JPH09166603A - 走査型プローブ顕微鏡 - Google Patents
走査型プローブ顕微鏡Info
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- JPH09166603A JPH09166603A JP32897095A JP32897095A JPH09166603A JP H09166603 A JPH09166603 A JP H09166603A JP 32897095 A JP32897095 A JP 32897095A JP 32897095 A JP32897095 A JP 32897095A JP H09166603 A JPH09166603 A JP H09166603A
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- sample
- probe
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Abstract
(57)【要約】
【課題】探針と試料の相互間距離が一定に保たれた状態
で測定できるＳＴＳおよびＳＴＰを提供する。 【解決手段】カンチレバー３０２は、先端の探針３０３
が金属探針３０１より下に位置するように、保持台３０
０に片持支持されている。カンチレバー３０２の変位を
検出するＺ変位センサー３０４が保持台３００に固定さ
れている。Ｉ／Ｖ変換器３１１は、金属探針３０１に流
れるトンネル電流の信号を検出する。数値演算処理装置
３１３は、ＡＤＣ３１２からのトンネル電流データに対
して所定の演算を行ない分光データを求める。メモリー
回路６０５は、探針試料間距離が所望値にある時のカン
チレバー変位データを一時的に記憶する。サーボ回路３
０６は、トンネル電流信号ＩT またはカンチレバー変位
信号ΔＺがサーボ基準信号Ｓ1 またはＳ2 と一致するよ
うに、圧電素子３０５をフィードバック制御する。
で測定できるＳＴＳおよびＳＴＰを提供する。 【解決手段】カンチレバー３０２は、先端の探針３０３
が金属探針３０１より下に位置するように、保持台３０
０に片持支持されている。カンチレバー３０２の変位を
検出するＺ変位センサー３０４が保持台３００に固定さ
れている。Ｉ／Ｖ変換器３１１は、金属探針３０１に流
れるトンネル電流の信号を検出する。数値演算処理装置
３１３は、ＡＤＣ３１２からのトンネル電流データに対
して所定の演算を行ない分光データを求める。メモリー
回路６０５は、探針試料間距離が所望値にある時のカン
チレバー変位データを一時的に記憶する。サーボ回路３
０６は、トンネル電流信号ＩT またはカンチレバー変位
信号ΔＺがサーボ基準信号Ｓ1 またはＳ2 と一致するよ
うに、圧電素子３０５をフィードバック制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、走査型トンネル顕
微鏡（ＳＴＭ）や原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）などの走査
型プローブ顕微鏡に関する。
微鏡（ＳＴＭ）や原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）などの走査
型プローブ顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】特開昭６２−１３０３０２号公報におけ
る「サンプル表面の像を形成する方法及び装置」のよう
に、走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）や原子間力顕微鏡
（ＡＦＭ）など、簡単な構成で原子サイズレベルの高い
縦横方向分解能を有する走査型プローブ顕微鏡（ＳＰ
Ｍ）が提案されている。
る「サンプル表面の像を形成する方法及び装置」のよう
に、走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）や原子間力顕微鏡
（ＡＦＭ）など、簡単な構成で原子サイズレベルの高い
縦横方向分解能を有する走査型プローブ顕微鏡（ＳＰ
Ｍ）が提案されている。
【０００３】ＡＦＭは、ＳＴＭの発明者であるビニッヒ
（G.Binnig）等によって考案され（Physical Review Le
tters vol.56 p930 1986）、それ以来、新規な絶縁性物
質の表面形状観察手段として期待され、研究が進められ
ている。このＡＦＭでは、探針は柔軟なカンチレバーに
よって支持されている。探針を試料表面に近付けると、
探針先端と試料表面の間に、まずファンデル・ワールス
（Van der waals ）相互作用による引力が働き、さらに
原子の結合距離程度まで近付けると、今度はパウリ（Pa
uli ）の排他律による斥力が働く。探針先端が原子力間
力を受けると、その大きさに応じてカンチレバーが変位
する。従って、試料表面に対して探針を走査し、その間
の各点におけるカンチレバーの変位量を検出すること
で、試料表面の凹凸像が得られる。
（G.Binnig）等によって考案され（Physical Review Le
tters vol.56 p930 1986）、それ以来、新規な絶縁性物
質の表面形状観察手段として期待され、研究が進められ
ている。このＡＦＭでは、探針は柔軟なカンチレバーに
よって支持されている。探針を試料表面に近付けると、
探針先端と試料表面の間に、まずファンデル・ワールス
（Van der waals ）相互作用による引力が働き、さらに
原子の結合距離程度まで近付けると、今度はパウリ（Pa
uli ）の排他律による斥力が働く。探針先端が原子力間
力を受けると、その大きさに応じてカンチレバーが変位
する。従って、試料表面に対して探針を走査し、その間
の各点におけるカンチレバーの変位量を検出すること
で、試料表面の凹凸像が得られる。
【０００４】ＳＴＭは、探針と試料の間にバイアス電圧
を印加することにより探針と試料の間に流れるトンネル
電流を一定に保ちながら探針を走査し、このときに得ら
れる探針と試料の相互間距離を制御するためのサーボ信
号を求める。この場合、サーボ信号にはＳＴＭ情報、つ
まり試料の表面における凹凸情報が反映されている。こ
のため、これを測定点の座標と対応させてプロットする
ことにより、原子的オーダーであるＳＴＭ像が得られ
る。
を印加することにより探針と試料の間に流れるトンネル
電流を一定に保ちながら探針を走査し、このときに得ら
れる探針と試料の相互間距離を制御するためのサーボ信
号を求める。この場合、サーボ信号にはＳＴＭ情報、つ
まり試料の表面における凹凸情報が反映されている。こ
のため、これを測定点の座標と対応させてプロットする
ことにより、原子的オーダーであるＳＴＭ像が得られ
る。
【０００５】ところで、トンネル電流には、探針と試料
との相互間距離や、試料の局所的な電子の状態、試料の
局所的な電位が反映されている。このため、通常のＳＴ
Ｍ像には、試料の表面における微視的な粗さに関する凹
凸情報と、試料の表面における局所的な電位分布に関す
る情報とが含まれている。
との相互間距離や、試料の局所的な電子の状態、試料の
局所的な電位が反映されている。このため、通常のＳＴ
Ｍ像には、試料の表面における微視的な粗さに関する凹
凸情報と、試料の表面における局所的な電位分布に関す
る情報とが含まれている。
【０００６】そこで、近年では、トンネル電流から試料
の表面における凹凸情報と表面の電子物性情報とを分離
し、表面の電子の状態に関する情報を抽出する走査トン
ネル分光法（Scanning Tunneling Spectroscopy: ST
S）、さらにはトンネル電流から試料の表面における電
位分布に関する情報を抽出する走査型トンネルポテンシ
オメトリィ（Scanning Tunneling Potentiometry: STP
）が開発されている。
の表面における凹凸情報と表面の電子物性情報とを分離
し、表面の電子の状態に関する情報を抽出する走査トン
ネル分光法（Scanning Tunneling Spectroscopy: ST
S）、さらにはトンネル電流から試料の表面における電
位分布に関する情報を抽出する走査型トンネルポテンシ
オメトリィ（Scanning Tunneling Potentiometry: STP
）が開発されている。
【０００７】ＳＴＳをデジタル的に行なう代表的なもの
として、ＣＩＴＳ（Current Imageing Tunneling Spect
roscopy ）法がある。このＣＩＴＳ法は、トンネル電流
（ＩT ）のバイアス電圧（ＶT ）に対する依存性から、
試料の表面における電子の局所状態密度の分布を測定し
ようとするものである。ＣＩＴＳ法では、トンネルギャ
ップ（試料と探針との相互間距離）およびバリアハイト
が場所によらず一定である場合、微分コンダクタンスが
局所状態密度に比例することを利用している。すなわ
ち、このＣＩＴＳ法では、探針を走査しながら局所的な
電流電圧値を求め、これを場所毎に記憶しておき、後に
数値計算で微分コンダクタンスを求める。
として、ＣＩＴＳ（Current Imageing Tunneling Spect
roscopy ）法がある。このＣＩＴＳ法は、トンネル電流
（ＩT ）のバイアス電圧（ＶT ）に対する依存性から、
試料の表面における電子の局所状態密度の分布を測定し
ようとするものである。ＣＩＴＳ法では、トンネルギャ
ップ（試料と探針との相互間距離）およびバリアハイト
が場所によらず一定である場合、微分コンダクタンスが
局所状態密度に比例することを利用している。すなわ
ち、このＣＩＴＳ法では、探針を走査しながら局所的な
電流電圧値を求め、これを場所毎に記憶しておき、後に
数値計算で微分コンダクタンスを求める。
【０００８】図４は、ＣＩＴＳ法による電流電圧特性の
測定を行なう走査型トンネル分光顕微鏡（ＳＴＳ）の構
成を示すものである。ここで、図５を参照して、ＳＴＳ
の動作について説明する。
測定を行なう走査型トンネル分光顕微鏡（ＳＴＳ）の構
成を示すものである。ここで、図５を参照して、ＳＴＳ
の動作について説明する。
【０００９】まず、時間ｔ0 〜ｔ1 の間においては、Ｄ
Ａ変換器（ＤＡＣ）１００から出力される、図５（ｄ）
に示すようなバイアス電圧ＶT を直流に変換し、そして
図５（ａ）に示す如く、ホールド信号発生器（Ｈｏｌ
ｄ）１０１のサーボ固定信号を切ってサーボ回路１０２
をサーボ動作させる。これにより、ＩＶ変換器１０３の
出力ＩT にもとづいて、探針１０４と試料１０５との間
に流れるトンネル電流が一定になるように、Ｚ方向微動
制御（Ｚ軸制御）が微動機構１０６により行なわれる。
Ａ変換器（ＤＡＣ）１００から出力される、図５（ｄ）
に示すようなバイアス電圧ＶT を直流に変換し、そして
図５（ａ）に示す如く、ホールド信号発生器（Ｈｏｌ
ｄ）１０１のサーボ固定信号を切ってサーボ回路１０２
をサーボ動作させる。これにより、ＩＶ変換器１０３の
出力ＩT にもとづいて、探針１０４と試料１０５との間
に流れるトンネル電流が一定になるように、Ｚ方向微動
制御（Ｚ軸制御）が微動機構１０６により行なわれる。
【００１０】時間ｔ1 になると、図５（ｂ）に示すよう
なＳＴＭサンプリング信号の供給により、ＡＤ変換器
（ＡＤＣ）１０７において、サーボ回路１０２の出力で
あるＳＴＭサーボ電圧に対するＡ／Ｄ変換が行なわれ、
内部に記憶される。
なＳＴＭサンプリング信号の供給により、ＡＤ変換器
（ＡＤＣ）１０７において、サーボ回路１０２の出力で
あるＳＴＭサーボ電圧に対するＡ／Ｄ変換が行なわれ、
内部に記憶される。
【００１１】時間ｔ1 〜ｔ4 の間は、図５（ａ）に示す
ように、サーボ固定信号をオンしてサーボ回路１０２の
動作を止め、探針１０４と試料１０５との相対位置を固
定させる。そして、この間に、図５（ｄ）に示す如く、
ＤＡ変換器１００から出力されるバイアス電圧ＶT を変
化させる。さらに、時間ｔ2 〜ｔ3 の間において、図５
（ｃ）に示すタイミングでＡＤ変換器（ＡＤＣ）１０８
を動作させることにより、図５（ｅ）に示すように変化
するトンネル電流がデジタル化されて、内部に記憶され
る。
ように、サーボ固定信号をオンしてサーボ回路１０２の
動作を止め、探針１０４と試料１０５との相対位置を固
定させる。そして、この間に、図５（ｄ）に示す如く、
ＤＡ変換器１００から出力されるバイアス電圧ＶT を変
化させる。さらに、時間ｔ2 〜ｔ3 の間において、図５
（ｃ）に示すタイミングでＡＤ変換器（ＡＤＣ）１０８
を動作させることにより、図５（ｅ）に示すように変化
するトンネル電流がデジタル化されて、内部に記憶され
る。
【００１２】また、時間ｔ4 までの間に、図５（ｄ）に
示すように、バイアス電圧ＶT を最初に設定した電圧値
に戻し、時間ｔ4 に達した時点で上記Ｚ軸制御を再開す
るとともに、図示しないＸＹ走査機構を制御して次の測
定点に探針１０４を移動させる。
示すように、バイアス電圧ＶT を最初に設定した電圧値
に戻し、時間ｔ4 に達した時点で上記Ｚ軸制御を再開す
るとともに、図示しないＸＹ走査機構を制御して次の測
定点に探針１０４を移動させる。
【００１３】こうして、ＸＹ走査電圧の各点において、
図５に示す時間ｔ0 〜ｔ4 の間の時系列にもとづく一連
のシーケンシャル動作を繰り返すことにより、通常の凹
凸データと局所電流電圧特性データとを同時に記憶す
る、つまり微視的な粗さに関する凹凸情報と、局所的な
電子状態に関する情報との測定が同時に行なえる。
図５に示す時間ｔ0 〜ｔ4 の間の時系列にもとづく一連
のシーケンシャル動作を繰り返すことにより、通常の凹
凸データと局所電流電圧特性データとを同時に記憶す
る、つまり微視的な粗さに関する凹凸情報と、局所的な
電子状態に関する情報との測定が同時に行なえる。
【００１４】なお、図４に示す数値演算処理装置１０９
は、電流データに数値演算処理を施して分光データを求
め、局所状態密度を構成するためのものである。図６
は、時分割法を用いたＳＴＰ（Phys. Rev. Lett., Vol.
60, p.p.1546-1549, (1988) ）について示すものであ
る。
は、電流データに数値演算処理を施して分光データを求
め、局所状態密度を構成するためのものである。図６
は、時分割法を用いたＳＴＰ（Phys. Rev. Lett., Vol.
60, p.p.1546-1549, (1988) ）について示すものであ
る。
【００１５】この図において、探針２００に対するフィ
ードバックのオン／オフは、電気信号によって行なわれ
る。すなわち、探針２００の電位は０［Ｖ］であり、ト
ンネル電流検出器２０１につながれている。
ードバックのオン／オフは、電気信号によって行なわれ
る。すなわち、探針２００の電位は０［Ｖ］であり、ト
ンネル電流検出器２０１につながれている。
【００１６】一方、試料２０２は、Ｓｉ基板上にＡｕを
６０％、Ｐｄを４０％の割り合いでスパッタにより付着
させた金属フィルムである。この試料２０２には、トン
ネルバイアス電圧として方形波２０３が印加されてい
る。また、試料２０２の両端には、電源２０４により数
［Ｖ］のサンプルバイアス電圧が印加され、これにより
電位勾配が形成されている。この場合、トンネルバイア
ス電圧が０［Ｖ］のときに、探針２００の直下に対する
試料２０２の表面における局所電位が数［μＶ］程度の
値となるように、可変抵抗器２０５を用いて試料２０２
側の接地レベルが調整されるようになっている。
６０％、Ｐｄを４０％の割り合いでスパッタにより付着
させた金属フィルムである。この試料２０２には、トン
ネルバイアス電圧として方形波２０３が印加されてい
る。また、試料２０２の両端には、電源２０４により数
［Ｖ］のサンプルバイアス電圧が印加され、これにより
電位勾配が形成されている。この場合、トンネルバイア
ス電圧が０［Ｖ］のときに、探針２００の直下に対する
試料２０２の表面における局所電位が数［μＶ］程度の
値となるように、可変抵抗器２０５を用いて試料２０２
側の接地レベルが調整されるようになっている。
【００１７】次に、方形波２０３の１周期ごとの動作に
ついて説明する。まず、試料２０２に所定のトンネルバ
イアス電圧が印加されているときに、得られるトンネル
電流を一定とするフィードバックを行なう。そして、こ
のサーボ動作中において、試料２０２の凹凸データを測
定する。続いて、サーボ動作を止め、トンネルバイアス
電圧を０［Ｖ］にし、このときのトンネル電流を測定す
る。この後、再び所定のトンネルバイアス電圧を印加
し、トンネル電流を一定とするフィードバックを行ない
ながら、次の測定点に探針２００を移動する。このよう
にして、この一連の動作を繰り返す。
ついて説明する。まず、試料２０２に所定のトンネルバ
イアス電圧が印加されているときに、得られるトンネル
電流を一定とするフィードバックを行なう。そして、こ
のサーボ動作中において、試料２０２の凹凸データを測
定する。続いて、サーボ動作を止め、トンネルバイアス
電圧を０［Ｖ］にし、このときのトンネル電流を測定す
る。この後、再び所定のトンネルバイアス電圧を印加
し、トンネル電流を一定とするフィードバックを行ない
ながら、次の測定点に探針２００を移動する。このよう
にして、この一連の動作を繰り返す。
【００１８】ここで、金属試料において、微少なトンネ
ルバイアス電圧の範囲ではトンネル電流電圧特性が線形
となることから、試料の局所ポテンシャル電位ＶS を以
下の式にもとづいて求めることができる。この場合、試
料全体のトンネルバイアス電圧ＵS が０［Ｖ］のときの
トンネル電流をＩ0 とし、上記バイアス電圧ＵS がＶ
［Ｖ］のときのトンネル電流をＩ1 とすると、試料の局
所ポテンシャル電位ＶSは、 ＶS ＝−Ｉ0 Ｒ ＝−Ｉ0 Ｖ／（Ｉ1 −Ｉ0 ） となる。なお、Ｒはトンネル抵抗である。このように、
時分割法を用いたＳＴＰによれば、試料の微視的な粗さ
に関する凹凸情報と、局所的な電位分布に関する情報と
を同時に測定することができる。
ルバイアス電圧の範囲ではトンネル電流電圧特性が線形
となることから、試料の局所ポテンシャル電位ＶS を以
下の式にもとづいて求めることができる。この場合、試
料全体のトンネルバイアス電圧ＵS が０［Ｖ］のときの
トンネル電流をＩ0 とし、上記バイアス電圧ＵS がＶ
［Ｖ］のときのトンネル電流をＩ1 とすると、試料の局
所ポテンシャル電位ＶSは、 ＶS ＝−Ｉ0 Ｒ ＝−Ｉ0 Ｖ／（Ｉ1 −Ｉ0 ） となる。なお、Ｒはトンネル抵抗である。このように、
時分割法を用いたＳＴＰによれば、試料の微視的な粗さ
に関する凹凸情報と、局所的な電位分布に関する情報と
を同時に測定することができる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】ＳＴＳおよびＳＴＰ
は、測定の間、探針と試料との相互間距離が一定にある
ことを前提としている。しかしながら、従来のＳＴＳお
よびＳＴＰにおいては、探針あるいは試料を移動させる
手段として圧電体スキャナを用いているため、この圧電
体スキャナのクリープやドリフトの影響によって、探針
と試料との相互間距離が実際には一定に保たれていない
という問題がある。従って、本発明の目的は、探針と試
料の相互間距離が一定に保たれた状態で測定できるＳＴ
ＳおよびＳＴＰを提供することである。
は、測定の間、探針と試料との相互間距離が一定にある
ことを前提としている。しかしながら、従来のＳＴＳお
よびＳＴＰにおいては、探針あるいは試料を移動させる
手段として圧電体スキャナを用いているため、この圧電
体スキャナのクリープやドリフトの影響によって、探針
と試料との相互間距離が実際には一定に保たれていない
という問題がある。従って、本発明の目的は、探針と試
料の相互間距離が一定に保たれた状態で測定できるＳＴ
ＳおよびＳＴＰを提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の走査型
プローブ顕微鏡は、試料面の物理的情報を検出し、その
情報を電気信号に変換し出力する第１のセンサーと、上
記第１のセンサーを保持する保持台と、上記保持台に保
持されるとともに、上記第１のセンサーと試料表面との
相互間距離を検出し、その距離を電気信号に変換し出力
する第２のセンサーと、上記保持台あるいは試料を３次
元方向に移動するための圧電体スキャナと、上記第２の
