JP2000208087A - Electron probe micro-analyzer - Google Patents

Electron probe micro-analyzer

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JP2000208087A
JP2000208087A JP11005423A JP542399A JP2000208087A JP 2000208087 A JP2000208087 A JP 2000208087A JP 11005423 A JP11005423 A JP 11005423A JP 542399 A JP542399 A JP 542399A JP 2000208087 A JP2000208087 A JP 2000208087A
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JP
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axis
control
sample
focus
signal
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JP11005423A
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Japanese (ja)
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Naomasa Niwa
直昌 丹羽
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Shimadzu Corp
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Shimadzu Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform line analysis and mapping analysis without interrupting automatic height correction even when the surface shape of a sample changes and provide high-reliability measurement data in an electron probe micro- analyzer. SOLUTION: This analyzer is provided with: an optical focus position detection device 2; a Z-axis drive means 13 for driving a sample stage 12 in the Z-axis direction; and a control switch means 3 for setting the Z-axis control data of the Z-axis drive means by switching over an approximate value of the Z-axis coordinate to the Z-axis coordinate value provided by the optical focus position detection device 2 according to a focusing signal level from the optical focus position detection device 2. Thereby, continuous automatic height correction can be carried out by switching over the Z-axis control data, and the reliability of the measurement data can be enhanced.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電子プローブマイ
クロアナライザーに関し、特に試料のZ軸方向の位置制
御に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an electron probe microanalyzer, and more particularly, to position control of a sample in a Z-axis direction.

【0002】[0002]

【従来の技術】波長分散型分光器を用いた電子プローブ
マイクロアナライザー(EPMA)では、電子線照射に
よって試料から放出される特性X線を検出するための集
光条件として、試料及び分光結晶,検出器のX線分光器
がローランド円の円周上に精度よく配置されることが求
められている。通常、このX線分光器の集光条件は試料
面の高さを位置合わせすることによって行っている。
2. Description of the Related Art In an electron probe microanalyzer (EPMA) using a wavelength dispersive spectroscope, a sample, a dispersive crystal, a detection crystal, and a detector are set as light-collecting conditions for detecting characteristic X-rays emitted from the sample by electron beam irradiation. It is required that the X-ray spectrometer of the instrument be accurately arranged on the circumference of the Rowland circle. Usually, the focusing condition of the X-ray spectroscope is performed by adjusting the height of the sample surface.

【0003】電子プローブマイクロアナライザーを用い
た分析では、試料面の1点を分析する点分析や、試料面
上で分析位置を逐一変更しながらその都度X線信号を検
出することによってX線信号の一次元又は二次元の分布
を得る、線分析及びマッピング分析がある。凹凸のある
試料面に対して、精度よく点分析,線分析,及びマッピ
ング分析を行うには、各分析位置において試料面の高さ
がX線分光器の集光条件を満足するように常に試料ステ
ージの高さを補正する自動高さ補正を行う必要がある。
[0003] In the analysis using an electron probe microanalyzer, a point analysis for analyzing one point on a sample surface or an X-ray signal is detected by changing an analysis position on the sample surface one by one each time. There are line analysis and mapping analysis to obtain one-dimensional or two-dimensional distribution. In order to accurately perform point analysis, line analysis, and mapping analysis on an uneven sample surface, the sample should always be sampled so that the height of the sample surface at each analysis position satisfies the X-ray spectrometer focusing conditions. It is necessary to perform automatic height correction for correcting the height of the stage.

【0004】従来、電子プローブマイクロアナライザー
の高さ方向(Z軸方向)の位置合わせは、(a)光学的
焦点位置検出装置によるオートフォーカス制御によっ
て、分析点毎に試料面の現在の高さ情報を取得して試料
ステージに帰還させ、試料面上の分析点が集光条件を満
たす位置となるように試料ステージの高さ位置を調整す
る方法や、(b)試料面の形状をあらかじめ求め、該形
状から試料面のZ軸座標値を近似計算し、得られたZ軸
座標値に基づいて試料ステージの高さ位置を調整する方
法が行われている。
Conventionally, positioning of an electron probe microanalyzer in the height direction (Z-axis direction) is performed by (a) autofocus control by an optical focus position detecting device, and the current height information of a sample surface is analyzed for each analysis point. And returning it to the sample stage, and adjusting the height position of the sample stage so that the analysis point on the sample surface satisfies the focusing condition, or (b) obtaining the shape of the sample surface in advance, A method of approximating the Z-axis coordinate value of the sample surface from the shape and adjusting the height position of the sample stage based on the obtained Z-axis coordinate value has been performed.

