JPH05180614A - 表面観察方法 - Google Patents
表面観察方法Info
- Publication number
- JPH05180614A JPH05180614A JP35841491A JP35841491A JPH05180614A JP H05180614 A JPH05180614 A JP H05180614A JP 35841491 A JP35841491 A JP 35841491A JP 35841491 A JP35841491 A JP 35841491A JP H05180614 A JPH05180614 A JP H05180614A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 傾きを持っていたり、傾いて取り付けられた
試料においても、リアルタイムに傾きを補正して高速で
試料表面を観察する。 【構成】 探針１を試料３に対向して配置する。走査制
御器２は探針１を保持し、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に動作する。
傾き取り込み装置５は試料面３ａの傾きデータを記憶す
る。４は補正装置で、補正した値は観察装置６に送られ
る。
試料においても、リアルタイムに傾きを補正して高速で
試料表面を観察する。 【構成】 探針１を試料３に対向して配置する。走査制
御器２は探針１を保持し、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に動作する。
傾き取り込み装置５は試料面３ａの傾きデータを記憶す
る。４は補正装置で、補正した値は観察装置６に送られ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、トンネル顕微鏡（以下
ＳＴＭと略称する），原子間力顕微鏡（以下ＡＦＭと略
称する）および磁気力顕微鏡等、試料面に探針を近ずけ
て試料から受ける物理量により試料の表面を観察する表
面観察方法に関する。
ＳＴＭと略称する），原子間力顕微鏡（以下ＡＦＭと略
称する）および磁気力顕微鏡等、試料面に探針を近ずけ
て試料から受ける物理量により試料の表面を観察する表
面観察方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、表面観察装置として、例えば特開
平３−１８７０４号公報記載の発明がある。上記装置
は、図８に示す如く、ＳＴＭにおいて波形モニタ回路６
２を設け、この波形モニタ回路６２に入力された信号を
画像表示装置６３に供給し、試料表面の凹凸像と共に入
力信号をラインプロファイル表示する。この波形モニタ
回路６２に入力される信号としては、コンパレータ５９
の出力信号，インテグレータ６０の出力信号およびイメ
ージ増幅器１１の出力信号などがある。コンパレータ５
９の出力信号はログアンプ５８の出力値をトンネル電流
の設定値に対応する基準値と比較した値であり、インテ
グレータ６０の出力信号はコンパレータ５９の出力を積
分した値であり、イメージ増幅器６１の出力信号はこの
積分値を増幅したものである。
平３−１８７０４号公報記載の発明がある。上記装置
は、図８に示す如く、ＳＴＭにおいて波形モニタ回路６
２を設け、この波形モニタ回路６２に入力された信号を
画像表示装置６３に供給し、試料表面の凹凸像と共に入
力信号をラインプロファイル表示する。この波形モニタ
回路６２に入力される信号としては、コンパレータ５９
の出力信号，インテグレータ６０の出力信号およびイメ
ージ増幅器１１の出力信号などがある。コンパレータ５
９の出力信号はログアンプ５８の出力値をトンネル電流
の設定値に対応する基準値と比較した値であり、インテ
グレータ６０の出力信号はコンパレータ５９の出力を積
分した値であり、イメージ増幅器６１の出力信号はこの
積分値を増幅したものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、前記従来技
術においては、試料面が傾きを持っていたり、傾いて取
り付けられた場合、試料面の凹凸像，探針の駆動信号の
ラインプロファイルおよびトンネル電流のラインプロフ
ァイルが傾いて表示されてしまう。特に、原子レベルの
分解能を必要とする分野では、試料面の凹凸に比べ傾き
が大きく表示され、面の凹凸が適切に表示できない。従
来においては、凹凸像を取り込んだ後の傾き補正処理を
必要とし、試料の走査に伴ったリアルタイムの表示にお
いて、傾き補正して表示出来ない欠点がある。
