JPH0989909A - ホルダ受および試料ホルダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 顕微鏡装置で観察する試料の加熱および冷却
を容易に行えるようにすること。 【解決手段】 試料ホルダ装着面３４およびその反対側
の導電部材接続面３５を有し且つ前記試料ホルダ装着面
３４および導電部材接続面３５間に一対のプローブ電力
接続孔３６と一対の温度制御電力接続孔３７とが形成さ
れた前記ホルダ受本体３１と前記両接続孔３６および３
７に対応して前記導電部材接続面３５に固着されたプロ
ーブ用導電性ナット３２および温度制御用導電性ナット
３３とを有するホルダ受Ａ。前記ホルダ受Ａに着脱自在
に装着され、前記プローブ電力接続孔３６および温度制
御電力接続孔３７に対応する孔４６を有する試料ホルダ
本体４１を有し、前記孔４６，４７を通る導電性ボルト
５６により、ホルダ受Ａから試料ホルダ本体４１の試料
保持面４５への給電、およびホルダ受Ａへの試料ホルダ
本体４１の固着を行う試料ホルダＨ1。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＳＴＭ（Scanning
Tunneling Microscope、走査トンネル顕微鏡）、ＡＦ
Ｍ（Atomic Force Microscope、原子間力顕微鏡）、Ｍ
ＦＭ（Magnetic Force Microscope、磁気力顕微鏡）、
ＳＩＣＭ（Scanning Ion-Conductance Microscope、走
査型イオンコンダクタンス顕微鏡）等の走査プローブ顕
微鏡により高分解能で試料表面の３次元形状を観察する
際等に使用する、ホルダ受および試料ホルダに関する。
前記ホルダ受はスキャナ先端部に支持される部材であ
り、ＸＹ平面（２次元空間）内でスキャンされる。前記
試料ホルダは試料を保持し且つ前記ホルダ受に保持され
る部材であり、試料を保持した状態で前記ホルダ受と一
体的にＸＹ平面（２次元空間）内でスキャンされる。

【０００２】

【従来の技術】前記ＳＴＭ、ＡＦＭ等の走査プローブ顕
微鏡装置としては、超高真空中で試料観察を行う超高真
空タイプと、大気中で試料観察を行う大気タイプとが市
販されている。高価格の前記超高真空タイプでは、試料
の加熱、冷却を行えるようにしたものが従来市販されて
いるが、低価格の前記大気タイプのものにおいて、試料
の加熱、冷却を行えるようにしたものは従来市販されて
いない。高真空程度の簡易的な真空室内で、試料加熱、
冷却を簡単に切り換えて使用できる走査プローブ顕微鏡
装置が有れば非常に便利である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】高真空下で加熱状態の
試料を走査プローブ顕微鏡装置で観察できれば、試料表
面の結晶構造の変化や、蒸着粒子等の吸着の様子が観察
可能となる。また、高真空下で冷却状態の試料を走査プ
ローブ顕微鏡装置で観察できれば、常温状態では柔らか
い試料を基板等に固定して形状をくずすことなく、観察
することができるようになる。本発明は、前述の事情に
鑑み、下記の記載内容を課題とする。 （Ｏ01）走査プローブ顕微鏡装置で観察する試料をスキ
ャン可能に保持する装置において、試料の加熱および冷
却を容易に行えるようにすること。

【０００４】

【課題を解決するための手段】次に、前記課題を解決す
るために案出した本発明を説明するが、本発明の要素に
は、後述の実施例の要素との対応を容易にするため、実
施例の要素の符号をカッコで囲んだものを付記する。ま
た、本発明を後述の実施例の符号と対応させて説明する
理由は、本発明の理解を容易にするためであり、本発明
の範囲を実施例に限定するためではない。

【０００５】（第１発明）前記課題を解決するために、
本出願の第１発明のホルダ受（Ａ）は、下記の要件を備
えたことを特徴とする、（Ｙ01）ＸＹ平面内でスキャン
可能なスキャナ（２７）先端に装着された絶縁性のホル
ダ受本体（３１）、（Ｙ02）試料ホルダ装着面（３４）
および前記試料ホルダ装着面（３４）の反対側の導電部
材接続面（３５）を有し且つ前記試料ホルダ装着面（３
４）および導電部材接続面（３５）間に一対のプローブ
測定用電力接続孔（３６）と一対の温度制御電力接続孔
（３７）とが形成された前記ホルダ受本体（３１）、
（Ｙ03）前記一対のプローブ測定用電力接続孔（３６）
および前記一対の温度制御電力接続孔（３７）は前記一
対のプローブ測定用電力接続孔（３６）を結ぶ線分と前
記一対の温度制御電力接続孔（３７）を結ぶ線分とが交
差するように配置された前記ホルダ受本体（３１）、
（Ｙ04）前記一対のプローブ測定用電力接続孔（３６）
に対応して前記導電部材接続面（３５）に固着された一
対のプローブ用導電性ナット（３２）、（Ｙ05）前記一
対の温度制御電力接続孔（３７）に対応して前記導電部
材接続面（３５）に固着された一対の温度制御用導電性
ナット（３３）、（Ｙ06）前記一対のプローブ用導電性
ナット（３２）に接続されて、プローブ用電力を給電す
るプローブ用給電部材（２６＋２８＋２９）、（Ｙ07）
前記一対の温度制御用導電性ナット（３３）に接続され
て、温度制御用電力を給電する温度制御用給電部材（２
６＋２８＋２９）。

【０００６】（第２発明）また、本出願の第２発明の試
料ホルダ（Ｈ1）は、下記の要件を備えたことを特徴と
する、（Ｙ08）試料ホルダ装着面（３４）および前記試
料ホルダ装着面（３４）の反対側の導電部材接続面（３
５）を有し且つ前記試料ホルダ装着面（３４）および導
電部材接続面（３５）間に一対のプローブ測定用電力接
続孔（３６）と一対の温度制御電力接続孔（３７）とが
形成された絶縁性のホルダ受本体（３１）と前記プロー
ブ測定用電力接続孔（３６）および温度制御電力接続孔
（３７）に対応して前記導電部材接続面（３５）に固着
された導電性ナット（３２，３３）とを有し、ＸＹ平面
内でスキャン可能なスキャナ（２７）先端に装着された
ホルダ受（Ａ）の試料ホルダ装着面（３４）に装着され
る導電性の試料ホルダ本体（４１）、（Ｙ09）前記試料
ホルダ装着面（３４）側に配置される被装着面（４４）
および前記被装着面（４４）の反対側に設けられた試料
保持面（４５）を有し且つ前記被装着面（４４）および
試料保持面（４５）間に前記ホルダ受（Ａ）の一対のプ
ローブ測定用電力接続孔（３６）および一対の温度制御
電力接続孔（３７）にそれぞれ接続する一対のプローブ
測定用電力接続孔（４６）および一対の温度制御電力接
続孔（４７）とが形成された前記試料ホルダ本体（４
１）、（Ｙ010）前記試料ホルダ本体（４１）の一対の
プローブ測定用電力接続孔（４６）および前記一対の温
度制御電力接続孔（４７）は前記一対のプローブ測定用
電力接続孔（４６）を結ぶ線分と前記一対の温度制御電
力接続孔（４７）を結ぶ線分とが交差するように配置さ
れた前記試料ホルダ本体（４１）、（Ｙ011）前記試料
ホルダ本体（４１）の前記被装着面（４４）に接続する
接続面および前記接続面の反対側の電極支持面を有し、
且つ前記接続面および電極支持面間に前記試料ホルダ本
体（４１）の一対のプローブ測定用電力接続孔（４６）
および一対の温度制御電力接続孔（４７）に対応する孔
（４９および５０）が形成された絶縁部材（４８）、
（Ｙ012）前記一対の温度制御電力接続孔（４７）に対
応する前記絶縁部材（４８）の孔（５０）の周囲に配置
され且つ前記電極支持面に設けられた一対の温度制御用
電極部材（５１）、（Ｙ013）前記試料ホルダ本体（４
１）の被装着面（４４）側に配置されて前記一対の温度
制御用電極部材（５１）に接続された温度センサ（５
２）。

【０００７】（第３発明）また、本出願の第３発明の試
料ホルダ（Ｈ2）は、下記の要件を備えたことを特徴と
する、（Ｙ014）試料ホルダ装着面（３４）および前記
試料ホルダ装着面（３４）の反対側の導電部材接続面
（３５）を有し且つ前記試料ホルダ装着面（３４）およ
び導電部材接続面（３５）間に一対のプローブ測定用電
力接続孔（３６）と一対の温度制御電力接続孔（３７）
とが形成された絶縁性のホルダ受本体（３１）と前記プ
ローブ測定用電力接続孔（３６）および温度制御電力接
続孔（３７）に対応して前記導電部材接続面（３５）に
固着された導電性ナット（３２，３３）とを有し、ＸＹ
平面内でスキャン可能なスキャナ（２７）先端に装着さ
れたホルダ受（Ａ）の前記試料ホルダ装着面（３４）に
装着される導電性の試料ホルダ本体（６１）、（Ｙ01
5）前記試料ホルダ装着面（３４）側に配置される被装
着面（６２）および前記被装着面（６２）の反対側に設
けられた試料保持面（６３）を有し且つ前記被装着面
（６２）および試料保持面（６３）間に、前記ホルダ受
（Ａ）の一対のプローブ測定用電力接続孔（３６）にそ
れぞれ接続する一対のプローブ測定用電力接続孔（６
４）が形成された前記試料ホルダ本体（６１）、（Ｙ01
6）前記試料ホルダ本体（６１）の一対のプローブ測定
用電力接続孔（６４）は前記試料ホルダ本体（６１）の
中心部を挟んで両側に配置された前記試料ホルダ本体
（６１）、（Ｙ017）前記試料保持面（６３）に設けら
れ、前記一対のプローブ測定用電力接続孔（６４）を結
ぶ線分の両側に前記線分と平行に配置された傾斜ガイド
面（７２）を有する一対の試料ガイド（７１）、（Ｙ01
8）前記試料保持面（６３）から離れるに従って間隔が
接近する形状を有し、断面台形の試料台（７３）の平行
な一対の傾斜側面（７４）をガイドする前記傾斜ガイド
面（７２）を有する前記一対の試料ガイド（７１）。

【０００８】（第４発明）また、本出願の第４発明の試
料ホルダ（Ｈ3）は、下記の要件を備えたことを特徴と
する、（Ｙ019）試料ホルダ装着面（３４）および前記
試料ホルダ装着面（３４）の反対側の導電部材接続面
（３５）を有し且つ前記試料ホルダ装着面（３４）およ
び導電部材接続面（３５）間に一対のプローブ測定用電
力接続孔（３６）と一対の温度制御電力接続孔（３７）
とが形成された絶縁性のホルダ受本体（３１）と前記プ
ローブ測定用電力接続孔（３６）および温度制御電力接
続孔（３７）に対応して前記導電部材接続面（３５）に
固着された導電性ナット（３２，３３）とを有し、ＸＹ
平面内でスキャン可能なスキャナ（２７）先端に装着さ
れたホルダ受（Ａ）の前記試料ホルダ装着面（３４）に
装着される絶縁性の試料ホルダ本体（８１）、（Ｙ02
0）前記試料ホルダ装着面（３４）側に配置される被装
着面（８６）および前記被装着面（８６）の反対側に設
けられた試料保持面（８７）を有し且つ前記被装着面
（８６）および試料保持面（８７）間に、前記ホルダ受
（Ａ）の一対のプローブ測定用電力接続孔（３６）およ
び一対の温度制御電力接続孔（３７）にそれぞれ接続す
る一対のプローブ測定用電力接続孔（８８）および一対
の温度制御電力接続孔（８９）とが形成された前記試料
ホルダ本体（８１）、（Ｙ021）前記試料ホルダ本体
（８１）の一対のプローブ測定用電力接続孔（８８）お
よび前記一対の温度制御電力接続孔（８９）は前記一対
のプローブ測定用電力接続孔（８８）を結ぶ線分と前記
一対の温度制御電力接続孔（８９）を結ぶ線分とが交差
するように配置された前記試料ホルダ本体（８１）、
（Ｙ022）前記一対の温度制御電力接続孔（８９）に対
応して前記試料保持面（８７）に設けられ、前記温度制
御電力接続孔（８９）に接続する孔（９８）を有し且つ
ヒータ保持部（１０１）を有する一対の加熱用電極部材
（９７）、（Ｙ023）前記一対のプローブ測定用電力接
続孔（８８）に対応して前記試料保持面（８７）に設け
られ、前記プローブ測定用電力接続孔（８８）に接続す
る孔（９２）を有する一対のプローブ用電極部材（９
１）。

【０００９】

【作用】次に、前述の特徴を備えた本発明の作用を説明
する。 （第１発明の作用）前述の特徴を備えた本出願の第１発
明のホルダ受（Ａ）の絶縁性のホルダ受本体（３１）が
ＸＹ平面内でスキャン可能なスキャナ（２７）先端に装
着される。前記ホルダ受本体（３１）の試料ホルダ装着
面（３４）には試料ホルダを装着することができる。ホ
ルダ受本体（３１）には前記試料ホルダ装着面（３４）
および導電部材接続面（３５）間に一対のプローブ測定
用電力接続孔（３６）と一対の温度制御電力接続孔（３
７）とが形成されており、前記導電部材接続面（３５）
には、前記プローブ測定用電力接続孔（３６）および温
度制御電力接続孔（３７）に対応してプローブ用導電性
ナット（３２）および温度制御用導電性ナット（３３）
が固着されている。そして、前記一対のプローブ用導電
性ナット（３２）および温度制御用導電性ナット（３
３）には、それぞれプローブ用電力を給電するプローブ
用給電部材（２６＋２８＋２９）および温度制御用電力
を給電する温度制御用給電部材（２６＋２８＋２９）が
接続されている。したがって、前記試料ホルダに、前記
ホルダ受（Ａ）のプローブ測定用電力接続孔（３６）お
よび温度制御電力接続孔（３７）に接続する孔（例え
ば、試料ホルダ（Ｈ1，Ｈ2，Ｈ3）側のプローブ測定用
電力接続孔（４６，６４，８８）および温度制御電力接
続孔（４７，８９））を設けて、次の（ａ）および
（ｂ）を行うことにより、ホルダ受（Ａ）への試料ホル
ダ（Ｈ1，Ｈ2，Ｈ3）の固着、およびホルダ受（Ａ）の
導電部材接続面（３５）から試料装着面（３４）の試料
ホルダ（Ｈ1，Ｈ2，Ｈ3）への電気的接続を同時に行う
ことができる。 （ａ）：ホルダ受（Ａ）および試料ホルダ（Ｈ1，Ｈ2，
Ｈ3）のプローブ測定用電力接続孔（３６および４６，
４９，６４，８８）を貫通する導電性ボルト（５６）を
前記導電性ナット（３２）に螺合させること。ならび
に、 （ｂ）：ホルダ受（Ａ）および試料ホルダ（Ｈ1，Ｈ2，
Ｈ3）の温度制御電力接続孔（３７および４７，５０，
８９）を貫通する導電性ボルト（５７）を前記導電性ナ
ット（３３）に螺合させること。

【００１０】前記ホルダ受本体（３１）の前記一対のプ
ローブ測定用電力接続孔（３６）および前記一対の温度
制御電力接続孔（３７）は前記一対のプローブ測定用電
力接続孔（３６）を結ぶ線分と前記一対の温度制御電力
接続孔（３７）を結ぶ線分とが交差するように配置され
ている。したがって、前記ホルダ受本体（３１）の前記
一対のプローブ測定用電力接続孔（３６）および前記一
対の温度制御電力接続孔（３７）に接続される試料ホル
ダの前記一対のプローブ測定用電力接続孔（４６，６
４，８８）および前記一対の温度制御電力接続孔（４
７，８９）も同様に配置される。その場合、前記各線分
の交差する位置に試料（Ｓ）を配置することにより、試
料（Ｓ）と前記一対のプローブ用電力接続孔（３６）と
の距離を均等にすることが容易であり、また、試料
（Ｓ）と前記一対の温度制御電力接続孔（３７）との距
離を均等にすることが容易である。このため、試料
（Ｓ）を均等に加熱したり、試料（Ｓ）に均等にプロー
ブ電圧を印加することが容易となる。また、前記各一対
のプローブ測定用電力接続孔（３６）および温度制御電
力接続孔（３７）を前記各線分が交差するように配置す
ると、ホルダ受本体（３１）として小さいものを使用し
ても、前記各一対のプローブ測定用電力接続孔（３６）
および温度制御電力接続孔（３７）の形成が容易にな
る。

【００１１】（第２発明の作用）前述の特徴を備えた本
出願の第２発明の試料ホルダ（Ｈ1）では、ホルダ受
（Ａ）の試料ホルダ装着面（３４）側に配置される被装
着面（４４）および試料保持面（４５）を有する導電性
の試料ホルダ本体（４１）と前記被装着面（４４）に接
続する接続面および前記接続面の反対側の電極支持面を
有する絶縁部材（４８）は、ＸＹ平面内でスキャン可能
なスキャナ（２７）先端に装着された絶縁性のホルダ受
本体（３１）を有する前記ホルダ受（Ａ）の試料ホルダ
装着面（３４）に装着される。前記導電性の試料ホルダ
本体（４１）および絶縁部材（４８）は、試料ホルダ本
体（４１）の被装着面（４４）および試料保持面（４
５）間に設けた一対のプローブ測定用電力接続孔（４
６）と前記プローブ測定用電力接続孔（４６）に対応す
る前記絶縁部材（４８）の孔（４９）を貫通するプロー
ブ用導電性ボルト（５６）を用いてホルダ受（Ａ）に固
定することができる。そして、前記プローブ用導電性ボ
ルト（５６）によりホルダ受（Ａ）から導電性の試料ホ
ルダ本体（４１）の試料保持面（４５）にプローブ電力
を供給することができる。

【００１２】また、前記温度制御電力接続孔（４７）内
の温度制御用導電性ボルト（５７）周囲に円筒状の絶縁
部材を配置することにより前記導電性の試料ホルダ本体
（４１）とは電気的に絶縁した状態で、ホルダ受（Ａ）
から前記絶縁部材（４８）の孔（５０）の周囲に配置さ
れ且つ前記電極支持面に設けられた一対の温度制御用電
極部材（５１）に温度制御電力を供給することができ
る。したがって、前記温度制御用導電性ボルト（５７）
により、ホルダ受（Ａ）から、前記一対の温度制御用電
極部材（５１）に接続された温度センサ（５２）に給電
することができる。すなわち、前記温度センサ（５２）
により試料ホルダ（Ｈ1）の温度を検出することができ
る。前記試料ホルダ本体（４１）の一対のプローブ測定
用電力接続孔（４６）および前記一対の温度制御電力接
続孔（４７）は前記一対のプローブ測定用電力接続孔
（４６）を結ぶ線分と前記一対の温度制御電力接続孔
（４７）を結ぶ線分とが交差するように配置されるの
で、前記各線分が交差する位置に試料（Ｓ）を配置する
ことにより、試料（Ｓ）と前記一対のプローブ用電極部
材（４６）との距離を均等にすることが容易であり、ま
た、試料（Ｓ）と前記一対の温度制御用電極部材（５
１）との距離を均等にすることができる。このため、試
料（Ｓ）を均等に加熱したり、試料（Ｓ）に均等にプロ
ーブ電圧を印加することが容易となる。また、前記各一
対のプローブ測定用電力接続孔（４６）および温度制御
電力接続孔（４７）を前記各線分が交差するように配置
すると、試料ホルダ本体（４１）として小さいものを使
用しても、前記各一対のプローブ測定用電力接続孔（４
６）および温度制御電力接続孔（４７）の形成が容易に
なる。また、前記絶縁部材（４８）として熱絶縁部材を
使用することにより、試料ホルダ（Ｈ1）の温度がホル
ダ受（Ａ）側に伝達されないようにすることができる。
その場合、前記試料ホルダ（Ｈ1）をヒートコンダクタ
（１１＋１２＋１３）により冷媒タンク（９）に連結し
て、試料ホルダ（Ｈ1）を低温に保持した場合でも、ホ
ルダ受（Ａ）およびホルダ受（Ａ）を支持するスキャナ
（２７）に低温が伝達されるのを防止することができ
る。

【００１３】（第３発明の作用）前述の特徴を備えた本
出願の第３発明の試料ホルダ（Ｈ2）では、導電性の試
料ホルダ本体（６１）の被装着面（６２）は、ＸＹ平面
内でスキャン可能なスキャナ（２７）先端に装着された
絶縁性のホルダ受本体（３１）を有するホルダ受（Ａ）
の試料ホルダ装着面（３４）に装着される。前記試料ホ
ルダ本体（６１）は、試料ホルダ本体（６１）に設けた
一対のプローブ測定用電力接続孔（６４）を貫通するプ
ローブ用導電性ボルト（５６）を用いて前記ホルダ受
（Ａ）へ固定することができる。そして、前記プローブ
用導電性ボルト（５６）によりホルダ受（Ａ）から導電
性の試料ホルダ本体（６１）にプローブ電力を供給する
ことができる。試料ホルダ本体（６１）の試料保持面
（６３）に設けられた一対の試料ガイド（７１）の対向
する傾斜ガイド面（７２）は、前記試料保持面（６３）
から離れるに従って間隔が接近する形状を有しているの
で、断面台形の試料台（７３）の一対の傾斜側面（７
４）を前記傾斜ガイド面（７２）に沿ってガイドさせな
がら、前記試料台（７３）を前記試料保持面（６３）の
所定位置に装着することができる。

【００１４】（第４発明の作用）前述の特徴を備えた本
出願の第４発明の試料ホルダ（Ｈ3）では、絶縁性の試
料ホルダ本体（８１）は、ＸＹ平面内でスキャン可能な
スキャナ（２７）先端に装着された絶縁性のホルダ受本
体（３１）を有するホルダ受（Ａ）の試料ホルダ装着面
（３４）に装着される。前記試料ホルダ本体（８１）
は、試料ホルダ本体（８１）の被装着面（８６）および
試料保持面（８７）間に設けた一対のプローブ測定用電
力接続孔（８８）を貫通するプローブ用導電性ボルト
（５６）を用いてホルダ受（Ａ）に固定することができ
る。そして、前記プローブ用導電性ボルト（５６）によ
りホルダ受（Ａ）から試料保持面（８７）のプローブ用
電極部材（９１）にプローブ電力を供給することができ
る。また、試料ホルダ本体（８１）に設けた一対の温度
制御電力接続孔（８９）を貫通する温度制御用導電性ボ
ルト（５７）によりホルダ受（Ａ）から試料保持面（８
７）の温度制御用電極部材（９７）に温度制御電力を供
給することができる。前記一対のプローブ測定用電力接
続孔（８８）および前記一対の温度制御電力接続孔（８
９）は前記一対のプローブ測定用電力接続孔（８８）を
結ぶ線分と前記一対の温度制御電力接続孔（８９）を結
ぶ線分とが交差するように配置されるので、前記試料ホ
ルダ本体（８１）の中心部に試料（Ｓ）を配置すること
により、試料（Ｓ）と前記一対のプローブ用電極部材
（８８）との距離を均等にすることが容易であり、ま
た、試料（Ｓ）と前記一対の温度制御用電極部材（９
７）との距離を均等にすることが容易である。このた
め、試料（Ｓ）を均等に加熱したり、試料（Ｓ）に均等
にプローブ電圧を印加することが容易となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に図面を参照しながら、本発明
の試料処理装置の実施例を説明するが、本発明は以下の
実施例に限定されるものではない。なお、以後の説明の
理解を容易にするために、図面において互いに直交する
座標軸Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を定義し、矢印Ｘ方向を前方、
矢印Ｙ方向を左方、 矢印Ｚ方向を上方とする。この場
合、Ｘ方向と逆向き（−Ｘ方向）は後方、Ｙ方向と逆向
き（−Ｙ方向）は右方、Ｚ方向と逆向き（−Ｚ方向）は
下方となる。また、Ｘ方向及び−Ｘ方向を含めて前後方
向又はＸ軸方向といい、Ｙ方向及び−Ｙ方向を含めて左
右方向又はＹ軸方向といい、Ｚ方向及び−Ｚ方向を含め
て上下方向又はＺ軸方向ということにする。さらに図
中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏か
ら表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載
されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するも
のとする。

【００１６】（実施例１）次に、図１〜図９により本発
明のホルダ受の実施例１、および試料ホルダの実施例１
を説明する 。図１は本発明のホルダ受の実施例１、お
よび試料ホルダの実施例１を備えた走査プローブ顕微鏡
装置の概略説明図である。図２は図１に示すスキャナの
拡大説明図である。図３は前記図２の矢印IIIから見た
図である。図４は前記図２の矢印IＶから見た図であ
る。図５は前記図２に示すホルダ受本体３１の説明図
で、図５Ａはホルダ受本体３１の上面図、図５Ｂは斜め
上方から見た図、図５Ｃは斜め下方から見た図である。
図６は前記図１の要部拡大説明図である。図７は前記図
６の矢印ＶIIから見た図である。図８は前記図６の矢印
ＶIII−ＶIII線断面図である。図９は前記図６に示すホ
ルダ受Ａおよび試料ホルダＨ1の説明図で、図９Ａは前
記図７の矢印IＸＡ−IＸＡ線断面図、図９Ｂは前記図９
Ａの要部拡大図である。図１において、走査プローブ顕
微鏡装置Ｕは、内部を真空に保持する外筒１を有してい
る。外筒１上端にはリング状のベルジャ支持部材２が支
持されており、前記ベルジャ支持部材２の上端にはドー
ム状のガラスベルジャ３が支持されている。そして、前
記外筒１、ベルジャ支持部材２、およびガラスベルジャ
３の内部は真空に保持されるように構成されている。前
記ガラスベルジャ３内側に形成される真空室４内には、
走査プローブ顕微鏡装置であるＳＴＭまたはＡＦＭ等の
ヘッド５が配置されている。

【００１７】前記外筒１の上端部左側部分には液体窒素
を収容する冷媒タンク６の外側容器７の突出円筒部８が
接続されている。前記外側容器７に支持された内側容器
９の下端部には水平な第１ヒートコンダクタ１１の一端
が連結されている。第１ヒートコンダクタ１１は前記突
出円筒部８の内側を通って、その他端は前記外筒１の内
側に延びている。第１ヒートコンダクタ１１の前記他端
には第２ヒートコンダクタ１２の下端部が連結されてい
る。この第２ヒートコンダクタ１２は上方に延びてお
り、その上端部は前記真空室４内に配置されている。前
記第２ヒートコンダクタ１２の上端部には第３ヒートコ
ンダクタ１３の一端部が連結されており、他端のホルダ
連結部１３aは、後述の試料ホルダＨ1と連結されてい
る。前記第１および第２のヒートコンダクタ１１，１２
は純銅製である。また、第３ヒートコンダクタ１３は、
厚さ数ミクロンの銅箔を数十枚重ね合わせて両端を圧着
したものである。

【００１８】前記外筒１の内部には内筒１６が図示しな
い上下動装置（Ｚ軸方向移動装置）により上下動可能
（Ｚ軸方向に移動可能）に支持されている。前記上下動
可能な内筒１６上端には水平なＸＹ平面に平行なステー
ジ支持面１６aが設けられている。ステージ支持面１６a
上にはドリフトステージ１７がＸＹ平面内で位置調節可
能に支持されている。ドリフトステージ１７は、図３に
示すように引張バネ１７aによって常時右方へ付勢され
ている。前記ドリフトステージ１７のＹ軸方向の位置お
よびＺ軸回りの回転姿勢は、前後一対のＹ軸方向位置調
節装置１８，１９（図１、図３参照）によって調節され
るようになっている。すなわち、図３から分かるよう
に、Ｙ軸方向位置調節装置１８，１９を同時に左右方向
のいずれかに移動させることにより、ドリフトステージ
１７の左右方向の位置を調節することができ、Ｙ軸方向
位置調節装置１８，１９をそれぞれ左右の逆方向に移動
させることによりドリフトステージ１７のＺ軸回りの姿
勢を調節できるようになっている。また、ドリフトステ
ージ１７は図示しないＸ軸方向位置調節装置によりＸ軸
方向の位置も調節可能になっている。したがって、ドリ
フトステージ１７は、前記上下動可能な内筒１６上端に
ＸＹ平面内で位置調節可能に支持されているので、Ｘ、
Ｙ、Ｚ方向に位置調節可能である。

【００１９】図２において、前記ドリフトステージ１７
により、有底円筒状のセラミック製のスキャナ保持部材
２１が支持されている。前記スキャナ保持部材２１の上
端にはフランジ２２が設けられており、フランジ２２の
上面にはその外周部のリング状壁部分２２aを残して、
その内側にリング状の凹部により形成される円筒部材支
持面２２bが設けられている。前記リング状の凹部によ
り形成される円筒部材支持面２２bは円筒部材２３の下
部フランジ２４を支持する。なお、前記円筒部材支持面
２２bには、半径方向に延びる複数の配線用凹溝２２cが
形成されている。前記複数の配線用凹溝２２cにはそれ
ぞれ前記フランジ２２下面に延びる接触端子２６（図
２、図４参照）が設けられている。

【００２０】前記有底円筒状のスキャナ保持部材２１の
底面には円筒状の圧電素子により構成されたスキャナ２
７の下端（図示せず）が支持されている。前記スキャナ
２７の円筒面にはスキャン用電極（図示せず）が張付け
られて、スキャナ２７上端をＸＹ平面内でスキャンでき
るようになっている。なお、このような円筒状圧電素子
を用いたスキャナ２７は従来公知である。前記スキャナ
２７の円筒面に張付けられた図示しないスキャン用電極
には、図２に示すように、ドリフトステージ１７を通っ
て前記複数の接触端子２６にそれぞれ接続する複数のリ
ード線２８、および前記複数の接触端子２６からそれぞ
れ前記配線用凹溝２２c（図２参照）を通ってスキャナ
保持部材２１内部に延びる複数のリード線２９により給
電されるようになっている。なお、図４に示すように、
前記接触端子２６は合計８個有り、その中の４個の接触
端子２６に接続される４本のリード線２９（図２参照）
が前記スキャナ２７の円筒面に張付けたスキャン用電極
（図示せず）に接続される。そして、前記８個の中の残
りの４個の接触端子２６に接続される４本のリード線２
９は、後述のホルダ受本体３１下面に固着した一対のプ
ローブ用導電性ナット３２，３２および一対の温度制御
用導電性ナット３３，３３（図９参照）

【００２１】図６において、前記スキャナ２７の上端
（先端）には前記ホルダ受本体３１が固着されている。
ホルダ受本体３１は熱絶縁性セラミック（ステアタイト
（商標名））製である。図５、図６において、ホルダ受
本体３１は、上面が試料ホルダ装着面３４として形成さ
れ、下面が導電部材接続面３５として形成されている。
試料ホルダ装着面３４は、上方に突出するリング状の円
筒壁３４aにより構成される外周部と、円形凹部３４bに
より構成される中央部と、前記外周部３４aおよび中凹
部３４bを接続するドーナツ状の中間部３４cを有してい
る。また、導電部材接続面３５は前記円筒状のスキャナ
２７内面に嵌合して下方に突出するリング状の円筒壁３
５aにより構成される外周部と、円形突出部３５bにより
構成される中央部と、前記外周部および中央部の間のナ
ット装着部３５cとを有している。また、前記円筒壁３
５aには、前記ナット装着部３５cに装着される導電性ナ
ット３２，３３（図６、図９等参照）に接続されるリー
ド線２９（図２参照）を通すための４個のスリット３５
d（図５Ｃ参照）が形成されている。なお、前記円筒壁
３５aおよびスキャナ２７上端には前記リード線２９を
通すためのスリット２７aが形成されている。

【００２２】前記試料ホルダ装着面（ホルダ受上面）３
４の前記中間部３４cおよび導電部材接続面（ホルダ受
下面）３５の前記ナット装着部３５c間には、Ｙ軸方向
に離れた一対のプローブ測定用電力接続孔３６，３６と
Ｘ軸方向に離れた一対の温度制御電力接続孔３７，３７
（図９参照）とが形成されている。前記一対のプローブ
測定用電力接続孔３６，３６および前記一対の温度制御
電力接続孔３７，３７は、前記一対のプローブ測定用電
力接続孔３６，３６を結ぶ線分（Ｙ軸方向に延びる線
分）と前記一対の温度制御電力接続孔３７，３７を結ぶ
線分（Ｘ軸方向に延びる線分）とが前記ホルダ受本体３
１の中心部で垂直に交差するように配置されている。

【００２３】前記導電部材接続面（ホルダ受下面）３５
に固着された一対のプローブ用導電性ナット３２，３２
（図６参照）は、前記一対のプローブ測定用電力接続孔
３６，３６に対応して前記ナット装着部３５cに設けら
れている。また、前記導電部材接続面（ホルダ受下面）
３５に固着された一対の温度制御用導電性ナット３３，
３３（図９参照）は前記一対の温度制御電力接続孔３
７，３７に対応して設けられている。前記符号３１〜３
７で示された要素からホルダ受Ａが構成されている。前
記プローブ用導電性ナットナット３２，３２に接続され
た前記リード線２９，２９は、前記接触端子２６，２
６、リード線２８，２８（図２参照）を介してプローブ
観察用電源（図示せず）に接続されている。前記図示し
ないプローブ観察用電源に接続されるリード線２９，２
９、接触端子２６，２６、およびリード線２８，２８
（図２参照）によりプローブ用給電部材（２６＋２８＋
２９）が構成されている。また、前記温度制御用導電性
ナット３３，３３（図９参照）に接続された前記リード
線２９，２９は、前記接触端子２６，２６、リード線２
８，２８（図２参照）を介して温度制御用電源（図示せ
ず）に接続されている。前記温度制御用電源（図示せ
ず）に接続されるリード線２９，２９、接触端子２６，
２６、およびリード線２８，２８（図２参照）により温
度制御用給電部材（２６＋２８＋２９）が構成されてい
る。

【００２４】前記ホルダ受Ａに保持されるこの実施例１
の試料ホルダＨ1は、試料冷却ホルダである。図６〜図
９において、この実施例１の試料ホルダＨ1は、導電性
材料である純銅製の試料ホルダ本体４１を有している。
試料ホルダ本体４１は、平面図において、円形の本体部
分４２と左方に突出する長方形のヒートコンダクタ接続
部４３とを有している。前記円形の本体部分４２の下面
が被装着面４４として形成され、上面が試料保持面４５
として形成されている。前記被装着面４４は、前記ホル
ダ受本体３１の前記試料ホルダ装着面３４側に配置され
る部分である。前記被装着面４４には、浅い円形の凹部
により形成される熱絶縁板装着部４４a（図６、図９参
照）が形成されている。図６において、前記浅い円形の
凹部により形成される熱絶縁板装着部４４aの中央部に
は、比較的直径の小さな円形の凹部により形成されたセ
ンサ収容部４４bが設けられている。前記試料保持面４
５は、上方に突出するリング状の円筒壁４５aにより構
成される外周部と、前記円筒壁４５aに囲まれた円形の
試料載置部４５bとを有している。前記円筒壁４５aの外
周面には雄ネジ４５cが形成されている。

【００２５】前記試料ホルダ本体４１の前記被装着面
（ホルダ本体下面）４４および前記試料保持面（ホルダ
本体上面）４５間には前記ホルダ受本体３１のプローブ
測定用電力接続孔３６，３６および温度制御電力接続孔
３７，３７に対応して、Ｙ軸方向に離れた一対のプロー
ブ測定用電力接続孔４６，４６（図６参照）およびＸ軸
方向に離れた一対の温度制御電力接続孔４７，４７（図
９参照）が形成されている。前記Ｙ軸方向に離れた一対
のプローブ測定用電力接続孔４６，４６（図６参照）お
よび前記Ｘ軸方向に離れた一対の温度制御電力接続孔４
７，４７（図９参照）は前記一対のプローブ測定用電力
接続孔４６，４６を結ぶ線分と前記一対の温度制御電力
接続孔４７，４７を結ぶ線分とが前記試料ホルダ本体４
１の中心部で直角に交差するように配置されている。前
記符号４２〜４７で示された要素から前記試料ホルダ本
体４１が構成されている。

【００２６】前記熱絶縁板装着部４４aには、熱絶縁セ
ラミック板（絶縁部材）４８が接着されている。図６，
８に示すように、前記熱絶縁セラミック板４８は、その
中央部にセンサ配置用孔４８aが形成されている。ま
た、熱絶縁セラミック板４８には、前記試料ホルダ本体
４１のプローブ測定用電力接続孔４６，４６および温度
制御電力接続孔４７，４７に対応する位置にそれぞれ孔
４９，４９および５０，５０（図８参照）が形成されて
いる。熱絶縁セラミック板４８下面の前記孔５０，５０
に対応する位置には円形の温度制御用電極部材５１，５
１が固定されている。なお、前記温度制御用電極部材５
１，５１の中央部にはネジ孔５１a，５１aが形成されて
いる。前記試料ホルダ本体４１の前記センサ収容部４４
bには温度センサ５２が配置されており、温度センサ５
２の一対のリード端子５２aは前記温度制御用電極部材
５１，５１に接続されている。前記温度センサ５２とし
ては、性能の点から白金薄膜温度センサが使用されてい
る。

【００２７】図６において前記試料保持面４５の前記雄
ネジ４５cには試料押さえ用のキャップ５４が螺合して
いる。前記キャップ５４は、中央部に開口５４aが設け
られている。図６から分かるように、前記試料載置部４
５bに載置した試料Ｓは、前記キャップ５４で押さえら
れ、固定されるようになっている。前記符号４１〜５４
で示された要素からこの実施例１の試料ホルダ本体Ｈ1
が構成されている。前記試料ホルダＨ1は、前記キャッ
プ５４を外した状態で、前記プローブ測定用電力接続孔
４６，４６の上方から下方に挿通する導電性の一対のプ
ローブ用導電性ボルト５６，５６を、前記プローブ用導
電性ナット３２，３２に螺合させることにより前記ホル
ダ受Ａに装着される。また、前記温度制御電力接続孔４
７，４７（図９参照）の上方から下方に挿通する一対の
温度制御用導電性ボルト５７，５７（図７、図９参照）
を前記温度制御用導電性ナット３３，３３（図９参照）
に螺合させることにより、前記ホルダ受Ａに装着され
る。したがって、前記プローブ用導電性ボルト５６は、
前記プローブ用導電性ナット３２と導電性の試料ホルダ
本体４１とを電気的に接続している。これにより、試料
ホルダ本体４１の上面（試料保持面）４５に保持された
試料Ｓにプローブ電力を供給できるようになっている。

【００２８】図９において、前記温度制御用導電性ボル
ト５７（図７，９参照）が貫通する試料ホルダ本体４１
の前記温度制御電力接続孔４７には絶縁材料製のフラン
ジを有する円筒状のスペーサ５８が収容されており、前
記温度制御用導電性ボルト５７は前記導電性の試料ホル
ダ本体４１とは絶縁されている。また、前記温度制御用
導電性ボルト５７は、前記図８に示す温度制御用電極部
材５１の中央部のネジ孔５１aに螺合しており、前記温
度制御用電極部材５１と温度制御用導電性ナット３３と
を電気的に接続している。

【００２９】前記試料ホルダ本体４１の前記ヒートコン
ダクタ接続部４３には、前記第３ヒートコンダクタ１３
の右端部のホルダ連結部１３aがセラミック板５９（図
６参照）を介して接着されている。接着剤としては、熱
伝導率の高い銀をフィラーとするエポキシ系を使用して
いる。前記セラミック板５９は、試料ホルダ本体４１と
第３ヒートコンダクタ１３とを電気的に絶縁し、プロー
ブ電力（プローブ観察用の電力）が第３ヒートコンダク
タに伝導されないようにする機能を有している。

【００３０】（実施例１の作用）次に、前述の構成を備
えた実施例１のホルダ受Ａおよび試料ホルダＨ1の作用
を説明する。前記ホルダ受Ａへの試料ホルダＨ1の装着
は前記一対のプローブ用導電性ボルト５６，５６および
温度制御用導電性ボルト５７，５７をそれぞれプローブ
用導電性ナット３２，３２および温度制御用導電性ナッ
ト３３，３３に螺合させることにより容易に行うことが
できる。したがって、前記ホルダ受Ａへの試料ホルダＨ
1の着脱は容易である。そして、試料ホルダＨ1の導電性
の試料ホルダ本体４１に保持される試料Ｓへのプローブ
電力の供給は、前記プローブ用導電性ナット３２，３２
から、プローブ用導電性ボルト５６，５６を介して行わ
れる。また、前記温度センサ５２への給電は前記温度制
御用導電性ナット３３，３３から温度制御用導電性ボル
ト５７，５７、温度制御用電極部材５１，５１を介して
行われる。すなわち、前記プローブ用導電性ボルト５
６，５６および温度制御用導電性ボルト５７，５７によ
り、ホルダ受Ａへの試料ホルダＨ1の装着と、プローブ
電力供給回路の形成および温度制御用電力供給回路の形
成を同時に行うことができる。

【００３１】前記試料ホルダＨ1の試料ホルダ本体４１
は、電気的絶縁材であり且つ熱的絶縁材である前記セラ
ミック板５９を介して熱伝導率の高い導電性のヒートコ
ンダクタ１３，１２，１１を介して前記冷媒タンク６に
接続されているため、低温に保持することができる。こ
のため、試料ホルダ本体４１に保持された試料Ｓを低温
に保持することができる。ホルダ受本体３１は熱絶縁性
セラミックで構成されており、また、前記試料ホルダ本
体４１の下面には熱絶縁セラミック板４８が設けられて
いるので、前記試料ホルダ本体４１の低温が下方の円筒
状圧電素子を用いたスキャナ２７に伝達されないように
構成されている。このため、スキャナ２７の温度低下に
よる変位量の変化を防止することができる。前記温度セ
ンサ５２により検出される温度は外部のモニタに表示し
て監視することができる。

【００３２】（実施例２）次に、図１０〜図１２により
本発明の試料ホルダの実施例２について説明する。図１
０は試料ホルダの実施例２の説明図で、図１０Ａは本実
施例２の試料ホルダＨ2の平面図、図１０Ｂは前記図１
０ＡのＸＢ−ＸＢ線断面図である。図１１は前記図１０
ＡのＸI−ＸI線断面図である。図１２は前記試料ホルダ
Ｈ2に装着される試料台および試料の説明図である。前
記実施例１の試料ホルダＨ1は試料冷却ホルダであった
が、この実施例２の試料ホルダＨ2は、スタンダードホ
ルダであり、試料を冷却、加熱する機能を持たない試料
ホルダである。この実施例２の説明において、前記実施
例１と同一の構成要素には同一の符号を使用してその詳
細な説明は省略する。

【００３３】図１０Ｂにおいて、この実施例２の試料ホ
ルダＨ2は、ＸＹ平面内でスキャン可能な前記実施例１
で説明したのと同一のスキャナ２７先端に装着された絶
縁材料製のホルダ受本体３１の試料ホルダ装着面３４に
装着して使用される。試料ホルダＨ2は、導電性の試料
ホルダ本体６１を有している。試料ホルダ本体６１は、
下面に被装着面６２および上面に試料保持面６３を有し
ている。そして、前記被装着面６２および試料保持面６
３間にＹ軸方向に離れた一対のプローブ測定用電力接続
孔６４，６４が設けられている。前記一対のプローブ測
定用電力接続孔６４，６４は、前記試料ホルダ本体６１
の中心部を挟んで両側に配置されている。

【００３４】前記被装着面（試料ホルダ本体６１下面）
６２には、外周部がリング状に切除部されて被嵌合部６
２aが形成されている。前記リング状の被嵌合部６２a
は、前記試料ホルダ装着面３４外周部の上方に突出する
リング状の円筒壁３４aに嵌合するようになっている。
前記試料ホルダ本体６１の試料保持面（上面）６３に
は、その中央部に円形のボール収容溝６６が形成されて
いる。また、試料保持面６３の右端部には傾斜面６７が
形成されている。前記符号６２〜６７で示された要素か
らこの実施例２の試料ホルダ本体６１が構成されてい
る。

【００３５】前記ボール収容溝６６にはボール６８が収
容されており、そのボール６８は圧縮バネ６９によって
常時上方に持ち上げられている。なお、前記ボール収容
溝６６の上端にはボール６８がボール収容溝６６から抜
け出すのを防止する抜け出し防止部材（図示せず）が設
けられており、ボール６８はその一部が前記ボール収容
溝６６の上端から上方に突出するようになっている。

【００３６】前記試料保持面６３には、前記Ｙ軸方向に
離れた一対のプローブ測定用電力接続孔６４，６４を結
ぶ線分の両側に前記線分と平行に一対の試料ガイド７
１，７１が設けられている。前記一対の試料ガイド７
１，７１は試料ホルダ本体６１と一体的に構成されてい
るが、別体に構成してから試料保持面６３に固定する構
成を採用することが可能である。図１１において、前記
試料ガイド７１，７１は互いに対向する傾斜ガイド面７
２，７２を有しており、前記対向する一対の傾斜ガイド
面７２，７２は、前記試料保持面６３から離れるに従っ
て（上方へ行くに従って）間隔が接近する形状を有して
いる。

【００３７】図１２は前記試料保持面６３に装着される
試料台７３の説明図である。試料台７３の上面には試料
Ｓが接着剤、両面テープ等により固着される。前記試料
台７３は、前後両側（Ｘ軸方向の両端側）に傾斜側面７
４，７４が形成されており、側断面図が台形をしてい
る。試料台７３の下面には左右位置決め用凹部７５が形
成されている。

【００３８】（実施例２の作用）前述の特徴を備えた試
料ホルダの実施例２では、試料ホルダＨ2の導電性の試
料ホルダ本体６１の被装着面６２は、ＸＹ平面内でスキ
ャン可能なスキャナ２７先端に装着された絶縁材料製の
ホルダ受本体６１の試料ホルダ装着面３４に装着され
る。その際、前記被装着面（試料ホルダ本体６１下面）
６２外周部がリング状に切除部されて被嵌合部６２aが
形成されているので、前記リング状の被嵌合部６２a
を、前記試料ホルダ装着面３４外周部の上方に突出する
リング状の円筒壁３４aに嵌合させることにより容易に
位置決めを行うことができる。前記試料ホルダ本体６１
は、試料ホルダ本体６１に設けた一対のプローブ測定用
電力接続孔６４，６４を貫通するプローブ用導電性ボル
ト５６，５６を用いて前記ホルダ受Ａへ固定することが
できる。そして、前記プローブ用導電性ボルト５６，５
６によりホルダ受本体６１から導電性の試料ホルダ本体
６１にプローブ電力を供給することができる。

【００３９】試料ホルダ本体６１の試料保持面６３に設
けられた一対の試料ガイド７１，７１の対向する傾斜ガ
イド面７２，７２は、前記試料保持面６３から離れるに
従って間隔が接近する形状を有しているので、断面台形
の試料台７３の一対の傾斜側面７４，７４を前記傾斜ガ
イド面７２，７２に沿ってガイドさせながら、前記試料
台７３を前記試料保持面６３の所定位置に装着すること
ができる。前記試料台７３は、前記傾斜ガイド面７２，
７２によって前後方向および上下方向の位置決めが行わ
れ、前記ボール６８と嵌合する試料台７３の下面の左右
位置決め用凹部７５により左右方向の位置決めが行われ
る。

【００４０】（実施例３）次に、図１３〜図１５により
本発明の試料ホルダの実施例３について説明する。図１
３は試料ホルダの実施例３の説明図で、図１３Ａは試料
ホルダＨ3の実施例３の平面図、図１３Ｂは前記図１３
ＡのＸIIIＢ−ＸIIIＢ線断面図である。図１４は前記図
１３ＡのＸIＶ−ＸIＶ線断面図である。図１５は前記図
１３Ｂに示す部材の平面図で、図１５Ａは図１３の押さ
え部材９６を除いた状態の平面図、図１５Ｂは図１３に
示すタンタル板８３の平面図である。前記実施例１の試
料ホルダＨ1は試料冷却ホルダであったが、この実施例
３の試料ホルダＨ3は、試料加熱ホルダであり、試料Ｓ
を加熱する機能を持つ試料ホルダである。この実施例３
の説明において、前記実施例１と同一の構成要素には同
一の符号を使用してその詳細な説明は省略する。

【００４１】図１３Ｂにおいて、この実施例３の試料ホ
ルダＨ3は、ＸＹ平面内でスキャン可能な前記実施例１
で説明したのと同一のスキャナ２７先端に装着された絶
縁性ホルダ受Ａの試料ホルダ装着面３４に装着して使用
される。試料ホルダＨ3は、試料ホルダ本体８１を有し
ている。前記試料ホルダ本体８１は、熱絶縁セラミック
製の下側ホルダ部材８２、その上に接着されたタンタル
板８３、および前記タンタル板８３の上側に接着された
熱絶縁セラミック製の上側ホルダ部材８４の３層構造を
有している。前記タンタル板８３は厚さ０.１ｍｍの高
融点材料であり、このような高融点材料は熱反射板とし
ての機能を有している。前記試料ホルダ本体８１の下面
は前記ホルダ受Ａの試料ホルダ装着面（ホルダ受上面）
３４に装着される被装着面８６として構成され、上面は
試料保持面８７として構成されている。

【００４２】そして、前記被装着面（ホルダ本体下面）
８６および試料保持面（ホルダ本体上面）８７間にＹ軸
方向に離れた一対のプローブ測定用電力接続孔８８，８
８およびＸ軸方向に離れた一対の温度制御電力接続孔８
９，８９（図１４参照）が形成されている。前記一対の
プローブ測定用電力接続孔８８，８８および前記一対の
温度制御電力接続孔８９，８９は前記Ｙ軸方向に離れた
一対のプローブ測定用電力接続孔８８，８８を結ぶ線分
と前記Ｘ軸方向に離れた一対の温度制御電力接続孔８
９，８９を結ぶ線分とが前記試料ホルダ本体８１の中心
部で交差するように配置されている。前記被装着面（ホ
ルダ本体下面）８６は、前記ホルダ受Ａの試料ホルダ装
着面３４外周部の上方に突出するリング状の円筒壁３４
aに嵌合し、ドーナツ状の中間部３４c上に載置されてい
る。前記符号８２〜８９で示された要素から前記試料ホ
ルダ本体８１が構成されている。

【００４３】図１３Ｂ、図１５Ａに示すように、試料ホ
ルダ本体８１の試料保持面（ホルダ本体上面）８７に
は、Ｙ軸方向に離れて一対のプローブ用電極部材９１，
９１が配置されている。プローブ用電極部材９１は、孔
（ボルト収容孔）９２（図１３Ｂ参照）と、前記試料ホ
ルダ本体８１に固定するための２個の固定用ネジ孔９３
と１個の押さえ部材固定用ネジ孔９４を有している。そ
して、プローブ用電極部材９１は、前記２個の固定用ネ
ジ孔９３に下方からねじ込まれる固定用ネジ（図示せ
ず）により前記試料ホルダ本体８１に固定されている。
図１３Ａに示すように、また前記押さえ部材固定用ネジ
孔９４にねじ込まれる押さえ部材固定用ネジ９５により
弾力性の有る導電性の押さえ部材９６が前記プローブ用
電極部材９１上に保持されている。

【００４４】図１４、図１５Ａに示すように、試料ホル
ダ本体８１の試料保持面（ホルダ本体上面）８７には、
Ｘ軸方向に離れて一対の温度制御用電極部材９７，９７
が配置されている。温度制御用電極部材９７は、孔（ボ
ルト収容孔）９８と、前記試料ホルダ本体８１に固定す
るための１個の固定用ネジ孔９９とを有している。そし
て、温度制御用電極部材９７は、前記１個の固定用ネジ
孔９９に下方からねじ込まれる固定用ネジ１００（図１
４参照）により前記試料ホルダ本体８１に固定されてい
る。図１４に示すように、前記一対の温度制御用電極部
材９７，９７には、それらの上端部外側に対向する段部
（ヒータ保持部）１０１，１０１が形成されている。前
記段部１０１，１０１は後述のヒータおよび試料ＳがＸ
軸方向に位置決めされて支持される部分である。前記符
号８１〜１０１で示された要素から本実施例の試料ホル
ダＨ3が構成されている。

【００４５】図１３、図１４において、上面に試料Ｓが
固着された板状の半導体ヒータ１０３の両端を、前記段
部１０１，１０１に当接させた状態で、前記押さえ部材
９６により試料Ｓおよび半導体ヒータ１０３を温度制御
用電極部材９７上に押さえ付けて固定する。前記半導体
ヒータ１０３は、試料Ｓに接する上面がボロンナイトラ
イドで電気的に絶縁されていて、下面は発熱する半導体
（抵抗体）が塗布されている。

【００４６】前記試料ホルダＨ3は、前記プローブ測定
用電力接続孔８８，８８の上方から下方に挿通する導電
性の一対のプローブ用導電性ボルト５６，５６を、前記
プローブ用導電性ナット３２，３２に螺合させることに
より前記ホルダ受Ａに装着される。また前記試料ホルダ
Ｈ3は、前記温度制御電力接続孔８９，８９の上方から
下方に挿通する一対の温度制御用導電性ボルト５７，５
７を前記温度制御用導電性ナット３３，３３に螺合させ
ることにより、前記ホルダ受Ａに装着される。したがっ
て、前記一対の温度制御用導電性ボルト５７，５７は、
前記一対の温度制御用導電性ナット３３，３３と前記一
対の温度制御用電極部材９７，９７とをそれぞれ電気的
に接続している。したがって、前記一対の温度制御用電
極部材９７，９７の段部１０１，１０１間に支持された
半導体ヒータ１０３には給電が行われて、半導体ヒータ
１０３上の試料Ｓを加熱することが可能となる。また、
前記プローブ用導電性ボルト５６，５６は、プローブ用
導電性ナット３２，３２とプローブ用電極部材９１，９
１とを電気的に接続している。前記プローブ用電極部材
９１，９１に固定された導電性の押さえ部材９６によ
り、前記半導体ヒータ１０３上の試料Ｓにプローブ電力
を供給することができる。

【００４７】（実施例３の作用）前述の特徴を備えた本
発明の試料ホルダＨ3の実施例３では、絶縁性の試料ホ
ルダ本体８１は、ＸＹ平面内でスキャン可能なスキャナ
２７先端に装着された絶縁性のホルダ受本体３１を有す
るホルダ受Ａの試料ホルダ装着面３４に装着される。そ
して前記プローブ用導電性ボルト５６，５６および温度
制御用導電性ボルト５７，５７を用いることにより、試
料ホルダＨ3のホルダ受Ａへの固定およびホルダ受Ａか
ら試料ホルダＨ3の試料保持面８７側へのプローブ電力
および温度制御用電力の供給を容易に行うことができ
る。

【００４８】前記一対のプローブ測定用電力接続孔８
８，８８および前記一対の温度制御電力接続孔８９，８
９は前記Ｙ軸方向に離れた一対のプローブ測定用電力接
続孔８８，８８を結ぶ線分と前記Ｘ軸方向に離れた一対
の温度制御電力接続孔８９，８９を結ぶ線分とが前記試
料ホルダ本体８１の中心部で直角に交差するように配置
されるので、前記試料ホルダ本体８１の中心部に試料Ｓ
を配置することにより、試料Ｓと前記一対のプローブ用
電極部材９１，９１との距離を均等にすることができ、
また、試料Ｓと前記一対の温度制御用電極部材９７，９
７との距離を均等にすることができる。このため、試料
Ｓを均等に加熱したり、試料Ｓに均等にプローブ電圧を
印加することが容易となる。

【００４９】（変更例）以上、本発明の実施例を詳述し
たが、本発明は、前記実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内
で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更
実施例を下記に例示する。 （Ｈ01）前記実施例では、左右方向（Ｙ軸方向）に離れ
た一対のプローブ測定用電力接続孔を結ぶ線分と前後方
向（Ｘ軸方向）に離れた一対の温度制御電力接続孔を結
ぶ線分とがそれぞれＹ軸方向およびＸ軸方向に配置され
て直交しているが、必ずしも直交する必要はない。

【００５０】

【発明の効果】前述の本発明の試料処理装置は、下記の
効果を奏することができる。 （Ｅ01）走査プローブ顕微鏡装置で観察する試料をスキ
ャン可能に保持する装置において、１個のホルダ受に冷
却ホルダ、スタンダードホルダ（冷却、加熱機能の無い
試料ホルダ）、および加熱ホルダ等の種々の試料ホルダ
を容易に交換して着脱することができるので、試料の加
熱および冷却を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明のホルダ受の実施例１、および
試料ホルダの実施例１を備えた走査プローブ顕微鏡装置
の概略説明図である。

【図２】 図２は図１に示すスキャナの拡大説明図であ
る。

【図３】 図３は前記図２の矢印IIIから見た図であ
る。

【図４】 図４は前記図２の矢印IＶから見た図であ
る。

【図５】 図５は前記図２に示すホルダ受本体３１の説
明図で、図５Ａはホルダ受本体３１の上面図、図５Ｂは
斜め上方から見た図、図５Ｃは斜め下方から見た図であ
る。

【図６】 図６は前記図１の要部拡大説明図である。

【図７】 図７は前記図６の矢印ＶIIから見た図であ
る。

【図８】 図８は前記図６の矢印ＶIII−ＶIII線断面図
である。

【図９】 図９は前記図６に示すホルダ受Ａおよび試料
ホルダＨ1の説明図で、図９Ａは前記図７の矢印IＸＡ−
IＸＡ線断面図、図９Ｂは前記図９Ａの要部拡大図であ
る。

【図１０】 図１０は試料ホルダの実施例２の説明図
で、図１０Ａは本実施例２の試料ホルダＨ2の平面図、
図１０Ｂは前記図１０ＡのＸＢ−ＶＸＢ線断面図であ
る。

【図１１】 図１１は前記図１０ＡのＸI−ＸI線断面図
である。

【図１２】 図１２は前記試料ホルダＨ2に装着される
試料台および試料の説明図である。

【図１３】 図１３は試料ホルダの実施例３の説明図
で、図１３Ａは本実施例の試料ホルダＨ3の平面図、図
１３Ｂは前記図１３ＡのＸIIIＢ−ＸIIIＢ線断面図であ
る。

【図１４】 図１４は前記図１３ＡのＸIＶ−ＸIＶ線断
面図である。

【図１５】 図１５は前記図１３Ｂに示す部材の平面図
で、図１５Ａは図１３の押さえ部材９６を除いた状態の
平面図、図１５Ｂは図１３に示すタンタル板の平面図で
ある。

【符号の説明】

Ａ…ホルダ受、Ｈ1，Ｈ2，Ｈ3…試料ホルダ、２７…ス
キャナ、３１…ホルダ受本体、３２…プローブ用導電性
ナット、３３…温度制御用導電性ナット、３４…試料ホ
ルダ装着面、３５…導電部材接続面、３６…プローブ測
定用電力接続孔、３７…温度制御電力接続孔、４１…導
電性の試料ホルダ本体、４４…被装着面、４５…試料保
持面、４６…プローブ測定用電力接続孔、４７…温度制
御電力接続孔、４８…絶縁部材、４９，５０…孔、５１
…温度制御用電極部材、５２…温度センサ、６１…導電
性の試料ホルダ本体、６２…被装着面、６３…試料保持
面、６４…プローブ測定用電力接続孔、７１…試料ガイ
ド、７２…傾斜ガイド面、７３…試料台、７４…傾斜側
面、８１…絶縁性の試料ホルダ本体、８６…被装着面、
８７…試料保持面、８８…プローブ測定用電力接続孔、
８９…温度制御電力接続孔、９２…孔（ボルト収容
孔）、９７…加熱用電極部材、９８…孔（ボルト収容
孔）、１０１…ヒータ保持部、（２６＋２８＋２９）…
プローブ用給電部材、（２６＋２８＋２９）…温度制御
用給電部材。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記の要件を備えたことを特徴とするホ
   ルダ受、（Ｙ01）ＸＹ平面内でスキャン可能なスキャナ
   先端に装着された絶縁性のホルダ受本体、（Ｙ02）試料
   ホルダ装着面および前記試料ホルダ装着面の反対側の導
   電部材接続面を有し且つ前記試料ホルダ装着面および導
   電部材接続面間に一対のプローブ測定用電力接続孔と一
   対の温度制御電力接続孔とが形成された前記ホルダ受本
   体、（Ｙ03）前記一対のプローブ測定用電力接続孔およ
   び前記一対の温度制御電力接続孔は前記一対のプローブ
   測定用電力接続孔を結ぶ線分と前記一対の温度制御電力
   接続孔を結ぶ線分とが交差するように配置された前記ホ
   ルダ受本体、（Ｙ04）前記一対のプローブ測定用電力接
   続孔に対応して前記導電部材接続面に固着された一対の
   プローブ用導電性ナット、（Ｙ05）前記一対の温度制御
   電力接続孔に対応して前記導電部材接続面に固着された
   一対の温度制御用導電性ナット、（Ｙ06）前記一対のプ
   ローブ用導電性ナットに接続されて、プローブ用電力を
   給電するプローブ用給電部材、（Ｙ07）前記一対の温度
   制御用導電性ナットに接続されて、温度制御用電力を給
   電する温度制御用給電部材。
2. 【請求項２】 下記の要件を備えたことを特徴とする試
   料ホルダ、（Ｙ08）試料ホルダ装着面および前記試料ホ
   ルダ装着面の反対側の導電部材接続面を有し且つ前記試
   料ホルダ装着面および導電部材接続面間に一対のプロー
   ブ測定用電力接続孔と一対の温度制御電力接続孔とが形
   成された絶縁性のホルダ受本体と前記プローブ測定用電
   力接続孔および温度制御電力接続孔に対応して前記導電
   部材接続面に固着された導電性ナットとを有し、ＸＹ平
   面内でスキャン可能なスキャナ先端に装着されたホルダ
   受の試料ホルダ装着面に装着される導電性の試料ホルダ
   本体、（Ｙ09）前記試料ホルダ装着面側に配置される被
   装着面および前記被装着面の反対側に設けられた試料保
   持面を有し且つ前記被装着面および試料保持面間に前記
   ホルダ受の一対のプローブ測定用電力接続孔および一対
   の温度制御電力接続孔にそれぞれ接続する一対のプロー
   ブ測定用電力接続孔および一対の温度制御電力接続孔と
   が形成された前記試料ホルダ本体、（Ｙ010）前記試料
   ホルダ本体の一対のプローブ測定用電力接続孔および前
   記一対の温度制御電力接続孔は前記一対のプローブ測定
   用電力接続孔を結ぶ線分と前記一対の温度制御電力接続
   孔を結ぶ線分とが交差するように配置された前記試料ホ
   ルダ本体、（Ｙ011）前記試料ホルダ本体の前記被装着
   面に接続する接続面および前記接続面の反対側の電極支
   持面を有し、且つ前記接続面および電極支持面間に前記
   試料ホルダ本体の一対のプローブ測定用電力接続孔およ
   び一対の温度制御電力接続孔に対応する孔が形成された
   絶縁部材、（Ｙ012）前記一対の温度制御電力接続孔に
   対応する前記絶縁部材の孔の周囲に配置され且つ前記電
   極支持面に設けられた一対の温度制御用電極部材、（Ｙ
   013）前記試料ホルダ本体の被装着面側に配置されて前
   記一対の温度制御用電極部材に接続された温度センサ。
3. 【請求項３】 下記の要件を備えたことを特徴とする試
   料ホルダ、（Ｙ014）試料ホルダ装着面および前記試料
   ホルダ装着面の反対側の導電部材接続面を有し且つ前記
   試料ホルダ装着面および導電部材接続面間に一対のプロ
   ーブ測定用電力接続孔と一対の温度制御電力接続孔とが
   形成された絶縁性のホルダ受本体と前記プローブ測定用
   電力接続孔および温度制御電力接続孔に対応して前記導
   電部材接続面に固着された導電性ナットとを有し、ＸＹ
   平面内でスキャン可能なスキャナ先端に装着されたホル
   ダ受の前記試料ホルダ装着面に装着される導電性の試料
   ホルダ本体、（Ｙ015）前記試料ホルダ装着面側に配置
   される被装着面および前記被装着面の反対側に設けられ
   た試料保持面を有し且つ前記被装着面および試料保持面
   間に、前記ホルダ受の一対のプローブ測定用電力接続孔
   にそれぞれ接続する一対のプローブ測定用電力接続孔が
   形成された前記試料ホルダ本体、（Ｙ016）前記試料ホ
   ルダ本体の一対のプローブ測定用電力接続孔は前記試料
   ホルダ本体の中心部を挟んで両側に配置された前記試料
   ホルダ本体、（Ｙ017）前記試料保持面に設けられ、前
   記一対のプローブ測定用電力接続孔を結ぶ線分の両側に
   前記線分と平行に配置された傾斜ガイド面を有する一対
   の試料ガイド、（Ｙ018）前記試料保持面から離れるに
   従って間隔が接近する形状を有し、断面台形の試料台の
   平行な一対の傾斜側面をガイドする前記傾斜ガイド面を
   有する前記一対の試料ガイド。
4. 【請求項４】 下記の要件を備えたことを特徴とする試
   料ホルダ、（Ｙ019）試料ホルダ装着面および前記試料
   ホルダ装着面の反対側の導電部材接続面を有し且つ前記
   試料ホルダ装着面および導電部材接続面間に一対のプロ
   ーブ測定用電力接続孔と一対の温度制御電力接続孔とが
   形成された絶縁性のホルダ受本体と前記プローブ測定用
   電力接続孔および温度制御電力接続孔に対応して前記導
   電部材接続面に固着された導電性ナットとを有し、ＸＹ
   平面内でスキャン可能なスキャナ先端に装着されたホル
   ダ受の前記試料ホルダ装着面に装着される絶縁性の試料
   ホルダ本体、（Ｙ020）前記試料ホルダ装着面側に配置
   される被装着面および前記被装着面の反対側に設けられ
   た試料保持面を有し且つ前記被装着面および試料保持面
   間に、前記ホルダ受の一対のプローブ測定用電力接続孔
   および一対の温度制御電力接続孔にそれぞれ接続する一
   対のプローブ測定用電力接続孔および一対の温度制御電
   力接続孔とが形成された前記試料ホルダ本体、（Ｙ02
   1）前記試料ホルダ本体の一対のプローブ測定用電力接
   続孔および前記一対の温度制御電力接続孔は前記一対の
   プローブ測定用電力接続孔を結ぶ線分と前記一対の温度
   制御電力接続孔を結ぶ線分とが交差するように配置され
   た前記試料ホルダ本体、（Ｙ022）前記一対の温度制御
   電力接続孔に対応して前記試料保持面に設けられ、前記
   温度制御電力接続孔に接続する孔を有し且つヒータ保持
   部を有する一対の加熱用電極部材、（Ｙ023）前記一対
   のプローブ測定用電力接続孔に対応して前記試料保持面
   に設けられ、前記プローブ測定用電力接続孔に接続する
   孔を有する一対のプローブ用電極部材。