JPH05187862A - Surface analyzing device - Google Patents

Surface analyzing device

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Publication number
JPH05187862A
JPH05187862A JP4002107A JP210792A JPH05187862A JP H05187862 A JPH05187862 A JP H05187862A JP 4002107 A JP4002107 A JP 4002107A JP 210792 A JP210792 A JP 210792A JP H05187862 A JPH05187862 A JP H05187862A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lever
sample
dimensional
force
displacement
Prior art date
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Pending
Application number
JP4002107A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masakazu Hayashi
正和 林
Fumihiko Ishida
文彦 石田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP4002107A priority Critical patent/JPH05187862A/en
Publication of JPH05187862A publication Critical patent/JPH05187862A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To analyze the surface of a sample by detecting the two-dimensional displacement of a lever caused by an interatomic force working on the lever. CONSTITUTION:When a lever 11 is set above a sample 10, an interatomic force works between the sample 10 and lever 11 and the lever 11 is two-dimensionally displaced. The two-dimensional displacement of the lever 11 is detected by means of, for example, an optical position detector 12c in a displacement detecting means 12 and the coefficient of friction of the lever 11 against the sample 10 is found by means of an analyzing means 13 from the detected two-dimensional displacement.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、原子間力顕微鏡(AF
M)を利用した表面解析装置に関する。
The present invention relates to an atomic force microscope (AF).
M) is used for the surface analysis device.

【0002】[0002]

【従来の技術】原子間力顕微鏡は、図7に示すように試
料1の上方数nmにレバー2を配置し、これら試料1と
レバー2との間に働く原子間力(ファンデルワールス力
等)により変位するレバー2の変位量を検出して、試料
表面の原子配列や形状を測定するものである。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 7, an atomic force microscope has a lever 2 arranged several nm above a sample 1, and an atomic force (van der Waals force or the like) acting between the sample 1 and the lever 2. ), The displacement amount of the lever 2 which is displaced is detected to measure the atomic arrangement and shape of the sample surface.

【0003】図8はかかる原子間力顕微鏡のうち光テコ
方式を用いた場合の概略構成図である。試料1の上方に
はレバー2が配置され、このレバー2上にはミラー3が
設けられている。なお、レバー2はタングステンワイヤ
により形成されている。一方、He−Neレーザ発振器
4が備えられ、このレーザ発振器4から出力されたレー
ザ光がミラー3に照射され、その反射レーザ光が光位置
検出器5により受光されている。そして、この光位置検
出器5の出力信号からレバー2の変位、つまり試料1の
表面形状が求められる。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the atomic force microscope using the optical lever method. A lever 2 is arranged above the sample 1, and a mirror 3 is provided on the lever 2. The lever 2 is made of tungsten wire. On the other hand, a He—Ne laser oscillator 4 is provided, the laser light output from the laser oscillator 4 is applied to the mirror 3, and the reflected laser light is received by the optical position detector 5. Then, the displacement of the lever 2, that is, the surface shape of the sample 1 is obtained from the output signal of the optical position detector 5.

【0004】又、原子間力顕微鏡としては、他に光干渉
方式を用いたもの、走査型トンネル顕微鏡(STM)及
び光変位計を用いたものなとがある。なお、レバー2は
タングステンワイヤにより形成されるものの他に板ばね
を用いたものなどがあり、さらにレバー2はマイクロマ
シンレグ加工により製造されている。
Other atomic force microscopes include those using an optical interference method, those using a scanning tunneling microscope (STM), and an optical displacement meter. It should be noted that the lever 2 includes, for example, one using a leaf spring in addition to one formed of a tungsten wire, and the lever 2 is manufactured by micromachine leg processing.

【0005】一方、原子間力顕微鏡には、吸着力と摩擦
力とを別々に測定する技術が、『トライボロジスト』第
34巻第1号(1989年)P19〜P22の走査型トンネル顕微
鏡と原子間力顕微鏡に記載されてある。この技術はレバ
ーの垂直方向と水平方向との各力を光センサの検出方向
を90°変えて別々のタイミングで検出し、吸着力と摩擦
力と測定している。
On the other hand, in the atomic force microscope, the technique of separately measuring the attraction force and the friction force is described in "Tribologist".
Vol. 34, No. 1, (1989) P19-P22 for scanning tunneling microscopes and atomic force microscopes. This technology detects the vertical force and the horizontal force of the lever at different timings by changing the detection direction of the optical sensor by 90 °, and measures the attraction force and the friction force.

【0006】ところで、磁気記録の分野では原子レベル
の表面を解析することが要求されているが、上記原子間
力顕微鏡では試料の表面形状を測定するのみで表面解析
することは困難である。
By the way, in the field of magnetic recording, it is required to analyze the surface at the atomic level, but it is difficult to analyze the surface only by measuring the surface shape of the sample with the atomic force microscope.

【0007】又、吸着力及び摩擦力を測定する原子間力
顕微鏡では、吸着力と摩擦力とを別々のタイミングで検
出するために、これら吸着力と摩擦力との位置関係が不
明確で、表面解析することは困難である。
Further, in the atomic force microscope for measuring the attraction force and the friction force, since the attraction force and the friction force are detected at different timings, the positional relationship between the attraction force and the friction force is unclear. Surface analysis is difficult.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記の如く試料の表面
を解析することは困難である。そこで本発明は、レバー
に働く原子間力によるレバーの2次元の変位量を検出し
て試料の表面解析ができる表面解析装置を提供すること
を目的とする。
As described above, it is difficult to analyze the surface of the sample. Therefore, it is an object of the present invention to provide a surface analysis apparatus capable of performing surface analysis of a sample by detecting a two-dimensional displacement amount of the lever due to an atomic force acting on the lever.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、試料に対し、
この試料との間で原子間力が働く間隔に配置されたレバ
ーと、このレバーの2次元の変位量を検出する変位検出
手段と、この変位検出手段により検出された2次元の変
位量から少なくとも試料に対するレバーの摩擦係数を求
める解析手段とを備えて上記目的を達成しようとする表
面解析装置である。
The present invention relates to a sample,
At least the lever arranged at an interval where the atomic force acts between the sample, the displacement detecting means for detecting the two-dimensional displacement amount of the lever, and the two-dimensional displacement amount detected by the displacement detecting means. A surface analysis apparatus, which is provided with an analyzing means for obtaining a coefficient of friction of a lever with respect to a sample and which is intended to achieve the above object.

【0010】この場合、変位検出手段は少なくとも1つ
のレーザ発振器と、レバーの変位に応動する少なくとも
1つのミラーと、レーザ発振器から出力されミラーから
の反射レーザ光の位置を検出する少なくとも1つの光位
置検出器とを有している。
In this case, the displacement detection means includes at least one laser oscillator, at least one mirror that responds to the displacement of the lever, and at least one optical position that detects the position of the reflected laser light output from the laser oscillator from the mirror. And a detector.

【0011】[0011]

【作用】このような手段を備えたことにより、試料の上
方にレバーが配置されると、試料とレバーとの間に原子
間力が働き、レバーは2次元に変位する。このレバーの
2次元変位量が変位検出手段における例えば光位置検出
器により検出され、この検出された2次元の変位量から
少なくとも試料に対するレバーの摩擦係数が解析手段に
より求められる。
By providing such means, when the lever is arranged above the sample, an atomic force acts between the sample and the lever, and the lever is displaced in two dimensions. The two-dimensional displacement amount of the lever is detected by, for example, an optical position detector in the displacement detection means, and at least the friction coefficient of the lever with respect to the sample is obtained by the analysis means from the detected two-dimensional displacement amount.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0013】図1は表面解析装置の構成図である。試料
10の上方には2次元レバー11が配置されている。こ
の2次元レバー11は、タングステンの四角柱(1辺が
1〜100μm、長さ 0.1〜数mm)の先端を折り曲げ、
かつその先端を電解エッチングにより鋭利に加工し、先
端の半径を数nm〜数 100nmに形成したものである。
この2次元レバー11は、その長手方向がy方向と同一
に配置され、かつこの状態でx方向に走査するものとな
っている。さらに、この2次元レバー11の上面Sxは
x方向の面と平行に配置され、一側面Szはz方向の面
と平行に配置されている。なお、試料10は図示しない
円筒型の圧電素子によりxyz方向に、例えば数 100n
m〜数 100μmの範囲で微小移動可能となっている。
FIG. 1 is a block diagram of the surface analysis apparatus. A two-dimensional lever 11 is arranged above the sample 10. This two-dimensional lever 11 is made by bending the tip of a tungsten quadrangular prism (1 side is 1 to 100 μm, length is 0.1 to several mm).
The tip of the tip is sharply processed by electrolytic etching so that the tip has a radius of several nm to several 100 nm.
The two-dimensional lever 11 is arranged such that its longitudinal direction is the same as the y direction, and scans in the x direction in this state. Further, the upper surface Sx of the two-dimensional lever 11 is arranged parallel to the surface in the x direction, and the one side surface Sz is arranged parallel to the surface in the z direction. Note that the sample 10 is, for example, several 100 n in the xyz direction by a cylindrical piezoelectric element (not shown).
It is possible to move minutely within the range of m to several 100 μm.

【0014】変位検出手段12は2次元レバー11の2
次元の変位量を検出する機能を有するもので、レーザダ
イオード12a、回転ミラー12b及び光位置検出器
(PSD)12cから構成されている。このうち、回転
ミラー12bは大きさ10μm〜数mmに形成された微小
なもので、2次元レバー11の上面Sx上に設けられ、
かつその反射面がx方向と同一方向に配置されている。
レーザダイオード12aは出力レーザ光が回転ミラー1
2bに照射されるように配置され、又光位置検出器12
cは回転ミラー12bからの反射レーザ光を受光する位
置に配置されている。この光位置検出器12cは4分割
の光位置検出器であって、受光した反射レーザ光のスポ
ットの座標(Px,Pz)に比例したアナログ電圧Vi
(i=x,z)を出力する機能を有している。
The displacement detecting means 12 is the two of the two-dimensional lever 11.
It has a function of detecting a dimensional displacement amount, and is composed of a laser diode 12a, a rotating mirror 12b, and an optical position detector (PSD) 12c. Of these, the rotary mirror 12b is a minute one having a size of 10 μm to several mm and is provided on the upper surface Sx of the two-dimensional lever 11.
And the reflecting surface is arranged in the same direction as the x direction.
The output laser light from the laser diode 12a is the rotating mirror 1
The optical position detector 12 is arranged so as to irradiate 2b.
c is arranged at a position for receiving the reflected laser light from the rotating mirror 12b. The light position detector 12c is a four-divided light position detector, and has an analog voltage Vi proportional to the coordinates (Px, Pz) of the spot of the received reflected laser light.
It has a function of outputting (i = x, z).

【0015】一方、解析装置13が備えられている。こ
の解析装置13は光位置検出器12cからのアナログ電
圧Viを入力し、このアナログ電圧Viから試料10に
対する2次元レバー11の摩擦係数G、試料10の表面
材質Miなどを求める機能を有している。作用力分解部
14はアナログ電圧Viから2次元レバー1に作用する
x方向及びz方向の各力Fx、Fzを求める機能を有す
るものである。
On the other hand, an analysis device 13 is provided. The analysis device 13 has a function of inputting the analog voltage Vi from the optical position detector 12c and obtaining the friction coefficient G of the two-dimensional lever 11 with respect to the sample 10 and the surface material Mi of the sample 10 from the analog voltage Vi. There is. The acting force resolving unit 14 has a function of obtaining the forces Fx and Fz acting on the two-dimensional lever 1 in the x direction and the z direction from the analog voltage Vi.

