JP3561371B2

JP3561371B2 - Analysis equipment

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Publication number: JP3561371B2
Application number: JP13515496A
Authority: JP
Inventors: 勝之木下
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1996-05-29
Filing date: 1996-05-29
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2016-05-29
Also published as: JPH09318437A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定物の像の観察とその被測定物の特定箇所における分析計測を同時に行う分析装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
物体の分析測定において、その像を単に観察するだけでなく、その像の部位における分光エネルギー特性等の計測が要求される場合がある。このような計測（被測定物の像とその部位における分光特性を同時に計測）を行うものとしては、特開平１−３２０４４１号公報に記載されたものが知られている。すなわち、この測定装置（色彩輝度計）は、その第１図に示されるように、対物レンズを介して被測定物の像が結像されるアパーチャ付きの板体と、その板体と被測定物との間に配置され被測定物の像の一部を反射させるハーフミラーと、このハーフミラーで反射される被測定物の像を撮像する撮像装置と、アパーチャを通じて板体を通過する被測定物の像の一部を受けて分光を行う分光手段と、この分光手段で分光されたスペクトルを検出する検出器と、そのスペクトルデータの処理を行うデータ処理回路と、そのデータ処理回路からの信号と撮像装置から出力される信号を重畳する信号重畳回路と、この信号重畳回路から出力される信号に基づいて表示を行うモニタとを備えて構成されている。そして、この測定装置は、被測定物の像の光線をハーフミラーにより分岐させて、その光線の一方を二次元像の形成のために用い、他方を分光特性の検出のために用いることにより、モニタに被測定物の二次元像とその一部の分光特性を同時に表示しようとするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の測定装置にあっては、次のような問題点がある。まず第一に、モニタには被測定物の二次元像と分光特性のデータのほか、分光特性をサンプリング検出している箇所にマーカーが表示されるが、そのマーカーの表示位置と実際に分光特性を検出している被測定物の位置にズレを生じる場合がある。すなわち、マーカーの表示はアパーチャを通じて透過する光線の位置に合わせて設定されるが、ハーフミラー、撮像装置の受光面などの位置ズレに伴い、分光特性のサンプリング位置とマーカー表示位置にズレを生ずることとなる。第二に、光線を分岐するためにハーフミラーを用いるため、被測定物から発せられた光線がハーフミラーを通過するときにその分光特性が変化する場合がある。このため、被測定物についての正確な分光データが得られず測定精度の低下を招いている。第三に、前述の測定装置では被測定物から放出される光線の像については分析が可能であるが、そのほかにＸ線、電子またはイオンの像などについての測定の要望がある。しかしながら、この場合、被測定物から放出されるＸ線、電子またはイオンなどの二次元像とその分析特性を同時に表示することができない。すなわち、被測定物から放出されるものが光線であればハーフミラーでサンプリングが可能であるが、被測定物から放出されるものがＸ線や電子線などである場合には、そのサンプリングが行えず、それらＸ線像などについての分析計測は行えない。
【０００４】
そこで本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたものであって、放射線などの像についても分析計測が可能であって、正確な分析特性が得られる分析装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、被測定物から放出される紫外線、可視光線、赤外線などの光線またはＸ線、中性子線、α線、β線、γ線などの放射線、電子線、イオン線の像を受像面にて受けて映像信号に変換すると共にその受像面に光線などの一部を背後へ通過させる開口が設けられている撮像手段と、この撮像手段と被測定物との間に配置され光線などの像を受像面に結像させる結像手段と、開口を通過してくる光線などの特性を分析すると共にその分析データを分析データ信号に変換する分析手段と、撮像手段から出力される映像信号および分析手段から出力される分析データ信号に基づいて光線などの像に対応する二次元像および開口を通過する光線などの分析データを表示する表示手段とを備えて構成されている。
【０００６】
このような発明によれば、被測定物から放出される光線などが撮像手段により二次元像として撮像されると共に、その一部が撮像手段の開口を通過して分析されることとなる。このため、被測定物から放出される光線などの二次元像とその一部の分析データを同時に測定し観察することが可能となる。
【０００７】
また本発明は、撮像手段から出力される映像信号と同期した信号であってその映像信号の開口に対応する信号部分に重畳するマーカー表示信号を発生させるマーカー信号発生手段を備え、表示手段が撮像手段から出力される映像信号、分析手段から出力される分析データ信号およびマーカー発生手段から出力されるマーカー表示信号に基づいて光線などの像に対応する二次元像、開口を通過する光線などの分析特性データおよび分析位置を示すマーカーを同時に表示することを特徴とする。
【０００８】
このような発明によれば、撮像手段から出力される映像信号における開口の信号部分にマーカー表示信号が重畳することとなるから、表示手段に表示される分析データの分析位置とマーカーの表示位置が必ず一致することとなる。
【０００９】
また本発明は、前述の撮像手段は光線などの像を受けて電気信号に変換する固体撮像素子を備え、受像面となる固体撮像素子の撮像部が開口を境として分割されていることを特徴とする。
【００１０】
このような発明によれば、撮像手段の撮像部の各分割領域ごとに信号電荷を転送することにより、開口を設けたことによる表示手段の撮像領域の損失低減が図れる。
【００１１】
また本発明は、被測定物が撮像手段の受像面に対し移動自在とされていることを特徴とする。また本発明は、撮像手段の受像面が被測定物に対し移動自在とされていることを特徴とする。
【００１２】
これらの発明によれば、被測定物と受像面が相対的に移動自在とされることにより、表示手段に表示される被測定物の二次元像を任意に移動することが可能となる。それに伴って、開口の通過により分析手段でサンプリングされる二次元像上の分析位置も任意に移動可能となる。
【００１３】
また本発明は、撮像手段が放射線、電子またはイオンの像を受けて電気信号に変換する裏面照射型の固体撮像素子を備えていることを特徴とする。
【００１４】
このような発明によれば、撮像手段により放射線、電子またはイオンの受像が可能となるため、被測定物から放出される放射線などの像を二次元像として表示が可能となる。
【００１５】
また本発明は、分析手段が被測定物から放出される光線の波長成分を分析する分光器を備えていることを特徴とする。また本発明は、分析手段が被測定物から放出される放射線、電子またはイオンのエネルギーを分析するエネルギー分析器を備えていることを特徴とする。また本発明は、分析手段が被測定物から放出される放射線やイオンの質量を分析する質量分析器を備えていることを特徴とする。また本発明は、分析手段が被測定物から放出される光の量の時間的変化を計測するストリークカメラを備えていることを特徴とする。
【００１６】
これらの発明によれば、光電子分光装置、アトムプローブ電界イオン顕微鏡または蛍光寿命分析装置などにおいて被測定物の二次元像の観察と共に所望の箇所における特性分析が可能となる。
【００１７】
また本発明は、前述の結像手段が光学レンズにより構成され、この光学レンズが被測定物または撮像手段に対して移動自在とされていることを特徴とする。更に本発明は、結像手段が被測定物と撮像手段の間に磁界又は電界を形成する偏向器により構成され、この偏向器が磁界又は電界の形成状態を任意に制御可能とされていることを特徴とする。
【００１８】
これらの発明によれば、被測定物または撮像手段などを移動させることなく、被測定物の二次元像の表示位置および分析位置を任意に移動させることが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、本発明に係る分析装置の種々の実施形態の例について説明する。尚、各図において同一要素には同一符号を付して説明を省略する。また、各図において寸法比率は説明のものと必ずしも一致していない。
【００２０】
（実施形態１）
図１は分析装置１の全体概要図である。図１において、分析装置１は、被測定物２の形状を観察しながら、その被測定物２の特定位置における色彩を細かく分析可能な装置であって、撮像手段であるＣＣＤ３１、ＣＣＤ駆動回路３２、結像手段である光学レンズ系４１、分析手段である分光器５１、検出器５２、データ処理回路５３、表示手段である信号重畳回路６１、モニタ６２を備えると共に、被測定物２を配置するためのＸ−Ｙステージ７１、マーカー信号発生手段であるマーカー信号発生器８１を具備している。
【００２１】
分析装置１の各部について詳述すると、まず、図１において、測定対象となる被測定物２を配置するためのＸ−Ｙステージ７１が移動自在に設けられている。すなわち、Ｘ−Ｙステージ７１は、被測定物２の配置面がＣＣＤ３１の受像面である撮像部３３とほぼ平行に配され、少なくともその配置面と平行移動自在に設けられている。このため、Ｘ−Ｙステージ７１に配置した被測定物２がＣＣＤ３１に対し相対移動可能となり、その移動によりＣＣＤ３１で被測定物２の各部が撮像可能となる。なお、被測定物２の各部を撮像するためにはＸ−Ｙステージ７１とＣＣＤ３１が相対的に移動する構造となっていればよく、Ｘ−Ｙステージ７１を固定としＣＣＤ３１をＸ−Ｙステージ７１に対して移動自在としてもよい。また、Ｘ−Ｙステージ７１およびＣＣＤ３１の双方を移動自在としても勿論よい。更に、そのＸ−Ｙステージ７１またはＣＣＤ３１は、互いに平行移動するだけでなく、接近または隔離する方向へ移動するように構成されていてもよい。
【００２２】
ＣＣＤ３１は、被測定物２から放出される光線または放射線の像、たとえば、紫外線、可視光線、赤外線などの光線またはＸ線、電子線、イオン線、中性子線、α線、β線、γ線などの放射線の二次元像を撮像し、光電変換して電気的な映像信号を出力する固体撮像素子である。ＣＣＤ３１は、前述の光線または放射線を受けるための受像面となる撮像部３３を有しており、この撮像部３３には光線または放射線の一部を通過させる開口３４が設けられている。ここで、ＣＣＤ３１の具体的構造を図２に基づいて詳述する。図２に示すように、ＣＣＤ３１は、たとえば、三相駆動式の表面チャンネル型のものが用いられ、セラミック等の絶縁材からなるパッケージ３５にＳｉ基板などからなる板上の撮像部３３が取り付けられた構造となっている。パッケージ３５にはＣＣＤ３１の外部部品等と電気的に接続するための端子３５ａが複数設けられており、ＣＣＤ３１を駆動するための電圧供給電極や撮像部３３に配設される信号出力電極３３ａなどとワイヤボンディングにより接続されている。
【００２３】
撮像部３３は、厚さ１００μｍ程度のｐ型Ｓｉ基板３３ｂの表面に約０．１μｍの厚さのＳｉＯ２膜３３ｃが形成され、そのＳｉＯ２膜３３ｃ上には電荷転送電極３３ｄが複数配列された構造となっている。そして、撮像部３３のほぼ中央には表裏を貫通する開口３４が開設されている。この開口３４は、撮像部３３へ照射してくる光線または放射線の一部を背後へ通過させることにより、特性を分析すべき光線または放射線のサンプリングを行うための孔である。また、開口３４の形成はエッチングなどにより行えばよい。この開口３４の口径は、撮像部３３のＳｉ基板３３ｂの厚さが約１００μｍの場合、たとえば、９６μｍφ程度とされる。開口３４の口径はサンプリングのためにはより小さい径であることが望ましい。しかしながら、このエッチングはＳｉ基板３３ｂの厚さ方向だけでなくＳｉ基板３３ｂの平面方向へも行われるので、開口３４はＳｉ基板３３ｂの厚さ寸法とほぼ同径のものとなる。また、開口３４の口径をＳｉ基板３３ｂの厚さ寸法より小さいものとする必要があるときには、異方性エッチングを行えばよい。撮像部３３への光線などの入射する面の反対側からエッチングを行うことにより、テーパ状となるが開口３４の口径を小さく形成することが可能となる。更に、撮像部３３の開口３４と共に、パッケージ３５にも開口３５ｂが設けられ、ＣＣＤ３１を光線または放射線の一部が通過できるようになっている。
【００２４】
次に、図３または図４に基づきＣＣＤ３１の撮像部３３について詳述する。図３はＣＣＤ３１の撮像部３３を入射側から見た平面図である。図４は図３における開口３４の周辺の拡大図である。図３において、撮像部３３の表面には光電変換を行うフォトダイオードである画素３３ｅが多数配列されている。たとえば、撮像部３３の有効面積が１２．３ｍｍ×１２．３ｍｍとされ、１２μｍ×１２μｍの画素３３ｅが１０２４×１０２４個の配列される。ところが、撮像部３３の開口３４の部分には画素が形成できず、また、この開口３４の開設に伴い、図３の斜線部分のように、画素３３ｅを形成できない領域３３ｆを生ずる。すなわち、撮像部３３において開口３４の開設により電荷の転送が妨げられる領域には、画素３３ｅを設けても受光などによる電荷の転送が不可能であり開口３４付近で電荷があふれ出るおそれがあるため、画素３３ｅを形成できず撮像不能な領域となる。
【００２５】
図４において、画素３３ｅが形成されない領域３３ｆの幅寸法は、約８画素分の開口３４の直径に対し、１０画素分とするのが望ましい。このように、開口３４の縁部分から１画素分を空けて画素３３ｅを設けることにより、開口３４の形成時の開口３４の周辺部分のダレ等の乱れによるＳｉＯ２膜３３ｃの剥がれ、転送電極３３ｄの短絡などの発生が回避でき、それらによるＣＣＤ３１の動作不良が未然に防止できる。一方、ＣＣＤ３１の動作は公知のものと同様である。すなわち、画素３３ｆに光線または放射線が照射されると、各画素３３ｆにてその光線または放射線に応じた光電変換により電荷が蓄積され、順次水平シフトレジスタ３３ｇ側へ同行ごとに転送され、水平シフトレジスタ３３ｇから映像信号が順次出力されることとなる。
【００２６】
このようなＣＣＤ３１によれば、撮像部３３へ入射される光線または放射線の像が開口３４および画素非形成領域３３ｆの部分を除いて電気的な映像信号へ変換されると共に、開口３４を通じて光線または放射線の一部をサンプリングすることが可能となる。また、撮影部３３から画素３３ｅの非形成領域３３ｆの形成を回避するためには、撮影部３３を開口３４を境にして分割すればよい。たとえば、図５に示すように、開口３４を境界上に位置させて撮影部３３を二つの領域３３ｈ、３３ｉに分割し、各分割領域３３ｈ、３３ｉごとに電荷の転送を行い、各分割領域３３ｈ、３３ｉごとのシフトレジスタ３３ｇから映像信号を出力するようにすればよい。この場合、開口３４の開設に伴い、撮影部３３のその他の部分に画素３３ｅを形成できない領域が生じないため、撮影部３３に入射される光線または放射線の像を確実に撮像することが可能となる。なお、撮影部３３は、二分割に限らず、それ以上に分割して形成してもよい。
【００２７】
なお、前述したＣＣＤ３１は三相駆動式のもの、二相駆動式または四相駆動式のものであってよく、また、フレーム転送方式のものに限られずインターライン転送方式やフレームインターライン転送方式のものであってもよい。更に、撮像手段の固体撮像素子としては、ＣＣＤ３１に限られるものでなく、光線または放射線の像が受像でき、かつ、光線または放射線の一部をサンプリングするための開口３４が設けられていれば、ＭＯＳ型のものなどであってもよい。
【００２８】
図１において、ＣＣＤ３１にはＣＣＤ駆動回路３２が接続されている。このＣＣＤ駆動回路３２は、ＣＣＤ３１を駆動制御すると共に、ＣＣＤ３１の映像信号を受けて増幅を行うものである。また、図１において、Ｘ−Ｙステージ７１とＣＣＤ３１との間には光学レンズ系４１が配設され、被測定物２からの光線または放射線をＣＣＤ３１に結像している。この光学レンズ系４１を被測定物２またはＣＣＤ３１に対し移動自在に設けておけば、Ｘ−Ｙステージ７１またはＣＣＤ３１を移動させることなく、光線等の結像位置を変えることが可能となる。なお、前述の被測定物２から放出される光線または放射線は、被測定物２自体から発せられる光線または放射線のほか、被測定物２へ照射され被測定物２で反射してくる光線または放射線を含むものである。
【００２９】
また、図１において、ＣＣＤ３１の背後には、分析手段の一部をなす分光器５１が配設されている。この分光器５１は、ＣＣＤ３１の開口３４を通過してくる光線の分光するものであって、プリズム、回折格子、色フィルタなどが用いられる。また、分光器５１の出力側には検出器５２が接続されている。検出器５２は、分光器５１で分光された光線のスペクトルを読み取る機器であって、光線の入力により光線の波長スペクトルに応じた電気信号を出力するものである。この検出器５２としては、多チャンネル検出器などが用いられる。また、検出器５２の出力側にはデータ処理回路５３が接続されている。データ処理回路５３は、検出器５２から出力される波長スペクトルのデータを処理し、分析データ信号を出力する回路である。
【００３０】
また、図１において、データ処理回路５３の出力側には、表示手段の一部をなす信号重畳回路６１が接続されている。この信号重畳回路６１は、データ処理回路５３のほか、ＣＣＤ駆動回路３２およびマーカー信号発生器８１とも接続されており、ＣＣＤ駆動回路３２からの映像信号、データ処理回路５３からの分析データ信号およびマーカー信号発生器８１からのマーカー表示信号を入力して重畳する機能を有している。また、モニタ６２は、信号重畳回路６１から出力される信号を受けて、被測定物２の二次元像６２ａ、分析データ６２ｂおよび分析位置（サンプリング位置）を示すマーカー６２ｃを同時に表示する機器である。このモニタ６２としては、公知のものが用いられる。
【００３１】
図１において、マーカー信号発生器８１は、マーカー表示信号を発生する機器である。マーカー表示信号は、ＣＣＤ駆動回路３２から出力される映像信号と同期した信号であって、その映像信号の開口３４に対応する信号部分に重畳されるものである。ＣＣＤ駆動回路３２から出力される映像信号における開口３４に対応する信号部分は撮影部３３における開口３４の位置から特定できるため、映像信号と同期をとることにより、その開口３４に対応する信号部分にマーカー表示信号を重畳することが容易、かつ、確実に行えることとなる。
【００３２】
次に分析装置１の使用方法について説明する。
【００３３】
まず、図１のように、Ｘ−Ｙステージ７１に測定対象となる被測定物２をセットする。この状態において、被測定物２から放出される光線は、光学レンズ系４１を介してＣＣＤ３１の撮像部３３上に結像される。その際、被測定物２から放出される光線は、その被測定物２へ所定の光の照射による反射光線であってもよい。また、Ｘ−Ｙステージ７１とＣＣＤ３１との間にはハーフミラーのようなものが存在しないから、被測定物２から放出される光線の像の波長特性などが変化してしまうことがない。
【００３４】
次いで、ＣＣＤ３１において結像された被測定物２の光線の像に応じて光電変換が行われ、そのＣＣＤ３１から光線の像に対応した電気的な映像信号が出力される。その映像信号は、ＣＣＤ３１からＣＣＤ駆動回路３２へ入力されて増幅され、ＣＣＤ駆動回路３２から出力される。
【００３５】
一方、ＣＣＤ３１へ結像された被測定物２の像を形成する光線のうち一部は、開口３４を通じてＣＣＤ３１の背後へ抜けて行くこととなる。そして、ＣＣＤ３１を貫通した光線は、分析用のサンプリング光線として分光器５１へ入射される。分光器５１では光線は波長帯域ごとに分光され、検出器５２により各波長ごとの信号として検出される。次いで、検出器５２から出力される信号は、データ処理回路５３へ入力され、分光した波長のデータの分析データ信号としてデータ処理回路５３から出力される。
【００３６】
そして、ＣＣＤ駆動回路３２から出力される映像信号、データ処理回路５３から出力される分析データ信号およびマーカー信号発生器８１から出力されるマーカー表示信号はそれぞれ信号重畳回路６１へ入力され、この信号重畳回路６１にて重畳されてモニタ６２へ入力される。その際、映像信号における開口３４の信号部分にマーカー表示信号が重畳されることとなる。そして、信号重畳回路６１からモニタ６２へ各信号による重畳信号が出力され、モニタ６２には、たとえば、図６に示すように、映像信号成分に基づいて被測定物２の二次元像６２ａが表示され、分析データ信号成分に基づいて波長帯域ごとのスペクトルを示す分析データ６２ｂが表示され、分析データ６２ｂの分析位置を示すマーカー６２ｃが同時に表示される。このとき、マーカー６２ｃは、撮像部３３の開口位置に表示されるので、分析データの分析位置と必ず一致し正確な位置を示すこととなる。
【００３７】
また、モニタ６２には、被測定物２の二次元像６２ａ、分析データ６２ｂおよび分析位置を示すマーカー６２ｃが同時に表示されるので、被測定物２の表面形状の観察とその被測定物２上の所望位置における色彩データ（たとえば、波長帯域ごとのスペクトル強度）の計測が同時に行え、被測定物２の状態や性質などが容易に把握できる。また、被測定物２の観察および計測において、分析すべき位置を変更したいときには、被測定物２がセットされるＸ−Ｙステージ７１をＣＣＤ３１に対し相対移動させることにより分析位置の変更が容易に行える。その際、ＣＣＤ３１側をＸ−Ｙステージ７１に対し相対移動させてもよい。それらの移動に伴い、モニタ６２に表示される被測定物２の二次元像６２ａに対するマーカー６２ｃの示す相対位置が変化することとなるが、その移動を任意な位置へランダムに行ったとしても、マーカー６２ｃは常に開口３４の位置を示すのでマーカー６２ｃの示す位置と実際に分析されている位置（分析サンプリング位置）がズレてしまうことはない。また、被測定物２の二次元像６２ａを観察しながら、Ｘ−Ｙステージ７１などを移動させることによりその所望の箇所を開口３４の位置に合わせることが可能となる。このため、被測定物２の所望箇所の分析作業が効率良く行え、分析データの取り込み時間を大幅に短縮することができる。一方、被測定物２の二次元像６２ａに対し広い範囲にわたって分析データを得たいときには、この被測定物２の観察および計測において、Ｘ−Ｙステージ７１等の移動を制御して、被測定物２上で分析位置を順次自動的に走査するようにすれば、被測定物２の各部の計測作業が効率良く行える。
【００３８】
以上のように、分析装置１によれば、被測定物２の二次元像６２ａの観察と所望の箇所の分析が同時に行え、その際、分析位置がマーカー６２ｃにより確実に示される。また、被測定物２から放出される光線のサンプリングがその光線の特性を変化させる物、たとえばハーフミラーなどを介することなく行える。従って、被測定物２の観察と共に、被測定物２についての分析が正確に行える。
【００３９】
なお、前述した分析装置１は、被測定物２の二次元像６２ａと分析データ６２ｂが別の表示手段により表示されるものであってもよい。すなわち、データ処理回路５３から出力される分析データ信号は必ずしも信号重畳回路６１で重畳される必要はなく、信号重畳回路６１に接続されるモニタ６２とは別にモニタまたはＸＹプロッタなどの表示手段をデータ処理回路５３に接続することにより、被測定物２の二次元像６２ａと分析データ６２ｂを別個の表示手段により表示させるものであってもよい。
【００４０】
（実施形態２）
次に図７、図８に基づいて分析装置のその他の実施形態について説明する。実施形態１に係る分析装置１は被測定物２から放出される光線の二次元像を観察可能とし、被測定物２の特定位置における色彩特性を計測可能としたものであるが、その観察対象を被測定物２から放出される光電子の二次元像とし、計測対象をその光電子のエネルギー特性としたものであってもよい。すなわち、本実施形態に係る分析装置１ａは、被測定物２からはき出される光電子の二次元像を観察可能とし、その光電子のエネルギー特性を計測可能とした光電子分光機能を有するものである。
【００４１】
図７に示すように、分析装置１ａは、撮像手段であるＣＣＤ３１ａ、ＣＣＤ駆動回路３２、結像手段である第一集束コイル４１ａ、第二集束コイル４１ｂ、偏向コイル４１ｃ、分析手段である半球型エネルギー分析器５４、ＴＶカメラ５５、表示手段である信号重畳回路６１、モニタ６２を備えると共に、被測定物２を配置するための試料支持台７１ａ、被測定物２から光電子を放出させるためのＸ線発生器４５およびマーカー信号発生手段であるマーカー信号発生器８１を具備した構成とされている。
【００４２】
分析装置１ａの各部について詳述すると、まず、図７において、測定対象となる被測定物２を配置するための試料支持台７１ａが真空容器４２の端部に配置されている。試料支持台７１ａは、非磁性体からなり、たとえば、非磁性金属からなる板状のものが用いられる。また、試料支持台７１ａは、導電性を有する固定リング７２に着脱自在とされており、この固定リング７２に取り付けられた状態で真空容器４２の開口部分に配置されている。固定リング７２は、Ｏリング７３を介して気密フタ７４により押圧され、真空容器４２の開口部に真空封着されている。このため、試料支持台７１ａに被測定物２をセットすることにより、被測定物２は真空空間内に置かれることとなる。また、気密フタ７４を外すことにより、試料支持台７１ａにセットした被測定物２の交換が可能となっている。固定リング７２には高圧電源が接続され、負電位、たとえば−１０ＫＶの電圧が印加されている。また、真空容器４２には真空ポンプ４４が接続されており、その内部の真空度を任意に調整できるようになっている。この真空容器４２は、通常使用時に１×１０^−６Ｔｏｒｒ以下の真空状態とされる。
【００４３】
また、真空容器４２に配置された試料支持台７１ａから内側へ隔てて加速電極４３が設置されている。加速電極４３は、真空容器４２の側壁と電気的に接続されており、真空容器４２が接地されていることに伴って±０ｋＶの電位とされている。この加速電極４３は、光電子などが通過できるように開口が設けられている。
【００４４】
一方、加速電極４３を挟んで試料支持台７１ａの反対側には、ＣＣＤ３１ａが配設されている。ＣＣＤ３１ａは、被測定物２から放出される光電子の像を受け光電変換して電気的な映像信号を出力する固体撮像素子である。このＣＣＤ３１ａには前述のＣＣＤ３１と同様に開口３４が設けられており、照射してくる光電子の一部の通過を許容する構造となっている。このＣＣＤ３１ａとしては、図８に示すように、裏面照射型のものが用いられる。すなわち、ＣＣＤ３１ａは、セラミック等の絶縁材からなるパッケージ３５にＳｉ基板などからなる板上の撮像部３３が取り付けられた構造となっており、詳述すると、パッケージ３５の表面に配線用Ｓｉ基板３３ｋが配置され、撮像部３３のＳｉ基板３３ｂの内側（パッケージ３５側）にＳｉＯ２膜３３ｃが形成され、そのＳｉＯ２膜３３ｃ上に多数の電荷転送用電極３３ｄが配列されている。そして、Ｓｉ基板３３ｂの外側（光電子の入射側）にはｐ^＋−Ｓｉ層３３ｊが形成されている。
