蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置
【課題】蛍光Ｘ線の検出効率を高めるために、Ｘ線を発生するターゲットから試料までの距離、試料から蛍光Ｘ線の検出器の検出素子までの距離を可能な限り小さくすると共に、蛍光Ｘ線の取り出し角を可能な限り大きくした蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置を提供する。
【解決手段】対物レンズによって電子線をＸ線発生用のターゲットに集束させ、ターゲットから発生したＸ線を試料に照射することによって試料から発生する蛍光Ｘ線を検出する検出器と、検出器の検出結果から蛍光Ｘ線を分析する分析部とを具備した蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置において、検出器の全部又は一部を対物レンズの磁気回路内に組み込む。
【解決手段】対物レンズによって電子線をＸ線発生用のターゲットに集束させ、ターゲットから発生したＸ線を試料に照射することによって試料から発生する蛍光Ｘ線を検出する検出器と、検出器の検出結果から蛍光Ｘ線を分析する分析部とを具備した蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置において、検出器の全部又は一部を対物レンズの磁気回路内に組み込む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光Ｘ線を検出する検出器を対物レンズの磁気回路内に組み込んだ蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
任意の試料にＸ線を照射することによって発生する蛍光Ｘ線は、試料の元素特有の波長成分を含むので、蛍光Ｘ線を分析することによって、比較的容易に試料に含まれる元素を同定することができる。そのため、さまざまな種類の蛍光Ｘ線分析装置が市販されている。
【０００３】
Ｘ線を試料に照射して透過したＸ線像により試料の内部構造を観察するようにしたＸ線顕微装置を用いて、蛍光Ｘ線を分析する機能を付加した、蛍光Ｘ線分析機能付きＸ線顕微装置も市販されている。
【０００４】
特開２００７−２１２４６８号公報（特許文献１）には、電子源からの電子線をＸ線発生用ターゲットに当ててＸ線を発生させ、発生したＸ線を被検査体（試料）に照射し、被検査体を透過したＸ線を画像検出するようにした高分解機能Ｘ線顕微検査装置が開示されている。この高分解機能Ｘ線顕微検査装置においては、被検査体の上方で且つＸ線発生用ターゲットから発生するＸ線の領域外に、被検査体から発生する蛍光Ｘ線を検出するための蛍光Ｘ線検出器を配置している。
【０００５】
図６は、特許文献１に開示されているのと同様の構成を具備した蛍光Ｘ線分析機能付きＸ線顕微装置２１の構成例を示す図である。蛍光Ｘ線分析機能付きＸ線顕微装置２１は、電子線Ｒｅを発する電子銃１と、電子線Ｒｅを集束させるための集束レンズ２及び対物レンズ３と、電子線Ｒｅが集束することによってＸ線Ｒｘを発生させるターゲット６と、ターゲット６を支持若しくは保持するＸ線透過窓基材７と、Ｘ線Ｒｘが照射される被検査体としての試料８と、試料８を透過したＸ線Ｒｘを検出するためのＸ線Ｉ．Ｉ．（イメージ・インテンシファイア）、ＣＣＤ又はＣＭＯＳ型撮像素子等で成るＸ線画像検出器９とを具備しており、更に試料８に照射されたＸ線Ｒｘによって発生する蛍光Ｘ線Ｒｘｆを検出するために、シリコン等の半導体特性を活かしてＸ線フォトンの持つエネルギーを計測するための検出素子１１を備えた検出器１０と、検出器１０の検出結果を分析する分析部１２とを具備している。対物レンズ３の周りには強いレンズ磁場を発生させるために、磁束の通路であるヨークの切れ端部となるポールピース（磁極片）上極４とポールピース下極５が設けられている。検出器１０は、試料８の上方で、且つポールピース下極５の下方に支持若しくは保持されている。なお、集束レンズ２、対物レンズ３、ポールピース上極４及びポールピース下極５は、対物レンズ３の光軸Ｙに関して回転対称となる形状をしている。
【０００６】
蛍光Ｘ線分析機能付きＸ線顕微装置２１において、電子銃１から発せられた電子線Ｒｅは、集束レンズ２及び対物レンズ３によってターゲット６上に電子線プローブとして集束し、ターゲット６からは集束した電子線Ｒｅが当たることによって微小光源から成るＸ線Ｒｘが発生する。Ｘ線Ｒｘは試料８に照射され、試料８を透過したＸ線ＲｘはＸ線画像検出器９によって検出され、試料８の内部が拡大投影されることによって、試料８内部の微細構造を非破壊で透視検査する。一方、Ｘ線Ｒｘが試料８に照射されることによって発生する蛍光Ｘ線Ｒｘｆは、検出器１０内の検出素子１１で検出され、その検出結果が分析部１２で分析され、試料８の元素が同定されるようになっている。
【０００７】
このようなＸ線顕微装置において０．１μｍ以下の高分解能を実現するには、Ｘ線Ｒｘの発生領域を小さくすると共に、Ｘ線画像検出器９で検出されるＸ線像の倍率を高倍率にする必要がある。Ｘ線像の倍率は、図７に示されるように、ターゲット６から試料８までの距離をＡ、ターゲット６からＸ線画像検出器９までの距離をＢとすると、Ｂ／Ａで与えられる。従って、高分解能を実現するためには、できる限り距離Ａを小さくし、距離Ｂを大きくする必要がある。
【０００８】
一方、Ｘ線Ｒｘの発生領域を小さくするためには、ターゲット６で集束する電子線プローブの径を小さくする必要があるため、ターゲット６から発生するＸ線Ｒｘの量は減少する。また、Ｘ線画像検出器９での単位面積当たりのＸ線の強度は距離Ｂの自乗に反比例する。そのため、ＣＣＤなどの検出素子の検出感度には限界があることから、ターゲット６からＸ線画像検出器９までの距離Ｂはあまり大きくとることができず、高分解能を実現するためにはターゲット６から試料８までの距離Ａを極めて小さくする必要がある。また、Ｘ線像のコントラストが大きく変化するところに縁取りのようにフレネルフリンジが生じ、このフレネルフリンジの幅は√（λＡ）（λはＸ線の波長）で表され、距離Ａの値が大きいとフレネルフリンジによって分解能が制限されてしまうという問題もある。従って、高分解能を実現するためには、ターゲット６から試料８までの距離Ａを数１０μｍ以下にする必要がある。そのためには、図８に示されるようにベリリウムで構成されるＸ線透過窓基材７の厚さｄを数１０μｍ以下と極めて薄くする必要がある。Ｘ線透過窓基材７は真空シールを兼ねており、薄くしていくと強い電子線Ｒｅを照射した場合に容易に破壊されてしまう。従って、高分解能のＸ線顕微装置では、強い電子線Ｒｅをターゲット６に照射し、高い線量のＸ線Ｒｘを発生させることは実現し難い。
【０００９】
一方で、蛍光Ｘ線分析機能付きＸ線顕微装置２１では、蛍光Ｘ線を分析するために高い線量の蛍光Ｘ線Ｒｘｆを必要とする。高い線量の蛍光Ｘ線Ｒｘｆを発生させるためには、試料８に照射されるＸ線Ｒｘが高い線量である必要があり、そのためにはターゲット６に当てられる電子線Ｒｅのプローブの径が数μｍ〜数１０μｍと大きくする必要がある。更に、強い電子線照射に耐えるために、ターゲット６及びＸ線透過窓基材７を厚くする必要がある。このため、Ｘ線顕微装置としての分解能は数μｍ〜数１０μｍとなり、目標とする０．１μｍ以下の高分解能のＸ線顕微装置とはかけ離れたものとなっている。
【００１０】
