扫描型探针显微镜及其探针接触检测方法技术

本发明专利技术提供扫描型探针显微镜及其探针接触检测方法，其在探针接触的试样表面是斜面的情况下能改善检测出探针与试样表面的接触的压接力的值相比于水平面产生变化的现象。该扫描型探针显微镜使探针与试样表面接触，利用上述探针扫描上述试样表面，具备：悬臂，其在前端具有上述探针；位移检测部，其检测上述悬臂的挠曲量和扭曲量；以及接触判定部，其根据由上述位移检测部检测到的无变形的悬臂中的全方位的挠曲量和扭曲量，判定上述探针对于上述试样表面的一次接触。

Scanning probe microscope and probe contact detection method thereof

The invention provides a scanning probe microscope and probe contact detection method, the sample surface in the probe contact is the slope of the case can improve the detection value of pressure relay contact probe and sample surface compared to the level of the phenomenon. The scanning probe microscope probe to make contact with the surface of the sample, with the probe scanning the surface of the sample, with the cantilever, the front end of the probe; displacement detection part, the detection of the cantilever deflection and distortion; and contact detection, according to the deflection and distortion of the full range of detection by the displacement the detection part without deformation of the cantilever in quantity, determine the probe for a contact with the specimen surface.

【技术实现步骤摘要】
扫描型探针显微镜及其探针接触检测方法
本专利技术涉及扫描型探针显微镜及其探针接触检测方法。
技术介绍
目前公知以下这样的扫描型探针显微镜，在恒定地保持在悬臂的前端形成的探针与试样间的相互作用(例如，悬臂的振幅或悬臂的挠曲)的同时，在试样表面使探针连续地进行扫描，由此来测定试样表面的凸凹形状(参照专利文献1)。但是，在专利文献1所记载的扫描型探针显微镜中，因为探针与试样始终相接，所以有可能发生探针的磨损或试样的损伤。与此相对，在专利文献2、3中提出了以下这样的间歇性测定方法，仅在预先设定的多个试样表面的测定点使探针与试样表面接触并间歇地扫描试样表面，由此来测定试样表面的凸凹形状。在此方法中，当对悬臂施加的力(挠曲)为固定值以上时，判定探针与试样表面进行了接触，测量探针与试样接触时的探针的高度。由此，间歇性测定方法与专利文献1相比，探针与试样表面仅在测定点接触，所以以最小的接触就足够了，能够降低探针的磨损或试样的损伤。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平10-62158号公报专利文献2：日本特开2001-33373号公报专利文献3：日本特开2007-85764号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题但是，悬臂的挠曲除了探针压接试样表面的力(以下，称为“压接力”。)以外，还受到所压接的试样表面的形状的影响。例如，在探针接触的试样表面是斜面的情况下，存在悬臂的挠曲为固定值以上需要与水平面相比更大的压接力的情况。因此，在作为测定点的试样表面是斜面的情况下，存在检测探针与试样表面的接触的压接力的值与水平面相比发生变化的情况。因此，存在在试样表面的斜面的形状测定中产生误差并且引起探针的磨损或试样的变形的情况。这样的问题不仅限于间歇性测定方法的问题，而是具有使探针与试样表面接触的工序的测定方法共同的问题。本专利技术是鉴于这样的情况而作出的，其目的是提供以下这样的扫描型探针显微镜及其探针接触检测方法，作为感知探针与试样表面的接触的悬臂变形，不仅挠曲连扭曲也成为了对象，而且可通过将作为各个变形方向从无变形起的上下挠曲与左右扭曲的全方位作为对象来改善在探针接触的试样表面是斜面时产生的力的值的变化量。解决问题的手段本专利技术的一方式是扫描型探针显微镜，使探针与试样表面接触，利用上述探针扫描上述试样表面，该扫描型探针显微镜具备：悬臂，其在前端具有上述探针；位移检测部，其检测上述悬臂的挠曲量和扭曲量；以及接触判定部，其根据由上述位移检测部检测到的无变形的悬臂中的全方位的挠曲量和扭曲量，判定上述探针对于上述试样表面的一次接触。另外，本专利技术的一方式是上述的扫描型探针显微镜，其中，上述接触判定部在上述挠曲量与上述扭曲量中的至少任意一个超过预定范围的情况下，判定为上述探针与上述试样表面接触。另外，本专利技术的一方式是上述的扫描型探针显微镜，其中，还具备测定部，该测定部在使上述探针与上述试样表面接触时，测定任意一方相对于另一方进行相对移动的距离即相对距离。另外，本专利技术的一方式是上述的扫描型探针显微镜，其中，还具备移动驱动部，该移动驱动部在由上述测定部测定上述相对距离之后，使上述探针向从上述试样离开的方向进行退避，移动至上述试样的下一测定位置。另外，本专利技术的一方式是上述的扫描型探针显微镜，其中，还具备计算部，该计算部根据上述挠曲量以及上述扭曲量，计算使上述探针向从上述试样离开的方向退避的退避距离。另外，本专利技术的一方式是上述的扫描型探针显微镜，其中，上述移动驱动部在上述退避之后，使上述探针移动至位于与上述探针不接触的上述下一测定位置的正上方的测定下降位置，并从上述测定下降位置下降到上述测定位置。另外，本专利技术的一方式是上述的扫描型探针显微镜，其中，还具备移动驱动部，该移动驱动部进行控制而使的由上述位移检测部检测到的上述扭曲量或上述挠曲量中的一方维持预定的边界值且另一方成为范围内，在这样的状态下利用上述探针进行扫描。另外，本专利技术的一方式是扫描型探针显微镜的探针接触检测方法，使探针与试样表面接触，利用上述探针扫描上述试样表面，该扫描型探针显微镜的探针接触检测方法具备以下的步骤：位移检测步骤，检测在前端具有上述探针的悬臂的挠曲量和扭曲量；以及接触判定步骤，根据通过上述位移检测步骤检测出的无变形的悬臂中的全方位的挠曲量和扭曲量，判定上述探针对于上述试样表面的一次接触。专利技术效果如以上所说明的那样，根据本专利技术能够提供在探针接触的试样表面是斜面的情况下能改善检测出探针与试样表面的接触的压接力的值相比于水平面发生变化的现象的扫描型探针显微镜及其探针接触检测方法。附图说明图1是示出本实施方式中的扫描型探针显微镜1的概括结构的一例的图。图2是本实施方式中的具有斜面的试样S与悬臂2的立体图。图3是说明本实施方式中的第1范围以及第2范围的图。图4是本实施方式中的拱顶状的试样S的俯视图，是示出试样S的形状测定的测定点(1)～(7)的图。图5是示出探针2a接触到本实施方式中的试样S的测定点(1)时的悬臂2的位移的图。图6是示出探针2a接触到本实施方式中的试样S的测定点(2)时的悬臂2的位移的图。图7是示出探针2a接触到本实施方式中的试样S的测定点(3)时的悬臂2的位移的图。图8是示出探针2a接触到本实施方式中的试样S的测定点(4)时的悬臂2的位移的图。图9是示出探针2a接触到本实施方式中的试样S的测定点(5)时的悬臂2的位移的图。图10是示出探针2a接触到本实施方式中的试样S的测定点(6)时的悬臂2的位移的图。图11是示出探针2a接触到本实施方式中的试样S的测定点(7)时的悬臂2的位移的图。图12是示出检测本实施方式的控制装置7中的探针2a与试样s1的表面的接触的接触检测处理的流程的图。图13是示出检测本实施方式的控制装置7中的探针2a与试样s1的表面的接触的接触检测处理的其它例的流程的图。标号说明1扫描型探针显微镜2悬臂5移动驱动部6位移检测部7控制装置42接触判定部43驱动部44测定部421第1判定部422第2判定部具体实施方式以下，虽然通过专利技术的实施方式来说明本专利技术，但以下的实施方式不限定权利要求范围所涉及的专利技术。另外，实施方式所说明的特征组合在专利技术的解决手段中并非都是必须的。此外，在附图中，对相同或类似的部分标注同一符号，有时省略重复的说明。实施方式中的扫描型探针显微镜使探针与试样表面接触，扫描该试样表面，根据该探针的挠曲量和扭曲量，判定探针是否与试样表面接触。以下，采用附图说明实施方式的扫描型探针显微镜。图1是示出本实施方式的扫描型探针显微镜1的概括结构的一例的图。如图1所示，扫描型探针显微镜1具备悬臂2、试样台4、移动驱动部5、位移检测部6以及控制装置7。悬臂2在前端具备探针2a。悬臂2固定其基端，前端成为自由端。悬臂2是具有小的弹簧常数K的弹性杆部件，当前端的探针2a与试样S的表面接触时，前端的探针2a产生与按压试样S的表面的压接力相应的挠曲。另外，悬臂2当在前端的探针2a与试样S的表面接触的情况下在该试样S的表面具有倾斜时，产生与该倾斜以及前端的探针2a和试样S的表面的接触点即支点的支点反作用力相应的扭曲或挠曲。本实施方式中的扫描型探针显微镜1的特征之一在于，根据由前端的探针2a与试样S的表面接触而产生的悬臂2的挠曲和扭曲，来检测探针2a与试样S的表面的接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扫描型探针显微镜，使探针与试样表面接触，利用所述探针扫描所述试样表面，该扫描型探针显微镜具备：悬臂，其在前端具有所述探针；位移检测部，其检测所述悬臂的挠曲量和扭曲量；以及接触判定部，其根据由所述位移检测部检测到的无变形的悬臂中的全方位的挠曲量和扭曲量，判定所述探针对于所述试样表面的一次接触。

