Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP3023686B2 - Tip microscope - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP3023686B2 - Tip microscope - Google Patents

Tip microscope

Info

Publication number
JP3023686B2
JP3023686B2 JP2057459A JP5745990A JP3023686B2 JP 3023686 B2 JP3023686 B2 JP 3023686B2 JP 2057459 A JP2057459 A JP 2057459A JP 5745990 A JP5745990 A JP 5745990A JP 3023686 B2 JP3023686 B2 JP 3023686B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
probe
sample
housing
microscope
tip
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2057459A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH03257310A (en
Inventor
明 井上
Original Assignee
セイコーインスツルメンツ株式会社
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 セイコーインスツルメンツ株式会社 filed Critical セイコーインスツルメンツ株式会社
Priority to JP2057459A priority Critical patent/JP3023686B2/en
Publication of JPH03257310A publication Critical patent/JPH03257310A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3023686B2 publication Critical patent/JP3023686B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

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

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、走査型トンネル顕微鏡や原子間力顕微鏡あ
るいはイオン伝導度顕微鏡などのように、先端を鋭く尖
らせた探針を試料表面に近づけて試料表面の微細構造を
観察する顕微鏡(以下「探針顕微鏡」と称す)に関する
もので、特に探針が試料表面に接近した状況を観ること
ができる探針顕微鏡に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a technique in which a sharply pointed probe is brought close to a sample surface, such as a scanning tunneling microscope, an atomic force microscope, or an ion conductivity microscope. The present invention relates to a microscope for observing a fine structure of a sample surface (hereinafter referred to as a "probe microscope"), and more particularly to a probe microscope capable of observing a situation where a probe approaches a sample surface.

[発明の概要] 走査型トンネル顕微鏡や原子間力顕微鏡あるいはイオ
ン伝導度顕微鏡などの探針顕微鏡は、その観察する原理
は異なるが、先端を鋭く尖らせた探針を試料表面に近づ
けて試料表面の微細構造を観察するという共通点をも
ち、従って探針と試料との相対位置関係を保持するため
の構造上の共通点がある。本発明は前記探針が試料表面
上に接近した状況を観るために探針近傍に反射鏡を設
け、その反射鏡を通して観ることにより視点の仰角をな
るべく大きくすることが出来るようにするためのもので
ある。
[Summary of the Invention] A probe microscope such as a scanning tunneling microscope, an atomic force microscope, or an ion conductivity microscope has a different observation principle, but a sharply pointed probe is brought close to the sample surface. Has a common point of observing the microstructure of the probe, and therefore has a structural common point for maintaining the relative positional relationship between the probe and the sample. The present invention provides a reflector near the probe in order to observe the situation in which the probe approaches the sample surface, and enables the elevation angle of the viewpoint to be as large as possible by viewing through the reflector. It is.

[従来の技術] 走査型トンネル顕微鏡や原子間力顕微鏡あるいはイオ
ン伝導度顕微鏡など、先端を鋭く尖らせた探針を試料表
面に近づけて試料表面の微細構造をミクロンから原子ス
ケールで観察する探針顕微鏡の技術は近年大きな進展を
し、広い分野で成果をあげている。
[Prior art] A probe that sharply sharpens the tip, such as a scanning tunneling microscope, an atomic force microscope, or an ion conductivity microscope, and approaches the sample surface to observe the microstructure of the sample surface on a micron to atomic scale. Microscope technology has made great progress in recent years and has achieved results in a wide range of fields.

これらに共通している技術は先端を鋭く尖らせた探針
を試料表面に近づけて、探針先端を試料表面に僅かな距
離を置いてなぞることにより、試料表面の微細構造を観
察するという事である。
A common technique is to observe the fine structure of the sample surface by moving a sharply pointed probe close to the sample surface and tracing the probe tip at a small distance to the sample surface. It is.

例えば走査型トンネル顕微鏡の場合、第6図に基づき
説明すると次のようである。導電性の試料2の表面に金
属の探針1を1nm程度まで近づけて、から両者間に微小
電圧を印加すると、トンネル効果により電流が流れる。
この電流はトンネル電流と呼ばれ、両者間の距離に非常
に敏感で0.1nmの距離変化に対してほぼ1桁変化する。
そこで、トンネル電流を一定に保つように探針を駆動制
御すると、両者間の距離は高い精度で一定に保つことが
でき、その状態で探針を試料表面上で走査すれば、探針
の駆動制御信号から探針の試料表面に垂直な方向の駆動
距離が判り、従って試料表面の形状を原子の尺度で測る
ことができる。探針と試料間に印加する電圧はバイアス
電圧発生器14により発生され、トンネル電流は増幅器15
により増幅され、フィードバック回路16を通して微動ア
クチュエータ17によりトンネル電流を一定に保つように
探針を駆動制御する。探針の試料表面上での走査は走査
信号発生器18からの走査信号を微動アクチュエータ19、
20に印加して行う。微動アクチュエータ17、19、20は例
えば圧電素子を用いる。探針の駆動距離に相当する駆動
制御信号21を探針の試料表面の走査信号22と共にデータ
処理装置23で画像化すれば、試料表面の形状が可視像と
して観察できる。
For example, in the case of a scanning tunneling microscope, the following description will be given based on FIG. When the metal probe 1 is brought close to the surface of the conductive sample 2 to about 1 nm and then a minute voltage is applied between the two, a current flows due to a tunnel effect.
This current is called a tunnel current and is very sensitive to the distance between the two, and changes by almost one digit for a distance change of 0.1 nm.
Therefore, if the tip is driven and controlled to keep the tunnel current constant, the distance between the two can be kept constant with high accuracy. In this state, if the tip is scanned over the sample surface, the tip will be driven The driving distance of the probe in the direction perpendicular to the sample surface can be determined from the control signal, and therefore, the shape of the sample surface can be measured on the atomic scale. The voltage applied between the probe and the sample is generated by a bias voltage generator 14, and the tunnel current is
The probe is driven and controlled by the fine movement actuator 17 through the feedback circuit 16 so as to keep the tunnel current constant. The scanning of the probe on the sample surface is performed by scanning the scanning signal from the scanning signal generator 18 with the fine movement actuator 19,
Apply to 20. The fine movement actuators 17, 19, 20 use, for example, piezoelectric elements. If the drive control signal 21 corresponding to the driving distance of the probe is imaged by the data processing device 23 together with the scanning signal 22 of the probe surface of the sample, the shape of the sample surface can be observed as a visible image.

原子間力顕微鏡の場合は、図7に示すように探針1と
試料2の表面との間に働く力(原子間力)を非常に敏感
なバネ24とバネのたわみのセンサ25で検出して両者間の
距離を保つ。すなわち、走査形トンネル顕微鏡に於ける
トンネル電流が原子間力になっているわけである。バネ
のたわみのセンサ25は例えばレーザダイオード26、フォ
トディテクタ27、28及び差動アンプ29により構成され
る。レーザダイオード26から発生される光30はバネに反
射した後2個のフォトディテクタ27、28で受光される。
バネのたわみによる光路の変化によりフォトディテクタ
27に入射する光量は増加(減少)し、逆にフォトディテ
クタ28に入射する光量は減少(増加)する。フォトディ
テクタ27、28の出力を作動アンプ29に入力すれば作動ア
ンプ29の出力は異なり、すなわち探針と試料表面との間
に作用する原子間力に相当する信号が得られる。このよ
うに、走査形トンネル顕微鏡に於けるトンネル電流が原
子間力になっているわけであり、付帯する制御回路やデ
ータ処理回路等は第6図と同様であり、第7図に於いて
は省略してある。
In the case of the atomic force microscope, the force (atomic force) acting between the probe 1 and the surface of the sample 2 is detected by a very sensitive spring 24 and a spring deflection sensor 25 as shown in FIG. To keep the distance between them. That is, the tunnel current in the scanning tunneling microscope is an atomic force. The spring deflection sensor 25 includes, for example, a laser diode 26, photodetectors 27 and 28, and a differential amplifier 29. The light 30 emitted from the laser diode 26 is reflected by a spring and received by two photodetectors 27 and 28.
Photodetector by changing the optical path due to spring deflection
The amount of light incident on the photodetector 27 increases (decreases), and the amount of light incident on the photodetector 28 decreases (increases). If the outputs of the photodetectors 27 and 28 are input to the operation amplifier 29, the output of the operation amplifier 29 is different, that is, a signal corresponding to the atomic force acting between the probe and the sample surface is obtained. Thus, the tunnel current in the scanning tunneling microscope is an atomic force, and the accompanying control circuit and data processing circuit are the same as in FIG. 6, and in FIG. Omitted.

又、イオン伝導度顕微鏡の場合は、図8に示すように
電解液E中に於ける試料2の表面と、ガラス等の絶縁物
で出来たキャピラリの探針1aの間に流れるイオン電流を
検出して両者間の距離を保つ。すなわち、走査形トンネ
ル顕微鏡に於けるトンネル電流がイオン電流になってい
るわけである。試料が浸っている電解液Eには電極32が
あり、前記電解液と同様の電解液Eを内部にみたしたキ
ャピラリの探針内には電極31がある。電極31、32の間に
バイアス電圧発生器14による電圧を印加すると電解液E
を通してイオン電流が流れる。このイオン電流は探針と
試料間の距離により変化する。例えば両者間の距離がゼ
ロの場合はキャピラリの先端と試料とは密着し、二つの
電極31、32が浸っている電解液Eは遮断され、イオン電
流はゼロであるが、両者間の距離が少しずつ開けばそれ
に応じてイオン電流は大きくなる。このように、走査形
トンネル顕微鏡に於けるトンネル電流がイオン電流にな
っているわけであり、付帯する制御回路やデータ処理回
路等は第6図と同様であり、第8図に於いては省略して
ある。
In the case of the ion conductivity microscope, as shown in FIG. 8, the ion current flowing between the surface of the sample 2 in the electrolytic solution E and the probe 1a of the capillary made of an insulator such as glass is detected. And keep the distance between them. That is, the tunnel current in the scanning tunneling microscope is an ion current. There is an electrode 32 in the electrolytic solution E in which the sample is immersed, and an electrode 31 in the probe of the capillary in which the same electrolytic solution E as the above electrolytic solution is viewed. When a voltage is applied between the electrodes 31 and 32 by the bias voltage generator 14, the electrolyte E
The ion current flows through. This ion current changes depending on the distance between the probe and the sample. For example, when the distance between the two is zero, the tip of the capillary and the sample are in close contact, the electrolytic solution E in which the two electrodes 31 and 32 are immersed is cut off, and the ionic current is zero, but the distance between the two is small. Opening it little by little increases the ion current accordingly. As described above, the tunnel current in the scanning tunneling microscope is an ion current, and the accompanying control circuit and data processing circuit are the same as in FIG. 6 and are omitted in FIG. I have.

これらに関する詳細は、例えば以下の資料に示されて
いる。
Details regarding these are provided in the following documents, for example.

走査型トンネル顕微鏡については G.Binnig,H.Rohrer et al.:Surface Studies by Scan
ning Tunneling Microscopy,Appl.Phys.Lett.Vol.49,N
o.1,pp.178−180(1982) あるいは、 梶村皓二、小野雅敏 等:走査型トンネル顕微鏡、固
体物理、Vol.22,No.3,pp.32−47(1987).120−123(19
83). 原子間力顕微鏡の詳細に付いては P.K.Hansma,et al.:An Atomic−resolution atomic−
force microscope implemented using an optical leve
r,J.Appl.Phys.Vol65,No.1,pp.164−167(1988) また、イオン伝導度顕微鏡の詳細に付いては P.K.Hansma,et al.:Scanning Ion−Conductance Micr
oscope,Science,Vol.243,pp.641−643(1989) に記載されている。
G. Binnig, H. Rohrer et al .: Surface Studies by Scan
ning Tunneling Microscopy, Appl.Phys.Lett.Vol.49, N
o.1, pp.178-180 (1982) or Koji Kajimura, Masatoshi Ono, et al .: Scanning Tunneling Microscope, Solid State Physics, Vol.22, No.3, pp.32-47 (1987) .120-123 (19
83). For details of the atomic force microscope, see PKHansma, et al .: An Atomic-resolution atomic-
force microscope implemented using an optical leve
r, J. Appl. Phys. Vol 65, No. 1, pp. 164-167 (1988) For details of the ion conductivity microscope, see PK Hansma, et al .: Scanning Ion-Conductance Micr.
Scope, Science, Vol. 243, pp. 641-643 (1989).

上述のような探針顕微鏡により試料表面観察をする
際、探針が試料表面上の何処の位置に対向しているかを
知ることは試料を観察する上で重要なことである。この
目的のための手段として従来は試料表面とそれに対抗し
た探針との状況を第9図のようにハウジング10の観察用
窓10aから目視あるいは、第10図に示すごとく実体顕微
鏡等の光学顕微鏡33を用いるなどしていた。
When observing the sample surface with the above-described probe microscope, it is important to know where the probe is facing the sample surface to observe the sample. Conventionally, as a means for this purpose, the condition of the sample surface and the opposing probe is visually observed from the observation window 10a of the housing 10 as shown in FIG. 9, or an optical microscope such as a stereo microscope as shown in FIG. 33 was used.

[発明が解決しようとしている課題] 前述のように、走査型トンネル顕微鏡や原子間力顕微
鏡あるいはイオン伝導度顕微鏡は、探針と試料間の相互
作用として検出するものがそれぞれトンネル電流、原子
間力、イオン電流と異なってはいるが、先端を鋭く尖ら
せた探針を試料表面に近づけて試料表面の微細構造を観
察するという点で同じである。そして、本発明の主旨は
探針が試料表面に対抗して接近している状況を観察する
手段に関することであり、両者間の相互作用として検出
するものがトンネル電流や原子間力あるいはイオン電流
であるということには全く影響されないことである。そ
れ故、以降は単に探針顕微鏡して説明する。
[Problems to be Solved by the Invention] As described above, in a scanning tunneling microscope, an atomic force microscope, or an ion conductivity microscope, those that are detected as an interaction between a probe and a sample are a tunnel current and an atomic force, respectively. Although it is different from the ion current, it is the same in that the probe having a sharply pointed tip is brought close to the sample surface to observe the fine structure of the sample surface. The gist of the present invention relates to a means for observing a situation in which the probe is approaching the surface of the sample in opposition to the probe. What is detected as an interaction between the two is a tunnel current, an atomic force, or an ionic current. It is completely unaffected by being. Therefore, hereinafter, it will be described simply by using a probe microscope.

探針顕微鏡に於いて、探針と試料とは一般的に第9図
に示すような配置をしている。即ち試料2は試料ホルダ
5にクランパ6により固定され、試料ホルダ5は試料を
試料表面の面内方向に移動するための試料ステージ9に
取り付けられる。探針1は試料2の表面上を走査できる
ように微動スキャナ7に取り付けられている。この微動
スキャナは例えばPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)の圧電
素子で実現される。さらに微動スキャナ7は粗動機構8
に取り付けられる。この粗動機構8は試料2を試料ステ
ージ9に試料ホルダ5を介して取り付けた直後の探針1
と試料2との距離が数ミリメートル程度離れた状態か
ら、微動スキャナで制御できる程度の距離である1ミク
ロンていど以下の距離にまで予め近づけるための機構で
あり実用上きわめて重要な機構である。粗動機構8は試
料側に設けてもよい。そして粗動機構8と試料ステージ
9とはハウジング(またはフレーム)10を介して連結さ
れる。またハウジング10は除振機構11のを介して設置さ
れ外部振動から絶縁されるようにしている。
In a probe microscope, the probe and the sample are generally arranged as shown in FIG. That is, the sample 2 is fixed to the sample holder 5 by the clamper 6, and the sample holder 5 is attached to the sample stage 9 for moving the sample in the in-plane direction of the sample surface. The probe 1 is attached to a fine movement scanner 7 so as to scan on the surface of the sample 2. This fine movement scanner is realized by, for example, a piezoelectric element of PZT (lead zirconate titanate). Further, the fine movement scanner 7 has a coarse movement mechanism 8.
Attached to. The coarse movement mechanism 8 includes a probe 1 immediately after the sample 2 is mounted on the sample stage 9 via the sample holder 5.
This is a mechanism for preliminarily bringing the distance between the sample and the sample 2 from a distance of about several millimeters to a distance of 1 micron or less, which is a distance that can be controlled by the fine movement scanner, and is a very important mechanism in practical use. The coarse movement mechanism 8 may be provided on the sample side. The coarse movement mechanism 8 and the sample stage 9 are connected via a housing (or frame) 10. The housing 10 is installed via the vibration isolation mechanism 11 so as to be insulated from external vibration.

この様な探針顕微鏡を実用に供するには観察を安定に
行える様にすることが必要である。即ち、除振機構9を
通り抜けて来るわずかな振動や装置が設置されている部
屋の温度の変化に対して影響が無視し得る程度にしなけ
ればならない。そのためには探針1と試料2とを取り付
けている構造体の剛性を高くすることが重要であり、従
って形状を小型にしなければならない。
In order to put such a probe microscope into practical use, it is necessary to stably observe it. That is, the influence should be negligible with respect to a slight vibration passing through the vibration isolation mechanism 9 or a change in the temperature of the room where the device is installed. For that purpose, it is important to increase the rigidity of the structure to which the probe 1 and the sample 2 are attached, and thus the shape must be reduced in size.

この結果、探針1が対向している試料2の表面を観よ
うとしする場合、その視線の仰角は第11図に示すように
非常に小さな角度にならざるを得なかった。微動スキャ
ナとして高電圧駆動の圧電素子を用いるような場合は、
感電防止と微動スキャナの保護のためにカバー12を取り
付ける場合もあり、この様な場合には視線の仰角はより
一層小さくなる。
As a result, when trying to view the surface of the sample 2 facing the probe 1, the elevation angle of the line of sight had to be very small as shown in FIG. When using a piezoelectric element driven by high voltage as a fine movement scanner,
In some cases, the cover 12 is attached to prevent electric shock and protect the fine movement scanner. In such a case, the elevation angle of the line of sight becomes even smaller.

前述のごとく、探針顕微鏡は試料表面をミクロンから
原子スケールで観察する手段であり、観察しようとする
試料の表面は可視光学的には平坦である。そのため視線
の仰角が大きければ探針が対抗している試料表面の観察
部所を可視出来るが、視線の仰角が小さくなるため試料
2の表面は鏡のように作用して、探針1が対向している
所の試料表面自身の状況を観るのは非常に困難であると
いう問題点があった。
As described above, the probe microscope is a means for observing the surface of a sample on a micron to atomic scale, and the surface of the sample to be observed is visible and optically flat. Therefore, if the elevation angle of the line of sight is large, the observation part of the sample surface which the probe opposes can be seen. However, since the elevation angle of the line of sight is small, the surface of the sample 2 acts like a mirror, and the probe 1 is opposed. However, there is a problem that it is very difficult to see the situation of the sample surface itself in the place where it is performed.

[問題点を解決するための手段及び作用] 本発明は探針近傍に反射鏡を設け、探針が対向してい
る試料の表面をその反射鏡の反射像を観ることにより、
その視線の仰角を実質的に大きくすることができ、試料
の表面が鏡のように作用させることなく探針が対向して
いる所の試料表面自身の状況を鮮明に観ることができる
のである。
[Means and Actions for Solving the Problems] The present invention provides a reflector near the probe, and observes the reflection image of the surface of the sample facing the probe by observing the reflection image of the reflector.
The elevation angle of the line of sight can be substantially increased, and the situation of the sample surface itself where the probe is opposed can be clearly seen without the surface of the sample acting like a mirror.

[実施例] 以下、第1図〜第5図に基づいて本発明の実施例につ
いて説明する。
Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 5.

第1図(a)は、走査型トンネル顕微鏡に反射鏡を設
置した実施例の図である。
FIG. 1A is a diagram of an embodiment in which a reflecting mirror is installed in a scanning tunnel microscope.

探針1は、微動スキャナー7の一端に取り付けられ、
微動スキャナー7の他端は、粗動機構8により移動する
移動台8aに取り付けられている。
The probe 1 is attached to one end of a fine movement scanner 7,
The other end of the fine movement scanner 7 is attached to a moving table 8a that is moved by the coarse movement mechanism 8.

粗動機構8には、x,y,z方向の移動機構が内蔵され、
移動台8aは、x,y,z方向に粗動移動が可能となってい
る。
The coarse movement mechanism 8 has a built-in movement mechanism in the x, y, and z directions,
The moving table 8a is capable of coarse movement in the x, y, and z directions.

移動台8aには、反射鏡取付用のアーム3aが取り付けら
れ、探針1の先端近傍にあるアーム3aの先端部に傾斜角
度可変に反射鏡3が傾斜して設けられている。
An arm 3a for attaching a reflecting mirror is attached to the movable table 8a, and the reflecting mirror 3 is provided at the tip of the arm 3a near the tip of the probe 1 with a variable tilt angle.

従って、探針1の先端近傍と、探針1と対向する試料
面を反射鏡3を介して、ハウジング10の観察用窓10aよ
り仰角を大きくした状態で観察することができる。
Therefore, the vicinity of the tip of the probe 1 and the sample surface facing the probe 1 can be observed via the reflecting mirror 3 with the elevation angle larger than the observation window 10a of the housing 10.

第1図(b)は探針1、試料2、反射鏡3の部分の拡
大図であり、この図で明らかなように、反射鏡3による
視線4の実効的な仰角Aが大きくとれることとなる。
FIG. 1B is an enlarged view of the probe 1, the sample 2, and the reflecting mirror 3. As is apparent from FIG. 1, the effective elevation angle A of the line of sight 4 by the reflecting mirror 3 is large. Become.

第2図は、目視ではなく、光学顕微鏡33により反射鏡
3の反射像を観察するようにした例を示すもので、ハウ
ジング10に光学顕微鏡33を設置したものである。ここに
用いる光学顕微鏡は、ワーキングディスタンス(対物レ
ンズと試料との距離)の長いものがよい。この例では、
反射鏡3は、微動スキャナー7の保護カバー12に取り付
けられたアーム3aの先端部に傾斜して設けられている。
FIG. 2 shows an example in which the reflection image of the reflecting mirror 3 is observed not by visual observation but by the optical microscope 33, in which the optical microscope 33 is installed in the housing 10. The optical microscope used here preferably has a long working distance (distance between the objective lens and the sample). In this example,
The reflecting mirror 3 is provided at the tip of the arm 3a attached to the protective cover 12 of the fine movement scanner 7 at an angle.

反射像の観察手段としては、光学顕微鏡の他、拡大レ
ンズ、TVカメラ等光学的観察手段を用いることもでき
る。
As a means for observing the reflected image, an optical observation means such as a magnifying lens and a TV camera can be used in addition to the optical microscope.

第3図は反射鏡3の取り付けの別の実施例を示す図で
ある。この例では、反射鏡3には、第4図のように探針
1が通る穴13が形成されており、この穴13に探針1を通
した状態で反射鏡3が傾斜して反射鏡取付アーム3aの先
端部に設置されている。反射鏡取付アーム3aは前の実施
例と同様、移動台8aや保護カバー12などに取り付けられ
る。そして、反射鏡3からの反射像は、第1図、第2図
の如く目視又は光学顕微鏡により観察される。
FIG. 3 is a view showing another embodiment of attachment of the reflecting mirror 3. In this example, a hole 13 through which the probe 1 passes is formed in the reflector 3 as shown in FIG. It is installed at the tip of the mounting arm 3a. The reflector mounting arm 3a is mounted on the movable base 8a, the protective cover 12, and the like, as in the previous embodiment. The reflected image from the reflecting mirror 3 is observed visually or by an optical microscope as shown in FIGS.

この例の場合では、視線4の仰角はさらに大きくでき
る。
In the case of this example, the elevation angle of the line of sight 4 can be further increased.

次に第5図により原子間力顕微鏡に反射鏡を設置した
例について説明する。
Next, an example in which a reflecting mirror is installed in an atomic force microscope will be described with reference to FIG.

原子間力を検知する非常に敏感な板バネ24は支柱24a
に固定され、他端部には探針1が固定されている。測定
原理は、第7図で前述した通り、板バネ24の原子間力に
よる変位をレーザダイオード26、フォトディテクタ27、
28等からなるセンサ部25で検出し、試料2の微細構造を
観察する。
A very sensitive leaf spring 24 that detects atomic force is a support 24a
The probe 1 is fixed to the other end. As described above with reference to FIG. 7, the measurement principle is as follows: the displacement of the leaf spring 24 due to the atomic force is expressed by the laser diode 26, the photo detector 27,
The fine structure of the sample 2 is detected by the detection by the sensor unit 25 including 28 and the like.

試料2は、試料ホルダー5に載置され、試料ホルダー
5は微動スキャナー7上に取り付けられている。微動ア
クチュエータ17、19、20が形成された微動スキャナー7
は、粗動機構8の移動台8a上に設置されている。
The sample 2 is placed on a sample holder 5, and the sample holder 5 is mounted on a fine movement scanner 7. Fine movement scanner 7 on which fine movement actuators 17, 19 and 20 are formed
Is mounted on the moving table 8a of the coarse movement mechanism 8.

この例でも、反射鏡3は、ハウジング10に取り付けら
れたアーム3aの先端部に傾斜して設けられ、探針1の先
端近傍又は第4図に示す反射鏡の穴に探針1を通して設
置される。
Also in this example, the reflecting mirror 3 is provided at the tip of the arm 3a attached to the housing 10 so as to be inclined, and is installed near the tip of the probe 1 or in the hole of the reflecting mirror shown in FIG. You.

そして、この反射鏡3からの反射像は、第1図,第2
図の如く目視又は光学顕微鏡により観察される。
The reflected image from the reflecting mirror 3 is shown in FIG.
It is observed visually or by an optical microscope as shown in the figure.

第5図(b)はイオン伝導度顕微鏡に反射鏡3を設置
した例を示す図である。電解液Eを内部にみたしたガラ
ス等の絶縁物でできたキャピラリの探針1aの近傍あるい
は探針1aを通して、反射鏡3が設置され、その反射像は
目視又は光学顕微鏡で観察される。イオン伝導度顕微鏡
の観察原理は、第8図を用いて前述した如くである。
FIG. 5 (b) is a diagram showing an example in which the reflecting mirror 3 is installed in the ion conductivity microscope. A reflecting mirror 3 is set near or through a probe 1a of a capillary made of an insulating material such as glass in which an electrolyte E is viewed, and the reflection image is observed visually or by an optical microscope. The observation principle of the ion conductivity microscope is as described above with reference to FIG.

このように種々の探針顕微鏡に反射鏡を設置すること
により、実効的な仰角を大きくでき、探針と試料の接近
した状況を容易かつ確実に観察することができる。
By installing the reflecting mirror in various probe microscopes in this way, the effective elevation angle can be increased, and the situation in which the probe and the sample approach each other can be easily and reliably observed.

[発明の効果] 探針顕微鏡で微細な観察をしようとしている試料に対
して、試料表面で探針が対向している所の状況、いいか
えればを探針顕微鏡で観察しようとしている試料表面の
状況を確認することが容易になり、また誤認による無駄
な観察を避けることができる。
[Effect of the Invention] The situation where the probe is facing the sample surface to be finely observed with the probe microscope, in other words, the condition of the sample surface which is to be observed with the probe microscope Can be easily confirmed, and unnecessary observation due to misperception can be avoided.

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

第1図(a)は本発明の実施例で走査型トンネル顕微鏡
に反射鏡を設置した図、第1図(b)は第1図(a)の
部分拡大図、第2図は反射鏡の反射像を観察する光学顕
微鏡を設置した例の図、第3図は探針を通して反射鏡を
設置した例の図、第4図は第3図に於ける反射鏡の実施
例、第5図(a)は原子間力顕微鏡に反射を設置した
図、第5図(b)はイオン伝導度顕微鏡に反射鏡を設置
した図、第6図は走査型トンネル顕微鏡の概念図、第7
図原子間力顕微鏡の概念図、第8図はイオン伝導度顕微
鏡の概念図、第9図は従来の探針顕微鏡の構造図、第10
図は従来の光学顕微鏡付き探針顕微鏡の構造図、第11図
は従来の視線の仰角を示す図である。 1……探針 1a……キャピラリの探針 2……試料 3……反射鏡 3a……アーム 4……視線 5……試料ホルダ 6……クランパ 7……微動スキャナ 8……粗動機構 8a……移動台 9……試料ステージ 10……ハウジング 10a……観察用窓 11……除振機構 12……カバー 13……穴 14……バイアス電圧発生器 15……増幅器 16……フィードバック回路 17……微動アクチュエータ 18……走査信号発生器 19……微動アクチュエータ 20……微動アクチュエータ 21……駆動制御信号 22……走査信号 23……データ処理装置 24……バネ 24a……支柱 25……センサ 26……レーザダイオード 27……フォトディテクタ 28……フォトディテクタ 29……差動アンプ 30……光 31……電極 32……電極 33……光学顕微鏡(光学的観察手段) E……電解液
FIG. 1 (a) is a diagram of a scanning tunnel microscope according to an embodiment of the present invention in which a reflecting mirror is installed, FIG. 1 (b) is a partially enlarged view of FIG. 1 (a), and FIG. FIG. 3 is a view showing an example in which an optical microscope for observing a reflected image is installed, FIG. 3 is a view showing an example in which a reflecting mirror is installed through a probe, FIG. 4 is an embodiment of the reflecting mirror in FIG. 3, FIG. FIG. 5A is a diagram in which a reflection is installed in an atomic force microscope, FIG. 5B is a diagram in which a reflection mirror is installed in an ion conductivity microscope, FIG. 6 is a conceptual diagram of a scanning tunneling microscope, and FIG.
FIG. 8 is a conceptual diagram of an atomic force microscope, FIG. 8 is a conceptual diagram of an ion conductivity microscope, FIG. 9 is a structural diagram of a conventional probe microscope, and FIG.
FIG. 11 is a structural diagram of a conventional probe microscope with an optical microscope, and FIG. 11 is a diagram showing an elevation angle of a conventional line of sight. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Probe 1a ... Capillary probe 2 ... Sample 3 ... Mirror 3a ... Arm 4 ... Line of sight 5 ... Sample holder 6 ... Clamper 7 ... Fine scanner 8 ... Coarse movement mechanism 8a ...... Moving stage 9 ... Sample stage 10 ... Housing 10a ... Observation window 11 ... Vibration isolation mechanism 12 ... Cover 13 ... Hole 14 ... Bias voltage generator 15 ... Amplifier 16 ... Feedback circuit 17 … Fine actuator 18… Scanning signal generator 19… Fine actuator 20… Fine actuator 21… Drive control signal 22… Scan signal 23… Data processing unit 24… Spring 24a… Support 25… Sensor 26 Laser diode 27 Photo detector 28 Photo detector 29 Differential amplifier 30 Light 31 Electrode 32 Electrode 33 Optical microscope (optical observation means) E Electrolyte

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 21/30 H01J 37/28 G01B 7/34 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01B 21/30 H01J 37/28 G01B 7/34

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】試料表面に対向して設けられた探針と、前
記探針の先端と前記試料表面の相対位置を制御する機構
と、前記探針、試料、機構を納めるハウジング、及び前
記ハウジングの試料窓あるいは前記ハウジングに取り付
けられた光学観察手段とからなり、前記探針先端を前記
試料表面に僅かな距離をおいて走査することにより試料
表面の微細構造を観察する探針顕微鏡に於て、前記試料
に前記探針が対向した状況を観ることが出来るように前
記探針近傍に配置される反射鏡を設け、その反射像を前
記ハウジングの試料窓あるいは前記ハウジングに取り付
けられた光学観察手段により観ることにより、実質的に
視点の仰角を大きくしたことを特徴とする探針顕微鏡。
1. A probe provided to face a sample surface, a mechanism for controlling a relative position between the tip of the probe and the sample surface, a housing for accommodating the probe, the sample, and the mechanism, and the housing A probe window for observing the fine structure of the sample surface by scanning the tip of the probe at a small distance from the surface of the sample. A reflecting mirror disposed in the vicinity of the probe so that a situation in which the probe faces the sample can be observed, and a reflected image of the reflected image can be obtained by a sample window of the housing or an optical observation unit attached to the housing. A probe microscope characterized in that the elevation angle of the viewpoint is substantially increased by observing the image.
【請求項2】試料表面に対向して設けられ、かつ、微動
スキャナーの一端に取り付けられた探針と、該探針の先
端と前記試料表面の相対位置を制御する前記微動スキャ
ナを含む制御機構、前記各構成要素を納めるハウジン
グ、及び前記ハウジングの試料窓あるいは前記ハウジン
グに取り付けられた光学観察手段とからなり、前記探針
先端を前記試料表面に僅かな距離をおいて走査すること
により試料表面の微細構造を観察する探針顕微鏡に於
て、前記微動スキャナ端部下前記探針と試料の対向部近
傍に反射鏡が配置され、前記ハウジングの試料窓あるい
は前記ハウジングに取り付けられた光学観察手段により
その反射像を観ることにより、実質的に視点の仰角を大
きくしたことを特徴とする探針顕微鏡。
2. A control mechanism including a probe provided opposite to a sample surface and attached to one end of a fine-movement scanner, and the fine-movement scanner controlling a relative position between the tip of the probe and the sample surface. A housing for accommodating the components, and a sample window of the housing or optical observation means attached to the housing, and the tip of the probe is scanned at a small distance from the surface of the sample to scan the surface of the sample. In the probe microscope for observing the fine structure of the above, a reflecting mirror is arranged below the end of the fine motion scanner and near the opposing portion of the probe and the sample, and is provided by a sample window of the housing or optical observation means attached to the housing. A probe microscope characterized by substantially increasing the elevation angle of the viewpoint by observing the reflected image.
【請求項3】試料表面に対向して設けられた探針と、前
記探針支持部と、前記探針の先端と前記試料表面の相対
位置を制御する機構と、前記各構成要素を納めるハウジ
ングと、及び前記ハウジングに設けられた試料窓あるい
は前記ハウジングに取り付けられた光学観察手段とから
なり、前記探針先端を前記試料表面に僅かな距離をおい
て走査することにより試料表面の微細構造を観察する探
針顕微鏡に於て、前記探針近傍に、前記探針が試料に対
向した状況を観ることが出来るように前記支持部に保持
されるアーム端部に保持された反射鏡を設け、その反射
像を前記ハウジングの試料窓あるいはハウジングに取り
付けられた光学的観察手段により観ることにより、実質
的に視点の仰角を大きくしたことを特徴とする探針顕微
鏡。
3. A probe provided to face a sample surface, the probe support, a mechanism for controlling a relative position between the tip of the probe and the sample surface, and a housing for accommodating each of the constituent elements. And a sample window provided in the housing or optical observation means attached to the housing, and scanning the tip of the probe at a small distance from the surface of the sample to form a fine structure on the surface of the sample. In the probe microscope to be observed, near the probe, a reflecting mirror held at the end of the arm held by the support portion so that the situation where the probe faces the sample is provided, A probe microscope wherein the elevation angle of the viewpoint is substantially increased by observing the reflected image by a sample window of the housing or an optical observation means attached to the housing.
【請求項4】前記反射鏡は傾斜角度可変にアームに取り
付けられている事を特徴とする請求項3記載の探針顕微
鏡。
4. The probe microscope according to claim 3, wherein the reflecting mirror is attached to the arm so as to be variable in inclination angle.
【請求項5】前記反射鏡には前記探針が通る穴が形成さ
れており、この穴に探針を通した状態で反射鏡が傾斜し
て設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいず
れかに記載の探針顕微鏡。
5. The reflector according to claim 1, wherein a hole through which the probe is formed is formed in the reflector, and the reflector is inclined with the probe being passed through the hole. The probe microscope according to any one of claims 1 to 4.
JP2057459A 1990-03-08 1990-03-08 Tip microscope Expired - Fee Related JP3023686B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2057459A JP3023686B2 (en) 1990-03-08 1990-03-08 Tip microscope

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2057459A JP3023686B2 (en) 1990-03-08 1990-03-08 Tip microscope

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03257310A JPH03257310A (en) 1991-11-15
JP3023686B2 true JP3023686B2 (en) 2000-03-21

Family

ID=13056259

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2057459A Expired - Fee Related JP3023686B2 (en) 1990-03-08 1990-03-08 Tip microscope

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3023686B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8495759B2 (en) 2008-07-31 2013-07-23 Sii Nanotechnology Inc. Probe aligning method for probe microscope and probe microscope operated by the same

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006023443A (en) * 2004-07-07 2006-01-26 Keyence Corp Microscope system
JP2006072081A (en) * 2004-09-03 2006-03-16 Keyence Corp Microscopic device
JP5450220B2 (en) * 2010-04-13 2014-03-26 株式会社東芝 Automatic analyzer
CN107402443A (en) * 2017-08-08 2017-11-28 苏州显纳精密仪器有限公司 A kind of optical ultra-discrimination rate imaging system based on inverted microscope and microsphere lens and the dynamic imaging methods using the system
JP7218909B2 (en) * 2019-05-09 2023-02-07 株式会社昭和真空 Probe pin alignment device and electronic device manufacturing method using probe pin alignment device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8495759B2 (en) 2008-07-31 2013-07-23 Sii Nanotechnology Inc. Probe aligning method for probe microscope and probe microscope operated by the same

Also Published As

Publication number Publication date
JPH03257310A (en) 1991-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0564088B1 (en) Scanning force microscope with integrated optics and cantilever mount and method for operating the same
JP2516292B2 (en) Atomic force microscope
US5448399A (en) Optical system for scanning microscope
US6057547A (en) Scanning probe microscope with scan correction
US5496999A (en) Scanning probe microscope
EP0406413B1 (en) Scanning type tunnel microscope
US5440920A (en) Scanning force microscope with beam tracking lens
EP0903606B1 (en) Micromechanical XYZ stage for use with optical elements
EP0421355B1 (en) Scanning tunneling microscope
US5214342A (en) Two-dimensional walker assembly for a scanning tunneling microscope
JP3023686B2 (en) Tip microscope
US5949070A (en) Scanning force microscope with integral laser-scanner-cantilever and independent stationary detector
US20070144244A1 (en) Probe module with integrated actuator for a probe microscope
CN119024007B (en) A three-axis closed-loop controlled AFM scanning head and atomic force microscope
JP3250788B2 (en) Scanning probe microscope
JP3333111B2 (en) Scanning probe microscope and unit used for scanning probe microscope
JPH0616410B2 (en) Scanning tunneling microscope for transmission electron microscope
JP2568385B2 (en) Scanning probe microscope
JPH1054834A (en) Measuring method of scan probe microscope
JPH09229943A (en) Scanning-type probe microscope
JPH03110403A (en) observation device
JPH05187865A (en) Regulation mechanism of displacement detection system
JPH09229942A (en) Scanning type probe microscope
Chahal Optical end point sensing and digital control of a scanning tunneling microscope
JPH10300761A (en) Scanning probe microscope

Legal Events

Date Code Title Description
S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090121

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100121

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees