JP3325258B2 - Scanning probe microscopy - Google Patents

Scanning probe microscopy

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JP3325258B2
JP3325258B2 JP2000115710A JP2000115710A JP3325258B2 JP 3325258 B2 JP3325258 B2 JP 3325258B2 JP 2000115710 A JP2000115710 A JP 2000115710A JP 2000115710 A JP2000115710 A JP 2000115710A JP 3325258 B2 JP3325258 B2 JP 3325258B2
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純男 保坂
肇 小柳
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株式会社日立製作所
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01QSCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q30/00Auxiliary means serving to assist or improve the scanning probe techniques or apparatus, e.g. display or data processing devices
    • G01Q30/04Display or data processing devices
    • G01Q30/06Display or data processing devices for error compensation

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、走査型プローブ顕微鏡に関し、特に測定精度を向上させた走査型プローブ顕微鏡に関する。 The present invention relates to relates to a scanning probe microscope, it relates to a scanning probe microscope is particularly improve the measurement accuracy.

【0002】 [0002]

【従来の技術】走査型プローブ顕微鏡は、原子分解能で試料表面を観察及び分析することが可能な表面観察装置である。 BACKGROUND ART scanning probe microscope, an observation and surface observation apparatus capable of analyzing a sample surface with atomic resolution. その代表的なものには、探針先端と試料表面の間に流れるトンネル電流を利用した走査型トンネル顕微鏡(Scanning Tunneling Microscope;STM)や、探針先端と試料表面の間の相互作用力を利用した原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscope;AFM)等がある。 Its typical, probe tip and the scanning tunneling microscope which utilizes a tunneling current flowing between the sample surface; utilizing the interaction force between the (Scanning Tunneling Microscope STM) and the probe tip and the sample surface the atomic force microscope (atomic force microscope; AFM) and the like. AFMは、非導電性の試料表面においても三次元形状を高分解能で観察することが可能であり、半導体デバイスや記録ディスク等の表面形状の評価に利用されている。 AFM is a three-dimensional shape even in a non-conductive sample surface it is possible to observe with high resolution, are used to evaluate the surface shape such as a semiconductor device or the recording disk. ここでは従来技術として、レビュー・オブ・サイエンティフィック・インスツルメンツ第62巻(1991 As prior art here, Review of Scientific Instruments, Vol. 62 (1991
年)第1393頁(Review of Scientific Instruments Year), pp. 1393 (Review of Scientific Instruments
62(1991), 1393)に開示されているフィードバック補正型AFMについて説明する。 62 (1991), described the feedback correction type AFM disclosed in 1393).

【0003】図7に、フィードバック補正型AFMの基本構成を示す。 [0003] FIG. 7 shows the basic configuration of the feedback correction type AFM. カンチレバー2は、その先端に設けられた探針1がXYZスキャナ7の試料保持部に保持された試料3の表面に対向する様に配置される。 Cantilever 2, the probe 1 provided on the front end thereof is disposed so as to face the surface of the sample 3 held by the sample holding portion of the XYZ scanner 7. 探針1はXY The probe 1 is XY
Zスキャナ7を駆動することにより試料3に対して相対的に移動する。 Relatively moves with respect to the sample 3 by driving the Z scanner 7. 探針1が試料3に接近すると、それらの間に働く原子間力によりカンチレバー2が撓む。 When the probe 1 is approached to the sample 3, the cantilever 2 is deflected by an atomic force acting therebetween. この撓み量はレバー変位検出部4で検出され、その出力信号がZサーボ回路5へ送られる。 The amount of deflection is detected by the lever displacement detector 4, the output signal is sent to the Z servo circuit 5. レバー変位検出部4では、 In the lever displacement detector 4,
光てこ法やレーザ干渉法等によって変位検出を行う。 Performing a displacement detected by the optical lever method or the laser interference method or the like. Z
サーボ回路5では、Z信号設定部6から送られてくる基準入力とレバー変位検出部4から送られてくる主フィードバック量とが比較され、その偏差に対応したZ駆動信号がXYZスキャナ7へ出力される。 The servo circuit 5, is compared with the main feedback amount sent from the reference input and a lever displacement detector 4 sent from the Z signal setting unit 6, the output Z drive signal corresponding to the deviation to the XYZ scanner 7 It is. つまり、探針1に作用する原子間力が一定に保持されるようにフィードバック制御が行われる。 That is, feedback control is performed so atomic force acting on the probe 1 is kept constant.

【0004】一方、XY信号発生部9は、XY走査のためのXトリガ信号とYトリガ信号をXYサーボ回路8に出力する。 On the other hand, XY signal generator 9 outputs X trigger signal and Y trigger signal for the XY scanning XY servo circuit 8. XYサーボ回路8では、X変位検出部10及びY変位検出部11で検出されるXYZスキャナ7のX The XY servo circuit 8, X of the XYZ scanner 7 which is detected by the X displacement detector 10 and the Y displacement detecting unit 11
変位信号、Y変位信号がXトリガ信号、Yトリガ信号それぞれと比較され、それらの偏差に対応したX駆動信号、Y駆動信号がXYZスキャナ7に出力される。 Displacement signal, Y displacement signals X trigger signal is compared with each Y trigger signal, X driving signal corresponding to their difference, Y drive signal is output to the XYZ scanner 7. つまり、XY信号発生部9で生成されるXトリガ信号及びY That, X trigger signal and Y generated by the XY signal generator 9
トリガ信号で示されるXY位置に正確に移動する様にX X so as to move exactly to the XY position indicated by the trigger signal
YZスキャナ7はフィードバック制御される。 YZ scanner 7 is feedback-controlled.

【0005】また、Xトリガ信号とYトリガ信号は画像取得部12に入力され、Z駆動信号、すなわちXYZスキャナ7のZ変位信号をサンプリングするタイミング信号となる。 [0005] Further, X trigger signal and Y trigger signal is input to the image acquiring unit 12, Z drive signal, that is, the timing signal for sampling the Z displacement signal of the XYZ scanner 7. 画像取得部12でサンプリングされたZ変位信号は、その時のXトリガ信号及びYトリガ信号、即ちXY位置信号と共に画像取得部12内の画像メモリに保存される。 Z displacement signal sampled by the image acquisition unit 12 is stored X trigger signal and Y trigger signal when its, ie with XY position signal to the image memory of the image acquisition unit 12. この画像メモリに保存された信号は、試料3 Stored signal in the image memory, the sample 3
の表面形状を表わす画像として表示部13に表示される。 It is displayed on the display unit 13 the surface shape of the image representing the.

【0006】このフィードバック補正方式においては、 [0006] In this feedback correction method,
X変位検出部10及びY変位検出部11の検出精度を以ってXYZスキャナ7が駆動されるので、XYZスキャナ7が圧電素子で構成される場合、圧電素子が持つ履歴現象、クリープ現象、非線形応答等のプローブ顕微鏡にとって望ましくない特性を容易に補正することができ、 Since XYZ scanner 7 drives out detection accuracy of the X-displacement detecting unit 10 and the Y displacement detecting unit 11 is driven, when XYZ scanner 7 is composed of a piezoelectric element, hysteresis with piezoelectric elements, creep, nonlinear undesirable properties for probe microscope, such as a response can be easily corrected,
画像歪みを減少させることができる。 It is possible to reduce image distortion.

【0007】 [0007]

【発明が解決しようとする課題】フィードバック補正方式のAFMでは、XYZスキャナの走査精度の劣化要因は、X及びY変位検出部が有する非線形性と検出感度、 In AFM feedback correction method [0005], the degradation factor of the scanning precision of the XYZ scanner, nonlinearity and sensitivity with the X and Y displacement detector,
システムの過渡応答である走査の折返し点でのフィードバックエラーと考えられる。 Believed feedback error in the turning point of the scan is a system transient response. 前者については線形性や検出感度の点で優れたリニアエンコーダやレーザ干渉測長器等を用いることにより、走査精度を向上させることができる。 By using linearity and good linear encoder or laser interferometer length measuring in terms of detection sensitivity or the like for the former, it is possible to improve the scanning accuracy. リニアエンコーダでは、グレーティングによる干渉縞を光検出器で検出する。 The linear encoder detects the interference fringes formed by a grating in the optical detector. グレーティングと光検出器の相対的な変位と共に干渉縞も変位する。 Interference fringe with a relative displacement of the grating and the photodetector is also displaced. この変位により光検出器からほぼ完全なグレーティングの周期に関連したサイン信号が得られ、このサイン信号の1周期以内の微小変位でさえも検出できるように、サイン信号は電気的に逓倍される。 Sine signal related to the period of nearly complete grating from the photodetector is obtained by the displacement, so even be detected in small displacement within one period of the sine signal, sine signal is electrically multiplied. これにより、最高で0.15nm As a result, up to 0.15nm
程度の分解能が得られ、サイン信号の1周期内でのグレーティングと光検出器の相対変位に対する検出信号の線形関係からの偏移を表す非線形性についても周期の0. Resolution degree were obtained, 0 cycle also nonlinearity representing the deviation from the linear relationship between the detection signal with respect to the relative displacement of the grating and the photodetector within one period of the sine signal.
1%以下に入れることができる。 It can be put to less than 1%. また、レーザ干渉器では、2つの分岐されたレーザ光の光路差による干渉光を光検出器で検出する。 Further, the laser interferometer, the interference light due to the optical path difference between the two branched laser beam detected by the photodetector. 測定対象物の変位に伴い光路差が変化し、光検出器からレーザ波長による周期を持ったほぼ完全なサイン信号が得られる。 The optical path difference is changed in association with the displacement of the measuring object, nearly perfect sine signal having a period according to laser wavelength from the light detector is obtained. リニアエンコーダと同様にサイン信号は逓倍され、この場合もリニアエンコーダと同程度の分解能及び線形性が得られる。 Sine signal As with the linear encoder are multiplied, resolution and linearity of the same level as the linear encoder can be obtained in this case.

【0008】後者のフィードバックエラーは、XYZスキャナの走査速度と共に増加する振幅とフィードバック制御系の動作特性で決まる時定数を持つ。 [0008] The latter feedback error has a time constant determined by the operating characteristics of the amplitude and the feedback control system which increases with the scanning speed of the XYZ scanner. 従って走査速度と共に、この過渡応答による画像歪みは画像上の折返し点側からその範囲を広げ、更にその大きさは増すことになり、その様な画像から試料寸法を測定する場合、測定精度を悪化させる。 Thus together with the scanning speed, extends that range image distortion from the turning point side of the image due to the transient response, further its magnitude will be increased, when measuring the sample dimensions from such images, deteriorating the measurement accuracy make. フィードバックエラーの振幅は、 The amplitude of the feedback error,
数Hz程度の走査速度では走査幅の数%にもなってしまう。 Is at a scan rate of several Hz becomes even a few percent of the scanning width. これはプローブ顕微鏡の測長装置への応用上重大な問題である。 This is applied on serious problems to the length measuring apparatus of a probe microscope.

【0009】本発明は、この様な問題を解決するためのものであり、その目的は、リニアエンコーダ等の高精度変位検出器が持つ線形性0.1%以下の精度で測定するために、フィードバックエラーによる画像歪みを補正できるフィードバック補正型プローブ顕微鏡を提供することにある。 [0009] The present invention is intended to solve such problems, and its object is to measure in linearity of 0.1% or less of accuracy precision displacement detector such as a linear encoder has, and to provide a feedback correction probe microscope capable of correcting the image distortion due to feedback errors.

【0010】 [0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明による走査型プローブ顕微鏡は、試料を保持する試料保持部と、試料保持部に保持された試料に対向するプローブと、試料保持部あるいはプローブを微動させる微動手段と、XY走査信号発生部と、プローブと試料との間の相互作用を検出する検出手段と、走査信号発生部からの走査信号を受けて微動手段がプローブと試料の対向方向に平行な方向であるZ方向と直交するXY方向に走査するとき検出手段から得られる検出結果に基づいて試料表面の情報を得る走査型プローブ顕微鏡において、微動手段によってXY方向に走査される試料保持部あるいはプローブのXY方向の変位を検出する変位検出手段と、変位検出手段の検出結果を微動手段の制御指令値にフィードバッ To achieve the above object, according to the Invention The scanning probe microscope according to the present invention includes a sample holder for holding a sample, a probe opposite the sample held by the sample holder, the sample a fine movement means for finely moving the holding unit or the probe, and the XY scanning signal generator, the probe and a detecting means for detecting an interaction between the sample and the probe fine movement unit receives a scan signal from the scan signal generator in scanning probe microscopy to obtain information of the sample surface based on a detection result obtained from the detecting means when scanning in XY directions orthogonal to the Z direction is a direction parallel to the opposing direction of the sample, scanning the XY direction by fine movement means a displacement detecting means for detecting the XY direction of displacement of the sample holder or probes, feedback detection result of the displacement detector to the control command value of the fine means するサーボ制御手段と、走査信号発生部からの走査信号と変位検出手段の検出結果と検出手段の検出結果とを関連付けて記憶する記憶手段と、記憶手段の記憶内容に基づいて試料表面の観察結果を補正する補正手段とを有することを特徴とする。 And servo control means for a storage unit for detecting result stored in association with the detection result and the detection means of the scanning signal and the displacement detector from the scanning signal generator, observation of the sample surface based on the stored contents of the storage means and having a correction means for correcting the.

【0011】微動手段としては、圧電材料から成るチューブ型走査機構、積層型の圧電素子を三つ組合わせて構成するトライポッド型走査機構、あるいは圧電素子の駆動による弾性体の弾性変形を利用した平行平板型走査機構等の3次元方向に微動可能なXYZスキャナを用いることができる。 [0011] As the fine movement unit, a tube-type scanning mechanism made of a piezoelectric material, tripod scanning mechanism constituting the multilayer piezoelectric elements combined triad or parallel plate using the elastic deformation of the elastic body by the driving of the piezoelectric element, can be used fine movement capable XYZ scanner three-dimensionally such as scanning mechanism. また、変位検出手段は、レーザ干渉計、 The displacement detecting means includes a laser interferometer,
リニアエンコーダ、静電容量型変位計、歪ゲージの内の少なくとも一つを用いて構成することができる。 Linear encoder, capacitive displacement gauge can be constructed using at least one of the strain gauges.

【0012】プローブと試料との間の相互作用の大きさが設定値となるように微動手段をZサーボ回路によりZ [0012] Z by fine movement means such that the magnitude of the interaction reaches the set value Z servo circuit between the probe and the sample
方向にサーボ駆動している場合には、Zサーボ回路の出力がプローブと試料との間の相互作用を検出する検出手段の検出結果となる。 If you are servo driven in the direction, the detection result of the detection means output the Z servo circuit to detect the interaction between the probe and the sample. 一方、プローブをZ方向にサーボ駆動していない場合には、プローブと試料との間の相互作用を検出する検出手段の出力そのものが検出結果となる。 On the other hand, if no servo drive the probe in the Z direction, the output itself of the detection means for detecting the interaction between the probe and the sample as a detection result.

【0013】補正手段は、例えば、XY走査信号発生部からの走査信号で指定される座標位置とそれに対応する変位検出手段の検出位置から、指定座標位置における検出手段の検出値(プローブと試料との間の相互作用の大きさ)を補間計算して求めることで画像を補正する。 [0013] correction means, for example, from the detected position of the coordinate position and the displacement detecting means corresponding to that specified by the scanning signal from the XY scanning signal generator, and the detected value (probe and sample detection means at a specified coordinate position it corrects the image to calculate the size of the interaction) between the by interpolation calculation.

【0014】本発明による走査型プローブ顕微鏡は、また、試料を保持する試料保持部と、試料保持部に保持された試料に対向するプローブと、試料保持部あるいはプローブを微動させる微動手段と、XY走査信号発生部と、プローブと試料との間の相互作用を検出する検出手段とを備え、走査信号発生部からの走査信号を受けて微動手段がプローブと試料の対向方向に平行な方向であるZ方向と直交するXY方向に走査するとき検出手段から得られる検出結果に基づいて試料表面の情報を反映した画像を形成する走査型プローブ顕微鏡において、微動手段によってXY方向に走査される試料保持部あるいはプローブのXY方向の変位を検出する変位検出手段と、変位検出手段の検出結果を微動手段の制御指令値にフィードバックするサーボ [0014] Scanning probe microscope according to the present invention, also, a sample holding portion for holding a sample, a probe opposite the sample held by the sample holding portion, and a fine movement means for finely moving the sample holder or the probe, XY a scan signal generator, and a detection means for detecting the interaction between the probe and the sample, is a direction parallel fine movement means in the opposite direction of the probe and the sample receiving scanning signals from the scanning signal generator in scanning probe microscope for forming an image that reflects the information of the sample surface based on a detection result obtained from the detecting means when scanning in XY directions orthogonal to the Z-direction, the specimen holder to be scanned in the XY direction by fine movement means Alternatively a displacement detecting means for detecting the XY direction of displacement of the probe, the servo for feeding back the detection result of the displacement detector to the control command value of the fine means 御手段と、走査信号発生部からの走査信号と変位検出手段の検出結果と検出手段の検出結果とを関連付けて記憶する記憶手段と、記憶手段の記憶内容に基づいて画像を補正する補正手段とを有し、画像における走査方向の歪が走査幅の±0.1%以下であることを特徴とする。 And control means, memory means for detecting result stored in association with the detection result and the detection means of the scanning signal and the displacement detector from the scanning signal generator, and a correcting means for correcting the image based on the stored contents of the storage means It has, and wherein the distortion of the scanning direction in the image is equal to or less than ± 0.1% of the scanning width. 画像の歪は、画像上の各位置での歪ベクトルとして定義される。 Distortion of the image is defined as a distortion vector at each position on the image. すなわち、XY走査信号発生部の走査信号で指定される各座標位置と、その時の試料表面上でのプローブの実際の位置とをそれぞれ始点、 That is, each coordinate position specified by the scanning signal of the XY scanning signal generator, respectively starting from the actual position of the probe on the sample surface at that time,
終点とする歪ベクトルとして定義される。 It is defined as a distortion vector whose end point.

【0015】前記走査型プローブ顕微鏡は、プローブのZ方向の変位を検出するZ変位検出手段を有し、記憶手段は走査信号発生部から発生された走査信号と変位検出手段の検出結果とZ変位検出手段の検出結果とを関連付けて記憶するように構成してもよい。 [0015] The scanning probe microscope includes a Z displacement detection means for detecting a displacement in the Z direction of the probe, the storage means is detected result and Z displacement of the displacement detecting means and the scanning signal generated from the scan signal generator it may be configured to store in association with the detection result of the detecting means.

【0016】すなわち、この場合、記憶手段は、検出手段の検出結果の代わりにZ変位検出手段の検出結果を、 [0016] That is, in this case, storage means, a detection result of Z displacement detection means in place of the detection result detecting means,
XY走査信号発生部からの走査信号及び変位検出手段の検出結果と関連付けて記憶する。 Detecting result in association with the storage of the scan signal and the displacement detecting means from the XY scanning signal generator. 補正手段は、例えば、 Correction means, for example,
XY走査信号発生部からの走査信号で指定される座標位置とそれに対応する変位検出手段の検出位置から、指定座標位置におけるZ変位検出手段の検出結果(プローブと試料との間の相互作用の大きさ)を補間計算して求めることで画像を補正する。 From the detected position of the coordinate position and the displacement detecting means corresponding to that specified by the scanning signal from the XY scanning signal generator, the magnitude of the interaction between the detection result (probe and sample of Z displacement detection means in the specified coordinate position is) to correct the image by the determined by interpolation.

【0017】また、走査方向の変位を検出する変位検出手段として、微動手段のサーボ制御用の第1の変位検出手段と、観察結果を補正する補正手段で用いられる変位を検出する第2の変位検出手段とを備えてもよい。 Further, as the displacement detecting means for detecting a displacement in the scanning direction, the second displacement detecting a first displacement detecting means for servo control of the fine movement unit, the displacement used in the correcting means for correcting the observations a, and a detection means. 微動手段は平行平板走査機構を有することが好ましい。 Fine movement means preferably has a parallel plate scanning mechanism.

【0018】本発明によると、観察後に記憶手段に記憶された変位検出手段の検出結果に基づいて試料表面の観察結果を補正する補正手段は、フィードバック制御手段のフィードバックエラーを補正するように作用する。 [0018] According to the present invention, correction means for correcting the observations of the sample surface based on a detection result of the stored displacement detecting means in the storage means after observation serves to correct the feedback error feedback control means . これによって、フィードバックエラーによる画像歪みが補正されるので、高速走査時においても歪みの少ない画像が得られ、高精度な測長が可能となる。 Thus, since the image distortion due to feedback errors are corrected, images with less distortion can be obtained even during high-speed scan, thereby enabling highly accurate measurement.

【0019】 [0019]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention are described with reference to the drawings. なお、理解を容易にするため以下に説明する図において、図7で説明した構成要素と同じ動作を行う要素には図7と同一の名称及び符号を付けている。 In the drawings described below for ease of understanding, elements performing the same operations as the components described in FIG. 7 are given the same names and reference numerals as in FIG. 7. 〔実施の形態1〕図1は、本発明による走査型プローブ顕微鏡の一例を示すブロック図である。 Embodiment 1 FIG. 1 is a block diagram showing an example of a scanning probe microscope according to the present invention. カンチレバー2の自由端には尖鋭化された探針1が設けられている。 The free end of the cantilever 2 the probe 1 is provided which is sharpened. 試料3は3次元方向に微動可能なXYZスキャナ7に設けられた試料保持部に保持されている。 Sample 3 is held in the sample holding portion provided on the fine motion can XYZ scanner 7 in three-dimensional directions. 探針1は試料3に対向するように配置され、XYZスキャナ7を駆動することにより試料3上を試料3に対して相対的に変位することができる。 Probe 1 is arranged so as to face the sample 3, on the sample 3 can be displaced relative to the sample 3 by driving the XYZ scanner 7. XYZスキャナ7としては、圧電材料から成るチューブ型、積層型の圧電素子を三つ組合わせて構成するトライポッド型、あるいは圧電素子の駆動による弾性体の弾性変形を利用した平行平板型等が利用される。 The XYZ scanner 7, tube made of a piezoelectric material, tripod type the multilayer piezoelectric elements constituting the combined triad, or parallel plate or the like by utilizing elastic deformation of the elastic body by the driving of the piezoelectric element is utilized.

【0020】図6に一例として平行平板型の駆動機構を示す。 [0020] FIG. 6 shows a parallel-plate drive mechanism as an example. 図6には一軸のみを示しているが、この駆動機構を3軸方向に組み合わせることにより3次元方向に駆動可能なスキャナを構成することができる。 While indicating uniaxial only in FIG. 6, it is possible to configure the drivable scanner three-dimensionally by combining the drive mechanism in the triaxial directions. ワイヤカットすることにより固定部701、移動部702及び弾性変形部704,705,706,707を一体構造で形成した。 Fixing unit 701 by wire cut, it is formed monolithically moving portion 702 and the elastic deformation portions 704,705,706,707. 固定部701と移動部702の間に組み込まれた圧電素子703を矢印の方向に駆動して力を加えることにより、弾性変形部704〜707が弾性変形し、移動部702が動くことになる。 By applying a force to drive the piezoelectric element 703 in the direction of the arrow embedded between the fixed portion 701 and the moving unit 702, the elastically deformable portion 704 to 707 is elastically deformed, so that the moving portion 702 moves. この場合、移動部702の移動方向が弾性変形部704〜707により固定部70 In this case, the fixed part 70 the direction of movement of the moving portion 702 by the elastic deformation portion 704 to 707
1と平行な方向に制限される。 1 as being limited to the parallel direction. 従って、チューブ型スキャナ等のように移動方向に回転成分を含まないので、圧電素子の非線形性等を補正する場合に都合が良い。 Therefore, does not contain rotational components in the moving direction as such as a tube scanner, conveniently in correcting nonlinearity, etc. of the piezoelectric element is good. これらの圧電素子を使用した場合には、駆動範囲は長くても数100μmである。 The case of using these piezoelectric elements, the driving range is several 100μm even longer. これ以上の駆動範囲を得るには、 To obtain any further driving range,
ボイスコイル等のモータ駆動型のスキャナを用いて実現される。 It is achieved by using a motor drive type scanner such as a voice coil.

【0021】XYZスキャナ7により探針1と試料3が接近すると相互作用力によりカンチレバー2が撓む。 The cantilever 2 is deflected by the interaction force when the XYZ scanner 7 is the probe 1 and the sample 3 approaches. この撓み量はレバー変位検出部4で検出され、Zサーボ回路5に出力される。 The amount of deflection is detected by the lever displacement detector 4, it is outputted to the Z servo circuit 5. Zサーボ回路5ではこの撓み信号がZ信号設定部6からのZ信号と比較され、その偏差信号に対応したZ駆動信号がXYZスキャナ7に出力される。 Z servo circuit 5 in the deflection signal is compared with the Z signal from the Z signal setting unit 6, Z drive signal corresponding to the deviation signal is outputted to the XYZ scanner 7. このフィードバック制御により、カンチレバー2の撓み量が一定に保持され、探針1と試料3の間に作用する相互作用力が一定になるようにXYZスキャナ7がZ This feedback control is maintained in the amount of deflection of the cantilever 2 is constant, XYZ scanner 7 as interaction force becomes constant acting between the probe 1 and the sample 3 is Z
方向に駆動される。 It is driven in the direction. 一方、XY信号発生部9はXYZスキャナ7をXY走査させるためのXトリガ信号及びYトリガ信号をXYサーボ回路8に出力する。 On the other hand, XY signal generator 9 outputs a X trigger signal and Y trigger signal for XY scanning an XYZ scanner 7 in XY servo circuit 8. XYサーボ回路8では、X変位検出部10及びY変位検出部11で検出されたXYZスキャナ7のX及びY変位信号とX及びYトリガ信号とがそれぞれ比較され、それらの偏差信号に対応するX及びY駆動信号がXYZスキャナ7に出力される。 The XY servo circuit 8, X and Y displacement signals and X and Y trigger signal of the XYZ scanner 7 detected by the X displacement detector 10 and the Y displacement detecting unit 11 and are compared respectively, X corresponding to their deviation signal and Y drive signal is output to the XYZ scanner 7. 即ち、XY信号発生部9で生成されるXトリガ信号及びYトリガ信号で示されるXY位置にXYZスキャナ7が正確に変位するようにフィードバック制御が行われる。 That is, feedback control so XYZ scanner 7 is accurately displaced in the XY position indicated by X trigger signal and Y trigger signal generated by the XY signal generator 9 is performed.

【0022】X及びY変位検出部10,11では、レーザ干渉計、リニアエンコーダ等の変位検出手段が利用されるので、走査幅に対して0.1%以下の精度でXYZ [0022] In X and Y displacement detecting portions 10 and 11, a laser interferometer, the displacement detecting means such as a linear encoder is used, XYZ 0.1% or less accurate with respect to the scanning width
スキャナ7の変位が検出される。 Displacement of the scanner 7 is detected. Xトリガ信号とYトリガ信号は画像取得部12にも入力され、XYZスキャナ7のZ駆動信号をサンプリングするタイミング信号となる。 X trigger signal and Y trigger signal is also input to the image acquiring unit 12, a timing signal for sampling the Z drive signal of the XYZ scanner 7. 更に本実施の形態では、Z駆動信号と共にX及びY Furthermore, in this embodiment, X and Y together with Z driving signals
変位検出部10,11からのX及びY変位信号もサンプリングされる。 X and Y displacement signal from the displacement detecting portions 10 and 11 are also sampled. 画像取得部12でサンプリングされたX,Y,Z変位信号は、その時のXトリガ信号及びYトリガ信号と共に画像取得部12内の記憶部に保存される。 Sampled X, Y, Z displacement signal by the image acquisition unit 12 is stored in the storage unit of the image acquisition unit 12 together with the X trigger signal and Y trigger signal at that time. 記憶部に保存された信号は画像取得部12内のソフト補正部22で処理され、X及びY変位検出部10,1 Stored signal in the memory unit is processed by the software correction unit 22 of the image acquisition unit 12, X and Y displacement detector 10,1
1が本来持つ非線形性0.1%以下まで歪みが補正された形で試料3の表面形状を表わす画像として表示部13 The display unit 13 as an image representing the surface shape of the sample 3 in the form of distortion is corrected to 1 or less nonlinearity 0.1% inherent
に表示される。 It is displayed in.

【0023】次に、図3を用いてソフト補正部22の動作を説明する。 Next, the operation of the soft correcting unit 22 with reference to FIG. 図3(a)の矩形領域90はXY信号発生部9で生成されるX及びYトリガ信号で決められる走査範囲を表わす。 Figure 3 rectangular region 90 (a) represents a scan range determined by the X and Y trigger signal generated by the XY signal generator 9. n×n個の交点(x i ,y j )は、X, n × n number of intersections (x i, y j) is, X,
Y,Z変位信号をサンプリングする位置を表わす。 Y, represents a position for sampling the Z displacement signal. XY XY
走査のフィードバックエラーが無ければ、この交点位置が試料3上でのサンプルポイントに対応するが、実際には走査幅に対して数%のフィードバックエラーが存在するので、エラー分位置がずれることになる。 Without feedback error scanning, but the intersection position corresponding to the sample points on the sample 3, since there are actually several percent of the feedback error to the scanning width, so that the error component position shifts . 矩形範囲9 Rectangular area 9
0内の一部を拡大表示した図3(b)に示されるように、試料3上で交点(x i ,y j )はクロスマークで表わされる位置(X ij ,Y ij )にずれ、各クロスマークで表わされるように測定画像が歪むことになる。 As shown in FIG. 3 is an enlarged view of part of the 0 (b), displacement intersection on the sample 3 (x i, y j) position represented by a cross mark (X ij, Y ij), each so that the measurement image as represented by the cross mark is distorted.

【0024】ソフト補正部22では、画像取得部12内の記憶部に記憶された各XYトリガ信号(x i ,y j )及びXY変位信号(X ij ,Y ij )に対するZ変位信号Z ij [0024] In the soft correcting unit 22, the XY trigger signal stored in the storage unit of the image acquiring unit 12 (x i, y j) and XY displacement signal (X ij, Y ij) Z displacement signal Z ij for
を用いて、各位置(x i ,y j )でのZ値z ijが補間計算される。 Using, Z value z ij at each position (x i, y j) are interpolation calculation. 補間計算の方法には幾つかあるが、例えばレビュー・オブ・サイエンティフィック・インスツルメンツ第62巻(1991年)第1393頁(Review of Scie Although some of the method of interpolation calculation, for example, Review of Scientific Instruments, Vol. 62 (1991) pp. 1393 (Review of Scie
ntific Instruments 62(1991), 1393)に記載されている方法が用いられる。 ntific Instruments 62 (1991), a method is used which is described in 1393). この方法ではz ij =Σ(Z k In this way z ij = Σ (Z k /
k )/Σ(1/R l )なる補間式を用いて各位置(x i ,y j )でのZ値z i R k) / Σ (1 / R l) becomes the position using the interpolation formula (x i, Z value z i with y j) jを補間計算する。 j to the interpolation calculation. ここで、Z Here, Z
k 、R k (k=1,2,3,4)はそれぞれ位置(x i k, R k (k = 1,2,3,4 ) are respectively located (x i,
j )に対する4つの最近接位置(X k ,Y k )(k= four closest position relative to y j) (X k, Y k) (k =
1,2,3,4)でのZ変位信号、及び位置(x i Z displacement signal at 1, 2, 3, 4), and the position (x i,
j )から各最近接位置までの距離を表す。 It represents the distance from y j) to each closest position. この補間計算によって得られた各位置(x i ,y j )でのZ値z ijが記憶部に記憶される。 Each position obtained by the interpolation calculation (x i, y j) Z value z ij in is stored in the storage unit. この(x i ,y j )に対するZ値z Z value z for the (x i, y j)
ijを用いることにより、歪みが補正された形で試料3の表面形状を表わす画像として表示部13に表示される。 By using ij, distortion is displayed on the display unit 13 as an image representing the surface shape of the sample 3 in corrected form.

【0025】本実施の形態で画像歪みがどの程度補正されているか、次の方法で確認した。 [0025] or image distortion in the present embodiment is how much correction, was confirmed by the following method. 画像歪みの評価方法には、標準試料を用いてその測定結果から画像の残留歪を評価する方法等、幾つか方法が考えられるが、ここでは高精度位置決めステージを用いた方法で確認した。 The evaluation method of image distortion, and a method of evaluating the residual strain of the image from the measurement results by using a standard sample, but several methods contemplated here was confirmed by a method using a high-precision positioning stage. 位置決めステージではステージの位置をレーザ干渉計を用いて検出しており、やはり0.1%以下の精度でステージの位置決めが可能である。 In positioning stage is to detect the position of the stage using a laser interferometer, it is possible to also stage positioning less than 0.1% accuracy. ここで一つのマーカーとして直径0.1μmの微小ピットが形成されているシリコン基板をステージ上に固定した。 Here a silicon substrate which fine pits having a diameter of 0.1μm as one marker is formed and fixed on the stage. 位置決めステージを移動することにより微小ピットを0.1μmピッチで碁盤の目状に移動させ、その各位置で本実施の形態の装置構成を用いて画像を取得し、その画像上での微小ピットの位置から画像歪を評価した。 The micro pits are moved in a grid form at 0.1μm pitch by moving the positioning stage, obtains an image by using the device configuration of this embodiment in each of its positions, the micro pits in the image on It was to evaluate the image distortion from the position. その結果、補正前には走査幅に対して約0.80%であった歪みが約0.09%とほぼ10分の1に減少していることを確認した。 As a result, before the correction was confirmed that the strain was about 0.80% relative to the scanning width is reduced to approximately one-tenth to about 0.09%.

【0026】図1に示した走査型プローブ顕微鏡では、 [0026] In the scanning probe microscope shown in Figure 1,
Zサーボ回路5を用いて、レバー変位検出部4で検出された撓み信号が一定になるように(探針1と試料3の間に作用する相互作用力が一定になるように)XYZスキャナ7をZ方向にフィードバック駆動し、XYZスキャナ7のZ駆動信号をプローブ1と試料3との間の相互作用検出結果として画像取得部12内の記憶部に記憶している。 Using Z servo circuit 5, (as interaction force acting between the probe 1 and the sample 3 is constant) as the deflection signal detected by the lever displacement detector 4 becomes constant XYZ scanner 7 the feedback drive in the Z direction, and stores the Z drive signal of the XYZ scanner 7 in the storage unit of the image acquisition section 12 as an interaction detection result between the probe 1 and the sample 3. 一方、Zサーボ回路を用いない走査型プローブ顕微鏡の構成も可能である。 On the other hand, the configuration of the scanning probe microscope does not use a Z servo circuit, it may also be provided. その場合には、XYZスキャナ7のZ駆動信号に代えてレバー変位検出部4の出力を、プローブと試料との間の相互作用を検出する検出手段の検出結果として画像取得部12内の記憶部に記憶し、ソフト補正部22で処理した上で試料3の表面形状を表わす画像として表示部13に表示するように構成する。 In this case, XYZ and Z output instead of the driving signal lever displacement detector 4 of the scanner 7, the storage unit of the image acquisition unit 12 as the detection result of the detecting means for detecting the interaction between the probe and the sample stored in, configured to display on the display unit 13 as an image on the treated soft correcting unit 22 representing the surface shape of the sample 3. これは後述の実施の形態においても同様である。 This also applies to the embodiment described below.

【0027】〔実施の形態2〕図2は、本発明による走査型プローブ顕微鏡の他の例を示すブロック図である。 [0027] [Embodiment 2] FIG 2 is a block diagram showing another example of a scanning probe microscope according to the present invention.
本実施の形態では、XYZスキャナ7のZ方向の変位を検出するためにZ変位検出部14が新たに設置される。 In this embodiment aspect, Z displacement detector 14 for detecting the displacement in the Z-direction of the XYZ scanner 7 is newly installed.
ここではZ変位検出部14として静電容量センサを用いた。 Here using an electrostatic capacitance sensor as Z displacement detector 14. Z変位検出部14からのZ変位信号は画像取得部1 Z displacement signal from the Z displacement detecting unit 14 the image acquisition unit 1
2へ送られ、XY信号発生部9で生成されるX及びYトリガ信号のタイミングでX及びY変位信号と共にサンプリングされる。 Sent to 2, it is sampled with X and Y displacement signal at a timing of X and Y trigger signal generated by the XY signal generator 9. その他の部分の動作は実施の形態1と本質的に同じであるので詳細な説明を省略する。 The operation of other parts are essentially the same as the first embodiment and detailed description thereof will be omitted.

【0028】実施の形態1では、XYZスキャナ7のZ [0028] In the first embodiment, Z of the XYZ scanner 7
駆動信号をZ変位信号としてサンプリングした。 The driving signal is sampled as Z displacement signal. この場合、XYZスキャナ7を構成する圧電素子の持つ履歴現象等のために、得られる画像はZ方向に歪んだものとなっている。 In this case, because of the hysteresis or the like having the piezoelectric element constituting the XYZ scanner 7, the resulting image has a distorted in the Z direction. 本実施の形態では、Z変位検出部14で直接XYZスキャナ7のZ変位を検出し、その検出信号をZ In this embodiment, detects the Z displacement of the direct XYZ scanner 7 in Z displacement detector 14, the detection signal Z
変位信号としているので、X,Y方向と共にZ方向の歪を補正した形で、試料3の表面形状を計測することができる。 Since the displacement signal, X, in the form obtained by correcting the distortion in the Z direction together with the Y direction, it is possible to measure the surface shape of the sample 3.

【0029】実施の形態1と同様な方法で測定画像の残留歪を評価したところ、X,Y方向の歪は実施の形態1 [0029] Evaluation of the residual strain of the measurement image in the same manner as in the first embodiment, X, the form of distortion in the Y direction performed 1
と同様に走査幅に対して0.09%になっていた。 And it had become 0.09% relative to similarly scan width. また、Z方向の評価は、寸法が既知の段差試料を測定することにより行った。 The evaluation of the Z-direction was performed by size measuring a known step sample. 用いた試料の段差は103.5nm Step of the sample used was 103.5nm
±1.5nmである。 ± is 1.5nm. その結果、段差の形成誤差±1. As a result, formation of the step error ± 1.
5nm以内になっていることを確認した。 It was confirmed that it is within 5nm. ちなみに、Z By the way, Z
方向の歪みを補正しない場合、圧電素子の非線形性等に起因した歪によりZ方向の測定誤差は±5nmとなっていた。 If not corrected distortion direction, the measurement error in the Z direction has been a ± 5 nm by the distortion due to nonlinearity, etc. of the piezoelectric element.

【0030】〔実施の形態3〕図4は、本発明による走査型プローブ顕微鏡の第3の実施の形態を示すブロック図である。 [0030] Figure 4 [Embodiment 3] is a block diagram showing a third embodiment of a scanning probe microscope according to the present invention. 本実施の形態では、XY走査のフィードバック制御用の検出部とは別に第二X変位検出部15及び第二Y変位検出部16を設置し、その検出信号を画像取得部12でサンプリングする。 In this embodiment, the detecting unit for feedback control of the XY scanning separately installed second X displacement detector 15 and the second Y displacement detector 16 to sample the detection signal by the image acquisition unit 12. 他の部分の動作は本質的に実施の形態1と同じなのでここでは説明を省略する。 Since the operation of the other parts the same as Embodiment 1 essentially carried omitted here. 本構成を用いても実施の形態1と同様な効果があり、XY Even using this arrangement has the same effect as in the first embodiment, XY
方向の歪を補正した形で、試料3の表面形状を計測することができる。 In a form obtained by correcting the distortion in the direction, it is possible to measure the surface shape of the sample 3. 更に、Z方向の補正に関しても実施の形態2と同様な構成を付加することにより可能である。 Furthermore, it is possible by adding the same structure as the second embodiment with regard Z direction correction.

【0031】本実施の形態のような構成が必要な一つの例としては、歪ゲージや静電容量センサ等を内蔵した汎用型のスキャナを用いた場合である。 [0031] As an example requiring structure of this embodiment is a case of using a general-purpose scanner with a built-in strain gauge or a capacitive sensor. このような場合、 In such a case,
その内蔵センサによるフィードバック補正方式では、内蔵センサが持つ非線形性およびフィードバックエラーにより測定精度が不十分なものになっている。 The feedback correction method using the built-in sensor, the measurement accuracy by nonlinearity and feedback error with the built-in sensor is in insufficient. 従って、測定精度を十分に向上させるためには、内蔵センサよりも高精度なリニアエンコーダやレーザ干渉計等の別のセンサを使ってスキャナの変位を検出して、その検出信号を用いてソフト補正する必要がある。 Therefore, in order to sufficiently improve the measurement accuracy, by detecting the displacement of the scanner with a different sensor such as a high-precision linear encoder or laser interferometer than built-in sensor, soft-corrected by using the detection signal There is a need to. 本実施の形態の装置を用いて、実施の形態1と同様な方法で画像の残留歪を評価したところ、リニアエンコーダの検出精度と同程度に歪が減少していることが確認できた。 Using the apparatus of the present embodiment was evaluated for residual strain of the image in the same manner as in the first embodiment, the distortion detection accuracy about the same linear encoder was confirmed to be decreased.

【0032】〔実施の形態4〕図5は、本発明による走査型プローブ顕微鏡の第4の実施の形態を示すブロック図である。 [0032] Figure 5 [Embodiment 4] is a block diagram showing a fourth embodiment of a scanning probe microscope according to the present invention. これまでの3つの実施の形態では、探針1に対して試料3を走査する構成を示したが、本実施の形態ではカンチレバー2をXYZスキャナ7の駆動部に固定して、探針1をXYZスキャナ7とは別体の試料保持部に保持した試料3に対して走査する構成とした。 This three previous embodiments, a configuration has been shown that scans the sample 3 with respect to the probe 1, in this embodiment by fixing the cantilever 2 to the driving section of the XYZ scanner 7, the probe 1 the XYZ scanner 7 has a configuration for scanning the sample 3 held in the sample holding portion of another body. 他の部分の動作は本質的に実施の形態1と同じなのでここでは説明を省略する。 Since the operation of the other parts the same as Embodiment 1 essentially carried omitted here. 本構成を用いても実施の形態1と同様な効果があり、XY方向の歪を補正した形で、試料3の表面形状を計測することができる。 There is the same effect as the first embodiment even with this configuration, in a form obtained by correcting the distortion in the XY direction, it is possible to measure the surface shape of the sample 3. 更に、Z方向の補正に関しても実施の形態2と同様な構成を付加することにより可能である。 Furthermore, it is possible by adding the same structure as the second embodiment with regard Z direction correction.

【0033】以上4つの実施の形態では、探針1が試料3に常時接触した状態で制御する計測モードの場合を示したが、本発明は、探針1と試料3が非接触の場合、あるいは探針1と試料3が断続的に接触と非接触を繰り返す場合等、他のどのような計測モードにも適用可能である。 [0033] In the above four embodiments, the case of a measurement mode in which the probe 1 is controlled in a state of constant contact with the sample 3, the present invention, when the probe 1 and the sample 3 is non-contact, or the like when the probe 1 and the sample 3 is repeated intermittent contact and non-contact, it is also applicable to any other such measurement mode.

【0034】更に、本発明は、探針と試料の間の相互作用力を利用した原子間力顕微鏡のみならず、探針と試料の間に流れるトンネル電流を利用した走査型トンネル顕微鏡や、磁性試料から漏洩する磁界を検出して磁気的な情報を得る磁気力顕微鏡、探針と試料の間の静電容量を検出する静電容量顕微鏡、探針と試料の間の静電気力を利用した静電気力顕微鏡、あるいはプローブ先端から漏れる近接場光を利用して試料表面の光学的な情報を得る近接場光顕微鏡等、スキャナを用いたすべての走査型プローブ顕微鏡に対して、探針による検出物理量に依存せずに適用可能であることは言うまでもない。 Furthermore, the present invention not only probe and atomic force microscope using an interaction force between the sample and scanning tunneling microscope which utilizes a tunneling current flowing between the probe and the sample, the magnetic capacitance microscope to detect the electrostatic capacitance between the magnetic force microscope, the probe and the sample to obtain a magnetic information by detecting a magnetic field leaking from the sample, the static electricity utilizing electrostatic forces between the probe and the sample force microscope or near-field optical microscope obtain optical information of the sample surface by using a near-field light leaking from the probe tip, etc., for all scanning probe microscope using the scanner, the detection physical quantity by the probe It can of course be applied independently.

【0035】 [0035]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、観察後に変位検出手段の検出結果に基づいて試料表面の観察結果を補正する補正手段を有しているので、フィードバック制御手段のフィードバックエラーを補正することができ、これによってフィードバックエラーによる画像歪みが補正され、高速走査時においても歪みの少ない画像が得られ、高精度な測長が可能となる。 As it is evident from the foregoing description, according to the present invention, since it has a correction means for correcting the observations of the sample surface based on a detection result of the displacement detector after observation, feedback error feedback control means can be corrected, thereby being corrected image distortion due to feedback errors, even image can be obtained with less distortion, it is possible to accurately measuring the time of high-speed scanning.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明による走査型プローブ顕微鏡の一例を示すブロック図。 Block diagram showing an example of a scanning probe microscope according to the invention; FIG.

【図2】本発明による走査型プローブ顕微鏡の他の例を示すブロック図。 2 is a block diagram showing another example of a scanning probe microscope according to the present invention.

【図3】(a)はXY信号発生部で生成されるXYトリガ信号により設定される見かけのサンプリング位置(x 3 (a) sampling the apparent position set by XY trigger signal generated by the XY signal generator (x
i ,y j )を示す図、(b)は試料上での実際のサンプリング位置(X ij ,Y ij )の様子を示す図。 i, shows a y j), it shows a state of (b) the actual sampling positions on the sample (X ij, Y ij).

【図4】本発明による走査型プローブ顕微鏡の他の例を示すブロック図。 Block diagram showing another example of a scanning probe microscope according to the present invention; FIG.

【図5】本発明による走査型プローブ顕微鏡の他の例を示すブロック図。 5 is a block diagram showing another example of a scanning probe microscope according to the present invention.

【図6】平行平板駆動機構の構成を示す図。 6 is a diagram showing the configuration of a parallel-plate drive mechanism.

【図7】従来技術の構成を示す図。 7 is a diagram showing a prior art arrangement.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1…探針、2…カンチレバー、3…試料、4…レバー変位検出部、5…Zサーボ回路、6…Z信号設定部、7… 1 ... probe, 2 ... cantilever, 3 ... sample, 4 ... lever displacement detector, 5 ... Z servo circuit, 6 ... Z signal setting unit, 7 ...
XYZスキャナ、8…XYサーボ回路、9…XY信号発生部、90…走査範囲、10…X変位検出部、11…Y XYZ scanner, 8 ... XY servo circuit, 9 ... XY signal generator, 90 ... scanning range, 10 ... X displacement detecting unit, 11 ... Y
変位検出部、12…画像取得部、22…ソフト補正部、 Displacement detector, 12 ... image acquisition unit, 22 ... soft correcting unit,
13…表示部、14…Z変位検出部、15…第二X変位検出部、16…第二Y変位検出部、701…固定部、7 13 ... display unit, 14 ... Z displacement detector, 15 ... second X displacement detector, 16 ... second Y displacement detector, 701 ... fixed portion, 7
02…移動部、703…圧電素子、704,705,7 02 ... mobile unit, 703 ... piezoelectric elements, 704,705,7
06,707…弾性変形部 06,707 ... elastically deformable portion

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−88724(JP,A) 特開 平7−71913(JP,A) 特開 平7−120250(JP,A) 特開 平8−254540(JP,A) 特開 平9−218369(JP,A) 特開 平10−246728(JP,A) 特開 平6−201374(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl. 7 ,DB名) G01N 13/10 - 13/24 G12B 21/00 - 21/24 G01B 21/30 JICSTファイル(JOIS) ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (56) reference Patent flat 6-88724 (JP, a) JP flat 7-71913 (JP, a) JP flat 7-120250 (JP, a) JP flat 8- 254540 (JP, a) JP flat 9-218369 (JP, a) JP flat 10-246728 (JP, a) JP flat 6-201374 (JP, a) (58) investigated the field (Int.Cl. 7, DB name) G01N 13/10 - 13/24 G12B 21/00 - 21/24 G01B 21/30 JICST file (JOIS)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】 (57) [the claims]
  1. 【請求項1】 試料を保持する試料保持部と、前記試料保持部に保持された試料に対向するプローブと、前記試料保持部あるいは前記プローブを微動させる微動手段と、XY走査信号発生部と、前記プローブと試料との間の相互作用を検出する検出手段と、前記走査信号発生部からの走査信号を受けて前記微動手段が前記プローブと試料の対向方向に平行な方向であるZ方向と直交するX And 1. A sample holder for holding a sample, a probe opposed to the sample held in the sample holder, a fine movement means for finely moving the sample holder or the probe, and the XY scanning signal generator, orthogonal detection means for detecting the interaction between the probe and the sample, and Z direction said fine unit receives a scan signal is a direction parallel to the opposing direction of the probe and the sample from the scan signal generator X to
    Y方向に走査するとき前記検出手段から得られる検出結果に基づいて試料表面の情報を得る走査型プローブ顕微鏡において、 前記微動手段によってXY方向に走査される前記試料保持部あるいは前記プローブのXY方向の変位を検出する変位検出手段と、前記変位検出手段の検出結果を前記微動手段の制御指令値にフィードバックするサーボ制御手段と、前記走査信号発生部からの走査信号と前記変位検出手段の検出結果と前記検出手段の検出結果とを関連付けて記憶する記憶手段と、前記記憶手段の記憶内容に基づいて前記試料表面の観察結果を補正する補正手段とを有することを特徴とする走査型プローブ顕微鏡。 In scanning probe microscopy to obtain information of the sample surface based on the detection results obtained from said detecting means when scanning in the Y direction, in the XY direction of the sample holder or the probe is scanned in the XY direction by said fine means a displacement detector for detecting a displacement, a servo-control means for feeding back the detection result of the displacement detector to the control command value of said fine unit, and the detection result of the scanning signal and said displacement detecting means from the scan signal generator scanning probe microscope characterized by having a correction means for correcting the detection result storage means for storing in association with the observation of the sample surface based on the stored contents of said memory means of said detecting means.
  2. 【請求項2】 試料を保持する試料保持部と、前記試料保持部に保持された試料に対向するプローブと、前記試料保持部あるいは前記プローブを微動させる微動手段と、XY走査信号発生部と、前記プローブと試料との間の相互作用を検出する検出手段とを備え、前記走査信号発生部からの走査信号を受けて前記微動手段が前記プローブと試料の対向方向に平行な方向であるZ方向と直交するXY方向に走査するとき前記検出手段から得られる検出結果に基づいて試料表面の情報を反映した画像を形成する走査型プローブ顕微鏡において、 前記微動手段によってXY方向に走査される前記試料保持部あるいは前記プローブのXY方向の変位を検出する変位検出手段と、前記変位検出手段の検出結果を前記微動手段の制御指令値にフィードバッ 2. A sample holder for holding a sample, a probe opposed to the sample held in the sample holder, a fine movement means for finely moving the sample holder or the probe, and the XY scanning signal generator, Z direction and detecting means for detecting the interaction, said fine unit receives a scan signal from the scan signal generator is a direction parallel to the opposing direction of the probe and the sample between the probe and the sample perpendicular to the scanning probe microscope for forming an image that reflects the information of the sample surface based on the detection results obtained from said detecting means when scanning in XY direction, the sample holding scanned in XY direction by said fine means a displacement detecting means for detecting the XY direction of displacement of parts or the probe, feedback the result of detection by the displacement detecting means to control command value of said fine means するサーボ制御手段と、前記走査信号発生部からの走査信号と前記変位検出手段の検出結果と前記検出手段の検出結果とを関連付けて記憶する記憶手段と、前記記憶手段の記憶内容に基づいて前記画像を補正する補正手段とを有し、前記画像における前記走査方向の歪が走査幅の±0.1%以下であることを特徴とする走査型プローブ顕微鏡。 And servo control means for a storage unit for detecting result stored in association with the detection result and the detection means of the scanning signal and said displacement detecting means from the scan signal generator, on the basis of the stored contents of said memory means and a correcting means for correcting the image, scanning probe microscope, wherein distortion of the scanning direction in the image is equal to or less than ± 0.1% of the scanning width.
  3. 【請求項3】 請求項1又は2に記載の走査型プローブ顕微鏡において、前記プローブのZ方向の変位を検出するZ変位検出手段を有し、前記記憶手段は前記走査信号発生部から発生された走査信号と前記変位検出手段の検出結果と前記Z変位検出手段の検出結果とを関連付けて記憶することを特徴とする走査型プローブ顕微鏡。 3. The method of claim 1 or 2 scanning probe microscope according to have Z displacement detection means for detecting a displacement in the Z direction of the probe, wherein the storage unit is generated from the scan signal generator scanning signal and said displacement detecting means of the detection results and scanning probe microscopes, which comprises detection result and stored in association with the Z displacement detection means.
  4. 【請求項4】 請求項1,2又は3記載の走査型プローブ顕微鏡において、走査方向の変位を検出する変位検出手段として、前記微動手段のサーボ制御用の第1の変位検出手段と、観察結果を補正する補正手段で用いられる変位を検出する第2の変位検出手段とを備えることを特徴とする走査型プローブ顕微鏡。 4. A scanning probe microscope according to claim 1, wherein, as the displacement detecting means for detecting a displacement in the scanning direction, and a first displacement detecting means for servo control of said fine unit, observations scanning probe microscope characterized by comprising a second displacement detecting means for detecting a displacement used in the correction means for correcting.
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1項記載の走査型プローブ顕微鏡において、前記微動手段は平行平板走査機構を有することを特徴とする走査型プローブ顕微鏡。 5. A scanning probe microscope according to any one of claims 1 to 4, scanning probe microscopy said fine means, characterized in that it comprises a parallel plate scanning mechanism.
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