JP2936545B2 - 走査プローブ顕微鏡 - Google Patents
走査プローブ顕微鏡Info
- Publication number
- JP2936545B2 JP2936545B2 JP63154696A JP15469688A JP2936545B2 JP 2936545 B2 JP2936545 B2 JP 2936545B2 JP 63154696 A JP63154696 A JP 63154696A JP 15469688 A JP15469688 A JP 15469688A JP 2936545 B2 JP2936545 B2 JP 2936545B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- probe
- sample
- tunnel
- scanning
- current
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- 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
- G01Q60/02—Multiple-type SPM, i.e. involving more than one SPM techniques
- G01Q60/04—STM [Scanning Tunnelling Microscopy] combined with AFM [Atomic Force Microscopy]
-
- 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
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/34—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S977/00—Nanotechnology
- Y10S977/84—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
- Y10S977/849—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe
- Y10S977/85—Scanning probe control process
- Y10S977/851—Particular movement or positioning of scanning tip
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は探針と試料とを接近して発生するトンネル電
流あるいは電界放射電流を利用する装置に係り、特に広
い走査領域を高速に走査して短時間に表面形状を得た
り、あるいは高抵抗物質の表面形状を得るのに好適な走
査型トンネル顕微鏡及びこれによる表面形状観察方法に
関する。
流あるいは電界放射電流を利用する装置に係り、特に広
い走査領域を高速に走査して短時間に表面形状を得た
り、あるいは高抵抗物質の表面形状を得るのに好適な走
査型トンネル顕微鏡及びこれによる表面形状観察方法に
関する。
従来の走査型トンネル顕微鏡については、例えば、フ
イジカル，レビユー，レタース,49（1982年）第57頁か
ら第61頁（Physical Review Letters,49（1982）PP57〜
61）において論じられている。
イジカル，レビユー，レタース,49（1982年）第57頁か
ら第61頁（Physical Review Letters,49（1982）PP57〜
61）において論じられている。
上記従来技術は走査領域が広い場合や試料表面の抵抗
が非常に高い場合の表面形状計測について考慮がされて
おらず、前者は走査時間に多大な時間を費すこと、ま
た、後者は電子電流が定常的に流れず測定ができないと
いう問題があつた。特に、前者における原因として、探
針及び試料の原子同士が相互作用を及ぼすために走査型
トンネル顕微鏡の制御系に原子オーダの空間分解能が必
要となり、走査領域が広くなると制御系の応答性により
走査速度を減少せざるを得なくなるためである。従来技
術では、約2.5μm2でラスタ走査線数256本で約90分のデ
ータ取得時間を要し、さらに、広い観察領域では走査線
の長さに比例してデータ取得時間が増すという問題点が
あつた。
が非常に高い場合の表面形状計測について考慮がされて
おらず、前者は走査時間に多大な時間を費すこと、ま
た、後者は電子電流が定常的に流れず測定ができないと
いう問題があつた。特に、前者における原因として、探
針及び試料の原子同士が相互作用を及ぼすために走査型
トンネル顕微鏡の制御系に原子オーダの空間分解能が必
要となり、走査領域が広くなると制御系の応答性により
走査速度を減少せざるを得なくなるためである。従来技
術では、約2.5μm2でラスタ走査線数256本で約90分のデ
ータ取得時間を要し、さらに、広い観察領域では走査線
の長さに比例してデータ取得時間が増すという問題点が
あつた。
本発明の目的は上記の問題点を解決することにある。
上記の目的は次のように達成する。前者においては、
広い観察領域になると原子オーダの空間分解能は必要な
く、nmあるいはμｍ程度の空間分解能があれば十分であ
る。即ち、観察領域を所望の画素に分割して、必要部分
の試料表面の情報を取得すれば良い。従つて、上記の画
素に相当する位置に探針を次々と離散的に設定し、表面
情報を取得する。さらに、探針を空間的に移動する際、
試料との衝突を避けるために探針を試料から十分に遠ざ
けた状態で移動する方式により、達成される。
広い観察領域になると原子オーダの空間分解能は必要な
く、nmあるいはμｍ程度の空間分解能があれば十分であ
る。即ち、観察領域を所望の画素に分割して、必要部分
の試料表面の情報を取得すれば良い。従つて、上記の画
素に相当する位置に探針を次々と離散的に設定し、表面
情報を取得する。さらに、探針を空間的に移動する際、
試料との衝突を避けるために探針を試料から十分に遠ざ
けた状態で移動する方式により、達成される。
後者において、試料によつては高抵抗のため僅かの電
荷の移動しか許さない場合があり、探針が試料に近づい
た際、瞬間的に流れるトンネル電流を検出して、探針の
接近を中止し、即座に探針を遠ざけるとともにその時の
表面の高さ情報を取得する方式を採用することにより、
達成される。
荷の移動しか許さない場合があり、探針が試料に近づい
た際、瞬間的に流れるトンネル電流を検出して、探針の
接近を中止し、即座に探針を遠ざけるとともにその時の
表面の高さ情報を取得する方式を採用することにより、
達成される。
前者の方法は広い走査領域の場合、離散的に探針を走
査できるので短時間で表面形状を得ることができる。こ
の時、走査するさいには探針を試料より遠ざけているの
で試料と探針とが激突することが避けられる。また、後
者では僅かな電荷の移動のみで試料表面位置を測定する
ことができる。これらにより、短時間で高抵抗な試料表
面でも表面形状を誤動作することなく測定できる。
査できるので短時間で表面形状を得ることができる。こ
の時、走査するさいには探針を試料より遠ざけているの
で試料と探針とが激突することが避けられる。また、後
者では僅かな電荷の移動のみで試料表面位置を測定する
ことができる。これらにより、短時間で高抵抗な試料表
面でも表面形状を誤動作することなく測定できる。
以下、本発明の実施例を第１図〜第９図を用いて説明
する。
する。
第１図及び第２図は本発明の基本動作を示す模式図及
びタイムチヤートである。第１図は探針２の動きを示し
たものであり、Ｘ方向に（ｉ＋１）個の測定点で表面の
高さ情報を取得する場合を示している。第２図のよう
に、始めはX0の位置でＺ圧電素子１が縮んでおり、探針
２は試料表面から遠ざかつている。測定を開始すると、
Ｚ圧電素子１は印加電圧が徐々に大きくなるに従つて伸
び、探針２が試料５に近づく（）。さらに、探針が近
づき、トンネル領域内に入るとトンネル電流が流れる。
この時、トンネル電流を検出してＺ圧電素子１の変位を
記憶するとともに該素子１に印加する電圧を0Vとする
と、のように探針は元の位置に戻る。この動作が完了
すると、X1にすばやく探針は移動する（）。X1に移動
した探針は，とＺ圧電素子１が伸び、トンネル電流
検出により上記の動作を行ない、X2に移動する。このよ
うに探針動作を繰返えし、試料表面の形状を測定して行
く。データとしてはXiに対するZiを記憶していくことに
なる。第１図はライン走査の場合を示したが、Ｙ方向に
も探針２を移動して三次元情報を得ることができる。
びタイムチヤートである。第１図は探針２の動きを示し
たものであり、Ｘ方向に（ｉ＋１）個の測定点で表面の
高さ情報を取得する場合を示している。第２図のよう
に、始めはX0の位置でＺ圧電素子１が縮んでおり、探針
２は試料表面から遠ざかつている。測定を開始すると、
Ｚ圧電素子１は印加電圧が徐々に大きくなるに従つて伸
び、探針２が試料５に近づく（）。さらに、探針が近
づき、トンネル領域内に入るとトンネル電流が流れる。
この時、トンネル電流を検出してＺ圧電素子１の変位を
記憶するとともに該素子１に印加する電圧を0Vとする
と、のように探針は元の位置に戻る。この動作が完了
すると、X1にすばやく探針は移動する（）。X1に移動
した探針は，とＺ圧電素子１が伸び、トンネル電流
検出により上記の動作を行ない、X2に移動する。このよ
うに探針動作を繰返えし、試料表面の形状を測定して行
く。データとしてはXiに対するZiを記憶していくことに
なる。第１図はライン走査の場合を示したが、Ｙ方向に
も探針２を移動して三次元情報を得ることができる。
第３図は本発明を走査型トンネル顕微鏡に適用した際
の具体例を示す。第３図のように、探針２を３次元微動
するためのトライポツド型スキヤナはＺ圧電素子1,X圧
電素子6,Y圧電素子７により構成している。Ｚ方向の探
針制御はトンネル電源3,目標電流設定回路9,電流検出部
8,減算器10,トンネル領域検出部11,探針制御部12,高電
圧アンプ20から構成している。さらに、XY走査のための
２次元走査部14,画像記憶部15及び表示部，データ処理
部から制御系は構成されている。表示部，データ処理部
はTVモニタ18,CRTモニタ17,XYレコーダ16,計算機システ
ム19から構成している。従来技術との大きな違いは探針
２のＺ方向の制御であり、トンネル領域検出部11,探針
制御部12が本発明の主要部である。第４図はその一具体
例を示し、第５図にそのタイムチヤートを示す。
の具体例を示す。第３図のように、探針２を３次元微動
するためのトライポツド型スキヤナはＺ圧電素子1,X圧
電素子6,Y圧電素子７により構成している。Ｚ方向の探
針制御はトンネル電源3,目標電流設定回路9,電流検出部
8,減算器10,トンネル領域検出部11,探針制御部12,高電
圧アンプ20から構成している。さらに、XY走査のための
２次元走査部14,画像記憶部15及び表示部，データ処理
部から制御系は構成されている。表示部，データ処理部
はTVモニタ18,CRTモニタ17,XYレコーダ16,計算機システ
ム19から構成している。従来技術との大きな違いは探針
２のＺ方向の制御であり、トンネル領域検出部11,探針
制御部12が本発明の主要部である。第４図はその一具体
例を示し、第５図にそのタイムチヤートを示す。
第４図はコンパレータ10′とフリツプフロツプ28から
なるトンネル領域検出部11とパルス発生器22,ゲート回
路21,カウンタ23,マルチプレクサ24,DAC（デイジタル・
アナログ変換器）25から成る探針制御部12から構成した
ブロツク図を示す。本具体例では探針をデイジタル信号
でほぼ一定速度で試料に接近する方式を用いている。
なるトンネル領域検出部11とパルス発生器22,ゲート回
路21,カウンタ23,マルチプレクサ24,DAC（デイジタル・
アナログ変換器）25から成る探針制御部12から構成した
ブロツク図を示す。本具体例では探針をデイジタル信号
でほぼ一定速度で試料に接近する方式を用いている。
第５図に第４図の各部における出力信号とそれらのタ
イミングを示す。パルス発生器22から出力されたクロツ
クパルスはゲート回路21を経てカウンタ23に入力する。
これは探針２が試料５に接近する場合に許され、カウン
タの内容がマルチプレクサ24を経てDAC25に入力して、
アナログ信号が高電圧アンプ20に出力される。探針２が
トンネル領域に突入するとトンネル電流が急激に流れ
（ａ），トンネル電流検出信号が（ｂ）のように作ら
れ、探針２制御信号が（ｃ）のようにLowとなる。この
信号により、カウンタ23に入力するクロツクパルスは遮
断され、DAC25出力信号は保持される。しかし、前段の
マルチプレクサ24がall“0"を選択するので、DAC25出力
は急激に0Vとなる。これにより探針２は試料５から遠ざ
かり、これと同時にカウンタ23の内容を画像記憶部15に
書き込む。また、探針２の退避が完了すると同時に２次
元走査部14よりＸ方向あるいはＹ方向の走査信号を発生
し、探針はデイジタル的に次の測定点に移動する。その
後、２次元走査部14よりリセツト信号を発生し、フリツ
プフロツプ28の出力レベルをHighにするとともにカウン
タ23の内容をall“0"にする。これによりカウンタ23の
出力値がall“0"から徐々に増加する。また、マルチプ
レクサ24はカウンタ23の出力を選び、DAC25の出力を0V
より徐々に増し、探針２を試料５に近づけて行く。以上
のようにして第１図の基本動作を実現することができ
る。
イミングを示す。パルス発生器22から出力されたクロツ
クパルスはゲート回路21を経てカウンタ23に入力する。
これは探針２が試料５に接近する場合に許され、カウン
タの内容がマルチプレクサ24を経てDAC25に入力して、
アナログ信号が高電圧アンプ20に出力される。探針２が
トンネル領域に突入するとトンネル電流が急激に流れ
（ａ），トンネル電流検出信号が（ｂ）のように作ら
れ、探針２制御信号が（ｃ）のようにLowとなる。この
信号により、カウンタ23に入力するクロツクパルスは遮
断され、DAC25出力信号は保持される。しかし、前段の
マルチプレクサ24がall“0"を選択するので、DAC25出力
は急激に0Vとなる。これにより探針２は試料５から遠ざ
かり、これと同時にカウンタ23の内容を画像記憶部15に
書き込む。また、探針２の退避が完了すると同時に２次
元走査部14よりＸ方向あるいはＹ方向の走査信号を発生
し、探針はデイジタル的に次の測定点に移動する。その
後、２次元走査部14よりリセツト信号を発生し、フリツ
プフロツプ28の出力レベルをHighにするとともにカウン
タ23の内容をall“0"にする。これによりカウンタ23の
出力値がall“0"から徐々に増加する。また、マルチプ
レクサ24はカウンタ23の出力を選び、DAC25の出力を0V
より徐々に増し、探針２を試料５に近づけて行く。以上
のようにして第１図の基本動作を実現することができ
る。
第６図は探針２をトンネル両域内に保持し、電圧電流
特性を計測する場合のタイムチヤートを示す。第６図に
おいて、トンネル電流検出後、DAC25出力を（ｂ）のよ
うに一定に保持し、トンネル電圧を（ｃ）のように走査
してその時の電流値を電圧に対応して記憶する。終了
後、探針２を（ｄ）のように走査して次の測定点に移動
する。その後、第５図と同様に、探針２を試料に近づ
け、トンネル領域に到達すると探針２を保持して上記の
動作を繰返す。このようにして、表面形状とその表面に
おける電圧・電流特性を得ることができる。
特性を計測する場合のタイムチヤートを示す。第６図に
おいて、トンネル電流検出後、DAC25出力を（ｂ）のよ
うに一定に保持し、トンネル電圧を（ｃ）のように走査
してその時の電流値を電圧に対応して記憶する。終了
後、探針２を（ｄ）のように走査して次の測定点に移動
する。その後、第５図と同様に、探針２を試料に近づ
け、トンネル領域に到達すると探針２を保持して上記の
動作を繰返す。このようにして、表面形状とその表面に
おける電圧・電流特性を得ることができる。
第７図は表面形状と電流像を得る場合のタイムチヤー
トを示す。第６図と同様にトンネル領域内に探針２保持
（ａ））後、（ｂ）のようにトンネル電圧を所望の電圧
に測定し、その時の電流値を記憶する。完了後、DAC25
の出力を0Vに、また、トンネル電圧を元の電圧に戻して
探針２をＸあるいはＹ方向の次の測定点まで高速に移動
して表面の高さ位置及び上記のように電流値を測定す
る。この動作を走査領域全てにわたつて行なうことによ
り、表面形状や電流像を得ることができる。
トを示す。第６図と同様にトンネル領域内に探針２保持
（ａ））後、（ｂ）のようにトンネル電圧を所望の電圧
に測定し、その時の電流値を記憶する。完了後、DAC25
の出力を0Vに、また、トンネル電圧を元の電圧に戻して
探針２をＸあるいはＹ方向の次の測定点まで高速に移動
して表面の高さ位置及び上記のように電流値を測定す
る。この動作を走査領域全てにわたつて行なうことによ
り、表面形状や電流像を得ることができる。
以上は探針２の試料５への接近をデイジタル信号でか
つ一定速度で行なつてきたが、アナログ信号で行なうこ
とも可能である。第８図と第９図はアナログ信号での探
針制御回路とそのタイムチヤートを示す。探針制御回路
は、一定速度で探針２を試料５に接近するためにコンパ
レータ10′の出力を積分器30に入力し、その出力信号を
高電圧アンプ28に入力する。この回路はコンパレータ1
0′の出力が0VとなるようにＺ圧電素子１を制御する。
探針２が試料から遠ざかつている時にはコンパレータ1
0′の出力が一定電圧となり、積分器30の出力は一定な
勾配で第９図（ｃ）のように増加する。この時、積分器
26の回路状態を制御するリレー27はオープン状態であ
り、30は積分器として作用する。その後、探針２がトン
ネル領域内に入ると、トンネル電流が流れ、トンネル電
流を一定とするようにサーボされる（第９図（ａ））。
トンネル電流が流れ始めて、T1時間経過後、Ｚ圧電素子
１の変位を記憶して積分器30制御信号をLowとすると、2
7のリレーが閉じてコンデンサＣに蓄積された電荷を放
電する。これにより、第９図（ｃ）のように積分器30の
出力は0Vとなり、Ｚ圧電素子は完全に縮んだ状態にな
る。その後、探針２をＸ方向あるいはＹ方向にデイジタ
ル的に移動して、上述の動作を繰返し所望の走査領域の
表面形状を測定する。尚、積分器制御信号，探針走査信
号は第３図の２次元走査部より制御される。また、第９
図（ａ）のT1の時間を小さくすれば、第５図と同じ動作
となり、トンネル電流を一定とするような従来のサーボ
機能を使用しない方式となる。さらに、第８図の積分器
30の出力段にサンプルホールド回路を用いて、探針２を
トンネル領域に保持する機能をもつことができる。これ
により、第６図，第７図に説明した電子分光機能や電流
像の取得など同時に可能となる。
つ一定速度で行なつてきたが、アナログ信号で行なうこ
とも可能である。第８図と第９図はアナログ信号での探
針制御回路とそのタイムチヤートを示す。探針制御回路
は、一定速度で探針２を試料５に接近するためにコンパ
レータ10′の出力を積分器30に入力し、その出力信号を
高電圧アンプ28に入力する。この回路はコンパレータ1
0′の出力が0VとなるようにＺ圧電素子１を制御する。
探針２が試料から遠ざかつている時にはコンパレータ1
0′の出力が一定電圧となり、積分器30の出力は一定な
勾配で第９図（ｃ）のように増加する。この時、積分器
26の回路状態を制御するリレー27はオープン状態であ
り、30は積分器として作用する。その後、探針２がトン
ネル領域内に入ると、トンネル電流が流れ、トンネル電
流を一定とするようにサーボされる（第９図（ａ））。
トンネル電流が流れ始めて、T1時間経過後、Ｚ圧電素子
１の変位を記憶して積分器30制御信号をLowとすると、2
7のリレーが閉じてコンデンサＣに蓄積された電荷を放
電する。これにより、第９図（ｃ）のように積分器30の
出力は0Vとなり、Ｚ圧電素子は完全に縮んだ状態にな
る。その後、探針２をＸ方向あるいはＹ方向にデイジタ
ル的に移動して、上述の動作を繰返し所望の走査領域の
表面形状を測定する。尚、積分器制御信号，探針走査信
号は第３図の２次元走査部より制御される。また、第９
図（ａ）のT1の時間を小さくすれば、第５図と同じ動作
となり、トンネル電流を一定とするような従来のサーボ
機能を使用しない方式となる。さらに、第８図の積分器
30の出力段にサンプルホールド回路を用いて、探針２を
トンネル領域に保持する機能をもつことができる。これ
により、第６図，第７図に説明した電子分光機能や電流
像の取得など同時に可能となる。
以上述べた具体例はトンネル電流を検出した例である
が、この外に、原子間力（圧力），温度，光，静電容
量，電気抵抗などの物理量を検出対象としても本発明と
同一である。また、具体例では探針を３次元移動する機
構を示したが、３次元移動を試料側に設けたり、探針側
及び試料側に分散させ複合的に実現しても本発明を逸脱
するものでない。さらに、電子４の外にイオンを使用し
たり、本発明を情報記録あるいは再生に使用しても本発
明の範囲である。
が、この外に、原子間力（圧力），温度，光，静電容
量，電気抵抗などの物理量を検出対象としても本発明と
同一である。また、具体例では探針を３次元移動する機
構を示したが、３次元移動を試料側に設けたり、探針側
及び試料側に分散させ複合的に実現しても本発明を逸脱
するものでない。さらに、電子４の外にイオンを使用し
たり、本発明を情報記録あるいは再生に使用しても本発
明の範囲である。
尚、本具体例では探針２を試料５に接近する手段や視
野選択する手段は無視したが、実際にはこれらの手段と
組み合わせて使用することが望ましい。
野選択する手段は無視したが、実際にはこれらの手段と
組み合わせて使用することが望ましい。
本発明によれば、広い計測（走査）領域での三次元形
状計測が極めて短時間で実現でき、また、導電性の極め
て小さいものの表面を計測できるので、高速化及び対象
試料の拡大の効果がある。例えば、従来技術では2.5μm
2の領域のSTM像（256本のラスタ線）を取得する場合、
約90分の所要時間を必要としたが、本発明では数分で取
得することができる。これは、更に広い領域において
も、ほぼ同程度の所要時間でSTM像がとれる。これに対
して、従来技術では走査領域の広さに比例して取得時間
が増加する。
状計測が極めて短時間で実現でき、また、導電性の極め
て小さいものの表面を計測できるので、高速化及び対象
試料の拡大の効果がある。例えば、従来技術では2.5μm
2の領域のSTM像（256本のラスタ線）を取得する場合、
約90分の所要時間を必要としたが、本発明では数分で取
得することができる。これは、更に広い領域において
も、ほぼ同程度の所要時間でSTM像がとれる。これに対
して、従来技術では走査領域の広さに比例して取得時間
が増加する。
このような高速化の効果として、温度ドリフト等の外
乱の影響を軽減することができる。
乱の影響を軽減することができる。
第１図は本発明の基本的動作を示す模式図、第２図は第
１図の動作を示すタイムチヤート、第３図は一具体例が
ある走査型トンネル顕微鏡のブロツク図、第４図は本発
明でのデイジタル探針制御部のブロツク図、第５図は第
４図の動作を説明するタイムチヤート、第６図は本発明
の電圧電流特性分布測定に応用した際のタイムチヤー
ト、第７図は本発明を電流像測定に応用した際のタイム
チヤート、第８図は第４図の機能のアナログ回路で構成
したブロツク図、第９図は第８図の動作を説明するタイ
ムチヤートである。 １……Ｚ圧電素子、２……探針、３……トンネル電圧
源、４……電子、５……試料、６……Ｘ圧電素子、７…
…Ｙ圧電素子、８……電流検出部、９……目標電流設定
回路、10……減算器、10′……コンパレータ、11……ト
ンネル領域検出部、12……探針制御部，高電圧アンプ2
0、14……２次元走査部、15……画像記憶部、21……ゲ
イト回路、22……パルス発生回路、23……カウンタ、24
……マルチプレクサ、25……デイジタル・アナログ変換
器。
１図の動作を示すタイムチヤート、第３図は一具体例が
ある走査型トンネル顕微鏡のブロツク図、第４図は本発
明でのデイジタル探針制御部のブロツク図、第５図は第
４図の動作を説明するタイムチヤート、第６図は本発明
の電圧電流特性分布測定に応用した際のタイムチヤー
ト、第７図は本発明を電流像測定に応用した際のタイム
チヤート、第８図は第４図の機能のアナログ回路で構成
したブロツク図、第９図は第８図の動作を説明するタイ
ムチヤートである。 １……Ｚ圧電素子、２……探針、３……トンネル電圧
源、４……電子、５……試料、６……Ｘ圧電素子、７…
…Ｙ圧電素子、８……電流検出部、９……目標電流設定
回路、10……減算器、10′……コンパレータ、11……ト
ンネル領域検出部、12……探針制御部，高電圧アンプ2
0、14……２次元走査部、15……画像記憶部、21……ゲ
イト回路、22……パルス発生回路、23……カウンタ、24
……マルチプレクサ、25……デイジタル・アナログ変換
器。
フロントページの続き (72)発明者 ▲高▼田 啓二 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 長谷川 剛 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 平１−169304（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】試料と探針間に作用する原子間力、温度、
光または静電容量を検出する手段、前記試料表面上を試
料と探針間を相対的に２次元に走査する手段、前記試料
表面と探針間の垂直方向の距離を変化させる手段、前記
物理量を検知するために前記垂直方向の距離を調整する
サーボ機構、前記試料表面上の測定点における前記試料
表面と探針間の垂直方向の距離を取得する手段を備える
プローブ顕微鏡において、前記試料表面と探針間の垂直
方向の距離を変化させる手段は探針の移動の際前記試料
及び探針間の距離を前記物理量の検知に必要な距離に比
し十分に大きくすることを特徴とするプローブ顕微鏡。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63154696A JP2936545B2 (ja) | 1988-06-24 | 1988-06-24 | 走査プローブ顕微鏡 |
| EP89110834A EP0347739B1 (en) | 1988-06-24 | 1989-06-14 | Scanning tunneling microscope and surface topographic observation method |
| DE68927537T DE68927537T2 (de) | 1988-06-24 | 1989-06-14 | Rastertunnelmikroskop und Verfahren zur topographischen Untersuchung einer Oberfläche |
| CA000603781A CA1315898C (en) | 1988-06-24 | 1989-06-23 | Scanning tunneling microscope and surface topographic observation method |
| US07/796,813 US5162653A (en) | 1988-06-02 | 1991-11-25 | Scanning tunneling microscope and surface topographic observation method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63154696A JP2936545B2 (ja) | 1988-06-24 | 1988-06-24 | 走査プローブ顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH025340A JPH025340A (ja) | 1990-01-10 |
| JP2936545B2 true JP2936545B2 (ja) | 1999-08-23 |
Family
ID=15589947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63154696A Expired - Fee Related JP2936545B2 (ja) | 1988-06-02 | 1988-06-24 | 走査プローブ顕微鏡 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5162653A (ja) |
| EP (1) | EP0347739B1 (ja) |
| JP (1) | JP2936545B2 (ja) |
| CA (1) | CA1315898C (ja) |
| DE (1) | DE68927537T2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003067224A1 (en) * | 2002-02-05 | 2003-08-14 | Riken | Scanning probe microscope and specimen surface structure measuring method |
| US7631548B2 (en) | 2006-04-20 | 2009-12-15 | Hitachi, Ltd. | Scanning probe microscope |
| CN109297401A (zh) * | 2018-09-14 | 2019-02-01 | 程春兰 | 一种铝塑板平面度检测设备及铝塑板平面度检测工艺 |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1990004250A1 (en) * | 1988-10-04 | 1990-04-19 | Kyowa Electric & Chemical Co., Ltd. | Driving mechanism of tape recorder |
| US4952857A (en) * | 1989-03-24 | 1990-08-28 | Quanscan, Inc. | Scanning micromechanical probe control system |
| US5266801A (en) * | 1989-06-05 | 1993-11-30 | Digital Instruments, Inc. | Jumping probe microscope |
| US5224376A (en) * | 1989-12-08 | 1993-07-06 | Digital Instruments, Inc. | Atomic force microscope |
| JPH041949A (ja) * | 1990-04-18 | 1992-01-07 | Canon Inc | 情報入力及び／または取出し装置 |
| CA2059990C (en) * | 1991-01-29 | 1997-11-25 | Shun-Ichi Shido | Moving apparatus, a moving method and an information detection and/or input apparatus using the same |
| GB9107890D0 (en) * | 1991-04-13 | 1991-05-29 | T & N Technology Ltd | Mapping a surface of a workpiece |
| US5217304A (en) * | 1991-08-02 | 1993-06-08 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Electrical network method for the thermal or structural characterization of a conducting material sample or structure |
| JPH0642953A (ja) * | 1992-07-24 | 1994-02-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 原子間力顕微鏡 |
| USRE36488E (en) * | 1992-08-07 | 2000-01-11 | Veeco Instruments Inc. | Tapping atomic force microscope with phase or frequency detection |
| US5412980A (en) * | 1992-08-07 | 1995-05-09 | Digital Instruments, Inc. | Tapping atomic force microscope |
| JP3246987B2 (ja) * | 1992-09-10 | 2002-01-15 | キヤノン株式会社 | マルチプローブ制御回路を具備する情報処理装置 |
| US5347854A (en) * | 1992-09-22 | 1994-09-20 | International Business Machines Corporation | Two dimensional profiling with a contact force atomic force microscope |
| US5321977A (en) * | 1992-12-31 | 1994-06-21 | International Business Machines Corporation | Integrated tip strain sensor for use in combination with a single axis atomic force microscope |
| US5338932A (en) * | 1993-01-04 | 1994-08-16 | Motorola, Inc. | Method and apparatus for measuring the topography of a semiconductor device |
| US5948972A (en) * | 1994-12-22 | 1999-09-07 | Kla-Tencor Corporation | Dual stage instrument for scanning a specimen |
| US6520005B2 (en) | 1994-12-22 | 2003-02-18 | Kla-Tencor Corporation | System for sensing a sample |
| US5801381A (en) * | 1997-05-21 | 1998-09-01 | International Business Machines Corporation | Method for protecting a probe tip using active lateral scanning control |
| US6881954B1 (en) * | 1999-07-27 | 2005-04-19 | Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. | Scanning probe microscope and method of measurement |
| EP1884738B1 (en) * | 2006-07-28 | 2009-03-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Method of determining the diameter of a hole in a workpiece |
| US7423264B2 (en) | 2006-09-08 | 2008-09-09 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Atomic force microscope |
| JP4547418B2 (ja) * | 2007-11-30 | 2010-09-22 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 顕微鏡装置及びその駆動方法 |
| KR101004966B1 (ko) * | 2009-01-21 | 2011-01-06 | 서울대학교산학협력단 | 액상 조건에서의 초고속 원자간력 현미경 이미징 방법 |
| CN103429526B (zh) * | 2011-01-31 | 2016-05-11 | 英菲尼特斯马有限公司 | 自适应模式扫描探针显微镜 |
| CN105241908A (zh) * | 2015-08-28 | 2016-01-13 | 广州市本原纳米仪器有限公司 | 一种改进的扫描探针显微镜扫描方法 |
| CN108519048B (zh) * | 2018-04-27 | 2019-12-31 | 刘明亮 | 一种预制混凝土构件表面粗糙度定量检测装置 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4618767A (en) * | 1985-03-22 | 1986-10-21 | International Business Machines Corporation | Low-energy scanning transmission electron microscope |
| GB2192062B (en) * | 1986-06-27 | 1990-02-28 | Rank Taylor Hobson Ltd | Metrological apparatus |
| JPS63238503A (ja) * | 1987-03-27 | 1988-10-04 | Jeol Ltd | 走査トンネル顕微鏡におけるチツプ走査装置 |
| JP2566794B2 (ja) * | 1987-10-15 | 1996-12-25 | セイコー電子工業株式会社 | 走査型トンネル顕微鏡の測定方法 |
| US4841148A (en) * | 1988-03-21 | 1989-06-20 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Variable temperature scanning tunneling microscope |
| US4870352A (en) * | 1988-07-05 | 1989-09-26 | Fibertek, Inc. | Contactless current probe based on electron tunneling |
| JPH02311702A (ja) * | 1989-05-29 | 1990-12-27 | Olympus Optical Co Ltd | 走査型トンネル顕微鏡装置 |
| US5059793A (en) * | 1989-10-04 | 1991-10-22 | Olympus Optical Co., Ltd. | Scanning tunneling microscope having proper servo control function |
-
1988
- 1988-06-24 JP JP63154696A patent/JP2936545B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-06-14 EP EP89110834A patent/EP0347739B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-06-14 DE DE68927537T patent/DE68927537T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-06-23 CA CA000603781A patent/CA1315898C/en not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-11-25 US US07/796,813 patent/US5162653A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003067224A1 (en) * | 2002-02-05 | 2003-08-14 | Riken | Scanning probe microscope and specimen surface structure measuring method |
| US7631548B2 (en) | 2006-04-20 | 2009-12-15 | Hitachi, Ltd. | Scanning probe microscope |
| CN109297401A (zh) * | 2018-09-14 | 2019-02-01 | 程春兰 | 一种铝塑板平面度检测设备及铝塑板平面度检测工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA1315898C (en) | 1993-04-06 |
| US5162653A (en) | 1992-11-10 |
| EP0347739B1 (en) | 1996-12-11 |
| DE68927537D1 (de) | 1997-01-23 |
| EP0347739A3 (en) | 1991-09-25 |
| EP0347739A2 (en) | 1989-12-27 |
| DE68927537T2 (de) | 1997-06-26 |
| JPH025340A (ja) | 1990-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2936545B2 (ja) | 走査プローブ顕微鏡 | |
| DE69019412T2 (de) | Absorptionsmikroskopie und/oder -spektroskopie mit Abtastmikroskopiesteuerung. | |
| US5414260A (en) | Scanning probe microscope and method of observing samples by using the same | |
| DE69115724T2 (de) | Oberflächenmikroskop | |
| US5877497A (en) | Data acquisition and control apparatus for scanning probe systems | |
| US5336887A (en) | Scanning probe microscope | |
| JP2880182B2 (ja) | 表面顕微鏡 | |
| JP2916167B2 (ja) | 走査型分光顕微鏡及び走査型分光情報検出方法 | |
| EP0422449B1 (en) | A scanning tunneling potentiospectroscopic microscope and a data detecting method | |
| Marti et al. | Control electronics for atomic force microscopy | |
| JP3118108B2 (ja) | 走査型探針顕微鏡およびその測定方法 | |
| JP2713717B2 (ja) | 走査型プローブ顕微鏡 | |
| JPH05340712A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡リアルタイム表示装置 | |
| JP3085960B2 (ja) | 走査型トンネルポテンシャル分光顕微鏡及び走査型トンネルポテンシャル分光情報検出方式 | |
| JPH03180702A (ja) | 走査制御方法 | |
| JP2571624B2 (ja) | 走査型トンネル顕微鏡の制御方式 | |
| DE60001548T2 (de) | Digital-analog-wandler, verfahren zu dessen betrieb, und benutzung zur realisierung eines nahfeldmikroskops | |
| JPH06258014A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡、およびそれを用いた記録装置および／または再生装置 | |
| JPH0413902A (ja) | 顕微鏡の表示装置 | |
| JPH05203443A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡及びそれを用いて試料を観察する方法 | |
| JPH088406Y2 (ja) | 走査型トンネル顕微鏡用電圧検出器 | |
| JPH03194402A (ja) | 走査型トンネルポテンシャル分光顕微鏡装置およびそのデータ検出方式 | |
| JPH07103709A (ja) | 走査型トンネル顕微鏡 | |
| JPH0668835A (ja) | トンネルスペクトロスコピー | |
| JPH11271333A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡のスキャナシステム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |