JP2998333B2 - 原子間力顕微鏡 - Google Patents
原子間力顕微鏡Info
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- JP2998333B2 JP2998333B2 JP24150391A JP24150391A JP2998333B2 JP 2998333 B2 JP2998333 B2 JP 2998333B2 JP 24150391 A JP24150391 A JP 24150391A JP 24150391 A JP24150391 A JP 24150391A JP 2998333 B2 JP2998333 B2 JP 2998333B2
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- polarized light
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、被測定物の表面粗さを
測定する原子間力顕微鏡に関する。より詳しくは、原子
間力により生じる片持ちばりのたわみを光学的に検出す
る原子間力顕微鏡に関する。
測定する原子間力顕微鏡に関する。より詳しくは、原子
間力により生じる片持ちばりのたわみを光学的に検出す
る原子間力顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】物体と物体を原子レベルまで接近させた
ときに原子同士に働く力を検出して物体の表面形状を測
定する原子間力顕微鏡が提唱されている。
ときに原子同士に働く力を検出して物体の表面形状を測
定する原子間力顕微鏡が提唱されている。
【０００３】微小な片持ちばりの先端に鋭く尖った探針
を取り付け、この探針を被測定物表面に極近傍まで接近
または接触させると探針の先端の原子と被測定物表面と
の原子の間に原子間力が働き、片持ちばりがたわむ。被
測定物を走査させて片持ちばりのたわみ量の変化を検出
することにより、被測定物の表面粗さあるいは表面形状
を測定することができる。このような原子間力顕微鏡の
例として、特開昭６２−１３０３０２号公報、特開平２
−２８１１０３号公報があげられる。
を取り付け、この探針を被測定物表面に極近傍まで接近
または接触させると探針の先端の原子と被測定物表面と
の原子の間に原子間力が働き、片持ちばりがたわむ。被
測定物を走査させて片持ちばりのたわみ量の変化を検出
することにより、被測定物の表面粗さあるいは表面形状
を測定することができる。このような原子間力顕微鏡の
例として、特開昭６２−１３０３０２号公報、特開平２
−２８１１０３号公報があげられる。
【０００４】前記特開昭６２−１３０３０２号公報にお
いては片持ちばりのたわみの検出にはトンネル顕微鏡が
用いられている。これを図３に示す。片持ちばり２６の
背面にはトンネルチップ６４がトンネル距離以下に配置
されている。片持ちばり２６がたわむとたわみ量に応じ
てトンネル電流が変化するため、このトンネル電流を検
出することによって片持ちばり２６のたわみ量が検出で
きる。
いては片持ちばりのたわみの検出にはトンネル顕微鏡が
用いられている。これを図３に示す。片持ちばり２６の
背面にはトンネルチップ６４がトンネル距離以下に配置
されている。片持ちばり２６がたわむとたわみ量に応じ
てトンネル電流が変化するため、このトンネル電流を検
出することによって片持ちばり２６のたわみ量が検出で
きる。
【０００５】また、前記特開平２−２８１１０３号公報
においては光を使ったいわゆる臨界角によるフォーカス
エラー検出法が用いられている。これを図４に示す。片
持ちばり２６の背面の鏡面７４にはレーザ光が照射され
ている。片持ちばり２６のたわみ量が変化すると、臨界
角プリズム７６、７７に入射する鏡面７４からの反射光
が発散光束または収束光束へと変化する。その結果、光
検出器７８、７９での２つの検出部に出力の差が生じ、
片持ちばりのたわみ量が検出できる。
においては光を使ったいわゆる臨界角によるフォーカス
エラー検出法が用いられている。これを図４に示す。片
持ちばり２６の背面の鏡面７４にはレーザ光が照射され
ている。片持ちばり２６のたわみ量が変化すると、臨界
角プリズム７６、７７に入射する鏡面７４からの反射光
が発散光束または収束光束へと変化する。その結果、光
検出器７８、７９での２つの検出部に出力の差が生じ、
片持ちばりのたわみ量が検出できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、原子間
力による片持ちばりのたわみ量は極微小であるため、上
記従来方法では探針と被測定物表面との間に外部振動の
影響を受け易く、測定結果に外部振動の成分が含まれて
しまうという欠点があった。
力による片持ちばりのたわみ量は極微小であるため、上
記従来方法では探針と被測定物表面との間に外部振動の
影響を受け易く、測定結果に外部振動の成分が含まれて
しまうという欠点があった。
【０００７】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、その目的とするところは、外部
振動の影響のない測定ができる原子間力顕微鏡の実現に
ある。
になされたものであり、その目的とするところは、外部
振動の影響のない測定ができる原子間力顕微鏡の実現に
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の原子間力顕微鏡は、互いに偏波面が直交し、
周波数が僅かに異なる２種類の直線偏光を含むレーザ光
を出力するレーザ光源装置と、前記レーザ光源装置によ
って出力された２種類の直線偏光のうちの一方を平行
光、他方を収束光とさせる二重焦点レンズを含み、一方
の直線偏光を前記片持ちばりの背面上に集光させるとと
もに、他方の直線偏光を平行光とし、かつ前記被測定物
の表面上に該一方の直線偏光の照射径よりも十分大きい
照射径にて照射させる光学系と、前記２種類の直線偏光
の反射光を前記光学系によって干渉させ、その干渉のビ
ート周波数から前記片持ちばりのたわみ量を検出する検
出手段と、を備えている。
に本発明の原子間力顕微鏡は、互いに偏波面が直交し、
周波数が僅かに異なる２種類の直線偏光を含むレーザ光
を出力するレーザ光源装置と、前記レーザ光源装置によ
って出力された２種類の直線偏光のうちの一方を平行
光、他方を収束光とさせる二重焦点レンズを含み、一方
の直線偏光を前記片持ちばりの背面上に集光させるとと
もに、他方の直線偏光を平行光とし、かつ前記被測定物
の表面上に該一方の直線偏光の照射径よりも十分大きい
照射径にて照射させる光学系と、前記２種類の直線偏光
の反射光を前記光学系によって干渉させ、その干渉のビ
ート周波数から前記片持ちばりのたわみ量を検出する検
出手段と、を備えている。
【０００９】
【作用】上記の構成を有する本発明の原子間力顕微鏡に
よれば片持ちばりのたわみ量は二重焦点レンズを用いた
光学系によって光ヘテロダイン法で検出される。
よれば片持ちばりのたわみ量は二重焦点レンズを用いた
光学系によって光ヘテロダイン法で検出される。
【００１０】レーザ光源装置から出力された２種類の直
線偏光は前記二重焦点レンズ含む光学系によって一方が
計測光として片持ちばり背面上に集光され、他方が被測
定物表面上に該一方の直線偏光の照射径よりも十分に大
きい照射径にて平行光として照射される。片持ちばり背
面からの反射光は、片持ちばりのたわみ量にともなって
光路長が変化するので周波数変化を受ける。片持ちばり
背面と被測定物表面からの反射光は検出手段で検出さ
れ、その干渉のビート信号から片持ちばりのたわみ量が
算出される。
線偏光は前記二重焦点レンズ含む光学系によって一方が
計測光として片持ちばり背面上に集光され、他方が被測
定物表面上に該一方の直線偏光の照射径よりも十分に大
きい照射径にて平行光として照射される。片持ちばり背
面からの反射光は、片持ちばりのたわみ量にともなって
光路長が変化するので周波数変化を受ける。片持ちばり
背面と被測定物表面からの反射光は検出手段で検出さ
れ、その干渉のビート信号から片持ちばりのたわみ量が
算出される。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。なお、本実施例において、図３、図
