JPH06180225A - 探針走査型顕微鏡 - Google Patents
探針走査型顕微鏡Info
- Publication number
- JPH06180225A JPH06180225A JP33288592A JP33288592A JPH06180225A JP H06180225 A JPH06180225 A JP H06180225A JP 33288592 A JP33288592 A JP 33288592A JP 33288592 A JP33288592 A JP 33288592A JP H06180225 A JPH06180225 A JP H06180225A
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- JP
- Japan
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- sample
- probe
- bias voltage
- trigger signal
- computer
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- Pending
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 試料の形状を測定すると共に、試料表面の絶
縁耐圧の分布を高速に測定できる。 【構成】 先端を鋭く尖らせた探針を試料に微少距離ま
で近づけ両者の間に働く原子間力などの物理量を検出し
探針を試料表面上を走査させることにより試料の形状や
表面の物性などを測定するようにした探針走査型顕微鏡
であって、探針として導電性のものを用い探針と試料の
間にバイアス電圧を与え両者の間に流れる電流を検出す
るようにした探針走査型顕微鏡において、バイアス電圧
を三角波などのように徐々に変化させることができるバ
イアス電圧発生装置と、探針と試料の間に流れる電流の
値が或る値以上になるとトリガー信号を発生するトリガ
ー信号発生装置と、トリガー信号発生装置から発生され
るトリガー信号によりその時点のバイアス電圧の値を取
り込み記憶するバイアス電圧記憶装置を備えた装置。
縁耐圧の分布を高速に測定できる。 【構成】 先端を鋭く尖らせた探針を試料に微少距離ま
で近づけ両者の間に働く原子間力などの物理量を検出し
探針を試料表面上を走査させることにより試料の形状や
表面の物性などを測定するようにした探針走査型顕微鏡
であって、探針として導電性のものを用い探針と試料の
間にバイアス電圧を与え両者の間に流れる電流を検出す
るようにした探針走査型顕微鏡において、バイアス電圧
を三角波などのように徐々に変化させることができるバ
イアス電圧発生装置と、探針と試料の間に流れる電流の
値が或る値以上になるとトリガー信号を発生するトリガ
ー信号発生装置と、トリガー信号発生装置から発生され
るトリガー信号によりその時点のバイアス電圧の値を取
り込み記憶するバイアス電圧記憶装置を備えた装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、原子間力顕微鏡（以
下、単にＡＦＭという）などのように、先端を鋭く尖ら
せた探針を試料に対して微小距離まで近づけ、両者の間
に働く原子間力などの物理量を検出し、探針を試料表面
上を走査させることにより、試料の形状や表面の物性な
どを測定するようにした探針走査型顕微鏡に関し、特
に、その測定性能を向上させるものである。
下、単にＡＦＭという）などのように、先端を鋭く尖ら
せた探針を試料に対して微小距離まで近づけ、両者の間
に働く原子間力などの物理量を検出し、探針を試料表面
上を走査させることにより、試料の形状や表面の物性な
どを測定するようにした探針走査型顕微鏡に関し、特
に、その測定性能を向上させるものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、探針走査型顕微鏡において、カン
チレバー状の探針を用い、試料に微小距離まで近づけ、
探針−試料間に働く力を探針のカンチレバー部の変形と
して検出し、その力を基に、試料の形状を測定すると共
に、試料が半導体材料などの場合、導電性の探針を用
