JP2000180457A - 走査型プローブ顕微鏡 - Google Patents
走査型プローブ顕微鏡Info
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- JP2000180457A JP2000180457A JP10356799A JP35679998A JP2000180457A JP 2000180457 A JP2000180457 A JP 2000180457A JP 10356799 A JP10356799 A JP 10356799A JP 35679998 A JP35679998 A JP 35679998A JP 2000180457 A JP2000180457 A JP 2000180457A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 走査速度を落とさず、安定した凹凸像とリフ
ト像が得られるようにする。 【解決手段】 カンチレバーを試料に接近させて走査し
試料表面の凹凸像を観察する凹凸像観察モードと、カン
チレバーをリフトアップして走査し試料表面の磁気モー
メントを測定するリフト像観察モードの走査方式を有す
る走査型プロープ顕微鏡において、像観察後の帰りの走
査を利用してヒステリシスを最小化するようにしたもの
である。
ト像が得られるようにする。 【解決手段】 カンチレバーを試料に接近させて走査し
試料表面の凹凸像を観察する凹凸像観察モードと、カン
チレバーをリフトアップして走査し試料表面の磁気モー
メントを測定するリフト像観察モードの走査方式を有す
る走査型プロープ顕微鏡において、像観察後の帰りの走
査を利用してヒステリシスを最小化するようにしたもの
である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は凹凸像観察モードと
磁気力像観察モードを備えた走査型プロープ顕微鏡に関
するものである。
磁気力像観察モードを備えた走査型プロープ顕微鏡に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）の誕生
後、走査型プロープ顕微鏡（ＳＰＭ）における技術的進
展は目を見張るものがある。原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）
の発明以来、試料表面での色々の力を測定する技術も確
立してきている。この中で材料の表面磁界の分布を測定
する磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）は色々な分野で注目されて
いる。特に、材料開発においては磁性材料分野でも素材
の薄膜化や微細化が進展しており、このような材料では
表面の影響により、従来の素材とは異なる全く新しい材
料の誕生も期待されている。試料表面の磁気分布を測定
する方法としては、電子顕微鏡でのローレンツ顕微鏡等
があるが、分解能等の点で限界があった。その点、ＭＦ
Ｍは数十ｎｍ程度の分解能まで測定可能であり、分解能
の向上が期待されている。
後、走査型プロープ顕微鏡（ＳＰＭ）における技術的進
展は目を見張るものがある。原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）
の発明以来、試料表面での色々の力を測定する技術も確
立してきている。この中で材料の表面磁界の分布を測定
する磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）は色々な分野で注目されて
いる。特に、材料開発においては磁性材料分野でも素材
の薄膜化や微細化が進展しており、このような材料では
表面の影響により、従来の素材とは異なる全く新しい材
料の誕生も期待されている。試料表面の磁気分布を測定
する方法としては、電子顕微鏡でのローレンツ顕微鏡等
があるが、分解能等の点で限界があった。その点、ＭＦ
Ｍは数十ｎｍ程度の分解能まで測定可能であり、分解能
の向上が期待されている。
【０００３】図５は現在行っているＭＦＭ像の測定方法
を説明する図である。ＭＦＭの技術はＡＦＭの技術をそ
のまま利用したものであり、一般的にはカンチレバーの
先端部にＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等の強磁性材料をコーティン
グして、試料表面からの磁気モーメントを測定してい
る。試料表面の極く近傍で磁気モーメントを測定した場
合には、試料表面の凹凸の効果がＭＦＭ像に現れて、像
の解釈に問題を起こす。そこで最近のＭＦＭ測定では、
試料表面の凹凸の問題を最小化するために、まず、カン
チレバー（図示せず）を試料１の表面に極く接近させて
走査し、ＡＦＭにより試料表面の凹凸像２を観察してお
き、次いで、カンチレバーを試料表面からＺ方向に一定
距離だけリフトアップして遠ざけ、次のラインでＭＦＭ
像を観察する。こうして観察されるＭＦＭ像は図示する
ように凹凸像と磁気力像が加算されたリフト像３とな
