JP3114902B2 - 走査型トンネル顕微鏡を用いた高分解能・高精度測定装置 - Google Patents
走査型トンネル顕微鏡を用いた高分解能・高精度測定装置Info
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- JP3114902B2 JP3114902B2 JP04204149A JP20414992A JP3114902B2 JP 3114902 B2 JP3114902 B2 JP 3114902B2 JP 04204149 A JP04204149 A JP 04204149A JP 20414992 A JP20414992 A JP 20414992A JP 3114902 B2 JP3114902 B2 JP 3114902B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＳＴＭ（走査型トンネ
ル顕微鏡）の持つ原子レベルの高い分解能を利用して、
従来の観察用途としてだけでなく、測定が可能な高分解
能・高精度測定装置に関する。
ル顕微鏡）の持つ原子レベルの高い分解能を利用して、
従来の観察用途としてだけでなく、測定が可能な高分解
能・高精度測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＳＴＭは試料表面の３次元形状を
非常に高い分解能で検出することができるので、微小な
範囲の観察用として注目されている。
非常に高い分解能で検出することができるので、微小な
範囲の観察用として注目されている。
【０００３】図６はかかる従来のＳＴＭの構成図であ
る。
る。
【０００４】この図において、１はＸＹテーブル、２は
ＸＹテーブル１を微小駆動するＸＹ方向微動圧電素子、
３はＸＹテーブル１上に載置される観察試料、４は観察
試料３を観察する探針、５は探針４を微小駆動するＺ方
向微動圧電素子である。
ＸＹテーブル１を微小駆動するＸＹ方向微動圧電素子、
３はＸＹテーブル１上に載置される観察試料、４は観察
試料３を観察する探針、５は探針４を微小駆動するＺ方
向微動圧電素子である。
【０００５】この図に示すように、現状のＳＴＭでは、
得られた観察試料３の像上の任意２点間の距離は、ＸＹ
方向微動圧電素子２に与えた電圧値から推測される。
得られた観察試料３の像上の任意２点間の距離は、ＸＹ
方向微動圧電素子２に与えた電圧値から推測される。
【０００６】更に、ＳＴＭを用いて測定を行うためのＳ
ＴＭ測定装置の構成としては、図７に示すものが、本願
発明の発明者によって、既に、特開平３−２８７０２号
公報として公開されている。
ＴＭ測定装置の構成としては、図７に示すものが、本願
発明の発明者によって、既に、特開平３−２８７０２号
公報として公開されている。
【０００７】以下、そのＳＴＭ計測装置について図７を
用いて説明する。この図において、図６と同じ部分につ
いては同じ番号を付してその説明は省略する。
用いて説明する。この図において、図６と同じ部分につ
いては同じ番号を付してその説明は省略する。
【０００８】図７において、６はＸＹテーブル１の裏側
にセットされる基準試料、７はその基準試料の探針、８
はその探針７を微小駆動するＺ方向微動圧電素子であ
る。
にセットされる基準試料、７はその基準試料の探針、８
はその探針７を微小駆動するＺ方向微動圧電素子であ
る。
【０００９】この図に示すように、同時に観察試料３と
基準試料６の二つの試料像を取り込み、裏側の基準試料
６に、例えば結晶を使えば、その試料像の原子列を基準
に表側の観察試料像上の任意２点間の距離を知ることが
できる。
基準試料６の二つの試料像を取り込み、裏側の基準試料
６に、例えば結晶を使えば、その試料像の原子列を基準
に表側の観察試料像上の任意２点間の距離を知ることが
