エネルギー分散型Ｘ線分光器による分析方法及びＸ線分析装置
【課題】 電子線照射により試料から発生するＸ線を検出する分析方法において、試料が電子線照射により損傷を受ける前に測定を自動的に停止させる。
【解決手段】 電子線照射により試料から発生したＸ線、二次電子等をそれぞれＸ線検出器２４、電子検出器２３で検出し経過時間情報、座標位置とともに時系列的に組み合わせた時系列データとして記憶部３４に格納する。測定しながら、測定開始から一定の時間間隔で記憶部３４からＸ線信号を抽出しＸ線スペクトルを再生する。スペクトル全体又は任意に指定したエネルギー範囲のＸ線強度の時間経過に伴う変動をモニタし、異常を検知したら手動又は自動的に測定を中止する。
【解決手段】 電子線照射により試料から発生したＸ線、二次電子等をそれぞれＸ線検出器２４、電子検出器２３で検出し経過時間情報、座標位置とともに時系列的に組み合わせた時系列データとして記憶部３４に格納する。測定しながら、測定開始から一定の時間間隔で記憶部３４からＸ線信号を抽出しＸ線スペクトルを再生する。スペクトル全体又は任意に指定したエネルギー範囲のＸ線強度の時間経過に伴う変動をモニタし、異常を検知したら手動又は自動的に測定を中止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料に電子線を照射して放出される特性Ｘ線を検出するためのエネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＳ）を備える透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、電子プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）等のＸ線分析装置に係わり、特に測定経過時間とともに電子線損傷等により変化する試料の分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
試料に電子線を照射して放出される特性Ｘ線を分光検出し、試料の分析を行なう元素分析方法及び装置が広く普及している。試料の中には電子線を照射すると組成や形状の変化を起こすものがある。ソーダガラスなどに含まれるナトリウム（Ｎａ），カリウム（Ｋ）などのアルカリ元素は、試料に電子線を照射して分析中に特性Ｘ線強度が減衰してしまう代表的元素である。特許文献１の特許第３９５０６２６号公報には、Ｎａ，Ｋ等の電子線照射によるダメージに敏感な元素に関して、定性スペクトルの特性Ｘ線ピーク強度を用いて簡易定量分析を行なうとき、予め求めておいた電子線照射分析計測時間と検出Ｘ線強度との関係を表す分析計測時間影響曲線によって特性Ｘ線ピーク強度を補正することにより分析精度を向上させる技術が開示されている。
【０００３】
特許文献２の特開２００７−１９８７４９号公報には、エネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＳ）を装着した表面分析装置において、検出したＸ線信号のエネルギーデータの間に測定経過時間を表すタグと試料上の位置（座標）情報を表すタグを配置して全てのＸ線信号データを順次記憶装置に格納することにより、ＥＤＳスペクトルを一度測定するだけで任意の時間毎のスペクトルを再生することのできる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９５０６２６号公報
【特許文献２】特開２００７−１９８７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の特許第３９５０６２６号公報に開示されている技術は、分析前に必ず分析計測時間影響曲線を作成しておかなければならない。しかし、電子線の照射電流値、電子線径等の分析条件が変わるとそれに応じた曲線が必要であるため準備に手間がかかるという問題がある。
【０００６】
特許文献２の特開２００７−１９８７４９号公報に開示されている技術は、一度データを取り込んでしまえば、測定開始後の任意の経過時間毎にＸ線スペクトルを再生できるので、測定中に試料の組成がどのように変化したかを知ることが出来る。また、その変化の様子から、所望するＸ線スペクトルのみを抽出し、定量分析等に用いることが出来る。しかし、データの測定中に、試料に対する電子線照射の影響が少ないうちに電子線照射（測定）を停止する技術は示されていない。また、線分析、面分析を行なっている間に、分析領域の一部が電子線照射による変化を起こしたときに、その変化を検知し、必要であれば測定を停止する技術も示されていない。
【０００７】
本発明は上記した問題を解決するためになされたものであって、その目的は、エネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＳ）を用いたＸ線分析装置を備える透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、電子プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）等の電子線装置において、試料が電子線照射により損傷を受ける前に測定を自動的に停止させることの出来るＸ線分析方法及び電子線装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の問題を解決するために、
請求項１に記載の発明は、電子線を試料に照射して該試料から発生する特性Ｘ線をエネルギー分散型Ｘ線分光器により検出し該試料の分析を行なうＸ線分析方法であって、
電子線の試料照射位置を２次元的に制御して該試料から発生した特性Ｘ線を検出する検出工程と、
前記検出工程により検出された特性Ｘ線のエネルギーを分析する分析工程と、
前記分析工程で検出されたエネルギーのＸ線信号データの生成及び特性Ｘ線の測定経過時間情報データの生成及び前記電子線の位置情報データの生成を行なうデータ処理工程と、
前記データ処理工程により生成された各データを時系列的に組み合わせた時系列データとして記憶装置に格納するデータ格納工程と、
格納された前記測定経過時間の指定された測定経過時間範囲及び／又は前記位置情報データの指定された位置情報範囲に含まれるＸ線信号データを前記時系列データから抽出する抽出工程とを有するＸ線分析方法において、
前記抽出工程によって抽出された前記Ｘ線信号データの全て又は一部のデータの時間経過に伴う変動を検出する変動検出工程を備え、
前記変動検出工程において検出されたデータの変動に基づいて試料への電子線照射を停止するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
また請求項２に記載の発明は、前記変動検出工程において、前記一定の時間間隔及び／又は一定の位置間隔毎の範囲に含まれるＸ線信号データを用いて、横軸を前記Ｘ線信号のエネルギー値、縦軸を前記Ｘ線信号の積算個数とするスペクトルを構築し、検出された前記スペクトルの変動に基づいて、試料への電子線照射を停止するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
また請求項３に記載の発明は、前記スペクトルの変動は、予め指定されたエネルギー範囲に含まれる前記Ｘ線信号の積算個数の変化であることを特徴とする。
【００１１】
また請求項４に記載の発明は、前記測定経過時間の増加に伴う前記データの変動が予め指定された閾値を超えたとき、試料への電子線照射を停止する工程を更に備えたことを特徴とする。
【００１２】
また請求項５に記載の発明は、前記一定の位置間隔により決まる領域において繰り返し測定されたＸ線信号データを前記記憶装置から抽出し、
前記繰り返し測定された前記Ｘ線信号データの前記繰り返し測定回数の増加に伴う変動に基づいて試料への電子線照射を停止するようにしたことを特徴とする。
【００１３】
また請求項６に記載の発明は、前記繰り返し測定された前記Ｘ線信号データの全て又は一部を用いて前記領域を構成する区画のＸ線強度を求め、前記領域に対応する前記Ｘ線強度の分布を表す画像を前記繰り返し測定毎に構築し、前記繰り返し測定回数の増加に伴う前記強度分布の変動に基づいて試料への電子線照射を停止するようにしたことを特徴とする。
【００１４】
