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発明の名称 マッピング方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−36728
公開日 平成6年(1994)2月10日
出願番号 特願平4−193705
出願日 平成4年(1992)7月21日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 百生 秀人 / 栃木 憲治
要約 目的
測定時間を短く押えながら、測定精度の向上を図るマッピング方法及び装置を提供する。

構成
隣接するデータ間で平滑化平均を行い、スムージング処理を行う。また、スムージング処理を利用することを前提に、隣接データ点数が最も多くなるように、正三角形の格子点状にデータサンプリング点をとる。
特許請求の範囲
【請求項1】試料の測定位置を2次元的に変えながらデータの採取を行い、各点での測定結果を出力装置に2次元的、或いは3次元的に表示させ、前記試料の組成或いは構造などの分布情報を得るマッピング方法において、前記各データ点において近接するデータ点とで平滑化平均を取り、スムージング処理をすることを特徴とするマッピング方法。
【請求項2】請求項1において、平面を隙間無く埋める正三角形の格子点状にデータサンプリング点をとるマッピング方法。
【請求項3】試料の測定位置を2次元的に変えながらデータの採取を行い、各点での測定結果を出力装置に2次元的、或いは、3次元的に表示させ、試料の組成或いは構造などの分布情報を得るマッピング方法において、平面を隙間無く埋める正三角形の格子点状にデータサンプリング点を取り、測定結果に基づいて六角形を組み合せた図形を段階的に着色して、面分布表示することを特徴とするマッピング方法。
【請求項4】試料の測定位置を2次元的に変えながらデータの採取を行い、各点での測定結果を出力装置に2次元的、或いは3次元的に表示させ、試料の組成或いは構造などの分布を得るマッピング方法において、各データ点において近接するデータ点とで平滑化平均を取り、スムージング処理をすることを特徴とするマッピング方法。
【請求項5】請求項4において、平面を隙間無く埋める正三角形の格子点状にデータサンプリング点を取るマッピング方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は測定位置を2次元的に変えながらデータの採取を行い、各点での測定結果を出力装置に2次元的、或いは、3次元的に表示させ、試料の組成或いは構造情報などの分布情報を得る解析方法に関する。
【0002】
【従来の技術】分光的手段等を用い、プローブの径に比較して十分広い面積を持つ試料の組成、或いは、構造情報などの2次元的な分布を得るために、XYステージ等を用いて試料を動かすか、プローブを動かして、測定位置を2次元的に走査し、各測定位置でデータサンプリングした結果を2次元的、或いは3次元的に表示し、試料の2次元分布を解析するマッピングと呼ばれる手法が実施されている。
【0003】例えば、分光研究第41巻第1号(1992)31−39頁には試料ステージをパルスモータで駆動し、各測定点で光電子スペクトルを測定し、特定のピーク間の強度比分布を段階的に着色表示した結果が示されている。
【0004】これら従来の装置では直交する格子点状にデータサンプリング点を取り、2次元分布を解析している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】試料のより詳細な2次元分布を得るためにはデータサンプリング点数を増やし、表示点数を増すことが必要である。このとき、測定に要する時間は測定点数に比例して増大する。
【0006】一方、極めて膜厚の薄い薄膜試料の膜厚分布や組成分布などの解析のように、各データ点におけるスペクトルのSN比が極めて悪くなる場合、各データサンプリング点での測定時間を長く取る必要がある。すなわち、積算回数や積算時間を増やし、SN比を改善する為である。
【0007】したがって、極めて膜厚の薄い薄膜試料の膜厚や組成などの、より詳細な2次元分布を得るためには極めて長い測定時間が必要になり、製造現場でのインライン評価など、迅速さを要求する対象には適用できないという問題が有った。
【0008】本発明の目的は、サンプリングデータを効率良く利用することにより、測定時間を短く押えながら、測定精度の向上も計るマッピング方法及び装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】サンプリングデータ点数を増加させ、かつ測定時間を増やさずに高いSN比を得るという上記目的は、隣接するデータ間で平滑化平均を取り、スムージング処理を行う手段を用いることにより達成される。
【0010】また、スムージングを利用することを前提とし、隣接データ点数が最も多くなるように、平面を隙間なく埋める正三角形の格子点状にデータサンプリング点を取ることにより、より高いレベルで上記目的が達成される。
【0011】
【作用】例えば、図1で元のサンプリング点をAで示し、より詳細な分布を得るためサンプリング数を単位長さ当り2倍にすることとし、Bで示した点も新たに測定するとする。この時、データ点数は4倍になり、積算時間を一定とすれば測定時間は4倍かかる。このとき、例えばデータ点1において、隣接するデータ点2〜5と平滑化平均を取り、この処理を全データについて行えば1点当りの積算時間は実質5倍になるので、SN比改善のための積算時間は1点当たり1/5まで短縮でき、これにより測定時間においてデータ点数の倍増分は十分にカバー出来る。ここで、スムージングを用いる上で生じる問題として、平滑化平均を取ることによりデータが鈍ってしまうことと、計算するための時間が余分に加わることの2点が考えられる。前者についてはデータサンプリング間隔に比べて膜厚や構造の分布の傾向がなだらかな試料については影響が少ない。また、異物の解析など、シャープな構造変化と分布を知りたい場合には、平滑化平均の際の重みを設定するか、スムージングをしない測定モードももっておれば良い。その場合には、十分なSN比を得るために積算時間を長く取る必要が有る。
【0012】また後者の計算に要する時間増加の問題は、現在では十分高速な計算機が安価に手に入るようになっており、こうした高速の計算機を使用すれば、スムージングによる測定時間の省力化の効果を損なうほど計算時間は掛からない。
【0013】次に、図1に示したような従来の直交する格子点状のデータサンプリングを用いる方法では各データ点における最隣接データ点は四つしかないが、図2に示すような正三角形の格子点状のデータサンプリングを用いれば、例えば図中のデータ点6の最隣接点はデータ点7〜12の六つとなり、よりデータ効率のよいスムージングを行なうことが可能になる。
【0014】ここで、正三角形の格子点状のデータサンプリングと直交する格子点状のデータサンプリングのスムージング効率を比較した場合、データサンプリング間隔を両者で同じにすれば、データ数に関しては正三角形の格子点状のサンプリングの場合の方が3分の4の平方根倍、すなわち約1.155 倍多い。これに対し、最隣接点を用いるスムージングによる積算効率は正三角形の格子点状のサンプリングの場合の方が5分の7倍、すなわち1.4 倍大きい。このため、正三角形の格子点状のサンプリングの場合、直交する格子点状のサンプリングの場合に比較して積算効率がデータ数の増加率を上回るため、より高いスムージング効率が得られることになる。
【0015】
【実施例】本発明の一実施例を図3により説明する。これは赤外分光法を用い試料16の赤外吸収強度の分布を測定するための装置である。図中の点線は赤外光を示す。赤外光源13から放射された赤外光はモノクロメータ14を通り所定の波長に単色化され集光系15により試料16に焦点を結ばせる。試料からの反射光は集光系を経て検出器18に到達する。測定に先立ち鏡もしくは参照試料を試料16として検出信号強度を信号処理装置に記憶しておき実際の試料の検出信号強度との比をパソコン20に出力し、パソコン20はその比から吸光度を算出する。ここで試料はパソコン20で制御されるXYステージ17に設置され、図2で示したように正三角形の格子点状に測定点を移動するようXYステージを駆動し、各点での試料の吸光度をサンプリングし、記憶する。測定終了後、各点で隣接データとの間で平均を取り、得られた平均値を各点のスムージング後の値として記憶する。このためにはパソコン20にデータサンプリング点数の倍以上の記憶領域を設けることが出来れば容易に可能である。また、このスムージング作業はソフト的に行なうため、プログラムにおいてスムージング作業の実行の可否を測定者に選択させるようにしておく。これにより、測定目的にあった使用が可能である。図4に本発明の第三の実施例のマッピング結果表示方法を示す。あるピークに着目し、そのピーク強度に応じて着色し、分布情報を表示したものである。
【0016】従来型と同じく、正方形の格子状にデータサンプリングを行った図1の場合では、データ数の増加率が4倍に対し、スムージング処理によるSN比改善効率は5倍であるので、SN比改善効率がデー多数増加率を1.25 倍上回ることになる。すなわち、測定時間(積算時間)を1/4にすれば測定時間は増加せず、しかもSN比改善効率は1.25 倍期待できる。
【0017】また、正三角形の格子点状にデータサンプリング点を取った場合、隣接データ点がより多く得られるため、更に高効率にスムージング処理することが可能になる。データサンプリングの間隔が同じであれば、正三角形の格子点状のサンプリングを用いた場合の方が直交する格子点状のサンプリングを用いた場合に比べて、デー多数は約1.155 倍増加するのに対し、スムージング処理によるSN比改善効率は1.4 倍大きく、よりデータ利用効率が高い。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、隣接データ間で平滑化平均を取り、スムージング処理を行うことにより、サンプリングデータ点数を増加させ、測定時間を増やさずに、かつ高いSN比を得ることが可能になる。
【0019】また、データサンプリング点を増やして詳細な分布を得る場合に、正三角形の格子点状にデータサンプリングし、スムージング処理を行ない、測定時間を増やさず、かつ高いSN比を得るのに有効な手段となる。




 

 


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