CN111630396B - 扫描型探针显微镜和分析方法 - Google Patents

Abstract

扫描型探针显微镜(1)具备控制部(15)。控制部(15)包括信号获取处理部(151)、图像获取处理部(152)、扫描条件变更处理部(154)、扫描处理部(155)以及噪声判定处理部(156)。在扫描型探针显微镜(1)中，在去除试样的表面图像中含有的噪声的情况下，扫描条件变更处理部(154)变更扫描条件。并且，信号获取处理部(151)获取来自检测部(12)的输出信号。图像获取处理部(152)基于该输出信号来获取试样(S)的表面图像。噪声判定处理部(156)基于通过扫描条件变更处理部(154)变更了扫描条件时的输出信号的变化或者试样(S)的表面图像的变化，来判定输出信号中是否含有噪声。因此，在输出信号中含有噪声的情况下，能够正确地判定该情况。

Description

扫描型探针显微镜和分析方法

技术领域

本发明涉及一种使悬臂沿试样的表面相对移动来进行扫描从而获取试样的表面图像的扫描型探针显微镜和使用了该扫描型探针显微镜的分析方法。

背景技术

以往，使用扫描型探针显微镜作为检查试样的细微的表面形状的装置。在扫描型探针显微镜中，使探针相对于试样的表面进行相对移动来进行扫描，从而检测在该扫描过程中作用于探针与试样表面之间的物理量(隧道电流或者原子力等)的变化。并且，探针的相对位置被反馈控制，以使扫描过程中的上述物理量保持为固定，由此能够基于该反馈量来测定试样的表面形状(例如，参照下述专利文献1)。

在这种扫描型探针显微镜中，悬臂例如构成为其长度是100μm～500μm左右且其宽度是几十μm左右的非常小的构件。并且，在扫描型探针显微镜中，使该悬臂相对于试样的表面进行相对移动，从而以高的分辨率获取到试样的微小的表面图像。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-211372号公报

发明内容

发明要解决的问题

在如上所述的以往的扫描型探针显微镜中，有时产生在获取到的图像中含有实际上不存在的像的不良状况。具体地说，扫描型探针显微镜以高分辨率获取图像，因此易于受到观察时的周围的影响(外部噪声)。例如，在使用扫描型探针显微镜对试样进行观察时，在产生了地板振动、由空调引起的空气的流动、电源噪声等的情况下，实际上不存在的像(因噪声而产生的像)在获取到的图像中呈现为花纹。在该情况下，在图像中，表示实际的试样表面的像和因噪声而产生的像混合存在，因此有时用户无法进行正确的观察。

本发明鉴于上述实情而完成，目的在于提供一种能够在输出信号中含有噪声的情况下正确地判定该情况的扫描型探针显微镜和分析方法。

用于解决问题的方案

(1)本发明所涉及的扫描型探针显微镜具备扫描处理部、图像获取处理部、扫描条件变更处理部以及噪声判定处理部。所述扫描处理部通过使悬臂沿试样的表面相对移动，来在主扫描方向和副扫描方向上进行扫描。所述图像获取处理部基于与扫描过程中的所述悬臂的挠曲量相应的输出信号，获取试样的表面图像。所述扫描条件变更处理部对包含所述主扫描方向上的扫描速度和扫描范围中的至少一方的扫描条件进行变更。所述噪声判定处理部基于通过所述扫描条件变更处理部变更了所述扫描条件时的所述输出信号的变化或者试样的表面图像的变化，来判定所述输出信号中是否含有噪声。

在使用扫描型探针显微镜对试样进行观察时，在产生了地板振动、由空调引起的空气的流动、电源噪声等的情况下，实际上不存在的像在获取到的图像中呈现为花纹。这是因为输出信号中含有噪声。

另外，在扫描型探针显微镜中，若变更扫描条件并进行扫描，则在输出信号中，表示实际的试样表面的信号和因噪声而产生的信号以不同的样态变化。同样地，在表面图像中，表示实际的试样表面的像和因噪声而产生的像以不同的样态变化。

