JPH06186027A - Atomic force microscope - Google Patents

Atomic force microscope

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JPH06186027A
JPH06186027A JP33878092A JP33878092A JPH06186027A JP H06186027 A JPH06186027 A JP H06186027A JP 33878092 A JP33878092 A JP 33878092A JP 33878092 A JP33878092 A JP 33878092A JP H06186027 A JPH06186027 A JP H06186027A
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JP
Japan
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cantilever
holder
atomic force
force microscope
transfer jig
Prior art date
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Application number
JP33878092A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideki Nagaoka
秀樹 長岡
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide an atomic force microscope which can easily carry out the changing of a sample or a cantilever or the adjustment of the displacement detecting system for the cantilever only through a transfer rod. CONSTITUTION:A transfer jig 44 has a bottomed cylindrical body 46 and a disc 40 attached to its bottom. The body 46 has two projecting parts 48 at its opening ends, and the projecting part 48 has a protruding part 50 protruding inward. The inside of the body 46 is provided with magnets 52, 54. A cantilever holder 56 has a slope part to which the cantilever 58 is attached and a threaded portion 57. A scanner 24 has a cylindrical piezoelectric actuator 62 fixed to a base 60, and its tip part is provided with a regulating screw 72, and a coil spring 66 and a holder support 68 are accommodated in its inside. An optical fiber 76 is inserted into the base 60 and fixed, and its tip part passes through the thread hole 70 of the holder support 68 and protrudes.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は原子間力顕微鏡に関す
る。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an atomic force microscope.

【0002】[0002]

【従来の技術】絶縁性試料の表面形状を原子オーダーで
観察できる装置に原子間力顕微鏡(Atomic Force Micros
cope(AFM))がある。このAFMは、走査型トンネル顕微
鏡(STM)の発明者であるビニッヒらにより提案され
た装置で、その詳細が「G.binnig, C.F.Quate, "Atomic
Force Microscope", Physical Review Letters, Vol.5
6, 930(1986)」に記載されている。鋭く尖った探針を試
料表面に近づけていくと、探針先端の原子と試料表面の
原子との間にファン=デル=ワールス(van der Waals)
相互作用による原子間距離の−7乗に比例した引力が働
く。さらに探針を試料表面に近づけ、探針先端の原子と
試料表面の原子との間隔が原子の結合距離程度になる
と、パウリ(Pauli) の排他律による斥力が両者の間に働
く。これらの引力と斥力は総称して原子間力と一般に呼
ばれて、その大きさは非常に小さく10-19 〜10-12[N]程
度である。原子間力顕微鏡は、この原子間力を利用して
試料表面の凹凸を調べる装置で、以下にその概要を述べ
る。原子間力顕微鏡では、柔軟なカンチレバーの自由端
に支持した探針を、探針先端と試料表面の原子間に発生
する原子間力によりカンチレバーがある程度変位するま
で試料に近づける。この状態から、探針または試料を動
かし、探針を試料表面に沿ってラスター走査する。その
間、試料表面の凹凸に対応した探針試料間距離の変化に
より生じるカンチレバーの自由端の変位を常時検出し、
この変位が常に初期値となるように圧電素子等の微動素
子を用いて探針試料間距離を制御する。従って、探針先
端は試料表面の凹凸を反映した軌跡を描く。この軌跡を
試料表面上における位置情報と合わせて処理して、試料
の表面形状を示す画像を得ている。
2. Description of the Related Art An atomic force microscope (Atomic Force Micros
cope (AFM)). This AFM is a device proposed by Binich et al., The inventor of the scanning tunneling microscope (STM), and the details are described in "G.binnig, CFQuate," Atomic.
Force Microscope ", Physical Review Letters, Vol.5
6, 930 (1986) ". When a sharply pointed probe is brought close to the sample surface, van der Waals appear between the atom on the tip of the probe and the atom on the sample surface.
An attractive force proportional to the −7th power of the interatomic distance acts due to the interaction. Further, when the probe is brought closer to the sample surface and the distance between the atom at the tip of the probe and the atom on the sample surface becomes about the bond distance of the atoms, the repulsive force due to Pauli exclusion rule acts between them. These attractive and repulsive forces are generally called atomic forces, and their magnitude is very small, about 10-19 to 10-12 [N]. The atomic force microscope is an apparatus for examining irregularities on the sample surface by utilizing this atomic force, and its outline will be described below. In the atomic force microscope, a probe supported on the free end of a flexible cantilever is brought close to the sample until the cantilever is displaced to some extent by the atomic force generated between the tip of the probe and the atom on the sample surface. From this state, the probe or the sample is moved, and the probe is raster-scanned along the sample surface. During that time, the displacement of the free end of the cantilever caused by the change in the inter-sample distance corresponding to the unevenness of the sample surface is constantly detected,
The inter-probe sample distance is controlled by using a fine movement element such as a piezoelectric element so that this displacement always becomes an initial value. Therefore, the tip of the probe draws a trajectory that reflects the unevenness of the sample surface. This trajectory is processed together with the position information on the sample surface to obtain an image showing the surface shape of the sample.

