JPH0540007A - 走査型トンネル顕微鏡の探針保持機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ノイズ混入を防ぐことができる探針保持機構を
提供する。 【構成】探針と電極の間に電磁誘導を遮蔽するための電
磁シールド部を有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、走査型トンネル顕微鏡
の探針保持機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の、走査型トンネル顕微鏡の探針保
持機構を図２に示す。走査型トンネル顕微鏡の導電体の
探針１１は、導電体の探針ホルダ５２に保持され、圧電
効果を有するセラミック（ＰＺＴセラミック）で作られ
た円筒型のチューブスキャナ１８の内壁に取り付けられ
ている。チューブスキャナ１８の外壁面には、電極２０
が取り付けられており、また、内壁面には、電極１９が
取り付けられている。電極２０と１９の間に電界を加え
ると、電極２０と１９の間に挟まれたチューブスキャナ
１８のＰＺＴセラミックは歪を発生するため、チューブ
スキャナ１８に、曲がりが生じる。このチューブスキャ
ナ１８の曲がりにより、探針１１の先端が、観察を行う
範囲を２次元に走査するように、電界を加える方向を調
節する。

【０００３】また、探針の先端と近接した試料の間をな
がれるトンネル電流は、探針ホルダ５２に一端を取り付
けられたトンネル電流ケーブル５４により、Ｉ／Ｖアン
プ５５に流れ、電流を電圧に変換して増幅する。トンネ
ル電流が一定になるように、探針１１を軸方向の動きを
チューブスキャナ１８により制御すると、探針１１は、
試料との距離を一定に保つように動くため、チューブス
キャナ１８への制御信号により、試料表面像が得られ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の、探針保持機構
においては、数ｎＡから数ｐＡのトンネル電流の信号回
路は、すぐ近くにあるチューブスキャナの電極に印加さ
れる数百ボルトの電圧のドライブ、および外部からのノ
イズに対し、全く無防備にさらされていた。

【０００５】探針の走査のために、チューブスキャナに
加えられる電界が変化すると、チューブスキャナの内側
の電極と探針ホルダの間に、電磁誘導が生じ、トンネル
電流のノイズになっていた。また、チューブスキャナに
加えられる電界が変化すると、電磁誘導により磁界も発
生するため、トンネル電流ケーブルを流れる電流が、磁
界による電磁誘導でノイズを発生していた。さらに、Ｉ
／Ｖアンプが探針から離れたところに配置される場合、
トンネル電流ケーブルは引き回しが長くなり外部のノイ
ズの影響を受けやすかった。従って、捕らえるべきトン
ネル電流にノイズが混入し、検出精度が低下するという
問題があった。

【０００６】本発明は、ノイズ混入を防ぐことができる
探針保持機構を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、探針を
有する探針ホルダ部と、探針を走査するための、電極を
有するチューブスキャナとを有する探針保持機構におい
て、前記探針と前記電極の間に電磁誘導を遮蔽するため
の電磁シールド部を有することを特徴とする探針保持機
構が提供される。

【０００８】前記探針保持機構は、前記探針ホルダ部に
接続されたケーブルを有し、前記ケーブルは、電磁誘導
を遮蔽するための電磁シールド部を有することが可能で
ある。

【０００９】

【作用】本発明においては、チューブスキャナの電極と
探針ホルダの間に、電磁シールド部を設けることによ
り、チューブスキャナの電界変化による電磁誘導が、シ
ールド部によって遮蔽され、探針ホルダには及ばない。

【００１０】また、トンネル電流ケーブルを電磁シール
ド部で被覆することにより、チューブスキャナの電界変
化による電磁誘導によって、発生した磁界は、シールド
部内に入ることができず、内部のトンネル電流ケーブル
には影響が及ばない。従って、トンネル電流ケーブルの
電磁誘導によるノイズの発生を防ぐことができる。さら
に、トンネル電流ケーブルの引き回しが長い場合でも、
シールド部によって外部のノイズからの影響を防ぐこと
ができる。

【００１１】

【実施例】本発明の一実施例を、図１を用いて説明す
る。図１示すように、走査型トンネル顕微鏡の導電体の
探針１１は、導電体の探針ホルダ１２に保持され、第１
の絶縁体部材１４、導電体のシールド部材１３ａ、第２
の絶縁体部材２２を介して、チューブスキャナ１８の内
壁に、取り付けられている。圧電効果を有するセラミッ
ク（ＰＺＴセラミック）で作られた円筒型のチューブス
キャナ１８の外壁面には、電極２０が取り付けられてお
り、また、内壁面には、電極１９が取り付けられてい
る。電極２０と１９の間に電界を加えると、電極２０と
１９の間に挟まれたチューブスキャナ１８のＰＺＴセラ
ミックは歪を発生するため、チューブスキャナ１８に、
曲がりが生じる。このチューブスキャナ１８の曲がりに
より、探針１１の先端が、観察を行う範囲を２次元に走
査するように、電界を加える方向を調節する。

【００１２】また、探針の先端と近接した試料の間をな
がれるトンネル電流は、探針ホルダ１２の接点１２ａ
に、一端を取り付けられたトンネル電流ケーブル１６に
より、Ｉ／Ｖアンプ５５に流れ、電流を電圧に変換して
増幅される。トンネル電流ケーブル１６は、ケーブルの
周囲をトンネル電流シールド線２１により、被覆されて
いる。さらに、トンネル電流ケーブル１６の探針ホルダ
１２への取付け部１７の周囲は、シールド部１３ｂによ
り、囲われている。

【００１３】シールド部１３ａと１３ｂは、接触部１３
ｃにおいて、接している。またシールド部１３ｂとトン
ネル電流シールド線２１は、接点２１ａで接触してい
る。トンネル電流シールド線２１は、グランドに接続さ
れており、従って、シールド部１３ａ、１３ｂおよびト
ンネル電流シールド線２１は、グランドレベルになって
いる。

【００１４】したがって、探針１１の走査のために、チ
ューブスキャナに加えられる電界が変化して、チューブ
スキャナの内側の電極１９とシールド部１３の間に、電
磁誘導が生じても、シールド部１３は、常に、グランド
レベルで変化せず、探針ホルダに電磁誘導はおよばな
い。

【００１５】また、チューブスキャナ１８に加えられ
る、電界の変化による電磁誘導で発生した磁界は、電磁
シールド部であるトンネル電流シールド線２１により内
部に入り込めず、内部のトンネル電流ケーブル１６には
影響が及ばない。従って、トンネル電流ケーブル１６の
電磁誘導によるノイズ発生を防ぐことができる。さら
に、さらに、Ｉ／Ｖアンプ５５が探針から離れたところ
に配置され、トンネル電流ケーブルの引き回しが長い場
合でも、シールド部によって外部のノイズからの影響を
防ぐことができる。

【００１６】本発明では、シールド部を１３ａ、１３ｂ
の２つに分けて形成したが。一体型にしても良い。

【００１７】上述のように、本発明によれば、捕らえる
べきトンネル電流にノイズが混入することを防ぐことが
可能であり、トンネル電流の検出精度を高くすることが
できる。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、探針および探針ホルダ
を電磁誘導から遮蔽するための電磁シールド部と、トン
ネル電流ケーブルを電磁誘導から遮蔽するための電磁シ
ールド部を設けることにより、捕らえるべきトンネル電
流にノイズが混入することを防ぐことが可能であり、ト
ンネル電流の検出精度を高くすることができる探針保持
機構が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の探針保持保持機構の一例を示す断面
図。

【図２】従来の探針保持機構を示す断面図。

【符号の説明】

１１…探針、１２…探針ホルダ、１３…シールド部、１
４…絶縁部材、１６…トンネル電流ケーブル、１７…ケ
ーブル取付け部、１８…チューブスキャナ、１９…電
極、２０…電極、２１…トンネル電流シールド線、２２
…絶縁部材、５２…探針保持部、５４…トンネル電流ケ
ーブル、５５…Ｉ／Ｖアンプ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】探針を有する探針ホルダ部と、探針を走査
   するための、電極を有するチューブスキャナとを有する
   探針保持機構において、 前記探針と前記電極の間に電磁誘導を遮蔽するための電
   磁シールド部を有することを特徴とする探針保持機構。
2. 【請求項２】請求項１において、前記探針保持機構は、
   探針ホルダ部に接続されたケーブルを有し、前記ケーブ
   ルは、電磁誘導を遮蔽するための電磁シールド部を有す
   ることを特徴とする探針保持機構。