【0005】図9はオートフォーカス制御によるZ軸方
向の位置合わせを行う電子プローブマイクロアナライザ
ーの測定手順を説明するためのフローチャートである。
電子プローブマイクロアナライザーは、試料ステージを
X,Y軸方向に移動して電子線の照射位置を設定した後
(ステップS101)、該照射位置の試料の光学像を用
いてオートフォーカス機能によってZ軸座標を求め(ス
テップS102)、求めたZ軸座標値を用いてZ軸移動
して試料ステージの高さ位置を調整し(ステップS10
3)。試料ステージの高さ位置の調整によってX線分光
器の集光条件は満足され、測定を行う(ステップS10
4)。
FIG. 9 is a flowchart for explaining a measurement procedure of an electronic probe microanalyzer for performing positioning in the Z-axis direction by autofocus control.
The electron probe microanalyzer moves the sample stage in the X and Y-axis directions to set the irradiation position of the electron beam (step S101), and then uses the optical image of the sample at the irradiation position to execute the Z-axis coordinate by the autofocus function. Is obtained (step S102), and the height position of the sample stage is adjusted by moving the Z-axis using the obtained Z-axis coordinate value (step S10).
3). Adjustment of the height position of the sample stage satisfies the light-collecting conditions of the X-ray spectrometer, and performs measurement (step S10).
4).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来の電子プローブマ
イクロアナライザーで点分析,線分析,及びマッピング
分析を行う場合、上記(a)のオートフォーカスによる
Z軸制御では、光学的焦点位置検出装置の特性によって
良好な制御が困難となる場合がある。光学的焦点位置検
出装置では、試料表面の光学像に基づいて焦点位置を検
出しているため、試料表面の状況によって検出される光
量が減少すると、焦点位置を検出するまでの処理時間が
長くなり、形状変化に追従して自動高さ補正を行うこと
が困難となる。
When point analysis, line analysis, and mapping analysis are performed by a conventional electron probe microanalyzer, the characteristic of the optical focus position detecting device is used in the Z-axis control by the above-mentioned auto focus (a). In some cases, good control becomes difficult. In the optical focus position detection device, the focus position is detected based on the optical image of the sample surface, so if the amount of light detected depending on the condition of the sample surface decreases, the processing time until the focus position is detected increases. In addition, it is difficult to perform automatic height correction following a shape change.

【0007】図10は従来の電子プローブマイクロアナ
ライザーのZ軸制御を説明するための図である。検出光
量の減少によって処理時間が長くなると、図10(a)
中の符号Aで示される試料の表面形状のZ軸位置は、オ
ートフォーカス制御では図10(b)中の符号Bとな
り、位置ずれが生じる。また、上記(b)の近似計算で
得られたZ軸座標値に基づいて試料ステージの高さ位置
を調整する場合には、図10(c)中の符号Cとなり、
近似計算によるZ軸高さに誤差が生じる。
FIG. 10 is a diagram for explaining Z-axis control of a conventional electron probe microanalyzer. When the processing time becomes longer due to the decrease in the detected light amount, FIG.
The Z-axis position of the surface shape of the sample indicated by reference symbol A in FIG. 10B is denoted by reference symbol B in FIG. When the height position of the sample stage is adjusted based on the Z-axis coordinate value obtained by the approximation calculation of (b) above, reference numeral C in FIG.
An error occurs in the Z-axis height due to the approximate calculation.

【0008】そのため、従来のZ軸制御において、自動
高さ制御が困難となったり、Z軸方向に位置誤差が生じ
ると、得られる線分析,及びマッピング分析のデータの
信頼性が低下することになる。
For this reason, in the conventional Z-axis control, if automatic height control becomes difficult or a position error occurs in the Z-axis direction, the reliability of the obtained line analysis and mapping analysis data decreases. Become.

【0009】そこで、本発明は前記した従来の問題点を
解決し、電子プローブマイクロアナライザーにおいて、
試料表面形状が変化した場合であっても、自動高さ補正
を破綻させることなく線分析やマッピング分析を継続し
て行うことができ、また、信頼性の高い測定データを得
ることを目的とする。
Accordingly, the present invention solves the above-mentioned conventional problems and provides an electronic probe microanalyzer with:
Even if the sample surface shape changes, it is possible to continuously perform line analysis and mapping analysis without breaking automatic height correction, and to obtain highly reliable measurement data. .

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、電子線の照射
によって試料から放出される特性X線により試料表面の
元素分析を行う電子プローブマイクロアナライザーにお
いて、光学的焦点位置検出装置と、試料ステージをZ軸
方向に駆動するZ軸駆動手段と、光学的焦点位置検出装
置からの合焦信号レベルに応じて、Z軸座標の近似値と
光学的焦点位置検出装置で得られるZ軸座標値を切り替
え、Z軸駆動手段のZ軸制御データとする制御切替手段
とを備え、Z軸制御データを切り替えることによって継
続した自動高さ補正を可能とし、測定データの信頼性を
高めることができる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an electron probe microanalyzer for performing elemental analysis of a sample surface by characteristic X-rays emitted from the sample by irradiation with an electron beam. And an approximate value of the Z-axis coordinate and a Z-axis coordinate value obtained by the optical focus position detection device according to the focus signal level from the optical focus position detection device. A switching unit for switching the Z-axis control data, and a continuous automatic height correction by switching the Z-axis control data, thereby improving the reliability of the measurement data.

