JPH01127903A - 試料移動機構を備えた走査トンネル顕微鏡 - Google Patents
試料移動機構を備えた走査トンネル顕微鏡Info
- Publication number
- JPH01127903A JPH01127903A JP28583687A JP28583687A JPH01127903A JP H01127903 A JPH01127903 A JP H01127903A JP 28583687 A JP28583687 A JP 28583687A JP 28583687 A JP28583687 A JP 28583687A JP H01127903 A JPH01127903 A JP H01127903A
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- Japan
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- sample
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- scanning
- scan
- moving mechanism
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- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title claims abstract description 22
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 98
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 claims description 8
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 3
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
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- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）に係わり、特
に試料移動機構を備えた走査トンネル顕微鏡に関するす
るものである。
に試料移動機構を備えた走査トンネル顕微鏡に関するす
るものである。
一般に、探針先端の原子と試料の原子の電子雲とが重な
り合うｌｎｍ程度まで探針を試料に近づけ、この状態で
探針と試料との間に電圧をかけると電流が流れる。この
電流はトンネル電流と呼ばれ、電圧が１ｍＶのとき、１
〜１０ｎＡ程度である。
り合うｌｎｍ程度まで探針を試料に近づけ、この状態で
探針と試料との間に電圧をかけると電流が流れる。この
電流はトンネル電流と呼ばれ、電圧が１ｍＶのとき、１
〜１０ｎＡ程度である。
このトン２ル電流の大きさは、試料と探針との間の距離
により変化し、トンネル電流の大きさを測定することに
より試料と探針との間の距離を超精密測定することがで
き、探針位置が既知であれば試料の表面形状を求めるこ
とができる。またトンネル電流が一定になるように探針
位置を制御すれば探針位置軌跡により同様に試料の表面
形状を測定することができる。この原理を利用したＳＴ
Ｍにより試料面を超微細に観察することが可能である。
により変化し、トンネル電流の大きさを測定することに
より試料と探針との間の距離を超精密測定することがで
き、探針位置が既知であれば試料の表面形状を求めるこ
とができる。またトンネル電流が一定になるように探針
位置を制御すれば探針位置軌跡により同様に試料の表面
形状を測定することができる。この原理を利用したＳＴ
Ｍにより試料面を超微細に観察することが可能である。
ところで、従来の３７Ｍスキャナは、すべて探針側に取
りつけられており、また探針と試料とを近づける粗動、
中間動、微動もすべて探針側が動く構造になっている。
りつけられており、また探針と試料とを近づける粗動、
中間動、微動もすべて探針側が動く構造になっている。
ＳＴＭ像を得るためには探針で試料をスキャンする必要
があるが、その範囲は広い程良く、したがって従来の探
針のみのスキャンでは、スキャン範囲に限りがあり、あ
る程度以上の広さにすることができない。
があるが、その範囲は広い程良く、したがって従来の探
針のみのスキャンでは、スキャン範囲に限りがあり、あ
る程度以上の広さにすることができない。
また、ＳＴＭの探針交換、或いは試料交換時には探針と
試料が離れている方が両者の接触事故を少なくすること
ができるが、従来のように探針側の粗動のみでは、移動
量が小さいため接触事故が多くなってしまうという問題
がある。
試料が離れている方が両者の接触事故を少なくすること
ができるが、従来のように探針側の粗動のみでは、移動
量が小さいため接触事故が多くなってしまうという問題
がある。
本発明は上記問題点を解決するためのもので、走査範囲
を広くすることかできると共に、探針と試料間の距離を
大きくとることができ、両者の接触による事故を防止す
ることができる試料移動機構を備えた走査トンネル顕微
鏡を提供することを目的とする。
を広くすることかできると共に、探針と試料間の距離を
大きくとることができ、両者の接触による事故を防止す
ることができる試料移動機構を備えた走査トンネル顕微
鏡を提供することを目的とする。
本発明は、走査移動機構により探針を走査して試料面の
観察を行う走査トンネル顕微鏡において、試料移動機構
を設けると共に、探針及び試料の移動機構をそれぞれ粗
動機構に接続したことを特徴とする。
観察を行う走査トンネル顕微鏡において、試料移動機構
を設けると共に、探針及び試料の移動機構をそれぞれ粗
動機構に接続したことを特徴とする。
本発明は、走査移動機構により探針を走査すると共に、
試料移動機構により探針に対して試料を移動可能にして
走査範囲を広くすると共に、探針と試料の移動機構をそ
れぞれ粗動機構に接続することにより、探針と試料間の
距離を大きくとることができ、探針交換、試料交換時等
における両者の接触事故をなくすことができる。
試料移動機構により探針に対して試料を移動可能にして
走査範囲を広くすると共に、探針と試料の移動機構をそ
れぞれ粗動機構に接続することにより、探針と試料間の
距離を大きくとることができ、探針交換、試料交換時等
における両者の接触事故をなくすことができる。
以下、実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の試料移動機構を備えた走査トンネルＨ
微鏡における試料移動Ｎ１構を示す図で、図中、ｌはカ
バー、２は支持台、３はビス、４．７は３次元アクチュ
エータ、５は試料、６は探針、８は球、９はテコ棒、１
０は試料ホルダである。
微鏡における試料移動Ｎ１構を示す図で、図中、ｌはカ
バー、２は支持台、３はビス、４．７は３次元アクチュ
エータ、５は試料、６は探針、８は球、９はテコ棒、１
０は試料ホルダである。
図において、試料５はカバー１、ビス３によって支持台
２に固定され、支持台２は３次元アクチュエータ４に取
付けられている。したがって、３次元アクチュエータ４
により、カバー１、支持台２、ビス３、試料５の試料ユ
ニットを微動させることができる。またアクチエエータ
７の先端には探針６が取付けられており、これにより探
針を走査させることができる。そしてこれらアクチュエ
ータ４．７はテコ捧９に接続され、球８を支点として動
かすことにより粗動可能になっている。
２に固定され、支持台２は３次元アクチュエータ４に取
付けられている。したがって、３次元アクチュエータ４
により、カバー１、支持台２、ビス３、試料５の試料ユ
ニットを微動させることができる。またアクチエエータ
７の先端には探針６が取付けられており、これにより探
針を走査させることができる。そしてこれらアクチュエ
ータ４．７はテコ捧９に接続され、球８を支点として動
かすことにより粗動可能になっている。
このような構成において、探針単独のスキャンを行う場
合には、試料を固定しておき、アクチエエータ７で探針
をスキャンすればよく、或いは探針を固定しておいてア
クチュエータ４により試料をスキャンすることもできる
。また両方を併用すれば、探針のみをスキャンする場合
に比して倍の速度でスキャンすることかできると共に、
走査範囲を倍にすることができる。そして、同じ面積を
スキャンする場合にはヒステリシスの小さい所だけを使
用して走査することかできるので、走査精度を向上させ
ることが可能となる。またテコ捧９を使用して両方を動
かすことにより両者の距離を大きく離すことが可能とな
るので、探針交換や試料交換時における両者の接触事故
を防止することができる。
合には、試料を固定しておき、アクチエエータ７で探針
をスキャンすればよく、或いは探針を固定しておいてア
クチュエータ４により試料をスキャンすることもできる
。また両方を併用すれば、探針のみをスキャンする場合
に比して倍の速度でスキャンすることかできると共に、
走査範囲を倍にすることができる。そして、同じ面積を
スキャンする場合にはヒステリシスの小さい所だけを使
用して走査することかできるので、走査精度を向上させ
ることが可能となる。またテコ捧９を使用して両方を動
かすことにより両者の距離を大きく離すことが可能とな
るので、探針交換や試料交換時における両者の接触事故
を防止することができる。
第２図は第１図の３次元アクチュエータの一実施例を示
す図で、同図（イ）は平面図、同図（ロ）は側面図であ
る。図中、１１はスキャナー本体、１２は端子板、１３
は絶縁板、１４は絶縁体、１６はＺ軸エレメント、１７
はＸ軸エレメント、１８はＹ軸エレメント、１９〜２１
はＸ軸、Ｙ軸、Ｙ軸の各端子、２２はＧＮＤ端子、２３
はリード線である。
す図で、同図（イ）は平面図、同図（ロ）は側面図であ
る。図中、１１はスキャナー本体、１２は端子板、１３
は絶縁板、１４は絶縁体、１６はＺ軸エレメント、１７
はＸ軸エレメント、１８はＹ軸エレメント、１９〜２１
はＸ軸、Ｙ軸、Ｙ軸の各端子、２２はＧＮＤ端子、２３
はリード線である。
図において、ＰＺＴの薄板からなるＸ軸エレメント１７
と、Ｙ軸エレメント１８とは端子板１２に固定されて互
いに接着して積層されており、Ｙ軸エレメント１８の面
に絶縁体１４が接着固定されている。また絶縁体１４の
他の面にはＰＺＴの薄板４枚が積層されたＺ軸エレメン
ト１Ｇが接着固定されている。また端子板１２からウレ
タン被覆したリード線２３によりそれぞれ駆動電圧が供
給されている。図に示す各Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の変位にはＰ
ＺＴの厚みすべり（ズレ）方向変位を用いている。また
Ｚ軸方向はＰＺＴを４枚積み重ねて積層型とし、それに
よって変位量を太き（するようにしている。このＺ軸エ
レメントの先端に図示しない探針を取りつける。
と、Ｙ軸エレメント１８とは端子板１２に固定されて互
いに接着して積層されており、Ｙ軸エレメント１８の面
に絶縁体１４が接着固定されている。また絶縁体１４の
他の面にはＰＺＴの薄板４枚が積層されたＺ軸エレメン
ト１Ｇが接着固定されている。また端子板１２からウレ
タン被覆したリード線２３によりそれぞれ駆動電圧が供
給されている。図に示す各Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の変位にはＰ
ＺＴの厚みすべり（ズレ）方向変位を用いている。また
Ｚ軸方向はＰＺＴを４枚積み重ねて積層型とし、それに
よって変位量を太き（するようにしている。このＺ軸エ
レメントの先端に図示しない探針を取りつける。
本実施例におけるスキャナでは、−枚一枚の工レメント
を極めて薄くすると共に、これらを非常に薄い接着層で
接着することにより、ＰＺＴ単体における固有振動数を
殆ど低下させることなく、組み立てた状態で２５０ＫＨ
ｚ以上の固有振動数を得ることができる。また各軸の動
きは互いに独立であるので、歪のない変位を得ることが
可能となる。また各エレメントは０．３１真と薄＜、接
着層を極めて薄くすることにより全体でも約１．６鶴Ｘ
３ ｍ Ｘ ５ ｗ程度の大きさで構成することがで
きる。
を極めて薄くすると共に、これらを非常に薄い接着層で
接着することにより、ＰＺＴ単体における固有振動数を
殆ど低下させることなく、組み立てた状態で２５０ＫＨ
ｚ以上の固有振動数を得ることができる。また各軸の動
きは互いに独立であるので、歪のない変位を得ることが
可能となる。また各エレメントは０．３１真と薄＜、接
着層を極めて薄くすることにより全体でも約１．６鶴Ｘ
３ ｍ Ｘ ５ ｗ程度の大きさで構成することがで
きる。
第３図は３次元アクチュエータの他の実施例を示す図で
、同図（イ）は平面図、同図（ロ）は縦側面図、同図（
ハ）は横側面図である。なお、第２図と同一番号は同一
内容を示している。
、同図（イ）は平面図、同図（ロ）は縦側面図、同図（
ハ）は横側面図である。なお、第２図と同一番号は同一
内容を示している。
本実施例においては、Ｙ方向とＺ方向の変位にはＰＺＴ
の厚みすべり（ズレ）方向変位を用い、Ｘ方向変位には
厚み方向変位を使用する。またＺ軸方向には第２図の場
合と同様にＰＺＴを４枚積み重ねて積層型とし、それに
よって変位量を大きくするようにしている。
の厚みすべり（ズレ）方向変位を用い、Ｘ方向変位には
厚み方向変位を使用する。またＺ軸方向には第２図の場
合と同様にＰＺＴを４枚積み重ねて積層型とし、それに
よって変位量を大きくするようにしている。
第２図、第３図の実施例について、例えばＺ軸の変位に
ついて説明すると、第４図に示すようにＺ軸エレメント
１６ａのズレによる変位に対して、エレメント１６ｂが
さらにズレによる変位を生し、順次ズレ変位が重畳され
、その結果先端部においては大きな変位量を得ることが
できる。
ついて説明すると、第４図に示すようにＺ軸エレメント
１６ａのズレによる変位に対して、エレメント１６ｂが
さらにズレによる変位を生し、順次ズレ変位が重畳され
、その結果先端部においては大きな変位量を得ることが
できる。
以上のように本発明によれば、探針、試料共に微動させ
ることによりスキャン範囲が広くなり、広い面積のＳＴ
Ｍ像を得ることが可能となり、また探針、試料共に粗動
させることにより両者間の距離を大きくすることができ
、探針交喚、試料交換時の両者の接触事故を防止するこ
とか可能となる。
ることによりスキャン範囲が広くなり、広い面積のＳＴ
Ｍ像を得ることが可能となり、また探針、試料共に粗動
させることにより両者間の距離を大きくすることができ
、探針交喚、試料交換時の両者の接触事故を防止するこ
とか可能となる。
第１図は本発明による試料移動機構を備えた走査トンネ
ル顕微鏡の試料移動機構を示す図、第２図は３次元アク
チュエータの一実施例を示す図、第３図は３次元アクチ
ュエータの他の実施例を示す図、第４図は３次元アクチ
ュエータのＺ軸方向の変位を示す図である。 １・・・カバー、２・・・支持台、３・・・ビス、４．
７・・・３次元アクチュエータ、５・・・試料、６・・
・探針、８・・・球、９・・・テコ棒、１０・・・試料
ホルダ。 出 願 人 日本電子株式会社 代理人 弁理士 蛭 川 昌 信（外３名）（ハ）
ル顕微鏡の試料移動機構を示す図、第２図は３次元アク
チュエータの一実施例を示す図、第３図は３次元アクチ
ュエータの他の実施例を示す図、第４図は３次元アクチ
ュエータのＺ軸方向の変位を示す図である。 １・・・カバー、２・・・支持台、３・・・ビス、４．
７・・・３次元アクチュエータ、５・・・試料、６・・
・探針、８・・・球、９・・・テコ棒、１０・・・試料
ホルダ。 出 願 人 日本電子株式会社 代理人 弁理士 蛭 川 昌 信（外３名）（ハ）
Claims (1)
- 走査移動機構により探針を走査して試料面の観察を行う
走査トンネル顕微鏡において、試料移動機構を設けると
共に、探針及び試料の移動機構をそれぞれ粗動機構に接
続したことを特徴とする試料移動機構を備えた走査トン
ネル顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28583687A JPH01127903A (ja) | 1987-11-12 | 1987-11-12 | 試料移動機構を備えた走査トンネル顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28583687A JPH01127903A (ja) | 1987-11-12 | 1987-11-12 | 試料移動機構を備えた走査トンネル顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01127903A true JPH01127903A (ja) | 1989-05-19 |
Family
ID=17696710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28583687A Pending JPH01127903A (ja) | 1987-11-12 | 1987-11-12 | 試料移動機構を備えた走査トンネル顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01127903A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02203204A (ja) * | 1989-02-01 | 1990-08-13 | Seiko Instr Inc | 走査型トンネル顕微鏡の測定方法 |
| JPH05157503A (ja) * | 1991-12-06 | 1993-06-22 | Mitsutoyo Corp | 測定機 |
| EP2482428A2 (en) | 2011-01-27 | 2012-08-01 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co., Ltd. | Electric rotary machine assembly |
| US11777379B2 (en) | 2016-03-11 | 2023-10-03 | Itt Manufacturing Enterprises Llc | Motor drive unit |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61219549A (ja) * | 1985-03-25 | 1986-09-29 | Agency Of Ind Science & Technol | 微動装置 |
| JPS6234746A (ja) * | 1985-08-06 | 1987-02-14 | Canon Inc | 微小距離駆動装置 |
| JPS62223602A (ja) * | 1986-03-26 | 1987-10-01 | Hitachi Ltd | 表面計測装置 |
-
1987
- 1987-11-12 JP JP28583687A patent/JPH01127903A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61219549A (ja) * | 1985-03-25 | 1986-09-29 | Agency Of Ind Science & Technol | 微動装置 |
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| US11777379B2 (en) | 2016-03-11 | 2023-10-03 | Itt Manufacturing Enterprises Llc | Motor drive unit |
| US11777380B2 (en) | 2016-03-11 | 2023-10-03 | Itt Manufacturing Enterprises Llc | Motor drive unit |
| US11824406B2 (en) | 2016-03-11 | 2023-11-21 | Itt Manufacturing Enterprises Llc | Motor drive unit |
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