特許 6637306 分析方法および分光装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6637306

(24)【登録日】2019年12月27日

(45)【発行日】2020年1月29日

(54)【発明の名称】分析方法および分光装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 23/2276 20180101AFI20200120BHJP

【ＦＩ】

   G01N23/2276

【請求項の数】4

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2015-246071(P2015-246071)

(22)【出願日】2015年12月17日

(65)【公開番号】特開2017-111022(P2017-111022A)

(43)【公開日】2017年6月22日

【審査請求日】2018年7月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004271

【氏名又は名称】日本電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090387

【弁理士】

【氏名又は名称】布施 行夫

(74)【代理人】

【識別番号】100090398

【弁理士】

【氏名又は名称】大渕 美千栄

(72)【発明者】

【氏名】内田 達也

【審査官】 佐藤 仁美

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０８６５８９７３（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開昭５７−０４５４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−００３５３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１７３８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０２０３８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２３／００−２３／２２７６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

オージェスペクトルを分析するための分析方法であって、
分析対象となる第１のオージェスペクトルを取得する第１スペクトル取得工程と、
標準試料を測定して得られた第２のオージェスペクトルを取得する第２スペクトル取得工程と、
前記第１のオージェスペクトルの分解能と前記第２のオージェスペクトルの分解能との差が大きい場合に、前記第１のオージェスペクトルおよび前記第２のオージェスペクトルの少なくとも一方に対して分解能を変換する計算を行うことにより、前記第１のオージェスペクトルの分解能と前記第２のオージェスペクトルの分解能との差を小さくする分解能変換工程と、
前記分解能変換工程において分解能の差を小さくした前記第１のオージェスペクトルおよび前記第２のオージェスペクトルに基づいて、定性分析および定量分析の少なくとも一方を行う分析工程と、
を含み、
前記分解能変換工程では、
前記第１スペクトル取得工程で取得された前記第１のオージェスペクトルおよび前記第２スペクトル取得工程で取得された前記第２のオージェスペクトルのうちの一方の分解能が一定であり、他方の分解能がエネルギーとともに変化する場合に、
前記第１のオージェスペクトルおよび前記第２のオージェスペクトルの両方の分解能が一定になるように、またはエネルギーとともに変化するように前記計算を行う、分析方法。

【請求項2】

請求項１において、
前記計算は、分解能関数の畳み込み演算により行われる、分析方法。

【請求項3】

オージェスペクトルを取得するための分光装置であって、
分析対象となる第１のオージェスペクトルを取得する第１スペクトル取得部と、
標準試料を測定して得られた第２のオージェスペクトルを取得する第２スペクトル取得部と、
前記第１のオージェスペクトルの分解能と前記第２のオージェスペクトルの分解能との差が大きい場合に、前記第１のオージェスペクトルおよび前記第２のオージェスペクトルの少なくとも一方に対して分解能を変換する計算を行うことにより、前記第１のオージェスペクトルの分解能と前記第２のオージェスペクトルの分解能との差を小さくする分解能変換部と、
前記分解能変換部において分解能の差を小さくした前記第１のオージェスペクトルおよび前記第２のオージェスペクトルに基づいて、定性分析および定量分析の少なくとも一方を行う分析部と、
を含み、
前記分解能変換部は、
前記第１スペクトル取得部で取得された前記第１のオージェスペクトルおよび前記第２スペクトル取得部で取得された前記第２のオージェスペクトルのうちの一方の分解能が一定であり、他方の分解能がエネルギーとともに変化する場合に、
前記第１のオージェスペクトルおよび前記第２のオージェスペクトルの両方の分解能が一定になるように、またはエネルギーとともに変化するように前記計算を行う、分光装置。

【請求項4】

請求項３において、
前記計算は、分解能関数の畳み込み演算により行われる、分光装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、分析方法および分光装置に関する。

【背景技術】

【0002】

オージェ電子分光装置（Ａｕｇｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＡＥＳ）で測定したオージェスペクトルを用いて、定性分析・定量分析を行うことができる。例えば、測定したオージェスペクトルと標準試料のオージェスペクトルとを比較することにより、定性分析・定量分析を行うことができる（例えば特許文献１参照）。

【0003】

測定したオージェスペクトルと標準試料のオージェスペクトルとを比較して、精度良く定性分析・定量分析を行うためには、測定したオージェスペクトルの分解能と標準試料のオージェスペクトルの分解能とは一致していることが望ましい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−０２０３８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、オージェスペクトルの分解能と感度にはトレードオフの関係がある。また、オージェ電子分光装置で使用される分光器は、エネルギー分解能が可変であることから、測定毎にエネルギー分解能を変更する場合が多い。そのため、分析対象の試料のオージェスペクトルの分解能と標準試料のオージェスペクトルの分解能との差が大きい場合がある。

【0006】

このような場合には、分析対象の試料のオージェスペクトルの分解能と標準試料のオージェスペクトルの分解能との差が小さくなるように（またはエネルギー分解能の差が同じになるように）、分析対象の試料および標準試料の少なくとも一方の測定を、再度行わなければならなかった。試料によっては再測定が困難な場合もあり、また、再測定には時間がかかってしまうという問題もある。

【0007】

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、分析対象のオージェスペクトルの分解能と標準試料のオージェスペクトルの分解能との差が大きい場合であっても、容易にオージェスペクトルの分析を行うことができる分析方法および分光装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

（１）本発明に係る分析方法は、
オージェスペクトルを分析するための分析方法であって、
分析対象となる第１のオージェスペクトルを取得する第１スペクトル取得工程と、
標準試料を測定して得られた第２のオージェスペクトルを取得する第２スペクトル取得工程と、
前記第１のオージェスペクトルの分解能と前記第２のオージェスペクトルの分解能との差が大きい場合に、前記第１のオージェスペクトルおよび前記第２のオージェスペクトルの少なくとも一方に対して分解能を変換する計算を行うことにより、前記第１のオージェスペクトルの分解能と前記第２のオージェスペクトルの分解能との差を小さくする分解能変換工程と、
前記分解能変換工程において分解能の差を小さくした前記第１のオージェスペクトルおよび前記第２のオージェスペクトルに基づいて、定性分析および定量分析の少なくとも一方を行う分析工程と、
を含み、
前記分解能変換工程では、
前記第１スペクトル取得工程で取得された前記第１のオージェスペクトルおよび前記第２スペクトル取得工程で取得された前記第２のオージェスペクトルのうちの一方の分解能が一定であり、他方の分解能がエネルギーとともに変化する場合に、
前記第１のオージェスペクトルおよび前記第２のオージェスペクトルの両方の分解能が一定になるように、またはエネルギーとともに変化するように前記計算を行う。

【0009】

このような分析方法では、分析対象のオージェスペクトルの分解能と標準試料のオージェスペクトルの分解能との差が大きい場合であっても、分析対象のオージェスペクトルの分解能と標準試料のオージェスペクトルの分解能との差を小さくするための再測定の必要がなく、容易にオージェスペクトルの分析を行うことができる。また、このような分析方法では、第１のオージェスペクトルの分析モードと第２のオージェスペクトルの分析モードが異なる場合であっても、第１のオージェスペクトルおよび第２のオージェスペクトルに基づいて、分析を行うことができる。

【0010】

（２）本発明に係る分析方法において、
前記計算は、分解能関数の畳み込み演算により行われてもよい。

【0013】

（３）本発明に係る分光装置は、
オージェスペクトルを取得するための分光装置であって、
分析対象となる第１のオージェスペクトルを取得する第１スペクトル取得部と、
標準試料を測定して得られた第２のオージェスペクトルを取得する第２スペクトル取得部と、
前記第１のオージェスペクトルの分解能と前記第２のオージェスペクトルの分解能との差が大きい場合に、前記第１のオージェスペクトルおよび前記第２のオージェスペクトルの少なくとも一方に対して分解能を変換する計算を行うことにより、前記第１のオージェスペクトルの分解能と前記第２のオージェスペクトルの分解能との差を小さくする分解能変換部と、
前記分解能変換部において分解能の差を小さくした前記第１のオージェスペクトルおよび前記第２のオージェスペクトルに基づいて、定性分析および定量分析の少なくとも一方を行う分析部と、
を含み、
前記分解能変換部は、
前記第１スペクトル取得部で取得された前記第１のオージェスペクトルおよび前記第２スペクトル取得部で取得された前記第２のオージェスペクトルのうちの一方の分解能が一定であり、他方の分解能がエネルギーとともに変化する場合に、
前記第１のオージェスペクトルおよび前記第２のオージェスペクトルの両方の分解能が一定になるように、またはエネルギーとともに変化するように前記計算を行う。

【0014】

このような分光装置では、分析対象のオージェスペクトルの分解能と標準試料のオージェスペクトルの分解能との差が大きい場合であっても、分析対象のオージェスペクトルの
分解能と標準試料のオージェスペクトルの分解能との差を小さくするための再測定の必要がなく、容易にオージェスペクトルの分析を行うことができる。また、このような分光装置では、第１のオージェスペクトルの分析モードと第２のオージェスペクトルの分析モードが異なる場合であっても、第１のオージェスペクトルおよび第２のオージェスペクトルに基づいて、分析を行うことができる。

【0015】

（４）本発明に係る分光装置において、
前記計算は、分解能関数の畳み込み演算により行われてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本実施形態に係る分光装置を模式的に示す図。

【図2】本実施形態に係る分析方法の一例を示すフローチャート。

【図3】第１のオージェスペクトルおよび第２のオージェスペクトルを示す図。

【図4】第１のオージェスペクトルの微分スペクトルおよび第２のオージェスペクトルの微分スペクトルを示す図。

【図5】第１のオージェスペクトルの微分スペクトルおよび第２のオージェスペクトルの微分スペクトルの低エネルギー側を拡大して示す図。

【図6】第１のオージェスペクトルの微分スペクトルおよび第２のオージェスペクトルの微分スペクトルの高エネルギー側を拡大して示す図。

【図7】第１のオージェスペクトルおよび分解能変換された第２のオージェスペクトルを示す図。

【図8】第１のオージェスペクトルの微分スペクトルおよび分解能変換された第２のオージェスペクトルの微分スペクトルを示す図。

【図9】第１のオージェスペクトルの微分スペクトルおよび分解能変換された第２のオージェスペクトルの微分スペクトルの低エネルギー側を拡大して示す図。

【図10】第１のオージェスペクトルの微分スペクトルおよび分解能変換された第２のオージェスペクトルの微分スペクトルの高エネルギー側を拡大して示す図。

【図11】第１のオージェスペクトルのエネルギー分解能を示すグラフ。

【図12】第２のオージェスペクトルのエネルギー分解能を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

【0020】

１． 分光装置
まず、本実施形態に係る分光装置について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る分光装置１００を模式的に示す図である。

【0021】

分光装置１００は、オージェ電子分光装置である。オージェ電子分光装置は、オージェ電子分光法（Ａｕｇｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、ＡＥＳ）により試料の分析を行う。オージェ電子分光法は、電子線等により励起されて試料から放出されるオージェ電子のエネルギーを測定することによって試料表面に局在する元素の分析を行う手法である。

【0022】

分光装置１００は、図１に示すように、電子線源１０と、集束レンズ２０と、対物レンズ３０と、偏向部４０と、試料ステージ５０と、分光部６０と、処理部７０と、操作部８０と、表示部８２と、記憶部８４と、を含んで構成されている。

【0023】

電子線源１０は、電子線ＥＢを発生させる。電子線源１０は、例えば、公知の電子銃であり、陰極から放出された電子を陽極で加速して電子線ＥＢを放出する。

【0024】

集束レンズ２０は、電子線源１０の後段（電子線ＥＢの下流側）に配置されている。対物レンズ３０は、集束レンズ２０の後段に配置されている。集束レンズ２０および対物レンズ３０は、電子線ＥＢを集束させるためのレンズである。

【0025】

偏向部４０は、集束レンズ２０と対物レンズ３０との間に配置されている。偏向部４０は、集束レンズ２０および対物レンズ３０によって集束された電子線ＥＢを偏向させる。偏向部４０を用いて、電子線ＥＢを試料Ｓ上の所望の位置に照射することができる。

【0026】

試料ステージ５０は、試料Ｓを保持している。試料ステージ５０は、試料Ｓを移動させることができる。

【0027】

分光部６０は、試料Ｓから放出されたオージェ電子を分光し、検出する。分光部６０は、オージェ電子分光器を含んで構成されている。分光部６０を構成しているオージェ電子分光器は、例えば、静電半球型アナライザーである。静電半球型アナライザーは、内半球電極と、外半球電極と、を有している。内半球電極と外半球電極との間には、所定の設定電圧が印加され、当該設定電圧により電子のパスエネルギーが決まる。分光部６０は、さらに、静電半球型アナライザーに入射する電子を減速させる減速レンズを含んで構成されている。

【0028】

ここで、分光装置１００は、分析モードとして、ＣＡＥ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ａｎａｌｙｚｅｒ Ｅｎｅｒｇｙ）モードと、ＣＲＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｒｅｔａｒｄｉｎｇ Ｒａｔｉｏ）モードと、を有している。

【0029】

ＣＡＥモードは、試料Ｓから放出された電子の運動エネルギーに関わらず、電子がオージェ電子分光器を通過するときのエネルギーが常に一定（すなわちパスエネルギーが一定）になるようにするモードである。ＣＡＥモードでは、内半球電極と外半球電極の間に印加する電位差を一定の値に保ち、減速レンズの印加電圧を掃引する。ＣＡＥモードでは、エネルギー分解能ΔＥはすべてのエネルギー範囲で同じである。すなわち、ＣＡＥモードでは、ΔＥ＝一定である。

【0030】

ＣＲＲモードは、測定する電子の運動エネルギーに応じて一定の比率で電子を減速するモードである。ＣＲＲモードでは、内半球電極と外半球電極の間に印加する電位差を減速レンズの印加電圧とともに掃引し、電子を一定の減速比で分光する。ＣＲＲモードでは、エネルギー分解能ΔＥはエネルギーＥ（電子の運動エネルギー）によって変化する。ＣＲＲモードでは、ΔＥ／Ｅ＝一定である。

【0031】

信号処理部６２は、例えば、増幅器と、Ａ／Ｄ変換器と、を含んで構成されている。信号処理部６２は、分光部６０の出力信号を増幅した後、アナログデジタル変換して、スペクトル信号として処理部７０に送る。スペクトル信号は、電子の運動エネルギーをパラメーターとした計数値の情報を含む。

【0032】

操作部８０は、ユーザーによる操作に応じた操作信号を取得し、処理部７０に送る処理を行う。操作部８０は、例えば、ボタン、キー、タッチパネル型ディスプレイ、マイクなどである。

【0033】

表示部８２は、処理部７０によって生成された画像を表示するものであり、その機能は
、ＬＣＤ、ＣＲＴなどにより実現できる。表示部８２は、例えば、分析対象となるオージェスペクトル（第１のオージェスペクトル）、および標準試料を測定して得られたオージェスペクトル（第２のオージェスペクトル）を表示する。また、表示部８２は、例えば、処理部７０でのスペクトルの分析結果を表示する。

