JP2019158387A - 走査型プローブ顕微鏡及び表面画像補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】試料の設置作業を簡略化することができる走査型プローブ顕微鏡及び表面画像補正方法を提供する。【解決手段】傾斜補正処理部が、走査処理部の走査により取得された試料の表面画像に対して、当該表面画像におけるＸ方向及びＹ方向に交差するＺ方向への傾斜を補正するための画像処理を行う。傾斜補正処理部は、表面画像から所定方向に沿って一直線上で複数の画素を抽出し、抽出された各画素の輝度に基づいて当該表面画像の傾斜を補正する。傾斜補正処理部は、Ｘ方向及びＹ方向に対して交差する少なくとも一方向（Ｐ方向）に平坦面を有する試料の表面画像を補正する場合に、前記所定方向（直線２８の方向）を前記一方向（Ｐ方向）と略一致させることにより、当該一方向（Ｐ方向）に沿って複数の画素を抽出できるように画像処理を行う。【選択図】 図４Ａ

Description

本発明は、試料の表面に沿って相対変位されるカンチレバーを備えた走査型プローブ顕微鏡、及び、走査型プローブ顕微鏡により取得された試料の表面画像を補正するための表面画像補正方法に関するものである。

例えば光てこ方式の走査型プローブ顕微鏡では、カンチレバーの探針を試料の表面に沿って移動させ、カンチレバーの撓みを検出することにより、試料の表面画像（凹凸画像）を得ることができるようになっている（例えば、下記特許文献１参照）。この種の走査型プローブ顕微鏡には、カンチレバーに向けて光を照射する光照射部と、カンチレバーからの反射光を受光する光検出部とが備えられている。

試料が水平に設置されていない場合には、本来は水平であるべき面が傾斜し、その傾斜に基づく輝度のばらつきが試料の表面画像に現れるため、正確な表面画像が得られないという問題がある。そこで、走査型プローブ顕微鏡の中には、試料の表面画像に対する傾斜補正の機能を備えているものもある。傾斜補正においては、例えば本来は水平であるべき面における表面画像中の各画素（例えば１ライン分の各画素）の輝度が抽出され、それらの各画素の輝度の平均値又は中央値などを用いて、試料の表面画像に対する画像処理が行われる。

図６は、観察対象となる試料１００の一例を示した斜視図であり、試料１００の一部分のみを示している。この試料１００の表面には、一直線上に延びる複数の凸部１０１が、互いに凹部１０２を挟んで平行に並べて形成されている。例えば半導体部品などが試料として観察される場合には、図６に例示されるような表面形状を有する試料１００が観察対象となる場合がある。

このような試料１００の表面画像に対して傾斜補正を行う場合には、例えば凸部１０１に平行な直線１０３に沿って、凹部１０２に対応する表面画像中の各画素の輝度を抽出し、それらの各画素の輝度の平均値又は中央値などに基づいて、傾斜補正を行うことができる。

特開２０１４−２１１３７２号公報

上記のようにして各画素の輝度を抽出し、傾斜補正を行う場合、従来は、主走査方向（Ｘ方向）又は副走査方向（Ｙ方向）のいずれかの方向に対して平行な直線に沿って各画素の輝度を抽出することしかできなかった。図６のように、直線１０３がＹ方向に対して平行であれば、当該直線１０３に沿って各画素の輝度を抽出することができる。しかしながら、凸部１０１がＸ方向及びＹ方向に対して傾斜するような方向で試料１００が載置された場合には、直線１０３に沿って各画素の輝度を抽出することができない。

このような場合には、凸部１０１と凹部１０２とを跨いだ直線に沿って各画素の輝度を抽出することとなり、傾斜補正を適切に行うことができない。そのため、ユーザは、凸部１０１がＸ方向又はＹ方向に対して平行に延びるように配慮しながら試料１００を設置しなければならず、試料の設置作業が煩雑になるという問題があった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、試料の設置作業を簡略化することができる走査型プローブ顕微鏡及び表面画像補正方法を提供することを目的とする。

（１）本発明に係る走査型プローブ顕微鏡は、カンチレバーと、走査処理部と、傾斜補正処理部とを備える。前記カンチレバーは、試料の表面に沿って相対変位される。前記走査処理部は、試料の表面に対して互いに交差するＸ方向及びＹ方向にそれぞれ前記カンチレバーを相対変位させることにより走査を行う。前記傾斜補正処理部は、前記走査処理部の走査により取得された試料の表面画像に対して、当該表面画像における前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向に交差するＺ方向への傾斜を補正するための画像処理を行う。前記傾斜補正処理部は、前記表面画像から所定方向に沿って一直線上で複数の画素を抽出し、抽出された各画素の輝度に基づいて当該表面画像の傾斜を補正するものであり、前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向に対して交差する少なくとも一方向に平坦面を有する試料の前記表面画像を補正する場合に、前記一方向に沿って前記複数の画素を抽出できるように画像処理を行う。

このような構成によれば、Ｘ方向及びＹ方向に対して交差する少なくとも一方向に平坦面を有する試料の表面画像を補正する場合に、前記一方向に沿って複数の画素が抽出され、それらの抽出された各画素の輝度に基づいて表面画像の傾斜が補正される。これにより、凸部と凹部とを跨いだ直線に沿って各画素の輝度を抽出することがないため、ユーザは、前記一方向がＸ方向又はＹ方向に対して平行に延びるように配慮しながら試料を設置する必要がない。したがって、試料の設置作業を簡略化することができる。

（２）前記傾斜補正処理部は、前記少なくとも一方向に平坦面を有する試料の前記表面画像を補正する場合に、前記所定方向が前記一方向と略一致するように、前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向に対して斜めに前記複数の画素を抽出してもよい。

このような構成によれば、試料の表面画像から一直線上で複数の画素を抽出するときの方向（所定方向）が、Ｘ方向及びＹ方向に対して斜めに設定されることにより、前記一方向と略一致する。したがって、試料が設置される方向にかかわらず、自動的に、前記一方向と略一致する所定方向に沿って複数の画素を抽出し、それらの抽出された各画素の輝度に基づいて表面画像の傾斜を補正することができる。

（３）前記走査型プローブ顕微鏡は、画像表示処理部をさらに備えていてもよい。前記画像表示処理部は、前記傾斜補正処理部による補正後の前記表面画像を回転させることにより、前記一方向を回転前の前記Ｘ方向又は前記Ｙ方向と略一致させて表示させる。

このような構成によれば、傾斜が補正された後の表面画像が回転されることにより、前記一方向を回転前のＸ方向又はＹ方向と略一致させて表面画像が表示されるため、Ｘ方向及びＹ方向に対して前記一方向が傾斜した状態のまま表面画像が表示される場合と比べて、ユーザが表面画像を観察しやすい。

（４）前記傾斜補正処理部は、前記少なくとも一方向に平坦面を有する試料の前記表面画像を補正する場合に、当該表面画像を回転させることにより前記一方向を前記所定方向と略一致させた上で、前記複数の画素を抽出してもよい。

このような構成によれば、試料の表面画像が回転されることにより、表面画像から一直線上で複数の画素を抽出するときの方向（所定方向）が、前記一方向と略一致する。したがって、試料が設置される方向にかかわらず、自動的に、前記一方向と略一致する所定方向に沿って複数の画素を抽出し、それらの抽出された各画素の輝度に基づいて表面画像の傾斜を補正することができる。

（５）前記傾斜補正処理部は、前記表面画像における前記所定方向の一端部から他端部まで前記複数の画素を抽出してもよい。

このような構成によれば、前記所定方向に沿って、表面画像の一端部から他端部まで複数の画素が抽出され、それらの抽出された各画素の輝度に基づいて表面画像の傾斜が補正される。したがって、より多くの画素の輝度に基づいて表面画像の傾斜を補正することができるため、傾斜補正の精度を向上することができる。

