JPH1144698A - ３次元走査プローブ顕微鏡 - Google Patents
３次元走査プローブ顕微鏡Info
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- JPH1144698A JPH1144698A JP9203484A JP20348497A JPH1144698A JP H1144698 A JPH1144698 A JP H1144698A JP 9203484 A JP9203484 A JP 9203484A JP 20348497 A JP20348497 A JP 20348497A JP H1144698 A JPH1144698 A JP H1144698A
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- G01Q60/24—AFM [Atomic Force Microscopy] or apparatus therefor, e.g. AFM probes
- G01Q60/32—AC mode
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- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y35/00—Methods or apparatus for measurement or analysis of nanostructures
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S977/00—Nanotechnology
- Y10S977/84—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
- Y10S977/849—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe
- Y10S977/85—Scanning probe control process
- Y10S977/851—Particular movement or positioning of scanning tip
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 １回の観察で、試料の複数の物理量を観察す
ることのできる３次元走査プローブ顕微鏡を提供するこ
とにある。 【解決手段】 第１の発振器５からはカンチレバー３の
共振周波数の信号が出力され、振動子４と制御部１０に
印加される。一方、第２の発振器１１からは、大きな振
幅Ａ0 を有する低周波の信号が出力され、ピエゾ走査装
置１に印加される。このため、探針は試料２に対して、
相対的に、試料を押圧する位置から原子間力を受けなく
なる位置までの間を周期的に移動する。探針はこの移動
の間に、試料の固さ情報、試料の表面形状情報、試料の
吸着層に関する情報、および試料表面から放射される物
理量（例えば、電磁場、吸着力、表面間力、液中の電気
二重層力等）の深さ方向の情報等の試料の複数の物理情
報を提供する。
ることのできる３次元走査プローブ顕微鏡を提供するこ
とにある。 【解決手段】 第１の発振器５からはカンチレバー３の
共振周波数の信号が出力され、振動子４と制御部１０に
印加される。一方、第２の発振器１１からは、大きな振
幅Ａ0 を有する低周波の信号が出力され、ピエゾ走査装
置１に印加される。このため、探針は試料２に対して、
相対的に、試料を押圧する位置から原子間力を受けなく
なる位置までの間を周期的に移動する。探針はこの移動
の間に、試料の固さ情報、試料の表面形状情報、試料の
吸着層に関する情報、および試料表面から放射される物
理量（例えば、電磁場、吸着力、表面間力、液中の電気
二重層力等）の深さ方向の情報等の試料の複数の物理情
報を提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は３次元走査プロー
ブ顕微鏡に関し、特に、１回の走査で、試料が持つ複数
個の物理情報を得ることができるようにした３次元走査
プローブ顕微鏡に関する。
ブ顕微鏡に関し、特に、１回の走査で、試料が持つ複数
個の物理情報を得ることができるようにした３次元走査
プローブ顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の走査プローブ顕微鏡を用いて試料
表面の形状や物理量を観察する方法としては、探針を試
料に接触させて観察する方法と、非接触で観察する方法
とに大別することができる。前者の方法により試料を観
察すると、例えば試料表面の凹凸像、摩擦像等を個別に
観察することができる。一方、後者の方法で観察する
と、試料表面から発せられる物理情報、例えば試料の磁
気分布像、静電荷分布像等を観察することができる。
表面の形状や物理量を観察する方法としては、探針を試
料に接触させて観察する方法と、非接触で観察する方法
とに大別することができる。前者の方法により試料を観
察すると、例えば試料表面の凹凸像、摩擦像等を個別に
観察することができる。一方、後者の方法で観察する
と、試料表面から発せられる物理情報、例えば試料の磁
気分布像、静電荷分布像等を観察することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記した観察方法は、
探針を試料表面に接触させたり、あるいは試料表面から
所定距離離して、２次元的に走査させることにより観察
するようにしている。このため、１回の観察で得られる
データは試料が有する一つの物理量に過ぎず、１回の観
察で複数の物理量を得ることに格別の配慮がされていな
かった。また、従来の観察方法では、例えば試料の磁気
分布像を観察するような場合、試料から一定距離離れた
位置の平面的な磁気分布像は観察できるが、これに試料
の高さ方向の磁気分布を加えた３次元的な磁気分布像は
観察できないという問題があった。
探針を試料表面に接触させたり、あるいは試料表面から
所定距離離して、２次元的に走査させることにより観察
するようにしている。このため、１回の観察で得られる
データは試料が有する一つの物理量に過ぎず、１回の観
察で複数の物理量を得ることに格別の配慮がされていな
かった。また、従来の観察方法では、例えば試料の磁気
分布像を観察するような場合、試料から一定距離離れた
