JPH07288094A - X線分析方法 - Google Patents

X線分析方法

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JPH07288094A
JPH07288094A JP6081539A JP8153994A JPH07288094A JP H07288094 A JPH07288094 A JP H07288094A JP 6081539 A JP6081539 A JP 6081539A JP 8153994 A JP8153994 A JP 8153994A JP H07288094 A JPH07288094 A JP H07288094A
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JP
Japan
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electron beam
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ray
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JP6081539A
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English (en)
Inventor
Toshishige Yanagihara
利成 柳原
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Jeol Ltd
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Jeol Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 大きな径の標準試料を用意することなく正確
な未知試料の分析を行うことができるX線分析方法実現
する。 【構成】 比較的高い真空度において径の大きな電流補
正試料6cに電子ビームを照射して試料から得られる信
号IHを得、比較的低い真空度において電流補正試料6
cに電子ビームを照射して試料から得られる信号IL
得、得られた2種の信号から電流補正係数K1(=IL
H)を求め、この電流補正係数K1と、比較的高い真空
度において標準試料6bに電子ビームを照射して得られ
た特性X線強度I1と、比較的低い真空度において未知
試料6aに電子ビームを照射して得られた特性X線強度
2とから、未知試料の濃度を分析する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、試料上に電子ビームを
照射して、試料からの特性X線を検出し、試料の分析を
行うようにしたX線分析方法に関する。
【0002】
【従来の技術】走査電子顕微鏡や電子プローブマイクロ
アナライザなどでは、試料に電子ビームを集束して照射
し、試料から発生した特性X線をエネルギ分散型X線分
光器や、波長分散型のX線分光器によって試料の定性や
定量の分析を行うようにしている。また、通常この種分
析装置では、試料から発生する特性X線量から試料の元
素濃度を求めるようにしている。
【0003】例えば、未知試料の元素濃度は、既知濃度
の試料(標準試料)から発生する特性X線量と未知試料
の特性X線量との相対強度Kから計算される。この時、
標準試料と未知試料とからの特性X線を測定する際に
は、標準試料および未知試料に照射される電子ビームの
照射量は同一でなければならない。そのため、標準試料
の測定と未知試料の測定時に、電流補正試料を用意して
おき、この電流補正試料に電子ビームを照射した際に得
られる特性X線量の変化から、電子ビームの照射量の補
正を行う手法が取られている。
【0004】また、高真空の状態で試料の分析を行う場
合には、電子ビームの散乱の影響を考慮する必要がない
ので、試料に照射される電子ビーム量は電流に比例する
ため、未知試料と標準試料への電子ビームの照射の際、
ファラデーケージなどを用いて電子ビームの電流量を測
定し、その測定結果から電子ビームの電流の変化を補正
することもできる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】試料が絶縁物や半導体
の場合、試料の帯電を防止するために、試料室の真空度
を、例えば、数Pa〜数百Pa程度に比較的低く設定す
ることが行われている。このような場合に、上記した標
準試料に電子ビームを照射し、特性X線を検出しようと
すると、試料に到達する電子ビーム量が減少したり、散
乱電子ビームや散乱X線があるため標準試料は散乱領域
より大きい必要がある。通常、この散乱領域は数mmと
なり、このような大きな標準試料を得ることは難しく、
また、得られたとしても高価である。なお、電子ビーム
の散乱や減衰は、試料室内の圧力により変化するので、
標準試料は圧力が変わる度に測定が必要となる。
【0006】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、大きな径の標準試料を用意するこ
となく正確な未知試料の分析を行うことができるX線分
析方法を実現するにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に基づくX線分析
方法は、試料に電子ビームを照射し、試料から得られた
特性X線を検出することによって試料の分析を行う方法
において、標準試料と比較的径の大きな電流補正試料と
を用意し、比較的高い真空度において電流補正試料に電
子ビームを照射して試料から得られる信号IHを得、同
じく比較的高い真空度において標準試料に電子ビームを
照射して特性X線強度I1を得、比較的低い真空度にお
いて電流補正試料に電子ビームを照射して試料から得ら
れる信号ILを得、同じく比較的低い真空度において未
知試料に電子ビームを照射して特性X線強度I2を得、