術においては、試料面が傾きを持っていたり、傾いて取
り付けられた場合、試料面の凹凸像，探針の駆動信号の
ラインプロファイルおよびトンネル電流のラインプロフ
ァイルが傾いて表示されてしまう。特に、原子レベルの
分解能を必要とする分野では、試料面の凹凸に比べ傾き
が大きく表示され、面の凹凸が適切に表示できない。従
来においては、凹凸像を取り込んだ後の傾き補正処理を
必要とし、試料の走査に伴ったリアルタイムの表示にお
いて、傾き補正して表示出来ない欠点がある。
【０００４】因って、本発明は前記従来技術における欠
点に鑑みて開発されたもので、傾きを持っていたり傾い
て取り付けられた試料においても、これらに影響される
ことなくリアルタイムに傾きを補正して表示できる表面
観察方法の提供を目的とする。
点に鑑みて開発されたもので、傾きを持っていたり傾い
て取り付けられた試料においても、これらに影響される
ことなくリアルタイムに傾きを補正して表示できる表面
観察方法の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段および作用】本発明は、試
料面を走査して試料から受ける物理量により探針を制御
し、この制御量により試料面の凹凸像を観察する方法に
おいて、前記試料面の凹凸像を観察する以前にあらかじ
め試料面を走査して面の傾きを取り込み記憶し、この記
憶データにより前記試料面の傾きを補正する方法であ
る。
料面を走査して試料から受ける物理量により探針を制御
し、この制御量により試料面の凹凸像を観察する方法に
おいて、前記試料面の凹凸像を観察する以前にあらかじ
め試料面を走査して面の傾きを取り込み記憶し、この記
憶データにより前記試料面の傾きを補正する方法であ
る。
【０００６】図１は本発明で用いる装置の概念図であ
る。本発明は、あらかじめ試料面を走査して面の傾きを
求め、この傾き量を基に観察像の傾きを補正・制御す
る。図１に示すように、探針１を試料３に対向して配置
し、試料３を探針１に近づける事によりこれらの間に物
理量を働かせる。この物理量はＳＴＭではトンネル電
流、ＡＦＭでは原子間力、磁気力顕微鏡では磁気力とし
て働く。
る。本発明は、あらかじめ試料面を走査して面の傾きを
求め、この傾き量を基に観察像の傾きを補正・制御す
る。図１に示すように、探針１を試料３に対向して配置
し、試料３を探針１に近づける事によりこれらの間に物
理量を働かせる。この物理量はＳＴＭではトンネル電
流、ＡＦＭでは原子間力、磁気力顕微鏡では磁気力とし
て働く。
【０００７】走査制御器２は探針１を保持し、試料面３
ａ上のＸ，Ｙ方向と、面に対し垂直なＺ方向に動作す
る。前記Ｘ，Ｙ方向の動作は試料面３ａの走査を行い、
Ｚ方向は前記物理量が一定となる様に制御する。傾き取
り込み装置５はこの制御量を取り込み、前記試料面３ａ
のＸ，Ｙ方向の傾きデータを記憶する。補正４は、前記
試料面３ａの傾きデータと前記制御量よりこの制御量に
含まれる傾きとを補正する働きをする。補正した値は観
察装置６に送られ表示される。
ａ上のＸ，Ｙ方向と、面に対し垂直なＺ方向に動作す
る。前記Ｘ，Ｙ方向の動作は試料面３ａの走査を行い、
Ｚ方向は前記物理量が一定となる様に制御する。傾き取
り込み装置５はこの制御量を取り込み、前記試料面３ａ
のＸ，Ｙ方向の傾きデータを記憶する。補正４は、前記
試料面３ａの傾きデータと前記制御量よりこの制御量に
含まれる傾きとを補正する働きをする。補正した値は観
察装置６に送られ表示される。
【０００８】図２は、図１のジェネラルフローチャート
である。傾きデータの記憶はあらかじめ試料観察ループ
を行う以前に、図３に示すごとく、試料面３ａのＸ方向
とＹ方向を各々走査し、試料面３ａの傾き量を求めて傾
き取り込み装置５の中に保存する。試料面３ａの傾き量
は、Ｘ方向，Ｙ方向の２方向の走査で得られたデータよ
り最小２乗法等の計算で傾きを求めて面に展開する事に
より求める。次ぎに、観察ループで図４に示す観察走査
を行い、次々観察されるデータからこの走査位置に対応
した前記傾き取り込み装置５に記憶してある傾きデータ
を減算して観察装置６に表示する。
である。傾きデータの記憶はあらかじめ試料観察ループ
を行う以前に、図３に示すごとく、試料面３ａのＸ方向
とＹ方向を各々走査し、試料面３ａの傾き量を求めて傾
き取り込み装置５の中に保存する。試料面３ａの傾き量
は、Ｘ方向，Ｙ方向の２方向の走査で得られたデータよ
り最小２乗法等の計算で傾きを求めて面に展開する事に
より求める。次ぎに、観察ループで図４に示す観察走査
を行い、次々観察されるデータからこの走査位置に対応
した前記傾き取り込み装置５に記憶してある傾きデータ
を減算して観察装置６に表示する。
【０００９】
【実施例１】図５は本実施例で用いる装置を示す概略構
成図である。ＳＴＭユニット７上に、試料３と、これに
対向して配置された探針１と、この探針１を保持する走
査制御器２とを配置する。試料３にはバイアス回路１２
より出力されるバイアス電圧を与える。探針１は、タン
グステンなどの金属線の先端を機械研磨あるいは電解研
磨したもので構成する。走査制御器２は、直行３方向に
動作する微動機構であって圧電素子で構成する。コンピ
ュータ１５の指示は、３ｃｈＤ／Ａコンバータ１３を通
りＸ軸走査アンプ８，Ｙ軸走査アンプ９およびＺ軸走査
アンプ１０に指示され、それぞれ走査制御器２の直行３
方向に対応させる。探針１に流れるトンネル電流は、Ｉ
／Ｖコンバータ１１，ログアンプ２３およびＡ／Ｄコン
バータ１４を通りコンピュータ１５に入力される。表示
装置１７および傾き記憶装置１６はコンピュータ１５と
直接繋がる。
成図である。ＳＴＭユニット７上に、試料３と、これに
対向して配置された探針１と、この探針１を保持する走
査制御器２とを配置する。試料３にはバイアス回路１２
より出力されるバイアス電圧を与える。探針１は、タン
グステンなどの金属線の先端を機械研磨あるいは電解研
磨したもので構成する。走査制御器２は、直行３方向に
動作する微動機構であって圧電素子で構成する。コンピ
ュータ１５の指示は、３ｃｈＤ／Ａコンバータ１３を通
りＸ軸走査アンプ８，Ｙ軸走査アンプ９およびＺ軸走査
アンプ１０に指示され、それぞれ走査制御器２の直行３
方向に対応させる。探針１に流れるトンネル電流は、Ｉ
／Ｖコンバータ１１，ログアンプ２３およびＡ／Ｄコン
バータ１４を通りコンピュータ１５に入力される。表示
装置１７および傾き記憶装置１６はコンピュータ１５と
直接繋がる。
【００１０】以上の構成から成る装置を用いての観察方
法は、まず探針１と試料３にバイアス回路１２のバイア
ス電圧をかけ、両者の間隔を近づける事によりトンネル
電流が流れる。この電流をコンピュータ１５に取り込む
為、電流を電圧に変換する働きをするＩ／Ｖコンバータ
１１と、この電圧値を探針１と試料３との間隔に対し線
型に対応させるログアンプ２３と、アナログ量をデジタ
ル量に変換するＡ／Ｄコンバータ１４とを構成する。
法は、まず探針１と試料３にバイアス回路１２のバイア
ス電圧をかけ、両者の間隔を近づける事によりトンネル
電流が流れる。この電流をコンピュータ１５に取り込む
為、電流を電圧に変換する働きをするＩ／Ｖコンバータ
１１と、この電圧値を探針１と試料３との間隔に対し線
型に対応させるログアンプ２３と、アナログ量をデジタ
ル量に変換するＡ／Ｄコンバータ１４とを構成する。
【００１１】コンピュータ１５は、取り込んだ電流値を
一定とする様に探針１を制御すると同時に試料面を走査
させる。探針１の走査および制御は、コンピュータ１５
の指令を３ｃｈＤ／Ａコンバータ１３によりデジタル量
をアナログ量に変換し、探針１が固定してある走査制御
器２を駆動する為、それぞれのアナログ量をＸ軸走査ア
ンプ８，Ｙ軸走査アンプ９およびＺ軸走査アンプ１０に
入力する。従って、コンピュータ１５の指令値は、試料
３の面の凹凸に対応している。
一定とする様に探針１を制御すると同時に試料面を走査
させる。探針１の走査および制御は、コンピュータ１５
の指令を３ｃｈＤ／Ａコンバータ１３によりデジタル量
をアナログ量に変換し、探針１が固定してある走査制御
器２を駆動する為、それぞれのアナログ量をＸ軸走査ア
ンプ８，Ｙ軸走査アンプ９およびＺ軸走査アンプ１０に
入力する。従って、コンピュータ１５の指令値は、試料
３の面の凹凸に対応している。
【００１２】傾き記憶装置１６は上記指令値を使い、あ
らかじめ試料３の試料面３ａの傾きを走査して取り込
み、傾き量として求めた値を保存する為のメモリであ
る。傾き量を補正した凹凸量は、測定者が観察出来る様
に表示装置１７へ表示する。制御量の取り込みから傾き
の補正および表示は、前記図２のフローチャートで示す
様にコンピュータ１５で動作する。
らかじめ試料３の試料面３ａの傾きを走査して取り込
み、傾き量として求めた値を保存する為のメモリであ
る。傾き量を補正した凹凸量は、測定者が観察出来る様
に表示装置１７へ表示する。制御量の取り込みから傾き
の補正および表示は、前記図２のフローチャートで示す
様にコンピュータ１５で動作する。
【００１３】本実施例によれば、導電性の試料におい
て、あらかじめ傾きを補正した表面の観察が出来る。
て、あらかじめ傾きを補正した表面の観察が出来る。
