JP2022143774A - Sample analyzer and method for analyzing sample - Google Patents

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Abstract

To provide a sample analyzer and a method for analyzing a sample that can accurately detect depth-directional features of a sample.SOLUTION: A laser contactless three-dimensional shape measuring device 10 measures the shape of a sample. A low load polishing device 19 performs polish processing on the surface of the sample. A Fourier transformation infrared spectroscopic analyzer 20 executes spectroscopic analysis on the processing surface of the sample. A numerical value operation device 17 analyzes features of the sample in the depth direction of the polishing processing on the sample on the basis of the result of measuring the shape of the sample and the result of the spectroscopic analysis.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本開示は、試料分析装置および試料分析方法に関する。 The present disclosure relates to a sample analysis device and a sample analysis method.

特許文献1に記載の表面分析装置は、試料表面をイオンエッチングにより研磨するためのイオン銃を備える。この表面分析装置は、プローブ照射による試料表面からの放出を検出して試料表面の成分を分析することによってデプスデータを検出する検出装置と、試料表面の高さ方向のデータを測定して実深さデータを検出する走査型プローブ顕微鏡とを備える。走査型プローブ顕微鏡で測定された実深さデータが検出装置で測定されたデプスデータの深さ方向のデータとされる。 A surface analysis apparatus described in Patent Document 1 includes an ion gun for polishing a sample surface by ion etching. This surface analysis device includes a detection device that detects the emission from the sample surface due to probe irradiation and analyzes the components of the sample surface to detect depth data, and a detection device that measures data in the height direction of the sample surface to determine the actual depth. and a scanning probe microscope for detecting the data. The actual depth data measured by the scanning probe microscope is used as the depth direction data of the depth data measured by the detection device.

特開平7-159302号公報JP-A-7-159302

特許文献1に記載の装置では、加工機構としてイオン銃が用いられるので、深さ方向の試料の特性を正確に検出することができない。なぜなら、高分子試料に対しては結合状態を保持したまま加工できないからである。 In the apparatus described in Patent Document 1, since an ion gun is used as a processing mechanism, the characteristics of the sample in the depth direction cannot be detected accurately. This is because a polymer sample cannot be processed while maintaining the bonding state.

それゆえに、本開示の目的は、深さ方向の試料の特性を正確に検出することができる試料分析装置および試料分析方法を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present disclosure is to provide a sample analysis device and a sample analysis method that can accurately detect the characteristics of a sample in the depth direction.

本開示の試料分析装置は、試料の形状を測定する形状測定装置と、試料の表面を研磨加工する低加重研磨装置と、試料の加工面の分光分析を実行する分光分析装置と、試料の形状の測定結果および分光分析の結果に基づいて、試料の研磨加工の深さにおける試料の特性を分析する演算装置とを備える。 The sample analysis apparatus of the present disclosure includes a shape measuring device for measuring the shape of a sample, a low-load polishing device for polishing the surface of the sample, a spectroscopic analysis device for performing spectroscopic analysis on the processed surface of the sample, and a shape of the sample. and an arithmetic device for analyzing the characteristics of the sample at the depth of polishing of the sample based on the measurement result of and the result of the spectroscopic analysis.

本開示の試料分析方法は、研磨加工前の試料の形状を計測するステップと、試料を低加重で研磨加工するステップと、研磨加工後の試料の形状を計測するステップと、研磨加工前の試料の形状と、研磨加工後の試料の形状とに基づいて、試料の研磨加工の深さを算出するステップと、試料の加工面の分光分析を実行するステップと、分光分析の結果に基づいて、試料の研磨加工の深さにおける試料の特性を分析するステップとを備える。 The sample analysis method of the present disclosure includes the steps of measuring the shape of the sample before polishing, polishing the sample with a low load, measuring the shape of the sample after polishing, and measuring the shape of the sample before polishing. and the shape of the sample after polishing, calculating the polishing depth of the sample, performing spectroscopic analysis of the processed surface of the sample, and based on the results of the spectroscopic analysis, and analyzing the properties of the specimen at the depth of polishing of the specimen.

本開示によれば、低加重で試料を研磨加工するので、深さ方向の試料の特性を正確に検出することができる。 According to the present disclosure, since the sample is polished with a low load, it is possible to accurately detect the characteristics of the sample in the depth direction.

斜め切削加工を説明するための図である。It is a figure for demonstrating diagonal cutting. 試料形状と深さ方向の関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between a sample shape and a depth direction. 湾曲構造試料の深さ方向分析の手順を表わすフローチャートである。4 is a flow chart showing the procedure of depth direction analysis of a curved structure sample. 実施の形態1の試料分析装置の構成例を表わす図である。1 is a diagram illustrating a configuration example of a sample analyzer according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態1の試料分析装置による試料の分析の手順を表わす図である。FIG. 2 is a diagram showing the procedure of sample analysis by the sample analyzer of Embodiment 1; レーザー式非接触三次元形状測定装置10から取得した初期形状(x,y,z0)を表わす図である。3 is a diagram showing an initial shape (x, y, z0) acquired from the laser non-contact three-dimensional shape measuring device 10; FIG. 研磨後のポリプロピレン片試料の三次元形状(x,y,z1)を表わす図である。FIG. 3 is a diagram representing the three-dimensional shape (x, y, z1) of a polypropylene strip sample after polishing; 深さ情報(x,y,d)を表わす図である。It is a figure showing depth information (x, y, d). (y,d)を表わすグラフである。It is a graph representing (y, d). 指定されたポイントで得られたFT-IRスペクトルを表わす図である。FIG. 3 represents the FT-IR spectra obtained at the indicated points; 深さdと劣化度Eとの関係を表わすグラフである。4 is a graph showing the relationship between depth d and degree of deterioration E; 劣化度Eの面内分布データ(x,y,E)を表わす図である。4 is a diagram showing in-plane distribution data (x, y, E) of the degree of deterioration E; FIG. 深さdと劣化度Eとの相関データ(d,E)を表わす図である。4 is a diagram showing correlation data (d, E) between depth d and degree of deterioration E; FIG. 実施の形態2の試料分析装置による試料の分析の手順を表わす図である。FIG. 10 is a diagram showing the procedure of sample analysis by the sample analyzer of Embodiment 2; 実施の形態3の表示画面の例を表わす図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of a display screen according to Embodiment 3; FIG. 実施の形態4の試料分析装置の構成例を表わす図である。FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of a sample analyzer of Embodiment 4; 実施の形態4の試料分析装置による試料の分析の手順を表わす図である。FIG. 12 is a diagram showing the procedure of sample analysis by the sample analyzer of Embodiment 4; 実施の形態5の試料分析装置による試料の分析の手順を表わす図である。FIG. 10 is a diagram showing the procedure of sample analysis by the sample analyzer of Embodiment 5;

参考例.
参考例として、「日本接着学会誌Vol.44, No.4(2008), p124」に記載された一般的な技術について説明する。
Reference example.
As a reference example, a general technique described in "Journal of Adhesion Society of Japan Vol.44, No.4 (2008), p.124" will be described.

図1は、斜め切削加工を説明するための図である。図1(a)は、試料断面図である。図1(b)は、切削後の試料上観図である。基材3の上に膜2が配置され、膜2の上に膜1が配置されている。 FIG. 1 is a diagram for explaining oblique cutting. FIG. 1(a) is a cross-sectional view of a sample. FIG. 1(b) is a top view of the sample after cutting. A membrane 2 is arranged on a substrate 3 and a membrane 1 is arranged on the membrane 2 .

図1に示すように、表面から角度θで試料を切削することによって、厚さtの目的層に対して(1/sinθ)倍の幅を露出させることが可能となる。試料の切断には、ミクロトームまたは専用斜め切削装置SAICAS(ダイプラウィンテス社)などが広く用いられている。例えばθを0.05°に設定すれば、厚み100nmの膜が1000倍の100μmの広さに拡大されて表面に露出することになる。このように極めて薄い膜も、斜め切削法により空間分解能の比較的低い分析手法で容易に分析可能となる。参考例などの公知例においては、何れも平板形状の試料を分析の対象としていている。しかしながら、実際に情報を得たい対象試料は平板とは限らない。 As shown in FIG. 1, by cutting the sample from the surface at an angle θ, it is possible to expose a width (1/sin θ) times the target layer with thickness t. For cutting the sample, a microtome, a special oblique cutting device SAICAS (manufactured by Daipla Wintes), or the like is widely used. For example, if θ is set to 0.05°, a film with a thickness of 100 nm is expanded 1000 times to a width of 100 μm and exposed on the surface. Even such an extremely thin film can be easily analyzed by an analytical method with relatively low spatial resolution by the oblique cutting method. In the known examples such as the reference examples, flat plate-shaped samples are all analyzed. However, a target sample for which information is actually desired is not limited to a flat plate.

図2は、試料形状と深さ方向の関係を説明するための図である。図2では、平坦構造の試料と湾曲構造の試料とにおける、斜め切削により露出される深さに対する横(X)方向分布の違いを表わす。 FIG. 2 is a diagram for explaining the relationship between the sample shape and the depth direction. FIG. 2 depicts the difference in lateral (X) distribution versus depth exposed by oblique cutting for flat and curved samples.

図2(a)は、平坦構造の試料を表わす。図2(b)に示すように、平坦試料の場合は、横方向と加工深さの関係が線形の関係であるため、加工面から等間隔に分析すれば、等間隔の深さの情報が得られる。 FIG. 2(a) represents a flat structure sample. As shown in FIG. 2(b), in the case of a flat sample, the relationship between the horizontal direction and the processing depth is linear. can get.

図2(c)は、湾曲構造の試料を表わす。図2(d)に示すように、湾曲構造の試料の場合は、横方向と加工深さの関係が線形の関係でなく、横方向の座標に対する加工深さの関係を正確に把握した上で、分析すべきポイントを選定する必要が生じる。 FIG. 2(c) represents a sample with a curved structure. As shown in FIG. 2(d), in the case of a sample with a curved structure, the relationship between the horizontal direction and the processing depth is not a linear relationship. , it becomes necessary to select points to be analyzed.

図3は、湾曲構造試料の深さ方向分析の手順を表わすフローチャートである。 FIG. 3 is a flow chart showing the procedure of depth direction analysis of a curved structure sample.

ステップS101において、3次元形状測定装置が、加工前の試料の3次元形状を測定する。 In step S101, the three-dimensional shape measuring device measures the three-dimensional shape of the sample before processing.

ステップS102において、加工装置が、試料を切断加工する。湾曲構造試料の加工は斜めであることが必要条件ではないため、(斜め)切削加工と表記した。 In step S102, the processing device cuts the sample. Since it is not a necessary condition that the bending structure sample be processed obliquely, it is described as (oblique) cutting.

ステップS103において、3次元形状測定装置が、加工後の試料の3次元形状を測定する。 In step S103, the three-dimensional shape measuring device measures the three-dimensional shape of the processed sample.

ステップS104において、分析装置が、加工前後の試料の形状の差分を求めることによって得られる横方向座標と加工深さの対応情報を求めることができる。分析装置が、所定の横座標を選定し、フーリエ変換赤外分光法(FT-IR)などによって、試料の表面を分析することによって、加工深さに応じた試料情報を分析することができる。 In step S104, the analysis device can obtain the correspondence information between the horizontal coordinate and the processing depth obtained by obtaining the difference in shape of the sample before and after processing. An analysis device selects a predetermined abscissa and analyzes the surface of the sample, such as by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), thereby analyzing the sample information according to the processing depth.

これら4つのステップの各ステップの間には、試料の付け外し処理および搬送処理が必要となる。それぞれの装置における(x,y)座標は、試料を付け外すたびに、手作業である限り僅かながら変位するため、それぞれのデータの(x,y)座標の補正が必要になる。例えば、3次元形状測定(加工前)の(x,y)座標と、3次元形状測定(加工後)の(x,y)座標が正確に一致していなければ、(x,y)座標に対する加工深さzは誤った値となる。また、3次元形状測定(加工前)の(x,y)座標と、3次元形状測定(加工後)の(x,y)座標とを一致させても、ステップS104における分析において、座標がずれると、分析された試料情報に対応する深さが誤った値となる。また、それぞれの装置において、試料を載せ替える必要がある。多くの場合は、これらの装置はそれぞれが違う用途に用いられるため、近くに設置されていることは稀であり、長距離の移動が間に入るケースも多く、分析結果を得るのに非常に時間がかかる。以上のように、公知技術では、正確な深さ方向が得られないという問題点と、測定に時間がかかり過ぎるという問題点がある。実施の形態の試料分析装置は、従来の試料分析方法の問題点を解決し、深さ方向の分析データを短時間で正確に求めることができる。 Between each step of these four steps, sample attachment/detachment processing and transport processing are required. Since the (x, y) coordinates of each device slightly shift each time the sample is attached or detached, as long as it is done manually, it is necessary to correct the (x, y) coordinates of each data. For example, if the (x, y) coordinates of the three-dimensional shape measurement (before processing) and the (x, y) coordinates of the three-dimensional shape measurement (after processing) do not exactly match, the (x, y) coordinates The processing depth z becomes an erroneous value. Also, even if the (x, y) coordinates of the three-dimensional shape measurement (before processing) and the (x, y) coordinates of the three-dimensional shape measurement (after processing) are matched, the coordinates are shifted in the analysis in step S104. , the depth corresponding to the analyzed sample information will be incorrect. In addition, it is necessary to replace the sample in each device. In many cases, these instruments are used for different purposes and are rarely located close to each other, often involving long distance travel, making it extremely difficult to obtain analytical results. time consuming. As described above, the known technique has the problem that an accurate depth direction cannot be obtained and the problem that the measurement takes too much time. The sample analyzer of the embodiment solves the problems of conventional sample analysis methods, and can accurately obtain analysis data in the depth direction in a short period of time.

実施の形態1.
図4は、実施の形態1の試料分析装置の構成例を表わす図である。
Embodiment 1.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of the sample analyzer of Embodiment 1. FIG.

試料分析装置は、試料ステージ13と、試料ステージ駆動レール12と、レーザー非接触三次元形状測定装置10と、低加重研磨装置19と、フーリエ変換赤外分光分析装置20と、数値演算装置17と、キーボード15と、マウス16と、モニター18とを備える。 The sample analyzer includes a sample stage 13, a sample stage drive rail 12, a non-contact laser three-dimensional shape measuring device 10, a low load polishing device 19, a Fourier transform infrared spectroscopic analyzer 20, and a numerical calculation device 17. , a keyboard 15 , a mouse 16 and a monitor 18 .

図4では、表面分析のための測定装置としてフーリエ変換赤外分光法(FT-IR)を用いた例を示しているが、これに限定されるものではない。その他の方法による表面分析のための測定装置を適用することもできる。図4では、加工前後の深さ方向のデータを求める形状測定装置としてレーザー非接触三次元形状測定装置を用いた例を示しているが、これに限定されるものではない。その他の測定方法による形状測定装置を適用することもできる。 FIG. 4 shows an example using Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) as a measuring device for surface analysis, but the present invention is not limited to this. It is also possible to apply measuring devices for surface analysis by other methods. FIG. 4 shows an example in which a non-contact laser three-dimensional shape measuring device is used as a shape measuring device for obtaining data in the depth direction before and after processing, but the present invention is not limited to this. A shape measuring device using other measuring methods can also be applied.

フーリエ変換赤外分光分析装置20と、レーザー非接触三次元形状測定装置10と、低加重研磨装置19との位置関係は、図4で示した位置関係以外でも可能である。 The positional relationship between the Fourier transform infrared spectroscopic analysis device 20, the non-contact laser three-dimensional shape measuring device 10, and the low-load polishing device 19 can be other than the positional relationship shown in FIG.

キーボード15およびマウス16は、使用者の入力を受け付ける入力装置として機能する。モニター18は、表示装置として機能する。 The keyboard 15 and mouse 16 function as input devices for receiving user input. The monitor 18 functions as a display device.

試料ステージ13は、試料11の交換のために紙面手前方向に移動されることが可能となる。各機構は全て数値演算装置17に接続され、各機構の駆動は全て数値演算装置17からの信号により自動で行われる。 The sample stage 13 can be moved forward in the plane of the paper for exchanging the sample 11 . All of the mechanisms are connected to the numerical arithmetic unit 17, and all mechanisms are automatically driven by signals from the numerical arithmetic unit 17. FIG.

試料11が載置されて試料ステージ13は、試料ステージ駆動レール12により搬送されて、レーザー非接触三次元形状測定装置10、低加重研磨装置19、およびフーリエ変換赤外分光分析装置20に順次導入され、搬出される。 The sample stage 13 on which the sample 11 is mounted is transported by the sample stage drive rail 12 and is sequentially introduced into the laser non-contact three-dimensional shape measuring device 10, the low load polishing device 19, and the Fourier transform infrared spectroscopic analysis device 20. and carried out.

レーザー非接触三次元形状測定装置10は、試料の形状を測定する。レーザー非接触三次元形状測定装置10は、特許文献1に記載された表面分析装置によって用いられる走査型プローブ顕微鏡よりも、大きいサイズの試料の計測が可能であり、また、広い高さ範囲の計測が可能である。 A non-contact laser three-dimensional shape measuring device 10 measures the shape of a sample. The laser non-contact three-dimensional shape measuring device 10 is capable of measuring a larger size sample than the scanning probe microscope used by the surface analysis device described in Patent Document 1, and is capable of measuring a wide height range. is possible.

低加重研磨装置19は、試料の表面を研磨加工する。低加重研磨装置19は、特許文献1に記載されたイオン銃と異なり、高分子試料に対しては結合状態を保持したまま加工できる。 A low-load polishing device 19 polishes the surface of the sample. Unlike the ion gun described in Patent Document 1, the low-load polishing apparatus 19 can process a polymer sample while maintaining the bonded state.

フーリエ変換赤外分光分析装置20は、試料の研磨加工面の分光分析を実行する。 The Fourier transform infrared spectroscopic analysis device 20 performs spectroscopic analysis of the polished surface of the sample.

数値演算装置17は、試料の形状の測定結果および分光分析の結果に基づいて、試料の研磨加工された深さにおける試料の特性を分析する。 The numerical calculation unit 17 analyzes the characteristics of the sample at the polished depth of the sample based on the measurement result of the shape of the sample and the result of the spectroscopic analysis.

図5は、実施の形態1の試料分析装置による試料の分析の手順を表わす図である。 FIG. 5 is a diagram showing the procedure of sample analysis by the sample analyzer of Embodiment 1. FIG.

ステップS201において、使用者は、試料11を試料ステージ13にセットする。 In step S<b>201 , the user sets the sample 11 on the sample stage 13 .

ステップS202において、試料ステージ13は、試料ステージ駆動レール12上を搬送されて、レーザー式非接触三次元形状測定装置10(形状測定装置)に導入される。 In step S202, the sample stage 13 is transported on the sample stage drive rail 12 and introduced into the laser non-contact three-dimensional shape measuring device 10 (shape measuring device).

ステップS203において、レーザー式非接触三次元形状測定装置10は、試料11の加工前の初期高さである初期形状を計測する。(x,y)座標と、この座標に対応する加工前高さz0のデータが数値演算装置17に記憶される。 In step S203, the laser non-contact three-dimensional shape measuring device 10 measures the initial shape, which is the initial height of the sample 11 before processing. The (x, y) coordinates and the data of the unprocessed height z0 corresponding to these coordinates are stored in the numerical calculation device 17. FIG.

ステップS204において、使用者は、試料11の加工後形状と、分析したい測定位置の座標情報(x,y)あるいは深さ(加工後変位量)dの情報と、希望する出力の形式とを含む分析条件を入力して指示を送る。この指示は試料セットを行う前にも入力可能である。 In step S204, the user inputs the post-processing shape of the sample 11, the coordinate information (x, y) of the measurement position to be analyzed or the depth (post-processing displacement amount) d information, and the desired output format. Enter analysis conditions and send instructions. This instruction can also be input before setting the sample.

ステップS205において、試料11がセットされた試料ステージ13は、試料ステージ駆動レール12上を搬送され、レーザー式非接触三次元形状測定装置10から運び出されて、低加重研磨装置19(研磨装置)に導入される。 In step S205, the sample stage 13 on which the sample 11 is set is conveyed on the sample stage driving rail 12, carried out from the laser non-contact three-dimensional shape measuring device 10, and transferred to the low-load polishing device 19 (polishing device). be introduced.

ステップS206において、低加重研磨装置19は、指示された試料加工条件に従って、加工位置および傾きの軸が調整された低加重研磨加工を試料11に対して実施する。研磨は水を使わない乾式で行われる。 In step S206, the low-weight polishing apparatus 19 performs low-weight polishing processing on the sample 11 in which the processing position and tilt axis are adjusted according to the instructed sample processing conditions. Polishing is done dry without using water.

ステップS207において、研磨加工された試料11がセットされた試料ステージ13は、試料ステージ駆動レール12上を搬送されて、低加重研磨装置19から運び出され、再びレーザー式非接触三次元形状測定装置10に導入される。 In step S207, the sample stage 13 on which the polished sample 11 is set is conveyed on the sample stage driving rail 12, carried out from the low-load polishing device 19, and is again transferred to the laser non-contact three-dimensional shape measuring device 10. introduced into

ステップS208において、レーザー式非接触三次元形状測定装置10は、研磨加工後の試料の形状(高さ)を測定する。(x,y)座標と、この座標に対応する加工後高さz1のデータが数値演算装置17に記憶される。 In step S208, the laser non-contact three-dimensional shape measuring device 10 measures the shape (height) of the polished sample. The (x, y) coordinates and data of the processed height z1 corresponding to these coordinates are stored in the numerical calculation device 17 .

ステップS209において、数値演算装置17は、加工前高さz0と加工後高さz1の差分を演算して、(x,y)座標に対応する研磨加工の深さd(=z0-z1)を算出する。 In step S209, the numerical calculation device 17 calculates the difference between the pre-machining height z0 and the post-machining height z1, and determines the polishing depth d (=z0-z1) corresponding to the (x, y) coordinates. calculate.

ステップS210において、研磨後形状測定が完了した試料11がセットされた試料ステージ13は、試料ステージ駆動レール12上を搬送され、レーザー式非接触三次元形状測定装置10から運び出され、フーリエ変換赤外分光分析装置20(分光分析装置)に導入される。 In step S210, the sample stage 13 on which the sample 11 whose shape measurement after polishing is completed is transported on the sample stage drive rail 12, carried out from the laser type non-contact three-dimensional shape measuring apparatus 10, and subjected to Fourier transform infrared measurement. It is introduced into the spectroscopic analysis device 20 (spectroscopic analysis device).

ステップS211において、フーリエ変換赤外分光分析装置20は、加工面内の使用者の指示した(x,y)座標においてフーリエ変換赤外分光分析を実施する。 In step S211, the Fourier transform infrared spectroscopic analysis device 20 performs Fourier transform infrared spectroscopic analysis at the (x, y) coordinates designated by the user within the processing plane.

ステップS212において、数値演算装置17は、加工面内の各(x,y)座標に対するフーリエ変換赤外分光分析スペクトル内の特定結合状態のピーク強度Eのデータを分析する。特定結合状態のピークを、高分子の劣化に伴い強度が増減するピークに設定しておくことによって、ピーク強度Eはそのまま劣化度を示す数値となる。数値演算装置17は、(x,y)座標に対応する劣化度Eの分布データ(x,y,E)を3次元画像として出力し、あるいは、深さdに対する劣化度Eの相関データ(d,E)を出力する。 In step S212, the numerical calculation device 17 analyzes the data of the peak intensity E of the specific bonding state in the Fourier transform infrared spectroscopic analysis spectrum for each (x, y) coordinate within the processing plane. By setting the peak of the specific binding state to a peak whose intensity increases or decreases as the polymer deteriorates, the peak intensity E becomes a numerical value that directly indicates the degree of deterioration. The numerical arithmetic unit 17 outputs distribution data (x, y, E) of the degree of deterioration E corresponding to the (x, y) coordinates as a three-dimensional image, or correlation data (d , E).

次に、実施の形態1の試料分析装置による分析手順の一例を説明する。 Next, an example of the analysis procedure by the sample analyzer of Embodiment 1 will be described.

平板ではなく、3次元に湾曲した特異構造のポリプロピレン片を試料とした。 The sample was not a flat plate, but a piece of polypropylene with a unique structure curved in three dimensions.

図6は、レーザー式非接触三次元形状測定装置10から取得した初期形状(x,y,z0)を表わす図である。図6に示す初期形状に対して、加工条件および測定ポイントを指示した。加工条件は、ポリプロピレン片の頭頂部付近を傾斜させて削るべく、端から4mmを起点とし、切削角を3.4°とした。50g加重によって、研磨紙#400によって9割を研磨し、研磨紙#2500によって1割を研磨した。バフ研磨はダイヤ0.5μmとした。図示はしないが、低加重研磨装置19は、自動で研磨紙を交換する機構を有する。 FIG. 6 is a diagram showing the initial shape (x, y, z0) acquired from the laser non-contact three-dimensional shape measuring device 10. As shown in FIG. Processing conditions and measurement points were specified for the initial shape shown in FIG. The processing conditions were set such that the starting point was 4 mm from the end and the cutting angle was 3.4° so that the vicinity of the top of the polypropylene piece was cut with an inclination. With a load of 50 g, 90% was polished with #400 abrasive paper, and 10% was polished with #2500 abrasive paper. Buffing was performed with a diamond of 0.5 μm. Although not shown, the low-load polishing device 19 has a mechanism for automatically exchanging polishing paper.

図7は、研磨後のポリプロピレン片試料の三次元形状(x,y,z1)を表わす図である。三次元形状(x,y,z1)は、レーザー式非接触三次元形状測定装置10によって測定される。 FIG. 7 is a diagram showing the three-dimensional shape (x, y, z1) of the polypropylene strip sample after polishing. A three-dimensional shape (x, y, z1) is measured by a laser non-contact three-dimensional shape measuring device 10 .

図8は、深さ情報(x,y,d)を表わす図である。d=z0-z1は、数値演算装置17によって算出される。 FIG. 8 is a diagram representing depth information (x, y, d). d=z0−z1 is calculated by the numerical arithmetic unit 17. FIG.

図9は、(y,d)を表わすグラフである。図9のグラフは、加工のスタート地点の座標から傾斜方向にひいたx=7.6の直線をy軸にとっている。 FIG. 9 is a graph representing (y, d). In the graph of FIG. 9, the y-axis is a straight line of x=7.6 drawn in the direction of inclination from the coordinates of the starting point of machining.

次に、所定の深さdに相当する(x,y)座標においてFT-IRスペクトルを取得する。指直線x=7.6上の加工深さd=0,200,400,600,800μmのポイント(図9中矢印)を指定した。 An FT-IR spectrum is then acquired at the (x, y) coordinates corresponding to a given depth d. Points (arrows in FIG. 9) at processing depths d=0, 200, 400, 600, and 800 μm on the finger straight line x=7.6 were designated.

図10は、指定されたポイントで得られたFT-IRスペクトルを表わす図である。ポリプロピレンでは、1376cm-1に基本骨格に由来するピークと、1735cm-1に酸化劣化により生成するC=O二重結合のピークとが検出される。 FIG. 10 represents the FT-IR spectra obtained at the designated points. In polypropylene, a peak derived from the basic skeleton at 1376 cm −1 and a C=O double bond peak generated by oxidation degradation at 1735 cm −1 are detected.

図11は、深さdと劣化度Eとの関係を表わすグラフである。 FIG. 11 is a graph showing the relationship between depth d and degree of deterioration E. In FIG.

ここで、劣化度合いを示すパラメータEは、C=O二重結合ピーク強度と基本骨格ピーク強度で規格化した値である。 Here, the parameter E indicating the degree of deterioration is a value normalized by the C=O double bond peak intensity and the basic skeleton peak intensity.

この結果から、劣化度Eは、およそ500μm深さで0になる。すなわち、このポリプロピレン試料の劣化深さは約500μmであることが分かる。 From this result, the degree of deterioration E becomes 0 at a depth of approximately 500 μm. That is, it can be seen that the depth of deterioration of this polypropylene sample is about 500 μm.

(x,y)座標を各0.5mm間隔で網羅的に選択して、フーリエ変換赤外分光分析を行うことによって、各座標に対する劣化度分布を取得することもできる、
図12は、劣化度Eの面内分布データ(x,y,E)を表わす図である。
By exhaustively selecting the (x, y) coordinates at intervals of 0.5 mm and performing Fourier transform infrared spectroscopic analysis, the deterioration distribution for each coordinate can also be obtained.
FIG. 12 is a diagram showing in-plane distribution data (x, y, E) of the degree of deterioration E. FIG.

図13は、深さdと劣化度Eとの相関データ(d,E)を表わす図である。 FIG. 13 is a diagram showing correlation data (d, E) between depth d and degree of deterioration E. In FIG.

実施の形態1では、図3における3次元形状測定(加工前)A、加工B、3次元形状測定(加工後)C、分析Dを一貫して試料の付け外し無しで、且つ同一の試料ステージによって行われるため、従来技術に比べて精度の良い真の分析結果を得ることができる。また、試料の付け外しが不要且つ自動化されていることにより、短時間で分析を実施することができる。独自試算ではあるが、通常の各装置が別々に分かれている状態で、すぐ横に各装置を並べて配置した場合でも、早くて2日間かかる加工並びに分析を、実施の形態1によれば、およそ半日で実行可能である。また、斜め加工を用いた深さ方向分布分析は一般的には平板形状の試料でしか行えないが、実施の形態1によれば、あらゆる形状の試料で行える。 In Embodiment 1, three-dimensional shape measurement (before processing) A, processing B, three-dimensional shape measurement (after processing) C, and analysis D in FIG. Therefore, it is possible to obtain a true analysis result with higher accuracy than the conventional technique. In addition, since the attachment and detachment of the sample is unnecessary and automated, the analysis can be performed in a short time. Although it is an independent trial calculation, according to the first embodiment, the processing and analysis that takes two days at the earliest even when the devices are arranged side by side in a state where each device is separated from each other, is approximately It can be done in half a day. Further, depth direction distribution analysis using oblique processing can generally be performed only for a plate-shaped sample, but according to Embodiment 1, it can be performed for samples of any shape.

実施の形態1においては、樹脂の試料を例にしたが、金属、またはその他化合物であっても同様の効果が得られる。 In Embodiment 1, the sample of resin was taken as an example, but the same effect can be obtained with a metal or other compound.

レーザー式非接触三次元形状測定装置を用いて試料の3次元形状を測定したが、これ限定されるものではない。光学顕微鏡または触針式などのその他の3次元形状測定装置を用いても同様の効果が得られる。特定結合状態のピーク強度のデータを得るための分光分析装置としてフーリエ変換赤外分光分析装置を用いた例を示したが、これに限定されるもののではない。ラマン分光分析を実行する装置を用いてもよい。 Although the three-dimensional shape of the sample was measured using a laser type non-contact three-dimensional shape measuring device, it is not limited to this. A similar effect can be obtained by using another three-dimensional shape measuring device such as an optical microscope or a stylus type. An example of using a Fourier transform infrared spectroscopic analyzer as a spectroscopic analyzer for obtaining peak intensity data of a specific binding state has been shown, but the present invention is not limited to this. A device that performs Raman spectroscopy may be used.

C=O二重結合の特定結合状態を検出することによって、C=O二重結合を有する物質を検出することができるが、その他の物質の特定結合状態も検出することとしてもよい。これによって、試料の構成比を分析することもできる。 A substance having a C=O double bond can be detected by detecting the specific binding state of the C=O double bond, but the specific binding state of other substances may also be detected. This also makes it possible to analyze the composition ratio of the sample.

さらにSEM(走査電子顕微鏡)、AES(オージェ電子分光分析)、またはXPS(X線光電子分光分析)を用いることによって表面元素組成(構成原子の比)を分析することもできる。あるいは、TOF-SIMS(飛行型二次イオン質量分析)を用いることによって、微量不純物などを分析することができる。 Furthermore, the surface elemental composition (ratio of constituent atoms) can be analyzed by using SEM (scanning electron microscope), AES (Auger electron spectroscopy), or XPS (X-ray photoelectron spectroscopy). Alternatively, trace impurities and the like can be analyzed by using TOF-SIMS (secondary ion mass spectrometry in flight).

実施の形態2.
実施の形態2の試料分析装置の構成は、図4に示す実施の形態1の試料分析装置の構成と同様である。
Embodiment 2.
The configuration of the sample analyzer of the second embodiment is similar to that of the sample analyzer of the first embodiment shown in FIG.

図14は、実施の形態2の試料分析装置による試料の分析の手順を表わす図である。 FIG. 14 is a diagram showing the procedure of sample analysis by the sample analyzer of the second embodiment.

実施の形態1と同様に、ステップS201~S205が実行される。 Steps S201 to S205 are executed in the same manner as in the first embodiment.

ステップS400において、数値演算装置17は、入力された加工条件に含まれる加工時間を抽出する。あるいは、数値演算装置17は、初期形状データと加工条件とに基づいて、加工時間を算出してもよい。数値演算装置17は、試料11を研磨加工する時間の途中の予め定められた時間が経過したときに研磨加工を停止した場合の試料の形状を予測する。たとえば、数値演算装置17は、加工時間の1/2の時間において研磨加工を停止したときの試料の中間形状を予測する。数値演算装置17は、生成した中間予測形状データを記憶する。 In step S400, the numerical calculation device 17 extracts the machining time included in the input machining conditions. Alternatively, the numerical calculation device 17 may calculate the machining time based on the initial shape data and machining conditions. The numerical calculation device 17 predicts the shape of the sample when the polishing process is stopped when a predetermined time in the middle of the polishing process of the sample 11 elapses. For example, the numerical calculation device 17 predicts the intermediate shape of the sample when polishing is stopped at half the processing time. The numerical calculation device 17 stores the generated intermediate predicted shape data.

ステップS401において、低加重研磨装置19は、指示された加工条件に従って、加工位置および傾きの軸が調整された前半の低加重研磨加工を試料11に対して実施する。低加重研磨装置19は、加工時間の1/2の時間が経過したときに、試料の研磨加工を停止する。 In step S401, the low-load polishing apparatus 19 performs the first half low-load polishing process on the sample 11 in which the processing position and tilt axis are adjusted according to the instructed processing conditions. The low-load polishing device 19 stops polishing the sample when half the processing time has elapsed.

ステップS402において、試料11がセットされた試料ステージ13は、試料ステージ駆動レール12上を搬送されて、低加重研磨装置19から運び出され、再びレーザー式非接触三次元形状測定装置10に導入される。 In step S402, the sample stage 13 on which the sample 11 is set is conveyed on the sample stage drive rail 12, carried out from the low-load polishing apparatus 19, and introduced again into the laser type non-contact three-dimensional shape measuring apparatus 10. .

ステップS403において、レーザー式非接触三次元形状測定装置10は、研磨加工を停止したときの試料の中間形状を計測する。(x,y)座標とこの座標に対応する1/2の加工時間経過後の高さz1Aのデータが中間形状データとして数値演算装置17に記憶される。 In step S403, the laser non-contact three-dimensional shape measuring device 10 measures the intermediate shape of the sample when the polishing process is stopped. The (x, y) coordinates and the data of the height z1A after 1/2 of the machining time corresponding to the coordinates are stored in the numerical calculation unit 17 as intermediate shape data.

ステップS404において、数値演算装置17は、中間予測形状データと中間形状データとに基づいて、当初入力された加工後形状となるように加工条件を修正する。たとえば、数値演算装置17は、中間予測形状が形成される加工レートと、中間形状が形成される加工レートとを比較し、加工レートに関するパラメータの誤差を修正する。加工レートは、研磨された試料の容積を研磨加工した時間で除算することによって得られる。あるいは、数値演算装置17は、中間形状が形成される加工レートで加工した場合に、当初入力された加工後形状が得られるまでの加工時間を算出し、加工時間を修正してもよい。 In step S404, the numerical calculation device 17 corrects the machining conditions based on the intermediate predicted shape data and the intermediate shape data so that the initially input post-machining shape is obtained. For example, the numerical calculation device 17 compares the processing rate at which the intermediate predicted shape is formed and the processing rate at which the intermediate shape is formed, and corrects the parameter error related to the processing rate. The processing rate is obtained by dividing the volume of the sample polished by the polishing time. Alternatively, the numerical calculation device 17 may calculate the machining time until the initially input post-machining shape is obtained when machining is performed at a machining rate at which an intermediate shape is formed, and correct the machining time.

ステップS405において、試料11がセットされた試料ステージ13は、試料ステージ駆動レール12上を搬送され、レーザー式非接触三次元形状測定装置10から運び出されて、低加重研磨装置19(研磨装置)に導入される。 In step S405, the sample stage 13 on which the sample 11 is set is transported on the sample stage driving rail 12, carried out from the laser non-contact three-dimensional shape measuring apparatus 10, and transferred to the low load polishing apparatus 19 (polishing apparatus). be introduced.

ステップS406において、低加重研磨装置19は、修正された加工条件に従って、後半の低加重研磨加工を試料11に対して実施する。 In step S406, the low-load polishing device 19 performs the latter half of the low-load polishing process on the sample 11 according to the modified processing conditions.

ステップS407において、研磨(後半)が終了した試料11がセットされた試料ステージ13は、試料ステージ駆動レール12上を搬送されて、低加重研磨装置19から運び出され、再びレーザー式非接触三次元形状測定装置10に導入される。 In step S407, the sample stage 13 on which the sample 11 that has been polished (second half) is set is transported on the sample stage drive rail 12, carried out from the low-load polishing device 19, and again laser-type non-contact three-dimensional shape. It is introduced into the measuring device 10 .

その後のステップS208~S212の処理は、実施の形態1と同様である。 Subsequent steps S208 to S212 are the same as in the first embodiment.

以上のように、実施の形態2によれば、試料の研磨加工後の形状を、事前に予測した形状により近づけ、試料の所望の形状を正確に得ることができる。なお、上記では加工を2段階に分けた方法を記したが、3段階以上のより多くの段階に分けることでより正確な分析が可能となる。なお、中間形状データと中間予測データの差分、および加工レートの補正等は数値演算装置17が自動で行うため、使用者の確認等は不要である。 As described above, according to Embodiment 2, the shape of the sample after polishing can be brought closer to the shape predicted in advance, and the desired shape of the sample can be accurately obtained. In addition, although the method in which the processing is divided into two steps is described above, a more accurate analysis can be performed by dividing the processing into three or more steps. The difference between the intermediate shape data and the intermediate prediction data, the correction of the processing rate, and the like are automatically performed by the numerical arithmetic unit 17, so confirmation by the user is unnecessary.

実施の形態3.
実施の形態3の試料分析装置の構成は、図4に示す実施の形態1の試料分析装置の構成と同様である。実施の形態3の試料の分析の手順は、図5に示す実施の形態1の試料の分析の手順と同様である。実施の形態3においては、試料11の加工条件の入力の仕方が実施の形態1および2と相違する。
Embodiment 3.
The configuration of the sample analyzer of Embodiment 3 is the same as that of the sample analyzer of Embodiment 1 shown in FIG. The sample analysis procedure of the third embodiment is the same as the sample analysis procedure of the first embodiment shown in FIG. Embodiment 3 differs from Embodiments 1 and 2 in the method of inputting the processing conditions for the sample 11 .

数値演算装置17は、加工前の試料の形状と、加工面とをモニター18に表示する。 The numerical calculation device 17 displays the shape of the sample before processing and the processed surface on the monitor 18 .

数値演算装置17は、キーボード15またはマウス16からの使用者の入力に従って、試料11の加工面の位置、および向きを変化させ、加工面に応じた加工後の試料11の予測形状をモニター18に表示する。 The numerical calculation device 17 changes the position and orientation of the processed surface of the sample 11 according to the user's input from the keyboard 15 or the mouse 16, and displays the predicted shape of the processed sample 11 according to the processed surface on the monitor 18. indicate.

図15は、実施の形態3の表示画面の例を表わす図である。モニター表示枠22内には、加工条件指示表示枠23、加工後予測形状表示枠24、加工後予測形状平面図表示枠25、加工後予測形状正面図表示枠26、加工後予測形状側面図表示枠27、および加工後深さ分布表示枠35が配置されている。 FIG. 15 is a diagram showing an example of a display screen according to the third embodiment. Within the monitor display frame 22 are a machining condition instruction display frame 23, a post-machining predicted shape display frame 24, a post-machining predicted shape plan view display frame 25, a post-machining predicted shape front view display frame 26, and a post-machining predicted shape side view display. A frame 27 and a post-processing depth distribution display frame 35 are arranged.

加工条件指示表示枠23内には、レーザー式非接触三次元形状測定装置10により取得された試料11の初期形状を表す加工前試料形状立体図28および加工面29が表示されている。 In the processing condition instruction display frame 23, a three-dimensional view 28 of sample shape before processing and a processed surface 29 representing the initial shape of the sample 11 obtained by the laser type non-contact three-dimensional shape measuring device 10 are displayed.

使用者は、加工面29をマウス16によって操作することが可能である。使用者は、加工面29を任意方向へ回転させたり移動させたりすることができる。 A user can operate the processing surface 29 with the mouse 16 . The user can rotate or move the processing surface 29 in any direction.

加工パラメータ表示枠34に加工面を表わす数値が表示されている。加工面を表わす数値は、たとえば、加工面の位置を表わす加工面の原点座標と、加工面の向きを表わす加工面の傾きおよび加工面の方位とを含む。使用者は、キーボード15から数値を入力することによって加工面を変化させることが可能である。 Numerical values representing the machining surface are displayed in the machining parameter display frame 34 . The numerical values representing the machining surface include, for example, the origin coordinates of the machining surface representing the position of the machining surface, and the inclination and orientation of the machining surface representing the direction of the machining surface. The user can change the machining surface by inputting numerical values from the keyboard 15 .

加工後予測形状表示枠24内には加工後試料形状立体図30が表示される。加工後予測形状平面図表示枠25内には加工後予測形状平面図31が表示される。加工後予測形状正面図表示枠26内には加工後予測形状正面図32が表示される。加工後予測形状側面図表示枠27内には加工後予測形状側面図33が表示される。加工深さ分布表示枠35内には加工深さ分布グラフ36が表示される。使用者が、加工面29の位置および向きを変化させると、加工後試料形状立体図30、加工後予測形状平面図31、加工後予測形状正面図32、および加工後予測形状側面図33が変化する。使用者は、このように予測形状を見ながら、加工条件の指定を行なうことができる。 A three-dimensional drawing 30 of the sample shape after processing is displayed in the predicted shape display frame 24 after processing. A post-machining predicted shape plan view 31 is displayed in the post-machining predicted shape plan view display frame 25 . A post-machining predicted shape front view 32 is displayed in the post-machining predicted shape front view display frame 26 . A post-machining predicted shape side view 33 is displayed in the post-machining predicted shape side view display frame 27 . A processing depth distribution graph 36 is displayed in the processing depth distribution display frame 35 . When the user changes the position and orientation of the processing surface 29, the three-dimensional view 30 of the sample after processing, the plan view 31 of the predicted shape after processing, the front view 32 of the predicted shape after processing, and the side view 33 of the predicted shape after processing change. do. The user can designate machining conditions while viewing the predicted shape in this way.

実施の形態3によれば、試料内部の興味のある部位の情報を誤りなく取得することが可能である。 According to Embodiment 3, it is possible to acquire information on an interesting site inside the sample without error.

実施の形態4.
図16は、実施の形態4の試料分析装置の構成例を表わす図である。実施の形態4の試料分析装置では、低加重研磨装置19は、エアブロー機構37を備える。
Embodiment 4.
FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration example of a sample analyzer according to Embodiment 4. FIG. In the sample analyzer of Embodiment 4, the low load polishing device 19 has an air blow mechanism 37 .

図17は、実施の形態4の試料分析装置による試料の分析の手順を表わす図である。 FIG. 17 is a diagram showing the procedure of sample analysis by the sample analyzer of the fourth embodiment.

実施の形態4の試料の分析の手順が、図5に示す実施の形態1の試料の分析の手順と相違する点は、以下である。 The sample analysis procedure of Embodiment 4 differs from the sample analysis procedure of Embodiment 1 shown in FIG. 5 in the following points.

実施の形態1と同様に、ステップS201~S206が実行される。 Steps S201 to S206 are executed in the same manner as in the first embodiment.

ステップS206の後、ステップS301において、研磨加工された試料11がセットされた試料ステージ13は、エアブロー機構37内の図示しないエアガンでブローされて清浄化される。 After step S206, in step S301, the sample stage 13 on which the polished sample 11 is set is blown by an air gun (not shown) in the air blow mechanism 37 and cleaned.

その後、実施の形態1と同様に、ステップS207において、試料11は、試料ステージ駆動レール12上を搬送され、低加重研磨装置19から運び出され、再びレーザー式非接触三次元形状測定装置10に導入される。 After that, as in the first embodiment, in step S207, the sample 11 is conveyed on the sample stage drive rail 12, carried out from the low-load polishing device 19, and introduced again into the laser non-contact three-dimensional shape measuring device 10. be done.

実施の形態4によれば、加工屑による加工後形状測定データの誤差、フーリエ変換赤外分光分析データの誤差、および試料ステージ駆動レールの汚染を防止できる。これによって、データの精度改善並びに装置保全の効果が得られる。 According to the fourth embodiment, it is possible to prevent errors in post-processing shape measurement data, errors in Fourier transform infrared spectroscopic analysis data, and contamination of the sample stage drive rail due to processing scraps. As a result, it is possible to improve the accuracy of the data and to maintain the equipment.

実施の形態5.
実施の形態5の試料分析装置の構成は、図4に示す実施の形態1の試料分析装置の構成と同一である。
Embodiment 5.
The configuration of the sample analyzer of Embodiment 5 is the same as that of the sample analyzer of Embodiment 1 shown in FIG.

図18は、実施の形態5の試料分析装置による試料の分析の手順を表わす図である。 FIG. 18 is a diagram showing the procedure of sample analysis by the sample analyzer of the fifth embodiment.

実施の形態5の形状測定、研磨、形状測定、および分析に至る一連の流れは、実施の形態1と同一である。すなわち、実施の形態1と同様に、ステップS201~S212が実行される。実施の形態5の試料の分析の手順が、図5に示す実施の形態1の試料の分析の手順と相違する点は、以下である。 A series of flow from shape measurement, polishing, shape measurement, and analysis in the fifth embodiment is the same as in the first embodiment. That is, steps S201 to S212 are executed as in the first embodiment. The sample analysis procedure of the fifth embodiment differs from the sample analysis procedure of the first embodiment shown in FIG. 5 in the following points.

ステップS212の終了によって、単一の面の分析が終了すると、ステップS501において、数値演算装置17は、単一面の深さ-劣化度相関データの結果をモニター18に出力すると同時に、数値演算装置17に含まれる記憶領域に、深さd(1)の単一面の劣化度分布データを記憶する。 When step S212 ends, the analysis of the single surface is completed. In step S501, the numerical calculation device 17 outputs the result of the depth-degradation degree correlation data of the single surface to the monitor 18, and at the same time, the numerical calculation device 17 In the storage area included in , the deterioration degree distribution data of a single plane with a depth d(1) is stored.

試料は、再度試料ステージ13によって、低加重研磨装置19まで運ばれる。数値演算装置17には、繰り返し回数の設定値nと、各回における研磨する試料の厚さの設定値Δdが記憶されている。 The sample is carried to the low-load polishing device 19 by the sample stage 13 again. The numerical calculation device 17 stores a set value n of the number of repetitions and a set value Δd of the thickness of the sample to be polished each time.

その後、設定されている各回の厚さΔdだけ研磨加工するステップS206と、研磨加工後の試料の形状を計測するステップS208と、試料の研磨加工の深さを算出するステップS209と、分光分析を実行するステップS211と、試料の特性を分析するステップS212とが設定された回数nだけ繰り返す。これによって、試料11の研磨加工の複数の深さd(1)~d(n)における試料11の特性、すなわち、劣化度分布データが得られる。 Thereafter, step S206 of polishing by the set thickness Δd each time, step S208 of measuring the shape of the sample after polishing, step S209 of calculating the polishing depth of the sample, and spectroscopic analysis. Step S211 to be executed and step S212 to analyze the characteristics of the sample are repeated a set number of times n. As a result, the characteristics of the sample 11 at a plurality of depths d(1) to d(n) of the polishing process of the sample 11, that is, deterioration degree distribution data are obtained.

設定した回数の分析が完了した段階で、数値演算装置17は、記憶されている各z面の劣化度Eの分布データ(x,y,E)に基づいて、四次元データとして再構成を行う。解析結果は、Eをカラースケール表示にし、三次元座標をプロットしたり、スライス画像にするなどして表示される。 At the stage when the set number of analyzes is completed, the numerical calculation device 17 performs reconstruction as four-dimensional data based on the stored distribution data (x, y, E) of the degree of deterioration E of each z-plane. . The analysis results are displayed by displaying E in a color scale, plotting three-dimensional coordinates, or making slice images.

実施の形態1では面内で深さの異なる各点でのデータに基づいて、深さdに対する劣化度Eの相関データ(d,E)が取得されているが、実施の形態5によれば、曲面形状の試料について、表面の各点での深さ方向の劣化度の相関データをより厳密に取得することが可能となる。分析の結果ある点で特異的な劣化がみられるような場合に、異物などの影響で単一の点で劣化が生じているか、試料のある深さだけで劣化が生じているかを区別することが可能となる。特に深さ方向だけでなく面方向にも劣化の分布が生じている試料の劣化情報を精度よく取得することが可能となる。 In the first embodiment, the correlation data (d, E) of the degree of deterioration E with respect to the depth d is acquired based on the data at each point in the plane at different depths, but according to the fifth embodiment, , it becomes possible to more precisely acquire correlation data of the degree of deterioration in the depth direction at each point on the surface of a curved surface-shaped sample. Distinguishing whether deterioration occurs at a single point due to the influence of foreign matter, or only at a certain depth of the sample, when specific deterioration is observed at a certain point as a result of analysis. becomes possible. In particular, it is possible to accurately acquire deterioration information of a sample in which deterioration distribution occurs not only in the depth direction but also in the surface direction.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present disclosure is indicated by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the scope and meaning of equivalents of the scope of claims.

1,2 膜、3 基材、10 非接触三次元形状測定装置、11 試料、12 試料ステージ駆動レール、13 試料ステージ、15 キーボード、16 マウス、17 数値演算装置、18 モニター、19 低加重研磨装置、20 フーリエ変換赤外分光分析装置、23 加工条件指示表示枠、24 加工後予測形状表示枠、25 加工後予測形状平面図表示枠、26 加工後予測形状正面図表示枠、27 加工後予測形状側面図表示枠、28 前試料形状立体図、29 加工面、30 加工後試料形状立体図、31 加工後予測形状平面図、32 加工後予測形状正面図、33 加工後予測形状側面図、34 加工パラメータ表示枠、35 加工後深さ分布表示枠、36 加工後深さ分布表示枠、37 エアブロー機構。 Reference Signs List 1,2 film, 3 base material, 10 non-contact three-dimensional shape measuring device, 11 sample, 12 sample stage drive rail, 13 sample stage, 15 keyboard, 16 mouse, 17 numerical operation device, 18 monitor, 19 low weight polishing device , 20 Fourier transform infrared spectroscopic analyzer, 23 processing condition instruction display frame, 24 predicted shape display frame after processing, 25 predicted shape plan view display frame after processing, 26 predicted shape front view display frame after processing, 27 predicted shape after processing Side view display frame 28 Three-dimensional view of sample shape before processing 30 Three-dimensional view of sample shape after processing 31 Predicted shape plan view after processing 32 Predicted shape after processing Front view 33 Predicted shape side view after processing 34 Processing Parameter display frame 35 Post-machining depth distribution display frame 36 Post-machining depth distribution display frame 37 Air blow mechanism.

Claims (12)

試料の形状を測定する形状測定装置と、
前記試料の表面を研磨加工する低加重研磨装置と、
前記試料の加工面の分光分析を実行する分光分析装置と、
前記試料の形状の測定結果および前記分光分析の結果に基づいて、前記試料の研磨加工の深さにおける前記試料の特性を分析する演算装置、とを備えた、試料分析装置。
a shape measuring device for measuring the shape of a sample;
a low-load polishing device for polishing the surface of the sample;
a spectroscopic analysis device that performs spectroscopic analysis of the processed surface of the sample;
and a computing device for analyzing the characteristics of the sample at the depth of polishing of the sample based on the measurement result of the shape of the sample and the result of the spectroscopic analysis.
前記分光分析装置は、前記試料の加工面のフーリエ変換赤外分光分析を実行する、請求項1記載の試料分析装置。 2. The sample analyzer according to claim 1, wherein said spectroscopic analyzer performs Fourier transform infrared spectroscopic analysis of the processed surface of said sample. 前記演算装置は、フーリエ変換赤外分光分析スペクトル内の特定結合状態のピーク強度を特定する、請求項2記載の試料分析装置。 3. The sample analyzer of claim 2, wherein said arithmetic unit identifies peak intensities of specific binding states within a Fourier transform infrared spectroscopy spectrum. 前記試料を載置する試料ステージと、
前記試料ステージを搬送するための試料ステージ駆動レールとを備え、
前記試料ステージ駆動レールによって、前記試料ステージは、前記形状測定装置、前記低加重研磨装置、前記分光分析装置に導入および搬出される、請求項1~3のいずれか1項に記載の試料分析装置。
a sample stage on which the sample is placed;
A sample stage drive rail for transporting the sample stage,
4. The sample analyzer according to any one of claims 1 to 3, wherein said sample stage is introduced into and carried out of said shape measuring device, said low-load polishing device, and said spectroscopic analysis device by said sample stage drive rail. .
前記低加重研磨装置は、前記試料の表面の研磨の後、前記試料の加工面を洗浄するためのエアブロー機構を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の試料分析装置。 The sample analyzer according to any one of claims 1 to 4, wherein said low-load polishing device includes an air blow mechanism for cleaning the processed surface of said sample after polishing the surface of said sample. 表示装置と、
使用者の入力を受け付ける入力装置と、をさらに備え、
前記演算装置は、加工前の試料の形状と、加工面とを前記表示装置に表示し、
前記入力装置からの使用者の入力に従って、前記加工面の位置および向きを変化させ、前記加工面に応じた加工後の前記試料の予測形状を前記表示装置に表示する、請求項1~5のいずれか1項に記載の試料分析装置。
a display device;
an input device for accepting user input,
The computing device displays the shape of the sample before processing and the processed surface on the display device,
According to the user's input from the input device, the position and orientation of the processing surface are changed, and the predicted shape of the sample after processing according to the processing surface is displayed on the display device. A sample analyzer according to any one of claims 1 to 3.
研磨加工前の試料の形状を計測するステップと、
前記試料を低加重で研磨加工するステップと、
前記研磨加工後の試料の形状を計測するステップと、
前記研磨加工前の試料の形状と、前記研磨加工後の試料の形状とに基づいて、前記試料の研磨加工の深さを算出するステップと、
前記試料の加工面の分光分析を実行するステップと、
前記分光分析の結果に基づいて、前記試料の研磨加工の深さにおける前記試料の特性を分析するステップと、を備えた、試料分析方法。
measuring the shape of the sample before polishing;
polishing the sample with a low load;
measuring the shape of the sample after polishing;
calculating the polishing depth of the sample based on the shape of the sample before polishing and the shape of the sample after polishing;
performing a spectroscopic analysis of the working surface of the sample;
and analyzing the characteristics of the sample at the depth of polishing of the sample based on the result of the spectroscopic analysis.
前記分光分析を実行するステップは、前記試料の加工面のフーリエ変換赤外分光分析を実行するステップを含む、請求項7記載の試料分析方法。 8. The method of analyzing a sample according to claim 7, wherein performing spectroscopic analysis comprises performing Fourier transform infrared spectroscopic analysis of a working surface of said sample. 前記試料の特性を分析するステップは、フーリエ変換赤外分光分析スペクトル内の特定結合状態のピーク強度を特定するステップを含む、請求項8記載の試料分析方法。 9. The method of analyzing a sample according to claim 8, wherein analyzing the properties of the sample comprises identifying peak intensities of particular binding states in a Fourier transform infrared spectroscopy spectrum. 前記研磨加工するステップは、
前記試料を研磨加工する時間の途中の予め定められた時間が経過したときに研磨加工を停止した場合の試料の形状を予測するステップと、
使用者が入力した加工条件に従って、前記試料を研磨加工し、前記予め定められた時間が経過したときに研磨加工を停止するステップと、
前記停止したときの前記試料の形状を計測するステップと、
前記予測した試料の形状と前記計測した試料の形状とに基づいて、使用者が入力した加工後形状となるように前記加工条件を修正するステップと、
前記修正された加工条件に従って、前記試料の研磨加工を実行するステップと、を含む、請求項7~9のいずれか1項に記載の試料分析方法。
The polishing step includes:
Predicting the shape of the sample when the polishing process is stopped when a predetermined time has elapsed during the time of polishing the sample;
polishing the sample according to processing conditions input by a user, and stopping the polishing when the predetermined time has elapsed;
measuring the shape of the sample when it stops;
a step of correcting the processing conditions so as to obtain the post-processing shape input by the user based on the predicted shape of the sample and the measured shape of the sample;
The sample analysis method according to any one of claims 7 to 9, comprising the step of performing polishing processing of said sample according to said modified processing conditions.
前記試料の研磨加工後に、エアブロー機構によって、前記試料の加工面を洗浄するステップを、含む請求項7~10のいずれか1項に記載の試料分析方法。 The sample analysis method according to any one of claims 7 to 10, further comprising the step of cleaning the processed surface of the sample with an air blow mechanism after polishing the sample. 前記研磨加工するステップと、前記研磨加工後の試料の形状を計測するステップと、前記試料の研磨加工の深さを算出するステップと、前記分光分析を実行するステップと、前記試料の特性を分析するステップとを複数回繰り返すことによって、前記試料の研磨加工の複数の深さにおける前記試料の特性を得る、請求項7~11のいずれか1項に記載の試料分析方法。
the step of polishing, the step of measuring the shape of the sample after the polishing, the step of calculating the polishing depth of the sample, the step of performing the spectroscopic analysis, and the analysis of the characteristics of the sample. 12. The sample analysis method according to any one of claims 7 to 11, wherein the characteristics of the sample at multiple depths of polishing of the sample are obtained by repeating the steps of and a plurality of times.
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