表面分析装置
【課題】試料上の関心領域における高さと位相等、複数の物理量の定量的な比較を簡便な操作で行えるようにする。
【解決手段】分析結果表示画面３０内に、試料表面高さの２次元分布データに基づく３次元画像に位相に対応した色情報をマッピングして重ねたカラー３次元画像３２を表示し、該画像３２上にユーザ操作により任意の移動可能な２つのポインタＰ、Ｑに基づいて形成される仮想平面像３３を重ねて表示する。仮想平面像３３と試料とが交差した一次元領域を関心領域とし、この関心領域に沿った高さと位相とをグラフ化してグラフ表示領域３７に表示し、さらにそのグラフ上に表示したカーソルＡ〜Ｆで特定される位置における高さ及び位相の値や２本のカーソル間の差分値などを特性値テーブル３８中に表記する。
【解決手段】分析結果表示画面３０内に、試料表面高さの２次元分布データに基づく３次元画像に位相に対応した色情報をマッピングして重ねたカラー３次元画像３２を表示し、該画像３２上にユーザ操作により任意の移動可能な２つのポインタＰ、Ｑに基づいて形成される仮想平面像３３を重ねて表示する。仮想平面像３３と試料とが交差した一次元領域を関心領域とし、この関心領域に沿った高さと位相とをグラフ化してグラフ表示領域３７に表示し、さらにそのグラフ上に表示したカーソルＡ〜Ｆで特定される位置における高さ及び位相の値や２本のカーソル間の差分値などを特性値テーブル３８中に表記する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査型プローブ顕微鏡、レーザ顕微鏡、電子線プローブマイクロアナライザといった、試料上の所定領域に対し複数の異なる種類の物理量の２次元分布データを取得することが可能な表面分析装置に関し、さらに詳しくは、そうした表面分析装置において得られた結果をグラフィカルに表示する表示処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的な表面分析装置の一つである走査型プローブ顕微鏡（Scanning Probe Microscope：以下「ＳＰＭ」と略す） では、微小な探針（プローブ）により試料の表面を走査しながら試料表面と探針との間の相互作用による力を検出することで、試料上の同一領域について、表面の高さ（凹凸）情報のみならず、位相、電流、粘弾性、磁気力、表面電位、静電気力など、様々な物理量の２次元分布データを取得することができる。従来の一般的なＳＰＭでは、試料上の所定領域における上記物理量の２次元分布データは例えば色情報などを加えた２次元画像や３次元画像として、モニタの表示画面上に表示されるようになっている。
【０００３】
また、ＳＰＭでは、或る１種の物理量の分布画像からは得られない情報が他の種類の物理量の分布画像から得られることがあるため、観察者としては、例えば高さ画像と位相画像、表面電位画像と電流画像などのように、複数種の物理量の画像情報を同時に参照したい場合がよくある。こうした要求に対し、特許文献１に記載のＳＰＭでは、或る物理量の２次元分布データに基づく３次元画像上に他の物理量の２次元分布の色情報をマッピングして重ね合わせることで、２つの異なる種類の物理量の分布の対応関係を画像上で分かり易く表示することができるようになっている。
【０００４】
上記特許文献１に記載の表示方法によれば、試料上の所定の測定領域内における複数種の物理量の２次元分布の関係等についておおまかな傾向を把握することは可能である。しかしながら、こうした方法では、試料表面の所定領域内における各物理量による特性の関係などを詳細且つ定量的に把握することは困難である。また、試料上の特定位置における複数の特性値を正確に対比することも困難である。もちろん、従来のＳＰＭにおいても、収集された各物理量についての２次元分布データから目的とする特性値を抽出することで上述したような定量的な把握や対比は可能ではあるものの、そうした作業は非常に煩雑であって手間が掛かる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１１０５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、試料上の同一領域に対する複数の物理量の２次元分布データが３次元画像として表示される表面分析装置において、その表示されている３次元画像上で観察者が着目する部位を簡便に指定することができ、さらにその指定された部位における各物理量を定量的に且つ分かり易く提示することをその主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために成された本発明は、試料上の同一領域から複数種の物理量の２次元分布データを収集し、該データに基づいて表示画面を作成して表示手段に表示する表面分析装置であって、
a)前記複数種の物理量の２次元分布データのうちの任意の第１の物理量の２次元分布データに基づいて前記領域についての３次元画像を作成するとともに、該３次元画像に別の種類である第２の物理量の２次元分布データに基づいて作成した色分布を重ね合わせたカラー３次元画像を作成して表示画面の第１の表示領域に表示する第１表示処理手段と、
b)ユーザによる操作手段の操作に応じて、前記表示画面上に表示されている前記カラー３次元画像上の任意の位置に試料表面と交差する仮想面像を形成して該カラー３次元画像に重畳して表示する仮想面像形成手段と、
c)前記仮想面像と試料表面とが交差する一次元領域を関心領域とし、第１及び第２の物理量の２次元分布データを用いて前記関心領域の延伸方向に沿った第１及び第２の物理量の値の分布又は変化をグラフ化して、前記表示画面の第１の表示領域とは異なる第２の表示領域に表示する第２表示処理手段と、
を備えることを特徴としている。
【０００８】
例えば本発明に係る表面分析装置がＳＰＭである場合には、上記「複数種類の物理量」とは表面高さ、位相、電流、粘弾性、磁気力、表面電位、静電気力、圧電特性、非線形誘電率、複素透過率などである。
【０００９】
本発明に係る表面分析装置において第１及び第２表示処理手段、並びに仮想面像形成手段は、典型的には、表面分析装置のシステムを構成するパーソナルコンピュータにインストールされた専用の制御・処理ソフトウエアを実行することにより具現化される手段である。
【００１０】
本発明に係る表面分析装置において、第２表示処理手段により表示されるグラフとは、一次元領域つまり線状領域である関心領域内の位置を横軸にとり第１又は第２の物理量の値を縦軸にとったグラフとすることができる。第１又は第２の物理量が試料表面高さである場合、上記グラフ上に描出されるカーブは、仮想面でもって切断された試料断面における表面の凹凸形状を示す。また、第１又は第２の物理量が位相等の物性値である場合には、上記グラフ上に描出されるカーブは、仮想面でもって切断された試料断面における表面の物性値の分布を示すことになる。
【００１１】
