JPS604124Y2 - 粒子線走査型分析装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、電子線等の荷電粒子線走査型分析装置で、分
析の精度を下げないでしかも分析速度を高めると共に試
料内の不純物等特定物質の分布状況も直ちに調査できる
ようにすることを目的とした走査装置に関するものであ
る。

電子線走査型分析装置は試料面を電子線で走査し、試料
に流れる照射電子線電流、試料から出る二次電子、Ｘ線
等（以後分析装置の出力と云う）を捉えて試料面の物質
組成を調べるものであるが、上記したような出力にはゆ
らぎがあるので、走査速度を余り速くすると分析精度が
低下する。

Ｘ線を用いる場合は他の出力に比し特にゆらぎが大きい
から、試料の各点でこのゆらぎが平均化され得る位の時
間電子線照射を行っていると、一つの試料を分析し終る
には大へん長い時間がか）る。

他方電子線走査型分析装置は多くの場合、試料の主体成
分が判っており、それに含まれる不純物が何物でどの位
含まれているかを調べると云った使い方がされるもので
あるから、試料の既知の地の部分をも検出しようとして
いる不純物等の部分と同じ速さで走査するのは大へん無
駄なことである。

この難点の一解決策として不純物が検出されない間は高
速で走査し、不純物が検出されている間走査速度をおそ
くして全体としての走査速度を下げずしかも高い分析精
度を得ると云う考え方が既に種々提案されている。

しかし試料面上における不純物の定量は、その不純物の
存在領域の面積とその領域内の不純物濃度が判れば充分
にでき、不純物存在領域の全面積にわたって不純物検出
信号を積分する必要はない。

その意味で上述した既提案の方法は尚過剰の測定動作を
行っているものと云える。

従って不純物の存在領域を検出し、その領域内の１乃至
数点でのみ必要時間Ｘ線を測定すれば、その領域全体を
低速で走査するより更に全体としての走査時間の短縮が
得られ、しかも分析の定量性は低下しない。

本考案は、粒子線走査型分析装置の出力のうち統計的ゆ
らぎの少ないものを採用して、粒子線で試料面を走査し
、上記出力のレベル変化によって試料面に分布している
特定物質を検出し、この検出信号があったときは、その
検出信号のある期間中に１〜複数回粒子線の走査を一定
時間停止し、この停止した点で試料から出るＸ線による
分析を行い、この一時停止している時間以外では粒子線
の走査を高速で行うことを特徴とする走査方法である。

この方法によると試料全面について、時間のか）るＸ線
分析は何個かの点で行われるだけで他は高速で走査して
いるので、短い分析時間で試料全面にわたってＸ線分析
を行ったのと同じ効果が得られる。

電子線走査型分析装置で各種の出力を用いて試料面の映
像を画かせて見ると、鮮鋭度やコントラストに若干の相
違があるが全体的には全く同じ像が得られる。

このことは第１図に示すように試料面Ｓにおいて走査線
Ａに沿って走査したとき異物■が在るかないかは何れの
出力を用いても検出できるこ、とを示しており、ただ照
射電子線電流や二次電子電流によってはその異物が何で
あるかを識別することは困難であるのに反し、Ｘ線を用
いれば、異物Ｉとして予め予想されている幾つかの物質
のうち何れの物質が出す特性Ｘ線であるかがＸ線分光法
で判るから、異物■が予想された物質のうち何れである
かを同定することができる。

本考案はこのような経験に基づき、第１図でＡ線に沿っ
て走査しながら統計的ゆらぎの少ない出力によって異物
Ｉを検出し、この検出信号によって粒子線の偏向回路を
制御し、第１図でａ′点からｂ点に至る間でａ′点をも
含め１〜複数点で粒子線の走査を一定時間止め、その間
にＸ線による分析を行って、■が何物であるかを判断す
るのである。

Ｘ線分析はＸ線を計数管のようなもので受けて出力を一
定時間積分する等の方法により、一定時間内の積分値が
成る設定レベルを超すか否かによってその波長のＸ線を
出している物質の有無を判定するものであるから、この
積分のための一定時間だけ粒子線の走査を止めればよい
。

以下実施例によって本考案を説明する。

第２図で１は電子銃、２は収束レンズで電子線を試料７
の表面に収束させ、３は偏向コイルで実際はＸ軸方向偏
向用とｙ軸方向偏向用の二つがあり、４はＸ線分光用結
晶で試料７から出たＸ線のうち特定波長のものをＸ線検
出器５の方へ回折するように配置されており、１０は試
料７を流れる照射電子線電流の増幅器である。

以上は一般の電子線マイクロプローブアナライザの構成
である。

電子線による試料面の走査は鋸歯状波を用いた連続掃引
方式でもよいがこの実施例では、試料面にン縦横に多数
の仮想的格子点を配列し、電子線でこの格子点を順々に
照射して行く点状走査方式を用いている。

１５はパルス発振器で、その出力はゲート装置１６を経
てレジスタ１１にシフトパルスとして印加される。

レジスタ１１には信号ｒ Ｉ Ｊ７が一個人れてあり、
シフトパルスが来る毎に一ビットずつシフトして１１内
を循環している。

１１の各ビットの出力はＤ−Ａコンバータ１４に送られ
１４でＸ軸方向偏向信号となり偏向コイル３に至る。

１１内の信号「１」が−回循環する毎に１１から出る信
号によってレジスタ１２がシフトされる。

１２にも信号「１」が−個人れてあり循環している。

１２の各ビットの出力はＤ−Ａコンバータ１４′に送ら
れ、１４′からはｙ軸偏向信号が出て偏向コイル３に送
られる。

試料７を流れる照射電子線電流は１０によって増幅され
た後レベル選別器９に送られる。

レベル選別器の応答レベルを適当に定めて第１図で走査
線Ａに沿い異物■の区間で９が出力を出すようにしてお
くことにより、異物の検出が行われる。

走査点が第１図でａからａ′に移るとき９の出力は立上
り、ｂ′からｂに移るとき９の出力は立下る。

９の出力は微分され、立上りにおける正のパルスによっ
てフリップフロップＦがセットされ、Ｆのセット出力で
ゲー）Ｋｌが閉じるのでパルス発振器１５からのパルス
はレジスタ１１に行かなくなり、レジスタ１１のシフト
は停止され、従って電子線の走査も停止する。

Ｆのセット出力によってゲートに２が開き１５の出力パ
ルスはレジスタＲにシフトパルスとして印加される。

レジスタＲには信号「ｌ」が−個人れてあり、これがシ
フトしてＲ内を一巡したときＲから出る信号によりＦは
リセットされ、Ｒの動作は止まり、レジスタ１１の動作
が再開され電子線による走査が再開される。

レジスタＲが一循環を行う間Ｘ線検出器５の出力はカウ
ンタ１７で積算され、１７の出力が適当に設定したレベ
ルを超すか否か’Ｓ’Ｌ／ベル選別器１選別上１８判断
され、１８から出力が出れば第１図におけるＩの部分が
予め予想した物質であると云うことが判る。

１７はレジスタＲから出る信号によりリセットされる。

この実施例では第１図で線Ａに沿い速に速度で走査し、
■中の一点ａ′でだけＸ線分析を行って■の同定をし、
■の存在範囲はレベル選別器９の出力が「１」である期
間によって求められる。

レベル選別器９の出力の立上り点、立下り点は微分回路
によって求められ、Ｆのセット出力によりゲートＧ、
Ｇ’が開かれ、レジスタ１１．１２の各ビットの出力が
記録装置或は計算機の入力装置に送られる。

１１．１２の各ビットの出力は第１図における異物Ｉの
境界と走査線との交点に隣接するａ′とｂの座標のコー
ドである。

１Ｂの出力も８に送られて、記録され或は第１図のａ′
からｂまでの間は予想された不純物であると云うことで
計算機で処理される。

計算機■は試料面Ｓに対する面積割合、■の大きさ及び
その平均とばらつき、丸いか細長いか等形状に関する特
徴等を算出するようにプログラムが組んである。

８が計算機の入力装置である場合、通常これはテープパ
ンチャである。

８は入力信号に対して応答し、一定の動作を始めてそれ
を終るが、動作終了までの時間は電子線の照射点が一点
から次の点に移るまでの時間より長いのが普通だから、
ｂ点でも電子線の走査を一時停止するようにするとよい
（ａ／点では既に停止するようになっている）。

そのためにはａ′点で走査を止めたのと同じことをｂ点
でもやればよい。

これは９の出力の立下り点の微分回路の出力（負のパル
ス）を反転して不リップフロップＦのセット入力端子に
印加するようにしておけばよい。

上記実施例は第１図について云えば走査線Ａ上。

に異物Ｉがあるとき夏向の一点だけでＸ線分析を行って
いるのであるが、異物が第１図Ｉ′のように二種の物質
が接して存在するような形であるときはＩ′を全体が一
種類の異物と誤って判断することになる。

この欠点を除くには一つの走査線上で異物の存る範囲で
は複数の点でＸ線分析を行うようにすればよい。

その方法の一つは第２図の実施例において、レベル選別
器９の出力が「１」である間は例えば走査点ｍ個毎に１
個ずつ走査を一時停止させることにすればよい。

このための付加部分が第２図に点線で示しである。

ゲートに３はレベル選別器９の出力が「１」である間開
かれており、ゲートに１の出力パルスかに３を通してプ
リセットカウンタＣに送られる。

Ｃは予め計数１０にセットしてあり、計数が１０になる
毎に信号を出してフリップフロップＦをセットする。

Ｆがセットされてから以後の動作は先に述べた所と同じ
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は試料表面の拡大平面図、第２図は本考案装置の
一実施例装置の構成ブロック図である。 Ｓ・・・・・・試料表面、）、Ｉ’・・・・・・試料に
含まれる異物、Ａ・・・・・・走査線、ａ、 ｂ・・・
・・・異物■の境界に近接した境界外の点、ａ′、ｂ′
・・・・・・異物Ｉの境界に近接した境界内の点、１・
・・・・・電子銃、２・・・・・・電子線を試料７の表
面に収束させるレンズ、３・・・・・・偏向コイル、ゴ
・・・・・・試料、４・・・・・・Ｘ線分光結晶、５・
・・・・・Ｘ線検出器、１０・・・・・・試料７を流れ
る照射電子線電流の増幅器、９・・・・・・レベル選別
器、１１，１２・・・・・・レジスタ、１５・・・・・
・レジスタ１１のシフトパルスを発生するパルス発振器
、１６・・・・・・フリップフロップＦ１ゲートＫｌ、
に２、レジスタＲ等より成るゲート装置、１４．１４’
・・・・・・レジスタ１１．１２の出力を電子線偏向信
号に変換するＤ−Ａコンバータ、１７・・・・・・Ｘ線
検出器５の出力を積算するカウンタ、１Ｂ・・・・・・
レベル選別器、Ｇ。 ａ′・・・・・・ゲート、８・・・・・・テープパンチ
ャ等の記録装置或は計算機、Ｃ・・・・・・プリセット
カウンタ、Ｋ３・・・・・・ゲート。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 粒子線によって試料面を走査し、試料面から出る二次電
   子、Ｘ線、試料電流等の種々な信号のうち統計的ゆらぎ
   の少ない性質の信号が所定レベルを超えたことを検出す
   る手段と、同手段の検出信号によって始動せしめられ、
   同手段の検出信号が出力されている間に一回或は少数回
   一定時間粒子線の走査を停止させる手段と、この停止期
   間中における上記Ｘ線等の検出信号を積算する手段と、
   上記統計的ゆらぎの少ない性質の信号が所定レベルを超
   えたことを検出する手段の出力信号の立上り、立下り時
   点の試料面座標を求めて記録する手段とを備えた粒子線
   走査型分析装置。