JPH07181036A - Scanning probe measuring system and measuring method - Google Patents

Scanning probe measuring system and measuring method

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Publication number
JPH07181036A
JPH07181036A JP34471393A JP34471393A JPH07181036A JP H07181036 A JPH07181036 A JP H07181036A JP 34471393 A JP34471393 A JP 34471393A JP 34471393 A JP34471393 A JP 34471393A JP H07181036 A JPH07181036 A JP H07181036A
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JP
Japan
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sample
scanning
data
measurement data
xyz
Prior art date
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Pending
Application number
JP34471393A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazushi Hokari
一志 保苅
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Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH07181036A publication Critical patent/JPH07181036A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To enhance the reliability of measurement data by storing a plurality of measurement data, attained by scanning on one scanning line a plurality of times, in a memory means and calculating the average value of a plurality of measurement data read out therefrom. CONSTITUTION:An XYZ stage 12 is shifted in XYZ direction by means of an XYZ positioning system 13. When the surface profile of a sample 11 is measured, the surface of sample 11 is set at a position spaced apart slightly from the point of a probe 15 and the initial positional data Z0 in Z direction is stored in a memory section 21. The stage 12 is then shifted in X direction and the positional data (X1Y1Z1, X2Y2Z2) in X and Z directions are stored at each moment of time. The measurement is repeated at each angle. An operating section 23 reads out the data Z0 and the first and second time data (X1Y1Z1, X2Y2Z2) from the memory section 21 to prepare line profiles which are then added and divided by 2 thus producing an average line profile. This constitution reduces vibration and noise.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は走査型探針測定システ
ムおよびそれによる測定方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scanning probe measuring system and a measuring method using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】走査型探針測定技術は、走査型探針顕微
鏡(SPM:Scanning Prove Microscope)を用いて、試
料の表面の幾何学的形状を測定する技術である。SPM
には原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscop
e)や走査型トンネル顕微鏡(STM:Scanning Tunnel M
icroscope)等があるが、一例として、前者のAFMの動
作原理について図3を参照しながら説明する。
2. Description of the Related Art A scanning probe measuring technique is a technique for measuring the geometrical shape of the surface of a sample by using a scanning probe microscope (SPM). SPM
Is an atomic force microscope (AFM).
e) and scanning tunneling microscope (STM: Scanning Tunnel M
icroscope) and the like, but the operation principle of the former AFM will be described as an example with reference to FIG.

