JPH08292196A - 走査型プローブ顕微鏡及びそれによる像測定方法 - Google Patents
走査型プローブ顕微鏡及びそれによる像測定方法Info
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- JPH08292196A JPH08292196A JP12312695A JP12312695A JPH08292196A JP H08292196 A JPH08292196 A JP H08292196A JP 12312695 A JP12312695 A JP 12312695A JP 12312695 A JP12312695 A JP 12312695A JP H08292196 A JPH08292196 A JP H08292196A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、高速かつ安全に像測定のできる走査
型プローブ顕微鏡及びそれによる像測定方法を提供する
ことを目的とするものである。 【構成】本発明は上記目的を達成するために、探針を試
料表面に接近させ走査し、前記探針と前記試料表面の間
に生じる物理量を利用して前記試料表面の形状を測定す
る走査型プローブ顕微鏡を、少なくとも前記探針の位置
情報を記録する測定値格納部と、前記探針の試料表面の
面方向における同一Ｘ方向ラインの往路と復路の走査に
より得られる情報を比較しその差をなくす処理を行うデ
ータ処理部と、前記データ処理されたデータに基づいて
探針の移動を行う帰還回路で構成し、従来の測定手段よ
りも高速かつ安全に測定できるようにしたものである。
型プローブ顕微鏡及びそれによる像測定方法を提供する
ことを目的とするものである。 【構成】本発明は上記目的を達成するために、探針を試
料表面に接近させ走査し、前記探針と前記試料表面の間
に生じる物理量を利用して前記試料表面の形状を測定す
る走査型プローブ顕微鏡を、少なくとも前記探針の位置
情報を記録する測定値格納部と、前記探針の試料表面の
面方向における同一Ｘ方向ラインの往路と復路の走査に
より得られる情報を比較しその差をなくす処理を行うデ
ータ処理部と、前記データ処理されたデータに基づいて
探針の移動を行う帰還回路で構成し、従来の測定手段よ
りも高速かつ安全に測定できるようにしたものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は探針を試料表面に接近さ
せ走査し、前記探針と前記試料表面の間に生じる物理量
を利用して前記試料表面の形状を測定する走査型プロー
ブ顕微鏡及びそれによる像測定方法に関するものであ
る。
せ走査し、前記探針と前記試料表面の間に生じる物理量
を利用して前記試料表面の形状を測定する走査型プロー
ブ顕微鏡及びそれによる像測定方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】原子的スケールの空間分解能を持つ表面
顕微鏡の一つとして走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）、
或いは、走査型原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）等の走査型プ
ローブ顕微鏡が実用化されており、これはその探針が試
料表面に原子レベルでアクセスできることから、局所領
域に情報を書き込む、情報処理装置等にも応用されてい
る。以下、このような走査型プローブ顕微鏡の１例とし
て走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）について説明する。
ＳＴＭでは探針の軸方向（Ｚ方向）と試料表面（Ｘ―Ｙ
面）とは垂直になるように配置され、探針はＸＹＺ方向
に変位する圧電素子に固定される。探針はＰｔ−Ｉｒや
Ｗの様な導電性の物質で構成され、試料との間に電圧を
印加し、探針を試料に対して１［ｎｍ］程度に接近させ
たときに探針と試料間に流れるトンネル電流を測定す
る。この時トンネル電流があらかじめ設定された一定値
になるように探針の位置（Ｚ）を制御し、この変位量か
ら試料表面のその位置座標における凹凸情報を得る。そ
して探針を試料表面の所定領域をＸＹ方向に走査するこ
とにより、当該領域の形状像を得る。測定データはＸ，
Ｙ，Ｚの各座標で決定され、Ｚ座標に対する輝度変調像
や色調変調像として表示される。この画像により試料表
面における微細形状を解析することができる。その測定
時における探針の走査について説明すると、測定試料面
上（Ｘ，Ｙ）で予め設定された間隔の測定箇所に順次探
針を移動しながら、各測定箇所で所定のトンネル電流等
の物理量が測定される位置（Ｚ）へ探針を移動してその
変位量を記録する。そのＸ−Ｙ面内の移動手順は図１に
示すように、まず探針はＸ＋方向に所定間隔で移動し各
位置で探針の位置（Ｚ）を測定する。所定の個数記録が
終わると探針はＸ−方向に同一ライン上を戻る。そして
所定間隔でＹ方向に移動してから再びＸ＋方向への測定
が開始される。
顕微鏡の一つとして走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）、
或いは、走査型原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）等の走査型プ
ローブ顕微鏡が実用化されており、これはその探針が試
料表面に原子レベルでアクセスできることから、局所領
域に情報を書き込む、情報処理装置等にも応用されてい
る。以下、このような走査型プローブ顕微鏡の１例とし
て走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）について説明する。
ＳＴＭでは探針の軸方向（Ｚ方向）と試料表面（Ｘ―Ｙ
面）とは垂直になるように配置され、探針はＸＹＺ方向
に変位する圧電素子に固定される。探針はＰｔ−Ｉｒや
Ｗの様な導電性の物質で構成され、試料との間に電圧を
印加し、探針を試料に対して１［ｎｍ］程度に接近させ
たときに探針と試料間に流れるトンネル電流を測定す
る。この時トンネル電流があらかじめ設定された一定値
になるように探針の位置（Ｚ）を制御し、この変位量か
ら試料表面のその位置座標における凹凸情報を得る。そ
して探針を試料表面の所定領域をＸＹ方向に走査するこ
とにより、当該領域の形状像を得る。測定データはＸ，
Ｙ，Ｚの各座標で決定され、Ｚ座標に対する輝度変調像
や色調変調像として表示される。この画像により試料表
面における微細形状を解析することができる。その測定
時における探針の走査について説明すると、測定試料面
上（Ｘ，Ｙ）で予め設定された間隔の測定箇所に順次探
針を移動しながら、各測定箇所で所定のトンネル電流等
の物理量が測定される位置（Ｚ）へ探針を移動してその
変位量を記録する。そのＸ−Ｙ面内の移動手順は図１に
示すように、まず探針はＸ＋方向に所定間隔で移動し各
位置で探針の位置（Ｚ）を測定する。所定の個数記録が
終わると探針はＸ−方向に同一ライン上を戻る。そして
所定間隔でＹ方向に移動してから再びＸ＋方向への測定
が開始される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな、従来のものにおいては、各測定点の情報（Ｘ，
Ｙ，Ｚ）はＸ＋方向の走査時に得られた情報であり、Ｘ
−方向の探針の移動における時間と情報が活かされるも
のではなかった。さらにＺ軸方向の位置制御では測定位
置（Ｘ，Ｙ）に移動後、設定されたトンネル電流等の物
理量が測定できる位置へＺ方向に探針が変位する。従っ
て測定試料表面の凹凸が激しい場合、探針と試料が接触
して破損するおそれもある。また前もって走査領域の凹
凸状態を測定し、その測定データに基づいて測定対象領
域の予想データを作成し、走査の際に利用する方法も提
案されているが（特開平６−５０７０７号公報）、この
ようなものにおいても、前もって走査領域の凹凸状態を
測定する際の探針と試料の安全性や、予想データに基づ
いて測定対象領域を観察する際の速さを考えると未だ不
十分であった。
うな、従来のものにおいては、各測定点の情報（Ｘ，
Ｙ，Ｚ）はＸ＋方向の走査時に得られた情報であり、Ｘ
−方向の探針の移動における時間と情報が活かされるも
のではなかった。さらにＺ軸方向の位置制御では測定位
置（Ｘ，Ｙ）に移動後、設定されたトンネル電流等の物
理量が測定できる位置へＺ方向に探針が変位する。従っ
て測定試料表面の凹凸が激しい場合、探針と試料が接触
して破損するおそれもある。また前もって走査領域の凹
凸状態を測定し、その測定データに基づいて測定対象領
域の予想データを作成し、走査の際に利用する方法も提
案されているが（特開平６−５０７０７号公報）、この
ようなものにおいても、前もって走査領域の凹凸状態を
測定する際の探針と試料の安全性や、予想データに基づ
いて測定対象領域を観察する際の速さを考えると未だ不
十分であった。
【０００４】そこで、本発明は、上記従来の問題を解決
し、高速かつ安全に像測定のできる走査型プローブ顕微
鏡及びそれによる像測定方法を提供することを目的とす
るものである。
し、高速かつ安全に像測定のできる走査型プローブ顕微
鏡及びそれによる像測定方法を提供することを目的とす
るものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、探針を試料表面に接近させ走査し、前記
探針と前記試料表面の間に生じる物理量を利用して前記
試料表面の形状を測定する走査型プローブ顕微鏡を、少
なくとも前記探針の位置情報を記録する測定値格納部
と、前記探針の試料表面の面方向における同一Ｘ方向ラ
インの往路と復路の走査により得られる情報を比較しそ
の差の補正処理を行うデータ処理部と、前記データ処理
されたデータに基づいて探針の移動を行う帰還回路で構
成し、従来の測定手段よりも高速かつ安全に測定できる
ようにしたものである。また、本発明の走査型プローブ
顕微鏡は、前記測定値格納部の記録データとデータ処理
部の処理データとに基づいて、前記Ｘ方向ラインにおけ
る次の往路方向の探針の予測走査データを算出し、この
データを格納するように構成することができ、さらに、
既に走査された領域と同一の走査領域を走査した際に、
前記既に走査された領域の記録データと今回の走査によ
る測定データとの間に差が存在する場合、その差分を修
正するように構成することができる。そして、走査型プ
ローブ顕微鏡の像測定方法としては、探針を試料表面に
接近させ走査し，複数の測定箇所で前記探針と前記試料
表面の間に生じる物理量を利用して前記試料表面の形状
を測定する走査型プローブ顕微鏡の像測定方法におい
て、前記探針の試料表面の面方向における同一Ｘ方向ラ
インの走査の往路と復路の情報からそれらが一致する演
算を算出し、前記探針の試料表面の面方向におけるＹ方
向に１ラインづつ往路と復路を交互に測定するように構
成することができる。また、この往路と復路の情報に基
づいて探針の次の往路の走査位置を予測し、探針をその
予測位置に移動させた後測定するようにし、既に走査さ
れた領域と同一の走査領域を走査する際には、その走査
領域の測定データ通りに探針を走査し、既に走査された
領域の記録データと今回の走査による測定データとの差
を測定し、その差分を修正するように構成することもで
きる。
成するために、探針を試料表面に接近させ走査し、前記
探針と前記試料表面の間に生じる物理量を利用して前記
試料表面の形状を測定する走査型プローブ顕微鏡を、少
なくとも前記探針の位置情報を記録する測定値格納部
と、前記探針の試料表面の面方向における同一Ｘ方向ラ
インの往路と復路の走査により得られる情報を比較しそ
の差の補正処理を行うデータ処理部と、前記データ処理
されたデータに基づいて探針の移動を行う帰還回路で構
成し、従来の測定手段よりも高速かつ安全に測定できる
ようにしたものである。また、本発明の走査型プローブ
顕微鏡は、前記測定値格納部の記録データとデータ処理
部の処理データとに基づいて、前記Ｘ方向ラインにおけ
る次の往路方向の探針の予測走査データを算出し、この
データを格納するように構成することができ、さらに、
既に走査された領域と同一の走査領域を走査した際に、
前記既に走査された領域の記録データと今回の走査によ
る測定データとの間に差が存在する場合、その差分を修
正するように構成することができる。そして、走査型プ
ローブ顕微鏡の像測定方法としては、探針を試料表面に
接近させ走査し，複数の測定箇所で前記探針と前記試料
表面の間に生じる物理量を利用して前記試料表面の形状
を測定する走査型プローブ顕微鏡の像測定方法におい
て、前記探針の試料表面の面方向における同一Ｘ方向ラ
インの走査の往路と復路の情報からそれらが一致する演
算を算出し、前記探針の試料表面の面方向におけるＹ方
向に１ラインづつ往路と復路を交互に測定するように構
成することができる。また、この往路と復路の情報に基
づいて探針の次の往路の走査位置を予測し、探針をその
予測位置に移動させた後測定するようにし、既に走査さ
れた領域と同一の走査領域を走査する際には、その走査
領域の測定データ通りに探針を走査し、既に走査された
領域の記録データと今回の走査による測定データとの差
を測定し、その差分を修正するように構成することもで
きる。
【０００６】
【作用】本発明は、上記したように同一Ｘ方向ラインの
復路（Ｘ＋）方向および往路（Ｘ−）方向の走査をＹ方
向に１ライン毎に交互に使用し、前記探針のＸ＋方向走
査による像とＸ−方向走査による像を比較して、その差
をなくす補正をし測定するようにしたものであるから、
従来のようなＸ−方向の走査が情報の測定に活用されて
いないものに比して、高速な測定ができる。また、ある
ラインのＸ＋方向の走査データと、Ｙ方向に設定値分移
動した後のＸ−方向の走査データを補正したものから、
次のＸ＋方向の走査データを予測する。そして、設定さ
れた各測定位置での探針の制御には、予測された位置に
探針を移動後、Ｚ方向の微修正を行うようにすることに
より、安全に像が得られる。さらに同一領域の測定デー
タが存在する場合には、そのデータを予想データとして
走査し、測定物理量の設定値からのずれを測定すること
により像を補正し、これにより従来の測定方法よりはる
かに速くかつ探針と試料の衝突を防いで安全に像を得る
ことができる。
復路（Ｘ＋）方向および往路（Ｘ−）方向の走査をＹ方
向に１ライン毎に交互に使用し、前記探針のＸ＋方向走
査による像とＸ−方向走査による像を比較して、その差
をなくす補正をし測定するようにしたものであるから、
従来のようなＸ−方向の走査が情報の測定に活用されて
いないものに比して、高速な測定ができる。また、ある
ラインのＸ＋方向の走査データと、Ｙ方向に設定値分移
動した後のＸ−方向の走査データを補正したものから、
次のＸ＋方向の走査データを予測する。そして、設定さ
れた各測定位置での探針の制御には、予測された位置に
探針を移動後、Ｚ方向の微修正を行うようにすることに
より、安全に像が得られる。さらに同一領域の測定デー
タが存在する場合には、そのデータを予想データとして
走査し、測定物理量の設定値からのずれを測定すること
により像を補正し、これにより従来の測定方法よりはる
かに速くかつ探針と試料の衝突を防いで安全に像を得る
ことができる。
【０００７】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 ［実施例１］本実施例では、走査型プローブ顕微鏡の一
例として走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）を用いて説明
する。図２はＳＴＭの探針および走査機構部とデータの
処理部の構成を示している。１は探針であり先端は先鋭
化していて試料２と対向している。探針１は探針駆動用
圧電素子３に固定されており、圧電素子３はＸ方向、Ｙ
方向、Ｚ方向の移動、走査に使われるアクチュエータか
ら構成されている。探針１と試料２の間には電源４が接
続され、設定した電圧が印加される。この状態で探針１
を試料２へ近づけると、トンネル電流が流れるようにな
り、検出したトンネル電流を電流電圧変換部１０で電圧
に変換する。この電圧値は帰還回路９に入力し、設定値
と等しくなるように帰還回路９から圧電素子３のＺ方向
制御用アクチュエータに電圧が印加され、探針１の高さ
が変化する。通常の形状測定では以上のように探針１の
高さを制御しながら、探針１をＸＹ方向に走査する。Ｘ
Ｙ方向の走査はＸＹ走査制御部５からの電圧印加により
圧電素子３のＸ方向制御用アクチュエータおよびＹ方向
制御用アクチュエータを駆動して行われる。この時のＸ
ＹＺ方向の変位量は測定値格納部６に記録されデータ処
理を施して表示装置１１に表示される。
する。 ［実施例１］本実施例では、走査型プローブ顕微鏡の一
例として走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）を用いて説明
する。図２はＳＴＭの探針および走査機構部とデータの
処理部の構成を示している。１は探針であり先端は先鋭
化していて試料２と対向している。探針１は探針駆動用
圧電素子３に固定されており、圧電素子３はＸ方向、Ｙ
方向、Ｚ方向の移動、走査に使われるアクチュエータか
ら構成されている。探針１と試料２の間には電源４が接
続され、設定した電圧が印加される。この状態で探針１
を試料２へ近づけると、トンネル電流が流れるようにな
り、検出したトンネル電流を電流電圧変換部１０で電圧
に変換する。この電圧値は帰還回路９に入力し、設定値
と等しくなるように帰還回路９から圧電素子３のＺ方向
制御用アクチュエータに電圧が印加され、探針１の高さ
が変化する。通常の形状測定では以上のように探針１の
高さを制御しながら、探針１をＸＹ方向に走査する。Ｘ
Ｙ方向の走査はＸＹ走査制御部５からの電圧印加により
圧電素子３のＸ方向制御用アクチュエータおよびＹ方向
制御用アクチュエータを駆動して行われる。この時のＸ
ＹＺ方向の変位量は測定値格納部６に記録されデータ処
理を施して表示装置１１に表示される。
【０００８】実際の測定ではまずＹ方向制御用アクチュ
エータヘの印加電圧を固定し、Ｘ方向のみのライン走査
を行う。Ｘ＋方向走査の測定データａと同一ラインのＸ
−方向走査の測定データｂはデータ処理部７に送られ
る。データ処理部７では測定データａとｂは各測定点毎
に比較され、ａとｂのデータが一致するような演算ｆｘ
を推定する。演算ｆｘはａ，ｂの各測定点の誤差の和が
最小になるように設定する。このとき探針先端が尖鋭で
かつ対称性がよいほど誤差は小さくなる。次にＸＹ面内
の走査が図３に示した移動経路で行われる。１例として
２００ ×２００pointの測定データを得る方法を示す。
Ｙ方向第１ラインの走査はＸ＋方向に２００pointの測
定点においてＺを測定し，測定値格納部６に記録する。
次いでＹ方向に１ステップ移動し、Ｙ方向第２ラインの
走査はＸ−方向に２００pointの測定点においてＺを測
定する。Ｘ−方向の測定データはデータ処理部７におい
て演算ｆｘにより処理し、測定値格納部６に記録され
る。探針１はＹ方向に１ステップ移動し，以上の操作を
１００回繰り返す。これによりＸ＋方向走査とＸ−方向
走査が交互に合計２００ライン測定される。従来の方法
ではＸ−方向の走査が無駄な時間となっていたが、上記
の様にＸ＋方向およびＸ−方向の走査を１ライン毎に使
用することにより、高速な測定ができるようになった。
エータヘの印加電圧を固定し、Ｘ方向のみのライン走査
を行う。Ｘ＋方向走査の測定データａと同一ラインのＸ
−方向走査の測定データｂはデータ処理部７に送られ
る。データ処理部７では測定データａとｂは各測定点毎
に比較され、ａとｂのデータが一致するような演算ｆｘ
を推定する。演算ｆｘはａ，ｂの各測定点の誤差の和が
最小になるように設定する。このとき探針先端が尖鋭で
かつ対称性がよいほど誤差は小さくなる。次にＸＹ面内
の走査が図３に示した移動経路で行われる。１例として
２００ ×２００pointの測定データを得る方法を示す。
Ｙ方向第１ラインの走査はＸ＋方向に２００pointの測
定点においてＺを測定し，測定値格納部６に記録する。
次いでＹ方向に１ステップ移動し、Ｙ方向第２ラインの
走査はＸ−方向に２００pointの測定点においてＺを測
定する。Ｘ−方向の測定データはデータ処理部７におい
て演算ｆｘにより処理し、測定値格納部６に記録され
る。探針１はＹ方向に１ステップ移動し，以上の操作を
１００回繰り返す。これによりＸ＋方向走査とＸ−方向
走査が交互に合計２００ライン測定される。従来の方法
ではＸ−方向の走査が無駄な時間となっていたが、上記
の様にＸ＋方向およびＸ−方向の走査を１ライン毎に使
用することにより、高速な測定ができるようになった。
【０００９】［実施例２］以下に本発明の実施例２を図
４に基づいて説明する。例として２００ ×２００point
の測定データを得る方法を示す。ＸＹ面内の走査は図５
に示した移動経路で行われる。Ｙ方向２００ラインのデ
ータを測定するにはＸ＋方向の走査２００ラインとＸ−
方向の走査１９９ラインが交互に行われる。まずＸ＋方
向１ラインあたりに２００pointでＺの測定が行われ、
図４の測定値格納部６に記録される（データＡ）。次に
Ｙ方向に１ステップ移動後Ｘ−方向の走査が行われ、測
定値が測定値格納部６に記録される（データＢ）。デー
タＢは実施例１で使用した演算ｆｘで処理してデータ
Ｂ′とする。次にデータＡとデータＢ′から次のＸ＋方
向の走査のデータを予測し、参照値格納部８に入力す
る。Ｙ方向に１ステップ移動後Ｘ＋方向の走査が行われ
る。測定の際の探針の移動方法としてはpoint１の測定
が終わると参照値格納部８にあるpoint２のデータとし
て予想されるＺ値へ探針１が移動し、その後Ｘ方向の移
動を行い、最後に設定されたトンネル電流が流れるよう
にＺ方向の微調整を行う。このようにして得られた２０
０pointのデータは再びデータＡとして使用されると共
に、表示装置に表示される。
４に基づいて説明する。例として２００ ×２００point
の測定データを得る方法を示す。ＸＹ面内の走査は図５
に示した移動経路で行われる。Ｙ方向２００ラインのデ
ータを測定するにはＸ＋方向の走査２００ラインとＸ−
方向の走査１９９ラインが交互に行われる。まずＸ＋方
向１ラインあたりに２００pointでＺの測定が行われ、
図４の測定値格納部６に記録される（データＡ）。次に
Ｙ方向に１ステップ移動後Ｘ−方向の走査が行われ、測
定値が測定値格納部６に記録される（データＢ）。デー
タＢは実施例１で使用した演算ｆｘで処理してデータ
Ｂ′とする。次にデータＡとデータＢ′から次のＸ＋方
向の走査のデータを予測し、参照値格納部８に入力す
る。Ｙ方向に１ステップ移動後Ｘ＋方向の走査が行われ
る。測定の際の探針の移動方法としてはpoint１の測定
が終わると参照値格納部８にあるpoint２のデータとし
て予想されるＺ値へ探針１が移動し、その後Ｘ方向の移
動を行い、最後に設定されたトンネル電流が流れるよう
にＺ方向の微調整を行う。このようにして得られた２０
０pointのデータは再びデータＡとして使用されると共
に、表示装置に表示される。
【００１０】データＡとデータＢ′から次のＸ＋方向の
走査のデータを予測する方法を図６により説明する。Ｘ
＋方向走査の測定値データＡの任意の位置をpoint１，
２，３，４，５、Ｘ−方向走査の測定値データＢ′の位
置をpoint６，７，８，９，１０、予想するＸ＋方向の
位置をpoint１１，１２，１３，１４，１５とする。こ
のうちpoint１３を予測するためには、point１と７，３
と８，５と９から直線近似によりpoint１３を計算す
る。ただしラインの初めの２pointと最後の２pointに関
しては存在する測定データのみを使用して計算する。従
来の方法では無駄に移動していたＸ−方向の走査を活か
すことにより、探針１と試料２が接触することを極力避
け、安全に測定できる様になる。
走査のデータを予測する方法を図６により説明する。Ｘ
＋方向走査の測定値データＡの任意の位置をpoint１，
２，３，４，５、Ｘ−方向走査の測定値データＢ′の位
置をpoint６，７，８，９，１０、予想するＸ＋方向の
位置をpoint１１，１２，１３，１４，１５とする。こ
のうちpoint１３を予測するためには、point１と７，３
と８，５と９から直線近似によりpoint１３を計算す
る。ただしラインの初めの２pointと最後の２pointに関
しては存在する測定データのみを使用して計算する。従
来の方法では無駄に移動していたＸ−方向の走査を活か
すことにより、探針１と試料２が接触することを極力避
け、安全に測定できる様になる。
【００１１】［実施例３］以下に本発明の実施例３につ
いて説明する。本実施例は、一度測定した領域と同じ領
域を再び走査する場合の測定方法であり、これを図７を
使用して次に述べる。まず１画像分のデータ（Ａ）を参
照値格納部８に記録する。そのデータ（Ａ）の記録と全
く同じように探針１が移動するようにＸ，Ｙ，Ｚ方向制
御用圧電素子に電圧を印加する。ＸＹ面内の走査方法は
従来どうり（図１）でよい。データ（Ａ）が測定試料と
全く同一の場合（図８）、トンネル電流は設定値からず
れることはない。また探針１は試料２に接触することは
ありえず、安全かつ高速に測定することができる。デー
タ（Ａ′）と測定試料に違いが存在する場合（図９）、
その位置ではトンネル電流値と設定値に差が生じる。こ
の場合はＸ＋方向の走査時に上記方法に因るトンネル電
流値と設定値の差を測定し、Ｘ−方向走査時に差分から
Ｚの値の修正値を計算してデータ（Ａ′）を修正し表示
する。
いて説明する。本実施例は、一度測定した領域と同じ領
域を再び走査する場合の測定方法であり、これを図７を
使用して次に述べる。まず１画像分のデータ（Ａ）を参
照値格納部８に記録する。そのデータ（Ａ）の記録と全
く同じように探針１が移動するようにＸ，Ｙ，Ｚ方向制
御用圧電素子に電圧を印加する。ＸＹ面内の走査方法は
従来どうり（図１）でよい。データ（Ａ）が測定試料と
全く同一の場合（図８）、トンネル電流は設定値からず
れることはない。また探針１は試料２に接触することは
ありえず、安全かつ高速に測定することができる。デー
タ（Ａ′）と測定試料に違いが存在する場合（図９）、
その位置ではトンネル電流値と設定値に差が生じる。こ
の場合はＸ＋方向の走査時に上記方法に因るトンネル電
流値と設定値の差を測定し、Ｘ−方向走査時に差分から
Ｚの値の修正値を計算してデータ（Ａ′）を修正し表示
する。
【００１２】
【発明の効果】本発明は、以上のようにライン毎にＸ＋
方向走査とＸ−方向走査を交互に行い補正処理して測定
するようにしたものであるから、高速に測定することが
でき、また、あるラインの右Ｘ＋方向の走査データと、
Ｙ方向に設定値分移動した後のＸ−方向の走査データを
補正したものから、次のＸ＋方向の走査データを予測
し、探針をその予測位置に移動させた後測定する構成を
採用することにより、安全に像形成をすることができ
る。さらに、同一領域の測定データを予想データとして
走査し、測定物理量の設定値からのずれを測定しその差
分を修正する構成を採用し、より速くかつ探針と試料の
衝突を防いで安全に像形成することができる。したがっ
て、上記したライン毎に右方向走査と左方向走査を交互
に行う方法により大領域を高速走査して測定領域をしぼ
り、上記した走査データを予測する方法で観察目的領域
を安全に測定し、最後に上記した同一領域の測定方法法
により高速かつ安全にデータの微修正を行うといった使
い分けができる。
方向走査とＸ−方向走査を交互に行い補正処理して測定
するようにしたものであるから、高速に測定することが
でき、また、あるラインの右Ｘ＋方向の走査データと、
Ｙ方向に設定値分移動した後のＸ−方向の走査データを
補正したものから、次のＸ＋方向の走査データを予測
し、探針をその予測位置に移動させた後測定する構成を
採用することにより、安全に像形成をすることができ
る。さらに、同一領域の測定データを予想データとして
走査し、測定物理量の設定値からのずれを測定しその差
分を修正する構成を採用し、より速くかつ探針と試料の
衝突を防いで安全に像形成することができる。したがっ
て、上記したライン毎に右方向走査と左方向走査を交互
に行う方法により大領域を高速走査して測定領域をしぼ
り、上記した走査データを予測する方法で観察目的領域
を安全に測定し、最後に上記した同一領域の測定方法法
により高速かつ安全にデータの微修正を行うといった使
い分けができる。
【図１】走査型プローブ顕微鏡の従来のＸＹ走査方法を
示す図である。
示す図である。
【図２】本発明に係る走査型プローブ顕微鏡の実施例１
の要部構成を示す構成図である。
の要部構成を示す構成図である。
【図３】本発明に係る走査型プローブ顕微鏡の実施例１
のＸＹ走査方法を示す図である。
のＸＹ走査方法を示す図である。
【図４】本発明に係る走査型プローブ顕微鏡の実施例２
の要部構成を示す構成図である。
の要部構成を示す構成図である。
【図５】本発明に係る走査型プローブ顕微鏡の実施例２
のＸＹ走査方法を示す図である。
のＸＹ走査方法を示す図である。
【図６】実施例２における走査データの予測方法を説明
するための概念図である。
するための概念図である。
【図７】本発明に係る走査型プローブ顕微鏡の実施例３
の要部構成を示す構成図である。
の要部構成を示す構成図である。
【図８】実施例３の測定方法を説明するための概念図で
ある。
ある。
【図９】実施例３の測定方法を説明するための概念図で
ある。
ある。
１・・・探針 ２・・・試料 ３・・・探針駆動用圧電素子 ４・・・電源 ５・・・ＸＹ走査制御部 ６・・・測定値格納部 ７・・・データ処理部 ８・・・参照値格納部 ９・・・帰還回路 ｌ０・・・電流電圧変換回路 １１・・・表示装置
Claims (6)
- 【請求項１】 探針を試料表面に接近させ走査し、前記
探針と前記試料表面の間に生じる物理量を利用して前記
試料表面の形状を測定する走査型プローブ顕微鏡におい
て、前記探針の位置情報を記録する測定値格納部と、前
記探針の試料表面の面方向における同一Ｘ方向ラインの
往路と復路の走査により得られる情報を比較しその差の
補正処理を行うデータ処理部と、前記データ処理された
データに基づいて探針の移動を行う帰還回路とを有する
ことを特徴とする走査型プローブ顕微鏡。 - 【請求項２】 前記測定値格納部の記録データとデータ
処理部のデータとに基づいて、前記Ｘ方向ラインにおけ
る次の往路方向の探針の予測走査データを算出してこの
データを格納する手段を有することを特徴とする請求項
１に記載の走査型プローブ顕微鏡。 - 【請求項３】 既に走査された領域と同一の走査領域を
走査した際に、前記既に走査された領域の記録データと
今回の走査による測定データとの間に差が存在する場
合、その差分を修正する手段を有することを特徴とする
請求項１に記載の走査型プローブ顕微鏡。 - 【請求項４】 探針を試料表面に接近させ走査し，複数
の測定箇所で前記探針と前記試料表面の間に生じる物理
量を利用して前記試料表面の形状を測定する走査型プロ
ーブ顕微鏡の像測定方法において、前記探針の試料表面
の面方向における同一Ｘ方向ラインの走査の往路と復路
の情報からそれらが一致する演算を算出し、前記探針の
試料表面の面方向におけるＹ方向に１ラインづつ往路と
復路を交互に測定する走査型プローブ顕微鏡の像測定方
法。 - 【請求項５】 前記往路と復路の情報に基づいて探針の
次の往路の走査位置を予測し、探針をその予測位置に移
動させた後測定するようにした請求項４に記載の走査型
プローブ顕微鏡の像測定方法。 - 【請求項６】 既に走査された領域と同一の走査領域を
走査する際に、その走査領域の測定データ通りに探針を
走査し、既に走査された領域の記録データと今回の走査
による測定データとの差を測定し、その差分を修正する
ようにした請求項４に記載の走査型プローブ顕微鏡の像
測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12312695A JP3359181B2 (ja) | 1995-04-24 | 1995-04-24 | 走査型プローブ顕微鏡及びそれによる像測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12312695A JP3359181B2 (ja) | 1995-04-24 | 1995-04-24 | 走査型プローブ顕微鏡及びそれによる像測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08292196A true JPH08292196A (ja) | 1996-11-05 |
| JP3359181B2 JP3359181B2 (ja) | 2002-12-24 |
Family
ID=14852832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12312695A Expired - Fee Related JP3359181B2 (ja) | 1995-04-24 | 1995-04-24 | 走査型プローブ顕微鏡及びそれによる像測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3359181B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008111433A1 (ja) * | 2007-03-05 | 2008-09-18 | Yokohama National University | 原子間力顕微鏡装置 |
| CN106370150A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-02-01 | 广西玉柴机器股份有限公司 | 电子水平仪的标注使用方法 |
-
1995
- 1995-04-24 JP JP12312695A patent/JP3359181B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008111433A1 (ja) * | 2007-03-05 | 2008-09-18 | Yokohama National University | 原子間力顕微鏡装置 |
| US8069493B2 (en) | 2007-03-05 | 2011-11-29 | Yokohama National University | Atomic force microscope apparatus |
| CN106370150A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-02-01 | 广西玉柴机器股份有限公司 | 电子水平仪的标注使用方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3359181B2 (ja) | 2002-12-24 |
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