JP3286565B2 - サンプリング走査プローブ顕微鏡 - Google Patents
サンプリング走査プローブ顕微鏡Info
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- G01Q10/04—Fine scanning or positioning
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- G—PHYSICS
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- G01Q30/00—Auxiliary means serving to assist or improve the scanning probe techniques or apparatus, e.g. display or data processing devices
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q60/00—Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
- G01Q60/24—AFM [Atomic Force Microscopy] or apparatus therefor, e.g. AFM probes
- G01Q60/32—AC mode
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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
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- Y10S977/84—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
- Y10S977/849—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe
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- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はサンプリング走査
プローブ顕微鏡に関し、特にカンチレバーを試料表面上
で、上下に往復動させることにより、試料表面の形状情
報、物理情報等を得ることのできるサンプリング走査プ
ローブ顕微鏡に関する。
プローブ顕微鏡に関し、特にカンチレバーを試料表面上
で、上下に往復動させることにより、試料表面の形状情
報、物理情報等を得ることのできるサンプリング走査プ
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、コンタクト
モードとタッピングモードとがある。コンタクトモード
は周知のように、例えば図９に示されているように、試
料６０の表面に、カンチレバー６１の先端に設けられた
探針６２を接触させ、該試料６０の表面を走査するもの
である。この時、カンチレバー６１の撓みは、該カンチ
レバー６１の背部の一点に照射されたレーザ光６３の反
射光の偏位を４分割電極６４で検出される。該４分割電
極６４から出力された検知信号からは図示されていない
回路によりフィードバック信号が作成され、該フィード
バック信号は試料台６５を上下に微動させる図示されて
いないピエゾ電極に印加される。この結果、前記探針６
２が常に試料表面をトレースする制御が行われる。該フ
ィードバック信号を画素数だけサンプリングして画像表
示装置に入力すると、試料６０の表面の形状を画像表示
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、コンタクト
モードとタッピングモードとがある。コンタクトモード
は周知のように、例えば図９に示されているように、試
料６０の表面に、カンチレバー６１の先端に設けられた
探針６２を接触させ、該試料６０の表面を走査するもの
である。この時、カンチレバー６１の撓みは、該カンチ
レバー６１の背部の一点に照射されたレーザ光６３の反
射光の偏位を４分割電極６４で検出される。該４分割電
極６４から出力された検知信号からは図示されていない
回路によりフィードバック信号が作成され、該フィード
バック信号は試料台６５を上下に微動させる図示されて
いないピエゾ電極に印加される。この結果、前記探針６
２が常に試料表面をトレースする制御が行われる。該フ
ィードバック信号を画素数だけサンプリングして画像表
示装置に入力すると、試料６０の表面の形状を画像表示
することができる。
【０００３】一方、前記タッピングモードは、例えば図
１０(a) に示されているように、前記カンチレバー６１
の探針６２とは反対の端部にピエゾ板７０を固定し、該
ピエゾ板７０に、同図(b) に示されているような、カン
チレバー６１の共振周波数（例えば、１００ｋＨｚ）の
電気信号を発振器７１から供給する。そして、該カンチ
レバー６１の探針６２が、常に試料６０の表面を軽く叩
くようにし、その振幅の減衰量が一定になるように、試
料台６５のピエゾ素子を用いてフィードバック制御し、
フィードバック信号を画素数だけサンプリングして画像
表示装置に供給することにより試料表面の形状を該画像
表示装置に映出させるようにしたものである。
１０(a) に示されているように、前記カンチレバー６１
の探針６２とは反対の端部にピエゾ板７０を固定し、該
ピエゾ板７０に、同図(b) に示されているような、カン
チレバー６１の共振周波数（例えば、１００ｋＨｚ）の
電気信号を発振器７１から供給する。そして、該カンチ
レバー６１の探針６２が、常に試料６０の表面を軽く叩
くようにし、その振幅の減衰量が一定になるように、試
料台６５のピエゾ素子を用いてフィードバック制御し、
フィードバック信号を画素数だけサンプリングして画像
表示装置に供給することにより試料表面の形状を該画像
表示装置に映出させるようにしたものである。
【０００４】図１１は、図１０(a) の試料幅ｓの拡大図
と、前記探針６２のタッピング位置とを模式的に表した
ものであり、ａは試料表面の輪郭、ｂの各点は探針タッ
ピングモードにおける探針のトレースの軌跡を示してい
る。該タッピングの周期は、例えば１／１０ 5 秒となっ
ている。
と、前記探針６２のタッピング位置とを模式的に表した
ものであり、ａは試料表面の輪郭、ｂの各点は探針タッ
ピングモードにおける探針のトレースの軌跡を示してい
る。該タッピングの周期は、例えば１／１０ 5 秒となっ
ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来技術には、次のような問題があった。すなわち、
前記コンタクトモードにおいては、探針６２が試料６０
に常に接触しているため、試料６０の表面に、例えば１
０〜１００ｎＮ（ナノニュートン）程度の大きさの押圧
力が常に働き、また同時に探針６２が走査されるため走
査方向の横方向の力が働くため、試料６０の表面が損傷
を受けやすいという問題、および該探針６２の針先が摩
耗しやすく、寿命が短いという問題があった。
た従来技術には、次のような問題があった。すなわち、
前記コンタクトモードにおいては、探針６２が試料６０
に常に接触しているため、試料６０の表面に、例えば１
０〜１００ｎＮ（ナノニュートン）程度の大きさの押圧
力が常に働き、また同時に探針６２が走査されるため走
査方向の横方向の力が働くため、試料６０の表面が損傷
を受けやすいという問題、および該探針６２の針先が摩
耗しやすく、寿命が短いという問題があった。
【０００６】一方、前記タッピングモードにおいては、
前記カンチレバー６１の共振周波数で試料表面６０を叩
き続けるため、例えば、該共振周波数が１００ｋＨｚの
時には１秒間に探針が１０ 5 回も試料表面を叩き続ける
ため、試料６０表面が損傷を受けやすいという問題があ
った。また、前記コンタクトモードとタッピングモード
の共通の問題として、次のようなものがある。前記画像
表示装置に使用される画素数は、通常１秒間に５１２画
素あるいは１０００画素程度である。しかしながら、前
記両モードで得られる試料６０の表面情報は、コンタク
トモードでは殆ど無限の画素数、タッピングモードでは
１０ 5 個の画素数程度となり、前記１秒間に使用される
画素数よりはるかに多い。換言すれば、無駄に廃棄され
る画素情報は非常に多いが、該廃棄される画素情報を得
る時にも、探針６２は試料６０の表面を押圧または叩き
続けて、試料６０を傷つけるという問題があった。ま
た、試料表面をトレースする速度は、試料の走査幅に依
存し、該試料の走査幅が大きくなればなるほど、走査速
度は遅くなるという問題があった。
前記カンチレバー６１の共振周波数で試料表面６０を叩
き続けるため、例えば、該共振周波数が１００ｋＨｚの
時には１秒間に探針が１０ 5 回も試料表面を叩き続ける
ため、試料６０表面が損傷を受けやすいという問題があ
った。また、前記コンタクトモードとタッピングモード
の共通の問題として、次のようなものがある。前記画像
表示装置に使用される画素数は、通常１秒間に５１２画
素あるいは１０００画素程度である。しかしながら、前
記両モードで得られる試料６０の表面情報は、コンタク
トモードでは殆ど無限の画素数、タッピングモードでは
１０ 5 個の画素数程度となり、前記１秒間に使用される
画素数よりはるかに多い。換言すれば、無駄に廃棄され
る画素情報は非常に多いが、該廃棄される画素情報を得
る時にも、探針６２は試料６０の表面を押圧または叩き
続けて、試料６０を傷つけるという問題があった。ま
た、試料表面をトレースする速度は、試料の走査幅に依
存し、該試料の走査幅が大きくなればなるほど、走査速
度は遅くなるという問題があった。
【０００７】この発明の目的は、前記した従来技術の問
題点を除去し、試料の損傷を低減することができ、また
探針の寿命を長くすることのできるサンプリング走査プ
ローブ顕微鏡を提供することにある。また、他の目的
は、試料の走査幅と無関係に、走査速度を一定にするこ
とのできるサンプリング走査プローブ顕微鏡を提供する
ことにある。
題点を除去し、試料の損傷を低減することができ、また
探針の寿命を長くすることのできるサンプリング走査プ
ローブ顕微鏡を提供することにある。また、他の目的
は、試料の走査幅と無関係に、走査速度を一定にするこ
とのできるサンプリング走査プローブ顕微鏡を提供する
ことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記した目的を達成する
ために、この発明は、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サンプリング走査プロー
ブ顕微鏡において、少なくとも、観察する試料の画郭
と、ｘ方向の走査時間と、ｘ方向の画素数とで決まるｘ
方向の走査信号を生成する手段と、少なくとも、前記ｘ
方向の走査時間と、前記ｘ方向の画素数とで決まるカン
チレバーｚ方向移動用周波数で前記探針をｚ方向に移動
させる手段と、該探針が該試料表面に近接または接触し
た時点における観測データをサンプリングホールドする
手段と、該サンプリングホールドした観測データを、予
め定められたタイミングで採取する手段とを具備し、前
記探針を、これに共振するあるいは強制振動するカンチ
レバー振動用周波数で振動させるようにした点に特徴が
ある。
ために、この発明は、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サンプリング走査プロー
ブ顕微鏡において、少なくとも、観察する試料の画郭
と、ｘ方向の走査時間と、ｘ方向の画素数とで決まるｘ
方向の走査信号を生成する手段と、少なくとも、前記ｘ
方向の走査時間と、前記ｘ方向の画素数とで決まるカン
チレバーｚ方向移動用周波数で前記探針をｚ方向に移動
させる手段と、該探針が該試料表面に近接または接触し
た時点における観測データをサンプリングホールドする
手段と、該サンプリングホールドした観測データを、予
め定められたタイミングで採取する手段とを具備し、前
記探針を、これに共振するあるいは強制振動するカンチ
レバー振動用周波数で振動させるようにした点に特徴が
ある。
【０００９】この発明によれば、探針が試料表面を叩く
回数を、従来のタッピングモードに比べて大幅に減らす
