專利名稱：一種用于研究或改變?cè)谡婵栈虮Ｗo(hù)氣體中的樣品表面的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于研究放置在真空或在保護(hù)氣體中的樣品的表面之裝置。該裝置特別用于掃描隧道效應(yīng)顯微術(shù)和/或光譜分析技術(shù)。即在超高真空中，用于光隧道效應(yīng)顯微檢查和/或光譜測(cè)量，或進(jìn)而、通過利用光學(xué)和/或電子微刻方法用于毫微米結(jié)構(gòu)的蝕刻。
眾所周知，某些顯微檢查、光譜分析或微刻方法僅能在特別清潔的保護(hù)氣體中實(shí)施，主要是為了不污染所要研究的樣品的表面或不污染需要了解微觀結(jié)構(gòu)的樣品(例如像光或電的集成電路之類)。在這方面，真空是特別有用的保護(hù)介質(zhì)，一些應(yīng)用中甚至需要使樣品和測(cè)試或蝕刻裝置放在超高真空中進(jìn)行。在這種意義上，一系列的顯微檢查術(shù)、光譜分析技術(shù)已經(jīng)得到開發(fā)。這些技術(shù)利用一個(gè)電或光導(dǎo)探針橫向掃描樣品表面，該探針是利用隧道效應(yīng)收集電子或光子的微探針的組成部份，收集的電子或光子的數(shù)量很大程度上與所述探針和所述表面的間隔距離成指數(shù)函數(shù)關(guān)系，通常將使用電子的技術(shù)稱為電子隧道顯微檢查技術(shù)或STM(掃描隧道顯微檢查術(shù))，而將使用光子的技術(shù)稱為光隧道顯微技術(shù)或PSTM(光子掃描隧道顯微術(shù))。遵照一般規(guī)則，在下文通常將這兩種技術(shù)或其同等技術(shù)統(tǒng)稱為SXM。也就是說在那些技術(shù)中，無論在氣體環(huán)境或在真空中將需把微探針放置靠近所要研究樣品的表面。我們還將利用與顯微鏡或利用上述技術(shù)的研究裝置有關(guān)的現(xiàn)有知識(shí)。最后，我們還應(yīng)當(dāng)注意到各種SXM裝置做為一表面光度儀都以同樣的方式進(jìn)行工作，并且我們?cè)谑褂眠@一措詞時(shí)一般并沒有區(qū)分在測(cè)試過程所運(yùn)用的物理原理。
在所有的情況下，在所述表面和微探針或探針之間要維持的距離都是極小的，即對(duì)STM技術(shù)為1-2毫微米，對(duì)PSTM技術(shù)約為1微米。這樣的距離值意味著，操作誤差所引起的危險(xiǎn)應(yīng)當(dāng)降低到最低。因此需要使用高度可靠的機(jī)械的、電子的或光學(xué)的部件。否則，在微探針和所要研究或蝕刻的樣品表面之間就可能發(fā)生碰撞，產(chǎn)生或多或少的損壞。這種碰撞是由于探針的空間位置失去控制所引起的。另外一個(gè)損壞原因是由于相對(duì)于控制探針與表面之間距離的各種部件或機(jī)械和/或電子電路的響應(yīng)時(shí)間表面掃描太快。掃描速度明顯應(yīng)是表面粗糙度的函數(shù)。這就意味著光滑的表面能比粗糙的表面掃描要快。但是在研究之前，絕不會(huì)很容易地確切了解。在由于某種原因發(fā)生碰撞的情況下，微探針或探針經(jīng)常必須更換，或至少要控制使用，這在已經(jīng)建立真空的或充有保護(hù)氣體的工作室內(nèi)并不總是直接可能作到的。此外，由于探針的老化(在STM的情況下是金屬探針，在PSTM的情況下是光探針)，更換探針是一種正?，F(xiàn)象;例如由于探針的端部原子的重新排列，由于俘獲外部原子或由于熱膨脹效應(yīng)而需要更換STM探針。另外一種情況，也是非常重要的一種情況，即研究一個(gè)樣品表面時(shí)，利用第一個(gè)微探針?biāo)玫降臏y(cè)試結(jié)果是不確定的，或者至少感到存在疑問，足以需要利用第二個(gè)系列測(cè)試來核實(shí)則必須更換微探針或探針;特別是大家都熟知這樣一個(gè)事實(shí)，既使金屬探針具有一個(gè)理論上的外形的話，STM僅只能提供一個(gè)可利用的樣品表面的形貌圖象，探針外形在圖像形成方面所起的作用早已被人們所確認(rèn)，該作用亦即在表面和所述探針之間建立的隧道電流強(qiáng)度所起的作用(一個(gè)“粗糙的”圖象的使用其術(shù)語的數(shù)學(xué)意義在于該圖象的疊合)。因?yàn)檫@種條件并不總是能夠?qū)崿F(xiàn)的，利用各種不同的探針，對(duì)于同一表面能夠確保接連的測(cè)繪應(yīng)是有用的，理想的情況是這些探針“就地”就可得到，從而避免在檢驗(yàn)狀態(tài)下，由于樣品置于通常的非保護(hù)氣體中發(fā)生任何污染的危險(xiǎn)，或者簡(jiǎn)言之，避免在各連續(xù)掃描之間的延遲而污染在測(cè)表面的危險(xiǎn);眾所周知，在表面被蝕刻以后，在大約一個(gè)小時(shí)內(nèi)，一個(gè)擦洗過的表面在真空中也會(huì)為一層氧化物薄膜所復(fù)蓋，僅管真空度是高真空。所謂放在高真空即是該表面被放在壓力低于10-9托的工作室內(nèi)。
但是，我們知道少數(shù)的裝置是適合于利用SXM技術(shù)對(duì)放在真空中的樣品表面進(jìn)行研究或蝕刻處理的。它們能提供適用于進(jìn)行這種研究或蝕刻處理的快速更換顯微探針或探針的可能性，而沒有破壞真空而返回到大氣壓力，沒有因接觸測(cè)微探針而污染工作室，并且沒有中斷研究樣品而致使時(shí)間過多流逝。在這一方面，英國(guó)W.A技術(shù)有限公司所開發(fā)的單一電子隧道效應(yīng)顯微鏡裝備了一種裝置，允許不打開超高真空工作室而更換用于測(cè)試的探針;然而用于這個(gè)目的的機(jī)構(gòu)復(fù)雜而且僅允許更換探針。不過，顯微鏡本身或它的零件仍可能發(fā)生損壞，依然因此而需要打開超高真空的工作室。
況且，眾所周知，在充有保護(hù)氣體的工作室或在一個(gè)真空或超高真空室中引進(jìn)一個(gè)樣品完全不是一件容易的事;特別是，必須保持裝有顯微探針或探針的工作室的密封度和清潔度。并且假如要使樣品被引進(jìn)研究或蝕刻室而沒有破壞真空或污染室內(nèi)保護(hù)氣體，則需特別認(rèn)真地進(jìn)行研究。這個(gè)問題利用現(xiàn)有的設(shè)計(jì)型式還沒有獲得解決，或解決方法非常復(fù)雜。這就限制了SXM裝置的工業(yè)應(yīng)用，特別是在保護(hù)氣體或在高真空中工作的隧道顯微鏡。
本發(fā)明的目的在于針對(duì)所有這些缺點(diǎn)，找出一種解決方案，提出一種用于研究放置在真空或在一種保護(hù)氣體中的樣品表面的裝置，其結(jié)構(gòu)形式包括一個(gè)主工作室，在該室中置有一個(gè)用于安裝至少一個(gè)SXM部件的支承平板，SXM供作樣品表面的顯微檢查、光譜分析或蝕刻來用。它所依據(jù)的是利用對(duì)上述表面進(jìn)行掃描的方法。對(duì)上述表面的掃描則是藉助于電或光導(dǎo)探針。所述裝置的特征在于支承平板能夠從主工作室中卸下，并且圍繞中軸自行旋轉(zhuǎn)，以允許使用裝到所述平板周邊的一系列SXM部件。
最好，探針作為顯微探針的構(gòu)成部份。該顯微探針利用所謂隧道效應(yīng)收集電子或光子，電子或光子的數(shù)量是所述探針與樣品表面間隔距離的指數(shù)函數(shù)。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)例中，支承平板舉例來說可以是一般的園形，周圍的SXM部件以相互鄰近的角扇形方式布置。很明顯，可能安裝到平板上的這種部件的數(shù)量直接決定于其尺寸大小和平板的直徑，并且通常僅受該裝置的重量及其在主工作室內(nèi)部所占空間的限制。在這一點(diǎn)上，假如高真空的獲得是以比較好的方式實(shí)現(xiàn)，或者假如保護(hù)氣體在主工作室中是以比較好的方式維持(例如1級(jí)清潔的工作室)，那么主工作室的容積就不應(yīng)當(dāng)太大。
旋轉(zhuǎn)式平板去掉了現(xiàn)行裝置中的所有上述缺點(diǎn)，僅僅是因?yàn)樗菀赘鼡Q-或者利用另外一個(gè)探針或另外一個(gè)顯微探針來更換用于分析或蝕刻處理的探針或顯微探針;
-或者利用另外一個(gè)位于同一支承平板上的SXM部件。更換至少一個(gè)SXM部件，這個(gè)另外部件原來就在主工作室內(nèi)部。
按著這種方式，造成這些部件損壞的情況下所需要的干預(yù)都被涉及到了，或者對(duì)在樣品上所得到的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行檢查是有幫助的，這些干預(yù)是在幾個(gè)SXM部件之間或在幾個(gè)顯微探針之間的簡(jiǎn)單輪換(例如光或電導(dǎo)探針)，這種輪換通過拆卸或旋轉(zhuǎn)所述支承平板而直接實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的一個(gè)附加的重要特征是，一個(gè)用于蝕刻樣品表面的工作室以及一個(gè)引進(jìn)和貯藏所述樣品的工作室使主工作室得以完善;在將樣品放在引進(jìn)和貯藏室中以后，利用傳送器桿的端部拾起樣品送到蝕刻室。在該室假如需要的話，打算檢驗(yàn)或蝕刻的表面被蝕刻。然后打開分隔所述蝕刻室與主工作室的閥門，樣品被送向一個(gè)支承裝置。該裝置通過一個(gè)適當(dāng)?shù)牟倏v柄能夠控制其旋轉(zhuǎn)和豎直和/或水平移動(dòng)。一旦樣品在其支承裝置上就位，操縱裝置即與安放在主工作室內(nèi)部的平板上周邊的SXM部件中的一個(gè)相組合，以便將樣品放在裝備所述部件的探針或顯微探針的上方。
樣品的引進(jìn)和貯藏室及蝕刻室因此作為一個(gè)氣閘，它能夠恢復(fù)到大氣壓力以便引進(jìn)樣品，然后使上述各室處于如下壓力的真空狀態(tài)，在該壓力下允許打開分隔所述各室與主工作室的閥門。這時(shí)在主工作室已經(jīng)形成初步真空，或在主工作室中的氣體是保護(hù)氣體。
在本發(fā)明中，閥門打開時(shí)間的長(zhǎng)短正是取決于將一個(gè)樣品取走或裝在位于主工作室內(nèi)部可操縱的支承裝置上的需要。在復(fù)原一個(gè)樣品時(shí)，傳動(dòng)器桿將所述樣品放在貯藏室中一個(gè)適當(dāng)?shù)闹С醒b置中，可能要花一些時(shí)間。不過很明顯，當(dāng)傳送器桿一旦從所述閥門中撤出，閥門就能再次關(guān)閉;在相反的工況下，傳送器桿拾起在貯藏室中的樣品，接著打開閥門，將樣品送到主工作室中可操縱的支承裝置上。將可隨主軸運(yùn)動(dòng)的傳送器桿和能夠旋轉(zhuǎn)、豎直和/或橫向移動(dòng)的支承裝置組合起來就能夠研究或蝕刻放在貯藏室處于等待的樣品的連續(xù)變化。由于可避免復(fù)原到大氣壓力或可避免外部污染就可能使主工作室中的SXM部件是完全安全的。
本發(fā)明的另一個(gè)特征或優(yōu)點(diǎn)在下文介紹的并非對(duì)裝置加以限定的實(shí)施例中詳細(xì)說明，該裝置主要用于在超高真空中掃描隧道顯微檢查(或STM)，參考附圖如下

圖1是根據(jù)本發(fā)明的裝置的前視圖。
圖2是圖1所示裝置的頂視圖。
圖3a是用于引進(jìn)和貯藏樣品的工作室的局部剖視圖，主要表示了樣品貯藏部件和傳送器桿，樣品支承框架旋入到該桿中。
圖3b是圖3a中所示樣品貯藏部件的近視圖。
圖3c是樣品支承框架裝配的部份解剖透視圖。
圖4a是主工作室的局部剖視圖，即表示安裝在操縱臂上可操縱的樣品支承裝置及與載有樣品支承框架的傳送器桿端部配合工作。
圖4b是操縱臂和樣品支承裝置的透視圖，圖4c是圖4b所示支承裝置的下側(cè)視圖，為了表示樣品支承平板而略去底部平面。
圖5是園形支承平板的透視圖，在板上裝有6個(gè)掃描隧道顯微鏡，操縱臂正將可操縱的樣品支承裝置放在一個(gè)所述顯微鏡之上，所述支承平板裝有防振部件并利用2套周邊彈簧裝置懸掛在主工作室中。
圖6是表示圖5所示支承平板的防振部件的組裝的分解透視圖。
圖7是表示支承平板的兩套懸掛裝置的穩(wěn)定裝置以及其防振部件的細(xì)節(jié)的透視圖。
圖8a是主工作室的局部剖視圖，特別表示了從所述室的外側(cè)拆卸和旋轉(zhuǎn)取樣支承板。
圖8b是支承平板的防振部件的局部剖視圖，圖中表示了放置在所述平板上的掃描隧道顯微鏡工作所需要的電連接。
圖9是載有支承平板的基座的移回部件的側(cè)視圖，該基座能夠在主工作室的前方升降，以便維護(hù)正常地放在所述工作室內(nèi)部的元件。
首先介紹STM顯微鏡的原理。掃描隧道顯微檢查是靠近一個(gè)導(dǎo)電表面放置一個(gè)極為細(xì)小的金屬探針，所述的探針發(fā)生極化。假如在探針和表面之間的距離足夠小，通過隧道效應(yīng)，電子(由于極化效應(yīng))能夠越過因極化效應(yīng)產(chǎn)生的勢(shì)壘，進(jìn)而建立隧道電子流，電流強(qiáng)度根據(jù)距離按著指數(shù)規(guī)律變化。依靠電子控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)該距離以維持一個(gè)恒定的隧道電流強(qiáng)度，將它定為反饋系統(tǒng)的控制回路的參考值。一種與探針和表面之間距離的反饋方向相垂直的表面掃描部件，通過探針位置的變化能夠取得它的形貌圖。在這種類型的顯微鏡的另外一種變型中，探針維持恒定距離，隧道電流強(qiáng)度變化被記錄下來，以便直接求出表面的形貌圖。隧道電流強(qiáng)度相對(duì)于距離的強(qiáng)烈相關(guān)性，使用高頻帶的電子反饋系統(tǒng)和利用壓電陶瓷分別控制探針和所要分析的表面的豎直和水平運(yùn)動(dòng)，使我們得到的形貌圖象，其分辨率在垂直于該表面方向上等于百分之幾埃(例如0.05
)，與其平行的方向上達(dá)到0.1埃。一般在空氣中是易受污染的，所以表面的分析在保護(hù)氣體中進(jìn)行這種分辨率會(huì)更好，由于這個(gè)原因，當(dāng)探針和表面被放在達(dá)到高真空的工作室里，可以得到最好的圖象。
根據(jù)本發(fā)明，參照附圖1和2，一種用于在超高真空中電子掃描隧道顯微檢查的裝置1首先包括一個(gè)帶有豎直支柱2a的水平工作臺(tái)2，利用4個(gè)防振氣壓支座3撐在地上，以使工作臺(tái)2與安裝著裝置1的建筑物的振動(dòng)相隔離。這些垂直支柱2a的高度使得易于到達(dá)工作臺(tái)2的下方以便安裝裝置1運(yùn)行所需要的元件。此外，根據(jù)本發(fā)明，裝置1主要包括用于引進(jìn)和貯藏待分析的樣品5的工作室4(圖3c)，在其縱向上有一個(gè)所述樣品5的離子蝕刻室6，然后是例如向上豎直開啟的閘型閥門7，最后是在其中要進(jìn)行樣品5的顯微檢查的主工作室8。
在主工作室8中具有高真空或超高真空，即壓力近于10-10托，這有利于利用電子隧道顯微檢查獲得樣品5的形貌圖象。這種壓力以一般的方式，利用接到主工作室8側(cè)面的離子泵9就可達(dá)到(圖2)。然而，本工作室要用第二個(gè)閥門10(圖2)與離子泵9隔開，例如可以采用水平開啟的閘式閥門。
在樣品5的引進(jìn)和貯藏室4的內(nèi)部及在樣品5的離子蝕刻室6的內(nèi)部，其真空低于主工作室8中的真空，但也不是低真空，為此，引進(jìn)和貯藏室4在其下部接一個(gè)渦輪分子泵11(圖1)，足以在兩個(gè)室(4，6)之內(nèi)建立大約10-6托的壓力。該泵11和葉輪泵以串聯(lián)方式安裝，該葉輪泵在所述泵9和11起動(dòng)以前在各工作室(4，6，8)中產(chǎn)生低真空。同樣為閘式的水平閥門13將引進(jìn)和貯藏室4的底部和渦輪分子泵11隔開。
在工作狀態(tài)下，即當(dāng)在各工作室(4，6，8)中已經(jīng)產(chǎn)生各種不同的真空時(shí)，閥門(7，10，13)一般是關(guān)閉的，以便在分析過程中，不擾動(dòng)對(duì)樣品5所進(jìn)行的測(cè)試。還有，離子泵9和渦輪分子泵11還具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，只要閥門7和13一關(guān)，該泵就能夠很容易地停下來。很明顯，離子泵9能夠被具有相同功能的泵所替換，例如用渦輪分子泵或低溫泵。假如需要，也可以給主工作室8裝幾個(gè)泵9，這要考慮所述工作室8的內(nèi)部容積，正如下面將介紹的，這將使裝置1的獨(dú)立性增加。這種變化一般在本領(lǐng)域人員的能力范圍之內(nèi)，并是本發(fā)明的相當(dāng)大的部份。
從圖1可以看到，各室(4，6，8)放在水平工作臺(tái)2上，分占位于所述工作臺(tái)2稍上方的相同的水平面。在工作臺(tái)2上還留有開口2b、2c和2d，每一個(gè)或是用于各室(4，6，8)的一些零件的通道或?yàn)榱送ㄟ^底部清洗。在這一面，一個(gè)離子槍14(圖1)裝在離子蝕刻室6的下部，假如需要的話，在待分析的樣品5表面的方向上發(fā)送一個(gè)離子流;當(dāng)樣品5在所述工作室6中通過時(shí)，樣品5的蝕刻并不是必須的，因?yàn)樗且环N改變所處理材料表面的破壞性方法，盡管另外都知道，這種蝕刻僅達(dá)到所述表面的第一原子層。
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)特別先進(jìn)的特征，裝置1還包括一個(gè)傳送器桿15(圖2)，它位于各室(4，6，8)的中介平面上，能夠縱向運(yùn)動(dòng)并且按照所述各室(4，6，8)的準(zhǔn)直軸線的軸旋轉(zhuǎn)以確保樣品5在引進(jìn)和貯藏室4和主工作室8之間相互傳送，這種傳送發(fā)生在閥門7打開之后。傳動(dòng)器桿15的縱向移動(dòng)通過機(jī)架和傳動(dòng)齒輪15a來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)，所述傳動(dòng)器桿15還包括一個(gè)在同軸套管15c中帶軸頸的軸15b，這使它的軸旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)圖3c，樣品5被裝在一個(gè)支承框架17上，樣品5利用一個(gè)副框架17a保持在框架17上，在框架17的一邊有一個(gè)螺紋孔17b，使得傳送桿15的軸15b的端部15d能夠旋入。通常，樣品5是電的導(dǎo)體，并與副框架17a的尺寸相適應(yīng)，使之能夠毫無困難地保持在框架17上。在生物樣品的情況下，我們利用一個(gè)導(dǎo)電石墨印模5a，在其中容易使生物樣品利用毛細(xì)現(xiàn)象，浸漬在溶解性的粘著物上，所使用的印模5a的尺寸當(dāng)然要和框架17以及副框架17a的尺寸成比例。
按著圖3a說明，它是樣品5的引進(jìn)和貯藏室4的局部剖視圖，傳送器桿15的軸15b端部的15d(圖3c)與待分析的樣品5的貯藏部件16配合工作。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，參照附圖3b予以介紹，部件16以吊架16a的型式表示，它分成間隔以便接納樣品5的支承框架17;由于這個(gè)目的，支承框架17被放在吊架16a的各水平料盤16b之中，并利用一套兩個(gè)彈簧葉片16c使框架17牢固地保持固定。此外，在最高層水平料盤的上方有一個(gè)加熱部件16d，假如需要，對(duì)先前和支承框架17一起放在所述料盤16b上的樣品5除氣。
根據(jù)圖3a，吊架16a利用其在加熱部件16d上方的上部由垂直桿16e進(jìn)行保持，所使用的豎直桿16e在風(fēng)箱式可伸縮的金屬連接件18的水平面位置上穿過工作室4的上壁，所述桿16e被保持在頂部是利用一個(gè)“同軸傳動(dòng)慣用旋轉(zhuǎn)部件”19，它是為了貯藏部件16豎直移動(dòng)和堅(jiān)直轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。在吊架19a的垂直操作過程中，風(fēng)箱式可伸縮的金屬連接件18在水平滑塊19a沿豎直軸19b移動(dòng)的作用下壓扁或伸展，使得可以易于分度找出所述吊架16a高度的位置;一個(gè)測(cè)微螺旋19c固接到豎直軸19b的頂部，允許滑塊19a豎直移動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)是由測(cè)微螺旋的旋轉(zhuǎn)利用圖中未表示的標(biāo)準(zhǔn)蝸桿螺紋將螺旋19c的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K19a的平移運(yùn)動(dòng)，還可以通過其他同類裝置實(shí)現(xiàn)。還有，游標(biāo)19d以這樣一種方式固定到吊架16a的桿16e的頂部，使得貯藏部件16的旋轉(zhuǎn)能夠被控制。
為了使樣品5連同它的支承框架17復(fù)原放在一個(gè)水平料盤16b上，所述料盤16b提升到各室(4，6，8)的中介面的水平面上，傳動(dòng)器桿15的軸15b端部15d也在該水平面上。假如需要，游標(biāo)19d可以允許吊架16a自身轉(zhuǎn)動(dòng)，使得支承框架17的螺旋孔17b垂直于所述端部15d，那么，傳動(dòng)器桿15在利用機(jī)架和傳動(dòng)齒輪部件15a(圖2)使其自身向前運(yùn)動(dòng)之后，能夠旋入到所述框架17之中;撤回傳動(dòng)器桿15，然后卸下支承框架17，由水平料盤16b上面部份所帶的兩個(gè)彈簧葉片16c之間所有的間隔支承樣品5。然后，吊架16a被提升到各室(4，6，8)中介面的上方，因此，清理了傳送器桿15的縱向通道。然后，樣品5能夠被送到離子蝕刻室6或在閘閥7被打開之后，送到主工作室8。還有可能，傳送器桿15的軸15b能夠自行旋轉(zhuǎn)，這就允許能夠利用STM顯微檢查選擇待分析的樣品5的側(cè)面;應(yīng)用這種方式，還可以按著放在頂部的待研究的樣品5的表面將樣品5貯藏在貯藏部件16中，根據(jù)裝置1的優(yōu)選操作功能，如圖1所示，離子槍14發(fā)送一個(gè)離子流，例如氬離子流，出現(xiàn)在樣品5的下側(cè)。后面將會(huì)看到，裝置1的這種布置，對(duì)放在主工作室8中的STM部件的人機(jī)控制方面提供某些優(yōu)點(diǎn)。
在樣品5被送到主工作室8以后，參照?qǐng)D4a、4b和4c所介紹的方法，利用支承裝置20使樣品5被矯正。參閱圖4a和4b，支承裝置20裝有一個(gè)豎直位移裝置，例如壓電傳動(dòng)器21，它能夠在豎直方向上移動(dòng)一個(gè)適于接納樣品5的支承框架17的幾乎水平的微平板22。支承裝置20本身被一個(gè)操縱臂23所支承，操縱臂23由一個(gè)同軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣用旋轉(zhuǎn)部件24所控制，部件24在風(fēng)箱式可伸縮的金屬連接件25的水平面上穿過主工作室8的上壁。
參照?qǐng)D4b和4c，支承裝置20具有兩個(gè)重疊的平板20a和20b，它們最好是三角形的，通過三個(gè)立柱20e連接成整體，每一個(gè)立柱都位于三角形平板20a的端部和下面三角形平板20b的端部之間。這兩個(gè)平板20a和20b分別具有園形通孔20d和園形通孔20e，上面的園形通孔20d用來接納壓電傳動(dòng)器21。壓電傳動(dòng)器21包括其內(nèi)部能放一個(gè)內(nèi)園柱體21b的外園柱體21a，通過它的底部壓住微平板22，微平板又依次通過一套適合的彈簧葉片22a夾住樣品5的支承框架17。應(yīng)當(dāng)注意到，傳動(dòng)器21提供豎直幅度行程可以達(dá)到10毫米，而分辨率達(dá)到1毫微米，這就能夠?qū)崿F(xiàn)樣品5的十分精細(xì)的豎直位移。
此外，參閱圖4b，操縱臂23具有的結(jié)構(gòu)型式能夾住支承裝置20，即它具有一個(gè)豎直桿23a，在桿23a的下部吊住兩個(gè)重疊的支承件23b和23a，它們?cè)谒鰲U23a的對(duì)端處張開以V形遞減，所述支承裝置20的上20a和下20b三角形平板的每?jī)上噜忂叾嫉玫狡ヅ洹?br> 在將樣品5的支承框架17固定在一套彈簧葉片22a中之后和在將微平板22裝到支承裝置20上之后，傳動(dòng)器桿15的軸15b的端部15d被旋出并撤回到閘閥7的這一側(cè)，然后再次關(guān)閉閘閥7。樣品5因此被“懸掛”在位于操縱臂23(圖4a)端部的支承裝置20中。在閥門7關(guān)閉之后，主工作室8的壓力已經(jīng)上升到貯藏室4和蝕刻室4中壓力的水平。由于形成裝置1的兩個(gè)相應(yīng)的部份，主工作室8的壓力由附加的真空泵9的作用逐漸恢復(fù)到原來的水平。
利用同軸傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)部件24的動(dòng)作，然后拆下在部件26上方的支承裝置20，部件26用于STM顯微檢查，放在主工作室8中和將要參照?qǐng)D5進(jìn)行介紹的支承平板27之上。參照本圖，支承平面呈園形，包括以相鄰的60°張開的角扇形方式布置的6個(gè)周邊部件26。這個(gè)數(shù)量并非是限定的，不過是由主工作室8中的所述平板27所需要的最大空間選擇所得出的結(jié)果。同樣可以理解，6個(gè)以上或6個(gè)以下數(shù)量的部件26可以像這類部件26的一樣，按照多個(gè)相鄰角扇形的方式布置在支承平板27的周邊。
首先參照?qǐng)D5介紹STM部件26的構(gòu)成。這個(gè)部件包括一個(gè)園柱形的壓電管26a，在管26a的頂部放一個(gè)四方元件26b，其四角被粘上，在其中心穿過一個(gè)被截?cái)嗟钠は陆M織注射針式的小的豎直管26c。在這個(gè)小管26c的中心有一個(gè)扁平的非輻射狀的鉑絲，或鎢絲或鉬絲，絲的端部是先前了解的探針26d，它對(duì)STM顯微檢查來說用作顯微探針。該絲的直徑略小于小豎直管26c的內(nèi)徑，以便所述細(xì)絲利用彈性保持在所述管26c的內(nèi)側(cè)(作為典型例子，直徑0.250毫米的絲用于內(nèi)徑0.33毫米的小管26c)。另外，壓電管26a是一個(gè)陶瓷管，用具有低的熱膨脹的壓電躍變(PZT)型(5H)材料制成。它有一個(gè)延伸電極26e復(fù)蓋了管的內(nèi)表面，還有縱向分成4個(gè)小電極26f的一個(gè)外電極。采取這樣一種方式在于，通過在內(nèi)電極26e和外電極26f之間加電壓，壓電管26a能夠伸出，同時(shí)引起探針26d豎直位移，通過在2個(gè)相對(duì)的電極26f之間加電壓，壓電管26a在垂直其軸的方向上彎曲，使所述探針26d橫向移動(dòng)。應(yīng)當(dāng)注意到，在這些狀態(tài)下，探針26d位移的豎直和橫向分辨率分別等于0.05埃和0.1埃。
此外，有一個(gè)壓電管26a一般豎直放在基座28上，基座2固定在平板27上。該基座28包括一個(gè)在其中心放有壓電管26a的方形元件28a，還包括邊棱28b，28b遍布所述方形元件28a的最內(nèi)側(cè)。6個(gè)水平電連接元件穿過邊棱28b，使6個(gè)線朝著支承平板27的中心;6個(gè)線中的5個(gè)用于控制壓電管26a的5個(gè)電極26e和26f，第6個(gè)線連接到鉑、鎢或鉬絲上，該絲的端部作為部件26的探針26d。線和電連接器之間的電接觸用含有銀的導(dǎo)電粘合劑實(shí)現(xiàn)。由于由可機(jī)加工玻璃陶瓷制成的基座28在真空中是不吸氣的，象這樣的物質(zhì)，例如稱為“玻璃陶瓷”(Macor)。在平板27的中心，提供有豎直連接件27a，它接到水平電連接元件上，使得壓電管26a的供電和測(cè)試線穿過所述平板27的中心。
進(jìn)而通過機(jī)加工在基座28的方形元件28a上形成三角形孔29a，兩面槽29b和平面29c，以便與樣品5的支承裝置20的下三角平面20b下側(cè)的三個(gè)球形突起20f形成所謂的“孔/缺口/平面”的嵌入形式，平面26b與三個(gè)豎直立柱20c的每一個(gè)都嚴(yán)格垂直，“孔/缺口/平面”的嵌入形式實(shí)現(xiàn)了自由運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的零度完全連接，使支承裝置20在基座28上定位具有高精度。很容易理解以這種方式，壓電管26a與園通孔20e相嚙合(圖4b)，該孔正是出于這樣的目的形成在支承裝置20的下三解形平面20b中。選擇垂直立柱20c的高度，以便使樣品5能接近STM部件26的探針26d。因此，裝在平板27上的壓電管26a和支承裝置20形成了一個(gè)完整的STM的獨(dú)特結(jié)構(gòu)的顯微鏡，該結(jié)構(gòu)利于使用，所述支承裝置20裝有控制微平板22的傳動(dòng)器21，微平板22夾住在支承框架17上的樣品5(圖4b);的確，與一般顯微鏡不同，稱為“粗略”法并不是直接利用探針26d的移動(dòng)或它的支承管26的移動(dòng)，而是利用樣品5的運(yùn)動(dòng)來進(jìn)行的，顯微檢查本身只借助壓電管26a對(duì)探針26d的非常精確的移動(dòng)來進(jìn)行。這種相互接近的空間間隔和在樣品5表面和探針26d之間的精確移動(dòng)性能對(duì)STM顯微檢查工作提供了高可靠性的控制，使得維持容易、使用簡(jiǎn)便。進(jìn)而，甚至在支承平臺(tái)27上裝幾個(gè)STM部件26也不需要每一個(gè)部件26都裝一個(gè)壓電傳動(dòng)器21，因?yàn)樗仲F、又重、又大;以同樣的方式，樣品5的支承裝置20是以按單一的、可移動(dòng)和可控制操縱的實(shí)例來實(shí)現(xiàn)的，樣品5的支承置的可能的移動(dòng)并不要求總是在最精密和易粹的STM顯微鏡的元件上進(jìn)行危險(xiǎn)的嵌入操作，即由部件26所帶的壓電管26a來夾住探針26d。因此，很明顯，裝置1大大地提高了可靠性且有利于維護(hù)。
由上述內(nèi)容可以得出，在放在支承裝置20上的樣品5和探針26d之間定位和相對(duì)位移所需的精度要求使支承平板27很好地和來自外部的振動(dòng)隔離。關(guān)于這個(gè)問題，參閱附圖6介紹的裝置1的附加技術(shù)特征，平板27裝在一套三個(gè)園環(huán)30a30b和30c之上，這些環(huán)一個(gè)放在另外一個(gè)的頂部，按照彼此平行的各級(jí)平面順序進(jìn)行，相互之間的距離由三個(gè)同樣的減振器31的高度決定，這些減振器31是由柔性的彈力材料制成，例如稱為“氟橡膠”的氟的合成橡膠。減振器31以彼此成120°角的形式布置在相對(duì)較下的環(huán)(30a，30b，30c)上，以支撐直接在其上的環(huán)(分別為27、30a、30b)。最低的環(huán)對(duì)所有其他環(huán)(27、30a、30b)來說形成一個(gè)底座。最好，減振器31是繞垂直于環(huán)(30a、30b、30c)上的支承面的軸旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的園柱體，并且使一個(gè)平面上的減振器對(duì)另一個(gè)平面上的減振器31偏移60°角。這樣，實(shí)現(xiàn)平板的疊放是為了以令人滿意的方式使STM部件26與可能影響裝置1的振動(dòng)隔離開來，但在非常擾動(dòng)的環(huán)境仍然是不夠的。
這就是為什么，根據(jù)本發(fā)明的附加特征，支承平板27和環(huán)(30a、30b、30c)的疊放方式采用錐形，這種布置比所有的環(huán)都具有同樣直徑的疊放(園柱疊放)有利于振動(dòng)的阻尼。
參照?qǐng)D5和圖6，本發(fā)明的另外一個(gè)特征在于，前述疊放方式還結(jié)合裝備兩套懸掛裝置，具有附加隔振作用;由于這個(gè)目的，由環(huán)30c所構(gòu)成的基底被固定到第一個(gè)外環(huán)30d之中，通過在環(huán)30d的周邊以彼此成120°的方式布置的三個(gè)相同的彈簧33使第一外環(huán)30d以懸掛方式相對(duì)第二外環(huán)32得到保持固定，三個(gè)彈簧33當(dāng)中的每一個(gè)都在第一外環(huán)30d上的下附著點(diǎn)33a和在豎直立柱34頂部上的上附著點(diǎn)33b之間以延伸的方式工作，所述立柱34固接在第二外環(huán)32之上。
后者第二外環(huán)32本身又利用三個(gè)同樣的彈簧36以懸掛方式，相對(duì)基座35得到保持固定并且基座35和主工作室8的框架形成一個(gè)整體。三個(gè)彈簧36分布在所述第二外環(huán)32的周邊，其中的每一個(gè)彈簧36都在第二外環(huán)32上的下附著點(diǎn)36a和立柱37頂部上的上附著點(diǎn)36b之間以延伸方式工作，所述立柱37固接在基座35之上。此外，彈簧33和36彼此相對(duì)偏移60°，并且彈簧33的剛性系數(shù)大于彈簧36的剛性系數(shù)。
在懸掛的位置上，平板27較好地與通過裝置1的框架所傳遞過來的外部振動(dòng)隔離開來，并且這種振動(dòng)已經(jīng)為裝在工作臺(tái)2的4個(gè)主柱2a底部的4個(gè)防振氣壓支座(圖1)所部份阻尼。在圖5所示的這一位置上，可以確實(shí)看到，外環(huán)32和基座35共同占有一個(gè)相同的水平面。此外，參閱圖7，當(dāng)平板27以懸掛方式就位，通過提供一套6個(gè)磁棒38，使當(dāng)發(fā)生振動(dòng)時(shí)能夠加速穩(wěn)定，磁棒38以一側(cè)到另外一側(cè)水平穿過外環(huán)32，彼此位置成60°，并且相對(duì)于彈簧33和36例如可以成30°;這些磁棒38在一側(cè)和固接在基座35上的第一套6個(gè)磁塊39共同作用，以安定相對(duì)于所述基座35的第二外環(huán)32所發(fā)生的振動(dòng)，而在另一側(cè)和固接到第一外環(huán)30d下部的第二套6個(gè)磁塊40共同作用以安定相對(duì)于第二外環(huán)32的所述外環(huán)30d發(fā)生的振動(dòng)。
還應(yīng)當(dāng)注意到，彈簧33在主柱34的上附著點(diǎn)與彈簧36在支柱37的上附著點(diǎn)能夠升降，這意味著平板27能夠被平衡，這是出于考慮樣品5的支承裝置20在所述平板27(圖5)上的一個(gè)周邊STM部件26的基座28上的就位。
參照?qǐng)D8a和圖9所描述的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)主要特征，平板27能夠從主工作室8中拆卸和繞中心軸自轉(zhuǎn)，以便允許使用布置在平板27周邊的任何一個(gè)部件26，而不破壞在主工作室8中建立的高真空。
由于這個(gè)目的，基環(huán)30c剛性固定到一個(gè)連接套筒41上，在其中心，套筒41穿過第一外環(huán)30d，基環(huán)30c裝到第一外環(huán)30d中。該套筒41豎直向下延伸以便和空芯園柱套管42相合，套管42用一般同軸傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置43(圖9)進(jìn)行控制，在風(fēng)箱式可伸縮金屬連接件44的水平面位置上，套管42穿過主工作室8的下壁。當(dāng)套管42上升到它的頂部位置時(shí)與套筒41相結(jié)合，套筒41能夠使包括支承平板27、下環(huán)30a、30b、30c和第一外環(huán)30d的組合上升，因此使得彈簧33和36逐步的放松(圖5)。在由3個(gè)水平桿37a(圖5)所予先限定的高度上，基環(huán)30c自行從所述外環(huán)30d中分離出來，上述水平桿37a由立柱37所固定，用來作第一外環(huán)30d的頂部限位;這時(shí)，由支承平板27和下環(huán)30a、30b、30c所組成的組合能夠繞由套筒41和套管42所決定的豎直軸旋轉(zhuǎn)。平板27因此自由旋轉(zhuǎn)以便任何一個(gè)STM部件26按照選擇的使用位置進(jìn)行定位。然后，平板27能夠返回到它所懸掛的低位上去。所有這些操作都是從主工作室外側(cè)利用同軸傳動(dòng)慣用旋轉(zhuǎn)裝置43來進(jìn)行的。當(dāng)平板27被操縱時(shí)，所述8室中所維持的真空自然絕不會(huì)被破壞。
另外，參照?qǐng)D8b，在基環(huán)30c的中心裝有豎直連接件45，以便連接來自豎直連接件27a(圖5)的電線，其對(duì)壓電管26a的工作和探針26b的隧道電流的測(cè)試都是必要的。特別是對(duì)每一個(gè)STM部件26的這些連接件45一般利用導(dǎo)電塊45a進(jìn)行接觸。導(dǎo)電塊45a的固定是利用小彈簧45b，用于這個(gè)目的小彈簧45b放在第一外環(huán)30d的豎直外罩內(nèi)，該外罩部份垂直于連接件45。導(dǎo)電塊45a向下接到以一般方法穿過主工作室8的電線上。采取這種方式時(shí)，當(dāng)基環(huán)30c自行因套管42上升而與外環(huán)30d分離時(shí)，在導(dǎo)體45和導(dǎo)電塊45a之間的接觸中斷，這就使基環(huán)30c相對(duì)于外環(huán)30d自由轉(zhuǎn)動(dòng)而沒有為任何電線所防礙;在下部位置上，特別是對(duì)STM部件26所使用的連接件45和所述塊45a進(jìn)行接觸是利用在其外罩內(nèi)壓扁小彈簧45b，這提供了足夠可靠的電接觸。
參圖9，按著裝置1的另一個(gè)特征，支承著包括支承平板27、下環(huán)30a、30b、30c、第一外環(huán)30d和第二外環(huán)32的組合件的基座35能夠從主工作室8的下側(cè)回位。為了這個(gè)目的，基座35在其周邊是活動(dòng)連接的，它圍繞豎直軸有一個(gè)軸套35a，以便圍繞豎直中心軸35b滑動(dòng)。所述套35a與所述基座35是剛性固接的。以這樣一種方式，基座相對(duì)于靠近主工作室8的下水平面能夠升降，然后，基座35從所述室8的下方分離，以便能夠最好在裝置的前方操作前面所述的組合件(包括支承平板27、下環(huán)30a、30b、30c、第一外環(huán)30d和第二外環(huán)32)，根據(jù)本發(fā)明提出的裝置1的這種布置方式，相當(dāng)大地縮短了人工介入的時(shí)間。有的時(shí)候，為了清洗正常在主工作室內(nèi)元件，這種人工介入是必要的。由于在上述說明書已經(jīng)詳細(xì)介紹的所述裝置1的特征，人工介入的頻率明顯降低了。
當(dāng)然，本發(fā)明并不局限于所介紹的或在附圖上所表示的特征，還包括任何這樣的裝置，該裝置包括或綜合了與根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)提出的特征相等效的技術(shù)裝置。特別是，關(guān)于在超高真空中的電子掃描隧道顯微檢查，做為本文更具體闡述的實(shí)例，而在與所采納的技術(shù)解決方案相適應(yīng)的技術(shù)中，對(duì)STM類型裝置的其他應(yīng)用都在該技藝范圍之中。即對(duì)相近領(lǐng)域掃描光學(xué)顯微檢查、對(duì)光學(xué)掃描隧道顯微檢查、對(duì)它們各自的光譜分析、對(duì)利用光學(xué)和/或電子微刻方法的毫微米結(jié)構(gòu)的蝕刻，或?qū)蔑@微探針接近樣品表面的任何其他技術(shù)。這些各種不同的技術(shù)是不同的法國(guó)專利申請(qǐng)的課題(即專利申請(qǐng)F(tuán)R-89，11297、FR-89，12497、FR-89，14425和FR-89，14289)根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)，都能容易地實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種用于研究放置在真空或在一種保護(hù)氣體中的樣品表面的裝置，其結(jié)構(gòu)型式包括一個(gè)主工作室，在該室中置有一個(gè)用于安裝至少一個(gè)稱作SXM部件的支承平板，該部件是借助于電或光導(dǎo)探針，利用對(duì)所述表面掃描進(jìn)行樣品表面的顯微檢查、光譜分析或蝕刻，所述裝置的特征在于支承平板能夠從主工作室中卸下，并且圍繞中軸自行旋轉(zhuǎn)，使得允許使用裝在所述平板周邊上的一系列SXM部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于該探針是顯微探針的構(gòu)成部分，該顯微探針利用隧道效應(yīng)收集電子或光子，電子或光子的數(shù)量是所述探針與所述樣品的所述表面間距的指數(shù)函數(shù)。
3.根據(jù)上述任何權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于支承平板(27)一般是園形的，用于掃描隧道顯微檢查的SXM部件(26)類型的周邊的SXM部件以相互鄰近的角扇形方式布置。
4.根據(jù)上述任何權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于一個(gè)用于蝕刻樣品(5)表面的工作室(6)和所述樣品(5)的引進(jìn)和貯藏工作室(4)使主工作室(8)得以完善，該樣品能夠利用傳送器桿(15)端部經(jīng)過裝置1的各室傳送，該傳送器桿(15)能夠縱向移動(dòng)并且沿著所述各室(4，6，8)的準(zhǔn)直軸線做軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于樣品(5)利用一個(gè)副框架(17a)保持安裝在一個(gè)支承框架(17)上，在所述框架(17)的一側(cè)至少帶有一個(gè)螺旋孔(17b)，使穿入傳動(dòng)器桿(15)的同軸套管(15c)中的軸(15b)的端部(15d)能旋入所述螺旋孔(17b)，傳動(dòng)器桿(15)的縱向移動(dòng)通過機(jī)架和傳動(dòng)齒輪(15a)與所述軸(15b)的共同作用來實(shí)現(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5中的任何一個(gè)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于一個(gè)待分析或待蝕刻的樣品(5)的貯藏部件(16)位于引進(jìn)和貯藏室(4)之中，該貯藏部件(16)呈吊架(16a)的形式，該吊架(16a)分成間隔以接納樣品(5)的支承框架(17)，所述吊架(16a)利用一個(gè)豎直桿(16e)在其上部進(jìn)行保持固定，所述桿(16e)在風(fēng)箱式可伸縮的金屬連接件(18)的水平面位置上穿過工作室(4)的上壁，所述豎直桿(16e)受控于一個(gè)用以使所述貯藏部件(16)能夠豎直移動(dòng)和豎直繞軸旋轉(zhuǎn)的同軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣用旋轉(zhuǎn)部件(19)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于在吊架(16a)的最高層水平料盤(16b)的上方有一個(gè)加熱部件，使得假如需要，對(duì)先前和支承框架(17)一起放在所述料盤(16b)上的樣品(5)進(jìn)行除氣。
8.根據(jù)上述任何一個(gè)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于樣品(5)的支承裝置(20)放在主工作室(8)之中，所述支承裝置(20)被一個(gè)操縱臂(23)所支承，操縱臂(23)經(jīng)過一個(gè)風(fēng)箱式可伸縮金屬連接件(25)穿過所述主工作室(8)的上壁，所述操縱臂(23)受控于一個(gè)用于使所述支承裝置(20)能夠豎直移動(dòng)和豎直繞軸旋轉(zhuǎn)的同軸傳動(dòng)慣用旋轉(zhuǎn)裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于支承裝置(20)裝有一個(gè)壓電傳動(dòng)器型(21)的豎直位移裝置，它能夠使適于豎直方向接納樣品(5)的水平微平板(22)進(jìn)行豎直移動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于支承裝置(20)具有三個(gè)豎直立柱(20c)連接起來的兩個(gè)上下重疊的三角形平板(20a和20b)，每一個(gè)立柱(20c)都位于所述上三角形平板(20a)的端部和所述下三角形平板(20b)的端部之間，所述上下三角形平板(20a和20b)分別具有園形通孔(20d)和園形通孔(20e)，所述上園形通孔(20a)接納所述壓電傳動(dòng)器(21)，與此同時(shí)用于掃描隧道顯微檢查的STM部件(26)類型的SXM部件能夠適合所述下園形通孔(20e)，放在所述微平板(22)上的樣品(5)因此靠近裝在支承平板(27)上的STM部件(26)的探針(26d)，構(gòu)成了一個(gè)完整的掃描隧道顯微鏡。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于每一個(gè)STM部件(26)一般放在固定于支承平板(27)上的一個(gè)基座(28)上，在基座(28)上用機(jī)加工形成的一個(gè)三角形孔(29a)、一個(gè)兩面槽(29b)和一個(gè)平面(29c)，以這樣一種方式構(gòu)成所謂“孔/缺口/平面”的嵌入方式，與位于樣品(5)支承裝置(20)的下三角形平板(20b)下部的三個(gè)球形凸起(20f)互相嵌入，所述三角形平板(20b)與三個(gè)豎直主柱中的每一個(gè)都垂直。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于基座(28)包括一個(gè)方形元件(28a)和一個(gè)邊棱(28b)，在方形元件(28a)的中心放置著STM部件(26)，邊棱(28b)遍布在所述方形元件(28a)的最內(nèi)側(cè)，用以接納帶有供電和測(cè)試線的水平電連接件，該供電和測(cè)試線從所述STM部件(26)朝向在支承平板(27)的中心所提供的豎直連接件(27a)。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于壓電傳動(dòng)器(21)包括其內(nèi)部能放一個(gè)內(nèi)園柱體(21b)的外園柱體(21a)，通過它的底部壓住微平板(22)，微平板(22)又通過一套適當(dāng)?shù)膹椈扇~片(22a)夾住樣品(5)的支承框架(17)。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任何一個(gè)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于支承平板(27)能夠從主工作室的下側(cè)回位。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任何一個(gè)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于支承平板(27)裝在一套園環(huán)(30a、30b和30c)上，這些環(huán)按著彼此平行的各級(jí)平面順序進(jìn)行重疊，彼此之間的距離由三個(gè)同樣的減振器(31)的高度決定，這些減振器(31)是由柔性的彈力材料制成的，它們以彼此成120°的形式布置在相對(duì)較下面的環(huán)(30a、30b、30c)上，以支撐直接在其上的環(huán)(分別為27、30a、30b)，最低的環(huán)(30c)對(duì)所有其它的環(huán)(27、30a、30b)來說形成一個(gè)底座，由所述環(huán)(30c)所構(gòu)成的底座還要裝入到第一外環(huán)(30d)中去，通過在環(huán)(30d)的周邊以彼此成120°的方式布置的三個(gè)第一套相同彈簧(33)，使第一外環(huán)(30d)以懸掛方式相對(duì)于在第一外環(huán)外側(cè)的第二外環(huán)得以保持固定，這三個(gè)彈簧(33)中的每一個(gè)都在第一外環(huán)(30d)上的下附著點(diǎn)(33a)和在豎直立柱(34)頂部上的上附著點(diǎn)(33b)之間以延伸方式工作，所述立柱(34)固接在第二園環(huán)之上，后者第二外環(huán)(32)本身又利用三個(gè)第二套同樣的彈簧(36)以懸掛方式相對(duì)基座(35)得以保持固定，而基座(35)和主工作室的框架形成一個(gè)整體，三個(gè)彈簧(36)分布在所述第二外環(huán)(32)的周邊，其中的每一個(gè)彈簧(36)都在第二外環(huán)(32)上的下附著點(diǎn)(36a)和第二立柱(37)頂部上的上附著點(diǎn)(36b)之間以延伸方式工作，所述立柱(37)固接到所述基座(35)上，所述第一套彈簧(33)具有的剛性系數(shù)比所述的第二套彈簧(36)的剛性系數(shù)要大。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于支承平板(27)和下環(huán)(30a、30b、30c)的疊放形式呈錐形。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16中的任何一個(gè)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于從一側(cè)到另外一側(cè)水平穿過第二外環(huán)(32)的磁棒(38)在一側(cè)和固接在基座(35)上的第一套磁塊(34)共同作用，以便相對(duì)于所述基座(35)安定所述第二外環(huán)(32)所發(fā)生的振動(dòng)，在另一側(cè)和固接到第一外環(huán)(30d)下部的第二套磁塊(40)共同作用，以便相對(duì)于第二外環(huán)(32)安定所述第一外環(huán)(30d)所發(fā)生的振動(dòng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求15到17中的任何一個(gè)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于支承著包括支承平板(27)，下環(huán)(30a、30b、30c)、第一外環(huán)(30d)和第二外環(huán)(32)的組合的基座(35)在其周邊是活動(dòng)連接的，圍繞豎直軸(35b)有一軸套(35a)可以滑動(dòng)，所述軸套(35a)與所述基座(35)是剛性固接的，以這種方式所述組合能夠在主工作室下方分離，以便能夠最好在裝置(1)的前方，在平板(27)上操作和/或在用于掃描隧道顯微檢查的STM部件(26)類型的SXM部件上操作。
19.根據(jù)權(quán)利要求15到18的任何一個(gè)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于基環(huán)(30c)剛性固定到一個(gè)連接套筒(41)上，在其中心套筒(41)穿過第一外環(huán)(30d)，基環(huán)(30c)裝到第一外環(huán)(30d)中，該套筒(41)豎直向下延伸以便和空芯園柱套管(42)相結(jié)合，在風(fēng)箱式可伸縮金屬連接件(44)的水平面位置上，套管(42)穿過主工作室(8)的下壁，所述套管(42)用一般同軸傳動(dòng)慣用旋轉(zhuǎn)部件(43)進(jìn)行控制，部件(43)用于提升包括支承平板(27)、下環(huán)(30a、30b、30c)和第一外環(huán)(30d)的組合，使得兩套彈簧(33、36)逐步地放松，直到所述基環(huán)(30c)從所述外環(huán)(30d)中分離出來并能自由旋轉(zhuǎn)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于三個(gè)用立柱(37)固定的水平桿(37a)用來作第一外環(huán)(30d)的頂部限位，在延著所述立柱(37)由所述水平桿(37a)的高度所預(yù)先確定的高度上，基環(huán)(30c)從所述外環(huán)(30d)中分離出來。
21.根據(jù)權(quán)利要求19到20中的任何一個(gè)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于在基環(huán)(30c)的中心裝有豎直連接件(45)，以便連接來自豎直連接件(27a)的電線，豎直連接件(27a)處于支承平板(27)的中心，特別是用于掃描隧道顯微檢查的STM部件(26)類型的SXM部件中的每一個(gè)所使用的豎直連接件(45)，一般都利用導(dǎo)電塊(45a)進(jìn)行接觸，為此目的導(dǎo)電塊(45a)用放在第一外環(huán)(30d)中的豎直外罩中的小彈簧(45b)加以保持，該外罩部份垂直于連接件45，連接件(45c)另外以一般方法將導(dǎo)電塊(45a)向穿過主工作室(8)的導(dǎo)線延伸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于研究放置在真空或在保護(hù)氣體中的樣品表面的裝置。其結(jié)構(gòu)包括一個(gè)主工作室，在該室中置有一個(gè)用于安裝至少一個(gè)稱為SXM部件的支承平板，該部件是借助于電或光導(dǎo)探針，利用對(duì)樣品表面掃描來進(jìn)行樣品表面的顯微檢查，光譜分析或蝕刻。所述裝置特征在于，支承平板能夠從工作室中卸下，并且圍繞中軸自行旋轉(zhuǎn)，使得允許使用裝在所述平板周邊上的一套SXM部件。它應(yīng)用于掃描隧道顯微檢查和/或光譜分析或利用光和/或電子微刻處理。
文檔編號(hào)H01J37/20GK1057363SQ9110377
公開日1991年12月25日 申請(qǐng)日期1991年5月10日 優(yōu)先權(quán)日1990年5月10日
發(fā)明者古道內(nèi)·讓-彼埃爾, 拉克魯特·伊馮 申請(qǐng)人:斯皮拉爾研究發(fā)展公司