タッピングAFM用に標準的なプローブで最も標準的に使用されている。単結晶性シリコンを材料としている。(EC-AFM)電気化学AFMである。液中において電気化学反応で試料表面が変化していく状態をin-situでAFM形状を測定するものである。(EC-STM)電気化学STMには二通りのアプリケーションがある。標準的には、液中において電気化学反応で試料表面の形状が変化していく状態をin-situでSTM観察するのがアプリケーションになる。STMの高分解能測定の場合、測定環境をよくする為に液中環境下でSTM測定を行う場合がある。その場合、液自体が電位を持つためにトンネル電流が流れるように液の電位を制御する必要が出てくる。その目的のためにこの電気化学STMを利用することもある。(EFM)電気力顕微鏡はプローブにDCバイアスを印加して検出される電気力勾配をマッピングする測定モードである。代表的なノンコンタクトモードの測定手法である。TOPとトラッキングレンズプローブスキャン方式のSPMではプローブがピエゾのスキャンに同期してX-Y方向に動作する。光てこの場合、プローブの背面にレーザーが照射されており、プローブスキャン動作によりレーザー光がプローブの背面上を動いて誤差を生んでしまうリスクがある。これを防ぐために、スキャンするピエゾにレンズを固定するとこのレンズがピエゾの動きにより、プローブの背面にレーザーが常に同じ位置で照射されるように動作してくれる。これをトラッキングレンズと呼んでいる。(TUNA)トンネリングAFMのこと。半導体あるいは導電性の低い試料にバイアスを印加して微小リーク電流を計測すること。数十fAというレンジまで測定が行える。当初は半導体のゲート酸化膜の絶縁性の評価に使用された。TOPな行なナノ(nm)10-9mのスケールを意味する。Indentation)ナノスケールの空間分解能でおこなう硬度測定技術である。この機能単独の装置も存在するが、ナノスケールで試料表面を観察したうえで、その部分の試料面の硬さを計測するには、AFMと一体になっていたほうが便利である。このナノインデンテーションには、AFMの一部のオプションとしての簡易的な手法のものと、ヤング率もきちんと計測できる高度なものの2種類が存在する。(NanoScope)弊社のSPMコントローラの登録商法である。意味は、“nanoをscope(詳しく調べる)する”ということ。約20年前に初めて世の中にSTMという製品の商品化に成功して時点で、今では当たりまえの“nanoテクノロジー”の世界をはっきり視野にいれていたことが判る。Manipulation)AFMで行うナノレベルのマニピュレーションを呼ぶ。(詳細はマニピュレーションの項を参照のこと。フィルター或いは酸化膜のついた半導体デバイスはこうした問題が多いために、試料表面の電荷を放電させる必要がある。その方法として軟X線を試料表面に照射するとX線によって、イオン化されたイオンと電荷で相殺され、ディスチャージ効果が得られる。軟X線は取扱に制約がある為に、インタロック機構をつけて安全管理の対策を必要とする場合がある。field)光の波長より小さい物体の直径程度のごく近くにある電磁界のこと。AFMは試料の表面近傍を一定の距離を保ってスキャンするので、ラマン光(近接場光)をAFMプローブにより増強させることができる。Spectroscopy)とよんでいる。以前から粘弾性測定機能としてフォースモジュレーションが存在したが、試料を破壊してしまうことや、凹凸の影響をうける等の理由からあまり活用されていなかった。QNMという画期的な機械特性の定量マッピングを高速で可能な機能が登場した。Floor)AFMはZ軸方向でサブÅの分解能を持つ装置である為に、特にZ方向に振動を嫌うので、性能の高い防振台が不可欠である。防振台が100%完璧に振動を除去することは不可能である。そのために、装置を設置する建屋の床の振動がなるべく低い場所を選択する必要がある。最後は、装置自体が持つ電気ノイズ、或いは剛性を含めた状態で、装置動作時にデータに乗ってくる振動(ノイズ)の議論になる。この最終的に装置に乗ってくるノイズレベルをノイズフロアと呼ぶ。装置の性能を左右する重要な仕様である。AFM)ノンコンタクトAFMモードは完全非接触を目指したAFMモードである。大気中では、サンプル表面にフルイドレイヤーがあり、プローブが吸着する効果の影響をうけ、引力圏内での力勾配を検出しながらスキャンするのが大変難しいために、形状観察への応用の場合は、実際に運用されるアプリケーションが限られてしまう。リフトモードとインターリーブ機能を併用して、EFM、MFM、SPoM等のノンコンタクト測定に活用されている。(Non-linearity)非直線性の仕様を言う。AFMでは、時にスキャナのインテグラル(積分)非直線性を意味する。(詳細は、リニアリティの項を参照のこと。)を測定するためにはフォースカーブを測定する必要がある。フォースカーブは、測定に時間がかかるため、AFMのイメージングのようにマッピングするには、一般の測定手法では達成不可能である。その解決には、カンチレバーの共振周波数をはるかに超えた振動周波数のスピードでフォースカーブを検出する必要がある。このHarmoniXでは、カンチレバーに横方向の振動も同時に加えることで、カンチレバーの縦方向の固有共振周波数より遥かに早い高調波を高速測定して、その値を逆フーリエ変換計算でフォースカーブを高速で検出することを可能した画期的高速技術である。probe)AFMで測定する試料の中では、特に半導体のパターンにおいて、トレンチ構造やホール形状の凹凸を測定するアプリケーションがある。通常のプローブの先端形状は、三角錐(ピラミッド形状)になっており、細く深い構造には十分底までプローブの先端がたどり着けない場合がある。した場合に対応すべく、プローブ先端をエッチング技術やFIB加工技術で細長く加工して上記のようなハイアスペクトなサンプル面の測定を可能にしている。プローブと呼んでいる。(BioAFM)生体試料測定専用AFMを呼ぶ。AFMが一体化された構造をしている。(BioScope)生体専用のBioAFMとして弊社が開発した商品群を呼ぶ。Catalystである。(Bio-lever)生体試料は柔らかいので通常のプローブより柔らかいバネ定数をもっている必要がある。液中で分解能を上げた測定が可能になるように、一般の大気中のプローブと仕様が異なる生体専用プローブである。Tappingでは、高速でフォースカーブを計測してその値から実際の触圧をフィードバックに使用している。ディフォメーション(変形)、エネルギー散逸等、全く同時に定量的マッピングが行える、画期的な機能である。Tapping)ピークフォース・タッピングモードは2009年に開発された画期的AFMモードである。プローブとサンプル表面の触圧をリアルタイムで測定しフィードバックをする。測定パラメータの設定はほぼ不要で、触圧を最小にコントロールでき安定した測定が可能である。今後、主流になる測定モードと市場で期待されている次世代AFMモードである。(Piezo)スキャナに内蔵されている圧電素子である。電圧を印加すると伸縮動作を繰り返すので、SPMのプローブの駆動に利用している。Microscope)ともいう。