JP5708451B2 - Sample support jig - Google Patents
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Description
本発明は、顕微測定のため試料ステージ上に試料を載置するときに用いる試料支持治具に関する。本発明の試料支持治具は、具体的には光学顕微鏡、レーザ顕微鏡、原子間力顕微鏡等を用いて各種観察測定を行ったり、表面処理をしたりするときに、試料ステージ上に試料を載置する際に用いられる。 The present invention relates to a sample support jig used when placing a sample on a sample stage for microscopic measurement. Specifically, the sample support jig of the present invention mounts a sample on a sample stage when performing various observations and measurements using an optical microscope, a laser microscope, an atomic force microscope, or the like. Used when placing.
被測定試料を１０００倍あるいはそれ以上の高倍率で観察するために、光学顕微鏡、レーザ顕微鏡、さらには原子間力顕微鏡等、いろいろな顕微測定用の測定装置が用いられている。これらの測定機器を用いて顕微測定する試料の外形形状はさまざまである。以下、レーザ顕微鏡による顕微測定を例にして説明する。 In order to observe a sample to be measured at a high magnification of 1000 times or more, various measuring apparatuses for microscopic measurement such as an optical microscope, a laser microscope, and an atomic force microscope are used. There are various external shapes of samples to be microscopically measured using these measuring instruments. Hereinafter, description will be made by taking microscopic measurement with a laser microscope as an example.
共焦点光学系を用いたレーザ顕微鏡では、レーザ光源（例えば４０５ｎｍ半導体レーザ）からの入射レーザ光を、ハーフミラーを介して対物レンズに導き、試料の分析位置に集光させる。そして試料からの検出光（可視光や蛍光）を、再び対物レンズおよびハーフミラーに導き、ハーフミラー通過後の光路上（ハーフミラーにより入射レーザ光から分岐した別の光路上）に設けた共焦点ピンホールの位置に集光させた後、光検出器で光強度を検出する。このようにして検出される集光点（分析位置）からの検出光を、試料ステージに付設されたスキャナ機構を用いて２次元方向に走査しながら多数点採取することにより、２次元の光強度情報（２次元スライス画像）が得られる。 In a laser microscope using a confocal optical system, incident laser light from a laser light source (for example, a 405 nm semiconductor laser) is guided to an objective lens through a half mirror and condensed at an analysis position of a sample. Then, the detection light (visible light or fluorescence) from the sample is guided again to the objective lens and the half mirror, and is provided on the optical path after passing through the half mirror (on another optical path branched from the incident laser light by the half mirror). After condensing at the pinhole position, the light intensity is detected by a photodetector. The detection light from the condensing point (analysis position) detected in this way is sampled in a two-dimensional direction using a scanner mechanism attached to the sample stage, and a plurality of points are collected to obtain a two-dimensional light intensity. Information (two-dimensional slice image) is obtained.
上述したレーザ顕微鏡によれば、共焦点ピンホールを用いて集光点以外からの光をカットできるため、光軸方向（高さ方向）の分解能を持つことが知られている。この特性を利用して、対物レンズと試料との光軸方向（高さ方向）の相対位置を一定にして２次元走査することにより画像を取得し、続いて、光軸方向の相対位置をわずかに変化させて再び２次元走査することにより再び画像を取得し、これを繰り返して複数の２次元スライス画像を取得し、これらの２次元スライス画像から３次元画像を再構築することにより試料の３次元画像を合成することができる（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。 The laser microscope described above is known to have resolution in the optical axis direction (height direction) because light from other than the focal point can be cut using a confocal pinhole. Using this characteristic, an image is acquired by two-dimensional scanning with the relative position of the objective lens and the sample in the optical axis direction (height direction) fixed, and then the relative position in the optical axis direction is slightly changed. The two-dimensional scanning is performed again to obtain an image again, and this is repeated to obtain a plurality of two-dimensional slice images, and a three-dimensional image is reconstructed from these two-dimensional slice images to obtain 3 of the sample. A dimensional image can be synthesized (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
図５は、従来のレーザ顕微鏡の概略構成を示す図である。なお、水平面内の一方向をＸ方向とし、水平面内でＸ方向と垂直な方向をＹ方向とし、Ｘ方向とＹ方向とに垂直な方向（鉛直方向）をＺ方向とする。
レーザ顕微鏡１０１は、試料Ｓが載置される試料ステージ１１１と、レーザ光を試料Ｓの分析位置に照射するレーザ光源２０と、試料Ｓの分析位置からの検出光を光検出器により検出する光検出部３０と、対物レンズ４１と、ハーフミラー４２と、レーザ顕微鏡１０１全体の制御を行うコンピュータ５０とを備える。なお共焦点光学系のレーザ顕微鏡では光検出部３０において光検出器の直前に共焦点ピンホールが配置されている。
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional laser microscope. One direction in the horizontal plane is defined as the X direction, a direction perpendicular to the X direction in the horizontal plane is defined as the Y direction, and a direction (vertical direction) perpendicular to the X direction and the Y direction is defined as the Z direction.
The laser microscope 101 includes a sample stage 111 on which the sample S is placed, a laser light source 20 that irradiates the analysis position of the sample S with laser light, and light that detects detection light from the analysis position of the sample S by a photodetector. A detection unit 30, an objective lens 41, a half mirror 42, and a computer 50 that controls the entire laser microscope 101 are provided. In the laser microscope of the confocal optical system, a confocal pinhole is disposed immediately before the photodetector in the light detection unit 30.
試料ステージ１１１は、金属製で平板形状の試料台であり、図示しないＸ方向駆動機構、Ｙ方向駆動機構、Ｚ方向駆動機構を備える。
試料ステージ１１１の上面には、試料Ｓを載せることが可能となっている。なお、試料ステージ１１１の上面と試料Ｓの下面とを、粘土やテープやネジ等の接着部材１１３を用いて固定するようにしてもよい。
The sample stage 111 is a flat plate-shaped sample stage made of metal, and includes an X-direction drive mechanism, a Y-direction drive mechanism, and a Z-direction drive mechanism (not shown).
A sample S can be placed on the upper surface of the sample stage 111. Note that the upper surface of the sample stage 111 and the lower surface of the sample S may be fixed using an adhesive member 113 such as clay, tape, or screw.
このようなレーザ光源２０によれば、−Ｚ方向（鉛直下方）に向けて出射されたレーザ光は、ハーフミラー４２を通過して対物レンズ４１によって集束され、試料ステージ１１１に載せられた試料Ｓの分析位置（集光点）に照射されるようになっている。
一方、試料Ｓの分析位置（焦光点）からの検出光は、対物レンズ４１とハーフミラー４２とを介して光検出部３０に導かれて光強度が検出される。
According to such a laser light source 20, the laser light emitted in the −Z direction (vertically below) passes through the half mirror 42, is focused by the objective lens 41, and is placed on the sample stage 111. The analysis position (condensing point) is irradiated.
On the other hand, the detection light from the analysis position (focusing point) of the sample S is guided to the light detection unit 30 through the objective lens 41 and the half mirror 42, and the light intensity is detected.
コンピュータ５０は、ＣＰＵ５１を備え、さらに入出力装置であるモニタ５３（液晶パネル）と操作部５４（マウス、ジョイスティック、キーボードなど）とが接続されている。また、ＣＰＵ５１で処理される機能をブロック化して説明すると、試料ステージ１１１を制御するステージ制御部５１ａと、光検出部３０から光強度情報を取得する画像取得部５１ｂとを有する。 The computer 50 includes a CPU 51, and is further connected to a monitor 53 (liquid crystal panel), which is an input / output device, and an operation unit 54 (mouse, joystick, keyboard, etc.). Further, the function processed by the CPU 51 will be described as a block. The stage control unit 51 a that controls the sample stage 111 and the image acquisition unit 51 b that acquires light intensity information from the light detection unit 30 are provided.
