JPH05141912A - 表面測定装置及び表面加工装置 - Google Patents
表面測定装置及び表面加工装置Info
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- JPH05141912A JPH05141912A JP3310694A JP31069491A JPH05141912A JP H05141912 A JPH05141912 A JP H05141912A JP 3310694 A JP3310694 A JP 3310694A JP 31069491 A JP31069491 A JP 31069491A JP H05141912 A JPH05141912 A JP H05141912A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）や原子間力
顕微鏡（ＡＦＭ）において用いられる測定用探針の先端
形状の評価を行うために、ＳＴＭやＡＦＭに電界イオン
顕微鏡（ＦＩＭ）を組み合わせたタイプの表面測定装置
及び表面加工装置に係り、ＳＴＭやＡＦＭ測定時に有効
な探針先端をＦＩＭ測定時に正しく評価することのでき
る表面測定装置、及び表面加工装置を提供することを目
的とする。 【構成】 本発明は、ＳＴＭやＡＦＭに電界イオン顕微
鏡（ＦＩＭ）を組み合わせたタイプの表面測定装置及び
表面加工装置において、ＳＴＭやＡＦＭの探針先端形状
を測定するために前記探針に相対するように設けられた
チャンネルプレートの法線方向が可動となるよう前記チ
ャンネルプレートを駆動する手段を備えたことを特徴と
する表面測定装置及び表面加工装置である。
顕微鏡（ＡＦＭ）において用いられる測定用探針の先端
形状の評価を行うために、ＳＴＭやＡＦＭに電界イオン
顕微鏡（ＦＩＭ）を組み合わせたタイプの表面測定装置
及び表面加工装置に係り、ＳＴＭやＡＦＭ測定時に有効
な探針先端をＦＩＭ測定時に正しく評価することのでき
る表面測定装置、及び表面加工装置を提供することを目
的とする。 【構成】 本発明は、ＳＴＭやＡＦＭに電界イオン顕微
鏡（ＦＩＭ）を組み合わせたタイプの表面測定装置及び
表面加工装置において、ＳＴＭやＡＦＭの探針先端形状
を測定するために前記探針に相対するように設けられた
チャンネルプレートの法線方向が可動となるよう前記チ
ャンネルプレートを駆動する手段を備えたことを特徴と
する表面測定装置及び表面加工装置である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体表面微細構造の観
察を行う表面測定装置と、固体表面の微細構造を加工す
る表面加工装置に関する。さらに詳しくは、電界イオン
顕微鏡を備え、探針先端の形状の評価を行なうことので
きる表面測定装置及び表面加工装置である。
察を行う表面測定装置と、固体表面の微細構造を加工す
る表面加工装置に関する。さらに詳しくは、電界イオン
顕微鏡を備え、探針先端の形状の評価を行なうことので
きる表面測定装置及び表面加工装置である。
【０００２】
【従来の技術】固体表面の１つ１つの原子を観察する表
面測定装置として、走査型トンネル顕微鏡（Scanning T
unneling Microscopy ；以下「ＳＴＭ」とする。）がＩ
ＢＭのＧ．Ｂｉｎｎｉｇらによって開発された。（サー
フェイスサイエンス誌、１２６巻、ページ２３６）この
ＳＴＭは、先端が尖った探針を電気伝導性固体である試
料の表面近傍で走査しながら、信号としてトンネル電流
を測定することにより、試料表面の構造と電子状態を原
子レベルで測定するものである。探針を試料表面近傍に
設置し、また、試料表面上で走査するために、探針と機
械的に接続された圧電素子を用いる。ＳＴＭの場合、信
号はトンネル電流であるため、試料は電気伝導性である
必要がある。
面測定装置として、走査型トンネル顕微鏡（Scanning T
unneling Microscopy ；以下「ＳＴＭ」とする。）がＩ
ＢＭのＧ．Ｂｉｎｎｉｇらによって開発された。（サー
フェイスサイエンス誌、１２６巻、ページ２３６）この
ＳＴＭは、先端が尖った探針を電気伝導性固体である試
料の表面近傍で走査しながら、信号としてトンネル電流
を測定することにより、試料表面の構造と電子状態を原
子レベルで測定するものである。探針を試料表面近傍に
設置し、また、試料表面上で走査するために、探針と機
械的に接続された圧電素子を用いる。ＳＴＭの場合、信
号はトンネル電流であるため、試料は電気伝導性である
必要がある。
【０００３】また、上記のＳＴＭを応用して、原子間力
顕微鏡（AtomicForce Microscopy；以下「ＡＦＭ」とす
る。）が開発された。このＡＦＭは、先端が尖った深針
を有するカンチレバーを、探針が試料表面の近傍に位置
するように設置したときの、カンチレバーの変位（反
り）を測定することにより、試料表面と探針との間に働
く力を測定する。探針を試料表面に対し、相対的に走査
させながらカンチレバーの変位を測定すれば、試料表面
の形状（構造）を三次元で測定することになる。ＡＦＭ
は、試料表面と探針に働く力を測定するものであって、
電流を流すものではないので、試料が絶縁体であっても
良い。
顕微鏡（AtomicForce Microscopy；以下「ＡＦＭ」とす
る。）が開発された。このＡＦＭは、先端が尖った深針
を有するカンチレバーを、探針が試料表面の近傍に位置
するように設置したときの、カンチレバーの変位（反
り）を測定することにより、試料表面と探針との間に働
く力を測定する。探針を試料表面に対し、相対的に走査
させながらカンチレバーの変位を測定すれば、試料表面
の形状（構造）を三次元で測定することになる。ＡＦＭ
は、試料表面と探針に働く力を測定するものであって、
電流を流すものではないので、試料が絶縁体であっても
良い。
【０００４】また、上記のＳＴＭ及びＡＦＭなどの表面
測定装置を用いて表面構造を測定した後、表面の所望の
位置に探針を設置し、探針を試料表面に衝突させたり、
探針−試料間にパルス電圧を印加することなどによっ
て、試料表面に原子スケールの凹凸を加工したり、探針
−試料間に気体分子あるいは液体分子がある場合は、印
加電圧による電界によってその分子を試料基板に吸着さ
せたり、脱離させることができる表面加工装置も用いら
れている。
測定装置を用いて表面構造を測定した後、表面の所望の
位置に探針を設置し、探針を試料表面に衝突させたり、
探針−試料間にパルス電圧を印加することなどによっ
て、試料表面に原子スケールの凹凸を加工したり、探針
−試料間に気体分子あるいは液体分子がある場合は、印
加電圧による電界によってその分子を試料基板に吸着さ
せたり、脱離させることができる表面加工装置も用いら
れている。
【０００５】上記のような表面測定装置及び表面加工装
置において、探針先端の形状は非常に重要である。探針
先端に原子１個が突出している場合には、表面評価、加
工の分解能は原子１個以下となるが、探針先端に突出し
た原子がなく、多くの原子が平面状に並び、その面が試
料表面に対して平行であるならば、表面測定及び加工の
分解能は低下し探針先端の平面の面積程度となってしま
う。
置において、探針先端の形状は非常に重要である。探針
先端に原子１個が突出している場合には、表面評価、加
工の分解能は原子１個以下となるが、探針先端に突出し
た原子がなく、多くの原子が平面状に並び、その面が試
料表面に対して平行であるならば、表面測定及び加工の
分解能は低下し探針先端の平面の面積程度となってしま
う。
【０００６】このような探針先端形状を評価するため、
ＳＴＭやＡＦＭに、電界イオン顕微鏡を（Field Ion Mi
croscope；以下「ＦＩＭ」とする。）を設置することが
ある。図６は、ＳＴＭとＦＩＭを組み合わせた表面測定
装置の概略図である。図６において１は探針であり、探
針１は圧電素子３によりＸ，Ｙ，Ｚ軸の各方向に駆動さ
れる。試料２はアーム４に取り付けられている。アーム
４は試料駆動モータ６によって駆動される。また、ＦＩ
Ｍ測定のためにチャンネルプレート５が探針１と対向す
るように設置されている。
ＳＴＭやＡＦＭに、電界イオン顕微鏡を（Field Ion Mi
croscope；以下「ＦＩＭ」とする。）を設置することが
ある。図６は、ＳＴＭとＦＩＭを組み合わせた表面測定
装置の概略図である。図６において１は探針であり、探
針１は圧電素子３によりＸ，Ｙ，Ｚ軸の各方向に駆動さ
れる。試料２はアーム４に取り付けられている。アーム
４は試料駆動モータ６によって駆動される。また、ＦＩ
Ｍ測定のためにチャンネルプレート５が探針１と対向す
るように設置されている。
【０００７】ＳＴＭ測定時は、図６の（ｂ）状態のよう
に試料２表面が探針１に対向するようにアーム４を位置
し、探針１を圧電素子３による駆動手段を用いて、試料
２表面を走査させながら、トンネル電流を測定する。ま
た、ＦＩＭ測定時はまず、図６の（ａ）状態のように試
料を探針から遠ざけ探針１がＦＩＭのチャンネルプレー
ト５に対向するようにアーム４を位置する。この状態
で、Ｈｅガスを導入し、探針１とチャンネルプレート５
間に高電圧を印加すると、探針表面原子の真上のＨｅ原
子はイオン化してＨｅイオンとなり、チャンネルプレー
ト５に引かれる。図９はチャンネルプレートの一部を拡
大した斜視図である。チャンネルプレートは、通常、図
９の斜視図に示されるように、ガラスファイバー製の電
子（イオン）増幅管９と、蛍光板１０からなる。蛍光板
１０はガラスにＺｎＳなどの蛍光塗料を塗布したものが
用いられる。飛来したＨｅイオンは電子（イオン）増幅
管９中で増幅され、Ｈｅイオンが飛来した地点の蛍光板
１０が発光する。そのチャンネルプレート上の発光位置
を感知することにより探針先端の形状を評価することが
できる。しかしながら、上記のような表面測定装置や表
面加工装置を用いる場合、以下に示すような問題点が発
生する。
に試料２表面が探針１に対向するようにアーム４を位置
し、探針１を圧電素子３による駆動手段を用いて、試料
２表面を走査させながら、トンネル電流を測定する。ま
た、ＦＩＭ測定時はまず、図６の（ａ）状態のように試
料を探針から遠ざけ探針１がＦＩＭのチャンネルプレー
ト５に対向するようにアーム４を位置する。この状態
で、Ｈｅガスを導入し、探針１とチャンネルプレート５
間に高電圧を印加すると、探針表面原子の真上のＨｅ原
子はイオン化してＨｅイオンとなり、チャンネルプレー
ト５に引かれる。図９はチャンネルプレートの一部を拡
大した斜視図である。チャンネルプレートは、通常、図
９の斜視図に示されるように、ガラスファイバー製の電
子（イオン）増幅管９と、蛍光板１０からなる。蛍光板
１０はガラスにＺｎＳなどの蛍光塗料を塗布したものが
用いられる。飛来したＨｅイオンは電子（イオン）増幅
管９中で増幅され、Ｈｅイオンが飛来した地点の蛍光板
１０が発光する。そのチャンネルプレート上の発光位置
を感知することにより探針先端の形状を評価することが
できる。しかしながら、上記のような表面測定装置や表
面加工装置を用いる場合、以下に示すような問題点が発
生する。
【０００８】ＳＴＭ測定時の探針のＺ方向と試料表面の
水平方向のなす角度θ１と、ＦＩＭ測定時の探針のＺ方
向とチャンネルプレートの水平方向のなす角度θ２は、
機械的な精密度の関係で、必ずしも一致しない。すなわ
ち、通常ＳＴＭで表面形状を測定する場合、探針のＺ方
向と試料表面の水平方向が９０度の角度をなして対向す
るように設置するが、実際表面に測定すると、９０度か
らずれた角度となってしまうことがある。
水平方向のなす角度θ１と、ＦＩＭ測定時の探針のＺ方
向とチャンネルプレートの水平方向のなす角度θ２は、
機械的な精密度の関係で、必ずしも一致しない。すなわ
ち、通常ＳＴＭで表面形状を測定する場合、探針のＺ方
向と試料表面の水平方向が９０度の角度をなして対向す
るように設置するが、実際表面に測定すると、９０度か
らずれた角度となってしまうことがある。
【０００９】探針先端の形状は必ずしも先端が尖った単
純な形状ではなく、図７に示すようにマイクロチップと
呼ばれるような小さな突起がいくつか突出したものであ
ることが多い。この様な探針を用いた場合、上記の如く
探針に対向する角度がわずかに異なると、試料表面ある
いはチャンネルプレート表面と探針先端距離が最も短く
なる有効な探針先端位置が異なってくる。図７において
試料表面の水平方向がＡの場合有効な探針先端はａとな
り、試料表面の水平方向がＢの場合有効な探針先端はｂ
となってしまう。つまり、ＦＩＭで有効であった探針先
端とＳＴＭで有効であった探針先端とが異なってしまい
ＦＩＭで探針先端を評価する意味がなくなってしまう。
この様な現象はＡＦＭとＦＩＭを組み合わせた表面測定
装置及び表面加工装置においても同様に起こり得る。
純な形状ではなく、図７に示すようにマイクロチップと
呼ばれるような小さな突起がいくつか突出したものであ
ることが多い。この様な探針を用いた場合、上記の如く
探針に対向する角度がわずかに異なると、試料表面ある
いはチャンネルプレート表面と探針先端距離が最も短く
なる有効な探針先端位置が異なってくる。図７において
試料表面の水平方向がＡの場合有効な探針先端はａとな
り、試料表面の水平方向がＢの場合有効な探針先端はｂ
となってしまう。つまり、ＦＩＭで有効であった探針先
端とＳＴＭで有効であった探針先端とが異なってしまい
ＦＩＭで探針先端を評価する意味がなくなってしまう。
この様な現象はＡＦＭとＦＩＭを組み合わせた表面測定
装置及び表面加工装置においても同様に起こり得る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
ＳＴＭ又はＡＦＭとＦＩＭを組み合わせた形式の表面測
定装置及び表面加工装置においては、探針に対する試料
表面の角度及び探針に対するチャンネルプレートの角度
が異なり、有効な探針形状を評価することができないと
いう問題点があった。
ＳＴＭ又はＡＦＭとＦＩＭを組み合わせた形式の表面測
定装置及び表面加工装置においては、探針に対する試料
表面の角度及び探針に対するチャンネルプレートの角度
が異なり、有効な探針形状を評価することができないと
いう問題点があった。
【００１１】本発明は、このような問題点を解決するた
めに成されたものであり、ＳＴＭ，ＡＦＭなどのような
表面測定装置及び表面加工装置において有効な探針形状
を正確に評価することができる表面測定装置及び表面加
工装置を提供することを目的とする。
めに成されたものであり、ＳＴＭ，ＡＦＭなどのような
表面測定装置及び表面加工装置において有効な探針形状
を正確に評価することができる表面測定装置及び表面加
工装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、探針を試料表
面近傍を走査して試料表面構造を測定する手段と、前記
探針先端形状を測定する手段として前記探針に相対する
ように設けられたチャンネルプレートとを備えた表面測
定装置において、前記チャンネルプレートの法線方向が
可動となるよう前記チャンネルプレートを駆動する手段
を備えたことを特徴とする表面測定装置である。また、
本発明は、探針で試料表面近傍で走査して試料表面構造
を加工する手段と、前記探針先端形状を測定する手段と
して前記探針に相対するように設けられたチャンネルプ
レートとを備えた表面加工装置において、前記チャンネ
ルプレートの法線方向が可動なるよう前記チャンネルプ
レートを駆動する手段を備えたことを特徴とする表面加
工装置である。
面近傍を走査して試料表面構造を測定する手段と、前記
探針先端形状を測定する手段として前記探針に相対する
ように設けられたチャンネルプレートとを備えた表面測
定装置において、前記チャンネルプレートの法線方向が
可動となるよう前記チャンネルプレートを駆動する手段
を備えたことを特徴とする表面測定装置である。また、
本発明は、探針で試料表面近傍で走査して試料表面構造
を加工する手段と、前記探針先端形状を測定する手段と
して前記探針に相対するように設けられたチャンネルプ
レートとを備えた表面加工装置において、前記チャンネ
ルプレートの法線方向が可動なるよう前記チャンネルプ
レートを駆動する手段を備えたことを特徴とする表面加
工装置である。
【００１３】すなわち、本発明はＳＴＭ又はＡＦＭなど
とＦＩＭを組み合わせた形式の表面測定装置及び表面加
工装置において、ＦＩＭ測定時に用いるチャンネルプレ
ートの法線方向が、可動となるようチャンネルプレート
を駆動する駆動手段を設けたものである。図８（ａ）
は、チャンネルプレートの動作を示す斜視図である。チ
ャンネルプレート５は、図８に示すごとくその法線方向
が可動となる。
とＦＩＭを組み合わせた形式の表面測定装置及び表面加
工装置において、ＦＩＭ測定時に用いるチャンネルプレ
ートの法線方向が、可動となるようチャンネルプレート
を駆動する駆動手段を設けたものである。図８（ａ）
は、チャンネルプレートの動作を示す斜視図である。チ
ャンネルプレート５は、図８に示すごとくその法線方向
が可動となる。
【００１４】チャンネルプレート５を上記の如く駆動す
る手段としては、チャンネルプレートに複数の圧電素子
などの駆動手段を設置し、各々が別々に駆動するように
制御する、などの方法がある。図８（ｂ）は、チャンネ
ルプレートの平面図である。チャンネルプレート５には
複数個の圧電素子７が設置されている。チャンネルプレ
ートに圧電素子で構成された微動駆動手段を設置するこ
とによって、原子レベルでの微動の角度調整が可能とな
る。しかし、本発明のチャンネルプレートの駆動手段は
上記の方法に限定されるものではない。
る手段としては、チャンネルプレートに複数の圧電素子
などの駆動手段を設置し、各々が別々に駆動するように
制御する、などの方法がある。図８（ｂ）は、チャンネ
ルプレートの平面図である。チャンネルプレート５には
複数個の圧電素子７が設置されている。チャンネルプレ
ートに圧電素子で構成された微動駆動手段を設置するこ
とによって、原子レベルでの微動の角度調整が可能とな
る。しかし、本発明のチャンネルプレートの駆動手段は
上記の方法に限定されるものではない。
【００１５】本発明においては、信号として探針と試料
の間に流れるトンネル電流を用いたＳＴＭであっても、
信号に探針と試料間に働く力を用いるＡＦＭであっても
よい。また、ＳＴＭ，ＡＦＭの他にも、信号に静電容量
を用いる容量顕微鏡にも適用できる。また、表面構造を
測定する装置に限らず、試料表面に微細構造を加工する
装置にも同様に適用できる。
の間に流れるトンネル電流を用いたＳＴＭであっても、
信号に探針と試料間に働く力を用いるＡＦＭであっても
よい。また、ＳＴＭ，ＡＦＭの他にも、信号に静電容量
を用いる容量顕微鏡にも適用できる。また、表面構造を
測定する装置に限らず、試料表面に微細構造を加工する
装置にも同様に適用できる。
【００１６】さらにＳＴＭやＡＦＭなどでは、圧電素子
が探針側に設置され探針が試料表面上を走査する構造で
あってもよいし、圧電素子が試料側に設置され試料表面
が探針に対して走査する構造であっても良い。その他、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施す
ることができる。
が探針側に設置され探針が試料表面上を走査する構造で
あってもよいし、圧電素子が試料側に設置され試料表面
が探針に対して走査する構造であっても良い。その他、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施す
ることができる。
【００１７】
【作用】本発明の表面測定装置及び表面加工装置によれ
ば、ＦＩＭ測定時に用いるチャンネルプレートの探針の
Ｚ方向に対する角度が自在に変更可能になる。それによ
り、ＳＴＭやＡＦＭなどの動作時の試料表面と、チャン
ネルプレートを平行にすることが可能となり、ＳＴＭや
ＡＦＭなどの測定時に有効であった探針先端の原子配置
を評価しながら表面微細構造を測定及び、加工すること
が可能となる。
ば、ＦＩＭ測定時に用いるチャンネルプレートの探針の
Ｚ方向に対する角度が自在に変更可能になる。それによ
り、ＳＴＭやＡＦＭなどの動作時の試料表面と、チャン
ネルプレートを平行にすることが可能となり、ＳＴＭや
ＡＦＭなどの測定時に有効であった探針先端の原子配置
