JP2001099795A - Element mapping device - Google Patents

Element mapping device

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JP2001099795A
JP2001099795A JP27808299A JP27808299A JP2001099795A JP 2001099795 A JP2001099795 A JP 2001099795A JP 27808299 A JP27808299 A JP 27808299A JP 27808299 A JP27808299 A JP 27808299A JP 2001099795 A JP2001099795 A JP 2001099795A
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JP
Japan
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time
count
counting
count number
maximum
Prior art date
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Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Ogawa
潔 小河
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain mapped image with necessary and sufficient precision in a short period of time. SOLUTION: Counting is started after confirming that an electron beam strikes an analysis point properly. When one of the following conditions (a) a count value of a temporary counter exceeds a maximum count value Nmax, (b) the count value of the temporary counter after passing a zero determination time is not more than Nmin, and (c) a count time exceeds a maximum count time Tmax is satisfied, the counting is finished and a scanning position moves to the next point.

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、電子線マイクロア
ナライザ(EPMA)や半導体検出器を備えた走査型電
子顕微鏡(SEM)のように、電子ビームで試料上を走
査しながら励起し、試料から発生する特性X線を測定し
て試料面の元素マップ像を得るマッピング装置に関す
る。さらには、励起ビームとしてX線やイオンビームを
用いて試料から発生する特性X線を測定する元素マッピ
ング装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron beam microanalyzer (EPMA) and a scanning electron microscope (SEM) equipped with a semiconductor detector, which are excited while scanning over a sample with an electron beam, and the sample is excited from the sample. The present invention relates to a mapping apparatus that measures generated characteristic X-rays and obtains an element map image of a sample surface. Further, the present invention relates to an element mapping apparatus for measuring characteristic X-rays generated from a sample using an X-ray or an ion beam as an excitation beam.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば元素マッピング装置の一種である
EPMAやSEMは、電子ビームを試料の一点に照射
し、その照射点から発生するX線をエネルギー(波長)
毎に分離して計測することによって試料に含まれる元素
の定性および定量分析を行う。電子ビームを電磁気的に
試料表面上で二次元的に走査するか、あるいは、電子ビ
ームを固定しておいて試料ステージに載置された試料を
二次元的に走査することによって試料面上の二次元的な
元素分布状態を分析することが可能である。本明細書の
以下の記述においてビーム走査とは電子ビームを固定さ
れた試料面上で電磁的に走査することと、電子ビームを
固定しておき試料ステージを走査することの両方を含む
ものとする。X線を波長毎に分離して計測するために、
EPMAの場合にはX線を分光する分光結晶と比例計数
管タイプのX線検出器を用いた波長分散型の分光器が備
えられることが多い。また、SEMの場合にはエネルギ
ー分解能のよい半導体検出器を用いてその出力をマルチ
チャンネルアナライザによって処理するエネルギー分散
型のX線検出器が広く実用されている。
2. Description of the Related Art For example, an EPMA or SEM, which is a kind of element mapping apparatus, irradiates an electron beam to one point of a sample and converts X-rays generated from the irradiated point into energy (wavelength).
Qualitative and quantitative analysis of the elements contained in the sample is performed by separately measuring each time. The electron beam is electromagnetically scanned two-dimensionally on the sample surface, or the electron beam is fixed and the sample placed on the sample stage is two-dimensionally scanned to obtain a two-dimensional image on the sample surface. It is possible to analyze a three-dimensional element distribution state. In the following description of the present specification, beam scanning includes both electromagnetically scanning an electron beam on a fixed sample surface and scanning a sample stage with the electron beam fixed. To separate and measure X-rays for each wavelength,
In the case of EPMA, a wavelength dispersive spectroscope using a spectral crystal for dispersing X-rays and a proportional counter type X-ray detector is often provided. In the case of SEM, an energy dispersive X-ray detector that uses a semiconductor detector with good energy resolution and processes the output with a multi-channel analyzer is widely used.

【0003】元素マッピング像は、試料上のビーム照射
位置とCRTなどの表示装置の位置を対応させて、表示
対象元素の特性X線のカウント値または単位時間当たり
に規格化された値である強度値、さらには、それから演
算された元素濃度値などを表示装置であるCRTの輝度
あるいは色などで表現することによって得ることができ
る。
[0003] An element mapping image is an intensity which is a count value of characteristic X-rays of a display target element or a value standardized per unit time by associating a beam irradiation position on a sample with a position of a display device such as a CRT. It can be obtained by expressing the value, and furthermore, the element concentration value calculated from the value by the brightness or color of a CRT as a display device.

