顕微鏡システム、観察方法および観察プログラム
【課題】広範囲に渡る試料の観察を容易に行うことができるとともに、迅速かつ正確な観察を行うことが可能な顕微鏡システム、観察方法および観察プログラムを提供する。
【解決手段】試料上の走査単位領域および観察対象領域を設定する。ＣＰＵは観察対象領域内の走査単位領域の個数および位置を設定し、各走査単位領域の形状情報を取得する（ステップＳ２１）。ＣＰＵは、取得した形状情報に基づいて全ての走査単位領域の上面視画像を表示装置に表示させる（ステップＳ２２）。複数の走査単位領域の上面視画像を使用者が手動で連結する場合、ＣＰＵは選択された上面視画像に対するオフセット処理を行う（ステップＳ２７）。オフセット処理は、隣接する走査単位領域の上面視画像の重複領域の画像のピクセルの階調がほぼ等しくなるように一方の上面視画像のピクセルの階調をオフセットすることにより行われる。
【解決手段】試料上の走査単位領域および観察対象領域を設定する。ＣＰＵは観察対象領域内の走査単位領域の個数および位置を設定し、各走査単位領域の形状情報を取得する（ステップＳ２１）。ＣＰＵは、取得した形状情報に基づいて全ての走査単位領域の上面視画像を表示装置に表示させる（ステップＳ２２）。複数の走査単位領域の上面視画像を使用者が手動で連結する場合、ＣＰＵは選択された上面視画像に対するオフセット処理を行う（ステップＳ２７）。オフセット処理は、隣接する走査単位領域の上面視画像の重複領域の画像のピクセルの階調がほぼ等しくなるように一方の上面視画像のピクセルの階調をオフセットすることにより行われる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物の観察位置を指定するための顕微鏡システム、観察方法および観察プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、従来の光学顕微鏡または電子顕微鏡等とは全く異なる原理を利用した走査型プローブ顕微鏡（Scanning Probe Microscope:ＳＰＭ）が開発され、注目を浴びている。
【０００３】
走査型プローブ顕微鏡は、プローブと呼ばれる鋭く尖った探針を自由端に有するカンチレバーを備えている。上記の走査型プローブ顕微鏡の一例である原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscope:ＡＦＭ）においては、探針を試料に近づけると、探針の先端を構成している原子と試料を構成している原子との間に原子間力が生じる。この原子間力によりカンチレバーの自由端が変位する。
【０００４】
このカンチレバーの自由端の変位を電気的に測定しながら、探針を試料に沿って走査させることにより、試料の表面形状を示す三次元的な情報を得ることができる。例えば、カンチレバーの自由端の変位を一定に保つように探針と試料との距離を制御しながら探針を走査させると、探針の先端は試料表面の凹凸に沿って移動するので、探針の先端の位置情報から試料の表面形状を示す三次元的な情報を得ることができる。
【０００５】
なお、走査型プローブ顕微鏡のその他の例としては、探針の原子と試料表面の原子との間に生じる原子間力を用いる代わりに、探針と試料との間に流れるトンネル電流を利用することにより試料表面の三次元的な情報を得ることも可能な走査型トンネル顕微鏡もある。
【０００６】
また、光学顕微鏡と走査型プローブ顕微鏡とが一体化されたプローブ走査装置が開発されている。
【０００７】
ここで、従来のプローブ走査装置の概略を図面を参照しながら説明する。なお、下記に示すプローブ走査装置は、光学顕微鏡と走査型プローブ顕微鏡の一例である原子間力顕微鏡とが一体的に構成されたものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
特許文献１のプローブ走査装置を説明する。図１５は、特許文献１のプローブ走査装置の構成図である。
【０００９】
図１５に示すように、特許文献１のプローブ走査装置は、制御装置８３１、光学顕微鏡８１７および原子間力顕微鏡８００を含む。また、原子間力顕微鏡８００は、カンチレバー８２１、探針８２０およびＸＹＺ微動機構８１９を含む。
【００１０】
このプローブ走査装置においては、試料８１４の表面が光学顕微鏡８１７により観察される。また、ＸＹＺ微動機構８１９に保持されたカンチレバー８２１により探針８２０が試料８１４の表面に沿って走査される。それにより、試料８１４の表面が原子間力顕微鏡８００により観察される。
【００１１】
光学顕微鏡８１７および原子間力顕微鏡８００による試料８１４の観察結果は、制御装置８３１により画像化されるとともに表示装置８３３に表示される。
【００１２】
ＸＹＺ微動機構８１９によるカンチレバー８２１の走査範囲は非常に小さい。そこで、このプローブ走査装置においては、試料８１４はＸＹステージ８１２上に設けられた粗動機構８１３上に載置される。
【００１３】
制御装置８３１は、ＸＹステージ８１２の動作を制御するＸＹステージ制御部８３１ａを有する。ＸＹステージ制御部８３１ａからＸＹステージ８１２に所定数のパルスが与えられると、ＸＹステージ８１２に設けられたステッピングモータが動作する。それにより、ＸＹステージ８１２上の粗動機構８１３および試料８１４が水平方向に大きく移動する。
【００１４】
したがって、上記のプローブ走査装置においては、例えばＸＹステージ８１２により試料８１４を移動させつつ、原子間力顕微鏡８００による観察を行う。これにより、使用者は、複数回に渡って取得された観察結果を連結することにより広い範囲で原子間力顕微鏡による試料８１４の観察を行うことができる。
【特許文献１】特開２００３−２８７７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、ＸＹステージ８１２により試料８１４を移動させつつ、原子間力顕微鏡８００による試料８１４の観察を行う際には、試料載置面のわずかな傾斜により以下のような弊害が生じる。
【００１６】
図１６は、試料載置面のわずかな傾斜が原子間力顕微鏡による試料８１４の観察結果に与える影響を説明するための図である。図１６において、水平面内で直交する２方向をＸ方向およびＹ方向とし、Ｘ方向およびＹ方向に垂直な方向をＺ方向とする。また、以下の説明では、上記のＸＹステージ８１２および粗動機構８１３を試料載置台ＳＴと総称する。
【００１７】
図１６（ａ）に示すように、試料載置台ＳＴ上に試料８１４が載置されている状態で、例えば第１の領域ＪＡ１を原子間力顕微鏡８００により観察する。その後、図１６（ｂ）に示すように、試料載置台ＳＴを太線矢印で示すように大きく移動させ、第２の領域ＪＡ２を原子間力顕微鏡８００により観察する。
【００１８】
ここで、試料載置台ＳＴの試料載置面ＳＦは、ＸＹ平面に平行であるべきである。しかしながら、実際には、試料載置面ＳＦはわずかな角度θｊで傾斜している場合がある。
【００１９】
このように、傾斜する試料載置面ＳＦに試料８１４が載置された状態で、試料８１４がその傾斜方向に移動されると、試料８１４の任意の観察点ｍｃにおけるＺ方向位置が、移動前と移動後とで所定の高さＤＨ分変化する。
【００２０】
例えば、試料載置面ＳＦの傾斜角度θｊが１／６０度である場合、試料８１４の観察点ｍｃがその傾斜方向に２００μｍ移動すると、観察点ｍｃはＺ方向に約５８ｎｍ移動する。
【００２１】
原子間力顕微鏡８００は、試料８１４の表面形状をＺ方向における高さ情報として、数十ｎｍのオーダで読み取る。したがって、試料載置台ＳＴで試料８１４を移動させることにより複数回に渡って取得された観察結果を連結する際に、数十ｎｍの測定誤差が生じると、各観察結果の連結作業が困難となる。
【００２２】
そのため、従来のプローブ走査装置では、広範囲に渡る複数の観察結果を連結する作業に熟練を要するとともに、迅速かつ正確な観察を行うことが困難であった。
【００２３】
本発明の目的は、広範囲に渡る試料の観察を容易に行うことができるとともに、迅速かつ正確な観察を行うことが可能な顕微鏡システム、観察方法および観察プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
（１）第１の発明に係る顕微鏡システムは、試料が載置される試料載置台と、試料載置台に載置された試料の表面に沿って探針を走査させることにより試料の走査された領域の高さに関する情報を高さ情報として取得する走査型プローブ顕微鏡と、試料載置台に載置された試料の高さ情報を取得するための走査単位領域を重複領域を設けつつ複数の位置に設定する設定手段と、設定手段により複数の位置に設定された走査単位領域において走査型プローブ顕微鏡により取得された高さ情報を階調を有する画像としてそれぞれ表示する表示手段と、表示手段により表示された複数の走査単位領域の画像のうち隣接する走査単位領域の画像の重複領域で互いに対応する部分が等しい階調を有するように走査単位領域の画像の階調を補正する補正手段と、表示手段において隣接する走査単位領域の画像を重複領域で重ね合わせることにより隣接する走査単位領域の画像を連結するための連結手段とを備えるものである。
【００２５】
この発明に係る顕微鏡システムにおいては、設定手段が、試料載置台に載置された試料の高さ情報を取得するための走査単位領域を重複領域を設けつつ複数の位置に設定する。
【００２６】
設定手段により複数の位置に設定された走査単位領域において、試料載置台に載置された試料の表面に沿って探針が走査されることにより、試料の表面の高さに関する情報が高さ情報として走査型プローブ顕微鏡により取得される。
【００２７】
走査型プローブ顕微鏡により取得された高さ情報が、階調を有する画像として表示手段によりそれぞれ表示される。
【００２８】
補正手段は、表示手段により表示された複数の走査単位領域の画像のうち隣接する走査単位領域の重複領域で互いに対応する部分が等しい階調を有するように走査単位領域の画像の階調を補正する。
【００２９】
連結手段は、表示手段において隣接する走査単位領域の画像を重複領域で重ね合わせることにより隣接する走査単位領域の画像を連結する。
【００３０】
このように、走査単位領域の画像の階調が補正されることにより、使用者が隣接する走査単位領域の重複領域のパターンを容易に認識することができる。それにより、使用者は隣接する走査単位領域の画像を重複領域で容易に連結することができる。したがって、試料の迅速かつ正確な観察が可能となる。
【００３１】
また、複数の走査単位領域の画像を容易に連結することができるので、使用者は、広範囲に渡る試料の領域を容易に観察することができる。
【００３２】
（２）補正手段は、連結手段による隣接する走査単位領域の画像の連結後、連結された複数の走査単位領域の画像の階調を表示装置で表示可能な階調の範囲内となるように補正してもよい。
【００３３】
この場合、連結手段による隣接する走査単位領域の画像の連結後、連結された複数の走査単位領域の画像の階調が、表示装置で表示可能な階調の範囲内となるように補正手段により補正される。これにより、連結された複数の走査単位領域の画像の階調が正確に表示される。
【００３４】
（３）顕微鏡システムは、試料載置台に載置された試料の画像を取得する光学顕微鏡をさらに備えてもよい。
【００３５】
この場合、光学顕微鏡により試料載置台に載置された試料の画像が取得される。それにより、使用者は、試料載置台に載置された試料において観察すべき領域を光学顕微鏡により探索することができる。
【００３６】
（４）表示手段は、光学顕微鏡により取得された画像を表示してもよい。この場合、光学顕微鏡により取得された画像および走査型プローブ顕微鏡により取得された高さ情報に基づく階調を有する画像が表示手段により表示される。
【００３７】
それにより、使用者は、光学顕微鏡により取得された画像および走査型プローブ顕微鏡により取得された高さ情報に基づく階調を有する画像を個別の表示装置を用いることなく容易に視認することができる。
【００３８】
（５）第２の発明に係る観察方法は、試料載置台に載置された試料の表面に沿って探針を走査させることにより試料の高さに関する情報を高さ情報として取得する顕微鏡システムを用いた観察方法であって、試料載置台に載置された試料の高さ情報を取得するための走査単位領域を重複領域を設けつつ複数の位置に設定するステップと、試料載置台に載置された試料の表面に沿って探針を走査させることにより試料の走査された領域の高さに関する情報を高さ情報として取得するステップと、複数の位置に設定された走査単位領域において取得された高さ情報を階調を有する画像としてそれぞれ表示するステップと、表示された複数の走査単位領域の画像のうち隣接する走査単位領域の画像の重複領域で互いに対応する部分が等しい階調を有するように走査単位領域の画像の階調を補正するステップと、隣接する走査単位領域の画像を重複領域で重ね合わせることにより隣接する走査単位領域を連結するためのステップとを備えるものである。
【００３９】
この発明に係る観察方法においては、試料載置台に載置された試料の高さ情報を取得するための走査単位領域が、重複領域を設けつつ複数の位置に設定される。
【００４０】
複数の位置に設定された走査単位領域において、試料載置台に載置された試料の表面に沿って探針が走査されることにより、試料の表面の高さに関する情報が高さ情報として取得される。取得された高さ情報が、階調を有する画像としてそれぞれ表示される。
【００４１】
表示された複数の走査単位領域の画像のうち隣接する走査単位領域の重複領域で互いに対応する部分が等しい階調を有するように走査単位領域の画像の階調が補正される。
【００４２】
隣接する走査単位領域の画像が重複領域で重ね合わせられることにより隣接する走査単位領域の画像が連結される。
【００４３】
このように、走査単位領域の画像の階調が補正されることにより、使用者が隣接する走査単位領域の重複領域のパターンを容易に認識することができる。それにより、使用者は隣接する走査単位領域の画像を重複領域で容易に連結することができる。したがって、試料の迅速かつ正確な観察が可能となる。
【００４４】
また、複数の走査単位領域の画像を容易に連結することができるので、使用者は、広範囲に渡る試料の領域を容易に観察することができる。
【００４５】
（６）第３の発明に係る観察プログラムは、試料載置台に載置された試料の表面に沿って探針を走査させることにより試料の高さに関する情報を高さ情報として取得する顕微鏡システムを制御するコンピュータにより実行可能な観察プログラムであって、試料載置台に載置された試料の高さ情報を取得するための走査単位領域を重複領域を設けつつ複数の位置に設定する処理と、試料載置台に載置された試料の表面に沿って探針を走査させることにより試料の走査された領域の高さに関する情報を高さ情報として取得する処理と、複数の位置に設定された走査単位領域において取得された高さ情報を階調を有する画像としてそれぞれ表示する処理と、表示された複数の走査単位領域の画像のうち隣接する走査単位領域の画像の重複領域で互いに対応する部分が等しい階調を有するように走査単位領域の画像の階調を補正する処理と、隣接する走査単位領域の画像を重複領域で重ね合わせることにより隣接する走査単位領域を連結するための処理とを、コンピュータに実行させるものである。
【００４６】
この発明に係る観察プログラムにおいては、試料載置台に載置された試料の高さ情報を取得するための走査単位領域が、重複領域を設けつつ複数の位置に設定される。
【００４７】
複数の位置に設定された走査単位領域において、試料載置台に載置された試料の表面に沿って探針が走査されることにより、試料の表面の高さに関する情報が高さ情報として取得される。取得された高さ情報が、階調を有する画像としてそれぞれ表示される。
【００４８】
表示された複数の走査単位領域の画像のうち隣接する走査単位領域の重複領域で互いに対応する部分が等しい階調を有するように走査単位領域の画像の階調が補正される。
【００４９】
隣接する走査単位領域の画像が重複領域で重ね合わせられることにより隣接する走査単位領域の画像が連結される。
【００５０】
このように、走査単位領域の画像の階調が補正されることにより、使用者が隣接する走査単位領域の重複領域のパターンを容易に認識することができる。それにより、使用者は隣接する走査単位領域の画像を重複領域で容易に連結することができる。したがって、試料の迅速かつ正確な観察が可能となる。
【００５１】
また、複数の走査単位領域の画像を容易に連結することができるので、使用者は、広範囲に渡る試料の領域を容易に観察することができる。
【発明の効果】
【００５２】
本発明に係る顕微鏡システム、観察方法および観察プログラムにおいては、試料載置台に載置された試料の高さ情報を取得するための走査単位領域が、重複領域を設けられつつ複数の位置に設定される。
【００５３】
複数の位置に設定された走査単位領域において、試料載置台に載置された試料の表面に沿って探針が走査されることにより、試料の表面の高さに関する情報が高さ情報として取得される。取得された高さ情報が、階調を有する画像としてそれぞれ表示される。
【００５４】
表示された複数の走査単位領域の画像のうち隣接する走査単位領域の重複領域で互いに対応する部分が等しい階調を有するように走査単位領域の画像の階調が補正される。
【００５５】
隣接する走査単位領域の画像が重複領域で重ね合わせられることにより隣接する走査単位領域の画像が連結される。
【００５６】
このように、走査単位領域の画像の階調が補正されることにより、使用者が隣接する走査単位領域の重複領域のパターンを容易に認識することができる。それにより、使用者は隣接する走査単位領域の画像を重複領域で容易に連結することができる。したがって、試料の迅速かつ正確な観察が可能となる。
【００５７】
また、複数の走査単位領域の画像を容易に連結することができるので、使用者は、広範囲に渡る試料の領域を容易に観察することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
本発明の一実施の形態に係る顕微鏡システム、観察方法および観察プログラムについて、図面を参照しつつ説明する。
【００５９】
（１） 顕微鏡システムの構成
図１は、本発明の一実施の形態に係る顕微鏡システムの外観を示す図である。図１に示すように、本実施の形態に係る顕微鏡システム１は、プローブ走査装置１Ａおよびパーソナルコンピュータ１Ｂからなる。プローブ走査装置１Ａおよびパーソナルコンピュータ１Ｂは、互いにケーブルｃａにより接続されている。
【００６０】
図１では、プローブ走査装置１Ａが斜視図で示され、パーソナルコンピュータ１Ｂは正面図で示されている。ここで、プローブ走査装置１Ａの斜視図において、水平面内で直交する２方向をＸ方向およびＹ方向とし、Ｘ方向およびＹ方向に垂直な方向をＺ方向とする。これらのＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の定義は、後述する図２、図４、図６および図１４においても同様である。
【００６１】
（１−ａ） プローブ走査装置の構成
プローブ走査装置１Ａについて説明する。図２は、図１のプローブ走査装置１Ａの組立て斜視図である。
【００６２】
図１および図２に示すように、本実施の形態に係るプローブ走査装置１Ａは、原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscope:ＡＦＭ）１０および光学顕微鏡２０を一体的に備える。原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０は、顕微鏡連結部材４０に取り付けられ、ベース筐体部５０により保持される。
【００６３】
図２に示すように、ベース筐体部５０は、ＸＹ平面に平行となるように配置される底板５１を有する。底板５１の四隅には、Ｚ方向に延びる支持脚５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄが取り付けられている。また、底板５１の四辺には、４つの支持脚５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄおよび底板５１を取り囲むように補強板５２が取り付けられている。
【００６４】
プローブ走査装置１Ａの組立て時において、４つの支持脚５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄの上端部には、それぞれ弾性部材５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄが取り付けられる。
【００６５】
顕微鏡連結部材４０は、ＡＦＭ固定部材４１と光学顕微鏡固定部材４２とが一体的に形成された構造を有する。ＡＦＭ固定部材４１は、略箱形状を有し、内部に試料載置台収容空間４１ｓを有する。光学顕微鏡固定部材４２は角筒形状を有し、内部に光学顕微鏡収容空間４２ｓを有する。
【００６６】
顕微鏡連結部材４０においては、ＡＦＭ固定部材４１に原子間力顕微鏡１０が取り付けられ、光学顕微鏡固定部材４２に光学顕微鏡２０が取り付けられる。これにより、原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０が一体的に連結される。
【００６７】
顕微鏡連結部材４０への原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０の取り付けの詳細は後述する。
【００６８】
原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０が連結された状態で、ＸＹ平面内における顕微鏡連結部材４０の上端部側の四隅が被支持部４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄとして各弾性部材５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄの上端部に取り付けられる。
【００６９】
これにより、図１に示すように、顕微鏡連結部材４０により互いに連結された原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０が、ベース筐体部５０により弾性的に保持される。
【００７０】
原子間力顕微鏡１０は、ＡＦＭスキャナ１１および試料載置台３０を備える。ＡＦＭスキャナ１１は、顕微鏡連結部材４０のＡＦＭ固定部材４１上に取り付けられる。
【００７１】
具体的には、図２に示すように、ＡＦＭ固定部材４１の上端部にＡＦＭスキャナ支持部４４が形成されている。ＡＦＭスキャナ支持部４４は、平面視でＬ字状をなし、水平な上面を有する。この上面上にＡＦＭスキャナ１１が取り付けられる。
【００７２】
ＡＦＭスキャナ１１の下部には、図１に示すように、ミラーホルダ２６および図示しないカンチレバー保持部が設けられている。ミラーホルダ２６は光学顕微鏡２０のミラー２５を保持し、カンチレバー保持部は後述する探針が設けられたカンチレバーを保持する。
【００７３】
原子間力顕微鏡１０による試料Ｍの観察時には、カンチレバーのＺ方向の変位、すなわち後述する圧電素子１１０（図４）に連結されたカンチレバー保持部のＺ方向の変位がケーブルｃａを通じてパーソナルコンピュータ１Ｂに送られる。それにより、パーソナルコンピュータ１Ｂは後述する表示装置にカンチレバーの変位に基づく画像を表示する。
【００７４】
ＡＦＭスキャナ１１のカンチレバーに設けられている探針を試料Ｍの表面に沿って走査させる構成の詳細は後述する。
【００７５】
図２に示すように、試料載置台３０は顕微鏡連結部材４０の試料載置台収容空間４１ｓに収容される。試料載置台３０は、移動プレート３０ａ、Ｚ方向移動機構３０ｂおよびＸＹ方向移動機構３０ｃを含む。
【００７６】
図２によれば、ＸＹ方向移動機構３０ｃ上にＺ方向移動機構３０ｂが設けられ、Ｚ方向移動機構３０ｂ上に移動プレート３０ａが設けられている。
【００７７】
ＸＹ方向移動機構３０ｃは２つのモータＭａ，Ｍｂを有する。また、Ｚ方向移動機構３０ｂは図示しない１つのモータを有する。これらの３つのモータは、後述の図３の動作制御部８１に接続されている。動作制御部８１には、後述の図３のＸ方向電動スイッチＳＷ１、Ｙ方向電動スイッチＳＷ２およびＺ方向電動スイッチＳＷ３が接続されている。図１および図２では、これらのスイッチＳＷ１〜ＳＷ３を図示しないが、実際はプローブ走査装置１Ａの正面側に各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３が設けられる。
【００７８】
上記のＸ方向電動スイッチＳＷ１、Ｙ方向電動スイッチＳＷ２およびＺ方向電動スイッチＳＷ３に代えて、移動プレート下降スイッチ、最下点スイッチおよび照明スイッチを設けてもよい。
【００７９】
この場合、移動プレート下降スイッチは、試料Ｍが載置された移動プレート３０ａを下降させるために用いられる。最下点スイッチは、試料Ｍが載置された移動プレート３０ａを移動プレート３０ａがＺ方向で移動可能な最下点に移動させるために用いられる。照明スイッチは、プローブ走査装置１Ａ内に設けられる照明（図示せず）をオンまたはオフするために用いられる。
【００８０】
使用者は、Ｚ方向電動スイッチＳＷ３を操作することによりＺ方向移動機構３０ｂを動作させる。これにより、試料Ｍが載置された移動プレート３０ａをＺ方向（鉛直方向）に移動させることができる。
【００８１】
また、使用者は、Ｘ方向電動スイッチＳＷ１およびＹ方向電動スイッチＳＷ２を操作することによりＸＹ方向移動機構３０ｃを動作させる。これにより、試料Ｍが載置された移動プレート３０ａをＸ方向およびＹ方向（水平方向）に移動させることができる。
【００８２】
光学顕微鏡２０は、レンズ格納部２１、光軸変換部２２、電動ズーム鏡筒２３、ＣＣＤ（電荷結合素子）カメラボックス２４、ミラー２５（図１）、ミラーホルダ２６（図１）および遊動台座２７を備える。光軸変換部２２は光軸変換ミラー２２ａを内蔵する。
【００８３】
電動ズーム鏡筒２３は、後述の図３のズーム調整装置２３１およびフォーカス調整装置２３２を内蔵する。また、ＣＣＤカメラボックス２４は後述の図３のＣＣＤカメラ２４１を内蔵する。
【００８４】
光学顕微鏡２０のレンズ格納部２１は、光軸変換部２２に取り付けられ、光軸変換部２２は、電動ズーム鏡筒２３の上端部に取り付けられている。電動ズーム鏡筒２３の下端部にＣＣＤカメラボックス２４が設けられている。光軸変換部２２の内部では、光軸変換ミラー２２ａが電動ズーム鏡筒２３の軸心の延長線上に配置されている。
【００８５】
光学顕微鏡２０の電動ズーム鏡筒２３は、Ｚ方向に平行な軸に対してやや傾斜するように遊動台座２７により支持される。
【００８６】
遊動台座２７が、顕微鏡連結部材４０の光学顕微鏡固定部材４２上に取り付けられる。これにより、遊動台座２７に支持された電動ズーム鏡筒２３が光学顕微鏡収容空間４２ｓ内に収容される。
【００８７】
なお、遊動台座２７の光学顕微鏡固定部材４２上への取り付けは、接続部材４２ｃ（図１）を光学顕微鏡固定部材４２の上面にネジ止めし、固定された接続部材４２ｃに遊動台座２７をネジ止めすることにより行う。
【００８８】
遊動台座２７は、図示しない２つの移動機構を有する。一方の移動機構は、電動ズーム鏡筒２３およびそれに取り付けられた各構成部をＹ方向に移動させることができる。また、他方の移動機構は、電動ズーム鏡筒２３およびそれに取り付けられた各構成部を電動ズーム鏡筒２３の軸心に沿う方向に移動させることができる。
【００８９】
２つの移動機構は、ともに光学顕微鏡固定部材４２上に設けられる光学顕微鏡移動操作部６０に接続される。図１に示すように、光学顕微鏡移動操作部６０には、Ｙ方向操作ノブ６０ａおよび上下方向操作ノブ６０ｂが設けられている。
【００９０】
Ｙ方向操作ノブ６０ａは遊動台座２７の一方の移動機構を操作するために設けられ、上下方向操作ノブ６０ｂは遊動台座２７の他方の移動機構を操作するために設けられる。
【００９１】
これにより、使用者は、Ｙ方向操作ノブ６０ａを操作することにより光学顕微鏡２０をＹ方向に移動させることができる。また、使用者は、上下方向操作ノブ６０ｂを操作することにより光学顕微鏡２０を電動ズーム鏡筒２３の軸心に沿う方向に移動させることができる。
【００９２】
ここで、試料Ｍが試料載置台３０上に載置された状態で、ミラー２５は試料Ｍの上方に位置する。この場合、図示しない光源から発せられる照明光が試料Ｍに照射され、その試料Ｍからの反射光がミラー２５に照射される。
【００９３】
試料Ｍからの反射光は、ミラー２５により反射され、レンズ格納部２１内のレンズを通して光軸変換部２２内の光軸変換ミラー２２ａにより反射される。光軸変換ミラー２２ａによる反射光は、電動ズーム鏡筒２３を通してＣＣＤカメラボックス２４に取り込まれる。それにより、ＣＣＤカメラボックス２４内のＣＣＤカメラに試料Ｍの画像が形成される。
【００９４】
光学顕微鏡２０による試料Ｍの観察時には、ＣＣＤカメラに形成された試料Ｍの画像がケーブルｃａを通じてパーソナルコンピュータ１Ｂに送られる。それにより、パーソナルコンピュータ１Ｂは後述する表示装置に試料Ｍの画像を表示する。
【００９５】
（１−ｂ） 顕微鏡システムの制御系
顕微鏡システム１の制御系について説明する。図３は、顕微鏡システム１の制御系を説明するためのブロック図である。
【００９６】
図３に示すように、本実施の形態に係る顕微鏡システム１において、プローブ走査装置１Ａは、原子間力顕微鏡１０、光学顕微鏡２０、インターフェイス部８０、動作制御部８１、記憶部８２、Ｘ方向電動スイッチＳＷ１、Ｙ方向電動スイッチＳＷ２およびＺ方向電動スイッチＳＷ３を備える。
【００９７】
原子間力顕微鏡１０はＡＦＭスキャナ１１および試料載置台３０を含み、光学顕微鏡２０はズーム調整装置２３１、フォーカス調整装置２３２およびＣＣＤカメラ２４１を含む。
【００９８】
プローブ走査装置１Ａにおいて、上記の各構成部は互いに電気的に接続されている。インターフェイス部８０はケーブルｃａを介してパーソナルコンピュータ１Ｂに接続されている。
【００９９】
動作制御部８１は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）またはマイクロコンピュータ等を含み、プローブ走査装置１Ａ内の他の構成部の動作を制御する。
【０１００】
記憶部８２は、例えばメモリからなり、各構成部の動作に関するプログラムを記憶する。
【０１０１】
試料載置台３０は、Ｘ方向移動モータ、Ｙ方向移動モータおよびＺ方向移動モータを有する。これらのモータは、それぞれ、図２のモータＭａ、モータＭｂおよびＺ方向移動機構３０ｂのモータに相当する。
【０１０２】
使用者によりＸ方向電動スイッチＳＷ１が操作されると、動作制御部８１はＸ方向移動モータを動作させる。使用者によりＹ方向電動スイッチＳＷ２およびＺ方向電動スイッチＳＷ３が操作された場合も、同様に、動作制御部８１はＹ方向移動モータおよびＺ方向移動モータを動作させる。
【０１０３】
その結果、上述のように、図１の試料Ｍが載置された移動プレート３０ａをＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向に移動させることが可能となる。
【０１０４】
図３において、光学顕微鏡２０に含まれるズーム調整装置２３１は光学顕微鏡２０の倍率を調整する。また、フォーカス調整装置２３２は光学顕微鏡２０の焦点位置を調整する。
【０１０５】
使用者が後述するパーソナルコンピュータ１Ｂの入力装置９５により光学顕微鏡２０の倍率を入力すると、パーソナルコンピュータ１Ｂから動作制御部８１に光学顕微鏡２０の倍率を示す信号が与えられる。これにより、動作制御部８１は、与えられた信号に基づいてズーム調整装置２３１を動作させる。その結果、光学顕微鏡２０の倍率が調整される。
【０１０６】
また、使用者が後述するパーソナルコンピュータ１Ｂの入力装置９５により光学顕微鏡２０の焦点位置を入力すると、パーソナルコンピュータ１Ｂから動作制御部８１に光学顕微鏡２０の焦点位置を示す信号が与えられる。これにより、動作制御部８１は、与えられた信号に基づいてフォーカス調整装置２３２を動作させる。その結果、光学顕微鏡２０の焦点位置が調整される。
【０１０７】
光学顕微鏡２０のＣＣＤカメラ２４１は、試料Ｍの画像をパーソナルコンピュータ１Ｂに出力する。これにより、後述するパーソナルコンピュータ１Ｂの表示装置９１に光学顕微鏡２０により観察される試料Ｍの画像が表示される。
【０１０８】
以下の説明において、後述する表示装置９１に表示される画像のうち、光学顕微鏡２０により観察された試料Ｍの画像を光顕画像と呼ぶ。
【０１０９】
パーソナルコンピュータ１Ｂは、インターフェイス部９０、表示装置９１、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）９２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）９３、ＣＰＵ９４、入力装置９５、記録媒体駆動装置９６および外部記憶装置９７を備える。
【０１１０】
インターフェイス部９０は、ケーブルｃａを介してプローブ走査装置１Ａに接続されている。
【０１１１】
表示装置９１は、液晶表示パネルまたはＣＲＴ（陰極線管）等からなり、原子間力顕微鏡１０により観察される試料Ｍの表面形状に基づく画像および上述の光顕画像を表示する。
【０１１２】
ＲＯＭ９２にはシステムプログラムが記憶される。記録媒体駆動装置９６は、ＣＤ（コンパクトディスク）ドライブ、ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）ドライブ等からなり、ＣＤ、ＤＶＤドライブ等の記録媒体９８に対してデータの読み書きを行う。
【０１１３】
記録媒体９８には、後述する設定プログラムおよび連結プログラムが記録されている。
【０１１４】
入力装置９５は、キーボードおよびマウス等からなり、使用者が種々の指令およびデータの入力をするために用いられる。本実施の形態では、例えば原子間力顕微鏡１０による後述の走査単位領域および観察対象領域の寸法がキーボードまたはマウスにより入力される。詳細は後述する。
【０１１５】
外部記憶装置９７は、ハードディスク装置等からなり、記録媒体駆動装置９６を介して記録媒体９８から読み込まれた設定プログラムおよび連結プログラムを記憶する。
【０１１６】
ＣＰＵ９４は、外部記憶装置９７に記憶された設定プログラムおよび連結プログラムをＲＡＭ９３上で実行し、パーソナルコンピュータ１Ｂの各構成部を制御するとともに、プローブ走査装置１Ａに種々の信号を出力する。それにより、プローブ走査装置１Ａの動作制御部８１を介してプローブ走査装置１Ａの動作を制御することができる。
【０１１７】
なお、記録媒体９８の代わりにＲＯＭ等の半導体メモリ、ハードディスク装置等の他の記録媒体を用いてもよい。また、プログラムをインターネットを通して外部記憶装置９７にダウンロードしてもよい。
【０１１８】
（１−ｃ） コンタクトモードを用いる原子間力顕微鏡の制御系の詳細
プローブ走査装置１Ａの原子間力顕微鏡１０の制御系の詳細を説明する。ここで、コンタクトモードとは、原子間力顕微鏡１０において、後述の探針を試料Ｍに接触する位置まで近付けて試料表面に沿って走査させる観察モードである。
【０１１９】
図４は、図１の原子間力顕微鏡１０のコンタクトモードを用いる場合の制御系を示すブロック図である。
【０１２０】
原子間力顕微鏡１０は、板バネ状のカンチレバー１００、探針１０１および圧電素子１１０を含む。
【０１２１】
カンチレバー１００の先端に探針１０１が設けられている。この探針１０１を試料Ｍに近付けると、探針１０１と試料Ｍとの間に原子間力が生じ、カンチレバー１００が上下方向にたわむ。
【０１２２】
ＡＦＭスキャナ１１内に設けられた圧電素子１１０により試料Ｍ表面に沿った探針１０１の走査が行われる。圧電素子１１０は、試料Ｍ表面に沿って探針１０１を走査させるために、カンチレバー１００をＸ方向およびＹ方向に移動させる。
【０１２３】
なお、探針１０１を固定した状態で試料載置台３０の移動プレート３０ａ（図１）をＸ方向およびＹ方向に移動させることにより、試料Ｍ表面に沿った探針１０１の走査を行ってもよい。また、圧電素子１１０の代わりにボイスコイルモータを用いてもよい。
【０１２４】
圧電素子１１０は、カンチレバー１００のたわみ量を一定に保つように、すなわち、探針１０１と試料Ｍとの間に生じる原子間力を一定に保つようにカンチレバー１００をＺ軸方向に動作させる。探針１０１と試料Ｍとの間の原子間力を一定に保つために圧電素子１１０に印加した電圧値の変化に基づいてＺ方向におけるカンチレバー１００の位置情報が取得される。この位置情報から試料Ｍの３次元的な表面形状に関する形状情報が取得される。これにより、その形状情報を画像化することが可能となる。
【０１２５】
圧電素子１１０によりカンチレバー１００をＸ方向およびＹ方向に移動させることができる範囲は限られている。本実施の形態において、圧電素子１１０は、例えばＸ方向およびＹ方向にそれぞれ２００μｍの範囲内（２００μｍ×２００μｍの矩形領域内）でカンチレバー１００を移動させる。
【０１２６】
この場合、原子間力顕微鏡１０において一回当り探針１０１が走査されることにより観察される試料Ｍ上の領域の最大寸法は、圧電素子１１０によりカンチレバー１００が移動可能な２００μｍ×２００μｍとなる。
【０１２７】
したがって、例えば使用者が、試料Ｍ上の２００μｍ×２００μｍよりも大きい寸法の領域を観察したい場合には、移動プレート３０ａを移動させつつ探針１０１の走査を繰り返す。それにより、複数の領域の形状情報が取得される。そして、取得された形状情報を連結することにより、使用者は所望の領域を観察することができる。
【０１２８】
なお、後述するように、一回当り探針１０１が走査されることにより観察可能な試料Ｍ上の領域の寸法は、使用者が自由に設定可能である。したがって、使用者は、試料Ｍ上の２００μｍ×２００μｍよりも小さい寸法の領域を観察したい場合でも、探針１０１の走査を複数回に渡って繰り返し、取得される複数の形状情報を連結して試料Ｍを観察してもよい。
【０１２９】
以下の説明において、一回当り探針１０１が走査されることにより観察される試料Ｍ上の領域を走査単位領域と呼ぶ。
【０１３０】
圧電素子１１０は、動作制御部８１により制御される。動作制御部８１は、ＣＰＵ１３１、変位検出部１３２、Ｚ方向サーボ回路１３３およびＸ−Ｙ方向サーボ回路１３４を含む。
【０１３１】
Ｚ方向サーボ回路１３３は、カンチレバー１００の探針１０１がＺ方向に動作するように圧電素子１１０を制御する。また、Ｘ−Ｙ方向サーボ回路１３４は、カンチレバー１００の探針１０１がＸ方向およびＹ方向に移動するように圧電素子１１０を制御する。変位検出部１３２については後述する。
【０１３２】
ここで、試料Ｍ表面の凹凸により生じるカンチレバー１００のたわみ量を一定に保つための原子間力顕微鏡１０における動作について説明する。
【０１３３】
カンチレバー１００には、例えば歪ゲージ等を含む変位センサが内蔵される。これにより、カンチレバー１００の微小なたわみ量に応じた信号が出力される。
【０１３４】
変位センサの出力信号は、動作制御部８１の変位検出部１３２に与えられる。それにより、変位検出部１３２はカンチレバー１００のたわみ量を検出する。
【０１３５】
動作制御部８１のＣＰＵ１３１は、変位検出部１３２により検出されたカンチレバー１００のたわみ量に基づいて、このたわみ量を一定に保つように圧電素子１１０を制御する。
【０１３６】
動作制御部８１は、図３のインターフェイス部８０を介してパーソナルコンピュータ１Ｂに接続されている。これにより、上述のように、カンチレバー１００のＺ方向の変位（カンチレバー保持部のＺ方向の変位）がケーブルｃａを通じてパーソナルコンピュータ１Ｂに送られる。それにより、パーソナルコンピュータ１Ｂの図３の表示装置９１に、試料Ｍの３次元的な形状情報に基づく画像が映し出される。
【０１３７】
以下の説明において、表示装置９１に表示される画像のうち、原子間力顕微鏡１０により観察された試料Ｍの３次元的な形状情報に基づく画像を形状画像と呼ぶ。
【０１３８】
なお、本実施の形態においては、原子間力顕微鏡１０の観察モードとして、コンタクトモードを用いているが、これに限定されるものではなく、探針１０１を試料Ｍに接触させることなく探針１０１を共振させ、試料Ｍ表面の近傍を走査させるノンコンタクトモード（ダンピングモード）を用いてもよい。
【０１３９】
上記では、カンチレバー１００のたわみ量を検出するために、カンチレバー１００に変位センサを内蔵する自己検知方式が用いられているが、レーザ光をカンチレバー１００に照射し、カンチレバー１００からの反射光を光検出器により検出してカンチレバー１００のたわみ量を検出する光てこ方式を用いてもよい。
【０１４０】
（２） 顕微鏡システムの操作手順
顕微鏡システム１による試料Ｍの観察手順について説明する。図５は、本発明の一実施の形態に係る顕微鏡システム１の操作手順の一例を示すフローチャートである。以下の説明において、観察対象領域とは、原子間力顕微鏡１０を用いて試料Ｍを観察するときの試料Ｍ上の領域をいう。
【０１４１】
図５に示すように、使用者は、図１の試料載置台３０の移動プレート３０ａ上に試料Ｍを載置し（ステップＳ１）、光学顕微鏡２０による試料Ｍの観察を行う（ステップＳ２）。
【０１４２】
このステップＳ２において、使用者は、例えば原子間力顕微鏡１０による試料Ｍの観察対象領域の探索を行う（ステップＳ２ａ）。また、使用者は光学顕微鏡２０の倍率の調整等も行う。
【０１４３】
なお、原子間力顕微鏡１０による試料Ｍの観察対象領域の探索時において、使用者は例えば光学顕微鏡２０の位置調整を行う。具体的には、上述の圧電素子１１０により探針１０１が移動可能な領域の中心と、光学顕微鏡２０による観察視野の中心とが一致するように、光学顕微鏡２０の位置を調整する。この位置調整は、使用者が図１のＹ方向操作ノブ６０ａおよび上下方向操作ノブ６０ｂを操作することにより行われる。
【０１４４】
次いで、使用者は、原子間力顕微鏡１０による観察条件の設定を行う（ステップＳ３）。
【０１４５】
本実施の形態において、観察条件の設定には、走査単位領域の寸法設定（ステップＳ３ａ）、ならびに観察対象領域の指定および寸法設定（ステップＳ３ｂ）が含まれる。
【０１４６】
ここで、原子間力顕微鏡１０における走査単位領域の寸法設定は、例えば使用者が図３の入力装置９５のキーボードを用いて所望の値を入力することにより行われる。
【０１４７】
原子間力顕微鏡１０における観察対象領域の指定は、例えば使用者が入力装置９５のマウスを用いて図３の表示装置９１に表示される光顕画像の所望の領域をクリック操作またはドラッグ操作することにより行われる。この場合、使用者のクリック操作またはドラッグ操作により指定される光顕画像の領域に対応する試料Ｍの領域が観察対象領域として指定される。
【０１４８】
観察対象領域の指定は、使用者が移動プレート３０ａをＸ方向およびＹ方向に移動させつつ、入力装置９５のマウスを用いて表示装置９１に表示される光顕画像の所望の領域でクリック操作することにより指定されてもよい。
【０１４９】
原子間力顕微鏡１０における観察対象領域の寸法設定は、例えば使用者が図３の入力装置９５のキーボードを用いて所望の値を入力することにより行われる。また、この寸法設定は、使用者がマウスを用いて表示装置９１に表示される光顕画像の所望の領域をクリック操作またはドラッグ操作することにより行われてもよい。
【０１５０】
なお、上記において、使用者が走査単位領域の寸法を設定し、観察対象領域の寸法を設定した場合には、図３のパーソナルコンピュータ１ＢのＣＰＵ９４は、設定された観察対象領域を観察するために必要な走査単位領域の個数と、観察対象領域内での走査単位領域の位置と、後述する重複領域の寸法とを自動的に設定する。詳細は後述する。
【０１５１】
上記の他、使用者は原子間力顕微鏡１０による観察条件の設定時に、試料Ｍ上で取得する後述の形状情報の観察ピッチを設定してもよいし、観察対象領域内で所望の個数の走査単位領域を設定したい場合に、その個数を設定してもよい。
【０１５２】
この場合、ＣＰＵ９４は、使用者により設定された観察ピッチおよび走査単位領域の個数に基づいて観察対象領域を観察するために必要な走査単位領域の個数と、後述する重複領域の寸法を設定する。
【０１５３】
その後、使用者は、ステップＳ３において設定した観察条件に基づいて原子間力顕微鏡１０による試料Ｍの観察を行う（ステップＳ４）。
【０１５４】
上記ステップＳ３において、使用者が観察条件の設定を行うことにより、ＣＰＵ９４が観察対象領域を観察するために必要な走査単位領域を複数に設定した場合には、原子間力顕微鏡１０によりそれらの複数の走査単位領域に対応する形状情報が取得され、図３の表示装置９１に複数の形状画像が表示される。
【０１５５】
この場合、使用者は、複数の走査単位領域において取得された形状画像を手動で連結し（ステップＳ４ａ）、または自動で連結し（ステップＳ４ｂ）、連結された形状画像を表示装置９１に表示させる（ステップＳ４ｃ）。
【０１５６】
例えば、複数の走査単位領域が自動的に連結された後に、使用者が連結された各走査単位領域の形状画像の位置を手動で調整して、複数の走査単位領域の形状画像をより正確に連結することができる。あるいは、使用者が複数の走査単位領域の形状画像を手動のみにより連結することもできる。
【０１５７】
これらの手順は、例えば使用者が入力装置９５のキーボードおよびマウスを操作することにより行われる。詳細は後述する。これにより、使用者は、複数の走査単位領域を含む観察対象領域の形状画像を容易に確認することができる。
【０１５８】
（３） 形状情報の構成
原子間力顕微鏡１０による試料Ｍの観察時に取得される形状情報の構成を概念的に説明する。
【０１５９】
図６は、形状情報の構成を説明するための概念図である。図６に示すように、試料載置台３０上に載置される試料Ｍに対してＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向を定義する。形状情報は、予め定められた試料Ｍ上の複数の観察点のＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向における位置情報（Ｘ位置情報、Ｙ位置情報およびＺ位置情報）を収集することにより取得される。図６では、複数の観察点が試料Ｍ上に示される実線の交点により示されている。
【０１６０】
図６では、Ｘ位置情報が符号ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４，ｘ５で表され、それらのＸ位置情報の間隔が符号ｘｐで表されている。また、Ｙ位置情報が符号ｙ１，ｙ２，ｙ３，ｙ４，ｙ５で表され、それらのＹ位置情報の間隔が符号ｙｐで表されている。
【０１６１】
ここで、図６に示される試料Ｍ上の観察点ｐ１，ｐ２，ｐ３の各々のＺ位置情報をｚ１，ｚ２，ｚ３とすると、観察点ｐ１の形状情報は（ｘ１，ｙ１，ｚ１）で表され、観察点ｐ２の形状情報は（ｘ２，ｙ５，ｚ２）で表され、観察点ｐ３の形状情報は（ｘ５，ｙ３，ｚ３）で表される。
【０１６２】
図６において、Ｘ方向における間隔ｘｐはＸ方向における試料Ｍの観察ピッチを示し、Ｙ方向における間隔ｙｐはＹ方向における試料Ｍの観察ピッチを示す。
【０１６３】
上述のように、図５のステップＳ３において、使用者は入力装置９５を操作することにより、Ｘ方向およびＹ方向における観察ピッチｘｐ，ｙｐを設定してもよい。
【０１６４】
Ｘ方向およびＹ方向における観察ピッチｘｐ，ｙｐが設定されることにより、図４の圧電素子１１０は、設定された観察ピッチｘｐ，ｙｐに基づいて試料Ｍ上の複数の観察点を決定し、それらの観察点の配列に沿うようにカンチレバー１００を試料Ｍ上でＸ方向およびＹ方向に移動させる。
【０１６５】
また、上述のように、観察対象領域を観察するために必要な走査単位領域が複数に設定された場合には、例えば試料載置台３０（図４）のＸ方向移動モータおよびＹ方向移動モータは、一の走査単位領域における探針１０１の走査が終了するとともに、移動プレート３０ａを移動させ、試料Ｍをほぼ走査単位領域分Ｘ方向およびＹ方向へ移動させる。
【０１６６】
本例で表示装置９１に表示される形状画像は、例えば試料Ｍを上方から見た場合を想定した上面視画像である。
【０１６７】
この場合、表示装置９１には形状情報のＸ位置情報およびＹ位置情報に基づいて各観察点が表示される画面上のピクセルが決定され、Ｚ位置情報に基づいてそのピクセルの階調が決定される。
【０１６８】
すなわち、上面視画像においては、各ピクセルの階調がＺ位置情報に対応する。なお、Ｚ位置情報が階調の代わりに色彩で表示されてもよい。
【０１６９】
（４） 複数の上面視画像の連結
上述のように、観察対象領域を観察するために必要な走査単位領域が複数に設定された場合には、原子間力顕微鏡１０による試料Ｍの観察時に走査単位領域ごとに形状情報が取得される。それにより、図３の表示装置９１には、各走査単位領域で取得された形状情報に基づいて、複数の上面視画像が表示される。
【０１７０】
そこで、使用者は図５のステップＳ４ａ，Ｓ４ｂに示したように、複数の上面視画像の連結を行う。複数の上面視画像の連結について説明する。
【０１７１】
図７は、複数の上面視画像の連結を説明するための図である。上述のように、使用者が図３の入力装置９５を操作することによる観察条件の設定時に、走査単位領域の寸法設定が行われ、観察対象領域の指定および寸法設定が行われる。
【０１７２】
これにより、上述のように、図３のＣＰＵ９４は、設定された観察対象領域を観察するために必要な走査単位領域の個数と、観察対象領域内での走査単位領域の位置と、後述する重複領域の寸法とを自動的に設定する。さらに、ＣＰＵ９４は、設定した観察対象領域内における複数の走査単位領域の重複領域の寸法も設定する。
【０１７３】
以下の説明では、観察対象領域内に、２つの走査単位領域がそれぞれ第１および第２の走査単位領域として存在する。
【０１７４】
図７（ａ）に、試料Ｍ上に設定される第１および第２の走査単位領域および観察対象領域の例が示されている。図７（ａ）では、観察対象領域ＡＲが太い実線により示され、観察対象領域ＡＲ内の第１および第２の走査単位領域Ｄ１，Ｄ２が実線および点線により示されている。
【０１７５】
上述のように、使用者により観察対象領域ＡＲならびに第１および第２の走査単位領域Ｄ１，Ｄ２の寸法が設定された場合には、重複領域の寸法も自動的に設定される。図７（ａ）では、第１および第２の走査単位領域Ｄ１，Ｄ２間で設定される重複領域Ｄ１２が一点鎖線により示されている。
【０１７６】
このように、試料Ｍ上の観察対象領域ＡＲ、第１および第２の走査単位領域Ｄ１，Ｄ２および重複領域Ｄ１２が設定され、探針１０１が試料Ｍ上を走査されることにより第１および第２の走査単位領域Ｄ１，Ｄ２に対応する第１および第２の上面視画像が得られる。
【０１７７】
図７（ｂ）に、図７（ａ）の第１および第２の走査単位領域Ｄ１，Ｄ２に対応する第１および第２の上面視画像の表示例が示されている。図７（ｂ）に示すように、探針１０１の走査完了時には、第１および第２の走査単位領域Ｄ１，Ｄ２で取得された形状情報に基づいて、第１および第２の上面視画像Ｄｐ１，Ｄｐ２が表示装置９１の画面９１１に表示される。
【０１７８】
この場合、第１および第２の上面視画像Ｄｐ１，Ｄｐ２の各々は、図７（ａ）の重複領域Ｄ１２に対応する重複部上面視画像Ｄｐ１２を含む。なお、図７（ｂ）において、第１および第２の上面視画像Ｄｐ１，Ｄｐ２内の白丸印および黒丸印は、それぞれ第１および第２の上面視画像Ｄｐ１，Ｄｐ２中のピクセルを表す。
【０１７９】
ここで、使用者が手動により第１および第２の上面視画像Ｄｐ１，Ｄｐ２の連結を行う場合、例えば、使用者は、第２の上面視画像Ｄｐ２を選択し、第１の上面視画像Ｄｐ１の重複部上面視画像Ｄｐ１２および第２の上面視画像Ｄｐ２の重複部上面視画像Ｄｐ１２のパターンを比較しつつ、第１の上面視画像Ｄｐ１の重複部上面視画像Ｄｐ１２に第２の上面視画像Ｄｐの重複部上面視画像Ｄｐ１２を位置合わせしながら重ね合わせる。
【０１８０】
それにより、図７（ｃ）に示すように、第１および第２の上面視画像Ｄｐ１，Ｄｐ２が連結され、観察対象領域ＡＲ全体の上面視画像ＡＲｐを得ることができる。
【０１８１】
上記の重ね合わせ作業は、例えば、使用者が入力装置９５のマウスをクリック操作およびドラッグ操作し、画面９１１上に表示される第１および第２の上面視画像Ｄｐ１，Ｄｐ２を選択および移動させることにより行われる。
【０１８２】
また、重ね合わせ作業時においては、第１および第２の上面視画像Ｄｐ１，Ｄｐ２が透過図で表示される。したがって、使用者は、第１の上面視画像Ｄｐ１の重複部上面視画像Ｄｐ１２および第２の上面視画像Ｄｐ２の重複部上面視画像Ｄｐ１２のパターンを見比べながら容易に重ね合わせ作業を行うことができる。
【０１８３】
（５） オフセット処理
第１の走査単位領域Ｄ１における探針１０１の走査後、移動プレート３０ａがＹ方向に移動され、第２の走査単位領域Ｄ２における探針１０１の走査が行われる場合には、発明が解決しようとする課題において説明したように、移動プレート３０ａの微小な傾斜等により試料Ｍ上の同一観察点で取得されるＺ方向情報の値が変化する。
【０１８４】
換言すれば、試料Ｍ上の同一観察点に対応する第１および第２の上面視画像Ｄｐ１，Ｄｐ２の階調が異なる。この場合、同一の観察点に対応して表示される階調が異なるため、使用者は、第１の上面視画像Ｄｐ１の重複部上面視画像Ｄｐ１２および第２の上面視画像Ｄｐ２の重複部上面視画像Ｄｐ１２の同一部分を識別することが困難である。
【０１８５】
本実施の形態では、使用者が第１の上面視画像Ｄｐ１の重複部上面視画像Ｄｐ１２および第２の上面視画像Ｄｐ２の重複部上面視画像Ｄｐ１２の同一部分を容易に識別できるようにオフセット処理が行われる。
【０１８６】
オフセット処理では、第１の上面視画像Ｄｐ１の重複部上面視画像Ｄｐ１２における階調の平均値と、第２の上面視画像Ｄｐ２の重複部上面視画像Ｄｐ１２における階調の平均値とを算出し、それら２つの平均値の差分値をいずれか一方（例えば、第２の上面視画像Ｄｐ２）の全領域の階調に加算する。
【０１８７】
図８は、オフセット処理の一例を示す図である。図８では、Ｙ方向に並ぶ複数の観察点に対応する複数の階調がグラフ化されている。図８において、白丸印は第１の上面視画像Ｄｐ１の各ピクセルの階調を表し、黒丸印は第２の上面視画像Ｄｐ２の各ピクセルの階調を表す。
【０１８８】
上記のようにオフセット処理が行われることにより、例えば点線矢印で示すように、第２の上面視画像Ｄｐ２の全てのピクセルの階調に上記の差分値ＤＨが加算される。加算後の各ピクセルの階調が点線の丸印で示されている。
【０１８９】
このように、オフセット処理が行われることにより、試料Ｍ上の同一観察点に対応するピクセルの階調が、第１および第２の上面視画像Ｄｐ１，Ｄｐ２間でほぼ等しくなる。
【０１９０】
それにより、使用者は、第１の上面視画像Ｄｐ１の重複部上面視画像Ｄｐ１２および第２の上面視画像Ｄｐ２の重複部上面視画像Ｄｐ１２の同一部分を容易に識別することが可能となる。
【０１９１】
なお、本例では、各ピクセルの階調に基づいてオフセット処理が行われているが、これに代えて、Ｚ位置情報に基づくオフセット処理が行われてもよい。この場合、オフセット処理されたＺ位置情報が階調に変換されることにより、上記と同じ効果を得ることができる。
【０１９２】
（６） 階調補正処理
図３の表示装置９１において、画面９１１で表示可能な階調の範囲には制限がある。したがって、本実施の形態では、オフセット処理後に階調補正処理が行われる。階調補正処理を説明する。
【０１９３】
図９は、階調補正処理を説明するための図である。図９（ａ）では、図８と同様にオフセット処理の一例が示されている。ここで、図９（ａ）中の矢印ＥＢで示される階調の範囲は、画面９１１で表示可能な階調の範囲を示す。以下、この範囲を階調表示範囲ＥＢと呼ぶ。
【０１９４】
図９（ａ）の例では、オフセット処理が行われることにより、黒丸印で示される第２の上面視画像Ｄｐ２の一部のピクセルの階調が階調表示範囲ＥＢを超えている。この場合、表示装置９１の画面９１１には階調表示範囲ＥＢを超える階調が正確に表示されない。
【０１９５】
そこで、階調補正処理を行う。階調補正処理の一例が、図９（ｂ）に示されている。図９（ｂ）の例では、オフセット処理により得られる全てのピクセルの階調に所定の係数を乗算することにより、二重丸で示される新たな階調を得る。それにより、オフセット処理により得られる階調の最大値および最小値が階調表示範囲ＥＢ内に収められる。
【０１９６】
なお、特定の階調範囲における階調に所定の係数を乗算し、局部的に階調の階調補正処理を行ってもよい。
【０１９７】
Ｚ位置情報に階調補正処理と同様の補正処理が行われてもよい。この場合、補正処理されたＺ位置情報が階調に変換されることにより、上記と同じ効果を得ることができる。
【０１９８】
図１０は、オフセット処理および階調補正処理が行われる場合の実際の画面表示例を示す。
【０１９９】
図１０（ａ）に、探針１０１の走査完了時に画面９１１に表示される第１および第２の上面視画像Ｄｐ１，Ｄｐ２が示されている。ここで、使用者が入力装置９５のマウスを操作することにより第２の上面視画像Ｄｐ２を選択し、オフセット処理を行う。それにより、第１および第２の上面視画像Ｄｐ１，Ｄｐ２の重複部上面視画像Ｄｐ１２の階調がほぼ等しくなるので、使用者は正確に第１および第２の上面視画像Ｄｐ１，Ｄｐ２の連結を行うことができる。
【０２００】
また、連結された上面視画像について階調補正処理を行うことにより、図１０（ｂ）に示すように、観察対象領域ＡＲの上面視画像全体の階調が階調表示範囲ＥＢを外れることなく表示される。
【０２０１】
（７） 設定プログラム
図３の外部記憶装置９７に記憶される設定プログラムについて説明する。図１１は、設定プログラムのフローチャートである。設定プログラムによる処理は、使用者による図５のステップＳ３ａ，Ｓ３ｂの操作に対応して行われる。
【０２０２】
初めに、図３のＣＰＵ９４は、使用者が入力装置９５を操作することにより走査単位領域の指定があったか否かを判別する（ステップＳ１１）。
【０２０３】
走査単位領域の指定があった場合、ＣＰＵ９４は、指定された走査単位領域の寸法を設定する（ステップＳ１２）。一方、走査単位領域の指定がない場合、ＣＰＵ９４は、予め定められた走査単位領域の寸法を設定する（ステップＳ１３）。
【０２０４】
その後、ＣＰＵ９４は、使用者が入力装置９５を操作することにより観察対象領域が指定されたか否かを判別する（ステップＳ１４）。観察対象領域の指定があった場合、ＣＰＵ９４は、観察対象領域の寸法の設定を行う（ステップＳ１５）。
【０２０５】
さらに、ＣＰＵ９４は、ステップＳ１２またはステップＳ１３において設定された走査単位領域の寸法、およびステップＳ１５において設定された観察対象領域の寸法に基づいて重複領域の寸法の設定を行う（ステップＳ１６）。これにより、設定プログラムが終了する。
【０２０６】
ここで、ＣＰＵ９４は、上記処理時に、使用者が入力装置９５を操作することにより観察対象領域内の走査単位領域の個数が指定された場合には、最低限必要な重複領域の寸法を設定し、指定された個数の走査単位領域が観察対象領域に満たない場合に、図３の表示装置９１または図示しない音声出力部から警告を発する。
【０２０７】
さらに、ＣＰＵ９４は、上記処理中に、使用者が入力装置９５を操作することにより形状情報の観察ピッチが指定された場合には、観察対象領域の寸法に応じて最低限必要な重複領域の寸法を算出しつつ、必要な走査単位領域の個数を算出する。
【０２０８】
なお、上記において、走査単位領域、観察対象領域および重複領域の寸法の設定は、各領域の寸法が図３のＲＡＭ９３上に記憶されることにより行われる。
【０２０９】
（８） 連結プログラム
図３の外部記憶装置９７に記憶される連結プログラムについて説明する。図１２および図１３は、連結プログラムのフローチャートである。連結プログラムによる処理は、使用者による図５のステップＳ４ａ，Ｓ４ｂ，Ｓ４ｃの操作に対応して行われる。
【０２１０】
初めに、図３のＣＰＵ９４は、設定プログラムにより設定された観察対象領域内の全ての走査単位領域で探針１０１を走査させ、各走査単位領域の形状情報を取得する（ステップＳ２１）。
【０２１１】
次に、ＣＰＵ９４は、取得した形状情報に基づいて、全ての走査単位領域の上面視画像を表示装置９１に表示させる（ステップＳ２２）。
【０２１２】
ＣＰＵ９４は、使用者が入力装置９５を操作することにより、複数の走査単位領域の上面視画像を手動で連結する旨の指令があるか否かを判別する（ステップＳ２３）。
【０２１３】
上面視画像を手動で連結する旨の指令があった場合、ＣＰＵ９４は、使用者が入力装置９５を操作することにより一方の上面視画像に連結する他方の上面視画像が選択されたか否かを判別する（ステップＳ２４）。
【０２１４】
上面視画像が選択された場合、ＣＰＵ９４は、使用者が入力装置９５を操作することにより一方の上面視画像上に選択された他方の上面視画像の一部が重ね合わされたか否かを判別する（ステップＳ２５）。
【０２１５】
ＣＰＵ９４は、選択された上面視画像の一部が一方の上面視画像に重ね合わされると、使用者が入力装置９５を操作することによりオフセット処理する旨の指令があるか否かを判別する（ステップＳ２６）。
【０２１６】
オフセット処理する旨の指令がある場合、ＣＰＵ９４は、選択された上面視画像に対するオフセット処理を行う（ステップＳ２７）。そして、ＣＰＵ９４は、使用者が入力装置９５を操作することにより位置合わせが完了した旨の指令があるか否かを判別する（ステップＳ２８）。
【０２１７】
位置合わせ完了の指令がある場合、ＣＰＵ９４は、使用者が入力装置９５を操作することにより全ての連結処理が完了した旨の指令があるか否かを判別する（ステップＳ２９）。
【０２１８】
全ての連結処理が完了した旨の指令がある場合、ＣＰＵ９４は、連結された上面視画像全体に階調のオフセット処理を行う（ステップＳ３０）。このオフセット処理はステップＳ２７のオフセット処理とは異なり、観察対象領域全体の階調を最適に設定するために行われる。
【０２１９】
その後、ＣＰＵ９４は、使用者が入力装置９５を操作することにより階調補正を行う旨の指令があるか否かを判別する（ステップＳ３１）。階調補正を行う旨の指令がない場合、ＣＰＵ９４は後述するステップＳ３３の動作を行う。
【０２２０】
階調補正を行う旨の指令がある場合、ＣＰＵ９４は、連結された上面視画像に対して上述の階調補正処理を行う（ステップＳ３２）。なお、階調補正処理は、ステップＳ３２に限らず、上記の走査単位領域の上面視画像の連結時に行われてもよい。
【０２２１】
最後に、ＣＰＵ９４は、連結された上面視画像を表示装置９１に表示させるとともに、その上面視画像に対応するＸ位置情報、Ｙ位置情報および階調のファイルを作成する（ステップＳ３３）。それにより、連結プログラムが終了する。
【０２２２】
ステップＳ２３において、手動で連結する旨の指令がない場合、ＣＰＵ９４は、自動連結処理を行う（ステップＳ４０）。この自動連結処理は、ＣＰＵ９４が予め設定プログラムにより設定された走査単位領域、観察対象領域および重複領域の寸法に基づいて、試料Ｍ上の各観察点で取得されたＺ位置情報のパターンマッチングを行うことにより行われる。この場合、ＣＰＵ９４は、自動連結処理を行った後、ステップＳ３０の動作を行う。
【０２２３】
ステップＳ２４，Ｓ２５，Ｓ２６の順は図１２の例に限定されず、任意の順に行うことができる。
【０２２４】
ステップＳ２９において、全ての連結処理が完了した旨の指令がない場合、ＣＰＵ９４はステップＳ２４に戻り、ステップＳ２４〜Ｓ２９の動作を繰り返す。
【０２２５】
（９） 階調の傾き補正
本実施の形態においては、観察対象領域の全ての上面視画像が表示装置９１に表示された後、全ての上面視画像について階調の傾きを補正してもよい。
【０２２６】
図１４は、階調の傾き補正を説明するための図である。例えば、図１４（ａ）に示すように、移動プレート３０ａの載置面３０ｆがＸＹ平面（水平面）に対して傾斜している場合に、使用者は予めＸ方向に平行な軸Ｌ１と載置面３０ｆとがなす角θｘ（図１４（ｂ）参照）と、Ｙ方向に平行な軸Ｌ２と載置面３０ｆとがなす角θｙ（図１４（ｃ）参照）とを指定する。
【０２２７】
そして、Ｘ方向の傾斜角θｘおよびＹ方向の傾斜角θｙと、試料Ｍ上の観察点のＸ位置情報およびＹ位置情報とに基づいて各観察点に対応するピクセルの階調を補正することにより、移動プレート３０ａが傾斜している場合でも、その影響を受けない上面視画像を表示装置９１に表示させることができる。
【０２２８】
また、ＸＹ平面上で極座標を定義し、使用者が載置面３０ｆの最大傾斜方向に平行な軸Ｌ３（図１４（ａ）参照）とその軸Ｌ３に対する載置面３０ｆの傾斜角を指定することにより、各観察点に対応するピクセルの階調を補正してもよい。これにより、移動プレート３０ａが傾斜している場合でも、その影響を受けない上面視画像を表示装置９１に表示させることができる。
【０２２９】
さらに、次のような補正を行ってもよい。例えば、特定の走査単位領域を選択し、その領域を最小二乗法等を用いて傾きが無いように補正する。その補正量を他の連結対象にも反映する。それにより、全ての上面視画像を同じように傾ける。
【０２３０】
また、例えば、全ての走査単位領域について、最小二乗法等を用いて傾きを補正するために必要な補正量を求め、それらの平均値を用いて全ての上面視画像を補正する。
【０２３１】
（１０） 効果
本実施の形態に係る顕微鏡システム１においては、使用者が図３の入力装置９５を操作することにより観察対象領域が指定され、その寸法が設定される。
【０２３２】
また、使用者が入力装置９５を操作することにより走査単位領域の寸法が設定され、設定された観察対象領域を観察するために必要な走査単位領域の個数と、観察対象領域内での走査単位領域の位置と、各走査単位領域の重複領域の寸法とが図３のＣＰＵ９４により自動的に設定される。
【０２３３】
ＣＰＵ９４により複数の位置に設定された走査単位領域において、試料載置台３０に載置された試料Ｍの表面に沿って探針１０１が走査されることにより、試料Ｍの形状情報が原子間力顕微鏡１０により取得される。
【０２３４】
原子間力顕微鏡１０により取得された形状情報のうちＺ位置情報が、階調を有するピクセルで表された上面視画像が走査単位領域ごとに表示装置９１に表示される。
【０２３５】
ＣＰＵ９４は、表示装置９１により表示された複数の上面視画像のうち隣接する走査単位領域の重複領域で互いに対応する部分のピクセルが等しい階調を示すように上面視画像の階調を補正する。
【０２３６】
ＣＰＵ９４は、使用者が入力装置９５を操作することにより、表示装置９１において隣接する走査単位領域の上面視画像を重複部上面視画像で重ね合わせることにより隣接する走査単位領域の上面視画像を連結する。
【０２３７】
このように、走査単位領域の上面視画像の階調が補正されることにより、使用者が隣接する走査単位領域の重複領域のパターンを容易に認識することができる。それにより、使用者は隣接する走査単位領域の上面視画像を重複部上面視画像で容易に連結することができる。したがって、試料Ｍの迅速かつ正確な観察が可能となる。
【０２３８】
また、複数の走査単位領域の上面視画像を容易に連結することができるので、使用者は、広範囲に渡る試料Ｍの領域を容易に観察することができる。
【０２３９】
（１１） 請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以上、本発明の一実施の形態に係る顕微鏡システム、観察方法および観察プログラムにおいて、形状情報のうちＺ位置情報は高さ情報に相当し、原子間力顕微鏡１０は走査型プローブ顕微鏡に相当し、ＣＰＵ９４は設定手段に相当する。
【０２４０】
また、上面視画像は階調を有する画像に相当し、表示装置９１は表示手段に相当し、ＣＰＵ９４は補正手段および連結手段に相当し、階調表示範囲ＥＢは表示装置で表示可能な階調の範囲に相当する。
【０２４１】
さらに、設定プログラムおよび連結プログラムは観察プログラムに相当する。
【産業上の利用可能性】
【０２４２】
本発明は、光学顕微鏡、原子間力顕微鏡および走査型電子顕微鏡等を用いる顕微鏡システムに有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０２４３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る顕微鏡システムの外観を示す図である。
【図２】図１のプローブ走査装置の組立て斜視図である。
【図３】顕微鏡システムの制御系を説明するためのブロック図である。
【図４】図１の原子間力顕微鏡のコンタクトモードを用いる場合の制御系を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る顕微鏡システムの操作手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】形状情報の構成を説明するための概念図である。
【図７】複数の上面視画像の連結を説明するための図である。
【図８】オフセット処理の一例を示す図である。
【図９】階調補正処理を説明するための図である。
【図１０】オフセット処理および階調補正処理が行われる場合の実際の画面表示例を示す。
【図１１】設定プログラムのフローチャートである。
【図１２】連結プログラムのフローチャートである。
【図１３】連結プログラムのフローチャートである。
【図１４】階調の傾き補正を説明するための図である。
【図１５】特許文献１のプローブ走査装置の構成図である。
【図１６】試料載置面のわずかな傾斜が原子間力顕微鏡による試料の観察結果に与える影響を説明するための図である。
【符号の説明】
【０２４４】
１ 顕微鏡システム
１Ａ プローブ走査装置
１Ｂ パーソナルコンピュータ
１０ 原子間力顕微鏡
２０ 光学顕微鏡
３０ 試料載置台
８１ 動作制御部
９１ 表示装置
９４ ＣＰＵ
９５ 入力装置
１０１ 探針
１１０ 圧電素子
ＡＲ 観察対象領域
Ｄ１，Ｄ２ 走査単位領域
Ｄ１２ 重複領域
Ｄｐ１，Ｄｐ２ 上面視画像
Ｄｐ１２ 重複部上面視画像
ＥＢ 階調表示範囲
Ｍ 試料
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物の観察位置を指定するための顕微鏡システム、観察方法および観察プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、従来の光学顕微鏡または電子顕微鏡等とは全く異なる原理を利用した走査型プローブ顕微鏡（Scanning Probe Microscope:ＳＰＭ）が開発され、注目を浴びている。
【０００３】
走査型プローブ顕微鏡は、プローブと呼ばれる鋭く尖った探針を自由端に有するカンチレバーを備えている。上記の走査型プローブ顕微鏡の一例である原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscope:ＡＦＭ）においては、探針を試料に近づけると、探針の先端を構成している原子と試料を構成している原子との間に原子間力が生じる。この原子間力によりカンチレバーの自由端が変位する。
【０００４】
このカンチレバーの自由端の変位を電気的に測定しながら、探針を試料に沿って走査させることにより、試料の表面形状を示す三次元的な情報を得ることができる。例えば、カンチレバーの自由端の変位を一定に保つように探針と試料との距離を制御しながら探針を走査させると、探針の先端は試料表面の凹凸に沿って移動するので、探針の先端の位置情報から試料の表面形状を示す三次元的な情報を得ることができる。
【０００５】
なお、走査型プローブ顕微鏡のその他の例としては、探針の原子と試料表面の原子との間に生じる原子間力を用いる代わりに、探針と試料との間に流れるトンネル電流を利用することにより試料表面の三次元的な情報を得ることも可能な走査型トンネル顕微鏡もある。
【０００６】
また、光学顕微鏡と走査型プローブ顕微鏡とが一体化されたプローブ走査装置が開発されている。
【０００７】
ここで、従来のプローブ走査装置の概略を図面を参照しながら説明する。なお、下記に示すプローブ走査装置は、光学顕微鏡と走査型プローブ顕微鏡の一例である原子間力顕微鏡とが一体的に構成されたものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
特許文献１のプローブ走査装置を説明する。図１５は、特許文献１のプローブ走査装置の構成図である。
【０００９】
図１５に示すように、特許文献１のプローブ走査装置は、制御装置８３１、光学顕微鏡８１７および原子間力顕微鏡８００を含む。また、原子間力顕微鏡８００は、カンチレバー８２１、探針８２０およびＸＹＺ微動機構８１９を含む。
【００１０】
このプローブ走査装置においては、試料８１４の表面が光学顕微鏡８１７により観察される。また、ＸＹＺ微動機構８１９に保持されたカンチレバー８２１により探針８２０が試料８１４の表面に沿って走査される。それにより、試料８１４の表面が原子間力顕微鏡８００により観察される。
【００１１】
光学顕微鏡８１７および原子間力顕微鏡８００による試料８１４の観察結果は、制御装置８３１により画像化されるとともに表示装置８３３に表示される。
【００１２】
ＸＹＺ微動機構８１９によるカンチレバー８２１の走査範囲は非常に小さい。そこで、このプローブ走査装置においては、試料８１４はＸＹステージ８１２上に設けられた粗動機構８１３上に載置される。
【００１３】
制御装置８３１は、ＸＹステージ８１２の動作を制御するＸＹステージ制御部８３１ａを有する。ＸＹステージ制御部８３１ａからＸＹステージ８１２に所定数のパルスが与えられると、ＸＹステージ８１２に設けられたステッピングモータが動作する。それにより、ＸＹステージ８１２上の粗動機構８１３および試料８１４が水平方向に大きく移動する。
【００１４】
したがって、上記のプローブ走査装置においては、例えばＸＹステージ８１２により試料８１４を移動させつつ、原子間力顕微鏡８００による観察を行う。これにより、使用者は、複数回に渡って取得された観察結果を連結することにより広い範囲で原子間力顕微鏡による試料８１４の観察を行うことができる。
【特許文献１】特開２００３−２８７７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、ＸＹステージ８１２により試料８１４を移動させつつ、原子間力顕微鏡８００による試料８１４の観察を行う際には、試料載置面のわずかな傾斜により以下のような弊害が生じる。
【００１６】
図１６は、試料載置面のわずかな傾斜が原子間力顕微鏡による試料８１４の観察結果に与える影響を説明するための図である。図１６において、水平面内で直交する２方向をＸ方向およびＹ方向とし、Ｘ方向およびＹ方向に垂直な方向をＺ方向とする。また、以下の説明では、上記のＸＹステージ８１２および粗動機構８１３を試料載置台ＳＴと総称する。
【００１７】
図１６（ａ）に示すように、試料載置台ＳＴ上に試料８１４が載置されている状態で、例えば第１の領域ＪＡ１を原子間力顕微鏡８００により観察する。その後、図１６（ｂ）に示すように、試料載置台ＳＴを太線矢印で示すように大きく移動させ、第２の領域ＪＡ２を原子間力顕微鏡８００により観察する。
【００１８】
ここで、試料載置台ＳＴの試料載置面ＳＦは、ＸＹ平面に平行であるべきである。しかしながら、実際には、試料載置面ＳＦはわずかな角度θｊで傾斜している場合がある。
【００１９】
このように、傾斜する試料載置面ＳＦに試料８１４が載置された状態で、試料８１４がその傾斜方向に移動されると、試料８１４の任意の観察点ｍｃにおけるＺ方向位置が、移動前と移動後とで所定の高さＤＨ分変化する。
【００２０】
例えば、試料載置面ＳＦの傾斜角度θｊが１／６０度である場合、試料８１４の観察点ｍｃがその傾斜方向に２００μｍ移動すると、観察点ｍｃはＺ方向に約５８ｎｍ移動する。
【００２１】
原子間力顕微鏡８００は、試料８１４の表面形状をＺ方向における高さ情報として、数十ｎｍのオーダで読み取る。したがって、試料載置台ＳＴで試料８１４を移動させることにより複数回に渡って取得された観察結果を連結する際に、数十ｎｍの測定誤差が生じると、各観察結果の連結作業が困難となる。
【００２２】
そのため、従来のプローブ走査装置では、広範囲に渡る複数の観察結果を連結する作業に熟練を要するとともに、迅速かつ正確な観察を行うことが困難であった。
【００２３】
本発明の目的は、広範囲に渡る試料の観察を容易に行うことができるとともに、迅速かつ正確な観察を行うことが可能な顕微鏡システム、観察方法および観察プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
（１）第１の発明に係る顕微鏡システムは、試料が載置される試料載置台と、試料載置台に載置された試料の表面に沿って探針を走査させることにより試料の走査された領域の高さに関する情報を高さ情報として取得する走査型プローブ顕微鏡と、試料載置台に載置された試料の高さ情報を取得するための走査単位領域を重複領域を設けつつ複数の位置に設定する設定手段と、設定手段により複数の位置に設定された走査単位領域において走査型プローブ顕微鏡により取得された高さ情報を階調を有する画像としてそれぞれ表示する表示手段と、表示手段により表示された複数の走査単位領域の画像のうち隣接する走査単位領域の画像の重複領域で互いに対応する部分が等しい階調を有するように走査単位領域の画像の階調を補正する補正手段と、表示手段において隣接する走査単位領域の画像を重複領域で重ね合わせることにより隣接する走査単位領域の画像を連結するための連結手段とを備えるものである。
【００２５】
この発明に係る顕微鏡システムにおいては、設定手段が、試料載置台に載置された試料の高さ情報を取得するための走査単位領域を重複領域を設けつつ複数の位置に設定する。
【００２６】
設定手段により複数の位置に設定された走査単位領域において、試料載置台に載置された試料の表面に沿って探針が走査されることにより、試料の表面の高さに関する情報が高さ情報として走査型プローブ顕微鏡により取得される。
【００２７】
走査型プローブ顕微鏡により取得された高さ情報が、階調を有する画像として表示手段によりそれぞれ表示される。
【００２８】
補正手段は、表示手段により表示された複数の走査単位領域の画像のうち隣接する走査単位領域の重複領域で互いに対応する部分が等しい階調を有するように走査単位領域の画像の階調を補正する。
【００２９】
連結手段は、表示手段において隣接する走査単位領域の画像を重複領域で重ね合わせることにより隣接する走査単位領域の画像を連結する。
【００３０】
このように、走査単位領域の画像の階調が補正されることにより、使用者が隣接する走査単位領域の重複領域のパターンを容易に認識することができる。それにより、使用者は隣接する走査単位領域の画像を重複領域で容易に連結することができる。したがって、試料の迅速かつ正確な観察が可能となる。
【００３１】
また、複数の走査単位領域の画像を容易に連結することができるので、使用者は、広範囲に渡る試料の領域を容易に観察することができる。
【００３２】
（２）補正手段は、連結手段による隣接する走査単位領域の画像の連結後、連結された複数の走査単位領域の画像の階調を表示装置で表示可能な階調の範囲内となるように補正してもよい。
【００３３】
この場合、連結手段による隣接する走査単位領域の画像の連結後、連結された複数の走査単位領域の画像の階調が、表示装置で表示可能な階調の範囲内となるように補正手段により補正される。これにより、連結された複数の走査単位領域の画像の階調が正確に表示される。
【００３４】
（３）顕微鏡システムは、試料載置台に載置された試料の画像を取得する光学顕微鏡をさらに備えてもよい。
【００３５】
この場合、光学顕微鏡により試料載置台に載置された試料の画像が取得される。それにより、使用者は、試料載置台に載置された試料において観察すべき領域を光学顕微鏡により探索することができる。
【００３６】
（４）表示手段は、光学顕微鏡により取得された画像を表示してもよい。この場合、光学顕微鏡により取得された画像および走査型プローブ顕微鏡により取得された高さ情報に基づく階調を有する画像が表示手段により表示される。
【００３７】
それにより、使用者は、光学顕微鏡により取得された画像および走査型プローブ顕微鏡により取得された高さ情報に基づく階調を有する画像を個別の表示装置を用いることなく容易に視認することができる。
【００３８】
（５）第２の発明に係る観察方法は、試料載置台に載置された試料の表面に沿って探針を走査させることにより試料の高さに関する情報を高さ情報として取得する顕微鏡システムを用いた観察方法であって、試料載置台に載置された試料の高さ情報を取得するための走査単位領域を重複領域を設けつつ複数の位置に設定するステップと、試料載置台に載置された試料の表面に沿って探針を走査させることにより試料の走査された領域の高さに関する情報を高さ情報として取得するステップと、複数の位置に設定された走査単位領域において取得された高さ情報を階調を有する画像としてそれぞれ表示するステップと、表示された複数の走査単位領域の画像のうち隣接する走査単位領域の画像の重複領域で互いに対応する部分が等しい階調を有するように走査単位領域の画像の階調を補正するステップと、隣接する走査単位領域の画像を重複領域で重ね合わせることにより隣接する走査単位領域を連結するためのステップとを備えるものである。
【００３９】
この発明に係る観察方法においては、試料載置台に載置された試料の高さ情報を取得するための走査単位領域が、重複領域を設けつつ複数の位置に設定される。
【００４０】
複数の位置に設定された走査単位領域において、試料載置台に載置された試料の表面に沿って探針が走査されることにより、試料の表面の高さに関する情報が高さ情報として取得される。取得された高さ情報が、階調を有する画像としてそれぞれ表示される。
【００４１】
表示された複数の走査単位領域の画像のうち隣接する走査単位領域の重複領域で互いに対応する部分が等しい階調を有するように走査単位領域の画像の階調が補正される。
【００４２】
隣接する走査単位領域の画像が重複領域で重ね合わせられることにより隣接する走査単位領域の画像が連結される。
【００４３】
このように、走査単位領域の画像の階調が補正されることにより、使用者が隣接する走査単位領域の重複領域のパターンを容易に認識することができる。それにより、使用者は隣接する走査単位領域の画像を重複領域で容易に連結することができる。したがって、試料の迅速かつ正確な観察が可能となる。
【００４４】
また、複数の走査単位領域の画像を容易に連結することができるので、使用者は、広範囲に渡る試料の領域を容易に観察することができる。
【００４５】
（６）第３の発明に係る観察プログラムは、試料載置台に載置された試料の表面に沿って探針を走査させることにより試料の高さに関する情報を高さ情報として取得する顕微鏡システムを制御するコンピュータにより実行可能な観察プログラムであって、試料載置台に載置された試料の高さ情報を取得するための走査単位領域を重複領域を設けつつ複数の位置に設定する処理と、試料載置台に載置された試料の表面に沿って探針を走査させることにより試料の走査された領域の高さに関する情報を高さ情報として取得する処理と、複数の位置に設定された走査単位領域において取得された高さ情報を階調を有する画像としてそれぞれ表示する処理と、表示された複数の走査単位領域の画像のうち隣接する走査単位領域の画像の重複領域で互いに対応する部分が等しい階調を有するように走査単位領域の画像の階調を補正する処理と、隣接する走査単位領域の画像を重複領域で重ね合わせることにより隣接する走査単位領域を連結するための処理とを、コンピュータに実行させるものである。
【００４６】
この発明に係る観察プログラムにおいては、試料載置台に載置された試料の高さ情報を取得するための走査単位領域が、重複領域を設けつつ複数の位置に設定される。
【００４７】
複数の位置に設定された走査単位領域において、試料載置台に載置された試料の表面に沿って探針が走査されることにより、試料の表面の高さに関する情報が高さ情報として取得される。取得された高さ情報が、階調を有する画像としてそれぞれ表示される。
【００４８】
表示された複数の走査単位領域の画像のうち隣接する走査単位領域の重複領域で互いに対応する部分が等しい階調を有するように走査単位領域の画像の階調が補正される。
【００４９】
隣接する走査単位領域の画像が重複領域で重ね合わせられることにより隣接する走査単位領域の画像が連結される。
【００５０】
このように、走査単位領域の画像の階調が補正されることにより、使用者が隣接する走査単位領域の重複領域のパターンを容易に認識することができる。それにより、使用者は隣接する走査単位領域の画像を重複領域で容易に連結することができる。したがって、試料の迅速かつ正確な観察が可能となる。
【００５１】
また、複数の走査単位領域の画像を容易に連結することができるので、使用者は、広範囲に渡る試料の領域を容易に観察することができる。
【発明の効果】
【００５２】
本発明に係る顕微鏡システム、観察方法および観察プログラムにおいては、試料載置台に載置された試料の高さ情報を取得するための走査単位領域が、重複領域を設けられつつ複数の位置に設定される。
【００５３】
複数の位置に設定された走査単位領域において、試料載置台に載置された試料の表面に沿って探針が走査されることにより、試料の表面の高さに関する情報が高さ情報として取得される。取得された高さ情報が、階調を有する画像としてそれぞれ表示される。
【００５４】
表示された複数の走査単位領域の画像のうち隣接する走査単位領域の重複領域で互いに対応する部分が等しい階調を有するように走査単位領域の画像の階調が補正される。
【００５５】
隣接する走査単位領域の画像が重複領域で重ね合わせられることにより隣接する走査単位領域の画像が連結される。
【００５６】
このように、走査単位領域の画像の階調が補正されることにより、使用者が隣接する走査単位領域の重複領域のパターンを容易に認識することができる。それにより、使用者は隣接する走査単位領域の画像を重複領域で容易に連結することができる。したがって、試料の迅速かつ正確な観察が可能となる。
【００５７】
また、複数の走査単位領域の画像を容易に連結することができるので、使用者は、広範囲に渡る試料の領域を容易に観察することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
本発明の一実施の形態に係る顕微鏡システム、観察方法および観察プログラムについて、図面を参照しつつ説明する。
【００５９】
（１） 顕微鏡システムの構成
図１は、本発明の一実施の形態に係る顕微鏡システムの外観を示す図である。図１に示すように、本実施の形態に係る顕微鏡システム１は、プローブ走査装置１Ａおよびパーソナルコンピュータ１Ｂからなる。プローブ走査装置１Ａおよびパーソナルコンピュータ１Ｂは、互いにケーブルｃａにより接続されている。
【００６０】
図１では、プローブ走査装置１Ａが斜視図で示され、パーソナルコンピュータ１Ｂは正面図で示されている。ここで、プローブ走査装置１Ａの斜視図において、水平面内で直交する２方向をＸ方向およびＹ方向とし、Ｘ方向およびＹ方向に垂直な方向をＺ方向とする。これらのＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の定義は、後述する図２、図４、図６および図１４においても同様である。
【００６１】
（１−ａ） プローブ走査装置の構成
プローブ走査装置１Ａについて説明する。図２は、図１のプローブ走査装置１Ａの組立て斜視図である。
【００６２】
図１および図２に示すように、本実施の形態に係るプローブ走査装置１Ａは、原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscope:ＡＦＭ）１０および光学顕微鏡２０を一体的に備える。原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０は、顕微鏡連結部材４０に取り付けられ、ベース筐体部５０により保持される。
【００６３】
図２に示すように、ベース筐体部５０は、ＸＹ平面に平行となるように配置される底板５１を有する。底板５１の四隅には、Ｚ方向に延びる支持脚５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄが取り付けられている。また、底板５１の四辺には、４つの支持脚５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄおよび底板５１を取り囲むように補強板５２が取り付けられている。
【００６４】
プローブ走査装置１Ａの組立て時において、４つの支持脚５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄの上端部には、それぞれ弾性部材５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄが取り付けられる。
【００６５】
顕微鏡連結部材４０は、ＡＦＭ固定部材４１と光学顕微鏡固定部材４２とが一体的に形成された構造を有する。ＡＦＭ固定部材４１は、略箱形状を有し、内部に試料載置台収容空間４１ｓを有する。光学顕微鏡固定部材４２は角筒形状を有し、内部に光学顕微鏡収容空間４２ｓを有する。
【００６６】
顕微鏡連結部材４０においては、ＡＦＭ固定部材４１に原子間力顕微鏡１０が取り付けられ、光学顕微鏡固定部材４２に光学顕微鏡２０が取り付けられる。これにより、原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０が一体的に連結される。
【００６７】
顕微鏡連結部材４０への原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０の取り付けの詳細は後述する。
【００６８】
原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０が連結された状態で、ＸＹ平面内における顕微鏡連結部材４０の上端部側の四隅が被支持部４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄとして各弾性部材５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄの上端部に取り付けられる。
【００６９】
これにより、図１に示すように、顕微鏡連結部材４０により互いに連結された原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０が、ベース筐体部５０により弾性的に保持される。
【００７０】
原子間力顕微鏡１０は、ＡＦＭスキャナ１１および試料載置台３０を備える。ＡＦＭスキャナ１１は、顕微鏡連結部材４０のＡＦＭ固定部材４１上に取り付けられる。
【００７１】
具体的には、図２に示すように、ＡＦＭ固定部材４１の上端部にＡＦＭスキャナ支持部４４が形成されている。ＡＦＭスキャナ支持部４４は、平面視でＬ字状をなし、水平な上面を有する。この上面上にＡＦＭスキャナ１１が取り付けられる。
【００７２】
ＡＦＭスキャナ１１の下部には、図１に示すように、ミラーホルダ２６および図示しないカンチレバー保持部が設けられている。ミラーホルダ２６は光学顕微鏡２０のミラー２５を保持し、カンチレバー保持部は後述する探針が設けられたカンチレバーを保持する。
【００７３】
原子間力顕微鏡１０による試料Ｍの観察時には、カンチレバーのＺ方向の変位、すなわち後述する圧電素子１１０（図４）に連結されたカンチレバー保持部のＺ方向の変位がケーブルｃａを通じてパーソナルコンピュータ１Ｂに送られる。それにより、パーソナルコンピュータ１Ｂは後述する表示装置にカンチレバーの変位に基づく画像を表示する。
【００７４】
ＡＦＭスキャナ１１のカンチレバーに設けられている探針を試料Ｍの表面に沿って走査させる構成の詳細は後述する。