（６）本発明に係る表面画像補正方法は、試料の表面に沿って相対変位されるカンチレバーと、試料の表面に対して互いに交差するＸ方向及びＹ方向にそれぞれ前記カンチレバーを相対変位させることにより走査を行う走査処理部とを備える走査型プローブ顕微鏡により取得された試料の表面画像を補正するための表面画像補正方法であって、傾斜補正ステップを含む。前記傾斜補正ステップでは、前記走査処理部の走査により取得された試料の表面画像に対して、当該表面画像における前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向に交差するＺ方向への傾斜を補正するための画像処理を行う。前記傾斜補正ステップは、前記表面画像から所定方向に沿って一直線上で複数の画素を抽出し、抽出された各画素の輝度に基づいて当該表面画像の傾斜を補正するものであり、前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向に対して交差する少なくとも一方向に平坦面を有する試料の前記表面画像を補正する場合に、前記一方向に沿って前記複数の画素を抽出できるように画像処理を行う。

（７）前記傾斜補正ステップでは、前記少なくとも一方向に平坦面を有する試料の前記表面画像を補正する場合に、前記所定方向が前記一方向と略一致するように、前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向に対して斜めに前記複数の画素を抽出してもよい。

（８）前記傾斜補正ステップでは、前記少なくとも一方向に平坦面を有する試料の前記表面画像を補正する場合に、当該表面画像を回転させることにより前記一方向を前記所定方向と略一致させた上で、前記複数の画素を抽出してもよい。

（９）前記傾斜補正ステップでは、前記表面画像における前記所定方向の一端部から他端部まで前記複数の画素を抽出してもよい。

本発明によれば、凸部と凹部とを跨いだ直線に沿って各画素の輝度を抽出することがないため、ユーザは、前記一方向がＸ方向又はＹ方向に対して平行に延びるように配慮しながら試料を設置する必要がなく、試料の設置作業を簡略化することができる。

本発明の一実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡の構成例を示した概略図である。 試料の構成例を示した平面図である。 試料の構成例を示した平面図である。 試料の構成例を示した平面図である。 図１の走査型プローブ顕微鏡の電気的構成を示したブロック図である。 傾斜補正の第１実施例について説明するための図であり、試料の表面画像の一例を示している。 傾斜補正の第１実施例について説明するための図であり、試料の表面画像の一例を示している。 傾斜補正の第２実施例について説明するための図であり、試料の表面画像の一例を示している。 観察対象となる試料の一例を示した斜視図であり、試料の一部分のみを示している。

１．走査型プローブ顕微鏡の構成
図１は、本発明の一実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡の構成例を示した概略図である。この走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）は、カンチレバー１、光照射部２、ビームスプリッタ３、ミラー４、光検出部５及び試料ステージ６などを備え、試料Ｓの表面に沿ってカンチレバー１を移動させることにより、試料ステージ６上に載置された試料Ｓの表面画像（凹凸画像）を得ることができる。

光照射部２は、例えば半導体レーザなどのレーザ光源を備えており、カンチレバー１に向けて光を照射する。光照射部２から照射された光は、ビームスプリッタ３を経て、カンチレバー１に入射する。カンチレバー１には、反射面１１が備えられており、当該反射面１１における反射光が、ミラー４で反射して光検出部５により受光されるようになっている。光検出部５としては、例えば４分割フォトダイオードなどのように、フォトダイオードを備えた構成を採用することができる。

光照射部２からカンチレバー１までの光路中には、例えばコリメートレンズやフォーカスレンズ（いずれも図示せず）などの他の光学部材が設けられていてもよい。この場合、光照射部２からの照射光をコリメートレンズにより平行光とした後、その平行光をフォーカスレンズで集光させてカンチレバー１側へと導くことができる。

ビームスプリッタ３の他、上記コリメートレンズ及びフォーカスレンズなどは、光照射部２からの照射光をカンチレバー１へと導くための光学系を構成している。ただし、光学系の構成は、これに限られるものではなく、上記のような各光学部材の少なくとも１つが備えられていないような構成などであってもよい。

カンチレバー１は、例えば長さが１５０μｍ程度、幅が３０〜４０μｍ程度の非常に小さい部材であり、反射面１１とは反対側の面に探針１２が設けられている。この探針１２を試料Ｓの表面に沿って移動させることにより、試料Ｓの表面画像を得ることができるようになっている。

ここで、カンチレバー１の反射面１１は、光照射部２からの照射光の光軸Ｌに直交する方向に対して所定の傾斜角度θで傾斜している。したがって、試料Ｓの表面の凹凸に沿ってカンチレバー１の探針１２を移動させた場合には、カンチレバー１が撓み、反射面１１の傾斜角度θが変化する。このとき、光検出部５において反射面１１からの反射光を受光する位置が変化することにより、光検出部５からの検出信号が変化するため、光検出部５からの検出信号に基づいて試料Ｓの表面画像を得ることができる。

本実施形態では、カンチレバー１を試料Ｓの表面に沿って変位させるような構成となっているが、試料ステージ６を移動させることにより、カンチレバー１に対して試料Ｓを変位させるような構成であってもよい。すなわち、試料Ｓの表面に沿ってカンチレバー１が相対変位されるような構成であればよい。

２．試料の構成
図２Ａ〜図２Ｃは、試料Ｓの構成例を示した平面図である。本実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡は、表面に凸部２１及び凹部２２を有する試料Ｓが観察対象となる場合に、その試料Ｓの表面画像に対する傾斜補正を容易に行うことができるような機能を備えている。試料Ｓの表面画像を取得する際には、試料Ｓの表面に沿って、主走査方向（Ｘ方向）及び副走査方向（Ｙ方向）にカンチレバー１を相対変位させることとなる。

試料Ｓの表面に形成された凸部２１及び凹部２２は、それぞれの表面（上面）に多少の起伏を有しているが、凸部２１と凹部２２との間の段差は、そのような起伏よりも大きい高低差となっている。図２Ａ〜図２Ｃでは、凸部２１にハッチングを施して示しており、ハッチングが施された領域（凸部２１）とハッチングが施されていない領域（凹部２２）との境界が、凸部２１と凹部２２との間の段差部分となっている。

図２Ａの例では、試料Ｓの表面に、一直線上に延びる複数の凸部２１が互いに凹部２２を挟んで平行に並べて形成されている。したがって、図２Ａに示すように、各凸部２１がＹ方向に対して平行に延びるように試料Ｓが試料ステージ６上に載置された場合には、Ｘ方向に凸部２１及び凹部２２が交互に現れる表面画像が得られることとなる。

試料Ｓの表面画像に対する傾斜補正を行う場合、例えばＹ方向に対して平行な直線２３に沿って各画素の輝度が抽出される。試料Ｓが試料ステージ６上に水平に載置されていれば、直線２３に沿って抽出された各画素の輝度はほぼ同じ値となる。しかしながら、試料Ｓが試料ステージ６上に水平に載置されていない場合には、本来は水平であるべき面が傾斜し、その傾斜に基づく輝度のばらつきが試料Ｓの表面画像に現れる。

そこで、傾斜補正においては、本来は水平であるべき面における表面画像中の各画素（例えば直線２３に沿った各画素）の輝度を抽出し、それらの各画素の輝度の平均値又は中央値などを用いて、試料Ｓの表面画像に対する画像処理を行う。これにより、試料Ｓの傾斜に基づく輝度のばらつきが除去された傾斜補正後の表面画像を得ることができる。

図２Ｂの例では、試料Ｓの表面に、複数の凸部２１が凹部２２を挟んで格子状に並べて形成されている。したがって、図２Ｂに示すように、各凸部２１がＸ方向及びＹ方向に対して平行に配列されるように試料Ｓが試料ステージ６上に載置された場合には、Ｘ方向及びＹ方向に凸部２１及び凹部２２が交互に現れる表面画像が得られることとなる。

この図２Ｂに例示されるような試料Ｓの表面画像に対して傾斜補正を行う場合には、Ｙ方向に対して平行な直線２４だけでなく、Ｘ方向に対して平行な直線２５に沿って各画素の輝度を抽出することもできる。すなわち、Ｙ方向又はＸ方向に対して平行な直線２４，２５に沿った各画素の輝度を抽出し、それらの各画素の輝度に基づいて試料Ｓの表面画像に対する画像処理を行うことにより、傾斜補正後の表面画像を得ることができる。

図２Ｃの例では、試料Ｓの表面に、複数の凸部２１が凹部２２を挟んで形成されているが、図２Ａ又は図２Ｂのような規則的に凸部２１が形成された構成ではない。このような構成であっても、例えばＹ方向に対して平行な直線２６に沿って各画素の輝度を抽出し、それらの各画素の輝度に基づいて試料Ｓの表面画像に対する傾斜補正を行うことができる。

この図２Ｃに例示されるような試料Ｓの場合、Ｙ方向だけでなく、例えばＸ方向及びＹ方向に対して交差する方向に延びる直線２７に沿って各画素の輝度を抽出することができれば、それらの各画素の輝度に基づいて試料Ｓの表面画像に対する傾斜補正を行うことも可能である。

このように、試料Ｓは、少なくとも一方向に沿って直線（直線２３〜２７など）を引くことができるような平坦面を有している。当該平坦面は、凹部２２の表面に沿った面であってもよいし、凸部２１の表面に沿った面であってもよいが、試料Ｓの表面画像の一辺から他辺まで、直線を引くことができるような平坦面であることが好ましい。なお、前記平坦面には、凸部２１と凹部２２との間の段差よりも小さい多少の起伏や、微小な異物による起伏などを有する面も含まれる。

３．電気的構成
図３は、図１の走査型プローブ顕微鏡の電気的構成を示したブロック図である。この走査型プローブ顕微鏡は、制御部７、記憶部８及び表示部９などを備えている。また、図１では図示していないが、走査型プローブ顕微鏡には、カンチレバー１をＸ方向及びＹ方向にそれぞれ移動させるためのカンチレバー移動機構１０も備えられている。

制御部７は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む構成であり、ＣＰＵがプログラムを実行することにより、走査処理部７１、画像取得処理部７２、傾斜補正処理部７３及び画像表示処理部７４などとして機能する。記憶部８は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）又はハードディスクなどにより構成されている。表示部９は、例えば液晶表示器により構成され、試料Ｓの表面画像などの各種画像を表示させることができる。

走査処理部７１は、カンチレバー移動機構１０を制御することにより、カンチレバー１を試料Ｓの表面に対して相対変位させる。これにより、試料Ｓの表面に対して、主走査方向（Ｘ方向）及び副走査方向（Ｙ方向）にカンチレバー１を走査させることができる。

画像取得処理部７２は、走査処理部７１によるカンチレバー１の走査中における光検出部５からの検出信号に基づいて、試料Ｓの表面画像を取得する。このとき、試料Ｓの表面画像の各画素の輝度は、光検出部５からの検出信号の強度に応じた値となる。画像取得処理部７２により取得された試料Ｓの表面画像は、記憶部８に記憶される。

傾斜補正処理部７３は、試料Ｓの表面画像に対して、当該表面画像におけるＸ方向及びＹ方向に交差するＺ方向への傾斜を補正するための画像処理を行う。具体的には、傾斜補正処理部７３は、試料Ｓの表面画像から所定方向に沿って一直線上で複数の画素を抽出し、抽出された各画素の輝度に基づいて当該表面画像のＺ方向の傾斜を補正する。

このとき、例えば抽出された各画素の輝度の平均値又は中央値を基準値として、当該基準値に対する前記直線上の各画素の輝度差が算出される。そして、前記直線上の各画素の輝度差を、前記直線に対して直交する方向に並ぶ各画素の輝度値に加算又は減算する演算を行うことにより、試料Ｓの表面画像全体の各画素に対して傾斜補正を行うことができる。本実施形態では、Ｘ方向及びＹ方向が水平面内で互いに直交しており、Ｚ方向は鉛直方向（図１参照）となっているが、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向が互いに交差していれば、上記のような方向に限られるものではない。

画像表示処理部７４は、傾斜補正処理部７３により傾斜補正が行われた後の試料Ｓの表面画像を表示部９に表示させる。画像表示処理部７４は、試料Ｓの表面画像を回転させる回転処理など、傾斜補正以外の画像処理を表面画像に対して行った上で表示部９に表示させることができてもよい。

４．傾斜補正の第１実施例
図４Ａ及び図４Ｂは、傾斜補正の第１実施例について説明するための図であり、試料Ｓの表面画像の一例を示している。この例では、図２Ａに示すような試料Ｓが、Ｘ方向及びＹ方向に対して交差する一方向（Ｐ方向）に各凸部２１が延びるように試料ステージ６上に載置され、その状態でカンチレバー１が走査されることにより取得された試料Ｓの表面画像（図４Ａ参照）を示している。

この場合、図２Ａにおいて説明した場合と同様に、Ｙ方向に対して平行な直線に沿って各画素の輝度を抽出すると、凸部２１と凹部２２とを跨いだ直線に沿って各画素の輝度を抽出することとなり、傾斜補正を適切に行うことができない。そこで、この例では、一直線上で複数の画素を抽出する際の直線２８の方向（所定方向）が、Ｐ方向と略一致するように、傾斜補正処理部７３が、Ｘ方向及びＹ方向に対して斜めに複数の画素を抽出するような構成となっている。

Ｘ方向又はＹ方向に対するＰ方向の傾斜角度は、例えば試料Ｓの表面画像からエッジ（凸部２１と凹部２２との間の段差部分）を抽出する処理を行い、そのエッジの傾斜角度を算出することにより決定することができる。ただし、このような構成に限らず、例えば前記傾斜角度をユーザが手動で入力するような構成などであってもよい。

この例では、Ｘ方向及びＹ方向に対して交差するＰ方向に平坦面を有する試料Ｓの表面画像を補正する場合に、Ｐ方向に沿って複数の画素が抽出され、それらの抽出された各画素の輝度に基づいて表面画像の傾斜が補正される（傾斜補正ステップ）。これにより、凸部２１と凹部２２とを跨いだ直線に沿って各画素の輝度を抽出することがないため、ユーザは、Ｐ方向がＸ方向又はＹ方向に対して平行に延びるように配慮しながら試料Ｓを設置する必要がない。したがって、試料Ｓの設置作業を簡略化することができる。

特に、この例では、試料Ｓの表面画像から一直線上で複数の画素を抽出するときの方向（所定方向）が、Ｘ方向及びＹ方向に対して斜めに設定されることにより、Ｐ方向と略一致する。したがって、試料Ｓが設置される方向にかかわらず、自動的に、Ｐ方向と略一致する所定方向に沿って複数の画素を抽出し、それらの抽出された各画素の輝度に基づいて表面画像の傾斜を補正することができる。

傾斜補正処理部７３による補正後の表面画像は、図４Ｂに示すように、画像表示処理部７４により回転された上で表示部９に表示されてもよい。この場合、Ｐ方向が回転前のＸ方向又はＹ方向（図４Ｂの例ではＹ方向）と略一致するように表面画像が回転される。このときの表面画像の回転角度は、上述のようにして算出したＸ方向又はＹ方向に対するＰ方向の傾斜角度に基づいて決定することができる。

このように、傾斜が補正された後の表面画像が回転されることにより、Ｐ方向を回転前のＸ方向又はＹ方向と略一致させて表面画像（図４Ｂに示した表面画像）が表示されるため、Ｘ方向及びＹ方向に対してＰ方向が傾斜した状態のまま表面画像（図４Ａに示した表面画像）が表示される場合と比べて、ユーザが表面画像を観察しやすい。

また、この例では、試料Ｓの表面画像における前記所定方向（直線２８の方向）の一端部２８１から他端部２８２まで複数の画素が抽出され、それらの抽出された各画素の輝度に基づいて表面画像の傾斜が補正される。したがって、より多くの画素の輝度に基づいて表面画像の傾斜を補正することができるため、傾斜補正の精度を向上することができる。

ただし、直線２８に沿って一端部２８１から他端部２８２まで複数の画素を抽出するような構成に限らず、直線２８上の一部の画素のみを抽出し、それらの抽出された各画素の輝度に基づいて表面画像の傾斜を補正するような構成であってもよい。

５．傾斜補正の第２実施例
図５は、傾斜補正の第２実施例について説明するための図であり、試料Ｓの表面画像の一例を示している。この例では、図２Ａに示すような試料Ｓが、Ｘ方向及びＹ方向に対して交差する一方向（Ｐ方向）に各凸部２１が延びるように試料ステージ６上に載置され、その状態でカンチレバー１が走査されることにより取得された試料Ｓの表面画像（図４Ａ参照）を回転させた状態（図５参照）を示している。

この例において、一直線上で複数の画素を抽出する際の直線２８の方向（所定方向）は、回転前のＸ方向又はＹ方向のいずれか（この例ではＹ方向）に予め設定されている。そこで、図５に示すように、試料Ｓの表面画像を回転させることによりＰ方向を前記所定方向（直線２８の方向）と略一致させた上で、複数の画素を抽出するような構成となっている。

この例では、Ｘ方向及びＹ方向に対して交差するＰ方向に平坦面を有する試料Ｓの表面画像を補正する場合に、Ｐ方向に沿って複数の画素が抽出され、それらの抽出された各画素の輝度に基づいて表面画像の傾斜が補正される（傾斜補正ステップ）。これにより、凸部２１と凹部２２とを跨いだ直線に沿って各画素の輝度を抽出することがないため、ユーザは、Ｐ方向がＸ方向又はＹ方向に対して平行に延びるように配慮しながら試料Ｓを設置する必要がない。したがって、試料Ｓの設置作業を簡略化することができる。

特に、この例では、試料Ｓの表面画像が回転されることにより、表面画像から一直線上で複数の画素を抽出するときの方向（所定方向）が、Ｐ方向と略一致する。したがって、試料Ｓが設置される方向にかかわらず、自動的に、Ｐ方向と略一致する所定方向に沿って複数の画素を抽出し、それらの抽出された各画素の輝度に基づいて表面画像の傾斜を補正することができる。

また、この例では、試料Ｓの表面画像における前記所定方向（直線２８の方向）の一端部２８１から他端部２８２まで複数の画素が抽出され、それらの抽出された各画素の輝度に基づいて表面画像の傾斜が補正される。したがって、より多くの画素の輝度に基づいて表面画像の傾斜を補正することができるため、傾斜補正の精度を向上することができる。

ただし、直線２８に沿って一端部２８１から他端部２８２まで複数の画素を抽出するような構成に限らず、直線２８上の一部の画素のみを抽出し、それらの抽出された各画素の輝度に基づいて表面画像の傾斜を補正するような構成であってもよい。

なお、本発明に係る表面画像補正方法をコンピュータに実行させるためのプログラムが提供されてもよい。この場合、前記プログラムは、記憶媒体に記憶された状態で提供されるような構成であってもよいし、有線通信又は無線通信を介してプログラム自体が提供されるような構成であってもよい。

１ カンチレバー
２ 光照射部
３ ビームスプリッタ
４ ミラー
５ 光検出部
６ 試料ステージ
７ 制御部
８ 記憶部
９ 表示部
１０ カンチレバー移動機構
１１ 反射面
１２ 探針
２１ 凸部
２２ 凹部
７１ 走査処理部
７２ 画像取得処理部
７３ 傾斜補正処理部
７４ 画像表示処理部
２８１ 一端部
２８２ 他端部

Claims (9)

1. 試料の表面に沿って相対変位されるカンチレバーと、
   試料の表面に対して互いに交差するＸ方向及びＹ方向にそれぞれ前記カンチレバーを相対変位させることにより走査を行う走査処理部と、
   前記走査処理部の走査により取得された試料の表面画像に対して、当該表面画像における前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向に交差するＺ方向への傾斜を補正するための画像処理を行う傾斜補正処理部とを備え、
   前記傾斜補正処理部は、前記表面画像から所定方向に沿って一直線上で複数の画素を抽出し、抽出された各画素の輝度に基づいて当該表面画像の傾斜を補正するものであり、前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向に対して交差する少なくとも一方向に平坦面を有する試料の前記表面画像を補正する場合に、前記一方向に沿って前記複数の画素を抽出できるように画像処理を行うことを特徴とする走査型プローブ顕微鏡。
2. 前記傾斜補正処理部は、前記少なくとも一方向に平坦面を有する試料の前記表面画像を補正する場合に、前記所定方向が前記一方向と略一致するように、前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向に対して斜めに前記複数の画素を抽出することを特徴とする請求項１に記載の走査型プローブ顕微鏡。
3. 前記傾斜補正処理部による補正後の前記表面画像を回転させることにより、前記一方向を回転前の前記Ｘ方向又は前記Ｙ方向と略一致させて表示させる画像表示処理部をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の走査型プローブ顕微鏡。
4. 前記傾斜補正処理部は、前記少なくとも一方向に平坦面を有する試料の前記表面画像を補正する場合に、当該表面画像を回転させることにより前記一方向を前記所定方向と略一致させた上で、前記複数の画素を抽出することを特徴とする請求項１に記載の走査型プローブ顕微鏡。
5. 前記傾斜補正処理部は、前記表面画像における前記所定方向の一端部から他端部まで前記複数の画素を抽出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の走査型プローブ顕微鏡。
6. 試料の表面に沿って相対変位されるカンチレバーと、試料の表面に対して互いに交差するＸ方向及びＹ方向にそれぞれ前記カンチレバーを相対変位させることにより走査を行う走査処理部とを備える走査型プローブ顕微鏡により取得された試料の表面画像を補正するための表面画像補正方法であって、
   前記走査処理部の走査により取得された試料の表面画像に対して、当該表面画像における前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向に交差するＺ方向への傾斜を補正するための画像処理を行う傾斜補正ステップを含み、
   前記傾斜補正ステップは、前記表面画像から所定方向に沿って一直線上で複数の画素を抽出し、抽出された各画素の輝度に基づいて当該表面画像の傾斜を補正するものであり、前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向に対して交差する少なくとも一方向に平坦面を有する試料の前記表面画像を補正する場合に、前記一方向に沿って前記複数の画素を抽出できるように画像処理を行うことを特徴とする表面画像補正方法。
7. 前記傾斜補正ステップでは、前記少なくとも一方向に平坦面を有する試料の前記表面画像を補正する場合に、前記所定方向が前記一方向と略一致するように、前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向に対して斜めに前記複数の画素を抽出することを特徴とする請求項６に記載の表面画像補正方法。
8. 前記傾斜補正ステップでは、前記少なくとも一方向に平坦面を有する試料の前記表面画像を補正する場合に、当該表面画像を回転させることにより前記一方向を前記所定方向と略一致させた上で、前記複数の画素を抽出することを特徴とする請求項６に記載の表面画像補正方法。
9. 前記傾斜補正ステップでは、前記表面画像における前記所定方向の一端部から他端部まで前記複数の画素を抽出することを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の表面画像補正方法。

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