[发明专利]扫描型探针显微镜

说明书

提供一种扫描型探针显微镜，其具备：测定光照射部(171)，其向设置于悬臂(15)的可动端的反射面照射光；光检测部(174)，其具有比从反射面反射的反射光的入射区域大的受光面，通过该受光面被分割成了多个区域的受光面来检测该反射光；挠曲量计算部(41)，其基于向多个区域入射的光量的比例来求出悬臂(15)的挠曲量；判定部(42)，其判定悬臂(15)的挠曲的针对悬臂(15)的基端与试样(10)之间的距离的变化量是否为阈值K_th以上；以及受光面移动部(18)，其在变化量比阈值K_th小的情况下，使受光面移动使得抵消变化量。

技术领域

本发明涉及一种通过用探针对试样表面进行扫描来获得该试样表面的信息的扫描型探针显微镜(SPM：Scanning Probe Microscope)。

背景技术

扫描型探针显微镜将微小的探针(Probe)的前端接近试样表面，一边用该探针对试样表面进行扫描一边检测该探针与试样的力学/电磁的相互作用。由此获取到的数据被扫描型探针显微镜用的数据处理装置取入，以供试样表面的形状、物理属性的解析。

图1示出扫描型探针显微镜的主要部分结构。扫描型探针显微镜包括测定部101和控制处理部102。测定部101基于来自控制处理部102的控制信号进行动作，用测定部101获取到的测定数据依次被发送到控制处理部102以供分析。

关于测定部101，作为测定对象的试样110被载置在设置于扫描器112的上方的试样台111上。扫描器112包括：XY扫描器1121，其使试样台111沿着在水平面内彼此正交的X轴、Y轴这两个方向移动；以及Z扫描器1122，其使试样台111沿着与X轴及Y轴正交的Z轴方向(铅垂方向)移动。XY扫描器1121和Z扫描器1122分别由基于来自控制处理部102的控制信号进行动作的压电元件(未图示)驱动。

前端(可动端)具有探针116且具有挠性的悬臂115的基端被固定在扫描器112的上方。为了检测悬臂115的挠曲，在悬臂115的可动端的探针116的背面形成有反射面，另外在其上方设置有包括激光光源1171、半透半反镜1172、反射镜1173以及光检测器1174的光学位移检测部117。在光学位移检测部117中，用半透半反镜1172使从激光光源1171射出的激光向大致垂直下方反射，来照射到悬臂115的反射面。在该反射面上反射的光经由反射镜1173入射到光检测器1174。光检测器1174是具有例如被分割为四份的受光面的四分割光检测器。当悬臂115挠曲时，所述反射面的角度发生变化，向四个分割受光面入射的光量的比例发生变化。来自光检测器1174的输出信号被发送到控制处理部102。控制处理部102对与光检测器1174的多个分割受光面上的受光光量的比例相应的检测信号进行运算处理，来计算悬臂115的挠曲量(即，前端部的位移量)。

作为扫描型探针显微镜的测定模式之一，存在一种接触模式。在该测定模式下，例如利用扫描器112使试样台111上升，一边使试样110表面靠近探针116一边测定悬臂115的挠曲量，由此获取表示试样110表面与悬臂115的基端之间的距离同悬臂115的挠曲量的关系的接近线，另外，一边使试样110表面远离探针116一边测定悬臂115的挠曲量，由此同样地获取释放线(例如专利文献1)。接近线与释放线的组合被称为力曲线。

另外，在扫描型探针显微镜的其它测定模式中存在一种动态模式。在动态模式下，例如一边使悬臂115以规定的频率振动一边以使探针接近试样110表面的状态对该表面进行扫描，由此测定悬臂115的由与试样110的相互作用引起的振动频率的变化(例如专利文献2)。

专利文献1：日本特开2005-283433号公报

专利文献2：日本特开2011-33482号公报

发明内容

发明要解决的问题