Ｘ線像の合成方法及びＸ線分析装置
【課題】 隣接する元素マッピング像のオーバーラップ部分に濃淡のパターンが存在しない場合でも精度の高い合成を可能とする。
【解決手段】 隣接する２枚のマッピング像のオーバーラップ部分に属する画素のＸ線スペクトルの形状を所定の判定条件の下で比較し、形状が一致しているとみなせる場合には両マッピング像上にそれぞれその画素位置像を投影する。位置ずれの最大範囲を考慮して１画素ずつスペクトル形状を比較してゆき、最終的に両マッピング像上に形成された投影像を重ね合わせるように両マッピング像を合成する。これにより、オーバーラップ部分に濃淡パターンが存在するか否かに拘わらず、任意の元素のマッピング像の合成が高い精度で行える。
【解決手段】 隣接する２枚のマッピング像のオーバーラップ部分に属する画素のＸ線スペクトルの形状を所定の判定条件の下で比較し、形状が一致しているとみなせる場合には両マッピング像上にそれぞれその画素位置像を投影する。位置ずれの最大範囲を考慮して１画素ずつスペクトル形状を比較してゆき、最終的に両マッピング像上に形成された投影像を重ね合わせるように両マッピング像を合成する。これにより、オーバーラップ部分に濃淡パターンが存在するか否かに拘わらず、任意の元素のマッピング像の合成が高い精度で行える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料から固有Ｘ線を放出させるための励起線を試料上の小領域内で走査することにより該小領域に対応したＸ線像を取得するとともに、励起線照射部と試料との相対位置を移動させることで試料上の大領域の走査を行うことによって上記Ｘ線像を複数取得するＸ線分析装置において、その複数のＸ線像を合成して上記大領域に対応したＸ線像を作成するＸ線像の合成方法、及び該方法を利用したＸ線分析装置に関する。具体的には、本発明に係るＸ線像の合成方法は、例えば走査電子顕微装置とエネルギー分散型Ｘ線分析装置とを組み合わせた装置で元素マッピング像を作成する際に利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
一般的な走査電子顕微鏡では、微小径に集束させた電子線を励起線として試料に照射し、試料上の所定の範囲内でその電子線の照射位置を走査する。そして、電子線の照射位置から発生した２次電子や反射電子を検出して、その検出信号に基づいて上記走査に対応した試料表面の画像（ＳＥＭ像）を作成して表示部の画面上に表示する。近年、こうした走査電子顕微鏡とエネルギー分散型Ｘ線分析装置とを組み合わせることで、試料上の所定領域のＸ線分析を可能とした装置が開発されている（例えば特許文献１など参照）。
【０００３】
即ち、高エネルギーを有する電子線を励起線として試料に照射すると、それによって試料の含有成分の内側電子が励起され固有Ｘ線が外部に放出される。この固有Ｘ線のエネルギー（波長）は元素に特有のものであるため、この固有Ｘ線の波長及び強度を分析することにより、試料に含まれる元素の同定や定量を行うことができる。また、試料上で電子線を照射する位置を変えることによって、試料上のそれぞれ異なる位置の元素やその含有量を調べることができ、それに基づいて、試料上の所定範囲の元素の分布状態を示す元素マッピング像を作成することができる（例えば非特許文献１など参照）。
【０００４】
こうした装置（一般的には走査電子顕微鏡と総称されることが多いが、本明細書ではＸ線分析が主目的であるため単にＸ線分析装置と呼ぶ）では、試料上の２次元面内での観察位置の走査を行う方法として、磁力で電子線を偏向させることによる電子線照射位置の走査と、試料ステージ自体（又は電子線照射のための光学系全体）を移動させる走査とがある。前者は高速の走査が可能であるが走査可能範囲が狭い。後者は走査可能範囲は非常に広いが走査速度は遅い。そこで、試料上の或る程度広い面積の範囲の元素マッピング像を取得したい場合には、上記２つの走査方法を併用するのが一般的である。
【０００５】
図４はこうした走査方法の一例を模式的に示す図である。図４に示すように、図示しない試料ステージの位置（つまり試料の位置）を固定した状態で電子線Ｅを走査し、例えば領域Ａに対応する画像信号やＸ線強度信号を取り込む。次に、試料ステージを移動させることで先の領域Ａに隣接する領域Ｂを電子線Ｅの走査可能範囲に位置させ、その状態で電子線Ｅを走査することで領域Ｂに対応する画像信号やＸ線強度信号を取り込む。このようにして、試料ステージを移動させることで電子線照射位置に対する試料の相対位置を変化させつつ電子線Ｅで所定範囲を走査することで、試料上の異なる範囲に対応した画像やＸ線像を順次取り込む。ここでは、電子線Ｅによる走査可能範囲は横ｍx、縦ｍyの矩形の範囲であり、１回の試料ステージの移動距離はＸ方向にｍx、Ｙ方向にｍyである。そして、こうして格子状に区分されたｍx×ｍyの大きさの多数のマッピング像を合成することによって、所望の広い範囲における元素マッピング像を作成する。本明細書では、電子線Ｅの走査可能範囲であるｍx×ｍyの領域を小領域、試料ステージの移動に伴う試料上の広い観察範囲を大領域と呼ぶ。
【０００６】
図４の例の場合、互いに隣接する２つの領域、例えば領域Ａと領域Ｂとにそれぞれ対応する２枚の元素マッピング像は試料ステージの位置情報を利用して合成されることになる。しかしながら、試料ステージの位置に対して走査する電子線Ｅの中心位置がずれたり走査範囲がずれたりする場合があるため、上記のようなマッピング像合成方法では隣接する２枚の元素マッピング像の繋ぎ目でずれが発生し易い。これは、取得された小領域の元素マッピング像の情報を全く使用せずに合成処理を行うことに起因する。
【０００７】
そこで別の合成方法として、図５に示すように、隣接する元素マッピング像（又はＳＥＭ像）の一部が必ずオーバーラップするように試料ステージの移動を行い、そのオーバーラップ部分の画像情報（パターン）の一致性を判断することで元素マッピング像の合成位置を決めるという方法がある。即ち、図５において、電子線Ｅの走査可能範囲である領域Ａのうち、中央領域Ａ１は試料ステージ（試料）がこの位置にあるときのみに取得される画像範囲であり、それを取り囲む周辺領域Ａ２は試料ステージ（試料）がＸ方向にｍx移動されるか或いはＹ方向にｍy移動された状態でもオーバーラップ部分としてマッピング像が得られる範囲である。このような走査によって取得された１枚毎の元素マッピング像について、隣接する元素マッピング像とのオーバーラップ部分の各画素（ピクセル）が持つ濃淡情報（Ｘ線強度情報）に基づいて一致するパターンを探し、合成位置を決めるようにしている。
【０００８】
