JPH09171027A - 走査型プローブ顕微鏡 - Google Patents
走査型プローブ顕微鏡Info
- Publication number
- JPH09171027A JPH09171027A JP33056195A JP33056195A JPH09171027A JP H09171027 A JPH09171027 A JP H09171027A JP 33056195 A JP33056195 A JP 33056195A JP 33056195 A JP33056195 A JP 33056195A JP H09171027 A JPH09171027 A JP H09171027A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- scanning
- scanner
- displacement
- sample
- piezoelectric scanner
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Abstract
(57)【要約】
【課題】この発明は、圧電スキャナのヒステリシスを除
去すると共に、所定の第１の走査方向とその逆方向の第
２の走査方向の両方向で画像データを抽出することで測
定時間の短縮を図るようにしたことを特徴とする。 【解決手段】チューブ型圧電体スキャナ１１の走査によ
り、試料１２の画像データが得られる。上記スキャナ１
１の変位量はＸＹ変位センサ１４で検出されて、変位信
号Ｘｐ，Ｙｐが出力され、ＸＹ基準信号発生器１６から
基準信号Ｘｒ及びＹｒが発生される。そして、上記変位
信号Ｘｐ，Ｙｐと基準信号Ｘｒ及びＹｒに基いて、制御
回路１５が駆動回路１７を介してスキャナ１１を所定の
状態に変位させる。上記試料１２の表面形状に応じて変
位したカンチレバー１８の変位量は、センサ２１で検出
され、Ａ／Ｄ回路２２でサンプリングされる。そして、
画像表示回路２３及びモニタ２４を介して、試料表面形
状の測定画像が得られる。
去すると共に、所定の第１の走査方向とその逆方向の第
２の走査方向の両方向で画像データを抽出することで測
定時間の短縮を図るようにしたことを特徴とする。 【解決手段】チューブ型圧電体スキャナ１１の走査によ
り、試料１２の画像データが得られる。上記スキャナ１
１の変位量はＸＹ変位センサ１４で検出されて、変位信
号Ｘｐ，Ｙｐが出力され、ＸＹ基準信号発生器１６から
基準信号Ｘｒ及びＹｒが発生される。そして、上記変位
信号Ｘｐ，Ｙｐと基準信号Ｘｒ及びＹｒに基いて、制御
回路１５が駆動回路１７を介してスキャナ１１を所定の
状態に変位させる。上記試料１２の表面形状に応じて変
位したカンチレバー１８の変位量は、センサ２１で検出
され、Ａ／Ｄ回路２２でサンプリングされる。そして、
画像表示回路２３及びモニタ２４を介して、試料表面形
状の測定画像が得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は走査型プローブ顕
微鏡に関し、特に、例えば走査型トンネル顕微鏡（ＳＴ
Ｍ：Scanning Tunneling Microscope ）や原子間力顕微
鏡（ＡＦＭ：Atomic Force Microscope ）等の測定時間
を短縮した走査型プローブ顕微鏡に関するものである。
微鏡に関し、特に、例えば走査型トンネル顕微鏡（ＳＴ
Ｍ：Scanning Tunneling Microscope ）や原子間力顕微
鏡（ＡＦＭ：Atomic Force Microscope ）等の測定時間
を短縮した走査型プローブ顕微鏡に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、特開昭６２−１３０３０２号
公報に於ける「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）等、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
（ＳＰＭ：Scanning Probe Microscope ）が提案されて
いる。
公報に於ける「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）等、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
（ＳＰＭ：Scanning Probe Microscope ）が提案されて
いる。
【０００３】例えば、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）は、Ｓ
ＴＭの発明者であるＧ．Ｂｉｎｎｉｇらによって考案
（Physizal Review Letters vol.56 p930 1986）されて
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。探針が試
料表面に近付くと、探針先端と試料表面との間には、フ
ァンデル・ワールス（Van der waals ）相互作用による
