JPH0293304A - Microscopic device - Google Patents
Microscopic deviceInfo
- Publication number
- JPH0293304A JPH0293304A JP24610388A JP24610388A JPH0293304A JP H0293304 A JPH0293304 A JP H0293304A JP 24610388 A JP24610388 A JP 24610388A JP 24610388 A JP24610388 A JP 24610388A JP H0293304 A JPH0293304 A JP H0293304A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- probe
- sample
- microscope
- scanning
- capacitance
- 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
Links
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 190
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 32
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 claims description 24
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 7
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 241000283080 Proboscidea <mammal> Species 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000011896 sensitive detection Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は、試料の表面状態を検査する顕微鏡装置に係わ
り、特に走査型トンネル顕微鏡(以下、STMと略記す
る)に走査型容量顕微m(以下、SCaMと略記する)
を組込んだ顕微鏡装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a microscope device for inspecting the surface condition of a sample, and particularly relates to a scanning tunneling microscope (hereinafter abbreviated as STM). type capacitance microscope m (hereinafter abbreviated as SCaM)
The present invention relates to a microscope device incorporating a microscope.
(従来の技術)
近年、試料表面を原子尺度で観察するものとして、ST
Mが開発され注目されている。このSTMの原理を第4
図乃至第6図を参照して簡4tに説明する。第4図に示
す如く、導電性の探針と試料との間隔をおよそ10人ま
で近付けると、表面から滲み出している電子雲同士が重
なり、電子が両者間を行き来できるようになる。このと
き、探針−試料間に僅かな電圧を印加すると、これらの
間にトンネル電流が流れる。このトンネル電流は探針−
試料間の距離で敏感に変化するため、トンネル電流値が
一定となるように第5図に示す如く探針を上下させなが
ら、試料表面に沿って走査さゼる。そして、第6図に示
す如く探針の挙動を電気的に読取ることにより、試料表
面の凹凸の情報を得ることができる。(Prior art) In recent years, ST has been used to observe sample surfaces on an atomic scale.
M has been developed and is attracting attention. The fourth principle of STM is
This will be briefly explained with reference to FIGS. 6 to 6. As shown in FIG. 4, when the distance between the conductive probe and the sample is reduced to about 10 people, the electron clouds seeping from the surface overlap, allowing electrons to pass between them. At this time, when a slight voltage is applied between the probe and the sample, a tunnel current flows between them. This tunnel current is the probe −
Since the tunneling current value changes sensitively depending on the distance between the samples, the probe is scanned along the sample surface while moving the probe up and down as shown in FIG. 5 to keep the tunneling current value constant. Then, by electrically reading the behavior of the probe as shown in FIG. 6, information on the unevenness of the sample surface can be obtained.
従来のSTMの基本的な構成の一例を第7図に示す。探
針1を試料2に近付けるための粗動機構3にはマイクロ
メータ等を用い、探針1を試料2の表面上で3軸方向に
微動させる微動索子4として圧電素子等を用いる。また
、床面から伝イ)る振動等の外乱の影響を排除するため
、防振台5を設けている。An example of the basic configuration of a conventional STM is shown in FIG. A micrometer or the like is used as the coarse movement mechanism 3 for bringing the probe 1 closer to the sample 2, and a piezoelectric element or the like is used as the fine movement mechanism 4 for finely moving the probe 1 in three axial directions on the surface of the sample 2. In addition, a vibration isolation table 5 is provided to eliminate the influence of disturbances such as vibrations transmitted from the floor surface.
このような原理及び構成からなるSTMを用いて、半導
体や金属の清浄な表面の原子配列や原子ステップから、
原子スケールより少しマクロな表面の荒さや形状、スパ
ッタ金属の表面や表面欠陥等まで検査しようという研究
が盛んに行われている。Using STM with this principle and configuration, we can analyze the atomic arrangement and atomic steps on the clean surfaces of semiconductors and metals.
A lot of research is being carried out to inspect surface roughness and shape on a slightly more macroscopic scale than the atomic scale, as well as the surface and surface defects of sputtered metals.
ところで、STMはその動作原理からして、探針の位置
を極めて高い分解能に保持する必要がある。探針の位置
分解能を高めるには、微動素子としての圧電素子の剛性
を高める等して、供給電圧に対する変位を小さくしなけ
ればならない。この場合、微動素子による移動ストロー
クが犠牲となリ、一般にSTM用探針のX−Y方向の走
査範囲は狭い(およそ1000人X 1000人)もの
となっている。従って、観察対象とする特異な現象が試
料表面上の限られた領域に局在している場合(例えば、
化合物半導体の界面)、STM用探針を観察したい領域
に追込むことは非常に困難である。By the way, in view of the principle of operation of STM, it is necessary to maintain the position of the probe at extremely high resolution. In order to increase the positional resolution of the probe, it is necessary to reduce the displacement with respect to the supplied voltage by increasing the rigidity of the piezoelectric element as the fine movement element. In this case, the movement stroke of the fine movement element is sacrificed, and the scanning range of the STM probe in the X-Y direction is generally narrow (approximately 1000 people x 1000 people). Therefore, if the specific phenomenon to be observed is localized in a limited area on the sample surface (for example,
(interface of a compound semiconductor), it is extremely difficult to drive the STM probe into the region to be observed.
これを解決する手段としては、STMと走査型容量顕微
鏡(以下、SEMと略記する)とを併用して、SEMで
比較的大きな領域を観察して目標となる箇所にSTMの
探針を位置合わせをした後、STMで微細観察すること
が考えられる。しかしながら、SEMは大掛かりな装置
であり、コストも極めて高いものである。従って、ST
MとS E Mを併用する構成では、装置構成が複雑、
大型化し、コスト面においても不利である。The solution to this problem is to use a combination of STM and a scanning capacitance microscope (hereinafter abbreviated as SEM) to observe a relatively large area with SEM and align the STM probe to the target location. After that, it is possible to conduct detailed observation using STM. However, the SEM is a large-scale device and is extremely expensive. Therefore, ST
In a configuration that uses both M and S E M, the device configuration is complicated.
