TWI719119B - 掃描型探針顯微鏡及其探針接觸檢測方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種掃描型探針顯微鏡及其探針接觸檢測方法，其在探針接觸的試樣表面為斜面的情況下，能改善檢測探針與試樣表面的接觸的壓接力的值在相較於水平面會產生變化的現象。
該掃描型探針顯微鏡，是使探針與試樣表面接觸，利用上述探針掃描上述試樣表面的該掃描型探針顯微鏡，其具備：懸臂，其在前端具有上述探針；位移檢測部，其檢測上述懸臂的撓曲量和扭曲量；以及接觸判定部，其根據由上述位移檢測部所檢測出之在無變形的懸臂上之全方位的撓曲量和扭曲量，來判定上述探針對於上述試樣表面的一次接觸。

Description

掃描型探針顯微鏡及其探針接觸檢測方法
本發明是關於掃描型探針顯微鏡及其探針接觸檢測方法。
自以往以來，周知有如下的掃描型探針顯微鏡，將在懸臂的前端形成的探針與試樣間的相互作用(例如，懸臂的振幅或懸臂的撓曲)一邊恆定地予以保持，一邊藉由在試樣表面使探針連續地進行掃描，來測定試樣表面的凸凹形狀(參照專利文獻1)。然而，在專利文獻1所記載的掃描型探針顯微鏡中，由於探針與試樣常時地相接觸，所以有可能發生探針的磨損或試樣的損傷。
相對於此，在專利文獻2、3中，提出了如下的間歇性測定方法，僅在預先所設定之試樣表面的多個測定點，使探針與試樣表面接觸並間歇地掃描試樣表面，藉此來測定試樣表面的凸凹形狀。在此方法中，當施加於懸臂的力(撓曲)為固定值以上時，則判定探針與試樣表面接觸了，並測量探針與試樣接觸時之探針的高度。藉此，間歇性測定方法，相較於專利文獻1，由於探針與試樣表 面僅在測定點有所接觸，故以最小的接觸方式完成，因而能夠降低探針的磨損或試樣的損傷。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開平10-62158號公報
專利文獻2：日本特開2001-33373號公報
專利文獻3：日本特開2007-85764號公報
不過，懸臂的撓曲，除了探針壓接試樣表面的力(以下，稱為“壓接力”。)以外，還受到所壓接之試樣表面的形狀的影響。例如，在探針接觸的試樣表面是斜面的情況下，會有懸臂的撓曲要成為固定值以上就需要比水平面更大的壓接力的情況。因此，在作為測定點的試樣表面是斜面的情況下，會有檢測探針與試樣表面之接觸的壓接力的值，在相較於水平面時有所變化的情況。因此，存在有在試樣表面的斜面進行形狀測定上會產生誤差，並且會有引起探針的磨損或試樣的變形之情況。這樣的問題並不是限於間歇性測定方法才有的問題，而是具有使探針與試樣表面接觸之製程的測定方法所共同的問題。
本發明是鑒於這樣的情況而研發的，其目的 是在於提供如下的掃描型探針顯微鏡及其探針接觸檢測方法，作為感知探針與試樣表面的接觸之懸臂的變形，不僅只有撓曲，亦將扭曲作為影響對象，在此基礎上將作為各別的變形方向是以從無變形到上下撓曲與左右扭曲的全方位作為影響對象，藉此來改善在探針接觸的試樣表面為斜面時所產生之力的值的變化量。
本發明的一樣態的掃描型探針顯微鏡，是使探針與試樣表面接觸，利用上述探針掃描上述試樣表面的掃描型探針顯微鏡，其具備：懸臂，其在前端具有上述探針；位移檢測部，其檢測上述懸臂的撓曲量和扭曲量；以及接觸判定部，其根據由上述位移檢測部所檢測出之在無變形的懸臂上之全方位的撓曲量和扭曲量，來判定上述探針對於上述試樣表面的一次接觸。
另外，本發明的一樣態的上述掃描型探針顯微鏡，其中，上述接觸判定部，是在上述撓曲量與上述扭曲量中之至少任意一個超過預定範圍的情況下，便判定為上述探針與上述試樣表面接觸。
另外，本發明的一樣態的上述的掃描型探針顯微鏡，其中，還具備測定部，該測定部在使上述探針與上述試樣表面接觸時，測定任意一方相對於另一方進行相對移動的距離即相對距離。
另外，本發明的一樣態的上述的掃描型探針 顯微鏡，其中，還具備移動驅動部，該移動驅動部在由上述測定部測定上述相對距離之後，使上述探針朝向從上述試樣離開的方向進行退避，移動至上述試樣的下一測定位置。
另外，本發明的一樣態的上述的掃描型探針顯微鏡，其中，還具備計算部，該計算部根據上述撓曲量以及上述扭曲量，計算使上述探針朝向從上述試樣離開的方向退避的退避距離。
另外，本發明的一樣態的上述的掃描型探針顯微鏡，其中，上述移動驅動部，在上述退避之後，使上述探針移動至位於不會與上述探針接觸之上述下一測定位置的正上方的測定下降位置，並從上述測定下降位置下降到上述測定位置。
另外，本發明的一樣態的上述的掃描型探針顯微鏡，其中，還具備移動驅動部，該移動驅動部進行控制而使的由上述位移檢測部檢測到的上述扭曲量或上述撓曲量中的一方維持預定的邊界值且另一方成為範圍內，在這樣的狀態下利用上述探針進行掃描。
另外，本發明的一樣態之掃描型探針顯微鏡的探針接觸檢測方法，是使探針與試樣表面接觸，利用上述探針掃描上述試樣表面之掃描型探針顯微鏡的探針接觸檢測方法，其具備以下的步驟：位移檢測步驟，其檢測在前端具有上述探針的懸臂的撓曲量和扭曲量；以及接觸判定步驟，其根據由上述位移檢測步驟所檢測出之在無變形 的懸臂上之全方位的撓曲量和扭曲量，來判定上述探針對於上述試樣表面的一次接觸。
如以上所說明，根據本發明，是能夠提供一種掃描型探針顯微鏡及其探針接觸檢測方法，其在探針接觸的試樣表面為斜面的情況下，能夠改善：檢測探針與試樣表面之接觸的壓接力的值在相較於水平面會產生變化的現象。
1‧‧‧掃描型探針顯微鏡
2‧‧‧懸臂
2a‧‧‧探針
4‧‧‧試樣台
5‧‧‧移動驅動部
6‧‧‧位移檢測部
7‧‧‧控制裝置
