JPH06137846A - Interatomic force microscope device - Google Patents

Interatomic force microscope device

Info

Publication number
JPH06137846A
JPH06137846A JP321393A JP321393A JPH06137846A JP H06137846 A JPH06137846 A JP H06137846A JP 321393 A JP321393 A JP 321393A JP 321393 A JP321393 A JP 321393A JP H06137846 A JPH06137846 A JP H06137846A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cantilever
laser light
laser beam
atomic force
probe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP321393A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fumito Ota
文人 太田
Takao Yasue
孝夫 安江
Koji Fukumoto
晃二 福本
Hiroyuki Morita
博之 森田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP321393A priority Critical patent/JPH06137846A/en
Publication of JPH06137846A publication Critical patent/JPH06137846A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide an interatomic force microscope device which is low in noise level, high in detection sensitivity, and excellent in resolution. CONSTITUTION:A reflector 3b with a larger diameter than the spot diameter of a laser beam which is oscillated and made incident from a laser beam oscillating source 7 is provided on a canti-lever 3. Then, most laser beam is reflected at a reflected part 3b, the canti-lever 3 is deformed according to the unevenness on the surface of a specimen, the reflection position and reflection angle of the laser beam at the reflected part 3b are varied to change the optical path of the laser beam, and the laser beam is detected by a photo-sensor 8.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、原子間力を利用して
試料表面の凹凸を拡大認識する原子間力顕微鏡装置に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an atomic force microscope apparatus for magnifying and recognizing unevenness on a sample surface by utilizing atomic force.

【0002】[0002]

【従来の技術】図14は例えばApplied Phy
sics Letter 55(1989),のpag
e 2491,にFig.1として示された従来の原子
間力顕微鏡装置を示す主要部構成図である。図において
1は試料2を固定する試料台、3は上記試料2と原子間
力を介して接触する探針4が先端部分に設けられ、先端
部分が上下動可能に支持板5に両端部分が固定された底
辺約100μm、高さ約200μmのV字形のカンチレ
バー、6はレーザ光発振源7から発振されたレーザ光を
カンチレバー3の先端部分における反射部に導く光学系
で、例えば凸レンズである。8は上記カンチレバー3の
反射部にて反射されたレーザ光を受けるフォトセンサ、
9は上記カンチレバー3とフォトセンサ8の間に有り、
上記カンチレバー3の反射部にて反射されレーザ光の光
路を上記フォトセンサ8へ変更する反射鏡、10は上記
フォトセンサ8からの信号を受けてZ駆動系11により
試料台1を上下動する制御回路、12は試料2の各点の
凹凸を順次検知するために試料台1をXY方向に動かす
XY駆動系である。
2. Description of the Related Art FIG. 14 shows, for example, Applied Phy.
sics Letter 55 (1989), pag
e 2491, FIG. FIG. 3 is a main part configuration diagram showing a conventional atomic force microscope apparatus shown as 1. In the figure, 1 is a sample table for fixing a sample 2, and 3 is a probe 4 which is in contact with the sample 2 via an atomic force at the tip portion, and the tip portion is vertically movable so that both end portions are supported by a support plate 5. A fixed V-shaped cantilever having a base of about 100 μm and a height of about 200 μm, and 6 is an optical system that guides the laser light oscillated from the laser light oscillation source 7 to a reflection portion at the tip of the cantilever 3, and is, for example, a convex lens. Reference numeral 8 is a photo sensor for receiving the laser light reflected by the reflecting portion of the cantilever 3.
9 is provided between the cantilever 3 and the photo sensor 8,
A reflector 10 for changing the optical path of the laser light reflected by the reflecting portion of the cantilever 3 to the photo sensor 8 receives a signal from the photo sensor 8 and controls the Z drive system 11 to move the sample table 1 up and down. A circuit, 12 is an XY drive system that moves the sample stage 1 in the XY directions in order to sequentially detect the unevenness of each point of the sample 2.

【0003】次にこの様に構成された原子間力顕微鏡装
置の動作について図14と図15を参照しながら説明す
る。まず、レーザ光発振源7から発振され光学系6を通
ってカンチレバー3の反射部に入射するレーザ光は、試
料台1上に固定された試料2に原子間力を介して接触す
る探針4を有するカンチレバー3の反射部にて反射鏡9
の方向へ反射する。そこで試料2表面に凹凸があるとそ
の凹凸に応じて試料2と探針4間に働く原子間力が変化
して、カンチレバー3が支持板5との接合部を支点とし
てこの原理でたわむ。例えば、試料2表面に凹部がある
と、図15の実線で示す位置から点線で示す位置に変化
する。すると、カンチレバー3の反射部におけるレーザ
光の反射位置と反射角が変化することにより、レーザ光
の光路16aから16bへが変化する。
Next, the operation of the atomic force microscope apparatus constructed as described above will be described with reference to FIGS. 14 and 15. First, the laser light oscillated from the laser light oscillation source 7 and incident on the reflecting portion of the cantilever 3 through the optical system 6 comes into contact with the sample 2 fixed on the sample stage 1 via the atomic force 4. In the reflecting portion of the cantilever 3 having
Is reflected in the direction of. Therefore, if the surface of the sample 2 has irregularities, the atomic force acting between the sample 2 and the probe 4 changes according to the irregularities, and the cantilever 3 bends on the basis of the joint between the cantilever 3 and the support plate 5 as a fulcrum. For example, if there is a recess on the surface of the sample 2, the position shown by the solid line in FIG. 15 changes to the position shown by the dotted line. Then, the reflection position and the reflection angle of the laser light at the reflecting portion of the cantilever 3 change, so that the optical paths 16a to 16b of the laser light change.