また請求項７に記載の発明は、前記強度分布の変動は、前記画像を構成する任意の区画について前記繰り返し測定毎に構築された画像のＸ線強度の平均値と前記繰り返し測定の最後の画像構築に使用した画像のＸ線強度との差分であることを特徴とする。
【００１５】
また請求項８に記載の発明は、前記強度分布の変動は、前記繰り返し測定毎に構築された画像に使用した全てのＸ線強度の標準偏差であることを特徴とする。
【００１６】
また請求項９に記載の発明は、電子線を試料に照射して該試料から発生する特性Ｘ線を分光検出することにより該試料の分析を行なうエネルギー分散型Ｘ線分光器を装着したＸ線分析装置であって、
電子線の試料照射位置を２次元的に制御して該試料から発生した特性Ｘ線を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された特性Ｘ線のエネルギーを分析する分析手段と、
前記分析手段で検出されたエネルギーのＸ線信号データの生成及び特性Ｘ線の測定経過時間情報データの生成及び前記電子線の位置情報データの生成を行なうデータ処理手段と、
前記データ処理手段により生成された各データを時系列的に組み合わせた時系列データとして記憶装置に格納するデータ格納手段と、
格納された前記測定経過時間の指定された測定経過時間範囲及び／又は前記位置情報データの指定された位置情報範囲に含まれるＸ線信号データを前記時系列データから抽出する抽出手段とを有するＸ線分析装置において、
前記抽出手段によって抽出された前記Ｘ線信号データの全て又は一部のデータの時間経過に伴う変動を検出する変動検出手段を備え、
前記変動検出手段により検出されたデータの変動に基づいて試料への電子線照射を停止するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、
任意に指定された一定の時間間隔及び／又は一定の位置間隔の範囲に含まれるＸ線信号データを時系列データから抽出し、抽出された前記Ｘ線信号データの全て又は一部のデータの時間経過に伴う変動を検出する変動検出工程を備え、
前記変動検出工程において検出されたデータの変動に基づいて試料への電子線照射を停止するようにしたので、試料が電子線照射により損傷を受ける前に測定を自動的に停止させることができる。
【００１８】
また、任意に指定された一定の時間間隔及び／又は一定の位置間隔の範囲に含まれるＸ線信号データを時系列データから抽出し、抽出された前記Ｘ線信号データの全て又は一部のデータの時間経過に伴う変動を検出する変動検出手段を備え、
前記変動検出手段により検出されたデータの変動に基づいて試料への電子線照射を停止するようにしたので、試料が電子線照射により損傷を受ける前に測定を自動的に停止させることのできるＸ線分析装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明を実施するＳＥＭの概略構成例を示す図。
【図２】本発明において、格納されているデータから所望の時間範囲に含まれるＸ線信号データを抽出する方法を説明するための図。
【図３】本発明において、格納されているデータから抽出したＸ線信号データにより得られたＸ線スペクトルの例。
【図４】本発明において、格納されているデータから一定の時間間隔で抽出したＸ線信号により作成したＸ線スペクトルを用いてＸ線強度の変化をプロットしたグラフ。
【図５】本発明において、試料上に設定された区画を試料位置情報の単位として線分析を行なう場合を説明するための図。
【図６】本発明による線分析データの格納と抽出方法を示す図。
【図７】本発明において、試料上に設定された区画を試料位置情報の単位として面分析を行なう場合を説明するための図。
【図８】本発明による面分析データの格納と抽出方法を示す図。
【図９】本発明において、同じ面分析領域で測定を繰り返したデータから抽出されたＸ線信号により得られた複数の画像を示す図。
【図１０】本発明において、注目する領域内のＸ線強度の変動を画像表示する例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。但し、この例示によって本発明の技術範囲が制限されるものでは無い。各図において、同一または類似の動作を行なうものには共通の符号を付し、詳しい説明の重複を避ける。
【００２１】
図１は本発明を実施するＳＥＭの概略構成例を示す図である。鏡筒１０の内部には、電子線１２を発生する電子銃１１、電子線１２を細く絞る集束レンズ１３と対物レンズ１５、電子線１２偏向する偏向器１４からなる電子光学系が配置されている。電子光学系制御部１６は電子銃１１に印加される加速電圧、集束レンズ１３と対物レンズ１５の励磁電流、偏向器１４の印加電圧などの制御を行なう。電子線１２が試料２１を照射する位置は偏向器１４の印加電圧により決まる。
【００２２】
試料室２０の内部には、試料２１を移動するための試料ステージ２２、電子線照射によって試料から発生する電子（二次電子、反射電子等）検出するための電子検出器２３及びＸ線を検出するためのエネルギー分散型のＸ線検出器２４が配置されている。
【００２３】
２５はＸ線検出器２４により検出されたＸ線信号のパルス波高値に基づいてマルチチャンネルアナライザによりエネルギー値を解析し対応するチャンネルを割り当てるためのＸ線信号処理部である。２６は試料２１を移動して電子線１２の照射位置を変えるための試料ステージ制御部である。２７は電子検出器２３で検出した電子信号強度をデジタル信号としてコンピュータ３１に送るための電子信号処理部である。電子信号処理部２７からの電子信号強度データは、
偏向器１４により決められた電子線１２の照射位置と関連付けられてコンピュータ３１に送られる。
【００２４】
電子光学系制御部１６、Ｘ線信号処理部２５、試料ステージ制御部２６、電子信号処理部２７はバス３０を介してコンピュータ３１に接続されている。コンピュータ３１には電子線画像、Ｘ線画像、操作画面等を表示する液晶ディスプレイ等の表示部３２、マウスやキーボード等の入力部３３、分析データを格納するハードディスク等の記憶部３４がバス３０を介して接続されている。
【００２５】
鏡筒１０内の電子線１２の通路や試料室２０の内部は、図示しない真空排気ポンプにより１０−３Ｐａ程度の真空が保たれるようになっている。なお、実際の装置では上記した以外にも、電子線シャッタ、絞り、非点収差補正コイル等が配置されているが説明を省略している。
【００２６】
次に本発明を実行するために用いられる分析データの構造について説明する。本発明においては、電子線１２の照射位置を変えるための偏向器１４を電子光学系制御部１６により制御し、試料２１の所定の座標位置に電子線１２を照射する。電子線照射により発生したＸ線をＸ線検出器２４で検出してＸ線信号処理部２５でＸ線信号に変換し、二次電子等を電子検出器２３で検出して電子信号処理部２７で電子信号に変換する。これらの信号のデータを測定の経過時間情報、座標位置とともに時系列的に組み合わせた時系列データとして記憶部３４に格納する。
【００２７】
なお、Ｘ線信号の取得とともに電子信号を取得することはＸ線分析にとって必須ではない。しかし、電子信号により形成される画像は、分析場所を知る上で重要な知見をもたらすため、Ｘ線信号と同時に取り込むことは大きなメリットがある。
【００２８】
記憶部３４に格納される時系列データの構造は、例えば位置情報データをＰ、Ｘ線信号データをＤ、電子検出器からの電子信号データをＩ、経過時間情報データをＴとすると、
P，I，D，D，D，D，T，D，・・・，D，P，I，D，D・・・T，D，D・・・D，P，I，D，・・・，D，D，T，D，D，・・・のように表される。このデータ列は、それぞれのデータを紙面左側から右側に向かって測定経過時間軸に沿って直列に並べた時系列データとなっている。
【００２９】
位置情報（Ｐ）は、試料上の分析位置を表す座標値で、電子線に直角なＸ，Ｙ軸、電子線に平行なＺ軸、試料傾斜のＴ軸、試料回転のＲ軸などの一部若しくは全てのデータを意味する。
【００３０】
Ｘ線信号（Ｄ）は、Ｘ線検出器２４に入射するＸ線量子のひとつひとつを解析したエネルギー値（又は対応するチャンネル）のデータを表しており、例えば１３ｂｉｔ程度の深さを持つことが望ましい。
【００３１】
電子信号（Ｉ）は、１つ以上の電子信号（二次電子、反射電子、透過電子等）のデータを意味する。
【００３２】
経過時間情報（Ｔ）は、実経過時間（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ）又は有効時間（Ｌｉｖｅ Ｔｉｍｅ）の一部又は全てを意味するデータである。ここで、実経過時間とは測定開始から実際に経過した時間であり、有効時間とはＥＤＳの不感時間（Ｄｅａｄ Ｔｉｍｅ）を除いた正味の測定時間である。
【００３３】
なお、本発明におけるデータ構造は各種のデータを個々に積み重ねて順番に格納していくように作られているので、上記以外の例えば試料吸収電流、カソードルミネッセンスといった信号データを追加することも可能である。
（実施の形態１）
図２は、測定開始から所望の経過時間ａから所望の時間ｂが経過した間に含まれるＸ線信号（Ｄ）データを記憶部３４に格納された時系列データから抽出する方法を説明するための図である。図２（ａ）において、経過時間ａのデータを持つ経過時間情報をＴａ、経過時間情報Ｔａから時間ｂが経過したときの経過時間情報をＴａ+ｂで表すと、ＴａとＴａ+ｂとの間に含まれるＸ線信号（Ｄ）データを全て抽出すれば、ある時間内に収集されたＸ線のスペクトルを得ることが出来る。経過時間ａ及び時間範囲ｂは、データ列に測定時の経過時間情報Ｔを入れる最小時間間隔をｔｍｉｎとすればｔｍｉｎの倍数で任意に指定できる。
【００３４】
格納されているデータから抽出したＸ線信号（Ｄ）データにより得られたＸ線スペクトルの例を図３に示す。図３において、横軸はＸ線のエネルギーを表し、マルチチャンネルアナライザの０．０１ＫｅＶ間隔に区切られた各チャンネルに対応している。縦軸はＸ線信号（Ｄ）の個数をチャンネル毎に積算した値である。この積算値は通常Ｘ線強度と呼称される。
【００３５】
ＲＯＩ（Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）は、所望のエネルギーを持つＸ線信号のみを選択するために設けられたエネルギー範囲を意味している。ＲＯＩの範囲は操作者が任意に設定できるが、操作者が元素を指定すると適当な範囲を自動的に設定する機能を備える装置もある。
【００３６】
図３では、シリコン（Ｓｉ−Ｋα）とカルシウム（Ｃａ−Ｋα、Ｃａ−Ｋβ）の特性Ｘ線を含むようにそれぞれＲＯＩ（Ｓｉ）とＲＯＩ（Ｃａ）を設定している。ＲＯＩ（Ｃａ）の設定範囲をＣａ−Ｋαのみが含まれるように設定しても良い。
【００３７】
【表１】
【００３８】
表１にＸ線エネルギーとＤ値とチャンネルの関係を示す。ＲＯＩ（Ｓｉ）は１．６ＫｅＶ〜１．９ＫｅＶ、ＲＯＩ（Ｃａ）は３．５５ＫｅＶ〜４．１５ＫｅＶの範囲に設定されている。ＴａとＴａ+ｂとの間に含まれるＸ線信号（Ｄ）データの全ての個数を積算すれば、スペクトル全体のＸ線強度を知ることが出来る。また、ＲＯＩ（Ｓｉ）、ＲＯＩ（Ｃａ）の間の値を持つＤの個数を積算すれば、ＳｉとＣａのＸ線強度を別々に知ることができる。
【００３９】
なお、表１においては、Ｄ値がチャンネル番号に対応するようにＸ線のエネルギーをＤ値に変換しているが、これに限るわけではない。例えば、Ｘ線エネルギーを１ｅＶ単位で格納（１．６ＫｅＶのＸ線は「Ｄ＝１６００」）しておき、データを抽出してスペクトルを得るときにチャンネルのエネルギー幅に合わせて変換しても良い。
【００４０】
図２（ｂ）は、格納されているデータ列から経過時間情報を読み取り、任意の時間間隔でＸ線信号（Ｄ）データを抽出して、時系列的にＸ線スペクトルを得る場合を示している。図２（ｂ）において、経過時間情報Ｔａ+２ｂ及びＴａ+ｎｂは、経過時間ａからそれぞれｂの２倍及びｂのｎ倍の時間が経過した時の経過時間データを持つＴを意味している。
【００４１】
次に、上記のようにして時系列的に得られるＸ線スペクトルを用いて、分析中に装置や試料に問題が生じていないかをモニタする方法について説明する。
【００４２】
分析中にはいろいろな要因で測定データに異常が発生することがある。例えば、電子銃のフィラメントが切れそうになって輝度が大幅に変動することがある。また、電子線照射により試料が熱損傷を受けて変形したり、組成変化を起こすことがある。測定時に異常が発生したとき、測定を続けることは時間が無駄なばかりでなく、特に試料損傷が発生した場合は、速やかに電子線照射を停止する必要がある。
【００４３】
図４は、図２（ｂ）に示すような方法で測定開始から一定の時間間隔で抽出したＸ線信号により作成したＸ線スペクトルを用いて、全体又は任意に指定したエネルギー範囲のＸ線強度の変動をプロットしたグラフである。横軸は経過時間、縦軸は一定の時間間隔内に含まれるＸ線信号（Ｄ）の積算値を表す。例えば、電子線照射により試料表面が窪むと、試料表面から放出されるＸ線が余分な吸収を受けて減少することがある。その場合は、Ｘ線スペクトル全体のＸ線強度変化をモニタすることにより、試料損傷の進行度合いを知ることができる。図４に示すようなグラフを測定中にリアルタイムで表示させれば、変動の様子を操作者が確認して、測定を中止（電子線照射を停止）することができる。或いは、予め閾値を設定（図２のグラフでは開始時の９５％）しておいて、Ｘ線強度が閾値に達したら測定を自動的に中止するようにしても良い。
【００４４】
前述したように、ソーダガラスなどに含まれるナトリウム（Ｎａ），カリウム（Ｋ）などのアルカリ元素は特に電子線照射に弱いため、図３に示すようなＲＯＩをＮａ，Ｋに合わせて設定し、これらの元素のＸ線強度変化をモニタするようにしても良い。
【００４５】
さらに、測定終了後にＸ線強度の変動の状況を確認して、分析に使用可能な範囲のデータのみを取り出すようにしても良い。
【００４６】
（実施の形態２）
従来から、任意の線状若しくは帯状に電子線と試料を相対移動し、試料から得られる各種信号の強度変化のプロファイルを描く分析手法がある（以下の説明では、これを「線分析」と称す）。電子線と試料との相対移動は、偏向器１４又は試料ステージ２２又はこれら両方を使用して行われる。
【００４７】
図５は、試料上に設定された区画（Ｓｅｃｔｉｏｎ）を試料位置情報の単位として線分析を行なう場合を説明するための図である。電子線による試料照射は区画Ｐ１から開始され、Ｐｅで終了する。図６は、本発明による線分析データの格納と抽出方法を示す図である。図６（ａ）において、Ｐ１とＰｅはそれぞれライン上の先頭と終わりの位置情報を持つデータであることを示している。位置情報（Ｐ）に挟まれるＸ線信号（Ｄ）を抽出すれば、ライン上の任意の区間について、指定する元素のＸ線強度変化をプロファイルとして得ることが出来る。
【００４８】
図６（ｂ）は、ライン上を繰り返して測定したときの測定データを抽出する方法を示している。繰り返しの回数は、ラインエンドの位置情報Ｐｅをカウントすることにより知ることが出来る。ライン毎にＸ線強度積算を行ないながらＬｉｎｅ＿１から順にＸ線信号（Ｄ）の積算を行ない、図４に示すようなグラフを作成すれば、試料が熱損傷を受けたような場合でも、測定データの異常をいち早く発見し、電子線照射の停止等の操作を行なうことが可能である。
【００４９】
なお、線分析により取得されたデータでも、測定経過時間情報をデータ列に加えておくことにより、位置情報とは独立して若しくは位置情報と関連付けて任意の時間範囲の測定データを抽出することが可能である。
【００５０】
（実施の形態３）
従来から、任意の領域で二次元的に電子線と試料を相対移動し、試料から得られるＸ線強度変化をカラー等の画像で表示する分析手法がある（以下の説明では、これを「面分析」と称す）。電子線と試料との相対移動は、偏向器１４又は試料ステージ２２又はこれら両方を同時に使用して行われる。
【００５１】
図７は、試料上に設定された区画（Ｓｅｃｔｉｏｎ）を試料位置情報の単位として面分析を行なう場合を説明するための図である。電子線による試料照射は区画Ｐ１１から開始され、Ｐｘｙで終了する。
【００５２】
図８は、本発明による面分析データの格納と抽出方法を示す図である。図８（ａ）において、Ｐ１１とＰｘｙはそれぞれ面分析領域の先頭と終わりの位置情報を持つデータを意味している。図８（ａ）に示すデータ列は、電子線と試料との相対移動が、先ず紙面左上から始まって右方向に線状に移動して行なわれ、順次下方に1段下がって紙面左から再び線状に移動するように行なわれた場合に格納されるデータ例である。
【００５３】
位置情報（Ｐ）に挟まれるＸ線信号（Ｄ）を抽出し積算すれば、面分析領域内に含まれる任意の区画について、指定する元素のＸ線強度を得ることが出来る。従って面分析領域のＸ線強度の変動を例えばカラー等の分布像として得ることが出来る。例えば、先頭と終わりの位置情報がそれぞれＰ２７とＰ３９であるブロック（Ｂｌｏｃｋ）、先頭と終わりの位置情報がそれぞれＰ６１とＰ６１２であるライン（Ｌｉｎｅ）の変動を知りたければ、図８（ａ）に示すように範囲を指定することにより注目する領域を抽出することが出来る。このとき必要な元素についてＲＯＩを設定しておけば、各々の元素の分布像を得ることが出来る。
【００５４】
図８（ｂ）は、面分析領域を繰り返して測定したときの測定データからフレーム（Ｆｒａｍｅ）毎のデータを抽出する方法を示している。Ｐ１１からＰｘｙまでのデータをＦｒａｍｅ＿１とし、Ｐｘｙが表れる毎に各Ｆｒａｍｅのデータを抽出すればよい。繰り返しの回数は、面分析領域の終わりの位置情報Ｐｘｙをカウントすれば知ることが出来る。
【００５５】
図９は、同じ面分析領域で測定を繰り返したデータから、図８（ｂ）に示すような方法で抽出されたＸ線信号（Ｄ）に基づいて得られた画像である。各フレームの先頭と終わりの位置情報に挟まれる全Ｘ線信号（Ｄ）もしくは特定の元素に設定されたＲＯＩに含まれるＸ線信号（Ｄ）の積算値を抽出すれば、Ｘ線強度の分布像を得ることができる。
【００５６】
フレーム毎に面分析を繰り返しながら、Ｆｒａｍｅ＿１から順にＸ線信号（Ｄ）の抽出を行ない、図４に示すようなグラフを作成すれば、試料が熱損傷を受けたような場合でも、測定データの異常をいち早く発見し、電子線照射の停止等の操作を行なうことができる。
【００５７】
なお、面分析により取得されたデータの場合でも、測定経過時間情報をデータ列に加えておくことにより、位置情報とは独立して若しくは位置情報と関連付けて任意の時間範囲の測定データを抽出することができる。
【００５８】
（実施の形態４）
図９において、注目するセクションＡｍ又はＡｍを含むブロックのＸ線強度の変動をモニタすることにより、測定データの異常を検出することが可能である。図１０は、注目するセクションＡｍを含むブロックの変動Ｃを求め、変動Ｃの分布図を表示した例である。Ｆｒａｍｅ＿ｎまではＡｍを含むブロックに何も表示されていないが、Ｆｒａｍｅ＿ｎ+１には変動Ｃが表示されている。すなわち、Ｆｒａｍｅ＿ｎ+１の測定中にＡｍを含むブロックに含まれるデータの変動Ｃが一定の大きさを超えたことを意味している。
【００５９】
変動Ｃとして、例えば、Ｆｒａｍｅ＿ｉのＡｍを含むブロックの積算値をｆｉとすると、下式（１）で算出されるＦｒａｍｅ＿ｎまでの平均値との偏差をとることができる。
【００６０】
【数１】
【００６１】
また例えば、下式（２）で算出されるようなＦｒａｍｅ＿ｎまでの標準偏差を表示しても良い。
【００６２】
【数２】
【００６３】
上記の説明において、格納されているデータから任意の時間間隔若しくは位置間隔で抽出するデータはＸ線信号（Ｄ）としているが、電子情報（Ｉ）であっても、又はカソードルミネッセンス等の他のデータであっても良い。
【００６４】
以上述べたように、本発明によれば、測定開始から一定の時間間隔で抽出したＸ線信号により作成したＸ線スペクトルを用いて、全体又は任意に指定したエネルギー範囲のＸ線強度の変化をモニタすることにより、試料が電子線照射により損傷を受ける前に測定を停止させることができる。
【符号の説明】
【００６５】
（同一または類似の動作を行なうものには共通の符号を付す。）
１０…鏡筒
１１…電子銃
１２…電子線
１３…集束レンズ
１４…偏向器
１５…対物レンズ
１６…電子銃制御部
１７…電子光学系制御部
２０…試料室
２１…試料
２２…試料ステージ
２３…電子検出器
２４…Ｘ線検出器
２５…Ｘ線信号処理部
２６…試料ステージ制御部
２７…電子信号処理部
３０…バス
３１…コンピュータ
３２…表示部
３３…入力部
３４…記憶部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料に電子線を照射して放出される特性Ｘ線を検出するためのエネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＳ）を備える透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、電子プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）等のＸ線分析装置に係わり、特に測定経過時間とともに電子線損傷等により変化する試料の分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
試料に電子線を照射して放出される特性Ｘ線を分光検出し、試料の分析を行なう元素分析方法及び装置が広く普及している。試料の中には電子線を照射すると組成や形状の変化を起こすものがある。ソーダガラスなどに含まれるナトリウム（Ｎａ），カリウム（Ｋ）などのアルカリ元素は、試料に電子線を照射して分析中に特性Ｘ線強度が減衰してしまう代表的元素である。特許文献１の特許第３９５０６２６号公報には、Ｎａ，Ｋ等の電子線照射によるダメージに敏感な元素に関して、定性スペクトルの特性Ｘ線ピーク強度を用いて簡易定量分析を行なうとき、予め求めておいた電子線照射分析計測時間と検出Ｘ線強度との関係を表す分析計測時間影響曲線によって特性Ｘ線ピーク強度を補正することにより分析精度を向上させる技術が開示されている。
【０００３】
特許文献２の特開２００７−１９８７４９号公報には、エネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＳ）を装着した表面分析装置において、検出したＸ線信号のエネルギーデータの間に測定経過時間を表すタグと試料上の位置（座標）情報を表すタグを配置して全てのＸ線信号データを順次記憶装置に格納することにより、ＥＤＳスペクトルを一度測定するだけで任意の時間毎のスペクトルを再生することのできる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９５０６２６号公報
【特許文献２】特開２００７−１９８７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の特許第３９５０６２６号公報に開示されている技術は、分析前に必ず分析計測時間影響曲線を作成しておかなければならない。しかし、電子線の照射電流値、電子線径等の分析条件が変わるとそれに応じた曲線が必要であるため準備に手間がかかるという問題がある。
【０００６】
特許文献２の特開２００７−１９８７４９号公報に開示されている技術は、一度データを取り込んでしまえば、測定開始後の任意の経過時間毎にＸ線スペクトルを再生できるので、測定中に試料の組成がどのように変化したかを知ることが出来る。また、その変化の様子から、所望するＸ線スペクトルのみを抽出し、定量分析等に用いることが出来る。しかし、データの測定中に、試料に対する電子線照射の影響が少ないうちに電子線照射（測定）を停止する技術は示されていない。また、線分析、面分析を行なっている間に、分析領域の一部が電子線照射による変化を起こしたときに、その変化を検知し、必要であれば測定を停止する技術も示されていない。
【０００７】
本発明は上記した問題を解決するためになされたものであって、その目的は、エネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＳ）を用いたＸ線分析装置を備える透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、電子プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）等の電子線装置において、試料が電子線照射により損傷を受ける前に測定を自動的に停止させることの出来るＸ線分析方法及び電子線装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の問題を解決するために、
請求項１に記載の発明は、電子線を試料に照射して該試料から発生する特性Ｘ線をエネルギー分散型Ｘ線分光器により検出し該試料の分析を行なうＸ線分析方法であって、
電子線の試料照射位置を２次元的に制御して該試料から発生した特性Ｘ線を検出する検出工程と、
前記検出工程により検出された特性Ｘ線のエネルギーを分析する分析工程と、
