JPH07198372A - 走査型プローブ顕微鏡の探針評価方法及びその装置 - Google Patents
走査型プローブ顕微鏡の探針評価方法及びその装置Info
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- JPH07198372A JPH07198372A JP35540093A JP35540093A JPH07198372A JP H07198372 A JPH07198372 A JP H07198372A JP 35540093 A JP35540093 A JP 35540093A JP 35540093 A JP35540093 A JP 35540093A JP H07198372 A JPH07198372 A JP H07198372A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】走査型プローブ顕微鏡の探針の尖端の形状を定
量的に評価する方法を提供する。 【構成】走査型プローブ顕微鏡の評価すべき探針２を、
周期的な凹凸形状を持つ試料６の表面上で走査させるこ
とにより、探針尖端の形状に依存した信号波形が得られ
る。この信号波形と、評価すべき探針２を用いることな
く、予め走査型電子顕微鏡により得られた試料６の表面
の凹凸形状の波形データとの相関関係に基づいて、探針
２の尖端の形状が定量的に評価される。
量的に評価する方法を提供する。 【構成】走査型プローブ顕微鏡の評価すべき探針２を、
周期的な凹凸形状を持つ試料６の表面上で走査させるこ
とにより、探針尖端の形状に依存した信号波形が得られ
る。この信号波形と、評価すべき探針２を用いることな
く、予め走査型電子顕微鏡により得られた試料６の表面
の凹凸形状の波形データとの相関関係に基づいて、探針
２の尖端の形状が定量的に評価される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、走査型プローブ顕微鏡
の探針の形状を定量的に評価するための方法及びその装
置に関する。
の探針の形状を定量的に評価するための方法及びその装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】表面形状を原子レベルの分解能で観察で
きる走査型プローブ顕微鏡としては、走査型トンネル顕
微鏡（ＳＴＭ）、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、磁気力顕
微鏡（ＭＦＭ）などが広く実用化されつつある。これら
走査型プローブ顕微鏡の探針としては、例えばＡＦＭで
は、半導体製造技術を応用し、半導体に微細加工を施し
て製造されたカンチレバーの先端に形成されたものが用
いられている。
きる走査型プローブ顕微鏡としては、走査型トンネル顕
微鏡（ＳＴＭ）、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、磁気力顕
微鏡（ＭＦＭ）などが広く実用化されつつある。これら
走査型プローブ顕微鏡の探針としては、例えばＡＦＭで
は、半導体製造技術を応用し、半導体に微細加工を施し
て製造されたカンチレバーの先端に形成されたものが用
いられている。
【０００３】このＡＦＭでは、探針を有するカンチレバ
ーを三軸方向の微動走査素子により三次元方向に駆動可
能に支持し、その探針の尖端を試料表面から数ｎｍ程度
の距離に近接させる。即ち、探針尖端の原子の電子雲と
試料表面の原子の電子雲とが重なり合い、探針と試料と
の間に原子間力が生じてカンチレバーが変位するように
近接させる。
ーを三軸方向の微動走査素子により三次元方向に駆動可
能に支持し、その探針の尖端を試料表面から数ｎｍ程度
の距離に近接させる。即ち、探針尖端の原子の電子雲と
試料表面の原子の電子雲とが重なり合い、探針と試料と
の間に原子間力が生じてカンチレバーが変位するように
近接させる。
【０００４】このカンチレバーの変位量を一定に保つよ
うに試料表面に垂直な方向の微動走査素子への印加電圧
をフィードバック制御することにより、探針尖端と試料
表面との間の距離が一定に保たれる。この状態で探針を
試料表面に沿った二次元方向へラスター走査させれば、
探針尖端は試料表面の形状を反映した軌跡を描く。従っ
て、三軸方向の微動走査素子の印加電圧の信号波形は、
試料表面の形状を反映している。この印加電圧の信号波
形を座標値としてプロットすることにより、試料表面の
形状を示す三次元像が形成される。
うに試料表面に垂直な方向の微動走査素子への印加電圧
をフィードバック制御することにより、探針尖端と試料
表面との間の距離が一定に保たれる。この状態で探針を
試料表面に沿った二次元方向へラスター走査させれば、
探針尖端は試料表面の形状を反映した軌跡を描く。従っ
て、三軸方向の微動走査素子の印加電圧の信号波形は、
試料表面の形状を反映している。この印加電圧の信号波
形を座標値としてプロットすることにより、試料表面の
形状を示す三次元像が形成される。
【０００５】ところが、微動走査素子の印加電圧の信号
波形は、探針尖端の形状に著しく影響を受ける。例え
ば、図７に示すように、或る特定のパターンの凹凸試料
に対し、探針が劣化してその尖端のなす角度形状が鈍い
場合（ａ）、逆に探針が新しく、その尖端の角度形状が
鋭い場合（ｂ）、或いは探針がカンチレバーに対して傾
斜して取り付けられている場合（ｃ）は、それぞれ得ら
れる信号波形が異なり、凹凸試料の実際の形状を反映し
ていない。従って、ＡＦＭにより試料表面の三次元像を
形成するには、探針尖端の形状を正確に把握しておく必
要がある。
波形は、探針尖端の形状に著しく影響を受ける。例え
ば、図７に示すように、或る特定のパターンの凹凸試料
に対し、探針が劣化してその尖端のなす角度形状が鈍い
場合（ａ）、逆に探針が新しく、その尖端の角度形状が
鋭い場合（ｂ）、或いは探針がカンチレバーに対して傾
斜して取り付けられている場合（ｃ）は、それぞれ得ら
れる信号波形が異なり、凹凸試料の実際の形状を反映し
ていない。従って、ＡＦＭにより試料表面の三次元像を
形成するには、探針尖端の形状を正確に把握しておく必
要がある。
【０００６】このような探針尖端の形状を評価する方法
として、特開平４−３３５１０３号には、得られた信号
波形と試料形状とを比較して、探針尖端の曲率半径や頂
角を推定する方法が開示されている。
として、特開平４−３３５１０３号には、得られた信号
波形と試料形状とを比較して、探針尖端の曲率半径や頂
角を推定する方法が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では、得られる信号波形に雑音が含まれていたり、評
価用試料形状にばらつきがあったり、探針がカンチレバ
ーに対して傾斜して取り付けられている場合など、正し
く評価されないことがある。更に、仮に評価が正しく実
施されたとしても、単に探針尖端の曲率半径や頂角が推
定されるのみであり、定量的な評価はできない。
法では、得られる信号波形に雑音が含まれていたり、評
価用試料形状にばらつきがあったり、探針がカンチレバ
ーに対して傾斜して取り付けられている場合など、正し
く評価されないことがある。更に、仮に評価が正しく実
施されたとしても、単に探針尖端の曲率半径や頂角が推
定されるのみであり、定量的な評価はできない。
【０００８】従って本発明の目的は、走査型プローブ顕
微鏡の探針を定量的に評価でき、探針製造時の探針尖端
の品質検査を可能とし、探針使用期間中の探針尖端の形
状の劣化を検知できる走査型プローブ顕微鏡の探針評価
方法及びその装置を提供することである。
微鏡の探針を定量的に評価でき、探針製造時の探針尖端
の品質検査を可能とし、探針使用期間中の探針尖端の形
状の劣化を検知できる走査型プローブ顕微鏡の探針評価
方法及びその装置を提供することである。
【０００９】
【課題を達成するための手段】本発明の一つの観点によ
れば、探針の尖端を試料の表面に対して所定の微小距離
以内に接近させた状態で、探針を試料表面に沿った少な
くとも一つの方向へ走査させるべき微動走査手段と、探
針と試料表面との間に生じる物理量を検出する検出手段
と、物理量の検出に基づいて試料表面の形状に対応する
信号波形を出力する手段とを備える走査型プローブ顕微
鏡の探針の尖端の形状を定量的に評価する方法を提供す
る。この評価する方法は、探針を走査させるべき方向に
沿って既知の周期的な凹凸形状を有する標準試料の表面
の少なくとも一つの走査ラインに沿った形状のデータ
を、評価すべき探針を用いることなく求める行程と、
れば、探針の尖端を試料の表面に対して所定の微小距離
以内に接近させた状態で、探針を試料表面に沿った少な
くとも一つの方向へ走査させるべき微動走査手段と、探
針と試料表面との間に生じる物理量を検出する検出手段
と、物理量の検出に基づいて試料表面の形状に対応する
信号波形を出力する手段とを備える走査型プローブ顕微
鏡の探針の尖端の形状を定量的に評価する方法を提供す
る。この評価する方法は、探針を走査させるべき方向に
沿って既知の周期的な凹凸形状を有する標準試料の表面
の少なくとも一つの走査ラインに沿った形状のデータ
を、評価すべき探針を用いることなく求める行程と、
【００１０】評価すべき探針を用いて標準試料の表面の
少なくとも一つの走査ラインに対する走査型プローブ顕
微鏡の実際の信号波形を得る行程と、標準試料の表面の
形状データと実際の信号波形との相関関係に基づいて、
評価すべき探針の尖端の形状を定量的に評価する行程と
からなる走査型プローブ顕微鏡の探針評価方法が提供さ
れる。
少なくとも一つの走査ラインに対する走査型プローブ顕
微鏡の実際の信号波形を得る行程と、標準試料の表面の
形状データと実際の信号波形との相関関係に基づいて、
評価すべき探針の尖端の形状を定量的に評価する行程と
からなる走査型プローブ顕微鏡の探針評価方法が提供さ
れる。
【００１１】評価の誤差を少なくする目的で、走査型プ
ローブ顕微鏡の実際の信号波形を得る行程が、複数の走
査ラインに対する走査型プローブ顕微鏡の実際の信号波
形を得て、その平均値を求める行程を含むことが好まし
い。
ローブ顕微鏡の実際の信号波形を得る行程が、複数の走
査ラインに対する走査型プローブ顕微鏡の実際の信号波
形を得て、その平均値を求める行程を含むことが好まし
い。
【００１２】本発明の他の観点によれば、探針の尖端を
試料の表面に対して所定の微小距離以内に接近させた状
態で、探針を試料表面に沿った少なくとも一つの方向へ
走査させるべき微動走査手段と、探針と試料表面との間
に生じる物理量を検出する検出手段と、物理量の検出に
基づいて試料表面の形状に対応する信号波形を出力する
手段とを備える走査型プローブ顕微鏡の探針の尖端の形
状を定量的に評価する装置であって、
試料の表面に対して所定の微小距離以内に接近させた状
態で、探針を試料表面に沿った少なくとも一つの方向へ
走査させるべき微動走査手段と、探針と試料表面との間
に生じる物理量を検出する検出手段と、物理量の検出に
基づいて試料表面の形状に対応する信号波形を出力する
手段とを備える走査型プローブ顕微鏡の探針の尖端の形
状を定量的に評価する装置であって、
【００１３】探針を走査させるべき方向に沿って既知の
周期的な凹凸形状を有する標準試料の表面の少なくとも
一つの走査ラインに沿った形状のデータが予め記憶され
た記憶手段と、
周期的な凹凸形状を有する標準試料の表面の少なくとも
一つの走査ラインに沿った形状のデータが予め記憶され
た記憶手段と、
【００１４】評価すべき探針を標準試料の表面の走査ラ
インに沿って走査させる走査手段と、走査ラインに対す
る走査型プローブ顕微鏡の信号波形を検出する検出手段
と、標準試料の表面の形状データと実際の信号波形との
相関関係に基づいて、評価すべき探針の尖端の形状を定
量的に評価する評価手段とを備える走査型プローブ顕微
鏡の探針評価装置が提供される。
インに沿って走査させる走査手段と、走査ラインに対す
る走査型プローブ顕微鏡の信号波形を検出する検出手段
と、標準試料の表面の形状データと実際の信号波形との
相関関係に基づいて、評価すべき探針の尖端の形状を定
量的に評価する評価手段とを備える走査型プローブ顕微
鏡の探針評価装置が提供される。
【００１５】評価の誤差を少なくする目的で、前記検出
手段が、標準試料の表面の複数の走査ラインに対する走
査型プローブ顕微鏡の信号波形を検出し、その平均値を
求めることが好ましい。
手段が、標準試料の表面の複数の走査ラインに対する走
査型プローブ顕微鏡の信号波形を検出し、その平均値を
求めることが好ましい。
【００１６】
【作用】走査型プローブ顕微鏡の評価すべき探針を、周
期的な凹凸形状を持つ試料の表面上で走査させることに
より、探針尖端の形状に依存した信号波形が得られる。
本発明によれば、上述の信号波形と、評価すべき探針を
用いることなく、予め他の手段（例えば走査型電子顕微
鏡）により得られた試料の表面の凹凸形状の波形データ
との相関関係に基づいて、探針尖端の形状が定量的に評
価される。
期的な凹凸形状を持つ試料の表面上で走査させることに
より、探針尖端の形状に依存した信号波形が得られる。
本発明によれば、上述の信号波形と、評価すべき探針を
用いることなく、予め他の手段（例えば走査型電子顕微
鏡）により得られた試料の表面の凹凸形状の波形データ
との相関関係に基づいて、探針尖端の形状が定量的に評
価される。
【００１７】
【実施例】図１は本発明の走査型プローブ顕微鏡の探針
評価装置を示す。標準試料６は、ＸＹステージ１２上に
取り付けられたＺステージ１４上に載置されている。Ｘ
Ｙステージ１２及びＺステージ１４は、コンピュータ１
６からの指令によりコントローラ１８を介して移動制御
される。標準試料６の上方には、走査型プローブ顕微鏡
２０の探針部２２が配置されている。この探針部２２
は、図２に示すように、カンチレバー４と、その一端に
支持された探針２を有する。
評価装置を示す。標準試料６は、ＸＹステージ１２上に
取り付けられたＺステージ１４上に載置されている。Ｘ
Ｙステージ１２及びＺステージ１４は、コンピュータ１
６からの指令によりコントローラ１８を介して移動制御
される。標準試料６の上方には、走査型プローブ顕微鏡
２０の探針部２２が配置されている。この探針部２２
は、図２に示すように、カンチレバー４と、その一端に
支持された探針２を有する。
【００１８】再度図１を参照すると、探針部２２と標準
試料６との間の垂直方向（Ｚ軸方向）の間隔は、サーボ
回路２４を通じてＺステージ１４をＺ軸方向へ移動させ
ることにより、探針２（図２）の尖端が試料の表面に対
して所定の微小距離以内に接近するように、予め定めら
れた間隔に設定される。この間隔設定が終了すると、コ
ンピュータ１６から測定開始指令が発せられ、測定が開
始される。
試料６との間の垂直方向（Ｚ軸方向）の間隔は、サーボ
回路２４を通じてＺステージ１４をＺ軸方向へ移動させ
ることにより、探針２（図２）の尖端が試料の表面に対
して所定の微小距離以内に接近するように、予め定めら
れた間隔に設定される。この間隔設定が終了すると、コ
ンピュータ１６から測定開始指令が発せられ、測定が開
始される。
【００１９】測定が開始されると、標準試料６は、ＸＹ
ステージ１２の駆動により、図３に示すように順次にＸ
Ｙ方向へ走査される。走査中の探針２の尖端と標準試料
６の表面との間の間隔ｄは、変異検出器２６により検出
され、その検出出力は、サーボ回路２４へ与えられる。
サーボ回路２４は、間隔ｄが一定になるようにＺステー
ジ１４を制御する。
ステージ１２の駆動により、図３に示すように順次にＸ
Ｙ方向へ走査される。走査中の探針２の尖端と標準試料
６の表面との間の間隔ｄは、変異検出器２６により検出
され、その検出出力は、サーボ回路２４へ与えられる。
サーボ回路２４は、間隔ｄが一定になるようにＺステー
ジ１４を制御する。
【００２０】また、サーボ回路２４の出力信号は、試料
６の表面のＺ方向の高さ（試料６の表面形状）を表すア
ナログ信号である。このアナログ信号はアナログ／ディ
ジタル変換器２８によりディジタル信号へ変換されてラ
インバッファ３０に入力される。ラインバッファ３０
は、標準試料６上の一つの走査ラインの走査終了信号に
より、そのデータをコンピュータ１６へ送出する。送出
されたデータはコンピュータ１６により記憶される。以
上の操作を繰り返すことにより、標準試料６上のＭ本の
走査ラインについての測定が実行され、Ｍ本の走査ライ
ンについての信号波形が得られる。
６の表面のＺ方向の高さ（試料６の表面形状）を表すア
ナログ信号である。このアナログ信号はアナログ／ディ
ジタル変換器２８によりディジタル信号へ変換されてラ
インバッファ３０に入力される。ラインバッファ３０
は、標準試料６上の一つの走査ラインの走査終了信号に
より、そのデータをコンピュータ１６へ送出する。送出
されたデータはコンピュータ１６により記憶される。以
上の操作を繰り返すことにより、標準試料６上のＭ本の
走査ラインについての測定が実行され、Ｍ本の走査ライ
ンについての信号波形が得られる。
【００２１】ここで相関係数について説明する。時間ｔ
i における二つの信号波形ｘ（ｔ）とｕ（ｔ）とがどの
程度相似しているかを定量的に調べるために、（ｉ）式
に示す相関係数Ｒを用いる。
i における二つの信号波形ｘ（ｔ）とｕ（ｔ）とがどの
程度相似しているかを定量的に調べるために、（ｉ）式
に示す相関係数Ｒを用いる。
【００２２】
【数１】
【００２３】この場合、Ｒは連続系で定義されているの
で、ｎ個のサンプリングポイントを持つ探針走査で得ら
れる信号波形に（ｉ）式を当て嵌めると、
で、ｎ個のサンプリングポイントを持つ探針走査で得ら
れる信号波形に（ｉ）式を当て嵌めると、
【００２４】
【数２】
【００２５】が得られる。尚、このときに探針走査され
る標準試料は、図３に示すように、探針を走査させるべ
き方向に沿って凹凸パターンが周期的に繰り返される形
状を有する試料６が望ましい。というのは、周期的な凹
凸パターンが既知であれば、標準試料６の形状波形と実
際に得られる信号波形との位相ずれを考慮しなくて済む
ためである。従って、位相ずれに関しては、ｘk とｕk
とをｉだけずらした信号ｕK+i との相関係数Ｒを全て計
算し、これらのうちの最大値をとる。
る標準試料は、図３に示すように、探針を走査させるべ
き方向に沿って凹凸パターンが周期的に繰り返される形
状を有する試料６が望ましい。というのは、周期的な凹
凸パターンが既知であれば、標準試料６の形状波形と実
際に得られる信号波形との位相ずれを考慮しなくて済む
ためである。従って、位相ずれに関しては、ｘk とｕk
とをｉだけずらした信号ｕK+i との相関係数Ｒを全て計
算し、これらのうちの最大値をとる。
【００２６】このとき、Ｒi はｉについての関数である
ので、ｘk とｕk についての相関係数と称され、次式の
ように定義される。
ので、ｘk とｕk についての相関係数と称され、次式の
ように定義される。
【００２７】
【数３】
【００２８】ここで相関係数が二つの波形の類似度を表
すことは、それらの二乗誤差を求めれば明らかである。
すことは、それらの二乗誤差を求めれば明らかである。
【００２９】次に、図４を参照して相関係数を求める方
法について説明する。先ず、凹凸パターンのピッチｘ、
凹凸パターンの深さｙを有する標準試料６（図３参照）
を例えば走査型電子顕微鏡などで走査した場合に得られ
る標準試料６の形状に基づいて、関数ｙ＝ｘ（ｔ）をコ
ンピュータ１６の演算により求める（ステップＳ１）。
次いで、コンピュータ１６は、標準試料６のＭ（ここで
Ｍ≧１）本のラインの実際の探針走査が既に実行されて
いる否かを判断し（ステップＳ２）、未だ実行されてい
ない場合には、上述の図１及び２を参照して説明した操
作により、Ｍ本のラインについての実際の信号波形ｖ＝
ｕ（ｔ）を得る（ステップＳ３）。
法について説明する。先ず、凹凸パターンのピッチｘ、
凹凸パターンの深さｙを有する標準試料６（図３参照）
を例えば走査型電子顕微鏡などで走査した場合に得られ
る標準試料６の形状に基づいて、関数ｙ＝ｘ（ｔ）をコ
ンピュータ１６の演算により求める（ステップＳ１）。
次いで、コンピュータ１６は、標準試料６のＭ（ここで
Ｍ≧１）本のラインの実際の探針走査が既に実行されて
いる否かを判断し（ステップＳ２）、未だ実行されてい
ない場合には、上述の図１及び２を参照して説明した操
作により、Ｍ本のラインについての実際の信号波形ｖ＝
ｕ（ｔ）を得る（ステップＳ３）。
【００３０】コンピュータ１６は、この実際の信号波形
ｖ＝ｕ（ｔ）と、ステップＳ１で計算により求め形状関
数ｙ＝ｘ（ｔ）とに基づいて、ｎ個のサンプリングポイ
ントについての相関係数Ｒn を計算し（ステップＳ
４）、この相関係数Ｒn のうちの最大値を、評価すべき
探針の尖端形状の相関係数として、これをＣＲＴ３２に
表示する（ステップＳ５）。
ｖ＝ｕ（ｔ）と、ステップＳ１で計算により求め形状関
数ｙ＝ｘ（ｔ）とに基づいて、ｎ個のサンプリングポイ
ントについての相関係数Ｒn を計算し（ステップＳ
４）、この相関係数Ｒn のうちの最大値を、評価すべき
探針の尖端形状の相関係数として、これをＣＲＴ３２に
表示する（ステップＳ５）。
【００３１】ステップＳ２において、既に標準試料６の
Ｍ（ここでＭ≧１）本のラインの実際の探針走査が既に
実行されている場合には、直接にステップＳ５へ進む。
尚、計算誤差を少なくするためには、複数のＭ本のライ
ンの各々についてステップＳ３〜Ｓ５を実行し、得られ
た複数のＭ個の相関係数の平均値ＲAVを求め、この平均
値ＲAVを評価すべき探針の尖端形状の相関係数とするこ
と（ステップＳ６）が好ましい。
Ｍ（ここでＭ≧１）本のラインの実際の探針走査が既に
実行されている場合には、直接にステップＳ５へ進む。
尚、計算誤差を少なくするためには、複数のＭ本のライ
ンの各々についてステップＳ３〜Ｓ５を実行し、得られ
た複数のＭ個の相関係数の平均値ＲAVを求め、この平均
値ＲAVを評価すべき探針の尖端形状の相関係数とするこ
と（ステップＳ６）が好ましい。
【００３２】上述のステップＳ１〜Ｓ３において、例え
ば、探針走査のサンプリングポイントを５１２点（即
ち、ｎ＝５１２）、一つの走査ラインの長さを１０００
ｎｍ、走査周期を１Ｈｚとし、使用した標準試料の凹凸
パターンのピッチを５００ｎｍ、深さを８００ｎｍとす
ると、例えば走査型電子顕微鏡などで標準試料６を走査
した場合、図５に示す波形が得られる。この波形から計
算した波形データｙ＝ｘ（ｔ）と、実際の探針走査によ
り得られた信号波形ｖ＝ｕ（ｔ）とから、ステップＳ４
のように相関係数Ｒ0 〜Ｒ511 を計算すると、
ば、探針走査のサンプリングポイントを５１２点（即
ち、ｎ＝５１２）、一つの走査ラインの長さを１０００
ｎｍ、走査周期を１Ｈｚとし、使用した標準試料の凹凸
パターンのピッチを５００ｎｍ、深さを８００ｎｍとす
ると、例えば走査型電子顕微鏡などで標準試料６を走査
した場合、図５に示す波形が得られる。この波形から計
算した波形データｙ＝ｘ（ｔ）と、実際の探針走査によ
り得られた信号波形ｖ＝ｕ（ｔ）とから、ステップＳ４
のように相関係数Ｒ0 〜Ｒ511 を計算すると、
【００３３】
【数４】
【００３４】が得られる。このように計算された相関係
数Ｒ0 〜Ｒ511 から、ステップＳ５に従って、走査した
ラインの相関係数を求める。このような計算をステップ
Ｓ６に従って複数の走査ラインに適用し、それらの平均
値ＲAVを求めることにより、計算誤差を一層に少なくす
ることができる。
数Ｒ0 〜Ｒ511 から、ステップＳ５に従って、走査した
ラインの相関係数を求める。このような計算をステップ
Ｓ６に従って複数の走査ラインに適用し、それらの平均
値ＲAVを求めることにより、計算誤差を一層に少なくす
ることができる。
【００３５】本発明は上述の実施例に限定されるもので
はなく、本発明の特許請求の範囲内で様々な変更や変形
が可能である。例えば周期的な凹凸パターンを有する標
準試料としては、図６に示すような鋸歯状の断面形状を
有する回折格子１０を用いてもよい。
はなく、本発明の特許請求の範囲内で様々な変更や変形
が可能である。例えば周期的な凹凸パターンを有する標
準試料としては、図６に示すような鋸歯状の断面形状を
有する回折格子１０を用いてもよい。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように本発明の走査型プロ
ーブ顕微鏡の探針評価方法及びその装置によれば、探針
の尖端の形状を定量的に評価できるので、探針の製造時
の品質検査が可能であり、探針使用期間の経過に伴う探
針尖端の形状の劣化を検知できる。
ーブ顕微鏡の探針評価方法及びその装置によれば、探針
の尖端の形状を定量的に評価できるので、探針の製造時
の品質検査が可能であり、探針使用期間の経過に伴う探
針尖端の形状の劣化を検知できる。
【図１】本発明の探針評価装置を走査型プローブ顕微鏡
に組み合わせて示すブロック図でる。
に組み合わせて示すブロック図でる。
【図２】走査型プローブ顕微鏡のカンチレバーと探針と
を示す概略的な斜視図である。
を示す概略的な斜視図である。
【図３】標準試料面上で探針を走査させている状態を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図４】本発明に係る走査型プローブ顕微鏡の探針評価
方法の行程を示すフローチャートである。
方法の行程を示すフローチャートである。
【図５】標準試料から得られる波形を示すグラフであ
る。
る。
【図６】標準試料の断面形状の一例を示す線図である。
【図７】分図（ａ），（ｂ），（ｃ）を含み、それぞれ
探針の尖端のなす角度形状が鈍い場合、探針の尖端のな
す角度形状が鋭い場合、カンチレバーに対して探針が斜
めに取り付けられている場合に得られる信号波形を示す
線図である。
探針の尖端のなす角度形状が鈍い場合、探針の尖端のな
す角度形状が鋭い場合、カンチレバーに対して探針が斜
めに取り付けられている場合に得られる信号波形を示す
線図である。
２…探針、６，１０…標準試料、１２…ＸＹステージ
（微動走査手段、走査手段）、１６…コンピュータ（記
憶手段、評価手段）、２０…走査型プローブ顕微鏡、２
４…サーボ回路（信号波形出力手段）、２６…変位検出
回路（検出手段）。
（微動走査手段、走査手段）、１６…コンピュータ（記
憶手段、評価手段）、２０…走査型プローブ顕微鏡、２
４…サーボ回路（信号波形出力手段）、２６…変位検出
回路（検出手段）。
Claims (4)
- 【請求項１】 探針の尖端を試料の表面に対して所定の
微小距離以内に接近させた状態で、探針を試料表面に沿
った少なくとも一つの方向へ走査させるべき微動走査手
段と、探針と試料表面との間に生じる物理量を検出する
検出手段と、物理量の検出に基づいて試料表面の形状に
対応する信号波形を出力する手段とを備える走査型プロ
ーブ顕微鏡の探針の尖端の形状を定量的に評価する方法
であって、 探針を走査させるべき方向に沿って既知の周期的な凹凸
形状を有する標準試料の表面の少なくとも一つの走査ラ
インに沿った形状のデータを、評価すべき探針を用いる
ことなく求める行程と、 評価すべき探針を用いて標準試料の表面の少なくとも一
つの走査ラインに対する走査型プローブ顕微鏡の実際の
信号波形を得る行程と、 標準試料の表面の形状データと実際の信号波形との相関
関係に基づいて、評価すべき探針の尖端の形状を定量的
に評価する行程とからなる走査型プローブ顕微鏡の探針
評価方法。 - 【請求項２】走査型プローブ顕微鏡の実際の信号波形を
得る行程が、複数の走査ラインに対する走査型プローブ
顕微鏡の実際の信号波形を得て、その平均値を求める行
程を含む請求項１記載の探針評価方法。 - 【請求項３】 探針の尖端を試料の表面に対して所定の
微小距離以内に接近させた状態で、探針を試料表面に沿
った少なくとも一つの方向へ走査させるべき微動走査手
段と、探針と試料表面との間に生じる物理量を検出する
検出手段と、物理量の検出に基づいて試料表面の形状に
対応する信号波形を出力する手段とを備える走査型プロ
ーブ顕微鏡の探針の尖端の形状を定量的に評価する装置
であって、 探針を走査させるべき方向に沿って既知の周期的な凹凸
形状を有する標準試料の表面の少なくとも一つの走査ラ
インに沿った形状のデータが予め記憶された記憶手段
と、 評価すべき探針を標準試料の表面の走査ラインに沿って
走査させる走査手段と、走査ラインに対する走査型プロ
ーブ顕微鏡の信号波形を検出する検出手段と、 標準試料の表面の形状データと実際の信号波形との相関
関係に基づいて、評価すべき探針の尖端の形状を定量的
に評価する評価手段とを備える走査型プローブ顕微鏡の
探針評価装置。 - 【請求項４】 前記検出手段が、標準試料の表面の複数
の走査ラインに対する走査型プローブ顕微鏡の信号波形
を検出し、その平均値を求める請求項３記載の探針評価
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35540093A JPH07198372A (ja) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | 走査型プローブ顕微鏡の探針評価方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35540093A JPH07198372A (ja) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | 走査型プローブ顕微鏡の探針評価方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07198372A true JPH07198372A (ja) | 1995-08-01 |
Family
ID=18443725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35540093A Withdrawn JPH07198372A (ja) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | 走査型プローブ顕微鏡の探針評価方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07198372A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006308313A (ja) * | 2005-04-26 | 2006-11-09 | Hitachi Kenki Fine Tech Co Ltd | 走査型プローブ顕微鏡およびその探針評価方法 |
| JP2009047632A (ja) * | 2007-08-22 | 2009-03-05 | Horiba Ltd | 走査型プローブ顕微鏡及びその探針衝突回避方法 |
| CN108844449A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-11-20 | 常州信息职业技术学院 | 机加工件槽口平面度检测装置及其检测方法 |
-
1993
- 1993-12-29 JP JP35540093A patent/JPH07198372A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006308313A (ja) * | 2005-04-26 | 2006-11-09 | Hitachi Kenki Fine Tech Co Ltd | 走査型プローブ顕微鏡およびその探針評価方法 |
| JP2009047632A (ja) * | 2007-08-22 | 2009-03-05 | Horiba Ltd | 走査型プローブ顕微鏡及びその探針衝突回避方法 |
| CN108844449A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-11-20 | 常州信息职业技术学院 | 机加工件槽口平面度检测装置及其检测方法 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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