JPH08240601A - Interatomic force microscope - Google Patents

Abstract

PURPOSE: To make it possible to turn levers with the tip of a probe as the center even if any lever is selected by providing a substrate holding groove, wherein the substrate can be slid in parallel with a line connecting the tips of a plurality of cantilevers, in a holder. CONSTITUTION: A hole H is opened at the left part of the center of a lever holder 30. A lever-holder sliding groove 61 is provided at the right part. A substrate receiver 63, which can be slid by a fine adjusting screw 62, is provided in the sliding groove 61. An anti-cantilever-side end face 63T and a sliding- groove end part 61T in contact with the end face 63T are cut in parallel with a line connecting the tips of cantilevers 1a and 1b formed on a substrate K', which is attached to the substrate receiver. The screw 62 is also made parallel with this line. A pushing piece 64 is energized into the pulling direction from the rear surface of the holder 60. The substrate K' is set on the substrate receiver 63 and fixed by the pushing piece 64. The screw 62 is turned and the substrate receiver 63 is moved. The tip of the lever 1a or 1b is positioned at the center of the holder 60. When the holder 60 is inserted into the guide of the head of a microscope, a probe agrees with the optical axis of a laser light source.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】 本発明は原子間力顕微鏡に関す
る。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an atomic force microscope.

【０００２】[0002]

【従来の技術】 図１は従来の原子間力顕微鏡の機械的
構成を示すものである。図中１はカンチレバーで、その
先端部には探針２が形成されている。該カンチレバー１
は基板Ｋを介して矩形枠状のレバーホルダー３に取付け
られており、該レバーホルダー３はヘッド４のガイド４
Ｇに嵌挿されている。該ヘッド４の上部の中心部にはレ
ーザー光源５が固定されており、同上部の中心から外れ
た所にフォトディテクター体６が取付けられている。該
フォトディテクター体６は、固定台、移動台、及び、光
検出部から構成され、該光検出部は多分割されたセンサ
ーから成り、各センサーに入射する光量のバランスから
受光位置の変化を認識出来る、いわゆるＰＳＤを構成し
ている。該フォトディテクター体６の光検出部は、駆動
機構（図示せず）により移動台を固定台上で移動させる
事により、固定台が取付けられているヘッドの面に平行
な面に沿って二次元方向に移動可能に成されている。図
中７は試料で、試料取付け台５０を介して圧電走査素子
８の上面に載置され、該圧電走査素子中に設けた磁石Ｍ
の磁気により固定される。該圧電走査素子８は走査電源
からの信号によりＸ，Ｙ及びＺ方向に夫々微動する３つ
の圧電素子からなり、ベース９の底部９Ｂに固定されて
いる。該ベースの上縁部９Ｅには空間を介して該上縁部
と底部に螺合された昇降捩子１０ａ，１０ｂ，１０ｃ
（図示せず）………が設けられており、該昇降捩子の中
間部に設けられている枝１０Ｂを前記空間部において回
すことにより該昇降捩子は上下移動する。該昇降捩子１
０ａ，１０ｂ，１０ｃ（図示せず）………の先端部には
鋼球１１が嵌め込まれており、該鋼球上にステージ底板
１２が載置されている。該ステージ底板上に、Ｘ，Ｙス
テージ１３Ｘ，１３Ｙが載置され、該Ｙステージ１３Ｙ
の上に前記ヘッド４が載置されている。該各Ｘ，Ｙステ
ージは夫々の駆動機構（図示せず）により、前記ステー
ジ底板１２上をＸ，Ｙ方向に移動するように構成されて
いる。該Ｘ，Ｙステージ１３Ｘ，１３Ｙと前記昇降捩子
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ（図示せず）………は、粗動機
構であり、その中で、前記昇降捩子は前記カンチレバー
１に形成された探針２を前記試料７表面の原子間力の作
用する領域に近付けるためのものである。尚、Ｓは、例
えば、バネの如き弾性体で、その一端はベースの上縁部
９Ｅに、他端は前記ステージ底板１１間に取付けられて
いる。この様な構成の原子間力顕微鏡は次の様に動作す
る。2. Description of the Related Art FIG. 1 shows a mechanical structure of a conventional atomic force microscope. In the figure, reference numeral 1 is a cantilever, and a probe 2 is formed at its tip. The cantilever 1
Is attached to a lever holder 3 having a rectangular frame shape via a substrate K. The lever holder 3 is a guide 4 of a head 4.
It is inserted in G. A laser light source 5 is fixed to the center of the upper part of the head 4, and a photodetector body 6 is attached to a position off the center of the upper part. The photodetector body 6 is composed of a fixed base, a movable base, and a photodetection unit, and the photodetection unit is composed of multi-divided sensors, and recognizes a change in the light receiving position from the balance of the amount of light incident on each sensor. It is possible, so-called PSD. The photodetector unit of the photodetector body 6 is moved two-dimensionally along a plane parallel to the surface of the head on which the fixed base is attached by moving the movable base on the fixed base by a driving mechanism (not shown). It can move in any direction. Reference numeral 7 in the drawing denotes a sample, which is placed on the upper surface of the piezoelectric scanning element 8 via a sample mounting base 50 and is provided with a magnet M in the piezoelectric scanning element.
It is fixed by the magnetism of. The piezoelectric scanning element 8 is composed of three piezoelectric elements which are finely moved in the X, Y and Z directions by a signal from a scanning power source, and is fixed to a bottom portion 9B of a base 9. Elevating screws 10a, 10b, 10c screwed to the upper edge and the bottom of the base at the upper edge 9E via a space.
(Not shown) are provided, and the lifting screw is moved up and down by turning the branch 10B provided in the middle portion of the lifting screw in the space. The lifting screw 1
Steel balls 11 are fitted into the tips of 0a, 10b, 10c (not shown), and the stage bottom plate 12 is placed on the steel balls. The X and Y stages 13X and 13Y are mounted on the stage bottom plate, and the Y stage 13Y
The head 4 is placed on the above. Each of the X and Y stages is configured to move on the stage bottom plate 12 in the X and Y directions by a driving mechanism (not shown). The X, Y stages 13X, 13Y and the lifting screws 10a, 10b, 10c (not shown) are coarse movement mechanisms, in which the lifting screw is formed on the cantilever 1. This is for bringing the probe 2 close to the region of the surface of the sample 7 on which the interatomic force acts. In addition, S is, for example, an elastic body such as a spring, and one end thereof is attached to the upper edge portion 9E of the base and the other end is attached between the stage bottom plates 11. The atomic force microscope having such a structure operates as follows.

【０００３】図１に示す状態から、昇降捩子１０を回す
ことによりステージ底板１２、Ｘ，Ｙステージ１３Ｘ，
１３Ｙ及びヘッド４を一体的に試料側に降下させ、カン
チレバー１の先端に形成された探針２を試料７に対して
１ナノメータ以下の距離まで近付ける。すると、前記探
針先端の原子と試料の表面原子との間に原子間力が作用
し、カンチレバー１が撓む。この時、レーザー光源５か
ら該カンチレバー１の背面（探針２が形成されている面
に対し反対の面）にレーザー光が照射されており、レー
ザー反射光の入射位置の変化がフォトディテクター６に
より検出される。原子間力顕微鏡においては、この検出
された反射光の入射位置の変化が前記カンチレバー１が
撓みに相当し、この撓みが一定、即ち、前記探針２と試
料７の間の距離の一定に保たれる様に前記圧電走査素子
８をＺ方向に伸縮させながら、前記試料７に対し前記カ
ンチレバー１の探針２をＸ，Ｙ方向に走査させることに
より、試料表面の凹凸を画像として得ている。From the state shown in FIG. 1, by rotating the lifting screw 10, the stage bottom plate 12, the X, Y stage 13X,
13Y and the head 4 are integrally lowered to the sample side, and the probe 2 formed at the tip of the cantilever 1 is brought closer to the sample 7 to a distance of 1 nanometer or less. Then, an atomic force acts between the atom at the tip of the probe and the surface atom of the sample, and the cantilever 1 bends. At this time, laser light is emitted from the laser light source 5 to the back surface of the cantilever 1 (the surface opposite to the surface on which the probe 2 is formed), and the photodetector 6 changes the incident position of the laser reflected light. To be detected. In the atomic force microscope, the change in the incident position of the detected reflected light corresponds to the bending of the cantilever 1, and this bending is constant, that is, the distance between the probe 2 and the sample 7 is kept constant. While the piezoelectric scanning element 8 is expanded and contracted in the Z direction so as to lean, the probe 2 of the cantilever 1 is scanned in the X and Y directions with respect to the sample 7, thereby obtaining the image of the unevenness of the sample surface. .

【０００４】さて、前記した様に、レバー１の撓みの検
出は光てこの原理に基づきレーザー反射光の入射位置の
変化をフォトディテクタ６により検出することにより行
っていることから、レーザー光源５，カンチレバー１及
びフォトディテクタ６から成る光学系は、通常、ヘッド
内部に固定されている。この光学系の構成要素であるカ
ンチレバーは、図２に示す様に、ガラス基板とか半導体
基板の如き基板Ｋの端部に形成されており、この基板Ｋ
は、矩形枠状のレバーホルダー３に取り付けられ、光路
内に挿入されるわけであるが、この際、光てこ方式を利
用するので、カンチレバー１は試料表面に対し或る角度
を持つように取り付けられる。そして、前記探針２と試
料７のアプローチはヘッド４を試料側に降下させること
により行うが、図２に示す様に、試料７の観察位置（カ
ンチレバー１先端の探針２が試料７にアプローチする位
置）の周辺部に大きな凸部Ｄ（障害物）があると、前記
基板Ｋの方が先に該凸部Ｄに接触し、探針２を試料表面
にアプローチすることが出来ない。この際、前記基板Ｋ
のレバーホルダー３に対する固定角度を大きくすると、
探針先端が試料に対向しなくなり、得られる原子間力像
の分解能が著しく低下してしまう。又、前記ヘッド４を
外し、試料７をアプローチに支障のない向きに取付け直
すことも考えられるが、前記凸部Ｄは観察位置の周囲１
００μｍ程度の所にある、高さ凡そ５０μｍ〜１００μ
ｍ程度の肉眼では確認しにくいものであることから、た
とえ、光学顕微鏡を使用しながらであっても該取付け修
正操作は極めて厄介なものとならざるを得ない。As described above, the deflection of the lever 1 is detected by detecting the change in the incident position of the laser reflected light by the photodetector 6 based on the principle of the optical lever. Therefore, the laser light source 5 and the cantilever are detected. An optical system consisting of 1 and the photodetector 6 is usually fixed inside the head. As shown in FIG. 2, the cantilever, which is a component of this optical system, is formed at the end of a substrate K such as a glass substrate or a semiconductor substrate.
Is attached to the lever holder 3 having a rectangular frame shape and is inserted into the optical path. At this time, since the optical lever method is used, the cantilever 1 is attached so as to have a certain angle with respect to the sample surface. To be Then, the approach of the probe 2 and the sample 7 is performed by lowering the head 4 toward the sample side, but as shown in FIG. 2, the observation position of the sample 7 (the probe 2 at the tip of the cantilever 1 approaches the sample 7). If there is a large convex portion D (obstacle) in the peripheral portion of the position where the probe 2 contacts, the substrate K comes into contact with the convex portion D first, and the probe 2 cannot approach the sample surface. At this time, the substrate K
When the fixed angle of the lever holder 3 is increased,
The tip of the probe does not face the sample, and the resolution of the obtained atomic force image is significantly reduced. It is also conceivable to remove the head 4 and remount the sample 7 in a direction that does not hinder the approach.
Height of about 50 μm to 100 μ at about 00 μm
Since it is difficult to confirm with the naked eye of about m, the attachment correction operation must be extremely troublesome even when using an optical microscope.

【０００５】そこで、図３に示す如き構成の原子間力顕
微鏡が考えられている。該図３中、前記図１と同じ番
号，記号の付されたもの同一構成要素である。図中１４
はＹステージ１３Ｙ上に載置された回転ステージで、該
回転ステージの上にヘッド４が載置されている。該回転
ステージは回転駆動機構（図示せず）により、前記Ｙス
テージ１３Ｙ上を回転するように構成されている。Therefore, an atomic force microscope having a structure as shown in FIG. 3 has been considered. In FIG. 3, those having the same numbers and symbols as those in FIG. 1 are the same constituent elements. 14 in the figure
Is a rotary stage mounted on the Y stage 13Y, and the head 4 is mounted on the rotary stage. The rotary stage is configured to rotate on the Y stage 13Y by a rotary drive mechanism (not shown).

【０００６】この様な構成の原子間力顕微鏡において、
カンチレバー１を組み込んだヘッド４を回転ステージ１
４上に載置した後、昇降捩子１０ａ，１０ｂ，１０ｃ
（図示せず）……を回すことによりステージ底板１２、
Ｘ，Ｙステージ１３Ｘ，１３Ｙ、回転テージ１４及びヘ
ッド４を一体的に試料側に降下させる。この際、例え
ば、光学顕微鏡により試料表面に凸部Ｄ（障害物）を発
見し、このまま前記ヘッド４を降下させると、カンチレ
バー１の基板Ｋが該凸部に接触する恐れがある場合、予
め、回転駆動機構（図示せず）により、前記回転ステー
ジ１４をＹステージ１３Ｙの上で回転させ、一体化して
ヘッド４もレーザー光軸Ｏを中心に回転させる。該回転
により、前記基板Ｋが前記凸部Ｄに接触しない位置へ持
って行く。例えば、図３（Ｂ）に示す様に、回転ステー
ジ１４を回転させ、ヘッド４を破線から実線に示す様に
回転移動させる。この様な動作により、光学系（レーザ
ー光源５，カンチレバー１及びフォトディテクタ６から
成る）の位置関係を維持したまま、探針２の先端を中心
にしてヘッド４が回転するので、観察位置を変えずに障
害物 （凸部Ｄ）への接触を回避することが出来る。
尚、原子間力顕微鏡の走査範囲は極めて狭いので、その
走査範囲において、基板が一度避けた障害物に当たる事
はない。この状態で、前記昇降捩子１０ａ，１０ｂ，１
０ｃ（図示せず）……を回し、カンチレバー１の先端に
形成された探針２を試料７に対して１ナノメータ以下の
距離まで近付け、前記図１にて説明した様に試料表面の
凹凸を画像として得る。In the atomic force microscope having such a structure,
Rotating stage 1 with head 4 incorporating cantilever 1
After mounting on 4, the lifting screws 10a, 10b, 10c
(Not shown) By turning the stage bottom plate 12,
The X, Y stages 13X, 13Y, the rotary tage 14, and the head 4 are integrally lowered to the sample side. At this time, for example, when a convex portion D (obstacle) is found on the sample surface by an optical microscope and the head 4 is lowered as it is, the substrate K of the cantilever 1 may come into contact with the convex portion in advance, The rotary stage 14 is rotated on the Y stage 13Y by a rotary drive mechanism (not shown), and the head 4 is also rotated about the laser optical axis O as a unit. By the rotation, the substrate K is brought to a position where it does not contact the convex portion D. For example, as shown in FIG. 3B, the rotary stage 14 is rotated, and the head 4 is rotationally moved from the broken line to the solid line. With such an operation, the head 4 rotates around the tip of the probe 2 while maintaining the positional relationship of the optical system (including the laser light source 5, the cantilever 1, and the photodetector 6), so that the observation position is not changed. Further, it is possible to avoid contact with an obstacle (projection D).
Since the scanning range of the atomic force microscope is extremely narrow, the substrate does not hit an obstacle that was once avoided in the scanning range. In this state, the lifting screws 10a, 10b, 1
0c (not shown) ... is turned to bring the probe 2 formed at the tip of the cantilever 1 closer to the sample 7 to a distance of 1 nanometer or less, and to make the sample surface uneven as described in FIG. Get as an image.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】さて、前記図３に示す
如き構成の原子間力顕微鏡で使用されるカンチレバー１
は、前記した様に、ガラス基板とか半導体基板の如き基
板の端部に形成されるが、通常、図４に示す様に、ハン
ドリングを考慮したサイズ（幅２ｍｍ、長さ３〜４ｍｍ
程度）の基板Ｋ´の端部にバネ定数（長さ）の異なる２
種類のカンチレバー１ａ，１ｂが形成されたものが市販
されている。この基板Ｋ´は、図５に示す様に、矩形枠
状のレバーホルダー３０の溝３１内に押さえ３２で支持
される様に収められる。該押さえは、前記レバーホルダ
ー３０の裏面側からバネ３３により引っ張られているの
で、前記基板Ｋ´は前記溝３１内に固定される。そし
て、使用しない方のカンチレバーを取り除く（破壊す
る）。尚、前記溝３１は、大略、基板Ｋ´が丁度嵌ま
り、該丁度嵌まった時にレーザー光源５の光軸Ｏ上に２
つのカンチレバー１ａ，１ｂを結ぶラインＰと基板Ｋ´
の中心線Ｌの交点が位置する様な形状に作られている。The cantilever 1 used in the atomic force microscope having the structure shown in FIG.
As described above, it is formed on the edge of a substrate such as a glass substrate or a semiconductor substrate. Usually, as shown in FIG. 4, a size (width 2 mm, length 3 to 4 mm) in consideration of handling is provided.
2) with different spring constants (lengths) at the end of the substrate K ′
The cantilever 1a, 1b of the type formed is commercially available. As shown in FIG. 5, the substrate K ′ is housed in a groove 31 of a rectangular frame-shaped lever holder 30 so as to be supported by a presser 32. Since the retainer is pulled by the spring 33 from the back surface side of the lever holder 30, the substrate K ′ is fixed in the groove 31. Then, remove (destroy) the cantilever that is not used. It should be noted that the groove 31 is roughly fitted with the substrate K ′, and when the substrate K ′ is just fitted, the groove 31 is located on the optical axis O of the laser light source 5.
A line P connecting the two cantilevers 1a and 1b and a substrate K '
Is formed in such a shape that the intersection of the center lines L is located.

【０００８】所で、前記の如き基板端部に形成された２
種類のカンチレバーの何れかを選択して使用するタイプ
の基板においては、該基板Ｋ´の中心線Ｌ上にはカンチ
レバー先端の探針が位置しないので、この様なタイプの
基板を、前記図３に示す如き、障害物への接触を回避す
る為に探針の先端を中心にしてヘッド４を回転させる原
子間力顕微鏡に使用するには、カンチレバーホルダーの
基板取付け溝を、選択されるカンチレバーに応じて反長
手方向にずらして形成しなければならない。しかし、前
記カンチレバーホルダーの基板取付け溝は最初に形成し
たらそのままの固定溝なので、前記２種類のカンチレバ
ーの何れかを選択して使用するタイプの基板は使用困難
となる。又、カンチレバーの長さが２種類あるために基
板の長手方向のずれも発生する。By the way, 2 formed on the end portion of the substrate as described above
In a type of substrate in which any one of the types of cantilevers is selected and used, the probe of the tip of the cantilever is not located on the center line L of the substrate K ′. In order to use it in an atomic force microscope in which the head 4 is rotated around the tip of the probe to avoid contact with an obstacle, as shown in, the substrate mounting groove of the cantilever holder is set to the selected cantilever. Accordingly, they must be formed so as to be displaced in the opposite longitudinal direction. However, since the substrate mounting groove of the cantilever holder is a fixed groove as it is when first formed, it is difficult to use a substrate of a type in which any one of the two types of cantilevers is selected and used. Further, since the cantilevers have two types of lengths, the displacement of the substrate in the longitudinal direction also occurs.

【０００９】本発明は、この様な問題に解決する為に成
されたもので、基板端部に形成された２種類のカンチレ
バーの何れを選択しても、探針先端を中心にカンチレバ
ーを回転させることの出来る新規な原子間力顕微鏡を提
供することを目的とするものである。The present invention has been made in order to solve such a problem. Regardless of which of the two types of cantilevers formed at the end of the substrate is selected, the cantilever is rotated about the tip of the probe. It is an object of the present invention to provide a novel atomic force microscope that can be used.

【００１０】[0010]

【課題を解決するための手段】 その為に、本発明は、
その先端に探針が形成された夫々互いに長さの異なる複
数のカンチレバーを設けた基板と、前記カンチレバーに
光を照射するための光源と、前記カンチレバーで反射し
た光の位置ずれを検出する光検出器とを設けたヘッド、
及び、試料を載置し前記探針を前記試料表面の原子間力
の作用する領域内で３次元的に運動させるための微動機
構を設けたベースを具備しており、前記基板をホルダー
に取付け、該ホルダーを前記ヘッドに組込む様に成した
原子間力顕微鏡であって、前記ホルダーに、前記基板が
前記複数のカンチレバーの先端を結ぶラインに平行に滑
動可能な基板保持用の溝を設けた。Therefore, the present invention provides
A substrate provided with a plurality of cantilevers each having a tip formed with a different length from each other, a light source for irradiating the cantilevers with light, and light detection for detecting a positional deviation of light reflected by the cantilevers. Head with a container,
And a base provided with a fine movement mechanism for three-dimensionally moving the probe on the surface of the sample on which the atomic force acts and mounting the substrate on a holder. An atomic force microscope configured to incorporate the holder into the head, wherein the holder is provided with a groove for holding the substrate that is slidable parallel to a line connecting the tips of the plurality of cantilevers. .

【００１１】[0011]

【作用】 レバーホルダーに、基板が、該基板に形成さ
れた複数のカンチレバーの先端を結ぶラインに平行に滑
動可能な基板保持用の溝を設ける様に成したので、基板
端部に形成された２種類のカンチレバーの何れを選択し
ても、選択されたカンチレバーの先端がレバーホルダー
の中心に来る様に前記溝内において前記基板を滑動させ
る。この結果、探針先端を中心に選択されたカンチレバ
ーを回転させることが出来るThe lever holder is provided with the groove for holding the substrate, which is slidable parallel to the line connecting the tips of the cantilevers formed on the substrate. Whichever of the two types of cantilevers is selected, the substrate is slid in the groove so that the tip of the selected cantilever comes to the center of the lever holder. As a result, the selected cantilever can be rotated around the tip of the probe.

【００１２】[0012]

【実施例】 図６は本発明の一実施例を示したもので、
主要部（レバーホルダー部分）のみ示している。図中前
記各図で使用された番号，符号と同一の番号，符号の付
されたものは同一構成要素である。図中６０はレバーホ
ルダーで、その中心（レーザー光源５の光軸Ｏと一致す
る）の左部分には孔Ｈが開けられており、右の部分には
レバーホルダーすべり溝６１が設けられている。該すべ
り溝６１内には、自分自身及び前記すべり溝を形成して
いる壁内部に螺合された微調捩子６２によりスライド可
能な基板受け６３が設けられている。該基板受けの反カ
ンチレバー側端面６３Ｔ及び該基板受けの反カンチレバ
ー側端面が当接する前記すべり溝の端部６１Ｔは、前記
基板受けに取付けられる基板Ｋ´に形成された長短２つ
のカンチレバー１ａ，１ｂの先端を結ぶラインと平行に
なるようにカットされている。尚、前記微調捩子６２の
螺合も該ラインと平行に成されている。図中６４は基板
Ｋ´を固定するための押さえで、前記レバーホルダー６
０の裏面側からバネ（図示せず）により引っ張られてい
るので、該バネを緩めて前記基板Ｋ´を前記基板受け６
３上に置き、再びバネを強くすることにより前記すべり
溝６１内に該基板を固定することが出来る。EXAMPLE FIG. 6 shows an example of the present invention.
Only the main part (lever holder part) is shown. In the figure, the same numbers and reference numerals as those used in each of the above figures are the same components. In the figure, reference numeral 60 is a lever holder, and a hole H is formed in the left part of the center (corresponding to the optical axis O of the laser light source 5), and a lever holder slide groove 61 is provided in the right part. . In the slide groove 61, there is provided a substrate receiver 63 which is slidable by itself and a fine adjustment screw 62 screwed into the inside of the wall forming the slide groove. The anti-cantilever side end surface 63T of the substrate receiver and the end portion 61T of the slide groove with which the anti-cantilever side end surface of the substrate receiver abuts have two long and short cantilevers 1a and 1b formed on the substrate K'attached to the substrate receiver. It is cut so that it is parallel to the line connecting the tips of the. The fine adjustment screw 62 is also screwed in parallel with the line. Reference numeral 64 in the figure denotes a retainer for fixing the substrate K ′, which is the lever holder 6
0 is pulled by a spring (not shown) from the back surface side, the spring is loosened and the substrate K ′ is received by the substrate receiver 6
It is possible to fix the substrate in the slide groove 61 by placing it on the surface of the substrate 3 and strengthening the spring again.

【００１３】さて、先ず、端部に大小２種類のカンチレ
バー１ａ，１ｂが形成された基板受け６３の上に基板Ｋ
´をセットし、押さえ６４により固定する。この状態
で、使用すべきカンチレバーの位置合わせを次の様に行
う。例えば、長い方のカンチレバー１ａを使用する場
合、微調捩子６２を回して前記基板受け６３を移動さ
せ、前記カンチレバー１ａの先端をレバーホルダー６０
の中心に持って来る。この時、若し、短い方のカンチレ
バー１ｂを使用する場合には、同じ様に微調捩子６２を
回して前記基板受け６３を移動させ、前記カンチレバー
１ｂの先端をレバーホルダー６０の中心に持って来る。
この様な操作は、例えば、光学顕微鏡が備えられ、前記
レバーホルダー６０をセットすることにより該レバーホ
ルダーの中心が明示される操作台を使用し、前記光学顕
微鏡で観察しながら行われる。Now, first, the substrate K is placed on a substrate receiver 63 having two kinds of cantilevers 1a and 1b of large and small sizes formed at its ends.
′ Is set and fixed by the presser 64. In this state, the cantilever to be used is aligned as follows. For example, when the longer cantilever 1a is used, the fine adjustment screw 62 is turned to move the substrate receiver 63, and the tip of the cantilever 1a is moved to the lever holder 60.
Bring to the center of. At this time, if the shorter cantilever 1b is used, the fine adjustment screw 62 is similarly rotated to move the substrate receiver 63, and the tip of the cantilever 1b is held at the center of the lever holder 60. come.
Such an operation is performed while observing with the optical microscope using, for example, an operation table provided with an optical microscope and the center of the lever holder is clearly set by setting the lever holder 60.

【００１４】次に、前記の如き位置合わせが済んだカン
チレバー１ａをセットしたレバーホルダー６０を前記図
３に示す如き原子間力顕微鏡のヘッド４のガイド４Ｇに
完全に嵌挿する。該嵌挿により、レーザー源５の光軸上
に前記カンチレバー１ａの先端部の探針２が一致する。
この状態の元で、前記した様に試料表面の凹凸を画像と
して得る動作が行われる。Next, the lever holder 60, on which the cantilever 1a having been aligned as described above is set, is completely fitted into the guide 4G of the head 4 of the atomic force microscope as shown in FIG. By the insertion, the probe 2 at the tip of the cantilever 1a is aligned with the optical axis of the laser source 5.
Under this state, as described above, the operation of obtaining the unevenness of the sample surface as an image is performed.

【００１５】図７は本願発明の主要部の他の実施例を示
したものである。この実施例では、前記図６に示す実施
例と異なり、基板受けや微調捩子を使用せず、カンチレ
バーが形成された基板Ｋ´´の反カンチレバー端面ＫＴ
が前記基板Ｋ´´に形成された長短２つのカンチレバー
１ａ，１ｂの先端を結ぶラインと平行になるようにカッ
トしておく。そして、該基板Ｋ´´を、該基板の反カン
チレバー端面ＫＴが滑り溝６１の滑面６１Ｔに当接する
様に，滑り溝にセットし、押さえ６４により固定する。
この状態で、使用すべきカンチレバーの位置合わせを次
の様に行う。例えば、長い方のカンチレバー１ａを使用
する場合、基板Ｋ´´を直接前記ラインに沿って移動さ
せ、前記カンチレバー１ａの先端をレバーホルダー６０
の中心に持って来る。FIG. 7 shows another embodiment of the main part of the present invention. In this embodiment, unlike the embodiment shown in FIG. 6, the anti-cantilever end surface KT of the substrate K ″ on which the cantilever is formed does not use a substrate receiver or a fine adjustment screw.
Is cut in parallel with the line connecting the tips of the two long and short cantilevers 1a and 1b formed on the substrate K ″. Then, the substrate K ″ is set in the slide groove so that the anti-cantilever end surface KT of the substrate comes into contact with the slide surface 61T of the slide groove 61, and is fixed by the presser 64.
In this state, the cantilever to be used is aligned as follows. For example, when the longer cantilever 1a is used, the substrate K ″ is moved directly along the line, and the tip of the cantilever 1a is moved to the lever holder 60.
Bring to the center of.

【００１６】[0016]

【発明の効果】 本発明は、レバーホルダーに、基板
が、該基板に形成された複数のカンチレバーの先端を結
ぶラインに平行に滑動可能な基板保持用の溝を設ける様
に成したので、基板端部に形成された２種類のカンチレ
バーの何れを選択しても、探針先端を中心に選択された
カンチレバーを回転させることが出来る。According to the present invention, the lever holder is provided with the groove for holding the substrate, which is slidable in parallel with the line connecting the tips of the cantilevers formed on the substrate. Whichever of the two types of cantilevers formed at the end is selected, the selected cantilever can be rotated around the tip of the probe.

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

【図１】 従来の原子間力顕微鏡の概略の一例を示した
ものである。FIG. 1 shows an example of the outline of a conventional atomic force microscope.

【図２】 従来の原子間力顕微鏡の一部概略の一例を示
したものである。FIG. 2 shows an example of a part of a conventional atomic force microscope.

【図３】 従来の原子間力顕微鏡の問題を解決するため
に提案された原子間力顕微鏡一部概略の一例を示したも
のである。FIG. 3 shows an example of a partial outline of an atomic force microscope proposed to solve the problem of the conventional atomic force microscope.

【図４】 原子間力顕微鏡に使用されるカンチレバーが
形成された基板の一例を示したものである。FIG. 4 shows an example of a substrate on which a cantilever used for an atomic force microscope is formed.

【図５】 カンチレバーが形成された基板をレバーホル
ダーにセットした様子を示したものである。FIG. 5 shows a state in which a substrate having a cantilever is set on a lever holder.

【図６】 本発明の主要部の一実施例を示したものであ
る。FIG. 6 shows an embodiment of the main part of the present invention.

【図７】 本発明の主要部の他の実施例を示したもので
ある。FIG. 7 shows another embodiment of the main part of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ カンチレバー ２ 探針 ３ レバーホルダー ４ ヘッド ４Ｇ ガイド ５ レーザー光源 ６ フォトディテクター体 ７ 試料 ８ 圧電走査素子 ９ ベース ９Ｂ 底部 ９Ｅ 上縁部 １０ａ，１０ｂ，……… 昇降捩子 １０Ｂ 枝 １１ 鋼球 １２ ステージ底板 １３Ｘ Ｘステージ １３Ｙ Ｙステージ １４ 回転ステージ ５０ 試料取付け台 Ｍ 磁石 Ｓ 弾性体 Ｋ 基板 Ｄ 障害物（凸部） Ｋ´ 基板 １ａ，１ｂ カンチレバー ３０ 矩形枠状のレバーホルダー ３１ 溝 ３２ 押さえ ３３ バネ Ｏ レーザ光源の光軸 ６０ レバーホルダー Ｈ 孔 ６１ すべり溝 ６２ 微調捩子 ６３ 基板受け ６４ 押さえ Ｋ´´ 基板 1 cantilever 2 probe 3 lever holder 4 head 4G guide 5 laser light source 6 photodetector body 7 sample 8 piezoelectric scanning element 9 base 9B bottom 9E upper edge 10a, 10b, ... Elevating screw 10B branch 11 steel ball 12 stage Bottom plate 13X X stage 13Y Y stage 14 Rotation stage 50 Sample mount M Magnet S Elastic body K Substrate D Obstacle (convex) K'Substrate 1a, 1b Cantilever 30 Rectangular frame-shaped lever holder 31 Groove 32 Presser 33 Spring O laser Optical axis of light source 60 Lever holder H hole 61 Sliding groove 62 Fine adjustment screw 63 Substrate receiving 64 Pressing K ″ substrate

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 その先端に探針が形成された夫々互いに
長さの異なる複数のカンチレバーを設けた基板と、前記
カンチレバーに光を照射するための光源と、前記カンチ
レバーで反射した光の位置ずれを検出する光検出器とを
設けたヘッド、及び、試料を載置し前記探針を前記試料
表面の原子間力の作用する領域内で３次元的に運動させ
るための微動機構を設けたベースを具備しており、前記
基板をホルダーに取付け、該ホルダーを前記ヘッドに組
込む様に成した原子間力顕微鏡であって、前記ホルダー
に、前記基板が前記複数のカンチレバーの先端を結ぶラ
インに平行に滑動可能な基板保持用の溝を設けた原子間
力顕微鏡。1. A substrate on which a plurality of cantilevers each having a different length from each other, each of which has a probe formed at its tip, a light source for irradiating the cantilever with light, and a positional deviation of light reflected by the cantilever. And a base provided with a fine movement mechanism for placing a sample and moving the probe three-dimensionally within the region of the sample surface on which the atomic force acts. An atomic force microscope equipped with the substrate to a holder, and the holder being assembled to the head, wherein the substrate is parallel to a line connecting the tips of the cantilevers to the holder. Atomic force microscope with a slidable groove for holding a substrate. 【請求項２】 前記基板と前記溝が当接する互いの面
が、前記複数のカンチレバーの先端を結ぶラインに平行
に切断されている前記請求項１記載の原子間力顕微鏡。2. The atomic force microscope according to claim 1, wherein the surfaces of the substrate and the groove in contact with each other are cut in parallel with a line connecting the tips of the plurality of cantilevers. 【請求項３】 前記複数のカンチレバーの先端を結ぶラ
インに平行に切断された端面を有する基板受けに前記基
板を載せる様に成し、該基板受けに当接する前記溝の面
が前記複数のカンチレバーの先端を結ぶラインに平行に
切断されており、前記基板受けを前記溝内で滑動させる
ための調整捩子が設けられている請求項１記載の原子間
力顕微鏡。3. The substrate is placed on a substrate receiver having an end surface cut in parallel with a line connecting the tips of the plurality of cantilevers, and the surface of the groove contacting the substrate receiver has the plurality of cantilevers. The atomic force microscope according to claim 1, wherein the adjusting screw is provided so as to be cut in parallel with a line connecting the ends of the substrate and an adjusting screw for sliding the substrate receiver in the groove is provided.