JP2022106481A

JP2022106481A - 荷電粒子線装置

Info

Publication number: JP2022106481A
Application number: JP2021001502A
Authority: JP
Inventors: 一樹八木; Kazuki Yagi; 佑輔鳥海; Yusuke Chokai
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 2021-01-07
Filing date: 2021-01-07
Publication date: 2022-07-20
Anticipated expiration: 2041-01-07
Also published as: US11776787B2; EP4027369A1; JP7285863B2; EP4027369A9; US20220216033A1

Abstract

【課題】検出立体角を容易に把握できる荷電粒子線装置を提供する。【解決手段】荷電粒子線装置は、試料を傾斜させる傾斜機構１３と、試料から放出される電磁波を検出する検出器２０と、試料の傾斜角を示す傾斜角情報と検出器の検出立体角を示す検出立体角情報とを対応づけたテーブルが記憶されたテーブル記憶部と、傾斜機構を制御する傾斜制御部３０と、傾斜制御部から傾斜角情報を取得し、テーブルＴ２を参照して、検出立体角情報を取得する検出立体角情報取得部と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、荷電粒子線装置に関する。

走査電子顕微鏡や、透過電子顕微鏡に搭載される元素分析装置として、エネルギー分散型Ｘ線分光装置（Energy dispersive X-ray Spectrometer）が知られている。

エネルギー分散型Ｘ線分光装置が搭載された電子顕微鏡において、試料で発生したＸ線を検出する際には、Ｘ線検出器が試料近傍に配置される。このようなエネルギー分散型Ｘ線分光装置は、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２０１６－７２００５号公報

電子顕微鏡では、試料ステージは、試料を傾斜させる傾斜機構を有している。例えば、透過電子顕微鏡において、結晶性の試料を高倍率で観察する際には、結晶格子が観察できるように試料を傾斜させて、特定の結晶方位を電子線の入射方向に合わせる。

しかしながら、試料を傾斜させると、試料で発生したＸ線が試料ホルダーなどの試料近傍に配置された部材で遮られて、Ｘ線検出器の検出面の一部にしかＸ線が入射しない。したがって、Ｘ線検出器の検出立体角が小さくなり、検出効率が低くなってしまう。なお、検出効率とは、試料から放出されたＸ線のうち、検出されて信号となる割合をいう。

電子顕微鏡において、検出器の検出立体角を把握できれば、検出効率が高い最適な状態で測定ができる。

本発明に係る荷電粒子線装置の一態様は、
試料を傾斜させる傾斜機構と、
前記試料から放出される電磁波を検出する検出器と、
前記試料の傾斜角を示す傾斜角情報と前記検出器の検出立体角を示す検出立体角情報とを対応づけたテーブルが記憶されたテーブル記憶部と、
前記傾斜機構を制御する傾斜制御部と、
前記傾斜制御部から前記傾斜角情報を取得し、前記テーブルを参照して、前記検出立体角情報を取得する検出立体角情報取得部と、
を含む。

このような荷電粒子線装置では、検出立体角情報取得部がテーブルを参照して傾斜角情報から検出立体角情報を取得するため、検出立体角を容易に把握できる。

第１実施形態に係る電子顕微鏡の構成を示す図。Ｘ線検出器を説明するための図。Ｘ線検出器と試料の位置関係を説明するための図。検出器制御部の構成を示す図。傾斜角情報と検出立体角情報を対応づけたテーブルを説明するための図。分析画面を模式的に示す図。表示処理の一例を示すフローチャート。分析画面の変形例を模式的に示す図。分析画面の変形例を模式的に示す図。検出器制御部の変形例を示す図。測定時間を設定する処理の一例を示すフローチャート。検出器制御部の変形例を示す図。検出立体角を設定する処理の一例を示すフローチャート。検出器制御部の変形例を示す図。通知部による通知の一例を示す図。通知処理の一例を示すフローチャート。検出器制御部の変形例を示す図。第２実施形態に係る電子顕微鏡の構成を示す図。第２実施形態に係る電子顕微鏡の構成を示す図。第１Ｘ線検出器と試料の位置関係、および第２Ｘ線検出器と試料の位置関係を説明するための図。検出器制御部の構成を示す図。第２Ｘ線検出器における傾斜角情報と検出立体角情報を対応づけたテーブルを説明するための図。分析画面を模式的に示す図。分析画面を模式的に示す図。分析画面を模式的に示す図。

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。

また、以下では、本発明に係る荷電粒子線装置として、電子線を試料に照射してＸ線を発生させる透過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）を試料に照射してＸ線を発生させる装置であってもよい。また、本発明に係る荷電粒子線装置は電子線を試料に照射してＸ線以外の電磁波（カソードルミネッセンス等）を発生させる装置であってもよい。

１．第１実施形態
１．１．電子顕微鏡
まず、第１実施形態に係る電子顕微鏡について図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る電子顕微鏡１００の構成を示す図である。なお、図１には、便宜上、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。

電子顕微鏡１００は、電子源１０と、照射系レンズ１１と、試料ホルダー１２と、試料ステージ１４と、対物レンズ１５と、中間レンズ１６と、投影レンズ１７と、撮像装置１８と、Ｘ線検出器２０と、傾斜制御部３０と、検出器制御部４０と、を含む。電子顕微鏡１００は、透過電子顕微鏡である。

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

照射系レンズ１１は、電子源１０で発生した電子線を集束して試料Ｓに照射するためのレンズである。

試料ホルダー１２は、試料Ｓを保持している。試料ホルダー１２は、試料ステージ１４に装着可能である。試料ステージ１４は、試料ホルダー１２に保持された試料Ｓを位置決めする。図示の例では、試料ステージ１４は、対物レンズ１５のポールピースの横から試料Ｓを挿入するサイドエントリーステージである。