【００７５】
図２に示すように、試料載置台３０は顕微鏡連結部材４０の試料載置台収容空間４１ｓに収容される。試料載置台３０は、移動プレート３０ａ、Ｚ方向移動機構３０ｂおよびＸＹ方向移動機構３０ｃを含む。
【００７６】
図２によれば、ＸＹ方向移動機構３０ｃ上にＺ方向移動機構３０ｂが設けられ、Ｚ方向移動機構３０ｂ上に移動プレート３０ａが設けられている。
【００７７】
ＸＹ方向移動機構３０ｃは２つのモータＭａ，Ｍｂを有する。また、Ｚ方向移動機構３０ｂは図示しない１つのモータを有する。これらの３つのモータは、後述の図３の動作制御部８１に接続されている。動作制御部８１には、後述の図３のＸ方向電動スイッチＳＷ１、Ｙ方向電動スイッチＳＷ２およびＺ方向電動スイッチＳＷ３が接続されている。図１および図２では、これらのスイッチＳＷ１〜ＳＷ３を図示しないが、実際はプローブ走査装置１Ａの正面側に各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３が設けられる。
【００７８】
上記のＸ方向電動スイッチＳＷ１、Ｙ方向電動スイッチＳＷ２およびＺ方向電動スイッチＳＷ３に代えて、移動プレート下降スイッチ、最下点スイッチおよび照明スイッチを設けてもよい。
【００７９】
この場合、移動プレート下降スイッチは、試料Ｍが載置された移動プレート３０ａを下降させるために用いられる。最下点スイッチは、試料Ｍが載置された移動プレート３０ａを移動プレート３０ａがＺ方向で移動可能な最下点に移動させるために用いられる。照明スイッチは、プローブ走査装置１Ａ内に設けられる照明（図示せず）をオンまたはオフするために用いられる。
【００８０】
使用者は、Ｚ方向電動スイッチＳＷ３を操作することによりＺ方向移動機構３０ｂを動作させる。これにより、試料Ｍが載置された移動プレート３０ａをＺ方向（鉛直方向）に移動させることができる。
【００８１】
また、使用者は、Ｘ方向電動スイッチＳＷ１およびＹ方向電動スイッチＳＷ２を操作することによりＸＹ方向移動機構３０ｃを動作させる。これにより、試料Ｍが載置された移動プレート３０ａをＸ方向およびＹ方向（水平方向）に移動させることができる。
【００８２】
光学顕微鏡２０は、レンズ格納部２１、光軸変換部２２、電動ズーム鏡筒２３、ＣＣＤ（電荷結合素子）カメラボックス２４、ミラー２５（図１）、ミラーホルダ２６（図１）および遊動台座２７を備える。光軸変換部２２は光軸変換ミラー２２ａを内蔵する。
【００８３】
電動ズーム鏡筒２３は、後述の図３のズーム調整装置２３１およびフォーカス調整装置２３２を内蔵する。また、ＣＣＤカメラボックス２４は後述の図３のＣＣＤカメラ２４１を内蔵する。
【００８４】
光学顕微鏡２０のレンズ格納部２１は、光軸変換部２２に取り付けられ、光軸変換部２２は、電動ズーム鏡筒２３の上端部に取り付けられている。電動ズーム鏡筒２３の下端部にＣＣＤカメラボックス２４が設けられている。光軸変換部２２の内部では、光軸変換ミラー２２ａが電動ズーム鏡筒２３の軸心の延長線上に配置されている。
【００８５】
光学顕微鏡２０の電動ズーム鏡筒２３は、Ｚ方向に平行な軸に対してやや傾斜するように遊動台座２７により支持される。
【００８６】
遊動台座２７が、顕微鏡連結部材４０の光学顕微鏡固定部材４２上に取り付けられる。これにより、遊動台座２７に支持された電動ズーム鏡筒２３が光学顕微鏡収容空間４２ｓ内に収容される。
【００８７】
なお、遊動台座２７の光学顕微鏡固定部材４２上への取り付けは、接続部材４２ｃ（図１）を光学顕微鏡固定部材４２の上面にネジ止めし、固定された接続部材４２ｃに遊動台座２７をネジ止めすることにより行う。
【００８８】
遊動台座２７は、図示しない２つの移動機構を有する。一方の移動機構は、電動ズーム鏡筒２３およびそれに取り付けられた各構成部をＹ方向に移動させることができる。また、他方の移動機構は、電動ズーム鏡筒２３およびそれに取り付けられた各構成部を電動ズーム鏡筒２３の軸心に沿う方向に移動させることができる。
【００８９】
２つの移動機構は、ともに光学顕微鏡固定部材４２上に設けられる光学顕微鏡移動操作部６０に接続される。図１に示すように、光学顕微鏡移動操作部６０には、Ｙ方向操作ノブ６０ａおよび上下方向操作ノブ６０ｂが設けられている。
【００９０】
Ｙ方向操作ノブ６０ａは遊動台座２７の一方の移動機構を操作するために設けられ、上下方向操作ノブ６０ｂは遊動台座２７の他方の移動機構を操作するために設けられる。
【００９１】
これにより、使用者は、Ｙ方向操作ノブ６０ａを操作することにより光学顕微鏡２０をＹ方向に移動させることができる。また、使用者は、上下方向操作ノブ６０ｂを操作することにより光学顕微鏡２０を電動ズーム鏡筒２３の軸心に沿う方向に移動させることができる。
【００９２】
ここで、試料Ｍが試料載置台３０上に載置された状態で、ミラー２５は試料Ｍの上方に位置する。この場合、図示しない光源から発せられる照明光が試料Ｍに照射され、その試料Ｍからの反射光がミラー２５に照射される。
【００９３】
試料Ｍからの反射光は、ミラー２５により反射され、レンズ格納部２１内のレンズを通して光軸変換部２２内の光軸変換ミラー２２ａにより反射される。光軸変換ミラー２２ａによる反射光は、電動ズーム鏡筒２３を通してＣＣＤカメラボックス２４に取り込まれる。それにより、ＣＣＤカメラボックス２４内のＣＣＤカメラに試料Ｍの画像が形成される。
【００９４】
光学顕微鏡２０による試料Ｍの観察時には、ＣＣＤカメラに形成された試料Ｍの画像がケーブルｃａを通じてパーソナルコンピュータ１Ｂに送られる。それにより、パーソナルコンピュータ１Ｂは後述する表示装置に試料Ｍの画像を表示する。
【００９５】
（１−ｂ） 顕微鏡システムの制御系
顕微鏡システム１の制御系について説明する。図３は、顕微鏡システム１の制御系を説明するためのブロック図である。
【００９６】
図３に示すように、本実施の形態に係る顕微鏡システム１において、プローブ走査装置１Ａは、原子間力顕微鏡１０、光学顕微鏡２０、インターフェイス部８０、動作制御部８１、記憶部８２、Ｘ方向電動スイッチＳＷ１、Ｙ方向電動スイッチＳＷ２およびＺ方向電動スイッチＳＷ３を備える。
【００９７】
原子間力顕微鏡１０はＡＦＭスキャナ１１および試料載置台３０を含み、光学顕微鏡２０はズーム調整装置２３１、フォーカス調整装置２３２およびＣＣＤカメラ２４１を含む。
【００９８】
プローブ走査装置１Ａにおいて、上記の各構成部は互いに電気的に接続されている。インターフェイス部８０はケーブルｃａを介してパーソナルコンピュータ１Ｂに接続されている。
【００９９】
動作制御部８１は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）またはマイクロコンピュータ等を含み、プローブ走査装置１Ａ内の他の構成部の動作を制御する。
【０１００】
記憶部８２は、例えばメモリからなり、各構成部の動作に関するプログラムを記憶する。
【０１０１】
試料載置台３０は、Ｘ方向移動モータ、Ｙ方向移動モータおよびＺ方向移動モータを有する。これらのモータは、それぞれ、図２のモータＭａ、モータＭｂおよびＺ方向移動機構３０ｂのモータに相当する。
【０１０２】
使用者によりＸ方向電動スイッチＳＷ１が操作されると、動作制御部８１はＸ方向移動モータを動作させる。使用者によりＹ方向電動スイッチＳＷ２およびＺ方向電動スイッチＳＷ３が操作された場合も、同様に、動作制御部８１はＹ方向移動モータおよびＺ方向移動モータを動作させる。
【０１０３】
その結果、上述のように、図１の試料Ｍが載置された移動プレート３０ａをＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向に移動させることが可能となる。
【０１０４】
図３において、光学顕微鏡２０に含まれるズーム調整装置２３１は光学顕微鏡２０の倍率を調整する。また、フォーカス調整装置２３２は光学顕微鏡２０の焦点位置を調整する。
【０１０５】
使用者が後述するパーソナルコンピュータ１Ｂの入力装置９５により光学顕微鏡２０の倍率を入力すると、パーソナルコンピュータ１Ｂから動作制御部８１に光学顕微鏡２０の倍率を示す信号が与えられる。これにより、動作制御部８１は、与えられた信号に基づいてズーム調整装置２３１を動作させる。その結果、光学顕微鏡２０の倍率が調整される。
【０１０６】
また、使用者が後述するパーソナルコンピュータ１Ｂの入力装置９５により光学顕微鏡２０の焦点位置を入力すると、パーソナルコンピュータ１Ｂから動作制御部８１に光学顕微鏡２０の焦点位置を示す信号が与えられる。これにより、動作制御部８１は、与えられた信号に基づいてフォーカス調整装置２３２を動作させる。その結果、光学顕微鏡２０の焦点位置が調整される。
【０１０７】
光学顕微鏡２０のＣＣＤカメラ２４１は、試料Ｍの画像をパーソナルコンピュータ１Ｂに出力する。これにより、後述するパーソナルコンピュータ１Ｂの表示装置９１に光学顕微鏡２０により観察される試料Ｍの画像が表示される。
【０１０８】
以下の説明において、後述する表示装置９１に表示される画像のうち、光学顕微鏡２０により観察された試料Ｍの画像を光顕画像と呼ぶ。
【０１０９】
パーソナルコンピュータ１Ｂは、インターフェイス部９０、表示装置９１、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）９２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）９３、ＣＰＵ９４、入力装置９５、記録媒体駆動装置９６および外部記憶装置９７を備える。
【０１１０】
インターフェイス部９０は、ケーブルｃａを介してプローブ走査装置１Ａに接続されている。
【０１１１】
表示装置９１は、液晶表示パネルまたはＣＲＴ（陰極線管）等からなり、原子間力顕微鏡１０により観察される試料Ｍの表面形状に基づく画像および上述の光顕画像を表示する。
【０１１２】
ＲＯＭ９２にはシステムプログラムが記憶される。記録媒体駆動装置９６は、ＣＤ（コンパクトディスク）ドライブ、ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）ドライブ等からなり、ＣＤ、ＤＶＤドライブ等の記録媒体９８に対してデータの読み書きを行う。
【０１１３】
記録媒体９８には、後述する設定プログラムおよび連結プログラムが記録されている。
【０１１４】
入力装置９５は、キーボードおよびマウス等からなり、使用者が種々の指令およびデータの入力をするために用いられる。本実施の形態では、例えば原子間力顕微鏡１０による後述の走査単位領域および観察対象領域の寸法がキーボードまたはマウスにより入力される。詳細は後述する。
【０１１５】
外部記憶装置９７は、ハードディスク装置等からなり、記録媒体駆動装置９６を介して記録媒体９８から読み込まれた設定プログラムおよび連結プログラムを記憶する。
【０１１６】
ＣＰＵ９４は、外部記憶装置９７に記憶された設定プログラムおよび連結プログラムをＲＡＭ９３上で実行し、パーソナルコンピュータ１Ｂの各構成部を制御するとともに、プローブ走査装置１Ａに種々の信号を出力する。それにより、プローブ走査装置１Ａの動作制御部８１を介してプローブ走査装置１Ａの動作を制御することができる。
【０１１７】
なお、記録媒体９８の代わりにＲＯＭ等の半導体メモリ、ハードディスク装置等の他の記録媒体を用いてもよい。また、プログラムをインターネットを通して外部記憶装置９７にダウンロードしてもよい。
【０１１８】
（１−ｃ） コンタクトモードを用いる原子間力顕微鏡の制御系の詳細
プローブ走査装置１Ａの原子間力顕微鏡１０の制御系の詳細を説明する。ここで、コンタクトモードとは、原子間力顕微鏡１０において、後述の探針を試料Ｍに接触する位置まで近付けて試料表面に沿って走査させる観察モードである。
【０１１９】
図４は、図１の原子間力顕微鏡１０のコンタクトモードを用いる場合の制御系を示すブロック図である。
【０１２０】
原子間力顕微鏡１０は、板バネ状のカンチレバー１００、探針１０１および圧電素子１１０を含む。
【０１２１】
カンチレバー１００の先端に探針１０１が設けられている。この探針１０１を試料Ｍに近付けると、探針１０１と試料Ｍとの間に原子間力が生じ、カンチレバー１００が上下方向にたわむ。
【０１２２】
ＡＦＭスキャナ１１内に設けられた圧電素子１１０により試料Ｍ表面に沿った探針１０１の走査が行われる。圧電素子１１０は、試料Ｍ表面に沿って探針１０１を走査させるために、カンチレバー１００をＸ方向およびＹ方向に移動させる。
【０１２３】
なお、探針１０１を固定した状態で試料載置台３０の移動プレート３０ａ（図１）をＸ方向およびＹ方向に移動させることにより、試料Ｍ表面に沿った探針１０１の走査を行ってもよい。また、圧電素子１１０の代わりにボイスコイルモータを用いてもよい。
【０１２４】
圧電素子１１０は、カンチレバー１００のたわみ量を一定に保つように、すなわち、探針１０１と試料Ｍとの間に生じる原子間力を一定に保つようにカンチレバー１００をＺ軸方向に動作させる。探針１０１と試料Ｍとの間の原子間力を一定に保つために圧電素子１１０に印加した電圧値の変化に基づいてＺ方向におけるカンチレバー１００の位置情報が取得される。この位置情報から試料Ｍの３次元的な表面形状に関する形状情報が取得される。これにより、その形状情報を画像化することが可能となる。
【０１２５】
圧電素子１１０によりカンチレバー１００をＸ方向およびＹ方向に移動させることができる範囲は限られている。本実施の形態において、圧電素子１１０は、例えばＸ方向およびＹ方向にそれぞれ２００μｍの範囲内（２００μｍ×２００μｍの矩形領域内）でカンチレバー１００を移動させる。
【０１２６】
この場合、原子間力顕微鏡１０において一回当り探針１０１が走査されることにより観察される試料Ｍ上の領域の最大寸法は、圧電素子１１０によりカンチレバー１００が移動可能な２００μｍ×２００μｍとなる。
【０１２７】
したがって、例えば使用者が、試料Ｍ上の２００μｍ×２００μｍよりも大きい寸法の領域を観察したい場合には、移動プレート３０ａを移動させつつ探針１０１の走査を繰り返す。それにより、複数の領域の形状情報が取得される。そして、取得された形状情報を連結することにより、使用者は所望の領域を観察することができる。
【０１２８】
なお、後述するように、一回当り探針１０１が走査されることにより観察可能な試料Ｍ上の領域の寸法は、使用者が自由に設定可能である。したがって、使用者は、試料Ｍ上の２００μｍ×２００μｍよりも小さい寸法の領域を観察したい場合でも、探針１０１の走査を複数回に渡って繰り返し、取得される複数の形状情報を連結して試料Ｍを観察してもよい。
【０１２９】
以下の説明において、一回当り探針１０１が走査されることにより観察される試料Ｍ上の領域を走査単位領域と呼ぶ。
【０１３０】
圧電素子１１０は、動作制御部８１により制御される。動作制御部８１は、ＣＰＵ１３１、変位検出部１３２、Ｚ方向サーボ回路１３３およびＸ−Ｙ方向サーボ回路１３４を含む。
【０１３１】
Ｚ方向サーボ回路１３３は、カンチレバー１００の探針１０１がＺ方向に動作するように圧電素子１１０を制御する。また、Ｘ−Ｙ方向サーボ回路１３４は、カンチレバー１００の探針１０１がＸ方向およびＹ方向に移動するように圧電素子１１０を制御する。変位検出部１３２については後述する。
【０１３２】
ここで、試料Ｍ表面の凹凸により生じるカンチレバー１００のたわみ量を一定に保つための原子間力顕微鏡１０における動作について説明する。
【０１３３】
カンチレバー１００には、例えば歪ゲージ等を含む変位センサが内蔵される。これにより、カンチレバー１００の微小なたわみ量に応じた信号が出力される。
【０１３４】
変位センサの出力信号は、動作制御部８１の変位検出部１３２に与えられる。それにより、変位検出部１３２はカンチレバー１００のたわみ量を検出する。
【０１３５】
動作制御部８１のＣＰＵ１３１は、変位検出部１３２により検出されたカンチレバー１００のたわみ量に基づいて、このたわみ量を一定に保つように圧電素子１１０を制御する。
【０１３６】
動作制御部８１は、図３のインターフェイス部８０を介してパーソナルコンピュータ１Ｂに接続されている。これにより、上述のように、カンチレバー１００のＺ方向の変位（カンチレバー保持部のＺ方向の変位）がケーブルｃａを通じてパーソナルコンピュータ１Ｂに送られる。それにより、パーソナルコンピュータ１Ｂの図３の表示装置９１に、試料Ｍの３次元的な形状情報に基づく画像が映し出される。
【０１３７】
以下の説明において、表示装置９１に表示される画像のうち、原子間力顕微鏡１０により観察された試料Ｍの３次元的な形状情報に基づく画像を形状画像と呼ぶ。
【０１３８】
なお、本実施の形態においては、原子間力顕微鏡１０の観察モードとして、コンタクトモードを用いているが、これに限定されるものではなく、探針１０１を試料Ｍに接触させることなく探針１０１を共振させ、試料Ｍ表面の近傍を走査させるノンコンタクトモード（ダンピングモード）を用いてもよい。
【０１３９】
上記では、カンチレバー１００のたわみ量を検出するために、カンチレバー１００に変位センサを内蔵する自己検知方式が用いられているが、レーザ光をカンチレバー１００に照射し、カンチレバー１００からの反射光を光検出器により検出してカンチレバー１００のたわみ量を検出する光てこ方式を用いてもよい。
【０１４０】
（２） 顕微鏡システムの操作手順
顕微鏡システム１による試料Ｍの観察手順について説明する。図５は、本発明の一実施の形態に係る顕微鏡システム１の操作手順の一例を示すフローチャートである。以下の説明において、観察対象領域とは、原子間力顕微鏡１０を用いて試料Ｍを観察するときの試料Ｍ上の領域をいう。
【０１４１】
図５に示すように、使用者は、図１の試料載置台３０の移動プレート３０ａ上に試料Ｍを載置し（ステップＳ１）、光学顕微鏡２０による試料Ｍの観察を行う（ステップＳ２）。
【０１４２】
このステップＳ２において、使用者は、例えば原子間力顕微鏡１０による試料Ｍの観察対象領域の探索を行う（ステップＳ２ａ）。また、使用者は光学顕微鏡２０の倍率の調整等も行う。
【０１４３】
なお、原子間力顕微鏡１０による試料Ｍの観察対象領域の探索時において、使用者は例えば光学顕微鏡２０の位置調整を行う。具体的には、上述の圧電素子１１０により探針１０１が移動可能な領域の中心と、光学顕微鏡２０による観察視野の中心とが一致するように、光学顕微鏡２０の位置を調整する。この位置調整は、使用者が図１のＹ方向操作ノブ６０ａおよび上下方向操作ノブ６０ｂを操作することにより行われる。
【０１４４】
次いで、使用者は、原子間力顕微鏡１０による観察条件の設定を行う（ステップＳ３）。
【０１４５】
本実施の形態において、観察条件の設定には、走査単位領域の寸法設定（ステップＳ３ａ）、ならびに観察対象領域の指定および寸法設定（ステップＳ３ｂ）が含まれる。
【０１４６】
ここで、原子間力顕微鏡１０における走査単位領域の寸法設定は、例えば使用者が図３の入力装置９５のキーボードを用いて所望の値を入力することにより行われる。
【０１４７】
原子間力顕微鏡１０における観察対象領域の指定は、例えば使用者が入力装置９５のマウスを用いて図３の表示装置９１に表示される光顕画像の所望の領域をクリック操作またはドラッグ操作することにより行われる。この場合、使用者のクリック操作またはドラッグ操作により指定される光顕画像の領域に対応する試料Ｍの領域が観察対象領域として指定される。
【０１４８】
観察対象領域の指定は、使用者が移動プレート３０ａをＸ方向およびＹ方向に移動させつつ、入力装置９５のマウスを用いて表示装置９１に表示される光顕画像の所望の領域でクリック操作することにより指定されてもよい。
【０１４９】
原子間力顕微鏡１０における観察対象領域の寸法設定は、例えば使用者が図３の入力装置９５のキーボードを用いて所望の値を入力することにより行われる。また、この寸法設定は、使用者がマウスを用いて表示装置９１に表示される光顕画像の所望の領域をクリック操作またはドラッグ操作することにより行われてもよい。
【０１５０】
なお、上記において、使用者が走査単位領域の寸法を設定し、観察対象領域の寸法を設定した場合には、図３のパーソナルコンピュータ１ＢのＣＰＵ９４は、設定された観察対象領域を観察するために必要な走査単位領域の個数と、観察対象領域内での走査単位領域の位置と、後述する重複領域の寸法とを自動的に設定する。詳細は後述する。
【０１５１】
上記の他、使用者は原子間力顕微鏡１０による観察条件の設定時に、試料Ｍ上で取得する後述の形状情報の観察ピッチを設定してもよいし、観察対象領域内で所望の個数の走査単位領域を設定したい場合に、その個数を設定してもよい。
【０１５２】
この場合、ＣＰＵ９４は、使用者により設定された観察ピッチおよび走査単位領域の個数に基づいて観察対象領域を観察するために必要な走査単位領域の個数と、後述する重複領域の寸法を設定する。
【０１５３】
その後、使用者は、ステップＳ３において設定した観察条件に基づいて原子間力顕微鏡１０による試料Ｍの観察を行う（ステップＳ４）。
【０１５４】
上記ステップＳ３において、使用者が観察条件の設定を行うことにより、ＣＰＵ９４が観察対象領域を観察するために必要な走査単位領域を複数に設定した場合には、原子間力顕微鏡１０によりそれらの複数の走査単位領域に対応する形状情報が取得され、図３の表示装置９１に複数の形状画像が表示される。
【０１５５】
この場合、使用者は、複数の走査単位領域において取得された形状画像を手動で連結し（ステップＳ４ａ）、または自動で連結し（ステップＳ４ｂ）、連結された形状画像を表示装置９１に表示させる（ステップＳ４ｃ）。
【０１５６】
例えば、複数の走査単位領域が自動的に連結された後に、使用者が連結された各走査単位領域の形状画像の位置を手動で調整して、複数の走査単位領域の形状画像をより正確に連結することができる。あるいは、使用者が複数の走査単位領域の形状画像を手動のみにより連結することもできる。
【０１５７】
これらの手順は、例えば使用者が入力装置９５のキーボードおよびマウスを操作することにより行われる。詳細は後述する。これにより、使用者は、複数の走査単位領域を含む観察対象領域の形状画像を容易に確認することができる。
【０１５８】
（３） 形状情報の構成
原子間力顕微鏡１０による試料Ｍの観察時に取得される形状情報の構成を概念的に説明する。
【０１５９】
図６は、形状情報の構成を説明するための概念図である。図６に示すように、試料載置台３０上に載置される試料Ｍに対してＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向を定義する。形状情報は、予め定められた試料Ｍ上の複数の観察点のＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向における位置情報（Ｘ位置情報、Ｙ位置情報およびＺ位置情報）を収集することにより取得される。図６では、複数の観察点が試料Ｍ上に示される実線の交点により示されている。
【０１６０】
図６では、Ｘ位置情報が符号ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４，ｘ５で表され、それらのＸ位置情報の間隔が符号ｘｐで表されている。また、Ｙ位置情報が符号ｙ１，ｙ２，ｙ３，ｙ４，ｙ５で表され、それらのＹ位置情報の間隔が符号ｙｐで表されている。
【０１６１】
ここで、図６に示される試料Ｍ上の観察点ｐ１，ｐ２，ｐ３の各々のＺ位置情報をｚ１，ｚ２，ｚ３とすると、観察点ｐ１の形状情報は（ｘ１，ｙ１，ｚ１）で表され、観察点ｐ２の形状情報は（ｘ２，ｙ５，ｚ２）で表され、観察点ｐ３の形状情報は（ｘ５，ｙ３，ｚ３）で表される。
【０１６２】
図６において、Ｘ方向における間隔ｘｐはＸ方向における試料Ｍの観察ピッチを示し、Ｙ方向における間隔ｙｐはＹ方向における試料Ｍの観察ピッチを示す。
【０１６３】
上述のように、図５のステップＳ３において、使用者は入力装置９５を操作することにより、Ｘ方向およびＹ方向における観察ピッチｘｐ，ｙｐを設定してもよい。
【０１６４】
Ｘ方向およびＹ方向における観察ピッチｘｐ，ｙｐが設定されることにより、図４の圧電素子１１０は、設定された観察ピッチｘｐ，ｙｐに基づいて試料Ｍ上の複数の観察点を決定し、それらの観察点の配列に沿うようにカンチレバー１００を試料Ｍ上でＸ方向およびＹ方向に移動させる。
【０１６５】
また、上述のように、観察対象領域を観察するために必要な走査単位領域が複数に設定された場合には、例えば試料載置台３０（図４）のＸ方向移動モータおよびＹ方向移動モータは、一の走査単位領域における探針１０１の走査が終了するとともに、移動プレート３０ａを移動させ、試料Ｍをほぼ走査単位領域分Ｘ方向およびＹ方向へ移動させる。
【０１６６】
本例で表示装置９１に表示される形状画像は、例えば試料Ｍを上方から見た場合を想定した上面視画像である。
【０１６７】
この場合、表示装置９１には形状情報のＸ位置情報およびＹ位置情報に基づいて各観察点が表示される画面上のピクセルが決定され、Ｚ位置情報に基づいてそのピクセルの階調が決定される。
【０１６８】
すなわち、上面視画像においては、各ピクセルの階調がＺ位置情報に対応する。なお、Ｚ位置情報が階調の代わりに色彩で表示されてもよい。
【０１６９】
（４） 複数の上面視画像の連結
上述のように、観察対象領域を観察するために必要な走査単位領域が複数に設定された場合には、原子間力顕微鏡１０による試料Ｍの観察時に走査単位領域ごとに形状情報が取得される。それにより、図３の表示装置９１には、各走査単位領域で取得された形状情報に基づいて、複数の上面視画像が表示される。
【０１７０】
そこで、使用者は図５のステップＳ４ａ，Ｓ４ｂに示したように、複数の上面視画像の連結を行う。複数の上面視画像の連結について説明する。
【０１７１】
図７は、複数の上面視画像の連結を説明するための図である。上述のように、使用者が図３の入力装置９５を操作することによる観察条件の設定時に、走査単位領域の寸法設定が行われ、観察対象領域の指定および寸法設定が行われる。
【０１７２】
これにより、上述のように、図３のＣＰＵ９４は、設定された観察対象領域を観察するために必要な走査単位領域の個数と、観察対象領域内での走査単位領域の位置と、後述する重複領域の寸法とを自動的に設定する。さらに、ＣＰＵ９４は、設定した観察対象領域内における複数の走査単位領域の重複領域の寸法も設定する。
【０１７３】
以下の説明では、観察対象領域内に、２つの走査単位領域がそれぞれ第１および第２の走査単位領域として存在する。
【０１７４】
図７（ａ）に、試料Ｍ上に設定される第１および第２の走査単位領域および観察対象領域の例が示されている。図７（ａ）では、観察対象領域ＡＲが太い実線により示され、観察対象領域ＡＲ内の第１および第２の走査単位領域Ｄ１，Ｄ２が実線および点線により示されている。
【０１７５】
上述のように、使用者により観察対象領域ＡＲならびに第１および第２の走査単位領域Ｄ１，Ｄ２の寸法が設定された場合には、重複領域の寸法も自動的に設定される。図７（ａ）では、第１および第２の走査単位領域Ｄ１，Ｄ２間で設定される重複領域Ｄ１２が一点鎖線により示されている。
【０１７６】
このように、試料Ｍ上の観察対象領域ＡＲ、第１および第２の走査単位領域Ｄ１，Ｄ２および重複領域Ｄ１２が設定され、探針１０１が試料Ｍ上を走査されることにより第１および第２の走査単位領域Ｄ１，Ｄ２に対応する第１および第２の上面視画像が得られる。
【０１７７】
図７（ｂ）に、図７（ａ）の第１および第２の走査単位領域Ｄ１，Ｄ２に対応する第１および第２の上面視画像の表示例が示されている。図７（ｂ）に示すように、探針１０１の走査完了時には、第１および第２の走査単位領域Ｄ１，Ｄ２で取得された形状情報に基づいて、第１および第２の上面視画像Ｄｐ１，Ｄｐ２が表示装置９１の画面９１１に表示される。
【０１７８】
この場合、第１および第２の上面視画像Ｄｐ１，Ｄｐ２の各々は、図７（ａ）の重複領域Ｄ１２に対応する重複部上面視画像Ｄｐ１２を含む。なお、図７（ｂ）において、第１および第２の上面視画像Ｄｐ１，Ｄｐ２内の白丸印および黒丸印は、それぞれ第１および第２の上面視画像Ｄｐ１，Ｄｐ２中のピクセルを表す。
【０１７９】
ここで、使用者が手動により第１および第２の上面視画像Ｄｐ１，Ｄｐ２の連結を行う場合、例えば、使用者は、第２の上面視画像Ｄｐ２を選択し、第１の上面視画像Ｄｐ１の重複部上面視画像Ｄｐ１２および第２の上面視画像Ｄｐ２の重複部上面視画像Ｄｐ１２のパターンを比較しつつ、第１の上面視画像Ｄｐ１の重複部上面視画像Ｄｐ１２に第２の上面視画像Ｄｐの重複部上面視画像Ｄｐ１２を位置合わせしながら重ね合わせる。
【０１８０】
それにより、図７（ｃ）に示すように、第１および第２の上面視画像Ｄｐ１，Ｄｐ２が連結され、観察対象領域ＡＲ全体の上面視画像ＡＲｐを得ることができる。
【０１８１】
上記の重ね合わせ作業は、例えば、使用者が入力装置９５のマウスをクリック操作およびドラッグ操作し、画面９１１上に表示される第１および第２の上面視画像Ｄｐ１，Ｄｐ２を選択および移動させることにより行われる。
【０１８２】
また、重ね合わせ作業時においては、第１および第２の上面視画像Ｄｐ１，Ｄｐ２が透過図で表示される。したがって、使用者は、第１の上面視画像Ｄｐ１の重複部上面視画像Ｄｐ１２および第２の上面視画像Ｄｐ２の重複部上面視画像Ｄｐ１２のパターンを見比べながら容易に重ね合わせ作業を行うことができる。
【０１８３】
（５） オフセット処理
第１の走査単位領域Ｄ１における探針１０１の走査後、移動プレート３０ａがＹ方向に移動され、第２の走査単位領域Ｄ２における探針１０１の走査が行われる場合には、発明が解決しようとする課題において説明したように、移動プレート３０ａの微小な傾斜等により試料Ｍ上の同一観察点で取得されるＺ方向情報の値が変化する。
【０１８４】
換言すれば、試料Ｍ上の同一観察点に対応する第１および第２の上面視画像Ｄｐ１，Ｄｐ２の階調が異なる。この場合、同一の観察点に対応して表示される階調が異なるため、使用者は、第１の上面視画像Ｄｐ１の重複部上面視画像Ｄｐ１２および第２の上面視画像Ｄｐ２の重複部上面視画像Ｄｐ１２の同一部分を識別することが困難である。
【０１８５】
本実施の形態では、使用者が第１の上面視画像Ｄｐ１の重複部上面視画像Ｄｐ１２および第２の上面視画像Ｄｐ２の重複部上面視画像Ｄｐ１２の同一部分を容易に識別できるようにオフセット処理が行われる。
【０１８６】
オフセット処理では、第１の上面視画像Ｄｐ１の重複部上面視画像Ｄｐ１２における階調の平均値と、第２の上面視画像Ｄｐ２の重複部上面視画像Ｄｐ１２における階調の平均値とを算出し、それら２つの平均値の差分値をいずれか一方（例えば、第２の上面視画像Ｄｐ２）の全領域の階調に加算する。
【０１８７】
図８は、オフセット処理の一例を示す図である。図８では、Ｙ方向に並ぶ複数の観察点に対応する複数の階調がグラフ化されている。図８において、白丸印は第１の上面視画像Ｄｐ１の各ピクセルの階調を表し、黒丸印は第２の上面視画像Ｄｐ２の各ピクセルの階調を表す。
【０１８８】
上記のようにオフセット処理が行われることにより、例えば点線矢印で示すように、第２の上面視画像Ｄｐ２の全てのピクセルの階調に上記の差分値ＤＨが加算される。加算後の各ピクセルの階調が点線の丸印で示されている。
【０１８９】
このように、オフセット処理が行われることにより、試料Ｍ上の同一観察点に対応するピクセルの階調が、第１および第２の上面視画像Ｄｐ１，Ｄｐ２間でほぼ等しくなる。
【０１９０】
それにより、使用者は、第１の上面視画像Ｄｐ１の重複部上面視画像Ｄｐ１２および第２の上面視画像Ｄｐ２の重複部上面視画像Ｄｐ１２の同一部分を容易に識別することが可能となる。
【０１９１】
なお、本例では、各ピクセルの階調に基づいてオフセット処理が行われているが、これに代えて、Ｚ位置情報に基づくオフセット処理が行われてもよい。この場合、オフセット処理されたＺ位置情報が階調に変換されることにより、上記と同じ効果を得ることができる。
【０１９２】
（６） 階調補正処理
図３の表示装置９１において、画面９１１で表示可能な階調の範囲には制限がある。したがって、本実施の形態では、オフセット処理後に階調補正処理が行われる。階調補正処理を説明する。
【０１９３】
図９は、階調補正処理を説明するための図である。図９（ａ）では、図８と同様にオフセット処理の一例が示されている。ここで、図９（ａ）中の矢印ＥＢで示される階調の範囲は、画面９１１で表示可能な階調の範囲を示す。以下、この範囲を階調表示範囲ＥＢと呼ぶ。
【０１９４】
図９（ａ）の例では、オフセット処理が行われることにより、黒丸印で示される第２の上面視画像Ｄｐ２の一部のピクセルの階調が階調表示範囲ＥＢを超えている。この場合、表示装置９１の画面９１１には階調表示範囲ＥＢを超える階調が正確に表示されない。
【０１９５】
そこで、階調補正処理を行う。階調補正処理の一例が、図９（ｂ）に示されている。図９（ｂ）の例では、オフセット処理により得られる全てのピクセルの階調に所定の係数を乗算することにより、二重丸で示される新たな階調を得る。それにより、オフセット処理により得られる階調の最大値および最小値が階調表示範囲ＥＢ内に収められる。
【０１９６】
なお、特定の階調範囲における階調に所定の係数を乗算し、局部的に階調の階調補正処理を行ってもよい。
【０１９７】
Ｚ位置情報に階調補正処理と同様の補正処理が行われてもよい。この場合、補正処理されたＺ位置情報が階調に変換されることにより、上記と同じ効果を得ることができる。
【０１９８】
図１０は、オフセット処理および階調補正処理が行われる場合の実際の画面表示例を示す。
【０１９９】
図１０（ａ）に、探針１０１の走査完了時に画面９１１に表示される第１および第２の上面視画像Ｄｐ１，Ｄｐ２が示されている。ここで、使用者が入力装置９５のマウスを操作することにより第２の上面視画像Ｄｐ２を選択し、オフセット処理を行う。それにより、第１および第２の上面視画像Ｄｐ１，Ｄｐ２の重複部上面視画像Ｄｐ１２の階調がほぼ等しくなるので、使用者は正確に第１および第２の上面視画像Ｄｐ１，Ｄｐ２の連結を行うことができる。
【０２００】
また、連結された上面視画像について階調補正処理を行うことにより、図１０（ｂ）に示すように、観察対象領域ＡＲの上面視画像全体の階調が階調表示範囲ＥＢを外れることなく表示される。
【０２０１】
（７） 設定プログラム
図３の外部記憶装置９７に記憶される設定プログラムについて説明する。図１１は、設定プログラムのフローチャートである。設定プログラムによる処理は、使用者による図５のステップＳ３ａ，Ｓ３ｂの操作に対応して行われる。
【０２０２】
初めに、図３のＣＰＵ９４は、使用者が入力装置９５を操作することにより走査単位領域の指定があったか否かを判別する（ステップＳ１１）。
【０２０３】
走査単位領域の指定があった場合、ＣＰＵ９４は、指定された走査単位領域の寸法を設定する（ステップＳ１２）。一方、走査単位領域の指定がない場合、ＣＰＵ９４は、予め定められた走査単位領域の寸法を設定する（ステップＳ１３）。
【０２０４】
その後、ＣＰＵ９４は、使用者が入力装置９５を操作することにより観察対象領域が指定されたか否かを判別する（ステップＳ１４）。観察対象領域の指定があった場合、ＣＰＵ９４は、観察対象領域の寸法の設定を行う（ステップＳ１５）。
【０２０５】
さらに、ＣＰＵ９４は、ステップＳ１２またはステップＳ１３において設定された走査単位領域の寸法、およびステップＳ１５において設定された観察対象領域の寸法に基づいて重複領域の寸法の設定を行う（ステップＳ１６）。これにより、設定プログラムが終了する。
【０２０６】
ここで、ＣＰＵ９４は、上記処理時に、使用者が入力装置９５を操作することにより観察対象領域内の走査単位領域の個数が指定された場合には、最低限必要な重複領域の寸法を設定し、指定された個数の走査単位領域が観察対象領域に満たない場合に、図３の表示装置９１または図示しない音声出力部から警告を発する。
【０２０７】
さらに、ＣＰＵ９４は、上記処理中に、使用者が入力装置９５を操作することにより形状情報の観察ピッチが指定された場合には、観察対象領域の寸法に応じて最低限必要な重複領域の寸法を算出しつつ、必要な走査単位領域の個数を算出する。
【０２０８】
なお、上記において、走査単位領域、観察対象領域および重複領域の寸法の設定は、各領域の寸法が図３のＲＡＭ９３上に記憶されることにより行われる。
【０２０９】
（８） 連結プログラム
図３の外部記憶装置９７に記憶される連結プログラムについて説明する。図１２および図１３は、連結プログラムのフローチャートである。連結プログラムによる処理は、使用者による図５のステップＳ４ａ，Ｓ４ｂ，Ｓ４ｃの操作に対応して行われる。
【０２１０】
初めに、図３のＣＰＵ９４は、設定プログラムにより設定された観察対象領域内の全ての走査単位領域で探針１０１を走査させ、各走査単位領域の形状情報を取得する（ステップＳ２１）。
【０２１１】
次に、ＣＰＵ９４は、取得した形状情報に基づいて、全ての走査単位領域の上面視画像を表示装置９１に表示させる（ステップＳ２２）。
【０２１２】
ＣＰＵ９４は、使用者が入力装置９５を操作することにより、複数の走査単位領域の上面視画像を手動で連結する旨の指令があるか否かを判別する（ステップＳ２３）。
【０２１３】
上面視画像を手動で連結する旨の指令があった場合、ＣＰＵ９４は、使用者が入力装置９５を操作することにより一方の上面視画像に連結する他方の上面視画像が選択されたか否かを判別する（ステップＳ２４）。
【０２１４】
上面視画像が選択された場合、ＣＰＵ９４は、使用者が入力装置９５を操作することにより一方の上面視画像上に選択された他方の上面視画像の一部が重ね合わされたか否かを判別する（ステップＳ２５）。
【０２１５】
ＣＰＵ９４は、選択された上面視画像の一部が一方の上面視画像に重ね合わされると、使用者が入力装置９５を操作することによりオフセット処理する旨の指令があるか否かを判別する（ステップＳ２６）。
【０２１６】
オフセット処理する旨の指令がある場合、ＣＰＵ９４は、選択された上面視画像に対するオフセット処理を行う（ステップＳ２７）。そして、ＣＰＵ９４は、使用者が入力装置９５を操作することにより位置合わせが完了した旨の指令があるか否かを判別する（ステップＳ２８）。
【０２１７】
位置合わせ完了の指令がある場合、ＣＰＵ９４は、使用者が入力装置９５を操作することにより全ての連結処理が完了した旨の指令があるか否かを判別する（ステップＳ２９）。
【０２１８】
全ての連結処理が完了した旨の指令がある場合、ＣＰＵ９４は、連結された上面視画像全体に階調のオフセット処理を行う（ステップＳ３０）。このオフセット処理はステップＳ２７のオフセット処理とは異なり、観察対象領域全体の階調を最適に設定するために行われる。
【０２１９】
その後、ＣＰＵ９４は、使用者が入力装置９５を操作することにより階調補正を行う旨の指令があるか否かを判別する（ステップＳ３１）。階調補正を行う旨の指令がない場合、ＣＰＵ９４は後述するステップＳ３３の動作を行う。
【０２２０】
階調補正を行う旨の指令がある場合、ＣＰＵ９４は、連結された上面視画像に対して上述の階調補正処理を行う（ステップＳ３２）。なお、階調補正処理は、ステップＳ３２に限らず、上記の走査単位領域の上面視画像の連結時に行われてもよい。
【０２２１】
最後に、ＣＰＵ９４は、連結された上面視画像を表示装置９１に表示させるとともに、その上面視画像に対応するＸ位置情報、Ｙ位置情報および階調のファイルを作成する（ステップＳ３３）。それにより、連結プログラムが終了する。
【０２２２】
ステップＳ２３において、手動で連結する旨の指令がない場合、ＣＰＵ９４は、自動連結処理を行う（ステップＳ４０）。この自動連結処理は、ＣＰＵ９４が予め設定プログラムにより設定された走査単位領域、観察対象領域および重複領域の寸法に基づいて、試料Ｍ上の各観察点で取得されたＺ位置情報のパターンマッチングを行うことにより行われる。この場合、ＣＰＵ９４は、自動連結処理を行った後、ステップＳ３０の動作を行う。
【０２２３】
ステップＳ２４，Ｓ２５，Ｓ２６の順は図１２の例に限定されず、任意の順に行うことができる。
【０２２４】
ステップＳ２９において、全ての連結処理が完了した旨の指令がない場合、ＣＰＵ９４はステップＳ２４に戻り、ステップＳ２４〜Ｓ２９の動作を繰り返す。
【０２２５】
（９） 階調の傾き補正
本実施の形態においては、観察対象領域の全ての上面視画像が表示装置９１に表示された後、全ての上面視画像について階調の傾きを補正してもよい。
【０２２６】
図１４は、階調の傾き補正を説明するための図である。例えば、図１４（ａ）に示すように、移動プレート３０ａの載置面３０ｆがＸＹ平面（水平面）に対して傾斜している場合に、使用者は予めＸ方向に平行な軸Ｌ１と載置面３０ｆとがなす角θｘ（図１４（ｂ）参照）と、Ｙ方向に平行な軸Ｌ２と載置面３０ｆとがなす角θｙ（図１４（ｃ）参照）とを指定する。
【０２２７】
そして、Ｘ方向の傾斜角θｘおよびＹ方向の傾斜角θｙと、試料Ｍ上の観察点のＸ位置情報およびＹ位置情報とに基づいて各観察点に対応するピクセルの階調を補正することにより、移動プレート３０ａが傾斜している場合でも、その影響を受けない上面視画像を表示装置９１に表示させることができる。
【０２２８】
また、ＸＹ平面上で極座標を定義し、使用者が載置面３０ｆの最大傾斜方向に平行な軸Ｌ３（図１４（ａ）参照）とその軸Ｌ３に対する載置面３０ｆの傾斜角を指定することにより、各観察点に対応するピクセルの階調を補正してもよい。これにより、移動プレート３０ａが傾斜している場合でも、その影響を受けない上面視画像を表示装置９１に表示させることができる。
【０２２９】
さらに、次のような補正を行ってもよい。例えば、特定の走査単位領域を選択し、その領域を最小二乗法等を用いて傾きが無いように補正する。その補正量を他の連結対象にも反映する。それにより、全ての上面視画像を同じように傾ける。
【０２３０】
また、例えば、全ての走査単位領域について、最小二乗法等を用いて傾きを補正するために必要な補正量を求め、それらの平均値を用いて全ての上面視画像を補正する。
【０２３１】
（１０） 効果
本実施の形態に係る顕微鏡システム１においては、使用者が図３の入力装置９５を操作することにより観察対象領域が指定され、その寸法が設定される。
【０２３２】
また、使用者が入力装置９５を操作することにより走査単位領域の寸法が設定され、設定された観察対象領域を観察するために必要な走査単位領域の個数と、観察対象領域内での走査単位領域の位置と、各走査単位領域の重複領域の寸法とが図３のＣＰＵ９４により自動的に設定される。
【０２３３】
ＣＰＵ９４により複数の位置に設定された走査単位領域において、試料載置台３０に載置された試料Ｍの表面に沿って探針１０１が走査されることにより、試料Ｍの形状情報が原子間力顕微鏡１０により取得される。
【０２３４】
原子間力顕微鏡１０により取得された形状情報のうちＺ位置情報が、階調を有するピクセルで表された上面視画像が走査単位領域ごとに表示装置９１に表示される。
【０２３５】
ＣＰＵ９４は、表示装置９１により表示された複数の上面視画像のうち隣接する走査単位領域の重複領域で互いに対応する部分のピクセルが等しい階調を示すように上面視画像の階調を補正する。
【０２３６】
ＣＰＵ９４は、使用者が入力装置９５を操作することにより、表示装置９１において隣接する走査単位領域の上面視画像を重複部上面視画像で重ね合わせることにより隣接する走査単位領域の上面視画像を連結する。
【０２３７】
このように、走査単位領域の上面視画像の階調が補正されることにより、使用者が隣接する走査単位領域の重複領域のパターンを容易に認識することができる。それにより、使用者は隣接する走査単位領域の上面視画像を重複部上面視画像で容易に連結することができる。したがって、試料Ｍの迅速かつ正確な観察が可能となる。
【０２３８】
また、複数の走査単位領域の上面視画像を容易に連結することができるので、使用者は、広範囲に渡る試料Ｍの領域を容易に観察することができる。
【０２３９】
（１１） 請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以上、本発明の一実施の形態に係る顕微鏡システム、観察方法および観察プログラムにおいて、形状情報のうちＺ位置情報は高さ情報に相当し、原子間力顕微鏡１０は走査型プローブ顕微鏡に相当し、ＣＰＵ９４は設定手段に相当する。
【０２４０】
また、上面視画像は階調を有する画像に相当し、表示装置９１は表示手段に相当し、ＣＰＵ９４は補正手段および連結手段に相当し、階調表示範囲ＥＢは表示装置で表示可能な階調の範囲に相当する。
【０２４１】
さらに、設定プログラムおよび連結プログラムは観察プログラムに相当する。
【産業上の利用可能性】
【０２４２】
本発明は、光学顕微鏡、原子間力顕微鏡および走査型電子顕微鏡等を用いる顕微鏡システムに有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０２４３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る顕微鏡システムの外観を示す図である。
【図２】図１のプローブ走査装置の組立て斜視図である。
【図３】顕微鏡システムの制御系を説明するためのブロック図である。
【図４】図１の原子間力顕微鏡のコンタクトモードを用いる場合の制御系を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る顕微鏡システムの操作手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】形状情報の構成を説明するための概念図である。
【図７】複数の上面視画像の連結を説明するための図である。
【図８】オフセット処理の一例を示す図である。
【図９】階調補正処理を説明するための図である。
【図１０】オフセット処理および階調補正処理が行われる場合の実際の画面表示例を示す。
【図１１】設定プログラムのフローチャートである。
【図１２】連結プログラムのフローチャートである。
【図１３】連結プログラムのフローチャートである。
【図１４】階調の傾き補正を説明するための図である。
【図１５】特許文献１のプローブ走査装置の構成図である。
【図１６】試料載置面のわずかな傾斜が原子間力顕微鏡による試料の観察結果に与える影響を説明するための図である。
【符号の説明】
【０２４４】
１ 顕微鏡システム
１Ａ プローブ走査装置
１Ｂ パーソナルコンピュータ
１０ 原子間力顕微鏡
２０ 光学顕微鏡
３０ 試料載置台
８１ 動作制御部
９１ 表示装置
９４ ＣＰＵ
９５ 入力装置
１０１ 探針
１１０ 圧電素子
ＡＲ 観察対象領域
Ｄ１，Ｄ２ 走査単位領域
Ｄ１２ 重複領域
Ｄｐ１，Ｄｐ２ 上面視画像
Ｄｐ１２ 重複部上面視画像
ＥＢ 階調表示範囲
Ｍ 試料
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料が載置される試料載置台と、
前記試料載置台に載置された試料の表面に沿って探針を走査させることにより前記試料の走査された領域の高さに関する情報を高さ情報として取得する走査型プローブ顕微鏡と、
前記試料載置台に載置された試料の高さ情報を取得するための走査単位領域を重複領域を設けつつ複数の位置に設定する設定手段と、
前記設定手段により複数の位置に設定された走査単位領域において前記走査型プローブ顕微鏡により取得された高さ情報を階調を有する画像としてそれぞれ表示する表示手段と、
前記表示手段により表示された複数の走査単位領域の画像のうち隣接する走査単位領域の画像の重複領域で互いに対応する部分が等しい階調を有するように走査単位領域の画像の階調を補正する補正手段と、
前記表示手段において隣接する走査単位領域の画像を重複領域で重ね合わせることにより前記隣接する走査単位領域の画像を連結するための連結手段とを備えることを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項２】
前記補正手段は、前記連結手段による隣接する走査単位領域の画像の連結後、連結された複数の走査単位領域の画像の階調を前記表示装置で表示可能な階調の範囲内となるように補正することを特徴とする請求項１記載の顕微鏡システム。
【請求項３】
前記試料載置台に載置された試料の画像を取得する光学顕微鏡をさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載の顕微鏡システム。
【請求項４】
前記表示手段は、前記光学顕微鏡により取得された画像を表示することを特徴とする請求項３記載の顕微鏡システム。
【請求項５】
試料載置台に載置された試料の表面に沿って探針を走査させることにより試料の高さに関する情報を高さ情報として取得する顕微鏡システムを用いた観察方法であって、
前記試料載置台に載置された試料の高さ情報を取得するための走査単位領域を重複領域を設けつつ複数の位置に設定するステップと、
前記試料載置台に載置された試料の表面に沿って探針を走査させることにより前記試料の走査された領域の高さに関する情報を高さ情報として取得するステップと、
複数の位置に設定された走査単位領域において取得された高さ情報を階調を有する画像としてそれぞれ表示するステップと、
表示された複数の走査単位領域の画像のうち隣接する走査単位領域の画像の重複領域で互いに対応する部分が等しい階調を有するように走査単位領域の画像の階調を補正するステップと、
隣接する走査単位領域の画像を重複領域で重ね合わせることにより前記隣接する走査単位領域の画像を連結するためのステップとを備えることを特徴とする観察方法。
【請求項６】
試料載置台に載置された試料の表面に沿って探針を走査させることにより試料の高さに関する情報を高さ情報として取得する顕微鏡システムを制御するコンピュータにより実行可能な観察プログラムであって、
前記試料載置台に載置された試料の高さ情報を取得するための走査単位領域を重複領域を設けつつ複数の位置に設定する処理と、
前記試料載置台に載置された試料の表面に沿って探針を走査させることにより前記試料の走査された領域の高さに関する情報を高さ情報として取得する処理と、
複数の位置に設定された走査単位領域において取得された高さ情報を階調を有する画像としてそれぞれ表示する処理と、
表示された複数の走査単位領域の画像のうち隣接する走査単位領域の画像の重複領域で互いに対応する部分が等しい階調を有するように走査単位領域の画像の階調を補正する処理と、
隣接する走査単位領域の画像を重複領域で重ね合わせることにより前記隣接する走査単位領域の画像を連結するための処理とを、
前記コンピュータに実行させることを特徴とする観察プログラム。
【請求項１】
試料が載置される試料載置台と、
前記試料載置台に載置された試料の表面に沿って探針を走査させることにより前記試料の走査された領域の高さに関する情報を高さ情報として取得する走査型プローブ顕微鏡と、
前記試料載置台に載置された試料の高さ情報を取得するための走査単位領域を重複領域を設けつつ複数の位置に設定する設定手段と、
前記設定手段により複数の位置に設定された走査単位領域において前記走査型プローブ顕微鏡により取得された高さ情報を階調を有する画像としてそれぞれ表示する表示手段と、
前記表示手段により表示された複数の走査単位領域の画像のうち隣接する走査単位領域の画像の重複領域で互いに対応する部分が等しい階調を有するように走査単位領域の画像の階調を補正する補正手段と、
前記表示手段において隣接する走査単位領域の画像を重複領域で重ね合わせることにより前記隣接する走査単位領域の画像を連結するための連結手段とを備えることを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項２】
前記補正手段は、前記連結手段による隣接する走査単位領域の画像の連結後、連結された複数の走査単位領域の画像の階調を前記表示装置で表示可能な階調の範囲内となるように補正することを特徴とする請求項１記載の顕微鏡システム。
【請求項３】
前記試料載置台に載置された試料の画像を取得する光学顕微鏡をさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載の顕微鏡システム。
【請求項４】
前記表示手段は、前記光学顕微鏡により取得された画像を表示することを特徴とする請求項３記載の顕微鏡システム。
【請求項５】
試料載置台に載置された試料の表面に沿って探針を走査させることにより試料の高さに関する情報を高さ情報として取得する顕微鏡システムを用いた観察方法であって、
前記試料載置台に載置された試料の高さ情報を取得するための走査単位領域を重複領域を設けつつ複数の位置に設定するステップと、
前記試料載置台に載置された試料の表面に沿って探針を走査させることにより前記試料の走査された領域の高さに関する情報を高さ情報として取得するステップと、
複数の位置に設定された走査単位領域において取得された高さ情報を階調を有する画像としてそれぞれ表示するステップと、
表示された複数の走査単位領域の画像のうち隣接する走査単位領域の画像の重複領域で互いに対応する部分が等しい階調を有するように走査単位領域の画像の階調を補正するステップと、
隣接する走査単位領域の画像を重複領域で重ね合わせることにより前記隣接する走査単位領域の画像を連結するためのステップとを備えることを特徴とする観察方法。
【請求項６】
試料載置台に載置された試料の表面に沿って探針を走査させることにより試料の高さに関する情報を高さ情報として取得する顕微鏡システムを制御するコンピュータにより実行可能な観察プログラムであって、
前記試料載置台に載置された試料の高さ情報を取得するための走査単位領域を重複領域を設けつつ複数の位置に設定する処理と、
前記試料載置台に載置された試料の表面に沿って探針を走査させることにより前記試料の走査された領域の高さに関する情報を高さ情報として取得する処理と、
複数の位置に設定された走査単位領域において取得された高さ情報を階調を有する画像としてそれぞれ表示する処理と、
表示された複数の走査単位領域の画像のうち隣接する走査単位領域の画像の重複領域で互いに対応する部分が等しい階調を有するように走査単位領域の画像の階調を補正する処理と、
隣接する走査単位領域の画像を重複領域で重ね合わせることにより前記隣接する走査単位領域の画像を連結するための処理とを、
前記コンピュータに実行させることを特徴とする観察プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００７−１７０８７３（Ｐ２００７−１７０８７３Ａ）
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３６５５７９（Ｐ２００５−３６５５７９）
【出願日】平成１７年１２月１９日（２００５．１２．１９）
【出願人】（０００１２９２５３）株式会社キーエンス (681)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月１９日（２００５．１２．１９）
【出願人】（０００１２９２５３）株式会社キーエンス (681)
【Ｆターム（参考）】
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