JPS6329785B2 - - Google Patents

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JPS6329785B2
JPS6329785B2 JP55157008A JP15700880A JPS6329785B2 JP S6329785 B2 JPS6329785 B2 JP S6329785B2 JP 55157008 A JP55157008 A JP 55157008A JP 15700880 A JP15700880 A JP 15700880A JP S6329785 B2 JPS6329785 B2 JP S6329785B2
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JP
Japan
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electron beam
energy
sample
analysis
analyzer
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JP55157008A
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English (en)
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JPS5780649A (en
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Shigeto Sunakozawa
Moriki Kubozoe
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6329785B2 publication Critical patent/JPS6329785B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/225Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material using electron or ion
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/252Tubes for spot-analysing by electron or ion beams; Microanalysers

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子線エネルギ分析装置に係り、特に
特定元素によりエネルギ損失した電子線エネルギ
ロス信号を用いて試料像を表示するに好適な電子
線エネルギ分析装置に関する。
第1図に従来の電子線エネルギ分析装置を示
す。図において、電子線3は、レンズ2により試
料4の面上に収束・照射される。試料4を透過し
た電子線3Aのあるものは、試料との相互作用に
より、そのエネルギの一部を失なつている。
透過電子線3Aはエネルギ分析器5に入射させ
られ、ここで、そのエネルギ値に応じて、6a又
は6bのように進行方向が分けられる。
図において、6aはエネルギ損失のないノーロ
スエネルギ電子線であり、6bはエネルギ損失の
あるロスエネルギ電子線である。
したがつて、スリツト7の面上には、電子線の
エネルギ・スペクトルが形成される。そこで、エ
ネルギ分析器駆動電源13の電流を変化させて分
析エネルギ値を変化させると、電子線検出器8す
なわち、増幅器9の出力には、電子線エネルギ・
スペクトルが得られる。
この場合、良く知られているように、試料の構
成元素により、電子線が損失するエネルギは特性
的に定まるので、得られた電子線エネルギ・スペ
クトルから試料の元素分析ができる。
いま、例えば、酸素ピークに着目し、それに対
応するエネルギ分析値となるようにエネルギ分析
器駆動電源13を固定しておき、走査信号源12
と偏向コイル1とで、電子線を試料4の面上で走
査させ、同時に、この走査に同期してCRT11
の偏向コイル10を駆動すれば、試料4上の酸素
分布がCRT11上に表示される。これを通常、
元素マツピング像と呼んでいる。
第2図は、このような構成で元素マツピングを
行つた場合のロスエネルギ(横軸)と、電子線検
出器8の出力との関係を示す図である。なお、同
図のグラフは、ロスエネルギの低い範囲では比較
的低倍率(図示例では1倍)で、一方、ロスエネ
ルギの高い範囲では比較的高倍率(図示例では10
倍)で、それぞれのスペクトルが描かれている。
この場合、電子線のエネルギ損失特性として、
良く知られているように、電子線3が試料4の厚
い部分を透過すると、電子線検出器8、増幅器9
の出力に含まれるバツクグランドが高くなる。
このため、例えば、酸素ピークの現われるエネ
ルギ値Ekにエネルギ分析器駆動電源13を設定
し、その時の増巾器9の出力をCRT11に入力
していても、第2図に点線Bdで示すように、バ
ツクグラウンドのレベルが大きくなると、本来の
スペクトル特性Spのピークとバツクグランドの
区別ができなくなるという欠点を生ずる。
このような欠点を改善するためには、例えば第
3図に示すように、駆動電源13を、第1回目の
走査では酸素ピークEkの谷部に相当するエネル
ギ分析値(Ek−ΔE)に設定して電子線エネルギ
スペクトルを求め、第2回目の走査では酸素ピー
クの山部に相当するエネルギ分析値Ekに設定し
てスペクトルを求め、これら2つのスペクトルか
ら試料厚みに起因するバツクグランドを除去して
酸素ピークを求めることが考えられる。
しかしながら、試料の1回の走査には数100分、
もしくはそれ以上の長時間を要する場合があり、
前述のように、2回に分けてピークの山と谷部と
で、それぞれ試料像を得ようとすれば、所要分析
時間が極めて長くなるばかりではなく、試料が変
形またはドリフトを生ずるために、2つの試料像
が合致しないことが多く、像処理によつて電子線
エネルギ・スペクトルを得ることが困難になると
いう欠点がある。
本発明の目的は、前述のような欠点がなく、一
回の試料面上走査で、バツクグランドから明確に
識別された特定元素ピークを得ることができ、こ
れによつて迅速かつ正確に元素マツピング像を得
ることのできる電子線分析装置を提供するにあ
る。
前記目的を達成するために、本発明においては
電子線を試料面上に集束照射して走査する際、あ
る一つの走査点毎に、目的とする特定元素に合せ
た所望の分析エネルギ値およびその近傍で前記分
析エネルギ値を矩形波状に変化させ、このときに
得られる電子線検出器の出力信号強度の変化状態
から、目的とする電子線エネルギロス信号とバツ
クグランドとを識別するようにしている。
第4図に本発明の一実施例を示す。図におい
