JPH0666509A - Measuring apparatus for shape - Google Patents

Measuring apparatus for shape

Info

Publication number
JPH0666509A
JPH0666509A JP21788692A JP21788692A JPH0666509A JP H0666509 A JPH0666509 A JP H0666509A JP 21788692 A JP21788692 A JP 21788692A JP 21788692 A JP21788692 A JP 21788692A JP H0666509 A JPH0666509 A JP H0666509A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
displacement
movement mechanism
fine movement
axis
sample
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.)
Pending
Application number
JP21788692A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Murayama
健 村山
Kiyoshi Nagasawa
潔 長澤
Takashi Morimoto
高史 森本
Akira Hashimoto
昭 橋本
Teruo Igarashi
照夫 五十嵐
Yasuhiko Fukuchi
康彦 福地
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.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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 Hitachi Construction Machinery Co Ltd filed Critical Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority to JP21788692A priority Critical patent/JPH0666509A/en
Publication of JPH0666509A publication Critical patent/JPH0666509A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a measuring apparatus of a shape which can ensure highly- precise scanning and measurement, correction of a tilt or undulation of a sample and reproducibility of measurement. CONSTITUTION:A Z-axis rough-motion mechanism 11 is fixed on an X-Y rough- motion mechanism 10, a six-axes fine-motion mechanism 12 is fixed thereon and further a sample 2 is set thereon. By the X-Y rough-motion mechanism 10 and the Z-axis rough-motion mechanism 11, a measuring area of the sample 2 is opposed to a probe 5 of a tunnel microscope with a gap in which a tunnel current is generated, and by the fine-motion mechanism 12, scanning of the area and an Z-axis fine motion for keeping the tunnel current fixed during this scanning are executed. This Z-axis fine motion produces measured data on a shape.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、トンネル顕微鏡、原子
間力顕微鏡等を用いた形状測定装置に係り、特に広い領
域の形状測定に好適な形状測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shape measuring apparatus using a tunnel microscope, an atomic force microscope or the like, and more particularly to a shape measuring apparatus suitable for measuring the shape of a wide area.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体用の微細回路素子、光ディ
スク、磁気ディスク等、直径100mm以上の大きさを
もつ試料の表面の形状を、これら試料表面を切断するこ
となく測定する必要が生じてきた。このような形状測定
のため、トンネル顕微鏡や原子間力顕微鏡等を用いた形
状測定装置が提案されている。
2. Description of the Related Art In recent years, it has become necessary to measure the surface shape of a sample having a diameter of 100 mm or more, such as a fine circuit element for semiconductors, an optical disk, a magnetic disk, etc., without cutting the surface of the sample. . For such shape measurement, a shape measurement device using a tunnel microscope, an atomic force microscope, or the like has been proposed.

【0003】図10はトンネル顕微鏡を用いた従来の形
状測定装置の側面図である。図で、X、Y、Zは座標軸
を示す。Y軸は紙面に垂直な軸である。1はX軸方向お
よびY軸方向へ大きなストロークで変位するXY粗動機
構、2はXY粗動機構1に載置された試料である。3は
Z軸方向へ大きなストロークで変位するZ軸粗動機構、
4はZ軸粗動機構3の下部に固定された3軸微動機構、
5は3軸微動機構4の下部に固定され、試料2の表面と
対向する探針である。上記3軸微動機構はX、Y、Z軸
方向への微小な並進変位を発生する機構であり、その具
体例を図11および図12に示す。
FIG. 10 is a side view of a conventional shape measuring apparatus using a tunnel microscope. In the figure, X, Y, and Z indicate coordinate axes. The Y axis is an axis perpendicular to the paper surface. Reference numeral 1 is an XY coarse movement mechanism that is displaced in a large stroke in the X axis direction and the Y axis direction, and 2 is a sample placed on the XY coarse movement mechanism 1. 3 is a Z-axis coarse movement mechanism that displaces in the Z-axis direction with a large stroke,
4 is a 3-axis fine movement mechanism fixed to the bottom of the Z-axis coarse movement mechanism 3,
Reference numeral 5 is a probe fixed to the lower portion of the triaxial fine movement mechanism 4 and facing the surface of the sample 2. The triaxial fine movement mechanism is a mechanism that generates a minute translational displacement in the X, Y, and Z axis directions, and a specific example thereof is shown in FIGS. 11 and 12.

【0004】図11および図12はそれぞれ3軸微動機
構の具体例の斜視図である。各図で、X、Y、Zは座標
軸を示す。図11で、40XはX軸方向に伸縮する圧電
素子、40YはY軸方向に伸縮する圧電素子、40Zは
Z軸方向に伸縮する圧電素子であり、それぞれ一端が固
定され、他端は集合して探針5を保持している。各圧電
素子40X、40Y、40Zの電極の図示は省略されて
いる。
11 and 12 are perspective views of specific examples of the triaxial fine movement mechanism. In each figure, X, Y, and Z indicate coordinate axes. In FIG. 11, 40X is a piezoelectric element that expands and contracts in the X-axis direction, 40Y is a piezoelectric element that expands and contracts in the Y-axis direction, and 40Z is a piezoelectric element that expands and contracts in the Z-axis direction. One end is fixed and the other end is gathered. Holds the probe 5. The electrodes of the piezoelectric elements 40X, 40Y, and 40Z are not shown.

【0005】一方、図12で、41は円筒状の圧電素
子、42Xは圧電素子41の表面の対称位置に設けられ
たX軸電極、42Yは圧電素子41の表面の対称位置に
設けられたY軸電極、42Zは圧電素子41の表面全周
に設けられたZ軸電極である。
On the other hand, in FIG. 12, 41 is a cylindrical piezoelectric element, 42X is an X-axis electrode provided at the symmetrical position on the surface of the piezoelectric element 41, and 42Y is Y provided at the symmetrical position on the surface of the piezoelectric element 41. The shaft electrode 42Z is a Z-axis electrode provided on the entire circumference of the surface of the piezoelectric element 41.

【0006】圧電素子41の下端に探針5が固定されて
いる。
The probe 5 is fixed to the lower end of the piezoelectric element 41.

【0007】次に、図10に示す従来の形状測定装置の
動作を説明する。最初に光学顕微鏡等により全体像を観
察し、この像から測定すべき領域を特定し、XY粗動機
構1により試料2の当該領域を探針5の下部に移動させ
る。次いで、Z軸粗動機構3により探針5を試料2の表
面へ向かってトンネル電流検出可能位置(試料表面との
距離がナノメートルのオーダの位置)まで移動させる。
この移動後、3軸微動機構4の圧電素子40X、40Y
を駆動することにより、又は、X軸電極42XおよびY
軸電極42Yに所定の電圧を印加することにより、探針
5を試料2の表面X−Y方向に走査させると同時に、上
記トンネル電流が一定値となるように(探針5と試料表
面との距離が一定となるように)、圧電素子40Z又は
Z軸電極42ZによりZ軸方向の微動制御を行う。この
Z軸の変位データにより試料表面の形状を観察すること
ができる。
Next, the operation of the conventional shape measuring apparatus shown in FIG. 10 will be described. First, the entire image is observed with an optical microscope or the like, the region to be measured is specified from this image, and the region of the sample 2 is moved to the lower portion of the probe 5 by the XY coarse movement mechanism 1. Next, the Z-axis coarse movement mechanism 3 moves the probe 5 toward the surface of the sample 2 to a tunnel current detectable position (position at which the distance from the sample surface is on the order of nanometers).
After this movement, the piezoelectric elements 40X, 40Y of the triaxial fine movement mechanism 4
Drive the X-axis electrodes 42X and Y.
By applying a predetermined voltage to the shaft electrode 42Y, the probe 5 is scanned in the surface X-Y direction of the sample 2, and at the same time, the tunnel current becomes a constant value (the probe 5 and the sample surface). Fine movement control in the Z-axis direction is performed by the piezoelectric element 40Z or the Z-axis electrode 42Z so that the distance becomes constant. The shape of the sample surface can be observed from the displacement data of the Z axis.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
形状測定装置は、以下の点で必ずしも満足できる装置で
はなかった。 (a)3軸微動機構4は図11および図12の具体例に
示すように、圧電素子が用いられるのが通常である。し
かし、圧電素子は図13に示すようなヒステリシス特性
を有するため、正確な位置決めが困難である。なお、図
13で、横軸には圧電素子に印加する電圧が、縦軸には
圧電素子の変位量がとってある。さらに、圧電素子は、
一定電圧を印加していても徐々に変位量が変化するいわ
ゆるドリフトを避けることはできず、この点からも正確
な位置決めが困難である。
By the way, the above-mentioned conventional shape measuring apparatus is not always satisfactory in the following points. (A) As shown in the concrete examples of FIGS. 11 and 12, a piezoelectric element is usually used for the triaxial fine movement mechanism 4. However, since the piezoelectric element has a hysteresis characteristic as shown in FIG. 13, accurate positioning is difficult. In FIG. 13, the horizontal axis represents the voltage applied to the piezoelectric element, and the vertical axis represents the displacement amount of the piezoelectric element. Furthermore, the piezoelectric element
Even if a constant voltage is applied, a so-called drift in which the displacement amount gradually changes cannot be avoided, and accurate positioning is difficult from this point as well.

【0009】(b)3軸微動機構4は、その構成上、1
つの軸方向にのみ、例えばX軸方向にのみ変位を発生さ
せようとして圧電素子40Xのみを駆動し、又はX軸電
極42Xのみに電圧を印加しても、同時に他軸方向の変
位(干渉変位)も発生してしまう。したがって、3軸微
動機構4によりX−Y方向の走査を行った場合、正確な
走査を行うことができず、結局、走査領域における各位
置に正確に対応したデータを得ることはできなくなる。
(B) The triaxial fine movement mechanism 4 has a structure of 1
Even if only the piezoelectric element 40X is driven in an attempt to generate a displacement only in one axial direction, for example, only in the X-axis direction, or a voltage is applied only to the X-axis electrode 42X, a displacement in the other axial direction (interference displacement) simultaneously occurs. Will also occur. Therefore, when scanning in the XY directions is performed by the triaxial fine movement mechanism 4, accurate scanning cannot be performed, and eventually, it becomes impossible to obtain data that accurately corresponds to each position in the scanning region.

【0010】(c)試料2が直径100mm以上のよう
な大型である場合、試料2に傾きやうねりが存在する。
これら傾きやうねりが3軸微動機構4の微動の範囲より
大きくなると、探針5を追随させることができなくな
り、再度、Z軸粗動機構3による試料2への接近過程が
必要となり、測定時間が大幅に増大する。しかも、この
ようにZ軸粗動機構3により再度探針5を接近させる場
合、X軸、Y軸方向への変位をナノメートルのオーダの
範囲内に抑えることは困難であり、したがって、探針5
の位置がずれてその再現性を確保することができない。
又、従来の方法では、試料の広域にわたるうねりと走査
に伴う機械的誤差との合計が測定値として観測されるこ
とになる。この場合、走査に伴う機械的誤差を計測又は
補正する手段がないため、上記広域にわたる試料のうね
りを計測することができない。
(C) When the sample 2 has a large size such as a diameter of 100 mm or more, the sample 2 has an inclination or a waviness.
If these tilts and undulations are larger than the range of fine movement of the triaxial fine movement mechanism 4, the probe 5 cannot be followed, and the process of approaching the sample 2 by the Z-axis coarse movement mechanism 3 is required again, and the measurement time becomes longer. Is greatly increased. Moreover, when the probe 5 is made to approach again by the Z-axis coarse movement mechanism 3 in this way, it is difficult to suppress the displacement in the X-axis and Y-axis directions within the range of nanometers. 5
The position of is shifted, and its reproducibility cannot be secured.
Further, in the conventional method, the sum of the waviness of the sample over a wide area and the mechanical error caused by the scanning is observed as the measured value. In this case, since there is no means for measuring or correcting a mechanical error caused by scanning, it is impossible to measure the waviness of the sample over the wide area.

【0011】(d)測定を高速で行うため、X−Y面の
走査は高周波を用いて行われる。通常、圧電素子はコン
デンサでモデル化することができるが、実際にはコンデ
ンサのみではなく抵抗も存在するので、高周波による走
査時には圧電素子に局部的な熱が発生し、この熱によ
り、3軸微動機構4と探針5との間に熱変形を生じて測
定精度が低下するおそれがある。
(D) Since the measurement is performed at high speed, the scanning of the XY plane is performed using high frequency. Usually, the piezoelectric element can be modeled with a capacitor, but in reality, not only the capacitor but also the resistor exists, so that local heat is generated in the piezoelectric element during scanning at high frequency, and this heat causes triaxial fine movement. There is a possibility that thermal deformation may occur between the mechanism 4 and the probe 5 and the measurement accuracy may deteriorate.

【0012】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、高精度の測定を行うことができ、試料の傾
きやうねりに対処することができる形状測定装置を提供
することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the prior art and to provide a shape measuring apparatus capable of performing highly accurate measurement and capable of coping with the inclination and waviness of a sample.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、試料表面を走査し、この走査の間に当該
試料表面と、これに微小間隙をもって近接する探針との
間に生じる現象を用いて当該試料表面の形状を測定する
形状測定装置において、ベースに固定された粗動機構
と、この粗動機構上に設置され前記試料を載置するとと
もに少なくとも走査軸に関する4軸の変位を行う微動機
構と、この微動機構の変位を測定する変位測定手段と、
前記微動機構の目標変位を出力する目標変位発生手段
と、この目標変位発生手段から出力される目標変位およ
び前記変位測定手段により測定された変位に基づいて前
記微動機構の変位を制御する変位制御手段とを設けたこ
とを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention scans a sample surface, and between the sample surface and a probe which is close to the sample surface during the scanning. In a shape measuring device that measures the shape of the surface of a sample by using a phenomenon that occurs, a coarse movement mechanism fixed to a base, and a sample mounted on the coarse movement mechanism to mount the sample and at least four axes related to a scanning axis A fine movement mechanism for performing displacement, a displacement measuring means for measuring the displacement of the fine movement mechanism,
Target displacement generating means for outputting the target displacement of the fine movement mechanism, and displacement control means for controlling the displacement of the fine movement mechanism based on the target displacement output from the target displacement generating means and the displacement measured by the displacement measuring means. And is provided.

【0014】[0014]

【作用】形状測定は、粗動機構により試料の測定領域を
探針に対向させ、当該粗動機構又は探針側に設けられた
粗動機構により探針と試料表面との間隙を所定の間隙以
内とし、次いで、微動機構により走査を行う。この走査
中、当該微動機構又は探針側に設けられた微動機構によ
り、探針と試料表面との間隙が一定に保持されるような
変位が行われる。上記走査を含む変位は、目標変位発生
手段からの目標変位の出力により行われ、変位制御手段
は微動機構を目標変位に応じて駆動させる。試料に傾き
やうねりが存在する場合、それらは微動機構の回転変位
により補正される。
In the shape measurement, the measurement area of the sample is opposed to the probe by the coarse movement mechanism, and the coarse movement mechanism or the coarse movement mechanism provided on the probe side makes the gap between the probe and the sample surface a predetermined gap. Then, scanning is performed by the fine movement mechanism. During this scanning, the displacement is performed by the fine movement mechanism or the fine movement mechanism provided on the probe side so that the gap between the probe and the sample surface is kept constant. The displacement including the above scanning is performed by the output of the target displacement from the target displacement generating means, and the displacement control means drives the fine movement mechanism according to the target displacement. If the sample has tilts or undulations, they are corrected by the rotational displacement of the fine movement mechanism.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。図1は本発明の実施例に係る形状測定装置の側面
図である。図で、X、Y、Zは図10に示すものと同じ
座標軸を示す。10はベースに固定されX軸およびY軸
方向に大きなストロークで変位するXY粗動機構、11
はXY粗動機構10上に固定されZ軸方向に大きなスト
ロークで変位するZ軸粗動機構である。12はZ軸粗動
機構11上に固定された微動機構であり、X、Y、Z軸
方向の微小な並進変位およびX、Y、Z軸まわりの微小
な回転変位を発生する。13は微動機構12上に設けら
れた変位計測用のミラーであり、レーザ変位計の一部を
構成し、図示しないレーザ光源からのレーザ光線14を
反射する。図では、Y軸方向に沿ったミラーのみが示さ
れているがX軸方向に沿うミラーも設けられる。2は微
動機構12上に載置された試料、5は上記ベースに剛体
を介して固定された探針である。本実施例では従来の装
置と異なり、探針5は固定部に固定されている。
The present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 is a side view of a shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, X, Y and Z indicate the same coordinate axes as those shown in FIG. 10 is an XY coarse movement mechanism fixed to the base and displaced with a large stroke in the X-axis and Y-axis directions, 11
Is a Z-axis coarse movement mechanism that is fixed on the XY coarse movement mechanism 10 and is displaced in the Z-axis direction with a large stroke. Reference numeral 12 denotes a fine movement mechanism fixed on the Z-axis coarse movement mechanism 11, which produces a minute translational displacement in the X, Y, and Z axis directions and a minute rotational displacement about the X, Y, and Z axes. Reference numeral 13 denotes a displacement measuring mirror provided on the fine movement mechanism 12, which constitutes a part of the laser displacement meter and reflects a laser beam 14 from a laser light source (not shown). In the figure, only the mirror along the Y-axis direction is shown, but a mirror along the X-axis direction is also provided. Reference numeral 2 is a sample placed on the fine movement mechanism 12, and 5 is a probe fixed to the base via a rigid body. In this embodiment, unlike the conventional device, the probe 5 is fixed to the fixed portion.

【0016】上記微動機構12の具体例を図2および図
3に示す。図2は微動機構の具体例の分解斜視図、図3
は微動機構の他の具体例の斜視図である。図2に示す微
動機構は、3つのブロック120UXY、120UZ 、1
20θXYZ で構成されている。各ブロックにおいて、符
号Gは各軸の変位量測定用のひずみゲージ(各ブロック
における1つのひずみゲージにのみ符号が付されてい
る)、符号Pは圧電素子を示す。又、Sに数字が付され
た符号は各ブロック相互の結合部分を示し、ブロック1
20UZ は結合部S1 、S2 でブロック120UXYに結
合され、ブロック120θXYZ は結合部S3 、S4 でブ
ロック120UZ に結合されている。ブロック120θ
XYZ の結合部S5 には図示しないテーブルが結合され、
このテーブル上に試料2が載置される。矢印に示すよう
に、ブロック120UXYはX、Y軸方向の並進変位
X 、UY を発生し、ブロック120UZ はZ軸方向の
並進変位UZ を発生し、又、ブロック120θXYZ
X、Y、Zの各軸まわりの回転変位θX 、θY 、θZ
発生する。この微動機構の詳細は、昭和62年精密工学
会春季大会講演論文集「平行平板・放射平板を用いた多
軸位置決め装置の開発」に記載されている。
A concrete example of the fine movement mechanism 12 is shown in FIGS. 2 is an exploded perspective view of a specific example of the fine movement mechanism, FIG.
FIG. 6 is a perspective view of another specific example of the fine movement mechanism. The fine movement mechanism shown in FIG. 2 includes three blocks 120U XY , 120U Z , 1
It is composed of 20θ XYZ . In each block, the reference symbol G indicates a strain gauge for measuring the displacement amount of each axis (only one strain gauge in each block is assigned a reference symbol), and the reference symbol P indicates a piezoelectric element. Further, a symbol with a number attached to S indicates a connecting portion between blocks, and block 1
20 U Z is coupled to a block 120U XY at the junction S 1, S 2, block 120Shita XYZ is coupled to a block 120U Z at the junction S 3, S 4. Block 120θ
A table (not shown) is connected to the connecting portion S 5 of XYZ ,
The sample 2 is placed on this table. As shown by the arrow, the block 120U XY generated X, Y-axis direction of the translational displacement U X, the U Y, block 120U Z generates a translational displacement U Z in the Z-axis direction, also the block 120Shita XYZ is X , Y, Z rotational displacements θ X , θ Y , θ Z are generated. Details of this fine movement mechanism are described in "Development of multi-axis positioning device using parallel plate / radiation plate", Proc.

【0017】図3に示す微動機構は、6つのアクチュエ
ータ121〜126とこれら各アクチュエータ121〜
126に結合されたテーブルTで構成される。各アクチ
ュエータ121〜126は同様の構成を有し、アクチュ
エータ126に示されるように、ベースB、圧電素子
P、ベースBと圧電素子P間およびテーブルTと圧電素
子P間を結合する弾性ヒンジHで構成される。各弾性ヒ
ンジHは、圧電素子Pの伸縮方向に対して剛、その他の
方向には柔である特性を有する。テーブルT上に試料2
が載置される。この微動機構で、X軸方向の並進変位は
アクチュエータ124又は126、Y軸方向の並進変位
はアクチュエータ125、Z軸方向の並進変位はアクチ
ュエータ121、122、123、X軸回りの回転変位
はアクチュエータ122、123、Y軸回りの回転変位
はアクチュエータ121、122、123、Z軸回りの
回転変位はアクチュエータ124、126を駆動するこ
とにより発生する。この微動機構の詳細は、昭和62年
ロボット学会講演予講集「多自由度のキャリブレーショ
ン」に記載されている。
The fine movement mechanism shown in FIG. 3 includes six actuators 121 to 126 and these actuators 121 to 126.
The table T is connected to the table 126. Each of the actuators 121 to 126 has a similar structure, and as shown in the actuator 126, an elastic hinge H that connects the base B, the piezoelectric element P, the base B and the piezoelectric element P, and the table T and the piezoelectric element P. Composed. Each elastic hinge H has a characteristic that it is rigid with respect to the expansion / contraction direction of the piezoelectric element P and is flexible in other directions. Sample 2 on table T
Is placed. With this fine movement mechanism, the translational displacement in the X-axis direction is the actuator 124 or 126, the translational displacement in the Y-axis direction is the actuator 125, the translational displacement in the Z-axis direction is the actuators 121, 122, 123, and the rotational displacement about the X-axis is the actuator 122. , 123, the rotational displacement about the Y axis is generated by driving the actuators 121, 122, 123, and the rotational displacement about the Z axis is generated by driving the actuators 124, 126. The details of this fine movement mechanism are described in "Preliminary Lecture of Robotics Society of 1987""Calibration with multiple degrees of freedom".

【0018】本実施例の微動機構12において、少なく
ともZ軸方向の並進変位、X軸まわりの回転変位および
Y軸まわりの回転変位の各変位量は、微動機構12に内
蔵された変位計(図2および図3の例ではひずみゲージ
G)により計測される。このような変位計には、ひずみ
ゲージの他に静電容量型変位測定手段、半導体ゲージ等
が用いられ、1ナノメートルのオーダの計測が可能であ
る。X、Y軸方向の並進変位およびZ軸まわりの回転変
位は、前記レーザ変位計で測定される。
In the fine movement mechanism 12 of the present embodiment, at least the translational displacement in the Z-axis direction, the rotational displacement about the X axis, and the rotational displacement about the Y axis are measured by a displacement gauge built in the fine movement mechanism 12 (see FIG. In the example of 2 and FIG. 3, it is measured by a strain gauge G). For such a displacement gauge, a capacitance type displacement measuring means, a semiconductor gauge, or the like is used in addition to the strain gauge, and measurement on the order of 1 nanometer is possible. The translational displacement in the X and Y axis directions and the rotational displacement about the Z axis are measured by the laser displacement meter.

【0019】図4は上記微動機構12の制御装置のブロ
ック図である。図で、16は目標変位発生部であり、6
軸(3軸方向の並進変位と3軸まわりの回転変位)の目
標変位を出力する。U0 は6つの目標変位を示す。17
は減算器、18は干渉マトリクスである。干渉マトリク
ス18は、この微動機構12に所定の変位を発生させる
ためには各軸の圧電素子にどれだけの大きさの電圧を与
えればよいかを定める当該微動機構12に特有のマトリ
クスであり、例えば、X軸方向の並進変位のみを発生さ
せたい場合、目標変位発生部16ではX軸の目標変位の
み設定され他軸の目標変位は0であるが、X軸並進用圧
電素子のみを駆動したとき生じる干渉変位を除くため、
他の軸の圧電素子に対しても上記マトリクスに従った電
圧が付与され、この結果、正確にX軸方向の並進変位が
達成される。Cは当該マトリクスを示し、逆ヤコビ行列
と称されている。
FIG. 4 is a block diagram of a control device for the fine movement mechanism 12. In the figure, 16 is a target displacement generator,
The target displacements of the axes (translational displacements in the three axis directions and rotational displacements around the three axes) are output. U 0 indicates six target displacements. 17
Is a subtracter, and 18 is an interference matrix. The interference matrix 18 is a matrix peculiar to the fine movement mechanism 12 that determines how much voltage should be applied to the piezoelectric element of each axis to generate a predetermined displacement in the fine movement mechanism 12. For example, when it is desired to generate only the translational displacement in the X-axis direction, only the target displacement of the X-axis is set in the target displacement generation unit 16 and the target displacement of the other axis is 0, but only the X-axis translational piezoelectric element is driven. In order to exclude the interference displacement that occurs when
Voltages according to the above matrix are also applied to the piezoelectric elements of other axes, and as a result, translational displacement in the X-axis direction is accurately achieved. C indicates the matrix and is called an inverse Jacobian matrix.

【0020】19は干渉マトリクス18で決定された各
軸の信号に基づいて各軸の圧電素子に印加する電圧を発
生させて出力するコントローラであり、入力信号に対し
て比例、積分、微分、増幅等の処理を行う。A(s)は
コントローラの機能を示す。
Reference numeral 19 denotes a controller for generating and outputting a voltage applied to the piezoelectric element of each axis based on the signal of each axis determined by the interference matrix 18, and proportional, integral, differential, and amplified with respect to the input signal. Etc. are processed. A (s) indicates the function of the controller.

【0021】20はこの微動機構12の微動部を示し、
G(s)はその機械的特性を示す。Uは微動部20の動
きにより生じた実際の変位である。21は微動機構12
の実際の変位を6軸の変位に換算する換算マトリクスで
あり、換算された各軸の値が減算器17に入力されるこ
とにより、フィードバック制御が行われる。なお、上記
換算マトリクス21は論理的な機能を示すものであり、
本実施例では、前述のように、Z軸方向の並進変位、X
軸まわりの回転変位およびY軸まわりの回転変位の各変
位量は、微動機構12に内蔵された変位計により計測さ
れ、X、Y軸方向の並進変位およびZ軸まわりの回転変
位は、前記レーザ変位計で測定され、これらの数値が減
算器に入力されることになる。
Reference numeral 20 denotes a fine movement part of the fine movement mechanism 12,
G (s) shows its mechanical properties. U is an actual displacement caused by the movement of the fine movement unit 20. 21 is the fine movement mechanism 12
Is a conversion matrix for converting the actual displacement of the above into a displacement of 6 axes, and feedback control is performed by inputting the converted values of each axis to the subtractor 17. The conversion matrix 21 indicates a logical function,
In the present embodiment, as described above, the translational displacement in the Z-axis direction, X
The displacements of the rotational displacement about the axis and the rotational displacement about the Y axis are measured by a displacement gauge built in the fine movement mechanism 12, and the translational displacement in the X and Y axis directions and the rotational displacement about the Z axis are measured by the laser. It will be measured by a displacement meter and these values will be input to the subtractor.

【0022】ここで、本実施例の動作を説明する。試料
2の表面の測定すべき領域を、XY粗動機構10により
探針5と対向する位置に移動させ、次いで、Z軸粗動機
構11によりトンネル電流が発生する間隙になるまで試
料2を探針5に接近させる。
The operation of this embodiment will be described below. A region to be measured on the surface of the sample 2 is moved to a position facing the probe 5 by the XY coarse movement mechanism 10, and then the sample 2 is searched by the Z axis coarse movement mechanism 11 until a gap where a tunnel current is generated. Approach the needle 5.

【0023】ところで、試料2特に大径のものは、その
両端の厚さが異なる等の理由で表面が傾斜していたり、
表面にうねりを有するものがある。これら傾斜やうねり
は、予め判っている場合や、別途計測により判る場合が
ある。図5に試料2の傾斜を示し、図6にうねりを有す
る試料表面を示す。各図の傾斜やうねりは極度に誇張し
て描かれている。
By the way, the surface of the sample 2 having a particularly large diameter is inclined due to a difference in thickness of both ends thereof,
Some have undulations on the surface. These inclinations and undulations may be known in advance or may be known by separate measurement. FIG. 5 shows the inclination of Sample 2, and FIG. 6 shows the sample surface having waviness. The slopes and undulations in each figure are extremely exaggerated.

【0024】試料表面の走査を行う前に、試料表面の傾
斜が図5に示すようにY軸のまわりに角度θYCだけ傾い
ている場合、微動機構12の目標変位のうち軸θY の目
標変位をθYCに設定しておく。試料表面に図6に示すよ
うなうねりが存在している場合も同様に、軸θY の目標
変位をうねりの傾斜角度に設定しておく。このうねりの
傾斜角度は、例えば図6に示すように、試料2の両端の
点A、Bの高さを微動機構12により計測し、両者の差
に基づいてうねりの中心線Oを求め、この中心線Oの水
平線に対する傾きを求めることにより得ることができ
る。なお、他の軸まわりの傾斜やうねりに対しても同様
に目標変位を設定することができる。
Before scanning the sample surface, if the sample surface is tilted by the angle θ YC about the Y axis as shown in FIG. 5, the target of the axis θ Y of the fine displacement mechanism 12 is the target. Set the displacement to θ YC . Similarly, when the undulation exists on the surface of the sample as shown in FIG. 6, the target displacement of the axis θ Y is set to the inclination angle of the undulation. As for the inclination angle of the undulation, for example, as shown in FIG. 6, the heights of the points A and B at both ends of the sample 2 are measured by the fine movement mechanism 12, and the center line O of the undulation is obtained based on the difference between the two. It can be obtained by obtaining the inclination of the center line O with respect to the horizontal line. It should be noted that the target displacement can be similarly set for inclinations and undulations around other axes.

【0025】以上のように試料2の傾斜又はうねりに応
じて目標変位発生部16に目標変位を設定した後、微動
機構12によるX−Y面の走査および一定のトンネル電
流を得るためのZ軸方向の変位を行う。微動機構12に
よる上記走査は、走査線上におけるXY座標を目標変位
発生部16に時間的に順次設定してゆくことにより行わ
れる。又、Z軸方向の変位は、図示しないトンネル電流
検出・制御装置の信号を目標変位発生部16に順次入力
してゆくことにより行われる。このZ軸方向の変位が形
状データとなる。
After setting the target displacement in the target displacement generator 16 according to the inclination or waviness of the sample 2 as described above, the fine movement mechanism 12 scans the XY plane and the Z axis for obtaining a constant tunnel current. Perform directional displacement. The scanning by the fine movement mechanism 12 is performed by sequentially setting the XY coordinates on the scanning line in the target displacement generating unit 16 in time. The displacement in the Z-axis direction is performed by sequentially inputting signals from a tunnel current detection / control device (not shown) to the target displacement generator 16. The displacement in the Z-axis direction becomes shape data.

【0026】このように本実施例では、6軸の微動機構
12を使用し、これを制御装置により制御するようにし
たので、前述の従来装置における問題点を解決すること
ができる。即ち、 (a)圧電素子のヒステリシスやドリフトは微動機構1
2を干渉マトリクス18を有する制御装置で制御するこ
とにより全く無関係となる。 (b)同様の理由で、干渉変位を生じることなく走査を
行うことができ、走査領域における各位置に正確に対応
したデータを得ることができる。 (c)試料2の傾きやうねりは微動機構12の回転変位
により補正できるので、Z軸方向の測定範囲が微動機構
12の微動の範囲より大きくなることはなく、Z軸方向
の再接近過程が不要となり、測定時間の増大を防止する
ことができ、かつ、再現性確保の問題も生じない。又、
仮に再接近過程の必要が生じた場合でも、あるいは他の
理由、例えばある領域を測定しているとき、そのときの
測定の観点と同じ観点で既測定領域を再度測定する必要
が生じた場合でも、上記(a)と同一の理由で正確な再
現を行うことができる。 (d)探針5は走査を行う微動機構12とは隔離して固
定部に固定されているので、熱変形による測定精度の低
下を防止することができる。
As described above, in this embodiment, since the 6-axis fine movement mechanism 12 is used and is controlled by the control device, it is possible to solve the above-mentioned problems in the conventional device. That is, (a) the hysteresis or drift of the piezoelectric element is caused by the fine movement mechanism 1.
Controlling 2 with a controller having an interference matrix 18 makes them completely irrelevant. (B) For the same reason, scanning can be performed without causing interference displacement, and data accurately corresponding to each position in the scanning region can be obtained. (C) Since the inclination and undulation of the sample 2 can be corrected by the rotational displacement of the fine movement mechanism 12, the measurement range in the Z-axis direction does not become larger than the fine movement range of the fine movement mechanism 12, and the re-approaching process in the Z-axis direction does not occur. It is not necessary, it is possible to prevent an increase in measurement time, and there is no problem of ensuring reproducibility. or,
Even if the need for the re-approaching process arises, or for other reasons, for example, when measuring a certain area, it becomes necessary to re-measure the already-measured area from the same viewpoint as the measurement at that time. Accurate reproduction can be performed for the same reason as (a) above. (D) Since the probe 5 is fixed to the fixed portion separately from the fine movement mechanism 12 that performs scanning, it is possible to prevent a decrease in measurement accuracy due to thermal deformation.

【0027】図7は微動機構の制御装置の他の具体例の
ブロック図である。図7で、図4に示す部分と同一又は
等価な部分には同一符号を付して説明を省略する。この
制御装置ではフィードバック制御は行われず、減算器1
7は省略されている。なお、必要であればフィードバッ
ク制御を行うことができるのは当然である。22は記憶
装置である。この記憶装置22には6軸の実際の変位U
およびコントローラ19からの出力電圧が順次記憶され
てゆく。なお、本具体例における微動機構は、X軸方向
の変位およびY軸方向の変位を測定する変位計を内蔵し
ている。
FIG. 7 is a block diagram of another specific example of the control device for the fine movement mechanism. 7, parts that are the same as or equivalent to the parts shown in FIG. 4 are assigned the same reference numerals and explanations thereof are omitted. Feedback control is not performed in this control device, and the subtracter 1
7 is omitted. In addition, it goes without saying that feedback control can be performed if necessary. Reference numeral 22 is a storage device. This storage device 22 has an actual displacement U of 6 axes.
And the output voltage from the controller 19 is sequentially stored. The fine movement mechanism in this example has a built-in displacement gauge that measures the displacement in the X-axis direction and the displacement in the Y-axis direction.

【0028】本具体例の制御装置とさきの具体例の制御
装置とは、前者が記憶装置22を備えている点で異な
る。この記憶装置22の機能を以下に説明する。さきの
具体例の制御装置も本具体例の制御装置もX、Y方向の
並進変位とZ軸まわりの回転変位はレーザ変位計で計測
される。ところで、レーザ変位計は長ストロークの計測
が可能であり、大型の試料の測定には適しているが、そ
の分解能は1〜10ナノメートル程度であり、実際には
測定環境における「ゆらぎ」等の問題が存在するので、
ナノメートルのオーダの計測を正確に行うのは困難であ
って、通常市販されているレーザ変位計は分解能10ナ
ノメートル程度のものが多い。
The control device of this example and the control device of the previous example are different in that the former is provided with the storage device 22. The function of the storage device 22 will be described below. Both the control device of the specific example and the control device of this specific example measure the translational displacement in the X and Y directions and the rotational displacement about the Z axis with a laser displacement meter. By the way, the laser displacement meter is capable of measuring a long stroke and is suitable for measuring a large sample, but its resolution is about 1 to 10 nanometers, and in practice, there is no "fluctuation" in the measurement environment. The problem exists,
It is difficult to accurately measure on the order of nanometers, and most laser displacement meters that are commercially available usually have a resolution of about 10 nanometers.

【0029】ここで、本具体例で用いられているレーザ
変位計が10ナノメートルの分解能を有するものとす
る。このようなレーザ変位計は、10ナノメートルの変
位を測定する毎に1つのパルスを発生し、発生したパル
スの数を加算することにより変位量を検出する。この場
合、X−Y面の走査において測定点とし得る座標は最小
10ナノメートル間隔となる。したがって、さらに詳細
な形状情報が必要な場合、レーザ変位計を使用している
限りはそのような形状情報を得ることはできない。本制
御装置では、このような問題点を解決するものである。
Here, it is assumed that the laser displacement meter used in this example has a resolution of 10 nanometers. Such a laser displacement meter generates one pulse each time a displacement of 10 nanometers is measured, and detects the displacement amount by adding the number of generated pulses. In this case, the coordinates that can be set as the measurement points in the scanning of the XY plane are the minimum 10 nanometer intervals. Therefore, when more detailed shape information is required, such shape information cannot be obtained as long as the laser displacement meter is used. The present control device solves such a problem.

【0030】本制御装置の動作を図8を参照しながら説
明する。この図で、pは実際の変位として記憶装置22
に記憶されるX軸方向又はY軸方向のレーザ変位計の出
力パルス、vはコントローラ19から出力され記憶装置
22に記憶される同一方向の変位を発生させる電圧であ
る。パルスpが記憶装置22に入力される毎に電圧vの
値(図でv1 、v2 )を記憶しておけば、値v1 、v2
の差に基づいて各パルスの間の位置(座標)を設定する
ことができ、レーザ変位計の所定軸に対する長ストロー
ク測定可能という特徴を生かすとともに、当該軸方向の
より精細な変位測定も可能とすることができる。なお、
圧電素子の印加電圧と変位との間にはヒステリシスやド
リフトが存在するが、10ナノメートルの微小距離間で
はその影響は無視でき、しかも電圧v1、v2 の差が1
0ナノメートルに相当することが判っているので、正確
な座標設定が可能である。
The operation of this control device will be described with reference to FIG. In this figure, p is the actual displacement and is stored in the storage device 22.
An output pulse of the laser displacement meter in the X-axis direction or the Y-axis direction stored in V is a voltage for generating displacement in the same direction, which is output from the controller 19 and stored in the storage device 22. If the values of the voltage v (v 1 and v 2 in the figure) are stored each time the pulse p is input to the storage device 22, the values v 1 and v 2
It is possible to set the position (coordinates) between each pulse based on the difference between the two pulses, making the best use of the characteristic that the long stroke measurement for the predetermined axis of the laser displacement meter is possible, and more precise displacement measurement in the axial direction is also possible. can do. In addition,
Hysteresis and drift exist between the applied voltage and the displacement of the piezoelectric element, but the effect is negligible at a minute distance of 10 nanometers, and the difference between the voltages v 1 and v 2 is 1
Since it is known to correspond to 0 nanometer, accurate coordinate setting is possible.

【0031】図9は本発明の他の実施例に係る形状測定
装置の斜視図である。図で、図1に示す部分と同一又は
等価な部分には同一符号を付して説明を省略する。30
はZ軸微動機構、31はレーザ光源等より成るレーザ変
位計、32はベース、33はベース32に固定されたブ
リッジ型の構造体である。Z軸粗動機構11は構造体3
3に固定され、Z軸微動機構30はZ軸粗動機構11に
固定され、当該Z軸微動機構30に探針5が固定されて
いる。レーザ変位計は3個所に設置され(そのうちの1
つが符号31で示され他は図示が省略されている)、微
動機構12のX、Y軸方向の並進変位およびZ軸まわり
の回転変位を測定する。微動機構12の他の変位および
Z軸微動機構30の変位は内蔵する変位計で測定され
る。
FIG. 9 is a perspective view of a shape measuring apparatus according to another embodiment of the present invention. In the figure, parts that are the same as or equivalent to the parts shown in FIG. Thirty
Is a Z-axis fine movement mechanism, 31 is a laser displacement meter including a laser light source, 32 is a base, and 33 is a bridge-type structure fixed to the base 32. The Z-axis coarse movement mechanism 11 is the structure
3, the Z-axis fine movement mechanism 30 is fixed to the Z-axis coarse movement mechanism 11, and the probe 5 is fixed to the Z-axis fine movement mechanism 30. Laser displacement gauges are installed at three locations (one of which is
One is denoted by reference numeral 31 and the others are omitted), and the translational displacement of the fine movement mechanism 12 in the X and Y axis directions and the rotational displacement about the Z axis are measured. The other displacement of the fine movement mechanism 12 and the displacement of the Z-axis fine movement mechanism 30 are measured by a built-in displacement gauge.

【0032】本実施例は、さきの実施例とはZ軸粗動機
構11およびZ軸微動機構30が探針5側に設置されて
いる点で異なるのみであり、その動作はさきの実施例の
動作に準じる。又、本実施例の効果もさきの実施例の効
果と同じであるが、さらにその効果に加えて、Z軸微動
機構30を小型に構成することができるので、機構の共
振点が高くなって振動を抑制することができ、したがっ
て、測定をより高速に行うことができるという効果も有
する。
This embodiment is different from the previous embodiment only in that the Z-axis coarse movement mechanism 11 and the Z-axis fine movement mechanism 30 are installed on the probe 5 side, and the operation thereof is the same as the previous embodiment. According to the operation of. Further, the effect of this embodiment is the same as the effect of the previous embodiment, but in addition to that effect, the Z-axis fine movement mechanism 30 can be made compact, so that the resonance point of the mechanism becomes high. There is also an effect that vibration can be suppressed, and therefore, measurement can be performed at higher speed.

【0033】なお、上記実施例の説明では、トンネル顕
微鏡を用いた形状測定装置について説明したが、原子間
力顕微鏡等他の探針型顕微鏡を用いることもできる。
又、変位計測手段として微動機構に内蔵される変位計と
レーザ変位計とを併用する例について説明したが、精度
の観点からレーザ変位計以外の他の適宜の変位計を使用
することもでき、さらに、それほどの長ストロークの変
位を必要としない場合には微動機構に内蔵される変位計
のみを用いることもできる。
In the above description of the embodiment, the shape measuring device using the tunnel microscope has been described, but another probe type microscope such as an atomic force microscope may be used.
Further, although an example in which a displacement gauge and a laser displacement gauge built in the fine movement mechanism are used together as the displacement measuring means has been described, it is possible to use an appropriate displacement gauge other than the laser displacement gauge from the viewpoint of accuracy, Further, when the displacement of such a long stroke is not required, it is possible to use only the displacement gauge built in the fine movement mechanism.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上述べたように、本発明では、少なく
とも走査軸に関する4軸の変位を行う微動機構を設け、
目標変位に基づいて前記微動機構の変位を制御するよう
にしたので、圧電素子のヒステリシスやドリフトの影響
を排除することができ、又、干渉変位を生じることなく
走査を行うことができ、さらに、試料の傾きやうねりが
存在しても測定時間の増大を防止することができ、さら
に又、測定の再現性を確保することができる。又、探針
は走査を行う微動機構とは隔離して固定側に設けられて
いるので、熱変形による測定精度の低下を防止すること
もできる。
As described above, according to the present invention, the fine movement mechanism for displacing at least four axes with respect to the scanning axis is provided,
Since the displacement of the fine movement mechanism is controlled based on the target displacement, it is possible to eliminate the influence of hysteresis and drift of the piezoelectric element, and it is possible to perform scanning without causing interference displacement. It is possible to prevent the measurement time from increasing even if the sample is tilted or undulated, and it is possible to ensure the reproducibility of the measurement. Further, since the probe is provided on the fixed side separately from the fine movement mechanism that performs scanning, it is possible to prevent the measurement accuracy from deteriorating due to thermal deformation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例に係る形状測定装置の側面図で
ある。
FIG. 1 is a side view of a shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す微動機構の具体例の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a specific example of the fine movement mechanism shown in FIG.

【図3】図1に示す微動機構の他の具体例の斜視図であ
る。
3 is a perspective view of another specific example of the fine movement mechanism shown in FIG. 1. FIG.

【図4】図1に示す微動機構の制御装置のブロック図で
ある。
FIG. 4 is a block diagram of a control device for the fine movement mechanism shown in FIG.

【図5】試料の傾斜を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the inclination of a sample.

【図6】試料のうねりを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing undulations of a sample.

【図7】図1に示す微動機構の他の制御装置のブロック
図である。
7 is a block diagram of another control device for the fine movement mechanism shown in FIG. 1. FIG.

【図8】図8に示す制御装置の動作を説明する図であ
る。
FIG. 8 is a diagram illustrating an operation of the control device shown in FIG.

【図9】本発明の他の実施例に係る形状測定装置の側面
図である。
FIG. 9 is a side view of a shape measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図10】従来の形状測定装置の側面図である。FIG. 10 is a side view of a conventional shape measuring device.

【図11】図10に示す微動機構の具体例の斜視図であ
る。
11 is a perspective view of a specific example of the fine movement mechanism shown in FIG.

【図12】図10に示す微動機構の他の具体例の斜視図
である。
12 is a perspective view of another specific example of the fine movement mechanism shown in FIG.

【図13】圧電素子のヒステリシスを示す特性図であ
る。
FIG. 13 is a characteristic diagram showing hysteresis of a piezoelectric element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 試料 5 探針 10 XY粗動機構 11 Z軸粗動機構 12 微動機構 13 ミラー 16 目標変位設定部 18 干渉マトリクス 19 コントローラ 20 微動部 2 sample 5 probe 10 XY coarse movement mechanism 11 Z-axis coarse movement mechanism 12 fine movement mechanism 13 mirror 16 target displacement setting unit 18 interference matrix 19 controller 20 fine movement unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 昭 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 五十嵐 照夫 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 福地 康彦 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Akira Hashimoto 650 Kazutachi-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Tsuchiura Plant (72) Inventor, Yasuhiko Fukuchi, 650 Jinrachicho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Hitachi Construction Machinery Co., Ltd.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 試料表面を走査し、この走査の間に当該
試料表面と、これに微小間隙をもって近接する探針との
間に生じる現象を用いて当該試料表面の形状を測定する
形状測定装置において、ベースに固定された粗動機構
と、この粗動機構上に設置され前記試料を載置するとと
もに少なくとも走査軸に関する4軸の変位を行う微動機
構と、この微動機構の変位又は前記粗動機構と前記微動
機構との合成変位を測定する変位測定手段と、前記微動
機構の目標変位を出力する目標変位発生手段と、この目
標変位発生手段から出力される目標変位および前記変位
測定手段により測定された変位に基づいて前記微動機構
の変位を制御する変位制御手段とを設けたことを特徴と
する形状測定装置。
1. A shape measuring device for scanning a surface of a sample, and measuring a shape of the surface of the sample by using a phenomenon occurring between the surface of the sample and a probe which is close to the surface of the sample during the scanning. , A coarse movement mechanism fixed to the base, a fine movement mechanism installed on the coarse movement mechanism for placing the sample and performing at least four-axis displacement with respect to the scanning axis, and a displacement of the fine movement mechanism or the coarse movement mechanism. Displacement measuring means for measuring the combined displacement of the mechanism and the fine movement mechanism, target displacement generating means for outputting the target displacement of the fine movement mechanism, and the target displacement output from the target displacement generating means and the displacement measuring means. And a displacement control means for controlling the displacement of the fine movement mechanism on the basis of the determined displacement.
【請求項2】 請求項1において、前記変位測定手段
は、前記微動機構に設けられたミラーを用いるレーザ干
渉変位計であることを特徴とする形状測定装置。
2. The shape measuring device according to claim 1, wherein the displacement measuring means is a laser interference displacement meter using a mirror provided in the fine movement mechanism.
【請求項3】 請求項1において、前記変位測定手段
は、前記微動機構に内蔵されたひずみゲージであること
を特徴とする形状測定装置。
3. The shape measuring device according to claim 1, wherein the displacement measuring means is a strain gauge incorporated in the fine movement mechanism.
【請求項4】 請求項1において、前記変位測定手段
は、前記微動機構に内蔵された静電容量型変位測定手段
であることを特徴とする形状測定装置。
4. The shape measuring device according to claim 1, wherein the displacement measuring unit is a capacitance type displacement measuring unit built in the fine movement mechanism.
【請求項5】 請求項1において、前記探針は、前記ベ
ースに剛体を介して固定されていることを特徴とする形
状測定装置。
5. The shape measuring device according to claim 1, wherein the probe is fixed to the base via a rigid body.
【請求項6】 請求項1において、前記探針は、前記試
料の方向への変位を発生する変位機構に固定されている
ことを特徴とする形状測定装置。
6. The shape measuring device according to claim 1, wherein the probe is fixed to a displacement mechanism that generates displacement in the direction of the sample.
【請求項7】 請求項1記載の形状測定装置において、
前記変位測定手段により得られた変位と前記変位制御手
段の前記微動機構の駆動信号をとを同時に記憶する記憶
手段を設けたことを特徴とする形状測定装置。
7. The shape measuring apparatus according to claim 1,
A shape measuring device comprising a storage means for simultaneously storing the displacement obtained by the displacement measuring means and the drive signal of the fine movement mechanism of the displacement control means.
JP21788692A 1992-08-17 1992-08-17 Measuring apparatus for shape Pending JPH0666509A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21788692A JPH0666509A (en) 1992-08-17 1992-08-17 Measuring apparatus for shape

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21788692A JPH0666509A (en) 1992-08-17 1992-08-17 Measuring apparatus for shape

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0666509A true JPH0666509A (en) 1994-03-08

Family

ID=16711310

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP21788692A Pending JPH0666509A (en) 1992-08-17 1992-08-17 Measuring apparatus for shape

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0666509A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6501777B1 (en) 1999-01-29 2002-12-31 Nec Corporation Distributed feedback semiconductor laser emitting device having asymmetrical diffraction gratings
JP2016017862A (en) * 2014-07-09 2016-02-01 株式会社日立ハイテクサイエンス Three-dimensional fine movement apparatus

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6501777B1 (en) 1999-01-29 2002-12-31 Nec Corporation Distributed feedback semiconductor laser emitting device having asymmetrical diffraction gratings
JP2016017862A (en) * 2014-07-09 2016-02-01 株式会社日立ハイテクサイエンス Three-dimensional fine movement apparatus
US10161958B2 (en) 2014-07-09 2018-12-25 Hitachi High-Tech Science Corporation Three-dimensional fine movement device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5173605A (en) Compact temperature-compensated tube-type scanning probe with large scan range and independent x, y, and z control
EP0361932A2 (en) Scanning tunnel-current-detecting device and method
Tamer et al. Feedback control of piezoelectric tube scanners
US5103094A (en) Compact temperature-compensated tube-type scanning probe with large scan range
JPH08233836A (en) Scanning probe microscope, standard device for calibrating height direction thereof and calibration method
JPH0666509A (en) Measuring apparatus for shape
JPH04212001A (en) Scanning tunnel microscope
US5200617A (en) PMN translator and linearization system in scanning probe microscope
JP3892184B2 (en) Scanning probe microscope
JP3536193B2 (en) Scanning probe microscope
JP3124617B2 (en) Fine movement drive mechanism
JPH0989913A (en) Scanning type probe microscope
Atherton Nanometre precision mechanisms
RU2080631C1 (en) Positioner
JPH08254540A (en) Scanning probe microscope
JPH0814481B2 (en) Object surface condition access system
JP3123607B2 (en) Calibration device for fine movement mechanism using piezoelectric element
JP2506625Y2 (en) Scanning tunnel microscope
JP4080933B2 (en) Probe position correction method
JPH0625642B2 (en) Scanning tunnel microscope device
JP3219258B2 (en) Preparation method for scanning probe microscope measurement
JPH0579812A (en) Micromotion mechanism of scanning tunneling microscope
JP4448508B2 (en) Scanning probe microscope
JPH04157302A (en) Scanning tunneling microscope
JP2001033374A (en) Scanning probe microscope and its scanning method