しかしながら、上記のような元素マッピング像の濃淡情報はそのオーバーラップ部分にその元素が存在しており、且つその元素濃度が不均一な部分がないと現れない。そのため、或る１つの元素マッピング像では隣接したマッピング像とのオーバーラップ部分において、一致しているとみなし得るパターンが見つからない場合がよくあり、そのときには別の元素のマッピング像で一致するパターンが見つかるかどうかを調べなければならない。このように元素マッピング像の合成が可能であるかどうかは元素に依存することになり、マッピング像の合成処理に利用する元素を固定してしまうと合成処理ができない場合が発生し得る。また、元素を任意に選べる場合でも、どの元素のマッピング像で合成位置を決定できるかは処理を実行してみないとわからないため、非常に面倒であって煩わしい。さらに、オーバーラップ部分に濃淡情報が存在したとしても、元素マッピング像におけるパターンはそもそも輪郭が明瞭でない場合が殆どであり、隣接するマッピング像中で完全にパターンが一致した部分を見出すことは難しく、画像の繋ぎ目を高い精度で合わせることが困難である。
【０００９】
【特許文献１】特開2003-197143号公報
【非特許文献１】「走査電子顕微鏡 SUPERSCAN SSX-550 カラーマッピング」、[online]、株式会社島津製作所、[平成１６年１１月２２日]、インターネット<URL : http://www.shimadzu.co.jp/products/surface/products/sem/ssx-550/index.html>
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明はかかる課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、例えば電子線の走査によって比較的狭い面積の小領域を走査し、試料の移動によって大きな面積の大領域を走査することでＸ線分析による元素のマッピング像を取得するＸ線分析装置において、元素の種類等に依存することなく高い確度で以て隣接画像同士の合成を行うことができるＸ線像の合成方法と、そうした合成方法によるＸ線像の合成処理を実行するＸ線分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために成された第１発明は、励起線を試料に照射する励起線照射部と、該励起線の照射によって試料から放出された固有Ｘ線を検出するＸ線分析部と、を含み、前記励起線を試料上の小領域内で走査することにより該小領域に対応したＸ線像を取得するとともに、前記励起線照射部と試料との相対位置を移動させることで試料上の大領域の走査を行って前記Ｘ線像を複数取得するＸ線分析装置にあって、前記大領域に対応したＸ線像を作成するために前記小領域に対応した複数のＸ線像を合成するＸ線像の合成方法において、
合成対象である１つの小領域に対応するＸ線像とそれに隣接する１つの小領域に対応するＸ線像とについて、両者のオーバーラップ部分にそれぞれ属する２つの画素におけるＸ線スペクトルの形状を比較し、
Ｘ線スペクトルの形状が一致しているとみなせる画素が試料上の同一位置に対応しているとして両Ｘ線像の合成位置を決定することを特徴としている。
【００１２】
また上記課題を解決するために成された第２発明は、上記第１発明に係るＸ線像の合成方法を採用したＸ線分析装置であって、励起線を試料に照射する励起線照射部と、該励起線の照射によって試料から放出された固有Ｘ線を検出するＸ線分析部と、を含み、前記励起線を試料上の小領域内で走査することにより該小領域に対応したＸ線像を取得するとともに、前記励起線照射部と試料との相対位置を移動させることで試料上の大領域の走査を行って前記Ｘ線像を複数取得するＸ線分析装置にあって、
a)合成対象である１つの小領域に対応するＸ線像とそれに隣接する１つの小領域に対応するＸ線像とについて、両者のオーバーラップ部分にそれぞれ属する２つの画素におけるＸ線スペクトルの形状を比較するスペクトル比較手段と、
b)該スペクトル比較手段によりＸ線スペクトルの形状が一致しているとみなせる画素が試料上の同一位置に対応しているとして両Ｘ線像の合成位置を決定する合成位置決定手段と、
c)前記小領域に対応した複数のＸ線像をそれぞれ前記合成位置決定手段により決められた合成位置に基づいて合成することによって、前記大領域に対応したＸ線像を作成する合成処理手段と、
を備えることを特徴としている。
【００１３】
なお、第１及び第２発明の一態様として、前記Ｘ線像は試料における元素の２次元分布を示す元素マッピング像とすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
上記のような元素マッピング像はその元素に応じた波長を有する固有Ｘ線の一種の強度分布であるから、マッピング像上の濃淡情報を利用した従来の合成方法は波長を固定した状態でそのＸ線強度（カウント値）のみを比較することで合成位置を求めようとするものである。これに対し、本発明に係るＸ線像の合成方法では、特定の波長ではなく、各画素毎に取り込んでいるＸ線スペクトルの形状、つまりＸ線分析により得られた全て又はその殆どの波長範囲におけるＸ線強度情報を利用することで合成位置を求める。したがって、仮に合成対象である元素マッピング像上でオーバーラップ部分にその元素が存在しない場合であっても、その元素に特有な波長以外の他の波長範囲において各画素が固有に持つ情報（Ｘ線強度情報）を利用して、試料上の同一位置であるか否かを的確に判断することができる。
【００１５】
このように本発明に係るＸ線像の合成方法及びこれを採用したＸ線分析装置によれば、元素マッピング像上では一致する濃淡パターンが見られないような場合であっても、確実に試料上の同一位置である部位を見つけてマッピング像つまりＸ線像を合成することができる。また、濃淡パターンではその輪郭が不鮮明であって精度の高い合成位置の算出が困難な場合であっても、本発明によれば、試料上の同一位置である部位を緻密に見つけ出して、高い精度で以てＸ線像の合成を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係るＸ線像の合成方法を適用した走査電子顕微／Ｘ線分析装置の一実施例について、図面を参照して説明する。図１は本実施例による走査電子顕微／Ｘ線分析装置の要部の構成図である。
【００１７】
この装置において、電子銃１から放出された励起線としての電子線Ｅは、偏向コイル２により形成される磁場によって二次元的に曲げられ、対物レンズ３によって集束されて試料Ｓに照射される。試料Ｓは試料ステージ４上に載置されており、試料ステージ４はモータを含むステージ駆動部２０の駆動力により、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向に移動可能となっている。電子線Ｅの照射によって試料Ｓからは２次電子や反射電子が発生し、これら電子は電子検出器５により検出される。この電子検出器５の検出信号は画像信号処理部１６に送られ、画像信号処理部１６は偏向コイル２により電子線Ｅが走査されたときの検出信号に基づいて試料Ｓ上の電子線走査範囲のＳＥＭ像を作成する。
【００１８】
