JPH07248217A

JPH07248217A - 試料分析装置

Info

Publication number: JPH07248217A
Application number: JP6042400A
Authority: JP
Inventors: Hirotami Koike; 紘民小池
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 1994-03-14
Filing date: 1994-03-14
Publication date: 1995-09-26

Abstract

(57)【要約】【目的】試料表面に存在する微量物質の分析の容易化
を図ること、電子ビームの照射により試料の表面から発
生したカソードルミネッセンスを効率よく集光すること
のできる試料分析装置を主として提供する。【構成】本発明に係わる試料分析装置は、電子ビーム
を試料９の表面に照射するための照射部１と、電子ビー
ムの照射方向に対して試料９の表面Ｓを傾斜させて試料
９を支持する試料ステージ３と、電子ビームの照射によ
り試料９の表面Ｓから発生した光を集光する集光ミラー
１０と、集光ミラーに１０よって集光されたカソードル
ミネッセンスを検出する光検出部１３とを有し、集光ミ
ラー１０はその焦点が試料９の表面のビーム照射箇所に
ほぼ一致されてその光軸１ｅが試料ステージ３の傾斜軸
にほぼ並行に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は試料分析装置の改良に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、有機物、無機物等の物質の試
料を分析する各種の試料分析装置が知られている。例え
ば、試料の５０μm以下の微小領域を分析する試料分析
装置としては、レーザー・ラマン、紫外線を利用した顕
微分光装置、電子線を利用するオージェ、ＥＳＣＡ、Ｅ
ＰＭＡ、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）、走査型電子顕微
鏡（ＳＥＭ）、及びイオンを利用したＳＩＭＳが知られ
ている。

【０００３】この中で、ＥＳＣＡ、オージェ、ＳＩＭＳ
などは表面の元素分析に使用されている。その分析領域
はそれぞれ２０μm、１０nm、１００nmのオーダーであ
る。元素分析に関しては、電子顕微鏡を利用して１nmの
微小領域からの分析も可能になってきている。一方、化
学結合の結合状態（状態分析）や物質の同定に関しては
FT-IRが多用されているが、FT-IRは２０μm以下の微小
領域では使えなく、これより小さい領域ではラマン分光
や顕微分光装置が使用されている状況にある。しかしな
がら、これらの装置も１μm以下の微小領域での化学物
質の分析では電子顕微鏡で透過電子のエネルギー分析に
よる方法が試みられ始めているが方法論としてはまだ確
立していないし、この方法では１００μm以下の薄い資
料にしか適用できない問題があり、この方法は実用的で
ない。この意味で１μm以下の微小領域での元素分析お
よび状態分析が可能な装置はほとんど存在しないといえ
るであろう。

【０００４】また、電子ビームを照射した際に生じるカ
ソードルミネッセンスは、原子の化学結合に携わる外殻
電子との相互作用により発生するので、原子の化学結合
状態を知ることができるが、このカソードルミネッセン
スは微弱である。そこで、回転楕円面を有する集光ミラ
ーを試料室に挿入してカソードルミネッセンスを集光す
る工夫を行っているが、分析の感度、表面分析の点で最
適の構造にはなっていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の試料分析装置
は、上述のように電子ビームを照射により生じたカソー
ドルミネッセンスを充分に集光することができず、試料
の基板の表面に分析対象物質が微量に存在する場合、試
料面に対して垂直方向からビームを照射すると、電子ビ
ームが分析対象物質を通過する割合が多くなり、分析対
象物質から発生するカソードルミネッセンスの割合に較
べて基板から生じるカソードルミネッセンス、すなわ
ち、バックグラウンドノイズが多くなり、従って、ノイ
ズ比（Ｐ／Ｂ）が悪化するという問題点がある。

【０００６】本発明の第１の目的は、試料表面に存在す
る微量物質の分析の容易化を図ることのできる試料分析
装置を提供することにある。

【０００７】本発明の第２の目的は、ビームの照射によ
り試料の表面から発生したカソードルミネッセンスを効
率よく集光することのできる試料分析装置を提供するこ
とにある。

【０００８】本発明の第３の目的は、Ｘ線分析とカソー
ドルミネッセンスによる分析とを同時に行うことのでき
る試料分析装置を提供することにある。

【０００９】本発明の第４の目的は、ビーム照射による
損傷を極力少なくして試料の表面の形状分析を行うこと
ができる試料分析装置を提供することにある。

【００１０】本発明の第５の目的は、試料の表面に存在
する分析対象物質の画像、元素、化学結合状態を多面的
に分析できる試料分析装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる試料分析
装置は、ビームを試料面に照射するための照射部と、ビ
ームの照射方向に対して試料面を傾斜させて試料を支持
する支持部と、ビームの照射により試料面から発生した
光を集光する集光ミラーと、集光ミラーによって集光さ
れた光を検出する光検出部とを有し、集光ミラーはその
焦点が前記試料表面のビーム照射箇所にほぼ一致されて
いる。

【００１２】好ましくは、試料の傾斜角度は４５度以上
である。好ましくは、試料に電子ビームが照射される。
好ましくは、支持部は傾斜軸の回りに傾斜される。その
傾斜角度は調節変更可能である。集光ミラーは好ましく
はその光軸が傾斜軸と平行である。好ましくは、集光ミ
ラーの傾斜角度は試料の傾斜角度と同じであることが望
ましい。この集光ミラーの傾斜角度も調節変更可能であ
ることが望ましい。更に、集光ミラーは試料の傾斜の邪
魔とならないように一部が切り欠かれていてもよい。照
射部は好ましくは走査型であり、光検出部、電子検出
部、Ｘ線検出部を有することが望ましい。その照射部は
走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡の電子線照射部、
走査型トンネル電子顕微鏡のプローブであってもよい。
更に、集光ミラーにはビームを試料に向けて案内するた
めの案内溝を設けるのが望ましく、例えば、集光ミラー
の回転方向に長く延びる形状であることが一層好まし
い。更に、エバネッセント場を検出する検出プローブを
配置できる構成とすることが望ましい。

【００１３】

【作用】本発明に係わる試料分析装置によれば、ビーム
の照射方向に対して試料の表面が傾斜されているので、
試料の実効的厚さを増すことができ、従って、ビームの
照射によるカソードルミネッセンスの発生効率を高める
ことができる。

【００１４】試料の傾斜軸と集光ミラーの光軸とが平行
ある場合には、ビームの照射によるカソードルミネッセ
ンスを集光ミラーにより効率よく集光できる。というの
は、カソードルミネッセンスの発生方向は、試料の表面
に立てた法線方向に多く発生するからである。

【００１５】

【実施例】以下に、本発明に係わる試料分析装置の実施
例を図面を参照しつつ説明する。

【００１６】実施例１．図１において、１はビームを試
料表面に照射するための照射部である。この照射部１は
走査型電子顕微鏡の電子ビーム発生源である。この照射
部１は対物レンズ２を有する。この照射部１の下部には
図２に示すように支持部としての試料ステージ３が配設
されている。この試料ステージ３は傾斜軸４の軸線の回
りに傾斜可能である。この試料ステージ３にはＸ−Ｙテ
ーブル５が設けられている。Ｘ−Ｙテーブル５はＸ方向
移動テーブル６とＹ方向移動テーブル７とからなる。Ｙ
方向移動テーブル７の上面には試料セット台８が設けら
れている。この試料セット台８の上部に試料９が載置さ
れる。試料９はＸ−Ｙテーブル５を調節することにより
照射部１の真下にセットされる。

【００１７】Ｘ−Ｙテーブル５と対物レンズ２との間に
は、集光ミラー１０が設けられている。この集光ミラー
１０は図１に示すように直方体形状である。この集光ミ
ラー１０は支持アーム１１により試料ステージ３の基部
３ａに固定されている。集光ミラー１０の底面１０ａに
回転楕円面１０ｂが形成されている。回転楕円面１０ｂ
の長軸１０ｅ（光軸）はその傾斜軸４と平行とされ、よ
り好ましくは一致される。その集光ミラー１０には図３
に拡大して示すように電子ビームを試料９に向かって案
内する案内溝１０ｃが形成されている。回転楕円面１０
ｂの一方の焦点は試料９の表面のビーム照射箇所にほぼ
一致されている。この案内溝１０ｃは上面１０ｄから回
転楕円面１０ｂに通じている。電子ビームはその案内溝
１０ｃを通して試料９の表面に照射される。案内溝１０
ｃは集光ミラー１０の回転方向に細長く延びている。こ
れにより、後述するように集光ミラー１０を傾斜させて
も支障なく電子ビームを試料９の表面に照射できる。

【００１８】試料９の表面はこの実施例では傾斜軸４を
中心に傾斜させることにより電子ビームの照射方向に対
して傾斜される。この実施例では、傾斜軸４を回転させ
ることにより試料９の表面Ｓの電子ビームの照射方向に
対する傾斜角度は変更可能である。しかし、試料表面Ｓ
の電子ビームの照射方向に対する傾斜角度は固定でもよ
い。なお、図３では、図面の作成の便宜のため、集光ミ
ラー１０を傾斜させる代わりに電子ビームの照射方向Ｚ
をＺ´方向に傾けた状態が示されている。

【００１９】試料９の表面Ｓを電子ビームの照射方向に
対して傾斜させることにより試料９の実効厚さを増すこ
とができる。また、試料９の表面の電子ビームの照射方
向に対する傾斜角度を変更することにより、試料９の表
面の凹凸に対応させてビームの照射角度を調節でき、検
出効率の良好な傾斜角度を選択できる。その傾斜角度は
４５度以上とすることが望ましい。これにより、試料９
の表面に付着した異物の実効厚さ１．４倍以上に増すこ
とができる。試料９がシリコン基板である場合、そのシ
リコン基板に付着している汚れの検出効率が向上する。

【００２０】この実施例１では、集光ミラー１０を試料
９と一体に回動させて、集光ミラー９を電子ビームの照
射方向に対して傾斜させる構成としている。試料表面Ｓ
の電子ビームの照射方向に対する傾斜角度と集光ミラー
１０の電子ビームの照射方向に対する傾斜角度とが一致
しているので、試料表面Ｓを電子ビームに対して傾斜さ
せたにもかかわらず、集光のための立体角が小さくなら
ず、電子ビームの照射によって試料表面Ｓから生じる光
を集光できる。

【００２１】なお、集光ミラー１０を固定として、試料
９のみを傾斜させる構成とすることもできる。また、支
持アーム１１に二点鎖線で示すような回転軸１２を設
け、この回転軸１２により試料ステージ３とは別個に回
転軸１２の回りに集光ミラー１０を回転させる構成とす
ることもできる。これによって、集光ミラー１０の集光
効率を調節できる。集光ミラー９には放物面鏡を用いる
こともできる。この場合には、放物面鏡の主軸としての
光軸を傾斜軸４と平行に配設する。

【００２２】試料分析装置は、光検出部１３と、電子線
検出部１４と、Ｘ線検出器１５とを有する。光検出部１
３は電子ビームの照射によって生じるカソードルミネッ
センスを検出する。光検出部１３はプリズム１６とダイ
クロイックミラープリズム１７と全反射プリズム１８、
１９と分光器２０とＲＧＢホトマルチアンプリファイア
ー２１とを有する。

【００２３】プリズム１６はカソードルミネッセンスの
一部をダイクロイックミラープリズム１７に向けて透過
し、一部を全反射プリズム１８に向けて反射する。カソ
ードルミネッセンスは微弱光のためプリズム１６を全反
射プリズムとし、分光測定時には光路内に挿入し、ＲＧ
Ｂ信号を形成する際には、光路から離脱するように構成
することにより光量レベルを低くせずに各測定を行うこ
ともできる。

【００２４】分光器２０はカソードルミネッセンスのス
ペクトル分析を行うマルチチャンネル検出器２２とカソ
ードルミネッセンスの特定波長のモノクロ画像信号を形
成するためのホトンカウンティングＰＭＴ２３とを有す
る。

【００２５】プリズム１６を透過したカソードルミネッ
センスはダイクロイックミラープリズム１７によりＲ
（赤）光成分、Ｇ（緑）光成分、Ｂ（青）光成分に分離
される。これらの光成分はＲＧＢホトマルチアンプリフ
ァイアー２１に受光される。

【００２６】電子線検出部１４は電子ビームの照射によ
って試料９に生じた二次電子を検出する。Ｘ線検出器１
５は電子ビームを照射することによって試料９から生じ
たＸ線を検出する役割を有する。集光ミラー１０にはそ
のＸ線を効率良く集光するためのコリメーター２３´が
設けられている。試料９の表面Ｓを電子ビームの照射方
向に対して傾斜させているので、電子ビームの侵入深さ
を抑制することができ、Ｘ線の発生領域を試料９の表面
近傍に限定でき、試料９の表面の分析が容易となる。

【００２７】電子線検出部１４、ＲＧＢホトマルチアン
プリファイアー２１、ホトンカウンティングＰＭＴ２３
の検出出力は図４に示すように画像信号形成部２４に入
力されている。画像信号形成部２４は電子線検出部１４
の検出出力に基づいて試料９の表面Ｓの形態を表わす画
像信号を主として形成する。この場合に、試料９の表面
Ｓが電子ビームに対して傾斜されているので、エッジ効
果により画像のコントラストが強調される。画像信号形
成部２４はＲＧＢホトマルチアンプリファイアー２１の
検出出力に基づいてその画像信号の色成分を形成する。

【００２８】また、画像信号形成部２４はホトカウンテ
ィングＰＭＴ２３の検出出力と電子線検出部１４の検出
出力とを重ね合わせることにより特定波長のモノクロ画
像信号を形成する。マルチチャンネル検出器２２の検出
出力は、光スペクトル分析部２５に入力され、Ｘ線検出
器１５の検出出力はＸ線分析部２６に入力されている。

【００２９】照射部１、分光器２０、画像信号形成部２
４、光スペクトル分析部２５、Ｘ線分析部２６は制御部
２７によって制御される。制御部２７はこれらの制御に
加えてスペクトル表示部２８の制御その他の試料分析に
必要な各種の制御を行う機能を有している。

【００３０】画像信号形成部２４の画像信号は画像表示
部２９に入力される。光スペクトル分析部２５により分
析された蛍光スペクトルはスペクトル表示部２８に表示
される。電子線励起による蛍光は物質の外殻電子の情報
を示しており、蛍光スペクトル分析により物質の化学結
合状態を識別できる。その化学結合の状態は、特殊記号
（例えば、＋、−、＊）等により画像表示部２９上の物
質存在箇所に表示される。

【００３１】Ｘ線分析部２６は、検出されたＸ線をＥＤ
Ｓ法、ＷＤＳ法（公知の方法）によりスペクトル分析
し、既知物質の標準スペクトルと比較して定性分析を行
う。また、必要に応じて薄膜近似法（公知の方法）によ
り定量分析を行う。このＸ線分析により元素の定性、定
量分析が可能である。また、その化学組成から無機物の
同定ができる。元素の表示はメッシュの種類を変えて画
像表示部２９に表示される。また、その元素の量はその
メッシュの大きさを変えて画像表示部２９に表示され
る。この実施例によれば、電子顕微鏡により画像を観察
して、有機物、無機物の判断が可能である。

【００３２】無機物の場合、Ｘ線により元素の定性、定
量分析が可能である。その化学組成から無機物の同定が
できる。有機物の場合、電子線検出部１４に基づく画像
信号とＲＧＢホトマルチアンプリファイアー２１の検出
出力に基づく画像信号とに基づき自然物（生物）か人工
物（高分子化合物）かの識別が可能である。生物の場
合、電子顕微鏡の形態観察から生物細胞の種類を決定す
ることができる。人工物の場合、カソードルミネッセン
スの分光分析により、構成成分、高分子の識別、同定が
可能である。

【００３３】実施例２この実施例は、照射部１は走査型トンネル顕微鏡（ＳＴ
Ｍ）から構成されている。照射部１は図５に示すように
プローブ１ａを有する。プローブ１ａの先端は尖ってい
る。このプローブ１ａはＸＹＺ方向に可動される。プロ
ーブ１ａの先端は集光ミラー１０の案内溝１０ｃを通し
て試料９の表面Ｓに近接される。試料９とプローブ１ａ
との間には、プローブ１ａの先端から試料９の表面に向
かってトンネル電流としての電子ビームが照射されるよ
うに電圧が印加される。その印加電圧は、その電子の照
射により試料９の表面からカソードルミネッセンスの発
光強度が大きくとれるように通常のＳＴＭよりも高目で
あり、例えば数Ｖから数１０Ｖ（ボルト）ないし数１０
０Ｖ（ボルト）に設定する。このプローブ１ａは図６に
示すように制御部２７によって駆動制御され、符号３０
はプローブ１ａを駆動するための駆動部である。そのト
ンネル電流Ｉは差動増幅器３１を介して制御部２７にフ
ィードバックされ、プローブ１ａはこの実施例ではトン
ネル電流Ｉが一定となるようにＸＹＺ方向に駆動され
る。そのプローブ１ａの移動量はプローブ移動量検出部
３２によって検出される。そのプローブ移動量検出部３
２の検出出力は画像信号形成部２４に入力される。画像
信号形成部２４はそのプローブ移動量に基づいて試料９
の表面の形態を示す画像信号を形成する。その他の構成
は実施例１と同一であるのでその詳細な説明は省略す
る。なお、この実施例２では、プローブ１ａをＸＹＺ方
向に駆動して試料９の表面の形態を観察しているが、試
料９とプローブ１ａの先端とのＺ方向の距離を一定と
し、トンネル電流Ｉの増減により試料９の形態観察を行
うこともできる。

【００３４】実施例３この実施例では、照射部１とは別個に照射部３３が設け
られている。照射部３３はここでは半導体レーザーから
なる。試料ステージ３は透明ガラスプリズム等の誘電体
物質から構成され、試料９はその試料ステージ３に載置
される。試料９は照射部１、照射部３３の照射方向にに
対して傾斜される。試料９はその裏面側から光ビームに
よって照明される。照射部１の構成、集光ミラー１０の
構成は実施例１と同様である。試料９に対する光ビーム
の照射角度はその光ビームが試料９の表面Ｓで全反射さ
れるようにするため臨界角よりも大きい。その光ビーム
の照射によって、試料９の表面Ｓの近傍にエバネッセン
ト場が形成される。そのエバネッセント場はプローブ３
４によって検出される。そのプローブ３４は案内溝１０
ｃ´を通して試料９の表面Ｓの照射領域に臨まされる。
そして、試料９の表面Ｓに対してこの表面Ｓと直交する
方向に微振動可能であり、図示を略す支持部に支持され
ている。

【００３５】プローブ３４の先端には金属製チップ３４
ａが設けられ、エバネッセント場は金属チップ３４ａに
より散乱される。集光ミラー１０はこの実施例ではその
散乱光を集光する役割をも有する。プローブ３４はエバ
ネッセント場による散乱光の強度が一定となるように試
料９の表面Ｓに離反・接近される。その制御は図８に示
すように実施例２と同様にプローブ駆動部３０により行
う。

【００３６】ここで、プローブ３４を試料９の表面Ｓに
対して垂直方向に微小振動させると、エバネッセント場
の散乱光が指数関数的に変化するので、これをロックイ
ン検出することによりチップ先端のエバネッセント場の
みを検出できる。

【００３７】そのエバネッセント場の散乱光はＲＧＢホ
トマルチアンプリファイアー２１、分光器２０によって
検出される。そのエバネッセント場の散乱光の強度の検
出はＲＧＢホトマルチアンプリファイアー２１から出力
されるＲ、Ｇ、Ｂ信号の総和により求める。ダイクロイ
ックミラー１７による分光前の散乱光の強度を検出して
もよい。

【００３８】そのＲＧＢホトマルチアンプリファイアー
２１の検出出力は制御部２７に入力され、制御部２７は
その散乱光の強度が一定となるようにするためプローブ
３４を駆動する駆動部３０を制御する。すなわち、プロ
ーブ３４は、試料９の表面Ｓに垂直な方向、及びこれに
直交する平面内で走査される。

【００３９】次に、照射部１により電子ビームを試料９
に照射すれば、実施例１と同様にカソードルミネッセン
スを検出できる。また、電子線検出部により二次電子を
検出できる。更に、Ｘ線検出器によりＸ線を検出でき
る。

【００４０】従って、電子ビームを照射する前に、エバ
ネッセント場を利用して試料９の表面Ｓの形状を測定で
きる。また、分光器２０により得られた分光スペクトル
により試料９の表面Ｓの化学組成を知ることができる。
すなわち、電子ビームを試料９に照射すると試料９の電
子ビーム照射箇所が少なからず損傷を受けるが、このエ
バネッセント場を利用して試料９の表面Ｓの形状を予め
知ることができる。また、電子ビームの照射により得ら
れた画像とエバネッセント場を利用して得られた画像と
を組み合わせて表示を行うことにすれば、より細かい画
像解析を行うことができる。

【００４１】実施例４実施例３では、エバンッセント場の散乱光の強度が一定
となるようにプローブ３４を走査することにしたが、試
料９の表面と平行な平面内でプローブ３４を走査させ、
試料９の表面Ｓと直交する方向には移動しない構成とす
ることもできる。この場合には、試料９の表面と平行な
方向へのプローブ３４の移動により、散乱光の強度が変
化する。従って、ＲＧＢホトマルチアンプリファイアー
２１の検出出力はそれに基づいて変化し、ＲＧＢホトマ
ルチアンプリファイアー２１の検出出力を図９に示すよ
うに画像信号形成部２４に入力させて画像信号を形成す
ることもできる。

【００４２】実施例５なお、集光ミラー１０を固定とし、試料のみを傾斜させ
る構成とすることもできる。この場合には、図１０に示
すように試料を傾斜させるスペースを確保するために、
集光ミラー１０には切欠き３５を設けることが望まし
い。この切欠き３５の角度を試料の傾斜軸４を中心と
し、水平方向を基準（θ＝０度）として表わすものとす
ると、その切り欠き３５の角度θを変化させた場合の検
出効率の変化を表１として示す。

【００４３】

【表１】表１から明かなように、切欠き３５の角度θを４５度か
ら９０度に増やし、試料の最大傾斜角度（略θと同じ）
を２倍に増加させてもそのときの検出効率は７５％から
５０％に低下するに留まり、検出に支障をきたさない。

【００４４】その他変形例変形例１．以上の実施例では、走査型電子顕微鏡、トン
ネル顕微鏡について説明したが、本発明はこれに限ら
ず、例えば透過走査型電子顕微鏡についても適用でき、
また、この場合、電子線検出部は透過電子、反射電子を
検出する。

【００４５】変形例２．実施例２、３、４においてはプ
ローブ１ａ、３４を固定として試料９をＸＹＺ方向に移
動させる構成とすることもできる。

【００４６】変形例３．試料９のみを電子ビームの照射
方向に対して所定の傾斜角度で固定する構成を採用して
もよい。

【００４７】試料９と集光ミラーとを電子ビームの照射
方向に対して所定の傾斜角で固定する構成を採用しても
よい。

【００４８】変形例４．実施例３、４では臨界角度を超
える範囲で光ビームを照射させる構成によりエバネッセ
ント場を発生させているが、微小回析格子を用いてエバ
ネッセント場を発生させる方法、光ビームの照射波長よ
りも小さい径の開口を用いてエバネッセント場を発生さ
せる方法がある。

【００４９】変形例５．Ｘ線の検出時において、バック
グラウンド信号を減少させるため集光ミラーを傾斜軸方
向（集光方向）に移動可能に構成し、ビームの光軸から
退避するようにしてもよい。

【００５０】

【発明の効果】本発明に係わる試料分析装置によれば、
試料表面に存在する微量物質の分析の容易化を図ること
ができるという効果を奏する。

【００５１】特に請求項１ないし請求項２１に記載の構
成によれば、ビームの照射によるカソードルミネッセン
スを集光ミラーにより効率よく集光できる。というの
は、カソードルミネッセンスの発生方向は、試料の表面
に立てた法線方向に多く発生するからである。

【００５２】請求項２、１４に記載の試料分析装置によ
れば、請求項１の効果に加えて、試料面の凹凸に対応さ
せてビームの照射角度を調整でき、最良の条件を選択で
きるという効果を奏する。

【００５３】請求項３、１５に記載の試料分析装置によ
れば、集光ミラーの立体角を大きくとることができる。

【００５４】請求項５、１７に記載の試料分析装置によ
れば、試料の傾斜角度を大きくとることができるという
効果を奏する。

【００５５】請求項９に記載の試料分析装置によれば、
コントラストが強調された形態画像を得ることができ
る。

【００５６】請求項１２、１８に記載の試料分析装置に
よれば、試料を損傷することなく表面の分析が可能であ
る。

【００５７】請求項１９に記載の試料分析装置によれ
ば、試料の多面的分析が可能である。

【００５８】請求項２２に記載の試料分析装置によれ
ば、ビームの照射により試料から効率よく光を発生さ
せ、かつその光を効率よく集めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の試料分析装置の第１実施例の要部構成
を示す斜視図である。

【図２】本発明の試料分析装置の第１実施例の試料ステ
ージの詳細構成を示す側面図である。

【図３】第１実施例の集光ミラーを拡大して示す斜視図
である。

【図４】第１実施例の試料分析装置のブロック回路図で
ある。

【図５】本発明の試料分析装置の第２実施例の要部構成
を示す斜視図である。

【図６】第２実施例の試料分析装置のブロック回路図で
ある。

【図７】本発明の試料分析装置の第３実施例の要部構成
を示す図である。

【図８】第３実施例の試料分析装置のブロック回路図で
ある。

【図９】第４実施例の試料分析装置のブロック回路図で
ある。

【図１０】試料分析装置の集光ミラーの変形例を示す図
である。

【符号の説明】

１…照射部３…試料ステージ４…傾斜軸９…試料１０…集光ミラー１４…電子線検出部１５…Ｘ線検出器１ｅ…光軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｊ 37/20 Ａ 37/252 Ａ 37/28 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ビームを試料面に照射するための照射部
と、前記ビームの照射方向に対して試料面を傾斜させて
試料を支持する支持部と、前記ビームの照射により前記
試料面から発生した光を集光する集光ミラーと、前記集
光ミラーによって集光された光を検出する光検出部とを
有し、前記集光ミラーはその焦点が前記試料表面のビー
ム照射箇所にほぼ一致されて、その光軸が前記支持部の
傾斜軸とほぼ平行方向に配置されていることを特徴とす
る試料分析装置。
【請求項２】前記支持部は前記ビームの照射方向に対
する前記試料面の傾斜角度を変更可能であることを特徴
とする請求項１に記載の試料分析装置。
【請求項３】前記集光ミラーが前記試料面の傾斜角度
と同じ傾斜角度で前記ビームの照射方向に対して傾斜さ
れていることを特徴とする請求項１に記載の試料分析装
置。
【請求項４】前記集光ミラーは前記ビームの照射方向
に対する傾斜角度を変更可能であることを特徴とする請
求項２に記載の試料分析装置。
【請求項５】前記集光ミラーは前記試料の傾斜の邪魔
にならないようにその一部が切り欠かれていることを特
徴とする請求項１又は請求項２に記載の試料分析装置。
【請求項６】前記照射部は前記試料表面をビームによ
り走査する走査型であり、前記光検出部の検出出力は前
記試料表面の画像を形成する画像信号形成部に入力され
ることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか
１項に記載の試料分析装置。
【請求項７】前記ビームが電子ビームであることを特
徴とする請求項６に記載の試料分析装置。
【請求項８】前記電子ビームの前記試料への照射によ
って得られる電子を検出する電子検出部を有し、該電子
検出部の検出出力が前記画像信号形成部に入力されてい
ることを特徴とする請求項７に記載の試料分析装置。
【請求項９】前記集光ミラーには前記ビームを前記試
料に向けて透過させるための案内溝が形成され、該案内
溝は前記集光ミラーの回転方向に長く延びていることを
特徴とする請求項４に記載の試料分析装置。
【請求項１０】前記試料の表面の前記ビームの照射方
向に対する傾斜角度が４５度以上であることを特徴とす
る請求項１又は請求項２に記載の試料分析装置。
【請求項１１】前記試料にエバネッセント光を検出す
る検出プローブが近接して臨まされていることを特徴と
する請求項１又は請求項２に記載の試料分析装置。
【請求項１２】電子ビームを試料面に照射するための
走査型トンネル顕微鏡のプローブと、前記ビームの照射
方向に対して試料面を傾斜させて試料を支持する支持部
と、前記ビームの照射により前記試料面から発生した光
を集光する集光ミラーと、前記集光ミラーによって集光
された光を検出する光検出部とを有し、前記集光ミラー
はその焦点が前記試料表面のビーム照射箇所にほぼ一致
されて、その光軸が前記支持部の傾斜軸とほぼ平行方向
に配置されていることを特徴とする試料分析装置。
【請求項１３】前記支持部は前記ビームの照射方向に
対する前記試料面の傾斜角度を変更可能であることを特
徴とする請求項１２に記載の試料分析装置。
【請求項１４】前記集光ミラーが前記試料面の傾斜角
度と同じ傾斜角度で前記ビームの照射方向に対して傾斜
されていることを特徴とする請求項１２に記載の試料分
析装置。
【請求項１５】前記集光ミラーは前記ビームの照射方
向に対する傾斜角度を変更可能であることを特徴とする
請求項１２に記載の試料分析装置。
【請求項１６】前記集光ミラーは前記試料の傾斜の邪
魔にならないようにその一部が切り欠かれていることを
特徴とする請求項１３に記載の試料分析装置
【請求項１７】前記試料にエバネッセント光を検出す
る検出プローブが近接して臨まされていることを特徴と
する請求項１２に記載の試料分析装置。
【請求項１８】電子ビームを試料面に照射するための
照射部と、前記電子ビームの照射方向に対して試料面を
傾斜させて試料を支持する支持部と、前記電子ビームの
照射により前記試料面から発生したカソードルミネッセ
ンスを集光する集光ミラーと、前記集光ミラーによって
集光されたカソードルミネッセンスを検出する光検出部
と、カソードルミネッセンスと同時にＸ線を検出するＸ
線検出部とを有し、前記集光ミラーはその焦点が前記試
料表面の電子ビーム照射箇所にほぼ一致されて、その光
軸が前記支持部の傾斜軸とほぼ平行方向に配置されてい
ることを特徴とする試料分析装置。
【請求項１９】前記試料にエバネッセント光を検出す
る検出プローブが近接して臨まされていることを特徴と
する請求項１８に記載の試料分析装置。
【請求項２０】前記エバネッセント場を形成するため
に前記試料に光ビームを照射するための光ビームが該試
料に対して傾斜され、その光ビームの試料に対する傾斜
角度が臨界角よりも大きいことを特徴とする請求項１９
に記載の試料分析装置。
【請求項２１】ビームを試料面に照射するための照射
部と、前記ビームの照射方向に対して試料面を傾斜させ
て試料を支持する支持部と、前記ビームの照射により前
記試料面から発生した光を集光する集光ミラーと、前記
集光ミラーによって集光された光を検出する光検出部と
を有し、前記集光ミラーはその焦点が前記試料表面のビ
ーム照射箇所にほぼ一致されていることを特徴とする試
料分析装置。