(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物に対して集束イオンビームを照射する集束イオンビーム照射器と、集束イオンビームが前記測定対象物に照射されることで当該測定対象物から放出される二次イオンを検出する分析計と、を有する測定装置を用いて、粒子の分析を行う粒子分析方法であって、
前記測定対象物は、所定の基板上に予め分級された、平均粒子径が３μｍ以下の粒子であり、
一次イオンの照射条件が１×１０１４イオン／ｃｍ２〜１×１０１７イオン／ｃｍ２に設定された前記集束イオンビームを、前記粒子のそれぞれに対して照射し、当該集束イオンビームにより前記粒子のそれぞれの表面を研削する研削ステップと、
前記研削ステップの前後で実施され、前記粒子のそれぞれに対して、一次イオンの照射条件が１×１０１４イオン／ｃｍ２未満に設定された前記集束イオンビームを照射して、前記粒子のそれぞれから放出される二次イオンを検出し、前記粒子のそれぞれについて、粒子の粒子径に関する情報を少なくとも含む前記粒子の構造を解析する解析ステップと、
前記研削ステップの前後での前記粒子の構造に関する解析結果に基づいて、前記粒子のそれぞれについて、粒子の表面における液体の存在の有無を判断する判断ステップと、
を含み、
前記判断ステップにおいて前記液体が存在していると判断された前記粒子に対して、前記研削ステップと、当該研削ステップ後における前記解析ステップと、を再度実施する、粒子分析方法。
【請求項２】
前記研削ステップでは、前記粒子の粒子径に応じて、前記一次イオンの照射条件が制御される、請求項１に記載の粒子分析方法。
【請求項３】
前記研削ステップでは、
粒子径が３μｍ未満の前記粒子を研削する際には、前記照射条件として、１×１０１４イオン／ｃｍ２〜９×１０１５イオン／ｃｍ２が設定され、
粒子径が３μｍ以上の前記粒子を研削する際には、前記照射条件として、９×１０１５イオン／ｃｍ２〜１×１０１７イオン／ｃｍ２が設定される、請求項２に記載の粒子分析方法。
【請求項４】
前記判断ステップでは、着目している前記粒子について、前記研削ステップの前後での前記粒子径の減少の度合いが所定の閾値以上であった場合に、前記着目している粒子の表面に液体が存在していると判断される、請求項１〜３の何れか１項に記載の粒子分析方法。
【請求項５】
前記分析計は、前記粒子から放出された二次イオンの質量を分析する質量分析計であり、
前記解析ステップでは、
前記質量分析計における前記二次イオンの検出位置の二次元分布を利用して、前記粒子の粒子径が解析され、
前記質量分析計における前記二次イオンの質量に基づいて、前記粒子の構成元素が特定される、請求項１〜４の何れか１項に記載の粒子分析方法。
【請求項６】
前記質量分析計の質量分解能は、５００以上である、請求項５に記載の粒子分析方法。
【請求項７】
測定対象物に対して集束イオンビームを照射する集束イオンビーム照射器、及び、集束イオンビームが前記測定対象物に照射されることで当該測定対象物から放出される二次イオンを検出する分析計を少なくとも有する測定装置と、
前記測定装置を制御するとともに、前記分析計による検出結果を利用して前記測定対象物の構造を解析する演算処理装置と、
を備え、
前記測定対象物は、所定の基板上に予め分級された、平均粒子径が３μｍ以下の粒子であり、
前記演算処理装置は、
前記集束イオンビーム照射器における一次イオンの照射条件を１×１０１４イオン／ｃｍ２〜１×１０１７イオン／ｃｍ２に設定することで、前記測定装置を、前記粒子のそれぞれの表面を研削する研削処理モードに設定し、一次イオンの照射条件を１×１０１４イオン／ｃｍ２未満に設定することで、前記測定装置を、前記粒子のそれぞれについて、粒子の粒子径に関する情報を少なくとも含む前記粒子の構造を解析する解析処理モードに設定する測定装置制御部と、
前記解析処理モードに設定された前記測定装置における前記分析計での検出結果を利用して、前記粒子の構造を解析する解析部と、
前記解析部による解析結果に基づき、前記粒子のそれぞれについて、粒子の表面における液体の存在の有無を判断する判断部と、
を有し、
前記測定装置制御部は、前記測定装置に対して、前記研削処理モードにおける研削の前後に前記解析処理モードにおける測定を実施させ、
前記判断部は、前記研削処理モードの前後での前記粒子の構造に関する解析結果に基づいて、前記粒子のそれぞれについて、粒子の表面における液体の存在の有無を判断し、
前記測定装置制御部は、前記液体が存在していると判断された前記粒子に対して、前記研削処理モードにおける研削と、前記解析処理モードにおける測定と、を再度実施させる、粒子分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小粒子状物質、特に粒子径が約２．５μｍ以下の微粒子である、いわゆるＰＭ２．５を分析するための、粒子分析方法及び粒子分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＭ１０やＰＭ２．５等の微小粒子状物質は、大気中を長時間浮遊し、人間の体内に侵入すると、様々な健康被害を引き起こすことが知られている。その中でも、特に、ＰＭ２．５については、人体に対して特に大きな影響を及ぼすことが懸念されている。
【０００３】
そこで、このような大気中を浮遊する微粒子については、その発生源（排出源）を特定するための技術が求められている。微粒子の発生源や、その後の飛散履歴を特定することができれば、より有効な対策を講じることが可能となるからである。
【０００４】
しかしながら、通常、大気中に浮遊している微粒子には、様々な発生源に起因するものが混ざり合っている。従って、ある微粒子群の発生源を正確に知るためには、粒子ごとに発生源を特定することが求められている。
【０００５】
ここで、ある１つの微粒子に注目した場合、その粒子径、成分（構成元素）及び濃度は、発生源ごとにその特徴が異なると考えられる。つまり、これらの情報は、微粒子ごとの発生源を示す有力な情報であり得る。従って、大気中から採取した微粒子群を分析し、粒子ごとにこれらの情報を得ることができれば、微粒子ごとの発生源を特定することができる。複数の微粒子に対する分析結果から、微粒子群についての粒子径、成分及び濃度の代表値を求めれば、当該微粒子群に対する発生源の影響を切り分けることができる可能性がある。
【０００６】
しかしながら、例えばＰＭ２．５の分析については公定法が規定されているが、当該公定法では、フィルタ等で採取したＰＭ２．５の粒子群全ての平均組成しか把握することができない。つまり、粒子ごとの粒子径、成分及び濃度についての情報を得ることはできない。発生源を特定するためのマーカーとなり得る成分が検出されれば、公定法による分析であっても発生源を切り分けることができる可能性はあるが、通常はそのようなケースはほとんど生じ得ない。
【０００７】
そこで、微粒子に対して１粒子解析を行う技術が開発されている。１粒子解析では、採取した微粒子群について、１粒子ごとに、その粒子径、成分及び濃度が解析される。例えば、以下の特許文献１には、試料台に載置された基板上の微粒子に電子ビームを照射する電子ビーム照射器と、電子ビームの照射により当該微粒子から発生する二次電子を検出する検出器と、当該微粒子に集束イオンビームを照射する集束イオンビーム照射器と、集束イオンビームの照射により当該微粒子から発生する二次イオンを検出する質量分析器と、を有する装置を用いて、当該微粒子に対して１粒子解析を行う方法が開示されている。
【０００８】
上記特許文献１に開示されている方法では、電子ビームの照射により発生した二次電子を検出した結果に基づいてＳＥＭ像を生成し、当該ＳＥＭ像に基づいて分析対象の微粒子を特定するとともに当該微粒子の粒子径が測定される。そして、集束イオンビームの照射により微粒子から発生した二次イオンを検出した結果に基づいて、当該微粒子の成分が分析される。
【０００９】
また、以下の非特許文献１には、試料台に載置された基板上の微粒子に集束イオンビームを照射する集束イオンビーム照射器と、集束イオンビームの照射により当該微粒子から発生する二次イオンを検出する質量分析器と、を有する装置を用いて、当該微粒子に対して１粒子解析を行う方法が開示されている。
【００１０】
上記非特許文献１に開示されている方法では、集束イオンビームの照射により微粒子から発生した二次イオンを検出した結果に基づいて、当該微粒子の成分が分析される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１１−１６３８７２号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】坂本哲夫、「ＰＭ２．５個別粒子分析のための高分解能ＴＯＦ−ＳＩＭＳ装置の開発と越境微粒子分析への応用」、ＴＭＳ研究、ＴＭＳ研究会、２０１４年、第１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ここで、一般環境下で微粒子を捕集した際には、微粒子の周囲を液体が覆っていることが多い。そのため、微粒子を捕集するための基板に付着した微粒子について、液体以外の部分に対応する本来の微粒子の粒子径を正確に測定することが、上記のような１粒子解析では重要となる。