一方、試料Ｓに微小径の電子線Ｅが照射されたとき、その照射位置及び近傍からは試料Ｓに含まれる元素に特有の波長の固有Ｘ線が放出される。この固有Ｘ線はエネルギー分散型のＸ線分析部６に導入され、Ｘ線分析部６はＸ線のエネルギー（つまり波長）に応じた値を検出する。Ｘ線分析部６で得られる検出値はパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１０に機能的に含まれるデータ処理部１２に送られ、データ処理部１２ではその検出値に基づいた元素の同定処理や定量処理などが実行されるとともに、後述するようなマッピング像合成処理により各元素のマッピング像が作成される。また上記画像信号処理部１６で作成された試料Ｓ上の所定範囲のＳＥＭ像もＰＣ１０に送られる。
【００１９】
ＰＣ１０は、中央制御部１１、データ処理部１２を機能的に含むほか、データ保存部１３、操作部１４、表示部１５などが接続されている。偏向コイル制御部１８はこの中央制御部１１の統括的な制御の下に、偏向コイル２へ供給する励磁電流を制御することで試料Ｓに照射される電子線Ｅの位置を走査し、それによって試料Ｓ上の小領域の走査を達成する。試料ステージ制御部１９は同じく中央制御部１１の統括的な制御の下に、ステージ駆動部２０の動作を制御し、上記のように電子線Ｅが走査される範囲よりも大きく試料Ｓを移動させることで、試料Ｓ上の大領域の走査を達成する。さらにＸ線分析制御部１７は中央制御部１１の指示の下に、Ｘ線分析部６の動作を制御する。
【００２０】
上記構成の装置では、試料Ｓ上の広い範囲の元素マッピング像を取得する場合に、偏向コイル２による電子線Ｅの走査と、試料ステージ４の移動による試料ＳのＸ−Ｙ面内での移動とを組み合わせる。その走査方法は図５に示した従来の方法と同様であり、電子線Ｅの偏向による走査可能範囲である小領域（例えば領域Ａ）の中の周辺領域（例えばＡ２）が、隣接する小領域の周辺領域の一部とオーバーラップするように、試料ステージ４の移動距離が決められる。
【００２１】
本実施例の走査電子顕微／Ｘ線分析装置におけるマッピング像の合成方法の基本原理を図２により説明する。いま領域Ａとこれと一部がオーバーラップして隣接する領域Ｂとに着目して考える。領域Ａを電子線Ｅで走査したとき、画像信号処理部１６では図２に示すようなＳＥＭ像Ｎａが得られる。一方、Ｘ線分析部６では、ＳＥＭ像Ｎａ上の各画素（ピクセル）毎のＸ線スペクトルが得られる。例えばＳＥＭ像Ｎａ上の或る２個の画素Ｐa1、Ｐa2のＸ線スペクトルが図２中に示すようになるものとする。このＸ線スペクトルの縦軸はＸ線エネルギー（波長）、横軸はカウント値（Ｘ線強度）である。或る元素のマッピング像は、その元素に特有の波長において各画素毎のＸ線スペクトルをＳＥＭ像に平行な面で以て輪切りし、そのときの各画素のＸ線強度値を濃淡で表したものである。
【００２２】
例えば元素Ｑ１、元素Ｑ２のそれぞれのマッピング像は図２中のＭq1a、Ｍq2aに示すようになる。元素Ｑ１のマッピング像Ｍq1aでは隣接する領域Ｂにおける元素Ｑ１のマッピング像Ｍq1bとのオーバーラップ部分に濃淡のパターンが存在するから、従来のようにこの濃淡のパターンの一致を見つける方法でもマッピング像の合成は可能である。ところが、元素Ｑ２のマッピング像Ｍq2aでは領域Ｂとのオーバーラップ部分に濃淡のパターンが存在しない。そのため、元素Ｑ２のマッピング像では合成処理は不可能である。このように従来の合成方法では、選択した元素によってマッピング像の合成が可能である場合と可能でない場合とがあり、どの元素のマッピング像を使用して合成処理が可能であるのかを探すのが面倒である。
【００２３】
これに対し本発明に係るマッピング像の合成方法では、隣接したマッピング像のオーバーラップ部分において同一部位を探すために、各画素毎に収集したＸ線スペクトル自体を利用する。例えば領域ＡのＳＥＭ像Ｎａ上のオーバーラップ部分に属する画素Ｐa2におけるＸ線スペクトルに対し、所定の判定条件の下で形状が一致するとみなし得るようなＸ線スペクトルを、領域ＢのＳＥＭ像Ｎｂ上のオーバーラップ部分に属する画素におけるＸ線スペクトルの中から見つけ出す。
【００２４】
いま、ＳＥＭ像Ｎａ上の画素Ｐa2におけるＸ線スペクトルとＳＥＭ像Ｎｂ上の画素Ｐb1におけるＸ線スペクトルとを比較したときに、両者の形状が一致すると判断された場合には、両領域Ａ、Ｂに対するマッピング像Ｍａ、Ｍｂ上にその画素位置像を投影する。そして、両領域Ａ、Ｂのオーバーラップし得る範囲で全ての画素についてＸ線スペクトルの形状の一致・不一致を判断し、一致した場合には上記のように両領域Ａ、Ｂに対するマッピング像Ｍａ、Ｍｂ上にその画素位置像を投影することにより、一致し得る部分の投影像を作成する。その後、両マッピング像Ｍａ、Ｍｂ上に形成されたその投影像が重なるように両マッピング像を合成することにより、位置ずれの少ない合成が可能となる。即ち、従来方法では、Ｘ線スペクトルのうちのごく一部の波長範囲のＸ線カウント値をマッピング像合成のための位置決めに利用していたのに対し、本発明では、特定の狭い波長範囲には着目せず広い波長範囲全体に亘るＸ線スペクトルの形状を用いて位置決めを行っている。これにより、合成位置の決定に元素依存性はなく、任意の元素のマッピング像上でオーバーラップ部分にパターンが有るか否かに関係なく、精度の高い合成が可能となる。
【００２５】
なお、Ｘ線スペクトルの形状の一致・不一致を判断する際の所定条件とは、例えば電子線Ｅの深さ方向の侵入位置のばらつき、試料ステージ４のＸ−Ｙ面内での移動に伴うＺ方向の変位など、考え得る各種のばらつきや変動要因を考慮した許容範囲を設定するものである。また、Ｘ線スペクトルの形状の相似を判断してもよいが、一般的には、上記のように２つのＸ線スペクトルを比較する際にＸ線スペクトルのカウント値の積算量や最大ピークのカウント値には大きな差が生じないので、こうしたことも条件の１つに入れて判断を行うと一層正確性が向上する。
【００２６】
上述した基本原理に基づいて図１に示す装置で実行されるマッピング像の合成処理について、図３のフローチャートに従って説明する。偏向コイル制御部１８により領域Ａに対する電子線Ｅの走査が実行されて、それに応じた小領域のＳＥＭ像が画像信号処理部１６で取得される一方、その小領域内の各画素毎のＸ線スペクトルがＸ線分析部６で取得され、これら全てのデータはデータ保存部１３に一旦格納される。それに引き続いて、試料ステージ制御部１９は試料ステージ４をＸ方向にｍxだけ移動させ、電子線Ｅの走査が領域Ｂに対して行われるようにする。そして、偏向コイル制御部１８により領域Ｂに対する電子線Ｅの走査が実行されて、それに応じた小領域のＳＥＭ像が画像信号処理部１６で取得される一方、該小領域内の各画素毎のＸ線スペクトルがＸ線分析部６で取得され、これらデータもデータ保存部１３に格納される。
【００２７】
領域Ａ及びＢに対するデータがデータ保存部１３に格納された状態で、データ処理部１２では次のような手順でマッピング像の合成処理が実行される。即ち、まず、領域ＡのＳＥＭ像上の領域Ｂとのオーバーラップ部分に属する或る画素におけるＸ線スペクトルを抽出する（ステップＳ１）。次いで、領域ＢのＳＥＭ像上の領域Ａとのオーバーラップ部分に属する或る画素におけるＸ線スペクトルを抽出する（ステップＳ２）。そして、上述したように所定条件の下で２つのＸ線スペクトルの形状を比較し、一致・不一致を判断する（ステップＳ３、Ｓ４）。
【００２８】
ここでＸ線スペクトルの形状が一致していないと判断された場合には（ステップＳ４でＮｏ）、領域ＢのＳＥＭ像上の領域Ａとのオーバーラップ部分に属する画素の中で未だ比較の終了していない他の画素を選択して、その画素におけるＸ線スペクトルを抽出し（ステップＳ５）ステップＳ３へと戻る。したがって、ステップＳ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ３…の処理の繰り返しにより、ステップＳ２で設定された領域ＡのＳＥＭ像上の或る画素に対してＸ線スペクトルの形状が一致するような領域ＢのＳＥＭ像上の画素が見い出される。
【００２９】
一方、ステップＳ４でＸ線スペクトル形状が一致していると判断された場合には、合成対象である領域Ａ、Ｂの或る元素（この元素は任意に選ぶことができる）マッピング像面にそのときの画素位置像をそれぞれ投影する（ステップＳ６）。そして、対象画素つまり該当するオーバーラップ部分で一致・不一致の判断をすべき画素の全てについて、Ｘ線スペクトルの形状の比較が終了したか否かを判定する（ステップＳ７）。未だ終了していなければ、領域ＡのＳＥＭ像上の領域Ｂとのオーバーラップ部分に属する画素の中で未だ比較の終了していない他の画素を選択して、その画素におけるＸ線スペクトルを抽出し（ステップＳ８）ステップＳ２へと戻る。したがって、ステップＳ２〜Ｓ８の処理の繰り返しにより、領域ＡのＳＥＭ像のオーバーラップ部分における全ての画素に対してＸ線スペクトルの形状が一致するような領域ＢのＳＥＭ像上の画素が見い出される。なお、Ｘ線スペクトルの形状が一致する画素が見つからない場合もあり得るが、そうした場合にはその画素を無視してしまっても実用上問題はない。
【００３０】
そして、オーバーラップ部分における全ての画素のＸ線スペクトルの形状の比較が終了して、合成対象の２つの元素マッピング像上にスペクトル形状が一致した部分の投影像が形成されたならば、その投影像が重なるように両マッピング像を重ねて合成する（ステップＳ９）。この際には、オーバーラップ部分はいずれか一方のＸ線像を採用すればよいが、両者のＸ線像を用いて適宜の加算処理等を実行してもよい。これで隣接する２枚の元素マッピング像が合成されるから、全ての小領域の元素マッピング像について隣接する元素マッピング像とのオーバーラップ部分に関して同様の合成処理を行うことにより、試料Ｓ上の大領域のマッピング像を作成することができる。
【００３１】
なお、上記合成処理の手順は一例であって適宜に変形することができる。例えば隣接する元素マッピング像のオーバーラップ部分の中でＸ線スペクトルを比較する画素の範囲は適宜に絞ることができる。即ち、実際上、試料ステージ４の移動誤差や電子線Ｅの走査範囲のずれなどの最大量は予め想定できるから、その想定されるずれの範囲内で２つの画素のスペクトルの形状の比較を行えば十分である。このように処理対象の画素の範囲を絞ることで処理時間を短縮することができる。また、本発明によるＸ線像の合成方法を、従来のような或る元素のマッピング像上の濃淡のパターンの一致を検出することで合成する方法と併用してもよい。具体的には、例えば或る元素のマッピング像の合成を行いたい場合に、まず濃淡のパターンの一致検出により合成位置の算出を試み、適当なパターンがオーバーラップ部分に存在しない等の理由で合成ができない場合に、本発明に係る合成方法による処理を実行するようにしてもよい。本発明による合成方法では、合成位置を決定するため１画素ずつスペクトル形状の比較を行う必要があるため、オペレータの手を煩わせることはないものの処理時間は掛かる。そこで、上記のように予め従来方法で合成を試みて、適切な合成が行えない場合に本発明を適用すれば、平均的に処理時間を短縮することが可能である。また、合成の精度も上げることができる。
【００３２】
また、上記実施例は本発明の一実施例であるから、上記変形例として記載した以外の点についても、本発明の趣旨の範囲で適宜変形、修正、追加を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施例による走査電子顕微／Ｘ線分析装置の要部の構成図。
【図２】本発明におけるＸ線像の合成方法の基本原理を説明するための概念図。
【図３】本実施例の走査電子顕微／Ｘ線分析装置におけるマッピング像の合成方法の処理手順を示すフローチャート。
【図４】従来の元素マッピング像の合成処理の一方法を説明するための模式図。
【図５】従来の元素マッピング像の合成処理の一方法を説明するための模式図。
【符号の説明】
【００３４】
１…電子銃
２…偏向コイル
３…対物レンズ
４…試料ステージ
５…電子検出器
６…Ｘ線分析部
１０…ＰＣ
１１…中央制御部
１２…データ処理部
１３…データ保存部
１４…操作部
１５…表示部
１６…画像信号処理部
１７…Ｘ線分析制御部
１８…偏向コイル制御部
１９…試料ステージ制御部
２０…ステージ駆動部
Ｓ…試料
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料から固有Ｘ線を放出させるための励起線を試料上の小領域内で走査することにより該小領域に対応したＸ線像を取得するとともに、励起線照射部と試料との相対位置を移動させることで試料上の大領域の走査を行うことによって上記Ｘ線像を複数取得するＸ線分析装置において、その複数のＸ線像を合成して上記大領域に対応したＸ線像を作成するＸ線像の合成方法、及び該方法を利用したＸ線分析装置に関する。具体的には、本発明に係るＸ線像の合成方法は、例えば走査電子顕微装置とエネルギー分散型Ｘ線分析装置とを組み合わせた装置で元素マッピング像を作成する際に利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
一般的な走査電子顕微鏡では、微小径に集束させた電子線を励起線として試料に照射し、試料上の所定の範囲内でその電子線の照射位置を走査する。そして、電子線の照射位置から発生した２次電子や反射電子を検出して、その検出信号に基づいて上記走査に対応した試料表面の画像（ＳＥＭ像）を作成して表示部の画面上に表示する。近年、こうした走査電子顕微鏡とエネルギー分散型Ｘ線分析装置とを組み合わせることで、試料上の所定領域のＸ線分析を可能とした装置が開発されている（例えば特許文献１など参照）。
【０００３】
即ち、高エネルギーを有する電子線を励起線として試料に照射すると、それによって試料の含有成分の内側電子が励起され固有Ｘ線が外部に放出される。この固有Ｘ線のエネルギー（波長）は元素に特有のものであるため、この固有Ｘ線の波長及び強度を分析することにより、試料に含まれる元素の同定や定量を行うことができる。また、試料上で電子線を照射する位置を変えることによって、試料上のそれぞれ異なる位置の元素やその含有量を調べることができ、それに基づいて、試料上の所定範囲の元素の分布状態を示す元素マッピング像を作成することができる（例えば非特許文献１など参照）。
【０００４】
こうした装置（一般的には走査電子顕微鏡と総称されることが多いが、本明細書ではＸ線分析が主目的であるため単にＸ線分析装置と呼ぶ）では、試料上の２次元面内での観察位置の走査を行う方法として、磁力で電子線を偏向させることによる電子線照射位置の走査と、試料ステージ自体（又は電子線照射のための光学系全体）を移動させる走査とがある。前者は高速の走査が可能であるが走査可能範囲が狭い。後者は走査可能範囲は非常に広いが走査速度は遅い。そこで、試料上の或る程度広い面積の範囲の元素マッピング像を取得したい場合には、上記２つの走査方法を併用するのが一般的である。
【０００５】
図４はこうした走査方法の一例を模式的に示す図である。図４に示すように、図示しない試料ステージの位置（つまり試料の位置）を固定した状態で電子線Ｅを走査し、例えば領域Ａに対応する画像信号やＸ線強度信号を取り込む。次に、試料ステージを移動させることで先の領域Ａに隣接する領域Ｂを電子線Ｅの走査可能範囲に位置させ、その状態で電子線Ｅを走査することで領域Ｂに対応する画像信号やＸ線強度信号を取り込む。このようにして、試料ステージを移動させることで電子線照射位置に対する試料の相対位置を変化させつつ電子線Ｅで所定範囲を走査することで、試料上の異なる範囲に対応した画像やＸ線像を順次取り込む。ここでは、電子線Ｅによる走査可能範囲は横ｍx、縦ｍyの矩形の範囲であり、１回の試料ステージの移動距離はＸ方向にｍx、Ｙ方向にｍyである。そして、こうして格子状に区分されたｍx×ｍyの大きさの多数のマッピング像を合成することによって、所望の広い範囲における元素マッピング像を作成する。本明細書では、電子線Ｅの走査可能範囲であるｍx×ｍyの領域を小領域、試料ステージの移動に伴う試料上の広い観察範囲を大領域と呼ぶ。
【０００６】
図４の例の場合、互いに隣接する２つの領域、例えば領域Ａと領域Ｂとにそれぞれ対応する２枚の元素マッピング像は試料ステージの位置情報を利用して合成されることになる。しかしながら、試料ステージの位置に対して走査する電子線Ｅの中心位置がずれたり走査範囲がずれたりする場合があるため、上記のようなマッピング像合成方法では隣接する２枚の元素マッピング像の繋ぎ目でずれが発生し易い。これは、取得された小領域の元素マッピング像の情報を全く使用せずに合成処理を行うことに起因する。
【０００７】
そこで別の合成方法として、図５に示すように、隣接する元素マッピング像（又はＳＥＭ像）の一部が必ずオーバーラップするように試料ステージの移動を行い、そのオーバーラップ部分の画像情報（パターン）の一致性を判断することで元素マッピング像の合成位置を決めるという方法がある。即ち、図５において、電子線Ｅの走査可能範囲である領域Ａのうち、中央領域Ａ１は試料ステージ（試料）がこの位置にあるときのみに取得される画像範囲であり、それを取り囲む周辺領域Ａ２は試料ステージ（試料）がＸ方向にｍx移動されるか或いはＹ方向にｍy移動された状態でもオーバーラップ部分としてマッピング像が得られる範囲である。このような走査によって取得された１枚毎の元素マッピング像について、隣接する元素マッピング像とのオーバーラップ部分の各画素（ピクセル）が持つ濃淡情報（Ｘ線強度情報）に基づいて一致するパターンを探し、合成位置を決めるようにしている。
【０００８】
しかしながら、上記のような元素マッピング像の濃淡情報はそのオーバーラップ部分にその元素が存在しており、且つその元素濃度が不均一な部分がないと現れない。そのため、或る１つの元素マッピング像では隣接したマッピング像とのオーバーラップ部分において、一致しているとみなし得るパターンが見つからない場合がよくあり、そのときには別の元素のマッピング像で一致するパターンが見つかるかどうかを調べなければならない。このように元素マッピング像の合成が可能であるかどうかは元素に依存することになり、マッピング像の合成処理に利用する元素を固定してしまうと合成処理ができない場合が発生し得る。また、元素を任意に選べる場合でも、どの元素のマッピング像で合成位置を決定できるかは処理を実行してみないとわからないため、非常に面倒であって煩わしい。さらに、オーバーラップ部分に濃淡情報が存在したとしても、元素マッピング像におけるパターンはそもそも輪郭が明瞭でない場合が殆どであり、隣接するマッピング像中で完全にパターンが一致した部分を見出すことは難しく、画像の繋ぎ目を高い精度で合わせることが困難である。
【０００９】
【特許文献１】特開2003-197143号公報
【非特許文献１】「走査電子顕微鏡 SUPERSCAN SSX-550 カラーマッピング」、[online]、株式会社島津製作所、[平成１６年１１月２２日]、インターネット<URL : http://www.shimadzu.co.jp/products/surface/products/sem/ssx-550/index.html>
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明はかかる課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、例えば電子線の走査によって比較的狭い面積の小領域を走査し、試料の移動によって大きな面積の大領域を走査することでＸ線分析による元素のマッピング像を取得するＸ線分析装置において、元素の種類等に依存することなく高い確度で以て隣接画像同士の合成を行うことができるＸ線像の合成方法と、そうした合成方法によるＸ線像の合成処理を実行するＸ線分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために成された第１発明は、励起線を試料に照射する励起線照射部と、該励起線の照射によって試料から放出された固有Ｘ線を検出するＸ線分析部と、を含み、前記励起線を試料上の小領域内で走査することにより該小領域に対応したＸ線像を取得するとともに、前記励起線照射部と試料との相対位置を移動させることで試料上の大領域の走査を行って前記Ｘ線像を複数取得するＸ線分析装置にあって、前記大領域に対応したＸ線像を作成するために前記小領域に対応した複数のＸ線像を合成するＸ線像の合成方法において、
合成対象である１つの小領域に対応するＸ線像とそれに隣接する１つの小領域に対応するＸ線像とについて、両者のオーバーラップ部分にそれぞれ属する２つの画素におけるＸ線スペクトルの形状を比較し、
Ｘ線スペクトルの形状が一致しているとみなせる画素が試料上の同一位置に対応しているとして両Ｘ線像の合成位置を決定することを特徴としている。
【００１２】
また上記課題を解決するために成された第２発明は、上記第１発明に係るＸ線像の合成方法を採用したＸ線分析装置であって、励起線を試料に照射する励起線照射部と、該励起線の照射によって試料から放出された固有Ｘ線を検出するＸ線分析部と、を含み、前記励起線を試料上の小領域内で走査することにより該小領域に対応したＸ線像を取得するとともに、前記励起線照射部と試料との相対位置を移動させることで試料上の大領域の走査を行って前記Ｘ線像を複数取得するＸ線分析装置にあって、
