JP2006349617A - Scanning probe microscope with optical microscope - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a scanning probe microscope with an optical microscope, in which a unit is arranged in a narrow space while keeping the rigidity of an optical microscope and a scanning probe microscope, an objective lens is replaceable, a lighting condenser lens is usable, and measurement is performed without being affected by vibration, sound or temperature change. <P>SOLUTION: The scanning probe microscope unit 1 with optical microscope comprises: a scanning probe microscope unit base part 3 for setting a scanning probe microscope unit part 4; and an optical microscope part 8 for performing observation of a sample on a sample holder 16. A frame 50 constituting the optical microscope part 8 and the unit base part 3 are independently constituted. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、試料の表面にプローブを近接させて走査することにより、サンプルの表面形状や粘弾性等の各種の物性情報を測定し、光学顕微鏡による観察機能を備えた走査型プローブ顕微鏡に関するものである。   The present invention relates to a scanning probe microscope that measures various physical property information such as the surface shape and viscoelasticity of a sample by scanning a probe close to the surface of the sample and has an observation function using an optical microscope. is there.

金属、半導体、セラミック、樹脂、高分子、生体材料、絶縁物等の試料を微小領域にて測定し、試料の粘弾性等の物性情報や試料の表面形状の観察等を行う装置として、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ：Scanning Probe Microscope）が知られている。   As a device for measuring samples of metals, semiconductors, ceramics, resins, polymers, biomaterials, insulators, etc. in a micro area and observing physical property information such as viscoelasticity of the sample and surface shape of the sample, etc. A probe microscope (SPM) is known.

これら走査型プローブ顕微鏡の中には、サンプルが載置されるサンプルホルダと、サンプルの表面に近接させる先端にプローブを有したカンチレバーとを備えたものが周知となっている（例えば、特許文献１参照。）。 そして、これらサンプルホルダとプローブとをサンプル面内のＸ、Ｙ方向に相対的に走査させ、この走査中にカンチレバーの変位量を測定しながら、サンプルホルダまたはプローブをＺ方向に動作させて、サンプルとプローブの距離制御を行うことにより、表面形状や各種物性情報を測定するようになっている。   Among these scanning probe microscopes, those having a sample holder on which a sample is placed and a cantilever having a probe at the tip close to the surface of the sample are well known (for example, Patent Document 1). reference.). Then, the sample holder and the probe are relatively scanned in the X and Y directions in the sample surface, and the sample holder or the probe is moved in the Z direction while measuring the displacement amount of the cantilever during the scanning, and the sample is moved. By controlling the distance between the probe and the probe, the surface shape and various physical property information are measured.

また、光学顕微鏡と走査型プローブ顕微鏡を組み合わせて、光学顕微鏡による明視野観察、暗視野観察、微分干渉観察、位相差観察、蛍光観察などから得られる情報からサンプル表面上の被測定箇所を特定し、被測定箇所にプローブを位置決めして、走査型プローブ顕微鏡により、さらに高分解能で表面形状や各種物性情報の測定が行われている。（例えば、特許文献２参照。）
図６に、従来の光学顕微鏡を備えた走査型プローブ顕微鏡の構成を示す。
光学顕微鏡として用いた倒立顕微鏡は、一般に市販されている倒立顕微鏡を使用している。 In addition, by combining an optical microscope and a scanning probe microscope, the measurement site on the sample surface is identified from information obtained from bright field observation, dark field observation, differential interference observation, phase difference observation, fluorescence observation, etc. Then, a probe is positioned at a location to be measured, and surface shape and various physical property information are measured at a higher resolution by a scanning probe microscope. (For example, see Patent Document 2.)
FIG. 6 shows the configuration of a scanning probe microscope equipped with a conventional optical microscope.
The inverted microscope used as the optical microscope is a commercially available inverted microscope.

この倒立顕微鏡のフレーム133に取り付けられたステージ123上に走査型プローブ顕微鏡ユニット127が取り付けられている。   A scanning probe microscope unit 127 is attached on a stage 123 attached to the frame 133 of the inverted microscope.

走査型プローブ顕微鏡ユニット127は、先端にプローブ121が設けられたカンチレバー119を保持するためのカンチレバーホルダと、カンチレバー119の変位を検出するための変位検出機構155、プローブ121をステージ123上のサンプル125にアプローチするための粗動機構、サンプル125とプローブ121を相対的にスキャンさせるための三軸微動機構、光学顕微鏡100の光軸に対してサンプル125を移動させるためのサンプル位置調整機構153、光軸に対してプローブ121を移動させるプローブ位置調整機構により構成される。  The scanning probe microscope unit 127 includes a cantilever holder for holding a cantilever 119 provided with a probe 121 at the tip, a displacement detection mechanism 155 for detecting displacement of the cantilever 119, and a probe 121 on a sample 125 on a stage 123. A coarse movement mechanism for approaching, a triaxial fine movement mechanism for relatively scanning the sample 125 and the probe 121, a sample position adjusting mechanism 153 for moving the sample 125 with respect to the optical axis of the optical microscope 100, and light The probe position adjusting mechanism moves the probe 121 with respect to the axis.

なお、図６では、前記したカンチレバーホルダ、粗動機構、三軸微動機構、プローブ位置調整機構は走査型プローブ顕微鏡ユニット127に組み込まれている。   In FIG. 6, the above-described cantilever holder, coarse movement mechanism, triaxial fine movement mechanism, and probe position adjustment mechanism are incorporated in the scanning probe microscope unit 127.

ステージ123の下側には回転式レボルバ141に交換可能に複数個設けられた対物レンズ143が配置され、走査型プローブ顕微鏡ユニット127の上側には、サンプル125に照明するためのコンデンサレンズ付透過照明装置163が設けられている。
特開２０００−３４６７８４号公報 特開平８−３０４４２０号公報 Below the stage 123, a plurality of replaceable objective lenses 143 are arranged for the rotary revolver 141, and above the scanning probe microscope unit 127, transmitted illumination with a condenser lens for illuminating the sample 125 A device 163 is provided.
JP 2000-346784 A JP-A-8-304420

しかしながら、上記のように倒立顕微鏡のフレームに取り付けられたステージ上に走査型プローブ顕微鏡ユニットを搭載した場合には、走査型プローブ顕微鏡ユニットによりステージ上の搭載物の質量が増えて、フレームの剛性不足により、走査型プローブ顕微鏡による像測定時に振動や音の影響を受けやすくなってしまう。   However, when the scanning probe microscope unit is mounted on the stage attached to the frame of the inverted microscope as described above, the mass of the load on the stage is increased by the scanning probe microscope unit, and the rigidity of the frame is insufficient. Therefore, it becomes easy to be affected by vibration and sound during image measurement by a scanning probe microscope.

特に走査型プローブ顕微鏡ユニット用にステージを使用するためには市販の倒立顕微鏡用ステージでは剛性がまったく足りないため、ステージの厚さを増す必要があるが、この場合、ステージと走査型プローブ顕微鏡ユニットの合計の質量がさらに増加し、剛性が足りなくなってしまう。   In particular, in order to use a stage for a scanning probe microscope unit, a commercially available inverted microscope stage is not sufficiently rigid, so it is necessary to increase the thickness of the stage. In this case, the stage and the scanning probe microscope unit are required. As a result, the total mass of the material increases further and the rigidity becomes insufficient.

また、対物レンズを交換可能とするためには、ステージの剛性を保ちつつ、回転式レボルバによる対物レンズの移動部分を確保する必要がある。さらに対物レンズの作動距離は数mm〜数百μmと微小であり、また、照明用コンデンサレンズの作動距離も十分な照明効率を確保するためには開口数０．５程度のコンデンサレンズでサンプルに対して約３０ｍｍ程度まで接近する必要がある。このような狭い空間に対物レンズを交換可能に走査型プローブ顕微鏡ユニットを構成することは非常に困難であり、多くの場合、各構成要素の剛性を犠牲にしながら各ユニットの構成要素の干渉部分を削り、各ユニットの小型化をはかる必要があった。   Further, in order to make the objective lens replaceable, it is necessary to secure a moving part of the objective lens by the rotary revolver while maintaining the rigidity of the stage. Furthermore, the working distance of the objective lens is as small as several mm to several hundred μm, and the working distance of the condenser lens for illumination is also set to a sample with a condenser lens with a numerical aperture of about 0.5 to ensure sufficient illumination efficiency. On the other hand, it is necessary to approach to about 30 mm. It is very difficult to configure a scanning probe microscope unit so that the objective lens can be exchanged in such a narrow space. In many cases, the interference part of each unit component is reduced while sacrificing the rigidity of each component. It was necessary to cut down and reduce the size of each unit.

さらに、走査型プローブ顕微鏡ユニットや走査型プローブ顕微鏡ユニットが搭載されるステージも大きくなるため、測定場所の温度の変化により、各ユニットを構成する材料が熱膨張して、走査型プローブ顕微鏡の測定像に温度ドリフトの影響が現れていた。  Furthermore, since the scanning probe microscope unit and the stage on which the scanning probe microscope unit is mounted are also large, the material constituting each unit is thermally expanded due to the change in temperature at the measurement location, and the measurement image of the scanning probe microscope is obtained. The effect of temperature drift appeared.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、光学顕微鏡の狭い空間に走査型プローブ顕微鏡ユニットの装置剛性を確保しながら各ユニットを配置し、対物レンズの交換や、照明用コンデンサレンズがそのまま使用でき、振動や音や温度変化の影響を受けず走査型プローブ顕微鏡による測定が可能な光学顕微鏡を備えた走査型プローブ顕微鏡を提供する。  The present invention has been made in view of such circumstances, and each unit is arranged in a narrow space of an optical microscope while ensuring the apparatus rigidity of the scanning probe microscope unit, so that the objective lens can be replaced or used for illumination. Provided is a scanning probe microscope equipped with an optical microscope in which a condenser lens can be used as it is and can be measured by a scanning probe microscope without being affected by vibration, sound or temperature change.

