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JP4416171B2 - Scanning probe microscope - Google Patents

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JP4416171B2
JP4416171B2 JP2006162342A JP2006162342A JP4416171B2 JP 4416171 B2 JP4416171 B2 JP 4416171B2 JP 2006162342 A JP2006162342 A JP 2006162342A JP 2006162342 A JP2006162342 A JP 2006162342A JP 4416171 B2 JP4416171 B2 JP 4416171B2
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浩令 山本
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Description

この発明は、走査型プローブ顕微鏡に関する。   The present invention relates to a scanning probe microscope.

原子間力顕微鏡(AFM、Atomic Force Microscope)はSTMの発明者であるG.Binnigらによって考案(非特許文献1を参照。)されて以来、新規な表面形状観察手段として期待され、研究が進められている。その原理は先端を充分に鋭くした検出チップと試料間に働く原子間力を、検出チップが取り付けられているカンチレバーの変位として測定し、カンチレバーの変位量を一定に保ちながら試料表面を走査し、カンチレバーの変位量を一定に保つための制御信号を形状情報として、試料表面の形状を測定するものである。近年では原子間力以外にも、磁気力、表面電位力などさまざまな物理量を測定する応用が広がり、走査型プローブ顕微鏡と総称されている。   Atomic Force Microscope (AFM) has been devised by STM inventor G. Binnig et al. (See Non-Patent Document 1). It has been. The principle is that the atomic force acting between the detection tip with a sufficiently sharp tip and the sample is measured as the displacement of the cantilever to which the detection tip is attached, and the sample surface is scanned while keeping the displacement of the cantilever constant. The shape of the sample surface is measured using a control signal for keeping the displacement of the cantilever constant as shape information. In recent years, in addition to atomic force, applications for measuring various physical quantities such as magnetic force and surface potential force have spread and are collectively called scanning probe microscopes.

走査型プローブ顕微鏡におけるカンチレバーは半導体製造プロセスにより製造され、厚み0.3〜0.5mm、幅1.3〜1.6mm長さ3mm程度の寸法である。現在製品化されている走査型プローブ顕微鏡では、取り扱いの簡便化のために、レバーホルダー等と称する中間的部品を設け、カンチレバーをレバーホルダーに一旦取り付けた後、プローブ顕微鏡本体に搭載する構成の走査型プローブ顕微鏡が多い。しかしながらレバーホルダーという中間的部品の存在は自動化においては不利となるため、レバーホルダーを介さず、カンチレバーを微動機構先端のカンチレバー取り付け部に直接取り付ける方式もある。その場合カンチレバーの固定は小型化、自動化などの観点から真空吸着方式が適している。   The cantilever in the scanning probe microscope is manufactured by a semiconductor manufacturing process and has dimensions of a thickness of 0.3 to 0.5 mm, a width of 1.3 to 1.6 mm, and a length of about 3 mm. In the scanning probe microscopes that are currently commercialized, an intermediate part called a lever holder is provided for easy handling, and the cantilever is temporarily attached to the lever holder and then mounted on the probe microscope body. There are many type probe microscopes. However, since the presence of an intermediate part called a lever holder is disadvantageous in automation, there is also a system in which the cantilever is directly attached to the cantilever attaching portion at the tip of the fine movement mechanism without using the lever holder. In that case, the vacuum suction method is suitable for fixing the cantilever from the viewpoint of miniaturization and automation.

図4は従来のカンチレバー供給機構の側断面図、図5は従来のカンチレバー供給機構の上面図である。従来、カンチレバー取り付け部にカンチレバーを供給するカンチレバー供給機構は、カンチレバー取り付け部の傾斜角度と同じ角度を持ち、カンチレバーを複数個並べて搭載可能な金属製のブロックであった。個々のカンチレバー1は位置決めのための溝にピンセット等の工具により設置される。   4 is a side sectional view of a conventional cantilever supply mechanism, and FIG. 5 is a top view of the conventional cantilever supply mechanism. Conventionally, a cantilever supply mechanism that supplies a cantilever to a cantilever mounting portion has a metal block that has the same angle as the inclination angle of the cantilever mounting portion and that can mount a plurality of cantilevers side by side. Each cantilever 1 is installed in a groove for positioning with a tool such as tweezers.