電子顕微鏡１００は、試料Ｓを傾斜させる傾斜機構１３を有している。傾斜機構１３は、試料ＳをＸ方向に傾斜させるＸ傾斜機構と、試料ＳをＹ方向に傾斜させるＹ傾斜機構と、を有している。具体的には、試料ステージ１４は、試料ＳをＸ方向に傾斜させるＸ傾斜機構を有している。また、試料ホルダー１２は、試料ＳをＹ方向に傾斜させるＹ傾斜機構を有している。このように電子顕微鏡１００では、試料Ｓを互いに直交する２方向（Ｘ方向およびＹ方向）に傾斜させることができる。なお、傾斜機構１３の構成は、特に限定されない。

対物レンズ１５は、試料Ｓを透過した電子線で透過電子顕微鏡像（ＴＥＭ像）を結像するための初段のレンズである。対物レンズ１５は、図示はしないが、ポールピースを有しており、ポールピースの上極とポールピースの下極との間に磁場を発生させて電子線を集束させる。

中間レンズ１６および投影レンズ１７は、対物レンズ１５によって結像されたＴＥＭ像をさらに拡大し、撮像装置１８に結像させる。電子顕微鏡１００では、対物レンズ１５、中間レンズ１６、および投影レンズ１７によって、結像系が構成されている。

撮像装置１８は、結像系によって結像されたＴＥＭ像を撮影する。撮像装置１８は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラやＣＭＯＳ（Complementary ＭＯＳ）カメラ等のデジタルカメラである。

Ｘ線検出器２０は、試料Ｓに電子線が照射されることにより試料Ｓから放出された特性Ｘ線を検出する。Ｘ線検出器２０としては、例えば、シリコンドリフト検出器（Silicon Drift Detector、ＳＤＤ）、Ｓｉ（Ｌｉ）検出器などを用いることができる。Ｘ線を検出する際には、Ｘ線検出器２０は、試料Ｓの近傍に配置される。

傾斜制御部３０は、傾斜機構１３を制御する。傾斜制御部３０は、試料ステージ１４のＸ傾斜機構および試料ホルダー１２のＹ傾斜機構を制御する。傾斜制御部３０は、例えば、傾斜機構１３を制御して、試料Ｓを傾斜させる処理を行う。傾斜制御部３０は、試料Ｓの傾斜角を示す傾斜角情報の入力を受け付ける入力受付部を含む。試料Ｓの傾斜角は、水平面に対する試料Ｓの角度である。入力受付部の機能は、例えば、キーボード、マウス、ボタン、タッチパネル、タッチパッドなどで実現できる。

傾斜制御部３０は、試料Ｓの傾斜角を示す傾斜角情報を検出器制御部４０に送る。傾斜制御部３０が傾斜角情報を検出器制御部４０に送ることによって、傾斜制御部３０と検出器制御部４０において、傾斜角情報を共有することができる。

傾斜角情報は、試料ＳのＸ方向の傾斜角の情報と、試料ＳのＹ方向の傾斜角の情報と、を含む。傾斜角情報は、試料Ｓの傾斜角を特定するための情報である。

傾斜制御部３０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）および記憶装置（ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）など）を含む。傾斜制
御部３０では、ＣＰＵなどのハードウェアで記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、各種計算処理、各種制御処理を行う。

検出器制御部４０は、Ｘ線検出器２０を制御する。また、検出器制御部４０は、Ｘ線検出器２０におけるＸ線の検出結果に基づいて分析データを生成する。分析データは、スペクトルデータや、マッピングデータを含む。

図２は、Ｘ線検出器２０を説明するための図である。

Ｘ線検出器２０にＸ線が入射すると、Ｘ線検出器２０内でＸ線のエネルギーの大きさに応じた電荷が発生し、この電荷がＸ線検出器２０内の電界効果型トランジスタによって電圧に変換される。Ｘ線検出器２０から出力された信号（パルス信号）は、比例増幅器２２で増幅され、多重波高分析器２４で波高値ごとに計数される。検出器制御部４０は、この波高値ごとのパルス数に基づいて、横軸にＸ線のエネルギー、縦軸にＸ線のカウント数（強度）で示されるスペクトルを示すスペクトルデータを生成する。

図３は、Ｘ線検出器２０と試料Ｓの位置関係を説明するための図である。

図３に示すように、電子顕微鏡１００では、試料Ｓで発生したＸ線を検出する際には、試料Ｓの側方にＸ線検出器２０が配置される。図示の例では、試料Ｓから見て、－Ｘ方向にＸ線検出器２０が配置されている。上述したように、電子顕微鏡１００は、傾斜機構１３を有しており、試料Ｓを傾斜させることができる。図示の例では、Ｘ傾斜機構を用いて、試料ＳをＸ方向に傾斜させている。

ここで、試料Ｓを傾斜させると、試料Ｓから放出されたＸ線が試料Ｓ近傍に配置された部材で遮られてしまう場合がある。図３に示す例では、試料Ｓから放出されたＸ線の一部が試料ホルダー１２で遮られている。そのため、Ｘ線検出器２０の検出面２１の一部にしかＸ線が入射しない。したがって、Ｘ線検出器２０の検出立体角が減少してしまう。ここで、検出立体角とは、試料Ｓ上の電子線の入射点からＸ線検出器２０の検出面２１を見込んだ立体角をいう。検出立体角は、検出面２１の有効検出面積が大きいほど大きくできる。検出立体角が大きいほど、検出効率が高い。

図４は、検出器制御部４０の構成を示す図である。

検出器制御部４０は、図４に示すように、処理部４１０と、操作部４２０と、表示部４３０と、記憶部４４０と、を含む。

操作部４２０は、ユーザーが操作情報を入力するためのものであり、入力された操作情報を処理部４１０に出力する。操作部４２０の機能は、キーボード、マウス、ボタン、タッチパネル、タッチパッドなどのハードウェアにより実現することができる。

表示部４３０は、処理部４１０によって生成された画像を表示する。表示部４３０の機能は、ＬＣＤ（liquid crystal display）、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、操作部４２０としても機能するタッチパネルなどにより実現できる。

記憶部４４０は、処理部４１０の各部としてコンピュータを機能させるためのプログラムや各種データを記憶している。また、記憶部４４０は、処理部４１０のワーク領域としても機能する。記憶部４４０の機能は、ハードディスク、ＲＡＭなどにより実現できる。

処理部４１０は、Ｘ線検出器２０を制御する処理を行う。処理部４１０の機能は、各種
プロセッサ（ＣＰＵ等）などのハードウェアでプログラムを実行することにより実現できる。処理部４１０は、検出立体角情報取得部４１２と、分析データ生成部４１４と、表示制御部４１６と、を含む。

検出立体角情報取得部４１２は、傾斜制御部３０から傾斜角情報を取得し、傾斜角情報と検出立体角情報を対応づけたテーブルを参照して、検出立体角情報を取得する。

図５は、傾斜角情報と検出立体角情報を対応づけたテーブルＴ２を説明するための図である。

図５に示すテーブルＴ２の横軸は、Ｘ方向の傾斜角情報（ＴｉｌｔＸ）を表す軸であり、縦軸はＹ方向の傾斜角情報（ＴｉｌｔＹ）を表す軸である。図示の例では、ＴｉｌｔＸは、試料ＳのＸ方向の傾斜角［°］を示し、ＴｉｌｔＹは、試料ＳのＹ方向の傾斜角［°］を示している。座標（ＴｉｌｔＸ，ＴｉｌｔＹ）＝（０，０）は、試料ＳのＸ方向の傾斜角が０°、試料ＳのＹ方向の傾斜角が０°であることを示している。すなわち、座標（ＴｉｌｔＸ，ＴｉｌｔＹ）＝（０，０）は、試料Ｓが水平な状態を示している。

テーブルＴ２の各座標（ＴｉｌｔＸ，ＴｉｌｔＹ）には、各座標で表される傾斜角情報に対応した検出立体角情報が記憶されている。

例えば、Ｘ方向の傾斜角がＡ［°］、Ｙ方向の傾斜角がＢ［°］の場合、座標（ＴｉｌｔＸ，ＴｉｌｔＹ）＝（Ａ，Ｂ）で表される。テーブルＴ２の座標（Ａ，Ｂ）には、検出立体角情報としてＣ［ｓｒ］が記憶されている。そのため、テーブルＴ２を参照することによって、傾斜角情報（Ａ，Ｂ）から検出立体角情報Ｃ［ｓｒ］を取得できる。

図５に示すテーブルＴ２には、検出立体角Ωを、検出立体角Ωの、Ｘ線検出器２０で得られる最大の検出立体角Ω_ｍａｘに対する割合Ω／Ω_ｍａｘで表した場合に、当該割合が８０％以上の座標、および、当該割合が４０％以下の座標にそれぞれハッチングを付している。

テーブルＴ２は、例えば、３次元ＣＡＤで電子顕微鏡１００のモデルを作成し、当該モデルを用いて、検出立体角を算出することで作成できる。Ｘ傾斜機構およびＹ傾斜機構によって傾斜可能なすべての傾斜角について検出立体角を算出することで、テーブルＴ２を作成できる。

テーブルＴ２は、記憶部４４０に記憶されている。すなわち、記憶部４４０は、テーブルＴ２が記憶されたテーブル記憶部として機能する。

分析データ生成部４１４は、Ｘ線検出器２０におけるＸ線の検出結果に基づいて、分析データを生成する。分析データ生成部４１４は、例えば、スペクトルデータや、マッピングデータを生成する。マッピングデータは、試料上の元素の分布を示す元素マッピングデータ、および試料上の位置とスペクトルを関連付けたスペクトルマッピングデータを含む。

分析データ生成部４１４は、生成した分析データを記憶部４４０に記憶する。このとき、分析データ生成部４１４は、分析データに、測定条件を関連づけて記憶する。測定条件は、検出立体角情報を含む。分析データ生成部４１４は、検出立体角情報取得部４１２から検出立体角情報を取得し、取得した検出立体角情報を分析データに関連付けて記憶部４４０に記憶する。

記憶部４４０は、分析データに測定条件情報が関連付けて記憶される分析データ記憶部
として機能する。

なお、電子顕微鏡１００では、１つの記憶装置が分析データ記憶部およびテーブル記憶部として機能するが、分析データ記憶部とテーブル記憶部を、別々の記憶装置で実現してもよい。

表示制御部４１６は、検出立体角情報に基づく画像を表示部４３０に表示させる。検出立体角情報に基づく画像には、数字や、記号、図形、グラフなどを含む。また、表示制御部４１６は、分析データに基づく画像を表示部４３０に表示させる。分析データに基づく画像は、スペクトルや、マップなどを含む。

図６は、分析画面２を模式的に示す図である。

表示制御部４１６は、表示部４３０に分析画面２を表示させる。分析画面２は、分析結果表示領域４と、検出立体角表示領域６と、を含む。分析結果表示領域４には、分析データに基づく画像が表示される。図示の例では、分析データに基づく画像としてスペクトルが表示されている。検出立体角表示領域６には、検出立体角情報に基づく画像が表示される。図示の例では、検出立体角情報に基づく画像として、検出立体角の大きさを示す数値が表示されている。図６に示すように、表示部４３０に検出立体角情報に基づく画像が表示されることによって、ユーザーは容易に検出立体角を把握できる。

１．２．動作
次に、電子顕微鏡１００の動作について説明する。電子顕微鏡１００において、試料Ｓの傾斜角が変わると、検出立体角も変わる。そのため、電子顕微鏡１００では、試料Ｓの傾斜角が変更されると、変更された傾斜角に対応する検出立体角を示すための画像を表示部４３０に表示する。以下では、検出立体角を示すための画像を表示部４３０に表示させる表示処理について説明する。

図７は、電子顕微鏡１００における表示処理の一例を示すフローチャートである。

電子顕微鏡１００において、ユーザーが傾斜制御部３０の入力受付部を操作して試料Ｓの傾斜角情報を入力すると、入力受付部が傾斜角情報を受け付ける（Ｓ１００のＹｅｓ）。

傾斜制御部３０は、入力された傾斜角情報に基づいて、傾斜機構１３を制御する（Ｓ１０２）。傾斜制御部３０は、傾斜角情報から、Ｘ方向の傾斜角の情報（ＴｉｌｔＸ）およびＹ方向の傾斜角の情報（ＴｉｌｔＹ）を取得し、Ｘ方向の傾斜角の情報に基づいてＸ傾斜機構を動作させ、Ｙ方向の傾斜角の情報に基づいてＹ傾斜機構を動作させる。この結果、試料Ｓの傾斜角が、入力された傾斜角情報に対応した傾斜角となる。

次に、傾斜制御部３０は、傾斜角情報を検出器制御部４０に送る（Ｓ１０４）。これにより、傾斜制御部３０と検出器制御部４０において、現在の試料Ｓの傾斜角を示す傾斜角情報を共有できる。なお、傾斜角情報を送る処理は、傾斜機構１３を制御する処理（Ｓ１０２）の前に行ってもよいし、傾斜機構１３を制御する処理（Ｓ１０２）と同時に行ってもよい。

検出立体角情報取得部４１２は、傾斜制御部３０から傾斜角情報を取得し、テーブルＴ２を参照して、検出立体角情報を取得する（Ｓ１０６）。

分析データ生成部４１４は、ユーザーが測定を開始する指示（開始指示）を行ったか否
かを判定する（Ｓ１０８）。例えば、操作部４２０から開始指示が入力された場合に、開始指示があったと判断する。

開始指示があったと判断された場合（Ｓ１０８のＹｅｓ）、分析データ生成部４１４は、Ｘ線検出器２０におけるＸ線の検出結果に基づいて分析データを生成する（Ｓ１１０）。表示制御部４１６は、図６に示すように、分析データに基づく画像と検出立体角情報に基づく画像を表示部４３０に表示させる（Ｓ１１２）。これにより、図６に示すように、表示部４３０には、分析データを示す画像と、測定時のＸ線検出器２０の検出立体角を示す画像が表示される。

分析データ生成部４１４は、検出立体角情報を、分析データに関連付けて記憶部４４０に記憶する（Ｓ１１４）。

開始指示がなかったと判断された場合（Ｓ１０８のＮｏ）、表示制御部４１６は、検出立体角情報に基づく画像を、表示部４３０に表示させる（Ｓ１１６）。これにより、表示部４３０には、現在のＸ線検出器２０の検出立体角を示す画像が表示される。処理Ｓ１１４の後、または処理Ｓ１１６の後、電子顕微鏡１００は表示処理を終了する。

１．３．作用効果
電子顕微鏡１００は、試料Ｓの傾斜角を示す傾斜角情報とＸ線検出器２０の検出立体角を示す検出立体角情報とを対応づけたテーブルＴ２が記憶された記憶部４４０と、傾斜機構１３を制御する傾斜制御部３０と、傾斜制御部３０から傾斜角情報を取得し、テーブルＴ２を参照して、検出立体角情報を取得する検出立体角情報取得部４１２と、を含む。このように、電子顕微鏡１００では、検出立体角情報取得部４１２がテーブルＴ２を参照して傾斜角情報から検出立体角情報を取得するため、検出立体角を容易に把握できる。

電子顕微鏡１００では、分析データ生成部４１４は、検出立体角情報取得部４１２から検出立体角情報を取得する処理と、取得した検出立体角情報を、分析データに関連づけて、記憶部４４０に記憶する処理と、を行う。このように、電子顕微鏡１００では、分析データに検出立体角情報が関連付けられて記憶部４４０に記憶されるため、検出立体角を考慮した解析ができる。例えば、スペクトルを取得して定量分析を行う場合に、検出立体角を考慮することができる。これにより、定量精度を高めることができる。

電子顕微鏡１００では、検出立体角情報に基づく画像を、表示部４３０に表示させる表示制御部４１６を含む。そのため、電子顕微鏡１００では、ユーザーが検出立体角を容易に把握できる。したがって、電子顕微鏡１００では、複数の試料Ｓについて分析を行う場合であっても、検出立体角に関して同一条件で分析を行うことができる。

１．４．変形例
次に、第１実施形態に係る電子顕微鏡の変形例について説明する。以下では、上述した電子顕微鏡１００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。

１．４．１．第１変形例
図８および図９は、分析画面２の変形例を模式的に示す図である。

上述した実施形態では、図６に示すように、検出立体角表示領域６には、検出立体角情報に基づく画像として、検出立体角の大きさを示す数値が表示されていたが、検出立体角情報に基づく画像は、これに限定されない。

例えば、検出立体角情報に基づく画像は、図８に示すように、検出立体角を、検出立体
角Ωの、Ｘ線検出器２０の最大の検出立体角Ω_ｍａｘに対する割合Ω／Ω_ｍａｘ（以下、単に「最大検出立体角に対する割合Ω／Ω_ｍａｘ」ともいう）として表したものであってもよい。このとき、図５に示すテーブルＴ２の各座標に記録される検出立体角情報は、最大検出立体角に対する割合Ω／Ω_ｍａｘであってもよい。

また、例えば、検出立体角情報に基づく画像は、図９に示すように、最大検出立体角に対する割合Ω／Ω_ｍａｘを図やグラフとして表したものであってもよい。図示の例では、円を、最大検出立体角に対する割合Ω／Ω_ｍａｘに対応する領域だけ塗りつぶして、最大検出立体角に対する割合Ω／Ω_ｍａｘを表している。

また、図示はしないが、検出立体角情報に基づく画像として、検出面２１を模式的に示す画像上に、実際にＸ線が照射される領域と、Ｘ線が照射されない領域と、を示したものを表示してもよい。これにより、検出面２１上のＸ線が実際に照射されている領域を視覚的に把握することができる。

１．４．２．第２変形例
第２変形例では、電子顕微鏡１００は、検出立体角が変更されても、１回の測定における信号量が一定となるように、検出立体角に基づいて測定時間を設定する。図１０は、検出器制御部４０の変形例を示す図である。

第２変形例では、検出器制御部４０の処理部４１０は、図１０に示すように、測定時間設定部４１７を含む。

測定時間設定部４１７は、検出立体角情報に基づいて、測定時間を設定する。測定時間は、１回の測定においてＸ線検出器２０でＸ線を検出する時間である。

測定時間設定部４１７は、互いに異なる検出立体角で複数回の測定を行った場合であっても、各測定においてＸ線検出器２０で検出される信号量（Ｘ線量）が一定となるように、検出立体角情報に基づいて測定時間を設定する。

例えば、最大検出立体角に対する割合Ω／Ω_ｍａｘが１００％のときに、測定時間がｔ秒に設定されている状態で、最大検出立体角に対する割合Ω／Ω_ｍａｘが５０％に変更されると、測定時間設定部４１７は、測定時間を２×ｔ秒に設定する。これにより、信号量を一定にできる。

また、例えば、最大検出立体角に対する割合Ω／Ω_ｍａｘが５０％のときに、測定時間がｔ秒に設定されている状態で、最大検出立体角に対する割合Ω／Ω_ｍａｘが１００％に変更されると、測定時間設定部４１７は、測定時間をｔ／２秒に設定する。これにより、信号量を一定にできる。

図１１は、電子顕微鏡１００における測定時間を設定する処理の一例を示すフローチャートである。

電子顕微鏡１００において、ユーザーが検出器制御部４０の操作部４２０を操作して測定時間を設定するための測定時間情報を入力すると、操作部４２０が測定時間情報を受け付ける（Ｓ２００のＹｅｓ）。操作部４２０は、測定時間情報を受け付けると、処理部４１０に測定時間情報を送る。このように、操作部４２０は、測定時間情報を受け付ける入力受付部として機能する。

測定時間設定部４１７は、操作部４２０から測定時間情報を取得し、取得した測定時間
情報に基づいて、測定時間を設定する（Ｓ２０２）。

次に、傾斜制御部３０は、傾斜角情報を検出器制御部４０に送る（Ｓ２０４）。これにより、傾斜制御部３０と検出器制御部４０において、現在の試料Ｓの傾斜角情報を共有できる。なお、傾斜角情報を送る処理は、測定時間を設定する処理（Ｓ２０２）の前に行ってもよいし、測定時間を設定する処理（Ｓ２０２）と同時に行ってもよい。

検出立体角情報取得部４１２は、傾斜制御部３０から傾斜角情報を取得し、テーブルＴ２を参照して、検出立体角情報を取得する（Ｓ２０６）。

測定時間設定部４１７は、検出立体角情報に基づいて、検出立体角が変化したか否かを判定する（Ｓ２０８）。測定時間設定部４１７が、検出立体角が変化していないと判定した場合（Ｓ２０８のＮｏ）、処理Ｓ２０４に戻って、傾斜制御部３０が傾斜角情報を送る処理Ｓ２０４および検出立体角情報取得部４１２が傾斜立体角情報を取得する処理Ｓ２０６が行われる。そして、測定時間設定部４１７が、検出立体角が変化したか否かを判定する（Ｓ２０８）。このように、測定時間設定部４１７は、検出立体角をモニターする。

測定時間設定部４１７は、検出立体角が変化したと判定した場合（Ｓ２０８のＹｅｓ）、検出立体角情報に基づいて、測定時間を設定する（Ｓ２１０）。

例えば、最大検出立体角に対する割合が１００％から５０％に変化した場合、測定時間設定部４１７は、測定時間をｔ秒から２×ｔ秒に変更する。また、例えば、最大検出立体角に対する割合が５０％から１００％に変化した場合、測定時間設定部４１７は、測定時間をｔ秒からｔ／２秒に変更する。処理Ｓ２１０の後、電子顕微鏡１００は測定時間を設定する処理を終了する。

第２変形例では、電子顕微鏡１００は、Ｘ線検出器２０でＸ線を検出する測定時間を設定する測定時間設定部４１７を含み、測定時間設定部４１７は、検出立体角情報に基づいて、測定時間を設定する。そのため、電子顕微鏡１００では、例えば、互いに異なる検出立体角で複数回の測定を行った場合でも、各測定においてＸ線検出器２０で検出される信号量に関する条件を一定にできる。

１．４．３．第３変形例
第３変形例では、電子顕微鏡１００は、ユーザーが操作部４２０を介して所望する検出立体角情報を入力すると、所望する検出立体角となるように試料Ｓを傾斜させる。図１２は、検出器制御部４０の変形例を示す図である。

第３変形例では、検出器制御部４０の処理部４１０は、図１２に示すように、傾斜角情報取得部４１８を含む。

ユーザーが操作部４２０を介して検出立体角情報を入力すると、操作部４２０が検出立体角情報を受け付けて、処理部４１０に送る。このように、操作部４２０は、検出立体角情報を受け付ける入力受付部として機能する。

傾斜角情報取得部４１８は、操作部４２０から検出立体角情報を取得し、テーブルＴ２を参照して、傾斜角情報を取得する。例えば、検出立体角情報としてＣ［ｓｒ］が入力された場合、傾斜角情報取得部４１８は、テーブルＴ２からＣ［ｓｒ］が記憶されている座標を検索する。図５に示すテーブルＴ２では、Ｃ［ｓｒ］は、座標（ＴｉｌｔＸ，ＴｉｌｔＹ）＝（Ａ，Ｂ）に記憶されている。そのため、傾斜角情報取得部４１８は、傾斜角情報として、Ｘ方向の傾斜角がＡ［°］、Ｙ方向の傾斜角がＢ［°］を取得できる。

傾斜角情報取得部４１８は、取得した傾斜角情報を傾斜制御部３０に送る。傾斜制御部３０は、傾斜角情報に基づいて、傾斜機構１３を制御する。これにより、ユーザーが所望する検出立体角で測定を行うことができる。

図１３は、電子顕微鏡１００における検出立体角を設定する処理の一例を示すフローチャートである。

電子顕微鏡１００において、ユーザーが検出器制御部４０の操作部４２０を操作して検出立体角情報を入力すると、操作部４２０が検出立体角情報を受け付ける（Ｓ３００のＹｅｓ）。操作部４２０は、検出立体角情報を処理部４１０に送る。

傾斜角情報取得部４１８は、操作部４２０から検出立体角情報を取得し、テーブルＴ２を参照して、傾斜角情報を取得する（Ｓ３０２）。傾斜角情報取得部４１８は、取得した傾斜角情報を傾斜制御部３０に送る（Ｓ３０４）。

傾斜制御部３０は、傾斜角情報に基づいて傾斜機構１３を制御する（Ｓ３０６）。これにより、試料Ｓが傾斜し、Ｘ線検出器２０の検出立体角が、入力された検出立体角情報に対応した検出立体角となる。処理Ｓ３０６の後、電子顕微鏡１００は検出立体角を設定する処理を終了する。

第３変形例では、電子顕微鏡１００は、検出立体角情報の入力を受け付ける入力受付部としての操作部４２０と、当該入力受付部から検出立体角情報を取得し、テーブルＴ２を参照して、傾斜角情報を取得する傾斜角情報取得部４１８と、を含む。また、傾斜制御部３０は、傾斜角情報に基づいて、傾斜機構１３を制御する。そのため、電子顕微鏡１００では、所望する検出立体角となるように、傾斜制御部３０を動作させることができる。したがって、電子顕微鏡１００では、自動で、Ｘ線検出器２０の検出立体角を、所望する検出立体角にできる。

１．４．４．第４変形例
第４変形例では、電子顕微鏡１００は、検出立体角が小さい場合に、警告情報を通知する。図１４は、検出器制御部４０の変形例を示す図である。

第４変形例では、検出器制御部４０の処理部４１０は、図１４に示すように、通知部４１９を含む。

図１５は、通知部４１９による通知の一例を示す図である。

通知部４１９は、検出立体角があらかじめ設定された閾値よりも小さい場合に、警告情報を通知する。通知部４１９による通知は、例えば、図１５に示すように、検出立体角が小さいことを警告するためのメッセージ８である。なお、通知部４１９による通知は、メッセージ８の表示に限定されず、例えば、ブザーなどを用いた音による通知であってもよいし、ランプなどを用いた光による通知であってもよい。

図１６は、電子顕微鏡１００における通知処理の一例を示すフローチャートである。

電子顕微鏡１００において、ユーザーが傾斜制御部３０の入力受付部を操作して試料Ｓの傾斜角情報を入力すると、入力受付部が傾斜角情報を受け付ける（Ｓ４００のＹｅｓ）。入力受付部は、傾斜角情報を傾斜制御部３０に出力する。

傾斜制御部３０は、入力された傾斜角情報に基づいて、傾斜機構１３を制御する（Ｓ４０２）。傾斜制御部３０は、傾斜角情報を検出器制御部４０に送る（Ｓ４０４）。

検出立体角情報取得部４１２は、傾斜制御部３０から傾斜角情報を取得し、テーブルＴ２を参照して、検出立体角情報を取得する（Ｓ４０６）。

次に、通知部４１９は、検出立体角情報取得部４１２が取得した検出立体角情報が示す検出立体角が、あらかじめ設定された閾値よりも小さいか否かを判定する（Ｓ４０８）。通知部４１９は、検出立体角情報が示す検出立体角が閾値よりも小さいと判定した場合（Ｓ４０８のＹｅｓ）、警告情報を通知する（Ｓ４１０）。

検出立体角が閾値よりも小さくないと判定した場合（Ｓ４０８のＮｏ）、または処理Ｓ４１０の後、電子顕微鏡１００は、通知処理を終了する。

第４変形例では、電子顕微鏡１００は、通知部４１９を含むため、ユーザーは、検出立体角が小さいことを容易に把握できる。

１．４．５．第５変形例
図１７は、検出器制御部４０の変形例を示す図である。

試料ホルダー１２には、観察や分析の用途に応じて様々な種類がある。試料ホルダー１２の先端部の形状が異なると、傾斜角情報と検出立体角情報の関係も変わる。

第５変形例では、電子顕微鏡１００は、試料ホルダー１２として、第１試料ホルダーと、第２試料ホルダーと、を有している。第１試料ホルダーと第２試料ホルダーとは、先端の形状が異なっている。

また、記憶部４４０には、テーブルＴ２（第１テーブルの一例）およびテーブルＴ４（第２テーブルの一例）が記憶されている。テーブルＴ２は、第１試料ホルダーにおける、傾斜角情報と検出立体角情報を対応づけるテーブルである。テーブルＴ４は、第２試料ホルダーにおける、傾斜角情報と検出立体角情報を対応づけるテーブルである。

検出立体角情報取得部４１２は、試料ホルダーの種類を特定するための情報を受け付けると、当該情報に基づいて、テーブルＴ２を用いるのか、それともテーブルＴ４を用いるのかを決定する。

試料ホルダーの種類を特定するための情報は、例えば、ユーザーが操作部４２０を介して試料ホルダーの種類を特定するための情報を入力することによって、操作部４２０から処理部４１０に送られる。また、第１試料ホルダーおよび第２試料ホルダーが出力した試料ホルダーの種類を特定するための情報を検出立体角情報取得部４１２が受け付けることで、当該情報を取得してもよい。

なお、上記では、電子顕微鏡１００が２種類の試料ホルダー１２を含む場合について説明したが、電子顕微鏡１００は３種類以上の試料ホルダー１２を含んでいてもよい。この場合には、試料ホルダー１２の種類の数だけ、記憶部４４０にテーブルが記憶される。

２．第２実施形態
２．１．電子顕微鏡
次に、第２実施形態に係る電子顕微鏡について、図面を参照しながら説明する。図１８および図１９は、第２実施形態に係る電子顕微鏡２００の構成を示す図である。

以下、第２実施形態に係る電子顕微鏡２００において、第１実施形態に係る電子顕微鏡１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

上述した電子顕微鏡１００は、図１および図２に示すように、１つのＸ線検出器２０を含んでいたが、電子顕微鏡２００は、図１８および図１９に示すように、Ｘ線検出器２０（以下「第１Ｘ線検出器２０」ともいう）に加えて、第２Ｘ線検出器２２０を含む。すなわち、電子顕微鏡２００は、２つのＸ線検出器を含む。

図１９に示すように、試料Ｓから見て、第１Ｘ線検出器２０は－Ｘ方向に配置されており、第２Ｘ線検出器２２０は＋Ｙ方向に配置されている。

第１Ｘ線検出器２０にＸ線が入射すると、第１Ｘ線検出器２０内でＸ線のエネルギーの大きさに応じた電荷が発生し、この電荷がＸ線検出器２０内の電界効果型トランジスタによって電圧に変換される。第１Ｘ線検出器２０から出力された信号（パルス信号）は、比例増幅器２２で増幅される。

第２Ｘ線検出器２２０にＸ線が入射すると、第２Ｘ線検出器２２０内でＸ線のエネルギーの大きさに応じた電荷が発生し、この電荷が第２Ｘ線検出器２２０内の電界効果型トランジスタによって電圧に変換される。第２Ｘ線検出器２２０から出力された信号（パルス信号）は、比例増幅器２２２で増幅される。

第１Ｘ線検出器２０から出力されたパルス信号および第２Ｘ線検出器２２０から出力されたパルス信号は、多重波高分析器２４で波高値ごとに計数される。検出器制御部４０は、この波高値ごとのパルス数に基づいて、横軸にＸ線のエネルギー、縦軸にＸ線のカウント数（強度）で示されるスペクトルのデータ（スペクトルデータ）を生成する。

電子顕微鏡２００は、第１Ｘ線検出器２０および第２Ｘ線検出器２２０を含むため、検出効率を向上できる。

図２０は、第１Ｘ線検出器２０と試料Ｓの位置関係、および第２Ｘ線検出器２２０と試料Ｓの位置関係を説明するための図である。

図２０に示すように、電子顕微鏡２００では、試料Ｓで発生したＸ線を検出する際には、試料Ｓの側方に第１Ｘ線検出器２０および第２Ｘ線検出器２２０が配置される。

ここで、第１Ｘ線検出器２０および第２Ｘ線検出器２２０は、異なる位置に配置されている。図示の例では、第１Ｘ線検出器２０の検出面２１は＋Ｘ方向を向き、第２Ｘ線検出器２２０の検出面２２１は－Ｙ方向を向いている。また、試料Ｓは、＋Ｘ方向に傾斜している。そのため、試料Ｓの傾斜角が同じであっても、第１Ｘ線検出器２０の検出立体角の大きさと、第２Ｘ線検出器２２０の検出立体角の大きさは異なる。したがって、第１Ｘ線検出器２０における傾斜角と検出立体角の関係と、第２Ｘ線検出器２２０における傾斜角と検出立体角の関係とは、異なる。

図２１は、検出器制御部４０の構成を示す図である。

上述したように、第１Ｘ線検出器２０における傾斜角と検出立体角の関係と、第２Ｘ線検出器２２０における傾斜角と検出立体角の関係とは異なる。そのため、記憶部４４０には、第１Ｘ線検出器２０における、傾斜角情報と検出立体角情報を対応づけるテーブルＴ
２（第３テーブルの一例）と、第２Ｘ線検出器２２０における、傾斜角情報と検出立体角情報を対応づけるテーブルＴ６（第４テーブルの一例）と、が記憶されている。

検出立体角情報取得部４１２は、傾斜角情報から第１Ｘ線検出器２０における検出立体角情報を取得する場合には、テーブルＴ２を参照する。また、検出立体角情報取得部４１２は、傾斜角情報から第２Ｘ線検出器２２０における検出立体角情報を取得する場合には、テーブルＴ６を参照する。

なお、図示はしないが、電子顕微鏡２００が２種類の試料ホルダーを含む場合には、記憶部４４０には、４つのテーブルが記憶される。

図２２は、第２Ｘ線検出器２２０における傾斜角情報と検出立体角情報を対応づけたテーブルＴ６を説明するための図である。

図２２に示すように、テーブルＴ６は、図５に示すテーブルＴ２と異なる。テーブルＴ６の作成方法は、上述したテーブルＴ２の作成方法と同様である。

表示制御部４１６は、第１Ｘ線検出器２０の検出立体角情報に基づく画像、および第２Ｘ線検出器２２０の検出立体角情報に基づく画像を表示部４３０に表示させる。

図２３～図２５は、分析画面２を模式的に示す図である。

図２３に示すように、検出立体角表示領域６には、第１Ｘ線検出器２０の検出立体角、第２Ｘ線検出器２２０の検出立体角、および第１Ｘ線検出器２０の検出立体角と第２Ｘ線検出器２２０の検出立体角の和が表示されてもよい。

また、図２４に示すように、検出立体角表示領域６には、第１Ｘ線検出器２０における最大検出立体角に対する割合Ω／Ω_ｍａｘ、第２Ｘ線検出器２２０における最大検出立体角に対する割合Ω／Ω_ｍａｘ、および第１Ｘ線検出器２０における最大検出立体角に対する割合Ω／Ω_ｍａｘと第２Ｘ線検出器２２０における最大検出立体角に対する割合Ω／Ω_ｍａｘの平均値が表示されてもよい。

また、図２５に示すように、検出立体角表示領域６には、第１Ｘ線検出器２０における最大検出立体角に対する割合Ω／Ω_ｍａｘを図やグラフで表したもの、および第２Ｘ線検出器２２０における最大検出立体角に対する割合Ω／Ω_ｍａｘを図やグラフで表したものが表示されてもよい。

２．２．動作
電子顕微鏡２００における表示処理は、上述した図７に示す電子顕微鏡１００における表示処理と、処理Ｓ１０６において、第１Ｘ線検出器２０の検出立体角情報を取得するときにはテーブルＴ２を参照し、第２Ｘ線検出器２２０の検出立体角情報を取得するときにはテーブルＴ６を参照する点が異なる。その他の処理は、上述した図７に示す電子顕微鏡１００における表示処理と同様であり、その説明を省略する。

２．３．作用効果
電子顕微鏡２００では、記憶部４４０には、テーブルＴ２とテーブルＴ６が記憶されている。そのため、電子顕微鏡２００では、第１Ｘ線検出器２０の検出立体角および第２Ｘ線検出器２２０の検出立体角を容易に把握できる。

２．４．変形例
上述した、第１実施形態の第２～第５変形例は、第２実施形態にも適用できる。

３．その他
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

例えば、上述した第１実施形態および第２実施形態では、試料に電子線を照射して試料でＸ線を発生させ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電子線以外の荷電粒子線（イオンビーム等）を照射して試料でＸ線を発生させてもよい。

また、本発明に係る荷電粒子線装置は、Ｘ線以外の電磁波を検出する検出器を含んでいてもよい。例えば、本発明に係る荷電粒子線装置は、試料に電子線を照射して試料で発生した光（カソードルミネッセンス）を検出する検出器を含んでいてもよい。

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（ＳＴＥＭ）、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）、集束イオンビーム装置（ＦＩＢ）、カソードルミネッセンス顕微鏡であってもよい。

また、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが可能である。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、機能、方法、及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である。また、本発明は、実施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…分析画面、４…分析結果表示領域、６…検出立体角表示領域、８…メッセージ、１０…電子源、１１…照射系レンズ、１２…試料ホルダー、１３…傾斜機構、１４…試料ステージ、１５…対物レンズ、１６…中間レンズ、１７…投影レンズ、１８…撮像装置、２０…Ｘ線検出器、２０…第１Ｘ線検出器、２１…検出面、２２…比例増幅器、２４…多重波高分析器、３０…傾斜制御部、４０…検出器制御部、１００…電子顕微鏡、２００…電子顕微鏡、２２０…第２Ｘ線検出器、２２１…検出面、２２２…比例増幅器、４１０…処理部、４１２…検出立体角情報取得部、４１４…分析データ生成部、４１６…表示制御部、４１７…測定時間設定部、４１８…傾斜角情報取得部、４１９…通知部、４２０…操作部、４３０…表示部、４４０…記憶部

Claims

試料を傾斜させる傾斜機構と、
前記試料から放出される電磁波を検出する検出器と、
前記試料の傾斜角を示す傾斜角情報と前記検出器の検出立体角を示す検出立体角情報とを対応づけたテーブルが記憶されたテーブル記憶部と、
前記傾斜機構を制御する傾斜制御部と、
前記傾斜制御部から前記傾斜角情報を取得し、前記テーブルを参照して、前記検出立体角情報を取得する検出立体角情報取得部と、
を含む、荷電粒子線装置。
請求項１において、
前記検出器における電磁波の検出結果に基づいて分析データを生成する分析データ生成部と、
前記分析データが記憶される分析データ記憶部と、
を含み、
前記分析データ生成部は、
前記検出立体角情報取得部から前記検出立体角情報を取得する処理と、
取得した前記検出立体角情報を、前記分析データに関連づけて、前記分析データ記憶部に記憶する処理と、
を行う、荷電粒子線装置。
請求項１または２において、
前記検出立体角情報に基づく画像を、表示部に表示させる表示制御部を含む、荷電粒子線装置。
請求項３において、
前記検出立体角情報は、検出立体角を、検出立体角の、前記検出器で得られる最大の検出立体角に対する割合として表したものである、荷電粒子線装置。
請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記検出器で前記電磁波を検出する測定時間を設定する測定時間設定部を含み、
前記測定時間設定部は、前記検出立体角情報に基づいて、前記測定時間を設定する、荷電粒子線装置。
請求項１ないし５のいずれか１項において、
前記検出立体角情報の入力を受け付ける入力受付部と、
前記入力受付部から前記検出立体角情報を取得し、前記テーブルを参照して、前記傾斜角情報を取得する傾斜角情報取得部と、
を含み、
前記傾斜制御部は、前記傾斜角情報に基づいて、前記傾斜機構を制御する、荷電粒子線装置。
請求項１ないし６のいずれか１項において、
前記検出立体角情報が示す検出立体角が閾値よりも小さい場合に、警告情報を通知する通知部を含む、荷電粒子線装置。
請求項１ないし７のいずれか１項において、
前記試料に電子線を照射する照射系レンズを含み、
前記電磁波は、Ｘ線である、荷電粒子線装置。
請求項１ないし８のいずれか１項において、
前記傾斜機構を有する試料ステージと、
前記試料ステージに装着可能であって、前記試料を保持する第１試料ホルダーと、
前記試料ステージに装着可能であって、前記試料を保持し、前記第１試料ホルダーと形状の異なる第２試料ホルダーと、
を含み、
前記テーブル記憶部には、２つの前記テーブルが記憶され、
２つの前記テーブルのうちの第１テーブルは、前記第１試料ホルダーにおける、前記傾斜角情報と前記検出立体角情報を対応づけるテーブルであり、
２つの前記テーブルのうちの第２テーブルは、前記第２試料ホルダーにおける、前記傾斜角情報と前記検出立体角情報を対応づけるテーブルである、荷電粒子線装置。
請求項１ないし９のいずれか１項において、
前記検出器は、２つ配置され、
前記テーブル記憶部には、２つの前記テーブルが記憶され、
２つの前記テーブルのうちの第３テーブルは、２つの前記検出器のうちの第１検出器における、前記傾斜角情報と前記検出立体角情報を対応づけるテーブルであり、
２つの前記テーブルのうちの第４テーブルは、２つの前記検出器のうちの第２検出器における、前記傾斜角情報と前記検出立体角情報を対応づけるテーブルである、荷電粒子線装置。