22‧‧‧Z方向驅動裝置
25‧‧‧XY掃描儀
27‧‧‧受光面
31‧‧‧光照射部
33‧‧‧光檢測部
42‧‧‧接觸判定部
43‧‧‧驅動部
44‧‧‧測定部
421‧‧‧第1判定部
422‧‧‧第2判定部
431‧‧‧第1驅動部
432‧‧‧第2驅動部
L1、L2‧‧‧雷射光
S‧‧‧試樣
(1)~(7)‧‧‧測定點
α、β、X、Y、Z‧‧‧方向
圖1是顯示本實施方式中的掃描型探針顯微鏡1的概括結構的一例的圖。
圖2是本實施方式中的具有斜面的試樣S與懸臂2的立體圖。
圖3是說明本實施方式中的第1範圍以及第2範圍的圖。
圖4是本實施方式中的拱頂狀的試樣S的俯視圖，是顯示試樣S的形狀測定的測定點(1)~(7)的圖。
圖5是顯示探針2a接觸到本實施方式中的試樣S的測定點(1)時的懸臂2的位移的圖。
圖6是顯示探針2a接觸到本實施方式中的試樣S的測定點(2)時的懸臂2的位移的圖。
圖7是顯示探針2a接觸到本實施方式中的試樣S的測定點(3)時的懸臂2的位移的圖。
圖8是顯示探針2a接觸到本實施方式中的試樣S的測定點(4)時的懸臂2的位移的圖。
圖9是顯示探針2a接觸到本實施方式中的試樣S的測定點(5)時的懸臂2的位移的圖。
圖10是顯示探針2a接觸到本實施方式中的試樣S的測定點(6)時的懸臂2的位移的圖。
圖11是顯示探針2a接觸到本實施方式中的試樣S的測定點(7)時的懸臂2的位移的圖。
圖12是顯示檢測本實施方式的控制裝置7中之探針2a與試樣s1表面的接觸的接觸檢測處理的流程圖。
圖13是顯示檢測本實施方式的控制裝置7中之探針2a與試樣s1表面的接觸之接觸檢測處理之其它例的流程圖。
以下，雖然是透過發明的實施方式來說明本發明，但以下的實施方式並非用來限定申請專利範圍所記載的發明。另外，實施方式所說明的所有特徵組合在發明的解決手段中並非都是必須的。此外，在圖式中，對相同或類似的部分標注同一符號，有時省略重複的說明。
實施方式中的掃描型探針顯微鏡，是使探針與試樣表面接觸，掃描該試樣表面，根據該探針的撓曲量 和扭曲量，判定探針是否與試樣表面接觸。以下，使用圖式說明實施方式的掃描型探針顯微鏡。
圖1是顯示本實施方式的掃描型探針顯微鏡1的概括結構之一例的圖。如圖1所示，掃描型探針顯微鏡1具備：懸臂2、試樣台4、移動驅動部5、位移檢測部6、以及控制裝置7。
懸臂2在前端具備探針2a。懸臂2固定其基端，前端成為自由端。懸臂2是具有小的彈簧常數K的彈性桿部件，當前端的探針2a與試樣S表面接觸時，前端的探針2a產生與按壓試樣S表面的壓接力相應的撓曲。另外，懸臂2，當在前端的探針2a與試樣S表面接觸的情況下，在該試樣S表面具有傾斜時，會產生與該傾斜以及前端的探針2a和試樣S表面的接觸點即支點的支點反作用力相應的扭曲或撓曲。本實施方式中的掃描型探針顯微鏡1的特徵之一在於，根據由前端的探針2a與試樣S表面接觸而產生的懸臂2的撓曲和扭曲，來檢測探針2a與試樣S表面的接觸。
移動驅動部5，係具備Z方向驅動裝置22以及XY掃描儀25。
Z方向驅動裝置22在其下端安裝有懸臂2，使懸臂2在與水平面垂直的方向(Z方向)上進行移動。例如，Z方向驅動裝置22是壓電元件。Z方向驅動裝置22，是根據從控制裝置7輸出的第1驅動信號，使懸臂2接近於試樣S表面、或者使懸臂2從試樣S表面退避(或脫離)。不過，Z方向 驅動裝置22以及XY掃描儀25只要是在試樣側成一體化的配置、或者在懸臂側成一體化的配置等能相對地進行3維形狀觀察的掃描的結構，就無關於配置關係。
在XY掃描儀25上載置有試樣台4。在試樣台4上以與懸臂2的探針2a相向配置的方式載置有試樣S。XY掃描儀25，是當從控制裝置7輸出第2驅動信號時，根據該第2驅動信號的電壓值或極性，使探針2a和試樣S相對於XY方向進行相對移動。此外，在圖1中與試樣台4的表面平行的面是水平面，在此是藉由正交的2軸X、Y，定義為XY平面。
位移檢測部6，是用以檢測懸臂2的撓曲量和扭曲量。在本實施方式中，對於位移檢測部6採用光槓桿方式(optical lever)來檢測懸臂2的撓曲量和扭曲量的情況進行說明。
位移檢測部6，具備光照射部31以及光檢測部33。
光照射部31，是對在懸臂2的背面所形成之未圖示出的反射面照射雷射光L1。
光檢測部33，是用以接受由上述反射面所反射的雷射光L2。光檢測部33是具有接受由該背面所反射之雷射光L2的4分割的受光面27的光檢測器。亦即，在懸臂2的背面所反射的雷射光L2，是以被入射到光檢測部33之4分割後的多個受光面27的方式來調整光路徑(通常在受光面27的中心附近)。以下，採用圖1以及圖2，來說明本實施方式中的懸臂2的撓曲量與扭曲量的 檢測方法。
圖2是具有斜面的試樣S和懸臂2的立體圖。
懸臂2，是在探針2a與試樣S表面有接觸的情況下，會向Z方向與Y方向的任意一方或雙方產生位移。在本實施方式中，將在Z方向上產生的懸臂2的位移稱為撓曲量，將在Y方向上產生的懸臂2的位移稱為扭曲量。例如，在初始條件下，以對探針2a未施加力的狀態下所反射的雷射光L2的光檢測部33的受光面27中的入射點位置作為受光面27的中心位置。此外，所謂對探針2a未施加力的狀態，是指例如探針2a與試樣S表面未接觸的懸臂為無變形的狀態。
在接觸模式中，當探針2a與試樣S表面接觸時，藉由對探針2a施加力，在懸臂2上產生撓曲量或扭曲量。因此，在產生了撓曲量或扭曲量的懸臂2的背面所反射之雷射光L2的反射點位置，是會從其中心位置進行位移。從而，掃描型探針顯微鏡1可藉由捕捉光檢測部33的受光面27中的該點位置的移動方向，來檢測出對探針2a施加的力的大小和方向。例如，在圖1中，當在懸臂2上產生扭曲量時，可在光檢測部33的受光面27中捕捉α方向的點位置的變化。另外，當在懸臂2上產生撓曲量時，可在受光面27中捕捉β方向的點位置的變化。來自中心位置的點位置的變化量是依靠扭曲量或者撓曲量而變化。另外，當懸臂2在+Z方向上有撓曲時，光檢測部33的受光面27中之雷射光L2的反射點會在+β方向上進 行變化。另外，當懸臂2在-Z方向上有撓曲時，光檢測部33的受光面27中之雷射光L2的反射點會在-β方向上進行變化。另一方面，當懸臂2在+Y方向上產生了扭曲量時，光檢測部33的受光面27中之雷射光L2的反射點位置會在+α方向上產生變化。另外，當懸臂2在-Y方向上產生了扭曲量時，光檢測部33的受光面27中之雷射光L2的反射點會在-α方向上產生變化。
光檢測部33，是用以將與受光面27的±Z方向之雷射光L2的反射點位置相應的第1檢測信號輸出至控制裝置7。亦即，第1檢測信號是與懸臂2的撓曲量相應的DIF信號(撓曲信號)。另外，光檢測部33，是用以將於受光面27的±Y方向上之與雷射光L2的反射點位置相應的第2檢測信號輸出至控制裝置7。亦即，第2檢測信號是與懸臂2的扭曲量相應的FFM信號(扭曲信號)。
如圖1所示，控制裝置7，係具備：接觸判定部42、驅動部43、以及測定部44。
接觸判定部42，是根據從光檢測部33輸出的第1檢測信號以及第2檢測信號，來判定探針2a是否與試樣S表面接觸。亦即，接觸判定部42，是根據懸臂2的撓曲量和扭曲量，來判定探針2a是否與試樣S表面接觸。
接觸判定部42，是具備第1判定部421以及第2判定部422。
第1判定部421，在從光檢測部33輸出的第1檢測 信號所示的撓曲量超過第1範圍的情況下，便判定為探針2a與試樣S表面有接觸。第1判定部421，在判定出探針2a與試樣S表面有接觸的情況下，便將表示探針2a與試樣S表面有接觸之情況的第1接觸信號輸出至驅動部43。
第2判定部422，是在從光檢測部33輸出的第2檢測信號所所示的扭曲量超過了第2範圍的情況下，便判定為探針2a與試樣S表面有接觸。第2判定部422，是在判定為探針2a與試樣S表面有接觸的情況下，將表示探針2a與試樣S表面有接觸的情況的第2接觸信號輸出至驅動部43。如此地，接觸判定部42，是在從光檢測部33輸出的第1檢測信號所表示的撓曲量超過第1範圍的第1條件、與從光檢測部33輸出的第2檢測信號所表示的扭曲量超過第2範圍的第2條件之中的至少任意一個條件成立的情況下，便判定為探針2a與試樣S表面有接觸。在上述中，雖然是獨立地判定第1檢測信號和第2檢測信號的例子，但也可以在接觸判定部42內，將“第1檢測信號的平方”與“第2檢測信號的平方”進行相加，在該和的平方根的正數為一定以上時判斷為已相接觸等，藉由與特性對應的設定值進行判定。
以下，使用圖3來對本實施方式中的第1範圍以及第2範圍進行說明。圖3是對本實施方式中的第1範圍以及第2範圍的圖進行說明。
如圖3所示，第1範圍，是具備撓曲上限閾 值以及撓曲下限閾值。撓曲上限值，是藉由探針2a與試樣S表面進行接觸而在+Z方向上成撓曲之懸臂2的撓曲量。另一方面，撓曲下限值，是藉由探針2a與試樣S表面接觸而在-Z方向上成撓曲之懸臂2的撓曲量。因此，第1判定部421，是在從光檢測部33輸出的第1檢測信號所表示的撓曲量超過了撓曲上限值的情況、或是第1檢測信號所表示的撓曲量已低於撓曲下限值的情況下，便判定為探針2a與試樣S表面有接觸。
第2範圍，是具備扭曲上限閾值以及扭曲下限閾值。扭曲上限值，是藉由探針2a與試樣S表面進行接觸而在+Y方向上有所扭曲之懸臂2的扭曲量。另一方面，扭曲下限值，是藉由探針2a與試樣S表面進行接觸而在-Y方向上有所扭曲之懸臂2的扭曲量。因此，第2判定部422，是在從光檢測部33輸出的第2檢測信號所表示的扭曲量超過了扭曲上限值的情況、或是第2檢測信號所表示的扭曲量已低於扭曲下限值的情況下，便判定為探針2a與試樣S表面接觸。如此地，在圖3所示的撓曲量與扭曲量的2維座標中，當第1檢測信號所表示的撓曲量和第2檢測信號所表示的扭曲量其表示的位置位於以斜線所示的範圍之外時，便判定為探針2a與試樣S表面有接觸。
以下，對於判定本實施方式中的探針2a與試樣S表面的接觸的方法進行說明。圖4是拱頂狀的試樣S的俯視圖，是顯示探針2a與試樣S表面進行接觸的位 置，亦即試樣S的形狀測定的測定點(1)~(7)的圖。
圖5是顯示探針2a接觸到本實施方式中的試樣S的測定點(1)時之懸臂2的位移的圖。圖5(a)顯示探針2a接觸到測定點(1)的狀態下，從-Y方向所觀察到之懸臂2的側視圖，圖5(b)顯示探針2a接觸到測定點(1)的狀態下，從-X方向所觀察到之懸臂2的側視圖。圖5(c)顯示在探針2a接觸到測定點(1)之後，更進一步進行按壓的狀態下，從-Y方向所觀察到之懸臂2的側視圖，圖5(d)顯示出在探針2a接觸到測定點(1)之後，更進一步進行按壓的狀態下，從-X方向所觀察到之懸臂2的側視圖。
如圖5(a)、(b)所示，在探針2a接觸到測定點(1)的一次接觸狀態的情況下，雖然在懸臂2上會產生一些撓曲量，但因為在測定點(1)的表面上沒有傾斜(是水平的)，所以不會產生扭曲量。另外，如圖5(c)、(d)所示，在從探針2a接觸到測定點(1)的狀態進行壓接的二次接觸狀態的情況下，懸臂2產生與壓接力相應的撓曲量。但是，因為在測定點(1)的表面上沒有傾斜，所以不會產生扭曲量。因此，接觸判定部42，是藉由第1檢測信號所表示的撓曲量是否超過撓曲上限閾值，來判定探針2a是否接觸到試樣S表面。