Microscopeとは、チップとサンプル間にACバイアスを印加し、ピエゾ材料の変移率をロックインアンプで検出し、形状と同時に計測ができる機能である。最近のSPMは高速のロックインアンプを複数搭載したものが多く、この測定も比較的簡単に測定可能になっている。detector)プローブの変移の検出にレーダー光を用いるが、このレーザー光の変移を検出するために光の位置センサーの役割を果たす検出器がいる。この目的のためにAFMでは、4分割の光検出器を使用している。4分割によって、縦方向と横方向の動きを同時に検出できる仕組みになっている。Method)カンチレバーの変位を計測するための方法の一つ。高精度なSPMでは、光てこ方式を用いるのが一般的。レーザーを使い、カンチレバーの変位量を「てこの原理」を使って、微小な変化を大きな変化としてディテクターで検出する。その増幅には、電気的回路が介在しないためノイズが非常に低い。このほかに、SPMのカンチレバーの変位検出方式には、自己検知式がある。こちらは、レバーが変位した量を電気的(抵抗値の変化など)に検出するため、電気ノイズ等の存在により、感度が悪く、測定データを劣化させてしまう恐れがあり、推奨されない。現実に、20年の歴史を経てもやはり、ほとんどの場合この光てこ方式が採用されている。高精度なSPMでは、この手法を使用したフィードバック回路がもっとも基本的である。他の方式(例えば、自己検知式プローブ)の場合には、電気ノイズ等が存在するために、非常に微小な信号を計測してフィードバックする回路が必要なSPMでは、測定データを劣化させてしまう恐れがあり、お勧めではない。現実に、20年の歴史を経てもやはり、ほとんどの場合この光てこ方式が採用されている。ピコ(pm)10-12mのスケールを意味する。ピコフォースSPM数十pN/mレベルの分子間結合力等の超微細力をカンチレバーを利用して計測可能なシステムである。標準MMAFM型SPMのオプティカルヘッドのノイズ分を下げて、pN/mレベルの分解能が得られるようにグレードアップされたSPMである。力フィードバック回路を内蔵していたために、結合力や、吸着力を手で直接感じることができたユニークな装置である。(Hysteresis)SPMの駆動部分であるスキャナには、ピエゾ(圧電素子)が採用されている。ピエゾ材料は、印加電圧に対してリニアに伸縮してくれず、伸びる場合と縮む場合にほぼ反転したようなカーブをたどる。これをヒステリシス現象と呼ぶ。(SPoM)表面電位顕微鏡は、SPMプローブにAC電圧、DC電圧を印加して、プローブとサンプル表面間で作用する力がゼロになるDC電圧を検出する。検出信号が小さいので、位相検出により高いS/Nで表面電位のマッピングが可能である。試料表面の凹凸を測定してその凹凸の情報を排除するインターリーブスキャンをしているという特徴がある。Microscope)とも呼ばれる。TOPふVC-D基準VC-D基準という振動レベルを示している。レベルによってVC-A、VC-B等がある。VC-Dは精密機器を設置する環境に必要とされている振動条件であるので、設置環境が予めこの条件を満たしているかどうか調査をしておくのとスムーズな装置の設置が可能になる。Back)SPMの検出機構で一番の心臓部分とも言える重要な機構である。SPMはプローブと試料間で働く力勾配の変移を捉えて、それを一定に値に戻す際に必要な電圧値を信号として検出している。その一定に値に戻すために、このフィードバック回路が使用される。フェムト(fm)10-15mのスケールを意味する。(fA)10-15A。TUNAは微小電流を検出でき、数十fAレベルの電流検出が可能になっている。Curve)プローブが試料表面に近づいて、試料に接触し、少し押し込んだ後に試料表面から離れる動作を行うと、プローブと試料表面間では、斥力や吸着力等様々な力が働く。この状態を一連のデータとして計測すると得られるカーブをフォースカーブと呼ぶ。当初は、コンタクトAFMの接触している力のモニターやパラメータの調整等に利用したが、近年はこのフォースカーブから斥力、吸着力だけでなく試料の粘性・弾性等の情報が得られる等、様々な情報が得られるため、ますます重要な機能になってきている。Volume)フォースカーブは、一点においてプローブを上下させるので、一ヶ所の情報になってしまう。試料全体の情報を得るには、多点における情報が必要なる。フォースボリュームは、フォースカーブを多点で連続自動測定してくれる機能である。(Pulling)プリング、或いはフィッシングとも呼ばれる。Z軸がクローズドループであるスキャナを用いて、プローブの先端に分子を吸着させた状態でZ方向に引き上げることで、分子間の結合力や分子自身の破壊を起こすために必要な力を計測できる。ナノテクノロジーの中で非常に重要視されたSPM機能の一つでもある。layer)大気中において試料表面にプローブの先端を近づけると、試料表面にあるごく薄い水の層によりプローブが引き寄せられる現象が観察される。この水の層の存在がコンタクトAFMで重要な役割を果たす。一般にフルイドレイヤーと呼ばれる。(Probe)ProbeとはSPMでサンプルの微小領域を計測し、表面の形状およびインタラクションを検出する部分である。SPMのプローブには、STM用のチップとAFM用のカンチレバータイプがある。STM用は、細長い針状の形状しており、これも大きく二つのタイプがある。1つ目は、機械研磨されて先端に原子が出ているタイプで、これは原子像の測定に使用される。一つは、スキャン方向に依存しないで凹凸形状を測定できるというメリットのある電解研磨式のものである。材料にはそれぞれ、PtIr(白金イリジウム)およびW(タングステン)が使用される。AFMにも材料が何種類かあるが、形状測定にはコンタクトAFM用或いは液中タッピングAFM用にはバネ定数の小さいシリコンナイトライド製のものが使用される。大気中のタッピングAFM用にはシリコン単結晶のプローブが使用される。AFMプローブには、その他に金属コートしたプローブやハイアスペクト化したもの等様々なものが用意されている。method)SPMにてスキャンをしてイメージングを行う場合、その構造において、試料側を動かすタイプとプローブを動かすタイプが存在する。試料サイズに関係なく測定できるSPMはプローブスキャン方式になる。試料が大きくなると試料を駆動することが難しくなるためである。(Resolution)Z方向の分解能、X-Y方向の分解についてディスカションされる。ADコンバータのビット数やスキャンする際の分割メモリサイズによって、1画素あたりにいくらの数値で割り振られるか決まってくる。本当の重要な分解能は、やはりZ方向の分解能になる。ノイズフロアが大きい装置では、数値上の分解能は無意味で、ノイズフロアが分解の意味になるということが要注意である。Shoot)クローズドループスキャナを採用すれば、Zに限らずX-Y方向にも正確に位置制御が可能になる。(例えI/Vカーブ計測)が可能になる。ポイント&シュートは、文字通り測定ポイントをマウス等で選んで、その位置にプローブが正確に移動して指示された測定を行うためのソフトウエアである。(LFM)とも呼ばれる。コンタクトAFMモードでプローブが試料表面を90度方向にスキャンした場合、それぞれの摩擦力の違いによってカンチレバーのねじれが異なってくる(摩擦が大きくなるとねじれも大きくなる)。