JP2012167928A - 表面性状測定装置及びその走査方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】探針とサンプルを、任意の測定点において近接または接触させて測定データを取得した後、それらを離間させると共に次の測定点に相対的に走査して、再び近接または接触させて測定データを取得する動作を繰り返しながら複数の測定点でサンプル表面の形状または物性を計測する表面性状測定装置の走査方法において、探針4とサンプル11を走査したときにサンプル上の凸部11aに対峙する探針の側面4gを探針先端を通るサンプル表面への垂線20に対して探針先端4aから探針末端4hに掛けてサンプル上の凸部方向に広がるように垂線20に対して任意の角度θで傾斜させ、測定点間の距離をΔx、探針とサンプルの離間量をΔhとした場合に、Δh>Δx/tanθの条件を満たすように探針4とサンプル11の離間量を設定した。
【選択図】 図5
Description
図1は本発明の第1の実施形態に係る表面性状測定装置の一種である走査型プローブ顕微鏡の全体構成を示す概観図である。
図3(e)では図3(b)と同様に再び10nmだけ探針4とサンプル11を引き離す。
図3(h)垂直方向微動機構12bのサーボ機構をONにして図3(e)の位置からΔxの位置まで再び走査を行う。
図3(k)垂直方向微動機構12bのサーボをONにして再びΔxだけ水平方向に走査する。
図3(l)再び振幅が10%減衰する位置まで探針4とサンプル11を近づけ、サンプル11の高さを認識する。
図6は本発明の第2実施形態を示す探針4とサンプル11の関係を示す模式図である。測定装置と探針の形状は第1の実施形態と同一のものを使用しており、図6は図2(b)の方向と同一の方向からの図面である。また、図6の矢印もスキャンに伴うサンプルの移動方向を示す。
図7は本発明の第3の実施形態の探針4とサンプル11の関係を示す模式図でありカンチレバー部3の側面を長手方向に沿って見た図面である。図7の矢印もスキャンに伴うサンプルの移動方向を示す。
図8は本発明の第4の実施形態の探針とサンプルの関係を示す模式図でありカンチレバーの側面を長手方向に沿って見た図面である。図8の矢印もスキャンに伴うサンプルの移動方向を示す。
2 カンチレバー
3 カンチレバー部
4 探針
4a 探針先端部
4b、4c、4d 探針の稜線
4e、4f、4g 探針の側面
4h 探針の末端部
5 カンチレバーの基端部
6 カンチレバーホルダ
7 加振用圧電素子
8 レーザ
9 フォトディテクタ
10 変位検出機構
11 サンプル
11a サンプルのエッジ部
12 3軸微動機構
12a 水平方向微動機構
12b 垂直方向微動機構
13 粗動機構
20 垂線
21 ガラス基板
22 クロム薄膜
25、26 探針部
25a、26a 探針先端部
25b、26b 探針末端部
30、31 カーボンナノチューブ
Claims (6)
- 探針先端をサンプル表面に対向するように配置し、任意の測定点において前記探針と前記サンプルを近接または接触させて測定データを取得した後、前記探針と前記サンプルを離間させ、次の測定点に前記探針と前記サンプルを相対的に走査して、再び前記探針と前記サンプルを近接または接触させて測定データを取得する動作を繰り返しながら複数の測定点でサンプル表面の形状または物性を計測する表面性状測定装置の走査方法において、
前記探針と前記サンプルを走査したときに前記サンプル上の凸部に対峙する前記探針の側面を前記探針先端を通る前記サンプル表面への垂線に対して前記探針先端から前記探針末端にかけて前記サンプル上の凸部方向に広がるように前記垂線に対して任意の角度θで傾斜させ、測定点間の距離をΔx、前記探針と前記サンプルの離間量をΔhとした場合に、
Δh>Δx/tanθ
の条件を満たすように前記探針と前記サンプルの離間量を設定することを特徴とする表面性状測定装置の走査方法。 - 探針先端をサンプル表面に対向するように配置し、任意の測定点において前記探針と前記サンプルを近接または接触させて測定データを取得した後、前記探針と前記サンプルを離間させ、次の測定点に前記探針と前記サンプルを相対的に走査して、再び前記探針と前記サンプルを近接または接触させて測定データを取得する動作を繰り返しながら複数の測定点でサンプル表面の形状または物性を計測する表面性状測定装置の走査方法において、
前記探針と前記サンプルを走査したときに前記サンプル上の凸部に対峙する前記探針の側面が多段の傾斜角を有し、少なくとも1段以上の傾斜角が前記探針先端を通る前記サンプル表面への垂線に対して前記探針先端から前記探針末端かけて前記サンプル上の凸部方向に広がるように前記垂線に対して任意の角度で傾斜し、前記垂線に対する前記傾斜角のうち最も大きな角度をθMAXとし、θMAXが前記探針の最先端部の角度ではない場合には、前記最大傾斜角を持つ部分よりも先端側の前記垂線に沿った探針の高さをL、測定点間の距離をΔx、前記探針と前記サンプルの離間量をΔhとした場合に、
Δh>L+Δx/tanθMAX
の条件を満し、
θMAXが前記探針の最先端部の角度の場合にはΔh>Δx/tanθMAXの条件を満たすように前記探針と前記サンプルの離間量を設定することを特徴とする表面性状測定装置の走査方法。 - 前記走査が直線上の走査を含む場合に、1ラインの長さXと1ライン中での等間隔の測定点の数Pを指定して、前期測定点間の距離Δx=X/Pを求め、前記探針と前記サンプルの離間量を設定することを特徴とする請求項1または2に記載の表面性状測定装置の走査方法。
- 前記探針とサンプルの離間量が、測定領域におけるサンプル表面の最大高さ未満である請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の表面性状測定装置の走査方法。
- 前記探針とサンプルの離間量が、Δx/tanθまたはL+Δx/tanθMAXまたはΔx/tanθMAXの1.2倍以下である請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の表面形状測定装置に走査方法。
- 前記探針と前記サンプルを相対的に移動させる制御装置を備え、前記傾斜角θまたは前記θMAXと前記測定点間の距離Δxを含む情報を前記制御装置に入力または自動認識させることで、前記制御装置が前記探針と前記サンプルの離間量を自動的に設定するように構成された、請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の走査方法により動作する表面形状測定装置。
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JP2011026458A JP2012167928A (ja) | 2011-02-09 | 2011-02-09 | 表面性状測定装置及びその走査方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN115480077A (zh) * | 2022-09-23 | 2022-12-16 | 哈尔滨工业大学 | 非接触模式与接触模式协同工作的原子力显微镜控制方法 |
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2011
- 2011-02-09 JP JP2011026458A patent/JP2012167928A/ja active Pending
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