できる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た図６に示すＳＴＭでは、得られた観察試料３の像上の
任意２点間の距離は、ＸＹ方向微動圧電素子２に与えた
電圧値から推測される不正確な値であった。そのため、
ＳＴＭのほとんどは、観察用としての域を出ず、また、
ＸＹ方向微動圧電素子２には高い精度のものが要求され
た。
た図６に示すＳＴＭでは、得られた観察試料３の像上の
任意２点間の距離は、ＸＹ方向微動圧電素子２に与えた
電圧値から推測される不正確な値であった。そのため、
ＳＴＭのほとんどは、観察用としての域を出ず、また、
ＸＹ方向微動圧電素子２には高い精度のものが要求され
た。
【００１１】また、上記した図７に示すＳＴＭによる計
測装置では、試料の大きさや形状がＸＹテーブルの大き
さや駆動能力に制限されるので、装置の応用性に欠ける
という欠点があった。
測装置では、試料の大きさや形状がＸＹテーブルの大き
さや駆動能力に制限されるので、装置の応用性に欠ける
という欠点があった。
【００１２】本発明は、上記した従来技術の問題点を除
去し、観察試料の大きさや形状がＸＹテーブルの大きさ
や駆動能力に制限されることのない、測定用ＳＴＭとし
て高い応用性を持たせることができる走査型トンネル顕
微鏡を用いた高分解能・高精度測定装置を提供すること
を目的とする。
去し、観察試料の大きさや形状がＸＹテーブルの大きさ
や駆動能力に制限されることのない、測定用ＳＴＭとし
て高い応用性を持たせることができる走査型トンネル顕
微鏡を用いた高分解能・高精度測定装置を提供すること
を目的とする。
【００１３】
【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、〔１〕 基準試料が走査型トンネル顕微鏡ユニットにより
得られる像と、観察試料が走査型プローブ顕微鏡ユニッ
トにより得られる像とに基づいて、観察試料の計測を行
う走査型トンネル顕微鏡を用いた高分解能・高精度測定
装置であって、前記走査型トンネル顕微鏡ユニットとは
独立した試料基台と、この試料基台にセットされる観察
試料とを具備し、前記走査型トンネル顕微鏡ユニット
は、ＸＹテーブルと、このＸＹテーブルをＸＹ方向に微
小駆動するＸＹ方向微動圧電素子と、このＸＹ方向微動
圧電素子に連結される第１のＺ方向粗動機構と、前記Ｘ
Ｙテーブルの表面にセットされる基準試料と、Ｚ方向に
駆動する第２のＺ方向粗動機構と、この第２のＺ方向粗
動機構に連結される基準側のＺ方向微動圧電素子と、こ
のＺ方向微動圧電素子の先端に設けられ、前記基準試料
のＳＴＭ像を得る基準側探針とからなり、前記走査型プ
ローブ顕微鏡ユニットは、前記走査型トンネル顕微鏡ユ
ニットとは独立した試料基台と、この試料基台にセット
される観察試料と、前記ＸＹテーブルの裏面に固定され
るＺ方向に微小駆動するＺ方向微動圧電素子と、このＺ
方向微動圧電素子の先端に取り付けられ、前記観察試料
のプローブ像を得る観察側探針とを具備する。
成するために、〔１〕 基準試料が走査型トンネル顕微鏡ユニットにより
得られる像と、観察試料が走査型プローブ顕微鏡ユニッ
トにより得られる像とに基づいて、観察試料の計測を行
う走査型トンネル顕微鏡を用いた高分解能・高精度測定
装置であって、前記走査型トンネル顕微鏡ユニットとは
独立した試料基台と、この試料基台にセットされる観察
試料とを具備し、前記走査型トンネル顕微鏡ユニット
は、ＸＹテーブルと、このＸＹテーブルをＸＹ方向に微
小駆動するＸＹ方向微動圧電素子と、このＸＹ方向微動
圧電素子に連結される第１のＺ方向粗動機構と、前記Ｘ
Ｙテーブルの表面にセットされる基準試料と、Ｚ方向に
駆動する第２のＺ方向粗動機構と、この第２のＺ方向粗
動機構に連結される基準側のＺ方向微動圧電素子と、こ
のＺ方向微動圧電素子の先端に設けられ、前記基準試料
のＳＴＭ像を得る基準側探針とからなり、前記走査型プ
