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JP4498751B2 - Sample evaluation method and sample evaluation apparatus - Google Patents
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Description

本発明は、電子線もしくはX線を用いた試料評価方法及び試料評価装置に関する。   The present invention relates to a sample evaluation method and a sample evaluation apparatus using electron beams or X-rays.

試料に含有された元素の当該試料内での濃度を分析する装置として、電子プローブマイクロアナライザ(以下、EPMAという)や、蛍光X線分析装置が知られている。このような装置を用いた試料内での元素濃度分析方法として、特開昭61−70444号公報(以下、特許文献1という)に記載された濃度分析方法が知られている。以下に、当該特許文献1に記載された濃度分析方法について、図面を用いて説明する。   As an apparatus for analyzing the concentration of an element contained in a sample in the sample, an electron probe microanalyzer (hereinafter referred to as EPMA) and a fluorescent X-ray analyzer are known. As an element concentration analysis method in a sample using such an apparatus, a concentration analysis method described in Japanese Patent Laid-Open No. 61-70444 (hereinafter referred to as Patent Document 1) is known. Hereinafter, the concentration analysis method described in Patent Document 1 will be described with reference to the drawings.

特許文献1に記載された濃度分析方法では、EPMAの構成を有する分析装置(当該特許文献1中では、電子線微小分析装置という)を用いている。この分析装置は、図3に示すように構成されており、電子線101は図示しない対物レンズ(コンデンサレンズ)により試料102の表面上に集束された状態で照射される。当該試料102は、試料ステージ(図示せず)に載置されている。そして、当該試料ステージの移動によって、試料102は電子線101により2次元的に走査される。なお、試料ステージの移動を止めて、試料102の位置を適宜固定することにより、電子線101を試料102上の所定箇所に固定した状態でスポット照射させることもできる。   In the concentration analysis method described in Patent Document 1, an analyzer having an EPMA configuration (referred to as an electron beam microanalyzer in Patent Document 1) is used. This analyzer is configured as shown in FIG. 3, and the electron beam 101 is irradiated in a state of being focused on the surface of the sample 102 by an objective lens (condenser lens) (not shown). The sample 102 is placed on a sample stage (not shown). Then, the sample 102 is two-dimensionally scanned by the electron beam 101 by the movement of the sample stage. Note that by stopping the movement of the sample stage and fixing the position of the sample 102 as appropriate, spot irradiation can be performed in a state where the electron beam 101 is fixed at a predetermined position on the sample 102.

電子線101が試料102を照射した際には、照射された試料102上での分析点から特性X線104が発生し、この特性X線104は分光結晶103により分光される。分光結晶103により分光された特性X線104は、X線検出器105によって検出される。   When the electron beam 101 irradiates the sample 102, a characteristic X-ray 104 is generated from an analysis point on the irradiated sample 102, and the characteristic X-ray 104 is spectrally separated by the spectral crystal 103. The characteristic X-ray 104 dispersed by the spectral crystal 103 is detected by the X-ray detector 105.

X線検出器105は、検出した特性X線105の特性X線強度に応じた電気信号(パルス信号)を出力する。当該電気信号は、X線計測回路106により特性X線強度として計数され、演算制御装置107を介して記憶装置108における試料102上での各分析点に対応した記憶領域に記憶される。これにより、試料102上での各分析点の元素濃度を求めることができる。   The X-ray detector 105 outputs an electrical signal (pulse signal) corresponding to the detected characteristic X-ray intensity of the characteristic X-ray 105. The electric signal is counted as a characteristic X-ray intensity by the X-ray measurement circuit 106 and stored in a storage area corresponding to each analysis point on the sample 102 in the storage device 108 via the arithmetic control device 107. Thereby, the element concentration of each analysis point on the sample 102 can be obtained.

そして、演算制御装置107には表示装置109が接続されており、試料102上での各分析点の元素濃度を表す濃度マップが表示装置109によって表示される。   A display device 109 is connected to the arithmetic and control unit 107, and a concentration map representing the element concentration at each analysis point on the sample 102 is displayed on the display device 109.

このような分析装置を用いることにより、試料に含有された元素の当該試料上での複数箇所における濃度を求めることができる。   By using such an analyzer, the concentration of elements contained in the sample at a plurality of locations on the sample can be obtained.

ところで、最近では、上記のような分析装置を使用して、上述のごとく試料上での複数の分析点の元素濃度データを求めた後、当該元素濃度データを基にして、試料に含有された元素についての当該試料の面内での均質性を評価することが検討されている。   By the way, recently, using the analyzer as described above, after obtaining the element concentration data of a plurality of analysis points on the sample as described above, it was contained in the sample based on the element concentration data. Evaluating the in-plane homogeneity of the sample for elements is under consideration.

特開昭61−70444号公報JP-A-61-70444

上述のように、EPMA等の分析装置を使用して、試料に含有された元素についての当該試料の面内での均質性を評価することが検討されているが、この均質性の評価を高い信頼性でもって行うことのできる手法は確立されていなかった。   As described above, it has been studied to evaluate the in-plane homogeneity of an element contained in a sample by using an analyzer such as EPMA. A method that can be performed with reliability has not been established.

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、試料に含有された元素についての当該元素の面内での均質性の評価を高い信頼性でもって行うことのできる試料評価方法及び試料評価装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and a sample evaluation method and a sample capable of performing in-plane homogeneity evaluation of the element contained in the sample with high reliability. An object is to provide an evaluation device.

本発明に基づく試料評価方法は、試料の複数箇所に電子線もしくはX線を照射し、試料に含有された元素に対応して発生する特性X線を検出し、これにより当該複数箇所における特性X線強度を求めて、当該元素についての試料の面内での均質性を評価する試料評価方法であって、求められた複数の特性X線強度Iiの平均をIaveとしたときに、ε=1/(√Iave)で定義される係数εに補正係数kを掛け合わせた値kεと標準偏差σとを比較することにより試料の均質性の評価を行うことを特徴とする。 The sample evaluation method according to the present invention irradiates a plurality of locations of a sample with an electron beam or X-ray, detects characteristic X-rays generated corresponding to the elements contained in the sample, and thereby the characteristics X at the plurality of locations. A sample evaluation method for obtaining the line intensity and evaluating the in-plane uniformity of the sample for the element , where ε = 1 when the average of the obtained characteristic X-ray intensities Ii is Iave It is characterized in that the homogeneity of the sample is evaluated by comparing a standard deviation σ with a value kε obtained by multiplying a coefficient ε defined by / (√Iave) and a correction coefficient k .

また、本発明に基づく試料評価装置は、試料の複数箇所に電子線もしくはX線を照射し、試料に含有された元素に対応して発生する特性X線を検出し、これにより当該複数箇所における特性X線強度を求めて、当該元素についての試料の面内での均質性を評価する試料評価装置であって、求められた複数の特性X線強度Iiの平均をIaveとしたときに、ε=1/(√Iave)で定義される係数εに補正係数kを掛け合わせた値kεと標準偏差σとを比較することにより試料の均質性の評価を行うことを特徴とする。 Moreover, the sample evaluation apparatus based on this invention irradiates the electron beam or X-ray to several places of a sample, detects the characteristic X-ray generated according to the element contained in the sample, and, thereby, in the said several places A sample evaluation apparatus that obtains characteristic X-ray intensity and evaluates in-plane homogeneity of the element for the element, and when the average of the obtained plurality of characteristic X-ray intensities Ii is Iave , ε =, characterized in that to evaluate the homogeneity of the sample by comparing 1 / a is the coefficient value kε and the standard deviation multiplied by the correction coefficient k epsilon sigma defined (√Iave).

本発明においては、ε=1/(√Iave)で定義される係数εに補正係数kを掛け合わせた値kεと標準偏差σとを比較することにより試料の均質性の評価を行う。

In the present invention, the homogeneity of the sample is evaluated by comparing a standard deviation σ with a value kε obtained by multiplying a coefficient ε defined by ε = 1 / (√Iave) and a correction coefficient k .

よって、特性X線強度のばらつき及び分布を考慮して試料の均質性の評価を行うこととなり、信頼性の高い試料評価を行うことができる。   Accordingly, the homogeneity of the sample is evaluated in consideration of the variation and distribution of the characteristic X-ray intensity, and the sample can be evaluated with high reliability.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明に基づく試料評価装置の例を示す概略構成図である。この試料評価装置は、EPMAの構成を備えている。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a sample evaluation apparatus based on the present invention. This sample evaluation apparatus has an EPMA configuration.

同図において、1は電子銃であり、この電子銃1からは電子線6が加速されて放出される。電子銃1から放出された電子線6は、集束レンズ2及び対物レンズ4により試料7上に細く集束される。これにより、電子線6は、試料7上において電子プローブとなる。このとき、走査コイル3によって電子線6は適宜偏向される。これにより、電子線6は、試料7上の所定領域を分析領域として走査することもできるし、また試料7上の一点を分析点として固定してスポット照射することもできる。   In the figure, reference numeral 1 denotes an electron gun, from which an electron beam 6 is accelerated and emitted. The electron beam 6 emitted from the electron gun 1 is finely focused on the sample 7 by the focusing lens 2 and the objective lens 4. Thereby, the electron beam 6 becomes an electron probe on the sample 7. At this time, the electron beam 6 is appropriately deflected by the scanning coil 3. Thereby, the electron beam 6 can scan a predetermined area on the sample 7 as an analysis area, or can also perform spot irradiation with one point on the sample 7 fixed as an analysis point.

電子線6が照射された試料7からは、試料7に含まれた元素に対応して特性X線8が発生する。この特性X線8は、分光結晶9によって分光され、分光後の特性X線8はX線検出器11により検出される。   From the sample 7 irradiated with the electron beam 6, characteristic X-rays 8 are generated corresponding to the elements contained in the sample 7. The characteristic X-ray 8 is dispersed by the spectral crystal 9, and the characteristic X-ray 8 after the spectroscopy is detected by the X-ray detector 11.

X線検出器11は、検出した特性X線8の特性X線強度に応じた検出信号(パルス信号)を出力する。X線検出器11からの検出信号は処理部17において計数され、その計数データは特性X線強度として演算制御部18に送られる。   The X-ray detector 11 outputs a detection signal (pulse signal) corresponding to the detected characteristic X-ray intensity of the characteristic X-ray 8. The detection signal from the X-ray detector 11 is counted in the processing unit 17 and the counted data is sent to the arithmetic control unit 18 as the characteristic X-ray intensity.

電子銃1、集束レンズ2、走査コイル3、及び対物レンズ4は、試料評価装置を構成する鏡筒12内に配置されている。また、試料7は、鏡筒12の下方に位置する試料室13内に配置された試料ステージ機構5に載置されている。   The electron gun 1, the focusing lens 2, the scanning coil 3, and the objective lens 4 are disposed in a lens barrel 12 constituting a sample evaluation apparatus. The sample 7 is placed on the sample stage mechanism 5 disposed in the sample chamber 13 located below the lens barrel 12.

鏡筒12と試料室13は、それぞれ図示しない排気手段によって内部が排気されて真空引きされる。そして、電子ビーム6が試料7に照射される際には、鏡筒12内及び試料室13内は、それぞれ所定の真空度に真空引きされる。   The interior of the lens barrel 12 and the sample chamber 13 are evacuated and evacuated by an evacuation unit (not shown). When the sample 7 is irradiated with the electron beam 6, the inside of the lens barrel 12 and the sample chamber 13 are each evacuated to a predetermined degree of vacuum.

鏡筒12内の集束レンズ2、走査コイル3、及び対物レンズ4によって電子光学系23が構成されている。そして、電子銃1及び電子光学系23は、駆動部14によってそれぞれ駆動される。   An electron optical system 23 is configured by the focusing lens 2, the scanning coil 3, and the objective lens 4 in the lens barrel 12. The electron gun 1 and the electron optical system 23 are driven by the drive unit 14.

分光結晶9とX線検出器11は、駆動機構10に取り付けられている。この駆動機構10によって分光結晶9及びX線検出器11は、それぞれ所定の方向に移動することとなる。そして、駆動機構10は、駆動部15によって駆動される。   The spectroscopic crystal 9 and the X-ray detector 11 are attached to the drive mechanism 10. The spectroscopic crystal 9 and the X-ray detector 11 are each moved in a predetermined direction by the drive mechanism 10. The drive mechanism 10 is driven by the drive unit 15.

試料7を載置する試料ステージ機構5は、駆動部16によって駆動される。これにより、試料7は、水平方向、垂直方向、傾斜方向、及び回転方向に移動することとなる。   The sample stage mechanism 5 on which the sample 7 is placed is driven by the drive unit 16. As a result, the sample 7 moves in the horizontal direction, the vertical direction, the tilt direction, and the rotation direction.

上記各駆動部14〜16及び処理部17は、演算制御部18に接続されている。さらに、この演算制御部18には記憶部19が接続されている。これら各駆動部14〜16、処理部17、演算制御部18、及び記憶部19は、制御システム20を構成している。   The drive units 14 to 16 and the processing unit 17 are connected to the calculation control unit 18. Further, a storage unit 19 is connected to the arithmetic control unit 18. These drive units 14 to 16, the processing unit 17, the calculation control unit 18, and the storage unit 19 constitute a control system 20.

ここで、演算制御部18は、試料評価装置の各構成要素の制御を行うとともに、当該制御を実行する上で必要となる演算を行う。また、記憶部19には、試料評価実行時に必要とされる電子線6の照射条件や後述する測定時間を含む試料評価条件等が記憶されることとなる。   Here, the calculation control unit 18 controls each component of the sample evaluation apparatus and performs calculations necessary for executing the control. In addition, the storage unit 19 stores the irradiation conditions of the electron beam 6 required when executing the sample evaluation, the sample evaluation conditions including the measurement time described later, and the like.

また、演算制御部18には、表示部21及び入力部22が接続されている。表示部21は、LCDやCRT等の表示装置からなり、記憶部19から読み出された試料評価条件や、試料評価実行後の試料評価結果等を必要に応じて表示する。入力部22は、マウスやジョイスティック等のポインティングデバイス及びキーボード等を備えている。本試料評価装置を用いて試料7の評価を行うオペレータは、入力部22を操作することにより、試料評価条件を設定したりすることができる。   A display unit 21 and an input unit 22 are connected to the arithmetic control unit 18. The display unit 21 includes a display device such as an LCD or a CRT, and displays the sample evaluation conditions read from the storage unit 19, the sample evaluation result after the sample evaluation, and the like as necessary. The input unit 22 includes a pointing device such as a mouse and a joystick, a keyboard, and the like. An operator who evaluates the sample 7 using the sample evaluation apparatus can set the sample evaluation conditions by operating the input unit 22.

