JP3401158B2 - Ultra-high vacuum surface observation device - Google Patents

Ultra-high vacuum surface observation device

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JP3401158B2
JP3401158B2 JP05480397A JP5480397A JP3401158B2 JP 3401158 B2 JP3401158 B2 JP 3401158B2 JP 05480397 A JP05480397 A JP 05480397A JP 5480397 A JP5480397 A JP 5480397A JP 3401158 B2 JP3401158 B2 JP 3401158B2
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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、トンネル効果の原
理を利用して探針と試料との間に流れるトンネル電流を
検出することにより試料の原子像の観察を行うととも
に、電子ビームを試料に結像したとき発生する2次電子
を検出することにより、試料の2次電子像の観察を行う
超高真空表面観察装置の技術分野に属するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention observes an atomic image of a sample by detecting a tunnel current flowing between a probe and the sample by utilizing the principle of tunnel effect, and at the same time an electron beam is applied to the sample. It belongs to the technical field of an ultra-high vacuum surface observation apparatus that observes a secondary electron image of a sample by detecting secondary electrons generated when an image is formed.

【0002】[0002]

【従来の技術】先端を先鋭化した金属探針を試料に接近
させ、この間に小さなバイアス電圧をかけると、探針と
試料間の真空間隙を通って電子が移動する、いわゆるト
ンネル効果の原理を利用した走査型トンネル電子顕微鏡
(STM)が、従来から開発されている。このSTM
は、試料表面での原子・分子分解能をもつ優れた表面観
察技術を備え、探針と試料間の間隔を一定に保ちなが
ら、探針または試料を圧電素子を使って二次元的に走査
させることにより、試料表面の凹凸像を原子レベルで得
ることができるものである。しかも最近では、このST
Mが原子一個一個を走査する機能を有するなど画期的な
手法を備えている。
2. Description of the Related Art The principle of the so-called tunnel effect, in which electrons move through a vacuum gap between a probe and a sample when a metal probe with a sharpened tip is brought close to the sample and a small bias voltage is applied between them, The scanning tunneling electron microscope (STM) used heretofore has been developed. This STM
Is equipped with an excellent surface observation technology that has atomic and molecular resolution on the sample surface, and allows the probe or sample to be two-dimensionally scanned using a piezoelectric element while keeping the distance between the probe and sample constant. This makes it possible to obtain an uneven image of the sample surface at the atomic level. And recently, this ST
It has an epoch-making method such as M having a function of scanning each atom.

【0003】図9は、従来のこのようなSTMの一例を
模式的に示す図である。図中、1はSTM、2はタング
ステン等からなる探針、3は試料、4は探針2をZ軸方
向に微小移動させる、圧電素子からなるZ駆動器、5は
探針2をXY軸方向に二次元的に走査させる、圧電素子
からなるXY駆動器、6はZ軸方向に探針2を大きく移
動させるZ移動機構、7はZ移動機構6を駆動するため
の駆動電源、8はXY駆動器5を駆動するための走査電
源、9はZ駆動器4を駆動するための制御電源、10は
探針2と試料3との間に流れるトンネル電流を検出する
トンネル電流検出器、11は探針2と試料3との間に電
圧を印加するための電圧印加用電源、12はトンネル電
流検出器10で検出したトンネル電流を増幅する増幅
器、13は各駆動器4,5の各圧電素子の電圧の変化を
2次元的な画像として表示する画像表示装置である。
FIG. 9 is a diagram schematically showing an example of such a conventional STM. In the figure, 1 is an STM, 2 is a probe made of tungsten or the like, 3 is a sample, 4 is a minute movement of the probe 2 in the Z-axis direction, a Z driver made of a piezoelectric element, and 5 is the XY-axis of the probe 2. An XY driver made of a piezoelectric element for two-dimensionally scanning in the direction, 6 is a Z moving mechanism for moving the probe 2 largely in the Z axis direction, 7 is a driving power source for driving the Z moving mechanism 6, and 8 is A scanning power source for driving the XY driver 5, a control power source 9 for driving the Z driver 4, 10 a tunnel current detector for detecting a tunnel current flowing between the probe 2 and the sample 3, 11 Is a voltage application power source for applying a voltage between the probe 2 and the sample 3, 12 is an amplifier for amplifying the tunnel current detected by the tunnel current detector 10, and 13 is each piezoelectric element of each driver 4, 5. An image display device that displays changes in the element voltage as a two-dimensional image is there.

【0004】このSTM1においては、Z移動機構6お
よびZ駆動器4により、探針2を試料3に対して1nm
程度に接近させる。そして、電圧印加用電源11により
探針2と試料3との間に数V以下の正または負の電圧を
印加すると、探針2と試料3との間にトンネル電流が流
れる。この状態で、探針2をXY駆動器5により2次元
的に走査し、その走査中のトンネル電流をトンネル電流
検出器10により逐次検出するとともに、検出されたト
ンネル電流を増幅器12で増幅して制御電源9に送る。
この制御電源9はZ駆動器4を駆動制御して、探針2を
トンネル電流が一定となるように上下動する。このとき
の、XY駆動器5の圧電素子の電圧の変化およびZ駆動
器4の圧電素子の電圧の変化を画像表示装置13により
2次元的画像として表示する。、このようにして、試料
3の表面の凹凸像を原子レベルの像として得ることがで
きる。なお、探針2の高さを一定にした状態で2次元走
査し、そのときのトンネル電流の変化を2次元的な画像
として表示することもできる。
In this STM 1, the probe 2 is moved to 1 nm with respect to the sample 3 by the Z moving mechanism 6 and the Z driver 4.
Get closer to the degree. Then, when a positive or negative voltage of several V or less is applied between the probe 2 and the sample 3 by the voltage applying power source 11, a tunnel current flows between the probe 2 and the sample 3. In this state, the probe 2 is two-dimensionally scanned by the XY driver 5, the tunnel current during the scanning is sequentially detected by the tunnel current detector 10, and the detected tunnel current is amplified by the amplifier 12. Send to the control power supply 9.
The control power supply 9 drives and controls the Z driver 4 to move the probe 2 up and down so that the tunnel current becomes constant. The change in the voltage of the piezoelectric element of the XY driver 5 and the change in the voltage of the piezoelectric element of the Z driver 4 at this time are displayed as a two-dimensional image by the image display device 13. In this way, an uneven image of the surface of the sample 3 can be obtained as an atomic level image. It is also possible to perform two-dimensional scanning with the height of the probe 2 kept constant, and display the change in tunnel current at that time as a two-dimensional image.

【0005】ところで、このようなSTM1は、前述の
ように探針2と試料3との間の距離が1nm程度の非常
に短い距離に設定保持されることから、平坦な試料3の
観察には適しているが、表面の凹凸の激しい試料3では
探針2と試料3とが衝突して、探針2や試料3が損傷し
てしまうおそれがある。このため、STM1は、表面の
凹凸の激しい試料3の観察には適していない。
By the way, in the STM 1 as described above, since the distance between the probe 2 and the sample 3 is set and held at a very short distance of about 1 nm as described above, it is not possible to observe the flat sample 3. Although suitable, in the case of the sample 3 having a sharp surface irregularity, the probe 2 and the sample 3 may collide with each other and the probe 2 and the sample 3 may be damaged. For this reason, the STM1 is not suitable for observing the sample 3 having a large surface irregularity.

【0006】また、未知の試料3や試料3を広範囲にわ
たって観察する場合には、試料表面の凹凸が激しいかど
うかがはっきりしないことから、前述のような探針2と
試料3との衝突を避けるために、探針2の走査速度を非
常に遅くしなければならない。このため、このような場
合の観察には、多くの時間を要してしまうようになる。
Further, when observing the unknown sample 3 or the sample 3 over a wide range, it is not clear whether the sample surface is rough or not. Therefore, the collision between the probe 2 and the sample 3 as described above is avoided. Therefore, the scanning speed of the probe 2 must be made very slow. For this reason, it takes a lot of time to perform the observation in such a case.

【0007】そこで、STMに他の表面観察装置を組み
合わせて、このSTMでは観察が困難な試料を観察可能
にすることが考えられる。従来、STMと他の表面観察
装置とを組み合わせたものとして、例えば特開平4ー1
28602号公報に開示されたものがある。この公報に
開示されている表面観察装置は、STMと走査型電子顕
微鏡(SEM)とを組み合わせたものであり、探針位置
制御機構により、STMの探針をSEMの光軸上に対し
て、この光軸と直交する面内で進退制御することによ
り、STMによる観察とSEMによる観察とを行うこと
ができるようにしている。
Therefore, it is conceivable to combine another surface observation device with the STM to make it possible to observe a sample that is difficult to observe with this STM. Conventionally, as a combination of the STM and another surface observation device, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-1
There is one disclosed in Japanese Patent No. 28602. The surface observation device disclosed in this publication is a combination of an STM and a scanning electron microscope (SEM), and a probe position control mechanism allows the probe of the STM to be on the optical axis of the SEM. By controlling the advancing / retreating in the plane orthogonal to the optical axis, the observation by the STM and the observation by the SEM can be performed.

【0008】また、同様にSTMとSEMとを組み合わ
せた他の例として、特開平1ー217248号公報に開
示されたものがある。この公報に開示されている表面観
察装置は、SEMの電界放射針とSTMの金属探針とを
同一のチップで共用したものであり、このチップをSE
Mによる観察位置とSTMによる観察位置との間でZ方
向(高さ方向)に位置制御することにより、STMによ
る観察とSEMによる観察とを行うことができるように
している。
Another example of a combination of STM and SEM is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-217248. In the surface observation device disclosed in this publication, the field emission needle of SEM and the metal probe of STM are shared by the same chip.
By controlling the position in the Z direction (height direction) between the observation position by M and the observation position by STM, the observation by STM and the observation by SEM can be performed.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
4ー128602号公報の表面観察装置では、STM観
察を行う場合にはSTMの探針をSEMの光軸と直交す
る面内でこの光軸上に位置させなければならなく、探針
の位置合わせが難しいばかりでなく、その位置合わせに
多くの時間がかかってしまうという。しかも、探針位置
制御機構を必要とするので、構造が複雑となるばかりで
なく、装置が大型になる。特に、探針は試料との高さ方
向の位置制御も行う必要があるため、構造が更に複雑に
なってしまう。
However, in the surface observation apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-128602, when the STM observation is performed, the STM probe is placed on the optical axis in a plane orthogonal to the optical axis of the SEM. Not only is it difficult to position the probe, but it also takes a lot of time to position it. Moreover, since the probe position control mechanism is required, not only the structure becomes complicated, but also the device becomes large. In particular, the structure of the probe is further complicated because it is necessary to control the position in the height direction with respect to the sample.

【0010】また、特開平1ー217248号公報の表
面観察装置では、チップをSEMによる観察位置とST
Mによる観察位置との間でZ方向に大きく移動しなけれ
ばならないため、チップの位置合わせに多くの時間がか
かってしまう。しかも、チップのZ方向の移動を可能に
するため、必然的にZ方向に長くなるばかりでなく、チ
ップをZ方向に移動制御するZ移動機構が大型になって
しまう。
Further, in the surface observing apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 1-217248, a chip is placed at an observing position by SEM and ST
Since it has to largely move in the Z direction with respect to the observation position by M, it takes a lot of time to align the chip. Moreover, since the chip can be moved in the Z direction, not only is it necessarily lengthened in the Z direction, but also the Z moving mechanism for controlling the movement of the chip in the Z direction becomes large.

【0011】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、平坦な試料の原子像の観察
を行うことができるとともに、凹凸の大きな試料の観察
を広範囲にしかも短い時間で行うことをできるように
し、しかもコンパクトに形成することのできる超高真空
表面観察装置を提供することである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to make it possible to observe an atomic image of a flat sample and to observe a sample having large irregularities over a wide range and in a short time. An object of the present invention is to provide an ultra-high vacuum surface observation apparatus that can be performed in a short time and can be formed compactly.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、請求項1の発明は、超高真空の保持される超高真
空室と、この超高真空室内に設けられ、電子ビームある
いはイオンビームを試料に向けて放出するためのエミッ
タと、前記超高真空室内で前記エミッタと前記試料との
間に設けられ、前記エミッタから前記電子ビームあるい
はイオンビームを引き出す引き出し電極である第1電極
と、前記電子ビームあるいは前記イオンビームを前記試
料に結像するための電極として試料の最も近くに位置し
加速電極である第2電極と、前記第2電極の試料対向側
または前記第2電極と前記試料との間に位置するカバー
に設けられた微小探針と、この微小探針を前記試料に対
して接近または離隔させるためのZ移動機構と、前記試
料をXY走査するためのXY駆動器と、前記微小探針と
前記試料との間隔を調整するためのZ駆動器と、前記微
小探針と前記試料との間に電圧を印加する電圧印加用電
源と、前記微小探針と前記試料との間に流れる電流を検
出する検出器と、前記試料から放出される2次電子を検
出する2次電子検出器とを備えていることを特徴として
いる。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 provides an ultrahigh vacuum chamber in which an ultrahigh vacuum is held, and an electron beam or an electron beam provided in the ultrahigh vacuum chamber. An emitter for emitting an ion beam toward a sample, and a first electrode which is provided between the emitter and the sample in the ultra-high vacuum chamber and is an extraction electrode for extracting the electron beam or the ion beam from the emitter. A second electrode which is an acceleration electrode and which is positioned closest to the sample as an electrode for imaging the electron beam or the ion beam on the sample; and a sample facing side of the second electrode or the second electrode. A micro probe provided on a cover located between the sample, a Z moving mechanism for moving the micro probe toward or away from the sample, and XY scanning of the sample XY drive for adjusting the distance between the microprobe and the sample, a voltage application power supply for applying a voltage between the microprobe and the sample, It is characterized by comprising a detector for detecting a current flowing between the probe and the sample, and a secondary electron detector for detecting secondary electrons emitted from the sample.

【0013】また請求項2の発明は、前記電極によって
構成される静電レンズの焦点距離が調節可能であること
を特徴としている。更に請求項3の発明は、前記電子ビ
ームあるいは前記イオンビームの試料に対する放射方向
を変更制御にする偏向器を備えていることを特徴として
いる。更に請求項4の発明は、前記超高真空室内に、ア
ルゴンガス等の不活性ガスを供給する不活性ガス供給装
置を備えていることを特徴としている。
Further, the invention of claim 2 is characterized in that the focal length of the electrostatic lens constituted by the electrodes can be adjusted. Further, the invention of claim 3 is characterized by comprising a deflector for changing and controlling the radiation direction of the electron beam or the ion beam with respect to the sample. Further, the invention of claim 4 is characterized in that an inert gas supply device for supplying an inert gas such as argon gas is provided in the ultra-high vacuum chamber.

【0014】更に請求項5の発明は、前記エミッタ、前
記電極、および前記XYZ駆動器が、前記超高真空室内
に設けられた支持筒内に設けられ、この支持筒が前記Z
移動機構により移動することにより、前記微小探針を前
記試料に対して接近または離隔させることを特徴として
いる。
According to a fifth aspect of the present invention, the emitter, the electrode, and the XYZ driver are provided in a support cylinder provided in the ultra-high vacuum chamber, and the support cylinder has the Z-shape.
It is characterized in that the fine probe is moved toward or away from the sample by being moved by a moving mechanism.

【0015】更に請求項6の発明は、前記2次電子検出
器が、その検出端が前記支持筒内に位置するようにして
設けられていることを特徴としている。更に請求項7の
発明は、前記支持筒と、前記XY駆動器および前記Z駆
動器を含む前記試料を支持する試料ステージとが一体化
物として形成されていることを特徴としている。
Further, the invention of claim 6 is characterized in that the secondary electron detector is provided such that its detection end is located in the support cylinder. Further, the invention of claim 7 is characterized in that the support cylinder and a sample stage for supporting the sample including the XY driver and the Z driver are integrally formed.

【0016】更に、請求項8の発明は、超高真空の保持
される超高真空室と、この超高真空室内に設けられ、電
子ビームあるいはイオンビームを試料に向けて放出する
ためのエミッタと、前記超高真空室内で前記エミッタと
前記試料との間に設けられ、前記エミッタからの前記電
子ビームあるいは前記イオンビームを引き出す引き出し
電極である電極と、前記電子ビームあるいは前記イオン
ビームを前記試料に結像するためのレンズとして試料の
最も近くに位置する磁場レンズと、前記試料に対向する
磁場レンズに設けられた微小探針と、この微小探針を前
記試料に対して接近または離隔させるためのZ移動機構
と、前記試料をXY走査するためのXY駆動器と、前記
微小探針と前記試料との間隔を調整するためのZ駆動器
と、前記微小探針と前記試料との間に電圧を印加する電
圧印加用電源と、前記微小探針と前記試料との間に流れ
る電流を検出する検出器と、前記試料から放出される2
次電子を検出する2次電子検出器とを備えていることを
特徴としている。
Further, the invention of claim 8 is an ultrahigh vacuum chamber in which an ultrahigh vacuum is maintained, and an emitter provided in the ultrahigh vacuum chamber for emitting an electron beam or an ion beam toward a sample. An electrode which is provided between the emitter and the sample in the ultra-high vacuum chamber and is an extraction electrode for extracting the electron beam or the ion beam from the emitter, and the electron beam or the ion beam to the sample. A magnetic field lens located closest to the sample as a lens for imaging, a microprobe provided on the magnetic field lens facing the sample, and a microprobe for approaching or separating the microprobe from the sample Z movement mechanism, XY driver for XY scanning of the sample, Z driver for adjusting the interval between the microprobe and the sample, and the microprobe A voltage applying power source for applying a voltage between said sample, a detector for detecting a current flowing between the sample and the fine tip, 2 emitted from the sample
A secondary electron detector for detecting secondary electrons is provided.

【0017】更に請求項9の発明は、前記微小探針と前
記試料との間に流れる電流を検出する検出器による検出
モードと、前記試料から放出される2次電子を検出する
2次電子検出器による検出モードとが設定されており、
これらの両検出モードを切り替え設定するスイッチを備
えていることを特徴としている。
Further, the invention of claim 9 is a detection mode by a detector for detecting a current flowing between the microprobe and the sample, and a secondary electron detection for detecting secondary electrons emitted from the sample. The detection mode by the vessel is set,
It is characterized in that a switch for switching and setting both of these detection modes is provided.

【0018】[0018]

【作用】このような構成をした請求項1ないし8の各発
明の超高真空表面観察装置においては、STM用微小探
針とSEM用エミッタとを組み合わせることにより、試
料を原子レベルで観察するSTM観察が行われるととも
に、STMでは観察が不可能な凹凸の大きな試料や未知
の試料を広範囲に迅速に走査することにより2次電子像
で観察するSEM観察が行われるようになる。
In the ultrahigh vacuum surface observing apparatus according to each of the first to eighth aspects of the present invention having such a structure, the STM for observing a sample at an atomic level by combining the STM microprobe and the SEM emitter. In addition to the observation, the SEM observation for observing with the secondary electron image comes to be performed by rapidly scanning the sample with large irregularities or the unknown sample which cannot be observed by the STM in a wide range.

【0019】しかも、STMの微小探針の位置合わせお
よびSEMのエミッタの位置合わせはともにZ方向のみ
行うだけで済み、しかもSTMの微小探針およびSEM
のエミッタの移動量は、それぞれ従来のSTM単独の場
合および従来のSEM単独の場合とほとんど同じで、そ
れほど大きくない。したがって、装置がZ方向に長くな
ることはないとともに、STM用微小探針とSEM用エ
ミッタをZ方向に移動制御するZ移動機構も小型にな
る。これにより、表面観察装置はコンパクトに形成され
るようになる。
Moreover, the STM microprobe and the SEM emitter are both aligned only in the Z direction, and the STM microprobe and SEM are aligned.
The amount of movement of the emitter is almost the same as in the case of the conventional STM alone and the conventional SEM alone, and is not so large. Therefore, the device does not become long in the Z direction, and the Z movement mechanism for controlling the movement of the STM microprobe and the SEM emitter in the Z direction becomes small. As a result, the surface observation device becomes compact.

【0020】また、電極や磁場レンズの試料対向側に微
小探針を設けているので、試料と電極または磁場レンズ
との距離が正確に制御可能となり、ワーキング距離のミ
クロンオーダーでの制御が可能となる。これにより、電
子ビームをより細く絞ることが可能となる。
Further, since the microprobe is provided on the side of the electrode or the magnetic field lens facing the sample, the distance between the sample and the electrode or the magnetic field lens can be accurately controlled, and the working distance can be controlled in micron order. Become. This makes it possible to narrow the electron beam more narrowly.

【0021】集束電子銃であるエミッタの構造が簡単で
あるので、通常の集束電子銃に比べて真空度の低下が少
なくなる。特に請求項2の発明においては、静電レンズ
の焦点距離が調節可能であるので、電極と試料との間の
間隔を自由に調節できるようになる。また請求項3の発
明においては、電子ビームあるいはイオンビームの試料
に対する放射方向が変更制御可能となるので、試料を移
動することなく、試料のXY走査が可能となる。
Since the structure of the emitter, which is a focused electron gun, is simple, the degree of vacuum is less likely to drop as compared with the usual focused electron gun. In particular, in the invention of claim 2, since the focal length of the electrostatic lens can be adjusted, the distance between the electrode and the sample can be freely adjusted. Further, in the invention of claim 3, since the emission direction of the electron beam or the ion beam with respect to the sample can be changed and controlled, the XY scanning of the sample can be performed without moving the sample.

【0022】特に、請求項4の発明においては、アルゴ
ンガス等の不活性ガスを超高真空室内に導入することに
より、エミッタから集束イオンビームを放射させること
ができる。これにより、試料の微細加工が可能となる。
また、イオン励起による2次電子像観察も可能である。
In particular, in the invention of claim 4, the focused ion beam can be emitted from the emitter by introducing an inert gas such as argon gas into the ultrahigh vacuum chamber. This enables fine processing of the sample.
Also, secondary electron image observation by ion excitation is possible.

【0023】更に請求項5の発明においては、支持筒に
よってエミッタ、XYZ駆動器、電極、および微小探針
が更にコンパクトにまとめられるようになる。これによ
り、これらの取り扱いが簡単になる。
Further, in the invention of claim 5, the support cylinder allows the emitter, the XYZ driver, the electrode, and the microprobe to be more compactly assembled. This simplifies their handling.

【0024】更に請求項6の発明においては、微小探針
を試料にきわめて接近させた状態で2次電子像の観察を
行った場合でも、2次電子検出器は2次電子をより効果
的に検出するようになる。更に請求項7の発明において
は、支持筒と試料ステージとが一体化物として形成して
いるので、小型になる。これにより、超高真空表面観察
装置がコンパクトにまとめられるようになる。
Further, in the invention of claim 6, even when the secondary electron image is observed with the microprobe extremely close to the sample, the secondary electron detector more effectively detects the secondary electrons. It comes to detect. Further, in the invention of claim 7, since the support cylinder and the sample stage are formed as an integrated body, the size is reduced. This allows the ultra-high vacuum surface observation device to be compactly assembled.

【0025】更に請求項8の発明においては、電子ビー
ムが磁場レンズによって制御されるようになる。更に請
求項9の発明においては、スイッチの切替設定により、
STMモードととSEMモードとに簡単に切り替え設定
されるようになる。
Further, in the invention of claim 8, the electron beam is controlled by the magnetic field lens. Further, according to the invention of claim 9, by the switch setting,
The setting can be easily switched between the STM mode and the SEM mode.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。図1は本発明にかかる超高真空表面
観察装置の実施の形態の第1例を模式的に示す図であ
る。なお、前述の従来のSTMと同じ構成要素には同じ
符号を付すことにより、その詳細な説明は省略する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing a first example of an embodiment of an ultrahigh vacuum surface observation apparatus according to the present invention. The same components as those of the conventional STM described above are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0027】図1に示すように、この第1例の超高真空
表面観察装置14は、Z駆動器4およびXY駆動器5が
ともに試料3側に配設されているとともに、Z移動機構
6が微小探針2側に配設されている。
As shown in FIG. 1, in the ultra-high vacuum surface observing apparatus 14 of the first example, the Z driving unit 4 and the XY driving unit 5 are both arranged on the sample 3 side, and the Z moving mechanism 6 is also provided. Are arranged on the side of the microprobe 2.

【0028】Z移動機構6の下面には支持筒15が固定
されており、この支持筒15内には、XYZ駆動器16
が取り付けられている。XYZ駆動器16の下面の支持
筒15内には、エミッタ固定用碍子17を介して加熱用
フィラメント18が固定されているとともに、この加熱
用フィラメント18には、電界放射型エミッタ19が取
り付けられている。この電界放射型エミッタ19は加熱
用フィラメント18によって加熱されるようになってい
る。更に、支持筒15の下端開口部内には、電極固定用
セラミック20を介して、中央に孔21aを有しエミッ
タ19から電子を引き出すための第1電極21と、中央
に孔22aを有し電子加速するための第2電極22とが
上下方向に所定の間隔をおいて設けられている。その場
合、エミッタ19と第1電極21との高さ調整および軸
方向調整がXYZ駆動器16によって行われるようにな
っている。更に、第2電極22の下面に微小探針2′が
取り付けられている。これらの微小探針2′、試料3、
Z駆動器4、XY駆動器5、Z移動機構6、および支持
筒15はともに超高真空室23内に配置されている。
A support cylinder 15 is fixed to the lower surface of the Z moving mechanism 6, and an XYZ driver 16 is provided in the support cylinder 15.
Is attached. A heating filament 18 is fixed in the support cylinder 15 on the lower surface of the XYZ driver 16 via an emitter fixing insulator 17, and a field emission type emitter 19 is attached to the heating filament 18. There is. The field emission emitter 19 is heated by the heating filament 18. Further, inside the lower end opening of the support cylinder 15, there is a hole 21a in the center through the electrode fixing ceramic 20 and a first electrode 21 for extracting electrons from the emitter 19, and a hole 22a in the center. The second electrode 22 for acceleration is provided at a predetermined interval in the vertical direction. In that case, the height adjustment and the axial direction adjustment of the emitter 19 and the first electrode 21 are performed by the XYZ driver 16. Further, a fine probe 2 ′ is attached to the lower surface of the second electrode 22. These microprobe 2 ', sample 3,
The Z driver 4, the XY driver 5, the Z moving mechanism 6, and the support cylinder 15 are all arranged in the ultrahigh vacuum chamber 23.

【0029】また、超高真空室23の外部には、Z移動
機構6を駆動するための駆動電源7、XY駆動器5を駆
動するための走査電源8、Z駆動器4を駆動するための
制御電源9、微小探針2′と試料3との間に流れるトン
ネル電流を検出するトンネル電流検出器10、微小探針
2′と試料3との間に電圧を印加するための電圧印加用
電源11、トンネル電流検出器10で検出したトンネル
電流を増幅する増幅器12、各駆動器4,5の各圧電素
子の電圧の変化を2次元的な画像として表示する画像表
示装置13、XYZ駆動器13を駆動するための制御電
源24、加熱フィラメント18を加熱駆動するための加
熱用電源25、加熱用電源25に接続されて、第1電極
21を駆動するための引出し電源26、および加熱用電
源25に接続されて、第2電極22を駆動するための加
速用電源27がそれぞれ配設されている。
Outside the ultra-high vacuum chamber 23, a drive power source 7 for driving the Z moving mechanism 6, a scanning power source 8 for driving the XY driver 5, and a Z driver 4 are driven. Control power source 9, tunnel current detector 10 for detecting a tunnel current flowing between microprobe 2'and sample 3, and power supply for applying voltage between microprobe 2'and sample 3 11, an amplifier 12 that amplifies the tunnel current detected by the tunnel current detector 10, an image display device 13 that displays a change in voltage of each piezoelectric element of each of the drivers 4 and 5 as a two-dimensional image, an XYZ driver 13 Control power supply 24 for driving the heating filament 18, heating power supply 25 for heating and driving the heating filament 18, drawing power supply 26 connected to the heating power supply 25 for driving the first electrode 21, and heating power supply 25. Connected to , And an acceleration power supply 27 for driving the second electrode 22 is provided.

【0030】第2電極22すなわち微小探針2′は、第
1スイッチ28により電圧印加用電源11および加速用
電源27のいずれか一方に選択的に電気的接続されるよ
うになっている。また試料3は、第2スイッチ29によ
りトンネル電流検出器10および加速用電源27のいず
れか一方に選択的に電気的接続されるようになってい
る。これらの第1および第2スイッチ28,29は、と
もにSTMモードと2次電子像観察モード(SEMモー
ド)とのモード切換のためのスイッチであり、それぞれ
STMモードでは図示の位置に設定されるとともに、2
次電子像観察モードでは図示の位置と反対側の位置に設
定されるようになっている。
The second electrode 22, that is, the microprobe 2 ′, is selectively electrically connected to either one of the voltage applying power source 11 and the acceleration power source 27 by the first switch 28. The sample 3 is selectively electrically connected to either the tunnel current detector 10 or the acceleration power source 27 by the second switch 29. These first and second switches 28 and 29 are both switches for mode switching between the STM mode and the secondary electron image observation mode (SEM mode), and are respectively set to the positions shown in the STM mode. Two
In the next electron image observation mode, the position is set to the position opposite to the illustrated position.

【0031】更に、超高真空室23内には、試料3に電
子ビームが照射されたとき試料3から放出される2次電
子を検出するための2次電子検出器30が配設されてお
り、この2次電子検出器30は、増幅器31を介して画
像表示装置13に接続されている。
Further, in the ultrahigh vacuum chamber 23, a secondary electron detector 30 for detecting secondary electrons emitted from the sample 3 when the sample 3 is irradiated with an electron beam is arranged. The secondary electron detector 30 is connected to the image display device 13 via an amplifier 31.

【0032】このように構成された第1例の超高真空表
面観察装置14においては、STMとして使用する場合
には、まず第1および第2スイッチ28,29が図1に
示す側のSTMモードに設定される。すなわち、電源1
1が微小探針2′が取り付けられている第2電極22に
接続されかつ加速用電源27と遮断されるとともに、検
出器10が試料3に接続されかつ加速用電源27と遮断
される。そして、Z移動機構6により微小探針2′を試
料3に接近させるとともに、Z駆動器4により試料3を
微小探針2′に接近させて、微小探針2′と試料3とを
1nm程度に互いに接近させる。その後、電圧印加用電
源11により微小探針2′と試料3との間に数V以下の
正または負の電圧を印加すると、微小探針2′と試料3
との間にトンネル電流が流れる。この状態で、試料3を
XY駆動器5により2次元的に走査し、その走査中のト
ンネル電流をトンネル電流検出器10により逐次検出す
るとともに、検出されたトンネル電流を増幅器12で増
幅して制御電源9に送る。この制御電源9はZ駆動器4
を駆動制御して、試料3をトンネル電流が一定となるよ
うに上下動する。このときの、XY駆動器5の圧電素子
の電圧の変化およびZ駆動器4の圧電素子の電圧の変化
を画像表示装置13により2次元的画像として表示す
る。このようにして、試料3の表面の凹凸像を原子レベ
ルの像として得ることができる。
In the ultrahigh vacuum surface observing apparatus 14 of the first example constructed as described above, when used as an STM, first the first and second switches 28 and 29 are set to the STM mode shown in FIG. Is set to. That is, the power source 1
1 is connected to the second electrode 22 to which the microprobe 2 ′ is attached and cut off from the acceleration power supply 27, and the detector 10 is connected to the sample 3 and cut off from the acceleration power supply 27. Then, the Z-moving mechanism 6 causes the microprobe 2'to approach the sample 3, and the Z driver 4 causes the sample 3 to approach the microprobe 2 ', so that the microprobe 2'and the sample 3 are about 1 nm. Approach each other. After that, when a positive or negative voltage of several V or less is applied between the microprobe 2 ′ and the sample 3 by the voltage applying power source 11, the microprobe 2 ′ and the sample 3
A tunnel current flows between and. In this state, the sample 3 is two-dimensionally scanned by the XY driver 5, the tunnel current during the scanning is sequentially detected by the tunnel current detector 10, and the detected tunnel current is amplified and controlled by the amplifier 12. Send to power supply 9. The control power source 9 is the Z driver 4
Is controlled to move the sample 3 up and down so that the tunnel current becomes constant. The change in the voltage of the piezoelectric element of the XY driver 5 and the change in the voltage of the piezoelectric element of the Z driver 4 at this time are displayed as a two-dimensional image by the image display device 13. In this way, the unevenness image of the surface of the sample 3 can be obtained as an atomic level image.

【0033】また、2次電子像観察すなわち走査型電子
顕微鏡(以下、SEMともいう)として使用する場合に
は、まず第1および第2スイッチ28,29が図1に示
す側と反対側のSEMモードに設定される。すなわち、
電源11が加速用電源27に接続されかつ第2電極22
と遮断されるとともに、検出器10が加速用電源27に
接続されかつ試料3と遮断される。そして、STM観察
用に設定されている場合は、このSTM観察状態から、
Z移動機構6により、微小探針2′を試料3から数μm
〜数mm程度遠ざける。このとき、微小探針2′の長さ
が数μm位と短ければ、この距離が集束探針銃の作動距
離と見なすことができる。加熱用電源25により加熱フ
ィラメント18を駆動してエミッタ19を加熱するとと
もに、引出し電源26により第1電極21に負の電圧を
印加し、加速電源27により第2電極22に負の電圧を
印加する。これにより、エミッタ19から電子ビームが
放出される。そして、制御電源24によって駆動制御さ
れるXYZ駆動器16によりエミッタ19と第1電極2
1との位置を変化させたり、第1および第2電極21,
22の電圧値を変化させたり、駆動電源7によって駆動
制御されるZ移動機構6により試料3と第2電極22と
の距離を変化させたりすることにより、図2に示すよう
にエミッタ19から放出された電子ビーム32を試料3
上に結像させる。その場合、微小探針2′の極率半径を
100nm以下、電極孔径を5〜10μm程度、エミッ
タ19と第1電極21との距離を10〜30μm程度の
場合には、第1電極の電圧を−100〜−200V、第
2電極の電圧を−1kV以下で、第2電極22の下で数
10μm以下に結像させることができ、ビーム径も数1
0nm以下が可能である。もちろん、電極間距離等をm
m単位にし、電圧も数kV単位にすることも可能であ
る。
When used as a secondary electron image observation, that is, as a scanning electron microscope (hereinafter also referred to as SEM), the first and second switches 28 and 29 are the SEM on the side opposite to the side shown in FIG. Set to mode. That is,
The power supply 11 is connected to the acceleration power supply 27 and the second electrode 22
The detector 10 is connected to the acceleration power supply 27 and is disconnected from the sample 3 as well. And, if it is set for STM observation, from this STM observation state,
The Z-moving mechanism 6 moves the microprobe 2 ′ from the sample 3 to several μm.
~ Move a few mm away. At this time, if the length of the micro probe 2'is as short as several μm, this distance can be regarded as the working distance of the focusing probe gun. The heating power supply 25 drives the heating filament 18 to heat the emitter 19, and the extraction power supply 26 applies a negative voltage to the first electrode 21 and the acceleration power supply 27 applies a negative voltage to the second electrode 22. . As a result, the electron beam is emitted from the emitter 19. Then, the emitter 19 and the first electrode 2 are driven by the XYZ driver 16 driven and controlled by the control power supply 24.
1 and the position of the first and second electrodes 21,
Emission from the emitter 19 as shown in FIG. 2 by changing the voltage value of 22 or changing the distance between the sample 3 and the second electrode 22 by the Z moving mechanism 6 driven and controlled by the driving power supply 7. The sampled electron beam 32
Focus on top. In that case, when the polar radius of the microprobe 2 ′ is 100 nm or less, the electrode hole diameter is about 5 to 10 μm, and the distance between the emitter 19 and the first electrode 21 is about 10 to 30 μm, the voltage of the first electrode is With a voltage of −100 to −200 V and a voltage of the second electrode of −1 kV or less, it is possible to form an image under the second electrode 22 to several tens of μm or less, and a beam diameter of several ones.
It can be 0 nm or less. Of course, the distance between the electrodes is m
It is also possible to set the voltage in units of m and the voltage in units of several kV.

【0034】これにより、試料3から2次電子eが放出
する。その後、走査電源8によって駆動制御されるXY
駆動器5により、試料3を2次元走査して、試料3から
放出される2次電子eを2次電子検出器30によって検
出するとともに、この2次電子検出器30によって検出
された2次電子を増幅器31によって増幅して画像表示
装置13に表示させ、2次電子像つまりSEM像を観察
する。また、STMの場合と同様に試料3に流れる電流
を検出し、画像化することも可能である。
As a result, the secondary electrons e are emitted from the sample 3. After that, XY drive-controlled by the scanning power supply 8
The sample 3 is two-dimensionally scanned by the driver 5, the secondary electrons e emitted from the sample 3 are detected by the secondary electron detector 30, and the secondary electrons detected by the secondary electron detector 30 are detected. Is amplified by the amplifier 31 and displayed on the image display device 13, and a secondary electron image, that is, a SEM image is observed. Further, it is possible to detect the current flowing in the sample 3 and image it as in the case of the STM.

