JPH09152435A - ステージ、走査型プローブ顕微鏡用支持台 及び走査型プローブ顕微鏡 - Google Patents
ステージ、走査型プローブ顕微鏡用支持台 及び走査型プローブ顕微鏡Info
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- JPH09152435A JPH09152435A JP7312275A JP31227595A JPH09152435A JP H09152435 A JPH09152435 A JP H09152435A JP 7312275 A JP7312275 A JP 7312275A JP 31227595 A JP31227595 A JP 31227595A JP H09152435 A JPH09152435 A JP H09152435A
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- G01Q70/04—Probe holders with compensation for temperature or vibration induced errors
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
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- G01Q10/04—Fine scanning or positioning
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- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、原子間力顕微鏡の性能を十分に発
揮する程度の剛性を有していない光学顕微鏡のステージ
の上に載せて使用する原子間力顕微鏡について、外部で
発生した振動の影響を受けない様にすることを目的とす
る。 【解決手段】 支持体と、試料表面との間に生じる物理
的作用を感受する探針と、一端に屈曲する屈曲部材を介
して支持体に固定されかつ他端に剛体を有し第１の方向
に伸縮する第１の圧電駆動部材と、一端が屈曲する屈曲
部材を介して支持体に固定されかつ他端が剛体に結合さ
れ第１の方向とは異なる第２の方向に伸縮する第２の圧
電駆動部材と、一端が剛体に固定され他端に探針を固定
し、試料表面と垂直な方向に伸縮するＺ方向圧電駆動部
材と、支持体を支える複数の支柱とを備えた走査型プロ
ーブ顕微鏡本体と、複数の支柱のうち少なくとも２本の
支柱をそれぞれ異なる箇所に係合させる凹部が形成され
かつ観察する試料を載置する載置台とを有し、試料表面
を拡大して観察可能な光学顕微鏡の試料載置台上に配置
する走査型プローブ顕微鏡用支持台とを備えた。
揮する程度の剛性を有していない光学顕微鏡のステージ
の上に載せて使用する原子間力顕微鏡について、外部で
発生した振動の影響を受けない様にすることを目的とす
る。 【解決手段】 支持体と、試料表面との間に生じる物理
的作用を感受する探針と、一端に屈曲する屈曲部材を介
して支持体に固定されかつ他端に剛体を有し第１の方向
に伸縮する第１の圧電駆動部材と、一端が屈曲する屈曲
部材を介して支持体に固定されかつ他端が剛体に結合さ
れ第１の方向とは異なる第２の方向に伸縮する第２の圧
電駆動部材と、一端が剛体に固定され他端に探針を固定
し、試料表面と垂直な方向に伸縮するＺ方向圧電駆動部
材と、支持体を支える複数の支柱とを備えた走査型プロ
ーブ顕微鏡本体と、複数の支柱のうち少なくとも２本の
支柱をそれぞれ異なる箇所に係合させる凹部が形成され
かつ観察する試料を載置する載置台とを有し、試料表面
を拡大して観察可能な光学顕微鏡の試料載置台上に配置
する走査型プローブ顕微鏡用支持台とを備えた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学顕微鏡と走査
型プローブ顕微鏡を合わせ持った複合型プローブ顕微鏡
及びそれに用いられるステージに関する。
型プローブ顕微鏡を合わせ持った複合型プローブ顕微鏡
及びそれに用いられるステージに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、試料表面に探針を近づけて試料表
面上を走査し、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。従来、トンネル顕微鏡はプローブが
小さく、構造も単純なため、試料の微小な表面構造を観
察するために良く用いられている。だが、このトンネル
顕微鏡は導電性の試料でしか、観察できないという欠点
を持っていた。
面上を走査し、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。従来、トンネル顕微鏡はプローブが
小さく、構造も単純なため、試料の微小な表面構造を観
察するために良く用いられている。だが、このトンネル
顕微鏡は導電性の試料でしか、観察できないという欠点
を持っていた。
【０００３】しかし、原子間力顕微鏡については、試料
が導電性でなくとも試料の微小な表面構造を観察するこ
とができる。だが、試料と探針との間で働く原子間力を
検出するためのカンチレバーとそのカンチレバーの撓み
量を検出するための光てこ式光学系については、探針を
走査しながらカンチレバーの撓み量を検出することが難
しく、一般に試料を走査して、探針は固定してカンチレ
バーの撓み量を検出していた。
が導電性でなくとも試料の微小な表面構造を観察するこ
とができる。だが、試料と探針との間で働く原子間力を
検出するためのカンチレバーとそのカンチレバーの撓み
量を検出するための光てこ式光学系については、探針を
走査しながらカンチレバーの撓み量を検出することが難
しく、一般に試料を走査して、探針は固定してカンチレ
バーの撓み量を検出していた。
【０００４】しかし、この様な試料を走査することによ
って試料表面の形状を検出する走査型プローブ顕微鏡
は、試料の大きさに制限があったり、光学顕微鏡との一
体化が難しいの点で、探針を走査する走査型プローブ顕
微鏡より劣っていた。そこで、様々な探針走査型原子間
力顕微鏡（スタンドアローン型原子間力顕微鏡）が提案
されている(P.K. Hansma and B. Drake, A new optical
-lever based atomic force microscope, J. Appl. Phy
s. 76(2), 15 July 1994)(Kees. O. vander Werf, Cons
tant A. J. Putman, Bart G. de Grpptj, Frans B. Seg
erink, Eric H. Schipper, Niek F. van Hust, Jan Gre
ve, Compact stand-alone atomic force microscope, R
ev. Sci. Instrum. 64(10), Oct 1993)。
って試料表面の形状を検出する走査型プローブ顕微鏡
は、試料の大きさに制限があったり、光学顕微鏡との一
体化が難しいの点で、探針を走査する走査型プローブ顕
微鏡より劣っていた。そこで、様々な探針走査型原子間
力顕微鏡（スタンドアローン型原子間力顕微鏡）が提案
されている(P.K. Hansma and B. Drake, A new optical
-lever based atomic force microscope, J. Appl. Phy
s. 76(2), 15 July 1994)(Kees. O. vander Werf, Cons
tant A. J. Putman, Bart G. de Grpptj, Frans B. Seg
erink, Eric H. Schipper, Niek F. van Hust, Jan Gre
ve, Compact stand-alone atomic force microscope, R
ev. Sci. Instrum. 64(10), Oct 1993)。
【０００５】これらのスタンドアローン型原子間力顕微
鏡は、光学顕微鏡と一体化が容易である。この様にし
て、原子間力顕微鏡と光学顕微鏡とを一体にすれば、光
学顕微鏡による試料表面の数倍の観察から、原子間力顕
微鏡による数億倍の観察が、試料の位置合わせを行わな
くとも、簡単に様々な倍率による試料表面の観察を行う
ことができ、実験、観察の効率を飛躍的に向上すること
ができた。
鏡は、光学顕微鏡と一体化が容易である。この様にし
て、原子間力顕微鏡と光学顕微鏡とを一体にすれば、光
学顕微鏡による試料表面の数倍の観察から、原子間力顕
微鏡による数億倍の観察が、試料の位置合わせを行わな
くとも、簡単に様々な倍率による試料表面の観察を行う
ことができ、実験、観察の効率を飛躍的に向上すること
ができた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、いまま
で提案されたスタンドアローン型原子顕微鏡では、次の
ような欠点を有していた。一般に原子間力顕微鏡の分解
能は、光学顕微鏡の分解能に比べ数百倍高い分解能を有
している。。そのため光学観察には十分だった光学顕微
鏡の剛性も、原子間力顕微鏡による観察に必要な剛性に
比べてほとんどものが不十分である。
で提案されたスタンドアローン型原子顕微鏡では、次の
ような欠点を有していた。一般に原子間力顕微鏡の分解
能は、光学顕微鏡の分解能に比べ数百倍高い分解能を有
している。。そのため光学観察には十分だった光学顕微
鏡の剛性も、原子間力顕微鏡による観察に必要な剛性に
比べてほとんどものが不十分である。
【０００７】一般に原子間力顕微鏡を使って観察を行う
場合、原子間力顕微鏡は高性能の除振台の上に置かれ、
外部からの振動を配慮した上で使用されていた。それに
比べ、光学顕微鏡のステージの上で原子間力顕微鏡を使
う場合、原子間力顕微鏡の性能を十分に引き出すのに必
要な剛性が無く、原子間力顕微鏡の性能を十分に引き出
すことが出来なかった。
場合、原子間力顕微鏡は高性能の除振台の上に置かれ、
外部からの振動を配慮した上で使用されていた。それに
比べ、光学顕微鏡のステージの上で原子間力顕微鏡を使
う場合、原子間力顕微鏡の性能を十分に引き出すのに必
要な剛性が無く、原子間力顕微鏡の性能を十分に引き出
すことが出来なかった。
【０００８】よって、本発明の目的は、原子間力顕微鏡
の性能を十分に発揮する程度の剛性を有していない光学
顕微鏡のステージの上に載せて使用する原子間力顕微鏡
について、外部で発生した振動の影響を受けない様にす
ることを目的とする。
の性能を十分に発揮する程度の剛性を有していない光学
顕微鏡のステージの上に載せて使用する原子間力顕微鏡
について、外部で発生した振動の影響を受けない様にす
ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決しようとする手段】したがって、本発明で
は上記課題を解決するために、支持体と、試料表面との
間に生じる物理的作用を感受する探針と、一端に屈曲す
る屈曲部材を介して支持体に固定されかつ他端に剛体を
有し第１の方向に伸縮する第１の圧電駆動部材と、一端
が屈曲する屈曲部材を介して支持体に固定されかつ他端
が剛体に結合され第１の方向とは異なる第２の方向に伸
縮する第２の圧電駆動部材と、一端が剛体に固定され他
