JPH0571951A - Interatomic power microscope and information processor - Google Patents

Interatomic power microscope and information processor

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JPH0571951A
JPH0571951A JP3257196A JP25719691A JPH0571951A JP H0571951 A JPH0571951 A JP H0571951A JP 3257196 A JP3257196 A JP 3257196A JP 25719691 A JP25719691 A JP 25719691A JP H0571951 A JPH0571951 A JP H0571951A
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JP
Japan
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probe
cantilever
sample
atomic force
afm
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3257196A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuhiko Shinjo
克彦 新庄
Akira Kuroda
亮 黒田
Toshimitsu Kawase
俊光 川瀬
Toshihiko Miyazaki
俊彦 宮崎
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Publication of JPH0571951A publication Critical patent/JPH0571951A/en
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Abstract

PURPOSE:To enhance detection accuracy and sensitivity by preventing the diffusion of the reflected beam of laser beam in an optical lever type interatomic power microscope. CONSTITUTION:An optical lever type interatomic power microscope is provided to one end part of a light reflecting flat plate 105 having a probe 103 for measuring the surface shape of a sample supported thereon by a hinge 106. A change in the surface shape of the sample is detected on the basis of the angle of rotation of the light reflecting flat plate 105 corresponding to the twist angle of the hinge 106 generated by the movement of the probe 103 moved up and down by interatomic power.

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、物質の表面を高分解で
観察できる原子間力顕微鏡及びその原理を用いた情報処
理装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an atomic force microscope capable of observing the surface of a substance with high resolution and an information processing apparatus using the principle thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年において、導体の表面原子の電子構
造を直接観察できる走査型トンネル顕微鏡(以下、ST
Mと略す)が開発され(G.Binnig eta
l..Phys.Rev.Lett.49(1982)
57)、単結晶,非晶質を問わず実空間像を著しく高い
分解能(ナノメートル以下)で測定できるようになっ
た。
2. Description of the Related Art In recent years, a scanning tunneling microscope (hereinafter referred to as ST
Abbreviated as M) was developed (G. Binnig eta
l. . Phys. Rev. Lett. 49 (1982)
57), it has become possible to measure a real space image with extremely high resolution (nanometer or less) regardless of whether it is single crystal or amorphous.

【0003】かかるSTMは、金属のプローブと導電性
物質の間に電圧を加えて、1nm程度の距離まで近づけ
ると、その間にトンネル電流が流れることを利用してい
る。この電流は両者の距離変化に非常に敏感で指数関数
的に変化するので、トンネル電流を一定に保つようにプ
ローブを走査することにより、実空間の表面構造を原子
オーダの分解能で観察することができる。
Such an STM utilizes that a tunnel current flows when a voltage is applied between a metallic probe and a conductive substance to bring them closer to a distance of about 1 nm. Since this current is very sensitive to changes in the distance between the two and changes exponentially, it is possible to observe the surface structure in real space with atomic order resolution by scanning the probe so that the tunnel current is kept constant. it can.

【0004】しかし、このSTMによる解析は、導電性
のサンプルに限られ、絶縁性のサンプルの観察にはむか
ないという問題点があった。そこで、新たに原子間力顕
微鏡(Atomic Force Microscop
e;以後AFMと略す)というアイデアが提唱された
(Binnig他 Phys.Rev.Lett.56
(1986)930参照)。
However, the STM analysis is limited to conductive samples and is not suitable for observing insulating samples. Therefore, a new atomic force microscope (Atomic Force Microscope)
e; hereinafter abbreviated as AFM) was proposed (Binnig et al. Phys. Rev. Lett. 56).
(1986) 930).

【0005】かかるAFMは、物質間に働く力によっ
て、物質表面の形状を2次元的に観察するものであり、
STMと異なり電気伝導性のない材料表面や有機分子が
ナノメートルスケールで観察できることから、広範な応
用が期待されている。
The AFM is for observing the shape of the surface of a material two-dimensionally by the force acting between the materials.
Unlike STM, it can be observed on a nanometer scale on the surface of materials and organic molecules that do not have electrical conductivity, so it is expected to have a wide range of applications.

【0006】このAFMは、先端径の小さな探針をもつ
カンチレバー部と、このカンチレバーの曲がりを測定す
る変位測定部から構成される。この探針は、カンチレバ
ーの自由端にカンチレバー本体とは別個に作製される場
合や、カンチレバー自体を試料面と傾けて設置すること
によりカンチレバーの自由端を探針として用いる場合等
がある。
This AFM is composed of a cantilever portion having a probe with a small tip diameter and a displacement measuring portion for measuring the bending of the cantilever. This probe may be manufactured at the free end of the cantilever separately from the cantilever body, or may be used by tilting the cantilever itself with respect to the sample surface to use the free end of the cantilever as a probe.

【0007】一般に、物質表面間には比較的遠距離にお
いては分散力による微弱な引力が、一方、近距離では斤
力が働く。カンチレバーの曲がりはこの作用する力に比
例するので、この曲がりを測定することによって、探針
先端とこれに数nm以内に近接する試料表面間に働く微
弱で局所的な力を検出することが可能となる。さらに、
試料を走査することで試料表面の力の2次元的情報が得
られる。
Generally, a weak attractive force due to the dispersive force is exerted between the material surfaces at a relatively long distance, while a locomotive force is exerted at a short distance. Since the bending of the cantilever is proportional to this acting force, by measuring this bending, it is possible to detect the weak and local force acting between the tip of the probe and the sample surface that is close to it within a few nm. Becomes further,
By scanning the sample, two-dimensional information of the force on the sample surface can be obtained.

【0008】また、カンチレバーの曲がりを一定にする
ようにフィードバックをかけながら走査することによ
り、試料表面の微小な凹凸形状を観察できる。ここで、
カンチレバーの曲がりを検出する方法を挙げると、ST
Mを応用する方式、試料とカンチレバー間の電気容量を
検出する方式、光の干渉を用いる方式、カンチレバーに
レーザー光を入射しその反射角の変化から曲がりを読み
とる光てこ方式等があるが、操作性,検出感度等を考慮
して光てこ方式が一般的である。
Further, by scanning while feeding the cantilever so that the bending of the cantilever is constant, it is possible to observe minute irregularities on the sample surface. here,
The method for detecting the bending of the cantilever is ST.
There is a method that applies M, a method that detects the capacitance between the sample and the cantilever, a method that uses light interference, and an optical lever method that reads the bend from the change in the reflection angle of the laser light incident on the cantilever. The optical lever method is generally used in consideration of the characteristics and detection sensitivity.

【0009】AFMによる分解能は、試料面に平行な方
向で1nm以下であるので、試料表面に10nm程度の
間隔で凹凸を作製し、それをAFMで読み出すことによ
って、1012ビット/cm2 近い超高密度のメモリを作
製することも可能である。
Since the resolution by the AFM is 1 nm or less in the direction parallel to the sample surface, unevenness is formed on the sample surface at intervals of about 10 nm, and by reading the unevenness with the AFM, it is over 10 12 bits / cm 2. It is also possible to manufacture a high-density memory.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では以下に示すような問題がある。
However, the above-mentioned conventional example has the following problems.

【0011】まず、図5に従来の光てこ方式AFMのカ
ンチレバー部を示す。基板201から、カンチレバー2
02(長さl)が突き出ており、カンチレバー202の
先端部にプローブ203が設けられている。このプロー
ブ203により試料面204上を2次元的に走査すれ
ば、表面の凹凸205(高さh)によってカンチレバー
202は曲げられる。この曲がりをレーザー光206,
207の反射角の変化(△θ=2h/L)として検出す
る。
First, FIG. 5 shows a cantilever portion of a conventional optical lever type AFM. From the substrate 201, the cantilever 2
02 (length 1) is projected, and the probe 203 is provided at the tip of the cantilever 202. If the sample surface 204 is two-dimensionally scanned by the probe 203, the cantilever 202 is bent by the unevenness 205 (height h) on the surface. This bend is the laser light 206,
The change is detected as a change in the reflection angle of 207 (Δθ = 2h / L).

