JP5067269B2 - マッピング分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）や微小部蛍光Ｘ線装置等の、試料ステージを駆動しながら電子線やＸ線のビームを試料に照射し、試料から発生する特性Ｘ線、反射電子、二次電子等を分析用の信号として取得すると同時に、試料上の位置と信号の強度を対応付けた画像を生成する機能を持つマッピング分析装置に関する。

ＥＰＭＡや微小部蛍光Ｘ線装置では、電子線又は集光したＸ線を試料の一点に照射し、そこから発生するＸ線を分光することにより、試料に含まれる元素を特定する。これらの装置では、特定の元素の試料上での分布を観察するために、試料ステージをその表面に平行な方向に走査させながらＸ線の強度を測定し、走査位置とＸ線の強度の関係を画像化する機能（以下において、「マッピング機能」と言う。）を持つことが多い。又、これらの装置では、分析位置を見つけるために光学的観察手段（光学顕微鏡など）が設けられ、その観察画像をデータとして取得・保存するために撮像手段（テレビカメラなど）が設けられる場合が多い。しかし、光学的な観察手段の視野は、分析位置を見つけるのに十分な分解能を持つように設定されるので、比較的狭い範囲となる。一方、マッピング機能で元素の分布を観察する範囲は、試料の駆動範囲によって決まるので、Ｘ−Ｙステージ１２のストロークいっぱいまでの広域に及ぶこともあり、光学的観察手段の視野とは一致しない場合がほとんどである。

従来、例えば、ＥＰＭＡによりＸ線マップ像を作成する場合、二次電子信号による試料の表面形状のマップ像を同時に表示させており、これにより、表面形状と元素分布の対応を観察することができる。ＥＰＭＡにより得られる二次電子像はその検出信号の特性からモノクロである。観察においては、試料表面の形状に加えて実際の色も表示することで観察が容易となるため、実際の試料表面の色のついた光学的観察像が、マップ像と共に同時に表示されることが望まれている。このような要望に対して、従来より、ＥＰＭＡ等の分析装置にテレビカメラ等の撮像装置を取り付け、この撮像装置により試料表面の形状像を撮像し、この撮像で得られた光学的観察像をマップ像と同時に表示するものも知られている。撮像装置により表示形状像を得る場合には、撮像装置により予め試料表面を撮像しておき、その撮像データをマップ像の取得範囲と合うように調整する必要がある。例えば、マップ像の取得範囲が撮像データの撮像範囲よりも小さい場合には、撮像データからマップ像と同程度の大きさの範囲を切り出すように撮像データを調整して光学的観察像を作成し、又、逆に、マップ像の取得範囲が撮像データの撮像範囲よりも大きい場合には、撮像範囲をずらしながら複数の撮像データを求めておき、これらの複数の撮像データを画像合成することにより光学的観察像を作成する。

このように、光学的観察像を得るには撮像データを調整する必要があるが、調整には誤差が伴うため、この誤差がそのままマップ像とのズレとなるという問題がある。特に、撮像範囲をずらした複数の撮像データを画像合成してマップ像の大きな表示寸法に合わせる場合には、この誤差が重畳されてより大きくなる。

このため、図１２に示すように、分析範囲を複数の照射領域（例えば、照射領域Ａ〜照射領域Ｉ）に区分し、各照射領域で取得した光学的観察像を合成することでＸ線マップ像と同一視野の光学的観察像を形成する方法が提案されている（特許文献１の図３参照。）。図１２の水平方向の破線は、走査軌跡を示しており、図１２では照射領域Ａ〜照射領域ＧまでのＸ線信号が取得され、これらのＸ線像によりマップ像が形成される。一方、光学的観察像は、走査中において、予め定められた位置で画像取得を行うことにより取得される。特許文献１で提案された方法では、この画像取得位置は、各照射領域Ａ〜Ｇに対して定められる。図１２に示す例では、例えば照射領域Ａに対して画像取得位置Ｐａが設定され、照射領域Ｂに対して画像取得位置Ｐｂが設定され、以下同様に、各照射領域Ｃ〜照射領域Ｉに画像取得位置Ｐｃ〜Ｐｉがそれぞれ設定される。これらの画像取得位置Ｐａ〜Ｐｉは、通常は各照射領域の中心に設定される。特許文献１で提案された方法では、走査中において予め設定しておいた画像取得位置が読み出され、画像取得位置に達したとき、テレビカメラ等の撮像手段により試料表面が撮像され画像が取得され記録される。そして、取得された画像が合成され、表示装置に表示される。

