JP2020038108A - 元素分布のムラの評価方法および荷電粒子線装置 - Google Patents

Abstract

【課題】元素分布のムラの程度を定量的に評価することができる元素分布のムラの評価方法を提供する。【解決手段】本発明に係る元素分布のムラの評価方法は、元素マップにおける元素分布のムラの評価方法であって、元素マップを取得する工程（Ｓ１００）と、元素マップから信号強度が閾値以上である画素が連続した第１島部Ｉ２を抽出する工程（Ｓ１０４）と、元素マップから抽出された複数の第１島部Ｉ２から、第１島部Ｉ２の面積をＳとし、第１島部Ｉ２の面積の中央値をＭｅとし、第１島部Ｉ２の中央絶対偏差をＭＡＤとした場合に、Ｓ＞Ｍｅ＋２×ＭＡＤを満たす第２島部Ｉ４を抽出する工程（Ｓ１０６）と、抽出された第２島部Ｉ４から、式（２）を用いて、元素分布のムラの度合い（ムラ度Ａ）を求める工程（Ｓ１０８）と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、元素分布のムラの評価方法および荷電粒子線装置に関する。

エネルギー分散型Ｘ線分光器（energy dispersive X-ray spectrometer、ＥＤＳ）が搭載された走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope、ＳＥＭ）等の荷電粒子線装置において、電子線で試料を走査して試料の各点からのＸ線放出量の違いを画像化して元素マップを得る技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７−２６４７８号公報

元素マップでは、試料の元素分布のムラを評価することができる。元素マップは、画像データであるため、ユーザーが画像を見てムラを判断しなければならない。このように、元素マップでは、元素分布のムラを定量的に評価することができなかった。

本発明に係る元素分布のムラの評価方法の一態様は、
元素マップにおける元素分布のムラの評価方法であって、
前記元素マップを取得する工程と、
前記元素マップから信号強度が閾値以上である画素が連続した第１島部を抽出する工程と、
前記元素マップから抽出された複数の前記第１島部から、前記第１島部の面積をＳとし、前記第１島部の面積の中央値をＭｅとし、前記第１島部の中央絶対偏差をＭＡＤとした場合に、
Ｓ＞Ｍｅ＋２×ＭＡＤ
を満たす第２島部を抽出する工程と、
抽出された前記第２島部から、次式を用いて、前記元素分布のムラの度合いＡを求める工程と、
を含む。

このような元素分布のムラの評価方法では、抽出された第２島部から上記式を用いて元素マップのムラの度合いＡを求めることにより、元素分布のムラの度合いを数値化することができる。したがって、このような元素分布のムラの評価方法では、元素分布のムラを定量的に評価できる。

本発明に係る元素分布のムラの評価方法の一態様は、
元素マップにおける元素分布のムラの評価方法であって、
前記元素マップを取得する工程と、
前記元素マップから信号強度が閾値以上である画素が連続した第１島部を抽出する工程と、
前記元素マップから抽出された複数の前記第１島部から、前記第１島部の面積をＳとし、前記第１島部の面積の中央値をＭｅとし、前記第１島部の中央絶対偏差をＭＡＤとした場合に、
Ｓ＞Ｍｅ＋２×ＭＡＤ
を満たす第２島部を抽出する工程と、
前記第２島部を構成する画素の信号強度の和をＩｎｔとした場合に、抽出された前記第２島部から、次式を用いて、前記元素分布のムラの度合いＡを求める工程と、
を含む。

このような元素分布のムラの評価方法では、抽出された第２島部から上記式を用いて元素マップのムラの度合いＡを求めることにより、信号強度を考慮して、元素分布のムラの度合いを数値化することができる。したがって、このような元素分布のムラの評価方法では、元素分布のムラを定量的に評価できる。

本発明に係る荷電粒子線装置の一態様は、
荷電粒子線源と、
前記荷電粒子線源から放出された荷電粒子線を走査する偏向器と、
前記荷電粒子線が試料に照射されることによって前記試料から放出された信号を検出する検出器と、
前記検出器で前記試料の各点からの前記信号を検出して得られた信号強度を、前記試料の各点に対応する画素の輝度に反映することで元素マップを生成する元素マップ生成部と、
前記元素マップに基づいて、元素分布のムラの評価を行う評価部と、
を含み、
前記評価部は、
前記元素マップを取得する処理と、
前記元素マップから信号強度が閾値以上である画素が連続した第１島部を抽出する処理と、
前記元素マップから抽出された複数の前記第１島部から、前記第１島部の面積をＳとし、前記第１島部の面積の中央値をＭｅとし、前記第１島部の中央絶対偏差をＭＡＤとした場合に、
Ｓ＞Ｍｅ＋２×ＭＡＤ
を満たす第２島部を抽出する処理と、
抽出された前記第２島部から、次式を用いて、前記元素分布のムラの度合いＡを求める処理と、
を行う。

このような荷電粒子線装置では、抽出された第２島部から上記式を用いて元素マップのムラの度合いＡを求めることにより、元素分布のムラの度合いを数値化することができる。したがって、このような荷電粒子線装置では、元素分布のムラを定量的に評価できる。

本発明に係る荷電粒子線装置の一態様は、
荷電粒子線源と、
前記荷電粒子線源から放出された荷電粒子線を走査する偏向器と、
前記荷電粒子線が試料に照射されることによって前記試料から放出された信号を検出する検出器と、
前記検出器で前記試料の各点からの前記信号を検出して得られた信号強度を、前記試料の各点に対応する画素の輝度に反映することで元素マップを生成する元素マップ生成部と、
前記元素マップに基づいて、元素分布のムラの評価を行う評価部と、
を含み、
前記評価部は、
前記元素マップを取得する処理と、
前記元素マップから信号強度が閾値以上である画素が連続した第１島部を抽出する処理と、
前記元素マップから抽出された複数の前記第１島部から、前記第１島部の面積をＳとし、前記第１島部の面積の中央値をＭｅとし、前記第１島部の中央絶対偏差をＭＡＤとした場合に、
Ｓ＞Ｍｅ＋２×ＭＡＤ
を満たす第２島部を抽出する処理と、
前記第２島部を構成する画素の信号強度の和をＩｎｔとした場合に、抽出された前記第２島部から、次式を用いて、前記元素分布のムラの度合いＡを求める処理と、
を行う。

このような荷電粒子線装置では、抽出された第２島部から上記式を用いて元素マップのムラの度合いＡを求めることにより、信号強度を考慮して、元素分布のムラの度合いを数値化することができる。したがって、このような元素分布のムラの評価方法では、元素分布のムラを定量的に評価できる。

第１実施形態に係る元素分布のムラの評価方法の一例を示すフローチャート。 元素マップＭ２の一例を模式的に示す図。 ビニング処理を行って得られた元素マップＭ４を模式的に示す図。 信号強度のヒストグラムの一例を示す図。 閾値を求める手法を説明するための図。 元素マップＭ４を二値化して得られた二値画像Ｍ６を模式的に示す図。 島部を抽出した結果を示す二値画像Ｍ８を模式的に示す図。 元素マップＭ２のムラ度を求める工程を説明するための図。 第２実施形態に係る元素分布のムラの評価方法の一例を示すフローチャート。 第３実施形態に係る走査電子顕微鏡の構成を示す図。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１． 第１実施形態
まず、第１実施形態に係る元素分布のムラの評価方法について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る元素分布のムラの評価方法の一例を示すフローチャートである。

１．１． 元素マップの取得（Ｓ１００）
図２は、元素マップＭ２の一例を模式的に示す図である。元素マップＭ２は、例えば、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）において、電子線で試料を走査して試料の各点からのＸ線を検出し、元素に固有のＸ線の強度を、試料の各点に対応する画素の輝度に反映することで得られる。元素マップＭ２は、例えば、試料から放出された特性Ｘ線を、エネルギー分散型Ｘ線検出器（以下「ＥＤＳ検出器」ともいう）で検出して得られた元素マップである。

元素マップＭ２は、複数の画素で構成されている。画素の輝度値は、元素に固有のＸ線の強度、すなわち信号強度に対応している。元素マップＭ２を構成する画素は、信号強度が大きい程、輝度値が大きい。信号強度は、例えば、Ｘ線検出器で検出されたＸ線の数、すなわち、カウント数である。カウント数は、例えば、１秒間に検出器で検出されるＸ線の数、すなわち計数率（単位はｃｐｓ（counts per second））として表される。

１．２． ビニング処理（Ｓ１０２）
次に、元素マップＭ２に対してビニング処理を行う。図３は、元素マップＭ２に対するビニング処理を行って得られた元素マップＭ４を模式的に示す図である。

例えば、隣り合う４つの画像の信号強度を足し合わせて、２×２のビニングを行うことにより、元素マップＭ２の隣り合う４つの画素を１つの画素として扱うことができる。

なお、ここでは、４つの画素を１つの画素として扱う場合について説明したが、ビニング処理を行う単位（１画素と見做す画素の数）は特に限定されない。本工程において、例えば、４×４のビニング処理を行ってもよいし、それ以上の単位でビニング処理を行ってもよい。

また、例えば、元素マップＭ２において、信号強度が十分に得られている場合には、ビニング処理を行わなくてもよい。

１．３． 島部（第１島部）の抽出（Ｓ１０４）
次に、元素マップＭ４から島部Ｉ２（図６参照）を抽出する。島部Ｉ２は、元素マップＭ４において、信号強度が閾値以上である画素が連続した部分である。島部Ｉ２の抽出は
、例えば、元素マップＭ４を二値化することにより行われる。

図４は、元素マップＭ４の信号強度のヒストグラムの一例を示す図である。図４に示す信号強度のヒストグラムにおいて、横軸は元素マップＭ４を構成する画素の信号強度を表し、縦軸は画素数（頻度）を表している。

例えば、試料が有機物など電子線の照射により損傷する場合、元素マップを取得するための測定時間を十分にとれない場合がある。このような場合には、統計誤差が大きくなるため、図４に示すように、信号強度のヒストグラムは、山が１つの分布を持つ。このように、統計誤差が大きい場合、二値化の手法として判別分析法等を用いても、適切な閾値を設定することができない場合が多い。

ここで、島部Ｉ２があるところは、信号強度が大きくなる。そのため、第１実施形態では、信号強度が平均的な画素と、信号強度が平均よりも大きい画素と、に分けることで、島部Ｉ２を抽出する。具体的には、元素マップＭ４を構成する画素の信号強度の平均値と、元素マップＭ４を構成する画素の信号強度の分散と、の和を閾値とする。信号強度の分散は、許容値として利用する。

図５は、閾値を求める手法を説明するための図である。

元素マップＭ４を構成する画素の信号強度の平均値をＡｖｅとし、元素マップＭ４を構成する画素の信号強度の分散をＶとし、係数をＫとした場合に、閾値Ｔは、
Ｔ＝Ａｖｅ＋Ｋ×Ｖ
で求めることができる。

なお、Ｋ＝１の場合は、許容値が１σ（シグマ）であることを示す。同様に、Ｋ＝２の場合は許容値が２σ、Ｋ＝３の場合は許容値が３σであることを示す。

このようにして、閾値Ｔを求めることで、信号強度のヒストグラムが、山が１つの分布を持つ場合、すなわち、統計誤差が大きい場合であっても、閾値Ｔを適切な値とすることができる。

図６は、元素マップＭ４を二値化して得られた二値画像Ｍ６を模式的に示す図である。

閾値Ｔを用いて、元素マップＭ４を二値化することにより、二値画像Ｍ６を得ることができる。二値画像Ｍ６では、信号強度が閾値Ｔ以上の画素が白、信号強度が閾値Ｔ未満の画素が黒で表されている。

二値画像Ｍ６から白い画素が連続している領域を抽出することによって、島部Ｉ２（第１島部）を抽出することができる。島部Ｉ２は、信号強度が閾値Ｔ以上である画素が連続している部分である。

なお、上記のビニング処理（Ｓ１０２）と、閾値Ｔを用いて島部Ｉ２を抽出する処理（Ｓ１０４）とを、ビニング処理における１画素と見做す画素の数、および係数Ｋの値を変えて複数回行い、最適な値を探索してもよい。

１．４． 島部（第２島部）の抽出（Ｓ１０６）
次に、抽出された複数の島部Ｉ２から、島部Ｉ４（第２島部）を抽出する。

島部Ｉ４の抽出は、例えば、島部Ｉ２の面積の中央値（Ｍｅｄｉａｎ）を基準として異
常値を見つけるスプレントのノンパラメトリック法（Sprent’s non-parametric method）を用いて、異常値判別を行うことで行われる。中央値は、平均値と異なり異常値に依存しにくい。

具体的には、抽出された複数の島部Ｉ２から、
Ｓ＞Ｍｅ＋２×ＭＡＤ ・・・（１）
を満たす島部Ｉ２を抽出して島部Ｉ４とする。ただし、Ｓは、島部Ｉ２の面積である。Ｍｅは、島部Ｉ２の面積の中央値（Ｍｅｄｉａｎ）である。ＭＡＤは、島部Ｉ２の中央絶対偏差である。このようにして、島部Ｉ２の面積について異常値判別を行い、島部Ｉ４を抽出する。

図６に示す例では、５つの島部Ｉ２があるため、まず、５つの島部Ｉ２の面積の中央値Ｍｅおよび５つの島部Ｉ２の面積の中央絶対偏差ＭＡＤを求める。次に、５つの島部Ｉ２の各々について、上記式（１）を満たすか否かを調べる。図６に示す二値画像Ｍ６において、上記式（１）を満たさない島部Ｉ２は除去し、上記式（１）を満たす島部Ｉ２は残すことで、島部Ｉ４を抽出する。

図７は、島部Ｉ４を抽出した結果を示す二値画像Ｍ８を模式的に示す図である。

図７では、図６に示す二値画像Ｍ６で見られた小さな島部Ｉ２は除去されて、大きな島部Ｉ２が島部Ｉ４として残る。このようにして、元素分布のムラを構成する島部Ｉ４が抽出される。

１．５． ムラ度の算出（Ｓ１０８）
次に、抽出された島部Ｉ４から、次式を用いて、元素マップＭ２における元素分布のムラの度合いＡ（以下、「ムラ度Ａ」ともいう）を求める。

例えば、任意の１つの島部Ｉ４に対して、その面積ＳをＭｅ＋２×ＭＡＤで除算する。これを、抽出されたすべての島部Ｉ４に行い、得られた値の総和を求める。

図８は、元素マップＭ２におけるムラ度Ａを求める工程（Ｓ１０８）を説明するための図である。図８は、図７に示す二値画像Ｍ８に対応している。図８では、ステップＳ１０６で抽出された３つの島部Ｉ４を、島部Ｉ４ａ、島部Ｉ４ｂ、島部Ｉ４ｃとして表している。

ステップＳ１０８では、まず、島部Ｉ４ａの面積Ｓ_Ｉ４ａを、Ｍｅ＋２×ＭＡＤで除算して、島部Ｉ４ａのムラ度Ａ_Ｉ４ａを求める。

同様に、島部Ｉ４ｂのムラ度Ａ_Ｉ４ｂおよび島部Ｉ４ｃのムラ度Ａ_Ｉ４ｃを求める。

ただし、Ｓ_Ｉ４ｂは島部Ｉ４ｂの面積であり、Ｓ_Ｉ４ｃは島部Ｉ４ｃの面積である。

次に、島部Ｉ４ａのムラ度Ａ_Ｉ４ａ、島部Ｉ４ｂのムラ度Ａ_Ｉ４ｂ、および島部Ｉ４ｃのムラ度Ａ_Ｉ４ｃの和を求め、元素マップＭ２におけるムラ度Ａを求める。

以上の工程により、元素マップＭ２におけるムラ度Ａを求めることができる。このようにして、第１実施形態では、元素マップＭ２における元素分布のムラの度合いを数値化できる。

ムラ度Ａは、数値が大きいほど、元素分布のムラが大きいことを意味する。例えば、元素マップＭ２において、ムラ度Ａが２以下の場合（Ａ≦２）にムラが無いとし、ムラ度Ａが２より大きく１０より小さい場合（２＜Ａ≦１０）にムラが少しあるとし、ムラ度Ａが１０よりも大きい場合（Ａ＞１０）にムラが大きいとして、元素分布のムラを評価してもよい。

１．６． 特徴
第１実施形態に係る元素分布のムラの評価方法は、例えば、以下の特徴を有する。

第１実施形態に係る元素分布のムラの評価方法では、元素マップＭ２から抽出された複数の島部Ｉ２から上記式（１）を満たす島部Ｉ４を抽出し、抽出された島部Ｉ４から上記式（２）を用いて元素マップＭ２におけるムラ度Ａを求める。そのため、第１実施形態に係る元素分布のムラの評価方法では、元素マップＭ２における元素分布のムラの度合いを数値化することができる。したがって、第１実施形態に係る元素分布のムラの評価方法では、元素分布のムラを定量的に評価できる。

この結果、例えば、互いに異なる試料間での元素分布のムラの比較を、容易に行うことができる。また、元素分布のムラの度合いを数値化することにより、試料が電子線に弱い有機物などであり、信号強度が十分に得られない場合でも、試料間の比較を容易に行うことができる。

第１実施形態に係る元素分布のムラの評価方法では、島部Ｉ２を抽出する工程において、元素マップＭ４を構成する画素の信号強度の平均値をＡｖｅとし、元素マップＭ４を構成する画素の信号強度の分散をＶとし、係数をＫとした場合に、閾値Ｔを、
Ｔ＝Ａｖｅ＋Ｋ×Ｖ
とする。そのため、第１実施形態に係る元素分布のムラの評価方法では、統計誤差が大きい場合であっても、閾値Ｔを適切な値とすることができる。したがって、例えば、試料が電子線に弱い有機物などであり、信号強度が十分に得られない場合でも、島部Ｉ２を抽出することができる。

２． 第２実施形態
次に、第２実施形態に係る元素分布の評価方法について説明する。

上述した第１実施形態に係る元素分布のムラの評価方法では、上記式（２）を用いて、元素マップＭ２におけるムラ度Ａを求めた。ここで、第１実施形態に係る元素分布のムラの評価方法は、上記式（２）に示すように、島部Ｉ４の面積Ｓに基づく評価であり、信号強度は考慮されていない。

そのため、第２実施形態に係る元素分布の評価方法では、信号強度を考慮して、元素分布のムラの評価を行う。

図９は、第２実施形態に係る元素分布のムラの評価方法の一例を示すフローチャートである。

２．１． 元素マップの取得（Ｓ２００）
まず、図２に示す元素マップＭ２を取得する。元素マップＭ２を取得する工程（Ｓ２００）は、図１に示すステップＳ１００と同様に行われる。

２．２． ビニング処理（Ｓ２０２）
次に、元素マップＭ２に対してビニング処理を行う。これにより、図３に示す元素マップＭ４を得ることができる。ビニング処理を行う工程（Ｓ２０２）は、図１に示すステップＳ１０２と同様に行われる。

２．３． 島部（第１島部）の抽出（Ｓ２０４）
次に、閾値Ｔ＝Ａｖｅ＋Ｋ×Ｖを用いて、島部Ｉ２を抽出する。具体的には、元素マップＭ４を、閾値Ｔを用いて二値化して島部Ｉ２を抽出する。これにより、図６に示す二値画像Ｍ６が得られる。島部Ｉ２を抽出する工程（Ｓ２０４）は、図１に示すステップＳ１０４と同様に行われる。

２．４． 島部（第２島部）の抽出（Ｓ２０６）
次に、二値画像Ｍ６から抽出された複数の島部Ｉ２から、上記式（１）を満たす島部Ｉ４を抽出する。島部Ｉ４を抽出する工程（Ｓ２０６）は、図１に示すステップＳ１０６と同様に行われる。

２．５． ムラ度の算出（Ｓ２０８）
次に、抽出された島部Ｉ４から、元素マップＭ２におけるムラ度Ａを求める。

具体的には、島部Ｉ４を構成する画素の信号強度の和をＩｎｔとした場合に、抽出された島部Ｉ４から、次式を用いて、元素マップＭ２におけるムラ度Ａを求める。

信号強度の和Ｉｎｔは、抽出された全ての島部Ｉ４を構成する画素の信号強度の平均値で規格化した値である。

ムラ度Ａを求める工程（Ｓ２０８）では、まず、抽出された全ての島部Ｉ４を構成する画素の信号強度の平均値を求める。

図８に示す例では、島部Ｉ４は、３つ抽出されている。島部Ｉ４ａの画素数は１３個であり、島部Ｉ４ｂの画素数は４つであり、島部Ｉ４ｃの画素数は３３個である。すなわち、抽出された全ての島部Ｉ４を構成する画素の数は、５０個である。この５０個の画素の信号強度の平均値を求める。

次に、島部Ｉ４を構成する各画素の強度を、求めた画素の信号強度の平均値で規格化する。図８に示す例では、５０個の画素の各々の信号強度を、求めた平均値で除算して規格化する。

次に、任意の１つの島部Ｉ４について、島部Ｉ４を構成する画素の信号強度（規格化された信号強度）の和を求める。これにより、島部Ｉ４における信号強度の和Ｉｎｔを求めることができる。次に、島部Ｉ４の面積Ｓに、求めた信号強度の和Ｉｎｔを乗算し、Ｍｅ＋２×ＭＡＤで除算する。この処理を、抽出された全ての島部Ｉ４に対して行い、その総和を求める。

図８に示す例では、まず、島部Ｉ４ａを構成する１３個の画素の信号強度（規格化された信号強度）の和を求めて、島部Ｉ４ａにおける信号強度の和Ｉｎｔ_Ｉ４ａを求める。次に、島部Ｉ４ａの面積Ｓ_Ｉ４ａに、求めた信号強度の和Ｉｎｔ_Ｉ４ａを乗算し、Ｍｅ＋２×ＭＡＤで除算して、島部Ｉ４ａのムラ度Ａ_Ｉ４ａを求める。

同様に、島部Ｉ４ｂのムラ度Ａ_Ｉ４ｂおよび島部Ｉ４ｃのムラ度Ａ_Ｉ４ｃを求める。

ただし、Ｉｎｔ_Ｉ４ｂは島部Ｉ４ａにおける信号強度の和であり、Ｉｎｔ_Ｉ４ｃは島部
Ｉ４ｃにおける信号強度の和である。

次に、島部Ｉ４ａのムラ度Ａ_Ｉ４ａ、島部Ｉ４ｂのムラ度Ａ_Ｉ４ｂおよび島部Ｉ４ｃのムラ度Ａ_Ｉ４ｃの和を計算し、元素マップＭ２におけるムラ度Ａを求める。

以上の工程により、元素マップＭ２におけるムラ度Ａを求めることができる。

ムラ度Ａは、数値が大きいほど、元素分布のムラが多いことを意味する。例えば、元素マップＭ２において、ムラ度Ａが１０以下の場合（Ａ≦１０）にムラが無いとし、ムラ度Ａが１０より大きく２０より小さい場合（１０＜Ａ≦２０）にムラが少しあるとし、ムラ度Ａが２０よりも大きい場合（Ａ＞２０）にムラが大きいとして、元素分布のムラを評価してもよい。

２．６． 特徴
第２実施形態に係る元素分布のムラの評価方法は、例えば、以下の特徴を有する。

第２実施形態に係る元素分布のムラの評価方法では、元素マップＭ２から抽出された複数の島部Ｉ２から上記式（１）を満たす島部Ｉ４を抽出し、抽出された島部Ｉ４から上記式（３）を用いて元素マップＭ２におけるムラ度Ａを求める。そのため、第２実施形態に係る元素分布のムラの評価方法では、第１実施形態に係る元素分布のムラの評価方法と同様に、元素分布のムラの度合いを数値化できる。

さらに、第２実施形態に係る元素分布のムラの評価方法では、上記式（３）に示すように、信号強度を考慮して、元素マップＭ２における元素分布のムラの度合いを数値化することができる。そのため、例えば、同じ面積の島部Ｉ４であっても、Ｘ線の強度の大きい島部Ｉ４がある場合の方が、Ｘ線の強度の小さい島部Ｉ４がある場合よりも、ムラ度Ａが大きくなる。このように、第２実施形態に係る元素分布のムラの評価方法では、Ｘ線の強度を考慮して、元素分布のムラの度合いを数値化することができる。したがって、より正確に元素分布のムラの度合いを数値化することができる。

第２実施形態に係る元素分布のムラの評価方法では、信号強度の和Ｉｎｔは、抽出された全ての島部Ｉ２を構成する画素の信号強度の平均値で規格化された値である。そのため、例えば、２つの元素マップＭ２の測定時間が大きく異なって、信号強度が異なる場合であっても、２つの元素マップＭ２の間の元素分布のムラの比較が可能である。

３． 第３実施形態
３．１． 走査電子顕微鏡
次に、第３実施形態に係る走査電子顕微鏡について、図面を参照しながら説明する。図１０は、第３実施形態に係る走査電子顕微鏡１００の構成を示す図である。以下では、本発明に係る荷電粒子線装置として、電子線で試料を走査して元素マップを取得する走査電子顕微鏡を例に挙げて説明するが、本発明に係る荷電粒子線装置は電子線以外の荷電粒子線（イオンビーム等）で試料を走査して元素マップを取得する装置であってもよい。

走査電子顕微鏡１００は、図１０に示すように、電子源１０（荷電粒子線源の一例）と
、コンデンサーレンズ１２と、対物レンズ１４と、偏向器１６と、試料ステージ２０と、二次電子検出器３０と、Ｘ線検出器４０と、信号処理部５０と、処理部６０と、操作部７０と、表示部７２と、記憶部７４と、を含む。

電子源１０は、電子を発生させる。電子源１０は、例えば、陰極から放出された電子を陽極で加速し電子線ＥＢを放出する電子銃である。

コンデンサーレンズ１２は、電子源１０から放出された電子線ＥＢを集束させる。コンデンサーレンズ１２によって、電子線ＥＢの径および電子線ＥＢの電流量を制御することができる。

対物レンズ１４は、試料２の直前に配置されている。対物レンズ１４は、電子線ＥＢを集束させて電子プローブを形成する。対物レンズ１４は、例えば、コイルと、ヨークと、を含んで構成されている。対物レンズ１４では、コイルで作られた磁力線を、鉄などの透磁率の高い材料で作られたヨークに閉じ込め、ヨークの一部に切欠き（レンズギャップ）を作ることで、高密度に分布した磁力線を光軸上に漏洩させる。

偏向器１６は、電子線ＥＢを二次元的に偏向させる。偏向器１６に走査信号が入力されることによって、電子線ＥＢ（電子プローブ）で試料２上を走査することができる。

試料ステージ２０は、試料２を支持することができる。試料ステージ２０は、試料２を移動させるための移動機構を含んで構成されている。試料ステージ２０で試料２を移動させることにより、試料２上での電子線ＥＢが照射される位置を移動させることができる。

二次電子検出器３０は、試料２から放出された二次電子を検出する。二次電子検出器３０の出力信号は、走査信号により特定される電子線ＥＢの照射位置の情報と関連づけられて、記憶装置（図示せず）に記憶される。これにより、二次電子像（ＳＥＭ像）を取得することができる。

Ｘ線検出器４０は、電子線ＥＢが試料２に照射することにより試料２から発生する特性Ｘ線を検出する。Ｘ線検出器４０は、例えば、シリコンドリフト検出器（silicon drift detector、ＳＤＤ）である。

信号処理部５０は、例えば、マルチチャンネルアナライザーを含んで構成されている。信号処理部５０では、Ｘ線検出器４０から出力された電気信号のパルス波高値に基づいてエネルギー値を解析し、対応するチャンネルを割り当てる処理を行い、Ｘ線検出器４０で検出されたＸ線をエネルギーごとに計数する。これにより、元素に固有のＸ線のカウント数（計数率）、すなわち信号強度を得ることができる。

操作部７０は、ユーザーからの指示を信号に変換して処理部６０に送る処理を行う。操作部７０は、例えば、ボタン、キー、トラックボール、タッチパネル型ディスプレイ、マイクなどの入力機器により実現できる。

表示部７２は、処理部６０で生成された画像を出力する。表示部７２は、例えば、ＬＣＤ（liquid crystal display）などのディスプレイにより実現できる。

記憶部７４は、処理部６０が各種計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータを記憶している。また、記憶部７４は、処理部６０のワーク領域としても用いられる。記憶部７４は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、およびハードディスクなどにより実現できる。

処理部６０は、元素マップを生成する処理や、元素マップにおける元素分布のムラの度合いを求める処理などの処理を行う。処理部６０の機能は、各種プロセッサー（ＣＰＵ（Central Processing Unit）など）でプログラムを実行することにより実現できる。処理部６０は、元素マップ生成部６２と、評価部６４と、を含む。

元素マップ生成部６２は、図２に示す元素マップＭ２を生成する処理を行う。元素マップ生成部６２は、Ｘ線検出器４０で試料２の各点からのＸ線を検出して得られた信号強度を、試料２の各点に対応する画素の輝度に反映することで元素マップＭ２を生成する。

評価部６４は、元素マップＭ２に基づいて、元素分布のムラの度合いを評価する。評価部６４は、元素マップ生成部６２で生成された元素マップＭ２を取得し、元素マップＭ２における元素分布のムラの度合いを求める。評価部６４は、上述した第１実施形態に係る元素分布のムラの評価方法を用いてムラ度Ａを求める。具体的には、評価部６４は、元素マップを取得する処理と、元素マップに対してビニング処理を行う処理と、元素マップからＸ線強度が閾値Ｔ以上である画素が連続した島部Ｉ２を抽出する処理と、元素マップから抽出された複数の島部Ｉ２から上記式（１）を満たす島部Ｉ４を抽出する処理と、抽出された島部Ｉ４から、上記式（２）を用いてムラ度Ａを求める処理と、を行う。

このように、走査電子顕微鏡１００では、評価部６４が上述した第１実施形態に係る元素分布のムラの評価方法を用いてムラ度Ａを求める。したがって、走査電子顕微鏡１００では、元素マップにおける元素分布のムラの度合いを数値化できる。

３．２． 変形例
なお、上記では、評価部６４が、上述した第１実施形態に係る元素分布のムラの評価方法を用いて、ムラ度Ａを求める場合について説明したが、評価部６４は、上述した第２実施形態に係る元素分布のムラの評価方法を用いて、ムラ度Ａを求めてもよい。この場合は、評価部６４は、元素マップを取得する処理と、元素マップに対してビニング処理を行う処理と、元素マップからＸ線強度が閾値以上である画素が連続した島部Ｉ２を抽出する処理と、元素マップから抽出された複数の島部Ｉ２から上記式（１）を満たす島部Ｉ４を抽出する処理と、抽出された島部Ｉ４から、上記式（３）を用いてムラ度Ａを求める処理と、を行う。この場合も、上記の例と同様に、走査電子顕微鏡１００では、元素マップにおける元素分布のムラの度合いを数値化できる。

また、上記では、本発明に係る荷電粒子線装置が、走査電子顕微鏡である場合について説明したが、本発明に係る荷電粒子線装置は、荷電粒子線で試料２を走査して元素マップを取得可能な装置であればよい。本発明に係る荷電粒子線装置は、例えば、走査透過電子顕微鏡であってもよいし、電子プローブマイクロアナライザーであってもよい。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

２…試料、１０…電子源、１２…コンデンサーレンズ、１４…対物レンズ、１６…偏向器、２０…試料ステージ、３０…二次電子検出器、４０…Ｘ線検出器、５０…信号処理部、６０…処理部、６２…元素マップ生成部、６４…評価部、７０…操作部、７２…表示部、
７４…記憶部、１００…走査電子顕微鏡

Claims (6)

1. 元素マップにおける元素分布のムラの評価方法であって、
   前記元素マップを取得する工程と、
   前記元素マップから信号強度が閾値以上である画素が連続した第１島部を抽出する工程と、
   前記元素マップから抽出された複数の前記第１島部から、前記第１島部の面積をＳとし、前記第１島部の面積の中央値をＭｅとし、前記第１島部の中央絶対偏差をＭＡＤとした場合に、
   Ｓ＞Ｍｅ＋２×ＭＡＤ
   を満たす第２島部を抽出する工程と、
   抽出された前記第２島部から、次式を用いて、前記元素分布のムラの度合いＡを求める工程と、
   を含む、元素分布のムラの評価方法。
   
2. 元素マップにおける元素分布のムラの評価方法であって、
   前記元素マップを取得する工程と、
   前記元素マップから信号強度が閾値以上である画素が連続した第１島部を抽出する工程と、
   前記元素マップから抽出された複数の前記第１島部から、前記第１島部の面積をＳとし、前記第１島部の面積の中央値をＭｅとし、前記第１島部の中央絶対偏差をＭＡＤとした場合に、
   Ｓ＞Ｍｅ＋２×ＭＡＤ
   を満たす第２島部を抽出する工程と、
   前記第２島部を構成する画素の信号強度の和をＩｎｔとした場合に、抽出された前記第２島部から、次式を用いて、前記元素分布のムラの度合いＡを求める工程と、
   を含む、元素分布のムラの評価方法。
   
3. 請求項２において、
   前記信号強度の和Ｉｎｔは、抽出された全ての前記第２島部を構成する画素の信号強度の平均値で規格化された値である、元素分布のムラの評価方法。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
   前記第１島部を抽出する工程は、
   前記元素マップを構成する画素の信号強度の平均値をＡｖｅとし、前記元素マップを構成する画素の信号強度の分散をＶとし、係数をＫとした場合に、前記閾値Ｔを、
   Ｔ＝Ａｖｅ＋Ｋ×Ｖ
   とする、元素分布のムラの評価方法。
5. 荷電粒子線源と、
   前記荷電粒子線源から放出された荷電粒子線を走査する偏向器と、
   前記荷電粒子線が試料に照射されることによって前記試料から放出された信号を検出する検出器と、
   前記検出器で前記試料の各点からの前記信号を検出して得られた信号強度を、前記試料の各点に対応する画素の輝度に反映することで元素マップを生成する元素マップ生成部と、
   前記元素マップに基づいて、元素分布のムラの評価を行う評価部と、
   を含み、
   前記評価部は、
   前記元素マップを取得する処理と、
   前記元素マップから信号強度が閾値以上である画素が連続した第１島部を抽出する処理と、
   前記元素マップから抽出された複数の前記第１島部から、前記第１島部の面積をＳとし、前記第１島部の面積の中央値をＭｅとし、前記第１島部の中央絶対偏差をＭＡＤとした場合に、
   Ｓ＞Ｍｅ＋２×ＭＡＤ
   を満たす第２島部を抽出する処理と、
   抽出された前記第２島部から、次式を用いて、前記元素分布のムラの度合いＡを求める処理と、
   を行う、荷電粒子線装置。
   
6. 荷電粒子線源と、
   前記荷電粒子線源から放出された荷電粒子線を走査する偏向器と、
   前記荷電粒子線が試料に照射されることによって前記試料から放出された信号を検出する検出器と、
   前記検出器で前記試料の各点からの前記信号を検出して得られた信号強度を、前記試料の各点に対応する画素の輝度に反映することで元素マップを生成する元素マップ生成部と、
   前記元素マップに基づいて、元素分布のムラの評価を行う評価部と、
   を含み、
   前記評価部は、
   前記元素マップを取得する処理と、
   前記元素マップから信号強度が閾値以上である画素が連続した第１島部を抽出する処理と、
   前記元素マップから抽出された複数の前記第１島部から、前記第１島部の面積をＳとし、前記第１島部の面積の中央値をＭｅとし、前記第１島部の中央絶対偏差をＭＡＤとした場合に、
   Ｓ＞Ｍｅ＋２×ＭＡＤ
   を満たす第２島部を抽出する処理と、
   前記第２島部を構成する画素の信号強度の和をＩｎｔとした場合に、抽出された前記第２島部から、次式を用いて、前記元素分布のムラの度合いＡを求める処理と、
   を行う、荷電粒子線装置。