端に探針を固定し、試料表面と垂直な方向に伸縮するＺ
方向圧電駆動部材と、支持体を支える複数の支柱とを備
えた走査型プローブ顕微鏡本体と、複数の支柱のうち少
なくとも２本の支柱をそれぞれ異なる箇所に係合させる
凹部が形成されかつ観察する試料を載置する載置台とを
有し、試料表面を拡大して観察可能な光学顕微鏡の試料
載置台上に配置する走査型プローブ顕微鏡用支持台とを
備えた。
は上記課題を解決するために、支持体と、試料表面との
間に生じる物理的作用を感受する探針と、一端に屈曲す
る屈曲部材を介して支持体に固定されかつ他端に剛体を
有し第１の方向に伸縮する第１の圧電駆動部材と、一端
が屈曲する屈曲部材を介して支持体に固定されかつ他端
が剛体に結合され第１の方向とは異なる第２の方向に伸
縮する第２の圧電駆動部材と、一端が剛体に固定され他
端に探針を固定し、試料表面と垂直な方向に伸縮するＺ
方向圧電駆動部材と、支持体を支える複数の支柱とを備
えた走査型プローブ顕微鏡本体と、複数の支柱のうち少
なくとも２本の支柱をそれぞれ異なる箇所に係合させる
凹部が形成されかつ観察する試料を載置する載置台とを
有し、試料表面を拡大して観察可能な光学顕微鏡の試料
載置台上に配置する走査型プローブ顕微鏡用支持台とを
備えた。
【００１０】探針をそれぞれ独立に３方向に駆動する圧
電駆動部材を一つの剛体に固定し、更に支持体との結合
部と、第１の圧電駆動部材と剛体との間に屈曲部材を備
えることによって３次元的に駆動する駆動手段を備えた
走査型プローブ顕微鏡本体と、走査型プローブ顕微鏡本
体からの支柱を係合することで走査型プローブ顕微鏡本
体を所定の位置に配置することができ、かつ試料台を載
置する載置台とを備えた走査型プローブ顕微鏡用支持台
とを備えた走査型プローブ顕微鏡によって、たとえ剛性
の小さい光学顕微鏡の試料台で走査型プローブ顕微鏡に
よる試料表面の観察を行っても、光学顕微鏡の試料台の
振動に影響されずに走査型プローブ顕微鏡による試料表
面の観察が行えるようになった。
電駆動部材を一つの剛体に固定し、更に支持体との結合
部と、第１の圧電駆動部材と剛体との間に屈曲部材を備
えることによって３次元的に駆動する駆動手段を備えた
走査型プローブ顕微鏡本体と、走査型プローブ顕微鏡本
体からの支柱を係合することで走査型プローブ顕微鏡本
体を所定の位置に配置することができ、かつ試料台を載
置する載置台とを備えた走査型プローブ顕微鏡用支持台
とを備えた走査型プローブ顕微鏡によって、たとえ剛性
の小さい光学顕微鏡の試料台で走査型プローブ顕微鏡に
よる試料表面の観察を行っても、光学顕微鏡の試料台の
振動に影響されずに走査型プローブ顕微鏡による試料表
面の観察が行えるようになった。
【００１１】また、先の走査型プローブ顕微鏡用支持台
に、走査型プローブ顕微鏡本体と外部装置とを電気的に
導通させる配線を固定する配線固定部材を備えた。この
配線固定部材を備えることによって、外部装置から伝達
される振動が走査型プローブ顕微鏡本体と先の走査型プ
ローブ顕微鏡用支持台とに一緒に伝わるため、走査型プ
ローブ顕微鏡本体と走査型プローブ顕微鏡用支持台との
相対的な振動は無くなった。
に、走査型プローブ顕微鏡本体と外部装置とを電気的に
導通させる配線を固定する配線固定部材を備えた。この
配線固定部材を備えることによって、外部装置から伝達
される振動が走査型プローブ顕微鏡本体と先の走査型プ
ローブ顕微鏡用支持台とに一緒に伝わるため、走査型プ
ローブ顕微鏡本体と走査型プローブ顕微鏡用支持台との
相対的な振動は無くなった。
【００１２】また、配線固定部材は、配線固定具と、配
線固定具を走査型プローブ顕微鏡用支持台に固定する固
定ネジとで構成されていることとした。この配線固定具
と走査型プローブ顕微鏡用支持台とで配線を固定するこ
とで、走査型プローブ顕微鏡支持台にも振動が伝達す
る。また、探針は、一端が剛体に固定され、かつ他端側
に試料表面との原子間力を受ける探針を備えた可撓性の
カンチレバーを備えた原子間力顕微鏡の探針であること
とした。この様にすることで、原子間力顕微鏡として用
いることができる。ところで、本発明では、走査型プロ
ーブ顕微鏡を支持する支持柱を係合する凹部が形成さ
れ、かつ観察する試料を載置する載置台とを有し、試料
表面を拡大して観察することのできる光学顕微鏡の試料
載置台上に配置することのできる走査型プローブ顕微鏡
用支持台とを提供する。この走査型プローブ顕微鏡用支
持台で剛性の小さい光学顕微鏡の試料台で走査型プロー
ブ顕微鏡による試料表面の観察を行っても、光学顕微鏡
の試料台の振動に影響されずに走査型プローブ顕微鏡に
よる試料表面の観察が行えるようになった。
線固定具を走査型プローブ顕微鏡用支持台に固定する固
定ネジとで構成されていることとした。この配線固定具
と走査型プローブ顕微鏡用支持台とで配線を固定するこ
とで、走査型プローブ顕微鏡支持台にも振動が伝達す
る。また、探針は、一端が剛体に固定され、かつ他端側
に試料表面との原子間力を受ける探針を備えた可撓性の
カンチレバーを備えた原子間力顕微鏡の探針であること
とした。この様にすることで、原子間力顕微鏡として用
いることができる。ところで、本発明では、走査型プロ
ーブ顕微鏡を支持する支持柱を係合する凹部が形成さ
れ、かつ観察する試料を載置する載置台とを有し、試料
表面を拡大して観察することのできる光学顕微鏡の試料
載置台上に配置することのできる走査型プローブ顕微鏡
用支持台とを提供する。この走査型プローブ顕微鏡用支
持台で剛性の小さい光学顕微鏡の試料台で走査型プロー
ブ顕微鏡による試料表面の観察を行っても、光学顕微鏡
の試料台の振動に影響されずに走査型プローブ顕微鏡に
よる試料表面の観察が行えるようになった。
【００１３】また、更に、走査型プローブ顕微鏡用支持
台に、走査型プローブ顕微鏡と外部装置とを電気的に導
通させる配線を固定する配線固定部材を備えた。この様
にすることによって、外部装置から伝達される振動が走
査型プローブ顕微鏡本体と先の走査型プローブ顕微鏡用
支持台とに一緒に伝わるため、走査型プローブ顕微鏡本
体と走査型プローブ顕微鏡用支持台との相対的な振動は
無くなった。
台に、走査型プローブ顕微鏡と外部装置とを電気的に導
通させる配線を固定する配線固定部材を備えた。この様
にすることによって、外部装置から伝達される振動が走
査型プローブ顕微鏡本体と先の走査型プローブ顕微鏡用
支持台とに一緒に伝わるため、走査型プローブ顕微鏡本
体と走査型プローブ顕微鏡用支持台との相対的な振動は
無くなった。
【００１４】また、本発明では、走査型プローブ顕微鏡
本体を載置する程度の面積を有しかつ試料を載置する試
料載置部とを有した台に、走査型プローブ顕微鏡と外部
装置とを電気的に導通させる配線を固定する配線固定部
材を備えた。そして、配線固定部材は、配線固定具と、
前記配線固定具を前記台に固定する固定ネジとで構成さ
れていることとした。以上の構成で上記課題を解決する
ことを試みた。
本体を載置する程度の面積を有しかつ試料を載置する試
料載置部とを有した台に、走査型プローブ顕微鏡と外部
装置とを電気的に導通させる配線を固定する配線固定部
材を備えた。そして、配線固定部材は、配線固定具と、
前記配線固定具を前記台に固定する固定ネジとで構成さ
れていることとした。以上の構成で上記課題を解決する
ことを試みた。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に、ここで本発明の実施の形態
を挙げて、更に本発明を詳しく説明することとする。本
発明に係る実施の一形態である原子間力顕微鏡の斜視構
成図を図１に示す。本発明の原子間力顕微鏡本体１０に
は、図１に示すように、Ｘ方向用圧電駆動部材１００
と、Ｙ方向用圧電駆動部材１０１がブロックと、ヒンジ
を介してそれぞれ直角に固定されている。さらに、圧電
駆動部材１００、１０１は、ヒンジを介して支持基板に
固定されている。また、Ｚ方向用圧電駆動部材１０２
は、Ｘ，Ｙ方向用圧電駆動部材１００、１０１に対し直
角にブロックに固定されている。Ｚ方向用圧電駆動部材
１０２の自由端側には、カンチレバー２０が固定されて
いる。そして、Ｘ方向用圧電駆動部材１００とＹ方向用
圧電駆動部材１０１をそれぞれ任意に駆動することによ
り、カンチレバー２０に設けられた探針を任意の位置に
移動することができる。そして、Ｚ方向用圧電駆動部材
１０２を駆動することによって、探針走査時には、探針
と試料との間隔を常に一定に維持している。ところで、
光源から発した光は、各光学素子を通過して反射鏡１０
３に入射される。そして反射鏡１０３に入射された光は
反射され、Ｘ方向用圧電駆動部材１００と支持基板との
間に設けられたヒンジ上に固定された第１の反射鏡に入
射する。この第１の反射鏡は、光源からの光を反射し
て、その反射光をＸ方向圧電駆動部材１００の伸縮方向
と平行な光軸にさせる。第１の反射鏡は、ヒンジが屈曲
する中心より、Ｘ方向用圧電駆動部材１００側に固定さ
れており、かつ、第１の反射鏡での光源からの光を受光
し反射する部分は、丁度ヒンジの屈曲する中心の直上に
なるようしている。この様にすることで、ヒンジがＹ方
向用圧電駆動部材１０１の伸縮変化によって屈曲すると
きに、その屈曲した角度と同じく、反射面も同じ角度変
化するようになっている。第２の反射鏡は、第１の反射
鏡から反射された光を、カンチレバー２０に照射する。
カンチレバー２０裏面により反射されたレーザー光は、
再び第２の反射鏡、第１の反射鏡、反射鏡を経て、途
中、ビームスプリッターで反射されてポジションセンサ
ーに入射される。この様に、光源からの光を受光する第
１の反射鏡をヒンジの屈曲する中心の直上に配置し、第
２の反射鏡をＸ方向用駆動部材１００の他端に設けたこ
とで、各圧電駆動部材が駆動してカンチレバー２０の位
置が変わっても、常にカンチレバー２０に光源からの光
を照射させ、かつカンチレバー２０からの反射光を受光
出来るようになった。
を挙げて、更に本発明を詳しく説明することとする。本
発明に係る実施の一形態である原子間力顕微鏡の斜視構
成図を図１に示す。本発明の原子間力顕微鏡本体１０に
は、図１に示すように、Ｘ方向用圧電駆動部材１００
と、Ｙ方向用圧電駆動部材１０１がブロックと、ヒンジ
を介してそれぞれ直角に固定されている。さらに、圧電
駆動部材１００、１０１は、ヒンジを介して支持基板に
固定されている。また、Ｚ方向用圧電駆動部材１０２
は、Ｘ，Ｙ方向用圧電駆動部材１００、１０１に対し直
角にブロックに固定されている。Ｚ方向用圧電駆動部材
１０２の自由端側には、カンチレバー２０が固定されて
いる。そして、Ｘ方向用圧電駆動部材１００とＹ方向用
圧電駆動部材１０１をそれぞれ任意に駆動することによ
り、カンチレバー２０に設けられた探針を任意の位置に
移動することができる。そして、Ｚ方向用圧電駆動部材
１０２を駆動することによって、探針走査時には、探針
と試料との間隔を常に一定に維持している。ところで、
光源から発した光は、各光学素子を通過して反射鏡１０
３に入射される。そして反射鏡１０３に入射された光は
反射され、Ｘ方向用圧電駆動部材１００と支持基板との
間に設けられたヒンジ上に固定された第１の反射鏡に入
射する。この第１の反射鏡は、光源からの光を反射し
て、その反射光をＸ方向圧電駆動部材１００の伸縮方向
と平行な光軸にさせる。第１の反射鏡は、ヒンジが屈曲
する中心より、Ｘ方向用圧電駆動部材１００側に固定さ
れており、かつ、第１の反射鏡での光源からの光を受光
し反射する部分は、丁度ヒンジの屈曲する中心の直上に
なるようしている。この様にすることで、ヒンジがＹ方
向用圧電駆動部材１０１の伸縮変化によって屈曲すると
きに、その屈曲した角度と同じく、反射面も同じ角度変
化するようになっている。第２の反射鏡は、第１の反射
鏡から反射された光を、カンチレバー２０に照射する。
カンチレバー２０裏面により反射されたレーザー光は、
再び第２の反射鏡、第１の反射鏡、反射鏡を経て、途
中、ビームスプリッターで反射されてポジションセンサ
ーに入射される。この様に、光源からの光を受光する第
１の反射鏡をヒンジの屈曲する中心の直上に配置し、第
２の反射鏡をＸ方向用駆動部材１００の他端に設けたこ
とで、各圧電駆動部材が駆動してカンチレバー２０の位
置が変わっても、常にカンチレバー２０に光源からの光
を照射させ、かつカンチレバー２０からの反射光を受光
出来るようになった。
【００１６】また、上記の原子間力顕微鏡本体１０に
は、その支持基板に３本のマイクロメーター２１ａ、
ｂ、ｃが備えられており、この３本のマイクロメーター
で原子間力顕微鏡本体１０が支持されている。本発明の
原子間力顕微鏡本体１０は、更に原子間力顕微鏡用ステ
ージ１を備えており、その原子間力顕微鏡用ステージ１
の上には、試料移動用マイクロメーター３により試料を
２次元方向に微動させることができるサンプルステージ
４が設置されている。コノサンプルステージ４の中央に
は孔５が形成されており、光学顕微鏡で観察するために
必要な光をここから照射することができる。特に、試料
に光を透過させて観察する正立型光学顕微鏡に上記の原
子間力顕微鏡本体１０を設置した場合では、上記の原子
間力顕微鏡本体１０はカンチレバー２０の直上に光学顕
微鏡の対物レンズがあっても、光学顕微鏡によって試料
表面を観察することができるので、非常に有効である。
また、試料のサンプルステージ４への固定については、
クリップ２で試料の一部をサンプルステージ４へ押しつ
けて固定している。原子間力顕微鏡用ステージ１には、
円錐型のくぼみ部６とＶ字型溝７が形成されている。こ
の円錐型のくぼみ部６には、原子間力顕微鏡用ステージ
１に上記の原子間力顕微鏡本体１０を設置したときに、
原子間力顕微鏡本体１０の支持基板に備えられたマイク
ロメーター２１ｂのスピンドルが係合する様になってい
る。また、Ｖ字型溝７には、上記の原子間力顕微鏡本体
１０の支持基板に備えられたマイクロメーター２１ｃの
スピンドルが係合する様になっている。この様にして、
上記の原子間力顕微鏡用ステージ１に原子間力顕微鏡本
体１０を備えた場合、常にカンチレバー２０に備えられ
た探針がほぼ同じ位置に来るようにした。
は、その支持基板に３本のマイクロメーター２１ａ、
ｂ、ｃが備えられており、この３本のマイクロメーター
で原子間力顕微鏡本体１０が支持されている。本発明の
原子間力顕微鏡本体１０は、更に原子間力顕微鏡用ステ
ージ１を備えており、その原子間力顕微鏡用ステージ１
の上には、試料移動用マイクロメーター３により試料を
２次元方向に微動させることができるサンプルステージ
４が設置されている。コノサンプルステージ４の中央に
は孔５が形成されており、光学顕微鏡で観察するために
必要な光をここから照射することができる。特に、試料
に光を透過させて観察する正立型光学顕微鏡に上記の原
子間力顕微鏡本体１０を設置した場合では、上記の原子
間力顕微鏡本体１０はカンチレバー２０の直上に光学顕
微鏡の対物レンズがあっても、光学顕微鏡によって試料
表面を観察することができるので、非常に有効である。
また、試料のサンプルステージ４への固定については、
クリップ２で試料の一部をサンプルステージ４へ押しつ
けて固定している。原子間力顕微鏡用ステージ１には、
円錐型のくぼみ部６とＶ字型溝７が形成されている。こ
の円錐型のくぼみ部６には、原子間力顕微鏡用ステージ
１に上記の原子間力顕微鏡本体１０を設置したときに、
原子間力顕微鏡本体１０の支持基板に備えられたマイク
ロメーター２１ｂのスピンドルが係合する様になってい
る。また、Ｖ字型溝７には、上記の原子間力顕微鏡本体
１０の支持基板に備えられたマイクロメーター２１ｃの
スピンドルが係合する様になっている。この様にして、
上記の原子間力顕微鏡用ステージ１に原子間力顕微鏡本
体１０を備えた場合、常にカンチレバー２０に備えられ
た探針がほぼ同じ位置に来るようにした。
【００１７】また、原子間力顕微鏡本体１０には、原子
間力顕微鏡とコンピューターとのデーターの交換の為
に、Ｉ／Ｏポートが設けられている。そして、このＩ／
Ｏポートにコンピューターからのケーブル２３側のコネ
クター２２ｂと接続するコネクター２２ａが原子間力顕
微鏡本体１０に備えられている。そして、このケーブル
２３は、ケーブル押さえ金具９と原子間力顕微鏡用ステ
ージ１とで、ネジ８によって挟まれている。
間力顕微鏡とコンピューターとのデーターの交換の為
に、Ｉ／Ｏポートが設けられている。そして、このＩ／
Ｏポートにコンピューターからのケーブル２３側のコネ
クター２２ｂと接続するコネクター２２ａが原子間力顕
微鏡本体１０に備えられている。そして、このケーブル
２３は、ケーブル押さえ金具９と原子間力顕微鏡用ステ
ージ１とで、ネジ８によって挟まれている。
【００１８】この様な構成を有した原子間力顕微鏡は、
外部からの振動による影響を少なくすることが出来る。
この説明を比較例を挙げて説明する。図２は、剛性が十
分でない光学顕微鏡のステージの上に試料を載せ、外部
からの振動が光学顕微鏡のステージに伝わったときの様
子と同じ光学顕微鏡のステージの上に本発明の実施の一
形態である原子間力顕微鏡を載せ、外部からの振動が伝
わったときの様子を示した図である。
外部からの振動による影響を少なくすることが出来る。
この説明を比較例を挙げて説明する。図２は、剛性が十
分でない光学顕微鏡のステージの上に試料を載せ、外部
からの振動が光学顕微鏡のステージに伝わったときの様
子と同じ光学顕微鏡のステージの上に本発明の実施の一
形態である原子間力顕微鏡を載せ、外部からの振動が伝
わったときの様子を示した図である。
【００１９】図２（Ａ）が剛性が十分でない光学顕微鏡
のステージの上に試料とスタンドアローン型の原子間力
顕微鏡を載せ、外部からの振動が光学顕微鏡のステージ
に伝わったときの様子を示しており、図２（Ｂ）は同じ
光学顕微鏡のステージの上に本発明の実施の一形態であ
る原子間力顕微鏡を載せ、外部からの振動が伝わったと
きの様子を示している。
のステージの上に試料とスタンドアローン型の原子間力
顕微鏡を載せ、外部からの振動が光学顕微鏡のステージ
に伝わったときの様子を示しており、図２（Ｂ）は同じ
光学顕微鏡のステージの上に本発明の実施の一形態であ
る原子間力顕微鏡を載せ、外部からの振動が伝わったと
きの様子を示している。
【００２０】この様に剛性が十分でない光学顕微鏡のス
テージの上に試料とスタンドアローン型の原子間力顕微
鏡を載せた場合、図２（Ａ）の様に床や音などの外部か
ら発した振動により、光学顕微鏡のステージ１１０が振
動してしまい、それに伴って試料５０も上下動し、一方
高い剛性で作られた原子間力顕微鏡は振動しないため、
図のようにカンチレバー２０の撓みが変化してしまう。
テージの上に試料とスタンドアローン型の原子間力顕微
鏡を載せた場合、図２（Ａ）の様に床や音などの外部か
ら発した振動により、光学顕微鏡のステージ１１０が振
動してしまい、それに伴って試料５０も上下動し、一方
高い剛性で作られた原子間力顕微鏡は振動しないため、
図のようにカンチレバー２０の撓みが変化してしまう。
【００２１】ところで、図２（Ｂ）で示したような構造
を有する原子間力顕微鏡は、原子間力顕微鏡用ステージ
１と原子間力顕微鏡本体１０とで一つの閉じた構造体と
なり、振動に強くなる。つまり光学顕微鏡用ステージ１
が振動しても試料５０がカンチレバー２０に対し、相対
的に揺れなくなる。また、更に本発明の実施の一形態で
は、ケーブル２３をケーブル押さえ金具９によって原子
間力顕微鏡用ステージ１に固定している。
を有する原子間力顕微鏡は、原子間力顕微鏡用ステージ
１と原子間力顕微鏡本体１０とで一つの閉じた構造体と
なり、振動に強くなる。つまり光学顕微鏡用ステージ１
が振動しても試料５０がカンチレバー２０に対し、相対
的に揺れなくなる。また、更に本発明の実施の一形態で
は、ケーブル２３をケーブル押さえ金具９によって原子
間力顕微鏡用ステージ１に固定している。
【００２２】また、図示されていないバネやマグネット
によって、原子間力顕微鏡本体１０が原子間力顕微鏡用
ステージ１に強く固定されている。この様にすること
で、ケーブル２３から伝達されてしまう振動により、強
固に固定された原子間力顕微鏡用ステージ１と原子間力
顕微鏡本体１０とを同じ状態で振動を伝えることがで
き、原子間力顕微鏡本体１０と原子間力顕微鏡用ステー
ジ１との相対的な振動を防ぐことができる。
によって、原子間力顕微鏡本体１０が原子間力顕微鏡用
ステージ１に強く固定されている。この様にすること
で、ケーブル２３から伝達されてしまう振動により、強
固に固定された原子間力顕微鏡用ステージ１と原子間力
顕微鏡本体１０とを同じ状態で振動を伝えることがで
き、原子間力顕微鏡本体１０と原子間力顕微鏡用ステー
ジ１との相対的な振動を防ぐことができる。
【００２３】もし、原子間力顕微鏡を光学顕微鏡のステ
ージに載せ、光学顕微鏡を除振台に載せて光学顕微鏡の
ステージの振動を抑えたとしても、原子間力顕微鏡に取
り付けられたケーブルから伝わってしまう振動により、
原子間力顕微鏡本体１０のみ振動してしまう。通常、原
子間力顕微鏡本体１０に取り付けられているケーブル
は、コンピューター等の制御機器に接続される。その制
御機器には、大抵クーリングファンが備えられていて、
絶えず振動している。その振動がケーブル２３を伝わっ
て原子間力顕微鏡自体が振動すると図３の（Ａ）に示し
た。
ージに載せ、光学顕微鏡を除振台に載せて光学顕微鏡の
ステージの振動を抑えたとしても、原子間力顕微鏡に取
り付けられたケーブルから伝わってしまう振動により、
原子間力顕微鏡本体１０のみ振動してしまう。通常、原
子間力顕微鏡本体１０に取り付けられているケーブル
は、コンピューター等の制御機器に接続される。その制
御機器には、大抵クーリングファンが備えられていて、
絶えず振動している。その振動がケーブル２３を伝わっ
て原子間力顕微鏡自体が振動すると図３の（Ａ）に示し
た。
【００２４】ところで、図３は、原子間力顕微鏡本体１
０に接続されたケーブルが原子間力顕微鏡用ステージに
固定されていない場合、振動がケーブルに伝った時の様
子と原子間力顕微鏡本体１０に接続されたケーブルが原
子間力顕微鏡用ステージに固定されたときの様子とをそ
れぞれ示している。図３（Ａ）は、原子間力顕微鏡本体
１０に接続されたケーブルが原子間力顕微鏡用ステージ
に固定されていない場合を、図３（Ｂ）は、原子間力顕
微鏡本体１０に接続されたケーブルが原子間力顕微鏡用
ステージに固定されている場合を示している。
０に接続されたケーブルが原子間力顕微鏡用ステージに
固定されていない場合、振動がケーブルに伝った時の様
子と原子間力顕微鏡本体１０に接続されたケーブルが原
子間力顕微鏡用ステージに固定されたときの様子とをそ
れぞれ示している。図３（Ａ）は、原子間力顕微鏡本体
１０に接続されたケーブルが原子間力顕微鏡用ステージ
に固定されていない場合を、図３（Ｂ）は、原子間力顕
微鏡本体１０に接続されたケーブルが原子間力顕微鏡用
ステージに固定されている場合を示している。
【００２５】この図３（Ａ）の様に原子間力顕微鏡本体
１０に接続されたケーブルが原子間力顕微鏡用ステージ
に固定されていないので、原子間力顕微鏡本体１０が振
動して原子間力顕微鏡用ステージは振動しない。よっ
て、カンチレバー２０と試料５０との相対距離が振動に
よって変化してしまうので、その振動の影響が原子間力
顕微鏡で得られる信号に入ってしまう。
１０に接続されたケーブルが原子間力顕微鏡用ステージ
に固定されていないので、原子間力顕微鏡本体１０が振
動して原子間力顕微鏡用ステージは振動しない。よっ
て、カンチレバー２０と試料５０との相対距離が振動に
よって変化してしまうので、その振動の影響が原子間力
顕微鏡で得られる信号に入ってしまう。
【００２６】ところで、原子間力顕微鏡本体１０に接続
されたケーブルが原子間力顕微鏡用ステージに固定され
ている場合には、図３（Ｂ）で示したようにケーブルで
伝わった振動が原子間力顕微鏡用ステージも一緒に振動
させることになる。しかし、原子間力顕微鏡用ステージ
が振動したとしても、原子間力顕微鏡用ステージ１と原
子間力顕微鏡本体１０とが一緒に振動するため、結局試
料５０とカンチレバー２０の相対距離は変化しない。
されたケーブルが原子間力顕微鏡用ステージに固定され
ている場合には、図３（Ｂ）で示したようにケーブルで
伝わった振動が原子間力顕微鏡用ステージも一緒に振動
させることになる。しかし、原子間力顕微鏡用ステージ
が振動したとしても、原子間力顕微鏡用ステージ１と原
子間力顕微鏡本体１０とが一緒に振動するため、結局試
料５０とカンチレバー２０の相対距離は変化しない。
【００２７】なお、本発明の実施の形態では、原子間力
顕微鏡に接続されるケーブルを原子間力顕微鏡用ステー
ジに固定させて、ケーブルから伝わる振動の影響を受け
ないようにしたが、光学顕微鏡のステージの剛性が一般
に用いられる光学顕微鏡用ステージよりも高い場合に
は、原子間力顕微鏡本体１０を直接光学顕微鏡のステー
ジに設置して、ケーブルを光学顕微鏡のステージに固定
することでも構わない。
顕微鏡に接続されるケーブルを原子間力顕微鏡用ステー
ジに固定させて、ケーブルから伝わる振動の影響を受け
ないようにしたが、光学顕微鏡のステージの剛性が一般
に用いられる光学顕微鏡用ステージよりも高い場合に
は、原子間力顕微鏡本体１０を直接光学顕微鏡のステー
ジに設置して、ケーブルを光学顕微鏡のステージに固定
することでも構わない。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、剛性の低い光学顕微鏡
のステージ上に上述の走査型プローブ顕微鏡用支持台を
備え、その支持台に走査型プローブ顕微鏡本体を載せて
試料表面を観察することで、外部からの振動によって光
学顕微鏡用のステージが振動したとしても、原子間力顕
微鏡の観察にはほとんど影響を及ぼさないようにするこ
とができた。また、走査型プローブ顕微鏡本体に接続さ
れているケーブル等を試料を載置しているステージに固
定することで、ケーブルで伝わってきた振動の影響を排
除することが出来る。
のステージ上に上述の走査型プローブ顕微鏡用支持台を
備え、その支持台に走査型プローブ顕微鏡本体を載せて
試料表面を観察することで、外部からの振動によって光
学顕微鏡用のステージが振動したとしても、原子間力顕
微鏡の観察にはほとんど影響を及ぼさないようにするこ
とができた。また、走査型プローブ顕微鏡本体に接続さ
れているケーブル等を試料を載置しているステージに固
定することで、ケーブルで伝わってきた振動の影響を排
除することが出来る。
【００２９】これにより高剛性である特別な光学顕微鏡
のステージを別に用意せずとも、既存の光学顕微鏡ステ
ージ上で、原子間力顕微鏡の性能を最大限に発揮させる
ことが出来るようになった。
のステージを別に用意せずとも、既存の光学顕微鏡ステ
ージ上で、原子間力顕微鏡の性能を最大限に発揮させる
ことが出来るようになった。
【図１】：本発明の実施の一形態である原子間力顕微鏡
の斜視構成図。
の斜視構成図。
【図２】：本発明の実施の一形態である原子間力顕微鏡
と比較例として従来の光学顕微鏡用ステージ上に原子間
力顕微鏡本体を設置したときの原子間力顕微鏡に与える
振動の影響を示した図
と比較例として従来の光学顕微鏡用ステージ上に原子間
力顕微鏡本体を設置したときの原子間力顕微鏡に与える
振動の影響を示した図
【図３】：本発明の実施の一形態である原子間力顕微鏡
にケーブルを原子間力顕微鏡用ステージに固定した場合
と固定しなかった場合とにおける原子間力顕微鏡に与え
る振動の影響を示した図
にケーブルを原子間力顕微鏡用ステージに固定した場合
と固定しなかった場合とにおける原子間力顕微鏡に与え
る振動の影響を示した図
１ 原子間力顕微鏡用ステージ ２ クリップ ３ 試料移動用マイクロメーター ４ サンプルステージ ５ 試料 ６ 円錐型のくぼみ部 ７ Ｖ字型溝 ８ ネジ ９ ケーブル押さえ金具 １０ 原子間力顕微鏡本体 ２０ カンチレバー ２１ａ、ｂ、ｃ マイクロメーター ２２ａ、ｂ コネクター ２３ ケーブル １００ Ｘ方向用圧電駆動部材 １０１ Ｙ方向用圧電駆動部材 １０２ Ｚ方向用圧電駆動部材 １１０ 光学顕微鏡のステージ
Claims (8)
- 【請求項１】 支持体と、試料表面との間に生じる物理
的作用を感受する探針と、一端に屈曲する屈曲部材を介
して前記支持体に固定されかつ他端に剛体を有し第１の
方向に伸縮する第１の圧電駆動部材と、一端が屈曲する
屈曲部材を介して前記支持に固定されかつ他端が前記剛
体に結合され前記第１の方向とは異なる第２の方向に伸
縮する第２の圧電駆動部材と、一端が前記剛体に固定さ
れ、他端に探針を固定し、試料表面と垂直な方向に伸縮
するＺ方向圧電駆動部材と、前記支持体を支える複数の
支柱とを備えた走査型プローブ顕微鏡本体と、 前記複数の支柱のうち少なくとも２本の支柱をそれぞれ
異なる箇所に係合させる凹部が形成され、観察する試料
を載置する載置台とを有し試料表面を拡大して観察可能
な光学顕微鏡の試料載置台上に設置する走査型プローブ
顕微鏡用支持台とを備えたことを特徴とする走査型プロ
ーブ顕微鏡 - 【請求項２】 前記走査型プローブ顕微鏡用支持台に、
走査型プローブ顕微鏡本体と外部装置とを電気的に導通
させる配線を固定する配線固定部材を備えたことを特徴
とする請求項１記載の走査型プローブ顕微鏡 - 【請求項３】 前記配線固定部材は、配線固定具と、前
記配線固定具を前記走査型プローブ顕微鏡用支持台に固
定する固定ネジとで構成されていることを特徴とする請
求項２記載の走査型プローブ顕微鏡 - 【請求項４】 前記探針は、一端が前記剛体に固定さ
れ、かつ他端側に試料表面との原子間力を受ける探針を
備えた可撓性のカンチレバーを備えた原子間力顕微鏡の
探針であることを特徴とする請求項１、２または３記載
の走査型プローブ顕微鏡 - 【請求項５】 走査型プローブ顕微鏡を支持する支持柱
を係合する凹部が形成され、かつ観察する試料を載置す
る載置台とを有し、試料表面を拡大して観察することの
できる光学顕微鏡の試料載置台上に配置することのでき
る走査型プローブ顕微鏡用支持台。 - 【請求項６】 前記走査型プローブ顕微鏡用支持台に、
更に走査型プローブ顕微鏡と外部装置とを電気的に導通
させる配線を固定する配線固定部材を備えたことを特徴
とする請求項５記載の走査型プローブ顕微鏡用支持台 - 【請求項７】 前記走査型プローブ顕微鏡本体を載置す
る程度の面積を有しかつ試料を載置する試料載置部とを
有した台に、走査型プローブ顕微鏡と外部装置とを電気
的に導通させる配線を固定する配線固定部材を備えたこ
とを特徴とするステージ。 - 【請求項８】 前記配線固定部材は、配線固定具と、前
記配線固定具を前記台に固定する固定ネジとで構成され
ていることを特徴とする請求項７記載のステージ
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7312275A JPH09152435A (ja) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | ステージ、走査型プローブ顕微鏡用支持台 及び走査型プローブ顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7312275A JPH09152435A (ja) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | ステージ、走査型プローブ顕微鏡用支持台 及び走査型プローブ顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09152435A true JPH09152435A (ja) | 1997-06-10 |
Family
ID=18027286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7312275A Pending JPH09152435A (ja) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | ステージ、走査型プローブ顕微鏡用支持台 及び走査型プローブ顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09152435A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6371246B1 (en) | 1996-12-24 | 2002-04-16 | Sanshin Kogyo Kabushiki Kaisha | Oil pump for outboard motor |
| WO2024068449A1 (de) * | 2022-09-30 | 2024-04-04 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Vorrichtung zum vermessen oder bearbeiten von objekten, verfahren zum betreiben |
-
1995
- 1995-11-30 JP JP7312275A patent/JPH09152435A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6371246B1 (en) | 1996-12-24 | 2002-04-16 | Sanshin Kogyo Kabushiki Kaisha | Oil pump for outboard motor |
| WO2024068449A1 (de) * | 2022-09-30 | 2024-04-04 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Vorrichtung zum vermessen oder bearbeiten von objekten, verfahren zum betreiben |
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