前記分析工程で検出されたエネルギーのＸ線信号データの生成及び特性Ｘ線の測定経過時間情報データの生成及び前記電子線の位置情報データの生成を行なうデータ処理工程と、
前記データ処理工程により生成された各データを時系列的に組み合わせた時系列データとして記憶装置に格納するデータ格納工程と、
格納された前記測定経過時間の指定された測定経過時間範囲及び／又は前記位置情報データの指定された位置情報範囲に含まれるＸ線信号データを前記時系列データから抽出する抽出工程とを有するＸ線分析方法において、
前記抽出工程によって抽出された前記Ｘ線信号データの全て又は一部のデータの時間経過に伴う変動を検出する変動検出工程を備え、
前記変動検出工程において検出されたデータの変動に基づいて試料への電子線照射を停止するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
また請求項２に記載の発明は、前記変動検出工程において、前記一定の時間間隔及び／又は一定の位置間隔毎の範囲に含まれるＸ線信号データを用いて、横軸を前記Ｘ線信号のエネルギー値、縦軸を前記Ｘ線信号の積算個数とするスペクトルを構築し、検出された前記スペクトルの変動に基づいて、試料への電子線照射を停止するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
また請求項３に記載の発明は、前記スペクトルの変動は、予め指定されたエネルギー範囲に含まれる前記Ｘ線信号の積算個数の変化であることを特徴とする。
【００１１】
また請求項４に記載の発明は、前記測定経過時間の増加に伴う前記データの変動が予め指定された閾値を超えたとき、試料への電子線照射を停止する工程を更に備えたことを特徴とする。
【００１２】
また請求項５に記載の発明は、前記一定の位置間隔により決まる領域において繰り返し測定されたＸ線信号データを前記記憶装置から抽出し、
前記繰り返し測定された前記Ｘ線信号データの前記繰り返し測定回数の増加に伴う変動に基づいて試料への電子線照射を停止するようにしたことを特徴とする。
【００１３】
また請求項６に記載の発明は、前記繰り返し測定された前記Ｘ線信号データの全て又は一部を用いて前記領域を構成する区画のＸ線強度を求め、前記領域に対応する前記Ｘ線強度の分布を表す画像を前記繰り返し測定毎に構築し、前記繰り返し測定回数の増加に伴う前記強度分布の変動に基づいて試料への電子線照射を停止するようにしたことを特徴とする。
【００１４】
また請求項７に記載の発明は、前記強度分布の変動は、前記画像を構成する任意の区画について前記繰り返し測定毎に構築された画像のＸ線強度の平均値と前記繰り返し測定の最後の画像構築に使用した画像のＸ線強度との差分であることを特徴とする。
【００１５】
また請求項８に記載の発明は、前記強度分布の変動は、前記繰り返し測定毎に構築された画像に使用した全てのＸ線強度の標準偏差であることを特徴とする。
【００１６】
また請求項９に記載の発明は、電子線を試料に照射して該試料から発生する特性Ｘ線を分光検出することにより該試料の分析を行なうエネルギー分散型Ｘ線分光器を装着したＸ線分析装置であって、
電子線の試料照射位置を２次元的に制御して該試料から発生した特性Ｘ線を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された特性Ｘ線のエネルギーを分析する分析手段と、
前記分析手段で検出されたエネルギーのＸ線信号データの生成及び特性Ｘ線の測定経過時間情報データの生成及び前記電子線の位置情報データの生成を行なうデータ処理手段と、
前記データ処理手段により生成された各データを時系列的に組み合わせた時系列データとして記憶装置に格納するデータ格納手段と、
格納された前記測定経過時間の指定された測定経過時間範囲及び／又は前記位置情報データの指定された位置情報範囲に含まれるＸ線信号データを前記時系列データから抽出する抽出手段とを有するＸ線分析装置において、
前記抽出手段によって抽出された前記Ｘ線信号データの全て又は一部のデータの時間経過に伴う変動を検出する変動検出手段を備え、
前記変動検出手段により検出されたデータの変動に基づいて試料への電子線照射を停止するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、
任意に指定された一定の時間間隔及び／又は一定の位置間隔の範囲に含まれるＸ線信号データを時系列データから抽出し、抽出された前記Ｘ線信号データの全て又は一部のデータの時間経過に伴う変動を検出する変動検出工程を備え、
前記変動検出工程において検出されたデータの変動に基づいて試料への電子線照射を停止するようにしたので、試料が電子線照射により損傷を受ける前に測定を自動的に停止させることができる。
【００１８】
また、任意に指定された一定の時間間隔及び／又は一定の位置間隔の範囲に含まれるＸ線信号データを時系列データから抽出し、抽出された前記Ｘ線信号データの全て又は一部のデータの時間経過に伴う変動を検出する変動検出手段を備え、
前記変動検出手段により検出されたデータの変動に基づいて試料への電子線照射を停止するようにしたので、試料が電子線照射により損傷を受ける前に測定を自動的に停止させることのできるＸ線分析装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明を実施するＳＥＭの概略構成例を示す図。
【図２】本発明において、格納されているデータから所望の時間範囲に含まれるＸ線信号データを抽出する方法を説明するための図。
【図３】本発明において、格納されているデータから抽出したＸ線信号データにより得られたＸ線スペクトルの例。
【図４】本発明において、格納されているデータから一定の時間間隔で抽出したＸ線信号により作成したＸ線スペクトルを用いてＸ線強度の変化をプロットしたグラフ。
【図５】本発明において、試料上に設定された区画を試料位置情報の単位として線分析を行なう場合を説明するための図。
【図６】本発明による線分析データの格納と抽出方法を示す図。
【図７】本発明において、試料上に設定された区画を試料位置情報の単位として面分析を行なう場合を説明するための図。
【図８】本発明による面分析データの格納と抽出方法を示す図。
【図９】本発明において、同じ面分析領域で測定を繰り返したデータから抽出されたＸ線信号により得られた複数の画像を示す図。
【図１０】本発明において、注目する領域内のＸ線強度の変動を画像表示する例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。但し、この例示によって本発明の技術範囲が制限されるものでは無い。各図において、同一または類似の動作を行なうものには共通の符号を付し、詳しい説明の重複を避ける。
【００２１】
図１は本発明を実施するＳＥＭの概略構成例を示す図である。鏡筒１０の内部には、電子線１２を発生する電子銃１１、電子線１２を細く絞る集束レンズ１３と対物レンズ１５、電子線１２偏向する偏向器１４からなる電子光学系が配置されている。電子光学系制御部１６は電子銃１１に印加される加速電圧、集束レンズ１３と対物レンズ１５の励磁電流、偏向器１４の印加電圧などの制御を行なう。電子線１２が試料２１を照射する位置は偏向器１４の印加電圧により決まる。
【００２２】
試料室２０の内部には、試料２１を移動するための試料ステージ２２、電子線照射によって試料から発生する電子（二次電子、反射電子等）検出するための電子検出器２３及びＸ線を検出するためのエネルギー分散型のＸ線検出器２４が配置されている。
【００２３】
２５はＸ線検出器２４により検出されたＸ線信号のパルス波高値に基づいてマルチチャンネルアナライザによりエネルギー値を解析し対応するチャンネルを割り当てるためのＸ線信号処理部である。２６は試料２１を移動して電子線１２の照射位置を変えるための試料ステージ制御部である。２７は電子検出器２３で検出した電子信号強度をデジタル信号としてコンピュータ３１に送るための電子信号処理部である。電子信号処理部２７からの電子信号強度データは、
偏向器１４により決められた電子線１２の照射位置と関連付けられてコンピュータ３１に送られる。
【００２４】
電子光学系制御部１６、Ｘ線信号処理部２５、試料ステージ制御部２６、電子信号処理部２７はバス３０を介してコンピュータ３１に接続されている。コンピュータ３１には電子線画像、Ｘ線画像、操作画面等を表示する液晶ディスプレイ等の表示部３２、マウスやキーボード等の入力部３３、分析データを格納するハードディスク等の記憶部３４がバス３０を介して接続されている。
【００２５】
鏡筒１０内の電子線１２の通路や試料室２０の内部は、図示しない真空排気ポンプにより１０−３Ｐａ程度の真空が保たれるようになっている。なお、実際の装置では上記した以外にも、電子線シャッタ、絞り、非点収差補正コイル等が配置されているが説明を省略している。
【００２６】
次に本発明を実行するために用いられる分析データの構造について説明する。本発明においては、電子線１２の照射位置を変えるための偏向器１４を電子光学系制御部１６により制御し、試料２１の所定の座標位置に電子線１２を照射する。電子線照射により発生したＸ線をＸ線検出器２４で検出してＸ線信号処理部２５でＸ線信号に変換し、二次電子等を電子検出器２３で検出して電子信号処理部２７で電子信号に変換する。これらの信号のデータを測定の経過時間情報、座標位置とともに時系列的に組み合わせた時系列データとして記憶部３４に格納する。
【００２７】
なお、Ｘ線信号の取得とともに電子信号を取得することはＸ線分析にとって必須ではない。しかし、電子信号により形成される画像は、分析場所を知る上で重要な知見をもたらすため、Ｘ線信号と同時に取り込むことは大きなメリットがある。
【００２８】
記憶部３４に格納される時系列データの構造は、例えば位置情報データをＰ、Ｘ線信号データをＤ、電子検出器からの電子信号データをＩ、経過時間情報データをＴとすると、
P，I，D，D，D，D，T，D，・・・，D，P，I，D，D・・・T，D，D・・・D，P，I，D，・・・，D，D，T，D，D，・・・のように表される。このデータ列は、それぞれのデータを紙面左側から右側に向かって測定経過時間軸に沿って直列に並べた時系列データとなっている。
【００２９】
位置情報（Ｐ）は、試料上の分析位置を表す座標値で、電子線に直角なＸ，Ｙ軸、電子線に平行なＺ軸、試料傾斜のＴ軸、試料回転のＲ軸などの一部若しくは全てのデータを意味する。
【００３０】
Ｘ線信号（Ｄ）は、Ｘ線検出器２４に入射するＸ線量子のひとつひとつを解析したエネルギー値（又は対応するチャンネル）のデータを表しており、例えば１３ｂｉｔ程度の深さを持つことが望ましい。
【００３１】
電子信号（Ｉ）は、１つ以上の電子信号（二次電子、反射電子、透過電子等）のデータを意味する。
【００３２】
経過時間情報（Ｔ）は、実経過時間（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ）又は有効時間（Ｌｉｖｅ Ｔｉｍｅ）の一部又は全てを意味するデータである。ここで、実経過時間とは測定開始から実際に経過した時間であり、有効時間とはＥＤＳの不感時間（Ｄｅａｄ Ｔｉｍｅ）を除いた正味の測定時間である。
【００３３】
なお、本発明におけるデータ構造は各種のデータを個々に積み重ねて順番に格納していくように作られているので、上記以外の例えば試料吸収電流、カソードルミネッセンスといった信号データを追加することも可能である。
（実施の形態１）
図２は、測定開始から所望の経過時間ａから所望の時間ｂが経過した間に含まれるＸ線信号（Ｄ）データを記憶部３４に格納された時系列データから抽出する方法を説明するための図である。図２（ａ）において、経過時間ａのデータを持つ経過時間情報をＴａ、経過時間情報Ｔａから時間ｂが経過したときの経過時間情報をＴａ+ｂで表すと、ＴａとＴａ+ｂとの間に含まれるＸ線信号（Ｄ）データを全て抽出すれば、ある時間内に収集されたＸ線のスペクトルを得ることが出来る。経過時間ａ及び時間範囲ｂは、データ列に測定時の経過時間情報Ｔを入れる最小時間間隔をｔｍｉｎとすればｔｍｉｎの倍数で任意に指定できる。
【００３４】
格納されているデータから抽出したＸ線信号（Ｄ）データにより得られたＸ線スペクトルの例を図３に示す。図３において、横軸はＸ線のエネルギーを表し、マルチチャンネルアナライザの０．０１ＫｅＶ間隔に区切られた各チャンネルに対応している。縦軸はＸ線信号（Ｄ）の個数をチャンネル毎に積算した値である。この積算値は通常Ｘ線強度と呼称される。
【００３５】
ＲＯＩ（Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）は、所望のエネルギーを持つＸ線信号のみを選択するために設けられたエネルギー範囲を意味している。ＲＯＩの範囲は操作者が任意に設定できるが、操作者が元素を指定すると適当な範囲を自動的に設定する機能を備える装置もある。
【００３６】
図３では、シリコン（Ｓｉ−Ｋα）とカルシウム（Ｃａ−Ｋα、Ｃａ−Ｋβ）の特性Ｘ線を含むようにそれぞれＲＯＩ（Ｓｉ）とＲＯＩ（Ｃａ）を設定している。ＲＯＩ（Ｃａ）の設定範囲をＣａ−Ｋαのみが含まれるように設定しても良い。
【００３７】
【表１】
【００３８】
表１にＸ線エネルギーとＤ値とチャンネルの関係を示す。ＲＯＩ（Ｓｉ）は１．６ＫｅＶ〜１．９ＫｅＶ、ＲＯＩ（Ｃａ）は３．５５ＫｅＶ〜４．１５ＫｅＶの範囲に設定されている。ＴａとＴａ+ｂとの間に含まれるＸ線信号（Ｄ）データの全ての個数を積算すれば、スペクトル全体のＸ線強度を知ることが出来る。また、ＲＯＩ（Ｓｉ）、ＲＯＩ（Ｃａ）の間の値を持つＤの個数を積算すれば、ＳｉとＣａのＸ線強度を別々に知ることができる。
【００３９】
なお、表１においては、Ｄ値がチャンネル番号に対応するようにＸ線のエネルギーをＤ値に変換しているが、これに限るわけではない。例えば、Ｘ線エネルギーを１ｅＶ単位で格納（１．６ＫｅＶのＸ線は「Ｄ＝１６００」）しておき、データを抽出してスペクトルを得るときにチャンネルのエネルギー幅に合わせて変換しても良い。
【００４０】
図２（ｂ）は、格納されているデータ列から経過時間情報を読み取り、任意の時間間隔でＸ線信号（Ｄ）データを抽出して、時系列的にＸ線スペクトルを得る場合を示している。図２（ｂ）において、経過時間情報Ｔａ+２ｂ及びＴａ+ｎｂは、経過時間ａからそれぞれｂの２倍及びｂのｎ倍の時間が経過した時の経過時間データを持つＴを意味している。
【００４１】
次に、上記のようにして時系列的に得られるＸ線スペクトルを用いて、分析中に装置や試料に問題が生じていないかをモニタする方法について説明する。
【００４２】
分析中にはいろいろな要因で測定データに異常が発生することがある。例えば、電子銃のフィラメントが切れそうになって輝度が大幅に変動することがある。また、電子線照射により試料が熱損傷を受けて変形したり、組成変化を起こすことがある。測定時に異常が発生したとき、測定を続けることは時間が無駄なばかりでなく、特に試料損傷が発生した場合は、速やかに電子線照射を停止する必要がある。
【００４３】
図４は、図２（ｂ）に示すような方法で測定開始から一定の時間間隔で抽出したＸ線信号により作成したＸ線スペクトルを用いて、全体又は任意に指定したエネルギー範囲のＸ線強度の変動をプロットしたグラフである。横軸は経過時間、縦軸は一定の時間間隔内に含まれるＸ線信号（Ｄ）の積算値を表す。例えば、電子線照射により試料表面が窪むと、試料表面から放出されるＸ線が余分な吸収を受けて減少することがある。その場合は、Ｘ線スペクトル全体のＸ線強度変化をモニタすることにより、試料損傷の進行度合いを知ることができる。図４に示すようなグラフを測定中にリアルタイムで表示させれば、変動の様子を操作者が確認して、測定を中止（電子線照射を停止）することができる。或いは、予め閾値を設定（図２のグラフでは開始時の９５％）しておいて、Ｘ線強度が閾値に達したら測定を自動的に中止するようにしても良い。
【００４４】
前述したように、ソーダガラスなどに含まれるナトリウム（Ｎａ），カリウム（Ｋ）などのアルカリ元素は特に電子線照射に弱いため、図３に示すようなＲＯＩをＮａ，Ｋに合わせて設定し、これらの元素のＸ線強度変化をモニタするようにしても良い。
【００４５】
さらに、測定終了後にＸ線強度の変動の状況を確認して、分析に使用可能な範囲のデータのみを取り出すようにしても良い。
【００４６】
（実施の形態２）
従来から、任意の線状若しくは帯状に電子線と試料を相対移動し、試料から得られる各種信号の強度変化のプロファイルを描く分析手法がある（以下の説明では、これを「線分析」と称す）。電子線と試料との相対移動は、偏向器１４又は試料ステージ２２又はこれら両方を使用して行われる。
【００４７】
図５は、試料上に設定された区画（Ｓｅｃｔｉｏｎ）を試料位置情報の単位として線分析を行なう場合を説明するための図である。電子線による試料照射は区画Ｐ１から開始され、Ｐｅで終了する。図６は、本発明による線分析データの格納と抽出方法を示す図である。図６（ａ）において、Ｐ１とＰｅはそれぞれライン上の先頭と終わりの位置情報を持つデータであることを示している。位置情報（Ｐ）に挟まれるＸ線信号（Ｄ）を抽出すれば、ライン上の任意の区間について、指定する元素のＸ線強度変化をプロファイルとして得ることが出来る。
【００４８】
図６（ｂ）は、ライン上を繰り返して測定したときの測定データを抽出する方法を示している。繰り返しの回数は、ラインエンドの位置情報Ｐｅをカウントすることにより知ることが出来る。ライン毎にＸ線強度積算を行ないながらＬｉｎｅ＿１から順にＸ線信号（Ｄ）の積算を行ない、図４に示すようなグラフを作成すれば、試料が熱損傷を受けたような場合でも、測定データの異常をいち早く発見し、電子線照射の停止等の操作を行なうことが可能である。
【００４９】
なお、線分析により取得されたデータでも、測定経過時間情報をデータ列に加えておくことにより、位置情報とは独立して若しくは位置情報と関連付けて任意の時間範囲の測定データを抽出することが可能である。
【００５０】
（実施の形態３）
従来から、任意の領域で二次元的に電子線と試料を相対移動し、試料から得られるＸ線強度変化をカラー等の画像で表示する分析手法がある（以下の説明では、これを「面分析」と称す）。電子線と試料との相対移動は、偏向器１４又は試料ステージ２２又はこれら両方を同時に使用して行われる。
【００５１】
図７は、試料上に設定された区画（Ｓｅｃｔｉｏｎ）を試料位置情報の単位として面分析を行なう場合を説明するための図である。電子線による試料照射は区画Ｐ１１から開始され、Ｐｘｙで終了する。
【００５２】
図８は、本発明による面分析データの格納と抽出方法を示す図である。図８（ａ）において、Ｐ１１とＰｘｙはそれぞれ面分析領域の先頭と終わりの位置情報を持つデータを意味している。図８（ａ）に示すデータ列は、電子線と試料との相対移動が、先ず紙面左上から始まって右方向に線状に移動して行なわれ、順次下方に1段下がって紙面左から再び線状に移動するように行なわれた場合に格納されるデータ例である。
【００５３】
位置情報（Ｐ）に挟まれるＸ線信号（Ｄ）を抽出し積算すれば、面分析領域内に含まれる任意の区画について、指定する元素のＸ線強度を得ることが出来る。従って面分析領域のＸ線強度の変動を例えばカラー等の分布像として得ることが出来る。例えば、先頭と終わりの位置情報がそれぞれＰ２７とＰ３９であるブロック（Ｂｌｏｃｋ）、先頭と終わりの位置情報がそれぞれＰ６１とＰ６１２であるライン（Ｌｉｎｅ）の変動を知りたければ、図８（ａ）に示すように範囲を指定することにより注目する領域を抽出することが出来る。このとき必要な元素についてＲＯＩを設定しておけば、各々の元素の分布像を得ることが出来る。
【００５４】
図８（ｂ）は、面分析領域を繰り返して測定したときの測定データからフレーム（Ｆｒａｍｅ）毎のデータを抽出する方法を示している。Ｐ１１からＰｘｙまでのデータをＦｒａｍｅ＿１とし、Ｐｘｙが表れる毎に各Ｆｒａｍｅのデータを抽出すればよい。繰り返しの回数は、面分析領域の終わりの位置情報Ｐｘｙをカウントすれば知ることが出来る。
【００５５】
図９は、同じ面分析領域で測定を繰り返したデータから、図８（ｂ）に示すような方法で抽出されたＸ線信号（Ｄ）に基づいて得られた画像である。各フレームの先頭と終わりの位置情報に挟まれる全Ｘ線信号（Ｄ）もしくは特定の元素に設定されたＲＯＩに含まれるＸ線信号（Ｄ）の積算値を抽出すれば、Ｘ線強度の分布像を得ることができる。
【００５６】
フレーム毎に面分析を繰り返しながら、Ｆｒａｍｅ＿１から順にＸ線信号（Ｄ）の抽出を行ない、図４に示すようなグラフを作成すれば、試料が熱損傷を受けたような場合でも、測定データの異常をいち早く発見し、電子線照射の停止等の操作を行なうことができる。
【００５７】
なお、面分析により取得されたデータの場合でも、測定経過時間情報をデータ列に加えておくことにより、位置情報とは独立して若しくは位置情報と関連付けて任意の時間範囲の測定データを抽出することができる。
【００５８】
（実施の形態４）
図９において、注目するセクションＡｍ又はＡｍを含むブロックのＸ線強度の変動をモニタすることにより、測定データの異常を検出することが可能である。図１０は、注目するセクションＡｍを含むブロックの変動Ｃを求め、変動Ｃの分布図を表示した例である。Ｆｒａｍｅ＿ｎまではＡｍを含むブロックに何も表示されていないが、Ｆｒａｍｅ＿ｎ+１には変動Ｃが表示されている。すなわち、Ｆｒａｍｅ＿ｎ+１の測定中にＡｍを含むブロックに含まれるデータの変動Ｃが一定の大きさを超えたことを意味している。
【００５９】
変動Ｃとして、例えば、Ｆｒａｍｅ＿ｉのＡｍを含むブロックの積算値をｆｉとすると、下式（１）で算出されるＦｒａｍｅ＿ｎまでの平均値との偏差をとることができる。
【００６０】
【数１】
【００６１】
また例えば、下式（２）で算出されるようなＦｒａｍｅ＿ｎまでの標準偏差を表示しても良い。
【００６２】
【数２】
【００６３】
上記の説明において、格納されているデータから任意の時間間隔若しくは位置間隔で抽出するデータはＸ線信号（Ｄ）としているが、電子情報（Ｉ）であっても、又はカソードルミネッセンス等の他のデータであっても良い。
【００６４】
以上述べたように、本発明によれば、測定開始から一定の時間間隔で抽出したＸ線信号により作成したＸ線スペクトルを用いて、全体又は任意に指定したエネルギー範囲のＸ線強度の変化をモニタすることにより、試料が電子線照射により損傷を受ける前に測定を停止させることができる。
【符号の説明】
【００６５】
（同一または類似の動作を行なうものには共通の符号を付す。）
１０…鏡筒
１１…電子銃
１２…電子線
１３…集束レンズ
１４…偏向器
１５…対物レンズ
１６…電子銃制御部
１７…電子光学系制御部
２０…試料室
２１…試料
２２…試料ステージ
２３…電子検出器
２４…Ｘ線検出器
２５…Ｘ線信号処理部
２６…試料ステージ制御部
２７…電子信号処理部
３０…バス
３１…コンピュータ
３２…表示部
３３…入力部
３４…記憶部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線を試料に照射して該試料から発生する特性Ｘ線をエネルギー分散型Ｘ線分光器により検出し該試料の分析を行なうＸ線分析方法であって、
電子線の試料照射位置を２次元的に制御して該試料から発生した特性Ｘ線を検出する検出工程と、
前記検出工程により検出された特性Ｘ線のエネルギーを分析する分析工程と、
前記分析工程で検出されたエネルギーのＸ線信号データの生成及び特性Ｘ線の測定経過時間情報データの生成及び前記電子線の位置情報データの生成を行なうデータ処理工程と、
前記データ処理工程により生成された各データを時系列的に組み合わせた時系列データとして記憶装置に格納するデータ格納工程と、
格納された前記測定経過時間の指定された測定経過時間範囲及び／又は前記位置情報データの指定された位置情報範囲に含まれるＸ線信号データを前記時系列データから抽出する抽出工程とを有するＸ線分析方法において、
前記抽出工程によって抽出された前記Ｘ線信号データの全て又は一部のデータの時間経過に伴う変動を検出する変動検出工程を備え、
前記変動検出工程において検出されたデータの変動に基づいて試料への電子線照射を停止するようにしたことを特徴とするＸ線分析方法。
【請求項２】
前記変動検出工程において、前記一定の時間間隔及び／又は一定の位置間隔毎の範囲に含まれるＸ線信号データを用いて、横軸を前記Ｘ線信号のエネルギー値、縦軸を前記Ｘ線信号の積算個数とするスペクトルを構築し、検出された前記スペクトルの変動に基づいて、試料への電子線照射を停止するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のＸ線分析方法。
【請求項３】
前記スペクトルの変動は、予め指定されたエネルギー範囲に含まれる前記Ｘ線信号の積算個数の変化であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のＸ線分析方法。
【請求項４】