【0016】摩擦係数演算部15は各力Fx、Fzを受
け、これら力Fx、Fzから摩擦係数G及び位相情報θ
を次式、 G=|Fx|/|Fz| …(1) θ= tan-1(|Fz|/|Fx|) …(2) を演算することにより求める機能を有している。
The friction coefficient calculator 15 receives the forces Fx and Fz, and the friction coefficient G and the phase information θ are calculated from these forces Fx and Fz.
Is calculated by the following equation: G = | Fx | / | Fz | (1) θ = tan −1 (| Fz | / | Fx |) (2)

【0017】材料分析部16は摩擦係数G及び位相情報
θを受け、これら摩擦係数G及び位相情報θと予め記憶
された各種材料Miに対応する摩擦係数GMi及び位相情
報θMiとを比較し、一致した摩擦係数GMi及び位相情報
θMiから試料10の表面材質Miを2次元情報として求
める機能を有している。この場合、表面材質Miは
The material analyzing unit 16 receives the friction coefficient G and the phase information θ, compares the friction coefficient G and the phase information θ with the friction coefficient GMi and the phase information θMi corresponding to the various materials Mi stored in advance, and matches them. It has a function of obtaining the surface material Mi of the sample 10 as two-dimensional information from the friction coefficient GMi and the phase information θMi. In this case, the surface material Mi is

【0018】[0018]

【数1】 の関係にあるものを検索する。次に上記の如く構成され
た装置の作用について説明する。
[Equation 1] Search for something that is related to. Next, the operation of the device configured as described above will be described.

【0019】2次元レバー11は試料10に対して間隔
数10nm以下に配置される。この間隔になると2次元レ
バー11と試料10との間に原子間力、つまり10-8N以
下の引力又は斥力が作用する。そして、2次元レバー1
1が試料10の上方をx方向に走査すると、図2に示す
ように2次元レバー11にはx方向及びz方向の各力F
x、Fzが作用する。
The two-dimensional lever 11 is arranged at an interval of 10 nm or less with respect to the sample 10. At this interval, an atomic force, that is, an attractive force or repulsive force of 10 −8 N or less acts between the two-dimensional lever 11 and the sample 10. And the two-dimensional lever 1
When 1 scans the upper side of the sample 10 in the x direction, the two-dimensional lever 11 exerts each force F in the x direction and the z direction on the two-dimensional lever 11, as shown in FIG.
x and Fz act.

【0020】これら力Fx、Fzは2次元レバー11を
θx、θz方向に湾曲させる。このときの2次元レバー
11の先端の撓み量δx、δzと各力Fx、Fzとの関
係は、 Fi=(3E・Ii /L3 )δi …(4) ここで、i=x,z、Eはヤング率、Ii はi方向の断
面2次モーメント、Lは2次元レバー11の長さであ
る。
These forces Fx and Fz bend the two-dimensional lever 11 in the θx and θz directions. At this time, the relationship between the flexure amounts δx and δz of the tip of the two-dimensional lever 11 and the respective forces Fx and Fz is Fi = (3E · Ii / L 3 ) Δi (4) where i = x, z, E is Young's modulus, Ii is the second moment of area in the i direction, and L is the length of the two-dimensional lever 11.

【0021】又、このときの回転ミラー12bの回転角
θiは θi=(3/2L)δi …(5) となる。しかるに、2次元レバー11の先端に力が作用
すると、この2次元レバー11は撓み、回転ミラー12
bは回転角θiだけ回転する。
The rotation angle θi of the rotary mirror 12b at this time is θi = (3 / 2L) δi (5). However, when a force acts on the tip of the two-dimensional lever 11, the two-dimensional lever 11 bends and the rotating mirror 12
b rotates by the rotation angle θi.

【0022】この状態に、レーザダイオード12aから
出力されたレーザ光は回転ミラー12bで反射して光位
置検出器12cに到達する。この光位置検出器12cで
受光される反射レーザ光のスポット位置(Px,Pz)
は回転ミラー12bの回転角θiに対応した位置とな
る。この光位置検出器12cは受光した反射レーザ光の
スポット位置(Px,Pz)に比例したアナログ電圧V
iを出力する。
In this state, the laser light output from the laser diode 12a is reflected by the rotating mirror 12b and reaches the optical position detector 12c. Spot position (Px, Pz) of the reflected laser light received by this optical position detector 12c
Is a position corresponding to the rotation angle θi of the rotating mirror 12b. The optical position detector 12c has an analog voltage V proportional to the spot position (Px, Pz) of the received reflected laser light.
Output i.

