JP2013512456A - 走査型プローブ顕微鏡を動作させる方法と装置 - Google Patents
走査型プローブ顕微鏡を動作させる方法と装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013512456A JP2013512456A JP2012542168A JP2012542168A JP2013512456A JP 2013512456 A JP2013512456 A JP 2013512456A JP 2012542168 A JP2012542168 A JP 2012542168A JP 2012542168 A JP2012542168 A JP 2012542168A JP 2013512456 A JP2013512456 A JP 2013512456A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- force
- sample
- probe
- interaction
- tip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q20/00—Monitoring the movement or position of the probe
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q10/00—Scanning or positioning arrangements, i.e. arrangements for actively controlling the movement or position of the probe
- G01Q10/04—Fine scanning or positioning
- G01Q10/06—Circuits or algorithms therefor
- G01Q10/065—Feedback mechanisms, i.e. wherein the signal for driving the probe is modified by a signal coming from the probe itself
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q60/00—Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
- G01Q60/24—AFM [Atomic Force Microscopy] or apparatus therefor, e.g. AFM probes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y35/00—Methods or apparatus for measurement or analysis of nanostructures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
- G01B21/20—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring contours or curvatures, e.g. determining profile
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q60/00—Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q60/00—Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
- G01Q60/24—AFM [Atomic Force Microscopy] or apparatus therefor, e.g. AFM probes
- G01Q60/32—AC mode
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q60/00—Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
- G01Q60/24—AFM [Atomic Force Microscopy] or apparatus therefor, e.g. AFM probes
- G01Q60/32—AC mode
- G01Q60/34—Tapping mode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
- H01R13/62—Means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts or for holding them in engagement
- H01R13/629—Additional means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts, e.g. aligning or guiding means, levers, gas pressure electrical locking indicators, manufacturing tolerances
- H01R13/631—Additional means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts, e.g. aligning or guiding means, levers, gas pressure electrical locking indicators, manufacturing tolerances for engagement only
- H01R13/6315—Additional means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts, e.g. aligning or guiding means, levers, gas pressure electrical locking indicators, manufacturing tolerances for engagement only allowing relative movement between coupling parts, e.g. floating connection
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R2103/00—Two poles
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
- H01R4/56—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation one conductor screwing into another
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
から適用される。プローブ−試料相互作用は通常、制御装置20によってフィードバックを介して制御される。特にアクチュエータ16は、スキャナ24に結合され得るが、プローブ12は、自己作動型カンチレバー/プローブの一部としてプローブ12のカンチレバー15と一体を成して形成され得る。
プは、通常チップ−試料の間の距離(プローブと試料との間の制御距離)を制御することで、「トラッキング力」すなわちチップ/試料相互作用から生じる力を最小限にすべくこの振動の振幅を一定に維持しようと試みる。別のフィードバック構成は、位相または振動周波数を一定に維持する。接触モードにおけるように、次にこれらのフィードバック信号は、収集され、保存され、さらに試料を特性化するデータとして用いられる。
が可能である。
る)。
が、変調周波数、したがって走査速度を制限する、カンチレバーのリングダウン(TappingMode(商標)におけるような自由減衰プロセス)を待つことである。より具体的には、変調周波数は、プローブ共振周波数よりも有意に少ない(たとえばプローブ共振周波数よりも5分の1以上少ない)。
る。しかし、TappingMode(商標)原子間力顕微鏡において、フィードバック動力学は、設定値によって極めて影響を受ける。すなわち同じゲインは、異なる振幅設定値下では異なるフィードバック安定性を示し得る。ゲインは、独立して機能しないので、ゲイン最適化のプロセスは、特に複雑である。
c force microscopes:An adaptive control approach)」という表題のリファイ(Rifai)およびユウセフ−トウミ(Youc
ef−Toumi)において、ならびに「モデルベース制御による生物試料に関する高速接触モード原子間力顕微鏡(Fast contact-mode atomic force microscopy on biological specimen by model-based control)」という表題のシッタ(Schitter)らにおいて、高次またはモデルベース制御装置が、標準P/I制御装置よりも好んで用いられる。そのような制御装置は、設計するのが難しく、本質的に不完全である。そのような制御装置は、動作前にシステム動力学に関する情報を必要とすることが重要である。それらの制御装置は、接触モードで原子間力顕微鏡を動作させる場合に有効であり得るが、上記に示唆されるように、システム動力学が設定値の変動で変化することを考えれば、原子間力顕微鏡がTappingMode(商標)で動作される場合に機能するのは、一般に難しい。
商標)原子間力顕微鏡において、振動は、チップと試料との間の相互作用力の非線形表現である。したがってたとえばタッピング振幅の制御は、チップ−試料相互作用力の間接的制御を提供する。この相互作用力の間接的制御は、圧電アクチュエータ自体と原子間力顕微鏡の機械的成分由来を含む、たとえば振動調波およびシステム振動などの変数の作用を受け易い。これらこそが、特に画像化が様々な環境において生じ得る場合、ロバストな制御アルゴリズムの開発を極めて難しくするTappingMode動力学である。
も一方または任意の他の機械特性および試料が位置する媒体などの因子、ならびに他の因子に依存するので、扱い難くなり得る。たとえばゲインの設定が低すぎる場合、システム応答は、相対的に遅くなる傾向があり、それによって、チップが試料表面をトラッキングしなくなる可能性がある。ゲインの設定が高すぎる場合、フィードバックループは、振動またはそれ自体でバックフィードを始めることが可能である。これは、望ましくないことに生成される試料画像にかなりのノイズを付加し得る。
モードの実装は、パルス力モードおよびTappingMode(商標)原子間力顕微鏡よりもずっと感受性のある力制御が達成され得るように、寄生結合を最小限にする(少なくとも3桁)。そうすることで、原子間力顕微鏡技術において公知の最低力画像化(交互力を用いることで)が、実現され、直接制御されるので、原子間力顕微鏡が典型的なTappingMode(商標)原子間力顕微鏡速度を超える速度でTappingMode(商標)原子間力顕微鏡を超える改善された高解像度画像を提供できるようにする(TappingMode(商標)帯域は、1kHzよりも下)。
本発明のさらに別の特徴において、方法は、自動Zリミット制御、および好ましくは自動走査速度制御を含む。
自体、および空気または流体からの制動力によるカンチレバー応答のうちのいずれか一方のためであり得る。同様に、レーザ干渉からも生じる。これらの寄生効果は、後続の図においてさらに例示されることになる。
δFr=Fr_i−F(基線)…(1)
F(基線)は、プローブが試料に接触していない場合の相互作用力である。その相互作用力は、ゼロであるべきである。原子間力顕微鏡において、力は普通、カンチレバー撓みによって表わされる。この場合、F(基線)は、チップが表面に相互作用していない場合のカンチレバー撓みに対応する。Fr_iは、チップが表面に極近接して接触する場合の相互作用力である。同期アルゴリズムは、領域δT(図2A〜図2B)が反発力およびその最大Fr_maxに一致し得るように、各々の駆動期の開始時間を整列すべく用いられる。期間の開始からFr_maxの発現までの時間は、同期時間であり、正確に決定されるとともに制御される(さらに下述される)。同期時間距離(Sync Distance)は、撓み応答と変調駆動信号間の位相遅延を測定することで決定されることが可能である。同期時間距離が、決定されると(プローブが、xy方向に固定される場合)、同じ同期時間距離が、xyラスタ走査位置全体を通して用いられる。画像化中、フィードバックは、Fr_iを実質的に一定に維持すべく機能するが、Fr_i値は、同期時間距離によって決定される。注目すべきは、同期時間距離はまた、変調期の開始から相互作用の瞬間までの距離として一般化され得ることである。
する。
図4A〜図4Cにおいて、カンチレバー応答は、試料表面に相互作用するとき、チップ−表面相互作用力と背景結合の混合である。そのような応答は、「オリジナル」として図4Aに概略的に示される。実際のチップ−試料相互作用力は、Fr_i部分(図4Cにおいて示される)においてのみであり、寄生カンチレバーかプローブ運動の背景内に埋もれる。オリジナルデータ(たとえば相互作用力と寄生力の両方によるなどのプローブ運動)から背景を減算することで、相互作用力の大きさが得られることが可能である。図4Bで例示される背景は、原子間力顕微鏡システムからの共振の機械的結合と、空気および流体のようなその環境媒体に対するカンチレバー応答とのうちの少なくとも一方に起因し得る。背景は、カンチレバーが試料に対して動くにつれて、レーザ干渉によって誘発されることも可能である。背景の共通する特徴は、チップが試料に相互作用していない場合であっても、周期的変化を表示するカンチレバー撓みが、チップ軌道に類似することである。成功した背景実験データの減算は、図5A〜図5Cにおいて示される。
位置を示す試料表面に対して垂直な方向を表わす。
全体的に見て、そのような小さな力を検出するとともにそのような力を走査型プローブ顕微鏡フィードバックループにおいて制御パラメータとして用いることが、本明細書において「瞬間力制御」と称されるものを用いることで本発明にしたがう走査型プローブ顕微鏡動作が試料の画像化を可能にする能力である。リアルタイム力検出を用いる瞬間力制御は、改善された制御を提供するので、画像解像度を改善するとともに試料損傷の可能性を最小限にする。これに関連して、リアルタイムまたは瞬間力検出は、たとえば図3において例示される本質的に各々の点の変動力が、好適実施形態によって検出され、さらに走査型プローブ顕微鏡動作を瞬間的に制御すべく用いられ得ることを暗示する。つまり、プローブと試料との間の各々の相互作用周期中[あるいは2つ間の距離間隔の変調、すなわち力曲線変調の各々の周期中]のプローブ−試料相互作用に起因するプローブに作用する変動力が、検出され、さらにリアルタイムで試料を画像化すべく原子間力顕微鏡によって用いられ得る。この瞬間力制御は、プローブ−試料の間の距離の1変調周期であり得る任意の相互作用点で原子間力顕微鏡制御を提供すべく用いられる。制御は、将来の任意の変調周期が終了する前(次のアプローチの前)に提供されるので、フィードバック遅延は、大きく減る。これは、さらに図12A,図12Bおよび図12Cに関連して示されることになる。
であろう。カンチレバーがより感受性になると、リングダウンの待機に極めて時間がかかるようになる。本発明の好適実施形態は、プローブと試料との間の最接近位置に同期整列によって相互作用域と非相互作用域を分離することで、基線を決定する。「相互作用域」に対応する領域は、各々の周期の開始時に同期マーカ、基準トリガ信号を通じてロックされる。この領域における任意の撓み点は、定常状態相互作用制御のフィードバックパラメータとして用いられることが可能である。相互作用域外の撓みデータはすべて、定数に平均化され、さらに図3においてΔFrを算出する基線として用いられる。基線検出と同期制御の組合せによって、相対力δFは、瞬時に正確に決定されるとともに制御されることが可能である。そのような制御は、図6Cにおいて例示されるように、Fr_iが寄生撓みをはるかに下回れるようにする。
本技法の別の主要な利点は、高振幅振動データで基線を決定する能力である。カンチレバーの共振周波数は、公知なので、別の実施形態において、平均は、整数倍のカンチレバー共振周波数周期を分析することで、非相互作用域において決定されることが可能である。整数周期平均化は、振動撓みデータを効率的に除去できるので、一定基線を得ることが可能である。
次に図7および図8Aと図8Bに移ると、好適実施形態はまた、本明細書において「ゲート平均反発力制御」と称されるものも用いる。図7は、原子間力顕微鏡動作後の一連の相互作用期を含むプローブ撓みを概略的に示す。制御パラメータとして力を用いる先行制御技術は、全周期のチップ−試料相互作用にわたる合力を平均化することで、力設定値と比較するRMS値を得る。当該分野において理解されるように、力曲線によって例示される力は、複雑である。反発力と引力はともに、上記のように周期中にプローブチップに働く。たとえば反発力を相殺する傾向がある引力部分(図2CにおけるC−D)を含めることで、力感受性および画像化解像度は、ほとんどの場合、損なわれる。
式中、Diは、第i周期におけるデータを表わす。信号対ノイズ比が√Nの倍数改善された平均化信号が、図9Cにおいて示される。それによって最小制御可能力が減少する(狭いロックイン帯域幅を用いることが可能)。
変換され(変換器132)、同期信号が、変換器136でアナログに変換された後、ブロック127からの同期信号と結合すべく加算回路134に伝送される。次に加算回路134の出力は、チップと試料との間の本質的に定常状態の相互作用を維持すべくz位置(この場合、プローブ)を作動させるためZ−圧電アクチュエータ112に適用される。対応する動作方法は、図13に関連して下記でさらに詳細に記載される。
背景の正確な減算を保証するため、図13および図14において示されるような、2つのスキームが、開発されている。
データをサンプリングし、さらに各々のセグメントが期間Tを有する多重セグメントにデータをデジタル化する。原子間力顕微鏡方法は、データの各々のセグメントを期間Tの開始に揃え、その後データを平均化する。次に、方法400は、平均化セグメントデータを期間Tの背景として用いる。ブロック408は、たとえばFPGAプロセッサを用いることで、各々の期間Tにおける測定データからブロック406由来の背景を減算すべく機能する。ブロック408は、フィードバックに背景補正データを用いる。
2つの係合方法間の差は、図15における「通常の」係合600は、試料表面を検出すべく試料に向けてプローブを駆動させるためだけにステップモータを用いることである。しかし、図16は、方法700が試料表面を探すとき、各々のモータステップでZ圧電アクチュエータによってプローブを動かす「ソーイング」係合を示す。まず図15を参照すると、方法600は初めに、ブロック602において、たとえば0.1nm〜約3ミクロンの固定ステップにしたがってチップ−試料の間の距離を減らすべくモータをステップさせる。フィードバック制御をオンにすると(本技法にしたがう力検出)、フィードバックループは、ブロック604において、チップをこの場合、試料に向けて移動させるようにアクチュエータを制御する(提供段階)。ブロック606において、アルゴリズムは、表面が検出されているか否かを判定する(すなわち閾値設定値力に達しているか否か)。得られていなければ、図5に関連した上記のような背景減算動作は、ブロック602においてモータをさらにステップさせる前に実行される。得られていれば、フィードバックは、解除され、さらに持上げ高が、ピーク力と負の最大吸着力位置の間のz移動を特定のマージン(たとえば10nm)を加えて算出することで計算され、チップは、ブロック610において持ち上げられ得る(たとえば破壊の可能性を最小限にするため)。その後、ブロック612において、背景減算動作が、実行され、さらにブロック614において本技法にしたがうフィードバック制御が、再度初期化される。
ダウンする。この場合、持上げは、モータステップの1.5倍である。持上げ量は、試料のタイプなどに基づきユーザによって選択され得る。その後、フィードバックは、ブロック706において本技法にしたがって力を検出すべく、オンにされる。表面が検出されない場合、アルゴリズム700は、ブロック710(ブロック608に類似)において背景減算を実行し、その後ブロック702において別の持上げを実行する。表面が、検出されると、走査型プローブ顕微鏡は、ブロック716において試料を画像化することが可能である。
とする相互作用力である。物質の弾性特性は、たとえばオリバー−ファー(Oliver−Pharr)モデル、または別の接触機械的モデルを用いて慣例的に傾斜の上方部を用いることで(図20BにおけるセグメントDEを参照、セグメントCDEは、短距離反発相互作用を例示する)算出されることが可能である。(たとえば非特許文献1を参照)。ファン・デル・ワールス引力は、接近曲線(図20Aおよび図20BにおけるセグメントBC)から決定されることが可能であるが、チップが試料から離れるときに生じる毛細管吸着も算出され得る。(たとえば非特許文献2)。チップをxy−平面において移動させるとともにこれらの測定を繰り返すことによって、たとえば弾性、ファン・デル・ワールス吸着および毛細管吸着などの試料特性(セグメントEFは、引力と毛細管力に対応する)が、試料表面領域全体、またはその一部に対して画像化されることが可能である。さらに接近曲線および回収(離脱)曲線の差から、試料の硬度も、画像化されることが可能である。
ピーク力タッピングモード原子間力顕微鏡動作の主要な利益は、1.画像化安定性の改善。2.より少ないチップまたは試料への損傷でより高い解像度。3.より高いトラッキング帯域幅またはより高い画像化速度。4.直接的物理量測定能力。5.信頼性のある流体画像化。6.各種の試料および適用に適応させるべく広範囲のカンチレバータイプから選択する能力。7.使い易さである。
ようにする。事実、レバー応答が、いわゆる小型カンチレバーを用いる場合に得られる帯域幅をはるかに超える帯域幅(>10kHz)を有することができるようにするので、むしろ大型レバー(長さが>60μm)が、ピーク力タッピングモードにおいて亜共振で動作されることが可能である。
体画像を成功裏に得る上で難解な段階である。ピーク力タッピングモードは、カンチレバーを同調する(基線平均化、背景減算、その他)必要性を完全に除去する。さらに力制御範囲および非常に広範囲のバネ定数からカンチレバーを選択する能力は、生物試料画像化にとって画像化制御に非常に大きな可能性を与える。
本発明の好適実施形態は、未熟ユーザに熟練したユーザに類似した品質で高品質画像を生成する能力を与えるべくピーク力タッピングモードを用いる。たとえばチップが試料に相互作用するとき(チップ−試料力に対する複雑な関係を表わす)、プローブ振動の設定値振幅または位相からの偏差に基づきチップ−試料相互作用を制御することで動作するTappingMode(商標)原子間力顕微鏡とは対照的に、ピーク力タッピングモードは、プローブ変調周期に沿った各々の点でのチップ−試料相互作用力に基づきチップ−試料相互作用を制御する。この相互作用の直接制御は、制御を簡略化するとともにカンチレバーと、アクチュエータを含む他の機械的成分の動力学を含む変数を複雑化する作用を好適実施形態が最小化できるようにし、したがって安定性を維持できるようにする。
ペクトルは、安定なフィードバック1010および不安定なフィードバック1012の両方で示される。フィードバック不安定性は、いくつかの基準のうちの1つあるいは複数に基づき定量的に測定されることが可能である。これらの基準のうちの数例は以下の通りである。1.特定周波数(f0)でのスペクトル振幅。周波数f0は、フィードバックが不安定な場合にシステム同定を用いることで、あるいはフィードバック信号のスペクトルを観察することから決定される。2.高さ信号または誤差信号のRMS誤差。3.高さ信号または誤差信号の標準偏差。
む。プローブ1102は、プローブホルダ1108に据え付けられる。この場合、プローブホルダ1108は、アクチュエータ1110に結合される。アクチュエータ1110(たとえば圧電アクチュエータ)は、プローブ1102のチップ1106を「Z」方向(試料表面に対して直角)に移動させることが可能である。プローブ1102が、試料1109に相互作用するとき、その撓みは、光線「L」をレバー1104の背側に向ける光源1114(たとえばレーザダイオード)を含む撓み検出スキーム1112によって監視される。レバー1104は、光線「L」を検出器1116(たとえば象限光学検出器)に向けて反射する。前記検出器は、撓みを示す信号をADC1118に伝送する。ADCブロック1118によってアナログ撓み信号が、デジタル信号に変換された後、得られた信号は、ピーク力タッピングモード力検出ブロック1120に伝送される。検出された力信号(チップ−試料相互作用力を1つ1つ抽出する上記の装置と方法にしたがって決定される)は、比較回路1122に伝送される。好ましくは、ピーク力は、力設定値と比較され、誤差信号は、PI制御装置1124に送られる。PI制御装置1124は、デジタル信号をアナログ信号に変換するZ走査DACブロック1126に伝送される制御信号を出力する。前記信号は、チップ−試料の間の距離を制御すべく、Z圧電アクチュエータ1110にさらに適用される。上記の成分は、フィードバックループを形成するので、チップ1106と試料1109間の相互作用力は、力設定値にしたがって調節される。
フィードバックのゲイン自動化調整における決定的な要素のうちの1つは、走査中に不安定性の発現を迅速かつ正確に判定する能力である。この判定は、不安定性がゲイン制御
装置においてノイズを誘発した場合に間違って解釈され得る未知の表面形状によって複雑化されることが多い。図28に移ると、図27の振動検出アルゴリズム(振動検出ブロック)1130を実行するアルゴリズム1140は、さらに詳細に述べられる。高さは、任意の原子間力顕微鏡システムで校正されるが、高さは、たとえばスキャナZレンジおよびカンチレバー撓み感度、などの任意のシステム特異的パラメータとは無関係であるので、高さ情報は、不安定性振動のレベルの判定に用いられる。ノイズ耐性マージン(ブロック1155)は、不安定性誘発ノイズの許容された大きさとして定義される。このマージンが、高さ信号を用いて検出される場合、そのようなマージンは、フィードバックシステムにおいて許容されるノイズの絶対値を提供する。たとえばノイズ耐性マージンが、1nmの場合、ブロック1146または1148からの任意の不安定性出力は、許容できると考えられる。試料高さが100nm(レンジ)では、そのようなマージンは、画像における信号対ノイズ比100に対応する。しかし波形が1nm未満の平坦な試料では、ノイズ耐性マージンは、試料高さ信号よりも大きくなり得る。そのような状況において、ノイズ耐性マージンは、合理的に優れた画像(S/N=10)を得るため、0.1nmに減らされるべきである。このマージンは、試料の粗さに基づき自動調整されることが可能である。原子間力顕微鏡動作中に得られた高さデータは、試料表面形状とシステム振動の両方を反映する。一般的にアルゴリズム1140は、不安定性の発現を示すべくノイズが十分に大きいか否かを判定するために、試料トポロジィをフィルタ処理して除去するように機能する。走査中、試料トポロジィは普通、隣接するピクセルにおいて大きな変化を有さないことを知っておく必要がある。たとえば3つの隣接する点間で高さの差を算出することで、試料トポロジィは、ほとんどフィルタ処理で除去されることが可能である。これは、以下の式を用いて示される。
H(x0+Δx)=H(x0)+dH/dx(x=x0)Δx+d2H/dx2(x=x0)Δx2+d3H/dx3(x=x0)Δx3+d4H/dx4(x=x0)Δx4+・・・(1) 。
H(x0+Δx)+H(x0−Δx)=2H(x0)+2d2H/dx2(x=x0)Δx2+2d4H/dx4(x=x0)Δx4+・・・(3) 。
{H(x0+Δx)+H(x0−Δx)−2H(x0)}/2=d2H/dx2(x=x0)Δx2+d4H/dx4(x=x0)Δx4+・・・(4) 。
これに関して、図29を参照すると、PI制御装置1124(図27)によって出力された高さ制御信号の1実施例は、Aで示される。この場合、フィードバックループは、t1とt2間で安定である。フィードバックループは、t2からt5にかけて振動し始める。図28に戻って参照すると、高さデータは、ブロック1142において再サンプリングされる。このような状況における再サンプリングは、好ましくは少なくとも3つの隣接する力曲線のピーク力位置で高さデータ点を抽出することを意味する。ブロック1144において、選択数のデータ点またはピクセル間の高さの差が、判定される。たとえば3点が選ばれると、計算は、式5になる。
この動作の結果は、図29Cに示される。トポロジィデータは、フィルタ処理によってほとんど除去され、ほんの僅か残るが、t2とt5間の振動データは、基本的に変わらない。図29Dで示されるように、この差の絶対値|H Diff(i)|は、特定時間でのフィードバックの安定性の程度を示す。図28を参照すると、これは、ブロック1146において行われる。この段階は、本質的に振動検出器のように機能する。次に、ブロック1148において、移動平均が、決定され得る。比較的長期間にわたって計算される高度差の移動平均を決定することで、フィードバックループの安定性の程度を示す基線が、確立される。移動平均の決定は、トポロジィが、高度差計算に用いられる所定の試料においてフィルタ処理で除去され得ないような有意なトポロジィの変化を示す試料にのみ必要とされる。そのような試料には、たとえば急な段のあるシリコン格子が含まれる。そのような場合、トポロジィの急激な変化は、高度差出力データにおいて大きなスパイクを生じる。それらのスパイクは、一般に短命なので、それらを図28、ブロック1149で示される動作によって高度差データの移動平均と比較することで、それらのスパイクは、完全に除去されることになる。一方、振動が存在する場合、問題のある振動ノイズは、一般にトポロジィ変化よりもずっと長く持続するので、関連する高度差データは、先の移動平均化データに類似する傾向があるため、本質的に見過ごされる。
改善がもたらされる。システムは、システムにおける基線ノイズの情報に基づき最小設定値を決定することが可能である。たとえばチップが試料に相互作用していない場合、力検出ノイズが、100pNであれば、設定値は、300pNで設定され得るので、フィードバック制御にとって十分な信号対ノイズ比を可能にする。ブロック1516において、係合が確認され、さらにブロック1518において、システムは、初期ゲインおよび設定値を最適化しようと試みてこれらを変調する。最適化は、以下を含む反復プロセスである。
2.段階1において決定されたピーク力ノイズ背景よりも通常3倍高い設定値を決定することと;
3.ノイズがノイズ耐性マージンとほぼ等しくなるまでゲインを増大すること(たとえば所定の段階において、反復的に)。
つまり、上記のフィードバック制御は、プローブ振動/チップ−試料相互作用の各々の変調期において実質的に同じピーク相互作用力(既定瞬間力)を維持することができる。本方法は、ノイズ背景に基づきピーク相互作用力に関連する設定値を自動的に決定し、さらに不安定性の振動の大きさにしたがってフィードバックのゲインを自動的に決定する。そうすることで、原子間力顕微鏡は、自己最適化ゲインと設定値で画像を得るべく、未熟ユーザによって使用されることが可能である。
ープは、線形補償器である。フィードバックを用いるために補正されるべき誤差信号も、チップ−試料相互作用によって直線的に変動している場合、P/Iフィードバックループは、最も予測可能な挙動を有する。ピーク力誤差は、そのような誤差がチップ−試料相互作用によって直線的に増大するので、本来線形である。この誤差の直線性は、様々な試料にわたって長期のロバスト性でP/Iゲインの自動的同調(ゲイン最適化とも呼ばれる)を得る重要な要素である。
設定値最適化は、相互作用ピーク力を最小限にすべく図28および図30において記載されるプロセス、したがって表面のトラッキングに必要な設定値を意味する。
された走査領域に対応する試料表面のうちの1つのコンプリートフレームを捕捉する。次にフレームのRMS高さが、ブロック1706において計算される。RMS高さが、ブロック1708において決定されるように閾値(たとえば10nm)未満なら、Zリミットは、ブロック1710において調整される。たとえば閾値を満たす平坦な試料では、Zリミットは、特定の値、たとえば2ミクロンに減らされるとともにフレームが、再走査され得る。これは、ユーザが、画像に納得し、1712へ進むまで、繰り返し行われ得る。調整されたZリミットは、ユーザが、走査領域を変更するまで、維持されることが好ましい。
要するに、ピーク力タッピングモードは、原子間力顕微鏡を未熟なユーザが動作できるようにするいくつかの動作上の利点を提供する。使い易さを考慮すると、いくつかの画像化因子は、熟練したユーザの必要性を最小限にすべく考慮されなければならない。まず、フィードバックの安定性は、維持されなければならず、ピーク力タッピングモードによって可能な上記の自動ゲイン同調/スケジューリングによって、安定性は、手動でゲインを調整する熟練者がいなくても実現される。つぎに、良質画像を得るため、原子間力顕微鏡は、試料表面をトラッキングしなければならない。瞬間チップ−試料相互作用力に基づき制御を行うことによって、設定値力は、最小誤差で最適にトラッキングすべく選択されることが可能である。また上記のような走査速度および自動Zリミット制御は、画像化速度または高品質画像の獲得能力に支障をきたすことなく原子間力顕微鏡を動作させる場合、熟練者の必要性を最小限にするように働く。
また、フィードバックの複雑性のため、従来型の振動モードにおいて得られたデータは一般に複雑な間接的解釈を必要とする。ピーク力タッピングモードは、「エンベロープ」に基づくタッピングよりはむしろ力曲線に基づくことを考えると、データの直接的解釈を可能にする。
力曲線において試料に接触しているので、高アスペクト比試料特性の信頼できる測定を可能にする。
Claims (21)
- 走査型プローブ顕微鏡を動作させる動作方法であって、前記動作方法は、
プローブと試料との間に周期的相対運動を生成する生成段階と;
前記プローブの運動を検出して検出プローブ運動を得る検出段階と;
前記検出プローブ運動からチップと前記試料との間の瞬間力を回収する回収段階と;
フィードバック設定値を維持すべく前記生成段階を自動的に制御する自動制御段階と
を含み、
前記自動制御段階は、対応フィードバックループにおけるゲインを自動的に制御することを含む、動作方法。 - 前記動作方法はさらに、Zリミットを自動的に制御することを含む、
請求項1記載の動作方法。 - 前記動作方法はさらに、前記プローブと前記試料との間に相対走査運動を提供する提供段階と;
前記提供段階に関連する走査速度を自動的に制御することと
を含む、
請求項1記載の動作方法。 - 前記フィードバック設定値は、既定瞬間力であり、
前記動作方法はさらに、前記既定瞬間力を自動的に最適化することを含む、
請求項1記載の動作方法。 - 前記生成段階は、前記プローブと前記試料との間に相対振動運動を提供することを含み、
前記瞬間力は、前記相対振動運動の1周期の終了前に同定される、
請求項1記載の動作方法。 - 前記瞬間力は、反発力である、
請求項1記載の動作方法。 - 前記瞬間力に対応する最小制御可能力は、1nN未満である、
請求項1記載の動作方法。 - 前記最小制御可能力は、10pN未満である、
請求項7記載の動作方法。 - 前記検出プローブ運動は、前記最小制御可能力を減らすべく同期的に平均される、
請求項7記載の動作方法。 - 原子間力顕微鏡を動作させる動作方法であって、前記動作方法は、
プローブと試料の断続的接触を誘発する誘発段階と;
前記プローブの振動の各々の変調期において前記プローブと前記試料との間で同じピーク相互作用力を維持する維持段階と
を含む、動作方法。 - 前記維持段階は、前記誘発段階の周期の開始に対して固定同期距離での相互作用力を検出することを含む、
請求項10記載の動作方法。 - 前記動作方法はさらに、前記同期検出された力を用いることで、前記誘発段階を制御すべく、フィードバック制御回路を用いることを含む、
請求項11記載の動作方法。 - 前記同期検出された力は、5pN〜1mNの範囲に及ぶ、
請求項12記載の動作方法。 - 前記プローブと前記試料との間の制御距離は、100nmよりも大きい、
請求項10記載の動作方法。 - 原子間力顕微鏡を動作させる動作方法であって、前記動作方法は、
プローブと試料の相互作用を断続的に誘発する誘発段階と;
前記プローブと前記試料との間に走査運動を提供する提供段階と;
前記提供段階中に前記プローブと前記試料との間の設定値の力を維持すべくフィードバックを用いることと;
ノイズ背景信号に基づき前記設定値を自動的に決定することと
を含む、動作方法。 - 前記動作方法はさらに、不安定性の発現に関連する振動の大きさに基づき、フィードバックのゲインを自動的に決定することを含む、
請求項15記載の動作方法。 - 前記動作方法はさらに、前記誘発段階の周期の始まりに対して、固定同期距離での相互作用力を検出するために前記プローブの運動を検出することを含む、
請求項15記載の動作方法。 - 前記動作方法はさらに、前記同期検出された力を用いる前記プローブと前記試料との間の距離間隔を、フィードバックを用いることで制御することを含む、
請求項15記載の動作方法。 - 走査型プローブ顕微鏡を動作させる動作方法であって、前記動作方法は、
プローブと試料との間に周期的相対運動を生成する生成段階と;
前記プローブと前記試料を相互作用させる相互作用段階と;
前記相互作用段階に基づくプローブ運動を検出して検出プローブ運動を得る検出段階と;
前記プローブと前記試料との間の瞬間力を前記検出プローブ運動から回収する回収段階と;
フィードバックループを用いることで、前記プローブと前記試料との間で既定瞬間力を維持すべく前記プローブと前記試料との間の平均位置を制御する制御段階と;
前記走査型プローブ顕微鏡のフィードバックのゲイン、設定値、および走査速度のうちの少なくとも1つを自動的に最適化する最適化段階と
を含む、動作方法。 - 前記回収段階は、寄生プローブ撓みとは無関係のプローブ−試料相互作用を回収することを含む、
請求項19記載の動作方法。 - 前記寄生プローブ撓みは、前記走査型プローブ顕微鏡の動作に関連する流体力学的背景に起因する、
請求項20記載の動作方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US26565509P | 2009-12-01 | 2009-12-01 | |
US61/265,555 | 2009-12-01 | ||
PCT/US2010/058607 WO2011068905A2 (en) | 2009-12-01 | 2010-12-01 | Method and apparatus of operating a scanning probe microscope |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015209756A Division JP2016014687A (ja) | 2009-12-01 | 2015-10-26 | 走査型プローブ顕微鏡およびその動作方法 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013512456A true JP2013512456A (ja) | 2013-04-11 |
JP2013512456A5 JP2013512456A5 (ja) | 2014-01-16 |
JP6203494B2 JP6203494B2 (ja) | 2017-09-27 |
Family
ID=56848034
Family Applications (4)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012542168A Active JP6203494B2 (ja) | 2009-12-01 | 2010-12-01 | 走査型プローブ顕微鏡を動作させる方法 |
JP2015209756A Pending JP2016014687A (ja) | 2009-12-01 | 2015-10-26 | 走査型プローブ顕微鏡およびその動作方法 |
JP2017151820A Active JP6517888B2 (ja) | 2009-12-01 | 2017-08-04 | 走査型プローブ顕微鏡およびその動作方法 |
JP2017204533A Active JP6691900B2 (ja) | 2009-12-01 | 2017-10-23 | 走査型プローブ顕微鏡およびその動作方法 |
Family Applications After (3)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015209756A Pending JP2016014687A (ja) | 2009-12-01 | 2015-10-26 | 走査型プローブ顕微鏡およびその動作方法 |
JP2017151820A Active JP6517888B2 (ja) | 2009-12-01 | 2017-08-04 | 走査型プローブ顕微鏡およびその動作方法 |
JP2017204533A Active JP6691900B2 (ja) | 2009-12-01 | 2017-10-23 | 走査型プローブ顕微鏡およびその動作方法 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9274139B2 (ja) |
EP (1) | EP2507642B1 (ja) |
JP (4) | JP6203494B2 (ja) |
KR (3) | KR101700473B1 (ja) |
CN (1) | CN102844666B (ja) |
MY (1) | MY156153A (ja) |
SG (1) | SG181154A1 (ja) |
WO (1) | WO2011068905A2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20180081531A (ko) * | 2015-11-06 | 2018-07-16 | 에프이아이 컴파니 | 파형 매핑 및 게이팅된 레이저 전압 이미징 |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013142489A1 (en) * | 2012-03-19 | 2013-09-26 | Bruker Nano, Inc. | Scanning probe microscope with improved feature location capabilities |
WO2014144496A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Bruker Nano, Inc. | Chemical nano-identification of a sample using normalized near-field spectroscopy |
US9110092B1 (en) * | 2013-04-09 | 2015-08-18 | NT-MDT Development Inc. | Scanning probe based apparatus and methods for low-force profiling of sample surfaces and detection and mapping of local mechanical and electromagnetic properties in non-resonant oscillatory mode |
JP6306724B2 (ja) * | 2014-01-09 | 2018-04-04 | ザイゴ コーポレーションZygo Corporation | 非球面およびその他の非平坦面のトポグラフィの測定 |
EP3170008B1 (en) * | 2014-07-14 | 2024-05-08 | Rutgers, the State University of New Jersey | High speed adaptive-multi-loop mode imaging atomic force microscopy |
WO2016106203A1 (en) * | 2014-12-23 | 2016-06-30 | Yale University | Tuned oscillator atomic force microscopy methods and apparatus |
CN107636475A (zh) * | 2015-02-26 | 2018-01-26 | 沙朗特有限责任公司 | 用于制造纳电子机械系统探针的系统和方法 |
WO2016209673A1 (en) * | 2015-06-25 | 2016-12-29 | Bruker Nano, Inc. | Sample vessel retention for scanning probe microscope |
KR102102637B1 (ko) * | 2016-04-28 | 2020-04-22 | 파크시스템스 주식회사 | 토포그래피 신호 및 옵션 신호 획득 방법, 장치 및 이를 구비하는 원자 현미경 |
WO2018057935A1 (en) * | 2016-09-22 | 2018-03-29 | Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona | Dithered fiber-bundle imager and high-resolution imaging method |
JP6760126B2 (ja) * | 2017-02-22 | 2020-09-23 | 株式会社島津製作所 | 走査型プローブ顕微鏡 |
JP6345332B1 (ja) | 2017-11-21 | 2018-06-20 | 国立研究開発法人理化学研究所 | 分類装置、分類方法、プログラム、ならびに、情報記録媒体 |
CN108362913B (zh) * | 2018-02-08 | 2020-05-12 | 电子科技大学 | 一种激光干涉式压电力显微镜的铁电畴极化方向判别方法 |
US10608849B1 (en) * | 2019-04-08 | 2020-03-31 | Kandou Labs, S.A. | Variable gain amplifier and sampler offset calibration without clock recovery |
CN112748260B (zh) * | 2020-12-23 | 2022-03-08 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | Stm针尖增强光谱获取装置及其获取方法 |
US11796565B2 (en) * | 2021-04-09 | 2023-10-24 | Bruker Nano, Inc. | AFM imaging with metrology-preserving real time denoising |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07270434A (ja) * | 1992-08-07 | 1995-10-20 | Digital Instr Inc | 超低力原子間力顕微鏡 |
JPH11133038A (ja) * | 1997-10-24 | 1999-05-21 | Seiko Instruments Inc | 走査プローブ顕微鏡 |
JPH11352135A (ja) * | 1998-06-04 | 1999-12-24 | Seiko Instruments Inc | 原子間力顕微鏡 |
JP2001108601A (ja) * | 1999-10-06 | 2001-04-20 | Seiko Instruments Inc | 走査型プローブ顕微鏡 |
JP2005512100A (ja) * | 2001-12-06 | 2005-04-28 | ビーコ インストルメンツ インコーポレイテッド | 力走査型プローブ顕微鏡 |
Family Cites Families (74)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5266801A (en) | 1989-06-05 | 1993-11-30 | Digital Instruments, Inc. | Jumping probe microscope |
US5229606A (en) | 1989-06-05 | 1993-07-20 | Digital Instruments, Inc. | Jumping probe microscope |
US5060248A (en) | 1990-06-29 | 1991-10-22 | General Electric Company | Scanning analysis and imaging system with modulated electro-magnetic energy source |
JPH04238202A (ja) * | 1991-01-21 | 1992-08-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 走査型プローブ顕微鏡およびその制御方法 |
JPH0543014A (ja) * | 1991-08-08 | 1993-02-23 | Eikou Seisakusho:Kk | ラツク設備 |
US5267471A (en) | 1992-04-30 | 1993-12-07 | Ibm Corporation | Double cantilever sensor for atomic force microscope |
JPH0712825A (ja) | 1993-06-28 | 1995-01-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 走査型プローブ顕微鏡およびその制御方法およびプローブ |
US5406832A (en) | 1993-07-02 | 1995-04-18 | Topometrix Corporation | Synchronous sampling scanning force microscope |
US5866805A (en) | 1994-05-19 | 1999-02-02 | Molecular Imaging Corporation Arizona Board Of Regents | Cantilevers for a magnetically driven atomic force microscope |
US5513518A (en) | 1994-05-19 | 1996-05-07 | Molecular Imaging Corporation | Magnetic modulation of force sensor for AC detection in an atomic force microscope |
JPH0835974A (ja) * | 1994-07-21 | 1996-02-06 | Olympus Optical Co Ltd | 走査型プローブ顕微鏡用探針アプローチ方法 |
US6520005B2 (en) | 1994-12-22 | 2003-02-18 | Kla-Tencor Corporation | System for sensing a sample |
JP3175913B2 (ja) | 1995-12-08 | 2001-06-11 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | プローブ顕微鏡の制御方法 |
US6095679A (en) | 1996-04-22 | 2000-08-01 | Ta Instruments | Method and apparatus for performing localized thermal analysis and sub-surface imaging by scanning thermal microscopy |
US7550963B1 (en) | 1996-09-20 | 2009-06-23 | The Regents Of The University Of California | Analytical scanning evanescent microwave microscope and control stage |
JP3925991B2 (ja) | 1997-07-08 | 2007-06-06 | 日本電子株式会社 | 走査プローブ顕微鏡 |
US6008489A (en) | 1997-12-03 | 1999-12-28 | Digital Instruments | Method for improving the operation of oscillating mode atomic force microscopes |
JP3379637B2 (ja) | 1998-11-10 | 2003-02-24 | 株式会社島津製作所 | 電子プローブマイクロアナライザー |
DE19900114B4 (de) | 1999-01-05 | 2005-07-28 | Witec Wissenschaftliche Instrumente Und Technologie Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur gleichzeitigen Bestimmung zumindest zweier Materialeigenschaften einer Probenoberfläche, umfassend die Adhäsion, die Reibung, die Oberflächentopographie sowie die Elastizität und Steifigkeit |
US6666075B2 (en) * | 1999-02-05 | 2003-12-23 | Xidex Corporation | System and method of multi-dimensional force sensing for scanning probe microscopy |
US6672144B2 (en) * | 1999-03-29 | 2004-01-06 | Veeco Instruments Inc. | Dynamic activation for an atomic force microscope and method of use thereof |
US6519221B1 (en) | 1999-11-12 | 2003-02-11 | Massachusetts Institute Of Technology | High-density data storage using atomic force microscope |
US6441371B1 (en) | 2000-04-03 | 2002-08-27 | Korea Institute Of Science And Technology | Scanning probe microscope |
JP3536973B2 (ja) | 2000-04-20 | 2004-06-14 | 日本電気株式会社 | 同軸プローブおよび該同軸プローブを用いた走査型マイクロ波顕微鏡 |
US6906450B2 (en) | 2000-04-20 | 2005-06-14 | The University Of Bristol | Resonant probe driving arrangement and a scanning probe microscope including such an arrangement |
AT410032B (de) | 2000-06-09 | 2003-01-27 | Lugstein Alois Dr | Verfahren zur herstellung einer vorrichtung für die gleichzeitige durchführung einer elektrochemischen und einer topographischen nahfeldmikroskopie |
AT410845B (de) | 2000-06-09 | 2003-08-25 | Kranz Christine Dr | Vorrichtung für die gleichzeitige durchführung einer elektrochemischen und einer topographischen nahfeld-mikroskopie |
JP4610811B2 (ja) | 2000-09-15 | 2011-01-12 | アイメック | プローブの製造方法及びその装置 |
DE10062049A1 (de) * | 2000-12-13 | 2002-06-27 | Witec Wissenschaftliche Instr | Verfahren zur Abbildung einer Probenoberfläche mit Hilfe einer Rastersonde sowie Rastersondenmikroskop |
US6590208B2 (en) | 2001-01-19 | 2003-07-08 | Veeco Instruments Inc. | Balanced momentum probe holder |
US6612160B2 (en) | 2001-03-09 | 2003-09-02 | Veeco Instruments, Inc. | Apparatus and method for isolating and measuring movement in metrology apparatus |
US20070082459A1 (en) | 2001-09-12 | 2007-04-12 | Faris Sadeg M | Probes, methods of making probes and applications of probes |
US7156965B1 (en) | 2001-11-09 | 2007-01-02 | Veeco Instruments Inc. | Scanning electrochemical potential microscope |
JP3879496B2 (ja) * | 2001-12-03 | 2007-02-14 | 株式会社島津製作所 | 走査型プローブ顕微鏡 |
US6608307B1 (en) * | 2002-06-27 | 2003-08-19 | Zyvex Corporation | System and method for accurate positioning of a scanning probe microscope |
US7155964B2 (en) * | 2002-07-02 | 2007-01-02 | Veeco Instruments Inc. | Method and apparatus for measuring electrical properties in torsional resonance mode |
JP2004170281A (ja) | 2002-11-21 | 2004-06-17 | Hitachi Ltd | 走査型局所電流計測装置および該計測装置を備えた薄膜デバイス製造装置 |
US6975129B2 (en) | 2003-06-17 | 2005-12-13 | National Applied Research Labratories | Electrical scanning probe microscope apparatus |
US7448798B1 (en) | 2003-06-18 | 2008-11-11 | Veeco Instruments Inc. | Scanning thermal probe microscope |
EP1644937A1 (en) | 2003-07-15 | 2006-04-12 | University Of Bristol | Probe for an atomic force microscope |
US7013739B2 (en) | 2003-08-29 | 2006-03-21 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | System and method for confining an object to a region of fluid flow having a stagnation point |
AU2005218078B2 (en) | 2004-03-02 | 2009-10-08 | Car-Ber Investments Inc. | Apparatus for testing lengths of pipe |
US6935167B1 (en) | 2004-03-15 | 2005-08-30 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Harmonic cantilevers and imaging methods for atomic force microscopy |
EP1587113B1 (en) | 2004-04-15 | 2012-10-03 | Fei Company | Stylus system for modifying small structures |
DE102004019608B3 (de) | 2004-04-22 | 2005-10-20 | Univ Augsburg | Verfahren zum Abtasten einer Oberfläche |
WO2005114230A2 (en) * | 2004-05-21 | 2005-12-01 | Veeco Instruments Inc. | Method and apparatus for measuring electrical properties in torsional resonance mode |
WO2006001108A1 (ja) | 2004-06-25 | 2006-01-05 | Japan Science And Technology Agency | 探針装置 |
US7249002B1 (en) | 2004-08-30 | 2007-07-24 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Direct relative motion measurement for vibration induced noise and drift cancellation |
DE102004063980A1 (de) | 2004-10-07 | 2006-08-10 | Nambition Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Rastersondenmikroskopie |
US7415868B2 (en) | 2005-03-21 | 2008-08-26 | Multiprobe, Inc. | Deconvolving tip artifacts using multiple scanning probes |
US7212488B2 (en) | 2005-03-21 | 2007-05-01 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Method and device enabling capacitive probe-based data storage readout |
US20060260388A1 (en) | 2005-04-26 | 2006-11-23 | Chanmin Su | Probe and method for a scanning probe microscope |
US7464583B1 (en) | 2005-06-10 | 2008-12-16 | Carnegie Mellon University | Methods and apparatuses using proximal probes |
US7461543B2 (en) | 2005-06-17 | 2008-12-09 | Georgia Tech Research Corporation | Overlay measurement methods with firat based probe microscope |
US8220318B2 (en) | 2005-06-17 | 2012-07-17 | Georgia Tech Research Corporation | Fast microscale actuators for probe microscopy |
US20070103697A1 (en) | 2005-06-17 | 2007-05-10 | Degertekin Fahrettin L | Integrated displacement sensors for probe microscopy and force spectroscopy |
US7637149B2 (en) | 2005-06-17 | 2009-12-29 | Georgia Tech Research Corporation | Integrated displacement sensors for probe microscopy and force spectroscopy |
US7552625B2 (en) | 2005-06-17 | 2009-06-30 | Georgia Tech Research Corporation | Force sensing integrated readout and active tip based probe microscope systems |
US7441447B2 (en) | 2005-10-07 | 2008-10-28 | Georgia Tech Research Corporation | Methods of imaging in probe microscopy |
US7395698B2 (en) | 2005-10-25 | 2008-07-08 | Georgia Institute Of Technology | Three-dimensional nanoscale metrology using FIRAT probe |
US7478552B2 (en) | 2006-03-21 | 2009-01-20 | Veeco Instruments Inc. | Optical detection alignment/tracking method and apparatus |
JP4873460B2 (ja) * | 2006-05-25 | 2012-02-08 | 株式会社島津製作所 | 探針位置制御装置 |
US7555940B2 (en) | 2006-07-25 | 2009-07-07 | Veeco Instruments, Inc. | Cantilever free-decay measurement system with coherent averaging |
US7617719B2 (en) | 2006-11-30 | 2009-11-17 | The Dow Chemical Company | Method and apparatus for obtaining material property information of a heterogeneous sample using harmonic resonance imaging |
JP5031609B2 (ja) * | 2007-04-10 | 2012-09-19 | 株式会社日立製作所 | 走査プローブ顕微鏡 |
US8904560B2 (en) | 2007-05-07 | 2014-12-02 | Bruker Nano, Inc. | Closed loop controller and method for fast scanning probe microscopy |
US8402819B2 (en) | 2007-05-15 | 2013-03-26 | Anasys Instruments, Inc. | High frequency deflection measurement of IR absorption |
US7845215B2 (en) | 2007-05-31 | 2010-12-07 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Resonant difference-frequency atomic force ultrasonic microscope |
US7770231B2 (en) | 2007-08-02 | 2010-08-03 | Veeco Instruments, Inc. | Fast-scanning SPM and method of operating same |
US7977636B2 (en) | 2008-08-12 | 2011-07-12 | Anasys Instruments, Inc. | Infrared imaging using thermal radiation from a scanning probe tip |
US20100039919A1 (en) | 2008-08-15 | 2010-02-18 | Nanochip, Inc. | Cantilever Structure for Use in Seek-and-Scan Probe Storage |
JP5270280B2 (ja) | 2008-09-19 | 2013-08-21 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 近接場光学顕微鏡の信号光測定システム |
US8650660B2 (en) | 2008-11-13 | 2014-02-11 | Bruker Nano, Inc. | Method and apparatus of using peak force tapping mode to measure physical properties of a sample |
EP2359148B1 (en) * | 2008-11-13 | 2020-04-22 | Bruker Nano, Inc. | Method and apparatus of operating a scanning probe microscope |
-
2010
- 2010-12-01 WO PCT/US2010/058607 patent/WO2011068905A2/en active Application Filing
- 2010-12-01 EP EP10835080.2A patent/EP2507642B1/en active Active
- 2010-12-01 KR KR1020127017245A patent/KR101700473B1/ko active IP Right Grant
- 2010-12-01 CN CN201080062939.0A patent/CN102844666B/zh active Active
- 2010-12-01 KR KR1020187011207A patent/KR101990916B1/ko active IP Right Grant
- 2010-12-01 KR KR1020177001695A patent/KR101852475B1/ko active IP Right Grant
- 2010-12-01 MY MYPI2012002436A patent/MY156153A/en unknown
- 2010-12-01 SG SG2012040044A patent/SG181154A1/en unknown
- 2010-12-01 JP JP2012542168A patent/JP6203494B2/ja active Active
-
2014
- 2014-02-04 US US14/172,710 patent/US9274139B2/en active Active
-
2015
- 2015-10-26 JP JP2015209756A patent/JP2016014687A/ja active Pending
-
2017
- 2017-08-04 JP JP2017151820A patent/JP6517888B2/ja active Active
- 2017-10-23 JP JP2017204533A patent/JP6691900B2/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07270434A (ja) * | 1992-08-07 | 1995-10-20 | Digital Instr Inc | 超低力原子間力顕微鏡 |
JPH11133038A (ja) * | 1997-10-24 | 1999-05-21 | Seiko Instruments Inc | 走査プローブ顕微鏡 |
JPH11352135A (ja) * | 1998-06-04 | 1999-12-24 | Seiko Instruments Inc | 原子間力顕微鏡 |
JP2001108601A (ja) * | 1999-10-06 | 2001-04-20 | Seiko Instruments Inc | 走査型プローブ顕微鏡 |
JP2005512100A (ja) * | 2001-12-06 | 2005-04-28 | ビーコ インストルメンツ インコーポレイテッド | 力走査型プローブ顕微鏡 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20180081531A (ko) * | 2015-11-06 | 2018-07-16 | 에프이아이 컴파니 | 파형 매핑 및 게이팅된 레이저 전압 이미징 |
KR102255480B1 (ko) | 2015-11-06 | 2021-05-24 | 에프이아이 컴파니 | 파형 매핑 및 게이팅된 레이저 전압 이미징 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
MY156153A (en) | 2016-01-15 |
KR101852475B1 (ko) | 2018-06-11 |
CN102844666A (zh) | 2012-12-26 |
EP2507642A2 (en) | 2012-10-10 |
WO2011068905A2 (en) | 2011-06-09 |
CN102844666B (zh) | 2016-03-30 |
JP2017223696A (ja) | 2017-12-21 |
KR20180043410A (ko) | 2018-04-27 |
JP2018036272A (ja) | 2018-03-08 |
JP6203494B2 (ja) | 2017-09-27 |
KR20120114286A (ko) | 2012-10-16 |
JP2016014687A (ja) | 2016-01-28 |
JP6517888B2 (ja) | 2019-05-22 |
EP2507642B1 (en) | 2021-02-24 |
US9274139B2 (en) | 2016-03-01 |
WO2011068905A3 (en) | 2011-09-15 |
SG181154A1 (en) | 2012-07-30 |
JP6691900B2 (ja) | 2020-05-13 |
KR101700473B1 (ko) | 2017-01-26 |
KR101990916B1 (ko) | 2019-06-19 |
EP2507642A4 (en) | 2014-08-20 |
KR20170010902A (ko) | 2017-02-01 |
US20140223615A1 (en) | 2014-08-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6517888B2 (ja) | 走査型プローブ顕微鏡およびその動作方法 | |
US10197596B2 (en) | Method and apparatus of operating a scanning probe microscope | |
JP6374461B2 (ja) | ピークフォースタッピングモードを使用して試料の物理的特性を測定するための方法および装置 | |
US10663483B2 (en) | Method and apparatus of using peak force tapping mode to measure physical properties of a sample | |
US8646109B2 (en) | Method and apparatus of operating a scanning probe microscope |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131120 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20131120 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140709 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140715 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20141008 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20141016 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141112 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150428 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20150728 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20151026 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20160329 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160729 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20160916 |
|
A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20161104 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170830 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6203494 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |