CN101784862A - 试样的表面形状的测定方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供不对试样作用强的力而能够抑制探针的跳跃的试样的表面形状的测定方法及装置。在短时间内进行控制操作，该控制操作包括由传感器进行的被测定表面上的探针的垂直方向的位移的检测、基于探针的位移检测的探针的速度及加速度的计算、由探针的速度及加速度的至少一方的实时的监视进行的探针的跳跃的检测、对探针的针压产生装置的电流控制，仅在探针处于空中时，增大作用于探针的针压，在探针再接触试样之前使探针的针压返回原来的状态。

Description

试样的表面形状的测定方法及装置
技术领域
本发明涉及试样的表面形状的测定方法及装置。尤其是，本发明涉及抑制触针式轮廓计的针的跳跃的方法及装置。
本说明书中，用词“试样的表面形状”包含试样的阶梯、膜厚、表面粗糙度的概念。
背景技术
附图的图21表示现有技术的触针式轮廓计之一例。图21中，A是探针，其被安装在可摆动地安装于支点B的支承体C的一端。支点B置于支点承受凹部。另外，与支承体C的另一端邻接，设置有检测探针A的垂直方向位移的位移传感器D。位移传感器D由根据探针A的垂直方向位移而产生电信号的差动传感器构成。另一方面，在支承体C的另一端设有对探针A施加针压的针压产生装置E。针压产生装置E具备线圈F、配置于从线圈F的中心沿轴方向错开的位置的高透磁率材料的芯G，利用根据流过线圈F的电流的大小产生的、将高透磁率材料的芯G引入线圈F的中心的力，向试样推压探针A。而且，通过扫描试样或图1的检测***，探针A跟踪试样表面，根据该表面形状，绕固定的支点B进行微小的旋转运动，通过差动变压器D检测该位移，测定试样的表面形状或阶梯。
在通过这样的触针式轮廓计测定柔软的试样时，为缩短膜厚检查时间，要求测定时间的缩短，且必须增大扫描速度，另一方面，为防止试样的变形或破损，必须减小将针向下压的力。但是，当以小的力进行迅速的扫描时，在图1那样的向上的阶梯部分，针向上方跳起，不能进行正确的阶梯的测定。
图2表示针跳跃的例子，表示在试样的基板上的阶梯部探针跳起到空中后，在试样面上振动几次的样态。图2的图表是探针的针压为0.15mgf、探针的扫描速度为0.1mm/s的测定例。试样与图1所示的结构相同，横轴为时间，以60ms开始扫描，以760ms进行70μm扫描。在相当于380ms的位置有抗蚀剂膜的端部即阶梯，位移自此增加，探针跳起，此后，即使返回针也还在抗蚀剂膜表面再次跳起，重复振动。探针的跳跃的高度除这些条件外，还依赖于绕支点的惯性力矩和“支点和探针之间的长度”(例如参照专利文献1)。
作为解决这样的探针的跳跃的方法，本申请发明者先前提出了在检测到探针的跳跃后增加将探针向下按压的力，减小跳跃(参照专利文献1)。这样的方法中，在保持增加作用于探针的力的状态下，等待直至探针的跳跃(在试样表面上的多次跳跃的振动)完成为止，此后，使力逐渐返回原来的小值。即，某一定的期间对试样作用强的力。因此，虽然探针的跳跃的高度减小，但即使在短时间内也会对试样作用强的力，在这一点上是不理想的。
专利文献1：(日本)特开2006-226964
上述那样的方法中，例如在光致抗蚀剂等柔软的试样的测定中，试样根据作用于探针针尖的力即针压而变形。若这样的力强时，在该部分试样变形或破损，不能正确地测定阶梯或膜厚。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种试样的表面形状的测定方法及装置，通过在探针处于空中时仅增加针压，使其在与试样再接触前返回原来的弱的针压，由此能够不对试样作用强的力地抑制探针的跳跃。
为实现所述目的，根据本发明第一方面，在使探针与被测定试样的表面接触，测定被测定试样的表面形状的方法中，其特征在于，
在短时间内进行控制操作，该控制操作包括由传感器进行的被测定表面上的探针的垂直方向的位移的检测、基于探针的位移检测的探针的速度及加速度的计算、由探针的速度及加速度的至少一方的实时的监视进行的探针的跳跃的检测、对探针的针压产生装置的电流控制，仅在探针处于空中时，增大作用于探针的针压，在探针再接触试样之前使探针的针压返回原来状态。
根据本发明一实施方式，在探针的跳跃的轨迹的顶点附近使作用于探针的针压返回原来的值。另外，能够以100微秒进行控制操作。
本发明的方法中，优选的是，在基于探针的位移检测的探针的速度达到判断探针的跳跃的设定值以上时增大作用于探针的针压，此后，若探针的速度低于所述设定值，则可以使探针的针压返回原来的状态。
该情况下，根据本发明一实施方式，探针的速度的设定值可选定在40μm/s。
取而代之，本发明的方法也可以是，在基于探针的位移检测的探针的加速度达到判断探针的跳跃的设定值以上时增大作用于探针的针压，此后若探针的加速度低于所述设定值，则使探针的针压返回原来的状态。
根据本发明第二方面提供一种试样的表面形状的测定装置，其特征在于，其具有：
相对于被测定试样的表面能够沿垂直方向移动且能够沿被测定试样的表面相对移动的探针；
对探针作用相对于被测定试样的表面朝向垂直方向的针压的针压施加装置；
检测探针的垂直方向的位移的检测装置；
基于检测装置的输出信号检测探针的跳跃，同时根据探针的跳跃的检测控制针压施加装置，对探针的针压进行增减的控制装置，
控制装置在短时间内进行控制操作，以控制抑制探针的跳跃，所述控制操作包括由检测装置进行的探针的垂直方向的位移检测和基于探针的位移检测的探针的速度及加速度的计算、由探针的速度及加速度的至少一方的实时的监视进行的探针的跳跃的检测、对探针的针压产生装置的电流控制。
本发明的装置的一实施方式中，控制装置可构成为以100微秒进行控制操作。
另外，控制装置可构成为，具备测量来自检测探针的垂直方向的位移的检测装置的输出信号的测量器，将该测量器的低通滤波器的时间常数设定为短，能够追随实时控制。该情况下，测量器的低通滤波器的时间常数可设定为100μ秒。
本发明一实施方式中，控制装置可构成为，使通过探针的跳跃的控制抑制得到的探针的位移的时间变化数据通过所希望的截止频率的低通滤波器，由此抑制探针的跳跃，并且得到除去了噪音的探针的位移的时间变化数据。
如以上所说明那样，根据本发明第一方面，在短时间内进行控制操作，该控制操作包括由传感器进行的被测定表面上的探针的垂直方向的位移的检测、基于探针的位移检测的探针的速度及加速度的计算、由探针的速度及加速度的至少一方的实时的监视进行的探针的跳跃的检测、对探针的针压产生装置的电流控制，仅在探针处于空中时，增大作用于探针的针压，在探针再接触试样之前使探针的针压返回原来状态，由此，不对试样作用强的力，不会损伤试样。
另外，在探针的跳跃轨迹的顶点附近使作用于探针的针压返回原来的值的情况下，落到试样表面时的速度减小，由此，回跳减小，且对试样的损伤也减小。
另外，通过以10μ秒进行控制操作，可充分追随探针的垂直方向的位移的实际变化。
另外，本发明的方法中，基于探针的位移检测的探针的速度和(或)加速度达到判断探针的跳跃的设定值以上时，增大作用于探针的针压，如果此后探针的速度低于所述设定值，则使探针的针压返回原来的状态，由此，可降低探针的跳跃高度，并且当然可减小再次接触试样时的探针的针压。另外，由于探针朝向试样表面向下且再次接触试样时的速度减小，所以不会损伤试样，且针的回跳(再次跳跃)也减小。
本发明第二方面的装置中，控制装置在短时间内进行控制操作，以控制抑制探针的跳跃，所述控制操作包括由检测装置进行的探针的垂直方向的位移检测和基于探针的位移检测的探针的速度及加速度的计算、由探针的速度及加速度的至少一方的实时的监视进行的探针的跳跃的检测、对探针的针压产生装置的电流控制，因此，可大幅度降低探针的跳跃高度，而且可降低探针再次接触试样表面时的针压及速度，其结果是可提供不对试样造成损伤地更准确地进行实际的测定的装置。
附图说明
图1是表示试样的阶梯部的探针的扫描的样态的概略线图；
图2是表示试样的阶梯部的探针的跳跃的样态的图表；
