JPH06129847A - 原子間力顕微鏡装置 - Google Patents
原子間力顕微鏡装置Info
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- JPH06129847A JPH06129847A JP30593492A JP30593492A JPH06129847A JP H06129847 A JPH06129847 A JP H06129847A JP 30593492 A JP30593492 A JP 30593492A JP 30593492 A JP30593492 A JP 30593492A JP H06129847 A JPH06129847 A JP H06129847A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 固体表面の構造や三次元形状、更には二次電
子情報をも評価可能な原子間力顕微鏡装置を提供する。 【構成】 カンチレバー１により支持された導電性材料
からなる探針２と、該探針を電界放射源として試料４表
面に電子線を照射させる手段であるところの電位差発生
・制御機構１３と、試料４表面から発生する二次電子７
を検出並びに処理する手段９，１１を具備する原子間力
顕微鏡装置。 【効果】 試料表面の総合的な分析・評価を効率良く且
つ高い操作性でもって行う事が可能である。
子情報をも評価可能な原子間力顕微鏡装置を提供する。 【構成】 カンチレバー１により支持された導電性材料
からなる探針２と、該探針を電界放射源として試料４表
面に電子線を照射させる手段であるところの電位差発生
・制御機構１３と、試料４表面から発生する二次電子７
を検出並びに処理する手段９，１１を具備する原子間力
顕微鏡装置。 【効果】 試料表面の総合的な分析・評価を効率良く且
つ高い操作性でもって行う事が可能である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体表面の構造や三次
元形状のみならず二次電子情報をも評価可能な原子間力
顕微鏡装置（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓ
ｃｏｐｅ：以下「ＡＦＭ」と記す）に関する。
元形状のみならず二次電子情報をも評価可能な原子間力
顕微鏡装置（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓ
ｃｏｐｅ：以下「ＡＦＭ」と記す）に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＡＦＭは、試料表面に対して１ｎｍ以下
の距離にまで探針を接近させた時に、試料と探針間に働
く原子間力を探針を支持しているカンチレバーの撓み量
（変位量）から検出し、この原子間力を一定に保つよう
に試料と探針との距離を制御しながら試料表面を走査す
ることにより、試料表面の三次元形状を１ｎｍ以下の分
解能で観察するものである（Ｂｉｎｎｉｇ ｅｔ．ａ
ｌ，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．５６，９３０（１９
８６））。
の距離にまで探針を接近させた時に、試料と探針間に働
く原子間力を探針を支持しているカンチレバーの撓み量
（変位量）から検出し、この原子間力を一定に保つよう
に試料と探針との距離を制御しながら試料表面を走査す
ることにより、試料表面の三次元形状を１ｎｍ以下の分
解能で観察するものである（Ｂｉｎｎｉｇ ｅｔ．ａ
ｌ，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．５６，９３０（１９
８６））。
【０００３】かかるＡＦＭによると、走査型トンネル顕
微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｍｉｃ
ｒｏｓｃｏｐｅ，以下「ＳＴＭ」と記す）のように、試
料が導電性である必要がなく、導電性、絶縁性を問わず
あらゆる固体表面の構造や三次元形状を評価できる。
微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｍｉｃ
ｒｏｓｃｏｐｅ，以下「ＳＴＭ」と記す）のように、試
料が導電性である必要がなく、導電性、絶縁性を問わず
あらゆる固体表面の構造や三次元形状を評価できる。
【０００４】一方、固体表面に電子線（一次電子）を照
射すると、固体表面より二次電子が発生する。この二次
電子を検出すると共に固体表面を走査して、固体表面の
三次元形状等を評価するＳＥＭ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）法や、二次
電子のうち極く一部の固体内原子の遷移過程によって生
じるオージェ電子を検出，分光する事により、固体表面
の元素分析を行うＡＥＳ（Ａｕｇｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）法等の手法は、従来よ
り固体表面の評価方法として幅広く用いられている。
射すると、固体表面より二次電子が発生する。この二次
電子を検出すると共に固体表面を走査して、固体表面の
三次元形状等を評価するＳＥＭ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）法や、二次
電子のうち極く一部の固体内原子の遷移過程によって生
じるオージェ電子を検出，分光する事により、固体表面
の元素分析を行うＡＥＳ（Ａｕｇｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）法等の手法は、従来よ
り固体表面の評価方法として幅広く用いられている。
【０００５】更には、ＳＴＭ機能と二次電子を検出・評
価するＳＥＭ機能やＡＥＳ機能を組み合わせた装置も近
年考案され、その一部は市販もされている。
価するＳＥＭ機能やＡＥＳ機能を組み合わせた装置も近
年考案され、その一部は市販もされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＡＦＭ
のみでは、高分解能ではあるものの固体表面の三次元形
状情報しか得られず、更には固体表面に深い溝部や大き
な異物等が存在する場合には、安定して三次元形状情報
を得ることができない。
のみでは、高分解能ではあるものの固体表面の三次元形
状情報しか得られず、更には固体表面に深い溝部や大き
な異物等が存在する場合には、安定して三次元形状情報
を得ることができない。
【０００７】従って、二次電子を検出して固体表面の三
次元形状や元素分析の評価をするために、試料を別のＳ
ＥＭ或いはＡＥＳの専用装置に移して評価する必要があ
った。しかし、このようにして評価を行ったとしても、
ＡＦＭで観測された同一視野領域のＳＥＭ像やＡＥＳ像
を得る事は全く不可能である。
次元形状や元素分析の評価をするために、試料を別のＳ
ＥＭ或いはＡＥＳの専用装置に移して評価する必要があ
った。しかし、このようにして評価を行ったとしても、
ＡＦＭで観測された同一視野領域のＳＥＭ像やＡＥＳ像
を得る事は全く不可能である。
【０００８】また逆に、二次電子を検出・評価するＳＥ
Ｍ或いはＡＥＳ装置のみでは、原子・分子レベルの１ｎ
ｍ以下の分解能の三次元情報は得られず、１０〜１００
ｎｍ程度が限界である。すなわち、サブ・ミクロンレベ
ルでの試料面内方向の分解能はあるが、試料の厚み方向
の分解能はＡＦＭ，ＳＴＭに比べて極めて低く、試料表
面凹凸の定量的な三次元情報はほとんど得る事ができな
い。
Ｍ或いはＡＥＳ装置のみでは、原子・分子レベルの１ｎ
ｍ以下の分解能の三次元情報は得られず、１０〜１００
ｎｍ程度が限界である。すなわち、サブ・ミクロンレベ
ルでの試料面内方向の分解能はあるが、試料の厚み方向
の分解能はＡＦＭ，ＳＴＭに比べて極めて低く、試料表
面凹凸の定量的な三次元情報はほとんど得る事ができな
い。
【０００９】また、ＳＴＭ機能に二次電子を検出・評価
するＳＥＭ機能やＡＥＳ機能を組み合わせた装置の場
合、ＳＴＭであるが為に、対応可能な試料が導電性材料
に限定されてしまい、自然酸化膜を有するＳｉ半導体
や、絶縁性薄膜を多用する半導体デバイス、金属材料の
表面酸化物や吸着物等、観察・評価の要求度が非常に高
いはずの非導電性試料に全く対応できないといった多く
の欠点を有していた。
するＳＥＭ機能やＡＥＳ機能を組み合わせた装置の場
合、ＳＴＭであるが為に、対応可能な試料が導電性材料
に限定されてしまい、自然酸化膜を有するＳｉ半導体
や、絶縁性薄膜を多用する半導体デバイス、金属材料の
表面酸化物や吸着物等、観察・評価の要求度が非常に高
いはずの非導電性試料に全く対応できないといった多く
の欠点を有していた。
【００１０】本発明の目的とするところは、上記従来例
の問題点に鑑み、導電性或いは非導電性の試料表面の三
次元情報を原子・分子レベルの分解能で安定して得ら
れ、更には、試料表面を構成する元素の分析・評価を位
置再現性良く効率的に行う原子間力顕微鏡装置を提供す
ることにある。
の問題点に鑑み、導電性或いは非導電性の試料表面の三
次元情報を原子・分子レベルの分解能で安定して得ら
れ、更には、試料表面を構成する元素の分析・評価を位
置再現性良く効率的に行う原子間力顕微鏡装置を提供す
ることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するために成された本発明は、カンチレバーにより支持
された導電性材料からなる探針と、該探針を電界放射源
として試料表面に電子線を照射させる手段と、上記試料
表面から発生する二次電子を検出並びに処理する手段を
具備することを特徴とする原子間力顕微鏡装置である。
するために成された本発明は、カンチレバーにより支持
された導電性材料からなる探針と、該探針を電界放射源
として試料表面に電子線を照射させる手段と、上記試料
表面から発生する二次電子を検出並びに処理する手段を
具備することを特徴とする原子間力顕微鏡装置である。
【００１２】本発明によれば、試料表面との間に働く原
子間力を検知してＡＦＭ像を形成するための探針と、試
料表面に電子線（一次電子）を照射する電子線源とが同
一である事から、ＡＦＭスキャン領域と電子線照射位置
をほぼ一致させることができ、これによりＡＦＭ像と電
子線照射により発生する二次電子線を用いたＳＥＭ像及
び／又はＡＥＳ像を、同一装置でしかも試料表面上のほ
ぼ同一位置の情報として得ることが可能である。
子間力を検知してＡＦＭ像を形成するための探針と、試
料表面に電子線（一次電子）を照射する電子線源とが同
一である事から、ＡＦＭスキャン領域と電子線照射位置
をほぼ一致させることができ、これによりＡＦＭ像と電
子線照射により発生する二次電子線を用いたＳＥＭ像及
び／又はＡＥＳ像を、同一装置でしかも試料表面上のほ
ぼ同一位置の情報として得ることが可能である。
【００１３】次に、図面を用いて本発明を詳細に説明す
る。
る。
【００１４】図１は本発明の原子間力顕微鏡装置の一例
を概略的に示すブロック構成図である。
を概略的に示すブロック構成図である。
【００１５】図中、１はカンチレバー、２はカンチレバ
ー１に支持されＡＦＭ探針と電界放射源とを兼ねる導電
性探針、３はＡＦＭ動作で原子間力を受け、又、電界を
かけた時に電子放出点となる探針先端、４は測定を行う
試料、５はカンチレバー１の動きを検知する変位検出機
構、６は探針先端３から試料４へ照射される一次電子、
７は一次電子６によって試料４から放出される二次電
子、９は二次電子７を検出する手段であるところの二次
電子検出管、１１は二次電子検出管９により検出された
二次電子信号を処理する手段であるところの二次電子信
号処理回路、１３は探針２を電界放射源として一次電子
６を発生させる為の電位差発生・制御機構、１４は試料
４をナノ・メートルレベルで高精度に駆動するための三
次元ピエゾスキャナー、１５は試料４の測定位置を任意
に変えるための粗動機構、１６は測定系を外部振動から
遮断する除振機構、１７は変位検出機構５の信号を処理
するＺ方向フィードバック信号回路、１８はＺ方向フィ
ードバック信号回路１７より得られた信号により三次元
ピエゾスキャナー１４をＺ方向に動かすＺ方向駆動回
路、１９はＡＦＭ動作や二次電子検出を行う際に三次元
ピエゾスキャナー１４をＸ−ＹにスキャンするためのＸ
−Ｙ方向走査回路、２０は粗動機構１５を駆動する粗動
駆動回路、２１は信号処理回路や駆動回路等をすべて集
中制御するコンピュータ、２２は得られた情報を表示す
る表示モニター、２３は結果を打ち出す出力装置、２４
は測定系を高真空に保つ真空チャンバーである。
ー１に支持されＡＦＭ探針と電界放射源とを兼ねる導電
性探針、３はＡＦＭ動作で原子間力を受け、又、電界を
かけた時に電子放出点となる探針先端、４は測定を行う
試料、５はカンチレバー１の動きを検知する変位検出機
構、６は探針先端３から試料４へ照射される一次電子、
７は一次電子６によって試料４から放出される二次電
子、９は二次電子７を検出する手段であるところの二次
電子検出管、１１は二次電子検出管９により検出された
二次電子信号を処理する手段であるところの二次電子信
号処理回路、１３は探針２を電界放射源として一次電子
６を発生させる為の電位差発生・制御機構、１４は試料
４をナノ・メートルレベルで高精度に駆動するための三
次元ピエゾスキャナー、１５は試料４の測定位置を任意
に変えるための粗動機構、１６は測定系を外部振動から
遮断する除振機構、１７は変位検出機構５の信号を処理
するＺ方向フィードバック信号回路、１８はＺ方向フィ
ードバック信号回路１７より得られた信号により三次元
ピエゾスキャナー１４をＺ方向に動かすＺ方向駆動回
路、１９はＡＦＭ動作や二次電子検出を行う際に三次元
ピエゾスキャナー１４をＸ−ＹにスキャンするためのＸ
−Ｙ方向走査回路、２０は粗動機構１５を駆動する粗動
駆動回路、２１は信号処理回路や駆動回路等をすべて集
中制御するコンピュータ、２２は得られた情報を表示す
る表示モニター、２３は結果を打ち出す出力装置、２４
は測定系を高真空に保つ真空チャンバーである。
【００１６】ＡＦＭ装置において、一般に試料表面上の
原子と探針との間に働く原子間力は１０-13 Ｎ程度と小
さいため、検出感度を上げ、分解能を良くするために、
カンチレバー１及び探針２の質量を出来るだけ小さくす
るのが望ましい。
原子と探針との間に働く原子間力は１０-13 Ｎ程度と小
さいため、検出感度を上げ、分解能を良くするために、
カンチレバー１及び探針２の質量を出来るだけ小さくす
るのが望ましい。
【００１７】本発明において、カンチレバー及び探針の
材料は特に限定されるものではない。例えばカンチレバ
ー材料としては、Ａｕ，Ｗ，Ｎｉ或いはステンレス鋼等
の金属箔や、合金箔、さらにＳｉ，ＳｉＯ2 ，Ｓｉ3 Ｎ
4 等の薄膜を用いる事ができる。また、探針材料として
は、Ｐｔ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｗ等の貴金属や金属、Ｐｔ−Ｉ
ｒ，Ｐｔ−Ｒｈ，Ａｕ−Ｐｄ等の貴金属系合金、Ｔｉ
Ｃ，ＷＣ等の導電性のセラミックス、或いはｎ型Ｓｉ，
Ｂドープしたダイヤモンド等の低抵抗な半導体といった
様々な材料で、先端を尖鋭化したバルクや薄膜等を用い
る事ができる。
材料は特に限定されるものではない。例えばカンチレバ
ー材料としては、Ａｕ，Ｗ，Ｎｉ或いはステンレス鋼等
の金属箔や、合金箔、さらにＳｉ，ＳｉＯ2 ，Ｓｉ3 Ｎ
4 等の薄膜を用いる事ができる。また、探針材料として
は、Ｐｔ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｗ等の貴金属や金属、Ｐｔ−Ｉ
ｒ，Ｐｔ−Ｒｈ，Ａｕ−Ｐｄ等の貴金属系合金、Ｔｉ
Ｃ，ＷＣ等の導電性のセラミックス、或いはｎ型Ｓｉ，
Ｂドープしたダイヤモンド等の低抵抗な半導体といった
様々な材料で、先端を尖鋭化したバルクや薄膜等を用い
る事ができる。
【００１８】次に、図１に示した構成における試料表面
情報の検出動作を説明する。
情報の検出動作を説明する。
【００１９】カンチレバー１に支持された導電性探針２
の直下には、例えば絶縁性のＳｉＯ2 膜が表面に露出し
た半導体デバイスが試料４としてセッティングされ、Ａ
ＦＭ動作による測定が行われる。ＳＴＭ装置ではこの様
に表面が絶縁性材料で覆われている試料は全く測定でき
ないが、本装置はＡＦＭなので、導電性或いは非導電性
材料にかかわらず表面観察が可能である。このＡＦＭ動
作は、試料４の表面と導電性探針２の先端３との距離が
１ｎｍ以下まで近づいた時に、試料４と探針先端３とに
働く原子間力をカンチレバー１の変位として変位検出機
構５により検出し、Ｚ方向フィードバック信号回路１
７、Ｚ方向駆動回路１８、Ｘ−Ｙ方向走査回路１９がコ
ンピュータ２１で制御され、表示モニター２２に画像表
示されるといった一般的なＡＦＭと同様のものである。
の直下には、例えば絶縁性のＳｉＯ2 膜が表面に露出し
た半導体デバイスが試料４としてセッティングされ、Ａ
ＦＭ動作による測定が行われる。ＳＴＭ装置ではこの様
に表面が絶縁性材料で覆われている試料は全く測定でき
ないが、本装置はＡＦＭなので、導電性或いは非導電性
材料にかかわらず表面観察が可能である。このＡＦＭ動
作は、試料４の表面と導電性探針２の先端３との距離が
１ｎｍ以下まで近づいた時に、試料４と探針先端３とに
働く原子間力をカンチレバー１の変位として変位検出機
構５により検出し、Ｚ方向フィードバック信号回路１
７、Ｚ方向駆動回路１８、Ｘ−Ｙ方向走査回路１９がコ
ンピュータ２１で制御され、表示モニター２２に画像表
示されるといった一般的なＡＦＭと同様のものである。
【００２０】ＡＦＭ像観察中、試料表面に数１００μｍ
レベルの深い溝や異物があった場合、カンチレバーがは
ね上がるなどして安定にＡＦＭ像が得られない事がしば
しば生じる。しかし、本装置ではその様な際にＡＦＭ動
作を中断し、１ｎｍ以下まで近接させていた試料４と探
針先端３とを、粗動機構１５及び三次元ピエゾスキャナ
ー１４を併用して１ｍｍ程度の距離まで引き離し、電位
差発生・制御機構１３により導電性探針２の探針先端３
と試料４との間に数ＫＶの電位差を与える事で試料４の
表面に一次電子６が照射される。これによってＡＦＭ動
作時とほぼ同位置の試料表面から二次電子７が発生し、
二次電子検出管９，二次電子信号処理回路１１，Ｚ方向
駆動回路１８及びＸ−Ｙ方向走査回路１９がコンピュー
タ２１で制御され、表示モニター２２にＡＦＭ像に対応
した試料上のＳＥＭ像が画像化可能となる。尚、一般的
なＳＥＭ装置では一次電子のビームを走査させるが、本
装置では試料そのものを三次元ピエゾスキャナー１４で
駆動して走査像を得るようにしている。
レベルの深い溝や異物があった場合、カンチレバーがは
ね上がるなどして安定にＡＦＭ像が得られない事がしば
しば生じる。しかし、本装置ではその様な際にＡＦＭ動
作を中断し、１ｎｍ以下まで近接させていた試料４と探
針先端３とを、粗動機構１５及び三次元ピエゾスキャナ
ー１４を併用して１ｍｍ程度の距離まで引き離し、電位
差発生・制御機構１３により導電性探針２の探針先端３
と試料４との間に数ＫＶの電位差を与える事で試料４の
表面に一次電子６が照射される。これによってＡＦＭ動
作時とほぼ同位置の試料表面から二次電子７が発生し、
二次電子検出管９，二次電子信号処理回路１１，Ｚ方向
駆動回路１８及びＸ−Ｙ方向走査回路１９がコンピュー
タ２１で制御され、表示モニター２２にＡＦＭ像に対応
した試料上のＳＥＭ像が画像化可能となる。尚、一般的
なＳＥＭ装置では一次電子のビームを走査させるが、本
装置では試料そのものを三次元ピエゾスキャナー１４で
駆動して走査像を得るようにしている。
【００２１】このように一次電子を試料表面に照射し
て、かかる試料表面から発生する二次電子を検出する際
には、測定系全体が真空チャンバー２４によって、５×
１０-4Ｐａ前後の真空に保たれている必要がある。
て、かかる試料表面から発生する二次電子を検出する際
には、測定系全体が真空チャンバー２４によって、５×
１０-4Ｐａ前後の真空に保たれている必要がある。
【００２２】このように図１に示されるような装置にお
いては、通常のＡＦＭ像のみならず同一位置の二次電子
線によるＳＥＭ像を得られ、ＡＦＭ像が十分に得られな
い深い溝部や大きな異物をすみやかに確認する事ができ
る。また、二次電子の発生効率は、原子番号に依存し、
原子番号が大きいほど発生しやすい傾向がある事から、
ＡＦＭでは得られない三次元形状以外の異なる元素の分
布状態についても情報を得る事が可能となる。
いては、通常のＡＦＭ像のみならず同一位置の二次電子
線によるＳＥＭ像を得られ、ＡＦＭ像が十分に得られな
い深い溝部や大きな異物をすみやかに確認する事ができ
る。また、二次電子の発生効率は、原子番号に依存し、
原子番号が大きいほど発生しやすい傾向がある事から、
ＡＦＭでは得られない三次元形状以外の異なる元素の分
布状態についても情報を得る事が可能となる。
【００２３】尚、図１に示した装置は二次電子を検出・
処理する機能を有するものであるが、本発明はこれを二
次電子の１部に相当するオージェ電子のみを検出・処理
する機能を有するものに替えることもでき、更には、双