根据上述的本发明的结构，噪声判定处理部基于变更了扫描条件时的与悬臂的挠曲量相应的输出信号或者由图像获取处理部获取的表面图像的变化，来判定输出信号中是否含有噪声。

因此，在输出信号中含有噪声的情况下，能够正确地判定该情况。

(2)另外，也可以是，在通过所述扫描条件变更处理部变更了所述扫描速度时，若所述输出信号中包含的周期性特征或者试样的表面图像中包含的周期性特征变化，则所述噪声判定处理部判定为所述输出信号中含有噪声。

在扫描型探针显微镜中，若变更扫描速度并进行扫描，则在输出信号中，表示实际的试样表面的信号不变化，因噪声而产生的信号(周期性特征)变化。同样地，在表面图像中，表示实际的试样表面的像不变化，因噪声而产生的像(周期性特征)变化。

根据上述的结构，通过扫描条件变更处理部使扫描速度变更，从而通过噪声判定处理来判定输出信号中是否含有噪声。

因此，能够通过简单的控制处理来正确地判定输出信号中含有噪声。

(3)另外，也可以是，在通过所述扫描条件变更处理部变更了所述扫描范围时，若所述输出信号中包含的周期性特征或者试样的表面图像中包含的周期性特征没有变化，则所述噪声判定处理部判定为所述输出信号中含有噪声。

在扫描型探针显微镜中，若变更扫描范围并进行扫描，则在输出信号中，表示实际的试样表面的信号变化，因噪声而产生的信号(周期性特征)不变化。同样地，在表面图像中，表示实际的试样表面的像变化，因噪声而产生的像(周期性特征)不变化。

根据上述的结构，通过扫描条件变更处理部使扫描范围变更，从而通过噪声判定处理来判定输出信号中是否含有噪声。

因此，能够通过简单的控制处理来正确地判定输出信号中含有噪声。

(4)另外，所述扫描型探针显微镜可以还具备噪声去除处理部。在通过所述噪声判定处理部判定为所述输出信号中含有噪声的情况下，所述噪声去除处理部从获取的试样的表面图像去除噪声。

根据这种结构，能够获取仅源自于试样的表面形状的表面图像。

其结果，能够正确地进行试样的观察。

(5)本发明所涉及的分析方法是使用扫描型探针显微镜的分析方法，该扫描型探针显微镜使悬臂沿试样的表面相对移动，来在主扫描方向和副扫描方向上进行扫描，由此基于与扫描过程中的所述悬臂的挠曲量相应的输出信号来获取试样的表面图像。所述分析方法包括扫描条件变更步骤和噪声判定步骤。在所述扫描条件变更步骤中，对包含所述主扫描方向上的扫描速度和扫描范围中的至少一方的扫描条件进行变更。在所述噪声判定步骤中，基于通过所述扫描条件变更步骤变更了所述扫描条件时的所述输出信号的变化或者试样的表面图像的变化，来判定所述输出信号中是否含有噪声。

(6)另外，也可以是，在所述噪声判定步骤中，在通过所述扫描条件变更步骤变更了所述扫描速度时，若所述输出信号中包含的周期性特征或者试样的表面图像中包含的周期性特征变化，则判定为所述输出信号中含有噪声。

(7)另外，也可以是，在所述噪声判定步骤中，在通过所述扫描条件变更步骤变更了所述扫描范围时，若所述输出信号中包含的周期性特征或者试样的表面图像中包含的周期性特征没有变化，则判定为所述输出信号中含有噪声。

(8)另外，所述分析方法可以还包括噪声去除步骤。在所述噪声去除步骤中，在通过所述噪声判定步骤判定为所述输出信号中含有噪声的情况下，从获取的试样的表面图像去除噪声。

发明的效果

根据本发明，在扫描型探针显微镜中，噪声判定处理部基于变更了扫描条件时的与悬臂的挠曲量相应的输出信号或者由图像获取处理部获取的表面图像的变化，来判定输出信号中是否含有噪声。因此，在输出信号中含有噪声的情况下，能够正确地判定该情况。

