特開 2024-68714 走査型電子顕微鏡による試料観察方法、走査型電子顕微鏡による観察用試料の作製方法、および、粉末試料の管理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024068714

(43)【公開日】2024-05-21

(54)【発明の名称】走査型電子顕微鏡による試料観察方法、走査型電子顕微鏡による観察用試料の作製方法、および、粉末試料の管理方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 23/2251 20180101AFI20240514BHJP

【ＦＩ】

G01N23/2251

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022179259

(22)【出願日】2022-11-09

(71)【出願人】

【識別番号】000183303

【氏名又は名称】住友金属鉱山株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100145872

【弁理士】

【氏名又は名称】福岡 昌浩

(74)【代理人】

【識別番号】100091362

【弁理士】

【氏名又は名称】阿仁屋 節雄

(72)【発明者】

【氏名】村尾 奈美

(72)【発明者】

【氏名】金子 雅子

(72)【発明者】

【氏名】高須賀 博史

(72)【発明者】

【氏名】林 徹太郎

【テーマコード（参考）】

2G001

【Ｆターム（参考）】

2G001AA03

2G001BA07

2G001CA03

2G001DA09

2G001LA02

2G001LA05

2G001LA06

2G001MA04

2G001RA06

(57)【要約】

【課題】客観的な走査型電子顕微鏡観察が可能となる技術を提供する。
【解決手段】粉末試料を試料台に貼り付けられたテープに固定する工程と、粉末試料が固定されたテープを複数の区画に区分し、複数の区画内のそれぞれにマーキングをする工程と、走査型電子顕微鏡により、マーキングから所定の距離離れた位置を観察視野として撮像し、複数の区画の数に応じた複数の画像を得る工程と、を有する、走査型電子顕微鏡による試料観察方法。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

粉末試料を試料台に貼り付けられたテープに固定する工程と、
前記粉末試料が固定された前記テープを複数の区画に区分し、前記複数の区画内のそれぞれにマーキングをする工程と、
走査型電子顕微鏡により、前記マーキングから所定の距離離れた位置を観察視野として撮像し、前記複数の区画の数に応じた複数の画像を得る工程と、を有する、走査型電子顕微鏡による試料観察方法。

【請求項2】

前記複数の画像を得る工程では、予め撮像された基準画像のコントラストに近づくように、前記走査型電子顕微鏡のコントラスト値とブライトネス値とを調整する、請求項１に記載の走査型電子顕微鏡による試料観察方法。

【請求項3】

前記複数の画像を得る工程では、前記基準画像が撮像された走査型電子顕微鏡とは異なる他の走査型電子顕微鏡により複数の画像を得る、請求項２に記載の走査型電子顕微鏡による試料観察方法。

【請求項4】

第１の走査型電子顕微鏡により、前記マーキングから所定の距離離れた位置を観察視野として撮像し、前記複数の区画の数に応じた複数の基準画像を得る工程をさらに有し、
前記複数の画像を得る工程では、前記第１の走査型電子顕微鏡とは異なる第２の走査型電子顕微鏡により、前記基準画像と同一の観察視野を撮像し、前記複数の区画の数に応じた複数の画像を得る、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の走査型電子顕微鏡による試料観察方法。

【請求項5】

粉末試料を試料台に貼り付けられたテープに固定する工程と、
前記粉末試料が固定された前記テープを複数の区画に区分し、前記複数の区画内のそれぞれにマーキングをする工程と、を有する、走査型電子顕微鏡による観察用試料の作製方法。

【請求項6】

粉末試料を試料台に貼り付けられたテープに固定する工程と、
前記粉末試料が固定された前記テープを複数の区画に区分し、前記複数の区画内のそれぞれにマーキングをする工程と、
走査型電子顕微鏡により、前記マーキングから所定の距離離れた位置を観察視野として撮像し、前記複数の区画の数に応じた複数の画像を得る工程と、
前記複数の画像から、前記粉末試料の不具合の有無を確認する工程と、を有する、粉末試料の管理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、走査型電子顕微鏡による試料観察方法、走査型電子顕微鏡による観察用試料の作製方法、および、粉末試料の管理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

工業製品の小型化、軽量化に対応するため、原材料についても微小化のニーズが高くなっている。その一例として、金属粉末、セラミック粉末、樹脂粉末等の粉末があり、これらは粉末冶金、射出成形、塗料、ペースト、触媒等様々な用途で用いられ、最近ではナノ粒子と呼ばれるナノメートルオーダーの微粉末や、粒度・粒径が揃った粉末のニーズも高まっている。微粉末になるほど酸化等により変質しやすくなるため表面処理を施す場合がある。

【0003】

このような粉末の解析には、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いることができる。ＳＥＭはミリメートルオーダーの粉末からナノメートルオーダーの微粉末についての粒径の把握、粉末の形状不良または粗大粒子の生成に関する粒状の確認、金属コート粉末の場合のコート剥がれまたは異常析出物の検出等が可能である。さらに、外部から混入した異物の調査を行うこともできる。これらはＳＥＭが数倍の低倍率から数１０万倍の高倍率まで撮像できることで可能となるが、一方、特に高倍率の場合に同一視野を再度見つけるのは困難である。また、高倍率の場合、局所部分の観察になるので、測定者の都合の良い視野、例えば、粉末内に粗大粒子が生成しているにもかかわらず、粗大粒子が少ない視野を探し出して撮像することにより、粗大粒子が少ない粉末と判定するような問題が生じる。測定者が撮像した画像と同じ画像が自ラボで撮像できる、つまり目あわせができれば、お互いが納得できる粉末の解析が可能となる。

【0004】

例えば、特許文献１には、試料上に３Ｄ基準マークを付着させて形成し、その３Ｄ基準マークを使用して、試料上の関心領域の位置を突き止める技術が開示されている。また、例えば、特許文献２には、試料をステージにセットし、外部からの座標または連続的に光学像にて観測を行いながら目的位置に移動し、観察・加工する目的位置の両側に、光学観察系同軸に配置されたレーザ光学系によってマークし、マークした位置の光学像を、位置座標とともに記憶媒体に蓄積し、蓄積したデータを外部のＦＩＢ・ＳＥＭから呼び出し、目的位置をレーザーマークから観察・加工位置を特定する光学式観察装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１４－００６５２４号公報

【特許文献2】特開平１１－３２９３１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の目的は、客観的な走査型電子顕微鏡観察が可能となる技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１の態様は、
粉末試料を試料台に貼り付けられたテープに固定する工程と、
前記粉末試料が固定された前記テープを複数の区画に区分し、前記複数の区画内のそれぞれにマーキングをする工程と、
走査型電子顕微鏡により、前記マーキングから所定の距離離れた位置を観察視野として撮像し、前記複数の区画の数に応じた複数の画像を得る工程と、を有する、走査型電子顕微鏡による試料観察方法である。

【0008】

本発明の第２の態様は、
前記複数の画像を得る工程では、予め撮像された基準画像のコントラストに近づくように、前記走査型電子顕微鏡のコントラスト値とブライトネス値とを調整する、上記第１の態様に記載の走査型電子顕微鏡による試料観察方法である。

【0009】

本発明の第３の態様は、
前記複数の画像を得る工程では、前記基準画像が撮像された走査型電子顕微鏡とは異なる他の走査型電子顕微鏡により複数の画像を得る、上記第２の態様に記載の走査型電子顕微鏡による試料観察方法である。

【0010】

本発明の第４の態様は、
第１の走査型電子顕微鏡により、前記マーキングから所定の距離離れた位置を観察視野として撮像し、前記複数の区画の数に応じた複数の基準画像を得る工程をさらに有し、
前記複数の画像を得る工程では、前記第１の走査型電子顕微鏡とは異なる第２の走査型電子顕微鏡により、前記基準画像と同一の観察視野を撮像し、前記複数の区画の数に応じた複数の画像を得る、上記第１から第３のいずれか１つの態様に記載の走査型電子顕微鏡による試料観察方法である。

【0011】

本発明の第５の態様は、
粉末試料を試料台に貼り付けられたテープに固定する工程と、
前記粉末試料が固定された前記テープを複数の区画に区分し、前記複数の区画内のそれぞれにマーキングをする工程と、を有する、走査型電子顕微鏡による観察用試料の作製方法である。

【0012】

本発明の第６の態様は、
粉末試料を試料台に貼り付けられたテープに固定する工程と、
前記粉末試料が固定された前記テープを複数の区画に区分し、前記複数の区画内のそれぞれにマーキングをする工程と、
走査型電子顕微鏡により、前記マーキングから所定の距離離れた位置を観察視野として撮像し、前記複数の区画の数に応じた複数の画像を得る工程と、
前記複数の画像から、前記粉末試料の不具合の有無を確認する工程と、を有する、粉末試料の管理方法である。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、客観的な走査型電子顕微鏡観察が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、本発明の第１実施形態に係る、走査型電子顕微鏡による試料観察方法の一例を示すフローチャートである。

【図2】図２は、本発明の第１実施形態に係る、観察用試料の模式図である。

【図3】図３は、本発明の実施例１に係る、区画Ｚ１の基準画像である。

【図4】図４は、本発明の実施例１に係る、区画Ｚ１の基準画像と同一視野の画像である。

【図5】図５は、本発明の実施例２に係る、区画Ｚ６の基準画像である。

【図6】図６は、本発明の実施例２に係る、区画Ｚ６の基準画像と同一視野の画像である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

次に、本発明の一実施形態を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【0016】

＜本発明の第１実施形態＞
（１）走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による試料観察方法
本実施形態の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による試料観察方法について説明する。図１は、本実施形態のＳＥＭによる試料観察方法の一例を示すフローチャートである。図１に示すように、本実施形態のＳＥＭによる試料観察方法は、例えば、試料固定工程Ｓ１０１と、試料区画化・マーキング工程Ｓ１０２と、第１撮像工程Ｓ１０３と、第２撮像工程Ｓ１０４と、を有している。

【0017】

（試料固定工程Ｓ１０１）
試料固定工程Ｓ１０１は、例えば、粉末試料を図２に示す試料台２に貼り付けられたテープ３に固定する工程である。粉末試料としては、例えば、金属粉末、セラミック粉末、樹脂粉末等が例示される。本実施形態では、金属粉末からなる粉末試料を用いる場合について説明する。

【0018】

粉末試料は、偏析がないことが好ましい。試料の縮分は、例えば、ＪＩＳ Ｚ ８８２７－１（粒子径解析―画像解析法―第１部：静的画像解析法）の記載通り、ＪＩＳ Ｚ ８８１６（粉体試料サンプリング方法通則）を参照して実施すればよい。この操作により偏析がない粉末試料が準備できる。

【0019】

ＳＥＭでは真空状態で撮像するため、粉末試料はテープ３に固定する必要がある。テープ３はＳＥＭのステージに設置するための試料台２に貼り付けて試料を固定するので、両面に粘着面があるものが好ましい。両面に粘着面があるテープ３としては、両面テープ、カーボンテープ、銅箔テープ、アルミ箔テープ等があるが、導電性および耐熱性があるカーボンテープ、銅箔テープまたはアルミ箔テープが好ましく、その中でも、反射電子像または特性Ｘ線をＥＤＳで検出して得られる元素マッピング像を撮像する場合には、軽元素のカーボンが主成分であるカーボンテープが好適である。さらにカーボンテープの中でも不純物が少ないＳＥＭ用のカーボンテープがより好適である。試料台２の平面部にテープ３を貼り付け、反対側の粘着面に粉末試料を隙間なく固定する。テープ３の粘着面に固定されなかった試料はガスを吹き付けて除去する。特に微粉末の場合は酸化されやすいことが多いので、使用するガスは不活性で安価な窒素ガスがよい。

【0020】

（試料区画化・マーキング工程Ｓ１０２）
試料区画化・マーキング工程Ｓ１０２は、例えば、粉末試料が固定されたテープ３を複数の区画に区分し、複数の区画内のそれぞれにマーキングをする工程である。本工程により、図２に示すような観察用試料１を得ることができる。複数の区画の数、および、区画の形状や大きさについては、特に限定されない。本実施形態では、図２に示すように、テープ３を１０個の格子状の区画Ｚ１～Ｚ１０に区分し、区画Ｚ１～Ｚ１０のそれぞれに、マーク４をつける場合について説明する。

【0021】

試料区画化・マーキング工程Ｓ１０２では、例えば、粉末試料を固定した試料台２に貼り付けたテープ３に、物理的に、かつ、不可逆的に、格子状の線をつけ、複数の区画に区分することが好ましい。これにより、複数の区画がずれたり、消えたりすることを防止できるため、客観的なＳＥＭ観察が可能となる。このような格子状の線をつけるにはカッターナイフ、剃刀等が使用できる。格子状の線をつけるときはテープ３に固定した粉末試料が脱落しないように注意する。カッターナイフ、剃刀等の刃の部分を、粉末試料を固定したテープ３に対して垂直方向から押さえつけるとよい。格子状の線の太さはＳＥＭ像で確認できるものならよい。複数の区画の形状は、容易に作成できる正方形もしくは長方形がよい。

【0022】

試料区画化・マーキング工程Ｓ１０２では、例えば、複数の区画内のそれぞれに、物理的に、かつ、不可逆的に、マーキングをすることが好ましい。これにより、マーク４がずれたり、消えたりすることを防止できるため、客観的なＳＥＭ観察が可能となる。このようなマーク４は、例えば、ケガキ針、ピンセットの先の部分、千枚通しのような先が尖ったものでつければよい。また、荷電粒子ビームまたはレーザを使用してもよい。マーク４は、ＳＥＭで確認できる大きさであればよく、１０００倍以下程度の倍率の観察ではケガキ針、ピンセットの先の部分、千枚通しのような先が尖ったものを採用するとよく、１０００倍を超える倍率の観察では荷電粒子ビームまたはレーザを採用するとよい。ケガキ針、ピンセットの先、千枚通しのような先が尖ったものを使用する場合は、試料と接触する部分に汚染があったり、異物が付着したりしていると、ＳＥＭ像内の異常部分もしくは異物との区別ができなくなることがあるため、マーク４をつける前にケガキ針、ピンセットの先、千枚通しのような先が尖ったものに汚染物または異物がないことを確認することが好ましい。マーク４の場所は、区画内ならどこでもよいが、複数の視野を観察する場合は、マーク４を探しやすいように、同じような場所、例えば、図２に示すように、区画Ｚ１～Ｚ１０の左上に揃えることが好ましい。

【0023】

（第１撮像工程Ｓ１０３）
第１撮像工程Ｓ１０３は、例えば、第１の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により、マーキング（マーク４）から所定の距離離れた位置を観察視野として撮像し、複数の区画の数に応じた複数の基準画像を得る工程である。

【0024】

第１撮像工程Ｓ１０３では、例えば、試料区画化・マーキング工程Ｓ１０２で得た、観察用試料１を、第１のＳＥＭのステージに設置する。観察用試料１を第１のＳＥＭのステージに設置する方向は、観察操作を容易にするため、例えば、テープ３の長手方向がＳＥＭのステージの縦方向と平行になるように設置することが好ましい。

【0025】

第１撮像工程Ｓ１０３では、例えば、観察用試料１にあるマーク４を第１のＳＥＭの視野に入れる。拡大倍率が決まっている場合は、その倍率を採用して観察用試料１にあるマーク４を第１のＳＥＭの視野に入れる。拡大倍率が決まっていない場合は、観察用試料１にあるマーク４を視野に入れる前に、試料に適した拡大倍率を決め、その拡大倍率で観察用試料１にあるマーク４を第１のＳＥＭの視野に入れる。視野内におけるマーク４の位置は特に限定されず、複数視野を観察する場合は、マーク４が探しやすいように同じような場所、例えば、マーク４を格子状の区画の左上につけた場合は、マーク４の位置を視野の左側にするとよい。マーク４は二次電子像、反射電子像または特性Ｘ線をエネルギー分散型Ｘ線検出器（ＥＤＳ）で検出して得られる元素マッピング像で確認するとよい。特性Ｘ線をＥＤＳで検出して得られる元素マッピング像を、以降ＥＤＳ元素マッピング像と表記する場合がある。本実施形態では、反射電子像を採用する場合について説明する。

【0026】

第１撮像工程Ｓ１０３では、例えば、マーク４を出発点として、第１のＳＥＭのステージを所定の距離だけ動かして観察視野を決める。粉末試料の粒径の把握、粉末試料の形状不良または粗大粒子の生成に関する粒状の確認、金属コート粉末の場合のコート剥がれまたは異常析出物の検出の場合は、観察視野が偏りのない場所になるように、第１のＳＥＭのステージを任意の方向に動かして観察視野を決定する。任意の方向とは区画内であればどこでもよく、第１のＳＥＭのステージを平面内での縦方向または横方向のいずれかに動かして観察視野を決めてよい。なお、第１のＳＥＭのステージを斜め方向に動かして観察視野を決めてもよい。

【0027】

第１撮像工程Ｓ１０３では、例えば、決定した観察視野を撮像する。ＳＥＭでの撮像には、主に二次電子像、反射電子像、および、ＥＤＳ元素マッピング像の３つの方法がある。ＳＥＭは光学顕微鏡より高倍率でも焦点深度の深い像が得られるため、二次電子像、反射電子像、および、ＥＤＳ元素マッピング像の３つの方法とも微小物の観察に適している。本実施形態では、反射電子像を採用する場合について説明する。

【0028】

反射電子像は、試料に電子線を走査させながら照射したときに、弾性散乱によって放出された反射電子を反射電子検出器で検出して二次元像としたものである。反射電子は試料表面から１０ｎｍ（０．０１μｍ）から１００ｎｍ（０．１μｍ）程度の深さから発生したもので、原子番号が大きくなるほど反射電子が多く放出されコントラストが高くなる特徴がある。言い換えれば、コントラストの差によって視野内の含有元素を区別することができる。したがって、反射電子像を採用する場合は、コントラストの差によって元素を区別するため画像の調整が重要にある。画像全体が明るすぎる、または画像全体が暗すぎる場合、含有元素の区別が困難となる。試料の含有元素が区別できるように、コントラスト値とブライトネス値とを調整することができるＳＥＭ制御用コンピュータまたはＳＥＭ制御盤を使用して観察視野内の含有元素を区別するための最適な観察視野を撮像することが好ましい。コントラスト値とブライトネス値とはＳＥＭ制御用コンピュータによってパーセント表示で数値化して、コントラスト値とブライトネス値として記録することができる。また、上述の理由から、反射電子像は、例えば、粒径が０．０１～１μｍ程度の粉末試料の元素情報を得る場合に好適であり、本実施形態の試料観察方法は、反射電子像を採用する場合に特に好適である。

【0029】

第１撮像工程Ｓ１０３では、例えば、複数の区画の数に応じた複数の基準画像を得る。ＳＥＭ制御用コンピュータはＳＥＭ像のコントラスト値とブライトネス値との調整をするだけでなく、撮像したＳＥＭ像を保存または呼び出しができる。基準画像を電子ファイルとしてＳＥＭの制御用コンピュータに保存するか、ＳＥＭの制御用コンピュータを介して基準画像を紙媒体に印刷する。電子ファイルとしてＳＥＭの制御用コンピュータに保存した観察視野のＳＥＭ像はＳＥＭの制御用コンピュータに付属するモニター上で見ることができる。

【0030】

第１撮像工程Ｓ１０３では、例えば、複数の基準画像を得た後、観察用試料１を第１のＳＥＭから取り出す。その際、粉末試料に触れてしまうと汚染の原因となるため、試料台２の側面を持って第１のＳＥＭから取り出す。また、第１のＳＥＭから取り出した後、微粉末のような酸化されやすい粉末試料の場合は、酸素に触れないように真空デシケータ、窒素ガスまたはアルゴンガスを封入した容器、グローブボックス等に保管する。水分により潮解、吸湿、加水分解等をする試料は真空デシケータ、窒素ガスまたはアルゴンガスを封入した容器に保管してもよいしシリカゲル入りデシケータ内に保管してもよい。

【0031】

（第２撮像工程Ｓ１０４）
第２撮像工程Ｓ１０４は、例えば、第１の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）とは異なる第２の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により、基準画像と同一の観察視野を撮像し、複数の区画の数に応じた複数の画像を得る工程である。つまり、基準画像が撮像されたＳＥＭとは異なる他のＳＥＭにより、複数の画像を得る工程である。本工程では、第１のＳＥＭとは異なる第２のＳＥＭを使用するため、例えば、装置および測定者が変わったとしても、客観的なＳＥＭ観察が可能となる。なお、運搬時の粉末試料の汚染、粉末試料の脱落等が起こらないように注意が必要であり、第１撮像工程Ｓ１０３を行ってから間隔が長く空いた場合は、粉末試料の経時変化にも注意する必要がある。

【0032】

第２撮像工程Ｓ１０４では、例えば、観察用試料１を、第２のＳＥＭのステージに設置する。観察用試料１を第２のＳＥＭのステージに設置する方向は、観察操作を容易にするため、例えば、テープ３の長手方向がＳＥＭのステージの縦方向と平行になるように設置することが好ましい。

【0033】

第２撮像工程Ｓ１０４では、例えば、第１撮像工程Ｓ１０３と同様に、観察用試料１にあるマーク４を第２のＳＥＭの視野に入れる。ＳＥＭ像は第１撮像工程Ｓ１０３で採用した方法を採用し、基準画像と同じ拡大倍率で撮像すればよい。

【0034】

第２撮像工程Ｓ１０４では、例えば、マーク４の位置から第２のＳＥＭのステージを動かして基準画像と同じ視野を捜索する。第１撮像工程Ｓ１０３の第１のＳＥＭのステージの移動方向の記録を参考にすると同一視野を見つけるのが容易になる。同一視野と判断するときは、基準画像と比較しながら複数の基準画像内の特徴的な形状のもの、異物の場合は異物の形状を参考にするとよい。なお、本明細書における同一視野とは、例えば、視野内の面積の９０％以上が一致しているような場合も含むものとする。

【0035】

第２撮像工程Ｓ１０４では、例えば、第１撮像工程Ｓ１０３で得た（予め撮像された）基準画像のコントラストに近づくように、第２のＳＥＭのコントラスト値とブライトネス値とを調整することが好ましい。具体的には、例えば、本工程で得る画像が、基準画像と同じようなコントラストになるように、基準画像と比較しながらＳＥＭ制御用コンピュータまたはＳＥＭ制御盤でコントラスト値とブライトネス値とを調整する。これにより、装置条件によって生じる違いを画像処理によってうめることができるため、客観的なＳＥＭ観察が可能となる。

【0036】

第２撮像工程Ｓ１０４では、例えば、複数の区画の数に応じた複数の画像を得る。拡大倍率はＳＥＭの機種によってほとんど差は生じないが、もし基準画像と撮像範囲が異なった場合は、第２のＳＥＭの拡大倍率を変えてもよい。取得した複数の画像は、電子ファイルとしてＳＥＭの制御用コンピュータに保存するか、ＳＥＭの制御用コンピュータを介して紙媒体に印刷する。電子ファイルとしてＳＥＭ制御用コンピュータに保存した観察視野のＳＥＭ像はＳＥＭ制御用コンピュータに付属するモニター上で見ることができるが、ＳＥＭのメーカーが異なるとＳＥＭ制御用ソフトでは画像を呼び出せない場合がある。ＳＥＭのメーカーが異なる場合には、ＪＰＥＧ形式、ＴＩＦＦ形式、ＰＮＧ形式、ＢＭＰ形式等の一般的なコンピュータで認識できる画像ファイル形式でＳＥＭ像を保存するとよい。

【0037】

第２撮像工程Ｓ１０４では、例えば、複数の画像を得た後、観察用試料１を第２のＳＥＭから取り出す。その際、粉末試料に触れてしまうと汚染の原因となるため、試料台２の側面を持って第２のＳＥＭから取り出す。また、第２のＳＥＭから取り出した後、微粉末のような酸化されやすい粉末試料の場合は、酸素に触れないように真空デシケータ、窒素ガスまたはアルゴンガスを封入した容器、グローブボックス等に保管する。水分により潮解、吸湿、加水分解等をする試料は真空デシケータ、窒素ガスまたはアルゴンガスを封入した容器に保管してもよいしシリカゲル入りデシケータ内に保管してもよい。

【0038】

（２）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。

【0039】

（ａ）ＳＥＭでは局所を観察するため、特に高倍率になるほど全体像からかけ離れた部分を選択することができ、測定者の都合のよい画像、例えば、粉末内に粗大粒子が生成しているにもかかわらず、粗大粒子が存在していない視野を撮像して粗大粒子がない粉末と評価してしまう可能性がある。これに対し、本実施形態のＳＥＭによる試料観察方法では、観察用試料１を観察する前に、区画化と視野決定とを行っているため、測定者によらず、客観的なＳＥＭ観察が可能となる。

【0040】

（ｂ）本実施形態のＳＥＭによる試料観察方法では、粉末試料が固定されたテープ３を複数の区画に区分し、複数の区画内のそれぞれにマーキングをしている。例えば、マーキングがひとつだけの場合、複数の画像を撮像する際に、マーク４からステージを大きく移動させる必要が生じる。この場合（特に、ステージ移動を手動で行うＳＥＭを用いる場合）、第２撮像工程Ｓ１０４において、基準画像と同一視野を捜索することが困難となる。これに対し、本実施形態では、マーク４からステージを移動させる距離が微小でよいため、第２撮像工程Ｓ１０４において、基準画像と同一視野を捜索しやすい。

【0041】

（ｃ）本実施形態のＳＥＭによる試料観察方法によれば、装置や測定者が変わったとしても、基準画像と同一視野で、同じようなコントラストを有する画像を得ることができるため、例えば、ＳＥＭ観察を他の組織等にスムーズに引き継ぐことも可能となる。

【0042】

＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

【0043】

例えば、第２撮像工程Ｓ１０４は省略してもよい。この場合、第１撮像工程Ｓ１０３において、得た複数の基準画像は、複数の画像と読み替えてよい。この場合においても、上述の実施形態と同様に、観察用試料１を観察する前に、区画化と視野決定とを行っているため、測定者によらず、客観的なＳＥＭ観察が可能となる。

【0044】

また、例えば、予め撮像された基準画像が準備されていれば、第１撮像工程Ｓ１０３は省略してもよい。この場合も、上述の実施形態と同様に、装置条件によって生じる違いを画像処理によってうめることができるため、測定者によらず、客観的なＳＥＭ観察が可能となる。また、第２撮像工程Ｓ１０４では、必ずしも基準画像と同一視野を撮像しなくてもよい。この場合も、例えば、基準画像のコントラストに近づくようにコントラスト値とブライトネス値とを調整することで、装置条件によって生じる違いを画像処理によってうめることができるため、測定者によらず、客観的なＳＥＭ観察が可能となる。

【0045】

また、例えば、上述の実施形態では、第１のＳＥＭと第２のＳＥＭとの２種類のＳＥＭを用いる場合について説明したが、用いるＳＥＭは１種類でもよい。つまり、第１撮像工程Ｓ１０３と、第２撮像工程Ｓ１０４とで、同じＳＥＭを用いてもよい。電子線の経時変化等により、ＳＥＭの設定を同じにしたとしても、同じコントラストの像が得られるとは限らない。この方法により、装置の状態によって生じる違いを画像処理によってうめることができるため、測定者によらず、客観的なＳＥＭ観察が可能となる。

【0046】

また、例えば、本発明は、走査型電子顕微鏡による観察用試料の作製方法としても適用可能である。この場合、第１撮像工程Ｓ１０３および第２撮像工程Ｓ１０４は省略してもよい。観察用試料１は、試料を観察する前に区画化と視野決定とを行っているため、この試料を用いることで、測定者によらず、客観的なＳＥＭ観察が可能となる。

【0047】

また、例えば、本発明は、粉末試料（例えば、金属粉末）の管理方法としても適用可能である。この場合、例えば、第２撮像工程Ｓ１０４の後に、複数の画像から、粉末試料の不具合（例えば、異常析出物や粗大粒子）の有無を確認する工程を行ってもよい。本管理方法によれば、観察前に区画化＆視野決定された複数の画像から、粉末試料の不具合の有無を確認することができるため、測定者によらない客観的な管理が可能となる。

【実施例0048】

次に、本発明に係る実施例を説明する。これらの実施例は本発明の一例であって、本発明はこれらの実施例により限定されない。

【0049】

（実施例１）
ベースの金属よりコートした金属の方が原子番号の大きい金属コート粉末（以降試料と表記する）について、コート異常等の不具合、または粗大粒子の存在等の不具合の有無を確認するために、測定者を変えて、同じＳＥＭを用いて、同一視野の画像を取得した。ＳＥＭは日本電子製ＪＳＭ－７１００Ｆ（電界放出電子銃式、以降ＳＥＭ－１と表記する）を使用した。試料作製および基準画像の撮像は測定者Ａが実施し、基準画像と同一視野の画像の取得は測定者Ｂが実施した。

【0050】

試料台（応研商事製：直径３２ｍｍ、アルミニウム製）に２４ｍｍの長さに切り取ったＳＥＭ用カーボンテープ（日新ＥＭ製：テープ幅１２ｍｍ）を貼り付けた。ＳＥＭ用カーボンテープの粘着部に、ＪＩＳ Ｚ ８８１６に従って縮分した試料を隙間なく固定した。ＳＥＭ用カーボンテープに固定されなかった試料は窒素ガスを使って吹き飛ばし除去した。

【0051】

試料を固定したＳＥＭ用カーボンテープの長手方向の真ん中に１か所、長手方向に対して直行した方向に４ｍｍ間隔で４か所に、洗浄して汚れおよび異物の付着がないカッターナイフの刃をＳＥＭ用カーボンテープに対して垂直方向から押し付け格子状の線を付けて、縦４ｍｍ横６ｍｍの長方形のエリアを１０か所作成した。長方形のエリア１０か所のうち、左上を区画Ｚ１として下に向かって区画Ｚ２から区画Ｚ５とし、区画Ｚ５の右横を区画Ｚ６、区画Ｚ６から上に向かって区画Ｚ７から区画Ｚ１０とした（図２参照）。各区画Ｚ１～Ｚ１０の左上の部分に、先端を洗浄して汚れおよび異物の付着がないケガキ針を押し付けてマークをつけた。

【0052】

試料を固定した試料台の側面を持ちながら、ＳＥＭ－１のステージに試料を固定したＳＥＭ用カーボンテープの長手方向がＳＥＭ－１のステージの縦方向と平行になるように設置した。ＳＥＭ－１のステージをＳＥＭ－１の試料室に挿入した後、試料室内をＳＥＭ測定が可能な真空状態になるまで放置した。

【0053】

試料室内がＳＥＭ測定可能な真空状態に達した後、ＳＥＭ－１制御用コンピュータで撮像倍率を１００倍、電子線の加速電圧を５ｋＶ、検出器を反射電子検出器に設定して、ＳＥＭ－１制御盤にあるステージ移動ダイヤルによってＳＥＭ－１のステージを動かして区画Ｚ１のマークを視野の左上に入れた。マークの場所はＳＥＭ－１制御用コンピュータに付属しているモニター（以降、「ＳＥＭ－１制御用コンピュータに付属しているモニター」を「ＳＥＭ－１のモニター」と表記する）で確認した。ＳＥＭ－１ステージをＳＥＭ－１制御盤にあるステージの左右方向への移動ダイヤルで右横へ移動させる方向に１回転させたところを観察視野とした。ＳＥＭ－１制御用コンピュータに付属しているＳＥＭ－１のモニターに写した観察視野を見ながら、ＳＥＭ－１制御盤にあるブライトネス調整ダイヤルおよびコントラスト調整ダイヤルを回しながら明るさを調整し観察視野のＳＥＭ像を撮像した。撮像した観察視野のＳＥＭ像をＳＥＭ－１制御用コンピュータに保存し、区画Ｚ１の基準画像（図３）とした。図３に示すように、区画Ｚ１の基準画像には粗大粒子５の存在が確認され、他の粒子と形状が異なる明るさが同じ粒状異常物６も存在することがわかった。また、これらを後述の同一視野の画像取得の際に参考にすることとした。なお、明るく写っている部分がなかったので、区画Ｚ１にはコート金属の異常析出物は存在しないこともわかった。区画Ｚ２から区画Ｚ１０についても上記と同様の操作を実施し、１０個の基準画像を得た。

【0054】

基準画像を撮像後、ＳＥＭ－１の真空状態を解除してからＳＥＭ－１の試料室を開け、ＳＥＭ－１のステージから試料台を取り出した。取り出した試料を固定した試料台は窒素ガスを封入した容器に保管した。

【0055】

測定者Ｂが窒素ガスを封入した容器に保管した試料を固定した試料台を容器から取り出し、試料を固定した試料台の側面を持ちながら、ＳＥＭ－１のステージに試料を固定したＳＥＭ用カーボンテープの長手方向がＳＥＭ－１のステージの縦方向と平行になるように設置した。ＳＥＭ－１のステージをＳＥＭ－１の試料室に挿入した後、試料室内をＳＥＭ測定が可能な真空状態になるまで放置した。

【0056】

試料室内がＳＥＭ測定可能な真空状態に達した後、ＳＥＭ－１制御用コンピュータで撮像倍率を１００倍、電子線の加速電圧を５ｋＶ、検出器を反射電子検出器に設定して、ＳＥＭ－１制御盤にあるステージ移動ダイヤルによってＳＥＭ－１のステージを動かして区画Ｚ１のマークを視野の左上に入れた。マークの場所はＳＥＭ－１のモニターで確認した。ＳＥＭ－１制御盤にあるステージ移動ダイヤルで右横へ移動させる方向に１回転させた。この視野と、区画Ｚ１の基準画像（図３）をＳＥＭ－１のモニターに写して比較したところ、基準画像の視野とは少しずれていたので、区画Ｚ１の基準画像にあった粗大粒子５および粒状異常物６を参考にして左右方向への移動ダイヤルおよび上下方向への移動ダイヤルを動かして基準画像と同じ視野を捜索した。視野の明るさも基準画像と異なっていたため、ＳＥＭ－１制御盤にあるブライトネス調整ダイヤルおよびコントラスト調整ダイヤルを調整して図４に示す区画Ｚ１と同一視野の画像を取得した。区画Ｚ２から区画Ｚ１０についても上記と同様の操作を実施し、基準画像と同一視野の画像１０個を取得した。

【0057】

同一視野の画像を取得後、ＳＥＭ－１の真空状態を解除してからＳＥＭ－１の試料室を開けてＳＥＭ－１のステージから試料台を取り出した。取り出した試料を固定した試料台は窒素ガスを満たした容器に保管した。

【0058】

図３および図４に示すように、測定者が変わったとしても、同一視野で同じようなコントラストを有するＳＥＭ像が得られた。つまり、測定者によらず、客観的なＳＥＭ観察が可能であることを確認した。

【0059】

（実施例２）
実施例１に記述した測定者Ａが撮像した区画Ｚ６の画像を基準画像（図５）として、測定者ＣがＳＥＭ－１とは異なるＳＥＭにより同一視野の画像を取得した。測定者Ｃは、日本電子製ＪＳＭ－ＩＴ２００（熱電子銃式、以降ＳＥＭ－２と表記する）を使用した。なお、図５に示すように、区画Ｚ６の基準画像には粗大粒子５および他の粒子と比べて明るく写ったコートした金属の異常析出物７と考えられるものが観察された。

【0060】

測定者Ｃが窒素ガスを封入した容器に保管した試料を固定した試料台を容器から取り出し、試料を固定した試料台の側面を持ちながら、ＳＥＭ－２のステージに試料を固定したＳＥＭ用カーボンテープの長手方向がＳＥＭ－２のステージの縦方向と平行になるように設置した。ＳＥＭ－２のステージをＳＥＭ－２の試料室に挿入した後、試料室内をＳＥＭ測定が可能な真空状態になるまで放置した。

【0061】

試料室内がＳＥＭ測定可能な真空状態に達した後、ＳＥＭ－２制御用コンピュータで撮像倍率を１００倍、電子線の加速電圧を５ｋＶ、検出器を反射電子検出器に設定して、ＳＥＭ－２制御盤にあるステージ移動ダイヤルによってＳＥＭ－２のステージを動かして区画Ｚ６のマークを視野の左上に入れた。マークの場所はＳＥＭ－２制御用コンピュータに付属しているモニター（以降、「ＳＥＭ－２制御用コンピュータに付属しているモニター」を「ＳＥＭ－２のモニター」と表記する）で確認した。ＳＥＭ－２制御盤にあるステージの左右方向への移動ダイヤルで右横へ移動させる方向に１回転させた。この視野と実施例１で得た区画Ｚ６の基準画像（図５）をＳＥＭ－２のモニターに写して比較したところ、区画Ｚ６の基準画像の視野とずれていたので、区画Ｚ６の基準画像にあった粗大粒子５およびコートした金属の異常析出物７を参考にして左右方向への移動ダイヤルおよび上下方向への移動ダイヤルを使って、区画Ｚ６の基準画像と同じ視野を捜索した。視野の明るさも区画Ｚ６の基準画像と異なっていたため、ＳＥＭ－２制御盤にあるブライトネス調整ダイヤルおよびコントラスト調整ダイヤルを調整して図６に示す区画Ｚ６の同一視野の画像を取得した。なお、上記操作で同一視野の画像が取得できたため、拡大倍率は変更しなかった。他の区画についても上記と同様の操作を実施し、基準画像と同一視野の画像１０個を取得した。

【0062】

同一視野の画像を取得後、ＳＥＭ－２の真空状態を解除してからＳＥＭ－２の試料室を開けてＳＥＭ－２のステージから試料台を取り出した。取り出した試料を固定した試料台は窒素ガスを満たした容器に保管した。

【0063】

図５および図６に示すように、装置および測定者が変わったとしても、同一視野で同じようなコントラストを有するＳＥＭ像が得られた。つまり、装置や測定者によらず、客観的なＳＥＭ観察が可能であることを確認した。

【0064】

また、図３と図５とを比較すると、図３は比較的粗大粒子５が少なく、粒状異常物６が観察された。一方、図５は粗大粒子５が図３より多く観察され、コートした金属の異常析出物７が観察され、粒状異常物６は観察されなかった。図３のみを提供すれば粗大粒子５が少ない試料であると判断される可能性がある。一方、図５のみを提供すれば比較的粗大粒子５が多い試料であると判断される可能性がある。また、図３のみを提供すればコートした異常析出物７が含まれないと判断される可能性がある。一方、図５のみを提供すれば粒状異常物６が含まれないと判断される可能性がある。このように、測定者が試料を観察した後で視野決定をした場合、測定者の主観が影響し、上記のような偏った判断がされることがある。これに対し、本実施例では、試料を観察する前に区画化および視野決定を行っているため、測定者の主観が入る余地がなく、客観的なＳＥＭ観察が可能となることを確認した。

【符号の説明】

【0065】

１ 観察用試料
２ 試料台
３ テープ
４ マーク
５ 粗大粒子
６ 粒状異常物
７ 異常析出物
Ｓ１０１ 試料固定工程
Ｓ１０２ 試料区画化・マーキング工程
Ｓ１０３ 第１撮像工程
Ｓ１０４ 第２撮像工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】