以上が、本発明における試料評価装置の構成である。次に、本発明における試料評価方法について説明する。なお、ここでは、Ni(ニッケル)とFe(鉄)との合金であって、組成比がNi=60%、Fe=40%である試料を一例としてとりあげる。   The above is the configuration of the sample evaluation apparatus in the present invention. Next, the sample evaluation method in the present invention will be described. Here, a sample that is an alloy of Ni (nickel) and Fe (iron) and has a composition ratio of Ni = 60% and Fe = 40% is taken as an example.

まず、実際の評価対象となる試料についての試料評価を行う前に、当該試料評価を実行するための試料評価条件を、以下の方法により求める、
所定元素についての面内での濃度分布のばらつきの割合が所望の値(例えば、0.1%)以内に収まっていることが予めわかっている参照用試料を上記試料評価装置の試料室13内の試料ステージ機構5に載置する。本実施例の場合において当該所定元素をNiとすると、当該参照用試料は、Ni(60%)とFe(40%)との合金であって、Niについての面内での濃度分布のばらつきの割合が0.1%以下となっているものとなる。なお、試料の面内での濃度分布のばらつきの割合が小さいときには、当該試料の面内での均質性が高いという評価となる。よって、当該濃度分布のばらつきの割合に応じて、当該試料の面内での均質性の評価が決まることとなる。
First, before performing sample evaluation on a sample to be actually evaluated, the sample evaluation conditions for executing the sample evaluation are obtained by the following method.
A reference sample in which it is known in advance that the variation ratio of the concentration distribution in a plane for a predetermined element is within a desired value (for example, 0.1%) is stored in the sample chamber 13 of the sample evaluation apparatus. The sample stage mechanism 5 is mounted. In this embodiment, when the predetermined element is Ni, the reference sample is an alloy of Ni (60%) and Fe (40%), and the concentration distribution variation in the plane of Ni The ratio is 0.1% or less. When the ratio of variation in the concentration distribution in the sample surface is small, it is evaluated that the uniformity in the sample surface is high. Therefore, the evaluation of the homogeneity within the surface of the sample is determined according to the ratio of the variation in the concentration distribution.

このような参照用試料を試料室13内の試料ステージ機構5に載置した後、記憶部19に予め記憶されている初期設定試料評価条件の照射条件でもって、電子線6を参照用試料に照射する。このとき、駆動機構10を制御することにより、分光結晶9及びX線検出器11の位置は、Niの特性X線8が検出できる位置にしておく。   After placing such a reference sample on the sample stage mechanism 5 in the sample chamber 13, the electron beam 6 is used as a reference sample under irradiation conditions of initial setting sample evaluation conditions stored in advance in the storage unit 19. Irradiate. At this time, by controlling the driving mechanism 10, the positions of the spectral crystal 9 and the X-ray detector 11 are set so that the Ni characteristic X-ray 8 can be detected.

そして、電子線6の位置は固定させてスポット照射の状態としておき、試料ステージ機構5を制御して、参照用試料を水平方向(X−Y方向)にステップ移動させる。すなわち、参照用試料を、所定距離L(後述の図2参照)ずつ移動させて停止することを繰り返す。これにより、参照用試料が停止したときに電子線6が照射されている参照用試料上での分析点から発生した特性X線8を、分光結晶9を介してX線検出器11により検出することができる。なお、このとき電子線6が参照用試料に照射された状態で、参照用試料が停止している時間は、分析点の濃度分析のための測定時間に相当する。この測定時間も、記憶部19に予め記憶されている初期設定試料評価条件の測定時間が適用される。   Then, the position of the electron beam 6 is fixed to be in a spot irradiation state, the sample stage mechanism 5 is controlled, and the reference sample is moved stepwise in the horizontal direction (XY direction). That is, the reference sample is repeatedly moved by a predetermined distance L (see FIG. 2 described later) and stopped. Thereby, the characteristic X-ray 8 generated from the analysis point on the reference sample irradiated with the electron beam 6 when the reference sample is stopped is detected by the X-ray detector 11 through the spectral crystal 9. be able to. At this time, the time during which the reference sample is stopped while the electron beam 6 is irradiated to the reference sample corresponds to the measurement time for concentration analysis at the analysis point. The measurement time of the initially set sample evaluation condition stored in advance in the storage unit 19 is also applied to this measurement time.