【0023】ところで、このアナログ電圧Viから回転
ミラー12bの回転角θiが求められる。すなわち、 Vi=κ・Pi (κ=位置と電圧との比例定数) …(6) Pi=H(2θi) …(7) である。
By the way, the rotation angle θi of the rotating mirror 12b is obtained from the analog voltage Vi. That is, Vi = κ · Pi (κ = proportional constant between position and voltage) (6) Pi = H (2θi) (7)

【0024】又、上記各式(4) 〜(7) によりレーザダイ
オード12aと回転ミラー12bとの間隔をHとすれ
ば、 Vi=(L2 ・H・κ/E・Ii )Fi …(8) が成り立ち、この式(8) からアナログ電圧Viが力Fi
とが比例することが分かる。
If the distance between the laser diode 12a and the rotating mirror 12b is H according to the above equations (4) to (7), then Vi = (L 2 · H · κ / E · Ii) Fi (8) holds, and from this formula (8), the analog voltage Vi is the force Fi.
It can be seen that and are proportional.

【0025】ここで、各力Fx、Fzの検出分解能を求
める。例えば、2次元レバー11の一辺が10μm、長さ
が1mmのタングステンワイヤであれば、上記式(8) か
ら δFi=(E・Ii /L2 ・H・κ)δVi …(9) が得られる。そこで、δVが1mV、κが1mV/μ
m、Hが50mm、Lが1mm、E(タングステンのヤン
グ率)が50×1010N/m2 、Ii がr4 /12(rは2次
元レバー11の一辺の長さで10μm)を式(9) に代入す
ると、
Here, the detection resolution of each force Fx, Fz is obtained. For example, in the case of a tungsten wire having one side of the two-dimensional lever 11 of 10 μm and a length of 1 mm, from the above formula (8), δFi = (E · Ii / L 2 ・ H · κ) δVi (9) is obtained. Therefore, δV is 1 mV and κ is 1 mV / μ
m, H is 50 mm, L is 1 mm, E (Young's modulus of tungsten) is 50 × 10 10 N / m 2 , Ii is r 4 Substituting / 12 (r is the length of one side of the two-dimensional lever 11 of 10 μm) into the equation (9),

【0026】[0026]

【数2】 となり、各力Fx、Fzの検出分解能は10-8Nとなる。[Equation 2] Therefore, the detection resolution of each force Fx, Fz is 10 −8 N.

【0027】一方、2次元レバー11を試料10に対し
てx方向に走査したとき、このときに光位置検出器12
cから出力されるアナログ電圧Viは作用力分解部14
に送られる。
On the other hand, when the two-dimensional lever 11 scans the sample 10 in the x direction, the optical position detector 12 at this time is scanned.
The analog voltage Vi output from c is the action force decomposition unit 14
Sent to.

【0028】この作用力分解部14はアナログ電圧Vi
から2次元レバー1に作用するx方向及びz方向の各力
Fx、Fzを求め、摩擦係数演算部15に送出する。こ
れら力Fx、Fzはxy平面上において2次元情報とし
て求められ、図3は力Fxの2次元情報を示している。
なお、力Fzの2次元情報についても同様に求められ
る。摩擦係数演算部15は各力Fx、Fzを受け、これ
ら力Fx、Fzから上記式(1) を演算して摩擦係数G及
び位相情報θを求める。
This acting force decomposing unit 14 is operated by the analog voltage Vi.
The forces Fx and Fz acting on the two-dimensional lever 1 in the x direction and the z direction are calculated from the above and sent to the friction coefficient calculation unit 15. These forces Fx and Fz are obtained as two-dimensional information on the xy plane, and FIG. 3 shows the two-dimensional information of the force Fx.
It should be noted that the two-dimensional information of the force Fz can be similarly obtained. The friction coefficient calculator 15 receives the respective forces Fx and Fz, and calculates the above equation (1) from these forces Fx and Fz to obtain the friction coefficient G and the phase information θ.

【0029】そして、材料分析部16は摩擦係数G及び
位相情報θを受け、これら摩擦係数G及び位相情報θと
予め記憶された各種材料Miに対応する摩擦係数GMi及
び位相情報θMiとを比較し、一致した摩擦係数GMi及び
位相情報θMiから試料10の表面材質Miを2次元情報
として求める。
The material analyzing unit 16 receives the friction coefficient G and the phase information θ, and compares the friction coefficient G and the phase information θ with the friction coefficient GMi and the phase information θMi corresponding to various materials Mi stored in advance. , The surface material Mi of the sample 10 is obtained as two-dimensional information from the matched friction coefficient GMi and phase information θMi.

【0030】このように上記一実施例によれば、試料1
0の2次元形状だけでなく、リアルタイムに試料10の
表面における摩擦係数G及び位相情報θを求めることが
でき、さらに試料10の表面材質Miを原子レベルオー
ダで求めることができる。そのうえ、表面材質Miの解
析の分解能は数μm〜0.01μmで非常に高くできる。
又、摩擦係数GMi及び位相情報θMiを記憶するだけでメ
モリ容量を小さくできる。
Thus, according to the above-mentioned embodiment, the sample 1
Not only the two-dimensional shape of 0 but also the friction coefficient G and the phase information θ on the surface of the sample 10 can be obtained in real time, and the surface material Mi of the sample 10 can be obtained on the atomic level order. In addition, the resolution of analysis of the surface material Mi can be very high at several μm to 0.01 μm.
Further, the memory capacity can be reduced only by storing the friction coefficient GMi and the phase information θMi.

【0031】なお、本発明は上記一実施例に限定される
ものでなくその要旨を変更しない範囲で変形してもよ
い。例えば、図4に示すように変位検出手段30は2方
向からレーザ光Q1、Q2を2次元レバー11の上面に
照射し、その各反射レーザ光を2分割の各光位置検出器
30、31により受光してもよい。この場合、一方の光
位置検出器30により反射レーザスポットのx方向の位
置Pxが検出され、他方の光位置検出器31により反射
レーザスポットのz方向の位置Pzが検出される。さら
に、光位置検出器30、31は1次元の光位置検出器を
2つ組み合わせて形成してもよい。
The present invention is not limited to the above-mentioned one embodiment, and may be modified within the scope of the invention. For example, as shown in FIG. 4, the displacement detecting means 30 irradiates the upper surface of the two-dimensional lever 11 with laser light Q1 and Q2 from two directions, and the respective reflected laser light is divided into two light position detectors 30 and 31. You may receive light. In this case, one optical position detector 30 detects the position Px of the reflected laser spot in the x direction, and the other optical position detector 31 detects the position Pz of the reflected laser spot in the z direction. Further, the optical position detectors 30 and 31 may be formed by combining two one-dimensional optical position detectors.

【0032】又、上記一実施例では回転ミラー12bを
設けたが、図5に示すように2次元レバー32における
折り曲げた部分に表面粗さの小さい平坦部分33を形成
し、この平坦部分33をミラーとして使用してもよい。
Further, although the rotating mirror 12b is provided in the above-mentioned embodiment, as shown in FIG. 5, a flat portion 33 having a small surface roughness is formed on the bent portion of the two-dimensional lever 32, and the flat portion 33 is formed. It may be used as a mirror.

【0033】又、図6に示すように2次元レバー32に
対して互いに直交する向きの各ミラー34、35を設
け、これらミラー34、35に各レーザ光を照射してそ
の反射レーザ光を光位置検出器により検出してもよい。
なお、この場合も各ミラー34、35に代えて、2次元
レバー32に各平坦部分を形成してミラーとして使用し
てもよい。
Further, as shown in FIG. 6, mirrors 34 and 35 are provided in directions orthogonal to each other with respect to the two-dimensional lever 32, and these mirrors 34 and 35 are irradiated with laser beams to reflect the reflected laser beams. It may be detected by a position detector.
In this case, instead of the mirrors 34 and 35, flat parts may be formed on the two-dimensional lever 32 to be used as mirrors.

【0034】一方、レーザダイオード12aに代えてL
EDと光学レンズとを組み合わせたものやHeNeレー
ザなどのガスレーザを用いてもよく、さらにこれらレー
ザ光を光ファイバーにより導いて回転ミラー12b等に
照射する構成としてもよい。又、光位置検出器としては
4分割のフォトディテクタを用いてもよい。
On the other hand, instead of the laser diode 12a, L
A combination of an ED and an optical lens or a gas laser such as a HeNe laser may be used, and the laser light may be guided by an optical fiber to irradiate the rotating mirror 12b or the like. A four-division photo detector may be used as the optical position detector.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、レ
バーに働く原子間力によるレバーの2次元の変位量を検
出して試料の表面解析ができる表面解析装置を提供でき
る。
As described in detail above, according to the present invention, it is possible to provide a surface analysis apparatus capable of detecting the two-dimensional displacement amount of the lever due to the atomic force acting on the lever and analyzing the surface of the sample.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係わる表面解析装置の一実施例を示す
構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a surface analysis apparatus according to the present invention.

【図2】同装置における2次元レバーに働く各力を示す
模式図。
FIG. 2 is a schematic diagram showing each force acting on a two-dimensional lever in the same device.

【図3】同装置により得られるx方向の力の2次元情報
を示す図、
FIG. 3 is a diagram showing two-dimensional information of a force in the x direction obtained by the device,

【図4】同装置の変形例を示す構成図。FIG. 4 is a configuration diagram showing a modified example of the device.

【図5】同装置の変形例を示す構成図。FIG. 5 is a configuration diagram showing a modified example of the device.

【図6】同装置の変形例を示す構成図。FIG. 6 is a configuration diagram showing a modified example of the device.

【図7】レバーと試料の位置関係を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a positional relationship between a lever and a sample.

【図8】原子間力顕微鏡の概略構成図。FIG. 8 is a schematic configuration diagram of an atomic force microscope.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…試料、11…2次元レバー、12…変位検出手
段、12a…レーザダイオード、12b…回転ミラー、
12c…光位置検出器、13…解析装置、14…作用力
分解部、15…摩擦係数演算部、16…材料分析部。
10 ... Sample, 11 ... Two-dimensional lever, 12 ... Displacement detecting means, 12a ... Laser diode, 12b ... Rotating mirror,
Reference numeral 12c ... Optical position detector, 13 ... Analysis device, 14 ... Acting force decomposition unit, 15 ... Friction coefficient calculation unit, 16 ... Material analysis unit.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 試料に対し、この試料との間で原子間力
が働く間隔に配置されたレバーと、このレバーの2次元
の変位量を検出する変位検出手段と、この変位検出手段
により検出された2次元の変位量から少なくとも前記試
料に対する前記レバーの摩擦係数を求める解析手段とを
具備したことを特徴とする表面解析装置。
1. A lever arranged at an interval between the sample and an atomic force between the sample and the sample, a displacement detector for detecting a two-dimensional displacement amount of the lever, and a detector for detecting the displacement. And a means for determining at least the friction coefficient of the lever with respect to the sample from the two-dimensional displacement amount.
【請求項2】 変位検出手段は、少なくとも1つのレー
ザ発振器と、レバーの変位に応動する少なくとも1つの
ミラーと、前記レーザ発振器から出力され前記ミラーか
らの反射レーザ光の位置を検出する少なくとも1つの光
位置検出器とを有する請求項(1) 記載の表面解析装置。
2. The displacement detection means includes at least one laser oscillator, at least one mirror that responds to displacement of a lever, and at least one position that detects the position of laser light reflected from the mirror and output from the laser oscillator. The surface analysis device according to claim 1, further comprising an optical position detector.
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