JP7031852B2 - 原子間力顕微鏡及び原子間力顕微鏡の位置設定方法 - Google Patents
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Description
次に、原子間力顕微鏡100を構成する各機器の位置を調整するアライメント方法について説明する。原子間力顕微鏡100は、試料の測定精度を向上させるために、試料10、カンチレバー13、レーザ光の位置関係を正確に設定する必要がある。本実施形態では、上下方向カメラ32及び側方カメラ31でカンチレバー13、試料台11、及びレーザ光を撮像し、撮像した各画像を用いることにより、測定開始時に自動で各機器のアライメントを行う。
更に、上下方向カメラ32で撮像された画像の焦点が合うように対物レンズ21のZ方向の位置を調整し、焦点ずれを防止する。
次に、本実施形態に係る原子間力顕微鏡100におけるアライメントの処理手順を、図5A、図5Bに示すフローチャートを参照して説明する。
こうして、カンチレバー13、レーザ光、及び試料台11の相対的な位置を合わせることができるのである。
なお、上述した実施形態では、2分割のフォトダイオード15を用いる例について説明したが、例えば4分割のフォトダイオード15を用いる構成とすることも可能である。
12 スキャナ
13 カンチレバー
13a 探針
14 レーザダイオード
15 フォトダイオード
15a、15b フォトディテクタ
16 カンチレバー移動ステージ(カンチレバー移動部)
17 フォトダイオード移動ステージ(検出器移動部)
18 差動増幅器
19 ダイクロミラー
20 偏向ビームスプリッタ
21 対物レンズ
22 対物レンズ移動ステージ(対物レンズ移動部)
23 コントローラ
31 側方カメラ(第2の撮像部)
32 上下方向カメラ(第1の撮像部)
41 支持部材
100 原子間力顕微鏡
231 フォトダイオード差分検出部
232 画像処理部
233 対物レンズ駆動部
234 焦点検出部
235 移動量演算部(位置設定部)
236 駆動信号発生部(位置設定部)
Claims (7)
- カンチレバー、試料を載置する試料台、及び、前記カンチレバーに照射するレーザ光の位置を合わせて、前記試料の形状を測定する原子間力顕微鏡であって、
第1の方向に撮像方向が設定され、前記カンチレバー、前記試料台、及び前記レーザ光を撮像する第1の撮像部と、
前記第1の方向とは異なる第2の方向に撮像方向が設定され、前記カンチレバー、及び前記試料台を撮像する第2の撮像部と、
前記第1の撮像部及び前記第2の撮像部で撮像された画像から、前記カンチレバー、前記試料台、及び前記レーザ光の三次元的な位置関係を認識し、この位置関係に基づいて、前記カンチレバー及び前記試料台の位置を設定する位置設定部と、
を備えたことを特徴とする原子間力顕微鏡。 - 前記第1の方向は、前記カンチレバーの曲げ変位方向であり、
前記試料台は、前記第1の方向、及び第1の方向を法線方向とする平面方向に移動可能な試料台移動部に設けられており、
前記位置設定部は、前記試料台移動部を作動して、前記試料台の位置を設定すること
を特徴とする請求項1に記載の原子間力顕微鏡。 - 前記カンチレバーは、前記第1の方向を法線方向とする平面方向に移動可能なカンチレバー移動部に設けられており、
前記位置設定部は、前記カンチレバー移動部を作動して、前記カンチレバーの位置を設定すること
を特徴とする請求項1または2に記載の原子間力顕微鏡。 - 前記第1の撮像部と前記カンチレバーとの間に設けられ、前記第1の撮像部で撮像する画像の焦点を合わせる対物レンズと、
前記第1の撮像部で撮像された画像の焦点を検出する焦点検出部と、
前記焦点検出部で検出される焦点が適正となるように、前記対物レンズを前記第1の方向に変位させる対物レンズ駆動部と、を更に備えたこと
を特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の原子間力顕微鏡。 - 第1の検出部と第2の検出部の少なくとも2つの検出部を有し、前記カンチレバーで反射したレーザ光を検出する検出器と、
前記第1の検出部の検出値と第2の検出部の検出値の和信号、及び差信号に基づいて、前記検出器の位置ずれ量を検出する位置ずれ量検出部と、
前記検出器を移動可能な検出器移動部と、を更に備え、
前記位置設定部は、前記位置ずれ量がゼロとなるように前記検出器移動部を制御すること
を特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の原子間力顕微鏡。 - 前記第1の方向は鉛直方向であり、前記第2の方向は前記第1の方向に直交すること
を特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の原子間力顕微鏡。 - 原子間力顕微鏡に設けられるカンチレバー、試料台、及び前記カンチレバーに照射するレーザ光の位置を合わせる原子間力顕微鏡の位置設定方法であって、
撮像方向が第1の方向に設定された第1の撮像部により、前記カンチレバー、前記試料台、及び前記レーザ光を撮像するステップと、
撮像方向が前記第1の方向とは異なる第2の方向に設定された第2の撮像部により、前記カンチレバー、及び前記試料台を撮像するステップと、
前記第1の撮像部及び前記第2の撮像部で撮像された画像から、前記カンチレバー、前記試料台、及び前記レーザ光の三次元的な位置関係を認識し、この位置関係に基づいて、前記カンチレバー及び前記試料台の位置を設定するステップと、
を備えたことを特徴とする原子間力顕微鏡の位置設定方法。
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