JP2909828B2 - 複合走査型トンネル顕微鏡 - Google Patents

複合走査型トンネル顕微鏡

Info

Publication number
JP2909828B2
JP2909828B2 JP1174792A JP17479289A JP2909828B2 JP 2909828 B2 JP2909828 B2 JP 2909828B2 JP 1174792 A JP1174792 A JP 1174792A JP 17479289 A JP17479289 A JP 17479289A JP 2909828 B2 JP2909828 B2 JP 2909828B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
microscope
sample
stage
speed
scanning tunneling
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP1174792A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0340355A (ja
Inventor
正敏 安武
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.)
Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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 Seiko Instruments Inc filed Critical Seiko Instruments Inc
Priority to JP1174792A priority Critical patent/JP2909828B2/ja
Priority to US07/548,671 priority patent/US5142145A/en
Publication of JPH0340355A publication Critical patent/JPH0340355A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2909828B2 publication Critical patent/JP2909828B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q30/00—Auxiliary means serving to assist or improve the scanning probe techniques or apparatus, e.g. display or data processing devices
    • G01Q30/02—Non-SPM analysing devices, e.g. SEM [Scanning Electron Microscope], spectrometer or optical microscope
    • G01Q30/025—Optical microscopes coupled with SPM
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q60/00—Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
    • G01Q60/10—STM [Scanning Tunnelling Microscopy] or apparatus therefor, e.g. STM probes
    • G01Q60/16—Probes, their manufacture, or their related instrumentation, e.g. holders
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00—Nanotechnology
    • Y10S977/84—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
    • Y10S977/849—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe
    • Y10S977/86—Scanning probe structure
    • Y10S977/861—Scanning tunneling probe

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は走査型トンネル顕微鏡に関する。
〔発明の概要〕
光学顕微鏡又は電子顕微鏡（SEM）と結合した走査型
トンネル顕微鏡（STM）において、光学顕微鏡又はSEM試
料面を観測した時得られる焦点距離を記録し、この距離
をもとにして、STMの探針と試料の間隔をトンネル領域
（〜10Å）まで近づける（以後Ｚ粗動と記す）速度を調
節し、測定のスループットを向上した複合走査型トンネ
ル顕微鏡。
〔従来の技術〕
Ｚ粗動は、試料を楽に交換するために、ストロークと
して5mm程度必要になる。一方試料面より〜2mm程度のト
ンネル領域まで探深を送るためには、最大でも50mm/ste
pの精度が必要となる。探針が試料に近づく最後のステ
ップでトンネル電流を検知し、Ｚ粗動のモータを停止、
同時にＺ方向の微動素子が探深を引き上げ試料と探針の
衝突を防止する。従って、微動素子の動作速度がＺ粗動
のモータ送り速度より早くなければならない。現状で
は、200〜300Hz以下でＺ粗動のパルスモータを送るのが
探針と試料の衝突防止上、Ｚ粗動の速度の上限である。
このための方策として従来、下記の３つの手段がとられ
ていた。即ち、 （従来技術１） 実体顕微鏡で探針と試料の間をモニターしながら、Ｚ
移動ステージを探針が試料に接近するまで高速で送り、
以後低速にマニュアルで切り換える。
（従来技術２） 最初の１回のＺ粗動は、すべて低速で送りトンネル領
域までパルス数を記録する。次回は試料近くまで高速に
送り以後低速に切り換える。
（従来技術３） 試料ホルダーが試料の上面を押さえるようにしてお
き、試料の厚みが変化しても探針と試料間の距離は一定
になるようにする。（以後試料の上面規制と記す）従っ
て、Ｚ粗動の高速、低速の切換点は、サンプルの厚さに
よらず一定にできる。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来技術１は、探針又は試料の動きを常時モニターし
ていなければならない。また、従来技術２は、１回目の
Ｚ粗動に時間がかかり、試料の厚みが頻繁に変わる時
は、その都度低速で送らなければならず、スールプット
が低下してしまう。さらに従来技術３は、平面的サンプ
ルでは良いが、試料が小さくてホルダーの上面で押さえ
られない場合、又試料の凹凸が大きい場合は適用が難し
いという問題点がそれぞれある。
本発明はかかる問題点を解決するためなされたもので
あって、光学顕微鏡又は電子顕微鏡で測定した焦点距離
をもとにSTMの探針の試料表面までの距離とトンネル領
域へ探深又は試料の移動をするようにした複合型トンネ
ル顕微鏡を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は上記目的を達成するためになされたもので、
その主たる構成は、 （１）走査型トンネル顕微鏡と光学顕微鏡または電子顕
微鏡とを有する複合走査型トンネル顕微鏡において、こ
れを構成するＺ軸移動機構は、上記光学顕微鏡または電
子顕微鏡で測定した焦点距離をもとに走査型トンネル顕
微鏡の探針と試料表面までの距離を演算する移動距離演
算器に接続され、それの出力に基づいてＺ軸移動機構の
移動速度を高速移動から低速移動へと切換える切換点を
演算し制御するＺ軸移動機構コントローラを具備してい
ることを特徴とする複合走査型トンネル顕微鏡。
（２）上記Ｚ軸移動機構がＺ移動ステージであることを
特徴とする請求項１記載の複合走査型トンネル顕微鏡で
ある。
〔作用〕
本発明はの上記Ｚ軸移動機構コントロールは、高速移
動距離を極力長くとるように、移動速度の切換点を演算
しＺ軸移動機構を制御するので、探針をトンネル領域へ
送る時間が短縮される。
〔実施例〕
ここでは、光学顕微鏡とSTMの複合装置に例を取り詳
しく説明する。Ｚ粗動の方法については、SEMとSTMの複
合装置にも同様な方法が適用可能である。
第１図に実施例を示す。光学顕微鏡の対物レンズ１と
STMの微動素子2,3を平行に支持板４で支持し、試料９の
下にZ6,Y7,X8のステージがあり、試料９はＺステージ上
に乗せられている。光学顕微鏡像は接眼レンズ５を通し
て肉眼又はCCDカメラ10を通して観測される。ユニット
ＡはＺステージの送り速度を調節するコントローラ、ユ
ニットＢはＺステージの座標を演算する演算器、ユニッ
トＣはフォーカス点を求めるフォーカスコントロールユ
ニットである。このユニットは、人間が焦点の合った点
を認識し、ユニットＢにフォーカス点を入力すればなく
てもよい。