【0004】図5に従来の元素マツピング装置のX線計
測部分の一例を示す。ここではエネルギー分散型X線検
出器を用いた例である。試料から発生したX線は、エネ
ルギー分解能のよい半導体X線検出器51で検出された
後、リニアアンプ52で増幅および波形整形された後マ
ルチチャンネルアナライザ(MCA)53に入る。MC
A53からは、マッピングしたい元素に対応するエネル
ギーのX線カウント数が元素マッピングデータメモリ5
4ヘ出力される。またこのマツピングメモリ54にはビ
ーム走査制御部55からも励起ビームの照射位置情報が
送られ、この2つの情報をもとに元素マツピング像が得
られる。このとき、X線をカウントする時間は操作者が
設定した一定の時間であり、計数回路がこの設定された
一定時間だけ測定したのちに、ビーム走査制御部55は
それぞれの測定ポイントを次の測定ポイントヘビーム位
置を移動させるようにしている。
FIG. 5 shows an example of an X-ray measurement portion of a conventional element mapping apparatus. Here, this is an example using an energy dispersive X-ray detector. X-rays generated from a sample are detected by a semiconductor X-ray detector 51 having good energy resolution, and then amplified and waveform-shaped by a linear amplifier 52 before entering a multi-channel analyzer (MCA) 53. MC
From A53, the X-ray count number of the energy corresponding to the element to be mapped is stored in the element mapping data memory 5.
4 is output. The mapping memory 54 is also supplied with the irradiation position information of the excitation beam from the beam scanning control unit 55, and an element mapping image is obtained based on these two pieces of information. At this time, the time for counting the X-rays is a fixed time set by the operator, and after the counting circuit measures only the set fixed time, the beam scanning control unit 55 sets each measurement point to the next measurement time. The beam position is moved to the point.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】元素マッピング装置は
試料面上の多数の点においてX線強度を測定するので、
一回の測定にかなり長い時間がかかるという問題があ
る。特にX線検出器として半導体検出器を用いたエネル
ギー分散型を利用する場合、いろいろなエネルギーの混
在したX線を同時に一つの検出器で検出しなければなら
ず、また、波形整形を行う関係でX線パルスの計数率を
あまり高くすることができない。とくにエネルギー分解
能を高くしなければならないときには波形整形の時定数
を数〜数10μs程度に長くする必要があり、この場合に
計数処理できるパルス数は数〜10kcps程度である。
Since the element mapping device measures the X-ray intensity at a number of points on the sample surface,
There is a problem that one measurement takes a considerably long time. In particular, when an energy dispersive type using a semiconductor detector is used as an X-ray detector, X-rays containing various energies must be detected by one detector at the same time. The count rate of X-ray pulses cannot be made too high. In particular, when the energy resolution must be increased, the time constant of the waveform shaping needs to be increased to several to several tens of μs. In this case, the number of pulses that can be counted is about several to 10 kcps.

【0006】たとえば10kcpsでX線計測をして、1測定
点(画素)あたり全エネルギー領域で平均1000カウント
のX線を蓄積する条件で計測しようとすると、1画素あ
たりの計測時間は100msとなる。画素数がたとえば512×
512の場合には、必要となる計測時間は2500秒以上の長
時間が必要となる。この例のように、元素マッピングを
たくさんの画素数で、精度を高くして計測しようとする
と極めて長い計測時間が必要となるという問題があっ
た。
For example, if X-ray measurement is performed at 10 kcps and measurement is performed under the condition that an average of 1000 counts of X-rays are accumulated per measurement point (pixel) in the entire energy region, the measurement time per pixel is 100 ms. . The number of pixels is, for example, 512 ×
In the case of 512, the required measurement time requires a long time of 2500 seconds or more. As in this example, there is a problem that an extremely long measurement time is required to perform element mapping with a large number of pixels and with high accuracy.

【0007】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、必要十分な測定精度を保ちながら全体と
してマッピング像測定時間を短くすることができる元素
マッピング装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an element mapping apparatus that can shorten a mapping image measurement time as a whole while maintaining necessary and sufficient measurement accuracy. I do.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載された本
発明は、上記課題を解決するために、励起ビームを試料
上の各点に順次照射し、試料の励起ビーム照射位置から
発生する特性X線の強度を測定して試料の元素マッピン
グ分析を行う装置において、一つの測定点について各特
性X線をカウントする各カウント手段と、各カウント手
段における最大のカウント数を設定する最大カウント数
設定手段と、X線をカウントする最大の時間を設定する
最大カウント時間設定手段と、前記各カウント手段によ
ってカウントされた各元素カウント数とあらかじめ設定
された前記最大カウント数とを比較する第1比較手段
と、この第1比較手段により各元素カウント数が前記最
大カウント数を越えたと判断されたとき、または、カウ
ント時間が前記最大カウント時間となったときに前記励
起ビームの照射位置を次に進める照射位置変更手段を設
けることを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, an excitation beam is sequentially irradiated on each point on a sample, and the excitation beam is generated from the excitation beam irradiation position of the sample. In an apparatus for performing elemental mapping analysis of a sample by measuring the intensity of characteristic X-rays, each counting means for counting each characteristic X-ray for one measurement point, and the maximum count number for setting the maximum count number in each counting means Setting means, maximum count time setting means for setting a maximum time for counting X-rays, and first comparison for comparing each element count number counted by each count means with the preset maximum count number Means, when it is determined by the first comparing means that each element count exceeds the maximum count, or when the count time is equal to the maximum count. And providing a next advancing irradiation position changing means the irradiation position of the excitation beam when a count time.

【0009】さらに、請求項2に記載された本発明は、
請求項1記載の構成に加えて、特性X線の有無を判断す
るためのゼロ判定時間および最小カウント数を設定する
ゼロ判定時間設定手段および最小カウント数設定手段
と、前記各カウント手段によってカウントされた各元素
カウント数とあらかじめ設定された前記最小カウント数
とを比較する第2比較手段とを備え、カウント時間がゼ
ロ判定時間となった時点で前記第2比較手段により各元
素カウント数が前記最小カウント数以下であると判断さ
れたときに前記励起ビームの照射位置を次に進める照射
位置変更手段を設けることを特徴とする。
Further, the present invention described in claim 2 provides:
In addition to the configuration according to claim 1, the zero determination time setting means and the minimum count number setting means for setting a zero determination time and a minimum count number for determining the presence / absence of characteristic X-rays are counted by the respective count means. Second comparing means for comparing each element count number obtained with the minimum count number set in advance, and when the count time reaches the zero determination time, each element count number is set to the minimum value by the second comparison means. An irradiation position changing unit for advancing the irradiation position of the excitation beam to the next position when it is determined that the number is equal to or smaller than the count number is provided.

【0010】請求項1記載の本発明の元素マッピング装
置は、マッピング対象の各元素の特性X線を検出したパ
ルスカウント数を記憶するメモリを設け、この記憶され
たカウント数とあらかじめ設定された最大カウント数と
を比較して、メモリに記憶されたカウント数がこの比較
条件を満足したときに照射位置変更手段が励起ビームの
照射位置を次に進める。通常は、計数時間があらかじめ
設定した最大カウント時間に達すればX線パルスの計数
を停止し励起ビームの照射位置を次に進めるが、時間が
あらかじめ設定した各画素ごとの計数時間に達しなくて
も、カウント数の条件があらかじめ設定した条件を満た
せば、照射位置変更手段はビーム照射位置を次のポイン
トに移すので、試料面のマッピング分析を行う全体の測
定時間を短縮することができる。
The element mapping apparatus according to the first aspect of the present invention is provided with a memory for storing a pulse count number for detecting a characteristic X-ray of each element to be mapped, and stores the stored count number and a preset maximum number. The irradiation position changing means compares the count number with the count number and when the count number stored in the memory satisfies the comparison condition, advances the irradiation position of the excitation beam to the next. Normally, when the counting time reaches the preset maximum counting time, the counting of the X-ray pulse is stopped and the irradiation position of the excitation beam is advanced to the next, but even if the time does not reach the preset counting time for each pixel. If the condition of the count number satisfies a preset condition, the irradiation position changing means moves the beam irradiation position to the next point, so that the entire measurement time for performing the mapping analysis of the sample surface can be reduced.

【0011】各測定点(測定された結果を表示する観点
から画素とも呼ばれる)において測定されたX線強度の
精度はその位置でカウントされるX線のカウント数と統
計学的に定まった関係があるので、カウントされるX線
の数が所定の値を超えれば必要な精度を確保することが
できる。
The accuracy of the X-ray intensity measured at each measurement point (also referred to as a pixel from the viewpoint of displaying the measured result) has a statistically fixed relationship with the number of X-rays counted at that position. Therefore, if the number of X-rays to be counted exceeds a predetermined value, required accuracy can be secured.