【技术特征摘要】
2016.03.29 JP 2016-0650071.一种扫描型探针显微镜，使探针与试样表面接触，利用所述探针扫描所述试样表面，该扫描型探针显微镜具备：悬臂，其在前端具有所述探针；位移检测部，其检测所述悬臂的挠曲量和扭曲量；以及接触判定部，其根据由所述位移检测部检测到的无变形的悬臂中的全方位的挠曲量和扭曲量，判定所述探针对于所述试样表面的一次接触。2.根据权利要求1所述的扫描型探针显微镜，其中，所述接触判定部在所述挠曲量与所述扭曲量中的至少任意一个超过预定范围的情况下，判定为所述探针与所述试样表面接触。3.根据权利要求1或2所述的扫描型探针显微镜，其中，还具备测定部，该测定部在使所述探针与所述试样表面接触时，测定任意一方相对于另一方进行相对移动的距离即相对距离。4.根据权利要求3所述的扫描型探针显微镜，其中，还具备移动驱动部，该移动驱动部在由所述测定部测定所述相对距离之后，使所述探针向从所述试样离开的方向进行退避，移动至所述试样的下一测定位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：繁野雅次，渡边和俊，渡边将史，山本浩令，茅根一夫，
申请(专利权)人：日本株式会社日立高新技术科学，
类型：发明
国别省市：日本,JP