JP4498817B2 - Element concentration measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、電子線を用いた元素濃度測定装置に関する。 The present invention relates to an element concentration measuring apparatus using an electron beam.
試料に含有された元素の当該試料内での濃度を測定する装置として、電子プローブマイクロアナライザ(以下、EPMAという)が知られている。このような装置を用いた試料中での元素の濃度測定方法(濃度分析方法)として、特開昭61−70444号公報(以下、特許文献1という)に記載された濃度測定方法が知られている。以下に、当該特許文献1に記載された濃度測定方法について、図面を用いて説明する。 An electron probe microanalyzer (hereinafter referred to as EPMA) is known as an apparatus for measuring the concentration of an element contained in a sample in the sample. As a method for measuring the concentration of an element in a sample using such an apparatus (concentration analysis method), a concentration measuring method described in Japanese Patent Laid-Open No. 61-70444 (hereinafter referred to as Patent Document 1) is known. Yes. Below, the density | concentration measuring method described in the said patent document 1 is demonstrated using drawing.
特許文献1に記載された濃度測定方法では、EPMAの構成を有する分析装置(当該特許文献1中では、電子線微小分析装置という)を用いている。この分析装置は、図4に示すように構成されており、電子線101は図示しない対物レンズ(コンデンサレンズ)により試料102の表面上に集束された状態で照射される。当該試料102は、試料ステージ(図示せず)に載置されている。そして、当該試料ステージの移動によって、試料102は電子線101により2次元的に走査される。なお、試料ステージの移動を止めて、試料102の位置を適宜固定することにより、電子線101を試料102上の所定箇所に固定した状態でスポット照射させることもできる。
In the concentration measuring method described in Patent Document 1, an analyzer having an EPMA configuration (referred to as an electron beam microanalyzer in Patent Document 1) is used. This analyzer is configured as shown in FIG. 4, and the electron beam 101 is irradiated in a state of being focused on the surface of the
電子線101が試料102を照射した際には、照射された試料102上での分析点(測定点)から特性X線104が発生し、この特性X線104は分光結晶103により分光される。分光結晶103により分光された特性X線104は、X線検出器105によって検出される。
When the electron beam 101 irradiates the
X線検出器105は、検出した特性X線105の特性X線強度に応じた電気信号(パルス信号)を出力する。当該電気信号は、X線計測回路106により特性X線強度として計数され、演算制御装置107を介して記憶装置108における試料102上での各分析点に対応した記憶領域に記憶される。これにより、試料102上での各分析点の元素濃度を求めることができる。
The
そして、演算制御装置107には表示装置109が接続されており、試料102上での各分析点の元素濃度を表す濃度マップが表示装置109によって表示される。
A
このような分析装置を用いることにより、試料に含有された元素の当該試料中における濃度を求めることができる。 By using such an analyzer, the concentration of the element contained in the sample in the sample can be obtained.
上述のEPMAを用いた試料中での元素の濃度測定において、所定の濃度測定下限値を設定して濃度測定を行うことがある。この場合、電子線の照射電流値が決められているときにおいて、設定された濃度測定下限値に対応する測定時間についての適切な指針が確立されてなく、装置を操作するオペレータの経験によって当該測定時間が決められていた。そのため、測定時間が不足した状態で濃度測定が行われたり、測定時間が不要に長い状態で濃度測定が行われたりすることがあった。 In the concentration measurement of an element in a sample using the above-mentioned EPMA, the concentration measurement may be performed by setting a predetermined concentration measurement lower limit value. In this case, when the irradiation current value of the electron beam is determined, an appropriate guideline for the measurement time corresponding to the set concentration measurement lower limit value is not established, and the measurement is performed based on the experience of the operator who operates the apparatus. The time was decided. Therefore, the concentration measurement may be performed in a state where the measurement time is insufficient, or the concentration measurement may be performed in a state where the measurement time is unnecessarily long.
また、測定時間が決められているときにおいて、設定された濃度測定下限値に対応する電子線の照射電流値についての適切な指針が確立されてなく、オペレータの経験によって当該照射電流値が決められていた。そのため、電子線の照射電流が少ない状態で濃度測定が行われたり、当該照射電流が多い状態で濃度測定が行われることがあった。 Moreover, when the measurement time is determined, an appropriate guideline for the irradiation current value of the electron beam corresponding to the set concentration measurement lower limit value has not been established, and the irradiation current value is determined by operator experience. It was. Therefore, concentration measurement may be performed in a state where the irradiation current of the electron beam is small, or concentration measurement may be performed in a state where the irradiation current is large.
