JP2621265B2 - 表面分析マッピング装置 - Google Patents
表面分析マッピング装置Info
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- JP2621265B2 JP2621265B2 JP62324982A JP32498287A JP2621265B2 JP 2621265 B2 JP2621265 B2 JP 2621265B2 JP 62324982 A JP62324982 A JP 62324982A JP 32498287 A JP32498287 A JP 32498287A JP 2621265 B2 JP2621265 B2 JP 2621265B2
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- sample surface
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- mapping
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Description
【発明の詳細な説明】 イ．産業上の利用分野 本発明は電子線マイクロアナライザ（EPMA）を用いた
試料面の二次元的分析装置に関する。
試料面の二次元的分析装置に関する。
ロ．従来の技術 EPMAを用いて試料面の二次元的分析（マッピング）を
行う場合従来は、試料面に長方形の走査領域を設定して
分析を行っていた。このように走査領域を長方形に設定
する方式では、任意製品の断面全体のマッピングのよう
に試料の形が不定形の場合、走査領域を試料の形に外接
するような長方形に設定することになり、領域内の試料
が存在しない部分も走査のために時間を消費し、試料面
積の割に分析所要時間が長くかかることになる。
行う場合従来は、試料面に長方形の走査領域を設定して
分析を行っていた。このように走査領域を長方形に設定
する方式では、任意製品の断面全体のマッピングのよう
に試料の形が不定形の場合、走査領域を試料の形に外接
するような長方形に設定することになり、領域内の試料
が存在しない部分も走査のために時間を消費し、試料面
積の割に分析所要時間が長くかかることになる。
ハ．発明が解決しようとする問題点 不定形試料のマッピングにおいて、従来試料を包含す
る走査領域を設定していたのは、試料の形に合うように
予め走査領域を設定するのは極めて繁雑な作業だからで
ある。従って本発明は予め走査領域を設定するのでな
く、マッピングを行っている過程で自動的に走査範囲を
決定して行くようにしようとするものである。
る走査領域を設定していたのは、試料の形に合うように
予め走査領域を設定するのは極めて繁雑な作業だからで
ある。従って本発明は予め走査領域を設定するのでな
く、マッピングを行っている過程で自動的に走査範囲を
決定して行くようにしようとするものである。
ニ．問題点解決のための手段 EPMAに付設された光学顕微鏡に自動焦点検出手段を設
け、試料面走査中、光軸方向の所定範囲内に試料面が検
出されるか否かによって電子ビーム照射点が試料面上に
あるか試料面から外れているかを識別し、試料面が検出
されている状態から検出されない状態に変った所で走査
方向を反転させるようにした。
け、試料面走査中、光軸方向の所定範囲内に試料面が検
出されるか否かによって電子ビーム照射点が試料面上に
あるか試料面から外れているかを識別し、試料面が検出
されている状態から検出されない状態に変った所で走査
方向を反転させるようにした。
ホ．作用 EPMAに付設されている光学顕微鏡の光軸は電子光学系
の光軸と一致させてある。上記光軸と直交する二方向を
X,Y方向、光軸方向をＺ方向とすると、光学顕微鏡の焦
点が試料面に合うように試料面をＺ方向に動かすことに
よって試料面のＺ方向の位置、つまり高さを所定位置に
設定することができる。試料をX,Y両方向に移動させて
試料面を電子ビームで走査中に試料面が光学顕微鏡の光
軸から外れると焦点検出装置によって焦点外れの信号が
得られることによって電子光学系の光軸が試料面から外
れたことが判る。従って焦点が合っている状態から焦点
外れの状態に変った所で走査方向を反転させれば走査は
常に試料に外形からわずかにはみ出す範囲内で行われる
ことになり、走査範囲は自動的に試料の形に応じて決ま
り、無駄な範囲を走査しないですむからマッピング所要
時間が短縮される。
の光軸と一致させてある。上記光軸と直交する二方向を
X,Y方向、光軸方向をＺ方向とすると、光学顕微鏡の焦