【0003】カンチレバー1の先端部下面に設けられた
探針2の先端部を試料3の表面3aに接近(Z方向)させ
ていくと、試料3の表面3a近傍には試料3の原子によ
り原子間力の及んでいる領域4が存在している関係か
ら、カンチレバー1が原子間力による斥力を受けて撓
み、探針2の先端部が試料3の表面3aからわずかに離
れた位置に保持される。そして、この状態つまり原子間
力による斥力が一定に維持されるように制御しながら、
探針2をX方向に移動させると、原子間力による斥力が
試料3の表面3aの幾何学的形状を反映している関係か
ら、探針2の先端部がZ方向には試料3の表面3aの凹
凸に沿って変位しつつX方向に移動される。これによ
り、探針2の先端部のX方向への移動位置とその移動位
置におけるZ方向への変位量を測定することができる。
このようにして、探針2をXY方向に走査させると、試
料3の表面3aの幾何学的形状を3次元的に測定するこ
とができる。
When the tip portion of the probe 2 provided on the lower surface of the tip portion of the cantilever 1 is brought closer to the surface 3a of the sample 3 (Z direction), atoms near the surface 3a of the sample 3 are atomized by atoms of the sample 3. Due to the existence of the region 4 to which the interfacial force is exerted, the cantilever 1 is flexed by the repulsive force due to the atomic force, and the tip of the probe 2 is held at a position slightly separated from the surface 3a of the sample 3. It Then, while controlling this state, that is, the repulsive force due to the atomic force, to be maintained constant,
When the probe 2 is moved in the X direction, the repulsive force due to the atomic force reflects the geometrical shape of the surface 3a of the sample 3, so that the tip of the probe 2 moves in the Z direction toward the surface of the sample 3. It is moved in the X direction while being displaced along the unevenness of 3a. This makes it possible to measure the movement position of the tip of the probe 2 in the X direction and the displacement amount in the Z direction at the movement position.
In this way, by scanning the probe 2 in the XY directions, the geometrical shape of the surface 3a of the sample 3 can be three-dimensionally measured.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
このような走査型探針測定方法では、物理的な振動や音
(空気の振動)の影響をもろに受け、測定データの信頼性
が乏しいという問題があった。なお、完璧な防振防音対
策を講ずれば、そのような問題は生じないが、実際問題
としては極めて困難であるばかりでなく、何よりも手軽
に設置して使用することができるという大きなメリット
が薄れてしまうことになる。この発明の目的は、物理的
な振動や音の影響を受けても、測定データの信頼性を向
上することのできる走査型探針測定システムおよびそれ
による測定方法を提供することにある。
However, in such a conventional scanning probe measuring method, physical vibration or sound
There was a problem that the reliability of measurement data was poor due to the influence of (air vibration). In addition, if you take perfect anti-vibration and soundproofing measures, such a problem will not occur, but it is not only extremely difficult as a practical problem, but above all there is a big merit that it can be installed and used easily. It will fade. An object of the present invention is to provide a scanning probe measuring system and a measuring method using the scanning probe measuring system, which can improve the reliability of measurement data even under the influence of physical vibration or sound.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
試料の表面の幾何学的形状を探針により測定する走査型
探針測定システムにおいて、同一走査ラインを複数回走
査して得られた同一走査ラインに対する複数の測定デー
タを記憶する記憶手段と、前記記憶手段から呼び出した
前記同一走査ラインに対する複数の測定データに基づい
てその平均値を算出する演算手段とを具備したものであ
る。請求項2記載の発明は、試料の表面の幾何学的形状
を探針により測定する走査型探針測定システムにおい
て、XY方向走査を複数回行って得られた複数の測定デ
ータを記憶する記憶手段と、前記記憶手段から呼び出し
た前記複数の測定データに基づいてその平均値を算出す
る演算手段とを具備したものである。請求項3記載の発
明は、請求項1または2記載の走査型探針測定システム
により、試料の表面の幾何学的形状を測定するようにし
たものである。
The invention according to claim 1 is
In a scanning probe measuring system for measuring the geometrical shape of the surface of a sample with a probe, a storage means for storing a plurality of measurement data for the same scanning line obtained by scanning the same scanning line a plurality of times, And an arithmetic means for calculating an average value based on a plurality of measurement data for the same scanning line called from the storage means. According to the invention of claim 2, in a scanning probe measuring system for measuring the geometrical shape of the surface of the sample by a probe, a storage means for storing a plurality of measurement data obtained by performing a plurality of XY direction scans. And an arithmetic means for calculating an average value thereof based on the plurality of measurement data retrieved from the storage means. According to a third aspect of the present invention, the geometrical shape of the surface of the sample is measured by the scanning probe measuring system according to the first or second aspect.

【0006】[0006]

【作用】この発明によれば、同一走査ラインを複数回測
定する際、その走査ラインに対応する試料の表面の幾何
学的形状が常に一定であるのに対し、そのときの物理的
な振動や音の影響がランダムであるので、同一走査ライ
ンに対する複数の測定データに基づいてその平均値を算
出すると、物理的な振動や音の影響によるノイズを低減
することができ、したがって物理的な振動や音の影響を
受けても、測定データの信頼性を向上することができ
る。
According to the present invention, when the same scan line is measured a plurality of times, the geometrical shape of the surface of the sample corresponding to the scan line is always constant, whereas the physical vibration or Since the effect of sound is random, calculating the average value based on multiple measurement data for the same scan line can reduce physical vibration and noise due to the effect of sound, and thus The reliability of the measurement data can be improved even when affected by sound.

【0007】[0007]

【実施例】図1はこの発明の一実施例における走査型探
針測定システムの概略構成を示したものである。この走
査型探針測定システムは、試料11が載置されるXYZ
ステージ12を備えている。XYZステージ12は、X
YZ位置決め系13によって駆動制御されるX方向変調
用ピエゾ(図示せず)、Y方向変調用ピエゾ(図示せ
ず)およびZ方向変調用ピエゾ12aの駆動により、X
方向、Y方向およびZ方向に移動されるようになってい
る。XYZステージ12の上方にはカンチレバー14が
固定配置されている。カンチレバー14の先端部下面に
は探針15が設けられている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a schematic structure of a scanning probe measuring system according to an embodiment of the present invention. This scanning probe measuring system is provided with an XYZ on which a sample 11 is placed.
The stage 12 is provided. XYZ stage 12 is X
By driving an X-direction modulation piezo (not shown), a Y-direction modulation piezo (not shown), and a Z-direction modulation piezo 12a, which are driven and controlled by the YZ positioning system 13,
Direction, Y direction and Z direction. A cantilever 14 is fixedly arranged above the XYZ stage 12. A probe 15 is provided on the lower surface of the tip of the cantilever 14.

【0008】カンチレバー14の先端部上方にはレーザ
源16が設けられている。レーザ源16からのレーザ光
17は、カンチレバー14の先端部上面で反射されてセ
ンサ18に入力されるようになっている。すなわち、セ
ンサ18は、カンチレバー14の先端部上面で反射され
たレーザ光17が入力されることにより、カンチレバー
14の先端部の撓み量つまり探針15のZ方向変位量を
光てこ方式により拡大して検出するようになっている。
そして、センサ18は、探針15のZ方向変位量に応じ
た検出信号をAFMフィードバック系19に送出するよ
うになっている。AFMフィードバック系19は、セン
サ18からの検出信号に応じたZ方向駆動制御信号をX
YZ位置決め系13に送出するようになっている。XY
Z位置決め系13は、AFMフィードバック系19から
のZ方向駆動制御信号に応じてXYZステージ12のZ
方向変調用ピエゾ12aを駆動制御するとともに、その
ときのZ方向駆動制御信号をA/D変換部20に送出す
る。A/D変換部20は、アナログ信号であるZ方向駆
動制御信号(電圧)をデジタル信号であるZ方向位置デー
タに変換し、メモリ部21に送出する。メモリ部21は
システム制御部22に接続されている。
A laser source 16 is provided above the tip of the cantilever 14. The laser light 17 from the laser source 16 is reflected by the upper surface of the tip portion of the cantilever 14 and input to the sensor 18. That is, the sensor 18 receives the laser beam 17 reflected by the upper surface of the tip of the cantilever 14 to expand the amount of bending of the tip of the cantilever 14, that is, the amount of displacement of the probe 15 in the Z direction by an optical lever method. Is detected.
Then, the sensor 18 sends a detection signal corresponding to the amount of displacement of the probe 15 in the Z direction to the AFM feedback system 19. The AFM feedback system 19 sends a Z direction drive control signal corresponding to the detection signal from the sensor 18 to the X direction.
The data is sent to the YZ positioning system 13. XY
The Z positioning system 13 responds to the Z direction drive control signal from the AFM feedback system 19 to move the Z of the XYZ stage 12 to the Z position.
The direction modulation piezo 12a is driven and controlled, and the Z direction drive control signal at that time is sent to the A / D converter 20. The A / D converter 20 converts the Z-direction drive control signal (voltage), which is an analog signal, into Z-direction position data, which is a digital signal, and sends it to the memory unit 21. The memory unit 21 is connected to the system control unit 22.

【0009】システム制御部22は、この走査型探針測
定システムの全体の回路制御を行うためのものである。
このシステム制御部22には、メモリ部21のほかに、
XYZ位置決め系13、センサ18、AFMフィードバ
ック系19、演算部23等が接続されている。このうち
メモリ部21は、システム制御部22から送出されるX
方向位置データおよびY方向位置データ、A/D変換部
20から送出されるZ方向位置データ、演算部23から
送出される演算データを一時的に記憶するとともに、そ
の他の処理データを一時的に記憶するものである。演算
部23は、メモリ部21から呼び出したデータに基づい
て所定の演算を行い、その演算データをメモリ部21に
送出するものである。
The system control unit 22 is for controlling the entire circuit of the scanning probe measuring system.
In addition to the memory unit 21, the system control unit 22 includes
An XYZ positioning system 13, a sensor 18, an AFM feedback system 19, a calculation unit 23, etc. are connected. Of these, the memory unit 21 is the X that is sent from the system control unit 22.
The direction position data and the Y direction position data, the Z direction position data sent from the A / D conversion unit 20, the operation data sent from the operation unit 23 are temporarily stored, and other processing data are temporarily stored. To do. The arithmetic unit 23 performs a predetermined arithmetic operation based on the data called from the memory unit 21 and sends the arithmetic data to the memory unit 21.

【0010】次に、この走査型探針測定システムで試料
11の表面の幾何学的形状を測定する場合について説明
する。まず、試料11をXYZステージ12上の所定の
位置に載置する。そして、システム制御部22からXY
Z位置決め系13に初期状態設定信号が送出されると、
XYZ位置決め系13からXYZステージ12のZ方向
変調用ピエゾ12aに上昇駆動信号が送出される。する
と、XYZステージ12が上昇し、これに載置された試
料11の表面が探針15の先端部に接近していき、カン
チレバー14が原子間力による斥力を受けて撓む。この
とき、レーザ源16からのレーザ光17がカンチレバー
14の先端部上面で反射されてセンサ18に入力されて
いる。センサ18は、入力されたレーザ光17に応じた
つまり探針15のZ方向変位量に応じた検出信号をAF
Mフィードバック系19に送出する。AFMフィードバ
ック系19は、センサ18からの検出信号に応じたZ方
向駆動制御信号をXYZ位置決め系13に送出する。X
YZ位置決め系13は、AFMフィードバック系19か
らのZ方向駆動制御信号が予め設定された設定信号と一
致したら、カンチレバー14が所定の量だけ撓んだと判
断し、XYZステージ12の上昇を停止させる。する
と、試料3の表面が探針2の先端部からわずかに離れた
位置に位置させられる。そして、XYZ位置決め系13
は、この時点でXYZステージ12のZ方向変調用ピエ
ゾ12aに送出している駆動信号(電圧)と同電圧のZ方
向初期位置信号をA/D変換部20に送出し、A/D変
換部20でデジタル信号に変換されたZ方向初期位置デ
ータ(Z0)が記憶部21に記憶される。
Next, the case of measuring the geometrical shape of the surface of the sample 11 with this scanning probe measuring system will be described. First, the sample 11 is placed at a predetermined position on the XYZ stage 12. Then, from the system control unit 22
When the initial state setting signal is sent to the Z positioning system 13,
A rising drive signal is sent from the XYZ positioning system 13 to the Z-direction modulation piezo 12a of the XYZ stage 12. Then, the XYZ stage 12 ascends, the surface of the sample 11 placed on the XYZ stage 12 approaches the tip of the probe 15, and the cantilever 14 bends due to the repulsive force due to the atomic force. At this time, the laser beam 17 from the laser source 16 is reflected by the upper surface of the tip portion of the cantilever 14 and is input to the sensor 18. The sensor 18 AF outputs a detection signal according to the input laser beam 17, that is, according to the Z-direction displacement amount of the probe 15.
It is sent to the M feedback system 19. The AFM feedback system 19 sends a Z-direction drive control signal corresponding to the detection signal from the sensor 18 to the XYZ positioning system 13. X
When the Z-direction drive control signal from the AFM feedback system 19 coincides with a preset setting signal, the YZ positioning system 13 determines that the cantilever 14 is bent by a predetermined amount, and stops the XYZ stage 12 from rising. . Then, the surface of the sample 3 is located at a position slightly away from the tip of the probe 2. Then, the XYZ positioning system 13
At this time point, the Z-direction initial position signal having the same voltage as the drive signal (voltage) sent to the Z-direction modulation piezo 12a of the XYZ stage 12 is sent to the A / D conversion unit 20. The Z-direction initial position data (Z 0 ) converted into a digital signal in 20 is stored in the storage unit 21.

【0011】次に、システム制御部22からXYZ位置
決め系13にY1走査ライン用のX方向位置信号(X
11、X21……)が送出され、XYZステージ12が
試料11と共にX方向に移動する。この場合、探針15
は、試料11の表面の凹部と対向する状態になると下降
し、凸部と対向する状態になると上昇し、これに伴いカ
ンチレバー14の撓み量が変化する。この変化はセンサ
18によって検出され、検出信号がAFMフィードバッ
ク系19に送出される。AFMフィードバック系19
は、センサ18からの検出信号に応じたZ方向駆動制御
信号をXYZ位置決め系13に送出する。XYZ位置決
め系13は、AFMフィードバック系19からのZ方向
駆動制御信号に基づいて、XYZステージ12を試料1
1と共に上昇または下降させる。これにより、原子間力
による斥力が一定に維持されるように制御されることに
なる。この場合、XYZ位置決め系13は、各時点にお
けるXYZステージ12のZ方向変調用ピエゾ12aに
送出している駆動信号(電圧)と同電圧のZ方向駆動制御
信号をA/D変換部20に送出し、A/D変換部20で
デジタル信号に変換されたZ方向位置データ(Z1、Z2
……)が記憶部21に記憶される。
[0011] Then, X-direction position signal Y 1 scan line from the system controller 22 to the XYZ positioning system 13 (X
1 Y 1 , X 2 Y 1, ...) Is sent out, and the XYZ stage 12 moves in the X direction together with the sample 11. In this case, the probe 15
Is lowered when it is in a state of facing the concave portion on the surface of the sample 11, and is raised when it is in a state of facing the convex portion, and the bending amount of the cantilever 14 is changed accordingly. This change is detected by the sensor 18, and the detection signal is sent to the AFM feedback system 19. AFM feedback system 19
Sends a Z-direction drive control signal corresponding to the detection signal from the sensor 18 to the XYZ positioning system 13. The XYZ positioning system 13 moves the XYZ stage 12 to the sample 1 based on the Z direction drive control signal from the AFM feedback system 19.
Increase or decrease with 1. As a result, the repulsive force due to the interatomic force is controlled to be maintained constant. In this case, the XYZ positioning system 13 sends to the A / D converter 20 a Z-direction drive control signal having the same voltage as the drive signal (voltage) sent to the Z-direction modulation piezo 12a of the XYZ stage 12 at each time point. Then, the Z direction position data (Z 1 , Z 2) converted into a digital signal by the A / D conversion unit 20.
......) is stored in the storage unit 21.

【0012】したがって、メモリ部21には、システム
制御部22からのY1走査ライン用のX方向位置データ
とともにそれに対応するZ方向位置データ(X111
212……)が記憶されることになる。ここで、説明
の便宜上、再度、システム制御部22からXYZ位置決
め系13にY1走査ライン用のX方向位置信号(X11
21……)が送出され、上記と同様の動作より、2回
目の各位置データ(X111、X212……)がメモリ
部21に記憶されたとする。
Therefore, in the memory unit 21, the X direction position data for the Y 1 scan line from the system control unit 22 and the corresponding Z direction position data (X 1 Y 1 Z 1 ,
X 2 Y 1 Z 2 ......) will be stored. For convenience of explanation, again, X-direction position signal (X 1 Y 1 of Y 1 scan line from the system controller 22 to the XYZ positioning system 13,
X 2 Y 1 ......) is sent out and the second position data (X 1 Y 1 Z 1 , X 2 Y 1 Z 2 ......) is stored in the memory unit 21 by the same operation as above. .

【0013】次に、演算部23の動作について説明す
る。演算部23は、まず、メモリ部21からZ方向初期
位置データ(Z0)と1回目の各位置データ(X111
212……)とを呼び出し、所定の演算を行う。この
場合の演算は、まずZ方向初期位置データ(Z0)と各Z
方向位置データ(Z1、Z2……)との各差(ΔZ1、ΔZ2
……)を算出し、次いでこの算出結果に応じたラインプ
ロフィルを作成する。そして、この1回目のラインプロ
フィル作成結果はメモリ部21に記憶される。次に、演
算部23は、メモリ部21からZ方向初期位置データ
(Z0)と2回目の各位置データ(X111、X212
…)とを呼び出し、所定の演算を行う。この場合の演算
も、まずZ方向初期位置データ(Z0)と各Z方向位置デ
ータ(Z1、Z2……)との各差(ΔZ1、ΔZ2……)を算出
し、次いでこの算出結果に応じたラインプロフィルを作
成する。そして、この2回目のラインプロフィル作成結
果もメモリ部21に記憶される。
Next, the operation of the arithmetic unit 23 will be described. The computing unit 23 firstly reads from the memory unit 21 the Z-direction initial position data (Z 0 ) and the first position data (X 1 Y 1 Z 1 ,
X 2 Y 1 Z 2 ......) is called and a predetermined calculation is performed. In this case, first the Z direction initial position data (Z 0 ) and each Z
Differences (ΔZ 1 , ΔZ 2 ) from the direction position data (Z 1 , Z 2 ...)
......) is calculated, and then a line profile is created according to the calculation result. Then, the result of the first line profile creation is stored in the memory unit 21. Next, the calculation unit 23 receives the Z-direction initial position data from the memory unit 21.
(Z 0 ) and the second position data (X 1 Y 1 Z 1 , X 2 Y 1 Z 2 ...
...) and call a predetermined operation. In this case, the difference (ΔZ 1 , ΔZ 2 ...) Between the Z direction initial position data (Z 0 ) and each Z direction position data (Z 1 , Z 2 ...) Is first calculated, and then this difference is calculated. Create a line profile according to the calculation results. The result of the second line profile creation is also stored in the memory unit 21.

【0014】ここで、試料11の表面のY1走査ライン
上の幾何学的形状(ラインプロフィル)が図2(A)に示す
ようになっているとする。そして、物理的な振動や音の
影響により、1回目のラインプロフィルが図2(B)に示
すようになり、2回目のラインプロフィルが図2(C)に
示すようになったとする。この場合、Y1走査ラインに
対応する試料11の表面の幾何学的形状が常に一定であ
るのに対し、各測定時における物理的な振動や音の影響
がランダムであるので、図2(B)に示す1回目のライン
プロフィルと図2(C)に示す2回目のラインプロフィル
とでは、物理的な振動や音の影響によるノイズの発生部
位が異なることになる。
Here, it is assumed that the geometrical shape (line profile) on the Y 1 scan line of the surface of the sample 11 is as shown in FIG. 2 (A). Then, it is assumed that the first line profile is as shown in FIG. 2B and the second line profile is as shown in FIG. 2C due to the influence of physical vibration and sound. In this case, while the geometrical shape of the surface of the sample 11 corresponding to the Y 1 scan line is always constant, the influence of physical vibration or sound at each measurement is random, and therefore, FIG. The first line profile shown in) and the second line profile shown in FIG. 2C have different noise generation sites due to the effects of physical vibration and sound.

【0015】さて、演算部23の動作の説明を続ける
と、演算部23は、メモリ部21から1回目のラインプ
ロフィル作成結果と2回目のラインプロフィル作成結果
とを呼び出し、所定の演算を行う。この場合の演算は、
まず図2(B)に示す1回目のラインプロフィルと図2
(C)に示す2回目のラインプロフィルとを加算して、図
2(D)に示すラインプロフィルを作成し、次いでこの図
2(D)に示すラインプロフィルを2分の1にして、図2
(E)に示すラインプロフィルを作成する。そして、この
図2(E)に示すラインプロフィル作成結果はメモリ部2
1に記憶される。
Continuing the description of the operation of the arithmetic unit 23, the arithmetic unit 23 calls the first line profile creation result and the second line profile creation result from the memory unit 21 and performs a predetermined operation. The operation in this case is
First, the first line profile shown in FIG. 2B and FIG.
The line profile shown in FIG. 2D is created by adding the line profile shown in FIG. 2C to the second line profile, and the line profile shown in FIG.
The line profile shown in (E) is created. The line profile creation result shown in FIG.
Stored in 1.

【0016】このようにして得られた図2(E)に示すラ
インプロフィルでは、図2(B)に示す1回目のラインプ
ロフィルと図2(C)に示す2回目のラインプロフィルと
で物理的な振動や音の影響によるノイズの発生部位が異
なっていることから、図2(B)に示す1回目のラインプ
ロフィルおよび図2(C)に示す2回目のラインプロフィ
ルの物理的な振動や音の影響による各ノイズが半減する
ことになる。この場合、2回の測定によって得られたラ
インプロフィルの平均値を算出しているが、Y1走査ラ
インにおける測定回数が増えるほど、物理的な振動や音
の影響によるノイズが低減し、図2(A)に示す真実のラ
インプロフィルにより一層近づけることができ、したが
って物理的な振動や音の影響を受けても、測定データの
信頼性を向上することができる。
In the thus obtained line profile shown in FIG. 2 (E), the first line profile shown in FIG. 2 (B) and the second line profile shown in FIG. 2 (C) are physically 2) The physical vibration and sound of the first line profile shown in FIG. 2 (B) and the physical vibration and sound of the second line profile shown in FIG. Each noise will be halved due to the effect of. In this case, the average value of the line profile obtained by the two measurements is calculated, but as the number of measurements on the Y 1 scan line increases, the noise due to the influence of physical vibration and sound decreases, and FIG. It is possible to bring it closer to the true line profile shown in (A), and therefore, the reliability of the measurement data can be improved even under the influence of physical vibration or sound.

【0017】なお、上記説明では、Y走査ラインを複数
回測定してその測定結果から平均的なラインプロフィル
を得るようにしているが、XY方向に走査して3次元的
な位置データをメモリ部21に記憶させることを複数回
繰り返した後、演算部23によってXYのマトリクスで
演算して平均的な3次元像を得るようにしてもよいこと
はもちろんである。
In the above description, the Y scan line is measured a plurality of times and an average line profile is obtained from the measurement results. However, scanning in the XY directions is performed and three-dimensional position data is stored in the memory section. It is needless to say that the storage unit 21 may be repeated a plurality of times, and then the arithmetic unit 23 may perform an arithmetic operation with an XY matrix to obtain an average three-dimensional image.

【0018】また、この走査型探針測定システムは、全
体が1つのキャビネットに収納されている必要はなく、
それぞれ独立した各機能部分が全体として1つのシステ
ムを組むように結合したものとすればよいものである。
Further, this scanning probe measuring system does not need to be housed in one cabinet as a whole,
What is necessary is just to combine each independent functional part so as to form one system as a whole.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、同一走査ラインに対する複数の測定データに基づい
てその平均値を算出しているので、物理的な振動や音の
影響によるノイズを低減することができ、したがって物
理的な振動や音の影響を受けても、測定データの信頼性
を向上することができる。
As described above, according to the present invention, the average value is calculated based on a plurality of measurement data for the same scanning line, so that noise due to the influence of physical vibration or sound is reduced. Therefore, it is possible to improve the reliability of the measurement data even under the influence of physical vibration or sound.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の一実施例における走査型探針測定シ
ステムの概略構成図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a scanning probe measuring system according to an embodiment of the present invention.

【図2】(A)〜(E)はそれぞれ各状態におけるラインプ
ロフィルを示す図。
2A to 2E are diagrams showing line profiles in respective states.

【図3】従来のAFMの動作原理を説明するために示す
図。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation principle of a conventional AFM.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 試料 12 XYZステージ 13 XYZ位置決め系 14 カンチレバー 15 探針 19 AFMフィードバック系 21 メモリ部 22 システム制御部 23 演算部 11 sample 12 XYZ stage 13 XYZ positioning system 14 cantilever 15 probe 19 AFM feedback system 21 memory unit 22 system control unit 23 arithmetic unit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 試料の表面の幾何学的形状を探針により
測定する走査型探針測定システムにおいて、 同一走査ラインを複数回走査して得られた同一走査ライ
ンに対する複数の測定データを記憶する記憶手段と、 前記記憶手段から呼び出した前記同一走査ラインに対す
る複数の測定データに基づいてその平均値を算出する演
算手段と、 を具備することを特徴とする走査型探針測定システム。
1. A scanning probe measuring system for measuring a geometrical shape of a surface of a sample by a probe, storing a plurality of measurement data for the same scanning line obtained by scanning the same scanning line a plurality of times. A scanning probe measuring system comprising: a storage unit; and a calculation unit that calculates an average value thereof based on a plurality of measurement data for the same scanning line called from the storage unit.
【請求項2】 試料の表面の幾何学的形状を探針により
測定する走査型探針測定システムにおいて、 XY方向走査を複数回行って得られた複数の測定データ
を記憶する記憶手段と、 前記記憶手段から呼び出した前記複数の測定データに基
づいてその平均値を算出する演算手段と、 を具備することを特徴とする走査型探針測定システム。
2. A scanning probe measuring system for measuring the geometrical shape of the surface of a sample by a probe, a storage unit for storing a plurality of measurement data obtained by performing a plurality of XY direction scans, A scanning probe measuring system comprising: an arithmetic unit that calculates an average value based on the plurality of measurement data called from the storage unit.
【請求項3】 請求項1または2記載の走査型探針測定
システムにより、試料の表面の幾何学的形状を測定する
ことを特徴とする走査型探針測定方法。
3. A scanning probe measuring method, characterized in that the scanning probe measuring system according to claim 1 or 2 is used to measure the geometrical shape of the surface of a sample.
JP34471393A 1993-12-21 1993-12-21 Scanning probe measuring system and measuring method Pending JPH07181036A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100956165B1 (en) * 2008-11-27 2010-05-19 한국과학기술원 A atom-microscope using surface analysis measurement based on flowing resistance of fluid

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