JPH0326902A - 走査形トンネル顕微鏡 - Google Patents
走査形トンネル顕微鏡Info
- Publication number
- JPH0326902A JPH0326902A JP16322489A JP16322489A JPH0326902A JP H0326902 A JPH0326902 A JP H0326902A JP 16322489 A JP16322489 A JP 16322489A JP 16322489 A JP16322489 A JP 16322489A JP H0326902 A JPH0326902 A JP H0326902A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- probe
- sample
- axis
- probe unit
- drive mechanism
- Prior art date
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- Pending
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は、試料に探針を近付けてトンネル電流を検出し
、試料表面の凹凸像を出力する走査形トンネル顕微鏡に
関する。
、試料表面の凹凸像を出力する走査形トンネル顕微鏡に
関する。
［従来の技術及び発明が解決しようとする課題Ｊ走査形
トンネル顕微鏡においては、観測試料表面の原子レベル
の分解能を得るために、探針先端の形状を尖鋭化するこ
とが要求されている。そのため、該探針先端は電界研磨
法等によって形成された探針先端に原子が１つあるよう
な１原子尖端とされている。
トンネル顕微鏡においては、観測試料表面の原子レベル
の分解能を得るために、探針先端の形状を尖鋭化するこ
とが要求されている。そのため、該探針先端は電界研磨
法等によって形成された探針先端に原子が１つあるよう
な１原子尖端とされている。
さて、走査形トンネル顕微鏡における試料観ａ●ｊで、
探針先端と試料表面との間にトンネル電流を得るために
は、該探針先端と試料表面との間の距離をｌｎｍ程度ま
で接近させる必要があるが、その接近動作中に該試料と
探針先端とが接触して該探針の原子尖端が破損したり、
または試料が破損したりする場合がある。このような、
原子尖端の破損した探針では原子レベルの分解能が得ら
れないため、正常な探針との交換が必要である。また、
試料が破損された場合においても、正常な試料との交換
が必要である。
探針先端と試料表面との間にトンネル電流を得るために
は、該探針先端と試料表面との間の距離をｌｎｍ程度ま
で接近させる必要があるが、その接近動作中に該試料と
探針先端とが接触して該探針の原子尖端が破損したり、
または試料が破損したりする場合がある。このような、
原子尖端の破損した探針では原子レベルの分解能が得ら
れないため、正常な探針との交換が必要である。また、
試料が破損された場合においても、正常な試料との交換
が必要である。
しかし、このような微細な探針の交換には熟練が必要で
あることが問題とされている。また、トンネル顕微鏡が
収容される超高真空槽の真空を破って探針及び試料を交
換することは、探針及び試料の交換の後、再観測を行な
うまでに莫大な時間を要すため問題とされる。
あることが問題とされている。また、トンネル顕微鏡が
収容される超高真空槽の真空を破って探針及び試料を交
換することは、探針及び試料の交換の後、再観測を行な
うまでに莫大な時間を要すため問題とされる。
第１の本発明は、上述した問題点を考慮し、簡単に探針
の交換を行うことのできる走査形トンネル顕微鏡を提供
することを目的としている。
の交換を行うことのできる走査形トンネル顕微鏡を提供
することを目的としている。
第２の本発明は、探針及び試料の交換を容易に行なうこ
とのできる走査形トンネル顕微鏡を提供することを目的
としている。
とのできる走査形トンネル顕微鏡を提供することを目的
としている。
［課題を解決するための手段］
第１の本発明は、試料に探針を近付けて３次元に駆動し
てトンネル電流を検出する走査形トンネル顕微鏡におい
て、前記探針を駆動する圧電素子駆動機構と、該圧電素
子駆動機構に着脱可能に設けられた探針の固着された探
針ユニットと、前記試料を保持する保持機構を備えた走
査形トンネル顕微鏡において、検顕時における前記探針
ユニットと試料とを結ぶ軸をＺ軸と呼ぶとき、前記探針
ユニットを交換するための交換棒を該Ｚ軸に沿って移動
可能に設ける共に、該交換時に前記試料を該２軸から外
すための機構を設けたことを特徴としている。
てトンネル電流を検出する走査形トンネル顕微鏡におい
て、前記探針を駆動する圧電素子駆動機構と、該圧電素
子駆動機構に着脱可能に設けられた探針の固着された探
針ユニットと、前記試料を保持する保持機構を備えた走
査形トンネル顕微鏡において、検顕時における前記探針
ユニットと試料とを結ぶ軸をＺ軸と呼ぶとき、前記探針
ユニットを交換するための交換棒を該Ｚ軸に沿って移動
可能に設ける共に、該交換時に前記試料を該２軸から外
すための機構を設けたことを特徴としている。
第２の本発明は、試料に探針を近付けて３次元に駆動し
てトンネル電流を検出する走査形トンネル顕微鏡におい
て、前記探針を駆動する圧電素子駆動機構と、該圧電素
子駆動機構に着脱可能に設けられた探針の固着された探
針ユニットと、前記試料を保持する試料ホルダと、前記
試料ホルダが装着される試料ステージとを設けると共に
、検顕時における前記探針ユニットと試料とを結ぶ軸を
Ｚ軸と呼ぶとき、前記試料ホルダ及び探針ユニットをチ
ャックする交換棒を前記Ｚ軸に沿って移動可能に設け、
該交換棒によってＺ軸上で試料ホルダ及び探針ユニット
の交換を行なうことを特徴としている。
てトンネル電流を検出する走査形トンネル顕微鏡におい
て、前記探針を駆動する圧電素子駆動機構と、該圧電素
子駆動機構に着脱可能に設けられた探針の固着された探
針ユニットと、前記試料を保持する試料ホルダと、前記
試料ホルダが装着される試料ステージとを設けると共に
、検顕時における前記探針ユニットと試料とを結ぶ軸を
Ｚ軸と呼ぶとき、前記試料ホルダ及び探針ユニットをチ
ャックする交換棒を前記Ｚ軸に沿って移動可能に設け、
該交換棒によってＺ軸上で試料ホルダ及び探針ユニット
の交換を行なうことを特徴としている。
［実施例］
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図は本発明の一実施例を説明するための装置構成図、第
２図及び第３図は要部拡大図である。
図は本発明の一実施例を説明するための装置構成図、第
２図及び第３図は要部拡大図である。
第１図において、１は観察室、２は予備室、３は仕切弁
、４は基台、５は探針駆動機構、６は探針７の固着され
た探針ソケット、８は試料ステージ、９は試料ホルダ、
１０は交換棒、１１はチャック、１２は除振器、Ｓは試
料である。
、４は基台、５は探針駆動機構、６は探針７の固着され
た探針ソケット、８は試料ステージ、９は試料ホルダ、
１０は交換棒、１１はチャック、１２は除振器、Ｓは試
料である。
観察室１内及び予備室２内は図示しない排気装置によっ
て高真空乃至超高真空状態にに排気されている。観察室
１内で除振器ｌ２上に基台４が配置され、該基台４上に
探針駆動機構５及び試料ステージ８が配置されている。
て高真空乃至超高真空状態にに排気されている。観察室
１内で除振器ｌ２上に基台４が配置され、該基台４上に
探針駆動機構５及び試料ステージ８が配置されている。
該探針駆動機構５の先端に雄捩子部５ａが設けられてお
り、該雄捩子部５ａに前記探針ソケット６が螺合されて
いる。
り、該雄捩子部５ａに前記探針ソケット６が螺合されて
いる。
また、試料ステージ８には開口部８ａが設けられており
、該開口部８ａに前記試料ホルダ９が嵌合されている。
、該開口部８ａに前記試料ホルダ９が嵌合されている。
ここで、検顕時における前記探針ユニットと試料とを結
ぶ軸、即ち、前記探針７と試料Ｓ表面との高さ方向をＺ
方向（Ｚ軸）とするとき、該Ｚ軸に沿って移動可能な交
換棒１０が挿入されている。該交換棒１０の先端部には
試料ホルダ及び探針ソケットを保持するチャック１１が
設けられている。ここで、第２図には該チャック１１に
よって探針ソケット６が保持されている状態が示されて
いる。第２図に示すように、交換棒１０先端のチャック
１１にはローラ１３及び該ローラの軸１３ａを押さえる
スプリングリーフ１４からなる押さえ部が設けられてお
り、該押さえ部によって探針ソケット６が保持されてい
る。
ぶ軸、即ち、前記探針７と試料Ｓ表面との高さ方向をＺ
方向（Ｚ軸）とするとき、該Ｚ軸に沿って移動可能な交
換棒１０が挿入されている。該交換棒１０の先端部には
試料ホルダ及び探針ソケットを保持するチャック１１が
設けられている。ここで、第２図には該チャック１１に
よって探針ソケット６が保持されている状態が示されて
いる。第２図に示すように、交換棒１０先端のチャック
１１にはローラ１３及び該ローラの軸１３ａを押さえる
スプリングリーフ１４からなる押さえ部が設けられてお
り、該押さえ部によって探針ソケット６が保持されてい
る。
また、第３図にはチャック１１によって、試料ホルダ９
が保持されている状態が示されている。
が保持されている状態が示されている。
第３図に示すように、交換棒１０先端のチャックｌ１内
部には雌捩子部１５が設けられいる。そして、試料ホル
ダ９は前記雌捩子部１５と該試料ホルダ９に設けられた
雄捩子部１６の螺合により保持されている。
部には雌捩子部１５が設けられいる。そして、試料ホル
ダ９は前記雌捩子部１５と該試料ホルダ９に設けられた
雄捩子部１６の螺合により保持されている。
以下、探針ソケット及び試料ホルダの交換（装＠）作業
について説明する。
について説明する。
先ず、探針ソケットの交換を行なう場合は、該チャック
１１によって保持された探針ソケット６が試料ステージ
８の該開口部８ａを通して探針駆動機構５の先端部まで
移動される。そして、該交換棒１０を回転することによ
って該駆動機構５の先端部に設けられた雄捩子部５ａに
探針ソケット６が螺合されて固定される。探針ソケット
６固定後、交換棒１０は予備室２まで引き戻される。そ
して、観察室１と予備室２の間に設けられた仕切弁が閉
鎖されて、該予備室２側で交換棒］−〇に試料ホルダ９
が取り付けられる。そして、予備室２内が図示しない排
気装置によって高真空乃至超高真空状態に排気された後
に前記仕切弁３が開放される。
１１によって保持された探針ソケット６が試料ステージ
８の該開口部８ａを通して探針駆動機構５の先端部まで
移動される。そして、該交換棒１０を回転することによ
って該駆動機構５の先端部に設けられた雄捩子部５ａに
探針ソケット６が螺合されて固定される。探針ソケット
６固定後、交換棒１０は予備室２まで引き戻される。そ
して、観察室１と予備室２の間に設けられた仕切弁が閉
鎖されて、該予備室２側で交換棒］−〇に試料ホルダ９
が取り付けられる。そして、予備室２内が図示しない排
気装置によって高真空乃至超高真空状態に排気された後
に前記仕切弁３が開放される。
次いで、試料ホルダの交換を行なう場合は、前記チャッ
ク１１によって保持された試料ホルダが交換棒１０によ
って試料ステージ８の該開口部８ａまで移動され、該開
口部８ａに嵌合される。そして、試料ホルダ９は試料ス
テージ８に設けられた固定ビンなどによる固定機構（図
示せず）によってステージ８に固定される。その後、交
換棒】Ｏは予備室２まで引き戻される。
ク１１によって保持された試料ホルダが交換棒１０によ
って試料ステージ８の該開口部８ａまで移動され、該開
口部８ａに嵌合される。そして、試料ホルダ９は試料ス
テージ８に設けられた固定ビンなどによる固定機構（図
示せず）によってステージ８に固定される。その後、交
換棒】Ｏは予備室２まで引き戻される。
なお、該探針ソケット６を探針駆動機構５から外す場合
及び試料ホルダ９を試料ステージ８から外す場合には上
述した作業を逆順序で行なえば良い。
及び試料ホルダ９を試料ステージ８から外す場合には上
述した作業を逆順序で行なえば良い。
本発明は上述した実施例に限定されず、変形して実施で
きる。
きる。
例えば上述した実施例においては、探針ソケットの交換
時に交換捧の探針への到達を妨げないように、試料ステ
ージ８に交換棒通過用の開口部８ａを設けると共に、こ
の開口部８ａに装着した試料を開口部８ａから外すよう
にしたが、Ｚ軸に平行な軸の回りに試料ステージ８が回
転可能なように構成し、探針ソケットの交換時に試料ス
テージを回転させて、Ｚ軸から試料を外すように構成し
ても良い。
時に交換捧の探針への到達を妨げないように、試料ステ
ージ８に交換棒通過用の開口部８ａを設けると共に、こ
の開口部８ａに装着した試料を開口部８ａから外すよう
にしたが、Ｚ軸に平行な軸の回りに試料ステージ８が回
転可能なように構成し、探針ソケットの交換時に試料ス
テージを回転させて、Ｚ軸から試料を外すように構成し
ても良い。
［発明の効果コ
以上の説明から明らかなように、第１の本発明において
は、検顕時における前記探針ユニットと試料とを結ぶ軸
をＺ軸と呼ぶとき、前記探針ユニットを交換するための
交換棒を該Ｚ軸に沿って移動可能に設ける共に、該交換
峙に前記試料を該Ｚ軸から外すための機構を設けている
ため、この発明によれば、探針ユニットの交換を容易に
行うことができる。
は、検顕時における前記探針ユニットと試料とを結ぶ軸
をＺ軸と呼ぶとき、前記探針ユニットを交換するための
交換棒を該Ｚ軸に沿って移動可能に設ける共に、該交換
峙に前記試料を該Ｚ軸から外すための機構を設けている
ため、この発明によれば、探針ユニットの交換を容易に
行うことができる。
又、第２の本発明においては、前記探針を駆動する圧電
素子駆動機構と、該圧電素子駆動機構に着脱可能に設け
られた探針の固着された探針ユニットと、前記試料を保
持する試料ホルダと、前記試料ホルダが装着される試料
ステージとを設けると共に、検顕時における前記探針ユ
ニットと試料とを結ぶ軸をＺ軸と呼ぶとき、前記試料ホ
ルダ及び探針ユニットをチャックする交換棒を前記Ｚ軸
に沿って移動可能に設け、該交換棒によってＺ軸上で試
料ホルダ及び探針ユニットの交換を行なうことにより、
簡単に探針及び試料の交換を行うことが可能になる。
素子駆動機構と、該圧電素子駆動機構に着脱可能に設け
られた探針の固着された探針ユニットと、前記試料を保
持する試料ホルダと、前記試料ホルダが装着される試料
ステージとを設けると共に、検顕時における前記探針ユ
ニットと試料とを結ぶ軸をＺ軸と呼ぶとき、前記試料ホ
ルダ及び探針ユニットをチャックする交換棒を前記Ｚ軸
に沿って移動可能に設け、該交換棒によってＺ軸上で試
料ホルダ及び探針ユニットの交換を行なうことにより、
簡単に探針及び試料の交換を行うことが可能になる。
そのため、不慣れな操作者であっても微細な探針及び試
料の交換を短峙間で簡単に行なうことができる。
料の交換を短峙間で簡単に行なうことができる。
第１図は本発明の一実施例を説明するための装置構成図
、第２図はチャックによって探針ソケットを保持した状
態を示す図、第３図はチャックによって試料ホルダを保
持した状態を示す図である。 １：観察室 ２：予備室 ３：仕切弁 ４：基台 ５：探針駆動機構 ６：探針ソケット７：探針 ９：試料ホルダ １１：チャック １３：ローラ １５：雌捩子部 Ｓ：試料 ８ １０ １２ １４ １６ ：試料ステージ ：交換棒 ：除振器 ：スプリングリーフ ：雄捩子部
、第２図はチャックによって探針ソケットを保持した状
態を示す図、第３図はチャックによって試料ホルダを保
持した状態を示す図である。 １：観察室 ２：予備室 ３：仕切弁 ４：基台 ５：探針駆動機構 ６：探針ソケット７：探針 ９：試料ホルダ １１：チャック １３：ローラ １５：雌捩子部 Ｓ：試料 ８ １０ １２ １４ １６ ：試料ステージ ：交換棒 ：除振器 ：スプリングリーフ ：雄捩子部
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、試料に探針を近付けて３次元に駆動してトンネル電
流を検出する走査形トンネル顕微鏡において、前記探針
を駆動する圧電素子駆動機構と、該圧電素子駆動機構に
着脱可能に設けられた探針の固着された探針ユニットと
、前記試料を保持する保持機構を備えた走査形トンネル
顕微鏡において、検顕時における前記探針ユニットと試
料とを結ぶ軸をＺ軸と呼ぶとき、前記探針ユニットを交
換するための交換棒を該Ｚ軸に沿って移動可能に設ける
共に、該交換時に前記試料を該Ｚ軸から外すための機構
を設けたことを特徴とする走査形トンネル顕微鏡。 ２、試料に探針を近付けて３次元に駆動してトンネル電
流を検出する走査形トンネル顕微鏡において、前記探針
を駆動する圧電素子駆動機構と、該圧電素子駆動機構に
着脱可能に設けられた探針の固着された探針ユニットと
、前記試料を保持する試料ホルダと、前記試料ホルダが
装着される試料ステージとを設けると共に、検顕時にお
ける前記探針ユニットと試料とを結ぶ軸をＺ軸と呼ぶと
き、前記試料ホルダ及び探針ユニットをチャックする交
換棒を前記Ｚ軸に沿って移動可能に設け、該交換棒によ
ってＺ軸上で試料ホルダ及び探針ユニットの交換を行な
うことを特徴とした走査形トンネル顕微鏡。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16322489A JPH0326902A (ja) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | 走査形トンネル顕微鏡 |
| US07/543,449 US4992660A (en) | 1989-06-26 | 1990-06-25 | Scanning tunneling microscope |
| GB9014087A GB2235571B (en) | 1989-06-26 | 1990-06-25 | Scanning tunnelling microscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16322489A JPH0326902A (ja) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | 走査形トンネル顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0326902A true JPH0326902A (ja) | 1991-02-05 |
Family
ID=15769678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16322489A Pending JPH0326902A (ja) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | 走査形トンネル顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0326902A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005044700A (ja) * | 2003-07-24 | 2005-02-17 | Jeol Ltd | 試料ホルダ |
| US9784760B2 (en) | 2013-08-09 | 2017-10-10 | Infinitesima Limited | Probe and sample exchange mechanism |
-
1989
- 1989-06-26 JP JP16322489A patent/JPH0326902A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005044700A (ja) * | 2003-07-24 | 2005-02-17 | Jeol Ltd | 試料ホルダ |
| US9784760B2 (en) | 2013-08-09 | 2017-10-10 | Infinitesima Limited | Probe and sample exchange mechanism |
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