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JP6000632B2 - Scanning probe microscope and operation method thereof - Google Patents
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Description

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

走査型プローブ顕微鏡(SPM)は、走査機構によって機械的プローブを機械的に走査して試料表面の情報を得る走査型顕微鏡であって、走査型トンネリング顕微鏡(STM)、原子間力顕微鏡(AFM)、走査型磁気力顕微鏡(MFM)、走査型近接場光顕微鏡(SNOM)などの総称である。走査型プローブ顕微鏡は、機械的プローブと試料とを相対的にXY方向にラスター走査し、機械的プローブを介して所望の試料領域の表面情報を得て、モニターTV上にマッピング表示する。   A scanning probe microscope (SPM) is a scanning microscope that obtains information on the surface of a sample by mechanically scanning a mechanical probe with a scanning mechanism, and includes a scanning tunneling microscope (STM) and an atomic force microscope (AFM). , Scanning magnetic force microscope (MFM), scanning near-field light microscope (SNOM), etc. The scanning probe microscope raster-scans the mechanical probe and the sample relatively in the XY directions, obtains surface information of a desired sample region via the mechanical probe, and displays the mapping on the monitor TV.

なかでもAFMは最も広く使用されている装置であって、機械的プローブをその自由端にもつカンチレバーと、カンチレバーの変位を検出する光学式変位センサーと、機械的プローブと試料を相対的に走査する走査機構を主要な機械機構として備えている。その光学式変位センサーとしては、構成が簡単でありかつ高い変位検出感度を有することから、光てこ式の光学式変位センサーが最も広く使われている。カンチレバー上に直径数μmから数十μmの光束を照射し、その反射光の反射方向がレバーの反りに応じて変化するのを二分割光ディテクタなどによりとらえて、カンチレバーの自由端にある機械的プローブの動作をとらえ電気信号として出力する。この出力が一定になるように走査機構をZ方向に制御しながら、同じく走査機構をXY方向に走査することにより、コンピュータのモニター上に試料表面の凹凸の状態をマッピング・表示する。   Among them, the AFM is the most widely used device, and cantilever having a mechanical probe at its free end, an optical displacement sensor for detecting the displacement of the cantilever, and relatively scanning the mechanical probe and the sample. A scanning mechanism is provided as a main mechanical mechanism. As the optical displacement sensor, an optical lever type optical displacement sensor is most widely used because of its simple structure and high displacement detection sensitivity. The cantilever is irradiated with a light beam with a diameter of several μm to several tens of μm, and the reflection direction of the reflected light changes according to the warp of the lever using a two-part optical detector, etc. The probe operation is captured and output as an electrical signal. While controlling the scanning mechanism in the Z direction so that this output is constant, the scanning mechanism is similarly scanned in the XY direction, thereby mapping and displaying the uneven state of the sample surface on the computer monitor.

このようなAFMは、一般に試料ステージ上に搭載される。AFMは、多くの場合、光学顕微鏡の試料ステージ上に搭載され、光学顕微鏡と組み合わせて使用される。これは、光学顕微鏡観察は試料の知見を得るだけでなく、試料の特定部位にカンチレバーを位置決めするときにも有効だからである。このようなAFMでは、様々な試料に対応できるように、カンチレバーをXYZに走査するレバースキャンタイプを用いることが多い。そしてレバースキャンタイプのAFMの測定ヘッドを光学顕微鏡の試料ステージに載せて、試料の同時観察を行う。   Such an AFM is generally mounted on a sample stage. In many cases, the AFM is mounted on a sample stage of an optical microscope and used in combination with the optical microscope. This is because optical microscope observation is effective not only for obtaining knowledge of a sample but also for positioning a cantilever at a specific part of the sample. In such an AFM, a lever scan type in which the cantilever is scanned in XYZ is often used so as to cope with various samples. A lever scan type AFM measuring head is placed on a sample stage of an optical microscope to simultaneously observe the sample.

特表2010−521693号公報Special table 2010-521893

試料ステージ上への試料の載置の際は、AFMの測定ヘッドを試料ステージから取り去る必要がある。またカンチレバーの取り付けの際は、AFMの測定ヘッドを裏返す必要がある。   When placing the sample on the sample stage, it is necessary to remove the AFM measuring head from the sample stage. When attaching the cantilever, it is necessary to turn over the AFM measuring head.

特表2010−521693号公報は、従来のAFMの測定ヘッドの一例を開示している。   JP-T-2010-521593 discloses an example of a conventional AFM measuring head.

従来のAFMの測定ヘッドでは、測定ヘッドを取り去る際、または測定ヘッドを裏返す際、作業しにくいばかりか、AFMの測定ヘッドを落下させる危険性がある。特に、AFMの測定ヘッドが光学顕微鏡の試料ステージに搭載されている場合は、測定ヘッドの位置が高いため危険性を増加させる。これはAFMに限らず、走査型プローブ顕微鏡全般についてもあてはまる。   In the conventional AFM measuring head, when removing the measuring head or turning the measuring head over, it is difficult to work and there is a risk of dropping the AFM measuring head. In particular, when the AFM measurement head is mounted on the sample stage of an optical microscope, the risk is increased because the position of the measurement head is high. This applies not only to AFM but also to scanning probe microscopes in general.

本発明は、この様な実状を考慮して成されたものであり、その目的は、測定ヘッドを試料ステージから安全に取り去り裏返すことができる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 consideration of such a situation, and an object of the present invention is to provide a scanning probe microscope that can safely remove the measuring head from the sample stage and turn it over.

本発明による走査型プローブ顕微鏡は、試料を有する試料基板が載置される試料ステージ上に搭載される測定ヘッドを備えている。前記測定ヘッドは、自由端にプローブを有するカンチレバーと、前記カンチレバーを三次元的に走査する走査機構と、前記走査機構を保持している筐体を備えている。走査型プローブ顕微鏡はまた、前記測定ヘッドを回転可能に支持する回転機構と、前記筐体に設けられた把手をさらに備えている。前記測定ヘッドは、前記回転機構を介して前記試料ステージを設置する設置台に連結される。
The scanning probe microscope according to the present invention includes a measurement head mounted on a sample stage on which a sample substrate having a sample is mounted . The measurement head includes a cantilever having a probe at a free end, a scanning mechanism that scans the cantilever three-dimensionally, and a housing that holds the scanning mechanism. The scanning probe microscope further includes a rotation mechanism that rotatably supports the measurement head, and a handle provided on the housing. The measurement head is connected to an installation table on which the sample stage is installed via the rotation mechanism.

本発明によれば、測定ヘッドを試料ステージから安全に取り去り裏返すことができる走査型プローブ顕微鏡が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the scanning probe microscope which can remove a measurement head safely from a sample stage and turn it over is provided.

第一実施形態の走査型プローブ顕微鏡の正面図である。It is a front view of the scanning probe microscope of a first embodiment. 第一実施形態の走査型プローブ顕微鏡の主要部の側面図である。It is a side view of the principal part of the scanning probe microscope of a first embodiment. 図1に示された把手を拡大して示している。Fig. 2 shows an enlarged view of the handle shown in Fig. 1. 図1に示された連結部と蝶番と支柱の詳細構造を示している。The detailed structure of the connection part shown by FIG. 1, a hinge, and a support | pillar is shown. 図1に示された測定ヘッドが回転移動された様子を示している。The mode that the measuring head shown in FIG. 1 is rotationally moved is shown. 蝶番が鏡体に取り付けられた第一実施形態の走査型プローブ顕微鏡の変形例を示している。The modification of the scanning probe microscope of 1st embodiment with which the hinge was attached to the mirror body is shown. 蝶番が回転角度を制限する停止部材を備えた第一実施形態の走査型プローブ顕微鏡の変形例の正面図である。It is a front view of the modification of the scanning probe microscope of 1st embodiment provided with the stop member in which a hinge restrict | limits a rotation angle. 蝶番が回転角度を制限する停止部材を備えた第一実施形態の走査型プローブ顕微鏡の変形例の主要部の側面図である。It is a side view of the principal part of the modification of the scanning probe microscope of 1st embodiment provided with the stop member in which a hinge restrict | limits a rotation angle. ノブ形状の把手を備えた第一実施形態の走査型プローブ顕微鏡の変形例の正面図である。It is a front view of the modification of the scanning probe microscope of 1st embodiment provided with the knob-shaped handle. ノブ形状の把手を備えた第一実施形態の走査型プローブ顕微鏡の変形例の主要部の側面図である。It is a side view of the principal part of the modification of the scanning probe microscope of 1st embodiment provided with the knob-shaped handle. 雄型嵌合部材と雌型嵌合部材が分離状態にある第二実施形態の走査型プローブ顕微鏡を示している。The scanning probe microscope of 2nd embodiment in which a male type fitting member and a female type fitting member are in a separated state is shown. 雄型嵌合部材と雌型嵌合部材が結合状態にある第二実施形態の走査型プローブ顕微鏡を示している。The scanning probe microscope of 2nd embodiment which has a male type fitting member and a female type fitting member in a coupling state is shown. 図11に示された雄型嵌合部材と雌型嵌合部材を拡大して示している。The male type | mold fitting member and female type fitting member which were shown by FIG. 11 are expanded and shown. 図12に示された雄型嵌合部材と雌型嵌合部材を拡大して示している。The male type fitting member and female type fitting member which were shown by FIG. 12 are expanded and shown. 図12に示された測定ヘッドが回転移動された様子を示している。FIG. 13 shows a state in which the measuring head shown in FIG. 12 is rotated. 雄型嵌合部材と雌型嵌合部材が蝶番と支柱の間に設けられた第二実施形態の走査型プローブ顕微鏡の変形例を示している。The modification of the scanning probe microscope of 2nd embodiment with which the male type fitting member and the female type fitting member were provided between the hinge and the support | pillar is shown. 第二実施形態の走査型プローブ顕微鏡における測定準備からAFM測定にかけた操作のフローを示している。The flow of the operation | movement applied to the AFM measurement from the measurement preparation in the scanning probe microscope of 2nd embodiment is shown. 回転軸と軸受けが分離状態にある第三実施形態の走査型プローブ顕微鏡を示している。The scanning probe microscope of 3rd embodiment which has a rotating shaft and a bearing in the isolation | separation state is shown. 回転軸と軸受けが結合状態にある第三実施形態の走査型プローブ顕微鏡を示している。The scanning probe microscope of 3rd embodiment which has a rotating shaft and a bearing in the connection state is shown. 図19に示された測定ヘッドが回転移動された様子を示している。FIG. 20 shows a state in which the measuring head shown in FIG. 19 has been rotated. 第三実施形態の走査型プローブ顕微鏡における測定準備からAFM測定にかけた操作のフローを示している。The flow of the operation | movement applied to the AFM measurement from the measurement preparation in the scanning probe microscope of 3rd embodiment is shown. 試料ステージが複数の支柱を介して設置台に固定されたすべての実施形態に適用可能な走査型プローブ顕微鏡の変形例を示している。The modification example of the scanning probe microscope applicable to all embodiment with which the sample stage was fixed to the installation base via the some support | pillar is shown.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

<第一実施形態>
本実施形態の走査型プローブ顕微鏡の構成を図1と図2に示す。図1は、本実施形態の走査型プローブ顕微鏡の正面図であり、図2は、本実施形態の走査型プローブ顕微鏡の主要部の側面図である。
<First embodiment>
The configuration of the scanning probe microscope of the present embodiment is shown in FIGS. FIG. 1 is a front view of the scanning probe microscope of the present embodiment, and FIG. 2 is a side view of the main part of the scanning probe microscope of the present embodiment.

図1と図2に示すように、本実施形態の走査型プローブ顕微鏡は、原子間力顕微鏡(AFM)であり、試料ステージ22上に搭載される測定ヘッド14と、測定ヘッド14を制御するコントローラ15と、測定した結果を処理するコンピュータ(PC)16を備えている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the scanning probe microscope of the present embodiment is an atomic force microscope (AFM), and includes a measurement head 14 mounted on a sample stage 22 and a controller that controls the measurement head 14. 15 and a computer (PC) 16 for processing the measurement results.

試料ステージ22は、例えば、光学顕微鏡の一部であってよい。つまり、試料ステージ22は光学顕微鏡に含まれていてよい。ここでは、光学顕微鏡は倒立型光学顕微鏡である。倒立型光学顕微鏡は、定盤等の基台26と、基台26に取り付けられた鏡体20を備えている。鏡体20と基台26は、試料ステージ22を設置する設置台を構成している。   The sample stage 22 may be a part of an optical microscope, for example. That is, the sample stage 22 may be included in the optical microscope. Here, the optical microscope is an inverted optical microscope. The inverted optical microscope includes a base 26 such as a surface plate and a mirror body 20 attached to the base 26. The mirror body 20 and the base 26 constitute an installation base on which the sample stage 22 is installed.

倒立型光学顕微鏡は、また、対物レンズ23と、対物レンズ23を保持するレボルバー24と、接眼部21と、照明光源25を備えている。図1では、接眼部21の図示は省略している。試料ステージ22は、少なくとも1軸方向に移動可能であり、通常は2軸方向に移動可能である。試料ステージ22は、鏡体20に固定されている。対物レンズ23と接眼部21は共働して、試料1の拡大光学像を形成する観察光学系を形成する。   The inverted optical microscope also includes an objective lens 23, a revolver 24 that holds the objective lens 23, an eyepiece 21, and an illumination light source 25. In FIG. 1, illustration of the eyepiece unit 21 is omitted. The sample stage 22 is movable in at least one axial direction, and is normally movable in two axial directions. The sample stage 22 is fixed to the mirror body 20. The objective lens 23 and the eyepiece 21 work together to form an observation optical system that forms an enlarged optical image of the sample 1.

試料ステージ22上には、試料1を保持しているスライドガラス等の試料基板2が載置される。本実施形態では、AFMは、レバースキャンタイプの液中観察用AFMであり、試料基板2と測定ヘッド14の間に溶液4が保持される。   A sample substrate 2 such as a slide glass holding the sample 1 is placed on the sample stage 22. In the present embodiment, the AFM is a lever scan type in-liquid observation AFM, and the solution 4 is held between the sample substrate 2 and the measurement head 14.

測定ヘッド14は、自由端にプローブを有するカンチレバー3と、カンチレバー3を保持するカンチレバーホルダ6と、カンチレバー3の変位を測定する光てこ式変位センサーを構成するレーザ光源10と集光レンズ9と光ディテクタ11と、試料1に対してカンチレバー3を三次元的に走査するXYZ走査機構を構成するZスキャナ7とXYスキャナ8と、光てこ式変位センサーとXYZ走査機構を保持している筐体12と、筐体12を試料ステージ22上に支持するための支柱13と、光てこ式変位センサーとXYZ走査機構を溶液4から保護するために筐体12に設けられた窓ガラス5を備えている。   The measuring head 14 includes a cantilever 3 having a probe at a free end, a cantilever holder 6 that holds the cantilever 3, a laser light source 10 that constitutes an optical lever type displacement sensor that measures the displacement of the cantilever 3, a condenser lens 9, and light. A detector 11, a Z scanner 7 and an XY scanner 8 constituting an XYZ scanning mechanism for three-dimensionally scanning the cantilever 3 with respect to the sample 1, and a housing 12 holding an optical lever type displacement sensor and an XYZ scanning mechanism. A support column 13 for supporting the housing 12 on the sample stage 22, and a window glass 5 provided in the housing 12 for protecting the optical lever displacement sensor and the XYZ scanning mechanism from the solution 4. .

カンチレバー3を保持するカンチレバーホルダ6は、Zスキャナ7の自由端に取り付けられている。Zスキャナ7は、その固定端がXYスキャナ8に保持されており、XY走査される。また集光レンズ9もXYスキャナ8に保持されており、Zスキャナ7とともにXY走査される。このようにして、XYスキャナ8とZスキャナ7とカンチレバーホルダ6とカンチレバー3と集光レンズ9により、検出光追従型のレバースキャン機構を構成している。   A cantilever holder 6 that holds the cantilever 3 is attached to the free end of the Z scanner 7. The fixed end of the Z scanner 7 is held by the XY scanner 8 and is scanned in XY. The condensing lens 9 is also held by the XY scanner 8 and is XY scanned together with the Z scanner 7. In this way, the XY scanner 8, the Z scanner 7, the cantilever holder 6, the cantilever 3, and the condenser lens 9 constitute a detection light tracking type lever scanning mechanism.

集光レンズ9は、カンチレバー3上に形成されるスポット径が数μm以下となるように、NA=0.4以上の光学特性を有している。さらに、高速走査を可能にするために、集光レンズ9は小型軽量に構成され、その径は10mm以下、好ましくは5mm以下である。   The condenser lens 9 has an optical characteristic of NA = 0.4 or more so that a spot diameter formed on the cantilever 3 is several μm or less. Further, in order to enable high-speed scanning, the condensing lens 9 is configured to be small and light, and its diameter is 10 mm or less, preferably 5 mm or less.

XYZ走査機構と光てこ式変位センサーは、コントローラ15によって制御される。また測定した結果はPC16によって処理され、処理結果は、例えば、モニターTV上に表示される。   The XYZ scanning mechanism and the optical lever type displacement sensor are controlled by the controller 15. The measurement result is processed by the PC 16, and the processing result is displayed on a monitor TV, for example.

図1に示すように、本実施形態の走査型プローブ顕微鏡は、さらに、筐体12に設けられた把手30と、測定ヘッド14を回転可能に支持する回転機構である蝶番34と、筐体12と蝶番34の回転端を連結している連結部31と、蝶番34の固定端を保持している支柱32と、裏返された測定ヘッド14を支持するための停止棒33を備えている。   As shown in FIG. 1, the scanning probe microscope according to the present embodiment further includes a handle 30 provided in the housing 12, a hinge 34 that is a rotation mechanism that rotatably supports the measurement head 14, and the housing 12. And a connecting portion 31 that connects the rotating ends of the hinge 34, a support column 32 that holds the fixed end of the hinge 34, and a stop rod 33 for supporting the inverted measurement head 14.

支柱32と停止棒33は共に基台26に立設されている。つまり、測定ヘッド14は、回転機構である蝶番34とこれを保持する支柱32を介して設置台に連結されている。   Both the column 32 and the stop rod 33 are erected on the base 26. That is, the measurement head 14 is connected to the installation base via the hinge 34 that is a rotation mechanism and the support column 32 that holds the hinge 34.

把手30は、例えば、図3に示すように、ハンドル形状をしている。   The handle 30 has, for example, a handle shape as shown in FIG.

連結部31と蝶番34と支柱32の詳細構造を図4に示す。図4において、連結部31の接続面35は、筐体12との接続面を示す。蝶番34は、2つの蝶番34A、蝶番34Bから成り、それぞれの回転端が連結部31にビス固定されている。   The detailed structure of the connecting portion 31, the hinge 34, and the support column 32 is shown in FIG. In FIG. 4, the connection surface 35 of the coupling portion 31 is a connection surface with the housing 12. The hinge 34 includes two hinges 34 </ b> A and a hinge 34 </ b> B, and the rotation ends of the hinges 34 are fixed to the connecting portion 31 with screws.

また支柱32も2つの支柱32A、支柱32Bから成り、それぞれの上端に、蝶番34A、蝶番34Bの固定端がビス固定されている。   Moreover, the support | pillar 32 also consists of two support | pillar 32A and support | pillar 32B, and the fixed end of hinge 34A and hinge 34B is screw-fixed to each upper end.

蝶番34は、回転移動に抵抗を与える図示しない減衰機構を備えている。減衰機構は、バネ式、摩擦式、オイル式など、特に限定はない。   The hinge 34 includes a damping mechanism (not shown) that provides resistance to rotational movement. The damping mechanism is not particularly limited, such as a spring type, a friction type, and an oil type.

このように構成された本実施形態の走査型プローブ顕微鏡においては、試料1の載置(交換を含む)および/またはカンチレバー3の取り付け(交換を含む)のために、図5に示すように、蝶番34の回転軸を中心に測定ヘッド14を回転移動させることができる。この回転移動は、把手30が停止棒33の上端33aに当接することにより停止される。つまり停止棒33は、回転機構の回転角度を制限するストッパーとしての機能を有する。このときの回転作業は、把手30を掴んで行う。このようにして、測定ヘッド14を試料ステージ22上から安全かつ容易に取り去り、測定ヘッド14を安全かつ容易に裏返して支持することができる。これにより、試料1の載置やカンチレバー3の取り付けの作業が容易に行えるようになる。また、測定ヘッド14を落下させる危険から解放される。さらに、カンチレバー3の位置ずれの発生や、光てこ式変位センサーを構成するレーザ光源10と集光レンズ9と光ディテクタ11の位置ずれの発生が軽減される。   In the scanning probe microscope of the present embodiment configured as described above, in order to place the sample 1 (including replacement) and / or attach the cantilever 3 (including replacement), as shown in FIG. The measuring head 14 can be rotated about the rotation axis of the hinge 34. This rotational movement is stopped when the handle 30 comes into contact with the upper end 33 a of the stop rod 33. That is, the stop rod 33 has a function as a stopper that limits the rotation angle of the rotation mechanism. The rotating operation at this time is performed by grasping the handle 30. In this way, the measurement head 14 can be safely and easily removed from the sample stage 22 and the measurement head 14 can be safely and easily turned over and supported. Thereby, the work of placing the sample 1 and attaching the cantilever 3 can be easily performed. Moreover, it is freed from the danger of dropping the measuring head 14. Further, the occurrence of positional deviation of the cantilever 3 and the occurrence of positional deviation of the laser light source 10, the condensing lens 9, and the optical detector 11 constituting the optical lever displacement sensor are reduced.

本実施形態では、蝶番34の固定端を保持するための支柱32を基台26に設ける代わりに、図6に示すように、蝶番34の固定端を保持するための支持体37を鏡体20に取り付けてもよい。つまり、測定ヘッド14は、回転機構である蝶番34とこれを保持する支持体37を介して設置台(鏡体20と基台26)に連結されている。   In this embodiment, instead of providing the support column 32 for holding the fixed end of the hinge 34 on the base 26, as shown in FIG. 6, a support body 37 for holding the fixed end of the hinge 34 is provided in the mirror body 20. You may attach to. That is, the measuring head 14 is connected to the installation base (the mirror body 20 and the base 26) via a hinge 34 that is a rotation mechanism and a support body 37 that holds the hinge 34.

また本実施形態では、回転機構の回転角度を制限するストッパーとしての機能を蝶番34に持たせてもよい。例えば、停止棒33を設ける代わりに、図7と図8に示すように、蝶番34の固定端に停止部材40を設け、筐体12と蝶番34の回転端がそれぞれ停止部材40の面40aと面40bに当接することにより、測定ヘッド14の回転移動が停止されるようにしてもよい。   In the present embodiment, the hinge 34 may have a function as a stopper for limiting the rotation angle of the rotation mechanism. For example, instead of providing the stop rod 33, as shown in FIGS. 7 and 8, a stop member 40 is provided at the fixed end of the hinge 34, and the rotation end of the housing 12 and the hinge 34 is respectively connected to the surface 40 a of the stop member 40. The rotational movement of the measuring head 14 may be stopped by contacting the surface 40b.

さらに本実施形態では、把手は、図3に示すようなハンドル形状の把手30に限定されない。例えば、図9と図10の例と同様に、ノブ形状の把手41を顕微鏡正面側の筐体12の面に設けてもよい。これは、測定ヘッド14を回転移動させるときの人の動きを小さくでき、作業がより容易になる。この場合、測定ヘッド14の回転移動の停止は、図7と図8に示す停止部材40を用いて行ってもよいし、図3に示す把手30を残しておき、把手30と停止棒33で行ってもよい。もちろん、停止棒33の上端33aが筐体12に当接して測定ヘッド14の回転移動を停止させるようにしてもよい。   Further, in the present embodiment, the handle is not limited to the handle 30 having the handle shape as shown in FIG. For example, as in the example of FIGS. 9 and 10, a knob-shaped handle 41 may be provided on the surface of the housing 12 on the front side of the microscope. This makes it possible to reduce the movement of a person when the measuring head 14 is rotationally moved, and the work becomes easier. In this case, the rotational movement of the measuring head 14 may be stopped using the stop member 40 shown in FIGS. 7 and 8, or the handle 30 and the stop rod 33 shown in FIG. You may go. Of course, the upper end 33a of the stop rod 33 may contact the housing 12 to stop the rotational movement of the measuring head 14.

<第二実施形態>
本実施形態の走査型プローブ顕微鏡の構成を図11に示す。図11に示すように、本実施形態の走査型プローブ顕微鏡は、筐体12と蝶番34を連結する連結部に特徴がある。
<Second embodiment>
The configuration of the scanning probe microscope of this embodiment is shown in FIG. As shown in FIG. 11, the scanning probe microscope of the present embodiment is characterized by a connecting portion that connects the housing 12 and the hinge 34.

本実施形態の連結部は、筐体12に設けられた雄型嵌合部材51と、蝶番34に設けられた雌型嵌合部材52で構成される。雄型嵌合部材51と雌型嵌合部材52は互いに結合および分離可能である。雄型嵌合部材51には、受け部材53が設けられている。また雌型嵌合部材52には、掛け部材54が設けられている。受け部材53と掛け部材54は、雄型嵌合部材51と雌型嵌合部材52の結合を固定するためのロック機構を構成している。   The connecting portion of the present embodiment includes a male fitting member 51 provided on the housing 12 and a female fitting member 52 provided on the hinge 34. The male fitting member 51 and the female fitting member 52 can be coupled and separated from each other. The male fitting member 51 is provided with a receiving member 53. The female fitting member 52 is provided with a hanging member 54. The receiving member 53 and the hanging member 54 constitute a lock mechanism for fixing the coupling between the male fitting member 51 and the female fitting member 52.

雄型嵌合部材51と雌型嵌合部材52が結合され、その結合が受け部材53と掛け部材54によりロックされた状態を図12に示す。   FIG. 12 shows a state in which the male fitting member 51 and the female fitting member 52 are coupled and the coupling is locked by the receiving member 53 and the hanging member 54.

雄型嵌合部材51と雌型嵌合部材52の結合と分離は、試料ステージ22により測定ヘッド14を移動させて行う。雄型嵌合部材51と雌型嵌合部材52の結合は、試料ステージ22を用いて筐体12に設けられた雄型嵌合部材51を蝶番34に設けられた雌型嵌合部材52に近づけて行くことにより行われる。雄型嵌合部材51と雌型嵌合部材52の結合によって、回転機構である蝶番34は、雄型嵌合部材51と雌型嵌合部材52を介して測定ヘッド14に連結される。その結果、測定ヘッド14は、蝶番34から成る回転機構を介して基台26に連結される。また、雄型嵌合部材51と雌型嵌合部材52の分離は、試料ステージ22を用いて筐体12に設けられた雄型嵌合部材51を蝶番34に設けられた雌型嵌合部材52から遠ざけることにより行われる。   The coupling and separation of the male fitting member 51 and the female fitting member 52 are performed by moving the measuring head 14 by the sample stage 22. The male fitting member 51 and the female fitting member 52 are coupled to the female fitting member 52 provided on the hinge 34 by using the male fitting member 51 provided on the housing 12 by using the sample stage 22. This is done by going closer. By the coupling of the male fitting member 51 and the female fitting member 52, the hinge 34 as a rotation mechanism is connected to the measuring head 14 via the male fitting member 51 and the female fitting member 52. As a result, the measuring head 14 is connected to the base 26 via a rotation mechanism including a hinge 34. Further, the male fitting member 51 and the female fitting member 52 are separated from each other by using the sample fitting 22 and the male fitting member 51 provided on the hinge 12. This is done by moving away from 52.

図13に、雄型嵌合部材51と雌型嵌合部材52が分離された状態の詳細を示す。また図14に、雄型嵌合部材51と雌型嵌合部材52が結合された状態の詳細を示す。図13と図14において、雄型嵌合部材51の接続面57は、筐体12との接続面を示す。蝶番34は、2つの蝶番34A、蝶番34Bから成り、それぞれの回転端が雌型嵌合部材52にビス固定されている。また支柱32も2つの支柱32A、支柱32Bから成り、それぞれの上端に、蝶番34A、蝶番34Bの固定端がビス固定されている。   FIG. 13 shows details of a state where the male fitting member 51 and the female fitting member 52 are separated. FIG. 14 shows details of a state in which the male fitting member 51 and the female fitting member 52 are coupled. 13 and 14, the connection surface 57 of the male fitting member 51 is a connection surface with the housing 12. The hinge 34 includes two hinges 34 </ b> A and a hinge 34 </ b> B, and the respective rotation ends are screw-fixed to the female fitting member 52. Moreover, the support | pillar 32 also consists of two support | pillar 32A and support | pillar 32B, and the fixed end of hinge 34A and hinge 34B is screw-fixed to each upper end.

雄型嵌合部材51の結合面には、雄型嵌合部である2つの円柱状の突起55A、55Bが設けられている。また雄型嵌合部材51の上面中央には受け部材53が設けられている。   On the coupling surface of the male fitting member 51, two columnar protrusions 55A and 55B which are male fitting portions are provided. A receiving member 53 is provided at the center of the upper surface of the male fitting member 51.

雌型嵌合部材52の結合面には、雌型嵌合部である2つの円形孔56A、56Bが設けられている。また雄型嵌合部材51の上面中央には掛け部材54が設けられている。   On the coupling surface of the female fitting member 52, two circular holes 56A and 56B that are female fitting portions are provided. A hanging member 54 is provided at the center of the upper surface of the male fitting member 51.

このような構成において、雄型嵌合部材51の2つの円柱状の突起55A、55Bが、それぞれ、雌型嵌合部材52の2つの円形孔56A、56Bに差し込まれて、雄型嵌合部材51と雌型嵌合部材52が結合する。その結果、測定ヘッド14と回転機構である蝶番34を連結する連結部が雄型嵌合部材51と雌型嵌合部材52により構成される。また、雄型嵌合部材51と雌型嵌合部材52から成るこの連結部を介して、回転機構である蝶番34が測定ヘッド14に連結される。   In such a configuration, the two cylindrical projections 55A and 55B of the male fitting member 51 are inserted into the two circular holes 56A and 56B of the female fitting member 52, respectively. 51 and the female fitting member 52 are coupled. As a result, a connecting portion that connects the measuring head 14 and the hinge 34 that is a rotation mechanism is constituted by the male fitting member 51 and the female fitting member 52. Further, the hinge 34 which is a rotation mechanism is connected to the measuring head 14 through this connecting portion including the male fitting member 51 and the female fitting member 52.

結合後は、受け部材53に設けられた溝に掛け部材54を引っ掛けて結合状態をロックする。   After the coupling, the coupling member 54 is locked by hooking the hanging member 54 in the groove provided in the receiving member 53.

このように構成された本実施形態の走査型プローブ顕微鏡においては、試料1の載置(交換を含む)および/またはカンチレバー3の取り付け(交換を含む)のために、図15に示すように、蝶番34の回転軸を中心に測定ヘッド14を回転移動させることができる。この回転移動は、把手30が停止棒33の上端33aに当接することにより停止される。つまり停止棒33は、回転機構の回転角度を制限するストッパーとしての機能を有する。またこのときの回転作業は、把手30を掴んで行う。このようにして、測定ヘッド14を試料ステージ22上から安全かつ容易に取り去り、測定ヘッド14を裏返して支持することができる。これにより、試料1の載置やカンチレバー3の取り付けの作業が容易に行えるようになる。また、測定ヘッド14を落下させる危険から解放される。さらに、カンチレバー3の位置ずれの発生や、光てこ式変位センサーを構成するレーザ光源10と集光レンズ9と光ディテクタ11の位置ずれの発生が軽減される。   In the scanning probe microscope of the present embodiment configured as described above, as shown in FIG. 15, in order to place the sample 1 (including replacement) and / or attach the cantilever 3 (including replacement), The measuring head 14 can be rotated about the rotation axis of the hinge 34. This rotational movement is stopped when the handle 30 comes into contact with the upper end 33 a of the stop rod 33. That is, the stop rod 33 has a function as a stopper that limits the rotation angle of the rotation mechanism. Further, the rotating operation at this time is performed by grasping the handle 30. In this way, the measurement head 14 can be safely and easily removed from the sample stage 22, and the measurement head 14 can be turned over and supported. Thereby, the work of placing the sample 1 and attaching the cantilever 3 can be easily performed. Moreover, it is freed from the danger of dropping the measuring head 14. Further, the occurrence of positional deviation of the cantilever 3 and the occurrence of positional deviation of the laser light source 10, the condensing lens 9, and the optical detector 11 constituting the optical lever displacement sensor are reduced.

さらに本実施形態の走査型プローブ顕微鏡においては、筐体12と蝶番34の連結部は、雄型嵌合部材51と雄型嵌合部材51で構成されており、互いに分離できる。つまり、筐体12と蝶番34を切り離すことができる。その結果、AFM測定中においては、余分な機械要素を切り離すことができるため、AFMへの外乱振動ノイズの低減に効果がある。   Furthermore, in the scanning probe microscope of the present embodiment, the connecting portion of the housing 12 and the hinge 34 is constituted by the male fitting member 51 and the male fitting member 51 and can be separated from each other. That is, the housing 12 and the hinge 34 can be separated. As a result, during the AFM measurement, extra mechanical elements can be separated, which is effective in reducing disturbance vibration noise to the AFM.

本実施形態の走査型プローブ顕微鏡は、測定準備からAFM測定にかけて、図17に示すフローに従って以下のように操作される。   The scanning probe microscope of this embodiment is operated as follows from the measurement preparation to the AFM measurement according to the flow shown in FIG.

測定ヘッド14が試料ステージ22上に搭載された初期状態から、試料ステージ22を用いて測定ヘッド14を移動させて雄型嵌合部材51と雄型嵌合部材51を結合させる。その結果、測定ヘッド14と設置台(鏡体20と基台26)が回転機構である蝶番34とこれを保持する支柱32を介して連結される。   From the initial state where the measurement head 14 is mounted on the sample stage 22, the measurement head 14 is moved using the sample stage 22 to couple the male fitting member 51 and the male fitting member 51. As a result, the measuring head 14 and the installation base (the mirror body 20 and the base 26) are connected to each other via a hinge 34 that is a rotating mechanism and a support 32 that holds the hinge 34.

続いて、受け部材53に掛け部材54を引っ掛けて、測定ヘッド14と設置台(鏡体20と基台26と支柱32)の連結をロックする。   Subsequently, the hanging member 54 is hooked on the receiving member 53 to lock the connection between the measuring head 14 and the installation base (the mirror body 20, the base 26, and the support column 32).

把手30を掴んで測定ヘッド14をストッパーが働く(すなわち把手30が停止棒33に当接する)まで回転させる。その結果、測定ヘッド14は裏返された状態で支持される。   The handle 30 is grasped and the measuring head 14 is rotated until the stopper works (that is, the handle 30 contacts the stop bar 33). As a result, the measuring head 14 is supported in an inverted state.

試料ステージ22に試料1を載置する、および/または、測定ヘッド14にカンチレバー3を取り付ける。   The sample 1 is placed on the sample stage 22 and / or the cantilever 3 is attached to the measurement head 14.

試料1の載置および/またはカンチレバー3の取り付けの終了後、把手30を掴んで測定ヘッド14を回転させて試料ステージ22上に測定ヘッド14を搭載する。   After placing the sample 1 and / or attaching the cantilever 3, the measurement head 14 is mounted on the sample stage 22 by grasping the handle 30 and rotating the measurement head 14.

掛け部材54を受け部材53から外して、測定ヘッド14と設置台(鏡体20と基台26と支柱32)の連結のロックを解除する。   The hanging member 54 is removed from the receiving member 53, and the connection lock between the measuring head 14 and the installation base (the mirror body 20, the base 26, and the support column 32) is released.

試料ステージ22を用いて測定ヘッド14を移動させて雄型嵌合部材51と雄型嵌合部材51を分離する。その結果、測定ヘッド14と設置台(鏡体20と基台26)の連結が解除される。   The measurement head 14 is moved using the sample stage 22 to separate the male fitting member 51 and the male fitting member 51. As a result, the connection between the measurement head 14 and the installation base (the mirror body 20 and the base 26) is released.

AFM測定を開始する。   AFM measurement is started.

本実施形態では、蝶番34の固定端を保持するための支柱32を基台26に設ける代わりに、図6の例と同様に、蝶番34の固定端を保持するための支持体37を鏡体20に取り付けてもよい。この構成では、雄型嵌合部材51と雄型嵌合部材51の連結により、測定ヘッド14は、雄型嵌合部材51と雄型嵌合部材51で構成された連結部と回転機構である蝶番34とこれを保持する支持体37を介して設置台(鏡体20と基台26)に連結される。   In this embodiment, instead of providing the support column 32 for holding the fixed end of the hinge 34 on the base 26, the support body 37 for holding the fixed end of the hinge 34 is a mirror body as in the example of FIG. 20 may be attached. In this configuration, by connecting the male fitting member 51 and the male fitting member 51, the measuring head 14 is a connecting portion constituted by the male fitting member 51 and the male fitting member 51 and a rotation mechanism. It is connected to an installation base (the mirror body 20 and the base 26) via a hinge 34 and a support body 37 that holds the hinge 34.

また本実施形態では、回転機構の回転角度を制限するストッパーとしての機能を蝶番34に持たせてもよい。例えば、停止棒33を設ける代わりに、図7と図8の例と同様に、蝶番34の固定端に停止部材40を設け、筐体12と蝶番34の回転端がそれぞれ停止部材40の面40aと面40bに当接することにより、測定ヘッド14の回転移動が停止されるようにしてもよい。   In the present embodiment, the hinge 34 may have a function as a stopper for limiting the rotation angle of the rotation mechanism. For example, instead of providing the stop rod 33, as in the example of FIGS. 7 and 8, the stop member 40 is provided at the fixed end of the hinge 34, and the rotation end of the housing 12 and the hinge 34 is the surface 40a of the stop member 40, respectively. Further, the rotational movement of the measuring head 14 may be stopped by contacting the surface 40b.

さらに本実施形態では、把手は、図3に示すようなハンドル形状の把手30に限定されない。例えば、図9と図10に示すように、ノブ形状の把手41を顕微鏡正面側の筐体12の面に設けてもよい。これは、測定ヘッド14を回転移動させるときの人の動きを小さくでき、作業がより容易になる。この場合、測定ヘッド14の回転移動の停止は、図7と図8に示す停止部材40を用いて行ってもよいし、図3に示す把手30を残しておき、把手30と停止棒33で行ってもよい。もちろん、停止棒33の上端33aが筐体12に当接して測定ヘッド14の回転移動を停止させるようにしてもよい。   Further, in the present embodiment, the handle is not limited to the handle 30 having the handle shape as shown in FIG. For example, as shown in FIGS. 9 and 10, a knob-shaped handle 41 may be provided on the surface of the housing 12 on the front side of the microscope. This makes it possible to reduce the movement of a person when the measuring head 14 is rotationally moved, and the work becomes easier. In this case, the rotational movement of the measuring head 14 may be stopped using the stop member 40 shown in FIGS. 7 and 8, or the handle 30 and the stop rod 33 shown in FIG. You may go. Of course, the upper end 33a of the stop rod 33 may contact the housing 12 to stop the rotational movement of the measuring head 14.

加えて本実施形態では、雄型嵌合部材51と雌型嵌合部材52で構成された連結部を、筐体12と蝶番34の間に設ける代わりに、蝶番34と支柱32の間に設けてもよい。すなわち、筐体12−連結部(雄型嵌合部材51−雌型嵌合部材52)−蝶番34の回転端−蝶番34の回転軸−蝶番34の固定端−支柱32という連結を、例えば図16に示すように、筐体12−蝶番34の回転端−蝶番34の回転軸−蝶番34の固定端−連結部(雌型嵌合部材52−雄型嵌合部材51)−支柱32という連結に変更しても同様の効果が得られる。いずれの場合も、測定ヘッド14は、雄型嵌合部材51と雌型嵌合部材52から成る連結部と回転機構である蝶番34と支柱32を介して設置台(鏡体20と基台26)が連結される。言い換えれば、回転機構である蝶番34は、雄型嵌合部材51と雌型嵌合部材52から成る連結部(および支柱32)を介して測定ヘッド14または設置台(鏡体20と基台26)に連結される。   In addition, in this embodiment, instead of providing the connecting portion constituted by the male fitting member 51 and the female fitting member 52 between the housing 12 and the hinge 34, it is provided between the hinge 34 and the support column 32. May be. That is, the connection of the housing 12 -the connecting portion (male fitting member 51 -female fitting member 52) -the rotation end of the hinge 34 -the rotation axis of the hinge 34 -the fixed end of the hinge 34 -the support column 32 is illustrated in FIG. As shown in FIG. 16, the connection of the housing 12-the rotation end of the hinge 34-the rotation axis of the hinge 34-the fixed end of the hinge 34-the connecting portion (female fitting member 52-male fitting member 51)-the support column 32 The same effect can be obtained by changing to. In any case, the measuring head 14 is connected to the installation base (the mirror body 20 and the base 26 via the connecting portion including the male fitting member 51 and the female fitting member 52, the hinge 34 and the support column 32, which are rotating mechanisms. ) Are connected. In other words, the hinge 34 that is a rotation mechanism is connected to the measuring head 14 or the installation base (the mirror body 20 and the base 26 through the connecting portion (and the support column 32) including the male fitting member 51 and the female fitting member 52. ).

<第三実施形態>
本実施形態の走査型プローブ顕微鏡の構成を図18に示す。図18に示すように、本実施形態の走査型プローブ顕微鏡は、回転軸60と軸受け61で構成される回転機構に特徴がある。
<Third embodiment>
The configuration of the scanning probe microscope of the present embodiment is shown in FIG. As shown in FIG. 18, the scanning probe microscope of the present embodiment is characterized by a rotation mechanism including a rotation shaft 60 and a bearing 61.

本実施形態の連結部は、筐体12に設けられた回転軸60と、基台26に立設された支柱62に保持されている軸受け61で構成される。回転軸60と軸受け61は互いに結合および分離可能である。この構成では、設置台は、鏡体20と基台26に加えて支柱62も含む。回転軸60は、筐体12の把手30と反対側に設けられている。この形状は、例えば図3に示す把手30と同様、ハンドル型をしている。   The connecting portion of the present embodiment includes a rotating shaft 60 provided in the housing 12 and a bearing 61 held by a support column 62 erected on the base 26. The rotating shaft 60 and the bearing 61 can be coupled and separated from each other. In this configuration, the installation base includes the column 62 in addition to the mirror body 20 and the base 26. The rotating shaft 60 is provided on the side opposite to the handle 30 of the housing 12. This shape is, for example, a handle type like the handle 30 shown in FIG.

軸受け61は、樹脂等の弾性部材で構成され、回転軸60の軸径よりも小さい開口部を備えている。これにより、回転軸60と軸受け61の結合が外れにくくなっている。つまり、ロック状態を作り出すことができる。また、軸受け61は、回転軸60の回転時に回転軸60に抵抗を与える。すなわち、回転軸60と軸受け61で構成される回転機構は、ロック機構と減衰機構を兼ね備える。   The bearing 61 is made of an elastic member such as resin and has an opening that is smaller than the shaft diameter of the rotating shaft 60. Thereby, the coupling between the rotating shaft 60 and the bearing 61 is difficult to come off. That is, a locked state can be created. The bearing 61 gives resistance to the rotating shaft 60 when the rotating shaft 60 rotates. That is, the rotation mechanism composed of the rotation shaft 60 and the bearing 61 has both a lock mechanism and a damping mechanism.

回転軸60と軸受け61が結合された状態を図19に示す。   FIG. 19 shows a state where the rotary shaft 60 and the bearing 61 are coupled.

回転軸60と軸受け61の結合と分離は、試料ステージ22により測定ヘッド14を移動させて行う。回転軸60と軸受け61の結合は、試料ステージ22を用いて筐体12に設けられたハンドル型の回転軸60を支柱62に保持されている軸受け61に近づけて行くことにより行われる。その結果、測定ヘッド14は、回転軸60と軸受け61で構成された回転機構とこれを保持する支柱62を介して設置台(鏡体20と基台26)に連結される。また、回転軸60と軸受け61の分離は、試料ステージ22を用いて筐体12に設けられたハンドル型の回転軸60を支柱62に保持されている軸受け61から遠ざけることにより行われる。   The rotating shaft 60 and the bearing 61 are coupled and separated by moving the measuring head 14 by the sample stage 22. The rotation shaft 60 and the bearing 61 are coupled by using the sample stage 22 to bring the handle-type rotation shaft 60 provided on the housing 12 closer to the bearing 61 held by the support 62. As a result, the measuring head 14 is connected to the installation base (the mirror body 20 and the base 26) via a rotation mechanism composed of the rotation shaft 60 and the bearing 61 and a support 62 that holds the rotation mechanism. Further, the rotation shaft 60 and the bearing 61 are separated by moving the handle-type rotation shaft 60 provided on the housing 12 away from the bearing 61 held by the support 62 using the sample stage 22.

このように構成された本実施形態の走査型プローブ顕微鏡においては、試料1の載置(交換を含む)および/またはカンチレバー3の取り付け(交換を含む)のために、図20に示すように、回転軸60と軸受け61が結合して構成された回転機構の回転軸を中心に、測定ヘッド14を回転移動させることができる。この回転移動は、把手30が停止棒33の上端33aに当接することにより停止される。つまり停止棒33は、回転機構の回転角度を制限するストッパーとしての機能を有する。またこのときの回転作業は、把手30を掴んで行う。このようにして、測定ヘッド14を試料ステージ22上から安全かつ容易に取り去り、測定ヘッド14を裏返して支持することができる。これにより、試料1の載置やカンチレバー3の取り付けの作業が容易に行えるようになる。また、測定ヘッド14を落下させる危険から解放される。さらに、カンチレバー3の位置ずれの発生や、光てこ式変位センサーを構成するレーザ光源10と集光レンズ9と光ディテクタ11の位置ずれの発生が軽減される。   In the scanning probe microscope of the present embodiment configured as described above, in order to place the sample 1 (including replacement) and / or attach the cantilever 3 (including replacement), as shown in FIG. The measuring head 14 can be rotated about the rotation axis of a rotation mechanism configured by combining the rotation shaft 60 and the bearing 61. This rotational movement is stopped when the handle 30 comes into contact with the upper end 33 a of the stop rod 33. That is, the stop rod 33 has a function as a stopper that limits the rotation angle of the rotation mechanism. Further, the rotating operation at this time is performed by grasping the handle 30. In this way, the measurement head 14 can be safely and easily removed from the sample stage 22, and the measurement head 14 can be turned over and supported. Thereby, the work of placing the sample 1 and attaching the cantilever 3 can be easily performed. Moreover, it is freed from the danger of dropping the measuring head 14. Further, the occurrence of positional deviation of the cantilever 3 and the occurrence of positional deviation of the laser light source 10, the condensing lens 9, and the optical detector 11 constituting the optical lever displacement sensor are reduced.

さらに本実施形態の走査型プローブ顕微鏡においては、回転軸60と軸受け61が分離できる。つまり、筐体12と軸受け61を切り離すことができる。その結果、AFM測定中においては、余分な機械要素を切り離すことができるため、AFMへの外乱振動ノイズの低減に効果がある。   Furthermore, in the scanning probe microscope of this embodiment, the rotating shaft 60 and the bearing 61 can be separated. That is, the housing 12 and the bearing 61 can be separated. As a result, during the AFM measurement, extra mechanical elements can be separated, which is effective in reducing disturbance vibration noise to the AFM.

本実施形態の走査型プローブ顕微鏡は、測定準備からAFM測定にかけて、図21に示すフローに従って以下のように操作される。   The scanning probe microscope of this embodiment is operated as follows from the measurement preparation to the AFM measurement according to the flow shown in FIG.

測定ヘッド14が試料ステージ22上に搭載された初期状態から、試料ステージ22を用いて測定ヘッド14を移動させて回転軸60と軸受け61を結合させる。その結果、測定ヘッド14と設置台(鏡体20と基台26)が回転軸60と軸受け61で構成された回転機構とこれを保持する支柱62を介して連結される。   From the initial state where the measurement head 14 is mounted on the sample stage 22, the measurement head 14 is moved using the sample stage 22 to couple the rotary shaft 60 and the bearing 61. As a result, the measurement head 14 and the installation base (the mirror body 20 and the base 26) are connected to each other through a rotation mechanism composed of the rotation shaft 60 and the bearing 61 and a support 62 that holds the rotation mechanism.

把手30を掴んで測定ヘッド14をストッパーが働く(すなわち把手30が停止棒33に当接する)まで回転させる。その結果、測定ヘッド14は裏返された状態で支持される。   The handle 30 is grasped and the measuring head 14 is rotated until the stopper works (that is, the handle 30 contacts the stop bar 33). As a result, the measuring head 14 is supported in an inverted state.

試料ステージ22に試料1を載置する、および/または、測定ヘッド14にカンチレバー3を取り付ける。   The sample 1 is placed on the sample stage 22 and / or the cantilever 3 is attached to the measurement head 14.

試料1の載置および/またはカンチレバー3の取り付けの終了後、把手30を掴んで測定ヘッド14を回転させて試料ステージ22上に測定ヘッド14を搭載する。   After placing the sample 1 and / or attaching the cantilever 3, the measurement head 14 is mounted on the sample stage 22 by grasping the handle 30 and rotating the measurement head 14.

試料ステージ22を用いて測定ヘッド14を移動させて回転軸60と軸受け61を分離する。その結果、測定ヘッド14と設置台(鏡体20と基台26)の連結が解除される。   The measuring head 14 is moved using the sample stage 22 to separate the rotating shaft 60 and the bearing 61. As a result, the connection between the measurement head 14 and the installation base (the mirror body 20 and the base 26) is released.

AFM測定を開始する。   AFM measurement is started.

本実施形態では、軸受け61を保持するための支柱を基台26に設ける代わりに、図6の例と同様に、軸受け61を保持するための支持体37を鏡体20に取り付けてもよい。この構成では、設置台は、鏡体20と基台26に加えて支持体37も含む。つまり、回転軸60と軸受け61の連結により、測定ヘッド14は、回転軸60と軸受け61で構成された回転機構とこれを保持する支持体37を介して設置台(鏡体20と基台26)に連結される。   In the present embodiment, instead of providing a support column for holding the bearing 61 on the base 26, a support body 37 for holding the bearing 61 may be attached to the mirror body 20 as in the example of FIG. 6. In this configuration, the installation base includes the support body 37 in addition to the mirror body 20 and the base 26. That is, by connecting the rotary shaft 60 and the bearing 61, the measuring head 14 is placed on the installation base (the mirror body 20 and the base 26 through the rotary mechanism constituted by the rotary shaft 60 and the bearing 61 and the support body 37 holding the rotary mechanism. ).

また本実施形態では、回転機構の回転角度を制限するストッパーとしての機能を軸受け61に持たせてもよい。例えば、停止棒33を設ける代わりに、図7と図8の例の停止部材40と同様の機能を果たす停止部材を軸受け61に設け、その停止部材に筐体12が当接することにより、測定ヘッド14の回転移動が停止されるようにしてもよい。   In the present embodiment, the bearing 61 may have a function as a stopper that limits the rotation angle of the rotation mechanism. For example, instead of providing the stop rod 33, a stop member that performs the same function as the stop member 40 in the examples of FIGS. 7 and 8 is provided in the bearing 61, and the housing 12 abuts against the stop member, whereby the measurement head The rotational movement of 14 may be stopped.

さらに本実施形態では、把手は、図3に示すようなハンドル形状の把手30に限定されない。   Further, in the present embodiment, the handle is not limited to the handle 30 having the handle shape as shown in FIG.

これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。ここにいう様々な変形や変更は、上述した実施形態を適当に組み合わせた実施も含む。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the present invention. Also good. The various modifications and changes described here include an implementation in which the above-described embodiments are appropriately combined.

例えば、実施形態では、AFMは、液中観察用AFMであるとして説明したが、大気中用AFMであってもよく、その場合にも同様の効果を得ることができる。   For example, in the embodiment, the AFM is described as being an in-liquid observation AFM. However, the AFM may be an in-atmosphere AFM, and in this case, the same effect can be obtained.

また、走査型プローブ顕微鏡は、原子間力顕微鏡(AFM)であるとして説明したが、AFMに限定されるものではなく、AFM以外の種類の走査型プローブ顕微鏡であってもよく、その場合にも同様の効果を得ることができる。   Although the scanning probe microscope has been described as being an atomic force microscope (AFM), it is not limited to the AFM, and may be a scanning probe microscope of a type other than the AFM. Similar effects can be obtained.

連結部、蝶番、支柱、ロック機構等の数は何個であってもよい。   There may be any number of connecting parts, hinges, columns, lock mechanisms, etc.

さらに、図22に示すように、試料ステージ22を基台26に設けられた複数の支柱70で直接保持し、試料ステージ22と光学顕微鏡の鏡体20を分離させてもよい。この構成では、試料ステージ22は、基台26に立設された支柱70、支柱71に固定されている。つまり、試料ステージ22は、支柱70、支柱71を介して基台26に固定されている。このような試料ステージ22の基台26への固定は、光学顕微鏡観察時の鏡体20やレボルバー24等の操作によって生じる振動をAFMの測定ヘッド14に伝達させ難くする効果がある。   Furthermore, as shown in FIG. 22, the sample stage 22 may be directly held by a plurality of columns 70 provided on the base 26, and the sample stage 22 and the optical microscope body 20 may be separated. In this configuration, the sample stage 22 is fixed to a support column 70 and a support column 71 erected on the base 26. That is, the sample stage 22 is fixed to the base 26 via the support column 70 and the support column 71. Such fixing of the sample stage 22 to the base 26 has an effect of making it difficult to transmit vibration generated by the operation of the mirror 20 and the revolver 24 during observation with an optical microscope to the measurement head 14 of the AFM.

図22は、試料ステージ22の基台26への固定を例えば図11に示す走査型プローブ顕微鏡に適用した例を示しているが、試料ステージ22の基台26への固定は、それ以外の走査型プローブ顕微鏡に適用されてもよい。   FIG. 22 shows an example in which the fixing of the sample stage 22 to the base 26 is applied to the scanning probe microscope shown in FIG. 11, for example, but the fixing of the sample stage 22 to the base 26 is performed by other scanning. The present invention may be applied to a scanning probe microscope.

実施形態では、測定ヘッド14が搭載される試料ステージ22は、倒立型光学顕微鏡の試料ステージである例を示したが、これに限定されるものではなく、光学顕微鏡に包含されない他の試料ステージであってもよい。   In the embodiment, the sample stage 22 on which the measurement head 14 is mounted is an example of a sample stage of an inverted optical microscope. However, the sample stage 22 is not limited to this, and may be another sample stage that is not included in the optical microscope. There may be.

1…試料、2…試料基板、3…カンチレバー、4…溶液、5…窓ガラス、6…カンチレバーホルダ、7…Zスキャナ、8…XYスキャナ、9…集光レンズ、10…レーザ光源、11…光ディテクタ、12…筐体、13…支柱、14…測定ヘッド、15…コントローラ、16…コンピュータ、20…鏡体、21…接眼部、22…試料ステージ、23…対物レンズ、24…レボルバー、25…照明光源、26…基台、30…把手、31…連結部、32,32A,32B…支柱、33…停止棒、33a…上端、34,34A,34B…蝶番、35…接続面、37…支持体、40…停止部材、40a,40b…面、41…把手、51…雄型嵌合部材、52…雌型嵌合部材、53…受け部材、54…掛け部材、55A,55B…突起、56A,56B…円形孔、57…接続面、60…回転軸、61…軸受け、62…支柱、70,71…支柱。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sample, 2 ... Sample substrate, 3 ... Cantilever, 4 ... Solution, 5 ... Window glass, 6 ... Cantilever holder, 7 ... Z scanner, 8 ... XY scanner, 9 ... Condensing lens, 10 ... Laser light source, 11 ... Optical detector, 12 ... housing, 13 ... support, 14 ... measuring head, 15 ... controller, 16 ... computer, 20 ... mirror, 21 ... eyepiece, 22 ... sample stage, 23 ... objective lens, 24 ... revolver, 25 ... Illumination light source, 26 ... Base, 30 ... Handle, 31 ... Connection part, 32, 32A, 32B ... Post, 33 ... Stop rod, 33a ... Upper end, 34, 34A, 34B ... Hinge, 35 ... Connection surface, 37 ... support body, 40 ... stop member, 40a, 40b ... surface, 41 ... handle, 51 ... male fitting member, 52 ... female fitting member, 53 ... receiving member, 54 ... hanging member, 55A, 55B ... projection 56A, 56B ... Katachiana, 57 ... connection surface 60 ... rotary shaft, 61 ... bearing, 62 ... post, 70, 71 ... strut.

Claims (14)

試料を有する試料基板が載置される試料ステージ上に搭載される測定ヘッドを備え、
前記測定ヘッドは、自由端にプローブを有するカンチレバーと、前記カンチレバーを三次元的に走査する走査機構と、前記走査機構を保持している筐体を備え、
前記測定ヘッドを回転可能に支持する回転機構と、前記筐体に設けられた把手をさらに備え、
前記測定ヘッドは、前記回転機構を介して前記試料ステージを設置する設置台に連結される、走査型プローブ顕微鏡。
A measuring head mounted on a sample stage on which a sample substrate having a sample is placed ;
The measurement head includes a cantilever having a probe at a free end, a scanning mechanism that scans the cantilever three-dimensionally, and a housing that holds the scanning mechanism.
A rotation mechanism that rotatably supports the measurement head; and a handle provided on the housing,
The measurement head is a scanning probe microscope connected to an installation base on which the sample stage is installed via the rotating mechanism.
前記回転機構は、前記測定ヘッドを裏返し可能に支持している、請求項1に記載の走査型プローブ顕微鏡。The scanning probe microscope according to claim 1, wherein the rotating mechanism supports the measuring head so that the measuring head can be turned over. 前記回転機構は回転軸部と軸受け部を備え、前記回転軸部と前記軸受け部は結合および分離可能である、請求項1または請求項2に記載の走査型プローブ顕微鏡。 The scanning probe microscope according to claim 1, wherein the rotation mechanism includes a rotation shaft portion and a bearing portion, and the rotation shaft portion and the bearing portion are connectable and separable. 前記回転軸部と前記軸受け部は、前記測定ヘッドが前記試料ステージによって移動されることによって結合および分離される、請求項に記載の走査型プローブ顕微鏡。 The scanning probe microscope according to claim 3 , wherein the rotating shaft portion and the bearing portion are coupled and separated when the measurement head is moved by the sample stage. 結合および分離可能な少なくとも1対の嵌合部材を備え、前記回転機構は、前記嵌合部材を介して前記設置台または前記測定ヘッドに連結される、請求項1または請求項2に記載の走査型プローブ顕微鏡。 The scanning according to claim 1 , further comprising at least one pair of coupling members that can be coupled and separated, wherein the rotation mechanism is coupled to the installation table or the measurement head via the coupling members. Type probe microscope. 前記嵌合部材は、前記測定ヘッドが前記試料ステージによって移動されることによって結合および分離される、請求項に記載の走査型プローブ顕微鏡。 The scanning probe microscope according to claim 5 , wherein the fitting member is coupled and separated when the measuring head is moved by the sample stage. 前記嵌合部材は、雄型嵌合部材と雌型嵌合部材から成る、請求項または請求項に記載の走査型プローブ顕微鏡。 The fitting member comprises a male engaging member and a female fitting member, according to claim 5 or scanning probe microscope according to claim 6. 前記嵌合部材の結合を固定するロック機構を備えている、請求項〜請求項のいずれかひとつに記載の走査型プローブ顕微鏡。 The scanning probe microscope according to any one of claims 5 to 7 , further comprising a lock mechanism that fixes the coupling of the fitting members. 前記回転機構は減衰機構を備えている、請求項1〜請求項のいずれかひとつに記載の走査型プローブ顕微鏡。 The rotating mechanism comprises a damping mechanism, according to claim 1 scanning probe microscope according to any one of claims 6. 前記回転機構の回転角度を制限するストッパーを備えている、請求項1〜請求項のいずれかひとつに記載の走査型プローブ顕微鏡。 The scanning probe microscope according to any one of claims 1 to 6 , further comprising a stopper that limits a rotation angle of the rotation mechanism. 前記測定ヘッドは、光てこ式変位センサーを備えている、請求項1〜請求項のいずれかひとつに記載の走査型プローブ顕微鏡。 The measuring head is provided with an optical lever displacement sensor, according to claim 1 scanning probe microscope according to any one of claims 6. 前記試料ステージは光学顕微鏡に含まれ、前記光学顕微鏡の鏡体は前記設置台に含まれる、請求項1〜請求項のいずれかひとつに記載の走査型プローブ顕微鏡。 The scanning probe microscope according to any one of claims 1 to 6 , wherein the sample stage is included in an optical microscope, and a body of the optical microscope is included in the installation base. 前記光学顕微鏡は、前記鏡体が取り付けられた基台を有し、前記試料ステージは、前記基台に固定されている、請求項12に記載の走査型プローブ顕微鏡。 The scanning probe microscope according to claim 12 , wherein the optical microscope includes a base to which the mirror body is attached, and the sample stage is fixed to the base. 請求項3または請求項に記載の走査型プローブ顕微鏡の操作方法であって、
前記試料ステージを用いて前記測定ヘッドを移動させて、前記測定ヘッドを前記設置台に前記回転機構を介して連結させ、
前記把手を掴んで前記測定ヘッドを前記回転機構の回転軸を中心に回転させて前記測定ヘッドを裏返し、
前記試料ステージに前記試料を有する前記試料基板を載置し、および/または、前記測定ヘッドに前記カンチレバーを取り付け、
前記把手を掴んで前記測定ヘッドを前記回転機構の回転軸を中心に回転させて前記測定ヘッドを前記試料ステージ上に搭載し、
前記試料ステージを用いて前記測定ヘッドを移動させて、前記設置台と前記測定ヘッドの連結を解除し、
走査型プローブ顕微鏡測定を開始する、走査型プローブ顕微鏡の操作方法。
An operation method of the scanning probe microscope according to claim 3 or 5 ,
The measurement head is moved using the sample stage, and the measurement head is connected to the installation table via the rotation mechanism,
Grasp the handle and rotate the measuring head around the rotation axis of the rotating mechanism to turn the measuring head over,
Placing the sample substrate having the sample on the sample stage, and / or attaching the cantilever to the measuring head;
The measurement head is mounted on the sample stage by gripping the handle and rotating the measurement head around the rotation axis of the rotation mechanism.
The measurement head is moved using the sample stage to release the connection between the installation table and the measurement head,
A method for operating a scanning probe microscope, in which scanning probe microscope measurement is started.
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