JPH0651831A - ２次元位置調整装置 - Google Patents
２次元位置調整装置Info
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- JPH0651831A JPH0651831A JP4307552A JP30755292A JPH0651831A JP H0651831 A JPH0651831 A JP H0651831A JP 4307552 A JP4307552 A JP 4307552A JP 30755292 A JP30755292 A JP 30755292A JP H0651831 A JPH0651831 A JP H0651831A
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/021—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors using intermittent driving, e.g. step motors, piezoleg motors
- H02N2/023—Inchworm motors
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y35/00—Methods or apparatus for measurement or analysis of nanostructures
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q10/00—Scanning or positioning arrangements, i.e. arrangements for actively controlling the movement or position of the probe
- G01Q10/04—Fine scanning or positioning
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Abstract
(57)【要約】
【目的】温度ドリフトを補償しながら被試験サンプルを
広い範囲で２次元的に移動させることが可能な２次元位
置調整装置を提供すること。 【構成】サンプル・ホルダー１７′が被試験サンプルを
表面上に保持する。可動支持体２１は、ベース上に固定
した１対のＰＺＴ同軸管２４、２６を有し、これら１対
のＰＺＴ同軸管の一方の内側の同軸管に磁気手段３２を
設け、上記サンプル・ホルダーを磁気的に支持する。こ
の可動支持体２１の１対のＰＺＴ同軸管に供給する制御
信号を調整し、上記サンプル・ホルダーの位置を２次元
的に調整する。 【効果】ＳＭＴの被試験サンプルの位置をプローブ・チ
ップに対して２次元Ｘ−Ｙ平面上の広い範囲に亘って高
精度に調整出来る。
広い範囲で２次元的に移動させることが可能な２次元位
置調整装置を提供すること。 【構成】サンプル・ホルダー１７′が被試験サンプルを
表面上に保持する。可動支持体２１は、ベース上に固定
した１対のＰＺＴ同軸管２４、２６を有し、これら１対
のＰＺＴ同軸管の一方の内側の同軸管に磁気手段３２を
設け、上記サンプル・ホルダーを磁気的に支持する。こ
の可動支持体２１の１対のＰＺＴ同軸管に供給する制御
信号を調整し、上記サンプル・ホルダーの位置を２次元
的に調整する。 【効果】ＳＭＴの被試験サンプルの位置をプローブ・チ
ップに対して２次元Ｘ−Ｙ平面上の広い範囲に亘って高
精度に調整出来る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＳＴＭ（走査型トンネ
ル顕微鏡）により検査されるサンプルの位置を２次元的
に調整する位置調整装置に関する。
ル顕微鏡）により検査されるサンプルの位置を２次元的
に調整する位置調整装置に関する。
【０００２】
【従来技術及び発明が解決しようとする課題】１９８６
年、ＩＢＭ社のスイス、チューリッヒ研究所のバイニン
グ（Bining）とローラー（Rohrer）がＳＴＭ（Scanning
Tunneling Microscope：走査型トンネル顕微鏡）を成
功裏に世に送りだした。２人の仕事は、ＩＢＭ研究開発
ジャーナル３０巻第４号（１９８６年７月）の３５５〜
３６９頁に報告されている。この技術では、被試験サン
プルの表面から僅かに４〜８オングストロームの距離ま
で画像プローブを接近させ、比較的低電圧のバイアスに
よりサンプルと画像プローブとの間にトンネル電流を発
生させる。ＳＴＭの設計には、極めて微小な離間距離の
制御が必要なので、熱的なドリフトや振動も極めて重大
な問題となる。この問題の解決は非常に困難であること
が判明した。この結果、殆どのＳＴＭの設計において、
プローブ・チップに対してサンプルの表面方向の移動範
囲がかなり制限されてしまう。このようなＳＴＭは、広
い一様領域を持った被試験サンプルの１次元解析を行う
のに好適である。しかし、この制限は、プローブ・チッ
プを適切に位置決めするのに常に数ミリメートル程度水
平方向に移動させる必要のある実際のＳＴＭ装置の応用
には不向きであった。
年、ＩＢＭ社のスイス、チューリッヒ研究所のバイニン
グ（Bining）とローラー（Rohrer）がＳＴＭ（Scanning
Tunneling Microscope：走査型トンネル顕微鏡）を成
功裏に世に送りだした。２人の仕事は、ＩＢＭ研究開発
ジャーナル３０巻第４号（１９８６年７月）の３５５〜
３６９頁に報告されている。この技術では、被試験サン
プルの表面から僅かに４〜８オングストロームの距離ま
で画像プローブを接近させ、比較的低電圧のバイアスに
よりサンプルと画像プローブとの間にトンネル電流を発
生させる。ＳＴＭの設計には、極めて微小な離間距離の
制御が必要なので、熱的なドリフトや振動も極めて重大
な問題となる。この問題の解決は非常に困難であること
が判明した。この結果、殆どのＳＴＭの設計において、
プローブ・チップに対してサンプルの表面方向の移動範
囲がかなり制限されてしまう。このようなＳＴＭは、広
い一様領域を持った被試験サンプルの１次元解析を行う
のに好適である。しかし、この制限は、プローブ・チッ
プを適切に位置決めするのに常に数ミリメートル程度水
平方向に移動させる必要のある実際のＳＴＭ装置の応用
には不向きであった。
【０００３】Ｘ−Ｙ平面上に大きく移動させる為の一般
的な技術は、小型のＸ−Ｙ微小位置調整装置を使用する
ことである。しかし、熱膨張の為に、１゜Ｃの温度変化
により微小位置調整装置の１インチの長さ当たりチップ
が約３０００オングストロームも膨張してしまうという
問題がある。プローブ・チップとサンプルの表面間の距
離を４〜８オングストローム程度に離間させる必要があ
るので、この熱膨張による長さの変化はとても許容出来
るものではない。この結果、異なる温度でサンプルの走
査を実行するには、各測定温度毎に確実に温度の安定化
を図る為に長い調整時間が必要であった。この問題は、
２次元ＳＴＭシステムでＸ−Ｙ平面上の大きな範囲に亘
って位置調整を行う実際の応用の際の妨げとなってい
た。
的な技術は、小型のＸ−Ｙ微小位置調整装置を使用する
ことである。しかし、熱膨張の為に、１゜Ｃの温度変化
により微小位置調整装置の１インチの長さ当たりチップ
が約３０００オングストロームも膨張してしまうという
問題がある。プローブ・チップとサンプルの表面間の距
離を４〜８オングストローム程度に離間させる必要があ
るので、この熱膨張による長さの変化はとても許容出来
るものではない。この結果、異なる温度でサンプルの走
査を実行するには、各測定温度毎に確実に温度の安定化
を図る為に長い調整時間が必要であった。この問題は、
２次元ＳＴＭシステムでＸ−Ｙ平面上の大きな範囲に亘
って位置調整を行う実際の応用の際の妨げとなってい
た。
【０００４】図４は、従来のＳＴＭ用駆動モーター１０
の一例の断面図である。ベリリウムと銅との合金製のベ
ース・プレート１１にＰＺＴ（Pb{Ti,Zr}O3）の如き圧
電材料製の２本の同軸管１２及び１３を設けている。プ
ローブ・チップ１４が中心軸に沿って内側ＰＺＴ管の端
部に設置されている。ベース・プレートに貫通孔が設け
られており、この貫通孔を介して外部電気回路とＰＺＴ
管との電気的接続が可能になっている。内側ＰＺＴ管１
２は、４分円状にセグメント化された外周表面上に電極
を備えている。これら同軸管は、各内側表面上に電極を
設けている。同軸管の周囲は、真鍮等の円筒シールド１
５で囲まれている。外側ＰＺＴ管１３の端部から１対の
水晶棒等のレール１６が延びており、その上にサンプル
・ホルダー１７が載置されている。このサンプル・ホル
ダー１７のプローブ・チップ１４に対向している面上に
被試験サンプル１８が固定されている。シールド１５の
端部から円筒形の観測管１９が延びている。この管１９
には、ＩＴＯ（Indium TinOxide：酸化スズとインジウ
ムとの混合物）のような適当な導電性コーティングが施
されている。端面プレート２０がネジ等の適当な手段に
よりベース・プレートに固定され、本モーター全体の機
構を保持している。
の一例の断面図である。ベリリウムと銅との合金製のベ
ース・プレート１１にＰＺＴ（Pb{Ti,Zr}O3）の如き圧
電材料製の２本の同軸管１２及び１３を設けている。プ
ローブ・チップ１４が中心軸に沿って内側ＰＺＴ管の端
部に設置されている。ベース・プレートに貫通孔が設け
られており、この貫通孔を介して外部電気回路とＰＺＴ
管との電気的接続が可能になっている。内側ＰＺＴ管１
２は、４分円状にセグメント化された外周表面上に電極
を備えている。これら同軸管は、各内側表面上に電極を
設けている。同軸管の周囲は、真鍮等の円筒シールド１
５で囲まれている。外側ＰＺＴ管１３の端部から１対の
水晶棒等のレール１６が延びており、その上にサンプル
・ホルダー１７が載置されている。このサンプル・ホル
ダー１７のプローブ・チップ１４に対向している面上に
被試験サンプル１８が固定されている。シールド１５の
端部から円筒形の観測管１９が延びている。この管１９
には、ＩＴＯ（Indium TinOxide：酸化スズとインジウ
ムとの混合物）のような適当な導電性コーティングが施
されている。端面プレート２０がネジ等の適当な手段に
よりベース・プレートに固定され、本モーター全体の機
構を保持している。
【０００５】被試験サンプル１８は、サンプル・ホルダ
ー１７の表面上に固定されており、このホルダーをレー
ル１６上をスライドさせ、ＰＺＴ管の外側端面に接触さ
せる。このＰＺＴ管は、Ｚ軸方向の動きを与えるもので
ある。内側のＰＺＴ管１２に供給する電流を調整するこ
とにより、管を、円筒管の中心軸（Ｚ軸）に沿って双方
向に伸縮させることが出来る。先ず、電流を調整するこ
とにより、内側ＰＺＴ管に固定されたプローブ・チップ
１４に接触させることなく、サンプル・ホルダー１７を
外側管１３に接触させる。その後、電流を調整してプロ
ーブ・チップとサンプル表面との間のＺ軸方向の距離を
調整してＳＴＭのトンネル効果に好適な距離に合わせ
る。内側円筒管１２の対向する外周電極に差動電流を供
給し、サンプル表面に対してプローブ・チップ１４をＸ
−Ｙ平面内の適当な方向に動かしてサンプル上の走査を
行う。このプローブ・チップの動きは、約±８マイクロ
メートルに制限される。サンプル表面の別の部分をプロ
ーブ・チップで走査するには、比較的広い範囲で２次元
的に位置調整を行う為の上述の微小位置調整装置が必要
になる。
ー１７の表面上に固定されており、このホルダーをレー
ル１６上をスライドさせ、ＰＺＴ管の外側端面に接触さ
せる。このＰＺＴ管は、Ｚ軸方向の動きを与えるもので
ある。内側のＰＺＴ管１２に供給する電流を調整するこ
とにより、管を、円筒管の中心軸（Ｚ軸）に沿って双方
向に伸縮させることが出来る。先ず、電流を調整するこ
とにより、内側ＰＺＴ管に固定されたプローブ・チップ
１４に接触させることなく、サンプル・ホルダー１７を
外側管１３に接触させる。その後、電流を調整してプロ
ーブ・チップとサンプル表面との間のＺ軸方向の距離を
調整してＳＴＭのトンネル効果に好適な距離に合わせ
る。内側円筒管１２の対向する外周電極に差動電流を供
給し、サンプル表面に対してプローブ・チップ１４をＸ
−Ｙ平面内の適当な方向に動かしてサンプル上の走査を
行う。このプローブ・チップの動きは、約±８マイクロ
メートルに制限される。サンプル表面の別の部分をプロ
ーブ・チップで走査するには、比較的広い範囲で２次元
的に位置調整を行う為の上述の微小位置調整装置が必要
になる。
【０００６】本発明の目的は、温度ドリフトを補償しな
がら被試験サンプルを広い範囲で２次元的、且つ高精度
に移動させることが可能な２次元位置調整装置を提供す
ることである。
がら被試験サンプルを広い範囲で２次元的、且つ高精度
に移動させることが可能な２次元位置調整装置を提供す
ることである。
【０００７】
【課題を解決する為の手段】本発明の２次元位置調整装
置は、ＳＭＴの被試験サンプルの位置をプローブ・チッ
プに対して２次元Ｘ−Ｙ平面上の広い範囲に亘って調整
出来る。サンプル・ホルダー１７′が被試験サンプルを
表面上に保持する。可動支持体２１は、ベース上に固定
した１対のＰＺＴ同軸管を有し、これら１対のＰＺＴ同
軸管の一方の内側の同軸管に磁気手段を設け、上記サン
プル・ホルダーを磁気的に支持する。この可動支持体２
１の１対のＰＺＴ同軸管に供給する制御信号を調整し、
サンプル・ホルダーの位置を２次元的に調整する。
置は、ＳＭＴの被試験サンプルの位置をプローブ・チッ
プに対して２次元Ｘ−Ｙ平面上の広い範囲に亘って調整
出来る。サンプル・ホルダー１７′が被試験サンプルを
表面上に保持する。可動支持体２１は、ベース上に固定
した１対のＰＺＴ同軸管を有し、これら１対のＰＺＴ同
軸管の一方の内側の同軸管に磁気手段を設け、上記サン
プル・ホルダーを磁気的に支持する。この可動支持体２
１の１対のＰＺＴ同軸管に供給する制御信号を調整し、
サンプル・ホルダーの位置を２次元的に調整する。
【０００８】
【実施例】図１は、本発明の２次元位置調整装置の構成
を表す断面図、図２は、図１の装置の前面図、図３は、
図１の装置の背面図である。図１の可動支持体２１は、
電極パターンを設けたベース・プレート２２を有する。
このベース・プレート２２は、剛性があるが軽い機械加
工可能なセラミック材料製であり、例えば、ニューヨー
クのコーニング・グラス・カンパニーで製造しているＭ
ＡＣＯＲセラミック材料でも良い。ＰＺＴ円筒管２４及
び２６上の４分円状電極は、ベース・プレート２２上の
電極パターンに適当な手段を介して電気的に接続されて
いる。１対の同軸管２８及び３０は、水晶等の物質で、
ベース・プレート２２とは反対側のＰＺＴ管２４及び２
６の夫々対応する端部に固定されている。磁石３２がベ
ース・プレート２２に対向する表面の近く内側管２８の
内部に固定されている。図２の２つのタブ３４は、水晶
製の外側管３０に取り付けられ、又は一体成形されてお
り、これがレール１６の上に乗せられて可動支持体２１
がＳＴＭ駆動モーター１０のＺ軸方向に移動可能になっ
ている。外側ＰＺＴ管２６の内側の４分円状電極２６′
が内側ＰＺＴ管２４の反対側にある外側４分円状電極と
適当な導電路２７を介して電気的に接続されている。図
示した電極構造は、好適な実施例であるが、ＰＺＴ管２
４及び２６の長さを変化させる方向によっては、この接
続関係を逆にしても良い。
を表す断面図、図２は、図１の装置の前面図、図３は、
図１の装置の背面図である。図１の可動支持体２１は、
電極パターンを設けたベース・プレート２２を有する。
このベース・プレート２２は、剛性があるが軽い機械加
工可能なセラミック材料製であり、例えば、ニューヨー
クのコーニング・グラス・カンパニーで製造しているＭ
ＡＣＯＲセラミック材料でも良い。ＰＺＴ円筒管２４及
び２６上の４分円状電極は、ベース・プレート２２上の
電極パターンに適当な手段を介して電気的に接続されて
いる。１対の同軸管２８及び３０は、水晶等の物質で、
ベース・プレート２２とは反対側のＰＺＴ管２４及び２
６の夫々対応する端部に固定されている。磁石３２がベ
ース・プレート２２に対向する表面の近く内側管２８の
内部に固定されている。図２の２つのタブ３４は、水晶
製の外側管３０に取り付けられ、又は一体成形されてお
り、これがレール１６の上に乗せられて可動支持体２１
がＳＴＭ駆動モーター１０のＺ軸方向に移動可能になっ
ている。外側ＰＺＴ管２６の内側の４分円状電極２６′
が内側ＰＺＴ管２４の反対側にある外側４分円状電極と
適当な導電路２７を介して電気的に接続されている。図
示した電極構造は、好適な実施例であるが、ＰＺＴ管２
４及び２６の長さを変化させる方向によっては、この接
続関係を逆にしても良い。
【０００９】サンプル・ホルダー１７′は、空洞部３６
を有しており、その空洞部の中には、鉄ニッケル合金等
のような磁気吸着性物質３８が入っている。従来と同様
に、サンプル・ホルダー１７′の一端の表面上に被試験
サンプル１８が固定されている。サンプル・ホルダー１
７′の他端の表面は、可動支持体２１の同軸固定管２８
及び３０に隣接している。磁石３２と磁気吸着性物質３
８との間の磁気的引力により、可動支持体２１とサンプ
ル・ホルダー１７′が密着し、サンプル・ホルダー１
７′が一定の垂直位置に保持される。磁石３２と磁気的
吸着性物質３８との間の水平方向の磁束勾配が大きくな
ってサンプル・ホルダー１７′が水平方向に動くのを防
止する為に、磁気吸着性物質３８の直径を磁石３２より
も大きくすることにより、磁石３２と磁気吸着性物質３
８との間に垂直方向の磁束のみが実質的に存在するよう
にしている。装置の重量を最小化する為に、磁石３２
は、例えばＮｄＦｅＢの如き高磁束密度の材料で作成す
ることが望ましい。
を有しており、その空洞部の中には、鉄ニッケル合金等
のような磁気吸着性物質３８が入っている。従来と同様
に、サンプル・ホルダー１７′の一端の表面上に被試験
サンプル１８が固定されている。サンプル・ホルダー１
７′の他端の表面は、可動支持体２１の同軸固定管２８
及び３０に隣接している。磁石３２と磁気吸着性物質３
８との間の磁気的引力により、可動支持体２１とサンプ
ル・ホルダー１７′が密着し、サンプル・ホルダー１
７′が一定の垂直位置に保持される。磁石３２と磁気的
吸着性物質３８との間の水平方向の磁束勾配が大きくな
ってサンプル・ホルダー１７′が水平方向に動くのを防
止する為に、磁気吸着性物質３８の直径を磁石３２より
も大きくすることにより、磁石３２と磁気吸着性物質３
８との間に垂直方向の磁束のみが実質的に存在するよう
にしている。装置の重量を最小化する為に、磁石３２
は、例えばＮｄＦｅＢの如き高磁束密度の材料で作成す
ることが望ましい。
【００１０】図４のプローブ・チップ１４にモーター・
ベース１１を介して低バイアス電圧が印加される。プロ
ーブ・チップ１４からサンプル１８の表面にトンネル電
流が流れる。サンプル１８からサンプル１８へのトンネ
ル電流の帰還路は、サンプル・ホルダー１７′、タブ３
４を含む外側同軸管３０及びレール１６を低抵抗の導電
物質でコーティングして形成しても良い。トンネル電流
は、サンプル１８からサンプル・ホルダー１７′に流
れ、それから外側同軸管３０からタブ３４を介してレー
ル１６に流れ、最後に外側ＰＺＴ管１３上の導電体に沿
ってモーター・ベース１１へと流れる。この構成によ
り、ワイヤのような導電体をサンプル１８とモーター・
ベース１１との間に接続する必要がなくなる。適当な位
置調整装置を可動支持体２１の基底板２２上の電極パタ
ーンに接触させて必要な電気信号を印加してサンプル・
ホルダー１７′の位置を調整する。この点については更
に後述する。
ベース１１を介して低バイアス電圧が印加される。プロ
ーブ・チップ１４からサンプル１８の表面にトンネル電
流が流れる。サンプル１８からサンプル１８へのトンネ
ル電流の帰還路は、サンプル・ホルダー１７′、タブ３
４を含む外側同軸管３０及びレール１６を低抵抗の導電
物質でコーティングして形成しても良い。トンネル電流
は、サンプル１８からサンプル・ホルダー１７′に流
れ、それから外側同軸管３０からタブ３４を介してレー
ル１６に流れ、最後に外側ＰＺＴ管１３上の導電体に沿
ってモーター・ベース１１へと流れる。この構成によ
り、ワイヤのような導電体をサンプル１８とモーター・
ベース１１との間に接続する必要がなくなる。適当な位
置調整装置を可動支持体２１の基底板２２上の電極パタ
ーンに接触させて必要な電気信号を印加してサンプル・
ホルダー１７′の位置を調整する。この点については更
に後述する。
【００１１】動作を説明する。一極性の同相電圧をＰＺ
Ｔ管２４及び２６の両方に印加すると、内側のＰＺＴ管
２４が延びて外側のＰＺＴ管２６が縮むことになる。そ
の後、更に各ＰＺＴ管２４及び２６上の４分円状電極の
互いに対向する電極に差動信号を印加して、サンプル・
ホルダー１７′を支持している同軸管２８及び３０を所
望の距離だけＸ−Ｙ平面内で動かすことが出来る。外側
同軸管３０は、レール１６上のタブ３４によって位置が
決まっているので、ベース２２は、差動信号によって一
方向に移動する。内側ＰＺＴ管２４は、ベース２２に固
定されており、差動信号によって内側同軸管２８は反対
方向に移動する。従って、ＰＺＴ管２４及び２６に分与
された湾曲量が同じなので、サンプル・ホルダーは、外
側同軸管３０の固定端に対して所望の方向にスライドす
る。このようにして、内側ＰＺＴ管２４の端部が外側Ｐ
ＺＴ管２６の端部に対して一方向に移動する。その後、
反対極性の別の同相信号を電極に印加すると、内側同軸
管２８は、サンプル・ホルダー１７′から引き込まれて
降下し、差動信号の極性を逆転することにより、内側同
軸管２８をサンプル・ホルダー１７′に対して新しいピ
ックオフ位置に移動させることが出来る。外側同軸管３
０の表面との摩擦により、サンプル・ホルダー１７′の
位置が保持される。その後、内側同軸管２８が再び延び
ると、サンプル・ホルダー１７′を外側同軸管３０の表
面から持ち上げる。差動信号の極性を再度逆転すると、
内側同軸管２８の端部によってサンプル・ホルダー１
７′は、外側同軸管３０に対してＸ−Ｙ平面内で移動す
る。この持ち上げ、スライド及び引き込み降下過程をＸ
方向及びＹ方向の両方に繰り返すことにより、サンプル
・ホルダー１７′上のサンプル１８を適正な位置に移動
させる。その後、ＳＴＭ１０のＺ軸モーター１３がプロ
ーブ・チップ１４を移動させ、被試験サンプル１８の新
しい位置の走査を開始する。
Ｔ管２４及び２６の両方に印加すると、内側のＰＺＴ管
２４が延びて外側のＰＺＴ管２６が縮むことになる。そ
の後、更に各ＰＺＴ管２４及び２６上の４分円状電極の
互いに対向する電極に差動信号を印加して、サンプル・
ホルダー１７′を支持している同軸管２８及び３０を所
望の距離だけＸ−Ｙ平面内で動かすことが出来る。外側
同軸管３０は、レール１６上のタブ３４によって位置が
決まっているので、ベース２２は、差動信号によって一
方向に移動する。内側ＰＺＴ管２４は、ベース２２に固
定されており、差動信号によって内側同軸管２８は反対
方向に移動する。従って、ＰＺＴ管２４及び２６に分与
された湾曲量が同じなので、サンプル・ホルダーは、外
側同軸管３０の固定端に対して所望の方向にスライドす
る。このようにして、内側ＰＺＴ管２４の端部が外側Ｐ
ＺＴ管２６の端部に対して一方向に移動する。その後、
反対極性の別の同相信号を電極に印加すると、内側同軸
管２８は、サンプル・ホルダー１７′から引き込まれて
降下し、差動信号の極性を逆転することにより、内側同
軸管２８をサンプル・ホルダー１７′に対して新しいピ
ックオフ位置に移動させることが出来る。外側同軸管３
０の表面との摩擦により、サンプル・ホルダー１７′の
位置が保持される。その後、内側同軸管２８が再び延び
ると、サンプル・ホルダー１７′を外側同軸管３０の表
面から持ち上げる。差動信号の極性を再度逆転すると、
内側同軸管２８の端部によってサンプル・ホルダー１
７′は、外側同軸管３０に対してＸ−Ｙ平面内で移動す
る。この持ち上げ、スライド及び引き込み降下過程をＸ
方向及びＹ方向の両方に繰り返すことにより、サンプル
・ホルダー１７′上のサンプル１８を適正な位置に移動
させる。その後、ＳＴＭ１０のＺ軸モーター１３がプロ
ーブ・チップ１４を移動させ、被試験サンプル１８の新
しい位置の走査を開始する。
【００１２】持ち上げ、スライド及び引き込み降下過程
の中のスライド過程の期間では、まだＳＴＭの画像をプ
ローブ・チップ１４により検出しても良い。これによ
り、Ｘ−Ｙ座標の変化のトラッキング（追跡）出来るの
で、サンプル１８の接合部の極めて浅い寸法を測定する
ことが可能になる。可動支持体２１の温度ドリフトを確
実に低減する為に、サンプル１８とプローブ・チップ１
４との離間距離を決める全ての接触可動面を温度ドリフ
トの極めて少ない水晶等の同じ材料で形成する。タブ３
４は、可動支持体２１のサンプル端でのみレール１６に
接触する。ベース・プレート２２とＰＺＴ管２４及び２
６は、可動表面の何れとも直接接触することはない。こ
の結果、ベース・プレート２２は、温度の変化に応じて
外側ＰＺＴ管２６から自由に移動することが可能であ
る。内側ＰＺＴ管２４は、外側ＰＺＴ管２６と同じ寸法
だけ変位するので、ベース・プレート２２からの変位
は、正確に補償され、同軸管２８及び３０に支持された
サンプル表面を元の位置に維持することが出来る。
の中のスライド過程の期間では、まだＳＴＭの画像をプ
ローブ・チップ１４により検出しても良い。これによ
り、Ｘ−Ｙ座標の変化のトラッキング（追跡）出来るの
で、サンプル１８の接合部の極めて浅い寸法を測定する
ことが可能になる。可動支持体２１の温度ドリフトを確
実に低減する為に、サンプル１８とプローブ・チップ１
４との離間距離を決める全ての接触可動面を温度ドリフ
トの極めて少ない水晶等の同じ材料で形成する。タブ３
４は、可動支持体２１のサンプル端でのみレール１６に
接触する。ベース・プレート２２とＰＺＴ管２４及び２
６は、可動表面の何れとも直接接触することはない。こ
の結果、ベース・プレート２２は、温度の変化に応じて
外側ＰＺＴ管２６から自由に移動することが可能であ
る。内側ＰＺＴ管２４は、外側ＰＺＴ管２６と同じ寸法
だけ変位するので、ベース・プレート２２からの変位
は、正確に補償され、同軸管２８及び３０に支持された
サンプル表面を元の位置に維持することが出来る。
【００１３】以上本発明の好適実施例について説明した
が、本発明はここに説明した実施例のみに限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱することなく必要に応
じて種々の変形及び変更を実施し得ることは当業者には
明らかである。
が、本発明はここに説明した実施例のみに限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱することなく必要に応
じて種々の変形及び変更を実施し得ることは当業者には
明らかである。
【００１４】
【発明の効果】本発明は、可動支持体によりサンプル・
ホルダーを磁気力で支持し、可動支持体のＰＺＴ同軸管
の電気的な変位によってサンプル・ホルダーを移動させ
所望の２次元的な位置調整を達成し、ＳＴＭ用のプロー
ブ・チップに対してサンプルの位置を２次元的に広い範
囲に亘り高精度に調整可能な２次元位置調整装置を実現
している。
ホルダーを磁気力で支持し、可動支持体のＰＺＴ同軸管
の電気的な変位によってサンプル・ホルダーを移動させ
所望の２次元的な位置調整を達成し、ＳＴＭ用のプロー
ブ・チップに対してサンプルの位置を２次元的に広い範
囲に亘り高精度に調整可能な２次元位置調整装置を実現
している。
【図１】本発明の一実施例の構成を示す断面図である。
【図２】図１の装置を前面（サンプル・ホルダー１７′
側）から見たみた前面図である。
側）から見たみた前面図である。
【図３】図１の装置を後ろ側（ベース・プレート２２
側）から見た背面図である。
側）から見た背面図である。
【図４】従来のＳＴＭ用位置調整装置の構成の一例を示
す断面図である。
す断面図である。
１７′ サンプル・ホルダー １８ 被試験サンプル ２１ 可動支持体 ２４ 内側ＰＺＴ管 ２６ 外側ＰＺＴ管 ３２ 磁気手段（磁石）
Claims (1)
- 【請求項１】 サンプルを表面上に保持するサンプル・
ホルダーと、 ベース上に固定した１対のＰＺＴ同軸管を有し、該１対
のＰＺＴ同軸管の一方の内側の同軸管に磁気手段を設
け、上記サンプル・ホルダーを磁気的に支持する可動支
持体とを具え、 上記１対のＰＺＴ同軸管に供給する制御信号を調整し、
上記サンプル・ホルダーの位置を２次元的に調整するこ
とを特徴とする２次元位置調整装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/779,653 US5214342A (en) | 1991-10-21 | 1991-10-21 | Two-dimensional walker assembly for a scanning tunneling microscope |
| US779653 | 1991-10-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0651831A true JPH0651831A (ja) | 1994-02-25 |
| JPH07122831B2 JPH07122831B2 (ja) | 1995-12-25 |
Family
ID=25117081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4307552A Expired - Lifetime JPH07122831B2 (ja) | 1991-10-21 | 1992-10-21 | ２次元位置調整装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5214342A (ja) |
| JP (1) | JPH07122831B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101290243B1 (ko) * | 2011-08-30 | 2013-07-30 | 현대제철 주식회사 | 코크스 가스 발생량 측정장치 및 그 측정방법 |
| CN105158519A (zh) * | 2015-08-24 | 2015-12-16 | 扬州大学 | 一种利用量子隧穿效应来实现纳米级跟进的装置 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5332942A (en) * | 1993-06-07 | 1994-07-26 | Rennex Brian G | Inchworm actuator |
| US5550483A (en) * | 1994-11-18 | 1996-08-27 | International Business Machines | High speed test probe positioning system |
| US5874668A (en) * | 1995-10-24 | 1999-02-23 | Arch Development Corporation | Atomic force microscope for biological specimens |
| DE19712923A1 (de) * | 1997-03-27 | 1998-10-01 | Bosch Gmbh Robert | Piezoelektrischer Aktor |
| US6459088B1 (en) * | 1998-01-16 | 2002-10-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Drive stage and scanning probe microscope and information recording/reproducing apparatus using the same |
| US6140742A (en) * | 1998-05-12 | 2000-10-31 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | High authority actuator |
| DE19935570C2 (de) * | 1999-07-30 | 2001-07-05 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Mikromanipulator |
| US6194813B1 (en) * | 1999-09-29 | 2001-02-27 | Jacob Israelachvili | Extended-range xyz linear piezo-mechanical scanner for scanning-probe and surface force applications |
| US6297576B1 (en) * | 2000-06-22 | 2001-10-02 | Agilent Technologies, Inc. | Piezoelectric actuator |
| US7765905B2 (en) * | 2002-05-29 | 2010-08-03 | Massachusetts Institute Of Technology | Magnetic micropositioner and method of providing the same |
| US8302456B2 (en) * | 2006-02-23 | 2012-11-06 | Asylum Research Corporation | Active damping of high speed scanning probe microscope components |
| EP2721399B1 (en) | 2011-06-15 | 2017-04-19 | Malvern Instruments Limited | Surface charge measurement |
| DE102012218377B3 (de) | 2012-10-09 | 2013-11-21 | Eberhard Karls Universität Tübingen | Vorrichtung und Verfahren zum Transferieren eines Probenhalters von einer Transportvorrichtung zu einer Scanvorrichtung |
| US9383388B2 (en) | 2014-04-21 | 2016-07-05 | Oxford Instruments Asylum Research, Inc | Automated atomic force microscope and the operation thereof |
| US10867782B2 (en) * | 2019-01-10 | 2020-12-15 | Shimadzij Corporation | Time-of-flight mass spectrometer |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1453978A (en) * | 1973-03-15 | 1976-10-27 | Secr Defence | Linear stepper motor |
| US4877957A (en) * | 1986-07-14 | 1989-10-31 | Olympus Optical Co., Ltd. | Scanning type tunnel microscope |
| US4798989A (en) * | 1986-09-26 | 1989-01-17 | Research Development Corporation | Scanning tunneling microscope installed in electron microscope |
| NL8902094A (nl) * | 1989-08-18 | 1991-03-18 | Philips Nv | Elektro-mechanische transducent en positioneringsinrichting voorzien van een dergelijke elektro-mechanische transducent. |
-
1991
- 1991-10-21 US US07/779,653 patent/US5214342A/en not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-10-21 JP JP4307552A patent/JPH07122831B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101290243B1 (ko) * | 2011-08-30 | 2013-07-30 | 현대제철 주식회사 | 코크스 가스 발생량 측정장치 및 그 측정방법 |
| CN105158519A (zh) * | 2015-08-24 | 2015-12-16 | 扬州大学 | 一种利用量子隧穿效应来实现纳米级跟进的装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5214342A (en) | 1993-05-25 |
| JPH07122831B2 (ja) | 1995-12-25 |
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