JPH0511642Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本考案は、例えば、電子線マイクロアナライザ
（EPMA）のように荷電粒子線で試料を励起し、
発生する特性Ｘ線を用いて試料表面の元素の濃度
分布などを測定するための表面分析装置に関す
る。

(ロ) 従来技術とその問題点 一般に、EPMAにおける線分析あるいは面分
析によつて試料面内の元素の濃度分布を測定する
場合に、試料表面が水平でないと、試料を移動さ
せるに伴なつて試料の分析高さ（試料の測定点か
ら分光器までの距離）が変化して分光器の焦点よ
りずれてしまい、これによつて、Ｘ線強度が変化
してしまうことになる。

このため、治具を使つて試料表面を水平に保つ
方法や試料表面の傾斜量を予め求めておき、これ
に基づいて、試料を移動させながら分析高さを順
次連続的に変化させる方法などが行なわれてい
る。

しかしながら、これらのいずれの方法でも、試
料表面が凹凸のない平面であることが前提とな
り、研摩などによつて平面にする必要があるが、
試料の分析表面が、例えば、10cm×10cmのように
広くなると、研摩によつて必要な平面にするの
は、技術的にもコスト的にも困難な場合が多く、
このため、測定データに試料表面の凹凸の影響が
でるなどの難点がある。さらに、破面の元素分析
を行ないたい場合には、上記表面の凹凸の影響は
避けられないものである。

本考案は、上述の点に鑑みて為されたものであ
つて、試料表面の凹凸による測定データの誤差を
なくして精度を向上させた表面分析装置を提供す
ることを目的とする。

(ハ) 問題点を解決するための手段 本考案では、上述の目的を達成するために、荷
電粒子線で試料を励起し、該試料から発生する特
性Ｘ線に基づいて、試料の表面の元素の濃度分布
を測定する表面分析装置において、取り付けられ
た試料を三次元方向に移動させる試料ステージ
と、該試料ステージによつて移動される前記試料
について、特性Ｘ線の測定点よりも先行した点の
分析高さを測定する測定手段と、該測定手段によ
る分析高さの測定データが入力されるとともに、
これに並行して前記特性Ｘ線の測定点において
は、既に測定された分析高さのデータに基づい
て、前記試料ステージを駆動して分析高さの補正
を行なう駆動制御手段とを備えている。

(ニ) 作用 上記構成によれば、特性Ｘ線の測定と分析高さ
の測定とを並行して行ない、しかも、分析高さの
測定を特性Ｘ線の測定点よりも先行させた点で行
なうとともに、特性Ｘ線の測定点では、既に測定
された分析高さのデータに基づいて逐次分析高さ
の補正を行なうようにしているので、実質的に特
性Ｘ線の測定、分析高さの測定および分析高さの
補正が同時的に進行することになり、分析高さ測
定のための特別の時間を殆ど要せずに、試料面の
凹凸の影響をなくした精度の高い分析が可能とな
る。

(ホ) 実施例 以下、図面によつて本考案の実施例について詳
細に説明する。第１図は、本考案の一実施例に係
るEPMAの概略構成図である。同図において、
１は分析対象となる試料、２は電子ビームを発生
させるフイラメント部、３は収束レンズ、４は非
点補正コイル、５は対物絞り、６は対物レンズで
ある。３０は光学顕微鏡の凹面鏡、３１は凸面
鏡、３２は反射ミラーでいずれも中央に孔を有
し、電子ビームが通過するようになつている。３
３は接眼レンズである。９は分光器を構成する分
光結晶であり、１１は分光器からの特性Ｘ線を検
出する検出器、１５は検出器１１で得られるＸ線
強度信号を測定するＸ線測定回路、１７は測定デ
ータを画像信号に変換して、いわゆるカラーコン
テントマツピング（カラーの濃度分布）表示を行
なう表示装置である。

この実施例の表面分析装置は、取り付けられた
試料１を三次元方向に移動させる試料ステージ１
０と、試料１の分析高さを特性Ｘ線の測定点より
先行した点で測定する測定手段１２と、測定手段
１２によつて測定された分析高さデータが入力さ
れるとともに、これに並行して特性Ｘ線の測定点
では、既に測定されている分析高さのデータに基
づいて、試料ステージ１０を高さ方向に駆動して
分析高さの補正を行なう駆動制御手段１８とを備
えている。

試料１がホルダ２１を介して取り付けられる試
料ステージ１０は、第２図に示されるようにＸ
（横）、Ｙ（縦）、Ｚ（高さ）の各方向に移動可能な
第１、第２、第３移動機構１８，１９，２０を備
えており、各移動機構１８，１９，２０は、駆動
制御手段１８によつて駆動制御される。分析高さ
を測定する測定手段１２は、試料表面の高さの変
位を検出するための変位検出プローブ２２を備
え、試料１の表面に接触しながら高さの変位を検
出する。駆動制御手段１８は、試料ステージ１０
をＸ，Ｙ，Ｚ方向に駆動する駆動回路１３と、こ
の駆動回路１３などを制御するとともに、所定の
演算処理を行なう制御回路１６とを備えている。

次に、上記構成を有する表面分析装置による表
面分析の動作を第３図のフローチヤートに基づい
て説明する。

先ず、第４図に示されるように、試料ステージ
１０をＹ方向に沿つて移動させ、試料１のライン
X₀の分析高さをＸ方向に沿つて測定手段１２に
よつて順次測定する（ステツプ１）。この測定さ
れた分析高さのデータは、制御回路１６に与えら
れる。

次に試料ステージ１０をＹ方向に沿つて移動さ
せ、ラインX₁の分析高さをＸ方向に沿つて同様
に測定手段１２で順次測定し、測定データを制御
回路１６に与える（ステツプ２）。