【0011】光学的焦点位置検出装置は、電子線が照射
される試料位置の光学像を取り込み、該光学像の焦点位
置を自動で求めるオートフォーカス機能を有し、焦点検
出のための合焦信号を形成する合焦信号形成部と、該合
焦信号を用いてZ軸ステージを制御する制御信号を形成
するZ軸フィードバック制御信号形成手段を備える。Z
軸駆動手段は、試料ステージをZ軸方向に駆動するステ
ージ機構、及び該ステージ機構を駆動制御するZ軸駆動
制御手段を備える。また、ステージ機構はZ軸駆動制御
手段の他にX,Y軸駆動制御手段を備え、X,Y軸方向
に移動可能として試料の線分析及びマッピング分析を行
うことができる。
The optical focus position detecting device has an auto-focus function for taking in an optical image of a sample position irradiated with an electron beam and automatically obtaining a focus position of the optical image, and a focus signal for focus detection. And a Z-axis feedback control signal forming means for forming a control signal for controlling the Z-axis stage using the focus signal. Z
The axis driving means includes a stage mechanism for driving the sample stage in the Z-axis direction, and a Z-axis drive control means for driving and controlling the stage mechanism. Further, the stage mechanism includes X and Y axis drive control means in addition to the Z axis drive control means, and can move in the X and Y axis directions to perform line analysis and mapping analysis of the sample.

【0012】制御切替手段はZ軸駆動手段の制御に用い
るZ軸制御データを切り替える手段であり、該切替は光
学的焦点位置検出装置からの合焦信号レベルに応じて行
う。切り替えて用いるZ軸制御データは、Z軸座標の近
似値と、光学的焦点位置検出装置のオートフォーカス機
能で得られるZ軸座標値である。
The control switching means is means for switching Z-axis control data used for controlling the Z-axis driving means, and the switching is performed in accordance with a focus signal level from the optical focus position detecting device. The Z-axis control data to be used by switching is an approximate value of the Z-axis coordinate and a Z-axis coordinate value obtained by an autofocus function of the optical focus position detecting device.

【0013】制御切替手段は、切替を行うためのしきい
値を定めておき、合焦信号レベルがしきい値を超えてい
る場合には、光学的焦点位置検出装置のオートフォーカ
ス機能で得られるZ軸座標値に切り替え、該Z軸座標値
をZ軸フィードバック制御信号としてZ軸駆動手段に送
り、Z軸制御を行う。一方、試料表面の状況によって合
焦信号レベルがしきい値より減少した場合には、あらか
じめ試料の表面形状を測定し、近似演算によって求めて
おいたZ軸座標の近似値に切り替え、該Z軸座標値の近
似値をZ軸駆動手段に送り、Z軸制御を行う。
The control switching means sets a threshold value for switching, and when the level of the in-focus signal exceeds the threshold value, it is obtained by an autofocus function of the optical focus position detecting device. Switching to the Z-axis coordinate value, the Z-axis coordinate value is sent to the Z-axis driving means as a Z-axis feedback control signal, and Z-axis control is performed. On the other hand, when the focus signal level is lower than the threshold value due to the condition of the sample surface, the surface shape of the sample is measured in advance, and the value is switched to the approximate value of the Z axis coordinate obtained by the approximate calculation. The approximate value of the coordinate value is sent to the Z-axis driving means to perform Z-axis control.

【0014】しきい値は、光学的焦点位置検出装置のオ
ートフォーカス機能の追従速度と合焦レベルとの関係か
ら、許容することができる追従速度に対応した合焦レベ
ルを求め、この合焦レベルを切り替えの基準レベルとす
る。
The threshold value is determined from the relationship between the tracking speed of the autofocus function of the optical focus position detecting device and the focusing level, and a focusing level corresponding to an allowable following speed is obtained. Is the switching reference level.

【0015】本発明によれば、試料表面の状況により変
化する合焦レベルに応じてZ軸制御データを切り替える
ことによって、光学的焦点位置検出装置のオートフォー
カス機能の追従速度が十分に速い場合には、オートフォ
ーカス機能によるZ軸座標値を用いて、試料の表面形状
に追従した高精度のZ軸制御を行うことができ、また、
光学的焦点位置検出装置のオートフォーカス機能の追従
速度が遅い場合には、近似Z軸座標値を用いて、自動高
さ補正を中止させることなく、線分析やマッピング分析
を行うことができる。
According to the present invention, by switching the Z-axis control data in accordance with the focus level which changes depending on the condition of the sample surface, the tracking speed of the autofocus function of the optical focus position detecting device is sufficiently high. Can perform high-precision Z-axis control following the surface shape of the sample using the Z-axis coordinate value by the autofocus function.
When the tracking speed of the autofocus function of the optical focus position detection device is slow, line analysis and mapping analysis can be performed using the approximate Z-axis coordinate values without stopping automatic height correction.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を参照しながら詳細に説明する。図1は本発明の電
子プローブマイクロアナライザーの構成例の概略ブロッ
ク図である。図1に示す電子プローブマイクロアナライ
ザー1において、フィラメント等の電子線源11から発
生された電子線コンデンサレンズや対物レンズ等を介し
て試料ステージ12上に配置された試料に照射される。
試料から放出されたX線は、波長別に分光する分光素子
と分光された特性X線を検出する検出器を含むX線信号
検出手段16で分析される。なお、試料から得られるX
線に限らず他信号を検出することもできる。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram of a configuration example of the electronic probe microanalyzer of the present invention. In the electron probe microanalyzer 1 shown in FIG. 1, a sample placed on a sample stage 12 is irradiated via an electron beam condenser lens or an objective lens generated from an electron beam source 11 such as a filament.
The X-rays emitted from the sample are analyzed by an X-ray signal detection unit 16 including a spectroscopic element that separates the light according to wavelength and a detector that detects the separated characteristic X-rays. Note that X obtained from the sample
Not only the line but also other signals can be detected.

【0017】試料ステージ12は、Z軸ステージ駆動制
御手段13によってZ軸方向の駆動を行い、X,Y軸ス
テージ駆動制御手段14によってX,Y軸方向の駆動を
行う。Z軸ステージ駆動制御手段13及びX,Y軸ステ
ージ駆動制御手段14は、図示しないコンピュータから
の制御コマンドによって、Z軸方向の高さ調整やX,Y
軸方向の位置決めを行う。
The sample stage 12 is driven in the Z-axis direction by a Z-axis stage drive control means 13, and is driven in the X and Y-axis directions by an X and Y axis drive control means 14. The Z-axis stage drive control means 13 and the X- and Y-axis stage drive control means 14 adjust the height in the Z-axis direction and X, Y
Performs axial positioning.

【0018】試料表面は、CCDカメラ等の撮像装置を
備えた光学顕微鏡15で撮像し、オートフォーカス機能
を備える光学的焦点位置検出装置2によってモニタ7に
表示する。
The surface of the sample is imaged by an optical microscope 15 equipped with an image pickup device such as a CCD camera, and displayed on a monitor 7 by an optical focus position detecting device 2 having an autofocus function.

【0019】光学的焦点位置検出装置2は、合焦信号検
出形成手段21及びZ軸フィードバック制御信号形成手
段22を備える。合焦信号検出形成手段21は、光学顕
微鏡15で撮像した光学像信号から焦点合わせに用いる
合焦信号を形成する。Z軸フィードバック制御信号形成
手段22は、合焦信号を用いてZ軸フィードバック制御
信号を形成してZ軸ステージ駆動制御手段13にフィー
ドバックし、試料ステージ12のZ軸方向の制御を行っ
て像の焦点を合わせるとともに、試料の高さデータを取
得する。
The optical focus position detecting device 2 includes a focus signal detecting and forming means 21 and a Z-axis feedback control signal forming means 22. The focus signal detecting and forming means 21 forms a focus signal used for focusing from an optical image signal picked up by the optical microscope 15. The Z-axis feedback control signal forming unit 22 forms a Z-axis feedback control signal using the focusing signal, feeds back to the Z-axis stage drive control unit 13, controls the sample stage 12 in the Z-axis direction, and Focus and acquire sample height data.

【0020】通常、光学的焦点位置検出装置2は試料上
の焦点位置と、X線分光器の試料上における集光条件を
満足する分析位置とが一致するよう設定し、光学像の焦
点合わせを行うことによってX線分光器の集光条件を合
わせることができる。
Normally, the optical focus position detecting device 2 sets the focus position on the sample so as to coincide with the analysis position on the sample which satisfies the light focusing condition of the X-ray spectroscope, and focuses the optical image. By doing so, the light collecting conditions of the X-ray spectrometer can be adjusted.

【0021】本発明の電子プローブマイクロアナライザ
ー1は、Z軸ステージ駆動制御手段13に送る制御信号
を切り替える制御切替手段3を備える。制御切替手段3
は、合焦信号形成手段21で形成された合焦信号の信号
レベルをしきい値と比較する合焦信号比較手段31と、
しきい値を記憶しておくしきい値記憶手段32とを備
え、合焦信号レベルとしきい値とを比較し、比較結果に
基づいてZ軸ステージ駆動制御手段13に入力する制御
信号の切替を行う。切り替える制御信号は、Z軸フィー
ドバック制御信号と近似Z軸制御信号とであり、Z軸フ
ィードバック制御信号はZ軸フィードバック制御信号形
成手段22からフィードバックされるZ軸座標データで
あり、近似Z軸制御信号は近似Z軸座標データ記憶手段
4から読み出されるZ軸座標データである。近似Z軸座
標データ記憶手段4は、測定対象の試料の表面形状を測
定して、測定結果に基づいて近似計算によって近似Z軸
座標データを求め、記憶しておく。
The electronic probe microanalyzer 1 of the present invention includes a control switching unit 3 for switching a control signal sent to the Z-axis stage drive control unit 13. Control switching means 3
A focus signal comparing means 31 for comparing the signal level of the focus signal formed by the focus signal forming means 21 with a threshold value;
A threshold value storage means for storing a threshold value; comparing the in-focus signal level with the threshold value; switching a control signal to be input to the Z-axis stage drive control means based on the comparison result; Do. The control signals to be switched are a Z-axis feedback control signal and an approximate Z-axis control signal, and the Z-axis feedback control signal is Z-axis coordinate data fed back from the Z-axis feedback control signal forming means 22. Is Z-axis coordinate data read from the approximate Z-axis coordinate data storage means 4. The approximate Z-axis coordinate data storage unit 4 measures the surface shape of the sample to be measured, obtains approximate Z-axis coordinate data by approximate calculation based on the measurement result, and stores the data.

【0022】X線分光器等のX線信号検出手段16で検
出した検出信号は、座標データとともにデータ保存手段
5に保存することができる。本発明では制御切替手段3
によって、Z軸制御の制御信号の切り替えを行う。以
下、はじめに、近似Z軸座標データを求める手順につい
て図2のフローチャートを用い説明し、しきい値を設定
する手順について図3のフローチャート及び図4の合焦
信号レベルとオートフォーカス速度との関係図を用い説
明した後、本発明の電子プローブマイクロアナライザー
1が行う2つの動作例について図5〜図8を用いて説明
する。
The detection signal detected by the X-ray signal detector 16 such as an X-ray spectroscope can be stored in the data storage 5 together with the coordinate data. In the present invention, the control switching means 3
Thereby, the control signal of the Z-axis control is switched. Hereinafter, first, a procedure for obtaining approximate Z-axis coordinate data will be described with reference to the flowchart in FIG. 2, and a procedure for setting a threshold will be described with reference to a flowchart in FIG. 3 and a relationship diagram between the focus signal level and the autofocus speed in FIG. After that, two operation examples performed by the electronic probe microanalyzer 1 of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0023】近似Z軸座標データを求める手順は、図2
のフローチャートにおいて、光学的焦点位置検出装置が
備えるオートフォーカス機能等によって測定対象の試料
表面の高さデータを計測し(ステップS31)、計測デ
ータに基づいて近似補間計算を行って、近似Z軸座標デ
ータを求め(ステップS32)、求めた近似Z軸座標デ
ータを近似Z軸座標データ記憶手段4に記憶する。近似
Z軸座標データは、X軸座標値及びY軸座標値とともに
記憶しておき、X,Y軸座標値に応じて読み出しを行う
(ステップS33)。
The procedure for obtaining approximate Z-axis coordinate data is shown in FIG.
In the flowchart of FIG. 7, the height data of the sample surface to be measured is measured by an auto-focus function or the like provided in the optical focus position detecting device (step S31), and approximate interpolation calculation is performed based on the measured data to obtain approximate Z-axis coordinates. Data is obtained (step S32), and the obtained approximate Z-axis coordinate data is stored in the approximate Z-axis coordinate data storage means 4. The approximate Z-axis coordinate data is stored together with the X-axis coordinate value and the Y-axis coordinate value, and read out in accordance with the X and Y-axis coordinate values (step S33).

【0024】近似Z軸座標データを求めることによっ
て、実測部分以外の部分についてもZ軸制御を行うこと
ができる。また、近似計算を行うことなく、計測データ
そのものを記憶することもできる。この計測データを用
いる場合には、実測部分のみについてZ軸制御を行うこ
とができる。
By obtaining the approximate Z-axis coordinate data, the Z-axis control can be performed on a portion other than the actually measured portion. Further, the measurement data itself can be stored without performing the approximate calculation. When this measurement data is used, the Z-axis control can be performed only for the actually measured portion.

【0025】しきい値を設定する手順は、図3のフロー
チャートにおいて、合焦信号の信号レベルLとオートフ
ォーカスの制御速度vとの相関関係を求めておく。図4
において、合焦信号レベルLが大きい場合には、オート
フォーカスによる制御速度vは速くなり、合焦信号レベ
ルLが小さい場合には、オートフォーカスによる制御速
度vは遅くなる(ステップS41)。
In the procedure for setting the threshold value, the correlation between the signal level L of the in-focus signal and the control speed v of the autofocus is obtained in the flowchart of FIG. FIG.
In the case, when the focus signal level L is high, the control speed v by the autofocus increases, and when the focus signal level L is low, the control speed v by the autofocus decreases (step S41).

【0026】オートフォーカスによる制御速度vが遅く
なると、Z軸制御に遅れが生じ、試料表面形状を高い精
度で追従することが困難となる。そこで、許容されるオ
ートフォーカス制御速度Vcを定め(ステップS4
2)、定めたオートフォーカス制御速度Vcに対応する
合焦信号レベルLcを相関関係から求め(ステップS4
3)、求めた合焦信号レベルLcを比較の基準値として
しきい値記憶手段32に記憶する(ステップS44)。
If the control speed v by the autofocus becomes slow, a delay occurs in the Z-axis control, and it becomes difficult to follow the sample surface shape with high accuracy. Therefore, an allowable auto focus control speed Vc is determined (step S4).
2) A focus signal level Lc corresponding to the determined autofocus control speed Vc is obtained from the correlation (step S4).
3) The obtained focus signal level Lc is stored in the threshold value storage means 32 as a reference value for comparison (step S44).

【0027】次に、図5のフローチャート及び図6の信
号図を用いて本発明の電子プローブマイクロアナライザ
ーの第一の動作例について説明し、図7のフローチャー
ト及び図8の信号図を用いて本発明の電子プローブマイ
クロアナライザーの第二の動作例について説明する。な
お、第一の動作例は、一つのしきい値によってZ軸制御
の制御信号の切り替えを行うものであり、第二の動作例
は、二つのしきい値によってZ軸制御の制御信号の切り
替えを行うものである。
Next, a first operation example of the electronic probe microanalyzer according to the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. 5 and the signal diagram of FIG. 6, and the flowchart of FIG. 7 and the signal diagram of FIG. A second operation example of the electronic probe microanalyzer of the invention will be described. The first operation example switches the control signal of the Z-axis control by one threshold value, and the second operation example switches the control signal of the Z-axis control by two threshold values. Is what you do.

【0028】第一の動作例では、電子プローブマイクロ
アナライザーにおいて、マッピング分析や線分析等の分
析準備を行い(ステップS1)、光学的焦点位置検出装
置2のオートフォーカス機能をセットした後(ステップ
S2)、分析を開始する(ステップS3)。
In the first operation example, the electronic probe microanalyzer prepares for analysis such as mapping analysis and line analysis (step S1), and sets the autofocus function of the optical focus position detecting device 2 (step S2). ), And start the analysis (step S3).

【0029】X,Y軸ステージ駆動制御手段14は、試
料ステージ12をX軸方向及びY軸方向に駆動して、電
子線を試料上の分析点に位置合わせする(ステップS
4)。光学的焦点位置検出装置2の合焦形成手段21
は、光学顕微鏡15から取り込んだ試料の光学像の合焦
信号を形成する。制御切替手段3の比較手段31は、合
焦形成手段21からの合焦信号レベルLと、しきい値記
憶手段32中のしきい値Lcとを比較する(ステップS
5)。
The X, Y-axis stage drive control means 14 drives the sample stage 12 in the X-axis direction and the Y-axis direction to align the electron beam with the analysis point on the sample (step S).
4). Focus forming means 21 of optical focus position detecting device 2
Forms a focus signal of an optical image of the sample taken from the optical microscope 15. The comparison means 31 of the control switching means 3 compares the focus signal level L from the focus formation means 21 with the threshold value Lc in the threshold value storage means 32 (step S).
5).

【0030】合焦信号レベルLがしきい値Lcよりも大
きい場合には、オートフォーカスによる機能によるZ軸
制御において十分に速い制御速度が得られると判定し、
光学的焦点位置検出装置2のZ軸フィードバック制御信
号形成手段22に対してZ軸フィードバック制御信号を
形成させる。Z軸ステージ駆動制御手段13はZ軸フィ
ードバック制御信号を取り込み(ステップS6)、該Z
軸フィードバック制御信号に基づいてZ軸を駆動する
(ステップS8)。
If the focus signal level L is larger than the threshold value Lc, it is determined that a sufficiently high control speed can be obtained in the Z-axis control by the function of autofocus,
The Z-axis feedback control signal forming means 22 of the optical focus position detecting device 2 forms a Z-axis feedback control signal. The Z-axis stage drive control means 13 takes in the Z-axis feedback control signal (step S6), and
The Z-axis is driven based on the axis feedback control signal (Step S8).

【0031】一方、合焦信号レベルLがしきい値Lcよ
りも小さい場合には、オートフォーカスによる機能によ
るZ軸制御において十分な制御速度が得られないと判定
し、Z軸フィードバック制御信号形成手段22に対する
制御信号を停止し、近似Z軸座標データ記憶手段4に対
して読み出し信号を出力する。近似Z軸座標データ記憶
手段4は、読み出し信号が入力した時点からX,Y軸ス
テージ駆動制御手段14からX軸座標及びY軸座標と取
り込み、該X,Y座標に対応するZ軸座標データを読み
出し、Z軸ステージ駆動制御手段13に出力する。Z軸
ステージ駆動制御手段13はZ軸座標データを近似Z軸
制御信号として取り込み(ステップS7)、該Z軸フィ
ードバック制御信号に基づいてZ軸を駆動する。データ
保存手段5は、X線信号検出手段16で検出した検出信
号と座標位置とを格納する(ステップS8)。前記ステ
ップS4〜ステップS8をマッピングが終了するまで繰
り返す(ステップS9)。
On the other hand, when the focus signal level L is smaller than the threshold value Lc, it is determined that a sufficient control speed cannot be obtained in the Z-axis control by the function of the autofocus, and the Z-axis feedback control signal forming means is determined. The control signal for the reference 22 is stopped, and a read signal is output to the approximate Z-axis coordinate data storage means 4. The approximate Z-axis coordinate data storage unit 4 takes in the X-axis coordinate and the Y-axis coordinate from the X and Y-axis stage drive control unit 14 from the time when the read signal is input, and stores the Z-axis coordinate data corresponding to the X and Y coordinates. The readout is output to the Z-axis stage drive control means 13. The Z-axis stage drive control means 13 takes in the Z-axis coordinate data as an approximate Z-axis control signal (step S7), and drives the Z-axis based on the Z-axis feedback control signal. The data storage unit 5 stores the detection signal detected by the X-ray signal detection unit 16 and the coordinate position (Step S8). Steps S4 to S8 are repeated until the mapping is completed (step S9).

【0032】図6の信号図は、合焦レベルLの大きさと
制御切替との関係を示している。図6に示すように、し
きい値Lcを境として、オートフォーカスにより得られ
るZ軸フィードバック制御信号とあらかじめ求めておい
たZ軸座標データとを切り替える。これによって、十分
な大きさの合焦レベルLが得られる場合には高い精度で
Z軸方向の制御を行い、合焦レベルLが低い場合におい
ても、自動高さ補正を破綻させることなく線分析やマッ
ピング分析を継続して行うことができる。
The signal diagram of FIG. 6 shows the relationship between the magnitude of the focus level L and the control switching. As shown in FIG. 6, at the threshold Lc, the Z-axis feedback control signal obtained by auto-focusing and the previously obtained Z-axis coordinate data are switched. As a result, when a sufficiently large focus level L is obtained, the control in the Z-axis direction is performed with high accuracy, and even when the focus level L is low, the line analysis can be performed without breaking the automatic height correction. And mapping analysis can be performed continuously.

【0033】第二の動作例は、二つのしきい値Lc1,
Lc2を用いることによって、切替のチャタリングを防
止するものである。第二の動作例のステップS11〜ス
テップS14は第一の動作例のステップS1〜ステップ
S4と同様であるため、以下、ステップS15の動作に
ついて説明する。
In the second operation example, two thresholds Lc1,
By using Lc2, switching chattering is prevented. Steps S11 to S14 of the second operation example are the same as steps S1 to S4 of the first operation example, and thus the operation of step S15 will be described below.

【0034】光学的焦点位置検出装置2の合焦形成手段
21は合焦信号を形成し、制御切替手段3の比較手段3
1は、合焦信号レベルLとしきい値記憶手段32から第
二のしきい値Lc2とを比較する。なお、第二のしきい
値Lc2は第一のしきい値Lc1よりも小さな値に設定
する(ステップS15)。
The focus forming means 21 of the optical focus position detecting device 2 forms a focus signal, and the comparing means 3 of the control switching means 3
1 compares the in-focus signal level L with the second threshold Lc2 from the threshold storage means 32. The second threshold Lc2 is set to a value smaller than the first threshold Lc1 (step S15).

【0035】合焦信号レベルLが第二のしきい値Lc2
よりも大きい場合には、オートフォーカスによる機能に
よるZ軸制御において十分に速い制御速度が得られると
判定し、光学的焦点位置検出装置2のZ軸フィードバッ
ク制御信号形成手段22に対してZ軸フィードバック制
御信号を形成させる。Z軸ステージ駆動制御手段13は
Z軸フィードバック制御信号を取り込み(ステップS1
6)、該Z軸フィードバック制御信号に基づいてZ軸を
駆動する(ステップS17)。
When the focus signal level L is equal to the second threshold value Lc2
If the value is larger than the threshold value, it is determined that a sufficiently high control speed can be obtained in the Z-axis control by the function of the auto focus, and the Z-axis feedback control signal forming means 22 of the optical focus position detecting device 2 is given a Z-axis feedback control signal. A control signal is formed. The Z-axis stage drive control means 13 takes in the Z-axis feedback control signal (step S1).
6) The Z-axis is driven based on the Z-axis feedback control signal (Step S17).

【0036】一方、合焦信号レベルLが第二のしきい値
Lc2よりも低下した場合には、オートフォーカスによ
る機能によるZ軸制御において十分な制御速度が得られ
ないと判定し、Z軸フィードバック制御信号形成手段2
2に対する制御信号を停止し、近似Z軸座標データ記憶
手段4に対して読み出し信号を出力する。近似Z軸座標
データ記憶手段4は、読み出し信号が入力した時点から
X,Y軸ステージ駆動制御手段14からX軸座標及びY
軸座標と取り込み、該X,Y座標に対応するZ軸座標デ
ータを読み出し、Z軸ステージ駆動制御手段13に出力
する。Z軸ステージ駆動制御手段13はZ軸座標データ
を近似Z軸制御信号として取り込み(ステップS1
9)、該Z軸フィードバック制御信号に基づいてZ軸を
駆動する(ステップS20)。
On the other hand, if the in-focus signal level L is lower than the second threshold value Lc2, it is determined that a sufficient control speed cannot be obtained in the Z-axis control by the function of the auto focus, and the Z-axis feedback is performed. Control signal forming means 2
2 is stopped, and a read signal is output to the approximate Z-axis coordinate data storage means 4. The approximate Z-axis coordinate data storage unit 4 stores the X-axis coordinate and Y-axis data from the X, Y-axis stage drive control unit 14 from the time when the read signal is input.
The axis coordinates are taken in, the Z-axis coordinate data corresponding to the X and Y coordinates is read, and output to the Z-axis stage drive control means 13. The Z-axis stage drive control means 13 takes in the Z-axis coordinate data as an approximate Z-axis control signal (step S1).
9) The Z-axis is driven based on the Z-axis feedback control signal (Step S20).

【0037】マッピング分析が終了していない場合には
(ステップS21)、合焦信号レベルLが第二のしきい
値Lc2よりも低下した後、比較手段31は合焦信号レ
ベルLと第一のしきい値Lc1とを比較する。合焦信号
レベルLが第一のしきい値Lc1を超えた場合には、オ
ートフォーカスによる機能によるZ軸制御において十分
に速い制御速度が得られると判定してステップS16に
進み(ステップS22)、Z軸フィードバック制御信号
によるZ軸制御に切り替える。ステップS22におい
て、合焦信号レベルLが第一のしきい値Lc1を超えな
い場合には、近似Z軸制御信号による制御を続ける。
If the mapping analysis has not been completed (step S21), after the in-focus signal level L falls below the second threshold value Lc2, the comparing means 31 compares the in-focus signal level L with the first Compare with the threshold value Lc1. When the in-focus signal level L exceeds the first threshold value Lc1, it is determined that a sufficiently fast control speed can be obtained in the Z-axis control by the function of autofocus, and the process proceeds to step S16 (step S22). Switch to Z-axis control by Z-axis feedback control signal. If the focus signal level L does not exceed the first threshold value Lc1 in step S22, control using the approximate Z-axis control signal is continued.

【0038】図8の信号図は、合焦レベルLの大きさと
制御切替との関係を示している。図8に示すように、第
一のしきい値Lc1及び第二のしきい値Lc2を境とし
て、オートフォーカスにより得られるZ軸フィードバッ
ク制御信号とZ軸座標データとを切り替える。第一のし
きい値Lc1及び第二のしきい値Lc2を用いることに
よって、合焦レベルLが変動した場合であっても、所定
の変動幅内である場合には切り替えを行わないことによ
って、切替のチャタリングを防止し、安定した切替制御
を行うことができる。
The signal diagram of FIG. 8 shows the relationship between the magnitude of the focus level L and control switching. As shown in FIG. 8, the Z-axis feedback control signal obtained by autofocus and the Z-axis coordinate data are switched at the first threshold Lc1 and the second threshold Lc2. By using the first threshold value Lc1 and the second threshold value Lc2, even when the focus level L fluctuates, switching is not performed when the focus level L is within a predetermined fluctuation range. Chattering of switching can be prevented, and stable switching control can be performed.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電子プローブマイクロアナライザーにおいて、試料表面
形状が変化した場合であっても、自動高さ補正を破綻さ
せることなく線分析やマッピング分析を継続して行うこ
とができ、また、信頼性の高い測定データを得ることが
できる。
As described above, according to the present invention,
With the electron probe microanalyzer, even when the sample surface shape changes, line analysis and mapping analysis can be performed continuously without breaking automatic height correction, and highly reliable measurement data can be obtained. Obtainable.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の電子プローブマイクロアナライザーの
構成例の概略ブロック図である。
FIG. 1 is a schematic block diagram of a configuration example of an electronic probe microanalyzer according to the present invention.

【図2】近似Z軸座標データを求める手順を説明するた
めのフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart illustrating a procedure for obtaining approximate Z-axis coordinate data.

【図3】しきい値を設定する手順を説明するためのフロ
ーチャートである。
FIG. 3 is a flowchart illustrating a procedure for setting a threshold.

【図4】合焦信号レベルとオートフォーカス速度との関
係図である。
FIG. 4 is a relationship diagram between a focus signal level and an autofocus speed.

【図5】本発明の電子プローブマイクロアナライザーの
第一の動作例を説明するためのフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart illustrating a first operation example of the electronic probe microanalyzer of the present invention.

【図6】本発明の電子プローブマイクロアナライザーの
第一の動作例を説明するための信号図である。
FIG. 6 is a signal diagram illustrating a first operation example of the electronic probe microanalyzer of the present invention.

【図7】本発明の電子プローブマイクロアナライザーの
第二の動作例を説明するためのフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart for explaining a second operation example of the electronic probe microanalyzer of the present invention.

【図8】本発明の電子プローブマイクロアナライザーの
第二の動作例を説明するための信号図である。
FIG. 8 is a signal diagram for explaining a second operation example of the electronic probe microanalyzer of the present invention.

【図9】オートフォーカス制御によるZ軸方向の位置合
わせを行う測定手順を説明するためのフローチャートで
ある。
FIG. 9 is a flowchart for explaining a measurement procedure for performing positioning in the Z-axis direction by autofocus control.

【図10】従来の電子プローブマイクロアナライザーの
Z軸制御を説明するための図である。
FIG. 10 is a diagram for explaining Z-axis control of a conventional electron probe microanalyzer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…電子プローブマイクロアナライザー、2…光学的焦
点位置検出装置、3…制御切替手段、4…近似Z軸座標
データ記憶手段、5…データ保存手段、10…電子プロ
ーブマイクロアナライザー本体、11…電子線源、12
…試料ステージ、13…Z軸ステージ駆動制御手段、1
4…X,Y軸ステージ駆動制御手段、15…光学顕微
鏡、16…X信号検出手段、31…比較手段、32…し
きい値記憶手段。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electron probe microanalyzer, 2 ... Optical focus position detection device, 3 ... Control switching means, 4 ... Approximate Z-axis coordinate data storage means, 5 ... Data storage means, 10 ... Electron probe microanalyzer body, 11 ... Electron beam Source, 12
... Sample stage, 13 ... Z axis stage drive control means, 1
4 X and Y axis stage drive control means, 15 optical microscope, 16 X signal detection means, 31 comparison means, 32 threshold value storage means.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電子線の照射によって試料から放出され
る特性X線により試料表面の元素分析を行う電子プロー
ブマイクロアナライザーにおいて、光学的焦点位置検出
装置と、試料ステージをZ軸方向に駆動するZ軸駆動手
段と、光学的焦点位置検出装置からの合焦信号レベルに
応じて、Z軸座標の近似値と光学的焦点位置検出装置で
得られるZ軸座標値を切り替え、Z軸駆動手段のZ軸制
御データとする制御切替手段とを備える、電子プローブ
マイクロアナライザー。
An electron probe microanalyzer for performing elemental analysis of a sample surface by characteristic X-rays emitted from a sample by irradiation of an electron beam, an optical focus position detecting device, and a Z-axis for driving a sample stage in a Z-axis direction. The approximate value of the Z-axis coordinate and the Z-axis coordinate value obtained by the optical focus position detection device are switched according to the focus signal level from the axis drive device and the optical focus position detection device. An electronic probe microanalyzer comprising: a control switching unit that sets axis control data.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030019142A (en) * 2001-08-28 2003-03-06 닛본 덴기 가부시끼가이샤 Reticle inspection apparatus
JP2006221918A (en) * 2005-02-09 2006-08-24 Jeol Ltd Measuring method of testpiece surface, analysis device and electron beam device

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