JP3204784B2 - Integrated SPM sensor, its driving circuit, and scanning probe microscope having the same - Google Patents
Integrated SPM sensor, its driving circuit, and scanning probe microscope having the sameInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、集積型ＳＰＭセンサー
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an integrated SPM sensor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】BinnigやRohrer等によって発明された走
査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ；2. Description of the Related Art A scanning tunneling microscope (STM; invented by Binnig, Rohrer, and others).
【０００３】Scanning Tunneling Microscope ）は、試
料を原子サイズオーダーの分解能で観察できる装置とし
てよく知られている。ところが、ＳＴＭが観察できる試
料は導電性のものに限られている。[0003] Scanning Tunneling Microscope is well known as an apparatus capable of observing a sample at a resolution of the order of the atomic size. However, samples that can be observed by the STM are limited to conductive samples.
【０００４】そこでＳＴＭにおけるサーボ技術を始めと
する要素技術を利用しながら、ＳＴＭでは測定し難かっ
た絶縁性の試料を原子サイズオーダーの精度で観察する
ことのできる顕微鏡として原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）が
提案された。このＡＦＭは、例えば、特開昭６２−１３
０３０２号公報（ＩＢＭ、Ｇ．ビニッヒ、サンプル表面
の像を形成する方法及び装置）に開示されている。Therefore, an atomic force microscope (AFM) is used as a microscope capable of observing an insulating sample, which has been difficult to measure by the STM, with an accuracy of the order of the atomic size while utilizing elemental technologies such as the servo technique in the STM. Was proposed. This AFM is disclosed in, for example, JP-A-62-13
No. 0302 (IBM, G. Binig, Method and Apparatus for Forming an Image of a Sample Surface).
【０００５】ＡＦＭの構造はＳＴＭに類似しており、走
査型プローブ顕微鏡の一つとして位置づけられる。ＡＦ
Ｍでは、自由端に鋭い突起部分（探針部）を持つカンチ
レバーを、試料に対向・近接してあり、探針の先端の原
子と試料原子との間に働く相互作用力により、変位する
カンチレバーの動きを電気的あるいは光学的にとらえて
測定しつつ、試料をＸＹ方向に走査し、カンチレバーの
探針部との位置関係を相対的に変化させることによっ
て、試料の凹凸情報などを原子サイズオーダで三次元的
にとらえることができる。[0005] The structure of the AFM is similar to the STM, and is positioned as one of the scanning probe microscopes. AF
In M, a cantilever having a sharp protruding portion (tip) at its free end is opposed to or close to the sample, and is displaced by the interaction force acting between the atom at the tip of the probe and the sample atom. By scanning the sample in the X and Y directions while measuring the movement of the cantilever electrically or optically and changing the relative position of the cantilever with the probe section, information on the unevenness of the sample can be obtained in the atomic size order. Can be captured three-dimensionally.
【０００６】ところで、ＡＦＭにおいては、カンチレバ
ーの変位を測定する変位測定センサーは、カンチレバー
とは別途に設けるのが一般的である。しかし最近では、
カンチレバー自体に変位を測定できる機能を付加した集
積型ＡＦＭセンサーがIn the AFM, a displacement measuring sensor for measuring the displacement of the cantilever is generally provided separately from the cantilever. But recently,
An integrated AFM sensor that adds a function to measure displacement to the cantilever itself
【０００７】M.Tortonese らにより提案されている。こ
の集積型ＡＦＭセンサーは、例えば、M.Tortonese,H.Ya
mada,R.C.Barrett and C.F.Quate:Transducers and Sen
sors'91:Atomic force microscopy using a piezoresis
tive cantilever やＰＣＴ出願ＷＯ９２／１２３９８等
に開示されている。[0007] Proposed by M. Tortonese et al. This integrated AFM sensor is, for example, M. Tortonese, H. Ya
mada, RCBarrett and CFQuate: Transducers and Sen
sors'91: Atomic force microscopy using a piezoresis
tive cantilever and PCT application WO92 / 12398.
【０００８】集積型ＡＦＭセンサーの測定原理としては
圧電抵抗効果を利用している。すなわち、探針先端を測
定試料に近接させると、探針と試料間に働く相互作用力
によりカンチレバー部がたわみ、歪みを生じる。カンチ
レバー部には抵抗層が積層されていて、カンチレバー部
の歪みに応じてその抵抗値が変化する。従って、抵抗層
に対して電極部より定電圧を加えておけば、カンチレバ
ーの歪み量に応じて抵抗層を流れる電流が変化し、電流
の変化を検出することにより、カンチレバーの変位量を
知ることが出来る。The measurement principle of the integrated AFM sensor utilizes the piezoresistance effect. That is, when the tip of the probe is brought close to the measurement sample, the cantilever portion bends due to the interaction force acting between the probe and the sample, causing distortion. A resistance layer is laminated on the cantilever portion, and the resistance value changes according to the distortion of the cantilever portion. Therefore, if a constant voltage is applied to the resistive layer from the electrode portion, the current flowing through the resistive layer changes according to the amount of distortion of the cantilever, and by detecting the change in the current, the displacement of the cantilever can be known. Can be done.
【０００９】この様な集積型ＡＦＭセンサーは、構成が
極めて簡単で小型であることから、カンチレバー側を走
査するいわゆるスタンドアロン型のＡＦＭを構成できる
ようになると期待されている。従来のＡＦＭでは試料を
ＸＹ方向に動かしてカンチレバー先端の探針との相対的
位置関係を変化させるため、試料の大きさが最大数ｃｍ
程度に限られるが、スタンドアロン型のＡＦＭは、この
ような試料の大きさの制限を取り除くことができると言
う利点がある。Since such an integrated AFM sensor has a very simple structure and is small in size, it is expected that a so-called stand-alone AFM that scans the cantilever side can be constituted. In the conventional AFM, the sample is moved in the XY directions to change the relative positional relationship with the probe at the tip of the cantilever.
To a lesser extent, stand-alone AFMs have the advantage of removing such sample size limitations.
【００１０】以下に、上記した集積型ＡＦＭセンサーの
製造方法について説明する。スタートウェハー１００と
して、図４（ａ）に示すように、シリコンウェハー１１
０の上に酸化シリコンの分離層１１２を介してシリコン
層１１４を設けたもの、例ええば貼り合わせウェハーを
用意する。このシリコン層１１４の極表面にイオンイン
プランテーションによりボロン（Ｂ）を打ち込んでピエ
ゾ抵抗層１１６を形成し、図４（ｄ）に図示した形状に
パターニングした後、表面を酸化シリコン膜１１８で覆
う。Hereinafter, a method of manufacturing the above-described integrated AFM sensor will be described. As the start wafer 100, as shown in FIG.
A silicon wafer having a silicon layer 114 provided thereon via a silicon oxide separation layer 112, for example, a bonded wafer is prepared. Boron (B) is implanted into the extreme surface of the silicon layer 114 by ion implantation to form a piezoresistive layer 116, which is patterned into the shape shown in FIG. 4D, and the surface is covered with a silicon oxide film 118.
【００１１】そしてカンチレバーの固定端側にボンディ
ング用の穴をあけ、アルミニウムをスパッタリングして
電極１２０を形成する。さらに、シリコンウェハー１１
０の下側にレジスト層１２２を形成し、このレジスト層
に湿式異方性エッチングにより開口を形成して図４
（ｂ）を得る。Then, a hole for bonding is made on the fixed end side of the cantilever, and aluminum is sputtered to form an electrode 120. Further, the silicon wafer 11
4 is formed below the resist layer 122, and an opening is formed in the resist layer by wet anisotropic etching.
(B) is obtained.