さらに、試料ステージ１０をＹ方向に沿つて移
動させ、ステツプ１で測定したラインX₀の分析
高さのデータに基づいて、駆動制御手段１８で
は、試料ステージ１０を高さ（Ｚ）方向に駆動し
て分析高さの補正を逐次行ないながらラインX₀
について特性Ｘ線の強度の測定をＸ方向に沿つて
行なう。得られた強度データは、Ｘ線測定回路１
５を介して制御回路１６に与えられる。すなわ
ち、制御回路１６には、ラインX₀についての分
析高さの補正が行なわれた正確な特性Ｘ線の強度
データが与えられることになる。このラインX₀
の特性Ｘ線の測定と並行して先行するラインX₂
の分析高さをＸ方向に沿つて測定手段１２で順次
測定して測定データを制御回路１６に与える（ス
テツプ３）。このラインX₂の分析高さの測定の際
には、特性Ｘ線の測定が行なわれているライン
X₀についての分析高さの補正のために試料ステ
ージ１０が高さ方向に駆動されているので、制御
回路１６では、次のステツプでラインX₂の分析
高さデータについてその分の補正を行なう。

次に、試料ステージ１０をＹ方向に沿つて移動
させ、ステツプ２で測定したラインX₁について
の分析高さのデータに基づいて、試料ステージ１
０を高さ方向に駆動して分析高さの補正を逐次行
ないながらラインX₁について特性Ｘ線の強度の
測定を行なうとともに、ラインX₃の分析高さを
Ｘ方向に沿つて測定手段１２で順次測定する。同
時に、制御回路１６では、ステツプ３で測定され
たラインX₂についての分析高さのデータに対し
て上述の試料ステージ１０の高さ方向の駆動によ
る影響の補正を行なう。このような分析高さの測
定データに対する補正は、以下のステツプでも同
様に行なわれる。また、ステツプ３で測定したラ
インX₀についての特性Ｘ線のデータ処理を行な
う（ステツプ４）。

次に、試料ステージ１０をＹ方向に沿つて移動
させ、ステツプ４で補正されたラインX₂につい
ての分析高さのデータに基づいて、試料ステージ
１０を高さ方向に駆動して分析高さの補正を逐次
行ないながらラインX₂について特性Ｘ線の強度
の測定を行なうとともに、ラインX₄の分析高さ
をＸ方向に沿つて測定手段１２で順次測定する。
同時に、制御回路１６では、ステツプ４で測定さ
れたラインX₃についての分析高さのデータに対
して試料ステージ１０の高さ方向の駆動による影
響の補正を行ない、さらに、ステツプ４で測定し
たラインX₁についての特性Ｘ線のデータ処理を
行なう（ステツプ５）。

以下同様にして、ラインXiについての補正さ
れた分析高さのデータに基づいて、試料ステージ
１０を高さ方向に駆動して分析高さの補正を逐次
行ないながらラインXiについて特性Ｘ線の強度
の測定を行なうとともに、ラインXi＋２の分析
高さをＸ方向に沿つて順次測定する。同時にライ
ンXi＋１の分析高さデータに対して試料ステー
ジ１０の高さ方向の駆動による影響の補正を行な
うとともに、ラインXi−１について、測定した
特性Ｘ線強度のデータ処理を行なう（ステツプ
ｉ）。

このようにして、特性Ｘ線の測定を行なつてい
るラインよりも２つ先行したラインの分析高さを
並行して測定し、特性Ｘ線が測定されているライ
ンについては、既に求められている分析高さの補
正データに基づいて分析高さが逐次補正されるの
で、試料面の凹凸の影響のない正確な特性Ｘ線の
強度データが得られることになる。しかも、分析
高さの測定を特性Ｘ線の測定と並行して行なうの
で、分析高さ測定のための特別な時間を必要とせ
ず、分析を連続的に行なうことが可能となる。こ
のようにして測定された特性Ｘ線の強度データ
は、制御回路１６から表示装置１７に与えられて
カラーコンテントマツピング表示が行なわれる。

なお、複数の分光器および検出器を設けること
によつて、多元素の同時分析を行なうことが可能
である。

また、本考案の他の実施例として、測定手段１
２は、光学顕微鏡やレーザビームなどを利用して
試料１に非接触で分析高さを測定するようにして
もよい。

(ヘ) 効果 以上のように本考案によれば、特性Ｘ線の測定
と分析高さの測定とを並行して行ない、しかも、
分析高さの測定を特性Ｘ線の測定点よりも先行さ
せた点で行なつてその測定値に基づいて、試料ス
テージを高さ方向に駆動して特性Ｘ線の測定点の
分析高さを補正するようにしているので、分析高
さ測定のための特別の時間を殆ど要せずに、試料
面の凹凸の影響のない精度の高い表面分析が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の概略構成図、第２
図は試料ステージおよび測定手段の概略斜視図、
第３図は表面分析の動作のフローチヤート、第４
図は試料の測定順序を説明するための平面図であ
る。 １……試料、１０……試料ステージ、１２……
測定手段、１８……駆動制御手段。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 荷電粒子線で試料を励起し、該試料から発生す
   る特性Ｘ線に基づいて、試料の表面の元素の濃度
   分布を測定する表面分析装置において、 取り付けられた試料を三次元方向に移動させる
   試料ステージと、 該試料ステージによつて移動される前記試料に
   ついて、特性Ｘ線の測定点よりも先行した点の分
   析高さを測定する測定手段と、 該測定手段による分析高さの測定データが入力
   されるとともに、これに並行して前記特性Ｘ線の
   測定点においては、既に測定された分析高さのデ
   ータに基づいて、前記試料ステージを駆動して分
   析高さの補正を行なう駆動制御手段とを備えるこ
   とを特徴とする表面分析装置。