本発明に係る表面分析装置では、仮想面像形成手段において操作手段でどのような操作が行われたときにどのような仮想面像を形成するのかについて特段の限定はないが、本発明の一実施態様として、操作手段により前記カラー３次元画像上で試料の上方の任意の位置に２つの点が指定されたとき、該２点を結ぶ線と、それら２点からそれぞれ試料基準面に鉛直に引かれた２本の線とを３つの辺として仮想面像を形成する構成とすることができる。なお、試料基準面とは試料表面高さを求める際のゼロ基準となる平面であり、一般的には試料が載置される試料台の平坦な上面に対し平行な平面である。
【００１２】
上記実施態様によれば、ユーザがカラー３次元画像上で単に２つの点を指定しさえすれば仮想面像が決まり、それによって関心領域も定まる。したがって、一次元的な関心領域を設定するためにユーザが行うべき操作は非常に簡単である。また、ユーザがカラー３次元画像上で或る２点を指定する際に、その２点に対して試料上のどの位置にどのような長さに関心領域が設定されるのかが視覚的且つ直感的に理解し易い。そのため、ユーザが試料上の所望の部位の物理的特性などを観察したい場合に、その部位が関心領域となるように的確且つ容易に指定を行うことができる。なお、カラー３次元画像上に重ねて表示される仮想面像は典型的には平面であるが、曲面であっても構わない。即ち、カラー３次元画像上で或る２点が指定されたときに、その２点間を結ぶ線は直線であっても、湾曲形状等の曲線であってもよい。
【００１３】
また本発明に係る表面分析装置では、好ましくは、
d)ユーザによる前記操作手段の操作に応じて、前記表示画面の第２の表示領域に表示されたグラフ上で前記関心領域上の任意の位置を設定する特定位置設定手段と、
e)前記特定位置設定手段により設定された前記関心領域上の特定位置における第１及び第２の物理量の値をそれら物理量の２次元分布データから求め、それを数値情報として前記表示画面の第２の表示領域又は第１及び第２の表示領域とは異なる第３の表示領域に表示する数値情報提示手段と、
をさらに備える構成とするとよい。
【００１４】
一般に、ＳＰＭ等の表面分析装置により収集される或る物理量の２次元分布データは、試料上で離散的に設定される（当然のことながら、離散的であってもその離散距離は非常に小さい）微小部位毎に得られるデータである。そのため、特定位置設定手段により関心領域上の任意の特定位置が設定されたときに、厳密にはその特定位置に対応したデータは存在しない場合があり得る。その場合には、関心領域の延伸方向に沿って特定位置の近傍で得られている複数のデータを用いた補間処理等によって、特定位置に対応した計算上のデータを求めればよい。
【００１５】
なお、さらに好ましい態様として、前記特定位置設定手段は、ユーザによる操作手段の操作に応じて前記関心領域上の任意の複数の特定位置を設定可能であり、前記数値情報提示手段は、その複数の特定位置における第１及び第２の物理量の数値情報を表形式で第３の表示領域に表示するようにするとよい。これにより、関心領域上の複数の特定位置における物理量の特性値をユーザが把握し易くなり、その比較も一層正確に行えるようになる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る表面分析装置によれば、試料上の同一領域に対する複数の物理量の２次元的な分布の関係などをおおまかに把握しながら、その試料上の領域内でユーザが着目する関心領域を簡便に指定することができ、その指定された部位における各物理量の特性値を正確に知ることができる。それにより、ユーザは煩雑な操作や作業を行うことなく、関心領域における複数の物理量の関係などを定量的に把握することができる。また、関心領域内の任意の特定位置における複数の物理量を数値で表示する構成とすることにより、例えばＳＰＭであれば、試料表面高さと位相、或いは、試料表面高さと表面電位、などの、異なる特性の比較が簡単な操作でもって正確に行え、試料表面の物性解析・評価などが効率良く行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例であるＳＰＭの要部の構成図。
【図２】ＳＰＭで得られるデータから作成される２次元の高さ画像（ａ）と位相画像（ｂ）の一例を示す図。
【図３】ＳＰＭで得られるデータから作成される３次元の高さ画像の一例を示す図。
【図４】図３に示した３次元高さ画像に２次元の位相色情報をマッピングして作成した、高さ分布と位相分布とを表現したカラー３次元画像の一例を示す図。
【図５】本実施例のＳＰＭにおける特徴的な分析結果表示画面の一例を示す図。
【図６】本実施例のＳＰＭにおける特徴的な表示処理の説明図。
【図７】図５に示した分析結果表示画面内のグラフ表示領域におけるグラフ表示の変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係る表面分析装置の一実施例であるＳＰＭについて、添付図面を参照して説明する。図１は本実施例によるＳＰＭの要部の構成図である。
【００１９】
観察対象である試料１は略円筒形状であるスキャナ３の上端に設けられた試料台２の上に載置される。スキャナ３は複数の圧電素子を備え、スキャナ駆動部７から印加される電圧に応じて、試料１をＸ、Ｙの２軸方向に走査し且つＺ軸方向に微動させる。試料１の上方には先端にプローブ５を有するカンチレバー４が配置され、カンチレバー４は図示しない圧電素子を含む励振部により振動される。カンチレバー４の上方には、カンチレバー４のＺ軸方向の変位を検出するために、レーザ光源１１、レンズ１２、ビームスプリッタ１３、ミラー１４、光検出器１５などを含む変位検出部１０が設けられている。変位検出部１０では、レーザ光源１１から出射しレンズ１２で集光したレーザ光をビームスプリッタ１３で反射させ、カンチレバー４の先端付近に照射する。その反射光をミラー１４を介して光検出器１５で検出する。光検出器１５はカンチレバー４の変位方向（Ｚ軸方向）に複数に分割された受光面を有する。
【００２０】
例えばＤＦＭ（ダイナミックフォースモード）による観察を行う際には、カンチレバー４はその共振点付近の周波数でＺ軸方向に振動される。このときプローブ５と試料１の表面との間に原子間力などによる引力又は斥力が作用すると、カンチレバー４の振動振幅が変化する。カンチレバー４がＺ軸方向に変位すると、光検出器１５の複数の受光面に入射する光量の割合が変化する。変位量算出部６は、その複数の受光光量に応じた検出信号を演算処理することにより、カンチレバー４の変位量を算出し制御部２１に入力する。
【００２１】