【0012】さらに請求項2記載の本発明の元素マッピ
ング装置は、最小カウント時間と最小カウント数を設定
することにより、短い時間でその分析点に目的とする元
素があるかどうか、もしくは、極めて少ない量しか含ま
れていないかどうかを判断して、もし元素が含まれてい
なければ照射位置変更手段はビーム照射位置を次のポイ
ントに移すので、試料面のマッピング分析を行う全体の
測定時間を短縮することができる。
Further, the element mapping apparatus according to the second aspect of the present invention sets the minimum count time and the minimum count number to determine whether or not the target element is present at the analysis point in a short time, or to determine whether the target element is extremely small. Judge whether or not the amount is included, and if the element is not included, the irradiation position changing means moves the beam irradiation position to the next point, shortening the entire measurement time for mapping analysis of the sample surface can do.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図面を参
照しながら説明する。図1はSEMに半導体X線検出器
を組み合わせた元素マッピング装置の概略図である。電
子銃1から発せられた電子ビーム5はコンデンサレンズ
2と対物レンズ3によって小さく絞られてXYZの3軸
を持つ試料ステージ4の上に載せられた試料6の表面に
照射される。電子ビーム5の照射された試料表面からX
線7が発生し、このX線7は半導体X線検出器8によっ
て検出される。X線7には試料に含まれる成分元素に対
応した特性X線や連続X線などいろいろなエネルギー
(波長)のX線が含まれている。半導体X線検出器8は
エネルギー分解能がよく、検出したX線エネルギーに比
例する高さを持つ電気的パルスを出力する。このX線パ
ルスはリニアアンプ9で増幅・整形されたのちマルチチ
ャンネルアナライザ(MCA)10によってX線エネル
ギー毎にカウントされる。MCA10のカウント結果は
制御器11に送られメモリに蓄えられる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of an element mapping apparatus in which a semiconductor X-ray detector is combined with an SEM. An electron beam 5 emitted from an electron gun 1 is narrowed down by a condenser lens 2 and an objective lens 3 and is irradiated on a surface of a sample 6 placed on a sample stage 4 having three axes of XYZ. X from the sample surface irradiated with the electron beam 5
A line 7 is generated which is detected by a semiconductor X-ray detector 8. The X-rays 7 include X-rays of various energies (wavelengths) such as characteristic X-rays and continuous X-rays corresponding to the component elements contained in the sample. The semiconductor X-ray detector 8 has good energy resolution and outputs an electric pulse having a height proportional to the detected X-ray energy. The X-ray pulse is amplified and shaped by a linear amplifier 9 and then counted by a multi-channel analyzer (MCA) 10 for each X-ray energy. The count result of the MCA 10 is sent to the controller 11 and stored in the memory.

【0014】一方、試料6を載せるための試料ステージ
4は水平な面内(XY平面)と高さ方向(Z方向)に動
くようXYZステージとして構成され、ステージコント
ローラ12を介して制御器11により制御される。高さ
方向であるZ軸は試料表面の高さ位置合わせに利用さ
れ、水平面内の駆動軸であるX軸とY軸は試料の観察・
分析位置の決定やマッピング分析にあたり電子ビーム5
の照射位置まで試料面上の分析位置を動かす働きをして
いる。マッピング分析を行う場合には、例えば、試料面
上の矩形の範囲をあらかじめ指定し、電子ビーム5が一
点を照射するよう固定しておき、指定された矩形の範囲
内をくまなく電子ビーム5が照射されるよう試料ステー
ジ4をX方向とY方向に順次走査する。その間に検出器
8はX線7をカウントし、結果として指定された矩形範
囲の各分析点(画素)について目的の元素の特性X線が
どのくらいカウントされたかというマッピングデータを
得ることができる。
On the other hand, the sample stage 4 on which the sample 6 is placed is configured as an XYZ stage that moves in a horizontal plane (XY plane) and in the height direction (Z direction), and is controlled by a controller 11 via a stage controller 12. Controlled. The Z-axis, which is the height direction, is used for aligning the height of the sample surface, and the X-axis and Y-axis, which are drive axes in the horizontal plane, are used for observation and observation of the sample.
Electron beam 5 for determination of analysis position and mapping analysis
It moves the analysis position on the sample surface to the irradiation position of. When performing the mapping analysis, for example, a rectangular area on the sample surface is specified in advance, and the electron beam 5 is fixed so as to irradiate a single point, and the electron beam 5 is applied throughout the specified rectangular area. The sample stage 4 is sequentially scanned in the X and Y directions so as to be irradiated. In the meantime, the detector 8 counts the X-rays 7 and can obtain mapping data indicating how many characteristic X-rays of the target element have been counted for each analysis point (pixel) in the specified rectangular range.

【0015】図2にX線計数部分の電気的構成を示す。
検出器に入射するX線7に含まれるそれぞれのX線フォ
トンは、X線検出器8によってそのX線フォトンの持つ
エネルギーに比例した高さを持つ電気的パルス信号に変
換される。このX線パルス信号はリニアアンプ9にて増
幅および波形整形された後マルチチヤンネルアナライザ
(MCA)10に送られ、ここでパルス高さ毎すなわち
X線のエネルギー毎にパルスの数がカウントされ、X線
エネルギー毎のカウント数がMCA10内のメモリに格
納される。このMCA10からは、マッピング分析を行
う元素に対応するX線すなわちその元素の特性X線のカ
ウント値が出力されるようになっており、この出力と電
子ビーム走査部25からの位置情報を用いて各元素のマ
ッピング像を得るようになっている。
FIG. 2 shows the electrical configuration of the X-ray counting section.
Each X-ray photon included in the X-ray 7 incident on the detector is converted by the X-ray detector 8 into an electric pulse signal having a height proportional to the energy of the X-ray photon. The X-ray pulse signal is amplified and waveform-shaped by a linear amplifier 9 and sent to a multi-channel analyzer (MCA) 10 where the number of pulses is counted for each pulse height, that is, for each X-ray energy. The count number for each line energy is stored in a memory in the MCA 10. The MCA 10 outputs an X-ray corresponding to the element to be subjected to the mapping analysis, that is, a count value of a characteristic X-ray of the element, and uses this output and position information from the electron beam scanning unit 25. A mapping image of each element is obtained.

【0016】本発明装置では、それぞれの分析元素ごと
に一時メモリ21を設け、MCA10での各元素に対応
するX線に対応するパルスカウント数を記憶するように
する。一時メモリ21の内部には所定の数の元素分だけ
メモリ1からメモリnまでが用意されている。MCA1
0からこのメモリヘのデータ転送は、X線パルスが検出
されるごとに行ってもよいし、または一定時間ごとにM
CAからデータ読み出しを行ってもよい。この一時メモ
リ21のカウント数はカウント比較器22に送られ、そ
こであらかじめ設定されたカウント条件すなわち最大カ
ウント数と比較される。それぞれのメモリのカウント値
があらかじめ設定された条件を満たした場合、ビーム走
査制御部25に測定終了信号を送り、ビーム走査制御部
25は次の分析点にビームを移動させる。さらに、カウ
ント値補正器23は実際にカウントされたカウント数を
所定の時間すなわち最大カウント時間のカウント数に変
換するものであり、このカウント値補正器23によって
このカウント値を測定した時間に基づいて補正し、補正
した値を元素マッピングメモリ24に格納するようにす
る。元素マッピングメモリ24はそれぞれの元素毎に試
料面上の分布状態を記憶するメモリであり、元素の数だ
け用意されている。
In the apparatus of the present invention, a temporary memory 21 is provided for each analysis element, and the pulse count number corresponding to the X-ray corresponding to each element in the MCA 10 is stored. In the temporary memory 21, memories 1 to n are prepared for a predetermined number of elements. MCA1
The data transfer from 0 to this memory may be performed every time an X-ray pulse is detected, or M may be transferred at regular intervals.
Data may be read from the CA. The count number of the temporary memory 21 is sent to the count comparator 22, where it is compared with a preset count condition, that is, the maximum count number. When the count value of each memory satisfies a preset condition, a measurement end signal is sent to the beam scanning controller 25, and the beam scanning controller 25 moves the beam to the next analysis point. Further, the count value corrector 23 converts the count number actually counted into a predetermined time, that is, the count number of the maximum count time, and based on the time when the count value is measured by the count value corrector 23. The corrected values are stored in the element mapping memory 24. The element mapping memory 24 is a memory that stores the distribution state on the sample surface for each element, and is prepared for the number of elements.

【0017】次に、図3を用いてマッピング測定の手順
を示す。元素マッピングを行う際には、まず分析する元
素を設定する。これによってMCA10には分析対象元
素に対応するX線のエネルギー領域が設定される。この
エネルギー領域のX線パルス数が一時メモリ21ヘ転送
されるようになる。また、マツピングの分析位置および
点数と、各分析点での測定時間Tmaxを設定する。Tmaxは
各分析点で最も長く計測する場合のカウント時間であ
り、最大カウント時間である。さらに、カウント比較器
22の比較条件のパラメータもセットする。各パラメー
タは次のような意味である。最大カウント数(Nmax)
は、一時カウンタの値がこの値を超えるとデータ収集を
終了するというカウント数である。最小カウント数(Nm
in)は、ゼロ判定時間T0経過後に一時カウンタのカウン
ト値がこの値以下ならば、この元素は含まれていないと
みなしてデータ収集を終了させるカウント数である。ゼ
ロ判定時間(T0)は、その分析点において元素がされて
いるか否かを判定するための最低限の時間である。
Next, the procedure of mapping measurement will be described with reference to FIG. When performing element mapping, first, an element to be analyzed is set. Thereby, an energy region of the X-ray corresponding to the element to be analyzed is set in the MCA 10. The number of X-ray pulses in this energy region is transferred to the temporary memory 21. In addition, the analysis position and the number of the mapping and the measurement time Tmax at each analysis point are set. Tmax is the count time for the longest measurement at each analysis point, and is the maximum count time. Further, the parameter of the comparison condition of the count comparator 22 is also set. Each parameter has the following meaning. Maximum count (Nmax)
Is a count number indicating that data collection ends when the value of the temporary counter exceeds this value. Minimum count (Nm
in) is the count number for terminating data collection by regarding that this element is not included if the count value of the temporary counter is equal to or less than this value after the lapse of the zero determination time T0. The zero determination time (T0) is a minimum time for determining whether or not an element is present at the analysis point.

【0018】カウント比較器22では次のような比較を
行って一つの測定点におけるX線計数の終了を判断す
る。図3に示すように、一つの分析点に正しく電子線が
あたっていることを確認した後に計数を開始し、全ての
マッピング対象元素について、(a)一時カウンタの値が
最大カウント数Nmaxをこえる、(b)ゼロ判定時間が経過
した時に一時カウンタのカウント値がNmin以下である、
(c)計数時間が最大カウント時間Tmaxをこえる、のいず
れかの条件を満したときに計数を終了する。そして走査
位置を次のポイントに移す。(a)は、必要な精度を得る
カウント数がTmaxより短い時間で得られた場合である。
(b)はその元素がその分析位置にないと判断された場合
に、計数を打ち切ることを意味する。(c)は所定のカウ
ント時間に達した場合である。なお、図3の点線内の判
定は、マッピングを行う元素それぞれについて独立に処
理するものである。
The count comparator 22 makes the following comparison to determine the end of X-ray counting at one measurement point. As shown in FIG. 3, counting is started after confirming that the electron beam is correctly applied to one analysis point, and for all the elements to be mapped, (a) the value of the temporary counter exceeds the maximum count number Nmax. (B) the count value of the temporary counter is Nmin or less when the zero determination time has elapsed,
(c) The counting is terminated when one of the conditions of the counting time exceeds the maximum counting time Tmax is satisfied. Then, the scanning position is moved to the next point. (a) is a case where the count number for obtaining the required accuracy is obtained in a time shorter than Tmax.
(b) means that counting is stopped when it is determined that the element is not at the analysis position. (c) is a case where a predetermined count time has been reached. The determination within the dotted line in FIG. 3 is performed independently for each element to be mapped.

【0019】この、NmaxやNminおよびT0は統計的に意味
のある数値に設定しておく。すなわち、X線カウント数
Nの統計誤差は、sqr(N)(sqr(N)はNの平方根の意味で
ある、以下同じ)で表せるので、測定者がどれくらいの
精度を要求するかによって、このNminやNmaxを設定する
ことができる。例えばsqr(N)/Nを10%にしたいとき
にはNmaxを100カウントと設定すればよい。これによ
って、予め設定した測定時間Tmaxになる前に、一時カウ
ンタの値が測定者にとって必要な精度が得られた段階
で、次の走査ポイントヘ走査位置を移すことができるよ
うになる。従って、従来よりも短時間で必要な精度をも
つマッピングプロファイルを得られるようになる。T0や
Nminはバックグラウンドとなる連続X線強度から算出さ
れる統計誤差から見積もることができる。例えば、T0を
Tmaxの5分の1位の値に設定し、その時間でカウントさ
れる連続X線カウント数から計算される統計誤差量の2
倍程度をNminとすればよい。
Nmax, Nmin, and T0 are set to statistically significant numerical values. That is, the X-ray count number
Since the statistical error of N can be expressed as sqr (N) (sqr (N) is the square root of N, the same applies hereinafter), Nmin and Nmax are set according to the accuracy required by the operator. be able to. For example, when it is desired to set sqr (N) / N to 10%, Nmax may be set to 100 counts. As a result, the scanning position can be shifted to the next scanning point when the value of the temporary counter has the necessary accuracy for the measurer before the preset measurement time Tmax is reached. Therefore, a mapping profile having a required accuracy can be obtained in a shorter time than in the past. T0 and
Nmin can be estimated from a statistical error calculated from the background continuous X-ray intensity. For example, T0
Tmax is set to one fifth of the value of Tmax, and the statistical error amount calculated from the continuous X-ray count number counted at that time is 2
About twice the value may be set as Nmin.

【0020】次にカウント値補正器23におけるカウン
ト数の補正について説明する。図4は2種類の強度(単
位時間当たりのフォトンの数)のX線のカウント数が時
間とともに増加する様子を示している。下側に書かれて
いるパルス信号は計数時間を決めるクロック信号であ
る。Tmaxは最大カウント時間であり、T1は強度K1のX線
を計数した時間、T2は強度K2のX線を計数した時間であ
る。この例では、強度K2のX線のカウント数はTmaxの時
間内では最大カウント数Nmaxを超えなかったので、T1
(=Tmax)の時間でN1のカウントを得た。強度K2のX線
のカウント数は時間T2の直前で最大カウント数Nmaxを超
えたので、T2が過ぎた時点で計数を打ち切り、カウント
数N2を得た。
Next, correction of the count number in the count value corrector 23 will be described. FIG. 4 shows how the count of X-rays of two different intensities (the number of photons per unit time) increases with time. The pulse signal written on the lower side is a clock signal that determines the counting time. Tmax is the maximum count time, T1 is the time for counting X-rays of intensity K1, and T2 is the time of counting X-rays of intensity K2. In this example, since the count number of the X-rays of intensity K2 did not exceed the maximum count number Nmax within the time of Tmax, T1
At time (= Tmax), N1 count was obtained. Since the count number of the X-ray having the intensity K2 exceeded the maximum count number Nmax immediately before the time T2, the count was stopped when the time T2 passed, and the count number N2 was obtained.

【0021】この場合、元素マッピングデータメモリ2
4に貯えるデータをTmaxの時間で計測されるカウント数
に規格化するとすると、強度K1および強度K2それぞれの
X線の補正されたカウント値N1'およびN2'は、N1'=N1、
N2'=N2(Tmax/T2)である。一般にNn'=Nn(Tmax/Tn)であ
り、Tn=Tmaxの場合はNn'=Nnである。この補正されたカ
ウント数Nn'が元素マッピングデータメモリ24内に保
存される。なお、この保存データとしてはカウント数で
はなく強度値として保存してもよいことはもちろんであ
る。すなわち、カウント数を強度に変換した値、K1=N1/
T1、K2=N2/T2、……、Kn=Nn/Tnを元素マッピングデータ
としてメモリ24に保存してもよい。
In this case, the element mapping data memory 2
Assuming that the data stored in 4 is normalized to the count number measured at the time of Tmax, the corrected count values N1 ′ and N2 ′ of the X-rays of the intensity K1 and the intensity K2 are N1 ′ = N1,
N2 '= N2 (Tmax / T2). Generally, Nn '= Nn (Tmax / Tn), and when Tn = Tmax, Nn' = Nn. The corrected count number Nn 'is stored in the element mapping data memory 24. It is needless to say that the stored data may be stored not as the count number but as an intensity value. That is, the value obtained by converting the count number to the intensity, K1 = N1 /
T1, K2 = N2 / T2,..., Kn = Nn / Tn may be stored in the memory 24 as element mapping data.

【0022】上述の実施の形態において、MCA10が
各特性X線をカウントする各カウント手段に対応し、制
御器11が最大カウント時間設定手段および最大カウン
ト数設定手段を機能として含み、カウント比較器22が
第1および第2比較手段に相当し、ビーム走査制御部2
5が照射位置変更手段に相当する。また、制御器11は
コンピュータを主体とするものであり、一時メモリ2
1、カウント比較器22、カウント値補正器23、元素
マッピングデータメモリ24を含んでいる。さらに、ビ
ーム走査制御部25は、電子ビームを試料面上で走査す
る機構、または、電子ビームを固定しておいて試料をス
テージにより走査する機構のどちらかに限定されるもの
ではなく、どちらでもとり得るものである。
In the above embodiment, the MCA 10 corresponds to each counting means for counting each characteristic X-ray, the controller 11 includes a maximum counting time setting means and a maximum counting number setting means as functions, and the count comparator 22 Correspond to the first and second comparing means, and the beam scanning control unit 2
5 corresponds to irradiation position changing means. The controller 11 is mainly composed of a computer, and has a temporary memory 2.
1, a count comparator 22, a count value corrector 23, and an element mapping data memory 24. Further, the beam scanning control unit 25 is not limited to either a mechanism for scanning the electron beam on the sample surface or a mechanism for scanning the sample with the stage while fixing the electron beam. It is possible.

【0023】また、上述の実施の形態ではSEMに半導
体X線検出器を組み合わせた装置を例として説明した
が、励起ビームは電子ビームとは限らず、本発明の元素
マッピング装置はイオンビームやX線ビームを励起ビー
ムとして用いた装置を含むことはもちろんである。さら
に、EPMAのように、分光結晶と比例計数管を用いた
分光器を電子ビームの周りに複数個備えた装置も含むも
のである。
Further, in the above-described embodiment, the apparatus in which the semiconductor X-ray detector is combined with the SEM has been described as an example. However, the excitation beam is not limited to the electron beam, and the element mapping apparatus of the present invention uses the ion beam or the X-ray detector. Needless to say, an apparatus using a line beam as an excitation beam is included. Further, like EPMA, it also includes a device provided with a plurality of spectroscopes using an analysis crystal and a proportional counter around an electron beam.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明のマッピング装置は、計数時間が
あらかじめ設定した最大カウント時間に達したときに照
射位置を次に進めるだけでなく、カウント数の条件があ
らかじめ設定した条件を満たせば、ビーム照射位置を次
のポイントに移すので、必要十分な精度のマッピング像
を短時間で取得できる。
The mapping apparatus of the present invention not only advances the irradiation position when the count time reaches the preset maximum count time, but also provides a beam if the count number condition satisfies the preset condition. Since the irradiation position is moved to the next point, a mapping image with necessary and sufficient accuracy can be acquired in a short time.

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

【図1】本発明のマッピング装置の全体構成を示す図で
ある。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a mapping device of the present invention.

【図2】本発明のX線計数部分の電気的構成を示す。FIG. 2 shows an electrical configuration of an X-ray counting section according to the present invention.

【図3】本発明におけるマッピング測定の手順を示す。FIG. 3 shows a procedure of mapping measurement in the present invention.

【図4】本発明におけるカウント数の補正について説明
する図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating correction of a count number in the present invention.

【図5】従来のマッピング装置におけるのX線計数部分
の電気的構成を示す。
FIG. 5 shows an electrical configuration of an X-ray counting section in a conventional mapping apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…電子銃 2…集束レンズ 3…対物レンズ 4…試料ステージ 5…電子ビーム 6…試料 7…X線 8…X線検出器 9…リニアアンプ 10…MCA 11…制御器 12…ステージコントローラ 21…一時メモリ 22…カウント比較器 23…カウント値補正器 24…元素マッピングデータメモリ 25…ビーム走査部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electron gun 2 ... Converging lens 3 ... Objective lens 4 ... Sample stage 5 ... Electron beam 6 ... Sample 7 ... X-ray 8 ... X-ray detector 9 ... Linear amplifier 10 ... MCA 11 ... Controller 12 ... Stage controller 21 ... Temporary memory 22: Count comparator 23: Count value corrector 24: Element mapping data memory 25: Beam scanning unit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 励起ビームを試料上の各点に順次照射
し、試料の励起ビーム照射位置から発生する特性X線の
強度を測定して試料の元素マッピング分析を行う装置に
おいて、一つの測定点について各特性X線をカウントす
る各カウント手段と、各カウント手段における最大のカ
ウント数を設定する最大カウント数設定手段と、X線を
カウントする最大の時間を設定する最大カウント時間設
定手段と、前記各カウント手段によってカウントされた
各元素カウント数とあらかじめ設定された前記最大カウ
ント数とを比較する第1比較手段と、この第1比較手段
により各元素カウント数が前記最大カウント数を越えた
と判断されたとき、または、カウント時間が前記最大カ
ウント時間となったときに前記励起ビームの照射位置を
次に進める照射位置変更手段を設けることを特徴とする
元素マツピング装置。
In an apparatus for sequentially irradiating each point on a sample with an excitation beam and measuring the intensity of characteristic X-rays generated from the excitation beam irradiation position of the sample to perform element mapping analysis of the sample, one measurement point is provided. Each counting means for counting each characteristic X-ray, maximum counting number setting means for setting a maximum counting number in each counting means, maximum counting time setting means for setting a maximum time for counting X-rays, First comparing means for comparing each element count number counted by each counting means with the preset maximum count number, and the first comparing means determines that each element count number has exceeded the maximum count number. Or when the count time reaches the maximum count time, the irradiation position of the excitation beam is advanced to the next position. An element mapping device characterized by further comprising additional means.
【請求項2】 特性X線の有無を判断するためのゼロ判
定時間および最小カウント数を設定するゼロ判定時間設
定手段および最小カウント数設定手段と、前記各カウン
ト手段によってカウントされた各元素カウント数とあら
かじめ設定された前記最小カウント数とを比較する第2
比較手段とを備え、カウント時間がゼロ判定時間となっ
た時点で前記第2比較手段により各元素カウント数が前
記最小カウント数以下であると判断されたときに前記励
起ビームの照射位置を次に進める照射位置変更手段を設
けることを特徴とする請求項1記載の元素マツピング装
置。
2. A zero judgment time setting means and a minimum count number setting means for setting a zero judgment time and a minimum count number for judging the presence or absence of characteristic X-rays, and a count number of each element counted by each count means. And a second comparing the minimum count number with the preset minimum count number.
Comparing means, when the count time is determined to be zero determination time, when the element number of each element is determined to be equal to or less than the minimum count number by the second comparison means, the irradiation position of the excitation beam is next 2. The element mapping apparatus according to claim 1, further comprising an irradiation position changing unit that advances the irradiation position.
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