JP3021933B2 - Ｘ線データ測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、試料に電子線を照射し
て試料ステージを任意方向に駆動することによって試料
上の開始点から終了点まで電子線を走査し試料から発生
する特性Ｘ線のデータ収集を行い線分析を行うＸ線デー
タ測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＥＰＭＡ（電子プローブマイクロアナラ
イザ）では、電子線を試料に照射しそこから発生する特
性Ｘ線を検出して物質の構成元素を分析しているが、こ
のときの分析パターンとして電子線を二次元的に走査す
る面分析や直線的に走査する線分析がある。そのうち、
試料上の開始点と終了点を設定して電子線を開始点から
終了点まで直線的に走査するＥＰＭＡ等による線分析に
於いては、試料ステージのｘ軸またはｙ軸のみを駆動し
てその間のＸ線計測を行い、そのＸ線強度の変化を記録
するものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、任意方向に試
料ステージを滑らかに駆動して連続的に線分析を行うも
のはなかった。すなわち、まれにｘ軸またはｙ軸と任意
の角度をなす任意方向の線分析ができるものはあった
が、ステージ駆動を一定速度で滑らかに連続して駆動す
るのではないのが普通であり、ステージ駆動に際し、連
続して滑らかに駆動するタイプの線分析ができるものが
あっても、Ｘ線計測系とステージ駆動系が連動制御され
ていないために、目的とするＸ線計測位置を外してＸ線
データを収集してしまうという問題があった。そのほ
か、ステージ駆動が連続せず、ステージを１ステップ移
動後ステージが停止している間にＸ線を計測するタイプ
もあったが、この場合には、ステージが動いたり、止ま
ったりするため、ステージの振動および駆動音があり、
また全体のデータ収集時間もＸ線を計測していない時間
が大きな割合を占めるため、必要以上に長くかかってい
た。

【０００４】本発明は、上記の課題を解決するものであ
って、任意の方向でステージを連続的に滑らかに駆動し
線分析を行うことができるＸ線データ測定装置を提供す
ることを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そのために本発明は、試
料に電子線を照射して試料ステージを任意方向に駆動す
ることによって試料上の開始点から終了点まで電子線を
直線的に走査し試料から発生する特性Ｘ線のデータ収集
を行い線分析を行うＸ線データ測定装置において、試料
から発生する特性Ｘ線を検出するＸ線検出手段、一定の
間隔でＸ線測定ゲートをオンにしてＸ線検出手段からＸ
線データを取り込むＸ線計測手段、試料ステージを各駆
動軸方向に駆動する複数の駆動手段、及び指定された試
料上の開始点と終了点から複数の各駆動手段の駆動量を
計算すると共に駆動量の大きい駆動軸を求めて複数の駆
動手段やＸ線計測手段を制御し計測されたＸ線データを
測定処理するデータ処理制御手段を備え、Ｘ線計測手段
により駆動量の大きい駆動軸の駆動手段の駆動信号に基
づいてＸ線測定ゲートのオン間隔を制御するように構成
したことを特徴とするものである。

【０００６】

【作用】本発明のＸ線データ測定装置では、データ処理
制御手段により指定された試料上の開始点と終了点から
複数の各駆動手段の駆動量を設定すると共に駆動量の大
きい駆動軸をＸ線計測手段に指示し、複数の駆動手段で
試料ステージを各駆動軸方向に駆動して、Ｘ線計測手段
により駆動量の大きい駆動軸の駆動手段の駆動信号に基
づいてＸ線測定ゲートをオン間隔を制御するので、Ｘ線
測定ゲートをオンにする時間を細かく制御することがで
きる。しかも、試料ステージを停止させずに連続的に線
分析でき、モータ駆動によるステージの振動、騒音を小
さくすることができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図１は本発明のＸ線データ測定装置の１実施例
を示す図であり、１は電子銃、２は電子線、３と４は電
子レンズ、５は試料、６はステージ、７は特性Ｘ線、８
は分光結晶、９は分光器駆動モータ、１０はＸ線検出
器、１１はＸ線計測装置、１２は分光器駆動制御装置、
１３は記憶装置、１４はコンピュータ、１５は表示出力
装置、１６〜１８はパルスモータ、１９〜２１は駆動制
御装置を示す。

【０００８】図１において、電子銃１から放射された電
子線２を電子レンズ３、４により細く絞って試料５に照
射し、試料から発生する特性Ｘ線７を分光結晶８で分光
してＸ線検出器１０で検出する。そして、Ｘ線計測装置
１１を経由してＸ線検出器１０からＸ線の計測データを
コンピュータ１４に取り込んで分析を行い、計測データ
や分析結果を記憶装置１３に格納し、必要に応じて表示
出力装置１５に表示する。また、コンピュータ１４は、
分析者から分析条件が指示入力されると、分光器駆動制
御装置１２、Ｘ線計測装置１１、駆動制御装置１９〜２
１に制御・計測情報を設定する。

【０００９】パルスモータ１６、１７、１８は、試料ス
テージ６のそれぞれｘ、ｙ、ｚ軸方向に駆動するもので
あり、駆動制御装置１９、２０、２１は、コンピュータ
１４からの設定に基づき試料面における電子線の照射位
置が与えられた開始点から終了点まで移動するように駆
動パルスを発生させてパルスモータ１６、１７、１８を
駆動し、さらに指定された所定ステップ毎（駆動パルス
の一定個数毎）に駆動終了パルスを生成しＸ線計測装置
１１に送出するものである。Ｘ線計測装置１１は、コン
ピュータ１４から駆動量の最も大きい駆動軸（スキャン
軸）の信号を入力し、駆動制御装置１９、２０、２１の
駆動によりパルスモータ１６、１７、１８が試料ステー
ジ６を開始点から終了点に向けて移動させると、駆動量
の最も大きい駆動軸の駆動終了パルスを選択してＸ線計
測ゲートをオンーオフ制御しＸ線検出器１０から計測Ｘ
線データをメモリへ取り込むことによりＸ線計測を行う
ものである。コンピュータ１４は、キーボードやマウス
等（図示省略）を用いて計測者から指定入力される測定
条件にしたがって各部を制御し、Ｘ線計測装置１１で計
測されたＸ線データを測定処理するデータ処理制御手段
であり、本発明の線計測に際して上記のように開始点と
終了点が指定されると、その指定に基づきｘ、ｙ、ｚ軸
方向の駆動量を計算して駆動制御装置１９、２０、２１
及びＸ線計測装置１１に制御データを設定し、Ｘ線計測
装置１１で計測されたＸ線データを測定処理するデータ
処理制御手段である。

【００１０】図２はコンピュータによる処理の概要を説
明するための図、図３は開始点と終了点と駆動軸との関
係を説明するための図、図４はＸ線計測装置の計測動作
のタイミングを説明するための図、図５はＸ線計測装置
の制御回路の構成例を示す図である。

【００１１】コンピュータ１４は、図２に示すように線
計測に際して開始点と終了点が指定入力されると、その
座標値（ｘ、ｙ、ｚ）を入力し（ステップＳ１）、ｘ、
ｙ、ｚ軸方向それぞれの駆動量を計算する（ステップＳ
２）。続いて、その中から駆動量の最も大きい駆動軸を
スキャン軸として求める（ステップＳ３）。

【００１２】各軸の駆動量は、指定された開始点Ｓと終
了点Ｅが例えば図３に示すようなｘ軸とｙ軸からなる平
面にあるとすると、その間の直線距離ｌ及びその直線距
離ｌとｘ軸との角度θから、周知のようにｘ軸方向がｌ
cos θ、ｙ軸方向がｌsin θの計算により求められる。
したがって、ｌcos θをｘ軸方向に駆動すると同時にｌ
sin θをｙ軸方向に駆動することによって開始点Ｓから
終了点Ｅに直線的に電子線の照射位置が移動することに
なる。そして、図３の場合には、ｘ軸方向がｙ軸方向よ
り長くなるので、ｘ軸がスキャン軸となる。

【００１３】角度が４５°の場合には、駆動量が同じに
なり駆動量の最も大きい駆動軸が複数になるので、駆動
量が最長のスキャン軸が１つか否かを調べ（ステップＳ
４）、２つ以上の場合には、例えばｘ、ｙ、ｚの優先順
にしたがってスキャン軸を１つに決定する（ステップＳ
５）。そして、駆動量（駆動速度）と駆動終了パルスを
生成するパルス数ｎを制御データとして各駆動制御装置
１９、２０、２１に設定し（ステップＳ６）、スキャン
軸を制御データとしてＸ線計測装置１１に設定する（ス
テップＳ７）。

【００１４】上記のようにして各駆動制御装置１９、２
０、２１及びＸ線計測装置１１に制御データを設定した
後、起動をかけることによって、各駆動制御装置１９、
２０、２１は、設定された駆動量に応じてパルスモータ
１６〜１８を駆動してｎパルス毎に駆動終了パルスをＸ
線計測装置１１に送り出し、Ｘ線計測装置１１は、図４
に示すように駆動量の最も大きい駆動軸の駆動終了パル
スが入力する毎にＸ線計測ゲートをオンーオフして計測
Ｘ線データをメモリに取り込む。なお、試料ステージ６
の移動は、開始点と終了点近傍領域で加減速があるた
め、この領域では駆動終了パルスの間隔が定速度に達し
た領域より長くなる。

【００１５】Ｘ線計測装置１１の制御回路は、例えば図
５に示すように選択駆動軸レジスタ３１とアンドゲート
回路３２ー１〜３２ー３とオアゲート回路３３からなる
駆動終了パルスの選択部で最も駆動量の大きい駆動軸
（スキャン軸）からの駆動終了パルスを計測制御部３４
に入力するように構成される。そして、計測制御部３４
は、図４に示すタイムチャートにしたがってステージ駆
動スタート後、スキャン軸ｎステップで駆動終了パルス
を入力する毎にＸ線計測ゲート３５のオンーオフ、計測
Ｘ線データのメモリへの取り込みを行うようにＸ線計測
ゲート３５と計測Ｘ線データ取り込み部３６を制御す
る。

【００１６】このようにしてコンピュータ１４により
ｘ、ｙ、ｚ軸の駆動速度（パルス発生時間間隔）および
Ｘ線計測装置１１に信号を伝えるパルス間隔数ｎ及び
ｘ、ｙ、ｚ軸の何れかを選択するかが設定され、Ｘ線計
測装置１１によって計測されたＸ線の計測データが取り
込まれて、取り込まれた計測データが記憶装置１３に格
納され、それらの値が例えばグラフにして表示出力装置
１５に表示される。

【００１７】いま、１回の線分析スキャンにより収集す
るデータ点数をＮ点、各データ点ごとのＸ線収集時間
（ドウェルタイム）をＴ秒、この１点のデータを収集す
る間に移動するステージ６のスキャン軸のモータのパル
スステップをｎとする。この場合、ステージ６の駆動速
度ｖがｎ／Ｔ以下であれば、ステージ移動中に１点のデ
ータ収集（Ｘ線計測）は終わり、データ収集をせずにス
テージが移動するダミー時間ｔが生ずることになる。こ
のダミー時間ｔには、計測Ｘ線データのメモリへの取り
込み時間ｍ、Ｘ線ゲートオンに要する時間ｇ、Ｘ線ゲー
トオフからステージがｎステップ駆動終了パルスがくる
までの時間ｕが含まれるが、これらの時間はいずれも小
さくすることが可能である。そのため、図２では分かり
易くするためにダミー時間は大きくとってあるが、この
ダミー時間ｔを小さく抑えて、Ｘ線計測時間に比べ事実
上無視できる位にまでにすることが可能となる。このよ
うにすることにより、ステージがｎステップ移動しては
止まってＸ線を計測するよりも、全データ収集時間を短
くできることになる。また、全データ収集時間中に占め
るダミー時間が小さくなれば、ステージの駆動中にＸ線
が計測されていない時間はそれだけ小さくなり、この間
にＸ線ピークプロファイルのピークを逃す確率が小さく
なるので、より正確な線分析スペクトルのデータ収集が
可能になる。

【００１８】なお、本発明は、上記の実施例に限定され
るものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記
の実施例では、ステージ駆動手段としてパルスモータを
用いたが、極微小ステップで駆動するマイクロステップ
モータを用いてもよいし、パルス電流によらない直流モ
ータを用いてもよい。ただし、直流モータを用いた場合
には、一定駆動間隔ごとにＸ線計測開始の信号を与える
ために、エンコーダ等の手段によって位置検出を行える
ことが必要であることはいうまでもない。

【００１９】また、スキャン軸をＸ線計測装置で選択し
たが、コンピュータから駆動終了パルスを出力する駆動
制御装置を指定し、指定された駆動制御装置のみが駆動
終了パルスを出力するように構成してもよい。この場合
には、図５においてレジスタ及びアンドゲート回路は省
略され、各駆動制御装置からの駆動終了パルスのライン
が直接オアゲート回路に接続される。さらに、駆動終了
パルスを発生するステップ数ｎは、角度θに関係なく設
定したが、開始点と終了点とを結ぶ空間長で所定の単位
長毎になるように調整してもよい。すなわち、図２にお
いてスキャン長ｌに対してスキャン軸が同じｘ軸であっ
ても、θが大きくなった場合にはｎを小さくし、逆にθ
が大きくなった場合にはｎを大きくして１点のデータを
収集する間に移動するステージ６の距離を一定にする。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、指定された試料上の開始点と終了点から複数
の各駆動軸方向の駆動量を設定すると共に駆動量の大き
い駆動軸をスキャン軸として指示し、このスキャン軸の
駆動信号に基づいてＸ線測定ゲートのオン間隔を制御す
るので、Ｘ線測定ゲートをオンにする時間を細かく制御
することができる。しかも、試料ステージを停止させず
に連続的に線分析でき、１点当たり同一ドウェルタイム
のデータ収集を行う時間を短縮できる。また、モータ駆
動によるステージの振動、騒音を小さくすることができ
る。しかも、Ｘ線計測ゲートを閉じて駆動している時間
を最小にできるため、収集されたデータに線分析経路中
にある微細なＸ線強度変化も正しく反映される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のＸ線データ測定装置の１実施例を示
す図である。

【図２】 コンピュータによる処理の概要を説明するた
めの図である。

【図３】 開始点と終了点と駆動軸との関係を説明する
ための図である。

【図４】 Ｘ線計測装置の計測動作のタイミングを説明
するための図である。

【図５】 Ｘ線計測装置の制御回路の構成例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１…電子銃、２…電子線、３と４…電子レンズ、５…試
料、６…ステージ、７…特性Ｘ線、８…分光結晶、９…
分光器駆動モータ、１０…Ｘ線検出器、１１…Ｘ線計測
装置、１２…分光器駆動制御装置、１３…記憶装置、１
４…コンピュータ、１５…表示出力装置、１６〜１８…
パルスモータ、１９〜２１…駆動制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−78437（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−144552（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 37/00 - 37/36 G01N 23/225

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料に電子線を照射して試料ステージを
   任意方向に駆動することによって試料上の開始点から終
   了点まで電子線を直線的に走査し試料から発生する特性
   Ｘ線のデータ収集を行い線分析を行うＸ線データ測定装
   置において、試料から発生する特性Ｘ線を検出するＸ線
   検出手段、一定の間隔でＸ線測定ゲートをオンにしてＸ
   線検出手段からＸ線データを取り込むＸ線計測手段、試
   料ステージを各駆動軸方向に駆動する複数の駆動手段、
   及び指定された試料上の開始点と終了点から複数の各駆
   動手段の駆動量を計算すると共に駆動量の大きい駆動軸
   を求めて複数の駆動手段やＸ線計測手段を制御し計測さ
   れたＸ線データを測定処理するデータ処理制御手段を備
   え、Ｘ線計測手段により駆動量の大きい駆動軸の駆動手
   段の駆動信号に基づいてＸ線測定ゲートのオン間隔を制
   御するように構成したことを特徴とするＸ線データ測定
   装置。