JPH09159680A - Cantilever holder, heating device using it, and heating/ shape measuring instrument using it - Google Patents
Cantilever holder, heating device using it, and heating/ shape measuring instrument using itInfo
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- JPH09159680A JPH09159680A JP7344501A JP34450195A JPH09159680A JP H09159680 A JPH09159680 A JP H09159680A JP 7344501 A JP7344501 A JP 7344501A JP 34450195 A JP34450195 A JP 34450195A JP H09159680 A JPH09159680 A JP H09159680A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、カンチレバーを用
いて試料表面を加熱する加熱装置及びこれに用いられる
カンチレバーホルダー、並びに、試料表面を加熱するこ
とができるのみならず試料表面の形状を計測することが
できる加熱・形状計測装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heating device for heating a sample surface by using a cantilever, a cantilever holder used for the heating device, as well as heating the sample surface and measuring the shape of the sample surface. The present invention relates to a heating / shape measuring device that can perform.
【0002】[0002]
【従来の技術】試料を局所的に加熱しようとする場合、
例えば、レーザー光を照射して試料を加熱することが考
えられる。2. Description of the Related Art When locally heating a sample,
For example, it is conceivable to irradiate a laser beam to heat the sample.
【0003】しかし、レーザ光スポットの大きさは、回
折限界まで小さくしても、試料の原子、分子オーダーか
らみれば非常に大きいので、試料の原子、分子オーダー
の微小領域を局所的に加熱することはできない。However, even if the size of the laser beam spot is reduced to the diffraction limit, it is very large from the viewpoint of the atoms and molecules of the sample. Therefore, the atoms and molecules of the sample are heated locally. It is not possible.
【0004】なお、従来から、原子、分子オーダーの分
解能で試料(物質)の表面の形状を計測する装置とし
て、走査型原子間力顕微鏡が提供されている。走査型原
子間力顕微鏡では、支持体と、該支持体に一端が支持さ
れた可撓性プレートと、該可撓性プレートの先端側領域
に設けられた探針とを備えたカンチレバーが、プローブ
として用いられている。Conventionally, a scanning atomic force microscope has been provided as an apparatus for measuring the surface shape of a sample (substance) with a resolution of the order of atoms and molecules. In a scanning atomic force microscope, a cantilever provided with a support, a flexible plate whose one end is supported by the support, and a probe provided in a tip side region of the flexible plate is a probe. Is used as.
【0005】ところで、走査型原子間力顕微鏡で観察さ
れる試料の処理の1つに試料加熱がある。試料加熱によ
り、温度変化が起こり、試料の特性が変化する。特に生
物分野の生体高分子は活性状態の変化、有機物は相状態
が変化する。このように、試料加熱をしたまま走査型原
子間力顕微鏡で表面形状を観察することは様々な特性の
変化をとらえられる可能性があり重要である。By the way, one of the treatments of a sample observed by a scanning atomic force microscope is sample heating. The heating of the sample causes a temperature change, which changes the characteristics of the sample. In particular, biopolymers in the biological field change their active state, and organic substances change their phase state. As described above, it is important to observe the surface shape with a scanning atomic force microscope while heating the sample, because there is a possibility that various changes in characteristics can be detected.
【0006】しかし、従来の走査型原子間力顕微鏡で
は、試料表面の形状を測定することができるものの、試
料を局所的に加熱することはできなかった。However, with the conventional scanning atomic force microscope, the shape of the sample surface can be measured, but the sample cannot be locally heated.
【0007】また、走査型トンネル顕微鏡に関するもの
であるが、試料全体を加熱する方法が特開平6−748
80号公報に開示されている。しかし、この方法では、
試料全体を加熱することはできるものの、試料を局所的
に加熱することはできない。Regarding the scanning tunneling microscope, a method of heating the entire sample is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-748.
No. 80 is disclosed. But with this method,
The entire sample can be heated, but the sample cannot be heated locally.
【0008】このように、従来は、試料を局所的に加熱
する手段がなかった。As described above, conventionally, there was no means for locally heating the sample.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
は、試料の原子、分子オーダーの微小領域を局所的に加
熱することができなかったので、例えば、生物試料の分
子レベルの領域の温度による性質の変化などを解明する
ことができなかった。As described above, in the past, it was not possible to locally heat the minute region of the sample on the atomic or molecular order. It was not possible to elucidate the changes in properties due to.
【0010】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、試料の原子、分子オーダーの微小領域を局所
的に加熱することができる加熱装置及びこれに用いられ
るカンチレバーホルダーを提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a heating device capable of locally heating a minute region of a sample on the order of atoms and molecules, and a cantilever holder used for the heating device. With the goal.
【0011】また、本発明は、試料の原子、分子オーダ
ーの微小領域を局所的に加熱することができるととも
に、原子、分子オーダーの分解能で試料表面の形状を測
定することができる加熱・形状計測装置を提供すること
を目的とする。The present invention is also capable of locally heating a minute region of the sample in the order of atoms or molecules, and measuring the shape of the sample surface with a resolution in the order of atoms or molecules. The purpose is to provide a device.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第1の態様によるカンチレバーホルダー
は、探針を有するカンチレバーを保持するカンチレバー
ホルダーにおいて、保持されたカンチレバーを加熱する
ヒータを備えたものである。In order to solve the above-mentioned problems, a cantilever holder according to a first aspect of the present invention is a cantilever holder for holding a cantilever having a probe, comprising a heater for heating the held cantilever. It is a thing.
【0013】本発明の第2の態様によるカンチレバーホ
ルダーは、前記第1の態様によるカンチレバーホルダー
において、支持台と、該支持台との間に前記カンチレバ
ーを挟持する押さえ部材と、を備え、前記支持台又は前
記押さえ部材に前記ヒータを形成したものである。A cantilever holder according to a second aspect of the present invention is the cantilever holder according to the first aspect, which includes a support base and a pressing member that holds the cantilever between the support base and the support base. The heater is formed on the table or the pressing member.
【0014】本発明の第3の態様によるカンチレバーホ
ルダーは、前記第1の態様によるカンチレバーホルダー
において、支持台と、前記カンチレバーに予め固定され
た支持板であって前記支持台に固定される支持板と、を
備え、前記支持板に前記ヒータを形成したものである。A cantilever holder according to a third aspect of the present invention is the cantilever holder according to the first aspect, which includes a support base and a support plate that is fixed in advance to the cantilever and is fixed to the support base. And the heater is formed on the support plate.
【0015】本発明の第4の態様によるカンチレバーホ
ルダーは、前記第1乃至第3のいずれかに記載のカンチ
レバーホルダーにおいて、保持された前記カンチレバー
以外の部分への、前記ヒータで発生した熱の伝導を軽減
させる断熱材を更に備えたものである。A cantilever holder according to a fourth aspect of the present invention is the cantilever holder according to any one of the first to third aspects, in which heat generated by the heater is conducted to a portion other than the held cantilever. It further comprises a heat insulating material for reducing the above.
【0016】本発明の第5の態様による加熱装置は、探
針を有するカンチレバーと、該カンチレバーを保持する
前記第1乃至第4の態様のいずかの態様によるカンチレ
バーホルダーと、前記ヒータを発熱させる発熱駆動手段
と、試料表面と略平行な面の方向に前記探針を前記試料
に対して相対的に移動させるとともに、前記試料表面と
略垂直な方向に前記探針を前記試料に対して相対的に移
動させる移動手段と、前記カンチレバーが撓んで前記探
針が前記試料表面に押し付けられた状態において、前記
試料表面の所望の点のみが加熱されるか又は前記試料表
面の所望の領域の各点が順次加熱されるように、前記発
熱駆動手段及び前記移動手段を制御する制御手段と、を
備えたものである。A heating device according to a fifth aspect of the present invention heats a cantilever having a probe, a cantilever holder according to any one of the first to fourth aspects for holding the cantilever, and the heater. The heating drive means for moving the probe relative to the sample in a direction substantially parallel to the sample surface, and the probe relative to the sample in a direction substantially perpendicular to the sample surface. In a state where the moving means for relatively moving and the cantilever bends and the probe is pressed against the sample surface, only a desired point on the sample surface is heated or a desired area on the sample surface is heated. Control means for controlling the heat generation driving means and the moving means so that each point is sequentially heated.
【0017】本発明の第6の態様による加熱装置は、探
針を有するカンチレバーと、該カンチレバーを保持する
前記第1乃至第4の態様のいずかの態様によるカンチレ
バーホルダーと、前記ヒータを発熱させる発熱駆動手段
と、前記カンチレバーの撓みを検出する撓み検出手段
と、試料表面と略平行な面の方向に前記探針を前記試料
に対して相対的に移動させるとともに、前記試料表面と
略垂直な方向に前記探針を前記試料に対して相対的に移
動させる移動手段と、前記撓み検出手段からの検出信号
に基づいて前記カンチレバーの撓みが一定になるように
前記移動手段を制御しつつ、前記探針が前記試料表面の
所望の点に相対するか又は前記試料表面の所望の領域の
各点を順次走査するように前記移動手段を制御する手段
と、前記試料表面の所望の点のみが加熱されるか又は前
記試料表面の所望の領域の各点が順次加熱されるよう
に、前記発熱駆動手段を制御する手段と、を備えたもの
である。In a heating device according to a sixth aspect of the present invention, a cantilever having a probe, a cantilever holder according to any one of the first to fourth aspects for holding the cantilever, and the heater are heated. Heating driving means, a bending detection means for detecting bending of the cantilever, a probe relatively moved with respect to the sample in a direction of a plane substantially parallel to the sample surface, and substantially perpendicular to the sample surface. While moving the moving means for moving the probe relative to the sample in various directions, and controlling the moving means so that the bending of the cantilever becomes constant based on a detection signal from the bending detecting means, A means for controlling the moving means so that the probe faces a desired point on the sample surface or sequentially scans each point on a desired area of the sample surface; As each point in a desired region of or the surface of the sample only in the Nozomu is heated are sequentially heated, in which and means for controlling the heating drive means.
【0018】本発明の第7の態様による加熱装置は、探
針を有するカンチレバーと、該カンチレバーを保持する
前記第1乃至第4の態様のいずかの態様によるカンチレ
バーホルダーと、前記ヒータを発熱させる発熱駆動手段
と、前記カンチレバーを振動させる振動手段と、前記カ
ンチレバーの振動状態を検出する振動検出手段と、前記
試料表面と略平行な面の方向に前記探針を前記試料に対
して相対的に移動させるとともに、前記試料表面と略垂
直な方向に前記探針を前記試料に対して相対的に移動さ
せる移動手段と、前記振動検出手段からの検出信号に基
づいて前記カンチレバーの前記探針と前記試料表面との
間に作用する原子間力が一定になるように前記移動手段
を制御しつつ、前記探針が前記試料表面の所望の点に相
対するか又は前記試料表面の所望の領域の各点を順次走
査するように前記移動手段を制御する手段と、前記試料
表面の所望の点のみが加熱されるか又は前記試料表面の
所望の領域の各点が順次加熱されるように、前記発熱駆
動手段を制御する手段と、を備えたものである。In a heating device according to a seventh aspect of the present invention, a cantilever having a probe, a cantilever holder according to any one of the first to fourth aspects for holding the cantilever, and the heater are heated. Heating means for driving, a vibrating means for vibrating the cantilever, a vibration detecting means for detecting a vibration state of the cantilever, and the probe relative to the sample in a direction substantially parallel to the sample surface. Moving means for moving the probe relative to the sample in a direction substantially perpendicular to the sample surface, and the probe of the cantilever based on a detection signal from the vibration detecting means. While controlling the moving means so that the interatomic force acting on the sample surface becomes constant, the probe is opposed to a desired point on the sample surface, or Means for controlling the moving means so as to sequentially scan each point of the desired area of the material surface, and only the desired point of the sample surface is heated, or each point of the desired area of the sample surface is sequentially heated. A means for controlling the heat generation driving means so that the heating is performed.
【0019】本発明の第8の態様による加熱・形状計測
装置は、前記第6又は第7の態様による加熱装置と、前
記試料表面と略平行な面の方向における前記探針の前記
試料表面に対する相対位置に応じた、前記試料表面と略
垂直な方向の前記探針の前記試料表面に対する相対位置
に関する情報を得る手段と、を備えたものである。A heating / shape measuring apparatus according to an eighth aspect of the present invention is the heating apparatus according to the sixth or seventh aspect, and the probe with respect to the sample surface in a direction substantially parallel to the sample surface. Means for obtaining information on the relative position of the probe with respect to the sample surface in a direction substantially perpendicular to the sample surface, according to the relative position.
【0020】前記第1乃至第4の態様によるカンチレバ
ーホルダーによれば、当該カンチレバーホルダーにカン
チレバーを保持させると、ヒータから発生した熱がカン
チレバーの探針の先端部に伝導され、該先端部が加熱さ
れる。したがって、探針の先端部を試料表面に接触させ
るか又は微小間隔で近接させることによって、探針の先
端部を介して試料表面を加熱することができる。このと
き、カンチレバーとして走査型原子間力顕微鏡で採用さ
れている探針の先端部が極めて先鋭に構成されたカンチ
レバーを用いることができるので、探針の先端部を介し
て試料表面の原子、分子オーダーの微小領域を局所的に
加熱することができる。また、走査型原子間力顕微鏡で
採用されているカンチレバーをそのまま用いることもで
きるので、特別なカンチレバーを用意する必要がなく、
コストの低減を図ることができる。According to the cantilever holder according to the first to fourth aspects, when the cantilever is held by the cantilever holder, the heat generated from the heater is conducted to the tip of the probe of the cantilever, and the tip is heated. To be done. Therefore, the sample surface can be heated via the tip part of the probe by bringing the tip part of the probe into contact with the sample surface or bringing them closer to each other at a minute interval. At this time, the cantilever used in the scanning atomic force microscope as the cantilever can be used because the tip of the probe has a very sharp tip, so that atoms and molecules on the sample surface can be passed through the tip of the probe. A small area of the order can be locally heated. Also, since the cantilever used in the scanning atomic force microscope can be used as it is, there is no need to prepare a special cantilever,
Cost can be reduced.
【0021】そして、前記第1乃至第4の態様によるカ
ンチレバーによれば、片持ち梁構造が採用されているの
で、前記第5乃至第7の態様のようにカンチレバーの撓
みを巧みに利用することによって、探針の先端部を試料
表面に接触させるか又は微小間隔で近接させることがで
きるのである。Since the cantilever according to the first to fourth aspects adopts the cantilever structure, the flexure of the cantilever is skillfully utilized as in the fifth to seventh aspects. According to this, the tip of the probe can be brought into contact with the sample surface or can be brought close to each other at a minute interval.
【0022】前記第1の態様によるカンチレバーホルダ
ーの具体的な構成は、特に限定されるものではなく、例
えば、第2の態様のように支持台と押さえ部材との間に
カンチレバーを挟持する構成を採用したり、前記第3の
態様のように予めカンチレバーに固定された支持板を用
いる構成を採用したりすることができる。前記第3の態
様によるカンチレバーホルダーはいわばプリマウント型
のホルダーであり、第3の態様によれば、カンチレバー
の位置決めが容易となってカンチレバーの交換等を簡単
に行うことができる。The concrete structure of the cantilever holder according to the first aspect is not particularly limited, and for example, a structure in which the cantilever is sandwiched between the support base and the pressing member as in the second aspect. It can be adopted, or a structure using a support plate previously fixed to the cantilever as in the third aspect can be adopted. The cantilever holder according to the third aspect is, so to speak, a premount type holder, and according to the third aspect, positioning of the cantilever is facilitated and cantilever replacement or the like can be easily performed.
【0023】前記第4の態様によるカンチレバーホルダ
ーによれば、保持されたカンチレバー以外の部分への、
ヒータで発生した熱の伝導が、断熱材により軽減される
ので、ヒータで発生した熱が効率良くカンチレバーの探
針の先端部に伝導され、試料表面を効率良く加熱するこ
とができる。また、このように不要な熱伝導が断熱材に
より軽減されるので、カンチレバーホルダーの不要な部
分の加熱が軽減され、これによりカンチレバーホルダー
の熱変形が軽減される。このため、カンチレバーホルダ
ーの熱変形により引き起こされる意図しない探針の動き
を防止することができる。According to the cantilever holder according to the fourth aspect, to the portion other than the held cantilever,
Since conduction of heat generated by the heater is reduced by the heat insulating material, heat generated by the heater is efficiently conducted to the tip of the probe of the cantilever, and the sample surface can be efficiently heated. In addition, since unnecessary heat conduction is reduced by the heat insulating material in this manner, heating of an unnecessary portion of the cantilever holder is reduced, which reduces thermal deformation of the cantilever holder. Therefore, it is possible to prevent unintended movement of the probe caused by thermal deformation of the cantilever holder.
【0024】前記第5の態様による加熱装置では、カン
チレバーが撓んで探針が試料表面に押し付けられた状態
において、試料表面の所望の点のみが加熱されるか又は
試料表面の所望の領域の各点が順次加熱されるように、
制御手段により発熱駆動手段並びに移動手段が制御され
る。この場合、カンチレバーの撓みによって探針が試料
表面へ押し付けられるので、探針が確実に試料表面に接
触し、探針の先端部から試料表面への熱伝導が有効に行
われる。また、試料の表面の所望の領域を加熱するべく
探針を試料表面に対して走査した場合にも、カンチレバ
ーの撓みによって探針が試料表面の凹凸に追従するの
で、探針が確実に試料表面に接触し、探針の先端部から
試料表面への熱伝導が有効に行われる。In the heating device according to the fifth aspect, only a desired point on the sample surface is heated or each desired region on the sample surface is heated while the cantilever is bent and the probe is pressed against the sample surface. So that the points are heated in sequence,
The heating means and the moving means are controlled by the control means. In this case, since the probe is pressed against the sample surface by the bending of the cantilever, the probe surely contacts the sample surface, and the heat conduction from the tip of the probe to the sample surface is effectively performed. Further, even when the probe is scanned with respect to the sample surface to heat a desired area of the sample surface, the probe can follow the unevenness of the sample surface due to the bending of the cantilever, so the probe can reliably And the heat is effectively conducted from the tip of the probe to the sample surface.
【0025】前記第6の態様による加熱装置では、カン
チレバーの撓みが一定になるように移動手段が制御され
つつ、探針が前記試料表面の所望の点に相対するか又は
試料表面の所望の領域の各点を順次走査するように移動
手段が制御される。また、試料表面の所望の点のみが加
熱されるか又は試料表面の所望の領域の各点が順次加熱
されるように、発熱駆動手段が制御される。したがっ
て、走査型原子間力顕微鏡におけるいわゆるコンタクト
モードと同様の探針の移動制御が実現されつつ、試料表
面の所望の点のみが加熱されるか又は試料表面の所望の
領域の各点が順次加熱される。このため、試料表面の凹
凸に追従して探針と試料表面との接触状態を一定に保つ
ことができるので、試料表面の凹凸にかかわらず試料表
面の加熱量を一定にすることができる。また、コンタク
トモードと同様の探針の移動制御が実現されるので、前
記第8の態様による加熱・形状計測装置のように、相対
位置に関する情報を得ることによって、試料表面の加熱
と同時に、加熱前に又は加熱後に試料表面の凹凸の形状
データを得ることが可能となり、試料表面の加熱箇所を
決めたり、試料を観察したりする上で好ましい。In the heating device according to the sixth aspect, the probe is opposed to a desired point on the sample surface or a desired region on the sample surface while the moving means is controlled so that the deflection of the cantilever becomes constant. The moving means is controlled so as to sequentially scan each point. Further, the heat generation driving means is controlled so that only a desired point on the sample surface is heated or each point in a desired region on the sample surface is sequentially heated. Therefore, while the movement control of the probe similar to the so-called contact mode in the scanning atomic force microscope is realized, only the desired points on the sample surface are heated or each point on the desired area of the sample surface is heated sequentially. To be done. Therefore, since the contact state between the probe and the sample surface can be kept constant by following the unevenness of the sample surface, the heating amount of the sample surface can be made constant regardless of the unevenness of the sample surface. Further, since the movement control of the probe similar to that in the contact mode is realized, the heating of the sample surface is performed simultaneously with the heating of the sample surface by obtaining the information on the relative position as in the heating / shape measuring device according to the eighth aspect. It becomes possible to obtain the shape data of the unevenness of the sample surface before or after the heating, which is preferable in determining the heating point on the sample surface and observing the sample.
【0026】前記第7の態様による加熱装置では、カン
チレバーが振動手段により振動させられ、カンチレバー
の振動状態の検出信号に基づいて前記カンチレバーの前
記探針と前記試料表面との間に作用する原子間力が一定
になるように移動手段が制御されつつ、探針が試料表面
の所望の点に相対するか又は試料表面の所望の領域の各
点を順次走査するように移動手段が制御される。また、
試料表面の所望の点のみが加熱されるか又は試料表面の
所望の領域の各点が順次加熱されるように、発熱駆動手
段が制御される。したがって、原子間力顕微鏡における
所定モードと同様の探針の移動制御が実現されつつ、試
料表面の所望の点のみが加熱されるか又は試料表面の所
望の領域の各点が順次加熱される。このため、試料表面
の凹凸に追従して探針の振動の中心と試料表面との間隔
を一定に保つことができるので、試料表面の凹凸にかか
わらず試料表面の加熱量を一定にすることができる。ま
た、走査型原子間力顕微鏡の所定モードと同様の探針の
移動制御が実現されるので、前記第8の態様による加熱
・形状計測装置のように、相対位置に関する情報を得る
ことによって、試料表面の加熱と同時に、加熱前に又は
加熱後に試料表面の凹凸の形状データを得ることが可能
となり、試料表面の加熱箇所を決めたり、試料を観察し
たりする上で好ましい。In the heating device according to the seventh aspect, the cantilever is vibrated by the vibrating means, and the interatomic force acting between the probe of the cantilever and the sample surface is detected based on the detection signal of the vibration state of the cantilever. While the moving means is controlled so that the force is constant, the moving means is controlled so that the probe faces a desired point on the sample surface or sequentially scans each point in a desired area on the sample surface. Also,
The heat generation driving means is controlled so that only a desired point on the sample surface is heated or each point in a desired region on the sample surface is sequentially heated. Therefore, while the movement control of the probe similar to the predetermined mode in the atomic force microscope is realized, only a desired point on the sample surface is heated or each point in a desired region on the sample surface is sequentially heated. Therefore, the distance between the center of vibration of the probe and the sample surface can be kept constant by following the unevenness of the sample surface, so that the heating amount of the sample surface can be kept constant regardless of the unevenness of the sample surface. it can. Further, since the movement control of the probe similar to that in the predetermined mode of the scanning atomic force microscope is realized, as in the heating / shape measuring device according to the eighth aspect, by obtaining the information on the relative position, the sample can be obtained. Simultaneously with the heating of the surface, it becomes possible to obtain the shape data of the unevenness of the sample surface before or after the heating, which is preferable in deciding the heating point of the sample surface and observing the sample.
【0027】[0027]
【発明の実施の形態】以下、本発明によるカンチレバー
ホルダー、加熱装置及び加熱・形状計測装置について、
図面を参照して説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A cantilever holder, a heating device and a heating / shape measuring device according to the present invention will be described below.
This will be described with reference to the drawings.
【0028】まず、本発明の一実施の形態によるカンチ
レバーホルダーについて、図1を参照して説明する。First, a cantilever holder according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0029】図1は本発明の一実施の形態によるカンチ
レバーホルダーを示す図であり、図1(a)はカンチレ
バー1を保持した状態を示す概略斜視図、図1(b)は
ヒータ8の部分を示す平面図である。FIG. 1 is a view showing a cantilever holder according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) is a schematic perspective view showing a state in which the cantilever 1 is held, and FIG. 1 (b) is a portion of a heater 8. FIG.
【0030】カンチレバー1は、支持体1aと、支持体
1aに一端が支持された可撓性プレート1bと、可撓性
プレート1bの先端側領域に設けられた探針1cとを備
えている。本実施の形態では、カンチレバー1として、
走査型原子間力顕微鏡用のものがそのまま用いられ、い
わゆるSi3N4レバー又はSiレバーとなっている。な
お、カンチレバー1の材質としては、熱伝導率の高いも
のが好ましいが、熱伝導度が比較的低くても、試料表面
の加熱温度範囲が低い場合や、後述するヒータ8の発熱
量を上げたりすれば、格別の支障はない。The cantilever 1 includes a support 1a, a flexible plate 1b whose one end is supported by the support 1a, and a probe 1c provided in the tip end side region of the flexible plate 1b. In the present embodiment, as the cantilever 1,
The one for a scanning atomic force microscope is used as it is, and it is a so-called Si 3 N 4 lever or Si lever. It is preferable that the material of the cantilever 1 has a high thermal conductivity, but even if the thermal conductivity is relatively low, the heating temperature range of the sample surface is low, or the heating value of the heater 8 described later is increased. If so, there is no particular obstacle.
【0031】本実施の形態によるカンチレバーホルダー
は、図1に示すように、金属製等の板状の本体2と、本
体2上に固定された支持台としてのアルミナからなる基
板3と、基板3の上面との間にカンチレバー1の支持体
1aを挟持する押さえ部材としての板ばね4と、を備え
ている。板ばね4の一端側部分は、本体2上に固定され
たスペーサ部材5を介してねじ6にて本体2に固定され
ている。基板3は、カンチレバー1を保持したときに、
カンチレバー1の探針1c及び本体2が試料(図示せ
ず)に接触しないように例えば15度傾けてカンチレバ
ー1を保持できるように、基板3の上面が傾斜面となる
ように加工してある。なお、取り扱いを容易にするた
め、本体2の側部には取手7が設けられている。As shown in FIG. 1, the cantilever holder according to this embodiment has a plate-like main body 2 made of metal or the like, a substrate 3 fixed on the main body 2 and made of alumina as a support, and a substrate 3 And a plate spring 4 as a pressing member for sandwiching the support 1a of the cantilever 1 between the plate spring 4 and the upper surface of the cantilever 1. One end portion of the leaf spring 4 is fixed to the main body 2 with a screw 6 via a spacer member 5 fixed on the main body 2. When the substrate 3 holds the cantilever 1,
The upper surface of the substrate 3 is processed to be an inclined surface so that the probe 1c of the cantilever 1 and the main body 2 can be held at a tilt of, for example, 15 degrees so as not to contact the sample (not shown). A handle 7 is provided on the side of the main body 2 for easy handling.
【0032】本実施の形態では、図1(b)に示すよう
に、基板3の上面におけるカンチレバー1の保持部分の
周辺部には、ヒータとして、幅の狭い(例えば、20μ
mの幅の)金のパターン8がヘアピン状に形成されてい
る。金は体積抵抗率の低い材料であるが、その線幅を十
分に狭くして単位長さ当たりの抵抗を大きくすることに
よって、ヒータとして使用できるものである。このパタ
ーン8の両端には、パターン8に連続して、電極として
比較的面積の大きい金のパターン9a,9bが形成され
ている。これらの金のパターン8,9a,9bは、例え
ば、スクリーン印刷やリフトオフ法等により形成するこ
とができる。なお、パターン8のパターン形状は、図1
(b)に示す形状に限定されるものではない。電極パタ
ーン9a,9bには、それぞれワイヤボンディングによ
り、後述する発熱駆動回路に接続するための被覆付きの
金線10a,10bが接続されている。In the present embodiment, as shown in FIG. 1B, a heater having a narrow width (for example, 20 μm) is provided around the upper surface of the substrate 3 around the holding portion of the cantilever 1.
A gold pattern 8 (with a width of m) is formed like a hairpin. Gold is a material having a low volume resistivity, but it can be used as a heater by sufficiently narrowing the line width and increasing the resistance per unit length. Gold patterns 9a and 9b having a relatively large area are formed as electrodes in succession to the pattern 8 on both ends of the pattern 8. These gold patterns 8, 9a, 9b can be formed by, for example, screen printing or a lift-off method. The pattern shape of the pattern 8 is as shown in FIG.
It is not limited to the shape shown in (b). Gold wires 10a and 10b with a coating for connecting to a heat generation driving circuit described later are connected to the electrode patterns 9a and 9b by wire bonding, respectively.
【0033】なお、前述したように、本実施の形態で
は、基板3がアルミナからなるが、基板3の材料は、例
えば、マイカ、窒化アルミニウム、ムライト、ステアタ
イトなどの他の熱伝導率の高い材料であってもよい。ま
た、本実施の形態ではヒータとして金のパターン8が用
いられているが、ヒータとしては、例えば、アルミニウ
ムなどの通常の配線パターンに用いられる材料からなる
幅の狭いパターンであってもよい。また、ヒータの材料
としては、クロメル、アルメル、ニクロム、タングステ
ン、酸化タングステン、白金、酸化ルテニウムなどの体
積抵抗率の高い材料であってもよい。この場合、必ずし
もパターンの幅を狭くする必要はない。ヒータの形成方
法は、スクリーン印刷法やリフトオフ法の他、スパッタ
法、CVD法、蒸着法、塗布法などを採用してもよい。As described above, in the present embodiment, the substrate 3 is made of alumina, but the material of the substrate 3 is, for example, mica, aluminum nitride, mullite, steatite or the like having a high thermal conductivity. It may be a material. Further, although the gold pattern 8 is used as the heater in the present embodiment, the heater may be a narrow pattern made of a material used for a normal wiring pattern such as aluminum. The material of the heater may be a material having a high volume resistivity such as chromel, alumel, nichrome, tungsten, tungsten oxide, platinum, ruthenium oxide. In this case, it is not always necessary to reduce the width of the pattern. The heater may be formed by a screen printing method, a lift-off method, a sputtering method, a CVD method, a vapor deposition method, a coating method, or the like.
【0034】本実施の形態によるカンチレバーホルダー
によれば、カンチレバー1を新たに取り付けたり取り替
えたりする場合には、ねじ6を緩め、ピンセット等でカ
ンチレバー1の支持体1aをつまんで、支持体1aを板
ばね4と基板3の上面との間に差し込み、ねじ6を締め
る。これにより、図1に示すように、カンチレバー1の
支持体1aが板ばね4と基板3との間に挟持され、カン
チレバー1が保持される。According to the cantilever holder according to the present embodiment, when the cantilever 1 is newly attached or replaced, the screw 6 is loosened, the support 1a of the cantilever 1 is pinched with tweezers or the like, and the support 1a is removed. Insert between the leaf spring 4 and the upper surface of the substrate 3, and tighten the screw 6. As a result, as shown in FIG. 1, the support 1a of the cantilever 1 is sandwiched between the leaf spring 4 and the substrate 3, and the cantilever 1 is held.
【0035】そして、金線10a,10bを介してパタ
ーン8に電流を流すと、パターン8が発熱し、この熱が
基板3、カンチレバー1の支持体1a、カンチレバー1
の可撓性プレート1bを介して探針1cに伝導され、探
針1cの先端部が加熱される。したがって、探針1cの
先端部を試料表面に接触させるか又は微小間隔で近接さ
せることによって、探針1cの先端部を介して試料表面
を加熱することができる。このとき、探針1cの先端部
は極めて先鋭に構成されているので、探針1cの先端部
を介して試料表面の原子、分子オーダーの微小領域を局
所的に加熱することができる。そして、カンチレバー1
は片持ち梁構造が採用されているので、後述するように
可撓性プレート1cの撓みを巧みに利用することによっ
て、探針1cの先端部を試料表面に接触させるか又は微
小間隔で近接させることができるのである。また、本実
施の形態によるカンチレバーホルダーは、走査型原子間
力顕微鏡で採用されているカンチレバーをそのまま用い
ることもできるので、特別なカンチレバーを用意する必
要がなく、コストの低減を図ることができる。Then, when an electric current is applied to the pattern 8 through the gold wires 10a and 10b, the pattern 8 generates heat, and the heat is generated on the substrate 3, the support 1a of the cantilever 1, the cantilever 1 and the like.
Is conducted to the probe 1c through the flexible plate 1b, and the tip of the probe 1c is heated. Therefore, the sample surface can be heated via the tip part of the probe 1c by bringing the tip part of the probe 1c into contact with the sample surface or bringing them close to each other at a minute interval. At this time, since the tip portion of the probe 1c is configured to be extremely sharp, it is possible to locally heat the atomic or molecular order minute region on the sample surface via the tip portion of the probe 1c. And cantilever 1
Since a cantilever structure is adopted, the tip of the probe 1c is brought into contact with the sample surface or brought close to it at a minute interval by skillfully utilizing the bending of the flexible plate 1c as described later. It is possible. Further, since the cantilever holder according to the present embodiment can use the cantilever employed in the scanning atomic force microscope as it is, it is not necessary to prepare a special cantilever, and the cost can be reduced.
【0036】なお、本実施の形態では断熱材が設けられ
ていないが、例えば、図1において、板ばね4の下面に
断熱材を設けてもよい。この場合、パターン8で発生し
た熱が板ばね4には伝導しなくなり、その結果、パター
ン8で発生した熱が効率良くカンチレバー1の探針1c
の先端部に伝導され、試料表面を効率良く加熱すること
ができる。Although the heat insulating material is not provided in this embodiment, for example, the heat insulating material may be provided on the lower surface of the leaf spring 4 in FIG. In this case, the heat generated in the pattern 8 is not conducted to the leaf spring 4, and as a result, the heat generated in the pattern 8 is efficiently used in the probe 1c of the cantilever 1.
Conducted to the tip of the sample, the sample surface can be efficiently heated.
【0037】次に、本発明の他の実施の形態によるカン
チレバーホルダーについて、図2を参照して説明する。Next, a cantilever holder according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0038】図2は本実施の形態によるカンチレバーホ
ルダーを示す図であり、図2(a)はカンチレバー1を
保持した状態を示す概略斜視図、図2(b)は図2
(a)中のA−A線に沿った断面図、図2(c)はヒー
タ8の部分を示す平面図である。なお、図2において、
図1中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付
し、その重複した説明は省略する。FIG. 2 is a view showing a cantilever holder according to this embodiment, FIG. 2 (a) is a schematic perspective view showing a state in which the cantilever 1 is held, and FIG. 2 (b) is FIG.
2A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2A, and FIG. 2C is a plan view showing a portion of the heater 8. In FIG. 2,
The same or corresponding elements as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the duplicated description thereof will be omitted.
【0039】本実施の形態では、本体2が図2に示すよ
うな形状を有しており、本体2の上面に形成された凹部
の底面が例えば15度の傾斜面2aとされ、この傾斜面
2aの部分が支持台に相当している。また、本実施の形
態では、図1中の板ばね4の代わりに、傾斜面2aとの
間にカンチレバー1の支持体1aを挟持する押さえ部材
として、アルミナからなる押さえ板20が設けられてい
る。押さえ板20の下面の一部(カンチレバー1の支持
体1aを挟持しない部分)と傾斜面2aとの間には、カ
ンチレバー1の支持体1aとほぼ同じ厚みを有する板状
の断熱材21が設けられている。断熱材21は傾斜面2
aに固定されている。押さえ板20は、断熱材21を介
してねじ22にて本体2に固定されている。In this embodiment, the main body 2 has a shape as shown in FIG. 2, and the bottom surface of the concave portion formed on the upper surface of the main body 2 is an inclined surface 2a of 15 degrees, for example. The portion 2a corresponds to the support base. Further, in the present embodiment, instead of the leaf spring 4 in FIG. 1, a holding plate 20 made of alumina is provided as a holding member for holding the support body 1a of the cantilever 1 between the inclined surface 2a. . A plate-shaped heat insulating material 21 having substantially the same thickness as the support 1a of the cantilever 1 is provided between a part of the lower surface of the pressing plate 20 (a part where the support 1a of the cantilever 1 is not sandwiched) and the inclined surface 2a. Has been. The heat insulating material 21 is the inclined surface 2
It is fixed to a. The pressing plate 20 is fixed to the main body 2 with screws 22 via a heat insulating material 21.
【0040】そして、本実施の形態では、ヒータとして
のパターン8及び電極パターン9a,9bは、押さえ板
20の上面に形成されている。これらのパターン8,9
a,9bは、前述した実施の形態の場合と同様に形成す
ることができる。なお、押さえ板20の材料として、図
1中の基板3と同様に種々の材料を用いることができ
る。In the present embodiment, the pattern 8 as a heater and the electrode patterns 9a and 9b are formed on the upper surface of the pressing plate 20. These patterns 8, 9
The a and 9b can be formed in the same manner as in the above-described embodiment. As the material of the pressing plate 20, various materials can be used as in the case of the substrate 3 in FIG.
【0041】本実施の形態によるカンチレバーホルダー
によれば、カンチレバー1を新たに取り付けたり取り替
えたりする場合には、ねじ22を緩め、ピンセット等で
カンチレバー1の支持体1aをつまんで、支持体1aを
押さえ板20と傾斜面2aとの間に差し込み、ねじ22
を締める。これにより、図2に示すように、カンチレバ
ー1の支持体1aが押さえ板20の下面と傾斜面2aと
の間に挟持され、カンチレバー1が保持される。According to the cantilever holder of the present embodiment, when the cantilever 1 is newly attached or replaced, the screw 22 is loosened, the support 1a of the cantilever 1 is pinched with tweezers or the like, and the support 1a is removed. Insert between the holding plate 20 and the inclined surface 2a, and screw 22
Tighten. As a result, as shown in FIG. 2, the support 1a of the cantilever 1 is sandwiched between the lower surface of the pressing plate 20 and the inclined surface 2a, and the cantilever 1 is held.
【0042】そして、金線10a,10bを介してパタ
ーン8に電流を流すと、パターン8が発熱し、この熱が
押さえ板20、カンチレバー1の支持体1a、カンチレ
バー1の可撓性プレート1bを介して探針1cに伝導さ
れ、探針1cの先端部が加熱される。したがって、本実
施の形態によっても、前述した実施の形態と同様に、探
針1cの先端部を介して試料表面の原子、分子オーダー
の微小領域を局所的に加熱することができる。本実施の
形態によるカンチレバーホルダーも、走査型原子間力顕
微鏡で採用されているカンチレバーをそのまま用いるこ
ともできるので、特別なカンチレバーを用意する必要が
なく、コストの低減を図ることができる。When a current is applied to the pattern 8 through the gold wires 10a and 10b, the pattern 8 generates heat, and this heat causes the pressing plate 20, the support 1a of the cantilever 1 and the flexible plate 1b of the cantilever 1 to move. The heat is conducted to the probe 1c through the heat, and the tip of the probe 1c is heated. Therefore, according to the present embodiment as well, similar to the above-described embodiments, it is possible to locally heat the atomic and molecular-order minute regions on the sample surface via the tip portion of the probe 1c. As the cantilever holder according to the present embodiment, the cantilever used in the scanning atomic force microscope can be used as it is, so that it is not necessary to prepare a special cantilever, and the cost can be reduced.
【0043】また、本実施の形態では、パターン8で発
生した熱が断熱材21によって傾斜面2aへ伝導し難く
なり、その結果、パターン8で発生した熱が効率良くカ
ンチレバー1の探針1cの先端部に伝導され、試料表面
を効率良く加熱することができる。また、このように、
傾斜面2aへの不要な熱伝導が断熱材21により軽減さ
れるので、傾斜面2aの熱膨張等の熱変形が少なくな
り、意図しない探針1cの動きを防止することができ
る。Further, in the present embodiment, the heat generated in the pattern 8 becomes difficult to be conducted to the inclined surface 2a by the heat insulating material 21, and as a result, the heat generated in the pattern 8 is efficiently transferred to the probe 1c of the cantilever 1. It is conducted to the tip, and the sample surface can be efficiently heated. Also, like this,
Since unnecessary heat conduction to the inclined surface 2a is reduced by the heat insulating material 21, thermal deformation such as thermal expansion of the inclined surface 2a is reduced, and unintended movement of the probe 1c can be prevented.
【0044】次に、本発明の更に他の実施の形態による
カンチレバーホルダーについて、図3を参照して説明す
る。Next, a cantilever holder according to still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0045】図3は本実施の形態によるカンチレバーホ
ルダーを示す図であり、図3(a)はカンチレバー1を
保持した状態を示す概略斜視図、図3(b)は図3
(a)中のB−B線に沿った断面図、図3(c)はヒー
タ8の部分を示す平面図である。なお、図3において、
図2中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付
し、その重複した説明は省略する。FIG. 3 is a view showing a cantilever holder according to this embodiment, FIG. 3 (a) is a schematic perspective view showing a state in which the cantilever 1 is held, and FIG. 3 (b) is FIG.
3A is a sectional view taken along line BB in FIG. 3A, and FIG. 3C is a plan view showing a portion of the heater 8. In addition, in FIG.
Elements that are the same as or correspond to the elements in FIG. 2 are assigned the same reference numerals, and duplicate descriptions thereof are omitted.
【0046】本実施の形態によるカンチレバーホルダー
は、図2中の押さえ板20の代わりに、カンチレバー1
の支持体1aに予め固定されたアルミナからなる支持板
30を備えている。具体的には、本実施の形態では、支
持板30の上面の一部がカンチレバー1の支持体の1a
の下面の一部に、銀ペースト等の比較的熱導電率が高い
接着剤で接着されている。支持板30の下面の全体と傾
斜面2aとの間には、板状の断熱材31が設けられてい
る。断熱材31は傾斜面2aに固定されている。押さえ
板20は、断熱材31を介してねじ32にて本体2に固
定されている。The cantilever holder according to the present embodiment has the cantilever 1 instead of the pressing plate 20 shown in FIG.
The support plate 30 made of alumina is previously fixed to the support 1a. Specifically, in the present embodiment, a part of the upper surface of the support plate 30 is the support body 1a of the cantilever 1.
Is adhered to a part of the lower surface of the adhesive with an adhesive having a relatively high thermal conductivity such as silver paste. A plate-shaped heat insulating material 31 is provided between the entire lower surface of the support plate 30 and the inclined surface 2a. The heat insulating material 31 is fixed to the inclined surface 2a. The pressing plate 20 is fixed to the main body 2 with screws 32 via a heat insulating material 31.
【0047】そして、本実施の形態では、ヒータとして
のパターン8及び電極パターン9a,9bは、支持板3
0の上面に形成されている。これらのパターン8,9
a,9bは、前述した実施の形態の場合と同様に形成す
ることができる。なお、支持板30の材料として、図1
中の基板3と同様に種々の材料を用いることができる。Further, in this embodiment, the pattern 8 as the heater and the electrode patterns 9a and 9b are formed by the support plate 3
It is formed on the upper surface of 0. These patterns 8, 9
The a and 9b can be formed in the same manner as in the above-described embodiment. In addition, as a material of the support plate 30, FIG.
Various materials can be used similarly to the substrate 3 inside.
【0048】本実施の形態によるカンチレバーホルダー
によれば、カンチレバー1を新たに取り付けたり取り替
えたりする場合には、予めカンチレバー1に固定した支
持板30ごと取り付けたり取り替えたりする。この際、
ねじ32を一旦取り外し、ねじ32にて支持板30を、
断熱材31を介して本体2に固定する。これにより、図
3に示すように、カンチレバー1が保持される。本実施
の形態では、予めカンチレバー1を支持板30の所定位
置にプリマウントしておくことによって、カンチレバー
1の本体2に対する位置決めが容易となってカンチレバ
ー1の交換等を簡単に行うことができる。According to the cantilever holder according to the present embodiment, when the cantilever 1 is newly attached or replaced, the cantilever 1 is attached or replaced together with the support plate 30 fixed to the cantilever 1 in advance. On this occasion,
The screw 32 is once removed, and the support plate 30 is fixed with the screw 32.
It is fixed to the main body 2 via the heat insulating material 31. Thereby, as shown in FIG. 3, the cantilever 1 is held. In the present embodiment, by pre-mounting the cantilever 1 at a predetermined position on the support plate 30, the cantilever 1 can be easily positioned with respect to the main body 2, and the cantilever 1 can be easily replaced.
【0049】そして、金線10a,10bを介してパタ
ーン8に電流を流すと、パターン8が発熱し、この熱が
支持板30、カンチレバー1の支持体1a、カンチレバ
ー1の可撓性プレート1bを介して探針1cに伝導さ
れ、探針1cの先端部が加熱される。したがって、本実
施の形態によっても、前述した各実施の形態と同様に、
探針1cの先端部を介して試料表面の原子、分子オーダ
ーの微小領域を局所的に加熱することができる。本実施
の形態によるカンチレバーホルダーも、走査型原子間力
顕微鏡で採用されているカンチレバーをそのまま用いる
こともできるので、特別なカンチレバーを用意する必要
がなく、コストの低減を図ることができる。When an electric current is applied to the pattern 8 through the gold wires 10a and 10b, the pattern 8 generates heat, and this heat causes the support plate 30, the support 1a of the cantilever 1 and the flexible plate 1b of the cantilever 1 to move. The heat is conducted to the probe 1c through the heat, and the tip of the probe 1c is heated. Therefore, according to the present embodiment, as in the above-described embodiments,
It is possible to locally heat atomic and molecular-order minute regions on the sample surface via the tip of the probe 1c. As the cantilever holder according to the present embodiment, the cantilever used in the scanning atomic force microscope can be used as it is, so that it is not necessary to prepare a special cantilever, and the cost can be reduced.
【0050】また、本実施の形態では、パターン8で発
生した熱が断熱材31によって傾斜面2aへ伝導しなく
なり、その結果、パターン8で発生した熱が効率良くカ
ンチレバー1の探針1cの先端部に伝導され、試料表面
を効率良く加熱することができる。また、このように、
傾斜面2aへの不要な熱伝導が断熱材21により阻止さ
れるので、傾斜面2aの熱膨張等の熱変形がなくなり、
意図しない探針1cの動きを防止することができる。Further, in the present embodiment, the heat generated in the pattern 8 is not conducted to the inclined surface 2a by the heat insulating material 31, and as a result, the heat generated in the pattern 8 is efficiently the tip of the probe 1c of the cantilever 1. Conducted to the part, the sample surface can be efficiently heated. Also, like this,
Since unnecessary heat conduction to the inclined surface 2a is blocked by the heat insulating material 21, thermal deformation such as thermal expansion of the inclined surface 2a is eliminated,
It is possible to prevent unintended movement of the probe 1c.
【0051】次に、以上説明した各カンチレバーホルダ
ーを用いた本発明の一実施の形態による加熱・形状計測
装置について、図4を参照して説明する。図4は、この
加熱・形状計測装置を模式的に示す概略構成図である。Next, a heating / shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention using each of the above described cantilever holders will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic configuration diagram schematically showing this heating / shape measuring device.
【0052】この加熱・形状計測装置は、前述したカン
チレバー1と、カンチレバー1を保持する図1に示すカ
ンチレバーホルダー(あるいは、図2又は図3に示すカ
ンチレバーホルダー)40と、該カンチレバーホルダー
40をX,Y,Z方向(X方向は図4の紙面に対して垂
直な方向、Y方向は図4中の左右方向、Z方向は図4中
の上下方向とし、XY平面が試料41の表面と略平行な
面となっている。)に移動させるカンチレバー移動装置
42と、該移動装置42を駆動する駆動回路43と、試
料41をX,Y,Z方向に粗動させる移動装置44と、
該移動装置44を駆動する駆動回路45と、試料41を
X,Y,Z方向に微動させる移動装置46と、該移動装
置46を駆動する駆動回路47と、カンチレバーホルダ
ー40の電極パターン9a,9b及び金線10a,10
bを介してパターン(ヒータ)8を通電して、カンチレ
バーホルダー40のパターン8を発熱駆動する発熱駆動
回路48と、カンチレバー1の可撓性プレート1bの撓
みを検出する撓み検出部49と、駆動回路43,45,
47,48を制御したり、撓み検出部49からの検出信
号を取り込んで所定の演算を行ったりするコンピュータ
等からなる演算・制御部50と、使用者が演算・制御部
に指令等を与えるためのキーボードやマウス等の入力装
置51と、得られた結果等を表示するCRT等の表示装
置52とを備えている。なお、移動装置46は、試料4
1の試料台も兼ねている。また、図4中、53は基台で
ある。This heating / shape measuring device comprises the above-mentioned cantilever 1, the cantilever holder 40 (or the cantilever holder shown in FIG. 2 or FIG. 3) for holding the cantilever 1, and the cantilever holder 40 for X. , Y, Z directions (X direction is a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 4, Y direction is a horizontal direction in FIG. 4, Z direction is a vertical direction in FIG. 4, and the XY plane is substantially the surface of the sample 41. Parallel surfaces.), A drive circuit 43 for driving the moving device 42, a moving device 44 for coarsely moving the sample 41 in the X, Y, and Z directions.
A drive circuit 45 for driving the moving device 44, a moving device 46 for finely moving the sample 41 in the X, Y, and Z directions, a driving circuit 47 for driving the moving device 46, and electrode patterns 9a, 9b of the cantilever holder 40. And gold wires 10a, 10
A heat generation drive circuit 48 for energizing the pattern (heater) 8 via b to drive the pattern 8 of the cantilever holder 40 to generate heat, a deflection detection unit 49 for detecting the deflection of the flexible plate 1b of the cantilever 1, and a drive. Circuits 43, 45,
An arithmetic / control unit 50 including a computer or the like for controlling the control units 47 and 48 and taking in a detection signal from the deflection detection unit 49 to perform a predetermined arithmetic operation, and a user giving an instruction or the like to the arithmetic / control unit. An input device 51 such as a keyboard and a mouse, and a display device 52 such as a CRT for displaying the obtained results and the like are provided. The moving device 46 is used for the sample 4
It also doubles as a sample stand. Further, in FIG. 4, reference numeral 53 is a base.
【0053】なお、本実施の形態では、撓み検出部49
は、周知の光てこ法に従ってカンチレバー1の可撓性プ
レート1bの撓みを検出するように構成されており、具
体的には、例えば、可撓性プレート1bにレーザ光を照
射するHe−Neレーザ等からなるレーザ光源と、可撓
性プレート1bで反射されたレーザ光を検出するための
2分割フォトディテクタとで構成されている。もっと
も、撓み検出部49の構成は、このような構成に限定さ
れるものではなく、光てこ法によるものでなくてもよ
い。In the present embodiment, the deflection detecting section 49
Is configured to detect the bending of the flexible plate 1b of the cantilever 1 according to a well-known optical lever method. Specifically, for example, a He-Ne laser that irradiates the flexible plate 1b with a laser beam is used. And a two-divided photodetector for detecting the laser light reflected by the flexible plate 1b. However, the configuration of the deflection detection unit 49 is not limited to such a configuration, and may not be based on the optical lever method.
【0054】以上説明したような加熱・形状計測装置の
構成は、従来の走査型原子間力顕微鏡とほぼ同様である
が、カンチレバーホルダー40がヒータ8を有している
点、発熱駆動回路48を有している点、演算・制御部5
0による後述する加熱制御の点などにおいて、従来の走
査型原子間力顕微鏡と全く異なるものである。The structure of the heating / shape measuring apparatus as described above is almost the same as that of the conventional scanning atomic force microscope, except that the cantilever holder 40 has the heater 8 and the heating drive circuit 48. Points possessed, operation / control section 5
This is completely different from the conventional scanning atomic force microscope in terms of heating control described later by 0.
【0055】次に、前記加熱・形状計測装置の動作の一
例について、説明する。Next, an example of the operation of the heating / shape measuring device will be described.
【0056】前記加熱・形状計測装置の第1の加熱動作
では、入力装置51を介して使用者から入力された所定
の指令に応答して、演算・制御部50は、カンチレバー
1が撓んで探針1cが試料41の表面に押し付けられた
状態において、試料41の表面の所望の点のみが加熱さ
れるか又は試料41の表面の所望の領域の各点が順次加
熱されるように、駆動回路43,45,47,48を制
御する。In the first heating operation of the heating / shape measuring device, in response to a predetermined command input by the user via the input device 51, the arithmetic / control unit 50 causes the cantilever 1 to bend and search. A drive circuit is so arranged that, while the needle 1c is pressed against the surface of the sample 41, only a desired point on the surface of the sample 41 is heated or each point in a desired region on the surface of the sample 41 is sequentially heated. 43, 45, 47, 48 are controlled.
【0057】具体的には、試料41の所望の点のみを加
熱する場合には、例えば、駆動回路45,47を介して
移動装置44,46を作動させることによって、探針1
cの先端部が試料41の表面の所望の点に対応するX,
Y方向の位置に到達するまで試料41をX,Y方向に移
動させ、その後試料41をZ方向に移動させ、カンチレ
バー1が撓んで探針1cの先端部が試料41の表面に押
し付けられた状態にする。また、その後に駆動回路48
を介してカンチレバーホルダー40のヒータ8を発熱さ
せるか、あるいは、予めヒータ8を発熱させておく。Specifically, in the case of heating only a desired point of the sample 41, the probe 1 is operated by operating the moving devices 44 and 46 via the drive circuits 45 and 47, for example.
X where the tip of c corresponds to a desired point on the surface of the sample 41,
A state in which the sample 41 is moved in the X and Y directions until it reaches a position in the Y direction, and then the sample 41 is moved in the Z direction, and the cantilever 1 is bent and the tip of the probe 1c is pressed against the surface of the sample 41. To After that, the drive circuit 48
The heater 8 of the cantilever holder 40 is caused to generate heat via the, or the heater 8 is made to generate heat in advance.
【0058】また、試料41の所望の領域を加熱する場
合には、例えば、駆動回路45,47を介して移動装置
25,27を作動させることによって、探針1cの先端
部が試料41の表面の所望の領域に対応するX,Y方向
の位置に到達するまで試料41をX,Y方向に移動さ
せ、その後試料41をZ方向に移動させ、カンチレバー
1が撓んで探針1cの先端部が試料41の表面に押し付
けられた状態にする。その後、試料41のZ方向の位置
を保ったまま、駆動回路45,47を介して移動装置4
4,46を作動させることによって、探針1cの先端部
が試料41の表面の所望の領域を走査するように試料4
1をX,Y方向に移動させる。その走査中に、駆動回路
48を介してカンチレバーホルダー40のヒータ8を発
熱させる。When heating a desired region of the sample 41, the tip of the probe 1c is moved to the surface of the sample 41 by operating the moving devices 25 and 27 via the drive circuits 45 and 47, for example. The sample 41 is moved in the X and Y directions until it reaches a position in the X and Y directions corresponding to the desired area of the sample 41, and then the sample 41 is moved in the Z direction. The sample 41 is pressed against the surface. After that, while the position of the sample 41 in the Z direction is maintained, the moving device 4 is moved through the drive circuits 45 and 47.
By operating 4 and 46, the sample 4 is moved so that the tip of the probe 1c scans a desired area on the surface of the sample 41.
1 is moved in the X and Y directions. During the scanning, the heater 8 of the cantilever holder 40 is caused to generate heat via the drive circuit 48.
【0059】以上説明した第1の加熱動作では、カンチ
レバー1の撓みによって探針1cが試料41の表面へ押
し付けられるので、探針1cが確実に試料41の表面に
接触し、探針1cの先端部から試料41の表面への熱伝
導が有効に行われる。また、試料41の表面の所望の領
域を加熱するべく探針1cを試料41の表面に対して走
査した場合にも、カンチレバー1の撓みによって探針1
cが試料41の表面の凹凸に追従するので、探針1cが
確実に試料41の表面に接触し、探針1cの先端部から
試料41の表面への熱伝導が有効に行われる。In the first heating operation described above, the probe 1c is pressed against the surface of the sample 41 by the bending of the cantilever 1, so that the probe 1c surely contacts the surface of the sample 41, and the tip of the probe 1c. Heat is effectively conducted from the part to the surface of the sample 41. Further, even when the probe 1c is scanned with respect to the surface of the sample 41 in order to heat a desired region of the surface of the sample 41, the probe 1 is deflected by the bending of the cantilever 1.
Since c follows the unevenness of the surface of the sample 41, the probe 1c surely contacts the surface of the sample 41, and the heat conduction from the tip of the probe 1c to the surface of the sample 41 is effectively performed.
【0060】なお、前記第1の加熱動作では、必ずしも
カンチレバー1の撓みを検出する必要がないので、第1
の加熱動作のみを行う場合には、撓み検出部49を取り
除いてもよい。In the first heating operation, it is not always necessary to detect the deflection of the cantilever 1, so
When performing only the heating operation of the above, the bending detection unit 49 may be removed.
【0061】前記加熱・形状計測装置の第2の加熱動作
では、入力装置51を介して使用者から入力された所定
の指令に応答して、演算・制御部50は、撓み検出部4
9からの検出信号に基づいてカンチレバー1の撓みが一
定になるように試料41のZ方向の位置を駆動回路4
5,47及び移動装置44,46を介して制御しつつ、
探針1cが試料41の表面の所望の点に相対するか又は
試料41の表面の所望の領域の各点を順次走査するよう
に、試料41のX,Y方向の位置を駆動回路45,47
及び移動装置44,46を介して制御し、かつ、試料4
1の表面の所望の点のみが加熱されるか又は前記試料表
面の所望の領域の各点が順次加熱されるように、発熱駆
動回路48を制御する。In the second heating operation of the heating / shape measuring device, in response to a predetermined command input by the user via the input device 51, the calculation / control unit 50 causes the deflection detecting unit 4 to operate.
The position of the sample 41 in the Z direction is set based on the detection signal from the drive circuit 4 so that the bending of the cantilever 1 becomes constant.
5, 47 and moving devices 44, 46 while controlling
The positions of the sample 41 in the X and Y directions are set to drive circuits 45 and 47 so that the probe 1c faces a desired point on the surface of the sample 41 or sequentially scans each point in a desired region on the surface of the sample 41.
And the moving device 44, 46, and the sample 4
The heat generation driving circuit 48 is controlled so that only a desired point on one surface is heated or each point on a desired region of the sample surface is sequentially heated.
【0062】具体的には、第2の加熱動作では、まず、
移動装置42を用いてカンチレバー1の位置調整を行
う。この位置調整とは、撓み検出部49を構成するレー
ザ光源からのレーザ光をカンチレバー1の所定の位置に
照射し、カンチレバー1で反射した反射光を2分割フォ
トディテクタの所定の位置に入射するように、カンチレ
バー1の位置を調整することを言う。次に、駆動回路4
5,47を介して移動装置44,46を作動させること
によって、探針1cの先端部が試料41の表面の所望の
点又は所望の領域に対応するX,Y方向の位置に到達す
るまで試料41をX,Y方向に移動させる。その後、移
動装置44,46を用いて、カンチレバー1の探針1c
と試料41が接触するまで試料41をZ方向に移動させ
る。このとき、カンチレバー1の探針1cと試料41と
の接触は、カンチレバー1の撓みを撓み検出部49で検
出することにより達成することができる。試料41の表
面の所望の点のみを加熱する場合には、この接触状態に
おいて、駆動回路48を介してカンチレバー1のヒータ
8を発熱させ、その加熱を終了する。一方、試料41の
表面の所望の領域を加熱する場合には、試料41と探針
1cとの接触が達成された後に、移動装置46を用い
て、撓み検出部49で計測したカンチレバー1の撓みを
一定に保つように試料41をZ方向に上下させながら、
探針1cの先端部が試料41の表面の所望の領域を走査
するように試料41をX、Y方向に移動させる。その走
査中に、駆動回路48を介してカンチレバー1のヒータ
8を発熱させる。Specifically, in the second heating operation, first,
The position of the cantilever 1 is adjusted using the moving device 42. This position adjustment is to irradiate a predetermined position of the cantilever 1 with laser light from a laser light source that constitutes the deflection detection unit 49, and to cause the reflected light reflected by the cantilever 1 to enter a predetermined position of the two-divided photodetector. , To adjust the position of the cantilever 1. Next, the drive circuit 4
By operating the moving devices 44 and 46 via the probes 5 and 47, the tip of the probe 1c reaches the position in the X and Y directions corresponding to the desired point or the desired region on the surface of the sample 41. 41 is moved in the X and Y directions. After that, the probe 1c of the cantilever 1 is moved by using the moving devices 44 and 46.
The sample 41 is moved in the Z direction until the sample 41 and the sample 41 come into contact with each other. At this time, the contact between the probe 1c of the cantilever 1 and the sample 41 can be achieved by detecting the bending of the cantilever 1 with the bending detection unit 49. When heating only a desired point on the surface of the sample 41, in this contact state, the heater 8 of the cantilever 1 is caused to generate heat via the drive circuit 48, and the heating is finished. On the other hand, when heating a desired region of the surface of the sample 41, after the contact between the sample 41 and the probe 1c is achieved, the bending of the cantilever 1 measured by the bending detection unit 49 using the moving device 46 is performed. While moving the sample 41 up and down in the Z direction so that
The sample 41 is moved in the X and Y directions so that the tip of the probe 1c scans a desired area on the surface of the sample 41. During the scanning, the heater 8 of the cantilever 1 is caused to generate heat via the drive circuit 48.
【0063】以上説明した第2の加熱動作では、原子間
力顕微鏡におけるいわゆるコンタクトモードと同様の探
針1cの移動制御が実現されつつ、試料41の表面の所
望の点のみが加熱されるか又は試料41の表面の所望の
領域の各点が順次加熱されることになる。このため、試
料41の表面の凹凸に追従して探針1cと試料41の表
面との接触状態を一定に保つことができるので、試料4
1の表面の凹凸にかかわらず試料41の表面の加熱量を
一定にすることができる。In the second heating operation described above, while the movement control of the probe 1c similar to the so-called contact mode in the atomic force microscope is realized, only a desired point on the surface of the sample 41 is heated or Each point in the desired area on the surface of the sample 41 will be heated sequentially. Therefore, the contact state between the probe 1c and the surface of the sample 41 can be kept constant by following the unevenness of the surface of the sample 41.
The heating amount of the surface of the sample 41 can be made constant regardless of the unevenness of the surface of No. 1.
【0064】なお、例えば、探針1cによりいわゆるラ
スタースキャンを行う場合に、その走査順序に従ってパ
ルス状にヒータ8を発熱させると、試料41の表面の任
意の形状の領域を加熱することができる。For example, when so-called raster scanning is performed by the probe 1c, if the heater 8 is heated in a pulsed manner in accordance with the scanning order, it is possible to heat a region of any shape on the surface of the sample 41.
【0065】前記加熱・形状計測装置の形状測定動作で
は、入力装置51を介して使用者から入力された所定の
指令に応答して、演算・制御部50は、前述した第2の
加熱動作の場合と同様に、撓み検出部49からの検出信
号に基づいてカンチレバー1の撓みが一定になるように
試料41のZ方向の位置を駆動回路45,47及び移動
装置44,46を介して制御しつつ、探針1cが試料4
1の表面の所望の領域の各点を順次走査するように、試
料41のX,Y方向の位置を駆動回路45,47及び移
動装置44,46を介して制御し、かつ、X,Y方向に
おける探針1cの試料41表面に対する相対位置に関す
る情報、すなわち、試料41の表面の形状データを得
る。In the shape measuring operation of the heating / shape measuring apparatus, in response to a predetermined command input by the user through the input device 51, the calculation / control section 50 causes the calculation / control section 50 to perform the second heating operation. Similarly to the case, the position of the sample 41 in the Z direction is controlled via the drive circuits 45 and 47 and the moving devices 44 and 46 so that the bending of the cantilever 1 becomes constant based on the detection signal from the bending detection unit 49. While the probe 1c is the sample 4
The position of the sample 41 in the X and Y directions is controlled via the drive circuits 45 and 47 and the moving devices 44 and 46 so as to sequentially scan each point in the desired area on the surface of No. 1 and the X and Y directions. The information on the relative position of the probe 1c with respect to the surface of the sample 41, that is, the shape data of the surface of the sample 41 is obtained.
【0066】この形状測定動作は、従来の走査型原子間
力顕微鏡におけるコンタクトモードの動作と同一であ
る。This shape measuring operation is the same as the contact mode operation in the conventional scanning atomic force microscope.
【0067】なお、本実施の形態では、移動装置の位置
制御をオープンループ制御により行っているので、演算
・制御部50から出力される移動装置42,44,46
への制御信号が移動装置42,44,46の位置情報に
相当する。このため、演算・制御部50はこの制御信号
に基づき試料41の表面の形状データを、内部のメモリ
に記憶する。移動装置42,44,46の位置制御をフ
ィードバック制御により行う場合には、例えば、移動装
置42,44,46に位置検出器を設けておけばよい。In the present embodiment, since the position control of the moving device is performed by the open loop control, the moving devices 42, 44, 46 output from the arithmetic / control unit 50.
The control signal to (1) corresponds to the position information of the moving devices 42, 44, 46. Therefore, the calculation / control unit 50 stores the shape data of the surface of the sample 41 in the internal memory based on this control signal. When the position control of the moving devices 42, 44, 46 is performed by feedback control, for example, the moving devices 42, 44, 46 may be provided with position detectors.
【0068】そして、本実施の形態では、演算・制御部
50は、前記形状データを処理して試料41の表面の凹
凸画像を、表示装置に表示させる。Then, in the present embodiment, the arithmetic / control unit 50 processes the shape data to display the unevenness image of the surface of the sample 41 on the display device.
【0069】なお、探針1cの走査自体は前記第2の加
熱動作も前記形状測定動作も共通するので、これらの動
作を同時に行うこともできる。Since the scanning itself of the probe 1c is common to the second heating operation and the shape measuring operation, these operations can be performed simultaneously.
【0070】前記加熱・形状計測装置では、以上説明し
た各動作を行うので、次のような使用も可能となる。Since the above-mentioned heating / shape measuring apparatus carries out each of the operations described above, it can be used as follows.
【0071】すなわち、前記第2の加熱動作と前記第3
の形状測定動作を同時に行うことにより、試料41の表
面の形状データの取得と試料41の表面の全面的又は局
所的な加熱とを同時に行うことができる。That is, the second heating operation and the third heating operation
By simultaneously performing the shape measurement operation of 1., it is possible to simultaneously obtain the shape data of the surface of the sample 41 and to heat the surface of the sample 41 entirely or locally.
【0072】また、前記形状測定動作により加熱前の試
料41の表面の形状データを取得し、この形状データに
基づいて加熱箇所を決め、その後に前記第2の加熱動作
によりその箇所を局所的に加熱することができる。すな
わち、前記形状測定動作で試料41の凹凸等の観察の結
果、特異点もしくは任意の位置で熱的反応を起こさせた
いような場合は、前記第2の加熱動作によりその位置を
局所的に加熱することが可能である。この場合、例え
ば、表示装置52に表示された加熱前の試料41の表面
の凹凸画像に対して、入力装置51としてのマウス等で
当該画像の一部を指摘することにより、その箇所が前記
第2の加熱動作により自動的に加熱されるような、ユー
ザーインターフェースを構築しておくことが、好まし
い。Further, the shape data of the surface of the sample 41 before heating is acquired by the shape measuring operation, the heating point is determined based on this shape data, and then that point is locally changed by the second heating operation. It can be heated. That is, if it is desired to cause a thermal reaction at a singular point or an arbitrary position as a result of observing the unevenness of the sample 41 in the shape measuring operation, the position is locally heated by the second heating operation. It is possible. In this case, for example, by pointing out a part of the image of the unevenness of the surface of the sample 41 before heating displayed on the display device 52 with a mouse or the like as the input device 51, the portion is detected as the first image. It is preferable to build a user interface that is automatically heated by the second heating operation.
【0073】さらに、前記形状測定動作により加熱前の
試料41の表面の形状データを取得し、前記第2の加熱
動作により試料41の表面を全面的又は局所的に加熱
し、その後再び前記形状測定動作により加熱後の試料4
1の表面の形状データを取得することによって、加熱前
後の試料41の表面の凹凸変化を観察することもでき
る。Further, the shape data of the surface of the sample 41 before heating is obtained by the shape measuring operation, the surface of the sample 41 is heated entirely or locally by the second heating operation, and then the shape measuring is performed again. Sample 4 heated by operation
By acquiring the shape data of the surface of No. 1, it is possible to observe the unevenness change of the surface of the sample 41 before and after heating.
【0074】以上説明した実施の形態の加熱・形状計測
装置における前記第2の加熱動作及び前記形状計測動作
は、走査型原子間力顕微鏡におけるコンタクトモードに
よるものである。The second heating operation and the shape measuring operation in the heating / shape measuring apparatus according to the above-described embodiment are based on the contact mode in the scanning atomic force microscope.
【0075】しかし、前述した加熱・形状計測装置を以
下のように変形することによって、走査型原子間力顕微
鏡における他の所定モードによる加熱動作及び形状計測
動作を実現することができる。However, by modifying the above-mentioned heating / shape measuring device as follows, it is possible to realize the heating operation and the shape measuring operation in another predetermined mode in the scanning atomic force microscope.
【0076】すなわち、図4において、カンチレバー1
を振動させる振動部と、カンチレバー1の振動状態を検
出する振動検出部と、を追加する。That is, in FIG. 4, the cantilever 1
A vibration unit that vibrates the cantilever 1 and a vibration detection unit that detects the vibration state of the cantilever 1 are added.
【0077】前記振動部としては、例えば、カンチレバ
ー1の可撓性プレート1bの部分に設けたピエゾ素子
(図示せず)や、カンチレバーホルダー40とカンチレ
バー移動装置42との間に介在させたピエゾ素子(図示
せず)など、を採用することができる。このピエゾ素子
に交流電圧を印加することによって、カンチレバー1が
振動する。このときピエゾ素子に印加する交流電圧の周
波数は、カンチレバー1の固有周波数とわずかに異なる
周波数となるようにしておくことが、好ましい。The vibrating portion is, for example, a piezo element (not shown) provided on the flexible plate 1b of the cantilever 1, or a piezo element interposed between the cantilever holder 40 and the cantilever moving device 42. (Not shown) or the like can be employed. By applying an AC voltage to this piezo element, the cantilever 1 vibrates. At this time, it is preferable that the frequency of the AC voltage applied to the piezo element be a frequency slightly different from the natural frequency of the cantilever 1.
【0078】前記振動検出部としては、前記撓み検出部
49がレーザ光源及び2分割フォトディテクタとで構成
されているので、これをそのまま用いることができる。
もっとも、前記振動検出部として、例えば、カンチレバ
ー1の可撓性プレート1bの部分に設けたピエゾ抵抗を
採用することもでき、このピエゾ抵抗の抵抗変化から振
動状態を検出することができる。As the vibration detecting section, since the bending detecting section 49 is composed of a laser light source and a two-divided photodetector, this can be used as it is.
However, as the vibration detecting unit, for example, a piezoresistor provided in the flexible plate 1b of the cantilever 1 can be adopted, and the vibration state can be detected from the resistance change of the piezoresistor.
【0079】そして、探針1cと試料41の表面との間
に作用する原子間力は試料41の表面と探針1cとの間
の距離に応じて変化し、前記原子間力に応じてカンチレ
バー1の共振周波数がシフトし、前記原子間力が変化す
ると前記振動検出部からの検出信号が変化する。したが
って、前記振動検出部からの検出信号に基づいて、前記
原子間力が一定になるように、試料41とカンチレバー
1との間の距離を相対的に上下方向に移動させる。この
ようにすると、試料41とカンチレバー1の振動の中心
との間の距離は一定になるため、試料41の表面の凹凸
にかかわらず試料表面の加熱量を一定にすることができ
るとともに、試料41の表面の形状データを得ることが
できる。Then, the interatomic force acting between the probe 1c and the surface of the sample 41 changes according to the distance between the surface of the sample 41 and the probe 1c, and the cantilever according to the interatomic force. When the resonance frequency of 1 shifts and the atomic force changes, the detection signal from the vibration detecting unit changes. Therefore, based on the detection signal from the vibration detection unit, the distance between the sample 41 and the cantilever 1 is relatively moved in the vertical direction so that the interatomic force becomes constant. By doing so, the distance between the sample 41 and the center of vibration of the cantilever 1 becomes constant, so that the heating amount of the sample surface can be made constant regardless of the unevenness of the surface of the sample 41, and at the same time, the sample 41 can be heated. The shape data of the surface of can be obtained.
【0080】このようにして前述した加熱・形状計測装
置を、このようなモードによる加熱動作及び形状計測動
作を行うように変形しても、実質的に前述した加熱・形
状計測装置と同様である。Even if the heating / shape measuring apparatus described above is modified to perform the heating operation and the shape measuring operation in such a mode as described above, it is substantially the same as the heating / shape measuring apparatus described above. .
【0081】以上、本発明の種々の実施の形態について
説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定される
ものではない。Although various embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments.
【0082】[0082]
【発明の効果】本発明によれば、試料の原子、分子オー
ダーの微小領域を局所的に加熱することが可能になる。According to the present invention, it is possible to locally heat the atomic or molecular-order minute regions of a sample.
【0083】したがって、本発明によれば、以下のよう
な具体的な応用の効果が得られる。Therefore, according to the present invention, the following specific application effects can be obtained.
【0084】生体試料の生きた環境での正常な機能を果
たすのは、30℃〜40℃である。生物の研究は、現在
分子レベルまでの解明が行われている。本発明によれ
は、分子レベルの分解能で30℃〜40℃の範囲で加熱
し、生物の活性状態を微細に観察することが可能であ
る。The normal function of the biological sample in the living environment is 30 ° C to 40 ° C. Biological research is currently being carried out at the molecular level. According to the present invention, it is possible to finely observe the active state of living organisms by heating at a molecular level resolution in the range of 30 ° C to 40 ° C.
【0085】また、タンパクの活性を調整したり変性に
も温度が重要な要因である。したがって、本発明によれ
ば、分子量の大きなタンパクが局所的に加熱することに
より、分子レベルで結合状態を調べることができる。The temperature is also an important factor in controlling the protein activity and denaturing. Therefore, according to the present invention, the binding state can be examined at the molecular level by locally heating a protein having a large molecular weight.
【0086】さらに、有機物質では、温度で結合状態が
変化する。したがって、分子量の大きな有機物質が局所
的に加熱できることは、分子鎖の結合状態を分子レベル
で変化させることができることになる。このため、本発
明は、ナノメーターオーダのリソグラフィにも応用可能
である。Furthermore, in organic substances, the bonding state changes with temperature. Therefore, local heating of an organic substance having a large molecular weight can change the bonding state of molecular chains at the molecular level. Therefore, the present invention can also be applied to nanometer-order lithography.
【図1】本発明の一実施の形態によるカンチレバーホル
ダーを示す図であり、図1(a)はカンチレバーを保持
した状態を示す概略斜視図、図1(b)はヒータの部分
を示す平面図である。FIG. 1 is a diagram showing a cantilever holder according to an embodiment of the present invention, FIG. 1 (a) is a schematic perspective view showing a state in which a cantilever is held, and FIG. 1 (b) is a plan view showing a heater portion. Is.
【図2】本発明の他の実施の形態によるカンチレバーホ
ルダーを示す図であり、図2(a)はカンチレバーを保
持した状態を示す概略斜視図、図2(b)は図2(a)
中のA−A線に沿った断面図、図2(c)はヒータの部
分を示す平面図である。FIG. 2 is a view showing a cantilever holder according to another embodiment of the present invention, FIG. 2 (a) is a schematic perspective view showing a state in which the cantilever is held, and FIG. 2 (b) is FIG. 2 (a).
FIG. 2C is a plan view showing a heater portion, taken along the line AA in FIG.
【図3】本発明の更に他の実施の形態によるカンチレバ
ーホルダーを示す図であり、図3(a)はカンチレバー
を保持した状態を示す概略斜視図、図3(b)は図3
(a)中のB−B線に沿った断面図、図3(c)はヒー
タの部分を示す平面図である。FIG. 3 is a view showing a cantilever holder according to still another embodiment of the present invention, FIG. 3 (a) is a schematic perspective view showing a state in which the cantilever is held, and FIG. 3 (b) is FIG.
FIG. 3C is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 3A, and FIG. 3C is a plan view showing a heater portion.
【図4】本発明の一実施の形態による加熱・形状計測装
置を模式的に示す概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram schematically showing a heating / shape measuring device according to an embodiment of the present invention.
1 カンチレバー 1c 探針 2 本体 2a 傾斜面 3 基板 4 板ばね(押さえ部材) 6,22,32 ねじ 8 パターン(ヒータ) 9a,9b 電極パターン 20 押さえ板(押さえ部材) 21,31 断熱材 30 支持板 40 カンチレバーホルダー 42,44,46 移動装置 43,45,47 駆動回路 48 発熱駆動回路 49 撓み検出部 50 演算・制御部 51 入力装置 52 表示装置 1 cantilever 1c probe 2 main body 2a inclined surface 3 substrate 4 leaf spring (pressing member) 6,22,32 screw 8 pattern (heater) 9a, 9b electrode pattern 20 pressing plate (pressing member) 21,31 heat insulating material 30 support plate 40 Cantilever Holder 42,44,46 Moving Device 43,45,47 Drive Circuit 48 Heat Generation Drive Circuit 49 Deflection Detection Unit 50 Calculation / Control Unit 51 Input Device 52 Display Device
Claims (8)
ンチレバーホルダーにおいて、保持されたカンチレバー
を加熱するヒータを備えたことを特徴とするカンチレバ
ーホルダー。1. A cantilever holder for holding a cantilever having a probe, comprising a heater for heating the held cantilever.
レバーを挟持する押さえ部材と、を備え、前記支持台又
は前記押さえ部材に前記ヒータを形成したことを特徴と
する請求項1記載のカンチレバーホルダー。2. A support base, and a pressing member for sandwiching the cantilever between the support base, and the heater is formed on the support base or the pressing member. Cantilever holder.
された支持板であって前記支持台に固定される支持板
と、を備え、前記支持板に前記ヒータを形成したことを
特徴とする請求項1記載のカンチレバーホルダー。3. A support base, and a support plate fixed to the cantilever in advance, the support plate fixed to the support base, wherein the heater is formed on the support plate. The cantilever holder according to item 1.
への、前記ヒータで発生した熱の伝導を軽減させる断熱
材を更に備えたことを特徴とする請求項1乃至3のいず
れかに記載のカンチレバーホルダー。4. The cantilever according to claim 1, further comprising a heat insulating material for reducing conduction of heat generated by the heater to a portion other than the held cantilever. holder.
記載のカンチレバーホルダーと、 前記ヒータを発熱させる発熱駆動手段と、 試料表面と略平行な面の方向に前記探針を前記試料に対
して相対的に移動させるとともに、前記試料表面と略垂
直な方向に前記探針を前記試料に対して相対的に移動さ
せる移動手段と、 前記カンチレバーが撓んで前記探針が前記試料表面に押
し付けられた状態において、前記試料表面の所望の点の
みが加熱されるか又は前記試料表面の所望の領域の各点
が順次加熱されるように、前記発熱駆動手段及び前記移
動手段を制御する制御手段と、 を備えたことを特徴とする加熱装置。5. A cantilever having a probe, a cantilever holder according to any one of claims 1 to 4 for holding the cantilever, a heat generating drive means for heating the heater, and a surface substantially parallel to the sample surface. Moving means for moving the probe relative to the sample in a direction and moving the probe relative to the sample in a direction substantially perpendicular to the surface of the sample, and the cantilever bends. In the state where the probe is pressed against the sample surface, only the desired point on the sample surface is heated, or each point in the desired region of the sample surface is sequentially heated, so that the heat generation drive means. And a control unit for controlling the moving unit, and a heating device.
記載のカンチレバーホルダーと、 前記ヒータを発熱させる発熱駆動手段と、 前記カンチレバーの撓みを検出する撓み検出手段と、 試料表面と略平行な面の方向に前記探針を前記試料に対
して相対的に移動させるとともに、前記試料表面と略垂
直な方向に前記探針を前記試料に対して相対的に移動さ
せる移動手段と、 前記撓み検出手段からの検出信号に基づいて前記カンチ
レバーの撓みが一定になるように前記移動手段を制御し
つつ、前記探針が前記試料表面の所望の点に相対するか
又は前記試料表面の所望の領域の各点を順次走査するよ
うに前記移動手段を制御する手段と、 前記試料表面の所望の点のみが加熱されるか又は前記試
料表面の所望の領域の各点が順次加熱されるように、前
記発熱駆動手段を制御する手段と、 を備えたことを特徴とする加熱装置。6. A cantilever having a probe, a cantilever holder according to any one of claims 1 to 4, which holds the cantilever, a heat generation drive means for causing the heater to generate heat, and a deflection for detecting deflection of the cantilever. The detecting means and the probe relative to the sample in a direction substantially parallel to the sample surface, and the probe relative to the sample in a direction substantially perpendicular to the sample surface. And a moving unit for moving the cantilever based on a detection signal from the bending detecting unit so that the bending of the cantilever becomes constant, while the probe is opposed to a desired point on the sample surface. Or means for controlling the moving means so as to sequentially scan each point of a desired area of the sample surface, and only the desired point of the sample surface is heated or the sample surface A heating unit for controlling the heat generation driving unit so that each point in the desired area of the heating unit is heated sequentially.
記載のカンチレバーホルダーと、 前記ヒータを発熱させる発熱駆動手段と、 前記カンチレバーを振動させる振動手段と、 前記カンチレバーの振動状態を検出する振動検出手段
と、 前記試料表面と略平行な面の方向に前記探針を前記試料
に対して相対的に移動させるとともに、前記試料表面と
略垂直な方向に前記探針を前記試料に対して相対的に移
動させる移動手段と、 前記振動検出手段からの検出信号に基づいて前記カンチ
レバーの前記探針と前記試料表面との間に作用する原子
間力が一定になるように前記移動手段を制御しつつ、前
記探針が前記試料表面の所望の点に相対するか又は前記
試料表面の所望の領域の各点を順次走査するように前記
移動手段を制御する手段と、 前記試料表面の所望の点のみが加熱されるか又は前記試
料表面の所望の領域の各点が順次加熱されるように、前
記発熱駆動手段を制御する手段と、 を備えたことを特徴とする加熱装置。7. A cantilever having a probe, a cantilever holder according to any one of claims 1 to 4 for holding the cantilever, a heat generating drive means for causing the heater to generate heat, and a vibrating means for vibrating the cantilever. A vibration detecting means for detecting a vibration state of the cantilever, and the probe relatively moving with respect to the sample in a direction of a plane substantially parallel to the sample surface, and in a direction substantially perpendicular to the sample surface. A moving means for moving the probe relative to the sample, and an atomic force acting between the probe of the cantilever and the sample surface based on a detection signal from the vibration detecting means is constant. While controlling the moving means so that the probe is opposed to a desired point on the sample surface or sequentially scans each point on a desired area of the sample surface. As described above, means for controlling the moving means, and means for controlling the heat generation driving means so that only desired points on the sample surface are heated or respective points in desired areas on the sample surface are sequentially heated. And a heating device.
記試料表面に対する相対位置に応じた、前記試料表面と
略垂直な方向の前記探針の前記試料表面に対する相対位
置に関する情報を得る手段と、 を備えたことを特徴とする加熱・形状計測装置。8. The heating device according to claim 6 or 7, wherein the heating device is arranged in a direction substantially perpendicular to the sample surface according to a relative position of the probe with respect to the sample surface in a direction of a plane substantially parallel to the sample surface. A heating / shape measuring apparatus comprising: a unit that obtains information about a relative position of the probe with respect to the sample surface.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7344501A JPH09159680A (en) | 1995-12-05 | 1995-12-05 | Cantilever holder, heating device using it, and heating/ shape measuring instrument using it |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7344501A JPH09159680A (en) | 1995-12-05 | 1995-12-05 | Cantilever holder, heating device using it, and heating/ shape measuring instrument using it |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09159680A true JPH09159680A (en) | 1997-06-20 |
Family
ID=18369763
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7344501A Pending JPH09159680A (en) | 1995-12-05 | 1995-12-05 | Cantilever holder, heating device using it, and heating/ shape measuring instrument using it |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09159680A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2013019887A (en) * | 2011-07-12 | 2013-01-31 | National Cheng Kung Univ | Thermal probe |
-
1995
- 1995-12-05 JP JP7344501A patent/JPH09159680A/en active Pending
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