[发明专利]扫描型探针显微镜

说明书

提供一种能够使探针的相对速度变快，并且难以对样品的表面形状的测量结果产生噪声的扫描型探针显微镜。在向X方向以及与X方向相反的方向往返移动时，在切换探针的相对移动的方向时(开始位置P1以及折返位置P2)，使相对速度逐渐地降低之后切换方向，在切换后使相对速度逐渐地上升，防止探针的相对速度急剧地变化。在向Y方向以及与Y方向相反的方向位移移动时(开始位置P1以及折返位置P2)，使探针的相对速度逐渐地上升后，使相对速度逐渐地降低，由此防止探针的相对速度急剧地变化。

技术领域

本发明涉及通过使探针沿着样品表面相对移动而用于测量样品的表面形状的扫描型探针显微镜。

背景技术

在扫描型探针显微镜中，相对于载置在位移台上的样品的表面，通过使探针在XY平面内相对移动并进行扫描，在其扫描中检测作用于探针与样品表面之间的物理量(隧道电流或者原子力等)的变化。而且为了使扫描中的上述物理量保持恒定而反馈控制探针在Z方向的相对位置，由此能够基于该反馈量测量样品的表面形状(例如，参照下述专利文献1)。

图8是用于说明使探针在样品的表面上相对移动时的、以往的方案的概略图。图9A以及图9B是示出使图8的方案的探针相对移动时的时间与探针的相对位置的关系的图，图9A示出X方向上的探针的相对位置，图9B示出Y方向上的探针的相对位置。

如图8所示，在使探针在样品的表面上相对移动时，交替地重复以下动作：使探针在X方向(去路)以及与X方向相反的方向(回路)相对移动，由此在1行上往返移动的动作；以及使探针在Y方向上逐个像素地相对移动，由此进行位移移动的动作。由此检测各行中往返移动中的物理量，使用分别在去路以及回路检测出的物理量来调整反馈量。

如图9A所示，探针向X方向的相对速度在去路以及回路中均为恒定。即，从开始位置P1开始向X方向相对移动的探针，开始后不久以恒定速度在去路上相对移动，相对移动的方向在折返位置P2处切换为相反方向。此时探针从相对移动的方向切换后不久以恒定速度在回路上相对移动，向开始位置P1返回。像这样地，通过交替地切换以恒定速度相对移动的探针的相对移动的方向，使探针在各行上相对地往返移动。

如图9B所示，每当在X方向以及与X方向相反的方向往返移动的探针返回到开始位置P1时，就逐个像素地进行探针向Y方向的移动。从开始位置P1开始向Y方向相对移动的探针，开始后不久以恒定速度相对移动，如果相对移动了1个像素则停止相对移动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4432806号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

扫描型探针显微镜中探针的相对速度(扫描速度)一般较慢，为了测量样品整体的表面形状需要几分钟的时间。因此，期望是如下这样的构成：使扫描型探针显微镜中探针的相对速度变快，能够以更短时间测量样品的表面形状。

但是，在使探针的相对速度变快的情况下，在开始位置P1或折返位置P2处，存在容易对样品的表面形状的测量结果产生噪声(干扰)这样的问题。作为其原因，认为是因为探针的相对速度在开始位置P1或折返位置P2处不连续。

即，关于探针向X方向的相对移动，在开始位置P1以及折返位置P2处，因为在探针相对地急停的同时开始向相反方向移动，探针的相对速度急剧地变化。此外，关于探针向Y方向的相对移动，探针的相对速度也在开始位置P1急剧地变化。由于这样的探针的相对速度急剧的变化，在开始位置P1以及折返位置P2因位移台的共振频率而变得容易振动，因此容易发生周期性的噪声。

本发明是鉴于上述情况而提出，目的在于提供一种能够使探针的相对速度变快并且难以对样品的表面形状的测量结果产生噪声的扫描型探针显微镜。

用于解决上述技术问题的方案