JPH0368880A - 磁力測定装置及び方法 - Google Patents
磁力測定装置及び方法Info
- Publication number
- JPH0368880A JPH0368880A JP2190886A JP19088690A JPH0368880A JP H0368880 A JPH0368880 A JP H0368880A JP 2190886 A JP2190886 A JP 2190886A JP 19088690 A JP19088690 A JP 19088690A JP H0368880 A JPH0368880 A JP H0368880A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tip
- chip
- frequency
- sample
- magnetic field
- 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.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 33
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 17
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 claims description 17
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 9
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000012876 topography Methods 0.000 claims description 6
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 53
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 5
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 5
- 238000004574 scanning tunneling microscopy Methods 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000002465 magnetic force microscopy Methods 0.000 description 3
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 241000408947 Celotes Species 0.000 description 1
- 230000005374 Kerr effect Effects 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000005426 magnetic field effect Effects 0.000 description 1
- 239000006249 magnetic particle Substances 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000000711 polarimetry Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q20/00—Monitoring the movement or position of the probe
- G01Q20/02—Monitoring the movement or position of the probe by optical means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
- G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
-
- 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
- G01Q60/10—STM [Scanning Tunnelling Microscopy] or apparatus therefor, e.g. STM probes
- G01Q60/16—Probes, their manufacture, or their related instrumentation, e.g. holders
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
- Y10S977/852—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe for detection of specific nanostructure sample or nanostructure-related property
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
- Y10S977/86—Scanning probe structure
- Y10S977/865—Magnetic force probe
Landscapes
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
Ａ、産業上の利用分野
本発明は、ローレンツ力顕微鏡の使用に関し、より詳し
くは、チップのローレンツ力に誘起された偏位を走査型
トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）で測定る、ことにより試料中
の磁気構造を高分解能で解像る、ことに関る、。
くは、チップのローレンツ力に誘起された偏位を走査型
トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）で測定る、ことにより試料中
の磁気構造を高分解能で解像る、ことに関る、。
Ｂ、従来の技術
磁界分布を顕微鏡尺度で解像る、いくつかの手法が存在
る、。ふつうの解像力用には、カー（Ｋｅｒｒ）効果に
基づく光学的技法が適切であり、光の波長により制限さ
れる約０．５ミクロンの空間的解像度を提供る、。もう
１つの手法は、解像しようとる、表面全体にわたる磁粉
の拡がりと、次いで光を用いた結像の獲得を要求る、ビ
ック（Ｂｉｔｔｅｒ）模様技法を使用る、ことである。
る、。ふつうの解像力用には、カー（Ｋｅｒｒ）効果に
基づく光学的技法が適切であり、光の波長により制限さ
れる約０．５ミクロンの空間的解像度を提供る、。もう
１つの手法は、解像しようとる、表面全体にわたる磁粉
の拡がりと、次いで光を用いた結像の獲得を要求る、ビ
ック（Ｂｉｔｔｅｒ）模様技法を使用る、ことである。
より高い空間的解像力を得るには、スピン偏極解像法な
どの電子ビーム解像技法及びローレンツ顕微鏡技法の利
用に頼る必要がある。
どの電子ビーム解像技法及びローレンツ顕微鏡技法の利
用に頼る必要がある。
現在、磁気構造を高分解能解像る、ための先端的技法は
、Ａ １． Ｐｈ ｓ、 Ｌｅｔｔ、、Ｖｏｌ、５０
１Ｎｏ、２０ （ｆ９８７年５月工８日）、１）Ｉ）、
１４５５〜１４５７所載のｒ）４ａｇｎｅｔｉｃ Ｉｍ
ａｇｉｎｇ ｂｙ”Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ
ｗｉｔｈ １０００ Ａ Ｒｅ５ｏｌｕｔｉｏｎＪ
と題る、Ｙ、マーチン（Ｍａｒｔｉｎ）及びＨ，に、
ウィクラマシンゲ（すｉｅｋｒａｍａｓ ｉｎｇｈｅ
） の論文に記載されているように、横方向分解能が
通常１０００オングストロームのチップの大きさにより
制限されている、磁力顕微鏡技法（ＭＦＭ）の利用を含
む。
、Ａ １． Ｐｈ ｓ、 Ｌｅｔｔ、、Ｖｏｌ、５０
１Ｎｏ、２０ （ｆ９８７年５月工８日）、１）Ｉ）、
１４５５〜１４５７所載のｒ）４ａｇｎｅｔｉｃ Ｉｍ
ａｇｉｎｇ ｂｙ”Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ
ｗｉｔｈ １０００ Ａ Ｒｅ５ｏｌｕｔｉｏｎＪ
と題る、Ｙ、マーチン（Ｍａｒｔｉｎ）及びＨ，に、
ウィクラマシンゲ（すｉｅｋｒａｍａｓ ｉｎｇｈｅ
） の論文に記載されているように、横方向分解能が
通常１０００オングストロームのチップの大きさにより
制限されている、磁力顕微鏡技法（ＭＦＭ）の利用を含
む。
もう１つの技法は、Ｓｃ １ｅｎｃｅ、Ｖｏｌ、２３４
（１９８６年１０月１７日）、１）Ｔ）、３３３〜３４
０所載の、ｒＰｏｌａｒｉｚｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
Ｐｒｏｂｅｓ ｏｆＭａｇｎｅｔｉｃ ５ｕｒｆａｃｅ
ｓ Ｊと題る、。Ｒ，Ｔ、 チェロソタ （Ｃｅｌｏｔ
ｔａ）及びり、Ｔ、 ピアース （Ｐｉｅｒｃｅ）の
論文に記載されているように、原則として分解能が遠距
離電子ビーム・スポット・サイズに制限されている偏光
解析による、走査電子顕微鏡技法（ＳＥＭＰＡ）の利用
である。ＳＥＭＰＡ技法は、また、表面試料調製に関連
る、困難及び偏光感知装置の精度に問題がある。これま
で、このＳＥＭＰＡ技法は、１０００オングストローム
の分解能で実証されてきたが、１００オングストローム
の分解能を達成る、可能性は存在る、。
（１９８６年１０月１７日）、１）Ｔ）、３３３〜３４
０所載の、ｒＰｏｌａｒｉｚｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
Ｐｒｏｂｅｓ ｏｆＭａｇｎｅｔｉｃ ５ｕｒｆａｃｅ
ｓ Ｊと題る、。Ｒ，Ｔ、 チェロソタ （Ｃｅｌｏｔ
ｔａ）及びり、Ｔ、 ピアース （Ｐｉｅｒｃｅ）の
論文に記載されているように、原則として分解能が遠距
離電子ビーム・スポット・サイズに制限されている偏光
解析による、走査電子顕微鏡技法（ＳＥＭＰＡ）の利用
である。ＳＥＭＰＡ技法は、また、表面試料調製に関連
る、困難及び偏光感知装置の精度に問題がある。これま
で、このＳＥＭＰＡ技法は、１０００オングストローム
の分解能で実証されてきたが、１００オングストローム
の分解能を達成る、可能性は存在る、。
Ｃ６発明が解決しようとる、課題
したがって、本発明の主目的は、ローレンツ力はより誘
起されたチップの偏位を走査型トンネル顕微鏡で測定る
、ことにより、試料中の磁界を高分解能で解像る、装置
とその方法を提供る、ことにある。
起されたチップの偏位を走査型トンネル顕微鏡で測定る
、ことにより、試料中の磁界を高分解能で解像る、装置
とその方法を提供る、ことにある。
本発明のもうｔつの目的は、分解能が約数オングストロ
ーム程度である、試料中の磁気構造を解像る、装置とそ
の方法を提供る、ことにある。
ーム程度である、試料中の磁気構造を解像る、装置とそ
の方法を提供る、ことにある。
本発明のさらにもう１つの目的は、試料の表面形状（ｔ
ｏｐｏｇｒａｐｈｙ ）と横磁界強度を同時に測定る、
装置とその方法を提供る、ことにある。
ｏｐｏｇｒａｐｈｙ ）と横磁界強度を同時に測定る、
装置とその方法を提供る、ことにある。
００課題を解決る、ための手段
本発明は、チップと試料の間の力を、チップと試料表面
の間の間隔の関数として、正確に測定る、ためのもので
ある。チップを試料表面のすぐ近くで振動させ、光ヘテ
ロダイン干渉３すを用いて正確にチップの振動を測定る
、。本技法は、チップと試料の間の力を測定る、ための
敏感かつ柔軟な配置を提供る、。その結果、数オングス
トロームの尺度で非接触輪郭描写を行なうことにより磁
界の解像が可能である。詳しくは、本発明の測定技術は
理論的には、走査型トンネル顕微鏡の高分解能像を使っ
て実証されているように、近距離ビームサイズによって
のみ制限される分解能、すなわち５オングストロームよ
りも良い横分解能を摺ることができる。
の間の間隔の関数として、正確に測定る、ためのもので
ある。チップを試料表面のすぐ近くで振動させ、光ヘテ
ロダイン干渉３すを用いて正確にチップの振動を測定る
、。本技法は、チップと試料の間の力を測定る、ための
敏感かつ柔軟な配置を提供る、。その結果、数オングス
トロームの尺度で非接触輪郭描写を行なうことにより磁
界の解像が可能である。詳しくは、本発明の測定技術は
理論的には、走査型トンネル顕微鏡の高分解能像を使っ
て実証されているように、近距離ビームサイズによって
のみ制限される分解能、すなわち５オングストロームよ
りも良い横分解能を摺ることができる。
本発明の教示によると、走査型トンネル顕微鏡は長くて
細いチップを用いて作動される。このような構成では、
チップは試料表面の平面に垂直な方向にはよく曲がらな
いが、試料表面の平面に平行な方向には柔軟である。磁
界が試料表面に平行な平面にあって、トンネル電流がチ
ップと試料の間を流れている状態では、チップの静的偏
位が起こることになる。第１交流バイアス電圧を第１周
波数でチップと試料の間に印加る、と、振動電流により
、チップが第を周波数で試料表面に平行な方向に振動運
動を行なうようになる。レーザ位相変動を測定る、こと
により、振動運動を光ヘテロダイン干渉計で検出る、。
細いチップを用いて作動される。このような構成では、
チップは試料表面の平面に垂直な方向にはよく曲がらな
いが、試料表面の平面に平行な方向には柔軟である。磁
界が試料表面に平行な平面にあって、トンネル電流がチ
ップと試料の間を流れている状態では、チップの静的偏
位が起こることになる。第１交流バイアス電圧を第１周
波数でチップと試料の間に印加る、と、振動電流により
、チップが第を周波数で試料表面に平行な方向に振動運
動を行なうようになる。レーザ位相変動を測定る、こと
により、振動運動を光ヘテロダイン干渉計で検出る、。
後述る、ように試料表面に平行な磁界成分の大きさと方
向を決定る、、直交る、２平面内で、チップの動きを検
出る、ことができる。検出は、たとえば、２つの独立し
た干渉計を使うか、または１つの簡単な干渉計を用いて
、検出された光信号の振幅と位相の両方を測定る、こと
により、達成される。したがって、試料表面を横断る、
チップを走査る、ことにより、ベクトル磁界の試料全体
にわたる像を得ることができる。
向を決定る、、直交る、２平面内で、チップの動きを検
出る、ことができる。検出は、たとえば、２つの独立し
た干渉計を使うか、または１つの簡単な干渉計を用いて
、検出された光信号の振幅と位相の両方を測定る、こと
により、達成される。したがって、試料表面を横断る、
チップを走査る、ことにより、ベクトル磁界の試料全体
にわたる像を得ることができる。
Ｅ、実施例
図面を参照る、が、特に第１図は、従来の走査型トンネ
ル顕微鏡の本質的な構成要素の概略を示す。解像しよう
とる、試料１０は電極として働き、その上方ですぐ近く
にチップ１２が配設されている。試料及びチップは、Ｘ
Ｎ Ｙｓ Ｚで表示される３つの座標軸の各々で、相互
に動き合うことができる。試料またはチップあるいはそ
の両方もまた、３個の圧電駆動機構１４．１６．１８が
設けである。圧電駆動機構１４及び１６は、それぞれ横
Ｘ及びｙ方向に動作る、。駆動機構は、チップ１２また
は試料１０あるいはその組合せに作用して、Ｘ軸とｙ軸
に沿ったチップと試料の間の相対運動を行なわせる。垂
直圧電駆動機構工８は、チップ１２と試料１０表面の間
の間隔を、図に示すように、垂直方向と２軸方向で調整
る、。測定装置２０を、試料１０及びチップ１２、なら
びに圧電駆動機横１４．１６．１８に結合る、。制御機
構２２を測定装置２０及び２軸圧電駆動機構工８に結合
して、試料１０と１２の間の分離距離を制御る、。測定
装置２０を解析器２４に結合し、これをプロッタ２６や
表示両面２８などの出力装置に接続る、。電極は大きさ
を誇張して略図で描かれている。Ｎ極、試料、チップの
実際の物理的寸法、ならびにそれらの可能な調節範囲は
、トンネル効果の微妙な性質のため、異常に小さい。制
御機構２２は非常に精密に動作できなければならず、測
定装置２０は極めて鋭敏でなければならない。
ル顕微鏡の本質的な構成要素の概略を示す。解像しよう
とる、試料１０は電極として働き、その上方ですぐ近く
にチップ１２が配設されている。試料及びチップは、Ｘ
Ｎ Ｙｓ Ｚで表示される３つの座標軸の各々で、相互
に動き合うことができる。試料またはチップあるいはそ
の両方もまた、３個の圧電駆動機構１４．１６．１８が
設けである。圧電駆動機構１４及び１６は、それぞれ横
Ｘ及びｙ方向に動作る、。駆動機構は、チップ１２また
は試料１０あるいはその組合せに作用して、Ｘ軸とｙ軸
に沿ったチップと試料の間の相対運動を行なわせる。垂
直圧電駆動機構工８は、チップ１２と試料１０表面の間
の間隔を、図に示すように、垂直方向と２軸方向で調整
る、。測定装置２０を、試料１０及びチップ１２、なら
びに圧電駆動機横１４．１６．１８に結合る、。制御機
構２２を測定装置２０及び２軸圧電駆動機構工８に結合
して、試料１０と１２の間の分離距離を制御る、。測定
装置２０を解析器２４に結合し、これをプロッタ２６や
表示両面２８などの出力装置に接続る、。電極は大きさ
を誇張して略図で描かれている。Ｎ極、試料、チップの
実際の物理的寸法、ならびにそれらの可能な調節範囲は
、トンネル効果の微妙な性質のため、異常に小さい。制
御機構２２は非常に精密に動作できなければならず、測
定装置２０は極めて鋭敏でなければならない。
本発明は、横方向に５オングストロームよりも良い測定
分解能を提供る、。第２図に示すように、走査型トンネ
ル顕微鏡は、サポート４２により支持された長くて細い
チップ４０を用いて動作る、。
分解能を提供る、。第２図に示すように、走査型トンネ
ル顕微鏡は、サポート４２により支持された長くて細い
チップ４０を用いて動作る、。
チップ４０は、チップの縦軸方向、すなわち金属試料４
６の表面４４にほぼ垂直な方向ではよく曲がることがで
きず、試料表面４４にほぼ平行な方向では柔軟である。
６の表面４４にほぼ垂直な方向ではよく曲がることがで
きず、試料表面４４にほぼ平行な方向では柔軟である。
チップはタングステン製が好ましく、この寸法は、長さ
が約２００ミクロンであり、直径は底面での１０ミクロ
ンから先細となっており、終端点では約２０ナノメータ
である。
が約２００ミクロンであり、直径は底面での１０ミクロ
ンから先細となっており、終端点では約２０ナノメータ
である。
磁界が試料の平面に表われ、電源４８からの電流をチッ
プ４０と試料４６の間に通すとｒ＝ＩＸＢの方向に静的
な偏位が生じる。電圧発生機構５０から交流バイアス電
圧を周波数ω１でチップ４Ｏと試料４６の間に印加る、
と、動作電流によってチップ４０は試料表面４４の面に
ほぼ平行な方向に振動運動を行なう。チップ４０の動き
を検出し、この動きをレーザ・プローブ５２及びレンズ
５４から構成されている光ヘテロダイン干渉計５１を用
いて測定る、。
プ４０と試料４６の間に通すとｒ＝ＩＸＢの方向に静的
な偏位が生じる。電圧発生機構５０から交流バイアス電
圧を周波数ω１でチップ４Ｏと試料４６の間に印加る、
と、動作電流によってチップ４０は試料表面４４の面に
ほぼ平行な方向に振動運動を行なう。チップ４０の動き
を検出し、この動きをレーザ・プローブ５２及びレンズ
５４から構成されている光ヘテロダイン干渉計５１を用
いて測定る、。
光ヘテロダイン干渉計は周知である。走査相互開力顕微
鏡の応用分野で用いて成功してきた好ましい干渉計が、
ム」ム山工肱胆１、Ｖｏｌ、６１、Ｎｏ、１０ （１９
８７年５月１５日）、ｐｐ、４７２３〜４７２９に所載
のｒＡｔｏｍｉｃ ＦｏｒｃｅＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ−
Ｆｏｒｃｅ Ｍａｐｐｉｎｇ ａｎｄ Ｐｒｏｆｉｌｉ
ｎｇ ｏｎ ａｓｕｂ １００−人５ｃａｌｅＪと題る
、、Ｙ、？−チン（Ｍａｒｔｉｎ） 、Ｃ、Ｃ、ウィリ
アムズ（Ｗｉｌｌｉａｍｓ）、Ｈ，に、ウィクラマシン
ゲ（ｌＪｉｃＫｒａｍａｓｉｎｇｈｅ） の論文に詳細
に記載されており、この論文は本明細書に引用されてい
る。
鏡の応用分野で用いて成功してきた好ましい干渉計が、
ム」ム山工肱胆１、Ｖｏｌ、６１、Ｎｏ、１０ （１９
８７年５月１５日）、ｐｐ、４７２３〜４７２９に所載
のｒＡｔｏｍｉｃ ＦｏｒｃｅＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ−
Ｆｏｒｃｅ Ｍａｐｐｉｎｇ ａｎｄ Ｐｒｏｆｉｌｉ
ｎｇ ｏｎ ａｓｕｂ １００−人５ｃａｌｅＪと題る
、、Ｙ、？−チン（Ｍａｒｔｉｎ） 、Ｃ、Ｃ、ウィリ
アムズ（Ｗｉｌｌｉａｍｓ）、Ｈ，に、ウィクラマシン
ゲ（ｌＪｉｃＫｒａｍａｓｉｎｇｈｅ） の論文に詳細
に記載されており、この論文は本明細書に引用されてい
る。
チップ４０及びホルダー４２は、それぞれ、要素５６．
５８．６０と略図で示すＸＮ Ｖ１Ｚ方向圧電駆動機構
に結合されている。チップの固定（ｓｔａｔｉｎａｒｙ
）試料４６上の点に対る、Ｘ方向、Ｘ方向、２方向にお
ける位置を、導線６２、Ｅ！４．６６を介してコンピュ
ータ６８に送る。チップを試料全体にわたりＸ方向、Ｘ
方向で走査しながら、各要素５６．５８．６０より導線
６２．６４．６６を介して得られた圧電駆動信号からコ
ンピュータ６８により計算された位置と、干渉計５１か
ら導線７０を介してフンピユータ６８に送られた磁界強
度Ｂを組み合わせて、チップを試料表面全体にわたって
走査る、とき、磁界の試料４６の表面に沿った表示を出
力装置７２に生成る、。出力装置７２は、試料４０の表
面４４に沿った位置の関数として磁界をグラフまたは表
にして表示る、ことのできる、画面表示、プロッタ・レ
コーダまたはその他の装置でもよい。
５８．６０と略図で示すＸＮ Ｖ１Ｚ方向圧電駆動機構
に結合されている。チップの固定（ｓｔａｔｉｎａｒｙ
）試料４６上の点に対る、Ｘ方向、Ｘ方向、２方向にお
ける位置を、導線６２、Ｅ！４．６６を介してコンピュ
ータ６８に送る。チップを試料全体にわたりＸ方向、Ｘ
方向で走査しながら、各要素５６．５８．６０より導線
６２．６４．６６を介して得られた圧電駆動信号からコ
ンピュータ６８により計算された位置と、干渉計５１か
ら導線７０を介してフンピユータ６８に送られた磁界強
度Ｂを組み合わせて、チップを試料表面全体にわたって
走査る、とき、磁界の試料４６の表面に沿った表示を出
力装置７２に生成る、。出力装置７２は、試料４０の表
面４４に沿った位置の関数として磁界をグラフまたは表
にして表示る、ことのできる、画面表示、プロッタ・レ
コーダまたはその他の装置でもよい。
動作に当っては、チップを試料表面から１ナノメ一タ程
度の距離におく。振動運動の振幅は、Ｏ９工ないし１０
ナノメータの範囲にある。コンピュータ６８は、ＩＢＭ
ＰＣ／ＡＴまたはデータ取得の点で同じかより良い
能力を有る、コンピュータであることが好ましい。
度の距離におく。振動運動の振幅は、Ｏ９工ないし１０
ナノメータの範囲にある。コンピュータ６８は、ＩＢＭ
ＰＣ／ＡＴまたはデータ取得の点で同じかより良い
能力を有る、コンピュータであることが好ましい。
上記の記載は、チップの固定試料に対る、動きを開示る
、ものであり、当業者にとっては、固定チップと可動試
料の間、または可動チップと可動試料の間の相対運動が
、第１図の走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）の説明と共
に記載しであるように、等しく行なわれることは、明白
である。
、ものであり、当業者にとっては、固定チップと可動試
料の間、または可動チップと可動試料の間の相対運動が
、第１図の走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）の説明と共
に記載しであるように、等しく行なわれることは、明白
である。
磁界効果の大きさは、次のようにコンピュータ６８によ
り計算される。トンネル電流工を表わす特性長尺文旦に
わたって減少る、磁界Ｂが試料のすぐ外側に位置し、チ
ップ４０のばね定数がｋである材料において、チップの
静的偏位はＩＢＱ／にの程度である。チップの機械的共
鳴振動数にほぼ等しく選択されたバイアス電圧の周波数
ω１を有る、交流電流の場合、チップの動きの振幅はＱ
に静的偏位を乗じたもの、すなわちａ＝ＱＩＢＱ。
り計算される。トンネル電流工を表わす特性長尺文旦に
わたって減少る、磁界Ｂが試料のすぐ外側に位置し、チ
ップ４０のばね定数がｋである材料において、チップの
静的偏位はＩＢＱ／にの程度である。チップの機械的共
鳴振動数にほぼ等しく選択されたバイアス電圧の周波数
ω１を有る、交流電流の場合、チップの動きの振幅はＱ
に静的偏位を乗じたもの、すなわちａ＝ＱＩＢＱ。
／にである。磁界の空間周波数成分の高い場合、磁界Ｂ
が減衰る、範囲の長さ息はＢの空間波長にほぼ等しい。
が減衰る、範囲の長さ息はＢの空間波長にほぼ等しい。
したがって、磁界Ｂにおけるチップの１００オングスト
ロームのゆらぎを解像る、ため、麩を１００オングスト
ロームに設定る、。１００という代表的なＱで、Ｂ＝Ｉ
Ｗ／ｍ２に＝１０−２Ｎ／ｍ１１ｉｔＡの交流、ｕ＝１
００オングストロームの場合、チップは１オングストロ
ームのピーク振幅で振動る、ことになる。磁界解像での
顕微鏡の分解能の本質的な限界は、走査型トンネル顕微
鏡のそれに似ており、多分、チップからの電界放出に起
因る、トンネル域及びギャップ距離の増大により制限さ
れている。これらの両効果は、現在周知の技法で入手可
能な分解能より大きさが数階縁低いことがわかっている
。これらの効果は、たとえば、Ｒｅｖ、 Ｓｃｉ、 Ｉ
ｎ５ｔｒ、 、Ｖ ｏ ｌ 。
ロームのゆらぎを解像る、ため、麩を１００オングスト
ロームに設定る、。１００という代表的なＱで、Ｂ＝Ｉ
Ｗ／ｍ２に＝１０−２Ｎ／ｍ１１ｉｔＡの交流、ｕ＝１
００オングストロームの場合、チップは１オングストロ
ームのピーク振幅で振動る、ことになる。磁界解像での
顕微鏡の分解能の本質的な限界は、走査型トンネル顕微
鏡のそれに似ており、多分、チップからの電界放出に起
因る、トンネル域及びギャップ距離の増大により制限さ
れている。これらの両効果は、現在周知の技法で入手可
能な分解能より大きさが数階縁低いことがわかっている
。これらの効果は、たとえば、Ｒｅｖ、 Ｓｃｉ、 Ｉ
ｎ５ｔｒ、 、Ｖ ｏ ｌ 。
４３、Ｎｏ、７ （１９７２年７月）、１）ｐ、 ９９
９〜１０１１に所載のｒＴｈｅ Ｔｏｐｏｇｒａｆｉｎ
ｅｒ： Ａｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｍｅａ
ｓｕｒｉｎｇ ＳｕｒｆａｃｅＭｉｃｒｏｔｏｐｏｇｒ
ａｐｈｙ Ｊと題る、Ｒ、ヤング（ＹｏｕｎｇＬＪ、ウ
ォード（Ｗａｒｄ）、Ｆ、サイヤー（Ｓｃｉｒｅ） の
論文に記載されている。
９〜１０１１に所載のｒＴｈｅ Ｔｏｐｏｇｒａｆｉｎ
ｅｒ： Ａｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｍｅａ
ｓｕｒｉｎｇ ＳｕｒｆａｃｅＭｉｃｒｏｔｏｐｏｇｒ
ａｐｈｙ Ｊと題る、Ｒ、ヤング（ＹｏｕｎｇＬＪ、ウ
ォード（Ｗａｒｄ）、Ｆ、サイヤー（Ｓｃｉｒｅ） の
論文に記載されている。
測定のＳＮ比は、光干渉計の椎音抑制及びチップの熱励
起発振により決定される。テストは、マー千ン（Ｍａｒ
ｔｉｎ）等の上記論文に所載の光干渉計が１００μＷの
レーザ出力で約５ Ｘ １０−５Ａ／ 、／耳Ｔもの低
いチップ変位を測定でき、したがって厳しい限界を表わ
していないことを示している。１Ｏ−２Ｎ／ｍのばね定
数の場合、チップ位置の２乗平均平方根ゆらぎは室温で
約１２Ａである。帯域幅βでの振幅は、式Ｎ＝ （４Ｒ
ＢＴＱβ／にωＩ） Ｉ ／ ２で与えられる。上記の
パラメータで、ｌＯＯオングストロームの分解能（すな
わちａ；１）を達成る、とき、１のＳＮ比を得るため、
帯域幅βとチップ４０の共鳴振動数ω１の関係は、ω１
／β＝１゜６Ｘ１０４となっている。通常、ω、は約５
０ ｋ Ｈ２であり、したがってβは約４Ｈｚである。
起発振により決定される。テストは、マー千ン（Ｍａｒ
ｔｉｎ）等の上記論文に所載の光干渉計が１００μＷの
レーザ出力で約５ Ｘ １０−５Ａ／ 、／耳Ｔもの低
いチップ変位を測定でき、したがって厳しい限界を表わ
していないことを示している。１Ｏ−２Ｎ／ｍのばね定
数の場合、チップ位置の２乗平均平方根ゆらぎは室温で
約１２Ａである。帯域幅βでの振幅は、式Ｎ＝ （４Ｒ
ＢＴＱβ／にωＩ） Ｉ ／ ２で与えられる。上記の
パラメータで、ｌＯＯオングストロームの分解能（すな
わちａ；１）を達成る、とき、１のＳＮ比を得るため、
帯域幅βとチップ４０の共鳴振動数ω１の関係は、ω１
／β＝１゜６Ｘ１０４となっている。通常、ω、は約５
０ ｋ Ｈ２であり、したがってβは約４Ｈｚである。
次いで、測定分解能の実際上の限界は、走査型トンネル
顕微鏡のドリフトによることになり、このため、約０．
ＬＨｚないしＩＨｚのβ、すなわちだいたい１５人の分
解能を下限こしている。
顕微鏡のドリフトによることになり、このため、約０．
ＬＨｚないしＩＨｚのβ、すなわちだいたい１５人の分
解能を下限こしている。
さらにそれ以上の周辺雑音源からの防御が、チップを第
２周波数ω２で試料４６の表面４４の面にほぼ垂直なＺ
軸方向に振動させることにより達成可能である。適当な
交流電圧信号を２軸方向圧電駆動機構に印加る、ことに
より、チップに振動運動を行なわせる。周波数ω２はチ
ップの共鳴振動数になく、検出されるどの合計周波数や
差周波数であれ、チップの共鳴振動数になっているよう
にω２を選んでいる。光ヘテロダイン干渉計により２種
の印加された運動の差周波数及び和周波数（ω、±ω２
）でチップの動きを検出る、と、チップ４０と試料４６
だけの相互作用が検出され測定される。チップとの力相
互作用の低分解能構成成分を拒絶る、のに加えて、上記
ヘテロダイン方式は試料の高さのジュール加熱誘起変調
から生じるスプリアス信号を消去る、。図に示すように
、レーザ位相変動を測定できる１台の干渉計、あるいは
またそれぞれが両道動軸の一方向で動きを測定る、２台
の干渉計が、チップの動きを測定る、。
２周波数ω２で試料４６の表面４４の面にほぼ垂直なＺ
軸方向に振動させることにより達成可能である。適当な
交流電圧信号を２軸方向圧電駆動機構に印加る、ことに
より、チップに振動運動を行なわせる。周波数ω２はチ
ップの共鳴振動数になく、検出されるどの合計周波数や
差周波数であれ、チップの共鳴振動数になっているよう
にω２を選んでいる。光ヘテロダイン干渉計により２種
の印加された運動の差周波数及び和周波数（ω、±ω２
）でチップの動きを検出る、と、チップ４０と試料４６
だけの相互作用が検出され測定される。チップとの力相
互作用の低分解能構成成分を拒絶る、のに加えて、上記
ヘテロダイン方式は試料の高さのジュール加熱誘起変調
から生じるスプリアス信号を消去る、。図に示すように
、レーザ位相変動を測定できる１台の干渉計、あるいは
またそれぞれが両道動軸の一方向で動きを測定る、２台
の干渉計が、チップの動きを測定る、。
上記の内容はチップの動きに関る、もので、当業者には
、チップと試料の間の相対運動が重要であることが明白
になる。したがって、本発明の実施では、チップまたは
試料の動き、あるいはチップと試料の両方の動きを使用
してもよい。
、チップと試料の間の相対運動が重要であることが明白
になる。したがって、本発明の実施では、チップまたは
試料の動き、あるいはチップと試料の両方の動きを使用
してもよい。
上記のように、チップの動きならびにＸＮ３’１２軸の
位置をコンビュー夕に与える。今度は、コンピュータが
、チップの振動振幅及び磁界強度に関る、上記の方程式
を用いて、それぞれの関連チップ位置での磁界強度を計
算し、計算値に対応る、出力信号を出す。
位置をコンビュー夕に与える。今度は、コンピュータが
、チップの振動振幅及び磁界強度に関る、上記の方程式
を用いて、それぞれの関連チップ位置での磁界強度を計
算し、計算値に対応る、出力信号を出す。
上記の発明は、従来の方法にまさる独特な利点を提供る
、。第１に、本装置は通常の走査型トンネル顕微鏡とし
て独立して動作る、。したがって、形状特性と横磁界強
度を同時に測定る、。チップの静的偏位（形状測定用）
は対象とる、長さ尺度に比べてかなり小さいので、表面
形状と磁界の画像は容易に分離される。したがって、表
面形状測定の他に、独立して磁界強度が都合よく測定さ
れる。第２に、走査型トンネル顕微鏡で得ることのでき
るよりすぐれた高分解能が磁界測定の分解能を決定る、
ので、この場合の分解能は、磁力顕微鏡法あるいはまた
偏光解析式走査電子顕微鏡法を用いて達成されるものよ
りもはるかに良い。チップの形状が、通常の走査型トン
ネル顕微鏡の場合と同じように、特に粗い表面を測定る
、とき、分解能に影響る、。また、２次電子放出は、分
解能の限界に大きな役割を演じていない。最後に、チッ
プの強制振動を直交る、２方向で検出る、ことにより、
試料中の磁界の方向を求めることができる。
、。第１に、本装置は通常の走査型トンネル顕微鏡とし
て独立して動作る、。したがって、形状特性と横磁界強
度を同時に測定る、。チップの静的偏位（形状測定用）
は対象とる、長さ尺度に比べてかなり小さいので、表面
形状と磁界の画像は容易に分離される。したがって、表
面形状測定の他に、独立して磁界強度が都合よく測定さ
れる。第２に、走査型トンネル顕微鏡で得ることのでき
るよりすぐれた高分解能が磁界測定の分解能を決定る、
ので、この場合の分解能は、磁力顕微鏡法あるいはまた
偏光解析式走査電子顕微鏡法を用いて達成されるものよ
りもはるかに良い。チップの形状が、通常の走査型トン
ネル顕微鏡の場合と同じように、特に粗い表面を測定る
、とき、分解能に影響る、。また、２次電子放出は、分
解能の限界に大きな役割を演じていない。最後に、チッ
プの強制振動を直交る、２方向で検出る、ことにより、
試料中の磁界の方向を求めることができる。
Ｆ、効果
本発明によれば、測定対象の磁界を高分解能で解像し、
可視化る、ことができる。
可視化る、ことができる。
第１図は、走査型トンネル顕微鏡の本質的構成要素の概
略図である。 第２図は、本発明を実施る、のに有用な装置の概略図で
ある。 １０１４０・・・・試料、４４・・・・試料表面、１２
．４２・・・・チップ、４２・・・・サポート、１４．
１６．１８・・・・Ｘ軸方向、ｙ軸方向、Ｚ軸方向圧電
駆動装置、２０・・・・測定装置、２２・・・・制御機
構、２４・・・・解析器、２６・・・・プロッタ、２８
・・・・可視画面、５１・・・・干渉計、６２．６４．
６６・・・・導線。
略図である。 第２図は、本発明を実施る、のに有用な装置の概略図で
ある。 １０１４０・・・・試料、４４・・・・試料表面、１２
．４２・・・・チップ、４２・・・・サポート、１４．
１６．１８・・・・Ｘ軸方向、ｙ軸方向、Ｚ軸方向圧電
駆動装置、２０・・・・測定装置、２２・・・・制御機
構、２４・・・・解析器、２６・・・・プロッタ、２８
・・・・可視画面、５１・・・・干渉計、６２．６４．
６６・・・・導線。
Claims (42)
- （１）チップと試料表面の間の距離及びチップの位置を
制御し、表面の走査を可能にし、試料に対するチップの
位置を示す信号を送り出すための駆動手段と、 上記チップと表面との間に電流を発生させて、チップを
磁界の存在下で振動運動させるために、電流信号をチッ
プの共鳴周波数に実質的に等しい周波数で供給するため
の、チップに結合された発生手段と、 チップの動きを測定して、その動きを示す信号を送り出
すために配設された検出手段と、 チップの位置とその位置に対応する磁界強度を示す出力
信号を生成するための、上記検出手段と上記駆動手段に
結合されたコンピュータ手段を含む、チップを有する走
査型トンネル顕微鏡を用いて試料中の磁界を測定するた
めの装置。 - （２）チップの当該位置における磁界強度の画像を提供
するための、上記コンピュータに結合された出力装置手
段をさらに含む、請求項１に記載の装置。 - （３）上記出力装置手段が画面を含む、請求項２に記載
の装置。 - （４）上記出力装置手段がプロッタを含む、請求項２に
記載の装置。 - （５）上記駆動手段が、チップを表面に対して位置決め
するための圧電駆動手段を含む、請求項１に記載の装置
。 - （６）上記圧電駆動手段がチップを固定表面に対して位
置決めする、請求項５に記載の装置。 - （７）上記圧電駆動手段が表面を固定チップに対して位
置決めする、請求項５に記載の装置。 - （８）上記コンピュータ手段が試料表面の表面形状を示
すもう１つの出力を提供する、請求項１に記載の装置。 - （９）上記検出手段が光ヘテロダイン干渉計である、請
求項１に記載の装置。 - （１０）チップを試料表面のすぐ近くに配設して、表面
を走査する段階と、 チップと表面との間に電流を発生させて、チップを磁界
の存在下で振動運動させるために、電流信号をチップの
共鳴振動数に実質的に等しい周波数でチップに供給する
段階と、 チップの動きを測定して、このような動きを示す信号を
生成する段階と、 チップの位置とその位置に対応する磁界強度を算出する
段階 を含む、チップを有する走査型トンネル顕微鏡を用いて
試料中の磁界を測定するための方法。 - （１１）チップの位置とチップ位置に対応する磁界強度
を表示する段階をさらに含む、請求項１０に記載の方法
。 - （１２）試料表面の表面形状を同時に測定する段階をさ
らに含む、請求項１０に記載の方法。 - （１３）試料表面の表面形状を同時に表示する段階をさ
らに含む、請求項１２に記載の方法。 - （１４）上記の運動測定が光学的な運動測定である、請
求項１０に記載の方法。 - （１５）チップと試料表面の間の距離及びチップの位置
を制御して、試料表面の走査を可能にし、チップの位置
を示す信号を供給するための圧電駆動手段と、 チップと試料表面の間に電流信号を発生させて、磁界の
存在下でチップに振動運動を起こさせるために、チップ
の共鳴振動数に実質的に等しい周波数で電流を供給する
ための発生手段と、 チップの動きを測定し、このような動きを指示する信号
を生成するために配設された光ヘテロダイン干渉計と、 チップの位置とこの位置に対応する磁界強度を示す出力
信号を生成するために、上記光ヘテロダイン手段と上記
圧電駆動手段に結合されたコンピュータ手段と、 上記出力信号に応じた表示を提示するための出力装置手
段 を含む、チップを有する走査型トンネル顕微鏡を用いて
試料中の磁界を測定するための方法。 - （１６）上記コンピュータ手段が試料表面の表面形状を
示すもう１つの出力信号を供給する、請求項１５に記載
の装置。 - （１７）チップと試料表面の間の距離及びチップの位置
を制御して試料表面の走査を可能にし、チップの試料に
対する相対的位置を示す信号を供給するための駆動手段
と、 チップと試料表面の間に電流を発生させて、磁界の存在
下でチップに振動運動を行なわせるために、第１の所定
周波数で電流信号を供給するための、チップに結合され
た発生手段と、 チップに第２の所定振動数で試料表面の平面に実質的に
垂直な軸方向に表面に対して振動運動を行なわせるため
の、上記駆動手段に結合された手段と、 チップの動きを測定し、このような動きを示す信号を供
給するために、配設された検出手段と、チップの位置と
その位置に対応する磁界強度を示す出力信号を供給する
ための、上記検出手段と上記駆動手段に結合されたコン
ピュータ手段を含む、チップを有する走査型トンネル顕
微鏡を用いて試料中の磁界を測定するための装置。 - （１８）対応するチップの位置の磁界強度の画像を供給
するための、上記コンピュータ手段に結合された出力装
置手段をさらに含む、請求項１７に記載の装置。 - （１９）上記出力装置手段が両面を含む、請求項１８に
記載の装置。 - （２０）上記出力装置手段がプロッタを含む、請求項１
８に記載の装置。 - （２１）上記駆動手段がチップを表面に対して位置決め
するための圧電駆動手段を含む、請求項１７に記載の装
置。 - （２２）上記圧電駆動手段がチップを固定表面に対して
位置決めする、請求項２１に記載の装置。 - （２３）上記圧電駆動手段が表面を固定チップに対して
位置決めする、請求項２１に記載の装置。 - （２４）上記検出手段が光ヘテロダイン干渉計手段であ
る、請求項１７に記載の装置。 - （２５）上記検出手段が、上記第１所定周波数と第２所
定周波数の和に実質的に等しい合計周波数でのチップの
動きを測定し、合計周波数が実質的にチップの共鳴振動
数に等しい、請求項１７に記載の装置。 - （２６）上記検出手段が光ヘテロダイン干渉計手段であ
る、請求項１７に記載の装置。 - （２７）上記検出手段が、上記第１所定周波数と上記第
２所定周波数の差に実質的に等しい差周波数でチップの
動きを測定し、この差周波数はほぼチップの共鳴振動数
に等しい、請求項１７に記載の装置。 - （２８）上記検出手段が光ヘテロダイン干渉計手段であ
る、請求項２７に記載の装置。 - （２９）上記コンピュータ手段が試料表面の表面形状を
示すもう１つの出力を供給する、請求項１７に記載の装
置。 - （３０）チップを試料表面のすぐ近くに配設して表面を
走査する段階と、 チップと試料表面の間に電流を発生させて、磁界の存在
下でチップに振動運動を行なわせるため、電流を第１所
定周波数でチップに供給する段階と、チップを第２所定
周波数で試料表面の平面に実質的に垂直な軸方向に同時
に振動させる段階と、チップの動きを測定し、このよう
な動きを指示する信号を供給する段階と、 チップの位置、及びその位置に対応する磁界強度を計算
する段階 を含む、チップを有する走査型トンネル顕微鏡を用いて
試料中の磁界を測定するための方法。 - （３１）チップの位置、及びチップ位置に対応する磁界
強度を表示する段階をさらに含む、請求項３０に記載の
方法。 - （３２）試料表面の表面形状を同時に測定する段階をさ
らに含む、請求項３０に記載の方法。 - （３３）試料表面の表面形状を同時に表示する段階をさ
らに含む、請求項３０に記載の方法。 - （３４）上記測定が光学的な測定である、請求項３２に
記載の方法。 - （３５）上記測定法が上記第１所定周波数と上記第２所
定周波数の和に実質的に等しい合計周波数でチップの動
きを測定し、合計周波数がチップの共鳴振動数にほぼ等
しい、請求項３０に記載の方法。 - （３６）上記測定が光学的測定である、請求項３５に記
載の方法。 - （３７）上記測定が上記所定第１周波数と上記所定第２
周波数の差に実質的に等しい差周波数でチップの動きを
測定し、差周波数がチップの共鳴振動数に実質的に等し
い、請求項３０に記載の方法。 - （３８）上記測定が光学的測定である、請求項３７に記
載の方法。 - （３９）チップと試料表面の間の距離及びチップの位置
を制御して、試料表面の走査を可能にし、チップの位置
を示す信号を供給するための圧電駆動手段と、 チップと試料表面の間に電流を発生させて、磁界の存在
下でチップに振動運動を起こさせるように、電流信号を
第１所定周波数で供給するための、チップに結合された
発生手段と、 チップに振動運動を第２所定周波数で試料表面の面に実
質的に垂直な軸方向に行なわせるための、上記圧電駆動
手段に結合された手段と、 チップの動きを測定し、このような動きを示す信号を供
給するために配設された光ヘトロダイン干渉計手段と、 チップの位置及びその位置に対応する磁界強度を示す出
力信号を供給するための、上記光ヘテロダイン手段と上
記圧電駆動手段に結合されたコンピュータ手段と、 上記出力信号に応答する表示を供給するための出力駆動
手段 を含む、チップを有する走査型トンネル顕微鏡を用いて
試料中の磁界を測定するための装置。 - （４０）上記コンピュータ手段が試料表面の表面形状を
指示するもう１つの出力信号を供給する、請求項３９に
記載の装置。 - （４１）上記光ヘテロダイン干渉計手段が上記第１所定
周波数と上記第２所定周波数の和にほぼ等しい合計周波
数でチップの運動を測定し、上記合計周波数がチップの
共鳴振動数に実質的に等しい、請求項３９に記載の装置
。 - （４２）上記光ヘトロダイン手段がチップの動きを上記
第１所定周波数と上記第２所定周波数の差にほぼ等しい
差周波数で測定し、上記差周波数がチップの共鳴振動数
に実質的に等しい、請求項３９に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/386,330 US4992659A (en) | 1989-07-27 | 1989-07-27 | Near-field lorentz force microscopy |
| US386330 | 1989-07-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0368880A true JPH0368880A (ja) | 1991-03-25 |
| JPH0734032B2 JPH0734032B2 (ja) | 1995-04-12 |
Family
ID=23525154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2190886A Expired - Lifetime JPH0734032B2 (ja) | 1989-07-27 | 1990-07-20 | 磁力測定装置及び方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4992659A (ja) |
| EP (1) | EP0410131B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0734032B2 (ja) |
| DE (1) | DE69003047T2 (ja) |
Families Citing this family (44)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5304924A (en) * | 1989-03-29 | 1994-04-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Edge detector |
| JP2686645B2 (ja) * | 1989-05-08 | 1997-12-08 | キヤノン株式会社 | 走査型トンネル電流検出装置 |
| JP2999282B2 (ja) * | 1990-03-09 | 2000-01-17 | キヤノン株式会社 | 記録再生方法及び装置 |
| US5065103A (en) * | 1990-03-27 | 1991-11-12 | International Business Machines Corporation | Scanning capacitance - voltage microscopy |
| JPH041949A (ja) * | 1990-04-18 | 1992-01-07 | Canon Inc | 情報入力及び／または取出し装置 |
| US5394741A (en) * | 1990-07-11 | 1995-03-07 | Olympus Optical Co., Ltd. | Atomic probe microscope |
| US5164595A (en) * | 1990-09-10 | 1992-11-17 | North Carolina State University | Scanning tunneling microscope tips |
| US5122739A (en) * | 1990-11-06 | 1992-06-16 | Texas Instruments Incorporated | STM-like device and method for measuring node voltages on integrated circuits |
| US5375087A (en) * | 1991-02-04 | 1994-12-20 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Tunneling-stabilized magnetic reading and recording |
| CA2060674C (en) * | 1991-02-08 | 1996-10-01 | Masahiro Tagawa | Driving apparatus and a recording and/or reproducing apparatus using the same |
| US5155361A (en) * | 1991-07-26 | 1992-10-13 | The Arizona Board Of Regents, A Body Corporate Acting For And On Behalf Of Arizona State University | Potentiostatic preparation of molecular adsorbates for scanning probe microscopy |
| US5254854A (en) * | 1991-11-04 | 1993-10-19 | At&T Bell Laboratories | Scanning microscope comprising force-sensing means and position-sensitive photodetector |
| WO2004081684A1 (ja) * | 1991-11-29 | 2004-09-23 | Ryuji Takada | 圧電素子の駆動方法及び装置並びに微動機構の制御装置 |
| US5267471A (en) * | 1992-04-30 | 1993-12-07 | Ibm Corporation | Double cantilever sensor for atomic force microscope |
| US5381101A (en) * | 1992-12-02 | 1995-01-10 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | System and method of measuring high-speed electrical waveforms using force microscopy and offset sampling frequencies |
| DE59307710D1 (de) * | 1993-02-15 | 1998-01-02 | Ibm | Kraftmikroskop und Verfahren zur Messung von atomaren Kräften in mehreren Richtungen |
| US5583446A (en) * | 1993-04-13 | 1996-12-10 | Teratec Corporation | Electro-optically controlled measurement probe system |
| WO1995006138A1 (en) * | 1993-08-25 | 1995-03-02 | The Regents Of The University Of California | Microscopic method for detecting micromotions |
| US5445011A (en) * | 1993-09-21 | 1995-08-29 | Ghislain; Lucien P. | Scanning force microscope using an optical trap |
| US5793743A (en) * | 1993-11-03 | 1998-08-11 | International Business Machines Corporation | Reading a magnetic storage medium with a probe that detects tunneling current induced in a magnetic layer by a non-ionizing light beam |
| US5440920A (en) * | 1994-02-03 | 1995-08-15 | Molecular Imaging Systems | Scanning force microscope with beam tracking lens |
| US5646339A (en) * | 1994-02-14 | 1997-07-08 | International Business Machines Corporation | Force microscope and method for measuring atomic forces in multiple directions |
| US5509300A (en) * | 1994-05-12 | 1996-04-23 | Arizona Board Of Regents Acting For Arizona State University | Non-contact force microscope having a coaxial cantilever-tip configuration |
| US5513518A (en) * | 1994-05-19 | 1996-05-07 | Molecular Imaging Corporation | Magnetic modulation of force sensor for AC detection in an atomic force microscope |
| US5515719A (en) * | 1994-05-19 | 1996-05-14 | Molecular Imaging Corporation | Controlled force microscope for operation in liquids |
| US5866805A (en) * | 1994-05-19 | 1999-02-02 | Molecular Imaging Corporation Arizona Board Of Regents | Cantilevers for a magnetically driven atomic force microscope |
| US5753814A (en) * | 1994-05-19 | 1998-05-19 | Molecular Imaging Corporation | Magnetically-oscillated probe microscope for operation in liquids |
| JPH0862230A (ja) * | 1994-08-24 | 1996-03-08 | Olympus Optical Co Ltd | 集積型ｓｐｍセンサー |
| EP0732584A3 (en) * | 1995-03-16 | 1999-06-30 | International Business Machines Corporation | An assembly and a method suitable for identifying a code sequence of a biomolecule |
| GB9617380D0 (en) * | 1996-08-19 | 1996-10-02 | Isis Innovation | Atomic force microscopy apparatus and a method thereof |
| US6426621B1 (en) * | 1998-06-22 | 2002-07-30 | Honeywell Inc. | Method and apparatus for generating an output voltage by detecting magnetic field |
| US6285811B1 (en) * | 1999-02-25 | 2001-09-04 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Near-field optical microscope with infrared fiber probe |
| US6836559B2 (en) * | 2000-03-09 | 2004-12-28 | The Regents Of The University Of California | Automated video-microscopic imaging and data acquisition system for colloid deposition measurements |
| US6975109B2 (en) * | 2000-09-01 | 2005-12-13 | Honeywell International Inc. | Method for forming a magnetic sensor that uses a Lorentz force and a piezoelectric effect |
| US7498564B2 (en) | 2001-02-06 | 2009-03-03 | University Of Bristol Of Senate House | Resonant scanning near-field optical microscope |
| KR100474844B1 (ko) * | 2001-12-08 | 2005-03-08 | 삼성전자주식회사 | 로렌츠력 현미경 및 로렌츠력을 이용한 자구 측정방법 |
| US7473887B2 (en) | 2002-07-04 | 2009-01-06 | University Of Bristol Of Senate House | Resonant scanning probe microscope |
| DE102004030881B4 (de) * | 2003-07-01 | 2015-05-13 | Cascade Microtech, Inc. | Verfahren und Prober zur Kontaktierung einer Kontakfläche mit einer Kontaktspitze |
| CN100363752C (zh) * | 2004-09-03 | 2008-01-23 | 清华大学 | 水平式隧穿磁强计 |
| US7034563B1 (en) * | 2005-01-26 | 2006-04-25 | Ahbee 2, L.P., A California Limited Partnership | Apparatus for measuring of thin dielectric layer properties on semiconductor wafers with contact self aligning electrodes |
| US9110131B2 (en) | 2010-04-13 | 2015-08-18 | Cascade Microtech, Inc. | Method and device for contacting a row of contact areas with probe tips |
| CN110793683A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-02-14 | 季华实验室 | 一种基于近场直写技术的微纳电阻应变片制作方法及应变片 |
| US12203959B2 (en) | 2022-11-18 | 2025-01-21 | Formfactor, Inc. | Methods of establishing contact between a probe tip of a probe system and a device under test, probe systems that perform the methods, and storage media that directs probe systems to perform the methods |
| CN121347008A (zh) * | 2025-12-17 | 2026-01-16 | 成都人形机器人创新中心有限公司 | 一种视触觉传感器、电子皮肤和机器人 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3535515A (en) * | 1967-06-14 | 1970-10-20 | Us Navy | Ultrasonic apparatus for electron microscope |
| CH643397A5 (de) * | 1979-09-20 | 1984-05-30 | Ibm | Raster-tunnelmikroskop. |
| JPS6115341A (ja) * | 1984-07-02 | 1986-01-23 | Canon Inc | ウエハプロ−バ |
| DE3572030D1 (en) * | 1985-03-07 | 1989-09-07 | Ibm | Scanning tunneling microscope |
| JPS6289483A (ja) * | 1985-10-11 | 1987-04-23 | Agency Of Ind Science & Technol | 微動装置 |
| US4864227A (en) * | 1987-02-27 | 1989-09-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Wafer prober |
| JPS643502A (en) * | 1987-06-25 | 1989-01-09 | Seiko Instr & Electronics | Scanning type tunnel microscope |
| JPH01110204A (ja) * | 1987-10-23 | 1989-04-26 | Jeol Ltd | 電子顕微鏡用走査トンネル顕微鏡 |
| US4861990A (en) * | 1988-02-09 | 1989-08-29 | California Institute Of Technology | Tunneling susceptometry |
-
1989
- 1989-07-27 US US07/386,330 patent/US4992659A/en not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-06-19 EP EP90111524A patent/EP0410131B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-06-19 DE DE90111524T patent/DE69003047T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-07-20 JP JP2190886A patent/JPH0734032B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4992659A (en) | 1991-02-12 |
| DE69003047D1 (de) | 1993-10-07 |
| EP0410131A1 (en) | 1991-01-30 |
| JPH0734032B2 (ja) | 1995-04-12 |
| EP0410131B1 (en) | 1993-09-01 |
| DE69003047T2 (de) | 1994-04-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0368880A (ja) | 磁力測定装置及び方法 | |
| US5406832A (en) | Synchronous sampling scanning force microscope | |
| JP2516292B2 (ja) | 原子間力顕微鏡 | |
| Erlandsson et al. | Atomic force microscopy using optical interferometry | |
| Rugar et al. | Force microscope using a fiber‐optic displacement sensor | |
| US5619139A (en) | Magnetic resonance method and apparatus for detecting an atomic structure of a sample along a surface thereof | |
| JP2501282B2 (ja) | 原子間力走査顕微鏡を使用した表面プロフィル検査方法及びその装置 | |
| USRE33387E (en) | Atomic force microscope and method for imaging surfaces with atomic resolution | |
| US7098678B2 (en) | Multiple local probe measuring device and method | |
| US5324935A (en) | Scanning probe microscope having a directional coupler and a Z-direction distance adjusting piezoelectric element | |
| US6515277B1 (en) | Scanning probe microscope assembly and method for making confocal, spectrophotometric, near-field, and scanning probe measurements and associated images | |
| US10613115B2 (en) | Multiple integrated tips scanning probe microscope | |
| EP2864798B1 (en) | Method and apparatus of electrical property measurement using an afm operating in peak force tapping mode | |
| Bhushan et al. | Scanning probe microscopy–principle of operation, instrumentation, and probes | |
| JP2004523748A5 (ja) | ||
| JPH0774735B2 (ja) | サンプルの表面構造の寸法の測定装置及び方法 | |
| JP2004523748A (ja) | 運動量の釣り合いが取られたプローブケース | |
| US20050151077A1 (en) | Scanning probe microscope and specimen observation method and semiconductor device manufacturing method using said scanning probe microscope | |
| EP0862046B1 (en) | Scanning probe microscope | |
| US8869311B2 (en) | Displacement detection mechanism and scanning probe microscope using the same | |
| Oral et al. | High-sensitivity noncontact atomic force microscope/scanning tunneling microscope (nc AFM/STM) operating at subangstrom oscillation amplitudes for atomic resolution imaging and force spectroscopy | |
| Froehlich et al. | Minimum detectable displacement in near‐field scanning optical microscopy | |
| JP6001728B2 (ja) | 変位検出機構およびそれを用いた走査型プローブ顕微鏡 | |
| JP2576826B2 (ja) | 表面構造を画像化するセンサ | |
| US20250244359A1 (en) | Method and Apparatus of Magnetic Property Measurement Using an AFM Operating in a Force Mapping AFM Mode |