a)合成対象である１つの小領域に対応するＸ線像とそれに隣接する１つの小領域に対応するＸ線像とについて、両者のオーバーラップ部分にそれぞれ属する２つの画素におけるＸ線スペクトルの形状を比較するスペクトル比較手段と、
b)該スペクトル比較手段によりＸ線スペクトルの形状が一致しているとみなせる画素が試料上の同一位置に対応しているとして両Ｘ線像の合成位置を決定する合成位置決定手段と、
c)前記小領域に対応した複数のＸ線像をそれぞれ前記合成位置決定手段により決められた合成位置に基づいて合成することによって、前記大領域に対応したＸ線像を作成する合成処理手段と、
を備えることを特徴としている。
【００１３】
なお、第１及び第２発明の一態様として、前記Ｘ線像は試料における元素の２次元分布を示す元素マッピング像とすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
上記のような元素マッピング像はその元素に応じた波長を有する固有Ｘ線の一種の強度分布であるから、マッピング像上の濃淡情報を利用した従来の合成方法は波長を固定した状態でそのＸ線強度（カウント値）のみを比較することで合成位置を求めようとするものである。これに対し、本発明に係るＸ線像の合成方法では、特定の波長ではなく、各画素毎に取り込んでいるＸ線スペクトルの形状、つまりＸ線分析により得られた全て又はその殆どの波長範囲におけるＸ線強度情報を利用することで合成位置を求める。したがって、仮に合成対象である元素マッピング像上でオーバーラップ部分にその元素が存在しない場合であっても、その元素に特有な波長以外の他の波長範囲において各画素が固有に持つ情報（Ｘ線強度情報）を利用して、試料上の同一位置であるか否かを的確に判断することができる。
【００１５】
このように本発明に係るＸ線像の合成方法及びこれを採用したＸ線分析装置によれば、元素マッピング像上では一致する濃淡パターンが見られないような場合であっても、確実に試料上の同一位置である部位を見つけてマッピング像つまりＸ線像を合成することができる。また、濃淡パターンではその輪郭が不鮮明であって精度の高い合成位置の算出が困難な場合であっても、本発明によれば、試料上の同一位置である部位を緻密に見つけ出して、高い精度で以てＸ線像の合成を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係るＸ線像の合成方法を適用した走査電子顕微／Ｘ線分析装置の一実施例について、図面を参照して説明する。図１は本実施例による走査電子顕微／Ｘ線分析装置の要部の構成図である。
【００１７】
この装置において、電子銃１から放出された励起線としての電子線Ｅは、偏向コイル２により形成される磁場によって二次元的に曲げられ、対物レンズ３によって集束されて試料Ｓに照射される。試料Ｓは試料ステージ４上に載置されており、試料ステージ４はモータを含むステージ駆動部２０の駆動力により、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向に移動可能となっている。電子線Ｅの照射によって試料Ｓからは２次電子や反射電子が発生し、これら電子は電子検出器５により検出される。この電子検出器５の検出信号は画像信号処理部１６に送られ、画像信号処理部１６は偏向コイル２により電子線Ｅが走査されたときの検出信号に基づいて試料Ｓ上の電子線走査範囲のＳＥＭ像を作成する。
【００１８】
一方、試料Ｓに微小径の電子線Ｅが照射されたとき、その照射位置及び近傍からは試料Ｓに含まれる元素に特有の波長の固有Ｘ線が放出される。この固有Ｘ線はエネルギー分散型のＸ線分析部６に導入され、Ｘ線分析部６はＸ線のエネルギー（つまり波長）に応じた値を検出する。Ｘ線分析部６で得られる検出値はパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１０に機能的に含まれるデータ処理部１２に送られ、データ処理部１２ではその検出値に基づいた元素の同定処理や定量処理などが実行されるとともに、後述するようなマッピング像合成処理により各元素のマッピング像が作成される。また上記画像信号処理部１６で作成された試料Ｓ上の所定範囲のＳＥＭ像もＰＣ１０に送られる。
【００１９】
ＰＣ１０は、中央制御部１１、データ処理部１２を機能的に含むほか、データ保存部１３、操作部１４、表示部１５などが接続されている。偏向コイル制御部１８はこの中央制御部１１の統括的な制御の下に、偏向コイル２へ供給する励磁電流を制御することで試料Ｓに照射される電子線Ｅの位置を走査し、それによって試料Ｓ上の小領域の走査を達成する。試料ステージ制御部１９は同じく中央制御部１１の統括的な制御の下に、ステージ駆動部２０の動作を制御し、上記のように電子線Ｅが走査される範囲よりも大きく試料Ｓを移動させることで、試料Ｓ上の大領域の走査を達成する。さらにＸ線分析制御部１７は中央制御部１１の指示の下に、Ｘ線分析部６の動作を制御する。
【００２０】
上記構成の装置では、試料Ｓ上の広い範囲の元素マッピング像を取得する場合に、偏向コイル２による電子線Ｅの走査と、試料ステージ４の移動による試料ＳのＸ−Ｙ面内での移動とを組み合わせる。その走査方法は図５に示した従来の方法と同様であり、電子線Ｅの偏向による走査可能範囲である小領域（例えば領域Ａ）の中の周辺領域（例えばＡ２）が、隣接する小領域の周辺領域の一部とオーバーラップするように、試料ステージ４の移動距離が決められる。
【００２１】
本実施例の走査電子顕微／Ｘ線分析装置におけるマッピング像の合成方法の基本原理を図２により説明する。いま領域Ａとこれと一部がオーバーラップして隣接する領域Ｂとに着目して考える。領域Ａを電子線Ｅで走査したとき、画像信号処理部１６では図２に示すようなＳＥＭ像Ｎａが得られる。一方、Ｘ線分析部６では、ＳＥＭ像Ｎａ上の各画素（ピクセル）毎のＸ線スペクトルが得られる。例えばＳＥＭ像Ｎａ上の或る２個の画素Ｐa1、Ｐa2のＸ線スペクトルが図２中に示すようになるものとする。このＸ線スペクトルの縦軸はＸ線エネルギー（波長）、横軸はカウント値（Ｘ線強度）である。或る元素のマッピング像は、その元素に特有の波長において各画素毎のＸ線スペクトルをＳＥＭ像に平行な面で以て輪切りし、そのときの各画素のＸ線強度値を濃淡で表したものである。
【００２２】
例えば元素Ｑ１、元素Ｑ２のそれぞれのマッピング像は図２中のＭq1a、Ｍq2aに示すようになる。元素Ｑ１のマッピング像Ｍq1aでは隣接する領域Ｂにおける元素Ｑ１のマッピング像Ｍq1bとのオーバーラップ部分に濃淡のパターンが存在するから、従来のようにこの濃淡のパターンの一致を見つける方法でもマッピング像の合成は可能である。ところが、元素Ｑ２のマッピング像Ｍq2aでは領域Ｂとのオーバーラップ部分に濃淡のパターンが存在しない。そのため、元素Ｑ２のマッピング像では合成処理は不可能である。このように従来の合成方法では、選択した元素によってマッピング像の合成が可能である場合と可能でない場合とがあり、どの元素のマッピング像を使用して合成処理が可能であるのかを探すのが面倒である。
【００２３】
これに対し本発明に係るマッピング像の合成方法では、隣接したマッピング像のオーバーラップ部分において同一部位を探すために、各画素毎に収集したＸ線スペクトル自体を利用する。例えば領域ＡのＳＥＭ像Ｎａ上のオーバーラップ部分に属する画素Ｐa2におけるＸ線スペクトルに対し、所定の判定条件の下で形状が一致するとみなし得るようなＸ線スペクトルを、領域ＢのＳＥＭ像Ｎｂ上のオーバーラップ部分に属する画素におけるＸ線スペクトルの中から見つけ出す。
【００２４】
いま、ＳＥＭ像Ｎａ上の画素Ｐa2におけるＸ線スペクトルとＳＥＭ像Ｎｂ上の画素Ｐb1におけるＸ線スペクトルとを比較したときに、両者の形状が一致すると判断された場合には、両領域Ａ、Ｂに対するマッピング像Ｍａ、Ｍｂ上にその画素位置像を投影する。そして、両領域Ａ、Ｂのオーバーラップし得る範囲で全ての画素についてＸ線スペクトルの形状の一致・不一致を判断し、一致した場合には上記のように両領域Ａ、Ｂに対するマッピング像Ｍａ、Ｍｂ上にその画素位置像を投影することにより、一致し得る部分の投影像を作成する。その後、両マッピング像Ｍａ、Ｍｂ上に形成されたその投影像が重なるように両マッピング像を合成することにより、位置ずれの少ない合成が可能となる。即ち、従来方法では、Ｘ線スペクトルのうちのごく一部の波長範囲のＸ線カウント値をマッピング像合成のための位置決めに利用していたのに対し、本発明では、特定の狭い波長範囲には着目せず広い波長範囲全体に亘るＸ線スペクトルの形状を用いて位置決めを行っている。これにより、合成位置の決定に元素依存性はなく、任意の元素のマッピング像上でオーバーラップ部分にパターンが有るか否かに関係なく、精度の高い合成が可能となる。
【００２５】
なお、Ｘ線スペクトルの形状の一致・不一致を判断する際の所定条件とは、例えば電子線Ｅの深さ方向の侵入位置のばらつき、試料ステージ４のＸ−Ｙ面内での移動に伴うＺ方向の変位など、考え得る各種のばらつきや変動要因を考慮した許容範囲を設定するものである。また、Ｘ線スペクトルの形状の相似を判断してもよいが、一般的には、上記のように２つのＸ線スペクトルを比較する際にＸ線スペクトルのカウント値の積算量や最大ピークのカウント値には大きな差が生じないので、こうしたことも条件の１つに入れて判断を行うと一層正確性が向上する。
【００２６】
上述した基本原理に基づいて図１に示す装置で実行されるマッピング像の合成処理について、図３のフローチャートに従って説明する。偏向コイル制御部１８により領域Ａに対する電子線Ｅの走査が実行されて、それに応じた小領域のＳＥＭ像が画像信号処理部１６で取得される一方、その小領域内の各画素毎のＸ線スペクトルがＸ線分析部６で取得され、これら全てのデータはデータ保存部１３に一旦格納される。それに引き続いて、試料ステージ制御部１９は試料ステージ４をＸ方向にｍxだけ移動させ、電子線Ｅの走査が領域Ｂに対して行われるようにする。そして、偏向コイル制御部１８により領域Ｂに対する電子線Ｅの走査が実行されて、それに応じた小領域のＳＥＭ像が画像信号処理部１６で取得される一方、該小領域内の各画素毎のＸ線スペクトルがＸ線分析部６で取得され、これらデータもデータ保存部１３に格納される。
【００２７】
領域Ａ及びＢに対するデータがデータ保存部１３に格納された状態で、データ処理部１２では次のような手順でマッピング像の合成処理が実行される。即ち、まず、領域ＡのＳＥＭ像上の領域Ｂとのオーバーラップ部分に属する或る画素におけるＸ線スペクトルを抽出する（ステップＳ１）。次いで、領域ＢのＳＥＭ像上の領域Ａとのオーバーラップ部分に属する或る画素におけるＸ線スペクトルを抽出する（ステップＳ２）。そして、上述したように所定条件の下で２つのＸ線スペクトルの形状を比較し、一致・不一致を判断する（ステップＳ３、Ｓ４）。
【００２８】
ここでＸ線スペクトルの形状が一致していないと判断された場合には（ステップＳ４でＮｏ）、領域ＢのＳＥＭ像上の領域Ａとのオーバーラップ部分に属する画素の中で未だ比較の終了していない他の画素を選択して、その画素におけるＸ線スペクトルを抽出し（ステップＳ５）ステップＳ３へと戻る。したがって、ステップＳ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ３…の処理の繰り返しにより、ステップＳ２で設定された領域ＡのＳＥＭ像上の或る画素に対してＸ線スペクトルの形状が一致するような領域ＢのＳＥＭ像上の画素が見い出される。
【００２９】
一方、ステップＳ４でＸ線スペクトル形状が一致していると判断された場合には、合成対象である領域Ａ、Ｂの或る元素（この元素は任意に選ぶことができる）マッピング像面にそのときの画素位置像をそれぞれ投影する（ステップＳ６）。そして、対象画素つまり該当するオーバーラップ部分で一致・不一致の判断をすべき画素の全てについて、Ｘ線スペクトルの形状の比較が終了したか否かを判定する（ステップＳ７）。未だ終了していなければ、領域ＡのＳＥＭ像上の領域Ｂとのオーバーラップ部分に属する画素の中で未だ比較の終了していない他の画素を選択して、その画素におけるＸ線スペクトルを抽出し（ステップＳ８）ステップＳ２へと戻る。したがって、ステップＳ２〜Ｓ８の処理の繰り返しにより、領域ＡのＳＥＭ像のオーバーラップ部分における全ての画素に対してＸ線スペクトルの形状が一致するような領域ＢのＳＥＭ像上の画素が見い出される。なお、Ｘ線スペクトルの形状が一致する画素が見つからない場合もあり得るが、そうした場合にはその画素を無視してしまっても実用上問題はない。
【００３０】
そして、オーバーラップ部分における全ての画素のＸ線スペクトルの形状の比較が終了して、合成対象の２つの元素マッピング像上にスペクトル形状が一致した部分の投影像が形成されたならば、その投影像が重なるように両マッピング像を重ねて合成する（ステップＳ９）。この際には、オーバーラップ部分はいずれか一方のＸ線像を採用すればよいが、両者のＸ線像を用いて適宜の加算処理等を実行してもよい。これで隣接する２枚の元素マッピング像が合成されるから、全ての小領域の元素マッピング像について隣接する元素マッピング像とのオーバーラップ部分に関して同様の合成処理を行うことにより、試料Ｓ上の大領域のマッピング像を作成することができる。
【００３１】
なお、上記合成処理の手順は一例であって適宜に変形することができる。例えば隣接する元素マッピング像のオーバーラップ部分の中でＸ線スペクトルを比較する画素の範囲は適宜に絞ることができる。即ち、実際上、試料ステージ４の移動誤差や電子線Ｅの走査範囲のずれなどの最大量は予め想定できるから、その想定されるずれの範囲内で２つの画素のスペクトルの形状の比較を行えば十分である。このように処理対象の画素の範囲を絞ることで処理時間を短縮することができる。また、本発明によるＸ線像の合成方法を、従来のような或る元素のマッピング像上の濃淡のパターンの一致を検出することで合成する方法と併用してもよい。具体的には、例えば或る元素のマッピング像の合成を行いたい場合に、まず濃淡のパターンの一致検出により合成位置の算出を試み、適当なパターンがオーバーラップ部分に存在しない等の理由で合成ができない場合に、本発明に係る合成方法による処理を実行するようにしてもよい。本発明による合成方法では、合成位置を決定するため１画素ずつスペクトル形状の比較を行う必要があるため、オペレータの手を煩わせることはないものの処理時間は掛かる。そこで、上記のように予め従来方法で合成を試みて、適切な合成が行えない場合に本発明を適用すれば、平均的に処理時間を短縮することが可能である。また、合成の精度も上げることができる。
【００３２】
また、上記実施例は本発明の一実施例であるから、上記変形例として記載した以外の点についても、本発明の趣旨の範囲で適宜変形、修正、追加を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施例による走査電子顕微／Ｘ線分析装置の要部の構成図。
【図２】本発明におけるＸ線像の合成方法の基本原理を説明するための概念図。
【図３】本実施例の走査電子顕微／Ｘ線分析装置におけるマッピング像の合成方法の処理手順を示すフローチャート。
【図４】従来の元素マッピング像の合成処理の一方法を説明するための模式図。
【図５】従来の元素マッピング像の合成処理の一方法を説明するための模式図。
【符号の説明】
【００３４】
１…電子銃
２…偏向コイル
３…対物レンズ
４…試料ステージ
５…電子検出器
６…Ｘ線分析部
１０…ＰＣ
１１…中央制御部
１２…データ処理部
１３…データ保存部
１４…操作部
１５…表示部
１６…画像信号処理部
１７…Ｘ線分析制御部
１８…偏向コイル制御部
１９…試料ステージ制御部
２０…ステージ駆動部
Ｓ…試料
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起線を試料に照射する励起線照射部と、該励起線の照射によって試料から放出された固有Ｘ線を検出するＸ線分析部と、を含み、前記励起線を試料上の小領域内で走査することにより該小領域に対応したＸ線像を取得するとともに、前記励起線照射部と試料との相対位置を移動させることで試料上の大領域の走査を行って前記Ｘ線像を複数取得するＸ線分析装置にあって、前記大領域に対応したＸ線像を作成するために前記小領域に対応した複数のＸ線像を合成するＸ線像の合成方法において、
合成対象である１つの小領域に対応するＸ線像とそれに隣接する１つの小領域に対応するＸ線像とについて、両者のオーバーラップ部分にそれぞれ属する２つの画素におけるＸ線スペクトルの形状を比較し、
Ｘ線スペクトルの形状が一致しているとみなせる画素が試料上の同一位置に対応しているとして両Ｘ線像の合成位置を決定することを特徴とするＸ線像の合成方法。
【請求項２】
励起線を試料に照射する励起線照射部と、該励起線の照射によって試料から放出された固有Ｘ線を検出するＸ線分析部と、を含み、前記励起線を試料上の小領域内で走査することにより該小領域に対応したＸ線像を取得するとともに、前記励起線照射部と試料との相対位置を移動させることで試料上の大領域の走査を行って前記Ｘ線像を複数取得するＸ線分析装置にあって、
a)合成対象である１つの小領域に対応するＸ線像とそれに隣接する１つの小領域に対応するＸ線像とについて、両者のオーバーラップ部分にそれぞれ属する２つの画素におけるＸ線スペクトルの形状を比較するスペクトル比較手段と、
b)該スペクトル比較手段によりＸ線スペクトルの形状が一致しているとみなせる画素が試料上の同一位置に対応しているとして両Ｘ線像の合成位置を決定する合成位置決定手段と、
c)前記小領域に対応した複数のＸ線像をそれぞれ前記合成位置決定手段により決められた合成位置に基づいて合成することによって、前記大領域に対応したＸ線像を作成する合成処理手段と、
を備えることを特徴とするＸ線分析装置。
【請求項３】
前記Ｘ線像は試料における元素の２次元分布を示す元素マッピング像であることを特徴とする請求項１に記載のＸ線像の合成方法又は請求項２に記載のＸ線分析装置。
【請求項１】
励起線を試料に照射する励起線照射部と、該励起線の照射によって試料から放出された固有Ｘ線を検出するＸ線分析部と、を含み、前記励起線を試料上の小領域内で走査することにより該小領域に対応したＸ線像を取得するとともに、前記励起線照射部と試料との相対位置を移動させることで試料上の大領域の走査を行って前記Ｘ線像を複数取得するＸ線分析装置にあって、前記大領域に対応したＸ線像を作成するために前記小領域に対応した複数のＸ線像を合成するＸ線像の合成方法において、
合成対象である１つの小領域に対応するＸ線像とそれに隣接する１つの小領域に対応するＸ線像とについて、両者のオーバーラップ部分にそれぞれ属する２つの画素におけるＸ線スペクトルの形状を比較し、
Ｘ線スペクトルの形状が一致しているとみなせる画素が試料上の同一位置に対応しているとして両Ｘ線像の合成位置を決定することを特徴とするＸ線像の合成方法。
【請求項２】
励起線を試料に照射する励起線照射部と、該励起線の照射によって試料から放出された固有Ｘ線を検出するＸ線分析部と、を含み、前記励起線を試料上の小領域内で走査することにより該小領域に対応したＸ線像を取得するとともに、前記励起線照射部と試料との相対位置を移動させることで試料上の大領域の走査を行って前記Ｘ線像を複数取得するＸ線分析装置にあって、
a)合成対象である１つの小領域に対応するＸ線像とそれに隣接する１つの小領域に対応するＸ線像とについて、両者のオーバーラップ部分にそれぞれ属する２つの画素におけるＸ線スペクトルの形状を比較するスペクトル比較手段と、
b)該スペクトル比較手段によりＸ線スペクトルの形状が一致しているとみなせる画素が試料上の同一位置に対応しているとして両Ｘ線像の合成位置を決定する合成位置決定手段と、
c)前記小領域に対応した複数のＸ線像をそれぞれ前記合成位置決定手段により決められた合成位置に基づいて合成することによって、前記大領域に対応したＸ線像を作成する合成処理手段と、
を備えることを特徴とするＸ線分析装置。
【請求項３】
前記Ｘ線像は試料における元素の２次元分布を示す元素マッピング像であることを特徴とする請求項１に記載のＸ線像の合成方法又は請求項２に記載のＸ線分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−１６２２５５（Ｐ２００６−１６２２５５Ａ）
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３４９３８５（Ｐ２００４−３４９３８５）
【出願日】平成１６年１２月２日（２００４．１２．２）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２日（２００４．１２．２）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
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