００６】このように構成された表面分析装置では、
試料表面の観測画像から注目されている測定部位（例え
ば介在物とか組織）を抽出して、抽出された測定部位を
複数の線分の集合に分割し、電子プローブを各線分上を
走査させて測定部位の分析測定を行う。これにより短時
間で効率的に目的部位の分析測定を行うことができる。
また、この際、目的部位の各線分上を連続的に電子プロ
ーブを走査して平均組成の分析測定を行うことにより、
試料の帯電によるスペクトルシフトの影響が小さくな
り、より正確な分析測定を行うことが可能となる。

【０００７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は本発明に係る表面分析装置の実施の
形態を示す図で、この実施の形態は本発明をオージェ電
子分光装置に適用したものを示している。図１におい
て、１は電子銃で、電子線発生源２と、ブランキング電
極３と、ブランキング用絞り４と、集束レンズ５と、電
子ビーム（プローブ）を二次元的に振らす偏向器６とで
構成されている。７はブランキング電極３の駆動制御用
のブランキング電源、８は偏向器を駆動制御するための
偏向電源である。９は電子銃１の光軸上に配置された試
料、10は試料ホルダ、11は電子ビームの照射を受けた試
料９から発生する二次電子を検出する二次電子検出器、
12は二次電子検出器11で検出された二次電子を収集して
電子像を形成する画像収集装置、13は電子ビームの照射
を受けた試料９から発生するオージェ電子を検出するた
めの静電半球形電子エネルギーアナライザ、14は該アナ
ライザ13の駆動制御用電源、15は該アナライザ13の検出
器、16は検出器15で検出された検出信号を計数しオージ
ェスペクトルを生成する計数回路、17は各部の動作を制
御するための制御部、18は画像収集装置12で得られた二
次電子像、あるいは計数回路16で得られた分析結果を表
示するための表示装置、19はポインティングデバイスな
どを含むオペレータの入力操作部である。

【０００８】次に、このように構成されているオージェ
電子分光装置の動作について説明する。まず、オペレー
タは入力操作部19により二次電子検出器11を用いた二次
電子像取得の指示入力を行う。この入力が行われると、
電子銃１の偏向電源８で駆動制御される偏向器６により
電子プローブを試料表面上を走査しながら照射する。こ
の電子プローブの照射により試料９から発生する二次電
子を二次電子検出器11で検出し、画像収集装置12で形成
された二次電子画像を表示装置17で表示する。そして、
その二次電子像に基づいて、試料表面上の問題となって
いる所定の目的部位（介在物等）を含む探索領域を決定
する。この際、二次電子像の倍率は、目的部位が後の分
布データの収集に適した値を選ぶ。次に、目的部位に含
まれる元素をオージェスペクトルによって同定し、分布
データを測定するための測定エネルギー値を決定し、ア
ナライザ電源14に設定する。

【０００９】次いで、元素分布データ測定の対象となる
領域（探索領域）を、二次電子像の２値化処理などの画
像処理やポインティングデバイスによって切り出し設定
する。次いで、この切り出された領域を電子ビームの走
査方向を基準とする線分の集合に分解し、これらの分解
した線分の座標を２次電子像の座標系で算出し、線分の
座標データを作成する。なお、これらの動作は制御部17
で行われる。

【００１０】次に、目的部位に対して測定目的に応じた
装置制御を行い、試料表面の目的部位の測定データを収
集する。まず目的元素が目的部位内にどのように分布し
ているかを測定する場合には、図２の（Ａ）に示すよう
に、電子プローブの走査方向を基準として、複数の線分
に分解した目的部位の各線分に対応した走査ラインの始
点／終点の座標データを電子銃１の偏向電源８に与え
て、電子プローブを試料上の目的部位内で走査させる。
そして、選択された画素分解能に応じた測定位置に対応
して電子プローブを試料上に照射し、試料上から発生し
たオージェ電子を静電半球形電子エネルギーアナライザ
13で検出し、計数回路16で計数して目的元素のピーク強
度（ピーク及びバックグランド又はスペクトル）を測定
し、元素分布を求め、必要に応じて測定結果に基づく元
素分布態様を表示装置18に表示する。なお、図２の
（Ａ）において、波線の各点は画素分解能に対応したデ
ータ収集位置（測定位置）を示している。

【００１１】図３は、目的部位の元素分布を測定する場
合のタイミング図で、図３において、プローブブランキ
ング制御は電子銃１のブランキング電極３の制御態様を
示し、プローブ外部制御は目的部位の測定開始と終了の
制御態様を示し、信号収集ゲートは計数回路16のカウン
タゲートの開閉制御態様を示し、Ｔdwell は各測定点の
計測時間を示している。

【００１２】一方、目的部位内の平均元素組成を測定す
る場合、図２の（Ｂ）に示すように、電子プローブの走
査方向を基準として複数の線分に分解した目的部位の各
線分に対応した走査ラインの始点／終点の座標データを
電子銃の偏向電源８に与えて、目的部位内を各線分に添
って試料上を連続的に走査し、計数回路16のカウンタの
ゲートを選択された積分時間（ｔ1,ｔ2,・・・・・ｔn
）の間開いて、目的元素のピーク強度を測定し、目的
部位内の平均元素組成を分析測定する。図４は、目的部
位の平均元素組成を測定する場合のタイミング図を示し
ている。

【００１３】この目的部位を連続的に走査して平均組成
を分析測定する手法では、点分析手法に比して試料の帯
電によるスペクトルシフトの影響が小さくなり、より正
確なピーク強度が得られる。

【００１４】上記実施の形態においては、本発明をオー
ジェ電子分光装置に適用したものを示したが、本発明は
電子プローブマイクロアナライザなどの他の表面分析装
置にも勿論適用することができ、同様の効果が得られ
る。

【００１５】

【発明の効果】以上実施の形態に基づいて説明したよう
に、本発明によれば、観察画像より目的とする部位のみ
を分析測定するようにしているので、従来観察画像の全
領域を対象とした分析測定に比して、短時間で効率的に
分析測定を行うことができる。また目的部位を連続的に
走査して平均元素組成を分析測定する場合は、点分析法
に比べて試料の帯電によるスペクトルシフトの影響が少
なくなり、より正確なピーク強度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る表面分析装置の実施の形態を示す
ブロック構成図である。

【図２】目的部位における元素分布及び平均組成を測定
する場合における電子プローブの走査態様を示す図であ
る。

【図３】目的部位における元素分布を測定する場合の各
部の動作タイミングを示す図である。

【図４】目的部位における平均組成を測定する場合の各
部の動作タイミングを示す図である。

【符号の説明】

１ 電子銃 ２ 電子線発生源 ３ ブランキング電極 ４ ブランキング用絞り ５ 集束レンズ ６ 偏向器 ７ ブランキング電源 ８ 偏向電源 ９ 試料 10 試料ホルダ 11 二次電子検出器 12 画像収集装置 13 静電半球形電子エネルギーアナライザ 14 アナライザ駆動制御用電源 15 検出器 16 計数回路 17 制御部 18 表示装置 19 入力操作部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料に対して電子プローブを相対的に走
   査しながら照射する手段と、試料表面の形状を観察する
   手段と、試料表面の観察画像から注目測定部位を抽出す
   る手段と、抽出された測定部位を前記電子プローブの走
   査方向を基準とする複数の線分の集合に分解し、各線分
   の座標を観察画像の座標系で算出する手段と、前記電子
   プローブを前記算出された座標に基づいて前記測定領域
   の線分上に走査させ、試料から発生する二次線のエネル
   ギー分光を行い測定部位の分析測定を行う手段とを備え
   ていることを特徴とする表面分析装置。