JPH07243996A - Ｘ線微小分析法 - Google Patents
Ｘ線微小分析法Info
- Publication number
- JPH07243996A JPH07243996A JP6038105A JP3810594A JPH07243996A JP H07243996 A JPH07243996 A JP H07243996A JP 6038105 A JP6038105 A JP 6038105A JP 3810594 A JP3810594 A JP 3810594A JP H07243996 A JPH07243996 A JP H07243996A
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- JP
- Japan
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- probe
- sample
- scanning
- ray
- electron beam
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- Pending
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- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】プローブとなるＸ線を試料上で走査し、従来法
より高分解能の走査Ｘ線顕微像を得る。 【構成】導電性の探針１を試料２の表面直上で試料面に
沿って走査するための探針走査機構１０と、探針の先端
部の幅より小さな範囲に電子を収束することが可能な電
子線源１１と、探針に照射した電子線３によって発生し
た特性Ｘ線４による試料２からの回折Ｘ線５或いは光電
子６を計測する手段とから構成される。 【効果】従来よりも微小な領域からのＸ線分析情報を試
料表面を観察しながら収集することが可能になる。
より高分解能の走査Ｘ線顕微像を得る。 【構成】導電性の探針１を試料２の表面直上で試料面に
沿って走査するための探針走査機構１０と、探針の先端
部の幅より小さな範囲に電子を収束することが可能な電
子線源１１と、探針に照射した電子線３によって発生し
た特性Ｘ線４による試料２からの回折Ｘ線５或いは光電
子６を計測する手段とから構成される。 【効果】従来よりも微小な領域からのＸ線分析情報を試
料表面を観察しながら収集することが可能になる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は物質の微小領域の原子構
造など各種物性を計測するＸ線微小分析法に関する。
造など各種物性を計測するＸ線微小分析法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のＸ線をプローブとして用いた微小
領域の分析法は、図２に示すように、Ｘ線源１００によ
って発生したＸ線１０２をゾーンプレートや斜入射鏡な
どの収光装置１０１を用いて微少領域へ収光しこの領域
のＸ線分析を行うものである。収光装置の加工技術によ
る制限から、一般にはＸ線を収光できる領域の大きさは
ゾーンプレートを用いた場合で数百ｎｍ程度、斜入射鏡
では数μ程度である。ほとんどの場合にＸ線源に軌道放
射光を用い、単結晶の回折板で単色化している。Ｘ線源
としてＸ線管を用いている場合には、特性Ｘ線を単色化
するために、特性Ｘ線のうちＫα線とＫβ線との間に吸
収端を持つ物質でできたＸ線フィルタ103をＸ線の通過
する空間に配置することもある。Ｘ線は電場や磁場では
偏向できず、また、Ｘ線源の規模は一般に大きく移動は
困難なため、試料位置の選択は試料自体を移動すること
によって行っている。
領域の分析法は、図２に示すように、Ｘ線源１００によ
って発生したＸ線１０２をゾーンプレートや斜入射鏡な
どの収光装置１０１を用いて微少領域へ収光しこの領域
のＸ線分析を行うものである。収光装置の加工技術によ
る制限から、一般にはＸ線を収光できる領域の大きさは
ゾーンプレートを用いた場合で数百ｎｍ程度、斜入射鏡
では数μ程度である。ほとんどの場合にＸ線源に軌道放
射光を用い、単結晶の回折板で単色化している。Ｘ線源
としてＸ線管を用いている場合には、特性Ｘ線を単色化
するために、特性Ｘ線のうちＫα線とＫβ線との間に吸