また、蛍光Ｘ線分析機能付きＸ線顕微装置２１において、Ｘ線顕微装置が高分解能である場合には、その高分解能に相応の微小領域を対象とした蛍光Ｘ線の元素分析が強く求められる。分析領域を制限した元素分析を分析対象領域の全面にわたって行うことによって、高解像度の元素分析を行うことができる。分析領域を制限するためには、図９に示されるようにターゲット６と試料８の間に分析領域を制限するための絞り１３を挿入し、分析領域外をＸ線Ｒｘが照射しないようにして、制限されたＸ線Ｒｘａが試料８の分析領域のみを照射するようにする必要がある。制限されたＸ線Ｒｘａはターゲット６から発生するＸ線Ｒｘの極く一部であり、大半のＸ線は絞り１３によって捨てられることになる。そのため、ターゲット６から発生するＸ線Ｒｘの線量を高くするか、または蛍光Ｘ線の検出方法の効率を改善する必要がある。
【００１１】
従って、蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置では、ターゲット６から発生するＸ線Ｒｘの線量があまり高くなくても、蛍光Ｘ線Ｒｘｆを効率良く検出できるようにする必要がある。図１０は、ターゲット６、試料８及び検出器１０の検出素子１１の位置関係を詳細に示す図である。限られた量のＸ線Ｒｘで、効率良く蛍光Ｘ線Ｒｘｆを検出するためには、ターゲット６及び試料８の間の距離Ａと、試料８及び検出器１０の検出素子１１の間の距離Ｌとを可能な限り小さくする必要がある。これは、Ｘ線Ｒｘの強度を一定としたとき、試料８面上での単位面積当たりのＸ線Ｒｘの強度は距離Ａの自乗に逆比例し、検出素子１１で検出される単位面積当たりの蛍光Ｘ線Ｒｘｆの強度も、距離Ｌの自乗に逆比例するからである。
【００１２】
更に、蛍光Ｘ線Ｒｘｆの分析対象物が試料８の表面ではなく内部にある場合、蛍光Ｘ線Ｒｘｆは試料内部を通るときに吸収されるため、蛍光Ｘ線の取り出し角θをできるだけ大きくした方が蛍光Ｘ線の吸収量を少なくすることができる。図１１は、分析対象物が試料８の内部にある場合に、取り出し角θの異なる蛍光Ｘ線Ｒｘｆを示す図である。図１１に示されるように、大きな取り出し角θ１の蛍光Ｘ線Ｒｘｆ１の方が、小さな取り出し角θ２の蛍光Ｘ線Ｒｘｆ２より、試料内部でＸ線が吸収される距離が短くなるので、試料８の内部で吸収されるＸ線の量は小さくなる。
【００１３】
以上の記述から、限られたＸ線量Ｒｘで、蛍光Ｘ線Ｒｘｆを効率よく検出するためには、ターゲット６及び試料８の間の距離Ａと、試料８及び検出器１０の検出素子１１の間の距離Ｌとを可能な限り小さくすると共に、蛍光Ｘ線Ｒｘｆの取り出し角θを可能な限り大きくする必要がある。
【００１４】
Ｘ線顕微装置は非破壊観察を特徴としており、比較的大きな試料を観察することが多いので、ターゲットを電子レンズの最下段に配置し、その下には邪魔になるものを配置しないようにしている。図１２はこの制限下で、図６に示される従来の蛍光Ｘ線分析機能付きＸ線顕微装置２１のターゲット６、試料８及び検出器１０の検出素子１１の位置関係を詳細に示す図である。この場合、ポールピース下極５の下方に検出器１０が配置されているため、ターゲット６と試料８の間の距離Ａ、試料８と検出素子１１の間の距離Ｌは共に大きくなり、蛍光Ｘ線Ｒｘｆの取り出し角θは小さくなる。このため、従来の蛍光Ｘ線分析機能付きＸ線顕微装置では、蛍光Ｘ線Ｒｘｆの検出効率が悪く、またＸ線顕微装置において高分解能を実現するのは困難である。
【００１５】
従来技術として、蛍光Ｘ線の取り出し角θを大きくするために、ポールピースに切り欠きを設けたものがある。例えば特開２００３−２１７４９号公報（特許文献２）では、電子線を試料に照射し、その試料から発生するＸ線を検出する分析電子顕微鏡において、ウィンドタイプとウィンドレスタイプのＸ線検出器を設け、ウィンドタイプの検出器よりもウィンドレスタイプの検出器の方がＸ線の取り込み角度が大きくなるように、上側磁極に切り欠きを設けている。
【００１６】
また、特開平７−１４５３８号公報（特許文献３）に開示された分析電子顕微鏡では、第１のＸ線検出器と対称な位置に第２のＸ線検出器を設け、対物レンズ系の上側磁極の磁極片に、Ｘ線検出器の先端の検出部が嵌入する切欠き部を設けている。
【特許文献１】特開２００７−２１２４６８号公報
【特許文献２】特開２００３−２１７４９７号公報
【特許文献３】特開平７−１４５３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上述の特許文献２及び特許文献３に開示された分析電子顕微鏡は、電子線を直接試料に照射し、そこで発生する蛍光Ｘ線を効率良く検出する方法に関するものであり、Ｘ線ターゲットに微小焦点Ｘ線源を設けて、試料を透過したＸ線を画像検出する高分解能Ｘ線顕微装置に、蛍光Ｘ線分析機能を付けるようにしたものではない。
【００１８】
本発明は上述のような事情によりなされたものであり、本発明の目的は、蛍光Ｘ線の検出効率を高めるために、Ｘ線を発生するターゲットから試料までの距離、試料から蛍光Ｘ線の検出器の検出素子までの距離を可能な限り小さくすると共に、蛍光Ｘ線の取り出し角を可能な限り大きくした蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、対物レンズによって電子線をＸ線発生用のターゲットに集束させ、前記ターゲットから発生したＸ線を試料に照射することによって試料から発生する蛍光Ｘ線を検出する検出器と、前記検出器の検出結果から前記蛍光Ｘ線を分析する分析部とを具備した蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置に関し、本発明の上記目的は、前記検出器の全部又は一部を前記対物レンズの磁気回路内に組み込んだことによって達成される。
【００２０】
本発明の上記目的は、前記蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置が、前記試料を透過したＸ線を検出する透視型のＸ線顕微装置であることによって、或いは前記検出器の全部又は一部を前記対物レンズのポールピース上極とポーリピース下極との間に挿設したことによって、或いは前記対物レンズのポールピース上極及びポールピース下極のいずれか一方又は両方に前記検出器を嵌入する切り欠き部を設けたことによって、或いは前記対物レンズのポールピース上極及びポールピース下極のいずれか一方又は両方に切り欠き部を複数設け、前記切り欠き部は前記対物レンズの光軸に対して３回以上の回転対称性を持って配設され、前記切り欠き部の１つ又は複数に前記検出器を嵌入したことによって、或いは前記複数の検出器が同種の検出器であることによって、或いは前記複数の検出器が異種の検出器であることによって、より効果的に達成される。
【００２１】