それぞれのカンチレバー1の位置座標はコントローラに登録されている。カンチレバー1を搭載する部分は傾斜しているが、滑り止めのためのストッパー部40によりカンチレバー1は脱落しない構造となっている。より確実にカンチレバー1を固定したい場合には、配管口41に真空吸着源を接続し、吸着固定すればよい。   The position coordinates of each cantilever 1 are registered in the controller. Although the portion on which the cantilever 1 is mounted is inclined, the cantilever 1 is structured not to drop off by the stopper portion 40 for preventing slipping. If it is desired to fix the cantilever 1 more reliably, a vacuum suction source may be connected to the piping port 41 and suction fixed.

カンチレバー取り付けの手順は、まずXYステージを登録された座標まで動かして、カンチレバー取り付け部を交換するカンチレバーの真上まで移動する。次にZステージを動かし、カンチレバー取り付け部とカンチレバーを真空吸着可能な距離まで接近させる。試作した装置においては概略0.5mm以下であった。最後に真空吸着源を動作させてカンチレバーをカンチレバー取り付け部に吸着して、取り付け作業は完了する。
Physical Review Letters vol.56 p930 1986
In order to attach the cantilever, first, the XY stage is moved to the registered coordinates and moved to a position just above the cantilever where the cantilever attaching portion is to be replaced. Next, the Z stage is moved, and the cantilever mounting part and the cantilever are brought close to a distance that allows vacuum suction. In the prototype device, it was approximately 0.5 mm or less. Finally, the vacuum suction source is operated to suck the cantilever onto the cantilever mounting portion, and the mounting operation is completed.
Physical Review Letters vol.56 p930 1986

しかし、従来のカンチレバー供給機構によるカンチレバー取り付け方法では、下記の問題があった。
(1)カンチレバー取り付け部とカンチレバーが密着していない状態で真空吸着源を動作させるため、カンチレバーがカンチレバー取り付け部に吸着される際に、周囲に浮遊する埃も吸引され、カンチレバーとカンチレバー取り付け部の間に埃が挟まることで、動作が不安定になることがあった。
(2)カンチレバー取り付け部とカンチレバーが密着していない状態で真空吸着させるため、カンチレバーが吸引されカンチレバー取り付け部に飛び移る際に、水平方向に並進や回転の位置ずれをした状態で吸着されてしまい、カンチレバー取り付けの位置再現性に乏しかった。
However, the conventional cantilever mounting method using the cantilever supply mechanism has the following problems.
(1) Since the vacuum suction source is operated in a state where the cantilever mounting part and the cantilever are not in close contact, when the cantilever is attracted to the cantilever mounting part, dust floating around is also sucked, and the cantilever and the cantilever mounting part Operation may become unstable due to dust trapped between them.
(2) Since the cantilever mounting portion and the cantilever are not in close contact with each other, vacuum suction is performed, and when the cantilever is sucked and jumps to the cantilever mounting portion, the cantilever mounting portion is sucked in a state of translation or rotational displacement in the horizontal direction. The position reproducibility of cantilever mounting was poor.

そこで、この発明の目的は、従来のこのような問題を解決する新規なカンチレバー供給機構及びカンチレバー取り付け方法を得ることにある。   Accordingly, an object of the present invention is to obtain a novel cantilever supply mechanism and a cantilever mounting method which can solve the conventional problems.

上記課題を解決するために本発明は、カンチレバーを真空吸着力によって光ヘッド部に固定する方式の走査型プローブ顕微鏡において、カンチレバー供給機構のカンチレバー保持部を、カンチレバー固定手段と弾性を有する材料とによって構成し、カンチレバーをカンチレバー取り付け部に取り付ける際に、カンチレバー取り付け部がカンチレバーに接触するまでZステージを動作させ、接触後更にZステージを所定量動作させることとした。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a scanning probe microscope in which a cantilever is fixed to an optical head portion by vacuum suction force, and the cantilever holding portion of the cantilever supply mechanism is formed by a cantilever fixing means and an elastic material. When the cantilever is attached to the cantilever attachment portion, the Z stage is operated until the cantilever attachment portion contacts the cantilever, and after the contact, the Z stage is further operated by a predetermined amount.

上記のように構成されたカンチレバー供給機構においては、カンチレバーを取り付ける際に、カンチレバー取り付け部がカンチレバーに接触するまでZステージを動作させ、接触後更にZステージを動作させることで、カンチレバー取り付け部をカンチレバーに完全に密着させることが可能である。接触後の動作においての物理的干渉は、弾性を有する材料の弾性変形により吸収される。完全に密着した状態でカンチレバーを真空吸着することで、埃を吸引してしまう問題や、吸着時のカンチレバーの位置ずれの問題は解決される。   In the cantilever supply mechanism configured as described above, when the cantilever is attached, the Z stage is operated until the cantilever attaching portion comes into contact with the cantilever, and the Z stage is further operated after the contact so that the cantilever attaching portion is moved to the cantilever. It is possible to make it adhere completely. Physical interference in the operation after contact is absorbed by elastic deformation of the elastic material. By vacuum-adsorbing the cantilever in a fully adhered state, the problem of sucking dust and the problem of positional displacement of the cantilever during adsorption are solved.

この発明は、以上説明したように、カンチレバー供給機構のカンチレバー保持部を、カンチレバー固定手段と弾性を有する材料とで構成したことにより、カンチレバーを取り付ける際に、カンチレバー取り付け部をカンチレバーに完全に密着させることが可能となった。そのため従来のように真空吸着時に周囲に浮遊する埃を吸引してしまう現象を回避することが可能となった。   As described above, according to the present invention, the cantilever holding portion of the cantilever supply mechanism is composed of the cantilever fixing means and the elastic material, so that the cantilever attaching portion is completely brought into close contact with the cantilever when attaching the cantilever. It became possible. Therefore, it has become possible to avoid the phenomenon of sucking dust floating around during vacuum suction as in the prior art.

またカンチレバー取り付け部とカンチレバーを完全に密着した状態でカンチレバーを真空吸着することにより、吸着時にカンチレバーが位置ずれしてしまうという問題は解決された。
更に感圧導電性エラストマーを組み込んだカンチレバー供給機構とすれば、感圧導電性エラストマーの電気抵抗値を監視することにより、ステージの誤動作や操作上の人為的な誤りによってカンチレバーや微動機構等を破損してしまう可能性を低減することができる。
In addition, the problem that the cantilever is displaced by suction when the cantilever mounting portion and the cantilever are completely in close contact with each other is solved.
Furthermore, if the cantilever supply mechanism incorporates a pressure-sensitive conductive elastomer, the electrical resistance value of the pressure-sensitive conductive elastomer is monitored, and the cantilever and fine movement mechanism are damaged due to erroneous operation of the stage or human error in operation. It is possible to reduce the possibility of the occurrence.

本願発明の走査型プローブ顕微鏡は、探針と試料間に働く力を、前記探針が取り付けられているカンチレバーの変位として測定し、微動機構により前記カンチレバーの変位量を一定に保ちながら試料表面を走査し、前記カンチレバーの変位量を一定に保つための制御信号を物性情報として、試料表面の物性を測定し、前記カンチレバーを試料に対して接近させるためのZステージと、前記カンチレバーを試料面内の任意の位置に位置決めするためのXYステージと、前記微動機構端部に取り付けられ、前記カンチレバーを真空吸着力により保持するカンチレバー取付部とを有する走査型プローブ顕微鏡において、前記カンチレバーと試料を観察するための光学顕微鏡と、複数のカンチレバーを保持し、前記XYステージによる位置決めと前記Zステージの接近動作とにより前記取り付け部にカンチレバーを供給するためのカンチレバー供給機構とを有し、前記カンチレバー供給機構のカンチレバー保持部において、前記カンチレバーは弾性部材を介して保持されている。   The scanning probe microscope of the present invention measures the force acting between the probe and the sample as the displacement of the cantilever to which the probe is attached, and the surface of the sample is maintained while keeping the displacement of the cantilever constant by a fine movement mechanism. Using a control signal for scanning and maintaining a constant displacement of the cantilever as physical property information, the physical property of the sample surface is measured, the Z stage for bringing the cantilever closer to the sample, and the cantilever in the sample surface The cantilever and the sample are observed in a scanning probe microscope having an XY stage for positioning at an arbitrary position of the lens and a cantilever mounting portion that is attached to the end of the fine movement mechanism and holds the cantilever by a vacuum suction force. Holding an optical microscope, a plurality of cantilevers, positioning by the XY stage and the And a cantilever supply mechanism for supplying the cantilever to the mounting portion by the approaching operation of the stage, the cantilever holding portion of the cantilever supply mechanism, the cantilever is held via an elastic member.

更に一部詳細に述べれば、本発明の走査型プローブ顕微鏡は、先端に探針を有し、該探針と試料表面に働く力により変位するカンチレバーと、半導体レーザー、レンズ、光検出素子より成り、この半導体レーザー光をカンチレバーに照射しその反射光の位置ずれをカンチレバーの変位として光検出素子にて検出する光テコ方式の変位検出手段と、真空吸着力によってカンチレバーを保持するカンチレバー取り付け部と、先端にカンチレバー取り付け部が取り付けられ、カンチレバーを試料に対して一定の距離に制御しつつ試料表面を走査するための微動機構と、カンチレバーを試料に対して接近させるためのZステージと、カンチレバーを試料面内の任意の位置に位置決めするためのXYステージと、カンチレバーと試料を観察するための光学顕微鏡と、装置全体を制御するコントローラと、複数のカンチレバーを保持し、前記XYステージにより位置決めされ、前記カンチレバー取り付け部にカンチレバーを供給するためのカンチレバー供給機構とからなる。   More specifically, the scanning probe microscope of the present invention includes a probe at the tip, a cantilever that is displaced by a force acting on the probe and the sample surface, a semiconductor laser, a lens, and a light detection element. , An optical lever type displacement detecting means for irradiating the semiconductor laser light to the cantilever and detecting the positional deviation of the reflected light as a displacement of the cantilever by a light detecting element, a cantilever mounting portion for holding the cantilever by a vacuum adsorption force, A cantilever mounting part is attached to the tip, a fine movement mechanism for scanning the sample surface while controlling the cantilever at a constant distance from the sample, a Z stage for bringing the cantilever closer to the sample, and the cantilever as the sample XY stage for positioning at an arbitrary position in the plane, and light for observing the cantilever and sample Holding a microscope, and a controller for controlling the entire apparatus, a plurality of cantilevers, wherein is positioned by the XY stage, and a cantilever supply mechanism for supplying the cantilever to the cantilever attaching portion.

前記カンチレバー供給機構のカンチレバー保持部は、カンチレバー固定手段と、弾性を有する材料により構成されている。
前記固定手段は粘着性を有する材料であってもいいし、真空吸着機構であってもいい。
前記弾性を有する材料としては、例えば、弾性を有する高分子材料または金属材料を用いる。この弾性を有する高分子材料として、感圧導電性エラストマーを用いればカンチレバー取付部にカンチレバー供給機構の保持部のカンチレバーを押しつけた時、その抵抗値により感圧導電性エラストマーの弾性変形量をチェックできる。これにより必要以上に押しつけることがない。
The cantilever holding part of the cantilever supply mechanism is composed of a cantilever fixing means and an elastic material.
The fixing means may be an adhesive material or a vacuum suction mechanism.
As the material having elasticity, for example, a polymer material or metal material having elasticity is used. If a pressure-sensitive conductive elastomer is used as the polymer material having elasticity, when the cantilever of the holding portion of the cantilever supply mechanism is pressed against the cantilever mounting portion, the elastic deformation amount of the pressure-sensitive conductive elastomer can be checked by the resistance value. . This prevents it from being pushed more than necessary.

前記カンチレバー供給機構のカンチレバー保持部は、粘着性を有する弾性材料により構成されていてもよい。この粘着性を有する弾性材料として、例えばシリコンゲルを用い、その粘着性と弾性を利用する。また、粘着性を有する弾性材料として、粘着性と感圧導電性を同時に有するエラストマーを用いても良い。   The cantilever holding part of the cantilever supply mechanism may be made of an elastic material having adhesiveness. For example, silicon gel is used as the elastic material having adhesiveness, and the adhesiveness and elasticity are utilized. Further, an elastomer having both adhesiveness and pressure-sensitive conductivity may be used as the elastic material having adhesiveness.

以下に、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明にかかる走査型プローブ顕微鏡の第一の実施形態例である。
図1において、変位検出系とカンチレバー取り付け部2が一体となり、光ヘッド3を構成している。変位検出系は半導体レーザー4とレンズ5と光検出素子6より成る。カンチレバー取り付け部2は光ヘッド3の先端に配置されている。カンチレバー1はカンチレバー取り付け部2に真空吸着により取り付けられている。カンチレバー取り付け部の配管口2aにはチューブ(図示せず)が接続され、真空ポンプに連結される。半導体レーザー4から出射されたレーザー光はレンズ5によりカンチレバー1の先端に集光され、その反射光は光検出素子6に照射される。光ヘッド3は微動機構7の先端に取り付けられている。微動機構7によりカンチレバー1は試料8に対して、高さ方向の位置を制御されつつ試料面内方向に走査される。試料8の表面の状態や、カンチレバー1と試料8の位置合わせのために光学顕微鏡11が設けられている。微動機構7はZステージ9に取り付けられ、Zステージ9によりカンチレバー1は試料8に接触する位置まで送られる。試料8はXYステージ10上に搭載される。光学顕微鏡11によりカンチレバー1と試料8の位置関係を観察しながらXYステージ10を動作させ、試料8の任意の場所を測定することができる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a first embodiment of a scanning probe microscope according to the present invention.
In FIG. 1, the displacement detection system and the cantilever mounting portion 2 are integrated to constitute an optical head 3. The displacement detection system includes a semiconductor laser 4, a lens 5, and a light detection element 6. The cantilever mounting portion 2 is disposed at the tip of the optical head 3. The cantilever 1 is attached to the cantilever attachment portion 2 by vacuum suction. A tube (not shown) is connected to the piping port 2a of the cantilever mounting portion and is connected to a vacuum pump. The laser light emitted from the semiconductor laser 4 is condensed at the tip of the cantilever 1 by the lens 5, and the reflected light is irradiated to the light detection element 6. The optical head 3 is attached to the tip of the fine movement mechanism 7. The fine movement mechanism 7 scans the cantilever 1 with respect to the sample 8 in the in-plane direction of the sample while controlling the position in the height direction. An optical microscope 11 is provided for the state of the surface of the sample 8 and the alignment of the cantilever 1 and the sample 8. The fine movement mechanism 7 is attached to the Z stage 9, and the cantilever 1 is sent to the position where it contacts the sample 8 by the Z stage 9. The sample 8 is mounted on the XY stage 10. While observing the positional relationship between the cantilever 1 and the sample 8 with the optical microscope 11, the XY stage 10 can be operated to measure any location on the sample 8.

カンチレバー供給機構20はXYステージ10の一隅に配置される。カンチレバー供給機構20上には粘着性を有する弾性材料20aと、感圧導電性を有するエラストマー層20bが形成され、カンチレバー保持部を構成している。カンチレバー1は粘着性弾性材料20aの上に粘着力により保持される。
図2にカンチレバー取り付け作業の流れを示す。一連の作業は光学顕微鏡による監視下で行われる。まず、XYステージによりカンチレバー供給機構20をカンチレバー取り付け部2の真下に移動し、Zステージによりカンチレバー取り付け部2をカンチレバー供給機構20のカンチレバー保持部近傍に近づける(図2a)。カンチレバー供給機構20のカンチレバー保持部はカンチレバー取り付け部2の傾斜角度と同じ角度に作られている。次にZステージを下げてカンチレバー取り付け部2をカンチレバー1に接触させる(図2b)。接触したかどうかの判定は光学顕微鏡による観察で判断できる。更にZステージを所定量下げて、カンチレバー取り付け部2とカンチレバー1を完全に密着させる(図2c)。接触後に押し込んだ変位量は、粘着性弾性材料20aと感圧導電性エラストマー20bの弾性変形として吸収される。カンチレバー取り付け部2とカンチレバー1が完全に接触後、真空吸着源を動作させ吸着固定する。最後にZステージを上昇させてカンチレバー取り付け作業は完了する。
The cantilever supply mechanism 20 is disposed at one corner of the XY stage 10. An elastic material 20a having adhesiveness and an elastomer layer 20b having pressure-sensitive conductivity are formed on the cantilever supply mechanism 20 to constitute a cantilever holding portion. The cantilever 1 is held on the adhesive elastic material 20a by an adhesive force.
FIG. 2 shows the flow of cantilever mounting work. A series of operations are performed under monitoring by an optical microscope. First, the cantilever supply mechanism 20 is moved directly below the cantilever attachment portion 2 by the XY stage, and the cantilever attachment portion 2 is brought close to the vicinity of the cantilever holding portion of the cantilever supply mechanism 20 by the Z stage (FIG. 2a). The cantilever holding part of the cantilever supply mechanism 20 is made at the same angle as the inclination angle of the cantilever mounting part 2. Next, the Z stage is lowered to bring the cantilever mounting portion 2 into contact with the cantilever 1 (FIG. 2b). Judgment of contact can be made by observation with an optical microscope. Further, the Z stage is lowered by a predetermined amount, and the cantilever mounting portion 2 and the cantilever 1 are completely brought into close contact (FIG. 2c). The amount of displacement pushed in after contact is absorbed as elastic deformation of the adhesive elastic material 20a and the pressure-sensitive conductive elastomer 20b. After the cantilever mounting portion 2 and the cantilever 1 are completely in contact, the vacuum suction source is operated and fixed by suction. Finally, the Z stage is raised to complete the cantilever mounting operation.

粘着性弾性材料20aは、粘着力がカンチレバー取り付け部2の真空吸着力よりも強い場合、上記手順にて最後にZステージを上昇させたとき、カンチレバー1がカンチレバー保持部に残存してしまう。カンチレバーの大きさにより真空吸着穴の大きさは制限され、従って吸着力も制限される。幅1.3mm、長さ3mmのカンチレバーの場合、吸着力の限界は10g程度であり、粘着性弾性材料20aの粘着力は10g以下でなければならない。試作した結果では、シリコンゲルが好適な粘着力を示した。また粘着性材料として、材質として粘着性を有する材料の替わりに、粘着剤を塗布した素材を使用しても本特許を逸脱するものではない。   When the adhesive strength of the adhesive elastic material 20a is stronger than the vacuum suction force of the cantilever mounting portion 2, the cantilever 1 remains in the cantilever holding portion when the Z stage is finally raised in the above procedure. The size of the vacuum suction hole is limited by the size of the cantilever, and therefore the suction force is also limited. In the case of a cantilever having a width of 1.3 mm and a length of 3 mm, the limit of the adsorption force is about 10 g, and the adhesive force of the adhesive elastic material 20 a must be 10 g or less. As a result of trial manufacture, silicone gel showed a suitable adhesive strength. Moreover, it is not deviated from this patent even if it uses the raw material which apply | coated the adhesive instead of the material which has adhesiveness as an adhesive material.

感圧導電性エラストマー20bには配線が施され、電気抵抗値がコントローラにより監視されている。弾性変形量の増加により所定の抵抗値よりも下がった時にはZステージを自動的に停止させることで、クラッシュ破壊に対する安全機構として動作する。   The pressure-sensitive conductive elastomer 20b is wired and the electrical resistance value is monitored by the controller. When the elastic deformation amount increases and the resistance value falls below a predetermined resistance value, the Z stage is automatically stopped to operate as a safety mechanism against crash destruction.

図3は本特許の第二の実施例である。カンチレバー保持部は板バネ30と配管金具31で構成され、配管金具31にはチューブ32が配管されている。チューブ32はシリコン等の柔軟な素材のものを使用する。チューブ32の終端には真空ポンプ(図示せず)が連結され、カンチレバー1は真空吸着力により固定される。Zステージを所定量押し込んだ時に、板バネ30が変形することにより、弾性変形機能が実現される。板バネ30にストレインゲージ等のセンサーを貼り付けるか、光学式等の変位計で板バネ30のたわみを計測することにより、クラッシュ破壊に対する安全機構とすることもできる。板バネは金属、樹脂など、通常バネとして使用される材質でできている。またバネの形態は板状である必要は無く、コイルバネ等の形態でも容易に実現可能である。   FIG. 3 shows a second embodiment of this patent. The cantilever holding part is composed of a leaf spring 30 and a pipe fitting 31, and a tube 32 is piped to the pipe fitting 31. The tube 32 is made of a flexible material such as silicon. A vacuum pump (not shown) is connected to the end of the tube 32, and the cantilever 1 is fixed by a vacuum suction force. When the Z stage is pushed in a predetermined amount, the leaf spring 30 is deformed, thereby realizing an elastic deformation function. By attaching a sensor such as a strain gauge to the leaf spring 30 or measuring the deflection of the leaf spring 30 with an optical displacement meter, it is possible to provide a safety mechanism against crash destruction. The leaf spring is made of a material usually used as a spring, such as metal or resin. Further, the form of the spring need not be plate-like, and can be easily realized by a form such as a coil spring.

本発明の走査型プローブ顕微鏡の構成図である。It is a block diagram of the scanning probe microscope of this invention. 本発明にかかるカンチレバー取り付け作業の手順を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the procedure of the cantilever attachment operation | work concerning this invention. 本発明のカンチレバー供給機構の、第二の実施例の構成図である。It is a block diagram of the 2nd Example of the cantilever supply mechanism of this invention. 従来のカンチレバー供給機構の側断面図である。It is a sectional side view of the conventional cantilever supply mechanism. 従来のカンチレバー供給機構の上面図である。It is a top view of the conventional cantilever supply mechanism.

符号の説明Explanation of symbols

1 カンチレバー
2 カンチレバー取り付け部
2a 配管口
3 光ヘッド部
4 半導体レーザー
5 レンズ
6 光検出素子
7 微動機構
8 試料
9 Zステージ
10 XYステージ
11 光学顕微鏡
12 フレーム
20 カンチレバー供給機構
20a 粘着性弾性材料
20b 感圧導電性エラストマー
30 板バネ
31 配管金具
32 チューブ
40 ストッパー部
41 配管口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cantilever 2 Cantilever attachment part 2a Piping port 3 Optical head part 4 Semiconductor laser 5 Lens 6 Photodetection element 7 Fine movement mechanism 8 Sample 9 Z stage 10 XY stage 11 Optical microscope 12 Frame 20 Cantilever supply mechanism 20a Adhesive elastic material 20b Pressure sensitive Conductive elastomer 30 Leaf spring 31 Piping bracket 32 Tube 40 Stopper 41 Piping port

Claims (6)

探針を有したカンチレバーと、
該カンチレバーの保持部を有したカンチレバー供給機構と、
このカンチレバー供給機構から供給されたカンチレバーを装着するカンチレバー取り付け部と、
を備えた走査型プローブ顕微鏡において、
前記カンチレバー保持部が前記カンチレバーの固定手段および弾性変形する弾性部材を有し、
該弾性部材がその変形を監視する監視手段に連結し、
前記カンチレバーが前記弾性部材を介してカンチレバー保持部に保持され、
前記弾性部材が、前記カンチレバーを前記カンチレバー取り付け部へ押付により装着する際に弾性変形することで位置ずれを防止し、
前記監視手段が前記押付の終点を監視することを特徴とする走査型プローブ顕微鏡。
A cantilever with a probe,
A cantilever supply mechanism having a holding portion of the cantilever;
A cantilever mounting portion for mounting the cantilever supplied from the cantilever supply mechanism;
In a scanning probe microscope equipped with
The cantilever holding part has a fixing means for the cantilever and an elastic member that elastically deforms,
The elastic member is connected to monitoring means for monitoring its deformation;
The cantilever is held by the cantilever holding portion via the elastic member;
The elastic member is prevented from being displaced by elastically deforming when the cantilever is attached to the cantilever mounting portion by pressing,
The scanning probe microscope characterized in that the monitoring means monitors the end point of the pressing .
前記弾性部材が感圧導電性エラストマーであり、前記監視手段が当該感圧導電性エラストマーおよびそこから施された配線を有し、電気抵抗値が監視されており、
前記カンチレバーを前記カンチレバー取り付け部に装着する際、前記電気抵抗値が所定値以下になった場合にカンチレバーが密着したと判断する、請求項1に記載の走査型プローブ顕微鏡。
The elastic member is a pressure-sensitive conductive elastomer , and the monitoring means includes the pressure-sensitive conductive elastomer and wiring applied therefrom , and an electrical resistance value is monitored;
The scanning probe microscope according to claim 1, wherein when the cantilever is attached to the cantilever mounting portion, the cantilever is determined to be in close contact when the electrical resistance value is equal to or lower than a predetermined value.
前記弾性部材がバネであり、前記監視手段が当該バネの変形量を検出するセンサーで構成され、
前記センサーが検出した値からカンチレバーと密着したことを判断する、請求項1に記載の走査型プローブ顕微鏡。
The elastic member is a spring , and the monitoring means is composed of a sensor that detects the amount of deformation of the spring,
The scanning probe microscope according to claim 1, wherein it is determined that the sensor is in close contact with the cantilever from a value detected by the sensor.
前記バネの変形量が、当該バネのたわみを計測するたわみ計測手段で構成され、
該計測手段による計測値からカンチレバーと密着したことを判断する、請求項3に記載の走査型プローブ顕微鏡。
Deformation amount of the spring is constituted by deflection measuring means for measuring the deflection of the spring,
The scanning probe microscope according to claim 3 , wherein it is determined that the cantilever is in close contact with the measured value obtained by the measuring means.
前記固定手段が、粘着性材料または真空吸着機構のうちいずれかである
請求項1に記載の走査型プローブ顕微鏡
The fixing means is either an adhesive material or a vacuum suction mechanism
The scanning probe microscope according to claim 1 .
前記カンチレバー取り付け部におけるカンチレバーを密着固定する部分と、カンチレバー保持部に保持されているカンチレバーにおける吸着固定される部分とは、両者が物理的に接触する際に略並行となるようにされた、請求項1〜5のいずれかに記載の走査型プローブ顕微鏡。 A portion for tightly fixed cantilever in the cantilever attaching portion, the portion to be adsorbed and fixed in a cantilever held by the cantilever holder, both being adapted to be substantially parallel when in physical contact, wherein Item 6. A scanning probe microscope according to any one of Items 1 to 5 .
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