(57)【要約】【課題】  金属表面のＥＰＭＡ分析において正確な濃度分布を測定する分析方法を提供する。【解決手段】  ＥＰＭＡによる金属濃度の評価方法であって、（１）前記金属表面の被分析面に基準点を設け、前記基準点から電子ビームを走査せずに前記ＥＰＭＡの試料台を、直交座標系のＸ軸方向に、被分析面のＸ軸方向終端まで移動させて線分析測定Ｘを行う、（２）前記試料台を、前記Ｘ軸方向と直角方向のＹ軸方向に、前記基準点から電子ビーム径分の距離を移動する、（３）Ｙ軸方向への移動後、前記線分析測定Ｘを行う、（４）前記（２）、（３）を、被分析面のＹ軸方向終端まで行い、被分析面全体の線分析測定を行う、（５）測定した前記線分析測定Ｘを統計処理して、被分析面の金属元素濃度を算出する、以上の手順に沿って分析することを特徴とする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＰＭＡによる金属表面の金属濃度の評価方法であって、下記（１）〜（５）の手順に沿って分析することを特徴とするＥＰＭＡによる金属表面の金属濃度の評価方法。
（１）前記金属表面の被分析面に基準点を設け、前記基準点から電子ビームを走査せずに前記ＥＰＭＡの試料台を、直交座標系のＸ軸方向に、被分析面のＸ軸方向終端まで移動させて線分析測定Ｘを行う。
（２）前記試料台を、前記Ｘ軸方向と直角方向のＹ軸方向に、前記基準点から電子ビーム径分の距離を移動する。
（３）Ｙ軸方向への移動後、前記線分析測定Ｘを行う。
（４）前記（２）、（３）を、被分析面のＹ軸方向終端まで行い、被分析面全体の線分析測定を行う。
（５）測定した前記線分析測定Ｘを統計処理して、被分析面の金属元素濃度を算出する。
【請求項２】
前記金属が、純金属および２元素以上で構成された合金であることを特徴とする請求項１に記載のＥＰＭＡによる金属表面の金属濃度の評価方法。
【請求項３】
前記統計処理が、算術平均であることを特徴とする請求項１又は２に記載のＥＰＭＡによる金属表面の金属濃度の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子線マイクロアナライザー(以下ＥＰＭＡという)を使用して、金属表面の金属濃度の評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に示すようにＥＰＭＡの原理は、加速された電子ビームを試料６に照射して、試料６から出てくる様々な信号を利用するものである。
このＥＰＭＡは、元素分析を基本機能として有しており、特性Ｘ線を利用して分析する装置である。
この特性Ｘ線の検出には、主に波長分散型Ｘ線分光器（以下、ＷＤＳという）が使われる。
図２に示すように、このＷＤＳ１１は、ブラッグの回折条件を利用した分光器で、試料６、分光結晶９、そしてＸ線検出器１０がローランド円と呼ばれる１つの円周上に位置している。
このような仕組みにより、着目箇所の構成成分の分析が行われる（非特許文献１）。
【０００３】
このＥＰＭＡを用いた分析手法には、点分析、線分析、面分析などがあり、そのなかで、線分析の測定方法とは試料上に電子ビームを照射し、任意の線上（基本的には直線）方向に移動させ、放出してくる特性Ｘ線を検出することで構成元素の濃度分布を測定する方法である。
【０００４】
この線分析には２つの方法がある。
第１の手段は、図３に示すように通常使用する電子ビームを固定して試料台７を一定方向に移動させて行う方法である。
第２の手段は、図４に示すように電子ビームを走査させ試料台７を固定して行う方法である。
ところで、図５に示すように第１の手段、及び第２の手段を同時に行う場合、即ち電子ビームを走査させながら試料台７を一定方向に移動させて行うと面分析となる。
【０００５】
通常、測定箇所の領域がビーム径より大きい場合、第１の手段で線分析を行うとビーム径以下の幅しか測定できない。一方、第２の手段で線分析を行うと電子ビームの走査方向で電子ビームが照射された領域は測定できるが、電子ビームの走査方向と平面状で直角となる方向については電子ビーム径を超えた領域の測定をすることはできない。
【０００６】
さらに、面分析の手法により測定すると、電子ビームの照射により試料６から発生する特性Ｘ線のうち、分光結晶９に到達しないためにＸ線検出器１０にも到達しない特性Ｘ線が現れることがある（図６参照）。この場合には、測定箇所を代表する測定結果が得られないということになり、例えば、全構成元素の濃度が低くなる、といった問題があった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】表面分析技術選書、「電子プローブ・マイクロアナライザー  ＥＰＭＡ」、社団法人日本表面科学会、１９９８．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような状況を鑑みて提案されたものであり、金属表面のＥＰＭＡ分析において正確な濃度分布を測定する分析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような状況に鑑み、本発明の第１の発明は、ＥＰＭＡによる金属表面の金属濃度の評価方法であって、（１）前記金属表面の被分析面に基準点を設け、その基準点から電子ビームを走査せずにＥＰＭＡの試料台を、直交座標系のＸ軸方向に、被分析面のＸ軸方向終端まで移動させて線分析測定Ｘを行う、（２）前記試料台を、前記Ｘ軸方向と直角方向のＹ軸方向に、前記基準点から電子ビーム径分の距離を移動する、（３）Ｙ軸方向への移動後、前記線分析測定Ｘを行う、（４）前記（２）、（３）を、被分析面のＹ軸方向終端まで行い、被分析面全体の線分析測定を行う、（５）測定した前記線分析測定Ｘを統計処理して、被分析面の金属元素濃度を算出する、以上の（１）〜（５）の手順に沿って分析することを特徴とする。
【００１０】
本発明の第２の発明は、第１の発明における金属が、純金属および２元素以上で構成された合金であることを特徴とするＥＰＭＡによる金属表面の金属濃度の評価方法である。
【００１１】
本発明の第３の発明は、第１及び第２の発明における統計処理が、算術平均であることを特徴とするＥＰＭＡによる金属表面の金属濃度の評価方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、線分析を測定領域に対して行うことで測定領域の全構成元素の濃度分布を正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】電子ビームを試料に照射した際の様子を模式的に示すＥＰＭＡの原理説明図である。
【図２】電子ビームを試料に照射し、放出された特性Ｘ線が分光器、さらに検出器に入る様子を示す波長分散型検出器を模式的に示す説明図である。
【図３】線分析方法で、電子ビームを固定して試料台を移動させて行う方法を模式的に示す図である。
【図４】線分析方法で、電子ビームを走査させて行う方法を模式的に示す図である。
【図５】線分析方法で、電子ビームを走査させながら試料台を移動させる方法を模式的に示す図である。
【図６】線分析方法で、電子ビームを走査させながら試料台を移動させる方法の問題点を模式的に示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係るＥＰＭＡの構成例を模式的に示す図である。
【図８】図７の本発明の実施形態を詳細に示す図で、電子ビームを固定して試料台を移動させて行う線分析方法を繰り返して行う本発明の分析方法の様子を模式的に示す図である。
【図９】本発明の分析方法により測定した試料中の構成元素Ａの濃度分布を示すグラフである。
【図１０】本発明の分析方法により測定した試料中の構成元素Ｂの濃度分布を示すグラフである。
【図１１】従来技術の分析方法により測定した試料中の構成元素Ａの濃度分布を示すグラフである。
【図１２】従来技術の分析方法により測定した試料中の構成元素Ｂの濃度分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を適用したＥＰＭＡの分析の具体的な実施の一例について詳細に説明する。
＜１.ＥＰＭＡの構成例＞
図７はＥＰＭＡの構成例を模式的に示す図である。
ＥＰＭＡ２０は、試料が取り付けられた試料台７と、試料に照射される電子線照射部８と試料６から発生する特性Ｘ線の検出器１０を備える。
また、ＥＰＭＡ２０は試料台７の移動と試料台高さ位置を見る光学顕微鏡５を備える。
【００１５】
試料台７は例えば、縦および横の２次元方向に移動可能な水平移動機構、高さ方向に移動できる移動機構を備えている。試料台７は「試料台制御部」を通じて、例えばパーソナルコンピューターで構成される「システム制御部」により、２次元方向や高さ方向が制御される。
【００１６】
電子線照射部８は、電子銃１から電子ビームを発生する。
電子銃１から発生した電子ビームは、集束レンズ２および対物レンズ４によって試料表面上に細かく集束され、走査コイル３によって試料６上で走査される。
試料６の位置は、内蔵している光学顕微鏡５の焦点位置で合わせる。
波長分散型検出器１１は、電子ビームによって、試料６からは特性Ｘ線が発生し、ブラッグの法則より該特性Ｘ線の波長から分光結晶９を使用して測定箇所の構成元素の波長を分光し、比例計数管とよばれる検出器１０で強度および濃度を検出するものである。
【００１７】
＜２．分析＞
本発明は、線分析を測定範囲の全領域について行うことで面全体の測定データとし、得られた測定データを統計処理して金属濃度の評価を行うものである。
その測定の手順について、図を交えて説明する。
まず、試料上に基準点Ｐ０を設定し、次に測定領域を、基準点Ｐ０からの長さと幅を与えて設定する。さらにビーム径を設定する。
【００１８】
図８は、面全体の測定データを得るために線分析方法で電子ビームを固定して試料台を移動させて行う方法を繰り返して行う様子を模式的に示す図である。
測定は、図８に示すように試料台７を長さ方向に測定範囲の長さ分移動させ、この移動間を通じて線分析の測定を実施する。
次いで、試料台７を、測定開始時の位置（基準点Ｐ０）に戻し、次に試料台７を幅方向にビーム径と同じ長さ分移動させ、また線分析を行う。
この一連の操作を、測定範囲の全領域をカバーするまで行う（図８参照）。
測定後、複数回実施した線分析における金属元素の濃度を統計処理して、面全体にわたる濃度を求める。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
【実施例１】
【００２０】
金属元素ＡおよびＢからなる合金（Ａ：６７％、Ｂ：３３％）をＥＰＭＡの試料台に固定し、ＥＰＭＡ（ＪＸＡ−８１００：日本電子株式会社製）の試料室に挿入して、所定箇所に配置する。ついで、Ｘ−Ｙステージを操作して測定領域の基準点に電子ビームの中心が当たるようにする。
なお、測定領域は、基準点から長さ３．５ｍｍ、幅１．０ｍｍの四角形状である。ビーム径は５０μｍに設定した。
【００２１】
次に、試料台を長さ方向に測定領域となる３．５ｍｍ分移動させ、この移動間を通じて線分析の測定を実施した。
次いで、試料台を測定開始時の位置（基準点）に戻し、次に試料台を幅方向にビーム径と同じ５０μｍ移動させた。
【００２２】
この一連の操作を２０回行い、長さ３．５ｍｍ、幅１．０ｍｍの測定領域について面全体としてのデータを取得した。
測定後、２０回実施した線分析における金属元素ＡおよびＢの濃度を平均化して、面全体を代表する濃度プロフィールとし、金属元素Ａとして図９を、金属元素Ｂとして図１０が得られた。
【００２３】
（比較例１）
実施例１と同じ試料を用い、同じ装置を使用し、測定領域（基準点、範囲の大きさ）も実施例１と同じとした。ビーム径は１００μｍとした。
試料台は長さ方向に測定領域となる３．５ｍｍ分移動させ、この移動間を通じて、ビームを幅方向に１．０ｍｍ分走査し、分析の測定を実施した。
測定後、金属元素Ａとして図１１、金属元素Ｂとして図１２が得られた。
【００２４】
（評価）
合金組成は金属元素Ａは６７％、金属元素Ｂは３３％に対して、実施例１では、図９において金属元素Ａ濃度は６０〜７０％を示し、図１０において金属元素Ｂ濃度は３０〜４０％を示した。
これに対して、比較例１では、図１１において金属元素Ａ濃度は３０〜６０％を示し、図１２において金属元素Ｂ濃度は２５〜３０％を示しており、合金組成からのずれが顕著である。
【００２５】
比較例１において、測定結果が合金組成からのずれが顕著な原因は、電子ビームの走査によって発生した特性Ｘ線のうち、分光結晶に到達しないＸ線があり、これらのＸ線はＸ線検出器に到達しないため、測定領域を代表する測定結果が得られなかったためと想定される。
【符号の説明】
【００２６】
１    電子銃
２    集束レンズ
３    走査コイル
４    対物レンズ
５    光学顕微鏡
６    試料
７    試料台
８    電子線照射部
９    分光結晶
１０    Ｘ線検出器
１１    波長分散型検出器
２０    電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）
Ｐ０     基準点（分析を行う際の試料の開始位置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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