附图说明

图1是示出本发明的第一实施方式所涉及的扫描型探针显微镜的结构例的概要图。

图2是示出控制部及其周边的构件的电气结构的框图。

图3是示出由控制部进行的控制动作的一例的流程图。

图4A是示出通过扫描型探针显微镜获取的试样的表面图像的一例的图，示出开始噪声去除处理之前的表面图像。

图4B是示出通过扫描型探针显微镜获取的试样的表面图像的一例的图，示出变更了扫描速度后的表面图像。

图4C是示出通过本发明的第二实施方式所涉及的扫描型探针显微镜获取的试样的表面图像的一例的图，示出变更了扫描范围后的表面图像。

具体实施方式

1.扫描型探针显微镜的整体结构

图1是示出本发明的一个实施方式所涉及的扫描型探针显微镜1的结构例的概要图。该扫描型探针显微镜1(SPM)例如具备载物台2、悬臂3、光照射部4、分束器5、反射镜6以及受光部7等，该扫描型探针显微镜1用于通过使悬臂3对于试样S的表面进行扫描来得到试样S的表面的凹凸图像。

在扫描型探针显微镜1中，试样S被载置于载物台2上。在扫描型探针显微镜1中，通过使载物台2和悬臂3中的任意一方位移，来使悬臂3沿试样S的表面进行相对移动。

载物台2例如在其外周面上设置有压电元件(未图示)。在使载物台2发生位移(变形)的情况下，向压电元件施加电压。由此，载物台2适当变形，从而载物台2上的试样S的位置变化。

悬臂3被设置于与载物台2上的试样S对置的位置。悬臂3例如是长度为150μm左右、宽度为30μm～40μm左右的非常小的长条状的构件，并且被进行悬臂支承。在悬臂3的自由端侧的前端部形成有反射面31。在悬臂3的与反射面31相反一侧的面上设置有探针32。通过使该探针32沿试样S的表面进行移动，能够得到试样S的表面的凹凸图像。

光照射部4例如具备半导体激光器等激光光源。

分束器5被配置于会被来自光照射部4的光入射的位置。来自光照射部4的光经由分束器5入射到悬臂3。

此外，可以在从光照射部4到悬臂3为止的光路中设置有例如准直透镜、聚焦透镜(均未图示)等其他的光学构件。在该情况下，能够在通过准直透镜使来自光照射部4的照射光为平行光后，通过聚焦透镜使该平行光聚光并导向悬臂3侧。

除分束器5之外，上述准直透镜和聚焦透镜等也构成了用于将来自光照射部4的照射光导向悬臂3的光学系统。其中，光学系统的结构不限于此，也可以是不具备如上所述的各光学构件中的至少一个的结构等。

反射镜6使被悬臂3的反射面31反射的光再次反射，以导向受光部7。

受光部7例如是如四象限光电二极管等那样具备光电二极管的结构。

在扫描型探针显微镜1中，在进行试样S的观察的情况下，在试样S被放置于载物台2上的状态下，使悬臂3的探针32相对于试样S的表面进行相对移动，从而沿试样S的表面进行扫描。在该扫描过程中作用于悬臂3的探针32与试样S的表面之间的原子力等物理量变化。

另外，从光照射部4照射激光。来自光照射部4的光经过分束器5去向悬臂3的反射面31。并且，被悬臂3的反射面31反射的光(反射光)被反射镜6再次反射，被受光部7接收。

在此，悬臂3的反射面31相对于与来自光照射部4的照射光的光轴L正交的方向以规定的倾斜角度θ倾斜。因而，在使悬臂3的探针32沿试样S的表面的凹凸进行移动的情况下，悬臂3挠曲，反射面31的倾斜角度θ变化。此时，在受光部7中，接收来自反射面31的反射光的位置变化。因而，能够基于受光部7中的反射光的受光位置的变化，来检测在扫描过程中作用于悬臂3的探针32与试样S的表面之间的物理量的变化。并且，悬臂3的探针32的相对位置被反馈控制，以使该物理量保持为固定，从而基于该反馈量来测定试样S的表面形状(获取表面图像)。