て、第1図と同一の符号は同一または同等部分を
あらわす。本実施例において、エネルギ分析器駆
動電源13の出力レベルは、走査信号源12から
の信号と同期して変化できるよう構成されてい
る。
第5図は、その変化の1例を示したものであ
る。電子線偏向コイル1および10のX走査の一
段階において、すなわち、X走査信号Pのレベル
が変化しない間に(すなわち、電子線3が試料4
上の固定的な一点に照射されている間に)、エネ
ルギ分析器駆動電源13の出力レベルQ、すなわ
ち、分析器5の分析エネルギ値は、AおよびBの
2段階のレベルに変化する。
この変化のレベルA、Bを第3図に示した特定
元素のピーク位置でのロスエネルギ値Ekと、そ
の前の谷位置でのロスエネルギ値(Ek−ΔE)に
対応させておくと、一回の走査で試料上の同一点
から、ほぼ同時にI1、I2(第3図)の信号を得る
ことができる。増幅器9の次に信号演算器14−
例えば減算器を含むもの−を設け、ここで、(I2
−11)の信号処理を行えば、バツクグランドによ
る信号を除去し、ピーク値に対応する信号のみ
で、元素マツピング像をCRT11に表示するこ
とができる。
すなわち、このとき試料の厚い部分からの信号
があつても、バツクグランドであれば、その信号
(電子線強度)は、第3図の破線Bdで示すよう
に、ピークを持たず、しかも一様に減少する傾向
を示すので、(I2−I1)の値は負となり、一方、
ピーク位置での(I2−I1)は必ず正になる。した
がつて、(I2−I1)が負のときは、これを表示し
ない様に、信号演算器を構成しておけば、バツク
グランドから識別された電子線エネルギロス信号
のみによる良好な元素マツピング像が得られる。
第6図は、減算器を用いた場合の信号演算器1
4のブロツク図で、14Aはメモリ、14Bは減
算器、14Cはエネルギ分析器駆動電源レベルの
A・B切換に同期して切換えられるスイツチ、1
4Dは正入力のみを出力する判定器である。
例えば、分析器駆動電源レベルがAのときは、
スイツチ14Cが上側に切換えられ、その時の電
子線検出器8の出力I2がメモリ14Aに記憶され
る。次に、電源レベルがBになると、スイツチ1
4Cが下側に切換えられ、その時の電子線検出器
8の出力I1が、さきにメモリ14Aに記憶された
信号I2と共に、減算器14Bに加えられる。
減算器14Bでは(I2−I1)の減算が行なわ
れ、その差が正のときだけ、判定器14Dを介し
てCRT11に画像信号が送られる。
また、前記減算器14Bの代りに除算器を用い
てもよい。このときは、I2/I1が1より大きい信
号のみを判定器14Dによつて選別し、その出力
に基づいてCRT上に元素マツピング像を描かせ
ればよい。
なお、前記減算器または除算器は、本発明の必
須要素ではない。すなわち、例えば、エネルギ分
析器駆動電源レベルのA、Bに対応する電子線検
出器8の出力I2、I1をそれぞれ別個のCRTに供給
して、別々に写真撮影を行ない、得られた2枚の
写真を処理する(例えば一方をネガ、他方をポジ
として重ね焼きする)ことによつても、同様の元
素マツピング像が得られる。
さらに又、以上では、分析エネルギ値選択信号
としてのエネルギ分析器駆動電源レベルをA、
B2段階に切換える例について述べたが、第7図
Rに示すように、X走査信号Pのレベルが変化し
ない間に、前記駆動電源レベルをA、B内で連続
的に変化させるようにし、一方、第4図の信号演
算器14を微分器で構成してもよい。
この場合、電子線検出器8の出力の微分は、第
7図Dのようになる。図Dの左半は、第3図のス
ペクトル特性曲線SPに対応するものであり、右
半はバツクグランドBdに対応するものである。
明らかなように、元素ピークに対応する位置で
は、微分値が負→正→負と変化するが、バツクグ
ランドに対応する位置では微分値が常に負であ
る。それ故に、正の微分信号のみを用いれば、良
好な元素マツピング像を得ることができる。
本発明によれば、バツクグランドの影響を受け
ない、明確なピーク位置で電子線ロス像が得られ
る上、短時間で像が描けるので、試料のコンタミ
ネーシヨンあるいは、ドリフトによる像のズレが
発生しない。それ故に、良好で精密な電子線エネ
ルギ分析を行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の電子線エネルギ分析装置の概略
構成図、第2図および第3図はロスエネルギと電
子線検出器出力との関係を示す図、第4図は本発
明の一実施例の概略構成図、第5図はその動作を
説明するための波形図、第6図は第4図の一部詳
細ブロツク図、第7図は本発明の他の実施例の動
作を説明するための波形図である。 1……偏向コイル、2……レンズ、3……電子
線、4……試料、5……エネルギ分析器、8……
電子線検出器、11……CRT、12……走査信
号源、13……エネルギ分析器駆動電源、14…
…信号演算器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 試料上で電子線を走査する手段と、透過電子
    線をエネルギ分析器に入射させる手段と、エネル
    ギ分析器から出力される特定エネルギの被分析電
    子線を検出する手段とを有する電子線エネルギ分
    析装置であつて、 前記電子線走査手段と同期して、試料上のある
    一点に電子線が照射されている間に、所望の特定
    元素のピーク位置での分析エネルギ値およびその
    近傍の谷位置に対応させて、前記分析エネルギ値
    を矩形波状に変化させる手段と、 被分析電子線検出手段の出力変化の状態に基づ
    いて前記の点における所望の電子線エネルギロス
    信号をバツクグランドから識別する手段と、 所望の電子線エネルギロス信号を用いて前記特
    定元素のマツピング像を得る手段とを具備したこ
    とを特徴とする電子線エネルギ分析装置。
JP55157008A 1980-11-10 1980-11-10 Electron ray energy analyzer Granted JPS5780649A (en)

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JP55157008A JPS5780649A (en) 1980-11-10 1980-11-10 Electron ray energy analyzer
US06/318,404 US4480220A (en) 1980-11-10 1981-11-05 Electron energy analyzing apparatus
NL8105041A NL8105041A (nl) 1980-11-10 1981-11-06 Elektronenenergie-analysator.

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