KR20220103732A

KR20220103732A - Surface analysis method, surface analysis system, and surface analysis program

Info

Publication number: KR20220103732A
Application number: KR1020227017909A
Authority: KR
Inventors: 유키 아라이
Original assignee: 쇼와덴코머티리얼즈가부시끼가이샤
Priority date: 2019-12-12
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2022-07-22
Also published as: JP7070809B2; WO2021117203A1; JPWO2021117203A1

Abstract

일 실시형태에 관한 표면 분석 방법은, 탐침을 구비하는 주사형 프로브 현미경에 의한 시료 표면의 측정에 근거하는 포스 커브를 취득하는 스텝과, 탐침과 시료 표면의 사이의 거리인 탐침-표면간 거리에 의하여 포스 커브를 1차 미분함으로써 미분 곡선을 산출하는 스텝과, 미분 곡선에 근거하여, 시료 표면으로부터, 가장 먼 피크까지의 거리를, 시료 표면을 형성하는 유기 재료의 파단 길이로서 산출하는 스텝과, 파단 길이를 출력하는 스텝을 포함한다.A surface analysis method according to an embodiment includes a step of acquiring a force curve based on measurement of a sample surface by a scanning probe microscope having a probe, and a probe-surface distance that is a distance between the probe and the sample surface. a step of calculating a differential curve by first differentiating the force curve by means of a step of calculating the distance from the sample surface to the furthest peak based on the differential curve as the breaking length of the organic material forming the sample surface; and outputting the break length.

Description

Surface analysis method, surface analysis system, and surface analysis program

본 개시의 일 측면은 표면 분석 방법, 표면 분석 시스템, 및 표면 분석 프로그램에 관한 것이다.One aspect of the present disclosure relates to a surface analysis method, a surface analysis system, and a surface analysis program.

종래부터, 유기 재료를 포함하는 시료의 표면을 분석하기 위한 수법이 알려져 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 고분자 복합 재료 중의 구조체의 사이즈를 바탕으로 결정한 두께를 갖는 시료를 이용하여 측정하는 것을 특징으로 하는 역학 물성 측정 방법이 기재되어 있다. 이 문헌에는, 원자간력 현미경(AFM)에 의하여 시료의 표면의 경도, 마찰력 등의 역학적 특성을 측정할 수 있는 것도 기재되어 있다.Conventionally, the method for analyzing the surface of the sample containing an organic material is known. For example, Patent Document 1 describes a method for measuring mechanical properties characterized by measuring using a sample having a thickness determined based on the size of a structure in a polymer composite material. This document also describes that mechanical properties such as hardness and frictional force of the surface of a sample can be measured by atomic force microscopy (AFM).

일본 공개특허공보 2018-178016호Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2018-178016

시료의 표면에 형성된 유기 재료를 보다 상세하게 분석하는 수법이 요망되고 있다.A method of analyzing the organic material formed on the surface of the sample in more detail is desired.

본 개시의 일 측면에 관한 표면 분석 방법은, 탐침을 구비하는 주사형 프로브 현미경에 의한 시료 표면의 측정에 근거하는 포스 커브를 취득하는 스텝과, 탐침(探針)과 시료 표면의 사이의 거리인 탐침-표면간 거리에 의하여 포스 커브를 1차 미분함으로써 미분 곡선을 산출하는 스텝과, 미분 곡선에 근거하여, 시료 표면으로부터, 가장 먼 피크까지의 거리를, 시료 표면을 형성하는 유기 재료의 파단 길이로서 산출하는 스텝과, 파단 길이를 출력하는 스텝을 포함한다.A surface analysis method according to an aspect of the present disclosure includes a step of obtaining a force curve based on measurement of a sample surface by a scanning probe microscope having a probe, and a distance between the probe and the sample surface. The step of calculating a differential curve by first differentiating the force curve based on the probe-surface distance, and the distance from the sample surface to the furthest peak based on the differential curve, the break length of the organic material forming the sample surface It includes a step of calculating as , and a step of outputting the fracture length.

본 개시의 일 측면에 관한 표면 분석 시스템은, 적어도 하나의 프로세서를 구비한다. 적어도 하나의 프로세서는, 탐침을 구비하는 주사형 프로브 현미경에 의한 시료 표면의 측정에 근거하는 포스 커브를 취득하여, 탐침과 시료 표면의 사이의 거리인 탐침-표면간 거리에 의하여 포스 커브를 1차 미분함으로써 미분 곡선을 산출하고, 미분 곡선에 근거하여, 시료 표면으로부터, 가장 먼 피크까지의 거리를, 시료 표면을 형성하는 유기 재료의 파단 길이로서 산출하여, 파단 길이를 출력한다.A surface analysis system according to an aspect of the present disclosure includes at least one processor. The at least one processor acquires a force curve based on the measurement of the sample surface by a scanning probe microscope having a probe, and firstly calculates the force curve based on a probe-surface distance that is a distance between the probe and the sample surface. The differential curve is calculated by differentiating, and the distance from the sample surface to the most distant peak is calculated as the fracture length of the organic material forming the sample surface based on the differential curve, and the fracture length is output.

본 개시의 일 측면에 관한 표면 분석 프로그램은, 탐침을 구비하는 주사형 프로브 현미경에 의한 시료 표면의 측정에 근거하는 포스 커브를 취득하는 스텝과, 탐침과 시료 표면의 사이의 거리인 탐침-표면간 거리에 의하여 포스 커브를 1차 미분함으로써 미분 곡선을 산출하는 스텝과, 미분 곡선에 근거하여, 시료 표면으로부터, 가장 먼 피크까지의 거리를, 시료 표면을 형성하는 유기 재료의 파단 길이로서 산출하는 스텝과, 파단 길이를 출력하는 스텝을 컴퓨터에 실행시킨다.A surface analysis program according to an aspect of the present disclosure includes a step of acquiring a force curve based on measurement of a sample surface by a scanning probe microscope having a probe, and a probe-surface distance that is a distance between the probe and the sample surface. A step of calculating a differential curve by first differentiating the force curve based on the distance, and a step of calculating, based on the differential curve, the distance from the sample surface to the furthest peak as the breaking length of the organic material forming the sample surface and the step of outputting the break length to the computer.

이와 같은 측면에 있어서는, 주사형 프로브 현미경에 의한 측정에 근거하는 포스 커브를 탐침-표면간 거리에 의하여 1차 미분함으로써, 순간적으로 힘이 크게 변동한 개소(피크)를 나타내는 미분 곡선이 얻어진다. 그리고, 이 미분 곡선에 근거하여, 표면으로부터, 가장 먼 피크까지의 거리가, 시료의 표면을 형성하는 유기 재료의 파단 길이로서 얻어진다. 유기 재료의 특성을 나타내는 파단 길이가 이 일련의 처리에 의하여 얻어지므로, 시료의 표면에 형성된 유기 재료를 보다 상세하게 분석할 수 있다.In this aspect, by first differentiating the force curve based on the measurement by a scanning probe microscope by the probe-surface distance, a differential curve showing the location (peak) where the force is momentarily significantly fluctuates is obtained. And based on this differential curve, the distance from the surface to the furthest peak is obtained as the breaking length of the organic material which forms the surface of a sample. Since the fracture length indicating the characteristics of the organic material is obtained by this series of treatments, the organic material formed on the surface of the sample can be analyzed in more detail.

본 개시의 일 측면에 의하면, 시료의 표면에 형성된 유기 재료를 보다 상세하게 분석할 수 있다.According to one aspect of the present disclosure, the organic material formed on the surface of the sample may be analyzed in more detail.

도 1은 실시형태에 관한 표면 분석 시스템을 구성하는 컴퓨터의 하드웨어 구성의 일례를 나타내는 도이다.
도 2는 실시형태에 관한 표면 분석 시스템의 기능 구성의 일례를 나타내는 도이다.
도 3은 실시형태에 관한 표면 분석 시스템의 동작의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 4는 원자간력 현미경의 측정부의 모식도이다.
도 5는 전압-가동량 곡선(F_v-Z 곡선)으로부터 포스 커브(F_N-D 곡선)로의 변환의 일례를 나타낸다.
도 6은 시료 표면의 측정에서 이용되는 액체와 포스 커브의 관계의 일례를 나타내는 도이다.
도 7은 포스 커브 및 대응하는 미분 곡선의 일례를 나타내는 도이다.
도 8은 포스 커브 및 대응하는 미분 곡선의 다른 예를 나타내는 도이다.
도 9는 파단 길이를 포함하는 제1 분석 데이터의 일례를 나타내는 도이다.
도 10은 실시형태에 관한 표면 분석 시스템의 가일층의 동작의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 11은 파단 길이를 포함하는 제2 분석 데이터의 일례를 나타내는 도이다.
도 12는 주사형 전자 현미경에 의하여 얻어지는 실리카 필러의 화상을 나타내는 도이다.
도 13은 원자간력 현미경의 다이나믹 모드 측정에 의하여 얻어지는 실리카 필러의 진폭 이미지를 나타내는 도이다.
도 14는 원자간력 현미경의 다이나믹 모드 측정에 의하여 얻어지는 실리카 필러의 위상 이미지를 나타내는 도이다.
도 15는 관측점의 범위의 일례를 모식적으로 나타내는 도이다.
도 16은 미처리의 필러의 포스 커브를 나타내는 도이다.
도 17은 미처리의 필러에서의 힘의 분포를 나타내는 도이다.
도 18은 에폭시 처리된 필러의 포스 커브를 나타내는 도이다.
도 19는 에폭시 처리된 필러에서의 힘의 분포를 나타내는 도이다.
도 20은 페닐 처리된 필러의 포스 커브를 나타내는 도이다.
도 21은 페닐 처리된 필러에서의 힘의 분포를 나타내는 도이다.
도 22는 파단 길이를 이용한 제2 분석 데이터의 일례를 나타내는 도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows an example of the hardware structure of the computer which comprises the surface analysis system which concerns on embodiment.
It is a figure which shows an example of the functional structure of the surface analysis system which concerns on embodiment.
It is a flowchart which shows an example of operation|movement of the surface analysis system which concerns on embodiment.
4 is a schematic diagram of a measurement unit of an atomic force microscope.
5 shows an example of conversion from a voltage-operable amount curve (F _v -Z curve) to a force curve (F _N -D curve).
6 is a diagram showing an example of the relationship between a liquid and a force curve used in the measurement of the sample surface.
7 is a diagram showing an example of a force curve and a corresponding differential curve.
8 is a diagram illustrating another example of a force curve and a corresponding differential curve.
9 is a diagram showing an example of the first analysis data including the break length.
It is a flowchart which shows an example of further operation|movement of the surface analysis system which concerns on embodiment.
It is a figure which shows an example of 2nd analysis data including a fracture|rupture length.
It is a figure which shows the image of the silica filler obtained with a scanning electron microscope.
13 is a diagram illustrating an amplitude image of a silica filler obtained by dynamic mode measurement of an atomic force microscope.
14 is a diagram illustrating a phase image of a silica filler obtained by dynamic mode measurement of an atomic force microscope.
It is a figure which shows typically an example of the range of an observation point.
It is a figure which shows the force curve of an unprocessed filler.
Fig. 17 is a diagram showing the distribution of force in an untreated filler.
18 is a diagram illustrating a force curve of an epoxy-treated filler.
19 is a diagram showing the distribution of force in an epoxy-treated filler.
20 is a diagram illustrating a force curve of a phenyl-treated filler.
21 is a diagram showing the distribution of force in a phenyl-treated filler.
It is a figure which shows an example of 2nd analysis data using a fracture|rupture length.

이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태를 상세하게 설명한다. 또한, 도면의 설명에 있어서 동일 또는 동등의 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명을 생략한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described in detail, referring an accompanying drawing. In addition, in description of drawing, the same code|symbol is attached|subjected to the same or equivalent element, and overlapping description is abbreviate|omitted.

[표면 분석 시스템의 구성][Configuration of surface analysis system]

실시형태에 관한 표면 분석 시스템(10)은, 유기 재료를 포함할 수 있는 시료의 표면(본 개시에서는 이것을 "시료 표면"이라고도 한다)을 분석하는 컴퓨터 시스템이다. 유기 재료란, 유기 화합물에 의하여 구성되는 재료를 말한다. 시료란, 표면을 분석하는 대상이 되는 물질을 말한다. 일례에서는, "유기 재료를 포함하는 시료"는, 유기 재료에 의하여 표면이 형성된 물질이며, 예를 들면, 필러 등의 분체(粉體)의 표면에 유기 재료의 층이 형성된 물질이다. 분체란, 다수의 미소(微小)한 고체 입자의 집합체를 말한다. 시료 표면의 분석이란, 시료 표면의 어떠한 특성을 명확하게 하는 처리를 말한다.The surface analysis system 10 according to the embodiment is a computer system that analyzes the surface of a sample that may contain an organic material (in this disclosure, this is also referred to as a "sample surface"). An organic material means a material comprised by an organic compound. A sample refers to a substance that is a target for surface analysis. In one example, a "sample containing an organic material" is a substance in which the surface is formed of an organic material, for example, a substance in which a layer of an organic material is formed on the surface of a powder such as a filler. The powder refers to an aggregate of many fine solid particles. The analysis of the sample surface refers to a process for clarifying certain characteristics of the sample surface.

표면 분석 시스템(10)은, 주사형 프로브 현미경으로부터 얻어지는 데이터를 이용하여 분석을 실행한다. 주사형 프로브 현미경이란, 물질의 표면을 캔틸레버의 탐침으로 따르도록 이동시켜 그 표면의 물성(예를 들면, 형상, 성질, 상태 등)을 관찰하는 현미경을 말한다. 주사형 프로브 현미경의 예로서 원자간력 현미경을 들 수 있지만, 표면 분석 시스템(10)과 함께 이용되는 주사형 프로브 현미경의 종류는 그 예에 한정되지 않는다. 본 실시형태에서는 원자간력 현미경(AFM)을 주사형 프로브 현미경의 일례로서 나타낸다. AFM는 컨택트 모드, 다이나믹 모드, 포스 모드 등의 다양한 측정 방법에 대응할 수 있다. 포스 모드에서는, 탄성률, 최대 파단력(응착력), 표면 위치 등의 다양한 물성량을 얻을 수 있다.The surface analysis system 10 performs analysis using data obtained from a scanning probe microscope. The scanning probe microscope refers to a microscope for observing physical properties (eg, shape, properties, state, etc.) of a surface by moving the surface of a material to follow the probe of a cantilever. Although an atomic force microscope is mentioned as an example of a scanning probe microscope, The kind of scanning probe microscope used with the surface analysis system 10 is not limited to the example. In this embodiment, an atomic force microscope (AFM) is shown as an example of a scanning probe microscope. AFM can respond to various measurement methods such as contact mode, dynamic mode, and force mode. In the force mode, various physical properties such as elastic modulus, maximum breaking force (adhesion force), and surface position can be obtained.

표면 분석 시스템(10)은 1대 이상의 컴퓨터로 구성된다. 복수 대의 컴퓨터를 이용하는 경우에는, 이들 컴퓨터가 인터넷, 인트라넷 등의 통신 네트워크를 통하여 접속됨으로써, 논리적으로 하나의 표면 분석 시스템(10)이 구축된다.The surface analysis system 10 consists of one or more computers. In the case of using a plurality of computers, one surface analysis system 10 is logically constructed by connecting these computers through a communication network such as the Internet or an intranet.

도 1은, 표면 분석 시스템(10)을 구성하는 컴퓨터(100)의 일반적인 하드웨어 구성의 일례를 나타내는 도이다. 컴퓨터(100)는, 오퍼레이팅 시스템, 애플리케이션·프로그램 등을 실행하는 프로세서(예를 들면 CPU)(101)와, ROM 및 RAM으로 구성되는 주기억부(102)와, 하드 디스크, 플래시 메모리 등으로 구성되는 보조 기억부(103)와, 네트워크 카드 또는 무선 통신 모듈로 구성되는 통신 제어부(104)와, 키보드, 마우스 등의 입력 장치(105)와, 모니터 등의 출력 장치(106)를 구비한다.1 : is a figure which shows an example of the general hardware structure of the computer 100 which comprises the surface analysis system 10. As shown in FIG. The computer 100 includes a processor (eg, CPU) 101 that executes an operating system, an application program, etc., a main storage unit 102 composed of ROM and RAM, and a hard disk, a flash memory, etc. An auxiliary storage unit 103, a communication control unit 104 composed of a network card or a wireless communication module, an input device 105 such as a keyboard and mouse, and an output device 106 such as a monitor are provided.

표면 분석 시스템(10)의 각 기능 요소는, 프로세서(101) 또는 주기억부(102) 상에 미리 정해진 프로그램을 읽어 들이게 하여 프로세서(101)에 그 프로그램을 실행시킴으로써 실현된다. 프로세서(101)는 그 프로그램에 따라, 통신 제어부(104), 입력 장치(105), 또는 출력 장치(106)를 동작시켜, 주기억부(102) 또는 보조 기억부(103)에 있어서의 데이터의 독출 및 기입을 행한다. 처리에 필요한 데이터 또는 데이터 베이스는 주기억부(102) 또는 보조 기억부(103) 내에 저장된다.Each functional element of the surface analysis system 10 is realized by reading a predetermined program into the processor 101 or the main memory unit 102 and executing the program in the processor 101 . The processor 101 operates the communication control unit 104, the input device 105, or the output device 106 according to the program to read data from the main storage unit 102 or the auxiliary storage unit 103. and writing. Data or database necessary for processing is stored in the main storage unit 102 or the auxiliary storage unit 103 .

도 2는 표면 분석 시스템(10)의 기능 구성의 일례를 나타내는 도이다. 일례에서는, 표면 분석 시스템(10)은 기능 요소로서 제1 분석부(11) 및 제2 분석부(12)를 구비한다. 제1 분석부(11)는, AFM에 의하여 얻어지는 데이터(본 개시에서는 이것을 "입력 데이터"라고 한다)를 처리함으로써, 시료 표면을 형성하는 유기 재료의 파단 길이를 구하는 기능 요소이다. 본 개시에 있어서, 파단 길이란, 인력에 의하여 주사형 프로브 현미경(예를 들면 AFM)의 탐침에 부착되어 있던 유기 재료가 그 탐침으로부터 떨어졌을 때의, 시료 표면부터 탐침까지의 거리를 말한다. 파단 길이는, 시료 표면 또는 유기 재료의 물성량의 일례이다. 파단 길이의 산출은, 시료 표면의 분석의 적어도 일부이다. 제1 분석부(11)는 취득부(111), 산출부(112), 및 저장부(113)를 구비한다. 취득부(111)는 입력 데이터를 취득하는 기능 요소이다. 산출부(112)는 그 입력 데이터로부터 파단 길이를 산출하는 기능 요소이다. 저장부(113)는 그 파단 길이를 포함하는 제1 분석 데이터를 데이터 베이스(20)에 저장하는 기능 요소이다. 제2 분석부(12)는 그 제1 분석 데이터를 이용하여, 시료 표면에 관한 가일층의 분석을 실행하고, 그 분석 결과를 나타내는 제2 분석 데이터를 출력하는 기능 요소이다.2 is a diagram showing an example of a functional configuration of the surface analysis system 10 . In one example, the surface analysis system 10 has a first analysis unit 11 and a second analysis unit 12 as functional elements. The first analysis unit 11 is a functional element for obtaining the breaking length of the organic material forming the sample surface by processing data obtained by AFM (in this disclosure, this is referred to as "input data"). In the present disclosure, the break length refers to the distance from the sample surface to the probe when the organic material attached to the probe of a scanning probe microscope (eg, AFM) by attractive force is detached from the probe. The break length is an example of the amount of physical properties of the sample surface or organic material. Calculation of the fracture length is at least part of the analysis of the sample surface. The first analysis unit 11 includes an acquisition unit 111 , a calculation unit 112 , and a storage unit 113 . The acquisition unit 111 is a functional element that acquires input data. The calculation unit 112 is a functional element that calculates the breaking length from the input data. The storage unit 113 is a functional element for storing the first analysis data including the break length in the database 20 . The second analysis unit 12 is a functional element that further analyzes the sample surface using the first analysis data, and outputs second analysis data indicating the analysis result.

표면 분석 시스템(10)의 구축 방법은 한정되지 않는다. 표면 분석 시스템(10)이 복수의 컴퓨터로 구성되는 경우에는, 어느 프로세서가 어느 기능 요소를 실행할지가 임의로 결정되어도 된다. 어느 것으로 해도, 적어도 하나의 프로세서를 구비하는 표면 분석 시스템(10)이 제1 분석부(11)(취득부(111), 산출부(112), 및 저장부(113)) 및 제2 분석부(12)로서 기능한다. 표면 분석 시스템(10)은, AFM에 포함되어도 되고, AFM와는 독립적인 컴퓨터 시스템이어도 된다.The construction method of the surface analysis system 10 is not limited. When the surface analysis system 10 is composed of a plurality of computers, which processor executes which functional element may be arbitrarily determined. In any case, the surface analysis system 10 including at least one processor includes the first analysis unit 11 (the acquisition unit 111 , the calculation unit 112 , and the storage unit 113 ) and the second analysis unit It functions as (12). The surface analysis system 10 may be included in the AFM or may be a computer system independent of the AFM.

표면 분석 시스템(10)은 데이터 베이스(20)에 액세스할 수 있다. 데이터 베이스(20)는 분석 데이터를 비일시적으로 기억하는 장치(기억부)이다. 일례에서는 데이터 베이스(20)는 릴레이셔널 데이터 베이스이지만, 데이터 베이스(20)의 구성은 이것에 한정되지 않고, 임의의 방침으로 설계 및 구축되어도 된다. 데이터 베이스(20)는 표면 분석 시스템(10)의 하나의 구성요소여도 되고, 표면 분석 시스템(10)과는 상이한 컴퓨터 시스템 내에 구축되어도 된다. 일례에서는, 표면 분석 시스템(10)은 통신 네트워크를 통하여 데이터 베이스(20)에 접속한다. 통신 네트워크의 구성은 결코 한정되지 않고, 예를 들면, 통신 네트워크는 인터넷, 인트라넷 등을 이용하여 구축되어도 된다.The surface analysis system 10 may access a database 20 . The database 20 is a device (storage unit) for non-temporarily storing the analysis data. In an example, although the database 20 is a relational database, the structure of the database 20 is not limited to this, You may design and build by arbitrary policy. The database 20 may be one component of the surface analysis system 10 , or may be built in a computer system different from the surface analysis system 10 . In one example, the surface analysis system 10 connects to the database 20 via a communication network. The configuration of the communication network is by no means limited, and, for example, the communication network may be constructed using the Internet, an intranet, or the like.

[표면 분석 시스템의 동작][Operation of surface analysis system]

도 3 및 다른 도면을 참조하면서, 표면 분석 시스템(10)의 동작을 설명함과 함께 본 실시형태에 관한 표면 분석 방법에 대하여 설명한다. 도 3은 표면 분석 시스템(10)의 동작의 일례를 처리 플로 S1로서 나타내는 플로차트이다. 처리 플로 S1은, 시료 표면 상의 적어도 하나의 관측점을 분석하는 처리를 나타낸다. 처리 플로 S1의 계기는 한정되지 않는다. 예를 들면, 처리 플로 S1은 표면 분석 시스템(10)의 유저의 조작에 응답하여 실행되어도 된다. 혹은, 처리 플로 S1은, AFM 또는 다른 장치에서의 처리에 응답하여, 유저 조작을 통하지 않고 자동적으로 실행되어도 된다.With reference to FIG. 3 and other drawings, while demonstrating the operation|movement of the surface analysis system 10, the surface analysis method which concerns on this embodiment is demonstrated. 3 is a flowchart showing an example of the operation of the surface analysis system 10 as a process flow S1. The process flow S1 represents a process of analyzing at least one viewpoint on the sample surface. The trigger of the process flow S1 is not limited. For example, the processing flow S1 may be executed in response to a user's operation of the surface analysis system 10 . Alternatively, the processing flow S1 may be automatically executed without user operation in response to processing in the AFM or other apparatus.

스텝 S11에서는, 취득부(111)가 하나의 관측점에 대한 입력 데이터를 취득한다. 입력 데이터는, 시료 표면을 측정한 AFM에 의하여 생성되고, 시료 표면을 분석하기 위하여 이용되는 데이터이다. 입력 데이터의 취득 방법은 한정되지 않는다. 예를 들면, 취득부(111)는 AFM으로부터 입력 데이터를 직접 취득해도 되고, AFM으로부터 소정의 기억부(예를 들면, 메모리, 데이터 베이스 등)에 저장된 데이터를 그 기억부로부터 입력 데이터로서 읽어내도 된다. 입력 데이터는, 파단 길이를 산출하기 위하여 이용되는 데이터에 더하여, 측정 위치의 정보, 최대 파단력, 표면 위치 등의 다른 데이터를 포함해도 된다. 이와 같은 다른 데이터의 적어도 일부는, 파단 길이에 더하여 취득되는 추가 물성량일 수 있다. 최대 파단력은, 시료 표면으로부터 떨어지려고 하는 탐침에 가해지는 힘의 최댓값이며, 응착력이라고도 한다. 표면 위치는, Z방향(연직 방향)에 있어서의, 주어진 기준면부터 시료 표면까지의 거리에 의하여 나타날 수 있다. 최대 파단력 및 표면 위치는 모두, 파단 길이에 더하여 취득되는 추가 물성량의 일례이다.In step S11, the acquisition unit 111 acquires input data for one observation point. The input data is data generated by the AFM measuring the sample surface and used to analyze the sample surface. The method of acquiring the input data is not limited. For example, the acquisition unit 111 may directly acquire input data from the AFM, or read data stored in a predetermined storage unit (eg, memory, database, etc.) from the AFM as input data from the storage unit. also be In addition to the data used for calculating the breaking length, the input data may include other data such as measurement position information, maximum breaking force, and surface position. At least a portion of such other data may be an additional physical property obtained in addition to the fracture length. The maximum breaking force is the maximum value of the force applied to the probe that is about to come off the sample surface, and is also called the adhesive force. The surface position can be expressed by the distance from the given reference plane to the sample surface in the Z direction (vertical direction). Both the maximum breaking force and the surface position are examples of additional physical properties obtained in addition to the breaking length.

스텝 S12에서는, 산출부(112)가 충분한 양의 입력 데이터를 취득했는지 아닌지를 판정한다. 시료 표면의 측정에서는, 탐침이 그 표면에 도달하기 전에 인가 전압이 한곗값에 도달하거나, 시료 표면이 주사 범위 외에 위치하거나, 유기 재료가 탐침으로부터 떨어지지 않거나 하는 등의 어떠한 이유에서, 충분한 양의 입력 데이터가 얻어지지 않을 가능성이 있다. 그 때문에, 산출부(112)는 분석을 위하여 충분한 양의 입력 데이터를 취득했는지 아닌지를 판정한다.In step S12, it is determined whether the calculation unit 112 has acquired a sufficient amount of input data. In the measurement of the sample surface, for some reason, such as when the applied voltage reaches a threshold before the probe reaches the surface, the sample surface is located outside the scanning range, or the organic material does not come off the probe, a sufficient amount of input There is a possibility that data cannot be obtained. Therefore, the calculation unit 112 determines whether or not a sufficient amount of input data has been acquired for analysis.

일례에서는, 산출부(112)는, 데이터의 개수가 주어진 임곗값 이하인 경우에는 입력 데이터의 양이 충분하지 않다고 판정하고, 데이터의 개수가 그 임곗값보다 많은 경우에는 입력 데이터의 양이 충분하다고 판정한다. 그 임곗값은 임의의 방침으로 설정되어도 된다. 예를 들면, 하나의 관측점에 대하여 Z방향을 따라 1024개의 데이터를 취득 가능하면, 임곗값은 50이어도 된다.In one example, the calculation unit 112 determines that the amount of input data is insufficient when the number of data is less than or equal to a given threshold, and determines that the amount of input data is sufficient when the number of data is greater than the threshold. do. The threshold may be set in any policy. For example, if 1024 pieces of data can be acquired along the Z direction for one observation point, the threshold value may be 50.

혹은, 산출부(112)는, 데이터 파일의 사이즈가 주어진 임곗값 이하(예를 들면, 평균 사이즈의 1/5 이하)이면 입력 데이터의 양이 충분하지 않다고 판정하고, 사이즈가 그 임곗값보다 큰 경우에는 입력 데이터의 양이 충분하다고 판정해도 된다.Alternatively, if the size of the data file is less than or equal to a given threshold (eg, less than or equal to 1/5 of the average size), the calculator 112 determines that the amount of input data is not sufficient, and the size is larger than the threshold. In this case, it may be determined that the amount of input data is sufficient.

혹은, 산출부(112)는, 어프로치 커브에 있어서 시료 표면으로부터 가장 떨어진 구간(예를 들면, 해당 개소에 대응하는 10개의 데이터로 나타나는 구간)과, 릴리스 커브에 있어서 시료 표면으로부터 가장 떨어진 구간(예를 들면, 해당 개소에 대응하는 10개의 데이터로 나타나는 구간)이 겹치는지 아닌지에 따라, 입력 데이터의 유효성을 판정해도 된다. 이 겹침이 없는 경우에는, 유기 재료가 끝까지 탐침으로부터 떨어지지 않은 개연성(蓋然性)이 높다. 산출부(112)는, 겹침이 있는 경우에는 입력 데이터가 충분하다고 판정하고, 겹침이 없는 경우에는 입력 데이터가 불충분하다고 판정한다. 여기에서, 어프로치 커브는 탐침이 시료 표면에 가까워질 때에 측정되는 힘을 나타내고, 릴리스 커브는 시료 표면에 접촉한 탐침이 그 시료 표면으로부터 떨어져 갈 때에 측정되는 힘을 나타낸다.Alternatively, the calculation unit 112 may include a section furthest from the sample surface in the approach curve (for example, a section represented by 10 pieces of data corresponding to the location) and a section furthest from the sample surface in the release curve (e.g. For example, the validity of the input data may be judged according to whether or not the sections (sections represented by 10 pieces of data corresponding to the location) overlap. When there is no overlap, the probability that the organic material does not come off from the probe to the end is high. The calculation unit 112 determines that the input data is sufficient when there is overlap, and determines that the input data is insufficient when there is no overlap. Here, the approach curve represents the force measured when the probe approaches the sample surface, and the release curve represents the force measured when the probe contacting the sample surface moves away from the sample surface.

충분한 양의 입력 데이터를 취득한 경우에는(스텝 S12에 있어서 YES), 처리는 스텝 S13으로 진행된다. 한편, 충분한 양의 입력 데이터를 취득하지 않은 경우에는(스텝 S12에 있어서 NO), 표면 분석 시스템(10)은 그 입력 데이터가 무효라고 판정하고, 현재의 측정점에 대한 처리를 종료한다. 이 경우에는, 표면 분석 시스템(10)은, 후술하는 스텝 S13~S17의 처리를 실행하지 않는다.When a sufficient amount of input data is acquired (YES in step S12), the process proceeds to step S13. On the other hand, when a sufficient amount of input data is not acquired (NO in step S12), the surface analysis system 10 determines that the input data is invalid, and ends the processing for the current measurement point. In this case, the surface analysis system 10 does not perform the process of steps S13 - S17 mentioned later.

스텝 S13에서는, 산출부(112)가, 입력 데이터의 적어도 일부에 의하여 나타나는 전압-가동량 곡선(F_v-Z 곡선)을 포스 커브로 변환한다.In step S13, the calculation unit 112 converts the voltage-operable amount curve (F _v -Z curve) represented by at least a part of the input data into a force curve.

포스 커브란, 탐침-표면간 거리 D(단위는 nm(나노미터))와, AFM의 탐침(캔틸레버)에 작용하는 힘 F_N(단위는 nN(나노 뉴턴))의 관계를 나타내는 곡선(F_N-D 곡선)이다. 도 4는, 탐침-표면간 거리 D를 설명하기 위하여 나타내는, AFM의 측정부의 모식도이다. 이 도는, 캔틸레버(31)의 단부(端部)에 마련된 탐침(32)과, 스테이지(33) 상에 놓인 시료(40)와, 그 시료(40)를 3차원 방향으로 고정밀도로 이동시키기 위한 압전 소자(피에조 소자)(34)를 나타낸다. 그 도에 나타내는 바와 같이, 탐침-표면간 거리 D란, 탐침(32)의 선단과 시료 표면(41)의 사이의 거리를 말한다.A force curve is a curve (F _N ) that shows the relationship between the probe-surface distance D (unit: nm (nanometers)) and the force F _N (unit: nN (nano Newtons)) acting on the probe (cantilever) of the AFM. -D curve). Fig. 4 is a schematic diagram of the measuring unit of the AFM, which is shown in order to explain the probe-surface distance D. In this figure, the probe 32 provided at the end of the cantilever 31, the sample 40 placed on the stage 33, and the piezoelectric force for moving the sample 40 with high precision in the three-dimensional direction An element (piezo element) 34 is shown. As shown in the figure, the probe-surface distance D means the distance between the tip of the probe 32 and the sample surface 41 .

전압-가동량 곡선(F_v-Z 곡선)이란, 주사형 프로브 현미경(예를 들면 AFM)의 압전 소자의 가동량 Z(단위는 nm(나노미터))와, 그 주사형 프로브 현미경의 검출기의 전압 F_v(단위는 V(볼트))의 관계를 나타내는 곡선이다.The voltage-moving amount curve (F _v -Z curve) is the difference between the movable amount Z of the piezoelectric element of a scanning probe microscope (for example, AFM) (unit is nm (nanometer)) and the detector of the scanning probe microscope. It is a curve showing the relationship of voltage F _v (unit is V (volt)).

산출부(112)는 F_v-Z 곡선을 포스 커브(F_N-D 곡선)로 변환한다. 캔틸레버의 변형량을, 스프링 변형량 x(단위는 nm)라고 한다고 하면, 산출부(112)는 D=Z-x의 식에 따라, 압전 소자의 가동량 Z를 탐침-표면간 거리 D로 변환한다. 스프링 변형량 x는, x=(검출기의 전압 F_v)/(광 레버 감도)라고 하는 식에 의하여 얻어진다. 광 레버 감도의 단위는 nm/V이다. 힘 F_N은 캔틸레버의 스프링 상수 k와 스프링 변형량 x의 곱에 의하여 얻어지며, 따라서 F_N=kx이다. 도 5는, 전압-가동량 곡선(F_v-Z 곡선)으로부터 포스 커브(F_N-D 곡선)로의 변환의 일례를 나타내는 도이다. 포스 커브에 있어서, F_N>0의 영역은 탐침에 척력(斥力)이 작용하는 것을 나타내고, F_N<0의 영역은 탐침에 인력이 작용하는 것을 나타낸다. 도 5의 예에서는, 탐침-표면간 거리 D=0의 부근에 있어서의 인력의 최댓값이 최대 파단력에 상당한다.The calculator 112 converts the F _v -Z curve into a force curve (F _N -D curve). Assuming that the deformation amount of the cantilever is the spring deformation amount x (unit is nm), the calculator 112 converts the movable amount Z of the piezoelectric element into the probe-surface distance D according to the equation D=Zx. The amount of spring deformation x is obtained by the formula x=(voltage F _v of the detector)/(optical lever sensitivity). The unit of light lever sensitivity is nm/V. The force F _N is obtained by the product of the spring constant k of the cantilever and the spring deflection x, so F _N =kx. 5 is a diagram showing an example of conversion from a voltage-operable amount curve (F _v -Z curve) to a force curve (F _N -D curve). In the force curve, a region of F _N >0 indicates that a repulsive force acts on the probe, and a region of F _N < 0 indicates that an attractive force acts on the probe. In the example of FIG. 5 , the maximum value of the attractive force in the vicinity of the probe-surface distance D=0 corresponds to the maximum breaking force.

그 최대 파단력(응착력)을 명료하게 검출하기 위한 수법으로서, 수용액 중에서 탐침을 시료 표면에 접촉시킴으로써 시료 표면을 측정하는 것을 들 수 있다. 수용액이 아닌 순수 중에서 시료 표면을 측정하면, 정전 반발에 기인하는 척력이 발생하여, 파단력이 그 척력에 의하여 상쇄되어 확인할 수 없게 된다. 수용액 중에서 시료 표면을 측정하면 그 정전 반발이 방지 또는 억제되므로, 정전 반발에 기인하는 척력도 방지 또는 억제된다. 그 결과, 최대 파단력이 명료하게 나타나는 포스 커브를 얻을 수 있다. 일례에서는, 증발하기 어렵고, 유기 재료를 용해시키지 않으며, 또한 유기 재료를 팽윤시키지 않는 수용액이 선택된다. AFM 등의 주사형 프로브 현미경에 의한 시료 표면의 측정에서 이용되는 수용액의 예로서, 염화 나트륨(NaCl) 수용액, 황산 나트륨(Na₂SO₄) 수용액, 및 염화 칼륨(KCl) 수용액을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 수용액의 이온 강도는 0.01(mol/L) 이상인 것이 바람직하다. 예를 들면, 몰 농도가 10mM(mmol/L)인 NaCl 수용액의 이온 강도는 0.01(mol/L)이다.As a method for clearly detecting the maximum breaking force (adhesive force), measuring the sample surface by bringing a probe into contact with the sample surface in an aqueous solution is exemplified. When the sample surface is measured in pure water instead of in aqueous solution, a repulsive force due to electrostatic repulsion is generated, and the breaking force is canceled by the repulsive force and cannot be confirmed. Since the electrostatic repulsion is prevented or suppressed when the sample surface is measured in an aqueous solution, the repulsive force resulting from the electrostatic repulsion is also prevented or suppressed. As a result, a force curve in which the maximum breaking force clearly appears can be obtained. In one example, an aqueous solution that is difficult to evaporate, does not dissolve the organic material, and does not swell the organic material is selected. Examples of the aqueous solution used in the measurement of the sample surface by a scanning probe microscope such as AFM include sodium chloride (NaCl) aqueous solution, sodium sulfate (Na ₂ SO ₄ ) aqueous solution, and potassium chloride (KCl) aqueous solution, It is not limited to these. The ionic strength of the aqueous solution is preferably 0.01 (mol/L) or more. For example, the ionic strength of an aqueous solution of NaCl having a molar concentration of 10 mM (mmol/L) is 0.01 (mol/L).

도 6은 시료 표면의 측정에서 이용되는 액체와 포스 커브의 관계의 일례를 나타내는 도이다. 이 예에서는 시료가 나이오븀이지만, 당연히 시료의 종류는 이것에 한정되지 않는다. 도 6의 그래프 (a)는, 순수 중에서 시료 표면을 측정한 경우에 얻어지는 포스 커브를 나타낸다. 도 6의 그래프 (b)는, NaCl 수용액 중에서 시료 표면을 측정한 경우에 얻어지는 포스 커브를 나타낸다. 양방의 그래프에 있어서, 회색의 선(어프로치 커브)은, 탐침이 시료 표면에 가까워져 갈 때에 측정되는 힘을 나타내고, 검은 선(릴리스 커브)은, 시료 표면에 접촉하고 있던 탐침이 그 시료 표면으로부터 떨어져 갈 때에 측정되는 힘을 나타낸다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 수용액을 이용함으로써 최대 파단력을 명료하게 검출할 수 있다.6 is a diagram showing an example of the relationship between a liquid and a force curve used in the measurement of the sample surface. In this example, the sample is niobium, but of course, the type of the sample is not limited thereto. The graph (a) of FIG. 6 shows the force curve obtained when the sample surface is measured in pure water. The graph (b) of FIG. 6 shows the force curve obtained when the sample surface is measured in NaCl aqueous solution. In both graphs, the gray line (approach curve) indicates the force measured when the probe approaches the sample surface, and the black line (release curve) indicates that the probe in contact with the sample surface moves away from the sample surface. It represents the force measured when going. As shown in FIG. 6, the maximum breaking force can be detected clearly by using aqueous solution.

스텝 S14에서는, 산출부(112)가 포스 커브를 미분함으로써 미분 곡선을 산출한다. 구체적으로는, 산출부(112)는 포스 커브를 탐침-표면간 거리 D에 의하여 1차 미분(즉, dF_N/dD)함으로써 미분 곡선을 산출한다. 도 7 및 도 8은 모두 포스 커브 및 대응하는 미분 곡선의 일례를 나타내는 도이다. 이들 도에서는, 위의 그래프가 포스 커브를 나타내고, 아래의 그래프가 미분 곡선을 나타낸다. 미분 곡선의 세로축은 dF_N/dD를 나타내고, 가로축은 탐침-표면간 거리 D를 나타낸다. 어느 그래프에 있어서도, 회색의 선(어프로치 커브)은, 탐침이 시료 표면에 가까워져 갈 때에 측정되는 힘에 관한 것이고, 검은 선(릴리스 커브)은, 시료 표면에 접촉하고 있던 탐침이 그 시료 표면으로부터 떨어져 갈 때에 측정되는 힘에 관한 것이다.In step S14, the calculation unit 112 calculates a differential curve by differentiating the force curve. Specifically, the calculator 112 calculates a differential curve by first-order differentiation (ie, dF _N /dD) of the force curve by the probe-surface distance D. 7 and 8 are both diagrams showing an example of a force curve and a corresponding differential curve. In these figures, the upper graph represents the force curve, and the lower graph represents the differential curve. The vertical axis of the differential curve represents dF _N /dD, and the horizontal axis represents the probe-surface distance D. In any graph, the gray line (approach curve) relates to the force measured when the probe approaches the sample surface, and the black line (release curve) indicates that the probe in contact with the sample surface moves away from the sample surface. It's about the force measured as you go.

스텝 S15에서는, 산출부(112)가 미분 곡선에 적용하는 피크 임곗값을 결정한다. 본 개시에 있어서, 피크란, 미분값이 다른 부분보다 돌출된 바늘상의 부분에 있어서의 최댓값을 말하고, 탐침(캔틸레버)에 가해지는 힘이 순간적으로 크게 변동한 개소에 대응한다. 피크 임곗값이란, 미분 곡선에 있어서의 피크를 식별하기 위하여 설정되는 값이다. 피크 임곗값의 설정 방법은 한정되지 않는다. 일례에서는, 산출부(112)는 미분 곡선의 신호대 잡음비(S/N)에 근거하여 피크 임곗값을 설정해도 되고, 예를 들면, 피크 임곗값을 5dB(데시벨)로 설정해도 된다. 산출부(112)는, 미분 곡선 중, 탐침에 유기 재료가 붙어 있지 않은 구간에 있어서의 노이즈의 통곗값(예를 들면 평균 제곱 오차)을, S/N의 바탕이 되는 노이즈 레벨로서 산출해도 된다.In step S15, the calculation unit 112 determines a peak threshold to be applied to the differential curve. In the present disclosure, the peak means the maximum value in the needle-like portion where the differential value protrudes from the other portions, and corresponds to a location where the force applied to the probe (cantilever) fluctuates greatly in an instant. A peak threshold is a value set in order to identify the peak in a differential curve. The method of setting the peak threshold is not limited. In one example, the calculator 112 may set the peak threshold based on the signal-to-noise ratio (S/N) of the differential curve, for example, may set the peak threshold to 5 dB (decibels). The calculation unit 112 may calculate the statistical value (for example, mean square error) of noise in a section of the differential curve in which no organic material is attached to the probe as a noise level as a basis for S/N. .

스텝 S16에서는, 산출부(112)가 미분 곡선에 근거하여, 시료 표면으로부터, 가장 먼 피크까지의 거리를, 유기 재료의 파단 길이로서 산출한다. "가장 먼 피크"란, 시료 표면으로부터 가장 떨어진 피크를 말한다. 산출부(112)는, 미분 곡선에 있어서 피크 임곗값보다 값이 높은 하나 이상의 바늘상 부분의 각각을 피크로서 식별한다. 유기 재료가 탐침으로부터 떨어지는 현상인 파단이 복수 회 발생하는 경우가 있어, 이것에 대응하여, 탐침에 가해지는 힘이 각각의 파단에 있어서 순간적으로 크게 변동할 수 있다. 따라서, 복수의 피크가 존재할 수 있다. 그 때문에, 산출부(112)는, 시료 표면(미분 곡선의 그래프에 있어서 D=0의 부분)으로부터 가장 떨어진 피크를 가장 떨어진 피크로서 식별한다. 그리고, 산출부(112)는 시료 표면으로부터 그 가장 먼 피크까지의 거리를 유기 재료의 파단 길이로서 산출한다. 도 7 및 도 8에 있어서의 거리 L은 그 파단 길이를 나타낸다. 시료 표면부터 가장 먼 피크까지의 거리를 파단 길이로서 구함으로써, 그 파단 길이 이상의 길이를 갖는 유기 재료의 존재를 알 수 있다.In step S16, the calculation unit 112 calculates the distance from the sample surface to the furthest peak as the fracture length of the organic material based on the differential curve. "Most distant peak" refers to the peak farthest from the sample surface. The calculator 112 identifies, as a peak, each of the one or more needle-like portions having a value higher than the peak threshold in the differential curve. Breaking, which is a phenomenon in which the organic material is detached from the probe, may occur plural times, and in response to this, the force applied to the probe may momentarily fluctuate greatly at each breakage. Thus, there may be a plurality of peaks. Therefore, the calculation unit 112 identifies the peak farthest from the sample surface (the portion at D=0 in the differential curve graph) as the most distant peak. Then, the calculation unit 112 calculates the distance from the sample surface to the most distant peak as the breaking length of the organic material. The distance L in FIG. 7 and FIG. 8 shows the breaking length. By obtaining the distance from the sample surface to the furthest peak as the breaking length, the existence of an organic material having a length equal to or greater than the breaking length can be known.

미분 곡선을 구함으로써, 탐침에 가해지는 힘이 순간적으로 크게 변동한 타이밍을 피크로서 인식할 수 있다. 이 변동은 파단을 나타내므로, 미분 곡선에서의 피크의 위치에 근거하여 파단 길이를 정확하게 구할 수 있다. 또한, 도 8로부터 명확한 바와 같이, 광의 간섭에 의한 포스 커브의 베이스 라인(힘 F_N이 0의 부근에 있어서의 선)의 장(長)주기의 왜곡을 미분 곡선에 의하여 해소할 수 있다.By obtaining the differential curve, the timing at which the force applied to the probe momentarily and greatly fluctuates can be recognized as a peak. Since this fluctuation represents a fracture, the fracture length can be accurately determined based on the position of the peak in the differential curve. Further, as is clear from Fig. 8, the distortion of the long period of the base line of the force curve (the line in the vicinity of which the force F _N is 0) due to the interference of light can be eliminated by the differential curve.

스텝 S17에서는, 저장부(113)가, 파단 길이를 적어도 포함하는 제1 분석 데이터를 데이터 베이스(20)에 저장한다. 제1 분석 데이터는 입력 데이터의 적어도 일부를 추가 물성량으로서 포함해도 되고, 이와 같은 추가 물성량을 포함하지 않아도 된다. 도 9는 제1 분석 데이터의 일례를 나타내는 도이다. 이 예에서는, 하나의 관측점에 대한 분석 데이터의 레코드는 관측점 ID, 파일명, X 위치, Y 위치, 표면 위치, 파단 길이, 및 최대 파단력을 포함한다. 관측점 ID는 개개의 관측점을 일률적으로 특정하는 식별자이다. 파일명은 입력 데이터가 기입된 전자 파일의 명칭이다. X 위치 및 Y 위치는, AFM의 스테이지의 표면(XY 평면)에 근거하여 설정되는 관측점의 X 방향 및 Y 방향의 위치를 나타낸다. 도 9에 나타내는 개개의 레코드는, 파단 길이와 추가 물성량의 조합을 나타낸다고 할 수 있다.In step S17 , the storage unit 113 stores the first analysis data including at least the fracture length in the database 20 . The first analysis data may include at least a part of the input data as an additional physical property amount, or may not include such an additional physical property amount. It is a figure which shows an example of 1st analysis data. In this example, the record of analysis data for one viewpoint includes viewpoint ID, file name, X position, Y position, surface position, breaking length, and maximum breaking force. The viewpoint ID is an identifier for uniformly specifying each viewpoint. The file name is the name of the electronic file in which the input data is written. The X position and the Y position indicate positions in the X direction and the Y direction of the viewpoint set based on the surface (XY plane) of the stage of the AFM. It can be said that each record shown in FIG. 9 represents the combination of the breaking length and the amount of additional physical properties.

스텝 S18로 나타내는 바와 같이, 표면 분석 시스템(10)은 시료 표면 상의 적어도 하나의 관측점의 모두에 대하여 처리를 실행한다. 미처리의 관측점이 존재하는 경우에는(스텝 S18에 있어서 NO), 남아있는 관측점 중의 하나에 대하여 스텝 S11~S17의 처리가 실행된다. 표면 분석 시스템(10)이 모든 관측점을 처리한 경우에는(스텝 S18에 있어서 YES), 처리 플로 S1이 종료된다. 그 결과, 도 9에 나타내는 바와 같이, 데이터 베이스(20)에는, 이번에 처리된 하나 이상의 관측점에 대한 제1 분석 데이터가 축적된다. 표면 분석 시스템(10)은 복수의 측정점에 대응하는 복수의 파단 길이를 출력해도 되고, 단일의 측정점에 대응하는 단일의 파단 길이를 산출 및 출력해도 된다.As indicated by step S18, the surface analysis system 10 executes processing for all of the at least one observation point on the sample surface. When there is an unprocessed observation point (NO in step S18), the processing of steps S11 to S17 is executed for one of the remaining observation points. When the surface analysis system 10 has processed all the observation points (YES in step S18), the processing flow S1 ends. As a result, as shown in FIG. 9 , the first analysis data for one or more observation points processed at this time is accumulated in the database 20 . The surface analysis system 10 may output a plurality of break lengths corresponding to a plurality of measurement points, or may calculate and output a single break length corresponding to a single measurement point.

일례에서는, 표면 분석 시스템(10)은 그 분석 데이터를 이용하여 가일층의 처리(예를 들면 가일층의 분석)를 실행해도 된다. 도 10은 그 가일층의 처리의 일례를 처리 플로 S2로서 나타내는 플로차트이다. 본 실시형태에 관한 표면 분석 방법은 이 처리 플로 S2를 포함해도 되고, 포함하지 않아도 된다. 처리 플로 S2의 계기는 한정되지 않는다. 일례에서는, 처리 플로 S2는 처리 플로 S1에 계속해서 자동적으로 실행되어도 된다. 다른 예에서는, 처리 플로 S2는, 표면 분석 시스템(10)의 유저의 조작에 응답하여 실행되어도 된다. 혹은, 처리 플로 S2는, AFM 또는 다른 장치에서의 처리에 응답하여, 유저 조작을 통하지 않고 자동적으로 실행되어도 된다.In one example, the surface analysis system 10 may perform further processing (for example, further analysis) using the analysis data. 10 is a flowchart showing an example of the further processing as processing flow S2. The surface analysis method according to the present embodiment may or may not include the processing flow S2. The trigger of the process flow S2 is not limited. In one example, the processing flow S2 may be automatically executed following the processing flow S1. In another example, the processing flow S2 may be executed in response to a user's operation of the surface analysis system 10 . Alternatively, the processing flow S2 may be automatically executed without user operation in response to processing in the AFM or other apparatus.

스텝 S21에서는, 제2 분석부(12)가, 처리하려고 하는 제1 분석 데이터를 데이터 베이스(20)로부터 취득한다. 스텝 S22에서는, 제2 분석부(12)가 그 제1 분석 데이터를 이용하여 가일층의 처리를 실행한다. 일례에서는, 제2 분석부(12)는 하나 이상의 관측점에서의 파단 길이를 적어도 참조하여 가일층의 분석을 실행한다. 제2 분석부(12)는 파단 길이와 추가 물성량의 조합에 근거하는 분석을 실행해도 된다. 스텝 S23에서는, 제2 분석부(12)가 그 처리(예를 들면 분석)의 결과를 나타내는 제2 분석 데이터를 출력한다. 제2 분석 데이터의 출력 방법은 한정되지 않는다. 예를 들면, 제2 분석부(12)는 제2 분석 데이터를, 모니터 상에 출력해도 되고, 데이터 베이스(20) 등의 임의의 기억부에 저장해도 되며, 다른 컴퓨터 또는 장치에 송신해도 되고, 인쇄해도 된다. 제2 분석부(12)에 의한 처리는 한정되지 않고, 이것에 대응하여, 제2 분석 데이터의 데이터 구조 및 표현 형식도 한정되지 않는다.In step S21 , the second analysis unit 12 acquires the first analysis data to be processed from the database 20 . In step S22, the 2nd analysis part 12 performs a further process using the 1st analysis data. In one example, the second analysis unit 12 performs further analysis with reference to at least the fracture length at one or more observation points. The second analysis unit 12 may perform analysis based on the combination of the fracture length and the additional physical property amount. In step S23, the 2nd analysis part 12 outputs the 2nd analysis data which shows the result of the process (for example, analysis). The output method of the 2nd analysis data is not limited. For example, the second analysis unit 12 may output the second analysis data on a monitor, may store it in an arbitrary storage unit such as the database 20, or transmit it to another computer or device, You may print. The processing by the 2nd analysis part 12 is not limited, Corresponding to this, the data structure and expression format of the 2nd analysis data are also not limited.

이하에서는, 추가 도면을 참조하면서, 실시형태에 관한 표면 분석 시스템(10) 및 표면 분석 방법에 관하여 더 설명한다.Hereinafter, the surface analysis system 10 and the surface analysis method which concern on embodiment are further demonstrated, referring additional drawings.

도 11은, 파단 길이를 포함하는 제2 분석 데이터의 일례를 나타내는 도이며, 보다 구체적으로는, 시료 표면의 특정 범위에 있어서의 물성량의 분포를 나타내는 제2 분석 데이터(200)를 나타낸다. 제2 분석 데이터(200)는, 표면 위치의 분포를 나타내는 맵(201)과, 최대 파단력(응착력)의 분포를 나타내는 맵(202)과, 파단 길이의 분포를 나타내는 맵(203)을 포함한다. 이 제2 분석 데이터(200)와 같이 파단 길이를 가시화함으로써, 표면 분석 시스템(10)의 유저는 시료 표면의 유기 재료의 상태를 시각적으로 인식할 수 있다. 제2 분석 데이터(200)는, 파단 길이와 추가 물성량의 조합에 근거하는 분석의 결과의 일례이다.11 is a diagram showing an example of the second analysis data including the break length, and more specifically, the second analysis data 200 showing the distribution of the amount of physical properties in a specific range of the sample surface. The second analysis data 200 includes a map 201 indicating a distribution of surface positions, a map 202 indicating a distribution of the maximum breaking force (adhesion force), and a map 203 indicating a distribution of a breaking length. do. By visualizing the fracture length as in the second analysis data 200 , the user of the surface analysis system 10 can visually recognize the state of the organic material on the surface of the sample. The second analysis data 200 is an example of the analysis result based on the combination of the fracture length and the additional physical property amount.

본 발명자들은, 파단 길이의 분포를 산출함으로써, 시료 표면 상의 유기 재료의 존재 또는 종류를 판별할 수 있는 것을 알아냈다. 이 판별은, 종래의 수법에 의하여 현미경으로부터 얻어지는 화상을 보는 것만으로는 불가능 또는 매우 곤란하다. 도 12는 주사형 전자 현미경(SEM)에 의하여 얻어지는 3종류의 실리카 필러의 화상을 나타내는 도이다. 실리카 필러는 분체의 일례이다. 3종류의 실리카 필러는, 유기 재료를 포함하지 않는 실리카 필러(미처리의 필러), 유기 재료로서 3-글리시독시프로필트라이메톡시실레인을 이용한 실리카 필러(에폭시 처리된 필러), 및, 유기 재료로서 N-페닐-3-아미노프로필트라이메톡시실레인을 이용한 실리카 필러(페닐 처리된 필러)이다. 도 13은 AFM의 다이나믹 모드 측정에 의하여 얻어지는 진폭 이미지를 나타내는 도이며, 상기 3종류의 실리카 필러의 각각에 대하여 4개의 샘플을 나타낸다. 도 14는 AFM의 다이나믹 모드 측정에 의하여 얻어지는 위상 이미지를 나타내는 도이며, 상기 3종류의 실리카 필러의 각각에 대하여 4개의 샘플을 나타낸다. 도 12~도 14로부터 알 수 있는 바와 같이, 어느 화상을 이용해도, 3종류의 실리카 필러를 판별하는 것은 불가능 또는 매우 곤란하다.The present inventors discovered that the presence or kind of organic material on the sample surface could be discriminated by calculating the distribution of fracture length. This determination is impossible or very difficult only by looking at an image obtained from a microscope by a conventional method. It is a figure which shows the image of 3 types of silica filler obtained with a scanning electron microscope (SEM). A silica filler is an example of powder. The three types of silica fillers include a silica filler that does not contain an organic material (untreated filler), a silica filler using 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane as an organic material (epoxy-treated filler), and an organic material Silica filler (phenyl-treated filler) using N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane as the Fig. 13 is a diagram showing an amplitude image obtained by dynamic mode measurement of AFM, and shows four samples for each of the three types of silica fillers. Fig. 14 is a diagram showing a phase image obtained by dynamic mode measurement of AFM, and shows four samples for each of the three types of silica fillers. 12-14, it is impossible or very difficult to discriminate|determine three types of silica filler even if any image is used.

예를 들면, 포스 커브는 상기 3종류의 실리카 필러를 판별하는 계기가 된다. 도 15~도 22를 참조하면서 포스 커브의 표현의 예를 설명한다. 도 15는 관측점의 범위의 일례를 모식적으로 나타내는 도이다. 도 16은 미처리의 필러의 대표적인 관측점에서의 포스 커브를 나타내는 도이다. 도 17은 미처리의 필러에서의 힘의 분포를 나타내는 도이며, 도 16에 대응한다. 도 18은 에폭시 처리된 필러의 대표적인 관측점에서의 포스 커브를 나타내는 도이다. 도 19는 에폭시 처리된 필러에서의 힘의 분포를 나타내는 도이며, 도 18에 대응한다. 도 20은 페닐 처리된 필러의 대표적인 관측점에서의 포스 커브를 나타내는 도이다. 도 21은 페닐 처리된 필러에서의 힘의 분포를 나타내는 도이며, 도 20에 대응한다.For example, the force curve serves as an opportunity to discriminate the above three types of silica fillers. An example of the expression of the force curve will be described with reference to FIGS. 15 to 22 . It is a figure which shows typically an example of the range of an observation point. Fig. 16 is a diagram showing a force curve at a representative observation point of an untreated filler. Fig. 17 is a diagram showing the distribution of force in an untreated filler, and corresponds to Fig. 16 . 18 is a diagram showing force curves at representative viewpoints of epoxy treated fillers. FIG. 19 is a diagram showing the distribution of forces in an epoxy-treated filler, and corresponds to FIG. 18 . 20 is a diagram showing force curves at representative viewpoints of phenyl treated fillers. FIG. 21 is a diagram showing the distribution of force in a phenyl-treated filler, and corresponds to FIG. 20 .

측정 환경은 이하와 같았다. 현미경으로서 주식회사 시마즈 세이사쿠쇼제의 주사 프로브 현미경 SPM8100을 이용하여, 소프트웨어로서 동일사제의 SPM9700을 이용했다. 포스 모드로 각각의 실리카 필러를 측정했다. 캔틸레버로는 올림푸스 주식회사제의 TR800PSA-1을 이용했다. 이 캔틸레버의 스프링 상수는 150pN/nm였다. 광 레버 감도는 20nm/V였다. Z방향의 주사 범위는 1um(마이크로미터)이며, 주사 속도는 1Hz로 했다. 캔틸레버의 최대 압입력은, 검출기 전압으로 환산하여 +0.2V로 했다. 시료 표면의 측정은, 몰 농도가 10mM(mmol/L)인 NaCl 수용액 중에서 행했다.The measurement environment was as follows. A scanning probe microscope SPM8100 manufactured by Shimadzu Corporation was used as a microscope, and SPM9700 manufactured by the same company was used as software. Each silica filler was measured in force mode. As the cantilever, TR800PSA-1 manufactured by Olympus Corporation was used. The spring constant of this cantilever was 150 pN/nm. The light lever sensitivity was 20 nm/V. The scanning range in the Z direction was 1 um (micrometer), and the scanning speed was 1 Hz. The maximum pushing force of the cantilever was converted to the detector voltage and set to +0.2V. The measurement of the sample surface was carried out in an aqueous NaCl solution having a molar concentration of 10 mM (mmol/L).

도 15는 실리카 필러(50) 상에 설정된 관측점의 범위(51)를 좌표계와 함께 나타낸다. AFM의 스테이지의 표면을 따라 XY 평면을 설정하고, 연직 방향을 따라 Z축을 설정했다. 실리카 필러(50)의 평균 입경은 500nm였다. 범위(51)의 실제 치수는 200nm×25nm이며, 이것은 64×8개의 관측점에 대응했다. 도 15~도 21은 모두 특정 Y 위치에 있어서의 그래프 또는 맵을 나타낸다. 도 16, 도 18, 및 도 20은 모두, 특정 Y 위치에 있어서의 7개의 관측점(X=-75nm, -50nm, -25nm, 0nm, 25nm, 50nm, 75nm)에서의 포스 커브를 나타낸다. 각각의 그래프에 있어서, 회색의 선(어프로치 커브)은, 탐침이 시료 표면에 가까워져 갈 때에 측정되는 힘을 나타내고, 검은 선(릴리스 커브)은, 시료 표면에 접촉하고 있던 탐침이 그 시료 표면으로부터 떨어져 갈 때에 측정되는 힘을 나타낸다. 도 17, 도 19, 및 도 21은 모두, 특정 Y 위치에서의 XZ 평면에 있어서의 힘의 분포를 나타내고, 맵 위에 나타내는 화살표는 상기의 7개의 관측점을 나타낸다.15 shows the range 51 of the viewpoint set on the silica filler 50 together with the coordinate system. The XY plane was set along the surface of the stage of the AFM, and the Z axis was set along the vertical direction. The average particle diameter of the silica filler 50 was 500 nm. The actual dimensions of range 51 are 200 nm x 25 nm, which corresponded to 64 x 8 observation points. 15 to 21 all show graphs or maps at a specific Y position. 16, 18, and 20 all show force curves at 7 observation points (X=-75 nm, -50 nm, -25 nm, 0 nm, 25 nm, 50 nm, 75 nm) at a specific Y position. In each graph, the gray line (approach curve) indicates the force measured when the probe approaches the sample surface, and the black line (release curve) indicates that the probe in contact with the sample surface moves away from the sample surface. It represents the force measured when going. 17, 19, and 21 all show the distribution of the force in the XZ plane at the specific Y position, and the arrows shown on the map indicate the above seven observation points.

도 17에 있어서, 밝은 부분(210)은 척력을 나타내고, 이것은 미처리의 필러에 대응한다. 색이 변화하는 경계(211)는 미처리의 필러의 표면에 대응한다. 이 맵에서는 파단 길이를 확인할 수 없었다.In Fig. 17, the bright portion 210 represents the repulsive force, which corresponds to the untreated filler. The color-changing boundary 211 corresponds to the surface of the untreated filler. The fracture length could not be determined on this map.

도 19에 있어서, 밝은 부분(220)은 척력을 나타내고, 이것은 에폭시 처리된 필러에 대응한다. 색이 변화하는 경계(221)는 에폭시 처리된 필러의 표면에 대응한다. 색이 더 변화하는 경계(222)는 유기 재료가 탐침으로부터 완전히 떨어지는 시점에 대응한다. 따라서, Z축방향에 있어서의 경계(221)부터 경계(222)까지의 거리가 파단 길이에 대응한다.19 , the bright portion 220 represents the repulsive force, which corresponds to the epoxy treated filler. The color-changing boundary 221 corresponds to the surface of the epoxy treated filler. The border 222, which changes further in color, corresponds to the point at which the organic material is completely removed from the probe. Accordingly, the distance from the boundary 221 to the boundary 222 in the Z-axis direction corresponds to the fracture length.

도 21은 도 19와 동일하다. 즉, 도 21에 있어서, 밝은 부분(230)은 척력을 나타내고, 이것은 페닐 처리된 필러에 대응한다. 색이 변화하는 경계(231)는 페닐 처리된 필러의 표면에 대응한다. 색이 더 변화하는 경계(232)는 유기 재료가 탐침으로부터 완전히 떨어지는 시점에 대응한다. 따라서, Z축방향에 있어서의 경계(231)부터 경계(232)까지의 거리가 파단 길이에 대응한다.FIG. 21 is the same as FIG. 19 . That is, in FIG. 21 , the bright portion 230 represents the repulsive force, which corresponds to the phenyl-treated filler. The color-changing boundary 231 corresponds to the surface of the phenyl-treated filler. The border 232, which is further changed in color, corresponds to the point at which the organic material is completely removed from the probe. Accordingly, the distance from the boundary 231 to the boundary 232 in the Z-axis direction corresponds to the fracture length.

도 16~도 21에 나타내는 바와 같이, 포스 커브 및 그에 근거하는 맵에 의하여 시료 표면의 물성을 어느 정도 확인할 수 있다. 표면 분석 시스템(10)을 이용함으로써 파단 길이를 산출할 수 있으므로, 그 물성을 보다 자세하게 확인할 수 있다. 도 22는 산출된 파단 길이를 이용한 제2 분석 데이터의 일례를 나타내는 도이며, 보다 구체적으로는, 상기의 3종류의 실리카 필러에 대하여 파단 길이와 최대 파단력의 관계를 나타내는 그래프이다. 이 그래프는, 파단 길이와 추가 물성량의 조합에 근거하는 분석의 결과의 일례이다. 그래프에 있어서의 각각의 점은 각각의 관측점에 대응한다. 점군(241)은 미처리의 필러에 대한 결과를 나타내고, 점군(242)은 에폭시 처리된 필러에 대한 결과를 나타내며, 점군(243)은 페닐 처리된 필러에 대한 결과를 나타낸다. 이 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 파단 길이를 산출함으로써 각각의 실리카 필러의 점군이 보다 명확하게 구별되므로, 각각의 실리카 필러를 판별하는 것이 가능해진다.16 to 21 , the physical properties of the sample surface can be confirmed to some extent by the force curve and the map based thereon. Since the fracture length can be calculated by using the surface analysis system 10, the physical properties can be confirmed in more detail. 22 is a diagram showing an example of the second analysis data using the calculated breaking length, and more specifically, is a graph showing the relationship between the breaking length and the maximum breaking force for the above three types of silica fillers. This graph is an example of the result of an analysis based on the combination of the fracture length and the amount of additional properties. Each point in the graph corresponds to each observation point. Point cloud 241 represents the results for the untreated filler, the point cloud 242 represents the results for the epoxy-treated filler, and the point cloud 243 represents the results for the phenyl-treated filler. Since the point cloud of each silica filler is distinguished more clearly by calculating a fracture length so that this graph may show, it becomes possible to discriminate|determine each silica filler.

[프로그램][program]

컴퓨터 시스템을 표면 분석 시스템(10)으로서 기능시키기 위한 표면 분석 프로그램은, 그 컴퓨터 시스템을 제1 분석부(11)(취득부(111), 산출부(112), 및 저장부(113)) 및 제2 분석부(12)로서 기능시키기 위한 프로그램 코드를 포함한다. 표면 분석 프로그램을 작성하기 위한 프로그램 언어는 한정되지 않고, 예를 들면, 그 프로그램 언어는 Python, Java(등록 상표), 또는 C++여도 된다. 표면 분석 프로그램은, CD-ROM, DVD-ROM, 반도체 메모리 등의 유형의 기록 매체에 비일시적으로 기록된 후에 제공되어도 된다. 혹은, 표면 분석 프로그램은, 반송파에 중첩된 데이터 신호로서 통신 네트워크를 통하여 제공되어도 된다. 제공된 표면 분석 프로그램은 예를 들면 보조 기억부(103)에 기억된다. 프로세서(101)가 보조 기억부(103)로부터 그 표면 분석 프로그램을 읽어내어 그 프로그램을 실행함으로써, 상기의 각 기능 요소가 실현된다.The surface analysis program for causing the computer system to function as the surface analysis system 10 includes the computer system as a first analysis unit 11 (acquisition unit 111, calculation unit 112, and storage unit 113) and Program code for functioning as the second analysis unit 12 is included. The programming language for creating a surface analysis program is not limited, For example, the programming language may be Python, Java (trademark), or C++. The surface analysis program may be provided after being non-temporarily recorded on a tangible recording medium such as a CD-ROM, DVD-ROM, or semiconductor memory. Alternatively, the surface analysis program may be provided via a communication network as a data signal superimposed on a carrier wave. The provided surface analysis program is stored in the auxiliary storage unit 103, for example. Each of the above functional elements is realized by the processor 101 reading the surface analysis program from the auxiliary storage unit 103 and executing the program.

[효과][effect]

이상 설명한 바와 같이, 본 개시의 일 측면에 관한 표면 분석 방법은, 탐침을 구비하는 주사형 프로브 현미경에 의한 시료 표면의 측정에 근거하는 포스 커브를 취득하는 스텝과, 탐침과 시료 표면의 사이의 거리인 탐침-표면간 거리에 의하여 포스 커브를 1차 미분함으로써 미분 곡선을 산출하는 스텝과, 미분 곡선에 근거하여, 시료 표면으로부터, 가장 먼 피크까지의 거리를, 시료 표면을 형성하는 유기 재료의 파단 길이로서 산출하는 스텝과, 파단 길이를 출력하는 스텝을 포함한다.As described above, the surface analysis method according to one aspect of the present disclosure includes a step of acquiring a force curve based on measurement of a sample surface by a scanning probe microscope having a probe, and a distance between the probe and the sample surface. The step of calculating a differential curve by first differentiating the force curve based on the phosphorus probe-surface distance, and the distance from the sample surface to the furthest peak based on the differential curve, the breakage of the organic material forming the sample surface It includes a step of calculating the length and a step of outputting the fracture length.

다른 측면에 관한 표면 분석 방법에서는, 포스 커브를 취득하는 스텝이, 주사형 프로브 현미경의 압전 소자의 가동량과 주사형 프로브 현미경의 검출기의 전압의 관계를 나타내는 전압-가동량 곡선을 취득하는 스텝과, 전압-가동량 곡선을 포스 커브로 변환하는 스텝을 포함해도 된다. 전압-가동량 곡선을 그대로 이용하면, 주사형 프로브 현미경의 캔틸레버의 변형량 정도만큼 파단 길이에 오차가 발생해 버린다(예를 들면, 변형량 정도만큼 파단 길이가 과대하게 평가되어 버린다). 전압-가동량 곡선을 포스 커브로 변환함으로써, 파단 길이를 보다 정확하게 산출할 수 있다.In the surface analysis method according to another aspect, the step of acquiring the force curve includes: acquiring a voltage-moving amount curve indicating the relationship between the operating amount of the piezoelectric element of the scanning probe microscope and the voltage of the detector of the scanning probe microscope; , converting the voltage-operable amount curve into a force curve. If the voltage-actuability curve is used as it is, an error occurs in the breaking length by the amount of deformation of the cantilever of the scanning probe microscope (for example, the breaking length is overestimated by the amount of deformation). By converting the voltage-actuation curve into a force curve, the fracture length can be more accurately calculated.

다른 측면에 관한 표면 분석 방법에서는, 전압-가동량 곡선을 포스 커브로 변환하는 스텝이, 탐침을 갖는 캔틸레버의 스프링 변형량을 가동량에서 뺌으로써 탐침-표면간 거리를 산출하는 스텝과, 캔틸레버의 스프링 상수에 탐침-표면간 거리를 곱함으로써, 탐침에 작용하는 힘을 산출하는 스텝을 포함해도 된다. 이와 같이 탐침-표면간 거리 및 힘을 산출함으로써, 포스 커브를 간단한 계산에 의하여 얻을 수 있다.In the surface analysis method according to another aspect, the step of converting the voltage-moving amount curve into a force curve includes calculating the probe-surface distance by subtracting the spring deformation amount of the cantilever having the probe from the movable amount, and the spring of the cantilever It may include the step of calculating the force acting on the probe by multiplying the constant by the probe-surface distance. By calculating the probe-surface distance and force in this way, the force curve can be obtained by simple calculation.

다른 측면에 관한 표면 분석 방법에서는, 시료 표면 상의 복수의 측정점의 각각에 있어서의 포스 커브를 취득하는 스텝과, 복수의 포스 커브의 각각에 대하여 파단 길이를 산출하는 스텝과, 복수의 파단 길이를 출력하는 스텝을 더 포함해도 된다. 복수의 측정점에 대하여 파단 길이를 구함으로써, 파단 길이의 분포, 통곗값 등과 같은, 파단 길이에 관한 정보를 더 얻을 수 있다.In the surface analysis method according to another aspect, a step of acquiring a force curve at each of a plurality of measurement points on the sample surface, a step of calculating a breaking length for each of the plurality of force curves, and outputting a plurality of breaking lengths It may further include a step to By obtaining the break lengths for a plurality of measurement points, information about the break lengths such as distribution of break lengths, a statistical value, and the like can be further obtained.

다른 측면에 관한 표면 분석 방법에서는, 복수의 파단 길이를 출력하는 스텝이, 시료 표면에 있어서의 파단 길이의 분포를 출력하는 스텝을 포함해도 된다. 이 경우에는, 파단 길이에 관한 정보를 알기 쉽게 유저에게 제시할 수 있다.In the surface analysis method according to another aspect, the step of outputting a plurality of break lengths may include a step of outputting a distribution of break lengths on the sample surface. In this case, information about the breaking length can be presented to the user in an easy-to-understand manner.

다른 측면에 관한 표면 분석 방법에서는, 복수의 파단 길이를 출력하는 스텝이, 복수의 파단 길이를 데이터 베이스에 저장하는 스텝을 포함해도 된다. 이 경우에는, 파단 길이에 관한 정보를 후속의 다양한 처리를 위하여 보존할 수 있다.In the surface analysis method according to another aspect, the step of outputting the plurality of break lengths may include the step of storing the plurality of break lengths in a database. In this case, information regarding the fracture length can be preserved for subsequent various processing.

다른 측면에 관한 표면 분석 방법에서는, 주사형 프로브 현미경에 의한 시료 표면의 측정에 근거하는 추가 물성량을 취득하는 스텝과, 파단 길이와 추가 물성량의 조합에 근거하는 분석을 실행하는 스텝과, 분석의 결과를 출력하는 스텝을 더 포함해도 된다. 이 경우에는, 시료의 표면에 형성된 유기 재료를 보다 상세하게 분석할 수 있다.In a surface analysis method according to another aspect, a step of acquiring an additional physical property amount based on measurement of the sample surface by a scanning probe microscope, a step of performing an analysis based on a combination of a break length and an additional physical property amount, and analysis; It may further include a step of outputting the result of . In this case, the organic material formed on the surface of the sample can be analyzed in more detail.

다른 측면에 관한 표면 분석 방법에서는, 시료 표면의 측정이, 수용액 중에서 탐침을 시료 표면에 접촉시키는 것을 포함해도 된다. 수용액 중에서 시료 표면을 측정하면 정전 반발이 방지 또는 억제되므로, 정전 반발에 기인하는 척력도 방지 또는 억제된다. 그 결과, 최대 파단력이 명료하게 나타나는 포스 커브를 얻을 수 있다.In the surface analysis method according to another aspect, the measurement of the sample surface may include bringing the probe into contact with the sample surface in an aqueous solution. Since electrostatic repulsion is prevented or suppressed by measuring the sample surface in aqueous solution, repulsive force resulting from electrostatic repulsion is also prevented or suppressed. As a result, a force curve in which the maximum breaking force clearly appears can be obtained.

다른 측면에 관한 표면 분석 방법에서는, 시료 표면이 분체의 표면이어도 된다. 이 경우에는, 분체의 표면에 형성된 유기 재료를 보다 상세하게 분석할 수 있다.In the surface analysis method according to another aspect, the surface of the sample may be a surface of powder. In this case, the organic material formed on the surface of the powder can be analyzed in more detail.

[변형예][Variation]

이상, 본 개시에서의 실시형태에 근거하여 상세하게 설명했다. 그러나, 본 개시는 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 본 개시는, 그 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능하다.As mentioned above, based on embodiment in this indication, it demonstrated in detail. However, this indication is not limited to the said embodiment. Various modifications are possible in the present disclosure without departing from the gist thereof.

상기 실시형태에서는 표면 분석 시스템(10)이 전압-가동량 곡선을 포스 커브로 변환하지만, 이 변환 처리는 필수는 아니다. 예를 들면, 표면 분석 시스템은 주사형 프로브 현미경 또는 다른 컴퓨터 시스템에 의하여 산출된 포스 커브의 데이터를 취득해도 된다.In the above embodiment, the surface analysis system 10 converts the voltage-operable curve into a force curve, but this conversion process is not essential. For example, the surface analysis system may acquire data of a force curve calculated by a scanning probe microscope or another computer system.

상기 실시형태에서는 표면 분석 시스템(10)이 피크 임곗값을 이용하여 가장 먼 피크를 식별하지만, 가장 먼 피크를 특정하기 위한 수법은 이것에 한정되지 않는다. 표면 분석 시스템은 다른 수법을 이용하여 가장 먼 피크를 식별함으로써, 파단 길이를 산출해도 된다.Although the surface analysis system 10 identifies the furthest peak using the peak threshold in the above embodiment, the method for specifying the furthest peak is not limited to this. The surface analysis system may calculate the break length by identifying the furthest peak using another method.

표면 분석 시스템(10)의 구성 및 그 주변의 시스템 구성은 모두 상기 실시형태에 한정되지 않는다. 제2 분석부(12)는 표면 분석 시스템의 필수의 구성요소는 아니고, 예를 들면, 표면 분석 시스템과는 다른 컴퓨터 시스템이 제2 분석부(12)에 상당하는 기능을 가져도 된다. 파단 길이를 데이터 베이스에 저장하는 처리도 필수는 아니고, 예를 들면, 표면 분석 시스템은 파단 길이를, 모니터 상에 표시해도 되며, 다른 컴퓨터 또는 장치에 송신해도 되고, 인쇄해도 된다.The configuration of the surface analysis system 10 and the system configuration around it are not all limited to the above embodiment. The second analysis unit 12 is not an essential component of the surface analysis system, and for example, a computer system different from the surface analysis system may have a function corresponding to the second analysis unit 12 . The processing of storing the fracture length in the database is not essential, for example, the surface analysis system may display the fracture length on a monitor, transmit it to another computer or apparatus, or print it.

본 개시에 있어서, "적어도 하나의 프로세서가, 제1 처리를 실행하고, 제2 처리를 실행하며, …제n 처리를 실행한다."라는 표현, 또는 이것에 대응하는 표현은, 제1 처리부터 제n 처리까지의 n개의 처리의 실행 주체(즉 프로세서)가 도중에 바뀌는 경우를 포함하는 개념을 나타낸다. 즉, 이 표현은, n개의 처리의 모두가 동일한 프로세서에서 실행되는 경우와, n개의 처리에 있어서 프로세서가 임의의 방침으로 바뀌는 경우의 쌍방을 포함하는 개념을 나타낸다.In the present disclosure, the expression “at least one processor executes the first processing, executes the second processing, ... executes the n-th processing.” or an expression corresponding thereto is, from the first processing It represents a concept including the case where the execution subject (that is, the processor) of n processes up to the nth process is changed on the way. That is, this expression represents a concept including both a case where all of the n processes are executed by the same processor and a case where the processor changes to an arbitrary policy in the n processes.

적어도 하나의 프로세서에 의하여 실행되는 방법의 처리 수순은 상기 실시형태에서의 예에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상술한 스텝(처리)의 일부가 생략되어도 되고, 다른 순서로 각 스텝이 실행되어도 된다. 또, 상술한 스텝 중의 임의의 2개 이상의 스텝이 조합되어도 되고, 스텝의 일부가 수정 또는 삭제되어도 된다. 혹은, 상기의 각 스텝에 더하여 다른 스텝이 실행되어도 된다.The processing procedure of the method executed by the at least one processor is not limited to the example in the above embodiment. For example, a part of the above-described steps (processes) may be omitted, or each step may be executed in a different order. In addition, arbitrary two or more steps among the above-mentioned steps may be combined, and a part of a step may be corrected or deleted. Alternatively, other steps may be executed in addition to each of the above steps.

컴퓨터 시스템 또는 컴퓨터 내에서 2개의 수치의 대소 관계를 비교할 때에는, "이상" 및 "보다 크다"라고 하는 2개의 기준 중 어느 쪽을 이용해도 되고, "이하" 및 "미만"이라고 하는 2개의 기준 중 어느 쪽을 이용해도 된다. 이와 같은 기준의 선택은, 2개의 수치의 대소 관계를 비교하는 처리에 대한 기술적 의의를 변경하는 것은 아니다.When comparing the magnitude relationship of two numerical values in a computer system or computer, either of the two criteria of "greater than" and "greater than" may be used, and of the two criteria of "less than" and "less than" Either one may be used. Selection of such a criterion does not change the technical significance of the process of comparing the magnitude relationship of two numerical values.

10…표면 분석 시스템
11…제1 분석부
12…제2 분석부
20…데이터 베이스
111…취득부
112…산출부
113…저장부
31…캔틸레버
32…탐침
40…시료
41…시료 표면10… surface analysis system
11… first analysis unit
12… second analysis unit
20… database
111… acquisition department
112… output unit
113… storage
31… cantilever
32… probe
40… sample
41… sample surface

Claims

A step of acquiring a force curve based on the measurement of the sample surface by a scanning probe microscope equipped with a probe;
calculating a differential curve by first differentiating the force curve by the probe-surface distance, which is the distance between the probe and the sample surface;
calculating, based on the differential curve, a distance from the sample surface to the furthest peak as a breaking length of an organic material forming the sample surface;
and outputting the fracture length.

The method according to claim 1,
The step of acquiring the force curve,
acquiring a voltage-movable amount curve indicating a relationship between the movable amount of the piezoelectric element of the scanning probe microscope and the voltage of the detector of the scanning probe microscope;
and converting the voltage-actuation curve into the force curve.

3. The method according to claim 2,
converting the voltage-operable curve into the force curve,
calculating the probe-surface distance by subtracting the amount of spring deformation of the cantilever having the probe from the movable amount;
and calculating a force acting on the probe by multiplying the probe-surface distance by the spring constant of the cantilever.

4. The method according to any one of claims 1 to 3,
acquiring the force curve at each of a plurality of measurement points on the sample surface;
calculating the breaking length for each of the plurality of force curves;
The surface analysis method further comprising the step of outputting a plurality of the fracture lengths.

5. The method according to claim 4,
The step of outputting the plurality of break lengths includes a step of outputting a distribution of the break lengths on the sample surface.

6. The method according to claim 4 or 5,
The step of outputting the plurality of break lengths includes the step of storing the plurality of break lengths in a database.

7. The method according to any one of claims 1 to 6,
acquiring an additional physical property amount based on the measurement of the sample surface by the scanning probe microscope;
performing an analysis based on the combination of the breaking length and the additional physical property;
The surface analysis method further comprising the step of outputting the result of the analysis.

8. The method according to any one of claims 1 to 7,
Wherein the measurement of the sample surface comprises contacting the probe to the sample surface in an aqueous solution.

9. The method according to any one of claims 1 to 8,
The surface analysis method, wherein the sample surface is the surface of the powder.

having at least one processor;
the at least one processor,
acquiring a force curve based on the measurement of the sample surface by a scanning probe microscope equipped with a probe;
A differential curve is calculated by first differentiating the force curve by the probe-surface distance, which is the distance between the probe and the sample surface,
Based on the differential curve, the distance from the sample surface to the most distant peak is calculated as the breaking length of the organic material forming the sample surface,
Outputting the break length, a surface analysis system.

A step of acquiring a force curve based on the measurement of the sample surface by a scanning probe microscope equipped with a probe;
calculating a differential curve by first differentiating the force curve by the probe-surface distance, which is the distance between the probe and the sample surface;
calculating, based on the differential curve, a distance from the sample surface to the furthest peak as a breaking length of an organic material forming the sample surface;
A surface analysis program for causing a computer to execute the step of outputting the fracture length.