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、所定の濃度測定下限値が設定された元素濃度測定を行う際に、適切な測定時間もしくは電子線の照射電流値を演算により求め、これにより精度の高い測定を効率良く行うことができる元素濃度測定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such points, and when performing an element concentration measurement in which a predetermined concentration measurement lower limit value is set, an appropriate measurement time or an irradiation current value of an electron beam is obtained by calculation, Accordingly, an object of the present invention is to provide an element concentration measuring apparatus capable of efficiently performing highly accurate measurement.
本発明に基づく第1の元素濃度測定装置は、試料に電子線を照射し、試料に含有された元素に対応して発生する特性X線を検出し、これにより試料中での当該元素の濃度を測定する元素濃度測定装置であって、入力部と、測定条件を算出するとともに測定動作を制御する演算制御部とを備え、該演算制御部が、当該元素の標準試料に関するデータと分析対象試料の元素濃度測定時における電子線の照射電流値に対応するバックグラウンド強度を導出する比例係数とにより求められた演算式に対して、入力部から入力された電子線の照射電流値を適用することにより、所定の濃度測定下限値に応じた測定時間を算出することを特徴とする。 A first element concentration measuring apparatus according to the present invention irradiates a sample with an electron beam, detects characteristic X-rays generated corresponding to the element contained in the sample, and thereby the concentration of the element in the sample. a element concentration measuring apparatus for measuring, comprising an input unit, and an arithmetic control unit for controlling the measuring operation to calculate the measurement condition, the arithmetic control unit, the analysis sample data for the standard sample of the element Apply the irradiation current value of the electron beam input from the input unit to the arithmetic expression obtained by the proportionality coefficient that derives the background intensity corresponding to the irradiation current value of the electron beam when measuring the element concentration of Thus, a measurement time corresponding to a predetermined concentration measurement lower limit value is calculated .
また、本発明に基づく第2の元素濃度測定装置は、試料に電子線を照射し、試料に含有された元素に対応して発生する特性X線を検出し、これにより試料中での当該元素の濃度を測定する元素濃度測定装置であって、入力部と、測定条件を算出するとともに測定動作を制御する演算制御部とを備え、該演算制御部が、当該元素の標準試料に関するデータと分析対象試料の元素濃度測定時における電子線の照射電流値に対応するバックグラウンド強度を導出する比例係数とにより求められた演算式に対して、入力部から入力された測定時間を適用することにより、所定の濃度測定下限値に応じた電子線の照射電流値を算出することを特徴とする。 The second element concentration measuring apparatus according to the present invention irradiates a sample with an electron beam and detects characteristic X-rays generated corresponding to the element contained in the sample, thereby detecting the element in the sample. a element concentration measuring device for measuring the concentration of an input unit, and an arithmetic control unit for controlling the measuring operation to calculate the measurement condition, the arithmetic control unit, and analyzing data for the standard sample of the element By applying the measurement time input from the input unit to the arithmetic expression obtained by the proportionality coefficient for deriving the background intensity corresponding to the irradiation current value of the electron beam at the time of element concentration measurement of the target sample, An irradiation current value of the electron beam corresponding to a predetermined concentration measurement lower limit value is calculated .
本発明に基づく第1の元素濃度測定装置においては、演算制御部が、所定の濃度測定下限値に応じた測定時間を、当該元素の標準試料に関するデータと分析対象試料の元素濃度測定時における電子線の照射電流値に対応するバックグラウンド強度を導出する比例係数とにより求められた演算式に対して、入力部から入力された電子線の照射電流値を適用することにより算出し、当該測定時間に基づいて測定を実行することとなる。よって、測定時間を当該濃度測定下限値に応じて適切に決めることができ、精度の高い測定を効率良く行うことができる。 In the first element concentration measurement apparatus according to the present invention, the calculation control unit determines the measurement time corresponding to the predetermined concentration measurement lower limit value, the data related to the standard sample of the element and the electron at the time of element concentration measurement of the analysis target sample. Calculated by applying the irradiation current value of the electron beam input from the input unit to the arithmetic expression obtained by the proportionality coefficient for deriving the background intensity corresponding to the irradiation current value of the line, and the measurement time concerned Measurement will be executed based on the above. Therefore, the measurement time can be appropriately determined according to the concentration measurement lower limit value, and highly accurate measurement can be performed efficiently.