【0003】カンチレバーの自由端の変位を検出する手
法としては、トンネル電流を利用するもの、光てこ法を
用いるもの、光干渉法を用いるもの等がある。トンネル
電流を利用する手法では、導電性の探針をカンチレバー
の自由端背面(探針の反対側の面)に近づけて配置し、
探針とカンチレバーの間にバイアス電圧を印加し、両者
間に流れるトンネル電流の変化としてカンチレバーの自
由端の変位を検出する。光てこ法では、カンチレバーの
自由端背面に所定の角度で光ビームを照射し、その反射
ビームをPSDで受け、カンチレバーの自由端の変位に
よる反射角の変化を反射ビームのPSDへの入射位置の
変化として検出し、カンチレバーの自由端の変位を求め
ている。光干渉法では、コヒーレント光を参照光と検出
光とに分け、検出光をカンチレバーの自由端背面に照射
し、その反射光を参照光と干渉させ、その干渉出力の変
化からカンチレバーの自由端の変位を求めている。
As a method of detecting the displacement of the free end of the cantilever, there are a method using a tunnel current, a method using an optical lever method, and a method using an optical interference method. In the method using the tunnel current, the conductive probe is placed close to the back surface of the free end of the cantilever (the surface opposite to the probe),
A bias voltage is applied between the probe and the cantilever, and the displacement of the free end of the cantilever is detected as a change in the tunnel current flowing between the two. In the optical lever method, the back surface of the free end of the cantilever is irradiated with a light beam at a predetermined angle, the reflected beam is received by the PSD, and the change in the reflection angle due to the displacement of the free end of the cantilever is reflected by the PSD. It is detected as a change and the displacement of the free end of the cantilever is calculated. In the optical interferometry, coherent light is divided into reference light and detection light, the detection light is applied to the back surface of the free end of the cantilever, and the reflected light is caused to interfere with the reference light. Seeking displacement.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】原子間力顕微鏡を真空
容器中で動作させるにはいくつかの課題がある。 (1) 検出系が熱を冷却しないと検出系自身が故障し
てしまう。 (2) カンチレバーは方向性をもつため、スキャナに
対して常に同じ方向に取りつけなければならない。 (3)カンチレバーのホルダーは小型で取り外しが容易
でなければいけない。 (4)回転・直進可能なトランスファーロッド1本によ
りカンチレバーの交換、試料の交換、ファイバの粗動調
整などが行なえなければいけない。
There are several problems in operating an atomic force microscope in a vacuum vessel. (1) If the detection system does not cool the heat, the detection system itself will fail. (2) Since the cantilever has directionality, it must always be attached to the scanner in the same direction. (3) The cantilever holder must be small and easy to remove. (4) Cantilever replacement, sample replacement, fiber coarse movement adjustment, etc. must be able to be performed with one transfer rod that can rotate and go straight.

【0005】本発明は、試料やカンチレバーの交換やカ
ンチレバーの変位検出系の調整等をトランスファーロッ
ドのみで簡易に行なえる原子間力顕微鏡を提供すること
を目的とする。
An object of the present invention is to provide an atomic force microscope capable of easily exchanging a sample or a cantilever, adjusting a displacement detection system of the cantilever, and the like only by using a transfer rod.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、真空チャンバ
ー内に収容される原子間力顕微鏡であり、カンチレバー
を保持したカンチレバーホルダーを着脱でき、装着され
たカンチレバーを試料に対して走査するスキャナーを有
し、カンチレバーホルダーはチャンバー内において進退
および回転可能なトランスファーロッドを使用してスキ
ャナーに着脱される原子間力顕微鏡において、カンチレ
バーホルダーを保持する手段を有している、トランスフ
ァーロッドの先端部に着脱可能なトランスファー治具
と、カンチレバーホルダーを常に同じ方向を向けてスキ
ャナーに取り付ける手段とを有していることを特徴とす
る。
The present invention is an atomic force microscope housed in a vacuum chamber, in which a cantilever holder holding a cantilever can be attached and detached, and a scanner for scanning the attached cantilever with respect to a sample is provided. The atomic force microscope has a cantilever holder that is attached to and detached from the scanner by using a transfer rod that can move forward and backward and rotate in the chamber.Atomic force microscope has a means for holding the cantilever holder. It has a possible transfer jig and means for attaching the cantilever holder to the scanner with the cantilever holder always facing the same direction.

【0007】[0007]

【作用】本発明では、カンチレバーホルダーはトランス
ファー治具に保持され、トランスファーロッドを進退お
よび回転させることによりスキャナーに装着される。カ
ンチレバーホルダーは、カンチレバーが常に同じ方向を
向くように、スキャナーに装着される。これは、例え
ば、スキャナー側にねじ穴を設けると共に、これに合う
ねじ部をカンチレバーホルダーに設け、しかもねじ部は
所定の荷重で締め付けた際に同じ方向を向くように形成
しておくことにより達成される。あるいは、カンチレバ
ーホルダーに角柱状の突出部を設けると共に、この突出
部がちょうど挿入できる穴をスキャナー側に設けておく
ことにより達成される。
In the present invention, the cantilever holder is held by the transfer jig, and is mounted on the scanner by advancing and retracting and rotating the transfer rod. The cantilever holder is attached to the scanner so that the cantilevers always face the same direction. This is achieved, for example, by providing a screw hole on the scanner side, providing a screw part that matches this with the cantilever holder, and forming the screw part so that it faces the same direction when tightened with a predetermined load. To be done. Alternatively, this can be achieved by providing the cantilever holder with a prismatic protrusion and providing a hole on the scanner side into which the protrusion can be inserted.

【0008】[0008]

【実施例】次に図面を参照しながら本発明の実施例につ
いて説明する。本実施例の装置は、図1に示すように、
ゲートバルブ16を介して連結されているメインチャン
バー12とロードロックチャンバー14とを有してい
る。メインチャンバー12内にはメインユニット台18
が設けられている。原子間力顕微鏡ユニット22が除振
機構20を介してメインユニット台18に支持されてい
る。原子間力ユニット22の上にはスキャナー24と試
料台26が配置されている。また、メインチャンバー1
2には、チャンバーの外部から上下方向に移動操作を行
なえるアーム部材28が設けられている。一方、ロード
ロックチャンバー14内には、試料台26、カンチレバ
ーホルダー56、トランスファー治具44を収納・保管
するためのリザーバー30が上下方向に移動可能に設け
られている。このリザーバー30は、トランスファーロ
ッド32をゲートバルブ16を介してメインチャンバー
12に挿入する際に上方に退避される。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. The apparatus of the present embodiment, as shown in FIG.
It has a main chamber 12 and a load lock chamber 14 which are connected via a gate valve 16. In the main chamber 12, a main unit stand 18
Is provided. An atomic force microscope unit 22 is supported on the main unit base 18 via a vibration isolation mechanism 20. A scanner 24 and a sample table 26 are arranged on the atomic force unit 22. Also, the main chamber 1
2 is provided with an arm member 28 that can be vertically moved from outside the chamber. On the other hand, in the load lock chamber 14, a sample table 26, a cantilever holder 56, and a reservoir 30 for storing and storing the transfer jig 44 are provided so as to be vertically movable. The reservoir 30 is retracted upward when the transfer rod 32 is inserted into the main chamber 12 via the gate valve 16.

【0009】トランスファーロッド32を用いて試料や
カンチレバーを交換する作業の際、原子間力顕微鏡ユニ
ット22はアーム部材28によりメインユニット台18
に固定される。このため、図2に示すように、メインユ
ニット台18の上にはV字状の切込部を有するストッパ
ー部材19が、また原子間力顕微鏡ユニット22の下面
には突起23が設けてあり、アーム部材28を下げるこ
とにより原子間力顕微鏡ユニット22を降下させた際に
突起23がストッパー部材19の切込部内に納まり、ま
たアーム部材28が原子間力顕微鏡ユニット22をメイ
ンユニット台18に押し付けることで固定される。
During the work of exchanging the sample and the cantilever using the transfer rod 32, the atomic force microscope unit 22 is mounted on the main unit base 18 by the arm member 28.
Fixed to. Therefore, as shown in FIG. 2, a stopper member 19 having a V-shaped cut portion is provided on the main unit base 18, and a projection 23 is provided on the lower surface of the atomic force microscope unit 22. When the atomic force microscope unit 22 is lowered by lowering the arm member 28, the projection 23 is housed in the cut portion of the stopper member 19, and the arm member 28 presses the atomic force microscope unit 22 against the main unit base 18. Be fixed by that.

【0010】トランスファーロッド32は、図3に示す
ように、T字形状をした先端部36を有している。この
先端部36は、試料台26やトランスファー治具44に
挿入し、これを支持するためのものである。
As shown in FIG. 3, the transfer rod 32 has a T-shaped tip portion 36. The tip portion 36 is to be inserted into the sample table 26 or the transfer jig 44 to support it.

【0011】試料台26は、図4(A)に示すように、
ほぼ立方体形状のブロック38を有し、その一面にトラ
ンスファーロッド32の先端部36を挿入可能な円盤4
0が設けてあり、その反対側の面に試料が取り付けられ
る。円盤40は、図5に示すように、トランスファーロ
ッド32の先端部36を挿入する開口部41を有し、挿
入後に先端部36を所定角度の範囲内で右または左に回
せるように肉薄部40aが設けられている。これによ
り、トランスファーロッド32の先端部36を円盤40
の開口部41に挿入し、トランスファーロッド32を右
または左に回すことで試料台26を保持でき、試料を交
換するため、あるいはカンチレバーを交換するためにこ
れを一旦退避させるため、原子間力顕微鏡ユニット22
とリザーバー30との間での搬送が可能となる。
The sample table 26, as shown in FIG.
A disk 4 having a substantially cubic block 38 into which the tip 36 of the transfer rod 32 can be inserted.
0 is provided, and the sample is attached to the opposite surface. As shown in FIG. 5, the disk 40 has an opening 41 into which the tip 36 of the transfer rod 32 is inserted, and after insertion, the thin portion 40a is provided so that the tip 36 can be turned to the right or left within a predetermined angle range. Is provided. As a result, the tip 36 of the transfer rod 32 is moved to the disc 40
The sample holder 26 can be held by inserting the transfer rod 32 into the opening 41 and rotating the transfer rod 32 clockwise or counterclockwise. To replace the sample or to temporarily withdraw it to replace the cantilever, the atomic force microscope is used. Unit 22
It becomes possible to carry between the container and the reservoir 30.

【0012】次にカンチレバーの交換について図7を参
照しながら説明しよう。カンチレバーの交換はトランス
ファー治具44を用いてカンチレバーホルダー56ごと
行なわれる。トランスファー治具44は、有底円筒形状
の本体46とこの底面に取り付けた円盤40(図5を参
照のこと)とを有している。本体46の開口端には、中
心対称の位置に二つの突出部48が設けられており、こ
の突出部48は本体46の内径よりも内側に張り出した
張出部50を有している。本体46の内側には、中心に
向かって互いに対向して突出したほぼ角柱状の二本の磁
石52と、これに直交する方向から中心に向かって互い
に対向して突出したほぼ角柱状の二本の磁石54とが設
けられている。カンチレバーホルダー56は、カンチレ
バー58を取り付ける斜面部と、ねじ部57とを有して
いる。スキャナー24は、原子間力顕微鏡ユニット22
(図1に図示)に固定されたベース60と、これに固定
された円筒型圧電アクチュエーター62を有している。
円筒型圧電アクチュエーター62の内側にはコイルバネ
66とホルダー受け68が挿入されており、調整ねじ7
2が円筒型圧電アクチュエーター62の先端部のねじ6
4に締め付けられている。ベース60には光ファイバー
76が挿入され固定されており、その先端部はホルダー
受け68のねじ穴70を通って突出している。
Next, replacement of the cantilever will be described with reference to FIG. The replacement of the cantilever is performed together with the cantilever holder 56 using the transfer jig 44. The transfer jig 44 has a bottomed cylindrical main body 46 and a disk 40 (see FIG. 5) attached to the bottom surface thereof. Two projecting portions 48 are provided at centrally symmetrical positions at the open end of the body 46, and the projecting portions 48 have a projecting portion 50 that projects inward from the inner diameter of the body 46. Inside the main body 46, two substantially prismatic magnets 52 projecting toward the center so as to face each other, and two substantially prismatic magnets projecting so as to face each other toward the center from a direction orthogonal thereto. Magnet 54 is provided. The cantilever holder 56 has an inclined surface portion to which the cantilever 58 is attached and a screw portion 57. The scanner 24 is an atomic force microscope unit 22.
It has a base 60 fixed to (as shown in FIG. 1) and a cylindrical piezoelectric actuator 62 fixed to this.
Inside the cylindrical piezoelectric actuator 62, a coil spring 66 and a holder receiver 68 are inserted.
2 is a screw 6 at the tip of the cylindrical piezoelectric actuator 62
It is tightened to 4. An optical fiber 76 is inserted into and fixed to the base 60, and a tip portion of the optical fiber 76 projects through a screw hole 70 of the holder receiver 68.

【0013】トランスファー治具44は、試料台26と
同様に、トランスファーロッド32の先端部36を円盤
40の開口部41に挿入した後に右または左に回すこと
で、トランスファーロッド32に保持され、移動や回転
操作が可能になる。カンチレバーホルダー56は磁性体
で作られており、四本の磁石の先端の間の空間に収容さ
れ、磁力により保持される。トランスファー治具44に
収容したカンチレバーホルダー56をスキャナー24に
取り付ける作業は次のようにして行なわれる。
Like the sample table 26, the transfer jig 44 is held and moved by the transfer rod 32 by inserting the tip 36 of the transfer rod 32 into the opening 41 of the disk 40 and then turning it to the right or left. And rotation operation becomes possible. The cantilever holder 56 is made of a magnetic material, is housed in the space between the tips of the four magnets, and is held by the magnetic force. The operation of attaching the cantilever holder 56 housed in the transfer jig 44 to the scanner 24 is performed as follows.

【0014】カンチレバーホルダー56を保持したトラ
ンスファー治具44を、本体46の突出部48が調整ね
じ72の突起74に当たらないようにこれを避けて、ス
キャナー24に深くかぶせる。カンチレバーホルダー5
6のねじ部57がホルダー受け68のねじ穴70の端に
当たったら、トランスファーロッド32を回転させてカ
ンチレバーホルダー56をねじ込む。カンチレバーホル
ダー56のねじ部57は、所定の荷重で締め付けたと
き、常に同じ方向を向くように作られている。これによ
りカンチレバー58は常に同じ方向を向けて取り付けら
れる。カンチレバーホルダー56には、図6に示すよう
に、そのほぼ中心に貫通穴が設けてあり、ホルダー受け
68に取り付けた際、光ファイバー76の先端がカンチ
レバー58のレバー部の上方に配置される。このレバー
部と光ファイバー76の先端との間の距離dは調整ねじ
72を回転させることにより調整される。調整ねじ72
の回転は次のようにして行なう。
The transfer jig 44, which holds the cantilever holder 56, is placed on the scanner 24 so as to avoid the protrusion 48 of the main body 46 from hitting the protrusion 74 of the adjusting screw 72. Cantilever holder 5
When the screw portion 57 of 6 hits the end of the screw hole 70 of the holder receiver 68, the transfer rod 32 is rotated to screw in the cantilever holder 56. The screw portion 57 of the cantilever holder 56 is formed so as to always face the same direction when tightened with a predetermined load. As a result, the cantilever 58 is always mounted in the same direction. As shown in FIG. 6, the cantilever holder 56 has a through hole substantially in the center thereof, and when attached to the holder receiver 68, the tip of the optical fiber 76 is arranged above the lever portion of the cantilever 58. The distance d between the lever portion and the tip of the optical fiber 76 is adjusted by rotating the adjusting screw 72. Adjustment screw 72
Is rotated as follows.

【0015】トランスファー治具44をスキャナー24
にかぶせる深さを、本体46の突出部48がちょうど調
整ねじ72の突起74の所に来るように調整する。この
状態からトランスファーロッド32を右または左に回し
てトランスファー治具44を回転させと、本体46の突
出部48の張出部50が調整ねじ72の突起74に当っ
て調整ねじ72を右または左に回転させる。この結果、
調整ねじ72を緩めたり緩めたりされ、光ファイバー7
6に対してカンチレバーホルダー56が前後すなわち軸
方向に移動し、光ファイバー76の先端とカンチレバー
58のレバー部との間の距離dが調整される。
The transfer jig 44 is attached to the scanner 24.
Adjust the overburden depth so that the protrusion 48 of the body 46 is exactly at the protrusion 74 of the adjusting screw 72. From this state, when the transfer rod 32 is turned to the right or left to rotate the transfer jig 44, the overhanging portion 50 of the protruding portion 48 of the main body 46 hits the protrusion 74 of the adjusting screw 72 and the adjusting screw 72 is moved to the right or left. Rotate to. As a result,
The adjustment screw 72 is loosened or loosened, and the optical fiber 7
6, the cantilever holder 56 moves back and forth, that is, in the axial direction, and the distance d between the tip of the optical fiber 76 and the lever portion of the cantilever 58 is adjusted.

【0016】ところで、上の説明では試料台26はトラ
ンスファーロッド32を使用して保持させているが、以
下のように構成することによりトランスファー治具44
を用いて保持することもできる。その構成としては、ト
ランスファー治具44の本体46の張出部50にねじを
設けると共に、図4(B)に示すように、この張出部5
0のねじに合うねじ部42を試料台26のブロック38
に設ける。本体46の張出部50のねじをブロック38
のねじ部42にねじ込むことにより、トランスファー治
具44を用いて試料台26を保持できる。
By the way, in the above description, the sample table 26 is held by using the transfer rod 32. However, the transfer jig 44 is configured as follows.
Can also be held. The structure is such that a screw is provided on the overhanging portion 50 of the main body 46 of the transfer jig 44, and as shown in FIG.
The screw part 42 that fits the 0 screw is attached to the block 38 of the sample table 26
To be installed. Block the screws of the overhanging portion 50 of the main body 46 to the block 38
The sample stage 26 can be held by using the transfer jig 44 by screwing the sample stage 26 into the screw portion 42.

【0017】次にトランスファー治具とこれに対応した
カンチレバーホルダーとホルダー受けの別の例について
図8を参照しながら説明しよう。本例のトランスファー
治具は、図7のそれと異なって磁石52と54がなく、
その代わり、トランスファー治具の本体46は、開口端
から長さ方向に延びた溝88と、溝88の終端から周方
向に延びた溝90と、溝90の終端から開口端方向に向
かって延びた溝92とを有している。他の構成は図7の
ものと同じである。カンチレバーホルダー84は、その
両側に平行に二本づつ延びたアーム86と、角柱状突出
部85を有している。ホルダー受け78は、カンチレバ
ーホルダー84の角柱状突出部85を挿入可能な貫通穴
80を有している。また、その前端面すなわち調整ねじ
72から露出する面には、四枚の細長の板バネ82が設
けられている。板バネ82は二枚づつが組になってい
て、組となっている二枚の板バネ82はその途中が外側
に広がるように曲げられている。
Next, another example of the transfer jig and the corresponding cantilever holder and holder holder will be described with reference to FIG. Unlike the transfer jig of FIG. 7, the transfer jig of this example does not have the magnets 52 and 54,
Instead, the main body 46 of the transfer jig has a groove 88 extending in the length direction from the opening end, a groove 90 extending in the circumferential direction from the end of the groove 88, and a groove 88 extending from the end of the groove 90 in the opening end direction. Groove 92. Other configurations are the same as those in FIG. 7. The cantilever holder 84 has two arms 86 extending in parallel on both sides thereof and a prismatic projection 85. The holder receiver 78 has a through hole 80 into which the prismatic protrusion 85 of the cantilever holder 84 can be inserted. Further, four elongated leaf springs 82 are provided on the front end surface thereof, that is, the surface exposed from the adjusting screw 72. Two leaf springs 82 are paired, and the paired two leaf springs 82 are bent so that the middle thereof spreads outward.

【0018】カンチレバーホルダー84のトランスファ
ー治具への装着は以下のように行なうまず、トランスフ
ァー治具の本体46の溝88をカンチレバーホルダー8
4のアーム86に合わせ、トランスファー治具を直進さ
せてアーム86を溝88に沿って挿入する。アーム86
が溝88の終端に達したら、アーム86が溝90の終端
に達するまでトランスファー治具を右に回転させる。そ
の後、トランスファー治具を後退させると、アーム86
が溝92の終端に引っかかり、カンチレバーホルダー8
4がトランスファー治具に保持される。
The mounting of the cantilever holder 84 to the transfer jig is performed as follows. First, the groove 88 of the transfer jig main body 46 is inserted into the cantilever holder 8.
4, the transfer jig is moved straight, and the arm 86 is inserted along the groove 88. Arm 86
When reaches the end of the groove 88, the transfer jig is rotated to the right until the arm 86 reaches the end of the groove 90. After that, when the transfer jig is retracted, the arm 86
Is caught at the end of the groove 92, and the cantilever holder 8
4 is held by the transfer jig.

【0019】カンチレバーホルダー84のホルダー受け
78への装着は以下のようにして行なう。各組の二枚の
板バネ82の先端が共にカンチレバーホルダー84の両
側にある二本のアーム86の間にそれぞれ来るように配
置した後、トランスファー治具を直進させる。アーム8
6は板バネ82の広がった部分を押しつぶして進み、カ
ンチレバーホルダー84の角柱状突出部85がホルダー
受け78の貫通穴80に挿入される。その後、カンチレ
バーホルダー84のトランスファー治具への装着すると
きの全く逆の手順により、カンチレバーホルダー84を
トランスファー治具から外す。カンチレバーホルダー8
4は、各組の二枚の板バネ82が外側に広がろうとする
弾性力により、その背面がホルダー受け78の前端面に
接した状態で保持される。カンチレバーホルダー84の
取り外しは、これとは全く逆の手順により行なわれる。
本例では、ホルダー受け78の貫通穴80が四角である
ことにより、カンチレバーホルダー84はカンチレバー
が常に同じ方向を向くように取り付けられる。
The cantilever holder 84 is mounted on the holder receiver 78 as follows. After arranging so that the tips of the two leaf springs 82 of each set come respectively between the two arms 86 on both sides of the cantilever holder 84, the transfer jig is moved straight. Arm 8
6 advances by crushing the expanded portion of the leaf spring 82, and the prismatic projection 85 of the cantilever holder 84 is inserted into the through hole 80 of the holder receiver 78. After that, the cantilever holder 84 is removed from the transfer jig by the completely reverse procedure of mounting the cantilever holder 84 on the transfer jig. Cantilever holder 8
4 is held in a state where its back surface is in contact with the front end surface of the holder receiver 78 by the elastic force of the two leaf springs 82 of each set to spread outward. The removal of the cantilever holder 84 is performed by the procedure which is completely opposite to this.
In this example, since the through hole 80 of the holder receiver 78 is a square, the cantilever holder 84 is attached so that the cantilevers always face the same direction.

【0020】続いて、カンチレバーホルダーとホルダー
受けの更に別の例について図9を参照しながら説明しよ
う。本例において使用するトランスファー治具は図8の
ものと全く同一である。カンチレバーホルダー100
は、その両側面から一本づつ延びた二本のアーム102
と、その背面から突出した円柱状突出部101とを有し
ている。ホルダー受け94は、円形の貫通穴96を有
し、その前端面に平行に延びた二枚の細長の板バネ98
を有している。この板バネ98は一端が固定され、他端
が前端面から離れるように曲げられている。また、平行
に延びた二枚の細長の板バネ98を有している。板バネ
98は、その自由端が前端面から離れるように曲げられ
ている。
Next, another example of the cantilever holder and the holder receiver will be described with reference to FIG. The transfer jig used in this example is exactly the same as that shown in FIG. Cantilever holder 100
Has two arms 102 extending one from each side.
And a columnar protruding portion 101 protruding from the back surface thereof. The holder receiver 94 has a circular through hole 96, and has two elongated leaf springs 98 extending parallel to the front end surface thereof.
have. The leaf spring 98 has one end fixed and the other end bent so as to be separated from the front end face. It also has two elongated leaf springs 98 extending in parallel. The leaf spring 98 is bent so that its free end is separated from the front end face.

【0021】カンチレバーホルダー100のトランスフ
ァー治具への装着は図8の例と同様にして行なわれる。
カンチレバーホルダー100のホルダー受け94への装
着は、アーム102が板バネ98に当たらない角度方向
に配置して、トランスファー治具を直進させる。カンチ
レバーホルダー100の背面がホルダー受け94の前端
面に当たったらトランスファー治具を右に回す。これに
よりアーム102がホルダー受け94の前端面と板バネ
98の間に挿入され、カンチレバーホルダー100が保
持される。本例において、アーム102が、板バネ98
の固定端にあてつけられ、常に同方向となる。
The cantilever holder 100 is mounted on the transfer jig in the same manner as in the example of FIG.
To attach the cantilever holder 100 to the holder receiver 94, the arm 102 is arranged in an angular direction in which the arm spring does not contact the leaf spring 98, and the transfer jig is moved straight. When the back surface of the cantilever holder 100 hits the front end surface of the holder receiver 94, the transfer jig is turned to the right. As a result, the arm 102 is inserted between the front end surface of the holder receiver 94 and the leaf spring 98, and the cantilever holder 100 is held. In this example, the arm 102 is a leaf spring 98.
It is applied to the fixed end of and always in the same direction.

【0022】カンチレバーホルダーとホルダー受けのま
た更に別の例を図10に示す。カンチレバーホルダー1
12は、その両側に延びる磁性材料で作られた二本のア
ーム114と、背面から突出した角柱状突出部116と
を有している。ホルダー受け106は、角柱状突出部1
16が丁度挿入できる矩形の貫通穴108と、その前端
面に貫通穴108の両側に設けられた磁石110とを有
している。
Still another example of the cantilever holder and the holder receiver is shown in FIG. Cantilever holder 1
The reference numeral 12 has two arms 114 made of a magnetic material and extending on both sides thereof, and a prismatic protrusion 116 protruding from the back surface. The holder receiver 106 is a prismatic protrusion 1
16 has a rectangular through hole 108 into which the hole 16 can be just inserted, and magnets 110 provided on both sides of the through hole 108 at the front end surface thereof.

【0023】カンチレバーホルダー112のトランスフ
ァー治具への装着は図8の例と同様にして行なわれる。
カンチレバーホルダー112のホルダー受け106への
装着は、アーム114が磁石110に当たる角度方向に
配置して、トランスファー治具を直進させ、角柱状突出
部116を貫通穴108に挿入する。このように挿入さ
れたカンチレバーホルダー112は、アーム114が磁
石110の磁力により吸着されて保持される。本例で
は、ホルダー受け106の貫通穴108が矩形であるこ
とにより、カンチレバーホルダー112はカンチレバー
が常に同じ方向を向くように取り付けられる。
The cantilever holder 112 is mounted on the transfer jig in the same manner as in the example of FIG.
To attach the cantilever holder 112 to the holder receiver 106, the arm 114 is arranged in an angular direction in which the magnet 110 abuts, the transfer jig is moved straight, and the prismatic protrusion 116 is inserted into the through hole 108. In the cantilever holder 112 thus inserted, the arm 114 is attracted and held by the magnetic force of the magnet 110. In this example, since the through hole 108 of the holder receiver 106 is rectangular, the cantilever holder 112 is attached so that the cantilevers always face the same direction.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明によれば、トランスファーロッド
を直進・後退および回転させることにより、カンチレバ
ーが常に同じ方向を向くようにカンチレバーホルダーを
スキャナーに取り付けることができる。
According to the present invention, the cantilever holder can be attached to the scanner so that the cantilever always faces the same direction by moving the transfer rod straight forward / backward and rotating.

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

【図1】本発明の実施例の原子間力顕微鏡の全体の構成
を示す。
FIG. 1 shows the overall configuration of an atomic force microscope according to an embodiment of the present invention.

【図2】原子間力顕微鏡ユニットをメインチャンバー台
に固定するための構成を示す。
FIG. 2 shows a structure for fixing an atomic force microscope unit to a main chamber table.

【図3】トランスファーロッドの先端部の形状を示す。FIG. 3 shows a shape of a tip portion of a transfer rod.

【図4】試料台の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a sample table.

【図5】図4(A)に図示した試料台に取り付ける円盤
の構成を示す。
FIG. 5 shows a configuration of a disk attached to the sample stand shown in FIG. 4 (A).

【図6】カンチレバーホルダーおよびその周辺の構成を
拡大して示す部分断面図である。
FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing an enlarged configuration of a cantilever holder and its periphery.

【図7】トランフファー治具、カンチレバーホルダー、
スキャナーの構成を示す図で、(A)はその斜視図、
(B)は(A)をB−B線で破断したときの断面図であ
る。
[Fig. 7] Trough fur jig, cantilever holder,
It is a figure which shows the structure of a scanner, (A) is the perspective view,
(B) is a cross-sectional view of (A) taken along the line BB.

【図8】別の例に係るトランフファー治具、カンチレバ
ーホルダー、スキャナーの構成を示す図で、(A)はそ
の斜視図、(B)は(A)をB−B線で破断したときの
断面図、(C)は(A)をC−C線で破断したときの断
面図である。
8A and 8B are views showing a configuration of a transfer jig, a cantilever holder, and a scanner according to another example, FIG. 8A is a perspective view thereof, and FIG. 8B is a cross section taken along line BB of FIG. 8A. FIG. 1C is a cross-sectional view of FIG. 1A taken along the line C-C.

【図9】更に別の例に係るトランフファー治具、カンチ
レバーホルダー、スキャナーの構成を示す図で、(A)
はその斜視図、(B)は(A)をB−B線で破断したと
きの断面図、(C)は(A)をC−C線で破断したとき
の断面図である。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a transfer jig, a cantilever holder, and a scanner according to still another example, (A).
Is a perspective view thereof, (B) is a sectional view of (A) taken along the line BB, and (C) is a sectional view of (A) taken along the line C-C.

【図10】また更に別の例に係るトランフファー治具、
カンチレバーホルダー、スキャナーの構成を示す図で、
(A)はその斜視図、(B)は(A)をB−B線で破断
したときの断面図、(C)は(A)をC−C線で破断し
たときの断面図である。
FIG. 10 is a transfer jig according to still another example,
It is a diagram showing the structure of the cantilever holder and scanner,
(A) is the perspective view, (B) is sectional drawing when (A) is broken by the BB line, (C) is sectional drawing when (A) is broken by the CC line.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

40…円盤、44…トランスファー治具、46…本体、
52、54…磁石、56…カンチレバーホルダー、57
…ねじ部、68…ホルダー受け、70…ねじ穴。
40 ... Disc, 44 ... Transfer jig, 46 ... Main body,
52, 54 ... Magnet, 56 ... Cantilever holder, 57
… Screw part, 68… Holder holder, 70… Screw hole.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 真空チャンバー内に収容される原子間力
顕微鏡であり、カンチレバーを保持したカンチレバーホ
ルダーを着脱でき、装着されたカンチレバーを試料に対
して走査するスキャナーを有し、カンチレバーホルダー
はチャンバー内において進退および回転可能なトランス
ファーロッドを使用してスキャナーに着脱される原子間
力顕微鏡において、 カンチレバーホルダーを保持する手段を有している、ト
ランスファーロッドの先端部に着脱可能なトランスファ
ー治具と、 カンチレバーホルダーを常に同じ方向を向けてスキャナ
ーに取り付ける手段とを有していることを特徴とする原
子間力顕微鏡。
1. An atomic force microscope housed in a vacuum chamber, wherein a cantilever holder holding a cantilever can be attached and detached, and a scanner for scanning the attached cantilever with respect to a sample is provided, and the cantilever holder is inside the chamber. In an atomic force microscope that is attached to and detached from a scanner by using a transfer rod that can move forward and backward and rotate, a transfer jig that has a means for holding a cantilever holder, a detachable transfer jig at the tip of the transfer rod, and a cantilever. Atomic force microscope, characterized in that it has means for attaching the holder to the scanner in the same direction.
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