引力が働く。更に、原子の結合距離程度まで探針を試料
表面に近付けると、パウリ（Pauli ）の排他律による斥
力が働く。これらの引力及び斥力（原子間力）は、１０
-9〜１０-12 ［Ｎ］と非常に小さいものとなっている。
ＴＭの発明者であるＧ．Ｂｉｎｎｉｇらによって考案
（Physizal Review Letters vol.56 p930 1986）されて
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。探針が試
料表面に近付くと、探針先端と試料表面との間には、フ
ァンデル・ワールス（Van der waals ）相互作用による
引力が働く。更に、原子の結合距離程度まで探針を試料
表面に近付けると、パウリ（Pauli ）の排他律による斥
力が働く。これらの引力及び斥力（原子間力）は、１０
-9〜１０-12 ［Ｎ］と非常に小さいものとなっている。
【０００４】探針先端が原子間力を受けると、その大き
さに応じてカンチレバーが変位する。したがって、探針
を試料表面に沿って走査させると、試料表面の凹凸に対
応して探針と試料との間の距離が変化するため、カンチ
レバーが変位する。このカンチレバーの変位量を検出す
ることによって、試料表面の凹凸像が得られる。
さに応じてカンチレバーが変位する。したがって、探針
を試料表面に沿って走査させると、試料表面の凹凸に対
応して探針と試料との間の距離が変化するため、カンチ
レバーが変位する。このカンチレバーの変位量を検出す
ることによって、試料表面の凹凸像が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したＳ
ＰＭでは、試料或いはカンチレバーを走査するためのス
テージとして、圧電体スキャナを使用している。こうし
たＳＰＭでは、圧電体スキャナを所定の方向に移動させ
て試料或いはカンチレバーを走査し、カンチレバーの変
位量、すなわち画像データを時間的に等間隔で抽出して
いる。
ＰＭでは、試料或いはカンチレバーを走査するためのス
テージとして、圧電体スキャナを使用している。こうし
たＳＰＭでは、圧電体スキャナを所定の方向に移動させ
て試料或いはカンチレバーを走査し、カンチレバーの変
位量、すなわち画像データを時間的に等間隔で抽出して
いる。
【０００６】しかしながら、この圧電体スキャナはヒス
テリシスを有しているために、圧電体スキャナをある点
からその点と異なる点までの間で往復運動させた場合、
往路と復路では全く異なる点を通過してしまう。したが
って、画像データとして抽出される試料表面の凹凸像の
整合（歪み等）を考慮すると、一走査方向とその逆方向
の両方向では画像データを抽出することができない。例
えば、図５に示されるＸ方向に於いて、図示右側に進行
する＋Ｘ方向と、図示左側に進行する−Ｘ方向の両方向
の画像データを抽出することができない。
テリシスを有しているために、圧電体スキャナをある点
からその点と異なる点までの間で往復運動させた場合、
往路と復路では全く異なる点を通過してしまう。したが
って、画像データとして抽出される試料表面の凹凸像の
整合（歪み等）を考慮すると、一走査方向とその逆方向
の両方向では画像データを抽出することができない。例
えば、図５に示されるＸ方向に於いて、図示右側に進行
する＋Ｘ方向と、図示左側に進行する−Ｘ方向の両方向
の画像データを抽出することができない。
【０００７】したがって、一走査方向のみ、例えば図５
では右側に進行する＋Ｘ方向の画像データを抽出するこ
とになる。つまり、１回走査を行った後、必ず該走査の
開始点まで戻り、その後次の走査を行うようになってい
る。
では右側に進行する＋Ｘ方向の画像データを抽出するこ
とになる。つまり、１回走査を行った後、必ず該走査の
開始点まで戻り、その後次の走査を行うようになってい
る。
【０００８】このような圧電体スキャナでは、ヒステリ
シスを有しているために一走査方向でしか画像データを
抽出することができないので、測定時間が膨大になると
いう課題を有するものであった。
シスを有しているために一走査方向でしか画像データを
抽出することができないので、測定時間が膨大になると
いう課題を有するものであった。
【０００９】この発明は上記課題に鑑みてなされたもの
で、圧電体スキャナのヒステリシスを除去すると共に、
所定の第１の走査方向とその逆方向の第２の走査方向の
両方向で画像データを抽出することで測定時間の短縮を
可能にした走査型プローブ顕微鏡を提供することを目的
とする。
で、圧電体スキャナのヒステリシスを除去すると共に、
所定の第１の走査方向とその逆方向の第２の走査方向の
両方向で画像データを抽出することで測定時間の短縮を
可能にした走査型プローブ顕微鏡を提供することを目的
とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】すなわちこの発明は、探
針若しくは試料を所定方向に走査させて画像データを得
る圧電体スキャナと、この圧電体スキャナの変位量を検
出して変位信号を出力する変位センサ手段と、上記圧電
体スキャナの走査状態を示す基準信号を発生する基準信
号発生手段と、上記変位センサ手段から出力される変位
信号と上記基準信号発生手段から発生される基準信号に
基いて、上記圧電体スキャナを所定の状態に変位させる
制御手段とを具備し、上記圧電体スキャナは、第１の走
査方向とこの第１の方向と略逆方向である第２の走査方
向の両方向で、上記探針若しくは試料を走査させて上記
画像データを得ることを特徴とする。
針若しくは試料を所定方向に走査させて画像データを得
る圧電体スキャナと、この圧電体スキャナの変位量を検
出して変位信号を出力する変位センサ手段と、上記圧電
体スキャナの走査状態を示す基準信号を発生する基準信
号発生手段と、上記変位センサ手段から出力される変位
信号と上記基準信号発生手段から発生される基準信号に
基いて、上記圧電体スキャナを所定の状態に変位させる
制御手段とを具備し、上記圧電体スキャナは、第１の走
査方向とこの第１の方向と略逆方向である第２の走査方
向の両方向で、上記探針若しくは試料を走査させて上記
画像データを得ることを特徴とする。
【００１１】この発明の走査型プローブ顕微鏡にあって
は、圧電体スキャナによって、第１の走査方向とこの第
１の方向と略逆方向である第２の走査方向の両方向で、
探針若しくは試料が所定方向に走査されて画像データが
得られる。上記圧電体スキャナの変位量は、変位センサ
手段で検出されて変位信号が出力され、一方、上記圧電
体スキャナの走査状態を示す基準信号が基準信号発生手
段から発生される。そして、上記変位センサ手段から出
力される変位信号と上記基準信号発生手段から発生され
る基準信号に基いて、制御手段が上記圧電体スキャナを
所定の状態に変位させる。
は、圧電体スキャナによって、第１の走査方向とこの第
１の方向と略逆方向である第２の走査方向の両方向で、
探針若しくは試料が所定方向に走査されて画像データが
得られる。上記圧電体スキャナの変位量は、変位センサ
手段で検出されて変位信号が出力され、一方、上記圧電
体スキャナの走査状態を示す基準信号が基準信号発生手
段から発生される。そして、上記変位センサ手段から出
力される変位信号と上記基準信号発生手段から発生され
る基準信号に基いて、制御手段が上記圧電体スキャナを
所定の状態に変位させる。
【００１２】これにより、圧電体スキャナの非直線性を
補正しながら走査が行われる。そして、所定の第１の走
査方向と、その逆方向である第２の走査方向の両方向で
画像データが抽出されることにより、測定時間が短縮で
き、且つスキャナの非直線性を除去した高精度測定が可
能となる。
補正しながら走査が行われる。そして、所定の第１の走
査方向と、その逆方向である第２の走査方向の両方向で
画像データが抽出されることにより、測定時間が短縮で
き、且つスキャナの非直線性を除去した高精度測定が可
能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態を説明する。図１は、この発明による走査
型プローブ顕微鏡の一実施の形態を示すブロック構成図
である。
の実施の形態を説明する。図１は、この発明による走査
型プローブ顕微鏡の一実施の形態を示すブロック構成図
である。
【００１４】図１に於いて、チューブ型の圧電体スキャ
ナ（以下スキャナと略記する）１１上の自由端には、試
料１２を保持するステージ１３が設けられている。上記
スキャナ１１のＸ方向及びＹ方向（走査方向）の変位状
態は、ＸＹ変位センサ１４により求められる。これらの
変位状態を示すＸ方向及びＹ方向のそれぞれの変位信号
Ｘｐ及びＹｐは、ＸＹ変位センサ１４から制御回路１５
に供給される。
ナ（以下スキャナと略記する）１１上の自由端には、試
料１２を保持するステージ１３が設けられている。上記
スキャナ１１のＸ方向及びＹ方向（走査方向）の変位状
態は、ＸＹ変位センサ１４により求められる。これらの
変位状態を示すＸ方向及びＹ方向のそれぞれの変位信号
Ｘｐ及びＹｐは、ＸＹ変位センサ１４から制御回路１５
に供給される。
【００１５】また、この制御回路１５には、スキャナ１
１の所望とする動作を示す基準信号Ｘｒ及びＹｒを発生
させるＸＹ基準信号発生器１６から、これらの基準信号
Ｘｒ及びＹｒが供給される。
１の所望とする動作を示す基準信号Ｘｒ及びＹｒを発生
させるＸＹ基準信号発生器１６から、これらの基準信号
Ｘｒ及びＹｒが供給される。
【００１６】制御回路１５では、ＸＹ基準信号発生器１
６から供給される基準信号Ｘｒ及びＹｒに対して所定の
処理（詳細を後述するフィードバック制御のための処
理）が行われ、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれの制御信号
Ｘｓ及びＹｓが生成される。この制御信号Ｘｓ及びＹｓ
は、駆動回路ｌ７へ供給される。駆動回路１７では、上
記制御信号Ｘｓ及びＹｓにて指示される状態にスキャナ
１１を変位させるべく、スキャナ１１への電圧印加が行
われる。
６から供給される基準信号Ｘｒ及びＹｒに対して所定の
処理（詳細を後述するフィードバック制御のための処
理）が行われ、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれの制御信号