【００１２】続いて、オーミックコンタクトをとるため
の熱処理をした後、レジスト層１２２をマスクとしてフ
ッ酸により分離層１１２までエッチングしてカンチレバ
ー部１２４を形成して集積型ＡＦＭセンサーが完成す
る。その側断面図を図４（ｃ）に、その上面図を図４
（ｄ）に示す。Subsequently, after performing a heat treatment for obtaining an ohmic contact, the resist layer 122 is used as a mask to etch down to the separation layer 112 with hydrofluoric acid to form a cantilever portion 124, thereby completing an integrated AFM sensor. FIG. 4C is a side sectional view, and FIG.
(D).
【００１３】このようにして作製した集積型ＡＦＭセン
サーでは、測定の際に、２つの電極１２０の間に数ボル
ト以下のＤＣ電圧を印加し、カンチレバー部１２４の先
端を試料に接近させる。カンチレバー部１２４の先端と
試表面の原子間に相互作用力が働くと、カンチレバー部
１２４が変位する。これに応じてピエゾ抵抗層１１６の
抵抗値が変化するため、カンチレバー部１２４の変位が
２つの電極１２０の間に流れる電流信号として得られ
る。In the integrated AFM sensor manufactured as described above, a DC voltage of several volts or less is applied between the two electrodes 120 at the time of measurement, and the tip of the cantilever portion 124 is brought close to the sample. When an interaction force acts between the tip of the cantilever part 124 and atoms on the test surface, the cantilever part 124 is displaced. Since the resistance value of the piezoresistive layer 116 changes accordingly, the displacement of the cantilever portion 124 is obtained as a current signal flowing between the two electrodes 120.
【００１４】 図５は上記した集積型AFMセンサーを用
いて変位量測定を行う回路を示す。カンチレバー部１２
４の端子１２０には、直流定電圧電源３０２と電流計測
用のオペアンプ３０３が接続されている。例えば、直流
定電圧電源３０２の電位を＋５Vとすれば、同図の上側
のカンチレバー部１２４の端子１２０の電位は＋５Vに
保たれる。もう一方のカンチレバー部１２４の端子１２
０は、オペアンプ３０３の非反転入力端子（＋）がGND
電位に保たれていることから、 GND電位に保たれる。ま
た、特願平４-２５６８５５号は、ねじれを検出できる
カンチレバーとして、一対のピエゾ抵抗層を配置した構
成を開示している。FIG. 5 shows a circuit for measuring the amount of displacement using the above-mentioned integrated AFM sensor. Cantilever part 12
The fourth terminal 120 is connected to a DC constant voltage power supply 302 and an operational amplifier 303 for measuring current. For example, assuming that the potential of the DC constant voltage power supply 302 is +5 V, the potential of the terminal 120 of the cantilever section 124 on the upper side in FIG. Terminal 12 of the other cantilever part 124
0 indicates that the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 303 is GND
Since it is kept at the potential, it is kept at the GND potential. Further, JP Application flat 4-256855, as a cantilever can detect torsion, discloses a structure of arranging the pair of piezoresistive layers.
【００１５】[0015]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
集積型ＡＦＭセンサーにおいては、ピエゾ抵抗層１１６
全体の歪みによる抵抗値の変化つまり電流値の変化をＺ
方向の変位量として検出している。このため、検出され
る変位量には、カンチレバー部１２４のＺ方向の変位に
ねじれ方向の変位が加算されていた。従って実際の表面
形状とＡＦＭ像との相違が問題であった。However, in the conventional integrated type AFM sensor, the piezoresistive layer 116 is used.
The change in the resistance value due to the entire strain, that is, the change in the current value is represented by Z
It is detected as the amount of displacement in the direction. For this reason, the displacement in the torsion direction is added to the displacement in the Z direction of the cantilever portion 124 to the detected displacement amount. Therefore, the difference between the actual surface shape and the AFM image has been a problem.
【００１６】加えて、従来の集積型ＡＦＭセンサーを駆
動するときには、直流電圧をピエゾ抵抗層１１６に印加
しており、例えば、集積型ＡＦＭセンサーのピエゾ抵抗
層１１６の両端を０Ｖ（ＧＮＤ）と＋５Ｖに保ってピエ
ゾ抵抗層１１６に流れる電流を検知したとき、ピエゾ抵
抗層１１６のほぼ中心に位置する探針部あるいはその周
辺の電位は＋２．５Ｖになる。In addition, when driving the conventional integrated AFM sensor, a DC voltage is applied to the piezoresistive layer 116. For example, both ends of the piezoresistive layer 116 of the integrated AFM sensor are 0V (GND) and + 5V. When the current flowing through the piezoresistive layer 116 is detected while maintaining the potential at the probe portion, the potential at the probe located substantially at the center of the piezoresistive layer 116 or at the periphery thereof becomes +2.5 V.
【００１７】 一般に探針に相対する測定試料あるいは
試料台の電位は０Vに設定されるので、測定中、探針と
測定試料間には静電引力が働き、探針と測定試料間に働
く極めて小さな力を検知しようとするAFM測定において
は、無視できない外乱力となる。そしてその結果、AFM
による高分解測定が阻害される。また、一対のピエゾ抵
抗層を有するものにおいては、ねじれ測定のためのロジ
ックが２系統必要になり、構成が複雑となる。[0017] Since in general the measurement sample or the potential of the sample table is relative to the probe is set to 0V, and during the measurement, is between the probe and the measurement sample work electrostatic attraction acts between the probe and the measurement sample In AFM measurement to detect an extremely small force, the disturbance force is not negligible. And as a result, AFM
High-resolution measurement is inhibited. Further, in those having a piezoresistive layer of a pair is, logic for torsion measurement requires two systems, configuration is complicated.
【００１８】本発明はこのような課題に着目してなされ
たものであり、その目的とするところは、簡略な構成で
カンチレバーのねじれ方向の変位量が検出できる集積型
ＳＰＭセンサーを提供することにある。The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide an integrated SPM sensor capable of detecting the amount of displacement of a cantilever in the torsion direction with a simple configuration. is there.
【００１９】[0019]
【課題を解決するための手段及び作用】上記の目的を達
成するために、本発明の集積型ＳＰＭセンサーは、カン
チレバーの歪みに応じて抵抗値の変化するセンサ部を略
Ｅ字型の形状に形成する。In order to achieve the above object, an integrated SPM sensor according to the present invention has a sensor portion having a resistance value which changes in accordance with a cantilever distortion in a substantially E-shaped shape. Form.
【００２０】[0020]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２１】図１は本発明の第１実施例に係る集積型Ｓ
ＰＭセンサー１００の構成を示す図であり、図２は、図
１の集積型ＳＰＭセンサー１００を用いてその変位量測
定を行う回路を示す図である。FIG. 1 shows an integrated type S according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the PM sensor 100, and FIG. 2 is a diagram showing a circuit for measuring a displacement amount using the integrated SPM sensor 100 of FIG.
【００２２】本実施例の集積型ＳＰＭセンサー１００
は、図４に示したプロセスに準じて作製されるが、従来
はＵ字型であったカンチレバー部（センサ部）としての
ピエゾ抵抗層１０１を、本実施例では、図１に示すよう
にＥ字型に形成するとともに、その一端にはＳＰＭ駆動
回路に接続される端子１１０、１１１、１１２を３個形
成する。The integrated SPM sensor 100 of the present embodiment
Is manufactured in accordance with the process shown in FIG. 4, but a piezoresistive layer 101 as a cantilever portion (sensor portion), which is conventionally U-shaped, is provided with a piezoresistive layer 101 as shown in FIG. It is formed in a character shape, and three terminals 110, 111, and 112 connected to the SPM drive circuit are formed at one end.
【００２３】端子１１０と１１２の間には、集積型ＳＰ
Ｍセンサー１００がＺ方向に反った時、その反り量（変
位量）を検出する為に所定の電位差が与えられ、電流計
１１３によりピエゾ抵抗層１０１に流れる電流の変化を
読み取る。その電位差は探針位置に於いて試料あるいは
試料台との間の電位差が０Ｖとなるように正電圧源１１
５と負電圧源１１６からピエゾ抵抗層１０１に端子１１
０と端子１１２を介して印加されており、例えば、＋３
Ｖと−３Ｖがそれぞれ印加されている。An integrated SP is provided between the terminals 110 and 112.
When the M sensor 100 warps in the Z direction, a predetermined potential difference is applied to detect the warpage (displacement), and the ammeter 113 reads the change in the current flowing through the piezoresistive layer 101. The potential difference is adjusted so that the potential difference between the sample and the sample stage at the probe position becomes 0 V.
5 and the terminal 11 from the negative voltage source 116 to the piezoresistive layer 101.
0 is applied via the terminal 112, for example, +3
V and -3 V are applied, respectively.
【００２４】ピエゾ抵抗層１０１がねじれ方向の変位を
受けた場合、端子１１０と探針間の抵抗値と、端子１１
２と探針間の抵抗値の変化量が異なるため、探針の電位
が０Ｖから変化する。この変化した電位量を電圧検出回
路１１７によって検出し、ピエゾ抵抗層１０１のねじれ
による変位信号、いわゆるＬＦＭ信号出力としてデータ
取り込みを行い、例えば、コンピュータのモニター上で
マッピングしてピエゾ抵抗層１０１のねじれに関する２
次元像を得る。When the piezoresistive layer 101 receives a displacement in the torsional direction, the resistance between the terminal 110 and the probe and the resistance of the terminal 11
Since the amount of change in the resistance value between the probe 2 and the probe is different, the potential of the probe changes from 0V. The amount of the changed potential is detected by the voltage detection circuit 117, and data is taken in as a displacement signal due to the twisting of the piezoresistive layer 101, that is, a so-called LFM signal output. About 2
Obtain a two-dimensional image.
【００２５】なお通常の変位信号は、いわゆるＡＦＭ信
号として電流計１１３から検出され、先のねじれ像と同
時にコンピュータに取り込まれて、ＡＦＭ像としてモニ
ターに出力する。ところで、上述のＡＦＭ信号（通常の
変位信号）には、ねじれによる変位信号が含まれている
ため、上述のＬＦＭ信号を補正信号として用いれば誤差
の少ないＡＦＭ像を得ることができる。その結果、高分
解能のＡＦＭ測定が可能となり、同時にＬＦＭ測定も行
うことが出来る。さらに、ピエゾ抵抗層１０１を略Ｅ字
型としたので、ピエゾ抵抗層１０１の構造が簡略化され
る。以下に、本発明の第２実施例を説明する。A normal displacement signal is detected from the ammeter 113 as a so-called AFM signal, taken into the computer at the same time as the above-mentioned torsion image, and output to the monitor as an AFM image. By the way, since the above-mentioned AFM signal (normal displacement signal) includes a displacement signal due to torsion, an AFM image with few errors can be obtained by using the above-mentioned LFM signal as a correction signal. As a result, high-resolution AFM measurement can be performed, and LFM measurement can be performed at the same time. Further, since the piezoresistive layer 101 has a substantially E-shape, the structure of the piezoresistive layer 101 is simplified. Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described.
【００２６】図３は第２実施例に係る集積型ＳＰＭセン
サー駆動回路を示しており、電圧検出回路１１７によっ
て検出された電位量により、印加電圧を制御する制御回
路２１０が設けてある。FIG. 3 shows an integrated type SPM sensor drive circuit according to the second embodiment, and a control circuit 210 for controlling an applied voltage based on the amount of potential detected by the voltage detection circuit 117 is provided.
【００２７】通常、ピエゾ抵抗層１０１に印加される電
圧は、探針の電位が０Ｖとなるように印加されている。
ピエゾ抵抗層１０１がねじれ方向の変位を受けた場合、
端子１１０と探針間の抵抗値及び端子１１２と探針間の
抵抗値が変化するため、探針の電位が０Ｖから変化す
る。この変化した電位量を電圧検出回路１１７を介して
制御回路２１０に入力する。この制御回路２１０では、
探針の電位が０Ｖになるように、端子１１０と１１２間
の電位差を保持した状態で印加電圧を変化させる制御信
号が算出され、正電圧源１１５と負電圧源１１６に出力
する。Usually, the voltage applied to the piezoresistive layer 101 is applied so that the potential of the probe becomes 0V.
When the piezoresistive layer 101 receives a displacement in the torsional direction,
Since the resistance between the terminal 110 and the probe and the resistance between the terminal 112 and the probe change, the potential of the probe changes from 0V. The changed potential amount is input to the control circuit 210 via the voltage detection circuit 117. In this control circuit 210,
A control signal that changes the applied voltage while maintaining the potential difference between the terminals 110 and 112 is calculated so that the potential of the probe becomes 0 V, and is output to the positive voltage source 115 and the negative voltage source 116.
【００２８】 第２実施例では、探針と、探針位置での
試料あるいは試料台との電位差が０Vとなるように制御
回路２１０が接続されているため、探針と試料との間に
静電引力が働かず高い分解能のAFM測定結果が得られ
る。In the second embodiment, since the control circuit 210 is connected so that the potential difference between the probe and the sample or the sample table at the probe position is 0 V, a static current is provided between the probe and the sample. AFM measurement results with high resolution can be obtained without the use of electric attraction.
【００２９】図６は本発明の第３実施例の構成を示す図
である。この実施例においてはピエゾ抵抗層２００はＵ
字型をしているが、全体の形状がＥ字型となるようにピ
エゾ抵抗層２００の中央部に電気的に接続された導電層
２０１（ハッチングを施した部分）が設けられている。
さらに、ピエゾ抵抗層２００の２つの端部と導電層２０
１の端部にはそれぞれ電極２０２，２０４，２０３が設
けられている。FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the third embodiment of the present invention. In this embodiment, the piezoresistive layer 200 is U
Although it is shaped like a letter, a conductive layer 201 (hatched portion) electrically connected to the center of the piezoresistive layer 200 is provided so that the overall shape becomes an E shape.
Furthermore, the two ends of the piezoresistive layer 200 and the conductive layer 20
Electrodes 202, 204, and 203 are provided at one end, respectively.
【００３０】このような構成のカンチレバーに対して、
電極２０３はＧＮＤに接続されており、電極２０２、２
０４は等しい抵抗値Ｒを有する抵抗２０５、２０６にそ
れぞれ接続されている。さらに、抵抗２０５、２０６の
他端は定電圧源に接続され、一定の電圧Ｖがそれぞれ供
給されている。With respect to the cantilever having such a structure,
The electrode 203 is connected to GND, and the electrodes 202, 2
04 is connected to resistors 205 and 206 having the same resistance value R, respectively. Further, the other ends of the resistors 205 and 206 are connected to a constant voltage source, and a constant voltage V is supplied.
【００３１】上記した構成において、電極２０３はＧＮ
Ｄに接続されているので、常に０Ｖに保たれている。こ
のため、電極２０４から抵抗層２００の中央部、すなわ
ち導電層２０１と抵抗層２００が接続されている点まで
の抵抗をＲ１、電極２０２から抵抗層２００の中央部ま
での抵抗をＲ２とすると、電極２０４の電位Ｖ１、電極
２０２の電位Ｖ２はそれぞれ、 Ｖ１＝Ｒ１・Ｖ／（Ｒ＋Ｒ１） Ｖ２＝Ｒ２・Ｖ／（Ｒ＋Ｒ２）In the above-described configuration, the electrode 203 is GN
Since it is connected to D, it is always kept at 0V. Therefore, if the resistance from the electrode 204 to the center of the resistance layer 200, that is, the point where the conductive layer 201 and the resistance layer 200 are connected is R1, and the resistance from the electrode 202 to the center of the resistance layer 200 is R2, The potential V1 of the electrode 204 and the potential V2 of the electrode 202 are as follows: V1 = R1 · V / (R + R1) V2 = R2 · V / (R + R2)
【００３２】となるので、電極２０４、２０２の電位は
それぞれ抵抗Ｒ１とＲ２の変化を反映したものとなる。
従って、これらに基づいて通常の変位信号と、ねじれに
関する情報を得ることができる。Therefore, the potentials of the electrodes 204 and 202 reflect changes in the resistances R1 and R2, respectively.
Therefore, a normal displacement signal and information regarding torsion can be obtained based on these.
【００３３】[0033]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ＡＦ
Ｍ測定における、ねじれ方向の変位量を簡単な構成で算
出できる。As described above, according to the present invention, AF
The amount of displacement in the torsional direction in the M measurement can be calculated with a simple configuration.
【図１】本発明の第１実施例に係る集積型ＳＰＭセンサ
ーの構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an integrated SPM sensor according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第１実施例に係る集積型ＳＰＭセンサ
ーの駆動電流検出回路である。FIG. 2 is a driving current detection circuit of the integrated SPM sensor according to the first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第２実施例に係る集積型ＳＰＭセンサ
ーの駆動回路である。FIG. 3 is a driving circuit of an integrated SPM sensor according to a second embodiment of the present invention.
【図４】従来の集積型ＡＦＭセンサーの駆動電流検出回
路である。FIG. 4 is a drive current detection circuit of a conventional integrated AFM sensor.
【図５】従来の集積型ＡＦＭセンサーとその作製法を説
明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a conventional integrated AFM sensor and a method for manufacturing the same.
【図６】本発明の第３実施例の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a third embodiment of the present invention.
１００…集積型ＳＰＭセンサー、１０１…ピエゾ抵抗
層、１１０，１１１，１１２…端子、１１３…電流計、
１１５…正電圧源、１１６…負電圧源、１１７…電圧検
出回路、２１０…制御回路。100: integrated SPM sensor, 101: piezoresistive layer, 110, 111, 112: terminal, 113: ammeter,
115: a positive voltage source, 116: a negative voltage source, 117: a voltage detection circuit, 210: a control circuit.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−72504（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−312562（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−196458（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−130302（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−248810（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−329305（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−180715（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 21/00 - 21/32 G01N 13/10 G12B 1/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-4-72504 (JP, A) JP-A-5-312562 (JP, A) JP-A-5-196458 (JP, A) JP-A-62-162 130302 (JP, A) JP-A-5-248810 (JP, A) JP-A-4-329305 (JP, A) JP-A-62-180715 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01B 21/00-21/32 G01N 13/10 G12B 1/00
Claims (9)
し、前記カンチレバーの歪みに応じて抵抗値の変化する
センサ部を有する集積型ＳＰＭセンサーであって、前記
センサ部の形状が略Ｅ字型であり、その一端に３個の端
子を有することを特徴とする集積型ＳＰＭセンサー。1. A cantilever having a probe at a free end.
And, an integrated-type SPM sensor having a sensor unit which changes the resistance value according to a distortion of the cantilever, Ri substantially E-shaped der the shape of the sensor unit, three end to one end
An integrated SPM sensor having a probe.
を有し、前記探針位置において試料との電位差が略０ＶHaving a potential difference of approximately 0 V from the sample at the probe position.
（ボルト)となるように、前記センサ部のピエゾ抵抗層(Volts) so that the piezoresistive layer of the sensor section
の両側端子（すなわち、端子１１０と端子１１２）に極Terminals on both sides (ie, terminals 110 and 112)
性の異なる同じ絶対値の電圧を印加することを特徴とすCharacterized by applying voltages of the same absolute value with different genders
る集積型ＳＰＭセンサー駆動回路。Integrated SPM sensor drive circuit.
を有し、前記探針位置において試料台との電位差が略０And the potential difference from the sample stage at the probe position is substantially zero.
Ｖ（ボルト)となるように、前記センサ部のピエゾ抵抗V (volts) so that the piezo resistance of the sensor
層の両側端子（すなわち、端子１１０と端子１１２）にTo both terminals of the layer (ie, terminals 110 and 112)
極性の異なる同じ絶対値の電圧を印加することを特徴とIt is characterized by applying voltages of the same absolute value with different polarities
する集積型ＳＰＭセンサー駆動回路。Integrated SPM sensor drive circuit.
を有し、前記探針位置の電位を制御回路に入力し、前記Having a potential at the probe position input to a control circuit,
制御回路は前記電位が０Ｖ（ボルト)となるように前記The control circuit controls the voltage so that the potential becomes 0 V (volt).
センサ部のピエゾ抵抗層の両側端子（すなわち、端子１Terminals on both sides of the piezoresistive layer of the sensor section (that is, terminal 1
１０と端子１１２）に印加する電圧を制御することを特10 and the terminal 112).
徴とする集積型ＳＰＭセンサー駆動回路。Integrated SPM sensor drive circuit.
し、前記カンチレバーの歪みに応じて抵抗値の変化するAnd the resistance value changes according to the distortion of the cantilever.
センサ部を有する集積型ＳＰＭセンサーであって、前記An integrated SPM sensor having a sensor unit,
センサ部の形状が略Ｅ字型であり、その一端に３個の端The shape of the sensor part is substantially E-shaped, and three ends are provided at one end thereof.
子を有し、中央部に電気的に接続された導電層が設けらAnd a conductive layer electrically connected to the central portion is provided.
れていることを特徴とする集積型ＳＰＭセンサー。An integrated SPM sensor, characterized in that:
を特徴とする請求項５に記載の集積型ＳＰＭセンサー。The integrated SPM sensor according to claim 5, wherein:
積型ＳＰＭセンサーまたは集積型ＳＰＭセンサー駆動回Drive for integrated SPM sensor or integrated SPM sensor
路を有し、前記ピエゾ抵抗層のねじれ方向変位よって変Path, and is changed by the torsional displacement of the piezoresistive layer.
化する探針の電位変化量を検出し、LFM信号とすることThe amount of potential change of the probe to be converted into an LFM signal
を特徴とする走査型プローブ顕微鏡。A scanning probe microscope characterized by the following.
積型ＳＰＭセンサーまたStacked SPM sensor or は集積型ＳＰＭセンサー駆動回Is an integrated SPM sensor drive circuit
路を有し、前記ピエゾ抵抗層の反り量を検出し、AFM信Path, detects the amount of warpage of the piezoresistive layer, and
号とすることを特徴とする走査型プローブ顕微鏡。A scanning probe microscope, characterized in that:
記ピエゾ抵抗層を流れる電流の変化によることを特徴とCharacterized by the change in current flowing through the piezoresistive layer
する請求項８に記載の走査型プローブ顕微鏡。The scanning probe microscope according to claim 8, wherein
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06354793A JP3204784B2 (en) | 1993-03-23 | 1993-03-23 | Integrated SPM sensor, its driving circuit, and scanning probe microscope having the same |
| US08/197,352 US5386720A (en) | 1992-01-09 | 1994-02-16 | Integrated AFM sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06354793A JP3204784B2 (en) | 1993-03-23 | 1993-03-23 | Integrated SPM sensor, its driving circuit, and scanning probe microscope having the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06273157A JPH06273157A (en) | 1994-09-30 |
| JP3204784B2 true JP3204784B2 (en) | 2001-09-04 |
Family
ID=13232372
Family Applications (1)
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| JP06354793A Expired - Lifetime JP3204784B2 (en) | 1992-01-09 | 1993-03-23 | Integrated SPM sensor, its driving circuit, and scanning probe microscope having the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3204784B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010029074B4 (en) * | 2010-05-18 | 2018-03-08 | Robert Bosch Gmbh | Connection structure for micro swing devices |
-
1993
- 1993-03-23 JP JP06354793A patent/JP3204784B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH06273157A (en) | 1994-09-30 |
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