走査電子顕微鏡(SEM)Scanning Electron Microscope
走査電子顕微鏡(SEM)は、試料の表面に電子線を照射して観察することで、微細な表面形状や組成、結晶方位を観察することができます。
原理
試料表面に電子線を照射すると、二次電子・反射電子・X線・光が発生します。SEMは、細く絞った電子線を試料表面に走査し、二次電子によって形状を、反射電子によって組成の違いを観察する装置です。
SEM: Scanning Electron Microscope (走査電子顕微鏡)
特徴
- 低加速電圧で観察することにより、極表面の形状を数nmの分解能で観察できます。
- 二次電子と反射電子をミックスすることにより、形状と組成を同時に反映させた像を得ることができます。
- 低真空で観察することにより、絶縁物を無蒸着で観察できます。
- 電子線照射によって発生した元素に固有な特性Ｘ線を、エネルギー分散型X線分光装置(EDS)で検出することにより元素分析が可能です。
- 70度に傾けた試料に電子ビームを当てると、入射した電子ビームが試料内部で散乱します。散乱した電子は個々の結晶で回折し、この回折による電子後方散乱回折パターン(EBSD Pattern)から結晶方位を解析します。
EDS: Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (エネルギー分散型X線分光)
EBSD: Electron BackScatter Diffraction (Pattern) 〔電子後方散乱回折(パターン)〕
用途
- 半導体チップの断面観察
- 半導体ワイヤボンディングの合金層の成長具合を観察
- 合金層の組成比を分析(EDS)
- 結晶方位の解析(EBSD)からひずみを推測
- 電位コントラストによるコンタクトチェーン不良箇所の特定
事例
SEM観察
市販のLEDの金属電極断面をSEMで観察しました。低加速電圧で反射電子像を観察することにより、金属薄膜の結晶の状態を観察できています。
EDSマッピング分析
二次電子像
EDS分析では、加速電圧15kVでの分析が広く行われています。しかし、高い加速電圧では一次電子が試料内に数µmも侵入するため、X線が発生する領域が広がってしまい、分解能が下がります。
元素に応じて加速電圧を最適な値に下げることにより、高分解能でEDSマッピング分析を行うことができます。この分析では、50nmの金属薄膜のW,Rh,Inの各層を分離して観察することができます。
[ 更新日:2025/04/22 ]
