JPH11153609A - プローブ顕微鏡 - Google Patents
プローブ顕微鏡Info
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- JPH11153609A JPH11153609A JP32149897A JP32149897A JPH11153609A JP H11153609 A JPH11153609 A JP H11153609A JP 32149897 A JP32149897 A JP 32149897A JP 32149897 A JP32149897 A JP 32149897A JP H11153609 A JPH11153609 A JP H11153609A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ばね要素、光検出素子などにより構成された
変位検出系が微動素子先端に取り付けられた構成からな
る原子間力顕微鏡や磁気力顕微鏡といったプロ−ブ顕微
鏡の半導体レーザ光をばね要素先端に容易に位置合わせ
し、集光させる手段とばね要素が交換可能な手段を設け
た構成からなるプロ−ブ顕微鏡の提供を目的とするもの
である。 【解決手段】 ばね要素２を保持するホルダ部１を複数
個配置可能とするブロック１１を装置内に設け、前記ホ
ルダ部１と前記ブロック１１を磁力固定し、装置に構成
された試料移動用３次元移動手段（ステ−ジ）に構成し
た治具部材を用いて、前記ホルダ部１に保持されたばね
要素２を前記ブロック１１と装置に構成された検出手段
部間で交換可能な構成をにしたことを特徴とするプロ−
ブ顕微鏡。
変位検出系が微動素子先端に取り付けられた構成からな
る原子間力顕微鏡や磁気力顕微鏡といったプロ−ブ顕微
鏡の半導体レーザ光をばね要素先端に容易に位置合わせ
し、集光させる手段とばね要素が交換可能な手段を設け
た構成からなるプロ−ブ顕微鏡の提供を目的とするもの
である。 【解決手段】 ばね要素２を保持するホルダ部１を複数
個配置可能とするブロック１１を装置内に設け、前記ホ
ルダ部１と前記ブロック１１を磁力固定し、装置に構成
された試料移動用３次元移動手段（ステ−ジ）に構成し
た治具部材を用いて、前記ホルダ部１に保持されたばね
要素２を前記ブロック１１と装置に構成された検出手段
部間で交換可能な構成をにしたことを特徴とするプロ−
ブ顕微鏡。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は物質間に働く原子
間力または磁気力といった様々な力を微小なばね要素で
変位に変換し、その変位をレーザー光をばね要素に照射
しその反射光の位置ずれとして光検出素子で検出して制
御信号とする方式の原子間力顕微鏡や磁気力顕微鏡とい
ったプロ−ブ顕微鏡に関する。
間力または磁気力といった様々な力を微小なばね要素で
変位に変換し、その変位をレーザー光をばね要素に照射
しその反射光の位置ずれとして光検出素子で検出して制
御信号とする方式の原子間力顕微鏡や磁気力顕微鏡とい
ったプロ−ブ顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】プロ−ブ顕微鏡の一種である原子間力顕
微鏡（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐ
ｅ）はＳＴＭの発明者であるＧ．Ｂｉｎｎｉｇらによっ
て考案（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ ｖｏｌ．５６ ｐ９３０１９８６）されて以来、
新規な絶縁性物質の表面形状観察手段として期待され、
研究が進められている。その原理は先端を充分に鋭くし
た検出チップと試料間に働く原子間力を、前記検出チッ
プが取り付けられているばね要素の変位として測定し、
前記ばね要素の変位量を一定に保ちながら前記試料表面
を走査し、前記ばね要素の変位量を一定に保つための制
御信号を形状情報として、前記試料表面の形状を測定す
るものである。ばね要素の変位検出手段としてはトンネ
ル電流を用いるＳＴＭ方式と光学的方式に大別される。
ＳＴＭ方式は二つの導体を数ナノメータ〜数オングス
トロームの距離に近付け電圧を印加すると電流が流れ始
めるいわゆるトンネル現象を利用するものである。ばね
要素に導電性を付与しておき、鋭利な金属針をばね要素
に１ナノメータ程度まで接近させてトンネル電流を流
し、その電流値をばね要素の変位信号として制御を行
う。光学的方式にはいわゆる干渉法そのものを使った例
（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＶａｃｕｕｍ Ｓｃｉｅｎｃｅ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａ６（２）ｐ２６６Ｍａｒ／
Ａｐｒ １９８８）や、レーザー光をばね要素に照射し
その反射光の位置ずれを光検出素子で検出して変位信号
とする、光てこ方式と呼ばれる例（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏ
ｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ６５（１）、１
ｐ１６４ Ｊａｎｕａｒｙ １９８９）が報告されて
いる。
微鏡（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐ
ｅ）はＳＴＭの発明者であるＧ．Ｂｉｎｎｉｇらによっ
て考案（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ ｖｏｌ．５６ ｐ９３０１９８６）されて以来、
新規な絶縁性物質の表面形状観察手段として期待され、
研究が進められている。その原理は先端を充分に鋭くし
た検出チップと試料間に働く原子間力を、前記検出チッ
プが取り付けられているばね要素の変位として測定し、
前記ばね要素の変位量を一定に保ちながら前記試料表面
を走査し、前記ばね要素の変位量を一定に保つための制
御信号を形状情報として、前記試料表面の形状を測定す
るものである。ばね要素の変位検出手段としてはトンネ
ル電流を用いるＳＴＭ方式と光学的方式に大別される。
ＳＴＭ方式は二つの導体を数ナノメータ〜数オングス
トロームの距離に近付け電圧を印加すると電流が流れ始
めるいわゆるトンネル現象を利用するものである。ばね
要素に導電性を付与しておき、鋭利な金属針をばね要素
に１ナノメータ程度まで接近させてトンネル電流を流
し、その電流値をばね要素の変位信号として制御を行
う。光学的方式にはいわゆる干渉法そのものを使った例
（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＶａｃｕｕｍ Ｓｃｉｅｎｃｅ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａ６（２）ｐ２６６Ｍａｒ／
Ａｐｒ １９８８）や、レーザー光をばね要素に照射し
その反射光の位置ずれを光検出素子で検出して変位信号
とする、光てこ方式と呼ばれる例（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏ
ｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ６５（１）、１
ｐ１６４ Ｊａｎｕａｒｙ １９８９）が報告されて
いる。
【０００３】本発明は光てこ方式のプロ−ブ顕微鏡に係
わる。プロ−ブ顕微鏡は試料にあい対する位置に配置さ
れたプロ−ブが試料から原子間力を受けるものならば原
子間力顕微鏡と称され、磁気力ならば磁気力顕微鏡と称
される様に試料から生じる様々な力を検出して試料の状
態を観察できるものである。
わる。プロ−ブ顕微鏡は試料にあい対する位置に配置さ
れたプロ−ブが試料から原子間力を受けるものならば原
子間力顕微鏡と称され、磁気力ならば磁気力顕微鏡と称
される様に試料から生じる様々な力を検出して試料の状
態を観察できるものである。
【０００４】プローブ顕微鏡の構成として観察試料が小
さいものでは、電圧を印加することで変形する圧電素子
を組み込んだ三次元に動作する微動機構側に試料を配置
するものが主であるが、一方ではハードデイ スクや半導
体関連のウエ ハ試料を小片にせずに観察したいというニ
ーズがある。そこで、微動機構側に変位検出系を設けた
構成のプローブ顕微鏡がある。プローブ顕微鏡は基本動
作として微動機構を面内に動作させバネ要素に構成され
た探針を試料面に対し面内に移動させる、それにより、
試料と探針間に働く物理力によるバネ要素の変形をモニ
タし微動機構を鉛直方向に動作させた結果により試料表
面形状及び状態を視覚化するものである。
さいものでは、電圧を印加することで変形する圧電素子
を組み込んだ三次元に動作する微動機構側に試料を配置
するものが主であるが、一方ではハードデイ スクや半導
体関連のウエ ハ試料を小片にせずに観察したいというニ
ーズがある。そこで、微動機構側に変位検出系を設けた
構成のプローブ顕微鏡がある。プローブ顕微鏡は基本動
作として微動機構を面内に動作させバネ要素に構成され
た探針を試料面に対し面内に移動させる、それにより、
試料と探針間に働く物理力によるバネ要素の変形をモニ
タし微動機構を鉛直方向に動作させた結果により試料表
面形状及び状態を視覚化するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】プローブ顕微鏡では基
本的に試料と探針間に働く物理力は小さいものとされて
いるが、探針が試料面内を走査することにより探針の破
損や磨耗が生じることがある。また、この探針は主に、
シリコン系物質等をエッチング加工で作製されており、
加工の初期不良もある。探針、主に先端の形状の変形は
観察結果の差として生じ同じ観察部分を見ても異なる結
果となり、装置の信頼性及び分解能に問題を生じること
になる。そのため、探針先端の観察結果をもとに探針の
異常が確認された際にはバネ要素ごと交換する必要があ
る。
本的に試料と探針間に働く物理力は小さいものとされて
いるが、探針が試料面内を走査することにより探針の破
損や磨耗が生じることがある。また、この探針は主に、
シリコン系物質等をエッチング加工で作製されており、
加工の初期不良もある。探針、主に先端の形状の変形は
観察結果の差として生じ同じ観察部分を見ても異なる結
果となり、装置の信頼性及び分解能に問題を生じること
になる。そのため、探針先端の観察結果をもとに探針の
異常が確認された際にはバネ要素ごと交換する必要があ
る。
【０００６】この発明は、変位検出系が微動機構先端に
取り付けられた構成からなる原子間力顕微鏡や磁気力顕
微鏡といったプロ−ブ顕微鏡のばね要素の交換を所望の
位置に容易に行う手段を有する構成のプロ−ブ顕微鏡の
提供を目的とするものである。
取り付けられた構成からなる原子間力顕微鏡や磁気力顕
微鏡といったプロ−ブ顕微鏡のばね要素の交換を所望の
位置に容易に行う手段を有する構成のプロ−ブ顕微鏡の
提供を目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、変位検出部
が微動素子先端に取り付けられた構造において、試料を
３次元に移動させる移動手段（Ｘ、Ｙ、Ｚステ−ジまた
は、Ｒ、Ｚ、θステージ ここで、θは回転ステージを
意味する）に構成された位置合わせ用治具部を用いて、
ばね要素が付けられている保持部材（ホルダ部）を保持
部材が複数個保持可能とするブロックと変位検出部間で
受け渡しする構成にした。
が微動素子先端に取り付けられた構造において、試料を
３次元に移動させる移動手段（Ｘ、Ｙ、Ｚステ−ジまた
は、Ｒ、Ｚ、θステージ ここで、θは回転ステージを
意味する）に構成された位置合わせ用治具部を用いて、
ばね要素が付けられている保持部材（ホルダ部）を保持
部材が複数個保持可能とするブロックと変位検出部間で
受け渡しする構成にした。
【０００８】［作用］この発明は、上記の手段を講じる
ことにより、バネ要素を複数個装置内に配置することが
でき、しかも、新に位置合わせ機構を設けることなく、
本来試料を精密に移動させるため用意した移動手段
（Ｘ、Ｙ、Ｚステ−ジまたは、Ｒ、Ｚ、θステージ）を
用いて変位検出部への受け渡しが可能になる。
ことにより、バネ要素を複数個装置内に配置することが
でき、しかも、新に位置合わせ機構を設けることなく、
本来試料を精密に移動させるため用意した移動手段
（Ｘ、Ｙ、Ｚステ−ジまたは、Ｒ、Ｚ、θステージ）を
用いて変位検出部への受け渡しが可能になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき実施例につい
て説明していく。
て説明していく。
【００１０】図１は、ばね要素２を保持するホルダ部１
を示した斜視図である。また、図２はホルダ部１の中央
の断面図である。ホルダ部１は以下の構成からなる。ば
ね要素２はホルダ部１に構成された板ばね３によりベー
ス４に固定されている。ばね要素２のホルダ部１への交
換を容易にする為の構成であり、ばね要素２をホルダ部
１に接着して保持することも考えられる。ホルダ部１の
ベース４の裏面には磁石５が固定されている。また、ベ
−ス４には位置合わせ用の穴６が構成されている。ま
た、ホルダ部１の保持方法において、真空吸着や静電気
吸着を用いる場合は吸着面を確保するために前記穴６は
構成しない。
を示した斜視図である。また、図２はホルダ部１の中央
の断面図である。ホルダ部１は以下の構成からなる。ば
ね要素２はホルダ部１に構成された板ばね３によりベー
ス４に固定されている。ばね要素２のホルダ部１への交
換を容易にする為の構成であり、ばね要素２をホルダ部
１に接着して保持することも考えられる。ホルダ部１の
ベース４の裏面には磁石５が固定されている。また、ベ
−ス４には位置合わせ用の穴６が構成されている。ま
た、ホルダ部１の保持方法において、真空吸着や静電気
吸着を用いる場合は吸着面を確保するために前記穴６は
構成しない。
【００１１】図３は前記ホルダ部１を複数個収納した状
態を示した図である。ブロック１１は磁性材部１２と非
磁性材部１３及びガイドピン１４からなる。ホルダ部１
はベース４の裏面に固定された磁石５によりブロック１
１の磁性材部１２に磁力により保持される。ブロック１
１の磁性材部１２が一部に構成されていることによりホ
ルダ部１をガイドピン１４に沿って移動させることによ
り容易にホルダ部１とブロック１１を分離したり固定し
たりできる構成になっている。前記ブロック１１は装置
内に配置される時にはホルダ部１が下になる向きに配置
される。また、交換は、ブロック１１ごとに行なわれる
構造になっており、ブロック１１を装置内に磁力やねじ
で固定する。
態を示した図である。ブロック１１は磁性材部１２と非
磁性材部１３及びガイドピン１４からなる。ホルダ部１
はベース４の裏面に固定された磁石５によりブロック１
１の磁性材部１２に磁力により保持される。ブロック１
１の磁性材部１２が一部に構成されていることによりホ
ルダ部１をガイドピン１４に沿って移動させることによ
り容易にホルダ部１とブロック１１を分離したり固定し
たりできる構成になっている。前記ブロック１１は装置
内に配置される時にはホルダ部１が下になる向きに配置
される。また、交換は、ブロック１１ごとに行なわれる
構造になっており、ブロック１１を装置内に磁力やねじ
で固定する。
【００１２】図４は位置合わせ用治具部を示した図であ
る。位置合わせ用治具部２１は以下の構成からなる。基
盤２２上にピン２４が固定されたピンブロック２３が固
定されている。前記ピン２４はホルダ部１の前記ベ−ス
４の穴６より細くなっている。また、前記ピン２４自体
を弾性材で構成するか、前記ピンブロック２３を板ばね
といった弾性材２５で保持することで、位置合わせ作業
時の衝撃を緩和することになる。前記基盤２２には、ば
ね要素とレ−ザ光の位置合わせ状況を見るための鏡２６
が固定されている。前記位置合わせ治具部２１は装置内
に設けられた３軸ステージ（Ｘ、Ｙ、Ｚステージまた
は、Ｒ、θ、Ｚステージ）上の試料ホルダに設置されて
いる。前記位置合わせ用治具部２１は上下方向に移動可
能にするか、取り付け取り外しが可能な構成にするか、
試料測定において障害にならない位置に配置することで
試料測定時に前記位置合わせ用治具２１が他の構成部品
に接触しない様にする構成になる。本実施例では空気シ
リンダを用いて上下移動させることにした。また、同様
な動作をさせるものとして、電磁ソレノイドを用いるこ
とも考えられる。
る。位置合わせ用治具部２１は以下の構成からなる。基
盤２２上にピン２４が固定されたピンブロック２３が固
定されている。前記ピン２４はホルダ部１の前記ベ−ス
４の穴６より細くなっている。また、前記ピン２４自体
を弾性材で構成するか、前記ピンブロック２３を板ばね
といった弾性材２５で保持することで、位置合わせ作業
時の衝撃を緩和することになる。前記基盤２２には、ば
ね要素とレ−ザ光の位置合わせ状況を見るための鏡２６
が固定されている。前記位置合わせ治具部２１は装置内
に設けられた３軸ステージ（Ｘ、Ｙ、Ｚステージまた
は、Ｒ、θ、Ｚステージ）上の試料ホルダに設置されて
いる。前記位置合わせ用治具部２１は上下方向に移動可
能にするか、取り付け取り外しが可能な構成にするか、
試料測定において障害にならない位置に配置することで
試料測定時に前記位置合わせ用治具２１が他の構成部品
に接触しない様にする構成になる。本実施例では空気シ
リンダを用いて上下移動させることにした。また、同様
な動作をさせるものとして、電磁ソレノイドを用いるこ
とも考えられる。
【００１３】図５は図４に示した位置合わせ治具部にお
いてピンによる勘合ではなく、かにばさみ機構を構成し
た実施例である。かにばさみ機構としてピン３１が矢印
３２の方向に動作する小型なエアチャック３３を用い
た。すなわち、エア供給用配管３７を通してエアを供給
することにより、直方体スライド部３８が矢印方向に移
動し、この移動と共にスライド部３８に固定されたピン
３１が矢印方向に動き、図１に示すホルダ部１の穴６へ
の嵌合を容易にする。エアチャック３３は基盤３４に固
定してあり、前記実施例の構造と同様にばね要素とレ−
ザ光の位置合わせ状況を見るための鏡２６が基盤３４に
固定されている。また、弾性材３５も同様に基盤３４と
板３６で保持されている。また、エアチャック３３には
エア供給用の配管３７があり、弾性材３５に負担がかか
らないように比較的柔らかい樹脂製のものを用いた。
いてピンによる勘合ではなく、かにばさみ機構を構成し
た実施例である。かにばさみ機構としてピン３１が矢印
３２の方向に動作する小型なエアチャック３３を用い
た。すなわち、エア供給用配管３７を通してエアを供給
することにより、直方体スライド部３８が矢印方向に移
動し、この移動と共にスライド部３８に固定されたピン
３１が矢印方向に動き、図１に示すホルダ部１の穴６へ
の嵌合を容易にする。エアチャック３３は基盤３４に固
定してあり、前記実施例の構造と同様にばね要素とレ−
ザ光の位置合わせ状況を見るための鏡２６が基盤３４に
固定されている。また、弾性材３５も同様に基盤３４と
板３６で保持されている。また、エアチャック３３には
エア供給用の配管３７があり、弾性材３５に負担がかか
らないように比較的柔らかい樹脂製のものを用いた。
【００１４】図６はＸ、Ｙ、Ｚステージ４１、４２、４
３に構成された試料ホルダ４４に位置合わせ治具を配置
した図である。Ｚ軸ステージ４３上に試料ホルダ４４が
あり、前記試料ホルダ４４に固定板４５があり、前記固
定板４５には小型の空気シリンダ４６及びリニアガイド
４７が固定されている。前記リニアガイドを介して前記
位置合わせ治具部２１が構成されている。本実施例では
可動距離５ｍｍ程度の小型の空気シリンダを用いた。
３に構成された試料ホルダ４４に位置合わせ治具を配置
した図である。Ｚ軸ステージ４３上に試料ホルダ４４が
あり、前記試料ホルダ４４に固定板４５があり、前記固
定板４５には小型の空気シリンダ４６及びリニアガイド
４７が固定されている。前記リニアガイドを介して前記
位置合わせ治具部２１が構成されている。本実施例では
可動距離５ｍｍ程度の小型の空気シリンダを用いた。
【００１５】また、プローブ顕微鏡の検出部として光テ
コを用いたタイプにおいては前記バネ要素と検出部に設
けられたレーザ光の位置合わせつまり、レーザ光がバネ
要素に当たる様にレーザ光またはバネ要素を位置合わせ
する必要がある。図７は本実施例のバネ要素とレーザ光
の位置合わせ状況を示した概略図である。圧電素子材か
らなる三次元動作をする微動機構５１の先端に構成され
た検出部５２内にはレーザ発信源５３等の光学部品が構
成されている。前記検出部５２先端には前記バネ要素を
保持するホルダ部１が磁力固定されている。つまり、前
記検出部５２の先端には磁性材の板が固定されている。
前記ホルダ部１が前記検出部５２に磁力により固定され
ていることによりステージを介し試料ホルダに構成され
た前記位置合わせ治具２１を用いて前記ホルダ部１を面
内に移動させてレーザ光とバネ要素を位置合わせするこ
とになる。位置合わせ状況を見る手段は次の様な構成で
行われる。前記検出部５２内にはハーフミラー５４（ビ
ームスピリッター）が構成されており、前記ハーフミラ
ー５４と相対する位置に鏡５５を先端に付けた照明用光
ファイバ内蔵型の光学顕微鏡５６がある。前記光学顕微
鏡の像は前記光学顕微鏡に固定されたＣＣＤカメラ５７
を介してモニタ５８に表示して確認できる。前記検出部
５２内の前記レーザ発信源５３から出たレーザ光は前記
ハーフミラー５４をとおり前記バネ要素側に照射され
る。本実施例では半導体レーザを用いている。前記バネ
要素及び前記レーザ光の像は前記位置合わせ治具２１に
設けられて鏡２６を介して確認できる構成になってい
る。
コを用いたタイプにおいては前記バネ要素と検出部に設
けられたレーザ光の位置合わせつまり、レーザ光がバネ
要素に当たる様にレーザ光またはバネ要素を位置合わせ
する必要がある。図７は本実施例のバネ要素とレーザ光
の位置合わせ状況を示した概略図である。圧電素子材か
らなる三次元動作をする微動機構５１の先端に構成され
た検出部５２内にはレーザ発信源５３等の光学部品が構
成されている。前記検出部５２先端には前記バネ要素を
保持するホルダ部１が磁力固定されている。つまり、前
記検出部５２の先端には磁性材の板が固定されている。
前記ホルダ部１が前記検出部５２に磁力により固定され
ていることによりステージを介し試料ホルダに構成され
た前記位置合わせ治具２１を用いて前記ホルダ部１を面
内に移動させてレーザ光とバネ要素を位置合わせするこ
とになる。位置合わせ状況を見る手段は次の様な構成で
行われる。前記検出部５２内にはハーフミラー５４（ビ
ームスピリッター）が構成されており、前記ハーフミラ
ー５４と相対する位置に鏡５５を先端に付けた照明用光
ファイバ内蔵型の光学顕微鏡５６がある。前記光学顕微
鏡の像は前記光学顕微鏡に固定されたＣＣＤカメラ５７
を介してモニタ５８に表示して確認できる。前記検出部
５２内の前記レーザ発信源５３から出たレーザ光は前記
ハーフミラー５４をとおり前記バネ要素側に照射され
る。本実施例では半導体レーザを用いている。前記バネ
要素及び前記レーザ光の像は前記位置合わせ治具２１に
設けられて鏡２６を介して確認できる構成になってい
る。
【００１６】以上、記載した構造部材は例えば、「 特願
平９−０９４１２０（１９９７年４月１１日出願）」 及
び「 特願平９−０９９３５１（１９９７年４月１６日出
願）」 に記載の装置を基本にした装置に配置されてい
る。
平９−０９４１２０（１９９７年４月１１日出願）」 及
び「 特願平９−０９９３５１（１９９７年４月１６日出
願）」 に記載の装置を基本にした装置に配置されてい
る。
【００１７】次に動作の流れを示す。 １）前記ホルダ部１を複数個収納したブロック１１を前
記ホルダ部が下向きになるようにして装置内の所定の位
置に配置する。 ２）前記Ｘ、Ｙ、Ｚステージ４１、４２、４３を移動し
て、前記ホルダ部１の穴６と前記位置合わせ治具２１の
ピン２４が合う位置に持っていく。この位置は事前にコ
ンピュータに登録しておき、このデータをもとに操作さ
れるものである。 ３）前記位置合わせ治具２１を空気シリンダ４６で上に
移動させる。 ４）前記Ｚ軸ステージ４３を上昇させる。 ５）前記Ｚ軸ステージ４３が上昇することで位置合わせ
治具２１の前記ピン２４と前記ホルダ部１の前記穴６と
が勘合する。 ６）前記ステージを面内移動することで前記ホルダ１と
前記ブロック１１の磁力結合をとり前記ホルダ１を前記
ブロック１１より分離する。これにより、前記ホルダ１
は前記位置合わせ治具２１側に受け渡される。 ７）前記Ｚ軸ステージ４３及び空気シリンダ４６を降下
させる。 ８）前記Ｘ、Ｙ、Ｚステージ４１、４２、４３を移動し
て、前記ホルダ部１を前記検出部５２の下に持ってい
く。この位置は事前にコンピュータに登録しておき、こ
のデータをもとに操作されるものである。 ９）前記位置合わせ治具２１を空気シリンダ４６で上に
移動させる。 10）前記Ｚ軸ステージ４３を上昇させる。 11）前記Ｚ軸ステージ４３が上昇することで前記検出部
５２に設けられた磁性板と前記ホルダ部１の前記磁石５
が引き合い、前記ホルダ部１が前記検出部５２に磁力固
定される 12）前記検出部５２から出ているレーザ光及びホルダ部
１のバネ要素を前記光学顕微鏡５６及びＣＣＤカメラ５
７を介してモニタ５８に写し出された像として確認しな
がら前記ステージ４１、４２を動作させホルダ１を面内
移動させレーザ光とバネ要素の位置合わせをする。13）
前記Ｚ軸ステージ４３及び空気シリンダ４６を降下させ
る。 14）前記ステージを原点に移動させる。 以上で収納されたバネ要素を検出部に取り付けることが
できる。逆の動作を行うことで同様にバネ要素を収納場
所に収納することができることは明らかである。
記ホルダ部が下向きになるようにして装置内の所定の位
置に配置する。 ２）前記Ｘ、Ｙ、Ｚステージ４１、４２、４３を移動し
て、前記ホルダ部１の穴６と前記位置合わせ治具２１の
ピン２４が合う位置に持っていく。この位置は事前にコ
ンピュータに登録しておき、このデータをもとに操作さ
れるものである。 ３）前記位置合わせ治具２１を空気シリンダ４６で上に
移動させる。 ４）前記Ｚ軸ステージ４３を上昇させる。 ５）前記Ｚ軸ステージ４３が上昇することで位置合わせ
治具２１の前記ピン２４と前記ホルダ部１の前記穴６と
が勘合する。 ６）前記ステージを面内移動することで前記ホルダ１と
前記ブロック１１の磁力結合をとり前記ホルダ１を前記
ブロック１１より分離する。これにより、前記ホルダ１
は前記位置合わせ治具２１側に受け渡される。 ７）前記Ｚ軸ステージ４３及び空気シリンダ４６を降下
させる。 ８）前記Ｘ、Ｙ、Ｚステージ４１、４２、４３を移動し
て、前記ホルダ部１を前記検出部５２の下に持ってい
く。この位置は事前にコンピュータに登録しておき、こ
のデータをもとに操作されるものである。 ９）前記位置合わせ治具２１を空気シリンダ４６で上に
移動させる。 10）前記Ｚ軸ステージ４３を上昇させる。 11）前記Ｚ軸ステージ４３が上昇することで前記検出部
５２に設けられた磁性板と前記ホルダ部１の前記磁石５
が引き合い、前記ホルダ部１が前記検出部５２に磁力固
定される 12）前記検出部５２から出ているレーザ光及びホルダ部
１のバネ要素を前記光学顕微鏡５６及びＣＣＤカメラ５
７を介してモニタ５８に写し出された像として確認しな
がら前記ステージ４１、４２を動作させホルダ１を面内
移動させレーザ光とバネ要素の位置合わせをする。13）
前記Ｚ軸ステージ４３及び空気シリンダ４６を降下させ
る。 14）前記ステージを原点に移動させる。 以上で収納されたバネ要素を検出部に取り付けることが
できる。逆の動作を行うことで同様にバネ要素を収納場
所に収納することができることは明らかである。
【００１８】
【発明の効果】この発明はバネ要素を装置内に複数個設
けることでバネ要素の先端に構成された探針の変形に対
し交換がシステム的に外部制御で容易におこなえる。し
かも、本来精密に試料を移動させるために構成した移動
手段を用いて位置合わせを行うため十数μの大きさから
なるばね要素の先端部にレ−ザ光を位置合わせすること
が容易に行えるという効果がある。
けることでバネ要素の先端に構成された探針の変形に対
し交換がシステム的に外部制御で容易におこなえる。し
かも、本来精密に試料を移動させるために構成した移動
手段を用いて位置合わせを行うため十数μの大きさから
なるばね要素の先端部にレ−ザ光を位置合わせすること
が容易に行えるという効果がある。
【図１】本発明の実施例のばね要素を保持するホルダ部
を示した図である。
を示した図である。
【図２】本発明の実施例のばね要素を保持するホルダ部
中央部の断面を示した図である。
中央部の断面を示した図である。
【図３】本発明の実施例のホルダ部を複数個収納した状
態を示した図である。
態を示した図である。
【図４】本発明の実施例の位置合わせ用治具部を示した
図である。
図である。
【図５】本発明の実施例の位置合わせ用治具部を示した
図である。
図である。
【図６】この発明の実施例の位置合わせ治具の配置を示
した図である。
した図である。
【図７】この発明の実施例のバネ要素とレーザ光の位置
合わせ状況を示した概略図である。
合わせ状況を示した概略図である。
１ ホルダ部 ２ ばね要素 ３ 板ばね ４ ベース ５ 磁石 ６ 穴 １１ ブロック １２ 磁性材部 １３ 非磁性材部 １４ ガイドピン ２１ 位置合わせ用治具部 ２２、３４ 基盤 ２３ ピンブロック ２４、３１ ピン ２５、３５ 弾性材 ２６ 鏡 ３２ 矢印 ３３ エアチャック ３６ 板 ３７ 配管 ４１、４２、４３ Ｘ、Ｙ、Ｚステージ ４４ 試料ホルダ ４５ 固定板 ４６ 空気シリンダ ４７ リニアガイド ５１ 微動機構 ５２ 検出部 ５３ レーザ発信源 ５４ ハーフミラー（ビームスピリッター） ５５ 鏡 ５６ 照明用光ファイバ内蔵型の光学顕微鏡 ５７ ＣＣＤカメラ ５８ モニタ
Claims (9)
- 【請求項１】 試料と試料から受ける原子間力等の物理
量を検出する機構を３次元的に相対運動させる、粗い位
置決め的な粗動機構及び微細な位置決め的な微動機構
と、前記試料と前記原子間力等の物理量を検出する機構
間を一定の距離に保つ制御手段と、設置環境からくる装
置への振動伝達を低減させる除振機構と、装置全体を制
御する制御部及びコンピュータを有し、前記物理量を検
出する機構を前記微動機構側に配置した構成からなる、
試料表面の形状及び状態を観察するプロ−ブ顕微鏡にお
いて、前記物理量を検出する機構がバネ要素からなり、
前記バネ要素を保持する保持部材を有し、前記保持部材
を複数個配置可能とするブロックを装置内に設け、前記
試料を３次元的に移動させる移動手段（ステ−ジ）に構
成した治具部材を用いて前記保持部材に保持されたバネ
要素を前記ブロックと前記検出手段部間で交換可能な構
成をにしたことを特徴とするプロ−ブ顕微鏡。 - 【請求項２】 前記バネ要素を固定した前記保持部材の
裏面に磁石を有し、前記保持部材を複数個配置可能とす
るブロックを磁性材で構成し、また、前記検出手段部に
前記保持部材を固定する部分を磁性材で構成し、前記磁
石による磁力により、前記保持部材に保持されたバネ要
素を前記ブロックと前記検出手段部間で交換可能な構成
にしたことを特徴とする特許請求範囲１項に記載のプロ
−ブ顕微鏡。 - 【請求項３】 前記バネ要素を固定した前記保持部材の
裏面を磁性材で構成し、前記保持部材を複数個配置可能
とするブロック及び、前記検出手段部に前記保持部材を
固定する部分に磁石を有し、前記磁石による磁力によ
り、前記保持部材に保持されたバネ要素を前記ブロック
と前記検出手段部間で交換可能な構成にしたことを特徴
とする特許請求範囲１項に記載のプロ−ブ顕微鏡。 - 【請求項４】 前記保持部材を複数個配置可能とする前
記ブロックに一部、磁力による保持ができる構成にし、
前記保持部材を前記ステージにより、横にスライドさせ
ることで容易に磁力による固定から外せる構成を設けて
なる特許請求範囲１〜３項に記載のプロ−ブ顕微鏡。 - 【請求項５】 前記移動手段（ステージ）に構成した治
具がピン状の突起を有し、また、前記保持部材にはピン
よりやや大きい穴状構造があり、前記ピンと前記穴部を
勘合することで、前記移動手段の動きを、前記保持部材
に伝えるようにして、前記保持部材に保持されたバネ要
素を前記ブロックと前記検出手段部間で交換可能な構成
にしたことを特徴とする特許請求範囲１項に記載のプロ
−ブ顕微鏡。 - 【請求項６】 前記移動手段（ステージ）に構成した治
具がかにばさみ状開閉可能な構造を有し、前記保持部材
を保持することで、前記移動手段の動きを、前記保持部
材に伝えるようにして、前記保持部材に保持されたバネ
要素を前記ブロックと前記検出手段部間で交換可能な構
成にしたことを特徴とてなる特許請求範囲１項に記載の
プロ−ブ顕微鏡。 - 【請求項７】 前記移動手段（ステージ）に構成した治
具が真空吸着の構造を有し、前記保持部材を真空吸着で
保持することで、前記移動手段の動きを、前記保持部材
に伝えるようにして、前記保持部材に保持されたバネ要
素を前記ブロックと前記検出手段部間で交換可能な構成
にしたことを特徴とてなる特許請求範囲１項に記載のプ
ロ−ブ顕微鏡。 - 【請求項８】 前記移動手段（ステージ）に構成した治
具が電磁石による吸着の構造を有し、前記保持部材を磁
力により保持することで、前記移動手段の動きを、前記
保持部材に伝えるようにして、前記保持部材に保持され
たバネ要素を前記ブロックと前記検出手段部間で交換可
能な構成にしたことを特徴とてなる特許請求範囲１項に
記載のプロ−ブ顕微鏡。 - 【請求項９】 前記移動手段（ステージ）に構成した治
具が静電気による吸着の構造を有し、前記保持部材を静
電気力により保持することで、前記移動手段の動きを、
前記保持部材に伝えるようにして、前記保持部材に保持
されたバネ要素を前記ブロックと前記検出手段部間で交
換可能な構成にしたことを特徴とてなる特許請求範囲１
項に記載のプロ−ブ顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32149897A JPH11153609A (ja) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | プローブ顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32149897A JPH11153609A (ja) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | プローブ顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11153609A true JPH11153609A (ja) | 1999-06-08 |
Family
ID=18133240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32149897A Pending JPH11153609A (ja) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | プローブ顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11153609A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002168753A (ja) * | 2000-11-29 | 2002-06-14 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | 走査型プローブ顕微鏡 |
| JP2002168755A (ja) * | 2000-12-04 | 2002-06-14 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | 走査型プローブ顕微鏡 |
| 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 |
| JP2016065800A (ja) * | 2014-09-25 | 2016-04-28 | 国立大学法人金沢大学 | 走査型プローブ顕微鏡 |
| CN107202908A (zh) * | 2017-05-12 | 2017-09-26 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种用于扫描探针显微镜的探针夹持装置 |
| CN109932530A (zh) * | 2019-02-25 | 2019-06-25 | 天津大学 | 一种原子力显微镜扫描探针夹持器 |
-
1997
- 1997-11-21 JP JP32149897A patent/JPH11153609A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002168753A (ja) * | 2000-11-29 | 2002-06-14 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | 走査型プローブ顕微鏡 |
| JP2002168755A (ja) * | 2000-12-04 | 2002-06-14 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | 走査型プローブ顕微鏡 |
| 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 |
| JP2016065800A (ja) * | 2014-09-25 | 2016-04-28 | 国立大学法人金沢大学 | 走査型プローブ顕微鏡 |
| CN107202908A (zh) * | 2017-05-12 | 2017-09-26 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种用于扫描探针显微镜的探针夹持装置 |
| CN107202908B (zh) * | 2017-05-12 | 2019-12-31 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种用于扫描探针显微镜的探针夹持装置 |
| CN109932530A (zh) * | 2019-02-25 | 2019-06-25 | 天津大学 | 一种原子力显微镜扫描探针夹持器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20040302 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20040526 |