【００１４】
しかしながら、上記特許文献１に開示されている技術では、液体に覆われた粒子に関しては言及されておらず、上記特許文献１に開示されている技術を用いるのみでは、液体に覆われた粒子の粒子径を正確に測定することは困難である。
【００１５】
また、上記非特許文献１では、集束イオンビームを用いて、粒子の表面に存在している油分を除去することは開示されているが、上記非特許文献１に開示されている技術は、粒子の粒子径を測定するための技術ではなく、また、粒子の表面に存在している油分を除去するための集束イオンビームの照射条件等については、一切開示されていない。従って、上記非特許文献１に開示されている技術を用いるのみでは、粒子の周囲に存在する液体のみを効果的に除去することは困難であり、粒子の周囲に存在する液体のみならず、粒子自体も研削してしまう可能性がある。そのため、上記非特許文献１に開示されている技術を用いるのみでは、液体に覆われた粒子の粒子径を正確に測定することは困難である。
【００１６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、周囲が液体によって被覆されている粒子であっても、粒子の粒子径に関する情報を含む粒子の構造を正確に分析することが可能な、粒子分析方法及び粒子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】
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、測定対象物に対して集束イオンビームを照射する集束イオンビーム照射器と、集束イオンビームが前記測定対象物に照射されることで当該測定対象物から放出される二次イオンを検出する分析計と、を有する測定装置を用いて、粒子の分析を行う粒子分析方法であって、前記測定対象物は、所定の基板上に予め分級された、平均粒子径が３μｍ以下の粒子であり、一次イオンの照射条件が１×１０１４イオン／ｃｍ２〜１×１０１７イオン／ｃｍ２に設定された前記集束イオンビームを、前記粒子のそれぞれに対して照射し、当該集束イオンビームにより前記粒子のそれぞれの表面を研削する研削ステップと、前記研削ステップの前後で実施され、前記粒子のそれぞれに対して、一次イオンの照射条件が１×１０１４イオン／ｃｍ２未満に設定された前記集束イオンビームを照射して、前記粒子のそれぞれから放出される二次イオンを検出し、前記粒子のそれぞれについて、粒子の粒子径に関する情報を少なくとも含む前記粒子の構造を解析する解析ステップと、前記研削ステップの前後での前記粒子の構造に関する解析結果に基づいて、前記粒子のそれぞれについて、粒子の表面における液体の存在の有無を判断する判断ステップと、を含み、前記判断ステップにおいて前記液体が存在していると判断された前記粒子に対して、前記研削ステップと、当該研削ステップ後における前記解析ステップと、を再度実施する粒子分析方法が提供される。
【００１８】
前記研削ステップでは、前記粒子の粒子径に応じて、前記一次イオンの照射条件が制御されることが好ましい。
【００１９】
前記研削ステップでは、粒子径が３μｍ未満の前記粒子を研削する際には、前記照射条件として、１×１０１４イオン／ｃｍ２〜９×１０１５イオン／ｃｍ２が設定され、粒子径が３μｍ以上の前記粒子を研削する際には、前記照射条件として、９×１０１５イオン／ｃｍ２〜１×１０１７イオン／ｃｍ２が設定されることが好ましい。
【００２０】
前記判断ステップでは、着目している前記粒子について、前記研削ステップの前後での前記粒子径の減少の度合いが所定の閾値以上であった場合に、前記着目している粒子の表面に液体が存在していると判断されることが好ましい。
【００２１】
前記分析計は、前記粒子から放出された二次イオンの質量を分析する質量分析計であり、前記解析ステップでは、前記質量分析計における前記二次イオンの検出位置の二次元分布を利用して、前記粒子の粒子径が解析され、前記質量分析計における前記二次イオンの質量に基づいて、前記粒子の構成元素が特定されることが好ましい。
【００２２】
前記質量分析計の質量分解能は、５００以上であることが好ましい。
【００２３】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、測定対象物に対して集束イオンビームを照射する集束イオンビーム照射器、及び、集束イオンビームが前記測定対象物に照射されることで当該測定対象物から放出される二次イオンを検出する分析計を少なくとも有する測定装置と、前記測定装置を制御するとともに、前記分析計による検出結果を利用して前記測定対象物の構造を解析する演算処理装置と、を備え、前記測定対象物は、所定の基板上に予め分級された、平均粒子径が３μｍ以下の粒子であり、前記演算処理装置は、前記集束イオンビーム照射器における一次イオンの照射条件を１×１０１４イオン／ｃｍ２〜１×１０１７イオン／ｃｍ２に設定することで、前記測定装置を、前記粒子のそれぞれの表面を研削する研削処理モードに設定し、一次イオンの照射条件を１×１０１４イオン／ｃｍ２未満に設定することで、前記測定装置を、前記粒子のそれぞれについて、粒子の粒子径に関する情報を少なくとも含む前記粒子の構造を解析する解析処理モードに設定する測定装置制御部と、前記解析処理モードに設定された前記測定装置における前記分析計での検出結果を利用して、前記粒子の構造を解析する解析部と、前記解析部による解析結果に基づき、前記粒子のそれぞれについて、粒子の表面における液体の存在の有無を判断する判断部と、を有し、前記測定装置制御部は、前記測定装置に対して、前記研削処理モードにおける研削の前後に前記解析処理モードにおける測定を実施させ、前記判断部は、前記研削処理モードの前後での前記粒子の構造に関する解析結果に基づいて、前記粒子のそれぞれについて、粒子の表面における液体の存在の有無を判断し、前記測定装置制御部は、前記液体が存在していると判断された前記粒子に対して、前記研削処理モードにおける研削と、前記解析処理モードにおける測定と、を再度実施させる粒子分析装置が提供される。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように本発明によれば、周囲が液体によって被覆されている粒子であっても、粒子の粒子径に関する情報を含む粒子の構造を正確に分析することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に粒子分析装置の全体構成の一例を示したブロック図である。
【図２】測定対象物である粒子の断面構造の一例を模式的に示した説明図である。
【図３Ａ】同実施形態に係る粒子分析装置が備える測定装置の構成の一例を模式的に示した説明図である。
【図３Ｂ】同実施形態に係る粒子分析装置が備える測定装置の構成の一例を模式的に示した説明図である。
【図４】同実施形態に係る粒子分析装置が備える演算処理装置の構成の一例を示したブロック図である。
【図５】同実施形態に係る演算処理装置が有するデータ処理部の構成の一例を示したブロック図である。
【図６】同実施形態に係る演算処理装置におけるデータ解析処理について説明するための説明図である。
【図７】同実施形態に係る演算処理装置における液体存在有無の確認方法について説明するための説明図である。
【図８】一次イオン照射条件に応じた粒子の測定例を示した図である。
【図９】一次イオン照射条件に応じた粒子径分布の測定例を示したグラフ図である。
【図１０】同実施形態に係る粒子分析方法の流れの一例を示した流れ図である。
【図１１】同実施形態に係る演算処理装置のハードウェア構成の一例を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２７】
（実施形態）
＜粒子分析装置の全体構成について＞
以下では、まず、図１及び図２を参照しながら、本発明の実施形態に係る粒子分析装置の全体構成について、簡単に説明する。図１は、本実施形態に係る粒子分析装置の全体構成の一例を示したブロック図であり、図２は、測定対象物である粒子の断面構造の一例を模式的に示した説明図である。
【００２８】
本実施形態に係る粒子分析装置１０は、試料台１上に載置された捕集基板３に捕集されている環境微粒子Ｓ（以下、単に、「微粒子」Ｓや「粒子」Ｓともいう。）を測定対象物とし、かかる微粒子Ｓの粒子径に関する情報を少なくとも含む粒子の構造を分析する装置である。かかる粒子分析装置１０は、図１に模式的に示したように、測定装置１００と、演算処理装置２００と、を主に備える。
【００２９】
ここで、試料台１は、微粒子Ｓが捕集された捕集基板３が載置されるものであり、その高さ及び水平面内での位置が調整できるように、互いに直交する３方向（鉛直方向、前後方向及び左右方向）に移動可能に構成されることが好ましく、更に、鉛直方向を回転軸方向として回転可能なように構成されていてもよい。このような試料台１については、特に限定されるものではなく、公知のものを利用することが可能である。このような試料台１は、未図示の真空槽（チャンバー）中に配設されている。
【００３０】
捕集基板３は、測定対象物である微粒子Ｓの捕集に用いられる基板であり、原子レベルでフラットな平滑面を有することが理想的である。このような捕集基板３としては、例えば、シリコンウェハや、ＳｉＣ基板や、ＧａＡｓ基板や、サファイア基板や、ガラス基板等といった、各種の基板を挙げることができる。かかる捕集基板３は、バーチャルインパクタや、ポータブルサンプラーや、カスケードインパクタ等の分級器の内部に設置され、かかる基板上に測定対象物である微粒子Ｓが捕集される。その後、捕集基板３は、分級器の内部から取り出され、試料台１の上に固定される。
【００３１】
ここで、本実施形態に係る粒子分析装置１０では、上記の微粒子Ｓとして、上記の分級器により予め分級された、平均粒子径が３μｍ以下の微粒子（すなわち、ＰＭ２．５）に着目する。また、かかる微粒子Ｓは、一般環境下で捕集される微粒子である。
【００３２】
一般環境下で捕集される微粒子には、図２に模式的に示したように、固体成分のみから構成される微粒子（図２における粒子Ｂ）以外に、固体成分の周囲を液体成分が覆っている微粒子（図２における粒子Ａ）が存在することが多い。図２に示した粒子Ａのように、固体成分の周囲に液体成分が存在している粒子は、液体成分に起因して本来の粒子径（すなわち、固体成分に対応する部分の粒子径）よりも大きな粒子径となっていると考えられる。そのため、本実施形態で着目するような１粒子解析を精度よく実施するためには、このような液体成分を適切に除去することが重要となる。
【００３３】
以下で詳述する本実施形態に係る粒子分析装置１０は、図２に示した粒子Ａのように、周囲が液体によって被覆されている粒子であっても、粒子の粒子径に関する情報を含む粒子の構造を正確に分析することが可能な装置である。
【００３４】
かかる粒子分析装置１０が備える測定装置１００は、測定対象物である粒子Ｓを、１粒子毎に所定の集束イオンビームを用いて測定する装置である。測定装置１００は、着目している微粒子Ｓに関する測定データを生成すると、生成した測定データを演算処理装置２００に対して出力する。なお、かかる測定装置１００の詳細な構成については、以下で改めて詳述する。
【００３５】
粒子分析装置１０が備える演算処理装置２００は、測定装置１００を制御するとともに、測定装置１００による測定結果を利用して、測定対象物である微粒子Ｓの構造を解析する装置である。演算処理装置２００が所定の演算処理を実施することで、微粒子Ｓの構造（例えば、粒子径や構成元素や濃度等）に関する各種の情報が解析される。このような演算処理装置２００は、例えば、コンピュータや各種サーバ等といった各種の情報処理装置によって実現される。なお、かかる演算処理装置２００の詳細な構成についても、以下で改めて詳述する。
【００３６】
本実施形態に係る粒子分析装置１０は、以上のような測定装置１００及び演算処理装置２００が互いに連携することで、粒子の粒子径に関する情報を含む粒子の構造を正確に分析することが可能となる。
【００３７】
なお、図１では、測定装置１００と演算処理装置２００がそれぞれ別個の装置として図示されているが、演算処理装置２００は、測定装置１００を構成する各機器に実装されたＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等によって実現されるＩＣチップであっても良いことは言うまでもない。
【００３８】
＜測定装置１００の構成について＞
次に、図３Ａ及び図３Ｂを参照しながら、本実施形態に係る粒子分析装置１０が備える測定装置１００について、詳細に説明する。図３Ａ及び図３Ｂは、本実施形態に係る粒子分析装置が備える測定装置の構成の一例を模式的に示した説明図である。
【００３９】
[構成例−１]
本実施形態に係る測定装置１００は、図３Ａに示したように、集束イオンビーム（Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ：ＦＩＢ）照射器１０１と、分析計１０３と、を少なくとも備える。
【００４０】
集束イオンビーム照射器１０１は、測定対象物である微粒子Ｓに対して、集束イオンビームを照射する機器である。かかる集束イオンビーム照射器１０１は、公知のものを利用することが可能であり、例えば、液体金属であるガリウム（Ｇａ）イオン源からイオンビームを取り出し、微粒子Ｓの表面において数十ｎｍのレベルまでイオンビームを集束させることが可能な装置を利用することができる。また、近年では、ガリウムイオン源の他にも、ビスマス（Ｂｉ）や金（Ａｕ）等の集束イオン源も開発されており、これらの集束イオン源を利用することも可能である。
【００４１】
集束イオンビーム照射器１０１の集束イオン源としてＧａイオン源を用いた場合、微粒子Ｓの表面において、集束イオンビーム照射器１０１から照射されたパルス状のＧａイオンビーム（一次イオン）が微粒子Ｓの表面を構成する原子をスパッタリングする。これにより、微粒子Ｓから二次イオンが放出されることとなる。このようにして発生した二次イオンは、後述する分析計１０３により検出される。
【００４２】
分析計１０３は、集束イオンビーム照射器１０１からの集束イオンビームにより微粒子Ｓから放出された二次イオンを検出及び分析する機器である。本実施形態に係る測定装置１００では、このような分析計１０３として、質量分析計（Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いることが好ましい。質量分析計には、四重極型質量分析計や、二重収束型質量分析計等のような様々な機構の質量分析計が存在するが、本実施形態で着目するＰＭ２．５のような微粒子を分析対象とする場合には、飛行時間型質量分析計（Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ−Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ：ＴＯＦ−ＳＩＭＳ）を用いることが好ましい。飛行時間型質量分析計を用いることで、四重極型質量分析計や二重収束型質量分析計を用いるよりも、分析対象である微粒子Ｓの元素及び分子情報を広質量範囲で取得することが可能となる。
【００４３】
ここで、上記質量分析計の質量分解能（質量ｍと質量ｍ+Δｍの２本のピークが１０％谷間（１０％Ｖａｌｌｅｙ）で分離される質量分解能（Ｒ＝ｍ／Δｍ））は、５００以上であることが好ましい。かかる質量分解能を有する質量分析計を用いることで、いわゆる高分解能質量スペクトルを得ることが可能となり、微粒子Ｓの成分（構成元素や濃度）をより正確に測定することが可能となる。分析計１０３として用いる質量分析計の質量分解能は、高ければ高いほど良く、その上限値を特に規定するものではない。分析計１０３として用いる質量分析計の質量分解能は、より好ましくは、１０００以上である。
【００４４】
分析計１０３による二次イオンの検出・分析結果に関する測定データは、演算処理装置２００へと出力される。ここで、分析計１０３による二次イオンの検出・分析結果に関する測定データとしては、集束イオンビームの照射により微粒子Ｓから発生した二次電子を検出することで生成される、ＳＩＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｉｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）像に関する測定データや、集束イオンビームの照射により微粒子Ｓから発生した全二次イオンを検出することで生成される、全二次イオン像に関する測定データを挙げることができる。これらＳＩＭ像や全二次イオン像に対して演算処理装置２００が所定の画像処理を施すことで、微粒子Ｓの粒子径を特定することが可能となる。
【００４５】
また、分析計１０３による二次イオンの検出・分析結果に関する他の測定データとしては、微粒子Ｓについての質量スペクトルに関する測定データを挙げることができる。かかる質量スペクトルに関する測定データを演算処理装置２００が解析することで、着目している微粒子Ｓを構成している成分（構成元素）に関する情報や、かかる成分の濃度に関する情報等を得ることができる。
【００４６】
このように、本実施形態に係る測定装置１００として、集束イオンビーム照射器１０１と、飛行時間型質量分析計に代表される分析計１０３と、から構成される、ＦＩＢ−ＴＯＦ−ＳＩＭＳ装置を利用することが可能である。ここで、図３Ａに示したように、試料台１の略鉛直上方に、質量分析計に代表される分析計１０３が配設されることが好ましい。また、集束イオンビーム照射器１０３は、試料台１の任意の高さにおいて、水平に設置された試料台１に対して例えば伏角が４５°となる方向から、微粒子Ｓに集束イオンビームを照射するように配設されることが好ましい。
【００４７】
[構成例−２]
また、本実施形態に係る測定装置１００は、図３Ｂに模式的に示したように、図３Ａに示した装置構成に加えて、更に、電子ビーム（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ：ＥＢ）照射器１０５と、二次電子検出器１０７と、を有するように構成されていてもよい。
【００４８】
電子ビーム照射器１０５は、測定対象物である微粒子Ｓに対して、集束された電子ビームを照射する機器である。また、二次電子検出器１０７は、電子ビームの照射された微粒子Ｓから放出された二次電子を検出する検出器である。かかる電子ビーム照射器１０５や二次電子検出器１０７は、公知のものを利用することが可能である。
【００４９】
このように、本実施形態に係る測定装置１００として、集束イオンビーム照射器１０１と、飛行時間型質量分析計に代表される分析計１０３と、電子ビーム照射器１０５と、二次電子検出器１０７と、から構成される、ＦＩＢ−ＥＢ−ＴＯＦ−ＳＩＭＳ装置を利用することも可能である。
【００５０】
図３Ｂに示したようなＦＩＢ−ＥＢ−ＴＯＦ−ＳＩＭＳ装置を利用する場合、試料台１の略鉛直上方に、質量分析計に代表される分析計１０３が配設される。また、集束イオンビーム照射器１０１及び電子ビーム照射器１０５は、試料台１の任意の高さにおいて、微粒子Ｓの表面の同一地点に集束イオンビーム及び電子ビームをそれぞれ照射できるように、分析計１０３を挟んで、試料台１に対して左右対称な関係となる位置に配設される。例えば、集束イオンビーム照射器１０１及び電子ビーム照射器１０５は、水平に設置された試料台１に対して、例えば伏角が４５°となる方向から、微粒子Ｓにビームを照射するように配設される。
【００５１】
捕集基板３上の微粒子Ｓに対して、電子ビーム照射器１０５から電子ビームを走査しながら照射することで、電子ビームの照射により微粒子Ｓから発生した二次電子が、二次電子検出器１０７によって検出され、着目している微粒子ＳのＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）像が生成される。図３Ｂに示したような測定装置１００を用いる場合、質量分析計に代表される分析計１０５によるＳＩＭ像に代えて、かかるＳＥＭ像を用いることでも、着目している微粒子Ｓの粒子径を測定することが可能となる。
【００５２】
また、集束イオンビーム照射器１０１から照射される集束イオンビームにより散乱される電子を二次電子検出器１０７で検出することでもＳＥＭ像を生成することが可能であり、かかるＳＥＭ像を用いて、着目している微粒子Ｓの粒子径を測定することも可能である。
【００５３】
また、測定装置１００が、図３Ｂに示したようなＦＩＢ−ＥＢ−ＴＯＦ−ＳＩＭＳ装置である場合、ＳＥＭの反射電子像における捕集基板３の表面と分析対象の微粒子Ｓとの組成コントラストの差等に基づいて、微粒子Ｓを自動的に認識する機能を、演算処理装置２００に搭載することが可能となる。かかる微粒子の自動認識機能を演算処理装置２００に搭載することで、より簡便に１粒子解析を実現することが可能となる。
【００５４】
以上、図３Ａ及び図３Ｂを参照しながら、本実施形態に係る粒子分析装置１０が備える測定装置１００について、詳細に説明した。
【００５５】
＜１粒子解析の流れ＞
続いて、図３Ａ及び図３Ｂに示したような測定装置１００を用いた１粒子解析の大まかな流れを、簡単に説明する。
【００５６】
１粒子解析を行う際には、まず、試料台１が載置されている真空槽（チャンバー）内を真空にする。そして、試料台１上に載置された捕集基板３の微粒子Ｓに対して、集束イオンビーム照射器１０１から、集束イオンビームを走査しながら照射する。集束イオンビームの照射により微粒子Ｓから放出された二次イオンが、二次イオン検出器として機能する分析計１０３（例えば、飛行時間型質量分析計）によって検出され、微粒子ＳのＳＩＭ像や全二次イオン像が生成される。
【００５７】
後述する演算処理装置２００がこれら全二次イオン像やＳＩＭ像を画像処理することで、捕集基板３上に捕集されている微粒子Ｓを特定することができ、特定した微粒子Ｓの粒子径（例えば、円相当径等の平均粒子径）を測定することが可能となる。
【００５８】
また、上記のような処理と並行して、演算処理装置２００では、特定した微粒子Ｓに対して、ＳＩＭＳ分析が実施される。飛行時間型質量分析計に代表される質量分析計では、加速した二次イオンを内部に設けられる二次イオン検出器で検出することにより、その飛行時間から、当該二次イオンの質量電荷比を測定することができる。演算処理装置２００は、かかる測定結果に基づいて、微粒子Ｓの表面の成分分析を行うことができる。
【００５９】
１つの微粒子Ｓに対して質量分析計による分析が終了したら、ＳＩＭ像又は全二次イオン像に基づいて捕集基板３上の他の微粒子Ｓを選択し、かかる他の微粒子Ｓに対して、同様に、ＳＩＭＳ分析を行う。当該処理を繰り返し行うことにより、捕集した微粒子Ｓの粒子群に対して、粒子ごとの粒子径、成分及び濃度を求めることができる。
【００６０】
なお、捕集基板３上に捕集されている微粒子Ｓの特定は、ユーザがＳＩＭ像や全二次イオン像を観察しながら試料台１を適宜移動させることにより、分析対象である１つの微粒子Ｓを手動で特定することにより実施してもよい。また、測定装置１００が図３Ｂに示したようなＦＩＢ−ＥＢ−ＴＯＦ−ＳＩＭＳ装置である場合には、後述する演算処理装置２００に対して、微粒子の自動認識機能を搭載して、１つ１つの微粒子の特定を自動的に実施させてもよい。
【００６１】
この場合、図３Ｂに示したような測定装置１００では、電子ビーム照射器１０５から電子ビームを走査しながら照射する。電子ビームの照射により微粒子Ｓから発生した二次電子が、二次電子検出器１０７によって検出され、かかる微粒子ＳのＳＥＭ像が生成される。
【００６２】
ここで、演算処理装置２００に対し、ＳＥＭの反射電子像における捕集基板３の表面と分析対象である微粒子Ｓとの組成コントラストの差等に基づいて、かかる微粒子Ｓを自動的に認識する機能を、予め搭載しておく。演算処理装置２００は、ＳＥＭ像が生成されると、当該ＳＥＭ像に基づいて、当該機能によって自動的に、捕集基板３上の複数の微粒子Ｓの中から、分析対象である１つの微粒子Ｓを特定する。このとき、ＳＥＭ像に基づいて、特定した分析対象である微粒子Ｓの粒子径を測定することが可能となる。
【００６３】
以上、測定装置１００を用いた１粒子解析の大まかな流れを、簡単に説明した。
【００６４】
＜演算処理装置２００の構成について＞
次に、図４〜図９を参照しながら、本実施形態に係る粒子分析装置１０が備える演算処理装置２００の構成について、詳細に説明する。
図４は、本実施形態に係る粒子分析装置が備える演算処理装置の構成の一例を示したブロック図であり、図５は、本実施形態に係る演算処理装置が有するデータ処理部の構成の一例を示したブロック図である。図６は、本実施形態に係る演算処理装置におけるデータ解析処理について説明するための説明図であり、図７は、本実施形態に係る演算処理装置における液体存在有無の確認方法について説明するための説明図である。図８は、一次イオン照射条件に応じた粒子の測定例を示した図であり、図９は、一次イオン照射条件に応じた粒子径分布の測定例を示したグラフ図である。
【００６５】
本実施形態に係る演算処理装置２００は、図４に示したように、測定装置制御部２０１と、データ取得部２０３と、データ処理部２０５と、分析結果出力部２０７と、表示制御部２０９と、記憶部２１１と、を主に備える。
【００６６】
測定装置制御部２０１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信装置等により実現される。測定装置制御部２０１は、測定装置１００で実施される各種の測定に際して実施される処理を全般的に制御する。例えば、測定装置制御部２０１は、集束イオンビーム照射器１０１から照射される集束イオンビームにおける一次イオンの照射条件を、所定の条件を満たすように制御する等、集束イオンビーム照射器１０１の動作を全般的に制御したり、質量分析計に代表される分析計１０３の動作を全般的に制御したり、試料台１の位置を制御したりする。また、測定装置１００が、電子ビーム照射器１０５及び二次電子検出器１０７を更に有している場合には、これらの機器の動作を全般的に制御する。これにより、測定装置１００を構成する各機器は、互いに連携しながら各種の機能を実現することが可能となる。
【００６７】
また、測定装置制御部２０１は、後述するデータ処理部２０５と互いに連携しながら、測定装置１００の動作を制御する。これにより、本実施形態に係る演算処理装置２００では、着目している微粒子Ｓの表面に液体成分が存在しているか否かを判断することが可能となる。また、着目している微粒子Ｓの表面に液体成分が存在していると判断された場合、測定装置制御部２０１は、データ処理部２０５から出力されるデータ処理結果が所定の条件を満足するまで、測定装置１００に対して所定の動作を繰り返し実施させる。これにより、着目している微粒子Ｓの表面に液体成分が存在していた場合であっても、液体成分が除去された状態での１粒子解析を実施することが可能となる。なお、かかるデータ処理結果に基づく測定装置１００の動作の制御については、以下で改めて説明する。
【００６８】
データ取得部２０３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信装置等により実現される。データ取得部２０３は、測定装置１００により測定された各種の測定データを取得する。これにより、演算処理装置２００は、質量分析計に代表される分析計１０３で生成されたＳＩＭ像や全二次イオン像に関する画像データや、質量スペクトルに関するデータ等を取得して、取得した各種のデータを、様々なデータ処理に利用することが可能となる。
【００６９】
データ取得部２０３が取得した各種の測定データは、後述するデータ処理部２０５へと出力される。また、データ取得部２０３は、取得した各種の測定データに対して、当該測定データを取得した日時等に関する情報を関連付けて、履歴情報として後述する記憶部２１１に記録してもよい。
【００７０】
データ処理部２０５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。データ処理部２０５は、測定装置１００における分析計１０３での検出結果を利用して、捕集基板３上に捕集されている微粒子Ｓの構造を解析する処理部である。具体的には、データ処理部２０５は、データ取得部２０３から出力された、ＳＩＭ像や全二次イオン像を利用して、捕集基板３上に捕集された微粒子Ｓの粒子径を特定する。また、データ処理部２０５は、データ取得部２０３から、分析計１０３の一例である質量分析計で生成された質量スペクトルに関する測定データが出力された場合には、かかる質量スペクトルを利用して、着目する微粒子Ｓの成分（すなわち、構成元素や、かかる構成元素の含有量（濃度）等）を特定する。
【００７１】
なお、データ処理部２０５の詳細な構成、及び、データ処理部２０５で実施されるデータ処理の詳細については、以下で改めて説明する。
【００７２】
データ処理部２０５は、データ取得部２０３から出力された測定データを利用して、以上のような各種のデータ処理を実施し、得られた処理結果（分析結果）を、後述する分析結果出力部２０７に出力する。
【００７３】
分析結果出力部２０７は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、出力装置、通信装置等により実現される。分析結果出力部２０７は、データ処理部２０５により生成された、着目している微粒子Ｓに関する構造についての解析結果を示すデータや、測定装置１００により生成された各種の画像データそのものを、例えば後述する表示制御部２０９に出力する。また、分析結果出力部２０７は、インターネットやローカルエリアネットワーク等の各種ネットワークを介して、各種サーバ等の外部の装置に対して、得られた微粒子Ｓの構造についての解析結果を示すデータや各種の画像データ等を出力してもよい。また、分析結果出力部２０７は、得られた微粒子Ｓの構造についての解析結果を示すデータや各種の画像データ等を、プリンタ等を利用して印刷物として出力してもよい。
【００７４】
また、分析結果出力部２０７は、得られた微粒子Ｓの構造についての解析結果を示すデータに、当該データを生成した日時等に関する時刻情報を関連づけて、履歴情報として後述する記憶部２１１に記録してもよい。
【００７５】
表示制御部２０９は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、出力装置、通信装置等により実現される。表示制御部２０９は、分析結果出力部２０７から出力された微粒子Ｓの構造についての解析結果を示すデータや、各種の画像データを、演算処理装置２００が備えるディスプレイ等の出力装置や演算処理装置２００の外部に設けられた出力装置等に表示する際の表示制御を行う。これにより、粒子分析装置１０の利用者は、着目している微粒子Ｓの構造に関する解析結果等を、その場で把握することが可能となる。
【００７６】
記憶部２１１は、例えば本実施形態に係る演算処理装置２００が備えるＲＡＭやストレージ装置等により実現される。記憶部２１１には、演算処理装置２００が何らかの処理を行う際に保存する必要が生じた様々なパラメータや処理の途中経過等、または、各種のデータベースやプログラム等が、適宜記録されている。また、記憶部２１１には、測定装置１００により生成された各種の測定データや、データ処理部２０５により生成された各種の解析結果に関するデータ等が、履歴情報として記録されていてもよい。この記憶部２１１は、測定装置制御部２０１、データ取得部２０３、データ処理部２０５、分析結果出力部２０７、表示制御部２０９等が、自由にデータのリード／ライト処理を行うことが可能である。
【００７７】
［データ処理部２０５について］
次に、図５〜図９を参照しながら、本実施形態に係るデータ処理部２０５の詳細な構成を説明すると共に、測定装置制御部２０１と互いに連携しながら実施される、データ処理結果に基づく測定装置１００の動作の制御について、詳細に説明する。
【００７８】
本実施形態に係るデータ処理部２０５は、図５に示したように、解析部２２１と、判断部２２３と、を備える。
【００７９】
○解析部２２１について
解析部２２１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。解析部２２１は、データ取得部２０３から出力された測定装置１００による測定データを利用して、捕集基板３上に捕集された微粒子Ｓの１粒子解析を実施する処理部である。
【００８０】
以下では、まず、解析部２２１によって実施される微粒子Ｓの１粒子解析処理について、図６を参照しながら簡単に説明する。
【００８１】
解析部２２１は、データ取得部２０３からＳＩＭ像や全二次イオン像に関する測定データ（画像データ）を取得すると、まず、利用する画像データ（図６の場合は、全二次イオン像の画像データ）を所定の二値化閾値を利用して二値化して、二値化画像とする。かかる二値化処理により、全二次イオン像のうち、微粒子Ｓが存在していない部分（すなわち、捕集基板３の表面に対応する部分）は、輝度値がゼロとなり、微粒子Ｓが存在している部分（微粒子Ｓに対応している部分）は、輝度値が１となって、微粒子Ｓが存在している部分をより明確にすることができる。図６に示した二値化画像では、輝度値１に対応する部分が黒く表示され、輝度値ゼロに対応する部分が白く表示されている。なお、解析部２２１が利用する二値化閾値については、特に限定するものではなく、利用する分析計１０３の性能等を事前に確認しながら適宜決定すればよい。
【００８２】
その後、解析部２２１は、得られた二値化画像を利用して、二値化画像に写り込んでいる粒子を識別し、識別した粒子のそれぞれをラベリングしていく。これにより、着目している二値化画像中に写り込んでいる微粒子Ｓの総数を特定することが可能となる。また、解析部２２１は、特定した各微粒子Ｓについて、二値化画像を利用して粒子径を測定する。解析部２２１により測定される粒子径は、特に限定されるものではないが、例えば円相当径等の公知の粒子径を挙げることができる。
【００８３】
粒子分析装置１０の利用者は、このようにして生成された二値化画像（例えば、ラベリング後の二値化画像等）を参照しながら、画像中に存在している微粒子Ｓを１つずつ選択し、選択した微粒子Ｓに集束イオンビームが照射されるように試料台１を操作しながら、選択した微粒子Ｓに集束イオンビームを照射させる。かかる集束イオンビームにより、選択した微粒子Ｓから放出される二次イオンを、質量分析計等の分析計１０３で検出することで、微粒子Ｓの構造（構成成分や、構成成分の濃度等）を特定可能な測定データ（例えば、質量スペクトル）を得ることができる。解析部２２１は、このようにして得られた測定データを公知の解析処理に基づき更に解析することで、利用者によって選択された微粒子Ｓの構成元素や、かかる構成元素の含有量（濃度）等を特定することが可能となる。  
【００８４】
また、解析部２２１に対して、先だって説明したような微粒子の自動認識機能を搭載可能である場合には、かかる自動認識機能を利用して、二値化画像に写り込んでいる微粒子Ｓを１つずつ、上記のような方法で自動的に解析していくことが可能となる。この場合、解析部２２１は、微粒子Ｓを１つずつ認識すると、認識した微粒子Ｓの位置に関する情報を測定装置制御部２０１に出力する。測定装置制御部２０１は、解析部２２１から取得した情報を利用して、認識された微粒子Ｓについて、ＳＩＭＳ分析が自動的に実施されるように、測定装置１００の各機器を制御する。あるいは、基板を含む広領域の二次イオン質量分析後に画像処理を行い、一個一個の粒子の質量スペクトルを取得することにより、ＳＩＭＳ分析を自動的に実施することが可能である。
【００８５】
解析部２２１は、以上のようにして得られた、微粒子Ｓの粒子径に関する解析結果や、微粒子の構成成分等に関する解析結果や、ＳＩＭ像又は全二次イオン像そのものを、後述する判断部２２３や、分析結果出力部２０７に出力する。
【００８６】
○データ処理部２０５で用いられる知見について
ここで、本実施形態で着目するような、一般環境下で捕集された微粒子Ｓの表面には、図２に示したように、液体成分が付着していることが多い。このような液体成分が微粒子Ｓの固体成分の周りに存在していると、微粒子Ｓの本来の粒子径や構成元素等を正確に測定することは困難となる。そこで、本発明者らが鋭意検討した結果、測定装置１００に設けられている集束イオンビーム照射器１０１から照射される一次イオンの照射条件を適切に制御することで、微粒子Ｓの周囲に存在している液体部分を、効率的に除去可能であるという知見を得た。以下、かかる知見について、詳細に説明する。
【００８７】
本発明者らが各種の実験を実施しながら鋭意検討した結果、集束イオンビーム（一次イオン）の照射条件を、一般的なＳＩＭＳ解析に用いられる照射条件よりも高い値、具体的には、１×１０１４イオン／ｃｍ２〜１×１０１７イオン／ｃｍ２に設定することで、微粒子Ｓの損傷を最小限に抑制しつつ、微粒子Ｓの固体成分の周囲を覆っている液体成分を効率的に除去（スパッタリング）可能であるとの知見を得た。ここで、一次イオンの照射条件が１×１０１４イオン／ｃｍ２未満である場合には、微粒子Ｓの固体成分の周囲を覆っている液体成分を十分に除去することが困難となる。一方、一次イオンの照射条件が１×１０１７イオン／ｃｍ２超である場合には、微粒子Ｓの固体成分の周囲を覆っている液体成分を除去することは可能であるものの、微粒子Ｓの損傷が大きくなり、微粒子Ｓを正確に測定することが困難となる。
