KR100192097B1

KR100192097B1 - 원자간력현미경

Info

Publication number: KR100192097B1
Application number: KR1019950044101A
Authority: KR
Inventors: 코지 한다; 케이시 쿠보; 마사테루 도이; 케이이찌 요시즈미
Original assignee: 모리시따 요오이 찌; 마쓰시따덴끼상교가부시끼가이샤
Priority date: 1994-11-28
Filing date: 1995-11-28
Publication date: 1999-06-15
Also published as: US5616916A; CN1150253A; DE19544299A1; KR960018638A; CN1068677C; DE19544299C2; JPH08146018A; JP3174465B2

Abstract

본 발명은, 한쪽지지빔의 자유단부에 침이 장착되어서 이루어진 탐침의 선단부와, 시료표면과의 사이에 작용하는 원자간력에 의해 발생하는 탐침의 변위를 광학적으로 검출하는 원자간력현미경에 관하여, 특히 대형·대면적의 시료에 대응하는 데 적합한 원자간력현미경에 관한 것으로서, 시료를 고정한 상태로, 탐침쪽을 주사해서, 원활하고 또한 정확하게 측정을 행할 수 있고, 종래에는 불가능했던 대형·대면적의 시료를 비파괴상태로 측정할 수 있는 원자간력 현미경을 제공하는 것을 목적으로 한 것이며, 그 구성에 있어서, 공초점렌즈(107) 및 탐침(110)을 구비한 Z방향주사블록(23)과, Z방향주사블록(23)을 시료(41)표면에 대해서 수직방향으로 이동시키는 Z방향스캐너(26)와, Z방향주사블록(23), Z방향스캐너(26) 및 미러(106)를 구비한 X방향주사블록(21)과, X방향주사블록(21)을 시료(41)표면에 대해서 평행인 면내의 제1의 축방향으로 이동시키는 X방향스캐너(24)와, X방향주사블록(21), X방향스캐너(24), 검출광방사계(101), (102), (104), (105) 및 변위검출계(105), (104), (111), (112)를 구비한 Y방향주사블록(22)과, Y방향주사블록(22)을 시료(41)표면에 대해서 평행인 면내의 제1의 축방향으로 직교하는 제2의 축방향으로 이동시키는 Y방향스캐너(25)를 구비한 것을 특징으로 한 것이다.

Description

원자간력현미경

제1도는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 원자간력현미경의 구성을 표시한 원리도.

제2도는 원자간력현미경의 측정헤드의 구성을 표시한 원리도.

제3도는 광학현미경헤드에 측정헤드를 장착한 사시도.

제4도는 본 발명의 실시예 2에 있어서의 원자간력현미경의 측정헤드의 구성을 표시한 원리도.

제5도는 종래의 원자간력현미경의 구성을 표시한 원리도.

제6도는 원자간력현미경에 있어서의 시료표면의 주사방법을 표시한 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21 : X방향주사블록 22 : Y방향주사블록

23 : Z방향주사블록 24 : X방향스캐너(scanner)

25 : Y방향스캐너 26 : Z방향스캐너

29 : X-Y방향스캐너 30 : X-Y방향주사블록

41 : 시료 103 : 변위검출광

106 : 미러 107 : 공초점렌즈

110 : 탐침 113 : 화상표시수단

101, 102, 104, 105 : 검출광방사계 105, 104, 111, 112 : 변위검출계

본 발명은, 한쪽지지빔의 자유단부에 침이 장착되어서 이루어진 탐침의 선단부와, 시료표면과의 사이에 작용하는 원자간력에 의해 발생하는 탐침의 변위를 광학적으로 검출하는 원자간력현미경에 관한 것으로서, 특히 대형, 대면적의 시료에 대응하는데 적합한 원자간력현미경에 관한 것이다.

시료표면의 오목볼록을 나노미터이하의 정밀도로 측정하는 원자간력현미경은, 최근 광디스크, 자기기록, 반도체등의 고밀도화, 고집적화에 따라, 급속히 응용범위가 확대하고 있다.

원자간력현미경에는, 광지렛대방식, 광간섭방식, 임계각방식등의 여러 가지 방식의 것이 있다. 이하에 있어서는 극히 간단한 구성으로 실현할 수 있는 광지렛대방식의 원자간력현미경에 대해서, 제5도를 사용해서 설명한다.

제5도에 있어서, 시료(41)는, X, Y, Z방향으로 이동가능한 스캐너(44)상에 고정되어 있다. 탐침호울더(43)에 일단부가 지지된 탐침(42)은, 시료(41)상에 위치하고 있다.

광원(45)은, 탐침(42)의 시료(41)에 대한 반대쪽의 반사면에 광빔(46)을 렌즈(47)를 통과해서 조사한다. 광검출기(48)는, 탐침(42)상의 상기 반사면으로부터 반사해온 광빔(46)을 포착하는 위치에 지지된다. 렌즈(47)는, 광원(45)과, 탐침(42)을 잇는 축상에 위치하고, 광원(45)이 조사한 광빔(46)을, 광검출기(48)상, 또는 그 근방의 일점에 집광한다.

탐침(42)을 시료(41)의 표면에 충분히 접근시키면, 탐침(42)과 시료(41)표면에 작용하는 원자간력에 의해 탐침(42)에 휨이 발생한다. 이에 의해, 탐침(42)의 반사면에서 반사되는 광빔(46)의 반사각도가 미소량변화한다. 이 탐침(42)의 Z방향의 변위 ΔZ는, 탐침(42)의 반사면에서 반사한 광빔을 포착하고 있는 광검출기(48)상에 있어서 확대되어서 검출된다. 이 Z방향의 변위를 검출하면서, 시료(41)가 고정되어 있는 스캐너(44)를, 제6도에 표시한 바와 같이, X, Y방향으로 래스터형상으로 주사하고, 또한 Z방향으로도 진동시키므로써, 시료(41)의 표면형상을 측정한다.

그러나, 제5도에 표시한 종래예에 있어서는, 시료(41)을 래스터형상으로 주시시킬때에 시료를 고정한 스캐너(44)를 X, Y, Z방향으로 이동시키기 위해, 대면적·대형의 시료의 표면을 관찰하는 경우에, 시료자체의 중량에 의해 큰 관성력이 발생한다. 이 때문에, 시료(41)를 고정한 스캐너(44)의 제어가 곤란하게 된다.

도, 원자간력현미경은 수 10㎛각 이하의 미세영역을 나노미터이하의 정밀도로 측정하는 데는 적합하나, 더 큰 범위를 관찰하는 것은 원자간력현미경자체의 배율이 너무 높아서 어렵다. 예를 들면, 광학현미경으로 관찰가능한 시료표면의 결함등의 피트를 측정할때에, 실제로 관찰하고 싶은 장소와 실제로 관찰하고 있는 장소와의 어긋남의 보정의 문제가 있다.

최근에는 직경 30㎝의 광디스크의 피트형상이나, 실린더부착 비디오헤드의 자기헤드의 갭길이 평가나, 전자부품의 평가에 원자간력현미경이 사용되고 있다. 이들의 측정에 있어서는, 제조라인에서의 추출검사를 위하여, 시료를 비파괴로 측정하고 싶다고 하는 현장의 요망이 증대하고 있으나, 이제까지의 원자간력현미경에서는, 시료자체를 1㎝각 정도로 절삭하지 않으면 어려웠었다. 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 대면적·대형 샘플을 절삭할 필요없이 그대로의 크기로 측정가능한 원자간력현미경을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본원의 제1발명은, 검출광방사계로부터 방사된 대략 평행인 변위검출광을, 미러에 의해서 대략 직각방향으로 방향을 바꾸어서 공초점(共焦点)렌즈로 인도하고, 이 공초점렌즈에 의해서 변위검출광을 탐침의 반사면근방에 집광시키고, 시료표면과의 사이에 작용하는 원자간력에 의해 변위하는 탐침의 상기 반사면으로부터 반사하는 상기 변위에 따라서 반사각이 다른 반사광을 상기 공초점렌즈로 인도하고, 이어서 상기 미러에 의해서 대략 직각방향으로 방향을 바꾸어서 변위검출계로 인도하여, 여기서 탐침의 변위를 확대해서 검출하는 원자간력현미경에 있어서, 상기 공초점렌즈 및 탐침을 구비한 Z방향주사블록과, Z방향주사블록을 시료표면에 대해서 수직방향으로 이동시키는 Z방향스캐너와, 상기 Z방향주사블록, 상기 Z방향스캐너 및 상기 미러를 구비한 X방향주사블록과, X방향주사블록을 시료표면에 대해서 평행인 면내의 제1의 축방향으로 이동시키는 X방향스캐너와, 상기 X방향주사블록, 상기 X방향스캐너, 상기 검출광방사계 및 상기 변위검출계를 구비한 Y방향주사블록과, Y방향주사블록을 시료표면에 대해서 평행인 면내의 제1의 축방향으로 직교하는 제2의 축방향으로 이동시키는 Y방향스캐너를 구비한 것을 특징으로 한다.

본원의 제2발명은, 상기 공초점렌즈 및 탐침을 구비한 Z방향주사블록과, Z방향주사블록을 시료표면에 대해서 수직방향으로 이동시키는 Z방향스캐너와, 상기 Z방향주사블록, 상기 Z방향스캐너, 상기 미러, 상기 검출광방사계 및 상기 변위검출계를 구비한 X-Y방향주사블록과, X-Y방향주사블록을 시료표면에 대해서 평행인 면내로 이동시키는 X-Y방향스캐너를 구비한 것을 특징으로 한다.

본원의 제3발명은, 제1발명 또는 제2발명에 있어서, 미러가 변위검출광만을 반사하고, 그 이외의 파장의 광을 투과하는 것이며, 상기 미러를 투과하는 광에 의해서 탐침 및 그 근방의 시료표면의 화상을 도입하고, 이것을 표시하는 화상표시수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

후술하는 실시예에 있어서, 반도체레이저광원(101), 콜리메이터렌즈(102), 편향빔스플리터(104) 및 1/4파장판(105)이 상기 검출광방사계에 상당하고, 다이크로익미러(106)가 상기 미러에 상당하고, 1/4파장판(105), 편향빔스플리터(104), 미러(111) 및 2분할포토다이오우드(112)가 상기 변위검출계에 상당한다. 또 후술하는 실시예에 있어서, CDD카메라(113)가 상기 화상 표시수단에 상당한다.

본원의 제1발명 및 제2발명에 의하면, Z방향주사블록을 매우 경량의 것으로 할 수 있고, 수㎑의 응답주파수가 필요하게 되는 Z방향스캐너에 의한 주사를 원활하게 행할 수 있다.

한편, X방향주사블록 및 Y방향주사블록, 또는 X-Y방향주사블록은 중량을 가진 것으로 되나, 이들에 대해서는 응답주파수가 수㎐에서부터 1/수백㎐로 작기 때문에, X방향스캐너 및 Y방향스캐너, 또는 X-Y방향스캐너에 의한 주사에 지장이 발생하지 않는다. 그리고, Z방향주사블록은, X방향주사블록 또는 X-Y방향주사블록에 대해서, Z방향으로 이동하나, Z방향주사블록의 공초점렌즈와, X방향주사블록 또는 X-Y방향주사블록의 미러와의 X방향의 위치는 항상 동일하게 유지되고, 미러로부터 공초점렌즈에 입사하는 변위검출광이 평행광이므로, 탐침의 변위량의 측정에 오차는 발생하지 않는다. 따라서 시료쪽을 고정해서, 탐침쪽의 주사에 의한 원활하고 또한 정확한 측정이 가능하게 된다.

본원의 제3발명에 의하면, 상기 제1발명 또는 제2발명의 작용에 더하여, 탐침 바로 아래의상을 동시에, 광범위로 포착할 수 있다.

[실시예 1]

이하 본 발명의 실시예 1에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 제1도는 본 실시예의 원자간력현미경의 기본구성을 표시하고 있다.

탐침(110)은, 한쪽지지빔(109)과 그 자유단부하면에 장착한 침(100)을 구비하고, 한쪽지지빔(109)의 자유단부상면에 반사면을 가지는 동시에, 한쪽지지빔(109)의 기단부에 있어서 호울더(108)에 지지되어 있다. 반도체레이저광원(101)은, 레이저광(변위검출광)(103)을 아래쪽 또는 위쪽(제1도는 위쪽의 경우를, 제2도는 아래쪽의 경우를 표시함.)의 콜리메이터렌즈(102)를 향해서 사출한다. 콜리메이터렌즈(102)는, 상기 레이저광(103)을 평행광으로 한다.

편향빔스플리터(104)는, 레이저광원(101)으로부터 사출된 레이저광(103)을 직각방향으로 반사하고, 그 아래쪽의 공초점렌즈(107)를 개재해서 상기 한쪽지지빔(109)의 자유단부의 반사면으로 인도한다. 여기서 반사된 레이저광(103)은, 공초점렌즈(107), 다이크로익미러(106), 1/4파장판(105)을 개재해서 상기 편향빔스플리터(104)로 되돌아가나, 이 편향빔스플리터(104)는 반사레이저광(103)을 투과하여, 미러(111)로 인도한다. 이 반사레이저광(103)은 미러(111)에 의해서 직각으로 반사되어, 아래쪽에 위치한 2분할포토다이오우드(112)로 인도된다.

상기 다이크로익미러(106)는, 특정파장을 가지고 상기 레이저광(103)만을 반사하고, 상기 레이저광(103)을 공초점렌즈(107)를 개재해서, 상기 한쪽지지빔(109)의 자유단부의 반사면으로 인도하는 동시에, 특정파장을 가진 상기 레이저광(103)이외의 파장의 광을 투과한다. 상기 공초점렌즈(107)는, 광로상의 엇갈리는 2방향으로 각각 초점거리f를 가진 렌즈이고, 다이크로익미러(106)로부터 인도된 레이저광(103)을, 탐침호울더(108)에 지지된 한쪽지지빔(109)의 자유단부반사면 근방에 집광시키고, 또 상기 자유단부반사면으로부터의 반사레이저광(103)을 다이크로익미러(106), 1/4파장판(105), 편향빔스플리터(104), 미러(111)를 개재해서, 2분할 포토다이오우드(112)상에 집광시킨다. 한쪽지지빔(109)의 자유단부반사면과 공초점렌즈(107)의 하단부와의 사이를, 공초점렌즈(107)가 있는 초점거리f로부터 Δf만큼 멀리하고, 다이크로익미러(106)로부터 공초점렌즈(107)를 개재해서 입사해온 레이저광(103)을, 상기 한쪽지지빔(109)의 자유단부의 반사면으로부터 Δf만큼 디포커스시키므로써, 한쪽지지빔(109)의 상기 자유단부반사면으로부터의 반사레이저광(103)을 2분할포토다이오우드(112)상에 집광시킬 수 있다.

다이크로익미러(106)의 위쪽에 배치된 CCD카메라(113)는, 한쪽지지빔(109)의 자유단부반사면 및 시료표면등으로부터 반사되어온 시료관찰용의 조명광(114)을, 다이크로익미러(106), 공초점렌즈(107)를 개재해서 포착하여, 탐침(110)의 침(100) 및 그 근방의 화상정보를 얻는다.

다음에, 변위검출원리에 대해서 제1도를 사용하여 설명한다. 제1도에 표시한 바와 같이, 공초점렌즈(107)의 초점거리를 f로하고, 한쪽지지빔(109)의 고정단부로부터 침(100)까지의 거리를 L, 시료표면과 침(100)과의 사이에 발생하는 원자간력에 의한 한쪽지지빔(109)의 Z방향의 변위를 ΔZ, 2분할포토다이오우드(112)상의 레이저광(103)의 X방향의 변위를 ΔX로 하면, ΔX=(3f/L)/ΔZ로 된다. 여기서, f=8㎜, L=0.1㎜로 하면, ΔX=240·ΔZ로 되고, 2분할포토다이오우드(112)상에 있어서는, 한쪽지지빔(109)의 Z방향의 변위ΔZ는, 240배로 확대되어서 검출된다. 여기서, 2분할포토다이오우드(112)의 검출감도가 0.025㎛라고 하면, Z방향의 분해능은 약 0.1㎚로 된다.

이상 설명한 바와 같이 본구성에 있어서는, 2분할포토다이오우드(112)상에서 변위검출광인 레이저광(103)을 집속시키기 위해, 2분할포토다이오우드(112)상에서 레이저광(103)의 스폿직경이 작아진다. 이 때문에, 2분할포토다이오우드(112)의 한쪽지지빔(109)의 변위량ΔZ에 대한 검출감도를 향상시킬 수 있어, 측정헤드를 시료표면에 주사시켰을 경우에도, 옹스트롬이하의 분해능을 실현하는 것이 가능하게 된다.

다음에, 본 실시예의 주사계의 설명을 제2도를 사용해서 행한다. 통상, 원자간력현미경의 주사는 제6도에 표시한 바와 같이, 탐침(110)을 시료(41)표면에 추종시키면서 X방향으로 1라인 주사하고, 라인(52), (53), (54)…로 화상정보를 도입하면서 순차 X방향으로 직각의 방향인 Y방향으로 이동시켜서, 시료(41)표면의 형상정보를 얻는다. 이 제6도에 도시한 주사의 경우, 시료표면을 추종하기 위하여 Z방향으로는 수㎑의 응답주파수가 필요하게 된다. 또, 상기에서 설명한 래스터주사를 위하여 X방향으로는 수㎐정도, Y방향으로는 1/수백㎐정도의 응답주파수가 필요하게 된다.

측정헤드(33)를 표시한 제2도에 있어서, (26)으로 표시한 Z방향스캐너는, 공초점렌즈(107), 탐침호울더(108) 및 탐침(110)으로 구성되는 Z방향주사블록(23)을, 시료(41)표면에 수직의 방향인 Z방향으로 이동시키는 것이다. 상기 Z방향주사블록(23)은, 그 구성요소가 공초점렌즈(107), 탐침(110)등에 의해 구성되기 때문에, 매우 경량으로 할 수 있어, Z방향으로 고속으로 응답시키는 것이 가능하다. 제2도에 (24)로 표시한 X방향스캐너는, 상기 Z방향주사블록(23), Z방향스캐너(26)에 더하여, 다이크로익미러(106) 및 게이트조정기구(27)로 구성되는 X방향주사블록(21)을 X방향으로 이동시키는 것이다. X방향스캐너(24)에 의해 이동시키는 X방향주사블록(21)은, X방향으로 필요하게 되는 응답주파수가 수㎐정도로 작기 때문에, Z방향주사블록(26)보다 상당히 무거워져도, X방향으로 충분히 제어가능하다. 또 공초점렌즈(107)에 입사해온 레이저광(103)은 평행광 때문에, Z방향주사블록(23)을 X방향주사블록(21)내에서 Z방향으로 이동시켜도, 양자는 항상 동일한 X방향위치를 취하므로, 탐침(110)의 변위량ΔZ의 측정에 오차는 발생하지 않는다. 제2도에 (25)로 표시한 Y방향스캐너는, 상기 X방향주사블록(21) 및 X방향스캐너(24)에 더하여, 반도체레이저광원(101), 콜리메이터렌즈(102), 편향빔스플리터(104), 1/4파장판(105), 미러(111), 게이트조정기구(28) 및 2분할포토다이오우드(112)로 구성되는 Y방향주사블록(22)을 Y방향으로 이동시키는 것이다. Y방향스캐너(25)에 의해 이동시키는 Y방향주사블록(22)은, Y방향으로 필요하게 되는 응답주파수가 1/수백㎐로 매우 작기 때문에, 상당히 대형의 블록(수백그램)이라도 Y방향으로 충분히 제어가능하다.

또한, 상기 다이크로익미러(106)에 게이트조정기구(27)를 구비하므로서, 레이저광(103)을 한쪽지지빔(109)의 자유단부반사면에서 집속시키는 위치를 조정하는 것이 가능하다. 마찬가지로, 미러(111)에 게이트조정기구(28)를 구비하므로서, 레이저광(103)을 2분할포토다이오우드(112)에 의해 집속시키는 위치를 조정하는 것이 가능하다.

상기 Z방향스캐너(26)는 압전체등에 의해 실현할 수 있다. X방향스캐너(24) 및 Y방향스캐너(25)도 마찬가지로 압전체등에 의해 구성할 수 있으나, 래스터주사시에 측정헤드자체의 자중에 의해 발생하는 지그재그현상에 대응시키기 위해, 평행한 스프링과 압전체를 짜맞춘 구성으로 하고, 안정된 시료 표면의 주사를 실현시키는 것이 바람직하다.

제3도는, 상기한 원자간력현미경의 측정헤드(33)를, 본체(37)에 지지된 회전리볼버(36)에 장착된 상태를 표시한 도면이다. 이와 같이 구성하므로서 측정헤드(33)는, 회전리볼버(36)에 장착할 수 있을 만큼 충분히 소형으로 할 수 있다. 회전리볼버(36)에는, 대물렌즈장착구(35)를 몇 개 구비하고 있으며, 이 대물렌즈장착구(35)에 배율이 다른 대물렌즈(34)를 장착하여, 시료(41)표면을 광학적으로 관찰하는 것이 가능하다. 본장치를 사용한 측정에 있어서는, 회전리볼버(36)를 회전시켜서, 측정헤드(33)를 제3도에 표시한 위치에 고정시킨다. 조동테이블(38)은, 그위에 시료(41)를 얹어놓고, 상하방향으로 이동한다. 측정헤드(33)에 장착된 탐침(110)에 시료(41)를 충분히 가깝게 접근하여, 시료(41)표면을 측정하고, 상기 2분할포토다이오우드(112), X방향스캐너(24) 및 Y방향스캐너(25)로부터의 신호에 의거해서 화상을 작성한다.

[실시예 2]

이하 본 발명의 실시예 2에 대해서, 제4도를 참조하면서 설명한다. 제4도에 있어서, 제2도와 동일한 부호를 붙인 구성요소는, 실시예 1에서 설명한 것과 동일한 구성요소이다. 또 변위검출원리는 실시예 1과 동일하기 때문에, 이하에 있어서 설명은 생략한다.

제4도에 있어서Z방향스캐너(26)는, 공초점렌즈(107, 탐침호울더(108) 및 탐침(110)으로 구성되는 Z방향주사블록(23)을 Z방향으로 이동시킨다. 상기 Z방향주사블록(23)은 매우 경량이기 때문에, Z방향으로 고속으로 응답가능한 것은 실시예 1과 마찬가지이다. X방향 및 Y방향에 대해서는, 상기의 Z방향주사블록(23), Z방향스캐너(26)에 더하여 다이크로익미터(106), 게이트조정기구(27), 반도체레이저광원(101), 콜리메이터렌즈(102), 편향빔스플리터(104), 1/4파장판(105), 미러(111), 게이트조정기구(28), 2분할포토다이오우드(112)로 구성되는 X-Y방향주사블록(30)을 X-Y방향스캐너(29)에 의해 시료(41)표면과 평행인 면을 주사시킨다. 실시예 1과 같이, X방향으로 이동하는 주사기구와, Y방향으로 이동하는 주사기구가 각각 독립적으로 존재하는 주사기구를 가진 구성의 경우, 측정시에 상호의 주사의 간섭에 의한 비선형 변형이 발생하는 일이 있으나, 본 실시예에 표시한 바와 같이 X, Y방향을 일체적으로 이동시키므로서 상기의 간섭을 방지할 수 있다. X-Y방향스캐너(29)에 의해 이동시키는 X-Y방향주사블록(30)은, X-Y방향으로 필요하게 되는 응답주파수가 수㎐에서부터 1/수백㎐로 작기 때문에, 상당히 대형의 블록(수백그램이내)이라도 X-Y방향의 주사의 제어는 가능하다.

또, Z방향스캐너(26)를, 압전체등에 의해 실현할 수 있는 것은 실시예 1과 마찬가지이다. X-Y방향스캐너(29)도 마찬가지로 압전체등에 의해 구성할 수 있으나, 실시예 1과 마찬가지로 평행판스프링과 압전체를 짜맞추는 구성에 의해 안정된 주사를 실현할 수 있다.

본 실시예에 있어서도, 실시예 1과 마찬가지로, CCD카메라(113)를 다이크로익미러(106)의 위쪽에 배치하여, 탐침(110)의 침(100) 및 그 근방의 화상정보를 얻을 수 있도록 구성하면 호적하다.

본원의 제1발명 및 제2발명의 원자간력현미경에 의하면, 시료를 고정한 상태로, 탐침쪽을 주사해서, 원활하고 또한 정확하게 측정을 행할 수 있고, 종래에는 불가능하였던 대형·대면적의 시료를 비파괴상태에서 측정할 수 있다.

또 본원의 제3발명에 의하면, 상기 효과에 더하여, 탐침 바로 아래의 상을 동시에, 광범위로 포착할 수 있어, 측정하고 싶은 장소에의 접근이 용이하게 된다.

Claims

검출광방사계로부터 방사된 대략 평행인 변위검출광을, 미러에 의해 대략 직각방향으로 방향을 바꾸어서 공초점렌즈로 인도하고, 이 공초점렌즈에 의해서 변위검출광을 탐침의 반사면 근방에 집광시켜, 시료표면과의 사이에 작용하는 원자간력에 의해 변위하는 탐침의 상기 반사면으로부터 반사하는 상기 변위에 따라서 반사각이 다른 반사광을 상기 공초점렌즈로 인도하고, 이어서 상기 미러에 의해서 대략 직각방향으로 방향을 바꾸어서 변위검출계로 인도하고, 여기서 탐침의 변위를 확대해서 검출하는 원자간력현미경에 있어서, 상기 공초점렌즈 및 탐침을 구비한 Z방향주사블록과, Z방향주사블록을 시료표면에 대해서 수직방향으로 이동시키는 Z방향스캐너와, 상기 Z방향주사블록, 상기 Z방향 스캐너 및 상기 미러를 구비한 X방향주사블록과, X방향주사블록을 시료표면에 대해서 평행인 면내의 제1의 축방향으로 이동시키는 X방향스캐너와, 상기 X방향주사블록, 상기 X방향스캐너, 상기 검출광방사계 및 상기 변위검출계를 구비한 Y방향주사블록과, Y방향주사블록을 시료표면에 대해서 평행인 면내의 제1의 축방향으로 직교하는 제2의 축방향으로 이동시키는 Y방향스캐너를 구비한 것을 특징으로 하는 원자간력현미경.
검출광방사계로부터 방사된 대략 평행인 변위검출광을, 미러에 의해서 대략 직각방향으로 방향을 바꾸어서 공초점렌즈로 인도하고, 이 공초점렌즈에 의해서 변위검출광을 탐침의 반사면 근방에 집광시키고, 시료표면과의 사이에 작용하는 원자간력에 의해 변위하는 탐침의 상기 반사면으로부터 반사하는 상기 변위에 따라서 반사각이 다른 반사광을 상기 공초점렌즈로 인도하고, 이어서 상기 미러에 의해서 대략 직각방향으로 방향을 바꾸어서 변위검출계로 인도하고, 여기서 탐침의 변위를 확대해서 검출하는 원자간력현미경에 있어서, 상기 공초점렌즈 및 탐침을 구비한 Z방향주사블록과, Z방향주사블록을 시료표면에 대해서 수직방향으로 이동시키는 Z방향스캐너와, 상기 Z방향주사블록, 상기 Z방향스캐너, 상기 미러, 상기 검출광 방사계 및 상기 변위검출계를 구비한 X-Y방향주사블록과, X-Y방향주사블록을 시료표면에 대해서 평행인 면내에 이동시키는 X-Y방향스캐너를 구비한 것을 특징으로 하는 원자간력현미경.
제1항 또는 제2항에 있어서, 미러가 변위검출광만을 반사하고, 그 이외의 파장의 광을 투과하는 것이며, 상기 미러를 투과하는 광에 의해서 탐침 및 그 근방의 시료표면의 화상을 도입하여 이것을 표시하는 화상표시수단을 구비한 것을 특징으로 하는 원자간력현미경.