【0012】図5では、レーザー光206,207は一
本の線として描いてあるが、実際には直径数10μm程
度のビームとなる。従って、カンチレバーの寸法がこの
レーザービーム径程度になると、レーザービーム内の光
の反射角がずれてくる。この様子を、図6に示す(断面
図)。基板201から突き出たカンチレバー202に入
射する光301,302,303はカンチレバー上の異
なる位置で反射され、反射光はそれぞれ304,30
5,306となる。つまり、反射光は一方向に定まら
ず、カンチレバー202の曲がりを精度よく測定するこ
とが困難となる。
In FIG. 5, the laser beams 206 and 207 are drawn as a single line, but actually, they are beams having a diameter of about 10 μm. Therefore, when the size of the cantilever is about this laser beam diameter, the reflection angle of the light in the laser beam deviates. This state is shown in FIG. 6 (cross-sectional view). Lights 301, 302, and 303 projecting from the substrate 201 and incident on the cantilever 202 are reflected at different positions on the cantilever, and the reflected lights are 304, 30 respectively.
It becomes 5,306. That is, the reflected light is not fixed in one direction, and it becomes difficult to accurately measure the bend of the cantilever 202.

【0013】特に、AFMをトンネル電流を用いて情報
の記録,再生等を行う情報処理装置に用いる場合、記録
ビットの読み出し,書き込みの高速化の観点より、プロ
ーブを複数並べる必要が生じるが、高集積化のためには
カンチレバーを小さくせざるをえず、前述した問題点が
より顕著になる。また、AFMの感度を上げるためには
カンチレバーを薄くせざるをえず、カンチレバー上に金
属その他の膜を積層すると、残留応力のためにカンチレ
バーが反ってしまうという問題点もあった。
In particular, when the AFM is used in an information processing apparatus that records and reproduces information by using a tunnel current, it is necessary to arrange a plurality of probes from the viewpoint of speeding up reading and writing of recording bits. The size of the cantilever must be reduced for integration, and the above-mentioned problems become more prominent. Further, in order to increase the sensitivity of the AFM, the cantilever must be thin, and when a metal or other film is laminated on the cantilever, there is a problem that the cantilever warps due to residual stress.

【0014】すなわち、本発明の目的とするところは、
上述のような問題点を解消し得る原子間力顕微鏡及び情
報処理装置を提供することにある。
That is, the object of the present invention is to
It is an object of the present invention to provide an atomic force microscope and an information processing device capable of solving the above-mentioned problems.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するための本発明は、光てこ方式の原子間力顕微鏡にお
いて、試料表面の形状を測定するためのプローブがヒン
ジにより支持された光反射平板の一端部に設けられ、原
子間力にて上下動する該プローブの移動により生じる、
ヒンジ部のねじれ角に対応した光反射平板の回転角によ
り、試料表面の形状変化を検出する構成を特徴とする原
子間力顕微鏡にある。
The present invention for achieving the above object is to provide an optical lever type atomic force microscope, in which a probe for measuring the shape of a sample surface is supported by a hinge for light reflection. It is provided at one end of the flat plate and is generated by the movement of the probe that moves up and down by the atomic force.
The atomic force microscope is characterized in that the configuration change of the sample surface is detected by the rotation angle of the light reflecting flat plate corresponding to the twist angle of the hinge portion.

【0016】また、前記プローブを導電性とし、該プロ
ーブと導電性試料との間にバイアス電圧を印加できるよ
うにしてトンネル電流の変化をも検出できるようにした
原子間力顕微鏡をも特徴とする。
Further, the present invention is also characterized by an atomic force microscope in which the probe is conductive and a bias voltage can be applied between the probe and the conductive sample so that a change in tunnel current can be detected. ..

【0017】さらに、トンネル電流を用いて記録媒体に
情報の記録再生等を行う情報処理装置において、少なく
とも前述の原子間力顕微鏡を有する情報処理装置を特徴
とする。
Further, an information processing apparatus for recording / reproducing information on / from a recording medium by using a tunnel current is characterized by an information processing apparatus having at least the above atomic force microscope.

【0018】すなわち、本発明によれば、レーザー光反
射部が平面であるため、反射ビームが拡散することなく
検出精度が向上する点、及び、検出がヒンジ部を中心と
した回転角の変化を読みとるため、プローブのカンチレ
バー部を厚くすることができ、カンチレバー表面に金属
膜を蒸着しても反りかえることがないといった利点が挙
げられる。
That is, according to the present invention, since the laser light reflecting portion is a flat surface, the detection accuracy is improved without the reflected beam being diffused, and the detection has a change in the rotation angle about the hinge portion. For reading, the cantilever portion of the probe can be thickened, and there is an advantage that it does not warp even if a metal film is deposited on the surface of the cantilever.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明の実施例について詳述する。EXAMPLES Examples of the present invention will be described in detail below.

【0020】(実施例1)図1に本発明に係るAFMの
プローブ部を示す。101はSiウエハー、102はS
iN膜、103はAuプローブ(高さ約4μm)、10
4はカンチレバー部、105はレーザー光反射面、10
6はヒンジ、107は反射用Au膜である。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows a probe portion of an AFM according to the present invention. 101 is a Si wafer, 102 is S
iN film, 103 is Au probe (height about 4 μm), 10
4 is a cantilever portion, 105 is a laser light reflecting surface, 10
6 is a hinge and 107 is a reflective Au film.

【0021】図2に作製工程図を示す。なお、これは図
1のA−A断面を示している。 (a).Si(100)基板101上に、LPCVD法
によりSiN膜102を約2μm作製した。 (b).フォトリソグラフィーとCF4 による反応性イ
オンエッチングにより、SiNに開口部を設けた。 (c).80℃KOH27wt%水溶液によるSi異方
性エッチングにより、厚さ20μmのメンブレン108
を作製した。 (d).(b)と同様にして、カンチレバー,ヒンジ等
のパターニングを行った。 (e).蒸着法とリフトオフ法により、Auプローブ1
03(高さ約4μm)を作製した。 (f).(c)と同様にして、メンブレン108を除去
した。 (g).反射用Au膜107を蒸着法で500Å作製し
た。
FIG. 2 shows a manufacturing process diagram. In addition, this shows the AA cross section of FIG. (A). A SiN film 102 having a thickness of about 2 μm was formed on a Si (100) substrate 101 by the LPCVD method. (B). An opening was provided in the SiN by photolithography and reactive ion etching with CF 4 . (C). Membrane 108 having a thickness of 20 μm is formed by Si anisotropic etching using a KOH 27 wt% aqueous solution at 80 ° C.
Was produced. (D). Patterning of cantilevers, hinges, etc. was performed in the same manner as in (b). (E). Au probe 1 by vapor deposition and lift-off method
03 (height about 4 μm) was produced. (F). The membrane 108 was removed in the same manner as in (c). (G). The Au film 107 for reflection was prepared by vapor deposition to have a thickness of 500 liters.

【0022】ここで、SiN膜とAu膜の厚さ(の和)
をa,カンチレバーの長さをL、幅をD、ヒンジ部の断
面がa×b、長さr及びSiNのヤング率をE、横弾性
率をGとすると、カンチレバー部の弾性定数(ベンドモ
ード)は、
Here, the thickness (sum) of the SiN film and the Au film
Is a, the cantilever length is L, the width is D, the cross section of the hinge part is a × b, the length r and Young's modulus of SiN are E, and the lateral elastic modulus is G, the elastic constant of the cantilever part (bend mode). ) Is

【0023】[0023]

【数1】 となり、ヒンジの回転トルクの弾性定数は、a≪bの
時、
[Equation 1] And the elastic constant of the rotation torque of the hinge is

【0024】[0024]

【数2】 となり、カンチレバーの先端に加わる力と、カンチレバ
ーの先端の変位量との関係に換算すると、
[Equation 2] Then, when converted to the relationship between the force applied to the tip of the cantilever and the displacement of the tip of the cantilever,

【0025】[0025]

【数3】 となる。本実施例においては、 a=3μm,b=10μm,r=150μm L=30μm,D=30μm としたので、kC 〜500(N/m),kH 〜100
(N/m)となった。つまり、表面形状の変化は、カン
チレバーの曲げ変形ではなく、主にヒンジ部を中心とし
た回転角の変化として検出される。その際レーザービー
ムは、図1中105のように平面部に入射されるので、
高い精度で回転角の変化を検出することができる。実際
に、上記プローブ及び検出法を用いて、HOPG(グラ
ファイト)表面,マイカ表面のAFM観察を行ったとこ
ろ、良好な原子配列像を得ることができた。
[Equation 3] Becomes In the present embodiment, since a = 3 μm, b = 10 μm, r = 150 μm L = 30 μm, D = 30 μm, k C ˜500 (N / m), k H ˜100
(N / m). That is, the change in the surface shape is detected not as the bending deformation of the cantilever but mainly as the change in the rotation angle about the hinge portion. At that time, since the laser beam is incident on the flat surface portion like 105 in FIG. 1,
It is possible to detect a change in the rotation angle with high accuracy. Actually, when the AFM observation of the HOPG (graphite) surface and the mica surface was performed using the above probe and detection method, a good atomic arrangement image could be obtained.

【0026】(実施例2)本実施例では、実施例1と同
様のプローブ103を設ける側の面とレーザー光反射側
の面両面に、Pdを100nmの厚さにそれぞれ蒸着し
た。ここで、Pd膜はレーザー光があたる面の反射率を
高めるため、また、反対側の面は導電性試料とプローブ
103の間にバイアス電圧を印加できるようにするため
である。
(Example 2) In this example, Pd was vapor-deposited to a thickness of 100 nm on both the surface on which the probe 103 was provided and the surface on the laser light reflecting side, which were the same as in Example 1. Here, the Pd film is for increasing the reflectance of the surface on which the laser light is applied, and for allowing the bias voltage to be applied between the conductive sample and the probe 103 on the opposite surface.

【0027】従来、AFMでは、測定感度を上げるため
には弾性定数を下げざるをえず、カンチレバーは極力薄
くしなければならなかった。また、反射率アップのため
に金属膜を積層した場合、金属膜の応力のために、カン
チレバーが反ってしまうことがあった。
Conventionally, in the AFM, the elastic constant must be lowered in order to increase the measurement sensitivity, and the cantilever must be made as thin as possible. Further, when a metal film is laminated to increase the reflectance, the cantilever may be warped due to the stress of the metal film.

【0028】本実施例においては、カンチレバーを十分
厚くできるので、Pd蒸着後もカンチレバーの反りは先
端でも0.5μm以下に抑えることができた。また、試
料に対向する面にも金属膜を蒸着したので、導電性試料
を用いたSTM観察も可能となった。
In the present embodiment, since the cantilever can be made sufficiently thick, the warp of the cantilever can be suppressed to 0.5 μm or less even at the tip even after Pd vapor deposition. In addition, since the metal film is deposited on the surface facing the sample, STM observation using the conductive sample is also possible.

【0029】図3にAFM,STM観察のための装置ブ
ロック図を示す。ヒンジ部106のまわりに回転するレ
バー上に、Auプローブ103が設けられており、レバ
ーの両面に反射用Au膜107,Pd膜109が蒸着さ
れている。
FIG. 3 shows a block diagram of an apparatus for AFM / STM observation. An Au probe 103 is provided on a lever that rotates around the hinge portion 106, and reflective Au films 107 and Pd films 109 are deposited on both surfaces of the lever.

【0030】プローブ103と試料112の間にはたら
く力により、レバーがヒンジ部106のまわりに回転す
ると、レーザー110から出たレーザー光の反射角が変
化し、それを2分割フォトダイオード111で検出でき
る(AFM観察)。
When the lever rotates around the hinge portion 106 due to the force acting between the probe 103 and the sample 112, the reflection angle of the laser light emitted from the laser 110 changes, which can be detected by the two-divided photodiode 111. (AFM observation).

【0031】次に、試料112が導電性の場合、プロー
ブ側のPd膜109と試料112の間にバイアス電圧1
13を印加し、その時流れるトンネル電流を電流計11
4により検出する(STM観察)。なお、AFM,ST
M信号は、コントローラ115に取り込まれ、モニタ1
16に像が表示される。また、コントローラ115によ
って円筒型ピエゾ素子117を制御し、フィードバック
をかけることも可能である。
Next, when the sample 112 is conductive, a bias voltage of 1 is applied between the Pd film 109 on the probe side and the sample 112.
13 is applied, and the tunnel current flowing at that time is measured by an ammeter 11
4 (STM observation). In addition, AFM, ST
The M signal is taken in by the controller 115, and the monitor 1
An image is displayed at 16. Further, it is also possible to control the cylindrical piezo element 117 by the controller 115 and apply feedback.

【0032】実際に、本実施例のAFM及びSTM動作
を行ったところ、グラファイトの原子像がAFM,ST
Mともに良好に観察できた。
When the AFM and STM operations of this embodiment were actually carried out, the atomic images of graphite were AFM and ST.
Both M could be observed well.

【0033】(実施例3)実施例2のAFM装置を用い
て、記録ビットの書き込み,読み出し実験を行った。
Example 3 Using the AFM device of Example 2, recording bit writing and reading experiments were conducted.

【0034】図4に装置の構成図を示す。118は表示
装置、119はマイクロコンピュータであり、レーザー
121、フォトダイオード120、レバー125を用い
たAFM検出は実施例2と同様である。カンチレバー1
25は、Z方向微動制御機構124,XY方向微動制御
機構122上に設置され、サーボ回路126,XY走査
駆動回路123により駆動制御される。
FIG. 4 shows a block diagram of the apparatus. Reference numeral 118 is a display device and 119 is a microcomputer, and AFM detection using the laser 121, the photodiode 120, and the lever 125 is the same as that in the second embodiment. Cantilever 1
25 is installed on the Z direction fine movement control mechanism 124 and the XY direction fine movement control mechanism 122, and is driven and controlled by the servo circuit 126 and the XY scanning drive circuit 123.

【0035】また、後述するが、130は基板、129
は記録媒体、128は記録ビット、127は記録ビット
作製に用いるパルス電源である。記録媒体はXYステー
ジ131上に設置され、さらに粗動機構132、粗動駆
動回路133によって3次元的に移動できる。
Further, as will be described later, 130 is a substrate 129.
Is a recording medium, 128 is a recording bit, and 127 is a pulse power source used for producing the recording bit. The recording medium is installed on the XY stage 131, and can be three-dimensionally moved by the coarse movement mechanism 132 and the coarse movement drive circuit 133.

【0036】記録媒体としては、ガラス基板上に成膜し
たAuを用い、上記カンチレバーと該Au膜との間に数
V,数μsec程度のパルス電圧を印加して、直径10
nm程度、高さ2nm程度の凸部を形成した。これが記
録ビットとなり、XY方向に2次元にスキャンしなが
ら、記録ビット列を形成した。次に、実施例2と同様
に、AFMによってこのビット列を読み出すことができ
た。
As the recording medium, Au formed on a glass substrate was used, and a pulse voltage of several V and several μsec was applied between the cantilever and the Au film to obtain a diameter of 10 mm.
A convex part having a thickness of about nm and a height of about 2 nm was formed. This became a recording bit, and a recording bit string was formed while scanning two-dimensionally in the XY directions. Next, as in the second embodiment, this bit string could be read by the AFM.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように、本発明により以下
のような効果がある。
As described above, the present invention has the following effects.

【0038】1.レーザー光の反射ビームが拡散しない
ので、検出精度,感度が向上する。
1. Since the reflected beam of laser light does not diffuse, detection accuracy and sensitivity are improved.

【0039】2.カンチレバーに金属膜その他を蒸着し
ても反りかえらないので、試料との面合わせが容易とな
るばかりでなく、導電性試料の場合にはSTMとしても
動作可能となる。
2. Even if a metal film or the like is vapor-deposited on the cantilever, it does not warp, so that not only the surface alignment with the sample becomes easy, but also it becomes possible to operate as an STM in the case of a conductive sample.

【0040】3.原子間力を検出するプローブを小さく
することができるので、多数のプローブを集積化するこ
とが可能となり、高密度,大容量の情報処理装置が作製
可能となる。
3. Since the probe for detecting the atomic force can be made small, a large number of probes can be integrated, and a high-density, large-capacity information processing device can be manufactured.

【0041】4.AFMとしての感度,精度が向上する
ので、エラーレートの低い高信頼性の情報処理装置が作
製可能となる。
4. Since the sensitivity and accuracy of the AFM are improved, a highly reliable information processing device with a low error rate can be manufactured.

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

【図1】本発明の基本的な態様を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic aspect of the present invention.

【図2】本発明に係るプローブの作製工程図である。FIG. 2 is a process drawing of a probe according to the present invention.

【図3】実施例2のAFM/STM装置のブロック図で
ある。
FIG. 3 is a block diagram of an AFM / STM device according to a second embodiment.

【図4】情報処理装置の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of an information processing device.

【図5】従来の光てこ方式AFMのプローブ部を示す図
である。
FIG. 5 is a diagram showing a probe unit of a conventional optical lever type AFM.

【図6】従来の光てこ方式AFMの問題点を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing a problem of a conventional optical lever type AFM.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 Siウエハー 102 SiN膜 103 Auプローブ 104 カンチレバー部 105 レーザー光反射面 106 ヒンジ 107 反射用Au膜 108 Siメンブレン 109 Pd膜 110 レーザー 111 2分割フォトダイオード 112 試料 113 バイアス電圧 114 トンネル電流検出部 115 コントローラ 116 モニタ 117 円筒型ピエゾ素子 118 表示装置 119 マイクロコンピュータ 120 フォトダイオード 121 レーザー 122 XY方向微動制御機構 123 XY走査駆動回路 124 Z方向微動制御機構 125 カンチレバー 126 サーボ回路 127 パルス電源 128 記録ビット 129 記録媒体 130 基板 131 XYステージ 132 粗動機構 133 粗動駆動回路 201 基板 202 カンチレバー 203 プローブ 204 試料面 205 表面凹凸 206,207 レーザー光 301,302,303 入射光 304,305,306 反射光 101 Si Wafer 102 SiN Film 103 Au Probe 104 Cantilever Part 105 Laser Light Reflecting Surface 106 Hinge 107 Reflecting Au Film 108 Si Membrane 109 Pd Film 110 Laser 111 Two-Divided Photodiode 112 Sample 113 Bias Voltage 114 Tunnel Current Detecting Section 115 Controller 116 Monitor 117 Cylindrical piezo element 118 Display device 119 Microcomputer 120 Photodiode 121 Laser 122 XY direction fine movement control mechanism 123 XY scanning drive circuit 124 Z direction fine movement control mechanism 125 Cantilever 126 Servo circuit 127 Pulse power supply 128 Recording bit 129 Recording medium 130 Substrate 131 XY stage 132 Coarse movement mechanism 133 Coarse movement drive circuit 201 Substrate 202 Cantilever 20 3 probe 204 sample surface 205 surface unevenness 206, 207 laser light 301, 302, 303 incident light 304, 305, 306 reflected light

フロントページの続き (72)発明者 宮崎 俊彦 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内Front page continued (72) Inventor Toshihiko Miyazaki 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光てこ方式の原子間力顕微鏡において、
試料表面の形状を測定するためのプローブがヒンジによ
り支持された光反射平板の一端部に設けられ、原子間力
にて上下動する該プローブの移動により生じる、ヒンジ
部のねじれ角に対応した光反射平板の回転角により、試
料表面の形状変化を検出する構成を特徴とする原子間力
顕微鏡。
1. An optical lever type atomic force microscope comprising:
A probe for measuring the shape of the sample surface is provided at one end of a light-reflecting flat plate supported by a hinge, and light corresponding to the twist angle of the hinge part generated by the movement of the probe that moves up and down by an atomic force Atomic force microscope characterized by detecting the change in shape of the sample surface by the rotation angle of the reflecting plate.
【請求項2】 前記プローブを導電性とし、該プローブ
と導電性試料との間にバイアス電圧を印加できるように
してトンネル電流の変化をも検出できるようにしたこと
を特徴とする請求項1記載の原子間力顕微鏡。
2. The probe is conductive, and a bias voltage can be applied between the probe and a conductive sample so that a change in tunnel current can be detected. Atomic force microscope.
【請求項3】 トンネル電流を用いて記録媒体に情報の
記録再生等を行う情報処理装置において、少なくとも請
求項2に記載の原子間力顕微鏡を有することを特徴とす
る情報処理装置。
3. An information processing apparatus for recording / reproducing information on / from a recording medium using a tunnel current, comprising at least the atomic force microscope according to claim 2.
JP3257196A 1991-09-10 1991-09-10 Interatomic power microscope and information processor Withdrawn JPH0571951A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997035308A1 (en) * 1996-03-15 1997-09-25 Hitachi, Ltd. Recording apparatus
US8332187B2 (en) 2007-10-26 2012-12-11 Mizuho Information & Research Institute, Inc. Cantilever evaluation system, cantilever evaluation method, and cantilever evaluation program

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