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。   In order to solve the above problems, the present invention provides the following means.

先端にプローブを有するカンチレバーと、カンチレバーを保持するカンチレバーホルダと、プローブとサンプルとをサンプル面内で相対的に走査し、サンプル表面とプローブ間の距離調整をするための三軸微動機構と、から構成される走査型プローブ顕微鏡ユニット部と、走査型プローブ顕微鏡ユニット部が設置される走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部とサンプルを保持するサンプルホルダ上のサンプルを観察するための光学顕微鏡部と、走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部および光学顕微鏡部が設置されるベースプレート部からなる光学顕微鏡を備えた走査型プローブ顕微鏡において、光学顕微鏡部を構成するフレームと走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部が、前記ベースプレート部上で独立して構成されるようにした。  A cantilever having a probe at the tip, a cantilever holder for holding the cantilever, and a triaxial fine movement mechanism for relatively scanning the probe and the sample in the sample plane and adjusting the distance between the sample surface and the probe. Scanning probe microscope unit portion configured, a scanning probe microscope unit base portion on which the scanning probe microscope unit portion is installed, an optical microscope portion for observing a sample on a sample holder holding a sample, and a scanning type In a scanning probe microscope having an optical microscope comprising a probe microscope unit base part and a base plate part on which the optical microscope part is installed, the frame constituting the optical microscope part and the scanning probe microscope unit base part are arranged on the base plate part. It was configured independently.

また、光学顕微鏡部を倒立型顕微鏡とし、サンプルホルダに対して、プローブの対向側に光学顕微鏡の対物レンズが配置されるようにした。  Further, the optical microscope portion is an inverted microscope, and the objective lens of the optical microscope is arranged on the opposite side of the probe with respect to the sample holder.

このように、光学顕微鏡部を構成するフレームと走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部をベースプレート上で独立して構成することで、走査型プローブ顕微鏡ユニット部の質量が光学顕微鏡を構成するフレーム部に影響を与えず、走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部の剛性を確保することができる。   In this way, by configuring the frame constituting the optical microscope unit and the scanning probe microscope unit base unit independently on the base plate, the mass of the scanning probe microscope unit unit affects the frame unit constituting the optical microscope. Without providing, the rigidity of the scanning probe microscope unit base portion can be secured.

また、光学顕微鏡部の対物レンズを複数個有し、これらの対物レンズを交換可能に配置されるようにした。   In addition, a plurality of objective lenses of the optical microscope section are provided, and these objective lenses are arranged so as to be exchangeable.

さらに、走査型プローブ顕微鏡ユニット部の上部に開口数０．５以上のコンデンサレンズを含む照明装置が配置した。   Furthermore, an illuminating device including a condenser lens having a numerical aperture of 0.5 or more is disposed above the scanning probe microscope unit.

このように、対物レンズと照明装置にはさまれた狭い空間に対物レンズや照明装置と走査型プローブ顕微鏡ユニットの機械的な干渉を避け、対物レンズ交換時の対物レンズの退避行路を確保するためには走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部を薄くする必要がある。光学顕微鏡のフレーム部に走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部を取り付けた場合、走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部の表面積が狭くなるため、走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部の剛性を確保することができないが、光学顕微鏡部を構成するフレームと走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部を独立した部材で構成することで、走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部の幅方向を広くすることができ、ベース部周囲の厚みを増して剛性を確保することができる。また、走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部の固定も頑丈にすることが可能となる。   In this way, in order to avoid mechanical interference between the objective lens and the illumination device and the scanning probe microscope unit in a narrow space between the objective lens and the illumination device, and to secure a retreat path for the objective lens when the objective lens is replaced. Therefore, it is necessary to make the scanning probe microscope unit base thin. When the scanning probe microscope unit base is attached to the frame of the optical microscope, the surface area of the scanning probe microscope unit base is reduced, so the rigidity of the scanning probe microscope unit base cannot be secured. By configuring the frame that makes up the microscope unit and the scanning probe microscope unit base unit with independent members, the width direction of the scanning probe microscope unit base unit can be widened, and the thickness around the base unit is increased and rigidity is increased. Can be secured. In addition, the scanning probe microscope unit base can be fixed firmly.

さらに、光学顕微鏡部に、サンプルの面内に対して対物レンズが移動可能な二軸ステージなどの移動手段を設けた。   Further, the optical microscope unit is provided with moving means such as a biaxial stage in which the objective lens can move in the plane of the sample.

これにより、走査型プローブ顕微鏡ユニットに設置されるサンプル位置調整機構と探針位置調整機構の２種類のステージのうちいずれか１種類のステージの機能が不要となり、走査型プローブ顕微鏡ユニットと走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部の剛性を増やすことが可能となる。   As a result, the function of any one of the two types of stages of the sample position adjusting mechanism and the probe position adjusting mechanism installed in the scanning probe microscope unit becomes unnecessary, and the scanning probe microscope unit and the scanning probe are eliminated. It becomes possible to increase the rigidity of the microscope unit base.

また、走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部のうち、少なくとも走査型プローブ顕微鏡ユニットが載置されるテーブルと、前記走査型プローブ顕微鏡ユニットの合計質量の８０％以上を熱膨張整数が４×１０-6／Ｋ以下の低膨張材料により構成した。 In addition, among the scanning probe microscope unit base, at least a table on which the scanning probe microscope unit is placed and 80% or more of the total mass of the scanning probe microscope unit has a thermal expansion integer of 4 × 10 −6 / It was composed of a low expansion material of K or less.

これにより、熱により各材料が膨張してもお互いに膨張量を補償することができ、熱によるドリフトの影響が抑制されて、走査型プローブ顕微鏡の測定精度が向上する。   Thereby, even if each material expand | swells with a heat | fever, an expansion amount can mutually be compensated, the influence of the drift by a heat | fever is suppressed and the measurement precision of a scanning probe microscope improves.

さらに、走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部に除振機能を持たせた。   Furthermore, the scanning probe microscope unit base portion was provided with a vibration isolation function.

これにより、走査型プローブ顕微鏡ユニット部の振動の影響が抑制されて、走査型プローブ顕微鏡の測定精度が向上する。   Thereby, the influence of the vibration of the scanning probe microscope unit is suppressed, and the measurement accuracy of the scanning probe microscope is improved.

光学顕微鏡を備えた走査型プローブ顕微鏡を以上のように構成することで、装置剛性を確保でき、その結果、音や床振動の影響が抑制される。また、熱による走査型プローブ顕微鏡ユニットのドリフトも抑制される。これにより走査型プローブ顕微鏡像の測定精度が向上する。   By configuring the scanning probe microscope provided with the optical microscope as described above, the apparatus rigidity can be ensured, and as a result, the influence of sound and floor vibration is suppressed. Further, the drift of the scanning probe microscope unit due to heat is also suppressed. This improves the measurement accuracy of the scanning probe microscope image.

また、対物レンズや対物レンズ交換機能、高効率の照明装置など市販の顕微鏡が有する機能をそのまま用いることができるため、システムの取扱も容易となる。   Further, since the functions of a commercially available microscope such as an objective lens, an objective lens exchange function, and a high-efficiency illumination device can be used as they are, the system can be handled easily.

以下、本発明の光学顕微鏡付走査型プローブ顕微鏡について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, a scanning probe microscope with an optical microscope of the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施例においては、カンチレバーを共振周波数付近で振動させながらサンプルに近づけ、振巾や位相の変化量により、プローブと試料間の距離を一定に保ちながら走査するＤＦＭモード（Dynamic Force Mode）による液中測定を行うものとする。   In the present embodiment, the liquid is driven by DFM mode (Dynamic Force Mode) in which the cantilever is vibrated near the resonance frequency and brought close to the sample, and the distance between the probe and the sample is kept constant by the amount of change in amplitude and phase. Medium measurement shall be performed.

図１に本発明の第一実施例による光学顕微鏡を備えた走査型プローブ顕微鏡について（ａ）は光学顕微鏡付走査型プローブ顕微鏡の正面図であり、（ｂ）は（ａ）において符号Ａによって示す領域の拡大図を示す。   1A is a front view of a scanning probe microscope equipped with an optical microscope according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a front view of the scanning probe microscope with an optical microscope, and FIG. An enlarged view of the region is shown.

この光学顕微鏡を備えた走査型プローブ顕微鏡１は、光学顕微鏡として市販の倒立顕微鏡と組み合わせたものであり、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、ベースプレート部としての除振台２に設置された走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部３と、この走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部３のテーブル１３に設けられた走査型プローブ顕微鏡ユニット部４と、走査型プローブ顕微鏡ユニット部４の下方に設けられた光学顕微鏡部（倒立顕微鏡）８と、この走査型プローブ顕微鏡ユニット部４の上方に設けられ、光学顕微鏡部８のフレーム部５０に連なる照明装置５とを備えている。   A scanning probe microscope 1 equipped with this optical microscope is combined with a commercially available inverted microscope as an optical microscope. As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the scanning probe microscope 1 is mounted on a vibration isolation table 2 as a base plate portion. The installed scanning probe microscope unit base unit 3, the scanning probe microscope unit unit 4 provided on the table 13 of the scanning probe microscope unit base unit 3, and the scanning probe microscope unit unit 4 are provided below. The optical microscope unit (inverted microscope) 8 and the illumination device 5 provided above the scanning probe microscope unit unit 4 and connected to the frame unit 50 of the optical microscope unit 8 are provided.

光学顕微鏡部８は、ＸＹステージ３１を介して除振台２に載置されている。このＸＹステージ３１は光学顕微鏡部８に設置された対物レンズ１０の光軸中心にサンプルを位置合わせするためのサンプル位置調整機構として作用する。   The optical microscope unit 8 is placed on the vibration isolation table 2 via the XY stage 31. The XY stage 31 functions as a sample position adjusting mechanism for aligning the sample with the center of the optical axis of the objective lens 10 installed in the optical microscope unit 8.

走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部３は、除振台２から垂直に延びる４本の支柱１２により４隅を支持された、平板状のテーブル１３を備えて構成されるものである。このテーブル１３は熱膨張を抑えるためＦｅ−３６Ｎｉの成分からなる低膨張材料であるインバー材（熱膨張係数０．５〜２×１０-6／Ｋ）を用いている。 The scanning probe microscope unit base unit 3 includes a flat table 13 supported at four corners by four columns 12 extending vertically from the vibration isolation table 2. This table 13 uses an Invar material (thermal expansion coefficient 0.5-2 × 10 −6 / K), which is a low expansion material made of Fe-36Ni, in order to suppress thermal expansion.

ここで、走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部３は光学顕微鏡部８のフレーム部５０には固定されておらず、光学顕微鏡部３に対して独立している。   Here, the scanning probe microscope unit base unit 3 is not fixed to the frame unit 50 of the optical microscope unit 8 and is independent of the optical microscope unit 3.

テーブル１３の中央部には、テーブル開口部１５が形成されており、このテーブル開口部１５内に、サンプルＳが載置されるサンプルホルダ１６が設けられており、このサンプルホルダ１６の中央にはサンプルホルダ開口部１７が形成されている。サンプルホルダ１６は、後述するサンプル微動機構部２７により、Ｚ方向に沿って微動するようになっている。なお、Ｚ方向とは、サンプルＳの表面およびサンプルホルダ１６に垂直な方向であって、光学顕微鏡を備えた走査型プローブ顕微鏡１の高さ方向をいう。   A table opening 15 is formed in the center of the table 13, and a sample holder 16 on which the sample S is placed is provided in the table opening 15. A sample holder opening 17 is formed. The sample holder 16 is finely moved along the Z direction by a sample fine movement mechanism 27 described later. The Z direction is a direction perpendicular to the surface of the sample S and the sample holder 16 and refers to the height direction of the scanning probe microscope 1 provided with an optical microscope.

サンプルホルダ１６の上面には、上述の走査型プローブ顕微鏡ユニット部４が設置されている。走査型プローブ顕微鏡ユニット部４は、後述するプローブ微動機構部２６を備えており、このプローブ微動機構部２６には、クランク状のクランク固定部３０が設けられている。そして、クランク固定部３０により、プローブ微動機構部２６は、その中心がサンプルホルダ開口部１７に一致するように設置されている。   On the upper surface of the sample holder 16, the scanning probe microscope unit 4 described above is installed. The scanning probe microscope unit section 4 includes a probe fine movement mechanism section 26 which will be described later. The probe fine movement mechanism section 26 is provided with a crank-shaped crank fixing section 30. The probe fine movement mechanism 26 is installed by the crank fixing portion 30 so that the center thereof coincides with the sample holder opening 17.

なお、プローブ微動機構部２６およびサンプル微動機構部２７は、走査型プローブ顕微鏡用三軸微動機構を構成するものである。   The probe fine movement mechanism section 26 and the sample fine movement mechanism section 27 constitute a triaxial fine movement mechanism for a scanning probe microscope.

プローブ微動機構部２６の下面には、カンチレバー２０を支持するカンチレバーホルダ２２が設けられている。カンチレバーホルダ２２の中央には、ガラスからなるガラスホルダ２３が設けられている。   A cantilever holder 22 that supports the cantilever 20 is provided on the lower surface of the probe fine movement mechanism portion 26. In the center of the cantilever holder 22, a glass holder 23 made of glass is provided.

このガラスホルダ２３は、サンプルＳとガラスホルダ２３との間に、液の粘性による膜を形成させることにより、液中測定時の照明光の乱反射等を防止するためのものである。   The glass holder 23 is for preventing irregular reflection of illumination light during measurement in the liquid by forming a film due to the viscosity of the liquid between the sample S and the glass holder 23.

なお、カンチレバー２０は、長尺状のものに限定されず、上面視して三角形状のものや、断面が円形で光ファイバーの先端を先鋭化して湾曲させた近接場顕微鏡用のベントプローブなども本発明に含まれる。   Note that the cantilever 20 is not limited to a long one, and a triangular probe as viewed from above, a bent probe for a near-field microscope having a circular cross-section and a sharpened tip of an optical fiber, and the like are also included. Included in the invention.

カンチレバー２０は、サンプルホルダ開口部１７の上方に設けられている。カンチレバー２０の先端には、先鋭化されたプローブ２１が設けられており、後端は、カンチレバーホルダー２２に固定されている。これにより、カンチレバー２０は、プローブ２１が設けられた先端側が自由端となるように片持ち支持されている。また、カンチレバー２０は、不図示の加振手段により、Ｚ方向に沿って所定の周波数及び振幅で振動され、さらに、プローブ微動機構部２６により、サンプルホルダ１６に対して、Ｘ、Ｙ方向に微動するようになっている。なお、ＸＹ方向とは、サンプルＳの表面およびサンプルホルダ１６に平行な互いに直交する方向であって、Ｚ方向と直交する方向をいう。さらに、Ｘ方向とは、光学顕微鏡付走査型プローブ顕微鏡ユニット１の幅方向をいい、Ｙ方向とは、光学顕微鏡付走査型プローブ顕微鏡ユニット１の奥行方向をいうものとする。   The cantilever 20 is provided above the sample holder opening 17. A sharpened probe 21 is provided at the front end of the cantilever 20, and the rear end is fixed to the cantilever holder 22. Thereby, the cantilever 20 is cantilevered so that the front end side where the probe 21 is provided becomes a free end. Further, the cantilever 20 is vibrated at a predetermined frequency and amplitude along the Z direction by a vibration means (not shown), and is further finely moved in the X and Y directions with respect to the sample holder 16 by the probe fine movement mechanism unit 26. It is supposed to be. The XY direction is a direction orthogonal to each other parallel to the surface of the sample S and the sample holder 16 and is orthogonal to the Z direction. Furthermore, the X direction refers to the width direction of the scanning probe microscope unit 1 with an optical microscope, and the Y direction refers to the depth direction of the scanning probe microscope unit 1 with an optical microscope.

また、プローブ微動機構部２６の近傍には、モーター３７によってカンチレバー２０をＺ方向に粗動移動させるためのＺ粗動機構部３３が設けられており、Ｚ粗動機構部３３のＺ粗動機構ベース部３４が走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部３のテーブル１３に固定されている。このＺ粗動機構部３３の上面にはプローブ２１をＸＹ面内で移動させるためのプローブ位置調整機構３５が設けられており、このプローブ位置調整機構３５の上面に、前記クランク固定部３０が固定されている。   Further, in the vicinity of the probe fine movement mechanism section 26, a Z coarse movement mechanism section 33 for coarsely moving the cantilever 20 in the Z direction by a motor 37 is provided, and the Z coarse movement mechanism of the Z coarse movement mechanism section 33 is provided. The base part 34 is fixed to the table 13 of the scanning probe microscope unit base part 3. A probe position adjustment mechanism 35 for moving the probe 21 in the XY plane is provided on the upper surface of the Z coarse movement mechanism portion 33, and the crank fixing portion 30 is fixed to the upper surface of the probe position adjustment mechanism 35. Has been.

また、プローブ微動機構部２６の上方には、上述の照明装置５が設けられている。照明装置５は、照明光を発する光源４０と、この光源４０からの照明光を集光するためのコンデンサレンズ４１（開口数０．５２、作動距離３０ｍｍ）とを備えている。コンデンサレンズ４１は、倒立顕微鏡部８のフレーム部５０に連なる照明用支柱４２によって、プローブ微動機構部２６の中心上方に配されて、プローブ微動機構部２６に対して上下動可能に支持されている。なお、走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部３には照明装置５は固定されていない。   In addition, the above-described illumination device 5 is provided above the probe fine movement mechanism unit 26. The illumination device 5 includes a light source 40 that emits illumination light, and a condenser lens 41 (numerical aperture 0.52, working distance 30 mm) for condensing the illumination light from the light source 40. The condenser lens 41 is disposed above the center of the probe fine movement mechanism unit 26 by the illumination support column 42 connected to the frame unit 50 of the inverted microscope unit 8 and is supported so as to be vertically movable with respect to the probe fine movement mechanism unit 26. . The illumination device 5 is not fixed to the scanning probe microscope unit base 3.

図２に図１のプローブ微動機構部２６部分を拡大した平面図を示す。   FIG. 2 is an enlarged plan view of the probe fine movement mechanism portion 26 in FIG.

本実施形態におけるプローブ微動機構部２６は、図２に示すように、幅寸法の異なる矩形枠状の外フレーム４８および内フレーム４９を備えており、これら外フレーム４８および内フレーム４９は、インバー材により平面状に形成されている。また、外フレーム４８と内フレーム４９とは、Ｘ駆動部（第１の駆動部）５２とＹ駆動部（第１の駆動部）５１とを介して、互いに同心上に連結されており、外フレーム４８および内フレーム４９の上面は面一にして配されている。Ｘ駆動部５２は、外フレーム４８に形成されたＹ方向に延びるＸ側空洞部６０内に設置されており、Ｙ駆動部５１は、同様にＸ方向に延びるＹ側空洞部５７内に設置されている。   As shown in FIG. 2, the probe fine movement mechanism unit 26 in this embodiment includes an outer frame 48 and an inner frame 49 having a rectangular frame shape having different width dimensions. The outer frame 48 and the inner frame 49 are made of Invar material. Is formed in a planar shape. Further, the outer frame 48 and the inner frame 49 are concentrically connected to each other via an X driving unit (first driving unit) 52 and a Y driving unit (first driving unit) 51, and The upper surfaces of the frame 48 and the inner frame 49 are flush with each other. The X drive unit 52 is installed in an X side cavity 60 formed in the outer frame 48 and extending in the Y direction, and the Y drive unit 51 is installed in a Y side cavity 57 similarly extending in the X direction. ing.

Ｘ駆動部５２は、Ｙ方向に向けられた積層型のＸ側圧電素子６１を備えている。Ｘ側圧電素子６１には、その周囲を取り囲むように、上面視して略ひし形のＸ側変位拡大機構部６２が設けられている。そして、Ｘ側変位拡大機構部６２は、Ｘ側連結部６３を介して、内フレーム４９に連結されている。   The X drive unit 52 includes a stacked X-side piezoelectric element 61 oriented in the Y direction. The X-side piezoelectric element 61 is provided with a substantially rhombus X-side displacement enlarging mechanism 62 as viewed from above so as to surround the periphery thereof. The X-side displacement magnifying mechanism 62 is connected to the inner frame 49 via the X-side connecting portion 63.

また、Ｙ駆動部５１は、Ｘ方向に向けられた積層型のＹ側圧電素子５４を備えている。Ｙ側圧電素子５４には、上記と同様に、略ひし形のＹ側変位拡大機構部５５が設けられており、Ｙ側変位拡大機構部５５は、Ｙ側連結部５６を介して、内フレーム４９に連結されている。   The Y drive unit 51 includes a laminated Y-side piezoelectric element 54 oriented in the X direction. Similarly to the above, the Y-side piezoelectric element 54 is provided with a substantially rhombic Y-side displacement magnifying mechanism portion 55, and the Y-side displacement magnifying mechanism portion 55 is connected to the inner frame 49 via the Y-side connecting portion 56. It is connected to.

内フレーム４９の四隅には、平行バネ６７が設置されている。   Parallel springs 67 are installed at the four corners of the inner frame 49.

そして、Ｘ側圧電素子６１およびＹ側圧電素子５４に電圧を印加することにより、Ｘ側変位拡大機構部６２およびＹ側変位拡大機構部５５が、それぞれＸ方向、Ｙ方向に拡大縮小し、これにより内フレーム４９をＸＹ方向に微動できるようになっている。   Then, by applying a voltage to the X-side piezoelectric element 61 and the Y-side piezoelectric element 54, the X-side displacement enlarging mechanism 62 and the Y-side displacement enlarging mechanism 55 are enlarged and reduced in the X direction and the Y direction, respectively. Thus, the inner frame 49 can be finely moved in the XY directions.

また、内フレーム４９の底面には、略矩形の基板６８が設けられている。基板６８の中央には、Ｚ方向にプローブ側貫通孔７０が形成されている。そして、このプローブ側貫通孔７０に、図１に示す光源４０からの照明光が通過するようになっている。   A substantially rectangular substrate 68 is provided on the bottom surface of the inner frame 49. A probe side through hole 70 is formed in the center of the substrate 68 in the Z direction. And the illumination light from the light source 40 shown in FIG. 1 passes through this probe side through-hole 70.

なお、基板６８の下面に、上述したように、カンチレバーホルダ２２を介してカンチレバー２０が設けられており、内フレーム４９のＸＹ方向の微動により、基板６８およびカンチレバーホルダ２２とともに、カンチレバー２０もＸＹ方向に微動するようになっている。   As described above, the cantilever 20 is provided on the lower surface of the substrate 68 via the cantilever holder 22, and the cantilever 20 is moved in the XY direction together with the substrate 68 and the cantilever holder 22 by the fine movement of the inner frame 49 in the XY direction. It is designed to be moved slightly.

また、外フレーム４８および内フレーム４９の上面には、Ｙ方向微動量検出部７３およびＸ方向微動量検出部７４が設けられている。Ｙ方向微動量検出部７３は、内フレーム４９に固定されＸ方向に延びるＹ方向ターゲット７７と、外フレーム４８に固定され、Ｙ方向ターゲット７７のＹ方向の移動量を検出するＹ方向センサ７８とを備えている。   A Y-direction fine movement amount detection unit 73 and an X-direction fine movement amount detection unit 74 are provided on the upper surfaces of the outer frame 48 and the inner frame 49. The Y-direction fine movement amount detection unit 73 is fixed to the inner frame 49 and extends in the X direction, and a Y-direction target 77 that is fixed to the outer frame 48 and detects the amount of movement of the Y-direction target 77 in the Y direction. It has.

また、Ｘ方向微動量検出部７４は、同様にして内フレーム４９に固定されＹ方向に延びるＸ方向ターゲット８０と、外フレーム４８に固定されＸ方向ターゲット８０のＹ方向の移動量を検出するＸ方向センサ８１とを備えている。これらＹ方向センサ７８およびＸ方向センサ８１としては、静電容量センサが用いられるが、これに限定されるものではなく、ひずみゲージや光学式変位系、差動トランスなどでもよい。   Similarly, the X-direction fine movement amount detection unit 74 is fixed to the inner frame 49 and extends in the Y direction, and the X-direction target 80 is fixed to the outer frame 48 and detects the amount of movement of the X direction target 80 in the Y direction. And a direction sensor 81. Capacitance sensors are used as the Y direction sensor 78 and the X direction sensor 81, but are not limited thereto, and may be a strain gauge, an optical displacement system, a differential transformer, or the like.

このような構成のもと、内フレーム４９がＸ方向に微動すると、Ｘ方向ターゲット８０もＸ方向に微動し、そのＸ方向の微動量をＸ方向センサ８１が検出するようになっている。また、内フレーム部４９がＹ方向に微動すると、Ｙ方向ターゲット７７もＹ方向に微動し、そのＹ方向の微動量をＹ方向センサ７８が検出するようになっている。すなわち、Ｘ方向センサ８１は、Ｘ方向ターゲット８０および内フレーム部４９を介して、カンチレバー２０のＸ方向の微動量を検出し、Ｙ方向センサ７８は、またＹ方向ターゲット７７および内フレーム部４９を介して、カンチレバー２０のＹ方向の微動量を検出する微動量検出手段として機能するものである。   Under such a configuration, when the inner frame 49 is finely moved in the X direction, the X direction target 80 is also finely moved in the X direction, and the X direction sensor 81 detects the amount of fine movement in the X direction. When the inner frame portion 49 is finely moved in the Y direction, the Y direction target 77 is also finely moved in the Y direction, and the Y direction sensor 78 detects the amount of fine movement in the Y direction. That is, the X direction sensor 81 detects the amount of fine movement in the X direction of the cantilever 20 via the X direction target 80 and the inner frame portion 49, and the Y direction sensor 78 also detects the Y direction target 77 and the inner frame portion 49. Thus, it functions as fine movement amount detection means for detecting the fine movement amount of the cantilever 20 in the Y direction.

Ｘ方向センサ８１およびＹ方向センサ７８は、それぞれ演算部（算出手段）８３に電気的に接続されており、Ｘ方向センサ８１およびＹ方向センサ７８からの検出結果が、演算部８３に入力されるようになっている。演算部８３は、検出結果に応じて、印加された電圧と微動量とによって、カンチレバー２０のＸＹ方向の微動量の誤差を算出するようになっている。すなわち、演算部８３は算出手段として機能するものである。さらに、演算部８３は、各種制御を行う制御部８４に電気的に接続されており、算出結果を制御部８４に入力するようになっている。そして、この制御部８４によって、印加電圧に対して、プローブ微動機構部２７が線形に動作するように制御される。   The X direction sensor 81 and the Y direction sensor 78 are electrically connected to a calculation unit (calculation unit) 83, and detection results from the X direction sensor 81 and the Y direction sensor 78 are input to the calculation unit 83. It is like that. The calculation unit 83 calculates an error of the fine movement amount of the cantilever 20 in the X and Y directions based on the detection result and the applied voltage and the fine movement amount. That is, the calculation unit 83 functions as a calculation unit. Further, the calculation unit 83 is electrically connected to a control unit 84 that performs various controls, and inputs a calculation result to the control unit 84. The control unit 84 controls the probe fine movement mechanism unit 27 to operate linearly with respect to the applied voltage.

また、プローブ微動機構部２６には、図１に示すように、プローブ変位検出手段としてレーザ光を発するレーザ光源４４と、このレーザ光源４４からのレーザ光を受光し、例えば４分割されたフォトディテクタ４５とが設けられている。これらレーザ光源４４およびフォトディテクタ４５は、カンチレバー２０の斜め上方に互いに対向して配置されている。そして、レーザ光源４４から出射されたレーザ光が、カンチレバー２０の上面に到達してそこで反射し、その反射光がフォトディテクタ４５に到達するようになっている。   Further, as shown in FIG. 1, the probe fine movement mechanism 26 receives a laser light source 44 that emits laser light as a probe displacement detection means, and a laser light from the laser light source 44, for example, a photodetector 45 divided into four parts. And are provided. The laser light source 44 and the photo detector 45 are disposed opposite to each other at an angle above the cantilever 20. The laser light emitted from the laser light source 44 reaches the upper surface of the cantilever 20 and is reflected there, and the reflected light reaches the photodetector 45.

さらに、本実施例におけるサンプル微動機構部２７は、図３および図４に示すように、略長方形状に形成された機構本体部８６と、この機構本体部８６から、機構本体部８６の厚さ方向（すなわちＺ方向）に交差する方向（すなわちＸ方向）に延出する延出部８７とを備えている。機構本体部８６と延出部８７はインバー材により構成される。   Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the sample fine movement mechanism unit 27 in the present embodiment includes a mechanism main body 86 formed in a substantially rectangular shape, and the thickness of the mechanism main body 86 from the mechanism main body 86. And an extending portion 87 extending in a direction (that is, the X direction) intersecting the direction (that is, the Z direction). The mechanism main body 86 and the extension 87 are made of Invar material.

延出部８７の厚さ寸法Ｒは、機構本体部の厚さ寸法Ｍよりも小さく設定されている。そして、延出部８７の上面と機構本体部８６の上面とは略同一にされており、これにより、延出部８７の下方には、スペースＪが設けられている。   The thickness dimension R of the extending portion 87 is set smaller than the thickness dimension M of the mechanism main body. The upper surface of the extension portion 87 and the upper surface of the mechanism main body portion 86 are substantially the same, and thereby, a space J is provided below the extension portion 87.

延出部８７には、Ｚ方向に向けられたサンプルホルダ側貫通孔１０９が形成されており、このサンプルホルダ側貫通孔１０９内に、上述のサンプルホルダ１６が載せられている。   A sample holder side through hole 109 oriented in the Z direction is formed in the extending portion 87, and the above-mentioned sample holder 16 is placed in the sample holder side through hole 109.

機構本体部８６には、延出部８７の延出方向と反対方向に延びる本体固定部９１が設けられている。本体固定部９１は、図１に示すテーブル１３の所定の位置に固定されており、これにより、機構本体部８６が片持ち支持されている。  The mechanism main body 86 is provided with a main body fixing portion 91 extending in the direction opposite to the extending direction of the extending portion 87. The main body fixing portion 91 is fixed to a predetermined position of the table 13 shown in FIG. 1, and thereby the mechanism main body portion 86 is cantilevered.

また、機構本体部８６の内部に、空洞部９３が設けられている。空洞部９３の上内壁部９４のＸ方向の両端のうち、本体固定部９１が設けられた方の端部には、第１平行バネ１０１が設けられており、延出部８７が設けられた方の端部には、第２平行バネ１０２が設けられている。一方、下内壁部９７のＸ方向の両端のうち、延出部８７が設けられた方の端部には、第３平行バネ１０３が、本体固定部９１が設けられた方の端部には、第４平行バネ１０４が設けられている。また、第２平行バネ１０２の近傍には、上内壁部９４から下方に向けて延びる下方壁部９５が設けられており、第４平行バネ１０４の近傍には、下内壁部９７から上方に向けて延びる上方壁部９６が設けられている。すなわち、下方壁部９５および上方壁部９６が、互いに反対方向に延ばされて対向して配置されている。   A hollow portion 93 is provided in the mechanism main body 86. The first parallel spring 101 is provided at the end of the upper inner wall portion 94 of the cavity portion 93 in the X direction where the main body fixing portion 91 is provided, and the extending portion 87 is provided. On the other end, a second parallel spring 102 is provided. On the other hand, of the both ends in the X direction of the lower inner wall 97, the third parallel spring 103 is provided at the end where the extending portion 87 is provided, and the end where the main body fixing portion 91 is provided. A fourth parallel spring 104 is provided. Further, a lower wall portion 95 extending downward from the upper inner wall portion 94 is provided in the vicinity of the second parallel spring 102, and upward from the lower inner wall portion 97 in the vicinity of the fourth parallel spring 104. An upper wall 96 extending in the direction is provided. That is, the lower wall portion 95 and the upper wall portion 96 are extended in opposite directions to be opposed to each other.

そして、これら下方壁部９５と上方壁部９６との間に、一端が下方壁部９５に固定され、他端が上方壁部９６に固定されて、Ｘ方向に向けられた積層型のＺ側圧電素子９０が配置され、Ｚ駆動部（第２の駆動部）８５が構成される。   And between these lower wall part 95 and the upper wall part 96, one end is fixed to the lower wall part 95, and the other end is fixed to the upper wall part 96. The piezoelectric element 90 is disposed, and a Z drive unit (second drive unit) 85 is configured.

Ｚ駆動部８５は、図２で上述したＸ駆動部５２およびＹ駆動部５１とは、物理的に分離して別個に設けられたものであり、それぞれ独立して機能するものである。   The Z drive unit 85 is physically separated and provided separately from the X drive unit 52 and the Y drive unit 51 described above with reference to FIG. 2, and functions independently.

さらに、機構本体部８６の下端には、Ｘ方向に延びる底壁部１０７が設けられている。この底壁部１０７のＸ方向の両端のうち、本体固定部９１が設けられた方の端部は、機構本体部８６の側壁に一体的に固定されており、延出部８７が設けられた方の端部は、自由端となっている。この底壁部１０７の先端部には、演算部８３に接続されたＺ方向微動量検出部１０８が設けられている。Ｚ方向微動量検出部１０８には、静電容量センサが用いられるが、これに限定されるものではなく、ひずみゲージや光学式変位系、差動トランスなどでもよい。  Furthermore, a bottom wall 107 extending in the X direction is provided at the lower end of the mechanism main body 86. Of the two ends in the X direction of the bottom wall portion 107, the end portion on which the main body fixing portion 91 is provided is integrally fixed to the side wall of the mechanism main body portion 86, and the extending portion 87 is provided. One end is a free end. A Z-direction fine movement amount detection unit 108 connected to the calculation unit 83 is provided at the tip of the bottom wall 107. Although a capacitance sensor is used for the Z-direction fine movement amount detection unit 108, the present invention is not limited to this, and a strain gauge, an optical displacement system, a differential transformer, or the like may be used.

このような構成のもと、Ｚ側圧電素子９０に電圧を印加すると、Ｚ側圧電素子９０が伸縮するようになっている。そして、Ｚ側圧電素子９０が伸びると、下方壁部９５および上方壁部９６がＸ方向外方に押圧され、上方壁部９６は固定端付近を中心に図３における時計方向に回転するとともに、下方壁部９５も固定端付近を中心に時計方向に回転し、結果として、第１から第４の平行バネ１０１，１０２，１０３，１０４に案内されて、延出部８７がＺ方向に移動し、延出部８７に連結されたサンプルホルダ１６がＺ方向に移動するようになっている。このとき、Ｚ方向微動量検出部１０８により、機構本体部８６の微動量が検出されるようになっている。すなわち、Ｚ方向微動量検出部１０８は、Ｚ駆動部の底面の動きを検出し、機構本体部８６を介して、サンプルホルダ１６のＺ方向の微動量を検出する微動量検出手段として機能するものである。そして、演算部８３が、Ｚ方向微動量検出部１０８の検出結果に応じて、印加された電圧と実際の微動量とによって、サンプルホルダ１６のＺ方向の微動量の誤差を算出するようになっている。この算出結果は制御部８４に入力され、この制御部８４によって、印加電圧に対して、ステージ微動機構部２７が線形に動作するように制御される。  Under such a configuration, when a voltage is applied to the Z-side piezoelectric element 90, the Z-side piezoelectric element 90 expands and contracts. When the Z-side piezoelectric element 90 extends, the lower wall portion 95 and the upper wall portion 96 are pressed outward in the X direction, and the upper wall portion 96 rotates around the fixed end in the clockwise direction in FIG. The lower wall portion 95 also rotates clockwise around the fixed end, and as a result, is guided by the first to fourth parallel springs 101, 102, 103, 104, and the extension portion 87 moves in the Z direction. The sample holder 16 connected to the extending portion 87 moves in the Z direction. At this time, the fine movement amount of the mechanism main body 86 is detected by the Z-direction fine movement detection unit 108. That is, the Z-direction fine movement amount detection unit 108 functions as fine movement amount detection means that detects the movement of the bottom surface of the Z drive unit and detects the fine movement amount of the sample holder 16 in the Z direction via the mechanism main body 86. It is. Then, the calculation unit 83 calculates an error in the fine movement amount in the Z direction of the sample holder 16 based on the applied voltage and the actual fine movement amount in accordance with the detection result of the Z direction fine movement amount detection unit 108. ing. The calculation result is input to the control unit 84, and the control unit 84 controls the stage fine movement mechanism unit 27 to operate linearly with respect to the applied voltage.

なお、Ｚ方向については、単にＺ方向微動量検出部１０８により微動量を検出し、それを走査型プローブ顕微鏡像の高さ上方として表示させてもよい。   As for the Z direction, the amount of fine movement may be simply detected by the Z direction fine movement amount detection unit 108 and displayed as being above the height of the scanning probe microscope image.

このように構成されたサンプル微動機構２７は、小型かつ高剛性であり、プローブ微動機構部２６に比べて共振周波数が高く高速動作が可能となっている。   The sample fine movement mechanism 27 configured as described above is small and highly rigid, and has a higher resonance frequency than that of the probe fine movement mechanism section 26 and can operate at high speed.

さらに、本実施例においては、図１に示すように、スペースＪに対物レンズ１０が設けられている。すなわち、倒立顕微鏡部８の上端に、レボルバ（配置変更手段）９が設けられており、このレボルバ９に、それぞれ倍率の異なる複数の対物レンズ１０が設けられている。そして、レボルバ９を回すことにより、複数の対物レンズ１０の配置が変更されるようになっており、複数の対物レンズ１０をスペースＪ内の観察位置Ｋに選択的に配置することができるようになっている。   Further, in this embodiment, as shown in FIG. 1, an objective lens 10 is provided in the space J. That is, a revolver (arrangement changing means) 9 is provided at the upper end of the inverted microscope unit 8, and a plurality of objective lenses 10 having different magnifications are provided on the revolver 9. The arrangement of the plurality of objective lenses 10 is changed by rotating the revolver 9 so that the plurality of objective lenses 10 can be selectively arranged at the observation position K in the space J. It has become.

ここでの観察位置Ｋとは、サンプルホルダ１６の下方であって、サンプルホルダ開口部１７に一致する位置をいい、試料Ｓを観察するための位置とする。   Here, the observation position K is a position below the sample holder 16 and coincides with the sample holder opening 17 and is a position for observing the sample S.

また、対物レンズ１０は、観察位置Ｋにおいて、倒立顕微鏡８に設けられたフォーカシングダイヤル８ａを操作することによりＺ方向に上下動することができるようになっている。   The objective lens 10 can be moved up and down in the Z direction by operating a focusing dial 8a provided in the inverted microscope 8 at the observation position K.

複数の対物レンズをレボルバの回転により交換する際に、対物レンズの軌道と走査型プローブ顕微鏡ユニット部４、走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部３が干渉しないように、サンプル微動機構２７とテーブル１３には逃げが設けられている。   When exchanging a plurality of objective lenses by rotating the revolver, the sample fine movement mechanism 27 and the table 13 are arranged so that the trajectory of the objective lens does not interfere with the scanning probe microscope unit 4 and the scanning probe microscope unit base 3. There is an escape.

ここで、対物レンズ１０はサンプルＳに焦点を合わせた状態で交換をする場合が多い。このときテーブル１３との干渉をなくすためにはテーブルの厚さを薄くする必要がある。本発明では、光学顕微鏡部８と走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部３を独立して構成しているため、テーブル１３の面積を大きくすることができ、テーブル１３中央部以外の部分の肉厚を厚くすることができ、さらに、厚くすることで質量が重くなっても、光学顕微鏡部８とは独立した支柱１２によりテーブルを支えることができるため、走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部３に高い剛性を確保させることが可能となった。   Here, the objective lens 10 is often replaced with the sample S in focus. At this time, in order to eliminate interference with the table 13, it is necessary to reduce the thickness of the table. In the present invention, since the optical microscope unit 8 and the scanning probe microscope unit base unit 3 are configured independently, the area of the table 13 can be increased, and the thickness of the portion other than the central portion of the table 13 is increased. In addition, even if the thickness is increased by increasing the thickness, the table can be supported by the support column 12 independent of the optical microscope unit 8, so that the scanning probe microscope unit base unit 3 has high rigidity. It became possible to make it.

また、走査型プローブ顕微鏡ユニット部４と走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部３のテーブル１３の材料を実質的に同一とし、温度によるひずみの少ない低膨張金属であるインバー材（熱膨張係数０．５〜２×１０-6／Ｋ）により構成し、温度によるひずみ自体を抑えるとともに、ひずみが生じた場合でもお互いにひずみ量を補償しあえるように構成した。 Further, the material of the table 13 of the scanning probe microscope unit 4 and the scanning probe microscope unit base 3 is substantially the same, and an invar material (thermal expansion coefficient 0.5 to 2 × 10 −6 / K), which suppresses the strain due to temperature itself and compensates for each other even when strain occurs.

ここで、実質的に同一とは、ユニットの構成上１００％同じ材料で構成することは不可能であるため、本実施例においては走査型プローブ顕微鏡ユニット部４と走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部３のテーブル１３の合計質量のうち８０％をインバー材で構成した。   Here, substantially the same means that it is impossible to configure the same material with 100% because of the unit configuration. In this embodiment, the scanning probe microscope unit 4 and the scanning probe microscope unit base 3 are used. 80% of the total mass of the table 13 was made of Invar material.

例えば、プローブ微動機構２６に取り付けられるカンチレバーホルダー２２のフレームは軽さを重視してチタンで構成し、ガラスホルダ２３を保持している。また、Ｚ粗動機構部３３のガイド部（図示せず）やモータ３７、サンプル機構部２７やプローブ微動機構部２６の圧電素子、各ユニットに使用されているネジ、プローブ変位検出手段４４、４５などはコストや機能上の問題によりインバー材以外の材料を用いた。   For example, the frame of the cantilever holder 22 attached to the probe fine movement mechanism 26 is made of titanium with an emphasis on lightness, and holds the glass holder 23. Further, a guide portion (not shown) of the Z coarse movement mechanism portion 33, a motor 37, piezoelectric elements of the sample mechanism portion 27 and the probe fine movement mechanism portion 26, screws used in each unit, probe displacement detection means 44, 45. For example, materials other than Invar were used due to cost and functional problems.

また、走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部３の支柱１２は温度により膨張収縮しても走査型プローブ顕微鏡像自体には影響を与えないため、ステンレスにより構成しコストを削減したが、テーブル１３と同じインバー材で構成してもよい。   Further, since the support 12 of the scanning probe microscope unit base 3 does not affect the scanning probe microscope image itself even if it expands and contracts due to temperature, it is made of stainless steel and the cost is reduced. You may comprise with material.

なお、低膨張金属としては、Ｆｅ−３２Ｎｉ−５Ｃｏを成分とするスーパーインバー材（熱膨張係数０〜１．５×１０-6／Ｋ）を用いてもよい。また、低膨張材料以外でも、実質的に同一材料であれば、温度によるひずみ量をお互いに補償しあえるため温度ドリフトを抑制することが可能である。 In addition, as a low expansion metal, you may use the super invar material (thermal expansion coefficient 0-1.5 * 10 < -6 > / K) which uses Fe-32Ni-5Co as a component. In addition, other than the low expansion material, if the material is substantially the same, the amount of strain due to temperature can be compensated for each other, so that temperature drift can be suppressed.

次に、このように構成された本実施例における光学顕微鏡を備えた走査型プローブ顕微鏡１の作用について説明する。   Next, the operation of the scanning probe microscope 1 having the optical microscope according to the present embodiment configured as described above will be described.

まず、サンプルＳを不図示の液中セルを介してサンプルホルダ１６に載置する。そして、光源４０からサンプルＳに向けて照明光を照射する際に、その照明光は、プローブ側貫通孔７０を通り、サンプルＳを透過して、さらにサンプルホルダ側開口部１７を通ることにより、観察位置Ｋに配された対物レンズ１０に到達する。これによって、対物レンズ１０を介して、サンプルＳの状態が観察が可能となり、ＸＹステージ３１により光学顕微鏡８全体を動かして、サンプルＳ上の被測定箇所を特定させる。   First, the sample S is placed on the sample holder 16 through a submerged cell (not shown). And when irradiating illumination light toward the sample S from the light source 40, the illumination light passes through the probe-side through hole 70, passes through the sample S, and further passes through the sample holder-side opening 17; The objective lens 10 arranged at the observation position K is reached. As a result, the state of the sample S can be observed through the objective lens 10, and the entire optical microscope 8 is moved by the XY stage 31 to specify the measurement site on the sample S.

このとき、レボルバ９を回すと、当初の対物レンズ１０がスペースＪを通って観察位置Ｋから外れ、他の対物レンズ１０が観察位置Ｋに配置される。これにより、適切な倍率の対物レンズ１０が選択される。   At this time, when the revolver 9 is turned, the original objective lens 10 moves out of the observation position K through the space J, and the other objective lens 10 is arranged at the observation position K. Thereby, the objective lens 10 having an appropriate magnification is selected.

また、フォーカシングダイヤル８ａを操作すると、対物レンズ１０が上方に移動し、対物レンズ１０がサンプルＳに近接し、フォーカシングすることができる。   When the focusing dial 8a is operated, the objective lens 10 moves upward, the objective lens 10 comes close to the sample S, and focusing can be performed.

これによってサンプルＳの光学的観察が行われ、この結果に応じて、プローブ顕微鏡による測定が行われる。   As a result, the sample S is optically observed, and according to the result, measurement by the probe microscope is performed.

プローブ顕微鏡による測定を行うには、サンプルＳの表面とプローブ２１の位置を、倒立顕微鏡８の光学像を見ながら、プローブ位置調整機構３５で位置合わせをする。   In order to perform measurement with the probe microscope, the position of the surface of the sample S and the position of the probe 21 are aligned by the probe position adjusting mechanism 35 while viewing the optical image of the inverted microscope 8.

次に、レーザ光源４４およびフォトディテクタ４５の位置を調整する。すなわち、レーザ光源４４から照射したレーザ光Ｌが、カンチレバー２０の上面で反射し、フォトディテクタ４５に確実に入射するよう位置調整を行う。   Next, the positions of the laser light source 44 and the photo detector 45 are adjusted. That is, position adjustment is performed so that the laser light L emitted from the laser light source 44 is reflected by the upper surface of the cantilever 20 and is incident on the photodetector 45 reliably.

尚、このプローブ変位検出手段であるレーザ光源とフォトディテクタの調整は、初めに行っておいてもよい。   The adjustment of the laser light source and the photodetector, which are the probe displacement detection means, may be performed first.

それから、モーター３７を駆動して、Ｚ粗動機構部３３により、カンチレバー２０を粗動移動させて、カンチレバー２０を液中セルの培養液に浸漬させる。そして、カンチレバー２０先端部のプローブ２１をサンプルＳの表面近傍に位置させる。   Then, the motor 37 is driven, the cantilever 20 is coarsely moved by the Z coarse movement mechanism 33, and the cantilever 20 is immersed in the culture medium of the submerged cell. Then, the probe 21 at the tip of the cantilever 20 is positioned near the surface of the sample S.

この状態から、不図示の加振手段により、カンチレバー２０を介してプローブ２１を、Ｚ方向に沿って所定の周波数および振幅で振動させる。   From this state, the probe 21 is vibrated at a predetermined frequency and amplitude along the Z direction via the cantilever 20 by a vibration means (not shown).

そして、図２に示すＸ側圧電素子６１およびＹ側圧電素子５４に電圧を印加する。すると、Ｘ側圧電素子６１およびＹ側圧電素子５４が伸縮し、Ｘ側変位拡大機構部６２およびＹ側変位拡大機構部５５を介して、内フレーム４９がＸＹ方向に微動する。これにより、プローブ２１がサンプルＳ上を所定の走査速度でラスタースキャンする。   Then, a voltage is applied to the X-side piezoelectric element 61 and the Y-side piezoelectric element 54 shown in FIG. Then, the X-side piezoelectric element 61 and the Y-side piezoelectric element 54 expand and contract, and the inner frame 49 slightly moves in the XY direction via the X-side displacement enlarging mechanism 62 and the Y-side displacement enlarging mechanism 55. As a result, the probe 21 performs a raster scan on the sample S at a predetermined scanning speed.

このとき、内フレーム４９がＸＹ方向に微動すると、Ｘ方向ターゲット８１およびＹ方向ターゲット７８がそれぞれＸ方向、Ｙ方向に微動し、そのＸ、Ｙ方向の微動量がＸ方向センサ８１およびＹ方向センサ７８によって検出される。これら検出結果は演算部８３に入力されて、カンチレバー２０のＸＹ方向の微動量の誤差が算出され、この算出結果が制御部８４に入力される。このように、ＸＹ方向の微動量を補正することによって、Ｘ側圧電素子６１やＹ側圧電素子５４のヒステリシスやクリープに影響されず、ＸＹ方向に線形に動作する。   At this time, if the inner frame 49 is finely moved in the XY direction, the X direction target 81 and the Y direction target 78 are finely moved in the X direction and Y direction, respectively. 78. These detection results are input to the calculation unit 83 to calculate an error in the fine movement amount of the cantilever 20 in the X and Y directions, and this calculation result is input to the control unit 84. As described above, by correcting the fine movement amount in the XY directions, the movement is linear in the XY directions without being affected by the hysteresis and creep of the X-side piezoelectric element 61 and the Y-side piezoelectric element 54.

走査の際、サンプルＳの凹凸に応じて、プローブ２１とサンプルＳの表面との距離が変化すると、原子間力や間欠的な接触力によりプローブ２１が斥力または引力を受けるので、カンチレバー２０の振動状態が変化し、振巾や位相が変化する。この振巾や位相の変化は、フォトディテクタ４５の異なる２対の分割面の出力差（ＤＩＦ信号と呼ぶ）として検出される。このＤＩＦ信号は、不図示のＺ電圧フィードバック回路に入力される。そして、Ｚ電圧フィードバック回路は、ＤＩＦ信号により振巾や位相が同じになるように、図３に示すＺ側圧電素子９０に電圧を印加する。   When scanning, if the distance between the probe 21 and the surface of the sample S changes according to the unevenness of the sample S, the probe 21 receives a repulsive force or an attractive force due to an atomic force or an intermittent contact force. The state changes, and the amplitude and phase change. This change in amplitude and phase is detected as an output difference (referred to as a DIF signal) between two different pairs of divided surfaces of the photodetector 45. This DIF signal is input to a Z voltage feedback circuit (not shown). The Z voltage feedback circuit applies a voltage to the Z-side piezoelectric element 90 shown in FIG. 3 so that the amplitude and phase are the same by the DIF signal.

Ｚ側圧電素子９０は、電圧が印加されることにより高速で伸縮を繰り返す。Ｚ側圧電素子９０が伸縮すると、延出部８７を介してサンプルホルダ１６が非常に高い周波数でＺ方向に移動し、サンプルホルダ１６上のサンプルＳがＺ方向に移動する。これにより、上記走査の際、プローブ２１とサンプルＳの表面との間の距離が常に一定に保たれる。   The Z-side piezoelectric element 90 repeats expansion and contraction at a high speed when a voltage is applied. When the Z-side piezoelectric element 90 expands and contracts, the sample holder 16 moves in the Z direction at a very high frequency via the extending portion 87, and the sample S on the sample holder 16 moves in the Z direction. Thereby, the distance between the probe 21 and the surface of the sample S is always kept constant during the scanning.

また、サンプルホルダ１６がＺ方向に移動すると、Ｚ方向微動量検出部１０８により、機構本体部８６の微動量が検出され、この検出結果に応じて、サンプルホルダ１６のＺ方向の微動量の誤差が算出される。そして、その算出結果が制御部８４に入力され、Ｚ方向に線形に動作させることができる。   When the sample holder 16 moves in the Z direction, the fine movement amount of the mechanism main body 86 is detected by the Z direction fine movement amount detection unit 108, and an error in the fine movement amount of the sample holder 16 in the Z direction according to the detection result. Is calculated. Then, the calculation result is input to the control unit 84 and can be operated linearly in the Z direction.

なお、Ｚ方向移動量検出部１０８により微動量を検出し、それをＳＰＭ像の高さ情報として表示させてもよい。この場合、より高速走査が可能となる。   The fine movement amount may be detected by the Z direction movement amount detection unit 108 and displayed as height information of the SPM image. In this case, faster scanning is possible.

このようにして、Ｘ側、Ｙ側、Ｚ側圧電素子６１、５４、９０に印加した電圧、またはＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向センサ８１、７８、１０８の信号を制御部８４に入力し、画像化することでサンプルＳの表面の形状像を測定することができる。また、プローブ２１とサンプルＳとの間に働くいろいろな力や物理作用を測定することで、粘弾性、サンプルＳの表面電位分布、サンプルＳの表面の漏れ磁界分布、近接場光学像等の各種の物性情報の測定を行うことができる。   In this way, the voltage applied to the X-side, Y-side, and Z-side piezoelectric elements 61, 54, and 90, or the signals of the X-direction, Y-direction, and Z-direction sensors 81, 78, and 108 are input to the control unit 84, The shape image of the surface of the sample S can be measured by imaging. Further, by measuring various forces and physical actions acting between the probe 21 and the sample S, various kinds of viscoelasticity, surface potential distribution of the sample S, leakage magnetic field distribution on the surface of the sample S, near-field optical image, and the like. Measurement of physical property information can be performed.

以上のように光学顕微鏡付走査型プローブ顕微鏡を構成することで、装置剛性を確保でき、その結果、音や床振動の影響が抑制されて走査型プローブ顕微鏡の測定精度が向上する。   By configuring the scanning probe microscope with an optical microscope as described above, the apparatus rigidity can be ensured, and as a result, the influence of sound and floor vibration is suppressed and the measurement accuracy of the scanning probe microscope is improved.

また、対物レンズや対物レンズ交換機能、高効率の照明装置など市販の顕微鏡が有する機能をそのまま用いることができるため、システムの取扱も容易となる。  Further, since the functions of a commercially available microscope such as an objective lens, an objective lens exchange function, and a high-efficiency illumination device can be used as they are, the system can be handled easily.

図５は本発明の第二実施例の光学顕微鏡付走査型プローブ顕微鏡の正面図である。本実施例は走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部３と除振台２以外は第一実施例と同一の構成であり詳細な説明は省略する。  FIG. 5 is a front view of a scanning probe microscope with an optical microscope according to a second embodiment of the present invention. This embodiment has the same configuration as that of the first embodiment except for the scanning probe microscope unit base portion 3 and the vibration isolation table 2, and detailed description thereof will be omitted.

本実施例では除振台の代わりにベースプレート部５１上に走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部３と光学顕微鏡部８が設置されており、走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部３の支柱部１２に除振するための空気バネ６が設けられている。
本実施例のように走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部３に除振機能を持たせることで、走査型プローブ顕微鏡による測定時の床振動の影響を、低コストで狭い設置スペースでも実現することができる。 In this embodiment, the scanning probe microscope unit base unit 3 and the optical microscope unit 8 are installed on the base plate unit 51 instead of the vibration isolation table, and the vibration is isolated to the support column 12 of the scanning probe microscope unit base unit 3. An air spring 6 is provided.
By providing the scanning probe microscope unit base portion 3 with a vibration isolation function as in the present embodiment, the influence of floor vibration during measurement by the scanning probe microscope can be realized at low cost and in a small installation space. .

なお、第一実施例、第二実施例において、プローブ変位検出手段は、前述の方式に限定されず、例えば、カンチレバー２０自体に抵抗体を設けて、カンチレバー２０の撓みに伴う抵抗値変化により測定を行う方式なども本発明に含まれる。  In the first embodiment and the second embodiment, the probe displacement detection means is not limited to the above-described method. For example, the cantilever 20 itself is provided with a resistor and measured by a change in resistance value accompanying the bending of the cantilever 20. Such a method is also included in the present invention.

また、上記実施例では、Ｘ側圧電素子６１、Ｙ側圧電素子５４およびＺ側圧電素子９０を積層型の圧電素子としたが、これに限ることはなく、適宜変更可能である。例えば、スタック型の圧電素子としたり、またはボイスコイルなどを用いたりすることも可能である。   In the above embodiment, the X-side piezoelectric element 61, the Y-side piezoelectric element 54, and the Z-side piezoelectric element 90 are stacked piezoelectric elements, but the present invention is not limited to this and can be changed as appropriate. For example, a stack type piezoelectric element or a voice coil can be used.

また、プローブ微動機構部２６またはサンプル微動機構部２７に、円筒状の圧電素子を用いることも可能である。   A cylindrical piezoelectric element can also be used for the probe fine movement mechanism unit 26 or the sample fine movement mechanism unit 27.

また、ＤＦＭモードによる観察としたが、これに限ることはなく、コンタクトＡＦＭやなどの種々のモードに適用可能である。さらに、近接場顕微鏡にも適用することができる。 さらに、液中測定としたが、これに限ることはなく、大気中であってもよい。   In addition, although the observation is performed in the DFM mode, the present invention is not limited to this, and can be applied to various modes such as the contact AFM. Furthermore, it can be applied to a near-field microscope. Furthermore, although it was set as the measurement in a liquid, it is not restricted to this, You may be in air | atmosphere.

なお、本発明の技術範囲は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。   The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

本発明に係る光学顕微鏡を備えた走査型プローブ顕微鏡の第１の実施例を示す図であって、（ａ）は走査型プローブ顕微鏡の正面図、（ｂ）は（ａ）において符号Ａによって示す領域の拡大図である。It is a figure which shows the 1st Example of the scanning probe microscope provided with the optical microscope which concerns on this invention, Comprising: (a) is a front view of a scanning probe microscope, (b) is shown by the code | symbol A in (a). It is an enlarged view of an area. 図１のプローブ微動機構部を拡大して示す平面図である。It is a top view which expands and shows the probe fine movement mechanism part of FIG. 図１のサンプル微動機構部を拡大して示す平面図である。It is a top view which expands and shows the sample fine movement mechanism part of FIG. 図３のサンプル微動機構部を示す底面図である。It is a bottom view which shows the sample fine movement mechanism part of FIG. 本発明に係る光学顕微鏡を備えた走査型プローブ顕微鏡の第２の実施例を示す図であって、（ａ）は走査型プローブ顕微鏡の正面図、（ｂ）は（ａ）において符号Ａによって示す領域の拡大図である。It is a figure which shows the 2nd Example of the scanning probe microscope provided with the optical microscope which concerns on this invention, Comprising: (a) is a front view of a scanning probe microscope, (b) is shown by the code | symbol A in (a). It is an enlarged view of an area. 従来の光学顕微鏡を備えた走査型プローブ顕微鏡の外観図である。It is an external view of the scanning probe microscope provided with the conventional optical microscope.

符号の説明Explanation of symbols

１ 光学顕微鏡を備えた走査型プローブ顕微鏡
２ 除振台（ベースプレート部）
３ 走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部
４ 走査型プローブ顕微鏡ユニット部
５ 照明装置
６ 空気バネ
８ 光学顕微鏡部（倒立顕微鏡）
９ レボルバ（配置変更手段）
１０ 対物レンズ
１２ 支柱
１３ テーブル
１６ サンプルホルダ
２０ カンチレバー
２１ プローブ
２２ カンチレバーホルダー
２６ プローブ微動機構
２７ サンプル微動機構
３１ ＸＹステージ
３３ Ｚ粗動機構部
３５ プローブ位置調整機構
４０ 光源
４１ コンデンサレンズ
４２ 照明用支柱
４４ レーザ光源（プローブ変位検出手段）
４５ フォトダイオード（プローブ変位検出手段）
５０ 光学顕微鏡フレーム部
５１ ベースプレート部
Ｓ サンプル 1 Scanning probe microscope with optical microscope 2 Vibration isolation table (base plate part)
3 Scanning Probe Microscope Unit Base 4 Scanning Probe Microscope Unit 5 Illumination Device 6 Air Spring 8 Optical Microscope (Inverted Microscope)
9 Revolver (placement change means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Objective lens 12 Support | pillar 13 Table 16 Sample holder 20 Cantilever 21 Probe 22 Cantilever holder 26 Probe fine movement mechanism 27 Sample fine movement mechanism 31 XY stage 33 Z coarse movement mechanism part 35 Probe position adjustment mechanism 40 Light source 41 Condenser lens 42 Illumination post 44 Laser Light source (probe displacement detection means)
45 Photodiode (probe displacement detection means)
50 Optical microscope frame part 51 Base plate part S Sample

Claims (11)

先端にプローブを有するカンチレバーと、
該カンチレバーを保持するカンチレバーホルダと、
前記プローブとサンプルとを該サンプル面内で相対的に走査し前記サンプル表面と前記プローブ間の距離調整をするための三軸微動機構とから構成される走査型プローブ顕微鏡ユニット部と、
該走査型プローブ顕微鏡ユニット部が設置される走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部と
サンプルを保持するサンプルホルダ上の前記サンプルを観察するための光学顕微鏡部と、
前記走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部および前記光学顕微鏡部が設置されるベースプレート部からなる光学顕微鏡を備えた走査型プローブ顕微鏡において、
前記光学顕微鏡部を構成するフレームと走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部が、前記ベースプレート部上で独立して構成されることを特徴とする光学顕微鏡を備えた走査型プローブ顕微鏡。 A cantilever having a probe at the tip;
A cantilever holder for holding the cantilever;
A scanning probe microscope unit comprising a triaxial fine movement mechanism for relatively scanning the probe and the sample in the sample plane and adjusting the distance between the sample surface and the probe;
A scanning probe microscope unit base section on which the scanning probe microscope unit section is installed; an optical microscope section for observing the sample on a sample holder for holding the sample;
In a scanning probe microscope comprising an optical microscope comprising a base plate portion on which the scanning probe microscope unit base portion and the optical microscope portion are installed,
A scanning probe microscope comprising an optical microscope, wherein a frame constituting the optical microscope section and a scanning probe microscope unit base section are independently configured on the base plate section. 前記光学顕微鏡部が、倒立型顕微鏡であり、前記サンプルホルダに対して、前記プローブの対向側に光学顕微鏡の対物レンズが配置された請求項１に記載の光学顕微鏡を備えた走査型プローブ顕微鏡。   The scanning probe microscope provided with the optical microscope according to claim 1, wherein the optical microscope unit is an inverted microscope, and an objective lens of the optical microscope is disposed on the opposite side of the probe with respect to the sample holder. 前記光学顕微鏡部が対物レンズを複数個有し、該対物レンズが交換可能に配置された請求項１又は２に記載の光学顕微鏡を備えた走査型プローブ顕微鏡。   The scanning probe microscope provided with the optical microscope according to claim 1 or 2, wherein the optical microscope section has a plurality of objective lenses, and the objective lenses are arranged to be replaceable. 前記走査型プローブ顕微鏡ユニット部の上部に照明装置が配置された請求項２または３に記載の光学顕微鏡を備えた走査型プローブ顕微鏡。   The scanning probe microscope provided with the optical microscope of Claim 2 or 3 by which the illuminating device is arrange | positioned at the upper part of the said scanning probe microscope unit part. 前記照明装置に、開口数０．５以上のコンデンサレンズが含まれることを特徴とする請求項４に記載の光学顕微鏡を備えた走査型プローブ顕微鏡。   The scanning probe microscope provided with the optical microscope according to claim 4, wherein the illumination device includes a condenser lens having a numerical aperture of 0.5 or more. 前記光学顕微鏡部に、前記サンプルの面内に対して前記対物レンズが移動可能な移動手段を設けた請求項１乃至５に記載の光学顕微鏡を備えた走査型プローブ顕微鏡。   The scanning probe microscope provided with the optical microscope according to claim 1, wherein the optical microscope unit is provided with a moving unit capable of moving the objective lens with respect to an in-plane of the sample. 前記走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部のうち、少なくとも走査型プローブ顕微鏡ユニットが載置されるテーブルと、前記走査型プローブ顕微鏡ユニットが実質的に同一の材質で構成される請求項１乃至請求項６に記載の光学顕微鏡を備えた走査型プローブ顕微鏡。   7. The scanning probe microscope unit base part, wherein at least the table on which the scanning probe microscope unit is placed and the scanning probe microscope unit are made of substantially the same material. A scanning probe microscope provided with the described optical microscope. 前記材質が、低膨張材料である請求項７に記載の光学顕微鏡を備えた走査型プローブ顕微鏡。   The scanning probe microscope provided with the optical microscope according to claim 7, wherein the material is a low expansion material. 前記走査型プローブ顕微鏡ユニットが載置されるテーブルと、前記走査型プローブ顕微鏡ユニットの全質量のうち、８０％以上が同一の材質で構成される請求項７又は８に記載の光学顕微鏡を備えた走査型プローブ顕微鏡。   The optical microscope according to claim 7 or 8, wherein 80% or more of the table on which the scanning probe microscope unit is placed and the total mass of the scanning probe microscope unit are made of the same material. Scanning probe microscope. 前記材質の熱膨張係数が４×１０-6／Ｋ以下である請求項７乃至９に記載の光学顕微鏡を備えた走査型プローブ顕微鏡 The scanning probe microscope provided with the optical microscope according to claim 7, wherein the thermal expansion coefficient of the material is 4 × 10 −6 / K or less. 前記走査型プローブ顕微鏡ユニットベース部に除振手段を備えた請求項１乃至１０に記載の光学顕微鏡を備えた走査型プローブ顕微鏡。  The scanning probe microscope provided with the optical microscope according to claim 1, wherein the scanning probe microscope unit base portion is provided with vibration isolation means.
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