整理番号： ＹＮＵ０８０２３ 横浜国立大学 横浜国立大学 出願特許概要 出願特許概要シート 出願特許概要シート（ シート （出願公開後） 出願公開後） 技術名 高速に試料の表面形状を計測することができるＡＦＭ（原子力顕微鏡装置）に関する技術 発明の名称 原子間力顕微鏡装置 出願番号 特願２００８－２３１４２４ 公開番号 分類 G01Q 60/36 発明者 藤本 博志、白石 貴行 特開２０１０－６６０７７ 特許番号 G01Q 10/06 技術概要 原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）は、ナノスケールの試料の表面形状を測定できる装置である。本発明は、探針と試料表面を微小 な力で接触させ、探針を取り付けているカンチレバーのたわみ量が一定になるように探針・試料間距離（Z方向）をフィード バック制御しながら水平（X・Y方向）に走査することで、表面形状を画像化するコンタクトモードのＡＦＭに関する。 ＡＦＭは、計測時間が非常に長いことが知られており、計測範囲や計測条件にもよるが、数分から数十分の時間を計測に 要し、作業効率の低下や計測試料の劣化を招いている。そこで、学術および産業応用の観点から、高速に試料の計測を行 うことができる高速ＡＦＭが求められている。 本発明は、精度を向上させる上で試料を往復で走査するが、復路の走査速度をより高速する制御方式を採用することに よって全体の走査時間を短縮することが目的である。 解決すべき技術課題 従来技術では、ＡＦＭにより試料の表面形状を、走査により計測する際に、学習信号を取得するための走査経路での走査 の速さと、該学習信号をフィードフォワード学習信号として用いる際の走査経路での走査の速さとを異なるものとすることが できなかった。 どのように解決したか 本発明に係る原子力顕微鏡装置は、試料表面の表面形状をコンタクトモードで画像化する原子間力顕微鏡装置であって、 試料表面と原子間力を介して相互作用する探針を有し、原子間力によってたわみを生ずるカンチレバと、カンチレバに向け て第１のレーザ光を入射するレーザ光提供手段と、カンチレバが第１のレーザ光を反射することにより発せられた第２のレー ザ光を検出する光検出手段と、試料を載せたＺピエゾと、試料上で試料のＸ軸方向に探針を走査させ、探針が、試料表面の 同一経路を往復走査する際に、往路での走査の速さと復路での走査の速さとを異ならせるＸスキャナと、試料表面と探針と の間の距離をＺピエゾに入力電圧を印加することにより制御し、第２のレーザ光によりフォトダイオードが受ける光強度の相 対変化からカンチレバのたわみを出力電圧として検出し、出力電圧と、入力電圧とから、試料表面の表面形状を計測すると きに、探針が、試料表面の同一経路を往復走査する際に、往路での走査でオブザーバにより推定された表面形状を受け取 り、復路での走査でフィードフォワード補償信号を出力するコントローラとを備えたことを特徴とする。 効果 本発明によれば、ＡＦＭにより、追従誤差を抑圧しつつ、高速に試料の表面形状を計測することができる。 優位性・特徴技術 本発明に係る表面形状学習サンプル点間オブザーバ（ＳＴＬ－ＩＳＯ）を用いると、非等速Ｘスキャンにより高速に走査して も、往路のデータ点数と復路のデータ点数を等しくできるので、ＡＦＭにおいてフィードフォワード学習信号を用いない場合と 比較して、追従誤差を抑制することができる。 代表図 本発明に係るＡＦＭ（原 子間力顕微鏡）を示す 図 101：カンチレバ 102：探針 103：試料表面 104：レーザ光 105：四分割フォトダイ オード 106：レーザ光 107：Ｚスキャナ（ピエゾ） 109：データ記憶手段 110：レーザ光提供手段 1000：コントローラ 150：Ｘスキャナ 151：Ｙスキャナ 【本件問い合わせ先】 横浜国立大学産学連携推進本部 産学連携課知的財産係 TEL045-339-4450/FAX045-339-3057
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