JPS62209302A - 平行移動量検出装置 - Google Patents
平行移動量検出装置Info
- Publication number
- JPS62209302A JPS62209302A JP61052968A JP5296886A JPS62209302A JP S62209302 A JPS62209302 A JP S62209302A JP 61052968 A JP61052968 A JP 61052968A JP 5296886 A JP5296886 A JP 5296886A JP S62209302 A JPS62209302 A JP S62209302A
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- Japan
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- parallel
- movement
- moving
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q10/00—Scanning or positioning arrangements, i.e. arrangements for actively controlling the movement or position of the probe
- G01Q10/04—Fine scanning or positioning
- G01Q10/06—Circuits or algorithms therefor
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- 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】
イ、産東上の利用分野
本発明は、超精密平行移動量検出装置に関する口、従来
の技術 近年超ＬＳＩ等において、益々高密度化が進んでおり、
その発展に伴って被加工物等の平行移動装置の移動精度
の超精密化が要求されてきている、人程度の超精密な精
度で平行移動量を検出する方法は、従来においては一次
元的検出方法としてＸ線干渉計を用いる方法のみくらい
で実用例は皆無に近い、特に二次元的な平行移動装置に
おける二次元的な平行移動量の検出手段としては、従来
において例がなかった。
の技術 近年超ＬＳＩ等において、益々高密度化が進んでおり、
その発展に伴って被加工物等の平行移動装置の移動精度
の超精密化が要求されてきている、人程度の超精密な精
度で平行移動量を検出する方法は、従来においては一次
元的検出方法としてＸ線干渉計を用いる方法のみくらい
で実用例は皆無に近い、特に二次元的な平行移動装置に
おける二次元的な平行移動量の検出手段としては、従来
において例がなかった。
ハ０発明が解決しようとする問題点
本発明は、λ程度の超精密な精度で平行移動を行う場合
において、平行移動装置の二次元的な移動量の検出を可
能にすることをを目的とする。二、問題点解決のための
手段 格子面間隔の判明している非常に良質な単結晶の一つの
格子面を表面に露出し、同表面と平行な移動面を持つ移
動装置に固定又は連動している極めて先の細い電極針の
先端を人のオーダで上記表面に近接させ、この針を上記
表面に沿って移動させた時、同電極針に流入或は流出す
る電荷によって生ずる電位の変化を検出し計数する電位
測定装置を設けた。
において、平行移動装置の二次元的な移動量の検出を可
能にすることをを目的とする。二、問題点解決のための
手段 格子面間隔の判明している非常に良質な単結晶の一つの
格子面を表面に露出し、同表面と平行な移動面を持つ移
動装置に固定又は連動している極めて先の細い電極針の
先端を人のオーダで上記表面に近接させ、この針を上記
表面に沿って移動させた時、同電極針に流入或は流出す
る電荷によって生ずる電位の変化を検出し計数する電位
測定装置を設けた。
ホ０作用
本発明によれば、物質の表面に非接触で先端が超鋭利な
電極針を近づけると、量子力学的トンネル効果により、
物質表面と電極針との間で電荷移動が生じ電臣針の電位
が変化する。しかも、単結晶では、結晶表面の電子分布
が原子の規則的配列に応じて、表面上２方向（図におい
てＸ軸、ｙ軸方向）に（支）めで倣ＭＡな周期で周期的
であるから、電極針を表面に沿って平行移動すれば、周
期的な電位の変化を検知することができる。この周期的
変化の数を計数すれば、電極針の平行移動量を原子間隔
を単位として、超精密な精度で検出が可能になり、この
原理を利用することにより、Ａ程度の超精密な精度の平
行移動装置を実現することが可能になった。
電極針を近づけると、量子力学的トンネル効果により、
物質表面と電極針との間で電荷移動が生じ電臣針の電位
が変化する。しかも、単結晶では、結晶表面の電子分布
が原子の規則的配列に応じて、表面上２方向（図におい
てＸ軸、ｙ軸方向）に（支）めで倣ＭＡな周期で周期的
であるから、電極針を表面に沿って平行移動すれば、周
期的な電位の変化を検知することができる。この周期的
変化の数を計数すれば、電極針の平行移動量を原子間隔
を単位として、超精密な精度で検出が可能になり、この
原理を利用することにより、Ａ程度の超精密な精度の平
行移動装置を実現することが可能になった。
へ、実施例
第１図に本発明の一実施例を示す０図において、１は先
端が半径が数Ａの極めて細い１を横針、２は良質の単結
晶で表面Ｆの平滑度が極めて良く、結晶の一つの格子面
を露出させたものであり、しかも原子３の格子面間隔が
非常に精度良く知られている結晶でＳｉ、Ｇｅ、水晶等
が適当である。
端が半径が数Ａの極めて細い１を横針、２は良質の単結
晶で表面Ｆの平滑度が極めて良く、結晶の一つの格子面
を露出させたものであり、しかも原子３の格子面間隔が
非常に精度良く知られている結晶でＳｉ、Ｇｅ、水晶等
が適当である。
４は電極針に電荷が流入或は流出することによって生じ
る電位の変化を検知し、パルス化して計数する電位測定
装置である。
る電位の変化を検知し、パルス化して計数する電位測定
装置である。
単結晶２は図に示すように、原子３が規則正しく並んで
おり、結晶方位を調整して表面Ｆの原子３の配列が平行
移動装置（図外）のＸ軸、ｙ軸に平行になるようにして
固定しである。この単結晶２の表面Ｆに対して電極針１
を数Ａ程度に近づけると、トンネル効果による電荷の移
動が起こり、それに伴って電極針１の電位が変化する０
本発明に使用される単結晶２は、原子３の格子面間隔の
距離の解っている単結晶であるから、電位の変化の１周
期と、電極針１が単結晶２の１格子面間隔を移動する距
離と一致するから、電極針の電位の変化を高入力インピ
ーダンスの電位測定装置４でパルス化して計数すること
により、を横針の平行移動量を検出することができる。
おり、結晶方位を調整して表面Ｆの原子３の配列が平行
移動装置（図外）のＸ軸、ｙ軸に平行になるようにして
固定しである。この単結晶２の表面Ｆに対して電極針１
を数Ａ程度に近づけると、トンネル効果による電荷の移
動が起こり、それに伴って電極針１の電位が変化する０
本発明に使用される単結晶２は、原子３の格子面間隔の
距離の解っている単結晶であるから、電位の変化の１周
期と、電極針１が単結晶２の１格子面間隔を移動する距
離と一致するから、電極針の電位の変化を高入力インピ
ーダンスの電位測定装置４でパルス化して計数すること
により、を横針の平行移動量を検出することができる。
この電極針１を被加工物を保持させた平行移動装置（例
えばｘｙステージ等）に固定あるいは連結することによ
り、平行移動装置のＸあるいはｘ−ｙ両方向の移動量が
、結晶格子間隔の精度で検出が出来る。
えばｘｙステージ等）に固定あるいは連結することによ
り、平行移動装置のＸあるいはｘ−ｙ両方向の移動量が
、結晶格子間隔の精度で検出が出来る。
具体的な一実施例を第２図に示す、４は第１図に示した
電位測定装置、５は試料を固定して移動させるステージ
、６はステージ５をＸ軸方向に移動させるＸ軸駆動装置
、７はステージ５をｙ軸方向に移動させるｙ軸駆動装置
、８は駆動装置６゜７から取り出した駆動パルスを基社
ステージ５のｘＭｙ軸の移動比率を演算し、移動量の多
い方向の駆動パルスに同期させて約−原子ピッチのチェ
ック信号を発生する移動比率演算装置、９は電位測定装
置から入力される原子単位移動パルス計数と移動比率演
算装置８から入力されるステージ５のｘｙ軸移動比率及
び上記チェック信号を基にステージ５の原子単位の移動
量を演算する原子単位移動量演算装置、１０は原子単位
移動量演算装置から出力される原子単位のｘｙ軸方向の
移動量を表示させる表示装置、１１は原子単位移動量演
算装置から出力される原子単位のｘｙ軸方向の移動量を
基に制御信号を発生する制御信号発生装置である。この
ような構成で電極針１を第３図（Ａ）に直線して示すよ
うに移動させると、電極針１には第３図（Ｂ）に示すよ
うな信号が検出される。
電位測定装置、５は試料を固定して移動させるステージ
、６はステージ５をＸ軸方向に移動させるＸ軸駆動装置
、７はステージ５をｙ軸方向に移動させるｙ軸駆動装置
、８は駆動装置６゜７から取り出した駆動パルスを基社
ステージ５のｘＭｙ軸の移動比率を演算し、移動量の多
い方向の駆動パルスに同期させて約−原子ピッチのチェ
ック信号を発生する移動比率演算装置、９は電位測定装
置から入力される原子単位移動パルス計数と移動比率演
算装置８から入力されるステージ５のｘｙ軸移動比率及
び上記チェック信号を基にステージ５の原子単位の移動
量を演算する原子単位移動量演算装置、１０は原子単位
移動量演算装置から出力される原子単位のｘｙ軸方向の
移動量を表示させる表示装置、１１は原子単位移動量演
算装置から出力される原子単位のｘｙ軸方向の移動量を
基に制御信号を発生する制御信号発生装置である。この
ような構成で電極針１を第３図（Ａ）に直線して示すよ
うに移動させると、電極針１には第３図（Ｂ）に示すよ
うな信号が検出される。
この検出信号のパルス数はＸ軸とｙ軸の移動量を比較し
て移動量の多い方向の原子単位の移動ン＜ルスに等しい
、従って、移動比率演算装置８で求められた比率を基に
して、原子単位移動量演算装置が電位測定装置４から得
られるパルス数がＸ軸。
て移動量の多い方向の原子単位の移動ン＜ルスに等しい
、従って、移動比率演算装置８で求められた比率を基に
して、原子単位移動量演算装置が電位測定装置４から得
られるパルス数がＸ軸。
ｙ軸のどちらの検出信号かを検知してその方向の移動量
を演算する。他方向の移動量は演算された移動量と移動
比率演算装置８から得られる移動比率から計算して求め
る。しかし、移動方向の傾きが４５度近く直線にで示す
ような移動経路では正規の倍の信号パルスが検出される
可能性があり、この誤動作を防ぐために、移動比率演算
装置８において移動量の多い方向の駆動パルス信号に同
期した約１原子ピツチのチェック信号と重畳する検出信
号だけを計数することにより補正すると共に、この検出
信号によって 〜 、チェック信号発生
動作をクリヤし再スタートさせる。このようにして求め
られた測定信号を表示装置１０でＣＲＴやプリンター等
に表示したり、制御信号発生装置１１により駆動装置へ
Ｍ御信号を移送する。この実施例は結晶を任意に斜めに
移動するようにした場合であるが、最初にＸ軸を移動さ
せ、後からｙ軸方向に移動させる場合は、電位測定装置
４から得られるパルス信号より一方向毎にクリアしなが
ら演算を行えば良い。
を演算する。他方向の移動量は演算された移動量と移動
比率演算装置８から得られる移動比率から計算して求め
る。しかし、移動方向の傾きが４５度近く直線にで示す
ような移動経路では正規の倍の信号パルスが検出される
可能性があり、この誤動作を防ぐために、移動比率演算
装置８において移動量の多い方向の駆動パルス信号に同
期した約１原子ピツチのチェック信号と重畳する検出信
号だけを計数することにより補正すると共に、この検出
信号によって 〜 、チェック信号発生
動作をクリヤし再スタートさせる。このようにして求め
られた測定信号を表示装置１０でＣＲＴやプリンター等
に表示したり、制御信号発生装置１１により駆動装置へ
Ｍ御信号を移送する。この実施例は結晶を任意に斜めに
移動するようにした場合であるが、最初にＸ軸を移動さ
せ、後からｙ軸方向に移動させる場合は、電位測定装置
４から得られるパルス信号より一方向毎にクリアしなが
ら演算を行えば良い。
上記実施例では、電極針１を移動する型を示しているが
、電極針ｌを固定して、単結晶の方を平行移動装置に固
定しても、同じ効果が期待できるト、効果 本発明によれば、単結晶の原子間隔をスケール目盛とし
てＡ程度の超精密な精度の平行移動装置における、移動
量の検出装置を実現することが可能になった。
、電極針ｌを固定して、単結晶の方を平行移動装置に固
定しても、同じ効果が期待できるト、効果 本発明によれば、単結晶の原子間隔をスケール目盛とし
てＡ程度の超精密な精度の平行移動装置における、移動
量の検出装置を実現することが可能になった。
第１図は本発明の一実施例の斜視図、第２図は具体的な
一実施例のブロック図、第３図（Ａ）は電極針の移動位
置図、（Ｂ）は電極針の検出信号図である。
一実施例のブロック図、第３図（Ａ）は電極針の移動位
置図、（Ｂ）は電極針の検出信号図である。
Claims (1)
- 一つの格子面を露出している格子面間隔の判明している
単結晶、移動装置に固定又は連動して、上記単結晶の上
記露出している格子面に近接して同面と平行に移動され
る極めて先の細い電極針、同電極針が上記結晶の上記格
子面に沿って移動される時、同電極針に流入及び流出す
る電荷によって生ずる電位の変化を検出計数する電位測
定装置よりなることを特徴とする平行移動量検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61052968A JPS62209302A (ja) | 1986-03-10 | 1986-03-10 | 平行移動量検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61052968A JPS62209302A (ja) | 1986-03-10 | 1986-03-10 | 平行移動量検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62209302A true JPS62209302A (ja) | 1987-09-14 |
Family
ID=12929689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61052968A Pending JPS62209302A (ja) | 1986-03-10 | 1986-03-10 | 平行移動量検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62209302A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0269618A (ja) * | 1988-09-06 | 1990-03-08 | Canon Inc | エンコーダー |
| JPH02285213A (ja) * | 1989-04-27 | 1990-11-22 | Canon Inc | 位置検出装置 |
| US5072116A (en) * | 1987-09-24 | 1991-12-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Microprobe preparation thereof and electronic device by use of said microprobe |
| US5130554A (en) * | 1989-05-17 | 1992-07-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Two-dimensional scanning device for detecting position between two relatively movable objects |
| US5132533A (en) * | 1989-12-08 | 1992-07-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for forming probe and apparatus therefor |
| US5255258A (en) * | 1987-09-24 | 1993-10-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Microprobe, preparation thereof and electronic device by use of said microprobe |
| EP0566214A3 (ja) * | 1987-09-24 | 1994-02-16 | Canon Kk | |
| US5349735A (en) * | 1990-07-09 | 1994-09-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Information detection apparatus and displacement information measurement apparatus |
| US5432346A (en) * | 1989-05-08 | 1995-07-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Relative position change amount detecting apparatus having bi-directional probe with compensated movement |
| US5519686A (en) * | 1987-08-25 | 1996-05-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Encoder for controlling measurements in the range of a few angstroms |
-
1986
- 1986-03-10 JP JP61052968A patent/JPS62209302A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5721721A (en) * | 1987-08-25 | 1998-02-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Two scanning probes information recording/reproducing system with one probe to detect atomic reference location on a recording medium |
| EP0646913A3 (en) * | 1987-08-25 | 1996-08-21 | Canon Kk | Encoder using tunneling currents. |
| US5519686A (en) * | 1987-08-25 | 1996-05-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Encoder for controlling measurements in the range of a few angstroms |
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| JPH0269618A (ja) * | 1988-09-06 | 1990-03-08 | Canon Inc | エンコーダー |
| JPH02285213A (ja) * | 1989-04-27 | 1990-11-22 | Canon Inc | 位置検出装置 |
| US5150035A (en) * | 1989-04-27 | 1992-09-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Encoder having atomic or molecular structure reference scale |
| US5432346A (en) * | 1989-05-08 | 1995-07-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Relative position change amount detecting apparatus having bi-directional probe with compensated movement |
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