JPH09304407A - 原子間力顕微鏡 - Google Patents
原子間力顕微鏡Info
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- JPH09304407A JPH09304407A JP11911896A JP11911896A JPH09304407A JP H09304407 A JPH09304407 A JP H09304407A JP 11911896 A JP11911896 A JP 11911896A JP 11911896 A JP11911896 A JP 11911896A JP H09304407 A JPH09304407 A JP H09304407A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 凹凸が激しい試料の観察においても、探針が
試料に接触することのないようにする。 【解決手段】 カンチレバの垂直方向の振動の情報を持
つ波形整形器１２の出力信号は、ＦＭ復調器１４により
振動周波数に応じた電圧ＶVfに変換され、電圧信号ＶVf
は変位量比較器２７に送られる。カンチレバの平行方向
の振動の情報を持つ波形整形器２４の出力信号は、ＦＭ
復調器２６により振動周波数に応じた電圧ＶHfに変換さ
れ、電圧信号ＶHfは変位量比較器２７に送られる。変位
量比較器２７は、ＦＭ復調器２６からの電圧信号ＶHfが
基準電圧ＶH0よりも小さくなると、電圧信号ＶHfに定数
Ｋを掛け、ＦＭ復調器１４からの電圧信号ＶVfからＫ・
ＶHfを減算した信号を誤差増幅器１５に送る。誤差増幅
器１５はこの電圧と基準電圧Ｖo との差信号を求めフィ
ルタ１６を介してＺスキャナ駆動回路１７へ送る。
試料に接触することのないようにする。 【解決手段】 カンチレバの垂直方向の振動の情報を持
つ波形整形器１２の出力信号は、ＦＭ復調器１４により
振動周波数に応じた電圧ＶVfに変換され、電圧信号ＶVf
は変位量比較器２７に送られる。カンチレバの平行方向
の振動の情報を持つ波形整形器２４の出力信号は、ＦＭ
復調器２６により振動周波数に応じた電圧ＶHfに変換さ
れ、電圧信号ＶHfは変位量比較器２７に送られる。変位
量比較器２７は、ＦＭ復調器２６からの電圧信号ＶHfが
基準電圧ＶH0よりも小さくなると、電圧信号ＶHfに定数
Ｋを掛け、ＦＭ復調器１４からの電圧信号ＶVfからＫ・
ＶHfを減算した信号を誤差増幅器１５に送る。誤差増幅
器１５はこの電圧と基準電圧Ｖo との差信号を求めフィ
ルタ１６を介してＺスキャナ駆動回路１７へ送る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、探針を試料に近
付けた際に探針と試料間に働く原子間力に基づいて試料
に関する情報を取得する原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）に関
する。
付けた際に探針と試料間に働く原子間力に基づいて試料
に関する情報を取得する原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）に関
する。
【０００２】
【従来の技術】 図１は従来のＡＦＭの構成を示したも
のである。図１において、試料１は、試料を上下方向
（Ｚ方向）に変位させるＺスキャナ２の上に載置され、
Ｚスキャナ２は更に試料をＺ方向に直交するＸＹ平面で
移動させるＸＹスキャナ３の上に載置されている。Ｚス
キャナ２及びＸＹスキャナ４は、例えばピエゾ素子によ
りＺ，Ｘ，Ｙ方向に駆動される。ＸＹスキャナ３にはＸ
Ｙ走査信号発生回路４から走査信号が供給される。
のである。図１において、試料１は、試料を上下方向
（Ｚ方向）に変位させるＺスキャナ２の上に載置され、
Ｚスキャナ２は更に試料をＺ方向に直交するＸＹ平面で
移動させるＸＹスキャナ３の上に載置されている。Ｚス
キャナ２及びＸＹスキャナ４は、例えばピエゾ素子によ
りＺ，Ｘ，Ｙ方向に駆動される。ＸＹスキャナ３にはＸ
Ｙ走査信号発生回路４から走査信号が供給される。
【０００３】５は、試料１の上に距離を隔てて配置され
一端が固定された弾性体からなるカンチレバであり、そ
