JP2006177752A - X-ray analyzer - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an X-ray analyzer capable of creating accurately an element distribution map of a measuring sample having a complicated shape or the like, even when having a small-sized and simple structure. <P>SOLUTION: This X-ray analyzer equipped with a detection means for irradiating the measuring sample with an electron beam and measuring the intensity of a characteristic X-ray generated from the measuring sample is equipped with a rotation means for changing the relative position between the measuring sample and the detection means, the detection means for measuring the intensity of the characteristic X-ray from the measuring sample at a plurality of positions, and a creation means for determining an addition value of each characteristic X-ray intensity and creating the element distribution map of the measuring sample based on the addition value. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、Ｘ線分析装置に関し、特に、小型かつ簡易な構造であっても、複雑な形状等を有する測定試料の元素分布マップを精度良く作成することができるＸ線分析装置に関する。   The present invention relates to an X-ray analyzer, and more particularly, to an X-ray analyzer that can accurately create an element distribution map of a measurement sample having a complicated shape or the like even with a small and simple structure.

従来、電子プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡと略称されている）やＸ線分光器を装備した走査顕微鏡（分析ＳＥＭと略称されている）などの電子励起によるＸ線分析装置は、測定試料の表面に存在する元素の二次元的分布を検知することにより、測定試料における元素分布マップを得るための測定装置として知られている。
このようなＸ線分析装置においては、Ｘ線分光器として、波長分散形Ｘ線分光器（ＷＤＳと略称されている）やエネルギー分散形Ｘ線分光器（ＥＤＳと略称されている）等が用いられている。
そして、Ｘ線検出器で測定される元素の特性Ｘ線強度は、その元素の濃度、共存元素（注目元素と共存している元素）の組成、特性Ｘ線の質量吸収係数といった物質固有の物理定数の他、特性Ｘ線の取り出し角度、すなわち測定試料における測定面の傾きに依存することが知られている。 Conventionally, X-ray analyzers using electronic excitation such as an electron probe microanalyzer (abbreviated as EPMA) and a scanning microscope (abbreviated as analytical SEM) equipped with an X-ray spectrometer exist on the surface of a measurement sample. It is known as a measuring device for obtaining an element distribution map in a measurement sample by detecting a two-dimensional distribution of the element to be measured.
In such an X-ray analyzer, a wavelength dispersive X-ray spectrometer (abbreviated as WDS) or an energy dispersive X-ray spectrometer (abbreviated as EDS) is used as an X-ray spectrometer. It has been.
The characteristic X-ray intensity of the element measured by the X-ray detector is the physical property unique to the substance such as the concentration of the element, the composition of the coexisting element (the element coexisting with the element of interest), and the mass absorption coefficient of the characteristic X-ray. In addition to the constants, it is known that it depends on the characteristic X-ray extraction angle, that is, the inclination of the measurement surface of the measurement sample.

そのため、測定面の傾きによるＸ線強度の変化を補正するため、図１３に示すように、試料ステージ１０７に載置した試料１０６に電子線を照射し、試料表面から発生する特性Ｘ線を検出して試料の元素分布分析を行うようにした電子励起によるＸ線分析装置２００において、試料１０６を照射する電子線に関して対向する位置に２基のＸ線分光器１０９ａおよび１０９ｂを配置し、該Ｘ線分光器で同時に測定された特性Ｘ線強度の加算値と各特性Ｘ線強度の強度比を求める手段と、特性Ｘ線強度の強度比に基づいて加算値を補正し、補正した加算値に基づいて元素分布マップを作成する手段と、を備えた電子励起によるＸ線分析装置が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００２−３１０９５７号（特許請求の範囲） Therefore, in order to correct the change in X-ray intensity due to the tilt of the measurement surface, as shown in FIG. 13, the sample 106 placed on the sample stage 107 is irradiated with an electron beam, and characteristic X-rays generated from the sample surface are detected. Then, in the X-ray analysis apparatus 200 by electron excitation adapted to perform the element distribution analysis of the sample, two X-ray spectrometers 109a and 109b are arranged at positions facing each other with respect to the electron beam irradiating the sample 106, A means for obtaining an intensity ratio of the characteristic X-ray intensity and the characteristic X-ray intensity simultaneously measured by the line spectrometer, and correcting the addition value based on the intensity ratio of the characteristic X-ray intensity. An X-ray analyzer using electron excitation, which includes a means for creating an element distribution map based on the above, has been proposed (see Patent Document 1).
JP 2002-310957 (Claims)

しかしながら、特許文献１に記載されたＸ線分析装置は、高価かつ精密なＸ線分光器を、２基配置しなければならず、Ｘ線分析装置が大型化したり、構造が複雑化したりするという問題が見られた。
また、特許文献１に記載されたＸ線分析装置においては、２基のＸ線分光器を、測定試料に対して、対向配置した場合であっても、測定試料に方向性があるような形状の場合には、精度良く元素分布マップを作成することが困難であるという問題が見られた。
さらに、特許文献１に記載されたＸ線分析装置においては、２基のＸ線分光器を同時使用して検知するため、測定試料の種類や形状によっては、特性Ｘ線が相互干渉して、精度良く元素分布マップを作成することが困難であるという問題も見られた。 However, the X-ray analyzer described in Patent Document 1 requires that two expensive and precise X-ray spectrometers be arranged, which increases the size and complexity of the X-ray analyzer. There was a problem.
In addition, in the X-ray analyzer described in Patent Document 1, even if two X-ray spectrometers are arranged opposite to the measurement sample, the measurement sample has a directionality. In the case of, it was difficult to create an element distribution map with high accuracy.
Furthermore, in the X-ray analyzer described in Patent Document 1, since two X-ray spectrometers are used for detection at the same time, depending on the type and shape of the measurement sample, characteristic X-rays may interfere with each other, There was also a problem that it was difficult to create an element distribution map with high accuracy.

