JP2009047450A - Sample analyzing method and sample analyzer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子プローブマイクロアナライザ(EPMA)等の特性X線を用いて試料分析を行う試料分析方法及び試料分析装置に関する。 The present invention relates to a sample analysis method and a sample analyzer that perform sample analysis using characteristic X-rays such as an electron probe microanalyzer (EPMA).
電子プローブマイクロアナライザにおいては、集束レンズ及び対物レンズにより集束された電子線(電子プローブ)を分析対象となる試料に照射し、電子線の照射に応じて試料から発生する特性X線を検出して、試料分析を行っている。 In an electron probe microanalyzer, a sample to be analyzed is irradiated with an electron beam (electron probe) focused by a focusing lens and an objective lens, and characteristic X-rays generated from the sample are detected according to the irradiation of the electron beam. , Sample analysis.
当該分析時において、電子線は偏向コイルにより偏向され、試料上での所望とする分析位置に電子線が照射される。 At the time of the analysis, the electron beam is deflected by the deflection coil, and the desired analysis position on the sample is irradiated with the electron beam.
ここで、偏向コイルの動作により、試料上の一点に電子線を照射して試料分析を行う点分析が行われる場合や、試料上の所定領域を電子線が走査することにより、当該所定領域についての面分析が行われる場合がある。 Here, when the point coil analysis is performed by irradiating one point on the sample with an electron beam by the operation of the deflection coil, or when the electron beam scans the predetermined region on the sample, An area analysis may be performed.
電子線の照射に応じて試料から発生した特性X線は、EDS又はWDS等からなるX線分光器により検出され、X線分光器からの検出信号に基づいて信号処理手段により特性X線の強度(特性X線強度)が測定される。 The characteristic X-ray generated from the sample in response to the electron beam irradiation is detected by an X-ray spectrometer made of EDS or WDS, and the intensity of the characteristic X-ray is detected by a signal processing unit based on the detection signal from the X-ray spectrometer. (Characteristic X-ray intensity) is measured.
このようにして測定された特性X線強度に基づいて、試料分析としての定性分析及び/又は定量分析が行われる。 Based on the characteristic X-ray intensity measured in this way, qualitative analysis and / or quantitative analysis as sample analysis is performed.
上述した試料分析において、継続して試料に電子線が照射されるために、時間経過に応じて、試料に損傷や汚染が発生することがある。ここで、損傷としては、電子線照射に起因する熱の発生による損傷や、電荷の蓄積等が該当する。また、汚染としては、試料室内の浮遊物によるコンタミネーション等が該当する。 In the sample analysis described above, since the sample is continuously irradiated with the electron beam, the sample may be damaged or contaminated over time. Here, the damage corresponds to damage caused by generation of heat caused by electron beam irradiation, charge accumulation, and the like. In addition, contamination includes contamination caused by suspended matter in the sample chamber.
ここで、電子線の照射電流値と試料の吸収電流値とを測定して、これらの値の割合を算出し、予め求めておいた帯電の判定条件データとの比較を行って、試料の帯電の有無を監視するものもある(特許文献1参照)。 Here, the irradiation current value of the electron beam and the absorption current value of the sample are measured, the ratio of these values is calculated, and compared with the charge determination condition data obtained in advance, the charge of the sample is calculated. Some monitor the presence or absence (see Patent Document 1).
試料に電子線を継続して照射し、測定される特性X線強度の時間変化を調べたときに、当該特性X線強度の時間変化が殆ど生じない電子線の照射条件が、分析条件として最適な条件となる。従って、電子線の照射電流や加速電圧を変化させて、最適な電子線の照射条件を探すこととなる。 When the sample is continuously irradiated with an electron beam and the time variation of the measured characteristic X-ray intensity is examined, the electron beam irradiation conditions that cause little change in the characteristic X-ray intensity over time are optimal as analysis conditions. It becomes a necessary condition. Therefore, an optimum electron beam irradiation condition is searched by changing the electron beam irradiation current and acceleration voltage.
しかしながら、当該条件出しは手間がかかり、また、実際に測定された特性X線強度のデータが、試料の損傷や汚染による影響を受けているか否かを判断することは困難である。 However, it is time-consuming to determine the conditions, and it is difficult to determine whether or not the actually measured characteristic X-ray intensity data is affected by sample damage or contamination.
また、試料への電子線の照射電流が小さい条件や照射時間が短い条件のほうが、試料に対する損傷や汚染が少なくなる。よって、複数の条件で分析を実行し、損傷と汚染がより少ない結果と矛盾しない分析結果を、正しい分析結果として採用することもされている。 In addition, damage and contamination to the sample are reduced under conditions where the irradiation current of the electron beam to the sample is small and the irradiation time is short. Therefore, an analysis is performed under a plurality of conditions, and an analysis result consistent with a result of less damage and contamination is adopted as a correct analysis result.
しかしながら、この場合、試料の損傷の評価はできるが、分析を複数回行うために、多くの手間がかかることとなる。 However, in this case, although the damage of the sample can be evaluated, a lot of labor is required to perform the analysis a plurality of times.
従来の試料分析においては、電子線の照射によって試料に損傷及び/又は汚染が発生しても、分析装置が継続して試料分析を行い、特性X線強度の測定を続行するので、測定された特性X線強度全体に基づく試料分析結果が適切であるか否かをオペレータが判断する必要があり、その判断の基準となる判断材料を集めることは手間がかかっていた。 In the conventional sample analysis, even if the sample is damaged and / or contaminated by electron beam irradiation, the analyzer continuously analyzes the sample and continues to measure the characteristic X-ray intensity. It is necessary for the operator to judge whether or not the sample analysis result based on the entire characteristic X-ray intensity is appropriate, and it has been troublesome to collect judgment materials as a basis for the judgment.
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、電子線の照射による試料の損傷及び/又は汚染が発生するような試料分析において、当該損傷及び/又は汚染が発生するまでの間に測定された特性X線強度の値に基づいて試料分析を行うことにより、適切な試料分析を実行する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。 The present invention has been made in view of these points, and in the sample analysis in which the sample is damaged and / or contaminated by the electron beam irradiation, the damage and / or the contamination is generated. An object of the present invention is to provide a sample analysis method and a sample analysis apparatus capable of performing an appropriate sample analysis by performing a sample analysis based on the characteristic X-ray intensity value measured in (1).
本発明に基づく第1の試料分析方法は、試料に電子線を照射し、電子線の照射に応じて試料から発生する特性X線の強度を、時間経過とともに時分割にて測定して試料の分析を行う試料分析方法であって、測定開始時に測定された特性X線強度の初期値と、その後の各測定タイミングで測定された特性X線強度の値(経時値)との比較を行い、時間経過に応じて順次測定された経時値が、初期値に対して所定割合の増減幅内に設定された許容値範囲から外れたときに測定を中止し、初期値及び許容値範囲内となっている各経時値に基づいて試料分析を行うことを特徴とする。 In a first sample analysis method according to the present invention, a sample is irradiated with an electron beam, and the intensity of characteristic X-rays generated from the sample in response to the electron beam irradiation is measured in a time-sharing manner over time. A sample analysis method for performing analysis, comparing an initial value of characteristic X-ray intensity measured at the start of measurement with a characteristic X-ray intensity value (time value) measured at each subsequent measurement timing, The measurement is stopped when the time-lapsed values measured sequentially over time deviate from the tolerance range set within the specified range of increase / decrease with respect to the initial value, and become within the initial value and tolerance range. The sample analysis is performed based on the respective time values.
本発明に基づく第2の試料分析方法は、試料に電子線を照射する工程と、電子線の照射に応じて試料から発生する特性X線の強度を時間経過とともに時分割にて測定する工程とを有する試料分析方法であって、測定開始時に測定された特性X線強度の初期値と、その後の各測定タイミングで測定された特性X線強度の値(経時値)との比較を行うステップと、時間経過に応じて順次測定された経時値が、初期値に対して所定割合の増減幅内に設定された許容値範囲から外れたときに測定を中止するステップと、初期値及び許容値範囲内となっている各経時値に基づいて試料分析を行うステップとを備えることを特徴とする。 A second sample analysis method according to the present invention includes a step of irradiating a sample with an electron beam, a step of measuring the intensity of characteristic X-rays generated from the sample according to the irradiation of the electron beam in a time-sharing manner with time. A method of comparing the initial value of the characteristic X-ray intensity measured at the start of measurement with the value of the characteristic X-ray intensity (time value) measured at each subsequent measurement timing; The step of stopping the measurement when the time-lapsed value measured sequentially with the passage of time deviates from the allowable value range set within the range of increase / decrease with respect to the initial value, and the initial value and allowable value range And performing a sample analysis based on each of the time-lapse values.
本発明に基づく試料分析装置は、試料に電子線を照射し、電子線の照射に応じて試料から発生する特性X線の強度を、時間経過とともに時分割にて測定して試料の分析を行う試料分析装置であって、測定開始時に測定された特性X線強度の初期値と、その後の各測定タイミングで測定された特性X線強度の値(経時値)との比較を行い、時間経過に応じて順次測定された経時値が、初期値に対して所定割合の増減幅内に設定された許容値範囲から外れたときに測定を中止し、初期値及び許容値範囲内となっている各経時値に基づいて試料分析を行うことを特徴とする。 The sample analyzer according to the present invention irradiates a sample with an electron beam, and analyzes the sample by measuring the intensity of characteristic X-rays generated from the sample in response to the electron beam irradiation in a time-sharing manner over time. This is a sample analyzer that compares the initial value of characteristic X-ray intensity measured at the start of measurement with the value of characteristic X-ray intensity (time value) measured at each subsequent measurement timing. Accordingly, the measurement is stopped when the time-measured values sequentially measured deviate from the allowable value range set within the range of increase / decrease with respect to the initial value. Sample analysis is performed based on the time-lapse value.
本発明においては、測定開始時に測定された特性X線強度の初期値と、その後の各測定タイミングで測定された特性X線強度の値(経時値)との比較を行い、時間経過に応じて順次測定された経時値が、初期値に対して所定割合の増減幅内に設定された許容値範囲から外れたときに測定を中止し、初期値及び許容値範囲内となっている各経時値に基づいて試料分析を行う。 In the present invention, the initial value of the characteristic X-ray intensity measured at the start of measurement is compared with the value of the characteristic X-ray intensity (time value) measured at each subsequent measurement timing. Measurements are stopped when the sequentially measured time values deviate from the allowable value range set within the specified range of increase / decrease with respect to the initial value, and each time value within the initial value and allowable value range Based on the sample analysis.
当該経時値が上記許容値範囲から外れたときには、電子線の照射に起因して発生する試料の損傷及び/又は汚染による特性X線強度への影響が大きくなっていることが判明するので、その時点で測定を中止するとともに、初期値及び許容値範囲内となっている各経時値に基づいて試料分析を行うことにより、当該損傷及び/又は汚染による影響を殆ど受けない試料分析を実行することができる。 When the time-lapse value is out of the allowable range, it is found that the influence on the characteristic X-ray intensity due to the damage and / or contamination of the sample caused by the electron beam irradiation is increased. Execute the sample analysis that is hardly affected by the damage and / or contamination by stopping the measurement at the time and performing the sample analysis based on the initial value and each time-lapse value that is within the allowable range. Can do.
以下、図面を参照して、本願発明の実施の形態について説明する。図1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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a sample analyzer in the present invention.
図1において、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9が試料8に向けて放出される。電子銃1から放出された電子線9は、集束レンズ2及び対物レンズ3によるレンズ作用によって、試料8上に細く集束される。これにより、試料8上には、集束された電子線9からなる電子プローブが照射される。
In FIG. 1, an electron beam 9 accelerated by a predetermined acceleration voltage is emitted from the
このとき、電子線9は偏向コイル4による偏向作用により適宜偏向され、試料8上において所望とする分析位置に電子線9が照射される。
At this time, the electron beam 9 is appropriately deflected by the deflecting action of the
試料8上での電子線9が照射された分析位置からは、特性X線10が発生する。この特性X線10は、EDS又はWDSからなるX線分光器7により検出される。X線分光器7からは、検出した特性X線10に応じた検出信号が信号処理手段7aに出力される。
信号処理手段7aは、当該検出信号に基づいて、X線分光器7が検出した特性X線10の強度を求める。これにより、特性X線強度が測定され、当該特性X線強度のデータは、バスライン11を介してCPU12に送られる。
The
電子銃1は、駆動制御部1aにより駆動される。駆動制御部1aは、バスライン11を介してCPU12に接続されている。これにより、電子銃1は、駆動制御部1aを介して、CPU12により制御される。
The
また、集束レンズ2、対物レンズ3及び偏向コイル4は、それぞれ対応する駆動制御部2a〜4aにより駆動される。各駆動制御部2a〜4aは、バスライン11を介してCPU12に接続されている。これにより、集束レンズ2、対物レンズ3及び偏向コイル4は、それぞれ対応する駆動制御部2a〜4aを介して、CPU12により制御される。
The focusing
さらに、試料8は、ステージ機構5に載置されている。ステージ機構5は、駆動制御部5aにより駆動され、これによりステージ機構5上の試料8は、X,Y,Zの各方向に移動し、また回転若しくは傾斜する。駆動制御部5aは、バスライン11を介してCPU12に接続されており、これによりステージ機構5は、駆動制御部5を介してCPU12により制御される。
Further, the sample 8 is placed on the
そして、偏向コイル4と試料8との間には、照射電流検出器6が配置されている。この照射電流検出器6は、電子線9の光軸上の位置と、該光軸上から退避した位置との間で移動可能となっている。
An irradiation current detector 6 is disposed between the
照射電流検出器6が電子線9の光軸上に位置しているときには、電子銃1からの電子線9は照射電流検出器6に到達する。これにより、照射電流検出器6は、電子線9の照射電流を検出することができる。
When the irradiation current detector 6 is located on the optical axis of the electron beam 9, the electron beam 9 from the
この状態において、照射電流検出器6は、電流検出信号を電流検出部6aに出力する。電流検出部6aは、当該電流検出信号に基づいて、電子線9の照射電流値を測定する。これにより、電子線9の照射電流値(照射電流)が測定され、当該照射電流値のデータは、バスライン11を介してCPU12に送られる。
In this state, the irradiation current detector 6 outputs a current detection signal to the current detection unit 6a. The current detection unit 6a measures the irradiation current value of the electron beam 9 based on the current detection signal. Thereby, the irradiation current value (irradiation current) of the electron beam 9 is measured, and the data of the irradiation current value is sent to the
CPU12は、電子線9の照射電流値が予め設定された所定値となるように、駆動制御部1aを介して電子銃1の制御を行う。これにより、電子銃1からは、所定の照射電流に設定された電子線9が照射される。
The
このようにして電子線9の照射電流値の設定がされた後に、照射電流検出器6は、上記光軸上から退避する位置に移動される。これにより、当該照射電流値とされている電子線9が、電子銃1から試料8に向けて照射される。その後、当該電子線照射条件による試料の分析が開始される。
After the irradiation current value of the electron beam 9 is set in this way, the irradiation current detector 6 is moved to a position for retracting from the optical axis. Thereby, the electron beam 9 having the irradiation current value is irradiated from the
すなわち、電子線9が照射された試料8上の分析位置からは特性X線10が発生し、当該特性X線10は、X線分光器7により検出される。X線分光器7からは、検出した特性X線10に応じた検出信号が信号処理手段7aに出力される。
That is,
このとき、信号処理部7aは、測定開始からの時間経過とともに、一定期間(所定期間)ごとに特性X線強度の測定を行う。これにより、所定期間ごとの測定タイミングでの時分割による特性X線強度の測定が行われる。
At this time, the
CPU12は、信号処理部7aから送られた各測定タイミング(測定開始時を含む)における特性X線強度の各データを、順次メモリ13に格納していく。また、これと並行して、CPU12は、信号処理部7aから順次送られた当該各データに基づいて、測定開始時に測定された特性X線強度の初期値と、その後の各測定タイミングで測定された特性X線の値(経時値)との比較を行う。
The
そして、測定開始後に順次測定された特性X線強度の経時値が、初期値に対して所定割合の増減幅内に設定された許容値範囲から外れたときに、CPU12は駆動制御部1aに対して動作停止の信号を送る。これにより、電子銃1の動作が停止して電子線9の照射が止まり、測定が中止される。なお、電子線9の照射を止める方法としては、図示しないブランキング手段により電子線9の遮断を行うようにしてもよい。
Then, when the elapsed time value of the characteristic X-ray intensity sequentially measured after the start of measurement deviates from the allowable value range set within an increase / decrease range of a predetermined ratio with respect to the initial value, the
ここで、図2に、電子線9の照射により損傷を受けやすい試料8において、測定される特性X線強度の経時的変化をグラフとして示す。同図において、実線は、損傷を受けやすい試料8の場合に測定される特性X線強度の変化を示し、点線は、損傷を殆ど受けない試料8の場合に測定される特性X線強度の変化を示す。 Here, FIG. 2 is a graph showing the change over time of the characteristic X-ray intensity measured in the sample 8 that is easily damaged by the electron beam 9 irradiation. In the figure, a solid line indicates a change in characteristic X-ray intensity measured in the case of the sample 8 that is easily damaged, and a dotted line indicates a change in characteristic X-ray intensity measured in the case of the sample 8 that is hardly damaged. Indicates.
図2のグラフ中での実線のように、特性X線強度が経時的に著しく低下していくような場合では、測定された特性X線強度のデータの全てに基づいて、定性分析又は定量分析等の試料分析を行うことはできない。この場合では、時間経過とともに、電子線9による試料8の損傷が大きくなっているときの特性X線強度のデータが多く含まれており、このようなデータに基づいて試料分析を行うと、分析精度が著しく低下してしまうからである。 In the case where the characteristic X-ray intensity decreases significantly with time, as indicated by the solid line in the graph of FIG. 2, qualitative analysis or quantitative analysis is performed based on all of the measured characteristic X-ray intensity data. Such sample analysis cannot be performed. In this case, a lot of data of characteristic X-ray intensity when the damage of the sample 8 due to the electron beam 9 is increased with the passage of time is included, and when the sample analysis is performed based on such data, the analysis This is because the accuracy is significantly lowered.
そこで、本発明において、CPU12は、測定開始時において測定された特性X線強度の初期値をメモリ13に格納するととともにメモリ13から該初期値を読み出し、その後の各測定タイミングにおいて順次測定された特性X線強度と当該初期値との比較を行う。
Therefore, in the present invention, the
具体的には、CPU12は、メモリ13から読み出した初期値に対して、例えば20%(2割)の程度の増減幅を設定しておき、各測定タイミングでの特性X線強度(経時値)が、この増減幅に基づく許容値範囲(すなわち、初期値をKとすると、0.8K〜1.2Kの範囲)内にあるか否かを判断する。そして、ある測定タイミングでの特性X線強度が当該許容値範囲から外れたことを確認した時点で、CPU12は、試料8への電子線9の照射を停止する。
Specifically, the
ここで、図3は、測定開始後、ある測定タイミングにおいて測定された特性X線強度が減少し、許容値範囲から外れた場合の例を示すグラフである。同図では、第6回目の測定タイミングにおいて測定された特性X線強度が、ある許容値範囲から外れたものと判断された例を示している。 Here, FIG. 3 is a graph showing an example in which the characteristic X-ray intensity measured at a certain measurement timing after the start of measurement decreases and deviates from the allowable value range. This figure shows an example in which the characteristic X-ray intensity measured at the sixth measurement timing is determined to be out of a certain allowable value range.
この場合には、第6回目に測定された特性X線強度について、許容値範囲から外れたと判断された時点で、CPU12は、試料8への電子線9の照射を中止する。そして、第1回目(測定開始時)から第5回目までに測定された特性X線強度のデータに基づいて、試料分析を行う。
In this case, when it is determined that the characteristic X-ray intensity measured at the sixth time is out of the allowable range, the
なお、測定される特性X線強度が、測定開始から比較的短時間で許容値範囲から外れてしまうような場合には、試料分析に使用できる測定データの数が少なくなるため、精度の良い試料分析をすることが困難となる可能性がある。 If the measured characteristic X-ray intensity deviates from the allowable value range in a relatively short time after the start of measurement, the number of measurement data that can be used for sample analysis is reduced, so a highly accurate sample Analysis can be difficult.
このような場合、分析条件の自動調整を行い、そのときの分析対象となる試料8に対して最適となる電子線9の照射条件を設定できるようにすることもできる。このとき、当該自動調整時における電子線9の試料8上での分析位置の設定は、オペレータ(ユーザー)が行う必要がある。なお、この分析条件の自動調整は、当該試料8の分析実行前に行うようにしてもよい。 In such a case, the analysis conditions can be automatically adjusted so that the irradiation conditions of the electron beam 9 that are optimum for the sample 8 to be analyzed at that time can be set. At this time, the operator (user) needs to set the analysis position of the electron beam 9 on the sample 8 during the automatic adjustment. The automatic adjustment of the analysis conditions may be performed before the analysis of the sample 8 is performed.
当該自動調整において、電子線9の照射条件として調整されるパラメータとしては、(1)照射電流[初期値として十分小さい値(例えば10pA程度)から終値(測定される特性X線強度が短時間で許容値範囲から外れてしまう値)までの範囲で調整]、(2)倍率[初期値として低倍率(ユーザー入力)から終値(測定される特性X線強度が短時間で許容値範囲から外れてしまう高倍率)までの範囲で調整]、(3)プローブ径[初期値として大きなプローブ径(ユーザー入力)から終値(測定される特性X線強度が短時間で許容値範囲から外れてしまう小さなプローブ径)までの範囲で調整]、(4)加速電圧[初期値として低加速電圧(ユーザー入力)から終値(高加速電圧(ユーザー入力))までの範囲で調整]の4つのパラメータを挙げることができる。ここで、各パラメータにおいて、初期値は試料に対する損傷又は汚染がほとんど発生しない条件であり、終値に近づくに従って、当該損傷又は汚染の発生の確率が高くなる。 In the automatic adjustment, parameters adjusted as the irradiation condition of the electron beam 9 include (1) irradiation current [from a sufficiently small initial value (for example, about 10 pA) to a final value (measured characteristic X-ray intensity in a short time). Adjustment within the range up to the value that deviates from the tolerance range), (2) Magnification [low magnification as the initial value (user input) to the final value (the measured characteristic X-ray intensity deviates from the tolerance range in a short time) Adjustment within the range up to high magnification)], (3) probe diameter [small probe that causes the measured X-ray intensity to deviate from the allowable value range in a short time from the large probe diameter (user input) as the initial value 4) acceleration voltage [adjustment in the range from low acceleration voltage (user input) to final value (high acceleration voltage (user input)) as initial value] It can be mentioned. Here, in each parameter, the initial value is a condition in which damage or contamination to the sample hardly occurs, and the probability of occurrence of the damage or contamination increases as the closing value is approached.
この自動調整においては、複数のパラメータの値を変化させることにより調整を行ってもよいが、以下に、単純化のため一つのパラメータを選択して値を変化させる実施例について説明する。 In this automatic adjustment, the adjustment may be performed by changing the values of a plurality of parameters, but an example in which one parameter is selected and the value is changed will be described below for simplification.
この実施例では、一つのパラメータとして、電子線9の照射電流を選択した例とする。そして、照射電流が初期値に設定された状態の電子線9を試料8に照射し、該照射電流を当該初期値から終値に順次変化させた各値における、試料8からの特性X線10の強度(特性X線強度)を時間経過とともに時分割にて測定し、特性X線強度の変化が大きく検出される元素(以下、「特定元素」という)についての各測定タイミングにおける特性X線強度のデータをグラフ化する。
In this embodiment, the irradiation current of the electron beam 9 is selected as one parameter. Then, the electron beam 9 with the irradiation current set to the initial value is irradiated onto the sample 8, and the
このとき、当該パラメータを、初期値から終値までの間で細かく分けて変化させると、特性X線強度の測定に時間がかかることとなる。そこで、当該パラメータを指数関数又はべき乗で変化させたときの各値において当該測定を行うようにすると、効率的に測定を実行できる。また、分析対象となる元素についての全元素同時分析が可能であれば、当該測定時に特定元素以外の元素についての特性X線強度の測定を行うことができる。 At this time, if the parameter is finely divided and changed from the initial value to the final value, it takes time to measure the characteristic X-ray intensity. Therefore, if the measurement is performed at each value when the parameter is changed by an exponential function or a power, the measurement can be performed efficiently. Further, if simultaneous analysis of all elements for an element to be analyzed is possible, characteristic X-ray intensity for elements other than the specific element can be measured at the time of the measurement.
ここで、特定元素について、当該パラメータである照射電流を順次変化させたときの各値において、時間経過における各測定タイミングにて測定された特性X線強度の変化の例を図4に示す。この例において、例えば、照射電流の初期値を10pA、終値を50nAとし、これらの値の間における値を100pA,1nA,5nA,20nAの各値に設定することができる。 Here, FIG. 4 shows an example of a change in characteristic X-ray intensity measured at each measurement timing in the passage of time for each value when the irradiation current as the parameter is sequentially changed for a specific element. In this example, for example, the initial value of the irradiation current is 10 pA, the final value is 50 nA, and values between these values can be set to values of 100 pA, 1 nA, 5 nA, and 20 nA.
同図において、(1)のグラフは、照射電流が10pA,100pA,1nAの各値における特性X線強度の経時変化を示す。これらの各値においては、初回を含む計6回の各測定タイミングにおいて、測定される特性X線強度の変化はほとんどないことが示されている。 In the figure, the graph of (1) shows the change with time of the characteristic X-ray intensity when the irradiation current is 10 pA, 100 pA, and 1 nA. In each of these values, it is shown that there is almost no change in the characteristic X-ray intensity measured at each of the six measurement timings including the first time.
また、同図において、(2)のグラフは、照射電流が5nAの値における特性X線強度の経時変化を示す。この値のときにおいては、計6回の各測定タイミングで測定された特性X線強度のうち、第6回目の測定タイミングの測定において、特性X線強度の低下が認められる。 In the same figure, the graph (2) shows the change with time of the characteristic X-ray intensity when the irradiation current is 5 nA. At this value, among the characteristic X-ray intensities measured at a total of six measurement timings, a decrease in the characteristic X-ray intensity is observed in the measurement at the sixth measurement timing.
さらに、同図において、(3)のグラフは、照射電流が20nAの値における特性X線強度の経時変化を示す。この値のときにおいては、計6回の各測定タイミングで測定された特性X線強度のうち、第3回目の測定タイミングからの測定において、特性X線強度の低下が認められる。 Furthermore, in the same figure, the graph of (3) shows the time-dependent change of the characteristic X-ray intensity when the irradiation current is 20 nA. At this value, among the characteristic X-ray intensities measured at a total of six measurement timings, a decrease in the characteristic X-ray intensity is observed in the measurement from the third measurement timing.
そして、同図において、(4)のグラフは、照射電流が50nAの値における特性X線強度の経時変化を示す。この値のときにおいては、計6回の各測定タイミングで測定された特性X線強度のうち、第2回目の測定タイミングからの測定において、特性X線強度の低下が認められる。 In the figure, the graph (4) shows the change with time of the characteristic X-ray intensity when the irradiation current is 50 nA. At this value, among the characteristic X-ray intensities measured at a total of six measurement timings, a decrease in the characteristic X-ray intensity is observed in the measurement from the second measurement timing.
このようにしてグラフ化された各測定データに基づいて、そのときの分析対象となる試料8に対して最適となる電子線9の照射条件を求める。上記例においては、照射電流を5nAとすることにより、初回を含む5回までの各測定タイミングにおいて測定される特性X線強度のデータを試料分析に用いることが可能となる。 Based on each measurement data graphed in this way, the optimum irradiation condition of the electron beam 9 is obtained for the sample 8 to be analyzed at that time. In the above example, by setting the irradiation current to 5 nA, the characteristic X-ray intensity data measured at each measurement timing up to five times including the first time can be used for the sample analysis.
以上の動作(方法)は、CPU12による制御に基づいて行うことができ、試料の点分析時に適用することができる。
The above operation (method) can be performed based on the control by the
なお、上述と同様の方法は、試料の面分析の際にも適用できる。この場合にも、測定開始からの時間経過における特性X線強度の測定を、所定の測定タイミングごとに時分割にて行う。このとき、面分析では測定データの容量が大きいため、測定時間を、指数又はべき乗に比例して分割するのが望ましい。 Note that the same method as described above can be applied to the surface analysis of a sample. Also in this case, the characteristic X-ray intensity is measured in a time-division manner at predetermined measurement timings over time from the start of measurement. At this time, since the volume of measurement data is large in the surface analysis, it is desirable to divide the measurement time in proportion to an exponent or a power.
ここで、1回分の面分析における全X線強度の総和を、当該1回の測定時間中での特性X線強度とする。そして、上述と同様に、測定開始時での当該特性X線強度の初期値と、その後の各測定タイミングにおける当該特性X線強度(経時値)との比較を行う。 Here, the total sum of all X-ray intensities in one surface analysis is defined as the characteristic X-ray intensity during the one measurement time. Then, as described above, the initial value of the characteristic X-ray intensity at the start of measurement is compared with the characteristic X-ray intensity (time-lapse value) at each subsequent measurement timing.
図5に、面分析における取得画像の一例を示す。同図の(1)は、測定開始時(第1回(初回))における測定取得画像である。このときの当該特性X線強度(総カウント数)をA1とする。 FIG. 5 shows an example of an acquired image in the surface analysis. (1) in the figure is a measurement acquired image at the start of measurement (first time (first time)). The characteristic X-ray intensity in this case the (total count) to A 1.
また、同図の(2)は、第2回における測定取得画像である。このときの当該特性X線強度をA2とする。 Moreover, (2) of the figure is a measurement acquisition image in the second time. The characteristic X-ray intensity at this time is A 2.
さらに、同図の(3)は、第3回における測定取得画像である。このときの当該特性X線強度をA3とする。 Further, (3) in the figure is a measurement acquired image in the third time. The characteristic X-ray intensity at this time is A 3.
そして、同図の(4)は、第4回における測定取得画像である。このときの当該特性X線強度をA4とする。 And (4) of the figure is a measurement acquisition image in the 4th time. The characteristic X-ray intensity at this time is A 4.
また、同図の(5)は、第5回における測定取得画像である。このときの当該特性X線強度をA5とする。 Moreover, (5) of the figure is a measurement acquisition image in the 5th time. The characteristic X-ray intensity at this time is A 5.
同図の例においては、各測定タイミングにおける測定時間は一定としている。そして、上記各測定取得画像の輝度は当該特性X線強度に対応しており、図中の各画像を目視にて確認して明らかなごとく、第5回における当該特性X線強度は低下している。 In the example of the figure, the measurement time at each measurement timing is constant. And the brightness | luminance of each said measurement acquisition image respond | corresponds to the said characteristic X-ray intensity, and the said characteristic X-ray intensity in the 5th falls, as it is clear when visually confirming each image in a figure. Yes.
CPU12は、測定開始時において測定された当該特性X線強度の初期値A1をメモリ13に格納するととともにメモリ13から該初期値A1を読み出し、その後の各測定タイミングにおいて順次測定された当該特性X線強度と当該初期値A1との比較を行う。
The
例えば、上記第5回目における当該特性X線強度A5が、初期値A1に対して所定割合(例えば、20%)の増減幅内に設定された許容範囲から外れたと判断した場合には、CPU12は、電子線9の試料8への照射を停止する。
For example, the characteristic X-ray intensity A 5 in the 5th is a predetermined ratio with respect to the initial value A 1 (e.g., 20%) when it is determined that the off-set tolerance to an increase or decrease in the width of the
そして、この場合には、第1回目から第4回目までにおける各特性X線強度A1〜A4のデータに基づいて、試料分析が実行される。 In this case, the sample analysis is performed based on the data of the characteristic X-ray intensities A 1 to A 4 from the first time to the fourth time.
また、図6に、面分析における取得画像の他の例を示す。同図の(11)は、測定開始時(第1回)における測定取得画像である。このときの当該特性X線強度(総カウント数)をA11とする。 FIG. 6 shows another example of the acquired image in the surface analysis. (11) in the figure is a measurement acquired image at the start of measurement (first time). The characteristic X-ray intensity in this case the (total count) to A 11.
また、同図の(12)は、第2回における測定取得画像である。このときの当該特性X線強度をA12とする。 Further, (12) in the figure is a measurement acquisition image in the second time. The characteristic X-ray intensity at this time is A 12.
さらに、同図の(13)は、第3回における測定取得画像である。このときの当該特性X線強度をA13とする。 Furthermore, (13) in the figure is a measurement acquisition image in the third time. The characteristic X-ray intensity at this time is A 13.
そして、同図の(14)は、第4回における測定取得画像である。このときの当該特性X線強度をA14とする。 And (14) of the figure is a measurement acquisition image in the 4th time. The characteristic X-ray intensity at this time is A 14.
また、同図の(15)は、第5回における測定取得画像である。このときの当該特性X線強度をA15とする。 Moreover, (15) of the figure is a measurement acquisition image in the 5th time. The characteristic X-ray intensity at this time is A 15.
同図の例においては、各測定タイミングにおける測定時間は、「2のn乗」倍の設定時間としている。各測定取得画像の輝度は当該特性X線強度に対応しており、図中の各画像をから明らかなごとく、第5回における当該特性X線強度は低下している。 In the example of the figure, the measurement time at each measurement timing is set to a set time that is “2 to the power of n” times. The luminance of each measurement acquired image corresponds to the characteristic X-ray intensity, and the characteristic X-ray intensity in the fifth time is lowered as is apparent from each image in the figure.
この例においても、CPU12は、測定開始時において測定された当該特性X線強度の初期値A11をメモリ13に格納するととともにメモリ13から該初期値A11を読み出し、その後の各測定タイミングにおいて順次測定された当該特性X線強度と当該初期値A11との比較を行う。
In this example,
例えば、上記第5回目における当該特性X線強度A15を「2の(n−1)乗」で割った値(すなわち、第1回における測定時間に換算した強度値)が、初期値A11に対して所定割合(例えば、20%)の増減幅内に設定された許容範囲から外れたと判断した場合には、CPU12は、電子線9の試料8への照射を停止する。
For example, the value obtained by dividing the characteristic X-ray intensity A 15 in the fifth time by “2 to the (n−1) th power” (that is, the intensity value converted into the measurement time in the first time) is the initial value A 11. On the other hand, when it is determined that the deviation is outside the allowable range set within a predetermined range (for example, 20%), the
そして、この場合には、第1回目から第4回目までにおける各特性X線強度A11〜A14のデータに基づいて、試料分析が実行される。 In this case, the sample analysis is executed based on the data of the characteristic X-ray intensities A 11 to A 14 from the first time to the fourth time.
なお、面分析において、電子線9の走査領域(視野)内の特定箇所が損傷を受けることがわかっている場合には、その損傷を受ける箇所をオペレータが指定し、当該箇所からの特性X線強度のみを損傷の評価の対象とすることもできる。 In the surface analysis, when it is known that a specific part in the scanning region (field of view) of the electron beam 9 is damaged, the operator designates the part to be damaged, and the characteristic X-ray from the part Only strength can be the subject of damage assessment.
このとき、当該損傷を受ける箇所の指定を、反射電子像又は二次電子像等のSEM像から画像処理により自動的に指定できることが望ましい。 At this time, it is desirable that designation of the damaged part can be automatically designated by image processing from an SEM image such as a reflected electron image or a secondary electron image.
また、当該箇所からの特性X線強度のみに着目すれば、上述した点分析の場合の例を適用することができる。 Further, if only the characteristic X-ray intensity from the part is focused, the above-described example of the point analysis can be applied.
本発明では、試料の分析中に特性X線強度の変化を評価することにより、分析装置が自動的に試料の損傷と汚染を判定し、損傷と汚染の進度に応じて試料分析を自動的に停止することができる。これにより、試料の損傷と汚染の影響の小さいデータのみに基づいて試料分析を行い、当該データに基づく分析結果を残すことができる。 In the present invention, by evaluating the change in the characteristic X-ray intensity during the analysis of the sample, the analyzer automatically determines the damage and contamination of the sample, and automatically performs the sample analysis according to the progress of the damage and contamination. Can be stopped. This makes it possible to perform sample analysis based only on data that is less affected by damage and contamination of the sample, and leave an analysis result based on the data.
さらに、試料の損傷と汚染が特に大きくなる場合には、自動的に損傷と汚染の少ない分析条件に調整することができる。 Furthermore, when the damage and contamination of the sample are particularly large, it is possible to automatically adjust to analysis conditions with less damage and contamination.
このように、本発明に基づく試料分析方法では、試料8に電子線9を照射し、電子線9の照射に応じて試料8から発生する特性X線10の強度を、時間経過とともに時分割にて測定して試料8の分析を行う試料分析方法において、測定開始時に測定された特性X線強度の初期値と、その後の各測定タイミングで測定された特性X線強度の値(経時値)との比較を行い、時間経過に応じて順次測定された経時値が、初期値に対して所定割合の増減幅内に設定された許容値範囲から外れたときに測定を中止し、初期値及び許容値範囲内となっている各経時値に基づいて試料分析を行う。
Thus, in the sample analysis method according to the present invention, the electron beam 9 is irradiated to the sample 8, and the intensity of the
また、本試料分析方法は、試料8に電子線9を照射する工程と、電子線9の照射に応じて試料8から発生する特性X線10の強度を時間経過とともに時分割にて測定する工程とを有し、測定開始時に測定された特性X線強度の初期値と、その後の各測定タイミングで測定された特性X線強度の値(経時値)との比較を行うステップと、時間経過に応じて順次測定された経時値が、初期値に対して所定割合の増減幅内に設定された許容値範囲から外れたときに測定を中止するステップと、初期値及び許容値範囲内となっている各経時値に基づいて試料分析を行うステップとを備える。
The sample analysis method also includes a step of irradiating the sample 8 with the electron beam 9 and a step of measuring the intensity of the
さらに、本発明に基づく試料分析装置は、試料8に電子線9を照射し、電子線9の照射に応じて試料8から発生する特性X線の強度を、時間経過とともに時分割にて測定して試料8の分析を行う試料分析装置において、測定開始時に測定された特性X線強度の初期値と、その後の各測定タイミングで測定された特性X線強度の値(経時値)との比較を行い、時間経過に応じて順次測定された経時値が、初期値に対して所定割合の増減幅内に設定された許容値範囲から外れたときに測定を中止し、初期値及び許容値範囲内となっている各経時値に基づいて試料分析を行う。 Furthermore, the sample analyzer according to the present invention irradiates the sample 8 with the electron beam 9 and measures the intensity of the characteristic X-ray generated from the sample 8 in response to the irradiation of the electron beam 9 in a time-sharing manner with time. In the sample analyzer for analyzing the sample 8, the comparison between the initial value of the characteristic X-ray intensity measured at the start of measurement and the value of the characteristic X-ray intensity (time value) measured at each subsequent measurement timing is performed. The measurement is stopped when the time-lapse values measured sequentially as time elapses deviates from the tolerance range set within the specified range of increase / decrease with respect to the initial value. Sample analysis is performed based on each time-dependent value.
上記において、電子線9の照射条件を、分析対象の試料8において時間経過に対する特性X線強度の経時値の変化が相対的に少なくなる照射条件に選択し、当該照射条件に基づいて試料8に電子線9を照射するようにすることもできる。 In the above, the irradiation condition of the electron beam 9 is selected as an irradiation condition in which the change of the characteristic X-ray intensity with the passage of time in the sample 8 to be analyzed is relatively small, and the sample 8 is subjected to the irradiation condition based on the irradiation condition. The electron beam 9 can be irradiated.
そして、当該試料分析は、試料上での点分析又は面分析の何れの場合にも適用することができる。 The sample analysis can be applied to either point analysis or surface analysis on the sample.
これにより、本発明においては、測定開始時に測定された特性X線強度の初期値と、その後の各測定タイミングで測定された特性X線強度の値(経時値)との比較を行い、時間経過に応じて順次測定された経時値が、初期値に対して所定割合の増減幅内に設定された許容値範囲から外れたときに測定を中止し、初期値及び許容値範囲内となっている各経時値に基づいて試料分析を行う。 As a result, in the present invention, the initial value of the characteristic X-ray intensity measured at the start of measurement is compared with the value of the characteristic X-ray intensity (time value) measured at each subsequent measurement timing. The measurement is stopped when the time-lapsed value measured sequentially according to the value deviates from the allowable value range set within the range of increase / decrease of a predetermined ratio with respect to the initial value, and is within the initial value and allowable value range. Sample analysis is performed based on each time course value.
当該経時値が上記許容値範囲から外れたときには、電子線9の照射に起因して発生する試料8の損傷及び/又は汚染による特性X線強度への影響が大きくなっていることが判明するので、その時点で測定を中止するとともに、初期値及び許容値範囲内となっている各経時値に基づいて試料分析を行うことにより、当該損傷及び/又は汚染による影響を殆ど受けない試料分析を実行することができる。 When the time-lapse value is out of the allowable range, it is found that the influence on the characteristic X-ray intensity due to the damage and / or contamination of the sample 8 caused by the irradiation of the electron beam 9 is increased. , Stop the measurement at that time, and perform sample analysis that is hardly affected by the damage and / or contamination by performing sample analysis based on the initial value and each time-lapse value within the allowable range can do.
1…電子銃、2…集束レンズ、3…対物レンズ、4…偏向コイル、5…ステージ機構、6…照射電流検出器、7…X線分光器、8…試料、9…電子線、10…特性X線、11…バスライン、12…CPU、13…メモリ、14…表示部、15…入力部、1a〜5a…駆動制御部、6a…電流検出部、7a…信号処理部
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010164442A (en) * | 2009-01-16 | 2010-07-29 | Jeol Ltd | Analysis method by energy dispersive x-ray spectrometer, and x-ray analyzer |
JP2017142242A (en) * | 2016-02-05 | 2017-08-17 | 住友金属鉱山株式会社 | Method for analyzing simple sulfur distribution |
JP2021032584A (en) * | 2019-08-19 | 2021-03-01 | 株式会社島津製作所 | Electron probe micro analyzer |
-
2007
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