点が試料面に合うように試料面をＺ方向に動かすことに
よって試料面のＺ方向の位置、つまり高さを所定位置に
設定することができる。試料をX,Y両方向に移動させて
試料面を電子ビームで走査中に試料面が光学顕微鏡の光
軸から外れると焦点検出装置によって焦点外れの信号が
得られることによって電子光学系の光軸が試料面から外
れたことが判る。従って焦点が合っている状態から焦点
外れの状態に変った所で走査方向を反転させれば走査は
常に試料に外形からわずかにはみ出す範囲内で行われる
ことになり、走査範囲は自動的に試料の形に応じて決ま
り、無駄な範囲を走査しないですむからマッピング所要
時間が短縮される。
ヘ．実施例 第１図は本発明の一実施例を示す。１は電子銃、２は
電子光学系の対物レンズ、３は試料ステージで、X,Y3軸
方向の移動装置４上に取付けられており、Ｓはその試料
ステージに載置された試料である。５は試料面の電子ビ
ーム照射点から放射されるＸ線を分光する分光結晶、６
はＸ線検出器で、以上の各部によってEPMAが構成されて
いる。
電子光学系の対物レンズ、３は試料ステージで、X,Y3軸
方向の移動装置４上に取付けられており、Ｓはその試料
ステージに載置された試料である。５は試料面の電子ビ
ーム照射点から放射されるＸ線を分光する分光結晶、６
はＸ線検出器で、以上の各部によってEPMAが構成されて
いる。
７はEPMAに付設されている光学顕微鏡の対物凹面鏡で
あり、その光軸は電子光学系の光軸と一致させてある。
光学顕微鏡の光軸は鏡８によって側方に折曲され対物凹
面鏡７による試料面の像が撮像素子9,9′の受光面上に
形成されるようになっている。撮像素子9,9′は光学顕
微鏡の光軸上で試料面が正規の高さ位置（Ｚ軸方向位
置）にあるときの試料面の像Ｉの前後において光軸をは
さんで反対側に配置されている。10は半透明鏡で、この
半透明鏡に関し、試料面の像位置Ｉと共役な位置に点光
源Ｌが配置され、このＬの像が対物凹面鏡７によって試
料面に結像される。試料面に投射された光源Ｌの光は試
料面で反射され、試料面の像Ｉの所に試料面の光源Ｌの
光の投射スポットの像を形成する。試料面が正規の高さ
位置にあるときこのスポットの像はＩの位置に一致して
おり、Ｉの位置の前後に位置している撮像素子の所では
スポットの像は稍ぼやけて広くなっている。試料面の高
さが下ると上記スポットの像は撮像素子９の方に近づ
き、撮像素子９の受光範囲の方が９′のそれより広くな
り、反対に試料面が正規位置より高くなると撮像素子
９′の受光範囲の方が９のそれより広くなる。焦点検出
装置11は撮像素子9,9′の受光範囲をモニタして９の受
光範囲の方が大になれば試料面を上げよと云う信号を出
し、９′の受光範囲の方が大になれば試料面を下げよと
云う信号を出力し、制御装置は上記信号を受けて試料ス
テージのX,Y,Z方向移動装置４のＺ軸方向移動を制御し
て、撮像素子9,9′の受光範囲の広さが常に等しくなる
ようにしている。このようにして試料面が多少凹凸があ
っても、マッピング動作中常に試料面の電子線照射点が
正規の高さにあるようになっている。以上の構成におい
てマッピング動作を行う場合、制御装置12は焦点検出装
置11からの信号によって試料の高さ位置を制御するに当
り、試料を上げる方向の移動量が予め設定されている限
界量を超過してもなお合焦状態が得られないとき、試料
面が電子光学系の光軸から外れたと判断するようにして
ある。制御装置12はマッピング動作全体を制御するもの
で、移動装置４のＸ方向、Ｙ方向移動制御およびＸ線検
出器６の出力の取込み、取込んだＸ線検出データに対す
るデータ処理、表示等の制御も行う。
あり、その光軸は電子光学系の光軸と一致させてある。
光学顕微鏡の光軸は鏡８によって側方に折曲され対物凹
面鏡７による試料面の像が撮像素子9,9′の受光面上に
形成されるようになっている。撮像素子9,9′は光学顕
微鏡の光軸上で試料面が正規の高さ位置（Ｚ軸方向位
置）にあるときの試料面の像Ｉの前後において光軸をは
さんで反対側に配置されている。10は半透明鏡で、この
半透明鏡に関し、試料面の像位置Ｉと共役な位置に点光
源Ｌが配置され、このＬの像が対物凹面鏡７によって試
料面に結像される。試料面に投射された光源Ｌの光は試
料面で反射され、試料面の像Ｉの所に試料面の光源Ｌの
光の投射スポットの像を形成する。試料面が正規の高さ
位置にあるときこのスポットの像はＩの位置に一致して
おり、Ｉの位置の前後に位置している撮像素子の所では
スポットの像は稍ぼやけて広くなっている。試料面の高
さが下ると上記スポットの像は撮像素子９の方に近づ
き、撮像素子９の受光範囲の方が９′のそれより広くな
り、反対に試料面が正規位置より高くなると撮像素子
９′の受光範囲の方が９のそれより広くなる。焦点検出
装置11は撮像素子9,9′の受光範囲をモニタして９の受
光範囲の方が大になれば試料面を上げよと云う信号を出
し、９′の受光範囲の方が大になれば試料面を下げよと
云う信号を出力し、制御装置は上記信号を受けて試料ス
テージのX,Y,Z方向移動装置４のＺ軸方向移動を制御し
て、撮像素子9,9′の受光範囲の広さが常に等しくなる
ようにしている。このようにして試料面が多少凹凸があ
っても、マッピング動作中常に試料面の電子線照射点が
正規の高さにあるようになっている。以上の構成におい
てマッピング動作を行う場合、制御装置12は焦点検出装
置11からの信号によって試料の高さ位置を制御するに当
り、試料を上げる方向の移動量が予め設定されている限
界量を超過してもなお合焦状態が得られないとき、試料
面が電子光学系の光軸から外れたと判断するようにして
ある。制御装置12はマッピング動作全体を制御するもの
で、移動装置４のＸ方向、Ｙ方向移動制御およびＸ線検
出器６の出力の取込み、取込んだＸ線検出データに対す
るデータ処理、表示等の制御も行う。
マッピング動作における試料面の走査は第２図に示す
ように行われる。走査は試料をＸ軸の正方向に一画素分
ずつステップ送りし、一本のＸ方向走査線に沿う走査が
終るとＹ方向に一画素分ステップ送りされ、その後Ｘ軸
負方向に走査され、次の走査線の起点迄戻ったら再びＸ
軸正方向に一画素分ずつのステップ送りが行われるので
ある。従来は第２に示すような異形の試料に対して（X
a,Ya）（Xb,Ya）（Xa,Yb），（Xb,Yb）で示される方形
の範囲を走査していたのに対し、Ａ点（Xa,Ya）からス
タートしてP1点まで走査し、次にR2に戻ってP2点まで走
査すると云うように走査範囲を試料の形に応じて決めな
がらＢ点に至ってマッピング動作を終る。
ように行われる。走査は試料をＸ軸の正方向に一画素分
ずつステップ送りし、一本のＸ方向走査線に沿う走査が
終るとＹ方向に一画素分ステップ送りされ、その後Ｘ軸
負方向に走査され、次の走査線の起点迄戻ったら再びＸ
軸正方向に一画素分ずつのステップ送りが行われるので
ある。従来は第２に示すような異形の試料に対して（X
a,Ya）（Xb,Ya）（Xa,Yb），（Xb,Yb）で示される方形
の範囲を走査していたのに対し、Ａ点（Xa,Ya）からス
タートしてP1点まで走査し、次にR2に戻ってP2点まで走
査すると云うように走査範囲を試料の形に応じて決めな
がらＢ点に至ってマッピング動作を終る。
第３図に上述したマッピング動作を行う制御装置12の
動作のフローチャートの一例を示す。マッピングを行う
ときは、EPMAに試料を挿入し、光学顕微鏡の撮像素子9,
9′の部分を接眼レンズと差換え、光源Ｌの位置を後方
にずらせて試料面を全面照射するようにし、試料を上下
して目視により光学顕微鏡の焦点を合せる。こうすると
試料面は正規の高さに設定される。次に試料をX,Yに動
かして目視によりマッピングの視点，終点位置を決め、
夫々の位置を光学顕微鏡の視野中心に持って来たときの
試料ステージ３のX,Y座標を制御装置12に読込ませる。
このようにして設定されたマッピングの視点終点は例え
ば第２図にA,Bで示される。その後接眼レンズを撮像素
子9,9′と差換える。点A,Bの横の座標値は試料ステージ
３の座標で、これはステッピングモータで駆動されてい
る移動装置４のＸ軸,Y軸夫々の駆動モータへ供給した駆
動パルスを制御装置12が計数することによって検知され
ているものである。試料ステージ３をマッピングの始点
に位置させてマッピングをスタートさせる。マッピング
動作では試料ステージ３はX,Y方向に一画素分ずつステ
ップ駆動される。まずＸ正方向に一ステップ駆動（イ）
し、光学顕微鏡が合焦か否か判定（ロ）する。この判定
は焦点検出装置11から試料面を上げよ或は下げよ何れの
信号も出ていなければ合焦、出ていれば、焦点検出装置
11からの指定信号に応じて合焦まで移動装置４のＺ軸を
駆動（ハ）する。合焦であればＸ線検出器出力を試料ス
テージの座標データと共にメモリに取込む（ニ）。合焦
でなくてＺ軸駆動を行うときは（ホ）のステップでＺ軸
方向の駆動量が上方限界を超えてたか否か検知し、超え
ない（No）ときは（ロ）のステップに戻り合焦に至るま
でＺ軸駆動を行う。超えたとき（YES）は（ヘ）のステ
ップで前回試料ステージ位置では合焦であったか否かチ
ェックしNOであれば動作は（イ）に戻る。当初第２図Ａ
点から出発すると、Ａ点は試料外の点であるから、動作
は（イ）（ロ）（ハ）（ホ）（ヘ）（イ）のループを回
って試料がＸ軸正方向に送られて、この間データの取込
みは行われていない。試料面が電子ビーム照射点の下に
入って来ると動作は（イ）（ロ）（ニ）（イ）のループ
を回って一本のＸ方向走査線に沿い一画素分ずつデータ
の取込みが行われて行く。一つの走査線に沿って走査が
進み、電子ビーム照射点が試料の右縁の外へ出ると、動
作は再び（イ）（ロ）（ハ）（ホ）と進んで（ヘ）のス
テップがYESとなる。つまりそれまでは合焦状態にあっ
たものが、試料面がなくなって合焦が得られなくなった
ことが分る。そこで（ヘ）のステップがYESになると、
ステージ４のＹ軸座標がYb（最終走査線）か否かチェッ
ク（ト）され、NOのときは移動装置４のＹ軸を１ステッ
プ駆動し（チ）、Ｘ軸を負方向にステップ駆動（イ）′
する。このＸ軸負方向のステップ駆動においても上述
（イ）〜（ヘ）と同じ動作ステップ（イ′）〜（ヘ′）
を繰返し、（ヘ′）のステップがYESになると動作は
（ト′），（チ′）を経て（イ）のステップに戻る。こ
のようにして試料面のジグザグ走査が進行し、（ト）或
は（ト′）のステップがYESになるとマッピング動作は
終了する。
動作のフローチャートの一例を示す。マッピングを行う
ときは、EPMAに試料を挿入し、光学顕微鏡の撮像素子9,
9′の部分を接眼レンズと差換え、光源Ｌの位置を後方
にずらせて試料面を全面照射するようにし、試料を上下
して目視により光学顕微鏡の焦点を合せる。こうすると
試料面は正規の高さに設定される。次に試料をX,Yに動
かして目視によりマッピングの視点，終点位置を決め、
夫々の位置を光学顕微鏡の視野中心に持って来たときの
試料ステージ３のX,Y座標を制御装置12に読込ませる。
このようにして設定されたマッピングの視点終点は例え
ば第２図にA,Bで示される。その後接眼レンズを撮像素
子9,9′と差換える。点A,Bの横の座標値は試料ステージ
３の座標で、これはステッピングモータで駆動されてい
る移動装置４のＸ軸,Y軸夫々の駆動モータへ供給した駆
動パルスを制御装置12が計数することによって検知され
ているものである。試料ステージ３をマッピングの始点
に位置させてマッピングをスタートさせる。マッピング
動作では試料ステージ３はX,Y方向に一画素分ずつステ
ップ駆動される。まずＸ正方向に一ステップ駆動（イ）
し、光学顕微鏡が合焦か否か判定（ロ）する。この判定
は焦点検出装置11から試料面を上げよ或は下げよ何れの
信号も出ていなければ合焦、出ていれば、焦点検出装置
11からの指定信号に応じて合焦まで移動装置４のＺ軸を
駆動（ハ）する。合焦であればＸ線検出器出力を試料ス
テージの座標データと共にメモリに取込む（ニ）。合焦
でなくてＺ軸駆動を行うときは（ホ）のステップでＺ軸
方向の駆動量が上方限界を超えてたか否か検知し、超え
ない（No）ときは（ロ）のステップに戻り合焦に至るま
でＺ軸駆動を行う。超えたとき（YES）は（ヘ）のステ
ップで前回試料ステージ位置では合焦であったか否かチ
ェックしNOであれば動作は（イ）に戻る。当初第２図Ａ
点から出発すると、Ａ点は試料外の点であるから、動作
は（イ）（ロ）（ハ）（ホ）（ヘ）（イ）のループを回
って試料がＸ軸正方向に送られて、この間データの取込
みは行われていない。試料面が電子ビーム照射点の下に
入って来ると動作は（イ）（ロ）（ニ）（イ）のループ
を回って一本のＸ方向走査線に沿い一画素分ずつデータ
の取込みが行われて行く。一つの走査線に沿って走査が
進み、電子ビーム照射点が試料の右縁の外へ出ると、動
作は再び（イ）（ロ）（ハ）（ホ）と進んで（ヘ）のス
テップがYESとなる。つまりそれまでは合焦状態にあっ
たものが、試料面がなくなって合焦が得られなくなった
ことが分る。そこで（ヘ）のステップがYESになると、
ステージ４のＹ軸座標がYb（最終走査線）か否かチェッ
ク（ト）され、NOのときは移動装置４のＹ軸を１ステッ
プ駆動し（チ）、Ｘ軸を負方向にステップ駆動（イ）′
する。このＸ軸負方向のステップ駆動においても上述
（イ）〜（ヘ）と同じ動作ステップ（イ′）〜（ヘ′）
を繰返し、（ヘ′）のステップがYESになると動作は
（ト′），（チ′）を経て（イ）のステップに戻る。こ
のようにして試料面のジグザグ走査が進行し、（ト）或
は（ト′）のステップがYESになるとマッピング動作は
終了する。
上の実施例では試料面の走査はジグザグに行われる
が、分析データの取込みはＸ軸正方向の移動においての
み行い、負方向へは速戻りするようにするときは第３図
のフローでデータ取込みのステップ（ニ′）がなくなっ
てこのステップが素通りになり、（チ′）のステップが
なくなる。
が、分析データの取込みはＸ軸正方向の移動においての
み行い、負方向へは速戻りするようにするときは第３図
のフローでデータ取込みのステップ（ニ′）がなくなっ
てこのステップが素通りになり、（チ′）のステップが
なくなる。
ト．効果 本発明によれば異形試料のEPMA等によるマッピングに
当って試料のない領域まで走査しないですむから分析所
要時間が短縮され、しかも走査領域は試料の形に従って
自動的に決まるので予め試料の形に合わせて走査領域を
設定すると云うような繁雑な操作も不要で、分析能率が
大いに向上する。
当って試料のない領域まで走査しないですむから分析所
要時間が短縮され、しかも走査領域は試料の形に従って
自動的に決まるので予め試料の形に合わせて走査領域を
設定すると云うような繁雑な操作も不要で、分析能率が
大いに向上する。
第１図は本発明の一実施例装置の構成を示すブロック
図、第２図は本発明における試料面走査軌跡の図、第３
図は本発明の一実施例における制御装置の動作のフロー
チャートである。 １……電子銃、２……電子対物レンズ、３……試料ステ
ージ、４……X,Y,Z3軸方向移動装置、５……Ｘ線分光結
晶、６……Ｘ線検出器、７……凹面対物鏡、８……鏡、
9,9′……撮像素子、10……半透明鏡、11……焦点検出
装置、12……制御装置、Ｓ……試料、Ｌ……点光源。
図、第２図は本発明における試料面走査軌跡の図、第３
図は本発明の一実施例における制御装置の動作のフロー
チャートである。 １……電子銃、２……電子対物レンズ、３……試料ステ
ージ、４……X,Y,Z3軸方向移動装置、５……Ｘ線分光結
晶、６……Ｘ線検出器、７……凹面対物鏡、８……鏡、
9,9′……撮像素子、10……半透明鏡、11……焦点検出
装置、12……制御装置、Ｓ……試料、Ｌ……点光源。
Claims (1)
- 【請求項１】試料面を二次元的に走査する型の表面分析
装置と、試料面に上記装置と同じ視点を持つ光学顕微鏡
と、同顕微鏡に設けられた焦点検出装置と、試料を三次
元的に移動させる制御装置とよりなり、この制御装置は
試料面の予め定められた上下移動範囲内で焦点検出装置
から合焦の信号が得られる範囲内で試料を二次元的に移
動させるようになっていることを特徴とする表面分析マ
ッピング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62324982A JP2621265B2 (ja) | 1987-12-21 | 1987-12-21 | 表面分析マッピング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62324982A JP2621265B2 (ja) | 1987-12-21 | 1987-12-21 | 表面分析マッピング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01166447A JPH01166447A (ja) | 1989-06-30 |
| JP2621265B2 true JP2621265B2 (ja) | 1997-06-18 |
Family
ID=18171805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62324982A Expired - Lifetime JP2621265B2 (ja) | 1987-12-21 | 1987-12-21 | 表面分析マッピング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2621265B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52114210A (en) * | 1976-03-22 | 1977-09-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Synchronizing multiplex system |
| JPS6177243A (ja) * | 1984-09-20 | 1986-04-19 | Jeol Ltd | 面分析可能な走査電子顕微鏡 |
-
1987
- 1987-12-21 JP JP62324982A patent/JP2621265B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01166447A (ja) | 1989-06-30 |
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