JPH08178934A

JPH08178934A - 走査型プローブ顕微鏡による元素分析法

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Publication number: JPH08178934A
Application number: JP6325661A
Authority: JP
Inventors: Yuzo Mori; 勇藏森
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 1996-07-12
Anticipated expiration: 2018-06-16
Also published as: JP3416742B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】走査型プローブ顕微鏡の高空間分解能性と、
オージェ電子分光法、又は高エネルギー電子照射により
発生した光子のエネルギー分析法による、元素分析法及
び化学結合状態分析法を結び付けて被測定物の表面原子
を観察する走査型プローブ顕微鏡による元素分析法を提
供する。【構成】走査型プローブ顕微鏡としての本来の条件
で、動作中又は動作を一時中止して、探針１４と被測定
物１３間に、該被測定物から光子又はオージェ電子が放
出されるような交流又は直流の超短パルス高電圧を単発
又は繰り返し印加しながら又は印加した後、探針１４と
被測定物１３を相対移動させて探針で被測定物の表面を
走査して、被測定物表面の原子オーダー像を得るととも
に、被測定物の表面外に放出された光子又はオージェ電
子のエネルギー及び光子数又は電子数を分析する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、走査型プローブ顕微鏡
を発展させるものであり、走査型プローブ顕微鏡による
元素分析法に係わり、更に詳しくはシリコンウエファ、
ガリウム砒素ウエファ、及びＵＬＳＩにおける原子オー
ダーの表面元素分布、及び不純物元素分布の同定等を可
能とし、半導体産業の発展に貢献するものである。また
原子操作によるアトムクラフトの実現に貢献し、高温超
伝導体のメカニズム解明と実用化に寄与するための表面
原子構造解析に役立つ上に、更に生命科学におけるＤＮ
Ａ等の元素分析・化学結合状態分析に役立ち、ＤＮＡの
切断・結合、新ＤＮＡの合成等のＤＮＡ組み換えの道に
も繋がり、生物工学産業の発展に貢献するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の元素分析、化学結合状態分析技術
の中で最も微小面積・極表面層分析が可能なものは走査
型オージェ電子分光法であるが、最新の技術でも直径数
１０ｎｍ、深さ数ｎｍの測定領域となっており、表面原
子一個一個を測定することはできない。一方、走査型ト
ンネル顕微鏡や走査型原子間力顕微鏡では原子オーダー
の空間分解能があるが、その計測結果の解釈は必ずしも
容易ではなく、全ての場合に原子核座標の決定を行える
とは限らない。まして表面原子一個ごとの元素分析や化
学結合状態分析をするのは現在の技術では不可能であ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明が前述の状況に
鑑み、解決しようとするところは、従来の技術では不可
能であった表面原子一個ごとの、原子核の三次元座標の
決定、並びに元素分析、更には化学結合状態分析を可能
とするところにある。そのために、本発明では、走査型
プローブ顕微鏡の高空間分解能性とオージェ電子分光法
の元素分析及び化学結合状態分析能力を結び付け、表面
原子一個ごとの、原子核の三次元座標の決定、並びに元
素分析、更には化学結合状態分析を可能とする、走査型
プローブ顕微鏡による元素分析法を提供するものであ
る。また高エネルギー電子照射により発生した光子のエ
ネルギー分析とも結び付けて表面原子一個ごとの、原子
核の三次元座標の決定、並びに元素分析、及び化学結合
状態分析を可能とする走査型プローブ顕微鏡による元素
分析法を併せて提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題解
決のために、交流又は直流の超短パルス高電圧を、探針
と被測定物間に印加することにより、走査型プローブ顕
微鏡の高空間分解能性とオージェ電子分光法の元素分析
及び化学結合状態分析能力を結び付け、表面原子一個ご
との、原子核の三次元座標の決定、並びに元素分析、更
には化学結合状態分析を可能とし、また高エネルギー電
子照射により発生した光子のエネルギー分析とも結び付
けて表面原子一個ごとの、原子核の三次元座標の決定、
並びに元素分析、更に化学結合状態分析を可能とする走
査型プローブ顕微鏡による元素分析法を構成した。ここ
で、本発明において走査型プローブ顕微鏡とは、いわゆ
る走査型トンネル顕微鏡、及び走査型原子間力顕微鏡等
の走査型トンネル顕微鏡より派生した顕微鏡を意味す
る。

【０００５】つまり、本発明は、探針先端と、被測定物
の間隔を極めて接近させ、原子オーダー像を観察可能な
走査型プローブ顕微鏡としての本来の条件で、動作中又
は動作を一時中止して、探針と被測定物間に、該被測定
物から光子又はオージェ電子が放出されるような交流又
は直流の超短パルス高電圧を単発又は繰り返し印加しな
がら又は印加した後、探針と被測定物を相対移動させて
探針で被測定物の表面を走査して、被測定物表面の原子
オーダー像を得るとともに、被測定物の表面外に放出さ
れた光子又はオージェ電子のエネルギー及び光子数又は
電子数を分析して、被測定物表面原子一個ごとの原子核
の三次元座標の決定、並びに元素分析、更に化学結合状
態分析に関する面分布の測定を行うことにより、元素及
び化合結合情報を含んだ原子像を得ることを特徴とする
走査型プローブ顕微鏡による元素分析法を構成した。

【０００６】また、前記超短パルス高電圧として、探針
先端原子又は被測定物表面原子を電界蒸発や移動させず
且つ被測定物の表面外に光子又はオージェ電子を放出さ
せる程度のパルス幅及び電圧であり、交流の場合にはそ
のパルス内の正弦波の半サイクルの時間幅を、直流の場
合にはパルス幅を１０ｐｓ程度以下で、約３ｋＶ〜数１
０Ｖ程度の高電圧に設定してなることが好ましい。

【０００７】そして、前記被測定物の表面外に放出され
たオージェ電子のうち、探針先端原子直下の被測定物表
面上の点の近くを通り、被測定物表面と小さい角度θを
なす直線よりなる円錐と、被測定物表面とほぼ同一平面
との間を通過するオージェ電子を、エネルギー分析装置
で分析し、あるいは前記被測定物の表面外に放出された
光子のうち、探針先端原子直下の被測定物表面上の点の
近くを通り、被測定物表面と小さい角度θをなす直線よ
りなる円錐と、被測定物表面とほぼ同一平面との間を通
過する光子を、エネルギー分析装置で分析するのであ
る。

【０００８】ここで、前記被測定物表面に対する小さい
角度θが、約２０度以下の角度であることが望ましい。

【０００９】一方、前記被測定物として、走査型プロー
ブ顕微鏡に用いる他の被測定探針を用い、該被測定探針
の先端プローブ原子周囲の表面原子一個ごとの原子核の
三次元座標、並びに元素分析、更に化学結合状態分析を
行い、元素及び化学結合情報を含んだ原子像、及び被測
定探針の先端周囲の立体像を観測することによって、該
被測定探針を評価することも可能である。この場合、前
記被測定探針の表面が前記探針に垂直になるように調節
するために、被測定探針の先端付近を回転中心にしたゴ
ニオメータ、回転ステージ、ＸＹＺステージ及びデータ
ー処理用のコンピュータを用いるのである。

【００１０】

【作用】以上の如き内容からなる本発明の走査型プロー
ブ顕微鏡による元素分析法は、走査型プローブ顕微鏡の
探針と被測定物表面の間に、交流又は直流の超短パルス
高電圧を、単発又は繰り返し印加しながら、もしくは印
加した後、探針と被測定物表面を相対運動させて走査す
る。このとき探針先端の（理想的には）プローブ原子一
個から、又は被測定物表面の理想的には原子一個から、
放射される高エネルギー電子流により、対向する原子の
内殻電子（場合によっては価電子でもよい）が励起され
たときに、高エネルギー電子流に直角に近い方向のみに
放出された、オージェ電子又は光子のエネルギー及び電
子数又は光子数分析を行うことによって、被測定物表面
又は被測定探針表面の原子一個ごとの、原子核の三次元
座標の決定、並びに元素分析、更に化学結合状態分析を
可能とするものである。

【００１１】更に詳しくは、走査型プローブ顕微鏡の探
針先端と、被測定物表面の間隔を極めて接近させ、従来
の走査型プローブ顕微鏡としての原子オーダー像の観察
可能な条件での、本来の動作中又は動作を一時中止し
て、被測定物表面と探針の間に、交流又は直流の超短パ
ルス高電圧を単発又は繰り返し印加しながら、又は印加
した後、探針と被測定物表面を相対運動させて、走査型
プローブ顕微鏡としての前述の本来の動作を再開させる
等して走査する。このとき探針（又は被測定物表面）よ
り放射される高エネルギー電子は、ある確率で被測定物
表面（又は探針）の原子（理想的には一個一個の原子）
の例えばＡという軌道の内殻電子（場合によっては価電
子でもよい）を励起する。すると励起したこの原子の、
Ａという軌道よりエネルギー準位の高い、他の例えばＢ
という軌道の電子がＡという軌道に落ち込む。このと
き、光子を発生する場合と、オージェ効果により、Ａと
いう軌道よりエネルギー準位の高い、例えばＣという軌
道にある電子が放出される（本発明ではこの電子をオー
ジェ電子と呼ぶ）場合がある。この表面外に放出された
オージェ電子のエネルギー及び電子数の分析を行って、
被測定物表面原子一個ごとの、原子核の三次元座標の決
定、並びに元素分析、更に化学結合状態分析に関する面
分布の測定を行うことにより、元素及び化合結合情報を
含んだ原子像を観測できる（又は探針の場合は先端のプ
ローブとなる一原子の元素及び化学結合情報を観測でき
る）と同時に、従来の走査型プローブ顕微鏡による原子
オーダー像の観察もできるのである。

【００１２】また、前記光子のエネルギー及び光子数の
分析を行って、被測定物表面原子一個ごとの原子核の三
次元座標の決定、並びに元素分析、更に化合結合状態分
析に関する面分布の測定を行い、元素及び化学結合情報
を含んだ原子像を観測できるのである。

【００１３】ここで、前記超短パルス高電圧として、交
流の場合にはそのパルス内の正弦波の半サイクルの時間
幅を、直流の場合にはパルス幅を１０ｐｓ程度以下で、
約３ｋＶ〜数１０Ｖ程度の高電圧に設定すると、探針先
端原子又は被測定物表面原子を電界蒸発や移動させず且
つ被測定物の表面外に光子又はオージェ電子を放出させ
ることが可能となるのである。

【００１４】そして、前記探針先端原子直下の被測定物
表面上の点の近くを通り、被測定物表面と小さい角度
θ、好ましくは約２０度以下の角度をなす直線よりなる
円錐と、被測定物表面とほぼ同一平面との間の角度範囲
内では、表面原子より下層の原子から発生したオージェ
電子及び光子が固体内部で吸収されることを利用し、こ
の角度範囲内を通過するオージェ電子又は光子をエネル
ギー分析装置で分析することによって真に表面原子のみ
の情報を得るのである。

【００１５】一方、前記被測定物として、走査型プロー
ブ顕微鏡に用いる他の被測定探針を用いて、前記同様の
方法によって、該被測定探針の先端プローブ原子周囲の
表面原子一個ごとの原子核の三次元座標、並びに元素分
析、更に化学結合状態分析を行い、元素及び化学結合情
報を含んだ原子像、及び被測定探針の先端周囲の立体像
を観測し、該被測定探針の先端のプローブとなる一原子
の元素及び化学結合情報を観測してそれを評価すること
ができる。

【００１６】

【実施例】本発明は、従来の走査型プローブ顕微鏡の原
子オーダー像を観察すると同時に、走査型プローブ顕微
鏡の高空間分解能性と、オージェ電子分光法、又は高エ
ネルギー電子照射により発生した光子のエネルギー分析
法による、元素分析法及び化学結合状態分析法を結び付
けて、表面原子一個ごとの、原子核の三次元座標の決
定、並びに元素分析、更に化学結合状態分析を行い、元
素及び化学結合情報を含んだ原子像を観測できる走査型
プローブ顕微鏡による元素分析法である。

【００１７】次に添付図面に示した実施例に基づき更に
本発明の詳細を説明する。図１は、原子に高エネルギー
電子を照射したときに光子を発生する原理を図解的に示
したもので、図中１は原子核、２は内殻電子（場合によ
っては価電子でもよい）の軌道Ａ、３は軌道Ａよりエネ
ルギー準位の高い軌道Ｂ、４は軌道Ａよりエネルギー準
位の高い軌道Ｃ、５は外部より照射した高エネルギー電
子、６は励起された軌道Ａの電子、７は軌道Ｂより軌道
Ａに落ち込んだ電子、８は軌道Ｃの電子、９は軌道Ｂよ
り軌道Ａに電子が落ち込むときに発生する光子である。
図２は、原子に高エネルギー電子を照射したときにオー
ジェ電子が発生する原理を図解的に示したもので、図中
１０は軌道Ｂより軌道Ａに電子が落ち込むときに軌道Ｃ
より放出されるオージェ電子である。

【００１８】図３は、本発明の原理を示す図であり、走
査型プローブ顕微鏡の探針先端プローブ原子１１と、そ
の直下の被測定物表面原子１２の間隔ｄを極めて狭く
（理想的には１ｎｍ前後）し、走査型プローブ顕微鏡と
しての本来の動作中又は動作を一時中止し、被測定物表
面１３（場合によっては７７Ｋ〜４．２Ｋ程度まで冷却
する）と、平均先端曲率半径Ｒが数１０Åから数Åとい
う、先端一原子をプローブ原子とする極めて鋭く細い円
錐状の探針１４（場合によっては７７Ｋ〜４．２Ｋ程度
まで冷却する）の間に交流又は直流の超短パルス高電圧
を単発又は繰り返し印加しながら、又は印加した後、探
針と被測定物表面を相対運動させて走査する。ここで、
前記超短パルス高電圧のパルス幅及び電圧は、以下の点
を考慮して決定される。即ち、トンネル電流だけを流
し、探針先端プローブ原子及び表面原子を電界蒸発等さ
せないために、交流の場合そのパルス内の正弦波の半サ
イクルの時間幅ｗを１０ｐｓ程度以下、直流の場合には
パルス幅１０ｐｓ程度以下のできるだけ短いものとし、
内殻電子又は場合によっては価電子を励起させてオージ
ェ電子又は光子を放出させるために３ｋＶ前後から数１
０Ｖ程度の高電圧を印加するのであり、理想的には表面
原子一個又はプローブ原子一個に高エネルギー電子を照
射するのである。

【００１９】このとき探針１４（又は被測定物表面原
子）より放射される高エネルギー電子は、被測定物表面
１３（又は探針先端）の原子一個程度にしか拡がらず
（表面第三層以下の深い部分は除く）、理想的には探針
先端プローブ原子直下の一個の表面原子１２（又は被測
定物表面原子直上の一個の探針先端原子１１）の例えば
Ａという軌道２の内殻電子（場合によっては価電子でも
よい）を励起する。すると励起したこの原子の、Ａとい
う軌道よりエネルギー準位の高い、他の例えばＢという
軌道３の電子がＡという軌道に落ち込む。このとき光子
９を発生する場合と、オージェ効果によりＡという軌道
よりエネルギー準位の高い、他の例えばＣという軌道４
にある電子が放出される場合がある。この発生した光子
９又はオージェ電子１０のうち、探針直下の被測定物表
面上の点１５の近くを通り、被測定物表面１３と小さい
角度θ（約２０度以下）をなす直線よりなる円錐１６
と、図４に示す被測定物表面１３とほぼ同一平面１７と
の間を通過して、表面外に放出されたもの（この条件は
表面原子より下層の原子から発生した光子及びオージェ
電子を固体内部で吸収させて取り除き、表面第一原子層
から第二原子層程度までの情報のみを得るとともに深さ
方向の原子核座標を推定するためのものである）のエネ
ルギー分析をして、即ちトンネル電流もしくは原子間力
等のみの情報以外に、このエネルギー分析の三次元座標
情報を勘案して、表面原子一個ごとの、原子核の三次元
座標の決定、並びに元素分析、更に化学結合状態分析を
行うものである。

【００２０】なお、探針１４の電位を零とし、被測定物
表面１３に負の直流超短パルス高電圧を前記と同様に加
えると、理想的には、被測定物表面の表面原子一個より
放射される高エネルギー電子が、探針先端のプローブ原
子一個に照射される。したがって、理想的にはプローブ
原子一個から光子又はオージェ電子が放出され、前記の
小さい角度θ中を通過する光子又はオージェ電子のエネ
ルギー分析をして、プローブ原子一個の元素分析、更に
化学結合状態分析を行える。

【００２１】図４は、本発明における探針１４、被測定
物表面１３、とエネルギー分析装置１８との配置関係を
示したもので、エネルギー分析装置１８は角度θ内方向
に放出された光子９又はオージェ電子１０のエネルギー
分析を行えるものとし、感度を上げるために探針を中心
にして多数個放射状に配置してもよい。尚、図中１３ａ
及び１４ａは冷却装置をそれぞれ示している。

【００２２】図５は、走査型プローブ顕微鏡による元素
分析法の別な動作条件として、プローブとしての探針１
４に対向させる被測定物表面１３のかわりに、もう一つ
別な被測定探針１９を被測定物とする場合、即ち探針１
４で被測定探針１９を測定し、更に、探針１４と被測定
探針１９の間に前記と同様に交流又は直流の超短パルス
高電圧を加え、前記の小さい角度θ中を通過する光子９
又はオージェ電子１０のエネルギー分析を行って、被測
定探針１９の、表面原子一個ごとの、原子核の三次元座
標の決定、並びに元素分析、更に化学結合状態分析を行
う方法の概略を示している。つまり、被測定探針１９を
ＸＹステージ２０の上に取り付けた２軸ゴニオメータ２
１にほぼ垂直に取り付け、このＸＹステージ２０と２軸
ゴニオメータ２１を微調整することにより、ほぼ円錐状
の被測定探針１９の中心線と回転ステージ２２の回転中
心線を一致させる。次にＸＹＺステージ２３を微調整し
て、被測定探針１９の先端プローブ原子の位置を２軸ゴ
ニオメータ２４の回転中心に一致させる。その後、被測
定探針１９の先端プローブ原子に探針１４をＸＹＺピエ
ゾスキャナ２５とそのＸＹステージ２６により近づける
（このとき、被測定探針１９の表面が探針１４の中心軸
に常にほぼ垂直となるように、２軸ゴニオメータ２４と
回転ステージ２２を微調整する）。そして、従来の走査
型プローブ顕微鏡の動作モードで、被測定探針１９の先
端プローブ原子周辺の原子配列及び数１００ｎｍ領域の
被測定探針１９の立体像を、回転ステージ２２、ＸＹＺ
ステージ２３、２軸ゴニオメータ２４、ＸＹＺピエゾス
キャナ２５、ＸＹＺステージ２６等の位置情報をもとに
コンピュータ処理して画像化するとともに、光子又はオ
ージェ電子のエネルギー分析装置１８を用いた走査型プ
ローブ顕微鏡による元素分析法で、被測定探針１９にお
ける先端プローブ原子周辺の、表面原子一個ごとの、原
子核の三次元座標の決定、並びに元素分析、更に化学結
合状態分析を行い、コンピュータ処理して画像化する。
更に、先端プローブ原子周辺数１００ｎｍ領域の被測定
探針１９の原子核の三次元座標並びに元素分析情報を含
んだ立体像をコンピュータ処理して画像化する。この
際、前記探針１４は冷却装置１４ａで、被測定探針１９
は冷却装置１９ａでそれぞれ冷却しながら観察すること
も可能である。

【００２３】図６(a) は、探針１４と被測定物表面１３
（又は被測定探針１９）の間にかける直流の超短パルス
高電圧２７の波形を示し、ｔ₁はパルス時間幅（１０ｐ
ｓ程度以下が好ましい）、Ｔは繰り返し時間間隔であ
る。直流の超短パルス高電圧２７の場合、電圧極性は正
負どちらでもよい。図６(b) は、同じく探針１４と被測
定物表面１３（又は被測定探針１９）の間にかける交流
の超短パルス高電圧２８の波形を示し、交流の超短パル
ス高電圧２８の場合も極性は正負どちらでもよく、一つ
の交流の超短パルス内の正弦波（半サイクルの時間ｗは
１０ｐｓ程度以下が好ましい）の数は一個以上あればよ
く、交流の超短パルスの時間幅ｔ₂は約１００ｎｓ程度
以下と短いほどよい。デューティーｔ／ＴはＳ／Ｎ比が
必要最小限になるように、できるだけ小さくする。

【００２４】

【発明の効果】これまでの元素分析・化学結合状態分析
技術の中で最も微小面積・極表面層分析が可能なものは
走査型オージェ電子分光法であるが、最新の技術でも直
径数１０ｎｍ、深さ数ｎｍの測定領域となっており、表
面原子一個一個を測定することはできない。一方、走査
型トンネル顕微鏡や走査型原子間力顕微鏡では原子オー
ダーの空間分解能があるが、その計測結果の解釈は必ず
しも容易ではなく、全ての場合に原子核座標の決定を行
えるとは限らない。まして表面原子一個ごとの元素分析
や化学結合状態分析をするのは現在の技術では不可能で
ある。本発明によって、従来の技術では不可能であった
表面原子一個ごとの、原子核の三次元座標の決定、並び
に元素分析、更には化学結合状態分析が可能となる。つ
まり、本発明では、走査型プローブ顕微鏡の高空間分解
能性とオージェ電子分光法の元素分析及び化学結合状態
分析能力を結び付け、高エネルギー電子照射により発生
したオージェ電子のエネルギー分析結果を勘案すること
により、表面原子一個ごとの、原子核の三次元座標の決
定、並びに元素分析、更には化学結合状態分析が可能と
なったのである。また、高エネルギー電子照射により発
生した光子のエネルギー分析と結び付ける場合にも、表
面原子一個ごとの、原子核の三次元座標の決定、並びに
元素分析、及び化学結合状態分析が可能となったのであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】高エネルギー電子照射によって固体表面から光
子が放出される原理を示す説明図である。

【図２】高エネルギー電子照射によって固体表面からオ
ージェ電子が放出される原理を示す説明図である。

【図３】本発明の原理を示す説明図である。

【図４】探針と被測定物表面及びエネルギー分析装置と
の配置関係を示した説明図である。

【図５】本発明によって被測定探針の先端プローブ原子
を観察する装置の概略斜視図である。

【図６】探針と被測定物間に印加する超短パルス高電圧
の波形を示し、(a) は直流、(b) は交流である。

【符号の説明】

１原子核２内殻電子（場合によっては価電子でもよい）の軌道
Ａ３電子の軌道Ｂ４電子の軌道Ｃ５入射高エネルギー電子６励起された電子７電子の軌道Ｂより電子の軌道Ａに落ち込んだ電子８電子の軌道Ｃにある電子９光子１０オージェ電子１１探針先端プローブ原子１２被測定物表面原子１３被測定物表面１４探針１５探針直下の被測定物表面上の近くの点１６探針直下の被測定物表面上の近くの点１５を通
り、被測定物表面と小さい角度θをなす直線よりなる円
錐１７被測定物表面とほぼ同一の平面１８光子又はオージェ電子のエネルギー分析装置１９被測定探針２０ＸＹステージ２１２軸ゴニオメータ２２回転ステージ２３ＸＹＺステージ２４２軸ゴニオメータ２５ＸＹＺピエゾスキャナ２６ＸＹＺステージ２７直流超短パルス高電圧２８交流超短パルス高電圧

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】探針先端と、被測定物の間隔を極めて接
近させ、原子オーダー像を観察可能な走査型プローブ顕
微鏡としての本来の条件で、動作中又は動作を一時中止
して、探針と被測定物間に、該被測定物から光子又はオ
ージェ電子が放出されるような交流又は直流の超短パル
ス高電圧を単発又は繰り返し印加しながら又は印加した
後、探針と被測定物を相対移動させて探針で被測定物の
表面を走査して、被測定物表面の原子オーダー像を得る
とともに、被測定物の表面外に放出された光子又はオー
ジェ電子のエネルギー及び光子数又は電子数を分析し
て、被測定物表面原子一個ごとの原子核の三次元座標の
決定、並びに元素分析、更に化学結合状態分析に関する
面分布の測定を行うことにより、元素及び化合結合情報
を含んだ原子像を得ることを特徴とする走査型プローブ
顕微鏡による元素分析法。
【請求項２】前記超短パルス高電圧として、探針先端
原子又は被測定物表面原子を電界蒸発や移動させず且つ
被測定物の表面外に光子又はオージェ電子を放出させる
程度のパルス幅及び電圧であり、交流の場合にはそのパ
ルス内の正弦波の半サイクルの時間幅を、直流の場合に
はパルス幅を１０ｐｓ程度以下で、約３ｋＶ〜数１０Ｖ
程度の高電圧に設定してなる請求項１記載の走査型プロ
ーブ顕微鏡による元素分析法。
【請求項３】前記被測定物の表面外に放出されたオー
ジェ電子のうち、探針先端原子直下の被測定物表面上の
点の近くを通り、被測定物表面と小さい角度θをなす直
線よりなる円錐と、被測定物表面とほぼ同一平面との間
を通過するオージェ電子を、エネルギー分析装置で分析
してなる請求項１又は２記載の走査型プローブ顕微鏡に
よる元素分析法。
【請求項４】前記被測定物の表面外に放出された光子
のうち、探針先端原子直下の被測定物表面上の点の近く
を通り、被測定物表面と小さい角度θをなす直線よりな
る円錐と、被測定物表面とほぼ同一平面との間を通過す
る光子を、エネルギー分析装置で分析してなる請求項１
又は２記載の走査型プローブ顕微鏡による元素分析法。
【請求項５】前記被測定物表面に対する小さい角度θ
が、約２０度以下の角度である請求項３又は４記載の走
査型プローブ顕微鏡による元素分析法。
【請求項６】前記被測定物として、走査型プローブ顕
微鏡に用いる他の被測定探針を用い、該被測定探針の先
端プローブ原子周囲の表面原子一個ごとの原子核の三次
元座標、並びに元素分析、更に化学結合状態分析を行
い、元素及び化学結合情報を含んだ原子像、及び被測定
探針の先端周囲の立体像を観測し、該被測定探針を評価
してなる請求項１〜５何れかに記載の走査型プローブ顕
微鏡による元素分析法。
【請求項７】前記被測定探針の表面が前記探針に垂直
になるように調節するために、被測定探針の先端付近を
回転中心にしたゴニオメータ、回転ステージ、ＸＹＺス
テージ及びデーター処理用のコンピュータを用いてなる
請求項６記載の走査型プローブ顕微鏡による元素分析
法。