【0034】

記憶部８４は、処理部７０が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。また、記憶部８４は、処理部７０の作業領域として用いられ、処理部７０が各種プログラムに従って実行した算出結果等を一時的に記憶するためにも使用される。記憶部８４の機能は、ハードディスク、ＲＡＭなどにより実現できる。

【0035】

処理部７０は、分光装置１００の光学系等の制御や、信号処理部６２から出力されたスペクトル信号に基づきスペクトルを生成する処理、スペクトルを分析する処理等の処理を行う。処理部７０の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）などのハードウェアや、プログラムにより実現できる。処理部７０は、第１スペクトル取得部７２と、第２スペクトル取得部７４と、分解能変換部７６と、分析部７８と、制御部７９と、を含む。

【0036】

第１スペクトル取得部７２は、分析対象となるオージェスペクトル（第１のオージェスペクトル）を取得する。第１のオージェスペクトルは、例えば、分光装置１００で分析対象となる試料Ｓを測定して得られたオージェスペクトルである。

【0037】

第２スペクトル取得部７４は、標準試料を測定して得られたオージェスペクトル（第２のオージェスペクトル）を取得する。第２のオージェスペクトルは、例えば、分光装置１００で標準試料を測定して得られたオージェスペクトルである。

【0038】

なお、第２スペクトル取得部７４は、あらかじめ記憶部８４に記憶されている第２のオージェスペクトルを読み出して、第２のオージェスペクトルを取得してもよい。このとき、記憶部８４に記憶されている第２のオージェスペクトルは、分光装置１００で測定されたものであってもよいし、他の分光装置で測定されたものであってもよい。

【0039】

ここで、第１のオージェスペクトルの分解能と第２のオージェスペクトルの分解能との差が大きい場合、第１のオージェスペクトルのオージェ電子ピークと、第２のオージェスペクトルのオージェ電子ピークとは、ピーク値および形状が異なる。そのため、第１のオージェスペクトルと第２のオージェスペクトルとを比較して、定性分析および定量分析を行うことができない。

【0040】

そのため、分解能変換部７６は、第１のオージェスペクトルの分解能と第２のオージェスペクトルの分解能との差が大きい場合に、第１のオージェスペクトルおよび第２のオージェスペクトルの少なくとも一方に対して分解能を変換する計算を行うことにより、第１のオージェスペクトルの分解能と第２のオージェスペクトルの分解能との差を小さくする処理を行う。

【0041】

分解能変換部７６は、第１のオージェスペクトルおよび第２のオージェスペクトルの少なくとも一方に対して分解能関数の畳み込み演算を行うことにより、第１のオージェスペクトルの分解能と第２のオージェスペクトルの分解能との差を小さくする。

【0042】

分解能関数の畳み込み演算は、例えば、下記式（１）で表される。

【0043】

【数1】

【0044】

ただし、Ｉ（ｘ）は、分解能変換されたオージェスペクトルである。また、ｆ（ｘ）は、分解能変換される前のオージェスペクトルである。また、ｇ（ｘ）は、分解能関数である。

【0045】

分解能変換部７６は、第１のオージェスペクトル（ｆ（ｘ））に対して分解能関数（ｇ（ｘ））の畳み込みを行うことにより、第１のオージェスペクトルの分解能を変換して、第１のオージェスペクトルの分解能と第２のオージェスペクトルの分解能との差を小さくする。

【0046】

すなわち、分解能変換部７６は、分解能変換された第１のオージェスペクトル（Ｉ（ｘ））の分解能と第２のオージェスペクトルの分解能との差が、分解能変換される前の第１のオージェスペクトル（ｆ（ｘ））の分解能と第２のオージェスペクトルの分解能との差よりも小さくなるように、第１のオージェスペクトルに対して分解能の変換を行う。

【0047】

なお、分解能変換部７６は、第２のオージェスペクトルに対して分解能関数の畳み込みを行って、第１のオージェスペクトルの分解能と第２のオージェスペクトルの分解能との差を小さくしてもよい。また、分解能変換部７６は、第１のオージェスペクトルおよび第２のオージェスペクトルの両方に対して分解能関数の畳み込みを行って、第１のオージェスペクトルの分解能と第２のオージェスペクトルの分解能との差を小さくしてもよい。

【0048】

分解能変換部７６は、例えば、第１のオージェスペクトルおよび第２のオージェスペクトルのうち分解能が高いスペクトルに対して、分解能の変換を行う。分解能関数の畳み込み演算による分解能の変換では、スペクトルの分解能を低下させる計算は、スペクトルの分解能を向上させる計算に比べて、計算が容易であるためである。

