JPH11211733A - 走査形プローブ顕微鏡 - Google Patents
走査形プローブ顕微鏡Info
- Publication number
- JPH11211733A JPH11211733A JP10029334A JP2933498A JPH11211733A JP H11211733 A JPH11211733 A JP H11211733A JP 10029334 A JP10029334 A JP 10029334A JP 2933498 A JP2933498 A JP 2933498A JP H11211733 A JPH11211733 A JP H11211733A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample
- cantilever
- data
- frictional force
- image
- 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.)
- Pending
Links
- 239000000523 sample Substances 0.000 title claims abstract description 159
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 abstract 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 1
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 試料内部の情報まで得ることができる走査形
プローブ顕微鏡を提供すること。 【解決手段】 試料とカンチレバ間に働く摩擦力を表す
演算増幅器17の出力は、AD変換器18を介してメモ
リ19に記憶される。メモリ19に記憶された試料面S
1〜Snに関する摩擦力データは画像処理回路20に送ら
れ、画像処理回路20は、摩擦力データを”1”また
は”0”のデータに2値化する。そして、画像処理回路
20は、”1”で表わされたデータを抽出し、抽出した
データから3次元画像データを作成する。
プローブ顕微鏡を提供すること。 【解決手段】 試料とカンチレバ間に働く摩擦力を表す
演算増幅器17の出力は、AD変換器18を介してメモ
リ19に記憶される。メモリ19に記憶された試料面S
1〜Snに関する摩擦力データは画像処理回路20に送ら
れ、画像処理回路20は、摩擦力データを”1”また
は”0”のデータに2値化する。そして、画像処理回路
20は、”1”で表わされたデータを抽出し、抽出した
データから3次元画像データを作成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】 本発明は、原子間力顕微鏡
や摩擦力顕微鏡等の走査形プローブ顕微鏡に関する。
や摩擦力顕微鏡等の走査形プローブ顕微鏡に関する。
【0002】
【従来の技術】 走査形プローブ顕微鏡(SPM)の名
称は、走査形トンネル顕微鏡、原子間力顕微鏡およびこ
れらの原理を応用した様々な顕微鏡を総称して使われる
が、現在、この走査形プローブ顕微鏡は、試料表面の観
察手段として重要な地位を占めている。
称は、走査形トンネル顕微鏡、原子間力顕微鏡およびこ
れらの原理を応用した様々な顕微鏡を総称して使われる
が、現在、この走査形プローブ顕微鏡は、試料表面の観
察手段として重要な地位を占めている。
【0003】上述した走査形トンネル顕微鏡、原子間力顕微
鏡の原理を応用した顕微鏡としては、試料表面の摩擦を
測定する摩擦力顕微鏡や、試料表面の粘性や弾性を測定
する顕微鏡や、試料表面の電位を測定する顕微鏡や、試
料表面の磁気特性を測定する磁気力顕微鏡等がある。
鏡の原理を応用した顕微鏡としては、試料表面の摩擦を
測定する摩擦力顕微鏡や、試料表面の粘性や弾性を測定
する顕微鏡や、試料表面の電位を測定する顕微鏡や、試
料表面の磁気特性を測定する磁気力顕微鏡等がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】 このような走査形プ
ローブ顕微鏡を用いれば、試料最表面の種々の情報を得
ることができるが、試料内部の情報までは得ることがで
きない。
ローブ顕微鏡を用いれば、試料最表面の種々の情報を得
ることができるが、試料内部の情報までは得ることがで
きない。
【0005】試料内部の情報を得る顕微鏡として、弾道電子
放射顕微鏡(BEEM)や走査形キャパシタンス顕微鏡
(SCM)等が提案されているが、何れの顕微鏡も試料
表面に極めて近い内部の情報しか得ることができず、ま
た、未だ実用化レベルではない。