ローブ顕微鏡ユニットは、前記走査型トンネル顕微鏡ユ
ニットとは独立した試料基台と、この試料基台にセット
される観察試料と、前記ＸＹテーブルの裏面に固定され
るＺ方向に微小駆動するＺ方向微動圧電素子と、このＺ
方向微動圧電素子の先端に取り付けられ、前記観察試料
のプローブ像を得る観察側探針とを具備する。
【００１４】〔２〕基準試料が走査型トンネル顕微鏡ユ
ニットにより得られる像と、観察試料が走査型プローブ
顕微鏡ユニットにより得られる像とに基づいて、観察試
料の計測を行う走査型トンネル顕微鏡を用いた高分解能
・高精度測定装置であって、前記走査型トンネル顕微鏡
ユニットとは独立した試料基台と、この試料基台にセッ
トされる観察試料とを具備し、前記走査型トンネル顕微
鏡ユニットは、基準試料と、この基準試料がセットされ
る基台と、この基台の粗動機構と、ＸＹテーブルと、こ
のＸＹテーブルをＸＹ方向に微小駆動するＸＹ方向微動
圧電素子と、このＸＹ方向微動圧電素子に連結される第
１のＺ方向粗動機構と、前記ＸＹテーブルの表面に固定
される基準側のＺ方向微動圧電素子と、このＺ方向微動
圧電素子の先端に設けられ、前記基準試料のＳＴＭ像を
得る基準側探針とからなり、前記走査型プローブ顕微鏡
ユニットは、前記走査型トンネル顕微鏡ユニットとは独
立した試料基台と、この試料基台にセットされる観察試
料と、前記ＸＹテーブルの裏面に固定されるＺ方向に微
小駆動するＺ方向微動圧電素子と、このＺ方向微動圧電
素子の先端に取り付けられ、前記観察試料のプローブ像
を得る観察側探針とを具備する。
ニットにより得られる像と、観察試料が走査型プローブ
顕微鏡ユニットにより得られる像とに基づいて、観察試
料の計測を行う走査型トンネル顕微鏡を用いた高分解能
・高精度測定装置であって、前記走査型トンネル顕微鏡
ユニットとは独立した試料基台と、この試料基台にセッ
トされる観察試料とを具備し、前記走査型トンネル顕微
鏡ユニットは、基準試料と、この基準試料がセットされ
る基台と、この基台の粗動機構と、ＸＹテーブルと、こ
のＸＹテーブルをＸＹ方向に微小駆動するＸＹ方向微動
圧電素子と、このＸＹ方向微動圧電素子に連結される第
１のＺ方向粗動機構と、前記ＸＹテーブルの表面に固定
される基準側のＺ方向微動圧電素子と、このＺ方向微動
圧電素子の先端に設けられ、前記基準試料のＳＴＭ像を
得る基準側探針とからなり、前記走査型プローブ顕微鏡
ユニットは、前記走査型トンネル顕微鏡ユニットとは独
立した試料基台と、この試料基台にセットされる観察試
料と、前記ＸＹテーブルの裏面に固定されるＺ方向に微
小駆動するＺ方向微動圧電素子と、このＺ方向微動圧電
素子の先端に取り付けられ、前記観察試料のプローブ像
を得る観察側探針とを具備する。
【００１５】そして、観察側の走査型プローブ顕微鏡ユ
ニットとしては、走査型トンネル顕微鏡ユニット又は原
子間力顕微鏡ユニットを用いる。
ニットとしては、走査型トンネル顕微鏡ユニット又は原
子間力顕微鏡ユニットを用いる。
【００１６】
【作用】本発明によれば、上記のように構成したので、
観察試料の表面の計測、例えば、任意の２点間の距離を
原子レベルの高い分解能で測定することができる。
観察試料の表面の計測、例えば、任意の２点間の距離を
原子レベルの高い分解能で測定することができる。
【００１７】また、観察試料の大きさや形状や材質を問
わず、計測することができる。更に、測定がＸＹスキャ
ナの駆動精度に影響されることがなく、信頼性の高い測
長を行うことができる。
わず、計測することができる。更に、測定がＸＹスキャ
ナの駆動精度に影響されることがなく、信頼性の高い測
長を行うことができる。
【００１８】また、基準側のＳＴＭユニットが独立した
形で内蔵される構造としたので、基準信号の検出に高い
耐環境性を持たせることができる。
形で内蔵される構造としたので、基準信号の検出に高い
耐環境性を持たせることができる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照しながら詳
細に説明する。
細に説明する。
【００２０】図１は本発明の第１実施例を示す走査型ト
ンネル顕微鏡を用いた高分解能・高精度測定装置の構成
図、図２は基準試料像と観察試料像との比較による測長
の説明図である。
ンネル顕微鏡を用いた高分解能・高精度測定装置の構成
図、図２は基準試料像と観察試料像との比較による測長
の説明図である。
【００２１】図１において、１０は観察側ＳＴＭユニッ
ト、１１はＸＹテーブル、１２はそのＸＹテーブル１１
を微小駆動するＸＹ方向微動圧電素子、１３は観察側の
Ｚ方向粗動機構、１４は基準試料、１５は観察試料の探
針、１６はその観察試料の探針１５を微小駆動するＺ方
向微動圧電素子、２０は基準側ＳＴＭユニット、２１は
その基準試料１４の探針、２２はその基準試料１４の探
針２１を微小駆動するＺ方向微動圧電素子、２３はその
Ｚ方向微動圧電素子２２を取り付ける台、２４は基準側
のＺ方向粗動機構、３０は試料基台、３１は試料基台３
０上に載置される観察試料である。
ト、１１はＸＹテーブル、１２はそのＸＹテーブル１１
を微小駆動するＸＹ方向微動圧電素子、１３は観察側の
Ｚ方向粗動機構、１４は基準試料、１５は観察試料の探
針、１６はその観察試料の探針１５を微小駆動するＺ方
向微動圧電素子、２０は基準側ＳＴＭユニット、２１は
その基準試料１４の探針、２２はその基準試料１４の探
針２１を微小駆動するＺ方向微動圧電素子、２３はその
Ｚ方向微動圧電素子２２を取り付ける台、２４は基準側
のＺ方向粗動機構、３０は試料基台、３１は試料基台３
０上に載置される観察試料である。
【００２２】また、４０は観察側ＳＴＭユニット１０及
び基準側ＳＴＭユニット２０に接続される計測・制御装
置であり、インターフェース４１、メモリ４２、ＣＰＵ
４３、表示装置４４、時計部４５、駆動制御部４６等か
らなる。つまり、この計測・制御装置４０には、基準側
のＺ方向粗動機構２４、Ｚ方向微動圧電素子２２、ＸＹ
テーブル１１、ＸＹテーブル１１のＸＹ方向微動圧電素
子１２、基台３０等に接続される。
び基準側ＳＴＭユニット２０に接続される計測・制御装
置であり、インターフェース４１、メモリ４２、ＣＰＵ
４３、表示装置４４、時計部４５、駆動制御部４６等か
らなる。つまり、この計測・制御装置４０には、基準側
のＺ方向粗動機構２４、Ｚ方向微動圧電素子２２、ＸＹ
テーブル１１、ＸＹテーブル１１のＸＹ方向微動圧電素
子１２、基台３０等に接続される。
【００２３】この図に示すように、観察側ＳＴＭユニッ
ト１０のスキャナに基準試料１４を取り付け、スキャナ
のＸＹ方向の変位を一段上にある基準側ＳＴＭユニット
２０で別個に検出する構造となっている。
ト１０のスキャナに基準試料１４を取り付け、スキャナ
のＸＹ方向の変位を一段上にある基準側ＳＴＭユニット
２０で別個に検出する構造となっている。
【００２４】この方式の特徴は、観察試料３１を変更し
ても、スキャナの負荷に変化がないという点と、ＸＹ方
向の変位をＺ方向と独立して検出できるという点にあ
る。
ても、スキャナの負荷に変化がないという点と、ＸＹ方
向の変位をＺ方向と独立して検出できるという点にあ
る。
【００２５】そこで、図２に示すように、基準側ＳＴＭ
ユニット２０から得られた基準試料１４の電子像を示す
出力信号ａと、観察側ＳＴＭユニット１０から得られた
観察試料のＳＴＭ像を示す出力信号ｂとを計測・制御装
置４０に取り込み、出力信号ａを基準測長として、出力
信号ｂをＣＰＵ４３で演算処理することにより、観察試
料３１の表面の測長を行うことができる。
ユニット２０から得られた基準試料１４の電子像を示す
出力信号ａと、観察側ＳＴＭユニット１０から得られた
観察試料のＳＴＭ像を示す出力信号ｂとを計測・制御装
