CN110082566B - 扫描探针显微镜 - Google Patents

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Abstract

提供扫描探针显微镜，可选择性地显示或一同显示测定数据及其差分数据的分布像，能够得到边缘强调像并且提高了用户的便利性。扫描探针显微镜(200)具有悬臂(1)和检测表示悬臂的位移的信号的位移检测器(5)，取得在使探针(99)沿着试样(300)的表面相对地扫描时所获取的测定数据，该扫描探针显微镜(200)还具有：分布像计算单元(40a)，其计算测定数据的一维或二维的第一分布像(201)和测定数据的相邻的数据的差分数据的一维或二维的第二分布像(202)；以及显示控制单元(40b)，其指示分布像计算单元计算第一分布像和第二分布像中的任意一方或双方，并且使规定的显示单元显示所计算出的分布像。

Description

扫描探针显微镜
技术领域
本发明涉及一种扫描探针显微镜，其检测试样与探针之间的物理上的相互作用，用于控制试样与探针之间的距离和取得相互作用的物理上的测定数据。
背景技术
扫描探针显微镜(SPM)使探针接近或接触试样表面而测定试样的表面形状和物性。作为扫描探针显微镜的测定模式，存在STM(扫描隧道显微镜)、AFM(扫描原子力显微镜)等多种。关于最常用的AFM，除了(1)检测探针与试样之间的原子力作为悬臂的挠曲、使其保持恒定地测定试样的表面形状的接触模式之外，也公知如下等方法：(2)以下适当地称作“动态力模式(DFM测定模式)”，通过压电元件等使悬臂在谐振频率附近受迫振动，利用在使探针接触或接近试样时探针的振幅根据在两者之间作用的间歇的力而发生变化这一情况来测定试样的形状。
这些扫描探针显微镜检测表示悬臂的位移的信号，根据该信号而使悬臂与试样的表面之间的物理量(力或振动振幅)维持恒定，同时使探针沿着试样的表面相对地扫描，从而取得试样表面形状和悬臂与试样相互作用的物理上的测定数据。
另外，按照高低对例如使用SPM而取得的试样表面的凹凸像(形状像)进行配色，一般表现为低处暗、高处亮。然而，在现有的形状像中，当试样表面包含有大凹凸和小凹凸的情况下，如果对应于大凹凸的高低进行配色，则小凹凸的对比度变小，难以进行观察，另一方面，如果对应于小凹凸的高低进行配色，则大凹凸的对比度超出范围，很难将两者表现在同一像内。
另一方面，以往，在图像处理的领域中使用被称作边缘强调(图像强调)的技术，该技术生成相邻的图像数据的差分图像以便于观察。然而，在扫描探针显微镜的领域中，差分数据仅用于例如去除图像的失真成分以改善图像的精度(参照专利文献1)。这是因为，扫描型探针显微镜的领域中的边缘强调是通过取得利用了误差信号的误差信号像而进行的，该误差信号是AFM中的悬臂的扫描方向的位移信号或DFM中的悬臂的扫描方向的振动振幅的位移信号。
专利文献1：日本特开平11-94851号公报
因此，在想要对现有的扫描探针显微镜的测定数据进行差分以进行边缘强调的情况下，需要使用另外的软件等对所取入的测定数据进行差分处理，并且与测定数据独立地进行画面显示等，作业繁杂并且便利性差。
另外，根据用途，有时想要仅取得测定数据进行显示，有时想要取得差分数据进行显示、或者有时想要在画面上显示测定数据和差分数据双方。对于这样的各种期望，例如如果一概计算差分数据，则存在如下的问题：在不需要差分数据的情况下浪费了计算机的处理，并且处理速度降低。另外，无法应对想要仅在特定的试样或表面形状的情况下选择性地取得差分数据的情况。
而且，迄今未开发出将测定数据和差分数据双方显示在画面上的扫描探针显微镜。
此外，扫描型探针显微镜的领域中的误差信号像在所谓的光杠杆系统中基于由于悬臂的位移检测用的四分割受光单元的受光量变得不均匀而取得的误差信号。换言之，是位移与控制基准之间的偏差，原本在理想情况下是进行控制使得没有该偏差。因此，测定精度提高越多，误差信号像与形状像的差异越小，因此存在如下的问题：随着测定精度提高，变得无法进行边缘强调方法。
