JPH11271340A - Scanning type probe microscope with scanner damage prevention mechanism - Google Patents

Scanning type probe microscope with scanner damage prevention mechanism

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JPH11271340A
JPH11271340A JP10072560A JP7256098A JPH11271340A JP H11271340 A JPH11271340 A JP H11271340A JP 10072560 A JP10072560 A JP 10072560A JP 7256098 A JP7256098 A JP 7256098A JP H11271340 A JPH11271340 A JP H11271340A
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JP
Japan
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scanner
external force
light
probe microscope
stage
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10072560A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hisafumi Okada
尚史 岡田
Shuichi Ito
修一 伊東
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH11271340A publication Critical patent/JPH11271340A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/0004Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/002Scanning microscopes

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
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  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a scanning type probe microscope where a piezoelectric body scanner is less frequently damaged due to the application of excessive force. SOLUTION: One end of a tube-type piezoelectric body scanner 1 is fixed to a fixing stand 2, and a stage 3 is fixed to the other end. A mirror 4 is fixed to the reverse side of the stage 3. Light being radiated from a light source 8 is reflected by a polarization beam splitter 6 and enters the mirror 4. Reflection light from the mirror 4 passes through the polarization beam splitter 6 and is condensed on the light reception surface of a position detector 9 by a lens 7. An operation circuit 20 obtains the inclination of the mirror 4, namely the displacement of the scanner 1, based on the output of the position detector 9. A controller 21 drives a warning means 22 when the displacement of the scanner 1 exceeds a tolerance based on information from the operation circuit 20.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、原子オーダーの分
解能で試料の表面情報を測定し得る走査型プローブ顕微
鏡に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a scanning probe microscope capable of measuring surface information of a sample with atomic order resolution.

【0002】[0002]

【従来の技術】走査型プローブ顕微鏡(SPM: Scanning P
robe Microscope)としては、走査型トンネル顕微鏡(ST
M: Scanning Tunneling Microscope)と原子間力顕微鏡
(AFM: Atomic Force Microscope)が特に有名である。
2. Description of the Related Art Scanning probe microscope (SPM: Scanning P)
robe Microscope) is a scanning tunneling microscope (ST
M: Scanning Tunneling Microscope) and Atomic Force Microscope
(AFM: Atomic Force Microscope) is particularly famous.

【0003】走査型トンネル顕微鏡は、最初の走査型プ
ローブ顕微鏡であり、近接した金属探針と導電性試料の
間に流れるトンネル電流を利用することにより、原子オ
ーダーの分解能での試料の表面形状の測定を実現してい
る。走査型プローブ顕微鏡では、トンネル電流を利用し
ているため、観察できる試料は導電性の試料に限られて
いる。
The scanning tunneling microscope is the first scanning probe microscope. By utilizing a tunnel current flowing between a metal probe and a conductive sample in close proximity to each other, the surface shape of the sample at an atomic order resolution can be obtained. The measurement has been realized. In the scanning probe microscope, a sample that can be observed is limited to a conductive sample because a tunnel current is used.

【0004】原子間力顕微鏡は、サーボ技術を始めとす
るSTM技術を利用して開発された装置で、探針先端と
試料表面の原子間に働く原子間力を利用して、原子オー
ダーの分解能での試料の表面形状の測定を実現してい
る。このため、観察できる試料は、導電性のものに限ら
ず、絶縁性のものも測定できる。
The atomic force microscope is a device developed using STM technology such as servo technology, and uses atomic force acting between atoms on the tip of a probe and the surface of a sample to obtain an atomic-order resolution. The measurement of the surface shape of the sample is realized. For this reason, the sample that can be observed is not limited to a conductive sample, and an insulating sample can be measured.

【0005】走査型プローブ顕微鏡において高い分解能
を実現するには、探針と試料の相対位置を精度良く制御
できる走査機構が必要であり、一般には圧電体スキャナ
が用いられている。
In order to realize a high resolution in a scanning probe microscope, a scanning mechanism capable of controlling the relative position between the probe and the sample with high accuracy is required. In general, a piezoelectric scanner is used.

【0006】また、走査型プローブ顕微鏡は、走査機構
による走査対象物の違いにより、試料を移動させること
で探針試料間の走査を行う試料走査型と、探針を移動さ
せることで探針試料間の走査を行う探針走査型とに分か
れる。
A scanning probe microscope is a sample scanning type in which a probe is moved by moving a sample, and a probe sample is moved by moving a probe, depending on a difference in an object to be scanned by a scanning mechanism. It is divided into a probe scanning type that performs scanning between them.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】走査型プローブ顕微鏡
の走査機構の主流である圧電体スキャナは比較的脆く壊
れやすい部品である。走査型プローブ顕微鏡では、試料
の交換や探針の交換の際に、圧電体スキャナに過度の力
が加わり、圧電体スキャナが破損することがある。
The piezoelectric scanner, which is the mainstream of the scanning mechanism of the scanning probe microscope, is a relatively brittle and fragile component. In a scanning probe microscope, when a sample is exchanged or a probe is exchanged, an excessive force is applied to the piezoelectric scanner, and the piezoelectric scanner may be damaged.

【0008】特に、探針走査型の走査型プローブ顕微鏡
では、探針を備えたカンチレバーチップを取り付ける
際、これが正しく装着されたかどうかの判断を、カンチ
レバーチップを押してガタが無いことを確認することで
行っている。このため、圧電体スキャナに過度の力が加
わり、圧電体スキャナが破損する頻度が高い。
In particular, in a probe-scanning scanning probe microscope, when a cantilever tip having a probe is attached, it is determined whether or not the tip is correctly attached by pushing the cantilever tip to confirm that there is no backlash. Is going. For this reason, excessive force is applied to the piezoelectric scanner, and the piezoelectric scanner is frequently damaged.

【0009】また、走査型プローブ顕微鏡では、測定に
先立って、探針と試料を所定の距離まで大雑把に近づけ
るために、探針を支持する構造体と試料を保持する構造
体を粗動で近づけるアプローチを行うが、このアプロー
チの誤動作によって、探針と試料が既に接触しているに
も拘わらず、アプローチ動作が続けられ、圧電体スキャ
ナに過度の力が加わって圧電体スキャナが破損すること
がある。
Further, in the scanning probe microscope, before the measurement, the structure supporting the probe and the structure holding the sample are roughly moved in order to roughly approximate the probe and the sample to a predetermined distance. When approaching, the malfunction of this approach causes the approach operation to be continued even though the probe and the sample are already in contact, and excessive force is applied to the piezoelectric scanner, and the piezoelectric scanner may be damaged. is there.

【0010】さらに、試料交換の目的などでXYステー
ジを待避させている間に、何等かの手違いで例えば圧電
体スキャナに支持された構造体が下がり過ぎ、それと知
らずにXYステージを移動させたために、XYステージ
が構造体に当たり不適切な高さに位置していたために、
これが圧電体スキャナに過度の力が加わって破損するこ
ともある。
Further, while the XY stage is being evacuated for the purpose of exchanging the sample, for example, the structure supported by the piezoelectric scanner is lowered too much by some mistake, and the XY stage is moved without knowing it. , Because the XY stage hit the structure and was located at an inappropriate height,
This may cause breakage due to excessive force applied to the piezoelectric scanner.

【0011】本発明は、このような実状に鑑みて成され
たものであり、その目的は、過度の力が加わることによ
る圧電体スキャナの破損の頻度の少ない走査型プローブ
顕微鏡を提供することである。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a scanning probe microscope in which a piezoelectric scanner is less frequently damaged by an excessive force. is there.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、探針と試料の
間の相対走査を与える圧電体スキャナの破損防止機構を
備えた走査型プローブ顕微鏡であって、圧電体スキャナ
の破損防止機構は、圧電体スキャナに加わる外力を検出
する外力検出手段と、操作者の注意を促す警告手段とを
有し、外力検出手段は予め設定された許容値を超える外
力の検出に対して警告手段を駆動する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a scanning probe microscope provided with a mechanism for preventing breakage of a piezoelectric scanner for providing relative scanning between a probe and a sample. Has external force detecting means for detecting an external force applied to the piezoelectric scanner, and warning means for urging the operator's attention, and the external force detecting means drives a warning means for detection of an external force exceeding a preset allowable value. I do.

【0013】外力検出手段は、例えば、圧電体スキャナ
の変位を検出する光学系を含み、圧電体スキャナに加わ
る外力とこれにより生じる変位との相関関係に基づいて
圧電体スキャナに加わった外力を特定する。
The external force detecting means includes, for example, an optical system for detecting the displacement of the piezoelectric scanner, and specifies the external force applied to the piezoelectric scanner based on the correlation between the external force applied to the piezoelectric scanner and the displacement generated thereby. I do.

【0014】あるいは、外力検出手段は、圧電体スキャ
ナの電極に発生する電圧を検出する手段を含み、圧電体
スキャナに加わる外力と電極に発生する電圧との相関関
係に基づいて圧電体スキャナに加わった外力を特定す
る。
Alternatively, the external force detecting means includes means for detecting a voltage generated at the electrode of the piezoelectric scanner, and applies an external force to the piezoelectric scanner based on a correlation between the external force applied to the piezoelectric scanner and the voltage generated at the electrode. Identify external forces.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。まず、第一の実施の形
態について図1を用いて説明する。本実施の形態は、導
出願人による特開平7−98206号に開示されている
リニア補正機構を備えた走査型プローブ顕微鏡にスキャ
ナ破損防止機構を追加した構成を有している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, a first embodiment will be described with reference to FIG. The present embodiment has a configuration in which a scanner breakage prevention mechanism is added to a scanning probe microscope having a linear correction mechanism disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-98206 by the applicant.

【0016】図1に示されるように、チューブ型の圧電
体スキャナ(以下、スキャナと称する)1は、チューブ
状の圧電体の内周面に単一の共通電極を設けるととも
に、外周面にはその周方向に4つの駆動電極を設けた構
成を持ち、その一端が固定台2の上に固定されている。
この構成に基づいてスキャナ1に外力が加えられ、スキ
ャナ1に変位が生じる。スキャナ1の他端には、ステー
ジ3が固定されている。また、ステージ3の裏側には鏡
4が固定されている。固定台2のうちのスキャナ1の中
心軸となる辺りには開口2aが設けられ、その下側から
スキャナ内に光を導き入れられるようになっている。
As shown in FIG. 1, a tube-type piezoelectric scanner (hereinafter, referred to as a scanner) 1 has a single common electrode provided on an inner peripheral surface of a tube-shaped piezoelectric body and an outer peripheral surface provided with a single common electrode. It has a configuration in which four drive electrodes are provided in the circumferential direction, one end of which is fixed on the fixed base 2.
An external force is applied to the scanner 1 based on this configuration, and the scanner 1 is displaced. A stage 3 is fixed to the other end of the scanner 1. A mirror 4 is fixed on the back side of the stage 3. An opening 2a is provided in the fixed base 2 around the center axis of the scanner 1, and light can be guided into the scanner from below.

【0017】開口2aの下側には、1/4波長板5、偏
光ビームスプリッタ6およびレンズ7が上方から順に配
置されている。偏光ビームスプリッタ6は、光源8より
発せられた光の特定の振動面を持った成分の光をスキャ
ナ1側へと反射する。また偏光ビームスプリッタ6は、
鏡4で反射し戻ってきた光を、レンズ7へと導く。
Below the opening 2a, a quarter-wave plate 5, a polarizing beam splitter 6, and a lens 7 are arranged in this order from above. The polarization beam splitter 6 reflects light of a component having a specific vibration surface of the light emitted from the light source 8 toward the scanner 1. In addition, the polarizing beam splitter 6
The light reflected by the mirror 4 and returned is guided to the lens 7.

【0018】レンズ7は、入射した光を収束光に変換
し、さらに下方に配置されたポジションディテクタ9へ
と導く。このレンズ7は、レンズホルダ10に支持され
ている。上記の通りポジションディテクタ9へ光源8か
らの光を導くための構成に基づいて、スキャナ1へ加え
られる外力が検出される(外力検出手段)。
The lens 7 converts the incident light into convergent light and guides it to a position detector 9 disposed further below. This lens 7 is supported by a lens holder 10. As described above, the external force applied to the scanner 1 is detected based on the configuration for guiding the light from the light source 8 to the position detector 9 (external force detecting means).

【0019】光源8は、半導体レーザ8aおよびレンズ
8bよりなり、半導体レーザ8aから発せられた光をレ
ンズ8bによって平行光とし、この平行光を偏光ビーム
スプリッタ6へと入射する。
The light source 8 includes a semiconductor laser 8a and a lens 8b. The light emitted from the semiconductor laser 8a is converted into parallel light by a lens 8b, and the parallel light is incident on the polarization beam splitter 6.

【0020】ポジションディテクタ9は、受光面がレン
ズ7の焦点面に位置するように配置され、偏光ビームス
プリッタ6を介して到来した光により受光面にスポット
が形成される。そしてポジションディテクタ9は、この
スポットの位置を検出する。
The position detector 9 is arranged such that the light receiving surface is located at the focal plane of the lens 7, and a spot is formed on the light receiving surface by the light arriving via the polarization beam splitter 6. Then, the position detector 9 detects the position of this spot.