在如此使用扫描型探针显微镜1来观察试样S时，有时产生地板振动、由空调引起的空气的流动等从而在获取到的信号中含有噪声。在该扫描型探针显微镜1中，为了判别出该噪声后去除，具备以下结构，另外，进行以下的控制动作。

2.控制部及其周边的构件的电气结构

图2是示出扫描型探针显微镜1的控制部15及其周边的构件的电气结构的框图。

扫描型探针显微镜1具备显示部11、检测部12、操作部13、位移部14以及控制部15等作为电气结构。

显示部11例如由液晶显示器等构成。

检测部12检测悬臂3的探针32的相对位置的反馈量，并且输出基于检测结果的信号。即，检测部12输出与悬臂3的挠曲量相应的信号(输出信号)。

操作部13例如是包括键盘和鼠标的结构。

位移部14用于使悬臂3相对于载物台2上的试样S的相对位置发生位移从而在主扫描方向和副扫描方向上进行扫描。具体地说，位移部14进行在将悬臂3的位置固定的状态下使载物台2发生位移的动作，或者进行在将载物台2的位置固定的状态下使悬臂3发生位移的动作。

控制部15例如是包括CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)的结构。在控制部15上电连接有显示部11、检测部12、操作部13以及位移部14等。通过CPU执行程序，使控制部15作为信号获取处理部151、图像获取处理部152、设定受理部153、扫描条件变更处理部154、扫描处理部155、噪声判定处理部156、校正信息获取处理部157以及噪声去除处理部158等发挥功能。

信号获取处理部151获取来自检测部12的输出信号。

图像获取处理部152基于由信号获取处理部151获取到的检测部12的输出信号来获取试样S的表面图像。

设定受理部153基于用户对操作部13的操作，受理各种设定。具体地说，设定受理部153受理噪声去除的设定。

扫描条件变更处理部154基于设定受理部153受理了设定，来对扫描型探针显微镜1中的扫描的条件进行变更。

扫描处理部155基于由扫描条件变更处理部154变更后的扫描条件，使位移部14进行动作，从而在主扫描方向和副扫描方向上进行扫描。另外，扫描处理部155基于由信号获取处理部151获取到的检测部12的输出信号，使位移部14进行动作，从而在主扫描方向和副扫描方向上进行扫描(进行反馈控制)。

与设定受理部153受理了设定相应地，噪声判定处理部156基于由图像获取处理部152获取到的图像、或者由信号获取处理部151获取到的输出信号，判定输出信号中是否含有噪声。

校正信息获取处理部157基于噪声判定处理部156的判定结果，来获取用于去除噪声的信息(校正信息)。

噪声去除处理部158基于由校正信息获取处理部157获取到的校正信息，从由图像获取处理部152获取到的试样S的表面图像去除噪声。

3.控制部的控制动作

图3是示出由控制部15进行的控制动作的一例的流程图。

在扫描型探针显微镜1中，在获取试样S的表面图像的情况下，首先，检测部12检测悬臂3的探针32的相对位置的反馈量。并且，信号获取处理部151获取来自检测部12的输出信号。另外，图像获取处理部152基于由信号获取处理部151获取到的输出信号，开始获取试样S的表面图像。

此时，有时产生地板振动、由空调引起的空气的流动等从而来自检测部12的输出信号中含有噪声。在该情况下，由图像获取处理部152获取到的试样S的表面图像中也含有噪声。

在该情况下，用户对显示部11中显示的试样S的表面图像进行确认，判断是否可能含有噪声。并且，用户在判定为试样S的表面图像中可能含有噪声的情况下，对操作部13进行操作，进行用于开始噪声去除处理的输入(步骤S101：“是”)。此外，噪声去除处理也可以不依据用户的输入操作(设定操作)，而自动地开始。例如，也可以与试样S的表面图像中含有周期性特征相应地自动开始噪声去除处理。

图4A是示出通过扫描型探针显微镜1获取的试样S的表面图像的一例的图，示出开始噪声去除处理之前的表面图像。在图4A中，以A表示表现为试样S的表面图像的像(特征)，以B表示表现为噪声的像(特征)。

图4A的X轴方向是主扫描方向，Y轴方向是副扫描方向。在扫描型探针显微镜1中，交替地进行在主扫描方向上使试样S的表面与悬臂3直线状地(以沿着线的方式)相对移动的动作和在副扫描方向上使试样S的表面与悬臂3的相对位置偏移一行的动作。即，使试样S与悬臂3的相对位置直线状地(以沿着线的方式)变化时的移动方向是主扫描方向，与主扫描方向正交的方向是副扫描方向。

如图4A所示，像A是非周期性的像(特征)，与此相对，像B表现为周期定期的像(特征)。像B表现为周期性特征是因为周期性地产生了成为噪声的原因的地板振动、由空调引起的空气的流动等。

在扫描型探针显微镜1中，开始了试样S的表面图像的获取，其结果，在显示部11显示有图4A所示的图像的情况下，用户判断像A、B中是否可能含有噪声。例如，在表面图像中含有如像B那样周期性的像(周期性特征)的情况下，能够判定为该像是噪声的可能性高。在这种情况下，用户在步骤S101中，进行用于开始噪声去除处理的输入操作(设定操作)。

如此，设定受理部153受理由用户进行的设定。并且，与设定受理部153受理了设定相应地，扫描条件变更处理部154变更扫描型探针显微镜1中的扫描条件(步骤S102：扫描条件变更步骤)。并且，噪声判定处理部156在设定受理部153受理了噪声去除的设定后，基于由图像获取处理部152获取到的试样S的表面图像，判定是否产生了噪声(步骤S103：噪声判定步骤)。

具体地说，扫描条件变更处理部154对悬臂3相对于试样S的相对位置的位移的速度(扫描型探针显微镜1中的扫描速度)进行变更。并且，在变更后的条件下，信号获取处理部151再次获取来自检测部12的输出信号，图像获取处理部152基于输出信号，再次获取试样S的表面图像。

图4B是示出由扫描型探针显微镜1获取到的试样S的表面图像的一例的图，示出变更了扫描速度后的表面图像。

如图4B所示，在变更了扫描速度后获取到的试样S的表面图像中，像A不变化，像B变化。在本例中，扫描条件变更处理部154变更扫描条件，使得悬臂3相对于试样S的相对位置的位移的速度变快(使得扫描速度成为高速)。并且，基于该条件来获取试样S的表面图像。若将图4A与图4B进行比较，则在图4B中，周期性地表示的像B的间隔变大。这是因为：加快了扫描速度的结果是在由信号获取处理部151获取到的信号中噪声所呈现的间隔变大。另一方面，像A源自于试样S的表面形状，因此即使扫描速度被变更，像A也不变化。

此外，扫描条件变更处理部154也可以变更扫描条件，使得扫描速度成为低速。在该情况下，在表面图像中呈现的噪声的像的间隔变小。

并且，噪声判定处理部156根据图4A与图4B的比较，在通过扫描条件变更处理部154变更了扫描速度时，基于作为表面图像中含有的周期性特征的像B进行变化，判定为来自检测部12的输出信号中含有噪声。此时，噪声判定处理部156判断为表面图像中含有的像B是表示噪声的像。

另外，校正信息获取处理部157基于噪声判定处理部156判定了产生噪声而获取用于去除噪声的校正信息(步骤S104)。具体地说，校正信息获取处理部157制作用于去除被噪声判定处理部156判断为噪声的像B的频率滤波器。另外，扫描处理部155完成扫描动作(步骤S105)。

并且，噪声去除处理部158使用由校正信息获取处理部157获取到的校正信息(频率滤波器)，从表面图像去除作为噪声的像B(步骤S106：噪声去除步骤)。

之后，在存在下一试样S的情况下(步骤S107：“否”)，针对该试样S进行扫描，之后，扫描完成。并且，信号获取处理部151获取来自检测部12的输出信号。另外，图像获取处理部152基于该输出信号来获取试样S的表面图像。进一步地，噪声去除处理部158使用在步骤104中由校正信息获取处理部157获取到的校正信息(频率滤波器)，从由图像获取处理部152获取到的表面图像去除噪声。

并且，若针对全部的试样S的测定结束(步骤S107：“是”)，则控制部15的控制动作结束。

此外，噪声判定处理部156也可以在步骤S103中，基于由信号获取处理部151获取到的来自检测部12的输出信号的变化，判定该输出信号中是否含有噪声。具体地说，噪声判定处理部156也可以基于表示由信号获取处理部151获取到的输出信号的强度分布的数据来判定输出信号中是否含有噪声。在该情况下，由于在输出信号中，表示实际的试样表面的信号和因噪声而产生的信号以不同的样态变化，因此噪声判定处理部156判定输出信号中是否含有噪声。

在该情况下，在步骤S104中，校正信息获取处理部157制作用于去除被噪声判定处理部156判定为噪声的信号的频率滤波器。另外，在步骤S105中，噪声去除处理部158使用由校正信息获取处理部157获取到的校正信息(频率滤波器)，从输出信号去除作为噪声的信号。

4.作用效果

(1)根据本实施方式，扫描型探针显微镜1具备控制部15。控制部15包括信号获取处理部151、图像获取处理部152、扫描条件变更处理部154、扫描处理部155以及噪声判定处理部156。在扫描型探针显微镜1中，在去除试样S的表面图像中含有的噪声的情况下，扫描条件变更处理部154变更扫描条件(图2的步骤S102：扫描条件变更步骤)。噪声判定处理部156基于在通过扫描条件变更处理部154变更了扫描条件时的输出信号的变化或者试样S的表面图像的变化，判定输出信号中是否含有噪声(步骤S103：噪声判定步骤)。

因此，在输出信号中含有噪声的情况下，能够正确地判定该情况。

(2)另外，根据本实施方式，噪声判定处理部156在通过扫描条件变更处理部154变更了扫描速度时，若输出信号中含有的周期性特征或者试样S的表面图像中含有的周期性特征(图4B中的像B)变化，则判定为输出信号中含有噪声。

即，噪声判定处理部156在扫描速度已被变更时，在输出信号中着眼于表示实际的试样表面的特征不变化且因噪声而产生的特征(周期性特征)变化，或者，在试样S的表面图像中着眼于表示实际的试样表面的像不变化且因噪声而产生的像(周期性特征)变化，来判定输出信号中是否含有噪声。

因此，能够通过简单的控制处理来正确地判定输出信号中含有噪声。

(3)另外，根据本实施方式，在扫描型探针显微镜1中，控制部15包括噪声去除处理部158。在由噪声判定处理部156判定为输出信号中含有噪声的情况下，噪声去除处理部158从获取到的试样S的表面图像去除噪声。

因此，能够获取仅源自于试样S的表面形状的表面图像。

其结果，能够正确地进行试样的观察。

5.第二实施方式

以下，使用图4C来说明本发明的另一实施方式。此外，针对与第一实施方式相同的结构，使用与上述相同的附图标记并省略说明。

图4C是示出由扫描型探针显微镜1获取到的试样S的表面图像的一例的图，示出变更了扫描范围后的表面图像。图4A中的区域C与图4C的表面图像(整体图像)相对应。

在第二实施方式中，在上述的图3的步骤S102中，扫描条件变更处理部154对悬臂3相对于试样S的相对位置的位移区域(扫描型探针显微镜1的扫描范围)进行变更。并且，在变更后的条件下，信号获取处理部151再次获取来自检测部12的输出信号，图像获取处理部152基于输出信号来再次获取试样S的表面图像。

若将图4A与图4C进行比较，则在作为变更了扫描范围后获取到的试样S的表面图像的图4C中，像B不变化，像A变化。在本例中，扫描条件变更处理部154变更扫描条件，使得悬臂3相对于试样S的相对位置的位移区域变小(使得扫描范围变小)。并且，基于该条件来获取试样S的表面图像。