以下の手順を示す、第２図に示すように、ステージ下
限SLと探針先端までの距離をｌとする。最初にＸステー
ジ８で試料を光学顕微鏡位置ａに移動する。次にＺステ
ージコントローラＡにてＺステージ６を移動させて、サ
ンプルの上面が結像するようなＺステージ座標Sfを探
す。この操作はマニュアルで行っても、ユニットＣのよ
うなフォーカス点検出部で行っても良い。焦点が合った
状態でX,Yステージを移動させ試料の観測点を探す。そ
の後、Ｘステージをｍだけ移動しSTMの探針下に試料が
くるようにする。次にＺ粗動を行う。移動距離演算器Ｂ
でｌ−（SL−Sf）−ε（探針とステージ下限距離ｌ−焦
点面とステージ下限距離−低速移動距離ε）で高速にＺ
ステージを移動する距離を求め、Ｚ粗動を行う。今、Ｚ
ステージをパルスモータで送る場合を例として移動速度
を求めて見る。ｌ＝５（mm）Sf−SL＝３（mm）（試料厚
1mm焦点面までの距離2mmとして）ε＝0.1mmとし、Ｚス
テージの移動速度を50mm/stepとし速度は低速度250Hz,
高速2kHzとする。低速に移動する時間は、100,000/（50
×250）＝8sec,高速で移動する時間は、 合計37secでトンネル領域へ送ることができる。一方従
来技術２ですべて低速で送った場合は、 で従来技術に比較して７〜８倍早くトンネル領域へ送れ
ることがわかる。
他の実施例を第３図、第４図に示す。第３図は第１図
のようなステージのリニアーな動きで、対物レンズとST
Mを切り換えるのではなく、光学顕微鏡のレボルバー41
にSTMを組み入れ、焦点合わせはＺ移動ステージ９で行
う構成にした。第４図は、Ｘ移動ステージのかわりに、
光学顕微鏡の鏡筒部分を上下に移動する構成にしたもの
である。顕微鏡のレボルバー部にSTMを組み込むと、複
数の対物レンズとの切換が可能となる。
〔発明の効果〕
光学顕微鏡又は電子顕微鏡とSTMを複合化した装置に
おいて、光学顕微鏡で測定した焦点距離をもとにＺ粗動
の速度を切り換えることにより試料の形状によらず、短
時間で探針をトンネル領域へ送ることが可能となり、測
定のスループットが向上した。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は第１図に
おいてＺ移動ステージのＺ粗動を説明する詳細図、第３
図は本発明の他の実施例を示す図、第４図は本発明の別
の実施例を示す図である。 １……光学顕微鏡対物レンズ ２……STM微動素子（X,Y,Z三次元アクチェーター） ３……探針 ４……対物レンズ及びアクチェータ支持板 41……光学顕微鏡レボルバー ５……光学顕微鏡接眼レンズ ６……Ｚ移動ステージ 61……Ｚ軸移動機構 ７……Ｙ移動ステージ ８……Ｘ移動ステージ ９……試料 10……CCDカメラ Ａ……Ｚ軸移動機構コントローラ（Ｚステージコントロ
ーラ） Ｂ……移動距離演算器 Ｃ……フォーカスコントロール
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 37/00 H01J 37/28 G01B 7/34 ＷＰＩ／Ｌ ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】走査型トンネル顕微鏡と光学顕微鏡または
    電子顕微鏡とを有する複合走査型トンネル顕微鏡におい
    て、これを構成するＺ軸移動機構は、上記光学顕微鏡ま
    たは電子顕微鏡で測定した焦点距離をもとに走査型トン
    ネル顕微鏡の探針と試料表面までの距離を演算する移動
    距離演算器に接続され、それの出力に基づいてＺ軸移動
    機構の移動速度を高速移動から低速移動へと切換える切
    換点を演算し制御するＺ軸移動機構コントローラを具備
    していることを特徴とする複合走査型トンネル顕微鏡。
  2. 【請求項２】上記Ｚ軸移動機構がＺ移動ステージである
    ことを特徴とする請求項１記載の複合走査型トンネル顕
    微鏡。
JP1174792A 1989-07-05 1989-07-05 複合走査型トンネル顕微鏡 Expired - Fee Related JP2909828B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1174792A JP2909828B2 (ja) 1989-07-05 1989-07-05 複合走査型トンネル顕微鏡
US07/548,671 US5142145A (en) 1989-07-05 1990-07-05 Composite scanning tunneling microscope

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1174792A JP2909828B2 (ja) 1989-07-05 1989-07-05 複合走査型トンネル顕微鏡

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0340355A JPH0340355A (ja) 1991-02-21
JP2909828B2 true JP2909828B2 (ja) 1999-06-23

Family

ID=15984752

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1174792A Expired - Fee Related JP2909828B2 (ja) 1989-07-05 1989-07-05 複合走査型トンネル顕微鏡

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5142145A (ja)
JP (1) JP2909828B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112005003373B4 (de) * 2005-01-14 2011-05-12 Honda Motor Co., Ltd. Verbundmaterial auf Aluminiumbasis und Verfahren zu dessen Herstellung

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5394741A (en) * 1990-07-11 1995-03-07 Olympus Optical Co., Ltd. Atomic probe microscope
US5157251A (en) * 1991-03-13 1992-10-20 Park Scientific Instruments Scanning force microscope having aligning and adjusting means
US5155361A (en) * 1991-07-26 1992-10-13 The Arizona Board Of Regents, A Body Corporate Acting For And On Behalf Of Arizona State University Potentiostatic preparation of molecular adsorbates for scanning probe microscopy
US5291775A (en) * 1992-03-04 1994-03-08 Topometrix Scanning force microscope with integrated optics and cantilever mount
US5262643A (en) * 1992-06-12 1993-11-16 International Business Machines Corp. Automatic tip approach method and apparatus for scanning probe microscope
US5689063A (en) * 1993-07-15 1997-11-18 Nikon Corporation Atomic force microscope using cantilever attached to optical microscope
US5463897A (en) * 1993-08-17 1995-11-07 Digital Instruments, Inc. Scanning stylus atomic force microscope with cantilever tracking and optical access
US5440920A (en) * 1994-02-03 1995-08-15 Molecular Imaging Systems Scanning force microscope with beam tracking lens
US5753814A (en) * 1994-05-19 1998-05-19 Molecular Imaging Corporation Magnetically-oscillated probe microscope for operation in liquids
US5515719A (en) * 1994-05-19 1996-05-14 Molecular Imaging Corporation Controlled force microscope for operation in liquids
US5866805A (en) * 1994-05-19 1999-02-02 Molecular Imaging Corporation Arizona Board Of Regents Cantilevers for a magnetically driven atomic force microscope
US5513518A (en) * 1994-05-19 1996-05-07 Molecular Imaging Corporation Magnetic modulation of force sensor for AC detection in an atomic force microscope
US6337479B1 (en) 1994-07-28 2002-01-08 Victor B. Kley Object inspection and/or modification system and method
US5756997A (en) * 1996-03-04 1998-05-26 General Nanotechnology, L.L.C. Scanning probe/optical microscope with modular objective/probe and drive/detector units
US5751683A (en) 1995-07-24 1998-05-12 General Nanotechnology, L.L.C. Nanometer scale data storage device and associated positioning system
US6339217B1 (en) 1995-07-28 2002-01-15 General Nanotechnology Llc Scanning probe microscope assembly and method for making spectrophotometric, near-field, and scanning probe measurements
US5621210A (en) * 1995-02-10 1997-04-15 Molecular Imaging Corporation Microscope for force and tunneling microscopy in liquids
US5852298A (en) * 1995-03-30 1998-12-22 Ebara Corporation Micro-processing apparatus and method therefor
JPH09166602A (ja) * 1995-12-14 1997-06-24 Olympus Optical Co Ltd 光学顕微鏡一体型走査型プローブ顕微鏡
US5955661A (en) * 1997-01-06 1999-09-21 Kla-Tencor Corporation Optical profilometer combined with stylus probe measurement device
US7196328B1 (en) 2001-03-08 2007-03-27 General Nanotechnology Llc Nanomachining method and apparatus
US6923044B1 (en) 2001-03-08 2005-08-02 General Nanotechnology Llc Active cantilever for nanomachining and metrology
US6802646B1 (en) 2001-04-30 2004-10-12 General Nanotechnology Llc Low-friction moving interfaces in micromachines and nanomachines
US6752008B1 (en) 2001-03-08 2004-06-22 General Nanotechnology Llc Method and apparatus for scanning in scanning probe microscopy and presenting results
US6787768B1 (en) 2001-03-08 2004-09-07 General Nanotechnology Llc Method and apparatus for tool and tip design for nanomachining and measurement
US6085581A (en) * 1998-11-18 2000-07-11 Sandia Corporation Method for accurately positioning a device at a desired area of interest
EP1196939A4 (en) 1999-07-01 2002-09-18 Gen Nanotechnology Llc DEVICE AND METHOD FOR EXAMINING AND / OR CHANGING OBJECT
US20040257561A1 (en) * 2000-11-24 2004-12-23 Takao Nakagawa Apparatus and method for sampling
US6931710B2 (en) * 2001-01-30 2005-08-23 General Nanotechnology Llc Manufacturing of micro-objects such as miniature diamond tool tips
US7253407B1 (en) 2001-03-08 2007-08-07 General Nanotechnology Llc Active cantilever for nanomachining and metrology
US7053369B1 (en) 2001-10-19 2006-05-30 Rave Llc Scan data collection for better overall data accuracy
US6813937B2 (en) 2001-11-28 2004-11-09 General Nanotechnology Llc Method and apparatus for micromachines, microstructures, nanomachines and nanostructures
US6998689B2 (en) 2002-09-09 2006-02-14 General Nanotechnology Llc Fluid delivery for scanning probe microscopy
WO2004034121A2 (en) * 2002-09-23 2004-04-22 Dmetrix, Inc. Multi-mode scanning imaging system
JP5566625B2 (ja) * 2009-04-15 2014-08-06 株式会社ハイロックス デジタルマイクロスコープ用観察角度可変型スタンド
JP6587385B2 (ja) * 2014-11-27 2019-10-09 キヤノン株式会社 被検体情報取得装置および被検体情報取得方法
TWI758622B (zh) * 2019-07-29 2022-03-21 晟耀光電科技股份有限公司 ２ｄ及３ｄ量測裝置及ｌｃｄ面板的檢測方法
NL2027524B1 (en) * 2021-02-09 2022-09-09 Nearfield Instr B V Automated landing method and system using the same

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0252745A3 (en) * 1986-07-11 1990-01-24 AGENCY OF INDUSTRIAL SCIENCE & TECHNOLOGY MINISTRY OF INTERNATIONAL TRADE & INDUSTRY Relative displacement control apparatus
JPS643502A (en) * 1987-06-25 1989-01-09 Seiko Instr & Electronics Scanning type tunnel microscope
JPH01110204A (ja) * 1987-10-23 1989-04-26 Jeol Ltd 電子顕微鏡用走査トンネル顕微鏡
US4914293A (en) * 1988-03-04 1990-04-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Microscope apparatus
US4999495A (en) * 1988-08-31 1991-03-12 Seiko Instruments Inc. Scanning tunneling microscope

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112005003373B4 (de) * 2005-01-14 2011-05-12 Honda Motor Co., Ltd. Verbundmaterial auf Aluminiumbasis und Verfahren zu dessen Herstellung

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0340355A (ja) 1991-02-21
US5142145A (en) 1992-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2909828B2 (ja) 複合走査型トンネル顕微鏡
US7456377B2 (en) System and method for creating magnified images of a microscope slide
US6909540B2 (en) Microscope objective, microscope, and method for imaging a specimen
US20010008272A1 (en) Measuring instrument and method for measuring features on a substrate
JPH0629173A (ja) 格納されたビデオイメージを用いた近接マスクアライメントシステム
US20090302234A1 (en) Method and Apparatus for Observing Inside Structures, and Specimen Holder
US7564625B2 (en) Systems and methods for a scanning boom microscope
JP3631304B2 (ja) 顕微鏡の自動焦点整合装置
US4726229A (en) Microscope having an optical head and an additional head
JP2003014611A (ja) 走査型プローブ顕微鏡
EP1428060B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur planparallelen ausrichtung einer zu inspizierenden ebenen objektoberfläche zu einer fokusebene eines objektives
JP3093896B2 (ja) 走査型プローブ顕微鏡に組み込む観察光学系
JP2005172767A (ja) レーザ顕微鏡と走査型プローブ顕微鏡を備えた複合型顕微鏡
JP3126047B2 (ja) 走査型プローブ顕微鏡
US20230041003A1 (en) Microscope auxiliary apparatus
JP3325373B2 (ja) プローブ顕微鏡装置の探針接近方法
JPH0371001A (ja) 微細表面形状計測装置
JP2005135761A (ja) Ｆｉｂを用いた加工焦点位置修正方法とそれを実施する装置
JPH09304408A (ja) 走査型プローブ顕微鏡の測定方法
JP4461241B2 (ja) 精密ポジショナー
CN115876082A (zh) 基于差动共焦特性曲线的过零点监测的测量方法
Hung et al. Automatic probe alignment for atomic force microscope
JPS61202106A (ja) 微小寸法測定方法
JP2003266342A (ja) 微細作業用マイクロマニピュレーション装置
JPH07198729A (ja) プローブ顕微鏡装置の探針接近方法

Legal Events

Date Code Title Description
S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090409

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees