JP2003108228A - Positioning apparatus, near-field microscope using the apparatus and near-field spectroscope - Google Patents

Positioning apparatus, near-field microscope using the apparatus and near-field spectroscope

Info

Publication number
JP2003108228A
JP2003108228A JP2001304031A JP2001304031A JP2003108228A JP 2003108228 A JP2003108228 A JP 2003108228A JP 2001304031 A JP2001304031 A JP 2001304031A JP 2001304031 A JP2001304031 A JP 2001304031A JP 2003108228 A JP2003108228 A JP 2003108228A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stage
creep
measurement
piezo
piezo stage
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.)
Pending
Application number
JP2001304031A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takahito Narita
貴人 成田
Tomohito Fujiwara
智仁 藤原
Fuminori Sato
文則 佐藤
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.)
Jasco Corp
Original Assignee
Jasco Corp
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 Jasco Corp filed Critical Jasco Corp
Priority to JP2001304031A priority Critical patent/JP2003108228A/en
Priority to US10/238,627 priority patent/US6777656B2/en
Publication of JP2003108228A publication Critical patent/JP2003108228A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positioning apparatus with a simple configuration capable of correcting accurately influences of drifts. SOLUTION: A positioning apparatus comprising a piezo-stage 18 mounting a test sample 24 and moving in the specified axis direction and a stage controller 20 making the piezo-stage 18 move in the specified axis direction, characterized in that the apparatus has a creep characteristic storage part 60 stored creep characteristics pre-measured and pre-formulated creeps of the piezo-stage 18 caused by a lapse of time in the driving axis direction, the stage controller 20 adds electric signals complementary with the creep characteristics stored into the storage part 60 to the piezo-stage 18 by matching with time information on the creep characteristics to drive the piezo-stage 18 in the driving axis direction.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は位置決め装置、並び
にそれを用いた近接場顕微鏡及び近接場分光装置、特に
そのドリフト低減手法の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positioning device, a near-field microscope and a near-field spectroscopic device using the positioning device, and more particularly to an improvement of a drift reducing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、一般的な光学顕微鏡あるいは電子
顕微鏡とは異なる原理に基づく走査型近接場光学顕微鏡
が開発され、これは一般的な顕微鏡では困難であった光
の波長より小さなものを観察することができ、その応用
が期待されている。
2. Description of the Related Art In recent years, a scanning near-field optical microscope has been developed based on a principle different from that of a general optical microscope or an electron microscope. Can be, and its application is expected.

【0003】この走査型近接場光学顕微鏡は、いわゆる
近接場波を検出するものであり、例えば微小な試料が平
坦な基板の上に置かれており、該試料に基板裏面から全
反射が生じるような角度で光を入射させると、伝搬光は
すべて反射するが、基板及び試料表面付近には近接場波
と呼ばれる表面波が発生する。この表面波は試料表面の
周りの光の波長以内の距離の領域に局在している。
This scanning near-field optical microscope is for detecting so-called near-field waves. For example, a small sample is placed on a flat substrate, and the sample is supposed to undergo total reflection from the back surface of the substrate. When light is incident at various angles, all propagating light is reflected, but surface waves called near-field waves are generated near the surface of the substrate and the sample. This surface wave is localized in a region around the sample surface within a distance within the wavelength of light.

【0004】そこで、先の鋭いプローブを近接場波の場
の中に差し込んで近接場波を散乱させ、その散乱光強度
を測定することによりプローブ先端と試料表面との距離
を規定することができる。したがって、前記散乱光の強
度が一定となるようにしつつプローブの走査を行うこと
により、該プローブ先端位置は試料表面の凹凸を的確に
反映するものとなる。しかも、プローブ先端は近接場波
の場に存在するのみであり、試料そのものには接触して
いないため、試料に対して非接触、非破壊でかつ光の波
長の値より小さいものを観察できるものである。
Therefore, by inserting a sharp probe into the field of the near field wave to scatter the near field wave and measuring the intensity of the scattered light, the distance between the probe tip and the sample surface can be defined. . Therefore, by scanning the probe while keeping the intensity of the scattered light constant, the probe tip position accurately reflects the unevenness of the sample surface. Moreover, since the tip of the probe only exists in the field of near-field waves and does not contact the sample itself, it is possible to observe something that is non-contact, non-destructive to the sample and smaller than the wavelength of light. Is.

【0005】ところで、前述のような近接場顕微鏡をは
じめ、原子間力顕微鏡、走査型トンネル顕微鏡、近接場
顕微鏡などに代表されるプローブ顕微鏡は、ナノスケー
ルの微小位置決めのためのピエゾステージを用いること
が多い。
By the way, probe microscopes represented by atomic force microscopes, scanning tunneling microscopes, and near-field microscopes, in addition to the near-field microscopes described above, use a piezo stage for nanoscale micropositioning. There are many.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ピエゾ
ステージは、ナノの位置決めはできるものの、クリープ
や、ヒステリシスなどの絶対精度や再現性に問題があ
る。例えばステージコントローラによりピエゾステージ
の駆動を止める指示を出しているにもかかわらず、ピエ
ゾステージはぴたっとその位置に静止しておらずに、時
間の経過により、ずるずるとその駆動軸方向に移動して
しまうクリープが生じる。
However, although the piezo stage is capable of nano positioning, it has a problem in absolute accuracy and reproducibility such as creep and hysteresis. For example, even though the stage controller gives an instruction to stop driving the piezo stage, the piezo stage does not stand still at that position, but due to the passage of time, it will move in the direction of its drive axis Creep occurs.

【0007】特にクリープ特性については、別手段にて
ステージの駆動量を直接測定し補正する方法や、基準と
なる試料を測定し、その結果をもとに測定結果を換算す
る方法等により対処されることが多い。しかしながら、
前者では位置測定のためのハードウェアが別途必要にな
るため、装置が複雑になる、設置環境が限定される等の
欠点がある。後者については、実際の測定と時間的また
は空間的にずれた測定をもとにしているため、厳密な意
味での補正とは言えない。
Regarding the creep characteristic, in particular, it is dealt with by a method of directly measuring and correcting the driving amount of the stage by another means, a method of measuring a reference sample and converting the measurement result based on the result. Often. However,
The former requires additional hardware for position measurement, and thus has drawbacks such as a complicated device and a limited installation environment. The latter cannot be said to be a correction in a strict sense because it is based on the measurement that is deviated from the actual measurement in terms of time or space.

【0008】特に近接場測定装置では、光の波長以下と
いう極微小な範囲でプローブないしステージを駆動する
ため、この問題はより深刻であった。本発明は前記従来
技術の課題に鑑みなされたものであり、その目的は簡易
な構成でドリフトの影響を正確に補正することのできる
位置決め装置、並びにそれを用いた近接場顕微鏡及び近
接場分光装置を提供することにある。
This problem has been more serious in a near-field measuring apparatus since the probe or the stage is driven within a very small range of the wavelength of light or less. The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object thereof is a positioning device capable of accurately correcting the influence of drift with a simple configuration, and a near-field microscope and a near-field spectroscopic device using the positioning device. To provide.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明にかかる位置決め装置は、試料が載置され特定
の軸方向に移動するピエゾステージと、前記ピエゾステ
ージを前記特定の軸方向に移動させるステージコントロ
ーラと、を備えた位置決め装置において、クリープ特性
記憶部を備える。そして、前記ステージコントローラ
は、前記クリープ特性記憶部のクリープ特性と相補的な
電気信号を、該クリープ特性の時間情報に合わせて前記
ピエゾステージに印加し、該ピエゾステージを前記駆動
軸方向に駆動することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a positioning device according to the present invention comprises a piezo stage on which a sample is placed and which moves in a specific axial direction, and a piezo stage which moves the piezo stage in the specific axial direction. A positioning device including a stage controller to be moved, and a creep characteristic storage unit. Then, the stage controller applies an electric signal complementary to the creep characteristic of the creep characteristic storage unit to the piezo stage in accordance with time information of the creep characteristic, and drives the piezo stage in the drive axis direction. It is characterized by

【0010】ここで、前記クリープ特性記憶部は、予め
前記ピエゾステージの駆動軸方向の時間経過によるクリ
ープを測定し定式化しておいたクリープ特性を記憶して
いる。また前記目的を達成するために本発明にかかる位
置決め装置は、試料が載置され特定の軸方向に移動する
ピエゾステージと、前記ピエゾステージを前記特定の軸
方向に駆動させるステージコントローラと、を備えた位
置決め装置において、クリープ特性記憶部と、測定手段
と、補正手段と、を備えたことを特徴とする。
Here, the creep characteristic storage unit stores the creep characteristic which has been previously measured and formulated as creep with time in the drive axis direction of the piezo stage. Further, in order to achieve the above object, a positioning device according to the present invention includes a piezo stage on which a sample is placed and which moves in a specific axial direction, and a stage controller which drives the piezo stage in the specific axial direction. The positioning device further includes a creep characteristic storage unit, a measuring unit, and a correcting unit.

【0011】ここで、前記クリープ特性記憶部は、予め
前記ピエゾステージの駆動軸方向の時間経過によるクリ
ープを測定し定式化しておいたクリープ特性を記憶して
いる。また前記測定手段は、前記ピエゾステージに載置
された試料の測定部位より、該ピエゾステージの駆動軸
方向の位置情報を時間情報と共に得る。
Here, the creep characteristic storage section stores the creep characteristic which is measured and formulated beforehand with respect to the lapse of time in the drive axis direction of the piezo stage. Further, the measuring means obtains position information in the drive axis direction of the piezo stage together with time information from the measurement site of the sample placed on the piezo stage.

【0012】前記補正手段は、前記ピエゾステージの駆
動軸方向に対して、前記クリープ特性記憶部のクリープ
特性に従って、前記測定手段で得た測定結果に、該クリ
ープ特性の時間情報を合わせてソフトウェア補正をか
け、前記ピエゾステージのクリープの影響が除去された
測定結果を得る。
According to the creep characteristic of the creep characteristic storage unit, the correcting means adjusts the time information of the creep characteristic to the measurement result obtained by the measuring means in the drive axis direction of the piezo stage by software correction. The measurement result is obtained by removing the influence of the creep of the piezo stage.

【0013】なお、本発明において、前記ピエゾステー
ジのクリープ特性は、下記数2で表せることが好適であ
る。
In the present invention, it is preferable that the creep characteristic of the piezo stage can be expressed by the following equation 2.

【数2】 r×(1+γ×Log(t/0.1)) …(2) ここで、rは、前記測定手段で得たデータを用いて算出
可能な定数 γは、前記測定手段で得たデータを用いて算出可能な定
数 tは、前記時間情報
## EQU00002 ## r.times. (1 + .gamma..times.Log (t / 0.1)) (2) where r is a constant .gamma. That can be calculated using the data obtained by the measuring means, and .gamma. The constant t that can be calculated using the data obtained is the time information

【0014】なお、前記時間情報tは、例えばステージ
コントローラによりピエゾステージの駆動を止めた瞬間
を基準にした時の経過時間等、あるいは該ピエゾステー
ジの駆動を止め所定の時間が経過した時間を基準にした
時の経過時間等をいう。
The time information t is, for example, an elapsed time based on the moment when the driving of the piezo stage is stopped by the stage controller, or the time when the driving of the piezo stage is stopped. It means the elapsed time, etc.

【0015】また前記数2で示されるクリープ特性は、
例えば横軸の単位が時間であり、縦軸がZ軸位置情報で
ある。これに対し、測定結果の縦軸の単位はZ軸位置情
報であるが、横軸の単位が例えばX位置情報であって
も、例えば前記X位置情報を得る時に、前記クリープ特
性の定式の時間情報tと関連付け可能な時間ないし時刻
情報と共に得ることにより、例えば時間軸と位置軸間の
軸の単位の変換により、前記クリープ特性の定式と測定
結果との軸の単位の関連付けが行える。
The creep characteristic expressed by the above equation 2 is
For example, the unit of the horizontal axis is time, and the vertical axis is Z-axis position information. On the other hand, although the unit of the vertical axis of the measurement result is the Z-axis position information, even if the unit of the horizontal axis is the X position information, for example, when the X position information is obtained, the time of the formula of the creep characteristic is obtained. By obtaining the time or time information that can be associated with the information t, for example, by converting the axis unit between the time axis and the position axis, it is possible to associate the formula of the creep characteristic with the measurement unit of the axis unit.

【0016】また本発明において、前記測定手段は一の
面毎に画像を得、また前記一の面画像を得た後に該画像
上より複数の点を適宜選び、前記クリープ特性の定式中
の定数r,γの値を算出する定数決定手段を備える。そ
して、前記補正手段は、前記定数決定手段で得た値を、
前記クリープ特性記憶部の定式中の対応する定数r,γ
に代入したクリープ特性に従って、前記測定手段で得た
全体の画像のデータに対してソフトウェア補正をかけ、
前記ピエゾステージのクリープの影響が除去された測定
結果を得ることが好適である。
Further, in the present invention, the measuring means obtains an image for each surface, and after obtaining the image of the one surface, a plurality of points are appropriately selected from the image, and the constant in the formula of the creep characteristic is selected. A constant determining means for calculating the values of r and γ is provided. Then, the correction means, the value obtained by the constant determination means,
Corresponding constants r and γ in the formula of the creep characteristic storage unit
According to the creep characteristics substituted in, software correction is applied to the data of the entire image obtained by the measuring means,
It is preferable to obtain the measurement result in which the influence of the creep of the piezo stage is removed.

【0017】また本発明において、前記測定手段は一の
行毎に画像を得、また前記一の行画像を得た後に該画像
上より複数の点を適宜選び、前記クリープ特性の定式中
の定数r,γの値を算出する定数決定手段を備える。前
記補正手段は、前記定数決定手段で得た値を、前記クリ
ープ特性記憶部の定式中の対応する定数r,γに代入し
たクリープ特性に従って、前記測定手段で得た行のデー
タに対してソフトウェア補正をかけ、前記ピエゾステー
ジのクリープの影響が除去された測定結果を得、及び補
正後の測定結果を表示する。そして、前記測定手段によ
る測定、前記定数決定手段による定数算出、前記補正手
段によるソフトウェア補正、及び補正後の測定結果の表
示を、前記各行について行うことが好適である。
Further, in the present invention, the measuring means obtains an image for each row, and after obtaining the one row image, a plurality of points are appropriately selected from the image to obtain a constant in the formula of the creep characteristic. A constant determining means for calculating the values of r and γ is provided. According to the creep characteristic obtained by substituting the value obtained by the constant determining means into the corresponding constants r and γ in the formula of the creep characteristic storing section, the correcting means performs software for the data of the row obtained by the measuring means. A correction is applied to obtain a measurement result in which the influence of the creep of the piezo stage is removed, and the corrected measurement result is displayed. Then, it is preferable that the measurement by the measuring unit, the constant calculation by the constant determining unit, the software correction by the correcting unit, and the display of the measurement result after the correction are performed for each row.

【0018】また前記目的を達成するために本発明にか
かる近接場顕微鏡は、試料測定面の近接場光の場へプロ
ーブを進入させることにより発生する散乱光を採取する
散乱光採取手段と、試料が載置されるステージと、散乱
光採取手段で採取された近接場光の散乱光により、試料
画像を観察する観察手段を備えた近接場顕微鏡におい
て、本発明にかかる位置決め装置を前記プローブないし
ステージの所望の駆動軸方向に設けたことを特徴とす
る。
Further, in order to achieve the above object, the near-field microscope according to the present invention comprises a scattered light collecting means for collecting scattered light generated by causing a probe to enter the field of the near-field light on the sample measurement surface, and a sample. In a near-field microscope equipped with a stage on which is mounted and an observing means for observing a sample image by the scattered light of the near-field light collected by the scattered-light collecting means, the positioning device according to the present invention is provided with the probe or stage. Is provided in the desired drive axis direction.

【0019】また前記目的を達成するために本発明にか
かる近接場分光装置は、プローブと、試料が載置される
ピエゾステージと、を備え、前記試料測定面とプローブ
先端間のZ軸方向の離隔距離が一定となるようにしつ
つ、プローブ先端位置を試料測定面上でX,Y軸方向に
走査するステージコントローラと、を備え、試料測定面
の各測定部位における離隔情報及びスペクトル情報を同
時取得可能な近接場分光装置において、本発明にかかる
位置決め装置を、前記プローブないしステージの所望の
駆動軸方向に設けたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a near-field spectroscopic device according to the present invention includes a probe and a piezo stage on which a sample is placed, and the near-field spectroscopic device is provided in the Z-axis direction between the sample measurement surface and the tip of the probe. A stage controller that scans the tip position of the probe in the X and Y-axis directions on the sample measurement surface while keeping the separation distance constant, and simultaneously acquires the separation information and spectrum information at each measurement site on the sample measurement surface. In a possible near-field spectroscopic device, the positioning device according to the present invention is provided in a desired drive axis direction of the probe or the stage.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の一
実施形態にかかる位置決め装置を用いた測定装置の概略
構成が示されている。なお、本実施形態では、測定装置
として近接場分光装置を想定し、該装置により得られた
試料測定面の凹凸情報にソフトウェア補正をかけ、ピエ
ゾステージのクリープの影響を補正した例について説明
する。同図に示す近接場分光装置10は、離隔情報取得
手段(測定手段)と、スペクトル情報取得手段を備え
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A schematic configuration of a measuring device using a positioning device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, an example will be described in which a near-field spectroscopic device is assumed as the measuring device, and the unevenness information of the sample measurement surface obtained by the device is software-corrected to correct the influence of the creep of the piezo stage. The near-field spectroscopic device 10 shown in the figure includes separation information acquisition means (measurement means) and spectrum information acquisition means.

【0021】前記離隔情報取得手段は、例えば光ファイ
バプローブ12と、近接場ヘッド14と、Z軸方向位置
制御用光学系16と、XYZピエゾステージ(位置決め
装置)18と、ステージコントローラ(位置決め装置)
20と、コンピュータ本体(位置決め装置)22を備え
る。
The separation information acquisition means is, for example, an optical fiber probe 12, a near-field head 14, a Z-axis direction position control optical system 16, an XYZ piezo stage (positioning device) 18, and a stage controller (positioning device).
20 and a computer main body (positioning device) 22.

【0022】前記XYZピエゾステージ18と、ステー
ジコントローラ20等は、試料24とプローブ12先端
を離隔ないし近接させるZ軸方向に走査し、離隔情報及
びスペクトル情報を得る際は、試料24とプローブ12
先端を近接場領域内の所定距離に近接させる。
The XYZ piezo stage 18, the stage controller 20 and the like scan the sample 24 and the tip of the probe 12 in the Z-axis direction which separates or brings the tip of the probe 12 into the vicinity of the sample 24 and the probe 12 when obtaining the separation information and the spectrum information.
The tip is brought close to a predetermined distance in the near field region.

【0023】本実施形態では、XYZピエゾステージ1
8上には試料24が載置され、先の鋭いプローブ12を
近接場光25の場の中に差し込んで近接場光25を散乱
させる。このとき、近接場ヘッド14によりプローブ1
2はその共振周波数で微小振動させている。Z軸方向位
置制御用光学系16によりプローブ12先端に光26を
照射し、そのプローブ12先端からの変調された反射光
28を検出し、その光28よりプローブ12先端の振動
振幅の変化を検出する。プローブ12先端の振動振幅が
一定となるようにしつつ、ステージコントローラ20に
よるXYZピエゾステージ18の駆動によりプローブ1
2の走査を行う。これによりXYZピエゾステージ18
等より各測定点のXY位置情報、計時部21より測定時
刻と同時に、各測定点における高低情報をコンピュータ
本体22のハードディスク(HDD)30の離隔情報記
憶部32に得る。これによりプローブ12先端と試料2
4測定面との距離を規定することができる。
In this embodiment, the XYZ piezo stage 1
A sample 24 is placed on the surface 8, and the sharp probe 12 is inserted into the field of the near-field light 25 to scatter the near-field light 25. At this time, the probe 1 is moved by the near-field head 14.
2 is vibrating slightly at its resonance frequency. The Z-axis direction position control optical system 16 irradiates the tip of the probe 12 with the light 26, detects the modulated reflected light 28 from the tip of the probe 12, and detects the change in the vibration amplitude of the tip of the probe 12 from the light 28. To do. The probe 1 is driven by the XYZ piezo stage 18 driven by the stage controller 20 while keeping the vibration amplitude of the tip of the probe 12 constant.
2 scans are performed. This allows the XYZ piezo stage 18
From the above, the XY position information of each measurement point and the height information at each measurement point are obtained from the timer unit 21 at the same time as the measurement time in the separation information storage unit 32 of the hard disk (HDD) 30 of the computer main body 22. As a result, the tip of the probe 12 and the sample 2
4 The distance from the measurement surface can be specified.

【0024】前記スペクトル情報取得手段は、例えば励
起レーザ36と、光ファイバプローブ12と、分光器3
8と、検出器40と、XYZピエゾステージ(位置決め
装置)18と、ステージコントローラ(位置決め装置)
20と、コンピュータ本体(位置決め装置)22を備え
る。
The spectrum information acquisition means is, for example, an excitation laser 36, an optical fiber probe 12, and a spectroscope 3.
8, detector 40, XYZ piezo stage (positioning device) 18, stage controller (positioning device)
20 and a computer main body (positioning device) 22.

【0025】そして、励起レーザ36からのレーザ光4
2は、ファイバプローブ12に入射され、プローブ12
先端の開口より近接場光25がしみだす。この近接場光
25は、プローブ12先端の光の波長よりも狭い領域に
局在しており、ステージコントローラ20によりプロー
ブ12先端と試料測定面24を光の波長よりも狭い領域
まで近接させると、プローブ先端12よりしみだした光
25は試料測定面24にで散乱ないし反射され、その散
乱光ないし反射光44はプローブ12先端の開口より集
光され、分光器38で分光される。分光された光は、検
出器40で検出され、その光強度は分光器38より得ら
れる波長情報と共に、コンピュータ本体22のHDD3
0のスペクトル情報記憶部42に記憶される。
Then, the laser beam 4 from the excitation laser 36
2 is incident on the fiber probe 12, and the probe 12
The near-field light 25 exudes from the opening at the tip. The near-field light 25 is localized in a region narrower than the wavelength of light at the tip of the probe 12, and when the tip of the probe 12 and the sample measurement surface 24 are brought close to a region narrower than the wavelength of light by the stage controller 20, The light 25 exuding from the probe tip 12 is scattered or reflected by the sample measuring surface 24, and the scattered light or reflected light 44 is condensed from the opening at the tip of the probe 12 and dispersed by the spectroscope 38. The dispersed light is detected by the detector 40, and its light intensity is stored in the HDD 3 of the computer main body 22 together with the wavelength information obtained from the spectroscope 38.
0 of the spectrum information storage unit 42.

【0026】このように近接場分光装置10を構成する
ことにより、試料表面の各測定部位における高低情報及
び成分情報を同時に取得し、ディスプレイ45に表示す
ることができる。
By configuring the near-field spectroscopic device 10 in this way, it is possible to simultaneously obtain height information and component information at each measurement site on the sample surface and display them on the display 45.

【0027】ところで、近接場分光装置10をはじめ、
原子間力顕微鏡、走査型トンネル顕微鏡、近接場顕微鏡
などに代表されるプローブ顕微鏡は、ナノスケールの微
小位置決めのためのピエゾステージを用いることが多
い。しかしながら、ピエゾステージは、ナノの位置決め
はできるものの、例えばステージコントローラによりピ
エゾステージの駆動を止める指示を出しているにもかか
わらず、ピエゾステージはぴたっとその位置に静止して
おらずに、時間の経過により、ずるずるとその駆動軸方
向に移動してしまうクリープが発生してしまう。特に近
接場測定装置では、光の波長よりも狭い範囲でプローブ
ないしステージを駆動するため、この問題はより深刻で
ある。
By the way, including the near-field spectroscope 10,
A probe microscope typified by an atomic force microscope, a scanning tunnel microscope, a near-field microscope, etc. often uses a piezo stage for nanoscale micropositioning. However, although the piezo stage is able to position the nano, for example, even though the stage controller has issued an instruction to stop the drive of the piezo stage, the piezo stage is not standing still at that position As a result, creep occurs in which the vehicle moves in the direction of the drive axis when it slips. Particularly, in the near-field measuring device, the probe or the stage is driven within a range narrower than the wavelength of light, so this problem is more serious.

【0028】そこで、本発明においては、簡易な構成で
ピエゾステージのドリフトの影響を正確に補正するため
に、予めクリープ特性を測定し定式化している。本実施
形態においては、例えば図2(A)に示すように、ステ
ージコントローラによりピエゾステージの駆動を止めた
瞬間から所定の時間tが経過する毎に、同一測定面上よ
り一の画像を得、例えばこれを8回繰返す。すると、同
図(B)示すようなクリープ特性が得られる。これを下
記数3のように定式化し、その理論曲線を基に離隔情報
記憶部32の離隔情報、つまり試料測定面の凹凸情報を
補正している。
Therefore, in the present invention, the creep characteristic is measured and formulated in advance in order to accurately correct the influence of the drift of the piezo stage with a simple structure. In the present embodiment, for example, as shown in FIG. 2A, one image is obtained from the same measurement surface each time a predetermined time t elapses from the moment when the driving of the piezo stage is stopped by the stage controller. For example, this is repeated 8 times. Then, the creep characteristic as shown in FIG. This is formulated as in the following Expression 3, and the separation information of the separation information storage unit 32, that is, the unevenness information of the sample measurement surface is corrected based on the theoretical curve.

【数3】 r×(1+γ×Log(t/0.1)) …(3) ここで、rは、近接場分光装置10で得たデータを用い
て算出可能な定数 γは、近接場分光装置10で得たデータを用いて算出可
能な定数 tは、ステージコントローラによりピエゾステージの駆
動を止めた瞬間からの経過時間
## EQU00003 ## r.times. (1 + .gamma..times.Log (t / 0.1)) (3) where r is a constant .gamma. That can be calculated using the data obtained by the near field spectroscopy apparatus 10. The constant t that can be calculated using the data obtained by the device 10 is the elapsed time from the moment when the driving of the piezo stage is stopped by the stage controller.

【0029】このために本実施形態においては、前記数
3のクリープ特性の定式を記憶しているクリープ特性記
憶部60と、定数決定手段及びソフトウェア補正手段と
してのCPU46を備える。
To this end, the present embodiment is provided with a creep characteristic storage unit 60 for storing the formula for the creep characteristic of the above-mentioned equation 3, and a CPU 46 as a constant determining means and a software correcting means.

【0030】まず前記離隔情報取得手段により、ピエゾ
ステージに載置された試料の各測定部位より高さ情報を
得、一の面画像を得、これを離隔情報記憶部に記憶す
る。
First, the separation information acquisition means obtains height information from each measurement site of the sample placed on the piezo stage, obtains one surface image, and stores it in the separation information storage section.

【0031】CPU46は、前記定数決定手段の機能と
して、前述のようにして得られた一の面画像上より複数
の点を適宜選び、前記クリープ特性の定式中の定数r,
γの値を算出する。例えば定数γ=0.34、定数r=
8.4を得る。これをクリープ特性記憶部60に記憶す
る。ピエゾステージのXYZ軸方向に対して、予めクリ
ープ特性を測定し定式化されたクリープ特性をそれぞれ
記憶する。
As a function of the constant determining means, the CPU 46 appropriately selects a plurality of points from the one surface image obtained as described above, and determines the constant r, in the formula of the creep characteristic.
Calculate the value of γ. For example, constant γ = 0.34, constant r =
To get 8.4. This is stored in the creep characteristic storage unit 60. Creep characteristics are measured in advance in the XYZ axis directions of the piezo stage and the formulated creep characteristics are stored.

【0032】そして、CPU46は、前記補正手段の機
能として、クリープ特性記憶部60に記憶されたクリー
プ特性の定式中の定数r,γの値を例えば定数γ=0.
34、定数r=8.4を、該クリープ特性の定式中の対
応する定数r,γに代入し、例えばZ軸方向のクリープ
特性を得る。得られたクリープ特性に従って、離隔情報
記憶部の全体の画像のデータに対してソフトウェア補正
をかけ、ピエゾステージのクリープの影響が除去された
測定結果を得る。
As a function of the correction means, the CPU 46 sets the values of the constants r and γ in the creep characteristic formula stored in the creep characteristic storage unit 60 to the constant γ = 0.
34 and the constant r = 8.4 are substituted into the corresponding constants r and γ in the formula of the creep characteristic to obtain the creep characteristic in the Z-axis direction, for example. According to the obtained creep characteristics, software correction is applied to the entire image data in the separation information storage unit to obtain a measurement result in which the influence of the creep of the piezo stage is removed.

【0033】なお、数3で示されるクリープ特性は、例
えば横軸の単位が時間であり、縦軸がZ軸位置情報であ
る。これに対し、測定結果の縦軸の横軸の単位は例えば
X位置情報であるが、本実施形態では、前述のように例
えば計時部21により、X位置情報の取得時刻を、前記
クリープ特性の定式の時間情報tと関連付け可能な時刻
情報と共に得ている。このため、例えば時間軸と位置軸
間の軸の単位の変換により、前記クリープ特性の定式と
前記離隔情報記憶部の例えばX軸位置情報との軸の単位
の関連付けが行える。
In the creep characteristics shown by the equation 3, for example, the unit of the horizontal axis is time, and the vertical axis is Z-axis position information. On the other hand, the unit of the horizontal axis of the vertical axis of the measurement result is, for example, the X position information, but in the present embodiment, as described above, the acquisition time of the X position information is determined by the time counting unit 21, for example. It is obtained together with the time information that can be associated with the formula time information t. Therefore, for example, by converting the unit of the axis between the time axis and the position axis, it is possible to associate the formula of the creep characteristic with the unit of the axis, for example, the X-axis position information of the separation information storage unit.

【0034】そして、このような軸の単位の関連付けが
考慮された上で、例えば、図3(A)に示すような離隔
情報記憶部のデータdを、同図(B)に示すようなクリ
ープ特性の理論曲線tcで割ることにより、同図(C)
に示すようなクリープの影響が除去されたデータd´を
得ることができる。
Then, in consideration of such association of the units of axes, for example, the data d in the separation information storage unit as shown in FIG. 3A is creeped as shown in FIG. By dividing by the theoretical curve tc of the characteristic, the same figure (C)
It is possible to obtain the data d ′ from which the influence of creep as shown in FIG.

【0035】このように本実施形態では、ピエゾステー
ジのクリープ特性の定式化に成功し、その理論曲線を基
に全体の測定結果にソフトウェア補正をかけ、クリープ
の影響を補正しているため、測定結果を正確に補正する
ことができる。しかも、本実施形態では、前記理論曲線
を用いてソフトウェア補正しているため、簡易な構成と
なる。
As described above, in this embodiment, the creep characteristic of the piezo stage was successfully formulated, and the software effect was applied to the entire measurement result based on the theoretical curve to correct the influence of the creep. The result can be corrected accurately. Moreover, in this embodiment, since the software correction is performed using the theoretical curve, the configuration is simple.

【0036】また本実施形態にかかる位置決め装置を近
接場分光装置装に用いるので、精度の高いプローブ12
ないしピエゾステージ18の駆動が行えるので、より精
度の高い測定結果が得られる。
Further, since the positioning device according to this embodiment is used in the near-field spectroscopic device, the probe 12 with high accuracy is used.
Since the piezo stage 18 can be driven, more accurate measurement results can be obtained.

【0037】なお、前記構成では、前記測定手段により
一の面画像を得た例について説明したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、これに代えて、前記測定手
段により一行毎に画像を得る。そして、定数決定手段に
より、一の行画像を得た後に該画像上より複数の点を適
宜選び、前記クリープ特性の定式中の定数r,γの値を
算出する。そして、補正手段により、前記定数決定手段
で得た値を、前記クリープ特性記憶部の定式中の対応す
る定数r,γに代入したクリープ特性に従って、前記測
定手段で得た行のデータに対してソフトウェア補正をか
け、前記ピエゾステージのクリープの影響が除去された
測定結果を得る。また補正後の測定結果をディスプレイ
に表示する。そして、前記測定手段による測定、前記定
数決定手段による定数算出、及び前記補正手段によるソ
フトウェア補正、及び補正後の測定結果の表示を、前記
各行について行うことができる。これにより本実施形態
では、補正結果を測定中に逐次、例えば各行の測定終了
毎にディスプレイに表示することができる。
In the above construction, an example in which one surface image is obtained by the measuring means has been described, but the present invention is not limited to this, and instead of this, the measuring means may be used for each line. Get the image. Then, after obtaining one line image by the constant determining means, a plurality of points are appropriately selected from the image and the values of the constants r and γ in the formula of the creep characteristic are calculated. Then, according to the creep characteristic obtained by substituting the value obtained by the constant determining means into the corresponding constants r and γ in the formula of the creep characteristic storing section by the correcting means, the data of the row obtained by the measuring means is calculated. Software correction is applied to obtain a measurement result in which the influence of the creep of the piezo stage is removed. The corrected measurement result is displayed on the display. Then, the measurement by the measuring unit, the constant calculation by the constant determining unit, the software correction by the correcting unit, and the display of the measurement result after the correction can be performed for each row. Thereby, in the present embodiment, the correction result can be sequentially displayed during the measurement, for example, every time the measurement of each row is completed.

【0038】また、前記構成では、本実施形態にかかる
位置決め装置を、近接場分光装置のステージに用いた例
について説明したが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、ピエゾステージを用いた任意の装置に用いるこ
とができる。
Further, in the above-mentioned configuration, an example in which the positioning device according to the present embodiment is used as a stage of a near-field spectroscopic device has been described, but the present invention is not limited to this, and a piezo stage is used. It can be used in any device.

【0039】特に精密な位置決めが要求される原子間力
顕微鏡、走査型トンネル顕微鏡、近接場顕微鏡等のプロ
ーブ顕微鏡のステージに適している。例えば、試料測定
面の近接場光の場へプローブを進入させることにより発
生する散乱光を採取する散乱光採取手段と、試料が載置
されるステージと、散乱光採取手段で採取された近接場
光の散乱光により、試料画像を観察する観察手段を備え
た近接場顕微鏡では、プローブないしステージの駆動に
用いることができる。
It is suitable for a stage of a probe microscope such as an atomic force microscope, a scanning tunnel microscope, a near field microscope, etc., which requires particularly precise positioning. For example, scattered light collecting means for collecting scattered light generated by entering the probe into the near-field light field of the sample measurement surface, a stage on which the sample is mounted, and the near-field collected by the scattered light collecting means. In a near-field microscope having an observation means for observing a sample image by scattered light of light, it can be used for driving a probe or a stage.

【0040】このように本発明にかかる位置決め装置を
近接場顕微鏡に用いることにより、前記近接場分光装置
に用いた場合と同様、精度の高いプローブないしステー
ジの駆動が行えるので、より精度の高い測定結果が得ら
れる。
As described above, by using the positioning device according to the present invention in the near-field microscope, the probe or the stage can be driven with high accuracy as in the case of using the near-field spectroscopic device, so that the measurement with higher accuracy can be performed. The result is obtained.

【0041】また本発明にかかる位置決め装置をピエゾ
ステージに用いた例について説明したが、そのほかの駆
動機構、例えばピエゾ素子を用いたプローブの微小送り
機構等に適用することができる。
Further, the example in which the positioning device according to the present invention is used for the piezo stage has been described, but the present invention can be applied to other drive mechanisms, for example, a fine feed mechanism for a probe using a piezo element.

【0042】また前記構成では、説明上、Z軸方向のク
リープ特性について説明したが、そのほかのピエゾ素子
を用いた駆動軸方向、X軸方向、Y軸方向のクリープ特
性に適用することができる。
In the above configuration, the creep characteristic in the Z-axis direction has been described for the sake of description, but the present invention can be applied to the creep characteristic in the drive axis direction, the X-axis direction and the Y-axis direction using other piezoelectric elements.

【0043】また、前記構成では、測定結果にソフトウ
ェア補正をかけた例について説明したが、これに代え
て、ピエゾステージへの駆動制御値の補正に適用するこ
ともできる。
Further, in the above-mentioned configuration, an example in which the measurement result is software-corrected has been described, but instead of this, it can be applied to the correction of the drive control value for the piezo stage.

【0044】図4には、このような位置決め装置を用い
た近接場分光顕微鏡の概略構成が示されている。なお、
前記図1と対応する部分には符号100を加えて示し説
明を省略する。
FIG. 4 shows a schematic structure of a near-field spectroscopic microscope using such a positioning device. In addition,
Reference numeral 100 is added to portions corresponding to those in FIG. 1 and description thereof is omitted.

【0045】すなわち、同図に示す近接場分光装置11
0は、本実施形態において特徴的な位置決め装置を用い
ており、ピエゾステージ118と、ステージコントロー
ラ120と、クリープ特性記憶部160と、ピエゾ制御
情報記憶部162を備える。
That is, the near-field spectroscopic device 11 shown in FIG.
0 uses a positioning device that is characteristic in this embodiment, and includes a piezo stage 118, a stage controller 120, a creep characteristic storage unit 160, and a piezo control information storage unit 162.

【0046】前記クリープ特性記憶部160は、前述の
ようにして得られたピエゾステージ181のクリープ特
性を記憶している。
The creep characteristic storage section 160 stores the creep characteristic of the piezo stage 181 obtained as described above.

【0047】前記ピエゾステージ制御情報記憶部162
は、ステージコントローラ120によりXYZピエゾス
テージ118を駆動するために印加する電気信号とし
て、クリープ特性記憶部160に記憶されているクリー
プ特性と相補的な電気信号を記憶している。
The piezo stage control information storage unit 162
Stores an electric signal complementary to the creep characteristic stored in the creep characteristic storage unit 160 as an electric signal applied to drive the XYZ piezo stage 118 by the stage controller 120.

【0048】そして、測定の開始を指示する信号が入力
されると、前記ステージコントローラ120は、前記ク
リープ特性記憶部160の、クリープ特性と相補的な電
気信号を、前記クリープ特性の時間情報に合わせて前記
ピエゾステージ118に印加し、該ピエゾステージ11
8を前記駆動軸方向に駆動する。
When a signal instructing the start of measurement is input, the stage controller 120 matches the electric signal complementary to the creep characteristic of the creep characteristic storage unit 160 with the time information of the creep characteristic. Applied to the piezo stage 118,
8 is driven in the drive axis direction.

【0049】この結果、同図に示す近接場分光装置11
0は、前記図1に示した近接場分光装置と同様、クリー
プ特性の定式化に成功し、その理論曲線を基にしてクリ
ープ補正を行う。つまり本実施形態では、クリープ特性
と相補的な電気信号をピエゾステージに印加し、該ピエ
ゾステージを駆動するので、クリープの影響を補正しピ
エゾステージを正確に位置決めすることができる。しか
も、同図に示す近接場分光装置110は、前記図1に示
した近接場分光装置と同様、前記理論曲線を用いてソフ
トウェア補正しているため、簡易な構成となる。また、
本実施形態にかかる近接場分光装置、例えば図1に示し
た近接場分光装置には、使用目的等に応じて、下記に示
す機構を付加することも好ましい。
As a result, the near-field spectroscopic device 11 shown in FIG.
0, like the near-field spectroscopic device shown in FIG. 1, succeeded in formulating the creep characteristic, and performed creep correction based on the theoretical curve. That is, in the present embodiment, since an electric signal complementary to the creep characteristic is applied to the piezo stage to drive the piezo stage, the influence of creep can be corrected and the piezo stage can be accurately positioned. Moreover, the near-field spectroscopic device 110 shown in the same figure, like the near-field spectroscopic device shown in FIG. 1, is software-corrected using the theoretical curve, and therefore has a simple configuration. Also,
It is also preferable to add the following mechanism to the near-field spectroscope according to the present embodiment, for example, the near-field spectroscope shown in FIG. 1 according to the purpose of use.

【0050】<連続測定>ところで、プローブ顕微鏡に
代表されるようなナノレベルの分解能を持つ分析装置
は、現実問題として、装置の機械的なドリフトやレーザ
の強度のドリフトなどは完全には除去することはできな
い。
<Continuous Measurement> By the way, in an analyzer having a nano-level resolution typified by a probe microscope, as a practical problem, mechanical drift of the apparatus and drift of laser intensity are completely removed. It is not possible.

【0051】そこで、一般にはこのドリフト量より早い
スキャンスピードを確保することにより、ドリフトを抑
えた画像を測定することが行われている。しかしなが
ら、近接場分光においては、その分光スペクトルの測定
に本質的に時間がかかるため、スキャンスピードを上げ
ることはできない。このため、広い範囲のデータを測定
する際に、ドリフトの影響が強く出ていた。
Therefore, in general, an image in which the drift is suppressed is measured by ensuring a scan speed faster than this drift amount. However, in near-field spectroscopy, the scanning speed cannot be increased because it takes time to measure the spectrum. For this reason, when measuring a wide range of data, the influence of drift has been strong.

【0052】そこで、図5に示すような試料表面の形状
と試料表面の分光スペクトルや時間分解データを測定す
る近接場分光装置210を用いることも好ましい。な
お、前記図1と対応する部分には符号200を加えて示
し説明を省略する。同図に示す近接場分光装置210で
は、入力デバイス252と、測定条件記憶部264を備
える。
Therefore, it is also preferable to use a near-field spectroscopic apparatus 210 for measuring the shape of the sample surface, the spectrum of the sample surface and the time-resolved data as shown in FIG. It should be noted that the reference numeral 200 is added to the portion corresponding to FIG. 1 and the description thereof is omitted. The near-field spectroscopic apparatus 210 shown in the figure includes an input device 252 and a measurement condition storage unit 264.

【0053】前記入力デバイス252は、あらかじめ複
数のマッピング測定条件をコンピュータ本体222に入
力する。このマッピング測定条件としては、例えば、測
定領域、フィードバック条件、スペクトル測定条件等を
入力する。前記測定条件記憶部264は、入力デバイス
252より入力された例えば測定領域等のマッピング測
定条件を記憶している。
The input device 252 inputs a plurality of mapping measurement conditions to the computer main body 222 in advance. As this mapping measurement condition, for example, a measurement region, a feedback condition, a spectrum measurement condition, etc. are input. The measurement condition storage unit 264 stores mapping measurement conditions such as a measurement area input from the input device 252.

【0054】そして、測定の開始を指示する信号がコン
ピュータ本体222に入力されると、CPU246は、
測定条件記憶部264のマッピング測定条件情報にアク
セスし、そのマッピング測定条件情報に従って、例えば
ステージ218、ステージコントローラ220等をはじ
めとする近接場分光装置210の各機器の動作を制御す
ることにより、自動で測定する。
When a signal instructing the start of measurement is input to the computer main body 222, the CPU 246
By accessing the mapping measurement condition information of the measurement condition storage unit 264 and controlling the operation of each device of the near-field spectroscopic device 210 including the stage 218, the stage controller 220, etc., according to the mapping measurement condition information, To measure.

【0055】ここで、従来のマッピング測定では、図6
に示すように広い測定範囲Aを1つ設定し、広い測定範
囲Aを一度にマッピング測定することが一般的であっ
た。
Here, in the conventional mapping measurement, FIG.
It was general to set one wide measurement range A as shown in (1) and perform mapping measurement for the wide measurement range A at a time.

【0056】しかしながら、本実施形態では、測定領域
の設定に関しては、図7に示すように例えば広い測定範
囲Aを複数の領域、例えば4つの領域A1,A2,A
3,A4に分け、それぞれ別の測定としている。
However, in the present embodiment, for setting the measurement area, for example, as shown in FIG. 7, a wide measurement range A is set to a plurality of areas, for example, four areas A1, A2, A.
It is divided into 3 and A4, and each is measured separately.

【0057】ここで、各測定画像には、他の画像との隣
接部分にのりしろが設けられており、測定後に各測定結
果をのりしろを介して組み合わせることが好ましい。
Here, each measurement image is provided with a margin at a portion adjacent to another image, and it is preferable to combine each measurement result through the margin after measurement.

【0058】本実施形態では、例えば図8(A)に示す
ように領域A1より得られた画像I1と領域A2より得
られた画像I2を組合せる時は、領域A1より得られた
画像I1にはのりしろt1が設けられ、領域A2より得
られた画像I2にはのりしろt2が設けられている。こ
のため、領域A1より得られた画像I1と領域A2より
得られた画像I2を、のりしろt1、t2を介して組み
合わせることができる。
In this embodiment, when the image I1 obtained from the area A1 and the image I2 obtained from the area A2 are combined as shown in FIG. 8A, the image I1 obtained from the area A1 is combined. The margin t1 is provided, and the image I2 obtained from the area A2 is provided with the margin t2. Therefore, the image I1 obtained from the area A1 and the image I2 obtained from the area A2 can be combined via the margins t1 and t2.

【0059】このような組合せを利用し、最終的には、
領域A1より得られた画像I1と、領域A2より得られ
た画像I2と、領域A3より得られた画像I3と、領域
A4より得られた画像I4を組合せることにより、一の
画像I´を得、広い測定領域Aに関する測定結果を得る
ことができる。
By utilizing such a combination, finally,
By combining the image I1 obtained from the region A1, the image I2 obtained from the region A2, the image I3 obtained from the region A3, and the image I4 obtained from the region A4, one image I ′ is obtained. Therefore, the measurement result regarding the wide measurement area A can be obtained.

【0060】このように本実施形態では、広い測定範囲
を複数の領域に分け、それぞれ別の測定としている。こ
の結果、本実施形態では、一つの測定の測定時間を小さ
くすることができるので、ドリフトなどの影響を低く抑
えることができる。したがって、全体の測定結果に対す
るドリフトの影響を大幅に抑えることができる。
As described above, in the present embodiment, the wide measurement range is divided into a plurality of areas and the respective measurements are made separately. As a result, in the present embodiment, the measurement time for one measurement can be shortened, so that the influence of drift or the like can be suppressed to a low level. Therefore, the influence of drift on the entire measurement result can be significantly suppressed.

【0061】なお、各測定画像を組合せる際は、CPU
により、各画像の重なる部分の2次元の相関係数を求め
る。ここで、なるべくその係数が1に近くなる各画像の
配置を求め、各画像の自動位置合わせ等を行わせること
も、操作容易化等の点で好ましい。
When combining the measurement images, the CPU
Thus, the two-dimensional correlation coefficient of the overlapping portion of each image is obtained. Here, it is also preferable from the viewpoint of easiness of operation and the like that the arrangement of each image whose coefficient is as close to 1 as possible is obtained and the automatic alignment of each image is performed.

【0062】<表面形状とスペクトルの測定レンジ独立
指定>近接場分光顕微鏡においては、表面の形状とスペ
クトルのマッピング測定は同時に行われる。
<Independent Designation of Surface Shape and Spectrum Measurement Range> In the near-field spectroscopic microscope, surface shape and spectrum mapping measurements are performed simultaneously.

【0063】ここで、一般に表面形状とスペクトルの測
定点は同一点を選ばれていた。しかしながら、スペクト
ルマッピングには通常非常に時間がかかるため、より詳
細に表面形状を得るときには、再度同じ領域を表面形状
のみ再測定する必要があった。
Here, generally, the same points were selected as the measurement points of the surface shape and the spectrum. However, since spectral mapping is usually very time-consuming, it was necessary to remeasure only the surface shape of the same region again when obtaining the surface shape in more detail.

【0064】この方法では、2回測定を行う必要がある
ため、手順が煩雑となり、かつステージのドリフトなど
で真に同一領域を測っているとは限らなかった。
In this method, since it is necessary to perform the measurement twice, the procedure is complicated, and it is not always true that the same region is measured due to stage drift or the like.

【0065】そこで、図9に示すよう試料表面の形状と
試料表面の分光スペクトルや時間分解データを測定する
近接場分光装置310を用いることも好ましい。なお、
前記図1と対応する部分には符号300を加えて示し説
明を省略する。
Therefore, it is also preferable to use a near-field spectroscope 310 for measuring the shape of the sample surface, the spectrum of the sample surface, and time-resolved data as shown in FIG. In addition,
Reference numeral 300 is added to the portion corresponding to FIG. 1 to omit the description.

【0066】同図に示す近接場分光装置310では、入
力デバイス352と、測定点設定情報記憶部366を備
える。前記入力デバイス352は、表面形状測定のマッ
ピング測定点と、スペクトルのマッピング測定点を分け
て設定する。前記測定点情報記憶部366は、入力デバ
イス352より入力された表面形状測定のマッピング測
定点と、スペクトルのマッピング測定点をそれぞれ記憶
している。
The near-field spectroscopic apparatus 310 shown in the figure includes an input device 352 and a measurement point setting information storage section 366. The input device 352 sets a mapping measurement point for surface shape measurement and a mapping measurement point for spectrum separately. The measurement point information storage unit 366 stores a mapping measurement point for surface shape measurement and a mapping measurement point for spectrum, which are input from the input device 352.

【0067】そして、測定の開始を指示する信号がコン
ピュータ本体322に入力されると、CPU346は、
測定点情報記憶部366の測定点設定情報にアクセス
し、その測定点設定情報に従って、例えばステージ31
8,ステージコントローラ320等をはじめとする近接
場分光装置310の各機器の動作を制御する。
When a signal instructing the start of measurement is input to the computer main body 322, the CPU 346
The measurement point setting information in the measurement point information storage unit 366 is accessed, and according to the measurement point setting information, for example, the stage 31
8. Control the operation of each device of the near-field spectroscopic device 310 including the stage controller 320.

【0068】例えばプローブ312の先端位置が図10
に示すように格子の交点で示される各マッピング測定点
Pi(例えば測定間隔は光の波長λ以下、例えばλ/
2)では表面形状測定を行い、格子上の黒丸印で示され
る各スペクトルのマッピング測定点Qi上では、スペク
トルのマッピング測定を行うように、ステージコントロ
ーラにXYZステージの制御内容を指示する。ここで、
本実施形態では、表面形状の測定点Piの数よりスペク
トルの測定点Qiの数が少ないことが、測定時間の短縮
化の点で好ましい。
For example, the position of the tip of the probe 312 is shown in FIG.
, Each mapping measurement point Pi indicated by the intersection of the gratings (for example, the measurement interval is equal to or less than the wavelength λ of light, for example,
In 2), the surface shape is measured, and the stage controller is instructed to control the XYZ stage so that the spectrum mapping measurement is performed on each spectrum mapping measurement point Qi indicated by a black circle on the grid. here,
In the present embodiment, it is preferable that the number of spectrum measurement points Qi is smaller than the number of surface shape measurement points Pi in order to shorten the measurement time.

【0069】この結果、同図に示す近接場分光装置で
は、一度の測定で表面形状との分解能とスペクトルの分
解能それぞれに見合った精度で、表面形状とスペクトル
のマッピング測定を行うことができる。しかも表面形状
の測定点Piの数よりスペクトルの測定点Qiの数が少
ないので、測定時間を大幅に短縮することができる。
As a result, the near-field spectroscopic device shown in the figure can perform the mapping measurement of the surface shape and the spectrum with the accuracy corresponding to the resolution of the surface shape and the resolution of the spectrum in one measurement. Moreover, since the number of spectrum measurement points Qi is smaller than the number of surface shape measurement points Pi, the measurement time can be significantly shortened.

【0070】そのほか、同図に示すように測定面上に均
等にスペクトルの測定点Qiを設定することに代えて、
例えば図10に示すように測定面上の小領域にスペクト
ルの測定領域A1を設定し、残りの広い領域に表面形状
の測定領域A2を設定することも、前記図9に示した測
定点の設定と同様の効果が得られるので、好ましい。
Besides, instead of setting the measurement points Qi of the spectrum evenly on the measurement surface as shown in FIG.
For example, as shown in FIG. 10, it is also possible to set the measurement area A1 of the spectrum in a small area on the measurement surface and the measurement area A2 of the surface shape in the remaining wide area. This is preferable because the same effect as can be obtained.

【0071】[0071]

【発明の効果】以上説明したように本発明にかかる位置
決め装置によれば、ピエゾステージの駆動軸方向のクリ
ープを測定し定式化されたクリープ特性を記憶している
クリープ特性記憶部と、該クリープ特性と相補的な電気
信号を印加しピエゾステージを駆動するステージコント
ローラを備えることとした。この結果、本発明において
は、クリープ特性の理論曲線を元にピエゾステージの駆
動を制御しているので、簡易な構成で、正確にドリフト
の影響を補正することができる。また本発明にかかる位
置決め装置によれば、ピエゾステージの駆動軸方向のク
リープを測定し定式化されたクリープ特性を記憶してい
るクリープ特性記憶部と、該ピエゾステージ上の試料の
測定部位より該ピエゾステージの駆動軸方向の位置情報
を得る測定手段と、該ピエゾステージの駆動軸方向に対
して、該クリープ特性記憶部のクリープ特性に従って、
該測定手段で得た測定結果にソフトウェア補正をかけク
リープの影響が除去された測定結果を得る補正手段を備
えることとした。この結果、本発明においては、理論曲
線を元に測定結果の全体を補正しているので、簡易な構
成で、正確にドリフトの影響を補正することができる。
また本発明においては、前記測定手段により一の測定部
位毎に画像を得た後に、該画像上より複数の点を適宜選
び、前記クリープ特性の定式中の定数を算出する定数決
定手段を備える。そして、前記補正手段により、該定数
決定手段で得た値を該クリープ特性の定式中の対応する
定数に代入したクリープ特性に従って、該測定手段で得
た測定部位のデータに対してソフトウェア補正をかけク
リープの影響が除去された測定結果を得、補正後の測定
結果の表示を各測定部位について行うことにより、補正
結果を測定中に逐次、例えば各測定部位の測定終了毎に
表示することができる。また本発明にかかる位置決め装
置を近接場顕微鏡ないし近接場分光装置装に用いること
により、精度の高いプローブないしステージの駆動が行
えるので、より精度の高い測定結果が得られる。
As described above, according to the positioning device of the present invention, the creep characteristic storage section that stores the formulated creep characteristic by measuring the creep in the drive axis direction of the piezo stage and the creep characteristic storing section A stage controller for applying an electric signal complementary to the characteristics to drive the piezo stage is provided. As a result, in the present invention, the driving of the piezo stage is controlled based on the theoretical curve of the creep characteristic, so that the influence of drift can be accurately corrected with a simple configuration. Further, according to the positioning device of the present invention, the creep characteristic storage unit that measures the creep in the drive axis direction of the piezo stage and stores the formulated creep characteristic, and the creep characteristic storage unit from the measurement site of the sample on the piezo stage Measuring means for obtaining position information in the drive axis direction of the piezo stage, and with respect to the drive axis direction of the piezo stage, according to the creep characteristic of the creep characteristic storage section,
It is decided to provide a correction means for performing software correction on the measurement result obtained by the measurement means to obtain the measurement result in which the influence of creep is removed. As a result, in the present invention, since the entire measurement result is corrected based on the theoretical curve, the influence of drift can be corrected accurately with a simple configuration.
Further, in the present invention, there is provided constant determining means for obtaining an image for each measurement site by the measuring means, and then appropriately selecting a plurality of points on the image to calculate a constant in the formula of the creep characteristic. Then, according to the creep characteristic obtained by substituting the value obtained by the constant determining means into the corresponding constant in the formula of the creep characteristic by the correcting means, software correction is applied to the data of the measurement site obtained by the measuring means. By obtaining the measurement result from which the influence of creep has been removed and displaying the corrected measurement result for each measurement site, the correction result can be displayed sequentially during measurement, for example, after each measurement site measurement is completed. . Further, by using the positioning device according to the present invention in a near-field microscope or a near-field spectroscopic device, it is possible to drive the probe or stage with high accuracy, so that a more accurate measurement result can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施形態にかかる位置決め装置を用
いた近接場分光装置の概略構成の説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a schematic configuration of a near-field spectroscopic device using a positioning device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示したピエゾステージのクリープ特性の
測定例の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a measurement example of creep characteristics of the piezo stage shown in FIG.

【図3】図1に示した近接場分光装置で得た測定結果の
クリープ特性の定式によるソフトウェア補正方法の説明
図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a software correction method based on a formula of creep characteristics of measurement results obtained by the near-field spectroscopic device shown in FIG. 1.

【図4】図1に示した近接場分光装置でのクリープ補正
機構の変形例である。
4 is a modified example of the creep correction mechanism in the near-field spectroscopic device shown in FIG.

【図5】図1に示した近接場分光装置で用いるのに適し
た連続測定機構の説明図である。
5 is an explanatory diagram of a continuous measurement mechanism suitable for use in the near-field spectroscopic device shown in FIG.

【図6】一般的な測定領域の設定例である。FIG. 6 is an example of setting a general measurement area.

【図7】図5に示した連続測定機構で用いるのに適した
測定領域の設定例である。
7 is an example of setting a measurement region suitable for use in the continuous measurement mechanism shown in FIG.

【図8】図5に示した連続測定機構で得た分割画像の結
合方法の説明図である。
8 is an explanatory diagram of a method of combining divided images obtained by the continuous measurement mechanism shown in FIG.

【図9】図1に示した近接場分光装置で用いるのに適し
た測定レンジ独立指定機構の説明図である。
9 is an explanatory diagram of a measurement range independent designating mechanism suitable for use in the near-field spectroscopic device shown in FIG. 1. FIG.

【図10】,FIG. 10

【図11】図9に示した測定レンジ独立指定機構での測
定レンジ独立指定例である。
11 is an example of measurement range independent designation by the measurement range independent designation mechanism shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 近接場分光装置(測定手段) 18 ピエゾステージ(位置決め装置) 20 ステージコントローラ(位置決め装置) 46 CPU(補正手段,定数決定手段) 60 クリープ特性記憶部 10 Near-field spectroscopic device (measuring means) 18 Piezo stage (positioning device) 20 Stage controller (positioning device) 46 CPU (correction means, constant determination means) 60 Creep characteristics storage section

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // H01J 37/20 G12B 1/00 601G (72)発明者 佐藤 文則 東京都八王子市石川町2967番地の5 日本 分光株式会社内 Fターム(参考) 2F065 AA02 AA03 AA06 AA24 AA49 AA50 DD06 EE07 FF04 GG04 LL02 MM03 PP12 QQ24 QQ31 QQ32 QQ36 SS01 2F078 CA08 CB14 CC07 5C001 AA03 AA04 CC04 5H303 AA20 CC06 DD14 Front page continuation (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) // H01J 37/20 G12B 1/00 601G (72) Inventor Fuminori Sato 5 Japan spectroscopy at 2967 Ishikawa-cho, Hachioji-shi, Tokyo In-house F-term (reference) 2F065 AA02 AA03 AA06 AA24 AA49 AA50 DD06 EE07 FF04 GG04 LL02 MM03 PP12 QQ24 QQ31 QQ32 QQ36 SS01 2F078 CA08 CB14 CC07 5C001 AA03 AA04 CC04 5H303 AA20 CC06 DD14

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 試料が載置され特定の軸方向に移動する
ピエゾステージと、前記ピエゾステージを前記特定の軸
方向に移動させるステージコントローラと、を備えた位
置決め装置において、 予め前記ピエゾステージの駆動軸方向の時間経過による
クリープを測定し定式化しておいたクリープ特性を記憶
しているクリープ特性記憶部を備え、 前記ステージコントローラは、前記クリープ特性記憶部
のクリープ特性と相補的な電気信号を、該クリープ特性
の時間情報に合わせて前記ピエゾステージに印加し、該
ピエゾステージを前記駆動軸方向に駆動することを特徴
とする位置決め装置。
1. A positioning device comprising a piezo stage on which a sample is placed and which moves in a specific axial direction, and a stage controller which moves the piezo stage in the specific axial direction, wherein the piezo stage is driven in advance. A creep characteristic storage unit that stores the creep characteristic that has been formulated by measuring the creep due to the passage of time in the axial direction is provided, and the stage controller, an electric signal complementary to the creep characteristic of the creep characteristic storage unit, A positioning device characterized by applying to the piezo stage in accordance with time information of the creep characteristic to drive the piezo stage in the drive axis direction.
【請求項2】 試料が載置され特定の軸方向に移動する
ピエゾステージと、前記ピエゾステージを前記特定の軸
方向に駆動させるステージコントローラと、を備えた位
置決め装置において、 予め前記ピエゾステージの駆動軸方向の時間経過による
クリープを測定し定式化しておいたクリープ特性を記憶
しているクリープ特性記憶部と、 前記ピエゾステージに載置された試料の測定部位より、
該ピエゾステージの駆動軸方向の位置情報を時間情報と
共に得る測定手段と、 前記ピエゾステージの駆動軸方向に対して、前記クリー
プ特性記憶部のクリープ特性に従って、前記測定手段で
得た測定結果に、該クリープ特性の時間情報に合わせて
ソフトウェア補正をかけ、該ピエゾステージのクリープ
の影響が除去された測定結果を得る補正手段と、 を備えたことを特徴とする位置決め装置。
2. A positioning device comprising a piezo stage on which a sample is placed and which moves in a specific axial direction, and a stage controller which drives the piezo stage in the specific axial direction, in which the piezo stage is driven in advance. From the measurement site of the sample placed on the piezo stage, a creep property storage unit that stores the creep property that has been formulated by measuring the creep over time in the axial direction,
Measuring means for obtaining position information in the drive axis direction of the piezo stage together with time information, and with respect to the drive axis direction of the piezo stage, according to the creep characteristics of the creep characteristic storage unit, to the measurement result obtained by the measuring means, A positioning device comprising: a correction unit that performs software correction in accordance with time information of the creep characteristic to obtain a measurement result in which the influence of the creep of the piezo stage is removed.
【請求項3】 請求項1又は2記載の位置決め装置にお
いて、 前記ピエゾステージのクリープ特性は、下記数1で表せ
ることを特徴とする位置決め装置。 【数1】 r×(1+γ×Log(t/0.1)) …(1) ここで、rは、前記測定手段で得たデータを用いて算出
可能な定数 γは、前記測定手段で得たデータを用いて算出可能な定
数 tは、前記時間情報
3. The positioning device according to claim 1, wherein the creep characteristic of the piezo stage can be expressed by the following mathematical formula 1. ## EQU1 ## r × (1 + γ × Log (t / 0.1)) (1) where r is a constant γ that can be calculated using the data obtained by the measuring means, and the constant γ obtained by the measuring means. The constant t that can be calculated using the data obtained is the time information
【請求項4】 請求項2又は3記載の位置決め装置にお
いて、 前記測定手段は、一の面毎に画像を得、 また前記一の面画像を得た後に該画像上より複数の点を
適宜選び、前記クリープ特性の定式中の定数r,γの値
を算出する定数決定手段を備え、 前記補正手段は、前記定数決定手段で得た値を前記クリ
ープ特性記憶部の定式中の対応する定数r,γに代入し
たクリープ特性に従って、前記測定手段で得た全体の画
像のデータに対してソフトウェア補正をかけ、前記ピエ
ゾステージのクリープの影響が除去された測定結果を得
ることを特徴とする位置決め装置。
4. The positioning device according to claim 2, wherein the measuring means obtains an image for each surface, and after obtaining the one surface image, a plurality of points are appropriately selected from the image. , Constant determining means for calculating the values of constants r and γ in the creep characteristic formula, wherein the correcting means uses the value obtained by the constant determining means as the corresponding constant r in the formula of the creep characteristic storing unit. , Γ according to the creep characteristics substituted in the measuring means, software correction is applied to the data of the entire image obtained by the measuring means, and a measurement result in which the influence of the creep of the piezo stage is removed is obtained. .
【請求項5】 請求項2又は3記載の位置決め装置にお
いて、 前記測定手段は、一行毎に画像を得、 また前記一の行画像を得た後に該画像上より複数の点を
適宜選び、前記クリープ特性の定式中の定数r,γの値
を算出する定数決定手段を備え、 前記補正手段は、前記定数決定手段で得た値を、前記ク
リープ特性記憶部の定式中の対応する定数r,γに代入
したクリープ特性に従って、前記測定手段で得た行のデ
ータに対してソフトウェア補正をかけ、前記ピエゾステ
ージのクリープの影響が除去された測定結果を得、及び
補正後の測定結果を表示し、 前記測定手段による測定、前記定数決定手段による定数
算出、前記補正手段によるソフトウェア補正及び補正後
の測定結果の表示を、前記各行について行うことを特徴
とする位置決め装置。
5. The positioning device according to claim 2, wherein the measuring unit obtains an image for each line, and after obtaining the one line image, a plurality of points are appropriately selected from the image, A constant determining means for calculating the values of constants r and γ in the creep characteristic formula is provided, and the correction means uses the value obtained by the constant determining means as the corresponding constant r, in the formula of the creep characteristic storage unit. According to the creep characteristics substituted for γ, software correction is applied to the row data obtained by the measuring means, the measurement result in which the influence of the creep of the piezo stage is removed is obtained, and the corrected measurement result is displayed. The positioning device is characterized in that the measurement by the measuring unit, the constant calculation by the constant determining unit, the software correction by the correcting unit, and the display of the corrected measurement result are performed for each row.
【請求項6】 試料測定面の近接場光の場へプローブを
進入させることにより発生する散乱光を採取する散乱光
採取手段と、試料が載置されるステージと、散乱光採取
手段で採取された近接場光の散乱光により、試料画像を
観察する観察手段を備えた近接場顕微鏡において、 請求項1〜5の何れかに記載の位置決め装置を、前記プ
ローブないしステージの所望の駆動軸方向に設けたこと
を特徴とする近接場顕微鏡。
6. A scattered light collecting means for collecting scattered light generated by advancing a probe into a field of near-field light on a sample measuring surface, a stage on which a sample is placed, and scattered light collecting means for collecting the scattered light. In a near-field microscope equipped with an observation means for observing a sample image by scattered light of near-field light, the positioning device according to any one of claims 1 to 5 is provided in a desired drive axis direction of the probe or stage. A near-field microscope characterized by being provided.
【請求項7】 プローブと、試料が載置されるピエゾス
テージと、を備え、 前記試料測定面とプローブ先端間のZ軸方向の離隔距離
が一定となるようにしつつ、プローブ先端位置を試料測
定面上でX,Y軸方向に走査するステージコントローラ
と、を備え、試料測定面の各測定部位における離隔情報
及びスペクトル情報を同時取得可能な近接場分光装置に
おいて、 請求項1〜6の何れかに記載の位置決め装置を、前記プ
ローブないしステージの所望の駆動軸方向に設けたこと
を特徴とする近接場分光装置。
7. A probe and a piezo stage on which a sample is placed are provided, and the tip position of the probe is measured while maintaining a constant Z-axis separation distance between the sample measurement surface and the probe tip. A near-field spectroscopic device comprising: a stage controller that scans in the X and Y axis directions on a surface, and is capable of simultaneously acquiring separation information and spectrum information at each measurement site of a sample measurement surface. A near-field spectroscopic device comprising the positioning device according to claim 1 provided in a desired drive axis direction of the probe or stage.
JP2001304031A 2001-09-28 2001-09-28 Positioning apparatus, near-field microscope using the apparatus and near-field spectroscope Pending JP2003108228A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001304031A JP2003108228A (en) 2001-09-28 2001-09-28 Positioning apparatus, near-field microscope using the apparatus and near-field spectroscope
US10/238,627 US6777656B2 (en) 2001-09-28 2002-09-11 Near-field spectrometer having background spectral information

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001304031A JP2003108228A (en) 2001-09-28 2001-09-28 Positioning apparatus, near-field microscope using the apparatus and near-field spectroscope

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003108228A true JP2003108228A (en) 2003-04-11

Family

ID=19124018

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001304031A Pending JP2003108228A (en) 2001-09-28 2001-09-28 Positioning apparatus, near-field microscope using the apparatus and near-field spectroscope

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003108228A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005121374A (en) * 2003-10-14 2005-05-12 Sii Nanotechnology Inc Near-field optical microscope
JP2006184200A (en) * 2004-12-28 2006-07-13 Jasco Corp System for measuring near-field film thickness
JP2006343133A (en) * 2005-06-07 2006-12-21 Toyota Motor Corp Time resolution analyzing apparatus
JP2016186833A (en) * 2015-03-27 2016-10-27 株式会社日立ハイテクファインシステムズ Inspection device and method for thermally-assisted magnetic head element
WO2021240801A1 (en) * 2020-05-29 2021-12-02 株式会社日立ハイテク Method for controlling position of sample in charged particle beam device, program, storage medium, control device, and charged particle beam device

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005121374A (en) * 2003-10-14 2005-05-12 Sii Nanotechnology Inc Near-field optical microscope
JP4500033B2 (en) * 2003-10-14 2010-07-14 エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 Near-field optical microscope
JP2006184200A (en) * 2004-12-28 2006-07-13 Jasco Corp System for measuring near-field film thickness
JP4520846B2 (en) * 2004-12-28 2010-08-11 日本分光株式会社 Near-field film thickness measurement system
JP2006343133A (en) * 2005-06-07 2006-12-21 Toyota Motor Corp Time resolution analyzing apparatus
JP4517946B2 (en) * 2005-06-07 2010-08-04 トヨタ自動車株式会社 Time-resolved analyzer
JP2016186833A (en) * 2015-03-27 2016-10-27 株式会社日立ハイテクファインシステムズ Inspection device and method for thermally-assisted magnetic head element
WO2021240801A1 (en) * 2020-05-29 2021-12-02 株式会社日立ハイテク Method for controlling position of sample in charged particle beam device, program, storage medium, control device, and charged particle beam device
JP7366259B2 (en) 2020-05-29 2023-10-20 株式会社日立ハイテク Method, program, storage medium, control device, and charged particle beam device for controlling the position of a sample in a charged particle beam device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5994691A (en) Near-field scanning optical microscope
US7091476B2 (en) Scanning probe microscope assembly
US6242734B1 (en) Scanning probe microscope assembly and method for making confocal, spectrophotometric, near-field, and scanning probe measurements and associated images
US6473186B2 (en) Scanning wide-area surface shape analyzer
US5382789A (en) Near field scanning optical microscope
US20090008539A1 (en) Method for correcting a control of an optical scanner in a device for mapping a sample by scanning and the device for performing the method
US6777656B2 (en) Near-field spectrometer having background spectral information
JP2003108228A (en) Positioning apparatus, near-field microscope using the apparatus and near-field spectroscope
JP3131517B2 (en) Scanning probe microscope equipment
JP4764583B2 (en) Optical radiation pressure measuring device
JPH11202211A (en) Infrared microscope
CN114659737A (en) Modal measuring method and system and electronic equipment
JP5118768B2 (en) Near-field spectrometer
JP4638077B2 (en) Scanning wide area shape analyzer for test surface
KR100222200B1 (en) Lens measurement system
JP2003106977A (en) Near field spectroscope
JP3713695B2 (en) Scanning probe microscope
JPH0996615A (en) X-ray analysis method by electronic probe microanalyzer and electronic probe microanalyzer
JPS62299739A (en) Method and apparatus for measuring polarized beat length of high birefringence single mode optical fiber
JPH0666512A (en) Scanning type tunnel microscope
JPH1010043A (en) Atomic absorption spectrophotometer
US11415596B2 (en) Scanning probe microscope and analysis method
JP3035395B2 (en) Surface structure measuring device
JP4187124B2 (en) Interferometer device using fringe scan
JPH0886816A (en) Voltage measuring apparatus