JPH082603Y2 - Ｘ線分析装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はＸ線分析装置に関し、特に、走査型電子顕微
鏡の試料室内を臨むようにしてＸ線検出器を設けたＸ線
分析装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より、走査型電子顕微鏡の試料室内を臨むように
してエネルギ分散型或いは波長分散型のＸ線検出器を設
け、２次電子像を観察するとともに発生する特性Ｘ線を
利用して元素分析などを行えるようにしたＸ線分析装置
がある。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、上記走査型電子顕微鏡によって、半導体の
ように電子線による損傷をできるだけ避けたい試料や、
絶縁体であっても電子線による帯電を防ぐため炭素など
のコーティングをできるだけ避けたい試料などを観察す
る場合においては、電子の加速電圧を例えば1KV程度に
下げて、所望の２次電子像を得るようにしているが、こ
のようにした場合、臨界励起電圧が加速電圧を上回る特
性Ｘ線が発生しないので、事実上、Ｘ線分析が不可能に
なる。

本考案は、上述の事柄に留意してなされたもので、そ
の目的とするところは、試料を保護するため走査型電子
顕微鏡を低加速電圧で運転しても、Ｘ線分析を高感度で
行うことができるＸ線分析装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的を達成するため、本考案は、走査型電子顕
微鏡の試料室内を臨むようにしてＸ線検出器を設けたＸ
線分析装置において、前記走査型電子顕微鏡からの電子
線を前記試料室内に設けられる試料に照射するととも
に、前記試料にＸ線管からのＸ線を全反射を利用したＸ
線導管を介して照射し、前記電子線の加速電圧を上回る
特性Ｘ線を発生させるようにした点に特徴がある。

〔作用〕

上記構成によれば、Ｘ線管からのＸ線を、そのエネル
ギの損失が少ない状態で試料に照射することができ、し
かも、この場合、試料からの螢光Ｘ線を分析することに
なるので、通常の電子線励起による制動輻射がないか
ら、ピークバックグラウンド比が高く、従って、高感度
でＸ線分析を行うことができる。

〔実施例〕

以下、本考案の一実施例を、図面に基づいて説明す
る。

第１図は本考案に係るＸ線分析装置の要部を示し、こ
の図において、１は例えば鉄製の試料室で、その内部に
は試料Ｓを載置しこれを保持するための試料ステージ２
が設けてある。この試料ステージ２は図外の駆動機構に
より上下左右方向に移動したり、斜めに傾いたり、さら
に、それぞれの状態で回転するように構成してある。

前記試料室１の上部には、内部にフィラメント3,コン
デンサレンズ4,対物レンズ５などの部材を備えた電子光
学系６が、対物レンズ５を試料ステージ２に向かうよう
にして設けてあり、この電子光学系６は、試料Ｓに向か
って例えば直径が１μｍ以下に絞られた電子線を照射
し、走査するように構成してある。

７は試料室１の側部に設けられる２次電子検出器で、
前記電子線の試料Ｓ表面への照射によって試料Ｓ表面か
ら発せられる２次電子を検出し、２次電子像を得るもの
である。

また、８は試料室１の下方に開設された開口で、図外
の真空ポンプに接続してあって、この真空ポンプにより
試料室１内部が適度な真空度になるようにしてある。な
お、走査型電子顕微鏡は上記部材１〜７によって構成さ
れる。

９はその先端を試料ステージ２に向かうようにして設
けられたＸ線検出器で、このＸ線検出器９によって試料
ＳのＸ線解析が行われる。

10はＸ線を発するＸ線管、11はＸ線管10の出力側に設
けられＸ線を試料Ｓに対して導く全反射を利用したＸ線
導管である。すなわち、Ｘ線導管11は、Ｘ線管10からの
Ｘ線のうち、内壁に全反射臨界角以下で入射するＸ線を
減衰させることなく、管内において全反射を繰り返して
試料Ｓ側に出射できるように、例えば内面が回転放物面
に形成してあり、例えばガラス或いは金属よりなる。

而して、上記構成のＸ線分析装置において、例えば半
導体などの試料Ｓを観察するに際し、走査型電子顕微鏡
を低加速電圧で運転しても、Ｘ線管10からのＸ線がＸ線
導管11により全反射されて、エネルギの損失が少ない状
態で、試料ステージ２上の試料Ｓに照射されるので、試
料Ｓの表面から臨界励起電圧が走査型電子顕微鏡の加速
電圧を上回る特性Ｘ線を発生させることができ、従っ
て、Ｘ線検出器９によって所定のＸ線解析を行うことが
できる。この場合、Ｘ線導管11の内径を適当に設定すれ
ば、試料Ｓ上におけるＸ線照射領域の直径を数μｍにす
ることができるので、試料Ｓの微小部分のＸ線解析も行
うことができる。

この場合、Ｘ線検出器９においては試料Ｓからの螢光
Ｘ線を分析することになるので、通常の電子線励起によ
る場合と異なり、制動輻射がないから、ピークバックグ
ラウンド比が高く、従って、高感度でＸ線分析を行うこ
とができる。

そして、上記Ｘ線分析装置において、試料ステージ２
を駆動して試料Ｓ面を、Ｘ線導管11からのＸ線（１次Ｘ
線）に対してＸ線の全反射臨界角以下になるようにする
と、微小領域ではなくなるが、全反射螢光Ｘ線分析とな
り、ピークバックグラウンド比がさらに高くなるため、
試料Ｓ中の微量元素の螢光Ｘ線分析が可能になる。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば、Ｘ線管からの
Ｘ線を、そのエネルギの損失の少ない状態で試料に照射
することができ、しかも、高感度でＸ線分析を行うこと
ができる。すなわち、従来では、電子光学系からなる走
査型電子顕微鏡と、電子線により発生する試料中の元素
に関する特性Ｘ線を検出するＸ線検出器とを設けて元素
分析を行っていたけれども、低加速電圧の電子線を利用
するので、特性Ｘ線の発生が試料中の元素によっては制
限されていた。ところで、低加速電圧の電子線を利用す
るのは、走査型電子顕微鏡によって、半導体のように電
子線による損傷をできるだけ避けたい試料などを観察す
る場合、電子の加速電圧を低く（例えば、1KV程度に下
げる）して、所望の２次電子像を得るためである。

例えば、Caの空位が最も内側の殻（Ｋ殻）に起因する
特性Ｘ線を発生させるためには、3.690KV（臨界励起電
圧）以上の加速電圧を電子に与える必要があるけれど
も、上述したように所望の２次電子像を得る上では試料
中のCaに関する特性Ｘ線は発生しない。要するに、従来
では、試料に含まれる各元素の内、所望の２次電子像を
得るために必要な前記電子の加速電圧以上の臨界励起電
圧を持つ元素に関する特性Ｘ線は発生しなかった。

そこで、本考案は、前記電子線の加速電圧を上回る特
性Ｘ線を発生させるよう、試料をターゲットとするＸ線
管を電子光学系とは別途に設けて従来電子線照射では発
生しなかった特性Ｘ線を、Ｘ線検出器で検出したもので
ある。したがって、走査型電子顕微鏡によって所望の２
次電子像を得ることができる上に、Ｘ線管を用いること
で従来の電子線励起による制動輻射をなくしてピークバ
ックグラウ比を高くでき、したがって、従来のＸ線分析
では発生しなかった特性Ｘ線を発生させることができ、
高感度で、Ｘ線分析を行える。しかも前記Ｘ線管として
Ｘ線の全反射を利用したＸ線導管を用いることで、エネ
ルギの損失が少ない状態の全反射で、かつ、微小径を持
ったＸ線を、試料に照射でき、Ｘ線導管を用いることな
く試料にＸ線を照射する場合に比して、微小領域のＸ線
分析を可能にできる利点を有する。このように本考案の
装置を用いることによって、例えば、半導体製造ライン
中での半導体デバイス（試料）を損傷させることなく該
デバイスの像を観察できるとともに、微小領域のＸ線分
析を行えて、例えば、デバイス中に含まれる異物の検出
に有利な元素分析法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るＸ線分析装置の一例を示す構成図
である。 １……試料室、９……Ｘ線検出器、10……Ｘ線管、11…
…Ｘ線導管、Ｓ……試料。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】走査型電子顕微鏡の試料室内を臨むように
   してＸ線検出器を設けたＸ線分析装置において、前記走
   査型電子顕微鏡からの電子線を前記試料室内に設けられ
   る試料に照射するとともに、前記試料にＸ線管からのＸ
   線を全反射を利用したＸ線導管を介して照射し、前記電
   子線の加速電圧を上回る特性Ｘ線を発生させるようにし
   たことを特徴とするＸ線分析装置。