い、その表面に形成された絶縁膜の絶縁耐圧の評価が行
われてきた。
チレバー状の探針を用い、試料に微小距離まで近づけ、
探針−試料間に働く力を探針のカンチレバー部の変形と
して検出し、その力を基に、試料の形状を測定すると共
に、試料が半導体材料などの場合、導電性の探針を用
い、その表面に形成された絶縁膜の絶縁耐圧の評価が行
われてきた。
【０００３】図２はこのような従来の探針走査型顕微鏡
の一例を示す構成図である。この装置においては、探針
の変形を光ファイバを用いた干渉計により検出し、その
変形量が一定となるように、ＰＺＴ圧電体の変形量を制
御すると共に、探針に一定電圧を加え、そのときの電流
をＩ／Ｖ変換器で検出する。この状態で、試料を走査
し、試料の形状と、探針−試料間に流れる電流を測定す
る。また、この装置を用いた絶縁耐圧の評価を行う場合
は、まず、絶縁破壊を起こす近辺の電圧を探針−試料間
に与え、試料を走査し、次に、より小さな電圧を与えて
測定すると、絶縁破壊が起こった場所で電流が流れるた
め、どの位置が絶縁破壊が起こり易いかなどが評価でき
る。
の一例を示す構成図である。この装置においては、探針
の変形を光ファイバを用いた干渉計により検出し、その
変形量が一定となるように、ＰＺＴ圧電体の変形量を制
御すると共に、探針に一定電圧を加え、そのときの電流
をＩ／Ｖ変換器で検出する。この状態で、試料を走査
し、試料の形状と、探針−試料間に流れる電流を測定す
る。また、この装置を用いた絶縁耐圧の評価を行う場合
は、まず、絶縁破壊を起こす近辺の電圧を探針−試料間
に与え、試料を走査し、次に、より小さな電圧を与えて
測定すると、絶縁破壊が起こった場所で電流が流れるた
め、どの位置が絶縁破壊が起こり易いかなどが評価でき
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記装置で
は、一定電圧に対し、絶縁破壊が起こるかどうかを評価
することしかできないため、より詳細な評価を行うため
には、耐電圧の分布などの測定を行う必要があるが、そ
の測定を行うためには、電圧値を段階的に変えながら繰
り返し測定する必要があるため、測定効率が悪く、ま
た、測定時間も長くかかるという課題があった。
は、一定電圧に対し、絶縁破壊が起こるかどうかを評価
することしかできないため、より詳細な評価を行うため
には、耐電圧の分布などの測定を行う必要があるが、そ
の測定を行うためには、電圧値を段階的に変えながら繰
り返し測定する必要があるため、測定効率が悪く、ま
た、測定時間も長くかかるという課題があった。
【０００５】本発明は、上記従来技術の課題を踏まえて
成されたものであり、探針−試料間に働く原子間力など
の物理量を検出し、試料の形状を測定すると共に、試料
表面の絶縁耐圧の分布を高速に測定できる探針走査型顕
微鏡を提供することを目的としたものである。
成されたものであり、探針−試料間に働く原子間力など
の物理量を検出し、試料の形状を測定すると共に、試料
表面の絶縁耐圧の分布を高速に測定できる探針走査型顕
微鏡を提供することを目的としたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の構成は、先端を鋭く尖らせた探針を試料に対
して微少距離まで近づけ、両者の間に働く原子間力など
の物理量を検出し、前記探針を前記試料表面上を走査さ
せることにより、前記試料の形状や表面の物性などを測
定するようにした探針走査型顕微鏡であって、前記探針
として導電性のものを用い、前記探針と試料の間にバイ
アス電圧を与え、両者の間に流れる電流を検出するよう
にした探針走査型顕微鏡において、前記バイアス電圧を
三角波などのように徐々に変化させることができるバイ
アス電圧発生装置と、前記探針と試料の間に流れる電流
の値が或る値以上になるとトリガー信号を発生するトリ
ガー信号発生装置と、このトリガー信号発生装置から発
生されるトリガー信号により、その時点の前記バイアス
電圧の値を取り込み記憶するバイアス電圧記憶装置とを
備えた構成としたことを特徴とする。
の本発明の構成は、先端を鋭く尖らせた探針を試料に対
して微少距離まで近づけ、両者の間に働く原子間力など
の物理量を検出し、前記探針を前記試料表面上を走査さ
せることにより、前記試料の形状や表面の物性などを測
定するようにした探針走査型顕微鏡であって、前記探針
として導電性のものを用い、前記探針と試料の間にバイ
アス電圧を与え、両者の間に流れる電流を検出するよう
にした探針走査型顕微鏡において、前記バイアス電圧を
三角波などのように徐々に変化させることができるバイ
アス電圧発生装置と、前記探針と試料の間に流れる電流
の値が或る値以上になるとトリガー信号を発生するトリ
ガー信号発生装置と、このトリガー信号発生装置から発
生されるトリガー信号により、その時点の前記バイアス
電圧の値を取り込み記憶するバイアス電圧記憶装置とを
備えた構成としたことを特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明によれば、試料の表面形状を測定すると
共に、各測定点において、三角波状のバイアス電圧を加
え、絶縁破壊を起こす電圧値を測定するように構成して
いる。
共に、各測定点において、三角波状のバイアス電圧を加
え、絶縁破壊を起こす電圧値を測定するように構成して
いる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
１は本発明の探針走査型顕微鏡の一実施例を示す構成図
である。図１において、探針１は試料２に微小距離まで
近づけられている。レーザ光源６より出射したレーザ光
がカンチレバー状の探針１上に照射され、その反射光が
２分割フォトダイオード７に入射する。その出力が変位
検出回路８に入力され、その出力がサーボ回路９に入力
される。サーボ回路９の出力は、Ｚアクチュエータ５に
入力されると共に、フィルタ１０を介してコンピュータ
１１に取り付けられたＡ／Ｄ変換器１１１に入力され
る。また、コンピュータ１１からＤ／Ａ変換器１１２を
介して、ＸＹ方向の走査信号Ｘ，ＹがＸＹ走査回路１２
に入力される。このＸＹ走査回路１２の出力は、Ｘ，Ｙ
アクチュエータ３，４に入力される。
１は本発明の探針走査型顕微鏡の一実施例を示す構成図
である。図１において、探針１は試料２に微小距離まで
近づけられている。レーザ光源６より出射したレーザ光
がカンチレバー状の探針１上に照射され、その反射光が
２分割フォトダイオード７に入射する。その出力が変位
検出回路８に入力され、その出力がサーボ回路９に入力
される。サーボ回路９の出力は、Ｚアクチュエータ５に
入力されると共に、フィルタ１０を介してコンピュータ
１１に取り付けられたＡ／Ｄ変換器１１１に入力され
る。また、コンピュータ１１からＤ／Ａ変換器１１２を
介して、ＸＹ方向の走査信号Ｘ，ＹがＸＹ走査回路１２
に入力される。このＸＹ走査回路１２の出力は、Ｘ，Ｙ
アクチュエータ３，４に入力される。
【０００９】また、コンピュータ１１からバイアス電圧
の制御信号がバイアス電圧発生装置１３に入力され、そ
の出力が試料２とコンピュータ１１に取り付けられたＡ
／Ｄ変換器１１１に入力される。また、探針１に流れる
電流は、Ｉ／Ｖ変換器１４に入力され、その出力がトリ
ガー信号発生装置１５に入力される。トリガー信号発生
装置１５から発生されるトリガー信号は、コンピュータ
１１に取り付けられたＡ／Ｄ変換器１１１に入力され
る。
の制御信号がバイアス電圧発生装置１３に入力され、そ
の出力が試料２とコンピュータ１１に取り付けられたＡ
／Ｄ変換器１１１に入力される。また、探針１に流れる
電流は、Ｉ／Ｖ変換器１４に入力され、その出力がトリ
ガー信号発生装置１５に入力される。トリガー信号発生
装置１５から発生されるトリガー信号は、コンピュータ
１１に取り付けられたＡ／Ｄ変換器１１１に入力され
る。
【００１０】このような構成において、探針１と試料２
は原子間力などの物理量が働く微小な距離まで近づけら
れる。探針１と試料２との間に働く物理量によりカンチ
レバー状の探針１が変形する。その変形をレーザ光源６
から出射されるレーザ光の探針１からの反射光を２分割
フォトダイオード７で受光し、その２分割されている上
下の検出素子それぞれに入射する光量から変位検出回路
８で求める。サーボ回路９により、この変位検出回路８
の出力が一定になるようにＺアクチュエータ５を制御す
る。この状態で、コンピュータ１１より、Ｄ／Ａ変換器
１１２を介して、Ｘ，Ｙ方向の走査信号を出力し、ＸＹ
走査回路１２を介して、Ｘ，Ｙアクチュエータ３，４を
駆動し、探針１を試料２上を走査し、そのときのＺアク
チュエータ５の制御信号であるサーボ回路９の出力をフ
ィルタ１０を介して、Ａ／Ｄ変換器１１１により、コン
ピュータ１１に取り込むことにより、試料２の形状を測
定する。
は原子間力などの物理量が働く微小な距離まで近づけら
れる。探針１と試料２との間に働く物理量によりカンチ
レバー状の探針１が変形する。その変形をレーザ光源６
から出射されるレーザ光の探針１からの反射光を２分割
フォトダイオード７で受光し、その２分割されている上
下の検出素子それぞれに入射する光量から変位検出回路
８で求める。サーボ回路９により、この変位検出回路８
の出力が一定になるようにＺアクチュエータ５を制御す
る。この状態で、コンピュータ１１より、Ｄ／Ａ変換器
１１２を介して、Ｘ，Ｙ方向の走査信号を出力し、ＸＹ
走査回路１２を介して、Ｘ，Ｙアクチュエータ３，４を
駆動し、探針１を試料２上を走査し、そのときのＺアク
チュエータ５の制御信号であるサーボ回路９の出力をフ
ィルタ１０を介して、Ａ／Ｄ変換器１１１により、コン
ピュータ１１に取り込むことにより、試料２の形状を測
定する。
【００１１】次に、導電性試料の表面に絶縁膜が形成さ
れている場合の絶縁耐圧分布の測定動作について説明す
る。上記の動作により、試料２の形状を測定すると共
に、各測定点において位置決め後、コンピュータ１１よ
りバイアス電圧の制御信号がバイアス電圧発生装置１３
に入力される。バイアス電圧発生装置１３では、その信
号を基に、０Ｖより徐々に増加（または減少）する三角
波状のバイアス電圧を試料２に出力する。各測定点にお
いて、バイアス電圧が、試料２の表面の局所的絶縁耐圧
を越えると、探針１と試料２の間に急激に電流が流れ始
める。その電流をＩ／Ｖ変換器１４により検出し、トリ
ガー信号発生装置１５に出力する。トリガー信号発生装
置１５では、その電流値が或る一定値以上に達すると、
トリガー信号をコンピュータ１１に取り付けられたＡ／
Ｄ変換器１１１に出力する。Ａ／Ｄ変換器１１１では、
そのトリガー信号が発生された時点でのバイアス電圧発
生装置１３から出力されているバイアス電圧の値をＡ／
Ｄ変換し、取り込む。
れている場合の絶縁耐圧分布の測定動作について説明す
る。上記の動作により、試料２の形状を測定すると共
に、各測定点において位置決め後、コンピュータ１１よ
りバイアス電圧の制御信号がバイアス電圧発生装置１３
に入力される。バイアス電圧発生装置１３では、その信
号を基に、０Ｖより徐々に増加（または減少）する三角
波状のバイアス電圧を試料２に出力する。各測定点にお
いて、バイアス電圧が、試料２の表面の局所的絶縁耐圧
を越えると、探針１と試料２の間に急激に電流が流れ始
める。その電流をＩ／Ｖ変換器１４により検出し、トリ
ガー信号発生装置１５に出力する。トリガー信号発生装
置１５では、その電流値が或る一定値以上に達すると、
トリガー信号をコンピュータ１１に取り付けられたＡ／
Ｄ変換器１１１に出力する。Ａ／Ｄ変換器１１１では、
そのトリガー信号が発生された時点でのバイアス電圧発
生装置１３から出力されているバイアス電圧の値をＡ／
Ｄ変換し、取り込む。
【００１２】このように、上記実施例によれば、試料の
表面形状を測定すると共に、各測定点において、三角波
状のバイアス電圧を加え、絶縁破壊を起こす電圧値を測
定するよう構成したため、試料表面の絶縁耐圧の分布を
高速に測定でき、試料表面上に形成された絶縁膜をより
高速に、より詳細に評価することができる。
表面形状を測定すると共に、各測定点において、三角波
状のバイアス電圧を加え、絶縁破壊を起こす電圧値を測
定するよう構成したため、試料表面の絶縁耐圧の分布を
高速に測定でき、試料表面上に形成された絶縁膜をより
高速に、より詳細に評価することができる。
【００１３】
【発明の効果】以上、実施例と共に具体的に説明したよ
うに、本発明によれば、試料の形状を測定すると共に、
試料表面の絶縁耐圧の分布を高速に測定できる探針走査
型顕微鏡を実現できる。
うに、本発明によれば、試料の形状を測定すると共に、
試料表面の絶縁耐圧の分布を高速に測定できる探針走査
型顕微鏡を実現できる。
【図１】本発明の探針走査型顕微鏡の一実施例を示す構
成図である。
成図である。
【図２】従来例である。
１ 探針 ２ 試料 １３ バイアス電圧発生装置 １５ トリガー信号発生装置 １１１ Ａ／Ｄ変換器（バイアス電圧記憶装置）
Claims (1)
- 【請求項１】 先端を鋭く尖らせた探針を試料に対して
微少距離まで近づけ、両者の間に働く原子間力などの物
理量を検出し、前記探針を前記試料表面上を走査させる
ことにより、前記試料の形状や表面の物性などを測定す
るようにした探針走査型顕微鏡であって、 前記探針として導電性のものを用い、前記探針と試料の
間にバイアス電圧を与え、両者の間に流れる電流を検出
するようにした探針走査型顕微鏡において、 前記バイアス電圧を三角波などのように徐々に変化させ
ることができるバイアス電圧発生装置と、 前記探針と試料の間に流れる電流の値が或る値以上にな
るとトリガー信号を発生するトリガー信号発生装置と、 このトリガー信号発生装置から発生されるトリガー信号
により、その時点の前記バイアス電圧の値を取り込み記
憶するバイアス電圧記憶装置とを備えた構成としたこと
を特徴とする探針走査型顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33288592A JPH06180225A (ja) | 1992-12-14 | 1992-12-14 | 探針走査型顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33288592A JPH06180225A (ja) | 1992-12-14 | 1992-12-14 | 探針走査型顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06180225A true JPH06180225A (ja) | 1994-06-28 |
Family
ID=18259890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33288592A Pending JPH06180225A (ja) | 1992-12-14 | 1992-12-14 | 探針走査型顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06180225A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997001117A1 (fr) * | 1995-06-23 | 1997-01-09 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Plaque reflechissante |
| JP2012042213A (ja) * | 2010-08-12 | 2012-03-01 | Fuji Electric Co Ltd | 膜厚評価方法 |
| JP2016102750A (ja) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | 株式会社アドバンテスト | 測定装置 |
-
1992
- 1992-12-14 JP JP33288592A patent/JPH06180225A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997001117A1 (fr) * | 1995-06-23 | 1997-01-09 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Plaque reflechissante |
| JP2012042213A (ja) * | 2010-08-12 | 2012-03-01 | Fuji Electric Co Ltd | 膜厚評価方法 |
| JP2016102750A (ja) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | 株式会社アドバンテスト | 測定装置 |
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