JP2008122267A - 試料分析方法及び試料分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 波長分散形Ｘ線分光器及びエネルギー分散形Ｘ線分光器を用いて試料分析を行うに際して、波長分散形Ｘ線分光器による試料分析を効率良く行うことのできる試料分析方法及び試料分析装置を提供する。
【解決手段】 試料７に電子線１２を照射し、電子１２線の照射により試料７から発生する特性Ｘ線１３をＷＤＳ８により分光して検出し、これによる特性Ｘ線ピークの検出位置における特性Ｘ線強度の測定を行うに際して、該特性Ｘ線ピークの検出位置での特性Ｘ線１３のバックグランド強度を、試料７上の対応する分析位置におけるＥＤＳ１１により測定された特性Ｘ線強度に基づく定量分析値によって算出された平均原子番号に基づいて求め、ＷＤＳ８により検出された特性Ｘ線ピークの検出位置でのピーク強度から該バックグランド強度を差し引いて正味の特性Ｘ線強度を求める。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子線の照射により試料から発生する特性Ｘ線を波長分散形Ｘ線分光器により分光して検出し、これによる特性Ｘ線ピークの検出位置における特性Ｘ線強度の測定を行う試料分析方法及び試料分析装置に関する。

電子プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）の構成を備える試料分析装置においては、集束された電子線（電子プローブ）を試料に照射し、この電子線の照射により試料から発生する特性Ｘ線を波長分散形Ｘ線分光器（ＷＤＳ）により分光して検出し、これによる特性Ｘ線ピークの検出位置における特性Ｘ線強度の測定を行う。

この特性Ｘ線強度の測定結果に基づいて、試料の分析位置における定量分析を行うことができる。

波長分散形Ｘ線分光器により分光された特性Ｘ線のピークプロファイルの一例を、図１に示す。

同図において、Ａは特性Ｘ線ピークである。この特性Ｘ線ピークＡにおいて検出されたピーク強度はＩｐである。このピーク強度Ｉｐは、該ピークＡのピーク位置におけるバックグランド強度Ｉｂを含み、ピーク強度Ｉｐからこのバックグランド強度Ｉｂを差し引いた値Ｉｎが、ピークＡにおける正味の特性Ｘ線強度（ｎｅｔ強度）となる。

従って、波長分散形Ｘ線分光器により分光された特性Ｘ線を用いて試料の定量分析を行う際には、特性Ｘ線ピークの検出位置でのバックグランド強度を求め、検出されたピーク強度から該バックグランド強度を差し引いて正味の特性Ｘ線強度を算出し、該特性Ｘ線強度に基づいて定量分析をする必要がある。

この場合、特性Ｘ線ピークＡにおけるバックグランド強度Ｉｂのみを直接検出することは原理的に不可能である。よって、該ピークＡのピーク位置に対する短波長側バックグランド位置におけるバックグランド強度ＢＬと長波長側バックグランド位置におけるバックグランド強度ＢＨとの平均値を算出し、この平均値を該ピーク位置におけるバックグランド強度Ｉｂとして上記に基づき正味の特性Ｘ線強度Ｉｎを求めている。

また、複数の標準試料により平均原子番号とバックグランドとの関係を求めておき、未知試料の測定にあたってピーク強度のみを測定し、定量補正計算において該測定値から平均原子番号を求めてバックグランドを推定することも考えられている（特許文献１参照）。

なお、波長分散形Ｘ線分光器を備えると共に、エネルギー分散形Ｘ線分光器（ＥＤＳ）を備える電子プローブマイクロアナライザからなる試料分析装置においては、エネルギー分散形Ｘ線分光器による計数値に一定比率を掛け合わせた数値を、波長分散形Ｘ線分光器による特性Ｘ線ピークにおけるバックグランド成分とすることも検討されている（特許文献２参照）。

特開昭６３−３１３０４３号公報 特開昭５９−２１４７４３号公報

波長分散形Ｘ線分光器により分光される特性Ｘ線のピーク強度を測定すると共に、そのピーク検出位置に対する短波長側バックグランド位置におけるバックグランド強度及び長波長側バックグランド位置におけるバックグランド強度の測定を行うには、該短波長側バックグランド位置及び長波長側バックグランド位置に分光結晶を移動させる必要がある。よって、このときの分光結晶の移動時間に伴って測定時間が長くなってしまうという要改善点があった。

特に、試料上の所定領域内での多数の分析位置の測定を行う際には、分析位置ごとに分光結晶の上記移動を行う必要があるので、ピーク強度のみを測定するのに対して、非常に長い測定時間を必要としていた。

このような要改善点については、波長分散形Ｘ線分光器及びエネルギー分散形Ｘ線分光器を備える試料分析装置においても同様のことがいえる。なお、上記特許文献２に記載された分析装置は、この要改善点を課題としたものである。

本発明も、このような点に鑑みてなされたものであり、波長分散形Ｘ線分光器及びエネルギー分散形Ｘ線分光器を用いて試料分析を行うに際して、波長分散形Ｘ線分光器による試料分析を効率良く行うことのできる試料分析方法及び試料分析装置を提供することを目的とする。

本発明における第１の試料分析方法は、試料に電子線を照射し、電子線の照射により試料から発生する特性Ｘ線を波長分散形Ｘ線分光器により分光して検出し、これによる特性Ｘ線ピークの検出位置における特性Ｘ線強度の測定を行う試料分析方法において、該特性Ｘ線ピークの検出位置での特性Ｘ線のバックグランド強度を、試料上の対応する分析位置におけるエネルギー分散形Ｘ線分光器により測定された特性Ｘ線強度に基づく定量分析値によって算出された平均原子番号に基づいて求め、波長分散形Ｘ線分光器により検出された特性Ｘ線ピークの検出位置でのピーク強度から該バックグランド強度を差し引いて正味の特性Ｘ線強度を求めることを特徴とする。

本発明における第２の試料分析方法は、試料に電子線を照射する照射工程と、電子線の照射により試料から発生する特性Ｘ線を波長分散形分光器により分光して検出する検出工程と、該検出工程において検出された特性Ｘ線ピークの検出位置での特性Ｘ線のバックグランド強度を、試料上の対応する分析位置におけるエネルギー分散形Ｘ線分光器により測定された特性Ｘ線強度に基づく定量分析値によって算出された平均原子番号に基づいて求める演算工程と、波長分散形Ｘ線分光器により検出された特性Ｘ線ピーク位置でのピーク強度から該バックグランド強度を差し引いて正味の特性Ｘ線強度を求める算出工程とを有することを特徴とする。

また、本発明における試料分析装置は、試料に電子線を照射する照射手段と、電子線の照射により試料から発生する特性Ｘ線を波長分散形分光器により分光して検出する検出手段と、該検出手段により検出された特性Ｘ線ピークの検出位置での特性Ｘ線のバックグランド強度を、試料上の対応する分析位置におけるエネルギー分散形Ｘ線分光器により測定された特性Ｘ線強度に基づく定量分析値によって算出された平均原子番号に基づいて求める演算手段と、波長分散形Ｘ線分光器により検出された特性Ｘ線ピーク位置でのピーク強度から該バックグランド強度を差し引いて正味の特性Ｘ線強度を求める算出手段とを有することを特徴とする。

本発明においては、波長分散形Ｘ線分光器により分光した特性Ｘ線のピーク検出位置でのバックグランド強度を、試料上の対応する分析位置におけるエネルギー分散形Ｘ線分光器により測定された特性Ｘ線強度に基づく定量分析値によって算出された平均原子番号に基づいて求め、波長分散形Ｘ線分光器により検出された特性Ｘ線ピークの検出位置でのピーク強度から該バックグランド強度を差し引くことにより、正味の特性Ｘ線強度を算出する。

これにより、波長分散形Ｘ線分光器により分光される特性Ｘ線のピーク検出位置に対する短波長側バックグランド位置におけるバックグランド強度及び長波長側バックグランド位置におけるバックグランド強度の測定を行うことなく、該ピーク検出位置におけるバックグランド強度を求めることができ、波長分散形Ｘ線分光器による試料分析を効率良く行うことができる。

以下、図面を参照して本発明について説明する。図２は、本発明における試料分析装置を示す概略構成図である。この試料分析装置は、装置本体１００と制御システム１０１とを備えている。

同図において、装置本体１００の鏡筒５に配置された電子銃１からは、所定の加速電圧により加速された電子線１２が試料７に向けて放出される。電子銃１から放出された電子線１２は、集束レンズ２及び対物レンズ４によるレンズ作用によって細く集束され、試料７に照射される。これにより、試料７上には、集束された電子線１２からなる電子プローブが照射される。

このとき、電子線１２は、必要に応じて偏向器３によって偏向され、試料７上において指定された分析箇所（分析位置）を照射する。なお、電子銃１、集束レンズ２、偏向器３、及び対物レンズ４により電子光学系５ｂが構成される。

このようにして、試料７上において電子線１２が照射された分析箇所からは、特性Ｘ線１３が発生する。この特性Ｘ線１３は、分光結晶８ａ、分光結晶駆動機構９及びＸ線検出器１０からなる波長分散形Ｘ線分光器（ＷＤＳ）８により、分光されて検出される。

なお、ＷＤＳ８は、一つのＸ線検出器１０に対して複数種類の分光結晶８ａを備えている。また、図中では、ＷＤＳ８は一つのみ図示しているが、試料室６内に複数基のＷＤＳが備えられている。これにより、マルチチャンネルの装置が構成され、一基のＷＤＳが一つのチャンネルを構成している。

Ｘ線検出器１０からは、検出された特性Ｘ線１３に基づく出力信号が信号処理部１０ａに出力される。信号処理部１０ａにおいては、当該出力信号に基づく検出信号をデジタルデータとしてバスライン１４に出力する。

また、上述のように試料７上から発生した特性Ｘ線１３は、エネルギー分散形Ｘ線分光器（ＥＤＳ）１１により分光されて検出される。

ＥＤＳ１１からは、検出された特性Ｘ線１３に基づく出力信号が信号処理部１１ａに出力される。信号処理部１１ａにおいては、当該出力信号に基づく検出信号をデジタルデータとしてバスライン１４に出力する。

ここで、試料７、分光結晶８ａ、及びＸ線検出器１０は試料室６内に配置されている。試料室６及び鏡筒５の内部は、真空排気系（図示せず）によって真空引きされる。また、試料７は、試料室６内において、図示しない試料ステージに載置されている。

さらに、試料室６内には、電子線１２の照射に応じて試料７から発生する２次電子等の被検出電子を検出するための電子検出器（図示せず）が設けられている。該電子検出器による被検出電子の検出結果に基づいて、制御システム１０１は試料像を作成し、その表示部２２に該試料像の表示を行う。

また、装置本体１００には、図示しない光学顕微鏡が配置されており、該光学顕微鏡により試料の光学像を取得することもできる。これにより取得される光学像は、表示部２２により表示される。

鏡筒５に設けられた電子光学系５ｂは、駆動部５ａにより駆動される。また、試料室６に取り付けられた分光結晶駆動機構９は、モータからなる駆動源等を備え、駆動部９ａにより駆動される。これら駆動部５ａ，９ａには、それぞれバスライン１４を介して制御部１５から駆動信号が供給される。これにより、電子光学系５ｂ及び分光結晶駆動機構９は制御部１５により駆動制御されることとなる。

さらに、バスライン１４には、ＷＤＳ定量分析部１６、マップデータ作成部１７、演算部１８、データ記憶部１９、平均原子番号算出部２０、ＥＤＳ定量分析部２１、表示部２２が接続されている。これらの構成要素は制御部１５により制御され、各構成要素の動作については後述する。なお、制御部１５内には、所定の記憶容量を有する記憶エリアが備えられている。

また、入力部２３がバスライン１４に接続されている。この入力部２３は、マウス等のポインティングデバイス及びキーボード等からなる。オペレータは、手動操作（マニュアル操作）により入力部２３の操作をすることができる。これによる操作信号は、バスライン１４を介して制御部１５に送られる。

さらに、試料７が載置される試料ステージは、ステージ移動機構（図示せず）により移動する。当該ステージ移動機構は、制御部１５により駆動制御される。

そして、図２に示す駆動部５ａ，９ａ、信号処理部１０ａ，１１ａ、バスライン１４、制御部１５、ＷＤＳ定量分析部１６、マップデータ作成部１７、演算部１８、データ記憶部１９、平均原子番号算出部２０、ＥＤＳ定量分析部２１、表示部２２、及び入力部２３等により制御システム１０１が構成される。

以上が、本発明における試料分析装置の構成である。次に、本発明における試料分析方法について、図３〜図６をも参照して説明する。

本発明においては、予めＷＤＳバックグランドデータベースの作成を行っておく。このＷＤＳバックグランドデータベースの作成方法について、図２及び図３を参照して以下に説明する。なお、装置本体１００の試料室６内に備えられたそれぞれのＷＤＳについて分光結晶ごと及び特性Ｘ線種ごとにデータを個別に取得し、対応するデータベースをＷＤＳバックグランドデータベースとして作成して記憶部１９に格納する必要がある。

まず、試料室６内に、平均原子番号が既知となっている複数種類の標準試料を配置する。これらの標準試料は、それぞれ異なる単元素から構成される試料を用いることができ、本例では、Ｓｉ（シリコン：原子番号１４）からなる標準試料、Ｔｉ（チタン：原子番号２２）からなる標準試料、Ｆｅ（鉄：原子番号２６）からなる標準試料、Ｃｕ（銅：原子番号２９）からなる標準試料、Ｍｏ（モリブデン：原子番号４２）からなる標準試料、Ｃｄ（カドミウム：原子番号４８）からなる標準試料、及びＡｕ（金：原子番号７９）からなる標準試料を用意する。これらの標準試料は試料ステージ上に載置される。

なお、このような単元素からなる標準試料の他に、組成が既知である化合物や合金等からなる試料を標準試料として用いてもよい。組成が既知であれば、その試料の平均原子番号が特定できるからである。

それぞれの標準試料は、試料ステージ上において、異なる位置に配置されている。試料ステージ上における各標準試料の位置は、データ記憶部１７に記憶されている。

この状態で、入力部２３を介してＷＤＳによる測定条件を選択入力する。この測定条件は、例えば電子銃１から放出される電子線１２の加速電圧等が該当する。一例として、電子線１２の加速電圧として、１０ｋＶ、１５ｋＶ、２０ｋＶ、２５ｋＶ、及び３０ｋＶの５条件を選択入力する。当該各測定条件は、入力部２３から制御部１５の記憶エリアに一時記憶される（ステップＳ１）。

