JPH0579814A

JPH0579814A - 走査プローブ型顕微鏡装置

Info

Publication number: JPH0579814A
Application number: JP4069401A
Authority: JP
Inventors: Tetsuji Konuki; 哲治小貫; Masatoshi Suzuki; 正敏鈴木; Toru Fujii; 藤井　　透; Hiroyuki Matsushiro; 弘之松代; Hideaki Okubo; 英昭大久保
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1991-03-15
Filing date: 1992-02-20
Publication date: 1993-03-30

Abstract

(57)【要約】【目的】試料表面と走査プローブ先端の光学像を同時
観察することができ、かつ、振動の影響を受けることな
く高い分解能を達成することが可能な走査プローブ型顕
微鏡を提供する。【構成】試料１は、防振台１２上に、ｘｙステージ，
ｚステージを備えて配置された試料ホルダ９上に載置さ
れる。光学顕微鏡は、防振台１２に設置された防音・電
磁シールドカバー１４によって支持され、試料１の上方
に配置される。走査トンネル顕微鏡のプローブ２は、防
振台１２に設置されたコラム１６によって両持ち梁の構
造で支持され、光学顕微鏡の対物レンズ３ａに設けられ
た孔内に配置される。即ち、プローブ２は、光学顕微鏡
とは分離された状態で、光学顕微鏡の視野内に配置され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、走査プローブ先端と試
料表面の光学顕微鏡像を同時観察できる走査プローブ型
顕微鏡装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、試料表面にプローブを近接させて
走査し、プローブと試料との間に作用するトンネル電流
や原子間力あるいは磁力等を検出することにより試料表
面の微細構造を観察する走査プローブ型顕微鏡の開発・
改良が盛んに行なわれている。

【０００３】図５は、走査プローブ型顕微鏡の一つであ
る走査トンネル顕微鏡の原理を説明するための概念図で
ある。図に示されるように、導電性試料１０１もしく
は、走査プローブ１０２ａのいずれかにバイアス電圧を
与え、双方を１〜２ｎｍ程度まで近付けると双方の電子
雲１２０が重なり、電子が走査プローブ１０２ａ探針先
端と試料１０１の隙間を抜けるトンネル現象を起し、ト
ンネル電流が流れる。従って、ｚ軸方向の圧電素子１０
２Ｚによって走査プローブ１０２ａを上下動することに
より、走査プローブ１０２ａと試料１０１の間に流れる
電流値が変化することになる。この電流値をフィードバ
ック回路で一定に保持しながら（走査プローブ１０２ａ
と試料１０１の隙間が一定になるように走査プローブ１
０２ａを上下動させながら）、ｘ軸及びｙ軸の圧電素子
１０２Ｘ，１０２Ｙによって試料表面を二次元走査（ラ
スタースキャン）することにより、試料表面の原子分解
能レベルの３次元像が得られる。

【０００４】図５では、説明をわかりやすくするために
トライポッド型と呼ばれている走査プローブ１０２ａを
示しているが、現在、一般的に使用されているプローブ
は図６に示されるようなチューブ型である。図６のプロ
ーブは、円筒形状の圧電セラミックスの内周面に電極１
０２Ｇが貼着されるともに、外周面に、Ｘ方向電極１０
２Ｘ₁ ，１０２Ｘ₂ 、Ｙ方向電極１０２Ｙ₁ ，１０２Ｙ
₂ 、Ｚ方向電極１０２Ｚがそれぞれ貼着されたものであ
り、各電極に選択的に電圧を印加することにより、探針
（図示せず）の３次元方向の移動が可能となっている。

【０００５】図７は、チューブ型プローブを用いた従来
の走査トンネル顕微鏡の一例を示す斜視図である。図に
おいて、探針を備えたプローブ１０２は、試料１０１が
載置された試料ホルダ１０９と対向するように配置され
ている。ステッピングモータ１１０により試料ホルダ１
０９を移動させて、トンネル電流が検出される距離ま
で、走査プローブ１０２に試料ホルダ１０９を接近させ
ると、走査プローブ１０２から検出される電流により、
最適なトンネル電流値が決定される。そして、電流値が
設定された値に保たれるようにプローブ１０２を上下動
させながら、試料１０１表面を走査することにより、試
料１０１表面の３次元像が得られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来の走査プローブ型顕微鏡においては、試料表面の凹
凸が光学顕微鏡レベルの分解能で観察できないため、次
のようなことが問題となっている。つまり、上述した走
査トンネル顕微鏡は、分解能が高い反面、最大観察領域
が１０μｍ角程度と非常に狭いため、観察箇所を特定す
ることが困難であり、表面の急激な凹凸に走査プローブ
先端を衝突させて先端を破損したり、試料表面が汚染さ
れているか否かを確認できずに測定している場合もあっ
た。

【０００７】また、例えば半導体基板表面に形成された
パターンを観察するような場合、観察箇所を特定の位置
に合わせる必要があるが、観察領域の狭い走査トンネル
顕微鏡だけでは高精度の位置決めを行なうことができな
かった。

【０００８】このような問題を解決するために、これま
で、次のような提案がなされている。その１つは、光学
顕微鏡のレボルバに対物レンズとチユーブ型の走査プロ
ーブを取り付け、レボルバを回転させて、光学顕微鏡で
の観察と走査トンネル顕微鏡での観察をそれぞれ行なう
ものである。

【０００９】また、特開平２−１６３６０１号公報及び
特開平２−１６３６０２号公報では、上記の同一のレボ
ルバに対物レンズとプローブを取り付ける際の不都合
（プローブからの配線の処理が困難等）を解決するため
に、対物レンズと走査トンネル顕微鏡のプローブを一軸
テーブルに支持させ、一軸テーブルを移動させることに
より、対物レンズとプローブの何れかを試料に対向させ
る例や、光学顕微鏡のフレームに走査プローブを支持さ
せ、光学顕微鏡で位置合わせした後に試料ステージを所
定の補正量だけ移動させてプローブと試料を位置合わせ
する例が示されている。

【００１０】この他、例えば、特開平２−１６４０３号
公報には、光学顕微鏡の対物レンズに走査トンネル顕微
鏡のプローブを一体的に設けたり、光学顕微鏡の対物レ
ンズ下端に透明部材を設け、この透明部材に走査トンネ
ル顕微鏡のプローブを取り付けることによって走査トン
ネル顕微鏡と光学顕微鏡を組み合わせる例が示されてい
る。

【００１１】しかし、特開平２−１６３６０１号公報及
び特開平２−１６３６０２号公報に提案されている構成
では、プローブが光学顕微鏡の光軸から離れた位置に配
置されているため、試料表面とプローブとを同時に観察
することができないという問題がある。

【００１２】また、従来の提案では、何れも光学顕微鏡
の構成要素であるアームや対物レンズに走査プローブを
支持させる構成となっているが、重量の大きい光学顕微
鏡のアームや対物レンズの上下動ガイド部は振動に対し
て弱い（探針を走査する周波数に近いところに共振周波
数がある）構造となっているため、走査プローブに振動
が伝達されてしまい、走査プローブ型顕微鏡として原子
レベルの分解能を達成することが困難であった。

【００１３】この発明は、かかる点に鑑みてなされたも
のであり、試料表面と走査プローブの光学像を同時観察
することができ、かつ、振動の影響を受けることなく、
試料表面を高い分解能で走査することが可能な走査プロ
ーブ型顕微鏡装置を提供することを目的とするものであ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の走査プローブ型
顕微鏡装置は、試料表面を走査するプローブと、該プロ
ーブ及び前記試料表面を観察するための光学顕微鏡とを
備えてなり、上記の課題を達成するために、前記プロー
ブと光学顕微鏡とが、別々の支持部材に支持されるとと
もに、前記プローブが前記光学顕微鏡の視野内に配置さ
れたものである。

【００１５】前記プローブを前記光学顕微鏡の視野内に
配置するためには、例えば、前記光学顕微鏡の対物レン
ズに貫通孔を設け、該貫通孔内に前記プローブを配置す
れば良い。

【００１６】また、前記プローブの振動や外部環境の影
響をより効果的に低減するためには、前記プローブの支
持部材を両持ち梁の構造とし、前記プローブおよび走査
プローブ型顕微鏡を動作させるのに必要な電気系を防音
・電磁シールド部材で覆うことが好ましい。

【００１７】

【作用】従来の光学顕微鏡は、支柱から対物レンズを保
持しているレボルバまでが片持ち梁の構造となってお
り、また、対物レンズを上下動させる機構が振動に弱い
ため、低周波の振動モードを持っている。このため、光
学顕微鏡と走査プローブ型顕微鏡を組み合わせるにあた
って、単に光学顕微鏡のアームや光学系に走査プローブ
型顕微鏡のプローブを取り付けた構成では、光学顕微鏡
の振動の影響が大きく原子レベルの分解能が得られな
い。走査プローブ型顕微鏡で原子レベルの分解能を達成
するには、１〜数１０ｋＨｚ程度の周波数帯域におい
て、振動によるノイズ特性が平坦になり、振幅が約０．
１Åに抑えられなければならない。

【００１８】そこで、本発明においては、振動の影響を
回避するために、光学顕微鏡と走査プローブ型顕微鏡と
を分離して、別々の支持部材に支持させることとした。

【００１９】更に、走査プローブ型顕微鏡の各構成要素
の低周波帯域での共振を避けるためには、光学顕微鏡と
走査プローブ型顕微鏡の支持部材を固有振動数の高い防
振台上に配置するとともに、支持部材を両持ち梁の構造
として共振周波数を引き上げることが好ましい。

【００２０】ここで、片持ち梁の共振周波数は、ｋをば
ね定数、ｍを質量とすると、 ω∝｛（ｋ／ｍ）｝^1/2 で表される。Ｊを断面２次モーメント、Ｅをヤング率、
Ｌをアームの長さとすると、ｋ＝３ＥＪ／Ｌ³ である。

【００２１】しかし、後述する実施例（図１）のように
支持部材を両持ち梁の構造とし、走査プローブが支柱間
距離の中点にあるとすると、ｋ＝１９２ＥＪ／Ｌ³ となり、片持ち梁の支持構造に比べて共振周波数が大幅
に上昇し、走査プローブの低周波帯域での共振が回避さ
れる。

【００２２】また、本発明では、プローブと光学顕微鏡
の支持部材が別個に設けられており、プローブ用の支持
部材はプローブのみを支持すれば良いので、プローブの
支持方向の自由度が高くなるという利点もある。

【００２３】

【実施例】次に図面を用いて走査トンネル顕微鏡と光学
顕微鏡を組合せた実施例について具体的に説明する。図
１は本実施例による装置の支持構造を説明するための模
式的な断面図であり、図２は本実施例による装置の全体
的な構成を示す斜視図である。

【００２４】まず、図１において、試料１は、粗動用の
ｘｙステージ１１及びＺステージ１０を備えて防振台１
２上に配置された試料ホルダ９に載置されており、走査
トンネル顕微鏡のプローブ２は、機械的強度に優れ共振
周波数の高いコラム１６によって試料１と対向するよう
に支持されている。コラム１６は、図に示されるよう
に、断面が左右対称な中空形状に形成されて試料ホルダ
９を上から覆うように防振台１２上に配置されており、
両持ち梁の中間でプローブ２を支持している。プローブ
２を支持する部分は中空のチャック部材２４（図２参
照）で構成されている。

【００２５】プローブ２及び試料ホルダ９には、圧電素
子駆動及び信号検出回路１３が接続されており、この回
路１３から試料ホルダ９に加えられるバイアス電圧によ
って試料１と走査プローブ２との間にトンネル電流が流
れる構成となっている。

【００２６】本実施例におけるプローブ２は、図３に示
されるようなチューブスキャナ型となっており、円筒状
の圧電セラミックスの外周面にｘ方向走査用圧電素子に
対する電極２Ｘ₁ ，２Ｘ₂ 及びｙ方向走査用圧電素子に
対する電極２Ｙ₁ ，２Ｙ₂ が、Ｘ方向同志、Ｙ方向同志
対向するように貼着された構造となっている。ｘ，ｙ方
向にラスタースキャンする場合には、それぞれの方向の
電極に電圧を印加すれば良く、ｚ方向の上下動は、Ｘ，
Ｙ両方向の圧電素子を用い、互いに向い合う電極に正か
負のどちらかの電圧をＸ，Ｙ双方に加えることによって
作動するようになっている。

【００２７】また、走査プローブ２を支持するコラム１
６の外側には、防音・電磁シールドの効果のあるカバー
１４が配置されている。光学顕微鏡の第１対物レンズ３
ａはカバー１４上面略中央部（コラム１６による走査プ
ローブ２の支持位置と対応する箇所）に設けられた開口
に挿嵌され、光学顕微鏡（光源７，集光レンズ５，第１
対物レンズ３ａ，第２対物レンズ３ｂ）は、カバー１４
によって支持されている。第１対物レンズ３ａとカバー
１４の隙間には、第１対物レンズ３ａがモータ８により
上下動する際、極力摩擦力のかからない柔軟な部材１５
が介在されている。また、この部材１５は防音の役目も
兼ねるようにしてある。図１に示されるように、光学顕
微鏡を支持するカバー１４は、防振台１２上に設置され
ており、光学顕微鏡の振動が走査トンネル顕微鏡に伝わ
りにくい構造となっている。また、外部の音響や電磁ノ
イズの影響もカバー１４で遮断されることとなる。

【００２８】カバー１４内に挿入された第１対物レンズ
３ａには、孔が設けられており、孔内の空間に走査プロ
ーブ２が配置されている。このような構成をとること
で、光学顕微鏡とは分離された状態で、プローブ２を光
学顕微鏡の視野内（本実施例では光軸上）に配置するこ
とが可能となる。

【００２９】もちろん、プローブ２の全長が、第１対物
レンズ３ａを最も下方に位置させた時の対物レンズ３ａ
と試料１間の距離より短い場合は、第１対物レンズ３ａ
に孔を開けずとも対物レンズ３ａ下端と試料ホルダ９と
の間にプローブ２を配置できることは言うまでもない。
この場合も光学顕微鏡とは分離された支持部材によって
プローブ２を支持させるものとする。

【００３０】光学顕微鏡の光源７からの照明光は集光レ
ンズ６で集光され、ハーフミラー５で反射されて第１対
物レンズ３ａを介して試料１表面及びプローブ２先端を
照明する。試料１及びプローブ２からの反射回折光は、
再び第１対物レンズ３ａを通り、ハーフミラー５を透過
し、第２対物レンズ３ｂによって像面４に結像される。
これにより、試料１表面とプローブ２先端の光学像が同
時に観察される。

【００３１】次に、図２を参照して、本実施例による走
査プローブ型顕微鏡装置の動作を説明する。まず、試料
ホルダ９に試料１を載置し、プローブ２先端と試料１を
接近させた状態で両者の光学像を観察する。この際、プ
ローブ２の交換を行なう場合には、プローブ２の長さに
誤差があるため、粗動ｚステージ１０が最下位まで下が
るようになっている。

【００３２】プローブ２交換後に、第１対物レンズ３ａ
をモータ８により上下動させて、走査プローブ２先端に
焦点合わせを行なう。本実施例の装置では、試料１表
面，走査プローブ２先端及び対物レンズ３ａのフォーカ
ス位置が、光軸上の任意の点で決るように、対物レンズ
を含む光学顕微鏡３の結像系は、無限結像系を採用して
いる。

【００３３】焦点合わせを行なった後、粗動ｘｙステー
ジ１１によって試料１表面の観察領域を適宜移動させ
て、試料１表面の汚染や傷等の有無を確認し、プローブ
２の位置合わせを行なう。

【００３４】図２において、光源７からの照明光は集光
レンズ６で集光され、ハーフミラー５で反射されて第１
対物レンズ３ａを介して試料１表面及びプローブ２先端
を照明する。試料１及びプローブ２からの反射回折光
は、再び第１対物レンズ３ａを通った後平行光束とな
り、ハーフミラー５を透過し、第２対物レンズ３ｂによ
ってカメラ４ａの像面に結像される。この光学像は、Ｃ
ＣＵ（Ｃａｍｅｒａｃｏｎｔｒｏｌｕｎｉｔ）１７
を持つＴＶモニタ１８で観察でき、このモニタ１８を観
察しながら、適宜粗動ｘｙステージ１１を動作させて試
料１の位置決め等を行なえば良い。

【００３５】図２に示された光学顕微鏡３は、集光レン
ズ６の後段に偏光子２０及び４分の１波長板２１を、第
１対物レンズ３ａとハーフミラー５の間にノマルスキー
プリズム２２を、ハーフミラー５と第２対物レンズ３ｂ
の間に検光子２３を、それぞれ挿入することにより微分
干渉型とすることができ、微小な凹凸が強調された光学
像を得ることができる。

【００３６】走査トンネル顕微鏡においては、試料１表
面をプローブ２で走査する際に、走査プローブ２先端が
試料１面に対して１０〜２０Å程度まで近付くため、走
査中に探針の損傷が起こらないような平坦な位置を探す
必要がある。この際、明視野での観察に加えて、微分干
渉法によって試料１表面の凹凸を垂直分解能約１０Å程
度の分解能で観察することにより、容易に走査箇所を選
定することが可能となる。なお、光学顕微鏡３での観察
時においては、走査プローブ２先端は、対物レンズ３ａ
焦点深度内で試料１表面よりも十分離れた位置にあるた
め、粗動ｘｙステージ１１の移動によって探針の損傷が
生ずることはない。

【００３７】また、試料１表面及びプローブ２の光学像
を観察するにあたっては、上述したように対物レンズ３
ａや粗動ｘｙステージ１１，ｚステージ１０を移動させ
る必要があるが、光学顕微鏡３は走査トンネル顕微鏡と
は分離された防音・電磁シールドカバー１４に支持さ
れ、かつカバー１４と各粗動ステージ１１，１０は共振
周波数の高い防振台１２に載っているため、重量の大き
い可動部の振動が走査トンネル顕微鏡へ伝播されにく
く、耐震性に優れた構造となっている。

【００３８】さて、次に光学顕微鏡３での観察によって
プローブ２の位置合わせを行なった後、圧電素子駆動及
び信号検出回路１３によって試料ホルダ９にバイアス電
圧を印加し、ｚステージ１０によってプローブ２先端に
試料１表面を接近させる。このｚ軸方向の接近はプロー
ブ２と試料１との間にトンネル電流が流れた段階で停
止、位置調整が可能となっており、圧電素子駆動及び信
号検出回路１３において最適なトンネル電流値が定めら
れる。

【００３９】次いで、トンネル電流が設定された一定の
値となるように走査プローブ２を上下動させながら、
Ｘ，Ｙ方向のラスタースキャンを行なう。プローブ２の
動作は、圧電素子駆動及び信号検出回路１３によってト
ンネル電流を検出してフィードバック制御しながら、図
３で説明した各電極２Ｘ₁ ，２Ｘ₂ ，２Ｙ₁ ，２Ｙ₂ に
選択的に電圧を印加することによって行なわれ、これに
より、試料１表面の３次元像が得られる。

【００４０】図８は、本発明の他の支持構造を示す模式
的な断面図であり、光学顕微鏡の外周部にプローブ２を
配置した場合を示している。なお、図において、図１と
同一の機能を有する構成部品については同一符号を付し
てその説明を省略する。光学顕微鏡の一部である対物レ
ンズ３ａを支持する鏡筒５１はカバー１４上面に設けら
れた開口に挿嵌され、これにより鏡筒５１はカバー１４
によって支持されている。プローブ２は、円筒状のチュ
ーブスキャナ５２、その試料側の端面に設けられた探針
支持機構５３、およびこの探針支持機構５３に支持され
た探針５４とで構成され、コラム１６によって支持され
ている。チューブスキャナ５２は鏡筒５１の外周を囲む
ように配置されており、探針支持機構５３は対物レンズ
３ａと試料１との間に位置している。そして、探針支持
機構５３は対物レンズ３ａからの光束を透過するように
ガラス板またはリブ構造を有する部材からなっている。
また、カバー１４とコラム１６とは各々防振台１２に設
置されており、光学顕微鏡の振動がプローブ２に影響す
るのを防止している。この図８の例では、対物レンズに
孔を設けることなく、プローブ２の先端の探針５４と試
料１の表面の光学顕微鏡像を同時観察できる。

【００４１】上記のように本実施例の装置では、光学顕
微鏡はカバー１４に支持され、また、プローブ２はコラ
ム１６に両持ち梁の構造で支持されている。さらに、カ
バー１４及びコラム１６は防振台１２に設置されている
ので、振動の影響を回避してプローブ２の振幅を非常に
小さく保つことができ、原子レベルの分解能で試料１表
面を観察することが可能である。

【００４２】次に、図４は、別の実施例による走査プロ
ーブ型顕微鏡装置の要部構成図である。この実施例で
は、原子間力顕微鏡に光学顕微鏡を組み合わせた例を示
す。図において、試料３１は、粗動ステージ３０を備え
たチャーブスキャナ（ｘｙ走査系）３２上に載置されて
おり、試料３１の上方に光学顕微鏡（図では対物レンズ
３３だけを示す）が配置されている。図には示されてい
ないが、光学顕微鏡は防振台上に設置された支持部材に
支持されている。

【００４３】また、光学顕微鏡の視野内（図４の例では
ほぼ光軸上）には原子間力顕微鏡の薄膜状のレバー３２
ａ（図１の走査プローブ２に相当）が、光学顕微鏡とは
分離された支持部材（図示せず）によって支持され、試
料１に近接配置されている。このレバー３２ａの先端に
は試料１表面と対向するようにチップ３２ｂが突設され
ており、チップ３２ｂと試料１とを接近させると両者の
間にＰａｕｌｉの排他律による斥力が働き、レバー３２
ａがたわむことになる。原子間力顕微鏡ではこのレバー
３２ａのたわみ量を光学的手段等で検出することによっ
て試料１表面の微細構造が観察される。

【００４４】具体的には、レーザ光源（ＨｅＮｅレー
ザ）３５からのレーザ光をコリメートレンズ３６を介し
て光ファイバで３７に入射させて光学顕微鏡の光軸付近
まで導き、更にレーザ光をミラー３８で下方に折り曲
げ、コレクタレンズ３９で集光してレバー３２ａに照射
する。そして、レバー３２ａで反射されたレーザ光を斜
め上方に配置されたディテクタ４０で検出する。検出さ
れるレーザ光の強度は、レバー３２ａのたわみ量によっ
て変化するので、検出強度が一定となるように試料３１
を上下動させながら、チップ３２ｂで試料３１表面をｘ
ｙ走査することにより試料３１表面の原子レベルの構造
が観察される。

【００４５】本実施例では、光学顕微鏡の視野内にある
レバー３２ａにレーザ光を照射するために、光学顕微鏡
の対物レンズ３３の中央部に孔を開け、原子間力顕微鏡
のコレクタレンズ３９を孔内に配置する構成を取ってお
り、光学顕微鏡と原子間力顕微鏡とか完全に分離された
状態となっている。また、光学顕微鏡と原子間力顕微鏡
は防振台上に設置された別々の部材に支持されているの
で、光学顕微鏡の振動が原子間力顕微鏡における走査に
影響することがなく、高い分解能が確保される。

【００４６】なお、上記においては、走査トンネル顕微
鏡及び原子間力顕微鏡と光学顕微鏡を組み合わせた例に
ついて説明したが、本発明はこれらの組み合わせに限定
されるものではなく、例えば走査磁気顕微鏡，ニアフィ
ールド顕微鏡等と光学顕微鏡を組み合わせても良い。

【００４７】また、図１，図４の例では、走査プローブ
が光学顕微鏡の光軸上に配置されているが、本発明にお
いてはプローブの先端が光学顕微鏡の視野内にあれば良
く、照明光量を増すためにプローブを視野内の光軸から
離れた位置に配置しても良い。プローブは、防振の点か
らはチューブ型とすることが好ましいが、他の形式のも
のでも良い。

【００４８】光学顕微鏡についても、特に限定されるも
のではなく、微分干渉型以外の光学顕微鏡を設けても良
いことは言うまでもない。更に、上記の例では、プロー
ブ及び光学顕微鏡の支持部材は防振台上に設置されてい
るが、必ずしも防振台を用いる必要はなく、一般的な基
台であっても良い。また、上記の例では、プローブは両
持ち梁の構造で支持されているが、場合によっては、片
持ち梁の構造としても良い。

【００４９】

【発明の効果】以上のように本発明においては、光学顕
微鏡の視野内に走査プローブを配置し、かつ、両者を別
々の支持部材に支持させる構造をとっているので、試料
表面とプローブの同時観察が可能であるとともに、光学
顕微鏡の振動の影響を回避することができ、走査プロー
ブ型顕微鏡としての高い分解能が達成される。本発明に
よる走査プローブ型顕微鏡装置を用いれば、試料表面と
プローブの光学像の観察によって、試料表面の特定の箇
所にプローブを容易に位置合わせすることができるとと
もに、試料表面の急激な凹凸によってプローブを損傷し
たりすることなく、試料表面の原子レベルの構造を観察
することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例による走査プローブ型顕微鏡装置
の模式的な断面図である。

【図２】本発明実施例による走査プローブ型顕微鏡装置
の構成を示す斜視図である。

【図３】図１の装置に使用したプローブの斜視図であ
る。

【図４】本発明の別の実施例による走査プローブ型顕微
鏡装置の要部構成図である。

【図５】走査トンネル顕微鏡の原理を説明するための概
念図である。

【図６】チューブ型のプローブの模式的な斜視図であ
る。

【図７】従来の走査トンネル顕微鏡の一例を示す斜視図
である。

【図８】本発明の走査プローブ型顕微鏡装置の他の支持
構造を示す模式的な断面図である。

【符号の説明】

１試料２プローブ３ａ第１対物レンズ３ｂ第２対物レンズ４像面４ａカメラ５ハーフミラー６集光レンズ７光源９試料ホルダ１０ｚステージ１１ｘｙステージ１２防振台１３圧電素子駆動及び信号検出回路１４防音・電磁シールドカバー１６コラム１８ＴＶモニタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松代弘之神奈川県横浜市栄区長尾台町471番地株式会社ニコン横浜製作所内 (72)発明者大久保英昭神奈川県横浜市栄区長尾台町471番地株式会社ニコン横浜製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料表面を走査するプローブと、該プロ
ーブ及び前記試料表面を観察するための光学顕微鏡とを
備えた走査プローブ型顕微鏡装置において、前記プロー
ブと前記光学顕微鏡とが、別々の支持部材に支持される
とともに、前記プローブが前記光学顕微鏡の視野内に配
置されたことを特徴とする走査プローブ型顕微鏡装置。
【請求項２】前記光学顕微鏡の対物レンズに貫通孔が
設けられ、該貫通孔内に前記プローブが配置されたこと
を特徴とする請求項１記載の走査プローブ型顕微鏡装
置。
【請求項３】前記プローブの支持部材が両持ち梁また
は片持ち梁の構造をなすことを特徴とする請求項１記載
の走査プローブ型顕微鏡装置。
【請求項４】前記プローブおよび前記走査プローブ型
顕微鏡を動作させるのに必要な電気系が、防音・電磁シ
ールド部材で覆われたことを特徴とする請求項１記載の
走査プローブ型顕微鏡装置。