Ｘｓ及びＹｓが生成される。この制御信号Ｘｓ及びＹｓ
は、駆動回路ｌ７へ供給される。駆動回路１７では、上
記制御信号Ｘｓ及びＹｓにて指示される状態にスキャナ
１１を変位させるべく、スキャナ１１への電圧印加が行
われる。
【００１７】一方、カンチレバー１８は、その一端が基
台１９に片持支持されて配置され、他端に探針２０が設
けられている。このカンチレバー１８は、原子間力等の
微小な力に対して大きな変位を得るために、できるだけ
軽量且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。
台１９に片持支持されて配置され、他端に探針２０が設
けられている。このカンチレバー１８は、原子間力等の
微小な力に対して大きな変位を得るために、できるだけ
軽量且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。
【００１８】カンチレバー１８の上方にはセンサ２１が
設けられている。このセンサ２１は、カンチレバー１８
の変位量を検出し、この変位量を変位信号としてＡ／Ｄ
回路２２に供給するものである。
設けられている。このセンサ２１は、カンチレバー１８
の変位量を検出し、この変位量を変位信号としてＡ／Ｄ
回路２２に供給するものである。
【００１９】Ａ／Ｄ回路２２では、カンチレバー１８の
変位信号が時間的に等間隔でサンプリングされる。ここ
でのサンプリングは、ＸＹ基準信号発生器１６から出力
されるタイミング信号Ｓｐに従って行われる。また、サ
ンプリングされた変位信号は、デジタルデータとなって
画像表示回路２３に供給される。
変位信号が時間的に等間隔でサンプリングされる。ここ
でのサンプリングは、ＸＹ基準信号発生器１６から出力
されるタイミング信号Ｓｐに従って行われる。また、サ
ンプリングされた変位信号は、デジタルデータとなって
画像表示回路２３に供給される。
【００２０】この画像表示回路２３は、Ａ／Ｄ回路２２
から出力されるデジタルデータを画像データに変換する
もので、変換された画像データはモニタ２４に供給され
る。ここで、上述したフィードバック制御について説明
する。
から出力されるデジタルデータを画像データに変換する
もので、変換された画像データはモニタ２４に供給され
る。ここで、上述したフィードバック制御について説明
する。
【００２１】先ず、制御回路１５から出力される制御信
号Ｘｓ及びＹｓに基いて、駆動回路１７によりスキャナ
１１に電圧印加が行われると、その電圧印加の状態に応
じた変位がスキャナ１１に生じる。
号Ｘｓ及びＹｓに基いて、駆動回路１７によりスキャナ
１１に電圧印加が行われると、その電圧印加の状態に応
じた変位がスキャナ１１に生じる。
【００２２】一方、ＸＹ変位センサ１４からは、スキャ
ナ１１の制御信号ＸＳ及びＹＳに基く、Ｘ方向及びＹ方
向の実際の変位信号Ｘｐ及びＹｐが制御回路１５に供給
される。
ナ１１の制御信号ＸＳ及びＹＳに基く、Ｘ方向及びＹ方
向の実際の変位信号Ｘｐ及びＹｐが制御回路１５に供給
される。
【００２３】この制御回路１５では、ＸＹ基準信号発生
器１６から出力されるＸ方向及びＹ方向の基準信号Ｘｒ
及びＹｒに基いて、スキャナ１１を所定の状態に変位さ
せるべくＸ方向及びＹ方向のそれぞれの制御信号Ｘｓ及
びＹｓが生成される。また、制御回路１５では、この状
態でＸＹ変位センサ１４から供給される変位信号Ｘｐ及
びＹｐが監視され、現在所望とするスキャナ１１の状態
と変位信号が示す実際のスキャナ１１の状態との偏差が
求められる。
器１６から出力されるＸ方向及びＹ方向の基準信号Ｘｒ
及びＹｒに基いて、スキャナ１１を所定の状態に変位さ
せるべくＸ方向及びＹ方向のそれぞれの制御信号Ｘｓ及
びＹｓが生成される。また、制御回路１５では、この状
態でＸＹ変位センサ１４から供給される変位信号Ｘｐ及
びＹｐが監視され、現在所望とするスキャナ１１の状態
と変位信号が示す実際のスキャナ１１の状態との偏差が
求められる。
【００２４】所望とするスキャナ１１の状態と実際のス
キャナ１１の状態との間には、スキャナ１１を構成する
圧電体に生じるヒステリシスやクリープ等によって偏差
が生じる。したがって、制御回路１５では、この偏差が
求められる。
キャナ１１の状態との間には、スキャナ１１を構成する
圧電体に生じるヒステリシスやクリープ等によって偏差
が生じる。したがって、制御回路１５では、この偏差が
求められる。
【００２５】そして、制御回路１５では、この偏差を補
償するように、制御信号Ｘｓ及びＹｓが変化される。す
なわち、ＸＹ変位センサ１４にて示される実際のスキャ
ナ１１の状態が、所望とする状態となるようにフィード
バック制御が行われる。
償するように、制御信号Ｘｓ及びＹｓが変化される。す
なわち、ＸＹ変位センサ１４にて示される実際のスキャ
ナ１１の状態が、所望とする状態となるようにフィード
バック制御が行われる。
【００２６】かくして、非線型性を除去した圧電体スキ
ャナの走査が可能となる。次に、このように構成された
走査型プローブ顕微鏡の動作を説明する。先ず、ＸＹ基
準信号発生器１６から、図２に示される基準信号Ｘｒ及
びＹｒが発生される。そして、これらの基準信号Ｘｒ及
びＹｒに基いて、スキャナ１１のフィードバック制御が
行われる。
ャナの走査が可能となる。次に、このように構成された
走査型プローブ顕微鏡の動作を説明する。先ず、ＸＹ基
準信号発生器１６から、図２に示される基準信号Ｘｒ及
びＹｒが発生される。そして、これらの基準信号Ｘｒ及
びＹｒに基いて、スキャナ１１のフィードバック制御が
行われる。
【００２７】このときのスキャナ１１の経路、すなわち
走査は、図３に示されるような走査線となる。つまり、
図３に示されるＸ方向に於いて、図示右側に進行するも
のを＋Ｘ方向、図示左側に進行するものを−Ｘ方向とす
ると、走査線の１，３，…，２５５本目が＋Ｘ方向の走
査となり、同２，４，…２５６本目が−Ｘ方向の走査と
なる。したがって、このスキャナによる走査線は、２５
６本となる。
走査は、図３に示されるような走査線となる。つまり、
図３に示されるＸ方向に於いて、図示右側に進行するも
のを＋Ｘ方向、図示左側に進行するものを−Ｘ方向とす
ると、走査線の１，３，…，２５５本目が＋Ｘ方向の走
査となり、同２，４，…２５６本目が−Ｘ方向の走査と
なる。したがって、このスキャナによる走査線は、２５
６本となる。
【００２８】一方、上述した走査中に、カンチレバー１
８は試料１２の表面形状に応じて変位し、センサ２１に
てその変位量が検出される。そして、この変位量を示す
変位信号が、Ａ／Ｄ回路２２に於いて時間的に等間隔で
サンプリングされることにより、画像データが抽出され
る。但し、このサンプリングは、＋Ｘ方向と−Ｘ方向の
両方向の走査に於いて行われる。
８は試料１２の表面形状に応じて変位し、センサ２１に
てその変位量が検出される。そして、この変位量を示す
変位信号が、Ａ／Ｄ回路２２に於いて時間的に等間隔で
サンプリングされることにより、画像データが抽出され
る。但し、このサンプリングは、＋Ｘ方向と−Ｘ方向の
両方向の走査に於いて行われる。
【００２９】そして、画像表示回路２３及びモニタ２４
を介して、試料表面形状の測定画像が得られる。ここで
得られた測定画像は、スキャナ１１の非直線性の影響が
除去された高精度な測定画像となる。
を介して、試料表面形状の測定画像が得られる。ここで
得られた測定画像は、スキャナ１１の非直線性の影響が
除去された高精度な測定画像となる。
【００３０】ここで、上述した測定に於ける測定時間を
求め、従来の走査型プローブ顕微鏡の測定時間と比較す
る。ここで、走査線は両者共に２５６本であり、１本の
走査線上のデータ点の数は同じであるとする。また、１
本の走査線に於ける＋Ｘ方向及び−Ｘ方向の走査時間を
ｔ1 、走査線間の移動時間をｔ2 とする。
求め、従来の走査型プローブ顕微鏡の測定時間と比較す
る。ここで、走査線は両者共に２５６本であり、１本の
走査線上のデータ点の数は同じであるとする。また、１
本の走査線に於ける＋Ｘ方向及び−Ｘ方向の走査時間を
ｔ1 、走査線間の移動時間をｔ2 とする。
【００３１】上述した実施の形態による走査型プローブ
顕微鏡の測定時間、すなわち上述の測定に於ける測定時
間Ｔは、図２に示されるように、 Ｔ＝２５６ｔ1 ＋２５５ｔ2 と求められる。
顕微鏡の測定時間、すなわち上述の測定に於ける測定時
間Ｔは、図２に示されるように、 Ｔ＝２５６ｔ1 ＋２５５ｔ2 と求められる。
【００３２】次に、従来の走査型プローブ顕微鏡の測定
時間を求める。従来の走査型プローブ顕微鏡は、スキャ
ナの非直線性の影響を受けるため、上述したように、画
像データを抽出できる走査方向は一方向、すなわち＋Ｘ
方向或いは−Ｘ方向のみとなる。そのため、スキャナの
移動経路は図５に示されるようになる。この例では、＋
Ｘ方向でのみ走査が行われている。このときのスキャナ
への印加電圧は、図４に示されるようになり、測定時間
Ｔ′は、 Ｔ′＝５１１ｔ1 ＋２５５ｔ2 となる。
時間を求める。従来の走査型プローブ顕微鏡は、スキャ
ナの非直線性の影響を受けるため、上述したように、画
像データを抽出できる走査方向は一方向、すなわち＋Ｘ
方向或いは−Ｘ方向のみとなる。そのため、スキャナの
移動経路は図５に示されるようになる。この例では、＋
Ｘ方向でのみ走査が行われている。このときのスキャナ
への印加電圧は、図４に示されるようになり、測定時間
Ｔ′は、 Ｔ′＝５１１ｔ1 ＋２５５ｔ2 となる。
【００３３】通常の測定に於いては、走査線間の移動時
間ｔ2 は走査時間ｔ1 よりもはるかに小さい。したがっ
て、上述した実施の形態の走査型プローブ顕微鏡は、従
来の走査型プローブ顕微鏡の測定時間の約半分の時間で
測定することができることになる。
間ｔ2 は走査時間ｔ1 よりもはるかに小さい。したがっ
て、上述した実施の形態の走査型プローブ顕微鏡は、従
来の走査型プローブ顕微鏡の測定時間の約半分の時間で
測定することができることになる。
【００３４】上述した実施の形態に於いては、１本の走
査線に於ける＋Ｘ方向及び−Ｘ方向にスキャナが走査さ
れることにより、画像データの抽出を行っていたが、こ
れに限られるものではない。
査線に於ける＋Ｘ方向及び−Ｘ方向にスキャナが走査さ
れることにより、画像データの抽出を行っていたが、こ
れに限られるものではない。
【００３５】例えば、測定データ点の左端から右端に向
けて、図３にて１本目と２本目の間の位置まで斜行して
走査する。そして、測定データ点の右端から左端に向け
ては、図３にて２本目の位置まで斜行して走査する。こ
のように、＋Ｘ方向及び−Ｘ方向より斜めに走査するよ
うにしても、上述した実施の形態と同様の効果を得るこ
とができる。
けて、図３にて１本目と２本目の間の位置まで斜行して
走査する。そして、測定データ点の右端から左端に向け
ては、図３にて２本目の位置まで斜行して走査する。こ
のように、＋Ｘ方向及び−Ｘ方向より斜めに走査するよ
うにしても、上述した実施の形態と同様の効果を得るこ
とができる。
【００３６】このように、この発明の走査型プローブ顕
微鏡によれば、高速走査と高精度走査を両立させること
ができる。これは、高精度の位置制御を短時間に行うこ
とが要求されるＳＰＭに非常に有益であり、測定精度の
向上及び測定時間の短縮に効果がある。
微鏡によれば、高速走査と高精度走査を両立させること
ができる。これは、高精度の位置制御を短時間に行うこ
とが要求されるＳＰＭに非常に有益であり、測定精度の
向上及び測定時間の短縮に効果がある。
【００３７】尚、この発明の上記実施態様によれば、以
下の如き構成が得られる。 （１） カンチレバー若しくは試料を所定方向に走査さ
せて画像データを得る圧電体スキャナと、この圧電体ス
キャナの変位量を検出して変位信号を出力する変位セン
サ手段と、上記圧電体スキャナの走査状態を示す基準信
号を発生する基準信号発生手段と、上記変位センサ手段
から出力される変位信号と上記基準信号発生手段から発
生される基準信号に基いて、上記圧電体スキャナを所定
の状態に変位させる制御手段とを具備し、上記圧電体ス
キャナは、第１の走査方向とこの第１の方向と略逆方向
である第２の走査方向の両方向で、上記カンチレバー若
しくは試料を走査させて上記画像データを得ることを特
徴とする走査型プローブ顕微鏡。
下の如き構成が得られる。 （１） カンチレバー若しくは試料を所定方向に走査さ
せて画像データを得る圧電体スキャナと、この圧電体ス
キャナの変位量を検出して変位信号を出力する変位セン
サ手段と、上記圧電体スキャナの走査状態を示す基準信
号を発生する基準信号発生手段と、上記変位センサ手段
から出力される変位信号と上記基準信号発生手段から発
生される基準信号に基いて、上記圧電体スキャナを所定
の状態に変位させる制御手段とを具備し、上記圧電体ス
キャナは、第１の走査方向とこの第１の方向と略逆方向
である第２の走査方向の両方向で、上記カンチレバー若
しくは試料を走査させて上記画像データを得ることを特
徴とする走査型プローブ顕微鏡。
【００３８】（２） 上記圧電体スキャナは、上記第１
の走査方向の走査と上記第２の走査方向の走査を交互に
行うことを特徴とする上記（１）に記載の走査型プロー
ブ顕微鏡。
の走査方向の走査と上記第２の走査方向の走査を交互に
行うことを特徴とする上記（１）に記載の走査型プロー
ブ顕微鏡。
【００３９】上記（１）の構成によれば、圧電体スキャ
ナの非直線性を補正しながら走査が行われて、第１の走
査方向とその逆方向である第２の走査方向の両方向で画
像データが抽出されることにより、測定時間が短縮で
き、且つスキャナの非直線性を除去した高精度測定が可
能となる。また、上記（２）の構成によれば、上記第１
の走査方向と第２の走査方向の両方向で画像データが抽
出されることにより、測定時間が短縮されるだけでな
く、圧電体スキャナの実質的な移動量を少なくすること
により、駆動系の負担を減らすことができる。
ナの非直線性を補正しながら走査が行われて、第１の走
査方向とその逆方向である第２の走査方向の両方向で画
像データが抽出されることにより、測定時間が短縮で
き、且つスキャナの非直線性を除去した高精度測定が可
能となる。また、上記（２）の構成によれば、上記第１
の走査方向と第２の走査方向の両方向で画像データが抽
出されることにより、測定時間が短縮されるだけでな
く、圧電体スキャナの実質的な移動量を少なくすること
により、駆動系の負担を減らすことができる。
【００４０】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、圧電体
スキャナのヒステリシスを除去すると共に、所定の第１
の走査方向とその逆方向の第２の走査方向の両方向で画
像データを抽出することができる。
スキャナのヒステリシスを除去すると共に、所定の第１
の走査方向とその逆方向の第２の走査方向の両方向で画
像データを抽出することができる。
【図１】この発明による走査型プローブ顕微鏡の一実施
の形態を示すブロック構成図である。
の形態を示すブロック構成図である。
【図２】図１のＸＹ基準信号発生器１６から発生される
基準信号Ｘｒ及びＹｒの例を示した図である。
基準信号Ｘｒ及びＹｒの例を示した図である。
【図３】図１の構成の走査型プローブ顕微鏡のチューブ
型スキャナの走査経路を示した図である。
型スキャナの走査経路を示した図である。
【図４】従来の走査型プローブ顕微鏡のスキャナへの印
加電圧の例を示した図である。
加電圧の例を示した図である。
【図５】従来の走査型プローブ顕微鏡のスキャナの走査
経路を示した図である。
経路を示した図である。
１１…チューブ型圧電体スキャナ、１２…試料、１３…
試料台、１４…ＸＹ変位センサ、１５…制御回路、１６
…ＸＹ基準信号発生器、１７…駆動回路、１８…カンチ
レバー、１９…基台、２０…探針、２１…センサ、２２
…Ａ／Ｄ回路、２３…画像表示回路、２４…モニタ。
試料台、１４…ＸＹ変位センサ、１５…制御回路、１６
…ＸＹ基準信号発生器、１７…駆動回路、１８…カンチ
レバー、１９…基台、２０…探針、２１…センサ、２２
…Ａ／Ｄ回路、２３…画像表示回路、２４…モニタ。
Claims (2)
- 【請求項１】 探針若しくは試料を所定方向に走査させ
て画像データを得る圧電体スキャナと、 この圧電体スキャナの変位量を検出して変位信号を出力
する変位センサ手段と、 上記圧電体スキャナの走査状態を示す基準信号を発生す
る基準信号発生手段と、 上記変位センサ手段から出力される変位信号と上記基準
信号発生手段から発生される基準信号に基いて、上記圧
電体スキャナを所定の状態に変位させる制御手段とを具
備し、 上記圧電体スキャナは、第１の走査方向とこの第１の方
向と略逆方向である第２の走査方向の両方向で、上記探
針若しくは試料を走査させて上記画像データを得ること
を特徴とする走査型プローブ顕微鏡。 - 【請求項２】 上記圧電体スキャナは、上記第１の走査
方向の走査と上記第２の走査方向の走査を交互に行うこ
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33056195A JPH09171027A (ja) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | 走査型プローブ顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33056195A JPH09171027A (ja) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | 走査型プローブ顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09171027A true JPH09171027A (ja) | 1997-06-30 |
Family
ID=18234031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33056195A Withdrawn JPH09171027A (ja) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | 走査型プローブ顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09171027A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1511134A2 (en) * | 2003-08-29 | 2005-03-02 | CESI-Centro Elettrotecnico Sperimentale Italiano Giacinto Motta S.p.A. | Pulsed laser oscillator in single longitudinal mode stabilised in frequency and relative operative method |
| CN104150433A (zh) * | 2014-08-07 | 2014-11-19 | 哈尔滨工业大学 | 采用afm探针纳米刻划加工复杂三维微纳米结构的装置及方法 |
| JP2015040785A (ja) * | 2013-08-22 | 2015-03-02 | 株式会社東芝 | 走査型プローブ顕微鏡 |
-
1995
- 1995-12-19 JP JP33056195A patent/JPH09171027A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1511134A2 (en) * | 2003-08-29 | 2005-03-02 | CESI-Centro Elettrotecnico Sperimentale Italiano Giacinto Motta S.p.A. | Pulsed laser oscillator in single longitudinal mode stabilised in frequency and relative operative method |