ここで、これら各加速電圧条件に対応する電子光学系５ｂの駆動条件（電子銃１の駆動条件、各レンズ等の駆動条件等）は、データ記憶部１９に予め格納されている。

次に、試料ステージ上における各標準試料について、どの標準試料を使用するかを入力部２３を介して選択入力する。本例においては、上述したＳｉの標準試料、Ｔｉの標準試料、Ｆｅの標準試料、Ｃｕの標準試料、Ｍｏの標準試料、Ｃｄの標準試料、及びＡｕの標準試料をそれぞれ使用するものとし、これら各標準試料を選択入力する。当該入力情報は、入力部２３から制御部１５の記憶エリアに一時記憶される（ステップＳ２）。

その後、上記により選択された各標準試料についてのＷＤＳバックグランド強度の測定（ステップＳ３）及びデータベースの作成（ステップＳ４）を実行する。

すなわち、まず制御部１５の駆動制御により、試料ステージが移動して、試料ステージ上のＳｉの標準試料を電子線１２により照射される位置に移動する。当該試料ステージの移動は、データ記憶部１９に記憶されているＳｉの標準試料の試料ステージ上での配置位置に基づいて実行される。

この状態で、制御部１５の駆動制御に基づき、１０ｋＶの加速電圧により加速された電子線１２が電子光学系５ｂにより該標準試料に照射される。該電子線１２が照射された該標準試料からは、特性Ｘ線が発生する。

このとき、分光結晶駆動機構９により分光結晶８ａの移動を行い、後述する面分析測定において分析対象となる元素ｉのうちの第１の元素の特性Ｘ線ピーク検出位置に分光結晶８ａを位置させる。

この状態にて検出されるＸ線強度を、Ｘ線検出器１０及び信号処理部１０ａを介して測定する。これにより測定されたＸ線強度は、電子線１２の加速電圧が１０ｋＶ時での平均原子番号１４（Ｓｉの原子番号に対応）の試料分析点（分析箇所）において検出される当該第１の元素の特性Ｘ線ピークに含まれるバックグランド強度として、データ記憶部１９に記憶される。

次いで、制御部１５の駆動制御により、試料ステージが移動し、試料ステージ上のＴｉの標準試料を電子線１２により照射される位置に移動する。当該試料ステージの移動は、データ記憶部１７に記憶されているＴｉの標準試料の試料ステージ上での配置位置に基づいて実行される。

この状態で、制御部１５の駆動制御に基づき、１０ｋＶの加速電圧に加速された電子線１２が電子光学系５ｂにより該標準試料に照射される。該電子線１２が照射された該標準試料からは、特性Ｘ線が発生する。

このとき、分光結晶８ａは、上記と同様に、第１の元素の特性Ｘ線ピーク検出位置に位置した状態としておく。

この状態にて、Ｘ線検出器１０及び信号処理部１０ａを介してＸ線強度を測定する。これにより測定されたＸ線強度は、電子線１２の加速電圧が１０ｋＶ時での平均原子番号２２（Ｔｉの原子番号に対応）の試料分析点において検出される当該第１の元素の特性Ｘ線ピークに含まれるバックグランド強度として、データ記憶部１９に記憶される。

以降、上記と同様にして、Ｆｅの標準試料、Ｃｕの標準試料、Ｍｏの標準試料、Ｃｄの標準試料、及びＡｕの標準試料について、それぞれＸ線強度を測定する。これにより測定された各Ｘ線強度は、電子線１２の加速電圧が１０ｋＶ時での平均原子番号が２６（Ｆｅの原子番号に対応），２９（Ｃｕの原子番号に対応），４２（Ｍｏの原子番号に対応），４８（Ｃｄの原子番号に対応），７９（Ａｕの原子番号に対応）の各試料分析点において測定される当該第１の元素の特性Ｘ線ピークに含まれるバックグランド強度として、データ記憶部１９に記憶される。上記動作の後、電子線１２の照射を一旦停止する。

その後、制御部１５の駆動制御により試料ステージを移動し、試料ステージ上のＳｉの標準試料を電子線１２により照射される位置に再び移動する。

さらに、分光結晶駆動機構９により分光結晶の移動を行い、面分析測定において分析対象となる元素ｉのうちの第２の元素の特性Ｘ線ピーク検出位置に分光結晶８ａを位置させる。その後、上記と同様に加速電圧が１０ｋＶの電子線１２を該標準試料に照射する。

この状態で、Ｘ線検出器１０及び信号処理部１０ａを介してＸ線強度を測定する。これにより測定されたＸ線強度は、電子線１２の加速電圧が１０ｋＶ時での平均原子番号１４の試料分析点において測定される当該第２の元素の特性Ｘ線ピークに含まれるバックグランド強度として、データ記憶部１９に記憶される。

以降、Ｔｉの標準試料、Ｆｅの標準試料、Ｃｕの標準試料、Ｍｏの標準試料、Ｃｄの標準試料、及びＡｕの標準試料について同様の動作を行い、それぞれＸ線強度を測定する。これにより測定された各Ｘ線強度は、電子線１２の加速電圧が１０ｋＶ時での平均原子番号が２２，２６，２９，４２，４８，７９の各試料分析点において測定される当該第２の元素の特性Ｘ線ピークに含まれるバックグランド強度として、データ記憶部１９に記憶される。上記動作の後、電子線１２の照射を一旦停止する。

これ以降、面分析測定において分析対象となる元素ｉのうちの第３の元素，第４の元素，…の特性Ｘ線ピークの検出位置に分光結晶８ａを順次位置させたときのＳｉの標準試料、Ｔｉの標準試料、Ｆｅの標準試料、Ｃｕの標準試料、Ｍｏの標準試料、Ｃｄの標準試料、及びＡｕの標準試料について、それぞれＸ線強度を測定する。これにより、電子線１２の加速電圧が１０ｋＶ時での平均原子番号が１４，２２，２６，２９，４２，４８，７９の各試料分析点において測定される当該第３の元素，第４の元素，…の特性Ｘ線ピークに含まれるバックグランド強度が取得され、それらのデータはデータ記憶部１９に記憶される。以上は、電子線１２の加速電圧が１０ｋＶに設定したときのプロセスである。

なお、上述した第１の元素，第２の元素，…の特性Ｘ線ピークに含まれるバックグランド強度の取得において、該標準試料を構成する元素と第ｎの元素とが一致する（該標準試料を構成する元素の原子番号と第ｎの元素の原子番号とが一致する）ときには、分光結晶８ａによる当該第ｎの元素のＸ線強度の測定は行わずにスキップし、該標準試料を使用した状態で、次の第ｎ＋１の元素のＸ線強度の測定に移る。該標準試料を用いて分光結晶８ａが第ｎの元素の特性Ｘ線ピーク位置に位置させた状態で測定されるＸ線強度は、当該第ｎの元素の特性Ｘ線ピークに相当し、求めたいバックグランド強度は測定できないからである。

さらにこれ以降、電子線１２の加速電圧を１５ｋＶ，２０ｋＶ，２５ｋＶ，及び３０ｋＶに順次設定していき、これら各加速電圧の設定時において上述と同様のプロセスを実行する。上記動作の後、電子線１２の照射を停止する。

これにより、電子線１２の加速電圧が１０ｋＶ，１５ｋＶ，２０ｋＶ，２５ｋＶ，及び３０ｋＶの各設定時での、平均原子番号が１４，２２，２６，２９，４２，４８，７９の各試料分析点において測定される当該第１の元素，第２の元素，…の特性Ｘ線ピーク位置におけるＸ線強度が得られ、それらのデータの集合はデータベースとしてデータ記憶部１９に記憶される。

このとき、当該各データに基づくデータテーブルの形式でデータ記憶部１９に記憶させておく。さらに、演算部１８により近似曲線を表す数式（近似式）を求め、当該数式をデータベースとしてデータ記憶部１９に記憶させるようにしてもよい。

ここで、上記データベースの一例について、図６を用いて説明する。図６に示すグラフは、電子線加速電圧が２０ｋＶの場合での平均原子番号に対応するバックグランド強度を近似曲線として示したものである。

同図中、Ｃｒ，Ｌａ，Ｃａ，Ｋ，Ｃｌは、面分析測定において分析対象となる元素ｉの一部の例であり、Ｃｒ−Ｋα，Ｌａ−Ｌα，Ｃａ−Ｋα，Ｋ−Ｋα，Ｃｌ−Ｋαは、当該各元素の特性Ｘ線種を示す。

各特性Ｘ線種に対応して、分光結晶８ａによる分光位置（特性Ｘ線ピーク検出位置）が特定されており、上述の工程においては、これら各特性Ｘ線種に応じた特性Ｘ線ピーク検出位置に分光結晶８ａが順次位置してＸ線強度の測定が行われている。

上述により、電子線加速電圧が１０ｋＶ，１５ｋＶ，２０ｋＶ，２５ｋＶ，及び３０ｋＶの各設定時における平均原子番号が１４，２２，２６，２９，４２，４８，７９の各試料分析点において測定される第１の元素，第２の元素，…の特性Ｘ線ピーク位置におけるＸ線強度の各データから、電子線加速電圧が１０ｋＶ，１５ｋＶ，２０ｋＶ，２５ｋＶ，及び３０ｋＶの各場合についての任意の平均原子番号に対応するバックグランド強度のデータベースが得られる。当該各データベースはデータ記憶部１９に格納される。

上述したＷＤＳバックグランドデータベースの作成を予め実行した後に、分析対象の試料についての面分析測定が行われる。この面分析測定について、図２、図４、及び図５を参照して説明する。

なお、当該面分析測定において、装置本体１００の試料室６内には分析対象となる試料７が配置される。該試料７は、試料室６内において、上記試料ステージ上に載置されている。

まず、図４に示す前工程を実行する。すなわち、オペレータによる入力部２３の操作により、ＷＤＳによる面分析測定条件の入力を行う。本例では、電子線１２の加速電圧を選択入力するものとし、例えば、２０ｋＶの電子線加速電圧を面分析条件として入力する（ステップＳ１１）。

また、ＥＤＳによる面分析測定条件の入力が行われる。本例では、ＷＤＳによる測定とＥＤＳによる測定とが同時に行われるので、ＥＤＳによる面分析測定条件として、ＷＤＳでの条件と同一の条件（この例では、２０ｋＶ）が設定されることとなる（ステップＳ１２）。

上記の条件に基づいて、電子線１２を試料７に照射する。当該照射により試料７から発生する２次電子等の被検出電子を電子検出器（図示せず）により検出し、制御システム１０１は当該検出に基づく試料像を作成して表示部２２により表示する。オペレータは、表示部２２に表示された該試料像を目視にて確認しながら入力部２３を操作することにより、試料７上における測定領域（分析領域）の設定を行う（ステップＳ１３）。

なお、当該ステップＳ１３は、試料７の光学像に基づいて行うようにしてもよい。

その後、ＷＤＳ・ＥＤＳ同時測定を実行する。すなわち、試料７上の該測定領域において、所定の複数の測定位置（分析点）に電子線１２を順次照射し、これにより各測定位置から発生する特性Ｘ線１３を、ＷＤＳ８及びＥＤＳ１１を用いて検出する（ステップＳ１４）。

そして、ＷＤＳ８により検出された特性Ｘ線１３の検出信号は、信号処理部１０ａを通じてバスライン１４に送られる。バスライン１４に接続されたマップデータ作成部１７は、該検出信号に基づいて、ＷＤＳによるピーク強度マップデータを作成する。該ピーク強度マップデータは、データ記憶部１９に格納される。なお、該マップデータにおけるピーク強度にはバックグランド強度が含まれており、正味の特性Ｘ線強度にバックグランド強度が付加されたものとなっている。

また、ＥＤＳ１１により検出された特性Ｘ線１３の検出信号は、信号処理部１１ａを通じてバスライン１４に送られる。バスライン１４に接続されたＥＤＳ定量分析部２１は、該検出信号に基づいて、スペクトルマップデータを作成するとともに定量分析もしくは半定量分析を実行し、主要な構成元素についての定量分析値に基づく定量マップデータを作成する。該定量マップデータは、該定量分析値からなり、データ記憶部１９に格納される（ステップＳ１５）。

その後、ＥＤＳ測定に基づく平均原子番号マップデータの作成が行われる（ステップＳ１６）。

すなわち、まず上記定量マップデータは、データ記憶部１９から定量分析値のデータごとに読み出され、平均原子番号算出部２０に送られる。平均原子番号算出部２０は、該データに基づいて、上記測定領域内の測定位置ごとの平均原子番号の算出を行う。この算出は、以下の演算により行われる。

すなわち、ＥＤＳにおいて測定された元素Ａ，Ｂ，Ｃ，…の原子番号をＺ_Ａ，Ｚ_Ｂ，Ｚ_Ｃ，…とし、またこれら各元素の規格化された質量濃度をＣ_Ａ，Ｃ_Ｂ，Ｃ_Ｃ，…として、測定位置（ｘ，ｙ）における平均原子番号Ｚ（ｘ，ｙ）を、次式により算出する。

Ｚ（ｘ，ｙ）＝Σ（Ｃ_ｔＺ_ｔ） 〔ｔ＝Ａ，Ｂ，Ｃ，…〕
上記演算式により、平均原子番号算出部２０は、各測定位置ごとに平均原子番号を算出する。これにより、各測定位置に対応して算出された平均原子番号のデータはマップデータ作成部１７に送られる。マップデータ作成部１７は、平均原子番号マップデータの作成を行う。以上が、ステップＳ１６において実行されるプロセスである。

その後、上記前工程に引き続いて、図５に示す後工程が実行される。

まず、制御部１５による制御により、分析対象となる元素ｉについてのＷＤＳピーク強度マップデータ（上記前工程において取得済み）をデータ記憶部１９から呼び出し（ステップＳ２１）、測定領域内での測定位置（ｘ，ｙ）のＷＤＳピーク強度データ（上記前工程において取得済み）の読み出しを行う（ステップＳ２２）。

さらに、対応する各測定位置（ｘ，ｙ）におけるＥＤＳによる平均原子番号データをデータ記憶部１９から読み出す（ステップＳ２３）。

また、前述したステップＳ４により作成されてデータ記憶部１９に格納されているバックグランドのデータベースが読み出される。この場合、本例での分析時の電子線加速電圧は２０ｋＶであるので、電子線加速電圧が２０ｋＶのときの平均原子番号に対するバックグランドのデータベースを読み出す（ステップ２４）。

これらステップＳ２２、ステップＳ２３、及びステップＳ２４において読み出された各データは、演算部１８に送られる。演算部１８は、まずステップＳ２３において読み出された該平均原子番号データとステップＳ２４において読み出された該バックグランドのデータベースとに基づいて、上記元素ｉについてのＷＤＳにおけるバックグランド強度（ＷＤＳバックグランド強度）を求める。このバックグランド強度を求める際には、当該元素ｉに対応する特性Ｘ線種のデータにおける平均原子番号とバックグランド強度との関係から当該バックグランド強度を演算する。

さらに、演算部１８によって、ステップＳ２２において読み出されたＷＤＳピーク強度データから、上記により求められたＷＤＳバックグランド強度を差し引くことにより、ＷＤＳによる正味の特性Ｘ線強度の算出を行う（ステップＳ２６）。

そして、上述したステップＳ２２からステップＳ２６までの各工程について、測定領域における全ての測定位置（ｘ，ｙ）について実行し（ステップＳ２７）、全ての分析対象元素についての上記各工程の実行を行う（ステップＳ２８）。

これにより、試料７上の測定領域における全ての測定位置（ｘ，ｙ）において、分析対象元素全てについての正味の特性Ｘ線強度（ｎｅｔ強度）を求めることができる。

当該ｎｅｔ強度のデータはマップデータ作成部１７に送られて、ｎｅｔ強度のマップデータが作成される。これにより作成されたｎｅｔ強度のマップデータはＷＤＳ定量分析部１６に送られて、公知の定量分析（ＺＡＦ定量補正法等）が行われる。当該定量分析の結果は、表示部２２により表示される。

なお、上記の例では、電子線加速電圧が２０ｋＶの設定における実施例であったが、電子線加速電圧を１０ｋＶ、１５ｋＶ、２５ｋＶ、又は３０ｋＶとした場合でも用いることができる。この場合は、ステップＳ１１及びステップＳ１２において設定される電子線加速電圧を、その使用される加速電圧とし、ステップＳ２４において読み出されるＷＤＳバックグランド強度データ（バックグランドのデータベース）を対応する該加速電圧ものとすればよい。

また、上記の各加速電圧値の間にある加速電圧（例えば、１２ｋＶ，１７ｋＶ等）を電子線加速電圧とする場合には、上記データに基づく補間法を適用することにより、該当するバックグランド強度を求めることができる。

このように、本発明における試料分析方法は、試料に電子線を照射し、電子線の照射により試料から発生する特性Ｘ線を波長分散形Ｘ線分光器（ＷＤＳ）により分光して検出し、これによる特性Ｘ線ピークの検出位置における特性Ｘ線強度の測定を行う試料分析方法において、該特性Ｘ線ピークの検出位置での特性Ｘ線のバックグランド強度を、試料上の対応する分析位置におけるエネルギー分散形Ｘ線分光器（ＥＤＳ）により測定された特性Ｘ線強度に基づく定量分析値によって算出された平均原子番号に基づいて求め、波長分散形Ｘ線分光器により検出された特性Ｘ線ピークの検出位置でのピーク強度から該バックグランド強度を差し引いて正味の特性Ｘ線強度を求めている。

さらに、本発明における試料分析方法は、試料に電子線を照射する照射工程と、電子線の照射により試料から発生する特性Ｘ線を波長分散形分光器（ＷＤＳ）により分光して検出する検出工程と、該検出工程において検出された特性Ｘ線ピークの検出位置での特性Ｘ線のバックグランド強度を、試料上の対応する分析位置におけるエネルギー分散形Ｘ線分光器（ＥＤＳ）により測定された特性Ｘ線強度に基づく定量分析値によって算出された平均原子番号に基づいて求める演算工程と、波長分散形Ｘ線分光器により検出された特性Ｘ線ピーク位置でのピーク強度から該バックグランド強度を差し引いて正味の特性Ｘ線強度を求める算出工程とを有している。

上記試料分析方法では、試料の平均原子番号に対する前記バックグランド強度のデータに基づいて、前記バックグランド強度を求めている。

また、本発明における試料分析装置は、試料に電子線を照射する照射手段と、電子線の照射により試料から発生する特性Ｘ線を波長分散形分光器（ＷＤＳ）により分光して検出する検出手段と、該検出手段により検出された特性Ｘ線ピークの検出位置での特性Ｘ線のバックグランド強度を、試料上の対応する分析位置におけるエネルギー分散形Ｘ線分光器（ＥＤＳ）により測定された特性Ｘ線強度に基づく定量分析値によって算出された平均原子番号に基づいて求める演算手段と、波長分散形Ｘ線分光器により検出された特性Ｘ線ピーク位置でのピーク強度から該バックグランド強度を差し引いて正味の特性Ｘ線強度を求める算出手段とを有している。

上記試料分析装置においては、試料の平均原子番号に対する前記バックグランド強度のデータを記憶する記憶手段を備え、該データに基づいて前記演算手段が前記バックグランド強度を求めている。

このように、本発明においては、波長分散形Ｘ線分光器により分光した特性Ｘ線のピーク検出位置でのバックグランド強度を、試料上の対応する分析位置におけるエネルギー分散形Ｘ線分光器により測定された特性Ｘ線強度に基づく定量分析値によって算出された平均原子番号に基づいて求め、波長分散形Ｘ線分光器により検出された特性Ｘ線ピークの検出位置でのピーク強度から該バックグランド強度を差し引くことにより、正味の特性Ｘ線強度を求める。

これにより、波長分散形Ｘ線分光器により分光される特性Ｘ線のピーク検出位置に対する短波長側バックグランド位置におけるバックグランド強度及び長波長側バックグランド位置におけるバックグランド強度の測定を行うことなく、該ピーク検出位置におけるバックグランド強度を求めることができ、波長分散形Ｘ線分光器による試料分析を効率良く行うことができる。

波長分散形Ｘ線分光器により分光された特性Ｘ線のピークプロファイルの一例を示す図である。 本発明における試料分析装置を示す概略構成図である。 ＷＤＳバックグランドデータの作成方法を説明する図である。 ＷＤＳでの面分析測定における前工程を説明する図である。 ＷＤＳでの面分析測定における後工程を説明する図である。 バックグランド強度のデータベースを説明する図である。

符号の説明

１…電子銃、２…集束レンズ、３…偏向器、４…対物レンズ、５…鏡筒、５ａ…駆動部、５ｂ…電子光学系、６…試料室、７…試料、８…波長分散形Ｘ線分光器（ＷＤＳ）８、８ａ…分光結晶、９…分光結晶駆動機構、９ａ…駆動部、１０…Ｘ線検出器、１０ａ…信号処理部、１１…エネルギー分散形分光器（ＥＤＳ）、１１ａ…信号処理部、１２…電子線、１３…特性Ｘ線、１４…バスライン、１５…制御部、１６…ＷＤＳ定性・定量分析部、１７…マップデータ作成部、１８…演算部、１９…データ記憶部、２０…平均原子番号算出部、２１…ＥＤＳ定量分析部、２２…表示部、２３…入力部、１００…装置本体、１０１…制御システム

Claims (5)

1. 試料に電子線を照射し、電子線の照射により試料から発生する特性Ｘ線を波長分散形Ｘ線分光器により分光して検出し、これによる特性Ｘ線ピークの検出位置における特性Ｘ線強度の測定を行う試料分析方法において、該特性Ｘ線ピークの検出位置での特性Ｘ線のバックグランド強度を、試料上の対応する分析位置におけるエネルギー分散形Ｘ線分光器により測定された特性Ｘ線強度に基づく定量分析値によって算出された平均原子番号に基づいて求め、波長分散形Ｘ線分光器により検出された特性Ｘ線ピークの検出位置でのピーク強度から該バックグランド強度を差し引いて正味の特性Ｘ線強度を求めることを特徴とする試料分析方法。
2. 試料に電子線を照射する照射工程と、電子線の照射により試料から発生する特性Ｘ線を波長分散形分光器により分光して検出する検出工程と、該検出工程において検出された特性Ｘ線ピークの検出位置での特性Ｘ線のバックグランド強度を、試料上の対応する分析位置におけるエネルギー分散形Ｘ線分光器により測定された特性Ｘ線強度に基づく定量分析値によって算出された平均原子番号に基づいて求める演算工程と、波長分散形Ｘ線分光器により検出された特性Ｘ線ピーク位置でのピーク強度から該バックグランド強度を差し引いて正味の特性Ｘ線強度を求める算出工程とを有する試料分析方法。
3. 試料の平均原子番号に対する前記バックグランド強度を示すテーブル若しくは数式に基づいて、前記バックグランド強度を求めることを特徴とする請求項１又は２記載の試料分析方法。
4. 試料に電子線を照射する照射手段と、電子線の照射により試料から発生する特性Ｘ線を波長分散形分光器により分光して検出する検出手段と、該検出手段により検出された特性Ｘ線ピークの検出位置での特性Ｘ線のバックグランド強度を、試料上の対応する分析位置におけるエネルギー分散形Ｘ線分光器により測定された特性Ｘ線強度に基づく定量分析値によって算出された平均原子番号に基づいて求める演算手段と、波長分散形Ｘ線分光器により検出された特性Ｘ線ピーク位置でのピーク強度から該バックグランド強度を差し引いて正味の特性Ｘ線強度を求める算出手段とを有する試料分析装置。
5. 試料の平均原子番号に対する前記バックグランド強度を示すテーブル又は数式のデータを記憶する記憶手段を備え、該データに基づいて前記演算手段が前記バックグランド強度を求めることを特徴とする請求項４記載の試料分析装置。

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