特許 6857449 Ｘ線分析装置

(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】6857449

(24)【登録日】2021年3月24日

(45)【発行日】2021年4月14日

(54)【発明の名称】Ｘ線分析装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 23/2252 20180101AFI20210405BHJP

【ＦＩ】

   G01N23/2252

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-43982(P2016-43982)

(22)【出願日】2016年3月8日

(65)【公開番号】特開2017-161270(P2017-161270A)

(43)【公開日】2017年9月14日

【審査請求日】2018年11月29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

(72)【発明者】

【氏名】藤 田 慎 也

(72)【発明者】

【氏名】森 憲 久

【審査官】 佐藤 仁美

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−１６５８７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２７２６６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０９８１２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２２１７５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１４９９１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５４３８２０６（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１２９９８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

ＩＰＣ

Ｇ０１Ｎ ２３／００−２３／２２７６

Ｈ０１Ｊ ３７／２０、３７／２５２

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子線を試料に照射し、試料が載置される試料ステージをＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動しながら試料から発生する信号を検出する分析装置において、
前記試料ステージを走査するステージ走査部と、
前記ステージ走査部を制御するステージ制御部と、
分析条件を入力する入力部と、
前記分析条件を記憶する分析条件記憶部と、
分析開始時に、前記分析条件記憶部に記憶された分析条件において、線分析を行う際にステージを移動させる方向が、前記試料ステージのバックラッシュの影響が出るＸ軸方向、Ｙ軸方向であるか否かを判定するバックラッシュ判定部と、
を含み、
前記試料ステージの軸に対してプラス方向のバックラッシュ取りを行う分析装置の場合、前記バックラッシュ判定部が、線分析を行う際にマイナスＸ方向またはマイナスＹ方向にステージを移動させると判定すると、前記ステージ制御部は、前記ステージ走査部にマイナス方向を含む軸に対してマイナス方向のバックラッシュ取り動作を実行させることを特徴とする、分析装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記ステージ制御部は、前記試料ステージが移動した後に停止した際に、常に特定の方向に前記試料ステージのバックラッシュが存在するように前記ステージ走査部を制御することを特徴とする、分析装置。

【請求項3】

請求項１において、
前記試料ステージの移動方向を記憶する移動方向記憶部を含み、
前記バックラッシュ判定部は、分析開始時に、前記移動方向記憶部に記憶された最新の前記試料ステージの移動方向と、前記分析条件記憶部に記憶された分析条件におけるステージ走査方向とを比較して、前記ステージ走査方向が前記試料ステージのバックラッシュの影響が出る方向であるか否かを判定することを特徴とする、分析装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項において、
前記電子線を走査するビーム走査部と
前記電子線の照射位置を補正するビーム位置補正部と
検出された二次電子あるいは反射電子の二次元画像を作成する電子画像作成部と、
作成された電子画像の一つを参照画像として保存する参照画像記憶部と
取得した電子画像と前記参照画像記憶部に保存された前記参照画像とを比較して画像のずれ量を算出するずれ量算出部と、
を含み、
前記ずれ量算出部は、分析開始位置に前記試料ステージが位置した状態で保存された参照画像と、前記ステージ走査部が前記バックラッシュ取り動作を実行した後に取得した電子画像とを比較して分析開始位置ずれ量を算出し、前記ビーム位置補正部は、分析開始時に、前記分析開始位置ずれ量分のビーム位置補正を行うことを特徴とする、分析装置。

【請求項5】

請求項１から３のいずれか一項において、
前記試料ステージの位置を読み取るためのリニアエンコーダ、
を含み、
前記ステージ制御部は、前記ステージ走査部が前記バックラッシュ取り動作を実行した後に、前記リニアエンコーダによる制御に基づき、試料ステージを分析開始位置に位置させることを特徴とする、分析装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子線を試料に照射し、試料が載置される試料ステージを直線的に走査しながら試料から発生するＸ線信号などを検出し、走査線上の信号強度を得る分析装置、特に電子プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）に関する。

【背景技術】

【0002】

試料上の任意方向に電子線を直線的に走査しながらＸ線強度を得るＥＰＭＡ線分析の走査方法として、試料ステージを固定しておいて電子線を走査するビーム走査方式と、電子線を固定しておいて試料ステージを走査するステージ走査方式の二つの方法がある。ビーム走査方式は、走査領域が数十μｍ以下である場合に主に用いられる。ステージ走査方式は、走査領域が広範囲である場合に用いられ、数ｍｍ程度の直線領域のＸ線強度を得ることができる。

【0003】

試料ステージの走査機構には、送りねじ、ギア等が使用されているため、試料ステージを走査する際にはこれらのバックラッシュが問題となる場合がある。試料ステージを走査しながらＸ線信号などを検出するＥＰＭＡ分析方法としては、線分析の他に面分析（二次元マッピング）があるが、面分析の場合は試料ステージの走査方向が常に一定であるため、バックラッシュの影響が出ない方向に試料ステージを駆動させたり、決まったタイミングでバックラッシュ取りを行う制御を取り入れたりすることで、バックラッシュ問題を解決している。

【0004】

試料ステージを任意方向に移動する際に生じるバックラッシュ問題を解決する方法として、予め試料ステージ移動方向の変化に対応するバックラッシュの量を求めておき、試料ステージを移動する際に、試料ステージの移動距離にバックラッシュの量を加算することでバックラッシュを補正する方法がある。この方法では、試料上の観察視野を正確に所望の位置に移動させることができる（特許文献１参照）。

【特許文献1】特開平８−１２９９８５

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ステージ走査方式のＥＰＭＡ線分析では、試料ステージの走査方向がバックラッシュの影響が出る方向であるとき、ステージ走査開始（分析開始）直後には実質的には試料ステージが移動しない。この時、Ｘ線信号を取得する間隔（あるＸ線データを取得する試料ステージ位置と、次のＸ線データを取得する試料ステージ位置との間隔。ステップサイズ）をバックラッシュ量よりも大きく設定していた場合は、バックラッシュの影響はほぼ無視できる。一方、Ｘ線信号を取得する間隔をバックラッシュ量よりも小さく設定していた場合は、試料ステージが移動し始めるまでに検出したＸ線信号に付された検出位置（試料ステージ位置）データが実際の試料ステージ位置を反映していないため、正確な線分析データが得られないという問題があった。

【0006】

例として、ある元素の濃度が一定の割合で連続的に変化している試料の線分析結果を図６に示す。縦軸はＸ線信号の強度、横軸は試料ステージの移動距離である。ここで、各Ｘ線信号データの間隔６０がステップサイズに相当する。バックラッシュの影響がない場合に、図６（ａ）において点の連なりで表されるように、移動につれて一定の割合でＸ線強度が増加するデータが得られるとすると、バックラッシュの影響がある場合は、図６（ｂ）のようなデータとなる。図６（ｂ）の区間７０は、分析開始直後に、実際にはステージが移動していなかった区間で、この区間の４つのデータは実際には同一の試料ステージ位置で取得されたためＸ線強度が同一であるのに、検出位置のデータは歩進され、正しい試料ステージ位置を反映していないことがわかる。

【0007】

また、バックラッシュの影響があると、試料上の線分析終了位置が、予め設定した線分析の終了位置とずれてしまう。これにより、複数の連続した直線（第一の直線の終点と第二の直線の始点が同一位置であるような連続した直線）上を走査する線分析（連続線分析）では、第二の直線以降の分析位置が、予め設定した分析位置とずれるという問題もあった。

【0008】

線分析は、任意方向に試料ステージを走査しながらＸ線信号などを検出するため、面分析で実施している方法（ある決まった方向へのバックラッシュ除去操作を常に行う）では、線分析におけるバックラッシュ問題を解決することはできない。また、特許文献１のバックラッシュ補正方法では、線分析開始直後のＸ線信号に付された検出位置データと実際の試料ステージ位置とを正確に一致させることはできない。

【0009】

本発明は、ステージ走査方式のＥＰＭＡ線分析において、バックラッシュの影響のない正確なデータを得ることを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

（１）本発明に係る分析装置は、
電子線を試料に照射し、試料が載置される試料ステージをＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動しながら試料から発生する信号を検出する分析装置において、
前記試料ステージを走査するステージ走査部と、
前記ステージ走査部を制御するステージ制御部と、
分析条件を入力する入力部と、
前記分析条件を記憶する分析条件記憶部と、
分析開始時に、前記分析条件記憶部に記憶された分析条件において、線分析を行う際にステージを移動させる方向が、前記試料ステージのバックラッシュの影響が出るＸ軸方向、Ｙ軸方向であるか否かを判定するバックラッシュ判定部と、
を含み、
前記試料ステージの軸に対してプラス方向のバックラッシュ取りを行う分析装置の場合、前記バックラッシュ判定部が、線分析を行う際にマイナスＸ方向またはマイナスＹ方向にステージを移動させると判定すると、前記ステージ制御部は、前記ステージ走査部にマイナス方向を含む軸に対してマイナス方向のバックラッシュ取り動作を実行させることを特徴とする。

【0011】

このような分析装置では、ステージ走査方式の線分析において、バックラッシュの影響のないデータを得ることができる。

【0012】

（２）本発明に係る分析装置はさらに、
前記ステージ制御部は、前記試料ステージが移動した後に停止した際に、常に特定の方向に前記試料ステージのバックラッシュが存在するように前記ステージ走査部を制御する。

【0013】

このような分析装置では、ステージ走査方式の線分析において、分析装置に予め設定されたバックラッシュ制御情報（試料ステージが停止した時にバックラッシュが常に存在する方向）を参照してバックラッシュ判定およびバックラッシュ取り動作を実行することで、バックラッシュの影響のない線分析のデータを得ることができる。

【0014】

（３）本発明に係る分析装置はさらに、
前記試料ステージの移動方向を記憶する移動方向記憶部を含み、
前記バックラッシュ判定部は、分析開始時に、前記移動方向記憶部に記憶された最新の前記試料ステージの移動方向と、前記分析条件記憶部に記憶された分析条件におけるステージ走査方向とを比較して、前記ステージ走査方向が前記試料ステージのバックラッシュの影響が出る方向であるか否かを判定する。

【0015】

このような分析装置では、ステージ走査方式の線分析において、移動方向記憶部に記憶された試料ステージの移動方向を参照してバックラッシュ判定およびバックラッシュ取り動作を実行することで、バックラッシュの影響のない線分析のデータを得ることができる。

【0016】

（４）本発明に係る分析装置はさらに、
前記電子線を走査するビーム走査部と
前記電子線の照射位置を補正するビーム位置補正部と
検出された二次電子あるいは反射電子の二次元画像を作成する電子画像作成部と、
作成された電子画像の一つを参照画像として保存する参照画像記憶部と
取得した電子画像と前記参照画像記憶部に保存された前記参照画像とを比較して画像のずれ量を算出するずれ量算出部と、
を含み、
前記ずれ量算出部は、分析開始位置に前記試料ステージが位置した状態で保存された参照画像と、前記ステージ走査部が前記バックラッシュ取り動作を実行した後に取得した電子画像とを比較して分析開始位置ずれ量を算出し、前記ビーム位置補正部は、分析開始時に、前記分析開始位置ずれ量分のビーム位置補正を行う。

【0017】

このような分析装置では、プローブトラッキングを利用することで、ステージ走査方式の線分析における分析開始位置設定時と分析開始時との観察視野を合わせることができる。

【0018】

（５）本発明に係る分析装置は、
ステージ走査方式の線分析における分析開始位置設定時と分析開始時との観察視野を合わせる手段として、リニアエンコーダによるフィードバック制御を利用してもよい。

【0019】

このような分析装置では、リニアエンコーダを利用することで、ステージ走査方式の線分析における分析開始位置設定時と分析開始時との観察視野を合わせることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】第１実施形態に係る分析装置を模式的に示す図。

【図2】試料ステージのバックラッシュを説明するための図。

【図3】第１実施形態の動作を示すフローチャート。

【図4】第１実施形態に係る分析装置を模式的に示す図。

【図5】第２実施形態の動作を示すフローチャート。

【図6】線分析データの例。

【発明を実施するための形態】

【0021】

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。

【0022】

１． 第１実施形態
まず、第１実施形態に係る分析装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る分析装置１００を模式的に表した図である。分析装置１００は、電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）である。ＥＰＭＡは、電子線を試料に照射して電子線の照射に応じて試料から発生する特性Ｘ線を検出し、試料に含まれている元素の定性分析、定量分析、線分析、面分析等を行う。

【0023】

分析装置１００は、電子銃１１と、集束レンズ１２と、偏向器１３と、対物レンズ１４と、試料ステージ１５と、ステージ走査部１６と、二次電子検出器１７と、反射電子検出器１８と、波長分散型分光器１９と、制御部２０を含んで構成されている。制御部２０は、入力部２１と、分析条件記憶部２２と、ステージ制御部２３と、バックラッシュ判定部２４と、ビーム制御部２５と、ビーム走査系２６と、画像処理部２９と、Ｘ線処理部３３と、表示部３４とを含んで構成されている。

【0024】

電子銃１１は、電子線ＥＢを発生させる。電子銃１１は、所定の加速電圧により加速された電子線ＥＢを試料Ｓに向けて放出する。集束レンズ１２は、電子銃１１の後段（電子線ＥＢの下流側）に配置されている。集束レンズ１２は、電子線ＥＢを集束させるためのレンズである。偏向器１３は、集束レンズ１２の後段に配置されている。偏向器１３は、電子線ＥＢを偏向させることができる。偏向器１３にビーム走査系２６から走査信号が入力されることによって、集束レンズ１２および対物レンズ１４で集束された電子線ＥＢで試料Ｓ上を走査する。対物レンズ１４は、偏向器１３の後段に配置されている。対物レンズ１４は、電子線ＥＢを試料Ｓ上で集束させて、電子線ＥＢを電子プローブとして試料Ｓに照射するためのレンズである。

【0025】

試料ステージ１５は、試料Ｓを支持することができる。試料ステージ１５上には、試料Ｓが載置される。ステージ走査部１６によって、試料ステージ１５は水平面内のＸ方向とＹ方向に移動することができる。ステージ走査部１６の動作は、ステージ制御部２３によって制御される。試料ステージ１５の移動により、電子線ＥＢ（電子プローブ）が照射される試料Ｓ上での分析位置（分析箇所）を相対的に移動させることができる。

【0026】

二次電子検出器１７は、試料Ｓから放出された二次電子を検出するための検出器である。二次電子検出器１７の測定結果（出力信号）から、二次電子像（ＳＥＭ像）を得ることができる。反射電子検出器１８は、試料Ｓから放出された反射電子を検出するための検出器である。反射電子検出器１８の測定結果（出力信号）から、反射電子像を得ることができる。これらの電子像は、画像処理部２９に含まれる、画像生成部３０により生成される。生成された画像は表示部３４に表示される。

【0027】

波長分散型分光器１９は、電子線ＥＢを試料Ｓに照射した際に発生する特性Ｘ線を分離して検出する。波長分散型分光器１９は、例えば、分光結晶によるＸ線のブラッグ反射を利用して特定波長のＸ線を分離する。検出された特性Ｘ線から、特性Ｘ線スペクトルや二次元マッピング等のデータが得られる。これらのデータはＸ線処理部３３により生成される。生成されたデータは表示部３４に表示される。なお、本実施形態では波長分散型分光器により特性Ｘ線を検出する装置について説明するが、本発明に係る分析装置は、波長分散型分光器によりＸ線の検出を行うと同時に、エネルギー分散型分光器によりＸ線の検出を行ってもよい。

【0028】

入力部２１は、たとえばキーボード、タッチパネル型ディスプレイであり、操作者は入力部２１を用いて分析装置１００を制御するための各種パラメーターや、所望する分析の分析条件を入力する。分析装置を制御するためのパラメーターにはステージ位置情報やビーム位置情報が含まれる。これらの情報はそれぞれ、ステージ制御部２３、ビーム制御部２５に送られる。分析条件には、分析種（定性分析、定量分析、線分析、面分析等）、分析位置、分析対象Ｘ線、検出器条件、電子光学系条件等が含まれる。本実施形態に係る分析装置においては、入力される分析種はステージ走査方式による線分析である。ステージ走査方式による線分析は、試料ステージ１５を走査しながら特性Ｘ線の検出を行う分析方法であるため、分析条件には試料ステージ走査方向が含まれる。入力された分析条件は分析条件記憶部２２に記憶される。

【0029】

ステージ制御部２３は、ステージ走査部１６の制御を行う。入力部２１に、現在のステージ位置と異なるステージ位置が入力された場合、ステージ制御部２３は、入力されたステージ位置に試料ステージ１５が位置するよう、ステージ走査部１６を移動させる。また、分析時には、分析条件記憶部２２から分析位置のデータを読み出し、設定された分析位置に試料ステージ１５が位置するよう、ステージ走査部１６を移動させる。

【0030】

また、ステージ制御部２３は、ステージ走査部１６を移動させ、停止させた後に、常に特定の方向に試料ステージ１５のバックラッシュが存在するようにステージ走査部１６を制御する。この動作については、後で詳細に説明する。

【0031】

バックラッシュ判定部２４は、分析開始時に、分析条件記憶部２２に記憶された分析条件におけるステージ走査方向が、試料ステージ１５のバックラッシュの影響が出る方向であるか否かを判定する。ステージ制御部２３はバックラッシュ判定部２４の判定結果を受けて、必要に応じてステージ走査部１６にバックラッシュ取り動作を実行させる。この動作については、後で詳細に説明する。

【0032】

ビーム制御部２５は、ビーム走査方式による分析時に、ビーム走査系２６により偏向器１３を介して電子線ＥＢを走査する。ビーム走査系２６は、ビーム走査部２７と、ビーム位置補正部２８とを含んで構成されている。

【0033】

画像処理部２９は、画像生成部３０と、参照画像記憶部３１と、ずれ量算出部３２とを含んで構成されている。画像生成部３０は、二次電子検出器１７および反射電子検出器１８の測定結果から、二次電子像および反射電子像を生成する。参照画像記憶部３１は、画像生成部３０で生成された画像を、必要に応じて参照画像として記憶する。ずれ量算出部３２は、参照画像記憶部３１に記憶された参照画像と、生成された画像とを比較して、両画像間での位置ずれ量を算出する。ずれ量算出部３２で算出された位置ずれ量は、ビーム位置補正部２８に送られる。ビーム位置補正部２８は、画像の位置ずれを相殺する方向に、位置ずれ量の分だけビーム位置を補正するように、偏向器１３を介して電子線ＥＢを走査する。

【0034】

（試料ステージのバックラッシュ取り動作）
ここで、試料ステージ１５のバックラッシュ取り動作について説明する。試料ステージ１５（ステージ走査部１６）は送りねじ方式で移動させられる。図２は、ステージ走査部１６と送りねじ４０の模式図である。試料ステージ１５はＸ軸方向とＹ軸方向に移動させられるが、ここでは簡単のため、Ｘ軸方向の移動のみを考える。

【0035】

試料ステージ１５がＸ軸方向のマイナス側からプラス側に移動した時、停止時におけるステージ走査部１６と送りねじ４０との関係は図２（ａ）のようになる。試料ステージ１５がＸ軸方向のプラス側からマイナス側に移動した時、停止時におけるステージ走査部１６と送りねじ４０との関係は図２（ｂ）のようになる。ＥＰＭＡは通常、試料ステージ１５が停止した際に、図２に示すギャップ５０が常に同じ側（プラス側かマイナス側かのいずれか一方）に位置するような制御、つまり、常に特定の方向に試料ステージ１５のバックラッシュが存在するような制御を行っている。

【0036】

例えば、ギャップ５０が常にマイナス側に位置するような制御を行う場合、試料ステージ１５がプラス側からマイナス側に移動して停止した後に（図２（ｂ）の状態）、ステージ制御部２３は、試料ステージ１５（ステージ走査部１６）を、マイナス側に一定の距離だけ移動させ、さらにプラス側に同じ距離だけ移動させる。この時、移動させる距離は、ギャップ５０よりも大きい必要がある。これにより、ステージ走査部１６と送りねじ４０との関係は、図２（ｂ）の状態から図２（ａ）の状態になる。つまり、ギャップ５０がマイナス側に位置する。このように、試料ステージ１５（ステージ走査部１６）を、ギャップ５０より大きい距離だけ、ある方向に移動させ、同じ距離だけ反対方向に移動させることを、バックラッシュ取りという。

【0037】

なお、ギャップ５０が常にマイナス側に位置するような制御を行う場合、試料ステージ１５がマイナス側からプラス側に移動して停止した際には、停止した時点でギャップ５０はマイナス側に位置しているため（図２（ａ）の状態）、バックラッシュ取り動作を行う必要はない。

【0038】

このように、ギャップ５０が常にマイナス側に位置するように制御すること、つまり、常にマイナス側からプラス側に移動させた後に試料ステージ１５を停止させる制御を行うことを、ここでは「プラス方向のバックラッシュ取りを行う」と呼ぶ。プラス側からマイナス側に移動させた後に試料ステージ１５を停止させる制御は、「マイナス方向のバックラッシュ取りを行う」と呼ぶ。

【0039】

次に、本実施形態の動作について、さらに詳細に説明する。図３は本実施形態の動作を示したフローチャートであり、（ａ）は線分析条件入力段階、（ｂ）はその後の線分析実行段階をそれぞれ示す。

【0040】

（ステージ走査による線分析の分析条件の入力）
図３（ａ）において操作者が線分析条件入力の開始を指示すると、ステージ制御部２３は、入力部２１に入力されたステージ位置に試料ステージ１５が位置するように、試料ステージ１５（ステージ走査部１６）を移動させる（Ｓ１０１）。試料ステージ１５が停止した後、ステージ制御部２３は、直前の移動方向に応じて、必要であればステージ走査部１６にバックラッシュ取りを実行させる。ここで、分析装置１００は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向ともに、プラス方向のバックラッシュ取りを行う装置であるとする（Ｓ１０３）。

【0041】

操作者は表示部３４に表示される電子像を観察し、現在の視野が所望する分析開始位置であると判断した場合には、分析条件の入力を開始する（Ｓ１０５）。入力部２１には、分析開始位置として現在のステージ位置と、線分析を行う方向（ステージ走査方向）が入力される。また、ステップサイズ（Ｘ線信号を取得する際の試料ステージ１５の移動間隔）や、分析対象となる元素（特性Ｘ線の種類）も入力される。入力された分析条件は、分析条件記憶部２２に記憶される。

【0042】

画像生成部３０は、分析開始位置における二次電子検出器１７および反射電子検出器１８の測定結果から二次電子像あるいは反射電子像を生成し、参照画像記憶部３１は、この画像を参照画像として保存する（Ｓ１０７）。つまり、参照画像は、プラス方向のバックラッシュ取りを行った状態（ステージ走査部１６と送りねじ４０との関係が図２（ａ）の状態）で取得されたものである。

【0043】

（分析条件のステージ走査方向のバックラッシュ判定）
図３（ｂ）において操作者が線分析の開始を指示すると、ステージ制御部２３は分析条件記憶部２２から分析条件を読み出し、線分析開始位置へと試料ステージ１５（ステージ走査部１６）を移動させる（Ｓ１０９）。試料ステージ１５が停止した後、ステージ制御部２３は、直前の移動方向に応じて、必要であればステージ走査部１６にプラス方向のバックラッシュ取りを実行させる（Ｓ１１１）。

【0044】

次に、バックラッシュ判定部２４は、分析条件記憶部２２から、これから実行する線分析のステージ走査方向を読み出し（Ｓ１１３）、読み出したステージ走査方向に、Ｘ軸方向とＹ軸方向のどちらか一方にマイナス方向の走査が含まれているか否かを判断する（Ｓ１１５）。ステージ走査方向にマイナス方向の走査が含まれている場合、バックラッシュ判定部２４は、バックラッシュの影響有りの判定をステージ制御部２３に送る（Ｓ１１７）。ステージ走査方向にマイナス方向の走査が含まれていない場合には、バックラッシュ判定部２４はバックラッシュ判定を終了し、線分析が開始される（Ｓ１２７）。

【0045】

（マイナス方向のバックラッシュ取り動作）
ステージ制御部２３は、バックラッシュ判定部２４からバックラッシュの影響有りの判定を受け取った場合、ステージ走査部１６に、マイナス方向の走査が含まれている軸に対するマイナス方向のバックラッシュ取り動作を実行させる（Ｓ１１９）。例えばＸ軸方向にマイナス方向の走査が含まれている場合、ステージ制御部２３は、試料ステージ１５（ステージ走査部１６）を、プラス側に一定の距離だけ移動させ、さらにマイナス側に同じ距離だけ移動させる。この時、移動させる距離は、ギャップ５０よりも大きい必要がある。マイナス方向のバックラッシュ取りが実行されると、ステージ走査部１６と送りねじ４０との関係は図２（ｂ）の状態になる。

【0046】

（プローブトラッキングによる視野合わせ）
この時、試料ステージ位置（座標）は、座標値としては分析開始位置（座標）にあるが、実際にはギャップ５０の分だけ、分析開始位置設定時とは試料ステージ位置、すなわち観察視野がずれている可能性がある。この観察視野のずれ分を補正するために、プローブトラッキングが実行される。プローブトラッキングとは、参照画像と比較画像とから視野の位置ずれ量を算出して、位置ずれ量をビーム走査系にフィードバックして視野を一致させるプロセスである。

【0047】

画像生成部３０は、マイナス方向のバックラッシュ取りが終了した段階の、二次電子検出器１７および反射電子検出器１８の測定結果から二次電子像あるいは反射電子像を生成する（Ｓ１２１）。ずれ量算出部３２は、参照画像記憶部３１に記憶された参照画像（Ｓ１０７で取得された画像）と、現時点で生成された画像とを比較して、両画像間での位置ずれ量を算出する（Ｓ１２３）。算出された位置ずれ量は、ビーム位置補正部２８に送られる。ビーム位置補正部２８は、画像の位置ずれを相殺する方向に、位置ずれ量の分だけビーム位置を補正するように、偏向器１３を介して電子線ＥＢを走査する（Ｓ１２５）。これにより、試料ステージ位置（座標）と観察視野との両方が、分析開始位置設定時点の試料ステージ位置（座標）および観察視野とそれぞれ一致する。

【0048】

（線分析の開始）
ステージ走査部１６と送りねじ４０とが、ステージ走査方向に対してバックラッシュの影響が出ない状態で、且つ、試料ステージ位置（座標）と観察視野との両方が、分析開始位置設定時点の試料ステージ位置（座標）および観察視野とそれぞれ一致している状態から、線分析が開始（ステージ走査が開始）される（Ｓ１２７）。分析開始（ステージ走査開始）直後から試料ステージ１５の実際の移動が始まるため、分析開始直後に検出したＸ線信号に付された検出位置データは実際の試料ステージ位置を反映する。これにより、正確な線分析データが得られる。

【0049】

（連続線分析）
試料ステージ１５が線分析終了位置まで移動すると、線分析が終了（ステージ走査が終了）する（Ｓ１２９）。ここで、現在の試料ステージ位置（線分析終了位置）が始点となる線分析の実行が予め指示されているか否かが判断され（Ｓ１３１）、指示されている場合（複数の連続した直線上を走査する連続線分析の場合）は、Ｓ１１１に戻り、指示された全ての線分析が終了するまでＳ１１１からＳ１２９の処理が繰り返される。このような処理により、第二の直線以降の分析位置が、設定した分析位置とずれることなく、連続線分析が実行される。

【0050】

このように、本実施形態に係る分析装置では、線分析開始時に、分析装置に予め設定されたバックラッシュ制御情報（試料ステージ１５が停止した時にバックラッシュが常に存在する方向）を参照してバックラッシュ判定およびバックラッシュ取り動作を実行することで、バックラッシュの影響のない線分析のデータを得ることができる。また、プローブトラッキングを実行することで、分析開始時の観察視野を分析開始位置設定時の観察視野に一致させることができる。

【0051】

２． 第２実施形態
次に、第２実施形態に係る分析装置について、図面を参照しながら説明する。図４は、第２実施形態に係る分析装置２００を模式的に表した図である。分析装置２００は、第１実施形態に係る分析装置１００の構成に加え、制御部２０に、移動方向記憶部３５を含んで構成されている。以下、第１実施形態と異なる構成について説明する。

【0052】

ステージ制御部２３は、ステージ走査部１６の制御を行う。入力部２１に、現在のステージ位置と異なるステージ位置が入力された場合、ステージ制御部２３は、入力されたステージ位置に試料ステージ１５が位置するよう、ステージ走査部１６を移動させる。また、分析時には、分析条件記憶部２２から分析位置のデータを読み出し、設定された分析位置に試料ステージ１５が位置するよう、ステージ走査部１６を移動させる。

【0053】

また、ステージ制御部２３は、試料ステージ位置を変更する（移動する）場合、現在の試料ステージ位置（座標）と、変更後（移動後）の試料ステージ位置（座標）とから、試料ステージ１５の移動方向を算出する。

【0054】

移動方向記憶部３５は、ステージ制御部２３が算出した試料ステージ１５の移動方向を記憶する。移動方向記憶部３５に記憶される試料ステージ１５の移動方向は、試料ステージ位置が変更されるたびに更新される。つまり、移動方向記憶部３５には、現在の試料ステージ位置に、どの方向から試料ステージ１５が移動してきたかという情報が記憶されている。

【0055】

バックラッシュ判定部２４は、分析開始時に、分析条件記憶部２２に記憶された分析条件におけるステージ走査方向が、試料ステージ１５のバックラッシュの影響が出る方向であるか否かを判定する。判定の際、バックラッシュ判定部２４は、移動方向記憶部３５に記憶された試料ステージ１５の移動方向を参照する。この動作については、後で詳細に説明する。

【0056】

次に、本実施形態の動作について、さらに詳細に説明する。図５は本実施形態の動作を示したフローチャートであり、（ａ）は線分析条件入力段階、（ｂ）はその後の線分析実行段階をそれぞれ示す。

【0057】

（ステージ走査による線分析の分析条件の入力）
図５（ａ）において操作者が線分析条件入力の開始を指示すると、ステージ制御部２３は、入力部２１に入力されたステージ位置に試料ステージ１５が位置するように、試料ステージ１５（ステージ走査部１６）を移動させる（Ｓ２０１）。この時、移動方向記憶部３５には試料ステージ１５の移動方向が記憶される。

【0058】

操作者は表示部３４に表示される電子像を観察し、現在の視野が所望する分析開始位置であると判断した場合には、分析条件の入力を開始する（Ｓ２０５）。入力部２１には、分析開始位置として現在のステージ位置と、線分析を行う方向（ステージ走査方向）が入力される。また、ステップサイズ（Ｘ線信号を取得する際の試料ステージ１５の移動間隔）や、分析対象となる元素（特性Ｘ線の種類）も入力される。入力された分析条件は、分析条件記憶部２２に記憶される。

【0059】

画像生成部３０は、分析開始位置における二次電子検出器１７および反射電子検出器１８の測定結果から二次電子像あるいは反射電子像を生成し、参照画像記憶部３１は、この画像を参照画像として保存する（Ｓ２０７）。

【0060】

（分析条件のステージ走査方向のバックラッシュ判定）
図５（ｂ）において操作者が線分析の開始を指示すると、ステージ制御部２３は分析条件記憶部２２から分析条件を読み出し、線分析開始位置へと試料ステージ１５（ステージ走査部１６）を移動させる（Ｓ２０９）。この時、移動方向記憶部３５には試料ステージ１５の移動方向が記憶される。

【0061】

次に、バックラッシュ判定部２４は、移動方向記憶部３５から、最新の試料ステージ１５の移動方向を読み出し（Ｓ２１１）、さらに分析条件記憶部２２から、これから実行する線分析のステージ走査方向を読み出す（Ｓ２１３）。バックラッシュ判定部２４は、読み出したステージ走査方向と、最新の試料ステージ１５の移動方向とを比較する。つまり、ステージ走査方向の、Ｘ軸方向とＹ軸方向のどちらか一方に、最新の試料ステージ１５の移動方向と逆方向の走査が含まれているか否かを判断する（Ｓ２１５）。ステージ走査方向に、最新の試料ステージ１５の移動方向と逆方向の走査が含まれている場合、バックラッシュ判定部２４は、バックラッシュの影響有りの判定をステージ制御部２３に送る（Ｓ２１７）。ステージ走査方向に、最新の試料ステージ１５の移動方向と逆方向の走査が含まれていない場合には、バックラッシュ判定部２４はバックラッシュ判定を終了し、線分析が開始される（Ｓ２２７）。

【0062】

（バックラッシュ取り動作）
ステージ制御部２３は、バックラッシュ判定部２４からバックラッシュの影響有りの判定を受け取った場合、ステージ走査部１６に、最新の試料ステージ１５の移動方向と逆方向の走査が含まれている軸に対するバックラッシュ取り動作を実行させる（Ｓ２１９）。ここでのバックラッシュ取り動作は、これから実行する線分析のステージ走査方向と逆方向に、試料ステージ１５（ステージ走査部１６）を一定の距離だけ移動させ、さらに逆方向（これから実行する線分析のステージ走査方向）に同じ距離だけ移動させる動作である。この時、移動させる距離は、ギャップ５０よりも大きい必要がある。これにより、ステージ走査部１６と送りねじ４０とが、ステージ走査方向に対してバックラッシュの影響が出ない状態になる。

【0063】

（線分析の実行）
試料ステージ位置（座標）と観察視野との両方を、分析開始位置設定時点の試料ステージ位置（座標）および観察視野とにそれぞれ一致させるため、プローブトラッキングが実行される（Ｓ２２１からＳ２２５）。プローブトラッキングの動作については第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

【0064】

ステージ走査部１６と送りねじ４０とが、ステージ走査方向に対してバックラッシュの影響が出ない状態で、且つ、試料ステージ位置（座標）と観察視野との両方が、分析開始位置設定時点の試料ステージ位置（座標）および観察視野とそれぞれ一致している状態から、線分析が開始（ステージ走査が開始）される（Ｓ２２７）。分析開始（ステージ走査開始）直後から試料ステージ１５の実際の移動が始まるため、分析開始直後に検出したＸ線信号に付された検出位置データは実際の試料ステージ位置を反映する。これにより、正確な線分析データが得られる。連続線分析の場合には、指示された全ての線分析が終了するまでＳ２１１からＳ２２９の処理が繰り返される。このような処理により、第二の直線以降の分析位置が、設定した分析位置とずれることなく、連続線分析が実行される。

【0065】

このように、本実施形態に係る分析装置では、線分析開始時に、移動方向記憶部３５に記憶された試料ステージ１５の移動方向を参照してバックラッシュ判定およびバックラッシュ取り動作を実行することで、バックラッシュの影響のない線分析のデータを得ることができる。本実施形態に係る分析装置では、通常のＥＰＭＡで行われているような、常に特定の方向に試料ステージのバックラッシュが存在するような制御を行う必要がない。

【0066】

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。上述した実施形態では、分析開始位置設定時と分析開始時との観察視野を合わせる手段としてプローブトラッキングを利用したが、リニアエンコーダ―によるフィードバック制御を利用してもよい。

【0067】

リニアエンコーダ―を利用する場合は次のような動作を行う。線分析開始時にバックラッシュ判定およびバックラッシュ取り動作が実行された後、ステージ制御部２３は、リニアスケールを参照して、分析開始位置に試料ステージ１５を移動させる。これにより、分析開始時の観察視野を、分析開始位置設定時の観察視野に精密に合わせることができる。

【0068】

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。

【0069】

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】

【0070】

１１…電子銃、１２…集束レンズ、１３…偏向器、１４…対物レンズ、１５…試料ステージ、１６…ステージ走査部、１７…二次電子検出器、１８…反射電子検出器、１９…波長分散型分光器、２０…制御部、２１…入力部、２２…分析条件記憶部、２３…ステージ制御部、２４…バックラッシュ判定部、２５…ビーム制御部、２６…ビーム走査系、２７…ビーム走査部、２８…ビーム位置補正部、２９…画像処理部、３０…画像生成部、３１…参照画像記憶部、３２…ずれ量算出部、３３…Ｘ線処理部、３４…表示部、３５…移動方向記憶部、５０…ギャップ、１００，２００…分析装置、ＥＢ…電子線、Ｓ…試料

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】