JPH08327635A - Cantilever, heater employing it, and heating/shape measuring apparatus employing it - Google Patents
Cantilever, heater employing it, and heating/shape measuring apparatus employing itInfo
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- JPH08327635A JPH08327635A JP8022079A JP2207996A JPH08327635A JP H08327635 A JPH08327635 A JP H08327635A JP 8022079 A JP8022079 A JP 8022079A JP 2207996 A JP2207996 A JP 2207996A JP H08327635 A JPH08327635 A JP H08327635A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、試料表面を加熱す
る加熱装置及びこれに用いられるカンチレバー、並び
に、試料表面を加熱することができるのみならず試料表
面の形状を計測することができる加熱・形状計測装置に
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heating device for heating a sample surface, a cantilever used for the heating device, and a heating device capable of not only heating the sample surface but also measuring the shape of the sample surface. The present invention relates to a shape measuring device.
【0002】[0002]
【従来の技術】試料を局所的に加熱しようとする場合、
例えば、レーザー光を照射して試料を加熱することが考
えられる。2. Description of the Related Art When locally heating a sample,
For example, it is conceivable to irradiate a laser beam to heat the sample.
【0003】しかし、レーザ光スポットの大きさは、回
折限界まで小さくしても、試料の原子、分子オーダーか
らみれば非常に大きいので、試料の原子、分子オーダー
の微小領域を局所的に加熱することはできない。However, even if the size of the laser beam spot is reduced to the diffraction limit, it is very large from the viewpoint of the atoms and molecules of the sample. Therefore, the atoms and molecules of the sample are heated locally. It is not possible.
【0004】このように、従来は、試料を局所的に加熱
する手段がなかった。As described above, conventionally, there has been no means for locally heating the sample.
【0005】なお、従来から、原子、分子オーダーの分
解能で試料(物質)の表面の形状を計測する装置とし
て、走査型原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscop
e)が提供されている。走査型原子間力顕微鏡では、支
持体と、該支持体に一端が支持された可撓性プレート
と、該可撓性プレートの先端側領域に設けられた探針と
を備えたカンチレバーが、プローブとして用いられてい
る。しかし、従来の走査型原子間力顕微鏡では、試料表
面の形状を測定することができるものの、試料を局所的
に加熱することはできなかった。Conventionally, a scanning atomic force microscope (Atomic Force Microscop) has been used as a device for measuring the surface shape of a sample (substance) with a resolution of the order of atoms and molecules.
e) is provided. In a scanning atomic force microscope, a cantilever provided with a support, a flexible plate whose one end is supported by the support, and a probe provided in a tip side region of the flexible plate is a probe. Is used as. However, although the conventional scanning atomic force microscope can measure the shape of the sample surface, the sample cannot be locally heated.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
は、試料の原子、分子オーダーの微小領域を局所的に加
熱することができなかったので、例えば、生物試料の分
子レベルの領域の温度による性質の変化などを解明する
ことができなかった。As described above, in the past, it was not possible to locally heat the minute region of the sample on the atomic or molecular order. It was not possible to elucidate the changes in properties due to.
【0007】そして、単に前記微小領域を局所的に加熱
することができるのみでなく、所望の温度に加熱するこ
とができれば、一層有効である。Further, it is more effective if the minute region can be heated not only locally but also to a desired temperature.
【0008】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、試料の原子、分子オーダーの微小領域を局所
的にかつ所望の温度に加熱することができる加熱装置及
びこれに用いられるカンチレバーを提供することを目的
とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and a heating device that can locally heat a minute region of the sample in the order of atoms and molecules to a desired temperature and a cantilever used in the heating device. The purpose is to provide.
【0009】また、本発明は、試料の原子、分子オーダ
ーの微小領域を局所的にかつ所望の温度に加熱すること
ができるとともに、原子、分子オーダーの分解能で試料
表面の形状を測定することができる加熱・形状計測装置
を提供することを目的とする。Further, according to the present invention, it is possible to locally heat a minute region of the sample in the order of atoms or molecules to a desired temperature and measure the shape of the sample surface with a resolution in the order of atoms or molecules. It is an object of the present invention to provide a heating / shape measuring device that can perform heating.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第1の態様によるカンチレバーは、支持体
と、該支持体に一端が支持された可撓性プレートと、該
可撓性プレートの先端側領域に設けられた探針と、を備
えたカンチレバーにおいて、前記探針の先端部を加熱す
る発熱体を設け、前記探針に熱電対を設けたものであ
る。In order to solve the above problems, a cantilever according to a first aspect of the present invention comprises a support, a flexible plate having one end supported by the support, and a flexible plate. In a cantilever having a probe provided in the tip side region of the plate, a heating element for heating the tip of the probe is provided, and a thermocouple is provided at the probe.
【0011】本発明の第2の態様によるカンチレバー
は、前記第1の態様によるカンチレバーにおいて、前記
熱電対を構成する金属材料の少なくとも一部が、前記発
熱体と前記探針との間に介在する高熱伝導体として兼用
されたものである。The cantilever according to the second aspect of the present invention is the cantilever according to the first aspect, wherein at least a part of the metal material forming the thermocouple is interposed between the heating element and the probe. It is also used as a high thermal conductor.
【0012】本発明の第3の態様による加熱装置は、前
記第1又は第2の態様によるカンチレバーと、前記発熱
体を発熱させる発熱駆動手段と、前記試料表面と略平行
な面の方向に前記探針を前記試料に対して相対的に移動
させる第1の移動手段と、前記試料表面と略垂直な方向
に前記探針を前記試料に対して相対的に移動させる第2
の移動手段と、前記熱電対からの熱起電力に基づいて、
前記探針の温度が所望の温度となるように、前記発熱駆
動手段を制御する温度制御手段と、前記カンチレバーが
撓んで前記探針が前記試料表面に押し付られた状態にお
いて、前記試料表面の所望の点のみが加熱されるか又は
前記試料表面の所望の領域の各点が順次加熱されるよう
に、前記発熱駆動手段並びに前記第1及び第2の移動手
段を制御する制御手段と、を備えたものである。According to a third aspect of the present invention, there is provided a heating device in which the cantilever according to the first or second aspect, a heat generating driving means for causing the heat generating element to generate heat, and a direction substantially parallel to the surface of the sample. First moving means for moving the probe relative to the sample, and second moving means for moving the probe relative to the sample in a direction substantially perpendicular to the sample surface.
Based on the moving means and the thermoelectromotive force from the thermocouple,
In order that the temperature of the probe becomes a desired temperature, a temperature control unit that controls the heat generation driving unit and a state where the probe is pressed against the sample surface by bending the cantilever, Control means for controlling the heat generation driving means and the first and second moving means so that only desired points are heated or respective points in desired areas of the sample surface are heated sequentially. Be prepared.
【0013】本発明の第4の態様による加熱装置は、前
記第1又は第2の態様によるカンチレバーと、前記発熱
体を発熱させる発熱駆動手段と、前記カンチレバーの撓
みを検出する撓み検出手段と、前記試料表面と略平行な
面の方向に前記探針を前記試料に対して相対的に移動さ
せる第1の移動手段と、前記試料表面と略垂直な方向に
前記探針を前記試料に対して相対的に移動させる第2の
移動手段と、前記撓み検出手段からの検出信号に基づい
て前記カンチレバーの撓みが一定になるように前記第2
の移動手段を制御しつつ、前記探針が前記試料表面の所
望の点に相対するか又は前記試料表面の所望の領域の各
点を順次走査するように、前記第1の移動手段を制御す
る手段と、前記試料表面の所望の点のみが加熱されるか
又は前記試料表面の所望の領域の各点が順次加熱される
ように、前記発熱駆動手段を制御する手段と、前記熱電
対からの熱起電力に基づいて、前記探針の温度が所望の
温度となるように、前記発熱駆動手段を制御する温度制
御手段と、を備えたものである。A heating device according to a fourth aspect of the present invention is a cantilever according to the first or second aspect, a heat generating drive means for causing the heating element to generate heat, and a deflection detecting means for detecting deflection of the cantilever. First moving means for moving the probe relative to the sample in a direction substantially parallel to the sample surface; and the probe relative to the sample in a direction substantially perpendicular to the sample surface. The second moving means for relatively moving the second cantilever and the second so that the bending of the cantilever becomes constant based on a detection signal from the bending detecting means.
While controlling the moving means, the first moving means is controlled so that the probe faces a desired point on the sample surface or sequentially scans each point in a desired area on the sample surface. Means for controlling only the desired points on the sample surface, or means for controlling the heating driving means so that each point on the desired area of the sample surface is sequentially heated; Temperature control means for controlling the heat generation driving means so that the temperature of the probe becomes a desired temperature based on the thermoelectromotive force.
【0014】本発明の第5の態様による加熱装置は、前
記第1又は第2の態様によるカンチレバーと、前記発熱
体を発熱させる発熱駆動手段と、前記カンチレバーを振
動させる振動手段と、前記カンチレバーの振動状態を検
出する振動検出手段と、前記試料表面と略平行な面の方
向に前記探針を前記試料に対して相対的に移動させる第
1の移動手段と、前記試料表面と略垂直な方向に前記探
針を前記試料に対して相対的に移動させる第2の移動手
段と、前記振動検出手段からの検出信号に基づいて前記
カンチレバーの前記探針と前記試料表面との間に作用す
る原子間力が一定になるように前記第2の移動手段を制
御しつつ、前記探針が前記試料表面の所望の点に相対す
るか又は前記試料表面の所望の領域の各点を順次走査す
るように、前記第1の移動手段を制御する手段と、前記
試料表面の所望の点のみが加熱されるか又は前記試料表
面の所望の領域の各点が順次加熱されるように、前記発
熱駆動手段を制御する手段と、前記熱電対からの熱起電
力に基づいて、前記探針の温度が所望の温度となるよう
に、前記発熱駆動手段を制御する温度制御手段と、を備
えたものである。A heating device according to a fifth aspect of the present invention is a cantilever according to the first or second aspect, a heating drive means for heating the heating element, a vibrating means for vibrating the cantilever, and a cantilever for the cantilever. Vibration detecting means for detecting a vibration state, first moving means for moving the probe relative to the sample in a direction of a plane substantially parallel to the sample surface, and a direction substantially perpendicular to the sample surface. Second moving means for moving the probe relative to the sample, and atoms acting between the probe of the cantilever and the sample surface based on a detection signal from the vibration detecting means. While the second moving means is controlled so that the inter-force becomes constant, the probe faces a desired point on the sample surface or sequentially scans each point on a desired area of the sample surface. To the above Means for controlling the moving means, and means for controlling the heat generation driving means so that only a desired point on the sample surface is heated or each point in a desired region on the sample surface is sequentially heated. And a temperature control unit that controls the heat generation drive unit so that the temperature of the probe becomes a desired temperature based on the thermoelectromotive force from the thermocouple.
【0015】本発明の第6の態様による加熱・形状測定
装置は、前記第4又は第5の態様による加熱装置と、前
記試料表面と略平行な面の方向における前記探針の前記
試料表面に対する相対位置に応じた、前記試料表面と略
垂直な方向の前記探針の前記試料表面に対する相対位置
に関する情報を得る手段と、を備えたものである。A heating / shape measuring apparatus according to a sixth aspect of the present invention is the heating apparatus according to the fourth or fifth aspect, and the probe with respect to the sample surface in a direction substantially parallel to the sample surface. Means for obtaining information on the relative position of the probe with respect to the sample surface in a direction substantially perpendicular to the sample surface, according to the relative position.
【0016】前記第1及び第2の態様によるカンチレバ
ーによれば、発熱体により探針の先端部が加熱される。
したがって、探針の先端部を試料表面に接触させるか又
は微小間隔で近接させることによって、探針の先端部を
介して試料表面を加熱することができる。このとき、走
査型原子間力顕微鏡で採用されているカンチレバーのよ
うに探針の先端部を極めて先鋭に構成しておくことがで
きるので、探針の先端部を介して試料表面の原子、分子
オーダーの微小領域を局所的に加熱することができる。
しかも、前記第1及び第2の態様によるカンチレバーに
よれば、探針に熱電対が設けられているので、熱電対か
らの熱起電力に基づいて探針の温度を所望の温度に制御
することができる。このため、探針の先端部を介して試
料表面の原子、分子オーダーの微小領域を局所的にかつ
所望の温度に加熱することができる。According to the cantilevers according to the first and second aspects, the tip of the probe is heated by the heating element.
Therefore, the sample surface can be heated via the tip part of the probe by bringing the tip part of the probe into contact with the sample surface or bringing them closer to each other at a minute interval. At this time, the tip of the probe can be configured to be extremely sharp like a cantilever used in a scanning atomic force microscope, so atoms and molecules on the sample surface can be inserted through the tip of the probe. A small area of the order can be locally heated.
Moreover, according to the cantilevers according to the first and second aspects, since the probe is provided with the thermocouple, it is possible to control the temperature of the probe to a desired temperature based on the thermoelectromotive force from the thermocouple. You can For this reason, it is possible to locally heat the atomic and molecular order minute regions on the sample surface to the desired temperature via the tip of the probe.
【0017】そして、前記第1及び第2の態様によるカ
ンチレバーによれば、片持ち梁構造が採用されているの
で、前記第3乃至第5の態様のように可撓性プレートの
撓みを巧みに利用することによって、探針の先端部を試
料表面に接触させるか又は微小間隔で近接させることが
できるのである。Since the cantilever according to the first and second aspects employs the cantilever structure, the flexible plate can be flexed flexibly as in the third to fifth aspects. By utilizing it, the tip portion of the probe can be brought into contact with the sample surface or can be brought close to each other at a minute interval.
【0018】前記第2の態様によるカンチレバーによれ
ば、熱電対を構成する金属材料の少なくとも一部が発熱
体と探針との間に介在する高熱伝導体として兼用されて
いるので、例えば、可撓性プレートにおける探針の周囲
の位置に発熱体を設けた場合のように、発熱体が探針か
ら比較的離れた位置に設けられた場合であっても、発熱
体からの熱が効率良く探針の先端部に伝導される。この
ため、試料表面を効率よく加熱することができる。In the cantilever according to the second aspect, since at least a part of the metal material forming the thermocouple is also used as a high thermal conductor interposed between the heating element and the probe, for example, Even when the heating element is provided at a position relatively far from the probe, as in the case where the heating element is provided around the probe on the flexible plate, the heat from the heating element is efficiently generated. Conducted to the tip of the probe. Therefore, the sample surface can be efficiently heated.
【0019】前記第3の態様による加熱装置では、カン
チレバーが撓んで探針が試料表面に押し付けられた状態
において、試料表面の所望の点のみが加熱されるか又は
前記試料表面の所望の領域の各点が順次加熱されるよう
に、制御手段により前記発熱駆動手段並びに前記第1及
び第2の移動手段が制御される。この場合、カンチレバ
ーの撓みによって探針が試料表面へ押し付けられるの
で、探針が確実に試料表面に接触し、探針の先端部から
試料表面への熱伝導が有効に行われる。また、試料の表
面の所望の領域を加熱するべく探針を試料表面に対して
走査した場合にも、カンチレバーの撓みによって探針が
試料表面の凹凸に追従するので、探針が確実に試料表面
に接触し、探針の先端部から試料表面への熱伝導が有効
に行われる。そして、熱電対からの熱起電力に基づいて
探針の温度を所望の温度に制御しているので、試料を所
望の温度に加熱することができる。In the heating device according to the third aspect, only a desired point on the sample surface is heated or a desired region on the sample surface is heated in a state where the cantilever is bent and the probe is pressed against the sample surface. The heating means and the first and second moving means are controlled by the control means so that each point is heated sequentially. In this case, since the probe is pressed against the sample surface by the bending of the cantilever, the probe surely contacts the sample surface, and the heat conduction from the tip of the probe to the sample surface is effectively performed. Further, even when the probe is scanned with respect to the sample surface to heat a desired area of the sample surface, the probe can follow the unevenness of the sample surface due to the bending of the cantilever, so the probe can reliably And the heat is effectively conducted from the tip of the probe to the sample surface. Since the temperature of the probe is controlled to the desired temperature based on the thermoelectromotive force from the thermocouple, the sample can be heated to the desired temperature.
【0020】前記第4の態様による加熱装置では、カン
チレバーの撓みが一定になるように第2の移動手段が制
御されつつ、探針が前記試料表面の所望の点に相対する
か又は試料表面の所望の領域の各点を順次走査するよう
に、第1の移動手段が制御される。また、試料表面の所
望の点のみが加熱されるか又は試料表面の所望の領域の
各点が順次加熱されるように、発熱駆動手段が制御され
る。したがって、原子間力顕微鏡におけるいわゆるコン
タクトモードと同様の探針の移動制御が実現されつつ、
試料表面の所望の点のみが加熱されるか又は試料表面の
所望の領域の各点が順次加熱される。このため、試料表
面の凹凸に追従して探針と試料表面との接触状態を一定
に保つことができるので、試料表面の凹凸にかかわらず
試料表面の加熱効率を一定にすることができる。また、
コンタクトモードと同様の探針の移動制御が実現される
ので、前記第6の態様による加熱・形状計測装置のよう
に、相対位置に関する情報を得ることによって、試料表
面の加熱と同時に、加熱前に又は加熱後に試料表面の凹
凸の形状データを得ることが可能となり、試料表面の加
熱箇所を決めたり、試料を観察したりする上で好まし
い。そして、熱電対からの熱起電力に基づいて探針の温
度を所望の温度に制御しているので、試料を所望の温度
に加熱することができる。In the heating device according to the fourth aspect, the probe moves toward the desired point on the sample surface or the sample surface while the second moving means is controlled so that the deflection of the cantilever becomes constant. The first moving means is controlled so as to sequentially scan each point of the desired area. Further, the heat generation driving means is controlled so that only a desired point on the sample surface is heated or each point in a desired region on the sample surface is sequentially heated. Therefore, while realizing the movement control of the probe similar to the so-called contact mode in the atomic force microscope,
Only the desired points on the sample surface are heated, or each point on the desired area of the sample surface is heated sequentially. Therefore, since the contact state between the probe and the sample surface can be kept constant by following the unevenness of the sample surface, the heating efficiency of the sample surface can be made constant regardless of the unevenness of the sample surface. Also,
Since the movement control of the probe similar to that in the contact mode is realized, as in the heating / shape measuring device according to the sixth aspect, by obtaining the information on the relative position, simultaneously with the heating of the sample surface and before the heating. Alternatively, it becomes possible to obtain the shape data of the unevenness of the sample surface after heating, which is preferable in determining the heating location on the sample surface and observing the sample. Since the temperature of the probe is controlled to the desired temperature based on the thermoelectromotive force from the thermocouple, the sample can be heated to the desired temperature.
【0021】前記第5の態様による加熱装置では、カン
チレバーが振動手段により振動させられ、カンチレバー
の振動状態の検出信号に基づいて前記カンチレバーの前
記探針と前記試料表面との間に作用する原子間力が一定
になるように第2の移動手段が制御されつつ、探針が前
記試料表面の所望の点に相対するか又は試料表面の所望
の領域の各点を順次走査するように、第1の移動手段が
制御される。また、試料表面の所望の点のみが加熱され
るか又は試料表面の所望の領域の各点が順次加熱される
ように、発熱駆動手段が制御される。したがって、原子
間力顕微鏡における所定モードと同様の探針の移動制御
が実現されつつ、試料表面の所望の点のみが加熱される
か又は試料表面の所望の領域の各点が順次加熱される。
このため、試料表面の凹凸に追従して探針の振動の中心
と試料表面との間隔を一定に保つことができるので、試
料表面の凹凸にかかわらず試料表面の加熱効率を一定に
することができる。また、原子間力顕微鏡における所定
モードと同様の探針の移動制御が実現されるので、前記
第6の態様による加熱・形状計測装置のように、相対位
置に関する情報を得ることによって、試料表面の加熱と
同時に、加熱前に又は加熱後に試料表面の凹凸の形状デ
ータを得ることが可能となり、試料表面の加熱箇所を決
めたり、試料を観察したりする上で好ましい。そして、
熱電対からの熱起電力に基づいて探針の温度を所望の温
度に制御しているので、試料を所望の温度に加熱するこ
とができる。In the heating device according to the fifth aspect, the cantilever is vibrated by the vibrating means, and the interatomic force acting between the probe of the cantilever and the sample surface is detected based on the detection signal of the vibration state of the cantilever. While the second moving means is controlled so that the force is constant, the first probe is arranged so as to face the desired point on the sample surface or sequentially scan each point on the desired region of the sample surface. Means of movement are controlled. Further, the heat generation driving means is controlled so that only a desired point on the sample surface is heated or each point in a desired region on the sample surface is sequentially heated. Therefore, while the movement control of the probe similar to the predetermined mode in the atomic force microscope is realized, only a desired point on the sample surface is heated or each point in a desired region on the sample surface is sequentially heated.
Therefore, the distance between the center of vibration of the probe and the sample surface can be kept constant by following the unevenness of the sample surface, so that the heating efficiency of the sample surface can be made constant regardless of the unevenness of the sample surface. it can. Further, since the movement control of the probe similar to the predetermined mode in the atomic force microscope is realized, the information on the relative position is obtained by obtaining the information on the relative position as in the heating / shape measuring device according to the sixth aspect. At the same time as the heating, before or after the heating, it becomes possible to obtain the shape data of the unevenness of the sample surface, which is preferable in determining the heating point on the sample surface and observing the sample. And
Since the temperature of the probe is controlled to the desired temperature based on the thermoelectromotive force from the thermocouple, the sample can be heated to the desired temperature.
【0022】[0022]
【発明の実施の形態】以下、本発明によるカンチレバ
ー、加熱装置及び加熱・形状計測装置について、図面を
参照して説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A cantilever, a heating device and a heating / shape measuring device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0023】まず、本発明の一実施の形態によるカンチ
レバーについて、図1及び図2を参照して説明する。First, a cantilever according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
【0024】図1は、本発明の一実施の形態によるカン
チレバーを示す概略平面図である。図2は、図1中のI
I−II線概略断面図である。FIG. 1 is a schematic plan view showing a cantilever according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows I in FIG.
It is an I-II line schematic sectional drawing.
【0025】このカンチレバーは、図1及び図2に示す
ように、支持体1と、支持体1に一端が支持された可撓
性プレート2と、可撓性プレート2の先端側領域に設け
られ熱電対を有する探針3と、探針3の先端部を加熱す
る発熱体4とを備えている。As shown in FIGS. 1 and 2, the cantilever is provided in a support 1, a flexible plate 2 having one end supported by the support 1, and a distal end region of the flexible plate 2. The probe 3 having a thermocouple and the heating element 4 for heating the tip of the probe 3 are provided.
【0026】本実施の形態では、支持体1は、窒化珪素
膜5と、シリコン層6と、窒化珪素膜7とから構成され
ている。可撓性プレート2は、窒化珪素膜5から構成さ
れている。もっとも、支持体1及び可撓性プレート2の
構成は、このような構成に限定されるものではない。In the present embodiment, the support 1 is composed of the silicon nitride film 5, the silicon layer 6 and the silicon nitride film 7. The flexible plate 2 is composed of a silicon nitride film 5. However, the configurations of the support 1 and the flexible plate 2 are not limited to such a configuration.
【0027】本実施の形態では、探針3は、前記熱電対
を構成する金属材料からなる第1の熱電対構成部8と、
第1の熱電対構成部8の突起部分の周囲を取り巻く酸化
珪素膜9と、酸化珪素膜9の頂点部分からわずかに突出
した第1の熱電対構成部8の先端部と接合され前記熱電
対を構成する膜状の第2の熱電対構成部10(第2の熱
電対構成部10と第1の熱電対構成部8とは異なる種類
の金属材料からなる)とから構成されている。もっと
も、探針3の構成は、このような構成に限定されるもの
ではない。In the present embodiment, the probe 3 includes a first thermocouple forming section 8 made of a metal material forming the thermocouple.
The silicon oxide film 9 surrounding the protruding portion of the first thermocouple forming portion 8 and the tip of the first thermocouple forming portion 8 slightly protruding from the apex portion of the silicon oxide film 9 are joined to the thermocouple. And a film-shaped second thermocouple constituting section 10 (the second thermocouple constituting section 10 and the first thermocouple constituting section 8 are made of different kinds of metal materials). However, the configuration of the probe 3 is not limited to such a configuration.
【0028】なお、第1の熱電対構成部8は、可撓性プ
レート2上の探針3の周辺部に延在し、さらに熱電対用
の配線パターン8a及び外部との電気的接続のための電
極パターン8bとして、支持体1上に延びている。ま
た、第2の熱電対構成部10は、可撓性プレート2の下
面及び支持体1の下面の全体に及んでいる。The first thermocouple forming portion 8 extends around the probe 3 on the flexible plate 2 and is used for electrical connection with the wiring pattern 8a for the thermocouple and the outside. The electrode pattern 8b of No. 1 extends on the support 1. Further, the second thermocouple component 10 extends over the entire lower surface of the flexible plate 2 and the lower surface of the support 1.
【0029】また、本実施の形態では、第1の熱電対構
成部8の上に電気絶縁層11が形成され、この上に発熱
体4がヘアピン状に形成されている。発熱体4からの熱
は熱伝導現象により探針3の先端部に伝わり、発熱体4
が探針3の先端部を加熱することになる。本実施の形態
では、第1の熱電対構成部8が発熱体4と探針3との間
に介在する高熱伝導体として兼用されているので、発熱
体4からの熱が効率良く探針3の先端部に伝導される。Further, in the present embodiment, the electric insulating layer 11 is formed on the first thermocouple forming portion 8, and the heating element 4 is formed in a hairpin shape on the electric insulating layer 11. The heat from the heating element 4 is transferred to the tip of the probe 3 due to the heat conduction phenomenon,
Will heat the tip of the probe 3. In the present embodiment, since the first thermocouple component 8 is also used as the high thermal conductor interposed between the heating element 4 and the probe 3, the heat from the heating element 4 is efficiently transferred to the probe 3. Is transmitted to the tip of the.
【0030】なお、発熱体4は、探針3の周辺部のみな
らず探針3の内側部分にも及んでいてもよいし、ヘアピ
ン状には構成せずに探針3の内側部分の全体及びその周
囲に矩形状に形成してもよい。発熱体4の材料として
は、例えば、クロメル、アルメル、ニクロムなどの体積
抵抗率の高い金属膜等を用いることができる。また、発
熱体4の発熱量が比較的少なくても良い場合は、アルミ
ニウムなどの配線パターンに用いられる材料であって
も、その線幅を十分に狭くして単位長さ当たりの抵抗を
大きくすれば、発熱体4の材料として用いることができ
る。The heating element 4 may extend not only to the peripheral portion of the probe 3 but also to the inner portion of the probe 3, and the entire inner portion of the probe 3 is not formed into a hairpin shape. Alternatively, it may be formed in a rectangular shape around it. As a material of the heating element 4, for example, a metal film having a high volume resistivity such as chromel, alumel, or nichrome can be used. Further, when the heat generation amount of the heating element 4 may be relatively small, even if the material used for the wiring pattern is aluminum or the like, the line width can be sufficiently narrowed to increase the resistance per unit length. For example, it can be used as a material for the heating element 4.
【0031】また、可撓性プレート2上には、発熱体4
に電気的に接続された配線パターン12が形成されてい
る。配線パターン12は、支持体1の上にも延びて、支
持体1上に形成された外部との電気的接続のための電極
パターン13に接続されている。On the flexible plate 2, a heating element 4 is placed.
A wiring pattern 12 electrically connected to is formed. The wiring pattern 12 extends on the support 1 and is connected to an electrode pattern 13 formed on the support 1 for electrical connection with the outside.
【0032】次に、図1及び図2に示すカンチレバーの
製造方法の一例について、図3を参照して説明する。図
3は、図1及び図2に示すカンチレバーの製造工程の一
例を示す概略断面図である。なお、図3において、図1
中の各要素に対応する要素には、同一符号を付してい
る。Next, an example of a method for manufacturing the cantilever shown in FIGS. 1 and 2 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a manufacturing process of the cantilever shown in FIGS. 1 and 2. In addition, in FIG.
The elements corresponding to the respective elements are given the same reference numerals.
【0033】まず、自然酸化膜で覆われた半導体製造用
の厚さ250μm,(100)面方位のn型シリコン基
板6の両面に、低気圧気相成長法によりジクロルシアン
とアンモニアガスを原料として窒化珪素膜5,7を70
0nm成膜する。さらに、該基板6上面の窒化珪素膜5
をフォトリソグフィ法及びドライエッチング法によりパ
ターニングすることによって、基板6の上面の窒化珪素
膜5の所定箇所に、基板6の表面を露出させる四角形状
の開口5aを形成する。その後、この基板を、水酸化カ
リウム溶液またはテトラメチルアンモニウムハイドロオ
キサイド等のシリコンエッチング液に浸し、前記窒化珪
素膜5,7をマスクとし、開口5aから露出した基板6
の部分を四角錘状に異方性エッチングして、窒化珪素膜
5の開口6aに連続する四角錘状のトレンチ6aを形成
する(図3(a))。なお、基板6として(100)面
方位のものが用いられているので、周知のようにエッチ
ングがシリコンの(111)面で自動的に停止するた
め、トレンチ6aの面は54.7゜の角度のテーパ面と
なる。First, dichlorocyan and ammonia gas are used as raw materials by low pressure vapor phase epitaxy on both surfaces of an n-type silicon substrate 6 having a thickness of 250 μm and a (100) plane orientation covered with a natural oxide film. 70 for the silicon nitride films 5 and 7
A film of 0 nm is formed. Further, the silicon nitride film 5 on the upper surface of the substrate 6
Is patterned by a photolithography method and a dry etching method to form a rectangular opening 5a exposing the surface of the substrate 6 at a predetermined position of the silicon nitride film 5 on the upper surface of the substrate 6. Then, the substrate 6 is immersed in a silicon etching solution such as potassium hydroxide solution or tetramethylammonium hydroxide, and the substrate 6 exposed through the opening 5a using the silicon nitride films 5 and 7 as a mask.
This portion is anisotropically etched into a quadrangular pyramid shape to form a quadrangular pyramid-shaped trench 6a continuous with the opening 6a of the silicon nitride film 5 (FIG. 3A). Since the substrate 6 having the (100) plane orientation is used, as is well known, the etching automatically stops at the (111) plane of silicon. Therefore, the surface of the trench 6a has an angle of 54.7 °. It becomes the taper surface of.
【0034】その後、図3(a)に示す状態の基板を電
気炉に設置して加熱し、露出した基板6のトレンチ6a
の部分に熱酸化により酸化珪素膜9を成長させる。周知
のように、酸化珪素膜の成長速度は、平坦な部分では速
いとともに角の部分では遅いという性質を有しているの
で、トレンチ6aの部分に成長した酸化珪素膜9の断面
形状は図3(b)に示すようになり、底部の厚みが他の
部分に比べて極端に薄いことになる。その後、この状態
の基板の上に、銀、銅、アルミニウムなどの金属を成膜
し、これをフォトリソグラフィ法及び湿式エッチング法
によりパターニングすることによって、酸化珪素膜9の
トレンチ6aの部分及びその周辺部に矩形状に第1の熱
電対構成部8を形成するとともに、これに連続する配線
パターン8a及び電極パターン8bを形成する。さら
に、この状態の基板の上面に、酸化珪素又は窒化珪素等
を成膜した後に、これをフォトリソグラフィ法及びドラ
イエッチング法によりパターニングすることによって、
第1の熱電対構成部8上に絶縁層11を形成する(図3
(b))。なお、絶縁層11は、リフトオフ法等によっ
て形成することもできる。Then, the substrate in the state shown in FIG. 3A is placed in an electric furnace and heated to expose the trench 6a of the substrate 6.
A silicon oxide film 9 is grown by thermal oxidation on the portion. As is well known, since the growth rate of a silicon oxide film is high in a flat portion and slow in a corner portion, the cross-sectional shape of the silicon oxide film 9 grown in the trench 6a is shown in FIG. As shown in (b), the thickness of the bottom portion is extremely thin compared to other portions. After that, a metal such as silver, copper, or aluminum is formed on the substrate in this state, and the film is patterned by a photolithography method and a wet etching method to form a portion of the trench 6a of the silicon oxide film 9 and its periphery. The first thermocouple forming portion 8 is formed in a rectangular shape in the portion, and the wiring pattern 8a and the electrode pattern 8b continuous to this are formed. Furthermore, by depositing silicon oxide, silicon nitride, or the like on the upper surface of the substrate in this state, and then patterning this by photolithography and dry etching,
An insulating layer 11 is formed on the first thermocouple component 8 (see FIG. 3).
(B)). The insulating layer 11 can also be formed by a lift-off method or the like.
【0035】次に、図3(b)に示す状態の基板の上面
に、クロメル、アルメル、ニクロム等を成膜し、これを
フォトリソグラフィ法及びドライエッチング法によりパ
ターニングすることによって、絶縁層11上にヘアピン
状に発熱体4を形成する。なお、発熱体4は、リフトオ
フ法等によって形成することもできる。さらに、窒化珪
素膜5の上面に金、白金、アルミニウム等の金属層をリ
フトオフ法などによりパターニングすることによって、
前記配線パターン12及び電極パターン13を形成す
る。なお、図面には示していないが、この配線パターン
12の形状を工夫する(例えば、所定箇所を太く構成す
る)ことにより、可撓性プレート2に向けて照射される
可撓性プレート2の撓み検出用等の光束を反射する反射
層として兼用させることもできる。もっとも、配線パタ
ーン12とは別個に反射層を可撓性プレート2に形成し
てもよいし、光てこ法によらずに可撓性プレート2の撓
みを検出する場合や可撓性プレート1の撓みを検出する
必要がない場合などには、前記反射層を形成する必要は
ない。その後、基板6の両面の窒化珪素膜5,7に対し
て、可撓性プレート2の所望の形状及び支持体1の所望
の形状に合わせて、フォトリソグラフィ法及びドライエ
ッチング法によりパターニングを施す(図3(c))。Next, a film of chromel, alumel, nichrome, etc. is formed on the upper surface of the substrate in the state shown in FIG. 3B, and this is patterned by photolithography and dry etching to form a film on the insulating layer 11. The heating element 4 is formed in a hairpin shape. The heating element 4 can also be formed by a lift-off method or the like. Further, by patterning a metal layer of gold, platinum, aluminum or the like on the upper surface of the silicon nitride film 5 by a lift-off method or the like,
The wiring pattern 12 and the electrode pattern 13 are formed. Although not shown in the drawing, the bending of the flexible plate 2 irradiated toward the flexible plate 2 by devising the shape of the wiring pattern 12 (for example, making a predetermined portion thick) It can also be used as a reflection layer for reflecting a light beam for detection or the like. However, a reflective layer may be formed on the flexible plate 2 separately from the wiring pattern 12, and when the flexure of the flexible plate 2 is detected without using the optical lever method, or when the flexible plate 1 is used. When it is not necessary to detect bending, it is not necessary to form the reflective layer. Thereafter, the silicon nitride films 5 and 7 on both surfaces of the substrate 6 are patterned by photolithography and dry etching in accordance with the desired shape of the flexible plate 2 and the desired shape of the support 1. FIG. 3C).
【0036】その後、図3(c)に示す状態の基板を加
熱したテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド溶
液等のシリコンエッチング液に浸し、前記パターニング
により露出した不要なシリコン部分のみを溶出する。さ
らにこの基板を水酸化カリウム水溶液(この水溶液は、
酸化珪素膜を低速でエッチングする)に浸漬し、酸化珪
素膜9を等方的に極わずかにエッチング除去し、エッチ
ング除去後の酸化珪素膜9の頂点部(エッチング前に厚
みの一番薄かった部分に対応)から第1の熱電対構成部
8の先端部をわずかに突出させる(図3(d))。Then, the substrate in the state shown in FIG. 3C is immersed in a heated silicon etching solution such as tetramethylammonium hydroxide solution to elute only the unnecessary silicon portion exposed by the patterning. Furthermore, this substrate is a potassium hydroxide aqueous solution (this aqueous solution is
The silicon oxide film 9 is dipped in the silicon oxide film at a low speed, and the silicon oxide film 9 is isotropically and slightly etched away, and the apex portion of the silicon oxide film 9 after the etching removal (the thickness is the thinnest before etching) (Corresponding to the portion), the tip of the first thermocouple forming part 8 is slightly projected (FIG. 3 (d)).
【0037】最後に、この基板の下面側に第1の熱電対
構成部8と異なる種類の金属材料を成膜することによっ
て、第2の熱電対構成部10を形成する。これにより、
図1及び図2に示すカンチレバーが完成する。Finally, a second thermocouple forming section 10 is formed by depositing a metal material of a different type from the first thermocouple forming section 8 on the lower surface side of this substrate. This allows
The cantilever shown in FIGS. 1 and 2 is completed.
【0038】なお、探針3の先端部は試料加熱および試
料表面の形状測定を高分解能で行なうためには、鋭いこ
とが好ましい。The tip of the probe 3 is preferably sharp in order to heat the sample and measure the shape of the sample surface with high resolution.
【0039】以上説明した図1及び図2に示すカンチレ
バーによれば、発熱体4により探針3の先端部が加熱さ
れる。したがって、探針3の先端部を試料表面に接触さ
せるか又は微小間隔で近接させることによって、探針3
の先端部を介して試料表面を加熱することができる。こ
のとき、走査型原子間力顕微鏡で採用されているカンチ
レバーのように探針3の先端部を極めて先鋭に構成して
おくことができるので、探針3の先端部を介して試料表
面の原子、分子オーダーの微小領域を局所的に加熱する
ことができる。しかも、図1及び図2に示すカンチレバ
ーによれば、探針3に熱電対が設けられているので、熱
電対からの熱起電力に基づいて探針の温度を所望の温度
に制御することができる。このため、探針3の先端部を
介して試料表面の原子、分子オーダーの微小領域を局所
的にかつ所望の温度に加熱することができる。そして、
図1及び図2に示すカンチレバーによれば、片持ち梁構
造が採用されているので、後述するように可撓性プレー
ト2の撓みを巧みに利用することによって、探針3の先
端部を試料表面に接触させるか又は微小間隔で近接させ
ることができるのである。In the cantilever shown in FIGS. 1 and 2 described above, the heating element 4 heats the tip of the probe 3. Therefore, by bringing the tip of the probe 3 into contact with the sample surface or bringing them into close proximity with each other at a minute interval,
The sample surface can be heated via the tip of the. At this time, since the tip of the probe 3 can be made extremely sharp like a cantilever adopted in the scanning atomic force microscope, atoms on the sample surface can be inserted through the tip of the probe 3. It is possible to locally heat a minute region of molecular order. Moreover, according to the cantilever shown in FIGS. 1 and 2, since the probe 3 is provided with the thermocouple, the temperature of the probe can be controlled to a desired temperature based on the thermoelectromotive force from the thermocouple. it can. For this reason, it is possible to locally and atomically heat a minute region on the sample surface to a desired temperature via the tip portion of the probe 3. And
According to the cantilever shown in FIG. 1 and FIG. 2, since the cantilever structure is adopted, the tip portion of the probe 3 can be sampled by skillfully utilizing the bending of the flexible plate 2 as described later. It can be in contact with the surface or in close proximity with a small spacing.
【0040】次に、以上説明したカンチレバーを用いた
本発明の一実施の形態による加熱・形状計測装置につい
て、図4を参照して説明する。図4は、この加熱・形状
計測装置の概略構成図である。Next, a heating / shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention using the above-described cantilever will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of this heating / shape measuring device.
【0041】この加熱・形状計測装置は、図1及び図2
に示すカンチレバー21と、該カンチレバー21を支持
するカンチレバーホルダー22と、該カンチレバーホル
ダー22をX,Y,Z方向(X方向は図8の紙面に対し
て垂直な方向、Y方向は図8中の左右方向、Z方向は図
8中の上下方向とし、XY平面が試料50の表面と略平
行な面となっている。)に移動させるカンチレバー移動
装置23と、該移動装置23を駆動する駆動回路24
と、試料50をX,Y,Z方向に粗動させる移動装置2
5と、該移動装置25を駆動する駆動回路26と、試料
50をX,Y,Z方向に微動させる移動装置27と、該
移動装置27を駆動する駆動回路28と、カンチレバー
21の電極パターン13及び配線パターン12を介して
発熱体4を通電して、カンチレバー21の発熱体4を発
熱駆動する発熱駆動回路29と、カンチレバー21の可
撓性プレート2の撓みを検出する撓み検出部30と、カ
ンチレバー21の電極パターン8b及び第2の熱電対構
成部10を介して得られる熱起電力に対して増幅や補償
等の信号処理を行う熱起電力検出回路60と、駆動回路
24,26,28,29を制御したり、熱起電力検出回
路60を介して得られた熱起電力を取り込んで発熱駆動
回路29を制御したり、撓み検出部30からの検出信号
を取り込んで所定の演算を行ったりするコンピュータ等
からなる演算・制御部31と、使用者が演算・制御部に
指令等を与えるためのキーボードやマウス等の入力装置
32と、得られた結果等を表示するCRT等の表示装置
33とを備えている。なお、移動装置27は、試料50
の試料台も兼ねている。また、図8中、34は基台であ
る。This heating / shape measuring device is shown in FIGS.
8, a cantilever holder 22 that supports the cantilever 21, and the cantilever holder 22 in X, Y, and Z directions (X direction is a direction perpendicular to the plane of FIG. 8 and Y direction is in FIG. 8). The left and right directions and the Z direction are the up and down directions in FIG. 8, and the cantilever moving device 23 for moving the XY plane is a surface substantially parallel to the surface of the sample 50, and a drive circuit for driving the moving device 23. 24
And a moving device 2 for roughly moving the sample 50 in the X, Y, and Z directions.
5, a drive circuit 26 for driving the moving device 25, a moving device 27 for finely moving the sample 50 in the X, Y, and Z directions, a driving circuit 28 for driving the moving device 27, and an electrode pattern 13 of the cantilever 21. And a heating drive circuit 29 that energizes the heating element 4 via the wiring pattern 12 to drive the heating element 4 of the cantilever 21 to generate heat, and a bending detection unit 30 that detects bending of the flexible plate 2 of the cantilever 21. A thermoelectromotive force detection circuit 60 that performs signal processing such as amplification and compensation on thermoelectromotive force obtained through the electrode pattern 8b of the cantilever 21 and the second thermocouple component 10, and drive circuits 24, 26, 28. , 29, control the heat generation drive circuit 29 by taking in the thermoelectromotive force obtained through the thermoelectromotive force detection circuit 60, and take in the detection signal from the deflection detection section 30 to obtain a predetermined value. A calculation / control unit 31 including a computer for performing calculations, an input device 32 such as a keyboard and a mouse for giving a command to the calculation / control unit by a user, a CRT for displaying the obtained results, etc. Display device 33 of FIG. The moving device 27 is used for the sample 50.
Also serves as a sample stand. Further, in FIG. 8, 34 is a base.
【0042】なお、本実施の形態では、撓み検出部30
は、周知の光てこ法に従ってカンチレバー21の可撓性
プレート2の撓みを検出するように構成されており、具
体的には、例えば、可撓性プレート2にレーザ光を照射
するHe−Neレーザ等からなるレーザ光源と、可撓性
プレート2で反射されたレーザ光を検出するための2分
割フォトディテクタとで構成されている。もっとも、撓
み検出部30の構成は、このような構成に限定されるも
のではなく、光てこ法によるものでなくてもよい。In the present embodiment, the deflection detecting section 30
Is configured to detect the bending of the flexible plate 2 of the cantilever 21 according to a known optical lever method, and specifically, for example, a He-Ne laser that irradiates the flexible plate 2 with laser light. And a two-divided photodetector for detecting the laser light reflected by the flexible plate 2. However, the configuration of the deflection detection unit 30 is not limited to such a configuration, and may not be based on the optical lever method.
【0043】以上説明したような加熱・形状計測装置の
構成は、従来の走査型原子間力顕微鏡とほぼ同様である
が、カンチレバー21が発熱体4及び熱電対を有してい
る点、発熱駆動回路29を有している点、演算・制御部
31による後述する加熱制御及び温度制御の点などにお
いて、従来の走査型原子間力顕微鏡と全く異なるもので
ある。The configuration of the heating / shape measuring apparatus as described above is almost the same as that of the conventional scanning atomic force microscope, but the cantilever 21 has the heating element 4 and the thermocouple, and the heating driving is performed. It is completely different from the conventional scanning atomic force microscope in that it has a circuit 29, heating control and temperature control which will be described later by the arithmetic / control unit 31.
【0044】次に、前記加熱・形状計測装置の動作の一
例について、説明する。Next, an example of the operation of the heating / shape measuring device will be described.
【0045】前記加熱・形状計測装置の第1の加熱動作
では、入力装置32を介して使用者から入力された所定
の指令に応答して、演算・制御部31は、カンチレバー
21が撓んで探針3が試料50の表面に押し付けられた
状態において、試料50の表面の所望の点のみが加熱さ
れるか又は試料50の表面の所望の領域の各点が順次加
熱されるように、駆動回路24,26,28,29を制
御する。また、演算・制御部31は、加熱時には、熱電
対からの熱起電力(カンチレバー21の電極パターン8
bと第2の熱電対構成部10との間の電圧)に基づい
て、探針3の温度が、使用者が入力装置32により設定
した温度となるように、発熱駆動回路29を制御する。
なお、試料50の表面の所望の領域を加熱する場合に
は、例えば、使用者は当該領域の各点毎に異なる温度を
設定してもよく、その場合には、演算・制御部31はそ
の設定に応じて各点の走査時に探針3がそれぞれの設定
温度となるように、発熱駆動回路29を制御する。In the first heating operation of the heating / shape measuring device, in response to a predetermined command input by the user via the input device 32, the arithmetic / control unit 31 causes the cantilever 21 to bend and search. The driving circuit is configured so that only the desired points on the surface of the sample 50 are heated or the respective points on the desired region of the surface of the sample 50 are sequentially heated while the needle 3 is pressed against the surface of the sample 50. 24, 26, 28, 29 are controlled. Further, the calculation / control unit 31 controls the thermoelectromotive force from the thermocouple (the electrode pattern 8 of the cantilever 21 during heating).
The heating drive circuit 29 is controlled so that the temperature of the probe 3 becomes the temperature set by the user with the input device 32, based on the voltage between b and the second thermocouple component 10.
When heating a desired region of the surface of the sample 50, for example, the user may set a different temperature for each point of the region, and in that case, the calculation / control unit 31 does not change the temperature. The heat generation drive circuit 29 is controlled so that the probe 3 is set to each set temperature when scanning each point according to the setting.
【0046】具体的には、試料50の所望の点のみを加
熱する場合には、例えば、駆動回路26,28を介して
移動装置25,27を作動させることによって、探針3
の先端部が試料50の表面の所望の点に対応するX,Y
方向の位置に到達するまで試料50をX,Y方向に移動
させ、その後試料50をZ方向に移動させ、カンチレバ
ー21が撓んで探針3の先端部が試料50の表面に押し
付けられた状態にする。また、その後に駆動回路29を
介してカンチレバー21の発熱体4を発熱させるか、あ
るいは、予め発熱体4を発熱させておく。Specifically, in the case of heating only a desired point of the sample 50, the probe 3 is operated by operating the moving devices 25 and 27 via the drive circuits 26 and 28, for example.
X, Y whose tip corresponds to a desired point on the surface of the sample 50
Direction, the sample 50 is moved in the X and Y directions, and then the sample 50 is moved in the Z direction so that the cantilever 21 bends and the tip of the probe 3 is pressed against the surface of the sample 50. To do. After that, the heating element 4 of the cantilever 21 is made to generate heat via the drive circuit 29, or the heating element 4 is made to generate heat in advance.
【0047】また、試料50の所望の領域を加熱する場
合には、例えば、駆動回路26,28を介して移動装置
25,27を作動させることによって、探針3の先端部
が試料50の表面の所望の領域に対応するX,Y方向の
位置に到達するまで試料50をX,Y方向に移動させ、
その後試料50をZ方向に移動させ、カンチレバー21
が撓んで探針3の先端部が試料50の表面に押し付けら
れた状態にする。その後、試料50のZ方向の位置を保
ったまま、駆動回路26,28を介して移動装置25,
27を作動させることによって、探針3の先端部が試料
50の表面の所望の領域を走査するように試料50を
X,Y方向に移動させる。その走査中に、駆動回路29
を介してカンチレバー21の発熱体4を発熱させる。When heating a desired region of the sample 50, the tip of the probe 3 is moved to the surface of the sample 50 by operating the moving devices 25 and 27 via the drive circuits 26 and 28, for example. The sample 50 in the X and Y directions until it reaches a position in the X and Y directions corresponding to the desired area of
After that, the sample 50 is moved in the Z direction and the cantilever 21 is moved.
Is bent and the tip portion of the probe 3 is pressed against the surface of the sample 50. After that, while maintaining the position of the sample 50 in the Z direction, the moving device 25,
By operating 27, the sample 50 is moved in the X and Y directions so that the tip of the probe 3 scans a desired area on the surface of the sample 50. During the scanning, the drive circuit 29
The heating element 4 of the cantilever 21 is caused to generate heat via.
【0048】以上説明した第1の加熱動作では、カンチ
レバー21の撓みによって探針3が試料50の表面へ押
し付けられるので、探針3が確実に試料50の表面に接
触し、探針3の先端部から試料50の表面への熱伝導が
有効に行われる。また、試料50の表面の所望の領域を
加熱するべく探針3を試料50の表面に対して走査した
場合にも、カンチレバー21の撓みによって探針3が試
料50の表面の凹凸に追従するので、探針3が確実に試
料50の表面に接触し、探針3の先端部から試料50の
表面への熱伝導が有効に行われる。In the first heating operation described above, since the probe 3 is pressed against the surface of the sample 50 by the bending of the cantilever 21, the probe 3 surely comes into contact with the surface of the sample 50, and the tip of the probe 3 comes into contact. Heat is effectively conducted from the part to the surface of the sample 50. Further, even when the probe 3 is scanned with respect to the surface of the sample 50 in order to heat a desired region of the surface of the sample 50, the probe 3 follows the unevenness of the surface of the sample 50 due to the bending of the cantilever 21. The probe 3 surely contacts the surface of the sample 50, and the heat conduction from the tip portion of the probe 3 to the surface of the sample 50 is effectively performed.
【0049】なお、前記第1の加熱動作では、必ずしも
カンチレバー21の撓みを検出する必要がないので、第
1の加熱動作のみを行う場合には、撓み検出部30を取
り除いてもよい。Since it is not always necessary to detect the bending of the cantilever 21 in the first heating operation, the bending detection section 30 may be removed when only the first heating operation is performed.
【0050】前記加熱・形状計測装置の第2の加熱動作
では、入力装置32を介して使用者から入力された所定
の指令に応答して、演算・制御部31は、撓み検出部3
0からの検出信号に基づいてカンチレバー21の撓みが
一定になるように試料50のZ方向の位置を駆動回路2
6,28及び移動装置25,27を介して制御しつつ、
探針3が試料50の表面の所望の点に相対するか又は試
料50の表面の所望の領域の各点を順次走査するよう
に、試料50のX,Y方向の位置を駆動回路26,28
及び移動装置25,27を介して制御し、かつ、試料5
0の表面の所望の点のみが加熱されるか又は前記試料表
面の所望の領域の各点が順次加熱されるように、発熱駆
動回路29を制御する。また、演算・制御部31は、前
記第1の加熱動作と同様に、加熱時には、熱電対からの
熱起電力(カンチレバー21の電極パターン8bと第2
の熱電対構成部10との間の電圧)に基づいて、探針3
の温度が、使用者が入力装置32により設定した温度と
なるように、発熱駆動回路29を制御する。In the second heating operation of the heating / shape measuring device, in response to a predetermined command input by the user via the input device 32, the arithmetic / control unit 31 causes the deflection detecting unit 3 to operate.
Based on the detection signal from 0, the position of the sample 50 in the Z direction is adjusted so that the deflection of the cantilever 21 becomes constant.
6, 28 and moving devices 25, 27 while controlling
The positions of the sample 50 in the X and Y directions are set to drive circuits 26, 28 so that the probe 3 faces a desired point on the surface of the sample 50 or sequentially scans each point in a desired region on the surface of the sample 50.
And the moving device 25, 27 to control the sample 5
The heat generation drive circuit 29 is controlled so that only the desired points on the surface of 0 are heated or the respective points on the desired region of the sample surface are sequentially heated. Further, as in the case of the first heating operation, the calculation / control unit 31 also causes the thermoelectromotive force from the thermocouple (the electrode pattern 8b of the cantilever 21 and the second
Voltage between the thermocouple forming part 10 and the
The heat generation drive circuit 29 is controlled so that the temperature of is the temperature set by the user with the input device 32.
【0051】具体的には、第2の加熱動作では、まず、
移動装置23を用いてカンチレバー21の位置調整を行
う。この位置調整とは、撓み検出部30を構成するレー
ザ光源からのレーザ光をカンチレバー21の所定の位置
に照射し、カンチレバー21で反射した反射光を2分割
フォトディテクタの所定の位置に入射するように、カン
チレバー21の位置を調整することを言う。次に、駆動
回路26,28を介して移動装置25,27を作動させ
ることによって、探針3の先端部が試料50の表面の所
望の点又は所望の領域に対応するX,Y方向の位置に到
達するまで試料50をX,Y方向に移動させる。その
後、移動装置25,27を用いて、カンチレバー21の
探針3と試料50が接触するまで試料50をZ方向に移
動させる。このとき、カンチレバー21の探針3と試料
50との接触は、カンチレバー21の撓みを撓み検出部
30で検出することにより達成することができる。試料
50の表面の所望の点のみを加熱する場合には、この接
触状態において、駆動回路29を介してカンチレバー2
1の発熱体4を発熱させ、その加熱を終了する。一方、
試料50の表面の所望の領域を加熱する場合には、試料
50と探針3との接触が達成された後に、移動装置27
を用いて、撓み検出部30で計測したカンチレバー21
の撓みを一定に保つように試料50をZ方向に上下させ
ながら、探針3の先端部が試料50の表面の所望の領域
を走査するように試料50をX、Y方向に移動させる。
その走査中に、駆動回路29を介してカンチレバー21
の発熱体4を発熱させる。Specifically, in the second heating operation, first,
The position of the cantilever 21 is adjusted using the moving device 23. This position adjustment is to irradiate a predetermined position of the cantilever 21 with laser light from a laser light source that constitutes the deflection detection unit 30, and to cause the reflected light reflected by the cantilever 21 to enter a predetermined position of the two-divided photodetector. , To adjust the position of the cantilever 21. Next, by operating the moving devices 25 and 27 via the drive circuits 26 and 28, the tip of the probe 3 is positioned in the X and Y directions corresponding to a desired point or a desired region on the surface of the sample 50. The sample 50 is moved in the X and Y directions until it reaches. After that, the moving devices 25 and 27 are used to move the sample 50 in the Z direction until the probe 3 of the cantilever 21 and the sample 50 come into contact with each other. At this time, the contact between the probe 3 of the cantilever 21 and the sample 50 can be achieved by detecting the bending of the cantilever 21 by the bending detection unit 30. In the case of heating only a desired point on the surface of the sample 50, in this contact state, the cantilever 2 is driven through the drive circuit 29.
The heating element 4 of No. 1 is caused to generate heat, and the heating is finished. on the other hand,
When heating a desired region of the surface of the sample 50, after the contact between the sample 50 and the probe 3 is achieved, the moving device 27 is used.
The cantilever 21 measured by the deflection detection unit 30 using
The sample 50 is moved in the X and Y directions so that the tip of the probe 3 scans a desired region on the surface of the sample 50 while moving the sample 50 up and down in the Z direction so as to keep the deflection of the sample constant.
During the scanning, the cantilever 21 is driven through the drive circuit 29.
The heating element 4 is heated.
【0052】以上説明した第2の加熱動作では、原子間
力顕微鏡におけるいわゆるコンタクトモードと同様の探
針3の移動制御が実現されつつ、試料50の表面の所望
の点のみが加熱されるか又は試料50の表面の所望の領
域の各点が順次加熱されることになる。このため、試料
50の表面の凹凸に追従して探針3と試料50の表面と
の接触状態を一定に保つことができるので、試料50の
表面の凹凸にかかわらず試料50の表面の加熱効率を一
定にすることができる。In the second heating operation described above, while the movement control of the probe 3 similar to the so-called contact mode in the atomic force microscope is realized, only a desired point on the surface of the sample 50 is heated or Each point in the desired area on the surface of the sample 50 will be heated sequentially. Therefore, since the contact state between the probe 3 and the surface of the sample 50 can be kept constant by following the unevenness of the surface of the sample 50, the heating efficiency of the surface of the sample 50 regardless of the unevenness of the surface of the sample 50. Can be constant.
【0053】なお、例えば、探針3によりいわゆるラス
タースキャンを行う場合に、その走査順序に従ってパル
ス状に発熱体4を発熱させると、試料50の表面の任意
の形状の領域を加熱することができる。For example, when so-called raster scanning is performed by the probe 3, if the heating element 4 is made to generate heat in a pulsed manner in accordance with the scanning order, it is possible to heat an area of arbitrary shape on the surface of the sample 50. .
【0054】前記加熱・形状計測装置の形状測定動作で
は、入力装置32を介して使用者から入力された所定の
指令に応答して、演算・制御部31は、前述した第2の
加熱動作の場合と同様に、撓み検出部30からの検出信
号に基づいてカンチレバー21の撓みが一定になるよう
に試料50のZ方向の位置を駆動回路26,28及び移
動装置25,27を介して制御しつつ、探針3が試料5
0の表面の所望の領域の各点を順次走査するように、試
料50のX,Y方向の位置を駆動回路26,28及び移
動装置25,27を介して制御し、かつ、X,Y方向に
おける探針3の試料50表面に対する相対位置に関する
情報、すなわち、試料50の表面の形状データを得る。In the shape measuring operation of the heating / shape measuring apparatus, in response to a predetermined command input by the user via the input device 32, the calculation / control unit 31 causes the calculation / control section 31 to perform the second heating operation described above. Similarly to the case, the position of the sample 50 in the Z direction is controlled via the drive circuits 26 and 28 and the moving devices 25 and 27 so that the bending of the cantilever 21 becomes constant based on the detection signal from the bending detection unit 30. While the probe 3 is the sample 5
The position of the sample 50 in the X and Y directions is controlled via the drive circuits 26 and 28 and the moving devices 25 and 27 so as to sequentially scan each point of the desired area on the surface of 0 and the X and Y directions. The information about the relative position of the probe 3 with respect to the surface of the sample 50, that is, the shape data of the surface of the sample 50 is obtained.
【0055】この形状測定動作は、従来の走査型顕微鏡
におけるコンタクトモードの動作と同一である。This shape measuring operation is the same as the contact mode operation in the conventional scanning microscope.
【0056】なお、本実施の形態では、移動装置の位置
制御をオープンループ制御により行っているので、演算
・制御部31から出力される移動装置23,25,27
への制御信号が移動装置23,25,27の位置情報に
相当する。このため、演算・制御部31はこの制御信号
に基づき試料50の表面の形状データを、内部のメモリ
に記憶する。移動装置23,25,27の位置制御をフ
ィードバック制御により行う場合には、例えば、移動装
置23,25,27に位置検出器を設けておけばよい。In the present embodiment, since the position control of the moving device is performed by the open loop control, the moving devices 23, 25, 27 output from the arithmetic / control unit 31.
The control signal to corresponds to the position information of the mobile devices 23, 25, 27. Therefore, the calculation / control unit 31 stores the shape data of the surface of the sample 50 in the internal memory based on this control signal. When the position control of the moving devices 23, 25, 27 is performed by feedback control, for example, the moving devices 23, 25, 27 may be provided with a position detector.
【0057】そして、本実施の形態では、演算・制御部
31は、前記形状データを処理して試料50の表面の凹
凸画像を、表示装置に表示させる。Then, in the present embodiment, the arithmetic / control unit 31 processes the shape data to display an uneven image of the surface of the sample 50 on the display device.
【0058】なお、探針3の走査自体は前記第2の加熱
動作も前記形状測定動作も共通するので、これらの動作
を同時に行うこともできる。Since the scanning of the probe 3 is common to the second heating operation and the shape measuring operation, these operations can be performed simultaneously.
【0059】前記加熱・形状計測装置では、以上説明し
た各動作を行うので、次のような使用も可能となる。Since the above-mentioned heating / shape measuring apparatus carries out each of the operations described above, it can be used as follows.
【0060】すなわち、前記第2の加熱動作と前記第3
の形状測定動作を同時に行うことにより、試料50の表
面の形状データの取得と試料50の表面の全面的又は局
所的な加熱とを同時に行うことができる。That is, the second heating operation and the third heating operation
By simultaneously performing the shape measurement operation described above, it is possible to simultaneously obtain the shape data of the surface of the sample 50 and heat the surface of the sample 50 entirely or locally.
【0061】また、前記形状測定動作により加熱前の試
料50の表面の形状データを取得し、この形状データに
基づいて加熱箇所を決め、その後に前記第2の加熱動作
によりその箇所を局所的に加熱することができる。すな
わち、前記形状測定動作で試料50の凹凸等の観察の結
果、特異点もしくは任意の位置で熱的反応を起こさせた
いような場合は、前記第2の加熱動作によりその位置を
局所的に加熱することが可能である。この場合、例え
ば、表示装置33に表示された加熱前の試料50の表面
の凹凸画像に対して、入力装置32としてのマウス等で
当該画像の一部を指摘することにより、その箇所が前記
第2の加熱動作により自動的に加熱されるような、ユー
ザーインターフェースを構築しておくことが、好まし
い。Further, the shape data of the surface of the sample 50 before heating is acquired by the shape measurement operation, the heating point is determined based on this shape data, and then the position is locally changed by the second heating operation. It can be heated. That is, when it is desired to cause a thermal reaction at a singular point or an arbitrary position as a result of observing the unevenness of the sample 50 in the shape measuring operation, the position is locally heated by the second heating operation. It is possible. In this case, for example, by pointing out a part of the image of the unevenness of the surface of the sample 50 before heating displayed on the display device 33 with a mouse or the like as the input device 32, the portion is detected as the first image. It is preferable to build a user interface that is automatically heated by the second heating operation.
【0062】さらに、前記形状測定動作により加熱前の
試料50の表面の形状データを取得し、前記第2の加熱
動作により試料50の表面を全面的又は局所的に加熱
し、その後再び前記形状測定動作により加熱後の試料5
0の表面の形状データを取得することによって、加熱前
後の試料50の表面の凹凸変化を観察することもでき
る。Further, the shape data of the surface of the sample 50 before heating is acquired by the shape measuring operation, the surface of the sample 50 is heated entirely or locally by the second heating operation, and then the shape measuring is performed again. Sample 5 after heating by operation
By acquiring the surface shape data of 0, it is also possible to observe the unevenness change of the surface of the sample 50 before and after heating.
【0063】以上説明した実施の形態の加熱・形状計測
装置における前記第2の加熱動作及び前記形状計測動作
は、走査型原子間力顕微鏡におけるコンタクトモードに
よるものである。The second heating operation and the shape measuring operation in the heating / shape measuring apparatus of the above-described embodiment are based on the contact mode in the scanning atomic force microscope.
【0064】しかし、前述した加熱・形状計測装置を以
下のように変形することによって、走査型原子間力顕微
鏡における他の所定モードによる加熱動作及び形状計測
動作を実現することができる。However, by modifying the above-mentioned heating / shape measuring device as follows, it is possible to realize the heating operation and the shape measuring operation in other predetermined modes in the scanning atomic force microscope.
【0065】すなわち、図8において、カンチレバー2
1を振動させる振動部と、カンチレバー21の振動状態
を検出する振動検出部と、を追加する。That is, in FIG. 8, the cantilever 2
A vibration unit that vibrates 1 and a vibration detection unit that detects the vibration state of the cantilever 21 are added.
【0066】前記振動部としては、例えば、カンチレバ
ー21の可撓性プレート2の部分に設けたピエゾ素子
(図示せず)や、カンチレバーホルダー22とカンチレ
バー移動装置23との間に介在させたピエゾ素子(図示
せず)など、を採用することができる。このピエゾ素子
に交流電圧を印加することによって、カンチレバー21
が振動する。このときピエゾ素子に印加する交流電圧の
周波数は、カンチレバー21の固有周波数とわずかに異
なる周波数となるようにしておくことが、好ましい。The vibrating portion is, for example, a piezo element (not shown) provided on the flexible plate 2 of the cantilever 21, or a piezo element interposed between the cantilever holder 22 and the cantilever moving device 23. (Not shown) or the like can be employed. By applying an AC voltage to this piezo element, the cantilever 21
Vibrates. At this time, it is preferable that the frequency of the AC voltage applied to the piezo element is set to be a frequency slightly different from the natural frequency of the cantilever 21.
【0067】前記振動検出部としては、前記撓み検出部
30がレーザ光源及び2分割フォトディテクタとで構成
されているので、これをそのまま用いることができる。
もっとも、前記振動検出部として、例えば、カンチレバ
ー21の可撓性プレート2の部分に設けたピエゾ抵抗を
採用することもでき、このピエゾ抵抗の抵抗変化から振
動状態を検出することができる。As the vibration detecting section, since the bending detecting section 30 is composed of a laser light source and a two-divided photodetector, this can be used as it is.
However, as the vibration detection unit, for example, a piezoresistor provided on the flexible plate 2 of the cantilever 21 can be adopted, and the vibration state can be detected from the resistance change of the piezoresistor.
【0068】そして、探針31と試料50の表面との間
に作用する原子間力は試料50の表面と探針31との間
の距離に応じて変化し、前記原子間力に応じてカンチレ
バー21の共振周波数がシフトし、前記原子間力が変化
すると前記振動検出部からの検出信号が変化する。した
がって、前記振動検出部からの検出信号に基づいて、前
記原子間力が一定になるように、試料50とカンチレバ
ー21との間の距離を相対的に上下方向に移動させる。
このようにすると、試料50とカンチレバー21の振動
の中心との間の距離は一定になるため、試料50の表面
の凹凸にかかわらず試料表面の加熱量を一定にすること
ができるとともに、試料50の表面の形状データを得る
ことができる。The interatomic force acting between the probe 31 and the surface of the sample 50 changes according to the distance between the surface of the sample 50 and the probe 31, and the cantilever according to the interatomic force. When the resonance frequency of 21 shifts and the atomic force changes, the detection signal from the vibration detector changes. Therefore, based on the detection signal from the vibration detector, the distance between the sample 50 and the cantilever 21 is relatively moved in the vertical direction so that the interatomic force becomes constant.
By doing so, the distance between the sample 50 and the center of vibration of the cantilever 21 becomes constant, so that the heating amount of the sample surface can be made constant regardless of the unevenness of the surface of the sample 50, and at the same time, the sample 50 can be heated. The shape data of the surface of can be obtained.
【0069】このようにして前述した加熱・形状計測装
置を、このようなモードによる加熱動作及び形状計測動
作を行うように変形しても、実質的に前述した加熱・形
状計測装置と同様である。Even if the heating / shape measuring apparatus described above is modified to perform the heating operation and the shape measuring operation in such a mode as described above, it is substantially the same as the heating / shape measuring apparatus described above. .
【0070】なお、前述した加熱・形状計測装置では、
カンチレバー21の発熱体4の発熱を行わずに、前述し
た各モードによる探針3の走査を行い、探針3の試料5
0に対する相対位置に応じて、熱起電力に基づく温度デ
ータを得ることによって、試料50の表面の温度分布を
計測することもできる。この場合、一旦加熱した後の試
料表面の温度分布の変化等を得ることができるので、試
料の解析等に一層有益である。In the heating / shape measuring device described above,
Without heating the heating element 4 of the cantilever 21, the probe 3 is scanned in each of the above-described modes, and the sample 5 of the probe 3 is scanned.
It is also possible to measure the temperature distribution on the surface of the sample 50 by obtaining temperature data based on the thermoelectromotive force according to the relative position with respect to zero. In this case, it is possible to obtain a change in the temperature distribution on the surface of the sample after being heated once, which is more useful for analyzing the sample.
【0071】以上、本発明の種々の実施の形態について
説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定される
ものではない。Although various embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments.
【0072】[0072]
【発明の効果】本発明によれば、試料の原子、分子オー
ダーの微小領域を局所的に所望の温度に加熱することが
可能になる。According to the present invention, it becomes possible to locally heat a minute region on the atomic or molecular order of a sample to a desired temperature.
【0073】したがって、本発明によれば、以下のよう
な具体的な応用の効果が得られる。Therefore, according to the present invention, the following specific application effects can be obtained.
【0074】生体試料の生きた環境での正常な機能を果
たすのは、30℃〜40℃である。生物の研究は、現在
分子レベルまでの解明が行われている。本発明によれ
は、分子レベルの分解能で30℃〜40℃の範囲で加熱
し、生物の活性状態を微細に観察することが可能であ
る。特に、本発明では、所望の温度に加熱することがで
きるので、わずかな温度の違いによる生物の活性状態を
も観測することが可能である。The normal function of the biological sample in the living environment is 30 ° C to 40 ° C. Biological research is currently being carried out at the molecular level. According to the present invention, it is possible to finely observe the active state of living organisms by heating at a molecular level resolution in the range of 30 ° C to 40 ° C. In particular, in the present invention, since heating to a desired temperature is possible, it is possible to observe the active state of the organism due to a slight difference in temperature.
【0075】また、タンパクの活性を調整したり変性に
も温度が重要な要因である。したがって、本発明によれ
ば、分子量の大きなタンパクが局所的に加熱することに
より、分子レベルで結合状態を調べることができる。The temperature is also an important factor in controlling the protein activity and denaturation. Therefore, according to the present invention, the binding state can be examined at the molecular level by locally heating a protein having a large molecular weight.
【0076】さらに、有機物質では、温度で結合状態が
変化する。したがって、分子量の大きな有機物質が局所
的に加熱できることは、分子鎖の結合状態を分子レベル
で変化させることができることになる。このため、本発
明は、ナノメーターオーダのリソグラフィにも応用可能
である。Furthermore, in organic substances, the bonding state changes with temperature. Therefore, local heating of an organic substance having a large molecular weight can change the bonding state of molecular chains at the molecular level. Therefore, the present invention can also be applied to nanometer-order lithography.
【図1】本発明の一実施の形態によるカンチレバーを示
す概略平面図である。FIG. 1 is a schematic plan view showing a cantilever according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1中のII−II線概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
【図3】図1及び図2に示すカンチレバーの製造工程の
一例を示す概略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a manufacturing process of the cantilever shown in FIGS. 1 and 2.
【図4】本発明の一実施の形態による加熱・形状計測装
置の概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a heating / shape measuring device according to an embodiment of the present invention.
1 支持体 2 可撓性プレート 3 探針 4 発熱体 8 第1の熱電対構成部 10 第2の熱電対構成部 21 カンチレバー 23,25,27 移動装置 24,26,29 駆動回路 28 発熱駆動回路 30 撓み検出部 31 演算・制御部 32 入力装置 33 表示装置 60 熱起電力検出回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Support body 2 Flexible plate 3 Probe 4 Heating element 8 1st thermocouple structure part 10 2nd thermocouple structure part 21 Cantilever 23,25,27 Moving device 24,26,29 Drive circuit 28 Heat generation drive circuit 30 Deflection Detection Unit 31 Calculation / Control Unit 32 Input Device 33 Display Device 60 Thermoelectromotive Force Detection Circuit
Claims (6)
可撓性プレートと、該可撓性プレートの先端側領域に設
けられた探針と、を備えたカンチレバーにおいて、前記
探針の先端部を加熱する発熱体を設け、前記探針に熱電
対を設けたことを特徴とするカンチレバー。1. A cantilever comprising a support, a flexible plate whose one end is supported by the support, and a probe provided in a distal end side region of the flexible plate, wherein the probe is provided. A cantilever characterized in that a heating element for heating the distal end of the probe is provided, and a thermocouple is provided at the probe.
とも一部が、前記発熱体と前記探針との間に介在する高
熱伝導体として兼用されたことを特徴とする請求項2記
載のカンチレバー。2. The cantilever according to claim 2, wherein at least a part of the metal material forming the thermocouple is also used as a high thermal conductor interposed between the heating element and the probe. .
に対して相対的に移動させる第1の移動手段と、 前記試料表面と略垂直な方向に前記探針を前記試料に対
して相対的に移動させる第2の移動手段と、 前記熱電対からの熱起電力に基づいて、前記探針の温度
が所望の温度となるように、前記発熱駆動手段を制御す
る温度制御手段と、 前記カンチレバーが撓んで前記探針が前記試料表面に押
し付られた状態において、前記試料表面の所望の点のみ
が加熱されるか又は前記試料表面の所望の領域の各点が
順次加熱されるように、前記発熱駆動手段並びに前記第
1及び第2の移動手段を制御する制御手段と、 を備えたことを特徴とする加熱装置。3. The cantilever according to claim 1 or 2, a heat generation drive means for generating heat from the heat generating element, and the probe relatively moved with respect to the sample in a direction substantially parallel to the sample surface. Based on thermoelectromotive force from the thermocouple, first moving means for moving, second moving means for moving the probe relative to the sample in a direction substantially perpendicular to the sample surface, Temperature control means for controlling the heat generation driving means so that the temperature of the probe becomes a desired temperature, and in a state where the cantilever is bent and the probe is pressed against the sample surface, Control means for controlling the heat generation driving means and the first and second moving means so that only desired points are heated or respective points in desired areas of the sample surface are sequentially heated. A heating device characterized by having .
に対して相対的に移動させる第1の移動手段と、 前記試料表面と略垂直な方向に前記探針を前記試料に対
して相対的に移動させる第2の移動手段と、 前記撓み検出手段からの検出信号に基づいて前記カンチ
レバーの撓みが一定になるように前記第2の移動手段を
制御しつつ、前記探針が前記試料表面の所望の点に相対
するか又は前記試料表面の所望の領域の各点を順次走査
するように、前記第1の移動手段を制御する手段と、 前記試料表面の所望の点のみが加熱されるか又は前記試
料表面の所望の領域の各点が順次加熱されるように、前
記発熱駆動手段を制御する手段と、 前記熱電対からの熱起電力に基づいて、前記探針の温度
が所望の温度となるように、前記発熱駆動手段を制御す
る温度制御手段と、 を備えたことを特徴とする加熱装置。4. The cantilever according to claim 1 or 2, a heat generating drive means for causing the heating element to generate heat, a deflection detecting means for detecting deflection of the cantilever, and a direction substantially parallel to the sample surface. First moving means for moving the probe relative to the sample; second moving means for moving the probe relative to the sample in a direction substantially perpendicular to the sample surface; While controlling the second moving means so that the bending of the cantilever is constant based on the detection signal from the bending detecting means, the probe is opposed to a desired point on the sample surface or the sample Means for controlling the first moving means so as to sequentially scan each point of the desired area of the surface, and only the desired point of the sample surface is heated or each of the desired area of the sample surface So that the points are heated sequentially A means for controlling the heat generation driving means, and a temperature control means for controlling the heat generation driving means so that the temperature of the probe becomes a desired temperature based on the thermoelectromotive force from the thermocouple. A heating device characterized by being provided.
段と、 前記試料表面と略平行な面の方向に前記探針を前記試料
に対して相対的に移動させる第1の移動手段と、 前記試料表面と略垂直な方向に前記探針を前記試料に対
して相対的に移動させる第2の移動手段と、 前記振動検出手段からの検出信号に基づいて前記カンチ
レバーの前記探針と前記試料表面との間に作用する原子
間力が一定になるように前記第2の移動手段を制御しつ
つ、前記探針が前記試料表面の所望の点に相対するか又
は前記試料表面の所望の領域の各点を順次走査するよう
に、前記第1の移動手段を制御する手段と、 前記試料表面の所望の点のみが加熱されるか又は前記試
料表面の所望の領域の各点が順次加熱されるように、前
記発熱駆動手段を制御する手段と、 前記熱電対からの熱起電力に基づいて、前記探針の温度
が所望の温度となるように、前記発熱駆動手段を制御す
る温度制御手段と、 を備えたことを特徴とする加熱装置。5. A cantilever according to claim 1 or 2, a heat generating drive means for causing the heating element to generate heat, a vibrating means for vibrating the cantilever, a vibration state detecting means for detecting a vibration state of the cantilever, First moving means for moving the probe relative to the sample in a direction substantially parallel to the sample surface, and the probe relative to the sample in a direction substantially perpendicular to the sample surface The second moving means for moving the first and the second moving means so that the atomic force acting between the probe of the cantilever and the sample surface becomes constant based on the detection signal from the vibration detecting means. While controlling the moving means, the first moving means is controlled so that the probe faces a desired point on the sample surface or sequentially scans each point in a desired area on the sample surface. Means and said A means for controlling the heat generation driving means so that only a desired point on the material surface is heated or each point in a desired area on the sample surface is sequentially heated, and a thermoelectromotive force from the thermocouple is applied. On the basis of the above, the heating device is provided with: temperature control means for controlling the heat generation driving means so that the temperature of the probe becomes a desired temperature.
記試料表面に対する相対位置に応じた、前記試料表面と
略垂直な方向の前記探針の前記試料表面に対する相対位
置に関する情報を得る手段と、 を備えたことを特徴とする加熱・形状計測装置。6. The heating device according to claim 4, wherein the heating device is arranged in a direction substantially perpendicular to the sample surface, depending on a relative position of the probe with respect to the sample surface in a direction substantially parallel to the sample surface. A heating / shape measuring apparatus comprising: a unit that obtains information about a relative position of the probe with respect to the sample surface.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8022079A JPH08327635A (en) | 1995-03-30 | 1996-01-12 | Cantilever, heater employing it, and heating/shape measuring apparatus employing it |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9781895 | 1995-03-30 | ||
JP7-97818 | 1995-03-30 | ||
JP8022079A JPH08327635A (en) | 1995-03-30 | 1996-01-12 | Cantilever, heater employing it, and heating/shape measuring apparatus employing it |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08327635A true JPH08327635A (en) | 1996-12-13 |
Family
ID=26359242
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8022079A Pending JPH08327635A (en) | 1995-03-30 | 1996-01-12 | Cantilever, heater employing it, and heating/shape measuring apparatus employing it |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08327635A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007212390A (en) * | 2006-02-13 | 2007-08-23 | Kyushu Univ | Heat sensor and heating probe of nanoscale |
JP2013019887A (en) * | 2011-07-12 | 2013-01-31 | National Cheng Kung Univ | Thermal probe |
KR101279597B1 (en) * | 2009-07-22 | 2013-06-27 | 다이와 세칸 가부시키가이샤 | Canned food product heating appratus |
-
1996
- 1996-01-12 JP JP8022079A patent/JPH08327635A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007212390A (en) * | 2006-02-13 | 2007-08-23 | Kyushu Univ | Heat sensor and heating probe of nanoscale |
KR101279597B1 (en) * | 2009-07-22 | 2013-06-27 | 다이와 세칸 가부시키가이샤 | Canned food product heating appratus |
JP2013019887A (en) * | 2011-07-12 | 2013-01-31 | National Cheng Kung Univ | Thermal probe |
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