发明内容
本发明是为了解决上述的课题而完成的，其目的在于，提供一种扫描探针显微镜，其能够选择性地显示或者一同显示测定数据及其差分数据的分布像，无论测定精度如何都能够取得边缘强调像，并且提高了用户的便利性。
为了达成上述的目的，本发明的扫描探针显微镜具有：悬臂，其设置有接触或接近试样的表面的探针；以及位移检测器，其检测表示所述悬臂的位移的信号，该扫描探针显微镜取得一边根据所述信号将所述悬臂与所述试样的表面之间的规定的物理量维持恒定一边使所述探针沿着所述试样的表面相对地扫描时所获取的测定数据，其特征在于，该扫描探针显微镜还具有：分布像计算单元，其计算所述测定数据的一维或二维的第一分布像和所述测定数据的相邻的数据的差分数据的一维或二维的第二分布像；以及显示控制单元，其指示所述分布像计算单元计算所述第一分布像和所述第二分布像中的任意一方或双方，并且使规定的显示单元显示所计算出的该分布像。
根据扫描探针显微镜，在难以观察由测定数据构成的第一分布像的情况下，通过计算由其差分数据构成的第二分布像而取得边缘强调像，从而变得易于观察试样表面的物理量的分布。尤其是，通过使用差分数据，与使用误差信号像的现有的扫描探针显微镜不同，不论测定精度如何都能够取得第二分布像(边缘强调像)。
另外，如果使一个显示单元显示第一分布像和第二分布像，则与仅显示各分布像中的一方的情况相比，由于能够在一个画面上观察比较作为原始像(例如形状像)的第一分布像和由差分数据构成的第二分布像，因此能够取得更有用的信息。
在本发明的扫描探针显微镜中，也可以是，所述显示控制单元在显示所述第一分布像和所述第二分布像双方时，同时显示同一位置的所述测定数据和所述差分数据。
根据该扫描探针显微镜，由于同时显示同一位置的第一分布像和第二分布像，因此能够在同一位置比较两分布像的不同，能够进一步取得有用的信息。
在本发明的扫描探针显微镜中，也可以是，所述扫描探针显微镜还具有计算方向指定单元，该计算方向指定单元指定计算所述第一分布像和所述第二分布像时的数据的计算方向，所述分布像计算单元沿着由所述计算方向指定单元指定的所述计算方向来计算第一分布像和所述第二分布像中的要在所述显示单上显示的分布像。
根据数据的计算方向的不同，有时第一分布像或第二分布像的对比度等降低，变得难以观察，无法取得有用的信息。因此，根据该扫描探针显微镜，通过改变计算方向来增加第一分布像或第二分布像的对比度等以易于观察，能够进一步取得有用的信息。
在本发明的扫描探针显微镜中，也可以是，所述扫描探针显微镜还具有相减顺序指定单元，该相减顺序指定单元指定计算所述第二分布像时的相邻的数据的差分的相减顺序，所述分布像计算单元按照由所述相减顺序指定单元指定的相减顺序来计算所述第二分布像。
根据数据的相减顺序的不同，有时第二分布像的对比度等降低，变得难以进行观察，无法取得有用的信息。因此，根据该扫描探针显微镜，通过改变相减顺序以使第二分布像的明暗反转、增加对比度等以易于观察，能够进一步取得有用的信息。
在本发明的扫描探针显微镜中，也可以是，所述显示控制单元按照沿着扫描方向或所述计算方向的每个差分数据依次显示所述第二分布像，当在所述第二分布像的显示期间由所述计算方向指定单元和/或所述相减顺序指定单元指定了所述计算方向和/或所述相减顺序时，所述分布像计算单元根据所指定的所述计算方向和/或所述相减顺序来计算所述第二分布像。
根据该扫描探针显微镜，通过按照每个差分数据依次显示所述第二分布像，能够在第二分布像的对比度等降低而感到难以观察时立刻改变计算方向和/或所述相减顺序，从而易于观察之后的第二分布像，能够取得有用的信息。
在本发明的扫描探针显微镜中，也可以是，所述分布像计算单元根据所指定的所述计算方向和/或所述相减顺序来重新计算基于该指定前的所述测定数据的所述第二分布像，所述显示控制单元使所述重新计算出的所述第二分布像和所述指定后的所述第二分布像一同显示。
根据该扫描探针显微镜，通过按照每个差分数据依次显示所述第二分布像，改变计算方向和/或所述相减顺序来重新计算当第二分布像的对比度等降低而感到难以观察的过去的(计算完成的)第二分布像，因此也易于观察过去的第二分布像，能够取得有用的信息。
在本发明的扫描探针显微镜中，也可以是，所述显示控制单元按照扫描方向或所述计算方向的每条线来显示所述测定数据和/或所述差分数据。
根据该扫描探针显微镜，按照每条线来显示测定数据和/或差分数据，因此能够实时地立刻观察到测定数据和/或差分数据。另外，能够在感到难以观察测定数据和/或差分数据时立刻进行应对(变更计算方向和/或所述相减顺序)。
发明效果
根据本发明，能够选择性地显示或一同显示扫描探针显微镜的测定数据及其差分数据的分布像，能够取得边缘强调像，并且能够提高用户的便利性。
附图说明
图1是本发明的实施方式的扫描探针显微镜的框图。
图2是扫描探针显微镜的计算机的框图。
图3是示出扫描探针显微镜的计算机的处理流程的图。
图4是示出使一个监视器显示第一分布像和第二分布像双方的示意图。
图5是示出试样具有十字的凸部的情况下的第二分布像的计算方向的图。
图6是示出图5的试样的扫描方向上的第二分布像的示意图。
图7是示出使图5的试样的计算方向与扫描方向垂直时的第二分布像的示意图。
图8是示出数据的计算方向的一例的图。
图9是示出一同显示在指定了计算方向时重新计算出的第二分布像和指定后的第二分布像的情形的示意图。
图10是示出计算第二分布像时的数据的差分的相减顺序的图。
图11是示出一同显示在指定了计算方向和相减顺序时重新计算出的第二分布像和指定后的第二分布像的情形的示意图。
图12是示出实际的试样的第一分布像和第二分布像的图。
图13是示出实际的试样的第一分布像和第二分布像的另一图。
标号说明
1：悬臂；5：位移检测器；40a：分布像计算单元；40b：显示控制单元；40c：计算方向指定单元；40d：相减顺序指定单元；41：显示单元(监视器)；99：探针；200：扫描探针显微镜；201：第一分布像；202、202x：第二分布像；202y：指定计算方向后的第二分布像；206：指定相减顺序后的第二分布像；300、301：试样；S：扫描方向；S2、S31、S32、S33：计算方向；L1～L3：扫描方向的一条线；D1～D3、D4～D7、D11、D12、D110、D120、D40～D60：计算方向的一条线。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是本发明的实施方式的扫描探针显微镜200的框图。另外，图1的(a)是扫描探针显微镜200的整体图，图1的(b)是悬臂1附近的局部放大图。
在图1的(a)中，扫描探针显微镜200具有：悬臂1，其在前端具有探针99；试样台10，其载置试样300；悬臂激振部3，其对悬臂1施加振动；激振电源(激振信号产生器)21，其用于使悬臂激振部3驱动；位移检测器5，其检测表示悬臂1的位移的信号；交流-直流转换机构6；以及控制单元(探针显微镜控制器24、计算机40)等。
探针显微镜控制器24具有频率/振动特性检测机构7。
计算机40具有用于对扫描探针显微镜200的动作进行控制的控制基板、CPU(中央控制处理装置)、ROM、RAM、硬盘等存储单元、接口、操作部等。另外，计算机40连接有监视器(显示单元)41和键盘42。
另外，扫描探针显微镜200是对悬臂1进行固定并在试样300侧进行扫描的试样扫描方式。
探针显微镜控制器24具有后述的Z控制电路20、频率/振动特性检测机构7、激振电源21、X、Y、Z输出放大器22以及粗动控制电路23。探针显微镜控制器24与计算机40连接，能够进行数据的高速通信。计算机40对探针显微镜控制器24内的电路的动作条件进行控制，取入测定到的数据进行控制，从而实现表面形状等表面物性测定等。
探针显微镜控制器24适当地放大测定数据，取得试样表面形状和悬臂与试样相互作用的物理量。
另外，偏置电源电路29也使用KFM等，其直接对试样台10施加偏置电压，测定探针99与试样300之间的表面电位。
计算机40相当于权利要求书的“分布像计算单元”、“显示控制单元”、“计算方向指定单元”、“相减顺序指定单元”。
粗动机构12使致动器11及其上方的试样台10粗略地进行三维移动，该粗动机构12的动作由粗动控制电路23控制。
致动器(扫描仪)11使试样台10(以及试样300)三维地进行移动(微动)，是具有两个(两轴的)压电元件11a、11b和压电元件11c的圆筒，该压电元件11a、11b使试样台10在xy(试样300的平面)方向上分别进行扫描，该压电元件11c使试样台10在z(高度)方向上进行扫描。压电元件是当施加电场时晶体发生变形并且当使用外力而强制地使晶体发生变形时产生电场的元件，作为压电元件，一般能够使用作为一种陶瓷的PZT(锆钛酸铅)，但粗动机构12的形状和动作方法不限于此。
压电元件11a～11c与X、Y、Z输出放大器22连接，从X、Y、Z输出放大器22输出规定的控制信号(电压)而在xy方向上分别驱动压电元件11a、11b、在z方向上驱动压电元件11c。在探针显微镜控制器24中检测向压电元件11c输出的电信号，并且将其作为上述的“测定数据”而取入。
在试样台10上载置试样300，试样300与探针99对置配置。
悬臂1与悬臂薄片部8的侧面相接而构成了悬臂弹簧的构造。悬臂薄片部8被悬臂薄片部按压件9按压到斜面块2上，斜面块2固定在激振器3上。而且，激振机3通过来自激振电源21的电信号而进行振动，从而使悬臂1及其前端的探针99振动。作为悬臂的激振方法，也包含压电元件、电场、磁场、光照射、电流的通电等。
而且，激光从激光源30入射到分色镜31，然后照射到悬臂1的背面，从悬臂1反射的激光被平面镜32反射，从而由位移检测器5进行检测。位移检测器5例如是四分割光检测器，利用位移检测器5来检测从悬臂1被反射的激光的光路的变化(入射位置)作为悬臂1的上下(z方向)的位移量。即，悬臂1的振动振幅对应于位移检测器5的电信号的振幅。
位移检测器5的电信号的振幅通过前置放大器50而被适当放大，再由交流-直流转换机构6转换为与振幅的大小对应的直流的电平信号。
交流-直流转换机构6的直流电平信号输出给Z控制电路20。Z控制电路20以使其与DFM测定模式下的探针99的目标振幅一致的方式向Z输出放大器22的Z信号部传递控制信号，Z信号部输出沿z方向驱动压电元件11c的控制信号(电压)。即，利用上述的机构来检测由于在试样300与探针99之间作用的原子力而产生的悬臂1的位移，使致动器11c位移以使得探针99(悬臂1)的振动振幅成为目标振幅，对探针99与试样300接触的力进行控制。而且，在该状态下，通过X、Y、Z输出放大器22而使致动器11a、11b在xy方向上位移以进行试样300的扫描，对表面的形状和物性值进行映射。
另外，交流-直流转换机构6的直流电平信号输入给探针显微镜控制器24的频率/振动特性检测机构7。另外，来自激振电源21的电信号也输入给频率/振动特性检测机构7。频率/振动特性检测机构7对根据来自交流-直流转换机构6和激振电源21的输入而运算出的规定的频率/振动特性信号进行处理，取得基于锁定检测的sin、cos、振幅信号等并传递给计算机40。
而且，针对试样台10的xy面内的位移，(i)根据试样台10的高度的位移，在计算机40上显示三维形状像、(ii)根据谐振状态的相位的值，在计算机40上显示相位像、(iii)根据与振动振幅的目标值之差，在在计算机40上显示误差信号像、(iv)根据探针试样间的物性值，在计算机40上显示多功能测定像，并进行解析和处理，从而作为探针显微镜进行动作。