４に示す従来装置と同一の部材は同一の符号を付して詳
しい説明を省略する。
参照して説明する。なお、本実施例において、図３、図
４に示す従来装置と同一の部材は同一の符号を付して詳
しい説明を省略する。
【００１２】図１、図２は本発明の一実施例を説明する
構成図である。レーザ光源装置１０には、偏波面が互い
に直交し、かつ周波数が僅かに異なる２種類の直線偏
光、たとえばＰ偏光ＬＰとＳ偏光ＬＳとを含むレーザ光
Ｌを出力するゼーマンレーザが用いられる。このレーザ
光源１０と無偏光ビームスプリッタ１２と検光子１４と
基準用光センサ１６とはＺ軸と平行な直線上に配置され
ている。前記レーザ光源装置１０から出力されたレーザ
光Ｌは、無偏光ビームスプリッタ１２により２本に分割
され、そのうちの無偏光ビームスプリッタ１２を透過し
たレーザ光は基準用光センサ１６により検出され、基準
ビート信号ＦＢが出力される。上記Ｐ偏光ＬＰ、Ｓ偏光
ＬＳの周波数をそれぞれｆＰ、ｆＳとすると、基準ビー
ト信号ＦＢの周波数ｆＢは、｜ｆＰ−ｆＳ｜となる。
構成図である。レーザ光源装置１０には、偏波面が互い
に直交し、かつ周波数が僅かに異なる２種類の直線偏
光、たとえばＰ偏光ＬＰとＳ偏光ＬＳとを含むレーザ光
Ｌを出力するゼーマンレーザが用いられる。このレーザ
光源１０と無偏光ビームスプリッタ１２と検光子１４と
基準用光センサ１６とはＺ軸と平行な直線上に配置され
ている。前記レーザ光源装置１０から出力されたレーザ
光Ｌは、無偏光ビームスプリッタ１２により２本に分割
され、そのうちの無偏光ビームスプリッタ１２を透過し
たレーザ光は基準用光センサ１６により検出され、基準
ビート信号ＦＢが出力される。上記Ｐ偏光ＬＰ、Ｓ偏光
ＬＳの周波数をそれぞれｆＰ、ｆＳとすると、基準ビー
ト信号ＦＢの周波数ｆＢは、｜ｆＰ−ｆＳ｜となる。
【００１３】一方、無偏光ビームスプリッタ１２によっ
て、Ｘ軸の負方向に反射されたレーザ光Ｌは、光軸上に
配置されたビームエキスパンダ１８によりビーム径が拡
大された後、ミラー２０に入射する。
て、Ｘ軸の負方向に反射されたレーザ光Ｌは、光軸上に
配置されたビームエキスパンダ１８によりビーム径が拡
大された後、ミラー２０に入射する。
【００１４】レーザ光Ｌはミラー２０によってＺ軸の負
方向に反射され、ミラー２０の下方に配置された二重焦
点レンズ２２、対物レンズ２４に入射する。
方向に反射され、ミラー２０の下方に配置された二重焦
点レンズ２２、対物レンズ２４に入射する。
【００１５】この二重焦点レンズ２２と対物レンズ２４
は図２に示すように支持体２５によって二重焦点レンズ
２２の後焦点と対物レンズ２４の前焦点の位置が一致す
るよう保持されている。また支持体２５の下方には片持
ちばり２６が取り付けられており、片持ちばり２６の先
端には探針２８が取り付けられている。片持ちばり２６
はその背面が概ね対物レンズ２４の焦点位置に来るよう
取り付け位置が決められている。
は図２に示すように支持体２５によって二重焦点レンズ
２２の後焦点と対物レンズ２４の前焦点の位置が一致す
るよう保持されている。また支持体２５の下方には片持
ちばり２６が取り付けられており、片持ちばり２６の先
端には探針２８が取り付けられている。片持ちばり２６
はその背面が概ね対物レンズ２４の焦点位置に来るよう
取り付け位置が決められている。
【００１６】対物レンズ２４の下方には、Ｚ駆動装置５
６により圧電素子４２を駆動させて上記対物レンズ２４
の光軸方向（Ｚ方向）に移動させられるＺステージ４０
と、ＸＹ駆動装置５８により上記対物レンズ２４の光軸
方向に垂直なＸＹ平面内を移動させられるＸＹステージ
４４が配置されている。被測定物３０はＺステージ４０
上に搭載されている。前記Ｚ駆動装置５６を介してＺス
テージ４０をＺ軸の正方向に動かし、被測定物３０を探
針２８との間に原子間力が働く程極近傍まで接近させる
か、片持ちばり２６が軽くたわむ程度に接触させてお
く。
６により圧電素子４２を駆動させて上記対物レンズ２４
の光軸方向（Ｚ方向）に移動させられるＺステージ４０
と、ＸＹ駆動装置５８により上記対物レンズ２４の光軸
方向に垂直なＸＹ平面内を移動させられるＸＹステージ
４４が配置されている。被測定物３０はＺステージ４０
上に搭載されている。前記Ｚ駆動装置５６を介してＺス
テージ４０をＺ軸の正方向に動かし、被測定物３０を探
針２８との間に原子間力が働く程極近傍まで接近させる
か、片持ちばり２６が軽くたわむ程度に接触させてお
く。
【００１７】また、検光子３４、計測用光センサ３６が
前記無偏光ビームスプリッタ１２のＸ軸プラス方向であ
って、前記ビームエキスパンダ１８の光軸と同一の直線
上に配置されている。
前記無偏光ビームスプリッタ１２のＸ軸プラス方向であ
って、前記ビームエキスパンダ１８の光軸と同一の直線
上に配置されている。
【００１８】ミラー２０からのレーザ光Ｌは二重焦点レ
ンズ２２に入射する。二重焦点レンズ２２は、光学ガラ
スと複屈折性材料とから構成されており、入射する光線
の偏波面の方向によって屈折率が異なるという性質を持
っている。そのため、二重焦点レンズ２２に入射したレ
ーザ光ＬのうちＰ偏光ＬＰは平行光、Ｓ偏光ＬＳは収束
光となって対物レンズ２４に入射する。また前述の通り
対物レンズ２４はその前焦点が二重焦点レンズ２２の後
焦点に位置するように構成されている。このため、収束
光として入射したＳ偏光ＬＳは平行光とされて被測定物
３０の表面の比較的広い範囲に照射される。一方、平行
光として対物レンズ２４に入射したＰ偏光ＬＰは収束光
として片持ちばり２６の背面上であってかつ、探針２８
の真上の位置の一点に集光される。
ンズ２２に入射する。二重焦点レンズ２２は、光学ガラ
スと複屈折性材料とから構成されており、入射する光線
の偏波面の方向によって屈折率が異なるという性質を持
っている。そのため、二重焦点レンズ２２に入射したレ
ーザ光ＬのうちＰ偏光ＬＰは平行光、Ｓ偏光ＬＳは収束
光となって対物レンズ２４に入射する。また前述の通り
対物レンズ２４はその前焦点が二重焦点レンズ２２の後
焦点に位置するように構成されている。このため、収束
光として入射したＳ偏光ＬＳは平行光とされて被測定物
３０の表面の比較的広い範囲に照射される。一方、平行
光として対物レンズ２４に入射したＰ偏光ＬＰは収束光
として片持ちばり２６の背面上であってかつ、探針２８
の真上の位置の一点に集光される。
【００１９】レーザ光ＬがＨｅＮｅレーザであって対物
レンズの倍率が１５０倍の場合、片持ちばり２６の背面
上に集光されるＰ偏光ＬＰの直径は約０．８μｍ、被測
定物３０の表面上に照射されるＳ偏光ＬＳの直径は約６
０μｍである。
レンズの倍率が１５０倍の場合、片持ちばり２６の背面
上に集光されるＰ偏光ＬＰの直径は約０．８μｍ、被測
定物３０の表面上に照射されるＳ偏光ＬＳの直径は約６
０μｍである。
【００２０】被測定物３０は、前記Ｚステージ４０、Ｘ
Ｙステージ４４からなる移動ステージ上に搭載されてい
る。被測定物３０がＸＹステージ４４によって走査させ
られると、表面の微小凹凸に対応して探針２８が上下に
動き、片持ちばり２６がたわむ。
Ｙステージ４４からなる移動ステージ上に搭載されてい
る。被測定物３０がＸＹステージ４４によって走査させ
られると、表面の微小凹凸に対応して探針２８が上下に
動き、片持ちばり２６がたわむ。
【００２１】片持ちばり２６の背面上に集光させられた
Ｐ偏光ＬＰの反射光は、片持ちばり２６の上下動に伴っ
てその光路長が変化させられるので、これによる周波数
シフトΔｆｓを受けている。また、測定の際のＸＹステ
ージ４４の振動その他の外乱による周波数シフトΔｆｄ
も受けるため、Ｐ偏光ＬＰの反射光の周波数はｆＰ＋Δ
ｆｄ＋Δｆｓとなる。これに対し、円形平行ビームの状
態で被測定物３０の表面の比較的広い範囲に照射される
Ｓ偏光ＬＳは、被測定物３０の表面の微小凹凸による影
響が平均化されて全体として相殺されるため、外乱によ
る周波数シフトΔｆｄの影響を受けるだけで、その反射
光の周波数はｆＳ＋Δｆｄとなる。上記Ｐ偏光ＬＰは計
測光であり、Ｓ偏光ＬＳは参照光である。
Ｐ偏光ＬＰの反射光は、片持ちばり２６の上下動に伴っ
てその光路長が変化させられるので、これによる周波数
シフトΔｆｓを受けている。また、測定の際のＸＹステ
ージ４４の振動その他の外乱による周波数シフトΔｆｄ
も受けるため、Ｐ偏光ＬＰの反射光の周波数はｆＰ＋Δ
ｆｄ＋Δｆｓとなる。これに対し、円形平行ビームの状
態で被測定物３０の表面の比較的広い範囲に照射される
Ｓ偏光ＬＳは、被測定物３０の表面の微小凹凸による影
響が平均化されて全体として相殺されるため、外乱によ
る周波数シフトΔｆｄの影響を受けるだけで、その反射
光の周波数はｆＳ＋Δｆｄとなる。上記Ｐ偏光ＬＰは計
測光であり、Ｓ偏光ＬＳは参照光である。
【００２２】片持ちばり２６の背面で反射されたＰ偏光
ＬＰと、被測定物３０の表面で反射されたＳ偏光ＬＳ
は、それぞれ入射経路と逆の光路を辿って無偏光ビーム
スプリッタ１２に入射させられ、これを透過し計測用光
センサ３６で受光されて、計測ビート信号ＦＤが出力さ
れる。この計測ビート信号ＦＤはＰ偏光ＬＰとＳ偏光Ｌ
Ｓとの干渉によるうなりに対応するもので、その周波数
ｆＤは、｜（ｆＰ＋Δｆｄ＋Δｆｓ）−（ｆＳ＋Δｆ
ｄ）｜＝｜ｆＰ−ｆＳ＋Δｆｓ｜であり、前記外乱によ
る周波数シフトΔｆｄは相殺される。
ＬＰと、被測定物３０の表面で反射されたＳ偏光ＬＳ
は、それぞれ入射経路と逆の光路を辿って無偏光ビーム
スプリッタ１２に入射させられ、これを透過し計測用光
センサ３６で受光されて、計測ビート信号ＦＤが出力さ
れる。この計測ビート信号ＦＤはＰ偏光ＬＰとＳ偏光Ｌ
Ｓとの干渉によるうなりに対応するもので、その周波数
ｆＤは、｜（ｆＰ＋Δｆｄ＋Δｆｓ）−（ｆＳ＋Δｆ
ｄ）｜＝｜ｆＰ−ｆＳ＋Δｆｓ｜であり、前記外乱によ
る周波数シフトΔｆｄは相殺される。
【００２３】なおこの時、片持ちばり２６の背面上で反
射されたＳ偏光ＬＳの反射光が測定用光センサに入射し
て測定ノイズとなることが懸念されるが、片持ちばりの
取り付け角度を光軸（Ｚ軸）に対して多少傾けておくこ
とにより、片持ちばり２６の背面からの反射光も光軸か
ら傾くため測定用光センサには入射しない。
射されたＳ偏光ＬＳの反射光が測定用光センサに入射し
て測定ノイズとなることが懸念されるが、片持ちばりの
取り付け角度を光軸（Ｚ軸）に対して多少傾けておくこ
とにより、片持ちばり２６の背面からの反射光も光軸か
ら傾くため測定用光センサには入射しない。
【００２４】上記計測ビート信号ＦＤおよび前記基準ビ
ート信号ＦＢは測定回路５０に供給され、計測ビート信
号ＦＤの周波数ｆＤ（＝｜ｆＰ−ｆＳ＋Δｆｓ｜）から
基準ビート信号ＦＢの周波数ｆＢ（＝｜ｆＰ−ｆＳ｜）
を減算することにより、被測定物３０の表面の凹凸によ
る周波数シフトΔｆｓのみが取り出され、この周波数シ
フトΔｆｓを表わす信号が制御回路５２へ供給される。
制御回路５２は、例えばマイクロコンピュータにて構成
され、前記ＸＹ駆動装置５８によりＸＹステージ４４を
ＸＹ方向へ順次移動させつつ、測定回路５０より供給さ
れる信号（Δｆｓ）から下記の数１に基づいて各位置の
変位Ｚｓを算出する。
ート信号ＦＢは測定回路５０に供給され、計測ビート信
号ＦＤの周波数ｆＤ（＝｜ｆＰ−ｆＳ＋Δｆｓ｜）から
基準ビート信号ＦＢの周波数ｆＢ（＝｜ｆＰ−ｆＳ｜）
を減算することにより、被測定物３０の表面の凹凸によ
る周波数シフトΔｆｓのみが取り出され、この周波数シ
フトΔｆｓを表わす信号が制御回路５２へ供給される。
制御回路５２は、例えばマイクロコンピュータにて構成
され、前記ＸＹ駆動装置５８によりＸＹステージ４４を
ＸＹ方向へ順次移動させつつ、測定回路５０より供給さ
れる信号（Δｆｓ）から下記の数１に基づいて各位置の
変位Ｚｓを算出する。
【００２５】ＸＹ走査面全面にわたって算出された変位
Ｚｓは、表示器５４によってプロットされ表面粗さが三
次元表示される。
Ｚｓは、表示器５４によってプロットされ表面粗さが三
次元表示される。
【００２６】
【数１】
【００２７】以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明したが、本発明は他の態様で実施することもで
きる。
細に説明したが、本発明は他の態様で実施することもで
きる。
【００２８】例えば、前記実施例では単に片持ちばり２
６のたわみ量をヘテロダイン法を用いて検出するのみだ
ったが、制御回路５２で得られた変位Ｚｓをフィードバ
ック信号としてＺ駆動装置５６に与えることにより、片
持ちばり２６のたわみ量を常に一定にして測定してもよ
い。
６のたわみ量をヘテロダイン法を用いて検出するのみだ
ったが、制御回路５２で得られた変位Ｚｓをフィードバ
ック信号としてＺ駆動装置５６に与えることにより、片
持ちばり２６のたわみ量を常に一定にして測定してもよ
い。
【００２９】また例えば、前記実施例では片持ちばり２
６の先端に探針２８を取り付けてあったが、片持ちばり
２６の先端を鋭利に尖らせて、片持ちばり２６自身に探
針の機能を兼ねさせてもよい。
６の先端に探針２８を取り付けてあったが、片持ちばり
２６の先端を鋭利に尖らせて、片持ちばり２６自身に探
針の機能を兼ねさせてもよい。
【００３０】また、前記実施例では、レーザ光源装置３
０として直交２周波のゼーマンレーザが用いられていた
が、音響光学変調素子などを備えた周波数シフタを用い
て２つの直線偏光間に所望の周波数差を形成する形式の
レーザ光源装置が用いられてもよいのである。この場合
には、上記音響光学変調素子の駆動周波数信号から基準
ビート信号ＦＢを検出することもできる。
０として直交２周波のゼーマンレーザが用いられていた
が、音響光学変調素子などを備えた周波数シフタを用い
て２つの直線偏光間に所望の周波数差を形成する形式の
レーザ光源装置が用いられてもよいのである。この場合
には、上記音響光学変調素子の駆動周波数信号から基準
ビート信号ＦＢを検出することもできる。
【００３１】また、例えばミラー２０を半透鏡に置き替
え、その上部に顕微鏡鏡筒を設けて測定状態をモニタで
きるようにしたり、レーザ光源装置１０と無偏光ビーム
スプリッタ１２の間に光アイソレータを入れたりするな
ど、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良
を加えた態様で実施することができる。
え、その上部に顕微鏡鏡筒を設けて測定状態をモニタで
きるようにしたり、レーザ光源装置１０と無偏光ビーム
スプリッタ１２の間に光アイソレータを入れたりするな
ど、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良
を加えた態様で実施することができる。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の原子間力顕微鏡を用いれば計測光と参照光の光路
差がないため外部振動等の外乱の影響を受けることなく
高精度な表面形状測定ができる。
発明の原子間力顕微鏡を用いれば計測光と参照光の光路
差がないため外部振動等の外乱の影響を受けることなく
高精度な表面形状測定ができる。
【図１】図１は本発明を具体化した一実施例の構成図で
ある。
ある。
【図２】図２は図１に示す本発明を具体化した一実施例
における対物レンズ付近の構成図である。
における対物レンズ付近の構成図である。
【図３】図３は従来の原子間力顕微鏡の構成図である。
【図４】図４は従来の原子間力顕微鏡の構成図である。
１０ レーザ光源装置 １２ ビームスプリッタ １４ 検光子 １６ 基準用光センサ １８ ビームエキスパンダ ２０ ミラー ２２ 二重焦点レンズ ２４ 対物レンズ ２６ 片持ちばり ２８ 探針 ３０ 被測定物 ３２ 支持体 ３４ 検光子 ３６ 測定用光センサ ４０ Ｚステージ ４２ 圧電素子 ４４ ＸＹステージ ５０ 測定回路 ５２ 制御回路 ５４ 表示器 ５６ Ｚ駆動装置 ５８ ＸＹ駆動装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−309802（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−332805（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−146306（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 21/00 - 21/32
Claims (1)
- 【請求項１】 被測定物表面に極近傍まで接近させ前記
被測定物表面との間に原子間力を発生させるための探針
と、上記探針と被測定物表面との間に原子間力が発生可
能な距離内に接近させて支持する片持ちばりと、上記被
測定物を走査させる走査手段とを備え、原子間力により
生じる上記片持ちばりのたわみを光学的に検出する原子
間力顕微鏡において、 互いに偏波面が直交し、周波数が僅かに異なる２種類の
直線偏光を含むレーザ光を出力するレーザ光源装置と、 前記レーザ光源装置によって出力された２種類の直線偏
光のうちの一方を平行光、他方を収束光とさせる二重焦
点レンズを含み、一方の直線偏光を前記片持ちばりの背
面上に集光させるとともに、他方の直線偏光を平行光と
し、かつ前記被測定物の表面上に該一方の直線偏光の照
射径よりも十分大きい照射径にて照射する光学系と、 前記２種類の直線偏光の反射光を前記光学系によって干
渉させ、その干渉のビート周波数から前記片持ちばりの
たわみ量を検出する検出手段と、を備えることを特徴と
する原子間力顕微鏡。
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|---|---|---|---|
| JP24150391A JP2998333B2 (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 原子間力顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP24150391A JP2998333B2 (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 原子間力顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0579834A JPH0579834A (ja) | 1993-03-30 |
| JP2998333B2 true JP2998333B2 (ja) | 2000-01-11 |
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ID=17075297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24150391A Expired - Fee Related JP2998333B2 (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 原子間力顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2998333B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009042124A (ja) * | 2007-08-10 | 2009-02-26 | Canon Inc | 原子間力顕微鏡 |
| JP2009042123A (ja) * | 2007-08-10 | 2009-02-26 | Canon Inc | 原子間力顕微鏡 |
Families Citing this family (3)
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- 1991-09-20 JP JP24150391A patent/JP2998333B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| JP2009042123A (ja) * | 2007-08-10 | 2009-02-26 | Canon Inc | 原子間力顕微鏡 |
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| JPH0579834A (ja) | 1993-03-30 |
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