JPS63195943A

JPS63195943A - 表面分析装置

Info

Publication number: JPS63195943A
Application number: JP62028785A
Authority: JP
Inventors: Teruji Hirai; 平居　暉士
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1987-02-10
Filing date: 1987-02-10
Publication date: 1988-08-15

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、試料に荷電粒子ビームを照射し、試料から励
起されて発生する信号を検出して試料に含まれる各種の
元素の定性、定量分析を行なう表面分析装置に関する。

（ロ）従来技術とその問題点一般に、この種の表面分析装置には、ＥＰＭＡやＳ　Ｉ
ＭＳ等がある。このような表面分析装置においては、コ
ンピュータの活用によって自動化が図られ、操作性およ
び分析効率が向上している。

しかしながら、従来装置では、コンピュータを活用した
場合でも、稼動時間の中に測定時間以外の待ち時間があ
る。すなわち、互いに異なる元素を分析する場合には、
分光器をある測定波長値から次の測定波長値へ移動させ
て分析条件を再設定する必要があるが、その間は、他の
すべての測定動作は停止することになる。特に、多種試
料の多元素分析を行なう場合には、待ち時間が累積され
、稼動時間に占める実際の試料測定時間が短くなって実
稼動率が低下する。

これに対処するには、装置を増設することが考えられる
が、一般的にこの種の表面分析装置は高価であり、しか
も、増設するとなるとその設置場所を確保することが必
要となるため簡単に複数台増設するわけにはいかない。

しかも、一つの試料を分析している途中に別の試料を分
析したいことが生じた場合には、その試料の測定を中断
せねばならないという不便さもある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、装置の分析条件設定等のための待ち時間を可及的に
低減して分析効率を高め、実稼動率を大幅に向上させる
ことができ、しかも、複数試料の同時比較分析等も行な
えるようにすることを目的とする。

（ハ）問題点を解決するための手段本発明の表面分析装置は、上記の目的を達成するために
、次の構成を採る。すなわち、本発明の表面分析装置は
、単一の励起源から発生きれる荷電粒子ビームを複数の
分析位置に切り換えるゼーム方向切り換え手段と、各分
析位置に配置された試料から発生する信号をビーム方向
切り換えに応じてそれぞれ個別に検出する検出手段とを
備え、複数試料の分析を同時並行的に行なえるようにし
ている。

（ニ）作用したがって、この表面分析装置では、ビーム方向切り換
え手段によって、単一の励起源から発生される荷電粒子
ビームを複数の分析位置に切り換え、これにより、各分
析位置に配置された試料から励起されて発生する信号を
ビーム方向切り換えに応じて各検出手段でそれぞれ個別
に検出する。

そのため、複数試料の分析を同時並行的に行なうことが
できる。

（ホ）実施例第１図は表面分析装置としてのＥＰＭＡの全体を示す構
成図である。同図において、符号ｌはＥＰＭＡの全体を
示し、２は該装置の本体部である。

この本体部２の真空室４内には、試料ＡＳＢを所定の分
析位置に配置するための複数（この例では２台）の第１
、第２試料ステージ６ａ、６ｂが個別に設けられるとと
もに、試料Ａ、Ｈに対する励起源として単一の電子銃８
が配置され、さらに、収束レンズｌＯ１対物レンズ１２
、電子ビームを試料Ａ、Ｈに対して二次元走査するため
の走査コイル１４、電子ビー°ムを各分析位置に配置さ
れた試料ＡＸＢに偏向させる偏向コイル１６が設けられ
ている。さらに、真空室４内には、各試料Ａ、　Ｂから
励起されて発生する特性Ｘ線を分光する第１１第２分光
結晶１８ａＳ　１８ｂ、各分光結晶１８ａ。

１８ｂで分光されたＸ線を検出する第１、第２Ｘ線検出
器２０ａ、２０ｂ１試料Ａ、Ｂから発生する二次電子の
信号を検出する一つの二次電子検出器２２が配置されて
いる。

２４は走査コイル１４に走査電流を供給するためのビー
ム走査電源、２６は偏向コイル１６に偏向電流を供給す
るためのビーム偏向電源である。

そして、上記の偏向コイル１６とビーム偏向電源２６と
でビーム方向切り換え手段が構成される。

３２ａ、３２ｂは第１、第２Ｘ線検出器２０ａ１２０ｂ
の検出信号を増幅する増幅器、３２ｃは二次電子検出器
の検出信号を増幅する増幅器、３４は各増幅器３２ａ〜
３２ｃの信号出力を選択する出力信号選択回路であり、
上記の第１１第２Ｘ線検出器２０ａｓ　２０ｂｓ二次電
子検出器２２および出力信号選択回路３４によって試料
Ａ、Ｂから発生する信号をビーム方向切り換えに応じて
それぞれ個別に検出する検出手段３６が構成される。

３８は出力信号選択回路３４で選択された信号出力をデ
ジタル化するＡ／Ｄ変換器、４０は定性、定量分析、二
次電子像等の各種の分析モードや分析対・象元素等の分
析条件を予め設定するための分析条件設定手段、４２は
この分析条件設定手段４０の分析条件に基づいて本体部
４の動作を制御する中央制御部（ＣＰＵ）、４４はデジ
タル化された各検出信号に基づくデータを記憶するデー
タメモリ、４６はデータメモリ４４に記憶されたデータ
をアナログ化して出力するＤ／Ａ変換器、４８はＣＲＴ
である。また、５０は各分析モードが終了するたびに切
り換え信号をビーム偏向電源２６に出力するとともに、
この信号に同期して出力信号選択回路３４に選択信号を
出力する切り換え手段である。

