JPH01298634A - 試料面の２次元的分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は粒子線ビームによって試料面を走査する型の面
分析装置に関する。

（従来の技術） 電子線のような粒子線を試料面に収束させて試料面を走
査し、試料から放射される２次放射線を検出する分析は
位置分解能が高いので、試料面における元素の濃度分布
とか状態分布を詳細に測定し画像表示するのに適してい
る。このため従来からＥＰＭＡを用いて試料面の元素濃
度分布をカラー画像化して表示するカラーコンテントマ
ツピング法が行われているが、試料面の走査範囲の形は
Ｘ方向、ｙ方向夫々の走査幅を設定することにより決め
られているので、通常は方形に限られている。特に分析
したい領域が歪んだ不定形の場合それに外接するような
平行四辺形に走査範囲を設定する方法が提案されている
く特開昭５９−７９９４６号）。また試料面を速送りで
走査しつ＼適宜の２次放射を検出して分析を要する領域
か否か判別し、分析を要する範囲のみ時間をかけて走査
するようにして分析所要時間を短縮する方法が種々提案
されているが、予め分析所要範囲が分っていないから、
走査線上で速送りをしていて分析所要領域に到達し、突
然運送りに切換えねばならず走査機構に無理がか＼す、
分析を要しない領域でも走査機構は駆動されているから
走査機構の移動量の総和は分析所要領域のみの走査機構
移動量に比し太き（、機構の寿命を短縮することになる
。

（発明が解決しようとする課題） 上述した試料面の分析法では分析精度を上げるためには
一画素当り成る程度の時間をかける必要がある。例えば
試料を電子ビームで照射し、試料から放射されるＸ線を
分光して検出する元素濃度測定で一画素当り１秒程度の
時間をかける。従って試料面を縦横５００画素に分けて
測定する場合画素数は５００ｘ５００＝２５万個で測定
完了に約７０時間を要することになる。他方試料の方は
断面形状が様々であり、そのような試料面を単にその外
形に外接する四辺形を走査範囲として測定するときは分
析上不必要な点に多大の時間をかけることになる。特に
上述したように一面の測定に数１０時間もか＼る場合は
、この無駄な測定時間をな（すと云うことは重要な課題
である。本発明は粒子線で試料面を走査する型の装置に
よる面分析の能率向上を目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 試料面の２次元的走査は一つの直線に沿って所定範囲を
走査し、次に走査線の位置を走査線と直角方向に少し移
動させて走査すると云う動作を繰返すことにより行われ
る。今上記した走査線の方向をＸ方向に、それと直交す
る方向をＸ方向として、上記ｘ、ｙ各方向にＸｌｌ１ｌ
ｙ軸を決めて試料面上の位置をｘｙ座標値で表わすこと
にする。

本発明はＸ方向の走査の開始点および終了点のＸ座標値
をｙ座標値の関数として記憶装置に記憶させる手段と、
上記記憶装置に記憶されたデータによりＸ方向の走査範
囲内で各走査線毎にＸ方向の走査開始点から終了点まで
の間Ｘ方向走査を行う走査制御手段を試料面分析装置に
設けた。

また分析を要する領域が任意に曲った帯状領域である場
合に対して、上記帯状領域の幅の中心を通る曲線を表わ
すＸ、ｙ各座標データを記憶装置に記憶させる手段と、
その記憶データにより上記曲線上に適宜間隔で走査点を
定め、これら各走査点を通って上記曲線に直交する直線
に沿い上記帯状領域を含む範囲を走査する走査制御プロ
グラムを上記走査制御手段に与えた。

（作用） 本発明によればＸ方向の走査の開始点と終了点をｙの関
数として記憶させる手段により、走査開始点を連ねた線
と終了点を連ねた線とをつないで分析を要する領域に近
接してこれを囲む閉曲線を作るようにすることができ、
この閉曲線の中だけで走査測定を行うことになるので、
分析を要する領域に外接する四辺内で測定するのに比し
測定所要時間が短縮される。

また分析領域が任意に曲がった帯状であるとき、この帯
状領域の幅の中心を通る曲線に直交する走査線に沿って
帯状領域の幅だけ走査するので、余分な面積を走査する
ことなく、測定所要時間が短縮される。

（実施例〉 第１図は本発明の一実施例を示す。Ｅは電子線マイクロ
アナライザ（ＥＰＭＡ）でＳは試料であり、Ｘ　ｒ　’
！方向移動ステージＴ上にセットされている。ＣはＸ線
分光用結晶で、Ｄは分光されたＸ線を検出するＸ線検出
器、Ｐは試料から放射される２次電子を検出する２次電
子検出器である。またＭはＥＰＭＡの電子光学系の光軸
と共軸的に配置された光学顕微鏡の対物凹面鏡であり、
Ｌは同顕微鏡の接眼レンズである。ＴｘはステージＴを
Ｘ方向に移動させるＸ駆動装置、Ｔｙは同じくｙ駆動装
置である。ｄｘ、ｄｙは夫々電子ビームｅをＸ方向およ
びｙ方向に偏向させる偏向コイルで、Ｄｘ、Ｄｙは夫々
Ｘ方向、ｙ方向の走査信号発生回路である。この走査信
号は試料像表示用のＣＲＴにも走査信号として印加され
るようになっており、２次電子検出器Ｐの出力が輝度信
号として上記ＣＲＴに印加されて試料面の２次電子像が
ＣＲＴ上に表示される。ＣＰＵは装置の動作を制御する
コンピュータであり、ＫはＣＰＵに種々のデータ或は指
令を入力するキーボードであり、Ｊはキーボード上のジ
ョイステックである。ジョイステックＪはＣＰＵにステ
ージＴ駆動の指示を与えて操作するときはジョイステッ
クを倒した方向にステージＴを動かすことができ、電子
ビーム移動の指示をＣＰＵに与えたときは電子ビームに
よる試料面走査の中心点を動かすことができる。ｍｌは
走査範囲記憶用メモリ、ｍ２は測定デー２２１重メモリ
である。

上述装置で第２図に示すような試料断面の分析を行う場
合の動作を説明する。試料断面の寸法が比較的太いとき
は光学顕微鏡像装置て分析範囲の指定を行う。接眼レン
ズＬを通して試料を見ながら試料の外周に沿って適当な
点Ａを出発点として、Ａ点が顕ｍ鏡の視野中心に来るよ
うにジョイステックを操作してステージＴを動かし、Ｃ
ＰＵにメモリの指示を与えてそのときのステージＴのｘ
、ｙ移動置部ちｘ、Ｘ座標を記憶させる。以後試料を囲
む鎖線Ｆ上の点が視野中心に来るようにジョイステック
Ｊを操作して鎖線ＦをたどってＢ点まで至り、その間適
宜ＣＰＵにメモリの指示を与えて鎖線Ｆ上の多くの点の
ｘ、Ｘ座標をＣＰＵに記憶させる。以上の操作を終ると
ＣＰＵは試料断面を囲む鎖線閉曲線Ｆ上の多くの点の座
標データから鎖線Ｆを折線で再構成し、走査範囲のＸ座
標の最小値、最大値を求め、その間を所定の走査線本数
で割って各走査線のＸ座標を決定し、上記再構成された
鎖線Ｆのデータから、上記各走査線毎に鎖線Ｆと交わる
点のＸ座標を算出し、このようにして算出したＸ座標デ
ータを各走査線上の走査始点終点として各走査線のＸ座
標データと共に一つのテーブルとしてメモリｍ１に格納
する。その後分析動作をスタートさせるとＣＰＵはメモ
リｍ１から走査線のＸ座標を読出し、ステージＴをｙ方
向に駆動し、次にそのＸ座標に対応するＸ座標のデータ
によってステージＴをＸ方向に駆動して所定の走査範囲
だけ時間をかけて分析動作を行う。このようにして鎖線
Ｆで囲まれた領域内だけ走査を行う。試料断面が小さい
ときは、走査領域の設定に光学顕微鏡を使うより、ＣＲ
Ｔ上の２次電子像を用いた方が設定操作がやり易い。こ
の場合ＣＰＵにジョイシスティックＪを電子ビーム移動
させるよう指示しておき、後は上述と同様にしてＣＲＴ
上の試料断面像を見ながら設定走査を行えばよい。ジョ
イステックで試料像を移動させる代りに、ＣＲＴ上の試
料断面像を静止させておき、ライトペンで試料断面像の
周囲に閉曲線を画いて走査領域を指定するようにしても
よい。光学顕微鏡による場合でも、光学顕微鏡像をテレ
ビカメラで撮像してＣＲＴ上に表示し、ライトペンで走
査領域を指定するようにできることは云うまでもない。

上述実施例では試料の走査領域は単連語領域であるが、
試料が管状である場合或は第３図に示すような断面の場
合、走査領域は二重、三重等の多重連結領域となる。こ
の場合−つの走査線上に２以上の偶数個のＸ座標が対応
することになる。ＣＰＵはこれらのＸ座標を小さい方か
ら順に読出し、一番手さい値を走査開始点、次を走査終
了点、三番目を再び走査開始点とすると云うように判定
して走査終了点から次の走査開始点までの間はステージ
を速送りする。

次に第１図の装置の他の動作態様を説明する。

試料断面が第４図のようにせまい幅で曲りだ形をしてい
る場合具体的にはテープ状試料の側面、任意の断面形を
有する物品の表面のメツキ層の断面の分析の場合に適す
る分析動作である。このような場合でも上述した動作態
様が適用できるが、むしろこのような場合は曲がった帯
状領域の幅の中心を通る曲線Ｇに直交する方向に一定長
さｅの走査線Ｘを引くようにする方が走査領域の設定が
楽であり、実際の分析時にもステージを速送りする回数
とか距離が少（なって有利である。この動作を行う場合
ＣＰＵに予め曲線走査の指示を与え、光学顕微鏡を見な
がら視野中心点によって試料幅の中心線Ｇをたどって、
試料幅の中心ｆｉＧの形をｘ、ｙの関係表としてＣＰＵ
に記憶させる。ＣＰＵはこの関係表から上記中心４９１
　Ｇ上に一定間隔で走査点を決め、そのｘ、ｙ座標を求
める。次に各走査点で上記中心線と直交する方向をステ
ージＴのＸ方向の単位移動量に対するＸ方向移動量とし
て算定し、上記ＸｔＹ座標と方向データ（Ｘ方向単位移
動量に対するＸ方向移動量）をメモリｍ１に格納する。

別にキーボードＩくによって走査幅ｅを設定する。ＣＰ
Ｕは上記メモリｍ内のデータにより、各走査点毎に走査
線の始点のｘ＋Ｙ座標および終点のＸ座標と上記した方
向データをテーブルにして改めてメモリｍｌに格納する
。その後分析動作をスタートさせると、ＣＰＵはメモリ
ｍ１の内容を読出し、ステージＴを走査線の始点に移動
させ、方向データに従って所定の比率でステージをｘ、
Ｘ方向に移動させながら分析を行い、ステージ位置が走
査線の終点のｘＦｇ１標僅に達したら、ステージを次の
走査線の始点位置に速送りして次の走査線に沿い分析を
繰返す。

上側では走査線の方向データとしてステージのＸ方向単
位移動量に対するＸ方向移動量を用いたが、走査線方向
がｙ軸方向に近くなると方向データの値が太き（なって
不便であるから、方向の傾きがＸ軸に対して４５°以上
の場合はステージのＸ方向単位移動量に対するＸ方向移
動量とするようにした方がよい。これは単にプログラム
上の問題に過ぎない。同様にして走査線の終点の規定の
仕方も上側ではＸ座標のみを指定するようにしているが
、走査線方向がｙ軸方向に近くなると走査の始点と終点
のＸ座標の差が小さ（なって終点の位置精度が低下する
から、４５°の方向を境に終点をｙ座標で規定するよう
にした方がよい。また試料の幅の中心線をＣＰＵに記憶
させる場合、正確な曲線として記憶させな（でも折線近
似で記憶させれば充分である。また上側ではステージの
移動によって走査を行っているが、この場合走査幅は小
さいので、ステージＴによって上記中心線が電子光学系
の光軸上を通るように試料移動を行わせ、中心線に直交
する走査は電子ビームを振らせることによって行うよう
にしてもよい。

（発明の効果） 本発明によれば試料面の面分析が必要な領域のみで行わ
れるので分析能率が向上し、その効果は分析領域の実面
積の少い異形である程大となる。

また分析を要する範囲のみで走査機構を動かすので、走
査機構の移動総量を少くすることができ、走査機構の寿
命が長（なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置のブロック図、第２図は
分析領域が単連語領域である場合の走査領域設定の仕方
の説明図、第３図は多重連結領域の分析領域の図、第４
図は本出願の２番目の発明による試料面走査状態の説明
図である。 Ｅ・・・ＥＰＭＡ、Ｓ・・・試料、Ｔ・・・試料移動ス
テージ、Ｔｚ、Ｔｙ・・・移動ステージＴのＸ方向およ
びＸ方向駆動装置、Ｄｘ、Ｄｙ・・・電子ビーム走査信
号発生回路、ｍｌ・・・走査範囲記憶用メモリ、ｍ２・
・・測定データ記憶用メモリ、Ｋ・・・キーボード、Ｊ
・・・ジョイステック、Ｌ・・・光学顕微鏡の接眼レン
ズ。 代理人　　弁理士　縣　　浩　介

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）試料面を粒子線ビームによって走査し、試料から
   放射される２次放射を検出する型の分析装置において、
   走査線と直交する方向の走査範囲と個々の走査線上の走
   査開始点と終了点の一乃至複数対の走査線方向の位置を
   走査線と直交する方向の位置に対応させて記憶装置に記
   憶させる手段と、上記記憶装置に記憶されたデータによ
   り走査線と直交する方向の走査範囲の始点から終点にか
   けて、各走査線毎に走査方向における最初の走査開始点
   から最後の走査終了点までの間を走査を要しない区間を
   速送りして走査する走査制御手段を設けたことを特徴と
   する試料面の２次元的分析装置。
2. （２）試料面を粒子線ビームによって走査し、試料から
   放射される２次放射を検出する型の分析装置において、
   走査面上における任意の曲線を表わす座標データを記憶
   装置に記憶させる手段と、上記記憶装置内のデータによ
   り、上記曲線上に適宜間隔で走査点を設定し、各走査点
   において上記曲線と直交する直線に沿い上記走査点を中
   心に指定長さの範囲を走査する走査制御手段を設けたこ
   とを特徴とする試料面の２次元的分析装置。