JPH0216403A - 顕微鏡装置 - Google Patents

顕微鏡装置

Info

Publication number
JPH0216403A
JPH0216403A JP63214104A JP21410488A JPH0216403A JP H0216403 A JPH0216403 A JP H0216403A JP 63214104 A JP63214104 A JP 63214104A JP 21410488 A JP21410488 A JP 21410488A JP H0216403 A JPH0216403 A JP H0216403A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
probe
observed
main body
objective lens
optical microscope
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP63214104A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0549921B2 (ja
Inventor
Masakazu Hayashi
正和 林
Junzo Uchida
内田 順三
Fumihiko Ishida
文彦 石田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP63214104A priority Critical patent/JPH0216403A/ja
Priority to US07/317,465 priority patent/US4914293A/en
Priority to DE68916667T priority patent/DE68916667T2/de
Priority to EP89103590A priority patent/EP0331148B1/en
Priority to KR1019890002708A priority patent/KR920005446B1/ko
Publication of JPH0216403A publication Critical patent/JPH0216403A/ja
Publication of JPH0549921B2 publication Critical patent/JPH0549921B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/02Objectives
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01QSCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q60/00Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
    • G01Q60/18SNOM [Scanning Near-Field Optical Microscopy] or apparatus therefor, e.g. SNOM probes
    • G01Q60/22Probes, their manufacture, or their related instrumentation, e.g. holders
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y35/00Methods or apparatus for measurement or analysis of nanostructures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01QSCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q10/00Scanning or positioning arrangements, i.e. arrangements for actively controlling the movement or position of the probe
    • G01Q10/04Fine scanning or positioning
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01QSCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q30/00Auxiliary means serving to assist or improve the scanning probe techniques or apparatus, e.g. display or data processing devices
    • G01Q30/02Non-SPM analysing devices, e.g. SEM [Scanning Electron Microscope], spectrometer or optical microscope
    • G01Q30/025Optical microscopes coupled with SPM
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01QSCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q60/00Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
    • G01Q60/02Multiple-type SPM, i.e. involving more than one SPM techniques
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01QSCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q60/00Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
    • G01Q60/10STM [Scanning Tunnelling Microscopy] or apparatus therefor, e.g. STM probes
    • G01Q60/16Probes, their manufacture, or their related instrumentation, e.g. holders
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01QSCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q70/00General aspects of SPM probes, their manufacture or their related instrumentation, insofar as they are not specially adapted to a single SPM technique covered by group G01Q60/00
    • G01Q70/02Probe holders
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/0004Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/002Scanning microscopes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00Nanotechnology
    • Y10S977/84Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
    • Y10S977/849Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe
    • Y10S977/86Scanning probe structure
    • Y10S977/861Scanning tunneling probe
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00Nanotechnology
    • Y10S977/84Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
    • Y10S977/849Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe
    • Y10S977/86Scanning probe structure
    • Y10S977/868Scanning probe structure with optical means
    • Y10S977/869Optical microscope

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) この発明は例えば半導体構造等の微小な観察対象物を観
察する顕微鏡装置の改良に関する。
(従来の技術) 近時、微小な観察対象物を観察する顕微鏡装置として例
えば原子を観察できる程度に分解能が高い走査型トンネ
ル顕微鏡(以下STMと称する)が開発されている。こ
れは、顕微鏡本体に設けられた探針の先端を探針先端の
原子の電子雲と観察対象物の原子の電子雲とが重なり合
うlnm程度まで観察対象物に近づけ、この状態で探針
と観察対象物との間に電圧をかけた場合に流れるトンネ
ル電流の大きさを測定し、この測定結果にもとづいて探
針と観察対象物との間の距離を超精密に測定するように
したものである。この場合、トンネル電流の大きさは探
針と観察対象物との間の距離に応じて指数関数的に変化
する。そのため、STMではこのトンネル電流の距離依
存性を利用して探針の先端を観察対象物にlnm程度ま
で近づけた状態でこの探針で観察対象物の表面を2次元
的に走査し、この観察対象物表面の各測定点でトンネル
電流の大きさを測定して各測定点における探針と観察対
象物との間の距離を超精密に測定し、各uJ定点で・測
定した距離をプロットすることにより、観察対象物の表
面の3次元像を得るものである。なお、実際の#j定で
は探針と観察対象物との間の距離を高精度に検出するこ
とは難しいので、トンネル電流が一定になるように探針
を観察対象物の表面の凹凸に倣って上下動作させながら
走査させ、この探針の上下動作にもとづいて観察対象物
の表面の3次元像を得るようになっている。
ところで、この種のSTMの観察領域は一般に数10n
m〜1μm角程度である。そのため、例えば規則正しく
配列された原子等の観察のように観察対象物の観察面全
面が略−様な形状の場合には観察対象物のどの場所を観
察しても望みの観察像が得られるので、格別に観察対象
物の観察領域を選択する必要がないが、例えば幅1μm
、高さ0.4μm程度の線状のパターンがウェハ上に配
設されている半導体の断面形状を観察する場合のように
観察対象物の観察面の形状が観察場所によって異なる場
合には特定の観察場所を精度よく位置決めする必要があ
る。しかしながら、従来のSTMでは特定の観察場所を
精度よく位置決めすることができない問題があった。
また、STMを走査型電子顕微鏡(SEM)と一体化し
たものが開発されている。しかしながら、SEMは真空
中で観察対象物を観察する構成になっているので、この
場合には大気中や水中で観察対象物を観察することがで
きない問題があった。
なお、STMの斜め後方に光学顕微鏡を配設し、この光
学顕微鏡によってSTMの探針と観察対象物との間の距
離を観察する構成にしたものも開発されている。しかし
ながら、この距離観察用の光学顕微鏡では倍率が低いう
え、斜め方向から観察対象物を観察するようになってい
るので、観察像が見に<<、観察対象物を正確に観察す
ることができない問題があった。
(発明が解決しようとする課題) 従来のSTMでは半導体の断面形状のように観察対象物
の観察面の形状が観察場所によって異なる場合に特定の
観察場所を精度よく位置決めすることができない問題が
あった。また、STMをSEMと一体化した場合には大
気中や水中で観察対象物を観察することができない問題
があった。
さらに、STMの斜め後方に光学顕微鏡を配設し、この
光学顕微鏡によってSTMの探針と観察対象物との間の
距離を観察する構成にした場合には光学顕微鏡の倍率が
低いうえ、斜め方向から観察対象物を観察するようにな
っているので、観察像が見にくくなり、観察像を正確に
観察することができない問題があった。
この発明は上記事情に着目してなされたもので、特定の
観察場所を精度よく位置決めすることができるとともに
、観察対象物の微細構造を高倍率で精度よく観察するこ
とができる顕微鏡装置を提供することを目的とするもの
である。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 請求項第(1)項の発明は光学顕微鏡装置本体の対物レ
ンズに微小電流検出用の探針を一体的に設けるとともに
、光学顕微鏡装置本体の観察対象物と探針との相対位置
を変位させる相対位置変位機構を設けたものである。
請求項第(2)項の発明は光学顕微鏡装置本体の対物レ
ンズと観察対象物との間に結像された光学像を変化させ
ない透光性部材を配設し、この透光性部材に微小電流検
出用の探針を一体的に設けるとともに、光学顕微鏡装置
本体の観察対象物と探針との相対位置を変位させる相対
位置変位機構を設けたものである。
(作用) 請求項第(1)項の発明では光学顕微鏡装置本体によっ
て目視により観察対象物を観察しながら、探針を光学顕
微鏡装置本体の視野内の特定の観察場所に精度よく位置
決めし、この状態で観察対象物と探針との相対位置を変
位させなから探針によって検出される微小なトンネル電
流にもとづいて観察対象物の特定領域を精度よく観察す
るようにしたものである。
請求項第(2)項の発明では光学顕微鏡装置本体によっ
て目視により観察対象物を観察しながら、探針を光学顕
微鏡装置本体の視野内の特定の観察場所に精度よく位置
決めし、この状態で観察対象物と探針との相対位置を変
位させなから探針によって検出される微小なトンネル電
流にもとづいて観察対象物の特定領域を精度よく観察す
るとともに、対物レンズと観察対象物との間に配設され
た透光性部材に探針を一体的に設けることにより、製作
の容易化および探針損傷時の交換作業の容易化を図るよ