若将图4A与图4C进行比较，则在图4C中，像A以被放大的状态进行呈现。另一方面，在图4C中，像B不变化。这是因为：即使减小扫描范围，只要扫描速度固定，在由信号获取处理部151获取到的信号中，噪声所呈现的间隔(次数)也不变化。此外，扫描条件变更处理部154也可以变更扫描条件，使得扫描范围变大。在该情况下，在表面图像中表示的噪声的像也不变化。

进一步地，噪声判定处理部156根据图4A与图4C的比较，在通过扫描条件变更处理部154变更了扫描速度时，基于作为表面图像中含有的周期性特征的像B不变化，判定为来自检测部12的输出信号中含有噪声。此时，噪声判定处理部156判断为表面图像中含有的像B是表示噪声的像。

此后，与上述的第一实施方式的情况同样地，通过校正信息获取处理部157获取校正信息，通过噪声去除处理部158从表面图像去除噪声。

如此，根据第二实施方式，在通过扫描条件变更处理部154变更了扫描范围时，若输出信号中含有的周期性特征或者试样S的表面图像中含有的周期性特征(图4C中的像B)不变化，则噪声判定处理部156判定为输出信号中含有噪声。

即，噪声判定处理部156在变更了扫描范围后进行扫描时，在输出信号中着眼于表示实际的试样表面的信号变化且因噪声而产生的信号(周期性特征)不变化，或者，在表面图像中着眼于表示实际的试样表面的像变化且因噪声而产生的像(周期性特征)不变化，来判定输出信号中是否含有噪声。

因此，能够通过简单的控制处理来正确地判定输出信号中含有噪声。

6.变形例

在以上的实施方式中说明了在要进行噪声的去除处理的情况下(在图3的步骤S102中)扫描条件变更处理部154变更扫描速度和扫描范围中的任意一方。但是，扫描条件变更处理部154还可以变更扫描速度和扫描范围这两方。另外，还可以在扫描条件变更处理部154变更了扫描速度和扫描范围中的任意一方的状态下获取表面图像，之后，在扫描条件变更处理部154变更了扫描速度和扫描范围中的另一方的状态下获取表面图像。

另外，在以上的实施方式中，说明了试样S和悬臂3在水平面上相对移动的结构。但是，在扫描型探针显微镜1中，还能够使用使试样S和悬臂3在垂直面上相对移动的结构(在高度方向上进行扫描测定的结构)。在该情况下，可以将高度方向(Z轴方向)作为主扫描方向，将上述的X轴方向作为副扫描方向。

附图标记说明

1：扫描型探针显微镜；3：悬臂；15：控制部；32：探针；151：信号获取处理部；152：图像获取处理部；154：扫描条件变更处理部；155：扫描处理部；156：噪声判定处理部；158：噪声去除处理部。

Claims (8)

1.一种扫描型探针显微镜，其特征在于，具备：

扫描处理部，其通过使悬臂沿试样的表面相对移动，来在主扫描方向和副扫描方向上进行扫描；

图像获取处理部，其基于与扫描过程中的所述悬臂的挠曲量相应的输出信号，获取试样的表面图像；

扫描条件变更处理部，其对包含所述主扫描方向上的扫描速度和扫描范围中的至少一方的扫描条件进行变更；以及

噪声判定处理部，其基于通过所述扫描条件变更处理部变更了所述扫描条件时的所述输出信号的变化或者试样的表面图像的变化，来判定所述输出信号中是否含有噪声，

其中，所述噪声判定处理部基于以下情况判定为所述输出信号中含有噪声：在通过所述扫描条件变更处理部将所述扫描速度变更为高速时，所述输出信号中包含的周期性特征的间隔或者试样的表面图像中包含的周期性特征的间隔变大，或者，在通过所述扫描条件变更处理部将所述扫描速度变更为低速时，所述输出信号中包含的周期性特征的间隔或者试样的表面图像中包含的周期性特征的间隔变小。

2.根据权利要求1所述的扫描型探针显微镜，其特征在于，

所述扫描型探针显微镜还具备噪声去除处理部，在通过所述噪声判定处理部判定为所述输出信号中含有噪声的情况下，所述噪声去除处理部从获取的试样的表面图像去除噪声。

3.一种扫描型探针显微镜，其特征在于，具备：

扫描处理部，其通过使悬臂沿试样的表面相对移动，来在主扫描方向和副扫描方向上进行扫描；

图像获取处理部，其基于与扫描过程中的所述悬臂的挠曲量相应的输出信号，获取试样的表面图像；

扫描条件变更处理部，其对包含所述主扫描方向上的扫描速度和扫描范围中的至少一方的扫描条件进行变更；以及

噪声判定处理部，其基于通过所述扫描条件变更处理部变更了所述扫描条件时的所述输出信号的变化或者试样的表面图像的变化，来判定所述输出信号中是否含有噪声，

其中，所述噪声判定处理部基于以下情况判定为所述输出信号中含有噪声：在通过所述扫描条件变更处理部变更了扫描条件使得所述扫描范围变小时、或者在通过所述扫描条件变更处理部变更了扫描条件使得所述扫描范围变大时，所述输出信号中包含的周期性特征的间隔或者试样的表面图像中包含的周期性特征的间隔没有变化。

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备噪声去除处理部，在通过所述噪声判定处理部判定为所述输出信号中含有噪声的情况下，所述噪声去除处理部从获取的试样的表面图像去除噪声。

5.一种分析方法，使用扫描型探针显微镜，所述扫描型探针显微镜使悬臂沿试样的表面相对移动，来在主扫描方向和副扫描方向上进行扫描，由此基于与扫描过程中的所述悬臂的挠曲量相应的输出信号来获取试样的表面图像，所述分析方法的特征在于，包括以下步骤：

扫描条件变更步骤，对包含所述主扫描方向上的扫描速度和扫描范围中的至少一方的扫描条件进行变更；以及

噪声判定步骤，基于通过所述扫描条件变更步骤变更了所述扫描条件时的所述输出信号的变化或者试样的表面图像的变化，来判定所述输出信号中是否含有噪声，

在所述噪声判定步骤中，基于以下情况判定为所述输出信号中含有噪声：在通过所述扫描条件变更步骤将所述扫描速度变更为高速时，所述输出信号中包含的周期性特征的间隔或者试样的表面图像中包含的周期性特征的间隔变大，或者，在通过所述扫描条件变更步骤将所述扫描速度变更为低速时，所述输出信号中包含的周期性特征的间隔或者试样的表面图像中包含的周期性特征的间隔变小。

6.根据权利要求5所述的分析方法，其特征在于，

所述分析方法还包括噪声去除步骤，在所述噪声去除步骤中，在通过所述噪声判定步骤判定为所述输出信号中含有噪声的情况下，从获取的试样的表面图像去除噪声。

7.一种分析方法，使用扫描型探针显微镜，所述扫描型探针显微镜使悬臂沿试样的表面相对移动，来在主扫描方向和副扫描方向上进行扫描，由此基于与扫描过程中的所述悬臂的挠曲量相应的输出信号来获取试样的表面图像，所述分析方法的特征在于，包括以下步骤：

扫描条件变更步骤，对包含所述主扫描方向上的扫描速度和扫描范围中的至少一方的扫描条件进行变更；以及

噪声判定步骤，基于通过所述扫描条件变更步骤变更了所述扫描条件时的所述输出信号的变化或者试样的表面图像的变化，来判定所述输出信号中是否含有噪声，

在所述噪声判定步骤中，基于以下情况判定为所述输出信号中含有噪声：在通过所述扫描条件变更步骤变更了扫描条件使得所述扫描范围变小时、或者在通过所述扫描条件变更步骤变更了扫描条件使得所述扫描范围变大时，所述输出信号中包含的周期性特征的间隔或者试样的表面图像中包含的周期性特征的间隔没有变化。

8.根据权利要求7所述的分析方法，其特征在于，

所述分析方法还包括噪声去除步骤，在所述噪声去除步骤中，在通过所述噪声判定步骤判定为所述输出信号中含有噪声的情况下，从获取的试样的表面图像去除噪声。

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