扫描型探针显微镜及其扫描方法技术

本发明专利技术提供扫描型探针显微镜及其扫描方法。在进行间歇测定方法时，避免探针和试样表面相互成为过负荷，并且缩短试样表面的凸凹形状的测定时间。扫描型探针显微镜具有安装有探针的悬臂，通过使所述探针与试样表面间歇地接触而对所述试样表面进行扫描，其中，所述扫描型探针显微镜具有控制装置，该控制装置进行使所述探针和所述试样表面接触的第1动作、以及在所述第1动作后使所述探针和所述试样表面分离的第2动作，所述控制装置通过使所述悬臂进行热变形来执行所述第2动作。

Scanning probe microscope and its scanning method

【技术实现步骤摘要】
扫描型探针显微镜及其扫描方法
本专利技术涉及扫描型探针显微镜及其扫描方法。
技术介绍
在下述专利文献1中公开了如下的扫描型探针显微镜：使形成于悬臂的前端的探针与试样接触并连续地使探针进行扫描，由此测定试样表面的凸凹形状(专利文献1参照)。但是，在专利文献1所记载的扫描型探针显微镜中，探针和试样表面始终接触，因此，可能产生探针的磨损或试样的损伤。与此相对，在专利文献2、3中提出了如下的间歇测定方法：仅在预先设定的多个试样表面的测定点使探针和试样表面接触并对试样表面进行间歇扫描，由此测定试样表面的凸凹形状。这些专利文献中的“探针和试样表面的接触”是指接近到产生物理上的相互作用的距离，以该相互作用的物理量为基准进行接触的判断。物理量的代表例存在引力和斥力。具体而言，在间歇测定方法中，反复进行第1工序和第2工序，由此对试样表面进行间歇扫描，在该第1工序中，使探针从规定的测定点的上空到试样表面进行接近动作，使该探针与试样表面接触，计测探针的高度，在该第2工序中，在该第1工序后，使与试样表面接触的探针从试样表面分离，使其移动到下一个测定点的上空。另外，在实际的计测中，多数情况下，在所述第1工序与所述第2工序之间增加进行探针试样间的物性测定的工序、或者进行形状和物性的同时测定的工序。由此，在上述间歇测定方法中，与专利文献1相比，探针和试样表面仅在测定点接触，因此，最小的接触即可，能够减少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2001-33373号公报专利文献2：日本特开2007-85764号公报专利文献3：日本特开2011-209073号公报专利
技术实现思路
专利技术要解决的课题但是，在上述间歇测定方法中，针对与试样表面接触的探针，通过使用压电元件的扫描器进行分离动作。但是，在压电元件中存在不可避免的响应延迟，因此，该压电元件在从取得指示开始进行分离动作的信号到开始进行其分离动作为止产生未响应的时间，在该期间内，也向试样接近并施加设定以上的力。因此，在间歇测定方法中，需要考虑由于上述响应延迟而产生的设定以上的力来设定接近速度，很难设定过快的接近速度，因此，无法缩短测定试样表面的凸凹形状的测定时间，妨碍高速化。本专利技术是鉴于这种情况而完成的，其目的在于，在进行间歇测定方法时，避免探针和试样表面相互成为过负荷，并且缩短试样表面的凸凹形状的测定时间。用于解决课题的手段本专利技术的一个方式是一种扫描型探针显微镜，其具有安装有探针的悬臂，通过使所述探针与试样表面间歇地接触而对所述试样表面进行扫描，其特征在于，所述扫描型探针显微镜具有控制装置，该控制装置进行使所述探针和所述试样表面接触的第1动作、以及在所述第1动作后使所述探针和所述试样表面分离的第2动作，所述控制装置通过使所述悬臂进行热变形来执行所述第2动作。此外，本专利技术的一个方式在上述扫描型探针显微镜中，所述控制装置还具有微动机构，该微动机构能够使用压电元件使所述探针和所述试样表面相对移动，所述控制装置并用所述悬臂的热变形和所述微动机构来执行所述第2动作。此外，本专利技术的一个方式在上述扫描型探针显微镜中，所述扫描型探针显微镜还具有第1光照射部，该第1光照射部对所述悬臂照射光，所述控制装置在所述第2动作时，对从所述第1光照射部照射的光的照射强度进行控制，由此使所述悬臂进行热变形。此外，本专利技术的一个方式在上述扫描型探针显微镜中，所述扫描型探针显微镜还具有光杠杆方式的位移检测部，该位移检测部具有对所述悬臂的第1面照射激光的第2光照射部，通过由所述第2光照射部照射的激光的反射来检测所述悬臂的位移量，所述第2光照射部兼用作所述第1光照射部。此外，本专利技术的一个方式在上述扫描型探针显微镜中，所述控制装置具有：判定部，其在所述第1动作时，根据由所述位移检测部检测到的所述悬臂的位移量，判定所述探针和所述试样表面有无接触；以及控制部，其在由所述判定部判定为存在所述接触后，使所述第2光照射部的所述激光的照射强度比所述第1动作时弱，由此使所述悬臂进行热变形而执行所述第2动作。此外，本专利技术的一个方式在上述扫描型探针显微镜中，所述扫描型探针显微镜具有调光用元件，该调光用元件能够对从所述第2光照射部朝向所述第1面照射的所述激光的照射强度进行调整，所述控制装置具有：判定部，其在所述第1动作时，根据由所述位移检测部检测到的所述悬臂的位移量，判定所述探针和所述试样表面有无接触；以及控制部，其在由所述判定部判定为存在所述接触后，对所述调光用元件进行控制，使从所述第2光照射部朝向所述第1面照射的所述激光的照射强度比所述第1动作时弱，由此使所述悬臂进行热变形而执行所述第2动作。此外，本专利技术的一个方式在上述扫描型探针显微镜中，在所述悬臂中，所述第1面的热膨胀系数大于与所述第1面相反的一侧的第2面的热膨胀系数。此外，本专利技术的一个方式在上述扫描型探针显微镜中，在所述悬臂上设置有电阻体，所述控制装置在所述第2动作时，对所述电阻体进行通电，由此使所述悬臂进行热变形。此外，本专利技术的一个方式在上述扫描型探针显微镜中，在所述悬臂上设置有压电电阻元件，所述控制装置具有：判定部，其在所述第1动作时，根据所述压电电阻元件的电阻值，判定所述探针和所述试样表面有无接触；以及控制部，其在由所述判定部判定为存在所述接触后，对所述压电电阻元件进行通电加热，由此使所述悬臂进行热变形而执行所述第2动作。此外，本专利技术的一个方式是一种扫描型探针显微镜的扫描方法，该扫描型探针显微镜具有安装有探针的悬臂，通过使所述探针与试样表面间歇地接触而对所述试样表面进行扫描，其特征在于，所述扫描型探针显微镜的扫描方法包含以下步骤：第1动作步骤，使所述探针和所述试样表面接触；以及第2动作步骤，在所述第1动作步骤后使所述探针和所述试样表面分离，在第2动作步骤中，利用所述悬臂的热变形使所述探针和所述试样表面分离。专利技术效果如以上说明的那样，根据本专利技术，在进行间歇测定方法时，能够避免探针和试样表面相互成为过负荷，并且缩短试样表面的凸凹形状的测定时间。附图说明图1是示出第1实施方式的扫描型探针显微镜A的概略结构的一例的图。图2是第1实施方式的具有斜面的试样S和悬臂1的立体图。图3是说明第1实施方式的加热装置4的光加热方式的结构的图。图4是说明第1实施方式的加热装置4的微波加热方式的结构的图。图5是说明第1实施方式的加热装置4的通电加热方式的第1结构的图。图6是说明第1实施方式的加热装置4的通电加热方式的第2结构的图。图7是说明第1实施方式的扫描型探针显微镜A的间歇测定方法的流程的图。图8是示出第2实施方式的扫描型探针显微镜B的概略结构的一例的图。图9是说明第2实施方式的扫描型探针显微镜B的间歇测定方法的流程的图。图10是示出第3实施方式的扫描型探针显微镜C的概略结构的一例的图。图11是说明第3实施方式的扫描型探针显微镜C的间歇测定方法的流程的图。图12是示出第3实施方式的变形例的扫描型探针显微镜C′的概略结构的一例的图。图13是示出第4实施方式的扫描型探针显微镜D的概略结构的一例的图。图14是示出第4实施方式的位移检测部3D的概略结构的一例的图。图15是说明第4实施方式的扫描型探针显微镜D的间歇测定方法的流程的图。标号说明A：扫描型探针显微镜；1：悬臂；2：移动驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扫描型探针显微镜，其具有安装有探针的悬臂，通过使所述探针与试样表面间歇地接触而对所述试样表面进行扫描，其特征在于，所述扫描型探针显微镜具有控制装置，该控制装置进行使所述探针和所述试样表面接触的第1动作、以及在所述第1动作后使所述探针和所述试样表面分离的第2动作，所述控制装置通过使所述悬臂进行热变形来执行所述第2动作。

【技术特征摘要】
2018.03.26 JP 2018-0579541.一种扫描型探针显微镜，其具有安装有探针的悬臂，通过使所述探针与试样表面间歇地接触而对所述试样表面进行扫描，其特征在于，所述扫描型探针显微镜具有控制装置，该控制装置进行使所述探针和所述试样表面接触的第1动作、以及在所述第1动作后使所述探针和所述试样表面分离的第2动作，所述控制装置通过使所述悬臂进行热变形来执行所述第2动作。2.根据权利要求1所述的扫描型探针显微镜，其特征在于，所述控制装置还具有微动机构，该微动机构能够使用压电元件使所述探针和所述试样表面相对移动，所述控制装置并用所述悬臂的热变形和所述微动机构来执行所述第2动作。3.根据权利要求1或2所述的扫描型探针显微镜，其特征在于，所述扫描型探针显微镜还具有第1光照射部，该第1光照射部对所述悬臂照射光，所述控制装置在所述第2动作时，对从所述第1光照射部照射的光的照射强度进行控制，由此使所述悬臂进行热变形。4.根据权利要求3所述的扫描型探针显微镜，其特征在于，所述扫描型探针显微镜还具有光杠杆方式的位移检测部，该位移检测部具有对所述悬臂的第1面照射激光的第2光照射部，通过由所述第2光照射部照射的激光的反射来检测所述悬臂的位移量，所述第2光照射部兼用作所述第1光照射部。5.根据权利要求4所述的扫描型探针显微镜，其特征在于，所述控制装置具有：判定部，其在所述第1动作时，根据由所述位移检测部检测到的所述悬臂的位移量，判定所述探针和所述试样表面有无接触；以及控制部，其在由所述判定部判定为存在所述接触后，使所述第2光照射部的所述激光的照射强度比所述第1动作时弱，由此使所述悬臂进行热变形而执行所述第2动作。6.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：繁野雅次，山本浩令，渡边和俊，
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