[發(fā)明專利]掃描型探針顯微鏡

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810324335.7
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN108732386B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 大田昌弘
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社島津制作所
• 主分類號: G01Q60/00
• 分類號: G01Q60/00
• 代理公司: 上海立群專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31291
• 代理人: 楊楷;毛立群

本發(fā)明提供掃描型探針顯微鏡，即使是在試樣表面傾斜狀態(tài)等也可以適當測量力曲線的數(shù)據(jù)。具備：位置變更部(位置變更控制部172等)，在懸臂(12)的固定端(122)與試樣表面接近及遠離的Z方向以及垂直于Z方向的X方向與Y方向上，使固定端與試樣表面的位置相對地變化；撓曲量測量部(撓曲量計算部171等)，測量懸臂(12)的撓曲量；Z方向移動距離檢測部(173)，在固定端相對于試料表面從初始位置移動到探針(11)的前端與試樣表面接觸且撓曲量達到規(guī)定值為止的期間，檢測Z方向的移動距離；初始位置變更部(14)，當移動距離低于下限值時將初始位置變更為更遠離試樣表面的位置，當移動距離超過上限值時將初始位置變更更為接近試樣表面的位置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通過用探針掃描試樣表面來得到該試樣表面的信息的掃描型探針顯微鏡(Scanning Probe Microscope:SPM)。

背景技術(shù)

在SPM中，使探針與試樣的相對位置沿著該試樣的表面變化，并且通過檢測探針的前端與試樣表面之間的相互作用，獲取試樣的表面信息。例如,在原子力顯微鏡(AtomicForce Microscope:AFM)中，檢測探針前端的原子與試樣表面的原子之間產(chǎn)生的原子力。在觀察試樣表面的形狀時，控制在垂直于試樣表面的方向(Z方向)的探針前端的位置，以使探針前端與試樣表面之間的原子力恒定，并且使探針在垂直于Z方向(平行于X-Y面)的方向上移動。由此，探針前端與試樣表面的距離保持恒定，并且沿著該試樣表面移動(掃描試樣表面)，因此，根據(jù)該探針前端的位置可以得到試樣表面的形狀的數(shù)據(jù)。

雖然在上述例子中，一邊使探針前端與試樣表面之間的原子力成為恒定，一邊掃描了試樣表面，但是也有以下的測量方法：在試樣表面的各點，一邊使探針前端在Z方向上移動，一邊測量原子力(例如，參照專利文獻1、非專利文獻1)。通過該方法在試樣表面的各點得到的數(shù)據(jù)被稱為力曲線。力曲線如后述那樣，用于測量聚合物或生物等的試樣的柔軟性，或用于測量色粉等試樣對其他物體的附著力等。

圖5(a)所示為用于獲取力曲線的SPM的構(gòu)成的一例。該裝置具有懸臂92，該懸臂92由具有撓性的棒材構(gòu)成，在一端設(shè)置有探針91。懸臂92的另一端被固定于固定部(支承件)93。以下，因為懸臂92的所述一端由于懸臂92的撓性而能夠在上下方向(Z方向)上移動，所以稱為“可動端921”，因為所述另一端被固定于固定部93，所以稱為“固定端922”。探針91的下方設(shè)置有試樣臺94，試樣被載置于試樣臺94的上表面。試料臺94通過壓電元件在Z方向上移動，由此，固定端922的Z方向的位置相對試樣的表面(試樣表面S)而變化。在此，通過施加于試樣臺94的壓電元件的電壓，求出固定端922的Z方向位置Z₁。在懸臂92的上方，設(shè)置有：激光光源95，向懸臂92的可動端921照射激光；受光器96，檢測在可動端921被反射的激光。激光入射至受光器96的位置因可動端921的Z方向的位置而不同，所以通過檢測該入射位置，可求出可動端921的Z方向的位置Z₂。這樣一來，因為可求出可動端921以及固定端922的Z方向的位置Z₁以及Z₂，所以基于兩者的差(Z₁-Z₂)可求出懸臂92的撓曲量d。以下，將在懸臂92沒有撓曲時的(Z₁-Z₂)作為Z₀，以d＝(Z₀-(Z₁-Z₂))來定義撓曲量d。即，在懸臂92以可動端92向上的方式撓曲時撓曲量d具有正值，在懸臂92以可動端92向下的方式撓曲時撓曲量d具有負值。