位置の平面的な磁気分布像は観察できるが、これに試料
の高さ方向の磁気分布を加えた３次元的な磁気分布像は
観察できないという問題があった。
【０００４】この発明は、前記した従来技術に鑑みてな
されたものであり、１回の観察で、試料の複数の物理量
を観察することのできる３次元走査プローブ顕微鏡を提
供することにある。また、他の目的は、試料がもつ物理
量を、３次元的に取得することのできる３次元走査プロ
ーブ顕微鏡を提供することにある。
されたものであり、１回の観察で、試料の複数の物理量
を観察することのできる３次元走査プローブ顕微鏡を提
供することにある。また、他の目的は、試料がもつ物理
量を、３次元的に取得することのできる３次元走査プロ
ーブ顕微鏡を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、試料面に平行なｘ，ｙ方向の走査と、該
試料面に垂直なｚ方向の移動とを該試料面に対して相対
的に行える探針を備えた３次元走査プローブ顕微鏡にお
いて、前記探針を前記試料面に対して、少なくとも試料
を押圧する位置から原子間力を受けなくなる位置までの
振幅でｚ方向に第２の周波数で移動させ、該探針の移動
中に得られる複数のデータを採取するようにした点に第
１の特徴がある。また、本発明は、前記探針を、これに
共振するあるいは強制振動する第１の周波数（第１の周
波数＞第２の周波数）で振動させるようにした点に第２
の特徴がある。
に、本発明は、試料面に平行なｘ，ｙ方向の走査と、該
試料面に垂直なｚ方向の移動とを該試料面に対して相対
的に行える探針を備えた３次元走査プローブ顕微鏡にお
いて、前記探針を前記試料面に対して、少なくとも試料
を押圧する位置から原子間力を受けなくなる位置までの
振幅でｚ方向に第２の周波数で移動させ、該探針の移動
中に得られる複数のデータを採取するようにした点に第
１の特徴がある。また、本発明は、前記探針を、これに
共振するあるいは強制振動する第１の周波数（第１の周
波数＞第２の周波数）で振動させるようにした点に第２
の特徴がある。
【０００６】本発明によれば、探針を試料に対して相対
的に、試料から離れた位置から該試料の中に押込んだ位
置までの間を周期的に移動させることができるので、該
移動の一周期の間に試料の複数種類の物理情報を得るこ
とができるようになる。また、該一周期の間に得られる
情報を一画素の情報とすることができるので、該探針の
走査を試料の検査領域の全体に広げることにより、該試
料の複数種類の物理情報を、一回の走査で得ることがで
きるようになる。また、これによって得られた複数種類
の物理情報は、試料の同一点から得られたものであるの
で、互いに関連性があり、情報としての価値は大きい。
的に、試料から離れた位置から該試料の中に押込んだ位
置までの間を周期的に移動させることができるので、該
移動の一周期の間に試料の複数種類の物理情報を得るこ
とができるようになる。また、該一周期の間に得られる
情報を一画素の情報とすることができるので、該探針の
走査を試料の検査領域の全体に広げることにより、該試
料の複数種類の物理情報を、一回の走査で得ることがで
きるようになる。また、これによって得られた複数種類
の物理情報は、試料の同一点から得られたものであるの
で、互いに関連性があり、情報としての価値は大きい。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態の概略
の構成を示すブロック図である。図において、１はピエ
ゾ走査装置であり、円筒状のピエゾ素子の円筒面には、
ｚ微動のための電極１ａと、ｘ、ｙ走査のための４分割
された電極１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ（１ｄと１ｅは図示
せず）が設けられている。該ピエゾ走査装置１の上面に
は、観測されるべき試料２が載置されている。該試料２
の上方には、該試料２と対向する探針を有するカンチレ
バー３が設けられ、該カンチレバー３の一端には、第１
の発振器５から出力された第１の周波数の信号を受けて
カンチレバー３を共振させる振動子４が固定されてい
る。該第１の発振器５からは、図２(a)に示されている
ような、カンチレバー３の共振周波数と等しい周波数ｆ
1 、振幅Ａ1 （１ｎｍ≦Ａ1 ≦５００ｎｍ）の信号が出
力される。なお、該周波数ｆ1として、カンチレバー３
を強制振動させる周波数でもよい。
を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態の概略
の構成を示すブロック図である。図において、１はピエ
ゾ走査装置であり、円筒状のピエゾ素子の円筒面には、
ｚ微動のための電極１ａと、ｘ、ｙ走査のための４分割
された電極１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ（１ｄと１ｅは図示
せず）が設けられている。該ピエゾ走査装置１の上面に
は、観測されるべき試料２が載置されている。該試料２
の上方には、該試料２と対向する探針を有するカンチレ
バー３が設けられ、該カンチレバー３の一端には、第１
の発振器５から出力された第１の周波数の信号を受けて
カンチレバー３を共振させる振動子４が固定されてい
る。該第１の発振器５からは、図２(a)に示されている
ような、カンチレバー３の共振周波数と等しい周波数ｆ
1 、振幅Ａ1 （１ｎｍ≦Ａ1 ≦５００ｎｍ）の信号が出
力される。なお、該周波数ｆ1として、カンチレバー３
を強制振動させる周波数でもよい。
【０００８】カンチレバー３の歪量は、レーザ発生器６
から出力されたレーザ光７の入射位置を位置検出器８で
測定することにより検出される。位置検出器８は、例え
ば、４分割された光検出電極から構成されており、カン
チレバー３の歪量が０の時にはレーザ光７のスポットが
該４分割電極の中央に来るように位置合わせされてい
る。このため、カンチレバー３に歪が発生すると、レー
ザ光７のスポットが４分割電極上を移動し、該４分割電
極から出力される電圧に差が発生する。この電圧差は増
幅器９により増幅された信号ａとなり、制御部１０に入
力する。
から出力されたレーザ光７の入射位置を位置検出器８で
測定することにより検出される。位置検出器８は、例え
ば、４分割された光検出電極から構成されており、カン
チレバー３の歪量が０の時にはレーザ光７のスポットが
該４分割電極の中央に来るように位置合わせされてい
る。このため、カンチレバー３に歪が発生すると、レー
ザ光７のスポットが４分割電極上を移動し、該４分割電
極から出力される電圧に差が発生する。この電圧差は増
幅器９により増幅された信号ａとなり、制御部１０に入
力する。
【０００９】第２の発振器１１は、例えば図２(b) に示
されているような、周波数ｆ2 （ｆ2 ＜ｆ1 ）、振幅Ａ
0 （１０ｎｍ≦Ａ0 ≦３０００ｎｍ）の信号を出力す
る。該第２の発振器１１から出力された信号は、ｚサー
ボ系１２から出力されたフィードバック信号に、加算器
１３にて加算され、ピエゾ走査装置１のｚ微動のための
電極１ａに印加される。
されているような、周波数ｆ2 （ｆ2 ＜ｆ1 ）、振幅Ａ
0 （１０ｎｍ≦Ａ0 ≦３０００ｎｍ）の信号を出力す
る。該第２の発振器１１から出力された信号は、ｚサー
ボ系１２から出力されたフィードバック信号に、加算器
１３にて加算され、ピエゾ走査装置１のｚ微動のための
電極１ａに印加される。
【００１０】ｘ，ｙ走査ユニット２１は、ｘ，ｙ走査信
号を生成し、ｘ走査信号はｘ走査のための電極１ｂと１
ｄに印加され、ｙ走査信号はｙ走査のための電極１ｃと
１ｅに印加される。また、該ｘ，ｙ走査信号は、コンピ
ュータ３９に送出される。３１〜３４は入力してくるデ
ータをディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器であり、
３５〜３８は該Ａ／Ｄ変換器３１〜３４から出力された
ディジタルデータを蓄積するメモリ、例えばフレームメ
モリである。演算用／画像表示用コンピュータ３９は、
前記メモリ３５〜３８に蓄積されているデータを選択的
に読みだし、演算して画像表示用データに変換し、画像
表示器２２に送出する。画像表示器２２は、試料２の物
理量を映出する。
号を生成し、ｘ走査信号はｘ走査のための電極１ｂと１
ｄに印加され、ｙ走査信号はｙ走査のための電極１ｃと
１ｅに印加される。また、該ｘ，ｙ走査信号は、コンピ
ュータ３９に送出される。３１〜３４は入力してくるデ
ータをディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器であり、
３５〜３８は該Ａ／Ｄ変換器３１〜３４から出力された
ディジタルデータを蓄積するメモリ、例えばフレームメ
モリである。演算用／画像表示用コンピュータ３９は、
前記メモリ３５〜３８に蓄積されているデータを選択的
に読みだし、演算して画像表示用データに変換し、画像
表示器２２に送出する。画像表示器２２は、試料２の物
理量を映出する。
【００１１】次に、図１の概略の動作を、前記探針と試
料２との距離に注目して、図３を参照して説明する。図
３において、図１と同じ符号は、同一または同等物を示
す。図３(a) は、前記第２の発振器１１から出力される
信号の１周期Ｔを示している。この信号は、例えば余弦
関数であるＡ0 cos ２πｆｔ（ただし、ｆは周波数、ｔ
は時間）で表すことができる。なお、他の波形の信号で
あってもよい。
料２との距離に注目して、図３を参照して説明する。図
３において、図１と同じ符号は、同一または同等物を示
す。図３(a) は、前記第２の発振器１１から出力される
信号の１周期Ｔを示している。この信号は、例えば余弦
関数であるＡ0 cos ２πｆｔ（ただし、ｆは周波数、ｔ
は時間）で表すことができる。なお、他の波形の信号で
あってもよい。
【００１２】該信号の振幅が最大の時点においては、
試料２は図３(b) のに示されているように一番低い位
置にあり、探針と試料２間の距離は最大である。振幅Ａ
0 は、前記したように十分に大きく取られているので、
探針はこの時、試料表面から十分に離れた基準位置にあ
る。前記信号の時点においては、試料２は図３(b)の
に示されているような位置まで上昇してきて、探針が
試料２の表面に接触する。前記信号の時点において
は、試料２は一番上の位置に来て、探針は試料２の中に
一番深く押し込まれる。このとき、カンチレバー３は一
方の側に湾曲する。
試料２は図３(b) のに示されているように一番低い位
置にあり、探針と試料２間の距離は最大である。振幅Ａ
0 は、前記したように十分に大きく取られているので、
探針はこの時、試料表面から十分に離れた基準位置にあ
る。前記信号の時点においては、試料２は図３(b)の
に示されているような位置まで上昇してきて、探針が
試料２の表面に接触する。前記信号の時点において
は、試料２は一番上の位置に来て、探針は試料２の中に
一番深く押し込まれる。このとき、カンチレバー３は一
方の側に湾曲する。
【００１３】前記信号の時点においては、試料２は前
記時点とほぼ同じ高さまで下降する。このとき、探針
が試料２を押す力はほぼ０になる。前記信号の時点〜
においては、試料２がさらに下降するので、探針は試
料２から離れようとするが、試料２の吸着力により，探
針が試料２から離れられない状態にあり、カンチレバー
３は他方の側に湾曲する。そして、時点になると、試
料２の吸着力を振り切って、探針が試料２から離れる。
時点では、探針が元の基準位置に戻る。前記１周期Ｔ
の終りの時点では試料２は元の位置（高さ）に戻る。
記時点とほぼ同じ高さまで下降する。このとき、探針
が試料２を押す力はほぼ０になる。前記信号の時点〜
においては、試料２がさらに下降するので、探針は試
料２から離れようとするが、試料２の吸着力により，探
針が試料２から離れられない状態にあり、カンチレバー
３は他方の側に湾曲する。そして、時点になると、試
料２の吸着力を振り切って、探針が試料２から離れる。
時点では、探針が元の基準位置に戻る。前記１周期Ｔ
の終りの時点では試料２は元の位置（高さ）に戻る。
【００１４】図３(a) に示されているように、時点〜
の期間は非接触期間（ノンコンタクト期間）、時点
〜の期間は接触期間（コンタクト期間）、時点〜
は非接触期間（ノンコンタクト期間）と呼ぶことができ
る。以上の１周期Ｔの動作が行われると、前記探針は前
記画像表示器２２に映出される試料２の検出画情報のう
ちの１画素（ピクセル）分のデータが採取されたことに
なる。
の期間は非接触期間（ノンコンタクト期間）、時点
〜の期間は接触期間（コンタクト期間）、時点〜
は非接触期間（ノンコンタクト期間）と呼ぶことができ
る。以上の１周期Ｔの動作が行われると、前記探針は前
記画像表示器２２に映出される試料２の検出画情報のう
ちの１画素（ピクセル）分のデータが採取されたことに
なる。
【００１５】図２(c) の波形は、図１の位置検出器８の
出力信号の波形（Ａ点の波形）を示している。図２(c)
中の丸数字は、図３の中の丸数字と対応している。ま
た、図２(d) は、試料２が０点の位置に固定されていた
とした場合のカンチレバー３の相対位置を示している。
図２(c) 、(d) に示されているように、時点〜の期
間は探針は前記第１の発振器５からの信号によりカンチ
レバー３の共振周波数で振動しながら、試料２の表面に
接近する。この時、試料２の表面から何らかの物理量
（例えば、磁界、電界、吸着力、表面間力、液中の電気
二重層力等）が発生していると、該探針は該物理量の影
響を受けて前記共振周波数の位相に位相ずれを生ずる。
この位相ずれを検出すると、試料２の表面から出ている
物理量を、試料表面からの距離の関数として検出でき
る。
出力信号の波形（Ａ点の波形）を示している。図２(c)
中の丸数字は、図３の中の丸数字と対応している。ま
た、図２(d) は、試料２が０点の位置に固定されていた
とした場合のカンチレバー３の相対位置を示している。
図２(c) 、(d) に示されているように、時点〜の期
間は探針は前記第１の発振器５からの信号によりカンチ
レバー３の共振周波数で振動しながら、試料２の表面に
接近する。この時、試料２の表面から何らかの物理量
（例えば、磁界、電界、吸着力、表面間力、液中の電気
二重層力等）が発生していると、該探針は該物理量の影
響を受けて前記共振周波数の位相に位相ずれを生ずる。
この位相ずれを検出すると、試料２の表面から出ている
物理量を、試料表面からの距離の関数として検出でき
る。
【００１６】次に、時点〜の期間には、探針が試料
２に押し込まれるから、図２(c) の時点〜の波形の
傾きを求めることにより、試料２の硬さの情報を得るこ
とができる。次に、図１のｚサーボ系１２によるフィー
ドバック制御を、時点における探針の試料２中への押
込み距離ｈmax が一定となるように制御することによ
り、該探針の情報から試料２の表面の形状情報を得るこ
とができるようになる。
２に押し込まれるから、図２(c) の時点〜の波形の
傾きを求めることにより、試料２の硬さの情報を得るこ
とができる。次に、図１のｚサーボ系１２によるフィー
ドバック制御を、時点における探針の試料２中への押
込み距離ｈmax が一定となるように制御することによ
り、該探針の情報から試料２の表面の形状情報を得るこ
とができるようになる。
【００１７】さらに、時点〜の期間の波形は、試料
２が探針を吸着することにより起きるから、該波形の傾
きから試料２の吸着層の粘度の情報を得ることができ
る。また、探針がになった時点、すなわち探針が試料
２の表面から離れてその基準位置に戻った時点の情報に
より、前記吸着層の吸着力に関する情報を得ることがで
きる。図４は、探針が１画素期間に得ることのできる前
記の物理情報を、前記丸数字で表された時点別にまとめ
たものである。
２が探針を吸着することにより起きるから、該波形の傾
きから試料２の吸着層の粘度の情報を得ることができ
る。また、探針がになった時点、すなわち探針が試料
２の表面から離れてその基準位置に戻った時点の情報に
より、前記吸着層の吸着力に関する情報を得ることがで
きる。図４は、探針が１画素期間に得ることのできる前
記の物理情報を、前記丸数字で表された時点別にまとめ
たものである。
【００１８】以上のように、本発明によれば、探針を試
料２に対して、１回走査するだけで、該試料２の物理情
報を５個以上の得ることができるようになる。また、こ
れらの複数の情報は、別個に得られるのではなく、同時
に同一場所で得られるので、試料２の物理的性質を知る
上で、大きな意義がある。なお、図２(d) に記されてい
る時刻は、τn を除いて前記第２の発振器１１からの出
力信号（図２(b) ）の最大点の時刻ｔ0 を基準とするも
の（すなわち、ｔo ＝０）であり、ｔc は探針が試料２
と接触するまでの時間を示し、Ｔc は探針が試料２に押
込まれて最深点に達するまでの時間を示し、Ｔr は探針
が試料２から離れるまでの時間を示し、また、時間ｔn
は０≦ｔn ＜ｔc の時間を示す。なお、τn は０＜τn
＜（Ｔc −ｔc)の時間を示す。これらの時間は、後述の
説明で活用されるであろう。
料２に対して、１回走査するだけで、該試料２の物理情
報を５個以上の得ることができるようになる。また、こ
れらの複数の情報は、別個に得られるのではなく、同時
に同一場所で得られるので、試料２の物理的性質を知る
上で、大きな意義がある。なお、図２(d) に記されてい
る時刻は、τn を除いて前記第２の発振器１１からの出
力信号（図２(b) ）の最大点の時刻ｔ0 を基準とするも
の（すなわち、ｔo ＝０）であり、ｔc は探針が試料２
と接触するまでの時間を示し、Ｔc は探針が試料２に押
込まれて最深点に達するまでの時間を示し、Ｔr は探針
が試料２から離れるまでの時間を示し、また、時間ｔn
は０≦ｔn ＜ｔc の時間を示す。なお、τn は０＜τn
＜（Ｔc −ｔc)の時間を示す。これらの時間は、後述の
説明で活用されるであろう。
【００１９】次に、前記の物理情報を得る装置の一実施
形態の構成と動作を、図１および図５を参照して説明す
る。ここに、図５は、図１の制御部１０の機能を示すブ
ロック図である。位置検出器８の出力信号である図２
(c) に示されている信号ａが制御部１０に入力してくる
と、該信号ａはローパスフィルタ４１、２乗平均検出器
４２、位相比較器４３、および最大、最小値検出回路４
４に入力する。
形態の構成と動作を、図１および図５を参照して説明す
る。ここに、図５は、図１の制御部１０の機能を示すブ
ロック図である。位置検出器８の出力信号である図２
(c) に示されている信号ａが制御部１０に入力してくる
と、該信号ａはローパスフィルタ４１、２乗平均検出器
４２、位相比較器４３、および最大、最小値検出回路４
４に入力する。
【００２０】ローパスフィルタ４１は信号ａのｆ1 の周
波数成分がなくなるように低周波成分を抽出し、サンプ
リングホールド回路４８に送出する。２乗平均検出器４
２は、信号ａの２乗平均の計算値が閾値以下の微小振幅
になるとトリガ信号発生器４６をトリガする。該トリガ
信号発生器４６は、前記時間ｔc の時間信号を出力し、
該時間ｔc のタイミング信号は第２のサンプリングパル
ス発生器５４に送られ、該第２のサンプリングパルス発
生器５４を起動する。該第２のサンプリングパルス発生
器５４は起動されると、前記時間信号τ1 〜τn を出力
する。
波数成分がなくなるように低周波成分を抽出し、サンプ
リングホールド回路４８に送出する。２乗平均検出器４
２は、信号ａの２乗平均の計算値が閾値以下の微小振幅
になるとトリガ信号発生器４６をトリガする。該トリガ
信号発生器４６は、前記時間ｔc の時間信号を出力し、
該時間ｔc のタイミング信号は第２のサンプリングパル
ス発生器５４に送られ、該第２のサンプリングパルス発
生器５４を起動する。該第２のサンプリングパルス発生
器５４は起動されると、前記時間信号τ1 〜τn を出力
する。
【００２１】位相比較器４３は前記信号ａと前記第１の
発振器５からの出力信号（図２(a))との間の位相を比較
し、位相差信号をサンプリングホールド回路４５ａ〜４
５ｄに出力する。最大、最小値検出回路４４は、前記信
号ａが最大と最小になるタイミングを検出して、トリガ
信号発生器４７に出力する。該トリガ信号発生器４７は
前記信号ａの最大値が検出されたタイミングＴr で例え
ばきれいな矩形波のトリガ信号をサンプリングホールド
回路４９に送出し、最小値が検出されたタイミングＴc
でトリガ信号をサンプリングホールド回路５０に送出す
る。
発振器５からの出力信号（図２(a))との間の位相を比較
し、位相差信号をサンプリングホールド回路４５ａ〜４
５ｄに出力する。最大、最小値検出回路４４は、前記信
号ａが最大と最小になるタイミングを検出して、トリガ
信号発生器４７に出力する。該トリガ信号発生器４７は
前記信号ａの最大値が検出されたタイミングＴr で例え
ばきれいな矩形波のトリガ信号をサンプリングホールド
回路４９に送出し、最小値が検出されたタイミングＴc
でトリガ信号をサンプリングホールド回路５０に送出す
る。
【００２２】一方、第２の発振器１１から出力された信
号（図２(b) ）は最大値検出回路５１で最大となるタイ
ミングを検出され、トリガ信号発生器５２はその検出時
点ｔ0 で、トリガ信号を出力する。このトリガ信号は、
第１のサンプリングパルス発生器５３をトリガすると共
に、サンプリングホールド回路４５ａ〜４５ｄ、５５ａ
〜５５ｄ、４８〜５０をリセットする。
号（図２(b) ）は最大値検出回路５１で最大となるタイ
ミングを検出され、トリガ信号発生器５２はその検出時
点ｔ0 で、トリガ信号を出力する。このトリガ信号は、
第１のサンプリングパルス発生器５３をトリガすると共
に、サンプリングホールド回路４５ａ〜４５ｄ、５５ａ
〜５５ｄ、４８〜５０をリセットする。
【００２３】該第１のサンプリングパルス発生器５３は
該トリガ信号に同期して、所定間隔の時間信号ｔ1 〜ｔ
n （ｔn ＜ｔc ）を出力する。該時間信号ｔ1 〜ｔn が
サンプリングホールド回路４５ａ〜４５ｄに入力する
と、該サンプリングホールド回路４５ａ〜４５ｄはそれ
ぞれのタイミングで、前記位相比較器４３から出力され
た位相差信号をサンプリングホールドする。サンプリン
グホールド回路４５ａ〜４５ｄはサンプリングホールド
した位相差信号φ1 〜φn をそれぞれ出力する。
該トリガ信号に同期して、所定間隔の時間信号ｔ1 〜ｔ
n （ｔn ＜ｔc ）を出力する。該時間信号ｔ1 〜ｔn が
サンプリングホールド回路４５ａ〜４５ｄに入力する
と、該サンプリングホールド回路４５ａ〜４５ｄはそれ
ぞれのタイミングで、前記位相比較器４３から出力され
た位相差信号をサンプリングホールドする。サンプリン
グホールド回路４５ａ〜４５ｄはサンプリングホールド
した位相差信号φ1 〜φn をそれぞれ出力する。
【００２４】一方、第２のサンプリングパルス発生器５
４は前記時間信号ｔc に同期して、所定間隔の時間信号
τ1 〜τn （０＜τ1 、τn ＜（Ｔc −ｔc ））を出力
する。該時間信号τ1 〜τn がサンプリングホールド回
路５５ａ〜５５ｄに入力すると、該サンプリングホール
ド回路５５ａ〜５５ｄはそれぞれのタイミングで、前記
ローパスフィルタ４１から出力された低周波信号をサン
プリングホールドする。サンプリングホールド回路５５
ａ〜５５ｄはサンプリングホールドした前記〜の間
の前記信号ａの値ｈ1 〜ｈn を出力する。
４は前記時間信号ｔc に同期して、所定間隔の時間信号
τ1 〜τn （０＜τ1 、τn ＜（Ｔc −ｔc ））を出力
する。該時間信号τ1 〜τn がサンプリングホールド回
路５５ａ〜５５ｄに入力すると、該サンプリングホール
ド回路５５ａ〜５５ｄはそれぞれのタイミングで、前記
ローパスフィルタ４１から出力された低周波信号をサン
プリングホールドする。サンプリングホールド回路５５
ａ〜５５ｄはサンプリングホールドした前記〜の間
の前記信号ａの値ｈ1 〜ｈn を出力する。
【００２５】第１の演算回路６１は、サンプリングホー
ルド回路４９に保持された値からサンプリングホールド
回路４８に保持された値を減算する演算を行い、前記の
値ｈrmaxを生成する。また、第２の演算回路６２は、サ
ンプリングホールド回路５０に保持された値からサンプ
リングホールド回路４８に保持された値を減算する演算
を行い、前記の値ｈmax を生成する。なお、時点の値
は時点の値とほぼ同じであるので、時点の値として
時点の値を代用することができる。
ルド回路４９に保持された値からサンプリングホールド
回路４８に保持された値を減算する演算を行い、前記の
値ｈrmaxを生成する。また、第２の演算回路６２は、サ
ンプリングホールド回路５０に保持された値からサンプ
リングホールド回路４８に保持された値を減算する演算
を行い、前記の値ｈmax を生成する。なお、時点の値
は時点の値とほぼ同じであるので、時点の値として
時点の値を代用することができる。
【００２６】次に、本実施形態により得られる試料２の
物理量について、詳細に説明する。本実施形態によれ
ば、前記の１周期（１ピクセルデータ採取時間）Ｔの間
に、各ピクセル（ｘi ，ｙi ）毎に、次の(1) 〜(4) の
データを得ることができる。 (1) ｈmaxxiyi …ピクセル（ｘi ，ｙi ）に対する時刻
Ｔc におけるカンチレバー３の信号、 (2) ｈrmaxxiyi…ピクセル（ｘi ，ｙi ）に対する時刻
Ｔr におけるカンチレバー３の信号、 (3) φxiyi（ｔ1 ）〜φxiyi（ｔn ）…ピクセル（ｘi
，ｙi ）に対する時刻ｔi におけるカンチレバー３と
第１の発振器５の出力信号との位相差、 (4) ｈxiyi（ｔc ＋τ1 ）〜ｈxiyi（ｔc ＋τn ）…ピ
クセル（ｘi ，ｙi ）に対する時刻ｔc ＋τi における
カンチレバー３の信号、 前記の(1) のデータであるｈmaxxiyi は、図１のｚサー
ボ系１２に送られる。該ｚサーボ系１２は該データｈma
xxiyi に基づいて生成されたフィードバック信号をピエ
ゾ走査装置１のｚ微動のための電極１ａに供給し、探針
と試料２間の距離が一定になるように制御する。この
時、各ピクセルごとにｚサーボ系１２の制御値をＡ／Ｄ
変換器３４でディジタル値に変換して、メモリ３８に蓄
積する。該メモリ３８の信号を画像表示器２２に表示す
ると、試料２の表面の形状を映出することができる。
物理量について、詳細に説明する。本実施形態によれ
ば、前記の１周期（１ピクセルデータ採取時間）Ｔの間
に、各ピクセル（ｘi ，ｙi ）毎に、次の(1) 〜(4) の
データを得ることができる。 (1) ｈmaxxiyi …ピクセル（ｘi ，ｙi ）に対する時刻
Ｔc におけるカンチレバー３の信号、 (2) ｈrmaxxiyi…ピクセル（ｘi ，ｙi ）に対する時刻
Ｔr におけるカンチレバー３の信号、 (3) φxiyi（ｔ1 ）〜φxiyi（ｔn ）…ピクセル（ｘi
，ｙi ）に対する時刻ｔi におけるカンチレバー３と
第１の発振器５の出力信号との位相差、 (4) ｈxiyi（ｔc ＋τ1 ）〜ｈxiyi（ｔc ＋τn ）…ピ
クセル（ｘi ，ｙi ）に対する時刻ｔc ＋τi における
カンチレバー３の信号、 前記の(1) のデータであるｈmaxxiyi は、図１のｚサー
ボ系１２に送られる。該ｚサーボ系１２は該データｈma
xxiyi に基づいて生成されたフィードバック信号をピエ
ゾ走査装置１のｚ微動のための電極１ａに供給し、探針
と試料２間の距離が一定になるように制御する。この
時、各ピクセルごとにｚサーボ系１２の制御値をＡ／Ｄ
変換器３４でディジタル値に変換して、メモリ３８に蓄
積する。該メモリ３８の信号を画像表示器２２に表示す
ると、試料２の表面の形状を映出することができる。
【００２７】次に、前記(2) のデータであるｈrmaxxiyi
は、Ａ／Ｄ変換器３１でディジタル値に変換されて、メ
モリ３５に蓄積される。該メモリ３５の信号を画像表示
器２２に表示すると、試料２の吸着層の吸着力分布像を
得ることができる。次に、前記(3) のデータであるφxi
yi（ｔ1 ）〜φxiyi（ｔn ）は、Ａ／Ｄ変換器３２でデ
ィジタル値に変換されて、メモリ３６に蓄積される。こ
のデータφxiyi（ｔ1 ）〜φxiyi（ｔn ）については、
演算用／画像表示用コンピュータ３９は次のようなデー
タ変換処理を行う。
は、Ａ／Ｄ変換器３１でディジタル値に変換されて、メ
モリ３５に蓄積される。該メモリ３５の信号を画像表示
器２２に表示すると、試料２の吸着層の吸着力分布像を
得ることができる。次に、前記(3) のデータであるφxi
yi（ｔ1 ）〜φxiyi（ｔn ）は、Ａ／Ｄ変換器３２でデ
ィジタル値に変換されて、メモリ３６に蓄積される。こ
のデータφxiyi（ｔ1 ）〜φxiyi（ｔn ）については、
演算用／画像表示用コンピュータ３９は次のようなデー
タ変換処理を行う。
【００２８】いま、カンチレバー３の共振周波数をｆr
とすると、下式が成立する。
とすると、下式が成立する。
【００２９】
【数１】
【００３０】ここで、共振周波数で振動しているカンチ
レバー３を試料２の表面に接近させると、該共振周波数
が試料２の表面の力Ｆの影響を受けて、共振周波数ωr
からωr'に変化する。このωr'は、下式で表すことがで
きる。なお、該力Ｆとして、磁気力、静電気力、ファン
デルファール力等がある。
レバー３を試料２の表面に接近させると、該共振周波数
が試料２の表面の力Ｆの影響を受けて、共振周波数ωr
からωr'に変化する。このωr'は、下式で表すことがで
きる。なお、該力Ｆとして、磁気力、静電気力、ファン
デルファール力等がある。
【００３１】
【数２】
【００３２】上式において、ｋおよびＭeff は一定の値
である。したがって、上式から、各ピクセル（ｘi ，ｙ
i ）に対する試料２表面よりの距離ｈi における力Ｆの
分布を求めることができる。換言すれば、試料２の表面
からの深さ方向の力Ｆの分布、すなわち前記磁気力、静
電気力、ファンデルファール力等の分布を求めることが
できる。
である。したがって、上式から、各ピクセル（ｘi ，ｙ
i ）に対する試料２表面よりの距離ｈi における力Ｆの
分布を求めることができる。換言すれば、試料２の表面
からの深さ方向の力Ｆの分布、すなわち前記磁気力、静
電気力、ファンデルファール力等の分布を求めることが
できる。
【００３３】なお、時刻ｔi における探針と試料２間の
距離ｈi は、下式で表すことができる。 ｈi ＝｜Ａ0 cos （２πｔc ／Ｔ）−Ａ0 cos （２πｔ
i ／Ｔ）｜ ここに、ｔc は探針が試料面に接触する時刻であり、ｔ
i ＜ｔc である。次に、前記(4) のデータであるｈxiyi
（ｔc ＋τ1 ）〜ｈxiyi（ｔc ＋τn ）は、Ａ／Ｄ変換
器３３でディジタル値に変換されて、メモリ３７に蓄積
される。このデータｈxiyi（ｔc ＋τ1 ）〜ｈxiyi（ｔ
c ＋τn ）については、演算用／画像表示用コンピュー
タ３９は次のようなデータ変換処理を行う。
距離ｈi は、下式で表すことができる。 ｈi ＝｜Ａ0 cos （２πｔc ／Ｔ）−Ａ0 cos （２πｔ
i ／Ｔ）｜ ここに、ｔc は探針が試料面に接触する時刻であり、ｔ
i ＜ｔc である。次に、前記(4) のデータであるｈxiyi
（ｔc ＋τ1 ）〜ｈxiyi（ｔc ＋τn ）は、Ａ／Ｄ変換
器３３でディジタル値に変換されて、メモリ３７に蓄積
される。このデータｈxiyi（ｔc ＋τ1 ）〜ｈxiyi（ｔ
c ＋τn ）については、演算用／画像表示用コンピュー
タ３９は次のようなデータ変換処理を行う。
【００３４】いま、探針を試料２に押込む時間帯、すな
わち（ｔc ＋τ1 ）〜（ｔc ＋τn）を考える。そうす
ると、時刻（ｔc ＋τi ）における、探針の押込み距離
ｈpi( ｔc ＋τi)は下式のようになる。 ｈpi（ｔc ＋τi ）＝Ａ0 cos （２πｔc ／Ｔ）−Ａ0
cos ｛２π（ｔc ＋τi)／Ｔ｝ したがって、探針が時刻（ｔc ＋τi ）において試料２
面を押す力Ｆpiは、カンチレバー３のバネ定数をｋとす
ると、次のようになる。
わち（ｔc ＋τ1 ）〜（ｔc ＋τn）を考える。そうす
ると、時刻（ｔc ＋τi ）における、探針の押込み距離
ｈpi( ｔc ＋τi)は下式のようになる。 ｈpi（ｔc ＋τi ）＝Ａ0 cos （２πｔc ／Ｔ）−Ａ0
cos ｛２π（ｔc ＋τi)／Ｔ｝ したがって、探針が時刻（ｔc ＋τi ）において試料２
面を押す力Ｆpiは、カンチレバー３のバネ定数をｋとす
ると、次のようになる。
【００３５】Ｆpi＝ｋ・ｈpi（ｔc ＋τi) この力Ｆpiと試料２表面よりの反力が釣り合う。したが
って、サンプル面の局所的ばね定数をｋs とすると、探
針の実際の移動量は、カンチレバー３の信号よりｈxiyi
（ｔc ＋τi)であるから、下式のようになる。 Ｆpi＝ｋ・ｈpi（ｔc ＋τi)＝ｋ・ｈxiyi（ｔc ＋τi)
＋ｋs ( ｔc ＋τi)・ｈxiyi（ｔc ＋τi) したがって、ｋs ( ｔc ＋τi)＝ｋ（ｈpi（ｔc ＋τi)
−ｈxiyi（ｔc ＋τi)）／ｈxiyi（ｔc ＋τi) 以上のようにして、サンプル面の局所的ばね定数ｋs を
求め、画像表示器２２に表示すると、試料２表面の硬さ
の分布を得ることができるようになる。
って、サンプル面の局所的ばね定数をｋs とすると、探
針の実際の移動量は、カンチレバー３の信号よりｈxiyi
（ｔc ＋τi)であるから、下式のようになる。 Ｆpi＝ｋ・ｈpi（ｔc ＋τi)＝ｋ・ｈxiyi（ｔc ＋τi)
＋ｋs ( ｔc ＋τi)・ｈxiyi（ｔc ＋τi) したがって、ｋs ( ｔc ＋τi)＝ｋ（ｈpi（ｔc ＋τi)
−ｈxiyi（ｔc ＋τi)）／ｈxiyi（ｔc ＋τi) 以上のようにして、サンプル面の局所的ばね定数ｋs を
求め、画像表示器２２に表示すると、試料２表面の硬さ
の分布を得ることができるようになる。
【００３６】また、試料２の動的粘弾性は、探針が試料
面に接触し、試料中にある区間（図２の→→）の
間もカンチレバー３を微小振動させ、カンチレバーの振
動の位相と前記発振器５の位相を時系列τ1'〜τn'でそ
れぞれ測定し、位相差φ1'〜φn'を測定することにより
求めることができる。該動的粘弾性の測定回路は、図６
に示されている回路を、図５の回路に追加すればよい。
該測定回路としては、サンプリングパルスτ1'、τ2'、
τ3'、およびτn'を発生するサンプリングパルス発生器
７１、該サンプリングパルスτ1'、τ2'、τ3'、および
τn'の各タイミングで前記位相比較器４３の出力信号を
サンプリングホールドする回路７２〜７５、該サンプリ
ングホールド回路７２〜７５の出力である位相差φ1'〜
φn'、すなわち粘弾性データをアナログディジタル変換
するＡ／Ｄ変換器７６、およびメモリ７７から構成する
ことができる。該メモリ７７に蓄積されたデータは、そ
の後、コンピュータ３９へ送られる。この回路によれ
ば、試料面のある点ｘi ，ｙi の深さｈi'の点の粘性の
データφixiyi(τi') を得ることができる。
面に接触し、試料中にある区間（図２の→→）の
間もカンチレバー３を微小振動させ、カンチレバーの振
動の位相と前記発振器５の位相を時系列τ1'〜τn'でそ
れぞれ測定し、位相差φ1'〜φn'を測定することにより
求めることができる。該動的粘弾性の測定回路は、図６
に示されている回路を、図５の回路に追加すればよい。
該測定回路としては、サンプリングパルスτ1'、τ2'、
τ3'、およびτn'を発生するサンプリングパルス発生器
７１、該サンプリングパルスτ1'、τ2'、τ3'、および
τn'の各タイミングで前記位相比較器４３の出力信号を
サンプリングホールドする回路７２〜７５、該サンプリ
ングホールド回路７２〜７５の出力である位相差φ1'〜
φn'、すなわち粘弾性データをアナログディジタル変換
するＡ／Ｄ変換器７６、およびメモリ７７から構成する
ことができる。該メモリ７７に蓄積されたデータは、そ
の後、コンピュータ３９へ送られる。この回路によれ
ば、試料面のある点ｘi ，ｙi の深さｈi'の点の粘性の
データφixiyi(τi') を得ることができる。
【００３７】なお、前記した実施形態は、ピエゾ走査装
置１上に試料２を載置し、該試料２を上下に移動させる
装置で説明されたが、本発明はこれに限定されず、該ピ
エゾ走査装置１にカンチレバー３を固定し、カンチレバ
ー３をｘｙ方向に走査させ、ｚ方向に微動させる形式の
装置にも適用することができることは勿論である。
置１上に試料２を載置し、該試料２を上下に移動させる
装置で説明されたが、本発明はこれに限定されず、該ピ
エゾ走査装置１にカンチレバー３を固定し、カンチレバ
ー３をｘｙ方向に走査させ、ｚ方向に微動させる形式の
装置にも適用することができることは勿論である。
【００３８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、探針を試料面に対して、少なくとも試料を押
圧する位置から原子間力を受けなくなる位置までの振幅
でｚ方向に第１の周波数で移動させ、該探針の移動中に
データを採取するようにしているので、該試料面から分
布する深さ方向の物理量（例えば、磁界、電界、原子間
力等）の分布を、３次元的に観測できる効果がある。
によれば、探針を試料面に対して、少なくとも試料を押
圧する位置から原子間力を受けなくなる位置までの振幅
でｚ方向に第１の周波数で移動させ、該探針の移動中に
データを採取するようにしているので、該試料面から分
布する深さ方向の物理量（例えば、磁界、電界、原子間
力等）の分布を、３次元的に観測できる効果がある。
【００３９】また、探針がｚ方向に１往復する間、すな
わち１画素のデータを採取する間に、試料の１点が有す
る複数種類のデータを同時に採取することができるとい
う効果がある。また、この動作を、試料の観察領域全体
に対して継続することにより、試料全体の性質を多面的
に検査できるという効果がある。また、これらの複数種
類のデータは１走査の間に得られるので、該複数種類の
データは互いに関連性を有しているという効果、および
操作性の高いプローブ顕微鏡を提供できるという効果が
ある。
わち１画素のデータを採取する間に、試料の１点が有す
る複数種類のデータを同時に採取することができるとい
う効果がある。また、この動作を、試料の観察領域全体
に対して継続することにより、試料全体の性質を多面的
に検査できるという効果がある。また、これらの複数種
類のデータは１走査の間に得られるので、該複数種類の
データは互いに関連性を有しているという効果、および
操作性の高いプローブ顕微鏡を提供できるという効果が
ある。
【００４０】また、前記複数種類のデータとしては、具
体的に、試料表面から放射される物理量（例えば、磁
界、電界、原子間力、液中の電気二重層力等）の深さ方
向分布、試料の固さ情報、試料の表面形状情報、および
試料の吸着層に関する情報（例えば、吸着層の粘度、吸
着力等）のうちの少なくとも二つを同時に採取すること
ができるという効果がある。
体的に、試料表面から放射される物理量（例えば、磁
界、電界、原子間力、液中の電気二重層力等）の深さ方
向分布、試料の固さ情報、試料の表面形状情報、および
試料の吸着層に関する情報（例えば、吸着層の粘度、吸
着力等）のうちの少なくとも二つを同時に採取すること
ができるという効果がある。
【図１】本発明の一実施形態の概略の構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図２】図１の主要部の信号の波形図である。
【図３】図１の第２の発振器から出力される信号の波形
図と、これに対応して動作する探針と試料との関係を示
す図である。
図と、これに対応して動作する探針と試料との関係を示
す図である。
【図４】探針と試料との関係と、該探針から得られるデ
ータとの関係を示す図である。
ータとの関係を示す図である。
【図５】図１の制御部の機能の一例を示すブロック図で
ある。
ある。
【図６】動的粘弾性を測定する回路の一例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
１ ピエゾ走査装置 ２ 試料 ３ カンチレバー ４ 振動子 ５ 第１の発振器 ８ 位置検出器 １０ 制御部 １１ 第２の発振器 １２ ｚサーボ系 ２１ ｘ，ｙ走査ユニット ２２ 画像表示器 ３９ 演算用／画像表示用コンピュータ
フロントページの続き (72)発明者 作原 寿彦 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 渡辺 和俊 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内
Claims (11)
- 【請求項１】 試料面に平行なｘ，ｙ方向の走査と、該
試料面に垂直なｚ方向の移動とを該試料面に対して相対
的に行える探針を備えた３次元走査プローブ顕微鏡にお
いて、 前記探針を前記試料面に対して、少なくとも試料を押圧
する位置から原子間力を受けなくなる位置までの振幅で
ｚ方向に第２の周波数で移動させ、該探針の移動中に得
られる複数のデータを採取するようにしたことを特徴と
する３次元走査プローブ顕微鏡。 - 【請求項２】 請求項１記載の３次元走査プローブ顕微
鏡において、 前記探針を、これに共振するあるいは強制振動する第１
の周波数（第１の周波数＞第２の周波数）で振動させる
ようにしたことを特徴とする３次元走査プローブ顕微
鏡。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の３次元走査プロー
ブ顕微鏡において、 前記第１、第２の周波数の波形が、正弦波または余弦波
であることを特徴とする３次元走査プローブ顕微鏡。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の３次元
走査プローブ顕微鏡において、 前記探針が第２の周波数の周期のうち、ある限定された
時間内で、前記試料表面から一定の距離を保つようにフ
ィードバック制御をするようにしたことを特徴とする３
次元走査プローブ顕微鏡。 - 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかに記載の３
次元走査プローブ顕微鏡において、 前記第１の周波数の１周期の間に、１画素分のデータを
採取するようにしたことを特徴とする３次元走査プロー
ブ顕微鏡。 - 【請求項６】 請求項５記載の３次元走査プローブ顕微
鏡において、 前記第１の周波数の１周期の間に採取された複数種類の
データのそれぞれを、複数周期にわたってメモリに蓄積
し、該複数種類のデータが選択的に画像表示器に表示さ
れるようにしたことを特徴とする３次元走査プローブ顕
微鏡。 - 【請求項７】 請求項５または６記載の３次元走査プロ
ーブ顕微鏡において、 試料表面から放射される物理量
（電磁場、吸着力、表面間力、液中の電気二重層力等）
の深さ方向分布、試料の固さ情報、試料の表面形状情
報、試料の粘弾性情報および試料の吸着層に関する情報
のうちの少なくとも深さ情報を含む二つ以上を採取する
ようにしたことを特徴とする３次元走査プローブ顕微
鏡。 - 【請求項８】 請求項７記載の３次元走査プローブ顕微
鏡において、 前記試料表面から放射される物理量の深さ方向分布は、
探針が該試料表面から離れた位置から該試料表面に至る
までの間に検出された該探針の動き情報と前記第２の周
波数の信号との位相差情報から得られることを特徴とす
る３次元走査プローブ顕微鏡。 - 【請求項９】 請求項７記載の３次元走査プローブ顕微
鏡において、 前記試料の固さ情報は、探針が試料表面と試料中に押込
まれた位置との間において発生する、該探針の動き情報
から得られることを特徴とする３次元走査プローブ顕微
鏡。 - 【請求項１０】 請求項７記載の３次元走査プローブ顕
微鏡において、 前記試料の粘弾性情報は、探針が第２の周波数で振動さ
れながら、試料表面からある深さまで押し込まれた時の
検出された該探針の動き情報と、第２の周波数の信号と
の位相差情報から得られることを特徴とする３次元走査
プローブ顕微鏡。 - 【請求項１１】 請求項７記載の３次元走査プローブ顕
微鏡において、 前記試料の吸着層に関する情報は、前記探針が第２の周
波数の周期のうち、ある限定された時間内で、探針が試
料表面と該試料表面から遠ざかり試料から離れる位置ま
での間に検出された該探針の動き情報から得られること
を特徴とする３次元走査プローブ顕微鏡。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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