【００８８】
また、上記のような集束イオンビームの照射条件は、着目する微粒子Ｓの粒子径に応じて制御することが更に好ましい。これは、粒子径の小さな微粒子に対して多くの一次イオンを照射してしまうと、粒子径の小さな微粒子の表面からより多くの部分が研削（スパッタリング）されてしまい、着目している微粒子が消失してしまう可能性があるからである。具体的には、平均粒子径が１μｍ未満の微粒子を研削（スパッタリング）する際には、一次イオンの照射条件を、１×１０１４イオン／ｃｍ２〜１×１０１５イオン／ｃｍ２とすることが好ましく、平均粒子径が１μｍ以上３μｍ以下の微粒子を研削（スパッタリング）する際には、一次イオンの照射条件を、１×１０１５イオン／ｃｍ２〜１×１０１６イオン／ｃｍ２とすることが好ましいことが明らかとなった。
【００８９】
次に、微粒子Ｓの固体成分の周囲に液体成分が存在しているか否かの判断基準について、本発明者らが検討を行った結果、以下のような知見を得ることができた。
すなわち、上記のような一次イオンの照射条件で集束イオンビームを照射すると、液体成分は効率的に研削（スパッタリング）される一方で、固体成分については、それほど研削されない。従って、図７に模式的に示したように、固体成分の周囲に液体成分が存在している微粒子Ｓでは、上記のような照射条件によるスパッタリングの前後で、粒子径の減少度合いは大きくなる一方で、固体成分からなる微粒子Ｓでは、上記のような照射条件によるスパッタリングの前後で、粒子径の減少度合いは、小さいと推定される。
【００９０】
また、固体成分の周囲に液体成分が存在している微粒子Ｓでは、上記のような照射条件によるスパッタリングによって液体成分が除去されるため、スパッタリング後には、固体成分が露出するようになり、スパッタリングの前後で、質量スペクトル等で観測される構成元素が変化する可能性もある。
【００９１】
従って、上記のような照射条件による液体成分のスパッタリングの前後で、着目している微粒子Ｓの粒子径の変化度合い（例えば、粒子径の減少率）が所定の閾値以上であった場合には、着目している微粒子Ｓの表面に液体成分が存在していると判断することができる。また、着目している微粒子Ｓの表面から液体成分が完全に除去されて、固体成分が露出するようになると、上記のような粒子径の変化度合いは、所定の閾値未満となると考えられる。従って、スパッタリングの前後における粒子径の変化度合いに着目することで、微粒子Ｓの表面に液体成分が存在しているか否かを、容易に判断することが可能となる。
【００９２】
図８は、ある一般環境下に設置された１つの捕集基板３について、捕集基板３上に捕集されている微粒子Ｓに対し、集束イオンビームの照射条件を変化させながら、ＳＩＭＳ分析を行った結果（具体的には、二次イオンの２次元マッピング結果）を示した模式図である。なお、かかる測定に際して、集束イオン源として、Ｇａイオン源を用いており、図８の上段には、正の電荷を有するＭｇ及びＣ２の分布の様子を示しており、図８の下段には、負の電荷を有するＣ２の分布の様子を示している。
【００９３】
図８において各マッピング像の略中央に位置する粒子に着目する。
この粒子に対して、４．６×１０１１イオン／ｃｍ２の照射条件でＧａイオンを照射した場合、上段の図に示した結果から、かかる粒子の構成成分としてＣ２が含有されていることが明らかとなった。その後、同一の粒子に対して、４．８×１０１５イオン／ｃｍ２の照射条件でＧａイオンを照射したところ、かかる粒子の粒子径は小さなものとなり、かつ、かかる粒子の構成成分は、Ｃ２からＭｇへと変化した。その後、同一の粒子に対して、９．６×１０１５イオン／ｃｍ２、及び、２．９×１０１６イオン／ｃｍ２の照射条件でＧａイオンを照射したところ、かかる粒子の粒子径はほとんど変化せず、また、構成成分もＭｇのままであった。
【００９４】
このような知見から、着目していた粒子に最初観察されたＣ２は、Ｍｇから構成されていた微粒子の周囲に存在していた液体成分（具体的には、油成分）であることが明らかとなった。
【００９５】
また、図９は、ある同一の一般環境下に設置された４つの捕集基板３について、それぞれの捕集基板３上に捕集されている微粒子Ｓの粒子径の分布を、集束イオンビームの照射条件を変化させて測定したものである。図９の各グラフにおいて、横軸は、測定された粒子径（単位：μｍ）であり、縦軸は、該当する粒子径の個数（カウント数）である。
【００９６】
集束イオンビームの照射条件が１×１０１４イオン／ｃｍ２未満である場合には、粒子径０．３μｍ程度の極めて微小な粒子が多く検出されていることがわかる。別途、該当する捕集基板３を観察したところ、これらの極めて微小な粒子は、捕集基板３上に付着していた微小なゴミを誤検出したものであることが明らかとなった。このように、集束イオンビームの照射条件が１×１０１４イオン／ｃｍ２未満である場合には、正確な粒子径の測定を行うことが困難となる。
【００９７】
また、図９左側及び中央のグラフ図に示したように、集束イオンビームの照射条件が１×１０１４イオン／ｃｍ２〜１×１０１７イオン／ｃｍ２の範囲に含まれる場合には、約０．３μｍ〜３μｍの範囲にわたって、微粒子Ｓを検出していることがわかる。
【００９８】
一方、図９中央のグラフ図と図９左側のグラフ図とを比較すると、左側のグラフ図に対して中央のグラフ図では、３μｍ以上の粒子数はほとんど変化が無いが、３μｍ未満の粒子数が減少している。これは、３μｍ未満の粒径を有する粒子は、集束イオンビーム照射条件が、約５×１０１５イオン／ｃｍ２を越えると、粒子自体が研削（スパッタリング）されるためであると考えられる。集束イオンビームの照射条件が１×１０１７イオン／ｃｍ２を越えた右側のグラフ図では、粒径に依らず粒子数全体が減少している。以上の結果から、好ましい集束イオンビーム照射条件は、粒径が３μｍ未満の粒子に対しては、１×１０１４イオン／ｃｍ２以上９×１０１５イオン／ｃｍ２未満であり、粒径が３μｍ以上の粒子に対しては、９×１０１５イオン／ｃｍ２以上１×１０１７イオン／ｃｍ２未満である。
【００９９】
以上のような知見から、１×１０１４イオン／ｃｍ２〜１×１０１７イオン／ｃｍ２に設定することで、微粒子Ｓの損傷を最小限に抑制しつつ、微粒子Ｓの固体成分の周囲を覆っている液体成分を効率的に除去（スパッタリング）可能であり、スパッタリングの前後での粒子径の変化に着目することで、着目している微粒子Ｓの周囲に液体成分が存在しているか否かを容易に判断できることが明らかとなった。
【０１００】
かかる知見に基づき、本発明者らは、以下で説明するような、データ処理結果に基づく測定装置１００の動作の制御に想到した。
【０１０１】
すなわち、図１に示したような粒子分析装置１０を用いて粒子分析を行う場合に、まず、測定装置制御部２０１は、通常のＳＩＭＳ分析に用いられるような、１×１０１４イオン／ｃｍ２未満の照射条件を、集束イオンビーム照射器１０１に設定する。これにより、粒子分析装置１０の測定装置１００は、一般的な二次イオンを利用した粒子径解析を実施するような動作モード（以下では、かかる動作モードのことを、「解析処理モード」ともいう。）に設定されることとなる。このようにして測定された測定データを演算処理装置２００の解析部２２１が解析することで、着目している微粒子のスパッタリング前での粒子径を特定することができる。
【０１０２】
その後、測定装置制御部２０１は、解析部２２１から出力された、着目している微粒子の粒子径に応じて、１×１０１４イオン／ｃｍ２〜１×１０１７イオン／ｃｍ２の範囲内の照射条件を、集束イオンビーム照射器１０１に設定する。これにより、粒子分析装置１０の測定装置１００は、微粒子Ｓの周囲を覆っている可能性のある液体成分をスパッタリングにより効率良く研削するような動作モード（以下では、かかる動作モードのことを、「研削処理モード」ともいう。）に設定されることとなる。このような動作モードにある集束イオンビーム照射器１０１から集束イオンビームを微粒子Ｓに対して照射することで、微粒子Ｓの周囲に液体成分が存在していた場合に、液体成分が効率良く除去されることとなる。
【０１０３】
続いて、測定装置制御部２０１は、再度、測定装置１００が解析処理モードとなるような照射条件を、集束イオンビーム照射器１０１に設定する。その上で、集束イオンビーム照射器１０１は、上記のようなスパッタリング処理後の微粒子Ｓに対して、集束イオンビームを照射する。このようにして測定された測定データを演算処理装置２００の解析部２２１が解析することで、着目している微粒子のスパッタリング後での粒子径を特定することができる。
【０１０４】
このようにして得られた、スパッタリング前後での２種類の粒子径に関する測定データを利用して、図７に示したような粒子径の減少度合いを算出し、得られた結果を閾値判定することで、着目している微粒子Ｓの表面を液体成分が覆っているか否かを、容易に判断することが可能となる。
【０１０５】
着目している微粒子Ｓの表面に液体成分が存在するとの結果が得られた場合、測定装置制御部２０１は、再度、測定装置１００が研削処理モードとなるような照射条件を、集束イオンビーム照射器１０１に設定した上で、所定時間、集束イオンビームを微粒子Ｓに対して照射する。その後、測定装置制御部２０１は、測定装置１００が解析処理モードとなるような照射条件を、集束イオンビーム照射器１０１に設定する。集束イオンビーム照射器１０１は、上記のようなスパッタリング処理後の微粒子Ｓに対して、再度、集束イオンビームを照射する。このようにして測定された測定データを演算処理装置２００の解析部２２１が解析することで、着目している微粒子のスパッタリング後での粒子径を特定することができる。再度実施されたスパッタリングの前後での粒子径の変化度合いに着目することで、再度実施されたスパッタリングにより、液体成分が除去されたか否かを判断することができる。このように、本実施形態に係る粒子分析装置１０では、液体成分が存在していると判断された微粒子Ｓに対して、液体成分が除去されたと判断されるまで、液体成分のスパッタリングと、その後の粒子径の測定処理と、が繰り返されることとなる。
【０１０６】
また、図８に示した知見に基づき、液体成分が除去されたか否かを補助的に検証するために、スパッタリングの前後での構成元素の変化に着目してもよい。
【０１０７】
一方、着目している微粒子Ｓの表面に液体成分が存在しないとの結果が得られた場合には、解析部２２１により特定されたスパッタリング後の解析結果を、着目している微粒子の１粒子解析結果として採用すればよい。
【０１０８】
○判断部２２３について
以上説明したような知見に基づき、データ処理部２０５が備える判断部２２３は、着目している微粒子Ｓについて、粒子の表面に液体成分が存在しているか否かを判断する。
【０１０９】
かかる判断部２２３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現されている。判断部２２３は、具体的には、解析部２２１から出力された、スパッタリング前の粒子の粒子径に関する情報と、スパッタリング後の粒子の粒子径に関する情報と、を利用して、スパッタリング前後での粒子径の変化度合いを算出する。その後、判断部２２３は、算出したスパッタリング前後での粒子径の変化度合いを表す数値と、所定の閾値との大小比較を実施する。算出した粒子径の変化度合いが所定の閾値以上であった場合、判断部２２３は、着目している微粒子Ｓの表面に液体成分が存在していると判断する。一方、算出した粒子径の変化度合いが所定の閾値未満であった場合、判断部２２３は、着目している微粒子Ｓの表面に液体成分が存在していないと判断する。
【０１１０】
着目している微粒子Ｓの表面に液体成分が存在していると判断された場合、かかる微粒子Ｓの表面には、未だ除去されていない液体成分が存在している可能性がある。そこで、判断部２２３は、着目している微粒子Ｓの表面に液体成分が存在している旨の結果を、測定装置制御部２０１へと出力する。かかる結果を受けた測定装置制御部２０１は、測定装置１００を研削処理モードに移行させるための制御を行い、着目している微粒子に対しての研削処理が実施された後に、測定装置１００を解析処理モードに移行させるための制御を行う。再度実施された解析処理モードでの測定データに基づき、解析部２２１により算出された粒子径に基づき、判断部２２３は、再度上記のような判断処理を実施することとなる。
【０１１１】
一方、着目している微粒子Ｓの表面に液体成分が存在していないと判断された場合、判断部２２３は、その旨の結果を、分析結果出力部２０７に出力する。分析結果出力部２０７は、かかる結果を受けて、解析部２２１から出力されたスパッタリング後の解析結果を、着目している微粒子の１粒子解析結果として採用すればよい。
【０１１２】
以上、図５〜図９を参照しながら、本実施形態に係るデータ処理部２０５の詳細な構成を説明すると共に、測定装置制御部２０１と互いに連携しながら実施される、データ処理結果に基づく測定装置１００の動作の制御について、詳細に説明した。
【０１１３】
以上、本実施形態に係る演算処理装置２００の機能の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材や回路を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。また、各構成要素の機能を、ＣＰＵ等が全て行ってもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用する構成を変更することが可能である。
【０１１４】
なお、上述のような本実施形態に係る演算処理装置の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、パーソナルコンピュータ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリなどである。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。
【０１１５】
＜粒子分析方法の流れについて＞
次に、図１０を参照しながら、本実施形態に係る粒子分析装置１０を用いて実施される、粒子分析方法の流れの一例について、簡単に説明する。図１０は、本実施形態に係る粒子分析方法の流れの一例を示した流れ図である。
【０１１６】
本実施形態に係る粒子分析方法では、まず、測定装置１００の集束イオンビーム照射器１０１から、解析処理用の照射条件（すなわち、１×１０１４イオン／ｃｍ２未満の照射条件）に設定された集束イオンビームが、分析対象の粒子に対して照射される（ステップＳ１０１）。かかる集束イオンビームに起因して粒子から放出された二次イオンは、測定装置１００の質量分析計等の分析計１０３によって検出され（ステップＳ１０３）、検出結果に対応する測定データは、演算処理装置２００へと出力される。
【０１１７】
演算処理装置２００の解析部２２１は、測定装置１００から出力された（解析処理モードでの）測定データを利用して、分析対象の粒子の粒子径を解析し（ステップＳ１０５）、得られた結果を、測定装置制御部２０１、判断部２２３及び分析結果出力部２０７に出力する。
【０１１８】
一方、解析処理モードでの測定が終了すると、測定装置制御部２０１は、測定装置１００の集束イオンビーム照射器１０１を、解析部２２１から出力された粒子径に関する情報に基づき、スパッタリング用の照射条件（すなわち、１×１０１４イオン／ｃｍ２〜１×１０１７イオン／ｃｍ２の照射条件）に設定する。その後、測定装置１００の集束イオンビーム照射器１０１から、スパッタリング用の照射条件に設定された集束イオンビームが、分析対象の粒子に対して照射される（ステップＳ１０７）。
【０１１９】
その後、測定装置制御部２０１は、測定装置１００の集束イオンビーム照射器１０１を、解析部２２１から出力された粒子径に関する情報に基づき、解析処理用の照射条件に設定する。その後、測定装置１００の集束イオンビーム照射器１０１から、解析処理用の照射条件に設定された集束イオンビームが、分析対象の粒子に対して照射される（ステップＳ１０９）。かかる集束イオンビームに起因して粒子から放出された二次イオンは、測定装置１００の質量分析計等の分析計１０３によって検出され（ステップＳ１１１）、検出結果に対応する測定データは、演算処理装置２００へと出力される。
【０１２０】
演算処理装置２００の解析部２２１は、測定装置１００から出力された（解析処理モードでの）測定データを利用して、スパッタリング後の分析対象の粒子の粒子径を解析し（ステップＳ１１３）、得られた結果を、測定装置制御部２０１、判断部２２３及び分析結果出力部２０７に出力する。
【０１２１】
演算処理装置２００の判断部２２３は、スパッタリング前後における粒子径に関する情報を利用して、スパッタリング前後での粒子径の変化度合いを算出する。その後、判断部２２３は、スパッタリング前後での粒子径の変化に基づき、粒子表面における液体の有無を判断する（ステップＳ１１５）。
【０１２２】
具体的には、判断部２２３は、粒子径の変化の度合いが所定の閾値以上であった場合（ステップＳ１１７−ＹＥＳ側）、着目している粒子の表面に液体が存在していると判断する。その後、判断部２２３は、その旨を測定装置制御部２０１及び分析結果出力部２０７へと出力する。測定装置制御部２０１は、かかる通知を受けて、ステップＳ１０７に戻って処理を継続する。
【０１２３】
一方、判断部２２３は、粒子径の変化の度合いが所定の閾値未満であった場合（ステップＳ１１７−ＮＯ側）、着目している粒子の表面に液体が存在していないと判断する。その後、判断部２２３は、その旨を測定装置制御部２０１及び分析結果出力部２０７へと出力する。測定装置制御部２０１は、着目している粒子の表面に液体が存在していない旨の通知を受けると、解析部２２１と連携しながらＳＩＭＳ分析を実施して、スパッタリング後の測定データを利用して、分析対象の粒子の構造（例えば、構成元素や濃度等）を解析する（ステップＳ１１９）。
【０１２４】
このようにして、着目している１つの微粒子に関する１粒子解析が終了すると、新たな微粒子に対して、再度上記のような流れに則して、１粒子解析が実施される。
【０１２５】
以上、図１０を参照しながら、本実施形態に係る粒子分析装置１０を用いて実施される、粒子分析方法の流れの一例について、簡単に説明した。
【０１２６】
（ハードウェア構成について）
次に、図１１を参照しながら、本発明の実施形態に係る演算処理装置２００のハードウェア構成について、詳細に説明する。図１１は、本発明の実施形態に係る演算処理装置２００のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
【０１２７】
演算処理装置２００は、主に、ＣＰＵ９０１と、ＲＯＭ９０３と、ＲＡＭ９０５と、を備える。また、演算処理装置２００は、更に、バス９０７と、入力装置９０９と、出力装置９１１と、ストレージ装置９１３と、ドライブ９１５と、接続ポート９１７と、通信装置９１９とを備える。
【０１２８】
ＣＰＵ９０１は、演算処理装置及び制御装置として機能し、ＲＯＭ９０３、ＲＡＭ９０５、ストレージ装置９１３、又はリムーバブル記録媒体９２１に記録された各種プログラムに従って、演算処理装置２００内の動作全般又はその一部を制御する。ＲＯＭ９０３は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ９０５は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや、プログラムの実行において適宜変化するパラメータ等を一次記憶する。これらはＣＰＵバス等の内部バスにより構成されるバス９０７により相互に接続されている。
【０１２９】
バス９０７は、ブリッジを介して、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ／Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）バスなどの外部バスに接続されている。
【０１３０】
入力装置９０９は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチ及びレバーなどユーザが操作する操作手段である。また、入力装置９０９は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール手段（いわゆる、リモコン）であってもよいし、演算処理装置２００の操作に対応したＰＤＡ等の外部接続機器９２３であってもよい。更に、入力装置９０９は、例えば、上記の操作手段を用いてユーザにより入力された情報に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ９０１に出力する入力制御回路などから構成されている。ユーザは、この入力装置９０９を操作することにより、演算処理装置２００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。
【０１３１】
出力装置９１１は、取得した情報をユーザに対して視覚的又は聴覚的に通知することが可能な装置で構成される。このような装置として、ＣＲＴディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ＥＬディスプレイ装置及びランプなどの表示装置や、スピーカ及びヘッドホンなどの音声出力装置や、プリンタ装置、携帯電話、ファクシミリなどがある。出力装置９１１は、例えば、演算処理装置２００が行った各種処理により得られた結果を出力する。具体的には、表示装置は、演算処理装置２００が行った各種処理により得られた結果を、テキスト又はイメージで表示する。他方、音声出力装置は、再生された音声データや音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して出力する。
【０１３２】
ストレージ装置９１３は、演算処理装置２００の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置９１３は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等の磁気記憶部デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、又は光磁気記憶デバイス等により構成される。このストレージ装置９１３は、ＣＰＵ９０１が実行するプログラムや各種データ、及び外部から取得した各種のデータなどを格納する。
【０１３３】
ドライブ９１５は、記録媒体用リーダライタであり、演算処理装置２００に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ９１５は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２１に記録されている情報を読み出して、ＲＡＭ９０５に出力する。また、ドライブ９１５は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２１に記録を書き込むことも可能である。リムーバブル記録媒体９２１は、例えば、ＣＤメディア、ＤＶＤメディア、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）メディア等である。また、リムーバブル記録媒体９２１は、コンパクトフラッシュ（登録商標）（ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ：ＣＦ）、フラッシュメモリ、又は、ＳＤメモリカード（Ｓｅｃｕｒｅ  Ｄｉｇｉｔａｌ  ｍｅｍｏｒｙ  ｃａｒｄ）等であってもよい。また、リムーバブル記録媒体９２１は、例えば、非接触型ＩＣチップを搭載したＩＣカード（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  ｃａｒｄ）又は電子機器等であってもよい。
【０１３４】
接続ポート９１７は、機器を演算処理装置２００に直接接続するためのポートである。接続ポート９１７の一例として、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）ポート、ＩＥＥＥ１３９４ポート、ＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート、ＲＳ−２３２Ｃポート等がある。この接続ポート９１７に外部接続機器９２３を接続することで、演算処理装置２００は、外部接続機器９２３から直接各種のデータを取得したり、外部接続機器９２３に各種のデータを提供したりする。
【０１３５】
通信装置９１９は、例えば、通信網９２５に接続するための通信デバイス等で構成された通信インターフェースである。通信装置９１９は、例えば、有線もしくは無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、又はＷＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＵＳＢ）用の通信カード等である。また、通信装置９１９は、光通信用のルータ、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ）用のルータ、又は、各種通信用のモデム等であってもよい。この通信装置９１９は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、例えばＴＣＰ／ＩＰ等の所定のプロトコルに則して信号等を送受信することができる。また、通信装置９１９に接続される通信網９２５は、有線又は無線によって接続されたネットワーク等により構成され、例えば、インターネット、家庭内ＬＡＮ、社内ＬＡＮ、赤外線通信、ラジオ波通信又は衛星通信等であってもよい。
【０１３６】
以上、本発明の実施形態に係る演算処理装置２００の機能を実現可能なハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。
【０１３７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０１３８】
１０    粒子分析装置
１００    測定装置
１０１    集束イオンビーム照射器
１０３    分析計
１０５    電子ビーム照射器
１０７    二次電子検出器
２００    演算処理装置
２０１    測定装置制御部
２０３    データ取得部
２０５    データ処理部
２０７    分析結果出力部
２０９    表示制御部
２１１    記憶部
２２１    解析部
２２３    判断部
【図１】
0006613841.tif 000002
【図２】
0006613841.tif 000003
【図３Ａ】
0006613841.tif 000004
【図３Ｂ】
0006613841.tif 000005
【図４】
0006613841.tif 000006
【図５】
0006613841.tif 000007
【図６】
0006613841.tif 000008
【図７】
0006613841.tif 000009
【図８】
0006613841.tif 000010
【図９】
0006613841.tif 000011
【図１０】
0006613841.tif 000012
【図１１】
0006613841.tif 000013