It is large-sized and disadvantageous in terms of cost.
(発明が解決しようとする課題)
このように、従来のSTMでは探針の走査範囲に限界が
あり、これを克服するためSTMとSEMとを併用する
と装置構成の複雑化、大型化を招くという問題があった
。(Problem to be solved by the invention) As described above, the conventional STM has a limit in the scanning range of the probe, and in order to overcome this, combining STM and SEM will lead to a complicated and larger device configuration. There was a problem.
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、探針と試料とが未だ十分に接近して
いない段階で試料表面上の比較的広い領域を一括観察し
てSTMの観察対象位置を見付は出し、この観察対象位
置にsrMm探針を位置合わせすることができ、且つ装
置構成の簡略化及び小形化をはかり得る顕微鏡装置を提
供することにある。The present invention was made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to simultaneously observe a relatively wide area on the sample surface at a stage when the probe and the sample are not yet sufficiently close to each other. The object of the present invention is to provide a microscope device that can locate the observation target position of STM, align the srMm probe to the observation target position, and simplify and downsize the device configuration.
[発明の構成]
(課題を解決するための手段)
本発明の骨子は、STMに走査型容量顕微鏡(以下、S
CaMと略記する)を組込み、SCaMでSTM用探針
の位置合わせしたのちにSTMで微細観察を行うことに
ある。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The gist of the present invention is to incorporate a scanning volumetric microscope (hereinafter referred to as STM) into an STM.
(abbreviated as CaM), and after aligning the STM probe with SCaM, fine observation is performed with STM.
即ち本発明は、被検査試料の表面に探針を接近させると
共に試料と探針との間に所定の電圧を印加し、且つ試料
又は探針を試料表面に平行なX−Y方向に移動し、これ
らの間に流れるトンネル電流に基づいて試料表面を観察
する走査型トンネル顕微鏡と、前記試料と探針との間の
静電容量を検出し、試料又は探針を前記トンネル電流検
出の時よりも広い範囲でX−Y方向に移動したときの静
電容量の変化から試料表面を観察する走査型容量顕微鏡
とを具備した顕微鏡装置であり、前記走査型トンネル顕
微鏡で観察すべき位置を前記走査型容量顕微鏡により決
定し、この位置で前記走査型トンネル顕微鏡で試料表面
の観察を行うようにしたものである。That is, in the present invention, a probe is brought close to the surface of a sample to be inspected, a predetermined voltage is applied between the sample and the probe, and the sample or the probe is moved in the X-Y direction parallel to the sample surface. , a scanning tunneling microscope that observes the surface of the sample based on the tunnel current flowing between them, and a scanning tunneling microscope that detects the capacitance between the sample and the probe, and connects the sample or the probe from the time of the tunnel current detection. This microscope device is equipped with a scanning capacitance microscope that observes the sample surface from changes in capacitance when moving in the X-Y direction over a wide range, and the scanning tunneling microscope is used to locate the position to be observed using the scanning tunneling microscope. This is determined using a scanning tunneling microscope, and the sample surface is observed at this position using the scanning tunneling microscope.
(作 用)
SCaMは、探針と試料との間の静電容量を検出し、試
料又は探針をX−Y方向に移動したときの静電容量の変
化から試料表面を観察するものであり、STMよりも検
出精度は荒いが検出範囲は十分に広い。STMの構成に
加え、探針−試料間の静電容量を検出する回路を設け、
探針−試料間の距離をトンネル領域検出時よりも十分に
遠い適度な距離に設定し、試料或いは探針を粗走査(ト
ンネル電流検出時における第1の駆動素子による移動範
囲よりも広い領域を粗い間隔でX−Y走査すること)さ
せると、探針−試t4間の距離の変化に応じて生じる両
者間の静電容量変化を検出することが可能となる。上記
粗走査機構(第3の駆動素子)には、例えばバイモルフ
素子等を用い、STMの走査領域(1000人x to
oo人)より十分に大きな領域(例えば±75Vの印加
電圧に対して150X 150μmの領域)を走査でき
るようにする。(Function) SCaM detects the capacitance between the probe and the sample, and observes the sample surface from the change in capacitance when the sample or probe is moved in the X-Y direction. , the detection accuracy is rougher than STM, but the detection range is sufficiently wide. In addition to the STM configuration, a circuit is installed to detect the capacitance between the tip and the sample.
The distance between the probe and the sample is set to an appropriate distance that is sufficiently farther than when detecting the tunnel region, and the sample or probe is coarsely scanned (covering an area wider than the movement range of the first driving element when detecting the tunnel current). By performing X-Y scanning at coarse intervals), it becomes possible to detect changes in capacitance between the probe and test t4 that occur in response to changes in the distance between the two. For example, a bimorph element or the like is used for the rough scanning mechanism (third drive element), and the scanning area of STM (1000 people x to
(for example, an area of 150×150 μm for an applied voltage of ±75 V).
このように大きな領域を走査する場合には、探針−試料
間の設定距離よりも大きな傾きや凹凸が存在し得るため
、初期の探針−試料間の設定距離が保たれるように、つ
まり初期の静電容量を一定に保つようにサーボ回路を経
て、圧電素子(第2の駆動素子)に電圧を供給し、この
圧電素子と一体化されている探針或いは試料が上下動す
るようなフィードバック系を用いる。このときの圧電素
子の挙動と走査距離を電気的に読取ることによって、試
料表面の形状に対応する情報を得ることができ、STM
の観察対象の位置を固定できる。When scanning such a large area, there may be inclinations and irregularities that are larger than the set distance between the tip and the sample, so the initial set distance between the tip and the sample is maintained. A voltage is supplied to the piezoelectric element (second driving element) through a servo circuit to keep the initial capacitance constant, and the probe or sample integrated with this piezoelectric element moves up and down. Use a feedback system. By electrically reading the behavior of the piezoelectric element and the scanning distance at this time, information corresponding to the shape of the sample surface can be obtained, and STM
The position of the observation target can be fixed.
このようなSCaMの機能をSTMに付加することによ
り、試料表面の目的とする所に探針を位置合わせするこ
とができご。そしてこの場合、SCaMはSEMとは異
なり電子光学鏡筒等の複雑な構成を付加する必要もなく
、STMに本来備えられている探針と試料との間の静電
容量を検出する回路を付加するのみでよく、従って全体
構成の簡略化及び小形化をはかることが可能となる。By adding these SCaM functions to STM, it is possible to align the probe to the desired location on the sample surface. In this case, SCaM, unlike SEM, does not require the addition of complicated configurations such as an electron optical column, and instead adds a circuit that detects the capacitance between the probe and the sample, which is originally provided in STM. Therefore, it is possible to simplify and downsize the entire configuration.
(実施例) 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。(Example) Hereinafter, details of the present invention will be explained with reference to illustrated embodiments.
第1図は本発明の一実施例に係わる顕微鏡装置を示す概
略構成図であり、この装置はSTMとSCaMとを併用
して構成されている。図中11はX−Y方向に移動可能
なX−Yステージであり、このステージ11はマイクロ
コンピュータ41からの指令をうけるX−Y駆動回路4
2により駆動される。ステージ11上にはバイモルフ素
子によりX−Y方向に移動される駆動素子(第3の駆動
素子)12が固定され、この駆動素子12上に被検査試
N13がa置されている。ここで、駆動素子12はSC
aMによる容量検出の際に試料13をX−Y走査するも
のである(例えば、走査範囲140μm X 150
μm ) 。試料13の斜め上方には、試料13に光を
照射する光源14と試料13からの反射光を検出する光
学顕微鏡15が設置されており、これら光II+!14
及び光学顕微鏡15により試料13の表面が観察される
ものとなっている。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a microscope apparatus according to an embodiment of the present invention, and this apparatus is constructed using a combination of STM and SCaM. In the figure, reference numeral 11 denotes an X-Y stage movable in the X-Y direction.
2. A drive element (third drive element) 12 that is moved in the X-Y direction by a bimorph element is fixed on the stage 11, and a specimen N13 to be inspected is placed a on this drive element 12. Here, the drive element 12 is SC
When detecting the capacitance by aM, the sample 13 is X-Y scanned (for example, the scanning range is 140 μm x 150 μm).
μm). A light source 14 that irradiates light onto the sample 13 and an optical microscope 15 that detects reflected light from the sample 13 are installed diagonally above the sample 13, and these light II+! 14
The surface of the sample 13 is then observed using an optical microscope 15.
導電性の探針21は、x、y、zの3軸方向に伸縮する
圧電素子からなる駆動素子(第1の駆動素子)22の下
端に保持されている。駆動素子22の上端は、該駆動素
子22よりも広い範囲でZ方向に伸縮する圧電素子から
なる駆動素子(第2の駆動素子)23の下端に接続され
、駆動素子23の上端はマイクロメータヘッド24に接
続されている。ここで、探針21は電界研磨等により先
端を鋭角(例えば、曲率半径500人)に形成されてい
る。駆動素子22はトンネル電流検出の際に探針21を
微小移動するものであり(例えば、走査範囲1000人
X 1000人)、この駆動素子22としては、剛性が
高く供給電圧に対してストロークの小さいものの方が高
い分解能が得られるので、例えばチューブ型圧電素子が
用いられる。また、駆動素子23には駆動素子22より
も大きなストロークが必要とされることから、例えば積
層型圧電素子が用いられる。The conductive probe 21 is held at the lower end of a drive element (first drive element) 22 made of a piezoelectric element that expands and contracts in the three axes directions of x, y, and z. The upper end of the drive element 22 is connected to the lower end of a drive element (second drive element) 23 made of a piezoelectric element that expands and contracts in the Z direction over a wider range than the drive element 22, and the upper end of the drive element 23 is connected to a micrometer head. 24. Here, the tip of the probe 21 is formed to have an acute angle (for example, a radius of curvature of 500 mm) by electropolishing or the like. The drive element 22 moves the probe 21 minutely during tunnel current detection (for example, scanning range 1000 people x 1000 people), and this drive element 22 has high rigidity and a small stroke relative to the supplied voltage. For example, a tube-type piezoelectric element is used because a piezoelectric element can provide higher resolution. Further, since the drive element 23 requires a larger stroke than the drive element 22, for example, a laminated piezoelectric element is used.
前記駆動素子12には、切替えスイッチ34を介してX
−Yスキャナー46により所定の電圧が印加される。試
料13は、切替えスイッチ31を介してトンネル電流検
出回路43又は静電容量検出回路45に選択的に接続さ
れる。同様に探針21は、切替えスイッチ32を介して
トンネル電流検出回路43又は静電容量検出回路45に
選択的に接続される。ここで、トンネル電流検出回路4
3と切替えスイッチ32との間には探針−試料間に所定
の電圧を印加するためのバイアス電源47が接続されて
いる。また、静電容量検出回路45はこの回路と探針2
1とをつなぐ配線による容量の影響を少な(するため、
探針21に近い位置、例えば駆動素子22.23等に取
付けられている。駆動素子22には、切替えスイッチ3
3を介してZサーボ回路44から2駆動電圧が印加され
、また切替えスイッチ34を介してX−Yスキャナー4
6からX−Y駆動電圧が印加される。駆動素子23には
、切替えスイッチ33を介してZサーボ回路44から所
定の電圧が印加され、またスイッチ35を介して電源3
5から所定の電圧が印加されるものとなっている。The drive element 12 is connected to X via a changeover switch 34.
- A predetermined voltage is applied by the Y scanner 46. The sample 13 is selectively connected to a tunnel current detection circuit 43 or a capacitance detection circuit 45 via a changeover switch 31. Similarly, the probe 21 is selectively connected to a tunnel current detection circuit 43 or a capacitance detection circuit 45 via a changeover switch 32. Here, tunnel current detection circuit 4
A bias power supply 47 for applying a predetermined voltage between the probe and the sample is connected between the changeover switch 32 and the changeover switch 32 . In addition, the capacitance detection circuit 45 is connected to this circuit and the probe 2.
In order to reduce the influence of capacitance due to the wiring connecting 1 and 1,
It is attached at a position close to the probe 21, for example, at drive elements 22, 23, etc. The drive element 22 includes a changeover switch 3
2 driving voltage is applied from the Z servo circuit 44 through the switch 34, and the X-Y scanner 4 is applied through the changeover switch 34.
6, an X-Y drive voltage is applied. A predetermined voltage is applied to the drive element 23 from the Z servo circuit 44 via the changeover switch 33, and the power supply 3 is applied via the switch 35.
5 to which a predetermined voltage is applied.
トンネル電流検出回路43及び静電容量検出回路45の
出力は、マイクロコンピュータ41と共に2サ一ボ回路
44に供給される。また、Zサーボ回路44におけるZ
駆動電圧は、マイクロコンピュータ41と共にオシロス
コープ53に0(給される。そして、マイクロコンピュ
ータ41は、駆動素子13の移動位置と探針−試料間の
静′市容量に基づいてSCaM像51を得、駆動素子2
1の移動位置とトンネル電流に基づいてS T M l
象52を得るものとなっている。また、SCaMl象及
びSTM像は、Zサーボ回路44及びX−Yスキャナー
46の出力を入力したオシロスコープ53にも表示され
るものとなっている。The outputs of the tunnel current detection circuit 43 and the capacitance detection circuit 45 are supplied to the two-server circuit 44 together with the microcomputer 41 . In addition, Z in the Z servo circuit 44
The driving voltage is supplied to the oscilloscope 53 together with the microcomputer 41. Then, the microcomputer 41 obtains an SCaM image 51 based on the moving position of the driving element 13 and the static capacitance between the probe and the sample. Drive element 2
S T M l based on the moving position of 1 and the tunnel current
It is supposed to get 52 elephants. Further, the SCaMl image and the STM image are also displayed on an oscilloscope 53 into which the outputs of the Z servo circuit 44 and the X-Y scanner 46 are input.
このように構成された本装置の作用について説明する。The operation of this device configured in this way will be explained.
前記第1図においてスイッチ31.〜.35はSCaM
の動作時の位置を表わすものである。この状態では第2
図(a)に示す如く、探針21及び試料13は静電容量
検出回路45に接続され、駆動素子12はX−Yスキャ
ナー46に接続され、駆動素子23はZサーボ回路44
に接続され、般的なSCaMと同様の構成となる。In FIG. 1, the switch 31. ~. 35 is SCaM
This indicates the position during operation. In this state, the second
As shown in Figure (a), the probe 21 and the sample 13 are connected to a capacitance detection circuit 45, the driving element 12 is connected to an X-Y scanner 46, and the driving element 23 is connected to a Z servo circuit 44.
The configuration is similar to that of a general SCaM.
探針21と試料13との距離の設定は、静電容量検出回
路45の感度の良い検出範囲まで、例えばマイクロメー
タ24によって行われる。試料13の概略位置は、X−
Y駆動回路42からの指令で作動するステージ11で移
動設定される。ここで、静電容量検出回路45は、例え
ば探針−試料間か0.2μmの場合1 rFの変化に対
しておよそ250人の感度があり、0.1μmの場合は
およそ120人/「Pである。従って、0.01rP台
の変化を読取れば、トンネル電流検出領域よりも十分に
離れた距離から、数人の分解能で高さ方向の変位を知る
ことができる。The distance between the probe 21 and the sample 13 is set up to a sensitive detection range of the capacitance detection circuit 45 using, for example, a micrometer 24. The approximate position of sample 13 is
The stage 11 is set to move based on a command from the Y drive circuit 42 . Here, the capacitance detection circuit 45 has a sensitivity of about 250 to a change of 1 rF when the probe-sample distance is 0.2 μm, and about 120 people/“P” when the probe-sample distance is 0.1 μm. Therefore, by reading a change on the order of 0.01 rP, the displacement in the height direction can be determined with the resolution of several people from a distance sufficiently far away from the tunnel current detection area.
なお、上述の探針−試料間の距離設定及び試料位置設定
は、光学顕微鏡15で観察しながら操作されるため、探
針21と試料13とを衝突させることなく、静電容量検
出回路45の検出範囲内に探針21を接近させることを
容易に行うことができる。また、容量検出には、探針2
1と静電容量検出回路45とをつなぐ配線の微動による
影響を防ぐため、試料13側をX−Y方向にラスタース
キャンさせている。Note that since the above-mentioned probe-sample distance setting and sample position setting are performed while observing with the optical microscope 15, the capacitance detection circuit 45 can be operated without causing the probe 21 and the sample 13 to collide. The probe 21 can be easily brought close to the detection range. In addition, for capacitance detection, the probe 2
1 and the capacitance detection circuit 45, the sample 13 side is raster scanned in the X-Y direction.
STMによる微細観察には、高い分解、能が得られるチ
ューブ型圧電素子等を用いるが、前述のように静電容量
検出方式を有するSCaMの場合には、試料表面上の個
々の原子像を得る必要はなく、試料表面上で観察を行い
たい特異な現象を有する箇所を確認できればよい。従っ
て、SCaMの駆動素子12には、比較的大きなストロ
ークでラスタースキャンできることが必要となる。駆動
素子12にバイモルフ素子を組込んだ機構を用いた場合
、共振周波数はIKIIz以下と低いものになるが、比
較的高い分解能で安定に 150μmX150μm(±
75V印加時の場合)の領域を走査できる。第3図に試
料13の表面と上記走査領域13aとの関係、及び走査
領域13aと後述するSTMの走査領域13bとの関係
を示しておく。STM microscopic observation uses tube-type piezoelectric elements that provide high resolution and performance, but as mentioned above, in the case of SCaM, which uses a capacitance detection method, images of individual atoms on the sample surface can be obtained. This is not necessary, and it is sufficient to confirm a location on the sample surface that has a specific phenomenon that is desired to be observed. Therefore, the drive element 12 of the SCaM is required to be capable of raster scanning with a relatively large stroke. If a mechanism incorporating a bimorph element is used as the drive element 12, the resonant frequency will be as low as IKIIz or less, but it can be stably resonant with a relatively high resolution of 150 μm x 150 μm (±
(when 75V is applied) can be scanned. FIG. 3 shows the relationship between the surface of the sample 13 and the scanning area 13a, and the relationship between the scanning area 13a and an STM scanning area 13b, which will be described later.
実際の走査時には、試料13の傾きやうねりが、探針−
試料間の設定距離よりも大きな場合があることを考慮し
て、探針−試料間の静電容量を検出している静電容量検
出回路45からの出力電圧が一定となるようにZサーボ
回路44経由で積層型圧電素子23を伸縮させるフィー
ドバック回路を設けている。Zサーボ回路44とX−Y
スキャナー46から出力される信号をマイクロコンピュ
ータ41で処理するか、或いはオシロスコープ53で直
接観察するかでSCaM像51を得ることができる。During actual scanning, the inclination and waviness of the sample 13
Considering that the distance between the samples may be larger than the set distance, the Z servo circuit is set so that the output voltage from the capacitance detection circuit 45 that detects the capacitance between the probe and the sample is constant. A feedback circuit for expanding and contracting the laminated piezoelectric element 23 is provided via 44. Z servo circuit 44 and X-Y
The SCaM image 51 can be obtained by processing the signal output from the scanner 46 with the microcomputer 41 or directly observing it with an oscilloscope 53.
S Ca M像51内で微細観察したいような場所が確
認された場合の探針21の位置合わせは、例λばX−Y
スキャナー46から駆動素子12に±75Vの電圧を供
給して試料13をX−Y方向に走査している場合を考え
ると、Ov時の探針位置C1画面の中央であるから、上
述のような観察したい場所が画面の中央にくるようにバ
イアス電圧をX−Yスキャナー46から駆動索子12に
送ることで成し遂げられる。When a place to be minutely observed is confirmed in the S Ca M image 51, the positioning of the probe 21 is performed using, for example, X-Y
Considering the case where a voltage of ±75V is supplied from the scanner 46 to the drive element 12 to scan the sample 13 in the X-Y direction, the probe position C1 at Ov is at the center of the screen, so the above-mentioned This is accomplished by sending a bias voltage from the X-Y scanner 46 to the drive rope 12 so that the desired location is centered on the screen.
このように探針21の位置合わせを行い、次いでスイッ
チ31.〜.35を切替えてSTMによる微細観察の工
程に移る。この状態では第2図(b)に示す如く、探針
21及び試料13はトンネル電流検出回路43に接続さ
れ、駆動素子22はZサーボ回路44及びX−Yスキャ
ナー46に接続され、一般的なSTMと同様の構成とな
る。また、駆動素子23には電源48からZ駆動電圧が
印加される。After positioning the probe 21 in this way, the switch 31. ~. 35 and proceed to the step of microscopic observation using STM. In this state, as shown in FIG. 2(b), the probe 21 and the sample 13 are connected to the tunnel current detection circuit 43, the driving element 22 is connected to the Z servo circuit 44 and the X-Y scanner 46, and the general The configuration is similar to STM. Further, a Z drive voltage is applied to the drive element 23 from a power source 48 .
探針21は電源48を可変する(例えば上げる)ことに
より、Z方向に移動され試料13の表面に近付く。そし
て、電源48の制御により、探針21を試料13からお
よそ10人のトンネル電流検出領域まで接近させること
ができる。探針−試料間がトンネル電流検出領域へ入り
、バイアス電源47から僅かな電圧を供給されると、ト
ンネル電流検出回路43でトンネル電流が検出され、I
/■変換された値が2サ一ボ回路44に送られる。The probe 21 is moved in the Z direction and approaches the surface of the sample 13 by varying (for example, increasing) the power source 48. Then, by controlling the power supply 48, the probe 21 can be brought close to the tunnel current detection area of about 10 people from the sample 13. When the probe-sample enters the tunnel current detection region and a slight voltage is supplied from the bias power supply 47, the tunnel current is detected by the tunnel current detection circuit 43, and the I
/■ The converted value is sent to the two-servo circuit 44.
Zサーボ回路44には、制御するトンネル電流値が予め
設定されているため、トンネル電流検出回路43から人
力される値が設定値に到達すると、その値が一定となる
ように2サ一ボ回路44が働き、3次元駆動素子22に
電圧を供給し、探針21を上下動させる。この時点で、
駆動索子24への供給電圧を固定し、X−Yスキャナー
46により、探針21をX−Y方向にラスタースキャン
することによって、試料表面上で探針21を3次元駆動
させる。Since the tunnel current value to be controlled is preset in the Z servo circuit 44, when the value manually inputted from the tunnel current detection circuit 43 reaches the set value, the two servo circuits are activated so that the value becomes constant. 44 works to supply voltage to the three-dimensional drive element 22 and move the probe 21 up and down. at this point
The probe 21 is three-dimensionally driven on the sample surface by fixing the voltage supplied to the drive rod 24 and raster scanning the probe 21 in the X-Y direction using the X-Y scanner 46.
STMにより観察される微小な領域の傾きや凹凸が原子
レベルである時は、2サ一ボ回路44を働かせないコン
スタント争ハイ・モードを用い、X−Yスキャナー46
とトンネル電流検出回路43からの出力信号をマイクロ
コンピュータ41で処理し、STMa52を得る。この
コンスタント・ハイ・モード用いると、探針21を走査
する周期を装置の限界まで高くすることができ、温度ド
リフト等の影響を排除することが可能である。When the inclinations and irregularities of minute regions observed by STM are at the atomic level, the X-Y scanner 46
The output signal from the tunnel current detection circuit 43 is processed by the microcomputer 41 to obtain STMa52. When this constant high mode is used, it is possible to increase the scanning period of the probe 21 to the limit of the device, and it is possible to eliminate the effects of temperature drift and the like.
上述の条件に反する場合は、Zサーボ回路44を働かせ
、X−Yスキャナー46の出力信号とZサーボ回路44
が駆動素子22を駆動するための出力信号とをマイクロ
コンピュータ41に取入れ、STM像52を得る。If the above conditions are violated, the Z servo circuit 44 is operated and the output signal of the X-Y scanner 46 and the Z servo circuit 44 are
The microcomputer 41 receives an output signal for driving the drive element 22 and obtains an STM image 52.
かくして本実施例によれば、SCaMにより試料表面上
の比較的広い領域を一括観察し、STMの観察対象位置
を見付は出し、この観察対象位置にSTM用探針を位置
合わせすることができる。Thus, according to this embodiment, a relatively wide area on the sample surface can be observed all at once using SCaM, the STM observation target position can be found, and the STM probe can be aligned to this observation target position. .
この位置合わせを行うことにより、観察対象とする特異
な現象が試料表面上の限られた領域に局在している場合
でも、STM用探針を観察したい領域に確実に追込むこ
とができ、STMにより試料表面の必要箇所を容易且つ
確実に微細観察することができる。By performing this alignment, even if the unique phenomenon to be observed is localized in a limited area on the sample surface, the STM probe can be reliably tracked to the area to be observed. Using STM, it is possible to easily and reliably observe the required locations on the surface of a sample.
そしてこの場合、SCaMはSEMとは異なり、電子光
学鏡筒等の複雑な構成を付加する必要もなく、STMに
本来備えられている探針と試料との間の静電容量を検出
する回路を付加するのみでよい。従って、全体構成の簡
略化及び小形化をはかることか可能となる。また、SE
Mによる観察位置とSTMによる観察位置とは必ずしも
完全に一致するものではなく、これらの検出位置にずれ
が生じる虞れがある。これに対し、SCaMはSTMと
同じ探針を用いることから、SCaMによる観察位置と
STMによる観察位置とのずれが生じることはなく、従
って探針の良好な位置合わせを行うことができる。また
、SCaMとS T MとでZサーボ回路及びX−Yス
キャナー等を共用しているので、SCaMの付加による
構成要素の増加を最小限に抑えることができる。In this case, SCaM differs from SEM in that it does not require the addition of complicated structures such as an electron optical column, and it uses the circuit that detects the capacitance between the probe and the sample that is originally provided in STM. Just add it. Therefore, it is possible to simplify and downsize the overall configuration. Also, SE
The observation position by M and the observation position by STM do not necessarily match completely, and there is a possibility that a shift may occur in these detection positions. On the other hand, since SCaM uses the same probe as STM, there is no deviation between the observation position by SCaM and the observation position by STM, and therefore the probes can be properly aligned. Furthermore, since the SCaM and the STM share the Z servo circuit, the X-Y scanner, etc., the increase in the number of components due to the addition of the SCaM can be minimized.
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、前記第1の駆動素子はチューブ型圧電素子
に限るものではなく、STMにおけるトンネル電流検出
の際に十分な分解能が得られるものであればよい。また
、第2の駆動素子は積層型圧電素子に限るものではなく
、第1の駆動素子よりもZ方向に十分大きなストローク
を得られるものであればよく、さらに探針側でなく試料
側に設置してもよい。また、第3の駆動素子はバイモル
フ素子を用いたものに限るものではなく、SCaMにお
ける容量検出の際に十分な分解能(STMよりも粗くて
よい)と十分なストローク(第1の駆動素子よりも大き
なストローク)の得られるものであればよい。その他、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施す
ることができる。Note that the present invention is not limited to the embodiments described above. For example, the first driving element is not limited to a tube-type piezoelectric element, but may be any element that can provide sufficient resolution when detecting tunnel current in STM. In addition, the second driving element is not limited to a laminated piezoelectric element, but may be any element that can obtain a sufficiently larger stroke in the Z direction than the first driving element, and is furthermore installed on the sample side rather than on the probe side. You may. In addition, the third drive element is not limited to one using a bimorph element, and has sufficient resolution (may be coarser than STM) and sufficient stroke (more than the first drive element) when detecting capacitance in SCaM. Any type that provides a large stroke is fine. others,
Various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
[発明の効果]
以上詳述したように本発明によれば、STMにSCaM
を組込み、S Ca MでSTM用探針の位置合わせし
たのちにSTMで微細観察を行うようにしているので、
探針と試料とが未だ十分に接近していない段階で試料表
面上の比較的広い領域を一括観察してSTMの観察対象
位置を見付は出し、この観察対象位置にSTM川探用を
精度良く位置合わせすることができる。しかも、STM
に本来備わっている機構を利用してS Ca Mを構成
しているので、装置構成の簡略化及び小形化をはかるこ
とが可能である。[Effects of the Invention] As detailed above, according to the present invention, SCaM is added to STM.
After incorporating the STM probe and aligning the STM probe with S Ca M, fine observation with STM is performed.
At the stage when the probe and the sample are not yet close enough, a relatively wide area on the sample surface is observed all at once to find the STM observation target position, and the STM river probe is used to accurately locate the STM observation target position. It can be well aligned. Moreover, STM
Since the S Ca M is configured using a mechanism inherent in the device, it is possible to simplify and downsize the device configuration.
第1図は本発明の一実施例に係わる顕微鏡装置を示す概
略構成図、第2図スイッチをSCaMlL費゛
側に切替えた状態 −、゛、−スイッ
チをSTM側に切替えた状態を示す模式図、第3図乃至
第6図はSTMの基本原理を説明するための模式図、第
7図は従来のSTMの基本構成を示す斜視図である。
11・・・X−Yステージ、12・・・第3の駆動素子
、13・・・被検査試料、14・・・光源、15・・・
光学顕微鏡、21・・・探針、22・・・第1の駆動素
子、23・・・第2の駆動素子、24・・・マイクロメ
ータ、31、〜.35・・・スイッチ、41・・・マイ
クロコンピュータ、42・・・X−Y駆動回路、43・
・・トンネル電流検出回路、44・・・Zサーボ回路、
45・・・静電容量検出回路、46・・・X−Yスキャ
ナー47.48−に源、51−S Ca M像、52
、、。
STM像、53・・・オシロスコープ。
出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
1に2図
第3図Fig. 1 is a schematic configuration diagram showing a microscope apparatus according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a schematic diagram showing a state in which the switch is switched to the SCaMlL side -, -, - switch is switched to the STM side , FIG. 3 to FIG. 6 are schematic diagrams for explaining the basic principle of STM, and FIG. 7 is a perspective view showing the basic configuration of a conventional STM. DESCRIPTION OF SYMBOLS 11... X-Y stage, 12... Third drive element, 13... Sample to be inspected, 14... Light source, 15...
Optical microscope, 21... probe, 22... first drive element, 23... second drive element, 24... micrometer, 31, -. 35... Switch, 41... Microcomputer, 42... X-Y drive circuit, 43...
...Tunnel current detection circuit, 44...Z servo circuit,
45...Capacitance detection circuit, 46...X-Y scanner 47.48- source, 51-S Ca M image, 52
,,. STM image, 53...Oscilloscope. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue Figures 1 and 2 Figure 3
Claims (6)
と探針との間に所定の電圧を印加し、且つ試料又は探針
を試料表面に平行なX−Y方向に移動し、これらの間に
流れるトンネル電流の変化に基づいて試料表面を観察す
る走査型トンネル顕微鏡と、 前記試料と探針との間の静電容量を検出し、試料又は探
針を前記トンネル電流検出の時よりも広い範囲でX−Y
方向に移動したときの静電容量の変化に基づき試料表面
を観察する走査型容量顕微鏡とを具備してなり、 前記走査型トンネル顕微鏡で観察すべき位置を前記走査
型容量顕微鏡により決定し、この位置で前記走査型トン
ネル顕微鏡で試料表面の観察を行うことを特徴とする顕
微鏡装置。(1) Bring the probe close to the surface of the sample to be inspected, apply a predetermined voltage between the sample and the probe, move the sample or the probe in the X-Y direction parallel to the sample surface, and a scanning tunneling microscope that observes the surface of a sample based on changes in tunneling current flowing during the detection; and a scanning tunneling microscope that detects the capacitance between the sample and the probe, and X-Y in a wide range
a scanning capacitance microscope that observes a sample surface based on changes in capacitance when moving in a direction, the scanning capacitance microscope determines a position to be observed with the scanning tunneling microscope, A microscope apparatus characterized in that a surface of a sample is observed using the scanning tunneling microscope at a certain position.
方向及びこれらに直交するZ方向に微小移動する第1の
駆動素子と、前記試料又は探針を該駆動素子よりも広い
範囲でZ方向に移動する第2の駆動素子とを備え、前記
探針をX−Y方向に微小移動すると共にトンネル電流が
一定となるように第1の駆動素子により探針をZ方向に
微小移動し、この探針のZ方向位置の変化から試料表面
の凹凸を観察するものである請求項1記載の顕微鏡装置
。(2) The scanning tunneling microscope moves the probe in the X-Y direction.
and a second driving element that moves the sample or the probe in the Z direction over a wider range than the driving element, The probe is moved slightly in the X-Y direction and the probe is moved in the Z direction by the first driving element so that the tunneling current remains constant, and the irregularities on the sample surface are observed from changes in the position of the probe in the Z direction. 2. The microscope apparatus according to claim 1, wherein the microscope apparatus comprises:
方向及びこれらに直交するZ方向に微小移動する第1の
駆動素子と、前記試料又は探針を該駆動素子よりも広い
範囲でZ方向に移動する第2の駆動素子とを備え、前記
探針をX−Y方向に微小移動したときのトンネル電流の
変化から試料表面の凹凸を観察するものである請求項1
記載の顕微鏡装置。(3) The scanning tunneling microscope moves the probe in an X-Y direction.
and a second driving element that moves the sample or the probe in the Z direction over a wider range than the driving element, Claim 1: The unevenness of the sample surface is observed from the change in tunnel current when the sample is moved minutely in the X-Y direction.
The microscopic apparatus described.
記第1の駆動素子よりも広い範囲でX−Y方向に移動す
る第3の駆動素子と、前記走査型トンネル顕微鏡と共通
の第2の駆動素子とを備え、前記試料又は探針を第3の
駆動素子によりX−Y方向に移動したときの静電容量の
変化から試料表面の凹凸を観察するものである請求項2
又は3記載の顕微鏡装置。(4) The scanning capacitance microscope includes a third drive element that moves the sample or probe in the X-Y direction over a wider range than the first drive element, and a third drive element that is common to the scanning tunneling microscope. 2. The device further comprises a second driving element, and the unevenness of the sample surface is observed from changes in capacitance when the sample or the probe is moved in the X-Y direction by the third driving element.
Or the microscope device according to 3.
記第1の駆動素子よりも広い範囲でX−Y方向に移動す
る第3の駆動素子と、前記走査型トンネル顕微鏡と共通
の第2の駆動素子とを備え、前記試料又は探針を第3の
駆動素子によりX−Y方向に移動すると共に静電容量が
一定となるように探針を第2の駆動素子により探針をZ
方向に移動し、この探針のZ方向位置の変化から試料表
面の凹凸を観察するものである請求項2又は3記載の顕
微鏡装置。(5) The scanning capacitance microscope includes a third driving element that moves the sample or probe in the X-Y direction over a wider range than the first driving element, and a third driving element that is common to the scanning tunneling microscope. The sample or the probe is moved in the X-Y direction by the third drive element, and the probe is moved in the Z direction by the second drive element so that the capacitance is constant.
4. The microscope apparatus according to claim 2, wherein the probe moves in the Z direction and the unevenness of the sample surface is observed from changes in the position of the probe in the Z direction.
手段と、前記試料と探針との間に流れるトンネル電流を
検出する手段と、前記探針をX−Y方向及びこれらに直
交するZ方向に微小移動する第1の駆動素子と、前記試
料又は探針を該駆動素子よりも広い範囲でZ方向に移動
する第2の駆動素子とを備え、前記探針をX−Y方向に
微小移動すると共にトンネル電流が一定となるように第
1の駆動素子により探針をZ方向に微小移動し、この探
針のZ方向位置の変化から試料表面を観察する走査型ト
ンネル顕微鏡と、 前記試料と探針との間の静電容量を検出する手段と、前
記試料又は探針を前記第1の駆動素子よりも広い範囲で
X−Y方向に移動する第3の駆動素子と、前記走査型ト
ンネル顕微鏡と共通の第2の駆動素子とを備え、前記試
料又は探針を第3の駆動素子によりX−Y方向に移動し
たときの静電容量の変化から試料表面を観察する走査型
容量顕微鏡とを具備してなり、 前記走査型トンネル顕微鏡で観察すべき位置を前記走査
型容量顕微鏡により決定し、この位置で前記走査型トン
ネル顕微鏡で試料表面の観察を行うことを特徴とする顕
微鏡装置。(6) means for applying a predetermined voltage between the sample to be inspected and the probe; means for detecting a tunnel current flowing between the sample and the probe; a first drive element that moves minutely in the Z direction perpendicular to A scanning tunneling microscope that moves the probe minutely in the Y direction and in the Z direction using a first driving element so that the tunneling current remains constant, and observes the sample surface from changes in the position of the probe in the Z direction. a means for detecting capacitance between the sample and the probe; and a third drive element that moves the sample or the probe in the X-Y direction over a wider range than the first drive element. , comprising a second driving element common to the scanning tunneling microscope, and observing the sample surface from changes in capacitance when the sample or probe is moved in the X-Y direction by the third driving element. a scanning capacitance microscope, the scanning capacitance microscope determines a position to be observed using the scanning tunneling microscope, and the sample surface is observed using the scanning tunneling microscope at this position. microscope equipment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24610388A JPH0293304A (en) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | Microscopic device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24610388A JPH0293304A (en) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | Microscopic device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0293304A true JPH0293304A (en) | 1990-04-04 |
Family
ID=17143531
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24610388A Pending JPH0293304A (en) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | Microscopic device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0293304A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0829354A (en) * | 1993-06-08 | 1996-02-02 | Mitsubishi Electric Corp | Detection and inspection method of small foreign matter scanning-type probe microscope used therefor, and manufacture of semiconductor element and liquid crystal display element using them |
US5509300A (en) * | 1994-05-12 | 1996-04-23 | Arizona Board Of Regents Acting For Arizona State University | Non-contact force microscope having a coaxial cantilever-tip configuration |
JP2003294436A (en) * | 2002-01-22 | 2003-10-15 | Fei Co | Method and system for integrated measuring |
-
1988
- 1988-09-30 JP JP24610388A patent/JPH0293304A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0829354A (en) * | 1993-06-08 | 1996-02-02 | Mitsubishi Electric Corp | Detection and inspection method of small foreign matter scanning-type probe microscope used therefor, and manufacture of semiconductor element and liquid crystal display element using them |
US5509300A (en) * | 1994-05-12 | 1996-04-23 | Arizona Board Of Regents Acting For Arizona State University | Non-contact force microscope having a coaxial cantilever-tip configuration |
JP2003294436A (en) * | 2002-01-22 | 2003-10-15 | Fei Co | Method and system for integrated measuring |
JP4490043B2 (en) * | 2002-01-22 | 2010-06-23 | エフ・イ−・アイ・カンパニー | Integrated measurement method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6590208B2 (en) | Balanced momentum probe holder | |
US20160245843A1 (en) | Scanning probe microscope prober employing self-sensing cantilever | |
US9081028B2 (en) | Scanning probe microscope with improved feature location capabilities | |
WO2005022124A1 (en) | Scanning type probe microscope and probe moving control method therefor | |
US6552556B1 (en) | Prober for electrical measurement of potentials in the interior of ultra-fine semiconductor devices, and method of measuring electrical characteristics with said prober | |
JP2006118867A (en) | Scanning probe microscope and measuring method using it | |
US9366693B2 (en) | Variable density scanning | |
EP0709704A1 (en) | Optical probe microscope for nondestructive metrology of large sample surfaces | |
JPH0293304A (en) | Microscopic device | |
JPH04212001A (en) | Scanning tunnel microscope | |
JP3560095B2 (en) | Scanning probe microscope | |
JPH07325090A (en) | Optical lever type scanning probe microscope and atomic force microscope | |
JPH0549921B2 (en) | ||
JPS63153405A (en) | Scanning type tunnel microscope | |
JP3597613B2 (en) | Scanning probe microscope | |
JP3473937B2 (en) | Scanning probe microscope and its scanning method | |
JPH04318404A (en) | Fine and coarse adjustment interlocking type scanning tunnel microscope | |
JPH05203405A (en) | Scanning tunnel microscope | |
JPH05347338A (en) | Device for inspecting operation state of fine circuit | |
JPS63281002A (en) | Body surface state access system | |
JPH0318702A (en) | Scanning type tunnel microscope | |
JP2000171471A (en) | Surface-inspecting apparatus | |
JPH07198730A (en) | Scanning probe microscope | |
JPH04307307A (en) | Scanning tunneling microscope | |
JPH08220109A (en) | Method for specifying forward position of probe in probe microscope |