ことができ、かつ、該タッピングモードと比べて遜色の
ない観察データを得ることができるようになる。また、
観察する試料の画郭が大きくなっても、試料の走査速度
を上げる必要がなくなり、操作性の良い走査プローブ顕
微鏡を提供することができるようになる。
回数を、従来のタッピングモードに比べて大幅に減らす
ことができ、かつ、該タッピングモードと比べて遜色の
ない観察データを得ることができるようになる。また、
観察する試料の画郭が大きくなっても、試料の走査速度
を上げる必要がなくなり、操作性の良い走査プローブ顕
微鏡を提供することができるようになる。
【００１０】
【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微動のための電極と、ｘ，ｙ走査のための４分割され
た電極（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のピエゾ板４と第２のピエゾ板５とが積層
されて固着されている。該第１のピエゾ板４には該カン
チレバー３を共振または強制振動させる周波数の信号ａ
（例えば、１００ｋＨｚ）が第１の発振器６から供給さ
れ、前記第２のピエゾ板５には後述するｘ，ｙ走査ユニ
ット２６からの制御信号に依存する周波数を発生する第
２の発振器７からの信号ｂが供給される。
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微動のための電極と、ｘ，ｙ走査のための４分割され
た電極（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のピエゾ板４と第２のピエゾ板５とが積層
されて固着されている。該第１のピエゾ板４には該カン
チレバー３を共振または強制振動させる周波数の信号ａ
（例えば、１００ｋＨｚ）が第１の発振器６から供給さ
れ、前記第２のピエゾ板５には後述するｘ，ｙ走査ユニ
ット２６からの制御信号に依存する周波数を発生する第
２の発振器７からの信号ｂが供給される。
【００１１】前記カンチレバー３の歪量は、レーザ発生
器８から出力されたレーザ光９の入射位置を位置検出器
１０で測定することにより検出される。位置検出器１０
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９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９のスポットが４分割電極１０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。
この電圧差信号ｃは増幅器１１により増幅され、ロック
インアンプ１２に入力する。該ロックインアンプ１２は
周知のものであり、入力信号を２乗平均（ルートミーン
スクェア）した信号あるいは両波整流した信号を出力す
る。
器８から出力されたレーザ光９の入射位置を位置検出器
１０で測定することにより検出される。位置検出器１０
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９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９のスポットが４分割電極１０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。
この電圧差信号ｃは増幅器１１により増幅され、ロック
インアンプ１２に入力する。該ロックインアンプ１２は
周知のものであり、入力信号を２乗平均（ルートミーン
スクェア）した信号あるいは両波整流した信号を出力す
る。
【００１２】該ロックインアンプ１２の出力ｐはサンプ
リングホールド回路１３に入力する。一方、最大値検出
回路１４は前記第２の発振器７から出力された信号ｂが
最大となるタイミングで信号を出力し、トリガー信号発
生器１５は該信号が入力した時点で、例えばきれいな矩
形波のトリガー信号を生成して出力する。該トリガー信
号は遅延回路１６で所定時間ΔＴだけ遅延され、時間ｔ
3 のタイミングでサンプリングホールド回路１３のセッ
ト端子に入力する。一方、遅延回路１７は前記遅延回路
１６の出力をさらにＴ時間遅延し、該出力は時間ｔ3 ＋
Ｔのタイミングでサンプリングホールド回路１３のリセ
ット端子に入力する。この結果、該サンプリングホール
ド回路１３は遅延回路１７からの信号でリセットされた
直後に、遅延回路１６からの信号により、前記ロックイ
ンアンプ１２からの出力信号をサンプリングホールドす
ることになる。
リングホールド回路１３に入力する。一方、最大値検出
回路１４は前記第２の発振器７から出力された信号ｂが
最大となるタイミングで信号を出力し、トリガー信号発
生器１５は該信号が入力した時点で、例えばきれいな矩
形波のトリガー信号を生成して出力する。該トリガー信
号は遅延回路１６で所定時間ΔＴだけ遅延され、時間ｔ
3 のタイミングでサンプリングホールド回路１３のセッ
ト端子に入力する。一方、遅延回路１７は前記遅延回路
１６の出力をさらにＴ時間遅延し、該出力は時間ｔ3 ＋
Ｔのタイミングでサンプリングホールド回路１３のリセ
ット端子に入力する。この結果、該サンプリングホール
ド回路１３は遅延回路１７からの信号でリセットされた
直後に、遅延回路１６からの信号により、前記ロックイ
ンアンプ１２からの出力信号をサンプリングホールドす
ることになる。
【００１３】差動増幅器（または、誤差増幅器）２１
は、前記サンプリングホールド回路１３にてサンプリン
グホールドされたデータＡ2 と制御装置（以下、ＣＰＵ
と呼ぶ）２３から提供されたカンチレバー変位セット信
号Ａ3 とを比較し、その差信号（Ａ2 −Ａ3)を周知の比
例積分（Ｐ．Ｉ）制御系２２に出力する。Ｐ．Ｉ制御系
２２は、該差信号およびその積分値を合成した信号ｑを
出力し、前記ピエゾ走査装置１のｚ微動用電極に供給す
ると共に、観察像信号としてＡ／Ｄ変換器２４に入力す
る。Ａ／Ｄ変換器２４は、ｘｙ走査ユニット２６から送
られてくる画素数サンプリング信号が入力してくると、
Ａ／Ｄ変換を行い、得られたディジタル信号をメモリ２
５に送出する。ＣＰＵ２３は、該メモリ２５に蓄積され
ているデータを読みだし、画像表示用データに変換して
画像表示器２７に送出する。画像表示器２７は、試料２
の表面形状を映出する。入出力装置２８はポインティン
グデバイスを含むマンマシンインタフェースであり、操
作者は該入出力装置２８から、試料２の走査領域、画郭
（画像の大きさ）、走査線１ライン当たりの走査時間、
走査線１ライン当たりの画素数、１画面当たりの走査線
数、試料表面の粗さの程度等を入力する。なお、観察す
る試料名は普通予め分かっているので、操作者は、該試
料名から試料表面の粗さの程度を予測し入出力装置２８
から、例えば非常に粗い、粗い、やや滑らか、滑らか等
と入力することができる。
は、前記サンプリングホールド回路１３にてサンプリン
グホールドされたデータＡ2 と制御装置（以下、ＣＰＵ
と呼ぶ）２３から提供されたカンチレバー変位セット信
号Ａ3 とを比較し、その差信号（Ａ2 −Ａ3)を周知の比
例積分（Ｐ．Ｉ）制御系２２に出力する。Ｐ．Ｉ制御系
２２は、該差信号およびその積分値を合成した信号ｑを
出力し、前記ピエゾ走査装置１のｚ微動用電極に供給す
ると共に、観察像信号としてＡ／Ｄ変換器２４に入力す
る。Ａ／Ｄ変換器２４は、ｘｙ走査ユニット２６から送
られてくる画素数サンプリング信号が入力してくると、
Ａ／Ｄ変換を行い、得られたディジタル信号をメモリ２
５に送出する。ＣＰＵ２３は、該メモリ２５に蓄積され
ているデータを読みだし、画像表示用データに変換して
画像表示器２７に送出する。画像表示器２７は、試料２
の表面形状を映出する。入出力装置２８はポインティン
グデバイスを含むマンマシンインタフェースであり、操
作者は該入出力装置２８から、試料２の走査領域、画郭
（画像の大きさ）、走査線１ライン当たりの走査時間、
走査線１ライン当たりの画素数、１画面当たりの走査線
数、試料表面の粗さの程度等を入力する。なお、観察す
る試料名は普通予め分かっているので、操作者は、該試
料名から試料表面の粗さの程度を予測し入出力装置２８
から、例えば非常に粗い、粗い、やや滑らか、滑らか等
と入力することができる。
【００１４】次に、前記ｘｙ走査ユニット２６の機能に
ついて説明する。ｘｙ走査ユニット２６は、図２に示さ
れているように、ｘｙ走査信号生成部２６ａと、発振周
波数ｆ2 決定部２６ｂと、画素サンプリング信号生成部
２６ｃとから構成されている。ｘｙ走査ユニット２６
は、少なくとも、画郭（画像の大きさ）Ｌx 、Ｌy 、走
査線１ライン当たりの走査時間ｔL 、および走査線１ラ
イン当たりの画素数ＰLを含むｘｙ走査制御信号ｓをＣ
ＰＵ２３から供給される。
ついて説明する。ｘｙ走査ユニット２６は、図２に示さ
れているように、ｘｙ走査信号生成部２６ａと、発振周
波数ｆ2 決定部２６ｂと、画素サンプリング信号生成部
２６ｃとから構成されている。ｘｙ走査ユニット２６
は、少なくとも、画郭（画像の大きさ）Ｌx 、Ｌy 、走
査線１ライン当たりの走査時間ｔL 、および走査線１ラ
イン当たりの画素数ＰLを含むｘｙ走査制御信号ｓをＣ
ＰＵ２３から供給される。
【００１５】ｘｙ走査信号生成部２６ａは、該ｘｙ走査
制御信号ｓの中の画郭（Ｌx ×Ｌy）、走査時間ｔL お
よび画素数ＰL 等を基に、図３(a) に示されているよう
なｘ方向走査信号、および同図(b) に示されているよう
なｙ方向走査信号を生成し、ピエゾ走査装置１に出力す
る。時間ｔF は、１画郭（Ｌx ×Ｌy ）の走査時間を示
している。
制御信号ｓの中の画郭（Ｌx ×Ｌy）、走査時間ｔL お
よび画素数ＰL 等を基に、図３(a) に示されているよう
なｘ方向走査信号、および同図(b) に示されているよう
なｙ方向走査信号を生成し、ピエゾ走査装置１に出力す
る。時間ｔF は、１画郭（Ｌx ×Ｌy ）の走査時間を示
している。
【００１６】図３(a) のｘ方向走査信号は、前記画郭Ｌ
x により最大振幅ＶL を決定され、走査線１ラインの走
査時間ｔL が、最大振幅ＶL になるまでの時間として決
定される。なお、ｘ方向走査信号の右下がりの期間は帰
線期間であり、この期間はブランキングされる。同図
(c) は、ｘ方向走査信号の時間０〜ｔL の詳細波形を示
すものであり、階段状の波形になっている。そして、該
階段状波形のステップ数は、前記走査線１ライン当たり
の画素数ＰL により決定される。
x により最大振幅ＶL を決定され、走査線１ラインの走
査時間ｔL が、最大振幅ＶL になるまでの時間として決
定される。なお、ｘ方向走査信号の右下がりの期間は帰
線期間であり、この期間はブランキングされる。同図
(c) は、ｘ方向走査信号の時間０〜ｔL の詳細波形を示
すものであり、階段状の波形になっている。そして、該
階段状波形のステップ数は、前記走査線１ライン当たり
の画素数ＰL により決定される。
【００１７】図２の前記発振周波数ｆ2 決定部２６ｂ
は、ＣＰＵ２３から受信した１ラインの走査時間ｔL 、
および１ラインの画素数ＰL から、第２の発振器７の周
波数ｆ2 を下式で決定する。 ｆ2 ＝ｎ・１／ｔL ／ＰL ＝ｎ・ＰL ／ｔL …(1) ここに、ｎ＝１，２，３，…であり、前記入出力装置２
８から入力された画郭（画像の大きさ）Ｌx 、Ｌy およ
び試料表面の粗さ情報からＣＰＵ２３にて決定される。
例えば、走査領域が狭かったり、試料の表面がなだらか
に変化したりした場合にはｎ＝１または２、走査領域が
広かったり、試料の表面が激しく変化したりした場合に
はｎ＝３〜５が採用される。ｎ＝３〜５とすると、探針
が試料２の表面に近接または接触する回数がｎ＝１の場
合の３〜５倍になり、探針によって検出される試料面の
観測データが良質になる。なお、第２の発振器７とし
て、例えばＶＣＯ（電圧制御発振器）が使用されている
場合には、発振周波数ｆ2 決定部２６ｂは、決定した周
波数ｆ2 に見合う電圧を第２の発振器７に対して出力す
る。
は、ＣＰＵ２３から受信した１ラインの走査時間ｔL 、
および１ラインの画素数ＰL から、第２の発振器７の周
波数ｆ2 を下式で決定する。 ｆ2 ＝ｎ・１／ｔL ／ＰL ＝ｎ・ＰL ／ｔL …(1) ここに、ｎ＝１，２，３，…であり、前記入出力装置２
８から入力された画郭（画像の大きさ）Ｌx 、Ｌy およ
び試料表面の粗さ情報からＣＰＵ２３にて決定される。
例えば、走査領域が狭かったり、試料の表面がなだらか
に変化したりした場合にはｎ＝１または２、走査領域が
広かったり、試料の表面が激しく変化したりした場合に
はｎ＝３〜５が採用される。ｎ＝３〜５とすると、探針
が試料２の表面に近接または接触する回数がｎ＝１の場
合の３〜５倍になり、探針によって検出される試料面の
観測データが良質になる。なお、第２の発振器７とし
て、例えばＶＣＯ（電圧制御発振器）が使用されている
場合には、発振周波数ｆ2 決定部２６ｂは、決定した周
波数ｆ2 に見合う電圧を第２の発振器７に対して出力す
る。
【００１８】また、画素サンプリング信号生成部２６ｃ
は、１ラインの走査時間ｔL を１ラインの画素数ＰL で
割った時間間隔（＝ｔL ／ＰL ）のサンプリング信号ｒ
を生成し、Ａ／Ｄ変換器２４に送出する。次に、前記し
た構成を有する本実施形態の動作を説明する。第１の発
振器６は第１の周波数ｆ1 、振幅Ａ1 の正弦波信号ａを
出力し、第２の発振器７は第２の周波数ｆ2 （周期
Ｔ）、振幅ａ1 の正弦波信号（ただし、ｆ1 ＞ｆ2 ）ｂ
を出力する。該第１の周波数ｆ1 としては、カンチレバ
ー３の共振周波数と等しい周波数程度とするのが好適で
ある。また、前記振幅Ａ1 、ａ1 は、それぞれ、１ｎｍ
≦Ａ1 ≦５００ｎｍ、１０ｎｍ≦ａ1 ≦３０００ｎｍと
するのが好適である。
は、１ラインの走査時間ｔL を１ラインの画素数ＰL で
割った時間間隔（＝ｔL ／ＰL ）のサンプリング信号ｒ
を生成し、Ａ／Ｄ変換器２４に送出する。次に、前記し
た構成を有する本実施形態の動作を説明する。第１の発
振器６は第１の周波数ｆ1 、振幅Ａ1 の正弦波信号ａを
出力し、第２の発振器７は第２の周波数ｆ2 （周期
Ｔ）、振幅ａ1 の正弦波信号（ただし、ｆ1 ＞ｆ2 ）ｂ
を出力する。該第１の周波数ｆ1 としては、カンチレバ
ー３の共振周波数と等しい周波数程度とするのが好適で
ある。また、前記振幅Ａ1 、ａ1 は、それぞれ、１ｎｍ
≦Ａ1 ≦５００ｎｍ、１０ｎｍ≦ａ1 ≦３０００ｎｍと
するのが好適である。
【００１９】いま、カンチレバー３の先端に設けられて
いる探針が、試料２に接触しない位置にあるとした場合
に、前記の二つの正弦波信号ａ、ｂが前記第１のピエゾ
板４と第２のピエゾ板５に印加されたとすると、カンチ
レバー３の探針は図４(a) に示されているように、前記
第２の周波数ｆ2 でかつ振幅ａ1 で上下に大きく移動
し、その間第１の周波数ｆ1 でかつ振幅Ａ1 で微振動す
る。
いる探針が、試料２に接触しない位置にあるとした場合
に、前記の二つの正弦波信号ａ、ｂが前記第１のピエゾ
板４と第２のピエゾ板５に印加されたとすると、カンチ
レバー３の探針は図４(a) に示されているように、前記
第２の周波数ｆ2 でかつ振幅ａ1 で上下に大きく移動
し、その間第１の周波数ｆ1 でかつ振幅Ａ1 で微振動す
る。
【００２０】しかしながら、カンチレバー３を、探針が
下の方に下りている期間Ｔ1 において試料２の表面に接
触するようにセットしておくと、前記４分割電極１０か
ら出力される信号ｃの波形は、図４(b) のようになる。
すなわち、探針が試料２の上方にある期間Ｔ2 では、前
記第１の発振器６と同様の第１の周波数ｆ1 、振幅Ａ1
の正弦波信号を出力し、期間Ｔ3 に入ると探針が試料２
の表面に接触し始め、徐々にその接触が深くなるので、
前記４分割電極１０から出力される信号の振幅は徐々に
小さくなり、期間Ｔ3 の終では該振幅は微小になる。そ
して、Ｔ1 の期間では、探針は試料２の表面を押圧する
状態となるから、前記４分割電極１０から出力される信
号の振幅はほぼ０の微小になる。期間Ｔ1 を過ぎて期間
Ｔ4 に入ると、探針は試料２の表面から離れるので、再
び期間Ｔ2 と同様の信号を出力する。
下の方に下りている期間Ｔ1 において試料２の表面に接
触するようにセットしておくと、前記４分割電極１０か
ら出力される信号ｃの波形は、図４(b) のようになる。
すなわち、探針が試料２の上方にある期間Ｔ2 では、前
記第１の発振器６と同様の第１の周波数ｆ1 、振幅Ａ1
の正弦波信号を出力し、期間Ｔ3 に入ると探針が試料２
の表面に接触し始め、徐々にその接触が深くなるので、
前記４分割電極１０から出力される信号の振幅は徐々に
小さくなり、期間Ｔ3 の終では該振幅は微小になる。そ
して、Ｔ1 の期間では、探針は試料２の表面を押圧する
状態となるから、前記４分割電極１０から出力される信
号の振幅はほぼ０の微小になる。期間Ｔ1 を過ぎて期間
Ｔ4 に入ると、探針は試料２の表面から離れるので、再
び期間Ｔ2 と同様の信号を出力する。
【００２１】図４(b) の信号ｃは、図１の増幅器１１に
より増幅され、ロックインアンプ１２に入力する。ロッ
クインアンプ１２の出力信号の波形ｐは、同図(c) のよ
うになる。すなわち、ロックインアンプ１２は入力信号
の２乗平均を出力し、該２乗平均の計算値が閾値以下の
微小振幅になるとその出力信号は、ほぼ０になる。この
出力信号はサンプリングホールド回路１３に入力する。
より増幅され、ロックインアンプ１２に入力する。ロッ
クインアンプ１２の出力信号の波形ｐは、同図(c) のよ
うになる。すなわち、ロックインアンプ１２は入力信号
の２乗平均を出力し、該２乗平均の計算値が閾値以下の
微小振幅になるとその出力信号は、ほぼ０になる。この
出力信号はサンプリングホールド回路１３に入力する。
【００２２】前記第２の発振器７の信号ｂは最大値検出
回路１４に入力し、最大値の検出時に検出信号を出力す
る。トリガー信号発生器１５はこの検出信号に応答し
て、整形された矩形波信号を出力し、遅延回路１６でΔ
Ｔ時間だけ遅延したタイミングｔ3 でサンプリングホー
ルド回路１３をセットする。この結果、図４(c) の時刻
ｔ3 における振幅Ａ2 がサンプリングホールド回路１３
にホールドされる。なお、該サンプリングホールド回路
１３は、遅延回路１７の出力信号により、１周期のＴ時
間後にリセットされる。
回路１４に入力し、最大値の検出時に検出信号を出力す
る。トリガー信号発生器１５はこの検出信号に応答し
て、整形された矩形波信号を出力し、遅延回路１６でΔ
Ｔ時間だけ遅延したタイミングｔ3 でサンプリングホー
ルド回路１３をセットする。この結果、図４(c) の時刻
ｔ3 における振幅Ａ2 がサンプリングホールド回路１３
にホールドされる。なお、該サンプリングホールド回路
１３は、遅延回路１７の出力信号により、１周期のＴ時
間後にリセットされる。
【００２３】サンプリングホールド回路１３の出力デー
タＡ2 は、差動増幅器２１に入力する。該差動増幅器２
１は、前記サンプリングホールド回路１３の出力データ
Ａ2とＣＰＵ２３から提供されたカンチレバー変位セッ
ト信号Ａ3 とを比較し、その差信号（Ａ2 −Ａ3 ）を周
知のＰ．Ｉ制御系２２に出力する。Ｐ．Ｉ制御系２２
は、該差信号とその積分信号を合成し（信号ｑ）、前記
ピエゾ走査装置１のｚ微動用電極に供給すると共に、Ａ
／Ｄ変換器２４に入力する。一方、該Ａ／Ｄ変換器２４
には、前記画素サンプリング信号生成部２６ｃで生成さ
れた画素サンプリング信号ｒが入力し、これを起動する
ので、該Ａ／Ｄ変換器２４は１ラインの走査時間ｔL を
１ラインの画素数ＰL で割った時間間隔（＝ｔL ／ＰL
）で動作し、変換されたディジタル信号Ｕn をメモリ
２５に格納する。なお、Ａ／Ｄ変換器２４は常に動作さ
せておき、前記画素サンプリング信号ｒをメモリ２５に
供給して、メモリ２５が時間間隔（＝ｔL ／ＰL ）で入
力データを記憶するようにしてもよい。
タＡ2 は、差動増幅器２１に入力する。該差動増幅器２
１は、前記サンプリングホールド回路１３の出力データ
Ａ2とＣＰＵ２３から提供されたカンチレバー変位セッ
ト信号Ａ3 とを比較し、その差信号（Ａ2 −Ａ3 ）を周
知のＰ．Ｉ制御系２２に出力する。Ｐ．Ｉ制御系２２
は、該差信号とその積分信号を合成し（信号ｑ）、前記
ピエゾ走査装置１のｚ微動用電極に供給すると共に、Ａ
／Ｄ変換器２４に入力する。一方、該Ａ／Ｄ変換器２４
には、前記画素サンプリング信号生成部２６ｃで生成さ
れた画素サンプリング信号ｒが入力し、これを起動する
ので、該Ａ／Ｄ変換器２４は１ラインの走査時間ｔL を
１ラインの画素数ＰL で割った時間間隔（＝ｔL ／ＰL
）で動作し、変換されたディジタル信号Ｕn をメモリ
２５に格納する。なお、Ａ／Ｄ変換器２４は常に動作さ
せておき、前記画素サンプリング信号ｒをメモリ２５に
供給して、メモリ２５が時間間隔（＝ｔL ／ＰL ）で入
力データを記憶するようにしてもよい。
【００２４】図５は、前記した動作の一部を示す波形図
であり、同図(a) は第２の発振器７の出力信号ｂの波形
図、同図(b) はｘｙ走査ユニット２６から出力されるｘ
走査信号の詳細波形図、同図(c) はロックインアンプ１
２の出力信号ｐの波形図、同図(d) は前記Ｐ．Ｉ制御系
２２の出力信号ｑ、およびＡ／Ｄ変換器２４の出力信号
Ｕｎの波形図、同図(e) は画素サンプリング信号ｒを示
している。前記メモリ２５に記憶されるデータは、同図
(d) のディジタル化されたデータＵ1 、Ｕ2 、Ｕ3 、
…、Ｕn 、…のようになる。
であり、同図(a) は第２の発振器７の出力信号ｂの波形
図、同図(b) はｘｙ走査ユニット２６から出力されるｘ
走査信号の詳細波形図、同図(c) はロックインアンプ１
２の出力信号ｐの波形図、同図(d) は前記Ｐ．Ｉ制御系
２２の出力信号ｑ、およびＡ／Ｄ変換器２４の出力信号
Ｕｎの波形図、同図(e) は画素サンプリング信号ｒを示
している。前記メモリ２５に記憶されるデータは、同図
(d) のディジタル化されたデータＵ1 、Ｕ2 、Ｕ3 、
…、Ｕn 、…のようになる。
【００２５】図６は、本実施形態により得られる試料２
の表面のデータの採取点Ｓ1 〜Ｓ8、…、および各採取
点Ｓ1 〜Ｓ8 、…におけるデータｈ1 〜ｈ8 、…を表し
たものである。図中の３１は試料２の表面の一部の形
状、３２は本実施形態による探針の軌跡、３３は従来の
タッピングモードにおける探針の軌跡を表している。な
お、図は、前記(1) 式のｎがｎ＝１の場合を示してい
る。図の軌跡３２から明らかなように、探針が試料２の
表面３１を叩く周期は、軌跡３３で示されている従来の
タッピングモードのそれに比べてはるかに小さく、また
走査速度が速いことは明らかである。なお、図では、８
個の採取点Ｓ1 〜Ｓ8 とデータｈ1 〜ｈ8 のみが示され
ているが、通常は１走査線分の画素数、例えば５１２
個、あるいは１０２４個等となることは明らかである。
の表面のデータの採取点Ｓ1 〜Ｓ8、…、および各採取
点Ｓ1 〜Ｓ8 、…におけるデータｈ1 〜ｈ8 、…を表し
たものである。図中の３１は試料２の表面の一部の形
状、３２は本実施形態による探針の軌跡、３３は従来の
タッピングモードにおける探針の軌跡を表している。な
お、図は、前記(1) 式のｎがｎ＝１の場合を示してい
る。図の軌跡３２から明らかなように、探針が試料２の
表面３１を叩く周期は、軌跡３３で示されている従来の
タッピングモードのそれに比べてはるかに小さく、また
走査速度が速いことは明らかである。なお、図では、８
個の採取点Ｓ1 〜Ｓ8 とデータｈ1 〜ｈ8 のみが示され
ているが、通常は１走査線分の画素数、例えば５１２
個、あるいは１０２４個等となることは明らかである。
【００２６】以上のように、本実施形態によれば、第２
の発振器７の周波数ｆ2 が１ラインの走査時間ｔL とそ
の画素数ＰL により決められ、該第２の発振器７が出力
する信号ｂの１周期の間の適当なタイミングで１回だけ
試料２の表面のデータを採取するようにしたので、探針
が試料面を叩く回数が、従来のタッピングモードに比べ
て大幅に削減することができ、試料の損傷を防止するこ
とができるようになる。また、観察する試料の走査幅が
大きくなっても、これとは無関係に、走査速度を一定に
することができるというメリットがある。
の発振器７の周波数ｆ2 が１ラインの走査時間ｔL とそ
の画素数ＰL により決められ、該第２の発振器７が出力
する信号ｂの１周期の間の適当なタイミングで１回だけ
試料２の表面のデータを採取するようにしたので、探針
が試料面を叩く回数が、従来のタッピングモードに比べ
て大幅に削減することができ、試料の損傷を防止するこ
とができるようになる。また、観察する試料の走査幅が
大きくなっても、これとは無関係に、走査速度を一定に
することができるというメリットがある。
【００２７】本発明の他の実施形態を、図７および図８
を参照して説明する。この実施形態が図１のそれと異な
る所は、図１のサンプリングホールド回路１３の周辺の
回路を、第１〜第３の遅延回路４１〜４３、最小値検出
回路４４で構成し、該最小値検出回路４４の出力を該サ
ンプリングホールド回路１３の入力とした点である。上
記以外の構成および動作は図１と同じであるので、上記
の構成の動作のみを、図８を参照して説明する。第２の
発振器７の出力信号ｂが最大値になるタイミングを最大
値検出回路１４が検出してトリガー信号発生回路１５に
出力する。今、該最大値検出回路１４が図５の時刻ｔ0
に最大値を検出したとすると、トリガー信号発生回路１
５はタイミングｔ0 で、きれいな矩形波のトリガー信号
を出力する。該トリガー信号は、第１おうび第２の遅延
回路４１、４２に入力し、各遅延回路４１、４２から
は、時刻ｔ0 からΔＴ1 だけ遅延された信号であるｔ1
とΔＴ2 だけ遅延された信号であるｔ2 を出力する。最
小値検出回路４４は該時刻ｔ1 〜ｔ2 の間の前記ロック
インアンプ１２の出力信号の最小値（図８のＡ4 ）を検
出する。この最小値Ａ4 はサンプリングホールド回路１
３に入力し、前記第２の遅延回路４２から出力されるタ
イミング信号ｔ2 でホールドされる。一方、該サンプリ
ングホールド回路１３にホールドされたデータＡ4 は、
第３の遅延回路４３から出力されるタイミング信号ｔ2
＋Ｔによりリセットされる。
を参照して説明する。この実施形態が図１のそれと異な
る所は、図１のサンプリングホールド回路１３の周辺の
回路を、第１〜第３の遅延回路４１〜４３、最小値検出
回路４４で構成し、該最小値検出回路４４の出力を該サ
ンプリングホールド回路１３の入力とした点である。上
記以外の構成および動作は図１と同じであるので、上記
の構成の動作のみを、図８を参照して説明する。第２の
発振器７の出力信号ｂが最大値になるタイミングを最大
値検出回路１４が検出してトリガー信号発生回路１５に
出力する。今、該最大値検出回路１４が図５の時刻ｔ0
に最大値を検出したとすると、トリガー信号発生回路１
５はタイミングｔ0 で、きれいな矩形波のトリガー信号
を出力する。該トリガー信号は、第１おうび第２の遅延
回路４１、４２に入力し、各遅延回路４１、４２から
は、時刻ｔ0 からΔＴ1 だけ遅延された信号であるｔ1
とΔＴ2 だけ遅延された信号であるｔ2 を出力する。最
小値検出回路４４は該時刻ｔ1 〜ｔ2 の間の前記ロック
インアンプ１２の出力信号の最小値（図８のＡ4 ）を検
出する。この最小値Ａ4 はサンプリングホールド回路１
３に入力し、前記第２の遅延回路４２から出力されるタ
イミング信号ｔ2 でホールドされる。一方、該サンプリ
ングホールド回路１３にホールドされたデータＡ4 は、
第３の遅延回路４３から出力されるタイミング信号ｔ2
＋Ｔによりリセットされる。
【００２８】以上のように、この実施形態によれば、ロ
ックインアンプ１２の出力信号の最小値を検出し、図１
の差動増幅器２１に送出することができるようになる。
本発明は、前記した好ましい実施態様により説明された
が、本発明は該実施態様に限定されず、本発明の趣旨か
らはずれない範囲において、種々の変更が可能であるこ
とは勿論である。
ックインアンプ１２の出力信号の最小値を検出し、図１
の差動増幅器２１に送出することができるようになる。
本発明は、前記した好ましい実施態様により説明された
が、本発明は該実施態様に限定されず、本発明の趣旨か
らはずれない範囲において、種々の変更が可能であるこ
とは勿論である。
【００２９】
【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、試料面の観察時に、探針が試料の表面を叩く
回数を従来のタッピング方式に比べて大幅に低減するこ
とができるようになり、試料の損傷を防止できる効果お
よび探針の損傷を防ぎ長寿命にできる効果がある。ま
た、該探針が試料の表面を叩く回数を試料の表面の粗さ
に応じて変えることができるので、試料の表面が激しく
変化していても、良質の観察データを得ることができる
ようになる。
によれば、試料面の観察時に、探針が試料の表面を叩く
回数を従来のタッピング方式に比べて大幅に低減するこ
とができるようになり、試料の損傷を防止できる効果お
よび探針の損傷を防ぎ長寿命にできる効果がある。ま
た、該探針が試料の表面を叩く回数を試料の表面の粗さ
に応じて変えることができるので、試料の表面が激しく
変化していても、良質の観察データを得ることができる
ようになる。
【００３０】また、本発明によれば、ｘ方向走査信号の
周期が画郭の大きさによらず一定、またはほぼ一定にさ
れているので、画郭が大きくなっても１画面の観察時間
が変動せず、操作性が良いという効果がある。
周期が画郭の大きさによらず一定、またはほぼ一定にさ
れているので、画郭が大きくなっても１画面の観察時間
が変動せず、操作性が良いという効果がある。
【図１】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図で
ある。
ある。
【図２】図１のｘｙ走査ユニットの機能を示すブロック
図である。
図である。
【図３】ｘｙ走査信号の一例の波形図である。
【図４】探針の動きおよび観察データを示す波形図であ
る。
る。
【図５】図１の要部の信号の波形を示す図である。
【図６】本実施形態の探針のタッピング位置と、従来の
タッピングモードにおけるタッピング位置を示す図であ
る。
タッピングモードにおけるタッピング位置を示す図であ
る。
【図７】本発明の第２の実施形態の要部の構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図８】第２の実施形態によりサンプリングするデータ
の説明図である。
の説明図である。
【図９】従来のコンタクトモードの要部の説明図であ
る。
る。
【図１０】従来のタッピングモードの要部の説明図であ
る。
る。
【図１１】従来のタッピングモードにおけるタッピング
位置を示す図である。
位置を示す図である。
１ ピエゾ走査装置、 ２ 試料、 ３ カンチレバ−、 ４ 第１のピエゾ板、 ５ 第２のピエゾ板、 ６ 第１の発振器、 ７ 第２の発振器、 １２ ロックインアンプ、 １３ サンプリングホールド回路、 １４ 最大値検出回路、 １５ トリガー信号発生器、 １６、１７、４１、４２、４３ 遅延回路、 ２１ 差動増幅器、 ２３ ＣＰＵ、 ２４ Ａ／Ｄ変換器、 ２５ メモリ、 ２６ ｘｙ走査ユニット、 ２７ 画像表示器、 ２８ 入出力装置、 ４４ 最小値検出回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (72)発明者 宮谷 竜也 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 (56)参考文献 特開 平２−5340（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−253434（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−147883（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−178758（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−133709（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−211079（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−246728（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 13/10 - 13/24 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (7)
- 【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サンプリング走査プローブ顕微
鏡において、 少なくとも、観察する試料の画郭と、ｘ方向の走査時間
と、ｘ方向の画素数とで決まるｘ方向の走査信号を生成
する手段と、 少なくとも、前記ｘ方向の走査時間と、前記ｘ方向の画
素数とで決まるカンチレバーｚ方向移動用周波数で前記
探針をｚ方向に移動させる手段と、 該探針が該試料表面に近接または接触した時点における
観測データをサンプリングホールドする手段と、 該サンプリングホールドした観測データを、予め定めら
れたタイミングで採取する手段とを具備し、 前記探針を、これに共振するあるいは強制振動するカン
チレバー振動用周波数で振動させるようにしたことを特
徴とするサンプリング走査プローブ顕微鏡。 - 【請求項２】 請求項１記載のサンプリング走査プロー
ブ顕微鏡において、前記カンチレバー振動用周波数、カ
ンチレバーｚ方向移動用周波数の波形が、正弦波または
余弦波であることを特徴とするサンプリング走査プロー
ブ顕微鏡。 - 【請求項３】 請求項１記載のサンプリング走査プロー
ブ顕微鏡において、前記サンプリングホールドする手段
は、前記カンチレバーｚ方向移動用周波数の信号が最大
になるタイミングを検出し、該タイミングから予め定め
られた時間後のタイミングで前記観測データをサンプリ
ングホールドするようにしたことを特徴とするサンプリ
ング走査プローブ顕微鏡。 - 【請求項４】 請求項１記載のサンプリング走査プロー
ブ顕微鏡において、前記サンプリングホールドする手段
は、前記カンチレバーｚ方向移動用周波数の信号が最大
になるタイミングを検出し、該タイミングから予め定め
られた第１および第２の時間の間における前記観測デー
タの最小値をサンプリングホールドするようにしたこと
を特徴とするサンプリング走査プローブ顕微鏡。 - 【請求項５】 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サンプリング走査プローブ顕微
鏡において、 少なくとも、観察する試料の画郭と、ｘ方向の走査時間
と、ｘ方向の画素数とで決まるｘ方向の走査信号を生成
する手段と、 少なくとも、前記ｘ方向の走査時間と、前記ｘ方向の画
素数とで決まるカンチレバーｚ方向移動用周波数で前記
探針をｚ方向に移動させる手段と、 該探針が該試料表面に近接または接触した時点における
観測データをサンプリングホールドする手段と、 該サンプリングホールドした観測データを、予め定めら
れたタイミングで採取する手段とを具備し、 前記サンプリングホールドする手段は、前記カンチレバ
ーｚ方向移動用周波数の信号が最大になるタイミングを
検出し、該タイミングから予め定められた時間後のタイ
ミングで前記観測データをサンプリングホールドするよ
うにしたことを特徴とするサンプリング走査プローブ顕
微鏡。 - 【請求項６】 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サンプリング走査プローブ顕微
鏡において、 少なくとも、観察する試料の画郭と、ｘ方向の走査時間
と、ｘ方向の画素数とで決まるｘ方向の走査信号を生成
する手段と、 少なくとも、前記ｘ方向の走査時間と、前記ｘ方向の画
素数とで決まるカンチレバーｚ方向移動用周波数で前記
探針をｚ方向に移動させる手段と、 該探針が該試料表面に近接または接触した時点における
観測データをサンプリングホールドする手段と、 該サンプリングホールドした観測データを、予め定めら
れたタイミングで採取する手段とを具備し、 前記サンプリングホールドする手段は、前記カンチレバ
ーｚ方向移動用周波数の信号が最大になるタイミングを
検出し、該タイミングから予め定められた第１および第
２の時間の間における前記観測データの最小値をサンプ
リングホールドするようにしたことを特徴とするサンプ
リング走査プローブ顕微鏡。 - 【請求項７】 前記カンチレバー振動用周波数が前記カ
ンチレバーｚ方向移動用周波数より大きいことを特徴と
する請求項１に記載のサンプリング走査プローブ顕微
鏡。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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