JPH0540100A

JPH0540100A - 表面検査装置及び表面検査方法

Info

Publication number: JPH0540100A
Application number: JP19643191A
Authority: JP
Inventors: Katanobu Yokogawa; 賢悦横川; Takeshi Ninomiya; 健二宮; Keizo Suzuki; 敬三鈴木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-08-06
Filing date: 1991-08-06
Publication date: 1993-02-19

Abstract

(57)【要約】【目的】被測定試料表面の微小な領域を高感度で検査す
る表面検査装置及び表面検査方法を提供すること。【構成】マイクロ波発振器（５）に結合する空洞共振器
（２）中に設置された被測定試料（３）の表面近くに走
査トンネル顕微鏡計測系（８）を設け、被測定試料表面
からのトンネル電流を計測可能に構成する。被測定試料
表面にレーザ光（９）を照射することができる。【効果】磁気共鳴により不対電子近傍のキャリア密度を
変化させ、その変化をトンネル電流の変化として検出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面検査装置及び表面
検査方法に係り、特に磁気共鳴現象を用いた表面検査装
置及び表面検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の磁気共鳴現象の測定装置、特に電
子スピン共鳴（Electron Spin Resonance、以下ＥＳ
Ｒと記す）現象の測定装置については、例えば、栗田雄
喜生著「電子スピン共鳴入門」、昭和５０年３月２日、
講談社（東京）発行、第９頁〜第１９頁に記載されてい
る。このＥＳＲ現象の測定原理は、要約すると以下のよ
うである、例えば、静磁場中での電子の磁気モーメント
（電子のスピン）のエネルギーは量子化されて分離した
準位が生じる。この準位間のエネルギーに対応する周波
数の交流磁場又は電磁波を印加すると、主として共鳴吸
収を起こす。この現象は、一般に磁気共鳴と称され、磁
気モーメントが電子スピンである場合にはＥＳＲと言わ
れ、核スピンである場合には核磁気共鳴（ＮＭＲ）と言
われている。そして、ＥＳＲの場合には、主としてマイ
クロ波の領域でこの現象が起こる。

【０００３】半導体の分野では、ＥＳＲの共鳴周波数、
線幅、強度等の測定からバンド構造、結晶の不完全性、
緩和機構等、物質構造の内部状態に関する重要な情報が
得られるので、ＥＳＲ測定は半導体の欠陥量の計測等に
おいて重要な役割を果たしている。このような半導体の
欠陥量の計測については、共立出版株式会社発行、実験
物理学講座２４、電波物性（昭和５５年１０月１５日発
刊）の３２０〜３２７頁に記載されている。以下これに
ついて述べるが、その前にＥＳＲについてさらに説明す
る。不対電子が静磁場中にあるときそのエネルギーレベ
ルはゼーマン分裂により分離する。この分離幅に相当す
る振動数の電磁波を試料に供給すると不対電子は共鳴を
起こし、電磁波を吸収あるいは放出する。この現象は式
１で表される。ここでｈはプランク定数、νは電磁波の
振動数、βはボーア磁子、Ｈは静磁場の磁束密度、ｇは
対象となる不対電子固有の定数である。

【０００４】ｈν＝ｇβＨ ……… （１）さて、単結晶シリコン基板表面にシリコンのバンドギャ
ップ以上のエネルギーを有するレーザ光を照射すると、
レーザ光が照射された領域には電子−正孔対が誘起し、
その領域のキャリア密度ρが上がる。このキャリア密度
は式２のように表される。ただし、式２のキャリア密度
の式は、説明を簡単にするため、再結合が捕獲中心を介
在してのみ起こる場合を示しており、実際の場合には輻
射緩和による再結合等の過程が存在する。ここで、ｑは
単位電荷量、ｎ及びｐはそれぞれレーザ光照射により単
位時間に生成される電子と正孔の量、τ_e及びτ_pはそれ
ぞれ電子及び正孔のライフタイム、δ_e及びδ_pはそれぞ
れ電子と正孔の再結合中心による捕獲断面積、Ｖ_thはキ
ャリアの熱速度、Ｎ_tはキャリアの捕獲中心密度を示
す。

【０００５】 ρ＝ｑｎτ_e＋ｑｐτ_p ＝ｑｎ／（δ_eＶ_thＮ_t）＋ｑｐ／（δ_pＶ_thＮ_t） ……（２）一方、試料表面が完全でなく欠陥を有している場合、結
晶中の欠陥はキャリアの再結合中心として働く。つまり
この欠陥の近傍では結晶中のキャリアのライフタイムが
短くなる。ここで、前記した式２から分かるように、レ
ーザ光照射による試料表面のキャリア密度は誘起キャリ
アのライフタイムによりきまる。

【０００６】ここで、キャリアのライフタイムは欠陥を
再結合中心とした場合の捕獲断面積に依存する。この捕
獲断面積は、対象とする欠陥がダングリングボンドのよ
うな常磁性欠陥である場合、その欠陥を電子スピン共鳴
状態にすることで変化させることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術におい
て、被測定試料はマイクロ波の空洞共振器中に設置され
ているので、被測定試料全体の平均値である情報しか得
ることができず、被測定試料中の微小な特定領域のＥＳ
Ｒ現象の測定は不可能であり、局所的に構造あるいは組
成が異なるような被測定試料への評価が困難であるとい
う問題があった。

【０００８】本発明の第１の目的は、微小領域の分析を
高感度で行うことができる表面検査装置を提供すること
にある。本発明の第２の目的は、微小領域の分析を高感
度で行うことができる表面検査方法を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的は、
（１）試料の電子スピンのエネルギー状態を分離するた
めの分離手段、該分離手段によって分離されたエネルギ
ーの分離幅又は分離幅近傍のエネルギーに相当する電磁
波を供給する手段及び磁気共鳴現象によるキャリア密度
の変化を検出する手段を有することを特徴とする表面検
査装置、（２）上記１記載の表面検査装置において、上
記キャリア密度の変化を検出する手段は、試料表面に近
接させた探針及び該探針と試料との間に流れるトンネル
電流を検出する手段であることを特徴とする表面検査装
置、（３）上記１又は２記載の表面検査装置において、
上記分離手段が、磁場印加手段であることを特徴とする
表面検査装置、（４）上記１、２又は３記載の表面検査
装置において、上記電磁波を供給する手段は、マイクロ
波又はラジオ波領域の電磁波を供給する手段であること
を特徴とする表面検査装置、（５）上記１から４のいず
れか一に記載の表面検査装置において、上記表面検査装
置は、上記電磁波を供給する手段から供給された電磁波
を導くための空洞共振器をさらに有することを特徴とす
る表面検査装置、（６）上記１から５のいずれか一に記
載の表面検査装置において、上記表面検査装置は、試料
中にキャリアを誘起させる手段をさらに有することを特
徴とする表面検査装置、（７）上記６記載の表面検査装
置において、上記試料中にキャリアを誘起させる手段
は、試料に光を照射する手段であることを特徴とする表
面検査装置、（８）上記２記載の表面検査装置におい
て、上記表面検査装置は、上記探針と試料との間に電圧
を印加するための直流又は交流電源をさらに有すること
を特徴とする表面検査装置、（９）上記２記載の表面検
査装置において、上記探針を試料表面上で走査させるた
めの第１の移動機構をさらに有することを特徴とする表
面検査装置、（１０）上記９記載の表面検査装置におい
て、上記第１の移動機構は、ピエゾ素子より構成される
ことを特徴とする表面検査装置、（１１）上記２記載の
表面検査装置において、上記探針と試料との距離を変え
るための第２の移動機構をさらに有することを特徴とす
る表面検査装置、（１２）上記１１記載の表面検査装置
において、上記第２の移動機構は、ピエゾ素子より構成
されることを特徴とする表面検査装置、（１３）上記２
記載の表面検査装置において、上記トンネル電流を検出
する手段は、試料に供給された電磁波に与えられた強度
変調の変調周波数を参照し、トンネル電流を検出する手
段であることを特徴とする表面検査装置、（１４）上記
２記載の表面検査装置において、上記分離手段は、磁場
印加手段であり、上記トンネル電流を検出する手段は、
該磁場印加手段より試料に印加される磁場に与えられた
強度変調の変調周波数を参照し、トンネル電流を検出す
る手段であることを特徴とする表面検査装置、（１５）
上記９記載の表面検査装置において、上記表面検査装置
は、上記探針が試料表面上で走査された位置に対応し
て、上記検出する手段から得られた検出信号を表示する
表示手段をさらに有することを特徴とする表面検査装
置、（１６）上記１から１５のいずれか一に記載の表面
検査装置において、上記表面検査装置は、試料を冷却す
るための冷却機構をさらに有することを特徴とする表面
検査装置、（１７）上記１から１５のいずれか一に記載
の表面検査装置において、上記表面検査装置は、試料を
真空雰囲気に保つための真空機構をさらに有することを
特徴とする表面検査装置によって達成される。

【００１０】上記第２の目的は、（１８）試料の電子ス
ピンのエネルギー状態を分離し、分離されたエネルギー
状態の分離幅又は分離幅近傍のエネルギーに相当する電
磁波を供給し、磁気共鳴現象によるキャリア密度の変化
を検出することを特徴とする表面検査方法、（１９）上
記１８記載の表面検査方法において、上記検出は、試料
表面に近接させた探針に流れるトンネル電流を検出して
行うことを特徴とする表面検査方法、（２０）上記１８
又は１９記載の表面検査方法において、上記電子スピン
のエネルギー状態の分離は、磁場を印加して行うことを
特徴とする表面検査方法、（２１）上記１８、１９又は
２０記載の表面検査方法において、上記供給する電磁波
は、マイクロ波又はラジオ波領域の電磁波であることを
特徴とする表面検査方法、（２２）上記１８から２１の
いずれか一に記載の表面検査方法において、上記検出す
るキャリアは、光照射によって誘起されたキャリアであ
ることを特徴とする表面検査方法、（２３）上記１９記
載の表面検査方法において、上記トンネル電流の検出
は、上記探針と試料との間に直流又は交流電圧を印加し
て行うことを特徴とする表面検査方法、（２４）上記１
９記載の表面検査方法において、上記トンネル電流の検
出は、上記探針を試料表面上で走査して行うことを特徴
とする表面検査方法、（２５）上記２４記載の表面検査
方法において、上記走査は、上記探針と結合するピエゾ
素子に電圧を印加し、ピエゾ素子を変形させて行うこと
を特徴とする表面検査方法、（２６）上記１９記載の表
面検査方法において、上記トンネル電流の検出は、上記
探針を試料との距離を変化させて行うことを特徴とする
表面検査方法、（２７）上記２６記載の表面検査方法に
おいて、上記試料との距離の変化は、上記探針と結合す
るピエゾ素子に電圧を印加し、ピエゾ素子を変形させて
行うことを特徴とする表面検査方法、（２８）上記１９
記載の表面検査方法において、上記供給される電磁波
は、強度変調が与えられ、上記トンネル電流の検出は、
該強度変調の変調周波数を参照して行うことを特徴とす
る表面検査方法、（２９）上記２８記載の表面検査方法
において、上記トンネル電流の検出は、上記強度変調の
変調周波数より十分遅い時間で、上記探針を試料表面上
で走査して行うことを特徴とする表面検査方法、（３
０）上記１９記載の表面検査方法において、上記エネル
ギー状態の分離は、磁場を印加して行い、該磁場には強
度変調が与えられ、上記トンネル電流の検出は、該強度
変調の変調周波数を参照して行うことを特徴とする表面
検査方法、（３１）上記３０記載の表面検査方法におい
て、上記トンネル電流の検出は、上記強度変調の変調周
波数より十分遅い時間で、上記探針を試料表面上で走査
して行うことを特徴とする表面検査方法、（３２）上記
２４記載の表面検査方法において、上記探針の走査する
位置に対応して、上記検出した値を表示することを特徴
とする表面検査方法、（３３）上記１８から３２のいず
れか一に記載の表面検査方法において、上記検出は試料
を冷却した状態で行うことを特徴とする表面検査方法、
（３４）上記１８から３３のいずれか一に記載の表面検
査方法において、上記検出は試料を真空雰囲気に保持し
た状態で行うことを特徴とする表面検査方法によって達
成される。

【００１１】

【作用】図２を用いて本発明の作用を説明する。図２は
走査トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）の探針を被測定試料表面
に近付けたときの状態を説明する図である。被測定試料
として単結晶シリコン基板を用い、この基板表面２２に
シリコンのバンドギャップ以上のエネルギーを有するレ
ーザ光１９を照射すると、レーザ光１９が照射された領
域には電子−正孔対１８が誘起され、その領域のキャリ
ア密度ρが上がる。このキャリア密度は前述したように
式２のように表される。一方、探針２０に流れるトンネ
ル電流２１の密度ｊは式３のように表される。ただし、
ρ（Ｅ）は試料表面におけるエネルギーの関数として表
されたキャリア密度、Ｔは電子のトンネル確率、ｓは探
針試料間の距離、φは仕事関数を示す。また、式３の積
分記号は、電子の全エネルギー状態Ωで積分することを
示す。

【００１２】

【数３】

【００１３】図２に示すように探針を試料表面に近付
け、試料表面と探針の距離及び試料と探針の間に印加す
る電圧を一定とするならば、レーザ光を照射した場合の
方が試料表面におけるキャリアの密度が上昇するため探
針に流れるトンネル電流は増える。ここで試料表面が欠
陥を有さない完全結晶面であり、なおかつレーザ光が均
一に照射されているならばトンネル電流は探針と試料表
面間の距離及び印加電圧にのみ関係する。つまり通常の
ＳＴＭと同様の試料表面の形状に関する情報を与えるこ
とになる。

【００１４】ところが、試料表面が完全でなく欠陥を有
している場合、結晶中の欠陥はキャリアの再結合中心と
して働く。つまりこの欠陥の近傍では結晶中のキャリア
のライフタイムが短くなる。ここで、前記した式２から
分かるように、レーザ光照射による試料表面のキャリア
密度は誘起キャリアのライフタイムによりきまる。

【００１５】前述のように、キャリアのライフタイムは
欠陥を再結合中心とした場合の捕獲断面積に依存する。
この捕獲断面積は、対象とする欠陥がダングリングボン
ドのような常磁性欠陥である場合、その欠陥を電子スピ
ン共鳴状態にすることで変化させることができる。従っ
て、試料表面付近に存在する欠陥を電子スピン共鳴状態
にすることで欠陥近傍のキャリア密度を変化させること
ができる。

【００１６】キャリア密度の変化は、ＳＴＭにおけるト
ンネル電流の変化となるため、このような状態の表面を
ＳＴＭで計測すれば欠陥分布として計測することができ
る。すなわち、磁気共鳴現象により不対電子近傍の電子
密度を変化させ、その変化を、例えば、トンネル電流の
変化として走査トンネル顕微鏡で検出する。これによ
り、微小領域に存在する不対電子を有する欠陥の評価が
可能となった。

【００１７】

【実施例】以下に本発明の一実施例を挙げ、図面に基づ
いてさらに詳細に説明する。図１に本発明の表面検査装
置の基本構成図を示す。静磁場印加用の電磁石１の極間
にマイクロ波の空洞共振器２が設置してある。空洞共振
器２の内部には被測定試料３が試料ホルダー４に固定さ
れ設置されている。また空洞共振器２にはマイクロ波発
振器５より導波管６を介してマイクロ波が供給されてい
る。このマイクロ波にはピンダイオード駆動電源１６に
より駆動されるピンダイオード７により強度変調がかけ
られるようになっている。空洞共振器内部の被測定試料
３の表面には空洞共振器２の窓を介し、走査トンネル顕
微鏡計測系８が設置され、またレーザ発振器から発振し
たレーザ光９がミラー１０で反射し、被測定試料３を照
射できる構造となっている。なお、マイクロ波発振器５
に代えてラジオ波の発振器を用いても良く、また、ピン
ダイオード７の代りに、被測定試料に印加する磁場の強
度に変調をかける手段を設けてもよい。

【００１８】走査トンネル顕微鏡計測系８の探針は走査
トンネル顕微鏡駆動制御部１３により走査される。探針
と試料との間には直流電圧が電源より印加され、走査ト
ンネル顕微鏡信号検出部１２によりこれらの間を流れる
トンネル電流を測定する。測定された値は、ピンダイオ
ード駆動電源１６から得られるピンダイオード７の変調
周波数を参照信号として、ロックインアンプ１７により
検出する。なお、１４はデータ処理用の計算機、１５は
切り換えスイッチである。

【００１９】また、図３（ａ）は図１の空洞共振器２内
の走査トンネル顕微鏡計測系８の探針２０部分の構成図
である。ｚ軸移動用ピエゾ素子４０、ｘ軸移動用ピエゾ
素子４１、ｙ軸移動用ピエゾ素子４２がそれぞれｚ軸、
ｘ軸、ｙ軸方向に向けて設けられ、これにより探針２０
が任意の方向に走査される。４３はピエゾ素子保持台で
ある。

【００２０】次にこの表面検査装置を用いた測定例につ
いて説明する。被測定試料として、図３（ｂ）に示す大
きさの高抵抗単結晶シリコン基板２３に、高エネルギー
イオン注入装置を用いシリコン原子を約３ＭｅＶのエネ
ルギーで領域２５に打ち込んだものを用いた。領域２５
は図３（ｃ）に示したような形状（１０μｍ×１００μ
ｍ）で、このシリコン原子が打ち込まれた領域は部分的
にアモルファス状になっており多数の常磁性欠陥が形成
されている。

【００２１】この試料を図１に示した空洞共振器２内に
設置した。まず最初にマイクロ波及び静磁場の供給を行
なわず、レーザ光のみを照射した状態で、図３（ｃ）に
示した試料表面の直線２６上を探針で走査した。この時
探針に流れるトンネル電流の大きさが一定になるようコ
ントロールし、探針に印加する電圧の変化を走査した試
料表面と対応させるようにした。測定の結果を図４に示
す。シリコンを打ち込んだ領域に対応する部分の印加電
圧が上昇している。この結果は測定系の計算機１４に記
憶されている。しかし、この測定結果からは、イオンを
打ち込んだことによる形状の変化に伴うトンネル電流の
変化なのか、欠陥によるキャリア密度の低下によるトン
ネル電流の変化なのかを区別することはできない。ま
た、たとえ欠陥によるキャリア密度の低下によるという
ことが分かってもどのようなタイプの欠陥によるものか
は分からない。

【００２２】そこで、前記した測定と同一の測定を静磁
場とマイクロ波を供給した形で行なった。空洞共振器に
供給するマイクロ波の振動数を９．１０５ＧＨｚとし、
静磁場の大きさを２０００ガウスとした。この条件では
前記式１から分かるように共鳴する欠陥のｇ値は３．２
５となる。測定の際には、供給するマイクロ波にピンダ
イオード７により強度変調をかけ、この変調周波数を参
照信号として走査トンネル顕微鏡信号検出部１２からの
信号をロックインアンプ１７により検出した。なお、こ
こでマイクロ波に強度変調をかける代りに被測定試料に
印加する磁場の強度に変調をかけても同等の効果がある
ことは言うまでもない。また、探針の走査は、マイクロ
波の変調周波数より十分長い時間内で平均したトンネル
電流が一定となるように探針と被測定試料間に距離を調
整するようにした。

【００２３】測定の結果を図５に示す。ロックインアン
プ１７からの出力はＳＴＭの探針の位置に関係なくほぼ
一定値となっている。これは、マイクロ波の変化に同期
するトンネル電流の変化がないことを示す。つまり、ｇ
値が３．２５に対応する欠陥が分析した領域になかった
ことを示す。ただしこの場合、ｇ値が３．２５に対応す
る欠陥が電子スピン共鳴により、誘起キャリアの再結合
確率を変化することを前提としている。

【００２４】次に、マイクロ波振動数を９．１０５ＧＨ
ｚ、静磁場強度を３２４９ガウスとして、前記と同一の
測定を行なった。この測定条件では、対応する欠陥のｇ
値が２．００２となる。これは、アモルファスシリコン
中のダングリングボンドのｇ値に相当する。測定結果を
図６に示す。図４の測定結果と同じように打ち込み領域
に対応する位置で信号が検出されている。これは、ｇ値
が２．００２に対応する欠陥で共鳴が起こり、このＥＳ
Ｒによりキャリア密度に変化があったことをしめす。つ
まり、打ち込み領域２５にはアモルファスシリコン中の
ダングリングボンドと同様の構造を持つ欠陥が存在する
ことを示す。以上のように本発明を用いることで微小領
域に存在する常磁性欠陥の分布と構造を計測できる。

【００２５】本実施例ではキャリアを誘起する手段とし
てレーザ光を照射しているが、レーザ光でなくても被測
定試料にキャリアを誘起できるような光であれば、ラン
プ等の波長幅が広い光源でも良いことは言うまでもな
い。さらに、ドーピングにより導電性を帯びた被測定試
料等は、光照射を行なわなくても同様の測定が可能であ
ることも言うまでもない。

【００２６】前記した実施例は被測定試料を室温で計測
しているが、冷却機構付きの空洞共振器を用いることで
低温状態の試料を評価することもでき、さらに空洞共振
器中を真空にすることで真空中雰囲気での測定も可能で
ある。これら、両者を同時に可能とする装置の一例を図
７に示す。空洞共振器２内部を真空に排気し、その中に
被測定試料３及び走査トンネル顕微鏡測定系８を設置し
た。試料台３２は内部に液体ヘリウムあるいは液体窒素
等の冷媒が循環可能な構造となっており、被測定試料を
冷却できる。冷媒はトランスファーチューブ２７を通り
供給されるが、途中ヒーター２８で冷媒を加熱すること
で広範な温度可変が可能である。この時の温度調整は、
試料台に設置した熱電対３１の情報を参照し、温度調整
器２９で行なわれる。レーザ光９はレーザ光入射窓３６
より入射する。なお、３４は走査トンネル顕微鏡駆動制
御部につながる信号線、３７は走査トンネル顕微鏡信号
検出部につながる信号線である。上述したような測定
は、表面不純物の分布や、超高真空中での清浄面の観察
等に有効である。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、被測定試料表面の微小
な領域に分布する不対電子を有する欠陥等を高感度で検
出することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の表面検査装置の基本構成図
である。

【図２】本発明の原理を説明するための説明図である。

【図３】本発明の一実施例の探針部分の斜視図と被測定
試料の斜視図と部分拡大図である。

【図４】本発明の実施例より得られた測定結果を示す図
である。

【図５】本発明の実施例より得られた測定結果を示す図
である。

【図６】本発明の実施例より得られた測定結果を示す図
である。

【図７】被測定試料を低温あるいは真空状態で計測する
場合の表面検査装置の一部分の構成図である。

【符号の説明】

１電磁石２空洞共振器３被測定試料４試料ホルダー５マイクロ波発振器６導波管７ピンダイオード８走査トンネル顕微鏡計測系９レーザ光１０ミラー１１レーザ発振器１２走査トンネル顕微鏡信号検出部１３走査トンネル顕微鏡駆動制御部１４計算機１５切り換えスイッチ１６ピンダイオード駆動電源１７ロックインアンプ１８電子−正孔対１９レーザ光２０探針２１トンネル電流２２基板表面２３単結晶シリコン基板２５領域２６直線２７トランスファーチューブ２８ヒーター２９温度調整器３１熱電対３２試料台３４、３７走査トンネル顕微鏡駆動制御用信号線３６レーザ光入射窓

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料の電子スピンのエネルギー状態を分離
するための分離手段、該分離手段によって分離されたエ
ネルギーの分離幅又は分離幅近傍のエネルギーに相当す
る電磁波を供給する手段及び磁気共鳴現象によるキャリ
ア密度の変化を検出する手段を有することを特徴とする
表面検査装置。
【請求項２】請求項１記載の表面検査装置において、上
記キャリア密度の変化を検出する手段は、試料表面に近
接させた探針及び該探針と試料との間に流れるトンネル
電流を検出する手段であることを特徴とする表面検査装
置。
【請求項３】請求項１又は２記載の表面検査装置におい
て、上記分離手段が、磁場印加手段であることを特徴と
する表面検査装置。
【請求項４】請求項１、２又は３記載の表面検査装置に
おいて、上記電磁波を供給する手段は、マイクロ波又は
ラジオ波領域の電磁波を供給する手段であることを特徴
とする表面検査装置。
【請求項５】請求項１から４のいずれか一に記載の表面
検査装置において、上記表面検査装置は、上記電磁波を
供給する手段から供給された電磁波を導くための空洞共
振器をさらに有することを特徴とする表面検査装置。
【請求項６】請求項１から５のいずれか一に記載の表面
検査装置において、上記表面検査装置は、試料中にキャ
リアを誘起させる手段をさらに有することを特徴とする
表面検査装置。
【請求項７】請求項６記載の表面検査装置において、上
記試料中にキャリアを誘起させる手段は、試料に光を照
射する手段であることを特徴とする表面検査装置。
【請求項８】請求項２記載の表面検査装置において、上
記表面検査装置は、上記探針と試料との間に電圧を印加
するための直流又は交流電源をさらに有することを特徴
とする表面検査装置。
【請求項９】請求項２記載の表面検査装置において、上
記探針を試料表面上で走査させるための第１の移動機構
をさらに有することを特徴とする表面検査装置。
【請求項１０】請求項９記載の表面検査装置において、
上記第１の移動機構は、ピエゾ素子より構成されること
を特徴とする表面検査装置。
【請求項１１】請求項２記載の表面検査装置において、
上記探針と試料との距離を変えるための第２の移動機構
をさらに有することを特徴とする表面検査装置。
【請求項１２】請求項１１記載の表面検査装置におい
て、上記第２の移動機構は、ピエゾ素子より構成される
ことを特徴とする表面検査装置。
【請求項１３】請求項２記載の表面検査装置において、
上記トンネル電流を検出する手段は、試料に供給された
電磁波に与えられた強度変調の変調周波数を参照し、ト
ンネル電流を検出する手段であることを特徴とする表面
検査装置。
【請求項１４】請求項２記載の表面検査装置において、
上記分離手段は、磁場印加手段であり、上記トンネル電
流を検出する手段は、該磁場印加手段より試料に印加さ
れる磁場に与えられた強度変調の変調周波数を参照し、
トンネル電流を検出する手段であることを特徴とする表
面検査装置。
【請求項１５】請求項９記載の表面検査装置において、
上記表面検査装置は、上記探針が試料表面上で走査され
た位置に対応して、上記検出する手段から得られた検出
信号を表示する表示手段をさらに有することを特徴とす
る表面検査装置。
【請求項１６】請求項１から１５のいずれか一に記載の
表面検査装置において、上記表面検査装置は、試料を冷
却するための冷却機構をさらに有することを特徴とする
表面検査装置。
【請求項１７】請求項１から１５のいずれか一に記載の
表面検査装置において、上記表面検査装置は、試料を真
空雰囲気に保つための真空機構をさらに有することを特
徴とする表面検査装置。
【請求項１８】試料の電子スピンのエネルギー状態を分
離し、分離されたエネルギー状態の分離幅又は分離幅近
傍のエネルギーに相当する電磁波を供給し、磁気共鳴現
象によるキャリア密度の変化を検出することを特徴とす
る表面検査方法。
【請求項１９】請求項１８記載の表面検査方法におい
て、上記検出は、試料表面に近接させた探針に流れるト
ンネル電流を検出して行うことを特徴とする表面検査方
法。
【請求項２０】請求項１８又は１９記載の表面検査方法
において、上記電子スピンのエネルギー状態の分離は、
磁場を印加して行うことを特徴とする表面検査方法。
【請求項２１】請求項１８、１９又は２０記載の表面検
査方法において、上記供給する電磁波は、マイクロ波又
はラジオ波領域の電磁波であることを特徴とする表面検
査方法。
【請求項２２】請求項１８から２１のいずれか一に記載
の表面検査方法において、上記検出するキャリアは、光
照射によって誘起されたキャリアであることを特徴とす
る表面検査方法。
【請求項２３】請求項１９記載の表面検査方法におい
て、上記トンネル電流の検出は、上記探針と試料との間
に直流又は交流電圧を印加して行うことを特徴とする表
面検査方法。
【請求項２４】請求項１９記載の表面検査方法におい
て、上記トンネル電流の検出は、上記探針を試料表面上
で走査して行うことを特徴とする表面検査方法。
【請求項２５】請求項２４記載の表面検査方法におい
て、上記走査は、上記探針と結合するピエゾ素子に電圧
を印加し、ピエゾ素子を変形させて行うことを特徴とす
る表面検査方法。
【請求項２６】請求項１９記載の表面検査方法におい
て、上記トンネル電流の検出は、上記探針を試料との距
離を変化させて行うことを特徴とする表面検査方法。
【請求項２７】請求項２６記載の表面検査方法におい
て、上記試料との距離の変化は、上記探針と結合するピ
エゾ素子に電圧を印加し、ピエゾ素子を変形させて行う
ことを特徴とする表面検査方法。
【請求項２８】請求項１９記載の表面検査方法におい
て、上記供給される電磁波は、強度変調が与えられ、上
記トンネル電流の検出は、該強度変調の変調周波数を参
照して行うことを特徴とする表面検査方法。
【請求項２９】請求項２８記載の表面検査方法におい
て、上記トンネル電流の検出は、上記強度変調の変調周
波数より十分遅い時間で、上記探針を試料表面上で走査
して行うことを特徴とする表面検査方法。
【請求項３０】請求項１９記載の表面検査方法におい
て、上記エネルギー状態の分離は、磁場を印加して行
い、該磁場には強度変調が与えられ、上記トンネル電流
の検出は、該強度変調の変調周波数を参照して行うこと
を特徴とする表面検査方法。
【請求項３１】請求項３０記載の表面検査方法におい
て、上記トンネル電流の検出は、上記強度変調の変調周
波数より十分遅い時間で、上記探針を試料表面上で走査
して行うことを特徴とする表面検査方法。
【請求項３２】請求項２４記載の表面検査方法におい
て、上記探針の走査する位置に対応して、上記検出した
値を表示することを特徴とする表面検査方法。
【請求項３３】請求項１８から３２のいずれか一に記載
の表面検査方法において、上記検出は試料を冷却した状
態で行うことを特徴とする表面検査方法。
【請求項３４】請求項１８から３３のいずれか一に記載
の表面検査方法において、上記検出は試料を真空雰囲気
に保持した状態で行うことを特徴とする表面検査方法。