ここで、参照用試料上において電子線6が照射される分析点の一例を、図2を用いて説明する。同図において、7aは参照用試料を示し、この参照用試料7aの上面7bには、所定間隔(距離)Lでもって複数の分析点Piが設定されている。この例では、縦方向5箇所*横方向5箇所=25箇所の分析点Piが設定されている。そして、電子線6は、図2の紙面に対して上から下に向かう方向に参照用試料7aの上面7bを照射することとなる。   Here, an example of the analysis point irradiated with the electron beam 6 on the reference sample will be described with reference to FIG. In the figure, reference numeral 7a denotes a reference sample, and a plurality of analysis points Pi are set at a predetermined interval (distance) L on the upper surface 7b of the reference sample 7a. In this example, 5 analysis points Pi in the vertical direction * 5 horizontal directions = 25 analysis points are set. Then, the electron beam 6 irradiates the upper surface 7b of the reference sample 7a in a direction from top to bottom with respect to the paper surface of FIG.

このとき、電子線6の位置は上述のごとく固定されており、当初は参照用試料7aの上面7bにおける分析点P1に電子線6が照射されているとする。そして上記測定時間が経過後、参照用試料7aがステップ移動する。これにより、参照用試料7aの上面7bにおける電子線6の照射位置は、分析点P1から分析点P2に移動し、参照用試料7aの移動が停止することにより、電子線6は当該分析点P2の位置をスポット照射する。そして、さらに上記測定時間が経過後、参照用試料7aが再度移動して停止することにより、電子線6は分析点P3をスポット照射する。   At this time, the position of the electron beam 6 is fixed as described above, and initially, the electron beam 6 is applied to the analysis point P1 on the upper surface 7b of the reference sample 7a. Then, after the measurement time has elapsed, the reference sample 7a moves stepwise. Thereby, the irradiation position of the electron beam 6 on the upper surface 7b of the reference sample 7a moves from the analysis point P1 to the analysis point P2, and the movement of the reference sample 7a stops, so that the electron beam 6 moves to the analysis point P2. Irradiate spot position. Further, after the measurement time has elapsed, the reference sample 7a moves again and stops, so that the electron beam 6 spot-irradiates the analysis point P3.

以降、参照用試料7aのステップ移動によって、このような動作を繰り返すことにより参照用試料7aの上面7bにおける各分析点Pi(P1〜P25)を順次電子線6がスポット照射することとなる。この結果、当該各分析点Piから発生したNiの特性X線8をX線検出器11により検出することができる。   Thereafter, by repeating such an operation by step movement of the reference sample 7a, the electron beam 6 sequentially irradiates each analysis point Pi (P1 to P25) on the upper surface 7b of the reference sample 7a. As a result, the characteristic X-rays 8 of Ni generated from each analysis point Pi can be detected by the X-ray detector 11.

X線検出器11は、検出したNiの特性X線8の特性X線強度に応じた検出信号を出力する。当該検出信号は処理部17において計数され、その計数データは特性X線強度として演算制御部18に送られる。この結果、演算制御部18には、上記各分析点Piに対応するNiの特性X線強度が送られることとなる。   The X-ray detector 11 outputs a detection signal corresponding to the characteristic X-ray intensity of the detected characteristic X-ray 8 of Ni. The detection signal is counted in the processing unit 17, and the counted data is sent to the calculation control unit 18 as characteristic X-ray intensity. As a result, the characteristic X-ray intensity of Ni corresponding to each analysis point Pi is sent to the arithmetic control unit 18.

次いで、上記各分析点Piに対応する当該特性X線強度をIiとして演算処理部18内で実行される演算について説明する。   Next, the calculation executed in the calculation processing unit 18 with the characteristic X-ray intensity corresponding to each analysis point Pi as Ii will be described.

まず、特性X線強度Iiの平均Iaveを算出する。この平均Iaveは、次式により定義される。 First, an average I ave of the characteristic X-ray intensity Ii is calculated. This average I ave is defined by the following equation.

Figure 0004498751

ここで、nは分析点の総数であり、本実施例においては、n=25となる。
Figure 0004498751

Here, n is the total number of analysis points, and in this embodiment, n = 25.

次に、特性X線強度Iiのばらつきに関する変動係数εを算出する。この変動係数εは、次式により定義される。   Next, a variation coefficient ε relating to the variation in the characteristic X-ray intensity Ii is calculated. This variation coefficient ε is defined by the following equation.

Figure 0004498751

また、特性X線強度Iiの分布に関する標準偏差σを算出する。この標準偏差σは、次式により定義される。
Figure 0004498751

Also, the standard deviation σ relating to the distribution of the characteristic X-ray intensity Ii is calculated. This standard deviation σ is defined by the following equation.

Figure 0004498751

そして、変動係数εと標準偏差σとの比較を行う。このとき、当該変動係数εに補正係数kを掛け合わせた値であるkεと当該標準偏差σとの大小関係を判断する。
Figure 0004498751

Then, the coefficient of variation ε and the standard deviation σ are compared. At this time, the magnitude relation between kε, which is a value obtained by multiplying the variation coefficient ε by the correction coefficient k, and the standard deviation σ is determined.

すなわち、
σ<kε ……(1)式
となるか、あるいは
σ≧kε ……(2)式
となるかを判断する。
That is,
It is determined whether σ <kε (1) or σ ≧ kε (2).

なお、当該補正係数kの設定範囲としては、3〜5の範囲が好ましい。   In addition, as a setting range of the said correction coefficient k, the range of 3-5 is preferable.

ここで、上記(1)式が成立していれば、特性X線強度Iiの分布に関する標準偏差σが、当該特性X線強度のばらつきに関する変動係数εの定数倍(k倍)より小さくなっていることとなる。   Here, if the above equation (1) holds, the standard deviation σ relating to the distribution of the characteristic X-ray intensity Ii becomes smaller than a constant multiple (k times) of the variation coefficient ε relating to the variation in the characteristic X-ray intensity. Will be.

よって、この場合は、このときに適用した初期設定試料評価条件を用いれば、この後に行われる実際の評価対象となる試料についての試料評価を、上記所望値(濃度分布のばらつきの割合が0.1%)を評価基準として行うことができる。この場合には、この初期設定試料評価条件を試料評価条件として記憶部19に記憶する。   Therefore, in this case, if the initially set sample evaluation conditions applied at this time are used, the sample evaluation for the sample to be actually evaluated, which is performed thereafter, is performed with the desired value (the ratio of variation in the concentration distribution is 0. 0). 1%) as an evaluation criterion. In this case, the initially set sample evaluation condition is stored in the storage unit 19 as the sample evaluation condition.

また、上記(2)式が成立している場合には、電子線6の照射条件もしくは測定時間を変更して、上記と同様に、参照用試料7aのステップ移動による分析工程を再度行い、上記(1)式が成立することとなる試料評価条件を求める。このようにして求められた試料評価条件は、記憶部19に記憶される。   Further, when the above equation (2) is established, the irradiation condition or measurement time of the electron beam 6 is changed, and similarly to the above, the analysis process by the step movement of the reference sample 7a is performed again, and the above A sample evaluation condition that satisfies the formula (1) is obtained. The sample evaluation conditions thus obtained are stored in the storage unit 19.

上記のようにして、試料評価条件が求められて記憶部19に記憶された後、参照用試料7aは試料室13から取り出される。   After the sample evaluation conditions are obtained and stored in the storage unit 19 as described above, the reference sample 7a is taken out from the sample chamber 13.

以上が、評価対象となる試料についての試料評価を実行するための試料評価条件を求める方法である。次に、評価対象となる試料の試料評価方法について説明する。   The above is the method for obtaining the sample evaluation conditions for executing the sample evaluation for the sample to be evaluated. Next, a sample evaluation method for a sample to be evaluated will be described.

まず、評価対象となっている試料7を試料室13内の試料ステージ機構5に載置する。ここで、当該試料7は、Ni(60%)とFe(40%)との合金である。そして、ここではこの試料7におけるNiについての面内での濃度分布のばらつきの割合が0.1%以下となっているか否かの評価を行うものとする。   First, the sample 7 to be evaluated is placed on the sample stage mechanism 5 in the sample chamber 13. Here, the sample 7 is an alloy of Ni (60%) and Fe (40%). Here, it is assumed that whether or not the ratio of variation in the concentration distribution in the surface of Ni in the sample 7 is 0.1% or less is evaluated.

当該試料7を試料室13内の試料ステージ機構5に載置した後、記憶部19に記憶された試料評価条件でもって、電子線6を試料7に照射する。このとき、駆動機構10を制御することにより、分光結晶9及びX線検出器11の位置は、Niの特性X線が検出できる位置にしておく。   After placing the sample 7 on the sample stage mechanism 5 in the sample chamber 13, the sample 7 is irradiated with the electron beam 6 under the sample evaluation conditions stored in the storage unit 19. At this time, by controlling the drive mechanism 10, the positions of the spectroscopic crystal 9 and the X-ray detector 11 are set so that the characteristic X-rays of Ni can be detected.

そして、電子線6の位置は固定させてスポット照射の状態としておき、試料ステージ機構5を制御して、上記と同様に試料7を水平方向(X−Y方向)にステップ移動させる。これにより、試料7が停止したときに電子線6が照射されている試料7上での分析点から発生した特性X線8を、分光結晶9を介してX線検出器11により検出することができる。なお、このときの測定時間は、記憶部19に記憶された試料評価条件が適用される。   Then, the position of the electron beam 6 is fixed to be in a spot irradiation state, the sample stage mechanism 5 is controlled, and the sample 7 is moved stepwise in the horizontal direction (XY direction) as described above. Thereby, the characteristic X-ray 8 generated from the analysis point on the sample 7 irradiated with the electron beam 6 when the sample 7 is stopped can be detected by the X-ray detector 11 via the spectral crystal 9. it can. In addition, the sample evaluation conditions memorize | stored in the memory | storage part 19 are applied to the measurement time at this time.

ここで、試料7上において電子線が照射される分析点は、例えば上述した図2に示す例が適用されるが、これに限定する必要はなく、試料7上での分析点の位置や数を変えても差し支えはない。以降、説明を簡単にするために、上記図2に示す例をもとに説明する。   Here, for example, the above-described example shown in FIG. 2 is applied to the analysis point irradiated with the electron beam on the sample 7. However, the present invention is not limited to this, and the position and number of analysis points on the sample 7 are not limited thereto. It is safe to change the Hereinafter, in order to simplify the description, description will be made based on the example shown in FIG.

図2における試料7のステップ移動によって、試料7の上面7bにおける各分析点Pi(P1〜P25)を順次電子線6がスポット照射することとなる。この結果、当該各分析点Piから発生したNiの特性X線8をX線検出器11により検出することができる。   The step movement of the sample 7 in FIG. 2 causes the electron beam 6 to sequentially irradiate each analysis point Pi (P1 to P25) on the upper surface 7b of the sample 7. As a result, the characteristic X-rays 8 of Ni generated from each analysis point Pi can be detected by the X-ray detector 11.

X線検出器11は、検出したNiの特性X線8の特性X線強度に応じた検出信号を出力する。当該検出信号は処理部において計数され、その計数データは特性X線強度として演算制御部18に送られる。この結果、演算制御部18には、試料7の上面7bにおける各分析点Piに対応するNiの特性X線強度が送られることとなる。   The X-ray detector 11 outputs a detection signal corresponding to the characteristic X-ray intensity of the detected characteristic X-ray 8 of Ni. The detection signal is counted in the processing unit, and the count data is sent to the arithmetic control unit 18 as characteristic X-ray intensity. As a result, the characteristic X-ray intensity of Ni corresponding to each analysis point Pi on the upper surface 7 b of the sample 7 is sent to the arithmetic control unit 18.

その後、上記各分析点Piに対応する当該特性X線強度をIiについて、上述と同様の演算が演算処理部18内で実行される。   Thereafter, for the characteristic X-ray intensity corresponding to each analysis point Pi, the same calculation as described above is executed in the calculation processing unit 18.

すなわち、まず、特性X線強度Iiの平均Iaveを算出する。次に、特性X線強度Iiのばらつきに関する変動係数εを算出する。そして、特性X線強度Iiの分布に関する標準偏差σを算出する。ここで、これら平均Iave、変動係数ε、及び標準偏差σは、上記により定義されたものである。 That is, first, an average I ave of the characteristic X-ray intensity Ii is calculated. Next, a variation coefficient ε related to the variation in the characteristic X-ray intensity Ii is calculated. Then, the standard deviation σ relating to the distribution of the characteristic X-ray intensity Ii is calculated. Here, the average I ave , the variation coefficient ε, and the standard deviation σ are defined as described above.

その後、変動係数εと標準偏差σとの比較を行う。このときも上述と同様に、当該変動係数εに補正係数kを掛け合わせた値であるkεと当該標準偏差σとの大小関係を判断する。ここでも、上記(1)式もしくは上記(2)式のいずれが成立するかを判断する。   Thereafter, the coefficient of variation ε and the standard deviation σ are compared. At this time, as described above, the magnitude relationship between kε, which is a value obtained by multiplying the variation coefficient ε by the correction coefficient k, and the standard deviation σ is determined. Again, it is determined whether the above formula (1) or the above formula (2) is established.

そして、上記(1)式が成立するときには、当該試料7のNiについての面内での濃度分布のばらつきの割合は所望の値以内に収まっているものと評価される。よって、この場合には当該試料7は所望の均質性となっているものと評価される。   When the above equation (1) is established, it is evaluated that the variation ratio of the concentration distribution in the surface of Ni of the sample 7 is within a desired value. Therefore, in this case, it is evaluated that the sample 7 has a desired homogeneity.

また、上記(2)式が成立するときには、当該試料7のNiについての面内での濃度分布のばらつきの割合は所望の値以内に収まっていないものと評価される。よって、この場合には当該試料7は所望の均質性となっていないものと評価される。   When the above equation (2) is established, it is evaluated that the variation ratio of the concentration distribution in the surface of Ni of the sample 7 is not within a desired value. Therefore, in this case, it is evaluated that the sample 7 does not have the desired homogeneity.

このように本発明においては、求められた複数の特性X線強度のばらつきに関する変動係数εと標準偏差σとをもとに試料の均質性の評価を行う。   As described above, in the present invention, the homogeneity of the sample is evaluated based on the variation coefficient ε and the standard deviation σ relating to the obtained variation in the plurality of characteristic X-ray intensities.

従って、特性X線強度のばらつき及び分布を考慮して試料の均質性の評価を行うこととなり、信頼性の高い試料評価を行うことができる。   Accordingly, the homogeneity of the sample is evaluated in consideration of the variation and distribution of the characteristic X-ray intensity, and the sample can be evaluated with high reliability.

