JPH08105904A - 原子間力顕微鏡 - Google Patents
原子間力顕微鏡Info
- Publication number
- JPH08105904A JPH08105904A JP6246252A JP24625294A JPH08105904A JP H08105904 A JPH08105904 A JP H08105904A JP 6246252 A JP6246252 A JP 6246252A JP 24625294 A JP24625294 A JP 24625294A JP H08105904 A JPH08105904 A JP H08105904A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- atomic force
- cantilever
- force microscope
- probe
- scanning
- 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
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 力検出用レーザー光が、試料測定中、常にカ
ンチレバー上に照射されるような構成にすることによ
り、コンパクトで、探針を高速走査できる原子間力顕微
鏡を提供する。 【構成】 試料表面上を走査し原子間力を発生させるた
めの探針４と、該探針４が検出する前記原子間力によっ
て変位するカンチレバー６と、該カンチレバーを設けら
れている前記試料表面上を走査する走査手段７と、レー
ザー光源２１と、前記レーザー光源からのレーザー光を
前記カンチレバーに照射させるための前記走査手段７に
併設された複数個の光学素子２４ａ，２４ｂ、２４ｃ
と、前記カンチレバーから反射された反射光を検出する
検出器２５とから構成されている。
ンチレバー上に照射されるような構成にすることによ
り、コンパクトで、探針を高速走査できる原子間力顕微
鏡を提供する。 【構成】 試料表面上を走査し原子間力を発生させるた
めの探針４と、該探針４が検出する前記原子間力によっ
て変位するカンチレバー６と、該カンチレバーを設けら
れている前記試料表面上を走査する走査手段７と、レー
ザー光源２１と、前記レーザー光源からのレーザー光を
前記カンチレバーに照射させるための前記走査手段７に
併設された複数個の光学素子２４ａ，２４ｂ、２４ｃ
と、前記カンチレバーから反射された反射光を検出する
検出器２５とから構成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、原子間力顕微鏡に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、試料表面に探針を近づけて２次元
平面内で走査し、試料と探針との間に作用するトンネル
電流や原子間力など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型プローブ顕微鏡の開発・改良が
盛んに行われている。図７は、走査型プローブ顕微鏡の
一つである従来の原子間力顕微鏡の概念構成図である。
プローブには、試料面上を走査する探針と探針が設けら
れているカンチレバーとから構成されている。試料は、
円筒型圧電駆動機構の自由端側に配置され駆動される。
その駆動機構は、円筒状の圧電素子でできており、円筒
型圧電素子の内側にグランドの電極を持ち、外側に４分
割された電極を持つ構成である。その駆動は、外側の対
向する電極に、それぞれ正負反対の電圧を印加し、円筒
型駆動機構が横方向にたわむことによって、Ｘあるいは
Ｙ方向の走査駆動が行われる。また、Ｚ方向の走査駆動
は外側の電極にそれぞれ同電圧のオフセットを印加し、
円筒型圧電素子が伸縮変位することによって３次元微動
駆動が実現されている。
平面内で走査し、試料と探針との間に作用するトンネル
電流や原子間力など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型プローブ顕微鏡の開発・改良が
盛んに行われている。図７は、走査型プローブ顕微鏡の
一つである従来の原子間力顕微鏡の概念構成図である。
プローブには、試料面上を走査する探針と探針が設けら
れているカンチレバーとから構成されている。試料は、
円筒型圧電駆動機構の自由端側に配置され駆動される。
その駆動機構は、円筒状の圧電素子でできており、円筒
型圧電素子の内側にグランドの電極を持ち、外側に４分
割された電極を持つ構成である。その駆動は、外側の対
向する電極に、それぞれ正負反対の電圧を印加し、円筒
型駆動機構が横方向にたわむことによって、Ｘあるいは
Ｙ方向の走査駆動が行われる。また、Ｚ方向の走査駆動
は外側の電極にそれぞれ同電圧のオフセットを印加し、
円筒型圧電素子が伸縮変位することによって３次元微動
駆動が実現されている。
【０００３】一般に、原子間力顕微鏡において用いられ
ている力検出方法は、光てこ法である。光てこ法は、光
源と光検出器とがカンチレバーに対して相対的に不動で
なければならない。そのため、従来からカンチレバーと
光てこ法を使った力検出系は固定で、試料側を走査駆動
することが行われている。しかしながら、この試料駆動
型の方法では大面積の試料や質量の大きい試料の観察は
困難であり、探針走査型の原子間力顕微鏡が要求されて
いた。また、探針走査型の原子間力顕微鏡の従来技術の
一例として特開平６−８２２４９号がある。これは、カ
ンチレバーと光てこを用いた力検出系を１つの構造の中
に組み込み、それら全体を走査駆動する方法である。
ている力検出方法は、光てこ法である。光てこ法は、光
源と光検出器とがカンチレバーに対して相対的に不動で
なければならない。そのため、従来からカンチレバーと
光てこ法を使った力検出系は固定で、試料側を走査駆動
することが行われている。しかしながら、この試料駆動
型の方法では大面積の試料や質量の大きい試料の観察は
困難であり、探針走査型の原子間力顕微鏡が要求されて
いた。また、探針走査型の原子間力顕微鏡の従来技術の
一例として特開平６−８２２４９号がある。これは、カ
ンチレバーと光てこを用いた力検出系を１つの構造の中
に組み込み、それら全体を走査駆動する方法である。
【０００４】また、最近、原子間力顕微鏡を光学顕微鏡
に搭載し、試料を同時観察することも行われている。従
来の探針走査型の原子間力顕微鏡を搭載した光学顕微鏡
である。この構成で直上観察するためには円筒型圧電駆
動部材の内部に対物レンズを配置しなければならなかっ
た。図６は、特開平２−２８１１０３号における円筒型
圧電駆動部材の内部に対物レンズを配置した図である。
に搭載し、試料を同時観察することも行われている。従
来の探針走査型の原子間力顕微鏡を搭載した光学顕微鏡
である。この構成で直上観察するためには円筒型圧電駆
動部材の内部に対物レンズを配置しなければならなかっ
た。図６は、特開平２−２８１１０３号における円筒型
圧電駆動部材の内部に対物レンズを配置した図である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の光てこ法に
おける原子間力顕微鏡では、試料走査していたため、大
面積の試料を測定しようとすると、圧電駆動部材の共振
周波数の低下を招き、観察が困難であった。また、従来
の光てこ法を用いて力検出系全体を走査する方法では、
必然的に大きな質量を走査することになり、高速な走査
ができないという欠点があった。そのほかにも、力検出
用レーザー光をカンチレバー上に斜入射で照射するため
に測定検出感度が高くとれないという欠点も有してい
た。
おける原子間力顕微鏡では、試料走査していたため、大
面積の試料を測定しようとすると、圧電駆動部材の共振
周波数の低下を招き、観察が困難であった。また、従来
の光てこ法を用いて力検出系全体を走査する方法では、
必然的に大きな質量を走査することになり、高速な走査
ができないという欠点があった。そのほかにも、力検出
用レーザー光をカンチレバー上に斜入射で照射するため
に測定検出感度が高くとれないという欠点も有してい
た。
【０００６】本発明の目的は、力検出用レーザー光が、
試料測定中、常にカンチレバー上に照射されるような構
成にすることにより、探針を高速走査できるコンパクト
な原子間力顕微鏡を提供することにある。
試料測定中、常にカンチレバー上に照射されるような構
成にすることにより、探針を高速走査できるコンパクト
な原子間力顕微鏡を提供することにある。
【０００７】
【問題点を解決するための手段】上記目的を達成するた
めに本発明は、試料表面上を走査し、原子間力を発生さ
せるための探針と、該探針が検出する前記原子間力によ
って変位するカンチレバーと、該カンチレバーを設けら
れている前記試料表面上を走査する走査手段とを備え、
レーザー光源と、前記レーザー光源からのレーザー光を
前記カンチレバーに照射させるための前記走査手段に併
設された複数個の光学素子と、前記カンチレバーから反
射された反射光を検出する検出器とを備えたことを特徴
とする。
めに本発明は、試料表面上を走査し、原子間力を発生さ
せるための探針と、該探針が検出する前記原子間力によ
って変位するカンチレバーと、該カンチレバーを設けら
れている前記試料表面上を走査する走査手段とを備え、
レーザー光源と、前記レーザー光源からのレーザー光を
前記カンチレバーに照射させるための前記走査手段に併
設された複数個の光学素子と、前記カンチレバーから反
射された反射光を検出する検出器とを備えたことを特徴
とする。
【０００８】
【作用】本発明に用いた走査手段は、Ｘ、Ｙ及びＺ方向
の３つの圧電型駆動部材から構成されている。その駆動
動作を説明する。Ｙ軸圧電駆動部材１が伸び縮みする
間、Ｘ、Ｚ軸圧電駆動部材２、３、はそれぞれ平行移動
するため、干渉は起こらない。また、Ｘ軸圧電駆動部材
２が伸び縮みする間Ｚ軸圧電駆動部材３は平行移動する
ため、変位の干渉は起こらない。そのために、この走査
手段により試料表面から得られた画像は、実試料表面の
状態を画像が歪むことなく忠実に再現することが可能と
なる。
の３つの圧電型駆動部材から構成されている。その駆動
動作を説明する。Ｙ軸圧電駆動部材１が伸び縮みする
間、Ｘ、Ｚ軸圧電駆動部材２、３、はそれぞれ平行移動
するため、干渉は起こらない。また、Ｘ軸圧電駆動部材
２が伸び縮みする間Ｚ軸圧電駆動部材３は平行移動する
ため、変位の干渉は起こらない。そのために、この走査
手段により試料表面から得られた画像は、実試料表面の
状態を画像が歪むことなく忠実に再現することが可能と
なる。
【０００９】また、測定のためのレーザー光の光路は、
各方向変位を生じさせる駆動部材に併設させたミラーや
プリズムなどの光学素子とし、駆動部材に沿った配置と
した。 そのため、カンチレバーの変位検出のためのレ
ーザー光を試料測定中、常にカンチレバー上に垂直に照
射されるようにしたので、コンパクトな変位測定光学系
で高い変位測定感度が得られる探針走査により安定した
測定が可能になった。
各方向変位を生じさせる駆動部材に併設させたミラーや
プリズムなどの光学素子とし、駆動部材に沿った配置と
した。 そのため、カンチレバーの変位検出のためのレ
ーザー光を試料測定中、常にカンチレバー上に垂直に照
射されるようにしたので、コンパクトな変位測定光学系
で高い変位測定感度が得られる探針走査により安定した
測定が可能になった。
【００１０】その結果、従来の試料駆動走査で出来なか
った大面積試料の測定が、簡単な探針走査機構により実
現可能になった。光学顕微鏡に探針走査型の原子間力顕
微鏡を組み込み光学観察と同時に測定を可能としたもの
がある。しかしながら、従来はレーザー光がカンチレバ
ー上に直入射で照射出来ないため対物レンズの光軸から
ずらした観察を行っていた。そのため、観察光学系が複
雑になってしまう問題があった。しかし、本発明の原子
間力顕微鏡に光学顕微鏡を搭載しても、光学顕微鏡の光
学系を改良せずに、対物レンズを試料の真上や真下など
に配置しての測定と観察が同時に行うことが可能となっ
た。
った大面積試料の測定が、簡単な探針走査機構により実
現可能になった。光学顕微鏡に探針走査型の原子間力顕
微鏡を組み込み光学観察と同時に測定を可能としたもの
がある。しかしながら、従来はレーザー光がカンチレバ
ー上に直入射で照射出来ないため対物レンズの光軸から
ずらした観察を行っていた。そのため、観察光学系が複
雑になってしまう問題があった。しかし、本発明の原子
間力顕微鏡に光学顕微鏡を搭載しても、光学顕微鏡の光
学系を改良せずに、対物レンズを試料の真上や真下など
に配置しての測定と観察が同時に行うことが可能となっ
た。
【００１１】
【実施例】図１は、本発明の原子間力顕微鏡の全体の構
成斜視図であり、図２は、本発明の原子間力顕微鏡に係
わる詳細な構成図である。試料と探針との位置調整を行
うため３つのマイクロメーター１１で支えられた基板１
０下に走査手段７を備えている。その走査手段７は、Ｙ
方向に変位駆動する第１の圧電駆動部材１の一端が固定
されているのみで第２及び第３の圧電駆動部材は自由端
となっている。半導体レーザー２１と検出器の位置セン
サー２５はそれぞれ基板１０に固定された２軸微動機構
１５、１６に固定されている。偏光ビームスプリッター
２２、λ／４板２３などは基板１０に固定されている。
成斜視図であり、図２は、本発明の原子間力顕微鏡に係
わる詳細な構成図である。試料と探針との位置調整を行
うため３つのマイクロメーター１１で支えられた基板１
０下に走査手段７を備えている。その走査手段７は、Ｙ
方向に変位駆動する第１の圧電駆動部材１の一端が固定
されているのみで第２及び第３の圧電駆動部材は自由端
となっている。半導体レーザー２１と検出器の位置セン
サー２５はそれぞれ基板１０に固定された２軸微動機構
１５、１６に固定されている。偏光ビームスプリッター
２２、λ／４板２３などは基板１０に固定されている。
【００１２】図２は、本発明の原子間力顕微鏡の第１の
実施例である。本発明の原子力間顕微鏡は、走査手段７
と原子間力の変位を検出するカンチレバー６とその変位
を測定するための変位測定光学系とから構成されてい
る。走査手段７及び原子間力を検出するカンチレバー６
の構成は、Ｙ方向に変位を発生させる一端が固定された
第１の圧電駆動部材１と、該第１の圧電駆動部材の他端
に設けられた前記第１の圧電駆動体１の変位方向に対し
直角なＸ方向に変位を発生させる前記第２の圧電駆動部
材２と、該第２の圧電駆動部材の自由端側に設けられた
前記第１及び第２の圧電駆動部材の変位方向に対し垂直
なＺ方向に変位を発生させる第３の圧電駆動部材３とを
備えた走査手段と、前記第３の圧電駆動部材の自由端側
に原子間力を発生させるための探針４と、該探針を支持
し、前記原子間力によって生じた変位を検出するカンチ
レバー６とからなっている。
実施例である。本発明の原子力間顕微鏡は、走査手段７
と原子間力の変位を検出するカンチレバー６とその変位
を測定するための変位測定光学系とから構成されてい
る。走査手段７及び原子間力を検出するカンチレバー６
の構成は、Ｙ方向に変位を発生させる一端が固定された
第１の圧電駆動部材１と、該第１の圧電駆動部材の他端
に設けられた前記第１の圧電駆動体１の変位方向に対し
直角なＸ方向に変位を発生させる前記第２の圧電駆動部
材２と、該第２の圧電駆動部材の自由端側に設けられた
前記第１及び第２の圧電駆動部材の変位方向に対し垂直
なＺ方向に変位を発生させる第３の圧電駆動部材３とを
備えた走査手段と、前記第３の圧電駆動部材の自由端側
に原子間力を発生させるための探針４と、該探針を支持
し、前記原子間力によって生じた変位を検出するカンチ
レバー６とからなっている。
【００１３】次に、Ｙ方向の変位を生じさせる第１の圧
電駆動部材１を駆動させた場合の本発明の原子間力顕微
鏡の動作を説明する。Ｙ方向の変位を生じさせる第１の
圧電駆動部材１の他端に設けられた第２及び第３の圧電
駆動部材２、３、それらの圧電駆動部材に併設された光
学素子２４ｂ、２４ｃなどは、Ｙ方向に平行移動するだ
けである。その時、光学素子２４ａ、２４ｂ，２４ｃを
介して入射するレーザー光はカンチレバー６を照らし続
け、ポジションセンサー２５上のレーザースポットの位
置も変化しない。Ｘ方向，Ｚ方向に変位駆動する第２及
び第３の圧電駆動部材２、３を駆動した場合も同様の動
作を行う。このような構成にしたことにより、各方向の
圧電駆動部材間の干渉のない駆動ができ、試料表面から
得られる画像は、実試料表面からの歪が少ないものとな
る。
電駆動部材１を駆動させた場合の本発明の原子間力顕微
鏡の動作を説明する。Ｙ方向の変位を生じさせる第１の
圧電駆動部材１の他端に設けられた第２及び第３の圧電
駆動部材２、３、それらの圧電駆動部材に併設された光
学素子２４ｂ、２４ｃなどは、Ｙ方向に平行移動するだ
けである。その時、光学素子２４ａ、２４ｂ，２４ｃを
介して入射するレーザー光はカンチレバー６を照らし続
け、ポジションセンサー２５上のレーザースポットの位
置も変化しない。Ｘ方向，Ｚ方向に変位駆動する第２及
び第３の圧電駆動部材２、３を駆動した場合も同様の動
作を行う。このような構成にしたことにより、各方向の
圧電駆動部材間の干渉のない駆動ができ、試料表面から
得られる画像は、実試料表面からの歪が少ないものとな
る。
【００１４】次に、図２を用いて、本発明の原子間力顕
微鏡の変位測定の動作説明をする。半導体レーザー光源
２１からのレーザー光は偏光しているため、偏光ビーム
スプリッター２２を透過し、λ／４板２３により円偏光
となる。そのレーザー光は固定されたミラーなどの光学
素子２４ａによりＹ軸圧電駆動部材１と平行な向きに反
射される。そのレーザー光は、第１の圧電駆動部材１の
自由端付近に固定されたミラー２４ｂで、第２の圧電駆
動部材２と同じ向きに反射され、さらにＸ方向の変位を
生じさせる第２の圧電駆動部材の自由端に固定されたミ
ラー２４ｃによりカンチレバー６に垂直に入射するよう
に反射される。カンチレバー上で反射されたレーザー
は、再び上記ミラー２４ｃ，２４ｂ、２４ａにより反射
され、λ／４板２３を透過する。ここで半導体レーザー
光の偏光面は、λ／４板により、入射レーザー光の偏光
面と直交した偏光面となる。その偏光面を有するレーザ
ー光は、偏光ビームスプリッター２２により反射され、
検出器である４分割ポジションセンサーダイオード２５
に入射する。その際、一部の反射されたレーザー光が偏
光ビームスプリッタを透過し、半導体レーザーに入射
し、レーザーの安定化に悪影響を及ぼす。そのため、半
導体レーザー光源２１の前に光アイソレータ２６を配置
し、反射レーザー光が半導体レーザーに入射しないよう
にする。
微鏡の変位測定の動作説明をする。半導体レーザー光源
２１からのレーザー光は偏光しているため、偏光ビーム
スプリッター２２を透過し、λ／４板２３により円偏光
となる。そのレーザー光は固定されたミラーなどの光学
素子２４ａによりＹ軸圧電駆動部材１と平行な向きに反
射される。そのレーザー光は、第１の圧電駆動部材１の
自由端付近に固定されたミラー２４ｂで、第２の圧電駆
動部材２と同じ向きに反射され、さらにＸ方向の変位を
生じさせる第２の圧電駆動部材の自由端に固定されたミ
ラー２４ｃによりカンチレバー６に垂直に入射するよう
に反射される。カンチレバー上で反射されたレーザー
は、再び上記ミラー２４ｃ，２４ｂ、２４ａにより反射
され、λ／４板２３を透過する。ここで半導体レーザー
光の偏光面は、λ／４板により、入射レーザー光の偏光
面と直交した偏光面となる。その偏光面を有するレーザ
ー光は、偏光ビームスプリッター２２により反射され、
検出器である４分割ポジションセンサーダイオード２５
に入射する。その際、一部の反射されたレーザー光が偏
光ビームスプリッタを透過し、半導体レーザーに入射
し、レーザーの安定化に悪影響を及ぼす。そのため、半
導体レーザー光源２１の前に光アイソレータ２６を配置
し、反射レーザー光が半導体レーザーに入射しないよう
にする。
【００１５】図３は、本発明の原子間力顕微鏡における
原子間力を検出する部分構成図である。図には探針駆動
している間、レーザー光がカンチレバー上に照射され、
反射されていく光路も示した。変位測定光学系は、カン
チレバーの変位を測定するためのレーザー光が、半導体
レーザーから第１の圧電駆動部材１（Ｙ方向）、第２の
圧電駆動部材２（Ｘ方向）各々に併設されたミラー２４
ａ、２４ｂを光路として入射される。さらに、その入射
光は、第２の圧電駆動部材の２自由端側に設けられたミ
ラー２４ｂから探針４が設けられているカンチレバー６
上に照射される。カンチレバー上で反射されたレーザー
光は、再び前記ミラーを通り、カンチレーバーの変位を
検出する検出器２５に入射する構成である。
原子間力を検出する部分構成図である。図には探針駆動
している間、レーザー光がカンチレバー上に照射され、
反射されていく光路も示した。変位測定光学系は、カン
チレバーの変位を測定するためのレーザー光が、半導体
レーザーから第１の圧電駆動部材１（Ｙ方向）、第２の
圧電駆動部材２（Ｘ方向）各々に併設されたミラー２４
ａ、２４ｂを光路として入射される。さらに、その入射
光は、第２の圧電駆動部材の２自由端側に設けられたミ
ラー２４ｂから探針４が設けられているカンチレバー６
上に照射される。カンチレバー上で反射されたレーザー
光は、再び前記ミラーを通り、カンチレーバーの変位を
検出する検出器２５に入射する構成である。
【００１６】図３に示したように、レーザー光は、第１
及び第２の圧電駆動部材に併設されたミラーを介して、
第２の圧電駆動部材２の一端に設けられたミラーに入射
する。その後、カンチレバー上にスポット状に照射さ
れ、カンチレバーの変位を光てこの原理で検出する。こ
こで図４において、光てこの原理を説明する図である。
及び第２の圧電駆動部材に併設されたミラーを介して、
第２の圧電駆動部材２の一端に設けられたミラーに入射
する。その後、カンチレバー上にスポット状に照射さ
れ、カンチレバーの変位を光てこの原理で検出する。こ
こで図４において、光てこの原理を説明する図である。
【００１７】光てこ倍率は次式で与えられる。 てこ倍率＝２ＬＣＯＳθ／ｌ ここで、Ｌはカンチレバーから検出器までの光路長、θ
はレーザー光のカンチレバーへの入射角、ｌはカンチレ
バーの長軸の長さを示す。本発明では、レーザー光はカ
ンチレバーに対しほぼ直角に入射するので、常識におい
て、θ＝０となる。つまり、理論的に最大の光てこ倍率
が得られることになる。
はレーザー光のカンチレバーへの入射角、ｌはカンチレ
バーの長軸の長さを示す。本発明では、レーザー光はカ
ンチレバーに対しほぼ直角に入射するので、常識におい
て、θ＝０となる。つまり、理論的に最大の光てこ倍率
が得られることになる。
【００１８】図５は、本発明の原子間力顕微鏡を光学顕
微鏡に搭載し、生体試料などの透明な試料を高分解能で
観察しようとするものである。従来の試料走査型を用い
た原子間力顕微鏡は、試料の真下に駆動系を配置しなけ
ればならなかった。それに対し、本発明の原子間力顕微
鏡では、探針走査型としたので試料の真下に対物レンズ
３０を配置し、試料５と探針４を下から観察することが
可能となった。
微鏡に搭載し、生体試料などの透明な試料を高分解能で
観察しようとするものである。従来の試料走査型を用い
た原子間力顕微鏡は、試料の真下に駆動系を配置しなけ
ればならなかった。それに対し、本発明の原子間力顕微
鏡では、探針走査型としたので試料の真下に対物レンズ
３０を配置し、試料５と探針４を下から観察することが
可能となった。
【００１９】図６は、従来の探針走査型の原子間力顕微
鏡を搭載した光学顕微鏡における部分拡大図である。こ
の図のように、直上観察するためには円筒型圧電駆動部
材の内部に対物レンズを配置しなければならなかった。
その結果、装置が複雑化し、走査範囲も広くとれないな
どの問題を生じる。また、対物レンズを試料に対して斜
めに配置することも行われている。さらに、この方法で
は試料と対物レンズとの距離を長く取らなければならな
ず、そのため、レンズ口径ＮＡが小さくなり、光学的観
察の解像度が悪くなってしまう問題もあった。しかしな
がら、本発明の原子間力顕微鏡では、試料の真上または
真下に対物レンズを配置することができるため、光学顕
微鏡に原子間力顕微鏡を搭載することに伴う光学顕微鏡
の設計変更や改造が不要となった。
鏡を搭載した光学顕微鏡における部分拡大図である。こ
の図のように、直上観察するためには円筒型圧電駆動部
材の内部に対物レンズを配置しなければならなかった。
その結果、装置が複雑化し、走査範囲も広くとれないな
どの問題を生じる。また、対物レンズを試料に対して斜
めに配置することも行われている。さらに、この方法で
は試料と対物レンズとの距離を長く取らなければならな
ず、そのため、レンズ口径ＮＡが小さくなり、光学的観
察の解像度が悪くなってしまう問題もあった。しかしな
がら、本発明の原子間力顕微鏡では、試料の真上または
真下に対物レンズを配置することができるため、光学顕
微鏡に原子間力顕微鏡を搭載することに伴う光学顕微鏡
の設計変更や改造が不要となった。
【００２０】さらに、本発明の原子間力顕微鏡は、変位
測定光学系と駆動系が従来の探針走査型に比べ、非常に
コンパクトとなり、探針の走査範囲も広くとれるように
なった。
測定光学系と駆動系が従来の探針走査型に比べ、非常に
コンパクトとなり、探針の走査範囲も広くとれるように
なった。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、力検出用レーザー光
が、試料測定中、常にカンチレバー上に照射されるよう
な探針走査駆動となっているため、非常にコンパクトで
高い測定感度を有し、かつ探針を高速走査できる原子間
力顕微鏡が実現出来た。さらに、原子間力顕微鏡と光学
顕微鏡と組み合わせが容易となり、新たな試料観察が可
能となった。
