JP3451608B2 - X-ray analyzer - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子線マイクロア
ナライザ等のX線分析装置に関し、特に、ステージ走査
によって試料面の2次元分析を行う組成マッピングと、
試料面の表面形状を表す表面形状マッピングとを備えた
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】X線分析装置は、例えば電子線マイクロ
アナライザでは、電子ビームで試料面を2次元的に走査
して試料の原子をイオン化し、そのとき発生する特性X
線等の二次放射線を検出することによって成分元素の分
布等の測定を行っている。このような装置では、通常電
子光学系とX線光学系との間の調整、試料面の分析位置
の確認等のために光学顕微鏡が付属装備され、また、試
料をX,Y,Z方向にμm程度の精度で微動できる試料
ステージが設けられている。
【0003】大型の試料のミクロ領域の分析に対応する
ために、試料ステージをX,Y方向に自動走査して広い
面積の面分析によるマッピングを行うとともに、試料面
のうねりや凹凸に対応してX線分光器の焦点位置を合わ
せるために、試料面の光学像を観察する光学顕微鏡に設
けた自動焦点装置によって試料ステージをZ軸方向に移
動している。これによって、大型の試料についても2次
元的な表面分析結果を組成マップとして作成している。
【0004】図7(a)は組成マップの一例を表してお
り、試料から得られる特性X線強度分布に基づいて組成
およびその2次元的分布を求め、2次元的に表示してい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のX線分析装置で
は、2次元的な組成分布の観察を行うことができるが、
試料の表面形状を含めた3次元的の観察を一つの装置で
同時に行うことができず、また、同一マップ上での表示
を行うことができないという問題点がある。
【0006】試料観察において、試料の組成分布のつい
ての情報の他に、試料表面のうねりや凹凸等の表面形状
についての情報が要求される場合がある。この表面形状
については、例えばBSE等の後方散乱電子の観察等の
X線分析装置とは別の観察手段によって求め、図7
(b)に示されるような表面形状マップを形成して2次
元的に表している。そのため、試料の組成分布と表面形
状の両方の情報が必要な場合には、それぞれ別個に求め
ておいた組成マップと表面形状マップとを並べて表示
し、両データの比較対照を行っている。
【0007】そのため、組成分布のための装置と表面形
状のための装置を別個に用意する必要があり、また、両
データを同時に求めることができず、分析および観察を
並行して行うことができない。
【0008】そこで、本発明は前記した従来のX線分析
装置の問題点を解決し、組成データと形状データを一つ
の装置で同時に得ることができるX線分析装置を提供す
ることを目的とし、また、組成データと表面形状データ
を同一マップ上に表示することができるX線分析装置を
提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】 本発明のX線分析装置
において、電子ビーム照射装置と、X線強度を検出する
X線分光器と、試料ステージをX,Y方向に自動走査す
るX,Yステージ装置と、試料面をX線分光器の焦点位
置にZ方向に追従させるZステージ装置とを備えた構成
により、X線強度から試料の組成データを求め、X,Y
ステージ装置およびZステージ装置から試料の表面形状
データを求めることによって、組成データと表面形状デ
ータを一つの装置で同時に得る。
【0010】 さらに、本発明はデータ処理装置を備
え、X線強度から求めた試料の組成データとX,Yステ
ージ装置およびZステージ装置から求めた試料の表面形
状データとにより3次元マップを形成するデータ処理装
置を備える。このデータ処理装置により、組成データと
表面形状データを同一マップ上に表示することができ
る。
【0011】本発明のX,Yステージ装置は、試料ステ
ージを直接移動するX,Yステージ、該X,Yステージ
を駆動するX,Yステージ駆動装置、および該X,Yス
テージ駆動装置を制御するX,Yステージ制御装置を含
む一連の機構であり、試料のX,Y方向の表面形状デー
タは、このX,Yステージ装置にかかわる座標データ
(例えば、各装置から得られる移動量や制御信号等)か
ら求めることができる。
【0012】また、本発明のZステージ装置は、試料面
の位置が常にX線分光器の焦点位置に保持されるように
試料ステージをZ方向に移動する機構であって、試料ス
テージを直接移動するZステージ、該Zステージを駆動
するZステージ駆動装置、および該Zステージ駆動装置
を制御するZステージ制御装置、および試料面の位置情
報を検出してZステージ制御装置にフィードバックする
機構を含む一連の機構であり、試料のZ方向の表面形状
データは、このZステージ装置にかかわる座標データ
(例えば、各装置から移動量や制御信号等)から求める
ことができる。
【0013】また、本発明のデータ処理装置は、試料の
組成データと表面形状データとから、同一試料の同一分
析点における組成データと表面形状データの組からなる
3次元マップを形成し、両データを重ね合わせて画像処
理し同一マップ上に表示する機構である。
【0014】本発明の第1の実施態様は、Zステージ制
御装置における試料面の位置情報を検出してZステージ
制御装置にフィードバックする機構は、試料面の光学像
を観察する光学顕微鏡に設けた自動焦点装置であり、試
料のZ方向の表面形状データは自動焦点装置によるZ軸
方向の移動量から求めることができる。
【0015】本発明の第2の実施態様は、データ処理装
置は、画像処理した組成データと表面形状データとを記
憶する記憶装置を含み、記憶装置をデータの画像処理と
並行して表示装置に送ることによリアルタイムでの表示
を可能とし、また、記憶装置からデータを一括して表示
装置に送ることによりオフラインでの全分析領域の表示
を可能とする。
【0016】X,Yステージ装置によって試料ステージ
をX,Y方向に自動走査して、電子ビームの照射点と試
料の分析点とを一致させる。一方、Zステージ装置は試
料面がX線分光器の焦点位置となるように、試料面の凹
凸に応じて試料ステージをZ方向に移動して追従させ
る。そして、X,Yステージ装置の移動に伴って得られ
るX,Y座標、およびZステージ装置の移動に伴って得
られるZ座標から試料の表面形状データを求める。
【0017】また、試料の組成データの収集は、電子ビ
ーム照射装置から該分析点に電子ビームを照射し、分析
点から放出される特性X線をX線分光器によって検出
し、この検出された特性X線のX線強度測定により行
う。
【0018】上記表面形状データと組成データの収集
は、同一の測定で同一の試料について同時に行うことが
できる。
【0019】また、データ処理装置は、試料の組成デー
タと表面形状データとにより3次元マップのデータを形
成し、これを表示装置上に3次元マップ表示する。この
3次元マップは、同一マップ上に組成データと表面形状
データを表示するものであり、従来のように2つのマッ
プを比較対照することなく、ことなる次元のデータを一
目で確認することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。
(本発明の実施の形態の構成)本発明の実施の一形態の
構成例について、図1を用いて説明する。図1は本発明
のX線分析装置の一実施形態の構成を説明するブロック
図である。図1において、電子ビーム照射装置1は電子
銃,電子レンズ等を含み、試料Sの表面上の分析点に電
子ビームによる照射スポットを結像させるものであり、
この電子ビームによって試料面から発生した特性X線
は、分光結晶21,X線検出装置22を含むX線分析器
2によって検出される。
【0021】試料SのX,Y方向の走査はX,Yステー
ジ装置4によって試料ステージ3をX,Y方向に制御す
ることにより行われる。X,Yステージ装置4は、試料
ステージ3を直接移動するX,Yステージ41、X,Y
ステージ41を駆動するX,Yステージ駆動装置42、
およびX,Yステージ駆動装置42を制御するX,Yス
テージ制御装置43を備える。X,Yステージ制御装置
43は、X,Y方向の走査信号をX,Yステージ駆動装
置42に送り、X,Yステージ41を駆動する。
【0022】また、試料Sの分析点のX線分光器2の焦
点位置への位置合わせは、Zステージ装置5によって試
料ステージ3を試料Sの表面形状に追従させてZ方向に
制御することにより行われる。Zステージ装置5は、試
料ステージ3を直接移動するZステージ51、Zステー
ジ51を駆動するZステージ駆動装置52、およびZス
テージ駆動装置52を制御するZステージ制御装置5
3、および試料面が常にX線分光器の焦点位置に保持さ
れるようにフィードバックを行う自動焦点装置54を備
える。この自動焦点装置54は、X線分析装置におい
て、試料Sの光学像を観察する光学顕微鏡6に備えつけ
られて、X線分光器2の焦点位置と試料Sの分析点とを
一致させる機構である。本発明のX線分析装置において
は、この自動焦点装置54を、焦点合わせのための機構
として使用するととにも、試料Sの表面形状データを取
得する機構として使用する。
【0023】X線分光器2から得られる特性X線のX線
強度、X,Yステージ制御装置43からのX,Y座標デ
ータ、および自動焦点装置54から得られるZ座標にか
かわるデータは、データ処理装置7に入力される。デー
タ処理装置7は、これら入力データに基づいて画像処理
を行い、X,Y,Zの座標データおよび組成データをを
含む3次元マップを形成し記憶手段に格納する。表示装
置8は、この記憶手段に格納した3次元マップのデータ
を読み出し、同一マップ上に組成データと表面形状デー
タとを表示する。
【0024】(本発明の実施の形態の動作)次に、本発
明の実施の形態の動作について、図2〜図6を用いて説
明する。本発明のX線分析装置の動作は、図2に示すフ
ローチャートに従って行うことができる。以下、試料表
面の走査線上の分析点P0,P1,・・・において組成
分析を行い、この位置の表面形状を検出する場合につい
て説明する。
【0025】走査線上の基準点P0から走査を開始する
場合、はじめにX,Yステージ制御装置43から基準点
P0のX,Y座標(x0,y0)を読み出し(ステップ
S1)、X,Yステージ駆動装置42およびX,Yステ
ージ41を駆動して、電子ビームの照射位置と基準点P
0とを一致させる(ステップS2)。
【0026】次に、基準点P0において、自動焦点装置
54による自動焦点操作により、Zステージ制御装置5
3、Zステージ駆動装置52、およびZステージ51を
駆動して、Z軸方向の位置合わせを行う(ステップS
3)。データ処理装置7は、Zステージ制御装置53か
ら自動焦点操作前のZ軸方向の座標位置を基準位置とし
て入力しておき、この座標位置とステップS3の自動焦
点操作によるZ軸方向の移動量Δzと合わせて、Z軸方
向の基準位置からの座標zをz0として定める。なお、
自動焦点操作前のZ軸方向の座標位置の値に、バイアス
値を加えた任意の値を基準位置と設定することもできる
(ステップS4)。
【0027】走査における分析点を定める指標nを定
め、最初の分析点を表す「1」を設定する(ステップS
5)。
【0028】X,Yステージ制御装置43から分析点P
nのX,Y座標(xn,yn)を読み出し(ステップS
6)、X,Yステージ41を駆動して座標位置(xn,
yn,zn-1) に移動する。例えば、指標nの値が
「1」の場合には、座標位置(x1,y1,z0) への
移動を行う(ステップS7)。
【0029】座標位置(xn,yn,zn-1) を分析点
Pnの仮の座標位置とし、この位置においてX線分光器
2からの特性X線のX線強度を検出してデータ処理装置
7におくり、分析データを求める(ステップS8)。
【0030】次に、この座標位置(xn,yn,zn-
1) において、自動焦点装置54によってZステージ5
1を駆動して自動焦点操作を行い、Z軸方向の位置合わ
せを行う(ステップS9)。データ処理装置7は、この
Z軸方向の位置合わせにともなう移動量Δzを入力し
(ステップS10)、Z座標znをzn=zn+Δzと
して更新する(ステップS11)。
【0031】更新したZ座標znを用いて座標位置(x
n,yn,zn-1) を(xn,yn,zn) に更新し、
座標位置(xn,yn,zn) を表面形状データとし
て、ステップS8で求めた分析データとともに記憶手段
に格納される。この格納時の分析データの形態は、画像
処理前のデータ、画像処理後のデータ、および画像処理
前後のデータのいずれの形態とすることもできる。な
お、リアルタイムによる表示を行う場合には、画像処理
後のデータを格納することにより処理時間を短縮するこ
とができる(ステップS12)。
【0032】前記ステップS6からステップS12の工
程を走査が終了するまで、指標nを順次増加させながら
繰り返す(ステップS13,ステップS14)。
【0033】なお、ステップS8における分析データの
収集を、ステップS9からステップS12の間に行うこ
ともできる。分析データの収集をステップS8において
行う場合には、このステップ以降の自動焦点操作中にお
いて、求めた分析データの画像処理を行うことができ、
リアルタイムの表示処理が容易となる。また、分析デー
タの収集をステップS9からステップS12の間に行う
場合には、より正確な焦点位置での分析データの収集を
行うことができる。
【0034】図3は、前記ステップS10の工程におい
て、自動焦点操作によってZ軸方向のデータを求める手
順を説明する図である。破線は走査順が(i)番目にお
ける試料の位置を示し、実線は走査順が(j)番目にお
ける試料の位置を示している。(i)番目における試料
において、電子ビームの焦点は分析点(Pi)に位置合
わせされているものとする。走査によって試料が矢印a
の方向に移動し分析点(Pj)での分析を行おうとする
場合、試料面の凹凸によって電子ビームの焦点と分析点
(Pj)とは一致しなくなる。そこで、自動焦点操作に
より試料を矢印bのZ軸方向に移動して、電子ビームの
焦点と分析点Pjとを一致させる。
【0035】この自動焦点操作において、Z軸方向に移
動した移動量Δzは試料面の分析点PiとPjとの高低
差であり、試料面についてこの高低差を求めることによ
って試料の表面形状データを得ることができる。
【0036】図4および図5は、X,Y方向の走査とZ
方向の移動との関係を説明する図である。この実施の形
態では、分析点Pnへの移動において、X,Y座標につ
いては分析点PnのX,Y座標(xn,yn)を用い、
Z座標については前分析点Pn-1のZ座標(zn-1) 値
により推定して行っている。
【0037】図4に示すように、試料面の一走査線に沿
って分析点P0から分析点P5に順に走査および分析を
行う場合、図5に示すような手順となる。図5におい
て、分析点P0から分析点P1への移動は、はじめに、
Z座標をz0としたままでX,Y方向について(x0,
y0)から(x1,y1)に移動させる(図中の×
印)。次に自動焦点操作によって、試料をZ軸方向に移
動させ、そのときの移動量Δz1に分析点P0のZ座標
z0を加えた(z0+Δz1)を分析点P1のZ軸座標
z1とする。
【0038】次に、分析点P1から分析点P2への移動
は、Z座標をz1としたままでX,Y方向について(x
1,y1)から(x2,y2)に移動させ、自動焦点操
作によって試料をZ軸方向に移動させ、そのときの移動
量Δz2に分析点P1のZ座標z1を加えた(z1+Δ
z2)を分析点P2のZ軸座標z2とする。以下、同様
にして、分析点P3,P4,P5への移動と、Z軸座標
の検出を行うことができる。
【0039】図6は、データ処理装置7によって求めた
組成データと表面形状データの3次元マップの例を示し
ている。図中のA〜Dで示される組成データは、例え
ば、色分け等によって表示することができ、また、表面
形状データは等高線や断面図によって表すことができ
る。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
組成データを形状データを一つの装置で同時に得ること
ができるX線分析装置を提供することができる。また、
組成データと表面形状データを同一マップ上に表示する
ことができるX線分析装置を提供することができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an X-ray analyzer such as an electron beam microanalyzer, and more particularly to a composition mapping for performing two-dimensional analysis of a sample surface by scanning a stage.
A surface shape mapping representing a surface shape of a sample surface. 2. Description of the Related Art In an X-ray analyzer, for example, in an electron beam microanalyzer, a sample surface is two-dimensionally scanned with an electron beam to ionize the atoms of the sample, and a characteristic X generated at that time is generated.
Measurement of distribution of component elements and the like is performed by detecting secondary radiation such as a line. Such an apparatus is usually provided with an optical microscope for adjustment between the electron optical system and the X-ray optical system, confirmation of the analysis position on the sample surface, and the like. A sample stage capable of fine movement with an accuracy of about μm is provided. In order to cope with the analysis of the micro area of a large sample, the sample stage is automatically scanned in the X and Y directions to perform mapping by a wide area surface analysis, and to cope with the undulation and unevenness of the sample surface. In order to adjust the focus position of the X-ray spectroscope, the sample stage is moved in the Z-axis direction by an automatic focusing device provided in an optical microscope for observing an optical image of the sample surface. Thus, a two-dimensional surface analysis result is created as a composition map even for a large sample. FIG. 7A shows an example of a composition map, in which a composition and a two-dimensional distribution thereof are obtained based on a characteristic X-ray intensity distribution obtained from a sample and are displayed two-dimensionally. [0005] In the conventional X-ray analyzer, two-dimensional composition distribution can be observed.
There is a problem that three-dimensional observation including the surface shape of the sample cannot be simultaneously performed by one apparatus, and that display on the same map cannot be performed. In sample observation, information on the surface shape of the sample such as undulations and irregularities may be required in addition to information on the composition distribution of the sample. This surface shape is obtained by an observation means different from an X-ray analyzer such as observation of backscattered electrons such as BSE.
A surface shape map as shown in (b) is formed and two-dimensionally represented. Therefore, when information on both the composition distribution and the surface shape of the sample is required, the composition map and the surface shape map separately obtained are displayed side by side, and the data are compared and compared. [0007] Therefore, it is necessary to separately prepare an apparatus for the composition distribution and an apparatus for the surface shape, and it is not possible to obtain both data simultaneously, and it is not possible to perform analysis and observation in parallel. . Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional X-ray analyzer and to provide an X-ray analyzer capable of simultaneously obtaining composition data and shape data with one apparatus. It is another object of the present invention to provide an X-ray analyzer capable of displaying composition data and surface shape data on the same map. In the X-ray analyzer of the present invention, an electron beam irradiator, an X-ray spectroscope for detecting X-ray intensity, and a sample stage are automatically scanned in X and Y directions. By using a configuration including an X, Y stage device and a Z stage device that makes the sample surface follow the focal position of the X-ray spectrometer in the Z direction, the composition data of the sample is obtained from the X-ray intensity,
By obtaining the surface shape data of the sample from the stage device and the Z stage device, the composition data and the surface shape data are obtained simultaneously by one device. Further, the present invention includes a data processing device, and forms a three-dimensional map based on the composition data of the sample obtained from the X-ray intensity and the surface shape data of the sample obtained from the X, Y stage device and the Z stage device. A data processing device is provided. With this data processing device, the composition data and the surface shape data can be displayed on the same map. An X, Y stage apparatus according to the present invention controls an X, Y stage that directly moves a sample stage, an X, Y stage driving device that drives the X, Y stage, and controls the X, Y stage driving device. A series of mechanisms including an X and Y stage control unit. The surface shape data of the sample in the X and Y directions is coordinate data relating to the X and Y stage devices (for example, a movement amount, a control signal, etc. obtained from each device). ). Further, the Z stage apparatus of the present invention is a mechanism for moving the sample stage in the Z direction so that the position of the sample surface is always maintained at the focal position of the X-ray spectrometer, and the sample stage is directly moved. A series including a Z stage to be driven, a Z stage driving device for driving the Z stage, a Z stage control device for controlling the Z stage driving device, and a mechanism for detecting position information of a sample surface and feeding back the information to the Z stage control device The surface shape data of the sample in the Z direction can be obtained from coordinate data (for example, the movement amount and control signals from each device) related to the Z stage device. Further, the data processing apparatus of the present invention forms a three-dimensional map consisting of a set of composition data and surface shape data at the same analysis point of the same sample from the composition data and the surface shape data of the sample. Are superimposed and image-processed and displayed on the same map. In the first embodiment of the present invention, the mechanism for detecting the position information of the sample surface in the Z stage controller and feeding it back to the Z stage controller is provided in an optical microscope for observing an optical image of the sample surface. This is an automatic focusing device, and the surface shape data of the sample in the Z direction can be obtained from the movement amount in the Z axis direction by the automatic focusing device. According to a second embodiment of the present invention, a data processing device includes a storage device for storing composition data and surface shape data subjected to image processing, and stores the storage device in a display device in parallel with the image processing of the data. By transmitting the data, real-time display is possible, and by transmitting data from the storage device to the display device collectively, the entire analysis area can be displayed off-line. The sample stage is automatically scanned in the X and Y directions by the X and Y stage devices to match the electron beam irradiation point with the sample analysis point. On the other hand, the Z stage device moves and follows the sample stage in the Z direction according to the unevenness of the sample surface so that the sample surface is at the focal position of the X-ray spectrometer. Then, surface shape data of the sample is obtained from the X and Y coordinates obtained as the X and Y stage devices move and the Z coordinates obtained as the Z stage device moves. Further, in collecting the composition data of the sample, the analysis point is irradiated with an electron beam from an electron beam irradiation apparatus, and characteristic X-rays emitted from the analysis point are detected by an X-ray spectrometer. The measurement is performed by measuring the X-ray intensity of the characteristic X-ray. The collection of the surface shape data and the composition data can be performed simultaneously for the same sample with the same measurement. Further, the data processing device forms data of a three-dimensional map based on the composition data and the surface shape data of the sample, and displays the data on a three-dimensional map on a display device. This three-dimensional map displays composition data and surface shape data on the same map, and allows different-dimensional data to be checked at a glance without comparing and comparing two maps as in the related art. . Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. (Configuration of Embodiment of the Present Invention) A configuration example of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of an embodiment of the X-ray analyzer according to the present invention. In FIG. 1, an electron beam irradiation apparatus 1 includes an electron gun, an electron lens, and the like, and forms an irradiation spot by an electron beam on an analysis point on the surface of a sample S.
The characteristic X-ray generated from the sample surface by the electron beam is detected by the X-ray analyzer 2 including the spectral crystal 21 and the X-ray detector 22. The scanning of the sample S in the X and Y directions is performed by controlling the sample stage 3 in the X and Y directions by the X and Y stage device 4. The X, Y stage device 4 includes an X, Y stage 41 for directly moving the sample stage 3, and an X, Y
X, Y stage driving device 42 for driving stage 41,
And an X, Y stage control device 43 for controlling the X, Y stage drive device 42. The X and Y stage control device 43 sends a scanning signal in the X and Y directions to the X and Y stage driving device 42 to drive the X and Y stage 41. The alignment of the analysis point of the sample S with the focal position of the X-ray spectrometer 2 is performed by controlling the sample stage 3 in the Z direction by following the surface shape of the sample S by the Z stage device 5. Done. The Z stage device 5 includes a Z stage 51 that directly moves the sample stage 3, a Z stage drive device 52 that drives the Z stage 51, and a Z stage control device 5 that controls the Z stage drive device 52.
3, and an autofocus device 54 that performs feedback so that the sample surface is always kept at the focal position of the X-ray spectrometer. The autofocus device 54 is provided in the optical microscope 6 for observing an optical image of the sample S in the X-ray analyzer, and is a mechanism for matching the focal position of the X-ray spectroscope 2 with the analysis point of the sample S. . In the X-ray analyzer of the present invention, the automatic focusing device 54 is used not only as a mechanism for focusing but also as a mechanism for acquiring surface shape data of the sample S. The X-ray intensity of characteristic X-rays obtained from the X-ray spectroscope 2, the X and Y coordinate data from the X and Y stage controller 43, and the data related to the Z coordinate obtained from the automatic focusing device 54 are data. Input to the processing device 7. The data processing device 7 performs image processing based on the input data, forms a three-dimensional map including X, Y, and Z coordinate data and composition data, and stores the map in a storage unit. The display device 8 reads the data of the three-dimensional map stored in the storage means, and displays the composition data and the surface shape data on the same map. (Operation of Embodiment of the Present Invention) Next, the operation of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The operation of the X-ray analyzer of the present invention can be performed according to the flowchart shown in FIG. Hereinafter, a case will be described in which composition analysis is performed at analysis points P0, P1,... On the scanning line on the sample surface, and the surface shape at this position is detected. When scanning is started from the reference point P0 on the scanning line, first, the X, Y coordinates (x0, y0) of the reference point P0 are read from the X, Y stage controller 43 (step S1), and the X, Y stage is driven. By driving the device 42 and the X, Y stage 41, the irradiation position of the electron beam and the reference point P
0 is matched (step S2). Next, at the reference point P0, the Z-stage controller 5
3. The Z-stage driving unit 52 and the Z-stage 51 are driven to perform Z-axis positioning (step S).
3). The data processing device 7 inputs the coordinate position in the Z-axis direction before the automatic focusing operation from the Z-stage control device 53 as a reference position, and the coordinate position and the movement amount Δz in the Z-axis direction by the automatic focusing operation in step S3. In addition, the coordinate z from the reference position in the Z-axis direction is determined as z0. In addition,
An arbitrary value obtained by adding a bias value to the value of the coordinate position in the Z-axis direction before the automatic focusing operation can be set as the reference position (step S4). An index n for determining an analysis point in scanning is determined, and "1" representing the first analysis point is set (step S).
5). The analysis point P from the X, Y stage controller 43
Read the X, Y coordinates (xn, yn) of n (step S
6), the X, Y stage 41 is driven and the coordinate position (xn,
yn, zn-1). For example, when the value of the index n is “1”, the movement to the coordinate position (x1, y1, z0) is performed (step S7). The coordinate position (xn, yn, zn-1) is used as a tentative coordinate position of the analysis point Pn. At this position, the X-ray intensity of the characteristic X-ray from the X-ray spectroscope 2 is detected, and the data processor 7 To obtain analysis data (step S8). Next, the coordinate position (xn, yn, zn-
In 1), the Z stage 5 is
1 is driven to perform an automatic focusing operation to perform positioning in the Z-axis direction (step S9). The data processing device 7 inputs the movement amount Δz associated with the positioning in the Z-axis direction (step S10), and updates the Z coordinate zn as zn = zn + Δz (step S11). Using the updated Z coordinate zn, the coordinate position (x
n, yn, zn-1) to (xn, yn, zn),
The coordinate position (xn, yn, zn) is stored in the storage means as surface shape data together with the analysis data obtained in step S8. The form of the analysis data at the time of storage may be any of data before image processing, data after image processing, and data before and after image processing. When displaying in real time, the processing time can be reduced by storing the data after the image processing (step S12). The steps S6 to S12 are repeated while the index n is sequentially increased until the scanning is completed (steps S13 and S14). The collection of the analysis data in step S8 can be performed between step S9 and step S12. When the analysis data is collected in step S8, image processing of the obtained analysis data can be performed during the automatic focusing operation after this step,
Real-time display processing becomes easy. When the analysis data is collected between step S9 and step S12, the analysis data can be collected at a more accurate focal position. FIG. 3 is a view for explaining a procedure for obtaining data in the Z-axis direction by the automatic focusing operation in the step S10. The broken line indicates the position of the sample in the (i) -th scanning order, and the solid line indicates the position of the sample in the (j) -th scanning order. In the (i) -th sample, the focus of the electron beam is assumed to be aligned with the analysis point (Pi). The sample is moved by the arrow a by scanning.
When the analysis is performed at the analysis point (Pj) by moving in the direction of, the focal point of the electron beam and the analysis point (Pj) do not coincide with each other due to unevenness of the sample surface. Therefore, the sample is moved in the Z-axis direction of the arrow b by the automatic focusing operation, so that the focus of the electron beam coincides with the analysis point Pj. In this automatic focusing operation, the amount of movement Δz moved in the Z-axis direction is the height difference between the analysis points Pi and Pj on the sample surface. By calculating the height difference on the sample surface, the surface shape data of the sample can be obtained. Obtainable. FIGS. 4 and 5 show scanning in the X and Y directions and Z scanning.
It is a figure explaining the relation with the movement of the direction. In this embodiment, when moving to the analysis point Pn, the X and Y coordinates (xn, yn) of the analysis point Pn are used for the X and Y coordinates.
The Z coordinate is estimated based on the Z coordinate (zn-1) value of the previous analysis point Pn-1. As shown in FIG. 4, when scanning and analysis are sequentially performed from the analysis point P0 to the analysis point P5 along one scanning line on the sample surface, the procedure is as shown in FIG. In FIG. 5, the movement from the analysis point P0 to the analysis point P1
(X0,
y0) to (x1, y1) (x in the figure)
mark). Next, the sample is moved in the Z-axis direction by an automatic focusing operation, and the (Z0 + Δz1) obtained by adding the Z coordinate z0 of the analysis point P0 to the movement amount Δz1 at that time is defined as the Z-axis coordinate z1 of the analysis point P1. Next, the movement from the analysis point P1 to the analysis point P2 is performed in the X and Y directions (x
From (1, y1) to (x2, y2), the sample is moved in the Z-axis direction by the automatic focusing operation, and the Z coordinate z1 of the analysis point P1 is added to the movement amount Δz2 at that time (z1 + Δ).
z2) is the Z-axis coordinate z2 of the analysis point P2. Hereinafter, similarly, the movement to the analysis points P3, P4, and P5 and the detection of the Z-axis coordinates can be performed. FIG. 6 shows an example of a three-dimensional map of the composition data and the surface shape data obtained by the data processing device 7. The composition data indicated by A to D in the figure can be displayed by, for example, color coding and the like, and the surface shape data can be represented by contour lines and cross-sectional views. As described above, according to the present invention,
An X-ray analyzer capable of simultaneously obtaining composition data and shape data with a single device can be provided. Also,
An X-ray analyzer capable of displaying composition data and surface shape data on the same map can be provided.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のX線分析装置の一実施形態の構成を説
明するブロック図である。
【図2】本発明のX線分析装置の動作を説明するための
フローチャートである。
【図3】本発明の自動焦点操作によってZ軸方向のデー
タを求める手順を説明する図である。
【図4】本発明のX,Y方向の走査とZ方向の移動との
関係を説明する図である。
【図5】本発明のX,Y方向の走査とZ方向の移動との
関係を説明する図である。
【図6】本発明の装置が表示する組成データと表面形状
データの3次元マップの例である。
【図7】従来の組成マップ例および表面形状マップ例で
ある。
【符号の説明】
1…電子ビーム照射装置、2…X線分光器、3…試料ス
テージ、4…X,Yステージ装置、5…Zステージ装
置、6…光学顕微鏡、7…データ処理装置、41…X,
Yステージ、42…X,Yステージ駆動装置、43…
X,Yステージ制御装置、51…Zステージ、52…Z
ステージ駆動装置、53…Zステージ制御装置、54…
自動焦点装置、S…試料。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an embodiment of an X-ray analyzer according to the present invention. FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the X-ray analyzer of the present invention. FIG. 3 is a diagram illustrating a procedure for obtaining data in the Z-axis direction by an automatic focusing operation according to the present invention. FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between scanning in the X and Y directions and movement in the Z direction according to the present invention. FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between scanning in the X and Y directions and movement in the Z direction according to the present invention. FIG. 6 is an example of a three-dimensional map of composition data and surface shape data displayed by the device of the present invention. FIG. 7 is a conventional composition map example and surface shape map example. [Description of Signs] 1 ... electron beam irradiation device, 2 ... X-ray spectroscope, 3 ... sample stage, 4 ... X and Y stage device, 5 ... Z stage device, 6 ... optical microscope, 7 ... data processing device, 41 ... X,
Y stage, 42 ... X, Y stage driving device, 43 ...
X, Y stage controller, 51 ... Z stage, 52 ... Z
Stage drive device, 53 ... Z stage control device, 54 ...
Autofocus device, S: sample.
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 23/00 - 23/227 H01J 37/252 - 37/295 G01B 11/00 - 11/30 102 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01N 23/00-23/227 H01J 37/252-37/295 G01B 11/00-11/30 102
Claims (1)
するX線分光器と、試料ステージをX,Y方向に自動走
査するX,Yステージ装置と、試料面をX線分光器の焦
点位置にZ方向に追従させるZステージ装置と、X線強
度から求めた試料の組成データと、X,Yステージ装置
およびZステージ装置から求めた試料の表面形状データ
とにより3次元マップを形成するデータ処理装置を備え
たことを特徴とするX線分析装置。(57) [Claims 1] An electron beam irradiation apparatus, an X-ray spectroscope for detecting X-ray intensity, and an X and Y stage apparatus for automatically scanning a sample stage in X and Y directions. A Z stage device that makes the sample surface follow the focal position of the X-ray spectrometer in the Z direction, composition data of the sample obtained from the X-ray intensity, and surface shape data of the sample obtained from the X, Y stage device and the Z stage device An X-ray analysis apparatus comprising: a data processing device that forms a three-dimensional map by using the data processing device.
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