JPH09171029A - 走査型探針測定方法およびその装置 - Google Patents
走査型探針測定方法およびその装置Info
- Publication number
- JPH09171029A JPH09171029A JP7348542A JP34854295A JPH09171029A JP H09171029 A JPH09171029 A JP H09171029A JP 7348542 A JP7348542 A JP 7348542A JP 34854295 A JP34854295 A JP 34854295A JP H09171029 A JPH09171029 A JP H09171029A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- scanning
- probe
- measurement data
- side wall
- sample
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 走査型探針顕微鏡（ＳＰＭ）を用いて試料の
表面の幾何学的形状を測定する際、探針の先端角度θを
ゼロとした場合とほぼ同等の測定データが得られるよう
にする。 【解決手段】 試料１１の表面形状が図２（Ａ）に示す
ようになっているとする。そして、図２（Ａ）に示すよ
うに探針１４の左側壁１４ａを垂直とした状態で一走査
ラインを往動走査すると、図２（Ｂ）に示すラインプロ
フィルが得られる。次に、図２（Ｃ）に示すように探針
１４の右側壁１４ｂを垂直とした状態で同一走査ライン
を復動走査すると、図２（Ｄ）に示すラインプロフィル
が得られる。そして、両ラインプロフィルから図２(Ｅ)
に示すラインプロフィルを得ると、探針１４の先端角度
θをゼロとした場合とほぼ同等の測定データを得ること
ができる。
表面の幾何学的形状を測定する際、探針の先端角度θを
ゼロとした場合とほぼ同等の測定データが得られるよう
にする。 【解決手段】 試料１１の表面形状が図２（Ａ）に示す
ようになっているとする。そして、図２（Ａ）に示すよ
うに探針１４の左側壁１４ａを垂直とした状態で一走査
ラインを往動走査すると、図２（Ｂ）に示すラインプロ
フィルが得られる。次に、図２（Ｃ）に示すように探針
１４の右側壁１４ｂを垂直とした状態で同一走査ライン
を復動走査すると、図２（Ｄ）に示すラインプロフィル
が得られる。そして、両ラインプロフィルから図２(Ｅ)
に示すラインプロフィルを得ると、探針１４の先端角度
θをゼロとした場合とほぼ同等の測定データを得ること
ができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は走査型探針測定方
法およびその装置に関する。
法およびその装置に関する。
【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。
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。
【０００３】先端角度θの探針１の先端部を試料２の表
面３に接近(Ｚ方向)させていくと、試料２の表面３近傍
には試料２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、探針１の先端部が原子間力によ
る斥力を受けて試料２の表面３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１を
Ｘ方向に走査させると、原子間力による斥力が試料２の
表面３の幾何学的形状を反映している関係から、探針１
の先端部が試料２の表面３の凹凸に沿ってＺ方向に変位
しつつＸ方向に走査される。これにより、探針１の先端
部のＸ方向への走査位置とその走査位置における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１をＸ方向に走査させるとともに各走査終了ごとに
順次試料２をＹ方向に移動させると、試料２の表面３の
幾何学的形状を３次元的に測定することができる。
面３に接近(Ｚ方向)させていくと、試料２の表面３近傍
には試料２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、探針１の先端部が原子間力によ
る斥力を受けて試料２の表面３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１を
Ｘ方向に走査させると、原子間力による斥力が試料２の
表面３の幾何学的形状を反映している関係から、探針１
の先端部が試料２の表面３の凹凸に沿ってＺ方向に変位
しつつＸ方向に走査される。これにより、探針１の先端
部のＸ方向への走査位置とその走査位置における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１をＸ方向に走査させるとともに各走査終了ごとに
順次試料２をＹ方向に移動させると、試料２の表面３の
幾何学的形状を３次元的に測定することができる。
【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、例えば図３におい
て探針１を右方向に走査させる場合、図４（Ａ）におい
て実線で示すように、試料２の表面３の凹部の左側の垂
直面３ａにおいて、探針１の左側壁１ａが領域４の垂直
面４ａの上端部に接しながら下降し、一方、図４（Ａ）
において一点鎖線で示すように、試料２の表面３の凹部
の右側の垂直面３ｂにおいて、探針１の右側壁１ｂが領
域４の垂直面４ｂの上端部に接しながら上昇することに
なる。このため、実際に得られる測定データのラインプ
ロフィルは図４（Ｂ）に示すようになり、試料２の表面
３の垂直面３ａ、３ｂに対応する部分において、探針１
の先端角度θの半分の傾きをもったラインプロフィルと
なり、測定データの信頼性が低いという問題があった。
この問題は探針１の先端角度θを鋭角にすればするほど
軽減されるが、探針１の先端角度θをゼロとすることは
不可能である。この発明の課題は、探針の先端角度θを
ゼロとした場合とほぼ同等の測定データを得ることがで
きるようにすることである。
このような走査型探針測定方法では、例えば図３におい
て探針１を右方向に走査させる場合、図４（Ａ）におい
て実線で示すように、試料２の表面３の凹部の左側の垂
直面３ａにおいて、探針１の左側壁１ａが領域４の垂直
面４ａの上端部に接しながら下降し、一方、図４（Ａ）
において一点鎖線で示すように、試料２の表面３の凹部
の右側の垂直面３ｂにおいて、探針１の右側壁１ｂが領
域４の垂直面４ｂの上端部に接しながら上昇することに
なる。このため、実際に得られる測定データのラインプ
ロフィルは図４（Ｂ）に示すようになり、試料２の表面
３の垂直面３ａ、３ｂに対応する部分において、探針１
の先端角度θの半分の傾きをもったラインプロフィルと
なり、測定データの信頼性が低いという問題があった。
この問題は探針１の先端角度θを鋭角にすればするほど
軽減されるが、探針１の先端角度θをゼロとすることは
不可能である。この発明の課題は、探針の先端角度θを
ゼロとした場合とほぼ同等の測定データを得ることがで
きるようにすることである。
【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先端角度θの探針の走査に
より測定する走査型探針測定方法において、前記探針の
走査方向の一側壁を垂直とした状態で一走査ラインを往
動走査して得られた往動走査測定データと、前記探針の
走査方向の他側壁を垂直とした状態で同一走査ラインを
復動走査して得られた復動走査測定データとに基づい
て、一の測定データを得るようにしたものである。請求
項２記載の発明は、試料の表面の幾何学的形状を先端角
度θの探針の走査により測定する走査型探針測定方法に
おいて、前記探針の走査方向の一側壁を垂直とした状態
で一走査ラインを往動走査して得られた往動走査測定デ
ータのうちの所定部分の測定データを、前記探針の走査
方向の他側壁を垂直とした状態で同一走査ラインを復動
走査して得られた復動走査測定データのうちの対応する
測定データと置換して、一の測定データを得るようにし
たものである。請求項３記載の発明は、試料の表面の幾
何学的形状を先端角度θの探針の走査により測定する走
査型探針測定装置において、前記探針の姿勢を走査方向
の一側壁あるいは他側壁が垂直となるように制御する探
針姿勢制御手段と、前記試料の一走査ラインに対して前
記探針を往動走査および復動走査させる走査手段と、前
記探針の走査方向の一側壁を垂直とした状態で一走査ラ
インを往動走査して得られた往動走査測定データと、前
記探針の走査方向の他側壁を垂直とした状態で同一走査
ラインを復動走査して得られた復動走査測定データとを
記憶する記憶手段と、前記記憶手段から前記両測定デー
タを受け、前記往動走査測定データのうちの所定部分の
測定データを前記復動走査測定データのうちの対応する
測定データと置換して一の測定データを求める演算手段
とを具備したものである。
試料の表面の幾何学的形状を先端角度θの探針の走査に
より測定する走査型探針測定方法において、前記探針の
走査方向の一側壁を垂直とした状態で一走査ラインを往
動走査して得られた往動走査測定データと、前記探針の
走査方向の他側壁を垂直とした状態で同一走査ラインを
復動走査して得られた復動走査測定データとに基づい
て、一の測定データを得るようにしたものである。請求
項２記載の発明は、試料の表面の幾何学的形状を先端角
度θの探針の走査により測定する走査型探針測定方法に
おいて、前記探針の走査方向の一側壁を垂直とした状態
で一走査ラインを往動走査して得られた往動走査測定デ
ータのうちの所定部分の測定データを、前記探針の走査
方向の他側壁を垂直とした状態で同一走査ラインを復動
走査して得られた復動走査測定データのうちの対応する
測定データと置換して、一の測定データを得るようにし
たものである。請求項３記載の発明は、試料の表面の幾
何学的形状を先端角度θの探針の走査により測定する走
査型探針測定装置において、前記探針の姿勢を走査方向
の一側壁あるいは他側壁が垂直となるように制御する探
針姿勢制御手段と、前記試料の一走査ラインに対して前
記探針を往動走査および復動走査させる走査手段と、前
記探針の走査方向の一側壁を垂直とした状態で一走査ラ
インを往動走査して得られた往動走査測定データと、前
記探針の走査方向の他側壁を垂直とした状態で同一走査
ラインを復動走査して得られた復動走査測定データとを
記憶する記憶手段と、前記記憶手段から前記両測定デー
タを受け、前記往動走査測定データのうちの所定部分の
測定データを前記復動走査測定データのうちの対応する
測定データと置換して一の測定データを求める演算手段
とを具備したものである。
【０００６】この発明によれば、先端角度θの探針の走
査方向の一側壁あるいは他側壁を垂直とすると、探針の
先端角度θをゼロとした場合に相当するので、往動走査
測定データのうちの真の測定データに対応する部分と復
動走査測定データのうちの真の測定データに対応する部
分とに基づいて一の測定データを得ると、探針の先端角
度θをゼロとした場合とほぼ同等の測定データを得るこ
とができる。
査方向の一側壁あるいは他側壁を垂直とすると、探針の
先端角度θをゼロとした場合に相当するので、往動走査
測定データのうちの真の測定データに対応する部分と復
動走査測定データのうちの真の測定データに対応する部
分とに基づいて一の測定データを得ると、探針の先端角
度θをゼロとした場合とほぼ同等の測定データを得るこ
とができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の一実施形態にお
ける走査型探針測定装置の概略構成を示したものであ
る。この走査型探針測定装置は、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、ＸＹＺ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、図２（Ａ）
において実線で示すように、先端角度θの探針１４が配
置されている。探針１４は、探針姿勢制御系１５の駆動
により、図２（Ａ）において実線で示すように、左側壁
１４ａが垂直になる状態と、図２（Ｃ）において実線で
示すように、右側壁１４ｂが垂直になる状態とのいずれ
かに姿勢制御されるようになっている。なお、少なくと
もＸＹＺ位置決め系１３、Ｘ方向変調用ピエゾおよびＹ
方向変調用ピエゾは、試料１１のＸ方向の一走査ライン
に対して探針１４を往動走査および復動走査させるとと
もに、各往復動走査終了ごとに順次試料１１をＹ方向に
移動させる走査手段を構成している。
ける走査型探針測定装置の概略構成を示したものであ
る。この走査型探針測定装置は、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、ＸＹＺ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、図２（Ａ）
において実線で示すように、先端角度θの探針１４が配
置されている。探針１４は、探針姿勢制御系１５の駆動
により、図２（Ａ）において実線で示すように、左側壁
１４ａが垂直になる状態と、図２（Ｃ）において実線で
示すように、右側壁１４ｂが垂直になる状態とのいずれ
かに姿勢制御されるようになっている。なお、少なくと
もＸＹＺ位置決め系１３、Ｘ方向変調用ピエゾおよびＹ
方向変調用ピエゾは、試料１１のＸ方向の一走査ライン
に対して探針１４を往動走査および復動走査させるとと
もに、各往復動走査終了ごとに順次試料１１をＹ方向に
移動させる走査手段を構成している。
【０００８】探針１４のＺ方向変位量は探針Ｚ方向変位
量検出系１６によって検出されるようになっている。探
針Ｚ方向変位量検出系１６は、探針１４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１７に送出
するようになっている。ＡＦＭフィードバック系１７
は、探針Ｚ方向変位量検出系１６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
るようになっている。ＸＹＺ位置決め系１３は、ＡＦＭ
フィードバック系１７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１８に送出する。Ａ／Ｄ変換部１８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、スイッチ部１９
の２つの出力端子１９ａ、１９ｂのいずれか一方を介し
て往動走査用記憶部２０と復動走査用記憶部２１のいず
れか一方に送出する。両記憶部２０、２１は制御部２２
に接続されている。
量検出系１６によって検出されるようになっている。探
針Ｚ方向変位量検出系１６は、探針１４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１７に送出
するようになっている。ＡＦＭフィードバック系１７
は、探針Ｚ方向変位量検出系１６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
るようになっている。ＸＹＺ位置決め系１３は、ＡＦＭ
フィードバック系１７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１８に送出する。Ａ／Ｄ変換部１８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、スイッチ部１９
の２つの出力端子１９ａ、１９ｂのいずれか一方を介し
て往動走査用記憶部２０と復動走査用記憶部２１のいず
れか一方に送出する。両記憶部２０、２１は制御部２２
に接続されている。
【０００９】制御部２２は、この走査型探針測定装置の
全体の回路制御を行うためのものである。この制御部２
２には、両記憶部２０、２１のほかに、ＸＹＺ位置決め
系１３、探針姿勢制御系１５、探針Ｚ方向変位量検出系
１６、スイッチ部１９、演算部２３、表示部２４等が接
続されている。このうち両記憶部２０、２１は、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１８からスイッチ部１９の２つの
出力端子１９ａ、１９ｂのいずれか一方を介して送出さ
れるＺ方向位置データを一時的に記憶するものである。
演算部２３は、両記憶部２０、２１から呼び出したデー
タに基づいて所定の演算を行い、その演算データを制御
部２２に送出するものである。
全体の回路制御を行うためのものである。この制御部２
２には、両記憶部２０、２１のほかに、ＸＹＺ位置決め
系１３、探針姿勢制御系１５、探針Ｚ方向変位量検出系
１６、スイッチ部１９、演算部２３、表示部２４等が接
続されている。このうち両記憶部２０、２１は、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１８からスイッチ部１９の２つの
出力端子１９ａ、１９ｂのいずれか一方を介して送出さ
れるＺ方向位置データを一時的に記憶するものである。
演算部２３は、両記憶部２０、２１から呼び出したデー
タに基づいて所定の演算を行い、その演算データを制御
部２２に送出するものである。
【００１０】次に、この走査型探針測定装置で試料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、探針姿勢制御系１５の駆動により、図２
（Ａ）において実線で示すように、探針１４の左側壁１
４ａが垂直になる状態とする。この場合、ＸＹＺステー
ジ１２はＸ方向右側移動限位置に位置しているとする。
また、スイッチ部１９の一方の出力端子１９ａを出力可
能状態とする。そして、制御部２２からＸＹＺ位置決め
系１３にＹ1走査ライン用のＸ方向往動位置信号(Ｘ
1Ｙ1、Ｘ2Ｙ1……)が送出され、ＸＹＺステージ１２が
試料１１と共にＸ方向左側に移動する。この場合、探針
１４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する。この変
化は探針Ｚ方向変位量検出系１６によって検出され、検
出信号がＡＦＭフィードバック系１７に送出される。Ａ
ＦＭフィードバック系１７は、探針Ｚ方向変位量検出系
１６からの検出信号に応じたＺ方向駆動制御信号をＸＹ
Ｚ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１７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１１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ＸＹ
Ｚ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１８に送出し、Ａ／Ｄ変換部１８でデジタル
信号に変換されたＺ方向位置データ(Ｚ1、Ｚ2……)がス
イッチ部１９の一方の出力端子１９ａを介して往動走査
用記憶部２０に記憶される。したがって、往動走査用記
憶部２０には、制御部２２からのＹ1走査ライン用のＸ
方向位置データと共にそれに対応するＺ方向位置データ
(Ｘ1Ｙ1Ｚ1、Ｘ2Ｙ1Ｚ2……)が記憶されることになる。
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、探針姿勢制御系１５の駆動により、図２
（Ａ）において実線で示すように、探針１４の左側壁１
４ａが垂直になる状態とする。この場合、ＸＹＺステー
ジ１２はＸ方向右側移動限位置に位置しているとする。
また、スイッチ部１９の一方の出力端子１９ａを出力可
能状態とする。そして、制御部２２からＸＹＺ位置決め
系１３にＹ1走査ライン用のＸ方向往動位置信号(Ｘ
1Ｙ1、Ｘ2Ｙ1……)が送出され、ＸＹＺステージ１２が
試料１１と共にＸ方向左側に移動する。この場合、探針
１４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する。この変
化は探針Ｚ方向変位量検出系１６によって検出され、検
出信号がＡＦＭフィードバック系１７に送出される。Ａ
ＦＭフィードバック系１７は、探針Ｚ方向変位量検出系
１６からの検出信号に応じたＺ方向駆動制御信号をＸＹ
Ｚ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１７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１１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ＸＹ
Ｚ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１８に送出し、Ａ／Ｄ変換部１８でデジタル
信号に変換されたＺ方向位置データ(Ｚ1、Ｚ2……)がス
イッチ部１９の一方の出力端子１９ａを介して往動走査
用記憶部２０に記憶される。したがって、往動走査用記
憶部２０には、制御部２２からのＹ1走査ライン用のＸ
方向位置データと共にそれに対応するＺ方向位置データ
(Ｘ1Ｙ1Ｚ1、Ｘ2Ｙ1Ｚ2……)が記憶されることになる。
【００１１】ところで、試料１１の表面形状が図２
（Ａ）に示すようになっているとする。なお、図２
（Ａ）において符号３１で示す点線は、試料１１の原子
により原子間力が及んでいる領域を示す。さて、上述の
往動走査の場合、図２（Ａ）において実線で示すよう
に、探針１４の左側壁１４ａが垂直となっているので、
試料１１の表面の凹部の左側の垂直面１１ａにおいて、
探針１４の左側壁１４ａが領域３１の垂直面３１ａに沿
って下降し、一方、図２（Ａ）において一点鎖線で示す
ように、試料１１の表面の凹部の右側の垂直面１１ｂに
おいて、探針１４の右側壁１４ｂが領域３１の垂直面３
１ｂの上端部に接しながら上昇することになる。このた
め、実際に得られる測定データのラインプロフィルは図
２（Ｂ）に示すようになり、試料１１の表面の垂直面１
１ａに対応する部分において、垂直面１１ａに対応する
ラインプロフィルとなるが、試料１１の表面の垂直面１
１ｂに対応する部分において、この場合の探針１４の右
側壁１４ｂの傾斜角度に応じた傾きをもったラインプロ
フィルとなる。
（Ａ）に示すようになっているとする。なお、図２
（Ａ）において符号３１で示す点線は、試料１１の原子
により原子間力が及んでいる領域を示す。さて、上述の
往動走査の場合、図２（Ａ）において実線で示すよう
に、探針１４の左側壁１４ａが垂直となっているので、
試料１１の表面の凹部の左側の垂直面１１ａにおいて、
探針１４の左側壁１４ａが領域３１の垂直面３１ａに沿
って下降し、一方、図２（Ａ）において一点鎖線で示す
ように、試料１１の表面の凹部の右側の垂直面１１ｂに
おいて、探針１４の右側壁１４ｂが領域３１の垂直面３
１ｂの上端部に接しながら上昇することになる。このた
め、実際に得られる測定データのラインプロフィルは図
２（Ｂ）に示すようになり、試料１１の表面の垂直面１
１ａに対応する部分において、垂直面１１ａに対応する
ラインプロフィルとなるが、試料１１の表面の垂直面１
１ｂに対応する部分において、この場合の探針１４の右
側壁１４ｂの傾斜角度に応じた傾きをもったラインプロ
フィルとなる。
【００１２】次に、探針姿勢制御系１５の駆動により、
図２（Ｃ）において実線で示すように、探針１４の右側
壁１４ｂが垂直になる状態とする。この場合、ＸＹＺス
テージ１２はＸ方向左側移動限位置に位置している。ま
た、スイッチ部１９の他方の出力端子１９ｂを出力可能
状態とする。そして、制御部２２からＸＹＺ位置決め系
１３にＹ1走査ライン用のＸ方向復動位置信号(ＸnＹ1、
Ｘn-1Ｙ1……)が送出され、ＸＹＺステージ１２が試料
１１と共にＸ方向右側に移動する。すると、上述のＸ方
向往動走査の場合と同様にして、復動走査用記憶部２１
には、制御部２２からのＹ1走査ライン用のＸ方向位置
データと共にそれに対応するＺ方向位置データ(ＸnＹ1
Ｚn、Ｘn-1Ｙ1Ｚn-1……)が記憶されることになる。こ
の場合、図２（Ｃ）において実線で示すように、探針１
４の右側壁１４ｂが垂直となっているので、試料１１の
表面の凹部の右側の垂直面１１ｂにおいて、探針１４の
右側壁１４ｂが領域３１の垂直面３１ｂに沿って下降
し、一方、図２（Ｃ）において一点鎖線で示すように、
試料１１の表面の凹部の左側の垂直面１１ａにおいて、
探針１４の左側壁１４ａが領域３１の垂直面３１ａの上
端部に接触しながら上昇することになる。このため、実
際に得られる測定データのラインプロフィルは図２
（Ｄ）に示すようになり、試料１１の表面の垂直面１１
ｂに対応する部分において、垂直面１１ｂに対応するラ
インプロフィルとなるが、試料１１の表面の垂直面１１
ａに対応する部分において、この場合の探針１４の左側
壁１４ａの傾斜角度に応じた傾きをもったラインプロフ
ィルとなる。
図２（Ｃ）において実線で示すように、探針１４の右側
壁１４ｂが垂直になる状態とする。この場合、ＸＹＺス
テージ１２はＸ方向左側移動限位置に位置している。ま
た、スイッチ部１９の他方の出力端子１９ｂを出力可能
状態とする。そして、制御部２２からＸＹＺ位置決め系
１３にＹ1走査ライン用のＸ方向復動位置信号(ＸnＹ1、
Ｘn-1Ｙ1……)が送出され、ＸＹＺステージ１２が試料
１１と共にＸ方向右側に移動する。すると、上述のＸ方
向往動走査の場合と同様にして、復動走査用記憶部２１
には、制御部２２からのＹ1走査ライン用のＸ方向位置
データと共にそれに対応するＺ方向位置データ(ＸnＹ1
Ｚn、Ｘn-1Ｙ1Ｚn-1……)が記憶されることになる。こ
の場合、図２（Ｃ）において実線で示すように、探針１
４の右側壁１４ｂが垂直となっているので、試料１１の
表面の凹部の右側の垂直面１１ｂにおいて、探針１４の
右側壁１４ｂが領域３１の垂直面３１ｂに沿って下降
し、一方、図２（Ｃ）において一点鎖線で示すように、
試料１１の表面の凹部の左側の垂直面１１ａにおいて、
探針１４の左側壁１４ａが領域３１の垂直面３１ａの上
端部に接触しながら上昇することになる。このため、実
際に得られる測定データのラインプロフィルは図２
（Ｄ）に示すようになり、試料１１の表面の垂直面１１
ｂに対応する部分において、垂直面１１ｂに対応するラ
インプロフィルとなるが、試料１１の表面の垂直面１１
ａに対応する部分において、この場合の探針１４の左側
壁１４ａの傾斜角度に応じた傾きをもったラインプロフ
ィルとなる。
【００１３】次に、演算部２３の動作について説明す
る。演算部２３は、往動走査用記憶部２０からＺ方向位
置データ(Ｘ1Ｙ1Ｚ1、Ｘ2Ｙ1Ｚ2……)を呼び出し、また
復動走査用記憶部２１からＺ方向位置データ(ＸnＹ
1Ｚn、Ｘn-1Ｙ1Ｚn-1……)を呼び出し、所定の演算を行
う。この場合の演算は、往動走査用記憶部２０から受け
た図２（Ｂ）に対応する測定データを基本とし、この測
定データのうちの予め設定した条件に基づく所定の測定
データを、つまり図２（Ｂ）において右方向に立ち上が
る部分に対応する測定データを、復動走査用記憶部２１
から受けた図２（Ｄ）に対応する測定データのうちの対
応する測定データと置換する。したがって、この演算に
より得られた測定データのラインプロフィルは図２
（Ｅ）に示すようになり、試料１１の表面の垂直面１１
ａ、１１ｂに対応する部分において、垂直面１１ａ、１
１ｂに対応するラインプロフィルとなる。そして、この
演算により得られた測定データは制御部２２にストアさ
れ、このストアされた測定データのラインプロフィルは
必要に応じて表示部２４に表示されることになる。
る。演算部２３は、往動走査用記憶部２０からＺ方向位
置データ(Ｘ1Ｙ1Ｚ1、Ｘ2Ｙ1Ｚ2……)を呼び出し、また
復動走査用記憶部２１からＺ方向位置データ(ＸnＹ
1Ｚn、Ｘn-1Ｙ1Ｚn-1……)を呼び出し、所定の演算を行
う。この場合の演算は、往動走査用記憶部２０から受け
た図２（Ｂ）に対応する測定データを基本とし、この測
定データのうちの予め設定した条件に基づく所定の測定
データを、つまり図２（Ｂ）において右方向に立ち上が
る部分に対応する測定データを、復動走査用記憶部２１
から受けた図２（Ｄ）に対応する測定データのうちの対
応する測定データと置換する。したがって、この演算に
より得られた測定データのラインプロフィルは図２
（Ｅ）に示すようになり、試料１１の表面の垂直面１１
ａ、１１ｂに対応する部分において、垂直面１１ａ、１
１ｂに対応するラインプロフィルとなる。そして、この
演算により得られた測定データは制御部２２にストアさ
れ、このストアされた測定データのラインプロフィルは
必要に応じて表示部２４に表示されることになる。
【００１４】このように、この走査型探針測定方法で
は、先端角度θの探針１１の走査方向の左側壁１４ａあ
るいは右側壁１４ｂを垂直とすると、探針１１の先端角
度θをゼロとした場合に相当するので、往動走査測定デ
ータのうちの予め設定した条件に基づく不信な測定デー
タを復動走査測定データのうちの対応する真の測定デー
タと置換して一の測定データを得ると、探針１１の先端
角度θをゼロとした場合とほぼ同等の測定データを得る
ことができ、測定データの信頼性を向上することができ
る。
は、先端角度θの探針１１の走査方向の左側壁１４ａあ
るいは右側壁１４ｂを垂直とすると、探針１１の先端角
度θをゼロとした場合に相当するので、往動走査測定デ
ータのうちの予め設定した条件に基づく不信な測定デー
タを復動走査測定データのうちの対応する真の測定デー
タと置換して一の測定データを得ると、探針１１の先端
角度θをゼロとした場合とほぼ同等の測定データを得る
ことができ、測定データの信頼性を向上することができ
る。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、先端角度θの探針の走査方向の一側壁あるいは他側
壁を垂直とすると、探針の先端角度θをゼロとした場合
に相当するので、往動走査測定データのうちの真の測定
データに対応する部分と復動走査測定データのうちの真
の測定データに対応する部分とに基づいて一の測定デー
タを得ると、探針の先端角度θをゼロとした場合とほぼ
同等の測定データを得ることができ、測定データの信頼
性を向上することができる。
ば、先端角度θの探針の走査方向の一側壁あるいは他側
壁を垂直とすると、探針の先端角度θをゼロとした場合
に相当するので、往動走査測定データのうちの真の測定
データに対応する部分と復動走査測定データのうちの真
の測定データに対応する部分とに基づいて一の測定デー
タを得ると、探針の先端角度θをゼロとした場合とほぼ
同等の測定データを得ることができ、測定データの信頼
性を向上することができる。
【図１】この発明の一実施形態における走査型探針測定
装置の概略構成図。
装置の概略構成図。
【図２】この一実施形態において、(Ａ)は往動走査を説
明するために示す図、（Ｂ）は往動走査によって得られ
たラインプロフィルを示す図、（Ｃ）は復動走査を説明
するために示す図、（Ｄ）は復動走査によって得られた
ラインプロフィルを示す図、(Ｅ)は演算によって得られ
たラインプロフィルを示す図。
明するために示す図、（Ｂ）は往動走査によって得られ
たラインプロフィルを示す図、（Ｃ）は復動走査を説明
するために示す図、（Ｄ）は復動走査によって得られた
ラインプロフィルを示す図、(Ｅ)は演算によって得られ
たラインプロフィルを示す図。
【図３】従来のＡＦＭの動作原理を説明するために示す
図。
図。
【図４】この従来例において、(Ａ)は走査を説明するた
めに示す図、（Ｂ）は走査によって得られたラインプロ
フィルを示す図。
めに示す図、（Ｂ）は走査によって得られたラインプロ
フィルを示す図。
【符号の説明】 １１ 試料 １２ ＸＹＺステージ １５ 探針姿勢制御系 ２０ 往動走査用記憶部 ２１ 復動走査用記憶部 ２２ 制御部 ２３ 演算部
Claims (3)
- 【請求項１】 試料の表面の幾何学的形状を先端角度θ
の探針の走査により測定する走査型探針測定方法におい
て、前記探針の走査方向の一側壁を垂直とした状態で一
走査ラインを往動走査して得られた往動走査測定データ
と、前記探針の走査方向の他側壁を垂直とした状態で同
一走査ラインを復動走査して得られた復動走査測定デー
タとに基づいて、一の測定データを得ることを特徴とす
る走査型探針測定方法。 - 【請求項２】 試料の表面の幾何学的形状を先端角度θ
の探針の走査により測定する走査型探針測定方法におい
て、前記探針の走査方向の一側壁を垂直とした状態で一
走査ラインを往動走査して得られた往動走査測定データ
のうちの所定部分の測定データを、前記探針の走査方向
の他側壁を垂直とした状態で同一走査ラインを復動走査
して得られた復動走査測定データのうちの対応する測定
データと置換して、一の測定データを得ることを特徴と
する走査型探針測定方法。 - 【請求項３】 試料の表面の幾何学的形状を先端角度θ
の探針の走査により測定する走査型探針測定装置におい
て、 前記探針の姿勢を走査方向の一側壁あるいは他側壁が垂
直となるように制御する探針姿勢制御手段と、 前記試料の一走査ラインに対して前記探針を往動走査お
よび復動走査させる走査手段と、 前記探針の走査方向の一側壁を垂直とした状態で一走査
ラインを往動走査して得られた往動走査測定データと、
前記探針の走査方向の他側壁を垂直とした状態で同一走
査ラインを復動走査して得られた復動走査測定データと
を記憶する記憶手段と、 前記記憶手段から前記両測定データを受け、前記往動走
査測定データのうちの所定部分の測定データを前記復動
走査測定データのうちの対応する測定データと置換して
一の測定データを求める演算手段と、 を具備することを特徴とする走査型探針測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7348542A JPH09171029A (ja) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | 走査型探針測定方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7348542A JPH09171029A (ja) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | 走査型探針測定方法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09171029A true JPH09171029A (ja) | 1997-06-30 |
Family
ID=18397716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7348542A Pending JPH09171029A (ja) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | 走査型探針測定方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09171029A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006234507A (ja) * | 2005-02-23 | 2006-09-07 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 走査型プローブ顕微鏡とその測定方法 |
| JP2010044063A (ja) * | 2008-07-21 | 2010-02-25 | Park Systems Corp | 傾斜試料ステージを備える走査型プローブ顕微鏡 |
| JP2012132748A (ja) * | 2010-12-21 | 2012-07-12 | Canon Inc | 形状測定方法及び形状測定装置 |
-
1995
- 1995-12-20 JP JP7348542A patent/JPH09171029A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006234507A (ja) * | 2005-02-23 | 2006-09-07 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 走査型プローブ顕微鏡とその測定方法 |
| WO2006098123A1 (ja) * | 2005-02-23 | 2006-09-21 | Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. | 走査型プローブ顕微鏡とその測定方法 |
| JP2010044063A (ja) * | 2008-07-21 | 2010-02-25 | Park Systems Corp | 傾斜試料ステージを備える走査型プローブ顕微鏡 |
| JP2012132748A (ja) * | 2010-12-21 | 2012-07-12 | Canon Inc | 形状測定方法及び形状測定装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4954704A (en) | Method to increase the speed of a scanning probe microscope | |
| US7039550B2 (en) | Surface scan measuring instrument, surface scan measuring method, surface scan measuring program and recording medium | |
| JP2837083B2 (ja) | 形状を除く表面のパラメータを正確に測定し、または形状に関連した仕事を行うための方法および相互作用装置 | |
| US5902928A (en) | Controlling engagement of a scanning microscope probe with a segmented piezoelectric actuator | |
| US20090140142A1 (en) | Scanning probe microscope and measuring method thereby | |
| JP3515364B2 (ja) | サンプル表面の形状的特徴を調べる装置、方法および記録媒体 | |
| JPH09171029A (ja) | 走査型探針測定方法およびその装置 | |
| JPH04212001A (ja) | 走査型トンネル顕微鏡 | |
| JPH07181036A (ja) | 走査型探針測定システムおよびそれによる測定方法 | |
| JP2919997B2 (ja) | 走査型トンネル顕微鏡の測定方法 | |
| JP3078354B2 (ja) | 走査型トンネル顕微鏡の測定方法 | |
| JP2000275260A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡及びその測定方法 | |
| WO2006106949A1 (ja) | 走査型プローブ顕微鏡、試料表面形状の計測方法、及びプローブ装置 | |
| KR102632891B1 (ko) | 측정 장치에 의해 측정 대상의 표면의 특성을 측정하는 방법, 이 방법이 수행되기 위한 원자 현미경 및 이 방법이 수행되기 위해 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램 | |
| JPH06180227A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡装置 | |
| JP3078352B2 (ja) | 走査型トンネル顕微鏡の測定方法 | |
| JP3359181B2 (ja) | 走査型プローブ顕微鏡及びそれによる像測定方法 | |
| JP3939130B2 (ja) | 走査型プローブ顕微鏡及びそのスキャナ駆動方法 | |
| JPH0293304A (ja) | 顕微鏡装置 | |
| JP2624008B2 (ja) | 走査型トンネル顕微鏡 | |
| JPH11174066A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡 | |
| JPH09178760A (ja) | 自走式走査型プローブ顕微鏡およびこれを含む複合装置 | |
| JPH04157302A (ja) | 走査型トンネル顕微鏡 | |
| JPH10104246A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡の探針移動方法および移動機構 | |
| JP2023540080A (ja) | 測定装置により測定対象の表面の特性を測定する方法、この方法が遂行されるための原子顕微鏡及びこの方法が遂行されるために格納媒体に格納されたコンピュータプログラム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040116 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040127 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040720 |