うにしたものである。
(実施例) 以下、この発明の第1の実施例を第1図乃至第3図を参
照して説明する。第1図は顕微鏡装置の要部の概略構成
を示すもので、1は垂直落射照明方式の明視野式の光学
顕微鏡装置本体である。
また、2はこの光学顕微鏡装置本体1の鏡筒、3はこの
鏡筒2の下端部に配設された対物レンズ、4は鏡筒2の
上端部に配設されん接眼部である。
この光学顕微鏡装置本体1の接眼部4には工業用テレビ
カメラ(ITVカメラ)5が接続されている。さらに、
鏡f?i2の中途部にはハーフミラ−6が配設されてい
るとともに、このハーフミラ−6の側方に照明装置7が
装着されている。また、対物レンズ3の下方には試料台
8が離間対向配置されている。そして、光学顕微鏡装置
本体1の使用時には照明装置7からの照明光がハーフミ
ラ−6を介して下方向に屈曲され、試料台8上の観察対
象物9に照射されるとともに、この観察対象物9の像が
対物レンズ3を介して接眼部4側に結像され、ITVカ
メラ5を介して観察できるようになっている。
また、この光学顕微鏡装置本体1の対物レンズ3の外面
には導電膜部10が全面に亙り塗布されているとともに
、この対物レンズ3の外面中央には微小電流検出用の探
針11が一体的に固定されている。この場合、対物レン
ズ3外面の導電膜部10は例えば金等の導電性材料がス
パッタリング等の手段によって数10人程度の厚さで対
物レンズ3外面に塗布されたものである。さらに、探針
11は例えば長さ数mm〜数10mm、直径数mm以下
のタングステンや白金等のチップの先端を電解研磨や機
械加工(グラインディング)等の手段によって直径0.
1μm以下程度まで鋭利に加工したもので、この探針1
1の基端部が例えばロウ付けやボンディング等の手段に
よって対物レンズ3外面の導電膜部10に固着されてい
る。
また、光学顕微鏡装置本体1の対物レンズ3のレンズホ
ルダ12にはレンズホルダ12全体を対物レンズ3およ
び探針11とともにX軸方向、y軸方向およびZ軸(光
学顕微鏡装置本体1の光軸または探針11の軸方向)方
向にそれぞれ微動させて光学顕微鏡装置本体1の観察対
象物9と探針11との相対位置を微小変位させるピエゾ
部(相対位置変位機構)13が設けられている。このピ
エゾ部13は第2図に示すように円筒状の圧電セラミッ
クス14の内周面に電極G1外周面に電極X 、Y +
  X r ”−)’ + Zがそれぞれ貼着されたチ
ューブスキャナによって形成されている。さらに、第3
図はピエゾ部13の制御回路を示すものである。第3図
中で、15は例えばマイクロコンピュータおよびその周
辺回路によって形成された制御部である。この制御部1
5にはxy走査回路16、サーボ回路17および表示器
18がそれぞれ接続されている。また、Xy走査回路1
6にはピエゾ部13の電極G*  X+  Y+ −x
r   Vがそれぞれ接続されている。さらに、サーボ
回路17にはピエゾ部13の電極G、Zがそれぞれ接続
されているとともに、トンネル電流増幅器19が接続さ
れている。また、このトンネル電流増幅器19には対物
レンズ3の導電膜部10が接続されているとともに、電
源20を介して試料台8上の観察対象物9が接続される
ようになっている。この場合、xy走査回路16は特に
探針11をXr’l軸方向に走査させるためのxr  
y走査電圧をピエゾ部13に出力するための制御回路で
ある。また、トンネル電流増幅器19は試料台8上の観
察対象物9と探針11との間に数10mV〜数100m
V程度の電圧Vを印加してトンネル電流ATを検出し、
増幅するものである。さらに、サーボ回路17は検出さ
れたトンネル電流ATを一定に保ように探針11をZ軸
方向に沿って変位させるフィドパツク電圧をピエゾ部1
3に出力するものである。また、制御部15はx、y走
査電圧とZ軸フィードバック電圧とを図示しないインタ
ーフェース等を介して入力し、この入力値にもとづいて
観察対象物9の表面の凹凸状態に関する情報を処理する
ものである。さらに、表示器18はxyブロック−や濃
度表示のための画像メモリ等を有するCRT等によって
形成されており、この制御部15によって処理された情
報、すなわち観察対象物9の表面の凹凸状態がこの表示
器18に表示されるようになっている。
次に、上記構成の顕微鏡装置の操作について説明する。
まず、一端が電[20に接続されたトンネル電流検出用
の導線21の他端を観察対象物9に接続する。次に、こ
の観察対象物9を試料台8上にセットする。この状態で
、試料台8を上昇させて観察対象物9を光学顕微鏡装置
本体1の対物レンズ3に近づけ、ITVカメラ5によっ
て撮影される画像を見ながら光学顕微鏡装置本体1の光
学系の焦点を合わせる。この場合、予め光学顕微鏡装置
本体1の光学系の焦点深度の内側にトンネル電流が検出
できる領域(STMの焦点深度)を設定しておく。一般
に、光学顕微鏡装置本体1の光学系の焦点深度は照明装
