JP2016223959A - 走査プローブ顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】外気と遮断された測定室内の走査プローブ顕微鏡へ試料台を搬送して３次元移動機構に装着する際、３次元移動機構に過度な荷重が掛かることを抑制した走査プローブ顕微鏡を提供する。【解決手段】カンチレバー１と、試料台１０と、試料台を移動させる３次元移動機構１１と、外気と遮断可能な内部空間を有する測定室１００と、を備えた走査プローブ顕微鏡２００において、少なくともカンチレバーと、試料台と、３次元移動機構とが測定室の内部に収容され、測定室は試料台を搬送するための一対のガイドレール１１０を備え、試料台はガイドレール上を走行可能な係合部１０ｃ、１０ｄを備え、３次元移動機構は所定位置近傍に配置され一対のガイドレールの間を跨いで該ガイドレールの上下に移動可能であり、所定位置に試料台が搬送されると、３次元移動機構がガイドレールの下から上昇して試料台の下面に装着され、走査プローブ顕微鏡を測定可能とする。【選択図】図１

Description

本発明は、試料を外気と遮断してプローブ測定する走査プローブ顕微鏡に関する。

走査プローブ顕微鏡は、探針を試料表面に近接又は接触させ、試料の表面形状や物性を測定するものである。そして、試料を空気中の酸素、水分等に触れさせないでプローブ測定したり、所定の雰囲気や真空状態でプローブ測定したいという要望がある。
そこで、ガス置換が可能なグローブボックス状のチャンバ（室）内に走査プローブ顕微鏡を配置し、走査プローブ顕微鏡を所定の雰囲気ガス中で測定する技術が開発されている（特許文献１）。又、真空中で測定を行う分析装置内に試料を導入する際、試料の真空を保ったまま分析装置内に試料を導入できるよう、試料ホルダに試料蓋を被せる技術が開発されている（特許文献２）。

特許第２６１２３９５号公報 特開２００１−１５３７６０号公報

ところで、走査プローブ顕微鏡においては、試料を載置した試料台を３次元移動機構上に装着し、試料に対向配置されたカンチレバーに対し、３次元移動機構により試料を相対移動させてカンチレバーとの位置合わせをしたり、カンチレバーと試料との距離や力等を保った状態で測定を行っている。ここで、３次元移動機構（スキャナ）はセラミック製のピエゾ素子等からなり、過度な荷重が掛かると割れ易いため、３次元移動機構へ試料を慎重に設置する必要がある。
しかしながら、特許文献１記載の技術の場合、グローブボックスに取り付けられたゴム手袋を介して人手で作業を行うため、３次元移動機構へ試料を設置する際に過度な荷重が掛かる恐れがある。
又、特許文献２には、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）等の一般的な分析装置内に試料を導入する際、試料を配置した搬送用試料容器をガイドレールを介して試料導入室、ゲートバルブへ順に搬送することが記載されているが、真空や所定雰囲気に保たれた走査プローブ顕微鏡内の３次元移動機構へ試料を載置する際の荷重を低減する方法については記載されていない。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、外気と遮断された測定室内の走査プローブ顕微鏡へ試料台を搬送して３次元移動機構に装着する際、３次元移動機構に過度な荷重が掛かることを抑制した走査プローブ顕微鏡の提供を目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の走査プローブ顕微鏡は、試料の表面に接触又は近接させる探針が設けられたカンチレバーと、前記試料を設置する試料台と、該試料台を３次元に移動させる３次元移動機構と、外気と遮断可能な内部空間を有する測定室と、を備えた走査プローブ顕微鏡において、少なくとも前記カンチレバーと、前記試料台と、前記３次元移動機構とが前記測定室の内部に収容され、前記測定室は、前記試料台を導入するための導入口と、前記導入口から導入された前記試料台を前記測定室の内部の所定位置に搬送するための一対のガイドレールと、を備え、前記試料台は、前記ガイドレールと係合して該ガイドレール上を走行可能な係合部を備え、前記３次元移動機構は、前記所定位置近傍に配置され、前記一対のガイドレールの間を跨いで該ガイドレールの上下に移動可能であり、前記所定位置に前記試料台が搬送されると、前記３次元移動機構が前記ガイドレールの下から上昇して前記試料台の下面に装着され、前記走査プローブ顕微鏡を測定可能とすることを特徴とする。
この走査プローブ顕微鏡によれば、試料台が所定位置まで搬送された後に、３次元移動機構を上昇させて試料台に装着すればよいので、搬送途中で試料台が３次元移動機構に不用意に接触することがなく、３次元移動機構に過度な荷重が掛かることを抑制できる。又、試料台をガイドレールにて所定位置まで搬送すれば、３次元移動機構との位置合わせが完了するので、３次元移動機構への試料台の装着が容易となる。

前記試料台は、前記試料台の走行方向に離間した前面と後面とを有する搬送係合部を備え、前記測定室は、該測定室の外部から操作して該測定室の内部を前記走行方向に沿って進退可能で、かつ前記搬送係合部の前記後面と前記前面との間に遊嵌しつつ係合して前記試料台を搬送する搬送機構を有してもよい。
この走査プローブ顕微鏡によれば、試料台の搬送係合部に、搬送機構が遊嵌しつつ係合するので、例えば両者をネジ接続する場合に比べ、搬送機構と搬送係合部との位置が多少ぶれていても両者を容易に係合できる。又、搬送機構による試料台の搬送中にネジが外れた場合に、再接続することは極めて困難であるが、本実施形態では搬送機構を搬送係合部に遊嵌させるだけでよいので、搬送中に再係合することも容易であり、搬送中に確実に係合することができる。又、両者が遊嵌しているので、搬送中に無理な力が加わっても、両者をネジ接続等で強固に接続した場合に比べ、例えばロッド状の搬送機構が折れ曲がったりすることが抑制される。

前記３次元移動機構の下方に接続され、当該３次元移動機構よりも上下に多く移動する粗動機構を備え、前記３次元移動機構が当該粗動機構の上下移動によって前記ガイドレールに対して上下に移動可能であってもよい。
３次元移動機構は、上下への移動量が微小であることが多いが、この走査プローブ顕微鏡によれば、３次元移動機構よりも上下に多く移動する粗動機構を介して３次元移動機構を上下させるので、３次元移動機構をガイドレールに対して確実に上下移動できる。

前記試料台の上面に被せられて前記試料を外気と遮断して密閉する試料蓋をさらに有し、前記測定室は、該測定室の外部から操作して該測定室の内部を上下に進退可能で、かつ前記試料蓋にバヨネット結合して該試料蓋を前記測定室内で着脱する蓋着脱機構を有してもよい。
この走査プローブ顕微鏡によれば、バヨネット結合により、蓋着脱機構を回転させることで試料蓋と容易に脱着できるので、蓋着脱機構を測定室内で試料蓋に取付けたり、蓋着脱機構により測定室内で試料蓋を引き上げて試料台から取り外した後、蓋着脱機構を試料蓋から取り外す作業が容易かつ確実に行える。

前記測定室は、前記カンチレバーと前記試料台と前記３次元移動機構とを収容する主室と、前記導入口を有しつつ前記主室よりも内容積が小さく、前記主室と連通する試料台導入室と、を有し、前記ガイドレールは、前記試料台導入室から前記主室へ向かって切れ目なく延びてもよい。
この走査プローブ顕微鏡によれば、主室と別箇に試料台導入室を設けることで、試料台を測定室に挿入する際、主室自体を大型化する必要がなく、主室の内容積、ひいては試料台導入室を含む測定室全体の内容積を低減することができる。
又、試料台導入室と主室との間にゲートバルブを設けて両者を気密に遮断すると、ガイドレールがゲートバルブで途切れるため、この部位で試料台がガイドレールから脱落しないよう、搬送時に注意が必要となるが、本実施形態では試料台導入室と主室とを連通させ、ガイドレールを切れ目なく（途切れずに）設けているので、搬送時の作業が容易となる。

本発明によれば、外気と遮断された測定室内の走査プローブ顕微鏡へ試料台を搬送して３次元移動機構に装着する際、３次元移動機構に過度な荷重が掛かることを抑制できる。

本発明の実施形態に係る走査プローブ顕微鏡のブロック図である。 試料台の斜視図である。 測定室の上面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
なお、以下の説明で、「前後」方向とは、ガイドレール１１０上を走行する試料台１０の走行方向Ｆであり、測定室１００内の３次元移動機構１１に近い側を「前側」とし、３次元移動機構１１から遠い側を「後側」とする。又、「前向き面」は、３次元移動機構１１に向く面である。

図１は本発明の実施形態に係る走査プローブ顕微鏡２００のブロック図である。なお、図１（ａ）が走査プローブ顕微鏡２００の全体図であり、図１（ｂ）はカンチレバー１近傍の部分拡大図である。
図１（ａ）において、走査プローブ顕微鏡２００は、先端に探針９９を有するカンチレバー１と、試料３００が載置される試料台１０と、３次元移動機構（スキャナ）１１と、粗動機構１２と、カンチレバー１の変位を示す信号を検出する変位検出系５０と、外気と遮断可能な内部空間を有する測定室１００と、制御手段（プローブ顕微鏡コントローラー２４、コンピュータ４０）等とを有する。

測定室１００は、真空ポンプ１２０及び雰囲気ガス導入部１３０に接続され、測定室１００の内部を真空、減圧、及び所定のガス雰囲気等に保つことができる。測定室１００は、主室１０２と、主室１０２に連通して主室１０２よりも内容積が小さい試料台導入室１０４と、を有しており、主室１０２と試料台導入室１０４とは小径の頸部１０３を介して連通している。
そして、本実施形態では、カンチレバー１（及び斜面ブロック２）、試料台１０、３次元移動機構１１、及び粗動機構１２が主室１０２の内部に収容されているが、少なくともカンチレバー１（及び斜面ブロック２）、試料台１０、３次元移動機構１１が測定室１００の内部に収容されていればよい。測定室１００の内部に収容される走査プローブ顕微鏡２００の構成部分が少ないほど、測定室１００の内容積を小さくすることができ、測定室１００の内部を真空や所定のガス雰囲気に安定して保つことができる。
なお、主室１０２の上蓋１０２ａにはガラス製の窓１０２ｗが設けられ、上蓋１０２ａの内面に取り付けられたカンチレバー１が窓１０２ｗに臨んでいる。そして、窓１０２ｗを介し、主室１０２の上方の変位検出系５０からカンチレバー１の背面にレーザ光を照射可能になっている。

コンピュータ４０は、走査プローブ顕微鏡２００の動作を制御するための制御基板、ＣＰＵ（中央制御処理装置）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等の記憶手段、インターフェース、操作部等を有する。
なお、走査プローブ顕微鏡２００は、カンチレバー１が固定され、試料３００側をスキャンするサンプルスキャン方式となっていて、カンチレバー１が試料台１０の上側に位置している。試料３００側が固定され、カンチレバー１をスキャンするレバースキャン方式の走査プローブ顕微鏡は、サンプルスキャン方式よりも一般に大型であり、測定室１００の内容積をより大きくしなければならないので、サンプルスキャン方式が好ましい。

プローブ顕微鏡コントローラー２４は、後述するＺ制御回路２０、Ｘ，Ｙ，Ｚ出力アンプ２２、粗動制御回路２３を有する。プローブ顕微鏡コントローラー２４はコンピュータ４０に接続されてデータの高速通信が可能である。コンピュータ４０は、プローブ顕微鏡コントローラー２４内の回路の動作条件を制御し、測定されたデータを取り込み制御し、カンチレバー１の表面形状測定、表面物性測定、フォースカーブ測定、などを実現する。

粗動機構１２は、３次元移動機構１１及びその上方の試料台１０を大まかに上下移動させるものであり、粗動制御回路２３によって動作が制御される。３次元移動機構１１は、上下及び左右への移動量が微小であることが多いが、３次元移動機構１１よりも上下に多く移動する粗動機構１２を介して３次元移動機構１１を上下させることで、後述するように３次元移動機構１１をガイドレール１１０に対して確実に上下移動できる。
粗動機構１２の具体的な上下移動は、ステッピングモーターと送りねじによって動作させる構造を利用して行うことができるが、粗動機構１２の構造はこれに限られない。
３次元移動機構１１は、試料台１０（及び試料３００）を３次元に移動（微動）させるものであり、試料台１０をそれぞれｘｙ（試料３００の平面）方向に走査する２つの（２軸の）圧電素子１１ａ、１１ｂと、試料台１０をｚ（高さ）方向に走査する圧電素子１１ｃと、を備えた円筒になっている。圧電素子は、電界を印加すると結晶がひずみ、外力で結晶を強制的にひずませると電界が発生する素子であり、圧電素子としては、セラミックスの一種であるPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)を一般に使用することができるが、３次元移動機構１１の形状や動作方法はこれに限られない。また、粗動機構１２と３次元微動機構１１の間に、３次元移動機構１１よりも左右（ＸＹ方向）に多く移動するＸＹ移動機構を設けて、ＸＹ方向へも粗動させてもよい。このようにすることで、試料台１０が大型試料を載置可能な場合に、測定位置への粗い位置合せが可能となる。
圧電素子１１ａ〜１１ｃはＸ，Ｙ，Ｚ出力アンプ２２に接続され、Ｘ，Ｙ，Ｚ出力アンプ２２から所定の制御信号（電圧）を出力して圧電素子１１ａ、１１ｂをそれぞれｘｙ方向へ駆動し、圧電素子１１ｃをｚ方向へ駆動する。圧電素子１１ｃへ出力される電気信号は、プローブ顕微鏡コントローラー２４の中で検出され、測定データとして取り込まれる。

カンチレバー１は、カンチレバーチップ部８の側面に接し、片持ちバネの構造を構成している。カンチレバーチップ部８は、カンチレバーチップ部押さえ９により斜面ブロック２に押さえつけられている。

そして、レーザ光源３０からレーザ光がダイクロックミラー３１に入射されカンチレバー１の背面に照射され、カンチレバー１から反射されたレーザ光はミラー３２で反射されて変位検出器５で検出される。変位検出器５は、例えば４分割光検出器であり、カンチレバー１の上下（ｚ方向）の変位量は、カンチレバー１から反射されたレーザの光路の変化（入射位置）として変位検出器５で検出される。
変位検出器５の電気信号の振幅は、プリアンプ７を通過して適宜増幅され、Ｚ制御回路２０へ入力される。Ｚ制御回路２０は、探針９９と試料３００との距離や力が目標値と一致するように、Ｚ出力アンプ２２のＺ信号部へ制御信号を伝達し、Ｚ信号部は圧電素子１１ｃをｚ方向へ駆動する制御信号（電圧）を出力する。すなわち、試料３００と探針９９の間に働く原子間力によって生じるカンチレバー１の変位を上述の機構で検出し、３次元移動機構１１ｃを変位させ、探針９９と試料３００との距離や力を制御する。そして、この状態で、Ｘ，Ｙ，Ｚ出力アンプ２２にてｘｙ方向に３次元移動機構１１ａ、１１ｂを変位させて試料３００のスキャンを行い、表面の形状や物性値をマッピングする。
なお、レーザ光源３０、ダイクロックミラー３１、ミラー３２、変位検出器５及びプリアンプ７が変位検出系５０を構成する。

そして、試料台１０のｘｙ面内の変位に対して、試料台１０の高さの変位から３次元形状像をコンピュータ４０上に表示し、解析や処理を行うことにより、プローブ顕微鏡として動作させることができる。なお、図示はしないが、例えば斜面ブロック２を加振器に接続してカンチレバーを振動させるＤＦＭ測定モードを行えば、共振状態の位相の値から位相像を、振動振幅の目標値との差により誤差信号像を、探針試料間の物性地から多機能測定像を取得することもできる。

次に、図１〜図３を参照し、本発明の特徴部分である、試料台１０及び測定室１００について説明する。図２は試料台１０の斜視図、図３は測定室１００の上面図である。
図２に示すように、試料台１０は前側（図２の右側）が円弧状に丸みを帯びた略矩形板状をなし、断面がＬ字状の一対のガイドレール１１０、１１０の間に挟持されるようになっている。そして、試料台１０の側面１０ｃ及び底面１０ｄがガイドレール１１０と係合し（接し）、ガイドレール１１０上を走行（摺動）可能になっている。なお、両ガイドレール１１０のＬ字の隅部が外側を向くようになっている。
側面１０ｃ及び底面１０ｄが特許請求の範囲の「係合部」に相当する。
又、試料台１０の上面の中央部１０ｐが円柱状に突出し、中央部１０ｐの表面に試料３００を載置するようになっている。そして、上面側が閉塞された円筒状の試料蓋１５が中央部１０ｐを囲むように試料台１０の上面に被せられ、試料３００を外気と遮断して密閉可能になっている。なお、試料蓋１５の内側面には溝が設けられ、この溝にシール部材（Ｏリング）１５ｒが装着され、中央部１０ｐの側面との間を気密にシールしている。

さらに、試料蓋１５の上面中央には、バヨネットコネクタ（ＢＮＣコネクタ）１５ｂが設けられ、後述する蓋着脱ロッド（蓋着脱機構）１５０の先端に設けられたオスコネクタ１５０ｂとバヨネット結合可能になっている。バヨネット結合は、少なくとも一方の結合部に爪（出っ張り）が設けられ、他方の結合部の空隙や切欠き部位に爪を差し込み、そのまま回転することで脱着が容易となる。又、両方の結合部に爪（出っ張り）が設けられるタイプもある。

一方、試料台１０の後端（図２の左側）には、上面から見て略Ｃ字状の搬送係合部１０ａが設けられている。ここで、搬送係合部１０ａのＣ字の切欠き部１０ｇの間隔Ｇは、フック１４０ｂの直径ｄよりも大きいので、フック１４０ｂの長手方向が上下になるように搬送ロッド１４０を軸方向に回転させることで、フック１４０ｂを切欠き部１０ｇに挿入することができる。又、フック１４０ｂの長手方向の長さＷは間隔Ｇよりも長く、搬送係合部１０ａの内面の幅方向の長さｄよりも短いので、フック１４０ｂを切欠き部１０ｇに挿入した後に搬送ロッド１４０を軸方向に９０度回転させると、フック１４０ｂが搬送係合部１０ａの内部から外れることがなくなり、フック１４０ｂを搬送係合部１０ａに係合可能となる。

さらに、搬送係合部１０ａの内面の前向き面１０ｆと後向き面１０ｂの間隔Ｌはフック１４０ｂの直径ｄよりも大きいので、フック１４０ｂが前向き面１０ｆと後向き面１０ｂとの間で遊嵌しつつ係合する。これにより、例えば搬送ロッド１４０と搬送係合部１０ａとをネジ接続する場合に比べ、搬送ロッド１４０と搬送係合部１０ａとの位置が多少ぶれていても両者を容易に係合できる。又、搬送ロッド１４０による試料台１０の搬送中にネジが外れた場合に、再接続することは極めて困難であるが、本実施形態ではフック１４０ｂを搬送係合部１０ａの内部に遊嵌させるだけでよいので、搬送中に再係合することも容易であり、搬送中に確実に係合することができる。又、フック１４０ｂと搬送係合部１０ａとが遊嵌しているので、搬送中に無理な力が加わっても、搬送ロッド１４０と搬送係合部１０ａをネジ接続等で強固に接続した場合に比べ、搬送ロッド１４０が折れ曲がったりすることが抑制される。

次に、測定室１００の構成について説明する。
測定室１００は、主室１０２と、主室１０２の外側に頸部１０３を介して連通し、主室１０２よりも内容積が小さい試料台導入室１０４と、を有する。又、主室１０２と試料台導入室１０４の底部には、試料台導入室１０４から主室１０２へ向かって切れ目なく延びる上述の一対のガイドレール１１０、１１０が取り付けられている。
試料台導入室１０４と主室１０２との間にゲートバルブを設けると、ガイドレール１１０、１１０がゲートバルブで途切れるため、この部位で試料台１０がガイドレール１１０から脱落しないよう、搬送時に注意が必要となるが、本実施形態では試料台導入室１０４と主室１０２とを連通させ、ガイドレール１１０を途切れずに設けているので、搬送時の作業が容易となる。
又、主室１０２と別箇に試料台導入室１０４を設けることで、試料台１０を測定室１００に挿入する際、主室１０２自体を大型化する必要がなく、主室１０２の内容積、ひいては試料台導入室１０４を含む測定室１００全体の内容積を低減することができる。

主室１０２は略円筒状をなし、上面の円形の中央開口１０２ｈを上蓋１０２ａが閉塞するようになっている。上蓋１０２ａにはガラス製の窓１０２ｗが設けられ、上蓋１０２ａの内面に斜面ブロック２が取り付けられ、斜面ブロック２にカンチレバー１を装着可能になっている。なお、上蓋１０２ａはヒンジ１０２Ｌにより、主室１０２の上面に開閉可能に取り付けられている。
中央開口１０２ｈに一対のガイドレール１１０、１１０が臨み、ガイドレール１１０、１１０の前端（図３の右側）には試料台１０を係止するストッパ１１０ｓが取り付けられている。さらに中央開口１０２ｈの中央で一対のガイドレール１１０、１１０の間に円形の移動機構導入口１０２ｊが開口しており、この移動機構導入口１０２ｊを通って３次元移動機構１１が一対のガイドレール１１０、１１０の間を跨いでガイドレール１１０、１１０の上下に移動（突没）可能になっている。

試料台導入室１０４は箱型をなし、上面の円形の導入口１０４ｈを上蓋１０４ａが閉塞するようになっている。上蓋１０４ａには、上下方向に貫通する上述の蓋着脱ロッド１５０が取り付けられている。なお、上蓋１０４ａはネジにより、試料台導入室１０４の上面に着脱可能に取り付けられている。
さらに、試料台導入室１０４の後端には、前後方向に貫通する後述の搬送ロッド（搬送機構）１４０が取り付けられている。
なお、図示はしないが、ガイドレール１１０と交差する試料台導入室１０４の２つの側面には、試料台導入室１０４の内部を視認可能な透明部材による窓が設けられている。

次に、試料台１０を測定室１００に挿入して搬送する方法について説明する。
まず、予め試料蓋１５が被せられ、試料３００を外気と遮断して密閉した試料台１０を用意する。次に、試料台導入室１０４の上蓋１０４ａを取り外し、導入口１０４ｈから、試料台導入室１０４の内部に試料台１０を挿入し、一対のガイドレール１１０、１１０の間で試料台１０を挟持する。なお、このとき、搬送ロッド１４０は導入口１０４ｈよりも後側まで引き出され、試料台１０と干渉しないようになっている。
そして、導入口１０４ｈを上蓋１０４ａで閉塞し、測定室１００の内部全体を真空ポンプ１２０にて真空引きし、さらに必要に応じて雰囲気ガス導入部１３０から所定のガスを導入する。次に、蓋着脱ロッド１５０の上端のツマミ１５０ａにより、測定室１００の外部から蓋着脱ロッド１５０を操作し、蓋着脱ロッド１５０を試料台導入室１０４の下方に向かって進ませ、蓋着脱ロッド１５０の先端のオスコネクタ１５０ｂを試料蓋１５のバヨネットコネクタ１５ｂとバヨネット結合する。このとき、測定室１００の内部の圧力は試料蓋１５の内側の圧力と略同一に調整されているので、蓋着脱ロッド１５０を上方に引き上げることで試料蓋１５を試料台１０から簡単に取り外すことができる。

次に、搬送ロッド１４０の後端のツマミ１４０ａにより、測定室１００の外部から搬送ロッド１４０を操作し、搬送ロッド１４０を測定室１００の前方に向かって進ませ、上述のように搬送ロッド１４０の先端のフック１４０ｂを搬送係合部１０ａに係合（遊嵌）する。さらに搬送ロッド１４０を測定室１００の前方に向かって進ませると、試料台１０がガイドレール１１０上を走行し、ストッパ１１０ｓに当接して所定位置で係止する。このとき、試料台１０は３次元移動機構１１の直上に位置するが、３次元移動機構１１はガイドレール１１０、１１０よりも下方に縮んでおり、試料台１０の走行を妨げないようになっている。
そして、この状態で粗動機構１２を上昇させることで、粗動機構１２上に接続された３次元移動機構１１も上昇させる。これにより、試料台１０の下面に３次元移動機構１１を装着させ、レール上から試料台１０を持ち上げるようにすることで、走査プローブ顕微鏡２００が測定可能となる。

このように、試料台１０が所定位置まで搬送された後に、粗動機構１２を介して上昇させた３次元移動機構１１を試料台１０に装着すればよいので、搬送途中で試料台１０が３次元移動機構１１に不用意に接触することがなく、３次元移動機構１１に過度な荷重が掛かることを抑制できる。又、試料台１０をガイドレール１１０、１１０にて所定位置まで搬送すれば、３次元移動機構１１との位置合わせが完了するので、３次元移動機構１１への試料台１０の装着が容易となる。

なお、試料台１０を測定室１００から取り出す場合は、上記と逆の手順で行えばよい。
本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。

１ カンチレバー
１０ 試料台
１０ａ 搬送係合部
１０ｂ 後面
１０ｃ、１０ｄ 係合部
１０ｆ 前面
１１ ３次元移動機構
１５ 試料蓋
９９ 探針
１００ 測定室
１０２ 主室
１０４ 試料台導入室
１０４ｈ 導入口
１１０ ガイドレール
１４０ 搬送機構
１５０ 蓋着脱機構
２００ 走査プローブ顕微鏡
３００ 試料
Ｆ 走行方向

Claims (5)

1. 試料の表面に接触又は近接させる探針が設けられたカンチレバーと、前記試料を設置する試料台と、該試料台を３次元に移動させる３次元移動機構と、外気と遮断可能な内部空間を有する測定室と、を備えた走査プローブ顕微鏡において、
   少なくとも前記カンチレバーと、前記試料台と、前記３次元移動機構とが前記測定室の内部に収容され、
   前記測定室は、前記試料台を導入するための導入口と、前記導入口から導入された前記試料台を前記測定室の内部の所定位置に搬送するための一対のガイドレールと、を備え、
   前記試料台は、前記ガイドレールと係合して該ガイドレール上を走行可能な係合部を備え、
   前記３次元移動機構は、前記所定位置近傍に配置され、前記一対のガイドレールの間を跨いで該ガイドレールの上下に移動可能であり、
   前記所定位置に前記試料台が搬送されると、前記３次元移動機構が前記ガイドレールの下から上昇して前記試料台の下面に装着され、前記走査プローブ顕微鏡を測定可能とすることを特徴とする走査プローブ顕微鏡。
2. 前記試料台は、前記試料台の走行方向に離間した前面と後面とを有する搬送係合部を備え、
   前記測定室は、該測定室の外部から操作して該測定室の内部を前記走行方向に沿って進退可能で、かつ前記搬送係合部の前記後面と前記前面との間に遊嵌しつつ係合して前記試料台を搬送する搬送機構を有する請求項１に記載の走査プローブ顕微鏡。
3. 前記３次元移動機構の下方に接続され、当該３次元移動機構よりも上下に多く移動する粗動機構を備え、
   前記３次元移動機構が当該粗動機構の上下移動によって前記ガイドレールに対して上下に移動可能である請求項１又は２に記載の走査プローブ顕微鏡。
4. 前記試料台の上面に被せられて前記試料を外気と遮断して密閉する試料蓋をさらに有し、
   前記測定室は、該測定室の外部から操作して該測定室の内部を上下に進退可能で、かつ前記試料蓋にバヨネット結合して該試料蓋を前記測定室内で着脱する蓋着脱機構を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の走査プローブ顕微鏡。
5. 前記測定室は、前記カンチレバーと前記試料台と前記３次元移動機構とを収容する主室と、
   前記導入口を有しつつ前記主室よりも内容積が小さく、前記主室と連通する試料台導入室と、を有し、
   前記ガイドレールは、前記試料台導入室から前記主室へ向かって切れ目なく延びる請求項１〜４のいずれか一項に記載の走査プローブ顕微鏡。

Images