制御部２１は、カンチレバー４の変位量をゼロにするように、つまりプローブ５と試料１表面との間の距離が常に一定になるように、スキャナ駆動部７を介してスキャナ３をＺ軸方向に微小変位させる電圧値を算出し、スキャナ駆動部７を介してスキャナ３をＺ軸方向に微動させる。また、制御部２１は予め決められた走査パターンに従って、試料１がＸ−Ｙ平面内でプローブ５に対して相対移動するようにＸ軸、Ｙ軸方向の電圧値を算出し、スキャナ駆動部７を介してスキャナ３をＸ軸及びＹ軸方向に微動させる。Ｚ軸方向のフィードバック量（スキャナ電圧）を反映した信号は制御部２１からデータ処理部２２にも送られ、データ処理部２２はＸ軸、Ｙ軸方向の各位置においてその信号を処理することによって試料１の表面高さ等に対応するデータを計算し、表示処理部２４はこれにより２次元画像等を形成して表示部２６の画面上に描出する。また、取得されたデータはデータ記憶部２３に格納される。
【００２２】
このＳＰＭでは、上記のような試料１の表面の高さ、つまり凹凸形状のほか、様々な測定モードを用いて、試料１の表面の位相、電流、磁気力、表面電位、誘電率などの物理量（機械的物性、電磁気的物性）の測定も同時に行うことができ、こうして得られたデータも全てデータ記憶部２３に格納される。なお、多くの場合、制御部２１、データ処理部２２、データ記憶部２３、表示処理部２４などは、キーボードやマウスなどのポインティングデバイスを含む入力部２５と、モニタである表示部２６とが接続されたパーソナルコンピュータ２０により具現化され、このコンピュータ２０に予めインストールされた専用の制御・処理ソフトウエアを実行することにより、上述したようなデータ収集のための動作や後述する表示処理などを行うようにすることができる。
【００２３】
次に本実施例のＳＰＭにおいて表示処理部２４で実行される特徴的な画像表示処理の一例について、図２〜図６を参照して説明する。この画像表示処理が実行される以前に、試料１上の略矩形状の所定領域に対して上述したようなプローブ５の走査による測定が実施され、少なくとも、その同一領域に対する試料表面高さの２次元分布データと位相の２次元分布データとが取得され、データ記憶部２３に格納されているものとする。
【００２４】
観察者が入力部２５で所定の操作を行うと、この操作を受けて表示処理部２４は図５に示すような分析結果表示画面３０を表示部２６の画面上に表示する。この分析結果表示画面３０内には、３次元画像表示領域３１、表示設定領域３５、断面解析結果表示領域３６などが配置されている。
【００２５】
３次元画像表示領域３１内には後述するように所定領域内における２つの物理量（この例では、試料表面高さと位相）の分布を示すカラー３次元画像３２が表示され、この３次元画像表示領域３１の右にはカラー３次元画像３２のカラースケール３４が表示される。表示設定領域３５には、カラー３次元画像３２に反映される物理量の種類を選択するためのデータ設定欄３５ａ、データ設定欄３５ａで設定されるテクスチャのカラー表示の種類を選択するためのテクスチャカラー設定欄３５ｂ、及び、カラー３次元画像３２の表示態様を指定するための３次元表示設定欄３５ｃが設けられている。また、断面解析結果表示領域３６内の上には、後述するように指定される一次元的な関心領域に沿った物理量（この例では、試料表面高さと位相）の定量的なグラフを表示するグラフ表示領域３７が設けられ、その下には、関心領域中の特定位置における物理量の値などをまとめた特性値テーブル３８が配置される。
【００２６】
観察者はデータ設定欄３５ａで「地形」及び「テクスチャ」に対応する物理量をそれぞれ選択する。「地形」とはカラー３次元画像３２の凹凸形状であり、「テクスチャ」とはそのカラー３次元画像３２上の色情報によるマッピングである。ここでは、「地形」として試料表面高さが、「テクスチャ」として位相が選択されているが、測定により得られた任意の物理量を「地形」及び「テクスチャ」にそれぞれ設定することができる。
【００２７】
表示処理部２４は上述した「地形」及び「テクスチャ」の選択指示やそのほかの各種設定を受けて、対応する２次元分布データをデータ記憶部２３から読み出してきてカラー３次元画像３２を作成し、これを３次元画像表示領域３１内に表示する。具体例で説明すると、図２（ａ）、（ｂ）は試料の同一領域から得られた高さ及び位相の２次元分布データに基づいて作成される２次元の高さ画像及び位相画像の一例である。図３は図２（ａ）に示した２次元高さ画像を３次元画像に拡張したものである。このように３次元化することにより、試料表面の凹凸が直感的に理解し易くなる。
【００２８】
図２（ｂ）に示したように２次元位相画像において位相は色情報で表現されているから、図３に示した３次元高さ画像に図２（ｂ）に示した位相対応の色情報をマッピングして重ね合わせることにより、図４に示すようなカラー３次元画像を得ることができる。即ち、このカラー３次元画像では、凹凸形状が試料表面高さを示す一方、色が位相を示しており、試料表面高さ及び位相という２つの物理量が１つの画像に反映されている。表示処理部２４はデータ記憶部２３から読み出した２次元分布データを基づいて上記のような処理を行うことで図４に示したようなカラー３次元画像を作成し、これを３次元画像表示領域３１内に表示する。観察者は表示されたカラー３次元画像３２から、試料上の所定領域における表面の凹凸と位相との関係をおおまか把握することができる。
【００２９】
図５に示すように、表示処理部２４は３次元画像表示領域３１内に、入力部２５による操作によって位置が移動可能な２つの球状のポインタＰ、Ｑを重ねて表示する。観察者はマウス等のポインティングデバイスを操作することにより、この２つのポインタＰ、Ｑを任意の位置に移動させる。表示処理部２４は、この２つのポインタＰ、Ｑの位置に応じて、カラー３次元画像３２上に仮想平面像３３を形成して表示する。ここで、図６により、仮想平面像３３を形成方法の一例を説明する。
【００３０】
図６に示すように、ＳＰＭにおける測定では、試料１の表面高さを定量化するために試料基準面４０が仮想的に設定されている。この試料基準面４０は例えば試料台２の平坦な上面に平行な平面である。上述したようにカラー３次元画像３２で表現される試料の上方に２つのポインタＰ、Ｑが設定されると、この２つのポインタＰ、Ｑを結ぶ直線Ｕ１のほかに、ポインタＰを通り試料基準面４０に直交する直線Ｕ２と、ポインタＱを通り試料基準面４０に直交する直線Ｕ３とを描くことができる。そこで、この３本の直線Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３を３辺とし他の１辺を試料表面の下方に適宜にとった平面を仮定しこれを仮想平面とする。そして、この仮想平面を可視化した仮想平面像３３と試料とが交差する試料上の１次元的領域を試料基準面４０又はそれに平行な平面に投影した領域を関心領域４１とする。観察者が２つのポインタＰ、Ｑを試料面の拡がり方向（つまりＸ方向及びＹ方向）に移動させる操作を行えば、それに伴って仮想平面像３３も移動するから、当然のことながら関心領域４１も移動することになる。
【００３１】
さらに表示処理部２４は、上述のように２つのポインタＰ、Ｑの位置によって決まる関心領域についてのＸ−Ｙ面内での位置情報を取得し、この位置情報に対応した高さデータ及び位相データをそれぞれの２次元分布データから抽出する。即ち、図６に示すように、関心領域４１は一次元領域であるから、この一次元領域に沿った各位置における高さデータ及び位相データが抽出される。そして表示処理部２４は、横軸が関心領域内の位置、縦軸が高さ及び位相である図５に示したようなグラフをそれぞれ作成し、これをグラフ表示領域３７中に上下に並べて表示する。観察者が２つのポイントＰ、Ｑを移動させる操作を行うことで関心領域が試料上で移動すると、その関心領域の位置情報が変化するから、それに従ってグラフ表示領域３７に表示されるグラフ中のカーブが変動する。即ち、観察者による２つのポインタＰ、Ｑの移動操作に応じて、その時点毎のポインタＰ、Ｑの位置で決まる一次元的な関心領域における高さ分布と位相分布とがグラフで表示されることになる。
【００３２】
パーソナルコンピュータ２０の処理速度にも依存するが、観察者が２つのポインタＰ、Ｑをゆっくりと移動させれば、その移動に従って、グラフ表示領域３７に表示される高さ分布及び位相分布が変動する。これにより、試料上の任意の一次元領域における高さ分布及び位相分布を定量的に把握することができる。また、グラフ表示領域３７において高さ分布のグラフと位相分布のグラフとは同一の横軸目盛に対して上下に並べて表示されるので、同一関心領域に対する高さと位相との関係、或いはその関心領域内の或る位置における高さと位相との関係を、容易に定量的に把握することができる。
【００３３】
また表示処理部２４はグラフ表示領域３７の２つのグラフに縦線（図５、図６では点線であるが実際には異なるカラーで表示された実線）で示される６本のカーソルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆを重ねて表示する。このカーソルは観察者によるマウス等のポインティングデバイスの操作により、横軸方向に移動自在である。これらカーソルはＡ−Ｂ、Ｃ−Ｄ、Ｅ−Ｆと２本ずつが対になっており、表示処理部２４は、対である２本のカーソルで挟まれる区間の幅（距離）、それら各区間における高さの差分、それら各区間における位相の差分、各カーソルの位置における高さの絶対値、各カーソルの位置における位相の特性値などを求めて、それぞれの値を特性値テーブル３８中に表記する。なお、図５の例では、各カーソルＡ〜Ｆの位置における高さの絶対値は求めていない。観察者がポインティングデバイスの操作によりカーソルＡ〜Ｆを適宜の位置に移動させると、その移動操作に応じて、特性値テーブル３８中の数値は変化する。これにより、関心領域中の同一位置に対応する各特性を数値として正確に比較することができる。
【００３４】
なお、実際には試料上の所定領域内の２次元分布データの取得はＸ方向及びＹ方向に連続的に行われるわけではなく、所定間隔離れた地点毎に、つまり離散的に行われる。そのため、カーソルＡ〜Ｆの位置に対応するデータが実際には存在しないということも起こりえるが、その場合には関心領域に沿ってその位置に近い位置で得られたデータを利用して補間処理などを行うことにより、計算上、特性値を求めて特性値テーブル３８に表記すればよい。
【００３５】
以上のように、本実施例のＳＰＭによれば、複数の物理量の２次元分布を反映したカラー３次元画像を観察者が見ながら、簡単な操作・作業で所望の一次元の関心領域を定め、その関心領域全体に亘る、或いは関心領域の中の特定位置における物理量を定量的に確認することができる。
【００３６】
上記実施例のＳＰＭでは、分析結果表示画面３０内のグラフ表示領域３７に、観察者により指定されたポイントＰ、Ｑで規定される関心領域に沿った複数の物理量（高さ、位相）の分布を示すグラフがそれぞれ独立に表示されるようになっているが、１つのグラフ上に複数の物理量の分布を重ねて表示するようにしてもよい。一例として、高さ分布及び位相分布を重ねて表示した場合のグラフを図７に示す。図７では表現できないが、一点鎖線で示しているカーブ（高さ分布）と実線で示しているカーブ（位相分布）とは実際には異なる線色で表され、観察者が容易に識別できるようになっている。
【００３７】
なお、上記実施例はＳＰＭを例に挙げて説明したが、本発明は、試料表面の所定領域に対し複数種の物理量の２次元分布を測定可能な表面分析装置全般に適用できることは明白である。こうした表面分析装置として、具体的には、レーザ顕微鏡、電子線プローブマイクロアナライザなどが挙げられる。
【００３８】
また、上記実施例は本発明の一例にすぎず、本発明の趣旨に沿った範囲で適宜変形や修正、追加を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは明らかである。
【符号の説明】
【００３９】
１…試料
２…試料台
３…スキャナ
４…カンチレバー
５…プローブ
６…変位量算出部
７…スキャナ駆動部
１０…変位検出部
１１…レーザ光源
１２…レンズ
１３…ビームスプリッタ
１４…ミラー
１５…光検出器
２０…パーソナルコンピュータ
２１…制御部
２２…データ処理部
２３…データ記憶部
２４…表示処理部
２５…入力部
２６…表示部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査型プローブ顕微鏡、レーザ顕微鏡、電子線プローブマイクロアナライザといった、試料上の所定領域に対し複数の異なる種類の物理量の２次元分布データを取得することが可能な表面分析装置に関し、さらに詳しくは、そうした表面分析装置において得られた結果をグラフィカルに表示する表示処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的な表面分析装置の一つである走査型プローブ顕微鏡（Scanning Probe Microscope：以下「ＳＰＭ」と略す） では、微小な探針（プローブ）により試料の表面を走査しながら試料表面と探針との間の相互作用による力を検出することで、試料上の同一領域について、表面の高さ（凹凸）情報のみならず、位相、電流、粘弾性、磁気力、表面電位、静電気力など、様々な物理量の２次元分布データを取得することができる。従来の一般的なＳＰＭでは、試料上の所定領域における上記物理量の２次元分布データは例えば色情報などを加えた２次元画像や３次元画像として、モニタの表示画面上に表示されるようになっている。
【０００３】
また、ＳＰＭでは、或る１種の物理量の分布画像からは得られない情報が他の種類の物理量の分布画像から得られることがあるため、観察者としては、例えば高さ画像と位相画像、表面電位画像と電流画像などのように、複数種の物理量の画像情報を同時に参照したい場合がよくある。こうした要求に対し、特許文献１に記載のＳＰＭでは、或る物理量の２次元分布データに基づく３次元画像上に他の物理量の２次元分布の色情報をマッピングして重ね合わせることで、２つの異なる種類の物理量の分布の対応関係を画像上で分かり易く表示することができるようになっている。
【０００４】