その情報をマッピングすることで、摩擦力の違いのマッピング像が得られる。力が大きく、摩擦により試料表面が破壊されるので、現在では位相検出モード(位相イメージング)がより多く用いられている。(Manipulation)マニピュレーションは、主にプローブの先端で試料を操作することである。粒子或いは原子をプローブ先端で移動させて、文字を書いたりする実験は世界的によく知られている。最近では、プローブで分子を引っ張って分子間の結合力を調べたり、プローブ先端に試料とインタラクションを起こす材料で機能化させて、そのインタラクションの実験をおこなうこともよく行われている。SPM)SPMの最初の機能はSTMであった。一台の装置で1種類の測定モードを有していた。その後コンタクトモードAFMが開発され、タッピングAFMモードなど、次々と開発され、一台の装置で多種類の測定モードが可能になったため、そのマイクロスコープを弊社(旧デジタル・インスツルメンツ社)は、マルチモードSPMとネーミングした。このマイクロスコープは、世界で最多の納入実績を誇っている。)10-6mのスケールを意味する。ミリ(mm)10-3mのスケールを意味する。(MIRO)AFMのイメージは倍率を下げてもかなり高倍率になってしまう。そのために光学顕微鏡で場所探しをして、その光学顕微鏡の情報をもとにAFMの測定のためにどこにプローブ移動すべきかを決定する手法がとられる。AFMが一体型になっているために、このニーズが非常に高い。上で、AFMの測定位置が正確に決定できる。操作性の優れている点は、光学顕微鏡の画像データは特定のデータフォーマットを有しているので、一般にはAFMに取り込む前に、PCでデータフォーマットを変換する必要があるが、このMIROはダイレクトにAFMのソフトに光学顕微鏡のデータを取り込むことができるので、非常に便利である。TOPめメインスキャンインターリーブ機能は、同じ場所を2つの異なった測定モードで測定するために全く独立したパラメータを設定できる。最初のスキャンは一般的に形状情報の測定に使用される。この最初のスキャンをメインスキャンと呼び、2回目のスキャンをインターリーブスキャンと呼ぶ。理論的には、どれを変調させてもフィードバックが可能である。ZピエゾにACバイアスを印加してAC振動させる場合をZモジュレーションと呼ぶ。(Morphology)サンプル表面の凹凸等情報を意味する。TOPや行やヤング率プラスチック材料は、塑性変形する部分と弾性的な性質も持っている。この弾性率の部分数値単位を示す。(UHV)超高真空(ウルトラハイバキューム)。SPMの測定は電子顕微鏡とは異なり、真空環境は不要である。サンプルが空気中の酸素によって酸化される等の反応の影響を回避する目的で、ウルトラハイバキュームの中で電子像等の高分解能測定を行うことがある。この場合気をつけなければいけないのは、プローブのQ値が大幅に上がることである。必要に応じて、Qコントロールの処置を行う必要がある。TOPよ横振動モード一般のACモードは、縦振動モードである。プローブを共振周波数で加振してその変移から力勾配のフィードバックを行う。縦振動は、たくさんのメリットがあるがディメリットもある。上下に運動するために、凹凸の大きな試料面ではプローブの追従性が悪い。縦方向はカンチレバーの柔らかい方向なので、共振周波数が低いので高速振動には向いていない。横振動ACのノンコンタクトモードは、常に試料表面近傍で振動できるし、シアフォースをフィードバックに利用できるので、測定モードにおいては、大変大きなアドバンテージがある。この横振動モードを、TRmode(ねじれ共振モード)と呼ぶ。Scan)プローブがX軸方向を往復運動しながらY方向に移動する動きで、四角いエリア状をプローブがスキャンすることを意味する。ラウンドスキャンピエゾは大きく印加する電圧の極性が変化する場所でヒステリシスの影響を受ける。そのために、スキャナがX軸方向で往復運動する際のスキャン方向が反転する部分でデータの信頼性が落ちる。そのために、その反転部分の電圧の変化が滑らかに起きるようにプローブの動作をラウンド状にターンするように電圧を制御する方法がある。これをラウンドスキャンと呼ぶ。(Lithography)プローブを任意に駆動して半導体パターン等を描き、陽極酸化法等で微細な回路を作成したりすることが可能である。半導体製造で採用されている手法より線幅が狭くできるという点で着目されている。コンタクトモードでスクラッチをして描写する等の作業ができる。残念ながら、SPMのスピードの問題で量産技術に持っていくことが困難なため、研究的な範囲で利用されている。Linearity)のスペックになる。駆動部分のスキャナについてこのインテグラルノンリニアリティの仕様は重要になる。ピエゾの駆動に為に印加する電圧範囲での電圧の両端における誤差値が何%以内に収まるかが問われる。mode)インターリーブスキャン機能のメインスキャン(最初のスキャン)でタッピング等の形状測定を行い、2回目のスキャンに表面電位等のノンコンタクトモード測定をする際に、プローブを任意の高さまでリフトさせることができる。形状の凹凸が大きい場合にはリフト量を大きくして形状の影響を少なくし、信号レベルが小さい時はリフト量を小さくして感度を優先することが可能である。その他、多くの有効な応用例がある。Light)プローブの変移を正確に検出する必要がある。そのためにプローブの背面にレーザー光を照射して、プローブの動作により変化を受けるレーザー光の位置のもとに戻すフィードバック方式をほとんどの高性能SPMは採用している。この方式を光てこ方式と呼んでいる。一般に使用するレーザーは、オペレータが調整し易いように目で確認できる赤の波長帯(670nm或いは690nm)のレーザーを使用している。蛍光顕微鏡等と一体で使用するAFM(BioAFM等)では、試料を励起して蛍光観察を妨げないように、波長の長い赤外帯のレーザーを採用している。(Lock-in-amplifier)ロックインアンプは特定の周波数の信号を検出して増幅させる回路で、様々な目的でSPMの中でも使用されている。標準SPMで初期から利用されている代表的な例は、取り込みデータのS/Nを改善するためのものである。SPMの設計で十分ノイズを小さく設計できれば、この目的には必ずしも必要ない。そのために、弊社(旧デジタルインスツルメンツ社)の開発したNanoScopeIIIaは、このロックインアンプを使用していない。最近の新しいアプリケーションで外部信号と同期してデータを取り込む機能や高速回路等には、ロックインアンプが使用されている。response、HarmoniX等の測定にはロックインアンプは不可欠である。Vコントローラは、標準で3つのロックインアンプを内蔵している。offset)Y方向に測定の中心位置を大きく移動する際に使用する。(Y-scan)スロースキャン側とも言う。X方向が一往復の動作をした際にY軸はわずかに1ピクセル分移動するだけである。非常にゆっくりした方向の動作である。AFMで測定の再現性を確認したい場合には、このY-scanを停止させてX方向を繰り返し観察しながら最適パラメータを調整する作業を行う。Wireは白金ロジウム製であり、マイクロ熱分析測定を行うプローブである。一般のプローブのように先端を細く加工できなったが、現在は更に空間分解能があげられる新プローブ技術が開発されたために、ナノ熱分析測定に移行している。TOPアルファベットAAC-AFM代表的なAC-modeの一つ。カンチレバーを振動させながら測定するノンコンタクトAFMと断続的に試料表面に接触を繰り返しながら測定するタッピングAFMモードを意味する。(エイシーモード)カンチレバーを振動させて、その変移や力勾配の変化を利用して測定するモードを示す。ノンコンタクトモードやタッピングAFMモード等が含まれる。modeと呼んでいる。Converter/エイディーシー)ADコンバータである。計測される生データはアナログである為に、PC制御するためのデジタルデータに変換する必要があり、SPMの制御系にはたくさんのADコンバータが内蔵されている。このスピードが測定スピードにも関係している。(吸着力)サンプルの機械特性によって、カンチレバーが試料に引っ張られる、この力をAdhesion(吸着力)と呼ぶ。この力はコンタクトモードでは摩擦力を大きくし、タッピングAFMモードのようなACモードでは、振動の位相を遅らす力勾配として働く。これらを検出することで、試料表面の特性を知ることができる。Microscope:原子間力顕微鏡)とは、小さなシリコン製プローブを使って試料表面の形状や粗さを3次元で計測できる顕微鏡のことである。プローブと試料表面の原子間に働く力を一定に保つようにフィードバックをかけながら試料表面をスキャンすることで、試料の粗さや凹凸像の観察を行う。試料の導電性に関係なく形状測定が可能で、真空環境でなくても原子像のような高分解能で計測できる特徴がある。と大変幅広く、AFMとしての測定モードにも様々なものが存在する。(バイオAFM)生体試料測定専用AFMを呼ぶ。AFMが一体化された構造をしている。(バイオレバー)生体試料は柔らかいので通常のプローブより柔らかいバネ定数をもっている必要がある。液中で分解能を上げた測定が可能になるように、一般の大気中のプローブと仕様が異なる生体専用プローブである。(バイオスコープ)生体専用のBioAFMとして弊社が開発した商品群を呼ぶ。Catalystである。AFM/コンダクティブAFM)コンダクティブAFM顕微鏡は、バイアスを印加して試料内を流れる微小な電流を計測する。TUNA(トンネリングAFM顕微鏡)と比較して導電性の高い試料に対応するもの。導電性ポリマーの測定等、幅広い試料に対応する。(キャリブレーションスタンダード)一般のオープンループスキャナにおいては、スキャナが正確な精度でスキャンできるようにキャリブレーションが必要になる。そのために、予め公の測定機関が実測して正確な寸法が分かっている格子状のサンプルが市販されている。これを、キャリブレーションスタンダード(或いは、スタンダードサンプル)と呼ぶ。トレーサブルのスタンダードである。(カンチレバー)AFM測定用Si製プローブのことを意味する。形状が片持ち針になっているので、プローブと同義語としてカンチレバーと呼ばれている。Head/クローズドループヘッド)基本的にCL-Scannerと同じ場所を呼ぶ。詳細の違いは、スキャナは駆動するピエゾ部分のみの構造を示し、一方CL-Headはそのスキャナに光てこのレーザーや件検出器を含めた全体の部分を意味する。(クローズドループフィードバック)SPMの基本動作原理は、プローブ先端と試料表面間で働く力勾配を設定された一定の値に戻るようにフィードバックをかけて、そのフィードバックに使用された制御信号値(例えば、電圧V)を測定値するものである。そのために、共通仕様としてこのクローズドループフィードバックがいる。略して、フィードバックとも言う。Scanner/クローズドループスキャナ)スキャナには、オープンループタイプとクローズドループタイプがある。スキャナの駆動部に圧電素子(ピエゾ)が使用されているが、そのヒステリシスの影響を排除する方法として、内部に別のセンサーを内蔵させてその信号をダイレクトに読みながら、指定した値まで正確に動くようにクローズの系で制御するスキャナをクローズドループスキャナと呼ぶ。(コンタクトAFM)コンタクトAFMは、最も基本的なAFMモードである。プローブをサンプルに接触させた状態でスキャンをする。サンプルとAFMプローブ(カンチレバー)の先端のチップ間で摩擦力が発生するために、柔らかいサンプルを押しこんだり、傷をつけたりする可能性がある。原理的に分解能が高い利点があり、そのために原子像を測定する場合と摩擦を測定する場合に利用される。(クリープ)一般に使用されているオープンループスキャナは、予めキャリブレーションされており、その校正値をピエゾ感度として記憶されている。その印加された電圧によりそのピエゾ感度で決められた距離を駆動するしくみである。Zピエゾのように高速で動作する必要があるピエゾが、ステップハイト形状の試料のように瞬間的に伸び縮みをする場合は、瞬間的にピエゾが期待された位置まで動作できない。フィードバック回路は、自動的にその不足する分を含めて瞬時に移動させることができる電圧を印加してしまうために、真値より大きな値として検出している。このような現象をクリープ現象と呼ぶ。ハイアスペクトサンプルのエッジ部分にその現象が起こる。Converter/ディーエーシー)D/Aコンバータの意味である。PC制御系からSPMのスキャナ等に信号を送って動作をする際に、デジタル信号をアナログに変換することが必要になる。SPMの回路では、フィードバックをしながらリアルタイム制御をおこなっているために、たくさんのDACを内蔵している。(ディーシーモード)プローブを加振しないで、試料表面をラスタースキャンする測定モードをDCモードと呼ぶ。代表的なものとしては、STM、コンタクトAFMモードがある。(ダイヤモンドプローブ)プローブ先端部分がダイヤモンドで作られたプローブである。測定動作上、サンプル間の力が大きく摩耗を防ぐ目的か、或いはサンプルの硬度を測定するため(サンプルに圧痕をつけられるように堅い先端が必要)に利用される。(ディメンジョンAFM)SPM・AFMは、当初は試料サイズも小さく、研究開発では使えても、半導体ウエハの非破壊で測定できるSPMは歴史的に後で開発された。AFMは、世界中の市場で最も多く使用されている弊社の大型試料用AFMの総称である。タッピングモードと同じ意味合いで使用される。プローブがダイナミック(AC)動作をすることで呼ばれることがある。AFM/電気化学AFM)電気化学AFMである。液中において電気化学反応で試料表面が変化していく状態をin-situでAFM形状を測定するものである。STM/電気化学STM)電気化学STMには二通りのアプリケーションがある。標準的には、液中において電気化学反応で試料表面の形状が変化していく状態をin-situでSTM観察するのがアプリケーションになる。STMの高分解能測定の場合、測定環境をよくする為に液中環境下でSTM測定を行う場合がある。その場合、液自体が電位を持つためにトンネル電流が流れるように液の電位を制御する必要が出てくる。その目的のためにこの電気化学STMを利用することもある。Microscope/電気力顕微鏡)電気力顕微鏡はプローブにDCバイアスを印加して検出される電気力勾配をマッピングする測定モードである。代表的なノンコンタクトモードの測定手法である。(インゲージ)インゲージと呼ぶ。測定を開始する時にプローブが試料表面にアプローチしてフィードバックonになった時点でスキャンを開始する。(フィードバック)SPMの検出機構で一番の心臓部分とも言える重要な機構である。SPMはプローブと試料間で働く力勾配の変移を捉えて、それを一定に値に戻す際に必要な電圧値を信号として検出している。その一定に値に戻すために、このフィードバック回路が使用される。(フルイドレイヤー)大気中において試料表面にプローブの先端を近づけると、試料表面にあるごく薄い水の層によりプローブが引き寄せられる現象が観察される。この水の層の存在がコンタクトAFMで重要な役割を果たす。一般にフルイドレイヤーと呼ばれる。(フォースカーブ)プローブが試料表面に近づいて、試料に接触し、少し押し込んだ後に試料表面から離れる動作を行うと、プローブと試料表面間では、斥力や吸着力等様々な力が働く。この状態を一連のデータとして計測すると得られるカーブをフォースカーブと呼ぶ。当初は、コンタクトAFMの接触している力のモニターやパラメータの調整等に利用したが、近年はこのフォースカーブから斥力、吸着力だけでなく試料の粘性・弾性等の情報が得られる等、様々な情報が得られるため、ますます重要な機能になってきている。(フォースボリューム)フォースカーブは、一点においてプローブを上下させるので、一ヶ所の情報になってしまう。試料全体の情報を得るには、多点における情報が必要なる。フォースボリュームは、フォースカーブを多点で連続自動測定してくれる機能である。(自由振幅)ACモードにおいて、試料から十分離れたところで、プローブを共振周波数で振動させたときのプローブの振幅を言う。(グローブボックス)測定する試料の雰囲気の制御のために、マイクロスコープ部をグローブボックスにいれて測定することがある。大気中の酸素による酸化を防いだり、湿度の調整をしたりするのが目的で、不活性ガス(窒素、アルゴン)等で置換する。)を測定するためにはフォースカーブを測定する必要がある。フォースカーブは、測定に時間がかかるため、AFMのイメージングのようにマッピングするには、一般の測定手法では達成不可能である。その解決には、カンチレバーの共振周波数をはるかに超えた振動周波数のスピードでフォースカーブを検出する必要がある。このHarmoniXでは、カンチレバーに横方向の振動も同時に加えることで、カンチレバーの縦方向の固有共振周波数より遥かに早い高調波を高速測定して、その値を逆フーリエ変換計算でフォースカーブを高速で検出することを可能した画期的高速技術である。(ハイアスペクトプローブ)AFMで測定する試料の中では、特に半導体のパターンにおいて、トレンチ構造やホール形状の凹凸を測定するアプリケーションがある。通常のプローブの先端形状は、三角錐(ピラミッド形状)になっており、細く深い構造には十分底までプローブの先端がたどり着けない場合がある。した場合に対応すべく、プローブ先端をエッチング技術やFIB加工技術で細長く加工して上記のようなハイアスペクトなサンプル面の測定を可能にしている。プローブと呼んでいる。(ヒステリシス)SPMの駆動部分であるスキャナには、ピエゾ(圧電素子)が採用されている。ピエゾ材料は、印加電圧に対してリニアに伸縮してくれず、伸びる場合と縮む場合にほぼ反転したようなカーブをたどる。これをヒステリシス現象と呼ぶ。(インターリーブ)SPMには、形状観察のAFMモード以外に多くの異なる測定モードが存在する。表の凹凸により他の力勾配の変移が正しく測定されないという問題を抱える。そのために、AFMで凹凸を測定してその補正をした状態で他の測定を実施することが望ましい。このインターリーブは、同時に2種類の測定モードを実行させることができるので、AFMのイメージを測定して、その凹凸情報を補正しながら他の測定モード(MFM,EFM,又はSPoM)の測定を可能にする。(アイヴイカーブ)I/Vカーブ(特性)。TUNAやC-AFM(コンダクティブAFM)モードでは、プローブからバイアス(V)を印加して、同時に流れる電流(I)を測定できる。AFMである以上一般的に、一定バイアス時に流れる電流のマッピングをAFM像と同じエリアで計測するが、プローブのスキャンを止めて、バイアス可変時の電流カーブを計測してより詳細な導電性の測定ができる。(Jスキャナ)MMAFM(マルチモード)AFMは世界最多の使用実績を持つSPMである。スキャナと呼ばれている。Microscope/ケルビンフォース顕微鏡)ケルビンフォース顕微鏡は、試料表面の電位測定ができる。Microscope)と呼ぶ。カンチレバーにAC、およびDCバイアスを印加して、プローブと試料間で働く力=0の位置を検出するフィードバックを行う。実際の動作として、表面形状と表面電位を同時測定する方法と、表面形状測定をメインスキャンとして、インターリーブ機能を利用して凹凸の影響を取り除いたインターリーブスキャンができるものがある。(レーザー光)プローブの変移を正確に検出する必要がある。そのためにプローブの背面にレーザー光を照射して、プローブの動作により変化を受けるレーザー光の位置のもとに戻すフィードバック方式をほとんどの高性能SPMは採用している。この方式を光てこ方式と呼んでいる。一般に使用するレーザーは、オペレータが調整し易いように目で確認できる赤の波長帯(670nm或いは690nm)のレーザーを使用している。蛍光顕微鏡等と一体で使用するAFM(BioAFM等)では、試料を励起して蛍光観察を妨げないように、波長の長い赤外帯のレーザーを採用している。Microscopeと呼ばれる場合もある。コンタクトAFMモードでプローブが試料表面を90度方向にスキャンした場合、それぞれの摩擦力の違いによってカンチレバーのねじれが異なってくる(摩擦が大きくなるとねじれも大きくなる)。その情報をマッピングすることで、摩擦力の違いのマッピング像が得られる。力が大きく、摩擦により試料表面が破壊されるので、現在では位相検出モード(位相イメージング)がより多く用いられている。(リフトモード)インターリーブスキャン機能のメインスキャン(最初のスキャン)でタッピング等の形状測定を行い、2回目のスキャンに表面電位等のノンコンタクトモード測定をする際に、プローブを任意の高さまでリフトさせることができる。形状の凹凸が大きい場合にはリフト量を大きくして形状の影響を少なくし、信号レベルが小さい時はリフト量を小さくして感度を優先することが可能である。その他、多くの有効な応用例がある。Linearity)のスペックになる。駆動部分のスキャナについてこのインテグラルノンリニアリティの仕様は重要になる。ピエゾの駆動に為に印加する電圧範囲での電圧の両端における誤差値が何%以内に収まるかが問われる。(リソグラフィー)プローブを任意に駆動して半導体パターン等を描き、陽極酸化法等で微細な回路を作成したりすることが可能である。半導体製造で採用されている手法より線幅が狭くできるという点で着目されている。コンタクトモードでスクラッチをして描写する等の作業ができる。残念ながら、SPMのスピードの問題で量産技術に持っていくことが困難なため、研究的な範囲で利用されている。(マニピュレーション)マニピュレーションは、主にプローブの先端で試料を操作することである。粒子或いは原子をプローブ先端で移動させて、文字を書いたりする実験は世界的によく知られている。最近では、プローブで分子を引っ張って分子間の結合力を調べたり、プローブ先端に試料とインタラクションを起こす材料で機能化させて、そのインタラクションの実験をおこなうこともよく行われている。Microscope/磁気力顕微鏡)磁気力顕微鏡は、SPMモードの中でかなり早い段階でデータストレージ関係の企業で幅広く使用されてきたモードである。試料表面に磁気で記憶された情報を高分解能でイメージングすることが可能。このSPMモードに使用されるプローブは、通常のプローブに磁化が可能な金属コートを施したものが使用されている。Overlay/ミロー)AFMのイメージは倍率を下げてもかなり高倍率になってしまう。そのために光学顕微鏡で場所探しをして、その光学顕微鏡の情報をもとにAFMの測定のためにどこにプローブ移動すべきかを決定する手法がとられる。AFMが一体型になっているために、このニーズが非常に高い。上で、AFMの測定位置が正確に決定できる。操作性の優れている点は、光学顕微鏡の画像データは特定のデータフォーマットを有しているので、一般にはAFMに取り込む前に、PCでデータフォーマットを変換する必要があるが、このMIROはダイレクトにAFMのソフトに光学顕微鏡のデータを取り込むことができるので、非常に便利である。(モフォロジー)サンプル表面の凹凸等情報を意味する。(マルチモードSPM)SPMの最初の機能はSTMであった。一台の装置で1種類の測定モードを有していた。その後コンタクトモードAFMが開発され、タッピングAFMモードなど、次々と開発され、一台の装置で多種類の測定モードが可能になったため、そのマイクロスコープを弊社(旧デジタル・インスツルメンツ社)は、マルチモードSPMとネーミングした。このマイクロスコープは、世界で最多の納入実績を誇っている。(ナノインデンテーション)ナノスケールの空間分解能でおこなう硬度測定技術である。この機能単独の装置も存在するが、ナノスケールで試料表面を観察したうえで、その部分の試料面の硬さを計測するには、AFMと一体になっていたほうが便利である。このナノインデンテーションには、AFMの一部のオプションとしての簡易的な手法のものと、ヤング率もきちんと計測できる高度なものの2種類が存在する。(ナノマニピュレーション)AFMで行うナノレベルのマニピュレーションを呼ぶ。(詳細はマニピュレーションの項を参照のこと。(ナノスコープ)弊社のSPMコントローラの登録商法である。意味は、“nanoをscope(詳しく調べる)する”ということ。約20年前に初めて世の中にSTMという製品の商品化に成功して時点で、今では当たりまえの“nanoテクノロジー”の世界をはっきり視野にいれていたことが判る。(ニアフィールド)光の波長より小さい物体の直径程度のごく近くにある電磁界のこと。AFMは試料の表面近傍を一定の距離を保ってスキャンするので、ラマン光(近接場光)をAFMプローブにより増強させることができる。Spectroscopy)とよんでいる。(ノイズフロア)AFMはZ軸方向でサブÅの分解能を持つ装置である為に、特にZ方向に振動を嫌うので、性能の高い防振台が不可欠である。防振台が100%完璧に振動を除去することは不可能である。そのために、装置を設置する建屋の床の振動がなるべく低い場所を選択する必要がある。最後は、装置自体が持つ電気ノイズ、或いは剛性を含めた状態で、装置動作時にデータに乗ってくる振動(ノイズ)の議論になる。この最終的に装置に乗ってくるノイズレベルをノイズフロアと呼ぶ。装置の性能を左右する重要な仕様である。(ノンコンタクトAFM)ノンコンタクトAFMモードは完全非接触を目指したAFMモードである。大気中では、サンプル表面にフルイドレイヤーがあり、プローブが吸着する効果の影響をうけ、引力圏内での力勾配を検出しながらスキャンするのが大変難しいために、形状観察への応用の場合は、実際に運用されるアプリケーションが限られてしまう。リフトモードとインターリーブ機能を併用して、EFM、MFM、SPoM等のノンコンタクト測定に活用されている。(ノンリニアリティ)非直線性の仕様を言う。AFMでは、時にスキャナのインテグラル(積分)非直線性を意味する。(詳細は、リニアリティの項を参照のこと。(オープンループスキャナ)SPMのスキャナにはオープンループスキャナとクローズドループスキャナの2種類が存在する。オープンループスキャナは、最も基本的なスキャナで、キャリブレーションされたピエゾ感度の値に基づいて電圧を印加して直接スキャンさせる手法である。構造が簡単なので、スキャナの持つノイズが最も小さく抑えられるので、高分解能測定に適している。高速或いは急峻に大きく変化する試料表面における測定では、正確に追従できない場合が発生するという弱点もある。それを補ったのがクローズドループスキャナである。(光てこ方式)カンチレバーの変位を計測するための方法の一つ。高精度なSPMでは、光てこ方式を用いるのが一般的。レーザーを使い、カンチレバーの変位量を「てこの原理」を使って、微小な変化を大きな変化としてディテクターで検出する。その増幅には、電気的回路が介在しないためノイズが非常に低い。このほかに、SPMのカンチレバーの変位検出方式には、自己検知式がある。こちらは、レバーが変位した量を電気的(抵抗値の変化など)に検出するため、電気ノイズ等の存在により、感度が悪く、測定データを劣化させてしまう恐れがあり、推奨されない。現実に、20年の歴史を経てもやはり、ほとんどの場合この光てこ方式が採用されている。高精度なSPMでは、この手法を使用したフィードバック回路がもっとも基本的である。他の方式(例えば、自己検知式プローブ)の場合には、電気ノイズ等が存在するために、非常に微小な信号を計測してフィードバックする回路が必要なSPMでは、測定データを劣化させてしまう恐れがあり、お勧めではない。現実に、20年の歴史を経てもやはり、ほとんどの場合この光てこ方式が採用されている。Tappingでは、高速でフォースカーブを計測してその値から実際の触圧をフィードバックに使用している。ディフォメーション(変形)、エネルギー散逸等、全く同時に定量的マッピングが行える、画期的な機能である。(ピークフォースタッピング)ピークフォース・タッピングモードは2009年に開発された画期的AFMモードである。プローブとサンプル表面の触圧をリアルタイムで測定しフィードバックをする。測定パラメータの設定はほぼ不要で、触圧を最小にコントロールでき安定した測定が可能である。今後、主流になる測定モードと市場で期待されている次世代AFMモードである。(位相イメージング)位相イメージングはSPM機能のなかで非常によく使用されているモードである。原子間顕微鏡の凹凸イメージを同時に検出し、サンプルの物性等の違いの分布を計測できるSPM機能である。QNMの機能が有効的である。(光検出器)プローブの変移の検出にレーダー光を用いるが、このレーザー光の変移を検出するために光の位置センサーの役割を果たす検出器がいる。この目的のためにAFMでは、4分割の光検出器を使用している。4分割によって、縦方向と横方向の動きを同時に検出できる仕組みになっている。Force数十pN/mレベルの分子間結合力等の超微細力をカンチレバーを利用して計測可能なシステムである。標準MMAFM型SPMのオプティカルヘッドのノイズ分を下げて、pN/mレベルの分解能が得られるようにグレードアップされたSPMである。力フィードバック回路を内蔵していたために、結合力や、吸着力を手で直接感じることができたユニークな装置である。(圧電素子)SPMのスキャナは、Z軸、Y軸、X軸の3軸に駆動するためのピエゾ(圧電素子)を内蔵している。圧電素子は、ヒステリシスやクリープと言った扱いにくい面もあるが電圧を印加して微細に駆動制御でき、また一般駆動回路よりノイズが少ないというSPMで不可欠とする重要な仕様を持っている。Microscope)ともいう。Microscopeとは、チップとサンプル間にACバイアスを印加し、ピエゾ材料の変移率をロックインアンプで検出し、形状と同時に計測ができる機能である。最近のSPMは高速のロックインアンプを複数搭載したものが多く、この測定も比較的簡単に測定可能になっている。(ポイント&シュート)クローズドループスキャナを採用すれば、Zに限らずX-Y方向にも正確に位置制御が可能になる。(例えI/Vカーブ計測)が可能になる。ポイント&シュートは、文字通り測定ポイントをマウス等で選んで、その位置にプローブが正確に移動して指示された測定を行うためのソフトウエアである。(プローブ)ProbeとはSPMでサンプルの微小領域を計測し、表面の形状およびインタラクションを検出する部分である。SPMのプローブには、STM用のチップとAFM用のカンチレバータイプがある。STM用は、細長い針状の形状しており、これも大きく二つのタイプがある。1つ目は、機械研磨されて先端に原子が出ているタイプで、これは原子像の測定に使用される。一つは、スキャン方向に依存しないで凹凸形状を測定できるというメリットのある電解研磨式のものである。材料にはそれぞれ、PtIr(白金イリジウム)およびW(タングステン)が使用される。AFMにも材料が何種類かあるが、形状測定にはコンタクトAFM用或いは液中タッピングAFM用にはバネ定数の小さいシリコンナイトライド製のものが使用される。大気中のタッピングAFM用にはシリコン単結晶のプローブが使用される。AFMプローブには、その他に金属コートしたプローブやハイアスペクト化したもの等様々なものが用意されている。(プローブスキャン)SPMにてスキャンをしてイメージングを行う場合、その構造において、試料側を動かすタイプとプローブを動かすタイプが存在する。試料サイズに関係なく測定できるSPMはプローブスキャン方式になる。試料が大きくなると試料を駆動することが難しくなるためである。(プリング)プリング、或いはフィッシングとも呼ばれる。Z軸がクローズドループであるスキャナを用いて、プローブの先端に分子を吸着させた状態でZ方向に引き上げることで、分子間の結合力や分子自身の破壊を起こすために必要な力を計測できる。ナノテクノロジーの中で非常に重要視されたSPM機能の一つでもある。(Qコントロール)Q値を電気的に制御し、固有のQ値より高めたり低めたりすること。測定条件・環境においてプローブのQ値を可変させて都合のよい測定行うことが可能になる。一般的には、プローブの持つ固有のQ値に対して、0.1倍から10倍の、二桁の範囲で制御が電気回路上で可能である。(Q値)ACモードで測定する場合、プローブのもつ共振周波数付近で振動させる。その時得られる共振曲線で、半値幅(FWHM)Δfと共振周波数f0から計算され、Q=f0/Δfで算出される。F0が高いほど、Δfが小さいほど、Q値は大きくなる。mapping定量マッピングの意味である。AFMのイメージングは形状像の定量マッピングと呼べる。形状については、3Dの定量的な画像が計測できるのがAFMの本来の売り言葉である。他の力勾配については定性的なレベルでは使用できても、定量的になると様々な問題によって、現実にその定量値をダイレクトに得ることが難しい。長い間期待された機能でこの定量的なマッピングを可能にしたものがある。ナノスケールで機械特性の定量的マッピングを可能した。(ラスタースキャン)プローブがX軸方向を往復運動しながらY方向に移動する動きで、四角いエリア状をプローブがスキャンすることを意味する。(分解能)Z方向の分解能、X-Y方向の分解についてディスカションされる。ADコンバータのビット数やスキャンする際の分割メモリサイズによって、1画素あたりにいくらの数値で割り振られるか決まってくる。本当の重要な分解能は、やはりZ方向の分解能になる。ノイズフロアが大きい装置では、数値上の分解能は無意味で、ノイズフロアが分解の意味になるということが要注意である。(共振周波数)プローブ(カンチレバー)が持つ固有の共振周波数である。物質にはある特有の周波数において同期して振動する共振周波数が必ず存在する。SPMのACモードに限定して言うと、測定原理において必ずプローブの共振周波数を利用して加振するので、この共振周波数を必ず確認してパラメートを設定するプロセスがある。通常のTESPタイプのプローブは、非対称なピラミッド型の形状したチップである。片方向には、より鋭角した角度で測定されるが、反対方向は鈍った傾斜のデータになる。凹凸の大きい試料表面を測定するとこの非対称性がデータに反映されて問題になることがある。RTESPは先端のピラミッド型チップを前後の180°回転しているために、測定時のチップの側壁が対象になるようにインゲージしてくれる。Tapping機能を応用した画期的な新自動測定モードである。自動最適化によりセットポイント、及びゲインの調整の必要が無いため、ユーザー技能に関係なく、大気中、液中問わずより速く安定したイメージングをすることが出来る。Microscope/走査型キャパシタンス顕微鏡)走査型キャパシタンス顕微鏡は、半導体のP/Nジャンクションを観察する目的に使用される。金属コートのプローブ、誘電膜(或いは絶縁膜)および半導体試料面からMOS構造を利用した測定技術である。形状からでは判別できないものが観察でき、主に半導体の不良解析に用いられるSPMモードである。接触式である為に、類似した非接触方式のものより高い分解能が得られる。電気化学STMをベースとし、溶液中の電位分布(電気二重層)を計測することができる。等電位面のマッピングや、一定高さモードで、電位分布の測定ができる。チップ-サンプル距離の変化に対する電位の変化を計測することも可能。フィルター或いは酸化膜のついた半導体デバイスはこうした問題が多いために、試料表面の電荷を放電させる必要がある。その方法として軟X線を試料表面に照射するとX線によって、イオン化されたイオンと電荷で相殺され、ディスチャージ効果が得られる。軟X線は取扱に制約がある為に、インタロック機構をつけて安全管理の対策を必要とする場合がある。Microscope/走査型プローブ顕微鏡)SPM(走査型プローブ顕微鏡)とは、先端が先鋭化されたプローブを走査して表面構造を観察する顕微鏡の総称。検出方式の違いにより、STM(走査型トンネル顕微鏡)とAFM(原子間力顕微鏡)などが含まれる。同一装置でアタッチメントを交換することにより、STM、AFMいずれも測定が可能なことが多い。SPoM、EFMなど様々なモードの総称としても使われる。Microscope”、つまり“SPM(走査型プローブ顕微鏡)”と呼ばれるようになった。これらによって、形状以外に豊富な種類の情報をナノスケールの分解能で測定できるようになった。Microscope/表面電位顕微鏡)表面電位顕微鏡は、SPMプローブにAC電圧、DC電圧を印加して、プローブとサンプル表面間で作用する力がゼロになるDC電圧を検出する。検出信号が小さいので、位相検出により高いS/Nで表面電位のマッピングが可能である。試料表面の凹凸を測定してその凹凸の情報を排除するインターリーブスキャンをしているという特徴がある。Microscope)とも呼ばれる。Microscope/走査型拡がり抵抗顕微鏡)走査型拡がり抵抗顕微鏡は、試料にバイアス電圧を印加し、導電性探針を通して流れる電流をアンプによって計測し拡がり抵抗をマッピングし、半導体のドーパント濃度を測定する目的で使用される。半導体では不純物濃度を大変幅広く振ってデバイスを作るために、このSPMで測定する抵抗値も大変幅広く対応する必要がある。Microscope/走査型トンネル顕微鏡)SPMの中で最初に開発された測定モードである。スキャニングトネリングマイクロスコープと呼ぶ。チップとサンプル間に印加された電圧で、チップが試料表面にナノレベルまで近づくとトンネル電流(接触していないのに、トンネル現象で電流が流れてしまう)が流れる。近づけていくと試料-チップ間の距離に対して指数関数的にトンネル電流が増加する。このカーブを利用して、一定の電流が流れるように位置をキープしてスキャンすると、チップは試料表面に並行で移動するので、チップの位置のマッピングデータから、凹凸情報や原子像の観察が可能になる。導電性が無い試料はトンネル電流が流れないために、測定することができないという弱点がある。(タッピングAFM)タッピングAFMモードは、コンタクトAFMで発生する摩擦の問題を解決するために、開発されたAFMモードである。断続的にサンプル表面にAFM用プローブが接触をするように、プローブの共振周波数で加振しながら測定を行う。幅広いサンプルに対して非破壊で測定できるために、これまではもっとも標準的なモードとして採用されてきた。Spectroscopyの略。鋭利な金属表面にラマン光を照射するとそのエッジ効果により大幅にラマン光が増幅される。AFMは、プローブ先端を近接場領域でコントロールすることができるので、プローブによりラマン光強度を増強することができる。タッピングAFM用に標準的なプローブで最も標準的に使用されている。単結晶性シリコンを材料としている。mode(ねじれ共振モード)である。TRモードは、カンチレバーが横にAC振動を行う。振動している状態でProbeが試料表面にぎりぎり近付くと、その運動にブレーキをかける力が発生する。これをシアフォースと呼ぶ。TRモードで試料に近づくと同様にシアフォースが発生して横の振動振幅を減少させる作用をおこす。一定振幅を維持しながら試料表面をスキャンすると、一定の距離を維持しながらプローブが動作するので、凹凸情報のイメージングが可能になる。電気測定を行う場合には、一般のACモードは一般的に縦方向に振動させるので、プローブが試料面に対して遠くになったり近づいたりするために、電気的測定等においては不安定な測定環境になる。TRモードは横にわずか1nm程度の振幅で振動しているだけなので、試料表面から常に等距離になる為に電気測定等にも向いている。(ティーアールツナ)TRmodeとTUNA(トンネリングAFM)を組み合わせた測定モードである。TRmodeの動作とTUNAを組み合わせることにより、これまで測定困難だったポリマー等の柔らかいサンプルがTR-TUNAでは測定可能になった。AFM/ツナ)トンネリングAFMのこと。半導体あるいは導電性の低い試料にバイアスを印加して微小リーク電流を計測すること。数十fAというレンジまで測定が行える。当初は半導体のゲート酸化膜の絶縁性の評価に使用された。(チューニング)ACモードにおいてプローブを共振する場合に、プローブの固有共振周波数で加振させる。プローブ毎にその値が異なるので、プローブを交換する毎に、このチューニングを実施して、測定条件のセットポイント等を決める。Vacuum/超高真空)ウルトラハイバキューム。SPMの測定は電子顕微鏡とは異なり、真空環境は不要である。サンプルが空気中の酸素によって酸化される等の反応の影響を回避する目的で、ウルトラハイバキュームの中で電子像等の高分解能測定を行うことがある。この場合気をつけなければいけないのは、プローブのQ値が大幅に上がることである。必要に応じて、Qコントロールの処置を行う必要がある。TOPVVC-D基準VC-D基準という振動レベルを示している。レベルによってVC-A、VC-B等がある。VC-Dは精密機器を設置する環境に必要とされている振動条件であるので、設置環境が予めこの条件を満たしているかどうか調査をしておくのとスムーズな装置の設置が可能になる。(ウィズドロー)スキャンしている際には、プローブはフィードバックonの状態で設定された条件で試料表面をスキャンしている。このプローブを試料表面から引き上げてスキャンを終了させる動作をウィズドローという。Wireは白金ロジウム製であり、マイクロ熱分析測定を行うプローブである。一般のプローブのように先端を細く加工できなったが、現在は更に空間分解能があげられる新プローブ技術が開発されたために、ナノ熱分析測定に移行している。(エックスオフセット)見かけ上のスキャンの0Vの位置を変えることで、測定位置の中心の場所を移動することができる。大きなエリアを観察中に測定値の場所を移動する際に、このオフセットを利用する。(エックススキャン)ファーストスキャン側とも言う。X軸方向にスキャンするSPMではもっとも基本のスキャンである。1秒間に1往復するスピードを1Hzと呼ぶ。SPMのスピードは様々な意味で重要な情報になる。Hz・・・・10Hz等とこのXスキャンの回数で測定スピードを表現するのが一般的である。オフセット)Y方向に測定の中心位置を大きく移動する際に使用する。(Y-スキャン)スロースキャン側とも言う。X方向が一往復の動作をした際にY軸はわずかに1ピクセル分移動するだけである。非常にゆっくりした方向の動作である。AFMで測定の再現性を確認したい場合には、このY-scanを停止させてX方向を繰り返し観察しながら最適パラメータを調整する作業を行う。(ゼットピエゾ)ZピエゾはSPMのスキャナの中でも非常に重要な部分である。X軸、Y軸に比べて非常に動作が速いので、このZ軸の動作スピードが装置全体のスピードを決める。AFMの形状測定のデータはすべてZ軸のデータをX-Y方向に並べたものなので、Z方向の値がすべてを決めると考えてもよい。その意味で、ノイズフロア、リニアリティ、駆動スピード(共振周波数)、駆動距離すべてが重要である。(ゼットリミット)入力信号のフルスケールをADコンバータでデジタル化して取り込む。仮に小さい信号に対して大きなレンジをフルスケールで取り込むと、無駄な部分が発生して、同時に本当のデータを分割するADコンバータのビット数が少なくなってしまう。そのために分解能が下がってしまうリスクがある。limit機能を利用して測定する信号のフルスケールを最適値に抑えることが可能である。(ゼットモジュレーション)ZピエゾにACバイアスを印加してAC振動させる場合をZモジュレーションと呼ぶ。