JP2007170861A - Scanning probe microscope device, and program for same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、走査型プローブ顕微鏡装置及び走査型プローブ顕微鏡装置用プログラムに係り、さらに詳しくは、探針が取り付けられたカンチレバーを用いて、微細な検査対象物の表面形状を検出する走査型プローブ顕微鏡装置の改良に関する。 The present invention relates to a scanning probe microscope apparatus and a program for the scanning probe microscope apparatus. More specifically, the present invention relates to a scanning probe microscope that detects the surface shape of a minute inspection object using a cantilever to which a probe is attached. It relates to the improvement of the device.
微細な検査対象物の表面形状を観測する観測装置として、走査型プローブ顕微鏡が知られている。走査型プローブ顕微鏡は、カンチレバー(片持ち梁)の先端に取り付けられた探針(probe:プローブ)を検査対象物上で走査させ、その走査位置及び高さを計測することによって、検査対象物の表面形状を検出している(例えば、特許文献1参照)。 A scanning probe microscope is known as an observation apparatus for observing the surface shape of a fine inspection object. A scanning probe microscope scans a probe (probe) attached to the tip of a cantilever (cantilever) on an inspection object, and measures the scanning position and height of the inspection object. The surface shape is detected (see, for example, Patent Document 1).
探針は、カンチレバーによって検査対象物に押圧されており、カンチレバーの高さは、カンチレバーに作用する押圧力が一定となるようにフィードバック制御されている。このフィードバック制御では、カンチレバーのたわみ量や振幅に基づいてカンチレバーに作用する押圧力を検出し、当該押圧力の目標値に対する偏差に基づいてカンチレバーの高さを制御している。探針の走査位置及び高さは、カンチレバーの走査位置及び高さから求められるため、この様なカンチレバーを検査対象物上で走査させることによって、探針の走査位置情報及び高さ情報を取得し、検査対象物の表面形状を示す形状データが生成される。 The probe is pressed against the inspection object by the cantilever, and the height of the cantilever is feedback controlled so that the pressing force acting on the cantilever is constant. In this feedback control, the pressing force acting on the cantilever is detected based on the deflection amount and amplitude of the cantilever, and the height of the cantilever is controlled based on the deviation of the pressing force from the target value. Since the scanning position and height of the probe are obtained from the scanning position and height of the cantilever, the scanning position information and height information of the probe are obtained by scanning such a cantilever on the inspection object. Then, shape data indicating the surface shape of the inspection object is generated.
この様な走査型プローブ顕微鏡では、探針の走査速度、高さ制御の目標値及びフィードバックゲインによって、検査対象物表面の凹凸に対する探針の追従性や応答性が変化する。例えば、形状データの生成時間を短縮するために、探針の走査速度を速くすると、探針の追従性が低下してしまうことから、所望の観測精度に応じて走査速度を決定する必要がある。そこで、上述したプローブ顕微鏡では、探針の走査速度や押圧力の目標値及びフィードバックゲインを変更することによる感度調整が行われている。この感度調整は、通常、ユーザによる操作入力に基づいて行われ、例えば、同じ走査線上を往復走査させて得られる表面形状の画面表示を見て感度の調整具合が判断される。表面形状の画面表示では、往復走査の往路及び復路においてそれぞれ得られた走査線上の表面形状を重ねて表示され、ユーザは、走査位置ごとの高さを往路及び復路間で比較することによって、感度調整が適切であるか否かを判断している。
一般に、往復走査の往路及び復路においてそれぞれ得られる各表面形状には、検査対象物表面の形状変化に対する探針の応答遅れ、走査方向の切り替えによる探針やカンチレバーのブレにより、往路及び復路間で走査方向にずれが生じることが少なくない。このため、上述した様な従来の走査型プローブ顕微鏡装置では、各表面形状の高さを比較する際、往路及び復路間の対応付けがしづらく、感度調整が容易ではないという問題があった。特に、表面の凹凸による輪郭が明瞭でない検査対象物については、表面形状の変化が緩慢となるので、往路及び復路間の対応付けが極めて困難であった。 In general, each surface shape obtained in the forward and backward passes of the reciprocating scan includes a delay in the response of the probe to the shape change of the surface of the object to be inspected, and a blur of the probe or cantilever caused by switching of the scanning direction. In many cases, a deviation occurs in the scanning direction. For this reason, the conventional scanning probe microscope apparatus as described above has a problem that when comparing the heights of the surface shapes, it is difficult to associate the forward path and the backward path, and the sensitivity adjustment is not easy. In particular, for an inspection object whose contour due to surface irregularities is not clear, the change in the surface shape becomes slow, so that the correspondence between the forward path and the backward path is extremely difficult.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、感度調整を容易化させた走査型プローブ顕微鏡装置及び走査型プローブ顕微鏡装置用プログラムを提供することを目的とする。特に、表面の凹凸による輪郭が明瞭でない検査対象物であっても、感度の調整具合を適切に判断することができる走査型プローブ顕微鏡装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a scanning probe microscope apparatus and a scanning probe microscope apparatus program that facilitate sensitivity adjustment. In particular, an object of the present invention is to provide a scanning probe microscope apparatus that can appropriately determine the degree of sensitivity adjustment even for an inspection object whose contour due to unevenness on the surface is not clear.
第1の本発明による走査型プローブ顕微鏡装置は、カンチレバーの先端に取り付けられた探針を検査対象物へ押圧し、同じ走査線上を往復走査させる走査手段と、上記カンチレバーに作用する押圧力を検出し、検出した押圧力の目標値に対する偏差に基づいて上記探針の高さを制御する高さ制御手段と、上記探針の走査位置情報及び高さ情報に基づいて、上記走査線上の表面形状を検出する表面形状検出手段と、上記走査位置情報及び上記偏差に基づいて、上記走査線上の偏差分布を求める偏差分布検出手段と、上記往復走査の往路及び復路においてそれぞれ得られた上記表面形状を重ねて2次元表示するとともに、上記往路及び復路においてそれぞれ得られた上記偏差分布を重ねて2次元表示する表示制御手段と、ユーザが指定するオフセット量に基づいて、上記往路及び復路における上記走査位置情報を相対的にオフセットさせるオフセット調整手段とを備え、上記表示制御手段が、オフセット後の上記走査位置情報に基づいて表面形状及び偏差分布を表示するように構成される。 The scanning probe microscope apparatus according to the first aspect of the present invention detects a pressing force acting on the cantilever, scanning means for reciprocally scanning the same scanning line by pressing a probe attached to the tip of the cantilever against the inspection object. And a height control means for controlling the height of the probe based on a deviation of the detected pressing force from a target value, and a surface shape on the scanning line based on scanning position information and height information of the probe. The surface shape detection means for detecting the deviation, the deviation distribution detection means for obtaining the deviation distribution on the scanning line based on the scanning position information and the deviation, and the surface shape obtained respectively in the forward and backward paths of the reciprocating scanning. A display control means for displaying the deviation distribution obtained in the forward path and the return path in a two-dimensional display, and displaying an offset specified by the user. Offset adjustment means for relatively offsetting the scanning position information in the forward path and the backward path based on a scanning amount, and the display control means calculates the surface shape and the deviation distribution based on the scanning position information after the offset. Configured to display.
この走査型プローブ顕微鏡装置では、往復走査させて得られた表面形状及び偏差分布がそれぞれ往復走査の往路及び復路について重ねて2次元表示され、ユーザが指定するオフセット量に基づいて、往路及び復路における走査位置情報がオフセットされる。この様な構成により、表面形状及び偏差分布について、必要に応じてオフセット量を変更して表示させることができるので、表面形状や偏差分布を往路及び復路間で比較する際の対応付けを容易化することができる。 In this scanning probe microscope apparatus, the surface shape and deviation distribution obtained by reciprocating scanning are two-dimensionally displayed on the forward and backward paths of the reciprocating scanning, respectively, and based on the offset amount specified by the user, Scanning position information is offset. With such a configuration, the surface shape and the deviation distribution can be displayed with the offset amount changed as necessary, so that the correspondence when comparing the surface shape and the deviation distribution between the forward path and the backward path is facilitated. can do.
第2の本発明による走査型プローブ顕微鏡装置は、上記構成に加え、上記表示制御手段が、偏差分布を表示する際、往路又は復路のいずれか一方の偏差分布について偏差の符号を反転させて表示するように構成される。この様な構成によれば、偏差分布について往復走査の往路及び復路間で比較する際、走査位置ごとの偏差の対応付けがさらに容易となるので、表面の凹凸による輪郭が明瞭でない検査対象物であっても、感度の調整具合が適切であるか否かを容易に判断することができる。 In the scanning probe microscope apparatus according to the second aspect of the present invention, in addition to the above configuration, when the display control means displays the deviation distribution, the deviation sign of either the forward path or the backward path is inverted and displayed. Configured to do. According to such a configuration, when the deviation distribution is compared between the forward path and the backward path of the reciprocating scan, it becomes easier to associate the deviation for each scanning position. Even if it exists, it can be judged easily whether the adjustment degree of a sensitivity is appropriate.
第3の本発明による走査型プローブ顕微鏡装置は、上記構成に加え、上記表示制御手段が、同一画面上において、表面形状及び偏差分布を同時に表示するとともに、走査位置を一致させて表示するように構成される。この様な構成によれば、走査位置を一致させて表面形状及び偏差分布が表示されるので、これらの比較が容易となり、オフセット量や感度を調整する際の利便性を向上させることができる。 In the scanning probe microscope apparatus according to the third aspect of the present invention, in addition to the above-described configuration, the display control means simultaneously displays the surface shape and the deviation distribution on the same screen, and displays the scanning positions so as to coincide with each other. Composed. According to such a configuration, since the surface shape and the deviation distribution are displayed with the scanning positions being matched, it is easy to compare them, and it is possible to improve convenience when adjusting the offset amount and sensitivity.
第4の本発明による走査型プローブ顕微鏡装置は、上記構成に加え、ユーザ操作に基づいて、上記目標値を変更する目標値変更手段を備えて構成される。 The scanning probe microscope apparatus according to the fourth aspect of the present invention includes a target value changing means for changing the target value based on a user operation in addition to the above-described configuration.
第5の本発明による走査型プローブ顕微鏡装置は、上記構成に加え、ユーザ操作に基づいて、比例ゲイン及び積分ゲインを変更するフィードバックゲイン変更手段を備え、上記高さ制御手段が、上記比例ゲイン及び積分ゲインに基づいて、上記探針の高さをフィードバック制御するように構成される。 A scanning probe microscope apparatus according to a fifth aspect of the present invention includes feedback gain changing means for changing a proportional gain and an integral gain based on a user operation, in addition to the above configuration, and the height control means includes the proportional gain and The height of the probe is feedback controlled based on the integral gain.
第6の本発明による走査型プローブ顕微鏡装置用プログラムは、カンチレバーの先端に取り付けられた探針を検査対象物へ押圧し、同じ走査線上を往復走査させる走査手段と、上記カンチレバーに作用する押圧力を検出し、検出した押圧力の目標値に対する偏差に基づいて上記探針の高さを制御する高さ制御手段と、上記探針の走査位置情報及び高さ情報に基づいて、上記走査線上の表面形状を検出する表面形状検出手段と、上記往復走査の往路及び復路においてそれぞれ得られた上記表面形状を重ねて2次元表示する表示制御手段とからなる走査型プローブ顕微鏡装置を制御するためのプログラムであって、上記走査位置情報及び上記偏差に基づいて、上記走査線上の偏差分布を求める偏差分布検出手順と、ユーザが指定するオフセット量に基づいて、上記往路及び復路における上記走査位置情報を相対的にオフセットさせるオフセット調整手順と、上記往路及び復路においてそれぞれ得られた上記偏差分布を重ねて2次元表示させるとともに、オフセット後の上記走査位置情報に基づいて表面形状及び偏差分布を表示させる表示処理手順とをコンピュータに実行させるように構成される。 A program for a scanning probe microscope apparatus according to a sixth aspect of the present invention is directed to a scanning unit that presses a probe attached to the tip of a cantilever against an object to be inspected and reciprocates on the same scanning line, and a pressing force that acts on the cantilever. A height control means for controlling the height of the probe based on the deviation of the detected pressing force from the target value, and on the scanning line based on the scanning position information and height information of the probe. A program for controlling a scanning probe microscope apparatus comprising surface shape detection means for detecting a surface shape and display control means for two-dimensionally displaying the surface shapes obtained in the forward and backward passes of the reciprocating scanning. A deviation distribution detection procedure for obtaining a deviation distribution on the scanning line based on the scanning position information and the deviation, and an offset amount designated by the user Based on the offset adjustment procedure for relatively offsetting the scanning position information in the forward path and the backward path, and the deviation distribution obtained in the forward path and the backward path are superimposed and displayed two-dimensionally, and the scanning position after the offset The computer is configured to execute a display processing procedure for displaying the surface shape and the deviation distribution based on the information.
本発明による走査型プローブ顕微鏡装置及び走査型プローブ顕微鏡装置用プログラムによれば、必要に応じてオフセット量を変更して表面形状及び偏差分布を表示させることができるので、往路及び復路間で比較する際の対応付けが容易となり、ユーザはこれらの表示を見て感度の調整具合を判断することができ、感度調整を容易化することができる。特に、偏差分布における反転表示により、走査位置ごとの偏差の対応付けがさらに容易となるので、表面の凹凸による輪郭が明瞭でない検査対象物であっても、感度の調整具合を適切に判断することができる。 According to the scanning probe microscope apparatus and the scanning probe microscope apparatus program of the present invention, the offset amount can be changed as necessary to display the surface shape and the deviation distribution, so that comparison is made between the forward path and the backward path. In this case, the user can easily adjust the sensitivity, and the user can determine the degree of sensitivity adjustment by viewing these displays, thereby facilitating sensitivity adjustment. In particular, inversion display in the deviation distribution makes it easier to correlate deviations for each scanning position. Therefore, even for inspection objects whose contours due to surface irregularities are not clear, it is possible to appropriately determine the degree of sensitivity adjustment. Can do.
図1は、本発明の実施の形態による走査型プローブ顕微鏡装置の概略構成の一例を示した図であり、コントローラ20が接続された顕微鏡本体10の外観の様子が示されている。本実施の形態による走査型プローブ顕微鏡装置100は、探針(probe:プローブ)を走査させることにより、検査対象物の表面形状を観測する観測装置であり、顕微鏡本体10、コントローラ20及びモニター30からなる。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a schematic configuration of a scanning probe microscope apparatus according to an embodiment of the present invention, and shows an appearance of a microscope
本実施の形態では、SPM(Scanning Probe Microscope:走査型プローブ顕微鏡)の一例として、原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscope:AFM)5を備えた顕微鏡装置について説明するが、AFM5に代えて他のプローブ顕微鏡、例えば、走査型トンネル顕微鏡(Scanning Tunneling Microscope:STM)を備えた顕微鏡装置であっても良い。AFMは、探針先端の原子と検査対象物表面の原子との間に作用する原子間力を利用する顕微鏡である。これに対し、STMは、導電性を有する試料を検査対象とし、探針を試料表面に近づけた際、探針及び検査対象物間に流れるトンネル電流を利用する顕微鏡である。 In this embodiment, a microscope apparatus including an atomic force microscope (AFM) 5 will be described as an example of an SPM (Scanning Probe Microscope). It may be a microscope apparatus equipped with a microscope, for example, a scanning tunneling microscope (STM). The AFM is a microscope that uses an atomic force acting between atoms at the tip of the probe and atoms on the surface of the inspection object. In contrast, the STM is a microscope that uses a conductive sample as an inspection target and uses a tunnel current flowing between the probe and the inspection object when the probe is brought close to the sample surface.
顕微鏡本体10は、検査対象物が載置される載置台11と、カンチレバー保持部12を有するAFM5と、顕微鏡画像を生成する光学顕微鏡13と、カンチレバーの側方から見たサイドビュー画像を生成するサイドビューカメラ14と、これらを収容する筐体1aを備えて構成される。
The microscope
載置台11は、水平な載置面を有するテーブルであり、検査対象物の位置決めに使用される。カンチレバー保持部12は、カンチレバーを着脱可能に保持するホルダーである。
The mounting table 11 is a table having a horizontal mounting surface, and is used for positioning an inspection object. The
光学顕微鏡13は、載置台11上の検査対象物を撮影し、顕微鏡画像を生成する撮像装置である。ここでは、光軸変換用ミラー15を用いて検査対象物からの光が観測され、カンチレバーの後方、すなわち、カンチレバーよりも高い位置から見た撮影画像として顕微鏡画像が生成されるものとする。光軸変換用ミラー15は、光を反射させて光軸の向きを変更する光学素子である。この様な顕微鏡画像は、探針に対する検査対象物の水平面内における位置決めに使用される。
The
サイドビューカメラ14は、載置台11上に配置された検査対象物及びカンチレバーを撮影し、カンチレバーの側方、すなわち、水平方向から見た撮影画像をサイドビュー画像として生成する撮像装置である。このサイドビュー画像は、光学顕微鏡13により生成される顕微鏡画像に比べて倍率の低い画像であり、検査対象物を探針に近づける際、検査対象物及び探針間の近づき具合をモニターするのに使用される。
The
筐体1aには、検査対象物を取り替える際に取り出し口として使用される開口が設けられており、この開口を介して筐体1a内の様子を直接見ることができる。AFM5による測定の際には、開口を着脱可能なパネル板1bにより塞いだ状態で、探針の走査が行われる。この様にすることにより、載置台11付近の検査エリア内に音、風、光などが侵入するのを防ぐことができ、空気の振動や風による振動がAFM5の測定精度を低下させるのを抑制することができる。特に、カンチレバーのたわみ量や振幅を圧電素子からの電気信号に基づいて検出する自己検知式のAFM5では、光の侵入によって圧電素子の動作に不具合が生じるのを防止することができる。
The
また、筐体1aの正面パネルには、顕微鏡画像の視野位置を調整するための調整用つまみ2a、2b及び操作ボタン3と、検査エリアを照明する照明用LEDをオン又はオフする操作ボタン4が配置されている。
Further, on the front panel of the
コントローラ20は、顕微鏡本体10の各部を制御する制御装置であり、AFM5の走査系制御、光学顕微鏡13の撮像制御、サイドビューカメラ14の撮像制御などを行っている。また、AFM5により検出される形状データ、顕微鏡画像及びサイドビュー画像を画像処理し、表示データとしてモニター30へ出力する動作を行っている。ここでは、AFM5及び光学顕微鏡13を用いて検査対象物を観測する動作モード(以下、AFM観測モードと呼ぶことにする)と、光学顕微鏡13のみで検査対象物を観測する動作モード(以下、光学顕微鏡モードと呼ぶことにする)とが選択可能であるものとする。
The
図2は、図1の走査型プローブ顕微鏡装置の要部における構成例を示した斜視図であり、顕微鏡本体10における筐体内部の様子が示されている。この顕微鏡本体10では、走査系41、可動ステージ43、駆動系44,45、光軸変換部51、撮像部52、AFM5、載置台11、カンチレバー保持部12、光学顕微鏡13、サイドビューカメラ14及び光軸変換用ミラー15が防振フレーム40に配置されている。
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration example of the main part of the scanning probe microscope apparatus of FIG. 1, and shows the inside of the housing of the microscope
可動ステージ43は、載置台11と共に移動させることにより、載置台11上の検査対象物の位置を変更させる位置決め手段である。可動ステージ43の水平面(xy平面)内における位置は、駆動系44を制御することにより変更され、上下方向(z軸方向)の位置は、駆動系45を制御することにより変更される。可動ステージ43の水平面内における位置を変更させることにより、AFM5により走査可能なエリアを変更することができる。また、可動ステージ43を上下方向に移動させることにより、検査対象物を探針に近づけ、或いは、探針から遠ざけることができる。
The
また、可動ステージ43を上昇させることによって検査対象物を探針へ近づける際の接近動作が2段階に分けて行われるものとする。すなわち、ユーザ操作に基づいて行われる手動アプローチと、カンチレバーのたわみ量や振幅を監視しながらさらに検査対象物を探針へ接近させ、たわみ量や振幅に基づいて停止させる自動アプローチに分けて行われる。
Further, it is assumed that the approaching operation when the
AFM5は、xy平面及びyz平面による断面形状がいずれもL字状のアーム部40a(防振フレーム40の一部)によって釣り下げられ、カンチレバー保持部12を載置台11の載置面に対向させて配置されている。このAFM5では、走査系41を制御することにより、カンチレバー保持部12の高さ方向(z軸方向)における位置を調整するとともに、水平方向に走査させる動作が行われる。ここでは、走査系41が3つのボイスコイルモーター(VCM)42によって駆動されるものとする。ボイスコイルモーター42は、電気エネルギーを直進運動に変換するリニアモーターである。各ボイスコイルモーター42により、x、y、zの各軸方向にそれぞれ独立してカンチレバーの位置を変更させることができる。
The
光学顕微鏡13は、AFM5の側方に配置され、検査対象物からの光を光軸変換用ミラー15で反射させて顕微鏡画像の生成を行っている。この光軸変換用ミラー15は、光学顕微鏡13の対物レンズに対向させてカンチレバーの近傍に配置されている。検査対象物からの光は、光軸変換用ミラー15を介して対物レンズに入射され、光軸変換部51により概ね直角に光軸が曲げられて撮像部52へ出力される。
The
ここでは、カンチレバーがカンチレバー保持部12からx軸方向に突出させて配置され、カンチレバー先端の探針が載置台11(円形)の中心に位置決めされるものとする。
Here, it is assumed that the cantilever is disposed so as to protrude from the
図3は、図1の走査型プローブ顕微鏡装置の要部における構成例を示したブロック図であり、コントローラ20の機能構成が示されている。このコントローラ20は、操作入力部21、感度調整部22、走査情報記憶部23、走査制御部24、高さ制御情報記憶部25、高さ制御部26、表面形状検出部27a、偏差分布検出部27b、オフセット調整部28及び表示制御部29からなる。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the main part of the scanning probe microscope apparatus of FIG. 1, and shows a functional configuration of the
走査制御部24は、走査系41を制御し、探針を走査させる動作を行っている。この探針の走査は、走査情報記憶部23内に格納されている走査情報に基づいて行われる。具体的には、探針の走査範囲、解像度、走査速度23aなどが走査情報として走査情報記憶部23内に書き換え可能に格納され、これらの走査情報に従って水平面内における位置の制御が行われる。感度調整の際には、同じ走査線上を往復走査させる動作(往復スキャン)が行われ、探針の走査位置情報が出力される。
The
高さ制御部26は、走査系41を制御し、探針の高さを調整する動作を行っている。この探針の高さ制御は、カンチレバーに作用する押圧力を検出することにより行われる。探針は、カンチレバーによって検査対象物に押圧されており、探針の高さは、カンチレバーに作用する押圧力が一定となるようにフィードバック制御される。カンチレバーは、作用する押圧力に応じてたわみ量(歪)や振幅が変化するので、たわみ量や振幅によって押圧力を判断することができる。
The
ここでは、カンチレバーが圧電素子により構成され、圧電素子からの電気信号に基づいてたわみ量や振幅を求めることにより、カンチレバーに作用する押圧力が検出されるものとする。探針の高さのフィードバック制御は、この様にして検出された押圧力の目標値に対する偏差、比例ゲイン(Pゲイン)及び積分ゲイン(Iゲイン)に基づいて行われ、探針の高さ情報が出力される。 Here, the cantilever is composed of a piezoelectric element, and the pressing force acting on the cantilever is detected by obtaining the amount of deflection and the amplitude based on the electrical signal from the piezoelectric element. The feedback control of the probe height is performed based on the deviation of the pressing force detected in this way from the target value, the proportional gain (P gain) and the integral gain (I gain). Is output.
高さ制御情報記憶部25内には、これらのフィードバックゲインや目標値(以下、フォースリファレンスと呼ぶことにする)がフィードバックパラメータ25aとして書き換え可能に格納されている。
In the height control
ここでは、カンチレバーを一定の周波数で振動させた状態で表面形状を測定する動作モード、いわゆるダンピングフォースモード(DFM)と、探針を検査対象物に接触させながら測定する動作モード(コンタクトモード)とが選択可能であるものとする。DFMでは、カンチレバー固有の共振周波数でカンチレバーを振動させながら検査対象物及び探針を近づけ、検査対象物及び探針を近づけた際に生じる振幅、位相及び周波数の変化に基づいて探針の高さが制御される。 Here, an operation mode in which the surface shape is measured in a state where the cantilever is vibrated at a constant frequency, a so-called damping force mode (DFM), and an operation mode in which the probe is brought into contact with the inspection object (contact mode) Is selectable. In DFM, the inspection object and the probe are brought close to each other while vibrating the cantilever at the resonance frequency peculiar to the cantilever, and the height of the probe is based on changes in amplitude, phase, and frequency generated when the inspection object and the probe are brought close to each other. Is controlled.
表面形状検出部27aは、探針の走査位置情報及び高さ情報に基づいて、走査線上の表面形状を検出する動作を行っている。この表面形状は、走査線で検査対象物を切断したときの形状データであり、走査位置ごとの高さ情報からなる。
The surface
偏差分布検出部27bは、探針の走査位置情報及び偏差に基づいて、走査線上の偏差分布を検出する動作を行っている。この偏差分布は、探針の高さ制御における制御量を規定する偏差を走査位置ごとに示したデータであり、探針の高さの変化率分布に相当する。
The deviation
操作入力部21は、ユーザ操作に基づいて入力信号を生成するユーザインターフェースである。感度調整部22は、操作入力部21からの入力信号に基づいて、探針の走査速度23a及びフィードバックパラメータ25aを変更する感度の変更手段である。
The
オフセット調整部28は、ユーザが指定するオフセット量に基づいて、往復走査の往路及び復路における走査位置情報を相対的にオフセットさせる処理を行っている。
The offset
表示制御部29は、表面形状検出部27aにより検出された表面形状と、偏差分布検出部27bにより検出された偏差分布をモニター30上に画面表示させる動作を行っている。具体的には、往復走査の往路及び復路においてそれぞれ得られた表面形状が重ねて2次元表示されるとともに、往路及び復路においてそれぞれ得られた偏差分布が重ねて2次元表示される。
The
偏差分布を重ねて表示する際には、往路又は復路のいずれか一方の偏差分布について、偏差の符号を反転させて表示する反転表示モードと、反転させずに表示する通常表示モードとを選択することができる。ここでは、反転表示モードにおいて、復路について符号反転が行われるものとする。 When displaying the deviation distributions in a superimposed manner, select either the reverse display mode for displaying the deviation distribution of either the forward path or the return path with the sign of the deviation inverted and the normal display mode for displaying the deviation distribution without being inverted. be able to. Here, it is assumed that the sign inversion is performed for the return path in the reverse display mode.
表示制御部29では、オフセット調整部28によるオフセット後の走査位置情報に基づいて、表面形状及び偏差分布の表示が行われる。ここでは、復路について、走査位置をずらすことによりオフセット調整が行われ、表面形状及び偏差分布の表示位置が往路及び復路間で変更されるものとする。
The
<AFM観測>
図4のステップS101〜S110は、図1の走査型プローブ顕微鏡装置における動作の一例を示したフローチャートであり、AFM観測モードにおける測定動作の処理手順が示されている。AFM観測モードでは、まず、AFM5の動作モードを選択させる選択画面がモニター30上に表示され、カンチレバーの装着を促すメッセージが配置される(ステップS101)。
<AFM observation>
Steps S101 to S110 in FIG. 4 are flowcharts showing an example of the operation in the scanning probe microscope apparatus in FIG. 1, and show the procedure of the measurement operation in the AFM observation mode. In the AFM observation mode, first, a selection screen for selecting the operation mode of the
次に、カンチレバーの探針が顕微鏡画像の中央となるように、調整用つまみ2a及び2bを操作することにより、光学顕微鏡13の視野位置が調整される(ステップS102)。視野位置の調整が完了すれば、カンチレバーの共振周波数を検出して当該共振周波数によるカンチレバーの振動を開始させる初期化処理が行われる(ステップS103)。
Next, the visual field position of the
次に、サイドビュー画像がモニター31上に顕微鏡画像と共に表示され、ユーザ操作に基づく探針の手動アプローチが開始される(ステップS104)。この手動アプローチが完了すると、可動ステージ43の水平面内における位置を調整してAFM5の走査可能なエリアの位置が決定される(ステップS105)。
Next, the side view image is displayed together with the microscope image on the monitor 31, and the manual approach of the probe based on the user operation is started (step S104). When this manual approach is completed, the position of the
AFM5の走査可能なエリアについて、ユーザ操作による走査範囲の指定が完了すると、探針の自動アプローチが開始される(ステップS106〜S108)。この自動アプローチが完了すると、AFM5による走査(スキャン)が開始され、形状データが生成される(ステップS109,S110)。
When the designation of the scanning range by the user operation for the scanable area of the
図5〜図9は、図1の走査型プローブ顕微鏡装置における動作の一例を示した図であり、AFM観測モードにおいてモニター30上に表示されるモニター画面200の様子が示されている。モニター画面200は、光学顕微鏡13により撮影された顕微鏡画像やAFM5による観測結果を表示する表示画面である。このモニター画面200は、メインタイトル表示領域201、タブ表示領域202、メイン画像表示領域203、サブタイトル表示領域204、観測モード表示領域205、操作手順表示領域206、メッセージ表示領域207、手順詳細表示領域208及びユーザ操作表示領域209からなる。
5 to 9 are diagrams showing an example of the operation of the scanning probe microscope apparatus of FIG. 1, and shows a state of the
メインタイトル表示領域201は、動作状態を示す文字列を表示する表示領域であり、モニター画面200における最上段に配置されている。タブ表示領域202は、処理中の画像データを示す文字列を処理順にタブとして表示する表示領域である。メイン画像表示領域203は、撮影中の顕微鏡画像やAFM5による観測結果を表示する表示領域である。
The main
サブタイトル表示領域204は、サブタイトルを示す文字列を表示する表示領域である。観測モード表示領域205は、観測モードを表示する表示領域であり、AFM観測モード及び光学顕微鏡モードの選択ボックスが配置されている。この選択ボックスは、マウスなどのポインティングデバイスを用いて操作選択することができ、観測モードをAFMモード又は光学顕微鏡モードのいずれかに切り替えることができる。
The
操作手順表示領域206は、AFM観測時における操作手順を模式的に表示する表示領域である。具体的には、「カンチレバー装着」から「スキャン」までの各操作手順を示すアイコンと、スキャンを停止させるための停止ボタンを示すアイコンが配置されている。これらのアイコンは、操作選択することにより当該操作手順を実行させることができる。ここでは、操作選択されたアイコンをフォーカシングして表示、例えば、反転表示し、実行中の操作手順が判別可能であるものとする。
The operation
メッセージ表示領域207は、実行中の操作手順に関するメッセージを表示する表示領域である。手順詳細表示領域208は、実行中の操作手順の詳細を示す文字列を表示する表示領域である。ユーザ操作表示領域209は、実行中の操作手順に関し、ユーザ操作の選択対象や操作対象を表示する表示領域である。具体的には、測定モードを指定するための選択ボックスや、次の操作手順に移行させるための操作ボタン、手動アプローチの際のサイドビュー画像、可動ステージ43を移動させるための操作ボタン、走査範囲を指定するための入力ボックスなどが動作状態に応じてユーザ操作表示領域209内に配置される。表示領域206〜209は、モニター画面200内において、メイン画像表示領域203の右側に配置されている。
The
図5には、カンチレバー装着時の画面が示され、メイン画像表示領域203に顕微鏡画像が表示されている。このモニター画面200では、カンチレバー保持部12に装着されたカンチレバー12a及び温度補償用の突出部12bの様子が顕微鏡画像として表示されている。また、メイン画像表示領域203の中央で交差させた位置決め用の直線A1及びA2が表示されている。
FIG. 5 shows a screen when the cantilever is mounted, and a microscope image is displayed in the main
ユーザは、カンチレバー12aの装着後、調整用つまみ2a及び2bを操作して顕微鏡画像の視野位置を調整する。具体的には、カンチレバー12aの探針が直線A1及びA2の交点と重なるように視野位置が調整される。視野位置の調整の完了後、「次へ」ボタン209aを操作し、或いは、操作手順「手動アプローチ」を操作選択すれば、次の操作手順に移行することができる。
After the
図6には、手動アプローチによる可動ステージ43の高さ調整時の画面が示され、ユーザ操作表示領域209内にサイドビュー画像210が表示されている。このモニター画面200では、光学顕微鏡13の焦点位置がカンチレバー12aから検査対象物側の所定位置に切り替えられるとともに、カンチレバー12a周辺の様子がサイドビュー画像210として表示されている。
FIG. 6 shows a screen when the height of the
このモニター画面200におけるユーザ操作表示領域209には、サイドビュー画像210の他に、可動ステージ43を移動させるための操作ボタン211a〜211d及び212や、サイドビューカメラ14の撮影倍率を選択するための選択ボックスが配置されている。ここでは、サイドビュー画像210の右側に操作ボタン211a〜211dが配置され、可動ステージ43を上昇又は下降させる際の移動速度に関し、2段階もしくは3段階の移動速度が選択可能であるものとする。
In the user
具体的には、操作ボタン211a及び211bを操作することにより、可動ステージ43が上昇し、検査対象物をカンチレバー12a側へ移動させることができる。その際、操作ボタン211aの操作により、操作ボタン211bよりも高速で移動させることができる。また、操作ボタン211c及び211dを操作することにより、可動ステージ43が下降し、検査対象物をカンチレバー12aとは反対側へ移動させることができる。その際、操作ボタン211dの操作により、操作ボタン211cよりも高速で移動させることができる。
Specifically, by operating the
操作ボタン212は、可動ステージ43を可動範囲内における最下点に移動させて、探針を退避させるための操作ボタンである。また、サイドビューカメラ14の撮影倍率として、通常倍率(ここでは、「×1」と表示)による撮影モードと、通常倍率よりも高倍率(ここでは、「×2」と表示)な撮影モードのいずれかを選択することができる。ここでは、撮影画像を画像処理することによってサイドビューカメラ14による撮影の高倍率化が行われるものとする。可動ステージ43の高さ調整の完了後、「OK」ボタン213を操作し、或いは、操作手順「水平位置調整」を操作選択すれば、次の操作手順に移行することができる。
The
図7には、可動ステージ43の水平位置調整時の画面が示され、ユーザ操作表示領域209内に調整のためのアイコンなどが表示されている。具体的には、光学顕微鏡13の光学系を調整するためのアイコンや撮影ボタン220、可動ステージ43の可動範囲及び探針位置をグラフィカルに示す表示エリア221、可動ステージ43の水平位置を調整するための操作ボタン222が配置されている。
FIG. 7 shows a screen for adjusting the horizontal position of the
ここでは、アイコンを操作することにより、ズームアップさせ、或いは、焦点位置を移動させた顕微鏡画像が表示されるものとする。撮影ボタン220は、メイン画像表示領域203に表示されている画像を静止画像としてメモリ内に取り込むための操作ボタンである。
Here, it is assumed that a microscope image is displayed by zooming up or moving the focal position by operating an icon. The
表示エリア221には、水平面内における可動ステージ43の可動範囲が可動ステージ43に対する相対的な探針位置221aとして表示される。操作ボタン222を操作して探針位置221aを前後左右に移動させることにより、可動ステージ43の水平面内における位置を調整することができる。可動ステージ43の水平位置調整の完了後、「OK」ボタン213を操作し、或いは、操作手順「スキャン設定」を操作選択すれば、次の操作手順に移行することができる。
In the
図8には、スキャン設定時の画面が示され、ユーザ操作表示領域209内に走査範囲を指定するための入力ボックス231〜234やAFM5の感度を調整するための感度調整ボタン235が配置されている。このモニター画面200では、メイン画像表示領域203内に、AFM5の走査可能なエリアを規定する矩形枠A3が顕微鏡画像に重ねて表示されている。ユーザは、この矩形枠A3内において、探針の走査範囲としての矩形領域A4を指定することができる。
FIG. 8 shows a screen at the time of scan setting, and
ここでは、矩形領域A4について、中心点の位置座標や縦横の走査範囲、アスペクト比(縦横比)及び角度を指定することにより、探針の走査範囲が決定されるものとする。この様な探針の走査範囲の設定の完了後、操作手順「スキャン」を操作選択すれば、AFM5によるスキャンを開始させることができる。
Here, for the rectangular area A4, the scanning range of the probe is determined by designating the position coordinates of the center point, the vertical and horizontal scanning range, the aspect ratio (vertical and horizontal ratio), and the angle. After the setting of the scanning range of the probe as described above, if the operation procedure “scan” is selected, scanning by the
図9には、スキャン完了時の画面が示され、メイン画像表示領域203内にAFM5による観測結果が表示されている。この例では、AFM5による観測結果として、検査対象物表面における高さの変化を輝度の変化として示す高さ画像B1と、所定の切断線A5で切断した検査対象物断面の高低差を示すラインプロファイルB2が表示されている。
FIG. 9 shows a screen upon completion of scanning, and the observation result by the
高さ画像B1は、矩形領域A4内を走査して得られた形状データを画素ごとの輝度データに変換することによって生成される。この高さ画像B1では、検査対象物表面の高低差(凹凸)が輝度の差として表される。具体的には、高さの高いところほど明るくなっている。 The height image B1 is generated by converting shape data obtained by scanning the rectangular area A4 into luminance data for each pixel. In the height image B1, the height difference (unevenness) on the surface of the inspection object is represented as a luminance difference. Specifically, the higher the height, the brighter.
<感度調整>
図10のステップS201〜S209は、図1の走査型プローブ顕微鏡装置における動作の一例を示したフローチャートであり、感度調整時の処理手順が示されている。まず、ユーザにより走査位置が指定されると、所定の範囲内で走査線上を往復走査させる往復スキャンが開始される(ステップS201,S202)。この往復スキャンが完了すると、走査位置情報や高さ情報、偏差情報から表面形状及び偏差分布が検出され、モニター30上に画面表示される(ステップS203、S204)。
<Sensitivity adjustment>
Steps S201 to S209 in FIG. 10 are flowcharts showing an example of the operation in the scanning probe microscope apparatus in FIG. 1, and show processing procedures during sensitivity adjustment. First, when a scanning position is designated by the user, a reciprocating scan that reciprocally scans the scanning line within a predetermined range is started (steps S201 and S202). When this reciprocating scan is completed, the surface shape and deviation distribution are detected from the scanning position information, height information, and deviation information, and are displayed on the screen of the monitor 30 (steps S203 and S204).
このとき、ユーザにより、偏差分布の反転表示モードが選択指定されれば、復路について偏差の符号を反転させる処理が行われる(ステップS205,S208)。次に、ユーザは、モニター30上の表面形状及び偏差分布を見て往路及び復路間における走査方向のずれを判断し、オフセット量を指定するための操作入力を行う。この操作入力に基づいて走査位置情報がオフセットされ、オフセット後の表面形状及び偏差分布が表示される(ステップS206)。
At this time, if the user selects and designates the deviation distribution inversion display mode, the process of inverting the sign of the deviation is performed for the return path (steps S205 and S208). Next, the user looks at the surface shape and deviation distribution on the
次に、ユーザは、オフセット後の表面形状及び偏差分布を見て感度の調整具合を判断し、感度の変更が必要であれば、感度変更のための操作入力を行う。この操作入力に基づいて感度調整が行われ(ステップS207,S209)、ステップS202からステップS206までの処理手順が繰り返される。感度の調整具合が適切であり、再度の感度変更が不要となれば、この処理は終了する。 Next, the user determines the degree of sensitivity adjustment by looking at the offset surface shape and deviation distribution. If the sensitivity needs to be changed, the user inputs an operation for changing the sensitivity. Sensitivity adjustment is performed based on this operation input (steps S207 and S209), and the processing procedure from step S202 to step S206 is repeated. If the sensitivity adjustment level is appropriate and it is not necessary to change the sensitivity again, this process ends.
図11(a)〜(c)は、図1の走査型プローブ顕微鏡装置における動作の一例を示した図であり、往復スキャン完了時にモニター30上に表示される表面形状が模式的に示されている。図11の(a)及び(b)には、AFM5の感度が適切でない場合が示され、図11の(c)には、オフセット量C2を調整し感度を適正化させた場合が示されている。
FIGS. 11A to 11C are diagrams showing an example of the operation in the scanning probe microscope apparatus of FIG. 1, schematically showing the surface shape displayed on the
一般に、探針の走査速度が大きく、或いは、探針の高さ制御における目標値が小さいと、検査対象物表面の凹凸に対する探針の追従性が低下し、表面形状の立ち下がり部分C1などでなまりが生じる。(a)には、往復スキャンの往路及び復路について、立ち下がり部分C1になまりが生じている例が示されている。 In general, when the scanning speed of the probe is large or the target value in the height control of the probe is small, the followability of the probe to the unevenness of the surface of the inspection object is lowered, and the falling portion C1 of the surface shape or the like. Rounding occurs. (A) shows an example in which the falling portion C1 is rounded in the forward and backward paths of the reciprocating scan.
また、探針の走査速度が小さくても、目標値が大きく、或いは、探針の高さ制御における比例ゲインや積分ゲインが大きいと、立ち上がりの際にオーバーシュートが発生し、表面形状の立ち上がり部分に発振ノイズC3が生じる。(b)には、往路及び復路について、立ち上がり部分に発振ノイズC3が生じている例が示されている。 Even if the scanning speed of the probe is low, if the target value is large, or if the proportional gain or integral gain in the probe height control is large, overshoot occurs at the time of rising, and the rising portion of the surface shape Oscillation noise C3 occurs. (B) shows an example in which oscillation noise C3 occurs at the rising portion of the forward path and the backward path.
ユーザは、この様な形状データの画面表示を見て、感度の調整具合を判断することになる。その際、往路及び復路間のオフセット量C2が小さくなるように、予めオフセット調整しておくと、感度が適切であるか否かが判断しやすくなる。 The user sees the screen display of such shape data and determines the degree of sensitivity adjustment. At this time, if the offset adjustment is performed in advance so that the offset amount C2 between the forward path and the backward path is small, it is easy to determine whether or not the sensitivity is appropriate.
図12(a)及び(b)は、図1の走査型プローブ顕微鏡装置における動作の一例を示した図であり、図11の表面形状に対応する偏差分布が模式的に示されている。図12(a)には、AFM5の感度が適切でない場合が示され、図12(b)には、オフセット量C2を調整し感度を適正化させた場合が示されている。
12 (a) and 12 (b) are diagrams showing an example of the operation in the scanning probe microscope apparatus of FIG. 1, and a deviation distribution corresponding to the surface shape of FIG. 11 is schematically shown. FIG. 12A shows a case where the sensitivity of the
この偏差分布では、表面形状の立ち上がりに対応して偏差の正領域側に極大点を有する凸部分が生じ、立ち下がりに対応して負領域側に極小点を有する凸部分が生じている。この様な偏差分布によれば、表面形状に大きな変化が生じている部分のみが凸部分として抽出されるので、往路及び復路についてのオフセット調整が行いやすくなる。従って、この様な偏差分布に基づいてオフセット量C2を調整し、オフセット調整後の形状データに基づいて感度調整を行えば、感度の調整具合を適切に判断することができる。 In this deviation distribution, a convex portion having a maximum point is generated on the positive region side of the deviation corresponding to the rising of the surface shape, and a convex portion having a minimum point is generated on the negative region side corresponding to the falling. According to such a deviation distribution, only a portion where a large change in the surface shape occurs is extracted as a convex portion, so that it is easy to perform offset adjustment for the forward path and the backward path. Therefore, if the offset amount C2 is adjusted based on such a deviation distribution and the sensitivity is adjusted based on the shape data after the offset adjustment, it is possible to appropriately determine the degree of sensitivity adjustment.
具体的には、偏差分布について、往路及び復路間で凸部分の走査方向における位置が一致するように、オフセット量C2が調整される。 Specifically, with respect to the deviation distribution, the offset amount C2 is adjusted so that the position of the convex portion in the scanning direction matches between the forward path and the backward path.
図13は、図1の走査型プローブ顕微鏡装置における動作の一例を示した図であり、反転表示モードにおける偏差分布が模式的に示されている。この例では、復路の偏差分布について、偏差の符号が反転されている。この様にして偏差分布を表示すれば、往路及び復路間における偏差分布の重なり具合によって、走査方向における位置の対応付けが適切であるか否かを判断することができるので、オフセット量C2の調整がさらに容易となる。 FIG. 13 is a diagram showing an example of the operation in the scanning probe microscope apparatus of FIG. 1, and schematically shows a deviation distribution in the reverse display mode. In this example, the sign of the deviation is inverted for the deviation distribution on the return path. If the deviation distribution is displayed in this way, it is possible to determine whether or not the position correspondence in the scanning direction is appropriate depending on the overlap of the deviation distribution between the forward path and the backward path. Is even easier.
図14〜図16は、図1の走査型プローブ顕微鏡装置における動作の一例を示した図であり、感度調整時のモニター画面200の様子が示されている。図14には、往復スキャン設定時の画面が示されている。このモニター画面200では、メイン画像表示領域203に顕微鏡画像が表示され、ユーザ操作表示領域209内には、往復スキャンの走査位置を指定するための入力ボックス241が配置されている。
14 to 16 are diagrams showing an example of the operation in the scanning probe microscope apparatus of FIG. 1, and shows the state of the
ここでは、往復スキャンの走査位置として、中心点の位置座標を入力すれば、矩形枠A3内にその位置座標によって規定される走査線D1が表示されるものとする。走査位置の指定後、「往復スキャン」ボタン242を操作すれば、走査線D1についての往復スキャンを開始させることができる。
Here, if the position coordinate of the center point is input as the scanning position of the reciprocating scan, the scanning line D1 defined by the position coordinate is displayed in the rectangular frame A3. If the “reciprocating scan”
図15には、往復スキャン完了時の画面が示され、往復スキャンにより得られた表面形状及び偏差分布が同一画面上に同時に表示されている。このモニター画面200では、メイン画像表示領域が上下に分割され、上側領域にタイトル311及び表面形状312が表示され、下側領域にタイトル321及び偏差分布322が表示されている。
FIG. 15 shows a screen when the reciprocating scan is completed, and the surface shape and deviation distribution obtained by the reciprocating scan are simultaneously displayed on the same screen. In the
また、メイン画像表示領域の右側には、メッセージや模式図が配置される表示領域323と、感度設定に関する表示領域330及び331と、オフセット設定に関する表示領域340及び341が配置されている。
Further, on the right side of the main image display area, a
表面形状312は、左右方向を走査方向(y軸方向)とし、上下方向を高さ方向(z軸方向)として表示され、走査位置ごとの高さからなる往路波形E1及び復路波形E2が重ねて配置されている。
The
偏差分布322は、表面形状312と走査位置を一致させて表示され、走査位置ごとの偏差からなる往路波形E3及び復路波形E4が重ねて配置されている。すなわち、往路及び復路の走査開始位置や走査終了位置、走査方向の表示スケールを一致させて、表面形状312及び偏差分布322が表示されている。この偏差分布322では、往路波形E3及び復路波形E4について、偏差のゼロ点を一致させて表示されている。
The
表示領域323には、感度調整の目安を示すメッセージや模式図と、偏差分布322の反転表示を選択させる選択ボックス324が配置されている。AFM5の感度は、表面形状の往路波形及び復路波形が一致し、或いは、偏差分布の往路波形及び復路波形が上下対象となれば、適切であると判断することができる。
In the
感度設定の表示領域331には、探針の走査速度を指定するためのアイコン332や、高さ制御の目標値(フォースリファレンス)を指定するための入力ボックス333、フィードバックゲインを指定するための入力ボックス334及び335が配置されている。
In the sensitivity setting
オフセット設定の表示領域341には、表面形状312及び偏差分布322について、往路及び復路間のオフセット量を調整するためのアイコン342が配置されている。この例では、アイコン342の操作レバーを右側へ移動させれば、復路波形E2及びE4を右側へ移動させることができ、操作レバーを左側へ移動させれば、復路波形E2及びE4を左側へ移動させることができる。
In the offset setting
図16には、オフセット量を調整した後の表面形状312及び偏差分布322が示されている。このモニター画面200には、復路波形E2及びE4を左側に移動させることによって、オフセット調整された表面形状312及び偏差分布322が表示されている。ユーザは、この様にしてオフセット調整された形状データを見て感度の調整具合を判断し、必要に応じて感度調整を行う。感度調整として、走査速度やフォースリファレンス、フィードバックゲインを変更した場合、「再スキャン」ボタン350を操作すれば、往復スキャンを開始させることができる。この再度の往復スキャンが完了すれば、再スキャンにより得られた表面形状及び偏差分布がモニター画面200上に表示される。
FIG. 16 shows the
本実施の形態によれば、表面形状及び偏差分布について、必要に応じてオフセット量を変更して表示させることができるので、表面形状や偏差分布を往路及び復路間で比較する際の対応付けを容易化することができる。また、偏差分布については、反転表示させることにより、走査位置ごとの偏差の対応付けがさらに容易となるので、表面の凹凸による輪郭が明瞭でない検査対象物であっても、感度の調整具合が適切であるか否かを容易に判断することができる。 According to the present embodiment, the surface shape and the deviation distribution can be displayed with the offset amount changed as necessary, so that the correspondence when comparing the surface shape and the deviation distribution between the forward path and the backward path is made. Can be facilitated. In addition, since the deviation distribution is displayed in reverse for the deviation distribution, it becomes easier to correlate the deviation for each scanning position. Therefore, even if the inspection target is not clear due to surface irregularities, the degree of sensitivity adjustment is appropriate. It can be easily determined whether or not.
なお、本実施の形態では、往復走査の復路について走査位置をずらすことにより、往路及び復路間でオフセット調整される場合の例について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。往路について走査位置をずらすことにより、オフセット調整しても良い。また、本実施の形態では、反転表示モードにおいて、復路について偏差の符号が反転される場合の例について説明したが、往路について偏差の符号を反転させても良い。 In the present embodiment, an example has been described in which the offset is adjusted between the forward path and the backward path by shifting the scanning position for the backward path of the reciprocating scan, but the present invention is not limited to this. The offset may be adjusted by shifting the scanning position for the forward path. In the present embodiment, an example in which the sign of deviation is reversed for the return path in the reverse display mode has been described, but the sign of deviation may be inverted for the forward path.
また、本実施の形態では、可動ステージ43を移動させて検査対象物を探針に近づける場合の例について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。載置台11及びカンチレバー12aを相対的に移動させることによって、検査対象物及び探針を近づけるものであれば、他の構成であっても良い。例えば、カンチレバーを移動させて、探針を検査対象物に近づけても良い。
In the present embodiment, an example in which the
1a 筐体
2a,2b 調整用つまみ
3,4 操作ボタン
5 AFM
10 顕微鏡本体
11 載置台
12 カンチレバー保持部
12a カンチレバー
13 光学顕微鏡
14 サイドビューカメラ
15 光軸変換用ミラー
20 コントローラ
21 操作入力部
22 感度調整部
23 走査情報記憶部
24 走査制御部
25 高さ制御情報記憶部
26 高さ制御部
27a 表面形状検出部
27b 偏差分布検出部
28 オフセット調整部
29 表示制御部
30 モニター
40 防振フレーム
40a アーム部
41 走査系
42 ボイスコイルモーター
43 可動ステージ
44,45 駆動系
51 光軸変換部
52 撮像部
100 走査型プローブ顕微鏡装置
DESCRIPTION OF
Claims (6)
上記カンチレバーに作用する押圧力を検出し、検出した押圧力の目標値に対する偏差に基づいて上記探針の高さを制御する高さ制御手段と、
上記探針の走査位置情報及び高さ情報に基づいて、上記走査線上の表面形状を検出する表面形状検出手段と、
上記走査位置情報及び上記偏差に基づいて、上記走査線上の偏差分布を求める偏差分布検出手段と、
上記往復走査の往路及び復路においてそれぞれ得られた上記表面形状を重ねて2次元表示するとともに、上記往路及び復路においてそれぞれ得られた上記偏差分布を重ねて2次元表示する表示制御手段と、
ユーザが指定するオフセット量に基づいて、上記往路及び復路における上記走査位置情報を相対的にオフセットさせるオフセット調整手段とを備え、
上記表示制御手段は、オフセット後の上記走査位置情報に基づいて表面形状及び偏差分布を表示することを特徴とする走査型プローブ顕微鏡装置。 Scanning means for pressing the probe attached to the tip of the cantilever against the inspection object and reciprocatingly scanning on the same scanning line;
A height control means for detecting a pressing force acting on the cantilever and controlling the height of the probe based on a deviation of the detected pressing force from a target value;
Surface shape detecting means for detecting the surface shape on the scanning line based on the scanning position information and height information of the probe;
Deviation distribution detecting means for obtaining a deviation distribution on the scanning line based on the scanning position information and the deviation;
Display control means for two-dimensionally displaying the surface shapes obtained in the forward path and the backward path of the reciprocating scanning, and displaying the deviation distributions obtained in the forward path and the backward path in a two-dimensional manner;
An offset adjusting means for relatively offsetting the scanning position information in the forward path and the backward path based on an offset amount designated by a user;
The scanning control microscope apparatus, wherein the display control means displays a surface shape and a deviation distribution based on the scanning position information after the offset.
上記高さ制御手段が、上記比例ゲイン及び積分ゲインに基づいて、上記探針の高さをフィードバック制御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装置。 Provided with feedback gain changing means for changing the proportional gain and the integral gain based on a user operation,
2. The scanning probe microscope apparatus according to claim 1, wherein the height control means feedback-controls the height of the probe based on the proportional gain and integral gain.
上記走査位置情報及び上記偏差に基づいて、上記走査線上の偏差分布を求める偏差分布検出手順と、
ユーザが指定するオフセット量に基づいて、上記往路及び復路における上記走査位置情報を相対的にオフセットさせるオフセット調整手順と、
上記往路及び復路においてそれぞれ得られた上記偏差分布を重ねて2次元表示させるとともに、オフセット後の上記走査位置情報に基づいて表面形状及び偏差分布を表示させる表示処理手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする走査型プローブ顕微鏡装置用プログラム。 A scanning means that presses the probe attached to the tip of the cantilever against the object to be inspected, and reciprocally scans on the same scanning line, detects the pressing force acting on the cantilever, and based on the deviation of the detected pressing force from the target value Height control means for controlling the height of the probe, surface shape detection means for detecting the surface shape on the scanning line based on scanning position information and height information of the probe, and reciprocal scanning. A program for controlling a scanning probe microscope apparatus comprising display control means for two-dimensionally displaying the surface shapes obtained in the forward path and the return path, respectively.
A deviation distribution detection procedure for obtaining a deviation distribution on the scanning line based on the scanning position information and the deviation;
An offset adjustment procedure for relatively offsetting the scanning position information in the forward path and the backward path based on an offset amount designated by the user;
Causing the computer to execute a display processing procedure for displaying the surface shape and the deviation distribution on the basis of the scanning position information after the offset while superimposing the deviation distributions obtained in the forward path and the backward path in a two-dimensional display. A program for a scanning probe microscope apparatus.
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