SEMとTEMの違い：電子顕微鏡の使い分けを比較
どちらの顕微鏡も、光の代わりに電子のビームを使いますが、試料の見方が違います。走査電子顕微鏡(SEM)は、絞った電子ビームで表面をなぞり、戻ってくる電子から像を作るので、表面の形がわかります。透過電子顕微鏡(TEM)は、非常に薄くした試料に電子を通すので、構造の内部を、原子1つ1つが見えるレベルまで観察できます。SEMは速くて簡単で、TEMははるかに高性能ですが、時間も手間もかかります。
| 項目 | SEM | TEM |
|---|---|---|
| 原理 | 絞ったビームで表面を走査し、二次電子や反射電子から像を作る | 非常に薄い試料に電子を通し、透過した電子や回折した電子から像を作る |
| わかること | 表面の形と、組成によるコントラスト | 内部の構造、結晶格子、原子レベルの界面 |
| 分解能 | 最高で約1 nm。通常は数nm以上 | 0.1 nm未満。原子1つ1つが見える |
| 試料の準備 | 少ない。バルクの試料を使える(絶縁物には導電性のコーティングが必要) | 非常に大変。試料を約100 nmより薄くする必要があり、集束イオンビーム(FIB)で切り出すことが多い |
| ビームのエネルギー | 約0.5〜30 kV | 約80〜300 kV |
| 速度 | 速い。1試料あたり数分 | 遅い。試料の準備を含めて数時間 |
| コスト | 低め | 高い |
| 主な用途 | 線幅の測定(CD-SEM)、欠陥のレビュー、デバイスの断面の観察 | ゲート酸化膜の厚さ、薄膜の積層、結晶の欠陥、界面の構造 |
数値は代表的な目安で、世代や製品によって異なります。