ここで、レーザ顕微鏡１０１を用いて３次元画像を取得する取得方法について説明する。まず、分析者により試料ステージ１１０の上面に試料Ｓが載置される。測定を開始すると、試料ステージ１１１に載せられた試料Ｓの分析位置に向けてレーザ光が照射され、対物レンズ４１で集光されたレーザ光は試料Ｓの分析位置（集光点）に絞られた状態で照射される。分析位置から出射された検出光は、再び対物レンズ４１を通過し、ハーフミラー４２によって進行方向をＸ方向に変え、光検出部３０に導かれて光強度が検出される。そして、ステージ制御部５１ａにより試料ステージ１１１をＸＹ２次元面内で走査し、さらにＺ方向（高さ）をわずかずつ変化させて再び同様の２次元走査を繰り返すようにして、光検出部３０に多数の２次元走査による検出光データを採取する。画像取得部５１ｂは、光検出部３０で検出された多数の２次元走査による検出光データを再構成することにより、試料Ｓの３次元画像をモニタ５３に表示する。 Here, an acquisition method for acquiring a three-dimensional image using the laser microscope 101 will be described. First, the sample S is placed on the upper surface of the sample stage 110 by the analyst. When the measurement is started, laser light is irradiated toward the analysis position of the sample S placed on the sample stage 111, and the laser light condensed by the objective lens 41 is narrowed down to the analysis position (condensing point) of the sample S. Irradiated in the state. The detection light emitted from the analysis position passes through the objective lens 41 again, changes the traveling direction to the X direction by the half mirror 42, and is guided to the light detection unit 30 to detect the light intensity. Then, the stage control unit 51a scans the sample stage 111 in the XY two-dimensional plane, and further changes the Z direction (height) little by little and repeats the same two-dimensional scanning again. The detection light data by two-dimensional scanning is collected. The image acquisition unit 51 b displays a three-dimensional image of the sample S on the monitor 53 by reconstructing a plurality of detection light data detected by the light detection unit 30 by two-dimensional scanning.
しかしながら、上述したようなレーザ顕微鏡１０１では、平板状の試料やブロック形状の試料のように、試料ステージ１１１に直接接する試料表面が平面である試料を分析した場合には正確な３次元画像を取得することができたが、試料各部位での厚みが異なる試料、湾曲した試料（例えば光学レンズ、樹脂レンズ等）、厚みが薄い試料（例えばＣＤ、ＤＶＤ等）等を分析した場合には、正確な３次元画像を取得することができないという問題が発生した。特に、１０００倍以上の高倍率で、各部位での厚みが異なる試料や湾曲した試料や厚みが薄い試料等を分析するときには、時々刻々変形するドリフト現象が発生し、微細な傷や研磨痕や表面処理した形状等の粗さ計測等の形状計測が困難であった。 However, with the laser microscope 101 as described above, an accurate three-dimensional image is obtained when a sample whose surface is in direct contact with the sample stage 111 is analyzed, such as a flat sample or a block-shaped sample. However, when analyzing samples with different thicknesses at each part of the sample, curved samples (eg, optical lenses, resin lenses, etc.), thin samples (eg, CD, DVD, etc.) A problem has arisen in that it is impossible to acquire a three-dimensional image. In particular, when analyzing samples with different thicknesses at each site, curved samples, thin samples, etc. at a high magnification of 1000 times or more, a drift phenomenon that deforms from moment to moment occurs, resulting in fine scratches and polishing marks, It was difficult to measure the shape such as roughness measurement of the surface-treated shape.
そこで本発明は、そのようなドリフト現象の発生原因を究明し、試料の微小領域における高倍率な測定（観察）を容易に行うことができるようにするための試料支持治具を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a sample support jig for investigating the cause of the occurrence of such a drift phenomenon and easily performing high-magnification measurement (observation) in a microscopic region of the sample. Objective.
本件発明者らは、上記課題を解決するために、レーザ顕微鏡でドリフト現象の影響を低減して正確な３次元画像を取得する取得方法について鋭意検討を行った。その結果、平板状の試料やブロック形状の試料ではドリフトはほとんど問題にならない程度であるのに対し、各部位での厚みが異なる試料や湾曲した試料や厚みが薄い試料では、時々刻々と変形するドリフトが発生するようになっていた。この原因として、試料ステージから試料Ｓに複数の互いに離隔した経路で熱が伝導することに起因していることが原因の一つであることがわかった。そこで、試料ステージから試料自体に熱が伝導しにくくなるように、試料ステージの上で本発明に係る試料支持治具を用いて試料を支持すればよいことを見いだした。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors diligently studied an acquisition method for acquiring an accurate three-dimensional image by reducing the influence of the drift phenomenon with a laser microscope. As a result, drift is not an issue for flat samples or block samples, but it is deformed momentarily for samples with different thicknesses, curved samples, or thin samples at each location. Drift was supposed to occur. It has been found that one of the causes is that heat is conducted from the sample stage to the sample S through a plurality of mutually separated paths. Accordingly, it has been found that the sample may be supported on the sample stage using the sample support jig according to the present invention so that heat is not easily conducted from the sample stage to the sample itself.
すなわち、本発明の試料支持治具は、顕微測定の際に、試料ステージ上に載置する被測定試料を固定支持するための試料支持治具であって、前記試料支持治具は非熱伝導性材料からなり、かつ、前記試料ステージにより下部側が支持されるとともに、少なくとも上部側は細線形状または先細形状となるようして最上面に先端部が形成され、前記被測定試料の下面が前記先端部により一点で支持されるようにしている。
ここで「非熱伝導性材料」とは、熱伝導率が少なくとも１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である金属のような良熱伝導性材料ではなく、一般の樹脂材料のような熱伝導率が少なくとも１Ｗ／ｍ・Ｋ以下である固体の熱絶縁性材料をいう。なお被測定試料を支持したときに変形しない樹脂材料であることが要求される。具体的にはＡＢＳ樹脂等が好ましいが、例えばパーソナルコンピュータの入力装置であるメカニカルマウスに使用されているマウスボールの材料を用いることができる。
また、ここでいう「一点で支持」とは、厳密に点接触することをいうのではなく、顕微測定の視野程度の領域程度（例えば１００μｍ角程度）での接触面積であれば好ましいが、接触面が０．１ｍｍ〜３ｍｍ径内であれば問題にならない程度までドリフト量を抑えることができる。
That is, the sample support jig of the present invention is a sample support jig for fixing and supporting a sample to be measured placed on a sample stage during microscopic measurement, and the sample support jig is non-thermally conductive. And a lower end side is supported by the sample stage, and at least the upper side has a thin line shape or a tapered shape, and a tip portion is formed on the uppermost surface, and the lower surface of the sample to be measured is the tip end The unit is supported at one point.
Here, the “non-thermally conductive material” is not a good thermal conductive material such as a metal having a thermal conductivity of at least 10 W / m · K or more, but a thermal conductivity of a general resin material of at least 1 W. This refers to a solid thermally insulating material that is less than / m · K. It is required that the resin material not be deformed when the sample to be measured is supported. Specifically, ABS resin or the like is preferable. For example, a material for a mouse ball used in a mechanical mouse that is an input device of a personal computer can be used.
The term “supported at one point” as used herein does not mean strictly point contact, but is preferably a contact area in the region of the field of view of microscopic measurement (for example, about 100 μm square). If the surface is within a diameter of 0.1 mm to 3 mm, the drift amount can be suppressed to a level that does not cause a problem.
本発明によれば、試料支持治具が樹脂のような非熱伝導性材料で形成され、しかも被測定試料の下面が試料支持治具の先端部（支点）により一点で支持されるようにしてあるので、試料への熱伝達の経路が細い１本の流路だけになり、非常に伝達しにくい形状になっている。そのため試料ステージから試料へ流入する熱量が激減するようになり、ドリフト現象が低減される。
ちなみに、各部位での厚みが異なる試料や湾曲した試料や厚みが薄い試料では、試料ステージと試料との接点（支点）を、従来のように離隔した２点以上（通常は３点支持または多点支持）としたときには、熱伝達の経路がこれら２つ以上となり、別々に熱伝達がなされるので、顕微測定を行う微小測定領域は、各接点から別々に熱伝達の影響を受けて、不均一な熱の影響を受けるようになるのでドリフトが生じやすくなって、測定が困難になる。
According to the present invention, the sample support jig is formed of a non-thermal conductive material such as resin, and the lower surface of the sample to be measured is supported at one point by the tip (fulcrum) of the sample support jig. Therefore, the heat transfer path to the sample is only one thin flow path, and the shape is very difficult to transfer. Therefore, the amount of heat flowing from the sample stage to the sample is drastically reduced, and the drift phenomenon is reduced.
By the way, for samples with different thicknesses at each location, curved samples, and thin samples, the contact point (fulcrum) between the sample stage and the sample is at least two points separated as usual (usually three-point support or multiple points). Point support), there are two or more heat transfer paths, and heat transfer is performed separately. Therefore, the micro measurement area where microscopic measurement is performed is affected by the heat transfer separately from each contact point, Since it is affected by uniform heat, drift tends to occur and measurement becomes difficult.
（他の課題を解決するための手段及び効果）
上記発明において、前記先端部と前記被測定試料との接触面において、前記先端部側の曲率半径が前記被測定試料側の曲率半径よりも小さくなるように、前記先端部の曲率半径を形成してもよい。これにより、確実に一点で支持することができる。
上記発明において、前記試料支持治具全体の形状が、球体、半球体、棒状体、円錐体、尖頭体であってもよい。なお、球体や棒状体では転げたり、倒れたりしないように試料ステージに安定的に固定するための補助脚を用いればよい。
(Means and effects for solving other problems)
In the above invention, the radius of curvature of the tip is formed so that the radius of curvature on the tip side is smaller than the radius of curvature on the side of the sample to be measured at the contact surface between the tip and the sample to be measured. May be. Thereby, it can support reliably at one point.
In the above invention, the entire shape of the sample support jig may be a sphere, a hemisphere, a rod, a cone, or a pointed body. It should be noted that an auxiliary leg for stably fixing to the sample stage may be used so that the sphere or rod does not roll over or fall over.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれる。
ここでは湾曲した透明樹脂レンズにおけるレンズ表面の粗さを、レーザ顕微鏡を用いて観察する場合を例にして説明する。この場合、被測定試料が支持される試料下面が凹曲面になる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below, and includes various modes without departing from the spirit of the present invention.
Here, the case where the lens surface roughness of the curved transparent resin lens is observed using a laser microscope will be described as an example. In this case, the lower surface of the sample on which the sample to be measured is supported becomes a concave curved surface.
＜第一実施形態＞
図１は、本発明の第一実施形態に係るレーザ顕微鏡１を示す構成図である。なお、上述したレーザ顕微鏡１０１と同じ構成部分については、同符号を付して説明の一部を省略する。
レーザ顕微鏡１は、レンズ（試料）Ｓが載置される試料ステージ１１と、レーザ光をレンズＳの分析位置に照射するレーザ光源２０と、レンズＳの分析位置から放出された蛍光を検出する光検出部３０と、対物レンズ４１と、ハーフミラー４２と、レーザ顕微鏡１全体の制御を行うコンピュータ５０とからなる。
なお、レンズ（試料）Ｓの下面（凹面）の曲率半径をＲとする。
<First embodiment>
FIG. 1 is a block diagram showing a laser microscope 1 according to the first embodiment of the present invention. In addition, about the same component as the laser microscope 101 mentioned above, the same code | symbol is attached | subjected and some description is abbreviate | omitted.
The laser microscope 1 includes a sample stage 11 on which a lens (sample) S is placed, a laser light source 20 that irradiates the analysis position of the lens S with laser light, and light that detects fluorescence emitted from the analysis position of the lens S. The detection unit 30 includes an objective lens 41, a half mirror 42, and a computer 50 that controls the entire laser microscope 1.
Note that the curvature radius of the lower surface (concave surface) of the lens (sample) S is R.
試料ステージ１１は、金属製の平板状からなり、図示しないＸ方向駆動機構、Ｙ方向駆動機構、Ｚ方向駆動機構により３次元的に移動できるようにしてある。
試料ステージ１１の上面の中央には、非熱伝導性である樹脂製の球体１２（具体的にはマウスボールの材料）の試料支持治具が同じ樹脂製の補助脚１２ａ（リング状の脚）により転がらないようにして固定されている。この球体１２は、上部側は最上面に近づくにつれて先細になる形状であり、球面の曲率半径ｒが、レンズＳの曲率半径Ｒよりも小さくなるように、すなわち、（Ｒ＞ｒ）となる球体１２の大きさを選択するようにしている。これにより球体１２の最上面である先端部１２ｐにレンズＳを載せたときに、球体１２の先端部１２ｐとレンズＳの下面とが一点で接するようにしてある。なお、必要があれば、安定して保持するために、接点部分を、粘土やテープなどの接着部材１３を用いて固定させることも可能となっている。
The sample stage 11 is made of a metal flat plate, and can be moved three-dimensionally by an X direction drive mechanism, a Y direction drive mechanism, and a Z direction drive mechanism (not shown).
In the center of the upper surface of the sample stage 11, the sample support jig of the non-thermally conductive resin sphere 12 (specifically, the material of the mouse ball) is the same resin auxiliary leg 12a (ring-shaped leg). It is fixed so as not to roll. The spherical body 12 has a shape in which the upper side is tapered toward the uppermost surface, and the spherical radius of curvature r is smaller than the curvature radius R of the lens S, that is, (R> r). A size of 12 is selected. Thus, when the lens S is placed on the tip portion 12p which is the uppermost surface of the sphere 12, the tip portion 12p of the sphere 12 and the lower surface of the lens S are in contact at a single point. If necessary, the contact portion can be fixed using an adhesive member 13 such as clay or tape in order to stably hold the contact portion.
球体１２の表面の平均粗度Ｒａをある程度高く設定することで（後述するその他形状の試料支持治具でも同じ）、摩擦係数を高めて試料Ｓを滑りにくくして安定保持させることができる。具体的には、平均粗度Ｒａを、例えば３μｍ〜１０μｍ程度にすることが好ましい。平均粗度Ｒａを３μｍ程度にすることで、試料Ｓが球体１２から滑り落ちにくくなり、簡単に載置できるようになる。
ちなみに、比較例として鏡面に仕上げた金属球体に試料Ｓを載せた場合は、滑りやすく、安定的に支持するには慎重にセットすることが必要であった。
By setting the average roughness Ra of the surface of the sphere 12 to be high to some extent (the same applies to other shapes of sample support jigs described later), the coefficient of friction can be increased to make the sample S difficult to slip and stably held. Specifically, the average roughness Ra is preferably set to about 3 μm to 10 μm, for example. By setting the average roughness Ra to about 3 μm, the sample S is less likely to slide off the sphere 12 and can be easily placed.
Incidentally, as a comparative example, when the sample S was placed on a mirror-finished metal sphere, it was slippery and needed to be set carefully to support it stably.
試料ステージ１１は、コンピュータ５０のステージ制御部５１ａによってＸＹＺ各方向の駆動機構へ駆動信号が出力されることにより、所望の方向に移動できるようになっている。 The sample stage 11 can be moved in a desired direction by outputting a drive signal to the drive mechanisms in the XYZ directions by the stage control unit 51a of the computer 50.
ここで、レーザ顕微鏡１を用いて３次元画像を取得する取得方法について説明する。
まず、分析者により試料ステージ１１上に載せた球体１２（試料支持治具）の先端部１２ｐに、レンズＳが載せられて固定される。測定が開始されると、コンピュータ５０のＣＰＵ５１からの制御信号により、球体１２に固定保持されたレンズＳの分析位置に、−Ｚ方向に向けてレーザ光が照射される。そしてレンズＳの分析位置から放出された検出光は、ハーフミラー４２によって進行方向をＸ方向に変え、光検出部３０に導かれる。ステージ制御部５１ａは試料ステージ１１のＺ方向の位置（高さ）を固定した状態で試料ステージ１１をＸＹ方向に走査し、その高さでの２次元データを採取する。さらにＺ方向を少し変化させて再びＸＹ方向に走査するようにし、同様の走査を繰り返し、次々と検出光を光検出部３０に導く。その結果、画像取得部５１ｂには、高さが異なる多数の２次元画像が採取される。そして、採取された多数の２次元画像に基づいて３次元画像を再構成し、レンズＳの３次元画像をモニタ５３に表示する。図２は、作成された３次元画像の一例である。
Here, an acquisition method for acquiring a three-dimensional image using the laser microscope 1 will be described.
First, the lens S is placed and fixed on the tip 12p of the sphere 12 (sample support jig) placed on the sample stage 11 by the analyst. When the measurement is started, a laser beam is irradiated in the −Z direction to the analysis position of the lens S fixedly held on the sphere 12 by a control signal from the CPU 51 of the computer 50. Then, the detection light emitted from the analysis position of the lens S is guided to the light detection unit 30 by changing the traveling direction to the X direction by the half mirror 42. The stage control unit 51a scans the sample stage 11 in the XY direction with the position (height) in the Z direction of the sample stage 11 fixed, and collects two-dimensional data at that height. Further, the Z direction is slightly changed to scan again in the XY direction, the same scanning is repeated, and the detection light is guided to the light detection unit 30 one after another. As a result, a large number of two-dimensional images having different heights are collected in the image acquisition unit 51b. Then, a three-dimensional image is reconstructed based on the collected many two-dimensional images, and the three-dimensional image of the lens S is displayed on the monitor 53. FIG. 2 is an example of the created three-dimensional image.
以上のように、本発明のレーザ顕微鏡１によれば、樹脂製の球体１２（試料支持治具）により試料ステージ１１からレンズＳに熱が伝導しにくい構造としたため、試料ステージ１１をＸＹ方向とＺ方向とに移動させながら検出光を光検出部３０に導いて計測する間に、ほとんどドリフトが発生せず、正確な３次元画像を取得することができる。 As described above, according to the laser microscope 1 of the present invention, since the resin sphere 12 (sample support jig) has a structure in which heat is not easily transmitted from the sample stage 11 to the lens S, the sample stage 11 is set in the XY direction. While the detection light is guided to the light detection unit 30 and measured while moving in the Z direction, almost no drift occurs and an accurate three-dimensional image can be acquired.
なお、比較例として、樹脂製の球体１２を、金属製の球体に代え、他の条件は同じにして計測してみたが、その場合は顕著にドリフト現象が発生し、計測ができなかった。すなわち、金属球体ではドリフト低減の効果は得られなかった。 As a comparative example, the resin sphere 12 was replaced with a metal sphere, and the measurement was performed under the same other conditions. However, in that case, a significant drift phenomenon occurred and measurement was not possible. That is, the effect of reducing the drift was not obtained with the metal sphere.
＜第二実施形態＞
図３は、本発明の第二実施形態に係る試料ステージ６１の断面図である。試料ステージ６１は、第一実施形態の図１の例と同様に、金属製の平板形状からなり、Ｘ方向駆動機構、Ｙ方向駆動機構、Ｚ方向駆動機構を備えている。
試料ステージ６１の上面の中央には、非熱伝導性である樹脂製の細線で形成された円柱体６２(棒状体)の試料支持治具が補助脚６２ａにより固定されている。なお、これら以外の構成部分については第一実施形態と同様なので、同じ符号を付すことにより説明の一部を省略する。
<Second embodiment>
FIG. 3 is a cross-sectional view of the sample stage 61 according to the second embodiment of the present invention. Similar to the example of FIG. 1 of the first embodiment, the sample stage 61 has a flat plate shape made of metal, and includes an X-direction drive mechanism, a Y-direction drive mechanism, and a Z-direction drive mechanism.
At the center of the upper surface of the sample stage 61, a sample support jig of a cylindrical body 62 (bar-shaped body) formed of a non-thermal conductive thin resin wire is fixed by an auxiliary leg 62a. In addition, since it is the same as that of 1st embodiment about a component other than these, a part of description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
そして、円柱体６２の先端部６２ｐ（最上面）で、レンズＳの下面が固定支持されるようにしてある。先端部６２ｐは測定視野となる直径１００μｍの領域と、ほぼ同程度の接触面積で試料Ｓと接するようにしてあり、この部分により一点で固定保持されるようにしてある。なお、ここでも接着部材６３（粘土またはテープ）により固定されるようにしてもよい。 The lower surface of the lens S is fixedly supported at the tip 62p (uppermost surface) of the cylindrical body 62. The tip portion 62p is in contact with the sample S with a contact area of approximately the same extent as a 100 μm diameter region serving as a measurement visual field, and is fixed and held at one point by this portion. In this case as well, it may be fixed by an adhesive member 63 (clay or tape).
以上のように、試料ステージ６１では、試料ステージ６１からレンズＳに熱が伝導しにくい構造のため、試料ステージ６１をＸＹ方向およびＺ方向に移動させながら、光検出部３０に検出光を導いて検出している間も、ほとんどドリフトの発生がなくなり、正確な３次元画像を取得することができる。 As described above, since the sample stage 61 has a structure in which heat is not easily transmitted from the sample stage 61 to the lens S, the detection light is guided to the light detection unit 30 while moving the sample stage 61 in the XY direction and the Z direction. During detection, almost no drift occurs and an accurate three-dimensional image can be acquired.
＜第三実施形態＞
図４は、本発明の第三実施形態に係る試料ステージ７１の断面図である。試料ステージ７１は、第一実施形態の図１の例と同様に、金属製の平板形状からなり、Ｘ方向駆動機構、Ｙ方向駆動機構、Ｚ方向駆動機構を備えている。
試料ステージ７１の上面の中央には、非熱伝導性である樹脂製の円錐体７２の試料支持治具が固定されている。円錐体７２は先端部７２ｐに近づくにつれて先細になる形状である。なお、これら以外の構成部分については第一実施形態と同様なので、同じ符号を付すことにより説明の一部を省略する。
そして、円錐体７２の先端部７２ｐ（最上面）にて、レンズＳの下面が固定支持されるようにしてある。ここでも接着部材７３（粘土またはテープ）により固定されるようにしてもよい。先端部７２ｐ（最上面）は測定視野である直径１００μｍの領域と、ほぼ同程度の接触面積で試料Ｓと接するようにして、この部分により一点で固定保持されるようにしてある。
<Third embodiment>
FIG. 4 is a cross-sectional view of a sample stage 71 according to the third embodiment of the present invention. Similar to the example of FIG. 1 of the first embodiment, the sample stage 71 has a metal plate shape and includes an X-direction drive mechanism, a Y-direction drive mechanism, and a Z-direction drive mechanism.
In the center of the upper surface of the sample stage 71, a sample support jig of a non-thermally conductive resin cone 72 is fixed. The cone 72 has a shape that tapers as it approaches the tip 72p. In addition, since it is the same as that of 1st embodiment about a component other than these, a part of description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
The lower surface of the lens S is fixedly supported by the tip 72p (uppermost surface) of the cone 72. Here, it may be fixed by an adhesive member 73 (clay or tape). The distal end portion 72p (uppermost surface) is in contact with the sample S with a contact area of approximately the same extent as a region of 100 μm in diameter, which is a measurement visual field, and is fixed and held at one point by this portion.
以上のように、試料ステージ７１では、試料ステージ７１からレンズＳに熱が伝導しにくい構造のため、試料ステージ７１をＸＹ方向およびＺ方向に移動させながら、光検出部３０に検出光を導くことにより、レンズＳにドリフトが発生せず正確な３次元画像を取得することができる。 As described above, since the sample stage 71 has a structure in which heat is not easily transmitted from the sample stage 71 to the lens S, the detection light is guided to the light detection unit 30 while moving the sample stage 71 in the XY direction and the Z direction. Thus, an accurate three-dimensional image can be acquired without causing a drift in the lens S.
＜他の実施形態＞
（１）上述した試料ステージ１１では、試料ステージ１１の上面の中央には、球体１２を載せたが、底面を平面とした半球体を試料ステージ１１に載せる構成としてもよい。
（２）上述した試料ステージ７１では、試料ステージ７１の上面の中央には、円錐体７２が形成されている構成を示したが、三角錐体や四角錐体が形成されている構成としてもよい。
以上、レーザ顕微鏡による測定を例にして説明したが、光学顕微鏡による測定、原子間力顕微鏡による測定においても本発明を適用することができる。
<Other embodiments>
(1) In the sample stage 11 described above, the sphere 12 is placed at the center of the upper surface of the sample stage 11, but a hemisphere having a flat bottom surface may be placed on the sample stage 11.
(2) In the sample stage 71 described above, the configuration in which the cone 72 is formed in the center of the upper surface of the sample stage 71 is shown, but a configuration in which a triangular pyramid or a quadrangular pyramid is formed may be employed. .
As described above, the measurement using the laser microscope has been described as an example. However, the present invention can be applied to the measurement using the optical microscope and the measurement using the atomic force microscope.
本発明の試料支持治具は、光学顕微鏡、レーザ顕微鏡、原子間力顕微鏡の試料ステージ上で好適に利用できる。 The sample support jig of the present invention can be suitably used on a sample stage of an optical microscope, a laser microscope, or an atomic force microscope.
１ レーザ顕微鏡
１０ 試料ステージ
１２ 試料支持治具（球体）
１２ｐ 先端部
1 Laser microscope 10 Sample stage 12 Sample support jig (sphere)
12p tip
Claims (3)
前記試料支持治具は非熱伝導性材料からなり、かつ、前記試料ステージにより下部側が支持されるとともに、少なくとも上部側は細線形状または先細形状となるようして最上面に先端部が形成され、
前記被測定試料の下面が前記先端部により一点で支持されることを特徴とする試料支持治具。 A sample support jig for fixing and supporting a sample to be measured placed on a sample stage during microscopic measurement,
The sample support jig is made of a non-thermally conductive material, and the lower side is supported by the sample stage, and at least the upper side has a thin wire shape or a tapered shape, and a tip portion is formed on the uppermost surface,
A sample support jig, wherein the lower surface of the sample to be measured is supported at one point by the tip portion.
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