り、凹凸像２を差し引くことによりＭＦＭ像を求めるこ
とができる。なお、測定方法としては、１ライン毎に凹
凸像とＭＦＭ像を測定する方式のほか、各点毎に凹凸像
とＭＦＭ像を測定する方式もある。
を説明する図である。ＭＦＭの技術はＡＦＭの技術をそ
のまま利用したものであり、一般的にはカンチレバーの
先端部にＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等の強磁性材料をコーティン
グして、試料表面からの磁気モーメントを測定してい
る。試料表面の極く近傍で磁気モーメントを測定した場
合には、試料表面の凹凸の効果がＭＦＭ像に現れて、像
の解釈に問題を起こす。そこで最近のＭＦＭ測定では、
試料表面の凹凸の問題を最小化するために、まず、カン
チレバー（図示せず）を試料１の表面に極く接近させて
走査し、ＡＦＭにより試料表面の凹凸像２を観察してお
き、次いで、カンチレバーを試料表面からＺ方向に一定
距離だけリフトアップして遠ざけ、次のラインでＭＦＭ
像を観察する。こうして観察されるＭＦＭ像は図示する
ように凹凸像と磁気力像が加算されたリフト像３とな
り、凹凸像２を差し引くことによりＭＦＭ像を求めるこ
とができる。なお、測定方法としては、１ライン毎に凹
凸像とＭＦＭ像を測定する方式のほか、各点毎に凹凸像
とＭＦＭ像を測定する方式もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法で測定した場合、行きの走査でＭＦＭ像を観察し
た後、帰りの走査時カンチレバーをリフトアップしたま
ま戻し、次いで、凹凸像を観察するためにカンチレバー
を試料に近づけて行きの走査を行うため、カンチレバー
をリフトダウンするとき試料に衝突してクラッシュを起
こす問題や、ピエゾ素子からなるスキャナーのヒステリ
シスやクリープの問題が発生し、その影響が凹凸像に反
映されるため、安定した凹凸像が得られず、結果として
ＭＦＭ像も安定しない問題がある。また、この問題を避
けるため、走査開始時に一定時間停止し、ヒステリシス
がなくなってから走査を開始する方式も取られている
が、普通でも走査速度が問題となるＳＰＭではますます
速度が遅くなって現実的ではなく、このことは、ＭＦＭ
での分解能を一層向上させようとした場合にはさらに問
題になるものと懸念される。
の方法で測定した場合、行きの走査でＭＦＭ像を観察し
た後、帰りの走査時カンチレバーをリフトアップしたま
ま戻し、次いで、凹凸像を観察するためにカンチレバー
を試料に近づけて行きの走査を行うため、カンチレバー
をリフトダウンするとき試料に衝突してクラッシュを起
こす問題や、ピエゾ素子からなるスキャナーのヒステリ
シスやクリープの問題が発生し、その影響が凹凸像に反
映されるため、安定した凹凸像が得られず、結果として
ＭＦＭ像も安定しない問題がある。また、この問題を避
けるため、走査開始時に一定時間停止し、ヒステリシス
がなくなってから走査を開始する方式も取られている
が、普通でも走査速度が問題となるＳＰＭではますます
速度が遅くなって現実的ではなく、このことは、ＭＦＭ
での分解能を一層向上させようとした場合にはさらに問
題になるものと懸念される。
【０００５】本発明は上記課題を解決するためのもの
で、走査速度を落とさず、かつ安定した凹凸像とリフト
像が得られるようにすることを目的とする。
で、走査速度を落とさず、かつ安定した凹凸像とリフト
像が得られるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、カンチレバー
を試料に接近させて走査し試料表面の凹凸像を観察する
凹凸像観察モードと、カンチレバーをリフトアップして
走査し試料表面の磁気モーメントを測定するリフト像観
察モードの走査方式を有する走査型プロープ顕微鏡にお
いて、像観察後の帰りの走査方式を変更し、該変更した
走査方式により次の観察を行うことを特徴とする。ま
た、本発明は、カンチレバーを試料に接近させて走査し
試料表面の凹凸像を観察する凹凸像観察モードと、カン
チレバーをリフトアップして走査し試料表面の磁気モー
メントを測定するリフト像観察モードの走査方式を有す
る走査型プロープ顕微鏡において、リフト像観察後の帰
りの走査を凹凸像観察モードにしたことを特徴とする。
を試料に接近させて走査し試料表面の凹凸像を観察する
凹凸像観察モードと、カンチレバーをリフトアップして
走査し試料表面の磁気モーメントを測定するリフト像観
察モードの走査方式を有する走査型プロープ顕微鏡にお
いて、像観察後の帰りの走査方式を変更し、該変更した
走査方式により次の観察を行うことを特徴とする。ま
た、本発明は、カンチレバーを試料に接近させて走査し
試料表面の凹凸像を観察する凹凸像観察モードと、カン
チレバーをリフトアップして走査し試料表面の磁気モー
メントを測定するリフト像観察モードの走査方式を有す
る走査型プロープ顕微鏡において、リフト像観察後の帰
