JPH0414746A - 微細マーキング装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は微細マーキング装置に関し、特に走査電子顕微
鏡等によって観察される試料の表面に目印を付ける装置
であって、高真空下で観察を行う顕微鏡に内蔵するのに
適した微細マーキング装置に関するものである。

〔従来の技術〕

走査電子顕微鏡などにおける観察技術で、例えば試料に
対する薬品やイオンビーム等の影響を調べる場合には、
試料の同一の表面領域について薬品等を与える前と与え
た後を比較して観察する必要がある。このとき、２回目
の観察において同一の表面領域を探し出すためには何等
かの目印が必要であるが、従来ではその目印として試料
表面に自然に存在していたキズや模様を手掛がりとして
利用していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような従来技術によれば薬品等を試料表面の極め
て小面積の領域に与える必要があるため、薬品の与え方
をうま〈実施しないと試料表面のキズまで変化させるお
それがあり、観察の成否が観察者の熟練度によって左右
されるという問題が提起される。

本発明の目的は、走査電子顕微鏡等の試料観察において
同一の表面領域を繰り返し観察する必要がある場合、同
一の表面領域を探し出すための目印を試料表面上観察者
の希望の箇所に安定且つ均一な状態で付けることができ
、観察対象領域の再現性を高めることができる微細マー
キング装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る微細マーキング装置は、微細領域を観察す
る観察手段と、試料の表面に圧入されて前記試料に目印
を付ける突起部分と、この突起部分が設けられた板状部
材と、突起部分を試料の表面上において移動させる移動
機構と、突起部分が試料表面に接触するのを板状部材と
の間で流れるトンネル電流の変化を利用して検出する接
触検出手段と、接触検出が行われたとき突起部分を試料
表面に圧入させる駆動手段とを備え、観察手段で観察し
ながら目印を付ける試料表面上の箇所を決定し、当該箇
所に突起部分を移動機構で移動させ目印を付けるように
構成される。

本発明に係る微細マーキング装置は、前記の装置構成に
おいて、前記突起部分の形状を角錐とすることができる
。

〔作用〕

本発明による微細マーキング装置では、走査電子顕微鏡
等の観察機構を利用して試料の表面を観察しながら目印
を付ける箇所を決定し、当該箇所に移動機構で突起部分
を接近させ、接触検出手段によりトンネル電流の変化を
利用して突起部分が目印予定箇所に接触するのを正確に
検出し、接触を検出したら接触位置で突起部分を停止さ
せ、次に駆動手段を作動させて突起部分を試料表面の目
印予定箇所に圧入し、目印を試料表面に人為的に形成す
ることができる。また突起部分の形状を角錐形状とする
ことにより、目印を形成したときその稜線で形成された
線によって容易に中心点を見出だすことができる。

〔実施例〕

以下に、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する
。

この実施例では、走査型電子顕微鏡に微細マーキング装
置を設けた構成を示す。この微細マーキング装置は走査
型電子顕微鏡の試料室内において試料と対向して配置さ
れる。第１図において、１は走査電子顕微鏡の対物レン
ズの先端部を示し、本発明に係る微細マーキング装置の
機構部は対物レンズ１の下方向の位置に配置される。２
は試料と微細マーキング装置を固定する支持台であり、
支持台２の上側傾斜面に配置された３は試料である。こ
の試料３に対して、試料３に目印となるマークを付ける
ため当該試料に圧入される突起形状を有するチップ４が
配置される。このチップ４は板バネ５の上側の一端の近
くに固定され、更にこの板バネ５は側面形状がＬ字型の
フレーム６に固定されている。板バネ５の第１図中下端
がフレーム６の先端に固設される。フレーム６はＸＹＺ
ステージ７を介して支持台２に固定される。このＸＹＺ
ステージ７はアクチュエータとして圧電素子を有し、こ
のＸＹＺステージ７によってフレーム６を試料３に対し
て３次元的に動かすことができる。これによって、試料
３に対しチップ４を３次元的に動かすことができる。フ
レーム６のＸＹｚステージ７に固定された部分６ａと、
フレーム部分６ｂの先端に取り付けられた前記板バネ５
とは一定の距離をあけて相互に平行の位置となる。この
板バネ５とフレーム部分６ａの間に、圧入用圧電素子８
と、探針９を先部に有した探針用圧電素子１０とが配置
され、それぞれフレーム部分６ａに固定されている。図
示例において、圧入用圧電素子８は前記チップ４に対応
して配設され、探針用圧電素子１０は圧入用圧電素子８
の図中下側の位置に配設される。なお探針９及び探針用
圧電素子１０の位置を圧入用圧電素子８の外側（図中上
側）にすることも可能である。圧入用圧電素子８の先端
部はチップ４が取り付けられた板バネ５の部分に対向し
ている。前記の板バネ５と探針９との間には図示しない
電源によって一定の電圧が印加されており、その結果、
探針９と導電性を有する板バネ５との間には、両者が所
定の距離であるという条件の下でトンネル電流が流れる
。このトンネル電流は板バネ５と探針９の先端とが極め
て微小な距離を隔てて配設されることにより量子力学的
な作用により流れる電流である。

第２図にチップ４と板バネ５を正面側から見た図を示す
。チップ４の形状は第２図で明らかなように例えば四角
錐の形状を有している。チップ４の形状につ−いては形
成された目印において中心点を容易に探すことができる
角錐形状であれば任意な形状を使用することができる。

次に第３図に基づいて本発明に係る微細マーキング装置
の制御系について説明する。前記ＸＹＺステージ７に含
まれる各次元ｘ、ｙ、ｚの圧電素子、圧入用圧電素子８
、探針用圧電素子１０はそれぞれ、バス２１を介して供
給される演算制御装置２０からの指令に基づいてＤＡコ
ンバータ２２とアンプ２３を経て駆動される。また、板
バネ５と探針９の間に流れるトンネル電流は、トンネル
電流検出回路３４とＡＤコンバータ３５を経由して演算
制御装置２０に入力される。なおトンネル電流を流すた
めの電源はトンネル電流検出回路３４の内部に含まれる
。

上記構成を有する微細マーキング装置によるマークの付
は方を説明する。先ず、対物レンズ１を有する走査電子
顕微鏡を用いて、試料３を観察し、目印を付ける目標位
置を決定する。次にＸＹＺステージ７を駆動し、チップ
４を前記目標位置の近くに移動させる。探針９は、探針
用圧電素子１０によってトンネル電流が流れ始める位置
となるまで板バネ５に接近させる。トンネル電流が流れ
る状態で、再びＸＹｚステージ７を駆動してチップ４を
試料３に近づける。チップ４が試料３に接触すると、板
バネ５が探針９の側に曲がる。そのため探針９と板バネ
５との距離が変化し、トンネル電流が大きく変化する。

このトンネル電流の変化をトンネル電流検出回路３４で
検出し、演算制御装置２０に入力させる。演算制御装置
２０は、この入力を受けてＸＹＺステージ７の動作を停
止させる指令を出し、チップ４の移動を停止させる。

次に、演算制御装置２０は圧入用圧電素子８を伸長させ
る指令を与え、圧入用圧電素子８に一定の電圧を与えて
チップ４を一定の深さだけ試料３に圧入して試料３に目
印を付ける。

前記目印の形状はチップ４の形状に対応した凹部となプ
ているため、チップ４の稜線で形成された線を用いて目
印の中心点を容易に且つ正確に見出だすことができる。

上記微細マーキング装置によれば走査型電子顕微鏡で目
印を付ける箇所を観察しながら目印を付けることができ
るので、正確な位置の選定を行える。なお、前記チップ
４の試料に圧入される部分の一辺の長さはほぼ数ミクロ
ンのオーダである。

上記において接触検出にはトンネル電流を利用するよう
にしたため、極めて高精度で接触時を検出することがで
きる。

また前記板バネ５の形状及び取り付は構造として、第４
図及び第５図に示される構造に変更することができる。

第４図では長形の板バネ５′を横置きに配置し、板バネ
５′の両側をフレーム６′で支持するようにした構造で
ある。この実施例によれば支持の強度が向上する。なお
、板バネ５′は探針９の取り付は箇所に対応して突出部
５’　　ａが形成される。またフレーム６′は平面図で
見ると板バネ５′側に開いたコ字型に形成され、前記フ
レーム６の部分６ａと６ｂのそれぞれに対応して６′　
ａと６’　ｂを有している。なお、第４図の構造で縦置
きに設置することもできる。第５図に示される構造では
、・板バネ５′は例えば直角二等辺を形成するＬ字型に
形成され、その両側の先端部をフレーム６′の両側の突
出部分６’　ｂに固定されている。この実施例によれば
支持強度が更に高くなり、且つ図中下方向の引っ張り力
に対しても高い強度を有する。この実施例において、フ
レーム６′は、前記フレーム６の部分６ａと６ｂのそれ
ぞれに対応して部分６′ａと６’　ｂを有している。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかなように本発明によれば、試料の表
面に観察しながら人為的に安定且つ均一な目印を容易に
且つ正確に付すことができ、同一試料の同一表面領域を
繰り返し電子顕微鏡等で観察し、比較するときに極めて
再現性よく同一箇所を発見することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る微細マーキング装置の構成を示す
正面図、第２図はチップ周辺の構造を示す正面図、第３
図は微細マーキング装置の制御系を示すブロック図、第
４図及び第５図は板バネの変更実施例を示す第２図と同
様な図である。 〔符号の説明〕 １・・・・・・・ ２・・・・・・・ ３・・・φ・・番 ４・・・・・・辱 ５．５’５’ ６．６’　、６’　・ ７・・・・−−・ ・対物レンズ ・支持台 ・試料 ・チップ ・板バネ ｅフレーム Ｚステージ ８・・・・・・・・圧入用圧電素子 ９・・・・・・・・探針 １０・・・・・・・探針用圧電素子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）微細領域を観察する観察手段と、試料の表面に圧
   入されて前記試料に目印を付ける突起部分と、この突起
   部分が設けられた板状部材と、前記突起部分を前記試料
   の表面上において移動させる移動機構と、前記突起部分
   が前記試料表面に接触するのを前記板状部材との間で流
   れるトンネル電流の変化を利用して検出する接触検出手
   段と、前記接触検出が行われたとき前記突起部分を試料
   表面に圧入させる駆動手段とを備え、前記観察手段で観
   察しながら目印を付ける試料表面上の箇所を決定し、当
   該箇所に前記突起部分を前記移動機構で移動させ目印を
   付けるようにしたことを特徴とする微細マーキング装置
   。
2. （２）請求項１記載の微細マーキング装置において、前
   記突起部分の形状が角錐であることを特徴とする微細マ
   ーキング装置。