特許文献１で提案された方法では、図１３（ａ）に示すように、Ｘ線信号は各照射領域を走査する間を積算期間として積算することによりＸ線積算信号を形成する。これに対して、テレビカメラ等の撮像手段は図１３（ｂ）に示すように、このＸ線信号の検出に同期させ、積算期間内の所定時点（例えば、Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ）において離散的に撮像することにより、対応する照射領域の画像を同時にリアルタイムで取得する。即ち、特許文献１で提案された方法におけるデータ取得手順は：
(ａ) 試料ステージを、図１２に示す「始めの照射領域Ａ」を横切るように移動させる；
(ｂ) その間に得られるＸ線信号を積算する；
(ｃ) (ｂ)の動作の途中、試料ステージが図１２に示す画像取得位置Ｐａに達した瞬間に、照射領域Ａの画像をテレビカメラで静止画像として撮像する；
(ｄ) 試料ステージを、図１２に示す「次の照射領域Ｂ」を横切るように移動させる、
という一連の手順を、画像取得位置Ｐｃ〜Ｐｉに沿って逐次繰り返し、各照射領域を１ピクセルとするＸ線マップ像を得るとともに、離散的に得られた複数のテレビカメラ像をつなぎ合わせて分析範囲全体の光学的観察像を得ている。
特開２００４−１９１１８３号公報

しかしながら、特許文献１で提案された方法では、図１３のタイミング図からもわかるように、空間上に離散的に定義されるそれぞれの画像取得位置Ｐａ〜Ｐｉにおいて試料ステージを逐次、テレビカメラが１画面分の像を取得する時間静止（固定）する必要があり、ステージの動きが複雑になる問題がある。又、マッピング分析とは別に、画像取得位置Ｐａ〜Ｐｉにおいて試料ステージを時間的に静止させるので、余分な時間が必要となり、結果として全体としての分析時間が長くなる問題も伴う。

したがって、図１２に例示するような走査軌跡に沿って試料ステージを連続的に動かし、照射領域内を移動する期間検出信号を積算してマップ像の単位領域（１ピクセル）の強度データを取得すると同時に、試料ステージを静止させること無く分析範囲全体の光学的観察像を取得することが可能なマッピング分析装置が待望されている。

上記問題を鑑み、本発明は、余分な時間をかけずに、光学的観察像を取得する観察像取得手段の視野に関係なく、マッピングの観察範囲と同じ視野の光学的観察像が、位置ズレも伴わずに得られるマッピング分析装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の態様は、（イ）試料の表面に複数配列されたマッピング単位領域から、それぞれ放出されるマップ像用信号を検出するマップ像用検出手段と、（ロ）試料の表面の光学的観察像を撮像する撮像手段と、（ハ）撮像手段の出力信号から同期信号などの光学的信号ではない部分を除去する信号補間抽出回路と、（ニ）マップ像用信号検出手段及び信号補間抽出回路の出力信号を格納する画像メモリと、（ホ）表面に平行な方向に試料を移動させ、複数配列されたマッピング単位領域を逐次走査するＸ−Ｙステージと、（ヘ）このＸ−Ｙステージの動きに同期してマップ像用信号検出手段及び信号補間抽出回路の出力信号を画像メモリに取り込ませる同期制御回路とを備えるマッピング分析装置であることを特徴とする。そして、このマッピング分析装置は、撮像手段の撮像範囲よりも広い領域をなす試料の表面の光学的観察像を、マップ像用信号から生成されるマップ像と共に取得する。

本発明によれば、余分な時間をかけずに、撮像手段の撮像範囲に関係なく、マッピングの観察範囲と同じ視野の光学的観察像が、位置ズレも伴わずに得られるマッピング分析装置を提供することができる。

次に、図面を参照して、本発明の第１〜第３の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

又、以下に示す第１〜第３の実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係るマッピング分析装置（本明細書では、マッピング機能を備えた分析装置を「マッピング分析装置」という。）は、図１に示すように、試料１１の表面に複数配列されたマッピング単位領域から、それぞれ放出されるマップ像用信号を検出するマップ像用検出手段（Ｘ線検出器）２８と、試料１１の表面の光学的観察像を撮像支援手段２１を通して連続的に撮像する撮像手段２２と、撮像手段２２の出力信号から同期信号や帰線期間中の信号等の光学的信号ではない部分を除去する信号補間抽出回路２３ａと、マップ像用信号検出手段（Ｘ線検出器）２８及び信号補間抽出回路２３ａの出力信号を格納する画像メモリ２５と、表面に平行な方向に試料１１を移動させ、複数配列されたマッピング単位領域を逐次走査するＸ−Ｙステージ１２と、このＸ−Ｙステージ１２の動きに同期してマップ像用信号検出手段（Ｘ線検出器）２８及び信号補間抽出回路２３ａの出力信号を画像メモリ２５に取り込ませる同期制御回路２７とを備えるＥＰＭＡである。なお、以下において撮像手段２２としてテレビカメラを例示するが、撮像手段２２はテレビカメラに限定されるものではなく、例えば、連写機能を持つディジタルカメラ等でも構わない。

「光学的観察像を連続的に撮像する」とは、「光学的観察像を離散的に撮像する」に対比する技術を意図した意味である。即ち、図１３に示すように、空間上に離散的に定義されるそれぞれの画像取得位置Ｐｃ〜Ｐｉにおいて試料ステージを逐次、静止（固定）するのではなく、第１の実施の形態に係るマッピング分析装置は、マッピング単位領域（１ピクセル）のマップ像用信号の積算と同時に、それぞれのマッピング単位領域全体の画像をテレビカメラで走査して光学的観察像を連続的に取得する。

撮像支援手段２１は、具体的には、例えば、試料上面を落射照明するように、電子線の光軸上に反射鏡レンズを配置しても良く、この場合は撮像支援手段２１は反射鏡レンズで反射された光学的観察像を光学レンズでテレビカメラ２２に導き、照明手段は反射鏡レンズを介して試料表面を照明するようにすれば良い。即ち撮像支援手段２１の一部をなす照明手段からの照明光が、光学レンズ及び反射鏡レンズを介して試料１１の上面を落射照明する。そして、この照明光による試料１１の表面の光学的観察像は、再び撮像支援手段２１の一部をなす反射鏡レンズ及び光学レンズを介してテレビカメラ２２に連続的に結像される。本明細書では、上述したように「光学的観察像を連続的に撮像する」を、図１３に示したような「光学的観察像を離散的に撮像する」に対比して用いているので、「連続的に」の意味に、テレビカメラ２２の帰線期間における撮影の中断を含まないことは勿論である。

テレビカメラ２２の視野よりも広い領域をなす試料１１の表面の光学的観察像を、マップ像用信号から生成されるマップ像と共に、テレビカメラ２２によって連続的に取得するために、第１の実施の形態に係るマッピング分析装置（ＥＰＭＡ）は、図１に示すように、テレビカメラ２２の出力信号の水平、垂直帰線時間の信号を補間する信号補間抽出回路２３ａと、信号補間抽出回路２３ａの出力を低域濾過するマッピング単位領域用ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２４と、マッピング単位領域用ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２４を経た試料１１の表面の観察像及びＸ線検出器（マップ像用検出手段）２８から得られたマップ像を記憶する画像メモリ２５と、同期制御回路２７によりＸ−Ｙステージ１２にて試料１１を走査させながらその動きに同期して画像メモリに取り込まれたローパスフィルタ（ＬＰＦ）２４の出力信号とＸ線検出器（マップ像用検出手段）２８からの信号から、マッピング像およびそれと同じ視野の光学的観察像を形成する画像形成手段２６と、画像形成手段２６が形成したマップ像及び光学的観察像を表示する表示装置２９を更に備える。

第１の実施の形態に係るマッピング機能を備えたＥＰＭＡは、試料１１の表面に複数個配列されたマッピング単位領域に電子線を照射することにより、各マッピング単位領域からそれぞれ発生するＸ線（マップ像用信号）を逐次検出して、試料１１に含まれる元素を知る。このため、試料１１の表面のマッピング単位領域からそれぞれ放出されるＸ線（マップ像用信号）を検出するために、図１に示すように、第１の実施の形態に係るマッピング分析装置は、電子線を発生する電子銃１、電子銃１から出射された電子線を試料１１上に収束させる電子レンズ３２を備える。図示を省略しているが、実際には、電子銃２から出射された電子線を軸方向と直交する方向に振り、Ｘ−Ｙステージ１２（或いはＸ−Ｙステージ１２に配置された試料１１）上において電子線の照射位置を移動させる走査コイルを備えてもかまわない。走査コイル及び電子レンズ３２等により、電子銃２とＸ−Ｙステージ１２との間における電子光学系が構成される。例えば、走査コイルとＸ−Ｙステージ１２との間に電子レンズ３２を配置すれば良い。

試料１１に電子線を照射する照射位置を決める作業は、テレビカメラ２２により観察される画像を見ながらＸ−Ｙステージ１２にて試料１１を移動させることで行なわれる。そして、同期制御回路２７は、ステージ制御／ステージ駆動手段を内蔵し、ステージ制御／ステージ駆動手段がＸ−Ｙステージ１２を制御して、試料１１上においての電子線照射位置を走査し、更にＸ線検出器（マップ像用信号検出手段）２８とテレビカメラ２２から画像メモリへの信号の取り込みタイミングを制御する。

画像形成手段２６は、画像メモリ内のデータからマップ像や光学的観察像を形成し、形成されたマップ像及び光学的観察像を、表示装置２９により表示させる。表示装置２９は、マップ像及び光学的観察像をそれぞれ表示するディスプレイ装置を備えることも、或いは、一つのディスプレイ装置の表示面に並置して、或いは重ね合わせて表示することができる。

Ｘ線検出器（マップ像用信号検出手段）２８は、電子線の照射により試料１１のマッピング単位領域からそれぞれ放出されたＸ線（マップ像用信号）を検出し、この検出信号（マップ像用信号）に基づいて元素分布等のマップ像が形成される。図示を省略しているが、Ｘ線検出器（マップ像用信号検出手段）２８に対して所定波長のＸ線（マップ像用信号）を導入するために、試料１１とＸ線検出器（マップ像用信号検出手段）２８とを結ぶ光路上には分光結晶等の分光手段が設けられたり、Ｘ線検出器（マップ像用信号検出手段）２８の出力から所定波長のＸ線に対応する信号のみを抽出する電気回路が設けられたりする。

第１の実施の形態に係るマッピング分析では、Ｘ−Ｙステージ１２にて試料１１の表面にマトリクス状に配列されたマッピング単位領域を二次元的に走査し、それぞれのマッピング単位領域からＸ線（マップ像用信号）の強度を画像メモリ２５に取り込む。例えば、図４に例示したように、分析範囲を複数のマッピング単位領域（画素）Ａ，Ｂ，Ｃ，……，Ｈ，Ｉに区分し、各マッピング単位領域Ａ，Ｂ，Ｃ，……，Ｈ，Ｉから得られた信号強度を画素の明るさとすることでＸ線マップ像を形成する。図４の上方の矢印で示したように、図４の例では、Ｘ−Ｙステージ１２が左方向に動くことにより、マッピング単位領域がＡ，Ｂ，Ｃと右方向に走査され電子線が照射される。次に、Ｘ−Ｙステージ１２が上方向に動き、且つ右方向に動くことにより、その下の行のマッピング単位領域がＤ，Ｅ，Ｆと右方向に走査され、電子線が照射される。その後、同様に、Ｘ−Ｙステージ１２が上方向に動き、且つ右方向に動くことにより、一番下の行のマッピング単位領域がＧ，Ｈ，Ｉと右方向に走査され、電子線が照射される。こうして、マッピング単位領域Ａ〜ＩまでのＸ線信号強度が取得され、これらのＸ線信号強度によりマップ像が形成される。図４においては、Ｘ線信号強度の取得と同時に撮像支援手段２１に取り付けられたテレビカメラ２２により光学的観察像用の信号を取得する。即ち、テレビカメラ２２からの光学的観察像の信号をマッピング単位領域（画素）Ａ，Ｂ，Ｃ，……，Ｈ，Ｉの時間に応じたマッピング単位領域用ローパスフィルタ２４を通して画像メモリ２５に取り込むことにより、各マッピング単位領域（画素）Ａ，Ｂ，Ｃ，……，Ｈ，Ｉからの色情報をマッピング分析と同期して、同時に走査して得る。

図４において斜め方向の破線で示したように、テレビカメラ２２の出力信号には、水平帰線期間や垂直帰線期間など正しい値を示さない期間が存在する。帰線時間中に正しい信号を得ることはできないので、テレビカメラ２２の出力信号をそのままマッピング単位領域用ローパスフィルタ２４に入力すると、画像メモリ２５に入力される信号がデタラメになる可能性がある。

図２に示すように、信号補間抽出回路２３ａは、水平走査の１ライン毎の時定数を有する水平走査ローパスフィルタ２３１、水平帰線期間及び垂直帰線期間を検出する帰線時間検出回路２３３、検出された水平帰線期間及び垂直帰線期間において、直線補間用の直線を生成する直線生成回路２３４、帰線時間検出回路２３３の出力信号により、水平走査ローパスフィルタ２３１及び直線生成回路２３４の出力信号を時系列に沿って保持して電圧値を変更するサンプルホールド２３２を備え、図３に示すように、水平帰線中には前のラインの最後の値と、次のラインの最初の値を直線補間し、垂直帰線中には前の画面の最後の値と、次の画面の最初の値を直線補間する。

なお、マッピング単位領域の時間が、テレビカメラ２２の１フレームの時間の整数倍になっていない場合、フレームの途中でマッピング単位領域の切り替わりが生じるため、各マッピング単位領域の色情報を決める元の信号がテレビカメラ２２の画像中の異なった部分のものになる。これによる誤差を防ぐためには、マッピング単位領域の切り替わりがテレビカメラ２２のフレーム内の同じ位置で起こるように、同期制御回路２７によりＸ−Ｙステージ１２の移動に同期をかけると良い。

一方、マッピング単位領域内の色がほぼ均一と見なせる場合には、マッピング単位領域の時間をテレビカメラ２２の１フレームの時間よりも短くしても、色情報にはあまり誤差が生じないため、より高速なマッピング分析が可能である。

以上説明したとおり、第１の実施の形態に係るマッピング分析装置は、マッピング単位領域（画素）のマップ像用信号の積算と同時に、それぞれのマッピング単位領域の色情報をテレビカメラで走査して連続的に取得できるので、光学的観察像の取得に余分な時間をかけずに済む。又、図１３に示すように、画像取得位置Ｐｃ〜ＰｉにおいてＸ−Ｙステージ１２を逐次、静止（固定）する必要がなく、Ｘ−Ｙステージ１２の動きも簡単であるので、同期制御回路２７が備えるＸ−Ｙステージの駆動回路も簡単化できる。更に、第１の実施の形態に係るマッピング分析装置によれば、撮像支援手段の視野に関係なく、マッピングの観察範囲と同じ視野の光学的観察像が、位置ズレも伴わずに得られる。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係るマッピング分析装置（マッピング機能を備えた分析装置）は、図５に示すように、試料１１の表面を撮像するテレビカメラ２２と、テレビカメラ２２の出力信号から同期信号などの光学的信号ではない部分を除去する信号補間抽出回路２３ｂと、電子線の照射により試料１１から放出されるＸ線（マップ像用信号）を検出するＸ線検出器（マップ像用信号検出手段）２８と、マップ像用信号検出手段（Ｘ線検出器）２８及び信号補間抽出回路２３ｂの出力信号を格納する画像メモリ２５と、試料１１を表面に平行なＸ−Ｙ平面内で移動させるＸ−Ｙステージ１２と、このＸ−Ｙステージ１２の動きに同期してマップ像用信号検出手段（Ｘ線検出器）２８及び信号補間抽出回路２３ｂの出力信号を画像メモリ２５に取り込ませる同期制御回路２７を備えるＥＰＭＡである。

第２の実施の形態に係るマッピング分析装置は、更に、信号補間抽出回路２３ｂの出力を低域濾過するマッピング単位領域用ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２４と、同期制御回路２７によりＸ−Ｙステージ１２にて試料１１を走査させながらその動きに同期してローパスフィルタ（ＬＰＦ）２４の出力信号とＸ線検出器（マップ像用信号検出手段）２８から得られたマップ像用信号とを取り込んだ画像メモリのデータから、マッピング像およびマッピングの観察範囲と同じ視野の光学的観察像を形成する画像形成手段２６と、画像形成手段２６が形成したマップ像及び光学的観察像を表示する表示装置２９とを備える。このため、信号補間抽出回路２３ｂの出力は、マッピング単位領域用ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２４を経た後、画像メモリ２５に取り込まれる。信号補間抽出回路２３ｂは、テレビカメラ２２の出力信号の水平、垂直帰線時間の信号を補間する機能を有するが、テレビカメラ２２の出力信号の内の一部の視野に対応した部分を切り出して取り込む機能を有するようにしても良い。更に、図５に示すように、第２の実施の形態に係るマッピング分析装置は、電子線を発生する電子銃１、電子銃１から出射された電子線を試料１１上に収束させる電子レンズ３２を備える。

図６に示すように、信号補間抽出回路２３ｂは、水平走査の１ライン毎の時定数を有する水平走査ローパスフィルタ２３１、水平帰線期間及び垂直帰線期間を検出する帰線時間検出回路２３３、水平走査ローパスフィルタ２３１の出力を加算し平均値を生成する平均値生成回路２３５、帰線時間検出回路２３３の出力信号により、水平走査ローパスフィルタ２３１及び平均値生成回路２３５の出力信号を時系列に沿って保持して電圧値を変更するサンプルホールド２３２を備え、図７に示すように、水平帰線中には前のライン全体の平均値を、垂直帰線中には前の画面全体の平均値を出力し続けて補間する。

他は、第１の実施の形態に係るマッピング分析装置と実質的に同様であるので、重複した説明を省略するが、第２の実施の形態に係るマッピング分析装置は、マッピング単位領域（画素）のマップ像用信号の積算と同時に、それぞれのマッピング単位領域全体の画像をテレビカメラで走査して光学的観察像を連続的に取得できるので、光学的観察像の取得に余分な時間をかけずに済む。又、Ｘ−Ｙステージ１２を逐次、静止（固定）する必要がないので、同期制御回路２７が備えるＸ−Ｙステージの駆動回路も簡単化できる。更に、第２の実施の形態に係るマッピング分析装置によれば、撮像支援手段の視野に関係なく、マッピングの観察範囲と同じ視野の光学的観察像が、位置ズレも伴わずに得られる。

（第３の実施の形態）
マッピング単位領域の大きさは、マッピング単位領域のデータ取得時間にＸ−Ｙステージ１２を移動させる距離で決まるので、分析の目的に応じて異なった大きさに設定される。一方、テレビカメラ２２の視野は固定である場合が多い。このため、テレビカメラ２２での視野がマッピング単位領域の大きさよりも広くなる場合がある。この場合、テレビカメラ２２からの信号を全てマッピング単位領域用ローパスフィルタ２４に入力すると、画素外の情報が混ざって色情報に誤差が生じる。

これを防ぐために、本発明の第３の実施の形態に係るマッピング分析装置（マッピング機能を備えた分析装置）においては、図８に示すように、テレビカメラ２２からの信号の内、マッピング単位領域に対応する部分の信号のみを抽出し、それ以外の時間のデータは第１及び第２の実施の形態に係るマッピング分析装置と同様の手段で補間すれば良い。そこで、図９に示すように、第３の実施の形態に係るマッピング分析装置の信号補間抽出回路２３ｃは、図８に示すように、テレビカメラ２２からの信号の内、マッピング単位領域に対応する部分の信号のみを抽出する出力信号抽出回路２３６と、水平走査の１ライン毎の時定数を有する水平走査ローパスフィルタ２３１、水平帰線期間及び垂直帰線期間を検出する帰線時間検出回路２３３、検出された水平帰線期間及び垂直帰線期間において、直線補間用の直線を生成する直線生成回路２３４、帰線時間検出回路２３３の出力信号により、水平走査ローパスフィルタ２３１及び直線生成回路２３４の出力信号を時系列に沿って保持して電圧値を変更するサンプルホールド２３２を備える。

図８において斜め方向の破線で示したように、テレビカメラ２２の出力信号には、水平帰線期間や垂直帰線期間など正しい値を示さない期間が存在する。図９に示す信号補間抽出回路２３ｃは、図３とほぼ同様に、水平帰線中には前のラインの抽出部分の最後の値と、次のラインの抽出部分の最初の値を直線補間し、垂直帰線中には前の画面の抽出部分の最後の値と、次の画面の抽出部分の最初の値を直線補間する。

或いは、図１０に示すように、信号補間抽出回路２３ｄが、水平走査の１ライン毎の時定数を有する水平走査ローパスフィルタ２３１、水平帰線期間及び垂直帰線期間を検出する帰線時間検出回路２３３、水平走査ローパスフィルタ２３１の出力を加算し平均値を生成する平均値生成回路２３５、帰線時間検出回路２３３の出力信号により、水平走査ローパスフィルタ２３１及び平均値生成回路２３５の出力信号を時系列に沿って保持して電圧値を変更するサンプルホールド２３２を備えるように構成しても良い。図１０に示す信号補間抽出回路２３ｄの場合は、図７とほぼ同様に水平帰線中には前のラインの抽出部分の全体の平均値を、垂直帰線中には前の画面の抽出部分の全体の平均値を出力し続けて補間する。

この場合、図１１に示すように 第３の実施の形態に係るマッピング分析装置では、Ｘ−Ｙステージ１２を垂直方向に走査し、その位置に応じてＸ線（マップ像用信号）の強度を画像メモリ２５に取り込むのが良い構成である。このとき同時に撮像支援手段２１に取り付けられたテレビカメラ２２により光学的観察像を取得するようにするのが好ましい。図１１の左側の矢印で示したように、図１１の例では、Ｘ−Ｙステージ１２が上方向に動くことにより、マッピング単位領域がＡ，Ｄ，Ｇと下方向に走査され電子線が照射される。次に、Ｘ−Ｙステージ１２が上方向に動き、且つ右方向にシフトすることにより、その隣の列のマッピング単位領域がＢ，Ｅ，Ｈと下方向に走査され、電子線が照射される。その後、同様に、Ｘ−Ｙステージ１２が上方向に動き、且つ右方向にシフトすることにより、一番右側の列のマッピング単位領域がＣ，Ｆ，Ｉと下方向に走査され、電子線が照射される。こうして、マッピング単位領域Ａ〜ＩまでのＸ線信号強度が取得され、これらのＸ線信号強度によりマップ像が形成される。同時に、テレビカメラ２２からの撮像信号を出力信号抽出回路２３６で抽出して、マッピング単位領域（画素）Ａ，Ｄ，Ｇ，Ｂ，Ｅ，Ｆ，Ｃ，Ｆ，Ｉの時間に応じたマッピング単位領域用ローパスフィルタ２４を通して画像メモリ２５に取り込むことにより、マッピング単位領域（画素）Ａ，Ｄ，Ｇ，Ｂ，Ｅ，Ｆ，Ｃ，Ｆ，Ｉの色情報を抽出して、光学的観察像をマッピング分析と同時に得る。このようにすれば、図８示したテレビカメラ２２からの信号抽出範囲の制限を横方向だけにすることができ、信号をより有効に利用することができる。

他は、第１及び第２の実施の形態に係るマッピング分析装置と実質的に同様であるので、重複した説明を省略するが、第３の実施の形態に係るマッピング分析装置は、マッピング単位領域（画素）のマップ像用信号の積算と同時に、それぞれのマッピング単位領域からの色情報をテレビカメラ出力から連続的に取得できるので、光学的観察像の取得に余分な時間をかけずに済む。又、Ｘ−Ｙステージ１２を逐次、静止（固定）する必要がないので、同期制御回路２７が備えるＸ−Ｙステージの駆動回路も簡単化できる。更に、第３の実施の形態に係るマッピング分析装置によれば、撮像支援手段の視野がマッピング単位領域の大きさよりも広くなる場合であっても、マッピングの観察範囲と同じ視野の光学的観察像が、位置ズレも伴わずに得られる。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は第１〜第３の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、第３の実施の形態に係るマッピング分析装置では、図１１に示すように、Ｘ−Ｙステージ１２が垂直方向に走査され、その位置に応じてＸ線（マップ像用信号）の強度を画像メモリ２５に取り込む場合を例示したが、第１及び第２の実施の形態に係るマッピング分析装置と同様に、Ｘ−Ｙステージ１２が左方向に動くことにより、マッピング単位領域がＡ，Ｂ，Ｃと右方向に走査され、次に、Ｘ−Ｙステージ１２が上方向に動き、且つ右方向に動くことにより、その下の行のマッピング単位領域がＤ，Ｅ，Ｆと右方向に走査され、その後、Ｘ−Ｙステージ１２が上方向に動き、且つ右方向に動くことにより、一番下の行のマッピング単位領域がＧ，Ｈ，Ｉと右方向に走査され、電子線が照射されるようにして、マッピング単位領域Ａ〜ＩまでのＸ線信号強度を取得し、マッピング単位領域（画素）Ａ，Ｂ，Ｃ，……，Ｈ，Ｉの色情報を出力信号抽出回路２３６で抽出して、マッピング分析と同期して得るようにしても良い。

或いは、逆に、第１及び第２の実施の形態に係るマッピング分析装置において、図１１に示すように、Ｘ−Ｙステージ１２を垂直方向に走査して、その位置に応じてＸ線（マップ像用信号）の強度を画像メモリ２５に取り込むようにしても良い。

第１〜第３の実施の形態において電子線の照射により試料１１から放出されるＸ線をマップ像用信号として検出する場合を例示したが、電子線の照射により試料１１から放出される二次電子線や反射電子線をマップ像用信号として検出しても構わない。或いは、マップ像用信号としてのＸ線、二次電子線、反射電子線の組合せを検出する構成でも構わない。更に、マップ像用信号を試料１１から放出させるために、試料１１に電子線以外の荷電粒子線やＸ線等の電磁波等を照射しても構わない。

更に、第１〜第３の実施の形態における信号処理はアナログ信号において行っても、ディジタル信号において行っても構わない。ディジタル信号で処理する場合、テレビカメラ２２からの出力信号がアナログ信号であれば、アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータを信号補間抽出回路２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの前段に設けておけば良い。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明の第１の実施の形態に係るマッピング分析装置（ＥＰＭＡ）の概略を説明するブロック図である。 第１の実施の形態に係るマッピング分析装置の信号補間抽出回路の概略を説明するブロック図である。 第１の実施の形態に係るマッピング分析装置において、水平帰線中には前のラインの最後の値と、次のラインの最初の値を直線補間し、垂直帰線中には前の画面の最後の値と、次の画面の最初の値を直線補間することを説明する模式図である。 第１の実施の形態に係るマッピング分析装置において、Ｘ−Ｙステージが移動すると同時にテレビカメラが光学的信号を取得し、マッピング単位領域（画素）Ａ，Ｂ，Ｃ，……，Ｈ，Ｉと同じ視野の色情報をマッピング分析と同期して得ることを説明する模式図である。 本発明の第２の実施の形態に係るマッピング分析装置（ＥＰＭＡ）の概略を説明するブロック図である。 第２の実施の形態に係るマッピング分析装置の信号補間抽出回路の概略を説明するブロック図である。 第２の実施の形態に係るマッピング分析装置において、水平帰線中に前のライン全体の平均値を、垂直帰線中に前の画面全体の平均値を出力し続けて補間することを説明する模式図である。 第３の実施の形態に係るマッピング分析装置において、観察像取得手段での視野がマッピング単位領域の大きさよりも広くなる場合は、テレビカメラからの信号の内、マッピング単位領域に対応する部分の信号のみを抽出することを説明する模式図である。 第３の実施の形態に係るマッピング分析装置の信号補間抽出回路の概略を説明するブロック図である。 第３の実施の形態に係るマッピング分析装置の信号補間抽出回路の他の例の概略を説明するブロック図である。 第３の実施の形態に係るマッピング分析装置において、Ｘ−Ｙステージが移動すると同時にテレビカメラが光学的信号を取得し、マッピング単位領域（画素）Ａ，Ｄ，Ｇ，Ｂ，Ｅ，Ｆ，Ｃ，Ｆ，Ｉと同じ視野の色情報をマッピング分析と同期して得ることを説明する模式図である。 特許文献１で提案された従来技術における電子線の照射領域と画像の取得位置の関係を示す図である。 特許文献１で提案された従来技術における電子線の照射領域と画像の取得タイミングを示すタイミング図である。

符号の説明

Ａ〜Ｉ…マッピング単位領域
Ｐａ〜Ｐｉ…画像取得位置
１…マップ像
１…電子銃
２…電子銃
１１…試料
１２…Ｘ−Ｙステージ
２１…撮像支援手段
２２…テレビカメラ
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ…信号補間抽出回路
２４…マッピング単位領域用ローパスフィルタ
２５…画像メモリ
２６…画像形成手段
２７…同期制御回路
２８…マップ像用信号検出手段（Ｘ線検出器）
２９…表示装置
３２…電子レンズ
２３１…水平走査ローパスフィルタ
２３２…サンプルホールド
２３３…帰線時間検出回路
２３４…直線生成回路
２３５…平均値生成回路
２３６…出力信号抽出回路

Claims (4)

1. 試料の表面に複数配列されたマッピング単位領域から、それぞれ放出されるマップ像用信号を検出するマップ像用信号検出手段と、
   前記試料の表面の光学的観察像を撮像するテレビカメラと、
   前記テレビカメラの出力信号から、連続的に撮像している前記テレビカメラの帰線期間に対応する部分を除去する信号補間抽出回路と、
   前記マップ像用信号検出手段及び前記信号補間抽出回路の出力信号を格納する画像メモリと、
   前記表面に平行な方向に前記試料を移動させ、複数配列された前記マッピング単位領域を逐次走査するＸ−Ｙステージと、
   該Ｘ−Ｙステージの動きに同期して、前記マップ像用信号検出手段及び前記信号補間抽出回路の出力信号を画像メモリに取り込ませる同期制御回路
   とを備え、前記テレビカメラの視野よりも広い領域をなす前記試料の表面の光学的観察像を、前記マップ像用信号から生成されるマップ像と共に取得するマッピング分析装置。
2. 前記信号補間抽出回路が、前記テレビカメラの出力信号の水平、垂直帰線時間の信号を補間する機能を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のマッピング分析装置。
3. 前記信号補間抽出回路が、前記テレビカメラの出力信号の内の一部の視野に対応した部分を切り出して取り込む機能を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のマッピング分析装置。
4. 前記Ｘ−Ｙステージの移動の動作を前記テレビカメラのフレーム走査に同期させる同期制御回路を更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のマッピング分析装置。

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