JP2000329772A - 走査型プローブ顕微鏡、その光軸調整方法、および光軸調整用補助具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】カンチレバーの背面を利用して構成される光テ
コ式の光学式変位検出系を備えた走査型プローブ顕微鏡
でカンチレバーの背面での光軸設定を容易に行える光軸
調整方法、この光軸調整法に適した光軸調整用補助具、
およびこの光軸調整の構成を有する走査型プローブ顕微
鏡を提供する。 【解決手段】着脱自在なカンチレバー１０１とカンチレ
バー背面を利用して構成される光学式変位検出系１０
７，１０８を備える走査型プローブ顕微鏡で光学式変位
検出系のカンチレバーでの光軸調整方法であり、カンチ
レバーの代わりにカンチレバーの背面の面積よりも広い
照射面１１ａを有するレーザ光観察部材１１を、カンチ
レバーの取付け位置と同位置に取付け、レーザ光観察部
材の照射面を光学顕微鏡１１０で観察し、光学顕微鏡の
観察視野内でレーザ光観察部材の照射面に照射された検
出光のスポットを基準位置に移動させる方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自由端に探針を備
えたカンチレバーの背面を反射面として利用して構成さ
れる光テコ式の光学式変位検出系を備えた走査型プロー
ブ顕微鏡に関し、特に、カンチレバーの背面における光
軸の設定を容易に行えるようにした光軸調整方法、およ
びこの光軸調整法に適した光軸調整用補助具に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子間力顕微鏡等の走査型プローブ顕微
鏡の要部構成を図６を参照して説明する。この走査型プ
ローブ顕微鏡は光テコ式の光学式変位検出系を備えてい
る。この光学式変位検出系は、先端に探針を備えるカン
チレバーの背面をレーザ光の反射面として利用して光学
系を形成し、カンチレバーのたわみ変形の変位量を検出
して試料の表面情報を得るものである。なお図６の図示
では、探針やカンチレバーの大きさは、他の構成要素と
の関係で誇張して示されている。また制御系、ＸＹ走査
回路、信号処理装置、表示装置等の図示は省略されてい
る。図６に示された走査型プローブ顕微鏡の例は原子間
力顕微鏡であるとする。

【０００３】カンチレバー１０１の先端の自由端には探
針１０２が形成され、基端にはカンチレバーを支持する
支持ベース１０３が形成されている。支持ベース１０３
はカンチレバーホルダ１０４に取り付けられている。探
針１０２の先端は試料１０５の表面に対して原子レベル
の極めて微小な距離に接近させられている。試料１０５
は３次元移動機構１０６で支持されている。３次元移動
機構１０６によって試料を直交するＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の
各軸方向に移動される。探針と試料が接近された状態
で、両者の間には原子間力が作用している。かかる位置
関係に基づき、探針・試料間に距離を一定に保持しなが
ら３次元移動機構１０６によって試料１０５を移動させ
て探針１０２で試料表面を走査するとき、試料表面から
受ける作用に対応してカンチレバー１０１がたわみ変形
する。カンチレバー１０１に対しては、レーザ光源１０
７と位置検出用フォトダイオード１０８からなる光学式
変位検出系が設けられる。レーザ光源１０７から出射さ
れたレーザ光１０９は、カンチレバー１０１の背面で反
射され、フォトダイオード１０８へ入射される。カンチ
レバー１０１のたわみ変形による変位量を光学式変位検
出系で検出することによって、試料表面の微細な凹凸に
関する情報を得ることができる。

【０００４】光テコを利用した光学式変位検出系で試料
１０５の表面凹凸を測定する場合、測定開始前に、カン
チレバー１０１の背面に照射されるレーザ光１０９をカ
ンチレバー１０１の先端に位置合せすることが必要であ
る。この作業をカンチレバーの背面での光軸調整とい
う。この光軸調整では、一般的にカンチレバーの長手方
向の長さは０．１ｍｍから０．５ｍｍ程度であるので、
０．１ｍｍ以下のレベルでレーザ光の位置を調整しなけ
ればならない。そのため光学式変位検出系を備えた走査
型プローブ顕微鏡は、光軸調整作業に使用される観察用
の光学顕微鏡１１０あるいは倍率の高いＣＣＤカメラと
組み合わせて構成されている。

