JPH11233058A - 電子顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】走査電子顕微鏡による粒子抽出方法において、
電子ビームの変動等で反射電子の輝度レベルが変動した
場合に、しきい値と輝度の関係が変化するため、正確な
粒子抽出が行えない場合があった。 【解決手段】本発明では、二値化処理のためのしきい値
を、反射電子画像の輝度レベルの変動に合わせて連動さ
せて設定することで、輝度レベルとしきい値の関係を一
定に保つことにより、正確な粒子抽出を行うことを可能
にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走査電子顕微鏡の
画像を使用した粒子抽出に際し、高精度な粒子抽出方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】走査電子顕微鏡の画像による試料の粒子
抽出においては、高真空に保たれた試料室に挿入された
試料を、電子ビームで試料上の微小領域を走査すること
によって発生する反射電子画像の輝度レベルを用いて、
固定のしきい値を設定し、その二値化処理により、目的
とする粒子を抽出することが行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の抽出方法は、試
料上の小エリア内で短時間の抽出等、反射電子の輝度レ
ベルが安定している場合は抽出が可能であるが、試料を
移動しながら広エリアを長時間行う際、電子ビームの変
動等で反射電子の輝度レベルが変動した場合に、しきい
値と輝度の関係が変化するため、正確な粒子抽出が行え
なくなっていた。本発明は、長時間の間、高精度な粒子
抽出をすることを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明では、二値化処理
のためのしきい値を、反射電子画像の輝度レベルの変動
に合わせて連動させて設定することで、輝度レベルとし
きい値の関係を一定に保つことにより、前記目的を達成
する。

【０００５】すなわち本発明は、電子ビームを試料上に
走査するための偏向手段と、試料を移動するための試料
移動手段と、前記により検出された画像を記憶する画像
メモリと、前記画像メモリに記憶された画像を処理する
手段と、画像表示手段と、各々を制御する手段を備える
走査電子顕微鏡において、画像から粒子抽出を行う際、
反射電子輝度の０レベルから、ベースとなる輝度レベル
の定数倍をしきい値とすることで、常にベースレベルの
変動に合わせて二値化のしきい値を計算設定すること
で、長時間、試料の広エリアを高精度に粒子抽出するこ
とを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づき詳述する。

【０００７】図１は、本発明による走査電子顕微鏡の一
例を示す模式図である。図中、１は電子ビーム、２は電
子ビームを試料上で面走査または点，線照射するための
偏向コイルであり、Ｘ方向とＹ方向の偏向コイルを備え
ている。３は試料上に電子ビーム１の焦点を結ばせるた
めの対物レンズ、４は高真空状態に保たれた試料室、５
は試料、６は試料移動手段、６ａは試料を装填するため
の試料台である。試料移動手段６は、試料移動のための
回転軸にモータ及びロータリエンコーダを取付けた周知
の構成のＸＹステージ（試料移動ステージ）からなり、
試料の座標位置を管理できるようになっている。７は試
料から発生する反射電子等の信号を検出する検出器、８
は検出器７からの検出信号をデジタル化し画像データと
して記憶するための画像メモリである。９はマイクロコ
ンピュータ等を用いた制御および処理装置、１０は画像
表示装置であり、制御装置９にはマウスやキーボード等
の入力手段１１が接続されている。１２は試料から発生
する特性Ｘ線を検出する元素分析用検出器、１３は検出
されたＸ線のエネルギーにより、元素分析するための制
御部である。なお、この装置は、検出器で得られた反射
電子の電子線電流を検知する機能を備えている。

【０００８】電子ビーム１は、高真空状態に保たれた通
路を通り、偏向コイル２の磁場により偏向され、対物レ
ンズ３で試料５上に焦点を結ばれて試料５上を走査す
る。試料５に電子ビームが照射されると、試料５の形状
を反映して反射電子や二次電子等の試料信号が発生す
る。試料５から発生された試料信号は検出器７で検出さ
れ、画像メモリ８でデジタル変換されて記憶された後、
制御装置９を経て表示装置１０で画像を表示する。

【０００９】ここで特に反射電子信号は、原子番号が大
きくなるに従って輝度レベルが増加するため、その特性
を利用して粒子抽出を行う。例えば、カーボン（Ｃ：原
子番号６）等の軽元素ベース中に原子番号の大きな金属
粒子等が散在している場合の例として、図３で示すよう
な反射電子画像が得られる。この図では表現されていな
いが、異なる種類の粒子毎に濃淡をもって表示されてい
る。該当するヒストグラム図（輝度レベルの分布度数
図）は図２のようになり、しきい値（スレシホルド）を
あらかじめ設定しておくことで、白黒の二値化画像を構
成する。即ちカーボンベースとその他の粒子が白黒で表
示され、真に図３のように表示されるようになる。

【００１０】上記構成した図３の二値化画像上で、粒子
抽出を行い、位置，大きさ等を処理装置９で計算する。
ここで位置計算は、画像上の位置と試料移動ステージ６
上の座標の換算で行う。この応用として、計算した座標
位置に電子ビームを照射し、抽出粒子部から発生する特
性Ｘ線を検出器１２で検出し、制御処理部１３で粒子の
元素分析を自動で行うことができ、更に試料移動ステー
ジ６を組合せることで、広エリアの自動元素分析が可能
となる。

【００１１】ところが長時間の粒子抽出を行う際、走査
電子顕微鏡の電子源の変動等による電子ビームの電流量
が低下することがあり、得られる反射電子画像の輝度レ
ベルも低下する。

【００１２】図４に輝度レベルが低下した場合のヒスト
グラムを示す。ここで従来の二値化方法では、スレシホ
ルドは初期設定した固定値であったため、図５で示すよ
うな二値化画像となり、図３と比べ、正確な粒子抽出が
できないことがあった。これはスレシホルド近傍の輝度
を有する粒子は電子線電流の変動により、粒子が抽出で
きない場合があるからである。

【００１３】以下に本発明実施例の処理について説明す
る。まず図６に示すように、電子ビームＯＦＦ時の状態
の反射電子信号を０としたとき、ベースとなる元素（例
ではカーボン）の輝度レベルをＡとし、スレシホルド値
をベースレベルＡの定数α倍と初期設定する。ここで定
数αは、抽出する粒子の原子番号により任意に設定可能
である。

【００１４】長時間の分析時には、ベースレベルのヒス
トグラムを随時計算し、反射電子画像の輝度レベル低下
時、図７で示すようにベースレベルがＡ′と低下した場
合にも、α×Ａ′とスレシホルド値が変化するため、確
実な粒子抽出が可能となった。また、原子番号による粒
子の抽出をより細分化するため、図８に示すように定数
α，βを設定可能として、３値化あるいはそれ以上のス
レシホルドも同様に設定可能である。

【００１５】

【発明の効果】本発明によると、走査電子顕微鏡等にお
いて、試料上の広エリアの画像に基づく粒子抽出による
自動元素分析等の精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による走査電子顕微鏡の一例を示す概略
図。

【図２】ヒストグラム上にスレシホルドを設定した状態
を示す図。

【図３】本発明による走査電子顕微鏡によって得られた
試料像を示す図。

【図４】輝度レベルが低下した場合のヒストグラムを示
す図。

【図５】初期設定したスレシホルドによる二値化画像を
示す図。

【図６】スレシホルドを変更した場合のヒストグラムを
示す図。

【図７】スレシホルドを変更した場合のヒストグラムを
示す図。

【図８】３値化した場合のスレシホルドとヒストグラム
を示す図。

【符号の説明】

１…電子ビーム、２…偏向コイル、３…対物レンズ、４
…試料室、５…試料、６…試料移動ステージ、６ａ…試
料台、７…検出器、８…画像メモリ、９…制御・処理装
置、１０…表示装置、１１…入力手段、１２…元素分析
用検出器、１３…元素分析用制御回路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】集束された電子ビームを試料上に走査する
   ための偏向手段と、試料から発生する反射電子等の信号
   を検出する手段と、試料を移動する手段と、前記により
   検出された画像を記憶する画像メモリと、前記画像メモ
   リに記憶された画像を処理する手段と、画像表示手段
   と、各々を制御する手段を備える走査電子顕微鏡におい
   て、画像から粒子抽出を行う際、二値化のためのしきい
   値を電子ビームの変動に連動して設定することにより、
   長時間、試料の広エリアを高精度に粒子抽出することを
   特徴とする電子顕微鏡。
2. 【請求項２】前記粒子抽出の際、画像を三値化以上に分
   類することを特徴とする請求項１記載の電子顕微鏡。
3. 【請求項３】前記粒子抽出により抽出した粒子位置に順
   次電子ビームを照射することで、Ｘ線等を用いた元素分
   析を自動実行することを特徴とする請求項１記載の電子
   顕微鏡。