JP2000275261A - 温度補正機構を備えた走査型顕微鏡 - Google Patents
温度補正機構を備えた走査型顕微鏡Info
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- JP2000275261A JP2000275261A JP11077366A JP7736699A JP2000275261A JP 2000275261 A JP2000275261 A JP 2000275261A JP 11077366 A JP11077366 A JP 11077366A JP 7736699 A JP7736699 A JP 7736699A JP 2000275261 A JP2000275261 A JP 2000275261A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スキャナの印加電圧に対する走査幅を毎回測
定する必要がなく、スキャナの温度が変化しても正確な
測定を行えるようにする。 【解決手段】 コントローラ（４）によって制御された
電源（５）よりスキャナ（１）に電圧を印加し、試料
（３）または探針を走査して試料表面の形状や物理的特
性を測定する走査型顕微鏡において、予め印加電圧に対
するスキャナの走査幅を温度の関数として求めてコント
ローラ（４）に入力しておき、スキャナの温度を測定し
てコントローラに取り込み、前記関数に基づいて適正な
印加電圧を求め、求めた印加電圧によりスキャナ（１）
を駆動するようにしたものである。
定する必要がなく、スキャナの温度が変化しても正確な
測定を行えるようにする。 【解決手段】 コントローラ（４）によって制御された
電源（５）よりスキャナ（１）に電圧を印加し、試料
（３）または探針を走査して試料表面の形状や物理的特
性を測定する走査型顕微鏡において、予め印加電圧に対
するスキャナの走査幅を温度の関数として求めてコント
ローラ（４）に入力しておき、スキャナの温度を測定し
てコントローラに取り込み、前記関数に基づいて適正な
印加電圧を求め、求めた印加電圧によりスキャナ（１）
を駆動するようにしたものである。
Description
【発明の属する技術分野】本発明は試料表面を探針で走
査して試料表面の形状や物理的特性を測定する走査型顕
微鏡に関する。
査して試料表面の形状や物理的特性を測定する走査型顕
微鏡に関する。
【従来の技術】図３は探針を固定して試料を走査する走
査型顕微鏡を説明する図である。ＰＺＴ素子等からなる
スキャナ１の先端の試料台２に試料３を固定し、コント
ローラ４によって制御された電源５からスキャナ１に電
圧を印加して試料３を走査する。試料３に対向して探針
（図示せず）が設けられ、例えば走査トンネル顕微鏡の
場合は探針と試料間に電圧を印加してトンネル電流を測
定し、試料表面の形状や物理的特性が測定される。スキ
ャナ１に用いているＰＺＴ素子は電圧を印加するとその
分極方向に伸縮し、この特性を用いて電圧を制御してス
キャナを走査している。図４は試料を冷却して測定する
走査型顕微鏡を示す図である。基本的構成は図３と同じ
であるが、試料３を冷却するために、試料台２とスキャ
ナ１との間に熱絶縁体１０を設け、試料台２を冷凍機ま
たは冷媒の入ったクライオスタット（図示せず）とをヒ
ートコンダクタ６を介して接続し、試料台２を介して試
料を冷却し、測定を行うようにしている。図５は試料を
加熱して測定する走査型顕微鏡を説明する図である。図
４の場合と同様、試料台２とスキャナ１との間に熱絶縁
体１０を配置し、試料台２に組み込んだヒータ７に加熱
用電源８から電圧を印加するか、あるいは試料３に直接
電流を流すことにより試料を加熱して測定するようにし
ている。
査型顕微鏡を説明する図である。ＰＺＴ素子等からなる
スキャナ１の先端の試料台２に試料３を固定し、コント
ローラ４によって制御された電源５からスキャナ１に電
圧を印加して試料３を走査する。試料３に対向して探針
（図示せず）が設けられ、例えば走査トンネル顕微鏡の
場合は探針と試料間に電圧を印加してトンネル電流を測
定し、試料表面の形状や物理的特性が測定される。スキ
ャナ１に用いているＰＺＴ素子は電圧を印加するとその
分極方向に伸縮し、この特性を用いて電圧を制御してス
キャナを走査している。図４は試料を冷却して測定する
走査型顕微鏡を示す図である。基本的構成は図３と同じ
であるが、試料３を冷却するために、試料台２とスキャ
ナ１との間に熱絶縁体１０を設け、試料台２を冷凍機ま
たは冷媒の入ったクライオスタット（図示せず）とをヒ
ートコンダクタ６を介して接続し、試料台２を介して試
料を冷却し、測定を行うようにしている。図５は試料を
加熱して測定する走査型顕微鏡を説明する図である。図
４の場合と同様、試料台２とスキャナ１との間に熱絶縁
体１０を配置し、試料台２に組み込んだヒータ７に加熱
用電源８から電圧を印加するか、あるいは試料３に直接
電流を流すことにより試料を加熱して測定するようにし
ている。
【発明が解決しようとする課題】図６は温度変化に対す
るＰＺＴ素子の印加電圧に対する伸縮の割合（感度）を
示す図である。図４、図５に示したように、試料を冷却
あるいは加熱したときスキャナ１の温度が大幅に変化し
ないように、試料台とスキャナの間には熱絶縁体１０を
配置している。しかし、完全に温度を絶縁することがで
きないので、試料３を冷却したり加熱したりすると、ス
キャナ１の温度は変化し、図６に示すように、同じ印加
電圧であっても走査の幅が大幅に変化する。そのため、
試料を冷却したり加熱したりしたときには、その度に標
準試料を用いてスキャナの印加電圧に対する走査幅を測
定し、適正な印加電圧を求めなければ正確な測定を行う
ことができない。本発明は上記課題を解決するためのも
ので、スキャナの印加電圧に対する走査幅を毎回測定す
る必要がなく、スキャナの温度が変化しても正確な測定
を行うことができる走査型顕微鏡を提供することを目的
とする。
るＰＺＴ素子の印加電圧に対する伸縮の割合（感度）を
示す図である。図４、図５に示したように、試料を冷却
あるいは加熱したときスキャナ１の温度が大幅に変化し
ないように、試料台とスキャナの間には熱絶縁体１０を
配置している。しかし、完全に温度を絶縁することがで
きないので、試料３を冷却したり加熱したりすると、ス
キャナ１の温度は変化し、図６に示すように、同じ印加
電圧であっても走査の幅が大幅に変化する。そのため、
試料を冷却したり加熱したりしたときには、その度に標
準試料を用いてスキャナの印加電圧に対する走査幅を測
定し、適正な印加電圧を求めなければ正確な測定を行う
ことができない。本発明は上記課題を解決するためのも
ので、スキャナの印加電圧に対する走査幅を毎回測定す
る必要がなく、スキャナの温度が変化しても正確な測定
を行うことができる走査型顕微鏡を提供することを目的
とする。
【課題を解決するための手段】本発明は、コントローラ
によって制御された電源よりスキャナに電圧を印加し、
試料または探針を走査して試料表面の形状や物理的特性
を測定する走査型顕微鏡において、予め印加電圧に対す
るスキャナの走査幅を温度の関数として求めてコントロ
ーラに入力しておき、スキャナの温度を測定して前記コ
ントローラに取り込み、前記関数に基づいて適正な印加
電圧を求め、求めた印加電圧によりスキャナを駆動する
ようにしたことを特徴とする。
によって制御された電源よりスキャナに電圧を印加し、
試料または探針を走査して試料表面の形状や物理的特性
を測定する走査型顕微鏡において、予め印加電圧に対す
るスキャナの走査幅を温度の関数として求めてコントロ
ーラに入力しておき、スキャナの温度を測定して前記コ
ントローラに取り込み、前記関数に基づいて適正な印加
電圧を求め、求めた印加電圧によりスキャナを駆動する
ようにしたことを特徴とする。
【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。図１は探針を固定して試料を走査する走査
型顕微鏡を説明する図であり、測定のための基本的な構
成は従来と同じである。すなわち、ＰＺＴ素子からなる
スキャナ１に熱絶縁体１０を介して試料台２が設けら
れ、試料台に試料３を固定し、試料を冷却する場合に
は、図示しない冷凍機または冷媒の入ったクライオスタ
ットをヒートコンダクタ６を介して試料台２に接続す
る。試料を加熱する場合には、試料台２に組み込んだヒ
ータ７に加熱用電源８から電圧を印加する。一方、コン
トローラ４によって制御された電源５からスキャナ１に
電圧を印加して試料を走査し、試料と対向した図示しな
い探針で試料表面の形状や物理的特性を測定する。本発
明においては、スキャナ１に温度センサー１１が取り付
けられ、この温度センサーによって測定されたスキャナ
の温度は温度計１２からコントローラ４に送られる。一
方、予めそれぞれの温度で測定したスキャナの感度やＰ
ＺＴ素子の温度特性とスキャナの形状から求めた感度の
計算値によって、印加電圧に対するスキャナの走査幅を
温度の関数Ｆ（ｔ）として求めてコントローラ４に設定
して記憶させておく。関数Ｆ（ｔ）は、例えば図６に示
したようなデータであり、コントローラ４は、Ｆ（ｔ）
と測定したスキャナ温度から適正なスキャナへの印加電
圧を計算し、スキャナへ電圧を印加する。次に、動作を
説明すると、スキャナ１に取り付けられた温度センサー
１１で測定したスキャナの温度は温度計１２とコントロ
ーラ４に送られる。コントローラ４では、設定されてい
る印加電圧に対する走査幅の温度に対する関数Ｆ（ｔ）
と温度計１２ら送られてきた温度から、現在の温度での
適正なスキャナへの印加電圧を算出し、それに基づいて
電源５に電圧を印加する。従って、試料３の冷却や加熱
によってスキャナの温度が変化しても、関数Ｆ（ｔ）に
基づいてコントローラ内で適正な印加電圧が計算される
ので、走査幅が変化することはない。もちろん、温度を
検出する毎に関数Ｆ（ｔ）によって適正な印加電圧を計
算するのではなく、予め温度変化に対する適正な印加電
圧を変換テーブルとして用意しておき、この変換テーブ
ルを参照して印加電圧を制御するようにしても良い。図
２は試料を固定し、探針を走査する走査型顕微鏡を説明
する図である。試料台２に試料３を固定し、コントロー
ラ４によって制御された電源５からスキャナ１を駆動
し、これに固定された探針１３を走査する場合において
も、探針１３の温度を変化させる必要がある場合や、試
料３と探針１３の系全体を冷却したり、加熱したりする
場合がある。この場合にも探針１３を走査するスキャナ
１に温度センサー１１を取付け、スキャナの温度を温度
計１２で測定してコントローラ４に送る。コントローラ
４には、図１の場合と同様に印加電圧に対する走査幅を
温度の関数Ｆ（ｔ）として求めて入力しておくと共に、
コントローラ４にはＦ（ｔ）とスキャナの温度から適正
な印加電圧を計算して印加する機能が組込まれている。
そして、測定したスキャナの温度からスキャナ１へ印加
する適正な電圧を自動的に計算し、これによりスキャナ
を駆動する。もちろん、この場合にも予め温度変化に対
する印加電圧を変換テーブルとして用意しておき、この
変換テーブルを参照して印加電圧を制御するようにして
も良い。
て説明する。図１は探針を固定して試料を走査する走査
型顕微鏡を説明する図であり、測定のための基本的な構
成は従来と同じである。すなわち、ＰＺＴ素子からなる
スキャナ１に熱絶縁体１０を介して試料台２が設けら
れ、試料台に試料３を固定し、試料を冷却する場合に
は、図示しない冷凍機または冷媒の入ったクライオスタ
ットをヒートコンダクタ６を介して試料台２に接続す
る。試料を加熱する場合には、試料台２に組み込んだヒ
ータ７に加熱用電源８から電圧を印加する。一方、コン
トローラ４によって制御された電源５からスキャナ１に
電圧を印加して試料を走査し、試料と対向した図示しな
い探針で試料表面の形状や物理的特性を測定する。本発
明においては、スキャナ１に温度センサー１１が取り付
けられ、この温度センサーによって測定されたスキャナ
の温度は温度計１２からコントローラ４に送られる。一
方、予めそれぞれの温度で測定したスキャナの感度やＰ
ＺＴ素子の温度特性とスキャナの形状から求めた感度の
計算値によって、印加電圧に対するスキャナの走査幅を
温度の関数Ｆ（ｔ）として求めてコントローラ４に設定
して記憶させておく。関数Ｆ（ｔ）は、例えば図６に示
したようなデータであり、コントローラ４は、Ｆ（ｔ）
と測定したスキャナ温度から適正なスキャナへの印加電
圧を計算し、スキャナへ電圧を印加する。次に、動作を
説明すると、スキャナ１に取り付けられた温度センサー
１１で測定したスキャナの温度は温度計１２とコントロ
ーラ４に送られる。コントローラ４では、設定されてい
る印加電圧に対する走査幅の温度に対する関数Ｆ（ｔ）
と温度計１２ら送られてきた温度から、現在の温度での
適正なスキャナへの印加電圧を算出し、それに基づいて
電源５に電圧を印加する。従って、試料３の冷却や加熱
によってスキャナの温度が変化しても、関数Ｆ（ｔ）に
基づいてコントローラ内で適正な印加電圧が計算される
ので、走査幅が変化することはない。もちろん、温度を
検出する毎に関数Ｆ（ｔ）によって適正な印加電圧を計
算するのではなく、予め温度変化に対する適正な印加電
圧を変換テーブルとして用意しておき、この変換テーブ
ルを参照して印加電圧を制御するようにしても良い。図
２は試料を固定し、探針を走査する走査型顕微鏡を説明
する図である。試料台２に試料３を固定し、コントロー
ラ４によって制御された電源５からスキャナ１を駆動
し、これに固定された探針１３を走査する場合において
も、探針１３の温度を変化させる必要がある場合や、試
料３と探針１３の系全体を冷却したり、加熱したりする
場合がある。この場合にも探針１３を走査するスキャナ
１に温度センサー１１を取付け、スキャナの温度を温度
計１２で測定してコントローラ４に送る。コントローラ
４には、図１の場合と同様に印加電圧に対する走査幅を
温度の関数Ｆ（ｔ）として求めて入力しておくと共に、
コントローラ４にはＦ（ｔ）とスキャナの温度から適正
な印加電圧を計算して印加する機能が組込まれている。
そして、測定したスキャナの温度からスキャナ１へ印加
する適正な電圧を自動的に計算し、これによりスキャナ
を駆動する。もちろん、この場合にも予め温度変化に対
する印加電圧を変換テーブルとして用意しておき、この
変換テーブルを参照して印加電圧を制御するようにして
も良い。
【発明の効果】以上のように本発明によれば、予め印加
電圧に対するスキャナの走査幅を温度の関数として求め
て入力しておき、スキャナの温度を常時測定し、入力さ
れている関数に基づいて適正なスキャナへの印加電圧を
コントローラ内で求めてスキャナを駆動するようにした
ので、試料の冷却や加熱によってスキャナの温度が変化
したとしても自動的にスキャナへの電圧が適正化され、
スキャナの印加電圧に対する走査幅を毎回測定する必要
がない。
電圧に対するスキャナの走査幅を温度の関数として求め
て入力しておき、スキャナの温度を常時測定し、入力さ
れている関数に基づいて適正なスキャナへの印加電圧を
コントローラ内で求めてスキャナを駆動するようにした
ので、試料の冷却や加熱によってスキャナの温度が変化
したとしても自動的にスキャナへの電圧が適正化され、
スキャナの印加電圧に対する走査幅を毎回測定する必要
がない。
【図１】 本発明の探針を固定して試料を走査する走査
型顕微鏡を説明する図である。
型顕微鏡を説明する図である。
【図２】 本発明の試料を固定して探針を走査する走査
型顕微鏡を説明する図である。
型顕微鏡を説明する図である。
【図３】 探針を固定して試料を走査する走査型顕微鏡
を説明する図である。
を説明する図である。
【図４】 試料を冷却して測定する走査型顕微鏡を示す
図である。
図である。
【図５】 試料を加熱して測定する走査型顕微鏡を説明
する図である。
する図である。
【図６】 温度変化に対するＰＺＴ素子の印加電圧に対
する伸縮の割合を示す図である。
する伸縮の割合を示す図である。
１…スキャナ、２…試料台、３…試料、４…コントロー
ラ、５…電源、６…ヒートコンダクタ、７…ヒータ、８
…加熱用電源、１０…熱絶縁体、１１…温度センサー、
１２…温度計、１３…探針。
ラ、５…電源、６…ヒートコンダクタ、７…ヒータ、８
…加熱用電源、１０…熱絶縁体、１１…温度センサー、
１２…温度計、１３…探針。
Claims (1)
- 【請求項１】 コントローラによって制御された電源よ
りスキャナに電圧を印加し、試料または探針を走査して
試料表面の形状や物理的特性を測定する走査型顕微鏡に
おいて、予め印加電圧に対するスキャナの走査幅を温度
の関数として求めてコントローラに入力しておき、スキ
ャナの温度を測定して前記コントローラに取り込み、前
記関数に基づいて適正な印加電圧を求め、求めた印加電
圧によりスキャナを駆動するようにしたことを特徴とす
る温度補正機構を備えた走査型顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11077366A JP2000275261A (ja) | 1999-03-23 | 1999-03-23 | 温度補正機構を備えた走査型顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11077366A JP2000275261A (ja) | 1999-03-23 | 1999-03-23 | 温度補正機構を備えた走査型顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000275261A true JP2000275261A (ja) | 2000-10-06 |
Family
ID=13631920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11077366A Pending JP2000275261A (ja) | 1999-03-23 | 1999-03-23 | 温度補正機構を備えた走査型顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000275261A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003149118A (ja) * | 2001-11-14 | 2003-05-21 | Seiko Instruments Inc | 走査型プローブ顕微鏡 |
| JP2008304211A (ja) * | 2007-06-05 | 2008-12-18 | Jeol Ltd | カンチレバの自動チューニング方法 |
| JP2010002231A (ja) * | 2008-06-18 | 2010-01-07 | Sii Nanotechnology Inc | 高さ制御性に優れた原子間力顕微鏡を用いた微細加工方法 |
-
1999
- 1999-03-23 JP JP11077366A patent/JP2000275261A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003149118A (ja) * | 2001-11-14 | 2003-05-21 | Seiko Instruments Inc | 走査型プローブ顕微鏡 |
| JP2008304211A (ja) * | 2007-06-05 | 2008-12-18 | Jeol Ltd | カンチレバの自動チューニング方法 |
| JP2010002231A (ja) * | 2008-06-18 | 2010-01-07 | Sii Nanotechnology Inc | 高さ制御性に優れた原子間力顕微鏡を用いた微細加工方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040430 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050824 |