WO2008015916A1 - Microscope électronique à balayage - Google Patents

Microscope électronique à balayage Download PDF

Info

Publication number
WO2008015916A1
WO2008015916A1 PCT/JP2007/064237 JP2007064237W WO2008015916A1 WO 2008015916 A1 WO2008015916 A1 WO 2008015916A1 JP 2007064237 W JP2007064237 W JP 2007064237W WO 2008015916 A1 WO2008015916 A1 WO 2008015916A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
scanning probe
probe microscope
cantilever
signal
sample
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.)
Ceased
Application number
PCT/JP2007/064237
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dai Kobayashi
Shuhei Nishida
Hideki Kawakatsu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Japan Science and Technology Agency
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Science and Technology Agency filed Critical Japan Science and Technology Agency
Priority to JP2008527707A priority Critical patent/JP5095619B2/ja
Priority to US12/375,683 priority patent/US7904966B2/en
Priority to EP07790991.9A priority patent/EP2048487B1/en
Publication of WO2008015916A1 publication Critical patent/WO2008015916A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • Y10S977/85—Scanning probe control process
    • Y10S977/851—Particular movement or positioning of scanning tip
    • 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
    • Y10S977/863—Atomic force probe

Definitions

  • the present invention relates to a scanning probe microscope apparatus.
  • FM frequency modulation
  • self-excited vibration is generated in the cantilever of the atomic force microscope device, the interaction force between the cantilever and the sample (sample) is detected from the change in frequency, and this interaction force is imaged.
  • the unevenness of the sample can be imaged by adjusting the distance between the cantilever and the sample so that the interaction force or this interaction force is constant.
  • FIG. 1 is a characteristic diagram with respect to the distance between a conventional cantilever and a sample.
  • FIG. 1 (a) shows an example of the interaction force between the distance between the cantilever and the sample.
  • the cantilever has an inherent panel constant and a mechanical resonance frequency that is determined by the mass force, but when an external force whose value varies with distance as shown in Fig. 1 (a) acts, the apparent panel constant changes and the resonance frequency becomes Change.
  • Figure 1 (b) shows an example of the relationship between distance and resonance frequency.
  • Fig. 2 is an example of an FM mode control system of a conventional atomic force microscope.
  • 101 is a sample (sample), 102 is a sample stage, 103 is an XYZ scanner, 104 is a cantilever for measuring the characteristics of the sample 101, 105 is a vibration detection means for detecting vibration of the cantilever 104 106 is a detection signal waveform processing system that receives a detection signal from the vibration detection means 105 and performs a band pass filter, amplitude stabilization and phase adjustment, 107 is an FM detector connected to the detection signal waveform processing system 106, 108 is a controller connected to the FM detector 107, 109 is a vibration excitation means connected to the detection signal waveform processing system 106, 110 is an XY scanning image system, and sample 101 is a controller 108 XYZ scanning can be performed by the Z-axis control signal and the XY scanning signal from the XY scanning image display system 110.
  • a signal (detection signal) in which vibration of cantilever 104 is detected is detected signal waveform.
  • the processing system 106 amplifies as necessary, stabilizes the amplitude, adjusts the phase, and feeds back to the vibration excitation means 109, the cantilever 104 self-vibrates at the resonance frequency.
  • the resonance frequency of the cantilever 104 can be known, and as a result, the interaction force between the cantilever 104 and the sample 101 can be known.
  • the sample 101 is XY-scanned by the XY scan signal from the XY-scan image display system 110, and the interaction force at the corresponding XY coordinate point is imaged.
  • an interaction force image can be obtained.
  • the XY scanning is performed while controlling the Z-axis by the Z-axis control signal from the controller 108 so that the distance between the cantilever 104 and the sample 101 (Z-axis position) can be constant. An uneven image of sample 101 can also be obtained.
  • frequency conversion may be included in the feedback loop (self-excited loop) that generates self-excited vibration (superheterodyne method).
  • superheterodyne method there is a combination of superheterodyne and PLL to stabilize oscillation.
  • phase feedback method of the imaging device for the sample will be described in detail later, but the following non-patent documents can be cited.
  • Patent Document 1 can be cited for excitation of the cantilever
  • Patent Document 2 can be cited for the probe and probe microscope apparatus.
  • Patent Literature l WO 02/103328 A1
  • Patent Document 2 WO 2005/015570 A1
  • Non-Patent Document 1 Applied Surface Science 157 (2000), pp. 332-336 Disclosure of Invention
  • a cantilever usually has a plurality of vibration modes.
  • the resonance frequency of mechanisms other than the cantilever and when the cantilever is installed in water, there may be parasitic resonance frequencies due to the reflection of sound waves on the water surface.
  • the Q value as a mechanical vibrator decreases, so the SZN ratio of the detection signal deteriorates and the self-excited oscillation frequency and amplitude Is likely to become unstable. Since the bandpass filter also has the effect of removing noise contained in the detection signal, if the bandpass filter has a narrow passband, stable self-excited oscillation can be obtained even in an environment with a low Q factor.
  • the oscillation frequency is mainly determined by the center frequency of the bandpass filter, which deviates from the original target force of detecting the resonant frequency of the cantilever. It will be.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional measurement system for the relationship of the resonance frequency with respect to the distance between the cantilever and the sample.
  • the present invention can stably vibrate in an environment where the FM mode scanning probe microscope has a low mechanical Q value and has high sensitivity to the interaction between the cantilever and the sample. It is an object to provide a scanning probe microscope apparatus having
  • the present invention provides [1] In a scanning probe microscope apparatus that images a sample by applying a mechanical vibrator to the sample, the first controller and the XYZ scanner and XY scanning of the sample connected to the first controller
  • An imaging system a signal generator, vibration excitation means connected to the signal generator, a mechanical vibrator forcibly vibrated by an output signal from the vibration excitation means, and vibrations of the mechanical vibrator
  • the vibration detecting means for detecting, the phase difference detecting means connected to the vibration detecting means, and the phase difference signal of the force difference of the phase difference detecting means are input, and the first controller and the signal generator
  • a second controller for outputting a frequency control signal to the signal generator, generating a drive signal having a frequency near the resonance frequency of the mechanical vibrator from the signal generator, and inputting the drive signal to the vibration excitation means, Forced mechanical oscillator And imaging the sample by controlling the phase difference from the phase difference detection means so as to maintain a constant value.
  • the frequency control signal of the first terminal for introducing the phase difference signal from the phase difference detection means and the second controller force is further provided.
  • the first controller is connected to the output side of the signal generator, and the signal generator is connected to the output side of the second switch.
  • phase difference signal from the phase difference detection unit and the frequency control signal from the second controller may be arbitrarily assigned. And a device that inputs the signal to the first controller and a device that adjusts the frequency control signal to an arbitrary intensity and then inputs the signal to the signal generator.
  • FIG. 1 is a characteristic diagram with respect to the distance between a conventional cantilever and a sample.
  • FIG. 2 An example of a conventional FM mode control system for an atomic force microscope.
  • Fig. 3 is a configuration diagram of a conventional measurement system for a relationship between a resonance frequency and a distance between a cantilever and a sample.
  • FIG. 4 is a system configuration diagram of the scanning probe microscope apparatus (tracking separate excitation method) showing the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a system configuration diagram of a scanning probe microscope apparatus (phase feedback method) showing a reference example of the present invention.
  • FIG. 6 is a system configuration diagram (part 1) of a scanning probe microscope apparatus (an approach using a tracking separate excitation method and an approach using a phase feedback method) showing a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a system configuration diagram (part 2) of a scanning probe microscope apparatus (an approach using a tracking separate excitation method and an approach using a phase feedback method) showing a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an AFM image of cleavage force picked up by the scanning probe microscope apparatus of the present invention.
  • FIG. 9 is an AFM image of cleavage force (see FIG. 8 (c)) as a sample using the scanning probe microscope of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional profile of the cross section (AA) of FIG.
  • a scanning probe microscope apparatus of the present invention includes a first controller, a sample XYZ scanner and an XY scanning image system connected to the first controller, a signal generator, and the signal Forced by the vibration excitation means connected to the generator and the output signal of this vibration excitation means force
  • a vibrating mechanical vibrator, a vibration detecting means for detecting the vibration of the mechanical vibrator, a phase difference detecting means connected to the vibration detecting means, and a phase difference signal from the phase difference detecting means are input.
  • a second controller for outputting a frequency control signal to the signal generator, and a drive signal having a frequency near the resonance frequency of the mechanical vibrator is received from the signal generator. Imaging the sample by controlling the phase difference from the phase difference detection means to be a constant value by causing the mechanical vibrator to vibrate and maintaining the phase difference from the phase difference detection means. I do.
  • FIG. 4 is a system configuration diagram of the scanning probe microscope apparatus (tracking separate excitation system) showing the first embodiment of the present invention.
  • 1 is a sample (sample)
  • 2 is a sample stage
  • 3 is an XYZ scanner
  • 4 is a cantilever for imaging sample 1
  • 5 is vibration detection for detecting vibration of the cantilever 4
  • Means 6 receives the detection signal from the vibration detection means 5, the phase difference detection means 7, 7 the second controller receiving the phase difference signal from the phase difference detection means 6, 8 connected to the second controller 7 1 is a signal generator that receives a frequency control signal from the second controller 7, 10 is a vibration excitation means that receives a drive signal from the signal generator 9, and 11 is a first control.
  • the Z-axis control signal from the first controller 8 is connected to the XYZ scanner 3.
  • the drive signal from the signal generator 9 vibrates the cantilever 4 through the vibration excitation means 10.
  • the drive signal from the signal generator 9 is connected to the input side of the phase difference detection means 6 as a reference signal.
  • the frequency of the signal generator 9 is changed so that the phase difference detected by the phase difference detection means 6 becomes zero, and automatic control is performed so that the frequency of the drive signal matches the resonance frequency of the cantilever 4.
  • the value of the frequency control signal means the amount of correction necessary to match the frequency of the signal generator 9 with the resonant frequency of the cantilever 4.
  • the value of the frequency control signal represents the resonance frequency of the cantilever 4 (with an offset).
  • a drive signal having a frequency close to the resonance frequency of the cantilever 4 is supplied from the signal generator 9 to the vibration excitation means 10 to cause the cantilever 4 to be separately excited (forced vibration).
  • phase feedback system will be described as a reference example of the present invention.
  • FIG. 5 is a system configuration diagram of a scanning probe microscope apparatus (phase feedback method) showing a reference example of the present invention.
  • the phase feedback system has a configuration in which the second controller 7 in FIG. 4 is not required, and is a system that monitors only the phase difference signal. That is, only the phase difference signal is input to the first controller 21, and the frequency control signal is not input to the signal generator 22, but the signal is generated independently.
  • the distance between the cantilever 4 and the sample 1 (Z-axis position) is controlled so that the phase difference detected by the phase difference detection means 6 becomes zero.
  • This control means that the interaction force is controlled to be constant.
  • phase feedback method is intended to acquire some image! /, But ⁇ scanning is stopped, and the change in resonance frequency with respect to the distance between the cantilever and the sample ( ⁇ ⁇ — ⁇ ⁇ , ie, When measuring a plot as shown in Fig. 1 (b) in the prior art, the Z-axis control using the phase feedback method described above can be used.
  • the cantilever is always forced to vibrate at the frequency of the frequency generator, and the distance between the cantilever and the sample is adjusted until the resonant frequency of the cantilever matches the frequency of the frequency generator.
  • the input can be regarded as the resonance frequency and the output can be regarded as the distance. Therefore, with respect to a slight distance change such as the left side of the minimum point of the curve in FIG. It is possible to measure accurately when the resonance frequency fluctuates greatly.
  • FIG. 6 is a system configuration diagram (part 1) of a scanning probe microscope apparatus (an approach using a tracking separate excitation method and an approach using a phase feedback method) showing a second embodiment of the present invention.
  • the first terminal 31 A for introducing the phase difference signal from the phase difference detecting means 6 and the second terminal 31 B for introducing the frequency control signal from the second controller 7 can be switched.
  • First switching device 31 and a second switching device 32 that can open and close a frequency control signal from the second controller 7, and the first controller 31 is connected to the output side of the first switching device 31. 8 is configured such that the signal generator 9 is connected to the output side of the second switch 32.
  • the first switch 31 that can switch the output signal from the phase difference detection means 6 and the output signal from the second controller 7, and the output from the second controller 7
  • a second switch 32 that can turn off the signal is arranged to switch between the phase feedback method and the tracking separate excitation method shown in FIG.
  • the distance between cantilever 4 and sample 1 must be close to a nanometer order distance. Since the movable range of a Z-axis scanner (usually a piezoelectric element) is only about a micrometer, a coarse motion mechanism with a movable range on the order of millimeters is required.
  • the frequency of the signal generator 9 is changed in order to change the distance between the cantilever 4 and the sample 1, and as a result, the distance is controlled so that the frequency matches the resonance frequency. Therefore, this control method is valid only within the movable range of the Z-axis scanner. In other words, the phase feedback method does not hold in situations where distance is given first. Therefore, the phase feedback method cannot be used when the Z-axis coarse movement mechanism is used.
  • this problem is solved by using the tracking separate excitation method while the cantilever 4 and the sample 1 are brought close to a predetermined distance using the coarse motion mechanism, and then the control method is phase feedback. It can be solved by switching to the method.
  • the vibration amplitude can be stabilized even if the Q value of the cantilever 4 is low.
  • the phase difference between the drive signal and the detection signal reflects the difference between the frequency of the drive signal and the resonance frequency of the cantilever 4, and if the phase difference changes when the cantilever 4 is scanned with respect to the sample 1 This means that the interaction force between cantilever 4 and sample 1 has changed.
  • the resonance frequency always matches the driving frequency by changing the distance between the cantilever 4 and the sample 1 so that the phase difference becomes zero (in other words, the cantilever 4 and the sample 1 can be matched).
  • 1) The distance between cantilever 4 and sample 1 is acquired as a concavo-convex image.
  • Get The distance between the cantilever 4 and the sample 1 is changed so that the interaction force is constant by forming another force or another feedback loop, and this change in distance is acquired as an uneven image.
  • the response speed of the control loop should be determined by the required SZ N ratio. Even if the SZN ratio is emphasized and the response is slow, There is no factor that reduces the detection sensitivity of the resonance frequency.
  • the first terminal 31A for introducing the phase difference signal from the phase difference detecting means 6 and the second terminal 31B for introducing the frequency control signal from the second controller 7 are used.
  • the first controller 8 is configured so that the signal generator 9 is connected to the output side of the second switch 32, respectively.
  • a method may be used.
  • controller 1 and controller 2 can be realized by digital signal processing, and the digital signal line connection between them can be switched by a digital switch, or controller 1 and controller 2 can be implemented digitally.
  • FIG. 7 is a system configuration diagram (part 2) of the scanning probe microscope apparatus (the tracking separate excitation approach and the phase feedback approach) showing the second embodiment of the present invention.
  • a first variable resistor 43 is arranged between a terminal 41 to which a phase difference signal is guided and a terminal 42 to which a frequency control signal is guided, and the first variable resistor 43
  • the first controller 8 can be connected by the slider 44 to the adjusted point above.
  • a second variable resistor 46 is arranged between the terminal 45 to which the frequency control signal is guided and the ground E, and the signal generator 9 is slid to the adjusted point on the second variable resistor 46. Enable connection with Ledor 47. Slide the sliders 4 4 and 47 together.
  • the phase difference signal from the phase difference detection means 6 and the frequency from the second controller 7 A device that mixes both frequency control signals at an arbitrary ratio and inputs them to the first controller 8, and a device that adjusts the frequency control signals to an arbitrary intensity and inputs them to the force signal generator 9.
  • the device described above may be configured with an electronic circuit device instead of a variable resistor.
  • the slider 44 when approaching, the slider 44 is moved to the terminal 42 side, and the slider 47 is moved to the uppermost side, and the approach is performed so that a complete tracking separate excitation system is obtained.
  • the slider 44 can be moved to the terminal 41 side and the slider 47 can be moved to the ground E side to perform imaging by the phase feedback method.
  • a variable resistor By using a variable resistor, it is possible to prevent the sample 1 or the cantilever 4 from being damaged due to a sudden movement of the Z axis due to a discontinuous change in the signal in the process of switching from separate tracking excitation to phase feedback. It is also possible to take an image by tracking other excitation method.
  • FIG. 8 is an AFM image of cleavage force picked up by the scanning probe microscope apparatus of the present invention.
  • FIG. 8 (a) is 10 ⁇ 10 nm
  • FIG. 8 (b) is 5 ⁇ 5 nm
  • FIG. ) Is shown for each size of 2 X 2nm.
  • FIG. 9 is an AFM image of the cleavage force (see FIG. 8 (c)) as a sample using the scanning probe microscope of the present invention
  • FIG. 10 is a cross-sectional profile of the cross section (AA). .
  • various probes can be used as long as they are force mechanical vibrators described for the cantilever as a probe.
  • the vibration amplitude can be stabilized even if the Q value of the cantilever is low. it can.
  • the scanning probe microscope apparatus of the present invention can be used for a scanning probe microscope that performs imaging of a sample with high accuracy.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Description

明 細 書
走査プローブ顕微鏡装置
技術分野
[0001] 本発明は、走査プローブ顕微鏡装置に関するものである。
背景技術
[0002] 走査プローブ顕微鏡としての原子間力顕微鏡の撮像モードの一つに、 FM (周波 数変調： Frequency Modulation)モードがある。この FMモードでは、原子間カ顕 微鏡装置のカンチレバーに自励振動を発生させ、その周波数の変化からカンチレバ 一と試料 (サンプル)の相互作用力を検出し、この相互作用力を画像ィ匕する力、ある いはこの相互作用力が一定になるようにカンチレバーとサンプルの距離を調節するこ とによって、サンプルの凹凸を画像ィ匕することができる。
[0003] 図 1は従来のカンチレバーとサンプルの距離に対する特性図である。
[0004] 図 1 (a)はカンチレバーとサンプルの距離対相互作用力の一例を示している。カン チレバーには固有のパネ定数と質量力 決まる機械的共振周波数があるが、図 1 (a) のような距離によって値が変化する外力が作用すると、見かけのパネ定数が変化し、 共振周波数が変化する。図 1 (b)は距離対共振周波数の関係の一例である。
[0005] 図 2は従来の原子間力顕微鏡の FMモードの制御システムの一例である。
[0006] この図において、 101は試料（サンプル）、 102はサンプル台、 103は XYZスキャナ 、 104はサンプル 101の特性を計測するためのカンチレバー、 105はカンチレバー 1 04の振動を検出する振動検出手段、 106は振動検出手段 105からの検出信号を受 ける、バンドパスフィルタ、振幅安定化及び位相調整を行う検出信号波形処理システ ム、 107は検出信号波形処理システム 106に接続される FM検波器、 108は FM検 波器 107に接続される制御器、 109は検出信号波形処理システム 106に接続される 振動励起手段、 110は XY走査画像ィ匕システムであり、サンプル 101は、制御器 108 力もの Z軸制御信号と、 XY走査画像ィ匕システム 110からの XY走査信号によって、 X YZの走査を行うことができる。
[0007] すなわち、カンチレバー 104の振動を検出した信号 (検出信号)を、検出信号波形 処理システム 106により、必要に応じて増幅し、振幅を安定ィ匕させ、位相を調節した 上で振動励起手段 109にフィードバックすると、カンチレバー 104は共振周波数で自 励振動する。この自励振動の周波数を FM検波器 107で検出することによって、カン チレバー 104の共振周波数を知り、ひいてはカンチレバー 104とサンプル 101の相 互作用力を知ることができる。
[0008] 上記の方法で相互作用力を検出しながら、サンプル 101を XY走査画像ィ匕システム 110からの XY走査信号により XY走査し、該当する XY座標点における相互作用力 を画像ィ匕することによって、相互作用力像を得ることができる。また、相互作用力が一 定になるように、カンチレバー 104とサンプル 101の距離 (Z軸の位置）を、制御器 10 8からの Z軸制御信号により Z軸を制御しながら XY走査することにより、サンプル 101 の凹凸像を得ることもできる。
[0009] なお、自励振動を発生させるフィードバックループ（自励ループ）に周波数変換を含 む (スーパーヘテロダイン方式)場合もある。また、スーパーヘテロダインに PLLを組 み合わせ発振の安定ィ匕を図ったものもある。
[0010] なお、試料の撮像装置の位相フィードバック方式としては、詳細に後述するが、下 記非特許文献を挙げることができる。
[0011] また、カンチレバーの励振については下記特許文献 1が、プローブ及びプローブ顕 微鏡装置については下記特許文献 2を挙げることができる。
特許文献 l :WO 02/103328 A1
特許文献 2 : WO 2005/015570 A1
非特許文献 1 : Applied Surface Science 157 (2000) , pp. 332- 336 発明の開示
[0012] カンチレバーには、通常、複数の振動モードが存在する。また、カンチレバー以外 の機構の共振周波数や、カンチレバーが水中に設置される場合には水面での音波 の反射による共振周波数が寄生的に存在する場合もある。 目的のモードで自励振動 を発生させるためには、 自励ループにバンドパスフィルタを入れ、 目的のモード以外 のループゲインを低下させる必要がある。隣接するモードの周波数が近接して 、る場 合、バンドパスフィルタの通過帯域を狭帯域にしなければならな 、。 [0013] また、カンチレバーが空気中や水中に設置されているような場合、機械振動子とし ての Q値が下がるので、検出信号の SZN比が悪ィ匕して自励発振の周波数と振幅が 不安定になりやす 、。バンドパスフィルタは検出信号に含まれるノイズを除去する効 果も果たすので、バンドパスフィルタの通過帯域を狭帯域にすれば、 Q値が低い環 境でも安定な自励振動が得られる。
[0014] し力しながら、狭帯域のバンドパスフィルタを用いると、発振周波数は主としてバンド パスフィルタの中心周波数で決定されるようになり、カンチレバーの共振周波数を検 出するという本来の目的力 外れることになる。
[0015] スーパーヘテロダイン方式に PLLを組み合わせることによって発振を安定ィ匕させる 方式も存在するが、装置が複雑になるためコストがかかり、また、使用者が動作を理 解しにくいという欠点がある。
[0016] 図 3は従来のカンチレバーとサンプルの距離に対する共振周波数の関係の測定シ ステムの構成図である。
[0017] また、従来技術によれば、カンチレバーとサンプルの距離に対する共振周波数の 関係（図 1の（b)のごときプロット）を取得する場合、図 3に示すように、 XY走査を停止 し、 Z軸に強制的に三角波発生器 111からの三角波を入力し、それに対して自励発 振周波数がどう変化するかを FM検波器 107によって検出し、プロットすることになる
[0018] し力しながら、この方法は、距離が入力で共振周波数が出力になっているため、図 1 (b)のカーブの極小点よりも左側のように、僅かな距離の変化に対して共振周波数 が大きく変化する部分においては、測定の精度が悪い。また、 Z軸はオープンループ 制御になっているため、 Z軸のドリフトが無視できる程度の短時間に測定を終了しな ければならない。
[0019] 本発明は、上記状況に鑑みて、 FMモードの走査プローブ顕微鏡のカンチレバー 力 機械的 Q値が低い環境においても安定に振動し、かつ、カンチレバーとサンプル の相互作用に対して高 ヽ感度を持つ走査プローブ顕微鏡装置を提供することを目 的とする。
[0020] 本発明は、上記目的を達成するために、 〔1〕試料に機械的振動子を作用させて試料の撮像を行う走査プローブ顕微鏡装置 において、第 1の制御器と、この第 1の制御器に接続される、試料の XYZスキャナ及 び XY走査画像化システムと、信号発生器と、この信号発生器に接続される振動励起 手段と、この振動励起手段からの出力信号により強制振動する機械的振動子と、こ の機械的振動子の振動を検出する振動検出手段と、この振動検出手段に接続され る位相差検出手段と、この位相差検出手段力ゝらの位相差信号を入力するとともに、前 記第 1の制御器と前記信号発生器に周波数制御信号を出力する第 2の制御器とを 備え、前記信号発生器から前記機械的振動子の共振周波数付近の周波数の駆動 信号を発生させ、それを前記振動励起手段に入力し、前記機械的振動子を強制振 動させ、前記位相差検出手段からの位相差を一定の値に維持するように制御するこ とによって、前記試料の撮像を行うことを特徴とする。
[0021] 〔2〕上記〔1〕記載の走査プローブ顕微鏡装置において、前記機械的振動子がカン チレバーであることを特徴とする。
[0022] 〔3〕上記〔1〕記載の走査プローブ顕微鏡装置において、更に、前記位相差検出手 段からの位相差信号を導入する第 1の端子と前記第 2の制御器力 の周波数制御信 号を導入する第 2の端子とを切り替え可能な第 1の切替器と、前記第 2の制御器から の周波数制御信号を開閉可能な第 2の切替器とを備え、前記第 1の切替器の出力側 に前記第 1の制御器を、前記第 2の切替器の出力側に前記信号発生器をそれぞれ 接続してなる。
[0023] 〔4〕上記〔1〕記載の走査プローブ顕微鏡装置において、更に、前記位相差検出手 段からの位相差信号と前記第 2の制御器からの周波数制御信号の両方を任意の割 合で混合して前記第 1の制御器に入力する装置と、周波数制御信号を任意の強度 に調整してから前記信号発生器に入力する装置とを有することを特徴とする。
[0024] 〔5〕上記〔1〕から〔4〕の何れか一項記載の走査プローブ顕微鏡装置において、前 記機械的振動子の共振周波数を計測し、この共振周波数に基づ！ヽて前記試料と前 記機械的振動子との相互作用力像を取得することを特徴とする。
[0025] 〔6〕上記〔1〕から〔4〕の何れか一項記載の走査プローブ顕微鏡装置において、前 記機械的振動子の共振周波数を計測し、この共振周波数に基づいて前記試料の凹 凸像を取得することを特徴とする。
[0026] 〔7〕上記〔1〕から〔4〕の何れか一項記載の走査プローブ顕微鏡装置において、前 記機械的振動子の共振周波数を計測し、この共振周波数に基づ！ヽて前記共振周波 数と機械的振動子 試料間距離の関係を取得することを特徴とする。
図面の簡単な説明
[0027] [図 1]従来のカンチレバーとサンプルの距離に対する特性図である。
[図 2]従来の原子間力顕微鏡の FMモードの制御システムの一例である。
[図 3]従来のカンチレバーとサンプルの距離に対する共振周波数の関係の測定シス テムの構成図である。
[図 4]本発明の第 1実施例を示す走査プローブ顕微鏡装置（トラッキング他励方式)の システム構成図である。
[図 5]本発明の参考例を示す走査プローブ顕微鏡装置 (位相フィードバック方式)の システム構成図である。
[図 6]本発明の第 2実施例を示す走査プローブ顕微鏡装置（トラッキング他励方式に よるアプローチと位相フィードバック方式によるアプローチ）のシステム構成図（その 1 )である。
[図 7]本発明の第 2実施例を示す走査プローブ顕微鏡装置（トラッキング他励方式に よるアプローチと位相フィードバック方式によるアプローチ）のシステム構成図（その 2 )である。
[図 8]本発明の走査プローブ顕微鏡装置により撮像されたへき開マイ力の AFM像で ある。
[図 9]本発明の走査プローブ顕微鏡を用いた試料としてのへき開マイ力〔図 8 (c)参照 〕の AFM像である。
[図 10]図 9の断面（A— A)の断面プロファイルである。
発明を実施するための最良の形態
[0028] 本発明の走査プローブ顕微鏡装置は、第 1の制御器と、この第 1の制御器に接続さ れる、試料の XYZスキャナ及び XY走査画像ィ匕システムと、信号発生器と、この信号 発生器に接続される振動励起手段と、この振動励起手段力 の出力信号により強制 振動する機械的振動子と、この機械的振動子の振動を検出する振動検出手段と、こ の振動検出手段に接続される位相差検出手段と、この位相差検出手段からの位相 差信号を入力するとともに、前記第 1の制御器と前記信号発生器に周波数制御信号 を出力する第 2の制御器とを備え、前記信号発生器から前記機械的振動子の共振 周波数付近の周波数の駆動信号を発生させ、それを前記振動励起手段に入力し、 前記機械的振動子を強制振動させ、前記位相差検出手段からの位相差を一定の値 に維持するように制御することによって、前記試料の撮像を行う。
実施例
[0029] 以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
[0030] 図 4は本発明の第 1実施例を示す走査プローブ顕微鏡装置（トラッキング他励方式 )のシステム構成図である。
[0031] この図において、 1は試料（サンプル）、 2はサンプル台、 3は XYZスキャナ、 4はサ ンプル 1の撮像を行うためのカンチレバー、 5はそのカンチレバー 4の振動を検出す る振動検出手段、 6は振動検出手段 5からの検出信号を受ける、位相差検出手段、 7 は位相差検出手段 6からの位相差信号を受ける第 2の制御器、 8は第 2の制御器 7に 接続される第 1の制御器、 9は第 2の制御器 7からの周波数制御信号を受ける信号発 生器、 10は信号発生器 9からの駆動信号を受ける振動励起手段、 11は第 1の制御 器 8に接続される XY走査画像ィ匕システムであり、第 1の制御器 8からの Z軸制御信号 は XYZスキャナ 3に接続される。また、信号発生器 9からの駆動信号は振動励起手 段 10を介してカンチレバー 4を振動させる。信号発生器 9からの駆動信号は、参照信 号として、位相差検出手段 6の入力側に接続される。
[0032] ここでは、位相差検出手段 6によって検出した位相差がゼロになるように信号発生 器 9の周波数を変化させ、駆動信号の周波数がカンチレバー 4の共振周波数に一致 するように自動制御する。このとき、周波数制御信号の値は、信号発生器 9の周波数 をカンチレバー 4の共振周波数に一致させるために必要だった補正の量を意味して いる。つまり、周波数制御信号の値はカンチレバー 4の共振周波数 (ただしオフセット 付きの）を表している。
[0033] 従って、 XY座標の各位置における周波数制御信号の値をプロットすると共振周波 数像、言い換えると、相互作用力像が得られる。また、周波数制御信号が常にゼロ（ または一定値）になるようにカンチレバー 4とサンプル 1の距離 (Z軸の位置）を制御し 、 XY座標の各位置における Z軸の位置をプロットすると、サンプル 1の凹凸像が得ら れる。
[0034] 要するに、カンチレバー 4の共振周波数に近い周波数を持つ駆動信号を信号発生 器 9から振動励起手段 10に供給し、カンチレバー 4を他励振動（強制振動）させる。 振動検出手段 5によって検出されたカンチレバー 4の振動と前記駆動信号との位相 差がゼロになるように、即ち前記駆動信号とカンチレバー 4の共振周波数が一致する ように、（1)前記駆動信号の周波数、または、（2)カンチレバーの共振周波数を (カン チレバー 4とサンプル 1の距離を調整することによって)制御する。
[0035] ここで、本発明の参考例として、位相フィードバック方式について説明する。
[0036] 図 5は本発明の参考例を示す走査プローブ顕微鏡装置 (位相フィードバック方式） のシステム構成図である。
[0037] この図に示すように、位相フィードバック方式は、図 4における第 2の制御器 7を不要 にした構成であり、位相差信号のみを監視するシステムとしている。すなわち、第 1の 制御器 21には位相差信号のみが入力され、信号発生器 22には周波数制御信号は 入力されることはなく、独立して信号を発生するようにして 、る。
[0038] 位相差検出手段 6により検出した位相差がゼロになるように、カンチレバー 4とサン プル 1の距離 (Z軸の位置）を制御する。この制御は、相互作用力が一定になるように 制御することを意味する。 XY座標の各位置における Z軸の位置をプロットすると、サ ンプル 1の凹凸像が得られる。
[0039] また、 Z軸の制御の応答を遅くすると、 XY走査による相互作用力の変動（つまり位 相差信号の変動)の補正が追いつ力なくなるので、位相差信号に相互作用力の情報 力 S残るようになり、 XY座標の各位置における位相差信号の値をプロットすることによ つて、相互作用力像を得ることもできる。
[0040] なお、タッピングモードの AFMの制御法として、ブロックダイヤグラムのレベルでは この図とほとんど同じ図になる制御法がある力 そのタッピングモードはカンチレバー の共振周波数力 相互作用力を検出するわけではなぐ振動の振幅も格段に大きい ものといった相違点がある。
[0041] 次に、位相フィードバック方式による Δ ί—Ζカーブの取得について説明する。
[0042] 前述の位相フィードバック方式はなんらかの像の取得を目的として!/、るが、 ΧΥ走査 を停止して、カンチレバーとサンプルの距離に対する共振周波数の変化（ Δ ί—Ζ力 ーブ、すなわち、従来技術の図 1の (b)のようなプロットを測定する場合、前述の位相 フィードバック方式の Z軸制御が利用できる。
[0043] 位相フィードバック方式では、カンチレバーはつねに周波数発生器の周波数で強 制振動させられ、カンチレバーの共振周波数の方が周波数発生器の周波数に一致 するまでカンチレバーとサンプルの距離が調節される。
[0044] したがって、信号発生器の周波数を変化させ、それに伴う Z軸の制御信号をプロット すれば、カンチレバーとサンプルの距離に対する共振周波数の変化を取得すること ができる。
[0045] また、この方法では、入力が共振周波数で出力が距離と見なすことができるので、 従来技術の図 1 (b)のカーブの極小点より左側のような、僅かな距離変化に対して共 振周波数が大きく変動する場合に、精度良く測定することが可能である。
次に、トラッキング他励方式と位相フィードバック方式による撮像について説明する。
[0046] 図 6は本発明の第 2実施例を示す走査プローブ顕微鏡装置（トラッキング他励方式 によるアプローチと位相フィードバック方式によるアプローチ）のシステム構成図（その 1)である。
[0047] このシステムでは、位相差検出手段 6からの位相差信号を導入する第 1の端子 31 Aと第 2の制御器 7からの周波数制御信号を導入する第 2の端子 31Bとを切り替え可 能な第 1の切替器 31と、第 2の制御器 7からの周波数制御信号を開閉可能な第 2の 切替器 32とを備え、第 1の切替器 31の出力側に第 1の制御器 8を、第 2の切替器 32 の出力側に信号発生器 9をそれぞれ接続するようにしたものである。
[0048] 上記したように、位相差検出手段 6からの出力信号と、第 2の制御器 7から出力信号 とを切り替えることができる第 1の切替器 31と、第 2の制御器 7から出力信号をオンォ フできる第 2の切替器 32を配置して、位相フィードバック方式と、図 4に示したトラツキ ング他励方式とを切り替えて用いるようにして 、る。 [0049] カンチレバー 4やサンプル 1の取付など、手作業による準備の段階では、カンチレ バー 4とサンプル 1の間にはミリメートルオーダーの距離がある。一方、走査プローブ 顕微鏡の撮像時には、カンチレバー 4とサンプル 1間の距離はナノメートルオーダー の距離に接近させる必要がある。 Z軸のスキャナ（通常は圧電素子）の可動範囲はマ イク口メートル程度しかないため、ミリメートルオーダーの可動範囲を持つ粗動機構を
Z軸スキャナとは別に設置し、これによつてカンチレバー 4とサンプル 1の距離を Z軸ス キヤナの可動範囲まで接近させる必要がある。
[0050] ところが、位相フィードバック方式は、カンチレバー 4とサンプル 1の距離を変えるた めには信号発生器 9の周波数を変え、結果的にその周波数が共振周波数に一致す るように距離が制御されるのであるから、この制御方法は Z軸スキャナの可動範囲内 でのみ成立する。言い換えれば、位相フィードバック方式は、距離が先に与えられる 状況では成立しない。従って、 Z軸の粗動機構を使用する時は、位相フィードバック 方式を使えない。
[0051] この問題は、図 6に示すように、粗動機構を使用してカンチレバー 4とサンプル 1を 所定の距離まで接近させる間にはトラッキング他励方式を使い、その後、制御方式を 位相フィードバック方式に切替えることによって解決できる。
[0052] 本発明によれば、振幅が安定した信号発生器の信号によってカンチレバー 4に他 励振動 (強制振動)を誘起するので、カンチレバー 4の Q値が低くても振動の振幅を 安定させることができる。駆動信号と検出信号の位相差は、駆動信号の周波数とカン チレバー 4の共振周波数の差を反映しており、カンチレバー 4をサンプル 1に対して 走査したときに、前記位相差が変化したならば、これはカンチレバー 4とサンプル 1の 間の相互作用力が変化したことを意味する。そこで、カンチレバー 4を走査しながら、 前記位相差がゼロになるように（1)カンチレバー 4とサンプル 1の距離を変化させるこ とによって常に共振周波数が駆動周波数に一致する (言い換えるとカンチレバー 4と サンプル 1の相互作用力が常に一定になる）ように制御し、カンチレバー 4とサンプル 1の距離を凹凸像として取得する。または、（2)駆動信号の周波数を調整することに よってカンチレバー 4の共振周波数に一致させるようにフィードバックすることにより力 ンチレバー 4とサンプル 1の相互作用力を推定し、それを相互作用力像として取得す る力、あるいはもう一重のフィードバックループを構成して相互作用力が一定になるよ うにカンチレバー 4とサンプル 1の距離を変化させ、この距離変化を凹凸像として取得 する。上記（1)、（2)いずれの場合においても、制御ループの応答速度は必要な SZ N比によって決定すればよぐたとえ SZN比を重視して応答を遅くしても、従来技術 のように共振周波数の検出感度を低下させる要因が存在しな ヽ。
[0053] なお、上記実施例では、位相差検出手段 6からの位相差信号を導入する第 1の端 子 31Aと前記第 2の制御器 7からの周波数制御信号を導入する第 2の端子 31Bとを 切り替え可能な第 1の切替器 31と、前記第 2の制御器 7からの周波数制御信号を開 閉可能な第 2の切替器 32とを備え、第 1の切替器 31の出力側に第 1の制御器 8を、 第 2の切替器 32の出力側に信号発生器 9をそれぞれ接続するように構成しているが 、上記実施例と等価な結果を与える、切替器を使用しない実現方法を用いてもよい。 例えば、制御器 1と制御器 2をディジタル信号処理によって実現し、それらの間のディ ジタル信号線の接続をディジタル的な切替器によって切替える方法、あるいは制御 器 1と制御器 2をディジタル的に実装するプログラマブルロジックデバイス (PLD)のプ ログラムを変更することによって、上記実施例における切替えと等価な結果を得る方 法、あるいは制御器 1と制御器 2をマイクロコンピュータやディジタルシグナルプロセッ サ（DSP)によってソフトウェア的に実現し、ソフトウェアのアルゴリズムを変化させるこ とによって切替えを達成する方法などを用いてもょ 、。
[0054] 図 7は本発明の第 2実施例を示す走査プローブ顕微鏡装置（トラッキング他励方式 によるアプローチと位相フィードバック方式によるアプローチ）のシステム構成図（その 2)である。
[0055] この実施例では、位相差信号が導かれる端子 41と周波数制御信号が導かれる端 子 42との間に第 1の可変抵抗器 43を配置して、その第 1の可変抵抗器 43上の調整 された点に第 1の制御器 8を摺動子 44で接続可能にする。また、周波数制御信号が 導かれる端子 45と接地 E間には第 2の可変抵抗器 46を配置して、その第 2の可変抵 抗器 46上の調整された点に信号発生器 9を摺動子 47で接続可能にする。摺動子 4 4と 47とは連動するよう〖こする。
[0056] 上記したように、位相差検出手段 6からの位相差信号と第 2の制御器 7からの周波 数制御信号の両方を任意の割合で混合して第 1の制御器 8に入力する装置と、周波 数制御信号を任意の強度に調整して力 信号発生器 9に入力する装置とを備えるよ うにすることができる。その場合、上記した装置は、可変抵抗器に代えて電子回路装 置で構成するようにしてもょ ヽ。
[0057] この実施例では、アプローチに際して摺動子 44を端子 42側に、摺動子 47を最も上 側にそれぞれ移動させ、完全なトラッキング他励方式になるようにしてアプローチを行 う。撮像時は摺動子 44を端子 41側に、摺動子 47を接地 Eの側にそれぞれ移動させ 、位相フィードバック方式で撮像を行うことができる。可変抵抗を使用することにより、 トラッキング他励から位相フィードバックへ切り替わる過程での信号の不連続な変化 による急激な Z軸の移動によってサンプル 1又はカンチレバー 4が損傷することを防 止することができる。また、トラッキング他励方式で撮像することもできる。
[0058] 図 8は本発明の走査プローブ顕微鏡装置により撮像されたへき開マイ力の AFM像 であり、図 8 (a)は 10 X 10nm、図 8 (b)は 5 X 5nm、図 8 (c)は 2 X 2nmのそれぞれ のサイズで示されている。
[0059] なお、ここでは、市販のシリコン製のカンチレバーを使用し、純水中たわみ 2次モー ドを用いて撮像した。撮像前に測定した純水中たわみ 2次モードの共振周波数は 86 2kHzである。斥力領域 (共振周波数が 882kHzの地点）で撮像した。振幅 (A)を一 定に保ち（0. 38nmpp)撮像した。
[0060] 図 9は本発明の走査プローブ顕微鏡を用 、た試料としてのへき開マイ力〔図 8 (c)参 照〕の AFM像、図 10はその断面（A— A)の断面プロファイルである。
[0061] このように、本発明によれば、微小な pmレベルの試料の凹凸を撮像することができ る。
[0062] なお、上記実施例では、プローブとしてのカンチレバーについて述べた力 機械的 振動子であれば、種々のプローブを用いることができる。
[0063] また、本発明は上記実施例に限定されるものではなぐ本発明の趣旨に基づき種 々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
[0064] 本発明によれば、振幅が安定した信号発生器の信号によってカンチレバーに他励 振動を誘起するので、カンチレバーの Q値が低くても振動の振幅を安定させることが できる。
産業上の利用可能性
本発明の走査プローブ顕微鏡装置は、試料の撮像を高精度で行う走査プローブ 微鏡に利用可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 試料に機械的振動子を作用させて試料の撮像を行う走査プローブ顕微鏡装置に おいて、
(a)第 1の制御器と、
(b)該第 1の制御器に接続される、試料の XYZスキャナ及び XY走査画像ィ匕システム と、
(c)信号発生器と、
(d)該信号発生器に接続される振動励起手段と、
(e)該振動励起手段からの出力信号により強制振動する機械的振動子と、
(f)該機械的振動子の振動を検出する振動検出手段と、
(g)該振動検出手段に接続される位相差検出手段と、
(h)該位相差検出手段からの位相差信号を入力するとともに、前記第 1の制御器と 前記信号発生器に周波数制御信号を出力する第 2の制御器とを備え、
(i)前記信号発生器から前記機械的振動子の共振周波数付近の周波数の駆動信号 を発生させ、それを前記振動励起手段に入力し、前記機械的振動子を強制振動さ せ、前記位相差検出手段力 の位相差を一定の値に維持するように制御することに よって、前記試料の撮像を行うことを特徴とする走査プローブ顕微鏡装置。
[2] 請求項 1記載の走査プローブ顕微鏡装置において、前記機械的振動子がカンチレ バーであることを特徴とする走査プローブ顕微鏡装置。
[3] 請求項 1記載の走査プローブ顕微鏡装置において、更に、前記位相差検出手段か らの位相差信号を導入する第 1の接続手段と前記第 2の制御器力 の周波数制御信 号を導入する第 2の接続手段とを切り替え可能な第 1の切替手段と、前記第 2の制御 器からの周波数制御信号を開閉可能な第 2の切替手段とを備え、前記第 1の切替手 段の出力側に前記第 1の制御器を、前記第 2の切替手段の出力側に前記信号発生 器をそれぞれ接続してなる走査プローブ顕微鏡装置。
[4] 請求項 1記載の走査プローブ顕微鏡装置において、更に、前記位相差検出手段か らの位相差信号と前記第 2の制御器力 の周波数制御信号の両方を任意の割合で 混合して前記第 1の制御器に入力する装置と、周波数制御信号を任意の強度に調 整して力 前記信号発生器に入力する装置とを有することを特徴とする走査プロ一 ブ顕微鏡装置。
[5] 請求項 1から 4の何れか一項記載の走査プローブ顕微鏡装置において、前記機械 的振動子の共振周波数を計測し、該共振周波数に基づ!ヽて前記試料と前記機械的 振動子との相互作用力像を取得することを特徴とする走査プローブ顕微鏡装置。
[6] 請求項 1から 4の何れか一項記載の走査プローブ顕微鏡装置において、前記機械 的振動子の共振周波数を計測し、該共振周波数に基づいて前記試料の凹凸像を取 得することを特徴とする走査プローブ顕微鏡装置。
[7] 請求項 1から 4の何れか一項記載の走査プローブ顕微鏡装置において、前記機械 的振動子の共振周波数を計測し、該共振周波数に基づ!ヽて前記共振周波数と機械 的振動子 試料間距離の関係を取得することを特徴とする走査プローブ顕微鏡装 置。
PCT/JP2007/064237 2006-07-31 2007-07-19 Microscope électronique à balayage Ceased WO2008015916A1 (fr)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008527707A JP5095619B2 (ja) 2006-07-31 2007-07-19 走査プローブ顕微鏡装置
US12/375,683 US7904966B2 (en) 2006-07-31 2007-07-19 Scanning probe microscope apparatus
EP07790991.9A EP2048487B1 (en) 2006-07-31 2007-07-19 Scanning probe microscope

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006207297 2006-07-31
JP2006-207297 2006-07-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008015916A1 true WO2008015916A1 (fr) 2008-02-07

Family

ID=38997096

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2007/064237 Ceased WO2008015916A1 (fr) 2006-07-31 2007-07-19 Microscope électronique à balayage

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7904966B2 (ja)
EP (1) EP2048487B1 (ja)
JP (1) JP5095619B2 (ja)
WO (1) WO2008015916A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009139238A1 (ja) * 2008-05-12 2009-11-19 独立行政法人科学技術振興機構 ダイナミックモードａｆｍ装置
US20110062964A1 (en) * 2008-05-09 2011-03-17 Yoshihiro Hosokawa Method and apparatus for measuring surface properties
JP2013088185A (ja) * 2011-10-14 2013-05-13 Olympus Corp 走査型プローブ顕微鏡およびその制御方法
US9335341B2 (en) 2011-10-14 2016-05-10 Olympus Corporation Scanning probe microscope and control method thereof

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8650660B2 (en) * 2008-11-13 2014-02-11 Bruker Nano, Inc. Method and apparatus of using peak force tapping mode to measure physical properties of a sample
JP5226481B2 (ja) * 2008-11-27 2013-07-03 株式会社日立ハイテクサイエンス 自己変位検出型カンチレバーおよび走査型プローブ顕微鏡
WO2012115653A1 (en) * 2011-02-25 2012-08-30 Agilent Technologies, Inc. Atomic force microscopy controller and method
US20150323562A1 (en) * 2011-09-26 2015-11-12 Akita University Magnetic profile measuring device and method for measuring magnetic profile for direct-current (dc) magnetic field
US11162977B2 (en) 2014-12-23 2021-11-02 Yale University Tuned oscillator atomic force microscopy methods and apparatus

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08166396A (ja) * 1994-12-12 1996-06-25 Jeol Ltd 走査型プローブ顕微鏡
WO2002103328A1 (fr) 2001-06-19 2002-12-27 Japan Science And Technology Agency Ensemble d'elements en porte-a-faux, procede permettant de produire cet ensemble, et microscope-sonde a balayage, dispositif coulissant associe a un mecanisme de guidage et de rotation, capteur, interferometre laser homodyne, et interferometre laser doppler avec fonction d'excitation lumineuse de l'echantillon comprenant ce
JP2003194699A (ja) * 2001-12-27 2003-07-09 Canon Inc 信号検出装置、及び信号検出装置を用いた非接触型原子間力顕微鏡
WO2005015570A1 (ja) 2003-08-11 2005-02-17 Japan Science And Technology Agency 透明基板を用いるプローブ顕微鏡のプローブ、その製造方法およびプローブ顕微鏡装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5406832A (en) * 1993-07-02 1995-04-18 Topometrix Corporation Synchronous sampling scanning force microscope
WO1996032623A1 (en) * 1995-04-10 1996-10-17 International Business Machines Corporation Apparatus and method for controlling a mechanical oscillator
JP2005106786A (ja) * 2003-10-02 2005-04-21 Jeol Ltd 走査形プローブ顕微鏡

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08166396A (ja) * 1994-12-12 1996-06-25 Jeol Ltd 走査型プローブ顕微鏡
WO2002103328A1 (fr) 2001-06-19 2002-12-27 Japan Science And Technology Agency Ensemble d'elements en porte-a-faux, procede permettant de produire cet ensemble, et microscope-sonde a balayage, dispositif coulissant associe a un mecanisme de guidage et de rotation, capteur, interferometre laser homodyne, et interferometre laser doppler avec fonction d'excitation lumineuse de l'echantillon comprenant ce
JP2003194699A (ja) * 2001-12-27 2003-07-09 Canon Inc 信号検出装置、及び信号検出装置を用いた非接触型原子間力顕微鏡
WO2005015570A1 (ja) 2003-08-11 2005-02-17 Japan Science And Technology Agency 透明基板を用いるプローブ顕微鏡のプローブ、その製造方法およびプローブ顕微鏡装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
APPLIED SURFACE SCIENCE, vol. 157, 2000, pages 332 - 336

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110062964A1 (en) * 2008-05-09 2011-03-17 Yoshihiro Hosokawa Method and apparatus for measuring surface properties
WO2009139238A1 (ja) * 2008-05-12 2009-11-19 独立行政法人科学技術振興機構 ダイナミックモードａｆｍ装置
JP4913242B2 (ja) * 2008-05-12 2012-04-11 独立行政法人科学技術振興機構 ダイナミックモードａｆｍ装置
JP2013088185A (ja) * 2011-10-14 2013-05-13 Olympus Corp 走査型プローブ顕微鏡およびその制御方法
US9335341B2 (en) 2011-10-14 2016-05-10 Olympus Corporation Scanning probe microscope and control method thereof
US9977049B2 (en) 2011-10-14 2018-05-22 Olympus Corporation Scanning probe microscope and control method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
US7904966B2 (en) 2011-03-08
EP2048487B1 (en) 2018-08-22
EP2048487A4 (en) 2012-08-15
US20090261249A1 (en) 2009-10-22
EP2048487A1 (en) 2009-04-15
JP5095619B2 (ja) 2012-12-12
JPWO2008015916A1 (ja) 2009-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5095619B2 (ja) 走査プローブ顕微鏡装置
JP2002107285A (ja) 磁気力顕微鏡
JP4496350B2 (ja) 原子間力顕微鏡
US8151368B2 (en) Dynamic mode AFM apparatus
JP2008232984A (ja) 位相フィードバックａｆｍの制御方法及び位相フィードバックａｆｍ
KR101263033B1 (ko) 진동형 캔틸레버 홀더 및 스캐닝 프로브 현미경
JP2005106786A (ja) 走査形プローブ顕微鏡
US7387016B2 (en) Atomic force microscope and method of energy dissipation imaging using the same
JP4960347B2 (ja) より高次の高調波原子間力顕微鏡
US10054611B2 (en) Method of controlling frequency modulated-atomic force microscope
JP4111867B2 (ja) 走査形プローブ顕微鏡
JP4027809B2 (ja) 試料の表面形状観察装置
JP3935350B2 (ja) 距離制御方法およびそれを用いた走査型プローブ顕微鏡
JP3216093B2 (ja) 走査形プローブ顕微鏡
WO2007072621A1 (ja) 走査型プローブ顕微鏡
CN115616249A (zh) 一种干涉式扫描近场微波显微装置和系统
JP3219194B2 (ja) 走査型プローブ顕微鏡
RU2334204C1 (ru) Высокочувствительные способ и устройство для измерения силы/массы с использованием системы фазовой автоподстройки частоты
US8087289B2 (en) High resolution surface potential microscope
JP2003185555A (ja) 周波数検出方法およびそれを用いた走査型プローブ顕微鏡
JP2011043483A (ja) 振動体の周波数検出装置、原子間力顕微鏡、振動体の周波数検出方法およびプログラム
JP2002162334A (ja) 走査形プローブ顕微鏡
JP3809893B2 (ja) 走査プローブ顕微鏡
JPH0666860A (ja) 静電センサの感度調整方法および装置
JP2009281904A (ja) 走査型プローブ顕微鏡

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07790991

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2008527707

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12375683

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2007790991

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: RU

DPE1 Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)