試樣的表面形狀的測定方法及裝置的製作方法

2023-05-17 20:04:11

專利名稱：試樣的表面形狀的測定方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及試樣的表面形狀的測定方法及裝置。尤其是，本發明涉及抑制觸針式
輪廓計的針的跳躍的方法及裝置。 本說明書中，用詞"試樣的表面形狀"包含試樣的階梯、膜厚、表面粗糙度的概念。
背景技術：
附圖的圖21表示現有技術的觸針式輪廓計之一例。圖21中，A是探針，其被安裝 在可擺動地安裝於支點B的支承體C的一端。支點B置於支點承受凹部。另外，與支承體C 的另一端鄰接，設置有檢測探針A的垂直方向位移的位移傳感器D。位移傳感器D由根據探 針A的垂直方向位移而產生電信號的差動傳感器構成。另一方面，在支承體C的另一端設 有對探針A施加針壓的針壓產生裝置E。針壓產生裝置E具備線圈F、配置於從線圈F的中 心沿軸方向錯開的位置的高透磁率材料的芯G，利用根據流過線圈F的電流的大小產生的、 將高透磁率材料的芯G引入線圈F的中心的力，向試樣推壓探針A。而且，通過掃描試樣或 圖1的檢測系統，探針A跟蹤試樣表面，根據該表面形狀，繞固定的支點B進行微小的旋轉 運動，通過差動變壓器D檢測該位移，測定試樣的表面形狀或階梯。 在通過這樣的觸針式輪廓計測定柔軟的試樣時，為縮短膜厚檢查時間，要求測定 時間的縮短，且必須增大掃描速度，另一方面，為防止試樣的變形或破損，必須減小將針向 下壓的力。但是，當以小的力進行迅速的掃描時，在圖l那樣的向上的階梯部分，針向上方 跳起，不能進行正確的階梯的測定。 圖2表示針跳躍的例子，表示在試樣的基板上的階梯部探針跳起到空中後，在試 樣面上振動幾次的樣態。圖2的圖表是探針的針壓為0. 15mgf、探針的掃描速度為0. lmm/s 的測定例。試樣與圖1所示的結構相同，橫軸為時間，以60ms開始掃描，以760ms進行70 y m 掃描。在相當於380ms的位置有抗蝕劑膜的端部即階梯，位移自此增加，探針跳起，此後，即 使返回針也還在抗蝕劑膜表面再次跳起，重複振動。探針的跳躍的高度除這些條件外，還依 賴於繞支點的慣性力矩和"支點和探針之間的長度"(例如參照專利文獻1)。
作為解決這樣的探針的跳躍的方法，本申請發明者先前提出了在檢測到探針的跳 躍後增加將探針向下按壓的力，減小跳躍(參照專利文獻1)。這樣的方法中，在保持增加作 用於探針的力的狀態下，等待直至探針的跳躍(在試樣表面上的多次跳躍的振動)完成為 止，此後，使力逐漸返回原來的小值。即，某一定的期間對試樣作用強的力。因此，雖然探針 的跳躍的高度減小，但即使在短時間內也會對試樣作用強的力，在這一點上是不理想的。
專利文獻1 :(日本)特開2006-226964 上述那樣的方法中，例如在光致抗蝕劑等柔軟的試樣的測定中，試樣根據作用於 探針針尖的力即針壓而變形。若這樣的力強時，在該部分試樣變形或破損，不能正確地測定 階梯或膜厚。

發明內容
因此，本發明的目的在於，提供一種試樣的表面形狀的測定方法及裝置，通過在探 針處於空中時僅增加針壓，使其在與試樣再接觸前返回原來的弱的針壓，由此能夠不對試 樣作用強的力地抑制探針的跳躍。 為實現所述目的，根據本發明第一方面，在使探針與被測定試樣的表面接觸，測定 被測定試樣的表面形狀的方法中，其特徵在於， 在短時間內進行控制操作，該控制操作包括由傳感器進行的被測定表面上的探針 的垂直方向的位移的檢測、基於探針的位移檢測的探針的速度及加速度的計算、由探針的 速度及加速度的至少一方的實時的監視進行的探針的跳躍的檢測、對探針的針壓產生裝置 的電流控制，僅在探針處於空中時，增大作用於探針的針壓，在探針再接觸試樣之前使探針 的針壓返回原來狀態。 根據本發明一實施方式，在探針的跳躍的軌跡的頂點附近使作用於探針的針壓返
回原來的值。另外，能夠以ioo微秒進行控制操作。 本發明的方法中，優選的是，在基於探針的位移檢測的探針的速度達到判斷探針 的跳躍的設定值以上時增大作用於探針的針壓，此後，若探針的速度低於所述設定值，則可 以使探針的針壓返回原來的狀態。 該情況下，根據本發明一實施方式，探針的速度的設定值可選定在40iim/s。
取而代之，本發明的方法也可以是，在基於探針的位移檢測的探針的加速度達到 判斷探針的跳躍的設定值以上時增大作用於探針的針壓，此後若探針的加速度低於所述設 定值，則使探針的針壓返回原來的狀態。 根據本發明第二方面提供一種試樣的表面形狀的測定裝置，其特徵在於，其具有
相對於被測定試樣的表面能夠沿垂直方向移動且能夠沿被測定試樣的表面相對 移動的探針； 對探針作用相對於被測定試樣的表面朝向垂直方向的針壓的針壓施加裝置；
檢測探針的垂直方向的位移的檢測裝置； 基於檢測裝置的輸出信號檢測探針的跳躍，同時根據探針的跳躍的檢測控制針壓 施加裝置，對探針的針壓進行增減的控制裝置， 控制裝置在短時間內進行控制操作，以控制抑制探針的跳躍，所述控制操作包括 由檢測裝置進行的探針的垂直方向的位移檢測和基於探針的位移檢測的探針的速度及加 速度的計算、由探針的速度及加速度的至少一方的實時的監視進行的探針的跳躍的檢測、 對探針的針壓產生裝置的電流控制。 本發明的裝置的一實施方式中，控制裝置可構成為以100微秒進行控制操作。
另外，控制裝置可構成為，具備測量來自檢測探針的垂直方向的位移的檢測裝置 的輸出信號的測量器，將該測量器的低通濾波器的時間常數設定為短，能夠追隨實時控制。 該情況下，測量器的低通濾波器的時間常數可設定為100 i！秒。 本發明一實施方式中，控制裝置可構成為，使通過探針的跳躍的控制抑制得到的 探針的位移的時間變化數據通過所希望的截止頻率的低通濾波器，由此抑制探針的跳躍， 並且得到除去了噪音的探針的位移的時間變化數據。 如以上所說明那樣，根據本發明第一方面，在短時間內進行控制操作，該控制操作
4包括由傳感器進行的被測定表面上的探針的垂直方向的位移的檢測、基於探針的位移檢測 的探針的速度及加速度的計算、由探針的速度及加速度的至少一方的實時的監視進行的探 針的跳躍的檢測、對探針的針壓產生裝置的電流控制，僅在探針處於空中時，增大作用於 探針的針壓，在探針再接觸試樣之前使探針的針壓返回原來狀態，由此，不對試樣作用強的 力，不會損傷試樣。 另外，在探針的跳躍軌跡的頂點附近使作用於探針的針壓返回原來的值的情況
下，落到試樣表面時的速度減小，由此，回跳減小，且對試樣的損傷也減小。 另外，通過以10i!秒進行控制操作，可充分追隨探針的垂直方向的位移的實際變化。 另外，本發明的方法中，基於探針的位移檢測的探針的速度和(或)加速度達到判 斷探針的跳躍的設定值以上時，增大作用於探針的針壓，如果此後探針的速度低於所述設 定值，則使探針的針壓返回原來的狀態，由此，可降低探針的跳躍高度，並且當然可減小再 次接觸試樣時的探針的針壓。另外，由於探針朝向試樣表面向下且再次接觸試樣時的速度 減小，所以不會損傷試樣，且針的回跳(再次跳躍)也減小。 本發明第二方面的裝置中，控制裝置在短時間內進行控制操作，以控制抑制探針 的跳躍，所述控制操作包括由檢測裝置進行的探針的垂直方向的位移檢測和基於探針的位 移檢測的探針的速度及加速度的計算、由探針的速度及加速度的至少一方的實時的監視進 行的探針的跳躍的檢測、對探針的針壓產生裝置的電流控制，因此，可大幅度降低探針的跳 躍高度，而且可降低探針再次接觸試樣表面時的針壓及速度，其結果是可提供不對試樣造 成損傷地更準確地進行實際的測定的裝置。


圖1是表示試樣的階梯部的探針的掃描的樣態的概略線圖；
圖2是表示試樣的階梯部的探針的跳躍的樣態的圖表；
圖3是表示實施本發明的裝置的構成的概略局部剖面圖；
圖4是表示圖3的控制裝置的構成之一例的框線圖；
圖5是表示控制裝置的控制迴路的動作的圖； 圖6是表示z方向的初速度為lmm/s的情況下、根據本發明進行控制時的探針跳 躍的軌跡的計算結果(實線)及無控制下的計算結果(點線)的圖表；
圖7是圖6所示的圖表的局部放大圖； 圖8是表示z方向的初速度為0. lmm/s的情況下、根據本發明進行控制時的探針 跳躍的軌跡的計算結果(實線)及無控制下的計算結果(點線)的圖表；
圖9是圖8所示的圖表的局部放大圖； 圖10是表示根據本發明進行控制時的探針跳躍的高度的計算結果(實線)及測
定結果(□)以及無控制的計算結果(點線)及測定結果(〇)的圖表； 圖11是表示根據本發明進行控制時的探針跳躍的距離的計算結果(實線)及測
定結果(□)以及無控制的計算結果(點線)及測定結果(〇)的圖表； 圖12是表示根據本發明進行控制時的探針跳躍的時間的計算結果(實線)及測
定結果(□)以及無控制的計算結果(點線)及測定結果(〇)的圖表；
圖13是將專利文獻1中記載的控制方式的跳躍高度的計算結果(斷線)及測定 結果(■)與圖10所示的圖表重放顯示的圖表； 圖14是表示無控制的探針的Z的時間變化測定例的圖表；
圖15是表示無控制的探針的V的時間變化測定例的圖表；
圖16是表示無控制的探針的力的時間變化測定例的圖表； 圖17是表示在z方向的初速為600nm/ms的情況下根據本發明進行控制時的z時 間變化測定例的圖表； 圖18是表示在z方向的初速為600nm/ms的情況下根據本發明進行控制時的v時 間變化測定例的圖表； 圖19是表示在z方向的初速為110nm/ms的情況下根據本發明進行控制時的z時 間變化測定的另一例的圖表； 圖20是表示在z方向的初速為110nm/ms的情況下根據本發明進行控制時的v時 間變化測定的另一例的圖表；圖21是表示探針式輪廓計的現有例的概略圖。符號說明1固定支承臺2支點3擺動支承棒4探針5針壓施加裝置6檢測裝置7試樣支架8掃描工作檯9被測定試樣10控制裝置11測量器12模擬輸入輸出埠13控制器14計算機裝置15電源
具體實施例方式
下面，參照附圖的圖3 圖20對本發明的實施方式進行說明。
圖3表示本發明的測定裝置之一實施方式，1是固定支承臺，在其上經由支點2設 有擺動支承棒3，在該擺動支承棒3的一端向下安裝有探針4。探針4的尖端由金剛石構成， 另外，尖端的半徑通常為2. 5ym，但也可以比其大或小。另外，在擺動支承棒3的另一端設 有對探針4產生垂直下方的力即施加針壓的力的針壓施加裝置5。該針壓施加裝置5在圖 示例中由從擺動支承棒3的另一端向上方延伸的動作件5a和具有承受動作件5a的孔的線 圈5b構成。在擺動支承棒3的一端的比探針4靠支點2側，設有檢測探針4的垂直方向位移的檢測裝置6，該檢測裝置6由差動變壓器構成，該差動變壓器具備一端固定於擺動支承 棒3的測定件6a和承受測定件6a的另一端即自由端的線圈6b。 另外，在圖3中，7是試樣支架，在其上以相對於探針4能夠以預定的操作速度移動 的方式設置掃描工作檯8，且可在該掃描工作檯8上安裝被測定試樣9。
針壓施加裝置5及檢測探針4的垂直方向的位移的檢測裝置6與控制裝置10連 接，該控制裝置10基於來自檢測裝置6的輸出信號控制針壓施加裝置5的動作。另外，在 圖3的裝置中，也可以構成為將試樣9固定並掃描探針側。 圖4表示圖3所示的控制裝置10的構成之一例，表示用於進行本發明的針跳躍抑 制控制的測量控制系統的構成例。圖4中，能夠由差動變壓器等構成的檢測裝置6即位移傳 感器的輸出由鎖相放大器等測量器11測量。領懂器11將測量到的探針的位移信號作為模 擬信號向模擬輸入輸出埠 12輸出。該模擬輸入輸出埠 12利用由實時0S動作的控制 器13進行控制，取入來自測量器11的模擬信號。利用控制器13的CPU及經由LAN與CPU 連接的計算機裝置14將該信號換算為探針的垂直方向的位移z，並計算該時間微分dz/dt 即探針的位移速度v及2階微分d2z/dt2即探針的加速度a ，根據這些值判斷探針的跳躍。 14是計算機裝置，該計算機裝置14經由LAN與控制器13連接。在控制器13中檢測到探 針的跳躍時，為增加探針的針壓，而增加針壓施加裝置5(圖3)中的線圈5b中流過的電流。 即，經由模擬輸入輸出埠 12將控制線圈5a中流動的電流的模擬電壓信號向與線圈5b連 接的電源15供給，控制該電源15。圖5表示該控制迴路的動作。
下面，對抑制探針4的跳躍的方法進行說明。 僅在探針處於空中時增加力，在與試樣再接觸之前返回本來的弱的力，由此，不對 試樣作用強的力，抑制針的跳躍。 圖6及圖7表示探針的跳躍的計算結果。點線為沒有抑制跳躍的情況，實線為根 據本發明進行抑制控制的情況，圖7的圖表是將圖6的圖表放大表示的圖。
以在探針4的針尖的力為F、以針尖的垂直方向位置為z、以繞支點2的慣性力矩 為I、以從支點2到探針4的針尖的距離為r，將繞支點2的運動方程式進行變形，得到下式。
F = I/r2d2z/dt2 (1) S卩，可以將力F作用的場中的質量看作I/r2的質點的運動。因此，探針4跳躍期 間可看作是在重力場的質點的自由落體運動，若F —定，則d2z/dt2也一定。SP，圖6中點線 (z的軌跡)為拋物線。 另外，以探針4的針尖的z方向即垂直方向的初速(針尖離開試樣表面時的速度) 為v。，假設由支點2支承的可動部分的重心接近支點2時，拋物線的到達高度h、針尖跳躍 的時間(針尖離開試樣表面後到再次返回表面的時間)2t。分別由下式表示。
h = Iv02/2r2F (2)
2t0 = 2Iv0/r2F (3) 圖6及圖7中點線所示的圖表為向探針4的上方的初速度v。為lmm/s、按壓探針 4的力(針壓)F為O. lmgf的結果。橫軸為時間t(秒)。由於可以認為v。與x方向的掃 描速度(參照圖l)相同程度，因而此處設為掃描速度二v。，探針4的x座標為x二v。t。是 I/r2 = 0. 210g的傳感器執行的計算結果。 圖6及圖7中實線的圖表表示探針4開始跳躍後力增加到2mgf，之後，dz/dt為0後，力返回到O. lmgf的情況下的計算結果。通過將施加給探針4的力增加20倍，可知跳躍的高度達到l/20，跳躍的時間(x方向的跳躍的距離)也縮短。該情況下，在本發明一實施方式中，2mgf的強的力僅在探針4處於空中時作用，因此不會損傷試樣9。
如果探針4開始跳躍時作用於探針4的2mgf的強的力在中途不返回原來的弱的力，則向"著地"時的下方向的速度成為與"t = 0的向上方向的速度"相同的值，並且較大，因此，再次大幅度跳起。即，必須減小著地時的z方向的速度(速度的絕對值)|dZ/dt|。因此，在探針4的跳躍的軌跡的頂點，將力返回到原來的弱的值。 圖8及圖9是利用圖6及圖7的計算將初速v。設為圖6及圖7的初速的1/10即100iim/s時的結果。點線圖表是未控制的情況，實線圖表是有控制的本發明的情況。圖9的圖表中放大表示圖8的圖表。通過在軌跡的頂點進行使力返回的控制，探針4的跳躍高度達到1/20。 圖10是將跳躍的高度相對於v。描繪的圖表，v。與掃描速度為相同程度，因此，橫軸表示掃描速度。傳感器的I/r2為0.210g。點線是未控制的情況，實線是根據本發明進行控制時的計算結果。通過本發明的探針的跳躍抑制控制，跳躍的高度為1/20。這是將作用於探針4的力在空中增加到2mgf的例子，但若將其設為例如4mgf，則從式(2)得知，跳躍的高度進而達到1/2。另外，若將傳感器的I/r2設為一半，則跳躍高度也為一半。
圖11是在圖10所示的條件下將探針4的橫方向的跳躍的距離對於掃描速度描繪出的圖，點線圖表為未控制的情況，實線圖表為有控制的本發明情況。根據本發明，跳躍的距離達到1/8左右。 圖12表示在圖10所示的條件下探針4跳躍的時間。通過使用本發明，確認探針4的跳躍時間也縮短為1/8左右。 在以上的計算例中，計算並表示從探針4跳起至返回同樣高度的情形。但是，判斷探針4的跳躍也可以通過dz/dt的值進行。在探針4處於平的區域時，掃描中即使有噪音，其dz/dt也小。因此，只要dz/dt超過某值後，判斷為跳躍，增加力即可。之後，只要在空中dz/dt逐漸減小，達到0左右後返回本來要測定的力的值即可。 另外，跳躍的判斷也可以通過d2Z/dt2進行。根據式(1)，由於在探針處於空中時，d2Z/dt2 = F/(I/r2)，因此，只要監視d2Z/dt2即可進行判斷。若實時監視z並在時間上進行微分，則可以實時監視dz/dt或d2z/dt2。 如圖12所示，如果掃描速度為100iim/s，則根據本發明，跳躍時間為數ms。因此，為了控制該跳躍，就需要在比該跳躍足夠短的時間內循環圖5的控制迴路。在Windows(註冊商標)等通用OS中，圖5的控制迴路的時間延遲數ms左右，因此，應當通過速度更快、時間也準確的實時OS進行控制。由此，可進行例如100 ii s的控制迴路。
為了進行短時間的控制，來自傳感器的信號的時間常數也需要小。在通過鎖相放大器測量差動變壓器的輸出時，在測量器11的最終段，使信號通過低通濾波器，但是，該時間常數也需要設為100i!S左右。由此，可使來自測量器ll的模擬輸出信號追隨實際的z的變化。 輪廓計最終想要的數據如上所述那樣也可以不是時間上敏感的數據。低通濾波器的截止頻率可以為13Hz左右。另外，最終的數據的取入、在監視器上的顯示可以為3ms左右的間隔。因此，只要通過軟體的低通濾波器進行計算處理，將數據間隔拉長，在圖4的計
8算機裝置14的畫面上顯示即可。該計算處理或將數據間隔拉長的處理也可以在圖4的控 制器13及計算機裝置14中任一個進行。
實施例 下面，表示為確認本發明的作用效果而進行的實驗和其結果。 圖14、圖15及圖16分別表示將試樣9置於z = 0附近，使探針4以0. lmgf的力
的設定值從上方向下時的z、v = dz/dt、力F = I/r2d2z/dt2的時間變化的測定結果。將測
定的z進行時間積分，算出v，對通過2階微分得到的d2z/dt2乘以1/一，求取F。得知探針
4在試樣9的表面回跳並振動的樣態。不進行探針4向橫方向的掃描。將該回跳判斷為掃
描時的探針4的跳躍，進行減小回跳即跳躍的實驗。實驗中使用與圖4的結構相同的結構
的測量控制系統。 圖14、圖15及圖16所示的圖表為不進行跳躍抑制控制的情況，鎖相放大器的硬體 的RC的1個低通濾波器的時間常數設定為0. 3ms。這種低通濾波器四級串聯連接，截止頻 率為230Hz。數據的取入、顯示間隔為200iis。在加速度計算前，作為噪音對策，進行移動 平均的平滑化。 圖17及圖18表示對這樣的回跳應用本發明的方法的結果。圖5的控制迴路按 10kHz循環。圖17及圖18的表示間隔拉長，每隔200iis。圖17所示的圖表是z的時間變 化，圖18所示的圖表為v的時間變化。鎖相放大器的硬體的RC的低通濾波器的時間常數 設定為O. lms，截止頻率為700Hz。作為控制程序，在v超過40nm/ms的時刻(5113ms左右) 將力增加到2mgf，之後，在v低於40nm/ms的時刻(5120左右)使力返回0. lmgf。在向z 方向上方的初速度為600nm/ms左右時，跳躍的高度為1700nm左右，這被確認為未進行跳躍 的抑制控制的情況的l/20左右(參照圖IO)。另外，認為在圖17中，在5113ms較小地得出 z是由於傳感器部的擺動支承棒(參照圖3的符號3)的撓曲所引起的。
另外，認為圖17及圖18中看到的振動是由於將探針、支點、位移傳感器芯連接的 擺動支承棒(參照圖3的符號3)的振動所引起的。另外，該實驗中使用的傳感器部的構成 要素的位置關係與圖3不同，使用相對於支點在探針側有力產生部、在其相反側有差動變 壓器的芯的結構。 認為探針處於空中時的振動(5113ms 5144ms之間。約400Hz)是支點和芯之間 的擺動支承棒的撓曲的振動。認為探針處於試樣上時的振動(5144mm以後。約150Hz)是 通過探針和支點之間的擺動支承棒的撓曲振動、使得處於相反側的芯上下振動而引起的振 動。 這些振動是在探針碰觸到試樣時的衝擊所產生的，因此與時間一同衰減。另外，由 於在作為表面形狀的數據取入時，通過截止頻率13Hz左右的軟體的低通濾波器，因此，這 些振動被除去而不會成為問題。 圖19及圖20是z方向的初速度小的情況的例子。控制方法與圖17及圖18的情 況相同。在6325ms以後監視針跳躍。6330ms左右的z的頂部是針的跳躍，跳躍的時間縮 短為5ms左右。在初速110nm/ms左右(從同樣的其它例子，判斷為跳起前的向下的速度的 0. 75倍左右)，跳躍的高度為70nm左右。此後的z的振動是因傳感器部的擺動支承棒的撓 曲振動引起的振動，看到其不斷衰減的樣態。如果使之通過截止頻率13Hz左右的軟體的低 通濾波器，則將不會看到跳躍和振動。
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圖10中匯總表示這樣的測定結果。O為無跳躍的抑制控制的情況的測定結果，□表示根據本發明有控制的情況的測定結果。由於z方向的初速相當於掃描速度，因而圖10的橫軸由掃描速度表示。任一結果都與計算結果大致一致，根據本發明，能夠將跳躍的高度設為1/20。由於將跳躍檢測後作用的力設為20倍的2mgf ，因而跳躍的高度達到1/20，若使該力進一步增加，則跳躍的高度進一步減小。 圖12中描繪表示探針跳躍的時間，O是無跳躍的抑制控制的情況的測定結果，□表示根據本發明有控制的情況的測定結果。 圖11中將相當於掃描速度的"z方向的初速度"與圖12所示的"跳躍時間"相乘的結果作為"x方向的跳躍距離"描繪表示。任一測定結果都與計算結果大致一致，根據本發明，由實驗也顯示了跳躍的時間、距離縮短。 圖13中將專利文獻1中記載的控制方式下的跳躍的高度結合到圖10的數據中由B描繪表示，是由專利文獻1中記載的控制方式再次進行的試驗結果，不是專利文獻1所示的數據。是使用I/r2為0. 114g的傳感器部，無控制的力為0. 05mgf，控制以3ms循環迴路，檢測了跳躍後，增加至2mgf，將其保持一定時間，此後使力逐漸返回0. 05mgf時的測定結果。 對於跳躍的高度h = Iv。72r，，在該條件下，I/(r2F)與圖10的情況相比，其為
(0. 114/0. 05)/(0. 21/0. 1) = 1. 09 S卩，與相同初速下跳躍相比，為1.09倍大。因此，為了可比較高度的減少率，將測定的高度除以1.09進行描繪。另外，由於僅除以1.09，所以實質上也沒有問題。另外，由於將力設為從O. 05mgf至40倍後的2mgf，所以基於專利文獻1中記載的控制方式的有控制的計算值由斷線表示，為點線的1/40。若專利文獻1中記載的控制方式下的由B描繪的測定
結果未達到基於專利文獻1所記載的控制方式的"有控制的計算結果"，則掃描速度小時幾乎不能得到效果。這實質上起因於循環控制迴路的速度慢，但這意味著控制迴路時間很重要。
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權利要求
一種試樣的表面形狀的測定方法，其使探針與被測定試樣的表面接觸，測定被測定試樣的表面形狀，其特徵在於，在短時間內進行控制操作，該控制操作包括由傳感器進行的被測定表面上的探針的垂直方向的位移的檢測、基於探針的位移的檢測的探針的速度及加速度的計算、由探針的速度及加速度的至少一方的實時的監視進行的探針的跳躍的檢測、對探針的針壓產生裝置的電流控制，僅在探針處於空中時，增大作用於探針的針壓，在探針再接觸試樣之前使探針的針壓返回原來的狀態。
2. 如權利要求1所述的試樣的表面形狀的測定方法，其特徵在於，在探針的跳躍軌跡的頂點附近使作用於探針的針壓返回原來的值。
3. 如權利要求1或2所述的試樣的表面形狀的測定方法，其特徵在於，基於探針的位移的檢測的探針的速度達到判斷探針的跳躍的設定值以上時，增大作用於探針的針壓，如果此後探針的速度低於所述設定值，則使探針的針壓返回原來的狀態。
4. 如權利要求1所述的試樣的表面形狀的測定方法，其特徵在於，基於探針的位移的檢測的探針的加速度達到判斷探針的跳躍的設定值以上時，增大作用於探針的針壓，如果此後探針的加速度低於所述設定值，則使探針的針壓返回原來的狀態。
5. —種試樣的表面形狀的測定裝置，其特徵在於，其具有探針，該探針相對於被測定試樣的表面能夠沿垂直方向移動且能夠沿被測定試樣的表面相對移動；針壓施加裝置，該針壓施加裝置使得相對於被測定試樣的表面朝向垂直方向的針壓作用於探針；檢測探針的垂直方向的位移的檢測裝置；控制裝置，該控制裝置基於檢測裝置的輸出信號檢測探針的跳躍，同時根據探針的跳躍的檢測控制針壓施加裝置，對探針的針壓進行增減，控制裝置在短時間內進行控制操作，以控制抑制探針的跳躍，所述控制操作包括由檢測裝置進行的探針的垂直方向的位移的檢測、和基於探針的位移的檢測的探針的速度及加速度的計算、由探針的速度及加速度的至少一方的實時的監視進行的探針的跳躍的檢測、對探針的針壓產生裝置的電流控制。
6. 如權利要求5所述的試樣的表面形狀的測定裝置，其特徵在於，控制裝置具備測量來自檢測探針的垂直方向的位移的檢測裝置的輸出信號的測量器，將該測量器的低通濾波器的時間常數設定為短，能夠追隨實時控制。
7. 如權利要求6所述的試樣的表面形狀的測定裝置，其特徵在於，使通過探針的跳躍控制抑制得到的探針的位移的時間變化數據通過所希望的截止頻率的低通濾波器，由此抑制探針的跳躍，同時得到除去了噪音的探針的位移的時間變化數據。
全文摘要
本發明提供不對試樣作用強的力而能夠抑制探針的跳躍的試樣的表面形狀的測定方法及裝置。在短時間內進行控制操作，該控制操作包括由傳感器進行的被測定表面上的探針的垂直方向的位移的檢測、基於探針的位移檢測的探針的速度及加速度的計算、由探針的速度及加速度的至少一方的實時的監視進行的探針的跳躍的檢測、對探針的針壓產生裝置的電流控制，僅在探針處於空中時，增大作用於探針的針壓，在探針再接觸試樣之前使探針的針壓返回原來的狀態。
文檔編號G01B5/20GK101784862SQ20088010431
公開日2010年7月21日 申請日期2008年7月11日 優先權日2007年7月13日
發明者水谷直樹 申請人:株式會社愛發科