収端を持つ物質でできたＸ線フィルタ103をＸ線の通過
する空間に配置することもある。Ｘ線は電場や磁場では
偏向できず、また、Ｘ線源の規模は一般に大きく移動は
困難なため、試料位置の選択は試料自体を移動すること
によって行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方法で
は得られた分析情報が試料上のどの位置に正確に対応し
ているかを知ることが困難である。また収光装置の制限
による分解能の限界も問題である。
は得られた分析情報が試料上のどの位置に正確に対応し
ているかを知ることが困難である。また収光装置の制限
による分解能の限界も問題である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は導電性の探針を試料の表面直上で上記試料
面に沿って走査するための探針走査機構と、上記探針の
先端部の幅より小さな範囲に電子を収束することが可能
な電子線源と、上記探針に照射した電子線によって発生
した特性Ｘ線による試料からの回折Ｘ線、或いは、光電
子を計測することで試料の微小領域の物性情報を得る。
に、本発明は導電性の探針を試料の表面直上で上記試料
面に沿って走査するための探針走査機構と、上記探針の
先端部の幅より小さな範囲に電子を収束することが可能
な電子線源と、上記探針に照射した電子線によって発生
した特性Ｘ線による試料からの回折Ｘ線、或いは、光電
子を計測することで試料の微小領域の物性情報を得る。
【０００５】
【作用】図３（ａ）を用いて本発明を説明する。一般に
物質に数十ＫｅＶのエネルギを持った電子線を照射する
とその物質を構成している原子の種類に特有の特性Ｘ線
を発生する。図３にあるように探針１の先端部に電子線
３を照射した場合にも特性Ｘ線４が発生する。電子線を
探針の先端部から１００ｎｍ以内の最先端部に照射した
場合、特性Ｘ線のうち探針１上方へ放射されたものは探
針１自体に吸収されるため、特性Ｘ線は実質的に探針か
ら試料２に向かって放射されることになる。発生した特
性Ｘ線は球面波でありその強度は発生中心点からの距離
の２乗に反比例して弱くなるため、電子線を照射した範
囲の半径の十倍の位置では強度は１／１００になる。従
って探針と試料との間隙を１ｎｍ以下にした場合には、
特性Ｘ線によって励起された回折Ｘ線５や光電子６は主
に探針先端部近傍の試料表面の情報を持っていると考え
てよい。このとき特性Ｘ線の強度１／１０までの範囲を
位置分解能と定義すると、通常の走査電子顕微鏡で用い
るビーム径数ｎｍ程度の電子線源を用いた場合でも分解
能は十数ｎｍ程度となり、従来方法と比べ約一桁小さい
値を実現することが可能になる。
物質に数十ＫｅＶのエネルギを持った電子線を照射する
とその物質を構成している原子の種類に特有の特性Ｘ線
を発生する。図３にあるように探針１の先端部に電子線
３を照射した場合にも特性Ｘ線４が発生する。電子線を
探針の先端部から１００ｎｍ以内の最先端部に照射した
場合、特性Ｘ線のうち探針１上方へ放射されたものは探
針１自体に吸収されるため、特性Ｘ線は実質的に探針か
ら試料２に向かって放射されることになる。発生した特
性Ｘ線は球面波でありその強度は発生中心点からの距離
の２乗に反比例して弱くなるため、電子線を照射した範
囲の半径の十倍の位置では強度は１／１００になる。従
って探針と試料との間隙を１ｎｍ以下にした場合には、
特性Ｘ線によって励起された回折Ｘ線５や光電子６は主
に探針先端部近傍の試料表面の情報を持っていると考え
てよい。このとき特性Ｘ線の強度１／１０までの範囲を
位置分解能と定義すると、通常の走査電子顕微鏡で用い
るビーム径数ｎｍ程度の電子線源を用いた場合でも分解
能は十数ｎｍ程度となり、従来方法と比べ約一桁小さい
値を実現することが可能になる。
【０００６】探針１を試料２表面で二次元的に走査し、
同時に電子線３も常にその収束点が探針先端部にあるよ
うに走査すれば、走査Ｘ線顕微鏡像を得ることが可能で
ある。これは探針を走査するための走査回路１３と電子
線を走査するための電子線走査回路１２を同期すること
で実現できる。探針１と試料２との関係は、いわゆる、
走査プローブ顕微鏡のものと同じ構成をしているので、
探針の走査に際して探針と試料との間に流れるトンネル
電流および／または探針と試料間に作用している力が一
定になるように探針と試料との間隙を制御しながら探針
を走査することで、走査プローブ顕微鏡像と走査Ｘ線顕
微鏡像とを同時に得ることもできる。
同時に電子線３も常にその収束点が探針先端部にあるよ
うに走査すれば、走査Ｘ線顕微鏡像を得ることが可能で
ある。これは探針を走査するための走査回路１３と電子
線を走査するための電子線走査回路１２を同期すること
で実現できる。探針１と試料２との関係は、いわゆる、
走査プローブ顕微鏡のものと同じ構成をしているので、
探針の走査に際して探針と試料との間に流れるトンネル
電流および／または探針と試料間に作用している力が一
定になるように探針と試料との間隙を制御しながら探針
を走査することで、走査プローブ顕微鏡像と走査Ｘ線顕
微鏡像とを同時に得ることもできる。
【０００７】電子線を探針の動きとは独立に走査し、二
次電子検出器および／または反射電子検出器を備えてお
くと試料の走査電子顕微鏡像を得ることも可能である。
走査電子顕微鏡像は走査Ｘ線顕微鏡像とは同時に観察で
きないが、試料表面の状態と探針位置および探針先端部
の形状を確認しながら計測を行えるという利点がある。
次電子検出器および／または反射電子検出器を備えてお
くと試料の走査電子顕微鏡像を得ることも可能である。
走査電子顕微鏡像は走査Ｘ線顕微鏡像とは同時に観察で
きないが、試料表面の状態と探針位置および探針先端部
の形状を確認しながら計測を行えるという利点がある。
【０００８】Ｘ線管で用いるターゲット金属にはさまざ
まなものが用いられるが、中でもアルミニウム，ジルコ
ニウム，銅，モリブデンはよく用いられており、データ
の蓄積も多い。またタングステンは電界研磨によって極
めて小さな曲率半径を持つ先端を形成できることが知ら
れており、探針材料としてはもっとも適した材料であ
る。これらのことから探針の材料としては銅，モリブデ
ン、或るいはタングステンを用いることが望ましい。
まなものが用いられるが、中でもアルミニウム，ジルコ
ニウム，銅，モリブデンはよく用いられており、データ
の蓄積も多い。またタングステンは電界研磨によって極
めて小さな曲率半径を持つ先端を形成できることが知ら
れており、探針材料としてはもっとも適した材料であ
る。これらのことから探針の材料としては銅，モリブデ
ン、或るいはタングステンを用いることが望ましい。
【０００９】本発明による構成で発生した特性Ｘ線を単
色化するためには、図３（ｂ）にあるように探針１の先
端部に探針によって発生する特性Ｘ線のうちＫα線とＫ
β線との間に吸収端を持つフィルタ物質７を蒸着し、電
子線を物質の被覆のなされていない部分に当てればよ
い。このようにすることでＫαＸ線のみを効率よく利用
したＸ線分光を行うことができる。
色化するためには、図３（ｂ）にあるように探針１の先
端部に探針によって発生する特性Ｘ線のうちＫα線とＫ
β線との間に吸収端を持つフィルタ物質７を蒸着し、電
子線を物質の被覆のなされていない部分に当てればよ
い。このようにすることでＫαＸ線のみを効率よく利用
したＸ線分光を行うことができる。
【００１０】電子線３が試料２表面に直接当たることは
望ましくなく、また探針先端部に電子線を当てるために
は電子線は試料に平行に入射することが望ましい。しか
し走査電子顕微鏡像の観察には、電子線は試料２に対し
てある程度の角度で入射する必要がある。このため、電
子線の入射方向と試料面とのなす角度は３０度以下であ
ることが適当である。
望ましくなく、また探針先端部に電子線を当てるために
は電子線は試料に平行に入射することが望ましい。しか
し走査電子顕微鏡像の観察には、電子線は試料２に対し
てある程度の角度で入射する必要がある。このため、電
子線の入射方向と試料面とのなす角度は３０度以下であ
ることが適当である。
【００１１】
【実施例】本発明の一実施例を図１を用いて説明する。
本実施例では電子線源１１から得られた電子線３を探針
１の先端部に照射する。このとき発生した特性Ｘ線４は
試料２に当たり、回折Ｘ線５および光電子６を放出す
る。これらの回折Ｘ線や光電子をそれぞれＸ線検出器２
０およびエネルギ分析器２１によって検出する。
本実施例では電子線源１１から得られた電子線３を探針
１の先端部に照射する。このとき発生した特性Ｘ線４は
試料２に当たり、回折Ｘ線５および光電子６を放出す
る。これらの回折Ｘ線や光電子をそれぞれＸ線検出器２
０およびエネルギ分析器２１によって検出する。
【００１２】本発明の第二の一実施例を図４を用いて説
明する。本実施例では探針走査回路１３と電子線走査回
路１２とは同期して動作するようになっており電子線３
は常に探針１の先端部に収束するようになっている。タ
ングステン探針１はＸ線源となっていて走査トンネル顕
微鏡プローブになっており、走査Ｘ線顕微鏡像１６と走
査トンネル顕微鏡像１５を同時観察することが可能であ
る。探針１の材料はタングステンの他、モリブデン，銅
或いは他の金属でもよい。
明する。本実施例では探針走査回路１３と電子線走査回
路１２とは同期して動作するようになっており電子線３
は常に探針１の先端部に収束するようになっている。タ
ングステン探針１はＸ線源となっていて走査トンネル顕
微鏡プローブになっており、走査Ｘ線顕微鏡像１６と走
査トンネル顕微鏡像１５を同時観察することが可能であ
る。探針１の材料はタングステンの他、モリブデン，銅
或いは他の金属でもよい。
【００１３】本発明の第三の実施例を図５を用いて示
す。本実施例では走査トンネル顕微鏡像ではなく原子間
力顕微鏡像２５を得ることができるようになっている。
一般には磁気力顕微鏡なども含めた走査プローブ顕微鏡
を構成しているものは、本発明に使用可能である。ま
た、本実施例では二次電子検出器２２，反射電子検出器
２３を備え、走査電子顕微鏡像２４によって試料表面や
探針の形状を確認しながらＸ線顕微鏡像１６を得ること
が可能である。本実施例では二次電子像或いは反射電子
像を得るために電子線走査回路１２は探針走査回路１３
とは独立に電子線３を走査することも可能になってい
る。また、反射電子をより効率よく検出して試料表面の
情報を得るために電子線３の入射角度は０度から３０度
まで変えられるようになっている。
す。本実施例では走査トンネル顕微鏡像ではなく原子間
力顕微鏡像２５を得ることができるようになっている。
一般には磁気力顕微鏡なども含めた走査プローブ顕微鏡
を構成しているものは、本発明に使用可能である。ま
た、本実施例では二次電子検出器２２，反射電子検出器
２３を備え、走査電子顕微鏡像２４によって試料表面や
探針の形状を確認しながらＸ線顕微鏡像１６を得ること
が可能である。本実施例では二次電子像或いは反射電子
像を得るために電子線走査回路１２は探針走査回路１３
とは独立に電子線３を走査することも可能になってい
る。また、反射電子をより効率よく検出して試料表面の
情報を得るために電子線３の入射角度は０度から３０度
まで変えられるようになっている。
【００１４】本発明の第四の実施例を図６を用いて示
す。本実施例では銅製の探針１先端部にはニッケルを蒸
着してあり、その一部が電子線３を入射するために開口
部８となっている。開口部に電子線３を収束することで
Ｃｕ（Ｋα）線のみを用いたＸ線分光が可能である。
す。本実施例では銅製の探針１先端部にはニッケルを蒸
着してあり、その一部が電子線３を入射するために開口
部８となっている。開口部に電子線３を収束することで
Ｃｕ（Ｋα）線のみを用いたＸ線分光が可能である。
【００１５】
【発明の効果】本発明によって物質の局所的な物性を試
料表面を確認しながらＸ線分析することが可能になる。
料表面を確認しながらＸ線分析することが可能になる。
【図１】本発明の一実施例を示す説明図。
【図２】従来の局所Ｘ線分析法を示す説明図。
【図３】本発明の作用を示す説明図。
【図４】本発明の第二の実施例を示す説明図。
【図５】本発明の第三の実施例を示す説明図。
【図６】本発明の第四の実施例を示す説明図。
１…探針、２…試料、３…電子線、４…特性Ｘ線、５…
回折Ｘ線、６…光電子、１０…探針走査機構、１１…電
子線源、２０…Ｘ線検出器、２１…エネルギ分析器。
回折Ｘ線、６…光電子、１０…探針走査機構、１１…電
子線源、２０…Ｘ線検出器、２１…エネルギ分析器。
Claims (7)
- 【請求項１】導電性の探針を試料の表面直上で上記試料
面に沿って走査するための探針走査機構と、上記探針の
先端部の幅より小さな範囲に電子を収束することが可能
な電子線源とを有し、上記探針の先端部に照射した電子
線によって発生した特性Ｘ線による試料からの回折Ｘ線
或いは上記特性Ｘ線によって励起された光電子を計測す
ることで試料の微小領域の物性情報を得ることを特徴と
するＸ線微小分析法。 - 【請求項２】請求項１において、上記探針走査機構を駆
動する探針走査回路と上記電子線を上記探針上へ照射す
るための電子線走査回路とを同期することで上記探針を
走査中も上記電子線を常に上記探針の先端部に収束し、
上記試料の表面の上記探針の位置に対応する物性情報を
得ることによって、走査Ｘ線顕微鏡像を得るＸ線微小分
析法。 - 【請求項３】請求項２において、上記探針と上記試料間
に流れるトンネル電流或いは上記探針と上記試料間に作
用している力が一定になるように上記探針と上記試料間
の間隙を制御することによって得られる走査プローブ顕
微鏡像と上記走査Ｘ線顕微鏡像とを同時に得るＸ線微小
分析法。 - 【請求項４】請求項１，２または３において、上記探針
を構成する主たる元素がアルミニウム，ジルコニウム，
銅，モリブデン、或いはタングステンであるＸ線微小分
析法。 - 【請求項５】請求項１，２，３または４において、上記
電子線の入射方向と上記試料の表面とのなす角度が３０
度以下であるＸ線微小分析法。 - 【請求項６】請求項１，２，３，４または５において、
上記探針の最先端部表面に上記探針を構成する主たる元
素の特性Ｘ線のうちＫα線とＫβ線との間に吸収端を持
つ元素でできたフィルタ物質を固着し、上記電子線を上
記探針の上記フィルタ物質が固着されていない部分に照
射するＸ線微小分析法。 - 【請求項７】請求項６において、上記探針と上記フィル
タ物質の材料の組合せとしてそれぞれ銅とニッケル，モ
リブデンとジルコニウム、或いはタングステンとハフニ
ウムを用いるＸ線微小分析法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6038105A JPH07243996A (ja) | 1994-03-09 | 1994-03-09 | Ｘ線微小分析法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6038105A JPH07243996A (ja) | 1994-03-09 | 1994-03-09 | Ｘ線微小分析法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07243996A true JPH07243996A (ja) | 1995-09-19 |
Family
ID=12516198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6038105A Pending JPH07243996A (ja) | 1994-03-09 | 1994-03-09 | Ｘ線微小分析法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07243996A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013098168A (ja) * | 2011-10-28 | 2013-05-20 | Gamc Biotec Development Co Ltd | 透過型ｘ線管及び反射型ｘ線管 |
| WO2014174997A1 (ja) * | 2013-04-22 | 2014-10-30 | 東京エレクトロン株式会社 | カンチレバー、製造方法、検査装置及び検査方法 |
| JP2016085232A (ja) * | 2016-02-15 | 2016-05-19 | 株式会社島津製作所 | ポリキャピラリー光学素子およびｘ線回折装置 |
-
1994
- 1994-03-09 JP JP6038105A patent/JPH07243996A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013098168A (ja) * | 2011-10-28 | 2013-05-20 | Gamc Biotec Development Co Ltd | 透過型ｘ線管及び反射型ｘ線管 |
| WO2014174997A1 (ja) * | 2013-04-22 | 2014-10-30 | 東京エレクトロン株式会社 | カンチレバー、製造方法、検査装置及び検査方法 |
| JP2016085232A (ja) * | 2016-02-15 | 2016-05-19 | 株式会社島津製作所 | ポリキャピラリー光学素子およびｘ線回折装置 |
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