(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元形状測定装置と、
電子プローブマイクロアナライザ本体と、
該電子プローブマイクロアナライザ本体に接続された測定系と、
該測定系に接続された測定制御装置と、
三次元形状測定装置と該測定制御装置とを接続するためのインターフェースと
を備えた分析システムであって、
前記三次元形状測定装置により試料を測定して該試料の形状データを得、これにより得られた形状データを前記インターフェースを介して前記測定制御装置に転送し、前記測定制御装置により該形状データに対して、形状データの座標値を電子プローブマイクロアナライザ本体のステージの座標値に変換する座標変換を行って座標変換後の形状データを記憶し、当該記憶した座標変換後の形状データに基づいて前記電子プローブマイクロアナライザ本体における試料の分析位置及び高さを制御する
ことを特徴とする分析システム。
【請求項２】
三次元形状測定装置と、
電子プローブマイクロアナライザ本体と、
該電子プローブマイクロアナライザ本体に接続された測定系と、
該測定系に接続された測定制御装置と、
三次元形状測定装置と該測定制御装置とを接続するためのインターフェースと
を備えた分析システムを用いた分析方法であって、
前記三次元形状測定装置により試料を測定して該試料の形状データを得、これにより得られた形状データを前記インターフェースを介して前記測定制御装置に転送し、前記測定制御装置により該形状データに対して、形状データの座標値を電子プローブマイクロアナライザ本体のステージの座標値に変換する座標変換を行って座標変換後の形状データを記憶し、当該記憶した座標変換後の形状データに基づいて前記電子プローブマイクロアナライザ本体における試料の分析位置及び高さを制御する
ことを特徴とする分析方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電子プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）を用いた分析システム及び分析方法に係り、特に複雑な形状を有する試料を効率よく分析できる分析システム及び分析方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
ＷＤＳを備えた電子プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）は、試料に電子線を照射し、そのとき試料から放射される特性Ｘ線を分光結晶で分光して検出器で検出することによって元素分析等を行うものであるが、近年では、研磨された平面を有する試料だけではなく、非常に複雑な表面形状を有する試料（以下、これを不定形試料と称する）をＥＰＭＡで分析することも行われてきている。
【０００３】
しかしながら、従来の不定形試料の分析はオペレータの負担が大きく、しかも分析時間が長く、分析効率が悪いものであった。
【０００４】
例えば、いま、図３に示すような断面形状を有する試料を分析する場合を考える。当該試料の表面形状は非常に複雑であるので不定形試料ということができる。なお、図３においてＡは当該不定形試料の内部にある貫通孔である。
【０００５】
このような試料を分析する場合、従来においては、試料の表面を複数の領域に分割し、それらの各分割領域毎に分析を行うようにするのが通常であるが、一つ一つの分割領域は合焦する範囲になければならない。ＷＤＳを備えたＥＰＭＡにおいては、試料の分析領域と、分光結晶と、検出器とはローランド円上に配置しなければならないからある。これが合焦である。
【０００６】
従って、図３に示すような表面の凹凸が大きい不定形試料を分析する場合、オペレータは試料の形状を観察して一つ一つの分析領域を設定していたので、負担が大きいものであった。
【０００７】
また、不定形試料では表面の凹凸が多いため、分析領域を移動したとき、移動後の分析領域での合焦に時間が掛かるという問題もある。
【０００８】
更に、図３に示す試料の貫通孔Ａのような領域は分析する必要がないことは明らかであるが、従来ではこのような分析を行う必要がない領域については、オペレータが光学顕微鏡で試料を観察したり、あるいは二次電子像で試料を観察して手動で移動させているので、作業が面倒であり、また操作のための時間も要するものであった。
以上の結果、不定形試料の分析には時間が掛かり、効率が悪いものであった。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するものであって、オペレータの負担を軽減できると共に、従来に比較して不定形試料の分析効率を向上させることができる分析システム及び分析方法を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る分析システムは、三次元形状測定装置と、電子プローブマイクロアナライザ本体と、該電子プローブマイクロアナライザ本体に接続された測定系と、該測定系に接続された測定制御装置と、三次元形状測定装置と該測定制御装置とを接続するためのインターフェースとを備えた分析システムであって、前記三次元形状測定装置により試料を測定して該試料の形状データを得、これにより得られた形状データを前記インターフェースを介して前記測定制御装置に転送し、前記測定制御装置により該形状データに対して、形状データの座標値を電子プローブマイクロアナライザ本体のステージの座標値に変換する座標変換を行って座標変換後の形状データを記憶し、当該記憶した座標変換後の形状データに基づいて前記電子プローブマイクロアナライザ本体における試料の分析位置及び高さを制御することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る分析方法は、三次元形状測定装置と、電子プローブマイクロアナライザ本体と、該電子プローブマイクロアナライザ本体に接続された測定系と、該測定系に接続された測定制御装置と、三次元形状測定装置と該測定制御装置とを接続するためのインターフェースとを備えた分析システムを用いた分析方法であって、前記三次元形状測定装置により試料を測定して該試料の形状データを得、これにより得られた形状データを前記インターフェースを介して前記測定制御装置に転送し、前記測定制御装置により該形状データに対して、形状データの座標値を電子プローブマイクロアナライザ本体のステージの座標値に変換する座標変換を行って座標変換後の形状データを記憶し、当該記憶した座標変換後の形状データに基づいて前記電子プローブマイクロアナライザ本体における試料の分析位置及び高さを制御することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ実施の形態について説明する。
図１は、電子プローブマイクロアナライザを用いた分析システムの一実施形態を示す図であり、図中、１は電子線、２は試料、４はＷＤＳ、５は分光結晶、６は検出器、７はＷＤＳ測定系、８はホルダ、９はステージ、１０はステージ駆動機構、１１はコントローラ、１２は測定制御装置、１３はインターフェース（以下、Ｉ／Ｆと記す）、１４は三次元形状測定装置、１５はホルダを示す。なお、図１においては本発明の本質的でない部分については省略してある。
【００１４】
試料２はホルダ８に載置され、そのホルダ８はステージ９に装着されている。電子線１を試料２に照射すると、試料２から特性Ｘ線が発生する。特性Ｘ線はＷＤＳ４の分光結晶５で分光され、検出器６で検出される。検出器６からの信号はＷＤＳ測定系７に入力されて計数等の所定の処理が施される。なお、ＷＤＳ測定系７はアンプ、タイマ、カウンタ等で構成されるが、この点は周知でもあり、本発明において本質的な事項でもないので説明は省略する。
【００１５】
ステージ９はステージ駆動機構１０によって駆動される。ステージ駆動機構１０は、また、コントローラ１１からの手動操作によっても駆動される。従って、試料２を手動で移動させる必要が生じた場合には、オペレータはコントローラ１１を操作して手動でステージ９を駆動することができる。
【００１６】
測定制御装置１２は、ＷＤＳ測定系７、ステージ駆動機構１０の制御等、当該ＥＰＭＡの動作を統括して管理する機能を有するものであり、ＣＰＵ及びその周辺回路で構成されている。また、測定制御装置１２にはキーボード等の入力装置やＣＲＴ等の表示装置も備えられている。
【００１７】
更に、測定制御装置１２は、Ｉ／Ｆ１３を介して三次元形状測定装置１４と接続されている。三次元形状測定装置１４は、試料２を載置したホルダ１５を装着した状態で試料２の三次元形状を測定できるようになされている。そして、三次元形状測定装置１４で測定して得られた試料２の形状データはＩ／Ｆ１３を介して測定制御装置１２に転送される。このＩ／Ｆ１３はシリアルＩ／Ｆでもよく、パラレルＩ／Ｆでもよい。なお、ホルダ１５としては、ＥＰＭＡのステージ９に装着するホルダ８をそのまま使用できるようになされているのが望ましいものである。
【００１８】
三次元形状測定装置１４としては、オートフォーカス顕微鏡を用いて試料の三次元の形状データを得る方式のもの、あるいは光の干渉を利用して三次元形状データを得る方式のもの等が知られているが、何れの方式のものを用いてもよい。なお、前者のオートフォーカス顕微鏡を用いる方式は、試料を上下させながらオートフォーカス顕微鏡で適宜のオートフォーカス方法により合焦位置を求め、その合焦位置でのステージの高さを読み取る動作を予め設定された格子点について連続して行って表面形状を求める方式である。また、後者の光の干渉を利用する方式は、ガラス格子等を通して試料表面に光を投射し、試料表面上に生じた干渉縞をＴＶカメラ等で画像として読み取り、その縞の像を解析することによって表面形状を求める方式である。
【００１９】
三次元形状測定装置１４で測定して得た表面形状のデータは例えば図２に示すようである。この形状データによれば、試料２の表面の各部位の高さが分かり、従って、図３に示すような貫通孔を有する試料の場合には、どの位置にどのような貫通孔があるかを明確に知ることができることは明らかであろう。
【００２０】
次に、図１に示す分析システムにより試料２の分析を行う場合について説明する。
【００２１】
まず、試料２をホルダ１５に載置し、ズレや歪みがないように固定する。次に、このホルダ１５を三次元形状測定装置１４に装着して三次元形状を測定する。測定が終了すると、三次元形状測定装置１４は測定した形状データをＩ／Ｆ１３を介して測定制御装置１２に転送する。
【００２２】
測定制御装置１２は形状データを受けるとそれを記憶する。オペレータは当該形状データを測定制御装置１２の表示装置に表示させる等によって試料２の表面形状を明確に知ることができるので、分析点や分析領域の設定、及びそのときの高さの設定、あるいは分析を行わない領域の設定等を容易に行うことができ、オペレータの負担を従来に比較して軽減することができる。
【００２３】
そして、測定制御装置１２は、設定された分析点、分析領域を次々に自動的に分析するようにステージ駆動機構１０を制御する。また、測定制御装置１２は、分析点や分析領域を移動したときには、移動後の分析点や分析領域に対して設定された高さに試料２の高さを自動的に制御する。このことによって、合焦のための時間が大幅に短縮される。
【００２４】
以上の動作によって、分析効率は従来より向上される。なお、三次元形状測定装置１４で表面形状を測定した後には、ＥＰＭＡで分析を行うために、試料２をＥＰＭＡのホルダ８に載置してステージ９に装着する必要があることは当然である。
【００２５】
以上の説明では、測定制御装置１２は、三次元形状測定装置１４から転送された形状データをそのまま記憶するものとしたが、場合によっては三次元形状測定装置１４で得た形状データに対して座標変換を行う必要が生じる。
【００２６】
即ち、ＥＰＭＡのステージ９上には適宜に原点と座標が設定され、同様に三次元形状測定装置１４においても適宜に原点と座標が設定されている。従って、ＥＰＭＡのステージ９に装着するホルダ８に試料２を載置した状態で三次元形状測定装置１４のある座標位置に装着して表面形状を測定し、その後当該ホルダ８をステージ９に装着するに際して、三次元形状測定装置１４において装着したと同じ座標位置に装着するようにすれば座標変換の必要はなく、三次元形状測定装置１４で得た形状データをそのまま測定制御装置１２で用いることができる。
【００２７】
このようにするには、三次元形状測定装置１４のホルダ及びステージをＥＰＭＡのホルダ及びステージと同じとし、その駆動軸の方向も同じにすればよい。
【００２８】
しかし、三次元形状測定装置１４のホルダ、ステージがＥＰＭＡのホルダ、ステージと異なる場合には、一般に座標変換を行う必要がある。この座標変換は平行移動と回転で行うことができる。なぜなら、原点の設定は座標値の平行移動で代用することができ、座標軸の設定は座標軸の回転で代用することができるからである。
【００２９】
従って、ＥＰＭＡのステージ９の座標値をｘ，ｙ，ｚとし、三次元形状測定装置１４で得た表面形状の座標値をｘｍ  ，ｙｍ  ，ｚｍ  とすると、座標変換は次の式で行うことができる。
【００３０】
【数１】
0003600704.tif 000002
【００３１】
ここで、ａｉｊ（ｉ＝１，２，３  ，ｊ＝１，２，３，４）は係数である。
【００３２】
以上のようであるので、ＥＰＭＡで分析を行うに際して、３次元形状測定装置１４で試料２の表面形状を予め測定し、その形状データに基づいて分析点、分析領域の設定、その高さの設定、または分析を行わない領域の設定等を行うことができるので、不定形試料を扱う際のオペレータの負担が軽減されるばかりでなく、分析点、分析領域を移動した後の合焦のための時間等が短縮されるので、効率よく分析を行うことができるものである。
【００３３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。
【００３４】
例えば、上記の説明では、三次元形状測定装置１４で得た形状データはＩ／Ｆ１３により測定制御装置１２に転送するものとしたが、フロッピーディスクや光磁気ディスク等の適宜な記憶媒体を用いてもよい。また、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）によって通信を行ってもよい。
【００３５】
また、三次元形状測定装置１４において、試料の形状を粗く測定しておき、その後、測定制御装置１２において測定されなかった点の位置情報を任意の方法で補間するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る分析システムの一実施形態を示す図である。
【図２】三次元形状測定装置１４で測定して得た表面形状のデータの例を示す図である。
【図３】不定形試料の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１…電子線、２…試料、４…ＷＤＳ、５…分光結晶、６…検出器、７…ＷＤＳ測定系、８…ホルダ、９…ステージ、１０…ステージ駆動機構、１１…コントローラ、１２…測定制御装置、１３…インターフェース（Ｉ／Ｆ）、１４…三次元形状測定装置、１５…ホルダ。
【図１】
0003600704.tif 000003
【図２】
0003600704.tif 000004
【図３】
0003600704.tif 000005