上記ステップにより得られた信号から、(IL/IH)・
(I2/I1)を求めるようにしたことを特徴としてい
る。
【0008】
【作用】本発明に基づくX線分析方法は、比較的高い真
空度において径の大きな電流補正試料に電子ビームを照
射して試料から得られる信号IHを得、比較的低い真空
度において電流補正試料に電子ビームを照射して試料か
ら得られる信号ILを得、得られた2種の信号から電流
補正係数K1(=IL/IH)を求め、この電流補正係数
1と、比較的高い真空度において標準試料に電子ビー
ムを照射して得られた特性X線強度I1と、比較的低い
真空度において未知試料に電子ビームを照射して得られ
た特性X線強度I2とから、未知試料の濃度を分析す
る。
【0009】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図1は本発明に基づく方法を実施するため
の走査電子顕微鏡の一例を示しており、1は電子ビーム
カラム、2は試料室である。電子ビームカラム1の上部
には電子銃3が設けられており、電子銃3から発生し加
速された電子ビームは集束レンズ4、対物レンズ5によ
って試料室2内の試料6上に細く集束される。試料6に
照射される電子ビームは、偏向コイル7によって2次元
的に走査されたり、試料6の特定位置に照射される。偏
向コイル7には、走査回路8からの偏向信号が供給され
る。
【0010】試料室2内部は図示していないが適宜な真
空ポンプによって排気されている。また、試料室2内部
には、窒素ガス源9からニードル弁10を介して窒素ガ
スが供給されるように構成されている。その結果、試料
室2内部の圧力は、ニードル弁を駆動機構11によって
操作し、試料室2内部に供給する窒素ガスの量を制御す
ることによって調整が可能となる。試料室2内部の圧力
は、真空計12によって測定される。
【0011】試料6への電子ビームの照射によって発生
した特性X線は、X線検出器13によって検出される。
検出器13からの検出信号は、エネルギ分散型X線分析
器14に供給される。また、試料6への電子ビームの照
射によって発生した反射電子は、反射電子検出器15に
よって検出される。検出器15からの検出信号は、増幅
器16によって増幅された後、陰極線管17に供給され
る。18はコンピュータのごとき制御装置であり、制御
装置18はX線分析器14からの信号に基づいてその処
理を行ったり、ニードル弁10の駆動機構11などを制
御する。
【0012】なお、試料6は、試料ステージ19上に載
せられた試料ホルダ20,21,22に保持されてい
る。図2は試料ホルダ20,21,22の平面図を示し
ており、試料ホルダ20は未知試料6aを保持し、試料
ホルダ21は多数の標準試料6bを保持し、試料ホルダ
22は電流補正試料6cを保持する。この電流補正試料
6cの大きさは、低真空下での電子ビームの散乱を考慮
し、電子ビームの散乱範囲(通常は数mm)より大きく
されている。また、標準試料6bは各元素ごとに設けら
れており、夫々は従来の径の小さなものが用いられる。
なお、この標準試料6bや電流補正試料6cとして絶縁
物を用いるときは、カーボンコーティングなどを施し、
導電性を持たせるようにする。このような構成の動作を
以下説明する。
【0013】まず、通常の未知試料6aの走査電子顕微
鏡像の観察について説明する。電子銃3からの電子ビー
ムを集束レンズ4、対物レンズ5によって試料6a上に
細く集束し、更に、走査回路8からの垂直走査信号と水
平走査信号を偏向コイル7に供給し、試料6上で電子ビ
ームを2次元的に走査する。試料6への電子ビームの照
射によって発生した反射電子は、反射電子検出器15に
よって検出される。検出器15の検出信号は増幅器16
によって増幅された後、走査回路8からの走査信号に同
期した陰極線管17に供給されることから、陰極線管1
7には試料の電子ビームの走査領域の反射電子像が得ら
れる。なお、この走査電子顕微鏡像の観察は、分析点の
確認などに用いられる。
【0014】さて、次に低真空下でのX線分析について
説明する。この低真空下での分析に先だって、試料室2
内部は図示していない真空ポンプにより高真空に排気さ
れる。この時、制御装置18によって駆動機構11は制
御され、ニードル弁10は閉じられている。試料室2が
所定の高真空に排気された後、電子ビームは試料ホルダ
22に保持された電流補正試料6cに照射される。試料
6cへの電子ビームの照射に基づいて発生した特性X線
は、検出器13によって検出され、その検出信号はエネ
ルギ分散型X線分析器14に供給される。この過程で、
特性X線の強度が測定され、その値IHは制御装置18
に供給される。次に試料ホルダ21に保持された複数の
標準試料6bに順々に電子ビームが照射され、各標準試
料からの特性X線の検出,分析を行う。特定の標準試料
に注目すると、各元素(a,b,c,……)に対応した
その試料特有の特性X線I1a,I1b,I1c,……が得ら
れる。この各標準試料ごとの特性X線強度は制御装置1
8に供給される。
【0015】次に、試料室2内部の圧力が高められる。
この場合、制御装置18が駆動機構11を制御し、ニー
ドル弁10を徐々に開放する。この結果、試料室2内部
の圧力は高められる。試料室2内部の圧力は、真空計1
2によって測定され、その値は制御装置18に供給され
る。試料室2内の圧力が所定値となった段階で制御装置
18は駆動機構11を制御し、ニードル弁10を閉じ
る。試料室2が所定の低い真空度となった後、電子ビー
ムはまず電流補正試料6cに照射される。
【0016】この時、電子ビームは散乱され、試料6c
に到達する電子ビームの径は大きくなるが、前記したよ
うに、試料6cの径は大きくされているので、電子ビー
ムの全てが試料6c上に照射される。試料6cへの電子
ビームの照射に基づいて発生した特性X線は、検出器1
3によって検出され、その検出信号はエネルギ分散型X
線分析器14に供給される。この過程で、特性X線の強
度が測定され、その値ILは制御装置18に供給され
る。なお、この値ILは、試料6cに到達した全電子ビ
ーム照射量に対応したものである。
【0017】次に、試料ホルダ20内の未知試料6aに
電子ビームが照射される。この未知試料6aへの電子ビ
ームの照射により特性X線が発生するが、この特性X線
は検出器13によって検出され、エネルギ分散型X線分
析器14によって分析される。この結果、各元素(a,
b,c,……)に対応した未知試料6a特有の特性X線
2a,I2b,I2c,……が得られる。この未知試料の特
性X線強度は制御装置18に供給される。
【0018】上記した過程により、制御装置18には、
電流補正試料6cからの特性X線強度信号IH,ILと、
標準試料6bからの特性X線強度I1a,I1b,I1c,…
…と、未知試料6cからの特性X線強度I2a,I2b,I
2c,……が記憶される。制御装置18はこれらの信号か
ら、電流補正係数K1=IL/IHを求める。そして、こ
の電流補正係数K1と標準試料と未知試料の特性X線強
度とから、未知試料の見掛けの濃度Ka(元素a),K
b(元素b),Kc(元素c)……を求める。この見掛
けの濃度は次式によって求められる。
【0019】Ka=K1・(I2a/I1a) Kb=K1・(I2b/I1b) Kc=K1・(I2c/I1c) この見掛けの濃度が求められた後、重量濃度が計算され
る。重量濃度の計算は、良く知られたZAF法などによ
って行う。すなわち、見掛けの濃度に対して、原子番号
補正、吸収補正、蛍光励起補正処理が行われる。
【0020】以上本発明の一実施例を詳述したが、本発
明はこの実施例に限定されない。例えば、電流補正係数
を求めるため、電流補正試料からのX線を検出したが、
その場合、特定のエネルギの特性X線強度に注目して電
流補正係数を求めても良く、また、全特性X線強度に基
づいて電流補正係数を求めても良い。また、電流補正試
料からの特性X線量に基づいて電流補正係数を求めた
が、電子ビームの照射によって電流補正試料に流れる吸
収電流を測定することによって電流の補正を行うように
しても良い。
【0021】更に、電流補正係数K1は、試料室2内の
圧力以外に変化した要素がなければ、低真空状態の試料
室での電子ビームの減衰率と同等となる。そのため、予
め、試料室内の各圧力で電子ビームの減衰率を求めてお
き、実際の未知試料の分析を行う時の試料室圧力を測定
し、その圧力に対応した減衰率から電流補正係数を求め
るようにしても良い。更にまた、上記した実施例では最
初高真空状態での処理を行い、その後低真空状態でX線
の分析を行ったが、逆に、最初に低真空状態での処理を
行い、その後、高真空状態での処理を行うようにしても
良い。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づくX
線分析方法は、比較的高い真空度において径の大きな電
流補正試料に電子ビームを照射して試料から得られる信
号IHを得、比較的低い真空度において電流補正試料に
電子ビームを照射して試料から得られる信号ILを得、
得られた2種の信号から電流補正係数K1(=IL
H)を求め、この電流補正係数K1と、比較的高い真空
度において標準試料に電子ビームを照射して得られた特
性X線強度I1と、比較的低い真空度において未知試料
に電子ビームを照射して得られた特性X線強度I2とか
ら、未知試料の濃度を分析するようにした。その結果、
標準試料に対しては高真空中でのみ電子ビームを照射し
て特性X線を検出し、低真空中で電子ビームを照射して
特性X線を検出する必要がない。すなわち、高真空中で
は電子ビームの散乱を考慮せずに電子ビームを細く集束
することができるので、標準試料は従来と同様に小さな
径のものを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づく方法を実施する走査電子顕微鏡
の一例を示す図である。
【図2】図1の走査電子顕微鏡で用いられる試料ホルダ
と試料を示す図である。
【符号の説明】
1 電子光学カラム 2 試料室 3 電子銃 4 集束レンズ 5 対物レンズ 6 試料 7 偏向コイル 8 走査回路 9 ガス源 10 ニードル弁 11 駆動機構 12 真空計 13 X線検出器 14 エネルギ分散型X線分析器 15 反射電子検出器 16 増幅器 17 陰極線管 18 制御装置 19 試料ステージ 20,21,22 試料ホルダ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 試料に電子ビームを照射し、試料から得
    られた特性X線を検出することによって試料の分析を行
    う方法において、標準試料と比較的径の大きな電流補正
    試料とを用意し、比較的高い真空度において電流補正試
    料に電子ビームを照射して試料から得られる信号IH
    得、同じく比較的高い真空度において標準試料に電子ビ
    ームを照射して特性X線強度I1を得、比較的低い真空
    度において電流補正試料に電子ビームを照射して試料か
    ら得られる信号ILを得、同じく比較的低い真空度にお
    いて未知試料に電子ビームを照射して特性X線強度I2
    を得、上記ステップにより得られた信号から、(IL
    H)・(I2/I1)を求めるようにしたX線分析方
    法。
JP6081539A 1994-04-20 1994-04-20 X線分析方法 Withdrawn JPH07288094A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019219103A1 (de) * 2018-05-18 2019-11-21 Forschungszentrum Jülich GmbH MeV-BASIERTE IONENSTRAHL-ANALYTIKANLAGE

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