[发明专利]形状测定装置和形状测定方法

权利要求书

1.一种形状测定装置，包括：

用于支撑针头以使针头能够通过来自测量表面的测量作用力被移动的探针；

用于移动在探针和测量表面之间的相对位置以使针头扫描测量表面的移动单元；

用于检测表示针头相对于探针的位移的大小和方向的针头位移矢量的针头位移矢量检测单元；

用于在通过针头扫描测量表面期间利用第一矢量计算表示探针移动的大小和方向的移动矢量的移动矢量计算单元，该第一矢量通过将针头位移矢量转过由针头与测量表面之间的摩擦力造成的针头位移矢量的变向角度与90度之和后得到的矢量与V/C之积获得，其中C为针头移动的距离，V为速度；和

用于控制移动单元以使探针按照移动矢量移动的移动控制单元。

2.如权利要求1所述的形状测定装置，其中移动矢量计算单元把移动矢量作为所述第一矢量自身来计算。

3.如权利要求1所述的形状测定装置，

其中移动矢量计算单元通过将针头位移矢量转过变向角度所得的并且基本垂直于测量表面取向的矢量与一标量值相乘来计算第二矢量，该标量值通过将从针头位移矢量的量值中减去所述距离C所得的差值与伺服增益系数相乘而获得，并且

其中移动矢量计算单元将所述移动矢量作为第一矢量与第二矢量之和来计算。

4.如权利要求2或3所述的形状测定装置，其中的变向角度是针头和测量表面之间的动态摩擦系数的反正切。

5.如权利要求2或3所述的形状测定装置，其中移动矢量计算单元在针头沿第一方向扫描测量表面上的一条路径时的第一针头位移矢量和在针头沿与第一方向相反的第二方向扫描测量表面上的相同路径时的第二针头位移矢量之间的差值的基础上计算变向角度。

6.如权利要求1所述的形状测定装置，其中，在通过针头扫描测量表面的开始，移动控制单元将探针移动至初始位置，针头在此与测量表面相接触并且针头位移矢量的量值具有预定值，然后沿垂直于在初始位置处的针头位移矢量的方向将探针移动预定距离。

7.如权利要求6所述的形状测定装置，其中距初始位置的所述预定距离被设定为与当探针移动至初始位置时的所述预定值相同的值。

8.一种形状测定方法，包括：

移动在探针和测量表面之间的相对位置以使针头扫描测量表面，针头被支撑以使其能够通过来自测量表面的测量作用力相对于探针发生位移；

计算表示针头相对于探针的位移的大小和方向的针头位移矢量；

在通过针头扫描测量表面期间利用第一矢量计算表示探针移动的大小和方向的移动矢量，该第一矢量通过将针头位移矢量转过由针头与测量表面之间的摩擦力造成的针头位移矢量的变向角度与90度之和后得到的矢量与V/C之积获得，其中C为针头移动的距离，V为速度；并且

移动所述相对位置以使探针按照所述移动矢量移动。

9.如权利要求8所述的形状测定方法，其中所述移动矢量是所述第一矢量自身。

10.如权利要求8所述的形状测定方法，进一步包括：

通过将针头位移矢量转过变向角度所得的并且基本垂直于测量表面取向的矢量与一标量值相乘来计算第二矢量，该标量值通过将从针头位移矢量的量值中减去所述距离C所得的差值与伺服增益系数相乘而获得；并且

将移动矢量作为第一矢量与第二矢量之和来计算。

11.如权利要求9或10所述的形状测定方法，其中的变向角度是针头和测量表面之间的动态摩擦系数的反正切。

12.如权利要求9或10所述的形状测定方法，其中在针头沿第一方向扫描测量表面上的一条路径时的第一针头位移矢量和在针头沿与第一方向相反的第二方向扫描测量表面上的相同路径时的第二针头位移矢量之间的差值的基础上计算变向角度。

13.如权利要求8所述的形状测定方法，其中，在通过针头扫描测量表面的开始，将探针移动至初始位置，针头在此与测量表面相接触并且针头位移矢量的量值具有预定值，然后沿垂直于在初始位置处的针头位移矢量的方向将探针移动预定距离。

14.如权利要求13所述的形状测定方法，其中距初始位置的所述预定距离被设定为与当探针移动至初始位置时的所述预定值相同的值。