【0021】レンズホルダ10は、外側面にねじ山10
aが形成されており、このねじ山10aが固定台2の内
側面に形成されたねじ山2bに係合することによって固
定台2に螺合されている。また、レンズホルダ10の下
端には、複数の孔10bが形成されており、ここにギア
12に突設された複数のカップリング12aが挿入され
ている。
The lens holder 10 has a thread 10 on its outer surface.
The screw 10a is screwed to the fixed base 2 by engaging with the screw thread 2b formed on the inner surface of the fixed base 2. At the lower end of the lens holder 10, a plurality of holes 10b are formed, into which a plurality of couplings 12a protruding from the gear 12 are inserted.

【0022】ギア12は、回転可能に支持されている。
またギア12は、モータ13の回転軸に固定されたギア
14に歯合している。スキャンコントローラ15は、波
形発生器16で発生されるX方向の参照電圧および波形
発生器17で発生されるY方向の参照電圧に対して所定
の処理を行い、X方向およびY方向のそれぞれの制御信
号を生成する。このX方向およびY方向のそれぞれの制
御信号は、スキャナドライバ18へと供給される。
The gear 12 is rotatably supported.
The gear 12 meshes with a gear 14 fixed to a rotation shaft of a motor 13. The scan controller 15 performs a predetermined process on the reference voltage in the X direction generated by the waveform generator 16 and the reference voltage in the Y direction generated by the waveform generator 17, and controls each of the X direction and the Y direction. Generate a signal. These control signals in the X and Y directions are supplied to the scanner driver 18.

【0023】スキャナドライバ18は、供給される制御
信号にて指示される状態にスキャナ1を変位させるべ
く、スキャナ1の4つの駆動電極への電圧印加を行う。
プリアンプ19は、スポットの位置を示すポジションデ
ィテクタ9の出力信号を増幅し、演算回路20へと与え
る。演算回路20は、プリアンプ19で増幅されたのち
の、ポジションディテクタ9の出力信号を受け、これに
基づいてスキャナ1の変位状態を求め、この変位状態を
示す変位信号をスキャンコントローラ15およびコント
ローラ21に供給する。
The scanner driver 18 applies voltages to four drive electrodes of the scanner 1 so as to displace the scanner 1 to a state specified by the supplied control signal.
The preamplifier 19 amplifies the output signal of the position detector 9 indicating the position of the spot and supplies the amplified signal to the arithmetic circuit 20. The arithmetic circuit 20 receives the output signal of the position detector 9 after being amplified by the preamplifier 19, determines the displacement state of the scanner 1 based on the output signal, and sends the displacement signal indicating the displacement state to the scan controller 15 and the controller 21. Supply.

【0024】スキャンコントローラ15は、演算回路2
0から供給される変位信号に基づいて生成する制御信号
に所定の補正を加える非直線性補正手段15aを有して
いる。
The scan controller 15 includes the arithmetic circuit 2
It has a non-linearity correcting means 15a for applying a predetermined correction to a control signal generated based on the displacement signal supplied from 0.

【0025】コントローラ21とこれに接続された警告
手段22は、スキャナー破損防止機構を構成している。
警告手段22は、例えば、図中に模式的に描かれている
ように、音を発するブザーで構成されるが、赤色光等の
光を発する赤色灯で構成されてもよい。
The controller 21 and the warning means 22 connected thereto constitute a scanner damage prevention mechanism.
The warning unit 22 is configured by, for example, a buzzer that emits a sound as schematically illustrated in the drawing, but may be configured by a red lamp that emits light such as red light.

【0026】次に以上のように構成されたスキャナシス
テムの動作を説明する。まず、スキャナドライバ18が
スキャナ1の4つの駆動電極のいずれにも電圧を印加し
ていない状態では、スキャナ1は変位しておらず、基準
状態にある。またスキャナドライバ18が、スキャンコ
ントローラ15から出力される制御信号に基づいてスキ
ャナ1の4つの駆動電極に電圧印加を行うと、その電圧
印加の状態に応じた変位がスキャナ1に生じる。
Next, the operation of the scanner system configured as described above will be described. First, when the scanner driver 18 does not apply a voltage to any of the four drive electrodes of the scanner 1, the scanner 1 is not displaced and is in the reference state. When the scanner driver 18 applies a voltage to the four drive electrodes of the scanner 1 based on a control signal output from the scan controller 15, displacement occurs in the scanner 1 according to the state of the voltage application.

【0027】光源8のレンズ8bで平行光とされた光
は、偏光ビームスプリッタ6によって反射される。この
とき、光は、偏光ビームスプリッタ6により一方向のみ
の偏光成分を持った直線偏光となるが、さらに1/4波
長板5を透過することにより円偏光となる。そして1/
4波長板5を透過した光は、固定台2の開口2aからス
キャナ1の内部へと入射する。スキャナ1の内部へと入
射した光は、鏡4へと到達し、この鏡4で反射して再度
1/4波長板5に入射する。光は1/4波長板5を透過
する際に、初めとは偏光直交する直線偏光となる。かく
して偏光ビームスプリッタ6では、光は光源8側には反
射せずに透過する。そして偏光ビームスプリッタ6を透
過した光は、レンズ7によって集光されてポジションデ
ィテクタ9に入射し、ポジションディテクタ9の受光面
にスポットを形成する。
The light collimated by the lens 8 b of the light source 8 is reflected by the polarizing beam splitter 6. At this time, the light becomes linearly polarized light having a polarization component in only one direction by the polarizing beam splitter 6, and further becomes circularly polarized light by transmitting through the quarter-wave plate 5. And 1 /
The light transmitted through the four-wavelength plate 5 enters the inside of the scanner 1 from the opening 2 a of the fixed base 2. The light that has entered the inside of the scanner 1 reaches the mirror 4, is reflected by the mirror 4, and enters the 1 / wavelength plate 5 again. When the light passes through the quarter-wave plate 5, it becomes linearly polarized light that is orthogonal to the polarization at the beginning. Thus, in the polarization beam splitter 6, the light passes through the light source 8 without being reflected. The light transmitted through the polarizing beam splitter 6 is condensed by the lens 7 and enters the position detector 9 to form a spot on the light receiving surface of the position detector 9.

【0028】ここでスキャナ1が変位していない場合、
スポットはポジションディテクタ9の受光面の中央に形
成される。一方、スキャナ1が変位している場合、スキ
ャナ1の内部に入射した光の光軸に対して鏡4が傾いて
いる。従って、光は鏡4では、入射方向とは異なる方向
に反射する。具体的には、スキャナ1の先端が基準状態
に対してθの傾きを有している場合、鏡4に入射した光
は2θの角度をもって反射する。
Here, when the scanner 1 is not displaced,
The spot is formed at the center of the light receiving surface of the position detector 9. On the other hand, when the scanner 1 is displaced, the mirror 4 is inclined with respect to the optical axis of the light incident on the inside of the scanner 1. Therefore, the light is reflected by the mirror 4 in a direction different from the incident direction. Specifically, when the tip of the scanner 1 has an inclination of θ with respect to the reference state, the light incident on the mirror 4 is reflected at an angle of 2θ.

【0029】鏡4で反射した光は、1/4波長板5で直
線偏光とされたのち、偏光ビームスプリッタ6およびレ
ンズ7を通って、集光しながらポジションディテクタ9
に入射し、ポジションディテクタ9の受光面にスポット
を形成する。しかし、光は鏡4において2θの角度で反
射しているために、スポットの形成位置は鏡4の傾き方
向に応じてポジションディテクタ9の中心からずれる。
The light reflected by the mirror 4 is converted into linearly polarized light by the quarter-wave plate 5, and then passes through the polarization beam splitter 6 and the lens 7 while being condensed.
To form a spot on the light receiving surface of the position detector 9. However, since the light is reflected by the mirror 4 at an angle of 2θ, the spot formation position is shifted from the center of the position detector 9 according to the tilt direction of the mirror 4.

【0030】ここで、ポジションディテクタ9上でのス
ポットの形成位置のずれ量dと鏡4の傾き角θとの間に
は、 d=f・tan(2θ) …(1) なる関係がある。従って、ポジションディテクタ9によ
りスポットの形成位置のずれ量dを検出することによ
り、前記(1)式に基づいて鏡4の傾き角θを求めるこ
とができる。
Here, the relation d = f · tan (2θ) (1) is established between the deviation amount d of the spot formation position on the position detector 9 and the inclination angle θ of the mirror 4. Therefore, by detecting the deviation amount d of the spot formation position by the position detector 9, the inclination angle θ of the mirror 4 can be obtained based on the above equation (1).

【0031】演算回路20では、ポジションディテクタ
9の出力信号に基づいて上記の演算を行うことにより、
鏡4の傾き角θを求める。またポジションディテクタ9
は例えば受光領域が4分割されており、どの領域にスポ
ットが形成されているのかに基づいてスポットのずれ方
向を検出することができる。スポットのずれ方向は鏡4
の傾き方向に対応するので、演算回路20ではポジショ
ンディテクタ9の出力信号に基づいて鏡4の傾き方向を
求める。かくして演算回路20では、鏡4の傾き角θお
よび傾き方向、すなわちステージ3の傾き角θおよび傾
き方向が特定され、ステージ3の状態が検出される。
The arithmetic circuit 20 performs the above arithmetic based on the output signal of the position detector 9 to obtain
The tilt angle θ of the mirror 4 is obtained. Also position detector 9
For example, the light receiving area is divided into four parts, and the spot shift direction can be detected based on which area the spot is formed. The displacement direction of the spot is mirror 4
Accordingly, the arithmetic circuit 20 determines the tilt direction of the mirror 4 based on the output signal of the position detector 9. Thus, the arithmetic circuit 20 specifies the tilt angle θ and the tilt direction of the mirror 4, that is, the tilt angle θ and the tilt direction of the stage 3, and detects the state of the stage 3.

【0032】演算回路20は、このように求めた情報
を、ステージ3のX方向およびY方向のそれぞれの変位
を表すモニタ信号に変換し、スキャンコントローラ15
に与える。具体的には、ポジションディテクタ9の4つ
の受光領域のそれぞれでの受光情報をA,B,C,Dと
すると、 dx=(A+D)−(B+C) …(2) dy=(A+B)−(C+D) …(3) なる式に基づいてモニタ信号dx,dyを得、これをス
キャンコントローラ15に与える。
The arithmetic circuit 20 converts the information thus obtained into monitor signals representing the displacements of the stage 3 in the X and Y directions, respectively, and outputs the signals to the scan controller 15.
Give to. Specifically, assuming that light receiving information in each of the four light receiving regions of the position detector 9 is A, B, C, and D, dx = (A + D)-(B + C) (2) dy = (A + B)-( C + D) (3) The monitor signals dx and dy are obtained based on the following equation, and are supplied to the scan controller 15.

【0033】スキャンコントローラ15では、波形発生
器16,17のそれぞれから出力される基準波形に基づ
き、ステージ3を所定状態に変位させるべくX方向およ
びY方向のそれぞれの制御信号を生成しているが、この
状態で非直線性制御手段15aがモニタ信号を監視し、
現在所望とするステージ3の状態とモニタ信号が示す実
際のステージ3の状態との偏差を求める。所望とするス
テージ3の状態と実際のステージ3の状態との間には、
スキャナ1を構成する圧電体の変位に生じるヒステリシ
スやクリープ等によって偏差が生じるので、非直線性制
御手段15aはこの偏差を求めるのである。そして非直
線性制御手段15aは、この偏差を補償するように制御
信号を変化させる。すなわち、演算回路20にて求めら
れる実際のステージ3の状態が所望とする状態となるよ
うにフィードバック制御を行う。
The scan controller 15 generates respective control signals in the X and Y directions to displace the stage 3 to a predetermined state based on the reference waveforms output from the waveform generators 16 and 17, respectively. In this state, the nonlinearity control means 15a monitors the monitor signal,
The deviation between the currently desired state of the stage 3 and the actual state of the stage 3 indicated by the monitor signal is obtained. Between the desired stage 3 state and the actual stage 3 state,
Since deviation occurs due to hysteresis, creep, or the like generated in the displacement of the piezoelectric body constituting the scanner 1, the non-linearity control means 15a calculates this deviation. Then, the nonlinearity control means 15a changes the control signal so as to compensate for this deviation. That is, feedback control is performed so that the actual state of the stage 3 obtained by the arithmetic circuit 20 becomes a desired state.

【0034】かくして、実際のステージ3の状態(傾き
角θおよび傾き方向)が光学的に検出され、この検出さ
れる実際のステージ3の状態が所望の状態となるように
フィードバック制御がなされるので、スキャナ1を構成
する圧電体の変位にヒステリシスやクリープ等が生じて
いても、これがステージ3の変位に影響することが防止
され、ステージ3の状態を良好に制御できる。
Thus, the actual state of the stage 3 (the tilt angle θ and the tilt direction) is optically detected, and the feedback control is performed so that the detected actual state of the stage 3 becomes a desired state. In addition, even if hysteresis or creep occurs in the displacement of the piezoelectric body constituting the scanner 1, it is prevented from affecting the displacement of the stage 3, and the state of the stage 3 can be controlled well.

【0035】続いて、スキャナ破損防止機構の動作につ
いて説明する。図2(a)は、スキャナに横向きに荷重
を与えたときにスキャナが変位する様子を模式的に示し
ており、図2(b)は、スキャナに与える荷重とこれに
より生じる変位の関係を示すグラフである。
Next, the operation of the scanner damage prevention mechanism will be described. FIG. 2A schematically shows how the scanner is displaced when a load is applied to the scanner in a lateral direction, and FIG. 2B shows the relationship between the load applied to the scanner and the displacement caused thereby. It is a graph.

【0036】図2(b)から分かるように、スキャナ先
端に加わる外力(荷重)とスキャナ先端の変位は線形な
関係にあり、また、一般によく知られているように、ス
キャナの変位とスキャナの傾きも線形な関係にある。従
って、スキャナに与えられた外力はスキャナの傾きから
求めることができる。
As can be seen from FIG. 2B, the external force (load) applied to the tip of the scanner and the displacement of the tip of the scanner have a linear relationship, and as is generally well known, the displacement of the scanner and the displacement of the scanner are generally known. The slope also has a linear relationship. Therefore, the external force applied to the scanner can be obtained from the inclination of the scanner.

【0037】コントローラ21は、演算回路20で求め
られたステージ3の傾き角θすなわちスキャナ1の変位
量を調べ、これが予め設定した所定値(許容値)を超え
る場合には、警告手段であるブザー104を駆動して警
告音を発生させる。
The controller 21 checks the inclination angle θ of the stage 3 obtained by the arithmetic circuit 20, ie, the displacement of the scanner 1, and if this exceeds a predetermined value (allowable value), a buzzer as a warning means. By driving 104, a warning sound is generated.

【0038】所定値(許容値)は、スキャナ1の機械的
強度に応じて決定され、通常はxy方向とz方向とで異
なる値が選ばれる。このように、スキャナ1に過大なラ
ジカル方向の外力が加わった場合には警告音が発せられ
るので、過大な外力を加え続けてスキャナ1を破損させ
てしまうという事態が回避される。
The predetermined value (allowable value) is determined according to the mechanical strength of the scanner 1, and different values are usually selected in the xy and z directions. As described above, when an excessive external force in the radical direction is applied to the scanner 1, a warning sound is issued, so that a situation in which the excessive external force is continuously applied to damage the scanner 1 is avoided.

【0039】さらに、スキャナ1の破損防止を目的と
し、以下の処理を行なうことが好ましい。コントローラ
21は、警告手段であるブザー104を駆動すると共
に、スキャナ1の動作を停止する停止信号をスキャンコ
ントローラ15に出力することが効果的である。
Further, in order to prevent the scanner 1 from being damaged, it is preferable to perform the following processing. It is effective that the controller 21 drives the buzzer 104 as a warning unit and outputs a stop signal to stop the operation of the scanner 1 to the scan controller 15.

【0040】もしくは、スキャンコントローラ15は、
停止信号に基づきスキャナ1を基準状態にするべく、ス
キャンコントローラ15を介してスキャナドライバ18
からスキャナ1の駆動電極に印加される電圧を遮断して
もよい。
Alternatively, the scan controller 15
In order to set the scanner 1 in the reference state based on the stop signal, the scanner driver 18
, The voltage applied to the drive electrode of the scanner 1 may be cut off.

【0041】さらに、コントローラ21は、演算回路2
0で得られるスキャナ1の変位量を監視し、予め設定し
た所定値(許容値)以下になるようにスキャンコントロ
ーラ15を介してスキャナドライバ18からスキャナ1
に印加される電圧をフィードバック制御してもよい。
Further, the controller 21 includes an arithmetic circuit 2
0, the displacement of the scanner 1 is monitored, and the scanner 1 is sent from the scanner driver 18 via the scan controller 15 so as to be equal to or less than a predetermined value (allowable value) set in advance.
May be feedback controlled.

【0042】図1に示した装置は、試料走査型の走査型
プローブ顕微鏡であるが、上述したスキャナ破損防止機
構はそのまま探針走査型の走査型プローブ顕微鏡に適用
できる。
The apparatus shown in FIG. 1 is a sample scanning type scanning probe microscope, but the above-described scanner damage prevention mechanism can be applied to a probe scanning type scanning probe microscope as it is.

【0043】次に、第二の実施の形態について図3を用
いて説明する。図3は、本実施の形態のスキャナ破損防
止機構を備えた探針走査型の走査型プローブ顕微鏡を示
している。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a probe scanning type scanning probe microscope provided with a scanner breakage prevention mechanism according to the present embodiment.

【0044】図3に示されるように、カンチレバーチッ
プ110は、支持部112から延びたカンチレバー11
4の先端に探針116を有している。カンチレバーチッ
プ110は、レバーホルダー118に保持される。
As shown in FIG. 3, the cantilever tip 110 extends from the cantilever 11
4 has a probe 116 at its tip. The cantilever tip 110 is held by a lever holder 118.

【0045】レバーホルダー118は、カンチレバーチ
ップ110の支持部112を収容する凹部122が形成
されたホルダー本体120を有している。ホルダー本体
120には、カンチレバーチップ110の支持部112
を弾性力により押さえる板バネ124がネジ126によ
り固定されている。
The lever holder 118 has a holder main body 120 in which a concave portion 122 for accommodating the support portion 112 of the cantilever chip 110 is formed. The support body 112 of the cantilever chip 110 is provided on the holder body 120.
Is fixed by a screw 126.

【0046】レバーホルダー118を取り付けるヘッド
138は、Zステージ170によってz方向に移動可能
に支持されたベース158に固定されたスキャナー16
0の自由端に固定されている。スキャナー160は、
(図示しない)スキャナドライバから供給される電圧に
応じてxyz方向に変位し、その結果、ヘッド138が
xyz方向に走査される。
The head 138 to which the lever holder 118 is attached is a scanner 16 fixed to a base 158 supported by a Z stage 170 so as to be movable in the z direction.
0 is fixed to the free end. The scanner 160 is
The head 138 is displaced in the xyz directions according to a voltage supplied from a scanner driver (not shown), and as a result, the head 138 is scanned in the xyz directions.

【0047】ヘッド138は、レバーホルダー118を
受ける凹部が形成されたヘッド本体140を有し、レバ
ーホルダー118は、ホルダー本体120がこの凹部の
角に当て付けられることにより位置決めされ、ヘッド本
体140に埋め込まれたマグネット144の磁力によっ
て支持される。
The head 138 has a head body 140 in which a concave portion for receiving the lever holder 118 is formed. The lever holder 118 is positioned by the holder main body 120 being brought into contact with the corner of the concave portion. It is supported by the magnetic force of the embedded magnet 144.

【0048】また、ヘッド138は、カンチレバー11
4の自由端の変位を光学的に検出する光てこ法による変
位検出光学系を有している。この光学系は、カンチレバ
ー114の自由端に集束性のビームを照射するレーザー
モジュール152と、カンチレバー114の自由端で反
射された光を受ける四分割フォトダイオード154で構
成されている。
The head 138 is connected to the cantilever 11.
4 has a displacement detecting optical system by an optical lever method for optically detecting the displacement of the free end. This optical system includes a laser module 152 that irradiates a free end of the cantilever 114 with a convergent beam, and a four-division photodiode 154 that receives light reflected at the free end of the cantilever 114.

【0049】ヘッド138の下方には、試料174が載
置されるXYステージ172が配置されている。XYス
テージ172は、探針116による測定箇所を変更する
ために、また試料交換の際に試料174をヘッド138
から遠ざけるために用いられる。
Below the head 138, an XY stage 172 on which the sample 174 is mounted is arranged. The XY stage 172 moves the sample 174 to the head 138 in order to change the measurement position by the probe 116 and when exchanging the sample.
Used to keep away from.

【0050】ヘッド本体140とホルダー本体120と
カンチレバーチップ110は高い精度で加工されてい
る。レバーホルダー118に対するカンチレバーユニッ
ト110のxy位置は予め調整される。調整済みのレバ
ーホルダー118は、ホルダー本体120の角を規定す
る三つの基準面をヘッド本体140に形成された凹部の
角の規定する三つ当て付け面に押し付けることによって
位置決めされ、ヘッド138に対して一定の位置に取り
付けられる。また、カンチレバーユニット110は、予
めxy位置が調整してあるので、レバーホルダー118
をヘッド138に取り付けると、カンチレバー114の
自由端は自動的にレーザーモジュール152の射出光の
焦点位置に配置される。
The head body 140, the holder body 120, and the cantilever chip 110 are machined with high precision. The xy position of the cantilever unit 110 with respect to the lever holder 118 is adjusted in advance. The adjusted lever holder 118 is positioned by pressing the three reference surfaces defining the corners of the holder body 120 against the three abutment surfaces defining the corners of the recess formed in the head body 140, and is positioned with respect to the head 138. To be installed in a fixed position. Since the xy position of the cantilever unit 110 is adjusted in advance, the lever holder 118
Is attached to the head 138, the free end of the cantilever 114 is automatically positioned at the focal position of the light emitted from the laser module 152.

【0051】SPM測定時には、スキャナー160によ
りヘッド138を移動させて、試料に対して探針116
をxy方向に走査する。走査の間、カンチレバー114
の自由端の変位をモニターする。カンチレバー114の
自由端の変位すなわち探針116のz位置は、前述した
ように、レーザーモジュール152から射出した光がカ
ンチレバー114で反射しフォトダイオード154に形
成するスポットの位置を監視することで分かる。スキャ
ナー160に関して得られるxy位置とフォトダイオー
ド154に関して得られるz位置とに基づき画像処理を
行うことにより、試料のSPM像が得られる。
At the time of SPM measurement, the head 138 is moved by the scanner 160 and the probe 116 is moved with respect to the sample.
Is scanned in the xy directions. During scanning, cantilever 114
Monitor the displacement of the free end of the. As described above, the displacement of the free end of the cantilever 114, that is, the z position of the probe 116 can be determined by monitoring the position of the spot formed on the photodiode 154 by the light emitted from the laser module 152 being reflected by the cantilever 114. By performing image processing based on the xy position obtained with respect to the scanner 160 and the z position obtained with respect to the photodiode 154, an SPM image of the sample is obtained.

【0052】続いて、本実施形態のスキャナ破損防止機
構について説明する。本実施形態のスキャナ破損防止機
構は、スキャナ160のx方向駆動用の電極に接続され
たx電圧計176と、スキャナ160のy方向駆動用の
電極に接続されたy電圧計178と、コントローラ18
0とを有している。コントローラ180は、x電圧計1
76とy電圧計178からの情報に基づいて、操作者に
注意を促す警告手段182の駆動を制御するとともに、
Zステージ170の駆動を制御するZステージドライバ
184と、XYステージ172の駆動を制御するXYス
テージドライバ186を制御する。
Next, the scanner damage prevention mechanism of this embodiment will be described. The scanner damage prevention mechanism of this embodiment includes an x-voltmeter 176 connected to the x-direction drive electrode of the scanner 160, a y-voltmeter 178 connected to the y-direction drive electrode of the scanner 160, and the controller 18
0. The controller 180 includes the x voltmeter 1
Based on the information from the voltmeter 76 and the y voltmeter 178, the driving of the warning means 182 for calling attention to the operator is controlled,
A Z stage driver 184 for controlling the driving of the Z stage 170 and an XY stage driver 186 for controlling the driving of the XY stage 172 are controlled.

【0053】x電圧計176、y電圧計178及びコン
トローラ180は外力検出手段を構成し、ここで検出さ
れる電圧に基づいてスキャナ1に加わる外力の大きさと
方向を特定すると共に、その外力に応じて警告手段18
2を駆動する。
The x voltmeter 176, the y voltmeter 178, and the controller 180 constitute an external force detecting means, which specifies the magnitude and direction of the external force applied to the scanner 1 based on the voltage detected here, and responds to the external force. Warning means 18
2 is driven.

【0054】警告手段182は、例えば、図中に模式的
に描かれているように、音を発するブザーであるが、赤
色光等の光を発する赤色灯であってもよい。警告手段1
82は、操作者の注意を引く動作をし得る機能体であれ
ば、どのようなものも適用可能である。
The warning means 182 is, for example, a buzzer that emits a sound as schematically illustrated in the drawing, but may be a red lamp that emits light such as red light. Warning means 1
Reference numeral 82 denotes any functional body that can perform an operation that draws the operator's attention.

【0055】続いて、このように構成されるスキャナ破
損防止機構の動作について説明する。図4に示されるよ
うに、スキャナ160は、円筒形状の圧電体162と、
その内周面を周回する一枚の共通電極164と、外周面
の周方向に間隔を置いて位置する四枚の駆動電極166
a,168a,166b,168bとで構成されてい
る。
Next, the operation of the scanner damage prevention mechanism configured as described above will be described. As shown in FIG. 4, the scanner 160 includes a cylindrical piezoelectric body 162,
One common electrode 164 circling the inner peripheral surface and four drive electrodes 166 located at intervals in the circumferential direction of the outer peripheral surface
a, 168a, 166b, and 168b.

【0056】内側の共通電極164は接地され、互いに
軸対称に位置するx方向変位用の+x側駆動電極166
aと−x側駆動電極166bにはそれぞれ+x電圧計1
76aと−x電圧計176bが接続され、同様に、互い
に軸対称に位置するy方向変位用の+y側駆動電極16
8aと−y側駆動電極168bにはそれぞれ+y電圧計
178aと−y電圧計178bが接続されている。な
お、図3におけるx電圧計176は+x電圧計176a
と−x電圧計176bを代表的に示しており、y電圧計
178は代表的に+y電圧計178aと−y電圧計17
8bを示している。
The inner common electrode 164 is grounded, and the + x-side drive electrode 166 for displacement in the x direction, which is located axially symmetrically with respect to each other.
A + x voltmeter 1 is applied to each of the a and -x side drive electrodes 166b.
76a and the -x voltmeter 176b are connected, and similarly, the + y-side drive electrode 16 for displacement in the y direction, which is located axially symmetrically with respect to each other.
A + y voltmeter 178a and a -y voltmeter 178b are connected to the 8a and -y drive electrodes 168b, respectively. In addition, the x voltmeter 176 in FIG.
And -x voltmeter 176b are representatively shown, and y voltmeter 178 is typically + y voltmeter 178a and -y voltmeter 17
8b is shown.

【0057】図5(a)は、スキャナ160に−x方向
の力F-xが加わった様子を模式的に示しており、図5
(b)は、このときの力F-xの大きさと+x側駆動電極
166aに発生した電圧Vx を測定した結果を示すグラ
フである。
FIG. 5A schematically shows a state where a force Fx in the −x direction is applied to the scanner 160.
(B) is a graph showing the result of measuring the magnitude of the force F-x and the voltage Vx generated at the + x-side drive electrode 166a at this time.

【0058】図5(b)に示されるように、スキャナ1
60に加わる力と駆動電極に発生する電圧の間には特定
の関係がある。従って、四枚の駆動電極の各々に発生す
る電圧を調べることで、スキャナ160に加わった力F
の大きさと方向を特定することができる。x方向または
y方向の力だけでなく、z方向の力も特定できる。
As shown in FIG. 5B, the scanner 1
There is a specific relationship between the force applied to 60 and the voltage generated at the drive electrode. Therefore, by examining the voltage generated at each of the four drive electrodes, the force F applied to the scanner 160 is determined.
Size and direction can be specified. Not only the force in the x direction or the y direction but also the force in the z direction can be specified.

【0059】図4において、+x側駆動電極166aと
−x側駆動電極166bと+y側駆動電極168aと−
y側駆動電極168bに発生する電圧は、それぞれ、+
x電圧計176aと−x電圧計176bと+y電圧計1
78aと−y電圧計178bによって検出され、その情
報はコントローラ180へ送られる。
In FIG. 4, the + x-side drive electrode 166a, the -x-side drive electrode 166b, the + y-side drive electrode 168a, and-
The voltage generated at the y-side drive electrode 168b is +
x voltmeter 176a, -x voltmeter 176b, and + y voltmeter 1
78a and -y voltmeter 178b are detected and the information is sent to controller 180.

【0060】図3において、コントローラ180は、x
電圧計176とy電圧計178から供給される情報に基
づいてスキャナ160に加わった力の大きさと方向を特
定し、予め設定された許容値を超える場合には、警告手
段182を駆動し、さらに、Zステージ170を停止さ
せる指令をZステージドライバ184に、XYステージ
172を停止させる指令をXYステージドライバ186
に出す。許容値は、スキャナ160の機械的強度に応じ
て決定され、通常はxy方向とz方向とで異なる値が選
ばれる。
In FIG. 3, the controller 180 determines that x
The magnitude and direction of the force applied to the scanner 160 are specified based on the information supplied from the voltmeter 176 and the y voltmeter 178, and when the force exceeds the preset allowable value, the warning unit 182 is driven. , A command to stop the Z stage 170 is given to the Z stage driver 184, and a command to stop the XY stage 172 is given to the XY stage driver 186.
Put out The allowable value is determined according to the mechanical strength of the scanner 160, and usually different values are selected in the xy direction and the z direction.

【0061】これにより、カンチレバーチップ110の
交換の際などに操作者がスキャナ160に力を加えてい
る状況では、警告手段182によって操作者に注意を促
す機能がスキャナ160の破損防止に貢献する。また、
アプローチの誤動作によってスキャナ160に軸方向の
力が加わっている状況では、Zステージ170を停止さ
せる機能がスキャナ160の破損防止に貢献する。さら
に、下がり過ぎたヘッド138にXYステージ172が
横から当たっている状況では、XYステージ172を停
止させる機能がスキャナ160の破損防止に貢献する。
Thus, in a situation where the operator is applying force to the scanner 160 when the cantilever chip 110 is replaced, the function of alerting the operator by the warning means 182 contributes to preventing the scanner 160 from being damaged. Also,
In a situation where an axial force is applied to the scanner 160 due to a malfunction of the approach, the function of stopping the Z stage 170 contributes to preventing the scanner 160 from being damaged. Further, in a situation where the XY stage 172 is in contact with the head 138 that has been lowered too much, the function of stopping the XY stage 172 contributes to preventing the scanner 160 from being damaged.

【0062】従って、本実施の形態における走査型プロ
ーブ顕微鏡について、以下のことが言える。 (1)圧電体スキャナを用いて探針と試料の間の相対的
走査を行なう走査型プローブ顕微鏡において、前記探針
と前記試料とを相対的に移動させる移動手段(第二の実
施の形態においては、XYステージ172、Zステージ
170が該当する)と、圧電体スキャナに加わる外力を
検出する外力検出手段(第二の実施の形態においては、
x電圧計176、y電圧計178、コントローラ180
が該当する)と、操作者の注意を促す警告手段とを備え
ており、外力検出手段は予め設定された許容値を超える
外力の検出に対して警告手段を駆動する、スキャナ破損
防止機構を備えた走査型プローブ顕微鏡。 (2)上記(1)において、前記外力検出手段は警告手
段を駆動すると共に、前記移動手段を停止させる、スキ
ャナ破損防止機構を備えた走査型プローブ顕微鏡。 (3)上記(1)または(2)において、前記外力検出
手段は、圧電体スキャナの電極に発生する電圧を検出す
る手段を含み、圧電体スキャナに加わる外力と電極に発
生する電圧との相関関係に基づいて圧電体スキャナに加
わった外力を特定する、スキャナ破損防止機構を備えた
走査型プローブ顕微鏡。
Therefore, the following can be said about the scanning probe microscope in the present embodiment. (1) In a scanning probe microscope that performs relative scanning between a probe and a sample by using a piezoelectric scanner, a moving means for relatively moving the probe and the sample (in the second embodiment, Are the XY stage 172 and the Z stage 170) and external force detecting means for detecting an external force applied to the piezoelectric scanner (in the second embodiment,
x voltmeter 176, y voltmeter 178, controller 180
The external force detection means includes a scanner damage prevention mechanism that drives the warning means for detection of an external force exceeding a preset allowable value. Scanning probe microscope. (2) In the scanning probe microscope according to the above (1), the external force detecting means drives a warning means and stops the moving means, and further includes a scanner damage preventing mechanism. (3) In the above (1) or (2), the external force detecting means includes a means for detecting a voltage generated at the electrode of the piezoelectric scanner, and a correlation between the external force applied to the piezoelectric scanner and the voltage generated at the electrode. A scanning probe microscope having a scanner breakage prevention mechanism for identifying an external force applied to a piezoelectric body scanner based on a relationship.

【0063】本発明は上述した実施の形態に何等限定さ
れるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な
変形が可能である。例えば、実施の形態では円筒型圧電
スキャナを例にあげたが、本発明のスキャナ破損防止機
構は積層型や他の型の圧電体スキャナに対しても適用で
きる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment at all, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in the embodiment, the cylindrical piezoelectric scanner is described as an example, but the scanner breakage prevention mechanism of the present invention can be applied to a stacked type or another type of piezoelectric scanner.

【0064】[0064]

【発明の効果】本発明の走査型プローブ顕微鏡によれ
ば、圧電体スキャナに過度の力が加わった際に音や光な
どによって操作者に注意を促すので、過度の力が加わる
ことによる圧電体スキャナの破損の頻度が低減される。
According to the scanning probe microscope of the present invention, when excessive force is applied to the piezoelectric scanner, the operator is alerted by sound, light, or the like. The frequency of scanner damage is reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第一の実施の形態に係るスキャナ破損
防止機構を備えた試料走査型の走査型プローブ顕微鏡の
スキャナシステムを一部破断して示している。
FIG. 1 shows a scanner system of a sample scanning type scanning probe microscope provided with a scanner breakage prevention mechanism according to a first embodiment of the present invention, with a part cut away.

【図2】(a)はスキャナに横向きに荷重を与えたとき
にスキャナが変位する様子を模式的に示しており、
(b)はスキャナに加わる荷重とこれにより生じる変位
の関係を示すグラフである。
FIG. 2A schematically shows a state where the scanner is displaced when a load is applied to the scanner in a lateral direction,
(B) is a graph showing the relationship between the load applied to the scanner and the displacement caused by the load.

【図3】本発明の第一の実施の形態に係るスキャナ破損
防止機構を備えた探針走査型の走査型プローブ顕微鏡を
一部破断して示している。
FIG. 3 is a partially cut-away view of a probe-scanning scanning probe microscope provided with a scanner breakage prevention mechanism according to the first embodiment of the present invention.

【図4】図3に示したスキャナとx電圧計とy電圧計の
詳細を示している。
FIG. 4 shows details of the scanner, the x-voltmeter, and the y-voltmeter shown in FIG.

【図5】(a)はスキャナに横向きの力が加わっている
様子を模式的に示しており、(b)はスキャナに加わる
力と電極に発生する電圧の関係を示すグラフである。
FIG. 5A is a diagram schematically illustrating a state in which a lateral force is applied to a scanner, and FIG. 5B is a graph illustrating a relationship between a force applied to the scanner and a voltage generated at an electrode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スキャナ 3 ステージ 4 鏡 5 1/4波長板 6 偏光ビームスプリッタ 7 レンズ 8 光源 9 ポジションディテクタ 20 演算回路 21 コントローラ 22 警告手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Scanner 3 Stage 4 Mirror 5 1/4 wavelength plate 6 Polarization beam splitter 7 Lens 8 Light source 9 Position detector 20 Arithmetic circuit 21 Controller 22 Warning means

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧電体スキャナを用いて探針と試料の間
の相対走査を行う走査型プローブ顕微鏡において、 圧電体スキャナに加わる外力を検出する外力検出手段
と、 操作者の注意を促す警告手段とを備えており、 外力検出手段は予め設定された許容値を超える外力の検
出に対して警告手段を駆動する、スキャナ破損防止機構
を備えた走査型プローブ顕微鏡。
1. A scanning probe microscope for performing relative scanning between a probe and a sample using a piezoelectric scanner, an external force detecting means for detecting an external force applied to the piezoelectric scanner, and a warning means for calling attention of an operator. A scanning probe microscope provided with a scanner breakage prevention mechanism, wherein the external force detection means drives a warning means for detection of an external force exceeding a preset allowable value.
【請求項2】 請求項1において、 外力検出手段は、圧電体スキャナの変位を検出する光学
系を含み、圧電体スキャナに加わる外力とこれにより生
じる変位との相関関係に基づいて圧電体スキャナに加わ
った外力を特定する、スキャナ破損防止機構を備えた走
査型プローブ顕微鏡。
2. An external force detecting means according to claim 1, wherein said external force detecting means includes an optical system for detecting a displacement of said piezoelectric scanner. A scanning probe microscope equipped with a scanner breakage prevention mechanism that identifies the applied external force.
【請求項3】 請求項1において、 外力検出手段は、圧電体スキャナの電極に発生する電圧
を検出する手段を含み、圧電体スキャナに加わる外力と
電極に発生する電圧との相関関係に基づいて圧電体スキ
ャナに加わった外力を特定する、スキャナ破損防止機構
を備えた走査型プローブ顕微鏡。
3. The external force detecting means according to claim 1, wherein the external force detecting means includes means for detecting a voltage generated at an electrode of the piezoelectric scanner, and based on a correlation between an external force applied to the piezoelectric scanner and a voltage generated at the electrode. A scanning probe microscope equipped with a scanner breakage prevention mechanism that identifies an external force applied to a piezoelectric scanner.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006250636A (en) * 2005-03-09 2006-09-21 Hitachi Kenki Fine Tech Co Ltd Transfer device

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