センサーから出力される電気信号に基づき上記第１のセ
ンサーと試料との相互間距離をサーボ制御するサーボ制
御手段と、上記第１のセンサーから出力される電気信号
に所定の演算を行なうとともに視覚的情報に変換し表示
する情報表示手段とを有することを特徴とする。
プローブ顕微鏡は、試料面の物理的情報を検出し、その
情報を電気信号に変換し出力する第１のセンサーと、上
記第１のセンサーを保持する保持台と、上記保持台に保
持されるとともに、上記第１のセンサーと試料表面との
相互間距離を検出し、その距離を電気信号に変換し出力
する第２のセンサーと、上記保持台あるいは試料を３次
元方向に移動するための圧電体スキャナと、上記第２の
センサーから出力される電気信号に基づき上記第１のセ
ンサーと試料との相互間距離をサーボ制御するサーボ制
御手段と、上記第１のセンサーから出力される電気信号
に所定の演算を行なうとともに視覚的情報に変換し表示
する情報表示手段とを有することを特徴とする。
【００２１】請求項２に記載の走査型プローブ顕微鏡
は、請求項１に記載の走査型プローブ顕微鏡において、
上記第１のセンサーは、上記第１のセンサーと試料表面
との相互間距離を検出し電気信号に変換して出力する検
出手段を備え、上記第１のセンサーから出力する電気信
号に基づき上記第１のセンサーと試料との相互間距離を
サーボ制御する第２のサーボ制御手段と、上記第２のセ
ンサーから出力する電気信号を記憶する記憶手段とを有
しており、測定準備時においては上記第１のセンサーを
用いて上記第１のセンサーと試料との相互間距離を決定
し、測定時においては上記第２のセンサーを用いて測定
準備時に決定された上記第１のセンサーと試料との相互
間距離を保つとともに、第１のセンサーから試料表面の
物理的情報を得ることを特徴とする。
は、請求項１に記載の走査型プローブ顕微鏡において、
上記第１のセンサーは、上記第１のセンサーと試料表面
との相互間距離を検出し電気信号に変換して出力する検
出手段を備え、上記第１のセンサーから出力する電気信
号に基づき上記第１のセンサーと試料との相互間距離を
サーボ制御する第２のサーボ制御手段と、上記第２のセ
ンサーから出力する電気信号を記憶する記憶手段とを有
しており、測定準備時においては上記第１のセンサーを
用いて上記第１のセンサーと試料との相互間距離を決定
し、測定時においては上記第２のセンサーを用いて測定
準備時に決定された上記第１のセンサーと試料との相互
間距離を保つとともに、第１のセンサーから試料表面の
物理的情報を得ることを特徴とする。
【００２２】請求項３に記載の走査型プローブ顕微鏡
は、請求項１または請求項２に記載の走査型プローブ顕
微鏡において、上記第１のセンサーは、探針と、探針に
流れるトンネル電流を電圧に変換する電流電圧変換器と
から構成されたトンネル電流検出手段であり、上記探針
と試料との間にトンネル電流を生じさせるためのトンネ
ルバイアス電圧を印加するトンネルバイアス電圧印加手
段を備えていることを特徴とする。
は、請求項１または請求項２に記載の走査型プローブ顕
微鏡において、上記第１のセンサーは、探針と、探針に
流れるトンネル電流を電圧に変換する電流電圧変換器と
から構成されたトンネル電流検出手段であり、上記探針
と試料との間にトンネル電流を生じさせるためのトンネ
ルバイアス電圧を印加するトンネルバイアス電圧印加手
段を備えていることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。まず、第一の実施の形
態である走査型分光顕微鏡について図１を用いて説明す
る。
の実施の形態について説明する。まず、第一の実施の形
態である走査型分光顕微鏡について図１を用いて説明す
る。
【００２４】金属探針３０１は保持台３００に保持され
ている。カンチレバー３０２は、先端の探針３０３が金
属探針３０１よりも下方に位置するように、保持台３０
０に片持支持されている。カンチレバー３０２は、原子
間力等の微小な力に対して大きな変位を得るように、で
きるだけ軽量かつ弾性係数の大きい物質を用いて薄板状
に形成されている。Ｚ変位センサー３０４は、カンチレ
バー３０２の上方に位置するように、保持台３００に固
定されている。Ｚ変位センサー３０４は、カンチレバー
３０２のＺ方向の変位を光学的に検出し、その変位に対
応した電気信号（カンチレバー変位信号ΔＺ）を出力す
る。圧電素子３０５は、保持台３００をＺ方向に移動可
能に支持している。
ている。カンチレバー３０２は、先端の探針３０３が金
属探針３０１よりも下方に位置するように、保持台３０
０に片持支持されている。カンチレバー３０２は、原子
間力等の微小な力に対して大きな変位を得るように、で
きるだけ軽量かつ弾性係数の大きい物質を用いて薄板状
に形成されている。Ｚ変位センサー３０４は、カンチレ
バー３０２の上方に位置するように、保持台３００に固
定されている。Ｚ変位センサー３０４は、カンチレバー
３０２のＺ方向の変位を光学的に検出し、その変位に対
応した電気信号（カンチレバー変位信号ΔＺ）を出力す
る。圧電素子３０５は、保持台３００をＺ方向に移動可
能に支持している。
【００２５】試料３０８は、金属探針３０１とカンチレ
バー３０２の下方に配置され、ＸＹステージ３１０によ
りＸ方向およびＹ方向に移動可能となっている。ＤＡＣ
３０９はトンネルバイアス電圧ＶT を出力する。トンネ
ルバイアス電圧ＶT は、試料３０８に設けられた電極
（図示せず）に供給される。
バー３０２の下方に配置され、ＸＹステージ３１０によ
りＸ方向およびＹ方向に移動可能となっている。ＤＡＣ
３０９はトンネルバイアス電圧ＶT を出力する。トンネ
ルバイアス電圧ＶT は、試料３０８に設けられた電極
（図示せず）に供給される。
【００２６】Ｉ／Ｖ変換器３１１は、金属探針３０１に
流れるトンネル電流を電圧に変換し、トンネル電流信号
ＩT として出力する。ＡＤＣ３１２は、ＳＴＳサンプリ
ング信号の供給に応じて、トンネル電流信号ＩT に対し
てＡ／Ｄ変換を行なう。数値演算処理装置３１３は、Ａ
ＤＣ３１２の出力であるトンネル電流データに対して所
定の演算処理を行ない分光データを算出する。
流れるトンネル電流を電圧に変換し、トンネル電流信号
ＩT として出力する。ＡＤＣ３１２は、ＳＴＳサンプリ
ング信号の供給に応じて、トンネル電流信号ＩT に対し
てＡ／Ｄ変換を行なう。数値演算処理装置３１３は、Ａ
ＤＣ３１２の出力であるトンネル電流データに対して所
定の演算処理を行ない分光データを算出する。
【００２７】ＡＤＣ６０４は、Ｚ変位センサー３０４か
ら出力されるカンチレバー変位信号ΔＺに対してＡ／Ｄ
変換を行ない、カンチレバー変位データを出力する。メ
モリー回路６０５は、ＡＤＣ６０４から出力されるカン
チレバー変位データを一時的に記憶する。ＤＡＣ６０１
は、メモリー回路６０５で記憶されたカンチレバー変位
データに対してＤ／Ａ変換を行ない、金属探針３０１と
試料３０８との相互間距離が所望の距離となるときのカ
ンチレバー３０２の変位状態を示す信号、すなわちカン
チレバー変位信号ΔＺの所望する値を示すサーボ基準信
号Ｓ2 を出力する。ＤＡＣ６０２は、金属探針３０１と
試料３０８との相互間距離が所望の距離となるときのト
ンネル電流信号ＩT を示す信号、すなわちトンネル電流
信号ＩTの所望する値を示すサーボ基準信号Ｓ1 を出力
する。
ら出力されるカンチレバー変位信号ΔＺに対してＡ／Ｄ
変換を行ない、カンチレバー変位データを出力する。メ
モリー回路６０５は、ＡＤＣ６０４から出力されるカン
チレバー変位データを一時的に記憶する。ＤＡＣ６０１
は、メモリー回路６０５で記憶されたカンチレバー変位
データに対してＤ／Ａ変換を行ない、金属探針３０１と
試料３０８との相互間距離が所望の距離となるときのカ
ンチレバー３０２の変位状態を示す信号、すなわちカン
チレバー変位信号ΔＺの所望する値を示すサーボ基準信
号Ｓ2 を出力する。ＤＡＣ６０２は、金属探針３０１と
試料３０８との相互間距離が所望の距離となるときのト
ンネル電流信号ＩT を示す信号、すなわちトンネル電流
信号ＩTの所望する値を示すサーボ基準信号Ｓ1 を出力
する。
【００２８】スイッチ回路６００は、Ｉ／Ｖ変換器３１
１から出力されるトンネル電流信号ＩT とＺ変位センサ
ー３０４から出力されるカンチレバー変位信号ΔＺの一
方をサーボ回路３０６に供給する。スイッチ回路６０３
は、ＤＡＣ６０１から出力されるサーボ基準信号Ｓ2 と
ＤＡＣ６０２から出力されるサーボ基準信号Ｓ1 の一方
をサーボ回路３０６に供給する。
１から出力されるトンネル電流信号ＩT とＺ変位センサ
ー３０４から出力されるカンチレバー変位信号ΔＺの一
方をサーボ回路３０６に供給する。スイッチ回路６０３
は、ＤＡＣ６０１から出力されるサーボ基準信号Ｓ2 と
ＤＡＣ６０２から出力されるサーボ基準信号Ｓ1 の一方
をサーボ回路３０６に供給する。
【００２９】サーボ回路３０６は、スイッチ回路６００
を介して供給されるトンネル電流信号ＩT またはカンチ
レバー変位信号ΔＺが、スイッチ回路６０３を介して供
給されるサーボ基準信号Ｓ1 またはＳ2 と一致するよう
に、圧電素子３０５に対してフィードバック制御を行な
う。
を介して供給されるトンネル電流信号ＩT またはカンチ
レバー変位信号ΔＺが、スイッチ回路６０３を介して供
給されるサーボ基準信号Ｓ1 またはＳ2 と一致するよう
に、圧電素子３０５に対してフィードバック制御を行な
う。
【００３０】次に、この走査型トンネル分光顕微鏡の動
作について説明する。まず、ＸＹステージ３１０により
試料３０８を移動させ、測定したい箇所を金属探針３０
１の真下に配置する。サーボ切換信号により、スイッチ
回路６００をＢに設定して、Ｉ／Ｖ変換器３１１から出
力されるトンネル電流信号ＩT を選択するとともに、ス
イッチ回路６０３をＢに設定して、ＤＡＣ６０２から出
力されるサーボ基準信号Ｓ1 を選択する。
作について説明する。まず、ＸＹステージ３１０により
試料３０８を移動させ、測定したい箇所を金属探針３０
１の真下に配置する。サーボ切換信号により、スイッチ
回路６００をＢに設定して、Ｉ／Ｖ変換器３１１から出
力されるトンネル電流信号ＩT を選択するとともに、ス
イッチ回路６０３をＢに設定して、ＤＡＣ６０２から出
力されるサーボ基準信号Ｓ1 を選択する。
【００３１】次に、ＤＡＣ３０９から一定のバイアス電
圧ＶT を試料３０８に印加する。金属探針３０１に流れ
るトンネル電流は、Ｉ／Ｖ変換器３１１によりトンネル
電流信号ＩT に変換され、スイッチ回路６００を介して
サーボ回路３０６に供給される。同時にＤＡＣ６０２か
らトンネル電流信号ＩT の所望とする値を示すサーボ基
準信号Ｓ1 を出力する。このサーボ基準信号Ｓ1 はスイ
ッチ回路６０３を介してサーボ回路３０６に供給され
る。サーボ回路３０６は、Ｉ／Ｖ変換器３１１から出力
されるトンネル電流信号ＩT を監視しつつ、このトンネ
ル電流信号ＩT がサーボ基準信号Ｓ1 に一致するように
圧電素子３０５に対して電圧印加を行ない、トンネル電
流信号ＩT が所望の値になるまで保持台３００を試料３
０８に近づける。こうして金属探針３０１と試料３０８
との相互間距離が所望の距離になる。
圧ＶT を試料３０８に印加する。金属探針３０１に流れ
るトンネル電流は、Ｉ／Ｖ変換器３１１によりトンネル
電流信号ＩT に変換され、スイッチ回路６００を介して
サーボ回路３０６に供給される。同時にＤＡＣ６０２か
らトンネル電流信号ＩT の所望とする値を示すサーボ基
準信号Ｓ1 を出力する。このサーボ基準信号Ｓ1 はスイ
ッチ回路６０３を介してサーボ回路３０６に供給され
る。サーボ回路３０６は、Ｉ／Ｖ変換器３１１から出力
されるトンネル電流信号ＩT を監視しつつ、このトンネ
ル電流信号ＩT がサーボ基準信号Ｓ1 に一致するように
圧電素子３０５に対して電圧印加を行ない、トンネル電
流信号ＩT が所望の値になるまで保持台３００を試料３
０８に近づける。こうして金属探針３０１と試料３０８
との相互間距離が所望の距離になる。
【００３２】金属探針３０１と試料３０８との相互間距
離が所望の距離になるとカンチレバー３０２は試料３０
８に接触し変位する。Ｚ変位センサー３０４は、カンチ
レバー３０２の変位を検出し、それを示すカンチレバー
変位信号ΔＺをＡＤＣ６０４に出力する。ＡＤＣ６０４
はカンチレバー変位信号ΔＺに対してＡ／Ｄ変換を行な
い、その変換データであるカンチレバー変位データをメ
モリー回路６０５に出力する。メモリー回路６０５では
カンチレバー変位データを一時的に記憶するとともに、
そのデータをＤＡＣ６０１に出力する。ＤＡＣ６０１
は、メモリー回路６０５から出力されるカンチレバー変
位データに対してＤ／Ａ変換を行ない、その変換信号を
スイッチ回路６０３に出力する。ＤＡＣ６０１から出力
される変換信号は、金属探針３０１と試料３０８との相
互間距離が所望の距離になったときのカンチレバー３０
２の変位を示しており、次に説明するカンチレバー変位
信号ΔＺに基づくサーボ制御のサーボ基準信号Ｓ2 とな
る。
離が所望の距離になるとカンチレバー３０２は試料３０
８に接触し変位する。Ｚ変位センサー３０４は、カンチ
レバー３０２の変位を検出し、それを示すカンチレバー
変位信号ΔＺをＡＤＣ６０４に出力する。ＡＤＣ６０４
はカンチレバー変位信号ΔＺに対してＡ／Ｄ変換を行な
い、その変換データであるカンチレバー変位データをメ
モリー回路６０５に出力する。メモリー回路６０５では
カンチレバー変位データを一時的に記憶するとともに、
そのデータをＤＡＣ６０１に出力する。ＤＡＣ６０１
は、メモリー回路６０５から出力されるカンチレバー変
位データに対してＤ／Ａ変換を行ない、その変換信号を
スイッチ回路６０３に出力する。ＤＡＣ６０１から出力
される変換信号は、金属探針３０１と試料３０８との相
互間距離が所望の距離になったときのカンチレバー３０
２の変位を示しており、次に説明するカンチレバー変位
信号ΔＺに基づくサーボ制御のサーボ基準信号Ｓ2 とな
る。
【００３３】次に、サーボ切換信号により、スイッチ回
路６００をＡに設定し、Ｚ変位センサー３０４から出力
されるカンチレバー変位信号ΔＺを選択するとともに、
スイッチ回路６０３をＡに設定し、ＤＡＣ６０１から出
力されるサーボ基準信号Ｓ2を選択する。これにより、
サーボ回路３０６には、Ｚ変位センサー３０４から出力
されるカンチレバー変位信号ΔＺと、ＤＡＣ６０１から
出力されるサーボ基準信号Ｓ2 が供給される。サーボ回
路３０６は、Ｚ変位センサー３０４から出力されるカン
チレバー変位信号ΔＺが常にサーボ基準信号Ｓ2 に一致
するように、圧電素子３０５に対して電圧印加を行な
う。こうして金属探針３０１と試料３０８との相互間距
離は所望の距離に保たれる。
路６００をＡに設定し、Ｚ変位センサー３０４から出力
されるカンチレバー変位信号ΔＺを選択するとともに、
スイッチ回路６０３をＡに設定し、ＤＡＣ６０１から出
力されるサーボ基準信号Ｓ2を選択する。これにより、
サーボ回路３０６には、Ｚ変位センサー３０４から出力
されるカンチレバー変位信号ΔＺと、ＤＡＣ６０１から
出力されるサーボ基準信号Ｓ2 が供給される。サーボ回
路３０６は、Ｚ変位センサー３０４から出力されるカン
チレバー変位信号ΔＺが常にサーボ基準信号Ｓ2 に一致
するように、圧電素子３０５に対して電圧印加を行な
う。こうして金属探針３０１と試料３０８との相互間距
離は所望の距離に保たれる。
【００３４】次に、ＤＡＣ３０９から図５（ｄ）にｔ1
〜ｔ4 の間に示される波形のバイアス電圧ＶT を試料３
０８に対して出力する。このとき金属探針３０１に流れ
るトンネル電流はＩ／Ｖ変換器３１１により図５（ｅ）
に示されるトンネル電流信号ＩT に変換され、ＡＤＣ３
１２に出力される。ＡＤＣ３１２は、図５（ｃ）に示す
ＳＴＳサンプリング信号の供給に応じてトンネル電流信
号ＩT をトンネル電流データに変換し、数値演算処理装
置３１３に出力する。数値演算処理装置３１３はこのト
ンネル電流データに対して所定の演算処理を行ない分光
データを求める。
〜ｔ4 の間に示される波形のバイアス電圧ＶT を試料３
０８に対して出力する。このとき金属探針３０１に流れ
るトンネル電流はＩ／Ｖ変換器３１１により図５（ｅ）
に示されるトンネル電流信号ＩT に変換され、ＡＤＣ３
１２に出力される。ＡＤＣ３１２は、図５（ｃ）に示す
ＳＴＳサンプリング信号の供給に応じてトンネル電流信
号ＩT をトンネル電流データに変換し、数値演算処理装
置３１３に出力する。数値演算処理装置３１３はこのト
ンネル電流データに対して所定の演算処理を行ない分光
データを求める。
【００３５】この走査型トンネル分光顕微鏡では、所望
する金属探針３０１と試料３０８との相互間距離を金属
探針３０１に流れるトンネル電流に基づいて決定し、そ
の状態をＡＦＭセンサー（カンチレバー３０２とＺ変位
センサー３０４）を用いて保持しているため、金属探針
３０１とカンチレバー３０２の探針３０３のＺ方向の相
対位置関係が正確に分かっていない場合でも有効であ
る。
する金属探針３０１と試料３０８との相互間距離を金属
探針３０１に流れるトンネル電流に基づいて決定し、そ
の状態をＡＦＭセンサー（カンチレバー３０２とＺ変位
センサー３０４）を用いて保持しているため、金属探針
３０１とカンチレバー３０２の探針３０３のＺ方向の相
対位置関係が正確に分かっていない場合でも有効であ
る。
【００３６】なお、この走査型トンネル分光顕微鏡で
は、カンチレバー３０２を試料３０８近づけて変位さ
せ、その変位に基づいて金属探針３０１と試料３０８と
の相互間距離を決定しているが、カンチレバー３０２を
変位させるための試料として、ＳＴＳ測定用の試料３０
８を用いずに、図２に示すように、ＸＹステージに設け
た試料台４００上に保持したダミー試料４０１を用いて
も構わない。
は、カンチレバー３０２を試料３０８近づけて変位さ
せ、その変位に基づいて金属探針３０１と試料３０８と
の相互間距離を決定しているが、カンチレバー３０２を
変位させるための試料として、ＳＴＳ測定用の試料３０
８を用いずに、図２に示すように、ＸＹステージに設け
た試料台４００上に保持したダミー試料４０１を用いて
も構わない。
【００３７】次に、第二の実施の形態である走査型トン
ネル分光顕微鏡について図３を用いて説明する。前述の
第一の実施の形態の走査型トンネル分光顕微鏡において
既に説明した部材と同等の部材は同じ参照符号で示し、
その詳しい説明は省略する。
ネル分光顕微鏡について図３を用いて説明する。前述の
第一の実施の形態の走査型トンネル分光顕微鏡において
既に説明した部材と同等の部材は同じ参照符号で示し、
その詳しい説明は省略する。
【００３８】ダミー試料４０１は導電体であり、ＸＹス
テージ３０１に設けられた試料台４００の上に保持され
ている。トンネルバイアス電圧は、ダミー試料４０１に
設けられた電極（図示せず）に供給される。
テージ３０１に設けられた試料台４００の上に保持され
ている。トンネルバイアス電圧は、ダミー試料４０１に
設けられた電極（図示せず）に供給される。
【００３９】金属探針５０１は保持台５００に保持さ
れ、ダミー試料４０１の上方に配置されている。Ｉ／Ｖ
変換器５０３は、ダミー試料４０１にトンネルバイアス
電圧ＶT2を印加することにより金属探針５０１に流れる
トンネル電流を電圧に変換し、トンネル電流信号ＩT2と
して出力する。
れ、ダミー試料４０１の上方に配置されている。Ｉ／Ｖ
変換器５０３は、ダミー試料４０１にトンネルバイアス
電圧ＶT2を印加することにより金属探針５０１に流れる
トンネル電流を電圧に変換し、トンネル電流信号ＩT2と
して出力する。
【００４０】サーボ回路５０４は、Ｉ／Ｖ変換器５０３
の出力であるトンネル電流信号Ｉ
Ｔ２が所望の値となるように、すなわち金属探針３０１
と試料３０８との相互間距離が所望の距離となるように
圧電素子３０５に対してフィードバック制御を行なう。
ＤＡＣ５０５は、Ｉ／Ｖ変換器５０３の出力であるトン
ネル電流信号Ｉ Ｔ２の所望の値を示すサーボ基準信号を
サーボ回路５０４に供給する。
の出力であるトンネル電流信号Ｉ
Ｔ２が所望の値となるように、すなわち金属探針３０１
と試料３０８との相互間距離が所望の距離となるように
圧電素子３０５に対してフィードバック制御を行なう。
ＤＡＣ５０５は、Ｉ／Ｖ変換器５０３の出力であるトン
ネル電流信号Ｉ Ｔ２の所望の値を示すサーボ基準信号を
サーボ回路５０４に供給する。
【００４１】次に、この走査型トンネル分光顕微鏡の動
作について説明する。まず、ＸＹステージ３１０により
試料３０８を移動させて、試料３０８の測定したい箇所
を金属探針３０１の真下に配置する。ＤＡＣ５０２から
一定のバイアス電圧ＶT2をダミー試料４０１に対して出
力する。このとき、金属探針５０１にはトンネル電流が
流れ、このトンネル電流はＩ／Ｖ変換器５０３によりト
ンネル電流信号ＩT2に変換されサーボ回路５０４に供給
される。
作について説明する。まず、ＸＹステージ３１０により
試料３０８を移動させて、試料３０８の測定したい箇所
を金属探針３０１の真下に配置する。ＤＡＣ５０２から
一定のバイアス電圧ＶT2をダミー試料４０１に対して出
力する。このとき、金属探針５０１にはトンネル電流が
流れ、このトンネル電流はＩ／Ｖ変換器５０３によりト
ンネル電流信号ＩT2に変換されサーボ回路５０４に供給
される。
【００４２】次に、ＤＡＣ５０５から、トンネル電流信
号ＩT2の所望の値を示すサーボ基準信号をサーボ回路５
０４に対して出力する。サーボ回路５０４はトンネル電
流信号ＩT2を監視しつつ、このトンネル電流信号ＩT2が
サーボ基準信号と一致するよう圧電素子３０５に対して
電圧印加を行ない、トンネル電流信号ＩT2が所望の値に
なるように試料３０８に対する保持台５００の位置を調
整する。こうして金属探針３０１と試料３０８との相互
間距離が所望の距離となり、その状態が一定に保たれ
る。
号ＩT2の所望の値を示すサーボ基準信号をサーボ回路５
０４に対して出力する。サーボ回路５０４はトンネル電
流信号ＩT2を監視しつつ、このトンネル電流信号ＩT2が
サーボ基準信号と一致するよう圧電素子３０５に対して
電圧印加を行ない、トンネル電流信号ＩT2が所望の値に
なるように試料３０８に対する保持台５００の位置を調
整する。こうして金属探針３０１と試料３０８との相互
間距離が所望の距離となり、その状態が一定に保たれ
る。
【００４３】次に、ＤＡＣ３０９から図５（ｄ）にｔ1
〜ｔ4 の間に示される波形のバイアス電圧ＶT を試料３
０８に対して出力する。このとき金属探針３０１にはト
ンネル電流が流れる。このトンネル電流はＩ／Ｖ変換器
３１１により図５（ｅ）に示されるトンネル電流信号Ｉ
T に変換され、ＡＤＣ３１２に出力される。ＡＤＣ３１
２では、図５（ｃ）に示されるＳＴＳサンプリング信号
の供給に応じてトンネル電流信号ＩT をトンネル電流デ
ータに変換し、数値演算処理装置３１３に出力する。数
値演算処理装置３１３ではこのトンネル電流データに対
して所定の演算処理を行ない分光データを求める。
〜ｔ4 の間に示される波形のバイアス電圧ＶT を試料３
０８に対して出力する。このとき金属探針３０１にはト
ンネル電流が流れる。このトンネル電流はＩ／Ｖ変換器
３１１により図５（ｅ）に示されるトンネル電流信号Ｉ
T に変換され、ＡＤＣ３１２に出力される。ＡＤＣ３１
２では、図５（ｃ）に示されるＳＴＳサンプリング信号
の供給に応じてトンネル電流信号ＩT をトンネル電流デ
ータに変換し、数値演算処理装置３１３に出力する。数
値演算処理装置３１３ではこのトンネル電流データに対
して所定の演算処理を行ない分光データを求める。
【００４４】この走査型トンネル分光顕微鏡では、所望
とする金属探針３０１と試料３０８との相互間距離をＳ
ＴＭセンサー（探針５０１とＩ／Ｖ変換器５０３とＤＡ
Ｃ５０２）に基づいて決定しているため、金属探針３０
１と金属探針５０１のＺ方向の相対的位置関係が正確に
分かっている場合に限り有効である。
とする金属探針３０１と試料３０８との相互間距離をＳ
ＴＭセンサー（探針５０１とＩ／Ｖ変換器５０３とＤＡ
Ｃ５０２）に基づいて決定しているため、金属探針３０
１と金属探針５０１のＺ方向の相対的位置関係が正確に
分かっている場合に限り有効である。
【００４５】上に述べた実施の形態では、第２のセンサ
ーとして、ＡＦＭセンサーあるいはＳＴＭセンサーを用
いているが、他のセンサー、例えば静電容量センサーを
用いてもよい。
ーとして、ＡＦＭセンサーあるいはＳＴＭセンサーを用
いているが、他のセンサー、例えば静電容量センサーを
用いてもよい。
【００４６】また、実施の形態では、本発明を走査型ト
ンネル分光顕微鏡（ＳＴＳ）に適用した例について説明
したが、走査型トンネルポテンシオメトリィ（ＳＴＰ）
に適用してもよい。
ンネル分光顕微鏡（ＳＴＳ）に適用した例について説明
したが、走査型トンネルポテンシオメトリィ（ＳＴＰ）
に適用してもよい。
【００４７】
【発明の効果】本発明によれば、測定中も探針と試料と
の相互間距離をサーボ制御するので、圧電体スキャナの
クリープやドリフトに影響されないＳＴＳおよびＳＴＰ
が得られる。
の相互間距離をサーボ制御するので、圧電体スキャナの
クリープやドリフトに影響されないＳＴＳおよびＳＴＰ
が得られる。
【図１】本発明の第一の実施の形態の走査型トンネル分
光顕微鏡の構成を示す図である。
光顕微鏡の構成を示す図である。
【図２】本発明の第一の実施の形態の走査型トンネル分
光顕微鏡の変形例の構成を示す図である。
光顕微鏡の変形例の構成を示す図である。
【図３】本発明の第二の実施の形態の走査型トンネル分
光顕微鏡の構成を示す図である。
光顕微鏡の構成を示す図である。
【図４】従来の走査型トンネル分光顕微鏡の構成を示す
図である。
図である。
【図５】図４の走査型トンネル分光顕微鏡の測定動作を
説明するためのタイムチャートである。
説明するためのタイムチャートである。
【図６】従来の時分割法を用いた走査型トンネルポテン
シオメトリィの構成を示す図である。
シオメトリィの構成を示す図である。
３００…保持台、３０１…金属探針、３０２…カンチレ
バー、３０３…探針、３０４…Ｚ変位センサー、３０５
…圧電素子、３０６…サーボ回路、３１０…ＸＹステー
ジ、３１３…数値演算処理装置。
バー、３０３…探針、３０４…Ｚ変位センサー、３０５
…圧電素子、３０６…サーボ回路、３１０…ＸＹステー
ジ、３１３…数値演算処理装置。
Claims (3)
- 【請求項１】 試料面の物理的情報を検出し、その情報
を電気信号に変換し出力する第１のセンサーと、 上記第１のセンサーを保持する保持台と、 上記保持台に保持されるとともに、上記第１のセンサー
と試料表面との相互間距離を検出し、その距離を電気信
号に変換し出力する第２のセンサーと、 上記保持台あるいは試料を３次元方向に移動するための
圧電体スキャナと、 上記第２のセンサーから出力される電気信号に基づき上
記第１のセンサーと試料との相互間距離をサーボ制御す
るサーボ制御手段と、 上記第１のセンサーから出力される電気信号に所定の演
算を行なうとともに視覚的情報に変換し表示する情報表
示手段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】 上記第１のセンサーは、上記第１のセン
サーと試料表面との相互間距離を検出し電気信号に変換
して出力する検出手段を備え、 上記第１のセンサーから出力する電気信号に基づき上記
第１のセンサーと試料との相互間距離をサーボ制御する
第２のサーボ制御手段と、 上記第２のセンサーから出力する電気信号を記憶する記
憶手段とを有し、 測定準備時において上記第１のセンサーを用いて上記第
１のセンサーと試料との相互間距離を決定し、測定時に
おいては上記第２のセンサーを用いて測定準備時に決定
された上記第１のセンサーと試料との相互間距離を保つ
とともに、第１のセンサーから試料表面の物理的情報を
得ることを特徴とする請求項１記載の走査型プローブ顕
微鏡。 - 【請求項３】 上記第１のセンサーは、探針と、探針に
流れるトンネル電流を電圧に変換する電流電圧変換器と
から構成されたトンネル電流検出手段であり、 上記探針と試料との間にトンネル電流を生じさせるため
のトンネルバイアス電圧を印加するトンネルバイアス電
圧印加手段を備えていることを特徴とする請求項１また
は請求項２に記載の走査型プローブ顕微鏡。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32897095A JPH09166603A (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | 走査型プローブ顕微鏡 |
| US08/757,131 US5929643A (en) | 1995-12-07 | 1996-12-03 | Scanning probe microscope for measuring the electrical properties of the surface of an electrically conductive sample |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32897095A JPH09166603A (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | 走査型プローブ顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09166603A true JPH09166603A (ja) | 1997-06-24 |
Family
ID=18216156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32897095A Withdrawn JPH09166603A (ja) | 1995-12-07 | 1995-12-18 | 走査型プローブ顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09166603A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6745618B2 (en) | 2001-12-25 | 2004-06-08 | Renesas Technology Corp. | Scanning probe microscope |
| JP2009036528A (ja) * | 2007-07-31 | 2009-02-19 | Shimadzu Corp | 表面物性の測定方法及び微細加工方法 |
-
1995
- 1995-12-18 JP JP32897095A patent/JPH09166603A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6745618B2 (en) | 2001-12-25 | 2004-06-08 | Renesas Technology Corp. | Scanning probe microscope |
| JP2009036528A (ja) * | 2007-07-31 | 2009-02-19 | Shimadzu Corp | 表面物性の測定方法及び微細加工方法 |
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