KR20000035099A - Electron probe micro analyzer - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An electro-probe micro analyzer is provided, to be analyzed in high precision by the smaller acquisition of coordinate values. CONSTITUTION: The electro-probe micro analyzer (1) which analyzes the atoms of sample surface by using the specific X-ray emitted from the sample (S) by radiation of electron rays, is provided with an operation function which forms the equivalent line of z-axis coordinate values within the analysis range (2A) and calculates the range of z-axis corrected values (2C) which are distinguished by the equivalent line, and controls the z-axis position of samples (S) to satisfy the analysis height of sample surface based on the z-axis corrected values. Also the electro-probe micro analyzer (1) is provided with an operation function which calculates the corrected value of height of the line which passes the center position of height distribution of sample and calculates the three dimensional corrected value whose rotation center is the center position of the height distribution by using the corrected value of height, and controls the z-axis position of samples (S) to satisfy the analysis height of sample surface based on the z-axis corrected values obtained from the three dimensional corrected value.

Description

전자프로브 마이크로 애널라이저{Electron probe micro analyzer}Electron probe micro analyzer {Electron probe micro analyzer}

본 발명은 전자프로브 마이크로 애널라이저에 관한 것으로, 특히 시료의 Z축 방향의 위치제어에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electronic probe microanalyzer, and more particularly, to position control in the Z axis direction of a sample.

파장분산형 분광기를 사용한 전자프로브 마이크로 애널라이저(EPMA)에서는 전자선 조사에 의해서 시료에서 방출되는 특성 X선을 검출하기 위한 집광조건으로서, 시료 및 분광결정, 검출기의 X선 분광기가 로랜드원의 원주상에 정밀도 좋게 배치되는 것이 요구되고 있다. 통상, 이 X선 분광기의 집광조건은 시료면의 높이를 위치맞춤함으로써 행하고 있다.In the Electron Probe Microanalyzer (EPMA) using a wavelength-dispersive spectrometer, as a condensing condition for detecting characteristic X-rays emitted from a sample by electron beam irradiation, an X-ray spectrometer of a sample, a spectral crystal, and a detector It is required to arrange with high precision. Usually, condensing conditions of this X-ray spectrometer are performed by aligning the height of a sample surface.

전자프로브 마이크로 애널라이저를 사용한 분석에서는 시료면의 한점을 분석하는 점분석이나, 시료면상에서 분석위치를 하나하나 변경하면서 그때마다 X선신호를 검출함으로써 X선신호의 일차원 또는 이차원의 분포를 얻는 선분석 및 매핑(mapping)분석이 있다. 요철이 있는 시료면에 대하여 정밀도 높은 점분석, 선분석 및 매핑분석을 행하는데는 각 분석위치에 있어서 시료면의 높이가 X선 분광기의 집광조건을 만족하도록 항상 시료스테이지의 높이방향을 제어할 필요가 있다.In the analysis using the electronic probe microanalyzer, a point analysis for analyzing a point of a sample surface or a line analysis for obtaining a one-dimensional or two-dimensional distribution of an X-ray signal by detecting an X-ray signal at each time while changing an analysis position on a sample surface one by one And mapping analysis. To perform highly accurate point analysis, line analysis, and mapping analysis on uneven sample surfaces, it is always necessary to control the height direction of the sample stage so that the height of the sample surface at each analysis position satisfies the condensing conditions of the X-ray spectrometer. have.

종래, 전자프로브 마이크로 애널라이저의 높이방향(Z축방향)의 위치맞춤은 (a)분석점 마다에 시료면의 현재의 높이정보를 취득하여 시료스테이지에 귀환시켜, 시료면상의 분석점이 집광조건을 만족하는 위치가 되도록 시료스테이지의 높이위치를 조정하는 피드백 제어나, (b)시료면을 최소단위 영역으로 분할하여 각 분할영역의 교점에서의 좌표값을 미리 취득하여 두고, 이 좌표값으로부터 단위영역 내의 분석점의 높이정보를 근사 계산하여, 얻어진 높이정보에 기초하여 시료스테이지의 높이위치를 조정하는 제어가 행해지고 있다.Conventionally, the alignment of the height direction (Z axis direction) of the electronic probe microanalyzer (a) acquires the current height information of the sample surface at each analysis point, returns it to the sample stage, and the analysis point on the sample surface satisfies the condensing conditions. Feedback control for adjusting the height position of the sample stage so that the position of the sample stage is adjusted, or (b) dividing the sample surface into the smallest unit area, and acquiring coordinate values at the intersection points of the respective divided areas in advance. The control which adjusts the height position of a sample stage based on the height information obtained by approximating the height information of an analysis point is performed.

종래, 전자프로브 마이크로 애널라이저로 점분석, 선분석 및 매핑분석을 행하는 경우, 상기 (a), (b)의 제어에 의해서 높은 정밀도로 높이방향의 위치맞춤을 행하기 위해서는 각 분석점 마다에 좌표값을 취득하거나 영역의 분할수나 좌표값의 취득회수를 증대시킬 필요가 있고, 막대한 데이터수를 요하여 처리시간도 장시간화 된다는 문제가 있다. 특히 선분석이나 매핑분석을 행하는 경우의 좌표값의 취득회수는 막대한 것으로 된다.Conventionally, in the case of performing point analysis, line analysis, and mapping analysis by using an electronic probe microanalyzer, in order to align the height direction with high precision by the control of (a) and (b), a coordinate value is provided for each analysis point. It is necessary to increase the number of divisions or the number of divisions of the area and the number of acquisition of coordinate values. In particular, the number of times of acquiring the coordinate value when performing line analysis or mapping analysis is enormous.

또, 선분석 및 매핑분석에 있어서 분석점을 이동시키면서 높이방향의 위치제어를 행할 필요가 있고, 상기 (a)의 피드백 제어에서는 단위시간당의 높이방향의 변동량이 큰 경우에는 위치제어의 응답속도가 변동속도에 달하지 않기 때문에 제어가 발산하여 추종상태에서 벗어날 가능성이 높아진다는 문제가 있다. 또 선분석 및 매핑분석에 있어서 상기 (b)의 분해영역에 의한 제어를 행하는 경우에는 (a)와 같이 피드백제어를 차례차례 행하는 경우에 일어나는 발산의 위험은 없다. 그러나 얻어지는 높이정보는 시료형상을 정확히 나타내는 것이 아니기 때문에 기복의 변화가 빈틈없이 이루어지고 있는 장소가 부분적으로 존재하는 시료면에 대하여 높이 보정을 행하는데는 기복변화가 가장 빈틈없이 이루어지고 있는 영역에 맞추어서 분할영역을 세분화하지 않으면 안되어, 영역의 분할수나 좌표값의 취득회수가 증대하여 데이터수나 처리시간이 증대한다.In line analysis and mapping analysis, it is necessary to perform the position control in the height direction while moving the analysis point. In the feedback control of (a), when the amount of variation in the height direction per unit time is large, the response speed of the position control is increased. Since it does not reach the speed of change, there is a problem that the likelihood of departure from the following state is increased by the control diverging. In the line analysis and the mapping analysis, when the control by the decomposition area of (b) is performed, there is no risk of divergence that occurs when the feedback control is sequentially performed as shown in (a). However, since the obtained height information does not accurately represent the shape of the sample, the height correction is performed on the sample surface where the undulation change is partly present. The area must be subdivided, the number of divisions of the area and the number of acquisitions of the coordinate values increase, thereby increasing the number of data and processing time.

표면이 한축을 중심으로 동심원상으로 대칭한 형상인 시료에 대해서 선분석 및 매핑분석을 행하는 경우 (b)의 분할영역에 의한 제어를 적용하면 둘레 방향에 대해서는 같은 높이정보인 것이 이미 알려져 있음에도 불구하고 막대한 영역의 분할수나 좌표값의 취득회수를 요한다는 문제가 있다.In case of performing line analysis and mapping analysis on the sample whose surface is concentrically symmetrical about one axis, even though it is known that the same height information in the circumferential direction is applied when the control by the subdivision of (b) is applied There is a problem in that a large number of divisions and a number of acquisitions of coordinate values are required.

따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하여 전자프로브 마이크로 애널라이저에 있어서 좌표값의 적은 취득회수로 높은 정밀도의 분석을 행하는 것을 목적으로 한다. 또 높이방향의 변화의 정도가 큰 경우에도 제어가 발산하지 않는 고정밀도의 분석을 행하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and to perform high-precision analysis with few acquisition times of coordinate values in an electronic probe microanalyzer. It is also an object of the present invention to perform a high-precision analysis in which the control does not diverge even when the change in the height direction is large.

도 1은 본 발명의 전자프로브 마이크로 애널라이저의 구성예의 개략블록도,1 is a schematic block diagram of a configuration example of an electronic probe micro analyzer of the present invention;

도 2는 본 발명의 제1실시예의 기능을 설명하기 위한 기능블록도,2 is a functional block diagram for explaining the functions of the first embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 제1실시예의 기능 및 동작을 설명하기 위한 플로우챠트,3 is a flowchart for explaining the functions and operations of the first embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 제1실시예의 기능을 설명하기 위한 Z축 좌표값 및 등치선을 나타낸 도면,4 is a view showing Z-axis coordinate values and isolines for explaining the functions of the first embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 제1실시예의 기능을 설명하기 위한 Z축 보정값을 나타낸 도면,5 is a view showing a Z-axis correction value for explaining the function of the first embodiment of the present invention;

도 6은 본 발명의 제2실시예의 기능을 설명하기 위한 기능블록도,6 is a functional block diagram for explaining the functions of the second embodiment of the present invention;

도 7은 본 발명의 제2실시예의 기능 및 동작을 설명하기 위한 플로우챠트,7 is a flowchart for explaining the functions and operations of the second embodiment of the present invention;

도 8은 본 발명의 제2실시예의 기능을 설명하기 위한 3차원의 보정값을 나타낸 도면,8 is a view showing a three-dimensional correction value for explaining the function of the second embodiment of the present invention;

도 9는 본 발명의 제2실시예의 기능을 설명하기 위한 3차원의 보정값을 나타낸 도면,9 is a view showing a three-dimensional correction value for explaining the function of the second embodiment of the present invention;

도 10은 본 발명의 제2실시예의 기능을 설명하기 위한 3차원의 보정값을 나타낸 도면이다.10 is a diagram showing a three-dimensional correction value for explaining the function of the second embodiment of the present invention.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

1 : 전자프로브 마이크로 애널라이저 2 : 컴퓨터1: electronic probe micro analyzer 2: computer

3 : 스테이지컨트롤러 4 : 드라이버3: stage controller 4: driver

5 : 촬상수단 6 : 오토포커스컨트롤러5: Imaging means 6: Auto focus controller

7 : 모니터 11 : 필라먼트7: monitor 11: filament

12 : 전자선 13 : 콘덴서렌즈12 electron beam 13 condenser lens

14 : 대물렌즈 15 : 분광소자14 objective lens 15 spectroscopy element

16 : 검출기 17 : 시료스테이지16 detector 17 sample stage

2A, 2a : 분석범위 2B, 2b : X, Y, Z 좌표값2A, 2a: analysis range 2B, 2b: X, Y, Z coordinate values

2C, 2c : Z축 보정값 2D, 2d : Z축 보정함수값2C, 2c: Z-axis correction value 2D, 2d: Z-axis correction function

2E, 2e : Z축 보정값, Z축 보정함수 연산기능블록2E, 2e: Z axis correction value, Z axis correction function calculation function block

2F : 등치선도 2f : 중심위치2F: Isometric map 2f: Center position

2G : 등치선 연산기능블록 2g : 높이 보정의 Z축 좌표값2G: Isometric line function block 2g: Z axis coordinate value of height correction

2h : 3차원함수 2i : 경사2h: 3D function 2i: Slope

2j : 직선, 측정점 설정기능블록 2k : 중심위치 산출기능블록2j: Straight line, measuring point setting function block 2k: Center position calculation function block

2 m : 높이 보정기능블록 2n : 근사함수기능블록2 m: Height correction function block 2n: Approximate function function block

2p : 3차원함수기능블록 2q : 경사기능블록2p: 3D function block 2q: Slope function block

20A, 20a : 데이터격납블록 S : 시료20A, 20a: Data storage block S: Sample

본 출원의 제1발명은 전자선의 조사에 의해서 시료로부터 방출되는 특성 X선에 의해 시료표면의 원소분석을 행하는 전자프로브 마이크로 애널라이저에 있어서, 분석범위 내의 측정좌표값에서 Z축 좌표값의 등치선을 형성하고, 등치선으로 구분되는 Z축 보정값의 영역을 구하는 연산기능을 구비하고, Z축 보정값에 기초하여 시료표면이 분석조건 높이를 만족하도록 Z축방향의 위치제어를 행하는 구성으로 하는 것이다.The first invention of the present application is an electron probe micro analyzer which performs elemental analysis of a sample surface by characteristic X-rays emitted from a sample by irradiation of electron beams, and forms an isoline of Z-axis coordinate values at measured coordinate values within the analysis range. And an arithmetic function for finding the area of the Z axis correction value divided by the isoline, and performing position control in the Z axis direction so that the sample surface satisfies the analysis condition height based on the Z axis correction value.

제1발명은 시료의 Z축방향의 위치제어를 행하기 위해 Z축 좌표값의 등치선으로 구획지어진 Z축 보정값의 영역을 이용한다. Z축 좌표값의 등치선으로 구획지어진 각 영역에 대하여 Z축 보정값을 정하고, 영역 내에 존재하는 분석점에 대하여 그 영역 내에서 정해지는 Z축 보정값을 이용하여 Z축방향의 위치제어를 행한다.The first invention uses the region of the Z-axis correction value divided by the isoline of the Z-axis coordinate value to perform position control in the Z-axis direction of the specimen. A Z-axis correction value is determined for each area divided by an isoline of the Z-axis coordinate value, and position control in the Z-axis direction is performed using the Z-axis correction value determined within the area with respect to the analysis point existing in the area.

Z축 좌표값의 등치선은 분석범위 내에서 X, Y 좌표값에 대한 Z축 좌표값을 측정하고, 그 측정 좌표값을 사용하여 Z축방향으로 같은 Z축 좌표값을 묶음으로써 구한다. Z축 좌표값의 등치선으로 구획지어진 범위에서 형성되는 영역의 Z축 좌표값은 소정의 폭 범위 내로 한다. 이 영역 내에 있는 분석점의 분석을 행하는 데는 영역에 설정된 값을 Z축 보정값으로서 시료의 Z축방향의 위치제어를 한다.The isolines of the Z-axis coordinate values are obtained by measuring the Z-axis coordinate values for the X and Y coordinate values within the analysis range and using the measured coordinate values to bundle the same Z-axis coordinate values in the Z-axis direction. The Z-axis coordinate value of the area formed in the range divided by the isoline of the Z-axis coordinate value is within a predetermined width range. In the analysis of the analysis point in this area, the position set in the Z-axis direction of the sample is controlled using the value set in the area as the Z-axis correction value.

Z축 보정값의 제1양태는 등치선으로 구획되어진 영역에 대하여 하나의 값으로 설정하고, 제2양태는 X, Y 좌표축의 이동방향에 따라서 연속적으로 변화하는 Z축 보정함수값으로 설정한다. 선분석 및 매핑분석에서는 제1의 Z축 보정값 혹은 제2의 Z축 보정함수값의 어느 양태에 있어서도 위치제어를 행할 수 있다.The first aspect of the Z-axis correction value is set to one value for the area partitioned by the isoline, and the second aspect is set to the Z-axis correction function value that changes continuously in accordance with the moving directions of the X and Y coordinate axes. In line analysis and mapping analysis, position control can be performed in either of the first Z axis correction value or the second Z axis correction function value.

제1발명에 의하면, 분석범위의 전면에 걸쳐서 시료면의 분석조건을 만족하는 높이조정을 행하는 Z축 보정값을 구비하기 때문에, 제어의 발산을 방지할 수 있다. 또 시료표면의 기복변화의 조밀에 따라서 Z축 좌표값의 취득점수를 증감시키는 등, 시료면의 형상에 맞추어 Z축 좌표값의 취득위치 및 취득점수를 선택할 수 있기 때문에 좌표값이 적은 취득회수로 높은 정밀도의 위치제어를 행할 수 있다.According to the first invention, since the Z-axis correction value for adjusting the height satisfying the analysis conditions of the sample surface is provided over the entire analysis range, control divergence can be prevented. In addition, the acquisition point and the acquisition point of the Z-axis coordinate value can be selected according to the shape of the sample surface, such as increasing or decreasing the acquisition point of the Z-axis coordinate value in accordance with the density of the undulation of the sample surface. High precision position control can be performed.

본 출원의 제2발명은, 전자선의 조사에 의해서 시료로부터 방출되는 특성 X선에 의해 시료표면의 원소분석을 행하는 전자프로브 마이크로 애널라이저에 있어서, 시료의 높이분포의 중심위치를 통하는 직선상의 높이 보정값을 구하고, 높이 보정값을 이용하여 높이분포의 중심위치로 하는 3차원의 보정값을 구하는 연산기능을 구비하며, 3차원의 보정값에서 얻어지는 Z축 보정값에 기초하여 시료표면이 분석조건 높이를 만족하도록 시료의 Z축방향의 위치제어를 행하는 구성으로 하는 것이다.According to a second aspect of the present application, an electron probe microanalyzer performing elemental analysis of a sample surface by characteristic X-rays emitted from a sample by irradiation of an electron beam, the linear height correction value passing through the center position of the height distribution of the sample. And a three-dimensional correction value obtained by using the height correction value as the center position of the height distribution, and the surface of the sample increases the analysis condition height based on the Z-axis correction value obtained from the three-dimensional correction value. It is set as the structure which performs position control of the Z-axis direction of a sample so that it may be satisfied.

제2발명은 시료의 높이분포가 있는 한점으로부터의 거리에 따라 높이가 변화하는 형상적인 특징을 구비하는 시료에 대하여 분석을 행하는 것이고, 높이분포의 중심위치를 회전중심으로 하는 3차원의 Z축 보정값을 이용한다. 3차원의 Z축 보정값은 시료의 높이분포의 중심위치를 통하는 직선상의 높이 보정값을 구하고, 이 높이 보정값을 높이분포의 중심위치를 회전중심으로서 회전시킴으로써 얻을 수 있다. 분석점의 X, Y 좌표값에 대응하는 Z좌표값을 3차원의 Z축 보정값을 이용하여 보정하고 Z축방향의 위치제어를 행한다.The second invention is to analyze a sample having a geometrical feature whose height changes with distance from a point where the height distribution of the sample is measured, and the three-dimensional Z-axis correction which uses the center position of the height distribution as the rotational center. Use a value. The three-dimensional Z-axis correction value can be obtained by obtaining a linear height correction value through the center position of the height distribution of the sample, and rotating the height correction value by rotating the center position of the height distribution as the rotation center. The Z coordinate values corresponding to the X and Y coordinate values of the analysis point are corrected using a three-dimensional Z axis correction value and position control in the Z axis direction is performed.

시료는 그 높이분포가 있는 한점으로부터의 거리에 따라서 높이가 변화하는 형상이기 때문에 시료의 높이분포의 중심위치를 통하는 직선상에 대하여 높이 보정값을 구함으로써 분석범위 내의 전면에 걸친 Z축 보정값을 얻을 수 있다. 분석범위 내의 전면에 걸친 3차원의 Z축 보정값은 높이 보정값을 높이 분포의 중심위치를 회전중심으로서 회전시킴으로써 구할 수 있다. 3차원의 보정값을 이용하여 분석범위 내에 있는 분석점의 분석을 행하는 데는 분석점 X, Y 좌표값에 대응하는 Z축 보정값을 3차원의 보정값으로부터 구하고, 구해진 Z축 보정값으로서 시료의 Z축방향의 위치제어를 행한다.Since the sample has a shape that changes in height depending on the distance from one point of the height distribution, the height correction value is obtained from a straight line through the center position of the height distribution of the sample, thereby obtaining the Z-axis correction value over the entire surface of the analysis range. You can get it. The three-dimensional Z-axis correction value over the entire surface of the analysis range can be obtained by rotating the height correction value by rotating the center position of the height distribution as the rotation center. To analyze the analysis point within the analysis range using the three-dimensional correction value, the Z-axis correction value corresponding to the analysis point X and Y coordinate values is obtained from the three-dimensional correction value, and the obtained Z-axis correction value Position control in the Z-axis direction is performed.

시료의 높이분포의 중심위치를 통하는 직선상에서의 높이 보정값은 높이방향의 소정 간격으로 단계적으로 정하는 양태로 하는 것도, 혹은 연속적인 값으로 정하는 양태로 하는 것도 가능하다.The height correction value on a straight line passing through the center position of the height distribution of the sample may be determined in steps at predetermined intervals in the height direction, or may be determined in a continuous value.

3차원의 보정값은 단계적인 높이 보정값을 이용한 경우에는 높이방향이 Z축 보정값이 되는 원통형상체가 지름방향으로 겹친 형상으로 되고, 연속적인 높이 보정값을 이용한 경우에는 지름방향으로 높이방향이 변화하는 원통형상체로 된다. 3차원의 보정값으로부터 Z축 보정값을 구하는데는, 점분석의 경우에는 3차원의 보정값 내에서 분석점의 X, Y 자표값에 대응하는 Z좌표값을 구하고, 이 Z좌표값을 Z축 보정값으로 하며, 또 선분석 혹은 매핑분석의 경우에는 3차원의 보정값의 내에서 X, Y 좌표축의 이동방향에 따라서 대응하는 Z좌표값을 구하여 이 Z축 좌표값을 Z축 보정값으로 한다.The three-dimensional correction value has a cylindrical shape in which the height direction is the Z-axis correction value when the stepwise height correction value is used, and the height direction in the radial direction is used when the continuous height correction value is used. It becomes a cylindrical body which changes. To calculate the Z-axis correction value from the three-dimensional correction value, in the case of point analysis, the Z coordinate value corresponding to the X and Y coordinate values of the analysis point is calculated within the three-dimensional correction value, and the Z coordinate value is Z. In the case of line analysis or mapping analysis, the corresponding Z coordinate value is obtained according to the moving direction of the X and Y coordinate axes within the three-dimensional correction value, and the Z axis coordinate value is converted into the Z axis correction value. do.

또한 높이 보정값을 구하기 위한 직선은 1개로 하는 것도 복수개로 하는 것도 가능하다. 복수개의 직선을 이용하는 경우에는 직선의 근방에서 3차원의 보정값을 둘레방향으로 분할하여 설정할 수 있다.In addition, it is also possible to use one or a plurality of straight lines for calculating the height correction value. When a plurality of straight lines are used, the three-dimensional correction value can be divided in the circumferential direction and set in the vicinity of the straight line.

제2발명에서는 3차원의 보정값을 분석범위의 경사에 맞추어서 경사시키고, 이 경사진 3차원의 보정값을 이용하여 Z축 보정값을 구하여, 시료의 Z축방향의 위치제어를 행할 수 있다. 분석범위의 경사는 분석범위 내의 시료면상의 높이로부터 구할 수 있다.In the second invention, the three-dimensional correction value is inclined in accordance with the inclination of the analysis range, and the Z-axis correction value can be obtained using the inclined three-dimensional correction value to perform position control in the Z-axis direction of the sample. The slope of the analysis range can be obtained from the height on the sample surface within the analysis range.

제2발명에 의하면, 분석범위의 전면에 걸쳐서 시료면의 분석조건을 만족하는 높이 조정을 행하는 Z축 보정값을 구하기 때문에 제어의 발산을 방지할 수 있다. 또, 시료의 높이분포의 중심위치를 통하는 직선상에서의 높이를 측정함으로써 분석범위 전면에 걸친 Z축 보정값을 구할 수 있기 때문에 좌표값이 적은 취득회수로 높은 정밀도의 위치제어를 행할 수 있다.According to the second aspect of the present invention, since the Z-axis correction value for adjusting the height that satisfies the analysis condition of the sample surface is obtained over the entire analysis range, control divergence can be prevented. Moreover, since the Z-axis correction value over the whole analysis range can be calculated | required by measuring the height in a straight line through the center position of the height distribution of a sample, high precision position control can be performed with the acquisition frequency with few coordinate values.

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described in detail, referring drawings.

도 1은 본 발명의 전자 프로브 마이크로 애널라이저의 구성예의 개략블록도이다. 도 1에 나타낸 전자프로브 마이크로 애널라이저(1)에서 필라멘트(11)에서 발생된 전자선(12)는 콘덴서렌즈(13), 대물렌즈(14)를 통하여 시료스테이지(17)상에 배치된 시료(S)로 조사된다.시료(S)로부터 방출된 X선은 파장별로 분광하는 분광소자(15)와 분광된 특성 X선을 검출하는 검출기(16)를 포함하는 X선 분광기로 분석된다.1 is a schematic block diagram of a configuration example of an electronic probe micro analyzer of the present invention. The electron beam 12 generated from the filament 11 in the electron probe microanalyzer 1 shown in FIG. 1 is disposed on the sample stage 17 through the condenser lens 13 and the objective lens 14. The X-rays emitted from the sample S are analyzed with an X-ray spectrometer including a spectroscopic element 15 for spectroscopic wavelength analysis and a detector 16 for detecting spectroscopic characteristic X-rays.

시료스테이지(17)는 스테이지컨트롤러(3)로부터의 제어펄스를 받은 드라이버(4)에 의해서 X, Y, Z축 방향으로 이동가능하다. 스테이지컨트롤러(3)는 컴퓨터(2)에서의 제어커맨드(command)에 의해서 X, Y축 방향의 위치결정이나 Z축방향의 높이조정을 행한다. 시료(S)의 관찰은 반사경(18)으로 반사된 상을 CCD카메라 등의 촬상장치(5)로 촬상하고, 오토포커스컨트롤러(6)를 통하여 모니터(7)에 표시한다. 오토포커스컨트롤러(6)는 Z축방향의 데이터를 스테이지컨트롤러(3)로 되돌려서 시료스테이지(17)를 피드백 제어함으로써 상의 초점을 맞춤과 더불어 시료(S)의 높이 데이터를 취득한다. 통상, 오토포커스컨트롤러(6)에 의한 촬상장치(5)의 시료(S)상의 초점위치와, X선 분광기에 의한 시료(S)상에서 집광조건을 만족하는 분석위치가 일치하도록 설정되어 있어, 오토포커스컨트롤러(6)로 광학상의 초점맞춤을 행함으로써 X선 분광기의 집광조건을 맞출 수 있다. 종래의 전자프로브 마이크로 애널라이저에서는 분석점 마다에 광학상(像)을 관찰하여 초점이 맞도록 시료스테이지(17)의 Z축방향의 위치맞춤을 행하고 있다.The sample stage 17 is movable in the X, Y, and Z axis directions by the driver 4 receiving the control pulse from the stage controller 3. The stage controller 3 performs positioning in the X- and Y-axis directions and height adjustment in the Z-axis directions by a control command from the computer 2. Observation of the sample S captures an image reflected by the reflector 18 with an imaging device 5 such as a CCD camera and displays it on the monitor 7 through the autofocus controller 6. The autofocus controller 6 returns the data in the Z-axis direction to the stage controller 3 to feedback-control the sample stage 17 to acquire the height data of the sample S while focusing the image. Normally, the focus position on the sample S of the imaging device 5 by the autofocus controller 6 and the analysis position satisfying the condensing conditions on the sample S by the X-ray spectrometer are set to coincide with each other. By focusing the optical image with the focus controller 6, the condensing conditions of the X-ray spectrometer can be met. In the conventional electron probe microanalyzer, the optical image is observed at each analysis point, and the position of the sample stage 17 is aligned in the Z-axis direction so as to focus.

본 출원의 발명에서는 컴퓨터(2)의 구비된 기능에 의해서 분석점 마다에 광학상을 관찰하지 않고 시료스테이지(17)의 Z축방향의 위치맞춤을 행한다. 이하, 컴퓨터가 구비하는 기능 및 그 동작에 대하여 제1실시예를 도 2 내지 도 5를 이용하여 설명하고, 제2실시예를 도 6 내지 도 10을 이용하여 설명한다.In the invention of the present application, the function of the computer 2 is used to align the Z-axis direction of the sample stage 17 without observing an optical image for each analysis point. Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 5, and the second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 to 10.

먼저, 제1실시예에 대하여 설명한다. 도 2는 제1실시예의 기능을 설명하기 위한 기능블록도이고, 도 3은 제1실시예의 기능 및 동작을 설명하기 위한 플로우챠트이며, 도 4, 도 5는 제1실시예의 기능을 설명하기 위한 Z축 좌표값 및 등치선을 나타낸 도면 및 Z축 보정값을 나타낸 도면이다.First, the first embodiment will be described. 2 is a functional block diagram for explaining the functions of the first embodiment, FIG. 3 is a flowchart for explaining the functions and operations of the first embodiment, and FIGS. 4 and 5 are for explaining the functions of the first embodiment. It is a figure which shows a Z-axis coordinate value and an isoline, and a Z-axis correction value.

제1실시예에서는 분석범위 내의 측정 좌표값으로 Z축 좌표값의 등치선을 형성하여, 등치선으로 구분되는 Z축 보정값의 영역을 구하고, Z축 보정값에 기초하여 시료표면이 분석조건 높이를 만족하도록 시료의 Z축방향의 위치제어를 행한다.In the first embodiment, an isometric line of Z-axis coordinate values is formed from measured coordinate values within the analysis range, and the area of the Z-axis correction value divided by the isolines is obtained, and the sample surface satisfies the analysis condition height based on the Z-axis correction value. Position control of the specimen in the Z-axis direction is performed.

도 2에서 일점쇄선 내에 나타낸 각 블록은 컴퓨터(2)가 구비하는 기능블록을 나타내고, 각 데이터를 격납하는 데이터격납블록(20A)과, 등치선을 구하는 연산기능블록(2G)과, Z축 보정함수를 구하는 연산기능블록(2E)을 구비한다.Each block shown in dashed line in FIG. 2 represents a functional block included in the computer 2, a data storage block 20A for storing each data, an arithmetic function block 2G for obtaining an isoline, and a Z-axis correction function. Is provided with an arithmetic function block 2E.

데이터격납블록(20A)은 분석범위(2A), X, Y, Z 좌표값(2B), 등치선도(圖)(2F), Z축 보정값(2C), Z축 보정함수값(2D) 등의 각 데이터를 격납한다. 분석범위(2A)는 시료(S)상에서 분석을 행하는 범위이고, 모니터(7)에 표시되는 광학상 등을 관찰하면서 도시하지 않은 입력수단에 의해서 설정한다. X, Y, Z 좌표값(2B)은 분석범위 내의 시료표면의 좌표값으로, X, Y 좌표값은 스테이지컨트롤러(3)로부터 시료스테이지(17)의 현재위치를 입력받고, Z좌표값은 오토포커스컨트롤러(6) 등의 높이 검출수단으로 구한 시료표면의 높이정보를 입력받는다.The data storage block 20A includes an analysis range (2A), an X, Y, Z coordinate value (2B), an equivalence diagram (2F), a Z axis correction value (2C), a Z axis correction function value (2D), and the like. Store each data of the. The analysis range 2A is a range in which analysis is performed on the sample S, and is set by input means (not shown) while observing the optical image displayed on the monitor 7 and the like. The X, Y and Z coordinate values 2B are coordinate values of the sample surface within the analysis range. The X and Y coordinate values are input from the stage controller 3 to the current position of the sample stage 17. The height information of the sample surface obtained by the height detecting means such as the focus controller 6 is received.

등치선연산(2G)은 분석범위 내의 X, Y, Z 좌표값의 좌표데이터를 이용하여 같은 Z축 좌표값을 묶음으로써 구한다. 등치선의 간격은 임의로 설정할 수 있다. 등치선연산(2G)으로 구한 등치선은 등치선도(2F)에 격납된다. 등치선도는 모니터(7)로 확인하여 필요에 따라서 X, Y, Z 좌표값의 취득 및 등치선연산을 반복할 수 있다. 등치선도는 시료표면의 요철을 나타내어 시료스테이지의 기준위치에서의 Z축 방향의 편차를 나타내고 있다.The isoline operation (2G) is obtained by concatenating the same Z-axis coordinate values using coordinate data of X, Y, Z coordinate values within the analysis range. The spacing of the isolines can be set arbitrarily. The isotropic line obtained by the isoline operation (2G) is stored in the isotropic line diagram 2F. The equivalence line diagram can be confirmed by the monitor 7, and the acquisition of X, Y, Z coordinate values and the isoline operation can be repeated as necessary. The isometric diagram shows the unevenness of the surface of the sample and the deviation in the Z-axis direction from the reference position of the sample stage.

Z축 보정값, Z축 보정함수연산(2E)은 시료면이 분석조건을 만족하기 위하여 필요로 하는 높이 조정량을 구하는 연산이고, 구한 Z축 보정값, Z축 보정함수는 Z축 보정값(2C)이나 Z축 보정함수값(2D)에 격납하고, 분석시에 스테이지컨트롤러(3)로 보내져 높이제어가 행해져서 X선 분광기의 초점위치를 맞춘다.The Z-axis correction value and Z-axis correction function (2E) are operations for calculating the height adjustment amount required for the sample plane to satisfy the analysis conditions. The obtained Z-axis correction value and the Z-axis correction function are the Z-axis correction values ( 2C) or Z-axis correction function value 2D, sent to the stage controller 3 at the time of analysis, and height control is performed to adjust the focus position of the X-ray spectrometer.

또한, 도시한 구성예에 나타낸 시료(S)의 요철을 형성하는 높이 검출수단은 오토포커스컨트롤러(6)에 의해서 형성하는 예이고, 도면 중에 점선으로 나타낸 피드백계에서 얻어지는 광학적인 초점맞춤에 의해서 구할 수 있다.In addition, the height detection means which forms the unevenness | corrugation of the sample S shown in the structural example shown is an example formed by the autofocus controller 6, and is calculated | required by the optical focusing obtained by the feedback system shown with the dotted line in a figure. Can be.

다음에, 도 3의 플로우챠트 및 도 4, 도 5를 이용하여 제1실시예의 동작을 설명한다. 시료(S)의 광학상이나 SEM상 등을 모니터(7)로 관찰하여 분석범위를 설정하고 분석범위(2A)에 기억한다(스텝 S1). 시료(S)의 표면형상을 구하기 위하여 분석범위 내에서 시료스테이지(17)에 의해서 X, Y 좌표를 설정함과 더불어 오토포커스컨트롤러(6)에 의해서 Z좌표값을 구하여 X, Y, Z 좌표값(2B)에 기억한다. 도 4의 (a)는 분석범위와 분석범위 내에서 구한 좌표값을 나타내고 있고, 수치는 Z좌표값을 나타내고 있다. 좌표값을 구하는 측정점은 임의로 할 수 있고, 예를 들면 형상변화가 급격한 부분은 빈틈없이 측정하고, 형상변화가 완만한 부분은 대강 측정할 수 있다(스텝 S2).Next, the operation of the first embodiment will be described using the flowchart of FIG. 3 and FIGS. 4 and 5. The optical image, the SEM image, and the like of the sample S are observed by the monitor 7 to set the analysis range and stored in the analysis range 2A (step S1). In order to find the surface shape of the sample S, the X and Y coordinates are set by the sample stage 17 within the analysis range, and the Z coordinate values are obtained by the autofocus controller 6 to obtain the X, Y, Z coordinate values. Remember at (2B). 4 (a) shows an analysis range and coordinate values obtained within the analysis range, and numerical values represent Z coordinate values. The measuring point which calculates | requires a coordinate value can be arbitrarily selected, for example, the part with sharp shape change can be measured closely, and the part with moderate shape change can be measured roughly (step S2).

등치선연산(2G)은 측정한 X, Y, Z 좌표값을 이용하여 등치선을 구하여 모니터(7)에 표시한다. 도 4의 (b)는 등치선도의 일례이다. 도면에서는 Z방향의 간격을 1의 등간격으로 한 등치선을 나타내고 있지만, 등치선의 간격은 임의로 할 수 있고 부등간격으로 할 수도 있다. 구한 등치선은 등치선도(2F)에 기억된다(스텝 S3). 구한 등치선도를 모니터로 관찰하여 필요하다면 스텝 S2, S3을 반복하여 등치선도의 정밀도를 높일 수 있다(스텝 S4).The isoline operation 2G obtains the isoline using the measured X, Y, and Z coordinate values and displays the same on the monitor 7. 4B is an example of an isotropic diagram. Although the figure shows the equivalence line which made the space | interval in Z direction the equal interval of 1, the space | interval of equivalence lines can be made arbitrarily and can also be made into the inequal space. The calculated equivalent line is stored in the equivalent line diagram 2F (step S3). The obtained equivalent diagram can be observed with a monitor, and if necessary, steps S2 and S3 can be repeated to increase the accuracy of the equivalent diagram (step S4).

등치선으로 구획되어진 영역에 Z축 보정값을 설정한다. 도 5의 (a)는 Z축 보정값의 설정예를 나타내고, Z축 보정값으로서 각 영역에 「1」에서 「8」의 값을 설정하고 있다. Z축 보정값은 각 영역 내에서 1개의 값을 설정하는 것도 또, 선분석이나 매핑분석에서는 분석방향에 따라서 연속되는 Z축 보정함수로 할 수도 있다(스텝 S5).The Z-axis correction value is set in the area divided by the isoline. FIG. 5A shows an example of setting the Z-axis correction value, and sets a value of "1" to "8" in each region as the Z-axis correction value. The Z-axis correction value may be set to one value in each area. In line analysis or mapping analysis, the Z-axis correction value may be a continuous Z-axis correction function depending on the analysis direction (step S5).

점분석을 행하는 경우(스텝 S6)에는 분석범위 내에서 분석점의 X, Y 좌표값을 정한다. 정한 분석점의 X, Y 좌표값에 대하여 Z축 보정값(2C)으로부터 대응하는 Z축 보정값을 구한다. 예를 들면 도 5의 (a)에 있어서 분석점을 점 A(xa, ya)를 정하면 대응하는 Z축 보정값으로서 3을 얻을 수 있다(스텝 S7a). 이 Z축 보정값을 스테이지컨트롤러(3)를 통하여 펄스모터드라이버에 제어신호를 보내어 시료스테이지(17)의 Z축의 높이제어를 행한다. 이것에 의해서 분석점에서의 높이조정을 할 수 있다(스텝 S8a).In the case of performing point analysis (step S6), X and Y coordinate values of an analysis point are determined within an analysis range. The corresponding Z-axis correction value is obtained from the Z-axis correction value 2C with respect to the X and Y coordinate values of the determined analysis point. For example, if a point A (xa, ya) is determined as an analysis point in FIG. 5A, 3 can be obtained as a corresponding Z-axis correction value (step S7a). The Z-axis correction value is sent to the pulse motor driver through the stage controller 3 to control the height of the Z-axis of the sample stage 17. Thereby, height adjustment at an analysis point can be performed (step S8a).

또, 선분석 및 매핑분석을 행하는 경우(스텝 S6)에는 분석범위 내에서 분석선 내지 분석범위를 정한다. 정한 분석선 내지 분석범위의 X, Y 좌표값에 대하여 Z축 보정값(2C)에서 대응하는 Z축 보정값을 구한다. 예를 들면, 도 5의 (a)에 있어서 분석선으로서 y의 좌표값이 y0인 x축 방향의 측정선을 정하면, 도 5의 (a)의 등치선도에서 도 5의 (b) 혹은 도 5의 (c)에 나타나는 Z축 보정값이나 Z축 보정함수를 얻을 수 있다(스텝 S7b). 이 Z축 보정값 혹은 Z축 보정함수로 정하는 Z축 보정값을 스테이지컨트롤러(3)를 통하여 펄스모터드라이버로 제어신호를 보내어 시료스테이지(17)의 Z축의 높이제어를 행한다. 이것에 의해서 분석점에서의 높이조정을 행할 수 있다(스텝 S8b).In the case of performing line analysis and mapping analysis (step S6), the analysis line or analysis range is determined within the analysis range. The corresponding Z-axis correction value is obtained from the Z-axis correction value 2C with respect to the X and Y coordinate values of the determined analysis line and the analysis range. For example, if a measurement line in the x-axis direction whose y coordinate value is y0 is determined as the analysis line in Fig. 5A, Fig. 5B or Fig. 5 is shown in the isoline diagram of Fig. 5A. The Z-axis correction value and Z-axis correction function shown in (c) of (c) can be obtained (step S7b). The Z-axis correction value determined by the Z-axis correction value or the Z-axis correction function is sent to the pulse motor driver through the stage controller 3 to control the height of the Z-axis of the sample stage 17. Thereby, height adjustment at an analysis point can be performed (step S8b).

다음에, 제2실시예에 대하여 설명한다. 도 6은 제2실시예의 기능을 설명하기 위한 기능블록도이고, 도 7은 제2실시예의 기능 및 동작을 설명하기 위한 플로우챠트이며, 도 8 내지 도 10은 제2실시예의 기능을 설명하기 위한 3차원의 보정값을 나타낸 도면이다.Next, a second embodiment will be described. 6 is a functional block diagram for explaining the functions of the second embodiment, FIG. 7 is a flowchart for explaining the functions and operations of the second embodiment, and FIGS. 8 to 10 are for explaining the functions of the second embodiment. It is a figure which shows the three-dimensional correction value.

제2실시예는 시료의 높이분포가 있는 한점으로부터의 거리에 따라서 높이가 변화하는 형상적인 특징을 구비하는 시료에 대하여 분석을 행하는 것이고, 높이 분포의 중심위치를 회전중심으로 하는 3차원의 Z축 보정값을 이용한다. 3차원의 Z축 보정값은 시료의 높이분포를 중심위치를 통하는 직선상의 높이 보정값을 구하고, 이 높이 보정값을 높이분포의 중심위치를 회전중심으로서 회전시킴으로써 얻는다. 분석점의 X, Y 좌표값에 대응하는 Z좌표값을 3차원의 Z축 보정값을 이용하여 보정하여 Z축 방향의 위치제어를 행한다.The second embodiment analyzes a sample having a geometrical feature whose height varies in accordance with a distance from a point having a height distribution of the sample, and a three-dimensional Z axis whose center of rotation is the center position of the height distribution. Use the correction value. The three-dimensional Z-axis correction value is obtained by obtaining a linear height correction value through the height distribution of the sample through the center position, and rotating the height correction value by rotating the center position of the height distribution as the rotation center. The Z coordinate value corresponding to the X and Y coordinate values of the analysis point is corrected using a three-dimensional Z axis correction value to perform position control in the Z axis direction.

도 6에서 일점쇄선 내에 나타낸 각 블록은 컴퓨터(2)가 구비하는 기능블록을 나타내고, 각 데이터를 격납하는 데이터격납블록(20a)과, 직선, 측정점을 설정하는 기능블록(2j)과, 중심위치를 산출하는 기능블록(2k)과, 높이보정연산을 행하는 연산기능블록(2m)과, 높이 보정값의 근사함수를 구하는 근사함수의 기능블록(2n)과, 근사함수에서 3차원함수를 구하는 기능블록(2p)과, 시료면과 3차원함수의 경사를 구하는 기능블록(2q)과, Z축 보정값, Z축 보정함수를 구하는 연산기능블록(2e)을 구비한다.In Fig. 6, each block indicated by a dashed line indicates a functional block included in the computer 2, a data storage block 20a for storing each data, a functional block 2j for setting a straight line and a measurement point, and a center position. A function block (2k) for calculating a value, an arithmetic function block (2m) for performing a height correction operation, a function block (2n) for an approximation function for obtaining an approximation function of a height correction value, and a function for obtaining a three-dimensional function from an approximation function A block 2p, a function block 2q for obtaining the inclination of the sample plane and the three-dimensional function, and a calculation function block 2e for obtaining the Z-axis correction value and the Z-axis correction function are provided.

데이터격납블록(20a)은 분석범위(2a), 중심위치(2f), X, Y, Z 좌표값(2b), 높이 보정값의 Z축 좌표값(2g), 3차원함수(2h), 경사(2i), Z축 보정값(2c), Z축 보정함수값(2d) 등의 각 데이터를 격납한다.The data storage block 20a includes an analysis range 2a, a center position 2f, an X, Y, and Z coordinate value 2b, a Z axis coordinate value 2g of a height correction value, a 3D function 2h, a slope (2i), Z-axis correction value 2c, Z-axis correction function value 2d, and the like are stored.

분석범위(2a)는 시료(S)상에서 분석을 행하는 범위이고, 모니터(7)에 표시되는 광학상 등을 관찰하면서 도시하지 않은 입력수단에 의해서 설정된다. X, Y, Z 좌표값(2b)은 분석범위 내의 시료표면의 좌표값이고, X, Y 좌표값은 스테이지컨트롤러(3)에서 시료스테이지(17)의 현재위치를 입력하고, Z축 좌표값은 오토포커스컨트롤러(6) 등의 높이 검출수단으로 구한 시료표면의 높이 정보를 입력한다.The analysis range 2a is a range which analyzes on the sample S, and is set by the input means which is not shown, observing the optical image etc. which are displayed on the monitor 7. As shown in FIG. The X, Y and Z coordinate values 2b are coordinate values of the sample surface within the analysis range, and the X and Y coordinate values are input to the current position of the sample stage 17 by the stage controller 3, and the Z axis coordinate values are The height information of the sample surface obtained by height detection means, such as the autofocus controller 6, is input.

분석대상의 시료는 그 높이분포가 있는 한점에서의 거리에 따라서 높이가 변화하는 특징을 구비하고 있고, 중심위치산출블록(2k)은 X, Y, Z 좌표값을 이용하여 중심위치를 산출하여 중심위치(2f)에 기억한다.The sample to be analyzed has the characteristic that the height changes according to the distance from one point of the height distribution, and the center position calculation block 2k calculates the center position by using the X, Y, and Z coordinate values and the center. It stores in the position 2f.

직선, 측정점 설정블록(2j)은 중심위치에서 지름방향의 직선을 정하고, 직선상에서 측정점을 설정한다. 높이 보정값의 연산블록(2m)은 측정점에서의 Z축 좌표값에서 높이보정의 Z축 좌표값을 구하여 높이보정의 Z축 좌표값(2g)에 기억한다. 근사함수의 블록(2n)은 높이 보정의 Z축 좌표값을 이용하여 지름방향에 관한 높이 보정의 근사함수를 구하고, 3차원함수의 블록(2p)은 근사함수를 중심위치를 회전중심으로서 회전시켜서 3차원함수를 구하여 블록 3차원함수(2h)에 기억한다. 또, 경사연산의 블록(2q)은 시료표면의 경사를 구하고 구한 경사 계수를 경사(2i)에 기억한다.The straight line and the measuring point setting block 2j define a straight line in the radial direction at the center position, and set the measuring point on the straight line. The calculation block 2m of the height correction value obtains the Z-axis coordinate value of the height correction from the Z-axis coordinate value at the measurement point and stores it in the Z-axis coordinate value 2g of the height correction. The approximation block 2n obtains an approximation function of the height correction in the radial direction by using the Z-axis coordinate value of the height correction. The three-dimensional function is obtained and stored in the block three-dimensional function (2h). Incidentally, the inclination calculation block 2q obtains the inclination of the sample surface and stores the inclination coefficient obtained in the inclination 2i.

Z축 보정값, Z축 보정함수연산(2e)은 3차원함수(2h) 또는 3차원함수(2h)와 경사(2i)의 데이터를 이용하여 시료면이 분석조건을 만족하기 위해 요하는 높이 조정량을 구한다. 구한 Z축 보정값, Z축 보정함수는 Z축 보정값(2c)이나 Z축 보정함수값(2d)에 격납하고, 분석시에 스테이지컨트롤러(3)에 보내져서 높이제어를 행하여 X선 분석기의 초점위치를 맞춘다.The Z-axis correction value and the Z-axis correction function (2e) are adjusted to the height required for the sample surface to satisfy the analysis conditions using the data of the 3D function (2h) or the 3D function (2h) and the slope (2i). Find the quantity. The obtained Z-axis correction value and Z-axis correction function are stored in the Z-axis correction value (2c) or the Z-axis correction function value (2d), and are sent to the stage controller (3) at the time of analysis to control the height of the X-ray analyzer. Set the focus position.

다음에, 도 7의 플로우챠트 및 도 8 내지 도 10을 이용하여, 제2실시예의 동작을 설명한다. 시료(S)의 광학상이나 SEM상 등을 모니터(7)로 관찰하여 분석범위를 설정하여 분석범위(2a)에 기억한다. 도 8 중의 점선으로 둘러싼 직사각형은 분석범위의 일예를 나타내고 있다(스텝 S11).Next, the operation of the second embodiment will be described using the flowchart of FIG. 7 and FIGS. 8 to 10. The optical image, the SEM image, and the like of the sample S are observed by the monitor 7, the analysis range is set, and stored in the analysis range 2a. The rectangle enclosed by the dotted line in FIG. 8 has shown an example of the analysis range (step S11).

시료(S)는 높이 분포가 있는 한점에서의 거리에 따라서 높이가 변화하는 형상적인 특징을 구비하고 있기 때문에 시료표면의 형상을 중심위치에서 지름방향에서의 높이 변화만을 측정함으로써 시료전체의 형상을 구한다. 그래서 스테이지컨트롤러 및 오토포커스컨트롤러에 의해서 시료면의 좌표값을 구하고 중심위치산출(2k)에 의해서 중심위치를 산출하여 격납블록 중심위치(2f)에 기억한다(스텝 S12).Since the sample S has a geometrical feature in which the height changes with the distance from one point with the height distribution, the shape of the entire sample is obtained by measuring only the change in height in the radial direction from the center of the shape of the sample surface. . The coordinate values of the specimen surface are obtained by the stage controller and the autofocus controller, the center position is calculated by the center position calculation 2k, and stored in the storage block center position 2f (step S12).

또한, 구한 중심위치를 통하는 지름방향의 직선(도 8 중의 일점쇄선)을 설정하여(스텝 S13), 직선상에서 좌표값을 취득한다. 좌표값의 취득은 시료스테이지(17)에 의해서 X, Y 좌표를 설정함과 더불어 오토포커스컨트롤러(6)에 의해서 Z좌표값을 구함으로써 행할 수 있고, X, Y, Z 좌표값(2b)에 기억한다. 좌표값을 구한 측정점은 직선상에서 임의로 할 수 있고, 예를 들면 형상변화가 급격한 부분은 빈틈없이 측정하고, 형상변화가 완만한 부분은 대강 측정할 수 있다(스텝 S14).Further, a straight line (one dashed line in FIG. 8) in the radial direction through the obtained center position is set (step S13), and the coordinate value is acquired on the straight line. Acquisition of coordinate values can be performed by setting the X and Y coordinates by the sample stage 17 and obtaining the Z coordinate values by the autofocus controller 6, and the X, Y and Z coordinate values 2b are obtained. Remember The measuring point which calculated | required the coordinate value can be arbitrarily made on a straight line, for example, the part with sharp shape change can be measured seamlessly, and the part with moderate shape change can be measured roughly (step S14).

구한 좌표값에서 높이 보정값의 Z축 좌표값을 구하고(스텝 S15), 또한 시료의 반경방향의 높이보정의 근사함수를 구한다. 도 8은 높이보정의 근사함수의 일례를 나타내고 있다(스텝 S16). 높이보정의 근사함수를 중심위치를 회전의 중심으로 해서 회전시켜 3차원함수를 구한다. 이 3차원함수는 시료의 표면형상을 나타내고 있고, 이 좌표값을 이용하여 Z축방향의 보정을 행할 수 있다. 도 8은 일부분을 잘라낸 3차원함수를 나타내고 있다(스텝 S17).The Z-axis coordinate value of the height correction value is obtained from the obtained coordinate values (step S15), and an approximation function of the height correction in the radial direction of the specimen is also obtained. 8 shows an example of an approximation function of height correction (step S16). The three-dimensional function is obtained by rotating the approximation function of the height correction with the center position as the center of rotation. This three-dimensional function shows the surface shape of a sample, and can correct | amend Z-axis direction using this coordinate value. Fig. 8 shows a three-dimensional function with a part cut out (step S17).

스텝 S17에서 구한 3차원함수는 시료(S)의 경사가 없는 경우를 상정하고 있지만, 실제로는 시료(S)는 시료스테이지에 대하여 경사져 있는 경우가 있다. 스텝 S18, S19는 이와같은 경우에 대하여 시료의 경사를 고려한 Z축 보정값을 구한다. 여기서, 시료(S)의 분석범위상의 여러 점에 대하여 좌표값을 구한 후(스텝 S18), 3차원함수가 구한 좌표값의 가능한 한 근방을 통과하도록 3차원함수의 경사 계수를 구한다. 이 경사 계수와 3차원함수를 이용하여 Z축의 보정을 행함으로써 시료면의 경사도 고려한 높이보정을 행할 수 있다. 도 9는 시료면의 경사와 3차원함수의 관계를 나타내고 있고, 도 9 중의 사선으로 나타낸 분석범위의 경사에 대하여 도 10에 나타낸 바와 같이 3차원함수를 X축 방향으로 θx만큼 경사시키고 Y축 방향으로 θy만큼 경사시킨다(스텝 S19).Although the three-dimensional function calculated | required in step S17 assumes that there is no inclination of the sample S, in practice, the sample S may be inclined with respect to the sample stage. Steps S18 and S19 find a Z axis correction value in consideration of the inclination of the sample in such a case. Here, after obtaining the coordinate values for various points on the analysis range of the sample S (step S18), the inclination coefficient of the three-dimensional function is obtained so that the three-dimensional function passes as close as possible to the obtained coordinate value. By correcting the Z-axis using this inclination coefficient and the three-dimensional function, height correction considering the inclination of the sample surface can be performed. FIG. 9 shows the relationship between the inclination of the specimen surface and the three-dimensional function, and as shown in FIG. 10, the inclination of the analysis range indicated by the diagonal line in FIG. 9 is inclined by θx in the X-axis direction and Y-axis direction. Incline by? Y (step S19).

그 후는 스텝 S20 내지 스텝 S22에 의해서 상기 스텝 S6 내지 스텝 S8과 동일하게 하여 높이방향을 보정하고 분석을 행한다. 스텝 S20 내지 스텝 S22에 의한 처리는 스텝 S17에서 구한 3차원함수만을 이용하여 행하는 것도, 스텝 S17에서 구한 3차원함수와 스텝 S19에서 구한 경사계수를 이용하여 행할 수도 있다. 이하, 3차원함수와 경사계수를 이용한 경우에 대하여 설명한다.After that, in step S20 to step S22, the height direction is corrected and analyzed in the same manner as the steps S6 to S8. The processing in steps S20 to S22 may also be performed using only the three-dimensional function obtained in step S17, or the three-dimensional function obtained in step S17 and the inclination coefficient obtained in step S19. Hereinafter, the case where the three-dimensional function and the gradient coefficient are used will be described.

점분석을 행하는 경우(스텝 S20)에는 분석범위 내에서 분석점의 X, Y 좌표값을 정한다. 정한 분석점의 X, Y 좌표값에 대하여 3차원함수와 경사계수로부터 대응하는 Z축 보정값을 구한다(스텝 S21a). 이 Z축 보정값을 스테이지컨트롤러(3)를 통하여 펄스모터드라이버에 제어신호를 보내어 시료스테이지(17)의 Z축의 높이제어를 행한다. 이것에 의해서 분석점에서의 높이조정을 행할 수 있다(스텝 S22a).In the case of performing point analysis (step S20), X and Y coordinate values of an analysis point are determined within an analysis range. A corresponding Z-axis correction value is obtained from the three-dimensional function and the gradient coefficient with respect to the determined X and Y coordinate values of the analysis point (step S21a). The Z-axis correction value is sent to the pulse motor driver through the stage controller 3 to control the height of the Z-axis of the sample stage 17. Thereby, height adjustment at an analysis point can be performed (step S22a).

또, 선분석 및 매핑분석을 행하는 경우(스텝 S20)에는 분석범위 내에서 분석선 내지 분석범위를 정한다. 정한 분석선 내지 분석범위의 X, Y 좌표값에 대하여 3차원함수와 경사계수에서 대응하는 Z축 보정함수를 구한다(스텝 S21b). 이 Z축 보정함수로 정하는 Z축 보정값을 스테이지컨트롤러(3)를 통하여 펄스모터드라이버에 제어신호를 보내어 시료스테이지(17)의 Z축의 높이제어를 행한다. 이로써 분석점에서의 높이조정을 행할 수 있다(스텝 S22b).In the case of performing line analysis and mapping analysis (step S20), the analysis line or analysis range is determined within the analysis range. The Z-axis correction function corresponding to the three-dimensional function and the inclination coefficient is obtained for the X and Y coordinate values of the determined analysis line and analysis range (step S21b). The Z-axis correction value determined by this Z-axis correction function is sent to the pulse motor driver through the stage controller 3 to control the height of the Z-axis of the sample stage 17. Thereby, height adjustment at an analysis point can be performed (step S22b).

또한, 상기 예에서는 하나의 근사함수를 이용하여 3차원함수를 구하는 경우에 대하여 나타내고 있지만, 시료표면의 둘레방향의 형상특성에 따라서는 중심위치에서 방사형상으로 복수개의 직선을 그어서 복수개의 근사함수를 구하고, 근사함수를 둘레방향으로 소정각도 회전시켜서 복수개의 3차원함수를 구하며, 이들의 복수개의 3차원함수를 둘레방향으로 배열한 것을 형성하고, 이것에 의하여 시료표면의 Z축 보정을 행할 수 있다.In the above example, the three-dimensional function is obtained by using one approximation function. However, depending on the shape characteristic of the circumferential direction of the sample surface, a plurality of approximation functions are drawn by drawing a plurality of straight lines radially from the center position. To obtain a plurality of three-dimensional functions by rotating the approximation function by a predetermined angle in the circumferential direction, and arranging the plurality of three-dimensional functions in the circumferential direction, whereby Z-axis correction of the sample surface can be performed. .

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 전자프로브 마이크로 애널라이저에 있어서 좌표값의 적은 취득회수로 높은 정밀도의 분석을 행할 수 있고, 또 높이방향의 변화의 정도가 큰 경우에 있어서도 제어가 발산되지 않는 고정밀도의 분석을 행할 수 있다.As described above, according to the present invention, the electronic probe microanalyzer can perform high-precision analysis with a small number of acquisitions of coordinate values, and high precision in which no control is emitted even when the degree of change in the height direction is large. Can be analyzed.

Claims (2)

전자선의 조사에 의해서 시료에서 방출되는 특성 X선에 의해 시료표면의 원소분석을 행하는 전자프로브 마이크로 애널라이저에 있어서, 분석범위 내의 측정좌표값에서 Z축 좌표값의 등치선을 형성하고 등치선으로 구분되는 Z축 보정값의 영역을 구하는 연산기능을 구비하고, 상기 Z축 보정값에 기초하여 시료표면이 분석조건 높이를 만족하도록 시료의 Z축방향의 위치제어를 행하는 것을 특징으로 하는 전자프로브 마이크로 애널라이저.In an electronic probe microanalyzer, which performs elemental analysis of a sample surface by characteristic X-rays emitted from a sample by irradiation of an electron beam, a Z-axis divided by an isoline by forming an isoline of Z-axis coordinate values from measured coordinate values within the analysis range. And an arithmetic function for finding an area of a correction value, and performing position control in the Z-axis direction of the sample so that the sample surface satisfies the analysis condition height based on the Z-axis correction value. 전자선의 조사에 의해서 시료에서 방출되는 특성 X선에 의해 시료표면의 원소분석을 행하는 전자프로브 마이크로 애널라이저에 있어서, 시료의 높이분포의 중심위치를 통하는 직선상의 높이 보정값을 구하고, 그 높이 보정값을 사용하여 높이분포의 중심위치를 회전중심으로 하는 3차원의 보정값을 구하는 연산기능을 구비하고, 상기 3차원의 보정값에서 얻어지는 Z축 보정값에 기초하여 시료표면이 분석조건 높이를 만족하도록 시료의 Z축방향의 위치제어를 행하는 것을 특징으로 하는 전자프로브 마이크로 애널라이저.In an electron probe microanalyzer that performs elemental analysis of a sample surface by characteristic X-rays emitted from a sample by irradiation of an electron beam, the linear height correction value through the center position of the height distribution of the sample is obtained, and the height correction value is obtained. And a three-dimensional correction value for calculating the center position of the height distribution by using the center of rotation, and the sample surface satisfies the analysis condition height based on the Z-axis correction value obtained from the three-dimensional correction value. An electronic probe microanalyzer, wherein the position control in the Z-axis direction is performed.
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