そこで、本発明者らは、測定試料及び検出手段の相対位置を変更するための回転手段により、測定試料に対する電子線の照射方向を変えて、特性Ｘ線の強度をそれぞれ測定することにより、検出手段が一つであっても、測定試料の形状や種類にかかわらず、精度良く元素分布マップを作成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の目的は、小型かつ簡易な構造であっても、複雑な形状等を有する測定試料の元素分布マップを精度良く作成することができるＸ線分析装置を提供することにある。 Therefore, the present inventors have detected by measuring the intensity of the characteristic X-rays by changing the irradiation direction of the electron beam to the measurement sample by the rotating means for changing the relative position of the measurement sample and the detection means. It has been found that even if there is only one means, an element distribution map can be created with high accuracy regardless of the shape and type of the measurement sample, and the present invention has been completed.
That is, an object of the present invention is to provide an X-ray analysis apparatus capable of accurately creating an element distribution map of a measurement sample having a complicated shape or the like even with a small and simple structure.

本発明によれば、測定試料に電子線を照射して、当該測定試料から発生する特性Ｘ線の強度を測定するための検出手段を備えたＸ線分析装置であって、測定試料及び検出手段の相対位置を変更するための回転手段と、測定試料の特性Ｘ線の強度を複数位置で測定するための検出手段と、特性Ｘ線強度の加算値を求めるとともに、当該加算値に基づいて、測定試料の元素分布マップを作成する作成手段と、を備えたＸ線分析装置が提供され、上述した問題点を解決することができる。
すなわち、特性Ｘ線の強度を回転させた複数位置で測定することにより、Ｘ線分光器等の検出手段が一つであっても、測定試料の形状や種類にかかわらず、精度良く元素分布マップを作成することができる。
なお、本発明のＸ線分析装置のように、特性Ｘ線の強度を複数位置で測定した場合、単一箇所で測定した場合と比較して、測定時間が長くなるという懸念が生じる。しかしながら、測定試料の形状の影響を考慮して、実際的には数回測定することなど考慮すれば、単一箇所で測定した場合と比較して、平均的にはむしろ短時間となることが判明している。
さらに言えば、二つのＸ線分光器を用いて特性Ｘ線を同時測定した場合と比較して、本発明の測定装置では、測定時間が長くなるという懸念もあるが、一連の動作として実施することができるため、実際的な測定時間が問題となることは特にないことが判明している。 According to the present invention, there is provided an X-ray analyzer including a detection means for irradiating a measurement sample with an electron beam and measuring the intensity of characteristic X-rays generated from the measurement sample, the measurement sample and the detection means Rotating means for changing the relative position of, a detecting means for measuring the characteristic X-ray intensity of the measurement sample at a plurality of positions, and obtaining an added value of the characteristic X-ray intensity, and based on the added value, An X-ray analyzer provided with a creation means for creating an element distribution map of a measurement sample is provided, and the above-described problems can be solved.
That is, by measuring the intensity of characteristic X-rays at a plurality of rotated positions, even if there is only one detection means such as an X-ray spectrometer, the element distribution map can be accurately obtained regardless of the shape and type of the measurement sample. Can be created.
In addition, when the intensity | strength of characteristic X-ray is measured in several positions like the X-ray analyzer of this invention, there exists a concern that measurement time becomes long compared with the case where it measures in a single location. However, taking into account the influence of the shape of the sample to be measured and actually measuring several times, the average time may be rather short compared to the case of measuring at a single location. It turns out.
Furthermore, compared with the case where characteristic X-rays are simultaneously measured using two X-ray spectrometers, there is a concern that the measurement apparatus of the present invention increases the measurement time, but it is implemented as a series of operations. Therefore, it has been found that practical measurement time is not particularly problematic.

また、本発明のＸ線分析装置を構成するにあたり、検出手段により、各特性Ｘ線強度の加算値を求めるとともに、強度比を求め、作成手段により、特性Ｘ線強度の加算値を強度比に基づいて補正しつつ、補正した加算値に基づいて元素分布マップを作成することが好ましい。
このように構成することにより、測定試料の形状や種類にかかわらず、さらに精度良く元素分布マップを作成することができる。 Further, in configuring the X-ray analyzer of the present invention, the detection means obtains an added value of each characteristic X-ray intensity, obtains an intensity ratio, and creates the added value of the characteristic X-ray intensity as an intensity ratio. It is preferable to create an element distribution map based on the corrected addition value while correcting based on the correction.
With this configuration, the element distribution map can be created with higher accuracy regardless of the shape and type of the measurement sample.

また、本発明のＸ線分析装置を構成するにあたり、測定試料及び検出手段の相対位置を、測定試料を回転中心として、１２０〜２４０°の範囲で対向するように変更することが好ましい。
このように構成することにより、測定試料の形状や種類にかかわらず、さらに精度良く元素分布マップを作成することができる。 In configuring the X-ray analysis apparatus of the present invention, it is preferable to change the relative positions of the measurement sample and the detection means so as to face each other in a range of 120 to 240 ° with the measurement sample as the rotation center.
With this configuration, the element distribution map can be created with higher accuracy regardless of the shape and type of the measurement sample.

また、本発明のＸ線分析装置を構成するにあたり、測定試料及び検出手段の相対位置を、連続的あるいは段階的に変更することが好ましい。
このように構成することにより、測定試料の形状や種類にかかわらず、さらに精度良く元素分布マップを作成することができる。 In configuring the X-ray analyzer of the present invention, it is preferable to change the relative positions of the measurement sample and the detection means continuously or stepwise.
With this configuration, the element distribution map can be created with higher accuracy regardless of the shape and type of the measurement sample.

また、本発明のＸ線分析装置を構成するにあたり、回転手段として、測定試料を載置するための試料ステージが設けてあり、当該試料ステージを回転させることにより、測定試料及び検出手段の相対位置を変更することが好ましい。
このように構成することにより、より小型かつ簡易構造のＸ線分析装置を提供することができる。 Further, in configuring the X-ray analysis apparatus of the present invention, a sample stage for placing a measurement sample is provided as a rotating means, and by rotating the sample stage, the relative position of the measurement sample and the detecting means is provided. Is preferably changed.
By configuring in this way, it is possible to provide a smaller and simpler X-ray analyzer.

また、本発明のＸ線分析装置を構成するにあたり、測定試料の回転中心を決定し、それに対応させて電子線の照射位置を調整するための移動手段が試料ステージに設けてあることが好ましい。
このように構成することにより、測定試料の形状や種類にかかわらず、さらに精度良く元素分布マップを作成することができる。 Further, when configuring the X-ray analysis apparatus of the present invention, it is preferable that a moving means for determining the rotation center of the measurement sample and adjusting the irradiation position of the electron beam in accordance with it is provided on the sample stage.
With this configuration, the element distribution map can be created with higher accuracy regardless of the shape and type of the measurement sample.

また、本発明のＸ線分析装置を構成するにあたり、検出手段により、複数位置において特性Ｘ線強度を測定する際に、電子線の照射強度を変えることが好ましい。
このように構成することにより、測定試料への電子線による損傷を抑制しつつ、より短時間で元素分布マップを作成することができる。 In configuring the X-ray analyzer of the present invention, it is preferable to change the irradiation intensity of the electron beam when the characteristic X-ray intensity is measured at a plurality of positions by the detection means.
By comprising in this way, an element distribution map can be created in a shorter time, suppressing the damage by the electron beam to a measurement sample.

また、本発明のＸ線分析装置を構成するにあたり、検出手段により、複数位置において特性Ｘ線強度を測定する際に、電子線の照射時間を変えることが好ましい。
このように構成することにより、測定試料への電子線による損傷を抑制しつつ、より短時間で元素分布マップを作成することができる。 In configuring the X-ray analysis apparatus of the present invention, it is preferable to change the electron beam irradiation time when the characteristic X-ray intensity is measured at a plurality of positions by the detection means.
By comprising in this way, an element distribution map can be created in a shorter time, suppressing the damage by the electron beam to a measurement sample.

以下、本発明のＸ線分析装置に関する実施の形態を、適宜図面を参照しながら、具体的に説明する。   Hereinafter, embodiments of the X-ray analyzer of the present invention will be specifically described with reference to the drawings as appropriate.

１．基本構造
図１は、本発明に係る電子励起によるＸ線分析装置をＥＰＭＡに適用した構成例を示すブロック図である。
すなわち、図１に示すように、電子線１０１を出射するＥＰＭＡの電子銃１と、集束レンズ２と、対物レンズ３と、スキャンコイル４と、光学顕微鏡５と、回転装置を含む試料ステージ１３と、スキャンコイル４を駆動するための電子線走査装置８と、測定試料６に照射される電子銃１からの電子線に関して対向して配置されたＷＤＳの分光結晶９と、分光結晶９で分光された特性Ｘ線を検出するＸ線検出器１０と、ＷＤＳの波長走査のための分光結晶駆動装置１１と、Ｘ線検出器１０で検出されたＸ線信号の信号処理装置１２と、から構成することができる。 1. Basic Structure FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example in which an X-ray analyzer using electronic excitation according to the present invention is applied to EPMA.
That is, as shown in FIG. 1, an EPMA electron gun 1 that emits an electron beam 101, a focusing lens 2, an objective lens 3, a scan coil 4, an optical microscope 5, and a sample stage 13 including a rotating device; , The electron beam scanning device 8 for driving the scan coil 4, the WDS spectroscopic crystal 9 disposed opposite to the electron beam from the electron gun 1 irradiated on the measurement sample 6, and the spectroscopic crystal 9. An X-ray detector 10 for detecting the characteristic X-ray, a spectral crystal driving device 11 for WDS wavelength scanning, and a signal processing device 12 for the X-ray signal detected by the X-ray detector 10. be able to.

