JPH03287006A - マルチ・プローブ式表面形状・状態計測手法 - Google Patents
マルチ・プローブ式表面形状・状態計測手法Info
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- JPH03287006A JPH03287006A JP8952890A JP8952890A JPH03287006A JP H03287006 A JPH03287006 A JP H03287006A JP 8952890 A JP8952890 A JP 8952890A JP 8952890 A JP8952890 A JP 8952890A JP H03287006 A JPH03287006 A JP H03287006A
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- 238000000034 method Methods 0.000 title description 7
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- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 35
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 6
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- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
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- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
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- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は、表面の局所的情報を用いたマルチ・プロー
ブ式表面形状・状態計測手法に間するものである。ここ
で、表面の局所的情報とは、試料表面とプローブの間の
トンネル電流、力（原子間力）、磁力、エバネッセント
（Ｅｖａｎｅｓｃｅｎｔ）光、超音波、音響波、イオン
伝導等をいう。
ブ式表面形状・状態計測手法に間するものである。ここ
で、表面の局所的情報とは、試料表面とプローブの間の
トンネル電流、力（原子間力）、磁力、エバネッセント
（Ｅｖａｎｅｓｃｅｎｔ）光、超音波、音響波、イオン
伝導等をいう。
［従来の技術］
第４図は、例えば雑誌（Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｓｃｉｅ
ｎｔｉｆｉｃｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ６０（３）、 Ｆ
ｅｈｒｕａｒｙ １９８９．１６５−１８０；Ｙ。
ｎｔｉｆｉｃｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ６０（３）、 Ｆ
ｅｈｒｕａｒｙ １９８９．１６５−１８０；Ｙ。
Ｋｕｋ ｅｔ ａｌ ）に示された、従来の表面の局所
的情報（ここではトンネル電流）を用いた走査型表面形
状・状態計測手法の一実施例に係わる計測装置を不ず構
成図である。図において、（１）は試料、（２）は表面
の局所的情報を得るプローブ、（３）はプローブ（２）
を試料面に対して垂直方向に移動する垂直方向移動機構
、（４）は表面の局所的情報を用いてプローブ（２）を
制御するプローブ制御機構、（５）はプローブを試料面
と平行な面内でラスク走査するラスク走査機構、（６）
はラスク走査を制御するラスク走査制御機構、（７）は
プローブの制御情報とラスク走査の制御情報から得られ
る表面の形状・状態を表示する表示機構である。
的情報（ここではトンネル電流）を用いた走査型表面形
状・状態計測手法の一実施例に係わる計測装置を不ず構
成図である。図において、（１）は試料、（２）は表面
の局所的情報を得るプローブ、（３）はプローブ（２）
を試料面に対して垂直方向に移動する垂直方向移動機構
、（４）は表面の局所的情報を用いてプローブ（２）を
制御するプローブ制御機構、（５）はプローブを試料面
と平行な面内でラスク走査するラスク走査機構、（６）
はラスク走査を制御するラスク走査制御機構、（７）は
プローブの制御情報とラスク走査の制御情報から得られ
る表面の形状・状態を表示する表示機構である。
従来の表面の局所的情報を用いた走査型表面形状・状態
計測手法に用いる計測装置は上記のように構成され、例
えは、プローブ（２）の先端を試料表面に接するまで近
づけてプローブ（２）と試料（１）の各々から浸み出し
ている電子の波動間数が重なりを持つようにする。この
プローブ（２）と試料（１）の間に小さな電圧をかける
と絶縁体く真空や空気など）を通してトンネル電流が流
れるようになる。
計測手法に用いる計測装置は上記のように構成され、例
えは、プローブ（２）の先端を試料表面に接するまで近
づけてプローブ（２）と試料（１）の各々から浸み出し
ている電子の波動間数が重なりを持つようにする。この
プローブ（２）と試料（１）の間に小さな電圧をかける
と絶縁体く真空や空気など）を通してトンネル電流が流
れるようになる。
トンネル電流は試料表面からの距離に応じて指数間数的
に減少するので、その間隔にきわめて敏感となる。プロ
ーブ（２）と試料表面間のトンネル電流が一定になるよ
うに、即ち、試料表面とプローブ（２）の距離が一定に
なるようにブＯ−ブ（２）を試料面に対して垂直方向に
移動する垂直方向移動機構（３）を制御しながら、ラス
ク走査し、ラスク走査による上記垂直方向の制御情報を
表示することで、ラスク走査範囲内の表面の形状・状態
が計測できるようになっている。
に減少するので、その間隔にきわめて敏感となる。プロ
ーブ（２）と試料表面間のトンネル電流が一定になるよ
うに、即ち、試料表面とプローブ（２）の距離が一定に
なるようにブＯ−ブ（２）を試料面に対して垂直方向に
移動する垂直方向移動機構（３）を制御しながら、ラス
ク走査し、ラスク走査による上記垂直方向の制御情報を
表示することで、ラスク走査範囲内の表面の形状・状態
が計測できるようになっている。
［発明が解決しようとする課題］
従来の表面の局所的情報を用いた走査型表面形状・状態
計測手法は、以上のように一本のプローブでラスク走査
するので、ラスク走査する機構によりラスク走査できる
範囲が決定され、また、ある分解能をもって計測する場
合には、計測面積に比例して計測する時間が増加する。
計測手法は、以上のように一本のプローブでラスク走査
するので、ラスク走査する機構によりラスク走査できる
範囲が決定され、また、ある分解能をもって計測する場
合には、計測面積に比例して計測する時間が増加する。
たとえ、従来の手法を複数個並へたとしても、ラスク走
査する機構が複雑になり、また個々のラスク走査する機
構にばらつきが生じるという問題点があった。
査する機構が複雑になり、また個々のラスク走査する機
構にばらつきが生じるという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たものであり、簡単な機構で複数個のプローブのラスク
走査のほらつきを抑え、−本のプローブでラスク走査可
能な範囲よりも大きな面積の範囲を一本のプローブの場
合と同程度の分解能で短時間に計測することができる表
面形状・状態計測手法を得ることを目的としている。
たものであり、簡単な機構で複数個のプローブのラスク
走査のほらつきを抑え、−本のプローブでラスク走査可
能な範囲よりも大きな面積の範囲を一本のプローブの場
合と同程度の分解能で短時間に計測することができる表
面形状・状態計測手法を得ることを目的としている。
［課題を解決するための手段］
この発明に係わるマルチ・ブロー１式表面形状・状態計
測手法は、試料面に対して垂直方向に移動し表面の局所
的情報を得るプローブを同一ステージ上に複数個配列し
、上記各プローブの垂直位置を個々独立に制御して、上
記各プローブより上記局所的情報を得るステップ、上記
ステージを上記試料面に沿って走査するステップ、及び
上記ステージの走査位置と上記各プローブの制御情報か
ら表面形状を合成するステップを備えたものである。
測手法は、試料面に対して垂直方向に移動し表面の局所
的情報を得るプローブを同一ステージ上に複数個配列し
、上記各プローブの垂直位置を個々独立に制御して、上
記各プローブより上記局所的情報を得るステップ、上記
ステージを上記試料面に沿って走査するステップ、及び
上記ステージの走査位置と上記各プローブの制御情報か
ら表面形状を合成するステップを備えたものである。
［作用コ
この発明の表面形状・状態計測手法においては、試料面
に対して垂直方向の移動機構を有したプローブを複数個
配列したステージを試料面と平行な面内で走査するため
、複数のプローブの走査のばらつきが抑えられ、−本の
プローブで走査できる範囲よりも大きな面積の範囲を一
本のプローブの場合と同程度の分解能で短時間に計測で
きるようになる。
に対して垂直方向の移動機構を有したプローブを複数個
配列したステージを試料面と平行な面内で走査するため
、複数のプローブの走査のばらつきが抑えられ、−本の
プローブで走査できる範囲よりも大きな面積の範囲を一
本のプローブの場合と同程度の分解能で短時間に計測で
きるようになる。
［実施例］
以下、この発明の一実施例によるマルチ・プローブ式表
面形状・状態計測手法を図について説明する。
面形状・状態計測手法を図について説明する。
第１図はこの発明の一実施例に係わるマルチ・プローブ
式表面形状・状態計ｆ１４装置を示す構成図であり、（
１）、（２）、（３）、（６） Ｌｉ上記従来手法に用
いるものとまったく同一のものである。（８）は垂直方
向移動Ｓ構（３）を有したプローブ（２）をマトリクス
状に複数個配列したステージ、（９）は表面の局所的情
報を用いて上記各プローブ（２）の垂直位置を個々独立
に制御するプローブ制御機構、（ｌＯ）は上記ステージ
（８）を試料面と平行な面内てラスク走査するラスク走
査機構、（１１）は上記プローブの制御情報と上記ステ
ージのラスク走査の制御情報から得られる表面の形状・
状態を合成して表示する合成表示機構である。
式表面形状・状態計ｆ１４装置を示す構成図であり、（
１）、（２）、（３）、（６） Ｌｉ上記従来手法に用
いるものとまったく同一のものである。（８）は垂直方
向移動Ｓ構（３）を有したプローブ（２）をマトリクス
状に複数個配列したステージ、（９）は表面の局所的情
報を用いて上記各プローブ（２）の垂直位置を個々独立
に制御するプローブ制御機構、（ｌＯ）は上記ステージ
（８）を試料面と平行な面内てラスク走査するラスク走
査機構、（１１）は上記プローブの制御情報と上記ステ
ージのラスク走査の制御情報から得られる表面の形状・
状態を合成して表示する合成表示機構である。
上記のように構成されたマルチ・プローブ式表面形状・
状態計測装置は、例えは、複数個のプローブ（２）にそ
れぞれ独立な小さな電圧をかけておき、少なくとも一つ
のプローブ（２）がトンネル電流を感知できるまでステ
ージ（８）を試料ζこ近づける。すべてのプローブ（２
）がトンネル電流を感知でき、垂直方向移動機構（３）
が計測に対して最適となるように垂直方向移動機構（３
）とステージ（８）を微調整する。次に、プローブ（２
）と試料表面間のトンネル電流がそれぞれ一定になるよ
うに、すなわち、試料表面とプローブ（２）の距離が一
定になるように、各プローブ（２）を垂直方向移動機構
（３）で個々独立に制御する。このように各プローブを
個々に制御しながら、ステージ（８）をラスタ走査し、
ラスタ走査による上記ステージ（８）の走査位置と、垂
直方向移動機構（３）で個々独立に制御された各プロー
ブの制御情報とを用いて表面形状を合成して表示するこ
とで、表面の形状・状態が計測できるようになっている
。
状態計測装置は、例えは、複数個のプローブ（２）にそ
れぞれ独立な小さな電圧をかけておき、少なくとも一つ
のプローブ（２）がトンネル電流を感知できるまでステ
ージ（８）を試料ζこ近づける。すべてのプローブ（２
）がトンネル電流を感知でき、垂直方向移動機構（３）
が計測に対して最適となるように垂直方向移動機構（３
）とステージ（８）を微調整する。次に、プローブ（２
）と試料表面間のトンネル電流がそれぞれ一定になるよ
うに、すなわち、試料表面とプローブ（２）の距離が一
定になるように、各プローブ（２）を垂直方向移動機構
（３）で個々独立に制御する。このように各プローブを
個々に制御しながら、ステージ（８）をラスタ走査し、
ラスタ走査による上記ステージ（８）の走査位置と、垂
直方向移動機構（３）で個々独立に制御された各プロー
ブの制御情報とを用いて表面形状を合成して表示するこ
とで、表面の形状・状態が計測できるようになっている
。
なお、表面形状の合成に際しては、各プローブの相対的
な位置関係が必要となるが、これは例えば、蒸着、エツ
チング等により所定の格子間隔で凹凸を設けるとともに
、各格子に位置座標を書き込んだ較正用サンプルを用い
、まず、この較正用サンプルを試料の代わりに設置して
、第２図に示すようにして各プローブの相対的な位置間
係を求める。即ち、ステップ（Ｓｌ）では上記較正用サ
ンプルの座標情報を人力し、ステップ（Ｓ２）では設置
された較正用サンプルの表面の局所的情報を、上述した
試料面の測定と同様にして測定する。ステップ（Ｓ３）
ではステップ（Ｓ２）で測定した各プローブの測定結果
をステップ（Ｓ【）で人力した座標情報に重ね合わせて
、ステップ（Ｓ４）で各プローブ間の相対的な位置関係
を計算する。この相対的な位置間係をステップ（Ｓ５）
で記憶し、次に上述した試料の測定を開始する。
な位置関係が必要となるが、これは例えば、蒸着、エツ
チング等により所定の格子間隔で凹凸を設けるとともに
、各格子に位置座標を書き込んだ較正用サンプルを用い
、まず、この較正用サンプルを試料の代わりに設置して
、第２図に示すようにして各プローブの相対的な位置間
係を求める。即ち、ステップ（Ｓｌ）では上記較正用サ
ンプルの座標情報を人力し、ステップ（Ｓ２）では設置
された較正用サンプルの表面の局所的情報を、上述した
試料面の測定と同様にして測定する。ステップ（Ｓ３）
ではステップ（Ｓ２）で測定した各プローブの測定結果
をステップ（Ｓ【）で人力した座標情報に重ね合わせて
、ステップ（Ｓ４）で各プローブ間の相対的な位置関係
を計算する。この相対的な位置間係をステップ（Ｓ５）
で記憶し、次に上述した試料の測定を開始する。
なお、上記実施例では、移動機構を有したプローブをマ
トリクス状に複数個配列したステージを試料面と平行な
面内てラスタ走査する機構を有しているが、逆に、移動
機構を有したプローブをマトリクス状に複数個配列した
ステージを固定して試料を試料面と平行な面内てラスタ
走査する機構を有する場合も同様の効果を期待できる。
トリクス状に複数個配列したステージを試料面と平行な
面内てラスタ走査する機構を有しているが、逆に、移動
機構を有したプローブをマトリクス状に複数個配列した
ステージを固定して試料を試料面と平行な面内てラスタ
走査する機構を有する場合も同様の効果を期待できる。
第３図はこの発明の他の実施例に係わるマルチ・プロー
ブ式表面形状・状態計測装置を示す構成図であり、上記
ステージ（８）を固定し、例えば、力を変位に変えるた
めのレバー（１３）とレバー変調機構（］４）を有した
プローブ（２）と試料表面の原子間力によるレバーの変
位が一定となるように、変位測定機構（１５）を用いて
上記プローブ（２）を試料面に対して垂直方向に移動す
る機構（３）で個々独立に複数個のプローブ（２）を制
御し、ラスタ走査機構（１２）により、試料（１）を試
料面と平行な面内てラスタ走査し５ ラスタ走査による
上記の個々のプローブの制御情報を合成して表示するこ
とで、表面の形状・状態が計測できるようになっている
。
ブ式表面形状・状態計測装置を示す構成図であり、上記
ステージ（８）を固定し、例えば、力を変位に変えるた
めのレバー（１３）とレバー変調機構（］４）を有した
プローブ（２）と試料表面の原子間力によるレバーの変
位が一定となるように、変位測定機構（１５）を用いて
上記プローブ（２）を試料面に対して垂直方向に移動す
る機構（３）で個々独立に複数個のプローブ（２）を制
御し、ラスタ走査機構（１２）により、試料（１）を試
料面と平行な面内てラスタ走査し５ ラスタ走査による
上記の個々のプローブの制御情報を合成して表示するこ
とで、表面の形状・状態が計測できるようになっている
。
なお、上記実施例において走査法はラスタ走査について
述べたが、これに限定するものではない。
述べたが、これに限定するものではない。
［発明の効果コ
以上のように、この発明によれば試料面に対して垂直方
向に移動し表面の局所的情報を得るプローブを同一ステ
ージ上に複数個配列し、上記各プローブの垂直位置を個
々独立に制御して、上記各プローブより上記局所的情報
を得るステップ、上記ステージを上記試料面に沿って走
査するステ・ンブ、及び上記ステージの走査位置と上記
各プローブの制御情報から表面形状を合成するステップ
により表面形状・状態を計測するようにしたので、機構
が複雑化することなく、また、複数のプローブの走査の
ばらつきが抑えられ、−本のプローブで走査できる範囲
よりも大きな面積の範囲を、本のプローブの場合と同程
度の分解能で短時間に走査して、表面形状・状態針１ｆ
ｌｌができる効果がある。
向に移動し表面の局所的情報を得るプローブを同一ステ
ージ上に複数個配列し、上記各プローブの垂直位置を個
々独立に制御して、上記各プローブより上記局所的情報
を得るステップ、上記ステージを上記試料面に沿って走
査するステ・ンブ、及び上記ステージの走査位置と上記
各プローブの制御情報から表面形状を合成するステップ
により表面形状・状態を計測するようにしたので、機構
が複雑化することなく、また、複数のプローブの走査の
ばらつきが抑えられ、−本のプローブで走査できる範囲
よりも大きな面積の範囲を、本のプローブの場合と同程
度の分解能で短時間に走査して、表面形状・状態針１ｆ
ｌｌができる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例に係わるマルチ・プローブ
式表面形状・状態計測装置を示す構成図、第２図はこの
発明の一実施例に係わる各プローブの相対的な位置間係
を求める方法を示すフローチャート、第３図はこの発明
の他の実施例に係わるマルチ・プローブ式表面形状・状
態計測装置を示す構成図、及び第４図は従来の走査型表
面形状・状態計測手法による計測装置を示す構成図であ
る。 図において、（１）は試料、（２）はプローブ、（３）
は垂直方向移動機構、（６）はラスタ走査制御機構、（
８）はステージ、（９）はプローブ制御機構、（１０）
はラスタ走査機構、（１１）は合成表示機構である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
式表面形状・状態計測装置を示す構成図、第２図はこの
発明の一実施例に係わる各プローブの相対的な位置間係
を求める方法を示すフローチャート、第３図はこの発明
の他の実施例に係わるマルチ・プローブ式表面形状・状
態計測装置を示す構成図、及び第４図は従来の走査型表
面形状・状態計測手法による計測装置を示す構成図であ
る。 図において、（１）は試料、（２）はプローブ、（３）
は垂直方向移動機構、（６）はラスタ走査制御機構、（
８）はステージ、（９）はプローブ制御機構、（１０）
はラスタ走査機構、（１１）は合成表示機構である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 試料面に対して垂直方向に移動し表面の局所的情報を得
るプローブを同一ステージ上に複数個配列し、上記各プ
ローブの垂直位置を個々独立に制御して、上記各プロー
ブより上記局所的情報を得るステップ、上記ステージを
上記試料面に沿って走査するステップ、及び上記ステー
ジの走査位置と上記各プローブの制御情報から表面形状
を合成するステップを備えたマルチ・プローブ式表面形
状・状態計測手法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8952890A JPH03287006A (ja) | 1990-04-03 | 1990-04-03 | マルチ・プローブ式表面形状・状態計測手法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8952890A JPH03287006A (ja) | 1990-04-03 | 1990-04-03 | マルチ・プローブ式表面形状・状態計測手法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03287006A true JPH03287006A (ja) | 1991-12-17 |
Family
ID=13973311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8952890A Pending JPH03287006A (ja) | 1990-04-03 | 1990-04-03 | マルチ・プローブ式表面形状・状態計測手法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03287006A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0578228A2 (en) * | 1992-07-10 | 1994-01-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Microactuator |
| JPH06265342A (ja) * | 1992-01-30 | 1994-09-20 | Seiko Instr Inc | 微小変位測定用ヘッド |
| CN101813451A (zh) * | 2010-03-30 | 2010-08-25 | 上海市计量测试技术研究院 | 一种用于微纳米几何量测量的阵列式测头 |
| CN105674939A (zh) * | 2016-01-25 | 2016-06-15 | 苏州市尚科产品检测中心 | 一种自动便携式数显平面度检测仪 |
| JP2021042999A (ja) * | 2019-09-06 | 2021-03-18 | 株式会社ミツトヨ | 粗さ測定機 |
| CN112611319A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-04-06 | 湘潭大学 | 一种锂离子软包电池平整度测量装置及测量方法 |
-
1990
- 1990-04-03 JP JP8952890A patent/JPH03287006A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06265342A (ja) * | 1992-01-30 | 1994-09-20 | Seiko Instr Inc | 微小変位測定用ヘッド |
| EP0578228A2 (en) * | 1992-07-10 | 1994-01-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Microactuator |
| EP0578228A3 (en) * | 1992-07-10 | 1994-11-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Microactuator. |
| US6472794B1 (en) | 1992-07-10 | 2002-10-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Microactuator |
| US6734598B2 (en) | 1992-07-10 | 2004-05-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Microactuator |
| CN101813451A (zh) * | 2010-03-30 | 2010-08-25 | 上海市计量测试技术研究院 | 一种用于微纳米几何量测量的阵列式测头 |
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| CN112611319A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-04-06 | 湘潭大学 | 一种锂离子软包电池平整度测量装置及测量方法 |
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