專利名稱：電子探針微分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子探針微分析儀，特別涉及試料Z軸方向上的位置控制。
背景技術(shù)：
在采用波長(zhǎng)分散型分光器的電子探針微分析儀(EPMA)中，作為檢測(cè)由電子束照射試料所放射出的特性X線的集光條件，要求將試料和分光結(jié)晶、檢測(cè)器的X線分光器高精度地配置在洛蘭德圓的圓周上。通常，通過(guò)調(diào)整試料面的高度位置來(lái)滿足該X線分光器的集光條件。
在采用電子探針微分析儀的分析中，有只在試料面上的一點(diǎn)進(jìn)行分析的點(diǎn)分析，或者在試料面上逐步改變分析位置的同時(shí)檢測(cè)該處的X線信號(hào)以獲得一維或者二維分布的線分析和面分析。對(duì)于有凹凸的試料面，為了進(jìn)行高精度的點(diǎn)分析、線分析和面分析，有必要隨時(shí)控制試料平臺(tái)的高度方向以便使其滿足X線分光器的集光條件。
現(xiàn)有的電子探針微分析儀的高度方向(Z軸方向)的位置調(diào)整所采用的方法為，(a)獲得每個(gè)分析點(diǎn)的試料面的當(dāng)前的高度信息并反饋給試料平臺(tái)，調(diào)整試料平臺(tái)的高度位置以使試料面上的分析點(diǎn)滿足集光條件的反饋控制法，(b)將試料面分割成最小單位區(qū)域，預(yù)先獲得各單位區(qū)域的交點(diǎn)的坐標(biāo)值，根據(jù)該坐標(biāo)值近似計(jì)算單位區(qū)域內(nèi)的分析點(diǎn)的高度信息，根據(jù)所得到的高度信息調(diào)整試料平臺(tái)的高度位置的控制法。
在采用現(xiàn)有的電子探針微分析儀進(jìn)行點(diǎn)分析、線分析和面分析時(shí)，為了能高精度地用上述(a)、(b)的控制方法來(lái)調(diào)整高度方向的位置，需要獲得每個(gè)分析點(diǎn)的坐標(biāo)值，或者增加區(qū)域的分割數(shù)或坐標(biāo)值的獲取次數(shù)，存在需要處理龐大的數(shù)據(jù)量和處理時(shí)間長(zhǎng)時(shí)間化的問(wèn)題。特別是在進(jìn)行線分析和面分析時(shí)的坐標(biāo)值的獲取次數(shù)更加龐大。
又，在線分析和面分析中需要在移動(dòng)分析點(diǎn)的同時(shí)調(diào)整高度方向上的位置，在上述(a)的反饋控制方法中，如果單位時(shí)間內(nèi)的高度方向的變動(dòng)量較大，則位置控制的響應(yīng)速度無(wú)法趕上變動(dòng)的速度而使得控制發(fā)散，存在著增大從跟隨狀態(tài)下偏離的可能性的問(wèn)題。又，在線分析和面分析中通過(guò)上述(b)的分割區(qū)域進(jìn)行控制時(shí)，雖然不會(huì)出現(xiàn)象(a)的反饋控制所引起的發(fā)散現(xiàn)象，但是，由于所獲取的高度信息不是正確表現(xiàn)試料形狀的東西，為了對(duì)部分存在起伏變化密集的區(qū)域的試料面進(jìn)行高度補(bǔ)正，必需對(duì)照起伏變化最密的區(qū)域進(jìn)行分割區(qū)域的細(xì)分，從而會(huì)增大分割數(shù)或坐標(biāo)的獲取次數(shù)，增大數(shù)據(jù)量和處理時(shí)間。
在對(duì)表面為以一軸為中心的對(duì)稱的同心圓形狀的試料進(jìn)行線分析和面分析時(shí)，如果采用由(b)的分割區(qū)域所進(jìn)行的控制，即使已經(jīng)知道其圓周方向上的高度信息相同，仍然存在需要龐大的區(qū)域分割數(shù)和坐標(biāo)值的獲取系數(shù)的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有的問(wèn)題，在電子探針微分析儀中以少的坐標(biāo)值獲取次數(shù)進(jìn)行高精度的分析。又，即使是高度方向的變化較大時(shí)，也不會(huì)出現(xiàn)控制發(fā)散并能進(jìn)行高精度的分析。