次に、上記構成を有する表面分析装置ｌの分析動作につ
いて説明する。

この実施例では、第２図に示すように、一方の試料Ａに
ついてはＦ　ｅ、　Ｃｒｓ　Ｎｉ５Ｍｏの各元素につい
て定量分析を行ない、他方の試料ＢについてはＧｏの線
分析、二次電子像、反射電子像の各測定を行なうものと
する。これらの分析を行なうには、予め、分析条件設定
手段４０によってこれらの分析モードと、各分析モード
の下での分析対象元素とを設定する。これらの分析条件
のデータは、中央制御部４２に入力されるので、中央制
御部４２は、この分析条件に基づいて本体部４の動作を
制御する。

すなわち、中央制御部４２は、まず、分析操作手順を決
定する。上記の例では、Ｆｅの定量分析＜Ｃｏの線分析
＝５Ｃｒの定量分析に）二次電子像観察ｅＯＮｉの定量
分析φＰの面分析に）ＭＯの定量分析の順に分析操作を
決定する。

一方、電子銃８で発生された電子ビームは、収束レンズ
１０と対物レンズ１２とによって所定の電流値とプロー
ブ径に制御される。また、切り換え手段５０は、各分析
モードが終了するたびに電子ビームの方向切り換え用の
信号をビーム偏向電源２６に出力するので、これに応じ
てビーム偏向電源２６から偏向コイル１６に供給される
偏向電流が調整される。したがって、分析操作手順に従
う各分析モードが終了するたびに電子ビームの照射方向
が各試料Ａ、Ｂに対して交互に切り換えられる。たとえ
ば、第２図において、一方の試料ＡについてＦｅの定量
分析が終了すると、直ちに電子ビームの方向が他方の試
料Ｂ側に切り換えられて、該試料ＢについてＣＯの線分
析が行なわれる。

そして、中央制御部４２は、試料Ｂの線分析を行なって
いる間に、一方の試料Ａについて次のＣｒの定量分析を
行なう角度位置に第１分光結晶１８ａを移動させる。し
たがって、本体部２は測定動作が中断することがない。

また、中央制御部４２は、分析モードに応じてビーム走
査電源２４を制御するので、走査コイル１４に供給され
る走査電流が調整されて電子ビームが試料ＡあるいはＢ
上を走査される。

試料Ａ（Ｂ）に電子ビームが照射されることにより、該
試料Ａ（Ｂ）から励起されて発生した特性Ｘ線は第１分
光結晶１８ａ（第２分光器１８ｂ）で分光された後、第
１Ｘ線検出器２０ａ（第２Ｘ線検出器２０ｂ）で検出さ
れ、その検出信号が増幅器３２ａ（３２ｂ）で増幅され
る。また、試料ＡあるいはＢから発生された二次電子は
二次電子検出器２２で検出され、その検出信号が増幅器
３２ｃで増幅される。

そして、各増幅器３２ａ〜３２ｂの出力は、選択回路３
４に入力される。一方、切り換え手段５０からは、各分
析モードが終了するたびに選択回路３４に対して信号選
択信号を与えるので、選択回路３４はこの選択信号に応
じて各増幅器３２ａ〜３２ｃの出力信号を選択する。た
とえば、一方の試料ＡについてＦｅの定量分析を行なっ
ている場合には、これに対応する第１検出器２０ａから
の出力信号を選択し、また、電子ビームの方向が他方の
試料Ｂに切り換わってＣＯの線分析を行なう場合には、
第２検出器２０ｂからの出力信号を選択するようにその
接続が切り換えられる。そして、出力信号選択回路３４
を通った検出信号は、Ａ／Ｄ変換器３８でデジタル化さ
れた後、中央制御部４２を介してデータメモリ４４に記
憶される。そして、このデータは、Ｄ／Ａ変換器４６で
アナログ化された後、ＣＲＴ４８に出力されて画像表示
される。

このように、本発明の装置では、各分析位置に配置され
た試料ＡＳＢから励起されて発生する信号をビーム方向
切り換えに応じて各検出手段でそれぞれ個別に検出する
。そのため、複数試料の分析を同時並行的に行なうこと
ができる。

なお、この実施例では、２台の試料ステージを配置して
分析できるように構成したが、さらに多数の試料ステー
ジを設けて各試料を同時分析することも可能である。ま
た、この実施例ではＥＰＭＡについて説明したが、これ
に限定されるものではなく、その他、ＳＩＭＳ等の表面
分析装置に本発明を適用することができるのは勿論であ
る。

（へ）効果本発明によれば、ビーム方向切り換え手段によって、単
一の励起源から発生される荷電粒子ビームを複数の分析
位置に切り換え、これにより、各分析位置に配置された
試料から励起されて発生する信号をビーム方向切り換え
に応じて各検出手段でそれぞれ個別に検出するので、複
数試料の分析を同時並行的に行なうことができる。

したがって、装置の分析条件設定等のための待ち時間が
大幅に低減される。その結果、実稼動率を大幅に向上さ
せることができる。また、試料ステージや検出手段を除
いては、共用部分が多いので、別個の装置を並設する場
合に比べて装置全体の価格が安くなる。しかも、設置場
所も一箇所でよい。さらに、複数試料の同時比較分析等
も行なえるようになる等の優れた効果か発揮される。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は表面分析装置の
全体を示す構成図、第２図は分析条件に応じた測定順序
の説明図である。Ｉ・・・表面分析装置（ＥＰＭＡ）、３０・・・ビーム
方向切り換え手段、３６・・・検出手段。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）単一の励起源から発生される荷電粒子ビームを複
数の分析位置に切り換えるビーム方向切り換え手段と、前記各分析位置に配置された試料から発生する信号をビ
ーム方向切り換えに応じてそれぞれ個別に検出する検出
手段とを備え、複数試料の分析を同時並行的に行なうことを特徴とする
表面分析装置。