【0049】

分解能関数は、例えば、ガウス分布である。なお、分解能関数はガウス分布に限定されず、ガウス分布以外の関数であってもよい。

【0050】

なお、分解能変換部７６は、分解能関数の畳み込み演算以外の手法により、第１のオージェスペクトルの分解能と第２のオージェスペクトルの分解能との差を小さくしてもよい。例えば、分解能変換部７６は、第１のオージェスペクトルおよび第２のオージェスペクトルのうちの分解能が高い方を平滑化（スムージング）することにより分解能を低下させて、第１のオージェスペクトルの分解能と第２のオージェスペクトルの分解能との差を小さくしてもよい。

【0051】

分析部７８は、分解能変換部７６において分解能の差を小さくした第１のオージェスペクトルおよび第２のオージェスペクトルに基づいて、定性分析および定量分析の少なくとも一方を行う。

【0052】

なお、上述した第１スペクトル取得部７２、第２スペクトル取得部７４、分解能変換部７６、および分析部７８の処理の詳細については、後述する「２． 分析方法」で説明する。

【0053】

制御部７９は、電子線源１０、集束レンズ２０、対物レンズ３０、偏向部４０、および試料ステージ５０を制御する。制御部７９は、電子線源１０、集束レンズ２０、対物レン
ズ３０、偏向部４０、試料ステージ５０を制御するための制御信号を生成し出力する。制御信号は、電源制御装置９０に入力される。電源制御装置９０は、当該制御信号を受けて、電子線源１０、集束レンズ２０、対物レンズ３０、偏向部４０、および試料ステージ５０に電源を供給し、これらを動作させる。

【0054】

本実施形態に係る分光装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。

【0055】

分光装置１００では、分解能変換部７６が、第１のオージェスペクトルの分解能と第２のオージェスペクトルの分解能との差が大きい場合に、第１のオージェスペクトルおよび第２のオージェスペクトルの少なくとも一方に対して分解能を変換する計算を行うことにより、第１のオージェスペクトルの分解能と第２のオージェスペクトルの分解能との差を小さくする。そのため、分光装置１００によれば、分析対象のオージェスペクトルの分解能と標準試料のオージェスペクトルの分解能との差が大きい場合であっても、分析対象のオージェスペクトルの分解能と標準試料のオージェスペクトルの分解能との差を小さくするための再測定の必要がなく、容易にオージェスペクトルの分析を行うことができる。

【0056】

２． 分析方法
次に、本実施形態に係る分析方法について、図面を参照しながら説明する。以下では、分光装置１００によるオージェスペクトルの分析方法について説明する。

【0057】

図２は、本実施形態に係る分析方法の一例を示すフローチャートである。

【0058】

（１）第１スペクトル取得工程（ステップＳ１００）
まず、第１スペクトル取得部７２が分析対象となる試料Ｓのオージェスペクトル（第１のオージェスペクトル）を取得する。以下、試料Ｓがシリコン（Ｓｉ）である例について説明する。

【0059】

第１のオージェスペクトルは、分析対象となる試料Ｓを分光装置１００で測定することで得ることができる。

【0060】

具体的には、まず、ユーザーが操作部８０で電子線ＥＢの照射条件（電子線の加速電圧、各レンズ電流、電子線の照射個所等）を指定する。制御部７９は操作部８０で指定された照射条件に基づいて、電源制御装置９０に指令を送る。

【0061】

これにより、電子線源１０から放出され所定の加速電圧で加速された電子線ＥＢが、集束レンズ２０と対物レンズ３０により細く絞られて試料Ｓ上に集束され、偏向部４０により偏向されて、試料Ｓ上の所定個所に照射される。

【0062】

電子線ＥＢの照射により試料Ｓから発生したオージェ電子は、分光部６０により分光・検出される。分光部６０の出力信号は、信号処理部６２を介して、スペクトル信号として処理部７０に送られ、記憶部８４に記憶される。第１スペクトル取得部７２は、記憶部８４に記憶されたスペクトル信号を読み出して、第１のオージェスペクトルを取得する。

【0063】

（２）第２スペクトル取得工程（ステップＳ１０２）
次に、第２スペクトル取得部７４が標準試料を測定して得られたオージェスペクトル（第２のオージェスペクトル）を取得する。

【0064】

第２スペクトル取得部７４は、あらかじめ記憶部８４に記憶されていたＳｉの標準試料を測定して得られた第２のオージェスペクトルを読み出して、第２のオージェスペクトルを取得する。また、第２スペクトル取得部７４は、上述したステップＳ１００と同様に、
分光装置１００でＳｉの標準試料を測定することによって第２のオージェスペクトルを取得してもよい。

【0065】

図３は、第１のオージェスペクトルおよび第２のオージェスペクトルを示す図である。

【0066】

第１のオージェスペクトルは、ＣＲＲモードで測定されている。第１のオージェスペクトルは、試料Ｓ（Ｓｉ）の電子のエネルギーＥに対してエネルギー分解能ΔＥを、ΔＥ／Ｅ＝０．４０％として測定し、得られたものである。

【0067】

第２のオージェスペクトルは、ＣＲＲモードで測定されている。第２のオージェスペクトルは、標準試料（Ｓｉ）の電子のエネルギーＥに対してエネルギー分解能ΔＥを、ΔＥ／Ｅ＝０．０５％として測定し、得られたものである。

【0068】

このように第１のオージェスペクトルと第２のオージェスペクトルとは、ともにＣＲＲモードで測定されているが、ΔＥ／Ｅが異なっている。

【0069】

図４は、第１のオージェスペクトルの微分スペクトルおよび第２のオージェスペクトルの微分スペクトルを示す図である。図５は、第１のオージェスペクトルの微分スペクトルおよび第２のオージェスペクトルの微分スペクトルの低エネルギー側を拡大して示す図である。図６は、第１のオージェスペクトルの微分スペクトルおよび第２のオージェスペクトルの微分スペクトルの高エネルギー側を拡大して示す図である。

【0070】

オージェスペクトルはバックグラウンドが大きいため、図３に示す第１のオージェスペクトルおよび第２のオージェスペクトルをそれぞれ微分して、図４に示す第１のオージェスペクトルの微分スペクトルおよび第２のオージェスペクトルの微分スペクトルとしている。

【0071】

分析対象となる試料ＳはＳｉであるため、第１のオージェスペクトルと、Ｓｉの標準試料を測定して得られた第２のオージェスペクトルとはピーク値および形状が一致するはずである。しかしながら、図４および図６に示すように、第１のオージェスペクトルと第２のオージェスペクトルとは、ピーク値および形状が異なっている。すなわち、第１のオージェスペクトルおよび第２のオージェスペクトルに対して最小二乗法により残差を算出したときに、当該残差が大きくなる。

【0072】

（３）判定工程（ステップＳ１０３）
上記のように、第１のオージェスペクトルの分解能と第２のオージェスペクトルの分解能との差が大きい場合、定性分析および定量分析を行うためには、第１のオージェスペクトルの分解能と第２のオージェスペクトルの分解能との差を小さくしなければならない。

【0073】

そのため、分解能変換部７６は、第１のオージェスペクトルの分解能と第２のオージェスペクトルの分解能との差が所定値よりも大きいか否かの判定を行う（ステップＳ１０３）。

【0074】

（４）分解能変換工程（ステップＳ１０４）
第１のオージェスペクトルの分解能と第２のオージェスペクトルの分解能との差が所定値よりも大きいと判定された場合（ステップＳ１０３でＹｅｓの場合）、分解能変換部７６は、第１のオージェスペクトルおよび第２のオージェスペクトルの少なくとも一方に対して分解能を変換する計算を行う。

【0075】

分解能変換部７６は、第１のオージェスペクトルの分解能と第２のオージェスペクトル
の分解能を比べて、分解能が高いスペクトルに対して、分解能を変換する計算を行う。ここでは、第２のオージェスペクトルの分解能が第１のオージェスペクトルの分解能よりも高いため、分解能変換部７６は第２のオージェスペクトルに対して分解能を変換する計算を行う。

【0076】

分解能変換部７６は、分解能関数としてガウス分布を使用する。ガウス分布を使用した場合の分解能の関係は以下の通りである。

【0077】

畳み込み後のスペクトルの分解能＝（（畳み込み前のスペクトルの分解能）^２＋（分解能関数の分解能）^２）^０．５

【0078】

ここでは、分解能変換部７６は、第２のオージェスペクトルの各エネルギーでの分解能がΔＥ／Ｅ＝０．０５％からΔＥ／Ｅ＝０．４０％となるように分解能関数の畳み込み演算を行う。そのため、上記式において、畳み込み後のスペクトルの分解能はΔＥ／Ｅ＝０．４０％であり、畳み込み前のスペクトルの分解能はΔＥ／Ｅ＝０．０５％である。したがって、上記式から、分解能関数の分解能を算出することができる。

【0079】

このようにして、分解能変換部７６は、第２のオージェスペクトルの各エネルギーでの分解能が、ΔＥ／Ｅ＝０．４０％となるように第２のオージェスペクトルに対して分解能関数の畳み込み演算を行う。

【0080】

図７は、第１のオージェスペクトルおよび分解能変換された第２のオージェスペクトルを示す図である。図８は、第１のオージェスペクトルの微分スペクトルおよび分解能変換された第２のオージェスペクトルの微分スペクトルを示す図である。図９は、第１のオージェスペクトルの微分スペクトルおよび分解能変換された第２のオージェスペクトルの微分スペクトルの低エネルギー側を拡大して示す図である。図１０は、第１のオージェスペクトルの微分スペクトルおよび分解能変換された第２のオージェスペクトルの微分スペクトルの高エネルギー側を拡大して示す図である。

【0081】

図７〜図１０に示すように、第１のオージェスペクトルと分解能変換された第２のオージェスペクトルとは、図３〜図６に示す第１のオージェスペクトルと第２のオージェスペクトルと比べて、ピーク値が近く、かつ形状が似通っている。第１のオージェスペクトルおよび分解能変換された第２のオージェスペクトルに対して最小二乗法により残差を算出したときに、当該残渣は、第２のオージェスペクトルを分解能変換する前と比べて、小さくなる。

【0082】

（５）分析工程（ステップＳ１０６）
次に、分析部７８は、分解能変換部７６において分解能の差を小さくした第１のオージェスペクトルおよび第２のオージェスペクトルに基づいて、定性分析および定量分析を行う。ここでは、分析部７８は、第１のオージェスペクトルおよび分解能変換された第２のオージェスペクトルに基づいて、定性分析および定量分析を行う。

【0083】

第１のオージェスペクトルは、分析対象となる試料としてＳｉを測定して得られたものであり、第２のオージェスペクトルは、標準試料としてＳｉを測定して得られたものであるから、分析部７８は、第１のオージェスペクトルおよび第２のオージェスペクトルを比較して、定性分析を行うことができる。また、第１のオージェスペクトルと第２のオージェスペクトルに対して最小二乗法によるフィッティングを行い、このときの第２のオージェスペクトルに掛かる係数を定量値とすることにより、定量分析を行うことができる。

【0084】

一方、第１のオージェスペクトルの分解能と第２のオージェスペクトルの分解能との差が所定値以下であると判定された場合（ステップＳ１０３でＮｏの場合）、第１のオージェスペクトルおよび第２のオージェスペクトルに対する分解能の変換は行われない。分析部７８は、分解能の変換が行われていない第１のオージェスペクトルおよび第２のオージェスペクトルに基づいて、定性分析および定量分析を行う。

【0085】

このようにして、分析部７８は、定性分析および定量分析を行う。

【0086】

以上の処理により、オージェスペクトルを分析することができる。

【0087】

本実施形態に係る分析方法は、例えば、以下の特徴を有する。

【0088】

本実施形態に係る分析方法は、第１のオージェスペクトルの分解能と第２のオージェスペクトルの分解能との差が大きい場合に、第１のオージェスペクトルおよび第２のオージェスペクトルの少なくとも一方に対して分解能を変換する計算を行うことにより、第１のオージェスペクトルの分解能と第２のオージェスペクトルの分解能との差を小さくする分解能変換工程と、分解能変換工程において分解能の差を小さくした第１のオージェスペクトルおよび第２のオージェスペクトルに基づいて、定性分析および定量分析の少なくとも一方を行う分析工程と、を含む。

【0089】

このように、本実施形態に係る分析方法では、第１のオージェスペクトルの分解能および第２のオージェスペクトルの分解能の少なくとも一方に対して分解能を変換する計算を行うことにより、第１のオージェスペクトルの分解能と第２のオージェスペクトルの分解能との差を小さくする工程を含む。そのため、分析対象のオージェスペクトルの分解能と標準試料のオージェスペクトルの分解能との差が大きい場合であっても、分析対象のオージェスペクトルの分解能と標準試料のオージェスペクトルの分解能との差を小さくするための再測定の必要がなく、容易にオージェスペクトルの分析を行うことができる。

【0090】

また、本実施形態に係る分析方法では、上述したように、分解能を変換する計算により第１のオージェスペクトルの分解能と第２のオージェスペクトルの分解能との差を小さくできるため、エネルギー分解能ごとに標準試料のオージェスペクトルを準備しなくてもよい。そのため、本実施形態に係る分析方法によれば、標準試料のオージェスペクトルのデータベースを作成する際に、様々なエネルギー分解能で測定する必要がなく、所定のエネルギー分解能で測定すればよい。また、所定のエネルギー分解能で測定されたデータベースをあらかじめ記憶部８４に記憶させておくことにより、容易にオージェスペクトルの分析を行うことができる。

【0091】

なお、データベースを作成するための標準試料の測定は、高分解能で行うことが望ましい。上述したように、分解能関数の畳み込み演算による分解能の変換では、スペクトルの分解能を低下させる計算は、スペクトルの分解能を向上させる計算に比べて、計算が容易であるためである。

【0092】

３． 変形例
本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

【0093】

３．１． 第１変形例
上述した実施形態では、第１のオージェスペクトルおよび第２のオージェスペクトルがＣＲＲモードで測定されている場合について説明したが、第１のオージェスペクトルおよび第２のオージェスペクトルは、ＣＡＥモードで測定されていてもよい。すなわち、第１
のオージェスペクトルおよび第２のオージェスペクトルでは、スペクトルの各エネルギーでの分解能が一定（ΔＥ＝一定）である。

【0094】

例えば、第１のオージェスペクトルの分解能がΔＥ＝５ｅＶであり、第２のオージェスペクトルの分解能がΔＥ＝２ｅＶである場合、分解能変換部７６は、第２のオージェスペクトルの各エネルギーでの分解能が、ΔＥ＝５ｅＶとなるように、第２のオージェスペクトルに対して分解能関数の畳み込み演算を行う。

【0095】

第１変形例によれば、第１のオージェスペクトルおよび第２のオージェスペクトルがＣＡＥモードで測定されている場合であっても、上述した実施形態と同様に、容易にオージェスペクトルの分析を行うことができる。

【0096】

３．２． 第２変形例
上述した実施形態では、第１のオージェスペクトルおよび第２のオージェスペクトルがＣＲＲモードで測定されている場合について説明したが、第１のオージェスペクトルの分析モードと、第２のオージェスペクトルの分析モードとが異なっていてもよい。

【0097】

この場合、図２に示す分解能変換工程（ステップＳ１０４）では、分解能変換部７６は、第１のオージェスペクトルの分解能と第２のオージェスペクトルの分解能との差を小さくするとともに、第１のオージェスペクトルおよび第２のオージェスペクトルの両方の分解能が一定になるように（ΔＥ＝一定）、またはエネルギーとともに変化するように（ΔＥ／Ｅ＝一定）、分解能関数の畳み込み演算を行う。

【0098】

例えば、第１のオージェスペクトルが、ＣＡＥモードで測定されたものであり、ΔＥ＝５ｅＶであるとする。また、第２のオージェスペクトルが、ＣＲＲモードで測定されたものであり、ΔＥ／Ｅ＝０．０５％であるとする。

【0099】

図１１は、第１のオージェスペクトルのエネルギー分解能を示すグラフである。図１２は、第２のオージェスペクトルのエネルギー分解能を示すグラフである。図１２では、畳み込み演算前の第２のオージェスペクトルの分解能を実線で示し、畳み込み演算後の第２のオージェスペクトルの分解能を破線で示している。

【0100】

図１２に示すように、分解能変換部７６は、第２のオージェスペクトルの各エネルギーにおいて、第１のオージェスペクトルの対応する各エネルギーにおける分解能（ΔＥ＝５ｅＶ）と一致するように分解能関数の畳み込み演算を行う。これにより、第２のオージェスペクトルをΔＥ＝５ｅＶとすることができる。

【0101】

本変形例では、分解能変換部７６は、第１スペクトル取得工程で取得された第１のオージェスペクトルおよび第２スペクトル取得工程で取得された第２のオージェスペクトルのうちの一方の分解能が一定であり（ΔＥ＝一定）、他方の分解能がエネルギーとともに変化する（ΔＥ／Ｅ＝一定）場合に、第１のオージェスペクトルおよび第２のオージェスペクトルの両方の分解能が一定になるように、またはエネルギーとともに変化するように、分解能関数の畳み込み演算を行う。

【0102】

そのため、第１のオージェスペクトルの分析モードと第２のオージェスペクトルの分析モードが異なる場合であっても、第１のオージェスペクトルおよび第２のオージェスペクトルに基づいて、定性分析および定量分析を行うことができる。したがって、本実施形態に係る分析方法では、分析モードごとに標準試料のオージェスペクトルを準備しなくてもよい。そのため、本実施形態に係る分析方法によれば、標準試料のオージェスペクトルのデータベースを作成する際には、ＣＡＥモードおよびＣＲＲモードの両方で測定する必要
がなく、いずれか１つの分析モードで測定すればよい。

【0103】

３．３． 第３変形例
上述した実施形態では、第１のオージェスペクトルの分解能および第２のオージェスペクトルの分解能が既知の場合について説明したが、第１のオージェスペクトルの分解能および第２のオージェスペクトルの分解能は未知であってもよい。

【0104】

例えば、第２のオージェスペクトルの分解能を変換する場合について説明する。ここで、第１のオージェスペクトルと第２のオージェスペクトルは、同一の試料を測定して得られたものである。

【0105】

上述した式（１）において分解能関数ｇ（ｘ）の分解能を変化させながら、分解能変換された第２のオージェスペクトルＩ（ｘ）を第１のオージェスペクトルにフィッティングし、分解能変換された第２のオージェスペクトルＩ（ｘ）を、第１のオージェスペクトルに一致させる（または略一致させる）。これにより、第１のオージェスペクトルの分解能と第２のオージェスペクトルの分解能との差を小さくする分解能関数ｇ（ｘ）が求められる。このようにして求められた分解能関数ｇ（ｘ）を用いることで、任意の試料を測定したオージェスペクトルの分解能も変換することができる。

【0106】

３．４． 第４変形例
上述した実施形態では、分光装置がオージェ電子分光装置である例について説明したが、本発明に係る分光装置は、Ｘ線光電子分光装置（Ｘ−ｒａｙ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｅ、ＸＰＳ）であってもよい。Ｘ線光電子分光装置は、Ｘ線光電子分光法により試料の分析を行う。Ｘ線光電子分光法は、試料に一定のエネルギーのＸ線を照射し、光電効果によって外に飛び出した電子（光電子）のエネルギーを測定し、固体の電子状態を調べる手法である。ここで、試料にＸ線を照射すると、試料からは光電子とともにオージェ電子が放出される。そのため、Ｘ線光電子分光装置では、光電子スペクトルとともにオージェスペクトルも得られる。このＸ線光電子分光装置で得られたオージェスペクトルに対しても、本発明に係る分析方法は、上述した実施形態と同様に、適用できる。

【0107】

なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが可能である。

【0108】

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

【符号の説明】

【0109】

１０…電子線源、２０…集束レンズ、３０…対物レンズ、４０…偏向部、５０…試料ステージ、６０…分光部、６２…信号処理部、７０…処理部、７２…第１スペクトル取得部、７４…第２スペクトル取得部、７６…分解能変換部、７８…分析部、７９…制御部、８０…操作部、８２…表示部、８４…記憶部、９０…電源制御装置、１００…分光装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】