JP5306015B2 - Scanning probe microscope probe and scanning probe microscope - Google Patents
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Description
本発明は、走査型プローブ顕微鏡(SPM)に用いられるプローブに関し、特に複数のプローブを備えたいわゆる走査型マルチプローブ顕微鏡(MPSPM)に好適に用いられるプローブに関するものである。 The present invention relates to a probe used in a scanning probe microscope (SPM), and more particularly to a probe suitably used in a so-called scanning multi-probe microscope (MPSPM) having a plurality of probes.
従来、走査型プローブ顕微鏡に用いられるプローブとしては、特許文献1又は特許文献2に示すように、チューニングフォーク(音叉型振動子)を用いたプローブが考えられている。これらのチューニングフォークを用いたプローブは、チューニングフォークのアーム部に平行又は垂直に探針部が設けられ、試料走査時において、探針部の先端が試料表面に対して略垂直となるように構成されている。 Conventionally, as a probe used in a scanning probe microscope, as shown in Patent Document 1 or Patent Document 2, a probe using a tuning fork (tuning fork type vibrator) has been considered. Probes using these tuning forks are provided with a probe part parallel or perpendicular to the arm part of the tuning fork so that the tip of the probe part is substantially perpendicular to the sample surface during sample scanning. Has been.
しかしながら、このようなプローブを走査型マルチプローブ顕微鏡(MPSPM)に用いた場合には、探針部の先端を近づける際に、探針部の先端以外の部分又はチューニングフォーク等の探針部以外の可動部材が接触する等して、探針部の先端を例えば数nm以下に近づけるといったことができないという問題がある。 However, when such a probe is used in a scanning multi-probe microscope (MPSPM), when approaching the tip of the probe unit, a part other than the tip of the probe part or a probe part such as a tuning fork is used. There is a problem that the tip of the probe portion cannot be brought close to, for example, several nanometers or less due to contact of the movable member.
そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するためになされたものであり、複数のプローブを用いた場合において探針部の先端を可及的に近づけることをその主たる所期課題とするものである。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems all at once, and its main intended task is to bring the tip of the probe portion as close as possible when a plurality of probes are used. It is.
すなわち本発明に係る走査型プローブ顕微鏡用プローブは、音叉型振動子と、前記音叉型振動子の一方のアーム部の側面全体が固定されるとともに、前記音叉型振動子を支持する支持体と、前記音叉型振動子の他方のアーム部の側面に固定されるとともに、先端が先鋭化された探針部とを有し、前記探針部が、前記他方のアーム部の延伸方向に対して前記音叉型振動子の外側に傾斜して固定され、前記探針部の先端が、前記2つのアーム部の先端よりも前方に設けられていることを特徴とする。 That is, the probe for a scanning probe microscope according to the present invention includes a tuning fork vibrator, a support body that supports the tuning fork vibrator, and the entire side surface of one arm portion of the tuning fork vibrator is fixed. A probe portion fixed to the side surface of the other arm portion of the tuning fork vibrator and having a sharpened tip, and the probe portion is in the extending direction of the other arm portion. The tip of the probe part is fixed to the outside of the tuning fork vibrator, and the tip of the probe part is provided in front of the tip of the two arm parts.
このようなものであれば、探針部の先端が他の部分よりも外側に位置することになるので、複数のプローブを用いた場合において、探針部の先端を可及的に近づけることができる。 In such a case, the tip of the probe unit is positioned outside the other part, so that when using a plurality of probes, the tip of the probe unit can be brought as close as possible. it can.
探針部の構成を簡単にするとともに、探針部の先端を近づけやすくするためには、前記探針部が、略直線形状をなすものであることが望ましい。 In order to simplify the configuration of the probe unit and make it easier to bring the tip of the probe unit closer, it is desirable that the probe unit has a substantially linear shape.
さらに、本発明に係る走査型プローブ顕微鏡は、試料が載置される試料ステージと、前記試料ステージに載置された試料に対向して設けられ、音叉型振動子、前記音叉型振動子の一方のアーム部の側面全体が固定されるとともに、前記音叉型振動子を支持する支持体、及び前記音叉型振動子の他方のアーム部の側面に固定されるとともに、先端が先鋭化された探針部を有する複数のプローブと、前記試料及び前記探針部間に作用する物理量を測定する物理量測定部と、を備え、前記複数のプローブの少なくとも1つにおいて、前記探針部が、前記他方のアーム部の延伸方向に対して前記音叉型振動子の外側に傾斜して固定され、前記探針部の先端が、前記2つのアーム部の先端よりも前方に設けられていることを特徴とする。 Furthermore, a scanning probe microscope according to the present invention is provided so as to face a sample stage on which a sample is placed and the sample placed on the sample stage, and one of the tuning fork vibrator and the tuning fork vibrator with entire side of the arm portions is fixed, support for supporting the tuning-fork vibrator, and is fixed to the side surface of the other arm portion of the tuning-fork oscillator, the probe tip is sharpened A plurality of probes having a portion, and a physical quantity measuring unit that measures a physical quantity acting between the sample and the probe portion, and in at least one of the plurality of probes, the probe portion is the other probe The tip of the probe part is fixed to the outside of the tuning fork vibrator with respect to the extending direction of the arm part, and the tip of the probe part is provided in front of the tip of the two arm parts. .
このように構成した本発明によれば、複数のプローブを用いた場合において探針部の先端を可及的に近づけることができる。 According to the present invention configured as described above, the tip of the probe portion can be made as close as possible when a plurality of probes are used.
<第1実施形態>
以下に本発明に係る走査型プローブ顕微鏡(SPM)の第1実施形態について図面を参照して説明する。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of a scanning probe microscope (SPM) according to the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡100は、図1に示すように、試料Sが載置され、XY方向に移動可能である試料ステージ2と、当該試料ステージ2に載置された試料Sに対向して設けられ、振動子33及び当該振動子33に固定された探針部34を有する複数のプローブ3(図2参照)と、試料ステージ2をXY方向に移動させるステージ移動機構4と、各プローブ3毎に設けられ、プローブ3を試料Sの表面に平行なXY方向及び垂直なZ方向に移動させるプローブ移動機構5と、プローブ3の振動子33をその固有振動数(共振周波数)で共振させる交流電源(不図示)と、振動子33の振動振幅又は振動周波数のシフト量を電圧に変換して出力するシフト量検出部(物理量検出部)6と、前記各移動機構4、5を制御するとともにシフト量検出部6からの電圧信号を受け付けて試料Sの表面画像を生成する情報処理装置7と、を備えている。 As shown in FIG. 1, the scanning probe microscope 100 according to the present embodiment includes a sample stage 2 on which a sample S is placed and movable in the XY directions, and a sample S placed on the sample stage 2. A plurality of probes 3 (see FIG. 2) that are provided opposite to each other and have a transducer 33 and a probe portion 34 fixed to the transducer 33; a stage moving mechanism 4 that moves the sample stage 2 in the XY direction; A probe moving mechanism 5 provided for each probe 3 and moving the probe 3 in the XY direction parallel to the surface of the sample S and the Z direction perpendicular to the surface of the sample S, and the transducer 33 of the probe 3 at its natural frequency (resonance frequency). An AC power source (not shown) that resonates, a shift amount detection unit (physical quantity detection unit) 6 that converts a shift amount of the vibration amplitude or vibration frequency of the vibrator 33 into a voltage and outputs the voltage, and each of the moving mechanisms 4 and 5 When you control The information processing apparatus 7 that generates a surface image of the sample S accepts a voltage signal from the monitor-shift-amount detector 6, and a.
まず、プローブ3以外の構成について簡単に説明する。
ステージ移動機構4及びプローブ移動機構5は、ピエゾ微動素子を用いて構成され、情報処理装置7により印加される電圧値が制御されることにより試料ステージ2及び各プローブ3を移動させる。
First, a configuration other than the probe 3 will be briefly described.
The stage moving mechanism 4 and the probe moving mechanism 5 are configured using a piezo fine movement element, and move the sample stage 2 and each probe 3 by controlling the voltage value applied by the information processing device 7.
シフト量検出部6は、探針部34又は試料ステージ2をXY方向に移動したときに、試料Sの表面と各探針部34との相互作用により生じる物理量として、振動子33の振動振幅又は振動周波数のシフト量を検出するものである。 The shift amount detection unit 6 detects the vibration amplitude of the transducer 33 or the physical quantity generated by the interaction between the surface of the sample S and each probe unit 34 when the probe unit 34 or the sample stage 2 is moved in the XY direction. It detects the shift amount of the vibration frequency.
情報処理装置77は、CPU、メモリ、入出力チャンネル、キーボード等の入力手段、ディスプレイ等を備えた汎用乃至専用のものであり、入出力チャンネルにはA/Dコンバータ、D/Aコンバータ、増幅器(図示しない)などのアナログ−デジタル変換回路が接続されている。 The information processing device 77 is a general purpose or dedicated device including a CPU, memory, input / output channels, input means such as a keyboard, a display, and the like. The input / output channels include an A / D converter, a D / A converter, and an amplifier ( An analog-digital conversion circuit such as (not shown) is connected.
そして、CPU及びその周辺機器が、前記メモリの所定領域に格納されたプログラムに従って協働動作することにより、この情報処理装置7は、ステージ移動機構4及びプローブ移動機構5などを制御するとともに、表面画像を生成等する。 The CPU and its peripheral devices cooperate with each other according to a program stored in a predetermined area of the memory, so that the information processing apparatus 7 controls the stage moving mechanism 4 and the probe moving mechanism 5 and the like. Generate an image.
次に、プローブ3について説明する。
プローブ3は、図2に示すように、プローブ移動機構5に装着される取付支柱31と、当該取付支柱31の先端部に設けられる支持体32と、この支持体32に固定される振動子33と、振動子33に固定される探針部34と、を備えている。
Next, the probe 3 will be described.
As shown in FIG. 2, the probe 3 includes an attachment column 31 attached to the probe moving mechanism 5, a support body 32 provided at the tip of the attachment column 31, and a vibrator 33 fixed to the support body 32. And a probe portion 34 fixed to the transducer 33.
取付支柱31は、試料Sの表面に対して傾斜するようにプローブ移動機構5に取り付けられる。これによって、各プローブ移動機構5を可及的に離しながらも、プローブ3同士を近づける構成としている。つまり、プローブ3同士を近接させた場合に各プローブ移動機構5が互いに接触することを防止している。 The attachment column 31 is attached to the probe moving mechanism 5 so as to be inclined with respect to the surface of the sample S. Accordingly, the probes 3 are brought closer to each other while the probe moving mechanisms 5 are separated as much as possible. That is, the probe moving mechanisms 5 are prevented from contacting each other when the probes 3 are brought close to each other.
支持体32は、充分な絶縁膜を持つ導体又は半導体が好ましく、例えば、概略矩形形状をなす板状部材より成っている。そして、支持体32の上面32a後ろ側から斜め上方に取付支柱31が延設されている。これにより、プローブ3をプローブ移動機構5に取り付けた状態において、支持体32の下面32bが試料表面に対して略平行となるように設けられる。 The support 32 is preferably a conductor or semiconductor having a sufficient insulating film, and is made of, for example, a plate-like member having a substantially rectangular shape. And the attachment support | pillar 31 is extended diagonally upward from the upper surface 32a back side of the support body 32. As shown in FIG. Thereby, in the state which attached the probe 3 to the probe moving mechanism 5, the lower surface 32b of the support body 32 is provided so that it may become substantially parallel with respect to the sample surface.
振動子33は、水晶振動子により構成されたチューニングフォーク(音叉型振動子)であり、その一方のアーム部331の外面が支持体32の下面32bに長手方向に沿って接着剤などにより固定される。つまり、振動子33の一方のアーム部331が上方、他方のアーム部332が下方に位置するように試料表面に対して略平行に支持板32の下面32bに固定される。なお、振動子33に設けられた電極からの配線35は、支持体32の側面に手作業で塗布された銀ペースト等の導電性接着剤36を介して外部に取り出している。 The vibrator 33 is a tuning fork (tuning fork vibrator) formed of a crystal vibrator, and the outer surface of one arm portion 331 is fixed to the lower surface 32b of the support body 32 along the longitudinal direction by an adhesive or the like. The That is, the vibrator 33 is fixed to the lower surface 32b of the support plate 32 so as to be substantially parallel to the sample surface so that one arm portion 331 of the vibrator 33 is located above and the other arm portion 332 is located below. Note that the wiring 35 from the electrode provided on the vibrator 33 is taken out to the outside through a conductive adhesive 36 such as a silver paste manually applied to the side surface of the support 32.
探針部34は、タングステン(W)又は白金イリジウム(Pt−Ir)等から形成された略直線形状をなすものであり、振動子33の他方のアーム部332の下面又は側面に固定されている。その長さは2mm以上であり、好ましくは例えば2〜5mmである。また、探針部34は、その先端34Aが化学エッチング及び機械研磨により先鋭化されている。より詳細には、探針部34は、先端に行くに従って漸次縮径する形状をなし、その断面中心線34Cが略直線となる形状である。 The probe portion 34 has a substantially linear shape formed of tungsten (W), platinum iridium (Pt—Ir), or the like, and is fixed to the lower surface or side surface of the other arm portion 332 of the vibrator 33. . The length is 2 mm or more, preferably 2 to 5 mm, for example. Further, the tip 34A of the probe 34 is sharpened by chemical etching and mechanical polishing. More specifically, the probe portion 34 has a shape that gradually decreases in diameter as it goes to the tip, and its cross-sectional center line 34C has a substantially straight line.
しかして、本実施形態の全てのプローブ3は、試料Sに対向して配置された状態において、探針部34の先端34Aが、試料表面に対して傾斜して設けられるとともに、振動子33及び支持体32よりも試料表面の面方向外側に設けられ、試料表面に略垂直な上方から視認可能であることを特徴とする。 Thus, in the state where all the probes 3 of the present embodiment are arranged facing the sample S, the tip 34A of the probe portion 34 is provided to be inclined with respect to the sample surface, and the transducer 33 and It is provided on the outer side in the surface direction of the sample surface relative to the support 32, and is visible from above substantially perpendicular to the sample surface.
つまり、探針部34は、振動子33の他方のアーム部332(試料表面に対して略平行に延設されている。)の下面において、当該アーム部332の延伸方向に対して振動子33の外側に傾斜して(具体的には外側に30度傾斜させて)固定されている。このとき、探針部34の断面中心線34Cが試料表面の法線方向に対して60度傾斜するように設けられる。なお、傾斜角度はこれらに限られない。 That is, the probe section 34 is on the lower surface of the other arm section 332 (extending substantially parallel to the sample surface) of the vibrator 33, and the vibrator 33 with respect to the extending direction of the arm section 332. Inclined outward (specifically, inclined outward 30 degrees) and fixed. At this time, the cross-sectional center line 34C of the probe portion 34 is provided so as to be inclined by 60 degrees with respect to the normal direction of the sample surface. The inclination angle is not limited to these.
また、探針部34の先端34Aは、振動子33及び支持体32の試料表面に対する鉛直投影範囲外に位置するようにしている。具体的には、探針部34の先端34Aは、振動子33及び支持体32の先端よりも前方に設けられることにより、試料表面に略垂直な上方又は下方から視認可能に構成されている。つまり、探針部34の先端34Aの上部空間又は下部空間には、探針部34における先端以外の部分及びその他の可動部材が存在しないように構成している。より詳細には、探針部34の先端34Aは、振動子33及び支持体32の外接円よりも外側に位置するように構成されている。 Further, the tip 34A of the probe portion 34 is positioned outside the vertical projection range with respect to the sample surface of the transducer 33 and the support 32. Specifically, the tip 34A of the probe portion 34 is provided in front of the tips of the transducer 33 and the support 32, and is configured to be visible from above or below substantially perpendicular to the sample surface. That is, the upper part or the lower part of the tip 34A of the probe part 34 is configured such that no part other than the tip of the probe part 34 and other movable members are present. More specifically, the tip 34 </ b> A of the probe portion 34 is configured to be located outside the circumscribed circle of the transducer 33 and the support body 32.
このような構成によって、2以上のプローブ3を接近させる際に、探針部34の先端34Aが接触する前に、その他の部材が接触することがないようにしている。本実施形態の4つのプローブ3は、図3に示すように、隣接するプローブ同士が90度ずつ回転して設けられているが、4つのプローブ3の探針部34の先端34Aをそれぞれ接触させたとしても、探針部34の先端34A以外の部分が接触しない。 With such a configuration, when two or more probes 3 are brought close to each other, other members are prevented from coming into contact before the tip 34A of the probe portion 34 comes into contact. As shown in FIG. 3, the four probes 3 of the present embodiment are provided such that adjacent probes are rotated by 90 degrees, but the tips 34A of the probe portions 34 of the four probes 3 are brought into contact with each other. Even if it does, parts other than tip 34A of probe part 34 do not contact.
このように構成した本実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡100によれば、複数のプローブ3を用いた場合において、探針部34の先端34A以外の部分又はその他の部材が接触する前に探針部34の先端34A同士を接触させることができるので、探針部34の先端34Aを可及的に近づけることができる。 According to the scanning probe microscope 100 according to the present embodiment configured as described above, in the case where a plurality of probes 3 are used, the probe is not in contact with a portion other than the tip 34A of the probe portion 34 or other members. Since the tips 34A of the portion 34 can be brought into contact with each other, the tip 34A of the probe portion 34 can be brought as close as possible.
<第2実施形態>
次に本発明に係る走査型プローブ顕微鏡の第2実施形態について図面を参照して説明する。なお、前記実施形態に対応する部材には、同一の符号を付している。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the scanning probe microscope according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member corresponding to the said embodiment.
本実施形態の走査型プローブ顕微鏡100は、前記第1実施形態とはプローブ3の基本構成が異なる。つまり、前記実施形態のプローブ3の基本構成では、振動子33の接着が不安定となり易く、安定供給が難しいという問題がある。その結果、振動子33において安定した共振が得にくい。また、配線35を行う際に銀ペースト36を手作業により塗布しているので、加工精度にばらつきが生じてしまい、さらに銀ペースト36の粘性等の調整も煩雑であるという問題がある。 The scanning probe microscope 100 of the present embodiment is different from the first embodiment in the basic configuration of the probe 3. That is, the basic configuration of the probe 3 of the above embodiment has a problem that the adhesion of the vibrator 33 is likely to be unstable, and stable supply is difficult. As a result, it is difficult to obtain stable resonance in the vibrator 33. Further, since the silver paste 36 is manually applied when the wiring 35 is performed, there is a problem that the processing accuracy varies, and the adjustment of the viscosity and the like of the silver paste 36 is complicated.
本実施形態のプローブ3は、このような問題を解決するためになされたものであり、図4及び図5に示すように、2本のリードピン37が上面32aから下面32bにかけて貫通して設けられた支持体32と、この支持体32の側面32cに固定される振動子33と、この振動子33に固定される探針部34とを備えている。なお、探針部34の構成及び具体的な配置態様は、前記実施形態と同様である。 The probe 3 of this embodiment is made to solve such a problem, and as shown in FIGS. 4 and 5, two lead pins 37 are provided so as to penetrate from the upper surface 32a to the lower surface 32b. A support body 32, a transducer 33 fixed to the side surface 32 c of the support body 32, and a probe portion 34 fixed to the transducer 33. The configuration and specific arrangement of the probe unit 34 are the same as in the above embodiment.
支持体32は、例えばコバール(鉄にニッケル、コバルトを配合した合金)やステンレス鋼等から形成されたものであり、上下方向に沿って概略等断面形状をなすものである。なお、図4及び図6において、支持体32は、長手方向両端部が半円形状をなす断面形状であるが、これに限られず、例えば矩形状をなすものであっても良い。また、長手方向に沿った側面32cの一方は、振動子33が固定される固定平面としての役割を果たす。 The support 32 is made of, for example, kovar (an alloy in which nickel and cobalt are mixed in iron), stainless steel, or the like, and has a substantially equal cross-sectional shape along the vertical direction. 4 and 6, the support body 32 has a cross-sectional shape in which both end portions in the longitudinal direction form a semicircular shape. However, the support body 32 is not limited thereto, and may have a rectangular shape, for example. In addition, one of the side surfaces 32c along the longitudinal direction serves as a fixed plane on which the vibrator 33 is fixed.
また、支持体32には、2つのリードピン37がそれぞれ挿入される貫通孔32hが上下方向に沿って形成されている。図5等において貫通孔32hは長手方向に沿って設けられているが、これに限られない。この貫通孔32hに挿入されたリードピン37は、ガラス封止により固定される。このように支持体32に固定されたリードピン37は、支持体32をプローブ移動機構5に取り付けるための取付支柱としても用いられる。そして、このリードピン37は、支持体32の上面側において、探針部34が設けられている方向とは反対方向に湾曲している。これにより、複数の探針部34の先端34Aをそれぞれ接触させたとしても、プローブ移動機構5が互いに干渉しないようにしている。なお、リードピン37を取付支柱として用いることなく、前記実施形態と同様に別途取付支柱を設ける構成としても良い。 Further, the support body 32 is formed with a through hole 32h into which the two lead pins 37 are inserted along the vertical direction. In FIG. 5 and the like, the through-hole 32h is provided along the longitudinal direction, but is not limited thereto. The lead pin 37 inserted into the through hole 32h is fixed by glass sealing. The lead pin 37 fixed to the support body 32 in this way is also used as an attachment column for attaching the support body 32 to the probe moving mechanism 5. The lead pin 37 is curved on the upper surface side of the support 32 in the direction opposite to the direction in which the probe portion 34 is provided. This prevents the probe moving mechanisms 5 from interfering with each other even if the tips 34A of the plurality of probe parts 34 are brought into contact with each other. In addition, it is good also as a structure which provides an attachment support | pillar separately similarly to the said embodiment, without using the lead pin 37 as an attachment support | pillar.
振動子33は、前記実施形態同様チューニングフォーク(音叉型振動子)であり、支持体32の側面32cに一方のアーム部331が例えばエポキシ系の接着剤等により固定される。具体的に振動子33は、一方又は他方のアーム部331、332が支持体下面32bの平面方向に沿うように固定されるとともに、その一方のアーム部331の側面全体が側面32cに接着剤により固定される。この一方のアーム部331が固定された状態において、振動子33は、側面32cに沿って設けられるとともに、他方のアーム部332は、支持体32の下面32bよりも外側に延出して設けられることになる。 The vibrator 33 is a tuning fork (tuning fork vibrator) as in the above embodiment, and one arm portion 331 is fixed to the side surface 32c of the support 32 with, for example, an epoxy adhesive. Specifically, the vibrator 33 is fixed so that one or the other arm portion 331, 332 is along the planar direction of the support lower surface 32b, and the entire side surface of the one arm portion 331 is attached to the side surface 32c by an adhesive. Fixed. In a state where the one arm portion 331 is fixed, the vibrator 33 is provided along the side surface 32c, and the other arm portion 332 is provided to extend outward from the lower surface 32b of the support body 32. become.
このように構成されたプローブ3において、振動子33に設けられた電極とリードピン37との配線は、ワイヤボンディング装置により行う。つまり、配線のされていないプローブ3を、その振動子33の電極が形成された側面が、ワイヤを繰り出すキャピラリに対向するように上向きにワイヤボンディング装置内に配置する。なお、このとき、リードピン37はほぼ水平方向に延びるように配置されることになる。その結果、振動子33に設けられた電極と、リードピン37の上端部側面とがAuワイヤ35により電気的に接続される。 In the probe 3 configured as described above, wiring between the electrode provided on the vibrator 33 and the lead pin 37 is performed by a wire bonding apparatus. That is, the probe 3 that is not wired is arranged in the wire bonding apparatus so that the side surface on which the electrode of the vibrator 33 is formed faces the capillary that feeds out the wire. At this time, the lead pins 37 are arranged so as to extend substantially in the horizontal direction. As a result, the electrode provided on the vibrator 33 and the upper end side surface of the lead pin 37 are electrically connected by the Au wire 35.
このように構成した本実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡100によれば、前記実施形態のプローブ3に比べて、一方のアーム部331の側面全体を支持体32の側面32cに固定しているので、振動子33の接着を安定させることができ、安定供給が可能となる。したがって、プローブ3の振動子33において安定した共振を得ることができる。また、外部への配線をリードピン37を用いて行うとともに、当該リードピン37と振動子33との金ワイヤ35の配線をワイヤボンディング装置を用いて行うこともできる。この場合、自動で配線を行うことができ、加工精度のばらつきを抑えることができる。 According to the scanning probe microscope 100 according to the present embodiment configured as described above, the entire side surface of one arm portion 331 is fixed to the side surface 32c of the support body 32 as compared with the probe 3 of the embodiment. In addition, the adhesion of the vibrator 33 can be stabilized, and a stable supply becomes possible. Therefore, stable resonance can be obtained in the transducer 33 of the probe 3. In addition, wiring to the outside can be performed using the lead pin 37 and wiring of the gold wire 35 between the lead pin 37 and the vibrator 33 can be performed using a wire bonding apparatus. In this case, wiring can be performed automatically, and variations in processing accuracy can be suppressed.
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
例えば、前記実施形態では、複数のプローブ全てにおいて、探針部の先端が、試料表面に対して傾斜して設けられるとともに、振動子及び支持体よりも試料表面の面方向外側に設けられ、試料表面に略垂直な上方から視認可能としているが、少なくとも1つのプローブが上記構成であれば、従来に比べて探針部の先端同士を近づけることができるという効果を奏する。
The present invention is not limited to the above embodiment.
For example, in the above-described embodiment, in all of the plurality of probes, the tip of the probe portion is provided to be inclined with respect to the sample surface, and is provided on the outer side in the surface direction of the sample surface relative to the vibrator and the support. Although visible from above substantially perpendicular to the surface, if at least one probe has the above-described configuration, there is an effect that the tips of the probe portions can be brought closer to each other as compared with the conventional case.
また、探針部の形状としては、略直線形状をなすものの他、屈曲又は湾曲したものであっても良い。このとき、探針部の先端の断面中心線が、試料表面の法線方向に対して傾斜するように構成すれば良い。 Further, as the shape of the probe portion, in addition to a substantially linear shape, it may be bent or curved. At this time, the center line of the cross section at the tip of the probe portion may be configured to be inclined with respect to the normal direction of the sample surface.
さらに、前記実施形態の振動子としては、音叉型振動子の他に、圧電素子を用いたものであっても良い。 Further, as the vibrator of the embodiment, a piezoelectric element may be used in addition to the tuning fork vibrator.
また、取付支柱と支持体は一体として構成されていても良く、一部に充分な絶縁膜(体)を持つ導体又は半導体であれば良い。 Further, the mounting column and the support may be formed as a single body, and may be a conductor or semiconductor having a sufficient insulating film (body) in part.
その上、走査型プローブ顕微鏡(SPM)は、トンネル電流である走査型トンネル電流顕微鏡(STM)、原子間力を検出する原子間力顕微鏡(AFM)、走査型ケルビンフォース顕微鏡(KFM)、近接場光を検出する近接場光学顕微鏡(NSOM)、磁力を検出する磁気力顕微鏡(MFM)、摩擦力を検出する摩擦力顕微鏡(FFM)、超音波を検出する走査型近接場超音波顕微鏡(SNAM)、イオン伝導を検出する走査型イオン顕微鏡(SICM)等であっても良い。 In addition, the scanning probe microscope (SPM) includes a tunneling current scanning tunneling current microscope (STM), an atomic force microscope (AFM) for detecting atomic force, a scanning Kelvin force microscope (KFM), a near field Near-field optical microscope (NSOM) for detecting light, magnetic force microscope (MFM) for detecting magnetic force, friction force microscope (FFM) for detecting frictional force, scanning near-field ultrasonic microscope (SSAM) for detecting ultrasonic waves A scanning ion microscope (SICM) that detects ion conduction may be used.
加えて、前記実施形態では、プローブが4つであったが、2又は3つであっても良いし、5以上であっても良い。 In addition, in the above-described embodiment, the number of probes is four, but may be two or three, or may be five or more.
さらに、前記実施形態の探針部を光ファイバにより構成し、ラマン分光分析装置として構成しても良い。 Furthermore, the probe unit of the above embodiment may be configured by an optical fiber and configured as a Raman spectroscopic analyzer.
その他、前記実施形態の探針部の先端に光を当てて、探針部先端でのラマン光補強の効果を得る場合に、試料表面に対して略垂直に設けるよりも前方に突き出ている方が、光路を考える上で構成を簡単にすることができる。このように用いる場合には、1つのプローブでも効果を奏する。 In addition, when light is applied to the tip of the probe unit in the above embodiment to obtain the effect of Raman light reinforcement at the tip of the probe unit, the one protruding forward rather than being provided substantially perpendicular to the sample surface However, the configuration can be simplified when considering the optical path. When used in this way, even a single probe is effective.
さらに加えて、前記実施形態では、振動子をそれらのアーム部が上下に位置するように設けられているが、左右に位置するように設けても良い。また、アーム部が試料表面側に延設されるようにしても良い。さらに、アーム部が試料表面に対して傾斜して延設されるようにしても良い。 In addition, in the above-described embodiment, the vibrators are provided such that their arm portions are positioned up and down, but may be provided so as to be positioned left and right. Further, the arm portion may be extended to the sample surface side. Further, the arm portion may be extended to be inclined with respect to the sample surface.
また、前記実施形態では、試料表面が鉛直上向きとなるように配置され、プローブが試料表面の鉛直上方に設けられる構成であったが、その他、試料表面が鉛直下向きとなるように配置され、プローブが試料表面の鉛直下方に設けられる構成しても良い。 In the above embodiment, the sample surface is arranged vertically upward, and the probe is provided vertically above the sample surface. In addition, the sample surface is arranged vertically downward, and the probe May be provided vertically below the sample surface.
その他、前述した実施形態や変形実施形態の一部又は全部を適宜組み合わせてよいし、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。 In addition, some or all of the above-described embodiments and modified embodiments may be combined as appropriate, and the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. .
100・・・走査型プローブ顕微鏡
S ・・・試料
2 ・・・試料ステージ
3 ・・・プローブ
33 ・・・振動子
34 ・・・探針部
34A・・・先端
6 ・・・物理量測定部(シフト量検出部)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Scanning probe microscope S ... Sample 2 ... Sample stage 3 ... Probe 33 ... Probe 34 ... Probe part 34A ... Tip 6 ... Physical quantity measuring part ( Shift amount detector)
Claims (3)
前記音叉型振動子の一方のアーム部の側面全体が固定されるとともに、前記音叉型振動子を支持する支持体と、
前記音叉型振動子の他方のアーム部の側面に固定されるとともに、先端が先鋭化された探針部とを有し、
前記探針部が、前記他方のアーム部の延伸方向に対して前記音叉型振動子の外側に傾斜して固定され、前記探針部の先端が、前記2つのアーム部の先端よりも前方に設けられている走査型プローブ顕微鏡用プローブ。 Tuning fork type vibrator,
The entire side surface of one arm portion of the tuning fork vibrator is fixed, and a support that supports the tuning fork vibrator;
The probe fork is fixed to the side surface of the other arm of the tuning fork vibrator, and has a probe with a sharpened tip.
The probe section is fixed to the outside of the tuning fork vibrator with respect to the extending direction of the other arm section, and the tip of the probe section is in front of the tips of the two arm sections. A probe for a scanning probe microscope provided.
前記試料ステージに載置された試料に対向して設けられ、音叉型振動子、前記音叉型振動子の一方のアーム部の側面全体が固定されるとともに、前記音叉型振動子を支持する支持体、及び前記音叉型振動子の他方のアーム部の側面に固定されるとともに、先端が先鋭化された探針部を有する複数のプローブと、
前記試料及び前記探針部間に作用する物理量を測定する物理量測定部と、を備え、
前記複数のプローブの少なくとも1つにおいて、前記探針部が、前記他方のアーム部の延伸方向に対して前記音叉型振動子の外側に傾斜して固定され、前記探針部の先端が、前記2つのアーム部の先端よりも前方に設けられている走査型プローブ顕微鏡。
A sample stage on which the sample is placed;
A support that is provided to face the sample placed on the sample stage, supports the tuning fork vibrator, and the entire side surface of one arm of the tuning fork vibrator, and supports the tuning fork vibrator. And a plurality of probes that are fixed to the side surface of the other arm portion of the tuning fork vibrator and have a probe portion with a sharpened tip,
A physical quantity measuring unit for measuring a physical quantity acting between the sample and the probe part,
In at least one of the plurality of probes, the probe portion is fixed to the outside of the tuning fork vibrator with respect to the extending direction of the other arm portion, and the tip of the probe portion is A scanning probe microscope provided in front of the tips of two arm portions.
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