特許 7170490 金属粉体の評価方法、および評価装置

(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】

(24)【登録日】2022-11-04

(45)【発行日】2022-11-14

(54)【発明の名称】金属粉体の評価方法、および評価装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 23/2251 20180101AFI20221107BHJP

   H01J 37/20 20060101ALI20221107BHJP

   H01J 37/28 20060101ALI20221107BHJP

   B22F 1/00 20220101ALI20221107BHJP

   G01N 15/00 20060101ALI20221107BHJP

【ＦＩ】

G01N23/2251

H01J37/20 D

H01J37/28 B

B22F1/00 Z

G01N15/00 Z

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2018192462

(22)【出願日】2018-10-11

(65)【公開番号】P2020060467

(43)【公開日】2020-04-16

【審査請求日】2021-10-07

(73)【特許権者】

【識別番号】390007227

【氏名又は名称】東邦チタニウム株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】502362758

【氏名又は名称】ＪＸ金属株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000408

【氏名又は名称】弁理士法人高橋・林アンドパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 雅由

(72)【発明者】

【氏名】小林 諒太

(72)【発明者】

【氏名】浅井 剛

(72)【発明者】

【氏名】木村 昌弘

【審査官】井上 徹

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１２／０２３３５４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１７－５１９２００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２５６５１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３２５３５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３６１１４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第７８１３５２３（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特開２００６－７２６８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１６０６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】中川 靖子, 廣島 進，トナー構成材料の三次元分散状態観察，日本画像学会誌，2009年，第48巻第6号，P. 470-476

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２３／００－Ｇ０１Ｎ ２３／２２７６

Ｈ０１Ｊ ３７／００－Ｈ０１Ｊ ３７／３６

Ｇ０１Ｂ １１／００－Ｇ０１Ｂ １１／３０

Ｇ０１Ｂ １５／００－Ｇ０１Ｂ １５／０８

Ｇ０６Ｔ １／００、Ｇ０６Ｔ ７／００

Ｂ２２Ｆ １／００－Ｂ２２Ｆ ８／００

Ｂ２２Ｆ １０／００－Ｂ２２Ｆ １２／９０

Ｃ２２Ｃ １／０４－１／０５

Ｃ２２Ｃ ３３／０２

Ｇ０１Ｎ １５／００－Ｇ０１Ｎ １５／１４

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

サンプルステージ上に配置される金属粉体に含まれる金属粒子の走査顕微鏡像を、前記サンプルステージを第１の軸を中心として第１の角度ごとに段階的に回転しながら取得することで、前記サンプルステージの前記第１の軸を中心とする回転角に対応する第１のイメージを取得すること、
前記サンプルステージの位置を前記第１のイメージの取得前の位置に戻すこと、
前記金属粒子の前記走査顕微鏡像を、前記サンプルステージを前記第１の軸と直交する第２の軸を中心として前記第１の角度ごとに段階的に回転しながら取得することで、前記サンプルステージの前記第２の軸を中心とする回転角に対応する第２のイメージを取得すること、
前記第１のイメージと前記第２のイメージを用いて前記金属粒子の三次元モデルを生成すること、
前記金属粒子の前記三次元モデルの、前記第１の軸に垂直な断面、前記第２の軸に垂直な断面、および前記第１の軸と前記第２の軸に直交する第３の軸に垂直な断面の面積を、それぞれ前記第１の軸、前記第２の軸、および前記第３の軸に対してプロットすること、および
前記三次元モデルを外接する仮想真球の体積と前記三次元モデルの体積を用いて前記金属粒子の真球からのずれを評価することを含む、金属粉体の評価方法。

【請求項2】

前記第１の角度は±３°以上±１５°以下である、請求項１に記載の評価方法。

【請求項3】

前記サンプルステージの前記回転は、前記サンプルステージの法線から±４５°の範囲内で行われる、請求項１に記載の評価方法。

【請求項4】

前記三次元モデルの前記生成の前に、前記第１のイメージと前記第２のイメージを二値化して前記金属粒子のシルエットを決定することをさらに含み、
前記三次元モデルの前記生成は、視体積交差法を用いて行われる、請求項１に記載の評価方法。

【請求項5】

金属粒子を含む試料を保持するサンプルステージ、
前記サンプルステージの方向に電子線を照射する電子銃、
前記試料から発生する信号電子を検出する検出器、および
検出された前記信号電子を用いて前記試料の像を生成する制御装置を備え、
前記サンプルステージは、法線である第３の軸、および前記法線に垂直であり、互いに垂直な第１の軸と第２の軸を中心として回転するように構成され、
前記制御装置は、前記電子線に対する前記試料の角度が異なる状態で検出される前記信号電子に基づいて前記像を複数生成し、前記複数の像を用いて前記試料の三次元モデルを生成するように構成され、
前記制御装置はさらに、
前記金属粒子の前記三次元モデルの、前記第１の軸に垂直な断面、前記第２の軸に垂直な断面、および前記第１の軸と前記第２の軸に直交する第３の軸に垂直な断面の面積を、それぞれ前記第１の軸、前記第２の軸、および前記第３の軸に対してプロットし、
前記三次元モデルを外接する仮想真球の体積に占める前記三次元モデルの体積割合を算出するように構成される、評価装置。

【請求項6】

それぞれ前記法線と前記第１の軸を中心として前記サンプルステージを回転させる第１の回転機構と第２の回転機構をさらに有する、請求項５に記載の評価装置。

【請求項7】

前記三次元モデルの生成は、視体積交差法を用いて行われる、請求項５に記載の評価装置。

【請求項8】

前記制御装置は、制御部、およびプログラムを格納するためのメモリ部を備え、
前記三次元モデルは、前記プログラムの命令に従って前記制御部によって生成される、請求項５に記載の評価装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態の一つは、微細構造の評価方法に関する。例えば本発明の実施形態の一つは、金属粉体の評価方法に関する。

【背景技術】

【0002】

微細な構造を観察、評価する方法として、例えば、電子、イオン、Ｘ線、や光を試料にぶつけ画像を得る方法がある。中でも電子顕微鏡が知られている。その中で特に走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）は、光学顕微鏡と比較して焦点深度が深いため、凹凸の大きな試料でも明瞭な像を得ることができることから、様々な分野で利用されている。例えば有機材料を含む微粒子や膜、生体組織、ウイルスなどの微生物、ナノスケールで製造される半導体デバイス、金属などの無機材料を含む微粒子やその集合体などをＳＥＭを用いて観察することで、これらの形態やモルフォロジーに関する情報を容易に得ることができる。

【0003】

例えば金属粒子を含む集合体（以下、金属粉体）もＳＥＭによって観察することで、その特性の評価や予測が可能である。金属粉体は種々の分野で利用されており、銅やニッケル、銀などの高い導電性を示す金属の金属粉体は、例えば積層セラミックコンデンサ（ＭＬＣＣ）の内部電極などの電子部品の原材料として幅広く利用されている。このような金属粉体は気相法（特許文献１、２）などを利用して製造される。得られた金属粉体はバインダーを含む溶媒中に分散され、この分散液と誘電体を含む分散液とを交互に塗布して形成される積層体を焼成することでＭＬＣＣが製造される。焼成によって金属粉体は焼結し、内部電極を与えるが、金属粉体に含まれる微粒子の大きさや形状がＭＬＣＣの特性にも影響を及ぼすため、これらの特性を評価する際にＳＥＭが使用される（例えば特許文献３）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特公平６－７６６０９号公報

【文献】特開平１０－２１９３１３号公報

【文献】特開２０１４－０２４７２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明に係る実施形態の一つは、微細構造を短時間で精確に、再現性良く、かつ非破壊的に評価する方法、および装置を提供することを課題の一つとする。例えば、金属粉体に含まれる金属粒子の形状や大きさなどの形態、およびそのばらつきを評価する方法、および装置を提供することを課題の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る実施形態の一つは、金属粉体の評価方法である。この評価方法は、サンプルステージ上に配置される金属粉体に含まれる金属粒子の走査顕微鏡像を、サンプルステージを第１の軸を中心として第１の角度ごとに段階的に回転しながら取得することで、サンプルステージの第１の軸を中心とする回転角に対応する第１のイメージを取得すること、サンプルステージの位置を第１のイメージの取得前の位置に戻すこと、金属粒子の走査顕微鏡像を、サンプルステージを第１の軸と直交する第２の軸を中心として第１の角度ごとに段階的に回転しながら取得することで、サンプルステージの第２の軸を中心とする回転角に対応する第２のイメージを取得すること、および第１のイメージと第２のイメージを用いて金属粒子の三次元モデルを生成することを含む。

【0007】

第１の角度は±３°以上±１５°以下とすることができ、例えば７°でも良い。この評価方法において、サンプルステージの第１の軸、第２の軸を中心とする回転は、それぞれサンプルステージの法線から±４５°の範囲内で行ってもよい。

【0008】

この評価方法はさらに、三次元モデルの生成の前に、第１のイメージと第２のイメージを二値化して金属粒子のシルエットを決定することを含んでもよい。三次元モデルの生成は、視体積交差法を用いて行うことができる。

【0009】

さらにこの評価方法は、三次元モデルを外接する仮想球の体積と三次元モデルの体積とを用いて金属粒子を評価することをさらに含んでもよい。

【0010】

本発明に係る実施形態の一つは、評価装置である。この評価装置は、試料を保持するサンプルステージ、サンプルステージの方向に電子線を照射する電子銃、試料から発生する信号電子を検出する検出器、および検出された信号電子を用いて前記試料の像を生成する制御装置を備える。サンプルステージは、法線、および前記法線に垂直な第１の軸を中心として回転するように構成される。

【0011】

この評価装置は、法線と第１の軸を中心としてサンプルステージを回転させる第１の回転機構と第２の回転機構をさらに備えていてもよい。第２の回転機構は、サンプルステージを±９０°の範囲で回転するように構成することができ、一方、第２の回転機構は、サンプルステージを±９０°の範囲で回転するように構成することができる。

【0012】

この制御装置は、電子線に対する試料の角度が異なる状態で検出される信号電子に基づいて前記像を複数生成し、複数の像を用いて試料の三次元モデルを生成するように構成されてもよい。また、三次元モデルの生成は、視体積交差法を用いて行うことができる。

【0013】

制御装置は、制御部、およびプログラムを格納するためのメモリ部を備えてもよい。この場合、三次元モデルは、プログラムの命令に従って制御部によって生成される。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態の一つに係る評価方法に用いる評価装置の断面模式図。

【図2】本発明の実施形態の一つに係る評価方法に用いる評価装置のサンプルステージの模式的斜視図。

【図3】本発明の実施形態の一つに係る評価方法に用いる評価装置の制御部のブロック図。

【図4】本発明の実施形態の一つに係る評価方法を説明するフローチャート。

【図5】本発明の実施形態の一つに係る評価方法を説明する模式的側面図。

【図6】本発明の実施形態の一つに係る評価方法を説明する模式図。

【図7】本発明の実施形態の一つに係る評価方法を説明する模式図。

【図8】本発明の実施形態の一つに係る評価方法を説明する模式図。

【図9】本発明の実施形態の一つに係る評価方法を説明する模式図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態について、図面などを参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

【0016】

図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本開示の解釈を限定するものではない。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省くことがある。

【0017】

１．評価装置
本発明に係る実施形態の一つである微細構造の評価に使用可能な評価装置１００の断面模式図を図１に示す。評価装置１００は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を基本構成として有する。より具体的には、評価装置１００はチャンバー１０２を有し、チャンバー１０２の内部には、電子線発生装置（電子銃）１０４、アノード１０６、集束レンズ１０８、１１０、走査コイル１１２、対物レンズ１１４、サンプルステージ１１６、検出器１１８、および制御装置１２０が主な構成として備えられる。サンプルステージ１１６の上には評価対象である試料２００が設置される。図示しないが、チャンバー１０２は図示しない減圧装置１２１と接続され、内部を減圧状態に保つことができる。

【0018】

電子銃１０４から電子線が放出され、放出された電子線はアノード１０６によって加速される。アノード１０６の下には複数の集束レンズ１０８、１１０が設置される。集束レンズの数は２つに限られず、試料２００の上下に設置してもよい。集束レンズ１０８、１１０、および対物レンズ１１４によって加速された電子が収束され、試料２００上に電子スポットとして照射される。走査コイル１１２は電子線の方向を制御し、これにより電子線スポットが試料２００上で走査される。試料２００に電子線スポットが照射されて試料２００から発生する信号電子は検出器１１８によって検出される。制御装置１２０は、検出器１１８が検出した信号電子の量を明るさとして変換し、これにより、試料２００のＳＥＭ像が得られる。

【0019】

サンプルステージ１１６は、図２に示すように、少なくとも二つの回転機構１１９ａ、１１９ｂによって互いに直交する三つの軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）を中心として回転するように構成される。以下、サンプルステージ１１６の上面が形成する平面をｘｙ平面とし、その平面の法線方向をｚ軸とする。回転機構１１９ａは、サンプルステージ１１６をｚ軸を中心に回転し、回転機構１１９ｂは、サンプルステージ１１６をｚ軸に垂直な軸を中心に回転する。図示しないが、サンプルステージはさらに三つ目の回転機構を備えてもよい。この場合、法線に垂直な二つの軸（ｘ軸、ｙ軸）を中心とする回転を二つの回転機構によって行うことができる。各軸を中心とする回転の角度は任意に設定することができ、例えばｘ軸とｙ軸を中心に±９０°の範囲で回転するようにサンプルステージ１１６を構成することができる。ｚ軸を中心とする回転に関しては角度の制約はなく、３６０°の範囲で自由に回転するようにサンプルステージ１１６を構成すればよい。この回転機能により、試料２００に対して様々な角度から電子線を照射することができる。

【0020】

図３に制御装置１２０のブロック図を示す。制御装置１２０は、制御部１２２、メモリ部１２４、入力部１２６、表示部１２８、出力部１３０、および送受信部１３２を含む。

【0021】

制御部１２２は中央演算ユニットを有し、メモリ部１２４に格納されたプログラムの命令（プログラム命令）に基づいて動作し、制御装置１２０のみならず、サンプルステージ１１６を含む評価装置１００を制御する。制御部１２２において、後述するＳＥＭ像の処理や三次元モデルの生成、試料２００の評価がプログラム命令に従って行われる。制御部１２２は、制御部１２２が使用する不揮発性メモリ（ＲＯＭやフラッシュメモリなど）を内蔵してもよい。メモリ部１２４は不揮発性メモリを有し、上記プログラム命令や、評価装置１００によって得られるＳＥＭ像のデータを格納するように構成される。入力部１２６はユーザインターフェースの一つであり、評価装置１００の操作、制御を行う際にユーザが種々の命令を入力できるように構成される。入力部１２６の一例としては、キーボードやタッチパネル、マウスなどが挙げられる。表示部１２８もユーザインターフェースとして機能し、評価装置１００の状態や取得したＳＥＭ像の表示、あるいは評価装置１００へ命令を入力するためのアイコンなどを表示するように構成される。表示部１２８の代表例としては、液晶表示装置や有機電界発光表示装置などが挙げられる。任意の構成である出力部１３０は、メモリ部１２４に格納された各種データを印刷物として提供する、プリンタなどの出力デバイスである。送受信部１３２は、他の電子デバイスとの通信に用いられ、他の電子デバイスとの間で種々の情報の送信、受信を行うために設けられる。

【0022】

２．評価方法
２－１．撮像
上述した評価装置１００を用い、以下に述べる評価方法を適用することで、評価対象である試料２００の微細構造を短時間で、かつ、精確に評価することが可能である。評価対象には制約はなく、例えば微粒子を含む粉体、生体組織、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）などの半導体装置、あるいは無機化合物を含む膜でもよい。絶縁性の試料を評価する場合には、試料表面に導電性膜（炭素、白金、金、オスミウムなどの導電性物質の膜）を蒸着により形成することで、広範囲な試料を評価することができる。以下、金属粒子を含む金属粉体を評価する方法を例として説明を行う。この場合、金属粒子に含まれる金属の種類には制約はなく、金属としては例えばニッケルや銅、銀、アルミニウム、チタンなどの様々な典型金属、遷移金属が挙げられる。

【0023】

評価方法を図４のフローチャート、および図５（Ａ）から図５（Ｄ）の側面模式図を用いて説明する。まず、サンプルステージ１１６上に試料２００である金属粉体を設置する（Ｓ１）。具体的には、サンプルステージ１１６上に直接、あるいはガラスや石英、シリコン半導体などから選択される材料を含む基材（サンプルホルダー）を介して金属粉体を設置する。例えば、サンプルホルダーに粘着性テープ、例えばカーボンテープといった物を貼り付け、その上に金属粉体を塗布すればよい。必要に応じ、不要な金属粉体を取り除く。

【0024】

その後、減圧装置１２１を用いてチャンバー内部の圧力を調整し、試料２００に対して電子線を照射し、撮像を開始する（Ｓ２）。撮像は、電子線に対する試料２００の角度が異なる状態で検出される信号電子に基づいて行われ、これにより、複数のＳＥＭ像が生成される。例えば、まず、サンプルステージ１１６のｚ軸が電子線の照射方向と平行になるようにサンプルステージ１１６を調整して撮像を行う（図５（Ａ））。その後、ｘ軸、あるいはｙ軸のいずれか一方を中心としてサンプルステージ１１６を回転させる。ここでは一例として、ｘ軸（第１の軸）を中心として正方向（例えば時計回り）にサンプルステージ１１６を回転させる（Ｓ３、図５（Ｂ））。回転の角度（以下、第１の角度、もしくはチルト角θ₁）は任意に選択することができ、例えば３°以上１５°以下、あるいは５°以上１０°以下であり、典型的には７°である。ｘ軸を中心にサンプルステージ１１６をチルト角θ₁で正方向に回転した後、再度撮像を行う（Ｓ４）。これにより、サンプルステージ１１６の法線であるｚ軸からチルト角θ₁傾いた方向から試料２００に電子線が照射され、発生した電子信号によるＳＥＭ像を得ることができる。

【0025】

以下、ｘ軸を中心とする正方向へのサンプルステージ１１６の回転と撮像を繰り返すことで、電子線の照射角度がチルト角θ₁ずつ異なる複数のＳＥＭ像を取得する。チルト角θ₁の回転の回数は任意であり、サンプルステージ１１６の法線が初期の方向（電子線の照射方向）から最大８５°傾くまで回転を行うことができる。この角度（以下、最大傾斜角度θ₂）は、２０°から８５°、２０°から６０°、あるいは２０°から５０°の範囲から任意に選択することができ、例えば４５°である。上記範囲から選択された最大傾斜角度θ₂に達すると（図５（Ｃ））撮像は一時的に終了したと判断し、サンプルステージ１１６を初期の状態に戻す。以上の操作により、ｙ軸方向に沿ってチルト角θ₁ずつ異なる角度から撮像されるＳＥＭ像を複数取得することができる。

【0026】

この後、ｚ軸を中心としてサンプルステージを９０°回転させ（Ｓ５）、撮像を再開する。ｘ軸を中心とする回転と撮像と同様、サンプルステージ１１６の法線方向から電子線を照射して撮像した後（Ｓ６）、ｙ軸（第２の軸）を中心として正方向（例えば時計回り）にチルト角θ₁回転させ（Ｓ７）、撮像を行う（Ｓ８）。正方向への回転と撮像を繰り返し、法線が最大傾斜角度θ₂正方向に回転すると撮像が終了したと判断する。以上の操作により、ｘ軸方向に沿ってチルト角θ₁ずつ異なる角度から撮像されるＳＥＭ像を複数取得することができる。

【0027】

なお、チルト角θ₁は一つのＳＥＭ像を取得するごとに変化させてもよく、あるいは一つの試料２００の評価において一定でもよい。また、ｘ軸を中心とする回転とｙ軸を中心とする回転における最大傾斜角度θ₂は同一でも良く、異なってもよい。

【0028】

また、ｘ軸を中心とする正方向の回転が最大傾斜角度θ₂に達した後、ｘ軸を中心として負方向にサンプルステージ１１６を回転させつつ撮像を行ってもよい。すなわち、ｙ軸方向に沿った撮像（Ｓ４）が完了した後、サンプルステージ１１６を初期の状態に戻し、その後、ｚ軸を中心とする回転（Ｓ５）を行わずにｘ軸を中心としてサンプルステージ１１６を負方向にチルト角θ₁回転し、ＳＥＭ像を取得してもよい。正方向への回転時と同様、ｘ軸を中心とする負方向への回転と撮像を繰り返す。サンプルステージ１１６の回転角が最大傾斜角度θ₂に達すると（図５（Ｄ））、サンプルステージ１１６を初期の状態に戻し、上述したｙ軸を中心とする回転と撮像を行えばよい（Ｓ７、Ｓ８）。

【0029】

同様に、ｙ軸を中心とする正方向の回転が最大傾斜角度θ₂に達した後、ｙ軸を中心として負方向にサンプルステージ１１６を回転させつつ撮像を行ってもよい。すなわち、ｘ軸方向に沿った撮像（Ｓ８）が完了した後、サンプルステージ１１６の法線がｚ軸に平行になるよう、サンプルステージ１１６を水平に戻す。その後、サンプルステージ１１６をｙ軸を中心として負方向にチルト角θ₁回転し、ＳＥＭ像を取得してもよい。正方向への回転時と同様、ｙ軸を中心とする負方向への回転と撮像を繰り返し、サンプルステージ１１６の回転角が最大傾斜角度θ₂に達すると、サンプルステージ１１６を水平に戻す。なお、ｘ軸、ｙ軸を中心とする回転のいずれにおいても、正方向と負方向のチルト角θ₁は互いに同一でも良く、異なってもよい。また、正方向と負方向における最大傾斜角度θ₂も互いに同一でも良く、異なってもよい。

【0030】

２－２．三次元モデルの生成
上述した方法により、互いに直交する二つの方向（ｘ軸とｙ軸の方向）に沿って異なる角度から撮像されるＳＥＭ像が複数取得され、メモリ部１２４に格納される。制御部１２２は、メモリ部１２４に格納されたプログラム命令に従ってこれらのＳＥＭ像を合成し、三次元モデルの生成を行い（Ｓ９）、そのモデルに基づいて評価を行う（Ｓ１０）。三次元モデルの生成は、例えば視体積交差法を用いればよい。この方法を以下に説明する。

【0031】

まず、金属粒子の輪郭を抽出する。それぞれのＳＥＭ像１４０（図６（Ａ））は種々の階調を有する画素から構成されるため、隣接する画素の階調の差がある一定の範囲内にある場合にはこれらの画素は同一の領域に属すると見做し、一つのＳＥＭ像を複数の領域に分割する。これにより各ＳＥＭ像１４０は二値化され、その結果、図６（Ａ）に模式的に示すように、複数の金属粒子の輪郭が決定される。このように決定された輪郭に囲まれる領域をシルエット１４２と呼ぶ。

【0032】

次に、最初に取得したＳＥＭ像１４０－１の下に、金属粒子が存在すると想定される空間（仮想空間）を設定し、その空間にＳＥＭ像１４０－１内のシルエット１４２－１の影を投影し、影と重なる空間（投影空間）１４４－１を得る（図６（Ｂ））。

【0033】

次に、投影空間１４４－１の軸をチルト角θ₁回転させて得られる軸が法線となるよう、チルト角θ₁で取得したＳＥＭ像１４０－２を配置する。このＳＥＭ像１４０－２内のシルエット１４２－２の影を仮想空間に投影し、影と重なる投影空間１４４－２を得る。

【0034】

この操作をすべてのＳＥＭ像１４０について行い、全ての投影空間１４４が重なる空間を金属粒子の占める空間であると認定する。このように認定された空間の三次元座標の集合が金属粒子の三次元モデルとして生成される。なお、ＳＥＭ像の処理の順番は任意であり、ＳＥＭ像１４０をその撮像時の電子線の照射方向とサンプルステージ１１６の法線がなす角度と法線に対する角度で配置し、これらのＳＥＭ像１４０のシルエット１４２によって形成される投影空間１４４がすべて重なる空間を求めればよい。

【0035】

２－３．評価

【0036】

上述した方法で得られる金属粒子の三次元モデルにより、個々の金属粒子の三次元形状を精確に評価、見積もることができる。図７（Ａ）から図７（Ｃ）に示すように、工業的に生産される金属粉体には、ほぼ真球に近い形状を有する金属粒子２０２（図７（Ａ））のみならず、複数の金属粒子２０２が連結することで形成される歪な形状を有する連結金属粒子２０４（図７（Ｂ））や、楕円球状などの、真球形状から大きく逸脱した歪な形状を有する金属粒子２０６など、様々な形状を有する金属粒子が混在しうる。金属粒子の形状や大きさのばらつきが大きいと、短絡が生じうる他、金属粉体の焼結開始温度が変化し、その結果、作製されるＭＬＣＣの特性にも悪影響を及ぼす。

【0037】

金属粒子の評価方法に制約はないが、例えば図８（Ａ）に示すように、三次元モデルに基づいて個々の金属粒子２０８を外接する仮想真球２１０を設定する。三次元モデルを利用して金属粒子２０８の体積を求め、これが仮想真球２１０の体積に占める割合を算出する。この割合が大きいほど金属粒子２０８は真球に近い形状を有していると判断することができ、逆にこの割合が小さいほど、形状が歪であり、真球からのずれが大きいと判断することができる（図７（Ｂ）、図７（Ｃ）参照）。あるいは、三次元モデルに基づいて金属粒子２０８のｘｙ平面、ｘｚ平面、ｙｘ平面における投影図２１２を作成し（図８（Ｂ）から図８（Ｄ））、それを外接する仮想円２１４を設定する。図８（Ａ）に示した金属粒子２０６が理想的な楕円球であり、その長軸がｘ軸に平行であると仮定すると、ｙｚ平面では投影図２１２は真円となり（図８（Ｄ））、一方、ｘｙ平面とｘｚ平面では楕円となる（図８（Ｂ）、図８（Ｃ））。各平面において投影図２１２の面積が仮想円２１４の面積に占める割合を算出し、これを用いて金属粒子２０６の形状の真球からのずれを評価することができる。

【0038】

連結金属粒子の検出は、個々の金属粒子のｘｙ断面、ｚｙ断面、ｚｘ断面の面積を、これらの断面にそれぞれ直交するｚ軸、ｘ軸、ｙ軸の方向に対してプロットすることで可能となる。例えば図９（Ａ）に示す連結金属粒子２２０が、二つの球状の金属粒子によって形成され、これらの中心を結ぶ直線がｘ軸に平行であるとする。この場合、ｘｙ断面の面積のｚ軸方向に対するプロットは、ピークが一つであり、変曲点は持たない（図９（Ｂ））。同様に、ｘｚ断面の面積のｙ軸方向に対するプロットは、ピークが一つであり、変曲点は持たない（図９（Ｄ））。これに対し、ｙｚ断面の面積のｘ軸方向に対するプロットはピークが複数であり、複数の変曲点を有する。このように、ｘｙ断面、ｘｚ断面、ｙｚ断面の面積のプロットの少なくとも一つに変曲点とピークが複数存在する場合に、その金属粒子は連結金属粒子であると認定することができ、これによって金属粉体中の連結金属粒子が検出できる。なお、上記プロットは適宜スムージングを行い、ピークや変曲点の検出のための閾値を適宜設定してもよい。

【0039】

従来、金属粉体の評価は、サンプルステージ１１６のｚ軸方向から電子線を照射して得られるＳＥＭ像のみを用い、そのＳＥＭ像を目視観察することによって行われていた。この場合、例えば、図７（Ａ）で示すような独立した複数の金属粒子２０２がｚ軸方向に重なった状態と、図７（Ｂ）で示すようなｚ軸方向に配向した連結金属粒子とを区別することは非常に困難である。このため、評価結果は評価者の経験や能力に左右されることが多く、人為的要素を完全に排除することが事実上不可能であった。また、評価には長時間が要求され、迅速に金属粉体を評価することができなかった。

【0040】

これに対し本実施形態の評価方法は、制御装置１２０のメモリ部１２４に格納され、上述した評価方法を実行可能なプログラム命令に従い、制御部１２２によって行われる。したがって、三次元モデルを迅速に、かつ精確に生成することができるだけでなく、人為的要素を完全に排除しつつ、金属粉体に含まれる金属粒子の形状や大きさに関する情報を得ることができる。このため、金属粉体の評価を迅速に、精確に、かつ、再現性良く行うことが可能となる。

【0041】

本発明の実施形態を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

【0042】

上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、または、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

【符号の説明】

【0043】

１００：評価装置、１０２：チャンバー、１０４：電子銃、１０６：アノード、１０８：集束レンズ、１１０：集束レンズ、１１２：走査コイル、１１４：対物レンズ、１１６：サンプルステージ、１１８：検出器、１１９ａ：回転機構、１１９ｂ：回転機構、１２０：制御装置、１２１：減圧装置、１２２：制御部、１２４：メモリ部、１２６：入力部、１２８：表示部、１３０：出力部、１３２：送受信部、１４０：ＳＥＭ像、１４０－１：ＳＥＭ像、１４０－２：ＳＥＭ像、１４２：シルエット、１４２－１：シルエット、１４２－２：シルエット、１４４：投影空間、１４４－１：投影空間、１４４－２：投影空間、２００：試料、２０２：金属粒子、２０４：連結金属粒子、２０６：金属粒子、２０８：金属粒子、２１０：仮想真球、２１２：投影図、２１４：仮想円、２２０：連結金属粒子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】