接下来，参照图2～图10对本发明的特征部分进行说明。本发明选择性地或者一同计算并显示测定数据的一维或二维的第一分布像和测定数据的相邻的数据的差分数据的一维或二维的第二分布像。以下，以测定数据是形状数据的情况为例进行说明。
如图2所示，显示控制单元40b指示计算用户从键盘42所请求的分布像。分布像计算单元40a从探针显微镜控制器24取入测定数据，计算从显示控制单元40b指示的分布像。
另外，分布像计算单元40a在基于来自计算方向指定单元40c的指示的计算方向上计算第一分布像和第二分布像。同样地，分布像计算单元40a按照基于来自相减顺序指定单元40d的指示的相减顺序来计算第二分布像。
另外，计算方向指定单元40c和相减顺序指定单元40d的指示是由用户从键盘42进行的。
而且，显示控制单元40b使监视器41显示分布像计算单元40a计算出的分布像。
接下来，对计算机40的处理流程进行说明。
在图3中，例如当用户从键盘42输入想要取得(显示)第一分布像和第二分布像中的任意分布像(在本例中为第一分布像和第二分布像双方)这一内容的请求时，显示控制单元40b指示分布像计算单元40a来计算所请求的分布像(步骤S100)。
分布像计算单元40a在后述的步骤S110的判定处理之后按照每条线来计算所指示的分布像(步骤S102)。
显示控制单元40b使监视器41按照每条线(line)来显示所计算出的分布像(步骤S104)。
这里，只要在后述的步骤S110中没有指定，则在步骤S102、104中，后述的计算方向和相减顺序是默认值(例如，计算方向与扫描方向相同)。另外，在计算方向与扫描方向相同的情况下，一条线相当于一条扫描线。
图4是示出通过图3的处理而使一个监视器41显示第一分布像201和第二分布像202双方的状态的示意图。第一分布像201的L1～L3按照该顺序分别示出了每条线的一维的测定数据的分布像。同样地，第二分布像202的D1～D3按照该顺序分别示出了每条线的一维的差分数据的分布像。而且，通过经时地排列各线而形成测定数据和差分数据的二维的分布像。
作为形状像的第一分布像201中包含有大的峰部M1和小的峰部M2，当对应于大凹凸的高低在二维上对其进行配色时，存在小的峰部M2的对比度小而难以观察等问题。
因此，计算并显示由相邻的测定数据的差分数据构成的第二分布像202，从而例如即使在同一图像上包含有大的峰部M1和小的峰部M2，也能够取得进行边缘强调而将峰部M1、M2区分开的清晰的图像202。
尤其是，如果使一个监视器41显示第一分布像201和第二分布像202，则与显示各分布像中的一方的情况相比，能够在一个画面上观察比较作为原始像(例如形状像)的第一分布像201和由差分数据构成的第二分布像202，因此能够取得更有用的信息。
特别是，在第一分布像201和第二分布像202中，当同时显示同一位置的测定数据和差分数据时，能够在同一位置来比较两分布像的不同，因此能够进一步取得有用的信息。
这里，“同一位置”例如可以与测定数据的一个像素对应，但由于通常按照扫描线等每条线进行显示，因此也可以将测定数据的特定的一条线和基于该一条线的测定数据的差分数据的一条线的数据设为同一位置。
另外，关于“同时”，如果在逐次显示测定数据的一个像素的情况下，则“同时”是指使测定数据的一个像素与其前后的差分数据的一个像素对应地在同时刻显示。但是，由于通常按照扫描线等每条线而进行显示，因此“同时”也可以是使测定数据的特定的一条线与基于其差分数据的一条线的数据在同时刻显示。
另外，只要包含于上述内容中，则也可以在“同一位置”或“同时”显示其他数据的单位(例如将两条线作为一个单位而同时进行显示等)。
另外，如图5所示，例如在试样301具有十字的凸部的情况下，如果扫描方向S1是与十字的一方平行的朝向，则经过凸部的十字的中心而在平坦的表面上扫描时，得不到任何凹凸信息，进而，有时如图6所示那样，作为其差分数据的第二分布像202x也是平的并且不包含有用的信息。
因此，如果将计算第一分布像和第二分布像的计算方向S2设为例如横切十字的纵向而不是与扫描方向S1相同的方向，则能够如图7所示那样使第二分布像202y包含有用的信息。
图7的处理能够如图3的步骤S110～114那样进行。
首先，分布像计算单元40a在步骤S100之后并且S102之前，判定是否指定了数据的计算方向和/或相减顺序(步骤S110)。对于相减顺序，在后面描述。
这里，计算方向的指定例如能够如下进行：当用户从键盘42输入计算方向时，计算方向指定单元40c在分布像计算单元40a中设定该计算方向。
如果在步骤S110中为“是”，则转移到步骤S112，如果为“否”，则转移到步骤S102。
在步骤S112中，分布像计算单元40a沿着所指定的计算方向，按照每条线来计算第一分布像和第二分布像中的在显示单元中显示的分布像(在本例中为第一分布像和第二分布像双方)。
接着，如果在步骤S114中为“否”，则转移到步骤S104，显示在所指定的计算方向上计算出的分布像。
图8示出数据的计算方向的一例。图8的a1～a9表示各个测定数据。
如果设测定数据a1、a2、a3排列的方向为扫描方向S1，则与扫描方向S1不同的计算方向有很多，除了例如与扫描方向S1垂直的计算方向S2之外，还存在作为S1与S2所成的角(在本例中为90度)的二等分线的计算方向S31、S1与S31之间的计算方向S32、S2与S31之间的计算方向S33等，只要是将各个测定数据连结为一列的方向，则计算方向没有限制。
另外，例如在计算方向S31的情况下，一条线是与计算方向S31平行的各个线上的所有数据，在图8中，数据a1、a5、a9是一条线，数据a4、a8是一条线。另外，在计算方向如计算方向S31那样相对于扫描方向S1倾斜(排除垂直的计算方向S2)的情况，一条线的数据数量不是恒定的，例如如上所述，在计算方向S31的情况下，一条线的数据有时是两个，有时是三个。但是，一条线的数据是一个的情况被排除在计算方向之外。
另外，有时用户按照每条线而依次观察图6的第二分布像202并且在中途判断为改变计算方向S2的话比较好，比起最初就已知最佳的计算方向，多数情况下是在观察第二分布像202之后修正计算方向。
在该情况下，如图9的(a)所示，测定开始后，显示三条线D1、D2、D3，当观察到这三条线D1、D2、D3的用户改变了计算方向S2时，在第二分布像202xy中，各条线D1、D2、D3的平坦的分布像与计算方向S2上的各条线D4～D6的分布像并存，有时难以掌握计算方向S2上的整体像。
因此，优选为，如图9的(b)所示，对于改变计算方向S2之前(指定前)的测定数据，也在计算方向S2上按照每条线来重新计算第二分布像，与指定后的计算方向S2的第二分布像(各条线D4～D6)一同显示。
另外，在图9的(b)中，虽然在指定前的扫描方向S1上，取得了三条线(D1～D3)的测定数据的第二分布像，但在如图8的计算方向S31所示那样计算方向相对于扫描方向S1倾斜的情况下，即使测定开始后的测定数据相同，所取得第二分布像也不一定是相同数量的线，也可以减少至两条线(D11、D12)。
图9的(b)的处理能够如图3的步骤S114～120那样进行。
首先，分布像计算单元40a在步骤S112之后判定是否重新计算指定计算方向之前的第二分布像(步骤S114)。
这里，关于有无重新计算，例如当用户从键盘42输入重新计算的请求时，分布像计算单元40a取得该请求从而能够进行重新计算。另外，也可以设定为按照默认值进行重新计算。
如果在步骤S114中为“是”，则转移到步骤S116，判定有无后述的标志，如果为“是”，则转移到步骤S104，如果为“否”，则转移到步骤S118。
在步骤S118中，分布像计算单元40a根据指定前的测定数据，在所指定的计算方向上重新计算第二分布像，并且设置重新计算这一内容的标志。
接着，在步骤S120中，显示控制单元40b使监视器41一同显示在S118中重新计算出的第二分布像和指定计算方向后的第二分布像。
接着步骤S120或步骤S104，在步骤S130中，分布像计算单元40a判定测定数据是否结束，如果为“是”，则结束处理，如果为“否”，则返回到步骤S110，重复处理。
另外，当在最初的步骤S114中重新计算第二分布像时，在S118中设置标志后，一同显示在S120中重新计算出的第二分布像和指定计算方向之后的第二分布像。接着，在第二次及其以后的步骤S114中，由于已经设置了重新计算这一内容的标志，因此判定为“否”，不再进行重新计算，转移到S104。
即，例如在图9的(b)中一同显示了在最初的步骤S114中重新计算出的第二分布像D11、D12和指定计算方向后的第二分布像D4～D6，但在第二次及其以后的步骤S114中，按照每条线在D6之后添加指定后的第二分布像。
接下来，参照图10、图11对相减顺序进行说明。
如图10的(a)所示，在计算第二分布像时，作为相邻的数据的差分的相减顺序，除了(1)从一条线上的时间序列上为后的数据a2减去时间序列上为前的数据a1来计算差分D(＝a2-a1)之外，有时(2)按照与(1)相反的顺序来计算差分-D(＝a1-a2)。而且，差分D与差分-D高低相反，具有使第二分布像的明暗反转的效果，在难以观察基于差分D的第二分布像的情况下，将明暗反转来显示差分-D的话，有时会变得容易观察。这样，能够根据目的而选择相减顺序。
因此，例如当在图7中难以观察D1～D3的第二分布像202的情况下，例如能够如下进行：当用户从键盘42输入相减顺序时，相减顺序指定单元40d将该相减顺序设定到分布像计算单元40a。
另外，求取差分D的相邻数据不限于图10的(a)那样的沿着图8的横轴的数据列，例如也可以是图10的(b)那样的沿着图8的纵轴的数据列，也可以是沿着横轴与纵轴之间的斜线的数据列。
以后，用D'、-D'来表示基于沿着图8的纵轴的数据列的图10的(b)的差分。
另外，分布像计算单元40a按照由相减顺序指定单元40d指定的相减顺序来计算第二分布像的处理与按照所指定的计算方向而进行的步骤S110～S120(图3)相同。
另外，如图11所示，还能够一同指定计算方向和相减顺序。在该情况下，在与图9的(b)相当的图11的(a)中，当观察计算方向S2的第二分布像(各条线D11、D12、D4～D6)的用户从与差分D对应的相减顺序d改变为与差分-D对应的-d的情况下，优选为，对于改变相减顺序之前的第二分布像(各条线D11、D12、D4～D6)，按照相减顺序-d来重新计算第二分布像，并与指定后的相减顺序的第二分布像(各条线D7及以后)一同显示。用线D110、D120、D40～D60来示意性地表示按照相减顺序-d重新计算出的第二分布像。
图12、图13示出第一分布像(形状像)和基于差分的第二分布像的实际的测定例。另外，图12是多个波形的脊部平行地排列的试样的像，图13是多个线形的脊部平行地排列的试样的像。
图12的(a)示出第一分布像(形状像)P1，图12的(b)、图12的(c)分别示出进行了沿着图8的横轴的差分+D、-D(参照图10的(a))的第二分布像P1+D，P1-D。
另一方面，图12的(d)、图12的(e)分别示出进行了沿着图8的纵轴的差分+D'、-D'(参照图10的(b))的第二分布像P1+D'，P1-D'。
对于图13也是同样的，用P2来分别置换图12的标号P1。
可知，在差分+D、-D之间，高低(明暗)反转，同样地在差分+D'、-D'之间高低(明暗)反转。因此，根据需要而进行规定的差分来取得第二分布像，从而能够取得更多的信息。
另外，在图7、图8等中仅显示了第二分布像，但在步骤S104中显示第一分布像和第二分布像双方的情况下，勿需赘言，对于相对应的第一分布像，也是与图7、图8等同样地按照指定后的计算方向S2重新计算。
本发明不限于上述实施方式。
例如，在上述实施方式中，对测定数据是形状数据的情况进行了说明，但也可以是能够使用扫描探针显微镜进行测定的其他的物理量。另外，在上述实施方式中，对DFM测定模式进行了说明，但也能够将本发明用于例如接触模式。例如，当在接触模式下测定摩擦像时，能够使用本发明。
另外，本发明也能够用于在扫描探针显微镜的悬臂侧进行扫描而进行测定的杠杆扫描方式。

Claims (7)

1.一种扫描探针显微镜，其具有：悬臂，其设置有接触或接近试样的表面的探针；以及位移检测器，其检测表示所述悬臂的位移的信号，该扫描探针显微镜取得一边根据所述信号将所述悬臂与所述试样的表面之间的规定的物理量维持恒定一边使所述探针沿着所述试样的表面相对地扫描时所获取的测定数据，其特征在于，该扫描探针显微镜还具有：
分布像计算单元，其计算所述测定数据的一维或二维的第一分布像和所述测定数据的相邻的数据的差分数据的一维或二维的第二分布像；以及
显示控制单元，其指示所述分布像计算单元计算所述第一分布像和所述第二分布像中的任意一方或双方，并且使规定的显示单元显示所计算出的该分布像，
所述显示控制单元在显示所述第一分布像和所述第二分布像双方时，同时显示同一位置的所述测定数据和所述差分数据。
2.根据权利要求1所述的扫描探针显微镜，其中，
所述扫描探针显微镜还具有计算方向指定单元，该计算方向指定单元指定计算所述第一分布像和所述第二分布像时的数据的计算方向，
所述分布像计算单元沿着由所述计算方向指定单元指定的所述计算方向来计算第一分布像和所述第二分布像中的要在所述显示单元显示的分布像。
3.根据权利要求1或2所述的扫描探针显微镜，其中，
所述扫描探针显微镜还具有相减顺序指定单元，该相减顺序指定单元指定计算所述第二分布像时的相邻的数据的差分的相减顺序，
所述分布像计算单元按照由所述相减顺序指定单元指定的相减顺序来计算所述第二分布像。
4.根据权利要求2所述的扫描探针显微镜，其中，
所述显示控制单元按照扫描方向或所述计算方向的每条线来显示所述测定数据和/或所述差分数据。
5.一种扫描探针显微镜，其具有：悬臂，其设置有接触或接近试样的表面的探针；以及位移检测器，其检测表示所述悬臂的位移的信号，该扫描探针显微镜取得一边根据所述信号将所述悬臂与所述试样的表面之间的规定的物理量维持恒定一边使所述探针沿着所述试样的表面相对地扫描时所获取的测定数据，其特征在于，该扫描探针显微镜还具有：
分布像计算单元，其计算所述测定数据的一维或二维的第一分布像和所述测定数据的相邻的数据的差分数据的一维或二维的第二分布像；
显示控制单元，其指示所述分布像计算单元计算所述第一分布像和所述第二分布像中的任意一方或双方，并且使规定的显示单元显示所计算出的该分布像；
计算方向指定单元，其指定计算所述第一分布像和所述第二分布像时的数据的计算方向；以及
相减顺序指定单元，其指定计算所述第二分布像时的相邻的数据的差分的相减顺序，
所述分布像计算单元沿着由所述计算方向指定单元指定的所述计算方向来计算第一分布像和所述第二分布像中的要在所述显示单元显示的分布像，
所述分布像计算单元按照由所述相减顺序指定单元指定的相减顺序来计算所述第二分布像，
所述显示控制单元按照沿着扫描方向或所述计算方向的每个差分数据依次显示所述第二分布像，
当在所述第二分布像的显示期间由所述计算方向指定单元和/或所述相减顺序指定单元指定了所述计算方向和/或所述相减顺序时，所述分布像计算单元根据所指定的所述计算方向和/或所述相减顺序来计算所述第二分布像。
6.根据权利要求5所述的扫描探针显微镜，其中，
所述分布像计算单元根据所指定的所述计算方向和/或所述相减顺序来重新计算基于该指定前的所述测定数据的所述第二分布像，
所述显示控制单元使所述重新计算出的所述第二分布像和所述指定后的所述第二分布像一同显示。
7.根据权利要求5所述的扫描探针显微镜，其中，
所述显示控制单元按照扫描方向或所述计算方向的每条线来显示所述测定数据和/或所述差分数据。
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