上記特許文献１に記載の表示方法によれば、試料上の所定の測定領域内における複数種の物理量の２次元分布の関係等についておおまかな傾向を把握することは可能である。しかしながら、こうした方法では、試料表面の所定領域内における各物理量による特性の関係などを詳細且つ定量的に把握することは困難である。また、試料上の特定位置における複数の特性値を正確に対比することも困難である。もちろん、従来のＳＰＭにおいても、収集された各物理量についての２次元分布データから目的とする特性値を抽出することで上述したような定量的な把握や対比は可能ではあるものの、そうした作業は非常に煩雑であって手間が掛かる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１１０５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、試料上の同一領域に対する複数の物理量の２次元分布データが３次元画像として表示される表面分析装置において、その表示されている３次元画像上で観察者が着目する部位を簡便に指定することができ、さらにその指定された部位における各物理量を定量的に且つ分かり易く提示することをその主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために成された本発明は、試料上の同一領域から複数種の物理量の２次元分布データを収集し、該データに基づいて表示画面を作成して表示手段に表示する表面分析装置であって、
a)前記複数種の物理量の２次元分布データのうちの任意の第１の物理量の２次元分布データに基づいて前記領域についての３次元画像を作成するとともに、該３次元画像に別の種類である第２の物理量の２次元分布データに基づいて作成した色分布を重ね合わせたカラー３次元画像を作成して表示画面の第１の表示領域に表示する第１表示処理手段と、
b)ユーザによる操作手段の操作に応じて、前記表示画面上に表示されている前記カラー３次元画像上の任意の位置に試料表面と交差する仮想面像を形成して該カラー３次元画像に重畳して表示する仮想面像形成手段と、
c)前記仮想面像と試料表面とが交差する一次元領域を関心領域とし、第１及び第２の物理量の２次元分布データを用いて前記関心領域の延伸方向に沿った第１及び第２の物理量の値の分布又は変化をグラフ化して、前記表示画面の第１の表示領域とは異なる第２の表示領域に表示する第２表示処理手段と、
を備えることを特徴としている。
【０００８】
例えば本発明に係る表面分析装置がＳＰＭである場合には、上記「複数種類の物理量」とは表面高さ、位相、電流、粘弾性、磁気力、表面電位、静電気力、圧電特性、非線形誘電率、複素透過率などである。
【０００９】
本発明に係る表面分析装置において第１及び第２表示処理手段、並びに仮想面像形成手段は、典型的には、表面分析装置のシステムを構成するパーソナルコンピュータにインストールされた専用の制御・処理ソフトウエアを実行することにより具現化される手段である。
【００１０】
本発明に係る表面分析装置において、第２表示処理手段により表示されるグラフとは、一次元領域つまり線状領域である関心領域内の位置を横軸にとり第１又は第２の物理量の値を縦軸にとったグラフとすることができる。第１又は第２の物理量が試料表面高さである場合、上記グラフ上に描出されるカーブは、仮想面でもって切断された試料断面における表面の凹凸形状を示す。また、第１又は第２の物理量が位相等の物性値である場合には、上記グラフ上に描出されるカーブは、仮想面でもって切断された試料断面における表面の物性値の分布を示すことになる。
【００１１】
本発明に係る表面分析装置では、仮想面像形成手段において操作手段でどのような操作が行われたときにどのような仮想面像を形成するのかについて特段の限定はないが、本発明の一実施態様として、操作手段により前記カラー３次元画像上で試料の上方の任意の位置に２つの点が指定されたとき、該２点を結ぶ線と、それら２点からそれぞれ試料基準面に鉛直に引かれた２本の線とを３つの辺として仮想面像を形成する構成とすることができる。なお、試料基準面とは試料表面高さを求める際のゼロ基準となる平面であり、一般的には試料が載置される試料台の平坦な上面に対し平行な平面である。
【００１２】
上記実施態様によれば、ユーザがカラー３次元画像上で単に２つの点を指定しさえすれば仮想面像が決まり、それによって関心領域も定まる。したがって、一次元的な関心領域を設定するためにユーザが行うべき操作は非常に簡単である。また、ユーザがカラー３次元画像上で或る２点を指定する際に、その２点に対して試料上のどの位置にどのような長さに関心領域が設定されるのかが視覚的且つ直感的に理解し易い。そのため、ユーザが試料上の所望の部位の物理的特性などを観察したい場合に、その部位が関心領域となるように的確且つ容易に指定を行うことができる。なお、カラー３次元画像上に重ねて表示される仮想面像は典型的には平面であるが、曲面であっても構わない。即ち、カラー３次元画像上で或る２点が指定されたときに、その２点間を結ぶ線は直線であっても、湾曲形状等の曲線であってもよい。
【００１３】
また本発明に係る表面分析装置では、好ましくは、
d)ユーザによる前記操作手段の操作に応じて、前記表示画面の第２の表示領域に表示されたグラフ上で前記関心領域上の任意の位置を設定する特定位置設定手段と、
e)前記特定位置設定手段により設定された前記関心領域上の特定位置における第１及び第２の物理量の値をそれら物理量の２次元分布データから求め、それを数値情報として前記表示画面の第２の表示領域又は第１及び第２の表示領域とは異なる第３の表示領域に表示する数値情報提示手段と、
をさらに備える構成とするとよい。
【００１４】
一般に、ＳＰＭ等の表面分析装置により収集される或る物理量の２次元分布データは、試料上で離散的に設定される（当然のことながら、離散的であってもその離散距離は非常に小さい）微小部位毎に得られるデータである。そのため、特定位置設定手段により関心領域上の任意の特定位置が設定されたときに、厳密にはその特定位置に対応したデータは存在しない場合があり得る。その場合には、関心領域の延伸方向に沿って特定位置の近傍で得られている複数のデータを用いた補間処理等によって、特定位置に対応した計算上のデータを求めればよい。
【００１５】
なお、さらに好ましい態様として、前記特定位置設定手段は、ユーザによる操作手段の操作に応じて前記関心領域上の任意の複数の特定位置を設定可能であり、前記数値情報提示手段は、その複数の特定位置における第１及び第２の物理量の数値情報を表形式で第３の表示領域に表示するようにするとよい。これにより、関心領域上の複数の特定位置における物理量の特性値をユーザが把握し易くなり、その比較も一層正確に行えるようになる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る表面分析装置によれば、試料上の同一領域に対する複数の物理量の２次元的な分布の関係などをおおまかに把握しながら、その試料上の領域内でユーザが着目する関心領域を簡便に指定することができ、その指定された部位における各物理量の特性値を正確に知ることができる。それにより、ユーザは煩雑な操作や作業を行うことなく、関心領域における複数の物理量の関係などを定量的に把握することができる。また、関心領域内の任意の特定位置における複数の物理量を数値で表示する構成とすることにより、例えばＳＰＭであれば、試料表面高さと位相、或いは、試料表面高さと表面電位、などの、異なる特性の比較が簡単な操作でもって正確に行え、試料表面の物性解析・評価などが効率良く行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例であるＳＰＭの要部の構成図。
【図２】ＳＰＭで得られるデータから作成される２次元の高さ画像（ａ）と位相画像（ｂ）の一例を示す図。
【図３】ＳＰＭで得られるデータから作成される３次元の高さ画像の一例を示す図。
【図４】図３に示した３次元高さ画像に２次元の位相色情報をマッピングして作成した、高さ分布と位相分布とを表現したカラー３次元画像の一例を示す図。
【図５】本実施例のＳＰＭにおける特徴的な分析結果表示画面の一例を示す図。
【図６】本実施例のＳＰＭにおける特徴的な表示処理の説明図。
【図７】図５に示した分析結果表示画面内のグラフ表示領域におけるグラフ表示の変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係る表面分析装置の一実施例であるＳＰＭについて、添付図面を参照して説明する。図１は本実施例によるＳＰＭの要部の構成図である。
【００１９】
観察対象である試料１は略円筒形状であるスキャナ３の上端に設けられた試料台２の上に載置される。スキャナ３は複数の圧電素子を備え、スキャナ駆動部７から印加される電圧に応じて、試料１をＸ、Ｙの２軸方向に走査し且つＺ軸方向に微動させる。試料１の上方には先端にプローブ５を有するカンチレバー４が配置され、カンチレバー４は図示しない圧電素子を含む励振部により振動される。カンチレバー４の上方には、カンチレバー４のＺ軸方向の変位を検出するために、レーザ光源１１、レンズ１２、ビームスプリッタ１３、ミラー１４、光検出器１５などを含む変位検出部１０が設けられている。変位検出部１０では、レーザ光源１１から出射しレンズ１２で集光したレーザ光をビームスプリッタ１３で反射させ、カンチレバー４の先端付近に照射する。その反射光をミラー１４を介して光検出器１５で検出する。光検出器１５はカンチレバー４の変位方向（Ｚ軸方向）に複数に分割された受光面を有する。
【００２０】
例えばＤＦＭ（ダイナミックフォースモード）による観察を行う際には、カンチレバー４はその共振点付近の周波数でＺ軸方向に振動される。このときプローブ５と試料１の表面との間に原子間力などによる引力又は斥力が作用すると、カンチレバー４の振動振幅が変化する。カンチレバー４がＺ軸方向に変位すると、光検出器１５の複数の受光面に入射する光量の割合が変化する。変位量算出部６は、その複数の受光光量に応じた検出信号を演算処理することにより、カンチレバー４の変位量を算出し制御部２１に入力する。
【００２１】
制御部２１は、カンチレバー４の変位量をゼロにするように、つまりプローブ５と試料１表面との間の距離が常に一定になるように、スキャナ駆動部７を介してスキャナ３をＺ軸方向に微小変位させる電圧値を算出し、スキャナ駆動部７を介してスキャナ３をＺ軸方向に微動させる。また、制御部２１は予め決められた走査パターンに従って、試料１がＸ−Ｙ平面内でプローブ５に対して相対移動するようにＸ軸、Ｙ軸方向の電圧値を算出し、スキャナ駆動部７を介してスキャナ３をＸ軸及びＹ軸方向に微動させる。Ｚ軸方向のフィードバック量（スキャナ電圧）を反映した信号は制御部２１からデータ処理部２２にも送られ、データ処理部２２はＸ軸、Ｙ軸方向の各位置においてその信号を処理することによって試料１の表面高さ等に対応するデータを計算し、表示処理部２４はこれにより２次元画像等を形成して表示部２６の画面上に描出する。また、取得されたデータはデータ記憶部２３に格納される。
【００２２】
このＳＰＭでは、上記のような試料１の表面の高さ、つまり凹凸形状のほか、様々な測定モードを用いて、試料１の表面の位相、電流、磁気力、表面電位、誘電率などの物理量（機械的物性、電磁気的物性）の測定も同時に行うことができ、こうして得られたデータも全てデータ記憶部２３に格納される。なお、多くの場合、制御部２１、データ処理部２２、データ記憶部２３、表示処理部２４などは、キーボードやマウスなどのポインティングデバイスを含む入力部２５と、モニタである表示部２６とが接続されたパーソナルコンピュータ２０により具現化され、このコンピュータ２０に予めインストールされた専用の制御・処理ソフトウエアを実行することにより、上述したようなデータ収集のための動作や後述する表示処理などを行うようにすることができる。
【００２３】
次に本実施例のＳＰＭにおいて表示処理部２４で実行される特徴的な画像表示処理の一例について、図２〜図６を参照して説明する。この画像表示処理が実行される以前に、試料１上の略矩形状の所定領域に対して上述したようなプローブ５の走査による測定が実施され、少なくとも、その同一領域に対する試料表面高さの２次元分布データと位相の２次元分布データとが取得され、データ記憶部２３に格納されているものとする。
【００２４】
観察者が入力部２５で所定の操作を行うと、この操作を受けて表示処理部２４は図５に示すような分析結果表示画面３０を表示部２６の画面上に表示する。この分析結果表示画面３０内には、３次元画像表示領域３１、表示設定領域３５、断面解析結果表示領域３６などが配置されている。
【００２５】
３次元画像表示領域３１内には後述するように所定領域内における２つの物理量（この例では、試料表面高さと位相）の分布を示すカラー３次元画像３２が表示され、この３次元画像表示領域３１の右にはカラー３次元画像３２のカラースケール３４が表示される。表示設定領域３５には、カラー３次元画像３２に反映される物理量の種類を選択するためのデータ設定欄３５ａ、データ設定欄３５ａで設定されるテクスチャのカラー表示の種類を選択するためのテクスチャカラー設定欄３５ｂ、及び、カラー３次元画像３２の表示態様を指定するための３次元表示設定欄３５ｃが設けられている。また、断面解析結果表示領域３６内の上には、後述するように指定される一次元的な関心領域に沿った物理量（この例では、試料表面高さと位相）の定量的なグラフを表示するグラフ表示領域３７が設けられ、その下には、関心領域中の特定位置における物理量の値などをまとめた特性値テーブル３８が配置される。
【００２６】
観察者はデータ設定欄３５ａで「地形」及び「テクスチャ」に対応する物理量をそれぞれ選択する。「地形」とはカラー３次元画像３２の凹凸形状であり、「テクスチャ」とはそのカラー３次元画像３２上の色情報によるマッピングである。ここでは、「地形」として試料表面高さが、「テクスチャ」として位相が選択されているが、測定により得られた任意の物理量を「地形」及び「テクスチャ」にそれぞれ設定することができる。
【００２７】
表示処理部２４は上述した「地形」及び「テクスチャ」の選択指示やそのほかの各種設定を受けて、対応する２次元分布データをデータ記憶部２３から読み出してきてカラー３次元画像３２を作成し、これを３次元画像表示領域３１内に表示する。具体例で説明すると、図２（ａ）、（ｂ）は試料の同一領域から得られた高さ及び位相の２次元分布データに基づいて作成される２次元の高さ画像及び位相画像の一例である。図３は図２（ａ）に示した２次元高さ画像を３次元画像に拡張したものである。このように３次元化することにより、試料表面の凹凸が直感的に理解し易くなる。
【００２８】
図２（ｂ）に示したように２次元位相画像において位相は色情報で表現されているから、図３に示した３次元高さ画像に図２（ｂ）に示した位相対応の色情報をマッピングして重ね合わせることにより、図４に示すようなカラー３次元画像を得ることができる。即ち、このカラー３次元画像では、凹凸形状が試料表面高さを示す一方、色が位相を示しており、試料表面高さ及び位相という２つの物理量が１つの画像に反映されている。表示処理部２４はデータ記憶部２３から読み出した２次元分布データを基づいて上記のような処理を行うことで図４に示したようなカラー３次元画像を作成し、これを３次元画像表示領域３１内に表示する。観察者は表示されたカラー３次元画像３２から、試料上の所定領域における表面の凹凸と位相との関係をおおまか把握することができる。
【００２９】
図５に示すように、表示処理部２４は３次元画像表示領域３１内に、入力部２５による操作によって位置が移動可能な２つの球状のポインタＰ、Ｑを重ねて表示する。観察者はマウス等のポインティングデバイスを操作することにより、この２つのポインタＰ、Ｑを任意の位置に移動させる。表示処理部２４は、この２つのポインタＰ、Ｑの位置に応じて、カラー３次元画像３２上に仮想平面像３３を形成して表示する。ここで、図６により、仮想平面像３３を形成方法の一例を説明する。
【００３０】
図６に示すように、ＳＰＭにおける測定では、試料１の表面高さを定量化するために試料基準面４０が仮想的に設定されている。この試料基準面４０は例えば試料台２の平坦な上面に平行な平面である。上述したようにカラー３次元画像３２で表現される試料の上方に２つのポインタＰ、Ｑが設定されると、この２つのポインタＰ、Ｑを結ぶ直線Ｕ１のほかに、ポインタＰを通り試料基準面４０に直交する直線Ｕ２と、ポインタＱを通り試料基準面４０に直交する直線Ｕ３とを描くことができる。そこで、この３本の直線Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３を３辺とし他の１辺を試料表面の下方に適宜にとった平面を仮定しこれを仮想平面とする。そして、この仮想平面を可視化した仮想平面像３３と試料とが交差する試料上の１次元的領域を試料基準面４０又はそれに平行な平面に投影した領域を関心領域４１とする。観察者が２つのポインタＰ、Ｑを試料面の拡がり方向（つまりＸ方向及びＹ方向）に移動させる操作を行えば、それに伴って仮想平面像３３も移動するから、当然のことながら関心領域４１も移動することになる。
【００３１】
さらに表示処理部２４は、上述のように２つのポインタＰ、Ｑの位置によって決まる関心領域についてのＸ−Ｙ面内での位置情報を取得し、この位置情報に対応した高さデータ及び位相データをそれぞれの２次元分布データから抽出する。即ち、図６に示すように、関心領域４１は一次元領域であるから、この一次元領域に沿った各位置における高さデータ及び位相データが抽出される。そして表示処理部２４は、横軸が関心領域内の位置、縦軸が高さ及び位相である図５に示したようなグラフをそれぞれ作成し、これをグラフ表示領域３７中に上下に並べて表示する。観察者が２つのポイントＰ、Ｑを移動させる操作を行うことで関心領域が試料上で移動すると、その関心領域の位置情報が変化するから、それに従ってグラフ表示領域３７に表示されるグラフ中のカーブが変動する。即ち、観察者による２つのポインタＰ、Ｑの移動操作に応じて、その時点毎のポインタＰ、Ｑの位置で決まる一次元的な関心領域における高さ分布と位相分布とがグラフで表示されることになる。
【００３２】
パーソナルコンピュータ２０の処理速度にも依存するが、観察者が２つのポインタＰ、Ｑをゆっくりと移動させれば、その移動に従って、グラフ表示領域３７に表示される高さ分布及び位相分布が変動する。これにより、試料上の任意の一次元領域における高さ分布及び位相分布を定量的に把握することができる。また、グラフ表示領域３７において高さ分布のグラフと位相分布のグラフとは同一の横軸目盛に対して上下に並べて表示されるので、同一関心領域に対する高さと位相との関係、或いはその関心領域内の或る位置における高さと位相との関係を、容易に定量的に把握することができる。
【００３３】
また表示処理部２４はグラフ表示領域３７の２つのグラフに縦線（図５、図６では点線であるが実際には異なるカラーで表示された実線）で示される６本のカーソルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆを重ねて表示する。このカーソルは観察者によるマウス等のポインティングデバイスの操作により、横軸方向に移動自在である。これらカーソルはＡ−Ｂ、Ｃ−Ｄ、Ｅ−Ｆと２本ずつが対になっており、表示処理部２４は、対である２本のカーソルで挟まれる区間の幅（距離）、それら各区間における高さの差分、それら各区間における位相の差分、各カーソルの位置における高さの絶対値、各カーソルの位置における位相の特性値などを求めて、それぞれの値を特性値テーブル３８中に表記する。なお、図５の例では、各カーソルＡ〜Ｆの位置における高さの絶対値は求めていない。観察者がポインティングデバイスの操作によりカーソルＡ〜Ｆを適宜の位置に移動させると、その移動操作に応じて、特性値テーブル３８中の数値は変化する。これにより、関心領域中の同一位置に対応する各特性を数値として正確に比較することができる。
【００３４】
なお、実際には試料上の所定領域内の２次元分布データの取得はＸ方向及びＹ方向に連続的に行われるわけではなく、所定間隔離れた地点毎に、つまり離散的に行われる。そのため、カーソルＡ〜Ｆの位置に対応するデータが実際には存在しないということも起こりえるが、その場合には関心領域に沿ってその位置に近い位置で得られたデータを利用して補間処理などを行うことにより、計算上、特性値を求めて特性値テーブル３８に表記すればよい。
【００３５】
以上のように、本実施例のＳＰＭによれば、複数の物理量の２次元分布を反映したカラー３次元画像を観察者が見ながら、簡単な操作・作業で所望の一次元の関心領域を定め、その関心領域全体に亘る、或いは関心領域の中の特定位置における物理量を定量的に確認することができる。
【００３６】
上記実施例のＳＰＭでは、分析結果表示画面３０内のグラフ表示領域３７に、観察者により指定されたポイントＰ、Ｑで規定される関心領域に沿った複数の物理量（高さ、位相）の分布を示すグラフがそれぞれ独立に表示されるようになっているが、１つのグラフ上に複数の物理量の分布を重ねて表示するようにしてもよい。一例として、高さ分布及び位相分布を重ねて表示した場合のグラフを図７に示す。図７では表現できないが、一点鎖線で示しているカーブ（高さ分布）と実線で示しているカーブ（位相分布）とは実際には異なる線色で表され、観察者が容易に識別できるようになっている。
【００３７】
なお、上記実施例はＳＰＭを例に挙げて説明したが、本発明は、試料表面の所定領域に対し複数種の物理量の２次元分布を測定可能な表面分析装置全般に適用できることは明白である。こうした表面分析装置として、具体的には、レーザ顕微鏡、電子線プローブマイクロアナライザなどが挙げられる。
【００３８】
また、上記実施例は本発明の一例にすぎず、本発明の趣旨に沿った範囲で適宜変形や修正、追加を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは明らかである。
【符号の説明】
【００３９】
１…試料
２…試料台
３…スキャナ
４…カンチレバー
５…プローブ
６…変位量算出部
７…スキャナ駆動部
１０…変位検出部
１１…レーザ光源
１２…レンズ
１３…ビームスプリッタ
１４…ミラー
１５…光検出器
２０…パーソナルコンピュータ
２１…制御部
２２…データ処理部
２３…データ記憶部
２４…表示処理部
２５…入力部
２６…表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料上の同一領域から複数種の物理量の２次元分布データを収集し、該データに基づいて表示画面を作成して表示手段に表示する表面分析装置であって、
a)前記複数種の物理量の２次元分布データのうちの任意の第１の物理量の２次元分布データに基づいて前記領域についての３次元画像を作成するとともに、該３次元画像に別の種類である第２の物理量の２次元分布データに基づいて作成した色分布を重ね合わせたカラー３次元画像を作成して表示画面の第１の表示領域に表示する第１表示処理手段と、
b)ユーザによる操作手段の操作に応じて、前記表示画面上に表示されている前記カラー３次元画像上の任意の位置に試料表面と交差する仮想面像を形成して該カラー３次元画像に重畳して表示する仮想面像形成手段と、
c)前記仮想面像と試料表面とが交差する一次元領域を関心領域とし、第１及び第２の物理量の２次元分布データを用いて前記関心領域の延伸方向に沿った第１及び第２の物理量の値の分布又は変化をグラフ化して、前記表示画面の第１の表示領域とは異なる第２の表示領域に表示する第２表示処理手段と、
を備えることを特徴とする表面分析装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表面分析装置であって、
前記仮想面像形成手段は、前記操作手段により前記カラー３次元画像上で試料の上方の任意の位置に２つの点が指定されたとき、該２点を結ぶ線と、それら２点からそれぞれ試料基準面に鉛直に引かれた２本の線とを３つの辺として仮想面像を形成することを特徴とする表面分析装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の表面分析装置であって、
d)ユーザによる前記操作手段の操作に応じて、前記表示画面の第２の表示領域に表示されたグラフ上で前記関心領域上の任意の位置を設定する特定位置設定手段と、
e)前記特定位置設定手段により設定された前記関心領域上の特定位置における第１及び第２の物理量の値をそれら物理量の２次元分布データから求め、それを数値情報として前記表示画面の第２の表示領域又は第１及び第２の表示領域とは異なる第３の表示領域に表示する数値情報提示手段と、
をさらに備えることを特徴とする表面分析装置。
【請求項１】
試料上の同一領域から複数種の物理量の２次元分布データを収集し、該データに基づいて表示画面を作成して表示手段に表示する表面分析装置であって、
a)前記複数種の物理量の２次元分布データのうちの任意の第１の物理量の２次元分布データに基づいて前記領域についての３次元画像を作成するとともに、該３次元画像に別の種類である第２の物理量の２次元分布データに基づいて作成した色分布を重ね合わせたカラー３次元画像を作成して表示画面の第１の表示領域に表示する第１表示処理手段と、
b)ユーザによる操作手段の操作に応じて、前記表示画面上に表示されている前記カラー３次元画像上の任意の位置に試料表面と交差する仮想面像を形成して該カラー３次元画像に重畳して表示する仮想面像形成手段と、
c)前記仮想面像と試料表面とが交差する一次元領域を関心領域とし、第１及び第２の物理量の２次元分布データを用いて前記関心領域の延伸方向に沿った第１及び第２の物理量の値の分布又は変化をグラフ化して、前記表示画面の第１の表示領域とは異なる第２の表示領域に表示する第２表示処理手段と、
を備えることを特徴とする表面分析装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表面分析装置であって、
前記仮想面像形成手段は、前記操作手段により前記カラー３次元画像上で試料の上方の任意の位置に２つの点が指定されたとき、該２点を結ぶ線と、それら２点からそれぞれ試料基準面に鉛直に引かれた２本の線とを３つの辺として仮想面像を形成することを特徴とする表面分析装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の表面分析装置であって、
d)ユーザによる前記操作手段の操作に応じて、前記表示画面の第２の表示領域に表示されたグラフ上で前記関心領域上の任意の位置を設定する特定位置設定手段と、
e)前記特定位置設定手段により設定された前記関心領域上の特定位置における第１及び第２の物理量の値をそれら物理量の２次元分布データから求め、それを数値情報として前記表示画面の第２の表示領域又は第１及び第２の表示領域とは異なる第３の表示領域に表示する数値情報提示手段と、
をさらに備えることを特徴とする表面分析装置。
【図１】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−６３２５５（Ｐ２０１２−６３２５５Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０７８０７（Ｐ２０１０−２０７８０７）
【出願日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
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