【００１４】
【実施例２】図６は本実施例で用いる装置を示す概略構
成図である。ＡＦＭユニット１８上に、走査制御器２
と、これに対向して配置された探針１と、この探針１を
一端に保持し他端を固定端としてなるカンチレバー２０
とを配置する。カンチレバー２０は、充分に薄い燐青銅
の箔片あるいは半導体ディバイス作成技術で作られる箔
で形成される。変位検出器１９はカンチレバー２０と対
向して配置され、変位検出器１９の出力はＡ／Ｄコンバ
ータ１４に入る。試料３は、走査制御器２に取り付け
る。変位検出器１９は、三角測量法，非点収差法および
臨界角法等を利用した光学式変位センサあるいはＳＴＭ
静電容量等を利用した変位センサで構成する。他は前記
実施例１と同様である。
成図である。ＡＦＭユニット１８上に、走査制御器２
と、これに対向して配置された探針１と、この探針１を
一端に保持し他端を固定端としてなるカンチレバー２０
とを配置する。カンチレバー２０は、充分に薄い燐青銅
の箔片あるいは半導体ディバイス作成技術で作られる箔
で形成される。変位検出器１９はカンチレバー２０と対
向して配置され、変位検出器１９の出力はＡ／Ｄコンバ
ータ１４に入る。試料３は、走査制御器２に取り付け
る。変位検出器１９は、三角測量法，非点収差法および
臨界角法等を利用した光学式変位センサあるいはＳＴＭ
静電容量等を利用した変位センサで構成する。他は前記
実施例１と同様である。
【００１５】以上の構成から成る装置を用いての観察方
法は、探針１と試料３とに働く原子間力がカンチレバー
２０を撓ませ、この撓み量を変位検出器１９で検出す
る。この撓み量を一定にする様にコンピュータ１５で走
査制御器２を制御する。前記実施例１において、探針１
側を振る事により試料の走査および制御を行う例を示し
たが、本実施例では、試料３側を振る事により走査およ
び制御を行う。従って、試料３と探針１との相対的な作
用は前記実施例１と同様である。以後は前記実施例１と
同様である。
法は、探針１と試料３とに働く原子間力がカンチレバー
２０を撓ませ、この撓み量を変位検出器１９で検出す
る。この撓み量を一定にする様にコンピュータ１５で走
査制御器２を制御する。前記実施例１において、探針１
側を振る事により試料の走査および制御を行う例を示し
たが、本実施例では、試料３側を振る事により走査およ
び制御を行う。従って、試料３と探針１との相対的な作
用は前記実施例１と同様である。以後は前記実施例１と
同様である。
【００１６】本実施例によれば、試料の導電・非導電を
問わず、あらかじめ傾きを補正した表面の観察ができ
る。
問わず、あらかじめ傾きを補正した表面の観察ができ
る。
【００１７】
【実施例３】図７は本実施例で用いる装置を示す概略構
成図である。２ｃｈＤ／Ａコンバータ２４への入力は、
コンピュータ１５の指令と傾き記憶装置１６の出力と
し、これらは、２ｃｈＤ／Ａコンバータ２４を通り傾き
補正回路２２に入力する。傾き補正回路２２は一般的な
加算回路で構成できる。この出力はＺ軸走査アンプ１０
の入力信号とする。他は前記実施例１と同様である。
成図である。２ｃｈＤ／Ａコンバータ２４への入力は、
コンピュータ１５の指令と傾き記憶装置１６の出力と
し、これらは、２ｃｈＤ／Ａコンバータ２４を通り傾き
補正回路２２に入力する。傾き補正回路２２は一般的な
加算回路で構成できる。この出力はＺ軸走査アンプ１０
の入力信号とする。他は前記実施例１と同様である。
【００１８】以上の構成から成る装置を用いての観察方
法は、Ｚ軸走査アンプ１０が試料面に垂直方向の走査制
御器２を駆動し、コンピュータ１５に取り込んだトンネ
ル電流が一定に成るよう制御される。制御は、コンピュ
ータ１５に直接制御される制御量と、傾き記憶装置１６
に記憶されている制御量を加算したもので行う。傾き補
正回路２２はこの動作を行う。この動作により、試料面
３ａの傾きは前記傾き記憶装置１６に記憶されている制
御量で制御され、試料の凹凸の制御を前記直接制御され
る制御量でおこなう。この直接制御される制御量を表示
装置１７で観察する。２ｃｈＤ／Ａコンバータ２４はデ
ジタル量をアナログ量に変換する。以後は前記実施例１
と同様である。また、傾き補正回路２２はコンピュータ
１５内の演算器に置き換える事ができる。
法は、Ｚ軸走査アンプ１０が試料面に垂直方向の走査制
御器２を駆動し、コンピュータ１５に取り込んだトンネ
ル電流が一定に成るよう制御される。制御は、コンピュ
ータ１５に直接制御される制御量と、傾き記憶装置１６
に記憶されている制御量を加算したもので行う。傾き補
正回路２２はこの動作を行う。この動作により、試料面
３ａの傾きは前記傾き記憶装置１６に記憶されている制
御量で制御され、試料の凹凸の制御を前記直接制御され
る制御量でおこなう。この直接制御される制御量を表示
装置１７で観察する。２ｃｈＤ／Ａコンバータ２４はデ
ジタル量をアナログ量に変換する。以後は前記実施例１
と同様である。また、傾き補正回路２２はコンピュータ
１５内の演算器に置き換える事ができる。
【００１９】本実施例によれば、試料面の凹凸だけを制
御すれば良く、高い周波数でＺ軸の制御をおこなえ、観
察スピードが向上する。
御すれば良く、高い周波数でＺ軸の制御をおこなえ、観
察スピードが向上する。
【００２０】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明に係る表面観
察方法によれば、傾きを持っていたり、傾いて取り付け
られた試料においても、これらに影響されることなくリ
アルタイムに傾きを補正し、高速で試料表面を観察でき
る。
察方法によれば、傾きを持っていたり、傾いて取り付け
られた試料においても、これらに影響されることなくリ
アルタイムに傾きを補正し、高速で試料表面を観察でき
る。
【図１】本発明の概念図である。
【図２】本発明のフローチャートである。
【図３】本発明の傾き取り込み走査を示す概略図であ
る。
る。
【図４】本発明の観察走査を示す概略図である。
【図５】実施例１を示す概略構成図である。
【図６】実施例２を示す概略構成図である。
【図７】実施例３を示す概略構成図である。
【図８】従来例を示す概略構成図である。
１ 探針 ２ 走査制御器 ３ 試料 ４ 補正 ５ 傾き取り込み装置 ６ 観察装置
Claims (1)
- 【請求項１】 試料面を走査して試料から受ける物理量
により探針を制御し、この制御量により試料面の凹凸像
を観察する方法において、前記試料面の凹凸像を観察す
る以前にあらかじめ試料面を走査して面の傾きを取り込
み記憶し、この記憶データにより前記試料面の傾きを補
正することを特徴とする表面観察方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35841491A JPH05180614A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 表面観察方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35841491A JPH05180614A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 表面観察方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05180614A true JPH05180614A (ja) | 1993-07-23 |
Family
ID=18459175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35841491A Pending JPH05180614A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 表面観察方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05180614A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10282123A (ja) * | 1997-04-10 | 1998-10-23 | Seiko Instr Inc | 走査型プローブ顕微鏡 |
| JP2007139557A (ja) * | 2005-11-17 | 2007-06-07 | Olympus Corp | 複合型顕微鏡 |
-
1991
- 1991-12-27 JP JP35841491A patent/JPH05180614A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10282123A (ja) * | 1997-04-10 | 1998-10-23 | Seiko Instr Inc | 走査型プローブ顕微鏡 |
| JP2007139557A (ja) * | 2005-11-17 | 2007-06-07 | Olympus Corp | 複合型顕微鏡 |
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