JPH05334978A - 電子線装置およびその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、電子ビームを用いた分析装置にお
いて、電子線プロ−ブの形状を試料の分析領域の形状に
合わせることにより位置精度の高い分析を効率良く行う
ことを目的する。 【構成】 試料８の測定対象領域の形状に合わせて、電
子ビーム３のプローブ形状を、偏向コイル５に流れる電
流を制御することにより変形する。その後、分析を開始
することにより、一度の分析で全分析領域からの二次信
号を取り込めるようになり、組成の平均濃度を得を簡単
かつ精度良く測定できるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子線装置およびその
使用方法に係り、特に、種々の形状の微小領域の組成分
析の際、分析対象領域の組成の平均濃度を一回の分析で
精度よく分析することの可能な電子線装置およびその使
用方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】試料表面での微小領域の組成分析は、そ
の微小領域がライン状であれば、電子線装置の照射レン
ズ系に電子線走査用のスキャンコイルを設け、小さく絞
った電子ビームスポットをライン状に走査しながら微小
領域に照射し、このときに得られる二次信号の平均値を
求めることにより行われていた。また、スキャンコイル
を設けることができなければ、スポット状の電子ビーム
を少しずつずらしながら微小領域の多数点に照射し、各
点で得られる二次信号の平均値を求めることにより行わ
れていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、スキャンコ
イルによって電子ビームを走査させるためには、スキャ
ンコイルやその制御装置などが必要となるため、装置が
大型化、複雑化し、高価なものになってしまうという問
題があった。

【０００４】また、スキャンコイルを設けずに、電子ビ
ームを分析領域の複数箇所に照射してその平均値を求め
る方法では、精度良く分析するためには分析点を多く設
定する必要があり、多大な分析時間を要するという問題
点があった。

【０００５】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点を解決して、簡単な構成でライン状の微小観察領域の
組成の平均濃度を短時間で精度良く測定することのでき
る電子線装置およびその使用方法を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明では、試料上の微小分析領域の形状に合
わせて電子ビームのプローブ形状を変形させる手段と、
前記電子ビームを試料上の微小分析領域に照射する手段
と、前記微小分析領域から二次的に発生する信号を検出
する手段と、前記検出信号に基づいて微小分析領域を分
析する手段とを具備した点に特徴がある。

【０００７】さらに、本発明では、試料上の微小分析領
域の形状に合わせて電子ビームのプローブ形状を変形さ
せ、この電子ビームを試料上の微小分析領域に照射し、
このとき微小分析領域から二次的に発生する信号に基づ
いて分析を行うようにした点に特徴がある。

【０００８】

【作用】上記した各構成によれば、微小分析領域の形状
に合わせて電子ビームのプローブ形状を変形させること
により、微小分析領域の全体に同時に電子ビームを照射
することができるようになるので、微小分析領域の組成
の平均濃度を一回の分析で得ることが可能になる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳
細に説明する。

【００１０】図１は、本発明の一実施例である電子顕微
鏡のブロック図である。鏡体１内の上部には電子銃２が
搭載され、電子銃２より放出された電子ビーム３は収束
レンズ４により収束される。収束レンズ４の近傍には、
電子ビーム３のプローブ形状を変形させるための偏向コ
イル５が設置されている。この偏向コイル５は、電子ビ
ーム３のプローブ形状をあらゆる形状に変形できるよう
にするために、複数個の電磁コイルを適宜に組み合わせ
て構成されている。偏向コイル５は電磁コイル電源６に
接続され、電磁コイル電源６は電源制御つまみ７に接続
されている。

【００１１】電子ビーム３のプローブ形状は、収束レン
ズ４で形成される磁界によって支配されるが、収束レン
ズ４が形成する磁界は偏向コイル５を適宜に励磁するこ
とにより変化させることができるので、結局、電子ビー
ム３のプローブ形状は偏向コイル５の電流値を変えるこ
とにより所望の形状に変形させることができる。

【００１２】収束レンズ４の下方には、試料８、対物レ
ンズ９、結像レンズ１０、および透過像を観察するため
の蛍光板１２が配置されている。試料８から発生したＸ
線信号を検出するＸ線検出器１５は鏡体１に取り付けら
れている。Ｘ線検出器１５はＸ線分析装置１４に接続さ
れ、Ｘ線分析装置１４にはＸ線信号の取り込みを制御す
るＸ線取り込みスイッチ１３が設けられている。

【００１３】このような構成において、Ｘ線分析を行う
際には、収束レンズ４および強励磁の対物レンズ９の相
互作用により試料８の上方に形成されるレンズ効果を持
った前方磁界により、入射電子ビーム３は試料面上での
最小プローブ径が１ｎｍ以下となるように収束される。

【００１４】収束された電子ビーム３が照射された試料
８表面の微小領域から発生したＸ線はＸ線検出器１５に
よって検出され、Ｘ線取り込みスイッチ１３をオンする
ことにより、Ｘ線分析装置１４ではＸ線検出器１５で検
出されたＸ線エネルギーに比例した電気パルス波高の処
理が行われる。この処理結果はＸ線分析装置１４のＣＲ
Ｔ上にエネルギー別に整理した形で表示される。

【００１５】このとき、試料８を透過した電子ビーム１
１は、結像レンズ１０により透過像と共に拡大されて蛍
光板１２を照射される。つまり蛍光板１２上では透過像
と分析時のプローブ形状とを観察することができる。

【００１６】蛍光板１２上で透過像の観察を行い、試料
８の測定対象となる微小領域の形状を把握した後、電子
ビーム３のプローブ形状が微小領域の形状に合うよう
に、電源制御つまみ７を操作し、偏向コイル５に流れる
電流を制御することによって電子ビーム３のプローブ形
状を変形させる。

【００１７】その後、Ｘ線取り込みスイッチ１３をオン
にして分析を開始する。これにより、電子ビームの照射
された全領域から発生したＸ線信号がＸ線検出器１５に
取り込まれ、Ｘ線分析装置１４により、各照射領域にお
ける各組成の平均濃度を示す結果が得られる。

【００１８】図２は試料８に照射される電子ビームの様
子を模式的に示した図であり、同図(a) はライン状の結
晶粒界１６をスポット状の電子線プローブ１７で照射し
た場合の模式図、同図(b) は結晶粒界１６をライン状の
電子線プローブ１８で照射した場合の模式図である。

【００１９】例えば、試料８表面のライン状の結晶粒界
１６を分析する場合、蛍光板１２上で電子ビーム１１の
プローブ形状を観察し、プローブ形状が同図(b) のよう
に粒界１６方向にライン状になるように調整する。この
調整は、電源制御つまみ７を操作して電磁コイル電源６
から偏向コイル５に流れる電流を調節することによって
行われる。

【００２０】電子ビーム１１のプローブ形状がライン状
になったら、Ｘ線取り込みスイッチ１３をオンにして分
析開始をＸ線分析装置１４に指示する。Ｘ線検出器１５
では、ライン状の電子線プローブ１８が照射された結晶
粒界１６から発生するＸ線信号を取り込む。これによ
り、ライン状の電子線プローブ１８が照射されている結
晶粒界１６の平均組成濃度が得られる。

【００２１】図３に、蛍光板１２上で観察されるスポッ
ト状プロ−ブ像の一例を示す。同図(a) はスポット状プ
ローブであり、その径は５ｎｍである。同図(b) はライ
ン状に変形させたプローブ像の一例であり、その幅は５
ｎｍ、長さは１３５ｎｍである。

【００２２】図４は、図３に示した各形状の電子ビーム
を３０４ステンレス鋼の結晶粒界近傍に照射してＣｒの
濃度分析結果を示した図であり、縦軸はＣｒ濃度、横軸
は結晶粒界からの距離を表している。

【００２３】なお、スポット状プローブ［図３(a) ］に
関しては、結晶粒界からの距離が同一で結晶粒界に沿っ
て異なる位置を３回分析し、その平均値を白丸（○）で
示し、分析値のばらつきをエラ−バーで示してある。

【００２４】また、ライン状プローブ［図３(b) ］に関
しては、各位置で一回だけ分析を行い、その結果を黒丸
（●）で示してある。

【００２５】一般に、ステンレス鋼は組成のゆらぎが多
い事で知られている。図４に示す通り、スポット状プロ
ーブで３回分析した平均値、すなわち○で示した値と、
ライン状プローブで一回分析した値、すなわち●で示し
た値は良く一致しており、ライン状プローブで分析する
ことによりライン状領域の平均濃度が簡単かつ精度良く
求められることがわかる。

【００２６】なお、上記した実施例では、本発明をＸ線
検出器を備えた電子顕微鏡に適用して説明したが、本発
明はこれのみに限定されるものではなく、二次的の発生
する信号を検出して各種の分析を行う電子顕微鏡あるい
は他の電子線装置にも同様に適用することができる。

【００２７】さらに、上記した実施例では、本発明を磁
界型レンズを備えた電子顕微鏡に適用して説明したが、
本発明はこれのみに限定されるものではなく、静電レン
ズを備えた電子顕微鏡にも同様に適用することができ
る。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
種々の形状の測定対象領域に合わせた形状の電子線プロ
ーブが得られるため、当該領域の組成の平均濃度を短時
間で容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例である電子顕微鏡のブロッ
ク図である。

【図２】 結晶粒界上に照射される電子ビームの様子を
模式的に示した図である。

【図３】 蛍光板上でのプローブ像の一例を示した図で
ある。

【図４】 本発明による分析結果を従来技術と比較して
示した図である。

【符号の説明】

１…電子顕微鏡鏡体、２…電子銃、３…入射電子ビー
ム、４…収束レンズ、５…偏向コイル、６…電磁コイル
電源、７…電源制御つまみ、８…試料、９…対物レン
ズ、１０…結像レンズ、１１…透過電子ビーム、１２…
蛍光板、１３…Ｘ線取り込みスイッチ、１４…Ｘ線分析
装置、１５…Ｘ線検出器、１６…結晶粒界、１７…スポ
ット状プローブ、１８…ライン状プローブ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料上の微小分析領域の形状に合わせて
   電子ビームのプローブ形状を変形させる手段と、 前記電子ビームを試料上の微小分析領域に照射する手段
   と、 前記微小分析領域から二次的に発生する信号を検出する
   手段と、 前記検出信号に基づいて微小分析領域を分析する手段と
   を具備したことを特徴とする電子線装置。
2. 【請求項２】 前記電子ビームのプローブ形状を変形さ
   せる手段は、電子ビーム通路に電界および磁界のいずれ
   か一方を発生させて電子ビームを偏向する手段であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の電子線装置。
3. 【請求項３】 試料上の微小分析領域の形状に合わせて
   電子ビームのプローブ形状を変形させ、この電子ビーム
   を試料上の微小分析領域に照射し、微小分析領域から二
   次的に発生する信号に基づいて分析を行うようにしたこ
   とを特徴とする電子線装置の使用方法。
4. 【請求項４】 電子ビームのプローブ形状の確認は、試
   料を透過した電子ビームが照射されて発光する蛍光板を
   観察することにより行うようにしたことを特徴とする請
   求項３記載の電子線装置の使用方法。