JPH11271341A - Cantilever displacement detection device - Google Patents

Cantilever displacement detection device

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Publication number
JPH11271341A
JPH11271341A JP7392198A JP7392198A JPH11271341A JP H11271341 A JPH11271341 A JP H11271341A JP 7392198 A JP7392198 A JP 7392198A JP 7392198 A JP7392198 A JP 7392198A JP H11271341 A JPH11271341 A JP H11271341A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cantilever
light
displacement
displacement detection
light receiving
Prior art date
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Pending
Application number
JP7392198A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Osamu Ono
修 大野
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP7392198A priority Critical patent/JPH11271341A/en
Publication of JPH11271341A publication Critical patent/JPH11271341A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cantilever displacement detection device for accurately detecting the displacement of a cantilever by securing reading only reflection light from the cantilever. SOLUTION: A cantilever displacement detection device 16 is provided with a displacement detection device body 18 that is mounted to the movable end of an actuator 14 and a displacement detection optical system that is supported at the displacement detection device body 18. A cantilever 10 is mounted to the displacement detection device body 18 at a specific inclination angle via a holder 22. The displacement detection optical system is provided with a light source part 20 for condensing light for detecting displacement on the rear surface of the cantilever and a light reception part 21 for receiving only reflection light from the rear surface of the cantilever 10. Then, the light reception part 21 is provided with a light reception element 28 that receives reflection light from the cantilever 10 and outputs an electrical signal corresponding to the quantity of received light and a light reception position and a diaphragm unit 30 that emits only reflection light from the cantilever 10 toward the light reception element 28 and nearly shields light other than it.

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、例えば走査型プロ
ーブ顕微鏡に用いられるカンチレバーの変位を検出する
ためのカンチレバー変位検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cantilever displacement detector for detecting a displacement of a cantilever used in, for example, a scanning probe microscope.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種のカンチレバー変位検出装
置を用いた走査型プローブ顕微鏡は、自由端に尖鋭化し
た探針を持つカンチレバーと、探針と試料とを相対的に
移動させるスキャナとを備えている。そして、探針を試
料に対向して近接させると、探針先端と試料表面との間
に働く相互作用(原子間力、斥力、引力、粘性、磁気力
など)によって、カンチレバーの自由端が変位する。こ
の自由端に生じる変位量を電気的あるいは光学的に検出
しながら、探針を試料表面に沿ってXY方向に相対的に
走査することによって、試料の表面情報等(例えば、凹
凸情報)を三次元的に測定している。
2. Description of the Related Art Conventionally, a scanning probe microscope using a cantilever displacement detecting device of this kind includes a cantilever having a sharpened probe at a free end and a scanner for relatively moving the probe and the sample. Have. When the tip is brought close to the sample, the free end of the cantilever is displaced by the interaction (atomic force, repulsion, attractive force, viscosity, magnetic force, etc.) between the tip of the probe and the sample surface. I do. While electrically or optically detecting the amount of displacement occurring at the free end, the probe is relatively scanned in the X and Y directions along the sample surface, so that surface information and the like (for example, unevenness information) of the sample can be tertiary. Originally measured.

【0003】このような走査型プローブ顕微鏡に用いら
れるカンチレバーとしては、極めて微弱な相互作用を検
出できるように、できるだけ柔軟である一方、共振周波
数が高いことが望まれている。従って、このような相反
する要求を満足するために、カンチレバーは、可能な限
り小型化することが望まれている。実際には、幅40μ
m、長さ100〜200μm程度のカンチレバーが多用
されている。
It is desired that the cantilever used in such a scanning probe microscope be as flexible as possible and have a high resonance frequency so that extremely weak interactions can be detected. Therefore, in order to satisfy such conflicting demands, it is desired that the cantilever be miniaturized as much as possible. Actually, the width 40μ
m, cantilevers having a length of about 100 to 200 μm are frequently used.

【0004】このような小型のカンチレバーの変位を検
出するためのカンチレバー変位検出装置としては、例え
ば特開平9−15250号公報に開示されたような光て
こ方式の変位センサが一般的に用いられている。
As a cantilever displacement detecting device for detecting the displacement of such a small cantilever, for example, an optical lever type displacement sensor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-15250 is generally used. I have.

【0005】図3に示すように、光源(図示しない)か
ら出射した変位検出用光Lをカンチレバー2の背面(探
針4が形成された面とは反対側の面)に集光させると、
カンチレバー2が変位していない場合には、カンチレバ
ー2からの反射光は、2分割フォトディテクタ6の中心
に入射する。これに対して、探針4先端と試料8表面と
の間に働く相互作用によって、カンチレバー2が変位す
ると、その変位量に対応して、2分割フォトディテクタ
6上のスポット位置が変動する。
As shown in FIG. 3, when the displacement detection light L emitted from a light source (not shown) is collected on the back surface of the cantilever 2 (the surface opposite to the surface on which the probe 4 is formed),
When the cantilever 2 is not displaced, the reflected light from the cantilever 2 enters the center of the two-segment photodetector 6. On the other hand, when the cantilever 2 is displaced by the interaction between the tip of the probe 4 and the surface of the sample 8, the spot position on the two-segment photodetector 6 is changed in accordance with the amount of the displacement.

【0006】2分割フォトディテクタ6は、スポット位
置の変化に対応した変位信号を出力することができるよ
うになっているため、この変位信号の変化を計測するこ
とによって、カンチレバー2の変位を検出することが可
能となる。
Since the two-segment photodetector 6 can output a displacement signal corresponding to a change in the spot position, the change in the cantilever 2 can be detected by measuring the change in the displacement signal. Becomes possible.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
カンチレバー変位検出装置では、小型のカンチレバー2
に対して正確に変位検出用光Lを集光させることは困難
であり、変位検出用光Lの一部が漏れ光Laとなって、
カンチレバー2から外れて試料8に照射されてしまう場
合がある。漏れ光Laが試料8表面に照射されると、試
料8表面の凹凸形状や反射率の相違等に対応した反射光
や散乱光が試料8から発生して、2分割フォトディテク
タ6に入射してしまう場合がある。
However, in the conventional cantilever displacement detecting device, a small cantilever 2 is used.
It is difficult to accurately condense the displacement detection light L with respect to, and a part of the displacement detection light L becomes leakage light La,
There is a case where the sample 8 comes off the cantilever 2 and is irradiated. When the surface of the sample 8 is irradiated with the leakage light La, reflected light or scattered light corresponding to the unevenness of the surface of the sample 8 or a difference in reflectance is generated from the sample 8 and is incident on the two-segment photodetector 6. There are cases.

【0008】このような反射光や散乱光が2分割フォト
ディテクタ6に入射されると、その反射光や散乱光の光
量変化に対応した電気信号が、ノイズとなって上記の変
位信号に重畳され、カンチレバー2の変位を正確に検出
できなくなってしまう。
When such reflected light or scattered light enters the two-divided photodetector 6, an electric signal corresponding to the change in the amount of the reflected light or scattered light becomes noise and is superimposed on the displacement signal. The displacement of the cantilever 2 cannot be detected accurately.

【0009】本発明は、上述の問題を解決するために成
されており、その目的は、カンチレバーからの反射光の
みを確実に取り込むことによって、カンチレバーの変位
を正確に検出することが可能なカンチレバー変位検出装
置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and an object of the present invention is to provide a cantilever capable of accurately detecting the displacement of a cantilever by reliably capturing only reflected light from the cantilever. An object of the present invention is to provide a displacement detection device.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明のカンチレバー変位検出装置は、変位
検出用光をカンチレバーに向けて集光させることが可能
な光源部と、カンチレバーから反射した反射光のみを受
光可能な受光部とを備えており、この受光部には、カン
チレバーの背面から反射した反射光を受光して、その受
光量に対応した電気信号を出力することが可能な受光素
子と、カンチレバーから反射した反射光のみを受光素子
に向けて射出し、且つ、それ以外の光をほぼ遮光可能な
絞りユニットとが設けられている。
In order to achieve such an object, a cantilever displacement detecting device according to the present invention comprises a light source unit capable of condensing displacement detecting light toward the cantilever, and a cantilever. It has a light receiving section that can receive only the reflected light, and this light receiving section can receive the reflected light reflected from the back of the cantilever and output an electric signal corresponding to the received light amount And a stop unit that emits only reflected light reflected from the cantilever toward the light receiving element and can substantially block other light.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態に係
るカンチレバー変位検出装置について、図1及び図2を
参照して説明する。なお、本実施の形態のカンチレバー
変位検出装置を用いた走査型プローブ顕微鏡の測定法と
しては、探針接触圧設定時のカンチレバーの撓み状態を
一定に維持しながら、カンチレバーを励振させること無
く探針を試料に沿って走査することによって、試料の表
面情報を測定するスタティックモード測定法と、所定の
共振周波数でカンチレバーを励振させた状態において、
振動中心と試料表面との間の距離を一定に維持しなが
ら、探針を試料に沿って走査することによって、試料の
表面情報を測定するダイナミックモード測定法とが知ら
れているが、以下の説明では、両測定法を総称して単に
SPM測定ということとする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A cantilever displacement detecting device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. As a measuring method of a scanning probe microscope using the cantilever displacement detecting device of the present embodiment, the probe can be excited without exciting the cantilever while maintaining the bending state of the cantilever at the time of setting the probe contact pressure. By scanning along the sample, the static mode measurement method of measuring the surface information of the sample, and in a state where the cantilever is excited at a predetermined resonance frequency,
A dynamic mode measurement method for measuring surface information of a sample by scanning a probe along the sample while maintaining a constant distance between the vibration center and the sample surface is known. In the description, both measurement methods are collectively referred to simply as SPM measurement.

【0012】図1に示すように、本実施の形態では、そ
の一例として、固定された試料(図示しない)に対して
カンチレバー10先端の探針12を所定方向に移動(走
査)させることによって、試料の表面情報をSPM測定
する探針走査型のプローブ顕微鏡を想定している。
As shown in FIG. 1, in the present embodiment, as an example, the probe 12 at the tip of the cantilever 10 is moved (scanned) in a predetermined direction with respect to a fixed sample (not shown). A probe scanning type probe microscope that measures the surface information of the sample by SPM is assumed.

【0013】探針走査型のプローブ顕微鏡は、カンチレ
バー10の探針12を試料表面に対して3次元方向に走
査させることが可能なアクチュエータ14(例えば、チ
ューブ型圧電体スキャナ)を備えており、本実施の形態
のカンチレバー変位検出装置16は、このアクチュエー
タ14に支持されている。なお、探針走査型のプローブ
顕微鏡は、アクチュエータ14に印加する電圧を制御す
ることによって、カンチレバー10の探針12を試料に
沿って所定方向に所定量だけ移動させることができるよ
うに構成されている。
The probe-scanning probe microscope includes an actuator 14 (for example, a tube-type piezoelectric scanner) that allows the probe 12 of the cantilever 10 to scan the sample surface in a three-dimensional direction. The cantilever displacement detecting device 16 of the present embodiment is supported by the actuator 14. The probe scanning type probe microscope is configured so that the probe 12 of the cantilever 10 can be moved by a predetermined amount in a predetermined direction along the sample by controlling a voltage applied to the actuator 14. I have.

【0014】カンチレバー変位検出装置16には、アク
チュエータ14の可動端に取り付けられた変位検出装置
本体18と、この変位検出装置本体18に支持された変
位検出光学系とが設けられており、カンチレバー10
は、ホルダ22を介して変位検出装置本体18に所定の
傾斜角度で取り付けられている。
The cantilever displacement detecting device 16 is provided with a displacement detecting device main body 18 attached to a movable end of the actuator 14 and a displacement detecting optical system supported by the displacement detecting device main body 18.
Is attached to the displacement detecting device main body 18 via the holder 22 at a predetermined inclination angle.

【0015】変位検出光学系は、変位検出用光をカンチ
レバー10の背面(探針12が配置された面とは反対側
の面)に向けて集光させることが可能な光源部20と、
カンチレバー10の背面から反射した反射光のみを受光
可能な受光部21とから構成されており、光源部20及
び受光部21は、夫々、光源部20からの変位検出用光
がカンチレバー10の背面を経由して受光部21の所望
の位置(後述する)に導光されるように位置決め調整可
能になっている。
The displacement detection optical system includes a light source unit 20 capable of condensing displacement detection light toward the back surface of the cantilever 10 (the surface opposite to the surface on which the probe 12 is disposed);
The light source unit 20 and the light receiving unit 21 can receive only the reflected light reflected from the back surface of the cantilever 10. The light source unit 20 and the light receiving unit 21 respectively receive the displacement detection light from the light source unit 20 on the back surface of the cantilever 10. The position can be adjusted so that the light is guided to a desired position (described later) of the light receiving unit 21 via the light receiving unit.

【0016】光源部20には、例えば半導体レーザ24
と、この半導体レーザ24から出射したレーザー光即ち
変位検出用光をカンチレバー10の背面に向けて集光さ
せる集光レンズ26とが設けられている。
The light source section 20 includes, for example, a semiconductor laser 24
And a condensing lens 26 for condensing the laser light emitted from the semiconductor laser 24, that is, the light for displacement detection, toward the back surface of the cantilever 10.

【0017】受光部21には、カンチレバー10の背面
から反射した反射光を受光して、その受光量及び受光位
置に対応した電気信号を出力することが可能な受光素子
28(例えば、2分割フォトダイオード)と、カンチレ
バー10の背面から反射した反射光のみを受光素子28
に向けて射出し且つそれ以外の光をほぼ遮光可能な絞り
ユニット30とが設けられている。
The light receiving section 21 receives light reflected from the back of the cantilever 10 and outputs a light signal corresponding to the amount of received light and the light receiving position (for example, a two-divided photodetector). Diode) and only the light reflected from the back of the cantilever 10
And an aperture unit 30 that emits light toward and can substantially block other light.

【0018】絞りユニット30は、図示しない固定部材
によって所望の位置に固定されており、図2(a)に示
すように、遮光性を有する薄板部材32と、この薄板部
材32に形成された所定径を有する円形穴34とから構
成されている。なお、薄板部材32は、光学的に不透明
であれば特にその材質には限定されない。
The diaphragm unit 30 is fixed at a desired position by a fixing member (not shown). As shown in FIG. 2A, a thin plate member 32 having a light shielding property and a predetermined member formed on the thin plate member 32 are formed. And a circular hole 34 having a diameter. The material of the thin plate member 32 is not particularly limited as long as it is optically opaque.

【0019】円形穴34の径寸法D1は、SPM測定中
にカンチレバー10が変位した場合でも、カンチレバー
10の背面からの反射光を円形穴34を介して受光素子
28に導光させることができるように設計されている。
The diameter D1 of the circular hole 34 is such that even when the cantilever 10 is displaced during the SPM measurement, the reflected light from the back surface of the cantilever 10 can be guided to the light receiving element 28 through the circular hole 34. Designed for

【0020】この場合、カンチレバー12の背面からの
反射光を円形穴34に確実に導光させるために、例えば
絞りユニット30とカンチレバー10の背面との間の光
路中に、集光レンズ36を配置して、この集光レンズ3
6によって、カンチレバー10の背面からの反射光を絞
りユニット30の円形穴34の中心に集光させるように
構成することが好ましい。
In this case, in order to reliably guide the reflected light from the back of the cantilever 12 to the circular hole 34, for example, a condenser lens 36 is disposed in the optical path between the aperture unit 30 and the back of the cantilever 10. Then, this condenser lens 3
6, it is preferable that the reflected light from the back surface of the cantilever 10 is focused on the center of the circular hole 34 of the aperture unit 30.

【0021】このような構成によれば、カンチレバー1
0が変位していない状態では、カンチレバー10の背面
からの反射光は、集光レンズ36によって絞りユニット
30の円形穴34の中心に集光した後、この円形穴34
を通過して受光素子28の中央に照射される。
According to such a configuration, the cantilever 1
In a state where 0 is not displaced, the reflected light from the back surface of the cantilever 10 is condensed by the condenser lens 36 at the center of the circular hole 34 of the diaphragm unit 30 and then the circular hole 34 is formed.
Illuminates the center of the light receiving element 28.

【0022】これに対して、SPM測定中、探針12先
端と試料表面との間に働く相互作用(原子間力、斥力、
引力、粘性、磁気力など)によって、カンチレバー10
先端が変位したとき、その変位状態に対応して、絞りユ
ニット30の円形穴34に集光したカンチレバー10の
背面からの反射光は、図中矢印S方向(以下、集光点移
動方向Sという)に移動する。
On the other hand, during the SPM measurement, the interaction between the tip of the probe 12 and the sample surface (atomic force, repulsive force,
Cantilever 10 by attractive force, viscosity, magnetic force, etc.
When the tip is displaced, the reflected light from the back surface of the cantilever 10 condensed in the circular hole 34 of the diaphragm unit 30 corresponding to the displaced state is indicated by an arrow S in the drawing (hereinafter referred to as a converging point moving direction S). Go to).

【0023】従って、円形穴34の径寸法D1を充分に
確保しておけば、SPM測定中、集光レンズ36によっ
て円形穴34方向に導光されたカンチレバー10の背面
からの反射光は、円形穴34以外の他の部分で蹴られる
こと無く、この円形穴34を通過して受光素子28に照
射される。
Therefore, if the diameter D1 of the circular hole 34 is sufficiently ensured, the reflected light from the back surface of the cantilever 10 guided by the condenser lens 36 toward the circular hole 34 during the SPM measurement is circular. The light passes through the circular hole 34 and irradiates the light receiving element 28 without being kicked by other parts than the hole 34.

【0024】このような構成によれば、SPM測定中、
カンチレバー10の背面からの反射光は、集光レンズ3
6を介して絞りユニット30の円形穴34に集光した
後、その大部分の反射光が円形穴34を通過して受光素
子28に照射される。また、SPM測定中にカンチレバ
ー10の背面以外の部分(例えば、試料表面)から反射
した反射光は、絞りユニット30の薄板部材32でほぼ
遮光されるため、受光素子28にほとんど照射されるこ
とは無い。この結果、受光素子28から出力される電気
信号には、従来技術のようなノイズが重畳されることは
ほとんど無く、この電気信号は、カンチレバー10の変
位状態(例えば、変位量、変位方向など)に対応した出
力特性となる。従って、この電気信号の変化を計測する
ことによって、カンチレバー10の変位を正確に検出す
ることが可能となる。
According to such a configuration, during SPM measurement,
The reflected light from the back of the cantilever 10
After being condensed on the circular hole 34 of the aperture unit 30 via 6, the reflected light mostly passes through the circular hole 34 and is irradiated on the light receiving element 28. Further, the reflected light reflected from a portion other than the back surface of the cantilever 10 (for example, the surface of the sample) during the SPM measurement is almost shielded by the thin plate member 32 of the aperture unit 30, so that the light receiving element 28 is hardly irradiated. There is no. As a result, the electric signal output from the light receiving element 28 is hardly superimposed with noise as in the related art, and the electric signal indicates the displacement state (for example, displacement amount, displacement direction, etc.) of the cantilever 10. Output characteristics. Therefore, the displacement of the cantilever 10 can be accurately detected by measuring the change of the electric signal.

【0025】なお、上述した実施の形態では、薄板部材
32に円形穴34を形成した絞りユニット30を用いた
が、例えば図2(b)に示すように、集光点移動方向S
に沿って延出した長円状穴38を薄板部材32に形成し
ても上述した作用効果を実現することができる。
In the above-described embodiment, the diaphragm unit 30 in which the circular hole 34 is formed in the thin plate member 32 is used. For example, as shown in FIG.
The above-described operation and effect can be realized even if the thin plate member 32 is formed with the oval hole 38 extending along the line.

【0026】このような長円状穴38によれば、集光点
移動方向Sに沿って充分な光通過領域を確保することが
できるため、集光レンズ36を介して絞りユニット30
の長円状穴38に集光したカンチレバー10の背面から
の反射光は、長円状穴38以外の他の部分で蹴られるこ
と無く、この長円状穴38を通過して受光素子28に照
射される。
According to such an oval hole 38, a sufficient light passage area can be secured along the focusing point moving direction S.
The reflected light from the back surface of the cantilever 10 condensed in the oval hole 38 passes through the oval hole 38 without being kicked by other parts other than the oval hole 38 and is transmitted to the light receiving element 28. Irradiated.

【0027】また、上述した実施の形態では、受光素子
28と絞りユニット30とを分離した状態で光路上に配
置しているが、例えば図2(c)に示すように、受光素
子28の受光面28a上に絞りユニット30を直接貼り
付けても良い。
In the above-described embodiment, the light receiving element 28 and the aperture unit 30 are arranged on the optical path in a separated state. For example, as shown in FIG. The aperture unit 30 may be directly attached on the surface 28a.

【0028】具体的には、図2(c)に示した絞りユニ
ット30は、遮光性を有し且つ受光素子28の受光面2
8a上に直接貼り付け可能な薄板部材40と、この薄板
部材40に形成された切欠部42とから構成されてお
り、切欠部42は、集光点移動方向Sに沿って延出して
いる。なお、薄板部材40は、光学的に不透明であれば
特にその材質には限定されない。
Specifically, the diaphragm unit 30 shown in FIG. 2C has a light shielding property and the light receiving surface 2 of the light receiving element 28.
The thin plate member 40 includes a thin plate member 40 that can be directly adhered on the thin plate member 8a, and a cutout portion 42 formed in the thin plate member 40. The cutout portion 42 extends along the light collecting point moving direction S. The material of the thin plate member 40 is not particularly limited as long as it is optically opaque.

【0029】このような構成によれば、絞りユニット3
0を受光素子28と一体的に構成することができるた
め、絞りユニット30と受光素子28との間の位置合わ
せを容易に行うことができると共に、その交換も容易と
なる。
According to such a configuration, the aperture unit 3
0 can be formed integrally with the light receiving element 28, so that the alignment between the aperture unit 30 and the light receiving element 28 can be easily performed, and the replacement thereof is also facilitated.

【0030】具体的には、絞りユニット30と受光素子
28との間の位置合わせに際し、例えばカンチレバー1
0が変位していない状態において、カンチレバー10か
ら集光レンズ36を介して受光素子28の受光面28a
に集光したスポットPが、受光面28aの中央位置(2
分割線28bに対して対称な位置)に形成されているも
のとすると、このスポットPの両側(即ち、2分割線2
8bに沿った両側)が均等に遮光されるように切欠部4
2を位置決めすれば良い。
More specifically, when positioning between the aperture unit 30 and the light receiving element 28, for example, the cantilever 1
In a state where 0 is not displaced, the light receiving surface 28a of the light receiving element 28 from the cantilever 10 via the condenser lens 36
The spot P converged on the light receiving surface 28a is located at the center position (2
Assuming that the spot P is formed at a position symmetrical with respect to the dividing line 28b, both sides of the spot P (that is, the two dividing lines 2)
Notch 4 so that both sides along 8b) are uniformly shielded from light.
2 may be positioned.

【0031】更に、上述した実施の形態では、受光素子
28と絞りユニット30とを分離した状態で光路上に配
置しているが、例えば図2(d)に示すように、絞りユ
ニット30内に受光素子28を収容して、絞りユニット
30と受光素子28とを一体としたユニット状に構成し
ても良い。
Further, in the above-described embodiment, the light receiving element 28 and the aperture unit 30 are arranged on the optical path in a separated state. For example, as shown in FIG. The light receiving element 28 may be housed, and the aperture unit 30 and the light receiving element 28 may be integrated into a unit.

【0032】具体的には、図2(d)に示した絞りユニ
ット30は、遮光性を有し且つ受光素子28を収容可能
な筐体44と、この筐体44に形成された切欠部46と
から構成されており、切欠部46は、集光点移動方向S
に沿って延出している。なお、筐体33は、光学的に不
透明であれば特にその材質には限定されない。
Specifically, the diaphragm unit 30 shown in FIG. 2D has a housing 44 having a light shielding property and capable of accommodating the light receiving element 28, and a notch 46 formed in the housing 44. The notch 46 is formed in the focusing point moving direction S
Extends along. The material of the housing 33 is not particularly limited as long as it is optically opaque.

【0033】このような構成によれば、絞りユニット3
0内に受光素子28を収容して一体的に構成することが
できるため、絞りユニット30と受光素子28との間の
位置合わせを容易に行うことができると共に、その交換
も容易となる。
According to such a configuration, the aperture unit 3
Since the light receiving element 28 can be housed in the lens unit 0 to be integrally formed, the alignment between the aperture unit 30 and the light receiving element 28 can be easily performed, and the replacement thereof is also facilitated.

【0034】具体的には、絞りユニット30内に受光素
子28を収容するに際し、例えばカンチレバー10が変
位していない状態において、カンチレバー10から集光
レンズ36を介して受光素子28の受光面28aに集光
したスポットPが、受光面28aの中央位置(2分割線
28bに対して対称な位置)に形成されているものとす
ると、このスポットPの両側(即ち、2分割線28bに
沿った両側)が均等に遮光されるように切欠部46を位
置決めすれば良い。
More specifically, when the light receiving element 28 is housed in the aperture unit 30, for example, when the cantilever 10 is not displaced, the light receiving surface 28a of the light receiving element 28 is conveyed from the cantilever 10 via the condenser lens 36. Assuming that the focused spot P is formed at the center position of the light receiving surface 28a (a position symmetrical with respect to the dividing line 28b), both sides of the spot P (that is, both sides along the dividing line 28b) The position of the notch 46 may be determined such that the light-shielded portions are uniformly shielded.

【0035】なお、上述した実施の形態では、探針走査
型のプローブ顕微鏡を想定したが、固定した探針に対し
て試料を所定方向に移動させることによって、試料の表
面情報をSPM測定する試料走査型のプローブ顕微鏡に
も本実施の形態のカンチレバー変位検出装置を用いるこ
とが可能である。試料走査型の走査型プローブ顕微鏡
は、特に図示しないが、アクチュエータの可動端に試料
を載置することができるようになっており、アクチュエ
ータに印加する電圧を制御することによって、試料を探
針に対して所定方向に移動させることができるように構
成されている。
In the above-described embodiment, a probe scanning type probe microscope is assumed. However, by moving the sample in a predetermined direction with respect to the fixed probe, the sample surface information of the sample can be measured by SPM. The cantilever displacement detection device of the present embodiment can be used for a scanning probe microscope. Although not shown, the sample-scanning scanning probe microscope allows a sample to be placed on the movable end of an actuator, and controls the voltage applied to the actuator to move the sample to the probe. It is configured to be able to move in a predetermined direction.

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明によれば、カンチレバーからの反
射光のみを確実に取り込むことによって、カンチレバー
の変位を正確に検出することが可能なカンチレバー変位
検出装置を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a cantilever displacement detecting device capable of accurately detecting cantilever displacement by reliably taking in only reflected light from the cantilever.

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

【図1】本発明の一実施の形態に係るカンチレバー変位
検出装置の構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a cantilever displacement detection device according to an embodiment of the present invention.

【図2】(a)は、本発明の一実施の形態に係るカンチ
レバー変位検出装置に適用した絞りユニットの構成を示
す図、(b)は、同図(a)の変形例に係る絞りユニッ
トの構成を示す図、(c)は、カンチレバー変位検出装
置の変形例に係り、絞りユニットを受光素子の受光面上
に貼り付けた状態を示す図、(d)は、カンチレバー変
位検出装置の変形例に係り、絞りユニット内に受光素子
を一体的に収容した状態を示す図、(e)は、同図
(d)のe−e線に沿う断面図。
FIG. 2A is a diagram showing a configuration of an aperture unit applied to a cantilever displacement detection device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a diagram showing an aperture unit according to a modification of FIG. (C) relates to a modified example of the cantilever displacement detecting device, and shows a state in which the aperture unit is attached to the light receiving surface of the light receiving element, and (d) shows a modified example of the cantilever displacement detecting device. FIG. 7E is a diagram illustrating a state where the light receiving element is integrally accommodated in the aperture unit according to the example, and FIG. 8E is a cross-sectional view taken along line ee in FIG.

【図3】従来のカンチレバー変位検出装置の構成を示す
斜視図。
FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of a conventional cantilever displacement detection device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 カンチレバー 14 アクチュエータ 16 カンチレバー変位検出装置 18 変位検出装置本体 20 光源部 21 受光部 22 ホルダ 28 受光素子 30 絞りユニット DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Cantilever 14 Actuator 16 Cantilever displacement detecting device 18 Displacement detecting device main body 20 Light source part 21 Light receiving part 22 Holder 28 Light receiving element 30 Aperture unit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 変位検出用光をカンチレバーに向けて集
光させることが可能な光源部と、 カンチレバーから反射した反射光のみを受光可能な受光
部とを備えており、 この受光部には、カンチレバーの背面から反射した反射
光を受光して、その受光量に対応した電気信号を出力す
ることが可能な受光素子と、カンチレバーから反射した
反射光のみを受光素子に向けて射出し、且つ、それ以外
の光をほぼ遮光可能な絞りユニットとが設けられている
ことを特徴とするカンチレバー変位検出装置。
1. A light source unit capable of condensing displacement detection light toward a cantilever, and a light receiving unit capable of receiving only reflected light reflected from the cantilever. A light-receiving element capable of receiving reflected light reflected from the back of the cantilever and outputting an electric signal corresponding to the amount of received light, and emitting only reflected light reflected from the cantilever toward the light-receiving element, and A cantilever displacement detecting device, comprising a diaphragm unit capable of substantially blocking other light.
【請求項2】 前記絞りユニットは、前記受光素子の受
光面上に直接貼り付けられていることを特徴とする請求
項1に記載のカンチレバー変位検出装置。
2. The cantilever displacement detecting device according to claim 1, wherein the aperture unit is directly attached on a light receiving surface of the light receiving element.
【請求項3】 前記受光素子は、前記絞りユニット内に
一体的に収容されていることを特徴とする請求項1に記
載のカンチレバー変位検出装置。
3. The cantilever displacement detecting device according to claim 1, wherein the light receiving element is integrally accommodated in the aperture unit.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2006090593A1 (en) * 2005-02-24 2006-08-31 Sii Nanotechnology Inc. Displacement detection mechanism for scanning probe microscope and scanning probe microscope

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006090593A1 (en) * 2005-02-24 2006-08-31 Sii Nanotechnology Inc. Displacement detection mechanism for scanning probe microscope and scanning probe microscope
US7614287B2 (en) 2005-02-24 2009-11-10 Sii Nanotechnology Inc. Scanning probe microscope displacement detecting mechanism and scanning probe microscope using same
JP5305650B2 (en) * 2005-02-24 2013-10-02 株式会社日立ハイテクサイエンス Displacement detection mechanism for scanning probe microscope and scanning probe microscope using the same

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