图3是表示实施本发明的装置的构成的概略局部剖面图；
图4是表示图3的控制装置的构成之一例的框线图；
图5是表示控制装置的控制回路的动作的图；
图6是表示z方向的初速度为1mm/s的情况下、根据本发明进行控制时的探针跳跃的轨迹的计算结果(实线)及无控制下的计算结果(点线)的图表；
图7是图6所示的图表的局部放大图；
图8是表示z方向的初速度为0.1mm/s的情况下、根据本发明进行控制时的探针跳跃的轨迹的计算结果(实线)及无控制下的计算结果(点线)的图表；
图9是图8所示的图表的局部放大图；
图10是表示根据本发明进行控制时的探针跳跃的高度的计算结果(实线)及测定结果(□)以及无控制的计算结果(点线)及测定结果(○)的图表；
图11是表示根据本发明进行控制时的探针跳跃的距离的计算结果(实线)及测定结果(□)以及无控制的计算结果(点线)及测定结果(○)的图表；
图12是表示根据本发明进行控制时的探针跳跃的时间的计算结果(实线)及测定结果(□)以及无控制的计算结果(点线)及测定结果(○)的图表；
图13是将专利文献1中记载的控制方式的跳跃高度的计算结果(断线)及测定结果(■)与图10所示的图表重放显示的图表；
图14是表示无控制的探针的z的时间变化测定例的图表；
图15是表示无控制的探针的v的时间变化测定例的图表；
图16是表示无控制的探针的力的时间变化测定例的图表；
图17是表示在z方向的初速为600nm/ms的情况下根据本发明进行控制时的z时间变化测定例的图表；
图18是表示在z方向的初速为600nm/ms的情况下根据本发明进行控制时的v时间变化测定例的图表；
图19是表示在z方向的初速为110nm/ms的情况下根据本发明进行控制时的z时间变化测定的另一例的图表；
图20是表示在z方向的初速为110nm/ms的情况下根据本发明进行控制时的v时间变化测定的另一例的图表；
图21是表示探针式轮廓计的现有例的概略图。
符号说明
1固定支承台
2支点
3摆动支承棒
4探针
5针压施加装置
6检测装置
7试样支架
8扫描工作台
9被测定试样
10控制装置
11测量器
12模拟输入输出端口
13控制器
14计算机装置
15电源
具体实施方式
下面，参照附图的图3～图20对本发明的实施方式进行说明。
图3表示本发明的测定装置之一实施方式，1是固定支承台，在其上经由支点2设有摆动支承棒3，在该摆动支承棒3的一端向下安装有探针4。探针4的尖端由金刚石构成，另外，尖端的半径通常为2.5μm，但也可以比其大或小。另外，在摆动支承棒3的另一端设有对探针4产生垂直下方的力即施加针压的力的针压施加装置5。该针压施加装置5在图示例中由从摆动支承棒3的另一端向上方延伸的动作件5a和具有承受动作件5a的孔的线圈5b构成。在摆动支承棒3的一端的比探针4靠支点2侧，设有检测探针4的垂直方向位移的检测装置6，该检测装置6由差动变压器构成，该差动变压器具备一端固定于摆动支承棒3的测定件6a和承受测定件6a的另一端即自由端的线圈6b。
另外，在图3中，7是试样支架，在其上以相对于探针4能够以预定的操作速度移动的方式设置扫描工作台8，且可在该扫描工作台8上安装被测定试样9。
针压施加装置5及检测探针4的垂直方向的位移的检测装置6与控制装置10连接，该控制装置10基于来自检测装置6的输出信号控制针压施加装置5的动作。另外，在图3的装置中，也可以构成为将试样9固定并扫描探针侧。
图4表示图3所示的控制装置10的构成之一例，表示用于进行本发明的针跳跃抑制控制的测量控制***的构成例。图4中，能够由差动变压器等构成的检测装置6即位移传感器的输出由锁相放大器等测量器11测量。测量器11将测量到的探针的位移信号作为模拟信号向模拟输入输出端口12输出。该模拟输入输出端口12利用由实时OS动作的控制器13进行控制，取入来自测量器11的模拟信号。利用控制器13的CPU及经由LAN与CPU连接的计算机装置14将该信号换算为探针的垂直方向的位移z，并计算该时间微分dz/dt即探针的位移速度v及2阶微分d2z/dt2即探针的加速度α，根据这些值判断探针的跳跃。14是计算机装置，该计算机装置14经由LAN与控制器13连接。在控制器13中检测到探针的跳跃时，为增加探针的针压，而增加针压施加装置5(图3)中的线圈5b中流过的电流。即，经由模拟输入输出端口12将控制线圈5a中流动的电流的模拟电压信号向与线圈5b连接的电源15供给，控制该电源15。图5表示该控制回路的动作。
下面，对抑制探针4的跳跃的方法进行说明。
仅在探针处于空中时增加力，在与试样再接触之前返回本来的弱的力，由此，不对试样作用强的力，抑制针的跳跃。
图6及图7表示探针的跳跃的计算结果。点线为没有抑制跳跃的情况，实线为根据本发明进行抑制控制的情况，图7的图表是将图6的图表放大表示的图。
以在探针4的针尖的力为F、以针尖的垂直方向位置为z、以绕支点2的惯性力矩为I、以从支点2到探针4的针尖的距离为r，将绕支点2的运动方程式进行变形，得到下式。
F＝I/r2d2z/dt2    (1)
即，可以将力F作用的场中的质量看作I/r2的质点的运动。因此，探针4跳跃期间可看作是在重力场的质点的自由落体运动，若F一定，则d2z/dt2也一定。即，图6中点线(z的轨迹)为抛物线。
另外，以探针4的针尖的z方向即垂直方向的初速(针尖离开试样表面时的速度)为v0，假设由支点2支承的可动部分的重心接近支点2时，抛物线的到达高度h、针尖跳跃的时间(针尖离开试样表面后到再次返回表面的时间)2t0分别由下式表示。
h＝Iv0 2/2r2F     (2)
2t0＝2Iv0/r2F    (3)
图6及图7中点线所示的图表为向探针4的上方的初速度v0为1mm/s、按压探针4的力(针压)F为0.1mgf的结果。横轴为时间t(秒)。由于可以认为v0与x方向的扫描速度(参照图1)相同程度，因而此处设为扫描速度＝v0，探针4的x座标为x＝v0t。是I/r2＝0.210g的传感器执行的计算结果。
图6及图7中实线的图表表示探针4开始跳跃后力增加到2mgf，之后，dz/dt为0后，力返回到0.1mgf的情况下的计算结果。通过将施加给探针4的力增加20倍，可知跳跃的高度达到1/20，跳跃的时间(x方向的跳跃的距离)也缩短。该情况下，在本发明一实施方式中，2mgf的强的力仅在探针4处于空中时作用，因此不会损伤试样9。
如果探针4开始跳跃时作用于探针4的2mgf的强的力在中途不返回原来的弱的力，则向“着地”时的下方向的速度成为与“t＝0的向上方向的速度”相同的值，并且较大，因此，再次大幅度跳起。即，必须减小着地时的z方向的速度(速度的绝对值)|dz/dt|。因此，在探针4的跳跃的轨迹的顶点，将力返回到原来的弱的值。
图8及图9是利用图6及图7的计算将初速v0设为图6及图7的初速的1/10即100μm/s时的结果。点线图表是未控制的情况，实线图表是有控制的本发明的情况。图9的图表中放大表示图8的图表。通过在轨迹的顶点进行使力返回的控制，探针4的跳跃高度达到1/20。
图10是将跳跃的高度相对于v0描绘的图表，v0与扫描速度为相同程度，因此，横轴表示扫描速度。传感器的I/r2为0.210g。点线是未控制的情况，实线是根据本发明进行控制时的计算结果。通过本发明的探针的跳跃抑制控制，跳跃的高度为1/20。这是将作用于探针4的力在空中增加到2mgf的例子，但若将其设为例如4mgf，则从式(2)得知，跳跃的高度进而达到1/2。另外，若将传感器的I/r2设为一半，则跳跃高度也为一半。
图11是在图10所示的条件下将探针4的横方向的跳跃的距离对于扫描速度描绘出的图，点线图表为未控制的情况，实线图表为有控制的本发明情况。根据本发明，跳跃的距离达到1/8左右。
图12表示在图10所示的条件下探针4跳跃的时间。通过使用本发明，确认探针4的跳跃时间也缩短为1/8左右。
在以上的计算例中，计算并表示从探针4跳起至返回同样高度的情形。但是，判断探针4的跳跃也可以通过dz/dt的值进行。在探针4处于平的区域时，扫描中即使有噪音，其dz/dt也小。因此，只要dz/dt超过某值后，判断为跳跃，增加力即可。之后，只要在空中dz/dt逐渐减小，达到0左右后返回本来要测定的力的值即可。
另外，跳跃的判断也可以通过d2z/dt2进行。根据式(1)，由于在探针处于空中时，d2z/dt2＝F/(I/r2)，因此，只要监视d2z/dt2即可进行判断。若实时监视z并在时间上进行微分，则可以实时监视dz/dt或d2z/dt2。
如图12所示，如果扫描速度为100μm/s，则根据本发明，跳跃时间为数ms。因此，为了控制该跳跃，就需要在比该跳跃足够短的时间内循环图5的控制回路。在Windows(注册商标)等通用OS中，图5的控制回路的时间延迟数ms左右，因此，应当通过速度更快、时间也准确的实时OS进行控制。由此，可进行例如100μs的控制回路。
为了进行短时间的控制，来自传感器的信号的时间常数也需要小。在通过锁相放大器测量差动变压器的输出时，在测量器11的最终段，使信号通过低通滤波器，但是，该时间常数也需要设为100μs左右。由此，可使来自测量器11的模拟输出信号追随实际的z的变化。
轮廓计最终想要的数据如上所述那样也可以不是时间上敏感的数据。低通滤波器的截止频率可以为13Hz左右。另外，最终的数据的取入、在监视器上的显示可以为3ms左右的间隔。因此，只要通过软件的低通滤波器进行计算处理，将数据间隔拉长，在图4的计算机装置14的画面上显示即可。该计算处理或将数据间隔拉长的处理也可以在图4的控制器13及计算机装置14中任一个进行。
实施例
下面，表示为确认本发明的作用效果而进行的实验和其结果。
图14、图15及图16分别表示将试样9置于z＝0附近，使探针4以0.1mgf的力的设定值从上方向下时的z、v＝dz/dt、力F＝I/r2d2z/dt2的时间变化的测定结果。将测定的z进行时间积分，算出v，对通过2阶微分得到的d2z/dt2乘以I/r2，求取F。得知探针4在试样9的表面回跳并振动的样态。不进行探针4向横方向的扫描。将该回跳判断为扫描时的探针4的跳跃，进行减小回跳即跳跃的实验。实验中使用与图4的结构相同的结构的测量控制***。
图14、图15及图16所示的图表为不进行跳跃抑制控制的情况，锁相放大器的硬件的RC的1个低通滤波器的时间常数设定为0.3ms。这种低通滤波器四级串联连接，截止频率为230Hz。数据的取入、显示间隔为200μs。在加速度计算前，作为噪音对策，进行移动平均的平滑化。
图17及图18表示对这样的回跳应用本发明的方法的结果。图5的控制回路按10kHz循环。图17及图18的表示间隔拉长，每隔200μs。图17所示的图表是z的时间变化，图18所示的图表为v的时间变化。锁相放大器的硬件的RC的低通滤波器的时间常数设定为0.1ms，截止频率为700Hz。作为控制程序，在v超过40nm/ms的时刻(5113ms左右)将力增加到2mgf，之后，在v低于40nm/ms的时刻(5120左右)使力返回0.1mgf。在向z方向上方的初速度为600nm/ms左右时，跳跃的高度为1700nm左右，这被确认为未进行跳跃的抑制控制的情况的1/20左右(参照图10)。另外，认为在图17中，在5113ms较小地得出z是由于传感器部的摆动支承棒(参照图3的符号3)的挠曲所引起的。
另外，认为图17及图18中看到的振动是由于将探针、支点、位移传感器芯连接的摆动支承棒(参照图3的符号3)的振动所引起的。另外，该实验中使用的传感器部的构成要素的位置关系与图3不同，使用相对于支点在探针侧有力产生部、在其相反侧有差动变压器的芯的结构。
认为探针处于空中时的振动(5113ms～5144ms之间。约400Hz)是支点和芯之间的摆动支承棒的挠曲的振动。认为探针处于试样上时的振动(5144mm以后。约150Hz)是通过探针和支点之间的摆动支承棒的挠曲振动、使得处于相反侧的芯上下振动而引起的振动。
这些振动是在探针碰触到试样时的冲击所产生的，因此与时间一同衰减。另外，由于在作为表面形状的数据取入时，通过截止频率13Hz左右的软件的低通滤波器，因此，这些振动被除去而不会成为问题。
图19及图20是z方向的初速度小的情况的例子。控制方法与图17及图18的情况相同。在6325ms以后监视针跳跃。6330ms左右的z的顶部是针的跳跃，跳跃的时间缩短为5ms左右。在初速110nm/ms左右(从同样的其它例子，判断为跳起前的向下的速度的0.75倍左右)，跳跃的高度为70nm左右。此后的z的振动是因传感器部的摆动支承棒的挠曲振动引起的振动，看到其不断衰减的样态。如果使之通过截止频率13Hz左右的软件的低通滤波器，则将不会看到跳跃和振动。
图10中汇总表示这样的测定结果。○为无跳跃的抑制控制的情况的测定结果，□表示根据本发明有控制的情况的测定结果。由于z方向的初速相当于扫描速度，因而图10的横轴由扫描速度表示。任一结果都与计算结果大致一致，根据本发明，能够将跳跃的高度设为1/20。由于将跳跃检测后作用的力设为20倍的2mgf，因而跳跃的高度达到1/20，若使该力进一步增加，则跳跃的高度进一步减小。
图12中描绘表示探针跳跃的时间，○是无跳跃的抑制控制的情况的测定结果，□表示根据本发明有控制的情况的测定结果。
图11中将相当于扫描速度的“z方向的初速度”与图12所示的“跳跃时间”相乘的结果作为“x方向的跳跃距离”描绘表示。任一测定结果都与计算结果大致一致，根据本发明，由实验也显示了跳跃的时间、距离缩短。
图13中将专利文献1中记载的控制方式下的跳跃的高度结合到图10的数据中由■描绘表示，是由专利文献1中记载的控制方式再次进行的试验结果，不是专利文献1所示的数据。是使用I/r2为0.114g的传感器部，无控制的力为0.05mgf，控制以3ms循环回路，检测了跳跃后，增加至2mgf，将其保持一定时间，此后使力逐渐返回0.05mgf时的测定结果。
对于跳跃的高度h＝Iv0 2/2r2F，在该条件下，I/(r2F)与图10的情况相比，其为
(0.114/0.05)/(0.21/0.1)＝1.09
即，与相同初速下跳跃相比，为1.09倍大。因此，为了可比较高度的减少率，将测定的高度除以1.09进行描绘。另外，由于仅除以1.09，所以实质上也没有问题。另外，由于将力设为从0.05mgf至40倍后的2mgf，所以基于专利文献1中记载的控制方式的有控制的计算值由断线表示，为点线的1/40。若专利文献1中记载的控制方式下的由■描绘的测定结果未达到基于专利文献1所记载的控制方式的“有控制的计算结果”，则扫描速度小时几乎不能得到效果。这实质上起因于循环控制回路的速度慢，但这意味着控制回路时间很重要。

Claims (7)

1.一种试样的表面形状的测定方法，其使探针与被测定试样的表面接触，测定被测定试样的表面形状，其特征在于，
在短时间内进行控制操作，该控制操作包括由传感器进行的被测定表面上的探针的垂直方向的位移的检测、基于探针的位移的检测的探针的速度及加速度的计算、由探针的速度及加速度的至少一方的实时的监视进行的探针的跳跃的检测、对探针的针压产生装置的电流控制，仅在探针处于空中时，增大作用于探针的针压，在探针再接触试样之前使探针的针压返回原来的状态。
2.如权利要求1所述的试样的表面形状的测定方法，其特征在于，在探针的跳跃轨迹的顶点附近使作用于探针的针压返回原来的值。
3.如权利要求1或2所述的试样的表面形状的测定方法，其特征在于，基于探针的位移的检测的探针的速度达到判断探针的跳跃的设定值以上时，增大作用于探针的针压，如果此后探针的速度低于所述设定值，则使探针的针压返回原来的状态。
4.如权利要求1所述的试样的表面形状的测定方法，其特征在于，基于探针的位移的检测的探针的加速度达到判断探针的跳跃的设定值以上时，增大作用于探针的针压，如果此后探针的加速度低于所述设定值，则使探针的针压返回原来的状态。
5.一种试样的表面形状的测定装置，其特征在于，其具有：
探针，该探针相对于被测定试样的表面能够沿垂直方向移动且能够沿被测定试样的表面相对移动；
针压施加装置，该针压施加装置使得相对于被测定试样的表面朝向垂直方向的针压作用于探针；
检测探针的垂直方向的位移的检测装置；
控制装置，该控制装置基于检测装置的输出信号检测探针的跳跃，同时根据探针的跳跃的检测控制针压施加装置，对探针的针压进行增减，
控制装置在短时间内进行控制操作，以控制抑制探针的跳跃，所述控制操作包括由检测装置进行的探针的垂直方向的位移的检测、和基于探针的位移的检测的探针的速度及加速度的计算、由探针的速度及加速度的至少一方的实时的监视进行的探针的跳跃的检测、对探针的针压产生装置的电流控制。
6.如权利要求5所述的试样的表面形状的测定装置，其特征在于，控制装置具备测量来自检测探针的垂直方向的位移的检测装置的输出信号的测量器，将该测量器的低通滤波器的时间常数设定为短，能够追随实时控制。
7.如权利要求6所述的试样的表面形状的测定装置，其特征在于，使通过探针的跳跃控制抑制得到的探针的位移的时间变化数据通过所希望的截止频率的低通滤波器，由此抑制探针的跳跃，同时得到除去了噪音的探针的位移的时间变化数据。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103499271A (zh) * 2013-09-29 2014-01-08 无锡乐尔科技有限公司 一种厚度测量装置
CN105352433A (zh) * 2015-10-23 2016-02-24 武汉理工大学 一种船体典型焊接结构表面裂纹深度及形状测量装置及其方法
CN108562222A (zh) * 2018-01-18 2018-09-21 华侨大学 一种海底凹坑深度发育测量装置及使用方法
JP2019168356A (ja) * 2018-03-23 2019-10-03 株式会社東京精密 表面形状測定装置
CN111089528A (zh) * 2018-10-24 2020-05-01 株式会社三丰 表面性状测定装置及其控制方法
CN111121597A (zh) * 2018-10-31 2020-05-08 株式会社三丰 表面性状测定方法和表面性状测定装置

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5544137B2 (ja) * 2009-10-01 2014-07-09 株式会社アルバック 触針式段差計による試料の表面形状の測定用の計測制御回路装置
JP5697416B2 (ja) * 2010-11-24 2015-04-08 キヤノン株式会社 接触式形状測定装置
JP2013007669A (ja) * 2011-06-24 2013-01-10 Ulvac Japan Ltd 表面形状測定用触針式段差計における針飛び抑制方法
JP5782863B2 (ja) * 2011-06-24 2015-09-24 株式会社アルバック 表面形状測定用触針式段差計の性能改善方法及び該方法を実施した表面形状測定用触針式段差計
JP2013007666A (ja) * 2011-06-24 2013-01-10 Ulvac Japan Ltd 表面形状測定用触針式段差計及び該段差計における測定精度の改善方法
JP6133678B2 (ja) * 2013-05-01 2017-05-24 株式会社ミツトヨ 表面性状測定装置およびその制御方法
CN104297147B (zh) * 2014-09-24 2016-08-24 京东方科技集团股份有限公司 基板划伤程度的检测装置及其检测方法、检测***
JP6229959B2 (ja) * 2016-03-08 2017-11-15 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 スタイラス及び測定方法
KR101944080B1 (ko) * 2018-07-24 2019-01-30 황재은 형상측정기
TWI717106B (zh) * 2019-11-18 2021-01-21 財團法人工業技術研究院 銲接品質檢測系統與方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4719578A (en) * 1985-12-09 1988-01-12 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Profiling control apparatus and control method thereof
JP4944308B2 (ja) * 2001-05-18 2012-05-30 キヤノン株式会社 表面性識別装置とこれを用いた加熱装置及び画像形成装置
US6953930B2 (en) * 2001-08-27 2005-10-11 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Conductive transparent probe and probe control apparatus
JP2004340868A (ja) * 2003-05-19 2004-12-02 Canon Inc 接触式プローブの圧力制御の安定化方法
JP2006010469A (ja) * 2004-06-25 2006-01-12 Canon Inc 接触式プローブの跳ね現象の検出方法
JP5095084B2 (ja) 2005-02-21 2012-12-12 株式会社アルバック 試料の表面形状の測定方法及び装置
JP4922583B2 (ja) * 2005-08-15 2012-04-25 株式会社アルバック 表面形状測定用触針式段差計の摩擦力補正方法
JP2007057308A (ja) * 2005-08-23 2007-03-08 Canon Inc 接触式プローブ
US20100148813A1 (en) * 2006-07-18 2010-06-17 Multiprobe, Inc. Apparatus and method for combined micro-scale and nano-scale c-v, q-v, and i-v testing of semiconductor materials
JP5544137B2 (ja) * 2009-10-01 2014-07-09 株式会社アルバック 触針式段差計による試料の表面形状の測定用の計測制御回路装置

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103499271A (zh) * 2013-09-29 2014-01-08 无锡乐尔科技有限公司 一种厚度测量装置
CN105352433A (zh) * 2015-10-23 2016-02-24 武汉理工大学 一种船体典型焊接结构表面裂纹深度及形状测量装置及其方法
CN108562222A (zh) * 2018-01-18 2018-09-21 华侨大学 一种海底凹坑深度发育测量装置及使用方法
JP2019168356A (ja) * 2018-03-23 2019-10-03 株式会社東京精密 表面形状測定装置
JP7259198B2 (ja) 2018-03-23 2023-04-18 株式会社東京精密 表面形状測定装置
CN111089528A (zh) * 2018-10-24 2020-05-01 株式会社三丰 表面性状测定装置及其控制方法
CN111121597A (zh) * 2018-10-31 2020-05-08 株式会社三丰 表面性状测定方法和表面性状测定装置
CN111121597B (zh) * 2018-10-31 2023-10-20 株式会社三丰 表面性状测定方法和表面性状测定装置

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