放射顕微鏡(BEEM)や走査形キャパシタンス顕微鏡
(SCM)等が提案されているが、何れの顕微鏡も試料
表面に極めて近い内部の情報しか得ることができず、ま
た、未だ実用化レベルではない。
【0006】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、試料内部の情報まで得ることができる
走査形プローブ顕微鏡を提供することにある。
で、その目的は、試料内部の情報まで得ることができる
走査形プローブ顕微鏡を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】 この目的を達成する本
発明の走査形プローブ顕微鏡は、試料に探針を対向させ
た状態で試料または探針を2次元的に走査し、探針の変
位を検出して試料の2次元画像を得るようにした走査形
プローブ顕微鏡において、試料を割断する割断手段と、
試料の割断の度に得られた試料の2次元画像データを記
憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された2次元画像
データに基づいて試料の3次元画像データを作成する画
像処理手段を備えたことを特徴とする。
発明の走査形プローブ顕微鏡は、試料に探針を対向させ
た状態で試料または探針を2次元的に走査し、探針の変
位を検出して試料の2次元画像を得るようにした走査形
プローブ顕微鏡において、試料を割断する割断手段と、
試料の割断の度に得られた試料の2次元画像データを記
憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された2次元画像
データに基づいて試料の3次元画像データを作成する画
像処理手段を備えたことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】 以下、図面を用いて本発明の実
施の形態について説明する。
施の形態について説明する。
【0009】図1は、本発明の走査形プローブ顕微鏡の一例
として示した、摩擦力顕微鏡を示した図である。
として示した、摩擦力顕微鏡を示した図である。
【0010】まず、図1の構成について説明する。
【0011】図1において、1はカンチレバホルダであり、
カンチレバホルダ1の形状は、図2に示すようにコの字
状である。カンチレバホルダ1のカンチレバ保持部1a
の下面には、先端に探針2を有するカンチレバ3が固定
されている。また、前記カンチレバホルダ1のカッター
保持部1bの下面には、試料を割断するためのカッター
4が固定されている。このカッター4は前記カンチレバ
3に対向しており、カッター4の割断部4aの高さ(Z
位置)は、前記探針2の先端の高さよりΔdだけ低い。
カンチレバホルダ1の形状は、図2に示すようにコの字
状である。カンチレバホルダ1のカンチレバ保持部1a
の下面には、先端に探針2を有するカンチレバ3が固定
されている。また、前記カンチレバホルダ1のカッター
保持部1bの下面には、試料を割断するためのカッター
4が固定されている。このカッター4は前記カンチレバ
3に対向しており、カッター4の割断部4aの高さ(Z
位置)は、前記探針2の先端の高さよりΔdだけ低い。
【0012】前記カンチレバホルダ1には移動軸5が固定さ
れており、移動軸5は、試料室壁6に固定されたカンチ
レバホルダ駆動手段7に取り付けられている。この移動
軸5は、カンチレバホルダ駆動手段7により、その軸方
向(Y軸方向)に移動可能である。
れており、移動軸5は、試料室壁6に固定されたカンチ
レバホルダ駆動手段7に取り付けられている。この移動
軸5は、カンチレバホルダ駆動手段7により、その軸方
向(Y軸方向)に移動可能である。
【0013】8は、前記探針2に対向する試料であり、試料
8は試料ホルダ9に取り付けられている。この試料ホル
ダ9は、XY移動機構10aとZ移動機構10bを備え
たスキャナ10に取り付けられており、スキャナ10は
試料室の底部上に置かれている。
8は試料ホルダ9に取り付けられている。この試料ホル
ダ9は、XY移動機構10aとZ移動機構10bを備え
たスキャナ10に取り付けられており、スキャナ10は
試料室の底部上に置かれている。
【0014】11はXY移動機構駆動手段であり、前記XY
移動機構10aは、このXY移動機構駆動手段11によ
り制御される。また、12はZ移動機構駆動手段であ
り、前記Z移動機構10bは、このZ移動機構駆動手段
12により制御される。これらの移動機構駆動手段1
1、12は制御装置13により制御される。さらに、制
御装置13は、前記カンチレバホルダ駆動手段7を制御
する。
移動機構10aは、このXY移動機構駆動手段11によ
り制御される。また、12はZ移動機構駆動手段であ
り、前記Z移動機構10bは、このZ移動機構駆動手段
12により制御される。これらの移動機構駆動手段1
1、12は制御装置13により制御される。さらに、制
御装置13は、前記カンチレバホルダ駆動手段7を制御
する。
【0015】また、試料室の上壁にはレーザ発生器14が固
定されており、レーザ発生器14で発生したレーザ光
は、レンズ15により前記カンチレバ3の背面上に集束
される。そして、カンチレバ3の背面で反射されたレー
ザ光は、試料室の側壁に固定されたレーザ検出器16で
検出される。このレーザ検出器16は、4つの検出面1
6a、16b、16c、16dを有しており、それぞれ
の検出面で検出された信号a、b、c、dは演算増幅器
17に送られる。なお、前記探針2が試料8に接触して
いない状態においては、前記カンチレバ3の背面で反射
されたレーザ光が前記レーザ検出器16の検出面の中心
Oに入射するように、カンチレバ3とレーザ検出器16
の間に配置された反射ミラー(図示せず)の角度が調整
されている。
定されており、レーザ発生器14で発生したレーザ光
は、レンズ15により前記カンチレバ3の背面上に集束
される。そして、カンチレバ3の背面で反射されたレー
ザ光は、試料室の側壁に固定されたレーザ検出器16で
検出される。このレーザ検出器16は、4つの検出面1
6a、16b、16c、16dを有しており、それぞれ
の検出面で検出された信号a、b、c、dは演算増幅器
17に送られる。なお、前記探針2が試料8に接触して
いない状態においては、前記カンチレバ3の背面で反射
されたレーザ光が前記レーザ検出器16の検出面の中心
Oに入射するように、カンチレバ3とレーザ検出器16
の間に配置された反射ミラー(図示せず)の角度が調整
されている。
【0016】前記演算増幅器17の出力信号は、AD変換器
18と前記制御装置13に送られ、AD変換器18の出
力信号はメモリ19に記憶される。メモリ19は画像処
理回路20に接続されており、画像処理回路20の出力
信号は摩擦力像表示手段21に送られる。
18と前記制御装置13に送られ、AD変換器18の出
力信号はメモリ19に記憶される。メモリ19は画像処
理回路20に接続されており、画像処理回路20の出力
信号は摩擦力像表示手段21に送られる。
【0017】以上、図1の装置の構成について説明したが、
以下に、この装置の動作について説明する。
以下に、この装置の動作について説明する。
【0018】まず、オペレータは、観察面S1が平らに切り
出された試料8を試料ホルダ9に取り付ける。次に、オ
ペレータは、その試料ホルダ9を前記スキャナ10に取
り付ける。図3は、試料ホルダ9をスキャナ10に取り
付けた直後の状態を示した図であるが、この時、試料8
は前記探針2に接触していない。
出された試料8を試料ホルダ9に取り付ける。次に、オ
ペレータは、その試料ホルダ9を前記スキャナ10に取
り付ける。図3は、試料ホルダ9をスキャナ10に取り
付けた直後の状態を示した図であるが、この時、試料8
は前記探針2に接触していない。
【0019】試料ホルダ9がスキャナ10に取り付けられる
と、試料8が探針2に接触するまで、試料8は前記Z移
動機構10bによりZ方向に移動される。前記制御装置
13は、演算増幅器17からの信号に基づき、試料8が
探針2に接触したかどうかを判断しており、制御装置1
3は、試料8が探針2に接触したと判断すると、前記Z
移動機構駆動手段12への駆動信号の供給を停止する。
と、試料8が探針2に接触するまで、試料8は前記Z移
動機構10bによりZ方向に移動される。前記制御装置
13は、演算増幅器17からの信号に基づき、試料8が
探針2に接触したかどうかを判断しており、制御装置1
3は、試料8が探針2に接触したと判断すると、前記Z
移動機構駆動手段12への駆動信号の供給を停止する。
【0020】ここで、前記制御装置13のZ移動機構駆動手
段12の制御について詳しく説明する。
段12の制御について詳しく説明する。
【0021】さて、試料8が探針2に接触すると、その接触
で、前記レーザ光が当たっているカンチレバ3の背面の
高さはそれまでより高くなる。その結果、レーザ光がレ
ーザ検出器16の検出面に入射する位置は、図4に示す
ように、それまでの検出面の中心Oから検出面16a、
16bの方に移動する。このため、レーザ検出器16か
ら出力される信号a、b、c、dのうち、信号aとbの
値は大きくなり、逆に信号cとdの値は小さくなる。
で、前記レーザ光が当たっているカンチレバ3の背面の
高さはそれまでより高くなる。その結果、レーザ光がレ
ーザ検出器16の検出面に入射する位置は、図4に示す
ように、それまでの検出面の中心Oから検出面16a、
16bの方に移動する。このため、レーザ検出器16か
ら出力される信号a、b、c、dのうち、信号aとbの
値は大きくなり、逆に信号cとdの値は小さくなる。
【0022】前記演算増幅器17は、レーザ検出器16から
送られてくる信号a、b、c、dから、演算(|(a+
c)−(b+d)|)と((a+b)−(c+d))を
行い、演算((a+b)−(c+d))の結果を前記制
御装置13に送るが、その制御装置13へ送られる信号
の値は、前記試料8の探針2への接触により接触前に比
べて大きくなる。制御装置13は、演算増幅器17から
送られてくる信号の値がそれまでより大きくなると、試
料8が探針2に接触したと判断し、前記Z移動機構駆動
手段12への駆動信号の供給を停止している。
送られてくる信号a、b、c、dから、演算(|(a+
c)−(b+d)|)と((a+b)−(c+d))を
行い、演算((a+b)−(c+d))の結果を前記制
御装置13に送るが、その制御装置13へ送られる信号
の値は、前記試料8の探針2への接触により接触前に比
べて大きくなる。制御装置13は、演算増幅器17から
送られてくる信号の値がそれまでより大きくなると、試
料8が探針2に接触したと判断し、前記Z移動機構駆動
手段12への駆動信号の供給を停止している。
【0023】以上、制御装置13のZ移動機構駆動手段12
の制御について説明したが、以下に、図1の装置の動作
説明を続けて行う。
の制御について説明したが、以下に、図1の装置の動作
説明を続けて行う。
【0024】試料8が探針2に接触すると、制御装置13
は、カンチレバ3の横手方向に試料8を移動させるため
に、試料8がXY移動機構10aによりX方向に移動す
るように前記XY移動機構駆動手段11を制御する。こ
の制御により、試料8はカンチレバ3の横手方向に移動
し、カンチレバ3は、カンチレバと試料間に働く摩擦力
に応じて横方向にねじれる。その結果、レーザ光がレー
ザ検出器16の検出面に入射する位置は、図5に示すよ
うに、カンチレバと試料間に働く摩擦力に応じて検出面
16a、16cの方に移動する。このため、レーザ検出
器16から出力される信号a、b、c、dは、カンチレ
バと試料間に働く摩擦力に応じて変化する。
は、カンチレバ3の横手方向に試料8を移動させるため
に、試料8がXY移動機構10aによりX方向に移動す
るように前記XY移動機構駆動手段11を制御する。こ
の制御により、試料8はカンチレバ3の横手方向に移動
し、カンチレバ3は、カンチレバと試料間に働く摩擦力
に応じて横方向にねじれる。その結果、レーザ光がレー
ザ検出器16の検出面に入射する位置は、図5に示すよ
うに、カンチレバと試料間に働く摩擦力に応じて検出面
16a、16cの方に移動する。このため、レーザ検出
器16から出力される信号a、b、c、dは、カンチレ
バと試料間に働く摩擦力に応じて変化する。
【0025】上述したように、演算増幅器17は、レーザ検
出器16から送られてくる信号a、b、c、dから演算
(|(a+c)−(b+d)|)を行っているが、この
カンチレバと試料間に働く摩擦力に対応する演算値はA
D変換器18を介して、8ビットあるいは16ビットの
データに変換されてメモリ19に格納される。この時、
AD変換器18の出力は、前記制御装置13により、前
記試料8の探針2との接触位置に対応してメモリ19に
記憶される。
出器16から送られてくる信号a、b、c、dから演算
(|(a+c)−(b+d)|)を行っているが、この
カンチレバと試料間に働く摩擦力に対応する演算値はA
D変換器18を介して、8ビットあるいは16ビットの
データに変換されてメモリ19に格納される。この時、
AD変換器18の出力は、前記制御装置13により、前
記試料8の探針2との接触位置に対応してメモリ19に
記憶される。
【0026】さて、X方向への所定量の試料移動が終わる
と、試料がY方向に所定量移動され、そして今度は−X
方向への所定量の試料移動が行われる。そして、−X方
向への所定量の試料移動が終わると、試料がY方向に前
記所定量だけ移動され、その移動が終わると、前記同様
に試料がX方向に前記所定量移動される。このような、
Y座標を順に変えてのX、−X方向への試料移動は所定
回行われる。この試料移動期間中、カンチレバと試料間
に働く摩擦力が検出され、前記メモリ19には、前記
X、−X方向への試料移動期間における摩擦力データが
記憶される。このとき、前記AD変換器18の出力は、
前記制御装置13により、試料8の探針2との接触位置
に対応してメモリ19に記憶される。
と、試料がY方向に所定量移動され、そして今度は−X
方向への所定量の試料移動が行われる。そして、−X方
向への所定量の試料移動が終わると、試料がY方向に前
