No.06「ナノオーダーの元素分析を実現した極低加速SEM-EDS」

No.06
ナノオーダーの元素分析を実現した極低加速SEM-EDS

極低加速電圧走査電子顕微鏡の特徴

本装置の最大の特徴である、100Vまで加速電圧を低くして観察すると、最表面、数原子層の構造情報が得られます。低加速電圧にすることで、無蒸着でも絶縁物の帯電を防いだり、ダメージを軽減して、試料のありのままの姿を観察できます。また、EDS(エネルギー分散型X線分光装置)と組み合わせると、局所・表面分析装置になります。加速電圧を低くすることにより、従来、SEM(走査電子顕微鏡)-EDSで言われていた空間分解能(数μm)より、高い測定が実現できます。

高分解能EDS分析の可能性:半導体材料を例として

図には、半導体ワイヤーボンディング部断面を反射電子像で観察した結果と、その一部分をEDSのスペクトラルマッピング法で測定した元素の濃度分布を示します。EDSの測定は、加速電圧を4kVで行いました。加速電圧を4kVと低くすることにより、約150nmのW薄膜層が明瞭に測定できます。この場合、Al層とW層の界面で空間分解能を評価すると、約80nmとなりました。また、低加速電圧測定にスペクトラルマッピングを組み合わせることにより、従来の測定法では困難であった、WとSiの分離ができます。
 最新の極低加速SEM-EDS分析は、表面の形態・元素情報が得られる通常のSEM-EDSの利便性をそのままに、従来の限界を越えて、ナノオーダーの元素情報が得られるようになりました。今回の例の半導体材料だけでなくあらゆる材料(例えば各種薄膜・めっき、セラミックス粒子、ポリマー、触媒、ガラスなどの無機材料基板、DVD記録層など)、幅広い分析ニーズにお応えできます。

図 半導体ワイヤーボンディング部における各元素のEDSスペクトラルマッピング(測定条件:加速電圧4kV、倍率40000倍、測定時間30分)
図 半導体ワイヤーボンディング部における各元素のEDSスペクトラルマッピング
(測定条件:加速電圧4kV、倍率40000倍、測定時間30分)

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