前記測定経過時間の増加に伴う前記データの変動が予め指定された閾値を超えたとき、試料への電子線照射を停止する工程を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のＸ線分析方法。
【請求項５】
前記一定の位置間隔により決まる領域において繰り返し測定されたＸ線信号データを前記記憶装置から抽出し、
前記繰り返し測定された前記Ｘ線信号データの前記繰り返し測定回数の増加に伴う変動に基づいて試料への電子線照射を停止するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のＸ線分析方法。
【請求項６】
前記繰り返し測定された前記Ｘ線信号データの全て又は一部を用いて前記領域を構成する区画のＸ線強度を求め、前記領域に対応する前記Ｘ線強度の分布を表す画像を前記繰り返し測定毎に構築し、前記繰り返し測定回数の増加に伴う前記強度分布の変動に基づいて試料への電子線照射を停止するようにしたことを特徴とする請求項５に記載のＸ線分析方法。
【請求項７】
前記強度分布の変動は、前記画像を構成する任意の区画について前記繰り返し測定毎に構築された画像のＸ線強度の平均値と前記繰り返し測定の最後の画像構築に使用した画像のＸ線強度との差分であることを特徴とする請求項６に記載のＸ線分析方法。
【請求項８】
前記強度分布の変動は、前記繰り返し測定毎に構築された画像に使用した全てのＸ線強度の標準偏差であることを特徴とする請求項６に記載のＸ線分析方法。
【請求項９】
電子線を試料に照射して該試料から発生する特性Ｘ線を分光検出することにより該試料の分析を行なうエネルギー分散型Ｘ線分光器を装着したＸ線分析装置であって、
電子線の試料照射位置を２次元的に制御して該試料から発生した特性Ｘ線を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された特性Ｘ線のエネルギーを分析する分析手段と、
前記分析手段で検出されたエネルギーのＸ線信号データの生成及び特性Ｘ線の測定経過時間情報データの生成及び前記電子線の位置情報データの生成を行なうデータ処理手段と、
前記データ処理手段により生成された各データを時系列的に組み合わせた時系列データとして記憶装置に格納するデータ格納手段と、
格納された前記測定経過時間の指定された測定経過時間範囲及び／又は前記位置情報データの指定された位置情報範囲に含まれるＸ線信号データを前記時系列データから抽出する抽出手段とを有するＸ線分析装置において、
前記抽出手段によって抽出された前記Ｘ線信号データの全て又は一部のデータの時間経過に伴う変動を検出する変動検出手段を備え、
前記変動検出手段により検出されたデータの変動に基づいて試料への電子線照射を停止するようにしたことを特徴とするＸ線分析装置。
【請求項１】
電子線を試料に照射して該試料から発生する特性Ｘ線をエネルギー分散型Ｘ線分光器により検出し該試料の分析を行なうＸ線分析方法であって、
電子線の試料照射位置を２次元的に制御して該試料から発生した特性Ｘ線を検出する検出工程と、
前記検出工程により検出された特性Ｘ線のエネルギーを分析する分析工程と、
前記分析工程で検出されたエネルギーのＸ線信号データの生成及び特性Ｘ線の測定経過時間情報データの生成及び前記電子線の位置情報データの生成を行なうデータ処理工程と、
前記データ処理工程により生成された各データを時系列的に組み合わせた時系列データとして記憶装置に格納するデータ格納工程と、
格納された前記測定経過時間の指定された測定経過時間範囲及び／又は前記位置情報データの指定された位置情報範囲に含まれるＸ線信号データを前記時系列データから抽出する抽出工程とを有するＸ線分析方法において、
前記抽出工程によって抽出された前記Ｘ線信号データの全て又は一部のデータの時間経過に伴う変動を検出する変動検出工程を備え、
前記変動検出工程において検出されたデータの変動に基づいて試料への電子線照射を停止するようにしたことを特徴とするＸ線分析方法。
【請求項２】
前記変動検出工程において、前記一定の時間間隔及び／又は一定の位置間隔毎の範囲に含まれるＸ線信号データを用いて、横軸を前記Ｘ線信号のエネルギー値、縦軸を前記Ｘ線信号の積算個数とするスペクトルを構築し、検出された前記スペクトルの変動に基づいて、試料への電子線照射を停止するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のＸ線分析方法。
【請求項３】
前記スペクトルの変動は、予め指定されたエネルギー範囲に含まれる前記Ｘ線信号の積算個数の変化であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のＸ線分析方法。
【請求項４】
前記測定経過時間の増加に伴う前記データの変動が予め指定された閾値を超えたとき、試料への電子線照射を停止する工程を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のＸ線分析方法。
【請求項５】
前記一定の位置間隔により決まる領域において繰り返し測定されたＸ線信号データを前記記憶装置から抽出し、
前記繰り返し測定された前記Ｘ線信号データの前記繰り返し測定回数の増加に伴う変動に基づいて試料への電子線照射を停止するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のＸ線分析方法。
【請求項６】
前記繰り返し測定された前記Ｘ線信号データの全て又は一部を用いて前記領域を構成する区画のＸ線強度を求め、前記領域に対応する前記Ｘ線強度の分布を表す画像を前記繰り返し測定毎に構築し、前記繰り返し測定回数の増加に伴う前記強度分布の変動に基づいて試料への電子線照射を停止するようにしたことを特徴とする請求項５に記載のＸ線分析方法。
【請求項７】
前記強度分布の変動は、前記画像を構成する任意の区画について前記繰り返し測定毎に構築された画像のＸ線強度の平均値と前記繰り返し測定の最後の画像構築に使用した画像のＸ線強度との差分であることを特徴とする請求項６に記載のＸ線分析方法。
【請求項８】
前記強度分布の変動は、前記繰り返し測定毎に構築された画像に使用した全てのＸ線強度の標準偏差であることを特徴とする請求項６に記載のＸ線分析方法。
【請求項９】
電子線を試料に照射して該試料から発生する特性Ｘ線を分光検出することにより該試料の分析を行なうエネルギー分散型Ｘ線分光器を装着したＸ線分析装置であって、
電子線の試料照射位置を２次元的に制御して該試料から発生した特性Ｘ線を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された特性Ｘ線のエネルギーを分析する分析手段と、
前記分析手段で検出されたエネルギーのＸ線信号データの生成及び特性Ｘ線の測定経過時間情報データの生成及び前記電子線の位置情報データの生成を行なうデータ処理手段と、
前記データ処理手段により生成された各データを時系列的に組み合わせた時系列データとして記憶装置に格納するデータ格納手段と、
格納された前記測定経過時間の指定された測定経過時間範囲及び／又は前記位置情報データの指定された位置情報範囲に含まれるＸ線信号データを前記時系列データから抽出する抽出手段とを有するＸ線分析装置において、
前記抽出手段によって抽出された前記Ｘ線信号データの全て又は一部のデータの時間経過に伴う変動を検出する変動検出手段を備え、
前記変動検出手段により検出されたデータの変動に基づいて試料への電子線照射を停止するようにしたことを特徴とするＸ線分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１６４４４２（Ｐ２０１０−１６４４４２Ａ）
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７２７８（Ｐ２００９−７２７８）
【出願日】平成２１年１月１６日（２００９．１．１６）
【出願人】（０００００４２７１）日本電子株式会社 (811)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月１６日（２００９．１．１６）
【出願人】（０００００４２７１）日本電子株式会社 (811)
【Ｆターム（参考）】
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