JP6808700B2 - 元素マップの生成方法および表面分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、元素マップの生成方法および表面分析装置に関する。

表面分析装置として、オージェ電子分光装置（Auger Electron Microscope、ＡＥＳ）や、Ｘ線光電子分光装置（X-ray photoelectron Spectroscope、ＸＰＳ）などが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような表面分析装置では、所望の元素の分布を示す元素マップを取得することができる。

例えば、オージェ電子分光装置では、電子線を走査して、試料表面の各測定点に電子線を照射し、各測定点から放出されるオージェ電子を検出することで、元素マップ（オージェマップ）を取得することができる。

オージェ電子分光装置では、互いに独立して異なるエネルギーの電子を検出可能な複数のチャンネルを有する検出器で、分光されたオージェ電子を検出している。このような検出器としては、複数のチャンネルトロンを備えた検出器が知られている。

特開２０１７−１１１０２２号公報

上記の検出器の感度は、光源の位置、すなわちオージェ電子の発生源である測定点の位置に依存する。そのため、元素マップを取得する際に、各測定点において検出器の感度が変化して、元素マップに輝度のムラが生じてしまう場合があった。特に、低倍率の測定では、検出器の感度の位置依存性の影響が大きい。

本発明に係る元素マップの生成方法の一態様は、
一次線を試料上で走査して、前記試料から放出された信号を分光器で分光し、分光された前記信号を、互いに異なるエネルギーの前記信号を検出可能な複数のチャンネルを有する検出器で検出して、元素マップを取得する表面分析装置における元素マップの生成方法であって、
元素濃度が一様な標準試料上で前記一次線を走査して前記チャンネルごとに補正用チャンネル像を生成し、複数の前記補正用チャンネル像を取得する工程と、
複数の前記補正用チャンネル像の各々において、前記補正用チャンネル像の画素ごとに、当該画素の輝度値に基づいて補正情報を生成する工程と、
分析対象の試料上で前記一次線を走査して、前記チャンネルごとに分析用チャンネル像を生成して、複数の前記分析用チャンネル像を取得する工程と、
複数の前記分析用チャンネル像の各々において、前記分析用チャンネル像を構成する画素の輝度値を、前記補正情報に基づいて補正する工程と、
補正された複数の前記分析用チャンネル像に基づいて、前記分析対象の試料の前記元素マップを生成する工程と、
を含む。

このような元素マップの生成方法では、前記補正情報にもとづいて分析用チャンネル像
を構成する画素の輝度値を補正して元素マップを生成するため、検出器の感度の位置依存性に起因する輝度のムラが低減された元素マップを生成することができる。

本発明に係る表面分析装置の一態様は、
一次線を試料上で走査する走査部と、
前記試料から放出された信号を分光する分光器と、
前記分光器で分光された前記信号を、互いに異なるエネルギーの前記信号を検出可能な複数のチャンネルで検出する検出器と、
元素マップを生成する画像処理部と、
を含み、
前記画像処理部は、
分析対象の試料上で前記一次線を走査して得られた複数の分析用チャンネル像を取得する処理と、
複数の前記分析用チャンネル像の各々において、前記分析用チャンネル像を構成する画素の輝度値を、前記検出器の感度の位置依存性を補正する補正情報に基づいて補正する処理と、
補正された複数の前記分析用チャンネル像に基づいて、前記分析対象の試料の前記元素マップを生成する処理と、
を行う。

このような表面分析装置では、前記補正情報に基づいて分析用チャンネル像を構成する画素の輝度値を補正して元素マップを生成するため、検出器の感度の位置依存性に起因する輝度のムラが低減された元素マップを生成することができる。

実施形態に係る表面分析装置の構成を示す図。 検出器を模式的に示す図。 実施形態に係る元素マップの生成方法の一例を示すフローチャート。 補正情報を生成する工程の一例を示すフローチャート。 標準試料を測定して得られた補正用チャンネル像および元素マップ。 補正係数を示す図。 分析対象の試料を測定して得られた分析用チャンネル像および元素マップ。 補正後の分析用チャンネル像および補正後の元素マップ。 平滑化処理を行った補正用チャンネル像を用いて算出された補正係数。 平滑化処理を行った補正用チャンネル像を用いて算出された補正係数を用いて補正された分析用チャンネル像および補正された元素マップ。 図８に示す元素マップと図１０に示す元素マップを比較するための図。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１． 表面分析装置
１．１． 表面分析装置の構成
まず、本実施形態に係る表面分析装置について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る表面分析装置１００の構成を示す図である。

表面分析装置１００は、オージェ電子分光法により試料Ｓの分析を行うための装置である。オージェ電子分光法とは、電子線等により励起されて試料Ｓから放出されるオージェ
電子のエネルギーを測定することによって、元素分析を行う手法である。

表面分析装置１００では、元素の分布を示す元素マップ（オージェマップ）を取得することができる。具体的には、表面分析装置１００は、電子線を試料上で走査して、試料Ｓから放出されたオージェ電子を分光器４０で分光し、分光されたオージェ電子を、互いに異なるエネルギーの電子を検出可能な複数のチャンネルを有する検出器５０で検出して、元素マップを取得する。

表面分析装置１００は、図１に示すように、電子源１０と、光学系２０と、試料ステージ３０と、分光器４０と、検出器５０と、計数装置６０と、処理部７０と、操作部８０と、表示部８２と、記憶部８４と、を含む。

電子源１０は、電子線を発生させる。電子源１０は、例えば、陰極から放出された電子を陽極で加速し電子線を放出する電子銃である。

光学系２０は、電子源１０から放出された電子線を試料Ｓに照射する。光学系２０は、集束レンズ２２と、対物レンズ２４と、走査部の一例としての偏向器２６と、を含んで構成されている。

集束レンズ２２および対物レンズ２４は、電子源１０から放出された電子線を集束させる。集束レンズ２２および対物レンズ２４によって電子源１０から放出された電子線を集束させることで電子プローブを形成することができる。

偏向器２６は、集束レンズ２２および対物レンズ２４によって集束された電子線を偏向させる。偏向器２６は、電子線を試料Ｓ上で走査するために用いられる。

試料ステージ３０は、試料Ｓを保持している。試料ステージ３０は、試料Ｓを水平方向に移動させる水平方向移動機構、試料Ｓを高さ方向に移動させる高さ方向移動機構、および試料Ｓを傾斜させる傾斜機構を備えている。試料ステージ３０によって、試料Ｓを位置決めすることができる。

分光器４０は、電子線が試料Ｓに照射されることによって試料Ｓから発生するオージェ電子を分光する。分光器４０は、インプットレンズ４２と、静電半球型アナライザー４４と、を含んで構成されている。

インプットレンズ４２は、入射した電子を静電半球型アナライザー４４に導く。また、インプットレンズ４２は、電子を減速させることによってエネルギー分解能を可変にする。インプットレンズ４２において、電子を減速させるほど分解能は良くなるが、感度は低下する。

静電半球型アナライザー４４は、内半球電極４４ａと、外半球電極４４ｂと、を有している。静電半球型アナライザー４４では、内半球電極４４ａと外半球電極４４ｂとの間に電圧を印加することで、印加した電圧に応じたエネルギー範囲の電子を取り出すことができる。

検出器５０は、分光器４０で分光された電子を検出する。検出器５０は、互いに異なるエネルギーの電子を独立して検出可能な複数のチャンネルを有している。

図２は、検出器５０を模式的に示す図である。検出器５０は、複数のチャンネルトロン５２を含んで構成されている。複数のチャンネルトロン５２は、互いに異なるエネルギー
の電子を独立して検出可能な複数のチャンネルを構成している。

図２に示す例では、検出器５０は、７個のチャンネルトロン５２を有しているが、その数は特に限定されない。チャンネルトロン５２は、電子を検出し、増幅した信号を出力する。

複数のチャンネルトロン５２は、分光器４０の出射面、すなわちエネルギー分散面において、電子のエネルギー分散方向Ａに並んで配置されている。そのため、複数のチャンネルトロン５２は、互いに異なるエネルギーの電子を独立して検出することができる。したがって、検出器５０では、異なるエネルギーの電子を同時に検出することができる。

複数のチャンネルトロン５２には、チャンネル番号が割り当てられている。具体的には、内半球電極４４ａと外半球電極４４ｂとの間の中心を通る電子を検出するチャンネルトロン５２には、ｃｈ０が割り当てられている。また、ｃｈ０のチャンネルトロン５２から、内半球電極４４ａ側に向かって順に並んでいる３つのチャンネルトロン５２には、それぞれチャンネルｃｈ−１、チャンネルｃｈ−２、チャンネルｃｈ−３が割り当てられている。また、ｃｈ０のチャンネルトロン５２から、外半球電極４４ｂ側に向かって順に並んでいる３つのチャンネルトロン５２には、それぞれチャンネルｃｈ＋１、チャンネルｃｈ＋２、チャンネルｃｈ＋３が割り当てられている。

複数のチャンネルトロン５２は、隣り合うチャンネルトロン５２間のエネルギー間隔ΔＥが同じになるように配列されている。そのため、ｃｈ０のチャンネルトロン５２が検出できるエネルギーをＥとした場合、ｃｈ−１のチャンネルトロン５２が検出できるエネルギーはＥ−ΔＥであり、ｃｈ−２のチャンネルトロン５２が検出できるエネルギーはＥ−２×ΔＥであり、ｃｈ−３のチャンネルトロン５２が検出できるエネルギーはＥ−３×ΔＥである。また、ｃｈ＋１のチャンネルトロン５２が検出できるエネルギーはＥ＋ΔＥであり、ｃｈ＋２のチャンネルトロン５２が検出できるエネルギーはＥ＋２×ΔＥであり、ｃｈ＋３のチャンネルトロン５２が検出できるエネルギーはＥ＋３×ΔＥである。

操作部８０は、ユーザーからの指示を信号に変換して処理部７０に送る処理を行う。操作部８０は、例えば、ボタン、キー、タッチパネル型ディスプレイ、マイクなどの入力機器により実現できる。

表示部８２は、処理部７０で生成された画像を出力する。表示部８２は、例えば、ＬＣＤ（liquid crystal display）などのディスプレイにより実現できる。

記憶部８４は、処理部７０が各種計算処理や各種制御処理を行うためのプログラムやデータを記憶している。また、記憶部８４は、処理部７０のワーク領域としても用いられる。記憶部８４は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、およびハードディスクにより実現できる。記憶部８４には、補正情報２が記憶されている。補正情報２については、後述する。

処理部７０は、表面分析装置１００を構成する各部を制御する処理や、元素マップを生成する処理などの処理を行う。処理部７０の機能は、各種プロセッサー（ＣＰＵ（Central Processing Unit）など）でプログラムを実行することにより実現できる。なお、処理部７０の機能の少なくとも一部を、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などの専用回路により実現してもよい。処理部７０は、制御部７２と、画像処理部７４と、を含む。

制御部７２は、例えば、電子線が試料Ｓ上の所望の領域で走査されるように、光学系２０の制御を行う。また、制御部７２は、試料Ｓの測定（例えば、元素マッピング）を行う
ための光学系２０および分光器４０の制御を行う。

画像処理部７４は、元素マップを生成する処理を行う。画像処理部７４の処理については後述する「３． 処理」で説明する。

計数装置６０は、チャンネルトロン５２で検出された電子を計数する。計数装置６０は、複数のチャンネルトロン５２の各々について、検出された電子を計数する。計数装置６０は、複数のチャンネルトロン５２の出力信号を受け付けて、エネルギーごとに電子の計数を行う。計数装置６０は、エネルギーごとの電子の計数結果を処理部７０に送る。計数結果は、例えば、計数率である。計数率は、単位時間に計数される電子の数である。

１．２． 表面分析装置の動作
次に、表面分析装置１００の動作について説明する。以下では、表面分析装置１００において元素マッピングを行う場合について説明する。

電子源１０から放出された電子線は、集束レンズ２２および対物レンズ２４によって集束されて試料Ｓ上に照射される。このとき、偏向器２６を用いて試料Ｓ上で電子線を走査する。電子線が照射された試料Ｓの測定点からは、オージェ電子や、二次電子、反射電子等が放出される。

試料Ｓから放出されたオージェ電子等は、インプットレンズ４２に入射して減速される。減速されたオージェ電子は、静電半球型アナライザー４４で分光され、図２に示すように、静電半球型アナライザー４４の出射面においてエネルギー分散方向Ａにエネルギーに応じて分散される。

エネルギーに応じて分散されたオージェ電子は、エネルギー分散方向Ａに並んで配置された複数のチャンネルトロン５２で検出される。複数のチャンネルトロン５２で検出された電子は、チャンネルトロン５２ごとに計数装置６０で計数され、その計数結果が処理部７０に送られる。

処理部７０では、チャンネルトロン５２ごとの計数結果に基づいて、チャンネルトロン５２ごとにチャンネル像が生成される。図示の例では、検出器５０は、７つのチャンネルトロン５２を有しているため、７つのチャンネル像が生成される。処理部７０では、チャンネルトロン５２ごとに生成されたチャンネル像（図示の例では７つのチャンネル像）に基づいて、元素マップが生成される。元素マップの生成方法については、後述する「２．
元素マップの生成方法」で説明する。

ここで、上記のように、電子線を照射することで試料Ｓからは、オージェ電子だけでなく、二次電子や反射電子なども放出される。このように試料Ｓから放出される信号には、オージェ電子だけでなくその他の電子も含まれるため、オージェ電子による信号（オージェピーク）と、その他の電子の信号（バックグラウンド）と、を分離する必要がある。

バックグラウンドを分離するための手法として、２回の測定を行う手法（以下「ＰＢ別測定」ともいう）と、１回の測定を行う手法（以下「ＰＢ同時測定」ともいう）と、がある。

ＰＢ別測定では、まず、所望の元素に対応するオージェピークの測定（マッピング）を行ってマップ（以下「ピークマップ」ともいう）を取得する。次に、所望の元素に対応するオージェピークの近傍でバックグラウンドの測定（マッピング）を行ってマップ（以下「バックグラウンドマップ」ともいう）を取得する。ピークマップからバックグラウンド
マップを減算することで、ピークマップからバックグラウンドを除去することができる。このようにして、元素マップ（オージェマップ）が得られる。

ＰＢ同時測定では、複数のチャンネルトロン５２を用いて、オージェピークの測定と、オージェピークの近傍のバックグラウンドの測定と、を同時に行う。そのため、ＰＢ同時測定では、１回の測定で、ピークマップとバックグラウンドマップとが得られる。したがって、ＰＢ同時測定では、効率よく元素マップを得ることができる。

２． 元素マップの生成方法
次に、本実施形態に係る元素マップの生成方法について、図面を参照しながら説明する。図３は、本実施形態に係る元素マップの生成方法の一例を示すフローチャートである。

２．１． 補正情報の生成（Ｓ１０）
まず、元素マップの輝度を補正するための補正情報２を生成する。ここで、検出器５０の感度は、試料Ｓ上の測定点の位置に依存する。補正情報２は、この検出器５０の感度の位置依存性を補正するための情報である。

図４は、補正情報２を生成する工程の一例を示すフローチャートである。

（１）標準試料の測定（Ｓ１００）
標準試料としては、検出器５０の感度に位置依存性が無い場合に、輝度が一様な元素マップが得られる試料を用いる。具体的には、標準試料は、元素濃度が一様な試料である。また、標準試料は、平坦であることが好ましい。このような標準試料としては、例えば、シリコンウエハなどの半導体ウエハが挙げられる。標準試料を元素マッピングすることで、検出器５０の感度に位置依存性が無い場合に、輝度が一様な元素マップが得られる。標準試料の測定は、例えば、ＰＢ同時測定により行われる。

（２）補正用チャンネル像の取得（Ｓ１０２）
標準試料の測定を行うことによって、処理部７０では、チャンネルトロン５２ごとに補正用チャンネル像が生成される。これにより、処理部７０（画像処理部７４）は、７つの補正用チャンネル像を取得することができる。

図５は、標準試料を測定して得られた補正用チャンネル像および元素マップ（Auger map）である。図５に示す補正用チャンネル像は、ＰＢ同時測定によって得られた像である。

図５に示すように、表面分析装置１００では、７つのチャンネルトロン５２に対応して７つのチャンネル像が得られる。例えば、ｃｈ０のチャンネル像は、電子線を標準試料上で走査して、試料から放出された電子をｃｈ０のチャンネルトロン５２で検出して得られた電子の強度（計数率）の分布を示す像である。チャンネル像を構成する画素の輝度値は、当該画素に対応する測定点における電子の強度（計数率）に対応している。７つのチャンネル像は、それぞれ互いに異なるエネルギーの電子を検出して得られた像である。

元素マップ（Auger map）は、複数の補正用チャンネル像に基づいて生成される。例えば、チャンネル像を構成する画素の輝度値をＡ_ｃｈ（ｘ，ｙ，ｃｈ）と表す。ｘはチャンネル像の横方向のピクセル番号であり、ｙはチャンネル像の縦方向のピクセル番号であり、ｃｈはチャンネル番号である。図５に示す７つのチャンネル像に基づいて元素マップを生成する場合、元素マップを構成する画像の輝度値Ａ_ｍａｐ（ｘ，ｙ）は、次式で表される。

ただし、Ｆは、ＰＢ同時測定時の複数のチャンネル像から元素マップを計算する関数である。

図５に示すように、元素マップ（Auger map）には、輝度のムラが見られる。標準試料は、輝度が一様な元素マップが得られる試料であるため、この輝度のムラは、表面分析装置１００に起因するものである。

ここで、元素マップの輝度には、ＰＢ別測定であっても、ＰＢ同時測定であっても、検出器５０の感度の位置依存性の影響が現れる。

また、ＰＢ別測定では、オージェピークの測定とバックグラウンドの測定とを同じチャンネルトロン５２で行うことができるため、複数のチャンネルトロン５２間の個体差が元素マップの輝度に影響を与えない。一方、ＰＢ同時測定では、複数のチャンネルトロン５２で互いに異なるエネルギーの電子を検出するため、複数のチャンネルトロン５２間の個体差が元素マップの輝度に影響を与える。

このように、ＰＢ同時測定では、検出器５０の感度の位置依存性の影響、および複数のチャンネルトロン５２間の個体差の影響が、元素マップに輝度のムラとして現れる。

（３）補正情報の生成（Ｓ１０４）
補正情報２は、図５に示す元素マップの輝度のムラが無くなるような補正係数を求めることで得られる。補正係数は、複数の補正用チャンネル像の各々において、補正用チャンネル像の画素ごとに、当該画素の輝度値に基づいて生成される。補正係数は、例えば、補正用チャンネル像を構成する画素の輝度値に係数を乗算した値が一定となるような係数とする。補正係数Ｃ（ｘ，ｙ，ｃｈ）は、例えば、次式（１）で求めることができる。

ただし、Ｅ（ｎ）は、チャンネルｎ（ｎ＝−３，−２，−１，０，＋１，＋２，＋３）の補正用チャンネル像を構成する全部の画素の平均値である。このように、補正係数は、補正用チャンネル像を構成する全部の画素の輝度値の平均値を、補正用チャンネル像を構成する全部の画素の各々の輝度値で除算することで算出できる。

なお、平均値Ｅ（ｃｈ）として、補正用チャンネル像の中央部分を構成する画素の輝度値の平均値を用いてもよい。これにより、補正用チャンネル像の外周部分を構成する画素を計算から除外することができる。補正用チャンネル像の外周部分では、チャンネルトロン５２の感度が低い。そのため、補正用チャンネル像の外周部分を構成する画素を計算から除外することにより、より精度良く補正係数を求めることができる。

図６は、図５に示す補正用チャンネル像から上記式（１）を用いて算出された補正係数を示す図である。生成された補正係数は、補正情報２として記憶部８４に記憶される（Ｓ
１０６）。

２．２． 分析対象の試料の測定（Ｓ２０）
分析対象の試料の測定を行う。分析対象の試料の測定は、ＰＢ同時測定により行われる。

２．３． チャンネル像の取得（Ｓ３０）
分析対象の試料の測定を行うことによって、処理部７０では、チャンネルトロン５２ごとにチャンネル像が生成される。これにより、処理部７０（画像処理部７４）は、７つの分析用チャンネル像を取得することができる。

図７は、分析対象の試料を測定して得られた分析用チャンネル像および元素マップ（Auger map）である。図７に示す補正用チャンネル像は、ＰＢ同時測定によって得られた像である。

図７に示すように、分析用チャンネル像から生成された元素マップには、検出器５０の感度の位置依存性の影響、および複数のチャンネルトロン５２間の個体差の影響による輝度のムラが確認できる。

２．４． チャンネル像の補正（Ｓ４０）
分析用チャンネル像を構成する画素の輝度値を、補正情報２（図６に示す補正係数）に基づいて補正する。

例えば、補正後のチャンネル像を構成する画素の輝度値Ａ_{ｃｈ＿ｍｏｄ}（ｘ，ｙ，ｃｈ）は、次式（２）により算出できる。

図８は、図６に示す補正係数を用いて図７に示す分析用チャンネル像を補正して得られた、補正後の分析用チャンネル像および補正後の元素マップ（Auger map）である。図８に示す補正後の分析用チャンネル像を構成する画素の輝度値は、上記式（２）を用いて図７に示す分析用チャンネル像を構成する画素の輝度値を補正したものである。

２．５． 元素マップの生成（Ｓ５０）
図８に示す補正後の分析用チャンネル像に基づいて、分析対象の試料の元素マップ（Auger map）を生成する。

元素マップを構成する画素の輝度値Ａ_{ｍａｐ＿ｍｏｄ}（ｘ，ｙ，ｃｈ）は、次式で表される。

図７に示す補正前の元素マップ（Auger map）と、図８に示す補正後の元素マップ（Auger map）と、を比較すると、補正された元素マップでは、輝度のムラが低減されているこ
とがわかる。

以上の工程により、元素マップを生成することができる。

本実施形態に係る元素マップの生成方法は、例えば、以下の特徴を有する。

本実施形態に係る元素マップの生成方法は、元素濃度が一様な標準試料上で電子線を走査してチャンネルトロン５２ごとに補正用チャンネル像を生成し、複数の補正用チャンネル像を取得する工程と、複数の補正用チャンネル像の各々において、補正用チャンネル像の画素ごとに、当該画素の輝度値に基づいて補正情報２を生成する工程と、を含む。そのため、検出器５０の感度の位置依存性を補正する補正情報２を生成することができる。

さらに、本実施形態に係る元素マップの生成方法は、分析対象の試料上で電子線を走査してチャンネルトロン５２ごとに分析用チャンネル像を生成し、複数の分析用チャンネル像を取得する工程と、複数の分析用チャンネル像の各々において、分析用チャンネル像を構成する画素の輝度値を補正情報２に基づいて補正する工程と、補正された分析用チャンネル像に基づいて、分析対象の試料の元素マップを生成する工程と、を含む。そのため、検出器５０の感度の位置依存性に起因する輝度のムラが低減された元素マップを生成することができる。したがって、例えば、位置依存性の影響の大きい低倍率で、ＰＢ同時測定を行った場合であっても、元素マップにおいて、位置依存性に起因する輝度のムラを低減できる。

本実施形態に係る元素マップの生成方法では、補正情報２を生成する工程において、補正用チャンネル像を構成する画素の輝度値に係数を乗算した値が、一定となるような係数を補正情報２とする。そのため、検出器５０の感度の位置依存性を補正する補正情報２を生成することができる。

本実施形態に係る元素マップの生成方法では、補正係数を、補正用チャンネル像を構成する全部の画素の輝度値の平均を、補正用チャンネル像を構成する全部の画素の各々の輝度値で除算することで算出する。そのため、検出器５０の感度の位置依存性を補正する補正情報２を生成することができる。

３． 処理
次に、画像処理部７４の処理について説明する。

画像処理部７４は、元素マップを取得する処理を行う。具体的には、画像処理部７４は、まず、図７に示す電子線を試料Ｓ上で走査して得られた複数の分析用チャンネル像を取得する。

次に、画像処理部７４は、複数の分析用チャンネル像の各々において、分析用チャンネル像を構成する画素の輝度値を、検出器５０の感度の位置依存性を補正するための補正情報２、すなわち、図６に示す補正係数に基づいて補正する。すなわち、画像処理部７４は、上述した「２．４． チャンネル像の補正（Ｓ４０）」の処理を行う。この結果、図８に示す補正されたチャンネル像が得られる。本処理において、画像処理部７４は、補正情報２を記憶部８４から読み出すことで取得する。

次に、画像処理部７４は、補正された複数の分析用チャンネル像に基づいて、元素マップを生成する。すなわち、画像処理部７４は、上述した「２．５． 元素マップの生成（Ｓ５０）」の処理を行う。これにより、図８に示す元素マップ（Auger map）を生成することができる。

表面分析装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。

表面分析装置１００では、画像処理部７４は、電子線を分析対象の試料上で走査して得られた複数の分析用チャンネル像を取得する処理と、複数のチャンネル像の各々において、チャンネル像を構成する画素の輝度値を、検出器５０の感度の位置依存性を補正するための補正情報２に基づいて補正する処理と、補正された複数の分析用チャンネル像に基づいて、元素マップを生成する処理と、を行う。そのため、表面分析装置１００では、検出器５０の感度の位置依存性に起因する輝度のムラが低減された元素マップを生成することができる。

表面分析装置１００では、補正情報は、元素濃度が一様な標準試料上で電子線を走査して取得された複数の補正用チャンネル像の各々において、補正用チャンネル像の画素ごとに、当該画素の輝度値に基づいて生成されたものである。そのため、表面分析装置１００では、検出器５０の感度の位置依存性が補正された元素マップを生成することができる。

４． 変形例
本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

４．１． 第１変形例
検出器５０の感度は、例えば、作動距離（Working distance）、測定倍率、元素マップの解像度、試料ステージ３０の傾斜角、分光器４０の測定エネルギー、分光器４０のパスエネルギー、チャンネルトロン５２に印加される電圧、分光器４０の機械軸などの影響を受ける。そのため、これらの測定条件を変化させて、順次、補正情報２を取得する。

例えば、複数の補正用チャンネル像を取得する工程、すなわち、図４に示すステップＳ１００およびステップＳ１０２では、測定条件を変えて、複数の補正用チャンネル像を取得する。また、補正情報２を生成する工程、すなわち、図４に示すステップＳ１０４では、測定条件ごとに、補正情報を生成する。また、分析用チャンネル像を構成する画素の輝度値を補正する工程、すなわち、図２に示すステップＳ４０では、測定条件に応じた補正情報２を用いて分析用チャンネル像の補正を行う。

このように、第１変形例によれば、測定条件に応じた補正が可能となるため、検出器５０の感度をより正確に補正することができる。

なお、分析用チャンネル像を構成する画素の輝度値を補正する工程において、同一の測定条件の補正情報２が記憶部８４に記録されていない場合、記憶部８４に記録された補正情報２から補間するなどして、新たに補正情報２を生成して補正を行ってもよい。また、新たに同一の測定条件で標準試料の測定を行って、補正情報２を生成して補正を行ってもよい。また、同一の測定条件の補正情報２が記憶部８４に記録されていない場合、補正を行わなくてもよい。

４．２． 第２変形例
検出器５０の位置依存性に由来する感度勾配は、元素マップの解像度、すなわち画素の大きさに対して、非常に緩やかである場合が多い。そのため、第２変形例では、補正用チャンネル像に対して平滑化処理を行い、平滑化された補正用チャンネル像の画素ごとに、当該画素の輝度値に基づいて補正情報を生成する。

図９は、平滑化処理を行った補正用チャンネル像を用いて算出された補正係数である。
図１０は、図９に示す補正係数を用いて補正された分析用チャンネル像、および補正された元素マップ（Auger map）である。図１１は、図８に示す元素マップＩ２と図１０に示す元素マップＩ４を比較するための図である。

補正用チャンネル像に対して平滑化処理を行うことで、図１１に示すように、補正用チャンネル像に対して平滑化処理を行わない場合と比べて、元素マップのノイズが低減されている。

４．３． 第３変形例
上述した実施形態では、標準試料の測定および分析対象の試料の測定をＰＢ同時測定で行う場合について説明したが、標準試料の測定および分析対象の試料の測定をＰＢ別測定で行ってもよい。ＰＢ別測定で行った場合であっても、検出器５０の感度の位置依存性を補正することができる。標準試料の測定および分析対象の試料の測定をＰＢ別測定で行う場合も、上述した図３に示す元素マップの生成方法と同様の手法で元素マップを生成できる。

４．４． 第４変形例
上述した実施形態では、表面分析装置１００が、試料に照射する一次線として電子線を用い、試料から放出される二次的な信号がオージェ電子であるオージェ電子分光装置である場合について説明したが、本発明に係る表面分析装置は、これに限定されない。例えば、本発明に係る表面分析装置は、一次線としてＸ線を用いて、試料から放出される二次的な信号が光電子であるＸ線光電子分光装置であってもよい。この場合にも、上述した実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが可能である。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

２…補正情報、１０…電子源、２０…光学系、２２…集束レンズ、２４…対物レンズ、２６…偏向器、３０…試料ステージ、４０…分光器、４２…インプットレンズ、４４…静電半球型アナライザー、４４ａ…内半球電極、４４ｂ…外半球電極、５０…検出器、５２…チャンネルトロン、６０…計数装置、７０…処理部、７２…制御部、７４…画像処理部、８０…操作部、８２…表示部、８４…記憶部、１００…表面分析装置

Claims (9)

1. 一次線を試料上で走査して、前記試料から放出された信号を分光器で分光し、分光された前記信号を、互いに異なるエネルギーの前記信号を検出可能な複数のチャンネルを有する検出器で検出して、元素マップを取得する表面分析装置における元素マップの生成方法であって、
   元素濃度が一様な標準試料上で前記一次線を走査して前記チャンネルごとに補正用チャンネル像を生成し、複数の前記補正用チャンネル像を取得する工程と、
   複数の前記補正用チャンネル像の各々において、前記補正用チャンネル像の画素ごとに、当該画素の輝度値に基づいて補正情報を生成する工程と、
   分析対象の試料上で前記一次線を走査して、前記チャンネルごとに分析用チャンネル像を生成して、複数の前記分析用チャンネル像を取得する工程と、
   複数の前記分析用チャンネル像の各々において、前記分析用チャンネル像を構成する画素の輝度値を、前記補正情報に基づいて補正する工程と、
   補正された複数の前記分析用チャンネル像に基づいて、前記分析対象の試料の前記元素マップを生成する工程と、
   を含む、元素マップの生成方法。
2. 請求項１において、
   前記補正情報を生成する工程では、前記補正用チャンネル像を構成する画素の輝度値に係数を乗算した値が、一定となるような前記係数を前記補正情報とする、元素マップの生成方法。
3. 請求項２において、
   前記係数を、前記補正用チャンネル像を構成する全部の画素の輝度値の平均を、前記補正用チャンネル像を構成する全部の画素の各々の輝度値で除算することで算出する、元素マップの生成方法。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
   複数の前記補正用チャンネル像を取得する工程では、測定条件を変えて、複数の前記補正用チャンネル像を取得し、
   前記補正情報を生成する工程では、前記測定条件ごとに、前記補正情報を生成し、
   前記分析用チャンネル像を構成する画素の輝度値を補正する工程では、前記測定条件に応じた前記補正情報を用いて補正を行う、元素マップの生成方法。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、
   複数の前記補正用チャンネル像を取得する工程の後に、複数の前記補正用チャンネル像の各々に平滑化処理を行う工程を含み、
   前記補正情報を生成する工程では、平滑化された前記補正用チャンネル像の画素ごとに、当該画素の輝度値に基づいて前記補正情報を生成する、元素マップの生成方法。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項において、
   前記一次線は、電子であり、
   前記信号は、オージェ電子である、元素マップの生成方法。
7. 請求項１ないし５のいずれか１項において、
   前記一次線は、Ｘ線であり、
   前記信号は、光電子である、元素マップの生成方法。
8. 一次線を試料上で走査する走査部と、
   前記試料から放出された信号を分光する分光器と、
   前記分光器で分光された前記信号を、互いに異なるエネルギーの前記信号を検出可能な複数のチャンネルで検出する検出器と、
   元素マップを生成する画像処理部と、
   を含み、
   前記画像処理部は、
   分析対象の試料上で前記一次線を走査して得られた複数の分析用チャンネル像を取得する処理と、
   複数の前記分析用チャンネル像の各々において、前記分析用チャンネル像を構成する画素の輝度値を、前記検出器の感度の位置依存性を補正する補正情報に基づいて補正する処理と、
   補正された複数の前記分析用チャンネル像に基づいて、前記分析対象の試料の前記元素マップを生成する処理と、
   を行う、表面分析装置。
9. 請求項８において、
   前記補正情報は、元素濃度が一様な標準試料上で前記一次線を走査して取得された複数の補正用チャンネル像の各々において、前記補正用チャンネル像の画素ごとに、当該画素の輝度値に基づいて生成されたものである、表面分析装置。