| EP1511134B1 (en) * | 2003-08-29 | 2011-02-23 | CESI-Centro Elettrotecnico Sperimentale Italiano Giacinto Motta S.p.A. | Pulsed laser oscillator in single longitudinal mode stabilised in frequency and relative operative method |
| JP2015040785A (ja) * | 2013-08-22 | 2015-03-02 | 株式会社東芝 | 走査型プローブ顕微鏡 |
| US9410983B2 (en) | 2013-08-22 | 2016-08-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Scanning probe microscope |
| CN104150433A (zh) * | 2014-08-07 | 2014-11-19 | 哈尔滨工业大学 | 采用afm探针纳米刻划加工复杂三维微纳米结构的装置及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2915554B2 (ja) | バリアハイト測定装置 | |
| US5077473A (en) | Drift compensation for scanning probe microscopes using an enhanced probe positioning system | |
| EP0410131B1 (en) | Near-field lorentz force microscopy | |
| CN102439462A (zh) | 操作扫描探针显微镜的方法和装置 | |
| US8869311B2 (en) | Displacement detection mechanism and scanning probe microscope using the same | |
| JPH10312592A (ja) | 情報処理装置および情報処理方法 | |
| US20040129063A1 (en) | Method for performing nanoscale dynamics imaging by atomic force microscopy | |
| JPH09171027A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡 | |
| TW202020458A (zh) | 大面積的高速原子力輪廓測定儀 | |
| JP2002116132A (ja) | 信号検出装置、該信号検出装置によって構成した走査型原子間力顕微鏡、および信号検出方法 | |
| JP2003014605A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡 | |
| JP2002014025A (ja) | プローブの走査制御装置、該走査制御装置による走査型プローブ顕微鏡、及びプローブの走査制御方法、該走査制御方法による測定方法 | |
| JP3058724B2 (ja) | 走査型プローブ顕微鏡 | |
| JP3084924B2 (ja) | 原子間力顕微鏡 | |
| JPH05340712A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡リアルタイム表示装置 | |
| Ahtaiba et al. | Restoration of an AFM height image using a deflection image at different scanning speeds | |
| JPH0850872A (ja) | 試料表面の観察方法、原子間力顕微鏡、微細加工方法および微細加工装置 | |
| Ahtaiba | Proposed Combining Process Technique by Summing the Topographical Height Image and the Deflection Image with a Weight Function at Different Scanning Speeds | |
| JPH0712825A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡およびその制御方法およびプローブ | |
| JPH06180226A (ja) | 探針走査型顕微鏡 | |
| JPH06174459A (ja) | 原子間力顕微鏡 | |
| JPH11237393A (ja) | 測定装置 | |
| JPH06273158A (ja) | 原子間力顕微鏡 | |
| JPH1194851A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡 | |
| JPH09166603A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡 |
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: 20030304 |