【0035】このように第1例の超高真空表面観察装置
によれば、試料3のSTM観察と集束電子ビームによる
2次電子像の観察とが可能となる。したがって、平坦な
試料3のSTM観察による原子レベルでの観察ができる
ばかりでなく、凹凸の大きな試料3の観察や未知の試料
3の観察もSEM観察により簡単にかつ迅速に行うこと
ができるようになる。しかも、微小探針2′およびエミ
ッタ19のZ方向の位置合わせはそれぞれ個別に行えば
よいので、Z方向の移動量が少なくて済み、短時間にか
つ簡単に行うことができる。
As described above, according to the ultrahigh vacuum surface observing apparatus of the first example, STM observation of the sample 3 and observation of the secondary electron image by the focused electron beam are possible. Therefore, not only can the STM observation of the flat sample 3 be performed at the atomic level, but also the observation of the sample 3 having large irregularities and the observation of the unknown sample 3 can be easily and quickly performed by SEM observation. Become. Moreover, since the positioning of the microprobe 2'and the emitter 19 in the Z direction can be performed individually, the movement amount in the Z direction can be small and can be performed easily in a short time.

【0036】そのうえ、微小探針2′およびエミッタ1
9のZ方向の移動量が少なくて済むことから、超高真空
表面観察装置14をZ方向に短くできるとともに、微小
探針2′とエミッタ19をZ方向に移動制御するZ移動
機構6を小型にできるので、超高真空表面観察装置14
をコンパクトに形成できる。
In addition, the microprobe 2'and the emitter 1
Since the amount of movement of 9 in the Z direction is small, the ultra-high vacuum surface observation device 14 can be shortened in the Z direction, and the Z movement mechanism 6 for controlling the movement of the microprobe 2 ′ and the emitter 19 in the Z direction is small. Ultra high vacuum surface observation device 14
Can be formed compactly.

【0037】また、第2電極22の試料対向側に微小探
針2′を設けているので、試料3と第2電極22との距
離を正確に制御でき、ワーキング距離をミクロンオーダ
ーで制御できるようになる。これにより、電子ビーム3
2をより細く絞ることができる。
Since the microprobe 2'is provided on the sample facing side of the second electrode 22, the distance between the sample 3 and the second electrode 22 can be accurately controlled, and the working distance can be controlled in the order of microns. become. As a result, the electron beam 3
2 can be narrowed down more.

【0038】更に、第1および第2電極21,22の孔
21a,22aの各径は、これらの電極に印加する電圧
を1kV以下に抑えるためには数μmから100μm程
度で済むので、第2電極22の孔22aのすぐ近くに微
小探針2′を設ければ、STM観察の場合の試料3に対
する視野と2次電子像観察の場合の試料3に対する視野
との間のずれも10μm以下に抑えることができる。し
たがって、第1例の超高真空表面観察装置14は、ST
M観察とSEM観察において同時観察はできないが、あ
る程度の同一視野を観察可能となる。なお、前述の第1
例では、微小探針2′は第2電極22と別体に設けてい
るが、例えばエッチング等により第2電極22と一体に
形成することもできる。
Further, the diameter of each of the holes 21a and 22a of the first and second electrodes 21 and 22 is about several μm to 100 μm in order to suppress the voltage applied to these electrodes to 1 kV or less. By providing the microprobe 2 ′ in the vicinity of the hole 22a of the electrode 22, the deviation between the visual field for the sample 3 in the STM observation and the visual field for the sample 3 in the secondary electron image observation is also 10 μm or less. Can be suppressed. Therefore, the ultra-high vacuum surface observation apparatus 14 of the first example is
Simultaneous observation is not possible in M observation and SEM observation, but the same visual field can be observed to some extent. In addition, the above-mentioned first
In the example, the microprobe 2 ′ is provided separately from the second electrode 22, but it may be formed integrally with the second electrode 22 by etching or the like.

【0039】ところで、この第1例の超高真空表面観察
装置14では、エミッタ19と第1電極21との電圧が
一定で変えることができない。このため、電極が2枚で
あると、第2電極22の電圧も決まってしまい、その結
果、第2電極22と電子ビーム32の結像点に位置する
試料3との間隔を変えることはできない。つまり、第1
および第2電極21,22からなるレンズの焦点距離を
変化させることができない。
By the way, in the ultrahigh vacuum surface observing apparatus 14 of the first example, the voltage between the emitter 19 and the first electrode 21 is constant and cannot be changed. Therefore, if the number of electrodes is two, the voltage of the second electrode 22 is also determined, and as a result, the distance between the second electrode 22 and the sample 3 located at the imaging point of the electron beam 32 cannot be changed. . That is, the first
Also, the focal length of the lens composed of the second electrodes 21 and 22 cannot be changed.

【0040】そこで、第2電極22と電子ビーム32の
結像点に位置する試料3との間隔を自由に変えられるこ
とが望ましい。図3は、本発明の超高真空表面観察装置
の実施の形態の第2例で、このような、第2電極22と
電子ビーム32の結像点に位置する試料3との間隔を自
由に変えられる例を部分的に示す図である。なお、図1
の第1例の超高真空表面観察装置と同じ構成要素には同
じ符号を付すことによりその詳細な説明は省略する。
Therefore, it is desirable that the distance between the second electrode 22 and the sample 3 located at the image forming point of the electron beam 32 can be freely changed. FIG. 3 shows a second example of the embodiment of the ultra-high vacuum surface observation apparatus of the present invention, in which the distance between the second electrode 22 and the sample 3 located at the image forming point of the electron beam 32 can be freely set. It is a figure which partially shows the example which can be changed. Note that FIG.
The same components as those of the ultra-high vacuum surface observation apparatus of the first example are assigned the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

【0041】前述の第1例では、電極が第1電極21お
よび第2電極22の2つの電極が設けられているが、こ
の第2例の超高真空表面観察装置14では、図3に示す
ように第1電極21と第2電極22との間に、中央に孔
33aを有する第3電極33が設けられているととも
に、この第3電極33と試料3との間にレンズ電源34
が設けられている。この第2例の超高真空表面観察装置
14の他の構成は、図1の第1例と同じである。なお、
図3には2次電子検出器30、第1および第2スイッチ
28,29等の他の構成要素の大部分が記載されていな
いが、これらの記載されていない部分の構成は、図1と
同じであることは言うまでもない。
In the above-mentioned first example, two electrodes, that is, the first electrode 21 and the second electrode 22 are provided, but in the ultra-high vacuum surface observation apparatus 14 of this second example, it is shown in FIG. As described above, the third electrode 33 having the hole 33a in the center is provided between the first electrode 21 and the second electrode 22, and the lens power source 34 is provided between the third electrode 33 and the sample 3.
Is provided. The other configuration of the ultra-high vacuum surface observation device 14 of the second example is the same as that of the first example of FIG. In addition,
Although most of the other components such as the secondary electron detector 30, the first and second switches 28 and 29 are not shown in FIG. 3, the configuration of those parts not shown is as shown in FIG. It goes without saying that they are the same.

【0042】このように構成された図3の例の超高真空
表面観察装置14においては、レンズ電源34で第3電
極33の電圧を変化させることにより、第2電極22と
結像点位置にある試料3との間隔を自由に変化させるこ
とができるようになる。つまり、第1ないし第3電極2
1,22,30からなるレンズの焦点距離を自由に変化さ
せることができるようになる。また、この第2例の超高
真空表面観察装置14の他の作用効果も、第1例と同じ
である。
In the ultra-high vacuum surface observing apparatus 14 of the example shown in FIG. 3 configured as above, the voltage of the third electrode 33 is changed by the lens power source 34 so that the second electrode 22 and the image forming point are positioned. It becomes possible to freely change the distance to a certain sample 3. That is, the first to third electrodes 2
It becomes possible to freely change the focal length of the lens composed of 1, 22, 30. Further, other operational effects of the ultra-high vacuum surface observation device 14 of this second example are the same as those of the first example.

【0043】図4は、本発明の超高真空表面観察装置の
実施の形態の第3例を部分的に示す図である。なお、図
1の第1例の超高真空表面観察装置と同じ構成要素には
同じ符号を付すことによりその詳細な説明は省略する。
FIG. 4 is a view partially showing a third example of the embodiment of the ultra-high vacuum surface observation apparatus of the present invention. The same components as those of the ultra-high vacuum surface observation apparatus of the first example in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0044】前述の図1に示す第1例に対して、この第
3例の超高真空表面観察装置14は、図4に示すように
超高真空室23に、バルブ35を介してArガス等の不
活性ガスを蓄えたガスボンベ36が接続されている。そ
して、前述の第1例では、超高真空室23を単に超高真
空に保持しているが、この例の超高真空表面観察装置1
4では、バルブ35を開閉操作することにより、超高真
空室23内にガスボンベ36から不活性ガスを導入する
ようにしている。この第3例の超高真空表面観察装置1
4の他の構成は、図1に示す第1例と同じである。な
お、図4には2次電子検出器30、第1および第2スイ
ッチ28,29等の他の構成要素の大部分が記載されて
いないが、これらの記載されていない部分の構成は、図
1と同じであることは言うまでもない。
In contrast to the first example shown in FIG. 1, the ultrahigh vacuum surface observing apparatus 14 of the third example is arranged in the ultrahigh vacuum chamber 23 through a valve 35 as shown in FIG. A gas cylinder 36 storing an inert gas such as is connected. Further, in the above-mentioned first example, the ultra-high vacuum chamber 23 is simply kept in the ultra-high vacuum, but the ultra-high vacuum surface observation apparatus 1 of this example 1
In No. 4, by opening and closing the valve 35, the inert gas is introduced from the gas cylinder 36 into the ultra-high vacuum chamber 23. Ultra-high vacuum surface observation apparatus 1 of this third example
Other configurations of No. 4 are the same as those of the first example shown in FIG. Although most of the other components such as the secondary electron detector 30, the first and second switches 28 and 29 are not shown in FIG. 4, the configuration of those parts not shown is It goes without saying that it is the same as 1.

【0045】このように構成されたこの第3例の超高真
空表面観察装置14においては、超高真空室23内に不
活性ガスを導入するとともに、第1および第2電極2
1,22に、前述の電子ビーム32の場合と逆の極性の
電圧をそれぞれ印加することにより、エミッタ19から
集束イオンビームを発生させることができるようにな
る。すなわち、エミッタ19、第1および第2電極2
1,22を集束イオンビーム源として使用可能となる。
これにより、この第3例の超高真空表面観察装置14に
よれば、試料3のエッチング等の微小加工ができるよう
になる。また、この第3例の超高真空表面観察装置14
の他の作用効果も、第1例と同じである。
In the ultrahigh-vacuum surface observing apparatus 14 of the third example configured as described above, an inert gas is introduced into the ultrahigh-vacuum chamber 23, and the first and second electrodes 2 are also introduced.
A focused ion beam can be generated from the emitter 19 by applying a voltage having a polarity opposite to that of the electron beam 32 described above to the electrodes 1 and 22, respectively. That is, the emitter 19, the first and second electrodes 2
1,22 can be used as a focused ion beam source.
As a result, according to the ultra-high vacuum surface observing apparatus 14 of the third example, it becomes possible to perform fine processing such as etching of the sample 3. In addition, the ultra-high vacuum surface observation device 14 of the third example
Other functions and effects of are the same as those of the first example.

【0046】図5は、本発明の超高真空表面観察装置の
実施の形態の第4例を部分的に示す図である。なお、図
1の第1例の超高真空表面観察装置と同じ構成要素には
同じ符号を付すことによりその詳細な説明は省略する。
FIG. 5 is a view partially showing a fourth example of the embodiment of the ultra-high vacuum surface observation apparatus of the present invention. The same components as those of the ultra-high vacuum surface observation apparatus of the first example in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0047】前述の第1例では、2次電子検出器30を
超高真空室23内で支持筒15外に配置するようにして
いるが、この第4例の超高真空表面観察装置14では、
図5に示すように2次電子検出器30を、その検出端3
0aを支持筒15内に位置するようにして、この支持筒
15に設けている。この第4例の超高真空表面観察装置
14の他の構成は、図1の第1例と同じである。
In the above-mentioned first example, the secondary electron detector 30 is arranged inside the ultra-high vacuum chamber 23 outside the support cylinder 15, but in the ultra-high vacuum surface observation apparatus 14 of this fourth example. ,
As shown in FIG. 5, the secondary electron detector 30 is connected to the detection end 3
0a is provided in the support cylinder 15 such that it is positioned inside the support cylinder 15. The other configuration of the ultrahigh vacuum surface observation device 14 of the fourth example is the same as that of the first example of FIG.

【0048】このように構成されたこの第4例の超高真
空表面観察装置14においては、微小探針2′が試料3
に接近した状態で、2次電子像の観察を行おうとした場
合、エミッタ19からの電子ビーム32が試料3に当た
ったとき、試料3から発生する2次電子eのほとんどが
支持筒15内に侵入するようになるため、2次電子検出
器30は2次電子eを効果的に検出するようになる。ま
た、この第4例の超高真空表面観察装置14の他の作用
効果も、第1例と同じである。
In the ultrahigh vacuum surface observing apparatus 14 of the fourth example configured as described above, the microprobe 2'is set to the sample 3
When a secondary electron image is to be observed with the electron beam 32 from the emitter 19 impinging on the sample 3, most of the secondary electrons e generated from the sample 3 are in the support tube 15. Since it enters the secondary electron detector 30, the secondary electron detector 30 effectively detects the secondary electron e. Further, other operational effects of the ultra-high vacuum surface observation device 14 of the fourth example are the same as those of the first example.

【0049】図6は、本発明の超高真空表面観察装置の
実施の形態の第5例を部分的に示す図である。なお、図
1の第1例の超高真空表面観察装置と同じ構成要素には
同じ符号を付すことによりその詳細な説明は省略する。
FIG. 6 is a view partially showing a fifth example of the embodiment of the ultra-high vacuum surface observation apparatus of the present invention. The same components as those of the ultra-high vacuum surface observation apparatus of the first example in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0050】前述の各例の超高真空表面観察装置14
は、いずれも2枚または3枚の電極からなる静電レンズ
を用いているが、この第5例の超高真空表面観察装置1
4では、図6に示すように、図1の第1例の第2電極2
2に代えて磁場レンズ37が設けられているとともに、
この磁場レンズ37を駆動制御する磁場レンズ用電源3
8が設けられている。そして、この磁場レンズ37によ
り、エミッタ19から放射される電子ビーム32が試料
3に結像される。また、磁場レンズ37には、STMの
ための微小探針2′が設けられている。この第5例の超
高真空表面観察装置14の他の構成は、図1の第1例と
同じである。なお、図6には2次電子検出器30、第1
および第2スイッチ28,29等の他の構成要素の大部
分が記載されていないが、これらの記載されていない部
分の構成は、図1と同じであることは言うまでもない。
また、この第5例の超高真空表面観察装置14の作用効
果も、第1例と同じである。
Ultra-high vacuum surface observation device 14 of each of the above-mentioned examples
Both use an electrostatic lens composed of two or three electrodes, but the ultra-high vacuum surface observation apparatus 1 of this fifth example is used.
4, as shown in FIG. 6, the second electrode 2 of the first example of FIG.
A magnetic lens 37 is provided instead of 2, and
Magnetic field lens power supply 3 for driving and controlling this magnetic field lens 37
8 are provided. Then, the electron beam 32 emitted from the emitter 19 is imaged on the sample 3 by the magnetic field lens 37. Further, the magnetic field lens 37 is provided with a fine probe 2 ′ for STM. The other configuration of the ultrahigh vacuum surface observation device 14 of the fifth example is the same as that of the first example of FIG. In FIG. 6, the secondary electron detector 30, the first
Although most of the other constituent elements such as the second switch 28 and 29 are not described, it goes without saying that the configuration of the parts not described is the same as that of FIG. 1.
The operation and effect of the ultrahigh vacuum surface observation device 14 of the fifth example is also the same as that of the first example.

【0051】図7は、本発明の超高真空表面観察装置の
実施の形態の第6例を部分的に示す図である。なお、図
1の第1例の超高真空表面観察装置と同じ構成要素には
同じ符号を付すことによりその詳細な説明は省略する。
FIG. 7 is a view partially showing a sixth example of the embodiment of the ultra-high vacuum surface observation apparatus of the present invention. The same components as those of the ultra-high vacuum surface observation apparatus of the first example in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0052】前述の第1ないし第4例の超高真空表面観
察装置14は、いずれも第2電極22の下には、何も設
けられていないが、この第6例の超高真空表面観察装置
14では、図7に示すように、図1の第1例の第2電極
22の下に、筒状の静電偏向器39が設けられていると
ともに、この静電偏向器39を駆動制御する静電偏向器
用電源40が設けられている。更に、静電偏向器39の
下に、カバー41が設けられており、このカバー41に
は、STMの微小探針2′が設けられている。
Although none of the ultra-high vacuum surface observation apparatus 14 of the first to fourth examples described above is provided below the second electrode 22, the ultra-high vacuum surface observation apparatus of the sixth example is not provided. In the device 14, as shown in FIG. 7, a cylindrical electrostatic deflector 39 is provided below the second electrode 22 of the first example of FIG. 1, and the electrostatic deflector 39 is drive-controlled. An electrostatic deflector power supply 40 is provided. Further, a cover 41 is provided below the electrostatic deflector 39, and the STM microprobe 2 ′ is provided on the cover 41.

【0053】そして、この静電偏向器39により、電子
ビーム32をXY平面内に偏向走査させることにより、
試料3の2次元走査を行うことができるようになる。し
たがって、XY駆動器5を使用しなくても、試料3のS
EM観察を行うことができるようになる。
Then, the electrostatic deflector 39 deflects and scans the electron beam 32 in the XY plane.
It becomes possible to perform two-dimensional scanning of the sample 3. Therefore, even if the XY driver 5 is not used, the S
It becomes possible to perform EM observation.

【0054】この第6例の超高真空表面観察装置14の
他の構成は、図1の第1例と同じである。なお、図7に
は2次電子検出器30、第1および第2スイッチ28,
29等の他の構成要素の大部分が記載されていないが、
これらの記載されていない部分の構成は、図1と同じで
あることは言うまでもない。
The other structure of the ultrahigh vacuum surface observing apparatus 14 of the sixth example is the same as that of the first example of FIG. In FIG. 7, the secondary electron detector 30, the first and second switches 28,
Although most of the other components such as 29 are not described,
Needless to say, the configurations of these not-described parts are the same as those in FIG.

【0055】また、この第6例の超高真空表面観察装置
14の他の作用効果も、第1例と同じである。
The other operational effects of the ultrahigh vacuum surface observation device 14 of the sixth example are also the same as those of the first example.

【0056】図8は、本発明の超高真空表面観察装置の
実施の形態の第7例を部分的に示す図である。なお、図
1の第1例の超高真空表面観察装置と同じ構成要素には
同じ符号を付すことによりその詳細な説明は省略する。
FIG. 8 is a view partially showing a seventh example of the embodiment of the ultra-high vacuum surface observation apparatus of the present invention. The same components as those of the ultra-high vacuum surface observation apparatus of the first example in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0057】前述の第1ないし第6例の超高真空表面観
察装置14では、いずれも支持筒15と、Z駆動器4お
よびXY駆動器5を含む試料3を載置する試料ステージ
とが別々に支持されているが、この第7例の超高真空表
面観察装置14では、図8に示すように支持筒15と試
料ステージ42とが一体的に支持されている。すなわ
ち、超高真空フランジ43に固定された第1ベース44
に、スタック除振機構45を介してL字状の第2ベース
46が支持されており、この第2ベース46の水平辺に
Z移動機構6を構成するスライド機構47がZ方向(図
8において左右方向)にスライド可能に支持されてい
る。
In each of the above-described ultra-high vacuum surface observing apparatuses 14 of the first to sixth examples, the supporting cylinder 15 and the sample stage on which the sample 3 including the Z driver 4 and the XY driver 5 is mounted are separately provided. However, in the ultra-high vacuum surface observation apparatus 14 of the seventh example, the support cylinder 15 and the sample stage 42 are integrally supported as shown in FIG. That is, the first base 44 fixed to the ultra high vacuum flange 43.
In addition, an L-shaped second base 46 is supported via the stack vibration isolation mechanism 45, and a slide mechanism 47 constituting the Z moving mechanism 6 is provided on the horizontal side of the second base 46 in the Z direction (in FIG. 8). It is supported slidably in the left-right direction.

【0058】そして、このスライド機構47に、支持筒
15がその軸方向を左右方向に一致するようにして固定
されている。一方、第2ベース46の垂直辺には、Z駆
動器4およびXY駆動器5を含み試料3を載置した試料
ステージ42が固定されている。この第7例の超高真空
表面観察装置14の他の構成は、図1の第1例と同じで
ある。なお、図8には2次電子検出器30、第1および
第2スイッチ28,29等の他の構成要素の大部分が記
載されていないが、これらの記載されていない部分の構
成は、図1と同じであることは言うまでもない。
The support cylinder 15 is fixed to the slide mechanism 47 so that the axial direction of the support cylinder 15 is aligned with the left-right direction. On the other hand, on the vertical side of the second base 46, the sample stage 42 including the Z driver 4 and the XY driver 5 on which the sample 3 is mounted is fixed. The other configuration of the ultrahigh vacuum surface observation device 14 of the seventh example is the same as the first example of FIG. Although most of the other components such as the secondary electron detector 30 and the first and second switches 28 and 29 are not shown in FIG. 8, the configuration of those parts not shown is It goes without saying that it is the same as 1.

【0059】このように構成された第7例の超高真空表
面観察装置14においては、試料ステージと支持筒15
とが、第2ベース46とスライド機構47とによって互
いに連結されて一体化される。この一体化により、SE
M構造部分が小型になるため、超高真空表面観察装置1
4がコンパクトにまとめることができる。
In the ultrahigh vacuum surface observing apparatus 14 of the seventh example configured as described above, the sample stage and the support cylinder 15 are provided.
And are connected and integrated by the second base 46 and the slide mechanism 47. With this integration, SE
Ultra-high vacuum surface observing device 1 because M structure part is small
4 can be compactly put together.

【0060】しかも、試料ステージと支持筒15との小
型の一体化物をそのまま超高真空内に入れることができ
るので、この第7例の超高真空表面観察装置14は、ガ
ス放出も少なくなり、超高真空の観察用としてきわめて
好適なものとなる。
Moreover, since the small integrated body of the sample stage and the support cylinder 15 can be put into the ultrahigh vacuum as it is, the ultrahigh vacuum surface observing apparatus 14 of the seventh example also reduces gas emission, It is very suitable for ultra-high vacuum observation.

【0061】更に、試料ステージと支持筒15との小型
の一体化物を、スタック除振機構45を介して第1ベー
ス44に支持しているので、外部からの振動を防止で
き、STMの原子分解能の観察をより正確に行うことが
できる。
Furthermore, since a small integrated body of the sample stage and the support cylinder 15 is supported by the first base 44 via the stack vibration isolation mechanism 45, it is possible to prevent external vibration and to achieve atomic resolution of STM. Can be observed more accurately.

【0062】なお、前述の例はいずれも2次電子検出器
のみを設けるものとしているが、2次電子検出器の他に
エネルギ分析器を取り付けることにより試料の分析を行
うこともできる。
In each of the above examples, only the secondary electron detector is provided, but the sample can also be analyzed by attaching an energy analyzer in addition to the secondary electron detector.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の超高真空表面観察装置によれば、試料を原子レベルで
観察するSTM観察を行うことができるとともに、ST
Mでは観察が不可能な凹凸の大きな試料や未知の試料を
広範囲に迅速に走査することにより2次電子像で観察す
るSEM観察を行うことができる。しかも、微小探針お
よびエミッタのZ方向の位置合わせは、Z方向の移動量
が少なくて済むので、短時間にかつ簡単に行うことがで
きる。
As is apparent from the above description, according to the ultra-high vacuum surface observation apparatus of the present invention, STM observation for observing a sample at the atomic level can be performed, and ST
SEM observation for observing with a secondary electron image can be performed by quickly and quickly scanning a sample with large irregularities or an unknown sample that cannot be observed with M over a wide range. Moreover, alignment of the microprobe and the emitter in the Z direction can be performed easily in a short time because a small amount of movement in the Z direction is required.

【0064】そのうえ、表面観察装置をZ方向に短くで
きるとともに、微小探針とエミッタをZ方向に移動制御
するZ移動機構を小型にできるので、表面観察装置をコ
ンパクトに形成できる。
In addition, the surface observation device can be shortened in the Z direction, and the Z movement mechanism for controlling the movement of the microprobe and the emitter in the Z direction can be downsized, so that the surface observation device can be made compact.

【0065】また、電極や磁場レンズの試料対向側に微
小探針を設けているので、試料と電極または磁場レンズ
との距離を正確に制御でき、ワーキング距離をミクロン
オーダーで制御できるようになる。これにより、電子ビ
ームまたはイオンビームをより細く絞ることができる。
集束電子銃であるエミッタの構造が簡単であるので、通
常の集束電子銃に比べて真空度の低下を少なくできる。
Further, since the microprobe is provided on the side of the electrode or the magnetic field lens facing the sample, the distance between the sample and the electrode or the magnetic lens can be accurately controlled, and the working distance can be controlled in the order of microns. Thereby, the electron beam or the ion beam can be narrowed down more.
Since the structure of the emitter, which is a focused electron gun, is simple, it is possible to reduce the degree of vacuum reduction as compared with a normal focused electron gun.

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

【図1】 本発明にかかる超高真空表面観察装置の実施
の形態の第1例を模式的に示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a first example of an embodiment of an ultra-high vacuum surface observation device according to the present invention.

【図2】 図1の第1例における電子ビームの試料への
結像を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating image formation of an electron beam on a sample in the first example of FIG.

【図3】 本発明の実施の形態の第2例を模式的に示す
図である。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a second example of the embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の実施の形態の第3例を模式的に示す
図である。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a third example of the embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の実施の形態の第4例を模式的に示す
図である。
FIG. 5 is a diagram schematically showing a fourth example of the embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の実施の形態の第5例を模式的に示す
図である。
FIG. 6 is a diagram schematically showing a fifth example of the embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の実施の形態の第6例を模式的に示す
図である。
FIG. 7 is a diagram schematically showing a sixth example of the embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の実施の形態の第7例を模式的に示す
図である。
FIG. 8 is a diagram schematically showing a seventh example of the embodiment of the present invention.

【図9】 従来の走査型トンネル顕微鏡を模式的に示す
図である。
FIG. 9 is a diagram schematically showing a conventional scanning tunneling microscope.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2′…微小探針、3…試料、4…Z駆動器、5…XY駆
動器、6…Z移動機構、7…駆動電源、8…走査電源、
9…制御電源、10…トンネル電流検出器、11…電圧
印加用電源、13…画像表示装置、14…超高真空表面
観察装置、15…支持筒、16…XYZ駆動器、18…
フィラメント、19…エミッタ、21…第1電極、22
…第2電極、23…超高真空室、24…制御電源、25
…加熱用電源、26…引出し電源、27…加速用電源、
28…第1スイッチ、29…第2スイッチ、30…2次
電子検出器、32…電子ビームまたはイオンビーム、3
3…第3電極、34…レンズ電源、35…バルブ、36
…ガスボンベ、37…磁場レンズ、38…磁場レンズ用
電源、39…静電偏向器、40…静電偏向器用電源、4
1…カバー、42…試料ステージ、43…超高真空フラ
ンジ、44…第1ベース、45…スタック除振機構、4
6…第2ベース、47…スライド機構
2 '... micro probe, 3 ... sample, 4 ... Z driver, 5 ... XY driver, 6 ... Z moving mechanism, 7 ... driving power supply, 8 ... scanning power supply,
9 ... Control power supply, 10 ... Tunnel current detector, 11 ... Voltage application power supply, 13 ... Image display device, 14 ... Ultra-high vacuum surface observation device, 15 ... Support cylinder, 16 ... XYZ driver, 18 ...
Filament, 19 ... Emitter, 21 ... First electrode, 22
… Second electrode, 23… Ultra high vacuum chamber, 24… Control power supply, 25
… Heating power supply, 26… Drawing power supply, 27… Acceleration power supply,
28 ... 1st switch, 29 ... 2nd switch, 30 ... Secondary electron detector, 32 ... Electron beam or ion beam, 3
3 ... 3rd electrode, 34 ... Lens power supply, 35 ... Bulb, 36
... Gas cylinder, 37 ... Magnetic field lens, 38 ... Power source for magnetic field lens, 39 ... Electrostatic deflector, 40 ... Power source for electrostatic deflector, 4
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cover, 42 ... Sample stage, 43 ... Ultra high vacuum flange, 44 ... 1st base, 45 ... Stack vibration isolation mechanism, 4
6 ... Second base, 47 ... Slide mechanism

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−111745(JP,A) 特開 平3−81941(JP,A) 特開 平4−318403(JP,A) 特開 平6−117847(JP,A) 特開 平4−4548(JP,A) 特開 平9−231936(JP,A) 特開 昭63−298951(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 37/28 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of front page (56) References JP-A-6-111745 (JP, A) JP-A-3-81941 (JP, A) JP-A-4-318403 (JP, A) JP-A-6- 117847 (JP, A) JP 4-4548 (JP, A) JP 9-231936 (JP, A) JP 63-298951 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01J 37/28

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 超高真空の保持される超高真空室と、こ
の超高真空室内に設けられ、電子ビームあるいはイオン
ビームを試料に向けて放出するためのエミッタと、前記
超高真空室内で前記エミッタと前記試料との間に設けら
れ、前記エミッタから前記電子ビームあるいはイオンビ
ームを引き出す引き出し電極である第1電極と、前記電
子ビームあるいは前記イオンビームを前記試料に結像す
るための電極として試料の最も近くに位置し加速電極で
ある第2電極と、前記第2電極の試料対向側または前記
第2電極と前記試料との間に位置するカバーに設けられ
た微小探針と、この微小探針を前記試料に対して接近ま
たは離隔させるためのZ移動機構と、前記試料をXY走
査するためのXY駆動器と、前記微小探針と前記試料と
の間隔を調整するためのZ駆動器と、前記微小探針と前
記試料との間に電圧を印加する電圧印加用電源と、前記
微小探針と前記試料との間に流れる電流を検出する検出
器と、前記試料から放出される2次電子を検出する2次
電子検出器とを備えていることを特徴とする超高真空表
面観察装置。
1. An ultra-high vacuum chamber in which an ultra-high vacuum is maintained, an emitter provided in the ultra-high vacuum chamber for emitting an electron beam or an ion beam toward a sample, and in the ultra-high vacuum chamber. A first electrode that is provided between the emitter and the sample and is an extraction electrode that extracts the electron beam or the ion beam from the emitter, and an electrode for forming an image of the electron beam or the ion beam on the sample A second electrode that is the closest to the sample and is an acceleration electrode, and a microprobe provided on the sample facing side of the second electrode or a cover located between the second electrode and the sample, and the microprobe. A Z movement mechanism for moving the probe toward or away from the sample, an XY driver for XY scanning of the sample, and a gap between the micro probe and the sample were adjusted. Z drive for the purpose, a voltage application power source for applying a voltage between the microprobe and the sample, a detector for detecting a current flowing between the microprobe and the sample, and the sample And a secondary electron detector for detecting secondary electrons emitted from the ultra-high vacuum surface observation apparatus.
【請求項2】 前記電極によって構成される静電レンズ
の焦点距離が調節可能であることを特徴とする請求項1
記載の超高真空表面観察装置。
2. The focal length of the electrostatic lens formed by the electrodes is adjustable.
The ultra-high vacuum surface observation device described.
【請求項3】 前記電子ビームあるいは前記イオンビー
ムの試料に対する放射方向を変更制御にする偏向器を備
えていることを特徴とする請求項1または2記載の超高
真空表面観察装置。
3. The ultrahigh vacuum surface observing apparatus according to claim 1, further comprising a deflector for changing and controlling a radiation direction of the electron beam or the ion beam with respect to a sample.
【請求項4】 前記超高真空室内に、アルゴンガス等の
不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置を備えている
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1記載の
超高真空表面観察装置。
4. The ultra high vacuum according to claim 1, further comprising an inert gas supply device for supplying an inert gas such as argon gas into the ultra high vacuum chamber. Surface observation device.
【請求項5】 前記エミッタ、前記電極、および前記X
YZ駆動器が、前記超高真空室内に設けられた支持筒内
に設けられ、この支持筒が前記Z移動機構により移動す
ることにより、前記微小探針を前記試料に対して接近ま
たは離隔させることを特徴とする請求項1ないし4のい
ずれか1記載の超高真空表面観察装置。
5. The emitter, the electrode, and the X
A YZ driver is provided in a support cylinder provided in the ultra-high vacuum chamber, and the support cylinder is moved by the Z moving mechanism to move the microprobe to or away from the sample. The ultra-high vacuum surface observing device according to any one of claims 1 to 4.
【請求項6】 前記2次電子検出器は、その検出端が前
記支持筒内に位置するようにして設けられていることを
特徴とする請求項5記載の超高真空表面観察装置。
6. The ultra-high vacuum surface observation apparatus according to claim 5, wherein the secondary electron detector is provided such that its detection end is located in the support cylinder.
【請求項7】 前記支持筒と、前記XY駆動器および前
記Z駆動器を含む前記試料を支持する試料ステージとが
一体化物として形成されていることを特徴とする請求項
5または6記載の超高真空表面観察装置。
7. The super according to claim 5, wherein the support cylinder and the sample stage that supports the sample including the XY driver and the Z driver are formed as an integrated body. High vacuum surface observation device.
【請求項8】 超高真空の保持される超高真空室と、こ
の超高真空室内に設けられ、電子ビームあるいはイオン
ビームを試料に向けて放出するためのエミッタと、前記
超高真空室内で前記エミッタと前記試料との間に設けら
れ、前記エミッタからの前記電子ビームあるいは前記イ
オンビームを引き出す電極と、前記超高真空室内で前記
電極と前記試料との間に設けられ、前記電子ビームある
いは前記イオンビームを前記試料に結像するためのレン
ズとして試料の最も近くに位置する磁場レンズと、前
試料に対向する磁場レンズに設けられた微小探針と、こ
の微小探針を前記試料に対して接近または離隔させるた
めのZ移動機構と、前記試料をXY走査するためのXY
駆動器と、前記微小探針と前記試料との間隔を調整する
ためのZ駆動器と、前記微小探針と前記試料との間に電
圧を印加する電圧印加用電源と、前記微小探針と前記試
料との間に流れる電流を検出する検出器と、前記試料か
ら放出される2次電子を検出する2次電子検出器とを備
えていることを特徴とする超高真空表面観察装置。
8. An ultrahigh vacuum chamber in which an ultrahigh vacuum is maintained, an emitter provided in the ultrahigh vacuum chamber for emitting an electron beam or an ion beam toward a sample, and the ultrahigh vacuum chamber. Provided between the emitter and the sample, the electron beam from the emitter or the electron beam is emitted.
The electrode that draws the on-beam and the
A lens provided between the electrode and the sample for imaging the electron beam or the ion beam on the sample.
And the magnetic field lens positioned closest to the sample as a's, a small tip provided in the magnetic field lens facing the front Symbol sample, and Z movement mechanism to close or away from the micro probe relative to the sample , XY for XY scanning the sample
A driver, a Z driver for adjusting the distance between the microprobe and the sample, a voltage application power supply for applying a voltage between the microprobe and the sample, and the microprobe. An ultrahigh vacuum surface observing apparatus comprising: a detector for detecting a current flowing between the sample and the secondary electron detector for detecting secondary electrons emitted from the sample.
【請求項9】 前記微小探針と前記試料との間に流れる
電流を検出する検出器による検出モードと、前記試料か
ら放出される2次電子を検出する2次電子検出器による
検出モードとが設定されており、これらの両検出モード
を切り替え設定するスイッチを備えていることを特徴と
する請求項1ないし8のいずれか1記載の超高真空表面
観察装置。
9. A detection mode by a detector that detects a current flowing between the microprobe and the sample and a detection mode by a secondary electron detector that detects secondary electrons emitted from the sample. The ultra-high vacuum surface observation apparatus according to any one of claims 1 to 8, further comprising a switch which is set and which switches and sets both of these detection modes.
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