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JP5904751B2 - Scanning probe microscope and phase adjustment method thereof - Google Patents

Scanning probe microscope and phase adjustment method thereof Download PDF

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JP5904751B2 JP2011227115A JP2011227115A JP5904751B2 JP 5904751 B2 JP5904751 B2 JP 5904751B2 JP 2011227115 A JP2011227115 A JP 2011227115A JP 2011227115 A JP2011227115 A JP 2011227115A JP 5904751 B2 JP5904751 B2 JP 5904751B2
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Description

本発明は、走査型プローブ顕微鏡に関する。   The present invention relates to a scanning probe microscope.

走査型プローブ顕微鏡(SPM)は、機械的探針を走査しながら試料表面の情報を取得してマッピング表示する走査型顕微鏡の総称である。SPMには、走査型トンネリング顕微鏡(STM)、原子間力顕微鏡(AFM)、走査型磁気力顕微鏡(MFM)、走査型近接場光顕微鏡(SNOM)などがある。   A scanning probe microscope (SPM) is a general term for a scanning microscope that acquires information on the surface of a sample while scanning a mechanical probe and displays the mapping. The SPM includes a scanning tunneling microscope (STM), an atomic force microscope (AFM), a scanning magnetic force microscope (MFM), a scanning near-field light microscope (SNOM), and the like.

AFMは、SPMの中で最も広く使用されており、機械的探針をその自由端にもつカンチレバーと、カンチレバーの変位を検出する光学式変位センサーと、機械的探針と試料を相対的に走査する走査機構を主要な要素として備えている。その光学式変位センサーには、構成が簡単でありながら検出感度が高いことから、光てこ式の光学式変位センサーが最も広く使われている。この光てこ式の光学式変位センサーは、カンチレバー上に直径が数μmから数十μmの光束を照射し、カンチレバーの反りの変化に応じた反射光の反射方向の変化を二分割光ディテクタなどによりとらえることにより、カンチレバーの自由端にある機械的探針の動作を反映した電気信号を出力する。AFMは、走査機構によって、光学式変位センサーの出力が一定になるように機械的探針と試料の間の相対距離をZ方向に制御しながら機械的探針と試料の間の相対位置をXY方向に走査することにより、試料表面の凹凸の状態をマッピングしてコンピュータのモニター上に表示する。   AFM is the most widely used SPM, and cantilever with a mechanical probe at its free end, optical displacement sensor that detects the displacement of the cantilever, and relative scanning of the mechanical probe and the sample. A scanning mechanism is provided as a main element. Since the optical displacement sensor has a simple configuration and high detection sensitivity, an optical lever type optical displacement sensor is most widely used. This optical lever type optical displacement sensor irradiates a light beam with a diameter of several μm to several tens of μm on the cantilever, and changes the reflection direction of the reflected light according to the change of the cantilever warp by using a two-part optical detector or the like By capturing it, an electrical signal reflecting the operation of the mechanical probe at the free end of the cantilever is output. In the AFM, the relative position between the mechanical probe and the sample is set to XY while the relative distance between the mechanical probe and the sample is controlled in the Z direction so that the output of the optical displacement sensor becomes constant by the scanning mechanism. By scanning in the direction, the uneven state of the sample surface is mapped and displayed on a computer monitor.

AFMでは、カンチレバーを振動させ、その振動特性から試料と探針の間に働く相互作用を検出する方式(ACモード)を採用することが多い。それは、試料と探針の間に働く力を通常の方式(コンタクトモードと呼ばれる)に比べて弱く保つことができる利点があるからである。このACモードAFMでは、試料と探針の間に働く相互作用により生じるカンチレバーの振動すなわち変位の振幅変化や位相変化の一方を検出し、その検出結果に基づいて試料の表面形状を測定している。   AFM often employs a method (AC mode) in which a cantilever is vibrated and an interaction between a sample and a probe is detected from its vibration characteristics. This is because there is an advantage that the force acting between the sample and the probe can be kept weak compared to the normal method (called contact mode). In this AC mode AFM, the vibration of the cantilever caused by the interaction between the sample and the probe, that is, one of amplitude change or phase change of the displacement is detected, and the surface shape of the sample is measured based on the detection result. .

特開2008−232984号公報は、この種のACモードAFMのひとつを開示している。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-232984 discloses one such AC mode AFM.

ACモードAFMにおいては、試料と探針の間に働く相互作用が斥力の領域において振動状態の変化(振幅変化や位相変化)を検出し、それに基づいて画像形成することが多い。カンチレバーの変位の振幅は、試料と探針の間の斥力が大きくなるにつれて減少する。またカンチレバーの変位の位相は、斥力が大きくなるにつれて進む。   In the AC mode AFM, the interaction between the sample and the probe often detects a change in vibration state (amplitude change or phase change) in a repulsive region, and an image is formed based on the change. The amplitude of the cantilever displacement decreases as the repulsive force between the sample and the probe increases. The phase of the cantilever displacement advances as the repulsion increases.

検出感度を考えた場合、カンチレバーの変位の振幅の変化量はカンチレバーの共振周波数近傍が最も大きい。このため、カンチレバーの変位の振幅の変化に基づいて制御するAM方式(振幅変調方式)では、カンチレバーの振動周波数はカンチレバーの共振周波数近傍に設定される。またカンチレバーの変位の位相の変化に基づいて制御するPM方式(位相変調方式)においても、カンチレバーの共振周波数近傍が最も検出感度が高い。   When considering the detection sensitivity, the amount of change in the amplitude of the displacement of the cantilever is the largest in the vicinity of the resonance frequency of the cantilever. For this reason, in the AM method (amplitude modulation method) that is controlled based on the change in amplitude of the displacement of the cantilever, the vibration frequency of the cantilever is set in the vicinity of the resonance frequency of the cantilever. Also in the PM method (phase modulation method) that is controlled based on the change in the phase of the displacement of the cantilever, the detection sensitivity is highest near the resonance frequency of the cantilever.

カンチレバーの変位の位相の変化、すなわち試料と探針が接触したことに起因して発生する位相差は、ロックインアンプ等の位相検波回路によって検出される。この位相検波回路は、位相信号としてAcosφを出力する。ここで、Aは、カンチレバーの変位信号の振幅、φは、カンチレバーの変位信号と加振信号に同期した同期信号(参照信号と呼ぶこともある)との位相差である。   A change in phase of the displacement of the cantilever, that is, a phase difference generated due to the contact between the sample and the probe is detected by a phase detection circuit such as a lock-in amplifier. This phase detection circuit outputs A cos φ as a phase signal. Here, A is the amplitude of the displacement signal of the cantilever, and φ is the phase difference between the displacement signal of the cantilever and a synchronization signal (sometimes referred to as a reference signal) synchronized with the excitation signal.

特開2008−232984号公報JP 2008-232984 A

しかしながら特開2008−232984号公報に開示されるような従来のACモードAFMは以下に述べる問題を抱えている。   However, the conventional AC mode AFM as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-232984 has the following problems.

カンチレバーの変位信号と加振信号に同期した同期信号との位相差φは、試料と探針が接触していなくても、ある値をもつ。まず、カンチレバーをその機械的共振周波数で振動させるため、変位信号と同期信号との間には確実にπ/2の位相差が生じる。それに加えて、カンチレバーの機械的共振周波数にカンチレバーの個体差があるためにカンチレバーを振動させる周波数が変化し、カンチレバーを振動させる圧電素子やカンチレバーを保持するホルダの機械振動特性に起因する予測できない位相差が生じてしまう。つまり、カンチレバーの変位信号と加振信号と同期した同期信号との位相差には、試料と探針が接触していない状態であっても、予測できない位相差の初期値が存在する。位相信号Acosφは、φの初期値によって、φの変化に対する信号の変化量すなわち検出感度が変化する。その結果、従来のACモードAFMにおいては、カンチレバーを交換するたびに検出感度が変化してしまう。   The phase difference φ between the displacement signal of the cantilever and the synchronization signal synchronized with the excitation signal has a certain value even if the sample and the probe are not in contact. First, since the cantilever is vibrated at its mechanical resonance frequency, a phase difference of π / 2 is surely generated between the displacement signal and the synchronization signal. In addition, the frequency at which the cantilever vibrates changes due to individual differences in the mechanical resonance frequency of the cantilever, and it is unpredictable due to the mechanical vibration characteristics of the piezoelectric element that vibrates the cantilever and the holder that holds the cantilever. A phase difference will occur. That is, the phase difference between the displacement signal of the cantilever and the synchronization signal synchronized with the excitation signal has an unpredictable initial value of the phase difference even when the sample and the probe are not in contact. The phase signal Acosφ has a signal change amount with respect to a change in φ, that is, a detection sensitivity, depending on the initial value of φ. As a result, in the conventional AC mode AFM, the detection sensitivity changes every time the cantilever is replaced.

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、カンチレバーの交換のたびに生じる位相検出の検出感度の変化を容易に補正し得る走査型プローブ顕微鏡を提供することである。   The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a scanning probe microscope capable of easily correcting a change in detection sensitivity of phase detection that occurs every time a cantilever is replaced. It is.

本発明による走査型プローブ顕微鏡は、自由端に探針をもつカンチレバーと、前記探針と試料を三次元的に相対的に移動させる走査部と、加振信号に基づいて前記カンチレバーを振動させる加振部と、前記カンチレバーの変位を検出し、その変位を表す変位信号を出力する変位検出部と、前記加振信号と前記変位信号の位相差の情報を含む位相信号を生成する位相検出部とを備えている。前記位相検出部は、前記探針と前記試料が接触していない状態において存在する初期位相差をキャンセルする位相オフセットを前記位相差に与える位相調整部を有している。走査型プローブ顕微鏡はさらに、前記位相オフセットの情報を入力する入力部と、前記位相信号を表示する位相表示部とを備えている。前記位相調整部は、前記入力部によって入力された前記情報に従って前記位相オフセットを前記位相差に与える。 A scanning probe microscope according to the present invention includes a cantilever having a probe at a free end, a scanning unit that relatively moves the probe and the sample three-dimensionally, and an addition that vibrates the cantilever based on an excitation signal. A vibration detection unit, a displacement detection unit that detects displacement of the cantilever and outputs a displacement signal representing the displacement, and a phase detection unit that generates a phase signal including information on a phase difference between the excitation signal and the displacement signal. It has. The phase detection unit includes a phase adjustment unit that gives the phase difference a phase offset that cancels an initial phase difference that exists when the probe and the sample are not in contact with each other. The scanning probe microscope further includes an input unit for inputting the phase offset information and a phase display unit for displaying the phase signal. The phase adjustment unit gives the phase offset to the phase difference in accordance with the information input by the input unit.

本発明によれば、カンチレバーの交換のたびに生じる位相検出の検出感度の変化を容易に補正し得る走査型プローブ顕微鏡が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the scanning probe microscope which can correct | amend easily the change of the detection sensitivity of the phase detection which arises whenever replacement | exchange of a cantilever is provided.

第一実施形態の走査型プローブ顕微鏡の構成を示している。The structure of the scanning probe microscope of 1st embodiment is shown. 図1の信号処理部における信号の流れを示している。The signal flow in the signal processing part of FIG. 1 is shown. 第一実施形態の変形例による図1の信号処理部における信号の流れを示している。The signal flow in the signal processing part of Drawing 1 by the modification of a first embodiment is shown. −Asinφとφの関係を示したグラフである。-A graph showing the relationship between Asin φ and φ. 第二実施形態の走査型プローブ顕微鏡の構成を示している。The structure of the scanning probe microscope of 2nd embodiment is shown. 第三実施形態の走査型プローブ顕微鏡の構成を示している。The structure of the scanning probe microscope of 3rd embodiment is shown. 図6の信号処理部における信号の流れを示している。7 shows a signal flow in the signal processing unit of FIG. 6.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

<第一実施形態>
本実施形態の走査型プローブ顕微鏡の構成を図1に示す。図1に示すように、走査型プローブ顕微鏡は、自由端に探針11をもつカンチレバー12を有している。このカンチレバー12は、試料19に正対するようにホルダ13に保持され得る。
<First embodiment>
The configuration of the scanning probe microscope of the present embodiment is shown in FIG. As shown in FIG. 1, the scanning probe microscope has a cantilever 12 having a probe 11 at a free end. The cantilever 12 can be held by the holder 13 so as to face the sample 19.

走査型プローブ顕微鏡はまた、カンチレバー12の変位を検出し、その変位を表す変位信号を出力する変位検出部15を有している。変位検出部15は、光てこ式の光学式変位センサーで構成されており、カンチレバー12の背面に集束されたレーザ光を照射するレーザ光源16と、カンチレバー12の背面から反射されたレーザ光を受ける分割ディテクタ17と、分割ディテクタ17の出力からカンチレバー12の変位信号を生成する演算アンプ18から構成されている。   The scanning probe microscope also has a displacement detector 15 that detects the displacement of the cantilever 12 and outputs a displacement signal representing the displacement. The displacement detection unit 15 includes an optical lever type optical displacement sensor, and receives a laser light source 16 that irradiates a laser beam focused on the back surface of the cantilever 12 and a laser beam reflected from the back surface of the cantilever 12. The division detector 17 and an operational amplifier 18 that generates a displacement signal of the cantilever 12 from the output of the division detector 17 are configured.

走査型プローブ顕微鏡はまた、加振信号に基づいてカンチレバー12を振動させる加振部14を有している。加振部14は、たとえば、ホルダ13に設けられている。加振部14は、たとえば圧電素子で構成され、カンチレバー12をその機械的共振周波数近傍の周波数で所定の振幅で振動させ得る。   The scanning probe microscope also has a vibration unit 14 that vibrates the cantilever 12 based on the vibration signal. The vibration part 14 is provided in the holder 13, for example. The vibration unit 14 is made of, for example, a piezoelectric element, and can vibrate the cantilever 12 with a predetermined amplitude at a frequency near its mechanical resonance frequency.

走査型プローブ顕微鏡はまた、試料19と探針11を三次元的に相対的に移動させる走査部20を有している。走査部20は、Zスキャナ21とXYスキャナ22から構成されている。Zスキャナ21はXYスキャナ22上に配置されており、Zスキャナ21上には、図示しない試料台を介して試料19が載置され得る。Zスキャナ21は、Zドライバ23により駆動され、探針11に対して試料19をZ方向に移動させ得る。またXYスキャナ22は、XYドライバ24により駆動され、探針11に対して試料19をXY方向に移動させ得る。   The scanning probe microscope also includes a scanning unit 20 that relatively moves the sample 19 and the probe 11 in three dimensions. The scanning unit 20 includes a Z scanner 21 and an XY scanner 22. The Z scanner 21 is disposed on the XY scanner 22, and the sample 19 can be placed on the Z scanner 21 via a sample table (not shown). The Z scanner 21 is driven by a Z driver 23 and can move the sample 19 in the Z direction with respect to the probe 11. The XY scanner 22 is driven by an XY driver 24 and can move the sample 19 in the XY direction with respect to the probe 11.

走査型プローブ顕微鏡はまた、Zドライバ23とXYドライバ24を制御するコントローラ25と、試料19の表面の画像を形成するホストコンピュータ28を有している。コントローラ25は、試料19の表面に沿って探針11を二次元的に走査するためのXY走査信号と、探針11と試料19の間の距離を制御するためのZ制御信号を生成し得る。コントローラ25は、後述する振幅信号と位相信号の一方を選択してZ制御部27に供給する選択部26と、選択部26から供給される信号に基づいてZ制御信号を生成するZ制御部27を有している。ホストコンピュータ28は、コントローラ25で生成されるXY走査信号とZ制御信号を用いて試料19の表面の画像を形成し得る。ホストコンピュータ28は、後述する位相オフセットの情報を入力設定するための入力部29を有している。   The scanning probe microscope also includes a controller 25 that controls the Z driver 23 and the XY driver 24, and a host computer 28 that forms an image of the surface of the sample 19. The controller 25 can generate an XY scanning signal for two-dimensionally scanning the probe 11 along the surface of the sample 19 and a Z control signal for controlling the distance between the probe 11 and the sample 19. . The controller 25 selects one of an amplitude signal and a phase signal, which will be described later, and supplies the selected control signal to the Z control unit 27. The Z control unit 27 generates a Z control signal based on the signal supplied from the selection unit 26. have. The host computer 28 can form an image of the surface of the sample 19 using the XY scanning signal and the Z control signal generated by the controller 25. The host computer 28 has an input unit 29 for inputting and setting phase offset information, which will be described later.

走査型プローブ顕微鏡はまた、加振部14に加振信号を供給するとともに、変位検出部15から出力される変位信号から振幅信号と位相信号を生成する信号処理部30を有している。信号処理部30は、信号発生器31と振幅検出部32と振幅表示部33と位相検出部34と位相表示部36を有している。   The scanning probe microscope also includes a signal processing unit 30 that supplies an excitation signal to the excitation unit 14 and generates an amplitude signal and a phase signal from the displacement signal output from the displacement detection unit 15. The signal processing unit 30 includes a signal generator 31, an amplitude detection unit 32, an amplitude display unit 33, a phase detection unit 34, and a phase display unit 36.

信号発生器31は、たとえば、カンチレバー12をその機械的共振周波数近傍の周波数で所定の振幅で振動させる加振信号を出力する。信号発生器31はまた、加振信号に同期した同期信号を位相検出部34に出力する。この同期信号は、加振信号と同一の周波数で同位相のたとえば方形波信号(ロジック信号)で構成され得る。   The signal generator 31 outputs an excitation signal that vibrates the cantilever 12 with a predetermined amplitude at a frequency near its mechanical resonance frequency, for example. The signal generator 31 also outputs a synchronization signal synchronized with the excitation signal to the phase detection unit 34. This synchronization signal can be composed of, for example, a square wave signal (logic signal) having the same frequency and the same phase as the excitation signal.

振幅検出部32は、変位検出部15から供給されるカンチレバー12の変位信号の振幅を表す振幅信号を生成し、これを振幅表示部33とコントローラ25に出力する。   The amplitude detection unit 32 generates an amplitude signal representing the amplitude of the displacement signal of the cantilever 12 supplied from the displacement detection unit 15, and outputs this to the amplitude display unit 33 and the controller 25.

振幅表示部33は、振幅検出部32から供給される振幅信号を表示し得る。振幅表示部33は、たとえばデジタルメータやアナログメータ、オシロスコープなどの信号の電圧値を表示する表示器で構成され得る。振幅表示部33は、たとえば、振幅信号の値すなわち振幅値を表示する。振幅表示部33は、ホストコンピュータ28のモニターで代用することも可能である。   The amplitude display unit 33 can display the amplitude signal supplied from the amplitude detection unit 32. The amplitude display unit 33 can be configured by a display that displays a voltage value of a signal such as a digital meter, an analog meter, or an oscilloscope. For example, the amplitude display unit 33 displays the value of the amplitude signal, that is, the amplitude value. The amplitude display unit 33 can be replaced by a monitor of the host computer 28.

位相検出部34は、変位検出部15から供給されるカンチレバー12の変位信号と信号発生器31から供給される同期信号の位相差の情報を含む位相信号を生成し、これを位相表示部36とコントローラ25に出力する。同期信号と加振信号は周波数と位相が同じであるので、変位信号と同期信号の位相差は、変位信号と加振信号の位相差と等価である。   The phase detection unit 34 generates a phase signal including information on the phase difference between the displacement signal of the cantilever 12 supplied from the displacement detection unit 15 and the synchronization signal supplied from the signal generator 31, and generates the phase signal as a phase display unit 36. Output to the controller 25. Since the synchronization signal and the excitation signal have the same frequency and phase, the phase difference between the displacement signal and the synchronization signal is equivalent to the phase difference between the displacement signal and the excitation signal.

位相検出部34は、信号発生器31から供給される同期信号の位相を調整し得る位相調整部35を備えている。位相調整部35は、コントローラ25から供給される位相オフセット指令によって指示される所定の位相オフセットを同期信号の位相に与え得る。言い換えれば、位相調整部35は、変位信号と同期信号の位相差に所定の位相オフセットを与え得る。位相検出部34は、位相オフセットが与えられた同期信号と変位信号との位相差の情報を含む位相信号を生成して出力する。位相オフセットが与えられた同期信号と変位信号との位相差は、変位信号と同期信号の位相差に位相オフセットを与えたものと等価である。所定の位相オフセットは、ホストコンピュータ28の入力部29によって、探針11と試料19が接触していない状態において存在する初期位相差をキャンセルするように入力設定される。つまり、位相調整部35は、初期位相差をキャンセルする位相オフセットを変位信号と同期信号の位相差に与える。   The phase detection unit 34 includes a phase adjustment unit 35 that can adjust the phase of the synchronization signal supplied from the signal generator 31. The phase adjustment unit 35 can give a predetermined phase offset indicated by the phase offset command supplied from the controller 25 to the phase of the synchronization signal. In other words, the phase adjustment unit 35 can give a predetermined phase offset to the phase difference between the displacement signal and the synchronization signal. The phase detector 34 generates and outputs a phase signal including information on the phase difference between the synchronization signal to which the phase offset is given and the displacement signal. The phase difference between the synchronization signal to which the phase offset is given and the displacement signal is equivalent to the phase difference given to the phase difference between the displacement signal and the synchronization signal. The predetermined phase offset is input and set by the input unit 29 of the host computer 28 so as to cancel the initial phase difference existing when the probe 11 and the sample 19 are not in contact with each other. That is, the phase adjustment unit 35 gives a phase offset for canceling the initial phase difference to the phase difference between the displacement signal and the synchronization signal.

位相表示部36は、位相検出部34から供給される位相信号を表示し得る。位相表示部36は、たとえばデジタルメータやアナログメータ、オシロスコープなどの信号の電圧値を表示する表示器で構成され得る。位相表示部36は、たとえば、位相信号の値を表示する。位相表示部36は、ホストコンピュータ28のモニターで代用することも可能である。   The phase display unit 36 can display the phase signal supplied from the phase detection unit 34. The phase display unit 36 may be configured by a display that displays a voltage value of a signal such as a digital meter, an analog meter, or an oscilloscope. The phase display unit 36 displays the value of the phase signal, for example. The phase display unit 36 can be replaced with a monitor of the host computer 28.

ここで、信号処理部30における信号の流れについて図2を参照しながら説明する。   Here, a signal flow in the signal processing unit 30 will be described with reference to FIG.

加振信号をAsinωtとおく。ここで、Aは、加振信号の振幅、ωは、加振信号の角振動数、tは時間である。ωは、カンチレバー12の共振周波数をfとすると、2π・fとほぼ等しい値をもつ。 Let the vibration signal be A 0 sin ω 0 t. Here, A 0 is the amplitude of the vibration signal, ω 0 is the angular frequency of the vibration signal, and t is time. ω 0 has a value approximately equal to 2π · f 0 where the resonance frequency of the cantilever 12 is f 0 .

同期信号は、加振信号と同一の周波数(すなわち角振動数ω)で同位相のたとえば方形波信号とする。 The synchronization signal is, for example, a square wave signal having the same frequency (that is, angular frequency ω 0 ) and the same phase as the excitation signal.

カンチレバー12の変位信号をAsin(ωt+φ+φ)とおく。ここで、Aは、変位信号の振幅、φは、探針11と試料19が接触していない状態で存在する変位信号の初期位相差、φは、探針11と試料19が接触したことに起因して発生する変位信号の位相差である。探針11と試料19が接触していないとき、φは0である。 The displacement signal of the cantilever 12 is set as Asin (ω 0 t + φ 0 + φ). Here, A is the amplitude of the displacement signal, φ 0 is the initial phase difference of the displacement signal that exists when the probe 11 and the sample 19 are not in contact, and φ is that the probe 11 and the sample 19 are in contact with each other. The phase difference of the displacement signal generated due to the above. When the probe 11 and the sample 19 are not in contact, φ is zero.

振幅検出部32は、カンチレバー12の変位信号Asin(ωt+φ+φ)の振幅Aを検出し、その振幅を表す振幅信号Aを出力する。 The amplitude detector 32 detects the amplitude A of the displacement signal Asin (ω 0 t + φ 0 + φ) of the cantilever 12 and outputs an amplitude signal A representing the amplitude.

位相調整部35は、位相オフセット指令に基づいて、同期信号の位相に位相オフセットψを与える。すなわち、位相調整部35は、同期信号の位相をψだけシフトさせる。これは、カンチレバー12の変位信号と同期信号(つまり加振信号)の位相差に、位相オフセット−ψを与えることと等価である。位相検出部34は、カンチレバー12の変位信号Asin(ωt+φ+φ)と位相オフセットψが与えられた同期信号との位相差の情報を含む位相信号Acos(φ+φ−ψ)を生成して出力する。 The phase adjustment unit 35 gives the phase offset ψ 0 to the phase of the synchronization signal based on the phase offset command. That is, the phase adjustment unit 35 shifts the phase of the synchronization signal by ψ 0 . This is equivalent to giving a phase offset −φ 0 to the phase difference between the displacement signal of the cantilever 12 and the synchronization signal (ie, the excitation signal). The phase detector 34 receives a phase signal Acos (φ 0 + φ−ψ 0 ) including information on the phase difference between the displacement signal Asin (ω 0 t + φ 0 + φ) of the cantilever 12 and the synchronization signal given the phase offset ψ 0. Generate and output.

次に位相調整の手順について説明する。   Next, the phase adjustment procedure will be described.

探針11と試料19が接触していない状態において、まず、信号発生器31から加振信号Asinωtを出力させる。これと同時に、信号発生器31から、加振信号と同一の周波数(角振動数ω)で同位相の方形波信号を出力させる。 In a state where the probe 11 and the sample 19 are not in contact with each other, first, an excitation signal A 0 sin ω 0 t is output from the signal generator 31. At the same time, the signal generator 31 outputs a square wave signal having the same frequency (angular frequency ω 0 ) as that of the excitation signal.

次に、ホストコンピュータ28の入力部29において、同期信号に与える位相オフセットψを入力設定する。このときに設定する位相オフセットψは任意の値でかまわない。位相調整部35は、位相オフセット指令に基づいて、同期信号の位相をψだけシフトさせる。位相検出部34は、カンチレバー12の変位信号Asin(ωt+φ+φ)と位相オフセットψが与えられた同期信号との位相差の情報を含む位相信号Acos(φ+φ−ψ)を生成して出力する。位相表示部36は、位相信号Acos(φ+φ−ψ)の値を表示する。ここでφは、探針11と試料19が接触していない現状態では0である。したがって、位相表示部36には、Acos(φ−ψ)の値が表示される。 Next, the input unit 29 of the host computer 28 inputs and sets the phase offset ψ 0 to be given to the synchronization signal. The phase offset ψ 0 set at this time may be an arbitrary value. The phase adjustment unit 35 shifts the phase of the synchronization signal by ψ 0 based on the phase offset command. The phase detector 34 receives a phase signal Acos (φ 0 + φ−ψ 0 ) including information on the phase difference between the displacement signal Asin (ω 0 t + φ 0 + φ) of the cantilever 12 and the synchronization signal given the phase offset ψ 0. Generate and output. The phase display unit 36 displays the value of the phase signal Acos (φ 0 + φ−ψ 0 ). Here, φ is 0 in the current state where the probe 11 and the sample 19 are not in contact. Therefore, the phase display unit 36 displays the value of Acos (φ 0 −ψ 0 ).

次に、位相表示部36に表示されたAcos(φ−ψ)の値をモニターしながら、Acos(φ−ψ)の値が最大値すなわちAになるように、ホストコンピュータ28の入力部29において位相オフセットψを調整する。その結果、位相オフセットψはφに等しく設定される。つまり、初期位相差φがキャンセルされる。 Then, while monitoring the value of Acos displayed in the phase distribution display section 36 (φ 0 0), as the value of Acos (φ 0 0) becomes a maximum value, that is A, the host computer 28 The input unit 29 adjusts the phase offset ψ 0 . As a result, the phase offset ψ 0 is set equal to φ 0 . In other words, the initial phase difference φ 0 is canceled.

この調整後においては、位相検出部34から出力される位相差φの情報を含む位相信号は、Acosφとなる。   After this adjustment, the phase signal including information on the phase difference φ output from the phase detector 34 is Acos φ.

以上より、本実施形態の走査型プローブ顕微鏡および位相調整方法によれば、探針11と試料19が接触していない状態で存在する初期位相差φを容易にキャンセルすることができる。言い換えれば、カンチレバー12の交換のたびに生じる位相検出の検出感度の変化を容易に補正することができる。その結果、探針11と試料19が接触することに起因して発生する位相差φの情報を含む位相信号を再現性良く検出することができる。 As described above, according to the scanning probe microscope and the phase adjustment method of the present embodiment, the initial phase difference φ 0 existing in a state where the probe 11 and the sample 19 are not in contact can be easily canceled. In other words, a change in detection sensitivity of phase detection that occurs each time the cantilever 12 is replaced can be easily corrected. As a result, it is possible to detect a phase signal including information on the phase difference φ generated due to the contact between the probe 11 and the sample 19 with good reproducibility.

[変形例]
上述した位相調整の手順は、以下に説明するように変形されてもよい。この変形例の位相調整の手順について図3を用いて説明する。図3において、図1に示した部材と同一の参照符号を付した部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
[Modification]
The phase adjustment procedure described above may be modified as described below. The phase adjustment procedure of this modification will be described with reference to FIG. 3, members denoted by the same reference numerals as those shown in FIG. 1 are similar members, and detailed description thereof is omitted.

探針11と試料19が接触していない状態において、まず、信号発生器31から加振信号Asinωtを出力させる。これと同時に、信号発生器31から、加振信号と同一の周波数(角振動数ω)で同位相の方形波信号を出力させる。 In a state where the probe 11 and the sample 19 are not in contact with each other, first, an excitation signal A 0 sin ω 0 t is output from the signal generator 31. At the same time, the signal generator 31 outputs a square wave signal having the same frequency (angular frequency ω 0 ) as that of the excitation signal.

まず<第一の工程>として以下を行う。   First, the following is performed as <first step>.

ホストコンピュータ28の入力部29において、同期信号に与える位相オフセットψを入力設定する。このときに設定する位相オフセットψは任意の値でかまわない。位相調整部35は、位相オフセット指令に基づいて、同期信号の位相をψだけシフトさせる。位相検出部34は、カンチレバー12の変位信号Asin(ωt+φ+φ)と位相オフセットψが与えられた同期信号との位相差の情報を含む位相信号Acos(φ+φ−ψ)を生成して出力する。位相表示部36は、位相信号Acos(φ+φ−ψ)の値を表示する。ここでφは、探針11と試料19が接触していない現状態では0である。したがって、位相表示部36には、Acos(φ−ψ)の値が表示される。 At the input unit 29 of the host computer 28, the phase offset ψ 0 to be given to the synchronization signal is input and set. The phase offset ψ 0 set at this time may be an arbitrary value. The phase adjustment unit 35 shifts the phase of the synchronization signal by ψ 0 based on the phase offset command. The phase detector 34 receives a phase signal Acos (φ 0 + φ−ψ 0 ) including information on the phase difference between the displacement signal Asin (ω 0 t + φ 0 + φ) of the cantilever 12 and the synchronization signal given the phase offset ψ 0. Generate and output. The phase display unit 36 displays the value of the phase signal Acos (φ 0 + φ−ψ 0 ). Here, φ is 0 in the current state where the probe 11 and the sample 19 are not in contact. Therefore, the phase display unit 36 displays the value of Acos (φ 0 −ψ 0 ).

次に、位相表示部36に表示されたAcos(φ−ψ)の値をモニターしながら、Acos(φ−ψ)の値が最大値すなわちAになるように、ホストコンピュータ28の入力部29において位相オフセットψを調整する。その結果、位相オフセットψはφに等しく設定される。この調整後においては、位相検出部34から出力される位相差φの情報を含む位相信号は、Acosφとなる。 Then, while monitoring the values of Acos displayed in the phase distribution display section 36 (φ 0 0), as the value of Acos (φ 0 0) becomes a maximum value, that is A, the host computer 28 The input unit 29 adjusts the phase offset ψ 0 . As a result, the phase offset ψ 0 is set equal to φ 0 . After this adjustment, the phase signal including information on the phase difference φ output from the phase detector 34 is Acos φ.

次に<第二の工程>として以下を行う。   Next, the following is performed as the <second step>.

ホストコンピュータ28の入力部29において、これまでの位相オフセットψに代えて、ψ(=φ)に−π/2を加算した値に等しい位相オフセットを新たに入力設定する。すなわち、ホストコンピュータ28の入力部29において、同期信号に与える位相オフセットをψから(φ−π/2)に変更する。位相調整部35は、位相オフセット指令に基づいて、同期信号の位相を(ψ−π/2)=(φ−π/2)だけシフトさせる。位相検出部34は、カンチレバー12の変位信号Asin(ωt+φ+φ)と(φ−π/2)の位相オフセットが与えられた同期信号との位相差の情報を含む位相信号Acos(φ+φ−φ+π/2)=Acos(φ+π/2)=−Asinφを生成して出力する。これは、位相調整部35において同期信号の位相を(φ−π/2)だけシフトさせることによって、カンチレバー12の変位信号と同期信号(つまり加振信号)との位相差(φ+φ)に、第二の位相オフセット(−φ+π/2)を与えていることになる。 In the input unit 29 of the host computer 28, a new phase offset equal to a value obtained by adding −π / 2 to ψ 0 (= φ 0 ) is newly input and set instead of the previous phase offset ψ 0 . That is, the input unit 29 of the host computer 28, changes the phase offset giving the synchronizing signal from the [psi 0 to (φ 0 -π / 2). The phase adjustment unit 35 shifts the phase of the synchronization signal by (φ 0 −π / 2) = (φ 0 −π / 2) based on the phase offset command. The phase detection unit 34 includes a phase signal Acos (φ including information on the phase difference between the displacement signal Asin (ω 0 t + φ 0 + φ) of the cantilever 12 and the phase offset of (φ 0 −π / 2). 0 + φ−φ 0 + π / 2) = A cos (φ + π / 2) = − A sin φ is generated and output. This is because the phase adjustment unit 35 shifts the phase of the synchronization signal by (φ 0 −π / 2), whereby the phase difference (φ 0 + φ) between the displacement signal of the cantilever 12 and the synchronization signal (that is, the excitation signal). Therefore, the second phase offset (−φ 0 + π / 2) is given.

図4は、−Asinφとφの関係を示したグラフである。このグラフから分かるように、−Asinφは、φ=0において、位相シフト量φの変化に対して最も敏感に変化する。このため、探針11と試料19が接触することに起因して発生する位相差φを最も効率良く検出できる形であるといえる。   FIG. 4 is a graph showing the relationship between -Asin φ and φ. As can be seen from this graph, −Asin φ changes most sensitively to changes in the phase shift amount φ when φ = 0. For this reason, it can be said that the phase difference φ generated due to the contact between the probe 11 and the sample 19 can be detected most efficiently.

以上より、本実施形態の走査型プローブ顕微鏡および位相調整方法の変形例によれば、探針11と試料19が接触していない状態で存在する初期位相差φをキャンセルすることができる。言い換えれば、カンチレバー12の交換のたびに生じる位相検出の検出感度の変化を容易に補正することができる。これに加えてさらに、探針11と試料19が接触することに起因して発生する位相差φを効率良く検出することができる。その結果、探針11と試料19が接触することに起因して発生する位相差φを、高い感度で再現性良く検出することが可能になる。 As described above, according to the modified example of the scanning probe microscope and the phase adjustment method of the present embodiment, the initial phase difference φ 0 that exists when the probe 11 and the sample 19 are not in contact can be canceled. In other words, a change in detection sensitivity of phase detection that occurs each time the cantilever 12 is replaced can be easily corrected. In addition to this, the phase difference φ generated due to the contact between the probe 11 and the sample 19 can be detected efficiently. As a result, the phase difference φ generated due to the contact between the probe 11 and the sample 19 can be detected with high sensitivity and good reproducibility.

<第二実施形態>
本実施形態の走査型プローブ顕微鏡は、信号処理部の構成が異なるほかは、第一実施形態の走査型プローブ顕微鏡と同じである。したがって、ここでは、本実施形態の信号処理部の構成と作用に重点をおいて説明する。
<Second embodiment>
The scanning probe microscope of the present embodiment is the same as the scanning probe microscope of the first embodiment except that the configuration of the signal processing unit is different. Therefore, here, description will be given with emphasis on the configuration and operation of the signal processing unit of the present embodiment.

図5は、本実施形態の走査型プローブ顕微鏡の構成を示している。図5において、図1に示した部材と同一の参照符号を付した部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。   FIG. 5 shows the configuration of the scanning probe microscope of the present embodiment. In FIG. 5, members denoted by the same reference numerals as those shown in FIG. 1 are similar members, and detailed description thereof is omitted.

図5に示すように、本実施形態の走査型プローブ顕微鏡における信号処理部40は、第一実施形態の走査型プローブ顕微鏡における信号処理部30の位相表示部36に代えて、除算部41と位相表示部42を備えた構成となっている。   As shown in FIG. 5, the signal processing unit 40 in the scanning probe microscope of the present embodiment replaces the phase display unit 36 of the signal processing unit 30 in the scanning probe microscope of the first embodiment with a division unit 41 and a phase. The display unit 42 is provided.

除算部41は、位相検出部34から供給される位相信号を、振幅検出部32から供給される振幅信号で除算し、その結果を表す除算信号を生成し出力する。   The division unit 41 divides the phase signal supplied from the phase detection unit 34 by the amplitude signal supplied from the amplitude detection unit 32, and generates and outputs a division signal representing the result.

位相表示部42は、除算部41から供給される除算信号を表示し得る。位相表示部42は、たとえばデジタルメータやアナログメータ、オシロスコープなどの信号の電圧値を表示する表示器で構成され得る。位相表示部42は、たとえば、位相信号の値を表示する。位相表示部42は、ホストコンピュータ28のモニターで代用することも可能である。   The phase display unit 42 can display the division signal supplied from the division unit 41. The phase display unit 42 can be configured by a display that displays a voltage value of a signal such as a digital meter, an analog meter, or an oscilloscope. The phase display unit 42 displays the value of the phase signal, for example. The phase display unit 42 can be replaced with a monitor of the host computer 28.

ここで、信号処理部40における信号の流れについて説明する。   Here, the flow of signals in the signal processing unit 40 will be described.

第一実施形態と同様に、加振信号をAsinωtとおく。ここで、Aは、加振信号の振幅、ωは、加振信号の角振動数、tは時間である。ωは、カンチレバー12の共振周波数をfとすると、2π・fとほぼ等しい値をもつ。 As in the first embodiment, the excitation signal is set to A 0 sin ω 0 t. Here, A 0 is the amplitude of the vibration signal, ω 0 is the angular frequency of the vibration signal, and t is time. ω 0 has a value approximately equal to 2π · f 0 where the resonance frequency of the cantilever 12 is f 0 .

同期信号は、加振信号と同一の周波数(すなわち角振動数ω)で同位相のたとえば方形波信号とする。 The synchronization signal is, for example, a square wave signal having the same frequency (that is, angular frequency ω 0 ) and the same phase as the excitation signal.

カンチレバー12の変位信号をAsin(ωt+φ+φ)とおく。ここで、Aは、変位信号の振幅、φは、探針11と試料19が接触していない状態で存在する変位信号の初期位相差、φは、探針11と試料19が接触したことに起因して発生する変位信号の位相差である。探針11と試料19が接触していないとき、φは0である。 The displacement signal of the cantilever 12 is set as Asin (ω 0 t + φ 0 + φ). Here, A is the amplitude of the displacement signal, φ 0 is the initial phase difference of the displacement signal that exists when the probe 11 and the sample 19 are not in contact, and φ is that the probe 11 and the sample 19 are in contact with each other. The phase difference of the displacement signal generated due to the above. When the probe 11 and the sample 19 are not in contact, φ is zero.

振幅検出部32は、カンチレバー12の変位信号Asin(ωt+φ+φ)の振幅Aを検出し、その振幅を表す振幅信号Aを出力する。 The amplitude detector 32 detects the amplitude A of the displacement signal Asin (ω 0 t + φ 0 + φ) of the cantilever 12 and outputs an amplitude signal A representing the amplitude.

位相調整部35は、位相オフセット指令に基づいて、同期信号の位相をψだけシフトさせる。位相検出部34は、カンチレバー12の変位信号Asin(ωt+φ+φ)と位相オフセットψが与えられた同期信号との位相差の情報を含む位相信号Acos(φ+φ−ψ)を生成して出力する。 The phase adjustment unit 35 shifts the phase of the synchronization signal by ψ 0 based on the phase offset command. The phase detector 34 receives a phase signal Acos (φ 0 + φ−ψ 0 ) including information on the phase difference between the displacement signal Asin (ω 0 t + φ 0 + φ) of the cantilever 12 and the synchronization signal given the phase offset ψ 0. Generate and output.

除算部41は、位相信号Acos(φ+φ−ψ)を振幅信号Aで除算した結果を表す除算信号cos(φ+φ−ψ)を生成し出力する。位相表示部42は、除算信号cos(φ+φ−ψ)の値を表示する。 The division unit 41 generates and outputs a division signal cos (φ 0 + φ−φ 0 ) representing the result of dividing the phase signal A cos (φ 0 + φ−φ 0 ) by the amplitude signal A. The phase display unit 42 displays the value of the division signal cos (φ 0 + φ−ψ 0 ).

次に位相調整の手順について説明する。   Next, the phase adjustment procedure will be described.

探針11と試料19が接触していない状態において、まず、信号発生器31から加振信号Asinωtを出力させる。これと同時に、信号発生器31から、加振信号と同一の周波数(角振動数ω)で同位相の方形波信号を出力させる。 In a state where the probe 11 and the sample 19 are not in contact with each other, first, an excitation signal Asinω 0 t is output from the signal generator 31. At the same time, the signal generator 31 outputs a square wave signal having the same frequency (angular frequency ω 0 ) as that of the excitation signal.

次に、ホストコンピュータ28の入力部29において、同期信号に与える位相オフセットψを入力設定する。このときに設定する位相オフセットψは任意の値でかまわない。位相調整部35は、位相オフセット指令に基づいて、同期信号の位相をψだけシフトさせる。位相検出部34は、カンチレバー12の変位信号Asin(ωt+φ+φ)と位相オフセットψが与えられた同期信号との位相差の情報を含む位相信号Acos(φ+φ−ψ)を生成して出力する。除算部41は、位相信号Acos(φ+φ−ψ)を振幅信号Aで除算した除算信号cos(φ+φ−ψ)を生成し出力する。位相表示部42は、除算信号cos(φ+φ−ψ)の値を表示する。ここでφは、探針11と試料19が接触していない現状態では0である。したがって、位相表示部42には、cos(φ−ψ)の値が表示される。 Next, the input unit 29 of the host computer 28 inputs and sets the phase offset ψ 0 to be given to the synchronization signal. The phase offset ψ 0 set at this time may be an arbitrary value. The phase adjustment unit 35 shifts the phase of the synchronization signal by ψ 0 based on the phase offset command. The phase detector 34 receives a phase signal Acos (φ 0 + φ−ψ 0 ) including information on the phase difference between the displacement signal Asin (ω 0 t + φ 0 + φ) of the cantilever 12 and the synchronization signal given the phase offset ψ 0. Generate and output. The division unit 41 generates and outputs a division signal cos (φ 0 + φ−φ 0 ) obtained by dividing the phase signal A cos (φ 0 + φ−φ 0 ) by the amplitude signal A. The phase display unit 42 displays the value of the division signal cos (φ 0 + φ−ψ 0 ). Here, φ is 0 in the current state where the probe 11 and the sample 19 are not in contact. Therefore, the phase display unit 42 displays the value of cos (φ 0 −φ 0 ).

次に、位相表示部42に表示されたcos(φ−ψ)の値をモニターしながら、cos(φ−ψ)の値が最大値すなわち1になるように、ホストコンピュータ28の入力部29において位相オフセットψを調整する。その結果、位相オフセットψはφに等しく設定される。つまり、初期位相差φがキャンセルされる。 Then, while monitoring the value of cos displayed in the phase distribution display section 42 (φ 0 0), as the value of cos (φ 0 0) becomes a maximum value, ie 1, the host computer 28 The input unit 29 adjusts the phase offset ψ 0 . As a result, the phase offset ψ 0 is set equal to φ 0 . In other words, the initial phase difference φ 0 is canceled.

この調整後においては、位相検出部34から出力される位相差φの情報を含む位相信号は、Acosφとなる。また、位相表示部42に表示される除算信号はcosφとなる。   After this adjustment, the phase signal including information on the phase difference φ output from the phase detector 34 is Acos φ. The division signal displayed on the phase display unit 42 is cosφ.

以上より、本実施形態の走査型プローブ顕微鏡および位相調整方法によれば、cos(φ+φ−ψ)の値が1になるよう調整するので、調整が直感的にできるようになるとともに精度も上がる。すなわち、精度良く、かつ容易に探針11と試料19が接触していない状態で存在する初期位相差φをキャンセルできる。 As described above, according to the scanning probe microscope and the phase adjustment method of the present embodiment, adjustment is performed so that the value of cos (φ 0 + φ−φ 0 ) is 1, so that adjustment can be performed intuitively and accuracy is improved. Also goes up. That is, it is possible to cancel the initial phase difference φ 0 that exists accurately and easily in a state where the probe 11 and the sample 19 are not in contact with each other.

<第三実施形態>
本実施形態の走査型プローブ顕微鏡は、信号処理部の構成が異なるほかは、第一実施形態の走査型プローブ顕微鏡と同じである。したがって、ここでは、本実施形態の信号処理部の構成と作用に重点をおいて説明する。
<Third embodiment>
The scanning probe microscope of the present embodiment is the same as the scanning probe microscope of the first embodiment except that the configuration of the signal processing unit is different. Therefore, here, description will be given with emphasis on the configuration and operation of the signal processing unit of the present embodiment.

図6は、本実施形態の走査型プローブ顕微鏡の構成を示している。図6において、図1に示した部材と同一の参照符号を付した部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。   FIG. 6 shows the configuration of the scanning probe microscope of the present embodiment. In FIG. 6, members denoted by the same reference numerals as those shown in FIG. 1 are similar members, and detailed description thereof is omitted.

図6に示すように、本実施形態の走査型プローブ顕微鏡における信号処理部50は、第一実施形態における信号処理部30の各構成すなわち信号発生器31と振幅検出部32と振幅表示部33と位相検出部34と位相表示部36に加えて、位相検出部51を備えている。また、第一実施形態では、位相検出部34から出力される位相信号は位相表示部36とコントローラ25に供給されたが、本実施形態では、位相検出部34から出力される位相信号は、位相表示部36に供給されるが、コントローラ25には供給されず、代わりに、位相検出部51から出力される位相信号がコントローラ25に供給される。   As shown in FIG. 6, the signal processing unit 50 in the scanning probe microscope of the present embodiment includes each component of the signal processing unit 30 in the first embodiment, that is, a signal generator 31, an amplitude detection unit 32, and an amplitude display unit 33. In addition to the phase detection unit 34 and the phase display unit 36, a phase detection unit 51 is provided. In the first embodiment, the phase signal output from the phase detection unit 34 is supplied to the phase display unit 36 and the controller 25. However, in this embodiment, the phase signal output from the phase detection unit 34 is a phase signal. Although supplied to the display unit 36, it is not supplied to the controller 25. Instead, the phase signal output from the phase detection unit 51 is supplied to the controller 25.

位相検出部51は、信号発生器31から供給される同期信号の位相を調整し得る位相調整部52を備えている。位相調整部52は、コントローラ25から供給されるコントローラ25から供給される位相オフセット指令によって指示される所定の位相オフセットを同期信号の位相に与え得る。言い換えれば、位相調整部52は、変位信号と同期信号の位相差に位相オフセットを与え得る。位相検出部51は、位相調整部52によって位相オフセットが与えられた同期信号と変位信号との位相差の情報を含む位相信号を生成して出力する。   The phase detection unit 51 includes a phase adjustment unit 52 that can adjust the phase of the synchronization signal supplied from the signal generator 31. The phase adjustment unit 52 can give a predetermined phase offset indicated by the phase offset command supplied from the controller 25 supplied from the controller 25 to the phase of the synchronization signal. In other words, the phase adjustment unit 52 can give a phase offset to the phase difference between the displacement signal and the synchronization signal. The phase detection unit 51 generates and outputs a phase signal including information on the phase difference between the synchronization signal to which the phase offset is given by the phase adjustment unit 52 and the displacement signal.

位相調整部52は、信号発生器31から供給される同期信号の位相を所定の量だけシフトさせる。位相調整部52は、同期信号に、位相オフセット指令によって指示される位相オフセットψに−π/2を加算した値に等しい位相オフセットを与えるもので、この点において位相調整部35と異なっている。つまり、所定の量とは、「位相オフセット指令によって指示された位相オフセット」+「−π/2」である。 The phase adjustment unit 52 shifts the phase of the synchronization signal supplied from the signal generator 31 by a predetermined amount. The phase adjustment unit 52 gives a phase offset equal to a value obtained by adding −π / 2 to the phase offset ψ 0 indicated by the phase offset command to the synchronization signal, and is different from the phase adjustment unit 35 in this respect. . That is, the predetermined amount is “phase offset instructed by the phase offset command” + “− π / 2”.

位相検出部51は、変位検出部15から供給されるカンチレバー12の変位信号と、位相調整部52によって位相オフセットが与えられた同期信号との位相差の情報を含む位相信号を生成し、これをコントローラ25に出力する。   The phase detection unit 51 generates a phase signal including information on the phase difference between the displacement signal of the cantilever 12 supplied from the displacement detection unit 15 and the synchronization signal to which the phase offset is given by the phase adjustment unit 52. Output to the controller 25.

また、位相検出部34は、変位検出部15から供給されるカンチレバー12の変位信号と、位相調整部35によって位相オフセットが与えられた同期信号との位相差の情報を含む位相信号を生成し、これを位相表示部36に出力する。   Further, the phase detection unit 34 generates a phase signal including information on a phase difference between the displacement signal of the cantilever 12 supplied from the displacement detection unit 15 and the synchronization signal to which the phase offset is given by the phase adjustment unit 35, This is output to the phase display unit 36.

以上のように本実施形態の走査型プローブ顕微鏡においては、コントローラ25に供給される位相信号と位相表示部36に供給される位相信号が、それぞれ、位相検出部51と位相検出部34によって独立して生成される。   As described above, in the scanning probe microscope of the present embodiment, the phase signal supplied to the controller 25 and the phase signal supplied to the phase display unit 36 are independent by the phase detection unit 51 and the phase detection unit 34, respectively. Generated.

ここで、信号処理部50における信号の流れについて図7を参照しながら説明する。   Here, a signal flow in the signal processing unit 50 will be described with reference to FIG.

第一実施形態と同様に、加振信号をAsinωtとおく。ここで、Aは、加振信号の振幅、ωは、加振信号の角振動数、tは時間である。ωは、カンチレバー12の共振周波数をfとすると、2π・fとほぼ等しい値をもつ。 As in the first embodiment, the excitation signal is set to A 0 sin ω 0 t. Here, A 0 is the amplitude of the vibration signal, ω 0 is the angular frequency of the vibration signal, and t is time. ω 0 has a value approximately equal to 2π · f 0 where the resonance frequency of the cantilever 12 is f 0 .

同期信号は、加振信号と同一の周波数(すなわち角振動数ω)で同位相のたとえば方形波信号とする。 The synchronization signal is, for example, a square wave signal having the same frequency (that is, angular frequency ω 0 ) and the same phase as the excitation signal.

カンチレバー12の変位信号をAsin(ωt+φ+φ)とおく。ここで、Aは、変位信号の振幅、φは、探針11と試料19が接触していない状態で存在する変位信号の初期位相差、φは、探針11と試料19が接触したことに起因して発生する変位信号の位相差である。探針11と試料19が接触していないとき、φは0である。 The displacement signal of the cantilever 12 is set as Asin (ω 0 t + φ 0 + φ). Here, A is the amplitude of the displacement signal, φ 0 is the initial phase difference of the displacement signal that exists when the probe 11 and the sample 19 are not in contact, and φ is that the probe 11 and the sample 19 are in contact with each other. The phase difference of the displacement signal generated due to the above. When the probe 11 and the sample 19 are not in contact, φ is zero.

振幅検出部32は、カンチレバー12の変位信号Asin(ωt+φ+φ)の振幅Aを検出し、その振幅を表す振幅信号Aを出力する。 The amplitude detector 32 detects the amplitude A of the displacement signal Asin (ω 0 t + φ 0 + φ) of the cantilever 12 and outputs an amplitude signal A representing the amplitude.

位相調整部35は、位相オフセット指令に基づいて、同期信号の位相をψだけシフトさせる。位相検出部34は、カンチレバー12の変位信号Asin(ωt+φ+φ)と位相オフセットψが与えられた同期信号との位相差の情報を含む位相信号Acos(φ+φ−ψ)を生成して出力する。位相表示部36は、位相信号Acos(φ+φ−ψ)の値を表示する。 The phase adjustment unit 35 shifts the phase of the synchronization signal by ψ 0 based on the phase offset command. The phase detector 34 receives a phase signal Acos (φ 0 + φ−ψ 0 ) including information on the phase difference between the displacement signal Asin (ω 0 t + φ 0 + φ) of the cantilever 12 and the synchronization signal given the phase offset ψ 0. Generate and output. The phase display unit 36 displays the value of the phase signal Acos (φ 0 + φ−ψ 0 ).

位相調整部52は、同期信号の位相に、位相オフセットψに−π/2を加算した値に等しい位相オフセットを与える。つまり、位相調整部52は、同期信号の位相をψ−π/2だけシフトさせる。位相検出部51は、カンチレバー12の変位信号Asin(ωt+φ+φ)とψ−π/2の位相オフセットが与えられた同期信号との位相差の情報を含む位相信号Acos(φ+φ−ψ+π/2)=−Asin(φ+φ−ψ)を生成し、これをコントローラ25に出力する。 The phase adjustment unit 52 gives a phase offset equal to a value obtained by adding −π / 2 to the phase offset ψ 0 to the phase of the synchronization signal. That is, the phase adjustment unit 52 shifts the phase of the synchronization signal by ψ 0 −π / 2. The phase detection unit 51 includes a phase signal Acos (φ 0 + φ including information on a phase difference between the displacement signal Asin (ω 0 t + φ 0 + φ) of the cantilever 12 and a synchronization signal to which a phase offset of ψ 0 −π / 2 is given. −φ 0 + π / 2) = − A sin (φ 0 + φ−φ 0 ) is generated and output to the controller 25.

次に位相調整の手順について説明する。   Next, the phase adjustment procedure will be described.

探針11と試料19が接触していない状態において、まず、信号発生器31から加振信号Asinωtを出力させる。これと同時に、信号発生器31から、加振信号と同一の周波数(角振動数ω)で同位相の方形波信号を出力させる。 In a state where the probe 11 and the sample 19 are not in contact with each other, first, an excitation signal A 0 sin ω 0 t is output from the signal generator 31. At the same time, the signal generator 31 outputs a square wave signal having the same frequency (angular frequency ω 0 ) as that of the excitation signal.

次に、ホストコンピュータ28の入力部29において、同期信号に与える位相オフセットψを入力設定する。このときに設定する位相オフセットψは任意の値でかまわない。位相調整部35は、位相オフセット指令に基づいて、同期信号の位相をψだけシフトさせる。位相検出部34は、カンチレバー12の変位信号Asin(ωt+φ+φ)と位相オフセットψが与えられた同期信号との位相差の情報を含む位相信号Acos(φ+φ−ψ)を生成して出力する。位相表示部36は、位相信号Acos(φ+φ−ψ)の値を表示する。ここでφは、探針11と試料19が接触していない現状態では0である。したがって、位相表示部36には、Acos(φ−ψ)の値が表示される。 Next, the input unit 29 of the host computer 28 inputs and sets the phase offset ψ 0 to be given to the synchronization signal. The phase offset ψ 0 set at this time may be an arbitrary value. The phase adjustment unit 35 shifts the phase of the synchronization signal by ψ 0 based on the phase offset command. The phase detector 34 receives a phase signal Acos (φ 0 + φ−ψ 0 ) including information on the phase difference between the displacement signal Asin (ω 0 t + φ 0 + φ) of the cantilever 12 and the synchronization signal given the phase offset ψ 0. Generate and output. The phase display unit 36 displays the value of the phase signal Acos (φ 0 + φ−ψ 0 ). Here, φ is 0 in the current state where the probe 11 and the sample 19 are not in contact. Therefore, the phase display unit 36 displays the value of Acos (φ 0 −ψ 0 ).

次に、位相表示部36に表示されたAcos(φ−ψ)の値をモニターしながら、Acos(φ−ψ)の値が最大値すなわちAになるように、ホストコンピュータ28の入力部29において位相オフセットψを調整する。その結果、位相オフセットψはφに等しく設定される。つまり、初期位相差φがキャンセルされる。 Then, while monitoring the value of Acos displayed in the phase distribution display section 36 (φ 0 0), as the value of Acos (φ 0 0) becomes a maximum value, that is A, the host computer 28 The input unit 29 adjusts the phase offset ψ 0 . As a result, the phase offset ψ 0 is set equal to φ 0 . In other words, the initial phase difference φ 0 is canceled.

位相調整部52は、同期信号の位相に、位相オフセットψに−π/2を加算した値に等しい位相オフセットを与える。つまり、位相調整部52は、同期信号の位相をψ−π/2だけシフトさせる。位相検出部51は、変位信号Asin(ωt+φ+φ)とψ−π/2の位相オフセットが与えられた同期信号との位相差の情報を含む位相信号Acos(φ+φ−ψ+π/2)=−Asin(φ+φ−ψ)を生成し、これをコントローラ25に出力する。前述した位相オフセットψの調整後においては、位相オフセットψはφに等しく設定されているので、位相検出部51から出力される位相差φの情報を含む位相信号は、−Asinφとなる。 The phase adjustment unit 52 gives a phase offset equal to a value obtained by adding −π / 2 to the phase offset ψ 0 to the phase of the synchronization signal. That is, the phase adjustment unit 52 shifts the phase of the synchronization signal by ψ 0 −π / 2. Phase detector 51, the displacement signal Asin (ω 0 t + φ 0 + φ) and ψ 0 -π / 2 phase signal Acos including information of the phase difference between the synchronizing signal is phase offset given (φ 0 + φ-ψ 0 + Π / 2) = − A sin (φ 0 + φ−φ 0 ) is generated and output to the controller 25. In Adjusted phase offset [psi 0 as described above, since the phase offset [psi 0 is set equal to phi 0, the phase signal including the information of the phase difference phi which is output from the phase detector 51 becomes -Asinφ .

−Asinφは、図4に示したように、φ=0において、位相シフト量φの変化に対して最も敏感に変化する。このため、探針11と試料19が接触することに起因して発生する位相差φを最も効率良く検出することができる。   As shown in FIG. 4, −Asinφ changes most sensitively to changes in the phase shift amount φ when φ = 0. Therefore, the phase difference φ generated due to the contact between the probe 11 and the sample 19 can be detected most efficiently.

以上より、本実施形態の走査型プローブ顕微鏡および位相調整方法においては、探針11と試料19が接触していない状態で存在する初期位相差φをキャンセルできる。言い換えれば、カンチレバー12の交換のたびに生じる位相検出の検出感度の変化を容易に補正することができる。これに加えてさらに、探針11と試料19が接触することに起因して発生する位相差φを高い感度で検出することができる。その結果、探針11と試料19が接触することに起因して発生する位相差φを、高い感度で再現性良く検出することが可能になる。 As described above, in the scanning probe microscope and the phase adjustment method of the present embodiment, the initial phase difference φ 0 that exists when the probe 11 and the sample 19 are not in contact can be canceled. In other words, a change in detection sensitivity of phase detection that occurs each time the cantilever 12 is replaced can be easily corrected. In addition to this, it is possible to detect the phase difference φ generated due to the contact between the probe 11 and the sample 19 with high sensitivity. As a result, the phase difference φ generated due to the contact between the probe 11 and the sample 19 can be detected with high sensitivity and good reproducibility.

本実施形態のこの利点は第一実施形態の変形例と共通しているが、これを達成するために、第一実施形態の変形例では2回の工程が必要であるのに対して、本実施形態では1回の工程で済む。   This advantage of the present embodiment is common to the modification of the first embodiment, but in order to achieve this, the modification of the first embodiment requires two steps, whereas this advantage is In the embodiment, only one step is required.

さらに本実施形態の走査型プローブ顕微鏡に、第二実施形態の図5で示した除算部を設けて、位相検出部34から出力される位相信号を振幅信号で除算した結果である除算信号をモニターすれば、すなわち本実施形態と第二実施形態の組み合わせを行えば、調整が直感的にできるようになるとともに精度も上がる。すなわち、探針11と試料19が接触していない状態で存在する初期位相差φを精度良く容易にキャンセルできるようになる。 Furthermore, the division type shown in FIG. 5 of the second embodiment is provided in the scanning probe microscope of this embodiment, and the division signal that is the result of dividing the phase signal output from the phase detection unit 34 by the amplitude signal is monitored. In other words, if the combination of the present embodiment and the second embodiment is performed, the adjustment can be performed intuitively and the accuracy is improved. That is, the initial phase difference φ 0 that exists when the probe 11 and the sample 19 are not in contact can be easily and accurately canceled.

これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the present invention. Also good.

11…探針、12…カンチレバー、13…ホルダ、14…加振部、15…変位検出部、16…レーザ光源、17…分割ディテクタ、18…演算アンプ、19…試料、20…走査部、21…Zスキャナ、22…XYスキャナ、23…Zドライバ、24…XYドライバ、25…コントローラ、26…選択部、27…Z制御部、28…ホストコンピュータ、29…入力部、30…信号処理部、31…信号発生器、32…振幅検出部、33…振幅表示部、34…位相検出部、35…位相調整部、36…位相表示部、40…信号処理部、41…除算部、42…位相表示部、50…信号処理部、51…位相検出部、52…位相調整部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Probe, 12 ... Cantilever, 13 ... Holder, 14 ... Excitation part, 15 ... Displacement detection part, 16 ... Laser light source, 17 ... Divided detector, 18 ... Operation amplifier, 19 ... Sample, 20 ... Scanning part, 21 ... Z scanner, 22 ... XY scanner, 23 ... Z driver, 24 ... XY driver, 25 ... Controller, 26 ... Selection unit, 27 ... Z control unit, 28 ... Host computer, 29 ... Input unit, 30 ... Signal processing unit, DESCRIPTION OF SYMBOLS 31 ... Signal generator, 32 ... Amplitude detection part, 33 ... Amplitude display part, 34 ... Phase detection part, 35 ... Phase adjustment part, 36 ... Phase display part, 40 ... Signal processing part, 41 ... Division part, 42 ... Phase Display unit 50... Signal processing unit 51... Phase detection unit 52.

Claims (10)

自由端に探針をもつカンチレバーと、
前記探針と試料を三次元的に相対的に移動させる走査部と、
加振信号に基づいて前記カンチレバーを振動させる加振部と、
前記カンチレバーの変位を検出し、その変位を表す変位信号を出力する変位検出部と、
前記加振信号と前記変位信号の位相差の情報を含む位相信号を生成する位相検出部とを備え、
前記位相検出部は、前記探針と前記試料が接触していない状態において存在する初期位相差をキャンセルする位相オフセットを前記位相差に与える位相調整部を有しており、さらに、
前記位相オフセットの情報を入力する入力部と、
前記位相信号を表示する位相表示部とを備え、
前記位相調整部は、前記入力部によって入力された前記情報に従って前記位相オフセットを前記位相差に与える、走査型プローブ顕微鏡。
A cantilever with a probe at the free end,
A scanning unit that relatively moves the probe and the sample three-dimensionally;
An excitation unit that vibrates the cantilever based on an excitation signal;
A displacement detector that detects the displacement of the cantilever and outputs a displacement signal representing the displacement;
A phase detection unit that generates a phase signal including information on a phase difference between the excitation signal and the displacement signal;
The phase detection unit includes a phase adjustment unit that gives the phase difference a phase offset that cancels an initial phase difference existing when the probe and the sample are not in contact with each other .
An input unit for inputting information of the phase offset;
A phase display unit for displaying the phase signal;
The phase adjustment unit is a scanning probe microscope that gives the phase offset to the phase difference in accordance with the information input by the input unit .
自由端に探針をもつカンチレバーと、
前記探針と試料を三次元的に相対的に移動させる走査部と、
加振信号に基づいて前記カンチレバーを振動させる加振部と、
前記カンチレバーの変位を検出し、その変位を表す変位信号を出力する変位検出部と、
前記加振信号と前記変位信号の位相差の情報を含む位相信号を生成する位相検出部とを備え、
前記位相検出部は、前記探針と前記試料が接触していない状態において存在する初期位相差をキャンセルする位相オフセットを前記位相差に与える位相調整部を有しており、さらに、
前記変位信号の振幅を表す振幅信号を生成する振幅検出部と、
前記振幅信号を表示する振幅表示部と、
前記位相オフセットの情報を入力する入力部と、
前記位相信号を前記振幅信号で除算した除算信号を生成する除算部と、
前記除算信号を表示する位相表示部とを備えている、走査型プローブ顕微鏡。
A cantilever with a probe at the free end,
A scanning unit that relatively moves the probe and the sample three-dimensionally;
An excitation unit that vibrates the cantilever based on an excitation signal;
A displacement detector that detects the displacement of the cantilever and outputs a displacement signal representing the displacement;
A phase detection unit that generates a phase signal including information on a phase difference between the excitation signal and the displacement signal;
The phase detection unit includes a phase adjustment unit that gives the phase difference a phase offset that cancels an initial phase difference existing when the probe and the sample are not in contact with each other .
An amplitude detector that generates an amplitude signal representing the amplitude of the displacement signal;
An amplitude display for displaying the amplitude signal;
An input unit for inputting information of the phase offset;
A division unit for generating a division signal obtained by dividing the phase signal by the amplitude signal;
A scanning probe microscope comprising a phase display unit for displaying the division signal .
前記位相差の情報を含む第二の位相情報を生成する第二の位相検出部をさらに備え、
前記第二の位相検出部は、前記入力部によって入力された前記情報に従って前記位相オフセットに+π/2を加算した値に等しい第二の位相オフセットを前記位相差に与える第二の位相調整部を有している、請求項または請求項に記載の走査型プローブ顕微鏡。
A second phase detector that generates second phase information including the phase difference information;
The second phase detection unit includes a second phase adjustment unit that gives the phase difference a second phase offset equal to a value obtained by adding + π / 2 to the phase offset according to the information input by the input unit. has, scanning probe microscope according to claim 1 or claim 2.
自由端に探針をもつカンチレバーを加振信号に基づいて振動させる工程と、
試料の表面に沿って前記探針を走査する工程と、
前記カンチレバーの変位を検出し、その変位を表す変位信号を出力する工程と、
前記加振信号と前記変位信号の位相差の情報を含む位相信号を生成する工程と、
前記探針と前記試料が接触していない状態において存在する初期位相差をキャンセルする位相オフセットを前記位相差に与える工程とを有しており、
前記位相オフセットを与える工程は、前記位相信号をモニターしながら前記位相オフセットを調整する工程を有している、走査型プローブ顕微鏡の位相調整方法。
Oscillating a cantilever having a probe at a free end based on an excitation signal;
Scanning the probe along the surface of the sample;
Detecting the displacement of the cantilever and outputting a displacement signal representing the displacement;
Generating a phase signal including information on a phase difference between the excitation signal and the displacement signal;
Providing the phase difference with a phase offset that cancels an initial phase difference existing in a state where the probe and the sample are not in contact with each other, and
The step of providing the phase offset includes a step of adjusting the phase offset while monitoring the phase signal, and a phase adjustment method for a scanning probe microscope.
前記位相信号は、Acos(φ+φ−ψ)であり、ここで、Aは前記変位信号の振幅、φは前記初期位相差、−ψは前記位相オフセット、φは、前記探針と前記試料が接触したことに起因して発生する前記変位信号の位相差であり、
前記位相オフセットを調整する工程は、前記探針と前記試料が接触していない状態(φ=0)において、Acos(φ−ψ)の値が最大となるように前記位相オフセットを調整することを有している、請求項に記載の走査型プローブ顕微鏡の位相調整方法。
The phase signal is Acos (φ 0 + φ−ψ 0 ), where A is the amplitude of the displacement signal, φ 0 is the initial phase difference, −ψ 0 is the phase offset, and φ is the probe. And the phase difference of the displacement signal generated due to the contact of the sample,
The step of adjusting the phase offset, in the state (φ = 0) to the said probe and the sample is not in contact, the value of Acos (φ 0 0) to adjust the phase offset such that the maximum The phase adjustment method for a scanning probe microscope according to claim 4 .
前記位相オフセットと異なる第二の位相オフセットを前記位相差に与えて、前記探針と前記試料が接触したことに起因して発生する位相差に対して敏感に変化する第二の位相信号を生成する工程をさらに有している、請求項に記載の走査型プローブ顕微鏡の位相調整方法。 A second phase signal different from the phase offset is applied to the phase difference to generate a second phase signal that changes sensitively to the phase difference generated due to contact between the probe and the sample. The phase adjustment method for a scanning probe microscope according to claim 4 , further comprising a step of: 前記位相信号は、Acos(φ+φ−ψ)であり、ここで、Aは前記変位信号の振幅、φは前記初期位相差、−ψは前記位相オフセット、φは、前記探針と前記試料が接触したことに起因して発生する前記変位信号の位相差であり、
前記位相オフセットを調整する工程は、前記探針と前記試料が接触していない状態(φ=0)において、まず、Acos(φ−ψ)の値が最大となるように前記位相オフセットを調整し、
前記第二の位相オフセットは、−ψ+π/2に等しい、請求項に記載の走査型プローブ顕微鏡の位相調整方法。
The phase signal is Acos (φ 0 + φ−ψ 0 ), where A is the amplitude of the displacement signal, φ 0 is the initial phase difference, −ψ 0 is the phase offset, and φ is the probe. And the phase difference of the displacement signal generated due to the contact of the sample,
In the step of adjusting the phase offset, in the state where the probe and the sample are not in contact (φ = 0), first, the phase offset is set so that the value of A cos (φ 0 −ψ 0 ) becomes maximum. Adjust
The phase adjustment method for a scanning probe microscope according to claim 6 , wherein the second phase offset is equal to −ψ 0 + π / 2.
自由端に探針をもつカンチレバーを加振信号に基づいて振動させる工程と、
試料の表面に沿って前記探針を走査する工程と、
前記カンチレバーの変位を検出し、その変位を表す変位信号を出力する工程と、
前記加振信号と前記変位信号の位相差の情報を含む位相信号を生成する工程と、
前記探針と前記試料が接触していない状態において存在する初期位相差をキャンセルする位相オフセットを前記位相差に与える工程とを有しており、
前記位相信号は、Acos(φ +φ−ψ )であり、ここで、Aは前記変位信号の振幅、φ は前記初期位相差、−ψ は前記位相オフセット、φは、前記探針と前記試料が接触したことに起因して発生する前記変位信号の位相差であり、
前記変位信号の振幅Aを表す振幅信号を生成する工程と、
前記位相信号を前記振幅信号で除算した除算信号cos(φ +φ−ψ )を生成する工程をさらに有し、
前記位相オフセットを与える工程は、前記探針と前記試料が接触していない状態(φ=0)において、cos(φ −ψ )の値をモニターしながら、cos(φ −ψ )の値が1となるように前記位相オフセットを調整する工程を有している、走査型プローブ顕微鏡の位相調整方法。
Oscillating a cantilever having a probe at a free end based on an excitation signal;
Scanning the probe along the surface of the sample;
Detecting the displacement of the cantilever and outputting a displacement signal representing the displacement;
Generating a phase signal including information on a phase difference between the excitation signal and the displacement signal;
Providing the phase difference with a phase offset that cancels an initial phase difference existing in a state where the probe and the sample are not in contact with each other, and
The phase signal is Acos (φ 0 + φ−ψ 0 ), where A is the amplitude of the displacement signal, φ 0 is the initial phase difference, −ψ 0 is the phase offset, and φ is the probe. And the phase difference of the displacement signal generated due to the contact of the sample,
Generating an amplitude signal representing the amplitude A of the displacement signal;
Generating a division signal cos (φ 0 + φ−ψ 0 ) obtained by dividing the phase signal by the amplitude signal ;
Step of providing the phase offset in the state (φ = 0) to the said probe and the sample is not in contact, while monitoring the value of cos (φ 0 -ψ 0), cos (φ 0 -ψ 0) A method for adjusting a phase of a scanning probe microscope , comprising a step of adjusting the phase offset so that a value of 1 becomes 1 .
前記位相オフセットと異なる第二の位相オフセットを前記位相差に与えて、前記探針と前記試料が接触したことに起因して発生する位相差に対して敏感に変化する第二の位相信号を生成する工程をさらに有している、請求項に記載の走査型プローブ顕微鏡の位相調整方法。 A second phase signal different from the phase offset is applied to the phase difference to generate a second phase signal that changes sensitively to the phase difference generated due to contact between the probe and the sample. The phase adjustment method for a scanning probe microscope according to claim 8 , further comprising a step of: 前記第二の位相オフセットψは前記初期位相差φに等しく調整されており、前記第二の位相オフセットは、−ψ+π/2に等しく、第二の位相信号は、Acos(φ+φ−ψ+π/2)=−Asinφである、請求項または請求項に記載の走査型プローブ顕微鏡の位相調整方法。 The second phase offset ψ 0 is adjusted to be equal to the initial phase difference φ 0 , the second phase offset is equal to −ψ 0 + π / 2, and the second phase signal is Acos (φ 0 The phase adjustment method for a scanning probe microscope according to claim 6 or 9 , wherein + φ−ψ 0 + π / 2) = − Asinφ.
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