JPH08220108A - Ｓｐｍ画像用の探針形状の決定方法と、これを用いた画 像補正法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 作業性を向上させ、幅広の布やシートであっ
ても相互の送り込みによる接合を容易とする。 【構成】 布の送り方向（Ｘ）に対して平面屈曲フレー
ム（１）を有し、このフレーム（１）の前方接合部とし
ての縫合わせ部（５）での動作は、フレーム両側から送
り込まれる布（Ａ）（Ｂ）の縫合わせにおいて手前側か
らの視線（Ｙ）に対して開かれている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＳＰＭ画像用の探針
形状の決定方法とこれによる画像補正法に関するもので
ある。さらに詳しくは、この発明は、材料の原子レベル
評価に有用なＳＰＭ装置と呼ばれる走査トンネル顕微
鏡、原子間力顕微鏡などの探針を走査して得られる画像
の探針形状による影響の補正法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術とその課題】従来より、探針を走査するこ
とによって固体表面の微小領域における原子配列を観察
することのできる走査トンネル顕微鏡や原子間力顕微鏡
などのＳＰＭ装置においては、観察画像の精度を向上さ
せるために、先端が鋭い針状体となっている探針を用い
ることで、原子レベルでの分解能の高い画像が得られる
ようにしている。

【０００３】しかしながら、この従来の方法では、ＳＰ
Ｍ画像に対する探針の形状による影響が避けられず、ま
た、できるだけ分解能の高い画像を得るためには、探針
の高度な加工技術が要求されるため、どうしてもその加
工コストが高くなる等の問題があった。この発明は、以
上通りの事情を鑑みてなされたものであり、微小領域で
の走査トンネル顕微鏡や原子間力顕微鏡の画像の分解能
を大幅に向上することができ、探針の加工精度を緩和す
ることもできる、ＳＰＭ画像の探針形状影響補正法を提
供することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、基準試料のＳＰＭ画像解析によ
って得られる情報から関数近似することで探針形状を決
定することを特徴とするＳＰＭ画像用の探針形状の決定
方法を提供する。そしてまた、この発明は、この方法に
よって形状決定された探針を走査して得られた画像か
ら、探針の形状によって形成される虚像を取り除き、画
像を再構築することで、画像の精度を向上させることを
特徴とするＳＰＭ画像の探針形状影響補正法を提供す
る。

【０００５】

【作用】走査トンネル顕微鏡や原子間力顕微鏡等によっ
て得られた画像には、実際の形状からずれている部分が
映っており、これは探針の形状の影響から形成された虚
像に相当するものであり、また探針の断面形状の一部に
相当するものである。このように、探針形状と画像が重
なる状態がある場合、これは探針の形状によって形成さ
れた虚像であるから、この虚像部分を図１のように削り
取る操作をすべての画像点で行うことにより、より実物
に近い画像を得ることが可能となる。

【０００６】この場合、まず基準試料を用い、そのＳＰ
Ｍ画像解析によって得られた情報から関数近似して探針
形状を決定し、この決定された形状に基づいて、対象試
料のＳＰＭ画像から探針の形状によって形成される虚像
を取り除き、画像を再構成することができる。たとえば
図２は、基準試料を用いて探針形状を決める場合の近似
方法を概要として示したものである。エッジ部分に探針
形状が反映されることから、実際の形状との差異から、
探針形状が構築されることになる。

【０００７】そして、探針形状を考慮したＳＰＭ画像の
再構築には様々な処理フローが考慮される。いずれの場
合にも、この発明の補正によって、より実像に近い画像
を得る。以下、実施例を示してさらに詳しくＳＰＭ画像
の探針形状影響補正法について説明する。

【０００８】

【実施例】試験材料として基準試料であるグレーディン
グを用い原子間力顕微鏡によって画像を得た後、探針形
状の影響を取り除く画像の再構築処理を行った。添付し
た図面の図３は、上記の試料を原子間力顕微鏡によって
得られた画像である。凹凸は０．５μｍ間隔であるにも
かかわらず、凸部分が長く、凹部分が短いことがわか
る。

【０００９】そして、図４は、垂直方向の断面の画像で
ある。実物は凹凸がほぼ直角であるにもかかわらず、得
られた画像では凹凸は直角ではない。そこでたとえば図
５に沿って、探針形状を考慮したＳＰＭ画像の再構築を
行う。この図５の処理において、座標の定義Ｙや近似に
関し、

【００１０】

【数１】

【００１１】は、

【００１２】

【数２】

【００１３】を、

【００１４】

【数３】

【００１５】は、

【００１６】

【数４】

【００１７】を、

【００１８】

【数５】

【００１９】は、

【００２０】

【数６】

【００２１】を、さらに

【００２２】

【数７】

【００２３】は、

【００２４】

【数８】

【００２５】を各々意味している。関数近似は、ここで
はパワー近似

【００２６】

【数９】

【００２７】（ａ，ｂは定数）を用いている。もちろ
ん、これに代えて、

【００２８】

【数１０】

【００２９】の多項式近似やその他の関数近似でもっと
も適したものを採用すればよい。図５に沿ってみると、
原子間力顕微鏡によって得られた画像は作業エリアに読
込まれ、補正作業の対象となる領域が選択され、さらに
これを複製して画像再構築用画像として利用する。補正
作業の対象となる画像の領域の大きさが計算され、それ
があらかじめ設定された最小領域以上であるかを判定す
る。最小領域以上であれば次の処理に進み、それ以下で
あれば処理を強制終了する。

【００３０】次に、全体画像の大きさ、高低差、探針形
状係数が初期値として入力され、選択領域内の高低差の
計算、最大処理範囲が決定される。選択された領域内の
画像値を最大処理範囲の端から順次取り込み、処理範囲
を決定する。処理範囲内の画像値ｃｋを順次取り込む。
探針の側面の高さｔｈを計算する。

【００３１】処理範囲内で順次取り込んだ画像値ｃｋが
探針の側面の高さｔｈよりも大きい場合には次の処理に
進み、小さい場合には画像補正処理ルーチンをパスす
る。同じ位置における複製画像の画像値ｃｃを取り込
み、その画像値ｃｃが探針の側面の高さｔｈよりも大き
い場合には画像値をｔｈで置き換え、小さい場合には画
像補正処理ルーチンをパスする。この置き換え処理によ
り、探針の形状の影響から形成された虚像を削り取るこ
とができる。

【００３２】これらの画像補正処理を処理範囲内で繰り
返し、すべての画像点で処理を終えた場合には、ＳＰＭ
画像の探針形状影響補正処理を終了する。添付した図面
の図６は、本発明により再構築処理された画像である。
凸部分と凹部分の長さはほぼ同じ長さになり、実体にか
なり近い画像となった。

【００３３】

【発明の効果】この発明により、以上詳しく説明したと
おり、走査トンネル顕微鏡や原子間力顕微鏡などにより
探針を走査して得られた画像から、探針の形状によって
形成される虚像を取り除き、再構築することで、画像の
精度を向上させることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】原子間力顕微鏡の探針を画像の上に仮想的に配
置した状態を示したものである。

【図２】探針形状の近似のための手続を示した概要図で
ある。

【図３】標準試料であるグレーディングを用いて原子間
力顕微鏡によって得られた画像である。

【図４】標準試料であるグレーディングを用いて原子間
力顕微鏡によって得られた画像の垂直方向の断面画像で
ある。

【図５】画像の再構築を示した処理フローチャート図で
ある。

【図６】この発明により再構築処理された画像である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基準試料のＳＰＭ画像解析によって得ら
   れた情報から関数近似して探針形状を決定することを特
   徴とするＳＰＭ画像用の探針形状の決定方法
2. 【請求項２】 請求項１により形状決定された探針を走
   査して得られるＳＰＭ画像から、探針の形状によって形
   成される虚像を取り除き、画像を再構築することで探針
   の形状の影響を取り除くことを特徴とするＳＰＭ画像の
   探針形状影響補正法