JPH062120U - 走査型トンネル顕微鏡の微細位置決め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 顕微鏡で観察して選定した被試験体の計測点
位置に探針部を正確に位置合わせ可能とするとともに、
探針部の交換を容易かつ迅速に可能とする走査型トンネ
ル顕微鏡の微細位置決め装置を提供すること。 【構成】 被試験体７をセットするターンテーブル２の
中心軸に対して、第１スライドテーブル１１と第２スラ
イドテーブル１２とを移動調整機構１３の右ねじと左ね
じを用いた送り調整軸部１４によって、対称的に移動調
整可能に装着し、第１スライドテーブル１１に３つの調
整ねじ部２３によってトンネルユニット２１を探針２８
の位置を調整可能に装着するとともに、第２スライドテ
ーブル１２にオペレートスコープ２９を設置して構成し
たもの。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、走査型トンネル顕微鏡の微細位置決め装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、走査型トンネル顕微鏡は試料表面と探針先端部間にトンネル電流を流 して試料の表面荒さや原子構造を観測するものである。この種、顕微鏡において はトンネル電流が流れ始めるまで、試料表面と探針先端部を接近させるために、 微細位置決め装置が用いられている。この微細位置決め装置は試料に対して探針 をトンネル電流が流れる領域まで位置合わせする場合、顕微鏡で両者の近接状態 を確認しながら位置合わせを手動で行っていた。そして、試料に対して探針が近 接後トンネル電流が流れ始めるまで、トンネル電流値を監視しながら少しづつ探 針を試料に対して手動で接近させる手段をとっていた。

【０００３】 また上記のような手動調整では探針を試料に衝突させてしまうおそれがあるた め、例えば実開平１−１０９１６９号公報に記載のように探針の駆動をマイクロ メータヘッドを介してステップモータにより行うとともにトンネル電流が流れた ことを検出してステップモータを自動的に停止させる手段もとられるようになっ て来た。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上述の如き従来の走査型トンネル顕微鏡の微細位置決め装置では、いづれも倍 率の高い（例えば１０００倍程度）顕微鏡が搭載されていないため、試料の計測 点位置の選定確認を行うことができないとともに探針部での計測点の位置決めが 自由にできない問題があった。

【０００５】 本考案は上述の事情に鑑みてなされたもので、顕微鏡で観察して選定した試料 の計測点位置に探針部を正確に合わせることができるとともに、探針部や試料の 交換作業も容易にできるようにした走査型トンネル顕微鏡の微細位置決め装置を 提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案の走査型トンネル顕微鏡の微細位置決め装置は、ターンテーブルの試料 台上に設置した被試験体を、オペレートスコープで観測するとともに、トンネル ユニットで測定するようにした走査型トンネル顕微鏡において、トンネルユニッ トを３つの調整ねじ部で位置調整可能に支持して第１スライドテーブルに装着し 、オペレートスコープを第２スライドテーブルに設置し、第１スライドテーブル と第２スライドテーブルとを移動調整機構の送り調整軸部に設けた右ねじと、左 ねじとを用いて、ターンテーブルの中心軸に対して回転対称となるよう位置調整 可能に構成したことを特徴とする。

【０００７】

【作用】

上述のように構成することにより、オペレートスコープのモニタの視野上に定 めた点に、被試験体の測定箇所を合わせた状態で、ターンテーブルを旋回してト ンネルユニットの直下に位置合わせすると、測定箇所に探針が適正に位置決めさ れることとなる。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の走査型トンネル顕微鏡の微細位置決め装置の一実施例を図１及 び図２によって説明する。

【０００９】 本例装置を例示する図１の要部部分断面概略平面図、及び図２の要部部分断面 概略正面図で、１は顕微鏡本体、２はターンテーブル、３は架台である。

【００１０】 ターンテーブル２は、回転駆動機構でテーブルを回動し、所要回転位置に位置 決め可能に構成してある。ターンテーブル２上の所定箇所には、目盛板設置台４ と試料台５とを設置する。目盛板設置台４上には、透明目盛板６を配置し、試料 台５上には被試験体７を載置する。また、顕微鏡本体１には、図２に示す状態で の目盛板設置台４の下部に対応してプリズムを具備するＩＴＶ付オペレートスコ ープ８を設置する。

【００１１】 ターンテーブル２の上方位置には、架台３を装着する。架台３は、複数の上下 駆動機構９と、ターンテーブル２の駆動軸と同軸の案内支持軸１０とによって、 支持される。上下駆動機構９は、架台３を昇降微細位置調整するねじ機構で構成 したものである。また、案内支持軸１０は、ターンテーブル２の回転動作に無関 係に軸芯位置を保ち、軸芯に沿って正確に昇降して、架台３の昇降動作を案内す るように構成する。

【００１２】 架台３の上には、図１，図２に示す如く第１スライドテーブル１１と第２スラ イドテーブル１２とを装着する。これら第１，第２スライドテーブル１１，１２ は、架台３上に、図の横方向に向けて摺動自在に装着する。第１スライドテーブ ル１１と第２スライドテーブル１２とには、移動調整機構１３を装着し、これら を中心対称に移動動作するように構成する。移動調整機構１３は、送り調整軸部 １４とその支受部１５と、２つのねじ送り機構部１６とより成る。

【００１３】 送り調整軸部１４は、図の左側端部近くに左螺子を穿設し、図の右側端部近く に右螺子を穿設し、その右側端部に調整つまみ１７を取り付けて成る。

【００１４】 送り調整軸部１４は、その中間部を、架台３に固定した支受部１５によって回 動自在に支受する。一方のねじ送り機構部１６は、送り調整軸部１４の右螺子部 分１６ａに、移動部材１８に穿設した螺子孔を嵌合し、この移動部材１８を第１ スライドテーブル１１に固着して構成する。また、これと同様に他方のねじ送り 機構部１６は、送り調整軸部１４の左螺子部分１６ｂに、移動部材１９の螺子孔 を嵌合し、この移動部材１９を第２スライドテーブル１２に固着して構成する。 なお、第１スライドテーブル１１と第２スライドテーブル１２との間に引張コイ ルばね２２を張架し、ねじ送り機構部のバックラッシを除去するようにする。

【００１５】 第１スライドテーブル１１には、探針調整部２０を介してトンネルユニット２ １を装着する。探針調整部２０は、第１スライドテーブル１１上の３分点位置に それぞれ配置した調整ねじ部２３と、トンネルユニット用台２４とより成る。調 整ねじ部２３は、ねじ棒部２３ａの頭部を円板状の操作頭部２３ｂに形成してあ る。また、操作頭部２３ｂの中央部には円錐状の穴２３ｃを穿設し、この穴２３ ｃに支持用球体２５を載置する。

【００１６】 トンネルユニット用台２４は、トンネルユニット２１を挿通する筒胴２４ａの 上端部に支持フランジ２４ｂを設け、筒胴２４ａの下端部に係止用フランジ２４ ｃを設けて成る。このトンネルユニット用台２４は、第１スライドテーブル１１ に穿設した取付用開口１１ａに図２に示す如く挿通して設置する。このとき、支 持フランジ２４ｂの下面部における調整ねじ部２３の対応位置には、それぞれ円 錐状の穴２６を穿設しておき、この各穴２６に各々支持用球体２５が入るように 載置する。

【００１７】 このようにすることによって、各調整ねじ部２３の回動伸縮動作を、滑らか、 かつ適正に支持フランジ２４ｂに連動せしめるものである。また、第１スライド テーブル１１と係止用フランジ２４ｃとの間に圧縮コイルばね２７を架設し、ト ンネルユニット用台２４を調整ねじ部２３に弾性的に押し付けて、昇降位置合わ せ動作を確実なものにする。

【００１８】 トンネルユニット用台２４に取り付けるトンネルユニット２１は、上端にフラ ンジを設けた太軸部２１ａの下に圧電素子２１ｂを設置し、その下端中央び探針 ２８を突設して成る。

【００１９】 第２スライドテーブル１２には、取り付け穴を設け、これにオペレートスコー プ（顕微鏡）２９を設置する。このオペレートスコープ２９の上部には、ＩＴＶ カメラ３０を設置する。

【００２０】 次に、上述のように構成した本例装置の使用法及び作動を説明する。まず、測 定準備として、オペレートスコープ２９の中央目標と、探針２８の相対的位置合 わせを行う。このため、図２に示す状態で、オペレートスコープ２９の中央目標 を、その視野の中にある目盛板６の中心に位置合わせする。この作業は、オペレ ートスコープ２９の位置を移動調整機構１３の調整つまみ１７を操作して行うと ともにターンテーブル２の案内支持軸１０部分を移動調整操作して行う。

【００２１】 次に、ターンテーブル２を１８０度旋回させて、目盛板６を探針２８の直下に 移動させる。この状態で、３つの調整ねじ部２３を調整操作して、目盛板６の中 心に探針２８の針先が合致するよう移動調整し、測定準備を完了する。

【００２２】 次に、測定時には、試料台５上に被試験体７をセットし、これをオペレートス コープ２９でのぞき、測定したい箇所がＩＴＶカメラ３０のモニタ中央に位置す るように調整する。この調整は、ターンテーブル２の旋回調整動作と、移動調整 機構１３の調整とによって行う。なお、移動調整機構１３は、調整つまみ１７を 回動操作すると、送り調整軸部１４に左ねじと右ねじを設けてあるので、第１ス ライドテーブル１１と、第２スライドテーブル１２とを中心対称に移動させるこ とになる。

【００２３】 次に、ターンテーブル２を１８０度旋回させ、被試験体７を探針２８の直下に 移動する。このとき、ＩＴＶカメラ３０のモニタ中心と探針２８の先端位置は、 回転対称位置にあるので、探針２８が所要の測定箇所に合致し、位置決めされる ことになる。

【００２４】 次に、トンネルユニット２１を降下させて測定を実行するものである。

【００２５】 尚、本考案は上述の実施例に限定されるものではなく、本考案の要旨を逸脱し ない範囲内においてその他種々の構成を取り得ることは勿論である。

【００２６】

【考案の効果】

以上詳述したように本考案の走査型トンネル顕微鏡の微細位置決め装置によれ ば、ターンテーブルの試料台上にセットした被試験体を、オペレートスコープで 観測するとともに、トンネルユニットで測定するようにした走査型トンネル顕微 鏡において、上記トンネルユニットを３つの調整ねじ部で位置調整可能なように 第１スライドテーブルに装着し、上記オペレートスコープを第２スライドテーブ ルに設置し、上記第１スライドテーブルと上記第２スライドテーブルとに、右ね じと左ねじ機構によってターンテーブルの中心軸に対し対称となるよう位置調整 可能とする移動調整機構を装着して構成したので、オペレートスコープのモニタ の視野上に定めた点に、被試験体の測定箇所を合わせた状態で、ターンテーブル を旋回してトンネルユニットの直下に位置合わせすると、測定箇所に探針が適正 に位置決めされることとなる。よって、モニタで目視した測定箇所をトンネルユ ニットで容易にしかも高精度で測定できるという効果がある。

【００２７】 また、ターンテーブル上に目盛板を設置し、その中心にオペレートスコープの 目標を合わせ、次にターンテーブルを旋回してトンネルユニットの下に目盛板を 移動し、この目盛板の中心に探針の針先が位置するよう３つの調整ねじ部で調整 するだけで、オペレートスコープと探針の相対的位置合わせを実行できるので、 測定準備を迅速かつ適正に実行可能とするという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の走査型トンネル顕微鏡の微細位置決め
装置の一実施例を示す要部部分断面概略平面図。

【図２】上記実施例の要部部分断面概略正面図。

【符号の説明】

１…顕微鏡本体 ２…ターンテーブル １０…案内支持軸 １１…第１スライドテーブル １２…第２スライドテーブル １３…移動調整機構 １４…送り調整軸部 １６…ねじ送り機構部 ２１…トンネルユニット ２３…調整ねじ部 ２８…探針 ２９…オペレートスコープ ３０…ＩＴＶカメラ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ターンテーブルの試料台上にセットした
   被試験体を、オペレートスコープで観測するとともに、
   トンネルユニットで測定するようにした走査型トンネル
   顕微鏡において、上記トンネルユニットを３つの調整ね
   じ部で位置調整可能なように第１スライドテーブルに装
   着し、上記オペレートスコープを第２スライドテーブル
   に設置し、上記第１スライドテーブルと上記第２スライ
   ドテーブルとに、右ねじと左ねじ機構によってターンテ
   ーブルの中心軸に対し対称となるよう位置調整可能とす
   る移動調整機構を装着して構成したことを特徴とする走
   査型トンネル顕微鏡の微細位置決め装置。