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JPH08146013A - 走査型プローブ顕微鏡 - Google Patents

走査型プローブ顕微鏡

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Publication number
JPH08146013A
JPH08146013A JP28471894A JP28471894A JPH08146013A JP H08146013 A JPH08146013 A JP H08146013A JP 28471894 A JP28471894 A JP 28471894A JP 28471894 A JP28471894 A JP 28471894A JP H08146013 A JPH08146013 A JP H08146013A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
probe
sample
cantilever
scanning
microscope
Prior art date
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Granted
Application number
JP28471894A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2853585B2 (ja
Inventor
Hiromasa Maruno
浩昌 丸野
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.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH08146013A publication Critical patent/JPH08146013A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】カンチレバー交換時の着脱性、取り付け位置の
微調整を容易にし、走査型プローブ顕微鏡の測定性能を
劣化させないように、常に正常な探針による測定を提供
する。 【構成】先端に探針5bを保持したカンチレバー支持体
5cを、両端を板バネ11に固着されたワイヤ11aに
よりカンチレバーホルダ部5aにバネ力により押圧保持
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、走査型トンネル顕微
鏡(STM)や原子間力顕微鏡(AFM)等に代表され
る走査型プローブ顕微鏡に関する。
【0002】
【従来の技術】走査型プローブ顕微鏡は、試料とこれに
対向配置した探針とを近接させ、探針又は試料を走査す
ることにより、探針と試料表面との間の相互作用により
生じる物理量を検出して試料表面の形状を原子レベルの
分解能で測定するもので、走査型トンネル顕微鏡(ST
M)や原子間力顕微鏡(AFM)等がこれに該当する。
走査型トンネル顕微鏡は、試料とこれに対向配置した探
針との間に電圧を印加し、両者間に流れるトンネル電流
が一定になるよう探針又は試料を走査することにより、
試料表面の形状を原子レベルの分解能で観察するもので
ある。すなわち、上記トンネル電流が探針と試料との距
離によって一義的に定まるという性質を利用し、このト
ンネル電流が一定になるように探針又は試料の高さを圧
電素子等による精密駆動機構により制御し、この制御量
を計測することにより試料表面の凹凸を測定するもので
ある。
【0003】また、原子間力顕微鏡は、カンチレバー等
によって支持される探針を試料表面に近付けることによ
り、探針先端の原子と試料表面の原子との間に生じる微
小な原子間力を測定し、上記原子間力が探針と試料との
距離によって一義的に定まるという性質を利用し、試料
表面に沿って走査しながらその原子間力が一定となるよ
う探針と試料間の距離を調整して、探針又は試料の高さ
方向の軌跡により試料表面の凹凸形状を測定するもので
ある。
【0004】ここで、かかる走査型プローブ顕微鏡の性
能は探針の微妙な形状に敏感に影響されることから、探
針先端の損傷や汚染は、測定精度に多大な悪影響を与
え、本来四角の形状を有する穴が円形状に測定される等
といった問題を引き起こす。そのため、探針を劣化する
前に交換する必要がある。
【0005】従来の走査型プローブ顕微鏡のカンチレバ
ー部の構成について図3を参照して説明する。5aは先
端に探針5bを保持したシリコン窒化膜製カンチレバー
で、探針5bと反対方向の端がカンチレバー支持体5c
に固着されている。5dはカンチレバーホルダ部、15
は押え板で片端を固定用ネジ16によりカンチレバーホ
ルダ部5dに固定されている。カンチレバー支持体5c
は板状のバネ材を材料とした押え板15によりカンチレ
バーホルダ部5dに押圧保持されている。ところで、押
え板15はカンチレバー支持体5cを安定に押圧保持す
るために、押圧部Aがカンチレバー支持体5cの略全体
を覆う大きさになっていた。そのため、探針を先端に保
持したカンチレバー支持体5cの交換時の着脱性が悪
く、取り付け位置の微調整も困難であった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、以上の問
題点を解決したもので、探針を先端に保持したカンチレ
バー支持体交換時の作業を容易にして、走査型プローブ
顕微鏡の測定性能を劣化させないように、常に正常な探
針による測定を可能にすることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】先端に探針を保持した探
針支持体を、両端が板状の弾性体に保持されたワイヤに
よりカンチレバーホルダ部に押圧保持したものである。
【0008】
【作用】両端に板状の弾性体からのバネ力を軸方向と直
角方向に受けたワイヤはカンチレバー支持体の幅方向に
接触し、カンチレバー支持体を押圧してカンチレバーホ
ルダ部に保持する。カンチレバー支持体にはワイヤのみ
が覆っているので、先端に探針を保持したカンチレバー
支持体の交換時の着脱性が良く、取り付け位置の微調整
も容易に行える。
【0009】
【実施例】以下、この発明の実施例の構成について図1
および図2を参照して説明する。図1において、1は試
料ホルダで、測定対象となる試料1aが載置されてい
る。2は試料ホルダ1を介して試料1aをZ軸方向に微
動させるためのZ軸微動機構であり、Z軸ドライバ2a
により駆動される。3はZ軸微動機構2と試料ホルダ1
を介して試料1aをX,Y軸平面内で微動走査させるた
めのXY微動機構であり、XY走査ドライバ3aにより
駆動される。4はXY粗動ステージで、XY粗動ドライ
バ4aによって駆動される。
【0010】5aは探針5bを取換え可能に保持するカ
ンチレバー、6は探針5bと試料表面との距離を測定す
るための変位検出器である。ここで、探針5bと試料表
面の距離は、例えば、走査型トンネル顕微鏡であれば、
探針5bと試料表面間に流れるトンネル電流を、また、
原子間力顕微鏡では探針5bと試料表面間に生じる原子
間力を検知することにより求められる。これは、上述し
たように、トンネル電流又は原子間力が探針と試料との
距離によって一義的に定まるという性質を利用したもの
である。
【0011】7は、探針5bと試料表面との距離を示す
変位検出器6の出力が常に一定になるようにZ軸ドライ
バ2aを介してZ軸微動機構2を駆動制御するためのサ
ーボ機構である。8はA/D変換部で、サーボ機構7の
出力をA/D変換し、制御手段9に出力する。
【0012】9は上述したZ軸ドライバ2a、XY走査
ドライバ3a、及びXY粗動ドライバー4aを駆動制御
すると共に、測定対象となる試料のXY平面での軌跡及
びZ軸方向の軌跡から試料表面形状の測定を行う制御手
段である。10は得られた測定データを表示する表示手
段で、CRT等により構成される。
【0013】次に、この発明の実施例の作用について説
明する。まず、XY粗動ドライバー4aを介してXY粗
動ステージ4を駆動し、探針5bの直下に試料1aを配
置する。そして、Z軸ドライバ2a、Z軸微動機構2を
介して試料1aと探針5bの間を所定の距離に調整した
後、Z軸ドライバ2aをサーボ機構7の制御下に置くと
共に、XY走査ドライバ3aを介してXY微動機構3を
駆動し、試料1aの表面形状を測定する。
【0014】次に、カンチレバー部の構成について図2
を参照して説明する。5aは先端に探針5bを保持した
シリコン窒化膜製のカンチレバーで、探針5bと反対方
向の端がカンチレバー支持体5cに固着されている。5
dはカンチレバーホルダ部、11aはステンレス鋼製の
ワイヤで、両端を板バネ11の二また形状(U形)の先
端部に溶接されている。板バネ11のワイヤ11aと反
対側の端は固定ネジ12によりカンチレバーホルダ部5
dに固定されている。カンチレバー支持体5cは板バネ
11のバネ力により、ワイヤ11aを介してカンチレバ
ーホルダ部5dに押圧保持されているが、ワイヤ11a
と略中央部で接触しているだけで、カンチレバー5a側
の半分の部分は着脱のため両側面をつかむ場合、何等障
害になるものはない。
【0015】以上の実施例では、板バネ11は、二また
形状の一体物であるが、ワイヤ11aの両端を各々別個
に独立した2枚の板バネで保持してもよい。また、ワイ
ヤ11aの両端の板バネ11への保持は、溶接以外にバ
ンドで押さえてネジで固定してもよい。上記実施例で
は、ワイヤ11aは1本であるが、2本を平行に板バネ
11にとりつけてもよい。更に形状については、丸棒の
かわりに幅の狭い矩形断面のものでもよい。ワイヤ11
aの材質はステンレス鋼以外に押圧保持に強度的に耐
え、耐蝕性のあるものであればよい。
【0016】なお、探針5bの性能劣化は、試料ホルダ
1上に予め形状の分かっている検査用の試料を載置して
測定を行い、測定結果を表示手段10に表示して試料の
表面形状が変形して表示されていないかをチェックする
ことにより確認できる。
【0017】
【発明の効果】この発明は以上のように、カンチレバー
支持体にはワイヤのみが覆っていて、カンチレバー支持
体の側面をつかむ上で障害になるものがないので、カン
チレバー支持体の交換時の着脱性が良く、取り付け位置
の微調整も容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例の走査型プローブ顕微鏡の構
成を示す図。
【図2】この発明の実施例の走査型プローブ顕微鏡のカ
ンチレバー部の構成を示す図。
【図3】従来の走査型プローブ顕微鏡のカンチレバー部
の構成を示す図。
【符号の説明】
1…試料ホルダ 1a…試料 2…Z軸微動機構 3…XY微動機構 4…XY粗動ステージ 5a…カンチレバー 5b…探針 5c…カンチレバー支持体 6…変位検出器 7…サーボ機構 9…制御手段 10…表示手段 11…板バネ 11a…ワイヤ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 試料とこれに対向配置した探針とを近接
    させ、探針又は試料を走査することにより、探針と試料
    表面との間の相互作用により生じる物理量を検出して試
    料表面の形状を原子レベルの分解能で測定する走査型プ
    ローブ顕微鏡において、先端に探針を保持した探針支持
    体を、両端を弾性体に保持されたワイヤ状部材によりホ
    ルダに押圧保持するようにしたことを特徴とする走査型
    プローブ顕微鏡。
JP28471894A 1994-11-18 1994-11-18 走査型プローブ顕微鏡 Expired - Fee Related JP2853585B2 (ja)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1436636A4 (en) * 1999-07-09 2005-04-27 Suss Microtec Test Sys Gmbh METHOD AND DEVICE FOR SUBMICRONIC IMAGING AND ELECTRICAL CONTROL OF A TEST STATION
JP2006292722A (ja) * 2005-03-15 2006-10-26 Sii Nanotechnology Inc カンチレバーホルダ及び走査型プローブ顕微鏡
JP2011158466A (ja) * 2010-01-07 2011-08-18 Mitsutoyo Corp てこ式検出器、スタイラス、及びスタイラス自動交換装置
US10620235B2 (en) 2013-10-31 2020-04-14 Shimadzu Corporation Cantilever attachment fitting and scanning probe microscope provided therewith

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