本發(fā)明的第1種發(fā)明構(gòu)成為，在利用通過(guò)電子束照射從試料放射出的特性X線進(jìn)行試料表面的元素分析的電子探針微分析儀，具有根據(jù)分析范圍內(nèi)的測(cè)定坐標(biāo)值形成Z軸坐標(biāo)值的等值線，求出由等值線區(qū)分的Z軸補(bǔ)正值的區(qū)域的運(yùn)算功能，根據(jù)上述Z軸補(bǔ)正值讓試料表面滿足分析條件的高度來(lái)進(jìn)行試料Z軸方向的位置控制。
上述第1種發(fā)明，為了進(jìn)行試料Z軸方向的位置控制，利用Z軸坐標(biāo)值的等值線所區(qū)分的Z軸補(bǔ)正值的區(qū)域。對(duì)于Z軸坐標(biāo)值的等值線所區(qū)分的各區(qū)域確定Z軸補(bǔ)正值，對(duì)于存在在區(qū)域內(nèi)的分析點(diǎn)，利用該區(qū)域內(nèi)所定的Z軸補(bǔ)正值進(jìn)行Z軸方向的位置控制。
Z軸坐標(biāo)值的等值線通過(guò)測(cè)定分析范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)于X、Y坐標(biāo)值的Z坐標(biāo)值，利用該測(cè)定坐標(biāo)值連接在Z軸方向相等的Z軸坐標(biāo)值求出。Z軸坐標(biāo)值的等值線所區(qū)分的范圍所形成的區(qū)域的Z軸坐標(biāo)值在給定的幅度范圍內(nèi)。進(jìn)行該區(qū)域內(nèi)某個(gè)分析點(diǎn)的分析時(shí)，以該區(qū)域設(shè)定的值作為Z軸補(bǔ)正值進(jìn)行試料Z軸方向的位置控制。
Z軸補(bǔ)正值的第1種形式為在等值線區(qū)分的區(qū)域內(nèi)設(shè)定1個(gè)值，第2種形式為沿著X、Y坐標(biāo)值的移動(dòng)方向設(shè)定連續(xù)變化的Z軸補(bǔ)正函數(shù)。在線分析以及面分析中，即可以依據(jù)第1的Z軸補(bǔ)正值，也可以依據(jù)第2的Z軸補(bǔ)正函數(shù)進(jìn)行位置控制。
依據(jù)上述第1種發(fā)明，由于在分析范圍的整個(gè)面上具有滿足試料面的分析條件的高度調(diào)整的Z軸補(bǔ)正值，可以防止控制的發(fā)散。又，由于可以根據(jù)試料表面的起伏變化的粗密增減Z軸坐標(biāo)值的獲取次數(shù)，選擇與試料表面形狀吻合的Z軸坐標(biāo)值的獲取位置以及獲取點(diǎn)數(shù)，在坐標(biāo)值少的獲取次數(shù)的情況下就可以進(jìn)行高精度的位置控制。
本發(fā)明的第2種發(fā)明的構(gòu)成為，在利用通過(guò)電子束照射從試料放射出的特性X線進(jìn)行試料表面的元素分析的電子探針微分析儀中，具有求出經(jīng)過(guò)試料高度分布的中心位置的直線上的高度補(bǔ)正值，利用該高度補(bǔ)正值求出以高度分布的中心位置為旋轉(zhuǎn)中心的三維補(bǔ)正值的運(yùn)算功能，根據(jù)從上述三維補(bǔ)正值中得到的Z軸補(bǔ)正值，讓試料表面滿足分析條件的高度來(lái)進(jìn)行試料Z軸方向的位置控制。
上述第2種發(fā)明是針對(duì)試料的高度分布具有根據(jù)從某一點(diǎn)開(kāi)始的距離高度發(fā)生變化的形狀的特征的試料進(jìn)行分析，利用以高度分布的中心位置為旋轉(zhuǎn)中心的三維Z軸補(bǔ)正值。三維Z軸補(bǔ)正值可以通過(guò)先求出穿過(guò)試料高度分布中心位置的直線上的高度補(bǔ)正值，然后讓該高度補(bǔ)正值繞以高度分布的中心位置旋轉(zhuǎn)所獲得。對(duì)應(yīng)于分析點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)值的Z坐標(biāo)值利用三維補(bǔ)正值進(jìn)行補(bǔ)正，進(jìn)行Z軸方向的位置控制。
由于試料具有其高度分布根據(jù)從某一點(diǎn)開(kāi)始的距離高度發(fā)生變化的形狀，通過(guò)求出穿過(guò)試料高度分布中心位置的直線上的高度補(bǔ)正值，獲得分析范圍內(nèi)整個(gè)面上的Z軸補(bǔ)正值。分析范圍內(nèi)整個(gè)面上的三維Z軸補(bǔ)正值，可以通過(guò)讓高度補(bǔ)正值以高度分布的中心位置為旋轉(zhuǎn)中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)求出。利用三維補(bǔ)正值，進(jìn)行分析范圍內(nèi)的某分析點(diǎn)的分析十，根據(jù)三維補(bǔ)正值，求出對(duì)應(yīng)于分析點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)值的Z軸補(bǔ)正值，用所求出的Z軸補(bǔ)正值進(jìn)行試料Z軸方向的位置控制。
穿過(guò)試料高度分布中心位置的直線上的高度補(bǔ)正值，即可以在高度方向?yàn)榻o定間隔的階梯確定的形式，也可以連續(xù)值所確定的形式。
三維補(bǔ)正值在采用階梯形高度補(bǔ)正值時(shí)，為高度方向成Z軸補(bǔ)正值的圓筒狀體而在徑方向?yàn)橹丿B的形狀，在采用連續(xù)高度補(bǔ)正值時(shí)，為沿徑方向高度方向變化的圓筒狀體。為了從三維補(bǔ)正值求出Z軸補(bǔ)正值，在點(diǎn)分析時(shí)，求出對(duì)應(yīng)于三維補(bǔ)正值內(nèi)的分析點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)值的Z坐標(biāo)值，以該Z軸坐標(biāo)值作為Z軸補(bǔ)正值，又，在線分析以及面分析時(shí)，求出三維補(bǔ)正值內(nèi)對(duì)應(yīng)于沿X、Y坐標(biāo)值的移動(dòng)方向的Z坐標(biāo)值，以該Z軸坐標(biāo)值作為Z軸補(bǔ)正值。
又，為求出高度補(bǔ)正值的直線即可以是1條也可以是多條。采用多條直線時(shí)，可以在直線的近旁在圓周方向分割三維補(bǔ)正值進(jìn)行設(shè)定。
在上述第2種發(fā)明中，可以讓三維補(bǔ)正值按照分析范圍的傾斜進(jìn)行傾斜，利用該傾斜后的三維補(bǔ)正值求出Z軸補(bǔ)正值，進(jìn)行試料Z軸方向的位置控制。分析范圍的斜率可以通過(guò)分析范圍內(nèi)的試料面上的高度求得。依據(jù)上述第2種發(fā)明，由于在分析范圍的整個(gè)面上具有滿足試料面的分析條件的高度調(diào)整的Z軸補(bǔ)正值，可以防止控制的發(fā)散。又，由于可以通過(guò)測(cè)定穿過(guò)試料高度分布得中心位置得直線上得高度求出分析范圍整個(gè)面的Z軸補(bǔ)正值，在坐標(biāo)值少的獲取次數(shù)的情況下就可以進(jìn)行高精度的位置控制。


圖1為表示本發(fā)明的電子探針微分析儀的構(gòu)成例的概略框圖。
圖2為表示說(shuō)明本發(fā)明的第一例的功能的功能框圖。
圖3為表示說(shuō)明本發(fā)明的第一例的功能和動(dòng)作的流程圖。
圖4為表示說(shuō)明本發(fā)明的第一例的功能的表示Z軸坐標(biāo)值以及等值線的圖。
圖5為表示說(shuō)明本發(fā)明的第一例的功能的表示Z軸補(bǔ)正值的圖。
圖6為表示說(shuō)明本發(fā)明的第二例的功能的功能框圖。
圖7為表示說(shuō)明本發(fā)明的第二例的功能和動(dòng)作的流程圖。
圖8為表示說(shuō)明本發(fā)明的第二例的功能的表示三維補(bǔ)正值的圖。
圖9為表示說(shuō)明本發(fā)明的第二例的功能的表示三維補(bǔ)正值的圖。
圖10為表示說(shuō)明本發(fā)明的第二例的功能的表示三維補(bǔ)正值的圖。
圖中，1-電子探針微分析儀、2-計(jì)算機(jī)、3-平臺(tái)控制器、4-驅(qū)動(dòng)器、5-攝像裝置、6-自動(dòng)對(duì)焦控制器、7-監(jiān)視器、11-鎢絲、12-電子束、13-聚光鏡、14-物鏡、15-分光元件、16-檢測(cè)器、17-試料平臺(tái)、2A、2a-分析范圍、2B、2b-X、Y、Z坐標(biāo)值、2C、2c-Z軸補(bǔ)正值、2D、2d-Z軸補(bǔ)正函數(shù)值、2E、2e-Z軸補(bǔ)正值、Z軸補(bǔ)正函數(shù)運(yùn)算功能塊、2F-等值線圖、2f-中心位置、2G-等值線運(yùn)算功能塊、2g-高度補(bǔ)正的Z軸坐標(biāo)值、2h-三維函數(shù)、2i-斜率、2j-直線、測(cè)定點(diǎn)設(shè)定功能塊、2k-中心位置計(jì)算功能塊、2m-高度補(bǔ)正功能塊、2n-近似函數(shù)功能塊、2p-三維函數(shù)功能塊、2q-斜率功能塊、20A、20a-數(shù)據(jù)保存塊、S-試料。
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例圖1為表示本發(fā)明的電子探針微分析儀的構(gòu)成例的概略框圖。在圖1所示的電子探針微分析儀1中從鎢絲11所發(fā)射的電子束12通過(guò)聚光鏡13、物鏡14照射放置在試料平臺(tái)17上的試料S。從試料S發(fā)射出來(lái)的X線由包含根據(jù)波長(zhǎng)分光的分光元件15和檢測(cè)所分光出來(lái)的特性X線的檢測(cè)器16的X線分光器進(jìn)行分析。
試料平臺(tái)17通過(guò)接受來(lái)自平臺(tái)控制器3的控制脈沖的驅(qū)動(dòng)器4可以在X、Y、Z軸方向上移動(dòng)。平臺(tái)控制器3由來(lái)自計(jì)算機(jī)2的控制命令完成X、Y軸方向上的位置確定和Z軸方向的高度調(diào)整。試料S的觀察通過(guò)用CCD攝象機(jī)等攝像裝置5拍攝由反射鏡18反射的像，并經(jīng)過(guò)自動(dòng)對(duì)焦控制器6顯示在監(jiān)視器7上來(lái)實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)對(duì)焦控制器6將Z軸方向的數(shù)據(jù)反饋給平臺(tái)控制器3通過(guò)反饋控制試料平臺(tái)17，在對(duì)準(zhǔn)焦距的同時(shí)獲取試料S的高度數(shù)據(jù)。通常，將依據(jù)自動(dòng)對(duì)焦控制器6的攝像裝置5的試料S上的焦點(diǎn)位置和依據(jù)X分光器的滿足試料S上的集光條件的分析位置設(shè)定成一致，可以通過(guò)由自動(dòng)對(duì)焦控制器6對(duì)準(zhǔn)光學(xué)像的焦點(diǎn)來(lái)滿足X線分光器的集光條件。在現(xiàn)有的電子探針微分析儀中，觀察每個(gè)分析點(diǎn)的光學(xué)像，調(diào)整試料平臺(tái)17的Z軸方向的位置使其對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)。
本發(fā)明中通過(guò)計(jì)算機(jī)2所具有的功能，不需要觀察每個(gè)點(diǎn)的光學(xué)像即可進(jìn)行試料平臺(tái)17的Z軸方向的位置調(diào)整。以下，對(duì)于計(jì)算機(jī)所具有的功能及其動(dòng)作通過(guò)圖2～圖5說(shuō)明第一例，通過(guò)圖6～圖10說(shuō)明第二例。
首先說(shuō)明第一例。圖2為表示說(shuō)明本發(fā)明的第一例的功能的功能框圖。圖3為表示說(shuō)明本發(fā)明第一例的功能和動(dòng)作的流程圖。圖4、5分別表示說(shuō)明本發(fā)明的第一例的功能的表示Z軸坐標(biāo)值以及等值線、表示Z軸補(bǔ)正值的圖。
在第一例中，從分析范圍內(nèi)的測(cè)定坐標(biāo)值形成Z軸坐標(biāo)值的等值線、求出由等值線區(qū)分的Z軸補(bǔ)正值的區(qū)域，根據(jù)Z軸補(bǔ)正值進(jìn)行試料Z軸方向上的位置控制使得試料表面滿足分析條件的高度。
在圖2中，由點(diǎn)虛線所圍的各塊表示計(jì)算機(jī)2所具有的功能塊，包括保存各數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)保存塊20A、計(jì)算等值線的運(yùn)算功能塊2G和計(jì)算Z軸補(bǔ)正值、Z軸補(bǔ)正函數(shù)值的運(yùn)算功能塊2E。
數(shù)據(jù)保存塊20A保存分析范圍2A、X、Y、Z坐標(biāo)值2B、等值線圖2F、Z軸補(bǔ)正值2C、Z軸補(bǔ)正函數(shù)值2D等的各數(shù)據(jù)。分析范圍2A表示要在試料S上進(jìn)行分析的范圍，通過(guò)一邊觀察由監(jiān)視器7顯示的光學(xué)像等一邊由圖中未畫(huà)出的輸入裝置進(jìn)行設(shè)定。X、Y、Z坐標(biāo)值2B表示分析范圍內(nèi)的試料表面的坐標(biāo)值，X、Y坐標(biāo)值通過(guò)平臺(tái)控制器3輸入試料平臺(tái)17的當(dāng)前位置，Z坐標(biāo)值由自動(dòng)對(duì)焦控制器6等高度檢測(cè)裝置輸入所求出的試料表面的高度信息。
等值線運(yùn)算2G利用分析范圍內(nèi)的X、Y、Z坐標(biāo)值的坐標(biāo)數(shù)據(jù)通過(guò)連接相同Z坐標(biāo)值進(jìn)行運(yùn)算。等值線之間的間隔可以任意設(shè)定。由等值線運(yùn)算2G所求出的等值線保存在等值線圖2F中。等值線圖由監(jiān)視器7確認(rèn)，根據(jù)需要，可以反復(fù)進(jìn)行X、Y、Z坐標(biāo)值的獲取以及等值線運(yùn)算。等值線圖表示試料表面的凹凸，表示從試料平臺(tái)的基準(zhǔn)位置開(kāi)始的Z軸方向上的偏差。
Z軸補(bǔ)正值、Z軸補(bǔ)正函數(shù)值的運(yùn)算功能塊2E計(jì)算為了讓試料面滿足分析條件所要求的高度調(diào)整量，所求出的Z軸補(bǔ)正值、Z軸補(bǔ)正函數(shù)值保存在Z軸補(bǔ)正值2C和Z軸補(bǔ)正函數(shù)值2D中，在進(jìn)行分析時(shí)輸送給平臺(tái)控制器3進(jìn)行高度控制，調(diào)整X線分光器的焦點(diǎn)位置。
此外，形成圖示的構(gòu)成例中所示的試料S的凹凸的高度檢測(cè)裝置是由自動(dòng)對(duì)焦控制器6形成的例，可以通過(guò)對(duì)準(zhǔn)由圖中虛線所示的反饋系統(tǒng)所得到的光學(xué)的焦點(diǎn)求出。
以下，用圖3的流程圖以及圖4、5說(shuō)明第一例的動(dòng)作。用監(jiān)視器7觀察試料S的光學(xué)像和SEM像等設(shè)定分析范圍，保存到分析范圍20A中(第S1步)。為了計(jì)算試料S的表面形狀，在分析范圍內(nèi)，由試料平臺(tái)17設(shè)定X、Y坐標(biāo)同時(shí)由自動(dòng)對(duì)焦控制器6計(jì)算Z坐標(biāo)值，保存到X、Y、Z坐標(biāo)值2B中。圖4(a)表示分析范圍和分析范圍內(nèi)的坐標(biāo)值，數(shù)值表示Z坐標(biāo)值。所求坐標(biāo)值的測(cè)定點(diǎn)可以是任意的，例如，形狀變化急劇的部分可以密集測(cè)定，形狀變化緩慢的部分可以稀疏測(cè)定(第S2步)。
等值線運(yùn)算2G利用所測(cè)定的X、Y、Z坐標(biāo)值計(jì)算等值線，顯示在監(jiān)視器7中。圖4(b)表示等值線圖的一例。圖中雖然表示的是Z方向的間隔為1的等間隔的等值線，但等值線的間隔可以任意設(shè)定，也可以是不等間隔。所求出的等值線保存在等值線圖2F中(第S3步)。所求出的等值線圖用監(jiān)視器觀察，如有必要可以反復(fù)重復(fù)第S2、3步，可以提高等值線圖的精度(第S4步)。
在等值線所區(qū)分的區(qū)域中設(shè)定Z軸補(bǔ)正值。圖5(a)表示Z軸補(bǔ)正值的設(shè)定例，作為Z軸補(bǔ)正值在各區(qū)域設(shè)定1～8的值。Z軸補(bǔ)正值在各區(qū)域內(nèi)可以設(shè)定1個(gè)值，又，在線分析和面分析中也可以沿分析方向設(shè)定成連續(xù)的Z軸補(bǔ)正函數(shù)。
在區(qū)域內(nèi)設(shè)定為1個(gè)值時(shí)，可以采用Z軸坐標(biāo)值的范圍內(nèi)的任意的值。圖5(a)中表示采用設(shè)定區(qū)域最小值的情況(第S5步)。
在進(jìn)行點(diǎn)分析時(shí)(第S6步)，確定分析范圍內(nèi)中分析點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)值。對(duì)于所確定分析點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)值，從Z軸補(bǔ)正值2C中求出所對(duì)應(yīng)的Z軸補(bǔ)正值。例如在圖5(a)中，如果分析點(diǎn)確定為點(diǎn)A(xa，ya)，作為對(duì)應(yīng)的Z軸補(bǔ)正值可以得到3(第S7a步)。根據(jù)該Z軸補(bǔ)正值通過(guò)平臺(tái)控制器3向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器輸送控制信號(hào)，進(jìn)行試料平臺(tái)17的Z軸的高度控制。這樣，可以調(diào)整分析點(diǎn)的高度(第S8a步)。
又，在進(jìn)行線分析和面分析時(shí)(第S6步)，確定分析范圍內(nèi)中分析線或者分析范圍。對(duì)于所確定分析線或者分析范圍的X、Y坐標(biāo)值，從Z軸補(bǔ)正值2C中求出所對(duì)應(yīng)的Z軸補(bǔ)正值。例如在圖5(a)中，如果確定作為分析線的y坐標(biāo)值y0為x軸的測(cè)定線，從圖5(a)的等值線圖中可以得到圖5(b)或者圖5(c)所示的Z軸補(bǔ)正值或Z軸補(bǔ)正函數(shù)(第S7b步)。根據(jù)該Z軸補(bǔ)正值或該Z軸補(bǔ)正函數(shù)通過(guò)平臺(tái)控制器3向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器輸送控制信號(hào)，進(jìn)行試料平臺(tái)17的Z軸的高度控制。這樣，可以調(diào)整分析點(diǎn)的高度(第S8b步)。
以下說(shuō)明第二例。圖6為表示說(shuō)明第二例功能的功能框圖，圖7為表示說(shuō)明第二例功能和動(dòng)作的流程圖，圖8～10為表示說(shuō)明第二例功能的表示三維補(bǔ)正值的圖。
第二例是對(duì)具有試料的高度分布為根據(jù)從某一點(diǎn)開(kāi)始的距離、其高度變化的形狀的特征的試料進(jìn)行分析，采用以高度分布的中心位置為旋轉(zhuǎn)中心的三維Z軸補(bǔ)正值。三維Z軸補(bǔ)正值是通過(guò)先求出通過(guò)試料高度分布的中心位置的直線上的高度補(bǔ)正值，然后讓該高度補(bǔ)正值以高度分布的中心位置為旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)后得到。對(duì)應(yīng)于分析點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)值的Z坐標(biāo)值采用三維Z軸補(bǔ)正值補(bǔ)正，進(jìn)行Z軸方向的位置控制。
在圖6中，由點(diǎn)虛線所圍的各塊表示計(jì)算機(jī)2所具有的功能塊，包括保存各數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)保存塊20a、設(shè)定直線、測(cè)定點(diǎn)的功能塊2j、計(jì)算中心位置的功能塊2k、進(jìn)行高度補(bǔ)正運(yùn)算的運(yùn)算功能塊2m、計(jì)算高度補(bǔ)正值的近似函數(shù)的近似函數(shù)功能塊2n、從近似函數(shù)計(jì)算三維函數(shù)的功能塊2p、計(jì)算試料面和三維函數(shù)之間的斜率的功能塊2q、計(jì)算Z軸補(bǔ)正值、Z軸補(bǔ)正函數(shù)值的運(yùn)算功能塊2e。
數(shù)據(jù)保存塊20a保存分析范圍2a、中心位置2f、X、Y、Z坐標(biāo)值2b、高度補(bǔ)正值的Z坐標(biāo)值2g、三維函數(shù)2h、斜率2i、Z軸補(bǔ)正值2c、Z軸補(bǔ)正函數(shù)值2d等的各數(shù)據(jù)。
分析范圍2a表示要在試料S上進(jìn)行分析的范圍，通過(guò)一邊觀察由監(jiān)視器7顯示的光學(xué)像等一邊由圖中未畫(huà)出的輸入裝置進(jìn)行設(shè)定。X、Y、Z坐標(biāo)值2b表示分析范圍內(nèi)的試料表面的坐標(biāo)值，X、Y坐標(biāo)值通過(guò)平臺(tái)控制器3輸入試料平臺(tái)17的當(dāng)前位置，Z坐標(biāo)值由自動(dòng)對(duì)焦控制器6等高度檢測(cè)裝置輸入所求出的試料表面的高度信息。
分析對(duì)象的試料具有其高度分布為根據(jù)從某一點(diǎn)開(kāi)始的距離、高度變化的特征，中心位置運(yùn)算塊2k用X、Y、Z坐標(biāo)值計(jì)算出中心位置，保存在中心位置2f中。
直線、測(cè)定點(diǎn)設(shè)定功能塊2j，確定從中心位置向徑方向的直線，在直線上設(shè)定測(cè)定點(diǎn)。高度補(bǔ)正值運(yùn)算塊2m根據(jù)測(cè)定點(diǎn)的Z軸坐標(biāo)值計(jì)算出高度補(bǔ)正的Z軸坐標(biāo)值并保存到2g中。近似函數(shù)的塊2n采用高度補(bǔ)正的Z軸坐標(biāo)值計(jì)算出有關(guān)徑方向的高度補(bǔ)正函數(shù)，三維函數(shù)的塊2p計(jì)算出讓近似函數(shù)以中心位置為旋轉(zhuǎn)中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)以求出三維函數(shù)，并保存到塊2h中。又，斜率運(yùn)算的塊2q，計(jì)算試料表面的斜率，將所求出的斜率函數(shù)保存到2i中。
Z軸補(bǔ)正值、Z軸補(bǔ)正函數(shù)值運(yùn)算塊2e，采用三維函數(shù)2h或者與三維函數(shù)傾斜2i的數(shù)據(jù)，計(jì)算為了讓試料面滿足分析條件所要求的高度調(diào)整量。所求出的Z軸補(bǔ)正值、Z軸補(bǔ)正函數(shù)值保存在Z軸補(bǔ)正值2c和Z軸補(bǔ)正函數(shù)值2d中，在進(jìn)行分析時(shí)輸送給平臺(tái)控制器3進(jìn)行高度控制，調(diào)整X線分光器的焦點(diǎn)位置。
以下，用圖7的流程圖以及圖8～10說(shuō)明第二例的動(dòng)作。用監(jiān)視器7觀察試料S的光學(xué)像和SEM像等，設(shè)定分析范圍，保存到分析范圍20a中。圖8中的虛線所圍的矩形表示分析范圍的一例(第S11步)。
由于試料S具有其高度分布根據(jù)從某一點(diǎn)開(kāi)始的距離、高度發(fā)生變化的形狀的特征，只需要測(cè)定試料表面形狀的從中心位置向徑方向的高度變化就可以求出試料整體的形狀。為此，由平臺(tái)控制器以及自動(dòng)對(duì)焦控制器求出試料面的坐標(biāo)值，由中心位置塊2k計(jì)算出中心位置，并保存到存儲(chǔ)塊2f中(第S12步)。
進(jìn)一步，設(shè)定穿過(guò)所求出的中心位置的徑方向的直線(圖8中的點(diǎn)實(shí)線)(第S13步)，獲得直線上的坐標(biāo)值。坐標(biāo)值的獲取可以通過(guò)由試料平臺(tái)17設(shè)定X、Y坐標(biāo)同時(shí)由自動(dòng)對(duì)焦控制器6計(jì)算Z坐標(biāo)值的方式進(jìn)行，保存到X、Y、Z坐標(biāo)值2b中。所求坐標(biāo)值的測(cè)定點(diǎn)在直線上可以是任意的，例如，形狀變化急劇的部分可以密集測(cè)定，形狀變化緩慢的部分可以稀疏測(cè)定(第S14步)。
根據(jù)所求出的坐標(biāo)值，求出高度補(bǔ)正值的Z軸坐標(biāo)值(第S15步)，進(jìn)一步，求出試料半徑方向的高度補(bǔ)正近似函數(shù)。圖8表示高度補(bǔ)正近似函數(shù)的一例(第S16步)。讓高度補(bǔ)正近似函數(shù)以中心位置為旋轉(zhuǎn)中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，獲得三維函數(shù)。該三維函數(shù)表示試料表面的形狀，利用該坐標(biāo)值可以進(jìn)行Z軸方向的補(bǔ)正。圖8表示截取一部分后的三維函數(shù)(第S17步)。
第S17步所求出的三維函數(shù)是在假設(shè)試料S沒(méi)有傾斜的情況下進(jìn)行的，實(shí)際上存在試料S相對(duì)于試料平臺(tái)有傾斜的情況。第18、19步針對(duì)這種情況，求出考慮了試料傾斜的Z軸補(bǔ)正值。在此，在對(duì)試料S的分析范圍上的數(shù)點(diǎn)求出坐標(biāo)值后(第18步)，讓三維函數(shù)通過(guò)所求坐標(biāo)值的盡量近旁處來(lái)求出三維函數(shù)的斜率系數(shù)。通過(guò)利用該斜率系數(shù)和三維函數(shù)進(jìn)行Z軸的補(bǔ)正，就可以進(jìn)行考慮了試料面的傾斜的高度補(bǔ)正。圖9表示試料面的斜率和三維函數(shù)的關(guān)系，對(duì)于圖9中斜線表示的分析范圍的傾斜，如圖10所示，讓三維函數(shù)在X軸方向傾斜θx，Y軸方向傾斜θy即可(第19步)。
之后，通過(guò)第20～22步，進(jìn)行和上述第6～8步相同的高度方向上的補(bǔ)正，進(jìn)行分析。第20～22步的處理，可以只用第17步所求出的三維函數(shù)進(jìn)行，也可以用第17步所求出的三維函數(shù)和第19步所求出的斜率系數(shù)進(jìn)行。以下對(duì)采用三維函數(shù)和斜率系數(shù)的情況進(jìn)行說(shuō)明。
在進(jìn)行點(diǎn)分析時(shí)(第S20步)，確定分析范圍內(nèi)中分析點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)值。對(duì)于所確定分析點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)值，從三維函數(shù)和斜率系數(shù)求出所對(duì)應(yīng)的Z軸補(bǔ)正值(第S21a步)。根據(jù)該Z軸補(bǔ)正值通過(guò)平臺(tái)控制器3向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器輸送控制信號(hào)，進(jìn)行試料平臺(tái)17的Z軸的高度控制。這樣，可以調(diào)整分析點(diǎn)的高度(第S22a步)。
又，在進(jìn)行線分析和面分析時(shí)(第S20步)，確定分析范圍內(nèi)分析線或者分析范圍。對(duì)于所確定分析線或者分析范圍的X、Y坐標(biāo)值，從三維函數(shù)和斜率系數(shù)求出所對(duì)應(yīng)的Z軸補(bǔ)正函數(shù)(第S21b步)。根據(jù)該Z軸補(bǔ)正函數(shù)所定的Z軸補(bǔ)正值通過(guò)平臺(tái)控制器3向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器輸送控制信號(hào)，進(jìn)行試料平臺(tái)17的Z軸的高度控制。這樣，可以調(diào)整分析點(diǎn)的高度(第S22b步)。
此外，在上述例中，雖然只示出了采用一個(gè)近似函數(shù)求出三維函數(shù)的情況，根據(jù)試料表面的周方向的形狀特性，也可以通過(guò)從中心位置引出反射狀的多條直線，求出多個(gè)近似函數(shù)，讓近似函數(shù)在圓周方向按照給定的角度旋轉(zhuǎn)，求出多個(gè)三維函數(shù)，將這些多個(gè)三維函數(shù)排列在圓周方向，由此，進(jìn)行試料表面的Z軸補(bǔ)正。
根據(jù)以上的說(shuō)明，依據(jù)本發(fā)明，在電子探針微分析儀中可以在坐標(biāo)值少的獲取次數(shù)的情況下進(jìn)行高精度的分析，又，即使是在高度方向變化程度大的情況下，控制也不會(huì)發(fā)散，而可以進(jìn)行高精度的分析。
權(quán)利要求
1.一種電子探針微分析儀，利用通過(guò)電子束照射從試料放射出的特性X線進(jìn)行試料表面的元素分析，其特征是具有求出經(jīng)過(guò)試料高度分布的中心位置的直線上的高度補(bǔ)正值，利用該高度補(bǔ)正值求出以高度分布的中心位置為旋轉(zhuǎn)中心的三維補(bǔ)正值的運(yùn)算功能，根據(jù)從所述三維補(bǔ)正值中得到的Z軸補(bǔ)正值，讓試料表面滿足分析條件的高度來(lái)進(jìn)行試料Z軸方向的位置控制。
全文摘要
一種電子探針微分析儀，其特征是具有根據(jù)分析范圍內(nèi)的測(cè)定坐標(biāo)值形成Z軸坐標(biāo)值的等值線求出由等值線區(qū)分的Z軸補(bǔ)正值的區(qū)域的運(yùn)算功能，根據(jù)所述Z軸補(bǔ)正值或者求出經(jīng)過(guò)試料高度分布的中心位置的直線上的高度補(bǔ)正值利用該高度補(bǔ)正值求出以高度分布的中心位置為旋轉(zhuǎn)中心的三維補(bǔ)正值的運(yùn)算功能，根據(jù)從所述三維補(bǔ)正值中得到的Z軸補(bǔ)正值，讓試料表面滿足分析條件的高度來(lái)進(jìn)行試料Z軸方向的位置控制。
文檔編號(hào)G01N23/225GK1661363SQ20051006494
公開(kāi)日2005年8月31日 申請(qǐng)日期1999年9月24日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月10日
發(fā)明者坂前浩 申請(qǐng)人:株式會(huì)社島津制作所