本発明の上記目的は、前記ターゲットと前記試料との間に、前記Ｘ線が照射される前記試料の元素分析領域を制限するための絞りを設けて、前記絞りは前記Ｘ線を通すための円形又は矩形の孔と、前記蛍光Ｘ線を通すための蛍光Ｘ線用孔とを具備したことによって、或いは前記絞りの位置を移動させるステージを具備し、前記ステージによって前記絞りの位置を移動させることによって、前記元素分析領域の位置を移動できるようにしたことによって、或いは前記ターゲットから照射され前記試料を透過したＸ線を検出するＸ線画像検出器と、前記Ｘ線画像検出器の検出結果から透視画像を表示する透視画像表示部とを具備し、前記透視画像によって前記元素分析領域の位置を確認できるようにすることによって、或いは前記ターゲットを支持するＸ線透過窓基材の下面の一部及び側面の一部に、散乱Ｘ線を遮蔽するために遮蔽部を設けるようにしたことによって、より効果的に達成される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、蛍光Ｘ線の検出器の全部又は一部をＸ線顕微装置の対物レンズの磁気回路内に組み込むことによって、Ｘ線を発生するターゲットから試料までの距離、試料から蛍光Ｘ線の検出器の検出素子までの距離を可能な限り小さくすると共に、蛍光Ｘ線の取り出し角を可能な限り大きくしているので、蛍光Ｘ線の検出効率を高めることができ、その結果元素分析の精度を高めることができる。また、試料を透過したＸ線を画像検出するのに、Ｘ線の量をあまり大きくする必要がないので、蛍光Ｘ線分析機能付きのＸ線顕微装置において高分解能を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明に係る蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置によれば、蛍光Ｘ線の検出器の全部又は一部をＸ線顕微装置の対物レンズの磁気回路内に組み込んでいる。これによって、Ｘ線を発生するターゲットから試料までの距離、試料から蛍光Ｘ線の検出器の検出素子までの距離を可能な限り小さくすると共に、蛍光Ｘ線の取り出し角を可能な限り大きくすることができ、蛍光Ｘ線の検出効率を高めて、元素分析の精度を高めることができる。
【００２４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は、本発明に係る蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置２０の断面構成図である。図１に示される実施形態では、蛍光Ｘ線Ｒｘｆを検出する検出器１０を、対物レンズ３のポールピース上極４とポールピース下極５の間に挿設することによって、検出器１０を対物レンズ３の磁気回路内に組み込むようにしている。それ以外の構成は、図６に示される蛍光Ｘ線分析機能付きＸ線顕微装置２１と同じである。
【００２６】
本実施形態では、電子銃１から発せられる電子線Ｒｅを、集束レンズ２及び対物レンズ３によってターゲット６に集束させる。ターゲット６に集束した電子線Ｒｅによって、Ｘ線Ｒｘが試料８に照射され、試料８を透過したＸ線は、Ｘ線画像検出器９によって検出される。一方、Ｘ線Ｒｘが試料８に照射されることによって試料８から蛍光Ｘ線Ｒｘｆが発生し、蛍光Ｘ線Ｒｘｆは対物レンズ３のポールピース上極４とポールピース下極５の間に挿設された検出器１０の検出素子１１によって検出される。検出器１０での検出結果は分析部１２で分析され、試料８の元素が同定されるようになっている。
【００２７】
図２は、本実施形態における蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置２０の、Ｘ線Ｒｘを照射するターゲット６、蛍光Ｘ線Ｒｘｆを発生する試料８、蛍光Ｘ線Ｒｘｆを検出する検出器１０に備えられた検出素子１１の位置関係を示している。検出器１０を対物レンズ３のポールピース上極４とポールピース下極５の間に挿設することによって、従来の図６及び図１２に示される蛍光Ｘ線分析機能付きＸ線顕微装置２１に比べて、ターゲット６と試料８との間の距離Ａを極めて小さくすることができると共に、蛍光Ｘ線Ｒｘｆの取り出し角θを大きくすることができる。また、試料８と検出器１０に備えられた検出素子１１との間の距離Ｌも比較的小さくすることができる。従って、本実施形態における蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置２０は、限られたＸ線Ｒｘによって発生した蛍光Ｘ線Ｒｘｆを効率良く検出することができ、元素分析の精度を高めることができると共に、電子線Ｒｅの強さを従来の蛍光Ｘ線分析機能付きＸ線顕微装置２１に比べて弱めることができるので、Ｘ線顕微装置において高分解能を実現することができる。
【００２８】
図３には、ポールピース上極４に切り欠き部１４を設けて、検出器１０を切り欠き部１４に嵌入するようにした本発明の実施形態が示されている。このようにすることによって、試料８と検出器１０に備えられた検出素子１１との間の距離Ｌをさらに小さくでき、蛍光Ｘ線Ｒｘｆの取り出し角θをさらに大きくすることができる。
【００２９】
切り欠き部１４はポールピース上極４をぐるりと回転対称に削らないで、切り欠き部１４をポールピース上極４に３回以上の回転対称性を持って配設することによって、削り取られる磁性体の量を少なくすると共に、削り取ったことによる磁気回路への影響を小さくすることができ、対物レンズ３の性能への影響を小さくすることができる。なお、ｎ回の回転対称性とは、（３６０÷ｎ）度の回転により元の図形が維持されることを言う。例えば、３回の回転対称性とは、３６０÷３＝１２０度毎に同じ図形が繰り返されることである。切り欠き部１４を３回以上の回転対称に配設するようにポールピース上極４を削る他、ポールピース上極４にぐるりと回転対称に削ってから、切り欠き部１４が３回以上の回転対称に配設されるように検出器１０以外の部分に肉付けを行うようにしても良い。
【００３０】
検出器１０は、複数箇所に配設された切り欠き部１４の内の１箇所又は複数箇所に設置する。検出器１０を複数箇所に設置した場合、複数個の検出器１０は全て同種の検出器であっても良いし、複数の検出器１０はそれぞれ異なる種類の検出器であっても良い。同種の検出器を複数箇所に設置した場合、検出方向への依存性を小さくしたり、検出の総合感度を高めることができる。異なる種類の検出器を複数箇所に設置した場合、検出器の交換操作を行う面倒を減らすことができ、また異なるタイプの検査を同時に行うことができる。
【００３１】
なお、図３の実施形態では、切り欠き部１４をポールピース上極４に設けているが、切り欠き部１４はポールピース下極５に設けても良い。或いは、切り欠き部１４は、ポールピース上極４とポールピース下極５の両方に設けても良い。
【００３２】
ターゲット６から試料８に照射されるＸ線Ｒｘは大きく広がっているため、蛍光Ｘ線Ｒｘｆの分析領域を制限する場合、絞り１３をＸ線透過窓基材７と試料８との間に設けるようにする。図４（ａ）は、絞り１３を設けた場合の、ターゲット６、Ｘ線透過窓基材７、試料８及び検出器１０に備えられた検出素子１１の位置関係を示す図であり、図４（ｂ）は絞り１３をターゲット６の側から見た図である。
【００３３】
絞り１３は、Ｘ線Ｒｘを制限して、制限されたＸ線Ｒｘａのみを試料８に照射すための円形又は矩形の孔１３Ａと、試料８から発生した蛍光Ｘ線Ｒｘｆを通すための蛍光Ｘ線用孔１３Ｂとを具備している。ターゲット６から照射されるＸ線は、孔１３Ａによって制限され、制限されたＸ線Ｒｘａのみが試料８を照射する。制限されたＸ線Ｒｘａが照射される試料８の領域からは蛍光Ｘ線Ｒｘｆが発生し、蛍光Ｘ線Ｒｘｆは蛍光Ｘ線用孔１３Ｂを通って検出器１０の検出素子１１で検出される。このように絞り１３を設けることによって、制限されたＸ線Ｒｘａが照射されて蛍光Ｘ線Ｒｘｆが発生する試料８の領域が制限されることにより、試料８の元素を分析する領域を制限することができる。
【００３４】
絞り１３の位置を移動させるステージ（図示せず）を具備して、ステージにより絞り１３を移動させることによって、試料８の元素分析領域の位置を移動できるようにしても良い。このステージによって絞り１３が移動する範囲は、Ｘ線画像検出器９で透視画像を映すことのできる試料８の範囲で充分である。また、絞り１３の移動する範囲を広くする場合には、ステージによる移動によって検出素子１１に達する蛍光Ｘ線Ｒｘｆを蛍光Ｘ線用孔１３Ｂが遮らない程度の範囲であれば良い。更に、試料８の広い範囲で蛍光Ｘ線Ｒｘｆの分析を行うには、従来実施されているように、試料８を移動させるステージ（図示せず）等を更に設けるようにする。また、制限されたＸ線Ｒｘａは試料８を透過し、Ｘ線画像検出器９によって検出される。Ｘ線画像検出器９によって検出されたＸ線Ｒｘａを透視画像表示部（図示せず）で表示するか、又は絞り１３が無いときの透視画像と絞り１３が有るときの透視画像を重ね合わせて表示することによって、透視画像上で元素分析領域の位置をピンポイントで確認できるようにしても良い。こうすることによって試料８の透視画像と元素位置とを対応付けて検査することが容易になる。
【００３５】
絞り１３を設けた場合、図５（a）に示されるように、制限されたＸ線Ｒｘａの外側に広がったＸ線Ｒｘが、絞り１３で散乱されて散乱Ｘ線Ｒｘｄとなり、散乱Ｘ線Ｒｘｄが検出器１０の検出素子１１で検出される恐れがある。絞り１３で散乱された散乱Ｘ線Ｒｘｄが検出素子１１で検出された場合、分析部１２で行われる元素分析において絞り１３の元素成分が検出されてしまう。この散乱Ｘ線Ｒｘｄが検出素子１１で検出されるのを防止するために、図５（ｂ）に示されるように、鉛等でできた遮蔽部１５をＸ線透過窓基材７の下面の一部及び側面の一部に設けて、遮蔽部１５によって散乱Ｘ線Ｒｘｄを遮蔽するようにしても良い。
【００３６】
以上に示された実施形態は、透視型の高分解能Ｘ線顕微装置の対物レンズの磁気回路内に蛍光Ｘ線の検出器を組み込むようにしたものであるが、本発明は透視型以外のＸ線顕微装置の対物レンズの磁気回路内に、蛍光Ｘ線の検出器の全部又は一部を組み込むようにしても良い。
【００３７】
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置の断面構成図である。
【図２】蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置のターゲット、試料及び検出器の検出素子の位置関係を示す図である。
【図３】ポールピースの上極に切り欠き部を設けた場合の、ターゲット、試料及び検出器の検出素子の位置関係を示す図である。
【図４】Ｘ線を制限するための孔及び蛍光Ｘ線を通すための蛍光Ｘ線用孔を具備した絞りについて説明する図である。
【図５】絞りによって散乱される散乱Ｘ線と散乱Ｘ線を遮蔽するための遮蔽部について説明する図である。
【図６】従来の蛍光Ｘ線分析機能付きＸ線顕微装置の構成例を示す図である。
【図７】ターゲットから試料までの距離Ａ、ターゲットからＸ線画像検出器までの距離Ｂを示す図である。
【図８】Ｘ線透過窓基材の厚さｄとターゲットから試料までの距離Ａの関係を示す図である。
【図９】絞りの機能を説明するための図である。
【図１０】ターゲット、試料及び検出器の検出素子の位置関係を示す図である。
【図１１】分析対象物が試料の内部にある場合の、取り出し角の違いによる蛍光Ｘ線の進路の違いを説明するための図である。
【図１２】従来の蛍光Ｘ線分析機能付きＸ線顕微装置のターゲット、試料及び検出器の検出素子の位置関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ 電子銃
２ 集束レンズ
３ 対物レンズ
４ ポールピース上極
５ ポールピース下極
６ ターゲット
７ Ｘ線透過窓基材
８ 試料
９ Ｘ線画像検出器
１０ 検出器
１１ 検出素子
１２ 分析部
１３ 絞り
１３Ａ 孔
１３Ｂ 蛍光Ｘ線用孔
１４ 切り欠き部
１５ 遮蔽部
２０ 蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置
２１ 従来の蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光Ｘ線を検出する検出器を対物レンズの磁気回路内に組み込んだ蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
任意の試料にＸ線を照射することによって発生する蛍光Ｘ線は、試料の元素特有の波長成分を含むので、蛍光Ｘ線を分析することによって、比較的容易に試料に含まれる元素を同定することができる。そのため、さまざまな種類の蛍光Ｘ線分析装置が市販されている。
【０００３】
Ｘ線を試料に照射して透過したＸ線像により試料の内部構造を観察するようにしたＸ線顕微装置を用いて、蛍光Ｘ線を分析する機能を付加した、蛍光Ｘ線分析機能付きＸ線顕微装置も市販されている。
【０００４】
特開２００７−２１２４６８号公報（特許文献１）には、電子源からの電子線をＸ線発生用ターゲットに当ててＸ線を発生させ、発生したＸ線を被検査体（試料）に照射し、被検査体を透過したＸ線を画像検出するようにした高分解機能Ｘ線顕微検査装置が開示されている。この高分解機能Ｘ線顕微検査装置においては、被検査体の上方で且つＸ線発生用ターゲットから発生するＸ線の領域外に、被検査体から発生する蛍光Ｘ線を検出するための蛍光Ｘ線検出器を配置している。
【０００５】
図６は、特許文献１に開示されているのと同様の構成を具備した蛍光Ｘ線分析機能付きＸ線顕微装置２１の構成例を示す図である。蛍光Ｘ線分析機能付きＸ線顕微装置２１は、電子線Ｒｅを発する電子銃１と、電子線Ｒｅを集束させるための集束レンズ２及び対物レンズ３と、電子線Ｒｅが集束することによってＸ線Ｒｘを発生させるターゲット６と、ターゲット６を支持若しくは保持するＸ線透過窓基材７と、Ｘ線Ｒｘが照射される被検査体としての試料８と、試料８を透過したＸ線Ｒｘを検出するためのＸ線Ｉ．Ｉ．（イメージ・インテンシファイア）、ＣＣＤ又はＣＭＯＳ型撮像素子等で成るＸ線画像検出器９とを具備しており、更に試料８に照射されたＸ線Ｒｘによって発生する蛍光Ｘ線Ｒｘｆを検出するために、シリコン等の半導体特性を活かしてＸ線フォトンの持つエネルギーを計測するための検出素子１１を備えた検出器１０と、検出器１０の検出結果を分析する分析部１２とを具備している。対物レンズ３の周りには強いレンズ磁場を発生させるために、磁束の通路であるヨークの切れ端部となるポールピース（磁極片）上極４とポールピース下極５が設けられている。検出器１０は、試料８の上方で、且つポールピース下極５の下方に支持若しくは保持されている。なお、集束レンズ２、対物レンズ３、ポールピース上極４及びポールピース下極５は、対物レンズ３の光軸Ｙに関して回転対称となる形状をしている。
【０００６】
蛍光Ｘ線分析機能付きＸ線顕微装置２１において、電子銃１から発せられた電子線Ｒｅは、集束レンズ２及び対物レンズ３によってターゲット６上に電子線プローブとして集束し、ターゲット６からは集束した電子線Ｒｅが当たることによって微小光源から成るＸ線Ｒｘが発生する。Ｘ線Ｒｘは試料８に照射され、試料８を透過したＸ線ＲｘはＸ線画像検出器９によって検出され、試料８の内部が拡大投影されることによって、試料８内部の微細構造を非破壊で透視検査する。一方、Ｘ線Ｒｘが試料８に照射されることによって発生する蛍光Ｘ線Ｒｘｆは、検出器１０内の検出素子１１で検出され、その検出結果が分析部１２で分析され、試料８の元素が同定されるようになっている。
【０００７】
このようなＸ線顕微装置において０．１μｍ以下の高分解能を実現するには、Ｘ線Ｒｘの発生領域を小さくすると共に、Ｘ線画像検出器９で検出されるＸ線像の倍率を高倍率にする必要がある。Ｘ線像の倍率は、図７に示されるように、ターゲット６から試料８までの距離をＡ、ターゲット６からＸ線画像検出器９までの距離をＢとすると、Ｂ／Ａで与えられる。従って、高分解能を実現するためには、できる限り距離Ａを小さくし、距離Ｂを大きくする必要がある。
【０００８】
一方、Ｘ線Ｒｘの発生領域を小さくするためには、ターゲット６で集束する電子線プローブの径を小さくする必要があるため、ターゲット６から発生するＸ線Ｒｘの量は減少する。また、Ｘ線画像検出器９での単位面積当たりのＸ線の強度は距離Ｂの自乗に反比例する。そのため、ＣＣＤなどの検出素子の検出感度には限界があることから、ターゲット６からＸ線画像検出器９までの距離Ｂはあまり大きくとることができず、高分解能を実現するためにはターゲット６から試料８までの距離Ａを極めて小さくする必要がある。また、Ｘ線像のコントラストが大きく変化するところに縁取りのようにフレネルフリンジが生じ、このフレネルフリンジの幅は√（λＡ）（λはＸ線の波長）で表され、距離Ａの値が大きいとフレネルフリンジによって分解能が制限されてしまうという問題もある。従って、高分解能を実現するためには、ターゲット６から試料８までの距離Ａを数１０μｍ以下にする必要がある。そのためには、図８に示されるようにベリリウムで構成されるＸ線透過窓基材７の厚さｄを数１０μｍ以下と極めて薄くする必要がある。Ｘ線透過窓基材７は真空シールを兼ねており、薄くしていくと強い電子線Ｒｅを照射した場合に容易に破壊されてしまう。従って、高分解能のＸ線顕微装置では、強い電子線Ｒｅをターゲット６に照射し、高い線量のＸ線Ｒｘを発生させることは実現し難い。
【０００９】
一方で、蛍光Ｘ線分析機能付きＸ線顕微装置２１では、蛍光Ｘ線を分析するために高い線量の蛍光Ｘ線Ｒｘｆを必要とする。高い線量の蛍光Ｘ線Ｒｘｆを発生させるためには、試料８に照射されるＸ線Ｒｘが高い線量である必要があり、そのためにはターゲット６に当てられる電子線Ｒｅのプローブの径が数μｍ〜数１０μｍと大きくする必要がある。更に、強い電子線照射に耐えるために、ターゲット６及びＸ線透過窓基材７を厚くする必要がある。このため、Ｘ線顕微装置としての分解能は数μｍ〜数１０μｍとなり、目標とする０．１μｍ以下の高分解能のＸ線顕微装置とはかけ離れたものとなっている。
【００１０】
また、蛍光Ｘ線分析機能付きＸ線顕微装置２１において、Ｘ線顕微装置が高分解能である場合には、その高分解能に相応の微小領域を対象とした蛍光Ｘ線の元素分析が強く求められる。分析領域を制限した元素分析を分析対象領域の全面にわたって行うことによって、高解像度の元素分析を行うことができる。分析領域を制限するためには、図９に示されるようにターゲット６と試料８の間に分析領域を制限するための絞り１３を挿入し、分析領域外をＸ線Ｒｘが照射しないようにして、制限されたＸ線Ｒｘａが試料８の分析領域のみを照射するようにする必要がある。制限されたＸ線Ｒｘａはターゲット６から発生するＸ線Ｒｘの極く一部であり、大半のＸ線は絞り１３によって捨てられることになる。そのため、ターゲット６から発生するＸ線Ｒｘの線量を高くするか、または蛍光Ｘ線の検出方法の効率を改善する必要がある。
【００１１】
従って、蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置では、ターゲット６から発生するＸ線Ｒｘの線量があまり高くなくても、蛍光Ｘ線Ｒｘｆを効率良く検出できるようにする必要がある。図１０は、ターゲット６、試料８及び検出器１０の検出素子１１の位置関係を詳細に示す図である。限られた量のＸ線Ｒｘで、効率良く蛍光Ｘ線Ｒｘｆを検出するためには、ターゲット６及び試料８の間の距離Ａと、試料８及び検出器１０の検出素子１１の間の距離Ｌとを可能な限り小さくする必要がある。これは、Ｘ線Ｒｘの強度を一定としたとき、試料８面上での単位面積当たりのＸ線Ｒｘの強度は距離Ａの自乗に逆比例し、検出素子１１で検出される単位面積当たりの蛍光Ｘ線Ｒｘｆの強度も、距離Ｌの自乗に逆比例するからである。
【００１２】
更に、蛍光Ｘ線Ｒｘｆの分析対象物が試料８の表面ではなく内部にある場合、蛍光Ｘ線Ｒｘｆは試料内部を通るときに吸収されるため、蛍光Ｘ線の取り出し角θをできるだけ大きくした方が蛍光Ｘ線の吸収量を少なくすることができる。図１１は、分析対象物が試料８の内部にある場合に、取り出し角θの異なる蛍光Ｘ線Ｒｘｆを示す図である。図１１に示されるように、大きな取り出し角θ１の蛍光Ｘ線Ｒｘｆ１の方が、小さな取り出し角θ２の蛍光Ｘ線Ｒｘｆ２より、試料内部でＸ線が吸収される距離が短くなるので、試料８の内部で吸収されるＸ線の量は小さくなる。
【００１３】
以上の記述から、限られたＸ線量Ｒｘで、蛍光Ｘ線Ｒｘｆを効率よく検出するためには、ターゲット６及び試料８の間の距離Ａと、試料８及び検出器１０の検出素子１１の間の距離Ｌとを可能な限り小さくすると共に、蛍光Ｘ線Ｒｘｆの取り出し角θを可能な限り大きくする必要がある。
【００１４】
Ｘ線顕微装置は非破壊観察を特徴としており、比較的大きな試料を観察することが多いので、ターゲットを電子レンズの最下段に配置し、その下には邪魔になるものを配置しないようにしている。図１２はこの制限下で、図６に示される従来の蛍光Ｘ線分析機能付きＸ線顕微装置２１のターゲット６、試料８及び検出器１０の検出素子１１の位置関係を詳細に示す図である。この場合、ポールピース下極５の下方に検出器１０が配置されているため、ターゲット６と試料８の間の距離Ａ、試料８と検出素子１１の間の距離Ｌは共に大きくなり、蛍光Ｘ線Ｒｘｆの取り出し角θは小さくなる。このため、従来の蛍光Ｘ線分析機能付きＸ線顕微装置では、蛍光Ｘ線Ｒｘｆの検出効率が悪く、またＸ線顕微装置において高分解能を実現するのは困難である。
【００１５】
従来技術として、蛍光Ｘ線の取り出し角θを大きくするために、ポールピースに切り欠きを設けたものがある。例えば特開２００３−２１７４９号公報（特許文献２）では、電子線を試料に照射し、その試料から発生するＸ線を検出する分析電子顕微鏡において、ウィンドタイプとウィンドレスタイプのＸ線検出器を設け、ウィンドタイプの検出器よりもウィンドレスタイプの検出器の方がＸ線の取り込み角度が大きくなるように、上側磁極に切り欠きを設けている。
【００１６】
また、特開平７−１４５３８号公報（特許文献３）に開示された分析電子顕微鏡では、第１のＸ線検出器と対称な位置に第２のＸ線検出器を設け、対物レンズ系の上側磁極の磁極片に、Ｘ線検出器の先端の検出部が嵌入する切欠き部を設けている。
【特許文献１】特開２００７−２１２４６８号公報
【特許文献２】特開２００３−２１７４９７号公報
【特許文献３】特開平７−１４５３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上述の特許文献２及び特許文献３に開示された分析電子顕微鏡は、電子線を直接試料に照射し、そこで発生する蛍光Ｘ線を効率良く検出する方法に関するものであり、Ｘ線ターゲットに微小焦点Ｘ線源を設けて、試料を透過したＸ線を画像検出する高分解能Ｘ線顕微装置に、蛍光Ｘ線分析機能を付けるようにしたものではない。
【００１８】
本発明は上述のような事情によりなされたものであり、本発明の目的は、蛍光Ｘ線の検出効率を高めるために、Ｘ線を発生するターゲットから試料までの距離、試料から蛍光Ｘ線の検出器の検出素子までの距離を可能な限り小さくすると共に、蛍光Ｘ線の取り出し角を可能な限り大きくした蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、対物レンズによって電子線をＸ線発生用のターゲットに集束させ、前記ターゲットから発生したＸ線を試料に照射することによって試料から発生する蛍光Ｘ線を検出する検出器と、前記検出器の検出結果から前記蛍光Ｘ線を分析する分析部とを具備した蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置に関し、本発明の上記目的は、前記検出器の全部又は一部を前記対物レンズの磁気回路内に組み込んだことによって達成される。
【００２０】
本発明の上記目的は、前記蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置が、前記試料を透過したＸ線を検出する透視型のＸ線顕微装置であることによって、或いは前記検出器の全部又は一部を前記対物レンズのポールピース上極とポーリピース下極との間に挿設したことによって、或いは前記対物レンズのポールピース上極及びポールピース下極のいずれか一方又は両方に前記検出器を嵌入する切り欠き部を設けたことによって、或いは前記対物レンズのポールピース上極及びポールピース下極のいずれか一方又は両方に切り欠き部を複数設け、前記切り欠き部は前記対物レンズの光軸に対して３回以上の回転対称性を持って配設され、前記切り欠き部の１つ又は複数に前記検出器を嵌入したことによって、或いは前記複数の検出器が同種の検出器であることによって、或いは前記複数の検出器が異種の検出器であることによって、より効果的に達成される。
【００２１】
本発明の上記目的は、前記ターゲットと前記試料との間に、前記Ｘ線が照射される前記試料の元素分析領域を制限するための絞りを設けて、前記絞りは前記Ｘ線を通すための円形又は矩形の孔と、前記蛍光Ｘ線を通すための蛍光Ｘ線用孔とを具備したことによって、或いは前記絞りの位置を移動させるステージを具備し、前記ステージによって前記絞りの位置を移動させることによって、前記元素分析領域の位置を移動できるようにしたことによって、或いは前記ターゲットから照射され前記試料を透過したＸ線を検出するＸ線画像検出器と、前記Ｘ線画像検出器の検出結果から透視画像を表示する透視画像表示部とを具備し、前記透視画像によって前記元素分析領域の位置を確認できるようにすることによって、或いは前記ターゲットを支持するＸ線透過窓基材の下面の一部及び側面の一部に、散乱Ｘ線を遮蔽するために遮蔽部を設けるようにしたことによって、より効果的に達成される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、蛍光Ｘ線の検出器の全部又は一部をＸ線顕微装置の対物レンズの磁気回路内に組み込むことによって、Ｘ線を発生するターゲットから試料までの距離、試料から蛍光Ｘ線の検出器の検出素子までの距離を可能な限り小さくすると共に、蛍光Ｘ線の取り出し角を可能な限り大きくしているので、蛍光Ｘ線の検出効率を高めることができ、その結果元素分析の精度を高めることができる。また、試料を透過したＸ線を画像検出するのに、Ｘ線の量をあまり大きくする必要がないので、蛍光Ｘ線分析機能付きのＸ線顕微装置において高分解能を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明に係る蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置によれば、蛍光Ｘ線の検出器の全部又は一部をＸ線顕微装置の対物レンズの磁気回路内に組み込んでいる。これによって、Ｘ線を発生するターゲットから試料までの距離、試料から蛍光Ｘ線の検出器の検出素子までの距離を可能な限り小さくすると共に、蛍光Ｘ線の取り出し角を可能な限り大きくすることができ、蛍光Ｘ線の検出効率を高めて、元素分析の精度を高めることができる。
【００２４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は、本発明に係る蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置２０の断面構成図である。図１に示される実施形態では、蛍光Ｘ線Ｒｘｆを検出する検出器１０を、対物レンズ３のポールピース上極４とポールピース下極５の間に挿設することによって、検出器１０を対物レンズ３の磁気回路内に組み込むようにしている。それ以外の構成は、図６に示される蛍光Ｘ線分析機能付きＸ線顕微装置２１と同じである。
【００２６】
本実施形態では、電子銃１から発せられる電子線Ｒｅを、集束レンズ２及び対物レンズ３によってターゲット６に集束させる。ターゲット６に集束した電子線Ｒｅによって、Ｘ線Ｒｘが試料８に照射され、試料８を透過したＸ線は、Ｘ線画像検出器９によって検出される。一方、Ｘ線Ｒｘが試料８に照射されることによって試料８から蛍光Ｘ線Ｒｘｆが発生し、蛍光Ｘ線Ｒｘｆは対物レンズ３のポールピース上極４とポールピース下極５の間に挿設された検出器１０の検出素子１１によって検出される。検出器１０での検出結果は分析部１２で分析され、試料８の元素が同定されるようになっている。
【００２７】
図２は、本実施形態における蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置２０の、Ｘ線Ｒｘを照射するターゲット６、蛍光Ｘ線Ｒｘｆを発生する試料８、蛍光Ｘ線Ｒｘｆを検出する検出器１０に備えられた検出素子１１の位置関係を示している。検出器１０を対物レンズ３のポールピース上極４とポールピース下極５の間に挿設することによって、従来の図６及び図１２に示される蛍光Ｘ線分析機能付きＸ線顕微装置２１に比べて、ターゲット６と試料８との間の距離Ａを極めて小さくすることができると共に、蛍光Ｘ線Ｒｘｆの取り出し角θを大きくすることができる。また、試料８と検出器１０に備えられた検出素子１１との間の距離Ｌも比較的小さくすることができる。従って、本実施形態における蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置２０は、限られたＸ線Ｒｘによって発生した蛍光Ｘ線Ｒｘｆを効率良く検出することができ、元素分析の精度を高めることができると共に、電子線Ｒｅの強さを従来の蛍光Ｘ線分析機能付きＸ線顕微装置２１に比べて弱めることができるので、Ｘ線顕微装置において高分解能を実現することができる。
【００２８】
図３には、ポールピース上極４に切り欠き部１４を設けて、検出器１０を切り欠き部１４に嵌入するようにした本発明の実施形態が示されている。このようにすることによって、試料８と検出器１０に備えられた検出素子１１との間の距離Ｌをさらに小さくでき、蛍光Ｘ線Ｒｘｆの取り出し角θをさらに大きくすることができる。
【００２９】
切り欠き部１４はポールピース上極４をぐるりと回転対称に削らないで、切り欠き部１４をポールピース上極４に３回以上の回転対称性を持って配設することによって、削り取られる磁性体の量を少なくすると共に、削り取ったことによる磁気回路への影響を小さくすることができ、対物レンズ３の性能への影響を小さくすることができる。なお、ｎ回の回転対称性とは、（３６０÷ｎ）度の回転により元の図形が維持されることを言う。例えば、３回の回転対称性とは、３６０÷３＝１２０度毎に同じ図形が繰り返されることである。切り欠き部１４を３回以上の回転対称に配設するようにポールピース上極４を削る他、ポールピース上極４にぐるりと回転対称に削ってから、切り欠き部１４が３回以上の回転対称に配設されるように検出器１０以外の部分に肉付けを行うようにしても良い。
【００３０】
検出器１０は、複数箇所に配設された切り欠き部１４の内の１箇所又は複数箇所に設置する。検出器１０を複数箇所に設置した場合、複数個の検出器１０は全て同種の検出器であっても良いし、複数の検出器１０はそれぞれ異なる種類の検出器であっても良い。同種の検出器を複数箇所に設置した場合、検出方向への依存性を小さくしたり、検出の総合感度を高めることができる。異なる種類の検出器を複数箇所に設置した場合、検出器の交換操作を行う面倒を減らすことができ、また異なるタイプの検査を同時に行うことができる。
【００３１】
なお、図３の実施形態では、切り欠き部１４をポールピース上極４に設けているが、切り欠き部１４はポールピース下極５に設けても良い。或いは、切り欠き部１４は、ポールピース上極４とポールピース下極５の両方に設けても良い。
【００３２】
ターゲット６から試料８に照射されるＸ線Ｒｘは大きく広がっているため、蛍光Ｘ線Ｒｘｆの分析領域を制限する場合、絞り１３をＸ線透過窓基材７と試料８との間に設けるようにする。図４（ａ）は、絞り１３を設けた場合の、ターゲット６、Ｘ線透過窓基材７、試料８及び検出器１０に備えられた検出素子１１の位置関係を示す図であり、図４（ｂ）は絞り１３をターゲット６の側から見た図である。
【００３３】
絞り１３は、Ｘ線Ｒｘを制限して、制限されたＸ線Ｒｘａのみを試料８に照射すための円形又は矩形の孔１３Ａと、試料８から発生した蛍光Ｘ線Ｒｘｆを通すための蛍光Ｘ線用孔１３Ｂとを具備している。ターゲット６から照射されるＸ線は、孔１３Ａによって制限され、制限されたＸ線Ｒｘａのみが試料８を照射する。制限されたＸ線Ｒｘａが照射される試料８の領域からは蛍光Ｘ線Ｒｘｆが発生し、蛍光Ｘ線Ｒｘｆは蛍光Ｘ線用孔１３Ｂを通って検出器１０の検出素子１１で検出される。このように絞り１３を設けることによって、制限されたＸ線Ｒｘａが照射されて蛍光Ｘ線Ｒｘｆが発生する試料８の領域が制限されることにより、試料８の元素を分析する領域を制限することができる。
【００３４】
絞り１３の位置を移動させるステージ（図示せず）を具備して、ステージにより絞り１３を移動させることによって、試料８の元素分析領域の位置を移動できるようにしても良い。このステージによって絞り１３が移動する範囲は、Ｘ線画像検出器９で透視画像を映すことのできる試料８の範囲で充分である。また、絞り１３の移動する範囲を広くする場合には、ステージによる移動によって検出素子１１に達する蛍光Ｘ線Ｒｘｆを蛍光Ｘ線用孔１３Ｂが遮らない程度の範囲であれば良い。更に、試料８の広い範囲で蛍光Ｘ線Ｒｘｆの分析を行うには、従来実施されているように、試料８を移動させるステージ（図示せず）等を更に設けるようにする。また、制限されたＸ線Ｒｘａは試料８を透過し、Ｘ線画像検出器９によって検出される。Ｘ線画像検出器９によって検出されたＸ線Ｒｘａを透視画像表示部（図示せず）で表示するか、又は絞り１３が無いときの透視画像と絞り１３が有るときの透視画像を重ね合わせて表示することによって、透視画像上で元素分析領域の位置をピンポイントで確認できるようにしても良い。こうすることによって試料８の透視画像と元素位置とを対応付けて検査することが容易になる。
【００３５】
絞り１３を設けた場合、図５（a）に示されるように、制限されたＸ線Ｒｘａの外側に広がったＸ線Ｒｘが、絞り１３で散乱されて散乱Ｘ線Ｒｘｄとなり、散乱Ｘ線Ｒｘｄが検出器１０の検出素子１１で検出される恐れがある。絞り１３で散乱された散乱Ｘ線Ｒｘｄが検出素子１１で検出された場合、分析部１２で行われる元素分析において絞り１３の元素成分が検出されてしまう。この散乱Ｘ線Ｒｘｄが検出素子１１で検出されるのを防止するために、図５（ｂ）に示されるように、鉛等でできた遮蔽部１５をＸ線透過窓基材７の下面の一部及び側面の一部に設けて、遮蔽部１５によって散乱Ｘ線Ｒｘｄを遮蔽するようにしても良い。
【００３６】
以上に示された実施形態は、透視型の高分解能Ｘ線顕微装置の対物レンズの磁気回路内に蛍光Ｘ線の検出器を組み込むようにしたものであるが、本発明は透視型以外のＸ線顕微装置の対物レンズの磁気回路内に、蛍光Ｘ線の検出器の全部又は一部を組み込むようにしても良い。
【００３７】
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置の断面構成図である。
【図２】蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置のターゲット、試料及び検出器の検出素子の位置関係を示す図である。
【図３】ポールピースの上極に切り欠き部を設けた場合の、ターゲット、試料及び検出器の検出素子の位置関係を示す図である。
【図４】Ｘ線を制限するための孔及び蛍光Ｘ線を通すための蛍光Ｘ線用孔を具備した絞りについて説明する図である。
【図５】絞りによって散乱される散乱Ｘ線と散乱Ｘ線を遮蔽するための遮蔽部について説明する図である。
【図６】従来の蛍光Ｘ線分析機能付きＸ線顕微装置の構成例を示す図である。
【図７】ターゲットから試料までの距離Ａ、ターゲットからＸ線画像検出器までの距離Ｂを示す図である。
【図８】Ｘ線透過窓基材の厚さｄとターゲットから試料までの距離Ａの関係を示す図である。
【図９】絞りの機能を説明するための図である。
【図１０】ターゲット、試料及び検出器の検出素子の位置関係を示す図である。
【図１１】分析対象物が試料の内部にある場合の、取り出し角の違いによる蛍光Ｘ線の進路の違いを説明するための図である。
【図１２】従来の蛍光Ｘ線分析機能付きＸ線顕微装置のターゲット、試料及び検出器の検出素子の位置関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ 電子銃
２ 集束レンズ
３ 対物レンズ
４ ポールピース上極
５ ポールピース下極
６ ターゲット
７ Ｘ線透過窓基材
８ 試料
９ Ｘ線画像検出器
１０ 検出器
１１ 検出素子
１２ 分析部
１３ 絞り
１３Ａ 孔
１３Ｂ 蛍光Ｘ線用孔
１４ 切り欠き部
１５ 遮蔽部
２０ 蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置
２１ 従来の蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズによって電子線をＸ線発生用のターゲットに集束させ、前記ターゲットから発生したＸ線を試料に照射することによって試料から発生する蛍光Ｘ線を検出する検出器と、前記検出器の検出結果から前記蛍光Ｘ線を分析する分析部とを具備した蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置において、前記検出器の全部又は一部を前記対物レンズの磁気回路内に組み込んだことを特徴とする蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置。
【請求項２】
前記蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置が、前記試料を透過したＸ線を検出する透視型のＸ線顕微装置である請求項１に記載の蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置。
【請求項３】
前記検出器の全部又は一部を前記対物レンズのポールピース上極とポールピース下極との間に挿設した請求項１又は２に記載の蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置。
【請求項４】
前記対物レンズのポールピース上極及びポールピース下極のいずれか一方又は両方に前記検出器を嵌入する切り欠き部を設けた請求項３に記載の蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置。
【請求項５】
前記対物レンズのポールピース上極及びポールピース下極のいずれか一方又は両方に切り欠き部を複数設け、前記切り欠き部は前記対物レンズの光軸に対して３回以上の回転対称性を持って配設され、前記切り欠き部の１つ又は複数に前記検出器を嵌入した請求項３に記載の蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置。
【請求項６】
前記複数の検出器が同種の検出器である請求項５に記載の蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置。
【請求項７】
前記複数の検出器が異種の検出器である請求項５に記載の蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置。
【請求項８】
前記ターゲットと前記試料との間に、前記Ｘ線が照射される前記試料の元素分析領域を制限するための絞りを設けて、前記絞りは前記Ｘ線を通すための円形又は矩形の孔と、前記蛍光Ｘ線を通すための蛍光Ｘ線用孔とを具備した請求項１乃至７のいずれかに記載の蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置。
【請求項９】
前記絞りの位置を移動させるステージを具備し、前記ステージによって前記絞りの位置を移動させることによって、前記元素分析領域の位置を移動できるようにした請求項８に記載の蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置。
【請求項１０】
前記ターゲットから照射され前記試料を透過したＸ線を検出するＸ線画像検出器と、前記Ｘ線画像検出器の検出結果から透視画像を表示する透視画像表示部とを具備し、前記透視画像によって前記元素分析領域の位置を確認できるようにする請求項８又は９に記載の蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置。
【請求項１１】
前記ターゲットを支持するＸ線透過窓基材の下面の一部及び側面の一部に、散乱Ｘ線を遮蔽するために遮蔽部を設けるようにした請求項８乃至１０のいずれかに記載の蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置。
【請求項１】
対物レンズによって電子線をＸ線発生用のターゲットに集束させ、前記ターゲットから発生したＸ線を試料に照射することによって試料から発生する蛍光Ｘ線を検出する検出器と、前記検出器の検出結果から前記蛍光Ｘ線を分析する分析部とを具備した蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置において、前記検出器の全部又は一部を前記対物レンズの磁気回路内に組み込んだことを特徴とする蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置。
【請求項２】
前記蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置が、前記試料を透過したＸ線を検出する透視型のＸ線顕微装置である請求項１に記載の蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置。
【請求項３】
前記検出器の全部又は一部を前記対物レンズのポールピース上極とポールピース下極との間に挿設した請求項１又は２に記載の蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置。
【請求項４】
前記対物レンズのポールピース上極及びポールピース下極のいずれか一方又は両方に前記検出器を嵌入する切り欠き部を設けた請求項３に記載の蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置。
【請求項５】
前記対物レンズのポールピース上極及びポールピース下極のいずれか一方又は両方に切り欠き部を複数設け、前記切り欠き部は前記対物レンズの光軸に対して３回以上の回転対称性を持って配設され、前記切り欠き部の１つ又は複数に前記検出器を嵌入した請求項３に記載の蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置。
【請求項６】
前記複数の検出器が同種の検出器である請求項５に記載の蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置。
【請求項７】
前記複数の検出器が異種の検出器である請求項５に記載の蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置。
【請求項８】
前記ターゲットと前記試料との間に、前記Ｘ線が照射される前記試料の元素分析領域を制限するための絞りを設けて、前記絞りは前記Ｘ線を通すための円形又は矩形の孔と、前記蛍光Ｘ線を通すための蛍光Ｘ線用孔とを具備した請求項１乃至７のいずれかに記載の蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置。
【請求項９】
前記絞りの位置を移動させるステージを具備し、前記ステージによって前記絞りの位置を移動させることによって、前記元素分析領域の位置を移動できるようにした請求項８に記載の蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置。
【請求項１０】
前記ターゲットから照射され前記試料を透過したＸ線を検出するＸ線画像検出器と、前記Ｘ線画像検出器の検出結果から透視画像を表示する透視画像表示部とを具備し、前記透視画像によって前記元素分析領域の位置を確認できるようにする請求項８又は９に記載の蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置。
【請求項１１】
前記ターゲットを支持するＸ線透過窓基材の下面の一部及び側面の一部に、散乱Ｘ線を遮蔽するために遮蔽部を設けるようにした請求項８乃至１０のいずれかに記載の蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
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【公開番号】特開２００９−２３６６２２（Ｐ２００９−２３６６２２Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８１６９２（Ｐ２００８−８１６９２）
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（０００１５１６０１）株式会社東研 (18)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（０００１５１６０１）株式会社東研 (18)
【Ｆターム（参考）】
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