を評価しながら表面微細構造を測定及び、加工すること
が可能となる。
【００１８】
【実施例】以下本発明の実施例を詳細に説明する。図１
は、本願発明に係る表面測定装置の概略図を示したもの
である。表面測定装置は基本的にはＳＴＭ及びＦＩＭか
ら構成されている。また、装置全体は真空チャンバー
（図示せず）内に設置されている。
は、本願発明に係る表面測定装置の概略図を示したもの
である。表面測定装置は基本的にはＳＴＭ及びＦＩＭか
ら構成されている。また、装置全体は真空チャンバー
（図示せず）内に設置されている。
【００１９】図１において１は探針であり、圧電素子３
によりＸ，Ｙ，Ｚ軸の各方向に駆動される。試料２はア
ーム４に取り付けられている。アーム４は試料駆動モー
タ６によって駆動される。また、ＦＩＭ測定のためにチ
ャンネルプレート５が探針１と対向するように設置され
ている。前記チャンネルプレート５は、直径４インチの
円形で厚さのばらつきは１００オングストローム以内で
ある。さらにチャンネルプレート５の端には４か所圧電
素子７が設置され、各々がＺ方向に微動駆動される。
によりＸ，Ｙ，Ｚ軸の各方向に駆動される。試料２はア
ーム４に取り付けられている。アーム４は試料駆動モー
タ６によって駆動される。また、ＦＩＭ測定のためにチ
ャンネルプレート５が探針１と対向するように設置され
ている。前記チャンネルプレート５は、直径４インチの
円形で厚さのばらつきは１００オングストローム以内で
ある。さらにチャンネルプレート５の端には４か所圧電
素子７が設置され、各々がＺ方向に微動駆動される。
【００２０】次に、本装置の動作について説明する。ま
ず最初に探針１のＺ方向とチャンネルプレート５の水平
方向が正確に垂直になる操作を行なった。探針１のＺ方
向は重りのついた糸を下げてこの方向がＳＴＭの圧電素
子７のＺ方向に一致するように装置全体を調整した。
ず最初に探針１のＺ方向とチャンネルプレート５の水平
方向が正確に垂直になる操作を行なった。探針１のＺ方
向は重りのついた糸を下げてこの方向がＳＴＭの圧電素
子７のＺ方向に一致するように装置全体を調整した。
【００２１】一方、チャンネルプレート５は水平器（図
示せず）を用いて水平に設置した。ＳＴＭ測定時に、図
１の（ｂ）状態のようにグラファイトの試料２表面が探
針１に対向し、かつ試料表面から１０オングストローム
の距離にあるようにアーム４を調整した。次に探針１を
圧電素子３による駆動手段を用いて、試料２表面を走査
させながら、トンネル電流を測定し、試料表面を観測し
た。図２はこの状態で測定されたＳＴＭ像である。図２
において図中の線群は全てＸ−Ｙ平面上でＹ一定でＸ軸
方向に走査したときの観察信号画像を示し、これは表面
の凹凸に対応する。図２ではグラファイト試料表面の炭
素原子像が測定されている。図２中のＸ，Ｙ軸方向に対
する原子の配列の傾きから試料２の表面は探針１のＺ方
向に対してＸ方向に５度、Ｙ方向に２度傾いていること
がわかった。
示せず）を用いて水平に設置した。ＳＴＭ測定時に、図
１の（ｂ）状態のようにグラファイトの試料２表面が探
針１に対向し、かつ試料表面から１０オングストローム
の距離にあるようにアーム４を調整した。次に探針１を
圧電素子３による駆動手段を用いて、試料２表面を走査
させながら、トンネル電流を測定し、試料表面を観測し
た。図２はこの状態で測定されたＳＴＭ像である。図２
において図中の線群は全てＸ−Ｙ平面上でＹ一定でＸ軸
方向に走査したときの観察信号画像を示し、これは表面
の凹凸に対応する。図２ではグラファイト試料表面の炭
素原子像が測定されている。図２中のＸ，Ｙ軸方向に対
する原子の配列の傾きから試料２の表面は探針１のＺ方
向に対してＸ方向に５度、Ｙ方向に２度傾いていること
がわかった。
【００２２】その後、ＦＩＭ測定のためにチャンネルプ
レート５の端に設置された４つの圧電素子７にそれぞれ
別の電圧を印加しチャンネルプレート５をＸ方向に５
度、Ｙ方向に２度傾けた。この操作によって、ＳＴＭ測
定時の試料表面の傾きとＦＩＭ測定時のチャンネルプレ
ート表面の傾きが同じになった。次にアーム４を試料駆
動モータ６によって駆動し、試料を図１の（ａ）状態の
位置に移動した。その後真空チャンバーにＨｅを導入
し、探針１とチャンネルプレート５に５ｋＶを印加し、
ＦＩＭ測定を行った。このときのＦＩＭ像が図３であ
る。図３中の点群は探針先端で山状に突出した部分を示
す。
レート５の端に設置された４つの圧電素子７にそれぞれ
別の電圧を印加しチャンネルプレート５をＸ方向に５
度、Ｙ方向に２度傾けた。この操作によって、ＳＴＭ測
定時の試料表面の傾きとＦＩＭ測定時のチャンネルプレ
ート表面の傾きが同じになった。次にアーム４を試料駆
動モータ６によって駆動し、試料を図１の（ａ）状態の
位置に移動した。その後真空チャンバーにＨｅを導入
し、探針１とチャンネルプレート５に５ｋＶを印加し、
ＦＩＭ測定を行った。このときのＦＩＭ像が図３であ
る。図３中の点群は探針先端で山状に突出した部分を示
す。
【００２３】次に真空チャンバー内を１０-10 Ｔｏｒｒ
の超高真空に引き再びＳＴＭ測定を行った。このときの
ＳＴＭ像が図４である。中央付近に原子３個からなる山
状の形状が観察された。図２と図４のＳＴＭ像が異なる
のは、ＦＩＭ測定時に試料を探針から遠くに設置し、再
び探針から約１０オングストロームの距離に近付けた一
連の操作によって試料の位置が多少ずれたためか、ある
いは、探針を近付けたことにより探針に試料表面の原子
が付着し原子が移動したためであるかはこの時点では不
明である。しかし、図４における試料表面の傾きは図２
の結果と同じであることがわかった。その後再びアーム
４を図１の（ａ）状態の位置に設置し、図３を得たとき
と同じ条件でＦＩＭ測定したときの結果が図５である。
図５によれば探針先端形状は、図３と似た構造であるが
異なる像であり、図３の表面に原子が３個なくなった構
造となっている。これらの結果は、ＳＴＭ動作時の探針
を試料表面に近付ける際、探針表面に存在した原子が試
料表面に移動したことを示している。つまり、図２と図
４のＳＴＭ像が異なる原因は主に探針先端に存在した原
子が試料表面に移動したことであるといえる。また、本
実施例においては、本発明の機構をＳＴＭに用いた例を
示したが、ＡＦＭにも適用できることは当然である。
の超高真空に引き再びＳＴＭ測定を行った。このときの
ＳＴＭ像が図４である。中央付近に原子３個からなる山
状の形状が観察された。図２と図４のＳＴＭ像が異なる
のは、ＦＩＭ測定時に試料を探針から遠くに設置し、再
び探針から約１０オングストロームの距離に近付けた一
連の操作によって試料の位置が多少ずれたためか、ある
いは、探針を近付けたことにより探針に試料表面の原子
が付着し原子が移動したためであるかはこの時点では不
明である。しかし、図４における試料表面の傾きは図２
の結果と同じであることがわかった。その後再びアーム
４を図１の（ａ）状態の位置に設置し、図３を得たとき
と同じ条件でＦＩＭ測定したときの結果が図５である。
図５によれば探針先端形状は、図３と似た構造であるが
異なる像であり、図３の表面に原子が３個なくなった構
造となっている。これらの結果は、ＳＴＭ動作時の探針
を試料表面に近付ける際、探針表面に存在した原子が試
料表面に移動したことを示している。つまり、図２と図
４のＳＴＭ像が異なる原因は主に探針先端に存在した原
子が試料表面に移動したことであるといえる。また、本
実施例においては、本発明の機構をＳＴＭに用いた例を
示したが、ＡＦＭにも適用できることは当然である。
【００２４】
【発明の効果】以上詳述したように本願発明によれば、
ＦＩＭのチャンネルプレートの傾きを微細に変化するこ
とによって、ＳＴＭやＡＦＭなどの表面測定装置の測定
の際有効な探針先端形状が、ＦＩＭにより正確に測定す
ることができる。したがって、探針先端が測定前後でど
の様に変化したか、また、変化しないでＳＴＭ測定でき
たかどうかなどを正確に評価することができる。
ＦＩＭのチャンネルプレートの傾きを微細に変化するこ
とによって、ＳＴＭやＡＦＭなどの表面測定装置の測定
の際有効な探針先端形状が、ＦＩＭにより正確に測定す
ることができる。したがって、探針先端が測定前後でど
の様に変化したか、また、変化しないでＳＴＭ測定でき
たかどうかなどを正確に評価することができる。
【図１】 本発明の実施例に用いた表面測定装置の概略
図。
図。
【図２】 実施例の表面測定装置を用いて測定した、試
料の表面構造を示す図。
料の表面構造を示す図。
【図３】 実施例の表面測定装置を用いて測定した、探
針先端形状を示す図。
針先端形状を示す図。
【図４】 実施例の表面測定装置を用いて測定した、試
料の表面構造を示す図。
料の表面構造を示す図。
【図５】 実施例の表面測定装置を用いて測定した、探
針先端形状を示す図。
針先端形状を示す図。
【図６】 従来の表面測定装置または表面加工装置の概
略図。
略図。
【図７】 探針先端形状を示す断面図。
【図８】 （ａ）チャンネルプレートの変位を示す斜視
図。（ｂ）チャンネルプレートの構成を示す平面図。
図。（ｂ）チャンネルプレートの構成を示す平面図。
【図９】 チャンネルプレートの構造を示す斜視図。
１…探針 ２…試料 ３…探針駆動のための圧電素子 ４…アーム ５…チャンネルプレート ６…試料移動のためのモータ ７…チャンネルプレート駆動のための圧電素子 ８…本体 ９…電子（イオン）増幅管 １０…蛍光板
Claims (2)
- 【請求項１】探針を試料表面近傍を走査して試料表面構
造を測定する手段と、前記探針先端形状を測定する手段
として前記探針に相対するように設けられたチャンネル
プレートとを備えた表面測定装置において、前記チャン
ネルプレートの法線方向が可動となるよう前記チャンネ
ルプレートを駆動する手段を備えたことを特徴とする表
面測定装置。 - 【請求項２】探針で試料表面近傍で走査して試料表面構
造を加工する手段と、前記探針先端形状を測定する手段
として前記探針に相対するように設けられたチャンネル
プレートとを備えた表面加工装置において、前記チャン
ネルプレートの法線方向が可動なるよう前記チャンネル
プレートを駆動する手段を備えたことを特徴とする表面
加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3310694A JPH05141912A (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 表面測定装置及び表面加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3310694A JPH05141912A (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 表面測定装置及び表面加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05141912A true JPH05141912A (ja) | 1993-06-08 |
Family
ID=18008341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3310694A Pending JPH05141912A (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 表面測定装置及び表面加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05141912A (ja) |
-
1991
- 1991-11-26 JP JP3310694A patent/JPH05141912A/ja active Pending
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|---|---|---|---|
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Year of fee payment: 13 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120903 |