(57)【要約】      （修正有）【課題】スペクトルデータを生成せずに試料の分析が行なえ、測定時間を短縮することができる分析装置を提供する。【解決手段】試料にエネルギ線を照射するエネルギ線照射部と、エネルギ線が照射された試料から発する光の強度を測定する光検出部と、分析を行う波長領域において、光の波長と当該波長における光の透過率とが１対１の対応関係にある特性を有する光学フィルタと、光検出部が受光する光の光路上に光学フィルタを移動可能に設置する光学フィルタ移動部、又は、光学フィルタを光検出部が受光する光の光路上に設置するよう若しくは光路上から除去するように指示する光学フィルタ指示部と、光検出部からの出力信号を受信して、光学フィルタを設置せずに測定された試料からの発光強度Ａを示す出力信号と、光学フィルタを設置して測定された試料からの発光強度Ｂを示す出力信号とから、光学フィルタを透過した光の強度の割合を算出する演算部と、を備える。【選択図】図１
2010071874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料にエネルギ線を照射するエネルギ線照射部と、
前記エネルギ線が照射された試料から発する光の強度を測定する光検出部と、
分析を行う波長領域において、光の波長と当該波長における光の透過率とが１対１の対応関係にある光学特性を有する光学フィルタと、
前記光検出部が受光する光の光路上に前記光学フィルタを移動可能に設置する光学フィルタ移動部、又は、前記光学フィルタを前記光検出部が受光する光の光路上に設置するよう若しくは前記光路上から除去するように指示する光学フィルタ指示部と、
前記光検出部からの出力信号を受信して、前記光学フィルタを設置せずに測定された試料からの発光強度Ａを示す出力信号と、前記光学フィルタを設置して測定された試料からの発光強度Ｂを示す出力信号とから、前記光学フィルタを透過した光の強度の割合を算出する演算部と、を備えている試料分析装置。
【請求項２】
試料にエネルギ線を照射するエネルギ線照射部と、
前記エネルギ線が照射された試料から発する光の強度を測定する光検出部と、
前記光検出部が受光する光の光路上に、分析を行う波長領域において光の波長と当該波長における光の透過率とが１対１の対応関係にある光学特性を有する光学フィルタを移動可能に設置する光学フィルタ移動部、又は、前記光学フィルタを前記光検出部が受光する光の光路上に設置するよう若しくは前記光路上から除去するように指示する光学フィルタ指示部と、
前記光検出部からの出力信号を受信して、前記光学フィルタを設置せずに測定された試料からの発光強度Ａを示す出力信号と、前記光学フィルタを設置して測定された試料からの発光強度Ｂを示す出力信号とから、前記光学フィルタを透過した光の強度の割合を算出する演算部と、を備えている試料分析装置。
【請求項３】
所定の波長領域の光をカットするカットフィルタを支持するカットフィルタ支持部を備えている請求項１又は２記載の試料分析装置。
【請求項４】
前記光学フィルタは、光学特性が異なる複数種類の光学フィルタである請求項１、２又は3記載の試料分析装置。
【請求項５】
前記光検出部は、光電子増倍管である請求項１、２、３又は４記載の試料分析装置。
【請求項６】
試料にエネルギ線を照射して、前記試料から発する光の強度を測定するにあたり、分析を行う波長領域において光の波長と当該波長における光の透過率とが１対１の対応関係にある光学特性を有する光学フィルタを透過させずに測定した場合の発光強度Ａと、前記光学フィルタを透過させて測定した場合の発光強度Ｂと、を測定し、
前記発光強度Ａと前記発光強度Ｂとから、前記光学フィルタを透過した光の強度の割合を算出する手順を、コンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項７】
試料にエネルギ線を照射する工程と、
前記エネルギ線が照射された試料から発する光を、分析を行う波長領域において光の波長と当該波長における光の透過率とが１対１の対応関係にある光学特性を有する光学フィルタを透過させずに、その発光強度Ａを測定する工程と、
前記エネルギ線が照射された試料から発する光を、前記光学フィルタを透過させてから、その発光強度Ｂを測定する工程と、
前記発光強度Ａと前記発光強度Ｂとから、前記光学フィルタを透過した光の強度の割合を算出する工程と、を備えている試料分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、複合材料等の試料にエネルギ線を照射して発生する光を検出し、その光に基づいて、試料の分析を行う試料分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の試料分析を行なう装置には、エネルギ線である電子線を試料（サンプル）に照射することにより試料から発する光（カソードルミネセンス）を用いて、試料の微小領域における物性評価や半導体素子の解析を行うカソードルミネセンス測定装置がある（特許文献１）。
【０００３】
このような装置では、一般的に、試料から生じた光を分光器を用いて波長毎に分光し、各単色光の強度をそれぞれ測定して生成されたスペクトルデータを分析している。分光器を用いて得られたスペクトルデータは正確であるが、波長毎に分光された複数の単色光の強度をそれぞれ測定する必要があるために測定時間が長くなるという問題がある。
【特許文献１】特開２００６−０１０５８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで本発明は、上記問題点に鑑み、スペクトルデータを生成せずに試料の分析が行なえ、測定時間を短縮することができる試料分析装置を提供することを主たる課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち本発明に係る試料分析装置は、試料にエネルギ線を照射するエネルギ線照射部と、前記エネルギ線が照射された試料から発する光の強度を測定する光検出部と、分析を行う波長領域において、光の波長と当該波長における光の透過率とが１対１の対応関係にある光学特性を有する光学フィルタと、前記光検出部が受光する光の光路上に前記光学フィルタを移動可能に設置する光学フィルタ移動部、又は、前記光学フィルタを前記光検出部が受光する光の光路上に設置するよう若しくは前記光路上から除去するように指示する光学フィルタ指示部と、前記光検出部からの出力信号を受信して、前記光学フィルタを設置せずに測定された試料からの発光強度Ａを示す出力信号と、前記光学フィルタを設置して測定された試料からの発光強度Ｂを示す出力信号とから、前記光学フィルタを透過した光の強度の割合を算出する演算部と、を備えていることを特徴とする。ここで、「エネルギ線」とは、例えば、Ｘ線、電子線、イオンビーム等であり、また、「試料から発する光」とは、カソードルミネセンス（ＣＬ）、フォトルミネセンス（ＰＬ）、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）等のルミネセンスや、ラマン散乱光等である。
【０００６】
このようなものであれば、分光器に代えて、分析を行う波長領域において光の波長と当該波長における光の透過率とが１対１の対応関係にある光学特性を有する光学フィルタを備えているので、まず、前記光学フィルタを透過させずに試料からの発光強度Ａを測定し、次いで、前記光学フィルタを透過させてから試料からの発光強度Ｂを測定し、続いて、前記発光強度Ａと前記発光強度Ｂとから、前記光学フィルタに照射された光のうち前記光学フィルタを透過した光の強度の割合（透過率）を算出すれば、当該透過率はスペクトルに連動して変化するものであり、スペクトルを反映して透過率も変化するものであるので、試料から発する光を波長毎に分光して得られたスペクトルを分析しなくとも、発光強度に基づき算出された光学フィルタを透過する光の割合（透過率）からスペクトルの相違を検出することができ、この結果、測定時間を大幅に短縮することができる。
【０００７】
そして、このような分析を、エネルギ線を所定のエリアで走査させながら行い、走査した多数のポイントにおける透過率を算出して分析することにより、試料表面を分析することが可能となる。
【０００８】
また、本発明に係る試料分析装置は、前記光検出部が受光する光の光路上に前記光学フィルタを移動可能に設置する光学フィルタ移動部、又は、前記光学フィルタを前記光検出部が受光する光の光路上に設置するよう若しくは前記光路上から除去するように指示する光学フィルタ指示部を備えているので、測定の手順が明確となり、確実に測定を行うことができるので、操作性の観点から優れている。
【０００９】
試料から発する光のスペクトルに複数のピークがある場合、分析対象となるピークを択し、不要なピークをカットするカットフィルタを設置するために、本発明に係る試料分析装置は、所定の波長領域の光をカットするカットフィルタを支持するカットフィルタ支持部を備えていてもよい。
【００１０】
試料から発する光のスペクトルの半値幅が大きい場合は一種類の光学フィルタの透過率にはスペクトルの相違が充分反映されない場合もあるので、測定精度を向上させるために、本発明に係る試料分析装置に設置する前記光学フィルタは、光学特性が異なる複数種類の光学フィルタであってもよい。
【００１１】
本発明に係る試料分析装置の前記光検出部は、検出器内のデータ転送時間が速い点から、光電子増倍管であることが好ましい。
【００１２】
更に、試料にエネルギ線を照射して、前記試料から発する光の強度を測定するにあたり、分析を行う波長領域において光の波長と当該波長における光の透過率とが１対１の対応関係にある光学特性を有する光学フィルタを透過させずに測定した場合の発光強度Ａと、前記光学フィルタを透過させて測定した場合の発光強度Ｂと、を測定し、前記発光強度Ａと前記発光強度Ｂとから、前記光学フィルタを透過した光の強度の割合を算出する手順を、コンピュータに実行させるためのプログラムもまた、本発明の１つである。
【発明の効果】
【００１３】
このように構成した本発明によれば、試料から発する光を波長毎に分光して得られたスペクトルを分析しなくとも、発光強度に基づき算出された光学フィルタを透過する光の割合（透過率）からスペクトルの相違を検出することができるので、測定時間を大幅に短縮することができる。
【００１４】
そして、例えば、ＩｎＧａＮ，ＡｌＧａＮ，ＩｎＡｌＧａＮ等の三元、四元混晶からなる半導体では、表面の組成バラツキが問題となることが多いので、本発明をこれら半導体の品質管理に利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
＜第一の実施形態＞
以下に、本発明の第一の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態に係る試料分析装置１は、エネルギ線である電子線ＥＢを半導体ウエハ等の試料Ｗに照射することにより試料Ｗから生じるカソードルミネセンスＣＬを用いて、試料Ｗの微小領域における物性評価や半導体素子の解析を行う、いわゆるカソードルミネセンス測定装置を用いたものである。
【００１６】
具体的に、試料分析装置１は、図１に示すように、試料台２と、その試料台２に載置された試料Ｗに電子線ＥＢを照射するエネルギ線照射部たる電子線照射装置３と、電子線ＥＢの照射によって試料Ｗから発生するカソードルミネセンスＣＬを集める集光部４と、集光されたカソードルミネセンスＣＬを波長毎に異なった透過率で透過する光学フィルタ５と、試料Ｗからの発光強度を測定する光検出部たる光電子増倍管（ＰＭＴ）６と、その光電子増倍管６からの出力信号を受信し、前記試料Ｗを評価するために所定の演算処理を行う情報処理装置７と、を備えている。
【００１７】
以下に各部を説明する。試料台２は、例えばＸ軸、Ｙ軸及びＺ方向に移動可能なものであり、本実施形態では試料Ｗのスペクトルのピーク半値幅を小さくするために、図示しない冷却手段及び温度制御機構が更に設けてあり、この試料台２及び試料Ｗを数十Ｋ以下の所定温度に冷却できるようにしている。
【００１８】
電子線照射装置３は、電子銃３１と、電子銃３１から射出された電子線ＥＢを試料Ｗの所定部位に収束させるレンズ機構及び電子線ＥＢを走査させるための走査機構等からなる電子線制御機構３２と、電子銃３１及び電子線制御機構３２を内部に有する鏡筒３３と、を備えている。なお、電子銃３１としては、熱フィラメント型のものや熱電界放出型ものが用いられる。
【００１９】
集光部４は、試料Ｗから発生するカソードルミネセンスＣＬを最小限の損失で集め光電子増倍管６に導くものであり、例えば楕円面鏡４１等からなる。楕円面鏡４１はそれ自体が受光と集光の作用をし、球面収差や色収差が発生しないという利点を有する。
【００２０】
光学フィルタ５は、分析を行う波長領域で、光の波長と当該波長における光の透過率とが１対１の対応関係にある光学特性を有するものであり、集光部４で集光されたカソードルミネセンスＣＬの一部を当該光学特性に従い透過するものである。このような光学フィルタ５の光学特性は、例えば、図２（ａ）に示すように、波長が大きくなるに従いその透過率が単純増加するものであるか、又は、図２（ｂ）に示すように、波長が大きくなるに従いその透過率が単純減少するものである。なお、図２では波長と透過率とは一次関数の関係にあるが、波長と透過率とが１対１の対応関係にあればよく、一次関数の関係には限定されず、例えば、指数関数、対数関数等の関係にあってもよい。
【００２１】
例えば、光学フィルタ５が、図２（ａ）に示すような光学特性を有していると、図３に示すように、試料Wの表面上の所定ポイントから発したカソードルミネセンスＣＬのスペクトルＳ、Ｓ´に依存して、光学フィルタ５を透過したカソードルミネセンスＣＬの発光強度の割合（透過率）もＹ及びＹ´と異なる。ここで、光学フィルタ５を透過したカソードルミネセンスＣＬの発光強度の割合（透過率）Ｙ、Ｙ´は、光学フィルタ５を透過したカソードルミネセンスＣＬの発光強度（図３においてハッチングが施してある領域の面積に相当）を、分析を行った波長領域におけるカソードルミネセンスＣＬの発光強度（図３においてスペクトルＳ、Ｓ´を示す曲線で囲まれた領域の面積に相当）で除することにより求められる。
【００２２】
なお、図３に示す実施例では、分析を行う波長領域はｘ０〜ｘαであるが、例えば、測定対象となるスペクトルのピークが試料Ｗの組成や試料Ｗにかかる応力等によってどの程度移動するかが予め判明している場合は、当該ピークの波長に移動分を加えた波長領域を分析を行う波長領域として選択すればよい。
【００２３】
光学フィルタ５は、レール部材を備えた光学フィルタ移動部（図示しない）によってスライド可能に支持されて、光電子増倍管６が受光するカソードルミネセンスＣＬの光路上に設置されているが、光学フィルタ５が不要である場合はレール上をスライドさせて前記光路上から除去可能であるように構成してある。
【００２４】
光電子増倍管６は、受光部に入射した光の強度に応じた値の電流値（又は電圧値）を有する出力信号を発するものである。
【００２５】
試料台２及び試料Ｗを数十Ｋ以下の所定温度に冷却しても試料Ｗの状態は刻一刻と変動（ドリフト）し、また、本実施形態では光学フィルタ５の有無に応じて少なくとも２回測定が行われるが、光検出部として光電子増倍管６を用いることにより、測定を迅速に行うことができ、試料Ｗの変動による影響を受けにくくすることができる。
【００２６】
また、従来、光検出部としては、光−電子変換効率、ダイナミックレンジ、Ｓ／Ｎに優れているといったことからＣＣＤが用いられることも多いが、ＣＣＤの感度の限界に起因して装置の受光感度が制限されるとともに、ＣＣＤエリア内でのデータ転送速度が遅いため測定時間が長くなる傾向にあり、とりわけ、試料の表面分析等で多数のポイントを測定しデータ収集数が多くなると測定時間の長さが顕著になる。この点からも、光電子増倍管６が好適である。
【００２７】
情報処理装置７は、ＣＰＵやメモリ、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等を有したデジタル乃至アナログ電気回路で構成されたもので、専用のものであってもよいし、一部又は全部にパソコン等の汎用コンピュータを利用するようにしたものであってもよい。また、ＣＰＵを用いず、アナログ回路のみで前記各部としての機能を果たすように構成してもよいし、物理的に一体である必要はなく、有線乃至無線によって互いに接続された複数の機器からなるものであってもよい。また、キーボード等の入力手段、ディスプレイ等の出力手段等を有していてもよい。
【００２８】
そして前記メモリに所定のプログラムを格納し、そのプログラムにしたがってＣＰＵやその周辺機器を協働動作させることによって、この情報処理装置７が、図２に示すように、演算部７１、波長算出部７２、光学フィルタ移動部制御部７３としての機能を少なくとも発揮するように構成している。
【００２９】
演算部７１は、光電子増倍管６からの出力信号を受信して、光学フィルタ５を透過せずに測定された発光強度Ａを示す出力信号と、光学フィルタ５を透過してから測定された発光強度Ｂを示す出力信号とから、光学フィルタ５を透過したカソードルミネセンスＣＬの発光強度の割合（透過率）を算出する。
【００３０】
波長算出部７２は、演算部７１で算出された透過率データを取得して、光学フィルタ５の光学特性に基づく所定の演算処理を行うことにより、図３に示すように、前記透過率に対応する波長を算出する。算出された波長は試料Wの表面上の前記所定ポイントのスペクトルを反映するものである。
【００３１】
光学フィルタ移動部制御部７３は、必要に応じて光学フィルタ５を光電子増倍管６が受光する光の光路上に設置し、又は、前記光路上から除去するよう、光学フィルタ移動部を制御するものである。
【００３２】
次に試料分析装置１を用いて試料Ｗの表面を分析する方法を図４のフローチャートを参照して説明する。
【００３３】
まず、電子線照射装置３が試料Ｗの所定ポイントに電子線ＥＢを照射する（ステップＳ１）。
【００３４】
この電子線ＥＢの照射により発生したカソードルミネセンスＣＬは、集光部４を経て、光電子増倍管６に導かれる（ステップＳ２）。このとき、光電子増倍管６が受光するカソードルミネセンスＣＬの光路上に光学フィルタ５は設置されておらず、カソードルミネセンスＣＬは光学フィルタ５を透過していない。
【００３５】
カソードルミネセンスＣＬを受光した光電子増倍管６は、その強度Ａを測定し、強度Ａを示す出力信号を演算部７１に送信する（ステップＳ３）。
【００３６】
次いで、演算部７１から１回目の測定が終了したことを示す信号が送られた光学フィルタ移動部制御部７３が制御信号を発し、当該制御信号を受信した光学フィルタ移動部が、光電子増倍管６が受光するカソードルミネセンスＣＬの光路上に光学フィルタ５を設置する（ステップＳ４）。
【００３７】
そして再び、電子線照射装置３が試料Ｗの前記所定ポイントに電子線ＥＢを照射する（ステップＳ５）。
【００３８】
この電子線ＥＢの照射により発生したカソードルミネセンスＣＬは、集光部４を経て、光学フィルタ５に至り、カソードルミネセンスＣＬのうち光学フィルタ５を透過した光が、光電子増倍管６により受光される（ステップＳ６）。
【００３９】
光学フィルタ５を透過した光を受光した光電子増倍管６は、その強度Ｂを測定し、強度Ｂを示す出力信号を演算部７１に送信する（ステップＳ７）。
【００４０】
演算部７１は、カソードルミネセンスＣＬの強度Ａと、光学フィルタ５を透過した光の強度Ｂとから、光学フィルタ５を透過したカソードルミネセンスＣＬの発光強度の割合（透過率）を算出する（ステップＳ８）。
【００４１】
波長算出部７２は、演算部７１で算出された透過率データを取得して、光学フィルタ５の光学特性に基づく所定の演算処理を行うことにより、前記透過率に対応する波長を算出する（ステップＳ９）。
【００４２】
必要な場合は、試料台２を移動し（ステップＳ１０）、電子線照射装置３が電子線ＥＢを照射する試料Ｗのポイントを変えて、ステップＳ１から繰り返す。
【００４３】
すなわち、光学フィルタ５がない状態で得られたカソードルミネセンスＣＬの強度ＡをＩとし、光学フィルタ５の透過率をＴ（λ）とし、光学フィルタ５がある状態で得られた透過光の強度ＢをＩｆとすると、下記式（１）が成り立つ。
Ｔ（λ）＝Ｉｆ／Ｉ  （１）
【００４４】
更に、上記式（１）を変形すると、前記透過率Ｔに対応する波長λが算出される。
λ＝Ｔ−１（Ｉｆ／Ｉ）  （２）
【００４５】
更に上記式（２）を一般化すると、試料Ｗの表面上の座標（ｉ，ｊ）のポイントにおいて、下記式（３）が成立する。
λ（ｉ，ｊ）＝Ｔ−１（Ｉｆ（ｉ，ｊ）／Ｉ（ｉ，ｊ））  （３）
【００４６】
従って、電子線ＥＢを試料Ｗの表面上で走査させて、多数のポイント（ｉ，ｊ）において、少なくともＩｆ（ｉ，ｊ）／Ｉ（ｉ，ｊ）（透過率）、好ましくはこの透過率から光学フィルタ５の特性を用いてλ（ｉ，ｊ）を測定することにより、試料Ｗの表面上のスペクトルの相違を反映した試料の分布状態を測定することができる。
【００４７】
このように構成した試料分析装置１によれば、試料Wから発する光を波長毎に分光して得られたスペクトルを分析しなくとも、光学フィルタ５を透過した光の強度の割合（透過率）を算出し、更に、その透過率に対応する波長を算出して、当該波長からスペクトルの相違を検出することができるので、測定時間を大幅に短縮することができるようになる。
【００４８】
また、試料分析装置１では光検出部として光電子増倍管６を用いているので、分光器のようにミラー・グレーティングの反射によって光の強度が減衰することにより受光感度が低下するという問題も起こらず、感度に優れている。また、光電子増倍管６はエリアセンサではなく、単一面で受光するので検出器内でのデータ転送が短時間で済む。なお、１０２４×２５６ｃｈの画素で、垂直転送速度１６．２５μｓ、読み出し速度１００ｋＨｚの場合、ＣＣＤでは１スペクトル収集についての内部での電荷転送時間がおよそ１５ｍｓ程度であるので応答速度もその程度となる。これに対して、光電子増倍管６の応答時間はナノ秒オーダである。
【００４９】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【００５０】
＜第二の実施形態＞
例えば、本発明に係る試料分析装置は、図５に示すように、集光部４で集光されたカソードルミネセンスＣＬがビームスプリッター８で二つに分割され、反射光又は透過光のいずれか一方は光学フィルタ５に向かい、他方は直接光電子増倍管６に向かうように構成してあってもよい。この際、ビームスプリッター８で分割される反射光と透過光の強度は１：１に限られず、ビームスプリッター８はハーフミラーでなくともよく、分割の割合が判明しているものであればいずれのものであってもよい。例えば、ビームスプリッター８により、光学フィルタ５に向かう光と直接光電子増倍管６に向かう光とが、２：１に分けられた場合、光学フィルタ５を経て受光された光の強度を１／２にするか、又は、直接光電子増倍管６に向かった光の強度を２倍にすることにより、第一の実施形態と同様な演算処理を適用することができる。
【００５１】
すなわち、このような第二の実施形態に係る試料分析装置は、試料にエネルギ線を照射するエネルギ線照射部と、前記エネルギ線が照射された試料から発する光を分割するビームスプリッターと、前記ビームスプリッターで分割されたそれぞれの光の強度を測定する複数の光検出部と、分析を行う波長領域において、光の波長と当該波長における光の透過率とが１対１の対応関係にある光学特性を有する光学フィルタと、前記光検出部の少なくともいずれか１つが受光する光の光路上に前記光学フィルタを設置する光学フィルタ保持部と、前記光検出部からの出力信号を受信して、前記ビームスプリッターから直接に前記光検出部に入射した光の強度Ａを示す出力信号と、前記光学フィルタを透過した光の強度Ｂを示す出力信号とから、前記光学フィルタを透過した光の強度の割合を算出する演算部と、を備えていることを特徴とする。
【００５２】
＜第三の実施形態＞
また、本発明に係る試料分析装置は、光学フィルタ５へ入射するカソードルミネセンスＣＬの割合を異ならしめて複数回の測定を行うものであってもよい。具体的に説明すると、最初の測定では、光電子増倍管６が受光するカソードルミネセンスＣＬの光路上に光学フィルタ５は設置せずにカソードルミネセンスＣＬの発光強度Ａを測定し、次の測定では、図６に示すように、カソードルミネセンスＣＬのうち５０％の光が光学フィルタ５に入射し、残りの５０％は直接光電子増倍管６に受光されるように光学フィルタ５の設置位置を調整して発光強度Ｂを測定し、発光強度Ａと発光強度Ｂとから光学フィルタ５を透過したカソードルミネセンスＣＬの発光強度の割合（透過率）を算出してもよい。この場合、発光強度Ａを１／２にして発光強度Ｂから引くことにより、発光強度Ｂのうち光学フィルタ５を透過した光強度がわかる。そして、Ａ／２と（Ｂ−Ａ／２）とを比較することにより、光学フィルタ５を透過した光の強度の割合を算出することができる。なお、本実施形態において、光学フィルタ５への入射割合は５０％に限られず、入射割合が明確であればいずれの割合であってもよい。また、最初の測定時にもカソードルミネセンスＣＬの光路上に光学フィルタ５が設置してあってもよく、最初の測定と次の測定とにおいて、カソードルミネセンスＣＬの光学フィルタ５への入射割合が異なっていればよい。
【００５３】
すなわち、このような第三の実施形態に係る試料分析装置は、試料にエネルギ線を照射するエネルギ線照射部と、前記エネルギ線が照射された試料から発する光の強度を測定する光検出部と、分析を行う波長領域において、光の波長と当該波長における光の透過率とが１対１の対応関係にある光学特性を有する光学フィルタと、前記光検出部が受光する光の光路上に前記光学フィルタを移動可能に設置する光学フィルタ移動部、又は、前記光検出部が受光する光の光路上に当該光が異なる割合で入射するように前記光学フィルタの位置を変えて設置するよう指示する光学フィルタ指示部と、前記光検出部からの出力信号を受信して、前記エネルギ線が照射された試料から発する光の前記光学フィルタへの入射割合を変えて前記光検出部においてそれぞれ測定された発光強度Ａを示す出力信号と発光強度Ｂを示す出力信号とから、前記光学フィルタを透過した光の強度の割合を算出する演算部と、を備えていることを特徴とする。
【００５４】
＜その他の実施形態＞
例えば、光学フィルタ５の設置・除去をオペレータが手動で行う場合は、オペレータに対して光電子増倍管６が受光する光の光路上に設置された差し込み式のフィルタホルダに光学フィルタ５を挿入するよう、又は、光学フィルタ５を前記フィルタホルダから取り出して前記光路上から除去するように、指示する光学フィルタ指示部を備えていてもよい。当該光学フィルタ指示部は、情報処理力装置７の１機能として発揮されて、ディスプレイに表示した文字や画像によってオペレータに指示するものであってもよいし、光、音、振動等によってオペレータに指示するものであってもよい。
【００５５】
また、図７に示すように、試料Ｗから発するカソードルミネセンスＣＬのスペクトルに複数のピークがあり、いずれかのピークについて分析を行えばよい場合、分析対象となるピークを選択し、不要なピークをカットするために、当該ピーク波長の光をカットするカットフィルタを光路上に設置してもよい。そして、この場合、本発明に係る試料分析装置は、当該カットフィルタを支持するカットフィルタ支持部を備えていてもよい。なお、図７に示す実施例では、波長領域ｘ０〜ｘβにおいて分析を行い、ｘβより高波長領域はカットフィルタによりカットしている。
【００５６】
更に、試料から発するカソードルミネセンスＣＬのスペクトルの半値幅が大きい場合は一種類の光学フィルタ５の透過率及び対応する波長にはスペクトルの相違が充分反映されない場合もあるので、光学特性が異なる複数種類の光学フィルタを用いて、それぞれの光学フィルタについて、上記のステップＳ４〜ステップＳ７を行い、測定精度を向上させることが好ましい。
【００５７】
この場合、光学特性が異なる複数種類の光学フィルタを用いて、複数回測定を行い、その結果を比較することにより、測定の正確性を評価することができるので、測定結果の信頼性をより担保することができる。また、分析を行う波長領域を更に分割して、細分化した波長領域ごとに最適な光学フィルタを組み合わせて使用してもよい。なお、波長に対する透過率の傾きが急な光学フィルタを使用したほうがより正確な測定結果を得ることができる。
【００５８】
また、電子線照射装置３に代えて、Ｘ線、イオンビーム等を照射するものを用いてもよい。
【００５９】
更に、光電子増倍管６が検出する光はカソードルミネセンスＣＬに限定されず、例えば、フォトルミネセンス（ＰＬ）、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）等のルミネセンスであってもよく、ラマン散乱光であってもよい。
【００６０】
また、光電子増倍管６に変えて同様に応答速度の速いフォトダイオードが用いられてもよい。もちろん、応答速度が遅いＣＣＤ等のものであっても、光検出器として使用できる。
【００６１】
更に、楕円面鏡４１で集光したカソードルミネセンスＣＬを、光ファイバを用いて、光電子増倍管６に転送するようにしてもよい。
【００６２】
また、前記実施形態では、まず、光学フィルタ５が設置されていない状態で試料Ｗから発したカソードルミネセンスＣＬの強度Ａが測定され、次いで、光学フィルタ５が設置された状態でカソードルミネセンスＣＬのうち光学フィルタ５を透過した光の強度Ｂが測定されたが、発光強度Ａと発光強度Ｂの測定順序は逆であってもよく、まず、発光強度Ｂが測定され、次いで、発光強度Ａが測定されてもよい。
【００６３】
前述の実施例では、ピークのシフトを概算する例を示した。これは、測定対象となるピークの半値幅が略変化しない場合に有効である。しかし、ピークの位置は略変化しないものの半値幅が変化するサンプルでは、例えば、半値幅が広がると、光学フィルタ５を透過した光の強度（図３においてハッチングが施してある領域の面積に相当）も増加し、全発光強度に対する透過光の発光強度の割合が変化するので、当該割合から、半値幅を概算することもできる。
【００６４】
その他、前述した実施形態や変形実施形態の一部又は全部を適宜組み合わせてよいし、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施形態に係る試料分析装置の模式的構成図。
【図２】同実施形態における光学フィルタの透過波長と透過率の関係を示すグラフ。
【図３】同実施形態におけるスペクトルの相違と透過率及び対応する波長の関係を示す模式図。
【図４】同実施形態において試料表面を分析する方法を示すフローチャート。
【図５】他の実施形態に係る試料分析装置の模式的構成図。
【図６】他の実施形態における光学フィルタ近傍の模式図。
【図７】カットフィルタを用いて不要なピークをカットした実施形態を示す模式図。
【符号の説明】
【００６６】
１・・・試料分析装置
Ｗ・・・試料
ＥＢ・・・エネルギ線（電子線）
ＣＬ・・・光（カソードルミネセンス）
３・・・エネルギ線照射部（電子線照射装置）
５・・・光学フィルタ
６・・・光検出部（光電子増倍管）
７１・・・演算部
【図１】
2010071874.tif 000003
【図２】
2010071874.tif 000004
【図３】
2010071874.tif 000005
【図４】
2010071874.tif 000006
【図５】
2010071874.tif 000007
【図６】
2010071874.tif 000008
【図７】
2010071874.tif 000009