また、本発明に基づく第2の元素濃度測定装置は、演算制御部が、所定の濃度測定下限値に応じた電子線の照射電流値を、当該元素の標準試料に関するデータと分析対象試料の元素濃度測定時における電子線の照射電流値に対応するバックグラウンド強度を導出する比例係数とにより求められた演算式に対して、入力部から入力された測定時間を適用することにより算出し、当該照射電流値に基づいて測定を実行することとなる。よって、電子線の照射電流値を当該濃度測定下限値に応じて適切に決めることができ、精度の高い測定を効率良く行うことができる。
Further, in the second element concentration measuring apparatus according to the present invention, the calculation control unit calculates the irradiation current value of the electron beam according to the predetermined concentration measurement lower limit value, the data relating to the standard sample of the element and the element of the analysis target sample. Calculated by applying the measurement time input from the input unit to the arithmetic expression obtained by the proportionality coefficient for deriving the background intensity corresponding to the irradiation current value of the electron beam at the concentration measurement, and the irradiation Measurement is performed based on the current value. Therefore, the irradiation current value of the electron beam can be appropriately determined according to the concentration measurement lower limit value, and highly accurate measurement can be performed efficiently.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明に基づく元素濃度測定装置の例を示す概略構成図である。この元素濃度測定装置は、EPMAの構成を備えている。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an element concentration measuring apparatus based on the present invention. This element concentration measuring apparatus has an EPMA configuration.
同図において、1は電子銃であり、この電子銃1からは電子線6が加速されて放出される。電子銃1から放出された電子線6は、集束レンズ2及び対物レンズ4により試料7上に細く集束される。これにより、電子線6は、試料7上において電子プローブとなる。このとき、走査コイル3によって電子線6は適宜偏向される。これにより、電子線6は、試料7上の所定領域を分析領域として走査することもできるし、また試料7上の一点を分析点として固定してスポット照射することもできる。 In the figure, reference numeral 1 denotes an electron gun, from which an electron beam 6 is accelerated and emitted. The electron beam 6 emitted from the electron gun 1 is finely focused on the sample 7 by the focusing lens 2 and the objective lens 4. Thereby, the electron beam 6 becomes an electron probe on the sample 7. At this time, the electron beam 6 is appropriately deflected by the scanning coil 3. Thereby, the electron beam 6 can scan a predetermined area on the sample 7 as an analysis area, or can also perform spot irradiation with one point on the sample 7 fixed as an analysis point.
電子線6が照射された試料7からは、試料7に含まれた元素に対応して特性X線8が発生する。この特性X線8は、分光結晶9によって分光され、分光後の特性X線8はX線検出器11により検出される。ここで、分光結晶9は、例えばTAP等が用いられる。
From the sample 7 irradiated with the electron beam 6,
X線検出器11は、検出した特性X線8の特性X線強度に応じた検出信号(パルス信号)を出力する。X線検出器11からの検出信号は処理部17において計数され、その計数データは特性X線強度として演算制御部18に送られる。
The X-ray detector 11 outputs a detection signal (pulse signal) corresponding to the detected characteristic X-ray intensity of the
電子銃1、集束レンズ2、走査コイル3、及び対物レンズ4は、元素濃度測定装置を構成する鏡筒12内に配置されている。また、試料7は、鏡筒12の下方に位置する試料室13内に配置された試料ステージ機構5に載置されている。
The electron gun 1, the focusing lens 2, the scanning coil 3, and the objective lens 4 are disposed in a
鏡筒12と試料室13は、それぞれ図示しない排気手段によって内部が排気されて真空引きされる。そして、電子ビーム6が試料7に照射される際には、鏡筒12内及び試料室13内は、それぞれ所定の真空度に真空引きされる。
The interior of the
鏡筒12内の集束レンズ2、走査コイル3、及び対物レンズ4によって電子光学系23が構成されている。そして、電子銃1及び電子光学系23は、駆動部14によってそれぞれ駆動される。
An electron
分光結晶9とX線検出器11は、駆動機構10に取り付けられている。この駆動機構10によって分光結晶9及びX線検出器11は、それぞれ所定の方向に移動することとなる。そして、駆動機構10は、駆動部15によって駆動される。
The spectroscopic crystal 9 and the X-ray detector 11 are attached to the
試料7を載置する試料ステージ機構5は、駆動部16によって駆動される。これにより、試料7は、水平方向、垂直方向、傾斜方向、及び回転方向に移動することとなる。 The sample stage mechanism 5 on which the sample 7 is placed is driven by the drive unit 16. As a result, the sample 7 moves in the horizontal direction, the vertical direction, the tilt direction, and the rotation direction.
上記各駆動部14〜16及び処理部17は、演算制御部18に接続されている。さらに、この演算制御部18には記憶部19が接続されている。これら各駆動部14〜16、処理部17、演算制御部18、及び記憶部19は、制御システム20を構成している。
The drive units 14 to 16 and the
ここで、演算制御部18は、元素濃度測定装置の各構成要素の制御を行うことにより測定動作を制御するとともに、当該制御を実行する上で必要となる演算等を行う。また、記憶部19には、電子光学系23を駆動するための駆動条件や、後述する演算式(関数)等が記憶されている。
Here, the
また、演算制御部18には、表示部21及び入力部22が接続されている。表示部21は、LCDやCRT等の表示装置からなり、元素濃度測定実行後の測定結果等を必要に応じて表示する。入力部22は、マウスやジョイスティック等のポインティングデバイス及びキーボード等を備えている。この元素濃度測定装置を用いて試料7中の元素濃度測定を行うオペレータは、入力部22を操作することにより、電子線の照射電流値や測定時間等の測定条件を設定することができる。
A
以上が、本発明における元素濃度測定装置の構成である。次に、本発明における元素濃度測定方法について説明する。 The above is the configuration of the element concentration measuring apparatus in the present invention. Next, the element concentration measuring method in the present invention will be described.
上述したEPMAの構成を有する元素濃度測定装置を用いて元素濃度測定を行う際、濃度測定下限値をL[%]とすると、当該濃度測定下限値Lは以下の式(1式)で表される。 When the element concentration measurement is performed using the element concentration measuring apparatus having the above-described EPMA configuration, if the concentration measurement lower limit value is L [%], the concentration measurement lower limit value L is expressed by the following equation (1 equation). The
上記1式を変形して、測定時間Tを算出する式を導出すると、当該測定時間Tは以下の式(2式)で表される。 When the above formula 1 is modified to derive a formula for calculating the measurement time T, the measurement time T is expressed by the following formula (formula 2).
本実施例1においては、測定時間Tを表すこの関数F(L,J)を求めることを行う。そのために、まず予備測定として、分析対象の試料に電子線を照射したときでの、電子線の複数の照射電流値Jに対するそれぞれのバックグラウンド強度Bを測定する。なお、具体例として、ここでは、分析対象となる試料(未知試料)が、Fe(鉄)を主成分とするものであるとし、当該試料中に含まれている、例えばSi(シリコン)の濃度を測定する場合を考える。また、当該濃度測定時に使用される分光結晶は、一例としてTAPとする。 In the first embodiment, this function F (L, J) representing the measurement time T is obtained. Therefore, first, as a preliminary measurement, each background intensity B with respect to a plurality of irradiation current values J of the electron beam when the sample to be analyzed is irradiated with the electron beam is measured. As a specific example, here, it is assumed that the sample to be analyzed (unknown sample) is mainly composed of Fe (iron), and the concentration of, for example, Si (silicon) contained in the sample Consider the case of measuring Moreover, the spectral crystal used at the time of the said density | concentration measurement is set to TAP as an example.
予備測定においては、分析対象となる試料を本装置(図1参照)における試料室13内の試料ステージ機構5に載置し、この状態で所定の駆動条件で電子銃1及び電子光学系23を駆動制御するとともに、当該試料(試料7)に照射される電子線6の照射電流値Jを適宜変えていく。そして、当該照射電流値Jの各値に応じて分光結晶9を介して検出されるX線のバックグラウンド強度Bを測定する。
In the preliminary measurement, a sample to be analyzed is placed on the sample stage mechanism 5 in the
当該バックグラウンド強度Bは、電子線の照射電流値Jにほぼ比例することが知られている。よって、この測定結果から、バックグラウンドBがB=AJと表される際での係数Aの値を求めることができる。この予備測定によって上記係数Aの値を求めることができたら、その値を上記2式に入れる。 It is known that the background intensity B is substantially proportional to the irradiation current value J of the electron beam. Therefore, the value of the coefficient A when the background B is expressed as B = AJ can be obtained from this measurement result. If the value of the coefficient A can be obtained by this preliminary measurement, the value is put into the above two equations.
また、Siの濃度が100[%]となっているSiの標準試料において、分光結晶としてTAPを使用した際での特性X線の強度Iと、当該標準試料の濃度C(100[%])とを上記2式に入れる。なお、この標準試料についての当該濃度Cと当該強度Iは既知となっている。 Further, in an Si standard sample having a Si concentration of 100 [%], the characteristic I-ray intensity I when TAP is used as a spectroscopic crystal and the concentration C (100 [%]) of the standard sample. Into the above two formulas. The concentration C and the intensity I for this standard sample are known.
これにより、上記2式の中のI,C,Aに数値が代入されたこととなり、当該2式内での変数はLとJのみとなる。従って、上記2式に示すごとく、測定時間Tは、濃度測定下限値Lと電子線の照射電流値Jとの関数F(L,J)で表されることとなる。その後、関数F(L,J)を表す上記2式は、本装置における記憶部19に格納される。 As a result, numerical values are assigned to I, C, and A in the above two formulas, and the variables in the two formulas are only L and J. Therefore, as shown in the above two formulas, the measurement time T is represented by a function F (L, J) of the concentration measurement lower limit L and the electron beam irradiation current value J. Thereafter, the above two expressions representing the function F (L, J) are stored in the storage unit 19 of the present apparatus.