りの走査を凹凸像観察モードにしたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明は、カンチレバー（図示せず）を試
料に接近させて走査し凹凸像を観察するモードと、カン
チレバーをリフトアップして走査するリフト像観察モー
ドを有する走査型プローブ顕微鏡において、像観察表示
をしない帰りの走査を利用してヒステリシスを最小化
し、安定した像観察が行えるようにしたものである。
て説明する。本発明は、カンチレバー（図示せず）を試
料に接近させて走査し凹凸像を観察するモードと、カン
チレバーをリフトアップして走査するリフト像観察モー
ドを有する走査型プローブ顕微鏡において、像観察表示
をしない帰りの走査を利用してヒステリシスを最小化
し、安定した像観察が行えるようにしたものである。
【０００８】図１は本発明の観察方法を説明する図、図
２はカンチレバーの走査方法を説明する図である。凹凸
像観察モードにおける行きの走査時に凹凸像を観察し表
示する（図２Ｓ１）。即ち、カンチレバーを試料１の表
面の極く近傍に近ずけて走査し、ＡＦＭにより、図１
（ａ）に示すように試料表面の凹凸像を観察する。続く
帰りの走査時はリフト像観察モードの走査方式に変更
し、このときリフト像は表示しない（図２Ｓ２）。即
ち、カンチレバーをリフトアップして帰りの走査を行
い、このとき、図１（ｂ）に示すように、リフト像（凹
凸像＋ＭＦＭ像）が測定されるが、この像は表示しな
い。この像観察表示しない帰りの走査期間においてリフ
トアップにより生ずるヒステリシス等は減衰する。
２はカンチレバーの走査方法を説明する図である。凹凸
像観察モードにおける行きの走査時に凹凸像を観察し表
示する（図２Ｓ１）。即ち、カンチレバーを試料１の表
面の極く近傍に近ずけて走査し、ＡＦＭにより、図１
（ａ）に示すように試料表面の凹凸像を観察する。続く
帰りの走査時はリフト像観察モードの走査方式に変更
し、このときリフト像は表示しない（図２Ｓ２）。即
ち、カンチレバーをリフトアップして帰りの走査を行
い、このとき、図１（ｂ）に示すように、リフト像（凹
凸像＋ＭＦＭ像）が測定されるが、この像は表示しな
い。この像観察表示しない帰りの走査期間においてリフ
トアップにより生ずるヒステリシス等は減衰する。
【０００９】次いで、カンチレバーをリフトアップした
状態のまま行きの走査を行い、リフト像を観察する（図
２Ｓ３）。即ち、試料表面の凹凸の問題を最小化するた
めにカンチレバーを一定距離だけリフトアップしたまま
試料表面の磁気モーメントを測定し、図１（ｃ）に示す
ように、凹凸像と磁気力像が加えられたリフト像を観察
して表示する。このリフト像の観察においては、直前の
帰りの走査でヒステリシスが減衰しているのでその影響
はない。続く帰りの走査時は凹凸像観察モードの走査方
式に変更し、このとき像は表示しない（図２Ｓ４）。即
ち、カンチレバーをリフトダウンして試料１の表面の極
く近傍に近ずけ、ＡＦＭにより、図１（ｄ）に示すよう
に、試料表面の凹凸像をトレースする形で帰りの走査を
行い、このとき凹凸像は表示しない。続いて、Ｓ１に戻
り凹凸像を観察するが、このときカンチレバーのリフト
ダウンはないのでヒステリシスやクリープ、クラッシュ
の問題は発生しない。以後、このプロセスを繰り返して
像観察が行われる。
状態のまま行きの走査を行い、リフト像を観察する（図
２Ｓ３）。即ち、試料表面の凹凸の問題を最小化するた
めにカンチレバーを一定距離だけリフトアップしたまま
試料表面の磁気モーメントを測定し、図１（ｃ）に示す
ように、凹凸像と磁気力像が加えられたリフト像を観察
して表示する。このリフト像の観察においては、直前の
帰りの走査でヒステリシスが減衰しているのでその影響
はない。続く帰りの走査時は凹凸像観察モードの走査方
式に変更し、このとき像は表示しない（図２Ｓ４）。即
ち、カンチレバーをリフトダウンして試料１の表面の極
く近傍に近ずけ、ＡＦＭにより、図１（ｄ）に示すよう
に、試料表面の凹凸像をトレースする形で帰りの走査を
行い、このとき凹凸像は表示しない。続いて、Ｓ１に戻
り凹凸像を観察するが、このときカンチレバーのリフト
ダウンはないのでヒステリシスやクリープ、クラッシュ
の問題は発生しない。以後、このプロセスを繰り返して
像観察が行われる。
【００１０】このように、凹凸像又はリフト像観察後の
帰りの走査方式を変更して像を表示しないようにし、変
更した走査方式により次の像観察を行うようにしたの
で、帰りの走査の過程でスキャナーのヒステリシスは減
少あるいは消滅するので、続く行きの走査における像観
察でヒステリシスがなくなるまで走査を停止させる必要
がなく、また、クラッシュ等の問題も発生しない。
帰りの走査方式を変更して像を表示しないようにし、変
更した走査方式により次の像観察を行うようにしたの
で、帰りの走査の過程でスキャナーのヒステリシスは減
少あるいは消滅するので、続く行きの走査における像観
察でヒステリシスがなくなるまで走査を停止させる必要
がなく、また、クラッシュ等の問題も発生しない。
【００１１】図３は本発明の観察方法の他の例を説明す
る図、図４はカンチレバーの走査方法を説明する図であ
る。まず、行きの走査時に凹凸像を観察し表示する（図
４Ｓ１１）。即ち、カンチレバーを試料１の表面の極く
近傍に近ずけて走査し、ＡＦＭにより、図３（ａ）に示
すように試料表面の凹凸像を観察する。続く、帰りの走
査時は凹凸像を観察するモードで像自体は表示しない
（図４Ｓ１２）。即ち、カンチレバーは試料１の表面の
極く近傍に近ずけたまま、ＡＦＭにより、図３（ｂ）に
示すように、試料表面の凹凸像をトレースする形で帰り
の走査を行い、このとき凹凸像は表示しない。
る図、図４はカンチレバーの走査方法を説明する図であ
る。まず、行きの走査時に凹凸像を観察し表示する（図
４Ｓ１１）。即ち、カンチレバーを試料１の表面の極く
近傍に近ずけて走査し、ＡＦＭにより、図３（ａ）に示
すように試料表面の凹凸像を観察する。続く、帰りの走
査時は凹凸像を観察するモードで像自体は表示しない
（図４Ｓ１２）。即ち、カンチレバーは試料１の表面の
極く近傍に近ずけたまま、ＡＦＭにより、図３（ｂ）に
示すように、試料表面の凹凸像をトレースする形で帰り
の走査を行い、このとき凹凸像は表示しない。
【００１２】次いで、カンチレバーをリフトアップして
行きの走査を行い、リフト像を観察する（図４Ｓ１
３）。即ち、試料表面の凹凸の問題を最小化するため
に、カンチレバーを一定距離だけリフトアップして試料
表面の磁気モーメントを測定し、図３（ｃ）に示すよう
に、凹凸像と磁気力像が加えられたリフト像を観察して
表示する。リフト像の観察においてはスキャナのヒステ
リシスの影響は凹凸像の観察に比して小さいので、それ
程問題にならない。
行きの走査を行い、リフト像を観察する（図４Ｓ１
３）。即ち、試料表面の凹凸の問題を最小化するため
に、カンチレバーを一定距離だけリフトアップして試料
表面の磁気モーメントを測定し、図３（ｃ）に示すよう
に、凹凸像と磁気力像が加えられたリフト像を観察して
表示する。リフト像の観察においてはスキャナのヒステ
リシスの影響は凹凸像の観察に比して小さいので、それ
程問題にならない。
【００１３】続く、帰りの走査時は凹凸像を観察するモ
ードで像自体は表示しない（図４Ｓ１４）。即ち、カン
チレバーをリフトダウンして試料１の表面の極く近傍に
近ずけて走査し、ＡＦＭにより、図３（ｄ）に示すよう
に、試料表面の凹凸像をトレースする形で帰りの走査を
行い、このとき凹凸像は表示しない。
ードで像自体は表示しない（図４Ｓ１４）。即ち、カン
チレバーをリフトダウンして試料１の表面の極く近傍に
近ずけて走査し、ＡＦＭにより、図３（ｄ）に示すよう
に、試料表面の凹凸像をトレースする形で帰りの走査を
行い、このとき凹凸像は表示しない。
【００１４】続いて、Ｓ１に戻り凹凸像を観察するが、
このときカンチレバーのリフトダウンはないのでヒステ
リシスやクリープ、クラッシュの問題は発生しない。
このときカンチレバーのリフトダウンはないのでヒステ
リシスやクリープ、クラッシュの問題は発生しない。
【００１５】このように、帰りの走査時カンチレバーを
リフトダウンして凹凸像観察モードとして像を表示しな
いようにし、この帰りの走査の過程でスキャナーのヒス
テリシスを減少あるいは消滅するので、続く行きの走査
での凹凸像観察でヒステリシスがなくなるまで走査を停
止させる必要がなく、また、クラッシュの問題も発生し
ない。
リフトダウンして凹凸像観察モードとして像を表示しな
いようにし、この帰りの走査の過程でスキャナーのヒス
テリシスを減少あるいは消滅するので、続く行きの走査
での凹凸像観察でヒステリシスがなくなるまで走査を停
止させる必要がなく、また、クラッシュの問題も発生し
ない。
【００１６】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば像観察表
示をしない帰りの走査を利用してヒステリシスを最小化
するようにしたので、走査を停止することなく続く行き
の走査で安定した凹凸像とリフト像を得ることが可能と
なり、また、凹凸像観察モード時のクラッシュの発生を
防止することができる。
示をしない帰りの走査を利用してヒステリシスを最小化
するようにしたので、走査を停止することなく続く行き
の走査で安定した凹凸像とリフト像を得ることが可能と
なり、また、凹凸像観察モード時のクラッシュの発生を
防止することができる。
【図１】 本発明の観察方法を説明する図である。
【図２】 カンチレバーの走査方法を説明する図であ
る。
る。
【図３】 本発明の観察方法の他の例を説明する図であ
る。
る。
【図４】 カンチレバーの走査方法を説明する図であ
る。
る。
【図５】 従来のＭＦＭ像の測定方法を説明する図であ
る。
る。
１…試料、２…凹凸像、３…リフト像。
Claims (2)
- 【請求項１】 カンチレバーを試料に接近させて走査し
試料表面の凹凸像を観察する凹凸像観察モードと、カン
チレバーをリフトアップして走査し試料表面の磁気モー
メントを測定するリフト像観察モードの走査方式を有す