の先端には探針６が針先を試料１へ向けて取り付けられ
ると共に、固定端付近に加振用のピエゾ素子７が取り付
けられている。ピエゾ素子７は、カンチレバ５が試料１
の表面に対して垂直方向に振動するように駆動する。カ
ンチレバ５の上面は反射面とされており、この面にレー
ザ光Ｌがレーザ光源８から照射される。カンチレバ５で
反射された反射光Ｌ´は光検出器９に到達して検出され
る。光検出器９は例えば２分割フォトダイオードから成
り、カンチレバ５の振動に基づく反射光Ｌ´の位置変化
を検出する。
一端が固定された弾性体からなるカンチレバであり、そ
の先端には探針６が針先を試料１へ向けて取り付けられ
ると共に、固定端付近に加振用のピエゾ素子７が取り付
けられている。ピエゾ素子７は、カンチレバ５が試料１
の表面に対して垂直方向に振動するように駆動する。カ
ンチレバ５の上面は反射面とされており、この面にレー
ザ光Ｌがレーザ光源８から照射される。カンチレバ５で
反射された反射光Ｌ´は光検出器９に到達して検出され
る。光検出器９は例えば２分割フォトダイオードから成
り、カンチレバ５の振動に基づく反射光Ｌ´の位置変化
を検出する。
【０００４】得られた検出信号は、カンチレバ５の固有
振動数付近の信号のみを通過させるバンドパスフィルタ
を備えた前置増幅器１０，位相器１１，波形整形器１２
及びアッテネータ１３を介してピエゾ素子７へ送られ
る。
振動数付近の信号のみを通過させるバンドパスフィルタ
を備えた前置増幅器１０，位相器１１，波形整形器１２
及びアッテネータ１３を介してピエゾ素子７へ送られ
る。
【０００５】１４は、波形整形器１２よりの周波数信号
を電圧信号に変換するＦＭ復調器である。誤差増幅器１
５は、ＦＭ復調器１４よりの電圧信号Ｖf と基準電圧信
号Ｖo との差信号を求め、得られた差信号はフィルタ１
６を介してＺピエゾ駆動回路１７へ送られる。１８はフ
ィルタ１６を介して取り出された差信号に基づいて像を
作成する像作成回路である。
を電圧信号に変換するＦＭ復調器である。誤差増幅器１
５は、ＦＭ復調器１４よりの電圧信号Ｖf と基準電圧信
号Ｖo との差信号を求め、得られた差信号はフィルタ１
６を介してＺピエゾ駆動回路１７へ送られる。１８はフ
ィルタ１６を介して取り出された差信号に基づいて像を
作成する像作成回路である。
【０００６】上記構成において、カンチレバ５はピエゾ
素子７により周期的にたわめられ、振動する。振動によ
りカンチレバ５の先端が上下動すると、光検出器９に到
達する反射光Ｌ´の位置が変化し、その位置変化に対応
した検出信号が光検出器９から得られる。
素子７により周期的にたわめられ、振動する。振動によ
りカンチレバ５の先端が上下動すると、光検出器９に到
達する反射光Ｌ´の位置が変化し、その位置変化に対応
した検出信号が光検出器９から得られる。
【０００７】このようにして得られた光検出器９の出力
信号は、前置増幅器１０のバンドパスフィルタによりカ
ンチレバ５の固有振動数付近の周波数のみが取り出さ
れ、位相器１１，波形整形器１２及びアッテネータ１３
を介して駆動信号としてピエゾ素子７へ供給されるた
め、正帰還の垂直方向自励発振系が形成され、その結果
カンチレバ５はその固有振動数またはその付近の周波数
で振動を続ける。前記位相器１１においては、この発振
系が最大の正帰還になるように位相が調整され、また、
アッテネータ１３においては、カンチレバ５の振動振幅
が適当な大きさになるように振幅が調整される。
信号は、前置増幅器１０のバンドパスフィルタによりカ
ンチレバ５の固有振動数付近の周波数のみが取り出さ
れ、位相器１１，波形整形器１２及びアッテネータ１３
を介して駆動信号としてピエゾ素子７へ供給されるた
め、正帰還の垂直方向自励発振系が形成され、その結果
カンチレバ５はその固有振動数またはその付近の周波数
で振動を続ける。前記位相器１１においては、この発振
系が最大の正帰還になるように位相が調整され、また、
アッテネータ１３においては、カンチレバ５の振動振幅
が適当な大きさになるように振幅が調整される。
【０００８】このようにしてカンチレバ５が一定振幅で
振動を続けている状態で、試料１を試料１と探針６間に
原子間力が働く距離間で探針側に近付けると共に、ＸＹ
スキャナ４によりＸＹ方向に２次元走査すると、カンチ
レバ５の固有振動数は、試料１との距離に応じて探針６
に作用する原子間力の勾配（force gradient）の影響を
受けて見掛上低下し、カンチレバ５はその低下した振動
数で振動するようになる。この振動数は、試料１と探針
６との距離が小さくなると低く、距離が大きくなると高
くなり、原子間力が無視できる距離ではカンチレバ５の
固有振動数またはその付近の周波数に一致する。
振動を続けている状態で、試料１を試料１と探針６間に
原子間力が働く距離間で探針側に近付けると共に、ＸＹ
スキャナ４によりＸＹ方向に２次元走査すると、カンチ
レバ５の固有振動数は、試料１との距離に応じて探針６
に作用する原子間力の勾配（force gradient）の影響を
受けて見掛上低下し、カンチレバ５はその低下した振動
数で振動するようになる。この振動数は、試料１と探針
６との距離が小さくなると低く、距離が大きくなると高
くなり、原子間力が無視できる距離ではカンチレバ５の
固有振動数またはその付近の周波数に一致する。
【０００９】この振動の情報を持つ前記波形整形回路１
２の出力信号は、ＦＭ復調器１４により振動周波数に応
じた電圧Ｖf に変換され、誤差増幅器１５はこの電圧Ｖ
f と基準電圧Ｖo との差信号を求めてフィルタ１６を介
してＺスキャナ駆動回路１７へ供給するため、振動数に
応じて探針６と試料の距離を制御する帰還制御ループが
形成されることになり、探針６と試料１の距離は、基準
電圧Ｖo で決まる所定の値に維持される。
２の出力信号は、ＦＭ復調器１４により振動周波数に応
じた電圧Ｖf に変換され、誤差増幅器１５はこの電圧Ｖ
f と基準電圧Ｖo との差信号を求めてフィルタ１６を介
してＺスキャナ駆動回路１７へ供給するため、振動数に
応じて探針６と試料の距離を制御する帰還制御ループが
形成されることになり、探針６と試料１の距離は、基準
電圧Ｖo で決まる所定の値に維持される。
【００１０】例えば、試料１の表面に凸部があり、ＸＹ
スキャナによる２次元走査に伴って探針と試料との距離
が小さくなってカンチレバ５の振動数が低い方向へ変化
すると、電圧Ｖf が低下して差信号が増加し、直ちにＺ
スキャナ２が試料１を下げて探針６との距離が大きくな
るように帰還制御されるため、探針６と試料１の距離
は、基準電圧Ｖo で決まる所定の値に維持される。この
ような制御が常に行われるのでＺスキャナ駆動回路１７
へ供給される帰還信号（差信号）は、試料表面の凹凸に
対応したものとなり、この帰還信号を像作成回路１８に
ＸＹスキャナによる２次元走査に関連して画像信号とし
て取り込み、取り込んだ画像信号に基づいて画像表示を
行えば、原子間力に基づく試料表面の凹凸像を表示する
ことができる。
スキャナによる２次元走査に伴って探針と試料との距離
が小さくなってカンチレバ５の振動数が低い方向へ変化
すると、電圧Ｖf が低下して差信号が増加し、直ちにＺ
スキャナ２が試料１を下げて探針６との距離が大きくな
るように帰還制御されるため、探針６と試料１の距離
は、基準電圧Ｖo で決まる所定の値に維持される。この
ような制御が常に行われるのでＺスキャナ駆動回路１７
へ供給される帰還信号（差信号）は、試料表面の凹凸に
対応したものとなり、この帰還信号を像作成回路１８に
ＸＹスキャナによる２次元走査に関連して画像信号とし
て取り込み、取り込んだ画像信号に基づいて画像表示を
行えば、原子間力に基づく試料表面の凹凸像を表示する
ことができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、従来
の原子間力顕微鏡においては、カンチレバ５を試料１の
表面に対して垂直方向にのみ振動させているので、検出
できる力勾配は垂直成分に限られる。そのため、試料１
０の凹凸が激しい場合には、ＸＹスキャナ３による試料
１のスキャンによって水平方向の力が増大し、探針６が
試料１の表面に接触してしまい、良好な試料像が得られ
なくなる。特に、超高真空下での観察において探針が試
料に接触すると、探針の先端が変形したり、探針が試料
に吸着（結合）してカンチレバの振動が停止することが
ある。
の原子間力顕微鏡においては、カンチレバ５を試料１の
表面に対して垂直方向にのみ振動させているので、検出
できる力勾配は垂直成分に限られる。そのため、試料１
０の凹凸が激しい場合には、ＸＹスキャナ３による試料
１のスキャンによって水平方向の力が増大し、探針６が
試料１の表面に接触してしまい、良好な試料像が得られ
なくなる。特に、超高真空下での観察において探針が試
料に接触すると、探針の先端が変形したり、探針が試料
に吸着（結合）してカンチレバの振動が停止することが
ある。
【００１２】本発明はこのような点に鑑みて成されたも
ので、その目的は、凹凸が激しい試料の観察において
も、探針が試料に接触することのない原子間力顕微鏡を
提供することにある。
ので、その目的は、凹凸が激しい試料の観察において
も、探針が試料に接触することのない原子間力顕微鏡を
提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】 この目的を達成する本
発明の原子間力顕微鏡は、一端が固定されたカンチレバ
と、該カンチレバの他端に固定された探針と、前記カン
チレバを試料面に対して略直交する方向に振動させる第
１の振動手段と、前記カンチレバを試料面に対して略平
行な方向に振動させる第２の振動手段と、前記カンチレ
バの前記直交方向の振動数と前記平行方向の振動数を検
出する手段と、該手段の出力に基づいて試料と探針との
間の相対的な距離を変化させる手段とを備えたことを特
徴としている。
発明の原子間力顕微鏡は、一端が固定されたカンチレバ
と、該カンチレバの他端に固定された探針と、前記カン
チレバを試料面に対して略直交する方向に振動させる第
１の振動手段と、前記カンチレバを試料面に対して略平
行な方向に振動させる第２の振動手段と、前記カンチレ
バの前記直交方向の振動数と前記平行方向の振動数を検
出する手段と、該手段の出力に基づいて試料と探針との
間の相対的な距離を変化させる手段とを備えたことを特
徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】 以下、図面を参照して本発明の
実施の形態を詳細に説明する。
実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】図２は本発明の原子間力顕微鏡の一例を示
したものである。図２において、図１と同一番号を付し
たものは同一構成要素を示す。
したものである。図２において、図１と同一番号を付し
たものは同一構成要素を示す。
【００１６】図２の実施例は、図１の従来例に加えて、
カンチレバを試料面に対して略平行な方向にカンチレバ
の平行方向の固有振動数またはその付近の周波数で振動
させる正帰還の平行方向自励発振系と、カンチレバの前
記平行方向の振動数を表わす信号を電圧信号に変換する
ＦＭ復調器２６と、このＦＭ復調器２６の出力信号と前
記ＦＭ復調器１４の出力信号を受けて前記誤差増幅器１
５に出力を行なう変位量比較器２７とを備えている。前
記平行方向自励発振系は、カンチレバ５の側面に取り付
けられカンチレバ５を試料面に対して略平行な方向にカ
ンチレバの固有振動数またはその付近の周波数で振動さ
せる加振用ピエゾ素子１９，カンチレバ５の側面にレー
ザ光ＬH を照射するレーザ光源２０，カンチレバ５の側
面で反射されたレーザ光ＬH ´を検出する光検出器２
１，前置増幅器２２，位相器２３，波形整形器２４及び
アッテネータ２５から形成され、この平行方向自励発振
系の各構成は、従来例における垂直方向自励発振系の各
構成と同じ働きをする。また、この垂直方向自励発振系
の波形整形器２４の出力は、前記アッテーネ２５に送ら
れると共に前記ＦＭ復調器２６にも送られる。
カンチレバを試料面に対して略平行な方向にカンチレバ
の平行方向の固有振動数またはその付近の周波数で振動
させる正帰還の平行方向自励発振系と、カンチレバの前
記平行方向の振動数を表わす信号を電圧信号に変換する
ＦＭ復調器２６と、このＦＭ復調器２６の出力信号と前
記ＦＭ復調器１４の出力信号を受けて前記誤差増幅器１
５に出力を行なう変位量比較器２７とを備えている。前
記平行方向自励発振系は、カンチレバ５の側面に取り付
けられカンチレバ５を試料面に対して略平行な方向にカ
ンチレバの固有振動数またはその付近の周波数で振動さ
せる加振用ピエゾ素子１９，カンチレバ５の側面にレー
ザ光ＬH を照射するレーザ光源２０，カンチレバ５の側
面で反射されたレーザ光ＬH ´を検出する光検出器２
１，前置増幅器２２，位相器２３，波形整形器２４及び
アッテネータ２５から形成され、この平行方向自励発振
系の各構成は、従来例における垂直方向自励発振系の各
構成と同じ働きをする。また、この垂直方向自励発振系
の波形整形器２４の出力は、前記アッテーネ２５に送ら
れると共に前記ＦＭ復調器２６にも送られる。
【００１７】上記構成において、カンチレバ５は、ピエ
ゾ素子７により試料面に対して略垂直方向に周期的にた
わめられて振動すると共に、ピエゾ素子１９により試料
面に対して略平行方向に周期的にたわめられて振動す
る。前記垂直方向への振動によりカンチレバ５の先端が
上下動すると、光検出器９に到達する反射光ＬV ´の位
置が変化し、その位置変化に対応した検出信号が光検出
器９から得られる。光検出器９の出力信号は、前置増幅
器１０，位相器１１，波形整形器１２及びアッテネータ
１３を介して駆動信号としてピエゾ素子７へ供給される
ため、正帰還の垂直方向自励発振系が形成され、その結
果カンチレバ５は垂直方向の固有振動数またはその付近
の周波数で前記垂直方向に振動を続ける。また、前記平
行方向への振動によりカンチレバ５の先端が動くと、光
検出器２１に到達する反射光ＬH ´の位置が変化し、そ
の位置変化に対応した検出信号が光検出器２１から得ら
れる。光検出器２１の出力信号は、前置増幅器２２，位
相器２３，波形整形器２４及びアッテネータ２５を介し
て駆動信号としてピエゾ素子１９へ供給されるため、正
帰還の平行方向自励発振系が形成され、その結果カンチ
レバ５は平行方向の固有振動数またはその付近の周波数
で前記平行方向に振動を続ける。
ゾ素子７により試料面に対して略垂直方向に周期的にた
わめられて振動すると共に、ピエゾ素子１９により試料
面に対して略平行方向に周期的にたわめられて振動す
る。前記垂直方向への振動によりカンチレバ５の先端が
上下動すると、光検出器９に到達する反射光ＬV ´の位
置が変化し、その位置変化に対応した検出信号が光検出
器９から得られる。光検出器９の出力信号は、前置増幅
器１０，位相器１１，波形整形器１２及びアッテネータ
１３を介して駆動信号としてピエゾ素子７へ供給される
ため、正帰還の垂直方向自励発振系が形成され、その結
果カンチレバ５は垂直方向の固有振動数またはその付近
の周波数で前記垂直方向に振動を続ける。また、前記平
行方向への振動によりカンチレバ５の先端が動くと、光
検出器２１に到達する反射光ＬH ´の位置が変化し、そ
の位置変化に対応した検出信号が光検出器２１から得ら
れる。光検出器２１の出力信号は、前置増幅器２２，位
相器２３，波形整形器２４及びアッテネータ２５を介し
て駆動信号としてピエゾ素子１９へ供給されるため、正
帰還の平行方向自励発振系が形成され、その結果カンチ
レバ５は平行方向の固有振動数またはその付近の周波数
で前記平行方向に振動を続ける。
【００１８】このようにしてカンチレバ５が一定振幅で
垂直方向及び平行方向に各々の固有振動数で振動を続け
ている状態で、試料１を試料１と探針６間に原子間力が
働く距離間で探針側に近付けると共に、ＸＹスキャナ４
によりＸＹ方向に２次元走査すると、カンチレバ５の垂
直方向及び平行方向の固有振動数は、試料１との距離に
応じて探針６に作用する原子間力の勾配（force gradie
nt）の影響を受けて見掛上低下し、カンチレバ５はその
低下した振動数で振動するようになる。
垂直方向及び平行方向に各々の固有振動数で振動を続け
ている状態で、試料１を試料１と探針６間に原子間力が
働く距離間で探針側に近付けると共に、ＸＹスキャナ４
によりＸＹ方向に２次元走査すると、カンチレバ５の垂
直方向及び平行方向の固有振動数は、試料１との距離に
応じて探針６に作用する原子間力の勾配（force gradie
nt）の影響を受けて見掛上低下し、カンチレバ５はその
低下した振動数で振動するようになる。
【００１９】このカンチレバの垂直方向の振動の情報を
持つ波形整形器１２の出力信号は、ＦＭ復調器１４によ
り振動周波数に応じた電圧ＶVfに変換され、この電圧信
号ＶVfは変位量比較器２７に送られる。また、カンチレ
バの平行方向の振動の情報を持つ波形整形器２４の出力
信号は、ＦＭ復調器２６により振動周波数に応じた電圧
ＶHfに変換され、この電圧信号ＶHfは変位量比較器２７
に送られる。変位量比較器２７は、ＦＭ復調器２６から
の電圧信号ＶHfが基準電圧ＶH0よりも小さくなると、す
なわち、探針が試料表面の急激な凸部に近付いてカンチ
レバの平行方向の振動数が所定の振動数よりも小さくな
ると、電圧信号ＶHfに定数Ｋを掛け、ＦＭ復調器１４か
らの電圧信号ＶVfからＫ・ＶHfを減算した信号（ＶVf−
Ｋ・ＶHf
）を誤差増幅器１５に送る。誤差増幅器１５はこの電圧
（ＶVf−Ｋ・ＶHf）と基準電圧Ｖo との差信号を求めて
フィルタ１６を介してＺスキャナ駆動回路１７へ供給す
るため、Ｚスキャナ２が試料１を下げて探針６との距離
が大きくなるように帰還制御される。そのため、探針が
試料表面の急激な凸部に差し掛かっても探針が試料に接
触することはない。
持つ波形整形器１２の出力信号は、ＦＭ復調器１４によ
り振動周波数に応じた電圧ＶVfに変換され、この電圧信
号ＶVfは変位量比較器２７に送られる。また、カンチレ
バの平行方向の振動の情報を持つ波形整形器２４の出力
信号は、ＦＭ復調器２６により振動周波数に応じた電圧
ＶHfに変換され、この電圧信号ＶHfは変位量比較器２７
に送られる。変位量比較器２７は、ＦＭ復調器２６から
の電圧信号ＶHfが基準電圧ＶH0よりも小さくなると、す
なわち、探針が試料表面の急激な凸部に近付いてカンチ
レバの平行方向の振動数が所定の振動数よりも小さくな
ると、電圧信号ＶHfに定数Ｋを掛け、ＦＭ復調器１４か
らの電圧信号ＶVfからＫ・ＶHfを減算した信号（ＶVf−
Ｋ・ＶHf
）を誤差増幅器１５に送る。誤差増幅器１５はこの電圧
（ＶVf−Ｋ・ＶHf）と基準電圧Ｖo との差信号を求めて
フィルタ１６を介してＺスキャナ駆動回路１７へ供給す
るため、Ｚスキャナ２が試料１を下げて探針６との距離
が大きくなるように帰還制御される。そのため、探針が
試料表面の急激な凸部に差し掛かっても探針が試料に接
触することはない。
【００２０】また、この帰還信号を像作成回路１８にＸ
Ｙスキャナによる２次元走査に関連して画像信号として
取り込み、取り込んだ画像信号に基づいて画像表示を行
えば、原子間力に基づく試料表面の凹凸像を表示するこ
とができる。
Ｙスキャナによる２次元走査に関連して画像信号として
取り込み、取り込んだ画像信号に基づいて画像表示を行
えば、原子間力に基づく試料表面の凹凸像を表示するこ
とができる。
【００２１】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種
々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、カ
ンチレバの変位検出に光てこ方式を採用しているが、光
干渉、静電容量方式等の他の方式でも良い。また、平行
方向にはカンチレバのたわみ振動を用いているが、ねじ
れ振動による力勾配を検出しても良い。さらにまた、上
記実施の形態では、試料をＸＹ方向に移動させたが、探
針を移動させるようにしても良い。
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種
々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、カ
ンチレバの変位検出に光てこ方式を採用しているが、光
干渉、静電容量方式等の他の方式でも良い。また、平行
方向にはカンチレバのたわみ振動を用いているが、ねじ
れ振動による力勾配を検出しても良い。さらにまた、上
記実施の形態では、試料をＸＹ方向に移動させたが、探
針を移動させるようにしても良い。
【００２２】
【発明の効果】 本発明においては、カンチレバを試料
面に対して略直交する方向と試料面に対して略平行な方
向に振動させ、カンチレバに働く垂直方向と平行方向の
原子間力に基づいて試料と探針との間の相対的な距離を
変化させるようにしたので、試料面に激しい凹凸があっ
ても探針が試料に接触することはなく、良好な試料像を
得ることができる。
面に対して略直交する方向と試料面に対して略平行な方
向に振動させ、カンチレバに働く垂直方向と平行方向の
原子間力に基づいて試料と探針との間の相対的な距離を
変化させるようにしたので、試料面に激しい凹凸があっ
ても探針が試料に接触することはなく、良好な試料像を
得ることができる。
【図１】従来の原子間力顕微鏡を示した図である。
【図２】本発明の原子間力顕微鏡の一例を示した図であ
る。
る。
１…試料、２…Ｚスキャナ、３…Ｚスキャナ、４…ＸＹ
スキャナ、５…カンチレバ、６…探針、７，１９…ピエ
ゾ素子、８，２０…レーザ光源、９，２１…光検出器、
１０，２２…前置増幅器、１１，２３…位相器、１２，
２４…波形整形器、１３，２５…アッテネータ、１４，
２６…ＦＭ復調器、１５…誤差増幅器、１６…フィル
タ、１７…Ｚピエゾ駆動回路１７、１８…像作成回路，
２７…変位量比較器
スキャナ、５…カンチレバ、６…探針、７，１９…ピエ
ゾ素子、８，２０…レーザ光源、９，２１…光検出器、
１０，２２…前置増幅器、１１，２３…位相器、１２，
２４…波形整形器、１３，２５…アッテネータ、１４，
２６…ＦＭ復調器、１５…誤差増幅器、１６…フィル
タ、１７…Ｚピエゾ駆動回路１７、１８…像作成回路，
２７…変位量比較器
Claims (1)
- 【請求項１】 一端が固定されたカンチレバと、該カン
チレバの他端に固定された探針と、前記カンチレバを試
料面に対して略直交する方向に振動させる第１の振動手
段と、前記カンチレバを試料面に対して略平行な方向に
振動させる第２の振動手段と、前記カンチレバの前記直
交方向の振動数と前記平行方向の振動数を検出する手段
と、該手段の出力に基づいて試料と探針との間の相対的
な距離を変化させる手段とを備えたことを特徴とする原
子間力顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11911896A JP3328657B2 (ja) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | 原子間力顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11911896A JP3328657B2 (ja) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | 原子間力顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09304407A true JPH09304407A (ja) | 1997-11-28 |
| JP3328657B2 JP3328657B2 (ja) | 2002-09-30 |
Family
ID=14753385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11911896A Expired - Fee Related JP3328657B2 (ja) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | 原子間力顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3328657B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007017388A (ja) * | 2005-07-11 | 2007-01-25 | Jeol Ltd | 走査形プローブ顕微鏡 |
-
1996
- 1996-05-14 JP JP11911896A patent/JP3328657B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007017388A (ja) * | 2005-07-11 | 2007-01-25 | Jeol Ltd | 走査形プローブ顕微鏡 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3328657B2 (ja) | 2002-09-30 |
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