JP4616631B2 - Sample analyzer - Google Patents
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Description
本発明は微小領域の観察を目的とした試料分析装置に関するものである。 The present invention relates to a sample analyzer for the purpose of observing a minute region.
試料の組成や化学状態等を分析する装置として光電子分光装置がある。このような光電子分光装置は、試料表面に細く絞った電子を照射し、照射により試料極薄層から発生した光電子を入射レンズにより集束して円筒鏡型アナライザや静電半球型アナライザに導き、ここでエネルギー分光する。そして、分光された光電子を検出器で検出し、検出された光電子のエネルギースペクトルを得、スペクトルを解析して試料の微小領域(ナノオーダレベル)の組成や化学状態等を分析している。すなわち、エネルギースペクトルに現れるピークの位置から所定元素の量を演算することにより、試料表面の所定元素の量が分かり、電子線の照射位置を順次ずらして測定を行い各位置での元素量を色に対応させてマッピング表示することによりと光電子像を得ることができる。 There is a photoelectron spectrometer as an apparatus for analyzing the composition and chemical state of a sample. Such a photoelectron spectrometer irradiates finely focused electrons on the sample surface, and the photoelectrons generated from the sample ultrathin layer by the irradiation are focused by an incident lens and led to a cylindrical mirror analyzer or electrostatic hemispherical analyzer. To do energy spectroscopy. Then, the dispersed photoelectrons are detected by a detector, an energy spectrum of the detected photoelectrons is obtained, and the spectrum is analyzed to analyze the composition, chemical state, and the like of a micro region (nano-order level) of the sample. In other words, by calculating the amount of the predetermined element from the position of the peak appearing in the energy spectrum, the amount of the predetermined element on the sample surface can be determined, and measurement is performed by sequentially shifting the irradiation position of the electron beam, and the amount of element at each position is colored A photoelectron image can be obtained by mapping display corresponding to the above.
従来、X線または紫外光源を励起源とする光電子分光装置において、微小分析を行う際に、分析位置を特定する手段として位置読み取り機能付き光学顕微鏡を使用していた。つまり、広範囲の観察が可能な位置読み取り顕微鏡で目的位置を探索し、この部位の試料面上における位置(座標)を光電子分光装置に装着された試料ステージの座標系に変換する。試料を光電子分光装置に導入し、変換された試料ステージ座標に移動して目的位置の分析を行う。そして、必要な場合には目的部位周辺の光電子像の収集を行う。光電子像で特異な部位が発見された場合は、この部位の分析を行い、光電子分光装置座標系の位置にマーキングを行う。 Conventionally, in a photoelectron spectrometer using an X-ray or ultraviolet light source as an excitation source, an optical microscope with a position reading function has been used as means for specifying an analysis position when performing microanalysis. That is, the target position is searched with a position reading microscope capable of observing a wide range, and the position (coordinates) on the sample surface of this part is converted into the coordinate system of the sample stage mounted on the photoelectron spectrometer. The sample is introduced into the photoelectron spectrometer, and moved to the converted sample stage coordinates to analyze the target position. If necessary, photoelectron images around the target site are collected. If a peculiar part is found in the photoelectron image, this part is analyzed, and marking is performed at the position of the coordinate system of the photoelectron spectrometer.
しかしながら、予め位置読み取り機能付き光学顕微鏡で座標を読み取った部位と異なる位置の分析を光電子分光装置で行った場合、この分析位置が光学顕微鏡上でどこに位置するかを示すことが困難であった。微小領域を観察するので、像のユガミや各装置の機械的なガタ等により基準点からの装置移動量が異なるためである。 However, when the photoelectron spectrometer is used to analyze a position different from the part whose coordinates have been read with an optical microscope with a position reading function in advance, it is difficult to indicate where the analysis position is located on the optical microscope. This is because the amount of movement of the device from the reference point varies depending on the distortion of the image, the mechanical play of each device, and the like because a minute region is observed.
なお、従来技術としては、試料像と図形等を多重露光し、拡大または縮小分析する電子顕微鏡がある(例えば、特許文献1)。 In addition, as a prior art, there exists an electron microscope which carries out multiple exposure of the sample image, a figure, etc., and carries out expansion or reduction analysis (for example, patent document 1).
本発明が解決しようとする問題点は、光電子分析装置で分析した位置が、位置読み取り機能付き光学顕微鏡で得た像のどこに位置するかを示すことが困難であったという点である。 The problem to be solved by the present invention is that it is difficult to indicate where the position analyzed by the photoelectron analyzer is located in the image obtained by the optical microscope with position reading function.
請求項1の発明は、試料を置載し、試料座標の基準点を有する試料ホルダと、前記試料ホルダを保持するXYテーブルを備え、前記試料の第1の像を読み取り、その座標を設定する位置読み取り光学顕微鏡と、前記試料ホルダを保持する試料ステージと、1次ビーム源と、前記1次ビーム源より照射された1次ビームにより前記試料から発生した2次ビームを分光するエネルギーアナライザとを有し、アナライザの出力に基づく前記試料の第2の像を読み取り、その座標を設定する試料表面分析装置と、前記位置読み取り光学顕微鏡と前記試料表面分析装置とに接続し、前記第1の像及び前記第2の像を記憶して表示すると共に、前記第1の像に基づいて指定された分析目標位置の情報を前記第1の像のデータに付随させて記憶し、記憶された分析目標位置の情報に基づいて前記試料ホルダを保持した試料ステージを制御することにより前記分析目標位置が前記試料表面分析装置の分析位置に配置され前記試料の第2の像が得られるように前記試料ステージを制御する情報処理手段と、を備えた試料分析装置において、前記情報処理手段は、更に、前記試料について前記分析目標位置と異なる位置を追加分析位置とした場合、試料表面分析装置から得られる前記追加分析位置の情報を前記位置読み取り光学顕微鏡の位置情報に座標変換し、座標変換された前記追加分析位置の情報を前記第1の像のデータに付随させて記憶することを特徴とする試料分析装置である。
The invention of
請求項2の発明は、前記情報処理手段は、座標変換された前記追加分析位置の情報に基づき、前記第1の像に追加分析位置を表示することを特徴とする請求項1に記載した試料分析装置である。
The invention according to
請求項3の発明は、前記1次ビームが電子線であり、前記2次ビームがオージェ電子線であることを特徴とした請求項1又は2に記載した試料分析装置である。
The invention according to
請求項4の発明は、前記1次ビームがX線であり、前記2次ビームが光電子線であることを特徴とした請求項1又は2に記載した試料分析装置である。
The invention according to
本発明により、光学顕微鏡で得た像に、新たに追加された光電子分光装置による分析位置を記録することが可能になる。これにより、光学顕微鏡の像から分析された部位の形状的特徴と光電子分光装置による分析結果との相関付けが可能になる。ここで形状的特徴とは、異物、突起、変色などを含む。 According to the present invention, it is possible to record an analysis position by a newly added photoelectron spectrometer in an image obtained by an optical microscope. Thereby, it is possible to correlate the shape characteristic of the part analyzed from the image of the optical microscope and the analysis result by the photoelectron spectrometer. Here, the shape features include foreign matters, protrusions, discoloration, and the like.
本発明の構成を図1を用いて説明する。図1において、分析室1は気密が保持されており、図示しない真空ポンプにより内部が真空となっている。分析室1には複数の真空継ぎ手が設置されており、機器が気密に取り付けられる。分析室1には試料ステージ3が取り付けられている。試料ステージ3は外部の試料ステージ位置調整機構4によりXYZ方向に調整自在である。試料ステージ3には試料ホルダ22に載せられた試料2が置載されている。
The configuration of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the
1次ビーム照射手段であるX線管9は、試料2表面に対して傾斜して分析室1に取り付けられている。
An X-ray tube 9 serving as a primary beam irradiation means is attached to the
分析室1の上面中央には、入射レンズユニット10が取り付けられている。入射レンズユニット10はX線管9より試料2に照射されたX線により励起されて発生した光電子を集光する。入射レンズユニット10はその光軸が試料2表面に対して垂直である。入射レンズユニット10は試料2からの光電子を集光して、減速させる静電レンズから構成される。入射レンズユニット10の先には集光された光電子をエネルギー選別して、ある特定のエネルギーを有する光電子を取り出すエネルギーアナライザ11、エネルギーアナライザ11で抽出された光電子を検出する検出器12等が設置されている。
An
分析室1にはズーム式CCDカメラ付光学顕微鏡6が設置されている。分析室1には照明装置8が取り付けられており、光学顕微鏡6の観察位置を照明する。
An
また、エネルギーアナライザ制御ユニット14は、エネルギーアナライザ駆動電源ユニット13を介してエネルギーアナライザ11の分光エネルギーを制御し、入射レンズのレンズ条件を制御し、検出器12の出力を受けてエネルギーアナライザ11で抽出された光電子をエネルギー別に計数する。
The energy
モニタユニット15は、試料2の光学像が結像される光学顕微鏡6のCCDカメラの出力を受けると共に、光学顕微鏡6のレンズ条件を制御するものである。試料ステージ制御装置5は試料ステージ位置調整機構4を制御するものである。
The
さらに、位置読み取り機構付き光学顕微鏡18は、CCDカメラ17を有する光学顕微鏡19とXYテーブル20から構成されており、置載されている試料ホルダ22の直上(法線方向)からCCDカメラ17を備えた光学顕微鏡19により測定を行う。
Further, the
試料ステージ制御装置5、エネルギーアナライザ制御ユニット14、位置読み取り機構付き光学顕微鏡18は、インターフェースを介してモニタを有するコンピュータ16に接続されており、コンピュータ制御されている。
The sample
図3は試料ホルダ22に置載された試料2の図であり、位置読み取り機構付き光学顕微鏡18で観察したものである。図4は光電子分光装置で観察したものである。試料2の観察点は基準点21(X0、Y0)からのオフセット(X1、Y1)(X2、Y2)(X3、Y3)で示される。
FIG. 3 is a view of the
以上、図1における各部の構成について説明したが、次に動作について説明する。 The configuration of each unit in FIG. 1 has been described above. Next, the operation will be described.
まず、広域像を観察する第1の測定手段である位置読み取り機構付き光学顕微鏡18で試料ホルダ22に置載された試料2を観察し、代表的な分析目標位置を2点以上決定する。決定した分析目標位置の試料2上における座標値を読み取り、分析目標位置を含む図5左のような光学顕微鏡像を電子的に記録する。図3において分析目標位置の座標値23(X1、Y1)、24(X2、Y2)、25(X3、Y3)は試料ホルダ22の基準点21(X0、Y0)からのオフセット値となる。もちろん、基準点は試料の一部にとってもよい。
First, the
次に、試料2を試料ホルダ22ごと、狭域像を観察する第2の測定手段である、光電子分析装置に導入し、図3における試料ステージ3に装着する。位置読み取り機構付き光学顕微鏡18で読み取った位置座標はコンピュータ16を用いて試料ステージ3の座標系にアフィン変換(並行移動、回転等の座標変換)する。変換された試料ステージ3用の座標位置を元に試料ステージ制御装置により試料ステージ3を駆動し、光電子分析を行う。この時、目的部位周辺でも光電子像を測定する。
Next, the
つまり、X線管より試料2表面に細く絞ったX線を照射し、照射により試料極薄層から発生した光電子を入射レンズユニット10により集束して静電半球型エネルギーアナライザ11に導き、ここでエネルギー分光する。そして、分光された光電子を検出器12で検出し、コンピュータ16により検出された光電子のエネルギースペクトルを得、スペクトルを解析して試料2の微小領域の組成や化学状態等を分析する。すなわち、エネルギースペクトルに現れるピークの位置から所定元素の量を演算することにより、試料2表面の所定元素の量が分かり、X線の照射位置を順次ずらして測定を行い、各位置での元素量を色に対応させてマッピング表示することにより図5右のような光電子像を得ることができる。
In other words, X-rays narrowly focused on the surface of the
得られた光電子像から、予め設定された分析位置と異なる部位に分析を要する部位が発見された場合は、この部位のスペクトルを取得して分析測定を行う。新たに追加された図4における追加分析位置26の試料ステージ3上での座標位置(X4、Y4)をコンピュータ16のメモリに記録する。
When a part requiring analysis is found in a part different from a preset analysis position from the obtained photoelectron image, a spectrum of this part is acquired and analysis measurement is performed. The coordinate position (X 4 , Y 4 ) on the
コンピュータ16により記録された追加分析位置26の座標位置を位置読み取り機構付き光学顕微鏡18の座標系にアフィン変換する。光学顕微鏡像の座標においてアフィン変換された追加分析位置26の座標を、記録されている予め設定された分析目標位置23’(X1、Y1)に対する、ベクトル値27に変換する。算出されたベクトル値27に基づいて、コンピュータ16のメモリに記録された光学顕微鏡像に付随する分析位置データファイルに追加分析位置26を書き込む。追加された分析位置は、図2左図のようにモニタ上に表示される。
The coordinate position of the
以上、動作について説明したが、本発明により、位置読み取り機構付き光学顕微鏡で得た像に、新たに追加された光電子分析装置による分析位置を記録することが可能になる。これにより、光学顕微鏡の像から分析された部位の形状的特徴と光電子分光装置による分析結果との相関付けが可能になる。ここで形状的特徴とは、異物、突起、変色などを含む。 Although the operation has been described above, according to the present invention, the analysis position by the newly added photoelectron analyzer can be recorded in the image obtained by the optical microscope with a position reading mechanism. Thereby, it is possible to correlate the shape characteristic of the part analyzed from the image of the optical microscope and the analysis result by the photoelectron spectrometer. Here, the shape features include foreign matters, protrusions, discoloration, and the like.
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、X線源の替わりに電子銃としてオージェマイクロプローブでもよい。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible. For example, an Auger microprobe may be used as an electron gun instead of the X-ray source.
1 分析室
2 試料
3 試料ステージ
4 試料ステージ位置調整機構
5 試料ステージ制御装置
6 光学顕微鏡
8 照明装置
9 X線管
10 入射レンズユニット
11 エネルギーアナライザ
12 検出器
13 エネルギーアナライザ駆動電源ユニット
14 エネルギーアナライザ制御ユニット
15 モニタ
16 コンピュータ
17 CCDカメラ
18 位置読み取り機構付き光学顕微鏡
19 光学顕微鏡
20 XYテーブル
21 基準点
22 試料ホルダ
23 分析目標位置
24 分析目標位置
25 分析目標位置
26 追加分析位置
27 ベクトル値
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記試料ホルダを保持するXYテーブルを備え、前記試料の第1の像を読み取り、その座標を設定する位置読み取り光学顕微鏡と、
前記試料ホルダを保持する試料ステージと、1次ビーム源と、前記1次ビーム源より照射された1次ビームにより前記試料から発生した2次ビームを分光するエネルギーアナライザとを有し、アナライザの出力に基づく前記試料の第2の像を読み取り、その座標を設定する試料表面分析装置と、
前記位置読み取り光学顕微鏡と前記試料表面分析装置とに接続し、前記第1の像及び前記第2の像を記憶して表示すると共に、前記第1の像に基づいて指定された分析目標位置の情報を前記第1の像のデータに付随させて記憶し、記憶された分析目標位置の情報に基づいて前記試料ホルダを保持した試料ステージを制御することにより前記分析目標位置が前記試料表面分析装置の分析位置に配置され前記試料の第2の像が得られるように前記試料ステージを制御する情報処理手段と、
を備えた試料分析装置において、
前記情報処理手段は、更に、前記試料について前記分析目標位置と異なる位置を追加分析位置とした場合、試料表面分析装置から得られる前記追加分析位置の情報を前記位置読み取り光学顕微鏡の位置情報に座標変換し、座標変換された前記追加分析位置の情報を前記第1の像のデータに付随させて記憶することを特徴とする試料分析装置。 A sample holder on which a sample is placed and has a reference point of sample coordinates;
An XY table for holding the sample holder, a position reading optical microscope for reading the first image of the sample and setting its coordinates;
A sample stage for holding the sample holder, a primary beam source, and an energy analyzer for dispersing the secondary beam generated from the sample by the primary beam irradiated from the primary beam source, and the output of the analyzer A sample surface analysis device for reading a second image of the sample based on and setting coordinates thereof;
The position reading optical microscope and the sample surface analyzer are connected to store and display the first image and the second image, and the analysis target position designated based on the first image is displayed. Information is stored in association with the data of the first image, and the analysis target position is controlled by controlling the sample stage holding the sample holder based on the stored analysis target position information. An information processing means for controlling the sample stage so as to obtain a second image of the sample disposed at the analysis position;
In a sample analyzer equipped with
The information processing means further coordinates the information of the additional analysis position obtained from the sample surface analysis device into the position information of the position reading optical microscope when a position different from the analysis target position is set as the additional analysis position for the sample. The sample analysis apparatus characterized in that the converted and coordinate-converted information on the additional analysis position is stored in association with the data of the first image .
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