【０００５】またカンチレバー１０１は、その厚みが
０．１μｍ〜数μｍの程度であるので、単独でつかむ等
の取扱いを行うことができない。そこでカンチレバー１
０１は、前述のごとく、一般的に、ピンセットで取り扱
える大きさである数ｍｍ程度の支持ベース１０３の先部
に形成されている。従って、走査型プローブ顕微鏡の装
置本体にカンチレバー１０１を取り付ける構成として
は、支持ベース１０３に対し、カンチレバーホルダ１０
４を用意し、カンチレバーホルダ１０４に支持ベース１
０３を取り付け、さらに、これらの、探針１０２を含む
カンチレバー１０１、支持ベース１０３およびカンチレ
バーホルダ１０４で構成されるユニット１０を装置本体
のユニット取付け部２００に取り付けるという構成が一
般的に採用されている。例えば、カンチレバーホルダ１
０４には位置合せ面１０４ａ，１０４ｂが形成され、ま
たユニット取付け部２００にはこれらの位置合せ面のそ
れぞれに対応する合せ面２００ａ，２００ｂが形成さ
れ、この合せ面同士が精密に接触させられて、ユニット
取付け部２００に設けられたマグネット２０１によって
ユニット１０に正確に位置決め・固定されている。な
お、１０４ｃはカンチレバーホルダ１０４に備えられた
ユニット１０の把持部であり、取付け・取外しの便に供
するものである。

【０００６】図７と図８に、カンチレバーホルダ１０４
の一例と、カンチレバーの取付け構造の一例を示す。こ
れらの図においても、ユニット１０を構成するカンチレ
バー１０１、支持ベース１０３等はカンチレバーホルダ
１０４に比して非常に小さなものであるが、その部分は
説明の便宜上誇張して模式的に示され、また把持部１０
４ｃは省略して示されている。これらの図で示されたカ
ンチレバーホルダ１０４の上面は、図６で示された下面
部分に対応している。カンチレバーホルダ１０４は、測
定者が手で容易に取り扱うことができる程度の大きさに
作られている。カンチレバーホルダ１０４には、カンチ
レバー１０１が形成された支持ベース１０３を配置する
ための溝１１１が形成されている。支持ベース１０３は
溝１１１内に置かれる。支持ベース１０３がカンチレバ
ーホルダ１０４の溝１１１内に置かれると、図示しない
ばねで張られたワイヤ１１２で支持ベース１０３を押さ
え、支持ベース１０３をカンチレバーホルダ１０４に固
定する。こうしてカンチレバー１０１はカンチレバーホ
ルダ１０４に取り付けられる。図８において支持ベース
１０３の寸法ａ，ｂについて、ａは例えば２ｍｍ、ｂは
例えば３ｍｍである。

【０００７】以上の構成によれば、カンチレバー１０１
は、カンチレバーホルダ１０４に対して取付け・取外し
自在である。走査型プローブ顕微鏡の測定の実際におい
ては、このような取付け構造に基づいて、測定の途中
で、カンチレバーを交換することが頻繁に行われる。カ
ンチレバー１０１の交換が行われるとき、上記の取付け
構造で明らかなように、交換前に設定されていたレーザ
光の位置と交換後のカンチレバーの位置でずれが生じる
ので、レーザ光の位置合せ作業、すなわち、新たに取り
付けられたカンチレバーの背面の反射面にレーザ光が適
切に照射されるようにするための光軸調整作業を行う必
要がある。

【０００８】交換されたカンチレバーに関する光軸調整
は例えば光学顕微鏡１１０を利用して行われる。従来の
光軸調整の方法を図９に示す。この図は、光学顕微鏡に
よる観察視野を示している。観察視野１１３において、
１０１はカンチレバー、１０３は支持ベースである。交
換されたカンチレバー１０１は、その後、観察視野１１
３の中心の位置にセットされるように調整が行われる。
この調整は、図６に示すごとく光学顕微鏡１１０に付設
された調整機構１１４によって光学顕微鏡１１０の観察
視野１１３の側を動かすことによって行われる。調整機
構１１４は測定者によって手動で操作される。その状態
が図９に示された状態である。このときカンチレバーの
交換前、もともと観察視野１１３の中心にセットされて
いたレーザ光のスポットがその中心からずれてしまう。
図９では、仮に１１５としてスポットが示されている
が、その場所は空間であってレーザ光が照射されるもの
が存在しないので、実際に測定者は見ることができな
い。仮にスポットが１１５のごとく見ることができるの
であれば、矢印１１６のごとく、スポット１１５をカン
チレバー１０１の背面の先端位置に移動させ、光軸調整
を行うことができる。この光軸調整は、レーザ光源１０
７に付設された光軸調整機構１１７によって行われる。
光軸調整機構１１７は測定者によって手動で操作され
る。

【０００９】ところが、従来では、実際にスポット１１
５を見ることができないので、適宜にレーザ光の位置を
移動させて、レーザ光がカンチレバー１０１やカンチレ
バーの支持ベース１０３に当たるようにし、それにより
光軸調整を行っていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来のカンチレバーの
背面における光軸調整において、図９に示すごとく、レ
ーザ光のスポットの位置が１１５の箇所に存在すると
き、そこには実際にレーザ光を散乱させるものがないの
で、レーザ光のスポットを観察することができず、従来
の光軸調整ではレーザ光の位置を動かしてレーザ光がカ
ンチレバー等に当たるようにして光軸調整を行ってお
り、さらにレーザ光がカンチレバー等に当たらない限り
光軸調整を行うことはできなかった。このようにカンチ
レバーにおける光軸調整作業は、ほとんど測定者の経験
と勘に基づいて調整を行っていたので、非常に多くの時
間を要し、労力を要するという問題を有していた。

【００１１】さらに上記のごとく走査型プローブ顕微鏡
におけるカンチレバーを交換するときに光テコ式の光学
式変位検出系におけるカンチレバーの背面の反射面での
光軸調整が行われるが、光学顕微鏡の観察視野にカンチ
レバーが必ず入る訳ではない。このような場合にも上記
光軸調整について同様な問題を有していた。

【００１２】本発明の目的は、上記問題を解決すること
にあり、カンチレバーの背面を利用して構成される光テ
コ式の光学式変位検出系を備えた走査型プローブ顕微鏡
においてカンチレバーの背面における光軸設定を容易に
行える光軸調整方法、この光軸調整法に適した光軸調整
用補助具、およびこの光軸調整の構成を有する走査型プ
ローブ顕微鏡を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段および作用】本発明は、上
記目的を達成するために、次のように構成される。

【００１４】本発明に係る走査型プローブ顕微鏡の光軸
調整方法は、着脱自在なカンチレバーとこのカンチレバ
ーの背面を利用して構成される光学式変位検出系を備え
る走査型プローブ顕微鏡で、光学式変位検出系のカンチ
レバーでの光軸調整方法であり、カンチレバーの代わり
にカンチレバーの背面の面積よりも広い照射面を有する
検出光観察部材を、カンチレバーの背面と同一傾斜平面
（水平平面も含む）に取付け、検出光観察部材の照射面
を光学顕微鏡で観察し、光学顕微鏡の観察視野内で検出
光観察部材の照射面に照射された検出光のスポットを基
準位置に移動させる方法である。

【００１５】本発明に係る走査型プローブ顕微鏡は、カ
ンチレバーとこのカンチレバーの背面を利用して構成さ
れる光学式変位検出系を備え、カンチレバーは支持ベー
スを有し、この支持ベースを介してカンチレバーをカン
チレバーホルダに着脱自在とし、さらにカンチレバーホ
ルダを装置本体の取付け部に着脱自在とした走査型プロ
ーブ顕微鏡であり、カンチレバーの背面の面積よりも広
い照射面を有し、かつこの照射面は前記カンチレバーホ
ルダの背面と同一傾斜平面であり、装置本体の取付け部
に着脱自在である検出光観察部材を装備し、この検出光
観察部材を、光学式変位検出系のカンチレバーでの光軸
調整に利用するように構成される。

【００１６】本発明に係る光軸調整用補助具は、着脱自
在なカンチレバーとこのカンチレバーの背面を利用して
構成される光学式変位検出系を備える走査型プローブ顕
微鏡において光学式変位検出系のカンチレバーでの光軸
調整に用いられる光軸調整用補助具であり、走査型プロ
ーブ顕微鏡に取り付けたとき、カンチレバーの背面と同
一傾斜平面および同一位置に設定され、カンチレバーの
背面の面積よりも広いレーザ光照射面を有する検出光観
察部材を備えることを特徴とする。

【００１７】カンチレバーとカンチレバーホルダとから
なるユニットを装置本体に対して着脱自在の構造を有
し、装置本来と取り付けられたカンチレバーの背面を利
用し、さらにレーザ光源とフォトダイオードを含んでな
る光テコ式の光学式変位検出系を備える走査型プローブ
顕微鏡において、上記ユニットと同等の位置合せ構成部
を有して装置本体に着脱自在であり、さらにカンチレバ
ーの背面よりも相当に広いレーザ光照射面を有する検出
光観察部材を装備することによって、カンチレバー交換
時のカンチレバー背面におけるレーザ光の光軸調整作業
を容易に行うようにしている。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
を添付図面に基づいて説明する。

【００１９】図１は、本発明に係る走査型プローブ顕微
鏡の要部の構成を概略的に示す。走査型プローブ顕微鏡
の例として原子間力顕微鏡について説明する。図１にお
いて原子間力顕微鏡における従来の基本構成の部分は、
図６に示した構成と同じである。図１において、図６で
説明した要素と同一の要素には同一の符号を付してい
る。

【００２０】すなわち、１０５は観察対象である試料、
１０６は、試料１０５を支持し、試料１０５をＸ，Ｙ，
Ｚの各方向に移動させる３次元移動機構、１０７はレー
ザ光源、１０８は位置検出用フォトダイオードである。
レーザ光源１０７からはレーザ光１０９が出射される。
レーザ光１０９は、通常、カンチレバーの背面で反射さ
れ、フォトダイオード１０８の受光面に入射されるよう
に設定される。試料１０５の上方位置には光学顕微鏡１
１０が配置されている。光学顕微鏡１１０によって試料
１０５の表面を観察できるようになっている。レーザ光
源１０７から出射されたレーザ光１０９は、試料１０５
の表面に近づけて配置されたカンチレバーの背面に照射
されるように設定される。レーザ光１０９の照射位置
は、レーザ光源１０７に付設された光軸調整機構１１７
によって調整される。光軸調整機構１１７は手動で操作
される機構である。また光学顕微鏡１１０で観察し得る
箇所も、光学顕微鏡１１０に付設された調整機構１１４
によって任意に変更することができる。

【００２１】原子間力顕微鏡では、試料１０５の測定を
行うとき、図６で説明したように、探針１０２と支持ベ
ース１０３を有するカンチレバー１０１をカンチレバー
ホルダ１０４に取り付けてなるユニット１０を、さらに
原子間力顕微鏡の装置本体における取付け部２００に取
り付ける。この状態で、カンチレバー１０１を試料１０
５に対して近づけたり離したりする移動機構（図示せ
ず）によって、カンチレバー１０１を試料１０５に対し
て探針・試料間で所定の原子間力が生じる程度に近づけ
る。測定が開始される直前では、レーザ光１０９がカン
チレバー１０１の背面の先端の所定箇所に照射されるよ
うに光軸調整が行われる。レーザ光源１０７から出射さ
れたレーザ光１０９は、カンチレバー１０１の背面の所
定箇所で反射され、フォトダイオード１０８に入射され
るように設定される。この構成によって光テコ式の光学
式変位検出系が形成される。その後、例えば、３次元移
動機構１０６によって試料１０５の側をＸ軸方向および
Ｙ軸方向に移動させることによって、探針１０２が試料
１０５の表面を走査し、測定が行われる。この測定で
は、フォトダイオード（変位検出器）１０８から出力さ
れる変位信号（カンチレバーの変位に関する信号）が基
準値と比較され、探針・試料間の間隔（探針・試料間の
原子間力）が、予め当該基準値で決まる一定値に保持さ
れるように、３次元移動機構１０６のＺ軸方向駆動素子
に対してフィードバック制御が行われる。上記のカンチ
レバーの移動機構やフィードバック制御を行う制御系の
構成はよく知られているので、図１においてその図示は
省略される。また試料１０５の表面情報を取り出し、表
示するための信号処理装置および表示装置の図示も省略
される。

【００２２】前述のごとく、カンチレバー１０１とカン
チレバーホルダ１０４からなるユニット１０は、原子間
力顕微鏡の装置本体のユニット取付け部２００に対して
取付け・取外しを自在に行える構造となっている。例え
ばカンチレバーホルダを金属材料で形成すると共に装置
本体におけるユニット１０の取付け部２００にマグネッ
ト２０１を付設することによって、装置本体に対してユ
ニット１０を自在に取付け、取外すことが可能となる。

【００２３】以上の原子間力顕微鏡において、その装置
本体の取付け部２００にカンチレバーを取り付けると
き、すなわちユニット１０を取り付けるとき、前述のご
とく光テコ式の光学式変位検出系が形成されるように光
軸調整を行うことが必要である。光軸調整は、特にカン
チレバーを交換するときに必要とされる。次に本実施形
態に係る光軸調整方法について説明する。

【００２４】本実施形態による光軸調整ではレーザ光観
察部材１１を使用することが必須である。レーザ光観察
部材１１は光軸調整を調整する道具として使用される。
レーザ光観察部材１１の側方から見た全体的形状は、図
６との対比で明らかなように、ユニット１０の側方から
見た形状とほぼ同じであるが、レーザ光観察部材１１の
平面形状は以下のような特徴を持っている。すなわちレ
ーザ光観察部材１１は、レーザ光が照射される照射面１
１ａを備えている。照射面１１ａは、図１と図６とを比
較すると、カンチレバー１０１の図示が誇張されている
ので正確でないが、カンチレバー１０１よりも相当に広
い面積を有している。照射面１１ａの大きさは、例えば
上記ユニット１０のカンチレバー１０１の長さは１００
〜２００μｍ程度に設定されるが、照射面１１ａの長さ
はこれより長くかつ面積としてはカンチレバー１０４の
先端位置を含み、カンチレバー背面の面積の数倍程度に
設定されている。ただしこの大きさは一例であり、光学
式変位検出系、カンチレバーの製造や位置合せ機構等の
精度、さらには走査型プローブ顕微鏡の使い勝手等によ
って大きくまたは小さく設定されればよいものであり、
この例に限定されるものではない。レーザ光観察部材１
１には原子間力顕微鏡の装置本体のユニット取付け部２
００に設けられた合せ面２００ａと２００ｂにそれぞれ
対応する合せ面１１ｂおよび１１ｃが形成され、レーザ
光観察部材１１は、これらの合せ面１１ｂ，１１ｃによ
ってユニット取付け部２００へ位置合せされると共に、
マグネット２０１によってユニット取付け部２００に固
定される。このように、レーザ光観察部材１１を装置本
体に取り付けると、レーザ光観察部材１１の照射面１１
ａがカンチレバーの背面と実質的に同一の面に来るよう
に配置される。すなわち、レーザ光観察部材１１は、カ
ンチレバー背面と同一傾斜平面（水平平面も含む）にな
るように取り付けられる。本実施形態では、上記のよう
に位置合せ面を設けて取付け部を構成したが、この構成
に限定されるものではなく、レーザ光観察部材１１の照
射面１１ａがカンチレバーの背面と実質的に同一の面に
来るように配置される構成であればよい。

【００２５】図２を参照してレーザ光観察部材１１を利
用した本実施形態による光軸調整の方法を説明する。図
２（ａ）は、カンチレバーの交換に伴って、新しいカン
チレバー１０１を支持ベース１０３を介してカンチレバ
ーホルダ１０４に取付け、さらにユニット１０としてカ
ンチレバーホルダ１０４を、原子間力顕微鏡の装置本体
のユニット取付け部２００に取り付けた直後の光学顕微
鏡１１０の観察視野１２の画像を示している。カンチレ
バー交換前の段階では、交換前のカンチレバーの背面の
レーザ光照射面は観察視野１２の中心位置１２ａにセッ
トされ、さらにレーザ光１０９の照射スポットも観察視
野１２の中心位置１２ａにセットされていたが、カンチ
レバーが交換された後にはカンチレバーの取付け位置に
関して位置ズレが生じる。その結果、図２（ａ）に示さ
れるように交換後のカンチレバー１０１は観察視野１２
において中心１２ａからずれた場所に存在する。カンチ
レバー交換後のユニット１０の取付け位置は、実際に位
置ズレの量がどの程度であるのか不明であるために、光
学顕微鏡１１０による観察視野１２内のどの位置に来る
かが不明となる。しかし、従来のカンチレバーホルダ１
０４を使用すれば、ほぼ０．１〜０．２ｍｍ程度の再現
性を得ることができ、さらにカンチレバーの長さが０．
１ｍｍ程度であるので、図２（ａ）に示した程度のズレ
に抑えることができる。カンチレバーホルダの構成によ
っては、より大きく位置ズレが生じることもあり得る
が、カンチレバーホルダ１０４を装置本体に取り付ける
ときには、カンチレバーホルダの大きさを寸法的に測定
者の手で取り扱える程度の大きさに形成できることか
ら、例えば前述の取付けの合せ面等を設けることによ
り、上記０．１ｍｍ程度の取付け精度を得ることは容易
である。

【００２６】図２（ａ）の状態において、光学顕微鏡１
１０の調整機構１１４を操作することによって光学顕微
鏡１１０の位置を調整し、観察視野１２の中心位置１２
ａにカンチレバー１０１の先端が一致するように位置合
せを行う。この位置合せの状態を図２（ｂ）に示す。こ
の位置合せ作業は、カンチレバー１０１の先端がほぼ視
野中心に一致するような位置合せで十分である。なお図
１に示された構成では、光学顕微鏡１１０に調整機構１
１４を設けた例を示しているが、カンチレバー側に調整
機構を設けてもよい。なお図２（ａ）において、カンチ
レバー交換前の段階で、レーザ光の照射スポットは観察
視野１２の中心位置１２ａにセットされていたため、図
２（ｂ）に示すごとく上記位置合せ作業が行われると、
レーザ光の照射スポットも破線１３に示される位置に移
動することになる。しかし、破線１３の位置は、空間で
あるので、観察視野１２において照射スポット１３を観
察することはできない。

【００２７】次の段階では、交換後のカンチレバーに関
するユニット１０を装置本体の取付け部から取外し、前
述のレーザ光観察部材１１を装置本体の取付け部２００
に取り付ける。このとき、レーザ光観察部材１１の照射
面１１ａはカンチレバーの背面と同一の面に来る。レー
ザ光観察部材１１の照射面１１ａはカンチレバーの背面
よりも十分に広い面積を有しているので、図２（ｃ）に
示すように観察視野１２において照射面１１ａ上のレー
ザ光１０９の照射スポット１３を観察することが可能に
なる。従って測定者は、観察視野１２を見ながら照射ス
ポット１３の存在位置を確認し、当該照射スポット１３
を観察視野１２の中心位置１２ａに矢印１４のごとく移
動させることが可能となる。また照射スポット１３が顕
微鏡１１０の観察視野１２の範囲外に大きくずれる場合
も起こり得るが、このような場合には、光学顕微鏡１１
０の倍率を小さくすれば、観察視野が広くなって十分に
広範囲を観察することができるようになるため、観察視
野１２内に照射スポットを入れることは容易である。こ
のようにレーザ光観察部材１１を使用する限り、照射ス
ポット１３を観察することは非常に容易である。このよ
うにレーザ光観察部材１１を利用することによって、光
学顕微鏡１１０の観察視野１２でレーザ光１０９の照射
スポット１３を視野中心１２ａに容易に位置合せするこ
とができ、かつ位置合せ作業を短時間で行うことができ
る。

【００２８】その後、装置本体の取付け部からレーザ光
観察部材１１を取外し、再度、交換後のカンチレバー１
０１を含むユニット１０を装置本体の取付け部２００に
取り付ける。図２（ｂ）で既にカンチレバー１０１の先
端と視野中心１２ａの位置合せを行っているので、図２
（ｄ）に示すごとく、カンチレバー１０１の先端とレー
ザ光１０９の照射スポット１３との位置合せが行われ
る。再度のユニット１０の装置本体への取付けにおい
て、カンチレバーホルダは前述のごとく装置本体に対し
て再現性良くセットされるので、位置ズレが生じること
がない。

【００２９】次に図３〜図５を参照して本発明に係る光
軸調整用補助具であるレーザ光観察部材の具体例を説明
する。これらの図も各構成要素同士の相対的大きさは説
明の便宜上あまり考慮していないが、これまでに説明し
たものと同じまたは同等の部分には同じ符号を付して示
し、その説明は省略することもある。

【００３０】図３には、前述したカンチレバー１０１、
探針１０２、支持ベース１０３、カンチレバーホルダ１
０４に関して具体的な構造が示されている。カンチレバ
ーホルダ１０４は例えば金属で作られ、装置本体側に設
けられたマグネット２０１で装置本体に着脱自在に取り
付けられる。図３において、破線で示された１５はカン
チレバー１０１の背面を含む平面を表している。

【００３１】図４と図５はレーザ光観察部材の具体例を
示し、図４は平面図、図５は側面図である。図３と図５
の比較で明らかなように、このレーザ光観察部材２１に
おけるホルダ部分２２の側面形状はカンチレバーホルダ
１０４の側面形状と実質的に同じである。すなわち、装
置本体のカンチレバーホルダ取付け部２００の合せ面２
００ａと２００ｂのそれぞれに対応する合せ面２２ａ，
２２ｂが設けられており、位置合せされて固定される。
２２ｃは把持部である。ホルダ部分２２の先部側に照射
部２３が設けられている。照射部２３の上面には矩形の
照射面２３ａが形成されている。照射面２３ａが含まれ
る平面２４は、装置本体に取り付けた状態において、前
述の平面１１ａと一致している。照射部２３の大きさ
は、側面形状で比較すると、上記支持ベース１０３がカ
ンチレバーホルダ１０４の合せ面１０４ａから突出して
いる部分の長さとカンチレバー１０１を加えてなる部分
の長さよりも少なくともカンチレバー１０１の先端の位
置をさらに越える長さ分長く設定されている。図４およ
び図５において、例えば、ｃはほぼ５．５ｍｍ、ｄはほ
ぼ５ｍｍ、ｅはほぼ３５ｍｍである。上記形態を有する
レーザ光観察部材２１によれば、原子間力顕微鏡の装置
本体の取付け部２００に取り付けると、光学顕微鏡１１
０によってその観察視野内に照射面２３ａを見ることが
でき、レーザ光が照射面２３ａに当たっていると、その
照射スポットを観察視野で確認することができる。なお
上記の例では、照射部２３をホルダ部分２２と一体的に
構成する例で示したが、カンチレバーホルダ１０４の溝
部１１に、支持部材１０３と同等に取り付ける構成とし
てもよい。

【００３２】前述の実施形態では原子間力顕微鏡につい
て説明したが、本発明は、光テコ式の光学系位置検出系
を有する走査型プローブ顕微鏡に一般的に適用すること
ができる。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、カンチレバーとカンチレバーホルダとからなるユ
ニットを装置本体に対して着脱自在の構造を有し、装置
本体と取り付けられたカンチレバーを含んでなる光テコ
式の光学式変位検出系を備える走査型プローブ顕微鏡に
おいて、上記ユニットとほぼ同形であって装置本体に着
脱自在であり、かつカンチレバーの背面よりも相当に広
い照射面を有する検出光観察部材を装備するようにした
ため、カンチレバー交換時のカンチレバー背面における
レーザ光の光軸調整作業を容易に行うことができる。ま
たそれによってカンチレバーの交換作業に要する時間を
短縮でき、測定作業の熟練度に関係なく誰でも容易に交
換作業を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光軸調整方法を実施する装置と光
軸調整用補助具の使用状態を説明する概略構成図であ
る。

【図２】本発明に係る光軸調整方法を説明するための観
察視野を示す図である。

【図３】カンチレバーおよびカンチレバーホルダの具体
的構造を示す側面図である。

【図４】具体的なレーザ光観察部材の平面図である。

【図５】具体的なレーザ光観察部材の側面図である。

【図６】従来の走査型プローブ顕微鏡の要部構成を示す
図である。

【図７】従来のカンチレバーホルダの一例を示す斜視図
である。

【図８】従来のカンチレバーホルダにカンチレバーを取
り付けた状態を示す斜視図である。

【図９】従来の光軸調整方法の問題を説明するための観
察視野の図である。

【符号の説明】

１１ レーザ光観察部材 １１ａ 照射面 ２１ レーザ光観察部材 ２２ ホルダ部分 ２３ 照射部 ２３ａ 照射面 １０５ 試料 １０７ レーザ光源 １０８ フォトダイオード １０９ レーザ光 １１４ 調整機構 １１７ 光軸調整機構

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 着脱自在なカンチレバーとこのカンチレ
   バーの背面を利用して構成される光学式変位検出系を備
   える走査型プローブ顕微鏡で、前記光学式変位検出系の
   前記カンチレバーでの光軸調整方法であり、 前記カンチレバーの代わりに前記カンチレバーの前記背
   面の面積よりも広い照射面を有する検出光観察部材を、
   前記カンチレバーの背面と同一傾斜平面に取付ける段階
   と、 前記検出光観察部材の前記照射面を光学顕微鏡で観察す
   る段階と、 前記光学顕微鏡の観察視野内で前記検出光観察部材の前
   記照射面に照射された前記検出光のスポットを基準位置
   に移動させる段階と、 からなることを特徴とする走査型プローブ顕微鏡の光軸
   調整方法。
2. 【請求項２】 カンチレバーとこのカンチレバーの背面
   を利用して構成される光学式変位検出系を備え、前記カ
   ンチレバーは支持ベースを有し、この支持ベースを介し
   て前記カンチレバーをカンチレバーホルダに着脱自在と
   し、さらに前記カンチレバーホルダを装置本体の取付け
   部に着脱自在とした走査型プローブ顕微鏡において、 前記カンチレバーの前記背面の面積よりも広い照射面を
   有し、かつこの照射面は前記カンチレバーの背面と同一
   傾斜平面であり、前記装置本体の前記取付け部に着脱自
   在である検出光観察部材を装備し、この検出光観察部材
   を、前記光学式変位検出系の前記カンチレバーでの光軸
   調整に利用することを特徴とする走査型プローブ顕微
   鏡。
3. 【請求項３】 着脱自在なカンチレバーとこのカンチレ
   バーの背面を利用して構成される光学式変位検出系を備
   える走査型プローブ顕微鏡において、前記光学式変位検
   出系の前記カンチレバーでの光軸調整に用いられる光軸
   調整用補助具であり、 前記走査型プローブ顕微鏡に取り付けたとき、前記カン
   チレバーの背面と同一傾斜平面および同一位置に設定さ
   れ、前記カンチレバーの背面の面積よりも広いレーザ光
   照射面を有する検出光観察部材を備えたことを特徴とす
   る光軸調整用補助具。