方の機能を有する装置とすることもできる。
処理する機能を有するものであるが、本発明はこれを二
次電子の１部に相当するオージェ電子のみを検出・処理
する機能を有するものに替えることもでき、更には、双
方の機能を有する装置とすることもできる。
【００２４】このような装置を用いて、先と同様に試料
表面情報の検出動作を行うことにより、ＡＦＭ像と同一
位置の高分解能なＡＥＳ像を得ることができる。但し、
オージェ電子検出の際には、測定系全体が真空チャンバ
ー２４によって、１×１０-8Ｐａ以下の高真空に保たれ
ている必要がある。
表面情報の検出動作を行うことにより、ＡＦＭ像と同一
位置の高分解能なＡＥＳ像を得ることができる。但し、
オージェ電子検出の際には、測定系全体が真空チャンバ
ー２４によって、１×１０-8Ｐａ以下の高真空に保たれ
ている必要がある。
【００２５】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【００２６】実施例１ 本実施例では、図１に示した本発明の原子間力顕微鏡装
置を作製し、絶縁性のＳｉＯ2 膜が表面に露出した半導
体デバイスを試料として用い、表面観察を行った。
置を作製し、絶縁性のＳｉＯ2 膜が表面に露出した半導
体デバイスを試料として用い、表面観察を行った。
【００２７】本実施例では、まず、通常のＡＦＭ動作の
みにより試料表面の三次元形状を観察した。その結果、
部分的に深い溝或いは大きな異物が原因と思われる不安
定なカンチレバーの動作による観察不良部が見られた。
みにより試料表面の三次元形状を観察した。その結果、
部分的に深い溝或いは大きな異物が原因と思われる不安
定なカンチレバーの動作による観察不良部が見られた。
【００２８】次に、再度同一領域をＡＦＭ動作により観
察するとともに、観察不良部においてはＡＦＭ動作を中
断させ、導電性探針２の探針先端３と試料間に数ＫＶの
電位差を与え、試料表面に一次電子を照射しＳＥＭ像観
察を行った。その結果、ＡＦＭ像との位置再現性良く観
察不良部をすみやかに確認するとともに、試料表面を構
成する元素を識別でき、総合的な分析・評価を効率良く
行うことができた。
察するとともに、観察不良部においてはＡＦＭ動作を中
断させ、導電性探針２の探針先端３と試料間に数ＫＶの
電位差を与え、試料表面に一次電子を照射しＳＥＭ像観
察を行った。その結果、ＡＦＭ像との位置再現性良く観
察不良部をすみやかに確認するとともに、試料表面を構
成する元素を識別でき、総合的な分析・評価を効率良く
行うことができた。
【００２９】実施例２ 実施例１では、図１に示したような二次電子を検出、処
理する機能を有する装置を用いたが、本実施例では図２
に示されるように二次電子の１部に相当するオージェ電
子のみを検出する装置とした。
理する機能を有する装置を用いたが、本実施例では図２
に示されるように二次電子の１部に相当するオージェ電
子のみを検出する装置とした。
【００３０】図２中、８は一次電子６により発生したオ
ージェ電子、１０はオージェ電子検出管、１２はオージ
ェ電子信号処理回路であり、それ以外のすべての構成は
図１の装置と全く同じである。
ージェ電子、１０はオージェ電子検出管、１２はオージ
ェ電子信号処理回路であり、それ以外のすべての構成は
図１の装置と全く同じである。
【００３１】本実施例における試料表面情報の検出動作
を説明する。ＡＦＭ動作、一次電子の照射までの一連の
動作はやはり図１の装置と同じである。一次電子６が照
射された試料表面４からはＡＦＭ動作時とほぼ同位置よ
り、オージェ電子８が発生する。オージェ電子８は二次
電子のごく一部分で固体内原子の遷移過程によって生
じ、Ｌｉ以上の原子番号の元素固有の情報が得られるも
のである。本装置において、このときの分解能は数１０
ｎｍである。発生したオージェ電子８は、オージェ電子
検出管９，オージェ電子信号処理回路１２，Ｚ方向駆動
回路１８，Ｘ−Ｙ方向走査回路１９がコンピュータ２１
で制御され、表示モニター２２にＡＦＭ像に対応した試
料上のＡＥＳ像が画像化されるか、或いは、その画面全
体及び一部のオージェスペクトルのチャートが出力装置
２３より打ち出される。この場合もやはり、試料そのも
のを三次元ピエゾスキャナー１４で駆動して走査オージ
ェ像を得るものである。また、オージェ電子検出の際に
は、測定系全体が真空チャンバー２４によって１×１０
-8Ｐａ以下の高真空に保たれている。
を説明する。ＡＦＭ動作、一次電子の照射までの一連の
動作はやはり図１の装置と同じである。一次電子６が照
射された試料表面４からはＡＦＭ動作時とほぼ同位置よ
り、オージェ電子８が発生する。オージェ電子８は二次
電子のごく一部分で固体内原子の遷移過程によって生
じ、Ｌｉ以上の原子番号の元素固有の情報が得られるも
のである。本装置において、このときの分解能は数１０
ｎｍである。発生したオージェ電子８は、オージェ電子
検出管９，オージェ電子信号処理回路１２，Ｚ方向駆動
回路１８，Ｘ−Ｙ方向走査回路１９がコンピュータ２１
で制御され、表示モニター２２にＡＦＭ像に対応した試
料上のＡＥＳ像が画像化されるか、或いは、その画面全
体及び一部のオージェスペクトルのチャートが出力装置
２３より打ち出される。この場合もやはり、試料そのも
のを三次元ピエゾスキャナー１４で駆動して走査オージ
ェ像を得るものである。また、オージェ電子検出の際に
は、測定系全体が真空チャンバー２４によって１×１０
-8Ｐａ以下の高真空に保たれている。
【００３２】このように図２に示されるような本実施例
の装置においては、通常のＡＦＭ像だけでは全くわから
ず、またＳＥＭ像からも明確には判断することができな
い元素の定性を明確に示すＡＥＳ像及びＡＥＳスペクト
ルをＡＦＭ像と同一位置で、且つ数１０ｎｍレベルの高
分解能で得る事が可能となった。
の装置においては、通常のＡＦＭ像だけでは全くわから
ず、またＳＥＭ像からも明確には判断することができな
い元素の定性を明確に示すＡＥＳ像及びＡＥＳスペクト
ルをＡＦＭ像と同一位置で、且つ数１０ｎｍレベルの高
分解能で得る事が可能となった。
【００３３】実施例３ 本実施例では、図３に示されるように、実施例１，２で
示した二次電子及びオージェ電子双方を検出・処理する
機能を有する装置とした。本実施例の装置は、実施例
１，２で得られる効果を兼ね備えた装置となる。すなわ
ち、通常のＡＦＭ像のみならず、ＡＦＭ像との位置再現
性良くＳＥＭ像さらにはＡＥＳ像を得ることができ、試
料表面の総合的な分析・評価を効率良く行うことができ
る。
示した二次電子及びオージェ電子双方を検出・処理する
機能を有する装置とした。本実施例の装置は、実施例
１，２で得られる効果を兼ね備えた装置となる。すなわ
ち、通常のＡＦＭ像のみならず、ＡＦＭ像との位置再現
性良くＳＥＭ像さらにはＡＥＳ像を得ることができ、試
料表面の総合的な分析・評価を効率良く行うことができ
る。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
固体表面の幅広い構造或いは組成や三次元形状に対応で
き、更に、その表面を構成する元素の識別或いは定性
を、ＡＦＭ像との位置再現性良く行うことができ、試料
表面の総合的な分析・評価を効率的且つ操作性良く同一
装置で行う事ができる効果がある。
固体表面の幅広い構造或いは組成や三次元形状に対応で
き、更に、その表面を構成する元素の識別或いは定性
を、ＡＦＭ像との位置再現性良く行うことができ、試料
表面の総合的な分析・評価を効率的且つ操作性良く同一
装置で行う事ができる効果がある。
【図１】本発明の原子間力顕微鏡装置の一例であって、
二次電子を検出するようにした装置の概略的なブロック
構成図である。
二次電子を検出するようにした装置の概略的なブロック
構成図である。
【図２】本発明の原子間力顕微鏡装置の一例であって、
オージェ電子を検出するようにした装置の概略的なブロ
ック構成図である。
オージェ電子を検出するようにした装置の概略的なブロ
ック構成図である。
【図３】本発明の原子間力顕微鏡装置の一例であって、
二次電子並びにオージェ電子を検出するようにした装置
の概略的なブロック構成図である。
二次電子並びにオージェ電子を検出するようにした装置
の概略的なブロック構成図である。
１ カンチレバー ２ 導電性探針 ３ 探針先端 ４ 試料 ５ 変位検出機構 ６ 一次電子 ７ 二次電子 ８ オージェ電子 ９ 二次電子検出管 １０ オージェ電子検出管 １１ 二次電子信号処理回路 １２ オージェ電子信号処理回路 １３ 電位差発生・制御機構 １４ 三次元ピエゾスキャナー １５ 粗動機構 １６ 除振機構 １７ Ｚ方向フィードバック信号回路 １８ Ｚ方向駆動回路 １９ Ｘ−Ｙ方向走査回路 ２０ 粗動駆動回路 ２１ コンピュータ ２２ 表示モニター ２３ 出力装置 ２４ 真空チャンバー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河田 春紀 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
Claims (1)
- 【請求項１】 カンチレバーにより支持された導電性材
料からなる探針と、該探針を電界放射源として試料表面
に電子線を照射させる手段と、上記試料表面から発生す
る二次電子を検出並びに処理する手段を具備することを
特徴とする原子間力顕微鏡装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30593492A JPH06129847A (ja) | 1992-10-21 | 1992-10-21 | 原子間力顕微鏡装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30593492A JPH06129847A (ja) | 1992-10-21 | 1992-10-21 | 原子間力顕微鏡装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06129847A true JPH06129847A (ja) | 1994-05-13 |
Family
ID=17951059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30593492A Withdrawn JPH06129847A (ja) | 1992-10-21 | 1992-10-21 | 原子間力顕微鏡装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06129847A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6864483B2 (en) * | 2000-02-22 | 2005-03-08 | Nanofactory Instruments Ab | Method for increasing the measurement information available from a transmission electron microscope and a transmission electron microscopy device |
| KR100621790B1 (ko) * | 2004-06-21 | 2006-09-14 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | 전압 프로그래밍을 기반으로 한 원자간 인력 현미경에의한 나노 전사법 |
-
1992
- 1992-10-21 JP JP30593492A patent/JPH06129847A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6864483B2 (en) * | 2000-02-22 | 2005-03-08 | Nanofactory Instruments Ab | Method for increasing the measurement information available from a transmission electron microscope and a transmission electron microscopy device |
| KR100621790B1 (ko) * | 2004-06-21 | 2006-09-14 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | 전압 프로그래밍을 기반으로 한 원자간 인력 현미경에의한 나노 전사법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000104 |