る走査型プロープ顕微鏡において、像観察後の帰りの走
査方式を変更し、該変更した走査方式により次の観察を
行うことを特徴とする走査型プロープ顕微鏡。 - 【請求項２】 カンチレバーを試料に接近させて走査し
試料表面の凹凸像を観察する凹凸像観察モードと、カン
チレバーをリフトアップして走査し試料表面の磁気モー
メントを測定するリフト像観察モードの走査方式を有す
る走査型プロープ顕微鏡において、リフト像観察後の帰
りの走査を凹凸像観察モードにしたことを特徴とする走
査型プロープ顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35679998A JP3799181B2 (ja) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | 走査型プローブ顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35679998A JP3799181B2 (ja) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | 走査型プローブ顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000180457A true JP2000180457A (ja) | 2000-06-30 |
| JP3799181B2 JP3799181B2 (ja) | 2006-07-19 |
Family
ID=18450838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35679998A Expired - Fee Related JP3799181B2 (ja) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | 走査型プローブ顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3799181B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003114186A (ja) * | 2001-10-03 | 2003-04-18 | Seiko Instruments Inc | 走査型プローブ顕微鏡 |
| JP2008292373A (ja) * | 2007-05-25 | 2008-12-04 | National Institute For Materials Science | 走査型プローブ顕微鏡における走査方法及び強磁場走査型プローブ顕微鏡装置 |
| JP2009074987A (ja) * | 2007-09-21 | 2009-04-09 | Sii Nanotechnology Inc | 走査型プローブ顕微鏡及び表面情報測定方法 |
| JP2009109377A (ja) * | 2007-10-31 | 2009-05-21 | Jeol Ltd | 走査プローブ顕微鏡 |
| JP2009210361A (ja) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Yokohama National Univ | 原子間力顕微鏡装置 |
-
1998
- 1998-12-15 JP JP35679998A patent/JP3799181B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003114186A (ja) * | 2001-10-03 | 2003-04-18 | Seiko Instruments Inc | 走査型プローブ顕微鏡 |
| JP2008292373A (ja) * | 2007-05-25 | 2008-12-04 | National Institute For Materials Science | 走査型プローブ顕微鏡における走査方法及び強磁場走査型プローブ顕微鏡装置 |
| JP2009074987A (ja) * | 2007-09-21 | 2009-04-09 | Sii Nanotechnology Inc | 走査型プローブ顕微鏡及び表面情報測定方法 |
| JP2009109377A (ja) * | 2007-10-31 | 2009-05-21 | Jeol Ltd | 走査プローブ顕微鏡 |
| JP2009210361A (ja) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Yokohama National Univ | 原子間力顕微鏡装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3799181B2 (ja) | 2006-07-19 |
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