置４０に取り込み、出力信号ａを基準測長として、出力
信号ｂをＣＰＵ４３で演算処理することにより、観察試
料３１の表面の測長を行うことができる。
【００２６】なお、計測のために、ＳＴＭユニットの各
部の出力信号は計測・制御装置４０に取り込み、処理さ
れる。また、観察側ＳＴＭユニット１０及び基準側ＳＴ
Ｍユニット２０の各部には、駆動制御部４６から、駆動
電力が供給される。特に、Ｚ方向微動圧電素子にはサー
ボ回路が接続され、フィードバック制御が行われ、観察
試料が載置される基台は３次元スキャナにより駆動され
る。
部の出力信号は計測・制御装置４０に取り込み、処理さ
れる。また、観察側ＳＴＭユニット１０及び基準側ＳＴ
Ｍユニット２０の各部には、駆動制御部４６から、駆動
電力が供給される。特に、Ｚ方向微動圧電素子にはサー
ボ回路が接続され、フィードバック制御が行われ、観察
試料が載置される基台は３次元スキャナにより駆動され
る。
【００２７】図３は本発明の第２実施例を示す走査型ト
ンネル顕微鏡を用いた高分解能・高精度測定装置の構成
図である。ここで、前記した図１の実施例と同様の部分
については、同じ番号を付して、その説明を省略する。
ンネル顕微鏡を用いた高分解能・高精度測定装置の構成
図である。ここで、前記した図１の実施例と同様の部分
については、同じ番号を付して、その説明を省略する。
【００２８】この図において、５１はＸＹテーブル、５
２はそのＸＹテーブルを微小駆動するＸＹ方向微動圧電
素子、５３は観察側のＺ方向粗動機構、５４は基準試料
の探針、５５はその基準試料の探針を微小駆動するＺ方
向微動圧電素子、５６は基準試料、５７はその基準試料
５６を取り付ける台、５８は基準側のＺ方向粗動機構、
５９は観察試料の探針、６０は観察試料の探針５９の微
小駆動を行うＺ方向微動圧電素子、６１は基台、６２は
その基台６１上に載置される観察試料である。
２はそのＸＹテーブルを微小駆動するＸＹ方向微動圧電
素子、５３は観察側のＺ方向粗動機構、５４は基準試料
の探針、５５はその基準試料の探針を微小駆動するＺ方
向微動圧電素子、５６は基準試料、５７はその基準試料
５６を取り付ける台、５８は基準側のＺ方向粗動機構、
５９は観察試料の探針、６０は観察試料の探針５９の微
小駆動を行うＺ方向微動圧電素子、６１は基台、６２は
その基台６１上に載置される観察試料である。
【００２９】この実施例においては、基準試料の探針５
４と観察試料の探針５９の二つの探針が同軸上に配置さ
れるので、アッベ誤差は最小となる。
４と観察試料の探針５９の二つの探針が同軸上に配置さ
れるので、アッベ誤差は最小となる。
【００３０】どちらの構成にするかは周辺部の構成によ
って選べばよい。
って選べばよい。
【００３１】図４は本発明の第３実施例を示す走査型ト
ンネル顕微鏡を用いた高分解能・高精度測定装置の構成
図である。ここで、前記した図１の実施例と同様の部分
については、同じ番号を付して、その説明を省略する。
ンネル顕微鏡を用いた高分解能・高精度測定装置の構成
図である。ここで、前記した図１の実施例と同様の部分
については、同じ番号を付して、その説明を省略する。
【００３２】この実施例においては、試料基台８１上の
絶縁性観察試料８２を、原子間力顕微鏡ユニットによ
り、観察する。すなわち、トンネル電流が流れない絶縁
体試料の表面の凹凸を、マイクロてこ７２を使って導電
性の凹凸に置き換えて、その凹凸をＳＴＭで読み取る。
つまり、背面が導電性になっていてトンネル電流が流れ
る小さなてこを、ＸＹテーブル１１にマウントされたＺ
方向駆動圧電素子７３の駆動により、原子間力顕微鏡用
探針７１で絶縁性観察試料８２に押し付けると、マイク
ロてこ７２は反撥力で逆方向に撓む。その撓み量ｄｚを
読み取ると、てこのバネ係数ｋを使って絶縁性観察試料
８２の表面にかけられている力Ｆ＝ｋｄｚを上方のＳＴ
Ｍユニットで読み取ることができる。
絶縁性観察試料８２を、原子間力顕微鏡ユニットによ
り、観察する。すなわち、トンネル電流が流れない絶縁
体試料の表面の凹凸を、マイクロてこ７２を使って導電
性の凹凸に置き換えて、その凹凸をＳＴＭで読み取る。
つまり、背面が導電性になっていてトンネル電流が流れ
る小さなてこを、ＸＹテーブル１１にマウントされたＺ
方向駆動圧電素子７３の駆動により、原子間力顕微鏡用
探針７１で絶縁性観察試料８２に押し付けると、マイク
ロてこ７２は反撥力で逆方向に撓む。その撓み量ｄｚを
読み取ると、てこのバネ係数ｋを使って絶縁性観察試料
８２の表面にかけられている力Ｆ＝ｋｄｚを上方のＳＴ
Ｍユニットで読み取ることができる。
【００３３】図５は本発明の第４実施例を示す走査型ト
ンネル顕微鏡を用いた高分解能・高精度測定装置の構成
図である。ここで、前記した図３の実施例と同様の部分
については、同じ番号を付して、その説明を省略する。
ンネル顕微鏡を用いた高分解能・高精度測定装置の構成
図である。ここで、前記した図３の実施例と同様の部分
については、同じ番号を付して、その説明を省略する。
【００３４】この実施例では、前記した図３の実施例に
示した同軸型のＳＴＭ探針５４，５９を有するＳＴＭユ
ニットに、前記した図４と同様に原子間力顕微鏡ユニッ
トを設けるようにした。つまり、背面が導電性になって
いてトンネル電流が流れるマイクロてこ９２を、ＸＹテ
ーブル５１にマウントされたＺ方向駆動圧電素子９３の
駆動により、原子間力顕微鏡用探針９１で試料基台１０
１上の絶縁性観察試料１０２に押し付けると、マイクロ
てこ９２は反撥力で逆方向に撓む。それを上方のＳＴＭ
ユニットで読み取ることができる。
示した同軸型のＳＴＭ探針５４，５９を有するＳＴＭユ
ニットに、前記した図４と同様に原子間力顕微鏡ユニッ
トを設けるようにした。つまり、背面が導電性になって
いてトンネル電流が流れるマイクロてこ９２を、ＸＹテ
ーブル５１にマウントされたＺ方向駆動圧電素子９３の
駆動により、原子間力顕微鏡用探針９１で試料基台１０
１上の絶縁性観察試料１０２に押し付けると、マイクロ
てこ９２は反撥力で逆方向に撓む。それを上方のＳＴＭ
ユニットで読み取ることができる。
【００３５】このように構成することにより、観察試料
をＳＴＭユニットから独立してセットすることができる
ので、観察試料が絶縁性試料であっても、その大きさや
形状を問わず、測定を行うことができる。
をＳＴＭユニットから独立してセットすることができる
ので、観察試料が絶縁性試料であっても、その大きさや
形状を問わず、測定を行うことができる。
【００３６】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【００３７】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、次のような効果を奏することができる。
よれば、次のような効果を奏することができる。
【００３８】（１）観察試料表面の計測、例えば任意の
２点間の距離を原子レベルの高い分解能で測定できる。
２点間の距離を原子レベルの高い分解能で測定できる。
【００３９】（２）観察試料の大きさや形状や材質を問
わず、計測することができ、広い分野へ適用することが
できる。
わず、計測することができ、広い分野へ適用することが
できる。
【００４０】（３）測定がＸＹスキャナの駆動精度に影
響されることがなく、信頼性の高い計測を行うことがで
きる。
響されることがなく、信頼性の高い計測を行うことがで
きる。
【００４１】（４）基準側ＳＴＭユニットが独立した形
で内蔵される構造であるから、基準信号の検出に高い耐
環境性を持たせることが可能である。
で内蔵される構造であるから、基準信号の検出に高い耐
環境性を持たせることが可能である。
【図１】本発明の第１実施例を示す走査型トンネル顕微
鏡を用いた高分解能・高精度測定装置の構成図である。
鏡を用いた高分解能・高精度測定装置の構成図である。
【図２】本発明による基準試料像と観察試料像との比較
による測長の説明図である。
による測長の説明図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す走査型トンネル顕微
鏡を用いた高分解能・高精度測定装置の構成図である。
鏡を用いた高分解能・高精度測定装置の構成図である。
【図４】本発明の第３実施例を示す走査型トンネル顕微
鏡を用いた高分解能・高精度測定装置の構成図である。
鏡を用いた高分解能・高精度測定装置の構成図である。
【図５】本発明の第４実施例を示す走査型トンネル顕微
鏡を用いた高分解能・高精度測定装置の構成図である。
鏡を用いた高分解能・高精度測定装置の構成図である。
【図６】従来のＳＴＭの構成図である。
【図７】従来のＳＴＭ測定装置の構成図である。
１０ 観察側ＳＴＭユニット １１，５１ ＸＹテーブル １２，５２ ＸＹ方向微動圧電素子 １３，５３ 観察側のＺ方向粗動機構 １４，５６ 基準試料 １５，５９ 観察試料の探針 １６，２２，５５，６０ Ｚ方向微動圧電素子 ２０ 基準側ＳＴＭユニット ２１，５４ 基準試料の探針 ２３ ５７ 台 ２４，５８ 基準側のＺ方向粗動機構 ３０，６１，８１，１０１ 基台 ３１，６２ 観察試料 ４０ 計測・制御装置 ４１ インターフェース ４２ メモリ ４３ ＣＰＵ ４４ 表示装置 ４５ 時計部 ４６ 駆動制御部 ７１，９１ 原子間力顕微鏡用探針 ７２，９２ マイクロてこ ７３，９３ Ｚ方向駆動圧電素子 ８２，１０２ 絶縁性観察試料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西沖 暢久 神奈川県川崎市高津区諏訪53−５ リバ ーハイツ多摩川105号 (56)参考文献 特開 平３−48102（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−6405（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 7/00 - 7/34 G01B 21/00 - 21/32 H01J 37/28
Claims (5)
- 【請求項１】 基準試料が走査型トンネル顕微鏡ユニッ
トにより得られる像と、観察試料が走査型プローブ顕微
鏡ユニットにより得られる像とに基づいて、観察試料の
計測を行う走査型トンネル顕微鏡を用いた高分解能・高
精度測定装置であって、 （ａ）前記走査型トンネル顕微鏡ユニットとは独立した
試料基台と、 （ｂ）該試料基台にセットされる観察試料とを具備し、 前記走査型トンネル顕微鏡ユニットは、 （ａ）ＸＹテーブルと、 （ｂ）該ＸＹテーブルをＸＹ方向に微小駆動するＸＹ方
向微動圧電素子と、 （ｃ）該ＸＹ方向微動圧電素子に連結される第１のＺ方
向粗動機構と、 （ｄ）前記ＸＹテーブルの表面にセットされる基準試料
と、 （ｅ）Ｚ方向に駆動する第２のＺ方向粗動機構と、 （ｆ）該第２のＺ方向粗動機構に連結される基準側のＺ
方向微動圧電素子と、 （ｇ）該Ｚ方向微動圧電素子の先端に設けられ、前記基
準試料のＳＴＭ像を得る基準側探針とからなり、 前記走査型プローブ顕微鏡ユニットは、 （ａ）前記走査型トンネル顕微鏡ユニットとは独立した
試料基台と、 （ｂ）該試料基台にセットされる観察試料と、 （ｃ）前記ＸＹテーブルの裏面に固定されるＺ方向に微
小駆動するＺ方向微動圧電素子と、 （ｄ）該Ｚ方向微動圧電素子の先端に取り付けられ、前
記観察試料のプローブ像を得る観察側探針とを具備する
ことを特徴とする走査型トンネル顕微鏡を用いた高分解
能・高精度測定装置。 - 【請求項２】 基準試料が走査型トンネル顕微鏡ユニッ
トにより得られる像と、観察試料が走査型プローブ顕微
鏡ユニットにより得られる像とに基づいて、観察試料の
計測を行う走査型トンネル顕微鏡を用いた高分解能・高
精度測定装置 であって、 （ａ）前記走査型トンネル顕微鏡ユニットとは独立した
試料基台と、 （ｂ）該試料基台にセットされる観察試料とを具備し、 前記走査型トンネル顕微鏡ユニットは、 （ａ）基準試料と、 （ｂ）該基準試料がセットされる基台と、 （ｃ）該基台の粗動機構と、 （ｄ）ＸＹテーブルと、 （ｅ）該ＸＹテーブルをＸＹ方向に微小駆動するＸＹ方
向微動圧電素子と、 （ｆ）該ＸＹ方向微動圧電素子に連結される第１のＺ方
向粗動機構と、 （ｇ）前記ＸＹテーブルの表面に固定される基準側のＺ
方向微動圧電素子と、 （ｈ）該Ｚ方向微動圧電素子の先端に設けられ、前記基
準試料のＳＴＭ像を得る基準側探針とからなり、 前記走査型プローブ顕微鏡ユニットは、 （ａ）前記走査型トンネル顕微鏡ユニットとは独立した
試料基台と、 （ｂ）該試料基台にセットされる観察試料と、 （ｃ）前記ＸＹテーブルの裏面に固定されるＺ方向に微
小駆動するＺ方向微動圧電素子と、 （ｄ）該Ｚ方向微動圧電素子の先端に取り付けられ、前
記観察試料のプローブ像を得る観察側探針とを具備する
ことを特徴とする走査型トンネル顕微鏡を用いた高分解
能・高精度測定装置。 - 【請求項３】 前記走査型プローブ顕微鏡ユニットは走
査型トンネル顕微鏡ユニットである請求項１又は２記載
の走査型トンネル顕微鏡を用いた高分解能・高精度測定
装置。 - 【請求項４】 前記走査型プローブ顕微鏡ユニットは原
子間力顕微鏡ユニットである請求項１又は２記載の走査
型トンネル顕微鏡を用いた高分解能・高精度測定装置。 - 【請求項５】 前記走査型トンネル顕微鏡ユニットを独
立した形で内蔵してなる請求項１、２、３又は４記載の
走査型トンネル顕微鏡を用いた高分解能・高精度測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04204149A JP3114902B2 (ja) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | 走査型トンネル顕微鏡を用いた高分解能・高精度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04204149A JP3114902B2 (ja) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | 走査型トンネル顕微鏡を用いた高分解能・高精度測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06317402A JPH06317402A (ja) | 1994-11-15 |
| JP3114902B2 true JP3114902B2 (ja) | 2000-12-04 |
Family
ID=16485652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04204149A Expired - Fee Related JP3114902B2 (ja) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | 走査型トンネル顕微鏡を用いた高分解能・高精度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3114902B2 (ja) |
-
1992
- 1992-07-31 JP JP04204149A patent/JP3114902B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06317402A (ja) | 1994-11-15 |
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