JPH10206433A - Scanning-type probe microscope - Google Patents

Scanning-type probe microscope

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Publication number
JPH10206433A
JPH10206433A JP1052397A JP1052397A JPH10206433A JP H10206433 A JPH10206433 A JP H10206433A JP 1052397 A JP1052397 A JP 1052397A JP 1052397 A JP1052397 A JP 1052397A JP H10206433 A JPH10206433 A JP H10206433A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
scanner
probe
displacement
sample
cantilever
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP1052397A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kotaro Shimizu
光太朗 清水
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
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Publication of JPH10206433A publication Critical patent/JPH10206433A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To bring a probe close to a sample quickly, accurately, and efficiently by enabling a control means to obtain the relationship between the amount of displacement of a scanner and that of a cantilever and extending the scanner based on it. SOLUTION: A cantilever 4 has a sharp probe 2 at its tip and is extended and contracted to change the relative distance between the probe 2 and a sample 6. A scanner displacement detector 10 detects the amount of displacement of the scanner 8 that is generated when the relative distance between the probe 2 and the sample 6 is changed, and a cantilever displacement detector 12 detects the amount of displacement of the cantilever 4 caused by the change in the relative distance between the probe 2 and the sample 6. A control means (for example, a CPU 20) obtains the relationship between the amount of displacement of the scanner 8 and that of the cantilever 4 and continuously extends or contracts the scanner 8 up to a point close to a contact point where the probe 2 at least contacts the sample 6. A piezo driver 2 performs the expansion and contraction displacement of the scanner 8 based on a control signal from the CPU 20.

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、試料の表面情報を
高分解能で測定するための走査型プローブ顕微鏡(SP
M)において、カンチレバーの探針を試料表面にアプロ
ーチさせる技術に関する。
The present invention relates to a scanning probe microscope (SP) for measuring surface information of a sample with high resolution.
M) relates to a technique for causing a probe of a cantilever to approach a sample surface.

【0002】[0002]

【従来の技術】カンチレバーの探針を試料表面にアプロ
ーチさせる場合、通常、フォースカーブ測定と称される
探針接触圧設定作業が行われる。このフォースカーブ測
定では、カンチレバー又は試料を支持したスキャナ(例
えば、圧電体チューブスキャナ)を伸縮変位させた際、
探針先端と試料表面との間に働く相互作用に起因したカ
ンチレバーの変位を例えば変位検出センサによって光学
的に検出している。
2. Description of the Related Art When a probe of a cantilever approaches a sample surface, a probe contact pressure setting operation called force curve measurement is usually performed. In this force curve measurement, when a scanner (for example, a piezoelectric tube scanner) supporting a cantilever or a sample is expanded and contracted,
The displacement of the cantilever caused by the interaction between the tip of the probe and the sample surface is optically detected by, for example, a displacement detection sensor.

【0003】図6(a)には、スタティックモードのフ
ォースカーブ測定結果が、また、図6(b)には、ダイ
ナミックモードのフォースカーブ測定結果が示されてお
り、これら測定結果において、スキャナの伸縮変位量
(Z)と変位検出センサの出力電圧値(VS )との関係
に基づいてフォースカーブ特性が示されている。この場
合、カンチレバーから反射した反射光と試料から反射し
た反射光とが、相互の光路差に起因して干渉するため、
探針先端が試料表面に接触する前のフォースカーブ特性
は、スキャナの変位量に対応して所定周期で変化する波
状カーブとなって現れる。
FIG. 6A shows the result of measurement of a force curve in a static mode, and FIG. 6B shows the result of measurement of a force curve in a dynamic mode. force curve characteristics based on the relationship between expansion and contraction displacement (Z) and the output voltage value of the displacement sensor (V S) are shown. In this case, the reflected light reflected from the cantilever and the reflected light reflected from the sample interfere with each other due to an optical path difference therebetween.
The force curve characteristic before the tip of the probe contacts the sample surface appears as a wavy curve that changes at a predetermined cycle in accordance with the amount of displacement of the scanner.

【0004】続いて、上記フォースカーブ特性に基づい
て設定したアプローチ位置に探針を位置付けた状態でS
PM測定が行われる。このアプローチ位置は、スキャナ
の変位量(Z)と変位検出センサの電圧値(VS )とに
よって規定することが可能である。例えば、図6
(a),(b)において、変位量Z1と電圧値VB1との
関係に基づいてスタティックモードのアプローチ位置
(同図(a)参照)が規定され、また、変位量Z2と電
圧値VB2との関係に基づいてダイナミックモードのアプ
ローチ位置(同図(b)参照)が規定される。
[0004] Then, the probe is positioned at the approach position set based on the force curve characteristics, and S
PM measurement is performed. This approach position, it is possible to define the displacement amount of the scanner (Z) and the voltage value of the displacement sensor and (V S) by. For example, FIG.
3A and 3B, the approach position (see FIG. 3A) in the static mode is defined based on the relationship between the displacement Z1 and the voltage VB1, and the displacement Z2 and the voltage VB2 are defined. Based on the relationship, the approach position in the dynamic mode (see FIG. 4B) is defined.

【0005】ここで、夫々のモードの電圧値VB1,VB2
をアプローチ判定基準値とすると、スキャナを伸ばして
行くプロセスにおいて、変位検出センサからの電圧値V
S が、アプローチ判定基準値VB1,VB2に達したとき、
即ち、VS ≧VB1(同図(a)参照)、VS ≦VB2(同
図(b)参照)なる関係を満足したとき、探針が試料表
面上の所定位置にアプローチされたものと判定される。
Here, the voltage values V B1 and V B2 of each mode are
Is the approach determination reference value, in the process of extending the scanner, the voltage value V from the displacement detection sensor
When S reaches the approach determination reference values V B1 and V B2 ,
That is, when the relationship of V S ≧ V B1 (see FIG. 4A) and V S ≦ V B2 (see FIG. 4B) is satisfied, the probe is approached to a predetermined position on the sample surface. Is determined.

【0006】この後、変位検出センサの出力がアプロー
チ判定基準値VB1,VB2に維持されるように、スキャナ
をフィードバック制御しながら試料の表面情報が測定さ
れることになる。
Thereafter, the surface information of the sample is measured while performing feedback control of the scanner so that the output of the displacement detection sensor is maintained at the approach determination reference values V B1 and V B2 .

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、波状
に変化するフォースカーブ特性に基づいてアプローチ判
定基準値を設定すると、アプローチ位置に探針が位置付
けられる前にアプローチされたものと誤判定されてしま
う場合がある。
As described above, when an approach determination reference value is set based on a force curve characteristic that changes in a wave shape, it is erroneously determined that the probe has been approached before the probe is positioned at the approach position. In some cases.

【0008】具体的には、図6(a)において、VS
B1なる関係を満足するスキャナの変位量(Z)は、Z
1よりも手前側に2箇所(Z1′,Z1″)存在する。
このため、変位量Z1に対応したアプローチ位置に探針
が位置付けられる前に、変位量Z1′又はZ1″におい
てアプローチされたものと誤判定されてしまう場合があ
る。同様に、図6(b)に示すように、Z2よりも手前
側のZ2′において、VS ≦VB2なる関係を満足するた
め、変位量Z2に対応したアプローチ位置に探針が位置
付けられる前に、変位量Z2′においてアプローチされ
たものと誤判定されてしまう場合がある。
Specifically, in FIG. 6A, V S
The displacement amount (Z) of the scanner satisfying the relationship V B1 is Z
There are two locations (Z1 ', Z1 ") on the near side of the location 1.
For this reason, before the probe is positioned at the approach position corresponding to the displacement amount Z1, it may be erroneously determined that the probe has been approached with the displacement amount Z1 'or Z1 ". Similarly, FIG. As shown in (2), in Z2 'on the near side of Z2, the relationship of V S ≤ V B2 is satisfied. May be erroneously determined to have been performed.

【0009】このような問題は、例えば図6(c)に示
すように、反射光の干渉作用を受けない場合にも発生す
る。図6(c)には、探針と試料との間に静電引力が働
いている状態のフォースカーブ特性が示されている。こ
の場合、アプローチ判定基準値をVB3とすると、VS
B3なる関係は、フォースカーブ測定開始時点で既に満
足してしまう。この結果、変位量Z3に対応したアプロ
ーチ位置に探針が位置付けられる前、即ちフォースカー
ブ測定開始時点に対応した変位量Z3′においてアプロ
ーチされたものと誤判定されてしまう。
[0009] Such a problem also occurs, for example, as shown in FIG. FIG. 6C shows a force curve characteristic in a state where an electrostatic attractive force acts between the probe and the sample. In this case, assuming that the approach determination reference value is V B3 , V S
The relationship V B3 is already satisfied at the start of the force curve measurement. As a result, before the probe is positioned at the approach position corresponding to the displacement Z3, that is, it is erroneously determined that the probe has been approached at the displacement Z3 'corresponding to the start of the force curve measurement.

【0010】このような問題が発生した場合、設定した
アプローチ位置に探針を正確にアプローチさせること
は、困難且つ時間がかかるため、アプローチ動作を効率
良く行うことができなくなってしまうといった問題も発
生する。
[0010] When such a problem occurs, it is difficult and time-consuming to make the probe approach the set approach position accurately, so that there is also a problem that the approach operation cannot be performed efficiently. I do.

【0011】本発明は、このような課題を解決するため
になされており、その目的は、短時間に効率良く探針を
試料に対して正確にアプローチさせることが可能な走査
型プローブ顕微鏡を提供することにある。
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a scanning probe microscope in which a probe can accurately and accurately approach a sample in a short time. Is to do.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の走査型プローブ顕微鏡は、先端に尖
鋭化した探針を有するカンチレバーと、前記探針と試料
との間の相対距離を変化させるように伸縮可能なスキャ
ナと、前記探針と前記試料との間の相対距離を変化させ
る際に生じる前記スキャナの変位量を検出するスキャナ
変位検出器と、前記探針と前記試料との間の相対距離の
変化に起因する前記カンチレバーの変位量を検出するカ
ンチレバー変位検出器と、前記スキャナの変位量と前記
カンチレバーの変位量との関係を求め、その関係に基づ
いて前記探針が少なくとも前記試料に接触する接触点の
近傍位置まで前記スキャナを連続的に伸長させることが
可能な制御手段とを備えている。
In order to achieve the above object, a scanning probe microscope according to the present invention comprises a cantilever having a sharpened tip at the tip and a relative position between the cantilever and the sample. A scanner that can be extended and retracted to change the distance, a scanner displacement detector that detects the amount of displacement of the scanner that occurs when the relative distance between the probe and the sample changes, the probe and the sample A cantilever displacement detector for detecting a displacement amount of the cantilever caused by a change in a relative distance between the probe and a probe, and a relationship between a displacement amount of the scanner and a displacement amount of the cantilever is obtained. And control means capable of continuously extending the scanner to at least a position near a contact point where the scanner contacts the sample.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態に係
る走査型プローブ顕微鏡について、添付図面を参照して
説明する。図1に示すように、本実施の形態の走査型プ
ローブ顕微鏡は、先端に尖鋭化した探針2を有するカン
チレバー4と、探針2と試料6との間の相対距離を変化
させるように伸縮可能なスキャナ8(例えば、圧電体チ
ューブスキャナ)と、探針2と試料6との間の相対距離
を変化させる際に生じるスキャナ8の変位量を検出する
スキャナ変位検出器10と、探針2と試料6との間の相
対距離の変化に起因するカンチレバー4の変位量を検出
するカンチレバー変位検出器12と、スキャナ8の変位
量とカンチレバー4の変位量との関係を求め、その関係
に基づいて、探針2が少なくとも試料6に接触する接触
点の近傍位置までスキャナ8を連続的に伸長させること
が可能な制御手段とを備えている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A scanning probe microscope according to one embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. As shown in FIG. 1, the scanning probe microscope according to the present embodiment expands and contracts so as to change the relative distance between the cantilever 4 having the sharpened tip 2 at the tip and the sample 6. A possible scanner 8 (for example, a piezoelectric tube scanner), a scanner displacement detector 10 for detecting the amount of displacement of the scanner 8 that occurs when the relative distance between the probe 2 and the sample 6 is changed, and the probe 2 A cantilever displacement detector 12 for detecting a displacement amount of the cantilever 4 caused by a change in a relative distance between the cantilever 4 and the sample 6, and a relationship between the displacement amount of the scanner 8 and the displacement amount of the cantilever 4 is obtained. Control means capable of continuously extending the scanner 8 to at least a position near a contact point where the probe 2 contacts the sample 6.

【0014】スキャナ8は、その基端が粗動機構14上
に支持されており、その先端には、試料6を載置可能な
試料ステージ16が取り付けられている。なお、粗動機
構14には、粗動用ドライバ18が接続されており、C
PU20からD/A変換器22を介して出力された制御
信号に基づいて、スキャナ8をXYZ方向に移動させる
ことができるように構成されている。
The scanner 8 has a base end supported on a coarse movement mechanism 14, and a sample stage 16 on which the sample 6 can be mounted is attached to the tip end. A coarse movement driver 18 is connected to the coarse movement mechanism 14.
The scanner 8 can be moved in the XYZ directions based on a control signal output from the PU 20 via the D / A converter 22.

【0015】また、スキャナ8には、ピエゾドライバ2
4が接続されており、CPU20からD/A変換器26
を介して出力された制御信号に基づいて、スキャナ8を
XYZ方向に伸縮変位させることができるように構成さ
れている。
The scanner 8 includes a piezo driver 2.
4 is connected, and the D / A converter 26
The scanner 8 can be expanded and contracted in the XYZ directions based on a control signal output through the scanner 8.

【0016】スキャナ変位検出器10は、スキャナ8に
よって探針2と試料6との間の相対距離を変化させる際
に、スキャナ8のZ方向の変位量を検出することができ
るように構成されている。このスキャナ変位検出器10
から出力された検出信号は、アンプ28を介してフィー
ドバック回路30及びA/D変換器32に出力される。
フィードバック回路30に出力された検出信号は、ピエ
ゾドライバ24に入力され、一方、A/D変換器32に
出力された検出信号は、CPU20に入力されるように
なっている。
The scanner displacement detector 10 is configured to detect the amount of displacement of the scanner 8 in the Z direction when the relative distance between the probe 2 and the sample 6 is changed by the scanner 8. I have. This scanner displacement detector 10
Is output to the feedback circuit 30 and the A / D converter 32 via the amplifier 28.
The detection signal output to the feedback circuit 30 is input to the piezo driver 24, while the detection signal output to the A / D converter 32 is input to the CPU 20.

【0017】カンチレバー変位検出器12は、検出器本
体34と、カンチレバー4の変位量を光学的に検出可能
な光検出手段とを備えており、カンチレバー4は、その
基端が検出器本体34に支持されている。
The cantilever displacement detector 12 includes a detector body 34 and light detecting means capable of optically detecting the amount of displacement of the cantilever 4. Supported.

【0018】光検出手段としては、光てこ方式や合焦検
出方式等を適用することが可能であるが、本実施の形態
では、その一例として、光てこ方式を用いた光検出手段
を用いることとする。この光てこ方式の光検出手段に
は、カンチレバー4の背面(探針2が形成された面とは
反対側の面)にレーザー光を照射可能な半導体レーザ3
6と、カンチレバー4の背面からの反射光を受光可能な
フォトディテクタ38とが設けられており、これら半導
体レーザ36及びフォトディテクタ38は、共に検出器
本体34に取り付けられている。
As the light detecting means, an optical lever method, a focus detecting method, or the like can be applied. In the present embodiment, for example, a light detecting means using an optical lever method is used. And The optical lever type light detecting means includes a semiconductor laser 3 capable of irradiating the back surface of the cantilever 4 (the surface opposite to the surface on which the probe 2 is formed) with laser light.
6 and a photodetector 38 capable of receiving light reflected from the back surface of the cantilever 4. The semiconductor laser 36 and the photodetector 38 are both attached to the detector main body 34.

【0019】半導体レーザ36は、レーザードライバ4
0からの信号に基づいて、所定のレーザー光を出射する
ことができるように構成されている。また、フォトディ
テクタ38は、受光量に対応した電気信号を出力するこ
とができるように構成されている。このフォトディテク
タ38からの電気信号は、アンプ42を介してフィード
バック回路44及びA/D変換器46に出力される。フ
ィードバック回路44に出力された検出信号は、ピエゾ
ドライバ24に入力され、一方、A/D変換器46に出
力された検出信号は、CPU20に入力されるようにな
っている。
The semiconductor laser 36 includes a laser driver 4
It is configured so that a predetermined laser beam can be emitted based on a signal from 0. Further, the photodetector 38 is configured to output an electric signal corresponding to the amount of received light. The electric signal from the photodetector 38 is output to the feedback circuit 44 and the A / D converter 46 via the amplifier 42. The detection signal output to the feedback circuit 44 is input to the piezo driver 24, while the detection signal output to the A / D converter 46 is input to the CPU 20.

【0020】また、カンチレバー4には、カンチレバー
励振用の圧電体48が取り付けられており、CPU20
からD/A変換器50を介して出力された制御信号をピ
エゾドライバ52を介して圧電体48に印加することに
よって、カンチレバー4を使用目的に応じた共振周波数
で振動させることができるように構成されている。
The cantilever 4 is provided with a piezoelectric body 48 for cantilever excitation.
Is applied to the piezoelectric body 48 via the piezo driver 52 via the D / A converter 50 to cause the cantilever 4 to vibrate at a resonance frequency according to the intended use. Have been.

【0021】CPU20には、メモリ54が接続されて
おり、CPU20に入力した各信号の処理プログラム
(例えば、後述する2階差分の演算プログラム)やCP
U20から出力する各制御信号の制御プログラム、及
び、各入力信号や所定の演算結果を記憶することができ
るように構成されている。なお、本実施の形態では、そ
の一例として、CPU20には、スキャナ8の変位量と
カンチレバー4の変位量との関係に基づいて、探針2が
少なくとも試料6に接触する接触点若しくは接触点の所
望の近傍位置までスキャナ8を伸長させるためのスキャ
ナ伸長量設定手段が設けられている。
A memory 54 is connected to the CPU 20, and a processing program for each signal input to the CPU 20 (for example, a program for calculating a second-order difference to be described later) and a CP
The control program of each control signal output from U20, each input signal and a predetermined calculation result can be stored. In the present embodiment, as an example, the CPU 20 determines, based on the relationship between the amount of displacement of the scanner 8 and the amount of displacement of the cantilever 4, at least a contact point at which the probe 2 comes into contact with the sample 6. A scanner extension amount setting means for extending the scanner 8 to a desired nearby position is provided.

【0022】また、CPU20は、通信ボード56を介
してホストコンピュータ58に接続されており、演算結
果や試料6の表面情報をモニタ60上に表示することが
できるように構成されている。
The CPU 20 is connected to a host computer 58 via a communication board 56, and is configured to be able to display calculation results and surface information of the sample 6 on a monitor 60.

【0023】このような構成によれば、まず、粗動機構
14によってスキャナ8をZ方向に所定量だけ移動させ
た後、フォースカーブ測定によって探針2と試料6との
間の接触圧が設定される。続いて、この接触圧が維持さ
れるように、フォトディテクタ38の出力電圧値VS
びCPU20からD/A変換器62を介して出力された
参照信号に基づいて、フィードバック回路44からピエ
ゾドライバ24を介してスキャナ8に所定のフィードバ
ック信号を印加して、スキャナ8をZ方向に沿ってフィ
ードバック制御する。そして、フィードバック制御が行
われている間に、CPU20からD/A変換器26を介
して出力された制御信号に基づいて、ピエゾドライバ2
4からスキャナ8に所定のXY走査信号を印加して、ス
キャナ8を変位させる。このとき、探針2が試料6に沿
って相対的にXY方向に走査され、試料6の表面情報が
測定されることになる。測定された表面情報は、CUP
20を介してホストコンピュータ58に入力され、所定
の画像処理が施された後、モニタ60に3次元画像とな
って表示されることになる。なお、この3次元画像は、
メモリ54に保存することもできる。
According to such a configuration, first, the scanner 8 is moved by a predetermined amount in the Z direction by the coarse movement mechanism 14, and then the contact pressure between the probe 2 and the sample 6 is set by force curve measurement. Is done. Subsequently, as the contact pressure is maintained, on the basis of the output voltage value V S and CPU20 photodetectors 38 to the reference signal output through the D / A converter 62, the piezoelectric driver 24 from the feedback circuit 44 A predetermined feedback signal is applied to the scanner 8 via the scanner 8 to perform feedback control of the scanner 8 along the Z direction. While the feedback control is being performed, the piezo driver 2 is controlled based on a control signal output from the CPU 20 via the D / A converter 26.
4 applies a predetermined XY scanning signal to the scanner 8 to displace the scanner 8. At this time, the probe 2 is relatively scanned along the sample 6 in the XY directions, and the surface information of the sample 6 is measured. The measured surface information is CUP
After being input to the host computer 58 via the CPU 20 and subjected to predetermined image processing, the image is displayed on the monitor 60 as a three-dimensional image. This three-dimensional image is
It can also be stored in the memory 54.

【0024】ところで、効率良くSPM測定を行う場
合、フォースカーブ測定によって探針2と試料6との間
の接触圧を設定した後、短時間に効率良く探針2を試料
6に対して正確にアプローチさせることが必要である。
When the SPM measurement is performed efficiently, the contact pressure between the probe 2 and the sample 6 is set by force curve measurement, and then the probe 2 is accurately and accurately applied to the sample 6 in a short time. It is necessary to approach.

【0025】この要求を実現するために、本実施の形態
の走査型プローブ顕微鏡には、以下のようなアプローチ
方法が適用されている。以下、このアプローチ方法につ
いて、図2のフローチャートに従って図1及び図3を参
照しつつ説明する。
In order to fulfill this demand, the following approach is applied to the scanning probe microscope of the present embodiment. Hereinafter, this approach method will be described with reference to FIGS. 1 and 3 according to the flowchart of FIG.

【0026】図3(a)には、スタティックモードのフ
ォースカーブ測定結果が、また、図3(b)には、ダイ
ナミックモードのフォースカーブ測定結果が示されてお
り、これら測定結果において、スキャナ変位検出器10
によって検出されたスキャナ8の伸縮変位量(Z)とカ
ンチレバー変位検出器12の出力電圧値(VS )との関
係に基づいてフォースカーブ特性が示されている。この
場合、カンチレバー4から反射した反射光と試料6から
反射した反射光とが、相互の光路差に起因して干渉する
ため、探針2先端が試料6表面に接触する前のフォース
カーブ特性は、スキャナ8の変位量に対応して所定周期
で変化する波状カーブとなる(図2のS1参照)。
FIG. 3A shows the result of force curve measurement in the static mode, and FIG. 3B shows the result of force curve measurement in the dynamic mode. Detector 10
Force curve characteristic based on the relationship between expansion and contraction displacement and (Z) output voltage value of the cantilever displacement detector 12 (V S) of the scanner 8 detected is indicated by. In this case, since the reflected light reflected from the cantilever 4 and the reflected light reflected from the sample 6 interfere with each other due to a difference in optical path therebetween, the force curve characteristic before the tip of the probe 2 contacts the surface of the sample 6 is: The waveform becomes a wavy curve that changes in a predetermined cycle in accordance with the displacement amount of the scanner 8 (see S1 in FIG. 2).

【0027】従来では、フォースカーブ特性に基づいて
設定した接触圧となるように、探針4を試料6上のアプ
ローチ位置に位置付けた状態でSPM測定が行われる。
ところで、このアプローチ位置は、カンチレバー4が所
望量だけ撓み変位した際にカンチレバー変位検出器12
から出力された電圧値(VS )によって規定することが
可能である。
Conventionally, SPM measurement is performed with the probe 4 positioned at the approach position on the sample 6 so that the contact pressure is set based on the force curve characteristics.
By the way, this approach position is determined by the cantilever displacement detector 12 when the cantilever 4 is flexed and displaced by a desired amount.
Can be defined by the voltage value (V S ) output from.

【0028】例えば、図3(a),(b)の測定モード
では、夫々、電圧値VB に基づいて夫々のモードのアプ
ローチ位置が規定されている。なお、電圧値VB は、事
後の信号処理に用いるために、一旦、CPU20に取り
込まれる。
[0028] For example, FIG. 3 (a), in the measurement mode (b), respectively, approaches the position of the respective modes on the basis of the voltage value V B is defined. Note that the voltage value V B is temporarily taken into the CPU 20 for use in subsequent signal processing.

【0029】ここで、夫々のモードの電圧値VB をアプ
ローチ判定基準値とすると、本実施の形態では、このア
プローチ判定基準値VB とは別に、アプローチ判定開始
点が設定される。この場合、アプローチ判定開始点と
は、アプローチ動作中、何等の制限無く且つ無条件にス
キャナ8を連続的に伸長させることが可能なスキャナ8
の変位量(Z)を規定した値(ZB )である(図2のS
2参照)。
Here, assuming that the voltage value V B of each mode is an approach determination reference value, in this embodiment, an approach determination start point is set separately from this approach determination reference value V B. In this case, the approach determination start point is a scanner 8 that can continuously extend the scanner 8 without any limitation and unconditionally during the approach operation.
2 is a value (Z B ) that defines the amount of displacement (Z) of the
2).

【0030】短時間に効率良くアプローチ動作を行うた
めには、このアプローチ判定開始点ZB は、可能な限り
アプローチ判定基準値VB の近傍位置に設定することが
好ましい。例えば、図3(b)の測定モード(ダイナミ
ックモード)では、使用目的に応じたカンチレバー4の
共振周波数に極めて近い周波数帯域であって且つカンチ
レバー4の振幅値が減少し始める極近傍に設定すること
が好ましい。
In order to perform the approach operation efficiently in a short time, it is preferable that the approach determination start point Z B is set as close to the approach determination reference value V B as possible. For example, in the measurement mode (dynamic mode) of FIG. 3B, the frequency band should be set very close to the resonance frequency of the cantilever 4 according to the purpose of use, and very close to the point where the amplitude value of the cantilever 4 starts to decrease. Is preferred.

【0031】上述したように、アプローチ判定基準値V
B 及びアプローチ判定開始点ZB を設定した後、CPU
20からD/A変換器26を介してピエゾドライバ24
に出力されたアプローチ制御信号によって、スキャナ8
をZ方向にアプローチ判定開始点ZB まで無条件且つ連
続的に伸長させる(図2のS3参照)。この場合、スキ
ャナ変位検出器10からの検出信号及びCPU20から
D/A変換器64を介して出力される参照信号に基づい
て、フィードバック回路30からピエゾドライバ24を
介してスキャナ8に所定のフィードバック信号を印加し
て、スキャナ8に対するフィードバック制御が行われ
る。更に、スキャナ8をアプローチ判定開始点ZB まで
伸長させる動作は、後述するようなカンチレバー変位検
出器12からの電圧値VS の変化に基づく一定の条件を
考慮すること無く行うことが可能である。この結果、干
渉光の影響を受けること無く正確にスキャナ8をアプロ
ーチ判定開始点ZB まで無条件に伸長させることができ
る。
As described above, the approach determination reference value V
After setting the B and approach judgment start point Z B, CPU
20 to a piezo driver 24 via a D / A converter 26
Scanner 8 based on the approach control signal output to
The is unconditional and continuously extended to approach judgment start point Z B in the Z direction (see S3 in Fig. 2). In this case, based on a detection signal from the scanner displacement detector 10 and a reference signal output from the CPU 20 via the D / A converter 64, a predetermined feedback signal is sent from the feedback circuit 30 to the scanner 8 via the piezo driver 24. Is applied to perform feedback control on the scanner 8. Furthermore, the operation of extending the scanner 8 to approach judgment start point Z B may be performed without considering certain conditions based on the change of the voltage value V S from the cantilever displacement detector 12 as described below . As a result, the precise scanner 8 without being affected by the interference light can be extended unconditionally to approach judgment start point Z B.

【0032】この後、アプローチ判定開始点ZB からア
プローチ判定基準値VB に対応する変位量ΔZB まで更
にスキャナ8を少しずつ伸長させる(図2のS4参
照)。このアプローチプロセスでは、CPU20におい
て、カンチレバー変位検出器12からの電圧値VS とア
プローチ判定基準値VB との比較処理が行われる(図2
のS5参照)。なお、このプロセス中、スキャナ8に
は、上記フィードバック制御が施される。
[0032] After this, further extending the scanner 8 gradually from approach judgment start point Z B to the displacement amount [Delta] Z B corresponding to approach criterion value V B (see S4 in FIG. 2). In this approach process, the CPU 20, the comparison process between the voltage value V S and approach determination reference value V B from the cantilever displacement detector 12 is carried out (FIG. 2
S5). During the process, the feedback control is performed on the scanner 8.

【0033】そして、カンチレバー変位検出器12から
の電圧値VS が、アプローチ判定基準値VB に達したと
き、即ち、VS ≧VB (図3(a)参照)、VS ≦VB
(図3(b)参照)なる一定の条件を満足した際、カン
チレバー4が所望量だけ撓むことによって探針2が試料
6の所定位置にアプローチされたものと判定される(図
2のS6参照)。
When the voltage value V S from the cantilever displacement detector 12 reaches the approach determination reference value V B , that is, V S ≧ V B (see FIG. 3A), V S ≦ V B
When a certain condition is satisfied (see FIG. 3B), it is determined that the probe 2 has approached a predetermined position of the sample 6 by bending the cantilever 4 by a desired amount (S6 in FIG. 2). reference).

【0034】また、本実施の形態のアプローチ方法は、
例えば図3(c)に示すように、探針2と試料6との間
に静電引力が働いている測定モードにも適用することが
可能である。即ち、スキャナ8をZ方向にアプローチ判
定開始点ZB まで無条件且つ連続的に伸長させた後、V
S ≧VB なる一定の条件を満足するまでスキャナ8を少
しずつ変位量ΔZB まで伸長させれば良い。
Further, the approach method of this embodiment is as follows.
For example, as shown in FIG. 3C, the present invention can be applied to a measurement mode in which an electrostatic attractive force acts between the probe 2 and the sample 6. That is, after the scanner 8 is unconditional and continuously extended to approach judgment start point Z B in the Z direction, V
The scanner 8 may be gradually extended to the displacement amount ΔZ B until a certain condition of S ≧ V B is satisfied.

【0035】なお、アプローチ判定開始点ZB は、測定
者がホストコンピュータ58(図1参照)を操作するこ
とによって、所望の値に任意に設定することができる。
このように本実施の形態によれば、フォースカーブ測定
時の干渉光の影響を受けること無くアプローチ判定基準
値VB の近傍位置ZB まで無条件且つ連続的にスキャナ
8を伸長させることができるため、短時間に効率良く探
針2を試料6に対して正確にアプローチさせることが可
能となる。
The approach determination start point Z B can be arbitrarily set to a desired value by the measurer operating the host computer 58 (see FIG. 1).
Thus, according to this embodiment, it is possible to extend the unconditional and continuously scanner 8 to the vicinity position Z B of no approach determination reference value V B being affected by the interference light at the time of the force curve measured Therefore, the probe 2 can efficiently and accurately approach the sample 6 in a short time.

【0036】また、本実施の形態のアプローチ方法を用
いれば、スタティックモードによって例えば生体試料等
の柔らかいサンプルを測定する場合でも、安全確実に探
針2をサンプルに対して走査させることが可能となる。
Further, if the approach method of the present embodiment is used, even when a soft sample such as a biological sample is measured in the static mode, the probe 2 can be safely and reliably scanned with respect to the sample. .

【0037】なお、本発明は、上述した実施の形態に限
定されることは無く、新規事項を追加しない範囲で種々
変更することが可能である。例えば所定の特性曲線に対
して2階差分演算を施すと、曲線の変化が急変している
箇所においてデルタ関数的なピークが得られるといった
原理が従来から知られている。そこで、かかる原理を上
記フォースカーブ特性曲線(図4及び図5参照)に適用
すると、探針2が試料6に接触する点においてピーク値
を得ることができる。従って、このピーク値をアプロー
チ判定開始点と規定すれば、上記実施の形態のアプロー
チ方法に基づいて、スキャナ8をアプローチ判定開始点
まで無条件且つ連続的に伸長させることができるため、
短時間に効率良く探針2を試料6に対して正確にアプロ
ーチさせることが可能となる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified without adding new matter. For example, a principle has been conventionally known in which, when a second-order difference operation is performed on a predetermined characteristic curve, a delta function-like peak is obtained at a point where the curve changes abruptly. Therefore, when this principle is applied to the force curve characteristic curve (see FIGS. 4 and 5), a peak value can be obtained at a point where the probe 2 comes into contact with the sample 6. Therefore, if this peak value is defined as the approach determination start point, the scanner 8 can be unconditionally and continuously extended to the approach determination start point based on the approach method of the above embodiment.
The probe 2 can efficiently and accurately approach the sample 6 in a short time.

【0038】以下、このような変形例に係るアプローチ
方法を干渉光の影響を受ける測定モード(図4参照)、
及び、干渉光の影響は受けないが探針2と試料6との間
に静電引力が働いている測定モード(図5参照)に夫々
適用した場合のアプローチ動作について説明する。
Hereinafter, an approach method according to such a modification will be described in a measurement mode (see FIG. 4) affected by interference light.
A description will be given of an approach operation in a case where the method is applied to a measurement mode (see FIG. 5) in which electrostatic attraction acts between the probe 2 and the sample 6 without being affected by interference light, respectively.

【0039】まず、上記実施の形態と同様にフォースカ
ーブ測定を行って、図4(a)及び図5(a)に示すよ
うなフォースカーブ特性曲線を検出する。このフォース
カーブ特性曲線のデータ、つまり、スキャナ8の変位量
とそれに対応したカンチレバー4の撓み量は、夫々、A
/D変換器46,32、CPU20を介してメモリ54
にデジタルデータとして順次記憶される。また、通信ボ
ード56を介してモニタ60には、フォースカーブ特性
曲線が表示される。
First, a force curve measurement is performed in the same manner as in the above embodiment, and a force curve characteristic curve as shown in FIGS. 4A and 5A is detected. The data of the force curve characteristic curve, that is, the amount of displacement of the scanner 8 and the amount of deflection of the cantilever 4 corresponding to the amount of displacement are A
/ D converters 46 and 32 and memory 54 via CPU 20
Are sequentially stored as digital data. A force curve characteristic curve is displayed on the monitor 60 via the communication board 56.

【0040】次に、カンチレバー4が所望量だけ撓んだ
際にカンチレバー変位検出器12から出力された電圧値
B をアプローチ判定基準値として設定した後、フォー
スカーブ特性曲線に対して2階差分演算を施す。なお、
2階差分演算は、CPU20に予め入力された演算プロ
グラムに従って行われる。
Next, after the cantilever 4 sets the voltage value V B output from the cantilever displacement detector 12 when flexed by a desired amount as an approach determination reference value, the second-order difference with respect to the force curve characteristic curve Perform an operation. In addition,
The second-order difference calculation is performed according to a calculation program input to the CPU 20 in advance.

【0041】まず、フォースカーブ特性曲線上に一定間
隔で複数の点を特定し、各点間の差分値を夫々プロット
する(第1の工程)。次に、第1の工程でプロットした
複数の値から特性曲線を算出する(第2の工程)。続い
て、この第2の工程で算出した特性曲線上に一定間隔で
複数の点を特定し、各点間の差分値を夫々プロットする
(第3の工程)。そして、第3の工程でプロットした複
数の値から特性曲線を算出する(第4の工程)。この結
果、図4(b)及び図5(b)に示すように、スキャナ
8の変位量(Z)と2階差分値(US )との関係におい
て、探針2が試料6に接触する点でデルタ関数的なピー
ク値が得られる。
First, a plurality of points are specified at regular intervals on the force curve characteristic curve, and the difference between the points is plotted (first step). Next, a characteristic curve is calculated from the plurality of values plotted in the first step (second step). Subsequently, a plurality of points are specified at regular intervals on the characteristic curve calculated in the second step, and the difference values between the points are plotted (third step). Then, a characteristic curve is calculated from the plurality of values plotted in the third step (fourth step). As a result, as shown in FIGS. 4B and 5B, the probe 2 comes into contact with the sample 6 in the relationship between the displacement amount (Z) of the scanner 8 and the second-order difference value (U S ). A delta function peak value is obtained at the point.

【0042】具体的には、メモリ54に記憶されている
フォースカーブ特性曲線のデジタルデータを順次読み出
し、隣り合うデータ同士の差分値を演算によって求める
(第1の工程)。次に、第1の工程で求めた差分値の隣
り合うデータ同士の差分値を演算によって求める(第2
の工程)。続いて、第2の工程で求めた値をスキャナ8
の変位量(Z)と2階差分値(US )の関係としてプロ
ットし、図4(b)及び図5(b)の特性を作成する
(第3の工程)。この結果、探針2が試料6に接触する
点でデルタ関数的なピーク値が得られる。
More specifically, the digital data of the force curve characteristic curve stored in the memory 54 is sequentially read out, and the difference between adjacent data is obtained by calculation (first step). Next, a difference value between adjacent data of the difference value obtained in the first step is obtained by calculation (second
Process). Subsequently, the value obtained in the second step is
Is plotted as a relationship between the displacement amount (Z) and the second-order difference value (U s ), and the characteristics shown in FIGS. 4B and 5B are created (third step). As a result, a delta function peak value is obtained at the point where the probe 2 comes into contact with the sample 6.

【0043】例えば、n個のデジタルデータに基づく2
階差分値を式で示すと、次のようになる。ここで、スキ
ャナ8の変位量;Z1 〜Zn 、センサ出力電圧;V1 〜
Vn とすると、第1の工程での差分値Di は、 Di =(Vi −Vi-1 )/(Zi −Zi-1 ) (ただ
し、i=2〜n) で示される。更に、2階差分値US は、 US i =(Di −Di-1 )/(Zi −Zi-1 ) (た
だし、i=3〜n) で示される。
For example, 2 based on n digital data
Expressing the floor difference value by an expression is as follows. Here, the displacement amount of the scanner 8; Z1 to Zn, the sensor output voltage;
Assuming that Vn, the difference value Di in the first step is represented by Di = (Vi-Vi-1) / (Zi-Zi-1) (where i = 2 to n). Furthermore, the second-order difference U S is, U S i = (Di -Di -1) / (Zi -Zi-1) ( except, i = 3 to n) represented by.

【0044】本変形例のアプローチ方法では、このピー
ク値を特定するために、2階差分値UB を特定し、この
値を探針−サンプル接触判定基準値として設定する。次
に、CPU20において、2階差分値US と探針−サン
プル接触判定基準値UB とを比較して、US ≧UB なる
一定の条件を満足した際のスキャナ8の変位量ZB を特
定し、この値をアプローチ判定開始点として設定する。
この後、CPU20からD/A変換器26を介してピエ
ゾドライバ24に出力されたアプローチ制御信号によっ
て、スキャナ8をZ方向にアプローチ判定開始点ZB
で無条件且つ連続的に伸長させることができる。更に、
アプローチ判定開始点ZB からアプローチ判定基準値V
B に対応する変位量ΔZB まで更にスキャナ8を少しず
つ伸長させる。そして、カンチレバー変位検出器12か
らの電圧値VS が、アプローチ判定基準値VB に達した
とき、即ち、VS ≧VB なる一定の条件を満足したと
き、カンチレバー4が所望量だけ撓むことによって探針
2が試料6の所定位置にアプローチされたものと判定さ
れる。
[0044] In approach of this modification, in order to identify the peak values to identify the second-order difference value U B, the value probe - set as a sample contact determination reference value. Next, the CPU 20 compares the second-order difference value U S with the probe-sample contact determination reference value U B, and determines the displacement Z B of the scanner 8 when a certain condition of U S ≧ U B is satisfied. And set this value as the approach determination start point.
Thereafter, the approach control signal output to the piezoelectric driver 24 via the D / A converter 26 from the CPU 20, it is possible to unconditionally and continuously extending the scanner 8 to approach judgment start point Z B in the Z direction . Furthermore,
Approach determination reference value V from approach judgment start point Z B
The scanner 8 is further extended little by little to a displacement amount ΔZ B corresponding to B. When the voltage value V S from the cantilever displacement detector 12 reaches the approach determination reference value V B , that is, when a predetermined condition of V S ≧ V B is satisfied, the cantilever 4 bends by a desired amount. Accordingly, it is determined that the probe 2 has approached a predetermined position of the sample 6.

【0045】このような変形例によれば、探針2が試料
6に接触した時点を特定することたできるため、アプロ
ーチ判定動作の基準を明確化することが可能となる。な
お、他の効果は、上記実施の形態と同様であるため、そ
の説明は省略する。
According to such a modification, the point in time when the probe 2 comes into contact with the sample 6 can be specified, so that the criteria for the approach determination operation can be clarified. Note that other effects are the same as those of the above-described embodiment, and a description thereof will not be repeated.

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明によれば、短時間に効率良く探針
を試料に対して正確にアプローチさせることが可能な走
査型プローブ顕微鏡を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a scanning probe microscope in which a probe can accurately and accurately approach a sample in a short time.

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

【図1】本発明の一実施の形態に係る走査型プローブ顕
微鏡の構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a scanning probe microscope according to an embodiment of the present invention.

【図2】本実施の形態の走査型プローブ顕微鏡のアプロ
ーチ動作を説明するためのフローチャート。
FIG. 2 is a flowchart illustrating an approach operation of the scanning probe microscope according to the embodiment.

【図3】(a)は、スタティックモードのフォースカー
ブ特性に基づいてアプローチ動作を説明するための図、
(b)は、ダイナミックモードのフォースカーブ特性に
基づいてアプローチ動作を説明するための図、(c)
は、探針と試料との間に静電引力が働いている測定モー
ドのフォースカーブ特性に基づいてアプローチ動作を説
明するための図。
FIG. 3A is a diagram for explaining an approach operation based on a force curve characteristic in a static mode.
(B) is a diagram for explaining an approach operation based on a force curve characteristic of a dynamic mode, (c)
FIG. 4 is a diagram for explaining an approach operation based on a force curve characteristic in a measurement mode in which an electrostatic attractive force acts between a probe and a sample.

【図4】本発明の変形例に係るアプローチ動作説明図で
あって、(a)は、スタティックモードのフォースカー
ブ特性を示す図、(b)は、2階差分演算によって得ら
れた特性を示す図。
4A and 4B are explanatory diagrams of an approach operation according to a modification of the present invention, in which FIG. 4A shows a force curve characteristic in a static mode, and FIG. 4B shows a characteristic obtained by a second-order difference operation. FIG.

【図5】本発明の変形例に適用されたアプローチ動作の
説明図であって、(a)は、探針と試料との間に静電引
力が働いている測定モードのフォースカーブ特性を示す
図、(b)は、2階差分演算によって得られた特性を示
す図。
FIG. 5 is an explanatory view of an approach operation applied to a modification of the present invention, in which (a) shows a force curve characteristic in a measurement mode in which an electrostatic attractive force acts between a probe and a sample. FIG. 3B is a diagram illustrating characteristics obtained by a second-order difference operation.

【図6】従来の走査型プローブ顕微鏡に適用されたアプ
ローチ動作の説明図であって、(a)は、スタティック
モードのフォースカーブ特性に基づいてアプローチ動作
を説明するための図、(b)は、ダイナミックモードの
フォースカーブ特性に基づいてアプローチ動作を説明す
るための図、(c)は、探針と試料との間に静電引力が
働いている測定モードのフォースカーブ特性に基づいて
アプローチ動作を説明するための図。
6A and 6B are explanatory diagrams of an approach operation applied to a conventional scanning probe microscope, where FIG. 6A is a diagram for explaining an approach operation based on a force curve characteristic in a static mode, and FIG. FIG. 3C is a view for explaining an approach operation based on a force curve characteristic in a dynamic mode. FIG. 3C shows an approach operation based on a force curve characteristic in a measurement mode in which an electrostatic attraction is applied between the probe and the sample. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 探針 4 カンチレバー 6 試料 8 スキャナ 10 スキャナ変位検出器 12 カンチレバー変位検出器 2 Probe 4 Cantilever 6 Sample 8 Scanner 10 Scanner displacement detector 12 Cantilever displacement detector

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成9年2月24日[Submission date] February 24, 1997

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0023[Correction target item name] 0023

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0023】このような構成によれば、まず、粗動機構
14によってスキャナ8をZ方向に所定量だけ移動させ
た後、フォースカーブ測定によって探針2と試料6との
間の接触圧が設定される。続いて、この接触圧が維持さ
れるように、フォトディテクタ38の出力電圧値VS
びCPU20からD/A変換器62を介して出力された
参照信号に基づいて、フィードバック回路44からピエ
ゾドライバ24を介してスキャナ8に所定のフィードバ
ック信号を印加して、スキャナ8をZ方向に沿ってフィ
ードバック制御する。そして、フィードバック制御が行
われている間に、CPU20からD/A変換器26を介
して出力された制御信号に基づいて、ピエゾドライバ2
4からスキャナ8に所定のXY走査信号を印加して、ス
キャナ8を変位させる。このとき、探針2が試料6に沿
って相対的にXY方向に走査され、試料6の表面情報が
測定されることになる。測定された表面情報は、CPU
20を介してホストコンピュータ58に入力され、所定
の画像処理が施された後、モニタ60に3次元画像とな
って表示されることになる。なお、この3次元画像は、
メモリ54に保存することもできる。
According to such a configuration, first, the scanner 8 is moved by the coarse movement mechanism 14 in the Z direction by a predetermined amount, and then the contact pressure between the probe 2 and the sample 6 is set by force curve measurement. Is done. Then, based on the output voltage value V S of the photodetector 38 and the reference signal output from the CPU 20 via the D / A converter 62, the piezo driver 24 is controlled by the feedback circuit 44 so that the contact pressure is maintained. A predetermined feedback signal is applied to the scanner 8 via the scanner 8 to perform feedback control of the scanner 8 along the Z direction. While the feedback control is being performed, the piezo driver 2 is controlled based on a control signal output from the CPU 20 via the D / A converter 26.
4 applies a predetermined XY scanning signal to the scanner 8 to displace the scanner 8. At this time, the probe 2 is relatively scanned along the sample 6 in the XY directions, and the surface information of the sample 6 is measured. The measured surface information is stored in the CPU
After being input to the host computer 58 via the CPU 20 and subjected to predetermined image processing, the image is displayed on the monitor 60 as a three-dimensional image. This three-dimensional image is
It can also be stored in the memory 54.

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0040[Correction target item name] 0040

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0040】次に、カンチレバー4が所望量だけ撓んだ
際にカンチレバー変位検出器12から出力された電圧値
Bをアプローチ判定基準値として設定した後、フォー
スカーブ特性曲線に対して2階差分演算を施す。
Next, after the cantilever 4 sets the voltage value V B output from the cantilever displacement detector 12 when flexed by a desired amount as an approach determination reference value, the second-order difference with respect to the force curve characteristic curve Perform an operation.

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0041[Correction target item name] 0041

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0041】なお、2階差分演算は、CPU20に予め
入力された演算プログラムに従って行われる。
The second-order difference calculation is performed according to a calculation program input to the CPU 20 in advance.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0045[Correction target item name] 0045

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0045】このような変形例によれば、探針2が試料
6に接触した時点を特定することができるため、アプロ
ーチ判定動作の基準を明確化することが可能となる。な
お、他の効果は、上記実施の形態と同様であるため、そ
の説明は省略する。
According to such a modification, the point in time when the probe 2 comes into contact with the sample 6 can be specified, so that it is possible to clarify the criterion of the approach determination operation. Note that other effects are the same as those of the above-described embodiment, and a description thereof will not be repeated.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 先端に尖鋭化した探針を有するカンチレ
バーと、 前記探針と試料との間の相対距離を変化させるように伸
縮可能なスキャナと、 前記探針と前記試料との間の相対距離を変化させる際に
生じる前記スキャナの変位量を検出するスキャナ変位検
出器と、 前記探針と前記試料との間の相対距離の変化に起因する
前記カンチレバーの変位量を検出するカンチレバー変位
検出器と、 前記スキャナの変位量と前記カンチレバーの変位量との
関係を求め、その関係に基づいて前記探針が少なくとも
前記試料に接触する接触点の近傍位置まで前記スキャナ
を連続的に伸長させることが可能な制御手段とを備えて
いることを特徴とする走査型プローブ顕微鏡。
1. A cantilever having a sharpened tip at a tip, a scanner which can be extended and retracted so as to change a relative distance between the probe and a sample, and a relative distance between the probe and the sample. A scanner displacement detector that detects a displacement amount of the scanner that occurs when a distance is changed; and a cantilever displacement detector that detects a displacement amount of the cantilever caused by a change in a relative distance between the probe and the sample. Determining the relationship between the amount of displacement of the scanner and the amount of displacement of the cantilever, and continuously extending the scanner to at least a position near a contact point where the probe contacts the sample based on the relationship. A scanning probe microscope comprising: a control unit;
【請求項2】 前記制御手段は、前記スキャナの変位量
と前記カンチレバーの変位量との関係に基づいて、前記
接触点若しくは前記接触点の所望の近傍位置まで前記ス
キャナを伸長させるためのスキャナ伸長量設定手段を有
することを特徴とする請求項1に記載の走査型プローブ
顕微鏡。
2. The control device according to claim 1, wherein the control unit is configured to extend the scanner to the contact point or a desired nearby position of the contact point based on a relationship between a displacement amount of the scanner and a displacement amount of the cantilever. The scanning probe microscope according to claim 1, further comprising an amount setting unit.
【請求項3】 前記制御手段は、前記接触点まで前記ス
キャナを連続的に伸長させることを特徴とする請求項1
に記載の走査型プローブ顕微鏡。
3. The apparatus according to claim 1, wherein said control means continuously extends said scanner to said contact point.
2. A scanning probe microscope according to claim 1.
JP1052397A 1997-01-23 1997-01-23 Scanning-type probe microscope Withdrawn JPH10206433A (en)

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Cited By (4)

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