置7や光学倍率に応じて変化するが、例えば光学倍率が
100倍の場合には数μm以下、光学倍率が40倍の場
合には数10μm以下程度である。これに対し、トンネ
ル電流の検出領域はlnm程度であり、光学系の焦点深
度の約1/1000〜1/10000である。
そのため、光学顕微鏡装置本体1の光学系の焦点深度の
内側にトンネル電流の検出領域を設定する作業は容品に
行なうことができる。
次に、ITVカメラ5によって撮影される光学顕微鏡装
置本体1の観察対象物9の像を観察しながら観察対象物
9をX軸方向およびy軸方向に移動させて探針11(S
TM)で観察しようとする部分を光学顕微鏡装置本体1
の視野内の中央部位または予め設定された設定部位に位
置決めする。
そして、この状態でピエゾ部13の電極G、Z間に電圧
を印加して探針11をZ軸方向に変位させ、探針11の
先端を観察対象物9の表面にlnm程度の距離まで接近
させる。
なお、ピエゾ部13の電極G、Zに電圧を印加するとピ
エゾ部13がZ軸方向に変位するので、このピエゾ部1
3とともに対物レンズ3および探針11をZ軸方向に変
位させることができる。さらに、同様に探針11をX軸
方向に変位させる場合にはピエゾ部13の電極Gと電極
Xとの間に電圧子VX、電極Gと電極−Xとの間に電圧
−vXを印加する。また、探針11を−X方向に微動さ
せる場合にはピエゾ部13の電極Gと電極Xとの間に電
圧−vX、電極Gと電極−Xとの間に電圧+vXを印加
する。さらに、探針11をy軸方向に変位させる場合に
も同様である。
したがって、上記のようにピエゾ部13の各電極G、x
、y、−x、−y、Zに電圧を印加することにより、X
軸方向、y軸方向、Z軸方向にそれぞれ独立に探針11
を変位させることができ、STMによる観察対象物9の
表面観察を行なうことができる。なお、ピエゾ部13の
変位動作にともない探針11とともに対物レンズ3も一
体的に変位するので、光学顕微鏡装置本体1の観察対象
物9の像も微動するが、この微動量は数10μm〜数1
00μm以下程度であるため、光学系の倍率を適当に選
択することにより、光学顕微鏡装置本体1の視野全体に
比べて例えば視野全体の1/10〜1/100程度に充
分に小さくすることができ、観察対象物9の像が極端に
乱れて観察不能になることを防止することができる。
そこで、上記構成のものにあっては光学顕微鏡装置本体
1の対物レンズ3に微小電流検出用の探針11を一体的
に設けるとともに、光学顕微鏡装置本体1の観察対象物
9と探針11との相対位置を変位させるピエゾ部13を
設けたので、光学顕微鏡装置本体1によって目視により
観察対象物9を観察しながら、探針11を光学顕微鏡装
置本体1の視野内の特定の観察場所に精度よく位置決め
し、この状態で観察対象物9と探針11との相対位置を
変位させなから探針11によって検出される微小なトン
ネル電流にもとづいて観察対象物9の特定領域を精度よ
く観察することができる。そのため、半導体の断面形状
のように観察対象物9の観察面の形状が観察場所によっ
て異なる場合であっても簡単に特定の観察場所を精度よ
く位置決めすることができ、従来のSTMに比べて観察
対象物9の特定の観察場所の位置決め作業能率を著しく
向上させることができる。
さらに、光学顕微鏡装置本体1の対物レンズ3に微小電
流検出用の探針11を一体的に設けているので、大気中
や水中、或いは液体窒素等の液中であっても観察対象物
9を観察することができる。
そのため、STMをSEMと一体化した場合のように観
察環境が真空中に限定される場合に比べて筒中に観察対
象物9の微細構造を高倍率で精度よく観察することがで
きる。さらに、STMをSEMと一体化した場合のよう
に真空引き用の高価な装置を不要にすることができるの
で、装置全体のコスト低下を図ることができるとともに
、真空引きに要する時間を省略することもでき、観察対
象物9の観察時間の短縮を図ることもできる。
なお、この発明は上記実施例に限定されるものではない
。例えば、上記実施例では対物レンズ3の外面中央に微
小電流検出用の探針11を一体的に固定した構成のもの
を示したが、第4図に示す第2の実施例のように対物レ
ンズ3の外面中央位置から外れた任意の位置に探針11
を固定する構成にしてもよい。この場合には照明装置7
から照射される照明光が探針11によって遮られて光学
顕微鏡装置本体1の観察像が暗くなることを防止するこ
とができる。
また、′@5図に示す第3の実施例のように対物レンズ
3に貫通孔31を形成し、この貫通孔31内に探針11
の基端部11aを貫通させて接着するとともに、この対
物レンズ3の内部側に突出された突出端部11aにトン
ネル電流増幅器19との間を接続する導線32を接続さ
せる構成にしてもよい。この場合には探針11の支持強
度を高めることができるとともに、対物レンズ3の外面
の導電膜部10を省略することもできる。また、対物レ
ンズ3の内面側に導電膜部10を装着し、対物レンズ3
の内部側に突出された突出端部11.aをこの導電膜部
10に接続させる構成にして・もよい。
さらに、第6図に示す第4の実施例のようにピエゾ部1
3は円筒状の圧電セラミックス41の内周面に電極G1
外周面に電極x、y、−x、−yをそれぞれ貼着させた
チューブスキャナによって形成してもよい。この場合、
ピエゾ部13をZ軸方向に変位させるには電極G、x間
、G、−x間、G、7間、c、−7間にそれぞれ電圧■
zを印加すればよく、ピエゾ部13をx、y軸方向に変
位させるには第1の実施例と同様である。
また、第7図および第8図に示す第5の実施例のように
ピエゾ部13は円筒状の圧電セラミックス51の上面お
よび下面に電極G、Zをそれぞれ貼着させた縦効果形の
チューブスキャナによって形成して探針11をZ軸方向
のみに微動させるとともに、試料台8にxy方向駆動機
構54を装着し、このxy方向駆動機構54によって試
料台8」この観察対象物9をxy軸方向に走査させる構
成にしてもよい。この場合にはチューブスキャナによっ
てxy軸方向に走査させる場合に比べて走査領域を大幅
に拡大させることができる。
さらに、第5の実施例のような縦効果形のチュブスキャ
ナに変えて第9図に示す第6の実施例のように円筒状の
圧電セラミックス61の内周面および外周面に電極G、
Zをそれぞれ貼着させた横効果形のチューブスキャナに
よってピエゾ部13を形成して探針11をZ軸方向のみ
に微動させる構成にしてもよい。
また、第5.6の実施例では探針11をZ軸方向のみに
微動させるピエゾ部13を示したが、探針11をZ軸お
よびX軸の2方向、あるいはZ軸およびy軸の2方向に
微動させる構成にしてもよい。さらに、光学顕微鏡装置
本体1側の微動機構(ピエゾ部)を省略して試料台8側
に観察対象物9をxyZh向に駆動する機構を装着して
もよい。
さらに、第10図に示す第7の実施例のように対物レン
ズ3を保持するレンズホルダ71の外周部位に略円筒状
の探針保持用金具72の一方の開口端部を取付け、この
探針保持用金具72の他方の開口端部に探針付きガラス
板73を取付ける構成にしてもよい。この場合、探針付
きガラス板73の中央には対物レンズ3の光軸方向と同
方向に向けて配置された探針11の基端部がこのガラス
板73内に貫通された状態で固定されている。
したがって、この場合には探針11の基端部をガラス板
73内に貫通状態で固定させているので、探針11の取
付は強度を高めることができるとともに、対物レンズ3
自体に特殊な加工を加える必要がないので、製作を容易
化することができる。
さらに、この場合にはSTMの、01定時に万一、探針
11が曲がる等の故障が発生した際に探針付きガラス板
73を交換するだけで済むので、対物レンズ3全体を交
換する場合に比べてその交換作業を容易化することがで
きる。
また、この第7の実施例の探針保持用金具72に探針付
きガラス板73の取付は位置を調整する、:L!整ねじ
を設けてもよく、この場合には対物レンズ3の光軸方向
と探針11の向きとを一致させる調整作業を容易化する
ことができるとともに、探針11の先端部を光学系の焦
点面内に置いたり、或いは任意の位置に設置する等の作
業を容易化することもできる。
さらに、第11図乃至第13図は第8の実施例を示すも
のである。これは、第7の実施例のように光学顕微鏡装
置本体1の対物レンズ3等の光学系80と観察対象物9
との間に透光性の探針付きガラス板(透光性部材)81
を設け、このガラス板81の中央に探針11の基端部を
固定するとともに、この第8の実施例ではさらに探針1
1を微動させるピエゾ部82を光学am鏡装置本体1の
光学系80とは独立して設けており、探針11を微動さ
せても光学像は微動しない構成になっている。
この場合、ピエゾ部82には上下のピエゾ索子保持部材
82a、82bとこれらの上下のピエゾ素子保持部材8
2a、82b間に配設されたピエゾ索子82cとがそれ
ぞれ設けられており、これらの部材が光学系80のレン
ズホルダ83の外周面に沿って上下方向に移動可能に装
着されている。
さらに、この上部ピエゾ素子保持部材82aの上部には
光学顕微鏡装置本体l側の固定部84に形成された雌ね
じ部85に螺合される雄ねじ部86が形成されている。
また、下部ピエゾ素子保持部材82bの下端部には探針
付きガラス板81のガラスホルダ87が固定されている
。さらに、ピエゾ素子82cには第12図に示すように
上下の電極z1+22が設けられている。また、ガラス
板81の下面には第13図に示すように例えば金や白金
等の導電性の薄膜によって形成された電通路88が形成
されている。この電通路88の内端部は探針11をガラ
ス板81に固定する導電性接着剤89を介して探針11
に接続されているとともに、外端部はリード線90の一
端が接続されている。このリード線90の他端は探針1
1と観察対象物9との間に流れるトンネル電流の増幅器
91に接続されている。なお、第12図中で、92は探
針11と観察対象物9との間に流れるトンネル電流が一
定になるように制御する制御部、93はこの制御部92
からの制御信号にもとづいてピエゾ素子82cを駆動す
る駆動部、94は制御部92からの制御信号にもとづい
て観察対象物9のSTM像を表示する表示部である。
したがって、上記構成のものにあっては探針11を微動
させても光学像は微動しない構成になっており、光学顕
微鏡装置本体1側の光学像が探針11の微動にともない
変化するようなことがないので、光学像を見ながら作業
を行なうのに適している。また、ピエゾ部82によって
作動させる部位が探針付きガラス板81のみであり、他
の実施例のように光学顕微鏡装置本体1の光学系8゜の
質量を考慮する必要がないので、周波数特性が向上し、
探針11の微調整を極めて容易に行なうことができる。
また、光学顕微鏡装置本体1は垂直落射照明方式の明視
野式の光学顕微鏡に限定されるものではなく、暗視野式
の光学顕微鏡、或いはノマルスキ式の干渉顕微鏡であっ
てもよい。
さらに、その他この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変形実施できることは勿論である。
[発明の効果] 請求項第(1)項の発明によれば光学顕微鏡装置本体の
対物レンズに微小電流検出用の探針を一体的に設けると
ともに、光学顕微鏡装置本体の観察対象物と探針との相
対位置を変位させる相対位置変位機構を設けたので、特
定の観察場所を精度よく位置決めすることができ、かつ
観察対象物の微細構造を高倍率で精度よく観察すること
ができる。
請求項第(2)項の発明によれば光学顕微鏡装置本体の
対物レンズと観察対象物との間に結像された光学像を変
化させない透光性部材を配設し、この透光性部材に微小
電流検出用の探針を一体的に設けるとともに、光学顕微
鏡装置本体の観察対象物と探針との相対位置を変位させ
る相対位置変位機構を設けたので、特定の観察場所を精
度よく位置決めすることができ、かつ観察対象物の微細
構造を高倍率で精度よく観察することができるとともに
、製作の容易化および探針損傷時の交換作業の容易化を
図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第3図はこの発明の第1の実施例を示すもの
で、第1図は顕微鏡装置の要部の概略構成を示す縦断面
図、第2図はピエゾ部を示す斜視図、第3図はピエゾ部
の制御回路を示す概略構成図、第4図はこの発明の第2
の実施例を示す要部の縦断面図、第5図はこの発明の第
3の実施例を示す要部の縦断面図、第6図はこの発明の
第4の実施例を示す要部の斜視図、第7図はこの発明の
第5の実施例を示す要部の縦断面図、第8図は第5の実
施例のピエゾ部を示す要部の斜視図、第9図はこの発明
の第6の実施例を示す要部の斜視図、第10図はこの発
明の第7の実施例を示す要部の縦断面図、第11図乃至
第13図はこの発明の第8の実施例を示すもので、第1
1図は要部の縦断面図、第12図はピエゾ部の制御回路
を示す概略構成図、第13図は探針の取付は状態を示す
要部の斜視図である。 1・・・光学顕微鏡装置本体、3・・・対物レンズ、9
・・・観察対象物、11.31・・・探針、13・・・
ピエゾ部(相対位置変位機構)。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 第 図 弔 図 第 図 第 1゜ 図 第 図 1] 1i II図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光学顕微鏡装置本体の対物レンズに微小電流検出
    用の探針を一体的に設けるとともに、前記光学顕微鏡装
    置本体の観察対象物と前記探針との相対位置を変位させ
    る相対位置変位機構を設けたことを特徴とする顕微鏡装
    置。
  2. (2)光学顕微鏡装置本体の対物レンズと観察対象物と
    の間に結像された光学像を変化させない透光性部材を配
    設し、この透光性部材に微小電流検出用の探針を一体的
    に設けるとともに、前記光学顕微鏡装置本体の観察対象
    物と前記探針との相対位置を変位させる相対位置変位機
    構を設けたことを特徴とする顕微鏡装置。
JP63214104A 1988-03-04 1988-08-29 顕微鏡装置 Granted JPH0216403A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63214104A JPH0216403A (ja) 1988-03-04 1988-08-29 顕微鏡装置
US07/317,465 US4914293A (en) 1988-03-04 1989-03-01 Microscope apparatus
DE68916667T DE68916667T2 (de) 1988-03-04 1989-03-01 Mikroskop.
EP89103590A EP0331148B1 (en) 1988-03-04 1989-03-01 Microscope apparatus
KR1019890002708A KR920005446B1 (ko) 1988-03-04 1989-03-03 현미경 장치

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63-50891 1988-03-04
JP5089188 1988-03-04
JP63214104A JPH0216403A (ja) 1988-03-04 1988-08-29 顕微鏡装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0216403A true JPH0216403A (ja) 1990-01-19
JPH0549921B2 JPH0549921B2 (ja) 1993-07-27

Family

ID=12871357

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63214104A Granted JPH0216403A (ja) 1988-03-04 1988-08-29 顕微鏡装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPH0216403A (ja)
KR (1) KR920005446B1 (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5276324A (en) * 1991-08-08 1994-01-04 Nikon Corporation Composite scanning tunneling microscope
US5508517A (en) * 1991-03-15 1996-04-16 Nikon Corporation Scanning probe type microscope apparatus
US5952562A (en) * 1995-11-22 1999-09-14 Olympus Optical Co., Ltd. Scanning probe microscope incorporating an optical microscope
JP2015117949A (ja) * 2013-12-16 2015-06-25 日本電信電話株式会社 端面観察装置
JP2015169591A (ja) * 2014-03-10 2015-09-28 日本電信電話株式会社 端面観察装置
WO2024094456A1 (de) * 2022-11-03 2024-05-10 push4impact GmbH Mikroskopobjektiv sowie objektivrevolver und mikroskop umfassend ein solches mikroskopobjektiv

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5508517A (en) * 1991-03-15 1996-04-16 Nikon Corporation Scanning probe type microscope apparatus
US5276324A (en) * 1991-08-08 1994-01-04 Nikon Corporation Composite scanning tunneling microscope
US5952562A (en) * 1995-11-22 1999-09-14 Olympus Optical Co., Ltd. Scanning probe microscope incorporating an optical microscope
JP2015117949A (ja) * 2013-12-16 2015-06-25 日本電信電話株式会社 端面観察装置
JP2015169591A (ja) * 2014-03-10 2015-09-28 日本電信電話株式会社 端面観察装置
WO2024094456A1 (de) * 2022-11-03 2024-05-10 push4impact GmbH Mikroskopobjektiv sowie objektivrevolver und mikroskop umfassend ein solches mikroskopobjektiv

Also Published As

Publication number Publication date
KR890015048A (ko) 1989-10-28
JPH0549921B2 (ja) 1993-07-27
KR920005446B1 (ko) 1992-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0331148B1 (en) Microscope apparatus
US5448399A (en) Optical system for scanning microscope
US5376790A (en) Scanning probe microscope
US6265718B1 (en) Scanning probe microscope with scan correction
EP0406413B1 (en) Scanning type tunnel microscope
JP2821005B2 (ja) 微細表面形状計測装置
US9081028B2 (en) Scanning probe microscope with improved feature location capabilities
JP2005069972A (ja) 走査型プローブ顕微鏡の探針移動制御方法
KR20070100373A (ko) 주사형 프로브 현미경과 그 측정방법
US9689892B2 (en) Scanning probe microscope
JPH0216403A (ja) 顕微鏡装置
CN111398283A (zh) 一种自动调节激光反射光路的系统
JP2003004620A (ja) 走査型プローブ顕微鏡
JP4131807B2 (ja) 走査型プローブ顕微鏡の焦点合せ方法
JPH0371001A (ja) 微細表面形状計測装置
JPH0458102A (ja) 光学式顕微鏡付走査型トンネル顕微鏡とその探針の位置合わせ方法
JPH06281445A (ja) スキャナーシステム
JP2802252B2 (ja) 表面形状測定装置
JP2008218167A (ja) 荷電粒子線装置
JPH04161808A (ja) 表面形状測定装置
JPH04128602A (ja) 走査型トンネル顕微鏡の探針位置調整方法
JPH01316602A (ja) 電子顕微鏡組込型走査トンネル顕微鏡
JPH03140805A (ja) 広域走査トンネル顕微鏡
JPS6382389A (ja) 試料微動機構
JP2007218676A (ja) 走査型プローブ顕微鏡の測定位置の位置決め方法

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080727

Year of fee payment: 15

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees