[发明专利]扫描探针显微镜

说明书

提供扫描探针显微镜，可选择性地显示或一同显示测定数据及其差分数据的分布像，能够得到边缘强调像并且提高了用户的便利性。扫描探针显微镜(200)具有悬臂(1)和检测表示悬臂的位移的信号的位移检测器(5)，取得在使探针(99)沿着试样(300)的表面相对地扫描时所获取的测定数据，该扫描探针显微镜(200)还具有：分布像计算单元(40a)，其计算测定数据的一维或二维的第一分布像(201)和测定数据的相邻的数据的差分数据的一维或二维的第二分布像(202)；以及显示控制单元(40b)，其指示分布像计算单元计算第一分布像和第二分布像中的任意一方或双方，并且使规定的显示单元显示所计算出的分布像。

技术领域

本发明涉及一种扫描探针显微镜，其检测试样与探针之间的物理上的相互作用，用于控制试样与探针之间的距离和取得相互作用的物理上的测定数据。

背景技术

扫描探针显微镜(SPM)使探针接近或接触试样表面而测定试样的表面形状和物性。作为扫描探针显微镜的测定模式，存在STM(扫描隧道显微镜)、AFM(扫描原子力显微镜)等多种。关于最常用的AFM，除了(1)检测探针与试样之间的原子力作为悬臂的挠曲、使其保持恒定地测定试样的表面形状的接触模式之外，也公知如下等方法：(2)以下适当地称作“动态力模式(DFM测定模式)”，通过压电元件等使悬臂在谐振频率附近受迫振动，利用在使探针接触或接近试样时探针的振幅根据在两者之间作用的间歇的力而发生变化这一情况来测定试样的形状。

这些扫描探针显微镜检测表示悬臂的位移的信号，根据该信号而使悬臂与试样的表面之间的物理量(力或振动振幅)维持恒定，同时使探针沿着试样的表面相对地扫描，从而取得试样表面形状和悬臂与试样相互作用的物理上的测定数据。

另外，按照高低对例如使用SPM而取得的试样表面的凹凸像(形状像)进行配色，一般表现为低处暗、高处亮。然而，在现有的形状像中，当试样表面包含有大凹凸和小凹凸的情况下，如果对应于大凹凸的高低进行配色，则小凹凸的对比度变小，难以进行观察，另一方面，如果对应于小凹凸的高低进行配色，则大凹凸的对比度超出范围，很难将两者表现在同一像内。

另一方面，以往，在图像处理的领域中使用被称作边缘强调(图像强调)的技术，该技术生成相邻的图像数据的差分图像以便于观察。然而，在扫描探针显微镜的领域中，差分数据仅用于例如去除图像的失真成分以改善图像的精度(参照专利文献1)。这是因为，扫描型探针显微镜的领域中的边缘强调是通过取得利用了误差信号的误差信号像而进行的，该误差信号是AFM中的悬臂的扫描方向的位移信号或DFM中的悬臂的扫描方向的振动振幅的位移信号。

专利文献1：日本特开平11-94851号公报

因此，在想要对现有的扫描探针显微镜的测定数据进行差分以进行边缘强调的情况下，需要使用另外的软件等对所取入的测定数据进行差分处理，并且与测定数据独立地进行画面显示等，作业繁杂并且便利性差。

另外，根据用途，有时想要仅取得测定数据进行显示，有时想要取得差分数据进行显示、或者有时想要在画面上显示测定数据和差分数据双方。对于这样的各种期望，例如如果一概计算差分数据，则存在如下的问题：在不需要差分数据的情况下浪费了计算机的处理，并且处理速度降低。另外，无法应对想要仅在特定的试样或表面形状的情况下选择性地取得差分数据的情况。

而且，迄今未开发出将测定数据和差分数据双方显示在画面上的扫描探针显微镜。

此外，扫描型探针显微镜的领域中的误差信号像在所谓的光杠杆系统中基于由于悬臂的位移检测用的四分割受光单元的受光量变得不均匀而取得的误差信号。换言之，是位移与控制基准之间的偏差，原本在理想情况下是进行控制使得没有该偏差。因此，测定精度提高越多，误差信号像与形状像的差异越小，因此存在如下的问题：随着测定精度提高，变得无法进行边缘强调方法。

发明内容