JPH05133738A - Probe, probe holder, their combination, and scanning microscope - Google Patents

Probe, probe holder, their combination, and scanning microscope

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JPH05133738A
JPH05133738A JP3295939A JP29593991A JPH05133738A JP H05133738 A JPH05133738 A JP H05133738A JP 3295939 A JP3295939 A JP 3295939A JP 29593991 A JP29593991 A JP 29593991A JP H05133738 A JPH05133738 A JP H05133738A
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JP
Japan
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probe
holder
probes
probe holder
cantilever portion
Prior art date
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Pending
Application number
JP3295939A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiko Suzuki
美彦 鈴木
Hajime Nakamura
肇 中村
Jun Iwasaki
純 岩崎
Takashi Matsubara
隆 松原
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Abstract

PURPOSE:To make probe replacement in a short time by equipping a probe holder with a guide part which makes probe movable only in one direction. and providing the probe with a fitting part which is engaged by the guide part. CONSTITUTION:The spacing 8c of the foremost parts of rails 8a, 8b of a probe holder 44 is equal to the spacing 4c of the backmost part in guide grooves 4a, 4b provided in a probe 49. When the probe 49 is set in the holder 44. the guide grooves 4a, 4b are fitted on the rails 8a, 8b, respectively, so that the body 3 of the probe 49 is movable in the longitudinal direction of the rails 8a, 8b. The detecting needle 1 of the probe 49 can be accommodated in a protection groove 9 in the probe holder 44, not contacting it, so that the needle 1 is prevented from breakage. In case a plurality of such probes 49 are put in line so that their edges 3a, 3c contact one another, a cantilever part 2 will be accommodated in a recess 20 in the adjoining probe 49, and there is no likelihood of damaging the cantilever part 2. According to this constitution, probe replacement can be done easily in a short time.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は走査型顕微鏡に用いるプ
ローブおよびプローブホルダ、特に、原子間力顕微鏡に
好適なプローブおよびプローブホルダに関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a probe and a probe holder used in a scanning microscope, and more particularly to a probe and a probe holder suitable for an atomic force microscope.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、原子間力顕微鏡等の走査型顕微鏡
は、一つのプローブのみを顕微鏡のプローブホルダに取
り付ける構成となっている。プローブホルダには、固定
ねじおよび固定バネが配置されており、固定ねじを締め
ると、固定バネがプローブをプローブホルダに押しつ
け、プローブが固定される。
2. Description of the Related Art Conventionally, a scanning microscope such as an atomic force microscope has a structure in which only one probe is attached to a probe holder of the microscope. A fixing screw and a fixing spring are arranged in the probe holder, and when the fixing screw is tightened, the fixing spring presses the probe against the probe holder to fix the probe.

【0003】プローブの交換時には、プローブホルダの
プローブ固定ねじおよび固定バネを外し、プローブをピ
ンセットで取り出してから、次に取り付けるプローブを
のせ、固定バネ、固定ねじを再び取り付け、固定ねじを
締めてプローブを固定する。さらに、原子間力顕微鏡の
場合には、プローブのカンチレバー部と、変位検出用レ
ーザービームとの位置を正確に一致させる必要がある。
そのため、一旦締めた固定ねじを少しゆるめては、レー
ザービームの位置を確認しながらピンセット等でプロー
ブをつついて位置をずらし、固定ねじを締めるという動
作を、プローブのカンチレバー部と変位検出用レーザー
ビームとの位置が正確に一致するまで繰返し行う必要が
ある。
When exchanging the probe, the probe fixing screw and the fixing spring of the probe holder are removed, the probe is taken out with tweezers, then the probe to be mounted next is mounted, the fixing spring and the fixing screw are reattached, and the fixing screw is tightened to tighten the probe. To fix. Further, in the case of an atomic force microscope, the positions of the cantilever portion of the probe and the displacement detecting laser beam must be accurately matched.
Therefore, after loosening the fixing screw that has been tightened once, while checking the position of the laser beam, the probe can be moved by poking the probe with tweezers etc. to tighten the fixing screw. It is necessary to repeat until the positions of and match exactly.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来のプローブおよび
プローブホルダにおいては、固定ねじを締め付ける際に
ねじを回転させるため、プローブに回転の力が加わり、
プローブとレーザービームを完全に一致させておいて
も、固定ねじを締める際にずれが生じるので、繰返し位
置合わせを行わなければならなかった。そのため、プロ
ーブの交換には、位置合わせのための多大な時間と作業
者の熟練を必要としていた。
In the conventional probe and probe holder, since the screw is rotated when tightening the fixing screw, a rotational force is applied to the probe,
Even if the probe and the laser beam were perfectly aligned with each other, misalignment would occur when tightening the fixing screw, so repeated alignment had to be performed. Therefore, replacement of the probe requires a great deal of time for alignment and skill of the operator.

【0005】また、プローブのカンチレバー部に立設し
ている探針は破損しやすく、観察中に破損した場合に
は、観察を中断してプローブを交換を行うことが度々あ
る。また、プローブには複数の種類があり、観察試料に
合わせて使い分けるので、破損していなくても、観察前
にプローブの交換をすることも多い。
Further, the probe erected on the cantilever portion of the probe is easily damaged, and if it is damaged during the observation, the observation is interrupted and the probe is often replaced. Further, there are a plurality of types of probes, and they are used properly according to the observation sample. Therefore, even if the probe is not damaged, the probe is often replaced before the observation.

【0006】従って、プローブの交換に多大な時間と熟
練を必要とすることは、観察の効率および顕微鏡の稼働
率を低下させてしまうという問題がある。特に、観察の
途中でプローブを交換をする場合には、観察の長時間の
中断を強いられることになり、観察効率が低下するだけ
でなく、試料が変質、劣化する等の悪影響を及ぼし支障
をきたすという問題がある。さらに、観察を水中やガス
雰囲気中や真空中で行っている場合には、一旦大気雰囲
気に戻してプローブ交換を行い、再び、水中やガス雰囲
気中や真空中に戻さなければならず、さらに長時間の中
断を強いられる。
Therefore, it requires a lot of time and skill to replace the probe, which causes a problem that the efficiency of observation and the operating rate of the microscope are lowered. In particular, when the probe is replaced during the observation, the observation is forced to be interrupted for a long time, which not only lowers the observation efficiency but also adversely affects the sample such as degeneration and deterioration. There is a problem of coming. Furthermore, when observation is performed in water or gas atmosphere or in vacuum, it is necessary to return to atmospheric air once, replace the probe, and then return to water or gas atmosphere or vacuum again. You have to break time.

【0007】本発明は、上記のような問題を解決するた
めに、プローブの交換を短時間で容易に行うことができ
る走査型顕微鏡のプローブおよびプローブホルダを提供
することを目的とする。
In order to solve the above problems, it is an object of the present invention to provide a probe and a probe holder for a scanning microscope which can easily replace the probe in a short time.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的は、可撓性のカ
ンチレバー部と探針とを有する1以上のプローブと、前
記プローブを保持するためのプローブホルダとにおい
て、前記プローブホルダは、前記プローブを一方向にの
み可動にする案内部を有することにより達成される。
The above object is to provide one or more probes having a flexible cantilever portion and a probe, and a probe holder for holding the probe, wherein the probe holder is the probe. This is achieved by having a guide that makes the movable only in one direction.

【0009】前記プローブは、前記プローブホルダの案
内部に嵌合する嵌合部を有することが可能である。ま
た、前記プローブは、隣接するプローブのカンチレバー
部に接触することなく、隣接するプローブと接触するた
めの凹部を有することが可能である。この場合1以上の
プローブはホルダ上でカンチレバーを破損することなく
直列に配列することができる。
The probe may have a fitting portion that fits into the guide portion of the probe holder. In addition, the probe may have a recess for contacting the adjacent probe without contacting the cantilever portion of the adjacent probe. In this case, one or more probes can be arranged in series on the holder without damaging the cantilevers.

【0010】[0010]

【作用】可撓性のカンチレバー部と探針とを有する1以
上のプローブは、前記プローブを保持するためのプロー
ブホルダの案内部により案内されることにより、一方向
のみに移動可能となる。このように案内部を設けること
で、案内部の長手方向と直行する方向へのプローブの移
動は正確に拘束され、長手方向のみに移動可能となる。
移動方向を減少させることにより、位置合わせの困難性
は、従来の2方向に自由度がある場合の位置合わせと比
較し、少なくとも半分に減少させることができる。
The one or more probes having the flexible cantilever portion and the probe can be moved only in one direction by being guided by the guide portion of the probe holder for holding the probe. By providing the guide portion in this way, the movement of the probe in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the guide portion is accurately restrained, and the probe can be moved only in the longitudinal direction.
By reducing the movement direction, the alignment difficulty can be reduced by at least half compared to the conventional alignment with two degrees of freedom.

【0011】また、プローブに、隣接するプローブのカ
ンチレバー部に接触することなく、隣接するプローブと
接触するための凹部を設けた場合、破損しやすいカンチ
レバーを凹部に収納することで、安全に複数のプローブ
をプローブホルダにセットすることができる。従来、プ
ローブホルダーを開けて、次のプローブを挿入し固定す
るという動作は、1つのプローブを入れ替える度に行っ
ていたが、複数のプローブ例えば10個のプローブを一
度にセットできれば、10回に1回行うだけで良い。つ
まり、複数のプローブをホルダーにセットしたら、その
複数のプローブを全部使い終わるまでは、ホルダーを開
けることなく位置合わせのみを行えば良い。
Further, in the case where the probe is provided with a recess for contacting the adjacent probe without contacting the cantilever portion of the adjacent probe, by accommodating the easily damaged cantilever in the recess, a plurality of safe cantilevers can be safely stored. The probe can be set in the probe holder. Conventionally, the operation of opening the probe holder and inserting and fixing the next probe is performed every time one probe is replaced, but if a plurality of probes, for example, ten probes can be set at one time, it will be performed once in ten times. You only have to do it once. That is, after setting a plurality of probes in the holder, it is sufficient to perform only the alignment without opening the holder until all the plurality of probes are used.

【0012】[0012]

【実施例】本発明の一実施例について図面を用いて説明
する。本発明のプローブ49の本体3は、図1、図2に
示すように、シリコン製の厚さ3tの正方形プレートの
一辺3cに、凹部20を設けた形状を有している。本体
3の凹部20が設けられている辺3cと対向する辺3a
には、可撓性の薄膜状のカンチレバー部2が延設されて
いる。カンチレバー部2の先端部には、小さな先端曲率
半径を有する探針1が立設されている。また、本体3の
辺3a,3cと直交する辺3b,3dに沿って、V字型
断面の案内溝4a,4bが刻設されている。本体3の凹
部20の長さおよび幅は、カンチレバー部2の長さおよ
び幅より十分大きい。図2に示すように、複数のプロー
ブ49を互いに辺3aと辺3cが接触するように直列に
並べた時、カンチレバー部2は、隣接するプローブ49
の凹部20に収まり、カンチレバー部2を破損すること
はない。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 and 2, the main body 3 of the probe 49 of the present invention has a shape in which a concave portion 20 is provided on one side 3c of a square plate made of silicon and having a thickness of 3t. A side 3a facing the side 3c provided with the recess 20 of the main body 3.
A flexible thin film-shaped cantilever portion 2 is extended in the. At the tip of the cantilever portion 2, a probe 1 having a small tip curvature radius is erected. Guide grooves 4a and 4b having a V-shaped cross section are formed along the sides 3b and 3d orthogonal to the sides 3a and 3c of the main body 3. The length and width of the recess 20 of the main body 3 are sufficiently larger than the length and width of the cantilever portion 2. As shown in FIG. 2, when a plurality of probes 49 are arranged in series so that the sides 3 a and 3 c are in contact with each other, the cantilever portion 2 is configured such that the adjacent probes 49 are connected to each other.
It does not damage the cantilever portion 2 because it fits in the concave portion 20 of the cantilever portion 2.

【0013】つぎに、本発明のプローブホルダ44を図
3を用いて説明する。一方向に長く延びた板状のシリコ
ン製の底面プレート5の軸方向の側面には、ガラス製の
側面プレート6a、6bが固定されている。側面プレー
ト6aには、S字型に屈曲した板ばね7が、屈曲により
側面プレート6aを厚み方向に締め付けて、取り外し可
能に取り付けられている。側面プレート6aおよび6b
の内壁の間隔6cは、プローブ49の幅3eよりわずか
に大きい。底面プレート5の上面の中央部には、軸方向
に矩形断面の保護溝9が刻設されている。保護溝9の幅
9aは、プローブ49のカンチレバー2の幅2aより十
分大きく、保護溝9の深さ9bは、プローブ49の探針
1の長さ1aより十分に大きい。また、矩形断面の保護
溝9の両側には、軸方向に山形断面のレール部8a,8
bが形成されている。レール部8a,8bの先端部の間
隔8cは、プローブ49の案内溝4a、4bの最深部の
間隔4cと等しい。
Next, the probe holder 44 of the present invention will be described with reference to FIG. Glass side plates 6a and 6b are fixed to the axial side faces of the plate-shaped silicon bottom plate 5 extending in one direction. A leaf spring 7 bent in an S-shape is detachably attached to the side plate 6a by bending the side plate 6a in the thickness direction by bending. Side plates 6a and 6b
6c is slightly larger than the width 3e of the probe 49. A protective groove 9 having a rectangular cross section is formed in the center of the upper surface of the bottom plate 5 in the axial direction. The width 9a of the protective groove 9 is sufficiently larger than the width 2a of the cantilever 2 of the probe 49, and the depth 9b of the protective groove 9 is sufficiently larger than the length 1a of the probe 1 of the probe 49. Further, on both sides of the protective groove 9 having a rectangular cross section, rail portions 8a, 8 having a chevron cross section are formed in the axial direction.
b is formed. The distance 8c between the tip portions of the rail portions 8a and 8b is equal to the distance 4c between the deepest portions of the guide grooves 4a and 4b of the probe 49.

【0014】従って、プローブ49をプローブホルダ4
4にセットした場合、プローブホルダ44のレール8
a、8bの長手方向にプローブ49の本体3が移動でき
るように、プローブ49の案内溝4a、4bが、それぞ
れプローブホルダ44のレール8a、8bに嵌合する。
また、プローブ49の探針1は、プローブホルダ44の
保護溝9に収まり、プローブホルダ44には接触しない
ので、探針1を破損させることなくセットすることがで
きる。
Therefore, the probe 49 is attached to the probe holder 4
When set to 4, rail 8 of probe holder 44
The guide grooves 4a and 4b of the probe 49 are fitted into the rails 8a and 8b of the probe holder 44, respectively, so that the main body 3 of the probe 49 can move in the longitudinal direction of a and 8b.
Further, the probe 1 of the probe 49 fits in the protection groove 9 of the probe holder 44 and does not contact the probe holder 44, so that the probe 1 can be set without damaging it.

【0015】プローブ49およびプローブホルダ44
は、上記のような構造をとっているので、複数のプロー
ブ49を直列に並べて一度にプローブホルダ44にセッ
トすることができる。セット可能なプローブ49の数
は、プローブホルダ44の長手方向の長さにより決定さ
れる。プローブ49セットする際には、プローブホルダ
44の板バネ7を一旦取外し、複数のプローブ49を案
内溝4a,4bとレール8a,8bが嵌合するように並
べ、次に、後端のプローブ49zを先端のプローブ49
aの方向に押し、図2のように、隣接するプローブを本
体3の辺3aと3cとで接触させて直列に並べる。そし
て、再び、板バネ7を取付けて、各プローブ49をプロ
ーブホルダ44に押しつけ、観察時の振動でプローブ4
9がずれたり落ちたりしないように固定する。観察時に
は、後端のプローブ49zを矢印50の方向に押し、先
端のプローブ49aのカンチレバー部2が、図4のよう
に、ホルダーから飛び出すようにしてこの状態で観察を
行う。本実施例では、プローブ49の固定に板バネ7を
用いているので、後端のプローブ49zを押すことによ
り、プローブ49をプローブホルダ44にセットしたま
まの状態で、プローブ49を一方向に移動させることが
できる。また、プローブ49はレール8a、8bの長手
方向には移動可能であるが、直交方向にずれることがな
いので、位置合わせを容易に行うことができる。案内溝
4a、4bおよびレール8a、8bをフォトリソグラフ
ィで作製した場合には、直交方向のずれ(あそび)量を
1μm以下にすることが可能である。
Probe 49 and probe holder 44
Has a structure as described above, a plurality of probes 49 can be arranged in series and set in the probe holder 44 at one time. The number of probes 49 that can be set is determined by the length of the probe holder 44 in the longitudinal direction. When setting the probe 49, the leaf spring 7 of the probe holder 44 is once removed, the plurality of probes 49 are arranged so that the guide grooves 4a, 4b and the rails 8a, 8b are fitted, and then the probe 49z at the rear end is arranged. The tip of the probe 49
Push in the direction of “a”, and as shown in FIG. 2, adjacent probes are brought into contact with the sides 3 a and 3 c of the main body 3 and arranged in series. Then, the leaf spring 7 is attached again, each probe 49 is pressed against the probe holder 44, and the probe 4 is moved by the vibration during observation.
Fix it so that 9 does not slip or fall. At the time of observation, the probe 49z at the rear end is pushed in the direction of arrow 50, and the cantilever portion 2 of the probe 49a at the front end is projected from the holder as shown in FIG. In this embodiment, since the leaf spring 7 is used to fix the probe 49, the probe 49z at the rear end is pushed to move the probe 49 in one direction with the probe 49 still set in the probe holder 44. Can be made Further, although the probe 49 is movable in the longitudinal direction of the rails 8a and 8b, it does not shift in the orthogonal direction, so that the alignment can be easily performed. When the guide grooves 4a and 4b and the rails 8a and 8b are produced by photolithography, the amount of deviation (play) in the orthogonal direction can be set to 1 μm or less.

【0016】プローブホルダは図4に示すように、原子
間力顕微鏡のベース41に設置されたプローブ粗移動ス
テージ42に、アーム42aを介して固定される。ま
た、プローブ49のカンチレバー部2の撓み量を検出す
るための変位検出計43もまたプローブ粗移動ステージ
42に固定される。変位検出計43の発するレーザービ
ームとプローブ49のカンチレバー2の位置合わせは、
プローブ49の位置をレール8a、8bの方向のみに位
置合わせするだけで良く、容易に一致させることができ
る。また、プローブホルダには複数のプローブ49がセ
ットできるので、プローブを交換するときは、後端のプ
ローブ49zを押して、先端のプローブをホルダーから
押出して落下させると、次のプローブ49bのカンチレ
バー部2がプローブホルダ44からとび出た状態とな
り、観察可能となる。
As shown in FIG. 4, the probe holder is fixed to a probe coarse moving stage 42 installed on a base 41 of an atomic force microscope via an arm 42a. A displacement detector 43 for detecting the amount of bending of the cantilever portion 2 of the probe 49 is also fixed to the probe coarse movement stage 42. The alignment of the laser beam emitted from the displacement detector 43 and the cantilever 2 of the probe 49 is
It suffices to align the position of the probe 49 only in the direction of the rails 8a and 8b, and the positions can be easily matched. Further, since a plurality of probes 49 can be set in the probe holder, when exchanging the probe, the probe 49z at the rear end is pushed and the probe at the front end is pushed out from the holder and dropped. Is projected from the probe holder 44 and can be observed.

【0017】観察途中にプローブ49が破損した場合に
は、プローブ粗移動ステージ42または試料粗移動ステ
ージ45を駆動し、試料47をプローブ49の直下から
退避させ、プローブ49の落下位置に、収納ボックス4
8を配置する。この状態で後端のプローブ49zを押し
て、プローブ49aを収納ボックス48中に落下させ、
新たなプローブ49bをセットして、再び、プローブ粗
移動ステージ42または試料粗移動ステージ45により
試料をプローブ直下に移動させれば、観察を再開するこ
とができる。このようにすることで、試料を傷つけるこ
となく素速くプローブを交換することができるので、従
来と比較して観察への支障を大幅に短縮することができ
る。
If the probe 49 is damaged during the observation, the probe rough moving stage 42 or the sample rough moving stage 45 is driven to retract the sample 47 from immediately below the probe 49, and at the dropping position of the probe 49, the storage box is placed. Four
Place 8 In this state, the probe 49z at the rear end is pushed to drop the probe 49a into the storage box 48,
Observation can be restarted by setting a new probe 49b and moving the sample directly below the probe by the probe coarse movement stage 42 or the sample coarse movement stage 45 again. By doing so, the probe can be exchanged quickly without damaging the sample, and thus the obstacle to the observation can be greatly shortened as compared with the conventional case.

【0018】また、プローブホルダ44にセットされた
後端のプローブ49zを押すための治具をプローブホル
ダまたはベース41に取り付けることができる。プロー
ブ49zを押すための治具としては、例えばラックとピ
ニオンをパルスモータで駆動する装置を用いることがで
きる。観察を水中やガス雰囲気中や真空中等の外界と遮
断した状態で行っている場合には、この治具を外界から
遠隔操作することにより、外界との遮断を破らずにプロ
ーブの交換を行うことができる。
Further, a jig for pushing the rear end probe 49z set in the probe holder 44 can be attached to the probe holder or the base 41. As a jig for pushing the probe 49z, for example, a device that drives a rack and a pinion with a pulse motor can be used. If you are observing in the water or in a gas atmosphere or in a vacuum, etc., and disconnecting from the outside world, you can remotely replace the probe by operating this jig remotely from the outside world. You can

【0019】本発明のプローブ49およびプローブホル
ダ44の材質および製造方法の一例について説明する。
プローブ本体3の材料としては100面方位シリコン短
結晶を用い、化学気相成長法や熱酸化法等により、探針
1およびカンチレバー部2となる酸化珪素膜を形成す
る。次にフォトリソグラフィ法により、カンチレバー部
2および案内溝4a、4bおよび凹部20をパターニン
グし、不要な部分をアルカリエッチング溶液に浸積除去
し、プローブ49を完成させる。カンチレバー部2は、
酸化珪素膜に限らず、窒化珪素および種々の金属膜で形
成することができる。
An example of the material and manufacturing method of the probe 49 and the probe holder 44 of the present invention will be described.
As the material of the probe main body 3, a short silicon crystal with 100 plane orientation is used, and a silicon oxide film to be the probe 1 and the cantilever portion 2 is formed by a chemical vapor deposition method or a thermal oxidation method. Next, the cantilever portion 2, the guide grooves 4a and 4b, and the recess 20 are patterned by photolithography, and unnecessary portions are immersed and removed in an alkali etching solution to complete the probe 49. The cantilever part 2 is
Not limited to the silicon oxide film, it can be formed of silicon nitride and various metal films.

【0020】また、プローブホルダ44は、底面プレー
ト5にシリコン板を用い、フォトリソグラフィ法によ
り、レール8a、8bおよび保護溝9を形成する。次に
ガラス性の側面プレート6を陽極接合法により接合し、
S字型の板バネを取り付けてプローブホルダ44を完成
させる。本実施例では、本体3の一辺2〜3mm、厚さ
200〜300μm、カンチレバー部2の厚さ約1μ
m、幅約20μm、案内溝4の幅20〜30μmのプロ
ーブ49と、レール8の幅20〜30μmのプローブホ
ルダ44を作製した。この場合、レールの長手方向に直
行する方向の、プローブ49とプローブホルダ44の遊
びを、1μm以下にすることができる。本実施例では、
V字型断面の案内溝4と山形断面のレール8を用いた
が、これに限られるものではなく、プローブに山形断面
のレールを設け、プローブホルダにV字型断面の案内溝
を設けても同様の効果を得ることができる。また、案内
溝4の形状も矩形断面や、段部等の形状を用いることが
できる。さらには、案内溝およびレールを形成せず、プ
ローブ本体3の側面をプローブホルダーの側面プレート
6に接触させて案内することもできる。
In the probe holder 44, a silicon plate is used for the bottom plate 5, and the rails 8a and 8b and the protective groove 9 are formed by the photolithography method. Next, the glass side plate 6 is bonded by the anodic bonding method,
The S-shaped leaf spring is attached to complete the probe holder 44. In this embodiment, the side of the main body 3 is 2 to 3 mm, the thickness is 200 to 300 μm, and the thickness of the cantilever portion 2 is about 1 μm.
m, a width of about 20 μm, a guide 49 having a width of 20 to 30 μm, and a probe holder 44 of a rail 8 having a width of 20 to 30 μm. In this case, the play between the probe 49 and the probe holder 44 in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the rail can be set to 1 μm or less. In this example,
Although the guide groove 4 having a V-shaped cross section and the rail 8 having a chevron section were used, the present invention is not limited to this, and a rail having a chevron section may be provided on the probe and a guide groove having a V-shaped section may be provided on the probe holder. The same effect can be obtained. Further, the guide groove 4 may have a rectangular cross section, a stepped portion, or the like. Further, it is possible to guide the side surface of the probe main body 3 by contacting the side surface plate 6 of the probe holder without forming the guide groove and the rail.

【0021】上述の10個のプローブ49をプローブホ
ルダ44に直列にセットし、10個をプローブの交換時
間および位置合わせ時間の総和を求め、従来のプローブ
10個の交換時間および位置合わせ時間の総和と比較し
た。その結果、従来の半分以下の時間で交換できること
がわかった。また、これは大気中での観察時の比較であ
るが、水中やガス雰囲気中や真空中等の外気との遮断さ
れた状態での観察では、外気との遮断を破らずに観察を
続けることができるので、さらに効率が高く、1/3以
下の時間で交換できた。
The above-mentioned 10 probes 49 are set in series on the probe holder 44, and the total of 10 probe replacement times and alignment times is obtained. Compared with. As a result, it was found that the replacement could be done in less than half the time required by conventional methods. Also, this is a comparison at the time of observation in the atmosphere, but in observation in the state of being shielded from the outside air such as in water, gas atmosphere, or in vacuum, it is possible to continue observation without breaking the interruption to the outside air. Since it was possible, the efficiency was higher and the replacement was possible in less than 1/3 of the time.

【0022】また、図6に示すように、プローブホルダ
の先端に、ストッパー60を設けることができる。スト
ッパー60を設けた場合、ストッパー60につき当たる
までプローブを押し続ければ、自動的に変位検出計のレ
ーザービームと位置合わせをすることができる。この場
合、底面プレート5には、ストッパー60を内部に格納
するための格納部と、操作者の指示によりストッパー6
0を底面プレート5上に突出させたり、内部に格納させ
たりする駆動部とを配置する。プローブ49の交換時に
は、ストッパー60を底面プレート5の内部に格納し、
後端のプローブを押すことにより先端のプローブを落下
させる。先端のプローブは、重心が底面プレートの先端
からとび出した時点、すなわち本体の半分よりやや先端
側よりにある重心が、先端から飛び出した時点で落下す
る。この時、つぎのプローブの本体の先端は、ストッパ
ー60の上には到達してしないので、ストッパー60を
突出させる。さらに、つぎのプローブの本体の先端が、
ストッパー60に突き当たるまで、後端のプローブを押
して位置合わせをする。また、操作者がピンセットで先
端のプローブを上部方向に取り出して交換することもで
きる。この時には、ストッパー60を底面プレート5の
内部に格納する必要はない。このようにストッパー60
を設ける場合は、予め位置関係を計算してプローブ49
およびプローブホルダ44を設計し、作製する。
Further, as shown in FIG. 6, a stopper 60 can be provided at the tip of the probe holder. When the stopper 60 is provided, if the probe is continuously pressed until it hits the stopper 60, the laser beam of the displacement detector can be automatically aligned. In this case, the bottom plate 5 has a storage part for storing the stopper 60 therein, and the stopper 6 according to an operator's instruction.
A drive unit for projecting 0 on the bottom plate 5 or storing it inside is arranged. When replacing the probe 49, store the stopper 60 inside the bottom plate 5,
The probe at the front end is dropped by pushing the probe at the rear end. The probe at the tip falls when the center of gravity protrudes from the tip of the bottom plate, that is, when the center of gravity that is slightly on the tip side from the half of the main body jumps out from the tip. At this time, since the tip of the main body of the next probe has not reached the stopper 60, the stopper 60 is projected. Furthermore, the tip of the body of the next probe is
The probe at the rear end is pushed and aligned until it hits the stopper 60. The operator can also take out the probe at the tip end with tweezers and replace it. At this time, it is not necessary to store the stopper 60 inside the bottom plate 5. In this way stopper 60
In case of providing the probe, the positional relationship is calculated in advance and the probe 49
And design and make the probe holder 44.

【0023】また、本実施例では、プローブ49をプロ
ーブホルダに固定するために板バネを用いたが、これに
限られるものではなく真空チャック等で固定することも
もちろん可能である。さらに、本実施例では、プローブ
本体3のカンチレバー部2と対向する辺に凹部20を設
けて、隣接するプローブのカンチレバー部2を凹部20
におさめ、カンチレバー部2を保護したが、図5に示す
ように、カンチレバー部2をプローブ自らの凹部200
に延設してカンチレバー部2を保護することもできる。
この場合、図5のように、カンチレバー部を下方に屈曲
させると観察を行いやすい。また、この場合プローブホ
ルダ44の保護溝9の深さ9bは、カンチレバー部2の
屈曲を考慮して深くする。
Further, in the present embodiment, the leaf spring is used to fix the probe 49 to the probe holder, but the present invention is not limited to this, and it is of course possible to fix it with a vacuum chuck or the like. Further, in the present embodiment, the concave portion 20 is provided on the side of the probe main body 3 facing the cantilever portion 2, and the cantilever portion 2 of the adjacent probe is formed into the concave portion 20.
However, as shown in FIG. 5, the cantilever portion 2 is protected by the recess 200 of the probe itself.
The cantilever portion 2 can be extended to protect the cantilever portion 2.
In this case, if the cantilever portion is bent downward as shown in FIG. 5, it is easy to observe. Further, in this case, the depth 9b of the protective groove 9 of the probe holder 44 is made deep in consideration of the bending of the cantilever portion 2.

【0024】また、プローブとプローブホルダが接触す
る部分には、テフロン等の摩擦係数の小さい素材の薄膜
でコーティングすることもできる。この場合プローブと
プローブホルダの摩擦が減少し、プローブの滑りがよく
なる。
Further, the contact portion between the probe and the probe holder may be coated with a thin film of a material having a small friction coefficient such as Teflon. In this case, the friction between the probe and the probe holder is reduced, and the probe slips better.

【0025】以上のように本発明を用いることにより、
操作性の高いプローブおよびプローブホルダが提供され
るので、効率良くプローブを交換することができる。
By using the present invention as described above,
Since the probe and the probe holder having high operability are provided, the probe can be efficiently replaced.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上のように、本発明を用いることによ
り、プローブの交換を短時間で容易に行うことができる
操作性の良いプローブとプローブホルダを備えた走査型
顕微鏡を提供することができる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, by using the present invention, it is possible to provide a scanning microscope equipped with a probe and a probe holder, which allows easy probe replacement in a short time and has good operability. ..

【0027】さらに、本発明では、複数のプローブを一
度にプローブホルダにセットすることができる。これら
のプローブは、一方向にのみ移動可能であるが、他方向
には拘束されているので容易に位置合わせを行うことが
できる。
Further, according to the present invention, a plurality of probes can be set in the probe holder at one time. These probes can be moved only in one direction, but can be easily aligned because they are constrained in the other direction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のプローブの一例の斜視図。FIG. 1 is a perspective view of an example of a probe of the present invention.

【図2】図1のプローブを直列に並べた状態をしめす下
面図。
FIG. 2 is a bottom view showing a state where the probes of FIG. 1 are arranged in series.

【図3】本発明のプローブホルダの一例を示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing an example of a probe holder of the present invention.

【図4】本発明のプローブおよびプローブホルダを取り
付けた原子間力顕微鏡の構成を示す説明図。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration of an atomic force microscope equipped with a probe and a probe holder of the present invention.

【図5】本発明のプローブの別の例を示す下面図と側面
図。
FIG. 5 is a bottom view and a side view showing another example of the probe of the present invention.

【図6】ストッパーを取り付けた場合のプローブホルダ
の斜視図。
FIG. 6 is a perspective view of a probe holder when a stopper is attached.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…探針、2…カンチレバー部、3…プローブ本体、4
…案内溝、5…底面プレート、6…側面プレート、7…
板バネ、8…レール、9…探針保護溝、41…原子間力
顕微鏡ベース、42…プローブ粗移動ステージ、43…
変位検出計、44…プローブホルダ、45…試料粗移動
ステージ、46…XYZステージ、47…試料、48…
収納ボックス、49…プローブ、60…ストッパー。
1 ... Probe, 2 ... Cantilever part, 3 ... Probe body, 4
... Guide groove, 5 ... Bottom plate, 6 ... Side plate, 7 ...
Leaf spring, 8 ... rail, 9 ... probe protection groove, 41 ... atomic force microscope base, 42 ... probe coarse movement stage, 43 ...
Displacement detector, 44 ... Probe holder, 45 ... Rough sample moving stage, 46 ... XYZ stage, 47 ... Sample, 48 ...
Storage box, 49 ... Probe, 60 ... Stopper.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松原 隆 東京都品川区西大井1丁目6番3号 株式 会社ニコン大井製作所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Takashi Matsubara 1-6-3 Nishioi, Shinagawa-ku, Tokyo Inside Nikon Oi Manufacturing Co., Ltd.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】可撓性のカンチレバー部と探針とを有する
1以上のプローブと、前記プローブを保持するためのプ
ローブホルダとの組み合わせにおいて、 前記プローブホルダは、前記プローブを一方向にのみ可
動にする案内部を有することを特徴とするプローブとプ
ローブホルダとの組み合わせ。
1. A combination of one or more probes having a flexible cantilever portion and a probe and a probe holder for holding the probe, wherein the probe holder can move the probe only in one direction. A combination of a probe and a probe holder, which has a guide part.
【請求項2】請求項1において、前記プローブは前記案
内部に嵌合する嵌合部を有することを特徴とするプロー
ブとプローブホルダとの組み合わせ。
2. The combination of a probe and a probe holder according to claim 1, wherein the probe has a fitting portion that fits into the guide portion.
【請求項3】請求項1において、前記1以上のプローブ
は、隣接するプローブのカンチレバー部に接触すること
なく、隣接するプローブと接触するための凹部を有する
ことを特徴とするプローブとプローブホルダとの組み合
わせ。
3. The probe and probe holder according to claim 1, wherein the one or more probes have a recess for contacting an adjacent probe without contacting a cantilever portion of the adjacent probe. Combination of.
【請求項4】可撓性のカンチレバー部と探針を有し、プ
ローブホルダによって保持されるプローブにおいて、 前記プローブホルダと嵌合するための案内部と、隣接す
るプローブのカンチレバー部に接触することなく隣接す
るプローブに接触するための凹部を有することを特徴と
するプローブ。
4. In a probe having a flexible cantilever portion and a probe, which is held by a probe holder, a guide portion for fitting with the probe holder and a cantilever portion of an adjacent probe are in contact with each other. A probe having a recess for contacting adjacent probes without a probe.
【請求項5】可撓性のカンチレバー部と探針とを有する
1以上のプローブを保持するためのプローブホルダにお
いて、 前記プローブと嵌合するための案内部を有し、前記プロ
ーブを一方向のみに可動にすることを特徴とするプロー
ブホルダ。
5. A probe holder for holding at least one probe having a flexible cantilever portion and a probe, having a guide portion for fitting with the probe, and the probe in only one direction. A probe holder characterized by being movable.
【請求項6】可撓性のカンチレバー部と探針とを有する
1以上のプローブと、前記プローブを保持するためのプ
ローブホルダとを有する走査型顕微鏡において、 前記プローブホルダは、前記プローブを一方向にのみ可
動にする案内部を有し、前記プローブは前記案内部に嵌
合する嵌合部を有することを特徴とする走査型顕微鏡。
6. A scanning microscope having one or more probes having a flexible cantilever portion and a probe, and a probe holder for holding the probe, wherein the probe holder is one-way probe. A scanning microscope, characterized in that it has a guide part that is movable only in the front part, and the probe has a fitting part that fits into the guide part.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1860424A1 (en) 2006-05-26 2007-11-28 Nano World AG Self-aligning scanning probes for scanning probe microscope
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