【0004】このレーザ光は反射鏡9で光路変更してフ
ォトセンサ8で検知される。フォトセンサ8においては
図16に示す様にaからa1へ、あるいはaからa2へ
のレーザ光の焦点位置の変化が認識されるものである。
このフォトセンサ8からの焦点の移動量の信号を受けた
制御回路10によりZ駆動系11が働いて試料台1を上
下し、フォトセンサ8上におけるレーザ光の焦点位置を
a1またはa2からaまで復帰する。すると、カンチレ
バー3のたわみが回復して試料2と探針4間の原子間力
が一定に保たれる。従って、XY駆動系12により探針
4に対して試料2を水平にラスタスキャン方式で移動す
れば、この試料台1の位置座標を知ることによって、試
料の所望の領域の凹凸を拡大認識することができる。
The optical path of this laser light is changed by the reflecting mirror 9 and detected by the photosensor 8. In the photo sensor 8, as shown in FIG. 16, a change in the focal position of the laser light from a to a1 or from a to a2 is recognized.
The Z drive system 11 is actuated by the control circuit 10 which receives the focus movement amount signal from the photo sensor 8 to move the sample stage 1 up and down, and the focus position of the laser light on the photo sensor 8 is changed from a1 or a2 to a. Return. Then, the deflection of the cantilever 3 is restored, and the atomic force between the sample 2 and the probe 4 is kept constant. Therefore, if the sample 2 is horizontally moved by the XY drive system 12 with respect to the probe 4 by the raster scan method, the unevenness of a desired region of the sample can be enlarged and recognized by knowing the position coordinates of the sample table 1. You can

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来の原子間力顕微鏡
装置は以上の様に構成されているので、検出感度が低く
て分解能が悪くなる問題点があった。その要因として次
のようなものが考えられる。 図17に示す様に、カンチレバー3の反射部に入射し
たレーザ光の約50μmのスポット径がカンチレバーの
先端部に設けられた反射部よりも大きいことから、レー
ザ光が試料上にもれて試料からの反射光も反射鏡9を介
してフォトセンサ8に入力される。 カンチレバーのてこ作用が不十分なので、試料2の凹
凸に応じたレーザ光の光路偏倚量が不十分である。 光学系6によってレーザ光の光束を絞りきれてないの
で、フォトセンサに達するまでにレーザ光の光束が広が
る。
Since the conventional atomic force microscope apparatus is constructed as described above, there is a problem that the detection sensitivity is low and the resolution is poor. The following are possible factors. As shown in FIG. 17, since the spot diameter of about 50 μm of the laser light incident on the reflecting portion of the cantilever 3 is larger than that on the reflecting portion provided at the tip of the cantilever 3, the laser light leaks onto the sample. The reflected light from is also input to the photo sensor 8 via the reflecting mirror 9. Since the lever action of the cantilever is insufficient, the amount of optical path deviation of the laser light corresponding to the unevenness of the sample 2 is insufficient. Since the optical system 6 cannot fully limit the luminous flux of the laser light, the luminous flux of the laser light spreads before reaching the photosensor.

【0006】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、検出感度が高くて分解能が良好
な原子間力顕微鏡装置を得ることを目的としている。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to obtain an atomic force microscope apparatus having high detection sensitivity and good resolution.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明の第1の発明に
係る原子間力顕微鏡装置は、カンチレバーに入射するレ
ーザ光のスポット径よりも大きな反射部を、カンチレバ
ーに設けたものである。
In the atomic force microscope apparatus according to the first aspect of the present invention, the cantilever is provided with a reflecting portion that is larger than the spot diameter of the laser beam incident on the cantilever.

【0008】この発明の第2の発明に係る原子間力顕微
鏡装置は、カンチレバーに入射するレーザ光を反射する
凸面鏡をカンチレバーに設けたものである。
In the atomic force microscope apparatus according to the second aspect of the present invention, the convex mirror for reflecting the laser beam incident on the cantilever is provided on the cantilever.

【0009】この発明の第3の発明に係る原子間力顕微
鏡装置は、カンチレバーとフォトセンサの間に、レーザ
光の光路を変更する凸面鏡を設けたものである。
In the atomic force microscope apparatus according to the third aspect of the present invention, a convex mirror for changing the optical path of laser light is provided between the cantilever and the photosensor.

【0010】この発明の第4の発明に係る原子間力顕微
鏡装置は、レーザ光を試料外で受ける反射部をカンチレ
バーに設けたものである。
In the atomic force microscope apparatus according to the fourth aspect of the present invention, the cantilever is provided with a reflecting portion for receiving the laser beam outside the sample.

【0011】この発明の第5の発明に係る原子間力顕微
鏡装置は、カンチレバーとフォトセンサの間にレーザ光
を収束するための光学系を設けたものである。
In the atomic force microscope apparatus according to the fifth aspect of the present invention, an optical system for converging laser light is provided between the cantilever and the photosensor.

【0012】[0012]

【作用】この発明の第1の発明においては、カンチレバ
ーに設けられた反射部が、試料上へのレーザ光のもれを
防止してセンサへ反射せしめる。
In the first aspect of the present invention, the reflecting portion provided on the cantilever prevents the laser beam from leaking onto the sample and reflects it on the sensor.

【0013】この発明の第2の発明においては、カンチ
レバーに設けた凸面鏡が、試料の凹凸によるレーザ光の
光路偏倚量を拡大してセンサへ反射せしめる。
In the second aspect of the present invention, the convex mirror provided on the cantilever enlarges the optical path deviation amount of the laser light due to the unevenness of the sample and reflects it on the sensor.

【0014】この発明の第3の発明においては、カンチ
レバーとセンサの間に設けた凸面鏡が、試料の凹凸によ
るレーザ光の光路偏倚量を拡大してセンサへ入射せしめ
る。
In the third aspect of the present invention, the convex mirror provided between the cantilever and the sensor enlarges the optical path deviation amount of the laser beam due to the unevenness of the sample and makes it enter the sensor.

【0015】この発明の第4の発明においては、カンチ
レバーに設けられたレーザ光を試料外で反射する反射部
が試料からのレーザ光の反射をとを含まずにセンサへ反
射せしめる。
According to the fourth aspect of the present invention, the reflecting portion provided on the cantilever for reflecting the laser light outside the sample reflects the laser light reflected from the sample to the sensor.

【0016】この発明の第5の発明においては、カンチ
レバーとセンサ間に設けられた光学系が、カンチレバー
にて反射されたレーザ光の光束を収束してセンサに反射
せしめる。
In a fifth aspect of the present invention, an optical system provided between the cantilever and the sensor converges the light beam of the laser light reflected by the cantilever and reflects it on the sensor.

【0017】[0017]

【実施例】【Example】

実施例1.以下、この発明の実施例1を図1について説
明する。図1において、図14に示した従来例と同一の
符号は、同一又は相当部分を示すものであり、3aは探
針4の上下動に追随して支持板5に固定された両端部を
支点として先端部が上下に動くV字形状のカンチレバー
3の本体、3b光学系6を通って入射するレーザ光を反
射する、レーザ光のカンチレバー3先端におけるスポッ
ト径よりも大きな形状からなるカンチレバー3の反射部
で、上記本体3bの先端部分に一体に設けられている。
なお、探針4はこの反射部3bの下面に設けられてい
る。
Example 1. Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to FIG. In FIG. 1, the same reference numerals as those in the conventional example shown in FIG. 14 indicate the same or corresponding portions, and 3a is a fulcrum at which both end portions fixed to the support plate 5 follow the vertical movement of the probe 4. The reflection of the laser beam incident on the main body of the V-shaped cantilever 3 whose tip moves up and down through the 3b optical system 6 and having a shape larger than the spot diameter of the laser beam at the tip of the cantilever 3 is reflected. Part, and is integrally provided at the tip portion of the main body 3b.
The probe 4 is provided on the lower surface of the reflecting portion 3b.

【0018】このように構成された実施例1における原
子間力顕微鏡装置の動作について、図1を参照しながら
説明する。まずレーザ光発振源7から発振されたレーザ
光は、探針4を有するカンチレバー3の先端部分に設け
た反射部3bによって反射される。そこで試料2表面の
凹凸に応じてカンチレバー3がたわみ、反射部3bにお
けるレーザ光の反射位置と反射角が変化することによ
り、レーザ光の光路が変化する。
The operation of the atomic force microscope apparatus according to the first embodiment thus constructed will be described with reference to FIG. First, the laser light emitted from the laser light oscillation source 7 is reflected by the reflecting portion 3b provided at the tip of the cantilever 3 having the probe 4. Therefore, the cantilever 3 bends in accordance with the unevenness of the surface of the sample 2, and the reflection position and the reflection angle of the laser light on the reflecting portion 3b change, so that the optical path of the laser light changes.

【0019】この反射部3bにて反射されたレーザ光は
反射鏡9で光路変更してフォトセンサ8で検知される
が、図2に示す様に反射部3bにおいてレーザ光の大部
分が反射されるので、フォトセンサ8に入射されるレー
ザ光は、図3に示す様に点線にて示す従来bの形状の光
量分布を持っていたものに対して実線で示すb1の様に
半値幅が小さくなるとともに最大強度が大きくなる。ま
たカンチレバー3がたわんだ時に、レーザ光の焦点がた
とえばb2の位置に移動する。この様に、フォトセンサ
8への焦点の精度及び焦点の移動量の精度が向上する。
このフォトセンサ8からの信号を受けた制御回路10に
よりZ駆動系11が働いて試料台を上下し、フォトセン
サ8におけるレーザ光の焦点位置をb2からb1へ復帰
する。これをXY駆動系12によりXY方向にラスタス
キャンすれば、この試料台1の位置座標を知ることによ
り、試料の所望の領域の凹凸を良好に拡大認識すること
ができる。
The laser light reflected by the reflecting portion 3b is changed in its optical path by the reflecting mirror 9 and detected by the photosensor 8. However, as shown in FIG. 2, most of the laser light is reflected by the reflecting portion 3b. Therefore, the laser beam incident on the photosensor 8 has a small half-value width as shown by a solid line b1 in contrast to a laser beam having a conventional b-shaped light amount distribution shown by a dotted line as shown in FIG. The maximum strength increases as well. When the cantilever 3 bends, the focal point of the laser light moves to the position of b2, for example. In this way, the accuracy of the focus on the photosensor 8 and the accuracy of the movement amount of the focus are improved.
The Z drive system 11 is actuated by the control circuit 10 receiving the signal from the photo sensor 8 to move the sample table up and down, and the focus position of the laser light in the photo sensor 8 is returned from b2 to b1. If this is raster-scanned in the XY directions by the XY drive system 12, the unevenness of the desired region of the sample can be satisfactorily enlarged and recognized by knowing the position coordinates of the sample table 1.

【0020】実施例2.図4はこの発明の実施例2を示
すものであり、上記実施例1のものに対してカンチレバ
ー3の反射部を、光学系6を通って入射するレーザ光に
向って凸状の円筒面などからなる凸面鏡3cにしたもの
である。このように構成された原子間力顕微鏡装置で
は、図5に示す様に試料2の凹凸に応じたレーザ光の光
路が実線にて示す16aからたとえば点線にて示す16
bに変化する。フォトセンサ8入射されるレーザ光は、
図6に示す様に従来の光路偏倚量がcからc1であった
ものに対して凸面鏡3cによってcからc2へ拡大さ
れ、分解能が向上する。
Example 2. FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention, in which the reflecting portion of the cantilever 3 in comparison with the first embodiment is a cylindrical surface which is convex toward the laser light incident through the optical system 6. The convex mirror 3c is made of In the atomic force microscope apparatus configured as described above, as shown in FIG. 5, the optical path of the laser beam corresponding to the unevenness of the sample 2 is indicated by a solid line 16a to, for example, a dotted line 16a.
Change to b. The laser light incident on the photo sensor 8 is
As shown in FIG. 6, the conventional optical path deviation amount is increased from c to c1 by the convex mirror 3c to be increased from c to c2, and the resolution is improved.

【0021】実施例3.図7はこの発明の実施例3を示
すものであり、図14に示した従来例と同一の符号は、
同一又は相当部分を示すものである。図7において14
はカンチレバー3とフォトセンサ8の間に設けられ、カ
ンチレバー3の先端部分における反射部から反射された
レーザ光の光路をフォトセンサ8へ変更する凸面鏡であ
る。図8はこの実施例3における光路説明図であるが、
図8においてカンチレバーが実線にて示す3から点線に
て示す13へたわんだ場合、光路16aは従来の平面鏡
9を用いた場合に点線にて示す光路16bへ偏倚するの
に対して、この実施例3における凸面鏡14を用いると
光路16cにまで光路偏倚量が拡大してフォトセンサ8
に入射するので、分解能が向上する。
Example 3. FIG. 7 shows Embodiment 3 of the present invention, and the same reference numerals as those in the conventional example shown in FIG.
The same or corresponding parts are shown. In FIG. 7, 14
Is a convex mirror that is provided between the cantilever 3 and the photosensor 8 and changes the optical path of the laser light reflected from the reflecting portion at the tip of the cantilever 3 to the photosensor 8. FIG. 8 is an optical path diagram in the third embodiment,
In FIG. 8, when the cantilever is bent from 3 shown by the solid line to 13 shown by the dotted line, the optical path 16a is deviated to the optical path 16b shown by the dotted line when the conventional plane mirror 9 is used. If the convex mirror 14 in No. 3 is used, the optical path deviation amount is expanded to the optical path 16c, and the photosensor 8
Since it is incident on, the resolution is improved.