（１）回転手段
また、Ｘ線分析装置における回転手段５０は、複数位置で測定試料に電子線を照射するために、測定試料及び検出手段の相対位置を回転変更するための装置である。
具体的には、図２に示すように、Ｘ方向への移動機構３２と、Ｙ方向への移動機構３１と、回転機構２３を有する試料ステージ１３と、から構成することができる。
また、Ｘ方向への移動機構３２には、試料ステージ１３をＸ方向へ移動させるための駆動装置２８と、移動距離を測定するためのＸエンコーダ２９と、Ｘ移動軸３０が設けてあり、正確なＸ方向への移動距離の測定が可能となる。
また、Ｙ方向への移動機構３１には、試料ステージ１３をＹ方向へ移動させるための駆動装置２５と、移動距離を測定するためのＹエンコーダ２６と、Ｙ移動軸２７が設けてあり、正確なＹ方向への移動距離の測定が可能となる。
また、回転機構２３には、試料ステージ１３をθ方向へ回転させるための駆動装置２２と、回転角度を測定するためのロータリーエンコーダ２１と、が設けてあり、正確な回転角度の測定が可能となる。 (1) Rotating means The rotating means 50 in the X-ray analyzer is an apparatus for rotating and changing the relative positions of the measurement sample and the detection means in order to irradiate the measurement sample with an electron beam at a plurality of positions.
Specifically, as shown in FIG. 2, the moving mechanism 32 in the X direction, the moving mechanism 31 in the Y direction, and the sample stage 13 having the rotating mechanism 23 can be used.
Further, the moving mechanism 32 in the X direction is provided with a driving device 28 for moving the sample stage 13 in the X direction, an X encoder 29 for measuring the moving distance, and an X moving shaft 30. It is possible to measure the movement distance in the X direction.
In addition, the moving mechanism 31 in the Y direction is provided with a driving device 25 for moving the sample stage 13 in the Y direction, a Y encoder 26 for measuring the moving distance, and a Y moving shaft 27. This makes it possible to measure the movement distance in the Y direction.
Further, the rotation mechanism 23 is provided with a drive device 22 for rotating the sample stage 13 in the θ direction and a rotary encoder 21 for measuring the rotation angle, so that an accurate rotation angle can be measured. Become.

（２）検出手段
また、Ｘ線分析装置における検出手段は、複数位置で測定試料に電子線を照射して、当該測定試料から発生する特性Ｘ線の強度を測定するための装置である。
具体的には、図１に示すように、測定試料６に照射される電子銃１からの電子線に関して対向して配置されたＷＤＳの分光結晶９と、分光結晶９で分光された特性Ｘ線を検出するＸ線検出器１０と、ＷＤＳの波長走査のための分光結晶駆動装置１１と、から構成することができる。 (2) Detection means The detection means in the X-ray analysis apparatus is an apparatus for irradiating the measurement sample with an electron beam at a plurality of positions and measuring the intensity of characteristic X-rays generated from the measurement sample.
Specifically, as shown in FIG. 1, a WDS spectral crystal 9 disposed opposite to the electron beam from the electron gun 1 irradiated to the measurement sample 6, and characteristic X-rays dispersed by the spectral crystal 9 The X-ray detector 10 for detecting the wavelength and the spectral crystal driving device 11 for WDS wavelength scanning can be configured.

（３）作成手段
また、作成手段は、測定された特性Ｘ線強度の加算値を求めるとともに、当該加算値に基づいて、測定試料の元素分布マップを作成するための装置である。
具体的には、図１に示すように、Ｘ線検出器１０で検出されたＸ線信号の信号処理装置１２と、Ｘ線強度データの記憶装置１３と、電子線走査装置８や分光結晶駆動装置１１のインタフェース１４と、ＥＰＭＡの装置制御並びに収集データの各種処理を行う演算装置１５と、各種データを記憶するためのデータベース１６と、ディスプレイ装置１７と、マウス、キーボードなどの入力装置１８と、から構成することができる。 (3) Creation Unit The creation unit is an apparatus for obtaining an added value of the measured characteristic X-ray intensity and creating an element distribution map of the measurement sample based on the added value.
Specifically, as shown in FIG. 1, a signal processing device 12 for an X-ray signal detected by an X-ray detector 10, a storage device 13 for X-ray intensity data, an electron beam scanning device 8 and a spectral crystal drive. An interface 14 of the device 11, an arithmetic device 15 for performing various processes of EPMA device control and collected data, a database 16 for storing various data, a display device 17, an input device 18 such as a mouse and a keyboard, It can consist of

２．測定方法
（１）第１の測定方法
次いで、本発明のＸ線分析装置を用いた特性Ｘ線強度の第１の測定方法について、図１１に示すフロー図に従い、詳細に説明する。
まず、測定試料の分析領域をＸ，Ｙ方向の画素に分割し（Ｓ１）、全ての画素に座標（Ｘ、Ｙ）を割り当てる。次に、電子線を一定時間照射し、各画素毎に特性Ｘ線を計測（Ｓ２）することにより、分析領域内における元素２次元分布を求める（Ｓ３）。
このときＷＤＳでは測定元素のピーク位置に分光位置を固定し、ＥＤＳでは測定元素のピークを含むエネルギー範囲に対応するマルチチャンネルアナライザからの積算値を計数する。
次に、電子線又は試料ステージ１３を相対的に走査しながら（Ｓ４）、試料表面から放出され、分光結晶９で分光された特性Ｘ線をＸ線検出器１０で検出する。
そして、各画素のＸ線強度をレベル分析（Ｓ５）し、各々のレベルに適当な色を対応させて画面上にカラーマップとして表示させる。このとき、適当な標準試料を用いて特性Ｘ線強度を濃度に変換すれば、カラーマップとして、その元素の濃度分布を対応させることができる（Ｓ６）。 2. Measurement Method (1) First Measurement Method Next, a first method for measuring characteristic X-ray intensity using the X-ray analyzer of the present invention will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG.
First, the analysis region of the measurement sample is divided into pixels in the X and Y directions (S1), and coordinates (X, Y) are assigned to all the pixels. Next, an electron beam is irradiated for a predetermined time, and characteristic X-rays are measured for each pixel (S2), thereby obtaining a two-dimensional element distribution in the analysis region (S3).
At this time, the spectral position is fixed at the peak position of the measurement element in WDS, and the integrated value from the multi-channel analyzer corresponding to the energy range including the peak of the measurement element is counted in EDS.
Next, while scanning the electron beam or the sample stage 13 relatively (S4), the characteristic X-rays emitted from the sample surface and dispersed by the spectral crystal 9 are detected by the X-ray detector 10.
Then, the X-ray intensity of each pixel is subjected to level analysis (S5), and an appropriate color is associated with each level and displayed as a color map on the screen. At this time, if the characteristic X-ray intensity is converted into a concentration using an appropriate standard sample, the concentration distribution of the element can be associated as a color map (S6).

また、図３の（ａ）に示すように試料６に照射された電子線１０１は、試料の物質の原子により散乱されてエネルギーを失う過程において、元素固有の波長をもつ特性Ｘ線１０３を発生させる。なお、図３の（ａ）において、ＩX は測定される特性Ｘ線強度である。
また、図３の（ｂ）において実線で示すように、試料表面から電子がエネルギーを失う深さまでの深さ方向（ｚ）に対するＸ線発生強度分布は、通常発生関数と呼ばれ、φ（ρｚ）と表される。ここで、ρは物質の密度であり、したがって、ρｚは質量深さである。 In addition, as shown in FIG. 3A, the electron beam 101 irradiated on the sample 6 generates characteristic X-rays 103 having a wavelength peculiar to the element in the process of losing energy by being scattered by atoms of the sample substance. Let In FIG. 3A, I X is the measured characteristic X-ray intensity.
Further, as indicated by a solid line in FIG. 3B, the X-ray generation intensity distribution in the depth direction (z) from the sample surface to the depth at which the electrons lose energy is called a normal generation function, and φ (ρz ). Where ρ is the density of the material, and therefore ρz is the mass depth.

また、試料内部で発生した特性Ｘ線は、試料外（真空中）に出るまでに吸収を受ける。
したがって、試料面に対し、取り出し角度θで分光器に入るとすると、測定されるＸ線強度ＩX は、下式（１）で表される。なお、下式（１）中、χ＝（μ／ρ）cosecθであり、μ／ρは質量吸収係数である。
ＩX ＝∫φ（ρｚ）・exp(−χ・ρｚ)ｄ（ρｚ） （１） In addition, the characteristic X-rays generated inside the sample are absorbed before exiting the sample (in a vacuum).
Accordingly, when entering the spectroscope with respect to the sample surface at the take-out angle θ, the measured X-ray intensity I X is expressed by the following formula (1). In the following formula (1), χ = (μ / ρ) cosecθ, and μ / ρ is a mass absorption coefficient.
I X = ∫φ (ρz) · exp (−χ · ρz) d (ρz) (1)

そして、第１の測定方法によれば、試料ステージ１３に載置された試料６に電子銃１からの電子線を照射し、電子線又は試料ステージ１３を相対的に走査しながら、試料表面から放出され、分光結晶９で分光された特性Ｘ線をＸ線検出器１０で検出する。
したがって、特性Ｘ線の強度を回転させた複数位置で測定することにより、Ｘ線分光器等の検出手段が一つであっても、測定試料の形状や種類にかかわらず、精度良く元素分布マップを作成することができる。 Then, according to the first measurement method, the sample 6 placed on the sample stage 13 is irradiated with the electron beam from the electron gun 1, and the electron beam or the sample stage 13 is relatively scanned from the sample surface. The characteristic X-rays emitted and spectrally separated by the spectral crystal 9 are detected by the X-ray detector 10.
Therefore, by measuring the intensity of characteristic X-rays at a plurality of rotated positions, even if there is only one detection means such as an X-ray spectrometer, the element distribution map can be accurately obtained regardless of the shape and type of the measurement sample. Can be created.

（２）第２の測定方法
次いで、本発明のＸ線分析装置を用いた特性Ｘ線強度の第２の測定方法について、図１２に示すフロー図に従い詳細に説明する。
まず、測定試料の分析領域をＸ，Ｙ方向の画素に分割し（Ｓ１´）、全ての画素に座標（Ｘ、Ｙ）を割り当てる。次に、電子線を一定時間照射し、各画素毎に特性Ｘ線を計測（Ｓ２´）することにより、分析領域内における元素２次元分布を求める（Ｓ３´）。
このときＷＤＳでは測定元素のピーク位置に分光位置を固定し、ＥＤＳでは測定元素のピークを含むエネルギー範囲に対応するマルチチャンネルアナライザからの積算値を計数する。
しかしながら、複数箇所で得られた検出値を単に加算して補正する第１の測定方法であっても、例えば、図４において、取り出し角度（接線に対する角度）がΔθ小さくなった分光器２０１ａによる検出Ｘ線強度の低減分を、取り出し角度がΔθ大きくなった分光器２０１ｂによる検出Ｘ線強度の増加分では補完することが困難な場合がある。
そこで、第２の測定方法によれば、測定試料を対向する位置になるように回転させて、複数回特性Ｘ線強度を測定し（Ｓ４´）、次いで、それぞれ測定された特性Ｘ線強度の加算値と、各特性Ｘ線強度の強度比を求め（Ｓ５´）、さらに特性Ｘ線強度の強度比に基づいて加算値を補正し（Ｓ６´）、該補正加算値に基づいて元素分布マップを作成するものである（Ｓ７´）。
より具体的には、図６の各位置において、２つの特性Ｘ線強度の比Ｒを、同様に演算装置で算出する。この際、Ｘ線強度曲線Ａ，Ｂにおいて、Ａ＞Ｂの領域では、Ｒ＝Ｂ／Ａとして、Ａ＜Ｂの領域では、Ｒ＝Ａ／Ｂとして特性Ｘ線強度比Ｒを求める。その算出結果を図８に示す。この特性Ｘ線強度比Ｒの値は、χ＝（μ／ρ） cosecθの値により僅かに異なる。また実際のデータは、図８においてドットで示すように、Ｘ線強度の統計変動によりばらつくので、実際の曲線は多項式の最小自乗法で求めることになる。 (2) Second Measurement Method Next, a second method for measuring characteristic X-ray intensity using the X-ray analyzer of the present invention will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG.
First, the analysis region of the measurement sample is divided into pixels in the X and Y directions (S1 ′), and coordinates (X, Y) are assigned to all the pixels. Next, an electron beam is irradiated for a certain period of time, and characteristic X-rays are measured for each pixel (S2 ′), thereby obtaining a two-dimensional element distribution in the analysis region (S3 ′).
At this time, the spectral position is fixed at the peak position of the measurement element in WDS, and the integrated value from the multi-channel analyzer corresponding to the energy range including the peak of the measurement element is counted in EDS.
However, even in the first measurement method in which detection values obtained at a plurality of locations are simply added and corrected, for example, in FIG. 4, detection by the spectroscope 201a in which the extraction angle (angle with respect to the tangent line) is reduced by Δθ. In some cases, it is difficult to supplement the decrease in the X-ray intensity with the increase in the detected X-ray intensity by the spectroscope 201b whose extraction angle is increased by Δθ.
Therefore, according to the second measurement method, the measurement sample is rotated so as to be opposed to each other, and the characteristic X-ray intensity is measured a plurality of times (S4 ′), and then the measured characteristic X-ray intensity is measured. An intensity ratio between the added value and each characteristic X-ray intensity is obtained (S5 ′), the added value is corrected based on the intensity ratio of the characteristic X-ray intensity (S6 ′), and an element distribution map is obtained based on the corrected added value. Is created (S7 ').
More specifically, the ratio R of the two characteristic X-ray intensities is similarly calculated by the arithmetic device at each position in FIG. At this time, in the X-ray intensity curves A and B, the characteristic X-ray intensity ratio R is determined as R = B / A in the region of A> B and R = A / B in the region of A <B. The calculation result is shown in FIG. The value of the characteristic X-ray intensity ratio R is slightly different depending on the value of χ = (μ / ρ) cosecθ. In addition, since actual data varies as shown by dots in FIG. 8 due to statistical fluctuations in X-ray intensity, an actual curve is obtained by a polynomial least square method.

そして、図８に示す特性Ｘ線強度比Ｒのグラフから、Ｒ＝１のときは、２つのＸ線強度曲線Ａ，Ｂの加算データ（Ａ＋Ｂ）は、補正する必要がなく、Ｒ＝０（ｂ〜ｃ，及びｅ／ｆの領域）のときは、加算データ（Ａ＋Ｂ）の値（実際にはＡ又はＢのいずれかの値）の２倍にすればよいことが分かる。また、ｃ〜ｄ〜ｅの領域においては、図７に示した加算データ（Ａ＋Ｂ）曲線と、図８に示したＸ線強度比Ｒを表す曲線との間には相関関係があり、図８に示したＸ線強度比Ｒ曲線が上に凸の度合いが増すほど、図７に示す加算データ（Ａ＋Ｂ）曲線も上に凸の度合いが増すようになっている。この関係は、ＥＰＭＡの定量補正理論を利用して、予め求めておくことが好ましい。   From the graph of the characteristic X-ray intensity ratio R shown in FIG. 8, when R = 1, the addition data (A + B) of the two X-ray intensity curves A and B does not need to be corrected, and R = 0 ( (b to c and e / f region), it is understood that the value may be twice the value of the addition data (A + B) (actually either A or B). Further, in the areas c to d to e, there is a correlation between the addition data (A + B) curve shown in FIG. 7 and the curve representing the X-ray intensity ratio R shown in FIG. As the degree of convexity of the X-ray intensity ratio R curve shown in FIG. 7 increases, the degree of convexity of the added data (A + B) curve shown in FIG. 7 also increases. This relationship is preferably obtained in advance using the quantitative correction theory of EPMA.

この関係を利用して、実際の試料から得られたＸ線強度比Ｒの値に基づいて加算データ（Ａ＋Ｂ）の値を補正すべき係数を求めることができる。実際に、図９に示すように、表面に不規則な凹凸をもっている試料６の場合であっても、例えば異なる向きの傾斜面を考えた場合、このような各傾斜面は、図５に示した単純な形態の試料３０４におけるいずれかの部分に対応しているものとして考えることができるので、凹凸による影響の補正については、単純な形態の試料と同等に扱うことができる。   Using this relationship, a coefficient for correcting the value of the addition data (A + B) can be obtained based on the value of the X-ray intensity ratio R obtained from the actual sample. Actually, as shown in FIG. 9, even in the case of the sample 6 having irregular irregularities on the surface, for example, when inclined surfaces having different directions are considered, such inclined surfaces are shown in FIG. Since it can be considered as corresponding to any part of the sample 304 in the simple form, the correction of the influence due to the unevenness can be handled in the same way as the sample in the simple form.

また、Ｘ線強度比Ｒを横軸に、単純加算データ（Ａ＋Ｂ）を、その最大値（Ａ＋Ｂ）max で正規化した値（Ａ＋Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）max ＞０．５を縦軸にとり、各画素のデータをプロットすると、図１０（ａ）に示すような曲線が得られる。この曲線の逆数を求めると、図１０（ｂ）に示すような前記Ｘ線強度比Ｒに対する補正係数曲線が得られる。この補正係数曲線で示される補正係数を単純加算データ（Ａ＋Ｂ）に乗じることにより、図７において２点鎖線で示すように、補正された加算データが得られ、単純加算データの試料凹凸形状による影響を正確に補正したＸ線強度分布、すなわち試料表面の元素分布結果が得られる。これに基づいて元素分布マップを作成し、ディスプレイ装置に表示させることができる。 Further, the X-ray intensity ratio R is plotted on the horizontal axis, and the value (A + B) / (A + B) max > 0.5 normalized by the maximum value (A + B) max of the simple addition data (A + B) is plotted on the vertical axis. When the pixel data is plotted, a curve as shown in FIG. 10A is obtained. When the reciprocal of this curve is obtained, a correction coefficient curve for the X-ray intensity ratio R as shown in FIG. By multiplying the simple addition data (A + B) by the correction coefficient indicated by the correction coefficient curve, corrected addition data is obtained as shown by a two-dot chain line in FIG. X-ray intensity distribution obtained by accurately correcting the above, that is, the element distribution result on the sample surface is obtained. Based on this, an element distribution map can be created and displayed on the display device.

以上詳述したように、本発明によれば、単一の検出手段であっても、複数箇所で測定された特性Ｘ線強度の加算値を使用することにより、試料の凹凸による影響を排除し、高精度の元素分布分析を行うことが可能となった。
さらに、複数箇所で測定された特性Ｘ線強度の加算値の強度比を用いて補正するように構成すると、試料の凹凸による影響を更に排除することができ、高精度の元素分布分析を行うことが可能となった。
なお、実施の形態では、Ｘ線分光器としてＷＤＳを用いたものを示したが、本発明はＥＤＳをＸ線分光器として用いたものに勿論適用することができるものであり、またＥＰＭＡのみならず分析ＳＥＭなどの電子励起によるＸ線分析装置にも適用することができる。 As described above in detail, according to the present invention, even if it is a single detection means, by using the added value of the characteristic X-ray intensity measured at a plurality of locations, the influence due to the unevenness of the sample is eliminated. It became possible to perform highly accurate element distribution analysis.
Furthermore, if the correction is made using the intensity ratio of the added values of the characteristic X-ray intensities measured at a plurality of locations, the influence of the unevenness of the sample can be further eliminated, and highly accurate element distribution analysis can be performed. Became possible.
In the embodiment, the WDS is used as the X-ray spectrometer. However, the present invention can of course be applied to an EDS using the X-ray spectrometer. The present invention can also be applied to an X-ray analyzer using electronic excitation such as an analytical SEM.

Ｘ線分析装置を説明するために供する概略図である。It is the schematic provided in order to demonstrate an X-ray analyzer. 試料ステージの回転手段を説明するために供する図である。It is a figure provided in order to demonstrate the rotation means of a sample stage. （ａ）〜（ｂ）は、電子線照射深度と特性Ｘ線強度との関係を説明するために供する図である。(A)-(b) is a figure provided in order to demonstrate the relationship between electron beam irradiation depth and characteristic X-ray intensity. 試料形状と特性Ｘ線検出器との位置関係を説明するために供する図である。It is a figure provided in order to demonstrate the positional relationship between a sample shape and a characteristic X-ray detector. 試料形状と特性Ｘ線散乱方向との位置関係を説明するために供する図である。It is a figure provided in order to demonstrate the positional relationship between a sample shape and a characteristic X-ray scattering direction. Ｘ線検出器による検出値と測定位置との関係を説明するために供する図である。It is a figure provided in order to demonstrate the relationship between the detected value by a X-ray detector, and a measurement position. Ｘ線検出器による加算Ｘ線強度と測定位置との関係を説明するために供する図である。It is a figure provided in order to demonstrate the relationship between the addition X-ray intensity by an X-ray detector, and a measurement position. Ｘ線強度比Ｒと測定位置との関係を説明するために供する図である。It is a figure provided in order to demonstrate the relationship between X-ray intensity ratio R and a measurement position. 試料表面形状とＸ線分光器との位置関係を説明するために供する図である。It is a figure provided in order to demonstrate the positional relationship between a sample surface shape and an X-ray spectrometer. （ａ）〜（ｂ）は、Ｘ線強度比Ｒと補正係数との関係を示すグラフである。(A)-(b) is a graph which shows the relationship between X-ray intensity ratio R and a correction coefficient. 第１の測定方法を説明するためのフロー図である。It is a flowchart for demonstrating a 1st measuring method. 第２の測定方法を説明するためのフロー図である。It is a flowchart for demonstrating the 2nd measuring method. 従来のＸ線分析装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the conventional X-ray analyzer.

符号の説明Explanation of symbols

１：電子銃、２：集光レンズ、３：対物レンズ、４：スキャンコイル、５：光学顕微鏡、６：試料、８：電子線走査装置、９：Ｘ線分光器、１０：Ｘ線検出器、１３：試料ステージ、２３：回転機構、３１：Ｙ方向への駆動機構、３２：Ｘ方向への駆動機構、５０：回転手段、１００：Ｘ線分析装置
1: electron gun, 2: condensing lens, 3: objective lens, 4: scan coil, 5: optical microscope, 6: sample, 8: electron beam scanning device, 9: X-ray spectrometer, 10: X-ray detector , 13: sample stage, 23: rotating mechanism, 31: driving mechanism in the Y direction, 32: driving mechanism in the X direction, 50: rotating means, 100: X-ray analyzer

Claims (8)

測定試料に電子線を照射して、当該測定試料から発生する特性Ｘ線の強度を測定するための検出手段を備えたＸ線分析装置であって、
前記測定試料及び検出手段の相対位置を変更するための回転手段と、
前記測定試料の特性Ｘ線の強度を複数位置で測定するための検出手段と、
前記特性Ｘ線強度の加算値を求めるとともに、当該加算値に基づいて、測定試料の元素分布マップを作成する作成手段と、
を備えることを特徴とするＸ線分析装置。 An X-ray analyzer comprising a detection means for irradiating a measurement sample with an electron beam and measuring the intensity of characteristic X-rays generated from the measurement sample,
Rotating means for changing the relative position of the measurement sample and the detecting means;
Detection means for measuring the characteristic X-ray intensity of the measurement sample at a plurality of positions;
A means for obtaining an added value of the characteristic X-ray intensity and creating an element distribution map of the measurement sample based on the added value;
An X-ray analysis apparatus comprising: 前記検出手段により、各特性Ｘ線強度の加算値を求めるとともに、強度比を求め、前記作成手段により、特性Ｘ線強度の加算値を強度比に基づいて補正しつつ、補正した加算値に基づいて元素分布マップを作成することを特徴とする請求項１に記載のＸ線分析装置。   The detection means obtains an addition value of each characteristic X-ray intensity, obtains an intensity ratio, and corrects the addition value of the characteristic X-ray intensity based on the intensity ratio by the creation means, based on the corrected addition value. The X-ray analyzer according to claim 1, wherein an element distribution map is created. 前記測定試料及び検出手段の相対位置を、前記測定試料を回転中心として、１２０〜２４０°の範囲で対向するように変更することを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線分析装置。   3. The X-ray analyzer according to claim 1, wherein the relative positions of the measurement sample and the detection unit are changed so as to face each other in a range of 120 to 240 ° with the measurement sample as a rotation center. 前記測定試料及び検出手段の相対位置を、連続的あるいは段階的に変更することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のＸ線分析装置。   The X-ray analyzer according to any one of claims 1 to 3, wherein the relative positions of the measurement sample and the detection means are changed continuously or stepwise. 前記回転手段として、前記測定試料を載置するための試料ステージが設けてあり、当該試料ステージを回転させることにより、前記測定試料及び検出手段の相対位置を変更することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のＸ線分析装置。   2. The sample stage for mounting the measurement sample is provided as the rotation means, and the relative position of the measurement sample and the detection means is changed by rotating the sample stage. X-ray analyzer as described in any one of -4. 前記測定試料の回転中心を決定し、それに対応させて電子線の照射位置を調整するための移動手段が試料ステージに設けてあることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のＸ線分析装置。   The moving means for determining the rotation center of the measurement sample and adjusting the irradiation position of the electron beam corresponding to the rotation center is provided on the sample stage. X-ray analyzer. 前記検出手段により、複数位置において特性Ｘ線強度を測定する際に、電子線の照射強度を変えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のＸ線分析装置。   The X-ray analyzer according to claim 1, wherein when the characteristic X-ray intensity is measured at a plurality of positions by the detection unit, the irradiation intensity of the electron beam is changed. 前記検出手段により、複数位置において特性Ｘ線強度を測定する際に、電子線の照射時間を変えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のＸ線分析装置。   The X-ray analyzer according to any one of claims 1 to 7, wherein when the characteristic X-ray intensity is measured at a plurality of positions by the detection means, an electron beam irradiation time is changed.
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