JP3126047B2 - 走査型プローブ顕微鏡 - Google Patents
走査型プローブ顕微鏡Info
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- JP3126047B2 JP3126047B2 JP03282962A JP28296291A JP3126047B2 JP 3126047 B2 JP3126047 B2 JP 3126047B2 JP 03282962 A JP03282962 A JP 03282962A JP 28296291 A JP28296291 A JP 28296291A JP 3126047 B2 JP3126047 B2 JP 3126047B2
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- sample
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- probe
- scanning
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は走査型プローブ顕微鏡に
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】走査型プローブ顕微鏡としては、走査型
トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）や原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）
・磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）などがあり、いずれも原子レ
ベルの分解能で試料を観察できる装置として知られてい
る。このような走査型プローブ顕微鏡は分解能が非常に
高い反面、その観察領域は狭い。このため走査型プロー
ブ顕微鏡には通常、低い倍率で試料の全体を観察してプ
ローブによる観察領域を特定するための光学系が設けら
れている。
トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）や原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）
・磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）などがあり、いずれも原子レ
ベルの分解能で試料を観察できる装置として知られてい
る。このような走査型プローブ顕微鏡は分解能が非常に
高い反面、その観察領域は狭い。このため走査型プロー
ブ顕微鏡には通常、低い倍率で試料の全体を観察してプ
ローブによる観察領域を特定するための光学系が設けら
れている。
【０００３】このような光学顕微鏡一体型プローブ顕微
鏡の一例として、特願平１−２５７５２１号の走査型ト
ンネル顕微鏡がある。この走査型トンネル顕微鏡の構成
を図１０に示すとともに、これについて図面を参照しな
がら以下に説明する。
鏡の一例として、特願平１−２５７５２１号の走査型ト
ンネル顕微鏡がある。この走査型トンネル顕微鏡の構成
を図１０に示すとともに、これについて図面を参照しな
がら以下に説明する。
【０００４】この走査型トンネル顕微鏡は、試料３４を
ＸＹ面内で移動するためのＸＹステージ１２を備えてい
る。ＸＹステージ１２は本体４１の底部に固定された基
台１４を備えている。基台１４の上には、紙面に対して
垂直な方向に摺動可能にＸ位置設定用スライド板１６が
設けられている。このＸ位置設定用スライド板１６の上
には、Ｙ位置設定用スライド板２０が紙面の左右方向に
摺動可能に設けられている。このＹ位置設定用スライド
板２０は、モーター２２または操作ダイヤル２４で回転
される送りネジ２６によってＹ方向にスライド移動され
る。Ｘ位置設定用スライド板１６も同様にしてＸ方向に
スライド移動される。スライド板２０の上には試料台２
８が載置される。試料台２８の上には、絶縁材料からな
る試料ステージ３２が置かれ、この上に試料３４が載置
される。また試料台２８には、試料３４を押さえる導電
性の保持部材３６を上端部に有する導電性の取付部材３
８が固定されている。
ＸＹ面内で移動するためのＸＹステージ１２を備えてい
る。ＸＹステージ１２は本体４１の底部に固定された基
台１４を備えている。基台１４の上には、紙面に対して
垂直な方向に摺動可能にＸ位置設定用スライド板１６が
設けられている。このＸ位置設定用スライド板１６の上
には、Ｙ位置設定用スライド板２０が紙面の左右方向に
摺動可能に設けられている。このＹ位置設定用スライド
板２０は、モーター２２または操作ダイヤル２４で回転
される送りネジ２６によってＹ方向にスライド移動され
る。Ｘ位置設定用スライド板１６も同様にしてＸ方向に
スライド移動される。スライド板２０の上には試料台２
８が載置される。試料台２８の上には、絶縁材料からな
る試料ステージ３２が置かれ、この上に試料３４が載置
される。また試料台２８には、試料３４を押さえる導電
性の保持部材３６を上端部に有する導電性の取付部材３
８が固定されている。
【０００５】また、顕微鏡本体４１には光学系固定台座
４４が上下方向に摺動可能に設けらている。この光学系
固定台座４４は、モーター４６または操作ダイヤル４７
を回転操作することにより上下方向に移動される。光学
系固定台座４４には鏡筒４８が固定されている。鏡筒４
８の上部には、接眼レンズ５０及びビデオカメラ取付筒
５２を有する試料観察光学系５５が設けられている。さ
らに光学系固定台座４４にはマイクロメーター５６によ
って上下方向に移動される探針ユニット支持部材５４が
設けられている。探針ユニット支持部材５４には探針ユ
ニット６８が取り付けられる。
４４が上下方向に摺動可能に設けらている。この光学系
固定台座４４は、モーター４６または操作ダイヤル４７
を回転操作することにより上下方向に移動される。光学
系固定台座４４には鏡筒４８が固定されている。鏡筒４
８の上部には、接眼レンズ５０及びビデオカメラ取付筒
５２を有する試料観察光学系５５が設けられている。さ
らに光学系固定台座４４にはマイクロメーター５６によ
って上下方向に移動される探針ユニット支持部材５４が
設けられている。探針ユニット支持部材５４には探針ユ
ニット６８が取り付けられる。
【０００６】探針ユニット６８は図９に示すように探針
ユニット支持部５４の開口部に挿入され、その上端部に
設けてあるリング状の支持部７２により支持される。ま
た、その下端部には透明板７６を有し、その中央に探針
７８が設けられている。そして、探針ユニット６８の内
側には光学系の対物レンズ８６が収容され、透明板７６
を介して試料３４が光学的に観察される。
ユニット支持部５４の開口部に挿入され、その上端部に
設けてあるリング状の支持部７２により支持される。ま
た、その下端部には透明板７６を有し、その中央に探針
７８が設けられている。そして、探針ユニット６８の内
側には光学系の対物レンズ８６が収容され、透明板７６
を介して試料３４が光学的に観察される。
【０００７】試料３４をＳＴＭ観察する際、先ず探針７
８と試料観察光学系５５の光軸とを一致させる調整を行
なう。次に、この手順について説明する。まず調整時に
探針７８と試料３４が接触しないようにするため、モー
タ４６により光学系固定台座４４を上方に移動する。次
にマイクロメータ５６により探針ユニット６８を含む支
持部材５４を上下方向に移動し、探針７８の先端を対物
レンズ８６の焦点に合わせる。このとき探針７８と対物
レンズ８６の位置関係は（Ａ）から（Ｃ）の状態とな
り、試料観察光学系５５で観察される探針像２０１は非
合焦像の（Ｂ）から（Ｄ）のように小さく鮮明になる。
続いて、接眼レンズ５０に内蔵されているクロス指標２
０３に探針７８を合わせ込む。このとき探針７８と対物
レンズ８６の位置関係は（Ｅ）の状態になる。このよう
にして光学系５５で観察される探針像２０１は（Ｆ）の
ようにクロス指標２０３の中心に位置決めされる。そし
て、ＳＴＭ測定したい領域がクロス指標２０３の中心に
来るように、試料３４を載せたステージを移動させ、Ｓ
ＴＭ測定を行なう。
８と試料観察光学系５５の光軸とを一致させる調整を行
なう。次に、この手順について説明する。まず調整時に
探針７８と試料３４が接触しないようにするため、モー
タ４６により光学系固定台座４４を上方に移動する。次
にマイクロメータ５６により探針ユニット６８を含む支
持部材５４を上下方向に移動し、探針７８の先端を対物
レンズ８６の焦点に合わせる。このとき探針７８と対物
レンズ８６の位置関係は（Ａ）から（Ｃ）の状態とな
り、試料観察光学系５５で観察される探針像２０１は非
合焦像の（Ｂ）から（Ｄ）のように小さく鮮明になる。
続いて、接眼レンズ５０に内蔵されているクロス指標２
０３に探針７８を合わせ込む。このとき探針７８と対物
レンズ８６の位置関係は（Ｅ）の状態になる。このよう
にして光学系５５で観察される探針像２０１は（Ｆ）の
ようにクロス指標２０３の中心に位置決めされる。そし
て、ＳＴＭ測定したい領域がクロス指標２０３の中心に
来るように、試料３４を載せたステージを移動させ、Ｓ
ＴＭ測定を行なう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述した走査型トンネ
ル顕微鏡では、ＳＴＭ測定したい領域が観察光学系の光
軸上に来るように、試料を移動させなければならなかっ
た。一般に走査型トンネル顕微鏡で測定する領域は非常
に狭い範囲である。このため、測定者が接眼レンズで試
料を観察しながら、測定する領域をクロス指標に合わせ
るまでには非常に時間がかかる。しかも、この位置合わ
せは目視で行なうため、その正確さの点でも問題があ
る。また、試料の数が多い場合には、測定者の目の負担
が非常に大きくなるという問題もある。これは走査型ト
ンネル顕微鏡に限った問題ではなく、原子間力顕微鏡や
磁気力顕微鏡等の走査型プローブ顕微鏡全体に共通して
言える問題である。
ル顕微鏡では、ＳＴＭ測定したい領域が観察光学系の光
軸上に来るように、試料を移動させなければならなかっ
た。一般に走査型トンネル顕微鏡で測定する領域は非常
に狭い範囲である。このため、測定者が接眼レンズで試
料を観察しながら、測定する領域をクロス指標に合わせ
るまでには非常に時間がかかる。しかも、この位置合わ
せは目視で行なうため、その正確さの点でも問題があ
る。また、試料の数が多い場合には、測定者の目の負担
が非常に大きくなるという問題もある。これは走査型ト
ンネル顕微鏡に限った問題ではなく、原子間力顕微鏡や
磁気力顕微鏡等の走査型プローブ顕微鏡全体に共通して
言える問題である。
【０００９】本発明の目的は、探針と探針による測定位
置とを正確に合わせるための走査型プローブ顕微鏡を提
供することである。また、本発明の別の目的は、探針に
よる測定位置を特定するための試料の拡大像を得ること
のできる走査型プローブ顕微鏡を提供することである。
置とを正確に合わせるための走査型プローブ顕微鏡を提
供することである。また、本発明の別の目的は、探針に
よる測定位置を特定するための試料の拡大像を得ること
のできる走査型プローブ顕微鏡を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の走査型プローブ
顕微鏡は、試料を表す画像を生成するための画像生成手
段と、試料と探針とを相対的に移動させる移動手段と、
画像生成手段により生成される画像上で指定される試料
位置と探針の位置とが一致するように移動手段を制御す
る制御手段とを備えており、画像は、試料の表面にほぼ
垂直にレーザビームを入射させ、探針を含む試料の所望
の領域に対してレーザビームを走査し、試料から得られ
る光に基づいて生成される。
顕微鏡は、試料を表す画像を生成するための画像生成手
段と、試料と探針とを相対的に移動させる移動手段と、
画像生成手段により生成される画像上で指定される試料
位置と探針の位置とが一致するように移動手段を制御す
る制御手段とを備えており、画像は、試料の表面にほぼ
垂直にレーザビームを入射させ、探針を含む試料の所望
の領域に対してレーザビームを走査し、試料から得られ
る光に基づいて生成される。
【００１１】この走査型プローブ顕微鏡では、画像生成
手段によって、探針を含む試料の所望の領域の画像が生
成され、生成された画像上で指定される試料位置と探針
の位置とが一致するように、移動手段によって、試料と
探針が相対的に移動される。
手段によって、探針を含む試料の所望の領域の画像が生
成され、生成された画像上で指定される試料位置と探針
の位置とが一致するように、移動手段によって、試料と
探針が相対的に移動される。
【００１２】本発明の別の走査型プローブ顕微鏡は、レ
ーザビームを射出する光源と、試料の表面にほぼ垂直に
レーザビームを入射させ、探針を含む試料の所望の領域
に対してレーザビームを走査する走査手段と、レーザビ
ームを走査することで試料から得られる光に基づいて画
像を生成する手段とを備えており、画像に基づいて探針
による測定位置を特定する。
ーザビームを射出する光源と、試料の表面にほぼ垂直に
レーザビームを入射させ、探針を含む試料の所望の領域
に対してレーザビームを走査する走査手段と、レーザビ
ームを走査することで試料から得られる光に基づいて画
像を生成する手段とを備えており、画像に基づいて探針
による測定位置を特定する。
【００１３】この別の走査型プローブ顕微鏡では、画像
生成手段によって、探針を含む試料の所望の領域の画像
が生成され、この生成された画像を参照して、探針によ
る測定位置が決定される。
生成手段によって、探針を含む試料の所望の領域の画像
が生成され、この生成された画像を参照して、探針によ
る測定位置が決定される。
【００１４】
【実施例】次に本発明の第一実施例について図１〜図５
を参照しながら説明する。本実施例は走査型トンネル顕
微鏡で、ＳＴＭ観察する領域を指定するための目印とな
るビームスポットを試料上に照射するビームスポット光
学系１００を図１０の装置のビデオカメラ取付筒５２に
配置した構成となっている。
を参照しながら説明する。本実施例は走査型トンネル顕
微鏡で、ＳＴＭ観察する領域を指定するための目印とな
るビームスポットを試料上に照射するビームスポット光
学系１００を図１０の装置のビデオカメラ取付筒５２に
配置した構成となっている。
【００１５】図１に示すように、レーザ１１０から発射
されたレーザビームはビームエキスパンダ１１２で適当
な径に拡大される。このレーザビームはハーフミラー１
１６を通過し、二つの光偏向器１１８と１２０で偏向さ
れた後、結像レンズ１２２に入射する。これらの光偏向
器１１８と１２０は、これに設けてあるつまみ１１８ａ
と１２０ａを用いて回転させることにより偏向角度を変
えることができる。これは後述するように試料上に形成
されるビームスポットを移動する手段として用いられ
る。結像レンズ１２２からのレーザビームはビデオカメ
ラ取付筒５２に入射し、像位置１２４に集光する。
されたレーザビームはビームエキスパンダ１１２で適当
な径に拡大される。このレーザビームはハーフミラー１
１６を通過し、二つの光偏向器１１８と１２０で偏向さ
れた後、結像レンズ１２２に入射する。これらの光偏向
器１１８と１２０は、これに設けてあるつまみ１１８ａ
と１２０ａを用いて回転させることにより偏向角度を変
えることができる。これは後述するように試料上に形成
されるビームスポットを移動する手段として用いられ
る。結像レンズ１２２からのレーザビームはビデオカメ
ラ取付筒５２に入射し、像位置１２４に集光する。
【００１６】ビデオカメラ取付筒５２に入射したレーザ
ビームは、図２に示すように、プリズム１２６とハーフ
ミラー１２８を通過し対物レンズ８６に入射する。対物
レンズ８６に入射したレーザビームは集光され、試料３
４の表面にほぼ垂直に入射し、試料３４の表面に微小な
ビームスポットを形成する。このビームスポットは二つ
の光偏向器１１８と１２０を互いに直交する軸周りに回
転させることによって移動される。試料３４で反射され
たレーザビームは対物レンズ８６を通過し、その一部が
ハーフミラー１２８で反射される。このレーザビームは
ハーフミラー１４０で反射され二次元位置検出素子１４
２に入射し、その受光面にビームスポットを形成する。
一方、ハーフミラー１２８を通過したレーザビームは一
部がプリズム１２６で反射され接眼レンズ５０に入射
し、ビームスポットの位置が測定者１４６に確認され
る。プリズム１２６を通過したレーザビームは、結像レ
ンズ１２２・偏向器１２０と１１８を経た後にハーフミ
ラー１１６で反射され、レンズ１２８によりフォトダイ
オード１２７に集光される。フォトダイオード１２７は
ビームスポットの光量変化を電気信号として出力する。
また、試料３４は照明用光源１３８により照明される。
照明用光源１３８から射出された照明光は、ハーフミラ
ー１４０を通過しハーフミラー１２８で反射され、対物
レンズ８６により試料３４の表面に照射される。試料３
４で反射された照明光は、ハーフミラー１２８を通過し
た後にプリズム１２６で反射され接眼レンズ５０に入射
する。これにより試料３４の表面の像が測定者に観測さ
れる。
ビームは、図２に示すように、プリズム１２６とハーフ
ミラー１２８を通過し対物レンズ８６に入射する。対物
レンズ８６に入射したレーザビームは集光され、試料３
４の表面にほぼ垂直に入射し、試料３４の表面に微小な
ビームスポットを形成する。このビームスポットは二つ
の光偏向器１１８と１２０を互いに直交する軸周りに回
転させることによって移動される。試料３４で反射され
たレーザビームは対物レンズ８６を通過し、その一部が
ハーフミラー１２８で反射される。このレーザビームは
ハーフミラー１４０で反射され二次元位置検出素子１４
２に入射し、その受光面にビームスポットを形成する。
一方、ハーフミラー１２８を通過したレーザビームは一
部がプリズム１２６で反射され接眼レンズ５０に入射
し、ビームスポットの位置が測定者１４６に確認され
る。プリズム１２６を通過したレーザビームは、結像レ
ンズ１２２・偏向器１２０と１１８を経た後にハーフミ
ラー１１６で反射され、レンズ１２８によりフォトダイ
オード１２７に集光される。フォトダイオード１２７は
ビームスポットの光量変化を電気信号として出力する。
また、試料３４は照明用光源１３８により照明される。
照明用光源１３８から射出された照明光は、ハーフミラ
ー１４０を通過しハーフミラー１２８で反射され、対物
レンズ８６により試料３４の表面に照射される。試料３
４で反射された照明光は、ハーフミラー１２８を通過し
た後にプリズム１２６で反射され接眼レンズ５０に入射
する。これにより試料３４の表面の像が測定者に観測さ
れる。
【００１７】測定者１４６は、接眼レンズ５０を通して
試料３４の表面の光学像と同時にビームスポットを観測
する。そして、つまみ１１８ａと１２０ａを操作し偏向
器１１８と１２０の向きを変えて、ビームスポットの位
置をＳＴＭ測定したい箇所に合わせる。このとき、試料
３４と二次元位置検出素子１４２は共役な関係にあるた
め、二次元位置検出素子１４２の受光面上のビームスポ
ットも試料上のビームスポットの移動に対応して移動す
る。二次元位置検出素子１４２は受光面に形成されてい
るビームスポットの位置に対応した信号を出力する。次
に、この二次元位置検出素子１４２について図４を参照
しながら説明しよう。
試料３４の表面の光学像と同時にビームスポットを観測
する。そして、つまみ１１８ａと１２０ａを操作し偏向
器１１８と１２０の向きを変えて、ビームスポットの位
置をＳＴＭ測定したい箇所に合わせる。このとき、試料
３４と二次元位置検出素子１４２は共役な関係にあるた
め、二次元位置検出素子１４２の受光面上のビームスポ
ットも試料上のビームスポットの移動に対応して移動す
る。二次元位置検出素子１４２は受光面に形成されてい
るビームスポットの位置に対応した信号を出力する。次
に、この二次元位置検出素子１４２について図４を参照
しながら説明しよう。
【００１８】図４において、（Ａ）は一次元位置検出素
子を示し、（Ｂ）は二次元位置検出素子を示している。
まず、二次元位置検出素子について説明する前に、基本
的な一次元位置検出素子について説明しよう。一次元位
置検出素子は（Ａ）に示すように長さ２Ｌの受光面５０
とこれに接続された二本の出力端子１５２と１５４を備
えている。レーザビームの入射位置が図に示すように受
光面の中央からこの出力端子１５２と１５４からの出力
電流Ｉ1とＩ2はそれぞれ次式で表される。
子を示し、（Ｂ）は二次元位置検出素子を示している。
まず、二次元位置検出素子について説明する前に、基本
的な一次元位置検出素子について説明しよう。一次元位
置検出素子は（Ａ）に示すように長さ２Ｌの受光面５０
とこれに接続された二本の出力端子１５２と１５４を備
えている。レーザビームの入射位置が図に示すように受
光面の中央からこの出力端子１５２と１５４からの出力
電流Ｉ1とＩ2はそれぞれ次式で表される。
【００１９】Ｉ1＝（Ｌ＋Δ）Ｉ／２Ｌ Ｉ2＝（Ｌ−Δ）Ｉ／２Ｌ ここに、Ｉ＝Ｉ1＋Ｉ2である。従って、 Ｓ＝（Ｉ1−Ｉ2）／（Ｉ1＋Ｉ2）＝Δ／Ｌ という演算をおこなうことで、受光面上のビームスポッ
トの位置が検出できる。上記の一次元位置検出素子の検
出原理をＸ方向とＹ方向の二次元に拡張したものが
（Ｂ）に示す二次元位置検出素子である。この二次元位
置検出素子では、出力電流ＩX1とＩX2に対して上記の演
算を行なうことによりＸ方向の位置が、出力電流ＩY1と
ＩY2に対して上記の演算を行なうことによりＹ方向の位
置が求められる。このようにして得られる位置信号Ｓは
試料上のビームスポットの位置を示しており、この信号
に基づいて探針７８または試料３４が移動される。
トの位置が検出できる。上記の一次元位置検出素子の検
出原理をＸ方向とＹ方向の二次元に拡張したものが
（Ｂ）に示す二次元位置検出素子である。この二次元位
置検出素子では、出力電流ＩX1とＩX2に対して上記の演
算を行なうことによりＸ方向の位置が、出力電流ＩY1と
ＩY2に対して上記の演算を行なうことによりＹ方向の位
置が求められる。このようにして得られる位置信号Ｓは
試料上のビームスポットの位置を示しており、この信号
に基づいて探針７８または試料３４が移動される。
【００２０】探針ユニット６８を図３に示す。探針ユニ
ット６８は、円筒型の圧電アクチュエーター７４を有
し、その下端部に設けた透明板７６の中央に探針７８が
取り付けてある。円筒型圧電アクチュエーター７４は上
端部に設けてあるリング状支持部７２で支持されてい
る。支持部７２の周囲には、二次元位置検出素子１４２
から出される位置信号Ｓに基づいて探針７８を走査開始
位置に移動させる圧電アクチュエータ７３が設けてあ
る。ビームスポットで指定した位置が、探針７８を移動
させた後でその位置からＳＴＭ観察できる領域であれ
ば、位置信号Ｓは探針ユニット６８内の圧電アクチュエ
ータ７４に送られる。ビームスポットで指定した位置
が、探針７８を移動することができる範囲外の場合、位
置信号ＳはＸＹステージ１２に送られ、試料３４をＳＴ
Ｍ観察できる領域に移動させる。
ット６８は、円筒型の圧電アクチュエーター７４を有
し、その下端部に設けた透明板７６の中央に探針７８が
取り付けてある。円筒型圧電アクチュエーター７４は上
端部に設けてあるリング状支持部７２で支持されてい
る。支持部７２の周囲には、二次元位置検出素子１４２
から出される位置信号Ｓに基づいて探針７８を走査開始
位置に移動させる圧電アクチュエータ７３が設けてあ
る。ビームスポットで指定した位置が、探針７８を移動
させた後でその位置からＳＴＭ観察できる領域であれ
ば、位置信号Ｓは探針ユニット６８内の圧電アクチュエ
ータ７４に送られる。ビームスポットで指定した位置
が、探針７８を移動することができる範囲外の場合、位
置信号ＳはＸＹステージ１２に送られ、試料３４をＳＴ
Ｍ観察できる領域に移動させる。
【００２１】探針７８がビームスポットの位置に合った
かどうかはフォトダイオード１２７で検出される。つま
り、探針７８がビームスポット位置に重なると、フォト
ダイオード１２７で検出される反射光量が減少する。フ
ォトダイオード１２７の出力と、ビームスポットと探針
の間隔との関係を表したグラフを図５に示す。図から分
かるように探針７８がビームスポットに重なったときに
フォトダイオード１２７の出力が最小になる。従って、
フォトダイオード１２７の出力が最小になるように圧電
アクチュエータ７３を制御すれば、探針７８はビームス
ポットに合った状態となる。
かどうかはフォトダイオード１２７で検出される。つま
り、探針７８がビームスポット位置に重なると、フォト
ダイオード１２７で検出される反射光量が減少する。フ
ォトダイオード１２７の出力と、ビームスポットと探針
の間隔との関係を表したグラフを図５に示す。図から分
かるように探針７８がビームスポットに重なったときに
フォトダイオード１２７の出力が最小になる。従って、
フォトダイオード１２７の出力が最小になるように圧電
アクチュエータ７３を制御すれば、探針７８はビームス
ポットに合った状態となる。
【００２２】なお、探針７８、ビームスポット、ＸＹス
テージ１２の位置関係に関しては初期設定が行われてい
るものとする。
テージ１２の位置関係に関しては初期設定が行われてい
るものとする。
【００２３】本実施例ではビームスポットを移動させる
手段として、偏向器１１８と１２０を手動で回転させて
いるが、偏向器の軸にステッピングモータを取り付け、
ステッピングモータを電気制御するなどの方法でもよ
い。
手段として、偏向器１１８と１２０を手動で回転させて
いるが、偏向器の軸にステッピングモータを取り付け、
ステッピングモータを電気制御するなどの方法でもよ
い。
【００２４】本発明による第二実施例を図６に示す。図
１０と同等の部材には同じ符号を付けその説明は省略す
る。本実施例ではビデオカメラ取付け筒５２にはＴＶカ
メラ１６０が取り付けてある。ＴＶカメラ１６０で得ら
れる試料３４の画像は画像処理装置１６２に取り込まれ
モニター１６４に表示される。画像処理装置１６２に取
り込まれた画像はメモリーに記憶され、そのメモリー番
地から画像のＸＹ座標が設定される。またモニター１６
４の画面上には、ＳＴＭ測定を行なう領域を指定するマ
ーカー１６６が試料画像に重ねて表示される。このマー
カー１６６は、測定者がマウスやジョイスティクなどを
用いて試料画像の任意の位置に移動させることができ
る。マーカーによる位置の指定が終了したら、画像処理
装置１６２はマーカーの画素のメモリ番地からＸＹ座標
を求め、そのデータをマイクロコンピュータ１６８に送
る。マイクロコンピュータ１６８はモニター１６４上の
マーカー１６６の座標を実際の試料上での座標に変換し
てその位置信号を発生する。この後の動作は第一実施例
と同じである。
１０と同等の部材には同じ符号を付けその説明は省略す
る。本実施例ではビデオカメラ取付け筒５２にはＴＶカ
メラ１６０が取り付けてある。ＴＶカメラ１６０で得ら
れる試料３４の画像は画像処理装置１６２に取り込まれ
モニター１６４に表示される。画像処理装置１６２に取
り込まれた画像はメモリーに記憶され、そのメモリー番
地から画像のＸＹ座標が設定される。またモニター１６
４の画面上には、ＳＴＭ測定を行なう領域を指定するマ
ーカー１６６が試料画像に重ねて表示される。このマー
カー１６６は、測定者がマウスやジョイスティクなどを
用いて試料画像の任意の位置に移動させることができ
る。マーカーによる位置の指定が終了したら、画像処理
装置１６２はマーカーの画素のメモリ番地からＸＹ座標
を求め、そのデータをマイクロコンピュータ１６８に送
る。マイクロコンピュータ１６８はモニター１６４上の
マーカー１６６の座標を実際の試料上での座標に変換し
てその位置信号を発生する。この後の動作は第一実施例
と同じである。
【００２５】本発明による第三実施例を図７と図８に示
す。第一実施例と同じ構成要素には同一の符号を付けそ
の説明は省略する。本実施例では偏向器１１８と１２０
の代わりにガルバノスキャナ１７０と１７２が設けられ
ている。レーザ１１０から射出されたレーザビームは、
試料３４の表面にほぼ垂直に入射し、ガルバノスキャナ
１７０と１７２により試料３４の表面上をＴＶと同じよ
うにラスタ走査させる。ラスタ走査のための走査信号は
コンピュータ１８０から供給される。試料３４で反射さ
れたレーザビームはフォトダイオード１２７に入射し、
その強度が検出される。フォトダイオード１２７の出力
信号は画像処理装置１７４に入力され、走査信号に同期
してメモリに保存され、ＣＲＴ１７６に画像として表示
される。続いて、マーカー１７８を用いてＳＴＭによる
測定領域を指定する。その後の処理は第二実施例と同じ
である。本実施例では、ガルバノスキャナ１７０と１７
２で走査する範囲は任意に指定できるため、対物レンズ
を交換することなく試料の拡大像が得られる。従って、
より精密な位置指定ができる。
す。第一実施例と同じ構成要素には同一の符号を付けそ
の説明は省略する。本実施例では偏向器１１８と１２０
の代わりにガルバノスキャナ１７０と１７２が設けられ
ている。レーザ１１０から射出されたレーザビームは、
試料３４の表面にほぼ垂直に入射し、ガルバノスキャナ
１７０と１７２により試料３４の表面上をＴＶと同じよ
うにラスタ走査させる。ラスタ走査のための走査信号は
コンピュータ１８０から供給される。試料３４で反射さ
れたレーザビームはフォトダイオード１２７に入射し、
その強度が検出される。フォトダイオード１２７の出力
信号は画像処理装置１７４に入力され、走査信号に同期
してメモリに保存され、ＣＲＴ１７６に画像として表示
される。続いて、マーカー１７８を用いてＳＴＭによる
測定領域を指定する。その後の処理は第二実施例と同じ
である。本実施例では、ガルバノスキャナ１７０と１７
２で走査する範囲は任意に指定できるため、対物レンズ
を交換することなく試料の拡大像が得られる。従って、
より精密な位置指定ができる。
【００２６】
【発明の効果】本発明の走査型プローブ顕微鏡によれ
ば、探針と探針による測定位置とを正確に合わせること
ができる。また、本発明の別の走査型プローブ顕微鏡に
よれば、探針による測定位置を特定するための試料の拡
大像を得ることができる。
ば、探針と探針による測定位置とを正確に合わせること
ができる。また、本発明の別の走査型プローブ顕微鏡に
よれば、探針による測定位置を特定するための試料の拡
大像を得ることができる。
【図１】本発明の第一実施例におけるビームスポット光
学系を示す。
学系を示す。
【図２】本発明の第一実施例における走査型トンネル顕
微鏡本体の光学系を示す。
微鏡本体の光学系を示す。
【図３】探針ユニットおよびその周辺部の構成を示す。
【図４】位置検出素子を説明するための図である。
【図５】フォトダイオードの出力と、探針とビームスポ
ットの間隔との関係を示すグラフである。
ットの間隔との関係を示すグラフである。
【図６】本発明による走査型トンネル顕微鏡の第二実施
例を示す。
例を示す。
【図７】本発明の第三実施例におけるビームスポット光
学系を示す。
学系を示す。
【図８】本発明の第三実施例における走査型トンネル顕
微鏡本体の光学系を示す。
微鏡本体の光学系を示す。
【図９】図１０の装置において探針を光軸に合わせる手
順を説明するための図である。
順を説明するための図である。
【図１０】従来の走査型トンネル顕微鏡の構成を示す。
【符号の説明】 ８６…対物レンズ、１１０…レーザ、１１８，１２０…
偏向器、１２７…フォトダイオード、１４２…二次元位
置検出素子。
偏向器、１２７…フォトダイオード、１４２…二次元位
置検出素子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 21/00 - 21/32 G01B 7/00 - 7/34
Claims (5)
- 【請求項１】 探針を用いて試料を測定する走査型プロ
ーブ顕微鏡において、 前記試料を表す画像を生成するための画像生成手段と、 前記試料と前記探針とを相対的に移動させる移動手段
と、 前記画像生成手段により生成される画像上で指定される
試料位置と前記探針の位置とが一致するように前記移動
手段を制御する制御手段とを備えており、 前記画像は、前記試料の表面にほぼ垂直にレーザビーム
を入射させ、前記探針を含む前記試料の所望の領域に対
してレーザビームを走査し、前記試料から得られる光に
基づいて生成される、走査型プローブ顕微鏡。 - 【請求項２】 前記制御手段は、前記画像上で指定され
る試料位置を実際の試料上の位置に変換しその位置信号
を出力する手段を備え、前記位置信号に基づいて前記移
動手段を制御することを特徴とする請求項１記載の走査
型プローブ顕微鏡。 - 【請求項３】 前記画像生成手段は、前記画像を記憶す
るメモリーを含み、このメモリーのメモリー番地から前
記画像のＸＹ座標を設定し、前記画像上で指定される試
料位置のＸＹ座標を前記制御手段に供給することを特徴
とする請求項１または２に記載された走査型プローブ顕
微鏡。 - 【請求項４】 前記試料位置の指定は、前記画像に重ね
て表示されるマーカーを前記画像上で移動させることに
より行われることを特徴とする請求項１から３の何れか
一つに記載された走査型プローブ顕微鏡。 - 【請求項５】 探針を用いて試料を測定する走査型プロ
ーブ顕微鏡であって、 レーザビームを射出する光源と、 前記試料の表面にほぼ垂直にレーザビームを入射させ、
前記探針を含む前記試料の所望の領域に対して前記レー
ザビームを走査する走査手段と、 前記レーザビームを走査することで前記試料から得られ
る光に基づいて画像を生成する手段とを備えており、 前記画像に基づいて前記探針による測定位置を特定する
走査型プローブ顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03282962A JP3126047B2 (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 走査型プローブ顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03282962A JP3126047B2 (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 走査型プローブ顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05118843A JPH05118843A (ja) | 1993-05-14 |
| JP3126047B2 true JP3126047B2 (ja) | 2001-01-22 |
Family
ID=17659389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03282962A Expired - Lifetime JP3126047B2 (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 走査型プローブ顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3126047B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6179930B1 (en) | 1996-06-14 | 2001-01-30 | Seiko Epson Corporation | Pull-up drying method and apparatus |
| JP2002350320A (ja) * | 2001-05-25 | 2002-12-04 | Olympus Optical Co Ltd | 走査型プローブ顕微鏡 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003028038A2 (de) * | 2001-09-24 | 2003-04-03 | Jpk Instruments Ag | Verfahren und vorrichtung zum messen einer probe mit hilfe eines rastersondenmikroskops |
-
1991
- 1991-10-29 JP JP03282962A patent/JP3126047B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6179930B1 (en) | 1996-06-14 | 2001-01-30 | Seiko Epson Corporation | Pull-up drying method and apparatus |
| JP2002350320A (ja) * | 2001-05-25 | 2002-12-04 | Olympus Optical Co Ltd | 走査型プローブ顕微鏡 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05118843A (ja) | 1993-05-14 |
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