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光学顕微鏡とSEMを同じサンプルで比較！メリット、デメリットを挙げて解説します
試料の観察には光学顕微鏡とSEM（走査電子顕微鏡）がよく用いられますが、 それぞれ特長があるので目的に応じた装置を選択する事が大切です。 当資料では、光学顕微鏡とSEMを同じサンプルで比較し一般的に言われている メリット、デメリットをご紹介。 ぜひ、ご一読ください。 【掲載内容】 ■光学顕微鏡の特長 ・メリット／デメリット ・こんな観察にお勧め ■SEM（走査電子顕微鏡）の特長 ・メリット／デメリット ・こんな観察にお勧め ※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。
超音波の性質を顕微鏡の観点から言えば、分解能の良い計測が可能なことを意味します。波の性質を利用して指向性を高めることも可能です。
一定周波数の電気信号の送信波をパルス発生器でパルス状に整形後、トランスデューサによって、 電気信号から機械振動（超音波）に変換します。発生させた超音波を音響レンズによってサンプル観察面に照射します。 サンプルからの超音波の反射波や透過波を再度電気的な受信信号に変換後、画像処理を行い観察します。 反射波を利用するものを反射型、透過波を利用するものは透過型と呼びます。 クオルテックでは、いずれの方式も対応が可能ですが、実用性の面から反射型を用いる場合が多いです。 【観察の特長】 ■試料の光学的な性質に左右されず、試料表面だけでなく、表面下の内部構造も非破壊で観察する事が可能 ■空気中の界面での反射が大きいことから、パッケージなどの空隙やクラックを高感度で観察できます。 また、異常箇所（空隙など）の判定は、各箇所における超音波の反射波の形状から判定 ■X線透視顕微鏡では確認できない有機物の観察が可能 ※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。
極小に絞った電子ビームを試料に照射！試料内部の原子像分布・形態などを画像化
当社で行っている「STEM(走査型透過電子顕微鏡)分析法」について ご紹介いたします。 原子像やサブnmオーダーで物質の構造を捉えることが出来、 明視野観察で構造情報を、暗視野像やHAADF像観察で物質の密度・ 元素情報を得ることが可能。 また、物質界面などの極微小領域での結晶状態・結晶方位を直接的に 観測することが出来ます。 【特長】 ■原子像やサブnmオーダーで物質の構造を捉えることが出来る ■物質界面などの極微小領域での結晶状態・結晶方位を直接的に 観測することが出来る ■高面分解能画像観察により結晶欠陥を直接観察することも可能 ■極微小領域での元素・組成情報を得ることが出来る ■SEM-EDS法では検出できない微小領域や微量の分析が可能 ※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。
最大200nAの照射電流は、各種マイクロアナリシスに対応！分析能力も強化
広視野全体像から表面微細構造まで、短い時間で多くの情報を取得できる 「FE-SEM」を導入した事例をご紹介いたします。 表面微細構造、組成、結晶学的情報、形状情報など多彩な イメージング能力を装備。 複数の二次電子信号や反射電子信号が同時に取得でき、これまでより 短い時間で多くの情報を得られるようになりました。 【事例概要(抜粋)】 ■導入製品：HITACHI製SU7000 ・電子源：ZrO/Wショットキータイプエミッター ・二次電子分解能：0.8nm(加速電圧 15kV)、0.9 nm(加速電圧 1kV) ・加速電圧：0.1～30kV ・倍率：20～2,000,000倍(装置スペック) ※詳しくはPDFをダウンロードしていただくか、お気軽にお問い合わせください。
高倍率観察(30万倍程度まで)が可能
SEMは、電子線を試料に当てた際に試料から出てくる電子の情報を基に、試料の凹凸や組成の違いによるコントラストを得ることができる手法です。 ・簡単な操作で高倍率観察(50万倍程度まで)が可能 ・二次電子（Secondary Electron;SE）像、反射電子（BackScattered Electron;BSE）像、透過電子（Transmitted Electron;TE）像の観察が可能 ・加速電圧0.1～30kVの範囲で観察が可能 ・最大6インチまで装置に搬入可能（装置による） ・SEMにオプションを組み合わせることにより、様々な情報を得ることが可能 EDX検出器による元素分析が可能 電子線誘起電流（EBIC）を測定し、半導体の接合位置・形状を評価 電子後方散乱回折（EBSD)法により、結晶情報を取得可能 FIB加工とSEM観察の繰り返しにより、立体的な構造情報を取得可能（Slice & View） 冷却観察・雰囲気制御観察
ナノスケールの凹凸形状を三次元的に計測
AFMは、微細な探針で試料表面を走査し、ナノスケールの凹凸形状を三次元的に計測する手法です。 ・金属・半導体・酸化物など、絶縁体から軟質の有機物まで幅広い試料を測定可能 ・接触圧力が弱いタッピングモードを用いることで、試料ダメージを最小限に抑えることが可能
ナノメートルレベルでの局所抵抗測定が可能
SSRMは、バイアスが印加された試料の表面を導電性探針で走査し、抵抗値の分布を二次元的に計測することで探針直下の広がり抵抗を可視化する手法です。 シリコン半導体素子を計測した場合、空間分解能に依存しますが、キャリア濃度1016個/cm3以上に感度があります。 ・ナノメートルレベルでの局所抵抗測定が可能 ・半導体のドーパント濃度分布計測に有効 ・半導体の極性（p型/n型）の判定は不可 ・定量評価は不可
超高分解能STEMによるZn(S、 O、 OH)/CIGS接合界面の結晶構造評価
Csコレクタ付きSTEM装置を用いて接合界面を直接観察することで、原子レベルでの結晶構造評価が可能です。今回、CIGS薄膜太陽電池のバッファ層にZn（S、O、OH)を用いた系でバッファ層/CIGS界面のHAADF-STEM像観察を行い、構造を評価しましたので紹介いたします。 その結果、バッファ層にCdSを用いた試料に比べ、接合部の結晶構造が不鮮明で、エピタキシャル接合にはなっていないことが示唆されました。
FFTM法による格子像解析
Fast Fourier Transform Mapping法は、高分解能TEM像をフーリエ変換し、FFTパターンのスポット位置から結晶の微小な格子歪みを解析、可視化する方法です。FFＴＭ解析により、(1)画像のx、 ｙ方向の格子歪みの解析、(2)結晶面方向の格子歪みの解析、(3)結晶面間隔分布、結晶面方位分布の解析、(4)データ分布のヒストグラム表示、(5)空間分解能5nmで0.5%の歪の検出、が可能です。 化合物ヘテロ接合多層膜試料に適用した例を示します。
高電圧電源を用いたエミッション顕微鏡による故障箇所の特定
発光像とIR像の重ね合わせにより、リーク箇所を顕微的視野で特定できます。クラックや静電破壊など大規模な外観異常がある場合は、IR顕微鏡でも異常を確認可能です。また、エミッタ電極の遮光により、発光が検出できない場合には、コレクタ電極を除去し、コレクタ側から近赤外光を検出します。 2000Vまで印加可能な高電圧電源を用い、高耐圧で低リーク電流のパワーデバイスを動作させ、エミッション顕微鏡で故障箇所を特定する例を紹介します。
SEMによる電子線誘起電流法・結晶方位解析
CIGS薄膜多結晶太陽電池は低コスト次世代太陽電池として期待されています。大面積化、高品質化のための開発が進められています。多結晶薄膜の特性を評価するため、EBICによるpn接合の評価・EBSD法による結晶粒評価を同一断面で行いました。CIGS膜の断面を作製し、電子ビームを走査することによって、起電流（EBIC）を測定し、起電流の面内分布を可視化しました。また、同一面のEBSDを測定することにより、起電流の分布と結晶粒との対応をとりました。
SEMによる結晶方位解析
CIGS薄膜多結晶太陽電池は低コスト化・大面積化・高品質化を期待されている次世代の太陽電池として開発が進められており、その際に結晶情報が必要とされています。EBSD法ではCIGS膜の結晶粒評価が可能です。 EBSD法で得られる結晶情報は主に配向性・結晶粒径などです。
FIB法による特定箇所の平面TEM観察
ナノオーダーでの加工が可能なFIB技術を用いることにより、特定箇所の平面TEM観察が可能です。 これにより、断面からの観察では構造の確認が困難なホール側壁のキャパシタ絶縁膜のONO三層構造（シリコン酸化膜／シリコン窒化膜/シリコン酸化膜）が確認できます。
TEM：透過電子顕微鏡法
球面収差補正機能(=Csコレクタ)つきSTEM装置では、原子レベルでの高分解能観察･高感度分析が可能です。分解能は約0.10nmです。
クライオSEMを用いた液体状試料の断面構造観察
液体に分散させて用いる微粒子の粒径・構造を評価する際、従来は液体を乾燥させて粉体として微粒子を取り出し、電子顕微鏡を用いて測定しておりました。しかしながら、実際に用いる液体中で微粒子がどのように分散しているのかを調べるには不向きな測定法でした。 そこで、液体試料内で微粒子がどのように分散しているかを直接評価するため、クライオ加工＋SEM観察を行って評価した事例をご紹介します。
