JP2000162113A

JP2000162113A - 走査型プローブ顕微鏡

Info

Publication number: JP2000162113A
Application number: JP10356984A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Kajiura; 克弘梶浦
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1998-11-30
Publication date: 2000-06-16

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構造で試料台の移動範囲を大きくする
とともに剛性を高くすることが可能な走査型プローブ顕
微鏡を提供する。【解決手段】ＸＹ平面を任意に移行可能な粗動機構４
００と試料台４３０を有する粗動ステージ４００を備
え、この粗動ステージ４００のがフレーム５５０上に載
置されている。このフレーム５５０にボールベアリング
５６１で軸受して回転可能に回転軸５６２を保持する。
回転軸５６２の一方は偏心軸５６５となっており、偏心
部分に固定具５６７を固定する。クランプレーバー５６
４で回転軸５６２を時計方向に回すことで固定具５６７
をベーステーブル１２０から離し、粗動ステージ４００
を任意の場所に手動（又は自動送り機構等）により移動
する。その後回転軸５６２を反時計方向に戻すことでベ
ーステーブル１２０と非接触の状態にあった固定具５６
７をベーステーブル１２０に押しつける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は走査型プローブ顕微
鏡装置に係り、試料表面の形状や物理量を検出する走査
型プローブ顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）や走査型トン
ネル顕微鏡（ＳＴＭ）に代表される走査型プローブ顕微
鏡（ＳＰＭ）が、広く普及している。図１４は、このよ
うな走査型プローブ顕微鏡のうち、原子間力顕微鏡の外
観構成を表したものである。この図１４に示されるよう
に、支持部１０と支持部１０に固定された上部筐体２０
と、上部筐体２０内に収容されたスキャナ３０と、この
スキャナ３０の下部に配置された粗動ステージ４０とを
備えている。

【０００３】粗動ステージ４０は、その上部に被測定物
である試料を載置する円形の試料台４１と、この試料台
４１をＸ、Ｙ、Ｚ方向に駆動する粗動機構４２を備えて
おり、粗動機構４２は、支持部１０に固定されたベース
部１１の上部に固定されている。粗動機構４２は、Ｘつ
まみ４３、Ｙつまみ４４、Ｚつまみ４５を備えており、
これらの各つまみを回転させることで試料台４１を各軸
方向に約１ｃｍの範囲で移動させるようになっている。
試料台４１には、直径３ｃｍ、厚さ０．５ｃｍまでの試
料が載置可能になっている。

【０００４】スキャナ３０は、測定ヘッド３１、Ｚ粗・
微動機構３２、ＸＹ走査駆動機構３３を備えており、上
部筐体２０にネジ止めされたスキャナカバー２１によっ
て、測定ヘッド３１以外の部分が覆われている。測定ヘ
ッド３１は、一端が固定保持されたカンチレバー３５を
有している。このカンチレバー３５の自由端には試料表
面と対向する探針（先のとがった微少なプローブ、図示
しない）を有している。

【０００５】Ｚ粗・微動機構３２は、測定ヘッド３１を
Ｚ軸方向（図面上下方向）に粗動および微動させるため
の機構であり、微動用の機構として微動用にスピーカ等
で使用されているボイスコイルモータ（図示しない）が
使用されている。ボイスコイルモータは、底面部に環状
の凹部が形成され上部筐体２０内に固定された磁石と、
この磁石の環状凹部に同心状に遊嵌された有底円筒形状
の可動子と、この可動子を内側で弾性的に支持すると共
に外側が上部筐体２０の内側に固定されたメンブレン
と、可動子の外周に巻回されたコイルとから構成されて
いる。ＸＹ走査駆動機構３３は、Ｘシャフト３４と、Ｘ
シャフト３４と同一平面直角方向に延びたＹシャフト
（図示しない）と、両シャフトの上部筐体２０側の端部
にそれぞれ配置されたボイスコイルモータ（図示しな
い）を備えている。ボイスコイルモータは、Ｘ軸方向、
Ｙ軸方向を向いて配置されていることを除いてＺ粗・微
動機構３２の同様に構成されている。ボイスコイルの駆
動によって、Ｘシャフト３４、Ｙシャフトを介して測定
ヘッド３１がＸ方向、Ｙ方向に移動し、約０．１ｃｍ四
方の範囲が走査される。

【０００６】このように構成された従来の走査型プロー
ブ顕微鏡によれば、被測定物である試料を試料台４１上
に配置し、測定したい位置が測定ヘッド３１の下部に位
置するようにＸ、Ｙ、Ｚの各つまみ４３、４４、４５に
より試料台４１を移動させる。そして、Ｚ粗・微動機構
３２によって測定ヘッド３１を試料の表面に近接させ、
カンチレバー３５先端の探針をＸ、Ｙ方向に走査するこ
とで、探針と試料との間に働く相互作用から試料表面の
微細な形状変化に対応したカンチレバー３５のそり量を
電圧等の物理量として検出する。この検出した物理量か
ら試料表面の微細形状や性質をマッピングし、ＣＲＴや
液晶表示装置に画像表示することで観察が行われる。

【０００７】このような走査型プローブ顕微鏡において
は、試料表面の極めて微細な形状を検出しているため、
測定ヘッド３１を含むスキャナと、試料台４１を含む粗
動ステージ４０との間で高い剛性が要求される。このた
め、従来の走査型プローブ顕微鏡では、図１４に示され
るように、スキャナ３０と上部筐体２０、上部筐体２０
と支持部１０、支持部１０とベース部１１、および、ベ
ース部１１と粗動ステージ４０を互いに強固に固定する
ことで剛性を高くし、振動等による影響（誤差の発生、
測定不能状態の発生等）を回避している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、最近では被
測定物である試料が大きくなってきている。例えば、半
導体ウエハの場合であれば、その大型化に伴い直径が６
インチや、８インチ、場合によっては１２インチ以上の
試料についても走査型プローブ顕微鏡によって簡易表面
を観察したいという要請がある。しかし、従来の走査型
プローブ顕微鏡の粗動ステージでは、ＸＹ方向に１ｃｍ
程度の範囲で試料台４１を粗動させることができるだけ
なので大きな試料を観察することができなかった。そこ
で、大型の試料も観察できる走査型プローブ顕微鏡とす
るためには、次の各方法が考えられる。すなわち、支持
部１０、ベース部１１、および試料台４１を大型化する
と共に、粗動機構４２による試料台４１の可動範囲を大
きくする第１の方法、粗動機構４２を含む現状の粗動ス
テージ４０をボールネジ等によってＸＹＺ方向に移動す
るＸＹＺ各ステージ上に固定する第２の方法、及び、大
型化したベース部１１上にＸ方向とＹ方向のレールを配
設してこのレール上を粗動ステージ４０が移動するよう
にする第３の方法が考えられる。

【０００９】しかし、粗動機構４２による可動範囲を大
きくする第１の方法の場合、一定の剛性を確保したうえ
で３ｃｍを超える範囲、例えば１５ｃｍ程度の範囲を可
動させるためには粗動ステージ４０の大型化と精密化が
要求され、結果として装置が高価になるという問題があ
る。また、ＸＹＺステージを用いて粗動ステージ４０を
移動する第２の方法を採用した走査型プローブ顕微鏡が
存在しているが、ＸＹＺ各ステージのために全体が必要
以上に大型化するとともに、ＸＹＺステージを駆動する
ための機構部のために装置が高価になるという問題があ
る。一方、レール上を粗動ステージ４０を移動させる第
３の方法の場合には、構造が簡単であり容易に製造する
ことができる。しかし、粗動ステージ４０をＸＹ両方向
に移動させるためには、例えば、ベース部１１の両端に
Ｙ方向レールを２本並行に固定し、Ｙ方向レール上を移
動するＸ方向レールをＹ方向レール間に掛け渡し、Ｘ方
向レール上を粗動ステージが移動するようにする必要が
ある。このため、粗動ステージはＸ方向レール及びＹ方
向レールを介してベース部１１に固定されることにな
る。ところが、Ｙ方向レール間に掛けられたＸ方向レー
ルは試料（試料台４１）の直径の約２倍の長さが必要に
なるために、試料の大型化に応じてステージストローク
が大きくなり、粗動ステージ４０とベース部１１間の剛
性を高くすることができないという問題がある。また、
粗動ステージとＸ方向レール間、Ｘ方向レールとＹ方向
レール間には移動するための隙間が必要になるため、剛
性を高くすることができないという問題もある。

【００１０】そこで本願発明は、このような従来の走査
型プローブ顕微鏡の課題を解決するためになされたもの
で、簡単な構造で試料台の移動範囲を大きくするととも
に剛性を高くすることが可能な走査型プローブ顕微鏡を
提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明では、試料の表面
に探針を近接させてＸＹ方向に走査することで、前記試
料の表面形状あるいは物理量を計測する走査型プローブ
顕微鏡であって、前記試料が載置される試料台（４３
０）と、この試料台をＸＹＺの各軸方向に粗動する粗動
機構（４００）と、前記探針を収容する収容部（３０
０、３１）と、ベーステーブル（１２０）と、このベー
ステーブルに固定され、前記収容部を前記粗動機構の上
部で支持する支持部（２００）と、前記ベーステーブル
上のＹ方向に平行に配設された２つのＹ方向ガイド（５
１０）と、このＹ方向ガイドと係合しながらＹ方向に移
動する２つの移動部材（５２０）と、この２つの移動部
材に掛け渡されたＸ方向ガイド（５３０）と、このＸ方
向ガイドと係合しながらＸ方向に移動し、前記粗動機構
が載置されるフレーム（５５０）と、このフレームと前
記ベーステーブルとを固定及び解除する固定機構（５６
０）とを走査型プローブ顕微鏡に具備させることで前記
目的を達成する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の走査型プローブ顕
微鏡における好適な実施の形態について、原子間力顕微
鏡を例に図１から図１３を参照して詳細に説明する。（１）実施形態の概要本実施形態では、ＸＹ平面を任意に移動可能な粗動機構
４１０と試料台４３０を有する粗動ステージ４００を備
え、この粗動ステージ４００のがフレーム５５０上に載
置されている。このフレーム５５０にボールベアリング
５６１で軸受して回転可能に回転軸５６２を保持する。
回転軸５６２の一方は偏心軸５６５となっており、偏心
部分に固定具５６７を固定する。クランプレーバー５６
４で回転軸５６２を時計方向に回すことで固定具５６７
をベーステーブル１２０から離し、粗動ステージ４００
を任意の場所に手動（又は自動送り機構等）により移動
する。その後回転軸５６２を反時計方向に戻すことでベ
ーステーブル１２０と非接触の状態にあった固定具５６
７をベーステーブル１２０に押しつける。これにより、
粗動ステージ４００は、粗動ステージ４００と固定具５
６７を介して測定ヘッド３１と作る系の剛性を高めるこ
とができ、固定具５６７の押しつけ力をコントロールす
ることにより、剛性のコントロールと粗動ステージ４０
０の位置固定保持力を併せ持たせることができる。

【００１３】（２）図１から図３は第１の実施形態にお
ける走査型プローブ顕微鏡の全体構成を表したもので、
図１は、正面断面を、図２は平面図、図３は図１のＡ−
Ａ断面図である。図１に示されるように、走査型プロー
ブ顕微鏡は、ベース部１００と、支持部２００と、上部
筐体３００と、スキャナ３０と、粗動ステージ４００
と、ＸＹ移動機構５００と、撮像装置６００とを備えて
いる。これら各部のサイズとして、本実施形態では最大
直径６インチの試料の表面情報（形状や物理量）を得る
ことができるように構成されているが、より大きなサイ
ズの試料、例えば、８インチの試料や１２インチの試料
やそれ以上のサイズの試料を検査する必要がある場合に
は、以下に説明する基本構成を同一にしたうえで最大試
料サイズに応じて各部のサイズを大きくすることができ
る。

【００１４】ベース部１００はベース１１０と、その上
部に固定されたベーステーブル１２０とから構成され、
本実施形態における平面サイズは３６ｃｍ×３６ｃｍに
形成されている。ベース１１０には除振機構が収納され
ており、走査型プローブ顕微鏡がセットされる台等の外
部から試料台４３０や測定ヘッド３１に振動が伝達する
のを減少する。ベーステーブル１２０面上を、ＸＹ移動
機構５００によって試料台４３０を含む粗動ステージ４
００がＸ方向、Ｙ方向に大きく移動するようになってい
る。

【００１５】支持部２００は、側壁部２１０と天面部２
２０とから構成されている。側壁部２１０は、水平方向
の断面がＬ字状に形成されており、図３に示されるよう
に、ベーステーブル１２０の上縁部に固定されている。
この側壁部２１０の上部には、Ｌ字形状に形成された板
状の天面部２２０が、走査型プローブ顕微鏡における仮
想の中心軸Ｌ方向に向けて延設されている。天面部２２
０は、Ｌ字形の板状に形成されており、図１、図３に示
されるように、側壁部２１０の上部から走査型プローブ
顕微鏡における仮想の中心軸Ｌ方向に向けて延設される
ように、側壁部２１０に固定されている。

【００１６】上部筐体３００は、天面部２２０の中心側
端部に固定されており、それ以外は図１４で説明した従
来の上部筐体２０とほぼ同一である。この上部筐体３０
０には、測定ヘッド３１に取り付けられたカンチレバー
３５の探針が仮想の中心軸線Ｌ上に位置するように、ス
キャナ３０が収納されている。上部筐体３００内に収納
されたスキャナ３０は、図１４で説明したスキャナ３０
と同一である。この上部筐体３００内には、スキャナ３
０によるＸＹ方向の走査とＺ方向の、粗・微動を制御す
るためのコントローラ（後述）が収納されている。

【００１７】粗動ステージ４００は、粗動機構４１０
と、支持台４２０と、試料台４３０とから構成されてお
り、その詳細は後述する。

【００１８】ＸＹ移動機構５００は、２本のＹ方向ガイ
ドレール５１０、５１０、２つのスライド部材５２０、
５２０、２本のＸ方向ガイド棒５３０、５３０、及びフ
レーム５５０を備えている。Ｙ方向ガイドレール５１
０、５１０は、ベーステーブル１２０の上面端部に、Ｙ
軸方向に向けて平行にネジ止めされている。各Ｙ方向ガ
イドレール５１０は、軸方向の両側面に案内溝が軸方向
全体にわたって形成されている。この両Ｙ方向ガイドレ
ール５１０、５１０には、その上をＹ軸方向に移動する
スライド部材５２０、５２０が配置されている。スライ
ド部材５２０には、Ｙ軸方向の移動をなめらかにするた
めに、Ｙ方向ガイドレール５１０の溝に係合するリニア
タイプのボール群が配置されている。このスライド部材
５２０、５２０間には、Ｘ方向ガイド棒５３０、５３０
がＸ軸方向に向けて２本平行に掛架され、固定されてい
る。従って、Ｘ方向ガイド棒５３０、５３０とスライド
部材５２０、５２０とが一体となって、Ｙ方向に移動す
る。また、２本のＸ方向ガイド棒５３０、５３０には、
後述するように、粗動ステージ４００を上部に固定され
るフレーム５５０が、Ｘ軸方向に移動可能に取り付けら
れている。

【００１９】図１に示されている撮像装置６００は、支
持部２００の天面部２２０に固定されており、内部にＣ
ＣＤ素子等の撮像素子を備えている。この撮像装置６０
０により、測定ヘッド３１と試料周辺が撮像され撮像装
置に表示される。操作者は、撮像装置６００による撮像
画像を確認しながら、ＸＹ移動機構５００及び粗動機構
４１０を操作して、試料の所望位置を測定ヘッド３１の
探針の下（図１における中心軸Ｌ）に移動させることが
できる。この撮像装置６００は、必要に応じて取り付け
られる任意の装置である。撮像装置６００が無い場合に
は、目視により測定ヘッド３１と試料位置とが確認され
る。なお、図２において撮像装置６００の表示は省略さ
れている。

【００２０】図４から図７は、第１の実施形態における
粗動ステージ４００、及びＸＹ移動機構５００における
フレーム５５０周辺を表したもので、一部断面部分が表
されている。図４に示されるように、粗動ステージ４０
０の粗動機構４１０は、ＸＹ移動機構５００のフレーム
５５０上に固定されている。この粗動機構４１０は、試
料台４３０の大型化に対応してＸＹＺの各つまみ４１
１、４１２、４１３の軸が長く形成されている点以外、
図１４で示した粗動機構４２と同一に構成されている。
Ｘつまみ４１１は、支持台４２０及び試料台４３０をＸ
軸方向に約１ｃｍ粗動させるためのもので、反時計方向
に回すと左方向（側壁部２１０側）に粗動し、時計方向
に回すと右方向に移動する。Ｙつまみ４１２は、支持台
４２０及び試料台４３０をＹ軸方向に約１ｃｍ粗動させ
るためのもので、反時計方向に回すと前方向に粗動し、
時計方向に回すと後方向（側壁部２１０側）に移動す
る。Ｚつまみ４１１は、支持台４２０及び試料台４３０
をＺ軸方向に約１ｃｍ粗動させるためのもので、反時計
方向に回すと下方向（ベーステーブル１２０方向）に粗
動し、時計方向に回すと上方向（測定ヘッド３１方向）
に移動する。

【００２１】粗動ステージ４００の上部には支持台４２
０が固定され、この支持台４２０上に試料台４３０が載
置されている。試料台４３０は、図５に示されるように
ベアリング４３１を介して支持台４２０上に載置されて
おり、試料台４３０が粗動機構４１０に対して回転可能
に形成されている。本実施形態における試料台４３０
は、例えば、最大径６インチの試料を載せることができ
るようになっているが、試料サイズの要求に応じて、８
インチや１２インチの試料、更にそれ以上のサイズの試
料を載せることができるようにしてもよい。試料サイズ
に応じて試料台４３０を大きくした場合には、ベーステ
ーブル１２０等のサイズも大きくすうる。なお、試料台
４３０上には、５、４、３インチの各試料サイズに合わ
せてセットできるように、段差を設けるようにしても良
い。また、方形の試料を検査する場合には方形の段差を
設けるようにしてもよい。また、本実施形態の試料台は
円形形状であるが、方形の試料に合わせて、試料台４３
０の形状を方形にするようにしてもよい。さらに、試料
のサイズや形状に合わせて、異なるサイズや異なる形状
の各種資料台に変更できるようするため、試料台４３０
を支持台４２０から取り外すことができるようにしても
よい。

【００２２】ＸＹ移動機構５００のフレーム５５０は、
その外形が立方体形状であり、底面側に凹部５５１が形
成され、凹部５５１を避けた両側にはＸ軸方向の軸心を
有する２つの貫通孔５５２，５５２が形成されている。
この貫通孔５５２、５５２の両端部の４カ所には、角フ
ランジが一端に形成されたリニアブッシュ５５３、５５
３、５５３，５５３が挿入され、角フランジ部分がフレ
ーム５５０にボルトで固定されている。各リニアブッシ
ュ５５３内にＸ方向ガイド棒５３０が挿通される。各リ
ニアブッシュ５５３の内面には回転可能なボール群が収
容されており、リニアブッシュ５５３を介してフレーム
５５０が、Ｘ方向ガイド棒５３０上を滑らかに移動でき
るようになっている。なお、各貫通孔５５２は、固定し
たリニアブッシュ５５３にＸ方向ガイド棒５３０を挿通
した状態で、図４に示すように、ベーステーブル１２０
との間に隙間Ｆができる位置に配設されている。

【００２３】フレーム５５０の側面Ｘ軸方向の中心位置
には、凹部５５１まで貫通するＹ軸方向の貫通孔５５４
が形成されている。この貫通孔５５４の凹部側５５１と
その反対側には固定機構５６０のボールベアリング５６
１、５６１が取り付けられている。このボールベアリン
グ５６１、５６１によって回転軸５６２が軸支されてい
る。両ボールベアリング５６１、５６１間の回転軸５６
２の外周には、ボールベアリング５６１、５６１の両内
輪と当接し、内輪が軸方向に移動することを防止するた
めのスペーサ５６３が配設されている。回転軸５６２の
一方の端部には回転軸５６２を左右両方向に回転させる
ためのクランプレバー５６４が取り付けられている。回
転軸５６２の他方の端部は、フレーム５５０の凹部５５
１内にまで延びており、その先端部には偏心軸５６５を
有する偏心ピン５６６が取り付けられている。偏心軸５
６５の軸心は回転軸５６２の軸心から偏心した位置とな
っている。

【００２４】偏心軸５６５には、円環状の固定具５６７
が挿通され、６角ナット５６８の締め付けによって固定
されている。従って、固定部５６７の中心（偏心軸の軸
心と一致）Ｑ１は、回転軸５６２の軸心Ｑ２から偏心し
た位置になる。

【００２５】回転軸５６２にはピン５６９が取り付けら
れている。また、フレーム５５０のクランプレバー５６
４側の側面の左下側にも、図５に示すように、ピン５８
０が取り付けられている。そして両ピン５６９、５８０
間にはバネ５９０が掛けられている。このバネ５９０が
ピン５６９を左下方向に（ピン５８０の方向）に引っ張
ることで、フレーム５５０に向かって反時計方向のトル
クが回転軸５６２に加えられている。この反時計方向の
トルクによって、固定軸５６７にも反時計方向のトルク
が加わり、固定具５６７がベーステーブル１２０に押し
つけられるが、その上方向（測定ヘッド方向）の反力が
発生するが、この反力はフレーム５５０とリニアブッシ
ュ５５３を介してＸ方向ガイド棒５３０によって押さえ
られる。このため、粗動ステージ４００が上部に固定さ
れたフレーム５５０は、バネ５９０による反時計方向の
トルクによって、固定具５６７を介してベーステーブル
１２０にしっかりと固定され、高い剛性を得ることがで
きる。一方、バネ５９０の引っ張り力に抗してクランプ
レバー５６４をフレーム５５０に向かって時計方向に回
転すると、図７に示す回転軸５６２の回転中心Ｑ２を中
心として偏心軸５６５と固定具５６７の中心Ｑ１が時計
方向に回転し、固定具５６７がベーステーブル１２０か
ら離れる。この状態でクランプレバー５６４を左右、前
後に動かすことで、フレーム５５１及び粗動ステージ４
００を、Ｘ方向ガイド棒５３０、Ｙ方向ガイドレールに
沿ってＸＹ両軸方向に自由に移動させることができる。

【００２６】このように構成された走査型プローブ顕微
鏡の制御系について次に説明する。図８は、走査型プロ
ーブ顕微鏡の制御系を表したブロック図である。この制
御系において、カンチレバー３５の自由端に配置された
探針が試料テーブル４３０上に載置された試料表面を走
査すると、その微細な形状変化に対応してカンチレバー
３５が反り、その反り量が静電容量型の変位計により静
電容量の変化として検出される。この物理量に応じた電
圧が測定ヘッド３１からプリアンプ６１０に出力され
る。電圧はプリアンプ６１０によって増幅され、比較器
（差動増幅器）６２０に供給される。比較器６２０の反
転入力端子（−）にはカンチレバー３５のそり量の基準
値が制御パネル６３０から供給されている。この基準値
は、探針と試料面との距離が所定値ｚであるときにプリ
アンプ６１０から出力される値と等しい値が設定されて
いる。このため、探針と試料面との距離が所定値ｚから
ずれている時には、比較器６２０はそのずれ量に応じた
大きさの差分信号を出力する。

【００２７】比較器６２０の差分出力は積分器６４０に
入力され、積分回器６４０において該差分が平均化され
た後にドライバー６５０に供給される。ドライバー６５
０では、平均化された電圧を電流ｉｚに変換し、スキャ
ナ３０のＺ粗・微動機構３２（図１４参照）のボイスコ
イルに通電する。反り量を検出する測定ヘッド３１、プ
リアンプ６１０、比較器６２０、積分器６４０、およ
び、ドライバー６５０からなる回路は、フィードバック
回路を構成しており、探針と試料表面との距離が常に所
定値ｚとなるようにフィードバック制御される。

【００２８】一方、ＸＹ走査回路系６６０は、制御パネ
ル６３０から走査制御信号を受けて、Ｘ軸方向およびＹ
軸方向の走査信号電流ｉｘ、ｉｙをＸ方向のボイスコイ
ルとＹ方向のボイスコイルにそれぞれ供給することで、
測定ヘッド３１、カンチレバー３５及び探針を０．１ｃ
ｍ四方の範囲で走査させる。

【００２９】ＬＣＤ画像表示装置６７０には、ＸＹ走査
回路系６６０からｘ，ｙ走査信号が供給されている。ま
た、試料表面の形状、物理量等の検査情報は、ドライバ
ー６５０の入力側から取り出されてＬＣＤ画像表示装置
６７０に供給される。ＬＣＤ画像表示装置６７０は、こ
れら供給されるｘ，ｙ走査信号と検査情報とから、試料
表面の形状や物理量を表示画面６７１に表示することで
観察が可能になる。なお、ＬＣＤ画像表示装置６７０の
表示画面６７１には、撮像装置６００（図１）で撮像し
た測定ヘッド３１及び試料周辺の画像も表示可能になっ
ている。

【００３０】次に、本実施形態の走査型プローブ顕微鏡
における、試料の位置決め動作を、図１から図９を参照
して説明する。図９に示すように、回転軸５６２に取り
付けられたクランプレバー５６４をフレーム５５０に向
かって時計方向（矢印Ｒ方向）に回すことにより、回転
軸５６２先端の固定具５６７がベーステーブル１２０か
ら離れる。これにより、フレーム５５０と粗動ステージ
４００は、ベーステーブル１２０上に設けられたＸ方向
ガイド棒５３０、Ｙ軸方向ガイドレール５１０による移
動範囲内の任意の位置に移動可能になる。クランプレバ
ー５６４を時計方向に約４５度程度回した状態で、フレ
ーム５５０と粗動ステージ４００を右手前の側壁部２１
０から最も離れた位置まで移動する。すなわち、試料台
４３０が、図３に２点鎖線で示す位置４３０Ｂにくるよ
うに移動する。この位置４３０Ｂでは、試料台４３０が
上部筐体３００の位置から離れて試料台４３０の上方が
開放されるため、上部筐体３００およびスキャナカバー
３１０に邪魔されることなく試料を試料台４３０に載置
することができる。なお、試料をセットする際にはクラ
ンプレバー５６４を離しても良い。

【００３１】試料を試料台４３０上に載置した後、測定
ヘッド３１と試料の任意の場所を撮像装置６００で撮像
し、その画像をＬＣＤ画像表示装置６７０で確認しなが
ら、クランプレバー５６４を時計方向に倒した状態で試
料台４３０の位置（試料の測定位置）を決め、フレーム
５５０及び粗動ステージ４００をベーステーブル１２０
に固定する。固定方法は、図９に示す位置（時計方向）
に保持していたクランプレバー５６４を図５に示す位置
（反時計方向）へ回転させる。クランプレバー５６４
は、予め反時計方向に回るように設定されているバネ５
９０の力により、一定の回転トルクが回転軸５６２に対
して反時計方向に働く。回転軸５６２が反時計方向に回
転すると、回転軸５６２先端部分の偏心軸５６５に取り
付けられた固定具５６７が、偏心量と回転角度との関係
からベーステーブル１２０に接触し始め、バネ５９０が
発生させる反時計方向の回転モーメントと、固定具５６
７、ベーステーブル１２０間に発生する押しつけ力と、
そこから発生する摩擦力とが均衡する状態で、フレーム
５５０と粗動ステージ４００がベーステーブル１２０上
に高い剛性で固定、保持される。

【００３２】この状態で、粗動ステージ４００のＺつま
み４１３を時計方向に回してカンチレバー３５の探針と
試料とが近接する位置まで試料台４３０を上昇させる。
そして図８に示した制御系により試料表面の計測を行
う。計測位置を変更する場合には、現状位置を中心とす
る１ｃｍ四方の範囲内で計測位置を変更する場合には、
Ｘつまみ４１１とＹつまみ４１２を所定の方向に回すこ
とで、試料台４３０の位置を粗動させる。

【００３３】以上説明したように本実施形態の走査型プ
ローブ顕微鏡によれば、ＸＹ移動機構５００によって、
ベーステーブル１２０上に配設されたＹ方向ガイドレー
ル５１０とＸ方向ガイド棒５３０により構成されるＸＹ
平面上の任意の位置に粗動ステージ４００を移動させる
ことができるので、簡単な機構により大型（本実施形態
では最大径６インチまで）の試料を観察することができ
る。また、固定機構５６０により、固定具５６７を介し
て直接ベーステーブル１２０と固定されると共に、試料
台４３０を含んだ粗動ステージ４００の剛性が向上し、
試料観察が可能となる。また、本実施形態によれば、ク
ランプレバー５６４を時計方向、反時計方向に回転する
１の動作によって、Ｘ軸、Ｙ軸の両軸方向の移動に対し
て同時に固定し、同時に固定解除することができるの
で、ＸＹ移動機構５００による粗動ステージ４００の固
定と移動の操作を簡単に行うことができる。

【００３４】次に走査型プローブ顕微鏡の第２の実施形
態について説明する。図１０は、第２の実施形態におけ
る、粗動ステージ４００、及びＸＹ移動機構５００にお
けるフレーム５５０周辺を表したもので、第１の実施形
態における図６に対応した状態を表している。なお、第
２実施形態において、第１の実施形態と同一の符号は同
一または同等物を示しており、図１０に表されていない
他の部分については第１の実施形態と同様に構成されて
いる（以下の第３から第５の実施形態についても同
じ）。

【００３５】第２の実施形態では図１０に示されるよう
に、回転軸５６２の凹部５５１内側の端部に楕円形の固
定具５６７ａが取り付けられている。固定具５６７ａ
は、楕円中心を回転軸５６２の軸心Ｑ２に一致させてボ
ルト等によって回転軸５６２に固定されている。この固
定具５６７ａは第１実施形態と同様に、ピン５９６とバ
ネ５９０によって反時計方向のトルクが回転軸５６２を
介して加えられることで、下側のベーステーブル１２０
と上側のフレーム５５０（凹部の下面）との２点で接触
する。従って、第１の実施形態の場合、ベーステーブル
１２とフレームとは、固定具５６７、回転軸５６２、及
びベアリング５６１を介して迂回した経路により固定さ
れていたが、第２実施形態の場合には楕円形の固定具５
６７ａを使用することで、ベーステーブル１２０とフレ
ーム５５０とを固定具５６７ａで直接固定することがで
き、ベーステーブル１２０とフレーム、粗動ステージ４
００との間の剛性をより高くすることができる。

【００３６】次に走査型プローブ顕微鏡の第３の実施形
態について説明する。図１１は、第２の実施形態におけ
る、粗動ステージ４００、及びＸＹ移動機構５００にお
けるフレーム５５０周辺を表したもので、第１の実施形
態における図４に対応した状態を表している。この第３
実施形態では、図１１に示されるように、凹部５５１の
内周面の対向する少なくとも２つの面と摺動する固定具
５６７ｂが凹部５５１内に収容されている。この固定具
５６７ｂのベーステーブル１２０と対向する底面は水平
面であり、その反対側の上部平面は傾斜面であり、全体
としてくさび形状をしている。固定具５６７ｂは、フレ
ーム５５１とピン５７０とに掛けられたバネ５７１によ
って上方（向粗動ステージ４００方向）に引っ張られて
いる。一方、軸５６２ａの凹部５５１側先端には、固定
具５６７ｂの上部斜面と当接し、軸５６２ａの軸方向
（Ｙ軸方向）に摺動する傾斜面を下側に有するくさび形
部材５７２が取り付けられている。この軸５６２ａは、
フレーム５５０にボルト止めされたフランジ付きのリニ
アブッシュ５７３によって軸支され、両矢印Ｓで示すよ
うに、軸方向の前後にスライドするようになっている。
このリニアブッシュ５７３は、寸法の違いを除き、Ｘ方
向ガイド棒５３０を軸受するリニアブッシュ５５３と同
等物が使用される。このリニアブッシュ５７３の内面に
も回転可能なボール群が収容されており、リニアブッシ
ュ５７３を介して軸５６２ａが滑らかに前後するように
なっている。

【００３７】この第３の実施形態では、ＸＹ移動機構５
００を移動させる場合、クランプレバー５６４を手前
（図面左側）に引くと、くさび形部材５７２も固定具５
６７ｂの上部斜面を摺動しながら手前に移動する。する
と、固定５６７ｂが凹部５５１内周面を摺動しながらバ
ネ５７１によって上方に上がり、ベーステーブル１２０
上に固定されていたフレーム５５０が開放されて、粗動
ステージ４００の移動が可能になる。一方粗動ステージ
４００を移動して、試料台４３０上の試料位置が決定し
たら、クランプレーバー５６４をフレーム５５０側（図
面右側）に押し込むことで、固定具５７２がバネ５７２
の力に抗して固定具５６７が下側に移動しベーステーブ
ル１２０に押し付けられる。このベーステーブル１２０
と固定具５６７との間に押しつけ力によって、フレーム
５５０及び粗動ステージ４００とベーステーブル１２０
間の剛性を高くすることができる。

【００３８】第１及び第２の実施形態では、固定具５６
７、５６７ａとベーステーブル１２０とが線接触に近い
ため接触面積が狭いのに対して、本実施形態によれば、
固定具５６７ｂの大きな底面全体がベーステーブル１２
０と面接触しているため、フレーム５５０及び粗動ステ
ージ４００とベーステーブル１２０間の剛性をより高く
することができる。

【００３９】なお、第３実施形態では、固定具５６７ｂ
が傾斜しているＳ方向（図面左右方向）にくさび形部材
５７２を移動させることが必要であり、そのためにリニ
アブッシュ５７３で軸受された軸５６２ａとクランプレ
バー５６４をＳ方向に前後させる構成としたが、図１と
同様にベアリング５６９により軸受された回転軸５６２
の凹部５５１内側の先端部にカム機構やクランク機構を
設け、回転運動を両矢印Ｓ方向の直線運動に変換する構
成としてもよい。なお、カム機構やクランク機構を採用
する場合、回転運動から変換される直線運動の運動方向
は回転軸５６２の軸と直交する方向になるので、固定具
５６７ｂとくさび形部材５７１の向きは図１１に示した
状態から９０度変位した向きとなる。即ち、傾斜面が回
転軸５６２の軸心と直交する方向になる。

【００４０】次に走査型プローブ顕微鏡の第４の実施形
態について説明する。図１２は、第２の実施形態におけ
る、粗動ステージ４００、及びＸＹ移動機構５００にお
けるフレーム５５０周辺を表したもので、第１の実施形
態における図６に対応した状態を表している。第４の実
施形態では、フレーム５５０の凹部５５１内側上面に電
磁クラッチ５７５が取り付けられている。この電磁クラ
ッチ５７５は、板状の固定具５６７ｃを備えている。通
常状態において電磁クラッチ５７５は通電されず、図示
しない圧縮バネにより固定具５６７ｃはベーステーブル
１２０に押し付けられて、ベーステーブル１２０に固定
されている。そして、粗動ステージ４００を移動する場
合、例えば、ベース１１０に配置されたスイッチをオン
にすることで電磁クラッチ５７５が通電され、図１２に
示すように、固定具５６７ｃが圧縮バネに抗して上部に
移動し、ベーステーブル１２０との接触が解除されて、
ＸＹ移動機構５００による粗動ステージ４００の移動が
可能になる。本実施形態では、電磁力により固定具５６
７ｃによる固定と解除を行うので、クランプレバー５６
４及びその軸は、ベアリング５６１（第１、第２実施形
態）やリニアブッシュ（第３実施形態）により軸受する
必要が無く、フレーム５５０に直接固定することができ
る。

【００４１】本実施形態によれば、電磁クラッチ５７５
によってＸＹ移動機構５００を固定することができるの
で、ＸＹ移動機構５００による粗動ステージ４００の移
動操作を独立して行うことができるため、移動操作が容
易になる。また本実施形態においても第３実施形態と同
様に、固定具５６７ｃがベーステーブル１２０と面接触
しているので、剛性を高くすることができる。なお、本
実施形態の電磁クラッチ５７５では、圧縮バネで押さえ
てある固定具５６７ｃが通電によりクラッチ機能が切れ
るのに対して、通電により電磁力でクラッチが機能して
固定具５６７ｃがベーステーブル１２０に押し付けられ
る方式としても良い。

【００４２】次に走査型プローブ顕微鏡の第５の実施形
態について説明する。図１３は、第２の実施形態におけ
る、粗動ステージ４００、及びＸＹ移動機構５００にお
けるフレーム５５０周辺を表したもので、第１の実施形
態における図６に対応した状態を表している。この図で
は、フレーム周辺が一部異なる断面を表している。第１
から第４の実施形態では、粗動ステージ４００及びフレ
ーム５５０のベーステーブル１２０に対する高さは隙間
Ｆで一定で、固定具５６７、５６７ａ〜ｃが上下するこ
とでベーステーブル１２０に固定され、また開放される
ように構成されている。これに対して第５の実施形態で
は、粗動ステージ４００がＸＹ移動機構５００の一部と
共に上下することで、ベーステーブル１２０に固定さ
れ、また開放されるように構成されている。

【００４３】すなわち、図１３に示されるように、第３
実施形態におけるフレーム５５０ａは、上下方向に貫通
する断面方形の貫通空間５５１ａが形成されている。フ
レーム５５０ａには、Ｘ軸方向に対向する２面から張出
部５５６、５５６が貫通空間５５１ａ内に張り出すよう
に形成されている。そして両張出部の両端部の合計４カ
所に圧縮バネ５８７が収容される凹部が形成され、この
両端の凹部の内側２カ所の合計４カ所にフランジ付きの
リニアブッシュ５８６がボルト止めされている。このリ
ニアブッシュ５８６は、寸法の違いを除き、Ｘ方向ガイ
ド棒５３０や軸５６２ａを軸受するリニアブッシュ５５
３、５７３と同等物が使用される。

【００４４】フレーム５５０ａには、貫通空間５５１ａ
の内側上部に保持板５８２が収容されると共に、フレー
ム５５０ａとベーステーブル１２０間に板状の固定具５
６７ｄが配置される。保持板５８２と固定板５６７ｄと
は、リニアブッシュ５８６により軸受けされた４本のス
ペーサピン５８４によって、所定間隔で固定されてい
る。保持板５８２の上部には粗動ステージ４００が固定
されると共に、固定具５６７ｄの上面から圧縮バネ５８
７によって下方向のバネ力を受けている。従って、全体
として、粗動ステージ４００と保持板５８２等の連結さ
れた部材の自重による下方向の力と、圧縮バネ５８７の
バネ力とを加えた力が下方向に作用することで、固定具
５６７ａとベーステーブル１２０とが固定される。

【００４５】図示しないが、フレーム５５０ａには、図
４に示した第１実施形態と同様に、Ｙ軸方向の貫通孔５
５２が形成され、ボールベアリング５６１、回転軸５６
２、クランプレバー５６４等を含む固定機構５６０配置
されている。本実施形態では、圧縮バネ５８７が存在す
るので、ピン５６９、５８０とバネ５９０は存在しな
い。そして第１の実施形態では、回転軸５６２の凹部５
５１内の先端に固定具５６７が偏心した状態で取り付け
られているのに対して、本実施形態では、回転軸５６２
の貫通孔５５１ａ内の端部に円形の固定補助具５８８が
取り付けられている。この固定補助具５８８も回転軸５
６２の軸心から偏心した状態で取り付けられているが、
図６に示した状態の固定具５６７に比べて、本実施形態
の固定補助具５８８は、図面時計方向に約９０度位相が
進んだ位置に偏心軸が来るように取り付けられている。

【００４６】本実施形態の場合、通常状態において固定
具５６７ｄは、粗動ステージ４００等の自重と圧縮バネ
５８７のバネ力によってベーステーブル１２０に押し付
けられているが、粗動ステージ４００の位置を移動する
場合には、クランプレバー５６４を時計方向に回すこと
で、固定補助具５８８により保持板５８２を介して粗動
ステージ４００、スペーサピン５８４、及び固定具５８
８を上方に持ち上げる。この場合の粗動ステージ４００
等と圧縮バネ５８７のバネ力は、固定補助具５８８、ベ
アリング５６１、フレーム５５０ａ、リニアブッシュ５
５３を介してＸ方向ガイド棒５３０に伝達される。

【００４７】なお、本実施形態においては、測定ヘッド
３１に対する試料台４３０の位置を移動する場合に、粗
動ステージ４００全体を持ち上げることで移動する構成
になっている。このため、測定の途中においてＸＹ移動
機構５００の移動操作をする場合には、必ず測定ヘッド
３１を上方に退避させるか、Ｚつまみ４１３を反時計方
向にまわして試料台４３０を下降させる必要がある。カ
ンチレバー３５と試料が近接している状態で、保持板５
８２と粗動機構４００が上昇すると、カンチレバー３５
や探針、及び試料が破損するおそれがあるので、測定ヘ
ッド３１と試料とが所定距離（保持板の最大移動距離）
以下に接近している場合には、クランプレバー５６４を
時計方向に回らないようにするロック機構を取り付ける
ようにしてもよい。また、クランプレバー５６４を時計
方向に回されたことを検出して、測定ヘッド３１又は試
料台４３０を自動退避させる自動退避機構を設けるよう
にしてもよい。

【００４８】本実施形態によれば、粗動ステージ４００
等の自重と圧縮バネの力とによって固定具５６７ａがベ
ーステーブル１２０に固定されるので、高い剛性力を得
ることができる。また、粗動ステージ４００は、保持板
５８２、スペーサピン５８４、固定具５６７ｄにより、
ほぼ直下で固定支持されるので、安定した剛性力を得る
ことができる。

【００４９】以上本発明の好適な実施形態について説明
したが、本発明はかかる実施形態の構成に限定されるも
のではなく、各請求項に記載された発明の範囲において
他の実施形態を採用し、また、変形することが可能であ
る。例えば、各実施形態では、偏心ピン５６６と偏心軸
５６５を介して固定具５６７を回転軸５６２の凹部５５
１内の端部に取り付けたが、固定具５６７を回転軸５６
２の軸心から偏心させて回転軸５６２に直接取り付ける
ようにしてもよい。すなわち、固定具５６７の中心から
偏心した位置に貫通孔を設けナット等により回転軸５６
２に固定するようにしてもよい。なお、この場合の固定
具５６７が回転軸５６２に対して回転しないようにする
ため、両者に軸方向のキー溝を設け、キーを差し込んで
回転を防止したり、回転軸５６２と直交する方向から固
定具５６７と回転軸５６２とをネジ止めするようにして
もよい。また、回転軸５６２の凹部５５１側端部の周面
に、固定具としての突起を設けるようにしてもよい。突
起は溶接やネジ止めにより回転軸５６２に固定される。
突起は、各図において明示したように、クランプレバー
５６４を時計方向に回した場合に突起がベーステーブル
１２０から離れ、元の通常位置に戻した場合にベーステ
ーブル１２０と当接する位置及びサイズが選択される。

【００５０】また、説明したＸＹ移動機構は、Ｙ方向ガ
イドレール５１０と、このＹ方向ガイドレール上を移動
するスライド部材５１０に掛け渡されたＸ方向ガイド棒
とによってフレーム５５０および粗動ステージ４００を
ＸＹ平面上の任意の位置に移動できるように構成した
が、Ｘ方向にガイドレールを配置し、このガイドレール
上を移動するスライド部材にＹ方向のガイド棒を掛け渡
すようにしてもよい。なお、この変形例の場合、変形例
におけるＹ方向が特許請求の範囲でいうＸ方向が該当
し、この変形例におけるＸ方向が特許請求の範囲でいう
Ｙ方向に該当する。さらに、Ｙ方向ガイドレール５１
０、または上記Ｘ方向に配置されたガイドレールに代え
て、ベーステーブル１２０上面部にＴ溝をＸ軸またはＹ
軸方向に平行に形成してもよい。この場合、スライド部
材はＴ字上の摺動部が形成されて、Ｔ溝に沿って所定の
軸方向に移動する。

【００５１】また、説明した実施形態では、Ｚ方向の粗
動・微動機構およびＸ、Ｙスキャン機構として特開平９
−３０４４０１、又は特開平１０−１４２２３７号公報
に記載された技術を使用し、バネ要素であるボイスコイ
ルモータによってＺ方向の粗動・微動、ＸＹ方向のスキ
ャンを行うようにしたが、本発明ではこれらの公報にお
いて従来の技術として記載されているようにバネ要素に
かえてピエゾ素子を使用して位置決めを行うようにして
もよい。この場合、円筒状のピエゾ素子の上面に、試料
台が載置され、ピエゾ素子の円筒面には、ｚ微動のため
の円筒面に巻かれた電極と、ｘ，ｙ走査のための４分割
された電極が形成されている。そしてピエゾ素子は、例
えば５００オングストローム／パルス程度の性能を有す
るパルスモータで駆動されるねじ棒の回動によりＺ軸方
向（上下方向）に粗動される。

【００５２】一方、試料台上部に配置されるカンチレバ
ーの反り量が検出され、反り量に応じた電圧がプリアン
プから出力される。以下図８に示した本実施形態と同様
に、比較器６２０で基準値と比較され差分信号が出力さ
れ、積分器６４０で平均化去れた後にドライバ６５０か
ら電圧−電流変換された電流がピエゾ素子の円筒面に巻
かれた電極に供給される。反り量を検出する測定ヘッド
３１、プリアンプ６１０、比較器６２０、積分器６４
０、および、ドライバー６５０からなる回路は、フィー
ドバック回路を構成しており、探針と試料表面との距離
が常に所定値ｚとなるようにフィードバック制御され
る。また、ｘ，ｙ走査は４分割された電極に、ラスタス
キャナ（Ｘ、Ｙ走査回路系６６０）から出力されたｘ，
ｙ走査信号を印加することにより行われる。

【００５３】また、本実施形態では、カンチレバー３５
の反り量に応じて検出する物理量として、静電容量型の
変位計により静電容量の変化として検出していたが、例
えば、物理量により検出するようにしてもよい。例え
ば、ホール素子変位センサにより反り量に応じた電圧を
検出するようにしてもよい。また、特開平９−３０４４
０１、又は特開平１０−１４２２３７号公報に記載され
た従来の走査型プローブ顕微鏡において使用されている
技術を使用し、カンチレバー３５の反り量を。レーザ発
生器から出力されたレーザ光の入射位置を位置検出器で
検出するようにしてもよい。すなわち、カンチレバー３
１の変位が０の場合に、４分割した光検出電極の中心に
反射光が入射するようにレーザ光をカンチレバーに照射
する。そしてカンチレバー３５の反り量に応じてレーザ
光の反射スポットが４分割電極上を移動することで、４
分割電極から出力される電圧差を物理量として検出す
る。

【００５４】以上説明した各実施形態では、走査型プロ
ーブ顕微鏡として原子間力顕微鏡を例に説明したが、本
発明では、走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）等の他の走
査型プローブ顕微鏡に適用することも可能である。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、試料が載置される試料
台と、この試料台をＸＹＺの各軸方向に粗動する粗動機
構と、探針を収容する収容部と、ベーステーブルと、こ
のベーステーブルに固定され、前記収容部を前記粗動機
構の上部で支持する支持部と、ベーステーブル上のＹ方
向に平行に配設された２つのＹ方向ガイドと、このＹ方
向ガイドと係合しながらＹ方向に移動する２つの移動部
材と、この両移動部材に掛け渡されたＸ方向ガイドと、
このＸ方向ガイドと係合しながらＸ方向に移動し、粗動
機構が載置されるフレームと、このフレームと前記ベー
ステーブルとを固定及び解除する固定機構とから走査型
プローブ顕微鏡を構成したので、簡単な構造で試料台の
移動範囲を大きくするとともに剛性を高くすることが可
能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施形態における走査型プローブ顕
微鏡の全体構成を表した一部断面図である。

【図２】同上、走査型プローブ顕微鏡における平面図で
ある。

【図３】同上、図１に示した走査型プローブ顕微鏡にお
けるＡ−Ａ断面図である。

【図４】同上、粗動ステージ及びＸＹ移動機構周辺を表
した一部断面図である。

【図５】同上、粗動ステージ及びＸＹ移動機構周辺を表
した他の一部断面図である。

【図６】同上、粗動ステージ及びＸＹ移動機構周辺を表
した他の一部断面図である。

【図７】同上、粗動ステージ及びＸＹ移動機構周辺を表
した他の一部断面図である。

【図８】同上、走査型プローブ顕微鏡の制御系を表した
ブロック図である。

【図９】同上、走査型プローブ顕微鏡における試料の位
置決め動作を説明するための図である。

【図１０】同上、第２の実施形態における、粗動ステー
ジ、及びＸＹ移動機構におけるフレーム周辺を表した一
部断面図である。

【図１１】同上、第３の実施形態における、粗動ステー
ジ、及びＸＹ移動機構におけるフレーム周辺を表した一
部断面図である。

【図１２】同上、第４の実施形態における、粗動ステー
ジ、及びＸＹ移動機構におけるフレーム周辺を表した一
部断面図である。

【図１３】同上、第５の実施形態における、粗動ステー
ジ、及びＸＹ移動機構におけるフレーム周辺を表した一
部断面図である。

【図１４】従来の走査型プローブ顕微鏡のうち、原子間
力顕微鏡の外観構成を表したものである。

【符号の説明】

１２０ベーステーブル２００支持部３００上部筐体４００粗動ステージ４１０粗動機構４２０支持台４３０試料台５００ＸＹ移動機構５１０Ｙ方向ガイドレール５２０スライド部材５３０Ｘ方向ガイド棒５５０フレーム５５１凹部５５２貫通孔５５３リニアブッシュ５５４貫通孔５６０固定機構５６１ベアリング５６２回転軸５６４クランプレバー５６５偏心ピン５６６偏心軸５６７固定具５６９ピン５８０ピン５９０バネ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料の表面に探針を近接させてＸＹ方向
に走査することで、前記試料の表面形状あるいは物理量
を計測する走査型プローブ顕微鏡であって、前記試料が載置される試料台と、この試料台をＸＹＺの各軸方向に粗動する粗動機構と、前記探針を収容する収容部と、ベーステーブルと、このベーステーブルに固定され、前記収容部を前記粗動
機構の上部で支持する支持部と、前記ベーステーブルのＹ方向に平行に配設された２つの
Ｙ方向ガイドと、このＹ方向ガイドと係合しながらＹ方向に移動する２つ
の移動部材と、この２つの移動部材に掛け渡されたＸ方向ガイドと、このＸ方向ガイドと係合しながらＸ方向に移動し、前記
粗動機構が載置されるフレームと、このフレームと前記ベーステーブルとを固定及び解除す
る固定機構と、を具備することを特徴とする走査型プロ
ーブ顕微鏡。
【請求項２】前記固定機構は、前記フレームに回転可
能に挿通された回転軸と、この回転軸に取り付けられ、
前記回転軸の回転により前記ベーステーブルと当接して
前記フレームを固定する固定具とを有することを特徴と
する請求項１に記載の走査型プローブ顕微鏡。
【請求項３】前記固定具は、中心が前記回転軸の軸心
から偏心した位置に取り付けられた楕円板または円板で
あることを特徴とする請求項２に記載の走査型プローブ
顕微鏡。
【請求項４】前記固定機構は、前記フレームに取り付
けられ、前記ベーステーブルと係合する電磁クラッチを
使用したことを特徴とする請求項１に記載の走査型プロ
ーブ顕微鏡。
【請求項５】前記固定機構は、少なくとも前記粗動機
構の自重によって前記ベーステーブルに固定され、前記
フレームに回転可能に挿通された回転軸と、この回転軸
に取り付けられ、前記回転軸の回転により前記駆動機構
を上昇させる固定補助具を有することを特徴とする請求
項１に記載の走査型プローブ顕微鏡。