[發(fā)明專利]掃描型探針顯微鏡及其探針接觸檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710178412.8
• 申請(qǐng)日: 2017-03-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107238733B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 繁野雅次;渡邊和俊;渡邊將史;山本浩令;茅根一夫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 日本株式會(huì)社日立高新技術(shù)科學(xué)
• 主分類號(hào): G01Q60/00
• 分類號(hào): G01Q60/00;G01Q20/02;G01B21/30
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;黃綸偉

本發(fā)明提供掃描型探針顯微鏡及其探針接觸檢測(cè)方法，其在探針接觸的試樣表面是斜面的情況下能改善檢測(cè)出探針與試樣表面的接觸的壓接力的值相比于水平面產(chǎn)生變化的現(xiàn)象。該掃描型探針顯微鏡使探針與試樣表面接觸，利用上述探針掃描上述試樣表面，具備：懸臂，其在前端具有上述探針；位移檢測(cè)部，其檢測(cè)上述懸臂的撓曲量和扭曲量；以及接觸判定部，其根據(jù)由上述位移檢測(cè)部檢測(cè)到的無(wú)變形的懸臂中的全方位的撓曲量和扭曲量，判定上述探針對(duì)于上述試樣表面的一次接觸。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及掃描型探針顯微鏡及其探針接觸檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

目前公知以下這樣的掃描型探針顯微鏡，在恒定地保持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)的同時(shí)，在試樣表面使探針連續(xù)地進(jìn)行掃描，由此來(lái)測(cè)定試樣表面的凸凹形狀(參照專利文獻(xiàn)1)。但是，在專利文獻(xiàn)1所記載的掃描型探針顯微鏡中，因?yàn)樘结樑c試樣始終相接，所以有可能發(fā)生探針的磨損或試樣的損傷。

與此相對(duì)，在專利文獻(xiàn)2、3中提出了以下這樣的間歇性測(cè)定方法，僅在預(yù)先設(shè)定的多個(gè)試樣表面的測(cè)定點(diǎn)使探針與試樣表面接觸并間歇地掃描試樣表面，由此來(lái)測(cè)定試樣表面的凸凹形狀。在此方法中，當(dāng)對(duì)懸臂施加的力(撓曲)為固定值以上時(shí)，判定探針與試樣表面進(jìn)行了接觸，測(cè)量探針與試樣接觸時(shí)的探針的高度。由此，間歇性測(cè)定方法與專利文獻(xiàn)1相比，探針與試樣表面僅在測(cè)定點(diǎn)接觸，所以以最小的接觸就足夠了，能夠降低探針的磨損或試樣的損傷。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)平10-62158號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)2001-33373號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開(kāi)2007-85764號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的課題

但是，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，還受到所壓接的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，存在懸臂的撓曲為固定值以上需要與水平面相比更大的壓接力的情況。因此，在作為測(cè)定點(diǎn)的試樣表面是斜面的情況下，存在檢測(cè)探針與試樣表面的接觸的壓接力的值與水平面相比發(fā)生變化的情況。因此，存在在試樣表面的斜面的形狀測(cè)定中產(chǎn)生誤差并且引起探針的磨損或試樣的變形的情況。這樣的問(wèn)題不僅限于間歇性測(cè)定方法的問(wèn)題，而是具有使探針與試樣表面接觸的工序的測(cè)定方法共同的問(wèn)題。

本發(fā)明是鑒于這樣的情況而作出的，其目的是提供以下這樣的掃描型探針顯微鏡及其探針接觸檢測(cè)方法，作為感知探針與試樣表面的接觸的懸臂變形，不僅撓曲連扭曲也成為了對(duì)象，而且可通過(guò)將作為各個(gè)變形方向從無(wú)變形起的上下?lián)锨c左右扭曲的全方位作為對(duì)象來(lái)改善在探針接觸的試樣表面是斜面時(shí)產(chǎn)生的力的值的變化量。

解決問(wèn)題的手段

本發(fā)明的一方式是掃描型探針顯微鏡，使探針與試樣表面接觸，利用上述探針掃描上述試樣表面，該掃描型探針顯微鏡具備：懸臂，其在前端具有上述探針；位移檢測(cè)部，其檢測(cè)上述懸臂的撓曲量和扭曲量；以及接觸判定部，其根據(jù)由上述位移檢測(cè)部檢測(cè)到的無(wú)變形的懸臂中的全方位的撓曲量和扭曲量，判定上述探針對(duì)于上述試樣表面的一次接觸。

另外，本發(fā)明的一方式是上述的掃描型探針顯微鏡，其中，上述接觸判定部在上述撓曲量與上述扭曲量中的至少任意一個(gè)超過(guò)預(yù)定范圍的情況下，判定為上述探針與上述試樣表面接觸。

另外，本發(fā)明的一方式是上述的掃描型探針顯微鏡，其中，還具備測(cè)定部，該測(cè)定部在使上述探針與上述試樣表面接觸時(shí)，測(cè)定任意一方相對(duì)于另一方進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)的距離即相對(duì)距離。