が、試料測定中、常にカンチレバー上に照射されるよう
な探針走査駆動となっているため、非常にコンパクトで
高い測定感度を有し、かつ探針を高速走査できる原子間
力顕微鏡が実現出来た。さらに、原子間力顕微鏡と光学
顕微鏡と組み合わせが容易となり、新たな試料観察が可
能となった。
【００２２】
【図１】本発明の原子間力顕微鏡の全体構成図。
【図２】本発明の原子間力顕微鏡の第１実施例の構成
図。
図。
【図３】本発明の原子間力顕微鏡の原子間力の変位検出
する部分の拡大構成図。
する部分の拡大構成図。
【図４】本発明の原子間力顕微鏡の光てこの原理説明
図。
図。
【図５】本発明の原子間力顕微鏡を光学顕微鏡に搭載し
た構成図。
た構成図。
【図６】従来の原子間力顕微鏡を搭載した光学顕微鏡の
部分拡大図。
部分拡大図。
【図７】従来の円筒型走査駆動装置を搭載した原子間力
顕微鏡の斜視図。
顕微鏡の斜視図。
１ 第１の圧電駆動部材（Ｙ方向の圧電駆動部材） ２ 第２の圧電駆動部材（Ｘ方向の圧電駆動部材） ３ 第３の圧電駆動部材（Ｚ方向の圧電駆動部材） ４ 探針 ５ 試料 ６ カンチレバー ７ 走査手段 １１ マイクロメーター １０ 基板 １５、１６ ２軸微動機構 ２１ レーザー光源（半導体レーザー光源） ２２ 偏光ビームスプリッター ２３ λ／４板 ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ 光学素子（ミラーまたはプリ
ズム） ２５ 検出器（ポジションセンサー） ２６ 光学アイソレータ ３０ 光学顕微鏡用対物レンズ
ズム） ２５ 検出器（ポジションセンサー） ２６ 光学アイソレータ ３０ 光学顕微鏡用対物レンズ
Claims (3)
- 【請求項１】 試料表面上を走査し原子間力を発生さ
せるための探針と、該探針が検出する前記原子間力によ
って変位するカンチレバーと、該カンチレバーを設けら
れている前記試料表面上を走査する走査手段とを備えた
原子間力顕微鏡において、 レーザー光源と、前記レーザー光源からのレーザー光を
前記カンチレバーに照射させるための前記走査手段に併
設された複数個の光学素子と、前記カンチレバーから反
射された反射光を検出する検出器とを備えたことを特徴
とする原子間力顕微鏡。 - 【請求項２】 前記走査手段は、Ｙ方向に変位を発生
させる一端が固定された第１の圧電駆動部材と、該第１
の圧電駆動部材の他端に設けられた前記第１の圧電駆動
体の変位方向に対し直角なＸ方向に変位を発生させる前
記第２の圧電駆動部材と、該第２の圧電駆動部材の自由
端側に設けられた前記第１及び第２の圧電駆動部材の変
位方向に対し垂直なＺ方向に変位を発生させる第３の圧
電駆動部材とを備えたことを特徴とする請求項１記載の
原子間力顕微鏡。 - 【請求項３】 請求項１記載の原子間力顕微鏡におい
て、前記試料の直上または直下に光学顕微鏡用対物レン
ズを配置したことを特徴とする原子間力顕微鏡。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6246252A JPH08105904A (ja) | 1994-08-11 | 1994-10-12 | 原子間力顕微鏡 |
| US08/513,650 US5656769A (en) | 1994-08-11 | 1995-08-10 | Scanning probe microscope |
| US08/967,215 US6018991A (en) | 1994-08-11 | 1997-10-28 | Scanning probe microscope having cantilever attached to driving member |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-189141 | 1994-08-11 | ||
| JP18914194 | 1994-08-11 | ||
| JP6246252A JPH08105904A (ja) | 1994-08-11 | 1994-10-12 | 原子間力顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08105904A true JPH08105904A (ja) | 1996-04-23 |
Family
ID=26505322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6246252A Pending JPH08105904A (ja) | 1994-08-11 | 1994-10-12 | 原子間力顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08105904A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014211372A (ja) * | 2013-04-19 | 2014-11-13 | 株式会社島津製作所 | 走査型プローブ顕微鏡 |
-
1994
- 1994-10-12 JP JP6246252A patent/JPH08105904A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014211372A (ja) * | 2013-04-19 | 2014-11-13 | 株式会社島津製作所 | 走査型プローブ顕微鏡 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2516292B2 (ja) | 原子間力顕微鏡 | |
| US6127681A (en) | Scanning tunnel microscope | |
| EP0665417A2 (en) | Atomic force microscope combined with optical microscope | |
| KR100192097B1 (ko) | 원자간력현미경 | |
| US7692138B1 (en) | Integrated scanning probe microscope and confocal microscope | |
| US7581438B2 (en) | Surface texture measuring probe and microscope utilizing the same | |
| JP2009128139A (ja) | 走査プローブ顕微鏡及び走査プローブ顕微鏡用探針ユニット | |
| JPS63131116A (ja) | 共焦点顕微鏡 | |
| JPH08278317A (ja) | 原子間力顕微鏡 | |
| JPH08105904A (ja) | 原子間力顕微鏡 | |
| WO2010067570A1 (ja) | 走査型プローブ顕微鏡の出力処理方法および走査型プローブ顕微鏡 | |
| JPH0954099A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡 | |
| US10564181B2 (en) | Atomic force microscope with optical guiding mechanism | |
| JPH09105865A (ja) | 走査型近接場光学顕微鏡 | |
| JP3327041B2 (ja) | 原子間力顕微鏡 | |
| JP3188024B2 (ja) | 走査型プローブ顕微鏡 | |
| JPH08220114A (ja) | 走査型力顕微鏡の変位検出装置 | |
| JP3250788B2 (ja) | 走査型プローブ顕微鏡 | |
| JP2004333334A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡 | |
| JPH11271342A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡 | |
| JPH1019906A (ja) | プローブ駆動装置及びこれを用いた走査型プローブ顕微鏡 | |
| JP2000234994A (ja) | 走査プローブ顕微鏡におけるカンチレバー変位測定方法 | |
| JPH07198730A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡装置 | |
| JPH0961441A (ja) | スキャニングプローブ | |
| JPH08313542A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡 |