JPH1114637A - チップホルダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課 題】 テーブル側電極とホルダ側電極を確実に接
続するとともに、テーブル側電極からホルダ側電極を介
してチップホルダに作用する回動力を小さくすること。 【解決手段】 ステージテーブル上に支持されたスライ
ドテーブル上にはホルダ装着部材４２および外部引出用
の導電ケーブルＬに接続されたテーブル側球面電極５３
が支持されている。チップ７１を保持するチップホルダ
Ｈ1が前記ホルダ装着部材４２に上方から下方に移動し
て装着される際、ホルダ側回動電極７６の回動力発生接
触面７６aが前記テーブル側球面電極５３と接触して回
動力を受ける。前記ホルダ側回動電極７６は、回動する
ので、テーブル側球面電極５３からホルダ側回動電極７
６を介してチップホルダＨ1に作用するホルダ回動力
（チップホルダＨ1を回動させる力）は非常に小さくな
る。

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、走査型トンネル顕微鏡）、Ａ
ＦＭ（Atomic Force Microscope、原子間力顕微鏡）、
ＵＨＶ（ulutra high vacuum）−ＳＴＭ（超高真空走
査型トンネル顕微鏡）、ＵＨＶ（urutra high vacuu
m）−ＡＦＭ（超高真空原子間力顕微鏡）等の走査型プ
ローブ顕微鏡、および、ＳＡＰ（走査型アトムプローブ
装置）で使用するチップホルダに関する。

【０００２】

【従来の技術】前記チップホルダとして、従来下記の技
術が知られている。 （Ｊ01）図１０、図１１に示す技術 図１０は従来のＵＨＶ−ＳＴＭで使用するチップホルダ
をステージテーブル上に着脱する構造の説明図で、図１
０Ａは装着前の状態（離脱状態）を示す図、図１０Ｂは
装着状態の説明図である。図１１は前記図１０に示すＵ
ＨＶ−ＳＴＭのＳＴＭ観察時のトンネル電流の検出構造
の説明図で、図１１Ａは上面図、図１１Ａは前記図１１
Ａの矢印ＸIＢから見た図である。図１０において、ス
テージテーブル０１上に設けたホルダ装着部材０２には
一対の脚部挿入孔０２a，０２a（図１１Ｂ参照）が形成
されている。前記ホルダ装着部材０２に着脱自在に装着
されるチップホルダＨ1は、その下部に図１１Ｂに示す
一対の脚部（被装着部）０４，０４を有しており、前記
脚部０４，０４を、前記ホルダ装着部材０２の脚部挿入
孔０２a，０２aに挿入した状態で保持前記ホルダ装着部
材０２に装着される。

【０００３】前記チップホルダＨ1の上部には、ホルダ
搬送装置Ｃの固定保持部材Ｃ1および可動保持部材Ｃ2に
より保持される被保持部０６が設けられている。固定保
持部材Ｃ1先端部には保持ピン挿入孔Ｃ1aが設けられ、
可動保持部材Ｃ2先端部には保持ピンＣ2aが設けられて
いる。前記チップホルダＨ1の前記被保持部０６には保
持ピン貫通孔０６aが形成されている。前記被保持部０
６の上端面０６bとこれに係合する前記固定保持部材Ｃ1
の位置決め用係合面Ｃ1bとが係合する状態では、前記保
持ピン挿入孔Ｃ1aおよび保持ピン貫通孔０６aの上下方
向の位置が重なるように構成されている。前記保持ピン
Ｃ2aを前記保持ピン貫通孔０６aおよび前記保持ピン挿
入孔Ｃ1aに挿入することによりホルダ搬送装置Ｃにより
チップホルダＨ1を保持することができる。

【０００４】前記チップホルダＨ1にはチップ保持用ナ
ット０７が装着され、チップ保持用ナット０７には、チ
ップ保持部材０８が装着されている。前記チップ保持部
材０８にはチップ０９が保持されている。前記チップ保
持用ナット０７にはリードプレート０１１の一端部がス
ポット溶接されており、他端部にはホルダ側電極０１２
がスポット溶接されている。前記ステージテーブル０１
上の前記ホルダ装着部材０２には、絶縁部材０１５（図
１１Ｂ参照）を介して板ばね製のテーブル側電極０１６
が支持されている。テーブル側電極０１６は外部引出用
の導電ケーブル０１７に接続されている。

【０００５】前記チップホルダＨ1を前記ホルダ装着部
材０２に装着し、前記ステージテーブル０１を移動させ
て図示しない試料に接近させ、前記試料およびチップ０
９間に流れるトンネル電流を検出することによりＳＴＭ
観察を行う。チップ０９を試料に接近させてトンネル電
流を検出したとき、その信号は、チップ０９、チップ保
持部材０８、チップ保持用ナット０７、リードプレート
０１１、ホルダ側電極０１２、テーブル側電極０１６、
および導電ケーブル０１７を介して外部の増幅器（図示
せず）に伝達される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】

（前記従来技術（Ｊ01）の問題点）前記（Ｊ01）の従来
技術において、ホルダ装着部材０２へのチップホルダ装
着時には、前記ホルダ側電極０１２は必ずテーブル側電
極０１６に接続されている必要がある。しかし、前記チ
ップホルダＨ1の装着時に前記ホルダ側電極０１２がテ
ーブル側電極０１６に接触したときに、前記テーブル側
電極０１６からホルダ側電極０１２に作用するばね力に
より、チップホルダＨ1に図１１Ｂにおいて反時計方向
の回転力が作用する。チップホルダＨ1はホルダ搬送装
置ＣのピンＣ1aにより揺動可能に支持されているため、
前記反時計方向の回転力が作用すると、チップホルダＨ
1が傾斜してホルダ装着部材０２への装着が困難にな
る。

【０００７】このため従来は、組み立て時の寸法調節に
より前記テーブル側電極０１６から前記ホルダ側電極０
１２に作用するばね力を最小限（さわる程度）とするよ
うにしていた。しかしながら前記テーブル側電極０１６
および前記ホルダ側電極０１２をさわる程度の小さな接
触圧とすると、接触が不完全となったり、数ｎＡのトン
ネル電流にノイズがのり易いという問題点があった。

【０００８】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）テーブル側電極とホルダ側電極を確実に接続す
るとともに、テーブル側電極からホルダ側電極を介して
チップホルダに作用する回動力を小さくすること。

【０００９】

【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。

【００１０】（本発明）前記課題を解決するために、本
発明のチップホルダは、下記の要件を備えたことを特徴
とする、（Ａ01）ホルダ搬送装置（Ｃ）により着脱自在
に保持される被保持部（６２）が上部に設けられ、ステ
ージテーブル（Ｔ）上のホルダ装着部材（４２）に上方
から挿入して装着される被装着部（６３）が下部に設け
られ、前記被保持部（６２）および前記被装着部（６
３）の間にチップ保持部（６４）が設けられたホルダ本
体（６１）、（Ａ02）前記チップ保持部（６４）に保持
されたチップ（７１）と導電部材（６７＋６８＋７９）
により接続されるとともに前記ホルダ本体（６１）によ
り支持され、且つ前記被装着部（６３）が前記ホルダ装
着部材（４２）に装着される際、前記ステージテーブル
（Ｔ）に支持され且つ外部引出用の導電ケーブル（Ｌ）
に接続されたテーブル側電極（５３）に接触するホルダ
側電極（７６）。（Ａ03）前記ホルダ本体（６１）およ
びステージテーブル（Ｔ）の一方に支持された球面電極
（５３）、ならびに、前記ホルダ本体（６１）およびス
テージテーブル（Ｔ）の他方に回動可能に支持され且つ
前記被装着部（６３）が前記ホルダ装着部材（４２）に
装着される際、前記球面電極（５３）に接触して回動力
を受ける回動力発生接触面（７６a）を有する回動電極
（７６）、（Ａ04）前記球面電極（５３）および回動電
極（７６）の一方により構成された前記テーブル側電極
（５３）、ならびに、前記球面電極（５３）および回動
電極（７６）の他方により構成された前記ホルダ側電極
（７６）。

【００１１】前記本発明のチップホルダは、次の（１）
および（２）の構成を採用することが可能である。 （１）テーブル側電極（５３）を球面電極（テーブル側
球面電極）により構成し且つホルダ側電極（７６）を回
動電極（ホルダ側回動電極）により構成する。 （２）テーブル側電極（５３）を回動電極（テーブル側
回動電極）により構成し且つホルダ側電極（７６）を球
面電極（ホルダ側球面電極）により構成する。前記
（１）の場合は、前記構成要件（Ａ02）〜（Ａ04）は次
の構成要件（Ａ02′）と同一である。 （Ａ02′）前記チップ保持部（６４）に保持されたチッ
プ（７１）と導電部材（６７＋６８＋７９）により接続
されるとともに前記ホルダ本体（６１）により回動可能
に支持され、且つ前記被装着部（６３）が前記ホルダ装
着部材（４２）に装着される際、前記ステージテーブル
（Ｔ）に支持され且つ外部引出用の導電ケーブル（Ｌ）
に接続されたテーブル側球面電極（５３）に接触して回
動力を受ける回動力発生接触面（７６a）を有するホル
ダ側回動電極（７６）。また、前記（２）の場合は、前
記構成要件（Ａ02）〜（Ａ04）は次の構成要件（Ａ0
2″）と同一である。 （Ａ02″）前記チップ保持部（６４）に保持されたチッ
プ（７１）と導電部材（６７＋６８＋７９）により接続
されるとともに前記ホルダ本体（６１）により支持さ
れ、且つ前記被装着部（６３）が前記ホルダ装着部材
（４２）に装着される際、前記ステージテーブル（Ｔ）
に回動可能に支持され且つ外部引出用の導電ケーブル
（Ｌ）に接続されたテーブル側回動電極の回動力発生接
触面に接触して回動力を与えるホルダ側球面電極。

【００１２】（本発明の作用）前記構成を備えた本発明
のチップホルダ（Ｈ1）では、前記（１）の構成を採用
した場合、すなわち、テーブル側電極（５３）をテーブ
ル側球面電極（５３）により構成し且つホルダ側電極
（７６）をホルダ側回動電極（７６）により構成した場
合、次の作用を奏する。 （前記構成（１）を採用した場合の本発明の作用）ホル
ダ本体（６１）の上部に設けられた被保持部（６２）
は、ホルダ搬送装置（Ｃ）により着脱自在に保持され
る。ホルダ本体（６１）の下部に設けられた被装着部
（６３）は、ステージテーブル（Ｔ）上のホルダ装着部
材（４２）に上方から挿入して装着される。ホルダ本体
（６１）の前記被保持部（６２）および前記被装着部
（６３）の間に設けられたチップ保持部（６４）にはト
ンネル電流検出用のチップ（７１）が装着される。前記
被装着部（６３）が前記ホルダ装着部材（４２）に装着
される際、前記チップ保持部（６４）に保持されたチッ
プ（７１）と導電部材（６７＋６８＋７９）により接続
されるとともに前記ホルダ本体（６１）により回動可能
に支持されたホルダ側回動電極（７６）の回動力発生接
触面（７６a）は、前記ステージテーブル（Ｔ）に支持
され且つ外部引出用の導電ケーブル（Ｌ）に接続された
テーブル側球面電極（５３）に接触して回動力を受け
る。前記テーブル側球面電極（５３）に接触して回動力
を受けたホルダ側回動電極（７６）は、回動するので、
テーブル側球面電極（５３）からホルダ側回動電極（７
６）を介してチップホルダ（Ｈ1）に作用するホルダ回
動力（チップホルダ（Ｈ1）を回動させる力）は非常に
小さくなる。このため、チップホルダ（Ｈ1）は回動す
ることなく、ホルダ装着部材（４２）に上方から挿入さ
れ、装着される。また、テーブル側球面電極（５３）は
球面であるため、ホルダ側回動電極（７６）と点接触す
るので、テーブル側球面電極（５３）およびホルダ側回
動電極（７６）の接触摩擦力は非常に小さい。

【００１３】前記構成を備えた本発明のチップホルダ
（Ｈ1）では、前記（２）の構成を採用した場合、すな
わち、テーブル側電極（５３）をテーブル側回動電極に
より構成し且つホルダ側電極（７６）をホルダ側球面電
極により構成した場合、次の作用を奏する。 （前記構成（２）を採用した場合の本発明の作用）ホル
ダ本体（６１）の上部に設けられた被保持部（６２）
は、ホルダ搬送装置（Ｃ）により着脱自在に保持され
る。ホルダ本体（６１）の下部に設けられた被装着部
（６３）は、ステージテーブル（Ｔ）上のホルダ装着部
材（４２）に上方から挿入して装着される。ホルダ本体
（６１）の前記被保持部（６２）および前記被装着部
（６３）の間に設けられたチップ保持部（６４）にはト
ンネル電流検出用のチップ（７１）が装着される。前記
被装着部（６３）が前記ホルダ装着部材（４２）に装着
される際、前記チップ保持部（６４）に保持されたチッ
プ（７１）と導電部材により接続されるとともに前記ホ
ルダ本体（６１）により支持されたホルダ側球面電極
は、前記ステージテーブル（Ｔ）に回動可能に支持され
且つ外部引出用の導電ケーブル（Ｌ）に接続されたテー
ブル側回動電極の回動力発生接触面に接触して回動力を
与える。前記ホルダ側球面電極に接触して回動力を受け
たテーブル側回動電極は、回動するので、テーブル側回
動電極からホルダ側球面電極介してチップホルダ（Ｈ
1）に作用する力（チップホルダ（Ｈ1）を回動させるよ
うに作用する力）は非常に小さくなる。このため、チッ
プホルダ（Ｈ1）は回動することなく、ホルダ装着部材
（４２）に上方から挿入され、装着される。また、ホル
ダ側球面電極は球面であるため、テーブル側回動電極と
点接触するので、ホルダ側球面電極およびテーブル側回
動電極の接触摩擦力は非常に小さい。

【００１４】

【発明の実施の形態】

（実施例）次に図面を参照しながら、本発明のチップホ
ルダの実施例を説明するが、本発明は以下の実施の形態
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矢印
Ｘ，Ｙ，Ｚの方向に直交座標軸Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を定義
し、Ｘ方向と逆向きは−Ｘ方向、Ｙ方向と逆向きは−Ｙ
方向、Ｚ方向と逆向きは−Ｚ方向とする。また、Ｘ方向
及び−Ｘ方向を含めてＸ軸方向といい、Ｙ方向及び−Ｙ
方向を含めてＹ軸方向といい、Ｚ方向及び−Ｚ方向を含
めて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。

【００１５】（実施例１）図１は本発明の実施例１のチ
ップホルダを備えたＳＴＭの全体説明図である。図２は
同実施例１の要部説明図で、前記図１の要部拡大図であ
る。図３は同実施例１のチップホルダをステージテーブ
ル上のホルダ装着部材に装着した状態の縦断面図で、図
４のIII−III線断面図である。図４は前記図３の矢印I
Ｖから見た図である。図５は前記図４の矢印Ｖから見た
図である。図６は前記図４のＶI−ＶI線断面図である。
図７は前記図４の矢印ＶIIから見た図である。図８は同
実施例１のチップホルダおよびそれに装着するチップの
分解斜視図である。図９は同実施例１のチップホルダを
ステージテーブル上のホルダ装着部材に装着する際のテ
ーブル側球面電極およびホルダ側回動電極の接触工程の
作用説明図である。

【００１６】図１、図２において、ＳＴＭを収容する真
空試料室１内には、図示しない搬送部材により搬入され
たチップホルダ搬入部材２が配置されている。チップホ
ルダ搬入部材２はチップホルダ保持部２aを有してい
る。前記チップホルダ搬入部材２のチップホルダ保持部
２aに保持されて前記真空試料室１内に搬入されたチッ
プホルダＨ1は、ホルダ搬送装置Ｃにより図２に２点鎖
線で示す待機位置Ｐ1とステージテーブルＴ上の実線で
示す使用位置Ｐ2との間で搬送される。前記ホルダ搬送
装置Ｃは、前記待機位置Ｐ1のチップホルダ保持部２aと
前記ステージテーブルＴ上の使用位置Ｐ2との間で前記
チップホルダＨ1を搬送したり、また、前記真空試料室
１内の待機位置Ｐ1に搬入された図示しない試料ホルダ
搬入部材と前記ステージテーブルＴ上の試料分析位置Ｐ
3（図２参照）との間で試料ホルダＨ2（図２参照）を搬
送する装置である。

【００１７】図１、図２において、ホルダ搬送装置Ｃ
は、昇降ロッド６の下端に支持されたスライダガイド部
材７を有しており、スライダガイド部材７に沿って水平
移動可能なスライダ８は、水平方向（Ｙ軸方向、左右方
向）に位置調節可能である。

【００１８】図２に示すホルダ搬送装置Ｃは前記従来技
術（特開平９−６１４４０号公報参照）に記載された技
術であるので、次に簡単に説明する。前記スライダ８に
は連結部材９が連結されている。連結部材９はばね収容
孔９aおよび下方に延びる鉛直ロッド部９bを有してい
る。前記ばね収容孔９aは上端がねじ１１で塞がれてお
り、内部には圧縮コイルばね１２が収容されている。前
記連結部材９の鉛直ロッド部９b下端には板ばね１３を
介して第１保持部材（固定保持部材）１４が連結されて
いる。第１保持部材１４には保持ピン挿入孔１４aが形
成されている。

【００１９】前記連結部材９には、軸１６回りに回動部
材１７が回転可能に支持されている。回動部材１７は、
前記ばね収容孔９a内の圧縮コイルばね１２によって常
時時計方向に回転力を付与されるばね当接部１７aおよ
び前記鉛直ロッド部９bに沿って下方に延びるロッド部
１７bを有している。前記ロッド部１７b下端には板ばね
１８を介して第２保持部材（可動保持部材）１９が連結
されている。前記第２保持部材１９には保持ピン１９a
が設けられており、保持ピン１９aは前記第１保持部材
１４の保持ピン挿入孔１４aに嵌合するように配置され
ている。そして、通常は、前記圧縮コイルバネ１２によ
り前記回動部材１７が時計方向に回転力を付与されてい
るため、前記保持ピン１９aは保持ピン挿入孔１４aに嵌
合するように構成されている。

【００２０】前記連結部材９には電磁ソレノイド２１が
支持されており、電磁ソレノイド２１が通電された場合
には磁力により前記回動部材１７が前記軸１６回りに反
時計方向に回転して、前記保持ピン１９aは前記保持ピ
ン挿入孔１４aが抜け出すように構成されている。した
がって、前記待機位置Ｐ1のチップホルダ搬入部材２お
よびステージテーブルＴ上の使用位置Ｐ2間でチップホ
ルダＨ1を搬送するため、チップホルダＨ1を保持する際
には、前記保持ピン１９aを保持ピン挿入孔１４aから離
脱させた状態で、前記昇降ロッド６およびスライダ８の
移動により前記第１保持部材１４および第２保持部材１
９の位置調節をする。そして、例えば前記チップホルダ
搬入部材２に保持されたチップホルダＨ1のピン貫通孔
Ｈ1a（図３参照）および前記保持ピン挿入孔１４aを一
致させる。この状態で、前記保持ピン１９aを、ピン貫
通孔Ｈ1aに貫通させ、前記保持ピン１９aの先端部を保
持ピン挿入孔１４aに挿入させる。この状態ではチップ
ホルダＨ1が前記第１保持部材１４および第２保持部材
１９に保持されるので、前記チップホルダ搬入部材２か
ら、ステージテーブルＴ上の使用位置Ｐ2の間で、チッ
プホルダＨ1を搬送することができる。

【００２１】図２において、ＳＴＭの真空試料室１内部
にはステージテーブルＴが配置されている。ステージテ
ーブルＴは、試料ホルダ装着部材２７およびスライドテ
ーブル２８を支持している。前記スライドテーブル２８
は、前記ステージテーブルＴ上でスライド移動して位置
調節される。前記試料ホルダ装着部材２７は、前記ステ
ージテーブルＴにより固定支持された固定部材３１を有
し、固定部材３１には円孔３１aが形成されている。前
記固定部材３１は前記円孔３１aの外周に沿って互いに
１２０°離れて配置された３個の当接部材３２（１個の
み図示）を支持している。前記３個の当接部材３２に対
応してそれぞれ引張ばね３３が設けられている。

【００２２】可動プレート３４は、前記３個の引張ばね
３３により、前記３個の当接部材３２に押し付けられ
て、固定部材３１上に保持されている。なお、前記可動
プレート３４は円孔３４aを有しており、円孔３４aは前
記円孔３１aに対応する位置に配置されている。可動プ
レート３４は前記当接部材３２と摩擦接触しながら移動
してその位置を上下左右に調節可能である。

【００２３】前記可動プレート３４には円筒部材３６の
一端部（−Ｙ側端部、右端部）が連結されており、円筒
部材３６は前記円孔３１a貫通している。前記円筒部材
３６の他端部（左端部）にはスキャナ支持部材３７が支
持され、スキャナ支持部材３７により、円筒状圧電体製
のスキャナ３８の一端部（基端部、左端部）が支持され
ている。前記スキャナ３８の先端部（右端部）には試料
ホルダ装着部材３９が支持されている。試料ホルダ装着
部材３９は試料ホルダＨ2を着脱自在に装着する部材で
あり、試料ホルダ装着部材３９によって保持された試料
ホルダＨ2は、試料分析位置Ｐ3に保持されるようになっ
ている。

【００２４】図３〜図７において、前記ステージテーブ
ルＴにスライド可能に支持されたスライドテーブル２８
上にはその左端部にホルダ装着部材支持部４１が設けら
れている。ホルダ装着部材支持部４１上面には図４に示
すように、ホルダ載置面４１aが形成されており、ま
た、ホルダ装着部材支持部４１を上下に貫通する一対の
逃げ孔４１b（図４参照）が設けられている。前記ホル
ダ載置面４１a上にはチップホルダ装着部材４２が載置
されている。図４、図６から分かるように、チップホル
ダ装着部材４２のＸ軸方向の中央部は、−Ｙ側部分にホ
ルダ下部挿入用の切除部４２aが形成されており、Ｙ側
部分に固定用ねじ孔形成部４２bが設けられている。固
定用ねじ孔形成部４２bの高さはそのＸ軸方向両側部に
比べて高さがわずかに低く形成されている。チップホル
ダ装着部材４２のＸ軸方向中央部のＹ側の上端縁は切り
落とされて斜面４２c（図３〜５参照）が形成されてい
る。

【００２５】図６において前記固定用ねじ形成部４２b
のＸ軸方向中央部には−Ｙ方向（右方向）に突出する右
突出部４２d（図６、図３参照）が設けられている。前
記固定用ねじ形成部４２bの上端右側縁（上端の−Ｙ側
の側縁）には前記右突出部４２dの両側にホルダガイド
用傾斜面４２e，４２eが形成され、前記右突出部４２d
の上端の前後両側縁にはホルダガイド用傾斜面４２f，
４２f（図６、図３参照）が形成されている。前記チッ
プホルダ装着部材４２のＸ軸方向両側部には−Ｙ側面に
開口する水平な（Ｘ軸方向に延びる）ロッド挿入孔４２
g（図３、図７参照）が形成されている。前記チップホ
ルダ装着部材４２の前側部分（Ｘ側部分）には前記切除
部４２aに隣接してホルダ前側位置決め用ボルト孔４２h
（図６参照）が形成されている。また、前記チップホル
ダ装着部材４２の後側部分（−Ｘ側部分）には前記テー
ブル側電極支持用ねじ孔４２i（図６参照）が形成され
ている。

【００２６】前記チップホルダ装着部材４２は前記固定
用ねじ形成部４２bを上下に貫通する２本の固定ねじ４
３，４３（図６参照）により前記ホルダ装着部材支持部
４１に固定されている。前記ロッド挿入孔４２g（図
３、図７参照）にはＸ軸方向に延びるホルダ係止ロッド
４４が挿入されている。図６において、ホルダ係止ロッ
ド４４の両端部はチップホルダ装着部材４２の前後両側
面よりも外側に延びている。チップホルダ装着部材４２
の前後両側面には前記ホルダ係止ロッド４４の左方（Ｙ
方向）に離れた位置にばね係止ピン４６，４６（図５、
図６参照）が固定されている。前記ばね係止ピン４６と
ホルダ係止ロッド４４の外端部との間には引張ばね４７
が設けられており、前記ホルダ係止ロッド４４は前記引
張ばね４７により常時左方（Ｙ方向）に引っ張られて前
記ロッド挿入孔４２gの内面に当接する位置に保持され
ている。図６から分かるように、前記ホルダ係止ロッド
４４とホルダガイド用傾斜面４２e，４２eとの間で且つ
前記ホルダガイド用傾斜面４２f，４２fの外側に、ホル
ダ下部挿入孔４９，４９が形成されている。前記ホルダ
下部挿入孔４９，４９（図６参照）は図４に示す前記ホ
ルダ装着部材支持部４１の逃げ孔４１b，４１bに対向す
る位置に設けられている。

【００２７】図５において、前記ホルダ前側位置決め用
ボルト孔４２h（図６参照）にはホルダ前側位置決めボ
ルト５１（図４、図５参照）が固定されている。なお、
ホルダ前側位置決めボルト５１は前記チップホルダ装着
部材４２上面より上方部分の側面は低摩擦円筒面に形成
されている。図４、図５において、前記テーブル側電極
支持用ねじ孔４２iには、テーブル側電極支持ねじ５２
が螺合し、固定されている。テーブル側電極支持ねじ５
２は、テーブル側球面電極５３を保持した円筒状の球面
電極保持部材５４を上下から挟む絶縁部材５６，５７お
よびスペーサ５８をチップホルダ装着部材４２に固定し
ている。前記球面電極保持部材５４は外部引出用の導電
ケーブルＬにより外部の増幅器（図示せず）に接続され
ている。

【００２８】前記チップホルダＨ1は、ホルダ本体６１
を有しており、ホルダ本体６１には上方に突出する被保
持部６２および下方に延びる一対の脚部材６３a，６３a
を有する被装着部６３が設けられている。前記被保持部
６２には前記ピン貫通孔Ｈ1aが形成されている。図３、
図６において、前記脚部材６３aはその下部右側面（下
部の−Ｙ側面）に段部６３b（図３参照）が形成され、
段部６３bの下方部分は断面正方形の脚柱の下端部を削
って先細りの円錐面に形成されるとともに、前記段部６
３bの右側面は切削されて断面長方形に形成されてい
る。前記円錐面形成部分と断面長方形部分との境界部の
段部６３bは、脚部材６３a，６３aを前記ホルダ下部挿
入孔４９，４９（図６参照）に挿入したときに、前記ホ
ルダ係止ロッド４４により係止される被係止用段部６３
bとして形成されている。なお図３から分かるように、
前記脚部材６３aの下端部材は前記逃げ孔４１b内に挿入
されている。

【００２９】前記ホルダ本体６１には、前記被保持部６
２および被装着部６３の中間部、すなわち、上下方向の
中間部に左方に開口するチップ保持部６４が設けられて
いる。チップ保持部６４には絶縁材（例えば、アルミ
ナ）により構成されたナット保持部材６６が保持されて
おり、前記ナット保持部材６６により導電材（例えば、
ステンレス材）により構成されたナット６７が保持され
ている。前記符号６４，６６，６７で示された部材は接
着剤により固定されている。前記導電性ナット６７に保
持されるチップ保持部材６８は導電材（例えば、ステン
レス材）により構成されており、図３、図８に示すよう
に、前記ナット６７の雌ねじに螺合する雄ねじが形成さ
れた螺合部６８aおよび左方（Ｙ方向）に延びるチップ
保持用突出部６８bを有している。前記チップ保持用突
出部６８b上面は平坦なチップ保持面６８c（図８参照）
として形成され、前記チップ保持面６８cにはＶ字型の
チップ保持溝６８d（図８参照）が形成されている。図
４、図８において前記チップ保持用突出部６８bの後側
面（−Ｘ側面）にはチップ保持用板ばね６９の鉛直なス
ポット溶接部６９aがスポット溶接されており、前記チ
ップ保持用板ばね６９の水平なチップ押さえ部６９bは
前記Ｖ字型のチップ保持溝６８dの上側に配置されてい
る。また、図３から分かるように、前記チップ押さえ部
６９bの左端部は上方に傾斜するように曲げられてお
り、前記Ｖ字型のチップ保持溝６８dおよび前記チップ
押さえ部６９bの間に、その左側（Ｙ側）からチップ７
１を挿入する際にチップ７１をガイドするようになって
いる。

【００３０】図５において、前記ホルダ本体６１には前
後の側面に上下に延びる凹溝７２，７３が形成されてい
る。前記凹溝７２の底を形成する側面７２aは前記ホル
ダ前側位置決めボルト５１の低摩擦円筒面に接して、チ
ップホルダＨ1の前後方向の位置決め面として形成され
ており、その下端部は図４に示すように、傾斜したガイ
ド面７２bとして形成されている。前記凹溝７３には、
左右（Ｙ軸方向）に延びる電極支持軸７４（図４、図５
参照）回りに回動可能なホルダ側回動電極７６が配置さ
れており、前記電極支持軸７４は、前記ホルダ側回動電
極７６の左右両側に配置された円筒状絶縁部材７７，７
８（図５参照）によって支持されている。前記円筒状絶
縁部材７７，７８は前記ホルダ本体６１によって支持さ
れている。図９において前記ホルダ側回動電極７６は、
前記テーブル側球面電極５３と接触して回動力を受ける
回動力発生接触面７６aを有している。前記ホルダ側回
動電極７６および前記導電性のナット６７には導電性の
リードプレート７９の端部がスポット溶接されている。
したがって、前記チップ７１は、前記チップ７１を保持
する導電性のチップ保持部材６８、導電性のナット６
７、および導電性のリードプレート７９を介して前記ホ
ルダ側回動電極７６に電気的に接続されている。すなわ
ち、前記チップ７１およびホルダ側回動電極７６は導電
部材（６７＋６８＋７９）により接続されている。

【００３１】（実施例の作用）ホルダ搬送装置Ｃは、前
記保持ピン１９a（図２参照）の先端部が、ホルダ本体
６１（図４参照）の上部の被保持部６２に形成されたピ
ン貫通孔Ｈ1aを貫通し且つ前記保持ピン挿入孔１４aに
挿入した状態で、チップホルダＨ1を着脱自在に保持す
る。ホルダ搬送装置Ｃが前記チップホルダＨ1を保持し
て、前記ステージテーブルＴ上のホルダ装着部材４２の
上方から下降すると、前記ホルダ本体６１の下部に設け
られた被装着部６３の一対の脚部材６３a，６３aは、ス
テージテーブルＴ上のホルダ装着部材４２の図６に示す
ホルダガイド用傾斜面４２e，４２e，４２f，４２fによ
りガイドされる。また、前記ホルダ本体６１前側面の凹
溝７２（図５参照）の底を形成する側面７２a下部の傾
斜したガイド面７２b（図４参照）が前記ホルダ前側位
置決めボルト５１の低摩擦円筒面にガイドされる。そし
て、前記ホルダ本体６１の下部に設けられた被装着部６
３の一対の脚部材６３a，６３aは、ホルダ下部挿入孔４
９，４９（図６参照）に挿入され、前記被係止用段部６
３bが前記ホルダ係止ロッド４４により係止される。

【００３２】前記ホルダ係止ロッド４４は引張ばね４７
により前記脚部材６３aの上方への抜出しを防止する位
置に向けて引っ張られているので、チップホルダＨ1は
ホルダ装着部材４２に装着状態で保持される。しかし、
チップホルダＨ1をホルダ装着部材４２から離脱させる
ために、チップホルダＨ1を強引に上方に引き上げるこ
とにより、引張ばね４７の力に抗して前記ホルダ係止ロ
ッド４４を図６の右方（−Ｙ方向）に移動させながら、
前記脚部材６３aの上方への抜出しを行うことができ
る。すなわち、チップホルダＨ1は前記ホルダ装着部材
４２にその上方から着脱自在に装着される。

【００３３】ホルダ本体６１の前記被保持部６２および
前記被装着部６３の間に設けられたチップ保持部６４に
は、ナット保持部材６６、導電性のナット６７、チップ
保持部材６８、チップ保持用板ばね６９等によりトンネ
ル電流検出用のチップ７１が保持される。前記チップ保
持部６４に保持されたチップ７１は、チップ保持部材６
８、導電性のナット６７およびリードプレート７９等の
導電部材（６７＋６８＋７９）によりホルダ側回動電極
７６に接続される。前記ステージテーブルＴにより絶縁
部材５６，５７（図４参照）を介して支持された前記球
面電極保持部材５４は導電ケーブルＬにより外部に接続
されており、且つ、テーブル側球面電極５３を保持して
いる。前記被装着部６２が前記ホルダ装着部材４２に装
着される際、前記ホルダ本体６１により回動可能に支持
されたホルダ側回動電極７６の回動力発生接触面７６a
（図４、図９参照）は、前記ステージテーブルＴにより
絶縁部材５６，５７および前記球面電極保持部材５４を
介して支持されたテーブル側球面電極５３に接触して回
動力を受ける。

【００３４】前記テーブル側球面電極５３に接触して回
動力を受けたホルダ側回動電極７６は、回動するので、
テーブル側球面電極５３からホルダ側回動電極７６介し
てチップホルダＨ1に作用するホルダ回動力（チップホ
ルダを回動させる力）は非常に小さくなる。このため、
チップホルダＨ1は回動することなく（すなわち、傾斜
することなく）、前記被装着部６３を構成する脚部材６
３a，６３aがホルダ装着部材４２の前記ホルダ下部挿入
孔４９に上方から挿入され、装着される。また、テーブ
ル側球面電極５３は球面であるため、ホルダ側回動電極
７６と点接触するので、テーブル側球面電極５３および
ホルダ側回動電極７６の接触摩擦力は非常に小さい。

【００３５】（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。

【００３６】（Ｈ01）本発明は、実施例に示した、ＳＴ
Ｍの代わりに、ＵＨＶ−ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）等の
他のＳＰＭ（走査型プローブ顕微鏡）、および、ＳＡＰ
（走査型アトムプローブ装置）にも適用可能である。 （Ｈ02）球面電極５３は回転自在に支持することが可能
である。この場合、球面電極と回動電極の回転力発生接
触面との接触摩擦抵抗力をより小さくすることができ
る。

【００３７】

【発明の効果】前述の本発明のチップホルダは、下記の
効果を奏することができる。 （Ｅ01）テーブル側電極とホルダ側電極を確実に接続す
るとともに、テーブル側電極からホルダ側電極を介して
チップホルダに作用する回動力を小さくすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明の実施例１のチップホルダを備
えたＳＴＭの全体説明図である。

【図２】 図２は同実施例１の要部説明図で、前記図１
の要部拡大図である。

【図３】 図３は同実施例１のチップホルダをステージ
テーブル上のホルダ装着部材に装着した状態の縦断面図
で、図４のIII−III線断面図である。

【図４】 図４は前記図３の矢印IＶから見た図であ
る。

【図５】 図５は前記図４の矢印Ｖから見た図である。

【図６】 図６は前記図４のＶI−ＶI線断面図である。

【図７】 図７は前記図４の矢印ＶIIから見た図であ
る。

【図８】 図８は同実施例１のチップホルダおよびそれ
に装着するチップの分解斜視図である。

【図９】 図９は同実施例１のチップホルダをステージ
テーブル上のホルダ装着部材に装着する際のテーブル側
球面電極およびホルダ側回動電極の接触工程の作用説明
図である。

【図１０】 図１０は従来のＵＨＶ−ＳＴＭで使用する
チップホルダをステージテーブル上に着脱する構造の説
明図で、図１０Ａは装着前の状態（離脱状態）を示す
図、図１０Ｂは装着状態の説明図である。

【図１１】 図１１は前記図１０に示すＵＨＶ−ＳＴＭ
のＴＭ観察時のトンネル電流の検出構造の説明図で、図
１１Ａは上面図、図１１Ａは前記図１１Ａの矢印ＸIＢ
から見た図である。

【符号の説明】

Ｃ…ホルダ搬送装置、Ｌ…導電ケーブル、Ｔ…ステージ
テーブル、４２…ホルダ装着部材、５３…テーブル側電
極（テーブル側球面電極）、６１…ホルダ本体、６２…
被保持部、６３…被装着部、６４…チップ保持部、７１
…チップ、７６…回動電極（ホルダ側回動電極）、（６
７＋６８＋７９）…導電部材、

Claims (1)

【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チ
   ップホルダ、（Ａ01）ホルダ搬送装置により着脱自在に
   保持される被保持部が上部に設けられ、ステージテーブ
   ル上のホルダ装着部材に上方から挿入して装着される被
   装着部が下部に設けられ、前記被保持部および前記被装
   着部の間にチップ保持部が設けられたホルダ本体、（Ａ
   02）前記チップ保持部に保持されたチップと導電部材に
   より接続されるとともに前記ホルダ本体により支持さ
   れ、且つ前記被装着部が前記ホルダ装着部材に装着され
   る際、前記ステージテーブルに支持され且つ外部引出用
   の導電ケーブルに接続されたテーブル側電極に接触する
   ホルダ側電極。（Ａ03）前記ホルダ本体およびステージ
   テーブルの一方に支持された球面電極、ならびに、前記
   ホルダ本体およびステージテーブルの他方に回動可能に
   支持され且つ前記被装着部が前記ホルダ装着部材に装着
   される際、前記球面電極に接触して回動力を受ける回動
   力発生接触面を有する回動電極、（Ａ04）前記球面電極
   および回動電極の一方により構成された前記テーブル側
   電極、ならびに、前記球面電極および回動電極の他方に
   より構成された前記ホルダ側電極。