圖6是顯示探針2a接觸到本實施方式中之試樣S的測定點(2)時之懸臂2的位移的圖。圖6(a)顯示探針2a接觸到測定點(2)的狀態下之從-Y方向所觀 察到之懸臂2的側視圖，圖6(b)顯示探針2a接觸到測定點(2)的狀態下，從-X方向所觀察到之懸臂2的側視圖。圖6(c)顯示在探針2a接觸到測定點(2)之後，更進一步進行按壓的狀態下，從-Y方向所觀察到之懸臂2的側視圖，圖6(d)顯示在探針2a接觸到測定點(2)之後，更進一步按壓的狀態下，從-X方向所觀察到之懸臂2的側視圖。
如圖6(a)、(b)所示，在探針2a接觸到測定點(2)的一次接觸狀態的情況下，懸臂2，係藉由與壓接力對應的垂直抗力，而在與試樣S表面垂直的軸向上，產生與將探針2a傾斜的力和壓接力對應之-Z方向的撓曲量。不過，因為在測定點(2)的表面上沒有±Y方向的傾斜，所以不會產生扭曲量。另一方面，如圖6(c)、(d)所示，在從探針2a接觸到測定點(2)的狀態後所壓接的二次接觸狀態的情況下，懸臂2，係當該壓接力超出使之產生由垂直抗力所致之撓曲量的力時，撓曲方向就會發生變化，而在+Z方向上產生撓曲的量。不過，因為在測定點(2)的表面上沒有±Y方向的傾斜，所以不會產生扭曲量。
以往的掃描型探針顯微鏡，是僅在+Z方向的撓曲量超過固定值時，才判定為探針2a與試樣S表面有接觸。因此，以往的掃描型探針顯微鏡，在探針2a接觸到測定點(2)的一次接觸狀態(圖6(a)、(b))下，由於在-Z方向上產生撓曲量，所以無法判定探針2a 與試樣S的接觸。因此，以往的掃描型探針顯微鏡，就變成要以更大的壓接力來壓接試樣S，當懸臂2在+Z方向已撓曲到二次接觸狀態時(圖6(c)、(d))，才判定探針2a與試樣S的接觸。所以，會有引發探針2a的磨損或者試樣S的變形的情況。本實施方式的掃描型探針顯微鏡1，由於是在懸臂2的撓曲量超過第1範圍的情況下，便判定為探針2a與試樣S表面有接觸，所以與撓曲方向無關，能夠判定探針2a與試樣S的一次接觸狀態。因此，能夠抑制探針2a的磨損或者試樣S的變形。
圖7是顯示探針2a接觸到本實施方式中之試樣S的測定點(3)時之懸臂2的位移的圖。圖7(a)顯示探針2a接觸到測定點(3)的狀態下，從-Y方向所觀察到之懸臂2的側視圖，圖7(b)顯示探針2a接觸到測定點(3)的狀態下，從-X方向所觀察到之懸臂2的側視圖。圖7(c)顯示在探針2a接觸到測定點(3)之後，更進一步進行按壓的狀態下，從-Y方向所觀察到之懸臂2的側視圖，圖7(d)顯示在探針2a接觸到測定點(3)之後，更進一步進行按壓的狀態下，從-X方向所觀察到之懸臂2的側視圖。
如圖7(a)、(b)所示，在探針2a接觸到測定點(3)的情況下，在懸臂2，藉由與壓接力對應的垂直抗力，而在與試樣S表面垂直的軸向上，產生與將探針2a傾斜的力和壓接力對應之+Z方向的撓曲量。不過，因為在測定點(3)的表面上沒有±Y方向的傾斜，所以不 會產生扭曲量。另一方面，如圖7(c)、(d)所示，在從探針2a接觸到測定點(3)的狀態後進行壓接的情況下，懸臂2產生與壓接力相應的撓曲量。不過，因為在測定點(3)的表面上沒有±Y方向的傾斜，所以不會產生扭曲量。因此，接觸判定部42，是藉由第1檢測信號所表示的撓曲量是否超過撓曲上限閾值，來判定探針2a是否接觸到試樣S表面。
圖8是顯示探針2a接觸到本實施方式中之試樣S的測定點(4)時之懸臂2的位移的圖。圖8(a)顯示探針2a接觸到測定點(4)的狀態下，從-Y方向所觀察到之懸臂2的側視圖，圖8(b)顯示探針2a接觸到測定點(4)的狀態下，從-X方向所觀察之懸臂2的側視圖。圖8(c)顯示在探針2a接觸到測定點(4)之後，更進一步進行按壓的狀態下，從-Y方向所觀察到之懸臂2的側視圖，圖8(d)顯示在探針2a接觸到測定點(4)之後，更進一步進行按壓的狀態下，從-X方向所觀察到之懸臂2的側視圖。
如圖8(a)、(b)所示，在探針2a接觸到測定點(4)的情況下，懸臂2會產生一些撓曲量，並且藉由與壓接力對應的垂直抗力而產生+Y方向的扭曲量。這是由於在測定點(4)中之試樣S表面上具有+Y方向的傾斜。另外，如圖8(c)、(d)所示，在從探針2a接觸到測定點(4)的狀態後進行壓接時，懸臂2產生與壓接力對應的撓曲量，並且藉由與壓接力對應的垂直抗力而產 生+Y方向的扭曲量。
在此，在懸臂2上產生的撓曲量，係除了壓接力以外，還受該壓接的試樣S之表面傾斜的影響。例如，在探針2a所要接觸之試樣S表面為斜面的情況下，懸臂2的撓曲量若要成為固定值以上，就需要比水平面更大的壓接力。因此，在比較測定點(1)與測定點(4)的情況下，要產生與測定點(1)等同的撓曲量，就需要更大的壓接力。
在以往的掃描型探針顯微鏡中，上述固定值是被設定為探針2a接觸到測定點(1)時的撓曲量。這是因為，在以往的掃描型探針顯微鏡中，是將懸臂2的撓曲設定為固定。因此，在以往的掃描型探針顯微鏡中，在探針2a接觸到測定點(4)的狀態(圖8(a)、(b))下，是不能檢測出探針2a與試樣S的接觸。因此，以往的掃描型探針顯微鏡，是要以更大的壓接力對試樣S進行壓接，而當懸臂2產生超過固定值的程度的-Z方向的撓曲量時，才檢測出探針2a與試樣S的接觸(圖8(c)、(d))。由於如此，會有引起探針2a的磨損或者試樣S的變形的情況。本實施方式的掃描型探針顯微鏡1，可根據懸臂2的扭曲量來檢測探針2a與試樣S的接觸。亦即，掃描型探針顯微鏡1，在探針2a接觸到具有斜面的測定點(4)時(圖8(a)、(b))，可根據懸臂2的扭曲量，來檢測探針2a與試樣S的接觸。因此，能夠抑制探針2a的磨損或者試樣S的變形。
圖9是顯示探針2a接觸到試樣S的測定點(5)時之懸臂2的位移的圖。圖9(a)顯示探針2a接觸到測定點(5)的狀態下，從+Y方向所觀察到之懸臂2的側視圖，圖9(b)顯示探針2a接觸到測定點(5)的狀態下，從-X方向所觀察到之懸臂2的側視圖。圖9(c)顯示在探針2a接觸到測定點(5)之後，更進一步進行按壓的狀態下，從+Y方向所觀察到之懸臂2的側視圖，圖9(d)顯示在探針2a接觸到測定點(5)之後，更進一步進行按壓的狀態下，從-X方向所觀察到之懸臂2的側視圖。
如圖9(a)、(b)所示，在探針2a接觸到測定點(5)的情況下，懸臂2會產生一些撓曲量，並且藉由與壓接力對應的垂直抗力而產生+Y方向的扭曲量。這是由於在測定點(5)中之試樣S表面上具有-Y方向的傾斜。另外，如圖9(c)、(d)所示，在從探針2a接觸到測定點(5)的狀態後進行壓接時，懸臂2會產生與壓接力相應的撓曲量，並且藉由與壓接力對應的垂直抗力而產生-Y方向的扭曲量。
在此，在懸臂2上產生的撓曲量，係除了壓接力以外，還受該壓接的試樣S之表面傾斜的影響。例如，在探針2a所要接觸之試樣S表面為斜面的情況下，懸臂2的撓曲量若要成為固定值以上，就需要比水平面更大的壓接力。因此，在比較測定點(1)和測定點(5)的情況下，要產生與測定點(1)等同的撓曲量，就需要更 大的壓接力。
在以往的掃描型探針顯微鏡中，上述固定值是被設定為探針2a接觸到測定點(1)時的撓曲量。因此，在以往的掃描型探針顯微鏡中，在探針2a接觸到測定點(5)的狀態(圖9(a)、(b))下，是不能檢測出探針2a與試樣S的接觸。因此，以往的掃描型探針顯微鏡，是要以更大的壓接力對試樣S進行壓接，當懸臂2產生超過固定值的程度的+Z方向的撓曲量時，才檢測出探針2a與試樣S的接觸(圖9(c)、(d))。由於如此，會有引起探針2a的磨損或者試樣S的變形的情況。本實施方式的掃描型探針顯微鏡1，可根據懸臂2的扭曲量，來檢測探針2a與試樣S的接觸。亦即，掃描型探針顯微鏡1，在探針2a接觸到具有斜面的測定點(5)的情況下(圖9(a)、(b))，可根據懸臂2的扭曲量，來檢測探針2a與試樣S的接觸。因此，能夠抑制探針2a的磨損或試樣S的變形。
圖10是顯示探針2a接觸到試樣S的測定點(6)時之懸臂2的位移的圖。圖10(a)顯示探針2a接觸到測定點(6)的狀態下，從-Y方向所觀察到之懸臂2的側視圖，圖10(b)顯示探針2a接觸到測定點(6)的狀態下，從-X方向所觀察到之懸臂2的側視圖。圖10(c)顯示在探針2a接觸到測定點(6)之後，更進一步進行按壓的狀態下，從-Y方向所觀察到之懸臂2的側視圖，圖10(d)顯示在探針2a接觸到測定點(6)之後， 更進一步進行按壓的狀態下，從-X方向所觀察到之懸臂2的側視圖。
如圖10(a)、(b)所示，在探針2a接觸到測定點(6)的情況下，在懸臂2，藉由與壓接力對應的垂直抗力，而在與試樣S表面垂直的軸向上，產生與傾斜探針2a的力和壓接力的對應之+Z方向的撓曲量。還有，在懸臂2，藉由與壓接力對應的垂直抗力而產生-Y方向的扭曲。另外，如圖10(c)、(d)所示，在從探針2a接觸到測定點(6)的狀態後進行壓接時，懸臂2，係產生與壓接力相應的撓曲量，並且藉由與壓接力對應的垂直抗力而產生-Y方向的扭曲量。因此，接觸判定部42，是藉由第1檢測信號所表示的撓曲量是否超過撓曲上限閾值、或是第2檢測信號所表示的扭曲量是否超過扭曲上限閾值，來判定探針2a是否與試樣S表面有接觸。
圖11是顯示探針2a接觸到試樣S的測定點(7)時之懸臂2的位移的圖。圖11(a)顯示探針2a接觸到測定點(7)的狀態下，從-Y方向所觀察到之懸臂2的側視圖，圖11(b)顯示探針2a接觸到測定點(7)的狀態下，從-X方向觀察的懸臂2的側視圖。圖11(c)顯示在探針2a接觸到測定點(7)之後，更進一步進行按壓的狀態下，從-Y方向所觀察到懸臂2的側視圖，圖11(d)顯示在探針2a接觸到測定點(7)之後，進一步進行按壓的狀態下，從-X方向所觀察到之懸臂2的側視圖。
如圖11(a)、(b)所示，在探針2a接觸到測定點(7)的一次接觸狀態的情況下，在懸臂2，藉由與壓接力對應的垂直抗力，而在與試樣S表面垂直的軸向上，產生與將探針2a傾斜的力和壓接力對應之-Z方向的撓曲量。還有，在懸臂2，藉由與壓接力對應的垂直抗力而產生-Y方向的扭曲量。另一方面，如圖11(c)、(d)所示，在從探針2a接觸到測定點(6)的狀態後進行壓接的二次接觸狀態的情況下，懸臂2，係當該壓接力超出使之產生由垂直抗力所致之撓曲量的力時，撓曲方向就會發生變化，而在+Z方向上產生撓曲量。另外，在懸臂2，藉由與壓接力對應的垂直抗力而產生-Y方向的扭曲量。
以往的掃描型探針顯微鏡，由於僅在+Z方向的撓曲量超過固定值時，才判定為探針2a與試樣S表面有接觸，所以在探針2a接觸到測定點(7)的一次接觸狀態(圖11(a)、(b))下，無法判定探針2a與試樣S的接觸。因此，如上所述，以往的掃描型探針顯微鏡，就變成要以更大的壓接力來對試樣S進行壓接，當懸臂2在+Z方向上已撓曲到二次接觸狀態(圖11(c)、(d))時，才檢測出探針2a與試樣S的接觸。因此，會有引起探針2a的磨損或者試樣S的變形的情況。本實施方式的掃描型探針顯微鏡1，由於是在懸臂2的撓曲量超過第1範圍的情況下，判定為探針2a與試樣S表面有接觸，所以與撓曲方向無關，能夠判定探針2a與試樣S的一次觸 接觸狀態。因此，能夠抑制探針2a的磨損或者試樣S的變形。
如上所述，在以往的掃描型探針顯微鏡中，會依探針接觸的試樣表面的形狀，而在檢測探針2a與試樣S之接觸的接觸檢測時的壓接力中產生差異不均。在本實施方式的掃描型探針顯微鏡1中，不僅由舉起方向(+Z方向)所致的撓曲量以外，即使是放下方向(-Z方向)、扭曲方向(±Y方向)的位移(扭曲量)，也能全方位地檢測並判定試樣S與探針2a相接觸的狀態，因此能夠減低由於試樣S表面傾斜的影響而引起的壓接力的差異不均，而可以防止探針2a對試樣S產生過剩的壓接於未然。
返回圖1，驅動部43，是控制由移動驅動部5所進行之懸臂2的驅動。驅動部43，是藉由利用移動驅動部5使懸臂2下降，來使探針2a與試樣S表面接觸。並且，測定部44，是在探針2a與試樣S表面一接觸時，便藉由測定懸臂所移動的距離，來測定試樣S表面的凸凹形狀。如此地，測定部44，是在使探針2a與試樣S表面接觸時，測定相對於另一方進行相對移動的距離即相對距離(以下，簡稱為“相對距離”。)。在本實施方式中，相對距離雖然是在探針2a與試樣S表面到接觸為止使懸臂2下降的移動距離，但也可以是在探針2a與試樣S表面到接觸為止使試樣S上升的移動距離。此外，測定部44，也可以測定試樣S表面的物性。例如，測定部44， 也可以是在探針2a與試樣S表面呈接觸著的狀態下連續地掃描試樣S表面，藉此來測定試樣S表面的凸凹形狀。另外，驅動部43，也可以利用間歇性測定方法進行測定，該間歇性測定方法是只有在已預先設定之試樣S表面的多個測定點使探針2a與試樣S表面接觸，藉此間歇性地掃描試樣S表面，來測定試樣S表面的凸凹形狀。間歇性測定方法，是當探針2a在已預先設定的多個測定點之間移動時，為了避免試樣S與凸部的接觸，而使探針2a在從試樣S表面離開一定距離(以下，稱為“退離距離”。)的狀態下進行移動，在下一測定點處使探針2a接近於試樣S表面。然後，使探針2a與試樣S表面接觸，進行試樣S表面的凸凹形狀的測定，然後再次使探針2a退避至離開有退離距離的位置之測定方法。
在本實施方式中，對於控制裝置7使用間歇性測定方法的情況進行說明。
驅動部43，是具備第1驅動部431以及第2驅動部432。
第1驅動部431，在掃描試樣S表面的情況下，為了使探針2a與試樣S表面接觸而將第1驅動信號輸出至Z方向驅動裝置22，來使懸臂2下降。藉此，第1驅動部431使探針2a與試樣S表面接近。
第1驅動部431，是在從接觸判定部42輸出有第1接觸信號與第2接觸信號中的至少任意一個時，藉由停止對Z方向驅動裝置22輸出第1驅動信號，而停止 懸臂2的下降動作。
在藉由第1驅動部431停止了懸臂2的下降動作之後，測定部44測定相對距離。第1驅動部431，是在由測定部44所進行的相對距離的測定結束時，使探針2a從試樣S表面退避退離距離。並且，第2驅動部432，是為了使探針2a移動到位於下一測定位置的正上方的測定下降位置，而對XY掃描儀25輸出第2驅動信號。然後，第1驅動部431使懸臂2從該測定下降位置下降，在下一測定位置處使探針2a接觸，再次開始由測定部44測定相對距離。
測定部44，是在探針2a與試樣S表面處於接觸的狀態下，測定試樣S的表面的凸凹形狀。亦即，測定部44，是藉由在每個測定位置取得相對距離，來測定試樣S表面的凸凹形狀。例如，測定部44，亦可以根據探針2a與試樣S表面處於接觸的狀態下之第1驅動信號的電壓值，來計算相對距離。另外，測定部44，可以利用感測器(未圖示)直接測量第1驅動部431的位移、或者藉由感測器(未圖示)直接測量探針的高度。
以下，對於檢測本實施方式的控制裝置7中之探針2a與試樣S1的表面的接觸的接觸檢測處理流程進行說明。圖12是顯示出檢測本實施方式的控制裝置7中之探針2a與試樣S1表面的接觸的接觸檢測處理的流程圖。此外，初始條件為探針2a位於預定的測定點中的測定下降位置的情況。
第1驅動部431，為了使探針2a與試樣S表面接觸，而開始將第1驅動信號輸出至Z方向驅動裝置22，並藉由降低懸臂2來使探針2a接近於試樣S表面的接近動作(步驟S100)。
第1判定部421，是對從光檢測部33輸出的第1檢測信號所表示的撓曲量是否處於第1範圍外進行判定(步驟S101)。第1判定部421，在從光檢測部33輸出的第1檢測信號所表示的撓曲量為第1範圍外之情形時，便判定為探針2a與試樣S表面有接觸，並將第1接觸信號輸出至第1驅動部431。第2判定部422，在判定為從光檢測部33輸出的第1檢測信號所表示的撓曲量是處於第1範圍內之情形時，便對從光檢測部33輸出的第2檢測信號所表示的扭曲量是否處於第2範圍外進行判定(步驟S102)。第2判定部422，在從光檢測部33輸出的第2檢測信號所表示的扭曲量是處於第2範圍外之情形時，便判定為探針2a與試樣S表面有接觸，並將第2接觸信號輸出至第1驅動部431。第2判定部422，在從光檢測部33輸出的第2檢測信號所表示的扭曲量不是處於第2範圍外之情形時，便繼續懸臂的接近動作。此外，在圖12中，雖是在步驟S101的處理之後，執行步驟S102的處理，但並不限定於此。本實施方式中的控制裝置7，在步驟S102的處理之後，亦可進行步驟S101的處理、或者並列地進行步驟S101的處理和步驟S102的處理。
第1驅動部431，在取得第1接觸信號與第2 接觸信號中的至少任意一個的情況下，藉由停止對Z方向驅動裝置22輸出第1驅動信號，來停止懸臂2的接近動作(步驟S103)。
測定部44，在探針2a與試樣S表面接觸著的狀態下，根據第1驅動信號的電壓值計算相對距離，藉此測定試樣S表面的凸凹形狀(步驟S104)。
第1驅動部431，在由測定部44進行之預定的測定位置中的凸凹形狀的測定結束時，便使探針2a從試樣S表面退避一退離距離(步驟S105)。然後，第2驅動部432，藉由對XY掃描儀25輸出第2驅動信號，來使探針2a移動到位於下一測定位置的正上方的測定下降位置(步驟S106)。
此外，掃描型探針顯微鏡1，在接觸檢測處理中，不僅只可以進行上述的各個時系列的測定，也可以進行並列的測定(以下，稱為“並列測定”。)。例如，測定部44，在對由接觸判定部42輸出第1接觸信號與第2接觸信號中之至少任意一個時的相對距離進行測定的同時，藉由將第1驅動部431對Z方向驅動裝置22輸出的第1驅動信號予以反轉，來使懸臂2的下降動作進行反轉。以下，對本實施方式中的並列測定進行。圖13是顯示出本實施方式中的接觸檢測處理的並列測定的流程圖。
第1驅動部431，為了使探針2a與試樣S表面接觸，而將第1驅動信號輸出至Z方向驅動裝置22，藉由使懸臂2下降，而開始進行使探針2a接近於試樣S 表面的接近動作(步驟S200)。
第1判定部421，是對從光檢測部33輸出的第1檢測信號所表示的撓曲量是否處於第1範圍外(步驟S201)進行判定。第1判定部421，在從光檢測部33輸出的第1檢測信號所表示的撓曲量是在第1範圍外的情況下，便判定為探針2a與試樣S表面有接觸，而將第1接觸信號輸出至第1驅動部431。第2判定部422，是在判定為從光檢測部33輸出的第1檢測信號所表示的撓曲量是在第1範圍內的情況下，對從光檢測部33輸出的第2檢測信號所表示的扭曲量是否處於第2範圍外進行判定(步驟S202)。第2判定部422，是在從光檢測部33輸出的第2檢測信號所表示的扭曲量是在第2範圍外的情況下，便判定為探針2a與試樣S表面有接觸，並將第2接觸信號輸出至第1驅動部431。
例如，測定部44，是當開始進行接觸檢測處理時，便連續地測定相對距離。並且，測定部44，是將從接觸判定部42輸出第1接觸信號與第2接觸信號中的至少任意一個在輸出時的相對距離，決定為在探針2a與試樣S接觸時的相對距離(步驟S203)。此外，測定部44，亦可以僅在從接觸判定部42輸出第1接觸信號和第2接觸信號的情況下，才測定相對距離。
第1驅動部431，在藉由測定部44決定相對距離的同時，使探針2a從試樣S表面退避一退離距離(步驟S203)。然後，第2驅動部432，藉由對XY掃描儀25輸 出第2驅動信號，來使探針2a移動至位於下一測定位置的正上方的測定下降位置(步驟S204)。
如此地，本實施方式中的並列測定，可以不使懸臂2停止地，測量懸臂的探針2a與試樣S在接觸時的相對距離。若是要先使懸臂2停止之後才測定相對距離時，至懸臂2停止之前的稍許時間會越距(overrun)，從而存在測定部44的測定值的誤差增加，並且對試樣S的壓接力，會有強力壓入該誤差量的情況。
本實施方式的掃描型探針顯微鏡1，因為能夠同時進行探針2a與試樣S之接觸的檢測，和此接觸時之相對距離的測定，所以能夠抑制懸臂2的越距，而可以抑制測定部44之測定值的誤差增加。因此，掃描型探針顯微鏡1，是能夠降低對試樣S强力壓入的壓接力況。
如上所述，本實施方式中的掃描型探針顯微鏡1，係使探針2a接觸到試樣S表面，以探針2a掃描試樣S表面之掃描型探針顯微鏡，根據懸臂2的撓曲量和扭曲量，判定探針2a是否與試樣S表面有接觸。具體地說，掃描型探針顯微鏡1，是在懸臂2的撓曲量超過第1範圍的第1條件和懸臂2的扭曲量超過第2範圍的第2條件中的至少任意一個成立的情況下，判定為探針2a與試樣S表面有接觸。藉此，在探針2a接觸的試樣S表面為斜面的情況下，能夠改善檢測探針2a與試樣S表面之接觸的接觸檢測壓接力的值在相較於水平面會產生變化的現象。
另外，在上述的實施方式中，掃描型探針顯微鏡1，可以根據由光檢測部33輸出的第2檢測信號所表示的扭曲量，來判定在掃描方向中的試樣S表面上是否具有傾斜。另外，掃描型探針顯微鏡1，亦可以根據由光檢測部33輸出的第2檢測信號所表示的扭曲量的大小，來預測掃描方向中之試樣S表面的傾斜的大小(角度)。另外，掃描型探針顯微鏡1，也可以根據由光檢測部33輸出的第2檢測信號所表示的扭曲量的符號，來判定掃描方向中之試樣S表面的傾斜是向下傾斜還是向上傾斜。
另外，在上述的實施方式中，掃描型探針顯微鏡1，可以更進一步地具備計算部，該計算部是根據由光檢測部33輸出的第2檢測信號所表示的扭曲量，計算使探針2a從試樣S朝向離開的方向上退避的退離距離。亦即，掃描型探針顯微鏡1在間歇性測定方法中，可根據懸臂2的扭曲量來決定向下一測定下降位置移動時的退離距離。例如，計算部根據由光檢測部33輸出的第2檢測信號所表示的扭曲量的大小或符號，來決定退離距離。另外，計算部具有使扭曲量與抬離距離相關聯的表，藉由從上述表中選擇與由光檢測部33輸出的第2檢測信號所表示的扭曲量對應的退離距離，可決定退離距離。退離距離的最佳值是根據試樣S表面的形狀而有所不同。因此，在掃描不知道試樣表面的形狀的未知試樣的情況下，需要事先推估最佳的退離距離。在本實施方式中，因為可以根據掃描方向中之試樣S斜面的傾斜來決定退離距離，所以在 使探針2a移動至位於下一測定位置的正上方的測定下降位置的情況下，能夠減低探針2a與試樣S的接觸且縮短測定時間。
另外，在上述的實施方式中，掃描型探針顯微鏡1，亦可以在使探針2a移動至位於下一測定位置的正上方的測定下降位置的情況下，根據由光檢測部33輸出的第2檢測信號所表示的扭曲量，來檢測探針2a與試樣S表面的接觸。例如，掃描型探針顯微鏡1，在探針2a向位於下一測定位置的正上方的測定下降位置移動時，在檢測出探針2a與試樣S表面的接觸的情況下，便停止該移動，並使探針2a從試樣S表面向+Z方向進行退避。藉此，在探針2a移動至測定下降位置的情況下，即使探針2a與試樣S有所接觸，與以往的相比也能夠抑制探針2a的磨損或試樣S的損傷。
另外，在上述的實施方式中，掃描型探針顯微鏡1，亦可以在間歇性測定方法內的退避動作中，根據第1檢測信號所表示的撓曲量和第2檢測信號所表示的扭曲量，來判定探針2a與試樣S表面並未接觸。
另外，在上述的實施方式中，掃描型探針顯微鏡1，亦可以在探針2a與試樣S表面已接觸的狀態下連續地掃描試樣S表面時，控制Z方向驅動裝置22，以使第1檢測信號所表示的撓曲量是在第1範圍內且第2檢測信號所表示的扭曲量是在第2範圍內。藉此，即使在試樣S表面具有斜面的情況下，也能夠使探針2a與試樣S 表面的距離保持為固定的距離。
另外，在上述的實施方式中，亦可以不是使試樣台4移動，而是使懸臂2進行移動，藉此使探針2a與試樣S能夠對XY方向相對地進行移動。
亦可以利用電腦來實現上述的實施方式中的控制裝置7。在此情況下，可以藉由在電腦可讀取的記錄媒體中，記錄用於實現該功能的程式，使電腦系統讀入並執行該記錄媒體所記錄的程式，來予以實現。此外，在此所謂“電腦系統”是指包含OS或周邊機器等硬體的系統。另外，所謂“電腦可讀取的記錄媒體”是指磁碟機(軟碟)、光磁碟機、ROM、CD-ROM等可移動媒體、內置於電腦系統的硬碟等存儲裝置。此外，所謂“電腦可讀取的記錄媒體”，還可以包含如經由網際網路等網路或電話線路等通信線路傳送程式時的通信線路，在短時間之內，動態地保持程式的媒體，以及如成為上述情形下的伺服器或是客戶端之電腦系統內部的揮發性記憶體等在固定時間內保持程式之媒體者。另外，上述程式，可以是用於實現上述功能之一部分的程式，也可以是藉由與在電腦系統中已經記錄之程式的組合來實現上述功能的程式，也可以是採用FPGA(Field Programmable Gate Array：現場可程式閘陣列)等可程式邏輯裝置來實現的程式。
以上，雖參照附圖詳細地敘述了本發明的實施方式，但具體的結構不被該實施方式所限定，且亦包含不脫離本發明實質要旨之範圍的設計等。
在申請專利範圍、說明書，以及圖式中所示的裝置、系統、程式、以及方法中的動作、順序、步驟、以及階段等之各個處理的執行順序，只要沒有特別明示為“更前”、“之前”等，此外，只要不是在後面的處理中採用前面處理的輸出，就應該留意到是能夠以任意的順序來實現。關於申請專利範圍、說明書、以及圖式中的動作流程，即使為了方便而採用“首先”、“接著”等進行說明時，也不表示必須以此順序來實施。
1‧‧‧掃描型探針顯微鏡
2‧‧‧懸臂
2a‧‧‧探針
4‧‧‧試樣台
5‧‧‧移動驅動部
6‧‧‧位移檢測部
7‧‧‧控制裝置
22‧‧‧Z方向驅動裝置
25‧‧‧XY掃描儀
27‧‧‧受光面
31‧‧‧光照射部
33‧‧‧光檢測部
42‧‧‧接觸判定部
43‧‧‧驅動部
44‧‧‧測定部
421‧‧‧第1判定部
422‧‧‧第2判定部
431‧‧‧第1驅動部
432‧‧‧第2驅動部
L1、L2‧‧‧雷射光
S‧‧‧試樣
α、β、X、Y、Z‧‧‧方向

Claims (8)

  1. 一種掃描型探針顯微鏡，是使探針與試樣表面接觸，利用所述探針掃描所述試樣表面的掃描型探針顯微鏡，其特徵為，具備：懸臂，其在前端具有所述探針；位移檢測部，其檢測所述懸臂的撓曲量和扭曲量；以及接觸判定部，其根據由所述位移檢測部所檢測出之在無變形的懸臂上之全方位的撓曲量和扭曲量，來判定所述探針對於所述試樣表面的一次接觸。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的掃描型探針顯微鏡，其中，所述接觸判定部，是在所述撓曲量與所述扭曲量中之至少任意一個超過預定範圍的情況下，便判定為所述探針與所述試樣表面接觸。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述的掃描型探針顯微鏡，其中，還具備測定部，該測定部在使所述探針與所述試樣表面接觸時，測定任意一方相對於另一方進行相對移動之距離的相對距離。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的掃描型探針顯微鏡，其中，還具備移動驅動部，該移動驅動部在由所述測定部測定所述相對距離之後，使所述探針朝向從所述試樣離開的 方向進行退避，移動至所述試樣的下一測定位置。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的掃描型探針顯微鏡，其中，還具備計算部，該計算部根據所述撓曲量以及所述扭曲量，計算使所述探針朝向從所述試樣離開的方向退避的退避距離。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的掃描型探針顯微鏡，其中，所述移動驅動部，在所述退避之後，使所述探針移動至位於不會與所述探針接觸之所述下一測定位置的正上方的測定下降位置，並從所述測定下降位置下降到所述測定位置。
  7. 如申請專利範圍第1或2項所述的掃描型探針顯微鏡，其中，還具備移動驅動部，該移動驅動部進行控制而使得由所述位移檢測部檢測到的所述扭曲量或所述撓曲量中的一方維持預定的邊界值且另一方處於範圍內，在這樣的狀態下利用所述探針進行掃描。
  8. 一種掃描型探針顯微鏡的探針接觸檢測方法，是使探針與試樣表面接觸，利用所述探針掃描所述試樣表面之掃描型探針顯微鏡的探針接觸檢測方法，其特徵為，具備：位移檢測步驟，其係檢測在前端具有所述探針的懸臂的撓曲量和扭曲量；以及 接觸判定步驟，其係根據由所述位移檢測步驟所檢測出之在無變形的懸臂上之全方位的撓曲量和扭曲量，來判定所述探針對於所述試樣表面的一次接觸。
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