上記予備測定を実施し、その結果に基づく関数F(L,J)が記憶部19に格納された後、当該試料中での測定対象元素であるSiの濃度測定を行う本測定に移行する。 After the preliminary measurement is performed and the function F (L, J) based on the result is stored in the storage unit 19, the process proceeds to the main measurement for measuring the concentration of Si as the measurement target element in the sample.
当該本測定においては、まず、オペレータにより所望とする濃度測定下限値L(所定の濃度測定下限値L)が設定される。この濃度測定下限値Lの設定は、本装置における入力部22をオペレータが操作して、その設定値を入力することにより行われる。本実施例においては、当該濃度測定下限値を、例えば0.01[%]に設定する。
In the main measurement, first, a desired density measurement lower limit L (predetermined density measurement lower limit L) is set by the operator. The concentration measurement lower limit L is set by an operator operating the
このときの入力操作について、図2を参照して説明する。ここで、図2は、当該入力操作を実行する際での表示部21における入力操作画面の一例を示す図である。
The input operation at this time will be described with reference to FIG. Here, FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an input operation screen on the
当該入力操作を行う際には、表示部21の表示画面を、図2に示す入力操作画面50にする。そして、入力部22を構成するマウスを操作して、当該画面上でのカーソル56を移動させてクリックし、濃度測定下限値Lの設定用枠51を選択状態とする。これにより、当該設定用枠51内に所望とする濃度測定下限値Lの数値が入力可能となる。
When performing the input operation, the display screen of the
その後、入力部22を構成するキーボードを操作して、当該設定用枠51内に、その所望とする数値を入力する。ここで、図2に示す入力操作画面50は、当該設定用枠51内に所望値である「0.01」を入力した状態である。なお、当該入力操作画面50の所定箇所にプルダウンメニューを設けておき、マウスを操作することにより、予め設定された複数の設定値の中からカーソルにより所望値を選択して入力するようにしてもよい。
Thereafter, the keyboard constituting the
このようにして入力部22により入力された濃度測定下限値Lのデータは、演算制御部18に送られる。演算制御部18は、記憶部19に格納されている上記2式の関数F(L,J)を読み出し、当該関数F(L,J)のLに当該設定値を代入する。
The data of the concentration measurement lower limit L input by the
これにより、上記2式に表された測定時間Tを算出する関数F(L,J)の中のLが固定されることとなる。よって、当該設定値Lに応じた測定時間Tは、電子線の照射電流値Jを基にして決まることとなり、T=FL(J)なる関数FL(J)が導出される。この関数FL(J)は、本装置における記憶部19に格納される。 As a result, L in the function F (L, J) for calculating the measurement time T expressed by the above two formulas is fixed. Therefore, the measurement time T in accordance with the setting value L becomes a fact determined based on the irradiation current value J of the electron beam, T = F L (J) consisting function F L (J) is derived. This function F L (J) is stored in the storage unit 19 in this apparatus.
その後、オペレータは、所望とする電子線の照射電流値Jを、入力部22を操作して入力する。このときの入力操作は、図2に示す入力操作画面50における照射電流値Jの設定用枠52に所望とする数値を入力する。当該入力操作も、上述した操作と同様の手法により行われる。
Thereafter, the operator operates the
これにより入力された照射電流値Jのデータは、演算制御部18に送られる。演算制御部18は、記憶部19に格納されている上記関数FL(J)を読み出し、当該関数FL(J)のJに当該入力値(照射電流値)を代入する。そして、この関数FL(J)を演算することにより、測定時間Tが算出される。この算出された測定時間Tは、表示部21により表示される。この測定時間Tの表示は、図2に示す入力操作画面50における測定時間Tの表示用枠53内に表示される。
The input irradiation current value J data is sent to the
次いで、オペレータは、このようにして表示部21に表示された測定時間Tを目視にて確認し、当該測定時間Tの数値が適切であるか否かを判断する。当該判断において、オペレータがその表示された測定時間Tの数値が適切であると判断したら、マウスを操作し、カーソル56により入力操作画面50中の実行ボタン54をクリックする。これにより、照射電流値Jに応じて算出された測定時間Tが本装置に設定されることとなる。本装置は、このようにして設定された測定時間T及び照射電流値Jに基づいて試料の濃度測定を実行する。なお、オペレータが、表示された測定時間Tの数値が適切ではないと判断した場合には、マウスを操作して、カーソル56により入力操作画面50中の再設定ボタンをクリックする。これにより、照射電流値Jの再入力(再設定)が可能となり、異なる照射電流値Jの所望値を改めて入力し直すことができる。
Next, the operator visually checks the measurement time T displayed on the
当該濃度測定時においては、試料室13内の試料ステージ機構5に載置されている試料7に電子線6が照射される。そして、試料9に含有されている元素(Si)に対応して発生する特性X線を検出し、これにより試料9中での当該元素の濃度を測定する。このときの測定時間及び電子線の照射電流値は、それぞれ上述の各設定値T及びJに設定されている。
At the time of the concentration measurement, the electron beam 6 is irradiated to the sample 7 placed on the sample stage mechanism 5 in the
このように、本実施例においては、所定の濃度測定下限値Lに応じた測定時間Tを、電子線の照射電流値Jを基にして算出して表示し、表示された測定時間Tに基づいて測定を実行することとなる。よって、測定時間Tを当該濃度測定下限値Lに応じて適切に決めることができ、精度の高い測定を効率良く行うことができる。 Thus, in this embodiment, the measurement time T corresponding to the predetermined concentration measurement lower limit L is calculated and displayed based on the irradiation current value J of the electron beam, and based on the displayed measurement time T. Measurement. Therefore, the measurement time T can be appropriately determined according to the concentration measurement lower limit L, and highly accurate measurement can be performed efficiently.
なお、照射電流値Jのデータに基づいて演算制御部18により算出された測定時間Tを表示部21により表示した後、オペレータによる当該測定時間Tの適否の判断を行わずに、演算制御部18内で自動的にこの算出された測定時間Tを設定し、設定された測定時間T及び照射電流値Jに基づいて試料の濃度測定を実行するようにしてもよい。
After the measurement time T calculated by the
上記実施例1と同様に、EPMAの構成を有する元素濃度測定装置を用いて元素濃度測定を行う際、濃度測定下限値をL[%]とすると、当該濃度測定下限値Lは上記1式で表される。 Similarly to Example 1, when performing element concentration measurement using an element concentration measuring apparatus having an EPMA configuration, assuming that the concentration measurement lower limit value is L [%], the concentration measurement lower limit value L is expressed by the above formula 1. expressed.
そして、上記1式を変形して、電子線の照射電流値Jを算出する式を導出すると、当該照射電流値Jは以下の式(3式)で表される。 Then, when the above equation 1 is modified to derive an equation for calculating the electron beam irradiation current value J, the irradiation current value J is expressed by the following equation (3 equations).
本実施例2においては、電子線の照射電流値Jを表すこの関数G(L,T)を求めることを行う。そのために、上記実施例1と同様に、まず予備測定として、分析対象の試料に電子線を照射したときでの、電子線の複数の照射電流値Jに対するそれぞれのバックグラウンド強度Bを測定する。ここでの具体例も、分析対象となる試料(未知試料)が、Fe(鉄)を主成分とするものであるとし、当該試料中に含まれている、例えばSi(シリコン)の濃度を測定する場合を考える。また、当該濃度測定時に使用される分光結晶も、一例としてTAPとする。 In the second embodiment, the function G (L, T) representing the irradiation current value J of the electron beam is obtained. Therefore, as in the first embodiment, first, as a preliminary measurement, each of the background intensities B with respect to the plurality of irradiation current values J of the electron beam when the sample to be analyzed is irradiated with the electron beam is measured. In this example as well, the sample (unknown sample) to be analyzed is assumed to be composed mainly of Fe (iron), and the concentration of, for example, Si (silicon) contained in the sample is measured. Consider the case. In addition, the spectral crystal used for the concentration measurement is also TAP as an example.
上記実施例1と同様に、予備測定においては、分析対象となる試料を本装置(図1参照)における試料室13内の試料ステージ機構5に載置し、この状態で所定の駆動条件で電子銃1及び電子光学系23を駆動制御するとともに、当該試料(試料7)に照射される電子線6の照射電流値Jを適宜変えていく。そして、当該照射電流値Jの各値に応じて分光結晶9を介して検出されるX線のバックグラウンド強度Bを測定する。
As in the first embodiment, in the preliminary measurement, a sample to be analyzed is placed on the sample stage mechanism 5 in the
当該バックグラウンド強度Bは、電子線の照射電流値Jにほぼ比例することが知られている。よって、この測定結果から、バックグラウンドBがB=AJと表される際での係数Aの値を求めることができる。この予備測定によって上記係数Aの値を求めることができたら、その値を上記3式に入れる。 It is known that the background intensity B is substantially proportional to the irradiation current value J of the electron beam. Therefore, the value of the coefficient A when the background B is expressed as B = AJ can be obtained from this measurement result. When the value of the coefficient A can be obtained by this preliminary measurement, the value is put into the above three equations.
また、Siの濃度が100[%]となっているSiの標準試料において、分光結晶としてTAPを使用した際での特性X線の強度Iと、当該標準試料の濃度C(100[%])とを上記3式に入れる。なお、上記実施例1と同様に、この標準試料についての当該濃度Cと当該強度Iは既知となっている。 Further, in an Si standard sample having a Si concentration of 100 [%], the characteristic I-ray intensity I when TAP is used as a spectroscopic crystal and the concentration C (100 [%]) of the standard sample. Into the above three formulas. As in Example 1, the concentration C and the intensity I for this standard sample are known.
これにより、上記3式の中のI,C,Aに数値が代入されたこととなり、当該3式内での変数はLとTのみとなる。従って、上記3式に示すごとく、電子線の照射電流値Jは、濃度測定下限値Lと測定時間Tとの関数G(L,T)で表されることとなる。その後、関数G(L,T)を表す上記3式は、本装置における記憶部19に格納される。 As a result, numerical values are assigned to I, C, and A in the above three formulas, and the variables in the three formulas are only L and T. Therefore, as shown in the above three formulas, the irradiation current value J of the electron beam is represented by a function G (L, T) of the concentration measurement lower limit L and the measurement time T. Thereafter, the above three expressions representing the function G (L, T) are stored in the storage unit 19 of the present apparatus.
上記予備測定を実施し、その結果に基づく関数G(L,T)が記憶部19に格納された後、当該試料中での測定対象元素であるSiの濃度測定を行う本測定に移行する。 After the preliminary measurement is performed and the function G (L, T) based on the result is stored in the storage unit 19, the process proceeds to the main measurement for measuring the concentration of Si as the measurement target element in the sample.
当該本測定においても、まず、オペレータにより所望とする濃度測定下限値L(所定の濃度測定下限値L)が設定される。この濃度測定下限値Lの設定は、本装置における入力部22をオペレータが操作して、その設定値を入力することにより行われる。本実施例においても、当該濃度測定下限値を、例えば0.01[%]に設定する。
Also in the actual measurement, first, a desired density measurement lower limit L (predetermined density measurement lower limit L) is set by the operator. The concentration measurement lower limit L is set by an operator operating the
このときの入力操作について、図3を参照して説明する。ここで、図3は、当該入力操作を実行する際での表示部21における入力操作画面の他の例を示す図である。
The input operation at this time will be described with reference to FIG. Here, FIG. 3 is a diagram illustrating another example of the input operation screen on the
当該入力操作を行う際には、表示部21の表示画面を、図3に示す入力操作画面60にする。そして、入力部22を構成するマウスを操作して、当該画面上でのカーソル66を移動させてクリックし、濃度測定下限値Lの設定用枠61を選択状態とする。これにより、当該設定用枠61内に所望とする濃度測定下限値Lの数値を入力が入力可能となる。
When performing the input operation, the display screen of the
その後、入力部を構成するキーボードを操作して、当該設定用枠61内にその所望とする数値を入力する。ここで、図2に示す入力操作画面60は、当該設定用枠61内に所望値である「0.01」を入力した状態である。なお、当該入力操作画面60の所定箇所にプルダウンメニューを設けておき、マウスを操作することにより、予め設定された複数の設定値の中からカーソルにより所望値を選択して入力するようにしてもよい。
Thereafter, the keyboard constituting the input unit is operated to input the desired numerical value into the setting
このようにして入力部22に入力された濃度測定下限値Lのデータは、演算制御部18に送られる。演算制御部18は、記憶部19に格納されている上記3式の関数G(L,T)を読み出し、当該関数G(L,T)のLに当該設定値を代入する。
Data of the concentration measurement lower limit L input to the
これにより、上記3式に表された照射電流値Jを算出する関数G(L,T)の中のLが固定されることとなる。よって、当該設定値Lに応じた照射電流値Jは、測定時間Tを基にして決まることとなり、J=GL(T)なる関数GL(T)が導出される。この関数GL(T)は、本装置における記憶部19に格納される。 As a result, L in the function G (L, T) for calculating the irradiation current value J expressed in the above three formulas is fixed. Therefore, the irradiation current value J in accordance with the setting value L becomes a fact determined by the measurement time T based, J = G L (T) becomes a function G L (T) is derived. This function G L (T) is stored in the storage unit 19 in this apparatus.
その後、オペレータは、所望とする測定時間Tを、入力部22を操作して入力する。このときの入力操作は、図3に示す入力操作画面60における測定時間Tの設定用枠63に所望とする数値を入力する。当該入力操作も、上述した操作と同様の手法により行われる。
Thereafter, the operator operates the
これにより入力された測定時間Tのデータは、演算制御部18に送られる。演算制御部18は、記憶部19に格納されている上記関数GL(T)を読み出し、当該関数GL(T)のTに当該入力値(測定時間)を代入する。そして、この関数GL(T)を演算することにより、照射電流値Jが算出される。この算出された照射電流値Jは、表示部21により表示される。この照射電流値Jの表示は、図3に示す入力操作画面60における照射電流値Jの表示用枠62内に表示される。
The data of the measurement time T thus input is sent to the
次いで、オペレータは、このようにして表示部21に表示された照射電流値Jを目視にて確認し、当該照射電流値Jの数値が適切であるか否かを判断する。当該判断において、オペレータがその表示された照射電流値Jの数値が適切であると判断したら、マウスを操作し、カーソル66により入力操作画面60中の実行ボタン64をクリックする。これにより、測定時間Tに応じて算出された電子線の照射電流値Jが本装置に設定されることとなる。本装置は、このようにして設定された測定時間T及び照射電流値Jに基づいて試料の濃度測定を実行する。なお、オペレータが、表示された照射電流値Jの数値が適切ではないと判断した場合には、マウスを操作して、カーソル66により入力操作画面60中の再設定ボタンをクリックする。これにより、測定時間Tの再入力(再設定)が可能となり、異なる測定時間Tの所望値を改めて入力し直すことができる。
Next, the operator visually confirms the irradiation current value J displayed on the
当該濃度測定時においては、試料室13内の試料ステージ機構5に載置されている試料7に電子線6が照射される。そして、試料9に含有されている元素(Si)に対応して発生する特性X線を検出し、これにより試料9中での当該元素の濃度を測定する。このときの測定時間及び電子線の照射電流値は、それぞれ上述の各設定値T及びJに設定されている。
At the time of the concentration measurement, the electron beam 6 is irradiated to the sample 7 placed on the sample stage mechanism 5 in the
このように、本実施例においては、所定の濃度測定下限値Lに応じた電子線の照射電流値Jを、測定時間Tを基にして算出して表示し、表示された照射電流値Jに基づいて測定を実行することとなる。よって、電子線の照射電流値Jを当該濃度測定下限値Lに応じて適切に決めることができ、精度の高い測定を効率良く行うことができる。 Thus, in this embodiment, the irradiation current value J of the electron beam corresponding to the predetermined concentration measurement lower limit L is calculated and displayed based on the measurement time T, and the displayed irradiation current value J is displayed. Measurement will be performed based on this. Therefore, the irradiation current value J of the electron beam can be appropriately determined according to the concentration measurement lower limit L, and highly accurate measurement can be performed efficiently.
なお、測定時間Tのデータに基づいて演算制御部18により算出された電子線の照射電流値Jを表示部21により表示した後、オペレータによる当該照射電流値Jの適否の判断を行わずに、演算制御部18内で自動的にこの算出された当該照射電流値Jを設定し、設定された測定時間T及び照射電流値Jに基づいて試料の濃度測定を実行するようにしてもよい。
In addition, after displaying the irradiation current value J of the electron beam calculated by the
上記実施例1及び実施例2においては、濃度測定下限値L、照射電流値J、及び測定時間Tが同一の画面内において表示部21により表示されることとなる。よって、オペレータは、濃度測定下限値L、照射電流値J、及び測定時間Tの各数値を同時に確認することができ、測定条件の適否の判断を効率良く行うことができる。
In Example 1 and Example 2, the concentration measurement lower limit L, the irradiation current value J, and the measurement time T are displayed by the
また、これら実施例1及び実施例2においては、当該画面内に、測定を実行するための実行ボタンと条件の再設定を行うための再設定ボタンとが表示されている。よって、表示された測定条件が適切である場合には、当該実行ボタンをクリックすればよいので、測定の実行を速やかに行うことができる。また、表示された測定条件が適切ではない場合には、当該再設定ボタンをクリックすることにより、条件の再設定を速やかに行うことができる。 In the first and second embodiments, an execution button for executing measurement and a reset button for resetting conditions are displayed in the screen. Therefore, when the displayed measurement conditions are appropriate, the execution button can be clicked, so that the measurement can be performed quickly. If the displayed measurement conditions are not appropriate, the conditions can be quickly reset by clicking the reset button.
1…電子銃、2…集束レンズ、3…走査コイル、4…対物レンズ、5…試料ステージ機構、6…電子線、7…試料、8…特性X線、9…分光結晶、10…駆動機構、11…X線検出器、17…処理部、18…演算制御部、19…記憶部、21…表示部、22…入力部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electron gun, 2 ... Condensing lens, 3 ... Scanning coil, 4 ... Objective lens, 5 ... Sample stage mechanism, 6 ... Electron beam, 7 ... Sample, 8 ... Characteristic X-ray, 9 ... Spectral crystal, 10 ... Drive mechanism , 11 ... X-ray detector, 17 ... processing unit, 18 ... calculation control unit, 19 ... storage unit, 21 ... display unit, 22 ... input unit
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