【0022】実施例4.図9はこの発明の実施例4を示
すものであり、図14に示した従来例と同一の符号は、
同一又は相当部分を示すものである。図9において3b
はカンチレバー(3)のV字形状の本体3a先端部分か
ら延在して一体形成され、試料2の垂直方向投影領域外
にてレーザ光発振源7からのレーザ光を受けて反射する
反射部である。図10はこの実施例4における光路説明
図であるが、図10においてカンチレバーが実線にて示
す3から点線にて示す13へたわんだ場合、実線にて示
す光路16aは点線にて示す光路16bへ偏倚する。こ
の実施例4におけるカンチレバー3は、その先端部にお
いて試料の凹凸に応じた探針4の移動量を拡大すること
になるため、より、反射部3bにて反射されるレーザ光
の光路偏倚量は、探針4の位置で反射するものに対して
拡大するので、分解能を向上する。
Example 4. 9 shows Embodiment 4 of the present invention, and the same reference numerals as those in the conventional example shown in FIG.
The same or corresponding parts are shown. 3b in FIG.
Is a reflection portion which is integrally formed by extending from the tip portion of the V-shaped main body 3a of the cantilever (3) and which receives and reflects the laser light from the laser light oscillation source 7 outside the vertical projection area of the sample 2. is there. FIG. 10 is an optical path explanatory diagram in the fourth embodiment, but in FIG. 10, when the cantilever bends from 3 shown by a solid line to 13 shown by a dotted line, an optical path 16a shown by a solid line goes to an optical path 16b shown by a dotted line. Be biased. The cantilever 3 according to the fourth embodiment expands the movement amount of the probe 4 according to the unevenness of the sample at the tip portion thereof, so that the optical path deviation amount of the laser light reflected by the reflecting portion 3b becomes smaller. , The resolution is improved because it is enlarged to that reflected at the position of the probe 4.

【0023】実施例5.図11はこの発明の実施例5を
示すものであり、図14に示した従来例と同一の符号
は、同一又は相当部分を示すものである。図11におい
て15はカンチレバー3とフォトセンサ8の間に設けら
れ、カンチレバー3の先端部分における反射部から反射
され、反射鏡9にて光路変更されたレーザ光の光束を収
束する光学系で、この実施例5においては凸レンズにて
構成している。この実施例5において、光束の絞られる
様子を図12に示すが、この光学系15によりフォトセ
ンサ8上における光量分布が光学系を用いていない従来
例のもの(図13のdにて示す)に対して、半値幅が小
さくなるとともに最大強度が大きくなってddの様にな
り、検出感度が向上する。この光学系15は反射鏡9と
フォトセンサ8の間にあっても、カンチレバー3と反射
鏡9の間にあっても、またその両方にあっても良い。ま
たこの光学系は複数個であっても良い。
Example 5. FIG. 11 shows a fifth embodiment of the present invention, and the same reference numerals as those of the conventional example shown in FIG. 14 indicate the same or corresponding portions. In FIG. 11, reference numeral 15 denotes an optical system which is provided between the cantilever 3 and the photosensor 8 and which converges the light flux of the laser light which is reflected from the reflecting portion at the tip of the cantilever 3 and whose optical path is changed by the reflecting mirror 9. In the fifth embodiment, a convex lens is used. FIG. 12 shows how the light flux is narrowed in the fifth embodiment, but the optical system 15 has a conventional light quantity distribution on the photosensor 8 that does not use the optical system (shown by d in FIG. 13). On the other hand, the full width at half maximum becomes smaller and the maximum intensity becomes larger and becomes like dd, and the detection sensitivity is improved. The optical system 15 may be provided between the reflecting mirror 9 and the photosensor 8, between the cantilever 3 and the reflecting mirror 9, or both of them. Also, this optical system may be plural.

【0024】なお上記実施例1〜5では、探針4として
カンチレバー3下表面から突出したものを示したが、試
料との間に原子間力を介して接触するものであればその
形状は何でも良い。
In the above-mentioned Examples 1 to 5, the probe 4 was projected from the lower surface of the cantilever 3, but any shape can be used as long as it makes contact with the sample via atomic force. good.

【0025】また上記実施例1〜5では、カンチレバー
3に対してレーザ光が重力の方向に入射する例を示した
が、各構成要素の相対的な位置関係さえ満足しておれ
ば、重力の方向に対してどこを向いていてもよい。
In the first to fifth embodiments, the laser beam is incident on the cantilever 3 in the direction of gravity. However, as long as the relative positional relationship of each constituent element is satisfied, It may be facing any direction.

【0026】また上記実施例1〜5では、カンチレバー
3としててこ式のものを示したがこれに限るものではな
く、試料の凹凸に応じて変位するものであれば何でも良
い。
In the first to fifth embodiments described above, the lever type is shown as the cantilever 3, but the cantilever 3 is not limited to this, and any type that can be displaced according to the unevenness of the sample may be used.

【0027】また上記実施例1〜5では、カンチレバー
3とフォトセンサ8間のレーザ光の進路を変更する反射
鏡9として鏡を示したが、これはレーザ光の光路を変更
できるものなら何でも良く、プリズムであっても良い。
In the first to fifth embodiments, the mirror is shown as the reflecting mirror 9 for changing the path of the laser beam between the cantilever 3 and the photosensor 8, but any mirror can be used as long as it can change the optical path of the laser beam. , It may be a prism.

【0028】また上記実施例1〜5では探針4又は反射
部又は凸面鏡がカンチレバー3に一体形成された例を示
したが、探針4又は反射部又は凸面鏡は、カンチレバー
に対して着脱可能に取り付けられていても良い。
Although the probe 4 or the reflecting portion or the convex mirror is formed integrally with the cantilever 3 in the above-mentioned first to fifth embodiments, the probe 4 or the reflecting portion or the convex mirror can be detachably attached to the cantilever. It may be attached.

【0029】また上記実施例では、 カンチレバーに入射するレーザ光のカンチレバー先端
におけるスポット径よりも大きな反射部をカンチレバー
に設けた場合。 カンチレバーに入射するレーザ光を反射する凸面鏡を
カンチレバーに設けた場合。 カンチレバーとフォトセンサの間に、レーザ光の光路
を変更する凸面鏡を設けた場合。 レーザ光を試料外で反射する形状のカンチレバーを用
いた場合。 カンチレバーとフォトセンサの間に、レーザ光を収束
するための光学系を設けた場合。 のそれぞれの場合を個別に実施した例を示したが、各実
施例を複数個組み合わせれば感度及び分解能を更に向上
できることは言うまでもない。
In the above embodiment, the cantilever is provided with a reflecting portion that is larger than the spot diameter of the laser beam incident on the cantilever at the tip of the cantilever. When a convex mirror that reflects the laser light incident on the cantilever is provided on the cantilever. When a convex mirror that changes the optical path of laser light is provided between the cantilever and the photo sensor. When using a cantilever that reflects laser light outside the sample. When an optical system for converging laser light is provided between the cantilever and the photo sensor. Although an example in which each of the cases has been individually implemented is shown, it goes without saying that the sensitivity and resolution can be further improved by combining a plurality of the respective examples.

【0030】[0030]

【発明の効果】この発明は以上説明した様に構成されて
いるので、以下に記載される様な効果を奏する。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.

【0031】この発明の第1の発明に係る原子間力顕微
鏡装置は、カンチレバーに、入射するレーザ光のスポッ
ト径よりも大きな反射部を設けたので、試料面から反射
するノイズを低減し検出感度の高いものが得られる効果
がある。
In the atomic force microscope apparatus according to the first aspect of the present invention, since the cantilever is provided with the reflecting portion larger than the spot diameter of the incident laser beam, the noise reflected from the sample surface is reduced and the detection sensitivity is reduced. There is an effect that high quality can be obtained.

【0032】この発明の第2の発明に係る原子間力顕微
鏡装置は、カンチレバーに、入射するレーザ光を反射す
る凸面鏡を設けたので、試料の凹凸に応じたレーザ光の
光路偏倚量が拡大し、分解能が向上するという効果があ
る。
In the atomic force microscope apparatus according to the second aspect of the present invention, since the cantilever is provided with the convex mirror for reflecting the incident laser beam, the optical path deviation amount of the laser beam corresponding to the unevenness of the sample is enlarged. There is an effect that the resolution is improved.

【0033】この発明の第3の発明に係る原子間力顕微
鏡装置は、カンチレバーとフォトセンサの間にレーザ光
の光路を変更する凸面鏡を設けたので、試料の凹凸に応
じたレーザ光の光路偏倚量が拡大し、分解能が向上する
という効果がある。
In the atomic force microscope apparatus according to the third aspect of the present invention, since the convex mirror for changing the optical path of the laser light is provided between the cantilever and the photosensor, the optical path deviation of the laser light according to the unevenness of the sample is provided. This has the effect of increasing the amount and improving the resolution.

【0034】この発明の第4の発明に係る原子間力顕微
鏡装置は、レーザ光を試料領域外で反射するカンチレバ
ーを用いたので、試料から反射するノイズを無くするこ
とができて検出感度が向上するという効果がある。
Since the atomic force microscope apparatus according to the fourth aspect of the present invention uses the cantilever that reflects the laser beam outside the sample region, noise reflected from the sample can be eliminated and detection sensitivity is improved. There is an effect of doing.

【0035】この発明の第5の発明に係る原子間力顕微
鏡装置は、カンチレバーとフォトセンサ間に光学系を設
けてレーザ光の光束を収束させたので、検出感度が向上
するという効果がある。
In the atomic force microscope apparatus according to the fifth aspect of the present invention, an optical system is provided between the cantilever and the photosensor to converge the light flux of the laser light, so that the detection sensitivity is improved.

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

【図1】この発明の実施例1を示す主要部構成図。FIG. 1 is a configuration diagram of a main part showing a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の実施例1を示す反射部拡大図。FIG. 2 is an enlarged view of a reflecting portion showing Embodiment 1 of the present invention.

【図3】この発明の実施例1を示すフォトセンサ上の光
量分布図。
FIG. 3 is a light amount distribution diagram on the photosensor showing the first embodiment of the present invention.

【図4】この発明の実施例2を示す主要部構成図。FIG. 4 is a main part configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図5】この発明の実施例2を示す光路説明図。FIG. 5 is an optical path diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図6】この発明の実施例2を示すフォトセンサ上の光
量分布図。
FIG. 6 is a light amount distribution diagram on a photosensor showing a second embodiment of the present invention.

【図7】この発明の実施例3を示す主要部構成図。FIG. 7 is a main part configuration diagram showing a third embodiment of the present invention.

【図8】この発明の実施例3を示す光路説明図。FIG. 8 is an optical path explanatory diagram showing Embodiment 3 of the present invention.

【図9】この発明の実施例4を示す主要部構成図。FIG. 9 is a main part configuration diagram showing a fourth embodiment of the present invention.

【図10】この発明の実施例4を示す光路説明図。FIG. 10 is an optical path explanatory diagram showing Embodiment 4 of the present invention.

【図11】この発明の実施例5を示す主要部構成図。FIG. 11 is a main part configuration diagram showing a fifth embodiment of the present invention.

【図12】この発明の実施例5を示す光束説明図。FIG. 12 is a luminous flux explanatory diagram showing Embodiment 5 of the present invention.

【図13】この発明の実施例5を示すフォトセンサ上の
光量分布図。
FIG. 13 is a light amount distribution diagram on the photosensor showing the fifth embodiment of the present invention.

【図14】従来の原子間力顕微鏡装置を示す主要部構成
図。
FIG. 14 is a main part configuration diagram showing a conventional atomic force microscope apparatus.

【図15】従来の原子間力顕微鏡装置を示す光路説明
図。
FIG. 15 is an optical path explanatory view showing a conventional atomic force microscope apparatus.

【図16】従来の原子間力顕微鏡装置を示すフォトセン
サ上の光量分布図。
FIG. 16 is a light amount distribution diagram on a photosensor showing a conventional atomic force microscope apparatus.

【図17】従来の原子間力顕微鏡装置を示す反射部拡大
図。
FIG. 17 is an enlarged view of a reflection part showing a conventional atomic force microscope device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 カンチレバー 3a カンチレバー本体 3b 反射部 3c 凸面鏡 4 探針 7 レーザ光発振源 8 フォトセンサ 14 凸面鏡 15 光学系 3 Cantilever 3a Cantilever body 3b Reflecting part 3c Convex mirror 4 Probe 7 Laser light source 8 Photosensor 14 Convex mirror 15 Optical system

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森田 博之 伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電機株式会 社エル・エス・アイ研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hiroyuki Morita 4-1-1, Mizuhara, Itami City Mitsubishi Electric Corp. LSE Research Institute

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の径を有するレーザ光を照射するレ
ーザ光発振源、試料との間に原子間力を介して接触する
探針と、この探針の上下動に追随して動く本体と、この
本体に設けられ上記レーザ光発振源からのレーザ光を受
けて反射する上記レーザ光の径より大きい反射部とを有
するカンチレバー、このカンチレバーの反射部にて反射
されたレーザ光を受けるセンサを備えた原子間力顕微鏡
装置。
1. A laser beam oscillation source for irradiating a laser beam having a predetermined diameter, a probe that comes into contact with a sample through an atomic force, and a main body that follows the vertical movement of the probe. A cantilever provided in the main body, the cantilever having a reflection portion having a diameter larger than the diameter of the laser light reflected by receiving the laser light from the laser light oscillation source, and a sensor receiving the laser light reflected by the reflection portion of the cantilever. Atomic force microscope equipped.
【請求項2】 所定の径を有するレーザ光を照射するレ
ーザ光発振源、試料との間に原子間力を介して接触する
探針と、この探針の上下動に追随して動く本体と、この
本体に設けられ上記レーザ光発振源からのレーザ光を受
けて反射する、凸面鏡とを有するカンチレバー、このカ
ンチレバーの反射部にて反射されたレーザ光を受けるセ
ンサを備えた原子間力顕微鏡装置。
2. A laser beam oscillation source for irradiating a laser beam having a predetermined diameter, a probe that comes into contact with a sample via an atomic force, and a main body that follows the vertical movement of the probe. Atomic force microscope apparatus provided with a cantilever having a convex mirror, which is provided in the main body and receives and reflects the laser light from the laser light oscillation source, and a sensor which receives the laser light reflected by the reflecting portion of the cantilever. .
【請求項3】 所定の径を有するレーザ光を照射するレ
ーザ光発振源、試料との間に原子間力を介して接触する
探針と、この探針の上下動に追随して動く本体と、この
本体に設けられ上記レーザ光発振源からのレーザ光を受
けて反射する反射部とを有するカンチレバー、このカン
チレバーの反射部にて反射されたレーザ光を受けるセン
サ、上記カンチレバーとこのセンサとの間に位置し、上
記カンチレバーの反射部にて反射されたレーザ光の進路
を上記センサの方向へ変更する凸面鏡を備えた原子間力
顕微鏡装置。
3. A laser beam oscillation source that irradiates a laser beam having a predetermined diameter, a probe that comes into contact with a sample via an atomic force, and a main body that follows the vertical movement of the probe. A cantilever provided on the main body and having a reflecting portion for receiving and reflecting the laser light from the laser light oscillation source, a sensor for receiving the laser light reflected by the reflecting portion of the cantilever, and the cantilever and the sensor. An atomic force microscope apparatus provided with a convex mirror that is located in between and that changes the path of the laser light reflected by the reflecting portion of the cantilever toward the sensor.
【請求項4】 所定の径を有するレーザ光を照射するレ
ーザ光発振源、試料との間に原子間力を介して接触する
探針と、この探針の上下動に追随して動く本体と、この
本体に設けられ、上記試料の垂直方向投影領域外で上記
レーザ光発振源からのレーザ光を受けて反射する反射部
とを有するカンチレバー、このカンチレバーの反射部に
て反射されたレーザ光を受けるセンサを備えた原子間力
顕微鏡装置。
4. A laser beam oscillation source for irradiating a laser beam having a predetermined diameter, a probe that comes into contact with a sample via an atomic force, and a main body that follows the vertical movement of the probe. , A cantilever provided on the main body and having a reflection portion for receiving and reflecting the laser light from the laser light oscillation source outside the vertical projection region of the sample, and the laser light reflected by the reflection portion of the cantilever. Atomic force microscope device equipped with a sensor to receive.
【請求項5】 所定の径を有するレーザ光を照射するレ
ーザ光発振源、試料との間に原子間力を介して接触する
探針と、この探針の上下動に追随して動く本体と、この
本体に設けられ上記レーザ光発振源からのレーザ光を受
けて反射する反射部とを有するカンチレバー、このカン
チレバーの反射部にて反射されたレーザ光を受けるセン
サ、カンチレバーとこのセンサとの間に位置してカンチ
レバーの反射部にて反射されたレーザ光の光束を収束し
て上記センサに入射させる光学系を備えた原子間力顕微
鏡装置。
5. A laser beam oscillation source for irradiating a laser beam having a predetermined diameter, a probe that comes into contact with a sample through an atomic force, and a main body that follows the vertical movement of the probe. A cantilever provided on the main body and having a reflection portion for receiving and reflecting the laser light from the laser light oscillation source, a sensor for receiving the laser light reflected by the reflection portion of the cantilever, and a space between the cantilever and this sensor. An atomic force microscope apparatus provided with an optical system located at the position where the light flux of the laser light reflected by the reflecting portion of the cantilever is converged and made incident on the sensor.
JP321393A 1992-09-08 1993-01-12 Interatomic force microscope device Pending JPH06137846A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP321393A JPH06137846A (en) 1992-09-08 1993-01-12 Interatomic force microscope device

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23949092 1992-09-08
JP4-239490 1992-09-08
JP321393A JPH06137846A (en) 1992-09-08 1993-01-12 Interatomic force microscope device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06137846A true JPH06137846A (en) 1994-05-20

Family

ID=26336744

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP321393A Pending JPH06137846A (en) 1992-09-08 1993-01-12 Interatomic force microscope device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06137846A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08315531A (en) * 1995-05-15 1996-11-29 Hitachi Ltd Method for positioning head and writing servo information on disk-like recording medium, magnetic disc drive unit and servo information writing unit therefor, and displacement detection mirror
JP2009058534A (en) * 1999-12-20 2009-03-19 Seiko Instruments Inc Near-field optical probe and method of manufacturing the same, and near-field optical device using the near-field optical probe
CN112781495A (en) * 2020-12-31 2021-05-11 合肥工业大学 Three-dimensional contact trigger type measuring probe based on suspension laser structure

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08315531A (en) * 1995-05-15 1996-11-29 Hitachi Ltd Method for positioning head and writing servo information on disk-like recording medium, magnetic disc drive unit and servo information writing unit therefor, and displacement detection mirror
JP2009058534A (en) * 1999-12-20 2009-03-19 Seiko Instruments Inc Near-field optical probe and method of manufacturing the same, and near-field optical device using the near-field optical probe
CN112781495A (en) * 2020-12-31 2021-05-11 合肥工业大学 Three-dimensional contact trigger type measuring probe based on suspension laser structure
CN112781495B (en) * 2020-12-31 2022-07-12 合肥工业大学 Three-dimensional contact trigger type measuring probe based on suspension laser structure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5294804A (en) Cantilever displacement detection apparatus
US6825454B2 (en) Automatic focusing device for an optical appliance
US5408094A (en) Atomic force microscope with light beam emission at predetermined angle
USRE37404E1 (en) Detection system for atomic force microscopes
US5172002A (en) Optical position sensor for scanning probe microscopes
JPH11218686A (en) Optical image recording device and method utilising the device
JP3509088B2 (en) Optical device for three-dimensional shape measurement
JPH10318718A (en) Optical height detecting device
JPH06137846A (en) Interatomic force microscope device
JP2000114137A (en) Electron beam exposure system and aligning method
US6748795B1 (en) Pendulum scanner for scanning probe microscope
JP2007113941A (en) Device and method for inspecting defect
JP2005147979A (en) Scanning probe microscope
JP3998931B2 (en) Scanning probe microscope
JPH07218234A (en) Size measuring method for fine pattern
JP4535488B2 (en) Scanning probe microscope
JP3188024B2 (en) Scanning probe microscope
US6824056B1 (en) Auto-focus method for a scanning microscope
JPH08261734A (en) Shape measuring apparatus
WO2024014186A1 (en) Scanning probe microscope and control method
JPH1073605A (en) Detecting apparatus for displacement of cantilever
JP2000234994A (en) Method for measuring displacement of cantilever in scanning probe microscope
JPH02134508A (en) Tilt detecting head
JPH10221355A (en) Scanning type probe microscope and cantilever thereof
JPH06102016A (en) Photoelectric height detecting system