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JP2000283909A - Surface observation device - Google Patents

Surface observation device

Info

Publication number
JP2000283909A
JP2000283909A JP11088519A JP8851999A JP2000283909A JP 2000283909 A JP2000283909 A JP 2000283909A JP 11088519 A JP11088519 A JP 11088519A JP 8851999 A JP8851999 A JP 8851999A JP 2000283909 A JP2000283909 A JP 2000283909A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
scanning
current
sample
image
probe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11088519A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Susumu Aoki
進 青木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jeol Ltd filed Critical Jeol Ltd
Priority to JP11088519A priority Critical patent/JP2000283909A/en
Publication of JP2000283909A publication Critical patent/JP2000283909A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】STMにおいて、試料の広い範囲の凹凸像を得
る。 【解決手段】試料2の広い範囲の凹凸像を観察する場
合、探針1の先端と試料2の表面との距離は、探針1と
試料2との間にフィールドエミッション電流が流れる距
離となされる。試料2は走査機構6によって2次元走査
される。その走査中、位置検出装置7は、現在探針1が
走査範囲のどの位置にあるかを検出して制御装置10に
渡す。電流検出装置8は試料2に流れるフィールドエミ
ッション電流を検出し、制御装置10はそれを取り込
む。制御装置10は、位置検出装置7からの位置データ
と、電流検出装置8で検出されたフィールドエミッショ
ン電流とに基づいて走査範囲の試料表面の凹凸像を形成
して表示装置11に表示すると共に、位置データに基づ
いて、現在の探針1の走査位置を示す画像を形成して表
示装置11に表示する。この二つの画像を観察すること
によって、オペレータは詳細に観察したい箇所を容易に
探すことができる。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To obtain a concavo-convex image of a wide range of a sample by STM. When observing a wide range of uneven images of a sample, a distance between a tip of a probe and a surface of the sample is a distance through which a field emission current flows between the probe and the sample. You. The sample 2 is two-dimensionally scanned by the scanning mechanism 6. During the scanning, the position detecting device 7 detects the current position of the probe 1 in the scanning range and transfers it to the control device 10. The current detection device 8 detects a field emission current flowing through the sample 2, and the control device 10 takes it in. The control device 10 forms an uneven image of the sample surface in the scanning range based on the position data from the position detecting device 7 and the field emission current detected by the current detecting device 8 and displays the image on the display device 11, Based on the position data, an image indicating the current scanning position of the probe 1 is formed and displayed on the display device 11. By observing these two images, the operator can easily search for a part to be observed in detail.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、試料表面を観察す
る表面観察装置に係り、特に試料表面の比較的広い範囲
の表面の凹凸像を短い時間で観察することができる表面
観察装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface observing apparatus for observing a sample surface, and more particularly, to a surface observing apparatus capable of observing an uneven image of a relatively wide area of the sample surface in a short time.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】試料表
面の凹凸像を観察するものとして走査型トンネル顕微鏡
(以下、STMと称す)が知られている。そして、ST
Mで試料表面を観察しようとする場合には、まず試料の
どの箇所を観察するかを探す必要がある。
2. Description of the Related Art A scanning tunneling microscope (hereinafter, referred to as STM) is known for observing an uneven image of a sample surface. And ST
When observing the sample surface with M, it is necessary to first find out which part of the sample to observe.

【0003】そのために、まず試料表面の比較的広い範
囲について概略の凹凸像を得、その凹凸像を観察して詳
細に観察したい領域を決定するようにすることが考えら
れるが、STMでは探針の走査は圧電走査素子によって
行っているため、一時の2次元走査で走査できる範囲は
最大でも一辺が数μmの矩形の範囲であり、例えば、試
料表面の4mm×4mmの領域の凹凸像を得ようとする
と、一辺が数μmの矩形の範囲で探針を走査して凹凸像
を得るという操作を、探針の位置を手動で移動させなが
ら繰り返し何回も行わなければならないので、非常に時
間が掛かり、非効率である。
For this purpose, it is conceivable to first obtain a rough image of a relatively wide area of the sample surface and observe the uneven image to determine a region to be observed in detail. Is performed by a piezoelectric scanning element, the area that can be scanned by temporary two-dimensional scanning is a rectangular area with a side of several μm at the maximum. For example, a concavo-convex image of a 4 mm × 4 mm area on the sample surface is obtained. In such a case, the operation of scanning the probe in a rectangular range of several μm on each side to obtain a concavo-convex image must be repeatedly performed while manually moving the position of the probe, which is very time consuming. Costly and inefficient.

【0004】また、上述したようにして、一辺が数μm
の矩形の範囲で探針を走査して凹凸像を得るという操作
を探針の位置を移動させながら繰り返し行うようにする
と、試料表面に突起部がある場合には探針が当該突起部
に衝突して、探針がダメージを受ける可能性も大きくな
る。
Further, as described above, one side is several μm.
The operation of scanning the probe within the rectangular area to obtain a concavo-convex image is repeated while moving the position of the probe, and if there is a protrusion on the sample surface, the probe collides with the protrusion Thus, the possibility that the probe is damaged is increased.

【0005】なお、本明細書において、試料表面の比較
的広い範囲というのは、探針を圧電走査素子によって2
次元走査するときの走査範囲に比較して十分に広いとい
う意味である。
[0005] In this specification, a relatively large area of the sample surface means that the probe is formed by a piezoelectric scanning element.
This means that it is sufficiently wide compared to the scanning range when performing dimensional scanning.

【0006】そこで、本発明は、試料表面の比較的広い
範囲の凹凸像を、従来より短い時間で得ることができる
表面観察装置を提供することを目的とするものである。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a surface observation apparatus capable of obtaining a concavo-convex image of a relatively wide range of a sample surface in a shorter time than in the past.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1記載の表面観察装置は、試料を2次元走
査する走査機構と、試料を2次元走査しているときに、
探針が当該走査範囲のどの位置にあるかを検出する位置
検出装置と、試料を2次元走査しているときに試料に流
れるフィールドエミッション電流あるいはトンネル電流
を検出する電流検出装置と、位置検出装置で検出された
位置データと、電流検出装置で検出されたフィールドエ
ミッション電流あるいはトンネル電流とに基づいて走査
範囲の試料表面の凹凸像を形成して表示装置に表示する
制御装置とを備えることを特徴とする。請求項2記載の
表面観察装置は、請求項1記載の表面観察装置におい
て、前記試料の2次元走査におけるライン走査は一方向
ではなく、隣接する走査ラインではライン走査は逆方向
に行われることを特徴とする。請求項3記載の表面観察
装置は、引き出し電極と、チャンネルプレートを備える
スクリーンと、引き出し電極を2次元走査する走査機構
と、引き出し電極を2次元走査しているときに、引き出
し電極が当該走査範囲のどの位置にあるかを検出する位
置検出装置と、引き出し電極を2次元走査しているとき
に、引き出し電極に流れる電流を検出する第1の電流検
出装置と、引き出し電極を2次元走査しているときに、
スクリーンのチャンネルプレートに流れる電流を検出す
る第2の電流検出装置と、位置検出装置で検出された位
置データと、第1の電流検出装置で検出された電流及び
/または第2の電流検出装置で検出された電流に基づい
て走査範囲の試料表面の凹凸像を形成して表示装置に表
示する制御装置とを備えることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a surface observation apparatus, comprising: a scanning mechanism for two-dimensionally scanning a sample;
A position detecting device for detecting a position of the probe in the scanning range, a current detecting device for detecting a field emission current or a tunnel current flowing through the sample when the sample is two-dimensionally scanned, and a position detecting device And a control device for forming a concavo-convex image of a sample surface in a scanning range on the display device based on the position data detected in the step (a) and the field emission current or the tunnel current detected by the current detection device. And According to a second aspect of the present invention, in the surface observation device of the first aspect, the line scanning in the two-dimensional scanning of the sample is not performed in one direction, and the line scanning is performed in an opposite direction in an adjacent scanning line. Features. The surface observation device according to claim 3, wherein the extraction electrode, a screen provided with a channel plate, a scanning mechanism for two-dimensionally scanning the extraction electrode, and the two-dimensional scanning of the extraction electrode, the extraction electrode has a scanning range. A first current detection device that detects a current flowing through the extraction electrode when the extraction electrode is two-dimensionally scanned, and a two-dimensional scanning of the extraction electrode. When you are
A second current detecting device for detecting a current flowing through a channel plate of the screen, position data detected by the position detecting device, a current detected by the first current detecting device, and / or a second current detecting device. A control device for forming an uneven image of the sample surface in the scanning range based on the detected current and displaying the image on a display device.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ発明の実
施の形態について説明する。図1は本発明に係る表面観
察装置の第1の実施形態を示す図であり、図中、1は探
針、2は試料、3は電源、4は圧電素子、5は移動機
構、6は走査機構、7は位置検出装置、8は電流検出装
置、9は操作装置、10は制御装置、11は表示装置を
示す。なお、以下、図の上下方向をZ軸方向とし、Z軸
方向に直交する面をX−Y平面とする。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing a first embodiment of a surface observation device according to the present invention, wherein 1 is a probe, 2 is a sample, 3 is a power source, 4 is a piezoelectric element, 5 is a moving mechanism, and 6 is A scanning mechanism, 7 is a position detecting device, 8 is a current detecting device, 9 is an operating device, 10 is a control device, and 11 is a display device. Hereinafter, the vertical direction in the figure is defined as a Z-axis direction, and a plane orthogonal to the Z-axis direction is defined as an XY plane.

【0009】圧電素子4は、探針1のZ軸方向の位置を
可変させるためのものであり、その位置の可変量は制御
装置10からの制御電圧によって制御される。移動機構
5は、探針1及び圧電素子4を一体としてZ軸方向の位
置を可変させるためのものであり、例えばモータで構成
される。そして、その可変量は制御装置10からの制御
信号によって制御される。従って、探針1のZ軸方向位
置を大きく変える場合には制御装置10は移動機構5を
駆動し、探針1のZ軸方向位置を微小量変える場合には
制御装置10は圧電素子4を駆動する。
The piezoelectric element 4 changes the position of the probe 1 in the Z-axis direction, and the variable amount of the position is controlled by a control voltage from a control device 10. The moving mechanism 5 is for integrally changing the position of the probe 1 and the piezoelectric element 4 in the Z-axis direction, and is composed of, for example, a motor. The variable amount is controlled by a control signal from the control device 10. Therefore, when the position of the probe 1 in the Z-axis direction is largely changed, the control device 10 drives the moving mechanism 5, and when the position of the probe 1 in the Z-axis direction is to be changed by a small amount, the control device 10 controls the piezoelectric element 4. Drive.

【0010】走査機構6は、試料2をX−Y平面内で2
次元走査を行うためのものであり、モータで構成され
る。走査を行う走査範囲のサイズは制御装置10から与
えられる。走査には、図2に示すような4つの走査モー
ドが定められている。図2(a)は上から下に走査して
いくモード、図2(b)は上から下に走査していくモー
ド、図2(c)は左から右に走査していくモード、図2
(d)は右から左に走査していくモードであり、何れの
走査モードにおいても、1ラインの走査が終了したとき
には、元に戻って次のライン走査位置から同方向にライ
ン走査を行うのではなく、ライン走査が終了した位置か
らライン走査の位置を所定の幅だけ変更して、逆方向に
走査するようになされている。このような走査を行うこ
とによって、走査時間の短縮化を図っている。
The scanning mechanism 6 moves the sample 2 in the XY plane
This is for performing dimensional scanning, and is composed of a motor. The size of the scanning range in which scanning is performed is provided from the control device 10. For scanning, four scanning modes as shown in FIG. 2 are defined. 2A is a mode in which scanning is performed from top to bottom, FIG. 2B is a mode in which scanning is performed from top to bottom, FIG. 2C is a mode in which scanning is performed from left to right, and FIG.
(D) is a mode in which scanning is performed from right to left. In any of the scanning modes, when scanning of one line is completed, line scanning is performed in the same direction from the next line scanning position. Instead, the line scanning position is changed by a predetermined width from the position where the line scanning is completed, and scanning is performed in the reverse direction. By performing such scanning, the scanning time is reduced.

【0011】また、図2(a)〜(d)に示すような4
つのモードを設けるのは、試料表面内の詳細に観察した
い領域がどのような位置にあるかが予め予測できる場
合、その位置に応じてできるだけ速く凹凸像が得られる
ようにするためである。例えば、図3に示すように、探
針1が左下にある場合、詳細に観察したい領域が試料2
の楕円で囲まれる領域にあると予測できる場合には、図
2(a)に示す走査モードで走査を行えば、図2(b)
〜(d)に示す走査モードにより走査する場合に比較し
て、より速く当該領域の凹凸像を得ることができること
になる。
Further, as shown in FIGS.
The reason why the two modes are provided is that when it is possible to predict in advance the position of the region to be observed in detail on the sample surface, a concavo-convex image can be obtained as quickly as possible according to the position. For example, as shown in FIG. 3, when the probe 1 is at the lower left, the region to be observed in detail is the sample 2
If it can be predicted that it is located in the area surrounded by the ellipse of FIG. 2, scanning in the scanning mode shown in FIG.
As compared with the case where scanning is performed in the scanning modes shown in (d) to (d), a concavo-convex image of the region can be obtained more quickly.

【0012】位置検出装置7は、走査を行っていると
き、現在走査範囲のどの位置が探針1と対向している
か、その位置を検出するものである。これは、現在、探
針1が走査範囲のどの位置にあるか、その位置を検出す
ることに他ならない。
The position detecting device 7 detects which position in the current scanning range faces the probe 1 when scanning is being performed. This is nothing but detecting where the probe 1 is currently in the scanning range.

【0013】電流検出装置8は、試料2に流れるフィー
ルドエミッション電流、あるいはトンネル電流を検出す
るものである。
The current detecting device 8 detects a field emission current or a tunnel current flowing through the sample 2.

【0014】操作装置9は、2次元走査を行う範囲、及
び走査モードの設定、詳細な像観察モードか、広い範囲
の像観察モードかの設定等の種々の設定を行うためのも
のである。ここで、走査を行う範囲の設定の手法として
は、例えば走査の中心位置の座標と、その中心位置から
±X方向及び±Y方向のサイズを設定することで行って
もよく、あるいは、走査範囲の矩形の一つの頂点の座標
と、X方向及びY方向のサイズを設定することで行って
もよく、または、走査範囲の矩形の対角となる二つの頂
点の座標を設定することで行ってもよい。
The operating device 9 is used to make various settings such as setting of a range for performing two-dimensional scanning and a scanning mode, and setting of a detailed image observation mode or a wide range image observation mode. Here, as a method of setting the scanning range, for example, the coordinates of the scanning center position and the size in the ± X direction and ± Y direction from the center position may be set, or the scanning range may be set. This may be done by setting the coordinates of one vertex of the rectangle and the size in the X and Y directions, or by setting the coordinates of two vertices that are the diagonals of the rectangle in the scanning range. Is also good.

【0015】制御装置10は、操作装置9によって設定
された走査範囲及び走査モードを走査機構6に与えると
共に、位置検出装置7からの位置データと電流検出装置
8からのフィールドエミッション電流値に基づいて画像
を形成して、表示装置11に表示する処理等の所定の処
理を実行する。このように、電流値から画像を形成する
手法は周知であるので詳細な説明は省略するが、例え
ば、電流値を輝度値に対応させることによって画像化す
る手法を用いればよい。
The control device 10 gives the scanning range and the scanning mode set by the operating device 9 to the scanning mechanism 6, and based on the position data from the position detecting device 7 and the field emission current value from the current detecting device 8. A predetermined process such as a process of forming an image and displaying the image on the display device 11 is executed. As described above, since a method of forming an image from a current value is well known, a detailed description thereof will be omitted. For example, a method of forming an image by associating a current value with a luminance value may be used.

【0016】さて、いま操作装置9で広い範囲の像観察
モード、走査範囲及び走査モードが設定されると、制御
装置10は、移動機構5に対して予め定められている所
定のZ軸方向位置を与える。これにより、移動機構5
は、探針1と圧電素子4とを当該Z軸方向位置に位置す
るように移動する。このZ軸方向位置は、探針1と試料
2との間にフィールドエミッション電流が流れるような
位置であり、通常、探針1と試料2との間の距離が数μ
m程度となる位置である。そして、探針1は、広い範囲
の像観察モードが終了するまでこのZ軸方向位置に固定
される。
When a wide range of the image observation mode, the scanning range, and the scanning mode are set by the operating device 9, the control device 10 moves the moving mechanism 5 to a predetermined position in the Z-axis direction. give. Thereby, the moving mechanism 5
Moves the probe 1 and the piezoelectric element 4 so as to be located at the position in the Z-axis direction. The position in the Z-axis direction is a position where a field emission current flows between the probe 1 and the sample 2, and the distance between the probe 1 and the sample 2 is usually several μm.
m. The probe 1 is fixed at this Z-axis position until the wide range image observation mode ends.

【0017】また、このとき、制御装置10は、操作装
置9で設定された走査範囲と走査モードを走査機構6に
渡し、走査の開始を指示する。
At this time, the control device 10 sends the scanning range and the scanning mode set by the operation device 9 to the scanning mechanism 6, and instructs the start of scanning.

【0018】なお、電源3の電圧について説明すると次
のようである。広い範囲の像観察モード時では電源3と
しては負の数kVの電圧が必要であり、詳細な像観察モ
ード時には負の数Vの電圧となる。従って、電源3が、
負の数V〜数kVまでの広範囲の電圧を発生させること
ができる電源であれば、制御装置10により、広い範囲
の像観察モード時には負の数kVとなるように、詳細な
像観察モード時には負の数Vとなるように自動制御を行
うことが可能であるが、そうでない場合には、広い範囲
の像観察モード時と、詳細な像観察モード時とで切り換
えスイッチによて予め電源電圧の切り換えを行っておく
必要がある。ここでは、電源3として、予め負の数kV
の電圧を発生する電源が接続されており、切り換えスイ
ッチによって電圧を切り換えるものとする。
The voltage of the power supply 3 will be described as follows. In the image observation mode in a wide range, the power supply 3 needs a negative voltage of several kV, and in the detailed image observation mode, it has a negative voltage of several V. Therefore, the power supply 3
If the power supply is capable of generating a wide voltage range from a negative number V to several kV, the control device 10 controls the power supply to be a negative number kV during a wide range image observation mode and a detailed image observation mode during a detailed image observation mode. Automatic control can be performed so as to be a negative number V, but if not, the power supply voltage is previously determined by a switch between a wide range image observation mode and a detailed image observation mode. Must be switched. Here, as the power source 3, a negative number kV
Is connected, and the voltage is switched by a changeover switch.

【0019】走査機構6は、制御装置10からの指示に
よって、設定された走査範囲を、設定された走査モード
2次元走査するが、その走査位置は位置検出装置7によ
って検出され、制御装置10に渡される。また、各走査
位置において、試料2には、探針1と試料2の表面との
距離に応じたフィールドエミッション電流が流れ、この
フィールドエミッション電流は電流検出装置8で検出さ
れ、制御装置10に渡される。
The scanning mechanism 6 two-dimensionally scans the set scanning range in the set scanning mode according to an instruction from the control device 10. The scanning position is detected by the position detecting device 7, and the control device 10 Passed. At each scanning position, a field emission current corresponding to the distance between the probe 1 and the surface of the sample 2 flows through the sample 2, and the field emission current is detected by the current detection device 8 and passed to the control device 10. It is.

【0020】そして、制御装置10は、位置検出装置7
からの位置データと、電流検出装置8からのフィールド
エミッション電流値に基づいて画像を形成して、表示装
置11の所定の領域に表示すると共に、操作装置9によ
って設定された走査範囲と、位置検出装置7からの位置
データに基づいて、現在探針1が走査範囲のどのような
位置にあるか、その走査位置を示す画像を表示装置11
の所定の領域に表示する。
Then, the control device 10 controls the position detecting device 7
An image is formed on the basis of the position data from the current detecting device 8 and the field emission current value from the current detecting device 8 and displayed on a predetermined area of the display device 11, while the scanning range set by the operating device 9 and the position detection Based on the position data from the device 7, an image indicating the current position of the probe 1 in the scanning range and the scanning position is displayed on the display device 11.
Is displayed in a predetermined area.

【0021】ここで、前者のフィールドエミッション電
流値に基づいて形成された画像は、当該画像の各画素の
輝度値は当該走査位置でのフィールドエミッション電流
値に対応したものであり、このフィールドエミッション
電流値は探針1の先端と試料表面との距離に対応したも
のであるから、結局、当該画像は走査範囲の試料表面の
凹凸を表している画像に他ならない。従って、当該画像
を観察することによって詳細に観察したい領域を探し出
すことができる。
Here, in the former image formed based on the field emission current value, the luminance value of each pixel of the image corresponds to the field emission current value at the scanning position. Since the value corresponds to the distance between the tip of the probe 1 and the surface of the sample, the image is ultimately an image representing the unevenness of the surface of the sample in the scanning range. Therefore, by observing the image, it is possible to find an area to be observed in detail.

【0022】また、後者の現在の探針1の走査位置を示
す画像の例を図4に示す。図4は、走査範囲の設定を、
走査の中心位置の座標と、その中心位置から±X方向及
び±Y方向のサイズを設定することで行った場合を示し
ており、図中の黒点が現在の探針1の走査位置を示して
おり、下側には、その走査位置のX、Yの座標値が表示
されている。この座標値は、設定された走査の中心位置
からのずれ量として表示されている。なお、図中のR、
L、U、Dは、それぞれ右(right )、左(left)、上
(up)、下(down)を意味している。
FIG. 4 shows an example of the latter image showing the current scanning position of the probe 1. FIG. 4 shows the setting of the scanning range.
The figure shows the case where the scanning is performed by setting the coordinates of the scanning center position and the size in the ± X direction and ± Y direction from the center position, and the black point in the figure indicates the current scanning position of the probe 1. On the lower side, the X and Y coordinate values of the scanning position are displayed. The coordinate values are displayed as the amount of deviation from the set scanning center position. In addition, R in a figure,
L, U, and D mean right (right), left (left), up (up), and down (down), respectively.

【0023】このような二つの画像が表示されることに
より、オペレータは、詳細に観察したい領域がどのよう
な位置にあるかを容易に知ることができる。なお、この
ように表示装置11に二つの画像を表示するためには、
表示装置11の表示領域を二つに分割して表示すればよ
い。
By displaying such two images, the operator can easily know the position of the area to be observed in detail. In order to display two images on the display device 11 as described above,
The display area of the display device 11 may be divided into two and displayed.

【0024】走査機構6は、走査範囲を1回走査する
と、走査を終了する。即ち、例えば図2(a)で示す走
査モードで走査した場合には、図2(a)の左下端から
走査を行っていき、左上端に至ると走査は終了となる。
その他の走査モード時も同様である。広い範囲の像観察
モードでは、試料表面の凹凸の概略が分かればよいの
で、走査は1回だけでよいのである。
When the scanning mechanism 6 scans the scanning range once, the scanning is completed. That is, for example, when scanning is performed in the scanning mode shown in FIG. 2A, scanning is performed from the lower left end of FIG. 2A, and the scanning ends when the scanning reaches the upper left end.
The same applies to other scanning modes. In the image observation mode in a wide range, it is only necessary to know the outline of the unevenness on the surface of the sample, so that only one scan is required.

【0025】そして、制御装置10は、位置検出装置7
からの位置データによって走査が終了したことを検知す
ると、この広い範囲の像観察モードの処理を終了する。
Then, the control device 10 controls the position detecting device 7
When it is detected that the scanning is completed based on the position data from, the processing in the wide range image observation mode is completed.

【0026】フィールドエミッション電流値に基づいて
形成された画像と、探針1の現在の走査位置を示す画像
とによって詳細に観察したい領域が決まったら、オペレ
ータは操作装置9により、詳細な像観察モード、走査範
囲を設定して、像観察を行う。この詳細な像観察モード
は、従来のSTMでの試料表面の像観察と同じである。
この詳細な像観察モードは周知であり、本発明において
本質的なものではないので、詳細な説明は省略するが、
概略次のようである。
When the region to be observed in detail is determined by the image formed based on the field emission current value and the image indicating the current scanning position of the probe 1, the operator operates the operation device 9 to perform a detailed image observation mode. , A scanning range is set, and an image is observed. This detailed image observation mode is the same as the image observation of the sample surface using the conventional STM.
This detailed image observation mode is well known and is not essential in the present invention, so a detailed description is omitted,
The outline is as follows.

【0027】この詳細な像観察モード時には、電源3は
負の数Vとなされ、制御装置10は、電流検出装置8か
らのトンネル電流値が一定となるように、圧電素子4に
与える制御電圧を制御して、探針1と試料2の表面との
距離を一定に保つ動作を行い、試料2の表面の凹凸像を
形成して表示装置11に表示する。
In the detailed image observation mode, the power supply 3 is set to a negative number V, and the control device 10 controls the control voltage applied to the piezoelectric element 4 so that the tunnel current value from the current detection device 8 becomes constant. Under the control, an operation of keeping the distance between the probe 1 and the surface of the sample 2 constant is performed, and an uneven image of the surface of the sample 2 is formed and displayed on the display device 11.

【0028】以上のようであるので、この表面観察装置
によれば、モータで構成される走査機構6によって試料
2を走査するので、探針1を圧電走査素子によって走査
する場合に比べて、試料表面の比較的広い範囲を走査す
ることができる。また、広い範囲の像観察モードでは、
探針1は試料2の表面から数μmの距離に置かれるの
で、探針1の先端が試料2の突起部と衝突する可能性は
非常に小さいものである。更に、フィールドエミッショ
ン電流値に基づいて形成された画像と、探針1の現在の
走査位置を示す画像とが表示されるので、オペレータ
は、詳細に観察したい領域を容易に探索することができ
る。更に、複数の走査モードを設けたので、効率よく任
意の場所の凹凸像が得られる。また更に、広い範囲の像
観察モード時のライン走査は一方向ではなく、隣接する
走査ラインではライン走査は逆方向に行われるので、走
査時間を短縮することができる。
As described above, according to this surface observation apparatus, the sample 2 is scanned by the scanning mechanism 6 constituted by a motor, so that the sample is compared with the case where the probe 1 is scanned by the piezoelectric scanning element. A relatively large area of the surface can be scanned. In the wide range image observation mode,
Since the probe 1 is placed at a distance of several μm from the surface of the sample 2, the possibility that the tip of the probe 1 collides with the protrusion of the sample 2 is very small. Further, since an image formed based on the field emission current value and an image indicating the current scanning position of the probe 1 are displayed, the operator can easily search for a region to be observed in detail. Further, since a plurality of scanning modes are provided, an uneven image at an arbitrary position can be obtained efficiently. Further, in the image observation mode for a wide range, the line scanning is performed not in one direction but in the adjacent scanning lines in the opposite direction, so that the scanning time can be reduced.

【0029】以上、第1の実施形態について説明した
が、次に、第2の実施形態について説明する。
The first embodiment has been described above. Next, the second embodiment will be described.

【0030】上述した第1の実施形態では、広い範囲の
像観察モード時には、試料2に流れるフィールドエミッ
ション電流を検出するものとしたが、この第2の実施形
態では、トンネル電流を検出する。その構成例を図5に
示す。図5に示す構成は図1に示すものと同じである
が、この実施形態では、広い範囲の像観察モード時にも
電流検出装置8ではトンネル電流を検出する点で上述し
た第1の実施形態と異なっている。従って、この実施形
態では広い範囲の像観察モード時には、探針1のZ軸方
向位置は、試料2との間の距離が数nm程度となる位置
になされ、電源3は負の数Vとなされる。その他の点は
第1の実施形態におけると同じである。
In the above-described first embodiment, the field emission current flowing through the sample 2 is detected in the image observation mode in a wide range. In the second embodiment, the tunnel current is detected. FIG. 5 shows an example of the configuration. Although the configuration shown in FIG. 5 is the same as that shown in FIG. 1, this embodiment differs from the first embodiment in that the current detection device 8 detects the tunnel current even in the image observation mode in a wide range. Is different. Therefore, in this embodiment, in the image observation mode in a wide range, the position of the probe 1 in the Z-axis direction is set to a position where the distance from the sample 2 is about several nm, and the power supply 3 is set to a negative number V. You. The other points are the same as in the first embodiment.

【0031】以上のようであるので、この表面観察装置
によれば、第1の実施形態と同様に、試料表面の比較的
広い範囲を走査することができる。また、トンネル電流
値に基づいて形成された画像と、探針1の現在の走査位
置を示す画像とが表示されるので、オペレータは、詳細
に観察したい領域を容易に探索することができる。
As described above, according to the surface observation apparatus, a relatively wide range of the sample surface can be scanned, as in the first embodiment. Further, an image formed based on the tunnel current value and an image indicating the current scanning position of the probe 1 are displayed, so that the operator can easily search for a region to be observed in detail.

【0032】ただ、この第2の実施形態では、探針1と
試料2との距離は数nm程度であり、第1の実施形態の
場合と比べてかなり近いので、探針1と試料2との衝突
を避けるために、制御装置10においてトンネル電流が
増加したときに圧電素子4を制御して、探針1を図の上
方向に移動させる制御を行う必要がある。
In the second embodiment, however, the distance between the probe 1 and the sample 2 is about several nm, which is considerably shorter than that in the first embodiment. In order to avoid collision, it is necessary for the control device 10 to control the piezoelectric element 4 when the tunnel current increases and to move the probe 1 upward in the drawing.

【0033】次に、第3の実施形態について説明する。
上述した第1、第2の実施形態ではSTMにおいて試料
の比較的広い範囲の凹凸像を観察する場合について説明
したが、このように、まず試料の比較的広い範囲の像を
得、その像を観察して詳細に観察したい箇所を探すとい
う作業はSTMに限らず要求される。
Next, a third embodiment will be described.
In the first and second embodiments described above, the case where the STM observes the uneven image of the sample over a relatively wide range is described. In this way, first, an image of the sample over a relatively wide range is obtained, and the image is obtained. The task of observing and searching for a portion to be observed in detail is required not only in STM.

【0034】例えば、最近、走査探針等の先端の尖った
突起部の先端の組成分布及び電子状態を原子レベルで評
価することを目的とした走査アトムプローブ装置(以
下、SAPと称す)の研究開発が進められている。この
SAP装置を用いた突起部の分析の原理について概略説
明すると次のようである。図6に示すように、試料20
の突起部の先端近傍に、漏斗型の引き出し電極21を配
置し、試料20に正の高電圧を印加する。これにより、
試料20の突起部の先端からイオンが飛び出す。このイ
オンの一部は、チャンネルプレート23を備えるスクリ
ーン22に衝突し、チャンネルプレート23により電流
に変換されて、図示しない電流検出器によって検出され
るが、その他のイオンは、スクリーン22及びチャンネ
ルプレート23の中心に開けられているプローブホール
24を通過して、図示しない質量分析計により質量分析
される。そして、チャンネルプレート23で検出された
電流、質量分析の結果等を総合的に分析することによっ
て、当該突起部の先端の組成分布及び電子状態を評価す
ることができる。
For example, recently, research on a scanning atom probe device (hereinafter referred to as SAP) for evaluating the composition distribution and the electronic state of the tip of a sharp projection such as a scanning probe at an atomic level. Development is underway. The principle of the analysis of the protruding portion using the SAP device will be briefly described as follows. As shown in FIG.
A funnel-shaped extraction electrode 21 is arranged near the tip of the projection, and a positive high voltage is applied to the sample 20. This allows
Ions fly out of the tip of the protrusion of the sample 20. Some of these ions collide with the screen 22 having the channel plate 23 and are converted into current by the channel plate 23 and detected by a current detector (not shown). Passes through a probe hole 24 formed at the center of the sample, and is subjected to mass analysis by a mass spectrometer (not shown). Then, by comprehensively analyzing the current detected by the channel plate 23, the result of mass spectrometry, and the like, the composition distribution and the electronic state at the tip of the projection can be evaluated.

【0035】さて、このようなSAP装置においては、
試料のどの箇所に突起部があるかを調べる必要がある
が、引き出し電極21を手動により試行錯誤的に移動さ
せているのが現状である。
Now, in such an SAP apparatus,
It is necessary to check which part of the sample has the protruding portion. At present, however, the extraction electrode 21 is manually moved by trial and error.

【0036】そこで、SAP装置においても、まず試料
の比較的広い範囲の凹凸像を得、その凹凸像を観察して
詳細に分析したい突起部を探すことができれば、所望の
位置に引き出し電極を自動的に移動させることができる
ので、分析効率を向上させることができる。
Therefore, in the SAP apparatus, first, a concavo-convex image of a relatively wide area of the sample is obtained, and if the concavo-convex image can be searched for a projection to be analyzed in detail, the extraction electrode is automatically moved to a desired position. Since it is possible to move the target efficiently, the analysis efficiency can be improved.

【0037】第3の実施形態は、SAP装置において、
試料の比較的広い範囲を走査して凹凸像を得ることを目
的とするものであり、その構成例を図7に示す。図7に
おいて、20は試料、21は引き出し電極、22はスク
リーン、23はチャンネルプレート、24はプローブホ
ール、25は圧電素子、26は移動機構、27は電源、
28は走査機構、29は電流検出装置、30は位置検出
装置、31は電流検出装置、32は制御装置、33は表
示装置、34は操作装置を示す。なお、この実施形態で
は、図の左右方向をZ軸方向とし、Z軸方向に直交する
面をX−Y平面とする。
In the third embodiment, in the SAP device,
The purpose of this is to obtain a concavo-convex image by scanning a relatively wide range of the sample, and an example of the configuration is shown in FIG. In FIG. 7, 20 is a sample, 21 is an extraction electrode, 22 is a screen, 23 is a channel plate, 24 is a probe hole, 25 is a piezoelectric element, 26 is a moving mechanism, 27 is a power supply,
Reference numeral 28 denotes a scanning mechanism, 29 denotes a current detection device, 30 denotes a position detection device, 31 denotes a current detection device, 32 denotes a control device, 33 denotes a display device, and 34 denotes an operation device. In this embodiment, the left-right direction in the drawing is the Z-axis direction, and the plane orthogonal to the Z-axis direction is the XY plane.

【0038】圧電素子25は、試料20のZ軸方向の位
置を可変させるためのものであり、その位置の可変量は
制御装置32からの制御電圧によって制御される。図7
では制御信号線は省略している。移動機構26は、試料
20及び圧電素子25を一体としてZ軸方向の位置を可
変させるためのものであり、例えばモータで構成され
る。そして、その可変量は制御装置10からの制御信号
によって制御される。図7では制御信号線は省略してい
る。従って、試料20のZ軸方向位置を大きく変える場
合には制御装置32は移動機構26を駆動し、試料20
のZ軸方向位置を微小量変える場合には制御装置32は
圧電素子25を駆動する。
The piezoelectric element 25 changes the position of the sample 20 in the Z-axis direction, and the amount of change in the position is controlled by a control voltage from the control device 32. FIG.
Here, the control signal line is omitted. The moving mechanism 26 is for integrally changing the position of the sample 20 and the piezoelectric element 25 in the Z-axis direction, and is constituted by, for example, a motor. The variable amount is controlled by a control signal from the control device 10. In FIG. 7, the control signal lines are omitted. Therefore, when the position of the sample 20 in the Z-axis direction is largely changed, the control device 32 drives the moving mechanism 26 to
The controller 32 drives the piezoelectric element 25 when changing the position in the Z-axis direction by a small amount.

【0039】走査機構28は、引き出し電極21をX−
Y平面内で2次元走査を行うためのものであり、モータ
で構成される。走査を行う走査範囲のサイズは制御装置
32から与えられる。引き出し電極21の2次元走査に
は、上述した実施形態と同じに図2に示す4つの走査モ
ードが定められており、走査時間の短縮化が図られてい
る。
The scanning mechanism 28 connects the extraction electrode 21 to the X-
This is for performing two-dimensional scanning in the Y plane, and is constituted by a motor. The size of the scanning range in which scanning is performed is provided from the control device 32. For the two-dimensional scanning of the extraction electrode 21, the four scanning modes shown in FIG. 2 are defined similarly to the above-described embodiment, and the scanning time is shortened.

【0040】位置検出装置30は、引き出し電極21の
走査を行っているとき、現在引き出し電極21が走査範
囲のどの位置にあるか、その位置を検出するものであ
る。
The position detecting device 30 detects the position of the extraction electrode 21 in the scanning range when the extraction electrode 21 is being scanned.

【0041】電流検出装置29は、引き出し電極21に
流れる電流Ie (この電流を引き出し電極電流と称す)
を検出するものである。電流検出装置31はチャンネル
プレート23で変換された電流Is (この電流をスクリ
ーン電流と称す)を検出するものである。
The current detector 29 detects the current I e flowing through the extraction electrode 21 (this current is referred to as the extraction electrode current).
Is to be detected. The current detection device 31 detects the current I s converted by the channel plate 23 (this current is referred to as a screen current).

【0042】操作装置34は、2次元走査を行う範囲、
及び走査モードの設定、詳細な分析モードか、広い範囲
の像観察モードかの設定等の種々の設定を行うためのも
のである。ここで、走査を行う範囲の設定の手法として
は、例えば走査の中心位置の座標と、その中心位置から
±X方向及び±Y方向のサイズを設定することで行って
もよく、あるいは、走査範囲の矩形の一つの頂点の座標
と、X方向及びY方向のサイズを設定することで行って
もよく、または、走査範囲の矩形の対角となる二つの頂
点の座標を設定することで行ってもよい。
The operating device 34 has a range for performing two-dimensional scanning,
And various settings such as setting of a scanning mode, setting of a detailed analysis mode or a wide range of image observation mode, and the like. Here, as a method of setting the scanning range, for example, the coordinates of the scanning center position and the size in the ± X direction and ± Y direction from the center position may be set, or the scanning range may be set. This may be done by setting the coordinates of one vertex of the rectangle and the size in the X and Y directions, or by setting the coordinates of two vertices that are the diagonals of the rectangle in the scanning range. Is also good.

【0043】制御装置32は、操作装置34によって設
定された走査範囲及び走査モードを走査機構28に与え
ると共に、位置検出装置30からの位置データと電流検
出装置29からの引き出し電極電流Ie に基づいて、ま
た、位置検出装置30からの位置データと電流検出装置
31からのスクリーン電流Is に基づいて、画像を形成
して、表示装置33に表示する処理等の所定の処理を実
行する。
The control device 32 gives the scanning range and the scanning mode set by the operating device 34 to the scanning mechanism 28, and based on the position data from the position detecting device 30 and the extraction electrode current Ie from the current detecting device 29. Te, also on the basis of the screen current I s of the position data and the current detector 31 from the position detecting device 30, to form an image, executes the predetermined processing of the processing for displaying on the display device 33.

【0044】さて、いま操作装置34で広い範囲の像観
察モード、走査範囲及び走査モードが設定されると、制
御装置32は、移動機構26に対して予め定められてい
る所定のZ軸方向位置を与える。これにより、移動機構
26は、試料20と圧電素子25とを当該Z軸方向位置
に位置するように移動する。このZ軸方向位置は適宜に
設定されていてよい。また、このとき、制御装置32
は、操作装置34で設定された走査範囲と走査モードを
走査機構28に渡し、走査の開始を指示する。
Now, when the image observation mode, the scanning range, and the scanning mode in a wide range are set by the operation device 34, the control device 32 sends a predetermined position in the Z-axis direction to the moving mechanism 26. give. Accordingly, the moving mechanism 26 moves the sample 20 and the piezoelectric element 25 so as to be located at the position in the Z-axis direction. The position in the Z-axis direction may be set appropriately. At this time, the control device 32
Sends the scanning range and the scanning mode set by the operation device 34 to the scanning mechanism 28, and instructs to start scanning.

【0045】なお、電源27の電圧について説明すると
次のようである。上述したように、試料20の突起部を
詳細に分析する場合には、電源27は正の高電圧となさ
れるが、広い範囲の像観察モード時には電源27は負の
高電圧になされる。この詳細な分析モード時と、広い範
囲の像観察モード時での電源電圧の切り換えは適宜な方
法により行うことができる。
The voltage of the power supply 27 will be described as follows. As described above, when analyzing the protrusions of the sample 20 in detail, the power supply 27 is set to a positive high voltage, but in a wide range image observation mode, the power supply 27 is set to a negative high voltage. The power supply voltage can be switched between the detailed analysis mode and the wide range image observation mode by an appropriate method.

【0046】走査機構28は、制御装置32からの指示
によって、設定された走査範囲を、設定された走査モー
ドで2次元走査するが、その走査位置は位置検出装置3
0によって検出され、制御装置32に渡される。また、
各走査位置において、試料20の引き出し電極21と対
向する表面からは、試料20の表面と引き出し電極21
との距離に応じた量の電子が放出され、その一部は引き
出し電極21に取り込まれ、その他の引き出し電極21
を通過した電子はスクリーン22に取り込まれるので、
引き出し電極21、及びチャンネルプレート23には、
それぞれ、試料20の表面と引き出し電極21との距離
に応じた引き出し電極電流Ie 、及びスクリーン電流I
s が流れ、それぞれ電流検出装置29、31で検出さ
れ、制御装置32はそれを取り込む。
The scanning mechanism 28 two-dimensionally scans the set scanning range in the set scanning mode in accordance with an instruction from the control device 32.
0 is detected and passed to the control device 32. Also,
At each scanning position, the surface of the sample 20 and the extraction electrode 21 are separated from the surface of the sample 20 facing the extraction electrode 21.
And an amount of electrons corresponding to the distance between them is emitted, a part of which is taken into the extraction electrode 21 and the other extraction electrodes 21
The electrons that have passed through are captured by the screen 22,
The extraction electrode 21 and the channel plate 23 include:
Each of the extraction electrode current Ie and the screen current Ie according to the distance between the surface of the sample 20 and the extraction electrode 21
s flows and is detected by the current detection devices 29 and 31, respectively, and the control device 32 takes in it.

【0047】そして、制御装置32は、位置検出装置3
1からの位置データと、電流検出装置29からの引き出
し電極電流Ie 、及び位置データと電流検出装置31か
らのスクリーン電流Is に基づいて画像を形成して、そ
れぞれ表示装置33の所定の領域に表示すると共に、操
作装置34によって設定された走査範囲と、位置検出装
置31からの位置データに基づいて、現在引き出し電極
21が走査範囲のどのような位置にあるか、その走査位
置を示す画像を表示装置33の所定の領域に表示する。
Then, the control device 32 controls the position detecting device 3
And position data from the 1, to form an image on the basis of the screen current I s from the extraction electrode current I e and the position data and the current detector 31, from the current detection unit 29, a predetermined area of each display device 33 And an image indicating the current position of the extraction electrode 21 in the scanning range based on the scanning range set by the operation device 34 and the position data from the position detecting device 31. Is displayed in a predetermined area of the display device 33.

【0048】ここで、引き出し電極電流Ie に基づいて
形成された画像、及びスクリーン電流Is に基づいて形
成された画像は、共に、その画像の各画素の輝度値は当
該走査位置での試料20の表面と引き出し電極21との
距離に対応したものであるから、結局、これら二つの画
像は走査範囲の試料表面の凹凸を表している画像に他な
らない。従って、当該画像を観察することによって、突
起部がどのような位置にあるかを探し出すことができ
る。また、現在の引き出し電極21の走査位置を示す画
像は、第1の実施形態におけると同様に、図4に示すよ
うに表示される。
[0048] Here, the extraction electrode current I e image formed on the basis of, and screen currents I s image formed on the basis of the both samples at the luminance value of each pixel of the image is the scanning position Since these two images correspond to the distance between the surface of the sample 20 and the extraction electrode 21, these two images are ultimately nothing less than the images showing the unevenness of the sample surface in the scanning range. Therefore, by observing the image, it is possible to find out the position of the protrusion. Further, an image indicating the current scanning position of the extraction electrode 21 is displayed as shown in FIG. 4, as in the first embodiment.

【0049】このような画像が表示されることにより、
オペレータは、詳細に分析したい試料の突起部がどのよ
うな位置にあるかを容易に知ることができる。
By displaying such an image,
The operator can easily know the position of the protrusion of the sample to be analyzed in detail.

【0050】走査機構28は、走査範囲を1回走査する
と、走査を終了する。広い範囲の像観察モードでは、試
料表面の凹凸の概略が分かればよいので、走査は1回だ
けでよいのである。
When the scanning mechanism 28 scans the scanning range once, the scanning ends. In the image observation mode in a wide range, it is only necessary to know the outline of the unevenness on the surface of the sample, so that only one scan is required.

【0051】そして、制御装置32は、位置検出装置3
0からの位置データによって走査が終了したことを検知
すると、この広い範囲の像観察モードの処理を終了す
る。
Then, the control device 32 controls the position detecting device 3
When the end of the scanning is detected based on the position data from 0, the processing of the image observation mode in the wide range is ended.

【0052】引き出し電極電流Ie に基づいて形成され
た画像、スクリーン電流Is に基づいて形成された画
像、引き出し電極21の現在の走査位置を示す画像とに
よって詳細に分析したい位置が決まったら、オペレータ
は操作装置34により、詳細な分析モード、分析位置を
設定して、分析を行う。この詳細な分析モードは、上述
したと同じである。
[0052] When the lead-out electrode current I e image formed on the basis of the image formed on the basis of the screen current I s, the position to be analyzed in detail by the image indicating the current scanning position of the extraction electrode 21 fixed, The operator sets a detailed analysis mode and an analysis position using the operation device 34 and performs analysis. This detailed analysis mode is the same as described above.

【0053】なお、以上の説明では、引き出し電極電流
e に基づいて形成された画像と、スクリーン電流Is
に基づいて形成された画像とを表示するものとしたが、
何れか一方の画像だけを表示してもよいものである。
In the above description, the image formed based on the extraction electrode current I e and the screen current I s
And the image formed based on the
Only one of the images may be displayed.

【0054】以上のようであるので、この表面観察装置
によれば、モータで構成される走査機構28によって引
き出し電極21を走査するので、試料表面の比較的広い
範囲を走査することができる。また、引き出し電極電流
e に基づいて形成された画像、スクリーン電流Is
基づいて形成された画像、引き出し電極21の現在の走
査位置を示す画像が表示されるので、オペレータは、詳
細に分析したい試料の突起部の位置を容易に探し出すこ
とができ、分析効率を向上させることができる。更に、
複数の走査モードを設けたので、効率よく任意の場所の
凹凸像が得られる。また更に、広い範囲の像観察モード
時のライン走査は一方向ではなく、隣接する走査ライン
ではライン走査は逆方向に行われるので、走査時間を短
縮することができる。
As described above, according to this surface observation apparatus, the scanning mechanism 28 constituted by a motor scans the extraction electrode 21, so that a relatively wide range of the sample surface can be scanned. Further, the image formed on the basis of the extraction electrode current I e, the image formed on the basis of the screen current I s, since the image indicating the current scanning position of the extraction electrode 21 is displayed, the operator, for further analysis The position of the projection of the sample to be obtained can be easily found, and the analysis efficiency can be improved. Furthermore,
Since a plurality of scanning modes are provided, an uneven image at an arbitrary position can be obtained efficiently. Further, in the image observation mode for a wide range, the line scanning is performed not in one direction but in the adjacent scanning lines in the opposite direction, so that the scanning time can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明に係る表面観察装置の第1の実施形態
を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a surface observation device according to the present invention.

【図2】 走査機構6の走査モードを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a scanning mode of a scanning mechanism 6;

【図3】 図2に示す4つの走査モードを設ける意味を
説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the meaning of providing the four scanning modes shown in FIG. 2;

【図4】 現在の探針1の走査位置を示す画像の例を示
す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of an image indicating the current scanning position of the probe 1;

【図5】 本発明に係る表面観察装置の第2の実施形態
を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment of the surface observation device according to the present invention.

【図6】 走査アトムプローブ(SAP)装置を用いた
分析の原理の概略を説明するための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining the outline of the principle of analysis using a scanning atom probe (SAP) device.

【図7】 本発明に係る表面観察装置の第3の実施形態
を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a third embodiment of the surface observation device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…探針、2…試料、3…電源、4…圧電素子、5…移
動機構、6…走査機構、7…位置検出装置、8…電流検
出装置、9…操作装置、10…制御装置、11…表示装
置、20…試料、21…引き出し電極、22…スクリー
ン、23…チャンネルプレート、24…プローブホー
ル、25…圧電素子、26…移動機構、27…電源、2
8…走査機構、29…電流検出装置、30…位置検出装
置、31…電流検出装置、32…制御装置、33…表示
装置、34…操作装置。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Probe, 2 ... Sample, 3 ... Power supply, 4 ... Piezoelectric element, 5 ... Moving mechanism, 6 ... Scanning mechanism, 7 ... Position detecting device, 8 ... Current detecting device, 9 ... Operating device, 10 ... Control device, 11 display device, 20 sample, 21 extraction electrode, 22 screen, 23 channel plate, 24 probe hole, 25 piezoelectric element, 26 moving mechanism, 27 power supply, 2
8 scanning mechanism, 29 current detection device, 30 position detection device, 31 current detection device, 32 control device, 33 display device, 34 operation device.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】試料を2次元走査する走査機構と、 試料を2次元走査しているときに、探針が当該走査範囲
のどの位置にあるかを検出する位置検出装置と、 試料を2次元走査しているときに試料に流れるフィール
ドエミッション電流あるいはトンネル電流を検出する電
流検出装置と、 位置検出装置で検出された位置データと、電流検出装置
で検出されたフィールドエミッション電流あるいはトン
ネル電流とに基づいて走査範囲の試料表面の凹凸像を形
成して表示装置に表示する制御装置とを備えることを特
徴とする表面観察装置。
A scanning mechanism for two-dimensionally scanning a sample; a position detecting device for detecting a position of a probe in a scanning range when the sample is two-dimensionally scanned; A current detection device that detects a field emission current or a tunnel current flowing through the sample during scanning, a position data detected by the position detection device, and a field emission current or a tunnel current detected by the current detection device. A control device for forming a concave-convex image of the sample surface in a scanning range and displaying the image on a display device.
【請求項2】前記試料の2次元走査におけるライン走査
は一方向ではなく、隣接する走査ラインではライン走査
は逆方向に行われることを特徴とする請求項1記載の表
面観察装置。
2. The surface observation apparatus according to claim 1, wherein the line scanning in the two-dimensional scanning of the sample is not performed in one direction, and the line scanning is performed in an opposite direction on an adjacent scanning line.
【請求項3】引き出し電極と、 チャンネルプレートを備えるスクリーンと、 引き出し電極を2次元走査する走査機構と、 引き出し電極を2次元走査しているときに、引き出し電
極が当該走査範囲のどの位置にあるかを検出する位置検
出装置と、 引き出し電極を2次元走査しているときに、引き出し電
極に流れる電流を検出する第1の電流検出装置と、 引き出し電極を2次元走査しているときに、スクリーン
のチャンネルプレートに流れる電流を検出する第2の電
流検出装置と、 位置検出装置で検出された位置データと、第1の電流検
出装置で検出された電流及び/または第2の電流検出装
置で検出された電流に基づいて走査範囲の試料表面の凹
凸像を形成して表示装置に表示する制御装置とを備える
ことを特徴とする表面観察装置。
3. A screen provided with an extraction electrode, a channel plate, a scanning mechanism for two-dimensionally scanning the extraction electrode, and where in the scanning range the extraction electrode is located when the extraction electrode is two-dimensionally scanned. A first current detection device for detecting a current flowing through the extraction electrode when the extraction electrode is two-dimensionally scanned; and a screen when the extraction electrode is two-dimensionally scanned. A second current detecting device for detecting a current flowing through the channel plate of the first position detecting device, position data detected by the position detecting device, current detected by the first current detecting device and / or detected by the second current detecting device A control device for forming an uneven image of the sample surface in a scanning range based on the supplied current and displaying the image on a display device.
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