【００４５】
また、このＣＣＤ３１ａは、電子ビームや軟Ｘ線が入射されると、撮像部３３のごく表面で吸収し信号電荷を発生させるので、これを蓄積かつ転送する転送用電極３３ｄの下まで有効に到達できるようにＳｉ基板３３ｂを２０μｍ程度まで薄くされ、周縁部だけが支持のために厚く残された構造とされている。また、電子の打ち込まれる側の表面は発生した電荷が転送電極側に効率良く送り込まれるようにｐ^＋−Ｓｉ層３３ｊがイオン注入により設けられている。このような裏面照射型のＣＣＤ３１ａによれば、Ｓｉ基板３３ｂの厚みが２０μｍ程度と薄くされているため、それに応じてエッチング等により開口３４の口径を２４μｍ程度とすることができる。このため、開口３４を２４μｍ程度の小径とすることにより、ごく狭い範囲における電子ビーム等のサンプリングが可能となる。また、ＣＣＤ３１ａが裏面照射型とされることにより、電極３３ｄが電子ビーム等の入射の支障とならないため、電子ビーム等の像を効率良く撮像することが可能となる。更に、電極３３ｄとしてＡｌ（アルミニウム）を用いることができる。
【００４６】
また、ＣＣＤ３１ａには、実施形態１と同様に、ＣＣＤ駆動回路３２が接続されている。このＣＣＤ駆動回路３２によりＣＣＤ３１ａが駆動制御されると共に、ＣＣＤ３１ａから出力される映像信号が増幅できるようになっている。
【００４７】
図７において、真空容器４２に隣接してＸ線発生器４５が配設されている。このＸ線発生器４５は、被測定物２へ軟Ｘ線を照射するための機器であって、真空室４５ａの内部にガスパフＸ線源４５ｂ、反射ミラー４５ｃを配設した構造とされている。真空室４５ａは前述の真空ポンプ４４と接続され、その内部の真空度を任意に調整できるようになっている。また、真空室４５ａの側壁には透過窓４５ｄが設けられており、この透過窓４５ｄを通じて真空室４５ａ内から軟Ｘ線が試料支持台７１ａ上の被測定物２へ向けて照射できるようになっている。透過窓４５ｄを設けているのは、真空室４５ａにはガスパフＸ線源が配置されているので真空度が低く、高真空に保つ必要のある真空容器４２の内部とその真空室４５ａとを仕切るためである。この透過窓４５ｄとしては、軟Ｘ線のみを透過させる薄膜、たとえば、格子状支持体に支えられた有機フィルムやチッ化シリコン膜などが用いられる。また、反射ミラー４５ｃは、ガスパフＸ線源４５ｂから出射されるＸ線を透過窓４５ｄへ反射すると共に、反射するＸ線の分光機能を有している。すなわち、反射ミラー４５ｃは、ガスパフＸ線源４５ｂから入射されるＸ線のうち軟Ｘ線のみを反射させる機能を有している。このＸ線発生器４５によれば、真空容器４２内に配置される試料支持台７１ａ上の被測定物２に対して軟Ｘ線を照射することができる。
【００４８】
また、真空容器４２を取り巻いて第一集束コイル４１ａ、第二集束コイル４１ｂが配置されており、これらの第一集束コイル４１ａ、第二集束コイル４１ｂにはそれぞれ駆動電源４１ｄ、４１ｅが接続されている。これらの第一集束コイル４１ａ、第二集束コイル４１ｂが通電されることにより真空容器４２内に磁界又は電界が形成され、軟Ｘ線の照射により被測定物２から放出される光電子群をＣＣＤ３１ａへ結像することが可能となる。更に、真空容器４２の周囲には偏向コイル４１ｃが配置されており、偏向コイル４１ｃには駆動電源４１ｆが接続されている。この偏向コイル４１ｃは、駆動電源４１ｆにより通電されることにより、磁界又は電界の形成状態を任意に制御可能とされている。このため、偏向コイル４１ｃの磁界形成制御又は電界形成制御により、被測定物２から放出される光電子群をＣＣＤ３１ａ上の所望の位置に結像させることが可能となる。
【００４９】
図７において、ＣＣＤ３１ａの背後には、分析手段の一部をなす分析手段である半球型エネルギー分析器５４が設置されている。このエネルギー分析器５４は、ＣＣＤ３１ａの開口３４を通過してくる光電子のエネルギーを分析する機器であって、ＣＣＤ３１ａの背後に一端を位置させ内外同心に配された半球状の電極５４ａ、５４ｂ、それらの電極５４ａ、５４ｂの他端側に配置されたマイクロチャンネルプレート５４ｃおよび蛍光板５４ｄにより構成されている。外周側の電極５４ａには負の電圧が印加され、内周側の電極５４ｂには正の電圧が印加され、電極５４ａから電極５４ｂへ向けて電界が形成されており、電極５４ａ、５４ｂ間へ入射してくる光電子を電極５４ａ、５４ｂに沿って円運動させる構造となっている。また、マイクロチャンネルプレート５４ｃの入射面は接地され、マイクロチャンネルプレート５４ｃの出射面および蛍光板５４ｄにはそれぞれ正の電圧が印加され、マイクロチャンネルプレート５４ｃの入射面、出射面、蛍光板５４ｄと順次高電位となるようにされている。このエネルギー分析器５４によれば、ＣＣＤ３１ａの開口３４が入射絞り機能を果たし、そのＣＣＤ３１ａの開口３４を通過してくる光電子を電極５４ａ、５４ｂの間に入射させて、光電子のもつエネルギーに応じて光電子の軌道半径が変わることを利用して、光電子におけるエネルギー分布の検出が可能となる。
【００５０】
図７において、エネルギー分析器５４の蛍光板５４ｄに対向してＴＶカメラ５５が配置されている。このＴＶカメラ５５は、蛍光板５４ｄにより発せられる光を撮影するためのものである。ＴＶカメラ５５から出力される分析映像信号（分析データ信号）は、信号重畳回路６１に入力されている。また、前述のＣＣＤ駆動回路３２から出力される映像信号およびマーカー信号発生器８１から出力されるマーカー表示信号も信号重畳回路６１に入力されており、その信号重畳回路６１により各信号が重畳され、モニタ６２に入力すべき信号とされる。なお、信号重畳回路６１、モニタ６２、マーカー信号発生器８１については実施形態１と同様なものが用いられる。
【００５１】
次に分析装置１ａの使用方法について説明する。
【００５２】
まず、図７のように、試料支持台７１ａに測定対象となる被測定物２をセットする。次いで、真空ポンプ４４により真空容器４２内、真空室４５ａ内およびエネルギー分析器５４内を真空状態とする。そして、第一集束コイル４１ａ、第二集束コイル４１ｂ、偏向コイル４１ｃにそれぞれ駆動電源４１ｄ、４１ｅ、４１ｆにより通電すると共に、固定リング７２、電極５４ａ、５４ｂ、マイクロチャンネルプレート５４ｃおよび蛍光板５４ｄに電圧を印加する。この状態において、ガスパフＸ線源４５ｂからＸ線を出射させ、反射ミラー４５ｃへ反射させることにより軟Ｘ線のみを透過窓４５ｄから出射させる。すると、その軟Ｘ線は、試料支持台７１ａ上の被測定物２の表面に照射される。その軟Ｘ線の照射により、被測定物２の表面から特性に応じて光電子群が放出されることとなる。その光電子群は、第一集束コイル４１ａ、第二集束コイル４１ｂによる磁界又は電界により、加速電極４３の開口を抜けてＣＣＤ３１ａへ向って進行し、そのＣＣＤ３１ａ上に結像される。
【００５３】
次いで、ＣＣＤ３１ａにおいて結像された被測定物２の光電子の像に応じて光電変換が行われ、そのＣＣＤ３１ａから光電子の像に対応した電気的な映像信号が出力される。その映像信号は、ＣＣＤ３１ａから真空容器４２外のＣＣＤ駆動回路３２へ入力され増幅されてＣＣＤ駆動回路３２から出力されることとなる。一方、ＣＣＤ３１ａへ結像された被測定物２の像を形成する光電子のうち一部は、開口３４を通じてＣＣＤ３１ａの背後へ抜けて行く。その際、ＣＣＤ３１ａに開口３４が開設されることにより、ハーフミラーなどでは分岐できない光電子の一部をサンプリングすることが可能となる。そして、ＣＣＤ３１ａを貫通した光電子は、エネルギー分析器５４へ入射される。すなわち、開口３４を抜けてきた光電子は、電極５４ａ、５４ｂの間へ入射され、その電極５４ａ、５４ｂ間の電界により円軌道上を移動していく。その際、光電子のエネルギーに応じて軌道半径が異なることから、電極５４ａ、５４ｂの間を抜けて光電子がマイクロチャンネルプレート５４ｃに入射される位置によりその光電子のエネルギーが計測可能となる。そして、マイクロチャンネルプレート５４ｃにより増幅されて蛍光板５４ｄへ入射することにより、その蛍光板５４ｄで蛍光となって電子分光スペクトルのプロファイルが形成される。その電子分光スペクトルのプロファイルはＴＶカメラ５５に撮像され、電気的な分析データ信号としてＴＶカメラ５５から出力される。
【００５４】
そして、ＣＣＤ駆動回路３２から出力される映像信号、ＴＶカメラ５５から出力される分析データ信号およびマーカー信号発生器８１から出力されるマーカー表示信号がそれぞれ信号重畳回路６１へ入力され、この信号重畳回路６１にて重畳されてモニタ６２へ入力される。その際、映像信号における開口３４の信号部分にマーカー表示信号が重畳されることとなる。そして、信号重畳回路６１からモニタ６２へ各信号の重畳信号が出力されることにより、モニタ６２には、映像信号成分に基づいて被測定物２の二次元像が表示され、分析データ信号成分に基づいて電子分光スペクトルのプロファイルが表示されると共に、分析位置を示すマーカーが表示される。
【００５５】
更に、偏向コイル４１ｃに駆動電源４１ｆを通電することにより、被測定物２からの光電子像をＣＣＤ３１ａ上で移動させ、分析したい箇所をＣＣＤ３１ａの開口３４に合わせれば、所望箇所の分析データを得ることができる。
【００５６】
このように、分析装置１ａによれば、被測定物２の二次元像、分析データおよびサンプリング位置を示すマーカーが同時に表示されるので、被測定物２の表面形状の観察とその被測定物２上の所望位置における電子分光スペクトルのプロファイルの計測が同時に行え、被測定物２の状態や性質などを容易に把握することができる。従って、光電子分光の計測に有用なものとなる。
【００５７】
なお、前述した分析装置１ａは、被測定物２の二次元像と分析データが別の表示手段により表示されるものであってもよい。すなわち、データ処理回路５３から出力される分析データ信号は必ずしも信号重畳回路６１で重畳される必要はなく、信号重畳回路６１に接続されるモニタ６２とは別にモニタまたはＸＹプロッタなどの表示手段をデータ処理回路５３に接続することにより、被測定物２の二次元像と分析データを別個の表示手段により表示させるものであってもよい。
【００５８】
（実施形態３）
次に図９、図１０に基づいて分析装置のその他の実施形態について説明する。実施形態１に係る分析装置１は被測定物２から放出される光線の像を観察可能とし、被測定物２の特定位置における色彩特性を計測可能としたものであるが、その観察対象を被測定物２から放出されるイオンの像とし、計測対象を放出されるイオンの種類およびその各イオンの量としたものであってもよい。すなわち、本実施形態に係る分析装置１ｂは、被測定物２から放出されるイオンビームの二次元像を観察可能とし、そのイオンビームに含まれるイオンの種類を判別可能としたものである。たとえば、アトムプローブ電界イオン顕微鏡に被測定物２の像の観察のほか分析機能を付加したものとなる。
【００５９】
図９に示すように、分析装置１ｂは、撮像手段であるＣＣＤ３１ｂ、ＣＣＤ駆動回路３２、結像手段である偏向電極４６、分析手段である質量分析部５６、表示手段である信号重畳回路６１ｂ、モニタ６２ｂを備えると共に、被測定物２にパルス電圧を供給するパルス電圧発生器２１、質量分析部５６の分析データを表示するオシロスコープ５７およびマーカー信号発生手段であるマーカー信号発生器８１を具備した構成とされている。
【００６０】
分析装置１ｂの各部について詳述すると、まず、図９において、分析装置１ｂは、少なくとも二つの密閉空間１１、１２が隣接して画成されている。密閉空間１１は被測定物２を配置してその被測定物２からイオンを放出させるための空間であり、密閉空間１２は被測定物２から放出されたイオンの一部を質量を検出するための空間である。たとえば、密閉空間１１の側壁に被測定物２が貫通して配置され、被測定物２における分析すべき箇所が密閉空間１１内へ突き出した状態とされる。この場合、被測定物２としては棒状に形成したものが用いられる。また、密閉空間１１に配置された被測定物２には、パルス電圧発生器２１、高圧電源２２が接続されており正電位の高圧パルスが供給可能となっている。この高圧パルスが被測定物２に供給されることにより、被測定物２の表面に強電界を生じ、図１０のように、被測定物２の表面の各種の原子がイオン化して被測定物２から被測定物２の表面に形成される電界に沿って加速され、密閉空間１１、１２の境界に設置されるＣＣＤ３１ａにイオン像として拡大投影される。
【００６１】
また、密閉空間１１内には偏向電極４６が配置されている。この偏向電極４６の板間に印加される電圧を制御することにより、ＣＣＤ３１ａ上の結像されるイオン像を任意に移動させることが可能となる。ＣＣＤ３１ａとしては、実施形態２と同様な裏面照射型のものが用いられる。ＣＣＤ３１ａから出力信号は、密閉空間１２外に配設されるＣＣＤ駆動回路３２へ入力されている。一方、ＣＣＤ３１ａの背後には質量分析部５６が設けられている。この質量分析部５６は、ＣＣＤ３１ａの開口３４を通過してくるイオンの種類およびその量を検出するものであって、密閉空間１２内ににマイクロチャンネルプレート５６ａおよびアノード５６ｂが配置された構造となっている。マイクロチャンネルプレート５６ａは、ＣＣＤ３１ａの開口３４を通過してくるイオンを受けて増幅するものであって、ＣＣＤ３１ａから所定の距離を隔てて設置されそのＣＣＤ３１ａと対向する向きに配されている。また、マイクロチャンネルプレート５６ａの後方にはアノード５６ｂが配されて、マイクロチャンネルプレート５６ａで増幅されて出射されるイオンを検出できるようになっている。更に、マイクロチャンネルプレート５６ａおよびアノード５６ｂには電源が接続され、マイクロチャンネルプレート５６ａの入射面、出射面およびアノード５６ｂがそれぞれ所定の電位にされており、ＣＣＤ３１ａからのイオンがマイクロチャンネルプレート５６ａからアノード５６ｂへ順次移動するようにされれている。
【００６２】
図９において、アノード５６ｂの検出信号は密閉空間１２外に配設されるオシロスコープ５７へ入力され、また、パルス電圧発生器２１から同期信号がそのオシロスコープ５７へ入力されている。このため、オシロスコープ５７により被測定物２から放出されるイオンの種類およびその量が表示可能となっている。すなわち、ＣＣＤ３１ａを通過するイオンはその種類によりマイクロチャンネルプレート５６ａに到達する時間が異なることから、被測定物２から異なる複数のイオンが放出されるとアノード５６ｂにて所定の時間差をおいて各種のイオンが検出されることとなり、その結果、オシロスコープ５７には、たとえば、横軸をイオンの種類を表すドリフト時間、縦軸をそのイオンの量を表す電圧とした波形が表示されることとなる。
【００６３】
また、図９において、密閉空間１１、１２外には、信号重畳回路６１、マーカー信号発生器８１およびモニタ６２が配置されているが、これらは実施形態１または２と同様なものが用いられる。
【００６４】
次に分析装置１ｂの使用方法について説明する。
【００６５】
まず、図９のように、密閉空間１１に測定対象となる被測定物２が突出されるようにセットする。次いで、密閉空間１１、１２を真空状態とする。また、高圧電源２２等を通電して被測定物２、マイクロチャンネルプレート５６ａ、アノード５６ｂにそれぞれ所定の電圧を印加する。この状態において、パルス電圧発生器２１からパルス電圧を出力させ、被測定物２に高圧パルスを入力する。すると、被測定物２の先端表面に多数のイオンを生ずる。このイオン群は、密閉空間１１内に形成された電界により、被測定物２の表面から放たれイオンビームとなってＣＣＤ３１ａ側へ出射される。イオンビームは、被測定物２の表面に形成される電界に沿って加速され、ＣＣＤ３１ａ上に拡大投影される。
【００６６】
次いで、ＣＣＤ３１ａにおいて結像された被測定物２のイオンの像に応じてイオン電子変換が行われ、そのＣＣＤ３１ａからイオンの像に対応した電気的な映像信号が出力される。その映像信号は、ＣＣＤ３１ａから密閉空間１１外のＣＣＤ駆動回路３２へ入力され増幅されてＣＣＤ駆動回路３２から出力されることとなる。一方、ＣＣＤ３１ａへ結像されたイオンビームのうちの一部は、ＣＣＤ３１ａに開設された開口３４を通じてその背後へ抜けて行く。つまり、開口３４の開設によりハーフミラーなどでは分岐できないイオンビームのサンプリングが可能となる。
【００６７】
そして、ＣＣＤ３１ａを貫通したイオンは、質量分析部５６へ入射される。すなわち、開口３４を抜けてきたイオンは、密閉空間１２内をマイクロチャンネルプレート５６ａへ向けて移動して行き、そのマイクロチャンネルプレート５６ａにて増幅されアノード５６ｂで検出されることとなる。その際、各種イオンの質量に応じてアノード５６ｂまで到達する時間が異なることから、その到達時間（ドリフト時間）の差によりイオンの種類が判別でき、到達時間ごとの検出量により各イオンの量が計測できる。そして、アノード５６ｂで検出された出力信号がオシロスコープ５７へ入力され、そのオシロスコープ５７にて被測定物２に含まれるイオンの種類およびその量が表示される。
【００６８】
ところで、ＣＣＤ駆動回路３２から出力される映像信号およびマーカー信号発生器８１から出力されるマーカー表示信号がそれぞれ信号重畳回路６１へ入力される。そして、この信号重畳回路６１にて重畳された後、モニタ６２へ入力される。その際、映像信号における開口３４の信号部分にマーカー表示信号が重畳されることとなる。このため、モニタ６２には、映像信号成分に基づいて被測定物２の二次元のイオン像が表示されると共に、オシロスコープ５７に表示される分析データの分析位置がマーカーにて示される。
【００６９】
更に、偏向電極４６の板間に適当な電圧を印加することにより、被測定物２から投影される二次元イオン像をＣＣＤ３１ａ上で移動させ、分析したい箇所をＣＣＤ３１ａの開口３４に合わせれば、所望箇所の分析データを得ることができる。
【００７０】
このように、分析装置１ｂによれば、モニタ６２およびオシロスコープ５７を通じて、被測定物２の二次元像、分析データおよびサンプリング位置を示すマーカーが同時に表示されるので、被測定物２の表面形状の観察とその被測定物２の所望位置におけるイオンの放出の計測が同時に行え、被測定物２の状態や性質などを容易に把握することができる。
【００７１】
（実施形態４）
次に図１１に基づいて分析装置のその他の実施形態について説明する。実施形態１に係る分析装置１は被測定物２から放出される光線の像を観察可能とし、被測定物２の特定位置における色彩特性を計測可能としたものであるが、その観察対象を被測定物２から放出される蛍光の像とし、計測対象をその蛍光寿命としたものであってもよい。すなわち、本実施形態に係る分析装置１ｃは、分析手段としてストリークカメラ５８を用いたものであって、被測定物２から放出される蛍光の二次元像を観察可能とし、その蛍光の寿命を計測可能としたものである。
【００７２】
図１１において、分析装置１ｃに設けられている撮像手段であるＣＣＤ３１、ＣＣＤ駆動回路３２、結像手段である光学レンズ系４１、表示手段である信号重畳回路６１、モニタ６２、被測定物２を配置するためのＸ−Ｙステージ７１、マーカー信号発生手段であるマーカー信号発生器８１は、実施形態１のものと同様のものである。
【００７３】
分析手段であるストリークカメラ５８は、図１１に示すように、ストリーク管５８ａおよび撮影器５８ｂを備えた構成とされている。ストリーク管５８ａは、被測定物２から放出される蛍光のうちＣＣＤ３１の開口３４を通過してくるものを光電面５８ｃで受けて電子に変換し、偏向板５８ｄの入力電圧を変化させることにより内部電界を変化させてその電子の軌道を掃引し、蛍光の入射量の時間変化を蛍光面５８ｅの輝度変化として出力するものである。なお、図１１中の５８ｆはマイクロチャンネルプレートであり電子の増幅を行っている。また、５８ｇは電源であってストリーク管５８の各部へ電子を移動させるための電圧を供給している。
【００７４】
また、Ｘ−Ｙステージ７１の近傍にはレーザ５９ａが配置されており、このレーザ５９ａから出射されるパルスレーザビームがＸ−Ｙステージ７１上の被測定物２へ照射されることにより、被測定物２から蛍光が発せられるようになっている。このレーザ５９ａにはレーザ駆動器５９ｂが接続され、レーザ５９ａへ駆動電圧を供給している。また、レーザ駆動器５９ｂは偏向板５８ｄへ掃引電圧を供給しており、ストリーク管５８内に形成される電界と被測定物２から放出される蛍光とは同期がとられている。たとえば、レーザ駆動器５９ｂ内にはレーザ駆動電源回路と偏向回路が設けられ、レーザ駆動電源回路から発せられるパルス電圧がレーザ５９ａへ駆動電圧として出力され、そのパルス電圧と同期したトリガ信号がレーザ駆動電源回路から偏向回路へ入力されることにより、ストリーク管５８内の電界形成と被測定物２からの蛍光放出との同期がとられている。更に、ＣＣＤ３１とストリーク管５８ａとの間には、光学レンズ系５８ｈが配設されＣＣＤ３１を抜けてくる蛍光を光電面５８ｃへ結像している。
【００７５】
撮影器５８ｂは蛍光面５８ｅの輝度状態を撮影するためのものであって、蛍光面５８ｅの輝度状態の像を入力して電気的な分析データ信号として出力するものである。この撮影器５８ｂとしては公知のＴＶカメラなどが用いられる。
【００７６】
次に分析装置１ｃの使用方法について説明する。
【００７７】
まず、図１１のように、Ｘ−Ｙステージ７１に測定対象となる被測定物２をセットし、ストリーク管５８ａの各部に所定の電圧を供給する。この状態において、レーザ５９ａからパルスレーザビームを出射させ被測定物２へ照射させる。すると、そのレーザビームの照射により、被測定物２から蛍光が発せられる。この蛍光は、光学レンズ系４１を介してＣＣＤ３１の撮像部３３上に結像される。
【００７８】
次いで、ＣＣＤ３１において結像された被測定物２の蛍光の像に応じて光電変換が行われ、そのＣＣＤ３１から光線の像に対応した電気的な映像信号が出力される。その映像信号は、ＣＣＤ３１からＣＣＤ駆動回路３２へ入力されて増幅され、ＣＣＤ駆動回路３２から出力される。
【００７９】
一方、ＣＣＤ３１へ結像された被測定物２の像を形成する蛍光のうちの一部は、開口３４を通じてＣＣＤ３１の背後へ抜けて行くこととなる。そして、ＣＣＤ３１を貫通した蛍光は、サンプリング用の蛍光としてストリークカメラ５８へ入射される。ストリークカメラ５８のストリーク管５８ａでは入射される蛍光強度のが時間変化が蛍光面５８ｅにて輝度の異なる像（ストリーク像）として出力される。このストリーク像は撮影器５８にて電気的な分析データ信号に変換され出力されることとなる。
【００８０】
そして、ＣＣＤ駆動回路３２から出力される映像信号、撮影器５８ｂから出力される分析データ信号およびマーカー信号発生器８１から出力されるマーカー表示信号はそれぞれ信号重畳回路６１へ入力され、この信号重畳回路６１にて重畳されてモニタ６２へ入力される。その際、映像信号における開口３４の信号部分にマーカー表示信号が重畳されることとなる。そして、信号重畳回路６１からモニタ６２へ各信号による重畳信号が出力され、モニタ６２には、図１１に示すように、映像信号成分に基づいて被測定物２の二次元像６２ａが表示され、分析データ信号成分に基づいて蛍光の寿命を示す分析データ６２ｂが表示され、分析データ６２ｂの分析位置を示すマーカー６２ｃが同時に表示される。
【００８１】
このように、分析装置１ｃによれば、被測定物２の表面形状の観察とその被測定物２の所望位置における蛍光寿命の計測が同時に行え、被測定物２の状態や性質などを容易に把握することができる。
【００８２】
なお、前述した分析装置１ｃは、被測定物２の二次元像６２ａと分析データ６２ｂが別の表示手段により表示されるものであってもよい。すなわち、データ処理回路５３から出力される分析データ信号は必ずしも信号重畳回路６１で重畳される必要はなく、信号重畳回路６１に接続されるモニタ６２とは別にモニタまたはＸＹプロッタなどの表示手段をデータ処理回路５３に接続することにより、被測定物２の二次元像６２ａと分析データ６２ｂを別個の表示手段により表示させるものであってもよい。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
【００８４】
すなわち、撮像手段の受像面に開口が設けられることにより、被測定物から放出される光線などの二次元像を観察しながら、その開口を通じて受像面に照射される光線などの一部を分析用としてサンプリングすることができる。このため、光線だけでなく、放射線、電子またはイオンなどのサンプリングが可能となる。
【００８５】
また、それらのサンプリングのためにハーフミラーなどを設ける必要がない。このため、光線などの特性が変化することがない。従って、被測定物の特性の測定が正確に行える。
【００８６】
更に、被測定物の観察において撮像手段に設けられた開口の位置にマーカーが表示されるから、分析データにおける分析位置を確実にマーカーで示すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】分析装置の説明図である。
【図２】ＣＣＤの断面図である。
【図３】ＣＣＤの平面図である。
【図４】図３におけるＩＶの拡大図である。
【図５】ＣＣＤのその他の例を示す図である。
【図６】モニタの表示状態を示す図である。
【図７】実施形態２に係る分析装置の説明図である。
【図８】実施形態２に係る分析装置におけるＣＣＤの説明図である。
【図９】実施形態３に係る分析装置の説明図である。
【図１０】被測定物から放出されるイオンの説明図である。
【図１１】実施形態４に係る分析装置の説明図である。
【符号の説明】
１…分析装置、２…被測定物、３１…ＣＣＤ、３４…開口、モニタ…６２、６２ａ…二次元像、６２ｂ…分析データ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an analyzer for simultaneously observing an image of an object to be measured and analyzing and measuring a specific portion of the object to be measured.
[0002]
[Prior art]
In the analysis and measurement of an object, measurement of spectral energy characteristics or the like at a site of the image may be required in addition to simply observing the image. Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-320441 discloses a method for performing such measurement (simultaneous measurement of an image of an object to be measured and spectral characteristics of the portion). That is, as shown in FIG. 1, the measuring device (color luminance meter) includes a plate with an aperture on which an image of an object to be measured is formed via an objective lens, and the plate and the object to be measured. A half mirror that is disposed between the object and reflects a part of the image of the object to be measured, an imaging device that captures an image of the object to be measured reflected by the half mirror, and an object that passes through the plate through an aperture. Spectral means for receiving a part of an image of an object to perform spectroscopy, a detector for detecting the spectrum separated by the spectroscopic means, a data processing circuit for processing the spectrum data, and a signal from the data processing circuit And a signal superimposing circuit that superimposes a signal output from the imaging device, and a monitor that performs display based on the signal output from the signal superimposing circuit. Then, the measuring device splits a light beam of the image of the object to be measured by a half mirror, uses one of the light beams for forming a two-dimensional image, and uses the other for detection of spectral characteristics, It is intended to simultaneously display a two-dimensional image of the measured object and a part of its spectral characteristics on a monitor.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional measuring device has the following problems. First of all, in addition to the two-dimensional image of the DUT and the spectral characteristics data, markers are displayed on the monitor at the locations where spectral characteristics are sampled and detected. The display position of the markers and the actual spectral characteristics are displayed. In some cases, the position of the measured object that is detecting the position shifts. In other words, the marker display is set according to the position of the light beam transmitted through the aperture. However, due to the positional deviation of the half mirror, the light receiving surface of the imaging device, etc., a deviation occurs between the sampling position of the spectral characteristic and the marker display position. It becomes. Second, since a half mirror is used to split a light beam, the spectral characteristics of the light beam emitted from the measured object may change when passing through the half mirror. For this reason, accurate spectroscopic data on the object to be measured cannot be obtained, resulting in a decrease in measurement accuracy. Third, the above-described measuring apparatus can analyze an image of a light beam emitted from an object to be measured, but also needs to measure an image of an X-ray, an electron, or an ion. However, in this case, it is not possible to simultaneously display a two-dimensional image such as X-rays, electrons, or ions emitted from the object and its analysis characteristics. That is, if the object emitted from the object is a light beam, sampling can be performed with a half mirror, but if the object emitted from the object is an X-ray or an electron beam, the sampling can be performed. In addition, analysis and measurement cannot be performed on such X-ray images.
[0004]
Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide an analyzer capable of performing analysis and measurement on an image such as radiation and obtaining accurate analysis characteristics. With the goal.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention relates to an image receiving surface which emits an image of an ultraviolet ray, a visible ray, an infrared ray or the like emitted from an object to be measured or a radiation such as an X-ray, a neutron beam, an α-ray, a β-ray, a γ-ray, an electron beam, or an ion beam. An imaging means provided with an opening for passing a part of a light ray or the like to the rear on the image receiving surface while converting the image signal into a video signal, and a light ray or the like arranged between the imaging means and the object to be measured. Image forming means for forming an image on an image receiving surface; analyzing means for analyzing characteristics such as light rays passing through the aperture and converting the analysis data into an analysis data signal; and a video signal output from the imaging means and A display unit for displaying a two-dimensional image corresponding to an image such as a light beam based on the analysis data signal output from the analysis unit and analysis data such as a light beam passing through the aperture;
[0006]
According to such an invention, a light beam or the like emitted from the object to be measured is imaged as a two-dimensional image by the imaging means, and a part of the light passes through the aperture of the imaging means and is analyzed. For this reason, it is possible to simultaneously measure and observe a two-dimensional image such as a light beam emitted from the measured object and a part of the analysis data.
[0007]
The present invention also includes marker signal generating means for generating a marker display signal which is a signal synchronized with a video signal output from the imaging means and which is superimposed on a signal portion corresponding to an aperture of the video signal, wherein the display means Analysis of a two-dimensional image corresponding to an image such as a light ray, a light ray passing through an aperture, etc. based on a video signal output from the means, an analysis data signal output from the analysis means, and a marker display signal output from the marker generation means. The characteristic data and the marker indicating the analysis position are simultaneously displayed.
[0008]
According to such an invention, since the marker display signal is superimposed on the signal portion of the aperture in the video signal output from the imaging means, the analysis position of the analysis data displayed on the display means and the display position of the marker are changed. They always match.
[0009]
Further, the present invention is characterized in that the above-mentioned imaging means includes a solid-state imaging device that receives an image such as a light ray and converts it into an electric signal, and an imaging unit of the solid-state imaging device serving as an image receiving surface is divided by an opening. And
[0010]
According to such an invention, by transferring the signal charges for each divided region of the imaging section of the imaging means, it is possible to reduce the loss of the imaging area of the display means due to the provision of the opening.
[0011]
Further, the invention is characterized in that the object to be measured is movable with respect to the image receiving surface of the imaging means. Further, the invention is characterized in that the image receiving surface of the imaging means is movable with respect to the object to be measured.
[0012]
According to these inventions, the two-dimensional image of the measured object displayed on the display unit can be arbitrarily moved by making the measured object and the image receiving surface relatively movable. Along with this, the analysis position on the two-dimensional image sampled by the analysis means by passing through the opening can be arbitrarily moved.
[0013]
Further, the invention is characterized in that the imaging means includes a back-illuminated solid-state imaging device that receives an image of radiation, electrons, or ions and converts the image into an electric signal.
[0014]
According to such an invention, radiation, electrons, or ions can be received by the imaging means, so that an image of radiation or the like emitted from the object to be measured can be displayed as a two-dimensional image.
[0015]
Further, the invention is characterized in that the analysis means includes a spectroscope for analyzing a wavelength component of a light beam emitted from the object to be measured. Further, the invention is characterized in that the analysis means includes an energy analyzer for analyzing the energy of radiation, electrons or ions emitted from the object to be measured. Further, the invention is characterized in that the analyzing means includes a mass analyzer for analyzing the mass of radiation or ions emitted from the object to be measured. Further, the present invention is characterized in that the analyzing means includes a streak camera for measuring a temporal change in the amount of light emitted from the object to be measured.
[0016]
According to these inventions, in a photoelectron spectrometer, an atom probe field ion microscope, a fluorescence lifetime analyzer, or the like, it is possible to observe a two-dimensional image of an object to be measured and to analyze characteristics at a desired location.
[0017]
Further, the present invention is characterized in that the above-mentioned imaging means is constituted by an optical lens, and this optical lens is movable with respect to the object to be measured or the imaging means. Further, according to the present invention, the imaging means is constituted by a deflector for forming a magnetic field or an electric field between the object to be measured and the imaging means, and the deflector is capable of arbitrarily controlling a state of forming the magnetic field or the electric field. It is characterized by.
[0018]
According to these inventions, the display position and the analysis position of the two-dimensional image of the measured object can be arbitrarily moved without moving the measured object or the imaging unit.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, examples of various embodiments of the analyzer according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Also, the dimensional ratios in the drawings do not always match those described.
[0020]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an overall schematic diagram of the analyzer 1. In FIG. 1, an analyzer 1 is a device capable of finely analyzing the color at a specific position of a device under test 2 while observing the shape of the device 2 under test. , An optical lens system 41 serving as an image forming means, a spectroscope 51 serving as an analyzing means, a detector 52, a data processing circuit 53, a signal superimposing circuit 61 serving as a display means, and a monitor 62. XY stage 71 and a marker signal generator 81 as marker signal generating means.
[0021]
Each part of the analyzer 1 will be described in detail. First, in FIG. 1, an XY stage 71 for arranging the device under test 2 to be measured is movably provided. That is, the XY stage 71 has the surface on which the device under test 2 is arranged substantially parallel to the imaging unit 33 that is the image receiving surface of the CCD 31, and is provided so as to be able to move at least in parallel with the arrangement surface. For this reason, the DUT 2 arranged on the XY stage 71 can be relatively moved with respect to the CCD 31, and the movement allows each part of the DUT 2 to be imaged by the CCD 31. In order to image each part of the device under test 2, it is sufficient that the XY stage 71 and the CCD 31 move relatively, and the XY stage 71 is fixed and the CCD 31 is moved to the XY stage 71. May be movable with respect to. In addition, both the XY stage 71 and the CCD 31 may be movable. Further, the XY stage 71 or the CCD 31 may be configured to move not only in parallel with each other but also in a direction of approaching or separating.
[0022]
The CCD 31 is an image of light or radiation emitted from the device under test 2, for example, light such as ultraviolet light, visible light, infrared light or X-ray, electron beam, ion beam, neutron beam, α-ray, β-ray, γ-ray, etc. Is a solid-state imaging device that captures a two-dimensional image of the radiation and performs photoelectric conversion to output an electric video signal. The CCD 31 has an imaging unit 33 serving as an image receiving surface for receiving the above-mentioned light beam or radiation, and the imaging unit 33 is provided with an opening 34 for passing a part of the light beam or radiation. Here, the specific structure of the CCD 31 will be described in detail with reference to FIG. As shown in FIG. 2, for example, a three-phase driven surface channel type CCD is used as the CCD 31, and an imaging unit 33 on a plate made of a Si substrate or the like is attached to a package 35 made of an insulating material such as ceramic. Structure. The package 35 is provided with a plurality of terminals 35 a for electrically connecting to external components and the like of the CCD 31, and includes a voltage supply electrode for driving the CCD 31, a signal output electrode 33 a disposed on the imaging unit 33, and the like. They are connected by wire bonding.
[0023]
The imaging unit 33 has a structure in which a SiO2 film 33c having a thickness of about 0.1 μm is formed on a surface of a p-type Si substrate 33b having a thickness of about 100 μm, and a plurality of charge transfer electrodes 33d are arranged on the SiO2 film 33c. It has become. In addition, an opening 34 that penetrates the front and back is formed substantially at the center of the imaging unit 33. The opening 34 is a hole for sampling a light beam or a radiation whose characteristics are to be analyzed by passing a part of the light beam or the radiation irradiated to the imaging unit 33 behind. The opening 34 may be formed by etching or the like. The diameter of the opening 34 is, for example, about 96 μmφ when the thickness of the Si substrate 33 b of the imaging unit 33 is about 100 μm. The aperture 34 preferably has a smaller diameter for sampling. However, since this etching is performed not only in the thickness direction of the Si substrate 33b but also in the plane direction of the Si substrate 33b, the opening 34 has substantially the same diameter as the thickness dimension of the Si substrate 33b. When the diameter of the opening 34 needs to be smaller than the thickness of the Si substrate 33b, anisotropic etching may be performed. By performing etching from the side opposite to the surface on which light rays enter the imaging unit 33, the aperture becomes tapered, but the diameter of the opening can be reduced. Further, an opening 35b is provided in the package 35 together with the opening 34 of the imaging unit 33, so that a part of light or radiation can pass through the CCD 31.
[0024]
Next, the imaging unit 33 of the CCD 31 will be described in detail with reference to FIG. 3 or FIG. FIG. 3 is a plan view of the imaging unit 33 of the CCD 31 as viewed from the incident side. FIG. 4 is an enlarged view around the opening 34 in FIG. In FIG. 3, a large number of pixels 33e, which are photodiodes that perform photoelectric conversion, are arranged on the surface of the imaging unit 33. For example, the effective area of the imaging unit 33 is 12.3 mm × 12.3 mm, and 1024 × 1024 pixels 33 e of 12 μm × 12 μm are arranged. However, pixels cannot be formed in the opening 34 of the imaging unit 33, and with the opening of the opening 34, an area 33f in which the pixel 33e cannot be formed as shown by a hatched portion in FIG. 3 is generated. That is, in the region of the imaging unit 33 where the transfer of electric charge is hindered by the opening of the opening 34, even if the pixel 33e is provided, the electric charge cannot be transferred by light reception or the like, and the electric charge may overflow near the opening 34. , The pixel 33e cannot be formed and the image cannot be captured.
[0025]
In FIG. 4, the width of the region 33f where the pixel 33e is not formed is desirably 10 pixels for the diameter of the opening 34 for about 8 pixels. In this manner, by providing the pixel 33e with a space of one pixel from the edge of the opening 34, the SiO2 film 33c is peeled off due to disturbance such as sagging at the periphery of the opening 34 when the opening 34 is formed, and the transfer electrode 33d is removed. The occurrence of a short circuit or the like can be avoided, and the malfunction of the CCD 31 due to the short circuit can be prevented. On the other hand, the operation of the CCD 31 is the same as that of the known one. That is, when the pixel 33f is irradiated with a light beam or radiation, the charge is accumulated in each pixel 33f by photoelectric conversion according to the light beam or the radiation, and is sequentially transferred to the horizontal shift register 33g side by row, and the horizontal shift register Video signals are sequentially output from 33g.
[0026]
According to such a CCD 31, an image of a light beam or radiation incident on the imaging unit 33 is converted into an electric video signal except for the opening 34 and the pixel non-forming area 33f, and the light beam or the radiation is transmitted through the opening 34. Part of the radiation can be sampled. Further, in order to avoid the formation of the non-formation region 33f of the pixel 33e from the imaging unit 33, the imaging unit 33 may be divided with the opening 34 as a boundary. For example, as shown in FIG. 5, the imaging unit 33 is divided into two regions 33h and 33i with the opening 34 positioned on the boundary, and charge transfer is performed for each of the divided regions 33h and 33i. , 33i to output a video signal from the shift register 33g. In this case, with the opening of the opening 34, there is no region in which the pixel 33e cannot be formed in other portions of the imaging unit 33, so that it is possible to reliably capture the image of the light beam or the radiation incident on the imaging unit 33. Become. Note that the imaging unit 33 is not limited to being divided into two, and may be formed by dividing into more.
[0027]
The above-described CCD 31 may be of a three-phase drive type, a two-phase drive type or a four-phase drive type, and is not limited to the frame transfer type, but may be of the interline transfer type or the frame interline transfer type. It may be something. Further, the solid-state imaging device of the imaging means is not limited to the CCD 31, but can receive an image of a light beam or radiation, and provided with an opening 34 for sampling a part of the light beam or radiation. It may be a MOS type or the like.
[0028]
In FIG. 1, a CCD drive circuit 32 is connected to the CCD 31. The CCD drive circuit 32 drives and controls the CCD 31 and receives and amplifies the video signal of the CCD 31. In FIG. 1, an optical lens system 41 is provided between the XY stage 71 and the CCD 31, and forms a light beam or a radiation from the DUT 2 on the CCD 31. If the optical lens system 41 is provided so as to be movable with respect to the DUT 2 or the CCD 31, it is possible to change the imaging position of a light beam or the like without moving the XY stage 71 or the CCD 31. The light or radiation emitted from the DUT 2 is not only light or radiation emitted from the DUT 2 itself, but also light or radiation emitted to the DUT 2 and reflected by the DUT 2. Is included.
[0029]
In FIG. 1, a spectroscope 51 which is a part of the analysis means is provided behind the CCD 31. The spectroscope 51 separates light beams passing through the opening 34 of the CCD 31 and includes a prism, a diffraction grating, a color filter, and the like. A detector 52 is connected to the output side of the spectroscope 51. The detector 52 is a device that reads the spectrum of the light beam split by the spectroscope 51, and outputs an electric signal corresponding to the wavelength spectrum of the light beam when the light beam is input. As the detector 52, a multi-channel detector or the like is used. A data processing circuit 53 is connected to the output side of the detector 52. The data processing circuit 53 is a circuit that processes wavelength spectrum data output from the detector 52 and outputs an analysis data signal.
[0030]
In FIG. 1, a signal superimposing circuit 61 forming a part of the display means is connected to the output side of the data processing circuit 53. The signal superimposing circuit 61 is connected to the CCD driving circuit 32 and the marker signal generator 81 in addition to the data processing circuit 53, and outputs the video signal from the CCD driving circuit 32, the analysis data signal from the data processing circuit 53, and the marker signal. It has a function of inputting and superimposing a marker display signal from the signal generator 81. The monitor 62 is a device that receives a signal output from the signal superposition circuit 61 and simultaneously displays a two-dimensional image 62a of the device under test 2, analysis data 62b, and a marker 62c indicating an analysis position (sampling position). . As the monitor 62, a known monitor is used.
[0031]
In FIG. 1, a marker signal generator 81 is a device that generates a marker display signal. The marker display signal is a signal synchronized with the video signal output from the CCD drive circuit 32 and is superimposed on a signal portion corresponding to the opening 34 of the video signal. Since the signal portion corresponding to the opening 34 in the video signal output from the CCD drive circuit 32 can be specified from the position of the opening 34 in the imaging section 33, the signal portion corresponding to the opening 34 is synchronized with the video signal. The marker display signal can be easily and reliably superimposed.
[0032]
Next, a method of using the analyzer 1 will be described.
[0033]
First, as shown in FIG. 1, the DUT 2 to be measured is set on the XY stage 71. In this state, the light beam emitted from the device under test 2 forms an image on the imaging unit 33 of the CCD 31 via the optical lens system 41. At this time, the light beam emitted from the device under test 2 may be a reflected light beam by irradiating the device under test 2 with predetermined light. Further, since there is no half mirror between the XY stage 71 and the CCD 31, the wavelength characteristic of the image of the light beam emitted from the device under test 2 does not change.
[0034]
Next, photoelectric conversion is performed in accordance with the light beam image of the DUT 2 formed in the CCD 31, and an electrical video signal corresponding to the light beam image is output from the CCD 31. The video signal is input from the CCD 31 to the CCD drive circuit 32, amplified, and output from the CCD drive circuit 32.
[0035]
On the other hand, some of the light rays forming the image of the device under test 2 formed on the CCD 31 pass through the opening 34 behind the CCD 31. The light beam that has passed through the CCD 31 is incident on the spectroscope 51 as a sampling light beam for analysis. In the spectroscope 51, the light beam is split for each wavelength band, and detected by the detector 52 as a signal for each wavelength. Next, the signal output from the detector 52 is input to the data processing circuit 53, and is output from the data processing circuit 53 as an analysis data signal of the data of the separated wavelength.
[0036]
The video signal output from the CCD drive circuit 32, the analysis data signal output from the data processing circuit 53, and the marker display signal output from the marker signal generator 81 are input to the signal superposition circuit 61, respectively. The data is superimposed by the circuit 61 and input to the monitor 62. At this time, the marker display signal is superimposed on the signal portion of the aperture 34 in the video signal. Then, a superimposed signal based on each signal is output from the signal superimposition circuit 61 to the monitor 62, and the monitor 62 displays a two-dimensional image 62a of the device under test 2 based on the video signal component, for example, as shown in FIG. Then, the analysis data 62b indicating the spectrum for each wavelength band is displayed based on the analysis data signal component, and the marker 62c indicating the analysis position of the analysis data 62b is simultaneously displayed. At this time, since the marker 62c is displayed at the opening position of the imaging unit 33, it always matches the analysis position of the analysis data and indicates an accurate position.
[0037]
In addition, the monitor 62 simultaneously displays the two-dimensional image 62a, the analysis data 62b, and the marker 62c indicating the analysis position of the DUT 2, so that the surface shape of the DUT 2 can be observed and displayed on the DUT 2. The color data (for example, the spectral intensity for each wavelength band) at the desired position can be measured at the same time, and the state and properties of the DUT 2 can be easily grasped. Further, when it is desired to change the position to be analyzed in the observation and measurement of the DUT 2, the XY stage 71 on which the DUT 2 is set is relatively moved with respect to the CCD 31 so that the analysis position can be easily changed. I can do it. At this time, the CCD 31 may be moved relative to the XY stage 71. Along with these movements, the relative position of the marker 62c with respect to the two-dimensional image 62a of the DUT 2 displayed on the monitor 62 changes, but even if the movement is performed at random to an arbitrary position, Since the marker 62c always indicates the position of the opening 34, the position indicated by the marker 62c does not deviate from the position actually analyzed (analysis sampling position). Further, by moving the XY stage 71 and the like while observing the two-dimensional image 62 a of the device under test 2, it is possible to adjust a desired position to the position of the opening 34. For this reason, the analysis of the desired portion of the device under test 2 can be efficiently performed, and the time for capturing the analysis data can be significantly reduced. On the other hand, when it is desired to obtain analysis data over a wide range with respect to the two-dimensional image 62a of the DUT 2, the movement of the XY stage 71 and the like is controlled in the observation and measurement of the DUT 2 so that the If the analysis positions are automatically and sequentially scanned on the workpiece 2, the measurement work of each part of the DUT 2 can be performed efficiently.
[0038]
As described above, according to the analyzer 1, the observation of the two-dimensional image 62a of the DUT 2 and the analysis of a desired portion can be performed simultaneously, and at this time, the analysis position is reliably indicated by the marker 62c. Further, the sampling of the light beam emitted from the device under test 2 can be performed without passing through an object that changes the characteristics of the light beam, such as a half mirror. Therefore, the analysis of the DUT 2 can be accurately performed together with the observation of the DUT 2.
[0039]
In the above-described analyzer 1, the two-dimensional image 62a and the analysis data 62b of the DUT 2 may be displayed by different display means. That is, the analysis data signal output from the data processing circuit 53 does not necessarily need to be superimposed by the signal superimposing circuit 61, and the display means such as a monitor or an XY plotter is provided separately from the monitor 62 connected to the signal superimposing circuit 61. By connecting to the processing circuit 53, the two-dimensional image 62a and the analysis data 62b of the device under test 2 may be displayed by separate display means.
[0040]
(Embodiment 2)
Next, another embodiment of the analyzer will be described with reference to FIGS. The analyzer 1 according to the first embodiment is capable of observing a two-dimensional image of a light beam emitted from the measured object 2 and capable of measuring color characteristics at a specific position of the measured object 2. May be a two-dimensional image of the photoelectrons emitted from the device under test 2, and the object to be measured may be the energy characteristics of the photoelectrons. That is, the analyzer 1a according to the present embodiment has a photoelectron spectroscopy function that enables observation of a two-dimensional image of photoelectrons emitted from the DUT 2 and measurement of energy characteristics of the photoelectrons.
[0041]
As shown in FIG. 7, the analyzer 1a includes a CCD 31a as an imaging unit, a CCD drive circuit 32, a first focusing coil 41a, a second focusing coil 41b, a deflection coil 41c as an imaging unit, and a hemispherical type as an analysis unit. The apparatus includes an energy analyzer 54, a TV camera 55, a signal superimposing circuit 61 as a display means, and a monitor 62, a sample support table 71a for disposing the device under test 2, and an X for emitting photoelectrons from the device under test 2. The configuration includes a line generator 45 and a marker signal generator 81 as marker signal generating means.
[0042]
Each part of the analyzer 1a will be described in detail. First, in FIG. 7, a sample support base 71a for arranging the DUT 2 to be measured is arranged at an end of the vacuum vessel 42. The sample support 71a is made of a nonmagnetic material, for example, a plate made of a nonmagnetic metal is used. The sample support 71 a is detachable from a conductive fixing ring 72, and is disposed at the opening of the vacuum vessel 42 while being attached to the fixing ring 72. The fixing ring 72 is pressed by an airtight lid 74 via an O-ring 73, and is vacuum-sealed at the opening of the vacuum container 42. Therefore, by setting the DUT 2 on the sample support 71a, the DUT 2 is placed in a vacuum space. By removing the airtight lid 74, the DUT 2 set on the sample support 71a can be replaced. A high voltage power supply is connected to the fixed ring 72, and a negative potential, for example, a voltage of -10 KV is applied. Further, a vacuum pump 44 is connected to the vacuum container 42 so that the degree of vacuum inside the vacuum pump 44 can be arbitrarily adjusted. This vacuum container 42 holds 1 × 10 ^-6 A vacuum state equal to or lower than Torr is set.
[0043]
Further, an acceleration electrode 43 is provided inward from the sample support table 71a arranged in the vacuum container 42. The accelerating electrode 43 is electrically connected to the side wall of the vacuum vessel 42, and has a potential of ± 0 kV with the vacuum vessel 42 being grounded. The accelerating electrode 43 has an opening so that photoelectrons and the like can pass therethrough.
[0044]
On the other hand, the CCD 31a is provided on the opposite side of the sample support 71a with the acceleration electrode 43 interposed therebetween. The CCD 31a is a solid-state imaging device that receives and photoelectrically converts an image of photoelectrons emitted from the device under test 2 and outputs an electric video signal. The CCD 31a is provided with an opening 34 similarly to the above-described CCD 31, and has a structure that allows a part of irradiated photoelectrons to pass therethrough. As shown in FIG. 8, a backside illumination type CCD is used as the CCD 31a. That is, the CCD 31a has a structure in which an imaging unit 33 on a plate made of a Si substrate or the like is attached to a package 35 made of an insulating material such as ceramic. Are arranged, an SiO2 film 33c is formed inside the Si substrate 33b of the imaging unit 33 (on the package 35 side), and a large number of charge transfer electrodes 33d are arranged on the SiO2 film 33c. Then, p is placed outside the Si substrate 33b (on the side of incidence of photoelectrons). ⁺ -Si layer 33j is formed.
[0045]
When an electron beam or soft X-rays are incident on the CCD 31a, the CCD 31a absorbs the very surface of the imaging unit 33 and generates signal charges. Therefore, the CCD 31a effectively reaches below a transfer electrode 33d for accumulating and transferring the signal charges. The structure is such that the Si substrate 33b is thinned to about 20 μm so that only the peripheral portion is left thick for support. Also, the surface on the side where electrons are injected is p-type so that generated charges are efficiently sent to the transfer electrode side. ⁺ -Si layer 33j is provided by ion implantation. According to such a back-illuminated CCD 31a, since the thickness of the Si substrate 33b is reduced to about 20 μm, the diameter of the opening 34 can be reduced to about 24 μm by etching or the like. For this reason, by making the diameter of the opening 34 as small as about 24 μm, it becomes possible to sample an electron beam or the like in a very narrow range. Further, since the CCD 31a is of the back-illuminated type, the electrode 33d does not hinder the incidence of an electron beam or the like, so that an image of the electron beam or the like can be efficiently captured. Further, Al (aluminum) can be used as the electrode 33d.
[0046]
The CCD drive circuit 32 is connected to the CCD 31a, as in the first embodiment. The drive of the CCD 31a is controlled by the CCD drive circuit 32, and the video signal output from the CCD 31a can be amplified.
[0047]
7, an X-ray generator 45 is provided adjacent to the vacuum container 42. The X-ray generator 45 is a device for irradiating soft X-rays to the device under test 2, and has a structure in which a gas puff X-ray source 45b and a reflection mirror 45c are disposed inside a vacuum chamber 45a. . The vacuum chamber 45a is connected to the above-described vacuum pump 44 so that the degree of vacuum inside the vacuum chamber 45a can be arbitrarily adjusted. Further, a transmission window 45d is provided on a side wall of the vacuum chamber 45a, and soft X-rays can be emitted from the inside of the vacuum chamber 45a toward the DUT 2 on the sample support 71a through the transmission window 45d. ing. The transmission window 45d is provided because a gas puff X-ray source is disposed in the vacuum chamber 45a, so that the degree of vacuum is low, and the inside of the vacuum container 42 that needs to be maintained at a high vacuum and the vacuum chamber 45a are partitioned. That's why. As the transmission window 45d, a thin film that transmits only soft X-rays, for example, an organic film or a silicon nitride film supported by a lattice-like support is used. Further, the reflection mirror 45c reflects the X-rays emitted from the gas puff X-ray source 45b to the transmission window 45d and has a spectral function of the reflected X-rays. That is, the reflection mirror 45c has a function of reflecting only soft X-rays among X-rays incident from the gas puff X-ray source 45b. According to the X-ray generator 45, soft X-rays can be irradiated on the DUT 2 on the sample support 71 a arranged in the vacuum container 42.
[0048]
A first focusing coil 41a and a second focusing coil 41b are arranged around the vacuum vessel 42, and a driving power supply 41d and 41e are connected to the first focusing coil 41a and the second focusing coil 41b, respectively. I have. When the first focusing coil 41a and the second focusing coil 41b are energized, a magnetic field or an electric field is formed in the vacuum vessel 42, and the photoelectron group emitted from the DUT 2 by the irradiation of the soft X-ray is transferred to the CCD 31a. It is possible to form an image. Further, a deflection coil 41c is arranged around the vacuum vessel 42, and a driving power supply 41f is connected to the deflection coil 41c. The deflecting coil 41c can be arbitrarily controlled to form a magnetic field or an electric field by being energized by a drive power supply 41f. Therefore, it is possible to form an image of a group of photoelectrons emitted from the device under test 2 at a desired position on the CCD 31a by controlling the magnetic field formation or the electric field formation of the deflection coil 41c.
[0049]
In FIG. 7, behind the CCD 31a, a hemispherical energy analyzer 54, which is analysis means forming a part of the analysis means, is provided. The energy analyzer 54 is a device for analyzing the energy of photoelectrons passing through the opening 34 of the CCD 31a. The energy analyzer 54 has hemispherical electrodes 54a, 54b arranged at one end behind the CCD 31a and arranged concentrically inside and outside. And a fluorescent plate 54d arranged on the other end side of the electrodes 54a and 54b. A negative voltage is applied to the outer electrode 54a, a positive voltage is applied to the inner electrode 54b, and an electric field is formed from the electrode 54a to the electrode 54b. The structure is such that incident photoelectrons are circularly moved along the electrodes 54a and 54b. The entrance surface of the microchannel plate 54c is grounded, and a positive voltage is applied to the exit surface and the fluorescent plate 54d of the microchannel plate 54c, respectively, and the incident surface, the exit surface, and the fluorescent plate 54d of the microchannel plate 54c are sequentially set to a high potential. It is to be. According to the energy analyzer 54, the aperture 34 of the CCD 31a performs an entrance stop function, and photoelectrons passing through the aperture 34 of the CCD 31a are made to enter between the electrodes 54a and 54b, and are changed according to the energy of the photoelectrons. By utilizing the change in the orbital radius of the photoelectrons, it is possible to detect the energy distribution of the photoelectrons.
[0050]
In FIG. 7, a TV camera 55 is arranged so as to face the fluorescent plate 54d of the energy analyzer 54. The TV camera 55 is for photographing light emitted from the fluorescent screen 54d. The analysis video signal (analysis data signal) output from the TV camera 55 is input to the signal superposition circuit 61. The video signal output from the above-described CCD drive circuit 32 and the marker display signal output from the marker signal generator 81 are also input to the signal superposition circuit 61, and the signals are superimposed by the signal superposition circuit 61. The signal is to be input to the monitor 62. The signal superimposing circuit 61, the monitor 62, and the marker signal generator 81 are the same as those in the first embodiment.
[0051]
Next, a method of using the analyzer 1a will be described.
[0052]
First, as shown in FIG. 7, the DUT 2 to be measured is set on the sample support 71a. Next, the inside of the vacuum chamber 42, the inside of the vacuum chamber 45a and the inside of the energy analyzer 54 are evacuated by the vacuum pump 44. The first focusing coil 41a, the second focusing coil 41b, and the deflecting coil 41c are energized by driving power supplies 41d, 41e, 41f, respectively, and a voltage is applied to the fixing ring 72, the electrodes 54a, 54b, the microchannel plate 54c, and the fluorescent plate 54d. Apply. In this state, X-rays are emitted from the gas puff X-ray source 45b and reflected by the reflection mirror 45c, so that only soft X-rays are emitted from the transmission window 45d. Then, the surface of the DUT 2 on the sample support 71a is irradiated with the soft X-ray. Due to the irradiation of the soft X-rays, a group of photoelectrons is emitted from the surface of the device under test 2 according to the characteristics. The photoelectron group travels through the opening of the acceleration electrode 43 toward the CCD 31a by a magnetic field or an electric field generated by the first focusing coil 41a and the second focusing coil 41b, and is imaged on the CCD 31a.
[0053]
Next, photoelectric conversion is performed in accordance with the photoelectron image of the DUT 2 formed in the CCD 31a, and an electrical video signal corresponding to the photoelectron image is output from the CCD 31a. The video signal is input from the CCD 31 a to the CCD drive circuit 32 outside the vacuum vessel 42, amplified, and output from the CCD drive circuit 32. On the other hand, some of the photoelectrons forming the image of the device under test 2 formed on the CCD 31a pass through the opening 34 to the rear of the CCD 31a. At this time, by forming the opening 34 in the CCD 31a, it becomes possible to sample a part of the photoelectrons that cannot be branched by the half mirror or the like. Then, the photoelectrons that have passed through the CCD 31 a enter the energy analyzer 54. That is, the photoelectrons that have passed through the opening 34 are incident between the electrodes 54a and 54b, and move on a circular orbit by the electric field between the electrodes 54a and 54b. At this time, since the orbital radius differs depending on the energy of the photoelectrons, the energy of the photoelectrons can be measured by the position where the photoelectrons pass through the electrodes 54a and 54b and enter the microchannel plate 54c. Then, by being amplified by the microchannel plate 54c and entering the fluorescent plate 54d, the fluorescent plate 54d becomes fluorescent and forms a profile of the electron spectrum. The profile of the electron spectrum is captured by the TV camera 55 and output from the TV camera 55 as an electrical analysis data signal.
[0054]
The video signal output from the CCD drive circuit 32, the analysis data signal output from the TV camera 55, and the marker display signal output from the marker signal generator 81 are input to the signal superposition circuit 61, respectively. It is superimposed at 61 and input to the monitor 62. At this time, the marker display signal is superimposed on the signal portion of the aperture 34 in the video signal. Then, a superimposed signal of each signal is output from the signal superimposition circuit 61 to the monitor 62, whereby a two-dimensional image of the device under test 2 is displayed on the monitor 62 based on the video signal component. The profile of the electron spectroscopy spectrum is displayed on the basis thereof, and a marker indicating the analysis position is displayed.
[0055]
Further, by energizing the drive power supply 41f to the deflection coil 41c, the photoelectron image from the device under test 2 is moved on the CCD 31a, and the location to be analyzed is aligned with the opening 34 of the CCD 31a to obtain the analysis data at the desired location. Can be.
[0056]
As described above, according to the analyzer 1a, the two-dimensional image of the measured object 2, the analysis data, and the marker indicating the sampling position are simultaneously displayed, so that the observation of the surface shape of the measured object 2 and the measurement of the measured object 2 can be performed. The profile of the electron spectroscopy spectrum at the desired position above can be measured at the same time, and the state and properties of the DUT 2 can be easily grasped. Therefore, it is useful for measurement of photoelectron spectroscopy.
[0057]
The analyzer 1a described above may display a two-dimensional image of the device under test 2 and analysis data by different display means. That is, the analysis data signal output from the data processing circuit 53 does not necessarily need to be superimposed by the signal superimposing circuit 61, and the display means such as a monitor or an XY plotter is provided separately from the monitor 62 connected to the signal superimposing circuit 61. By connecting to the processing circuit 53, a two-dimensional image of the device under test 2 and analysis data may be displayed by separate display means.
[0058]
(Embodiment 3)
Next, another embodiment of the analyzer will be described with reference to FIGS. The analyzer 1 according to the first embodiment is capable of observing an image of a light beam emitted from the device under test 2 and measuring color characteristics at a specific position of the device under test 2. An image of the ions emitted from the measurement object 2 may be used, and the measurement target may be the type of the emitted ions and the amount of each ion. That is, the analyzer 1b according to the present embodiment is capable of observing a two-dimensional image of the ion beam emitted from the device under test 2, and distinguishing the type of ions contained in the ion beam. For example, an atom probe field ion microscope is obtained by adding an analysis function in addition to observing an image of the DUT 2.
[0059]
As shown in FIG. 9, the analyzer 1b includes a CCD 31b as an imaging unit, a CCD driving circuit 32, a deflection electrode 46 as an imaging unit, a mass analyzer 56 as an analysis unit, a signal superimposing circuit 61b as a display unit, A configuration including a monitor 62b, a pulse voltage generator 21 for supplying a pulse voltage to the device under test 2, an oscilloscope 57 for displaying analysis data of the mass analyzer 56, and a marker signal generator 81 as marker signal generating means. It has been.
[0060]
Each part of the analyzer 1b will be described in detail. First, in FIG. 9, the analyzer 1b has at least two closed spaces 11 and 12 defined adjacent to each other. The closed space 11 is a space for disposing the device under test 2 to emit ions from the device under test 2, and the closed space 12 is for detecting a mass of a part of the ions released from the device under test 2. Space. For example, the DUT 2 is arranged to penetrate the side wall of the closed space 11, and a part of the DUT 2 to be analyzed is protruded into the closed space 11. In this case, the object 2 to be measured has a rod shape. In addition, a pulse voltage generator 21 and a high-voltage power supply 22 are connected to the DUT 2 arranged in the closed space 11, so that a high-voltage pulse of a positive potential can be supplied. When the high-voltage pulse is supplied to the device under test 2, a strong electric field is generated on the surface of the device under test 2, and various atoms on the surface of the device under test 2 are ionized as shown in FIG. 2 is accelerated along the electric field formed on the surface of the DUT 2 and is enlarged and projected as an ion image on a CCD 31 a provided at the boundary between the closed spaces 11 and 12.
[0061]
Further, a deflection electrode 46 is arranged in the closed space 11. By controlling the voltage applied between the plates of the deflection electrode 46, the ion image formed on the CCD 31a can be arbitrarily moved. As the CCD 31a, a back-illuminated type similar to the second embodiment is used. An output signal from the CCD 31a is input to a CCD drive circuit 32 provided outside the closed space 12. On the other hand, a mass analyzer 56 is provided behind the CCD 31a. The mass analyzer 56 detects the type and amount of ions passing through the opening 34 of the CCD 31a, and has a structure in which a microchannel plate 56a and an anode 56b are arranged in the closed space 12. ing. The microchannel plate 56a receives and amplifies ions passing through the opening 34 of the CCD 31a, is installed at a predetermined distance from the CCD 31a, and is disposed facing the CCD 31a. An anode 56b is provided behind the microchannel plate 56a so that ions amplified and emitted by the microchannel plate 56a can be detected. Further, a power source is connected to the microchannel plate 56a and the anode 56b, and the entrance surface, the emission surface, and the anode 56b of the microchannel plate 56a are respectively set to a predetermined potential. 56b.
[0062]
In FIG. 9, a detection signal of the anode 56b is input to an oscilloscope 57 disposed outside the closed space 12, and a synchronization signal is input from the pulse voltage generator 21 to the oscilloscope 57. Therefore, the oscilloscope 57 can display the type and amount of ions emitted from the device under test 2. That is, since the time of the ions passing through the CCD 31a to reach the microchannel plate 56a differs depending on the type of the ions, when a plurality of different ions are emitted from the device under test 2, various kinds of ions are separated by a predetermined time at the anode 56b. As a result, ions are detected, and as a result, the oscilloscope 57 displays, for example, a waveform in which the horizontal axis represents the drift time representing the type of ion and the vertical axis represents the voltage representing the amount of the ion.
[0063]
In FIG. 9, a signal superimposing circuit 61, a marker signal generator 81, and a monitor 62 are arranged outside the closed spaces 11, 12, and these are the same as those in the first or second embodiment.
[0064]
Next, a method of using the analyzer 1b will be described.
[0065]
First, as shown in FIG. 9, the measuring object 2 to be measured is set so as to protrude into the closed space 11. Next, the sealed spaces 11 and 12 are evacuated. Further, a predetermined voltage is applied to the DUT 2, the microchannel plate 56a, and the anode 56b by energizing the high-voltage power supply 22 and the like. In this state, a pulse voltage is output from the pulse voltage generator 21 and a high-voltage pulse is input to the device under test 2. Then, a large number of ions are generated on the tip surface of the device under test 2. The ion group is emitted from the surface of the device under test 2 by the electric field formed in the closed space 11 to be emitted as an ion beam toward the CCD 31a. The ion beam is accelerated along the electric field formed on the surface of the device under test 2, and is enlarged and projected on the CCD 31a.
[0066]
Next, ion-to-electron conversion is performed in accordance with the ion image of the DUT 2 formed in the CCD 31a, and an electrical video signal corresponding to the ion image is output from the CCD 31a. The video signal is input from the CCD 31a to the CCD drive circuit 32 outside the closed space 11, amplified, and output from the CCD drive circuit 32. On the other hand, a part of the ion beam focused on the CCD 31a passes through the opening 34 formed in the CCD 31a to the rear thereof. That is, the opening of the opening 34 enables sampling of an ion beam that cannot be branched by a half mirror or the like.
[0067]
Then, the ions that have passed through the CCD 31a are incident on the mass analyzer 56. That is, the ions that have passed through the opening 34 move toward the microchannel plate 56a in the closed space 12, and are amplified by the microchannel plate 56a and detected by the anode 56b. At that time, since the time to reach the anode 56b varies depending on the mass of each type of ion, the type of ion can be determined based on the difference in the time of arrival (drift time). Can be measured. The output signal detected by the anode 56b is input to the oscilloscope 57, and the oscilloscope 57 displays the type and amount of ions contained in the device under test 2.
[0068]
The video signal output from the CCD drive circuit 32 and the marker display signal output from the marker signal generator 81 are input to the signal superposition circuit 61, respectively. Then, after being superimposed by the signal superimposing circuit 61, it is input to the monitor 62. At this time, the marker display signal is superimposed on the signal portion of the aperture 34 in the video signal. Therefore, a two-dimensional ion image of the DUT 2 is displayed on the monitor 62 based on the video signal component, and the analysis position of the analysis data displayed on the oscilloscope 57 is indicated by a marker.
[0069]
Further, by applying an appropriate voltage between the plates of the deflecting electrode 46, the two-dimensional ion image projected from the device under test 2 is moved on the CCD 31a, and the portion to be analyzed is aligned with the opening 34 of the CCD 31a. Analytical data of the location can be obtained.
[0070]
As described above, according to the analyzer 1b, the two-dimensional image of the DUT 2, the analysis data, and the marker indicating the sampling position are simultaneously displayed through the monitor 62 and the oscilloscope 57. Observation and measurement of the emission of ions at a desired position of the device under test 2 can be performed simultaneously, and the state and properties of the device under test 2 can be easily grasped.
[0071]
(Embodiment 4)
Next, another embodiment of the analyzer will be described with reference to FIG. The analyzer 1 according to the first embodiment is capable of observing an image of a light beam emitted from the device under test 2 and measuring color characteristics at a specific position of the device under test 2. An image of the fluorescence emitted from the measurement object 2 may be used, and the measurement object may be the fluorescence lifetime. That is, the analyzer 1c according to the present embodiment uses the streak camera 58 as the analysis means, makes it possible to observe a two-dimensional image of the fluorescence emitted from the device under test 2, and measures the lifetime of the fluorescence. It is possible.
[0072]
In FIG. 11, a CCD 31 serving as an image pickup unit, a CCD driving circuit 32, an optical lens system 41 serving as an image forming unit, a signal superimposing circuit 61 serving as a display unit, a monitor 62, and a device under test 2 provided in the analyzer 1c are arranged. The XY stage 71 to be arranged and the marker signal generator 81 as the marker signal generating means are the same as those in the first embodiment.
[0073]
As shown in FIG. 11, the streak camera 58, which is an analyzing means, includes a streak tube 58a and a photographing device 58b. The streak tube 58a receives the fluorescent light emitted from the device under test 2 passing through the opening 34 of the CCD 31 at the photoelectric surface 58c, converts the fluorescent light into electrons, and changes the input voltage of the deflecting plate 58d to change the internal voltage. The trajectory of the electrons is swept by changing the electric field, and the time change of the amount of incident fluorescence is output as the change in luminance of the phosphor screen 58e. Note that 58f in FIG. 11 is a microchannel plate for amplifying electrons. Reference numeral 58g denotes a power supply which supplies a voltage for moving electrons to each part of the streak tube 58.
[0074]
A laser 59a is disposed near the XY stage 71, and a pulse laser beam emitted from the laser 59a is irradiated on the DUT 2 on the XY stage 71, so that the measured The object 2 emits fluorescence. A laser driver 59b is connected to the laser 59a, and supplies a driving voltage to the laser 59a. The laser driver 59b supplies a sweep voltage to the deflection plate 58d, so that the electric field formed in the streak tube 58 and the fluorescence emitted from the device under test 2 are synchronized. For example, a laser drive power supply circuit and a deflection circuit are provided in the laser driver 59b, and a pulse voltage generated from the laser drive power supply circuit is output as a drive voltage to the laser 59a, and a trigger signal synchronized with the pulse voltage is supplied to the laser drive power supply circuit. The input from the power supply circuit to the deflection circuit synchronizes the formation of an electric field in the streak tube 58 with the emission of fluorescence from the device under test 2. Further, an optical lens system 58h is provided between the CCD 31 and the streak tube 58a, and forms an image of fluorescent light passing through the CCD 31 on the photoelectric surface 58c.
[0075]
The photographing device 58b is for photographing the luminance state of the fluorescent screen 58e, and is for inputting an image of the luminance state of the fluorescent screen 58e and outputting it as an electrical analysis data signal. A known TV camera or the like is used as the photographing device 58b.
[0076]
Next, a method of using the analyzer 1c will be described.
[0077]
First, as shown in FIG. 11, the DUT 2 to be measured is set on the XY stage 71, and a predetermined voltage is supplied to each part of the streak tube 58a. In this state, a pulse laser beam is emitted from the laser 59a and is irradiated on the device under test 2. Then, fluorescence is emitted from the device under test 2 by the irradiation of the laser beam. This fluorescent light is imaged on the imaging unit 33 of the CCD 31 via the optical lens system 41.
[0078]
Next, photoelectric conversion is performed in accordance with the fluorescent image of the DUT 2 formed in the CCD 31, and an electrical video signal corresponding to the image of the light beam is output from the CCD 31. The video signal is input from the CCD 31 to the CCD drive circuit 32, amplified, and output from the CCD drive circuit 32.
[0079]
On the other hand, a part of the fluorescent light forming the image of the DUT 2 formed on the CCD 31 passes through the opening 34 to the rear of the CCD 31. Then, the fluorescent light that has passed through the CCD 31 is incident on the streak camera 58 as fluorescent light for sampling. In the streak tube 58a of the streak camera 58, the intensity of the incident fluorescent light is output as an image (streak image) having a temporal change in luminance on the fluorescent screen 58e. This streak image is converted into an electrical analysis data signal by the photographing device 58 and output.
[0080]
The video signal output from the CCD drive circuit 32, the analysis data signal output from the photographing device 58b, and the marker display signal output from the marker signal generator 81 are input to the signal superposition circuit 61, respectively. It is superimposed at 61 and input to the monitor 62. At this time, the marker display signal is superimposed on the signal portion of the aperture 34 in the video signal. Then, a superimposed signal based on each signal is output from the signal superimposition circuit 61 to the monitor 62, and the monitor 62 displays a two-dimensional image 62a of the device under test 2 based on the video signal component, as shown in FIG. The analysis data 62b indicating the lifetime of the fluorescence is displayed based on the analysis data signal component, and the marker 62c indicating the analysis position of the analysis data 62b is simultaneously displayed.
[0081]
As described above, according to the analyzer 1c, the observation of the surface shape of the DUT 2 and the measurement of the fluorescence lifetime at a desired position of the DUT 2 can be performed simultaneously, and the state and properties of the DUT 2 can be easily determined. I can figure it out.
[0082]
In the above-described analyzer 1c, the two-dimensional image 62a of the DUT 2 and the analysis data 62b may be displayed by different display means. That is, the analysis data signal output from the data processing circuit 53 does not necessarily need to be superimposed by the signal superimposing circuit 61, and the display means such as a monitor or an XY plotter is provided separately from the monitor 62 connected to the signal superimposing circuit 61. By connecting to the processing circuit 53, the two-dimensional image 62a and the analysis data 62b of the device under test 2 may be displayed by separate display means.
[0083]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
[0084]
That is, by providing an opening in the image receiving surface of the imaging means, a part of the light beam and the like irradiated on the image receiving surface through the opening can be analyzed while observing a two-dimensional image such as a light beam emitted from the object to be measured. Can be sampled as For this reason, sampling of not only light beams but also radiation, electrons, or ions can be performed.
[0085]
Further, it is not necessary to provide a half mirror or the like for sampling. Therefore, characteristics such as light rays do not change. Therefore, the characteristics of the device under test can be accurately measured.
[0086]
Further, since a marker is displayed at the position of the opening provided in the imaging means when observing the object to be measured, the analysis position in the analysis data can be reliably indicated by the marker.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of an analyzer.
FIG. 2 is a sectional view of a CCD.
FIG. 3 is a plan view of a CCD.
FIG. 4 is an enlarged view of IV in FIG. 3;
FIG. 5 is a diagram showing another example of the CCD.
FIG. 6 is a diagram showing a display state of a monitor.
FIG. 7 is an explanatory diagram of an analyzer according to a second embodiment.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a CCD in the analyzer according to the second embodiment.
FIG. 9 is an explanatory diagram of an analyzer according to a third embodiment.
FIG. 10 is an explanatory diagram of ions emitted from an object to be measured.
FIG. 11 is an explanatory diagram of an analyzer according to a fourth embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Analyzer, 2 ... Measurement object, 31 ... CCD, 34 ... Aperture, monitor ... 62, 62a ... 2D image, 62b ... Analysis data

Claims

An image of light, radiation, electrons or ions emitted from an object to be measured is received by an image receiving surface and converted into a video signal, and a part of the light, radiation, electrons or ions is passed behind the image receiving surface. Imaging means provided with an opening;
Imaging means for forming an image of the light beam, radiation, electrons or ions on the image receiving surface, disposed between the imaging means and the object to be measured,
Analyzing means for analyzing the characteristics of the object to be measured via light rays, radiation, electrons or ions passing through the opening, and converting the analysis data into an analysis data signal,
Based on the video signal output from the imaging unit and the analysis data signal output from the analysis unit, the light beam, radiation, a two-dimensional image corresponding to an image of electrons or ions, and a light beam passing through the aperture, radiation, Display means for displaying analysis data of electrons or ions;
An analyzer equipped with:

Marker signal generation means for generating a marker display signal which is a signal synchronized with the video signal output from the imaging means and is superimposed on a signal portion corresponding to the aperture of the video signal,
The display unit is configured to output the light beam, the radiation, the electrons, or the ions based on the video signal output from the imaging unit, the analysis data signal output from the analysis unit, and the marker display signal output from the marker generation unit. A two-dimensional image corresponding to the image, light rays passing through the aperture, radiation, analysis characteristics data of electrons or ions and a marker indicating the analysis position are simultaneously displayed,
The analyzer according to claim 1, wherein:

The imaging unit includes a solid-state imaging device that receives an image of the light beam, radiation, electron, or ion and converts the image into an electric signal, and an imaging unit of the solid-state imaging device serving as the image receiving surface is divided by the opening as a boundary. The analyzer according to claim 1 or 2, wherein:

The analyzer according to claim 1, wherein the object to be measured is movable with respect to the image receiving surface of the imaging unit.

The analyzer according to any one of claims 1 to 4, wherein the image receiving surface of the imaging unit is movable with respect to the measured object.

The said imaging means is provided with the solid-state imaging element of the back irradiation type which receives the image of the said light beam, radiation, an electron, or an ion, and converts it into an electric signal, The Claim in any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. Analysis equipment.

The analyzer according to claim 1, wherein the analysis unit includes a spectroscope that analyzes a wavelength component of a light beam emitted from the object.

The analyzer according to any one of claims 1 to 6, wherein the analysis means includes an energy analyzer that analyzes energy of radiation, electrons, or ions emitted from the object.

The analyzer according to claim 1, wherein the analysis unit includes a mass analyzer that analyzes a mass of radiation or ions emitted from the object.

The analyzer according to claim 1, wherein the analyzer includes a streak camera that measures a temporal change in an amount of light emitted from the device under test.

The analyzer according to claim 7, wherein the imaging unit includes an optical lens, and the optical lens is movable with respect to the object to be measured or the imaging unit.

The imaging means is constituted by a deflector for forming a magnetic field or an electric field between the object to be measured and the imaging means, and the deflector is capable of arbitrarily controlling the formation state of the magnetic field or the electric field. The analyzer according to claim 8, wherein: