JP4739121B2 - Scanning probe microscope - Google Patents

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Description

本発明は、試料の情報を取得し、また、試料を加工する、走査型プローブ顕微鏡に関する。   The present invention relates to a scanning probe microscope that acquires sample information and processes the sample.

従来、電子材料や有機材料等の試料を一般に微小領域にて測定し、試料の特に表面形状を観察し、物性情報等を取得する、原子間力顕微鏡や走査型トンネル顕微鏡等の走査型プローブ顕微鏡が知られている。
また、走査型プローブ顕微鏡は、3次元位置決め機構としても正確であることから、この性能を活かした微少部分の加工装置としての提案もされている。
Conventionally, a scanning probe microscope such as an atomic force microscope or a scanning tunneling microscope is used to measure a sample such as an electronic material or an organic material generally in a minute region, observe a surface shape of the sample, and acquire physical property information. It has been known.
In addition, since the scanning probe microscope is accurate as a three-dimensional positioning mechanism, it has also been proposed as a processing device for a minute portion utilizing this performance.

このような加工装置として(プローブ顕微鏡のマニピュレーションへの応用として)、2本のプローブの間に試料を挿入し試料を把持する、いわゆるAFMピンセット技術も提案されている
AFMピンセットの技術としては、例えば、シリコンの探針上に2本のカーボンナノチューブを取り付けた技術やガラスチューブにカーボンナノチューブを取りつけた技術、シリコン基板よりMEMSのプロセスでカンチレバー2本を作成した技術などが提案されている。前2者の従来技術によるピンセットは、2本のカーボンナノチューブ探針の間に静電気を印加させピンセットの開閉を行う技術である。後者のMEMSで作成したAFMピンセットは、メムスのプロセスを利用して2本のカンチレバーを作成し、把持するために櫛歯状の静電アクチュエータを構成した技術や、一方のカンチレバーの根元に電流を流して発熱させ、シリコンの線膨張を拡大し駆動に使用した技術などが提案されている。(例えば特許文献1を参照。)
電気学会論文誌E IEEJ Trans.SM,Vol125,No.11,2005,武川哲也、橋口原、民谷栄一等
As such a processing apparatus (as an application to manipulation of a probe microscope), a so-called AFM tweezer technology is proposed in which a sample is inserted between two probes and the sample is gripped. There are proposed a technique in which two carbon nanotubes are attached on a silicon probe, a technique in which carbon nanotubes are attached to a glass tube, and a technique in which two cantilevers are produced from a silicon substrate by a MEMS process. The former two conventional tweezers are techniques for opening and closing tweezers by applying static electricity between two carbon nanotube probes. The AFM tweezers created by the latter MEMS use a Mems process to create two cantilevers, and use a technique in which a comb-shaped electrostatic actuator is constructed to hold the current. A technique has been proposed in which heat is applied to generate heat to expand the linear expansion of silicon and use it for driving. (See, for example, Patent Document 1)
IEEJ Transactions E IEEJ Trans.SM, Vol 125, No. 11, 2005, Tetsuya Takekawa, Hashiguchihara, Eiichi Minutani, etc.

本発明は、試料の観察並びに加工等の作業(適宜、「非観察」と表記する。)のいずれも行うためのプローブ構造体、及び、そのプローブ構造体を用いた走査型プローブ顕微鏡を提供することを課題とする。   The present invention provides a probe structure for performing both operations such as sample observation and processing (appropriately described as “non-observation”), and a scanning probe microscope using the probe structure. This is the issue.

上記課題を達成するために、本発明に係る走査型プローブ顕微鏡に用いられるプローブ構造体は、少なくとも一本の観察用のプローブと、一又は複数本の非観察用のプローブとを備え一体とされた構造体(カンチレバーアレー)である。これは、走査型プローブ顕微鏡に装着されて使用され、当該装置において、一本又は複数本(全部を含む。)のプローブが、各プローブの目的に沿って同時に使用される。つまり、観察用のプローブは試料を観察する(情報を読み取る)ために用いられ、他のプローブはそれぞれの目的通りに用いられる。言い換えれば、各プローブは、それぞれの目的とされる構成を採用し、この構成を実現するために、各々最適な材料によって最適な製法によって最適な形状にされている。   In order to achieve the above object, a probe structure used in a scanning probe microscope according to the present invention includes at least one observation probe and one or a plurality of non-observation probes. Structure (cantilever array). This is used by being mounted on a scanning probe microscope. In the apparatus, one or a plurality of (including all) probes are simultaneously used in accordance with the purpose of each probe. That is, the observation probe is used for observing the sample (reading information), and the other probes are used according to their respective purposes. In other words, each probe adopts a configuration intended for each, and in order to realize this configuration, each probe is formed into an optimal shape by an optimal manufacturing method using an optimal material.

このプローブ構造体は、観察用のプローブの他に、観察目的ではないプローブを備えている点に極めて重要な意義がある。このような構造体を走査型プローブ顕微鏡に用いれば、当然、上記走査型プローブ顕微鏡は、作業に応じてプローブを装着し直す必要がなくなる。このことは、ひいては、試料の観察と試料への非観察(加工等の作業など)との切り替えにおいて、プローブの脱着や試料の移動がないということを意味する。つまり、観察、非観察において、試料とプローブ(プローブ構造体)との位置関係が厳密な意味でほぼずれなくしたり、観察によって得られた試料の情報を用いて非観察を行ったりするといった作業が、本発明によって初めて実現できるということを意味する。したがって、非観察の精度を、従来の非観察用のプローブが装着された走査型プローブ顕微鏡よりも大幅にあげることが可能となる。   This probe structure is extremely important in that it includes a probe for observation purposes in addition to an observation probe. If such a structure is used in a scanning probe microscope, naturally, the scanning probe microscope does not need to be reattached in accordance with the work. This means that there is no detachment of the probe or movement of the sample in switching between observation of the sample and non-observation of the sample (operation such as processing). In other words, in observation and non-observation, the positional relationship between the sample and the probe (probe structure) is not displaced in a strict sense, or non-observation is performed using the sample information obtained by observation. This means that the present invention can be realized for the first time. Therefore, the accuracy of non-observation can be significantly increased as compared with a scanning probe microscope equipped with a conventional non-observation probe.

上記プローブ構造体は、その内の一本又は複数本(全部を含む。)が脱着できるようにすると好ましい。プローブにはそれぞれ寿命等があり、特に観察用と非観察用のプローブとでは、使用される方法が異なったり、耐久性が異なったりするなど、条件等が異なるため、使用可能期間が異なることがあるからである。   It is preferable that one or a plurality (including all) of the probe structures be detachable. Each probe has a lifetime, etc., especially for observation and non-observation probes, because the conditions used are different, such as different methods used and durability, so the usable period may differ. Because there is.

非観察用のプローブの内の一本又は複数本(全部を含む。)は、例えば、試料に対して加工を行うための作業用のプローブであってもよい。いわゆるナイフ構造のプローブであれば、試料を切断する作業を行うことができる。この場合、試料の観察とともに、好ましくはこの観察結果を用いて、試料の切断加工を行うことが可能となる。
また、ピンセット構造(ピンセット作業が行える構造)を採用してもよい。具体的には、観察用のプローブの少なくとも一本と非観察用のプローブの少なくとも一本とが、それらによって試料を担持できるように構成してもよい。また、複数の非観察用のプローブの複数本同士が、それらによって試料を担持できるように構成してもよい。
このように、本発明に係るプローブ構造体を採用すれば、観察用のプローブと作業用のプローブとが一体となり、交換等なしに、場合によっては同時に、それぞれの目的にそって使用(観察・作業)することが可能となる。
One or a plurality (including all) of the non-observation probes may be, for example, working probes for processing a sample. If the probe has a so-called knife structure, the sample can be cut. In this case, it is possible to cut the sample along with the observation of the sample, preferably using the observation result.
Further, a tweezer structure (a structure capable of performing tweezer work) may be employed. Specifically, it may be configured such that at least one of the observation probes and at least one of the non-observation probes can carry the sample by them. Further, a plurality of non-observation probes may be configured to carry a sample by them.
As described above, when the probe structure according to the present invention is employed, the observation probe and the working probe are integrated, and may be used for each purpose at the same time without replacement or the like. Work).

本発明に係る走査型プローブ顕微鏡は、上記プローブ構造体を備えている装置である。この装置は、各プローブを、それぞれの目的に従って使用する。例えば、観察用のプローブは、試料の観察のために、公知の走査方法によって使用される。この顕微鏡においてプローブ構造体は、走査型プローブ顕微鏡から脱着可能であると好ましい。例えば、非観察用のプローブとしていわゆるナイフ構造のプローブが採用されている場合には、このプローブは、試料の切断のために、公知の方法によって使用される。ピンセット構造のプローブ群が採用されている場合には、これらのプローブは、試料の一部又は全部を挟むなど、公知のピンセット処理方法によって使用される。別言すれば、上記走査型プローブ顕微鏡は、複数のプローブ、すなわち探針付き片持ち梁(カンチレバー)を有し、少なくとも一本のプローブ(観察用のプローブ)で試料表面上で走査することにより試料の表面形状の情報や物性情報等の情報を得て、他のプローブ(作業用プローブ)で試料の特定部位に作業する(マニピュレーションする)装置である。当然、観察用のプローブでAFMの原理に従って試料を観察し、非観察用のプローブとによってAFMピンセットを構成するプローブ構造体を備えた走査型プローブ顕微鏡も、その技術的範囲に好適な一構成として含む。
このように、上記走査型プローブ顕微鏡は、上記プローブ構造体を備えており、各プローブをその目的に従って逐次又は同時に作動させる構成を採用しているため、上記したような作用を奏する。
A scanning probe microscope according to the present invention is an apparatus including the probe structure. This device uses each probe according to its own purpose. For example, an observation probe is used by a known scanning method for observing a sample. In this microscope, the probe structure is preferably removable from the scanning probe microscope. For example, when a so-called knife structure probe is employed as a non-observation probe, this probe is used by a known method for cutting a sample. When a tweezers-type probe group is employed, these probes are used by a known tweezer processing method such as sandwiching part or all of a sample. In other words, the scanning probe microscope has a plurality of probes, that is, a cantilever with a probe, and scans the sample surface with at least one probe (observation probe). It is an apparatus that obtains information such as surface shape information and physical property information of a sample and operates (manipulates) a specific part of the sample with another probe (working probe). Of course, a scanning probe microscope having a probe structure that observes a sample in accordance with the principle of AFM with an observation probe and constitutes an AFM tweezer with a non-observation probe is also a suitable configuration for the technical scope. Including.
Thus, since the scanning probe microscope includes the probe structure and employs a configuration in which the probes are sequentially or simultaneously operated according to the purpose, the above-described operation is achieved.

