JP2007256038A - Surface analyzer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電子線、イオンビーム又はX線等の1次ビームを試料に照射し、試料から発生した電子線、X線、光等により試料の表面近傍に存在する元素を同定すると共に、結合状態などの化学状態の解析を行う蛍光X線分析装置、X線マイクロアナライザ、走査電子顕微鏡でのカソードルミネッセンス等のX線及び/若しくは光の分光を利用した表面分析装置に関するものである。 The present invention irradiates a sample with a primary beam such as an electron beam, an ion beam, or an X-ray, identifies an element existing in the vicinity of the surface of the sample by an electron beam, X-ray, light, etc. generated from the sample, and binds the sample. The present invention relates to a surface analysis apparatus using X-ray and / or light spectroscopy such as cathodoluminescence in a scanning electron microscope.
試料表面の組成や化学状態等を分析する装置としてX線分析装置がある。
このようなX線分析装置では、試料表面に細く絞った電子を照射し、試料表面層から発生したX線を集光素子により集束して半導体X線分析器や回折格子等を用いた波長分散型X線分光器に導き、ここでエネルギー分光し、分光されたX線を検出器で検出し、エネルギースペクトルを得、スペクトルのピーク値、強度、およびその形などを解析して試料の微小領域(ナノオーダレベル)の組成や化学状態等を分析している。
There is an X-ray analyzer as an apparatus for analyzing the composition, chemical state, etc. of the sample surface.
In such an X-ray analyzer, the sample surface is irradiated with finely focused electrons, and X-rays generated from the sample surface layer are focused by a condensing element, and wavelength dispersion using a semiconductor X-ray analyzer or a diffraction grating is performed. Type X-ray spectrometer, energy spectroscopy is performed here, the detected X-rays are detected by a detector, an energy spectrum is obtained, and the peak value, intensity, and shape of the spectrum are analyzed to analyze a micro area of the sample (Nano-order level) composition and chemical state are analyzed.
従来の、試料表面からの軟X線を検出する超高真空表面分析装置の一例として、その構成を図1、2を用いて説明する。分析室1上面には電子銃4が設置され、試料2に照射する電子線14を発生する。電子銃4の末端には対物レンズ5が設置されてり、電子線14を試料ステージ3上の試料2に合焦する。分析室1の側面には試料2を分析室1に導入するための試料交換室12及び、試料交換室12に導入した被測定試料2をお分析室1に搬送するための試料搬送棒13が設置されている。
As an example of a conventional ultra-high vacuum surface analyzer for detecting soft X-rays from a sample surface, the configuration will be described with reference to FIGS. An electron gun 4 is installed on the upper surface of the analysis chamber 1 to generate an
電子線14が試料2に照射されると、試料表面2から軟X線15が放出される。分析室1は、低エネルギーの軟X線の測定を行うにあたり、試料表面を極めて清浄かつ、汚染パーテクルの無い状態に保つために図示しない真空ポンプ等によって10−8Pa以下の超高真空に保持されている。
When the
また、分析室1の斜め上面にはX線分光器室6が設置されており、図示しない真空ポンプにより10−7乃至10―6Paの高真空に保持されている。X線分光器室6の集光口の軸上にはX線集光素子7、アパーチャ8及びX線分光器10が配置される。
An
ポリキャピラリ等で構成されたX線集光素子7は試料2上で発生したX線15をアパーチャ8近傍に集束する。アパーチャ8はX線集光素子7で集光されたX線束15をX線分光器10の入射条件に応じた大きさにするための円形の微小口またはスリット形状を有する。また、アパーチャ8はX線束のビーム形状を整えるほか、分析室1とX線分光器室6の間の真空圧力差を保つ差動排気アパーチャとして機能する。X線分光器10はX線分光器室6に設置されており、アパーチャ8によってビーム成形されたX線束15をエネルギー分光し、X線検出器11に投影(結像)するための分光器(回折格子等)である。
The X-ray condensing
以下その動作について説明する。図2に示すように、電子線14が試料2に照射されることにより発生したX線15はX線集光素子7によりアパーチャ8の位置に焦点を結ぶ。このときアパーチャ8の開口部はX線分光器10の角度、サイズ等の入力条件に応じた大きさであるため、X線15の不要な部分は遮断されてX線のビーム形状が整えられる。アパーチャ8によりビーム形成されたX線15は、X線分光器10によりエネルギー分光され、X線検出器11に投影(結像)される。結像されたX線は、X線検出器11により電気信号に変換され、コンピュータに取り込まれ数々の演算処理が行われ、分析が行われる。
The operation will be described below. As shown in FIG. 2, the
この様に、荷電粒子線を試料に照射し、そこから発生するX線や光の分光を行う装置では、分光器の前に集光素子(ポリキャピラリレンズ、レンズ、凹面鏡)等)を設置し、試料から発生したX線や光を出来限り多く分光器に取り込み、検出感度の向上を行っている。 In this way, in a device that irradiates a sample with a charged particle beam and separates X-rays or light generated therefrom, a condensing element (polycapillary lens, lens, concave mirror, etc.) is installed in front of the spectrometer. The X-ray and light generated from the sample are taken in as much as possible into the spectrometer to improve the detection sensitivity.
しかしながら、これらの集光素子は、ガラスなどの絶縁物で構成されており、又、その集光率を大きくする為に、出来限り試料近傍に設置される。このことは、試料から発生する2次電子や反射電子が集光素子表面に捕獲され易くなり、時間と共に帯電し、集光素子上での帯電が、新たな電界を発生させることを意味する。この新たな電界は、電子線14に対して、不安定な外乱である偏向場を形成する、その結果、電子線14の照射点が変動し、高分解能、高倍率での像観察、及び高い位置精度での分析が極めて困難となる。
However, these light condensing elements are made of an insulating material such as glass, and are installed as close to the sample as possible in order to increase the light condensing rate. This means that secondary electrons and reflected electrons generated from the sample are easily captured on the surface of the light collecting element and are charged with time, and charging on the light collecting element generates a new electric field. This new electric field forms a deflection field that is an unstable disturbance with respect to the
これらの2次電子や反射電子の帯電による悪影響を防止する為に、集光素子の表面にアルミニウムなどの金属薄膜を蒸着し接地電位とし、照射電子線に悪影響を与えないようにしている。 In order to prevent adverse effects due to charging of these secondary electrons and reflected electrons, a metal thin film such as aluminum is vapor-deposited on the surface of the light condensing element to obtain a ground potential so as not to adversely affect the irradiated electron beam.
集光素子上に金属薄膜を蒸着し接地電位とすることは、帯電を防ぐ大きな効果をもたらすが、逆にこの金属薄膜による軟X線の吸収が行われ、信号強度の大きな減衰を招き、結果として検出感度の大幅な劣化となる。 Depositing a metal thin film on the light condensing element and setting it to ground potential has a great effect of preventing electrification, but conversely, this metal thin film absorbs soft X-rays, resulting in a large attenuation of the signal intensity. As a result, the detection sensitivity is greatly deteriorated.
請求項1項の発明は、試料を収容する真空に保持された分析室と、1次ビームを前記試料に照射する1次ビーム照射手段と、前記試料から放出されたX線及び/若しくは光を集光する集光手段と、前記集光したX線及び/若しくは光を分光・検出する手段と、を備える表面分析装置であって、前記試料と前記集光手段の間に接地電位の金属グリッドを配置したことを特徴とする表面分析装置である。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an analysis chamber for holding a sample in a vacuum, primary beam irradiation means for irradiating the sample with a primary beam, and X-rays and / or light emitted from the sample. A surface analysis apparatus comprising: a condensing means for condensing; and a means for spectroscopic / detecting the condensed X-ray and / or light, wherein a metal grid having a ground potential between the sample and the condensing means Is a surface analysis device characterized in that
請求項2項の発明は、前記1次ビームは荷電粒子線であることを特徴とする請求項1に記載した表面分析装置である。
The invention according to
請求項3項の発明は、前記金属グリッドは、メッシュ状であって開口率が90%以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載した表面分析装置である。
The invention according to
本発明により、接地電位の金属グリッドが、集光素子に捕獲された2次電子や反射電子に起因する電界を遮蔽する為、照射電子線の位置の変動を抑え、高分解能、高倍率での像観察、および高い位置精度での分析が可能となる。 According to the present invention, the ground potential metal grid shields the electric field caused by the secondary electrons and reflected electrons captured by the light collecting element, so that the fluctuation of the position of the irradiated electron beam is suppressed, and the high resolution and high magnification can be achieved. Image observation and analysis with high positional accuracy are possible.
又その結果、集光素子上の金属薄膜の蒸着が不要となる為、金属薄膜による軟X線の吸収がなくなり、検出感度の向上となる。 As a result, it is not necessary to deposit a metal thin film on the condensing element, so soft X-ray absorption by the metal thin film is eliminated, and detection sensitivity is improved.
(実施例1)
以下、本発明の実施例について図3に基ずいて、その構成について説明する。各符号の説明は、前記図1,2と同じである為、説明は省く。図3では特にエネルギーの低い軟X線の検出の場合について示すものであり、図2との違いは、集光素子7と試料2の間の接地電位での金属グリッド16の有無である。
Example 1
Hereinafter, the configuration of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Since the description of each symbol is the same as in FIGS. 1 and 2, the description is omitted. FIG. 3 shows the case of detecting soft X-rays with particularly low energy. The difference from FIG. 2 is the presence or absence of the
図4では、金属グリッド16の一例として、メッシュタイプのグリッドの詳細が示してある。ピッチ1mm、ブリッジ幅0.05mm、開口率として90%以上となっており、開口率を大きくする事でグリッドによる軟X線強度の減衰を極力抑えている。
FIG. 4 shows details of a mesh type grid as an example of the
本発明の動作について以下に説明を行う。図3において、電子線14による照射で、試料2から2次電子、反射電子、X線、光などが発生する、このうち2次電子、反射電子などは図示されていないそれぞれの検出器によりその大部分が捕捉される。しかし、2次電子、反射電子の一部は集光素子7前面の金属グリッド16の空間を通り抜け集光素子上7に帯電し、新たに電界を形成する。
The operation of the present invention will be described below. In FIG. 3, irradiation with the
この電界は、X線、光に何ら悪影響を与えるものではないが、既に述べたように、電子線14に対し、不安定な外乱である偏向場を形成する。しかしながら、金属グリッド16が接地電位である為にこの不安定な偏向場は、集光素子7と金属グリッド16間に閉じ込められ、電子線14の通路までには到達しない。
This electric field does not adversely affect X-rays and light, but as described above, forms a deflection field that is an unstable disturbance to the
この結果、集光素子上での帯電が有っても、試料上での照射点が変動せず、高分解能、高倍率での像観察、及び高い位置精度での分析が実現する。そして、従来必要とされていた集光素子の帯電防止を目的とした金属薄膜が不要となり、金属薄膜での軟X線の吸収が無くなり検出感度の向上が可能となる。 As a result, even if there is a charge on the light condensing element, the irradiation point on the sample does not fluctuate, and high resolution, high magnification image observation, and analysis with high positional accuracy are realized. In addition, a metal thin film intended to prevent electrification of the condensing element, which has been conventionally required, is no longer necessary, and soft X-rays are not absorbed by the metal thin film, and detection sensitivity can be improved.
本実施例では電子線照射によるX線検出の場合について一例を示したが、走査電子顕微鏡にカソードルミネッセンス検出器を取り付けて電子線照射によるカソードルミネスッセンスの検出を行う場合も同様な効果を得ることが出来る。 In the present embodiment, an example of the case of X-ray detection by electron beam irradiation has been shown, but the same effect can be obtained when a cathode luminescence detector is attached to a scanning electron microscope to detect cathode luminescence by electron beam irradiation. I can do it.
試料とカソードルミネッセンス光の集光素子であるレンズや凹面鏡の間に同様な接地電位の金属グリッドを設置することにより、集光素子上での2次電子、反射電子の帯電による電界を遮蔽し、電子線の照射点での位置変動抑え、高分解能、高倍率での像観察、及び高い位置精度での分析が実現する。又、その結果、集光素子上の金属薄膜の蒸着が不要となり、集光素子によるカソードルミネッセンス光の吸収が無くなるので、検出感度の向上となる。 By installing a metal grid with a similar ground potential between the sample and the lens or concave mirror that is the condensing element of the cathode luminescence light, the electric field due to charging of secondary electrons and reflected electrons on the condensing element is shielded, Position fluctuation at the electron beam irradiation point is suppressed, image observation with high resolution and high magnification, and analysis with high position accuracy are realized. As a result, it is not necessary to deposit a metal thin film on the light condensing element, and the cathode luminescence light is not absorbed by the light condensing element, so that the detection sensitivity is improved.
(同一または類似の動作を行うものには共通の符号を付す。)
1 分析室
2 試料
3 試料ステージ
4 電子銃
5 対物レンズ
6 X線分光器室
7 X線集光素子
8 アパーチャ
9 仕切りバルブ
10 X線分光器
11 X線検出器
12 試料交換室
13 試料搬送棒
14 電子線
15 X線
16 金属グリッド
(Those that perform the same or similar operations are denoted by a common reference.)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記試料に照射する1次ビーム照射手段と、
前記試料から放出されたX線及び/若しくは光を集光する集光手段と、
前記集光したX線及び/若しくは光を分光・検出する手段と、を備える表面分析装置であって、前記試料と前記集光手段の間に接地電位の金属グリッドを配置したことを特徴とする表面分析装置。 An analysis chamber held in a vacuum containing the sample;
Primary beam irradiation means for irradiating the sample;
Condensing means for condensing X-rays and / or light emitted from the sample;
And a means for spectroscopically detecting and detecting the collected X-ray and / or light, wherein a grounded metal grid is disposed between the sample and the light collecting means. Surface analyzer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006080000A JP2007256038A (en) | 2006-03-23 | 2006-03-23 | Surface analyzer |
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ID=38630440
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS62254061A (en) * | 1985-03-15 | 1987-11-05 | シユルンベルジエ テクノロジイ コ−ポレ−シヨン | Improved type electron-beam test probe for testing integrated circuit |
JPH09283071A (en) * | 1996-04-11 | 1997-10-31 | Jeol Ltd | Electron beam device |
JP2001242295A (en) * | 2000-03-01 | 2001-09-07 | Jeol Ltd | Collimating x-ray spectrometer and collimator |
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2006
- 2006-03-23 JP JP2006080000A patent/JP2007256038A/en active Pending
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