なお、上記の例においては、試料7及び参照用試料7aとしてNi(60%)とFe(40%)との合金からなる試料として説明したが、これに限定されるものではなく、他の組成からなる合金等からなる試料であっても適用できる。   In the above example, the sample 7 and the reference sample 7a have been described as samples made of an alloy of Ni (60%) and Fe (40%). However, the present invention is not limited to this, and other compositions are used. Even a sample made of an alloy or the like can be applied.

また、上述の実施例においては、試料評価装置としてEPMAの構成からなる装置の例を用いて説明したが、EPMAに限定されるものではない。その他の例としては、試料にX線(1次X線)を照射し、これにより当該試料に含有された元素に対応して発生する特性X線(蛍光X線)を検出する蛍光X線分析装置においても、本発明は適用できる。   In the above-described embodiments, the sample evaluation apparatus has been described using an example of an apparatus having an EPMA configuration, but is not limited to EPMA. As another example, the sample is irradiated with X-rays (primary X-rays), thereby detecting characteristic X-rays (fluorescent X-rays) generated corresponding to the elements contained in the sample. The present invention can also be applied to an apparatus.

本発明に基づく試料評価装置の例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the example of the sample evaluation apparatus based on this invention. 試料(参照用試料)の上面における分析点を示す平面図である。It is a top view which shows the analysis point in the upper surface of a sample (reference sample). EPMAの構成を有する分析装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the analyzer which has the structure of EPMA.

符号の説明Explanation of symbols

1…電子銃、2…集束レンズ、3…走査コイル、4…対物レンズ、5…試料ステージ機構、6…電子線、7…試料、8…特性X線、9…分光結晶、10…駆動機構、11…X線検出器、17…処理部、18…演算制御部、19…記憶部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electron gun, 2 ... Focusing lens, 3 ... Scanning coil, 4 ... Objective lens, 5 ... Sample stage mechanism, 6 ... Electron beam, 7 ... Sample, 8 ... Characteristic X-ray, 9 ... Spectral crystal, 10 ... Drive mechanism , 11 ... X-ray detector, 17 ... processing unit, 18 ... calculation control unit, 19 ... storage unit

Claims (4)

試料の複数箇所に電子線もしくはX線を照射し、試料に含有された元素に対応して発生する特性X線を検出し、これにより当該複数箇所における特性X線強度を求めて、当該元素についての試料の面内での均質性を評価する試料評価方法であって、求められた複数の特性X線強度Iiの平均をIaveとしたときに、ε=1/(√Iave)で定義される係数εに補正係数kを掛け合わせた値kεと標準偏差σとを比較することにより試料の均質性の評価を行うことを特徴とする試料評価方法。 Irradiating electron beams or X-rays to a plurality of locations on a sample, detecting characteristic X-rays generated corresponding to the elements contained in the sample, thereby obtaining characteristic X-ray intensities at the plurality of locations, Is a sample evaluation method for evaluating the in-plane homogeneity of a sample, and is defined by ε = 1 / (√Iave) where an average of a plurality of obtained characteristic X-ray intensities Ii is Iave A sample evaluation method characterized by evaluating the homogeneity of a sample by comparing a value kε obtained by multiplying a coefficient ε by a correction coefficient k with a standard deviation σ. 前記補正係数kは、3〜5の範囲に設定することを特徴とする請求項記載の試料評価方法。 The correction coefficient k is a sample evaluation method according to claim 1, wherein the set in the range of 3-5. 試料の複数箇所に電子線もしくはX線を照射し、試料に含有された元素に対応して発生する特性X線を検出し、これにより当該複数箇所における特性X線強度を求めて、当該元素についての試料の面内での均質性を評価する試料評価装置であって、求められた複数の特性X線強度Iiの平均をIaveとしたときに、ε=1/(√Iave)で定義される係数εに補正係数kを掛け合わせた値kεと標準偏差σとを比較することにより試料の均質性の評価を行うことを特徴とする試料評価装置。 Electron beam or X-ray is irradiated to a plurality of locations on the sample, and characteristic X-rays generated corresponding to the elements contained in the sample are detected, thereby obtaining the characteristic X-ray intensity at the plurality of locations, Is a sample evaluation apparatus for evaluating the in-plane homogeneity of a sample, and is defined by ε = 1 / (√Iave) where an average of a plurality of obtained characteristic X-ray intensities Ii is Iave A sample evaluation apparatus for evaluating the homogeneity of a sample by comparing a value kε obtained by multiplying a coefficient ε by a correction coefficient k with a standard deviation σ. 前記補正係数kは、3〜5の範囲に設定することを特徴とする請求項記載の試料評価装置。 The sample evaluation apparatus according to claim 3 , wherein the correction coefficient k is set in a range of 3 to 5.
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