上記走査型プローブ顕微鏡は、好ましくは、観察用のプローブを使用する際、他のプローブと試料とが互いに影響を及ぼさないように、当該他のプローブと試料との位置関係を制御するとよい。プローブ構造体と試料との位置関係を制御してもよい。影響とは、両者の衝突などの直接的なものも、電磁気や原子間力等による間接的なものも指し、それらの一つのみを考慮するようにしてもよく、複数を考慮するようにしてもよい。   The scanning probe microscope preferably controls the positional relationship between the other probe and the sample so that the other probe and the sample do not affect each other when the observation probe is used. The positional relationship between the probe structure and the sample may be controlled. The influence refers to direct effects such as collision between the two and indirect effects due to electromagnetics and interatomic forces, etc., and only one of them may be considered, or a plurality of such effects may be considered. Also good.

以上のような走査型プローブ顕微鏡において、さらに、プローブ構造体を、非使用時における任意の一本の観察用プローブの位置を基準として他のプローブの相対的位置が略固定されたものとしてもよい。複数本のプローブを制御する場合に、各プローブ若しくはプローブの組を、試料と離すように(Z軸方向に)移動制御できるようなコントロール系を備えていることも望ましいが、装置の簡略化等のために、このような構成にすることも好ましい。特に、プローブ同士の間隔が狭い場合には、一つのZ軸方向の制御系によって各プローブと試料との位置関係を制御するように構成すると、顕微鏡・プローブ構造体の製造を容易にできる。当然、制御も容易になるため、実質的な実現性を高いものにできる。
このような構成を採用した場合には特に、観察用のプローブを使用して試料の観察を行う際に、他のプローブと試料とが互いに影響を及ぼさないように、観察を行っているプローブと試料との相対的な位置関係、つまりはプローブ構造体と試料との位置関係を制御する制御手段を備えるとよい。他のプローブが、試料表面の凹凸に引っかかるなどして相互に影響を及ぼしあってしまい、例えば試料の突起部を散乱させたり移動させたりしてしまうことが防げるからである。当然、試料表面の凹凸によってプローブの特に探針が影響を受けることも防げる。
In the scanning probe microscope as described above, the probe structure may further have the relative position of another probe substantially fixed with reference to the position of any one observation probe when not in use. . When controlling multiple probes, it is desirable to have a control system that can control the movement of each probe or set of probes so that they are separated from the sample (in the Z-axis direction). Therefore, such a configuration is also preferable. In particular, when the distance between the probes is narrow, if the positional relationship between each probe and the sample is controlled by a single Z-axis direction control system, the microscope / probe structure can be easily manufactured. Naturally, since control becomes easy, substantial feasibility can be improved.
When such a configuration is adopted, in particular, when observing a sample using an observation probe, the probe that is observing the other probe and the sample is not affected. Control means for controlling the relative positional relationship with the sample, that is, the positional relationship between the probe structure and the sample may be provided. This is because it is possible to prevent other probes from affecting each other by being caught on the unevenness of the sample surface, for example, scattering or moving the projections of the sample. Naturally, it is possible to prevent the probe, particularly the probe, from being affected by the unevenness of the sample surface.

制御手段は、プローブ構造体を移動制御(一般に微動制御ともいう。)することによって上記制御を実現してもよく、試料を担体する台(一般にサンプルホルダーともいう。)を移動制御することによって上記制御を実現してもよく、両者の移動制御によって実現してもよい。いずれの制御を行う場合でも、試料とプローブ構造体との間の距離を制御する、いわゆるZ軸方向の位置制御が主要な制御となる。ただし、制御手段が、プローブ構造体における各プローブやプローブの組ごとにZ軸方向の位置制御を行えるようにしてもよいことは当然である。   The control means may realize the above-described control by controlling the movement of the probe structure (generally also referred to as fine movement control), or by controlling the movement of a stage (generally also referred to as a sample holder) for supporting the sample. Control may be realized or may be realized by movement control of both. Regardless of which control is performed, so-called position control in the Z-axis direction, which controls the distance between the sample and the probe structure, is the main control. However, as a matter of course, the control means may be able to control the position in the Z-axis direction for each probe or probe set in the probe structure.

以上のような走査型プローブ顕微鏡において、特にプローブ構造体が観測用のプローブと非観測用のプローブとをそれぞれ一本ずつ備えた構成においては、観察用のプローブが、各プローブの探針の略先端を結んだ直線に略平行に走査するようにし、制御手段は、観察用のプローブを用いて得られた試料の情報(特に試料表面の凹凸に関する情報)に基づき、非観測用のプローブが試料と影響を及ぼしあう(例えば衝突する)ことが起こらないように、試料とプローブ構造体との位置関係を適宜制御するようにしてもよい。
このような構成としては、例えば、2本のカンチレバーの内の1本に光てこ系などの変位検出系を取り付け、観察用に使用し、例えば試料の位置合わせを行うようにし、試料を把持する側の(他の)カンチレバーは、独自に変位検出系を持たず、観測する側のプローブに追従して試料面を移動するような構成も当然含まれる。この構成において、他のカンチレバーは、ピンセットのギャップ幅(一般に2〜3μm程度)分離れた観測用プローブと同期して上下することとなる。制御手段は、走査方向における試料表面の凹凸情報に基づき、他のカンチレバーの下に突起物が来る場合には、試料表面とプローブ構造体の位置関係を制御し、試料と他のカンチレバー(一般にはその探針)とが衝突するなどの影響を及ぼしあわないようにする。なお、観測用のカンチレバーの下に突起物(試料表面におけるプローブ側に凸の部分)が来た場合には、観測用カンチレバーの撓みを変位検出系が感知し、Zスキャナーを上下させて(Z方向にプローブ構造体を移動させて)突起物を回避するといった公知の応答を行えばよい。
In the scanning probe microscope as described above, in particular, in a configuration in which the probe structure includes one observation probe and one non-observation probe, the observation probe is an abbreviation of the probe of each probe. The control means scans substantially parallel to the straight line connecting the tips, and the control means determines whether the non-observation probe is a sample based on the information on the sample (particularly information on the unevenness of the sample surface) obtained using the observation probe. The positional relationship between the sample and the probe structure may be appropriately controlled so that they do not affect each other (for example, collide).
As such a configuration, for example, a displacement detection system such as an optical lever system is attached to one of the two cantilevers and used for observation, for example, the sample is aligned, and the sample is gripped. The side (other) cantilever does not have its own displacement detection system, and naturally includes a configuration in which the sample surface is moved following the observation side probe. In this configuration, the other cantilevers move up and down in synchronization with the observation probe separated from the gap width of the tweezers (generally about 2 to 3 μm). The control means controls the positional relationship between the sample surface and the probe structure when the projection comes under the other cantilever based on the unevenness information of the sample surface in the scanning direction. Do not give influences such as collision with the probe. When a projection (protrusion on the probe side on the sample surface) comes under the observation cantilever, the displacement detection system senses the deflection of the observation cantilever and moves the Z scanner up and down (Z A known response such as avoiding protrusions (by moving the probe structure in the direction) may be performed.

また、制御手段の好適な例として以下の構成を挙げることができる。
・観察に用いられているプローブと他のプローブとの位置関係が記憶されている。つまり、いずれかのプローブを基準として、各プローブの上記XYZ方向の座標が記憶されている。この情報のことを適宜「プローブ相対位置情報」と表記する。
・観察用のプローブを用いて作成された試料表面の情報から、試料表面の凹凸形状を把握している。つまり、試料表面の凹凸情報など、いわゆる試料表面情報を把握(一般には入力)されている。なお、凹凸形状とは、繰り返しになるが、物理的な凹凸形状としてもよく、磁気的な凹凸形状や電気的な凹凸形状であってもよく、複数の尺度を勘案した凹凸形状であってもよい。
・プローブ相対位置情報と試料表面情報とを用い、観察に用いていないプローブと試料とが互いに影響しあう、試料表面における相対的な位置を判断する。
・影響すると判断した試料表面における相対的な位置に、対象となるプローブがさしかかった場合に、プローブ構造体と試料との相対的な距離を制御して互いが影響しないようにする。一般には、いわゆるZ軸方向の移動を行い、試料表面の凸部を回避する。ただし、XY平面方向の移動によってこれを回避してもよく、XYZ方向の移動(すなわち試料表面に対して斜め方向の移動)によってこれを回避してもよい。
以上のような制御を行えば、上記構成のプローブ構造体を備えた走査型プローブ顕微鏡においても、観察に用いていないプローブと試料とが影響しあってしまう(悪影響を与えてしまう)ことを効果的に防ぐことができる。また、このような場合にのみ上記制御を行うので、その他の部分においては観察用のプローブを用いた試料観察を行うことができる。つまり、単一のZサーボ系(Z微動機構)を用いたとしても、把持用のプローブによって基板上の試料を散乱することがないため、観察用のプローブを用いた大領域の走査から所定の領域の走査まで正確に観察ができるような走査型プローブ顕微鏡も提供できる。この顕微鏡は当然、試料観察の結果を用いて、所定の試料を極めて正確に把持することが可能となり、制御性の極めて良いAFMピンセット機能を備えた顕微鏡となる。
Moreover, the following structure can be mentioned as a suitable example of a control means.
A positional relationship between a probe used for observation and another probe is stored. That is, the coordinates in the XYZ directions of each probe are stored with any one of the probes as a reference. This information is referred to as “probe relative position information” as appropriate.
・ Understanding the uneven shape of the sample surface from the sample surface information created using the observation probe. That is, so-called sample surface information such as unevenness information on the sample surface is grasped (generally input). In addition, although uneven | corrugated shape is repeated, it may be a physical uneven shape, may be a magnetic uneven shape or an electric uneven shape, or may be an uneven shape taking into account a plurality of scales. Good.
Using the probe relative position information and the sample surface information, the relative position on the sample surface at which the probe and the sample that are not used for observation affect each other is determined.
When the target probe is approaching the relative position on the sample surface that is determined to be affected, the relative distance between the probe structure and the sample is controlled so that they do not affect each other. In general, movement in the so-called Z-axis direction is performed to avoid convex portions on the sample surface. However, this may be avoided by movement in the XY plane direction, or may be avoided by movement in the XYZ direction (that is, movement in an oblique direction with respect to the sample surface).
If the above control is performed, even in the scanning probe microscope provided with the probe structure having the above-described configuration, it is effective that the probe and the sample that are not used for observation are affected (has an adverse effect). Can be prevented. In addition, since the above control is performed only in such a case, sample observation using an observation probe can be performed in other portions. In other words, even if a single Z servo system (Z fine movement mechanism) is used, the sample on the substrate is not scattered by the gripping probe. It is also possible to provide a scanning probe microscope capable of accurately observing the area. Naturally, this microscope can grip a predetermined sample very accurately using the result of the sample observation, and becomes a microscope having an AFM tweezers function with extremely good controllability.

前記の通り、「影響」という文言には「衝突」を含む。したがって、上記制御例には、制御手段が、観察に用いていないプローブと試料とが互いに「影響」し合う試料表面における位置の代わりに、互いに「衝突」する位置を判断し、衝突すると判断した試料表面における位置に対象となるプローブが位置する際に、プローブ構造体と試料との相対的な距離を制御して互いが衝突しないようにする構成も当然に含む。このことをあえて強調するのは、一般に、プローブ(特にその探針)と試料とが衝突すると、すくなくとも一方に具体的な影響・傷害が生じる可能性が高いからである。   As described above, the term “influence” includes “collision”. Therefore, in the above control example, instead of the position on the sample surface where the probe and the sample that are not used for the observation “influence” each other, the control means determines the position that “collides” with each other, and determines that the collision occurs. Naturally, a configuration is also included in which when the target probe is located at a position on the sample surface, the relative distance between the probe structure and the sample is controlled so that they do not collide with each other. This is emphasized because, in general, when a probe (particularly its probe) collides with a sample, there is a high possibility that at least one of them will have a specific influence or injury.

本発明は、その技術的思想の中に以上の各構成を含むが、特に好ましい構成として以下のものをあげることができる。
・観測用のプローブと任意のプローブの、互いの探針の略先端を結んだ方向を走査方向Xとし、この方向に直交し、試料表面を平面と設定した際の当該平面と平行な平面上の方向を方向Yとし、制御手段は、X軸を基準とする各プローブのY方向のズレ量が記憶されて、観察に用いられているプローブと他のプローブとの位置関係を把握する。またZ方向のズレ量が記憶されていてもよく、好適には両者が記憶される。
このことは、一般に試料表面を基準として規定されるXYZ座標を用いて、各プローブの位置関係を把握するということと等価でもある。この場合は、X座標、Y座標、Z座標の値すべてを記憶されて、その値を用いて制御するようにすることが好ましい。
The present invention includes the above-described configurations in the technical idea, and the following can be given as particularly preferable configurations.
The direction in which the tips of the probes for observation and the arbitrary probe are connected to each other is defined as the scanning direction X, perpendicular to this direction and parallel to the plane when the sample surface is set as a plane. The control unit stores the amount of displacement in the Y direction of each probe with reference to the X axis, and grasps the positional relationship between the probe used for observation and the other probe. Also, the amount of deviation in the Z direction may be stored, and preferably both are stored.
This is also equivalent to grasping the positional relationship of each probe using XYZ coordinates generally defined with reference to the sample surface. In this case, it is preferable that all values of the X coordinate, the Y coordinate, and the Z coordinate are stored and controlled using the values.

・観察用のプローブを用いて試料を観察する際に、画素ごとに観察用のプローブの探針を試料に接近させ、当該プローブの共振による振幅を試料との相互作用によって減衰させ、振幅が設定値以下になった際の試料とプローブ構造体との相対的距離に基づいて前記画素における試料表面の高さの情報を作成し、制御手段がプローブ構造体と試料との位置を離した際に、その距離に応じて観測用のプローブの振幅を大きくして、当該プローブによって試料の観測を続行するようにする。
・観察用のプローブを用いて試料を観察する際に、画素ごとに観察用プローブの探針を試料に接近させ、観察用のプローブが試料面と接触した際の撓みが設定値以上になった際の試料とプローブ構造体との距離に基づいて前記画素における試料表面の高さの情報を作成し、制御手段がプローブ構造体と試料との位置を離した際に、その距離に応じて観測用のプローブの振幅を大きくして、当該プローブによって試料の観測を続行するようにする。
このような制御をすることにより、非観察用のプローブと試料との影響を避けるために、プローブ構造体と試料との距離を離す制御を行っても、その際に観察用のプローブを用いた観察が行うことが可能となる。
・ When observing a sample using an observation probe, the probe of the observation probe is brought close to the sample for each pixel, and the amplitude due to the interaction with the sample is attenuated by the interaction with the sample, and the amplitude is set. Based on the relative distance between the sample and the probe structure when the value falls below the value, information on the height of the sample surface in the pixel is created, and when the control means separates the position of the probe structure from the sample The amplitude of the observation probe is increased according to the distance, and the observation of the sample is continued by the probe.
・ When observing a sample using an observation probe, the probe of the observation probe was brought close to the sample for each pixel, and the deflection when the observation probe contacted the sample surface exceeded the set value. Based on the distance between the sample and the probe structure, information on the height of the sample surface in the pixel is created, and when the control means separates the position of the probe structure and the sample, observation is performed according to the distance. The amplitude of the probe is increased, and observation of the sample is continued by the probe.
In order to avoid the influence of the non-observation probe and the sample by performing such control, the observation probe was used at that time even if the control was performed to increase the distance between the probe structure and the sample. Observation can be performed.

上記説明からも明らかなように、本発明によれば、試料の観察並びに加工等の作業のいずれも行うためのプローブ構造体、及び、そのプローブ構造体を用いた走査型プローブ顕微鏡を提供することが可能となる。   As is clear from the above description, according to the present invention, there is provided a probe structure for performing both observation and processing of a sample, and a scanning probe microscope using the probe structure. Is possible.

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

<第一のプローブ構造体とそれを備えた第一の走査型プローブ顕微鏡>
[構造]
本発明に係る第一のプローブ構造体(カンチレバーアレー)の模式図を図1に示す。図1に示すように、第一のプローブ構造体(カンチレバーアレー)1は、プローブ担体10に観察用のプローブ11と非観察用のプローブである担持用プローブ12が設けられている。第一のプローブ構造体1においては、両プローブ11、12は、それぞれプローブ担体10と脱着可能に構成されている。脱着機構としては、公知の物同士の脱着機構を適宜採用することができる。
<First probe structure and first scanning probe microscope including the same>
[Construction]
A schematic diagram of a first probe structure (cantilever array) according to the present invention is shown in FIG. As shown in FIG. 1, the first probe structure (cantilever array) 1 includes a probe carrier 10 provided with an observation probe 11 and a carrying probe 12 which is a non-observation probe. In the first probe structure 1, both probes 11 and 12 are configured to be detachable from the probe carrier 10. As the desorption mechanism, a well-known desorption mechanism can be appropriately employed.

観察用のプローブ11は、試料の情報、特に試料表面の情報を観察するためのプローブで、本実施例においてはコンタクトモードに用いられるプローブが採用されている。観察用のプローブ11を装着された走査型プローブ顕微鏡は、観察用のプローブ11、特に先端部を振動させ、試料表面との影響によって振動数や共振数などが変化するのを計測し、計測された変化に基づいて試料表面の形状・状態などを検知する。プローブの振動の変化を計測する方法として、本実施例では、観察用プローブに対して試料とは反対側から光(レーザー)をあて、その反射光を観測することで計測する、いわゆる光てこ式が採用されている。   The observation probe 11 is a probe for observing sample information, particularly information on the sample surface. In this embodiment, a probe used in the contact mode is employed. The scanning probe microscope equipped with the observation probe 11 is measured by oscillating the observation probe 11, particularly the tip, and measuring changes in the frequency and resonance due to the influence of the sample surface. The shape and state of the sample surface is detected based on the change. As a method for measuring changes in probe vibration, in this embodiment, a so-called optical lever method is used in which light (laser) is applied to the observation probe from the side opposite to the sample and the reflected light is observed. Is adopted.

担持用プローブ12は、少なくとも先端部が観察用のプローブ11側に近づけられて、試料の一部、一般には試料表面の一部を、両プローブ11、12の探針間で挟み、場合によってはこの部分を試料から持ち上げたり引き離したりする、いわゆるAFMピンセット構造を実現するプローブである。本実施例では、AFMピンセット構造を実現するために、担持用プローブ12に対してXY平面方向に熱アクチュエータ13が設けられ、熱アクチュエータ13によって担持用プローブ12の少なくとも先端部が観察用プローブ11側に近づいたり離れたりするようにされている。また、観察用のプローブ11と担持用プローブ12は、公知のZ軸微動機構によって、試料側に(Z方向に)移動できるようにされている。本実施形態において、Z軸微動機構は、第一のプローブ構造体1をZ方向に上下させる機構である。言い換えれば、プローブ担体10をZ方向に移動させることによって、観察用のプローブ11及び担持用プローブ12の試料との距離を制御する。なお、観察用のプローブ11をXY平面において担持用プローブ12側へ移動させる構成にしてもよく、両プローブ11、12がそれぞれXY平面において互いに近づくことができる構成にしてもよい。
次に、第一の走査型プローブ顕微鏡による観察方法を、特に当該顕微鏡並びにその制御手段によるプローブ構造体1の制御方法を中心に説明する。なお、本明細書においては、特許請求の範囲における「制御手段」による制御も他の制御も、走査型プローブ顕微鏡による制御として記載するが、その本質において特許請求の範囲における記載と何ら異なるものではない。
At least the tip of the carrying probe 12 is brought close to the observation probe 11 side, and a part of the sample, generally a part of the sample surface, is sandwiched between the probes of both probes 11 and 12, and in some cases This is a probe that realizes a so-called AFM tweezer structure in which this portion is lifted or pulled away from the sample. In the present embodiment, in order to realize the AFM tweezer structure, a thermal actuator 13 is provided in the XY plane direction with respect to the carrying probe 12, and at least the tip of the carrying probe 12 is arranged on the observation probe 11 side by the thermal actuator 13. You are approaching and leaving. The observation probe 11 and the carrying probe 12 can be moved to the sample side (in the Z direction) by a known Z-axis fine movement mechanism. In the present embodiment, the Z-axis fine movement mechanism is a mechanism that moves the first probe structure 1 up and down in the Z direction. In other words, by moving the probe carrier 10 in the Z direction, the distance between the observation probe 11 and the carrying probe 12 with the sample is controlled. The observation probe 11 may be moved to the carrying probe 12 side in the XY plane, or the both probes 11 and 12 may be moved closer to each other in the XY plane.
Next, an observation method using the first scanning probe microscope will be described focusing on the control method of the probe structure 1 by the microscope and its control means. In this specification, the control by the “control means” and other controls in the claims are described as controls by the scanning probe microscope, but the essence is not different from the description in the claims. Absent.

[作用]
(両プローブの位置関係把握)
第一の走査型プローブ顕微鏡は、観察用のプローブ11と担持用プローブ12の位置関係を把握する。具体的には、XYZ座標における両者の位置(距離とZ軸高さ)を把握すればよい。把握の仕方としては種々の手法が採用できるが、例えば以下のような手法も採用できる。以下の手法を組み合わせて、その平均値をとるなどすることで、正確な位置関係を把握するような構成にすることも当然にできる。
・第一のプローブ構造体1の設計情報から、両者の位置関係を把握する(又は記憶される)。
・両者の状態をSEM等を用いたデータ(写真)から求める(又は計算する/入力される)。
・XY方向の距離は、観察用のプローブ11によって位置合わせ用の試料(ボード)を測定し、次いで把持用プローブ12についても同様の測定を行い、両測定から得られた試料の画像を用いて、2つのプローブの針先の距離を把握する(又は計算する/入力される)。Z方向の高さは、シリコンウエハーなどの平らの基板を傾きがないように設置し、それぞれのプローブでZ粗動を行い、フォースエリアに入る時のZ粗動のステップモータのパルス数より求めることもできる。
[Action]
(Understanding the positional relationship between both probes)
The first scanning probe microscope grasps the positional relationship between the observation probe 11 and the carrying probe 12. Specifically, what is necessary is just to grasp | ascertain both positions (distance and Z-axis height) in XYZ coordinates. Various methods can be adopted as the method of grasping, and for example, the following methods can also be adopted. Of course, it is possible to obtain an accurate positional relationship by combining the following methods and taking the average value.
-From the design information of the first probe structure 1, the positional relationship between the two is grasped (or stored).
-Both states are obtained (or calculated / input) from data (photographs) using SEM or the like.
The distance in the X and Y directions is determined by measuring the alignment sample (board) with the observation probe 11 and then performing the same measurement on the gripping probe 12 and using the sample images obtained from both measurements. The distance between the tips of two probes is grasped (or calculated / input). The height in the Z direction is obtained from the number of pulses of the Z coarse step motor when entering the force area by placing a flat substrate such as a silicon wafer so that there is no tilt, performing Z coarse movement with each probe. You can also.

(走査方向の決定)
第一の走査型プローブ顕微鏡は、観察用のプローブ11を用いた走査方向を決定する(又は入力される)。本実施例においては、観察用のプローブ11の軌跡を把持用プローブ12がトレースするように走査方向を決定する。具体的には、各プローブ11、12の探針の略先端を結んだ線に略平行な方向を走査方向とする。
(Determination of scanning direction)
The first scanning probe microscope determines (or inputs) the scanning direction using the observation probe 11. In this embodiment, the scanning direction is determined so that the grasping probe 12 traces the trajectory of the observation probe 11. Specifically, a direction substantially parallel to a line connecting substantially the tips of the probes of the probes 11 and 12 is defined as a scanning direction.

(観察/走査)
第一の走査型プローブ顕微鏡は、観察用のプローブ11を用いて、前記走査の方向にコンタクトモードで走査を行う。
観測用のプローブ11は、試料の凹凸に従いプローブ(カンチレバ−)の撓みが変わり、サーボ系が働く。そして、Z方向に設けられたピエゾが伸縮することで、試料の凹凸を回避しながら形状を測定する。
観察用のプローブ11が試料の凸部を測定後、把持用プローブ12の探針がこの凸部に差し掛かるまでの時間遅れは、観測用のプローブ11と把持用プローブ12の距離と、走査スピードとを勘案することで推定される。このように推定された時間において(担持用プローブ12と試料とが互いに衝突するなど影響しあうと推定される位置関係にある場合において)、把持用プローブ12が凸部を通過する時間だけZ軸微動機構(Zスキャナー)によって、第一のプローブ構造体を、担持用プローブ12が凸部と影響しあわなくする分以上、試料から引き離す。これによって、把持用プローブ12が試料の凸部に引っ掛かるなど、非観察用のプローブと試料とが、観察用のプローブを用いて観察を行っている際に(走査中に)、互いに影響しあうということを防止できる。
以上の処理について、本願発明者らが実際に制作し、測定した各プローブ11、12と試料Sとの位置関係を示した図2乃至図4を用いてより詳細に説明する。
(Observation / Scanning)
The first scanning probe microscope performs scanning in a contact mode in the scanning direction using the observation probe 11.
The probe 11 for observation changes the bending of the probe (cantilever) according to the unevenness of the sample, and the servo system works. Then, the piezo provided in the Z direction expands and contracts to measure the shape while avoiding the unevenness of the sample.
After the observation probe 11 measures the convex portion of the sample, the time delay until the probe of the gripping probe 12 reaches the convex portion is the distance between the observation probe 11 and the gripping probe 12 and the scanning speed. It is estimated by taking this into consideration. In this estimated time (when the holding probe 12 and the sample are in a positional relationship that is estimated to affect each other, for example), the Z-axis is set only for the time when the gripping probe 12 passes the convex portion. By the fine movement mechanism (Z scanner), the first probe structure is separated from the sample by an amount that the supporting probe 12 does not influence the convex portion. As a result, the non-observation probe and the sample influence each other when observing using the observation probe (during scanning), such as the gripping probe 12 being caught by the convex portion of the sample. Can be prevented.
The above processing will be described in more detail with reference to FIGS. 2 to 4 showing the positional relationship between the probes 11, 12 and the sample S actually produced and measured by the inventors of the present application.

実際に制作した第一のプローブ構造体の構造のより詳細な条件・データは以下の通りである。
・プローブ11、12の探針間の相対距離(X軸方向の距離)は4μmとした。
・観測用のプローブ11と把持用プローブ12の共振周波数は異なるものを採用した。そのため、観測用のプローブ(カンチレバー)11を共振させ、試料Sの像を確認し、位置合わせを行った。
・試料S表面Ssと観察用のプローブ11探針先端11pとのZ方向の距離は、観察用のプローブ11の共振の振幅(A0)程度とした。一般には、最大100nm程度とする。
・把持用プローブ12は、試料面Ssからおよそこの距離(フライングハイトFd、=A0)となる。第一のプローブ構造体は上記した構造を有しているため、当然、担持用のプローブ12は、観察用のプローブ11に同期してZ方向に移動する。
・走査方向は、図2に示す断面模式図において矢印で示す左方向とした。つまり、観察用のプローブ11と担持用のプローブ12との両先端を結んだ方向において、観察用のプローブ11の方が進行方向(走査方向)前側に位置するようにした。
More detailed conditions and data of the structure of the first probe structure actually produced are as follows.
The relative distance between the probes of the probes 11 and 12 (distance in the X-axis direction) was 4 μm.
The observation probe 11 and the gripping probe 12 have different resonance frequencies. Therefore, the observation probe (cantilever) 11 was resonated, the image of the sample S was confirmed, and alignment was performed.
The distance in the Z direction between the surface Ss of the sample S and the probe 11 for observation 11 and the tip 11p of the probe is about the resonance amplitude (A0) of the observation probe 11. Generally, the maximum is about 100 nm.
The gripping probe 12 is approximately this distance (flying height Fd, = A0) from the sample surface Ss. Since the first probe structure has the above-described structure, the carrying probe 12 naturally moves in the Z direction in synchronization with the observation probe 11.
The scanning direction was the left direction indicated by an arrow in the cross-sectional schematic diagram shown in FIG. That is, the observation probe 11 is positioned in front of the traveling direction (scanning direction) in the direction in which both ends of the observation probe 11 and the carrying probe 12 are connected.

図2は、試料の凸部Srの高さがFd以上(本例ではSsから100nm以上の高さ)であることを観察用のプローブ11によって観察結果に基づいて描かれた試料Sの断面の様子を示している。観察結果は、例えば図3に示すような、走査方向と試料表面Ssからの高さ(Z方向の高さ)とを対応させたデータとして記憶するとよい。図3には、走査方向(試料表面SsにおけるXY座標、本例ではX座標)と、試料表面Ssにおける基準平面からのZ方向の高さDzと、観測用のプローブ11の移動軌跡(高さ)Dpとの対応関係をグラフ化した図を示す。第一の走査型プローブ顕微鏡は、画像の画素ごとに探針を試料面Ssに接近させ、プローブ11の共振による振動振幅が試料面Ssとの相互作用によって振幅の減衰量が設定値になった時点でのスキャナーの(プローブ構造体1の/観察用のプローブ11の)Z位置情報(Z方向の高さの情報)dzを取得し、この情報を用いて、その画素における(その走査地点における試料表面Ss)の高さを決定する。高さを決定後、観察用のプローブ11を一定量D1(本例では10nm)Z方向に試料側から引き上げ、次の画素に移動する。画素以外の点ではプローブ11を試料S上空で待避させ、次の画素へ移動する。次の画素が高さ、前の画素の高さDzにd1を加算した高さ以上であった場合、つまり突起Srに衝突した場合は、X方向の走査をやめる。そして、一定量D1づつ、突起Srを越えるまでZ方向にプローブ担体10をZ方向に引き上げる。第一の走査型プローブ顕微鏡は、以上の処理を各画素について繰り返し適用していくことで、試料表面Ssの情報を取得する。   FIG. 2 is a cross-sectional view of the sample S drawn by the observation probe 11 based on the observation result that the height of the convex portion Sr of the sample is Fd or more (in this example, a height of 100 nm or more from Ss). It shows a state. The observation result may be stored as data in which the scanning direction and the height from the sample surface Ss (the height in the Z direction) correspond to each other as shown in FIG. 3, for example. FIG. 3 shows the scanning direction (XY coordinates on the sample surface Ss, X coordinate in this example), the height Dz in the Z direction from the reference plane on the sample surface Ss, and the movement locus (height of the observation probe 11). ) A graph showing the correspondence with Dp. In the first scanning probe microscope, the probe is brought close to the sample surface Ss for each pixel of the image, and the vibration amplitude due to the resonance of the probe 11 becomes the set value of the amplitude attenuation due to the interaction with the sample surface Ss. The Z position information (Z-direction height information) dz of the scanner (of the probe structure 1 / observation probe 11) at the time is acquired, and this information is used to (at the scanning point) the pixel. The height of the sample surface Ss) is determined. After determining the height, the observation probe 11 is lifted from the sample side in the Z direction by a fixed amount D1 (10 nm in this example) and moved to the next pixel. At a point other than the pixel, the probe 11 is retracted over the sample S and moved to the next pixel. If the next pixel is higher than the height D1 plus the height Dz of the previous pixel, that is, if it collides with the protrusion Sr, scanning in the X direction is stopped. Then, the probe carrier 10 is pulled up in the Z direction by a certain amount D1 until it exceeds the protrusion Sr. The first scanning probe microscope acquires the information on the sample surface Ss by repeatedly applying the above processing to each pixel.

第一の走査型プローブ顕微鏡は、試料表面Ssの観察結果と、上記した走査方向の情報と、プローブ11、12同士の位置関係の情報を用いて、担持用のプローブ12が凸部Srと所定時間後(所定量走査後)、影響しあうことを把握する。本例では、担持用のプローブ12と凸部Srとがぶつかってしまう走査位置があるかないか判断し、ある場合にはその位置がどこであるか計算する。担持用のプローブ12と凸部Srとがぶつかってしまうと、凸部Srの試料表面Ss上での位置が変わってしまったり、担持用のプローブ12の探針にダメージを与えてしまったりするという問題が生ずるからである。本例における担体用のプローブ12の制御例を、図4を用いてさらに詳細に説明する。   The first scanning probe microscope uses the observation result of the sample surface Ss, the information on the scanning direction described above, and the information on the positional relationship between the probes 11 and 12, and the probe 12 for holding is fixed to the convex portion Sr. After a period of time (after a predetermined amount of scanning), grasp that they will affect each other. In this example, it is determined whether there is a scanning position where the carrying probe 12 and the convex portion Sr collide with each other, and if there is, the position is calculated. If the carrying probe 12 and the convex portion Sr collide, the position of the convex portion Sr on the sample surface Ss is changed, or the probe of the carrying probe 12 is damaged. This is because problems arise. A control example of the carrier probe 12 in this example will be described in more detail with reference to FIG.

図4には、走査方向(XY平面における一方向、本例ではX方向)を横軸とし、観察用のプローブ11を用いて計測された図2に示す試料Sの表面の情報(Ss、Sr)と、担持用のプローブ12の軌跡Dtを縦軸としたグラフを示している。凸部Srは、高さDrでX方向の幅がXlであるとする。また、走査速度をVx、観測用のプローブ11の探針と把持用のプローブ12の探針の間隔をPlとする。この条件においては、観測用のプローブ11の探針が凸部Srを通り過ぎた後、Pl/Vx時間経過後に、担持用のプローブ12、つまりはプローブ担体10を、Z方向に高さnD1>Dr以上引き上げたまま、Xl/Vx時間走査を行うこととする。この制御を行えば、担持用のプローブ12(探針)が、図4に破線Dtで示すように、凸部Drの上方を通過することとなる。その結果、把持用のプローブ12(一般には探針)は、試料の突起(凸部Sr)に衝突することを防止できる。つまり、走査に伴う横方向(X方向)の力が凸部Srと担持用のプローブ12との間で生じることを防止でき、例えば、凸部Srの一部や全部が移動してしまったり散乱してしまったりすることを防止できる。   FIG. 4 shows information on the surface of the sample S shown in FIG. 2 (Ss, Sr) measured using the observation probe 11 with the scanning direction (one direction on the XY plane, in this example, the X direction) as the horizontal axis. ) And a graph with the locus Dt of the carrying probe 12 as the vertical axis. The convex part Sr is assumed to have a height Dr and a width in the X direction of Xl. The scanning speed is Vx, and the interval between the probe of the observation probe 11 and the probe of the grasping probe 12 is Pl. Under this condition, after the probe of the observation probe 11 passes the convex portion Sr and the Pl / Vx time elapses, the supporting probe 12, that is, the probe carrier 10 is moved to a height nD1> Dr in the Z direction. The Xl / Vx time scan is performed with the pulling up. When this control is performed, the carrying probe 12 (probe) passes above the convex portion Dr as shown by a broken line Dt in FIG. As a result, the gripping probe 12 (generally a probe) can be prevented from colliding with the projection (projection Sr) of the sample. That is, it is possible to prevent a lateral force (X direction) accompanying the scanning from occurring between the convex portion Sr and the carrying probe 12, for example, a part or all of the convex portion Sr is moved or scattered. Can be prevented.

なお、凸部Srと担持用のプローブ12との間に垂直方向の力が発生する場合がある。つまり、担持用のプローブ12のZ方向のばね定数をKzとした場合、KzDrの力Fが生じ、これによって、凸部Srが柔らかい場合などに凸部Srがつぶれるなどの影響がでる場合もある。このような可能性も回避するには、観測用のプローブ11が凸部Srを観察後Pl/Vx時間経過後、担持用のプローブ12の先端(探針の先端/試料側)の高さを、Dr以上に、Xl/Vx時間引き上げて保持すればよい。   A vertical force may be generated between the convex portion Sr and the carrying probe 12. That is, when the spring constant in the Z direction of the probe 12 for holding is set to Kz, a force F of KzDr is generated, which may cause an influence such as collapse of the convex portion Sr when the convex portion Sr is soft. . In order to avoid such a possibility, the height of the tip of the holding probe 12 (tip of the probe / sample side) is increased after Pl / Vx time has elapsed since the observation probe 11 observed the convex portion Sr. , Dr. or more, it may be held for Xl / Vx time.

このように、第一の走査型プローブ顕微鏡は、2本のプローブのうち1本のプローブを制御し、もう1本のプローブは、制御されているプローブからの相対位置関係の情報に基づき試料上の突起などの障害物を回避する。
つまり、把持する試料の位置を特定する際に基板の広い領域を走査し、その後所定の位置をズームアップして、2本のプローブの間に試料を挿入させ、把持用プローブを動かし試料の把持を行うことが実質的に可能となった。それは、把持用のプローブを観測用のプローブに追従して移動させる、プローブ担体を構成する上で実際的に実現性のある構成を提供し、さらには、観測中に担持用のプローブによって試料を移動・散乱させることを極めて有効に防止できるからである。試料の観察結果を用いて、把持用のプローブと試料とが影響しあってしまう位置を予測し、プローブ担体を引き上げるからである。その結果、観察用のプローブによって観察した後に試料の状態が担持用のプローブによって変化してしまうことを防止できるため、試料の情報をより正確に把握できるようになり、その結果、試料の特定部位(目標位置)を確実に把持できるようになった。
また、1組のZサーボ系(一つのZ軸微動機構)によって2本以上のプローブの制御を行う、実質的に実現可能な構成を提供することが可能となった。
次に、本発明に係る第二のプローブ構造体並びにこれを装着した第二の走査型プローブ顕微鏡について説明する。
Thus, the first scanning probe microscope controls one of the two probes, and the other probe is on the sample based on the information on the relative positional relationship from the controlled probe. Avoid obstacles such as protrusions.
That is, when specifying the position of the sample to be gripped, a wide area of the substrate is scanned, and then the predetermined position is zoomed up, the sample is inserted between the two probes, and the gripping probe is moved to grip the sample. Has become practically possible. It provides a practically feasible configuration for constructing a probe carrier that moves the grasping probe following the observation probe, and further allows the sample to be moved by the loading probe during observation. This is because it can be very effectively prevented from moving and scattering. This is because the position at which the probe for gripping and the sample influence each other is predicted using the observation result of the sample, and the probe carrier is pulled up. As a result, it is possible to prevent the state of the sample from being changed by the holding probe after observing with the observation probe, so that the information on the sample can be grasped more accurately, and as a result, a specific part of the sample can be obtained. (Target position) can now be held securely.
In addition, it is possible to provide a substantially realizable configuration in which two or more probes are controlled by one set of Z servo systems (one Z-axis fine movement mechanism).
Next, a second probe structure according to the present invention and a second scanning probe microscope equipped with the same will be described.

<第二のプローブ構造体並びにこれを装着した第二の走査型プローブ顕微鏡>
第二のプローブ構造体は、第一のプローブ構造体と同等の構造を備え、また、第二の走査型プローブ顕微鏡は、基本的に第一の走査型プローブ顕微鏡と同等の制御を行う。ただし、担持用のプローブが試料表面の凸部を通過する制御する際の、観察用のプローブの制御方法(観察方法)が以下のようにされた点が異なり、この構成の相違により、より優れた効果を奏する。
<Second probe structure and second scanning probe microscope equipped with the same>
The second probe structure has a structure equivalent to that of the first probe structure, and the second scanning probe microscope basically performs control equivalent to that of the first scanning probe microscope. However, the control method (observation method) of the probe for observation when controlling the carrying probe to pass through the convex part of the sample surface is different as follows. Has an effect.

担持用のプローブが試料上の凸部が存在する位置にさしかかった場合、第二の走査型プローブ顕微鏡は、前記したように、担持用のプローブを引き上げるために、プローブ担体を引き上げる。その際、観察用のプローブの振幅を、凸部を回避する以前の走査における振幅よりも大きくする。これにより、プローブ担体を通常よりも引き上げている期間においては、通常の期間よりも振幅を大きくすることで、観察ができなくなるということを回避する。振幅の大きさは、観測用のプローブによって得られた試料の情報に基づき、プローブ担体の引き上げ量に応じて必要となる分を考慮したものにすればよい。   When the supporting probe reaches the position where the convex portion exists on the sample, the second scanning probe microscope pulls up the probe carrier to pull up the supporting probe as described above. At this time, the amplitude of the probe for observation is made larger than the amplitude in the scan before avoiding the convex portion. As a result, in the period in which the probe carrier is pulled up higher than usual, it is avoided that the observation becomes impossible by making the amplitude larger than in the normal period. The magnitude of the amplitude may be determined in consideration of the amount required according to the amount of the probe carrier pulled up based on the sample information obtained by the observation probe.

<第三のプローブ構造体並びにこれを装着した第三の走査型プローブ顕微鏡>
第三のプローブ構造体は、第一のプローブ構造体と同等の構造を備え、また、第三の走査型プローブ顕微鏡は、基本的に第一の走査型プローブ顕微鏡と同等の制御を行うが、観察用のプローブを用いた試料の観察方法が、プローブの探針を常に試料に接触させて観察するコンタクトモードを採用した点が異なる。すなわち、コンタクトモードにおいて特に優れた方法である。
<Third probe structure and third scanning probe microscope equipped with the same>
The third probe structure has a structure equivalent to the first probe structure, and the third scanning probe microscope basically performs the same control as the first scanning probe microscope. The sample observation method using the observation probe is different in that a contact mode is adopted in which the probe tip is always brought into contact with the sample for observation. That is, it is a particularly excellent method in the contact mode.

このモードにおいては、観察用のプローブを共振させず、画素ごとに観測用のプローブを試料に直接押し当て、観察用のプローブの撓み量が設定値になった時点でのスキャナー(/プローブ担体)のZ位置情報から、その画素における試料の高さを決定する。この処理を、走査方向に沿って行う(ライン走査)。この走査によって、凸部の高さDrとX方向の広がりXlとを前記同様に把握できる。把握した結果と、走査速度Vx、観察用のプローブの探針と把持用のプローブの探針と間隔Plから、観察用のプローブの探針が凸部を通り過ぎてから、Pl/Vx時間経過後に、プローブ担体の引き上げ量をDr以上とした状態を、Xl/Vx時間以上維持すれば、担持用のプローブの探針が上記凸部と物理的に接触・衝突することを防止できる。このような観察方法を用いれば、プローブを共振させるという必要がなくなり、その振動数であったり振幅などを検知する構成を採用する必要がなくなるため、第一や第二の走査型プローブ顕微鏡よりもより簡易な構成の走査型プローブ顕微鏡を提供することができる。また、検出精度等の観点から、本実施例に係る走査型プローブ顕微鏡の方が第一や第二の走査型プローブ顕微鏡よりも走査速度をより速くすることが可能となる。   In this mode, the scanner (/ probe carrier) when the deflection of the observation probe reaches the set value without pressing the observation probe directly against the sample for each pixel without resonating. The height of the sample at that pixel is determined from the Z position information. This process is performed along the scanning direction (line scanning). By this scanning, the height Dr of the convex portion and the spread Xl in the X direction can be grasped in the same manner as described above. From the grasped result, the scanning speed Vx, and the interval Pl between the probe of the observation probe and the probe of the grasping probe, after the passage of Pl / Vx time after the probe of the observation probe passes the convex portion If the state where the amount of lifting of the probe carrier is set to Dr or more is maintained for Xl / Vx time or more, the probe of the carrying probe can be prevented from physically contacting and colliding with the convex portion. By using such an observation method, it is not necessary to resonate the probe, and it is not necessary to employ a configuration for detecting the frequency or amplitude of the probe. A scanning probe microscope having a simpler configuration can be provided. Further, from the viewpoint of detection accuracy and the like, the scanning probe microscope according to the present embodiment can make the scanning speed faster than the first and second scanning probe microscopes.

なお、試料における凸部との衝突を回避するために担持用のプローブを引き上げた際には、第二の走査型プローブ顕微鏡のように、観察用のプローブを所定の振幅で振動させて、当該プローブの探針によって試料の情報を取得できるようにするとよい。   When the carrying probe is pulled up to avoid a collision with the convex portion in the sample, the observation probe is vibrated with a predetermined amplitude as in the second scanning probe microscope. It is preferable that the sample information can be acquired by the probe of the probe.

<第四のプローブ構造体並びにこれを装着した第四の走査型プローブ顕微鏡>
図5に、第四のプローブ構造体を示す。第四のプローブ構造体2は、観察用のプローブ(カンチレバー)である第1のプローブ21、担持用のプローブである第2のプローブ22、その他の非観察用のプローブであって本例では所定の作業用のプローブである第3のプローブ23...第(i+1)のプローブ2(i+1)がプローブ担体(カンチレバーアレー)20に担持された構造をとる。各プローブは、第一〜第三のプローブ構造体におけるプローブと同様に、それぞれプローブ担体20から脱着可能であってもよく、固定されていてもよい。第一のプローブと第二のプローブとの間隔、より正確には両者の探針間の間隔をPl1、第二のプローブと第三のプローブとの間隔をPl2...第iのプローブと第i+1のプローブとの間隔をPliとする。各プローブの長さは、付された番号が大きくなればなるほど短くなるようにした。つまり、第1のプローブの長さ≧第2のプローブ≧....≧第iのプローブ≧第i+1のプローブという長さの関係となる。
<Fourth probe structure and fourth scanning probe microscope equipped with the same>
FIG. 5 shows a fourth probe structure. The fourth probe structure 2 is a first probe 21 that is an observation probe (cantilever), a second probe 22 that is a carrying probe, and other non-observation probes, which are predetermined in this example. A third probe 23. . . The structure is such that the (i + 1) -th probe 2 (i + 1) is carried on a probe carrier (cantilever array) 20. Similar to the probes in the first to third probe structures, each probe may be removable from the probe carrier 20 or may be fixed. The interval between the first probe and the second probe, more precisely, the interval between the two probes is Pl1, and the interval between the second probe and the third probe is Pl2. . . Let Pli be the interval between the i-th probe and the i + 1-th probe. The length of each probe was made shorter as the assigned number became larger. That is, the length of the first probe ≧ the second probe ≧. . . . ≧ i-th probe ≧ i + 1-th probe.

走査方向は、第1のプローブと第2のプローブの探針を結んだ直線とする。この直線に垂直で、試料面(いわゆる理想的な平面を持つ試料の表面)に平行な平面上の方向をY方向とし、X及びYにそれぞれ垂直な方向、つまり試料面の鉛直方向をZ方向と設定する。走査速度はVx、Y方向走査のライン間隔をYl、画郭をLとする。
観察用のプローブ(第1のプローブ)でライン走査を行うと、前記同様に試料の突起(凸部)の高さDとX方向の広がりXlが測定できる。観測用探針が通り過ぎてから、PL1/Vx時間経過後に、プローブ担体の引き上げ量をD以上にしてXl/Vx時間以上保持すれば、把持用のプローブ(第2のプローブ)は、凸部の上方を通過し、両者の衝突を防げる。これと同様の処理を、第1のプローブと第iのプローブとの間で随時行う。具体的には、第i番目のプローブについては、(ΣPli−1/Vx)+Round[(Yi/Yl)]*(L/Vx)時間経過後に後に、引き上げ量をD以上にしてXl/Vx時間以上保持すれば、第2のプローブと同様、第iのプローブは、凸部の上方を通過し、凸部と衝突しない。なお、Round[m]という関数は、mを整数化する関数である。
The scanning direction is a straight line connecting the probes of the first probe and the second probe. The direction perpendicular to the straight line and parallel to the sample surface (the surface of the sample having an ideal plane) is defined as the Y direction, and the direction perpendicular to X and Y, that is, the vertical direction of the sample surface, is the Z direction. And set. The scanning speed is Vx, the Y-direction scanning line interval is Yl, and the contour is L.
When line scanning is performed with an observation probe (first probe), the height D of the projection (projection) of the sample and the spread Xl in the X direction can be measured in the same manner as described above. After the passage of the observation probe, after the PL1 / Vx time has passed, if the probe carrier is lifted to D or more and held for Xl / Vx time or more, the gripping probe (second probe) Passes above and prevents collisions between the two. A process similar to this is performed at any time between the first probe and the i-th probe. Specifically, for the i-th probe, after the elapse of (ΣPli−1 / Vx) + Round [(Yi / Yl)] * (L / Vx) time, the lifting amount is set to D or more and Xl / Vx time If held above, the i-th probe passes above the convex portion and does not collide with the convex portion, as with the second probe. A function called Round [m] is a function for converting m into an integer.

以上の制御を行う場合に、各プローブの相対的高さに基づき、それぞれ必要量の引き上げを行うようにしてもよい。つまり、第2のプローブと他のプローブとにおいて、引き上げ量を変えてもよい。当然、プローブによっては引き上げを必要としない場合もあり、その場合には当該プローブがその凸部上方にさしかかったても、プローブ、つまりはプローブ担体の引き上げを行わないようにしてもよい。
プローブ担体を引き上げた場合に、プローブの振幅を、引き上げない場合と比べて必要なだけ大きくし、観察用のプローブが試料の情報を良好に取得できるようにしてもよい。
Z方向の制御によって凸部等を回避するだけでなく、XY方向やXYZ方向を総合的に勘案して回避することも当然に可能である。
When the above control is performed, the necessary amount may be raised based on the relative height of each probe. That is, the lifting amount may be changed between the second probe and another probe. Of course, depending on the probe, there is a case where it is not necessary to pull up, and in this case, even if the probe is approaching the convex portion, the probe, that is, the probe carrier may not be lifted.
When the probe carrier is pulled up, the amplitude of the probe may be increased as necessary as compared with the case where the probe carrier is not pulled up, so that the observation probe can obtain the sample information satisfactorily.
It is naturally possible to avoid not only convex portions and the like by control in the Z direction but also comprehensively considering the XY direction and the XYZ direction.

上記各実施形態は、それぞれ本発明に係る好適な本発明は、上記実施形態に限定して解釈されるものでは当然なく、本願出願書類に開示された発明の思想・精神に沿って解釈されるものである。したがって、たとえば以下の構成も本発明の技術的思想に当然含まれる。   Each of the above embodiments is not construed as limiting the preferred invention according to the present invention to the above embodiment, but is construed in accordance with the spirit and spirit of the invention disclosed in the application documents. Is. Therefore, for example, the following configurations are naturally included in the technical idea of the present invention.

(a)複数本のプローブからなり、観測用プローブを用いて基板上の試料位置の観察を行い、次に複数の作業用のプローブを用いて、順次特定の作業を試料におよぼす装置において、試料観察時に観測用プローブに同期してXYZ方向に移動する作業用プローブにより、試料が影響を受けないように走査を行う複数のプローブを有する観測・マニュピュレーション用走査型プローブ装置。 (A) In an apparatus comprising a plurality of probes, observing the position of a sample on a substrate using an observation probe, and then sequentially performing a specific operation on the sample using a plurality of operation probes. An observation / manufacture scanning probe apparatus having a plurality of probes that perform scanning so that a sample is not affected by a working probe that moves in the XYZ directions in synchronization with the observation probe during observation.

(b)上記(a)に記載の複数のプローブを有する観測・マニュピュレーション用走査型プローブ装置において、観察用のプローブと、作業用のプローブで試料を把持するピンセット構造を特徴とする複数のプローブを有する観測・マニュピュレーション用走査型プローブ装置。 (B) In the observation / manufacture scanning probe apparatus having the plurality of probes described in (a) above, a plurality of features characterized by an observation probe and a tweezers structure that holds a sample with a working probe A scanning probe device for observation and manipulation with a probe.

(c)上記(a)に記載の複数のプローブを有する観測・マニュピュレーション用走査型プローブ装置において、作業用のプローブが試料を切断するナイフ構造を有する観測・マニュピュレーション用走査型プローブ装置。 (C) An observation / manufacture scanning probe apparatus having a plurality of probes as described in (a) above, wherein the working probe has a knife structure in which a sample is cut by a working probe. .

(d)上記(a)乃至(c)のいずれかの装置において、複数本のプローブからなり、観測用プローブと作業用のプローブの相対位置を計測する位置合わせボードを有する複数のプローブを有する観測・マニュピュレーション用走査型プローブ装置。 (D) In the apparatus according to any one of the above (a) to (c), the observation is made of a plurality of probes and has a plurality of probes each having an alignment board for measuring the relative positions of the observation probe and the working probe.・ Scanning probe device for manipulation.

(e)上記(a)乃至(d)のいずれかの装置において、観測用プローブの走査の軌跡を作業用のプローブが正確に追従するように、2本のプローブの探針を結んだ線に平行に走査することを特徴とする複数のプローブを有する観測・マニュピュレーション用走査型プローブ装置。 (E) In any of the devices (a) to (d) above, a line connecting the probes of the two probes so that the working probe accurately follows the scanning trajectory of the observation probe. A scanning probe apparatus for observation / manipulation having a plurality of probes characterized by scanning in parallel.

(f)以上のような装置において、画素ごとに探針を試料面に接近させ、プローブの共振による振動振幅が試料面との相互作用で減衰し、設定値になる時点でのスキャナーのZ位置をその画素での高さ情報とする測定モードを使用し、突起試料の形状を把握し、次に把持用のプローブがこの突起試料に差し掛かるときに、観測用プローブで測定した突起物の高さおよび幅に対応する時間だけ、把持用プローブ引き上げ、突起物との衝突を避けることを特徴とした複数のプローブを有する観測・マニュピュレーション用走査型プローブ装置。 (F) In the above apparatus, the Z position of the scanner when the probe is brought close to the sample surface for each pixel and the vibration amplitude due to the resonance of the probe is attenuated by the interaction with the sample surface to reach the set value. Is used to measure the height of the protrusion measured by the observation probe when the gripping probe reaches the protrusion sample. A scanning probe apparatus for observation / manipulation having a plurality of probes characterized in that the holding probe is lifted and the collision with the projection is avoided for a time corresponding to the length and width.

(g)以上のような装置において、画素ごとに探針を試料面に接近させ、観察用プローブが試料面と接触した撓みが設定値になる時点でのスキャナーのZ位置情報を取得し、その画素での高さ情報とする測定モードを使用し、突起試料の形状を把握し、次に把持用のプローブがこの突起試料に差し掛かるとき、観測用プローブで測定した突起物の高さおよび幅に対応する時間だけ、把持用プローブを引き上げ、突起物との衝突を避けることを特徴とした複数のプローブを有する観測・マニュピュレーション用走査型プローブ装置。 (G) In the apparatus as described above, the probe is brought close to the sample surface for each pixel, and the Z position information of the scanner at the time when the deflection when the observation probe contacts the sample surface reaches the set value is acquired. Using the measurement mode for pixel height information, grasp the shape of the protrusion sample, and then when the gripping probe reaches the protrusion sample, the height and width of the protrusion measured with the observation probe A scanning probe apparatus for observation / manipulation having a plurality of probes characterized in that the gripping probe is lifted for a time corresponding to the above to avoid collision with the projection.

(h)以上のような装置において、2本以上の複数の作業用プローブを観測用プローブの軌跡に正確に追従させるために、第1のプローブ(観測用プローブ)と第2のプローブを結んだ方向を走査方向Xとし、i番目のプローブのこの線よりのY方向のずれ量Yiを測定し、観測用プローブが突起物を検知した後、i番目のプローブが突起物に衝突しないように走査することを特徴とする複数のプローブを有する観測・マニュピュレーション用走査型プローブ装置。 (H) In the apparatus as described above, the first probe (observation probe) and the second probe are connected in order to cause two or more working probes to accurately follow the trajectory of the observation probe. The direction is the scanning direction X, the amount of displacement Yi of the i-th probe from this line in the Y direction is measured, and after the observation probe detects the projection, it is scanned so that the i-th probe does not collide with the projection A scanning probe apparatus for observation and manipulation having a plurality of probes.

このように、本発明は、少なくとも1本の観測用プローブと一又は複数本の作業用のプローブを有するカンチレバーアレーを開示している。また、試料の観測中に、作業用プローブが試料の突起部に衝突しないように制御する方法も提供した。たとえば、次の1)〜3)のような制御も好適である。
1)観測用探針と作業用探針の距離と高さの違いを事前に測定する。
2)作業用探針が、観測用探針の走査の軌跡になるべく近いところを走査するように走査方向を決定する。
3)作業用探針が、試料の突起部を通過する前に探針引き上げ量を突起部高さ以上に設定し、引き上げて測定する。
Thus, the present invention discloses a cantilever array having at least one observation probe and one or more working probes. In addition, a method for controlling the working probe so that it does not collide with the protrusion of the sample during observation of the sample was also provided. For example, the following controls 1) to 3) are also suitable.
1) Measure the difference in distance and height between the observation probe and the working probe in advance.
2) The scanning direction is determined so that the working probe scans as close as possible to the scanning locus of the observation probe.
3) Before the working probe passes through the protruding portion of the sample, the amount of lifting of the probe is set to be equal to or higher than the protruding portion height, and measurement is performed by lifting.

本実施の形態に係るプローブ構造体の構成を示した第一の図。The 1st figure which showed the structure of the probe structure which concerns on this Embodiment. 図1に示したプローブ構造体と試料との関係を模式的に示した断面図。Sectional drawing which showed typically the relationship between the probe structure shown in FIG. 1, and a sample. 図1に示したプローブ構造体が観測した試料表面の高さ情報と、プローブ担体(担持用のプローブ)のZ方向の移動量を説明するためのグラフ。The graph for demonstrating the height information of the sample surface which the probe structure shown in FIG. 1 observed, and the moving amount | distance of the Z direction of a probe carrier (carrying probe). 図2に示した試料に対する担持用のプローブの探針先端の軌跡(制御例)を示した図。The figure which showed the locus | trajectory (control example) of the probe tip of the probe for carrying | support with respect to the sample shown in FIG. 本実施の形態に係るプローブ構造体の構成を示した第二の図。The 2nd figure which showed the structure of the probe structure which concerns on this Embodiment. 図5に示したプローブ構造体の設定条件(プローブの長さ、走査方向)を示した図。The figure which showed the setting conditions (the length of a probe, a scanning direction) of the probe structure shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1,2:プローブ構造体(カンチレバーアレー)、10、20:プローブ担体、11、21:観察用のプローブ(観測用カンチレバー)、12、22:担持用のプローブ(非観察用のプローブ、担持用カンチレバー)、13:アクチュエータ、23、2i、2i+1:非観察用のプローブ   1, 2: Probe structure (cantilever array), 10, 20: Probe carrier, 11, 21: Probe for observation (observation cantilever), 12, 22: Probe for carrying (probe for non-observation, carrying) Cantilever), 13: Actuator, 23, 2i, 2i + 1: Non-observation probe

Claims (10)

1または2以上の観察用プローブと、1または2以上の非観察用プローブと、該プローブを支持する構造体と、を備え、前記観察用プローブで試料の観察を行い、該観察結果を用いて前記非観察用プローブによって当該プローブの用途に沿った作業を制御手段による制御により行う、走査型プローブ顕微鏡において、1 or 2 or more observation probes, 1 or 2 or more non-observation probes, and a structure supporting the probe, and a sample is observed with the observation probe, and the observation result is used. In the scanning probe microscope, the operation according to the use of the probe by the non-observation probe is controlled by a control means.
前記制御手段が、前記観察用プローブのうち任意の一本における、非使用時の位置を基準とした他のプローブの相対的位置および観察時の該観察用プローブと他のプローブとの相対位置を記憶し、前記観察用のプローブを用いて作成された前記試料表面の凹凸形状情報から、観察に用いていない他のプローブと前記試料とが該試料表面において相互に影響しあう位置を判断し、当該位置にその対象となるプローブが至った際に、前記影響を回避するように前記構造体と前記試料との相対的な距離を制御することを特徴とする走査型プローブ顕微鏡。The control means determines the relative position of the other probe with respect to the non-use position of any one of the observation probes and the relative position of the observation probe and the other probe at the time of observation. Memorize, from the uneven surface information of the sample surface created using the observation probe, determine the position where the other probe not used for observation and the sample affect each other on the sample surface; A scanning probe microscope characterized by controlling a relative distance between the structure and the sample so as to avoid the influence when the target probe reaches the position.
前記制御手段が、前記観察に用いていない他のプローブと前記試料とが該試料表面において相互に影響しあう該試料表面における位置の代わりに、相互に衝突する位置を判断し、当該位置にその対象となるプローブが至った際に、前記衝突を回避するように前記構造体と前記試料との相対的な距離を制御する請求項1に記載の走査型プローブ顕微鏡。 Said control means, instead of the position in the sample surface and the other probe that is not used for the observation and the sample influence each other in the sample surface, determines the position of collision with each other, that to the position The scanning probe microscope according to claim 1 , wherein when a target probe arrives, a relative distance between the structure and the sample is controlled so as to avoid the collision . 観測用のプローブと任意のプローブの、互いの探針の略先端を結んだ方向を走査方向Xとし、この方向に直交し、試料表面を平面と設定した際の当該平面と平行な平面上の方向を方向Yとした際に
前記制御手段が、X軸を基準とする各プローブのY方向のズレ量が記憶されて、観察時の前記観察用プローブと他のプローブとの相対的位置関係を把握する請求項1又は2に記載の走査型プローブ顕微鏡。
The direction in which the tips of the probes of the observation probe and the arbitrary probe are connected to each other is defined as the scanning direction X, and is orthogonal to this direction and on a plane parallel to the plane when the sample surface is set as a plane. upon the direction as Y,
It said control means, are stored in the shift amount in the Y direction of each probe relative to the X axis, to claim 1 or 2 to grasp the relative positional relationship between the observation time of the observation probe and other probes of The scanning probe microscope described.
観測用のプローブと任意のプローブの、互いの探針の略先端を結んだ方向を走査方向Xとし、この方向に直交し、試料表面を平面と設定した際の当該平面と平行な平面上の方向を方向Yとし、X及びYそれぞれに直交する方向をZとした際に
前記制御手段が、X軸を基準とする各プローブのY方向のズレ量及びZ方向のズレ量が記憶されて、観察時の前記観察用プローブと他のプローブとの位置関係を把握する請求項1又は2に記載の走査型プローブ顕微鏡。
The direction in which the tips of the probes of the observation probe and the arbitrary probe are connected to each other is defined as the scanning direction X, and is orthogonal to this direction and on a plane parallel to the plane when the sample surface is set as a plane. the direction and the direction Y, the direction perpendicular to the respective X and Y upon a Z,
Claim wherein the control means, which is offset amount storing shift amount and the Z-direction Y-direction of the probe relative to the X axis, to grasp the positional relationship between the observation time of the observation probe and other probes of The scanning probe microscope according to 1 or 2 .
前記観察用プローブが、観察する際に、画素ごとに探針を前記試料に接近させ、当該プローブの共振による振幅を当該試料との相互作用により振幅を減衰し、
前記制御手段が、前記観察用プローブの振幅の減衰が設定値以下になった際に、当該試料と前記構造体との相対的距離に基づいて前記画素における前記試料の表面の高さの情報を作成して、前記構造体と前記試料との位置を離した際に、その距離に応じて観測用のプローブの振幅を大きくして、当該プローブによって試料の観測を行う請求項1から4のいずれかに記載の走査型プローブ顕微鏡。
When the observation probe observes, the probe is brought close to the sample for each pixel, the amplitude due to the resonance of the probe is attenuated by the interaction with the sample,
When the attenuation of the amplitude of the observation probe is equal to or less than a set value, the control means obtains information on the height of the surface of the sample in the pixel based on the relative distance between the sample and the structure. 5. The sample is observed with the probe by increasing the amplitude of the observation probe according to the distance when the structure and the sample are separated from each other. scanning probe microscope crab according.
前記観察用プローブが、観察する際に、画素ごとに探針を前記試料に接近させ、前記試料の表面に接触して撓みを生じ、
前記制御手段が、前記観察用プローブの撓み量が設定値以上になった際に、当該試料と前記構造体との相対的距離に基づいて前記画素における前記試料の表面の高さの情報を作成して、前記構造体と前記試料との位置を離した際に、その距離に応じて観測用のプローブの振幅を大きくして、当該プローブによって試料の観測を行うものである請求項1から4のいずれかに記載の走査型プローブ顕微鏡。
When the observation probe observes, the probe is brought close to the sample for each pixel, and is brought into contact with the surface of the sample to cause bending.
When the amount of deflection of the observation probe exceeds a set value, the control means creates information on the height of the surface of the sample in the pixel based on the relative distance between the sample and the structure. and, upon release the position of the sample and the structure, by increasing the amplitude of the probe for observation in accordance with the distance, from claim 1 and performs observation of the sample by the probe 4 A scanning probe microscope according to any one of the above.
前記観察用プローブおよび前記非観察用プローブの内、1または2以上が前記構造体に脱着可能である請求項1から6のいずれかに記載の走査型プローブ顕微鏡。 The scanning probe microscope according to claim 1 , wherein one or more of the observation probe and the non-observation probe are detachable from the structure. 前記非観察用のプローブの内、1または2以上が、試料に対して加工を行うための作業用のプローブである請求項1から6のいずれかに記載の走査型プローブ顕微鏡。 Wherein among the probe for non-observation, 1 or 2 or more, scanning probe microscope according to any one of claims 1 to 6 which is a probe for work for performing processing on a sample. 前記試料に対してする加工が、切断である請求項8に記載の走査型プローブ顕微鏡。 The scanning probe microscope according to claim 8, wherein the processing to be performed on the sample is cutting . 前記観察用プローブおよび前記非観察用プローブが一対となり試料を把持するように構成された請求項1から9のいずれかに記載の走査型プローブ顕微鏡。 Scanning probe microscope according to any one the observation probe and the non-observing probe from Claim 1 configured to grip the sample becomes a pair 9 of.
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