記所定量だけ移動され、その移動が終わると、前記同様
に試料がX方向に前記所定量移動される。このような、
Y座標を順に変えてのX、−X方向への試料移動は所定
回行われる。この試料移動期間中、カンチレバと試料間
に働く摩擦力が検出され、前記メモリ19には、前記
X、−X方向への試料移動期間における摩擦力データが
記憶される。このとき、前記AD変換器18の出力は、
前記制御装置13により、試料8の探針2との接触位置
に対応してメモリ19に記憶される。
【0027】以上のようにして、試料8の試料面S1に関す
る位置と摩擦力データからなる摩擦力情報が得られる
と、前記制御装置13は、前記移動軸5がY方向に移動
するように前記カンチレバホルダ駆動手段7を制御す
る。この制御により、移動軸5はY方向に移動し、ま
た、移動軸5に固定されている前記カンチレバホルダ1
と、カンチレバホルダ1に固定されている前記カンチレ
バ3とカッター4も同様にY方向に移動する。
る位置と摩擦力データからなる摩擦力情報が得られる
と、前記制御装置13は、前記移動軸5がY方向に移動
するように前記カンチレバホルダ駆動手段7を制御す
る。この制御により、移動軸5はY方向に移動し、ま
た、移動軸5に固定されている前記カンチレバホルダ1
と、カンチレバホルダ1に固定されている前記カンチレ
バ3とカッター4も同様にY方向に移動する。
【0028】上述したように、カッター4の割断部4aの高
さ(Z位置)は、前記探針2の先端の高さよりΔdだけ
低く、また、現在試料面S1の高さは、カッター4の割
断部4aの高さより前記Δdだけ高いので、カッター4
がY方向に移動すると、試料8は厚さΔdだけ削り取ら
れる。その結果、試料上には新しい試料面S2が現れ
る。
さ(Z位置)は、前記探針2の先端の高さよりΔdだけ
低く、また、現在試料面S1の高さは、カッター4の割
断部4aの高さより前記Δdだけ高いので、カッター4
がY方向に移動すると、試料8は厚さΔdだけ削り取ら
れる。その結果、試料上には新しい試料面S2が現れ
る。
【0029】このようにして試料の割断が行われたら、前記
制御装置13は、前記カンチレバホルダ1が元の観察位
置(図1の位置)に戻るように、前記カンチレバホルダ
駆動手段7を制御する。そして、カンチレバホルダ1が
観察位置に戻ると、上述した動作と同じ動作により、前
記試料面S2が探針2に接触される。そして、試料8
が、前記試料面S1の観察時と同じように移動され、こ
の試料移動期間中、カンチレバと試料間に働く摩擦力が
検出され、前記メモリ19には、前記X、−X方向への
試料移動期間における摩擦力データが記憶される。この
とき、前記AD変換器18の出力は、前記制御装置13
により、試料8の探針2との接触位置に対応してメモリ
19に記憶される。
制御装置13は、前記カンチレバホルダ1が元の観察位
置(図1の位置)に戻るように、前記カンチレバホルダ
駆動手段7を制御する。そして、カンチレバホルダ1が
観察位置に戻ると、上述した動作と同じ動作により、前
記試料面S2が探針2に接触される。そして、試料8
が、前記試料面S1の観察時と同じように移動され、こ
の試料移動期間中、カンチレバと試料間に働く摩擦力が
検出され、前記メモリ19には、前記X、−X方向への
試料移動期間における摩擦力データが記憶される。この
とき、前記AD変換器18の出力は、前記制御装置13
により、試料8の探針2との接触位置に対応してメモリ
19に記憶される。
【0030】以上のようにして、試料8の試料面S2に関す
る位置と摩擦力データが得られると、以下、同様にし
て、試料面S3、S4、…Snに関する位置と摩擦力デー
タが得られる。
る位置と摩擦力データが得られると、以下、同様にし
て、試料面S3、S4、…Snに関する位置と摩擦力デー
タが得られる。
【0031】このようにして、試料8の試料面S1、S2、
…、Snに関する位置と摩擦力データが得られると、前
記画像処理回路20は、前記メモリ19に記憶された試
料面S1、S2、…、Snに関する位置と摩擦力データを
順次読み出す。そして、画像処理回路20は、順に読み
出した摩擦力データを基準値F0と比較して2値化摩擦
力データを作成する。画像処理回路20は、例えば、基
準値F0より大きい摩擦力データを2値化摩擦力デー
タ”1”とし、また、基準値F0より小さい摩擦力デー
タを2値化摩擦力データ”0”とする。
…、Snに関する位置と摩擦力データが得られると、前
記画像処理回路20は、前記メモリ19に記憶された試
料面S1、S2、…、Snに関する位置と摩擦力データを
順次読み出す。そして、画像処理回路20は、順に読み
出した摩擦力データを基準値F0と比較して2値化摩擦
力データを作成する。画像処理回路20は、例えば、基
準値F0より大きい摩擦力データを2値化摩擦力デー
タ”1”とし、また、基準値F0より小さい摩擦力デー
タを2値化摩擦力データ”0”とする。
【0032】図6は、各試料面S1〜Snの2値化摩擦力デー
タに基づく画像を示したものである。図6に示す試料面
S1〜Snの画像において、A1〜Anが前記2値化摩擦力
データ”1”に対応する部分、すなわち、カンチレバと
試料間に働く摩擦力が基準値より大きい部分である。一
方、B1〜Bnが前記2値化摩擦力データ”0”に対応す
る部分、すなわち、カンチレバと試料間に働く摩擦力が
その基準値より小さい部分である。
タに基づく画像を示したものである。図6に示す試料面
S1〜Snの画像において、A1〜Anが前記2値化摩擦力
データ”1”に対応する部分、すなわち、カンチレバと
試料間に働く摩擦力が基準値より大きい部分である。一
方、B1〜Bnが前記2値化摩擦力データ”0”に対応す
る部分、すなわち、カンチレバと試料間に働く摩擦力が
その基準値より小さい部分である。
【0033】さて、試料面S1〜Snの2値化摩擦力データが
得られると、前記画像処理回路20は、”1”または”
0”で表わされた各試料面の2値化摩擦力データから”
1”で表わされた2値化摩擦力データ、すなわち、A1
〜Anに関する2値化摩擦力データを抽出する。そし
て、画像処理回路20は、抽出した2値化摩擦力データ
から、前記部分A1〜Anの3次元画像データを構築す
る。
得られると、前記画像処理回路20は、”1”または”
0”で表わされた各試料面の2値化摩擦力データから”
1”で表わされた2値化摩擦力データ、すなわち、A1
〜Anに関する2値化摩擦力データを抽出する。そし
て、画像処理回路20は、抽出した2値化摩擦力データ
から、前記部分A1〜Anの3次元画像データを構築す
る。
【0034】図7は、部分A1〜Anの3次元画像データに基
づく画像を示したものである。この画像は、試料の深さ
方向における、カンチレバと試料間に働く摩擦力がある
値より大きい部分の像を示しており、この画像から試料
の摩擦に関する内部情報を知ることができる。
づく画像を示したものである。この画像は、試料の深さ
方向における、カンチレバと試料間に働く摩擦力がある
値より大きい部分の像を示しており、この画像から試料
の摩擦に関する内部情報を知ることができる。
【0035】前記部分A1〜Anの3次元画像データは、前記
摩擦力像表示手段21に送られ、摩擦力像表示手段21
の画面上には前記図7に示した画像が表示される。
摩擦力像表示手段21に送られ、摩擦力像表示手段21
の画面上には前記図7に示した画像が表示される。
【0036】以上、図1の装置の動作について説明したが、
図1の装置によれば、試料の摩擦に関する内部情報を得
ることができる。
図1の装置によれば、試料の摩擦に関する内部情報を得
ることができる。
【0037】また、本発明は上述した例に限定されるもので
はなく、種々の変形が考えられる。
はなく、種々の変形が考えられる。
【0038】例えば、前記画像処理回路20の構成を、摩擦
力データを2値化するのではなく、摩擦力データを摩擦
力に対応した輝度を表す画像データに変換して出力する
ようにしても良い。このような出力により、前記摩擦力
像表示手段21の画面上には、図8に示すように試料面
S1〜Sn毎に多値化された像が表示される。さらに、前
記画像処理回路20の構成を、オペレータがその表示さ
れた試料面S1〜Snの像中から特定の領域をマウス等で
指定すると、そのマウス等で指定された領域の3次元画
像を作成するようにしても良い。
力データを2値化するのではなく、摩擦力データを摩擦
力に対応した輝度を表す画像データに変換して出力する
ようにしても良い。このような出力により、前記摩擦力
像表示手段21の画面上には、図8に示すように試料面
S1〜Sn毎に多値化された像が表示される。さらに、前
記画像処理回路20の構成を、オペレータがその表示さ
れた試料面S1〜Snの像中から特定の領域をマウス等で
指定すると、そのマウス等で指定された領域の3次元画
像を作成するようにしても良い。
【0039】このように画像処理回路を構成すれば、例え
ば、図8に示した試料面S1〜Snの像中から特定の領域
C1〜Cnがマウス等で指定されると、表示装置の画面上
には、図9に示すような領域C1〜Cnの3次元像が表示
される。この画像から試料の摩擦に関する内部情報を知
ることができる。
ば、図8に示した試料面S1〜Snの像中から特定の領域
C1〜Cnがマウス等で指定されると、表示装置の画面上
には、図9に示すような領域C1〜Cnの3次元像が表示
される。この画像から試料の摩擦に関する内部情報を知
ることができる。
【0040】また、上記例では、試料表面はナイフエッジ等
で割断されるが、これに限定されるものではなく、イオ
ンエッチング等により試料表面をエッチングするように
しても良い。
で割断されるが、これに限定されるものではなく、イオ
ンエッチング等により試料表面をエッチングするように
しても良い。
【0041】また、試料表面を割断して3次元像を得るので
はなく、蒸着の度に試料像を得、その得られた2次元像
を画像処理して3次元像を表示するようにしても良い。
はなく、蒸着の度に試料像を得、その得られた2次元像
を画像処理して3次元像を表示するようにしても良い。
【0042】また、本発明は、摩擦力顕微鏡に限定されるも
のではなく、試料表面の粘性や弾性を測定する顕微鏡
や、試料表面の電位を測定する顕微鏡や、試料表面の磁
気特性を測定する磁気力顕微鏡等の走査形プローブ顕微
鏡にも適用可能である。
のではなく、試料表面の粘性や弾性を測定する顕微鏡
や、試料表面の電位を測定する顕微鏡や、試料表面の磁
気特性を測定する磁気力顕微鏡等の走査形プローブ顕微
鏡にも適用可能である。
【図1】 本発明の走査形プローブ顕微鏡の一例として
示した、摩擦力顕微鏡を示した図である。
示した、摩擦力顕微鏡を示した図である。
【図2】 図1のカンチレバ1を詳しく説明するために
示した図である。
示した図である。
【図3】 試料ホルダを、スキャナに取り付けた直後の
状態を示した図である。
状態を示した図である。
【図4】 試料が探針に接触した時の、レーザ光がレー
ザ検出器の検出面に入射する位置を説明するために示し
た図である。
ザ検出器の検出面に入射する位置を説明するために示し
た図である。
【図5】 試料が探針に接触した状態で試料を移動させ
た時の、レーザ光がレーザ検出器の検出面に入射する位
置を説明するために示した図である。
た時の、レーザ光がレーザ検出器の検出面に入射する位
置を説明するために示した図である。
【図6】 各試料面S1〜Snの2値化摩擦力データに基
づく画像を示したものである。
づく画像を示したものである。
【図7】 部分A1〜Anの3次元画像データに基づく画
像を示したものである。
像を示したものである。
【図8】 各試料面S1〜Snの摩擦力データに基づく画
像を示したものである。
像を示したものである。
【図9】 図8における像C1〜Cnの3次元像を示した
ものである。
ものである。
1…カンチレバホルダ、1a…カンチレバ保持部、1b
…カッター保持部、2…探針、3…カンチレバ、4…カ
ッター、4a…割断部、5…移動軸、6…試料室壁、7
…カンチレバホルダ駆動手段、8…試料、9…試料ホル
ダ、10…スキャナ、10a…XY移動機構、10b…
Z移動機構、11…XY移動機構駆動手段、12…Z移
動機構駆動手段、13…制御装置、14…レーザ発生
器、15…レンズ、16…レーザ検出器、17…演算増
幅器、18…AD変換器、19…メモリ、20…画像処
理回路、21…摩擦力像表示手段
…カッター保持部、2…探針、3…カンチレバ、4…カ
ッター、4a…割断部、5…移動軸、6…試料室壁、7
…カンチレバホルダ駆動手段、8…試料、9…試料ホル
ダ、10…スキャナ、10a…XY移動機構、10b…
Z移動機構、11…XY移動機構駆動手段、12…Z移
動機構駆動手段、13…制御装置、14…レーザ発生
器、15…レンズ、16…レーザ検出器、17…演算増
幅器、18…AD変換器、19…メモリ、20…画像処
理回路、21…摩擦力像表示手段
Claims (2)
- 【請求項1】 試料に探針を対向させた状態で試料また
は探針を2次元的に走査し、探針の変位を検出して試料
の2次元画像を得るようにした走査形プローブ顕微鏡に
おいて、試料を割断する割断手段と、試料の割断の度に
得られた試料の2次元画像データを記憶する記憶手段
と、該記憶手段に記憶された2次元画像データに基づい
て試料の3次元画像データを作成する画像処理手段を備
えたことを特徴とする走査形プローブ顕微鏡。 - 【請求項2】 前記画像処理手段は、それぞれの2次元
画像データについて特定の画像データを抽出し、抽出し
た画像データに基づいて試料の3次元画像データを作成
するように構成されていることを特徴とする請求項1記
載の走査形プローブ顕微鏡。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10029334A JPH11211733A (ja) | 1998-01-27 | 1998-01-27 | 走査形プローブ顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10029334A JPH11211733A (ja) | 1998-01-27 | 1998-01-27 | 走査形プローブ顕微鏡 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11211733A true JPH11211733A (ja) | 1999-08-06 |
Family
ID=12273346
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10029334A Pending JPH11211733A (ja) | 1998-01-27 | 1998-01-27 | 走査形プローブ顕微鏡 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11211733A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006098794A (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Olympus Corp | 複合顕微鏡及び複合顕微鏡の測定方法 |
-
1998
- 1998-01-27 JP JP10029334A patent/JPH11211733A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006098794A (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Olympus Corp | 複合顕微鏡及び複合顕微鏡の測定方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5994691A (en) | Near-field scanning optical microscope | |
JP6588278B2 (ja) | 走査プローブ顕微鏡および走査プローブ顕微鏡の光軸調整方法 | |
US6212292B1 (en) | Creating an image of an object with an optical microscope | |
JP2005531781A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡 | |
JP4130689B2 (ja) | 電子顕微鏡を用いた試料の寸法の測定方法 | |
EP0669538B1 (en) | Method of measuring magnetic field and charged particle beam apparatus using the same method | |
EP0584440A1 (en) | Atomic force microscope | |
US7477775B2 (en) | Microscope system | |
JPH11211733A (ja) | 走査形プローブ顕微鏡 | |
CN112557702A (zh) | 基于原子力显微镜与离子束的层析检测装置与方法 | |
JPH11183160A (ja) | 形状計測装置および形状計測方法 | |
JP4503804B2 (ja) | 三次元情報取得方法及び共焦点走査型顕微鏡 | |
JP2005147979A (ja) | 走査形プローブ顕微鏡 | |
JP2003014611A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡 | |
JP2001091844A (ja) | 共焦点走査型顕微鏡 | |
JP2002039722A (ja) | 膜厚測定におけるデータ取得装置、方法およびデータ取得のためのプログラムを記憶した記録媒体 | |
KR20080057079A (ko) | 고속 주사탐침현미경의 제어 방법 | |
JP4470246B2 (ja) | レーザー走査顕微鏡装置 | |
JP4128256B2 (ja) | 走査型レーザ顕微鏡 | |
JP2002098620A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡 | |
JP2006133183A (ja) | 複合顕微鏡 | |
JPH08271803A (ja) | 共焦点走査型光学顕微鏡の自動画像形成装置 | |
JP4903377B2 (ja) | 顕微鏡装置 | |
JP4535488B2 (ja) | 走査形プローブ顕微鏡 | |
US10697997B2 (en) | Scanning probe microscope |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20031202 |