JPH09145726A - Method for cleaning atomic force microscope and cantilever - Google Patents
Method for cleaning atomic force microscope and cantileverInfo
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- JPH09145726A JPH09145726A JP30768495A JP30768495A JPH09145726A JP H09145726 A JPH09145726 A JP H09145726A JP 30768495 A JP30768495 A JP 30768495A JP 30768495 A JP30768495 A JP 30768495A JP H09145726 A JPH09145726 A JP H09145726A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は原子間力顕微鏡およ
びカンチレバーのクリーニング方法に関し、特にカンチ
レバーのクリーニング機構を備えた原子間力顕微鏡と、
そのカンチレバーのクリーニング方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an atomic force microscope and a cantilever cleaning method, and more particularly, to an atomic force microscope equipped with a cantilever cleaning mechanism,
The cleaning method of the cantilever is related.
【０００２】[0002]
【従来の技術】原子間力顕微鏡はプローブ（探針）と試
料とを所定の距離に近づけた場合に、両者の間に働く力
（引力、斥力）を測定して映像化する顕微鏡である。プ
ローブは一方端が固定され他方端が自由端となった片持
ちのレバー（以後カンチレバーと呼称）の自由端側に取
付けられ、プローブと試料とを接近させた場合に、両者
の間に働く力によるカンチレバーの振れを測定すること
で、プローブと試料間に働く力を求めるものである。2. Description of the Related Art An atomic force microscope is a microscope for measuring and visualizing forces (attractive force, repulsive force) acting between a probe (probe) and a sample when they are brought close to each other at a predetermined distance. The probe is attached to the free end side of a cantilever with one end fixed and the other end free (hereinafter referred to as the cantilever), and the force that acts between them when the probe and sample are brought close together. The force acting between the probe and the sample is obtained by measuring the shake of the cantilever due to.
【０００３】図１６はカンチレバーの振れを光学的に測
定する原子間力顕微鏡の構成を説明する図である。図１
６において、カンチレバー１０１の先端にはプローブ１
０２が取付けられ、カンチレバー１０１はプローブ１０
２がサンプル１０６に接触しないように配置されてい
る。カンチレバー１０１のプローブ１０２が設けられた
側とは反対側の面（以後、背面と呼称）には、レーザー
光源１０８からレーザー光１０９が照射され、カンチレ
バー１０１の背面で反射されたレーザー光１０９は反射
鏡１１０により光路を変更されてフォトディテクター１
１１に入射する。FIG. 16 is a diagram for explaining the structure of an atomic force microscope for optically measuring the shake of the cantilever. FIG.
6, the probe 1 is attached to the tip of the cantilever 101.
02 is attached, and the cantilever 101 is the probe 10
2 is arranged so as not to contact the sample 106. The surface of the cantilever 101 opposite to the side on which the probe 102 is provided (hereinafter referred to as the back surface) is irradiated with laser light 109 from a laser light source 108, and the laser light 109 reflected by the back surface of the cantilever 101 is reflected. The optical path is changed by the mirror 110 and the photo detector 1
It is incident on 11.
【０００４】サンプル１０６はピエゾ素子によってｘ、
ｙ、ｚ方向に精密に可動するサンプル台１０７上に載置
されており、カンチレバー１０１は固定されているが、
サンプル１０６を平面的に移動させることでプローブ１
０２によってサンプル１０６の表面が走査され、サンプ
ル１０６の表面形状の映像が得られることになる。The sample 106 has a piezo element for x,
The cantilever 101 is fixed on the sample table 107 that is precisely movable in the y and z directions.
By moving the sample 106 in a plane, the probe 1
02, the surface of the sample 106 is scanned, and an image of the surface shape of the sample 106 is obtained.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】このように原子間力顕
微鏡ではカンチレバー１０１先端のプローブ１０２をサ
ンプル１０６の表面上で走査しているため、サンプル１
０６の表面に異物等が付着している場合、その異物がプ
ローブ１０２にも付着してプローブ１０２が汚染される
ことがあった。そして、汚染されたプローブ１０２は使
用不能となるので、汚染される都度新しいカンチレバー
と交換され廃却されており、装置の使用コストを増加さ
せていた。As described above, in the atomic force microscope, the probe 102 at the tip of the cantilever 101 scans the surface of the sample 106.
When foreign matter or the like adheres to the surface of 06, the foreign matter may also adhere to the probe 102 and contaminate the probe 102. Since the contaminated probe 102 becomes unusable, it is replaced with a new cantilever every time it is contaminated and discarded, which increases the cost of using the device.
【０００６】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、原子間力顕微鏡内にカンチレバー
のクリーニング機構を備え、カンチレバーを取り外さず
に、汚染されたプローブをクリーニングし、カンチレバ
ーの寿命を長く保つとともに、カンチレバーの着脱に伴
う測定効率の低下および、カンチレバーの破損を防止し
て装置のランニングコストを低減した原子間力顕微鏡を
提供することを目的とする。また、カンチレバーを取り
外してクリーニングする場合のカンチレバーのクリーニ
ング方法を提供することを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and is provided with a cleaning mechanism for a cantilever in an atomic force microscope so that a contaminated probe can be cleaned without removing the cantilever. It is an object of the present invention to provide an atomic force microscope in which the lifetime of the cantilever is maintained for a long time, the measurement efficiency is reduced due to the attachment and detachment of the cantilever, and the cantilever is prevented from being damaged, thereby reducing the running cost of the apparatus. Moreover, it aims at providing the cleaning method of the cantilever when removing and cleaning the cantilever.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項１記
載の原子間力顕微鏡は、測定試料を載置し三次元的に移
動可能な試料台と、前記測定試料に対面するその下側主
面上に探針が配置されたカンチレバーとを備え、前記探
針と前記測定試料とを所定の間隔に接近させた際に両者
の間に生じる力を測定して、前記測定試料の表面形状を
映像化する原子間力顕微鏡において、前記カンチレバー
の前記探針に付着した異物を除去する異物除去手段と、
前記試料台および異物除去手段を載置し三次元的に移動
可能な可動ステージとをさらに備えている。An atomic force microscope according to a first aspect of the present invention comprises a sample table on which a measurement sample is placed and which can be moved three-dimensionally, and an underside thereof which faces the measurement sample. A cantilever in which a probe is arranged on the main surface, and measuring the force generated between the probe and the measurement sample when the probe and the measurement sample are brought close to each other to obtain a surface shape of the measurement sample. In an atomic force microscope that visualizes, foreign matter removing means for removing foreign matter attached to the probe of the cantilever,
It further comprises a movable stage on which the sample stage and foreign matter removing means are mounted and which can be moved three-dimensionally.
【０００８】本発明に係る請求項２記載の原子間力顕微
鏡は、前記異物除去手段が超音波洗浄装置であって、前
記超音波洗浄装置は洗浄液が貯溜された洗浄槽と、超音
波を発振する超音波発振器とを有し、前記探針を前記洗
浄液に浸し、前記洗浄液を介して前記探針に超音波を照
射することで前記異物を除去する。In the atomic force microscope according to a second aspect of the present invention, the foreign matter removing means is an ultrasonic cleaning device, and the ultrasonic cleaning device oscillates ultrasonic waves with a cleaning tank in which a cleaning liquid is stored. The ultrasonic wave oscillator is provided, and the foreign matter is removed by immersing the probe in the cleaning liquid and irradiating the probe with ultrasonic waves through the cleaning liquid.
【０００９】本発明に係る請求項３記載の原子間力顕微
鏡は、前記異物除去手段が不活性ガスを噴射するガス噴
射装置であって、前記ガス噴射装置は前記不活性ガスの
噴射圧力を調整可能な圧力調整バルブを有し、前記探針
に向けて不活性ガスを噴射することで前記異物を除去す
る。An atomic force microscope according to a third aspect of the present invention is a gas injection device in which the foreign matter removing means injects an inert gas, and the gas injection device adjusts the injection pressure of the inert gas. It has a possible pressure control valve, and the foreign matter is removed by injecting an inert gas toward the probe.
【００１０】本発明に係る請求項４記載の原子間力顕微
鏡は、前記異物除去手段がウェットエッチング装置であ
って、前記ウェットエッチング装置は少なくとも１種類
以上のエッチング液を種類ごとに貯溜する、少なくとも
１以上のウェットエッチング槽を有し、前記探針を前記
１種類以上のエッチング液に浸し、ウェットエッチング
により前記異物を溶解して除去する。In the atomic force microscope according to a fourth aspect of the present invention, the foreign matter removing means is a wet etching device, and the wet etching device stores at least one or more kinds of etching solutions for each kind. It has one or more wet etching baths, the probe is dipped in the one or more kinds of etching solutions, and the foreign matter is dissolved and removed by wet etching.
【００１１】本発明に係る請求項５記載の原子間力顕微
鏡は、前記少なくとも１以上のウェットエッチング槽が
複数のウェットエッチング槽であり、前記少なくとも１
種類以上のエッチング液は、弗酸系エッチング液、有機
アルカリ溶液系エッチング液、硫酸系エッチング液、塩
酸系エッチング液のうち複数のエッチング液を含んでい
る。In the atomic force microscope according to a fifth aspect of the present invention, the at least one or more wet etching baths are a plurality of wet etching baths.
The etching liquids of various types include a plurality of etching liquids among hydrofluoric acid-based etching liquids, organic alkaline solution-based etching liquids, sulfuric acid-based etching liquids, and hydrochloric acid-based etching liquids.
【００１２】本発明に係る請求項６記載の原子間力顕微
鏡は、前記カンチレバー、前記試料台、前記異物除去手
段、前記可動ステージを収納し、その内部を真空状態に
保つことが可能な真空容器をさらに備え、前記異物除去
手段が真空中で前記カンチレバーを輻射熱により加熱す
る輻射加熱装置であって、前記探針を加熱することで前
記異物を蒸発させて除去する。An atomic force microscope according to a sixth aspect of the present invention is a vacuum container capable of accommodating the cantilever, the sample stage, the foreign matter removing means, and the movable stage, and keeping the inside in a vacuum state. The foreign matter removing means is a radiant heating device that heats the cantilever by radiant heat in a vacuum, and the foreign matter is evaporated and removed by heating the probe.
【００１３】本発明に係る請求項７記載の原子間力顕微
鏡は、前記カンチレバー、前記試料台、前記異物除去手
段、前記可動ステージを収納し、その内部を真空状態に
保つことが可能な真空容器をさらに備え、前記異物除去
手段がイオンビーム発生装置であって、所定のエネルギ
ーに加速された不活性ガスのイオンを前記探針に照射す
ることで、前記異物をイオンスパッタリングにより除去
する。The atomic force microscope according to a seventh aspect of the present invention is a vacuum container capable of accommodating the cantilever, the sample stage, the foreign matter removing means, and the movable stage, and keeping the inside in a vacuum state. Further, the foreign matter removing means is an ion beam generator, and the foreign matter is removed by ion sputtering by irradiating the probe with ions of an inert gas accelerated to a predetermined energy.
【００１４】本発明に係る請求項８記載の原子間力顕微
鏡は、前記不活性ガスがアルゴンガスである。In the atomic force microscope according to the eighth aspect of the present invention, the inert gas is argon gas.
【００１５】本発明に係る請求項９記載の原子間力顕微
鏡は、前記異物除去手段が振動付与装置であって、前記
振動付与装置は、前記可動ステージ外部に配置された発
振器と、前記発振器に電気的接続され、前記発振器の出
力を所定周波数の機械振動に変換する振動子と、前記振
動子の発振面に主面が対向するように設けられ、前記カ
ンチレバーを前記振動子の発振面と前記主面とで挟んで
固定するカンチレバー押え治具とを備え、前記振動子の
発する機械振動を前記カンチレバーに伝達することで、
前記異物を振動により除去する。In the atomic force microscope according to claim 9 of the present invention, the foreign matter removing means is a vibration imparting device, and the vibration imparting device includes an oscillator arranged outside the movable stage and the oscillator. An oscillator that is electrically connected and that converts the output of the oscillator into mechanical vibration of a predetermined frequency is provided so that the main surface faces the oscillation surface of the oscillator, and the cantilever is connected to the oscillation surface of the oscillator. By providing a cantilever holding jig that is sandwiched and fixed with the main surface, and by transmitting the mechanical vibration generated by the vibrator to the cantilever,
The foreign matter is removed by vibration.
【００１６】本発明に係る請求項１０記載の原子間力顕
微鏡は、前記振動子がフェライト振動子である。According to a tenth aspect of the atomic force microscope of the present invention, the oscillator is a ferrite oscillator.
【００１７】本発明に係る請求項１１記載の原子間力顕
微鏡は、前記振動子がセラミック振動子である。In the atomic force microscope according to claim 11 of the present invention, the vibrator is a ceramic vibrator.
【００１８】本発明に係る請求項１２記載のカンチレバ
ーのクリーニング方法は、探針と測定試料とを所定の間
隔に接近させた際に両者の間に生じる力を測定して、前
記測定試料の表面形状を映像化する原子間力顕微鏡の、
前記探針が配置されるカンチレバーのクリーニング方法
であって、前記カンチレバーを前記原子間力顕微鏡から
取り外し、前記カンチレバーの前記探針を真空中で輻射
熱により加熱することで、前記探針に付着した異物を蒸
発させて除去する。According to a twelfth aspect of the present invention, in the method of cleaning a cantilever, a force generated between a probe and a measurement sample when the probe and the measurement sample are brought close to each other is measured, and the surface of the measurement sample is measured. Of the atomic force microscope that visualizes the shape,
A method of cleaning a cantilever in which the probe is arranged, wherein the cantilever is detached from the atomic force microscope, and the probe of the cantilever is heated by radiant heat in a vacuum, whereby foreign matter attached to the probe is removed. Are removed by evaporation.
【００１９】本発明に係る請求項１３記載のカンチレバ
ーのクリーニング方法は、探針と測定試料とを所定の間
隔に接近させた際に両者の間に生じる力を測定して、前
記測定試料の表面形状を映像化する原子間力顕微鏡の、
前記探針が配置されるカンチレバーのクリーニング方法
であって、前記カンチレバーを前記原子間力顕微鏡から
取り外し、所定のエネルギーに加速された不活性ガスの
イオンを前記探針に照射することで、前記探針に付着し
た異物をイオンスパッタリングにより除去する。According to a thirteenth aspect of the present invention, in the method of cleaning a cantilever, the force generated between the probe and the measurement sample when the probe and the measurement sample are brought close to each other is measured, and the surface of the measurement sample is measured. Of the atomic force microscope that visualizes the shape,
A method for cleaning a cantilever in which the probe is arranged, wherein the cantilever is removed from the atomic force microscope and the probe is irradiated with ions of an inert gas accelerated to a predetermined energy. The foreign matter attached to the needle is removed by ion sputtering.
【００２０】本発明に係る請求項１４記載のカンチレバ
ーのクリーニング方法は、探針と測定試料とを所定の間
隔に接近させた際に両者の間に生じる力を測定して、前
記測定試料の表面形状を映像化する原子間力顕微鏡の、
前記探針が配置されるカンチレバーのクリーニング方法
であって、前記カンチレバーを前記原子間力顕微鏡から
取り外し、機械振動を前記カンチレバーに伝達すること
で、前記探針に付着した異物を振動により除去する。According to a fourteenth aspect of the present invention, in the method for cleaning a cantilever, the force generated between the probe and the measurement sample when the probe and the measurement sample are brought close to each other is measured, and the surface of the measurement sample is measured. Of the atomic force microscope that visualizes the shape,
A method for cleaning a cantilever in which the probe is arranged, wherein the cantilever is detached from the atomic force microscope and mechanical vibration is transmitted to the cantilever to remove foreign matter attached to the probe by vibration.
【００２１】[0021]
＜実施の形態１＞図１に本発明に係る原子間力顕微鏡の
実施の形態１として、原子間力顕微鏡１００の構成を示
す。図１において、カンチレバー１の自由端側にはプロ
ーブ（探針）２が取付けられ、カンチレバー１はサンプ
ル６上に配置されている。なおカンチレバー１の固定端
は図示しない固定手段に固定されている。<First Embodiment> FIG. 1 shows a configuration of an atomic force microscope 100 as a first embodiment of an atomic force microscope according to the present invention. In FIG. 1, a probe (probe) 2 is attached to the free end side of the cantilever 1, and the cantilever 1 is arranged on a sample 6. The fixed end of the cantilever 1 is fixed to a fixing means (not shown).
【００２２】カンチレバー１のプローブ２が設けられた
側とは反対側の面（以後、背面と呼称）には、レーザー
光源８からレーザー光９が照射され、カンチレバー１の
背面で反射されたレーザー光９は反射鏡１０により光路
を変更されてフォトディテクター１１に入射する。The surface of the cantilever 1 opposite to the side where the probe 2 is provided (hereinafter referred to as the back surface) is irradiated with the laser light 9 from the laser light source 8 and reflected by the back surface of the cantilever 1. The light path 9 is changed in its optical path by the reflecting mirror 10 and enters the photodetector 11.
【００２３】サンプル６はピエゾ素子によってｘ、ｙ、
ｚ方向にミクロン単位で精密に可動するサンプル台７上
に載置されており、サンプル６を移動させることでプロ
ーブ２によってサンプル６の表面が走査されることにな
る。Sample 6 has x, y, and
The sample 6 is mounted on a sample table 7 that can be precisely moved in the z direction in units of microns, and the surface of the sample 6 is scanned by the probe 2 by moving the sample 6.
【００２４】そして、サンプル台７は水平、垂直方向
（Ｘ、Ｙ、Ｚ方向）に可動する可動ステージ１２上に配
置されている。また、可動ステージ１２上においては超
音波洗浄装置４がサンプル台７に併設されている。The sample table 7 is arranged on a movable stage 12 which is movable in horizontal and vertical directions (X, Y, Z directions). On the movable stage 12, the ultrasonic cleaning device 4 is attached to the sample table 7.
【００２５】超音波洗浄装置４は、洗浄槽中に浸した洗
浄物に超音波（２００００Ｈｚ以上）を照射して洗浄す
る装置であり、超音波発振器（図示せず）を内部に有
し、超音波洗浄槽５内には洗浄液が満たされている。The ultrasonic cleaning device 4 is a device for irradiating ultrasonic waves (20000 Hz or higher) to a cleaning object immersed in a cleaning tank, and has an ultrasonic oscillator (not shown) inside, The sonic cleaning tank 5 is filled with a cleaning liquid.
【００２６】次に、原子間力顕微鏡１００の動作につい
て図２を用いて説明する。測定画像の解像度などからプ
ローブ２に異物が付着したと判断されると測定が中断さ
れ、超音波洗浄装置４がカンチレバー１の下部に位置す
るように可動ステージ１２が水平方向に移動する。Next, the operation of the atomic force microscope 100 will be described with reference to FIG. When it is determined that foreign matter has adhered to the probe 2 from the resolution of the measurement image, the measurement is interrupted, and the movable stage 12 moves horizontally so that the ultrasonic cleaning device 4 is located below the cantilever 1.
【００２７】図２は、可動ステージ１２の水平方向移動
後のカンチレバー１と超音波洗浄装置４の配置状態を示
す図であり、異物３が付着し汚染されたプローブ２が超
音波洗浄液に浸される前の状態が示されている。FIG. 2 is a view showing the arrangement state of the cantilever 1 and the ultrasonic cleaning device 4 after the movable stage 12 is moved in the horizontal direction. The probe 2 contaminated by the foreign matter 3 is immersed in the ultrasonic cleaning liquid. The state before it is shown.
【００２８】カンチレバー１が超音波洗浄槽５の所定位
置に達すると、可動ステージ１２が垂直方向に移動し、
プローブ２が超音波洗浄液に浸され超音波洗浄が実行さ
れることになる。When the cantilever 1 reaches a predetermined position in the ultrasonic cleaning tank 5, the movable stage 12 moves vertically,
The probe 2 is immersed in the ultrasonic cleaning liquid, and the ultrasonic cleaning is executed.
【００２９】超音波洗浄終了後は、超音波洗浄槽５が引
き下がるように可動ステージ１２が垂直方向に移動し、
プローブ２が超音波洗浄液面から離れる。なお、超音波
洗浄液としては純水あるいは有機溶剤（アセトン、ベン
ジン、トリクロロエチレン）などを使用する。なお、有
機溶剤を使用した場合には、この後、可動ステージ１２
上に設けられた水洗槽（図示せず）がカンチレバー１の
下部に移動してきて、水洗槽内の純水にプローブ２を浸
すことで、プローブ２に付着した超音波洗浄液の除去
（置換）を行う。After the ultrasonic cleaning, the movable stage 12 moves vertically so that the ultrasonic cleaning tank 5 is pulled down,
The probe 2 separates from the ultrasonic cleaning liquid surface. Pure water or an organic solvent (acetone, benzine, trichloroethylene) or the like is used as the ultrasonic cleaning liquid. When an organic solvent is used, after this, the movable stage 12
A water washing tank (not shown) provided above moves to the lower part of the cantilever 1, and the probe 2 is immersed in pure water in the water washing tank to remove (replace) the ultrasonic cleaning liquid adhering to the probe 2. To do.
【００３０】超音波洗浄液の除去後は、可動ステージ１
２上に設けられた乾燥装置（図示せず）がカンチレバー
１の下部に移動してきて、プローブ２に付着した純水を
乾燥除去する。なお、乾燥装置としては窒素ガスなどの
不活性ガスを吹き付けるガス噴射装置などが使用され
る。After removing the ultrasonic cleaning liquid, the movable stage 1
A drying device (not shown) provided on the probe 2 moves to the lower portion of the cantilever 1 to dry and remove the pure water attached to the probe 2. As the drying device, a gas injection device that blows an inert gas such as nitrogen gas is used.
【００３１】そして、純水の乾燥除去が終了した後は、
サンプル６の測定を行う前に、表面形状が判明している
標準サンプルを測定し、画像状態の再現性、解像度から
プローブ２から異物３が除去されているか否かを判断す
る。After the dry removal of pure water is completed,
Before measuring the sample 6, a standard sample whose surface shape is known is measured to determine whether or not the foreign matter 3 is removed from the probe 2 based on the reproducibility of the image state and the resolution.
【００３２】以上説明したように、本発明に係る実施の
形態１によれば、カンチレバーのプローブに付着した異
物を、カンチレバーを取り外さずに装置内でクリーニン
グすることができるので、カンチレバーの寿命を延ばす
ことができるとともに、カンチレバーの着脱に伴う測定
効率の低下および、カンチレバーの破損を防止して原子
間力顕微鏡のランニングコストを低減することができ
る。As described above, according to the first embodiment of the present invention, foreign matter attached to the probe of the cantilever can be cleaned in the apparatus without removing the cantilever, so that the life of the cantilever is extended. In addition, it is possible to prevent the measurement efficiency from being lowered when the cantilever is attached or detached, and prevent the cantilever from being damaged, thereby reducing the running cost of the atomic force microscope.
【００３３】なお、以上の説明はカンチレバーを取り外
さずに装置内でクリーニング可能な原子間力顕微鏡に関
してであったが、カンチレバーを取り外して外部で超音
波洗浄を行うことによってもカンチレバーを再使用可能
にできることは言うまでもない。そのためのクリーニン
グ機構は上記と同様である。Although the above description has been directed to the atomic force microscope which can be cleaned in the apparatus without removing the cantilever, the cantilever can be reused by removing the cantilever and performing ultrasonic cleaning outside. It goes without saying that you can do it. The cleaning mechanism therefor is the same as above.
【００３４】＜実施の形態２＞図３に本発明に係る原子
間力顕微鏡の実施の形態２として、原子間力顕微鏡２０
０の構成を示す。図３において、可動ステージ１２上に
は高圧ガスを噴射してカンチレバー１のクリーニングを
行うガス噴射装置ＧＳがサンプル台７に併設されてい
る。ガス噴射装置ＧＳは、可動ステージ１２外部に置か
れた高圧ガスボンベ１５と、吹き出し口を上方に向けて
可動ステージ１２上に配置されたノズル１３と、高圧ガ
スボンベ１５からノズル１３までのガス配管１６と、ガ
ス配管１６の途中に設けられたガスの圧力を調整する圧
力調整バルブ（レギュレータ）１７とで構成されてい
る。<Second Embodiment> FIG. 3 shows an atomic force microscope 20 according to a second embodiment of the atomic force microscope of the present invention.
The structure of 0 is shown. In FIG. 3, a gas injection device GS that injects high-pressure gas to clean the cantilever 1 is attached to the sample stage 7 on the movable stage 12. The gas injection device GS includes a high pressure gas cylinder 15 placed outside the movable stage 12, a nozzle 13 arranged on the movable stage 12 with a blowout port facing upward, and a gas pipe 16 from the high pressure gas cylinder 15 to the nozzle 13. , And a pressure adjusting valve (regulator) 17 provided in the middle of the gas pipe 16 for adjusting the pressure of the gas.
【００３５】ここで、ガス配管１６は伸縮時の応力等に
よって可動ステージ１２にストレスを加えないように、
フレキシブルな構造となっており、圧力調整バルブ１７
は遠隔操作可能なように自動調整バルブとなっている。Here, the gas pipe 16 should not be stressed to the movable stage 12 due to stress during expansion and contraction.
With a flexible structure, the pressure control valve 17
Is a self-adjusting valve for remote control.
【００３６】その他、図１を用いて説明した原子間力顕
微鏡１００と同一の構成については同一の符号を付し、
重複する説明は省略する。In addition, the same components as those of the atomic force microscope 100 described with reference to FIG.
Duplicate description will be omitted.
【００３７】次に、原子間力顕微鏡２００の動作につい
て図４を用いて説明する。測定画像の解像度などからプ
ローブ２に異物が付着したと判断されると測定が中断さ
れ、ガス噴射装置ＧＳのノズル１３がカンチレバー１の
プローブ２の真下に位置するように可動ステージ１２が
水平方向に移動する。そして、ノズル１３とプローブ２
との距離が適切となるように可動ステージ１２が垂直方
向に移動する。Next, the operation of the atomic force microscope 200 will be described with reference to FIG. When it is determined that foreign matter is attached to the probe 2 from the resolution of the measurement image, the measurement is interrupted, and the movable stage 12 is horizontally moved so that the nozzle 13 of the gas injection device GS is located directly below the probe 2 of the cantilever 1. Moving. Then, the nozzle 13 and the probe 2
The movable stage 12 moves in the vertical direction so that the distance between and is appropriate.
【００３８】図４は、ノズル１３から噴射される高圧ガ
ス（例えば圧力２．０ｋｇ／ｃｍ2の窒素ガス）１４に
よって、異物３が付着し汚染されたプローブ２をクリー
ニングする状態が示されている。ここで、高圧ガス１４
の種類としては不活性ガスであれば窒素ガス以外でも良
く、ガス圧力はカンチレバー１の材質（弾性率など）に
合わせて圧力調整バルブ１７により調整される。FIG. 4 shows a state in which the probe 2 contaminated by the foreign matter 3 attached thereto is cleaned by the high pressure gas (for example, nitrogen gas having a pressure of 2.0 kg / cm 2 ) 14 ejected from the nozzle 13. . Here, the high pressure gas 14
The type of gas may be any gas other than nitrogen gas as long as it is an inert gas, and the gas pressure is adjusted by the pressure adjusting valve 17 according to the material (elastic modulus etc.) of the cantilever 1.
【００３９】予め設定された所定の時間、高圧ガス１４
の噴射を行うと、クリーニングを終了し、サンプル６の
測定を行う前に、表面形状が判明している標準サンプル
を測定し、画像状態の再現性、解像度からプローブ２か
ら異物３が除去されているか否かを判断する。High-pressure gas 14 for a predetermined time set in advance
Is performed, the cleaning is completed, and before the measurement of the sample 6, the standard sample whose surface shape is known is measured, and the foreign matter 3 is removed from the probe 2 from the reproducibility of the image state and the resolution. Judge whether or not.
【００４０】以上説明したように、本発明に係る原子間
力顕微鏡の実施の形態２によれば、カンチレバーのプロ
ーブに付着した異物を、カンチレバーを取り外さずに装
置内でクリーニングすることができるので、カンチレバ
ーの寿命を延ばすことができるとともに、カンチレバー
の着脱に伴う測定効率の低下および、カンチレバーの破
損を防止して原子間力顕微鏡のランニングコストを低減
することができる。As described above, according to the second embodiment of the atomic force microscope of the present invention, foreign matter attached to the probe of the cantilever can be cleaned in the apparatus without removing the cantilever. It is possible to extend the life of the cantilever, prevent the measurement efficiency from being reduced when the cantilever is attached and detached, and prevent damage to the cantilever, thereby reducing the running cost of the atomic force microscope.
【００４１】また、高圧ガスによるクリーニングなので
簡便に行うことができ、原子間力顕微鏡による測定前に
は必ずクリーニングを行うようにルーチン化することで
原子間力顕微鏡の性能を維持することができる。Further, since the cleaning is carried out by the high pressure gas, it can be easily carried out, and the performance of the atomic force microscope can be maintained by routinely carrying out the cleaning before the measurement by the atomic force microscope.
【００４２】なお、以上の説明はカンチレバーを取り外
さずに装置内でクリーニング可能な原子間力顕微鏡に関
してであったが、カンチレバーを取り外して外部で高圧
ガスによるクリーニングを行うことによってもカンチレ
バーを再使用可能にできることは言うまでもない。その
ためのクリーニング機構は上記と同様である。Although the above description has been directed to the atomic force microscope which can be cleaned in the apparatus without removing the cantilever, the cantilever can be reused by removing the cantilever and performing cleaning with high pressure gas outside. It goes without saying that you can do it. The cleaning mechanism therefor is the same as above.
【００４３】＜実施の形態３＞図５に本発明に係る原子
間力顕微鏡の実施の形態３として、原子間力顕微鏡３０
０の構成を示す。図５において、可動ステージ１２上に
はウェットエッチング槽１８ａがサンプル台７に併設さ
れ、ウェットエッチング槽１８ａに続いてウェットエッ
チング槽１８ｂ〜１８ｄ、および水洗槽１８ｅが順に配
置されている。<Third Embodiment> FIG. 5 shows an atomic force microscope 30 according to a third embodiment of the atomic force microscope of the present invention.
The structure of 0 is shown. In FIG. 5, a wet etching tank 18a is provided on the sample stage 7 on the movable stage 12, and wet etching tanks 18b to 18d and a water washing tank 18e are sequentially arranged following the wet etching tank 18a.
【００４４】その他、図１を用いて説明した原子間力顕
微鏡１００と同一の構成については同一の符号を付し、
重複する説明は省略する。In addition, the same components as those of the atomic force microscope 100 described with reference to FIG.
Duplicate description will be omitted.
【００４５】次に、原子間力顕微鏡３００の動作につい
て図６〜図９を用いて説明する。測定画像の解像度など
からプローブ２に異物が付着したと判断されると測定が
中断され、異物の種類に応じてウェットエッチング槽１
８ａ〜１８ｄの何れかがカンチレバー１の下部に位置す
るように可動ステージ１２が水平方向に移動する。Next, the operation of the atomic force microscope 300 will be described with reference to FIGS. When it is determined that foreign matter has adhered to the probe 2 based on the resolution of the measurement image, the measurement is interrupted, and the wet etching bath 1 is used depending on the type of foreign matter.
The movable stage 12 moves in the horizontal direction so that any of 8a to 18d is located below the cantilever 1.
【００４６】図６は、可動ステージ１２の水平方向移動
後のカンチレバー１とウェットエッチング槽１８ａの配
置状態を示す図であり、異物３ａが付着し汚染されたプ
ローブ２がウェットエッチング槽１８ａ内の弗酸系エッ
チング液１９ａに浸される前の状態が示されている。FIG. 6 is a view showing the arrangement state of the cantilever 1 and the wet etching tank 18a after the movable stage 12 is moved in the horizontal direction. The probe 2 in which the foreign matter 3a adheres and is contaminated is the fluorine in the wet etching tank 18a. The state before being immersed in the acid-based etching solution 19a is shown.
【００４７】ここで、異物３ａはシリコン酸化膜などの
シリコン系の異物であり、弗酸系エッチング液１９ａと
しては、例えば、５０％弗酸溶液を１０〜１００倍に希
釈した希釈弗酸溶液を使用する。Here, the foreign matter 3a is a silicon-based foreign matter such as a silicon oxide film, and the hydrofluoric acid-based etching solution 19a is, for example, a diluted hydrofluoric acid solution prepared by diluting a 50% hydrofluoric acid solution 10 to 100 times. use.
【００４８】図７は、可動ステージ１２の水平方向移動
後のカンチレバー１とウェットエッチング槽１８ｂの配
置状態を示す図であり、異物３ｂが付着し汚染されたプ
ローブ２がウェットエッチング槽１８ｂ内の有機アルカ
リ溶液系エッチング液１９ｂに浸される前の状態が示さ
れている。FIG. 7 is a view showing the arrangement state of the cantilever 1 and the wet etching tank 18b after the movable stage 12 has been moved in the horizontal direction. The probe 2 contaminated by the foreign matter 3b adheres to the organic material in the wet etching tank 18b. The state before being immersed in the alkaline solution etching solution 19b is shown.
【００４９】ここで、異物３ｂはレジスト材として使用
されるポリマー系の異物であり、有機アルカリ溶液系エ
ッチング液１９ｂとしては、例えばアミン系の有機溶剤
を使用する。The foreign matter 3b is a polymer-based foreign matter used as a resist material, and an amine-based organic solvent, for example, is used as the organic alkaline solution-based etching solution 19b.
【００５０】図８は、可動ステージ１２の水平方向移動
後のカンチレバー１とウェットエッチング槽１８ｃの配
置状態を示す図であり、異物３ｃが付着し汚染されたプ
ローブ２がウェットエッチング槽１８ｃ内の硫酸系エッ
チング液１９ｃに浸される前の状態が示されている。FIG. 8 is a view showing the arrangement state of the cantilever 1 and the wet etching bath 18c after the movable stage 12 has been moved in the horizontal direction. The probe 2 contaminated by the foreign matter 3c adheres to the sulfuric acid in the wet etching bath 18c. The state before being immersed in the system etching liquid 19c is shown.
【００５１】ここで、異物３ｃはレジスト材として使用
される有機物系の異物であり、硫酸系エッチング液１９
ｃとしては、例えば濃硫酸などを使用する。Here, the foreign matter 3c is an organic matter-based foreign matter used as a resist material, and the sulfuric acid-based etching solution 19 is used.
As c, for example, concentrated sulfuric acid or the like is used.
【００５２】図９は、可動ステージ１２の水平方向移動
後のカンチレバー１とウェットエッチング槽１８ｄの配
置状態を示す図であり、異物３ｄが付着し汚染されたプ
ローブ２がウェットエッチング槽１８ｄ内の塩酸系エッ
チング液１９ｄに浸される前の状態が示されている。FIG. 9 is a view showing the arrangement state of the cantilever 1 and the wet etching tank 18d after the movable stage 12 has been moved in the horizontal direction. The probe 2 contaminated by the foreign matter 3d adheres to the hydrochloric acid in the wet etching tank 18d. The state before being immersed in the system etching liquid 19d is shown.
【００５３】ここで、異物３ｄは配線材として使用され
るＡｌ（アルミニウム）や、原子間力顕微鏡の構成材か
ら発生するＦｅ（鉄）、Ｃｒ（クロム）などの金属系の
異物であり、塩酸系エッチング液１９ｄとしては、例え
ば塩酸と過酸化水素を１対１で混合した混合溶液を使用
する。Here, the foreign matter 3d is a metallic foreign matter such as Al (aluminum) used as a wiring material, Fe (iron), Cr (chrome) generated from the constituent material of the atomic force microscope, and hydrochloric acid. As the system etching liquid 19d, for example, a mixed solution in which hydrochloric acid and hydrogen peroxide are mixed in a 1: 1 ratio is used.
【００５４】以上図６〜図９を用いて説明したように、
ウェットエッチング槽１８ａ〜１８ｄには、それぞれ異
なるエッチング液が満たされており、異物の種類に応じ
て、何れかのエッチング液にカンチレバー１が浸され
る。そして、予め設定された所定の時間エッチング液に
浸された後は、ウェットエッチング槽１８ａ〜１８ｄが
引き下がるように可動ステージ１２が垂直方向に移動
し、プローブ２がエッチング液から離れる。この後、可
動ステージ１２上に設けられた水洗槽１８ｅがカンチレ
バー１の下部に移動してきて、水洗槽内の純水１９ｅに
プローブ２を浸すことで、プローブ２に付着したエッチ
ング液の除去（置換）を行う。As described above with reference to FIGS. 6 to 9,
The wet etching baths 18a to 18d are filled with different etching liquids, and the cantilever 1 is dipped in any one of the etching liquids depending on the type of foreign matter. Then, after being immersed in the etching solution for a predetermined time set in advance, the movable stage 12 moves in the vertical direction so that the wet etching tanks 18a to 18d are pulled down, and the probe 2 is separated from the etching solution. After that, the water washing tank 18e provided on the movable stage 12 moves to the lower part of the cantilever 1, and the probe 2 is immersed in pure water 19e in the water washing tank to remove (replace) the etching solution attached to the probe 2. )I do.
【００５５】なお、図５に示す原子間力顕微鏡３００
は、ウェットエッチング槽１８ａ〜１８ｄを備えていた
が、ウェットエッチング槽は必要に応じて設ければ良
く、異物の種類が１種類に限定できるか、あるいは１種
類のエッチング液で複数種類の異物に対応できるのであ
ればウェットエッチング槽は１つだけでも良い。The atomic force microscope 300 shown in FIG.
Was equipped with wet etching tanks 18a to 18d, but the wet etching tank may be provided as necessary, and the number of kinds of foreign matter can be limited to one, or one kind of etching solution can be used to form plural kinds of foreign matters. Only one wet etching bath may be used if it can be dealt with.
【００５６】エッチング液の除去後は、可動ステージ１
２上に設けられた乾燥装置（図示せず）がカンチレバー
１の下部に移動してきて、プローブ２に付着した純水を
乾燥除去する。なお、乾燥装置としては窒素ガスなどの
不活性ガスを吹き付けるガス噴射装置などが使用され
る。After removing the etching liquid, the movable stage 1
A drying device (not shown) provided on the probe 2 moves to the lower portion of the cantilever 1 to dry and remove the pure water attached to the probe 2. As the drying device, a gas injection device that blows an inert gas such as nitrogen gas is used.
【００５７】ただし、プローブ２に付着した異物の種類
が不明である場合、および複数の種類の異物が付着して
いると考えられる場合は、カンチレバー１はウェットエ
ッチング槽１８ａ〜１８ｄの全てに浸されることにな
る。そして、各ウェットエッチング槽での浸漬が終わる
毎にプローブ２の水洗槽１８ｅでの洗浄がなされる。However, if the type of foreign matter attached to the probe 2 is unknown, or if it is considered that multiple types of foreign matter are attached, the cantilever 1 is immersed in all of the wet etching baths 18a to 18d. Will be. Then, each time the immersion in each wet etching tank is completed, the probe 2 is washed in the water washing tank 18e.
【００５８】なお、このような場合には、ウェットエッ
チング槽１８ａ〜１８ｄのそれぞれと、水洗槽１８ｅと
の距離が等距離であることが望ましく、水洗槽１８ｅを
中心にして、ウェットエッチング槽１８ａ〜１８ｄをそ
の周囲に配置するような構成が採られる。In such a case, it is desirable that the distance between each of the wet etching baths 18a to 18d and the washing bath 18e is the same distance. 18d is arranged around it.
【００５９】以上説明したように、本発明に係る原子間
力顕微鏡の実施の形態３によれば、カンチレバーのプロ
ーブに付着した異物を、カンチレバーを取り外さずに装
置内でクリーニングすることができるので、カンチレバ
ーの寿命を延ばすことができるとともに、カンチレバー
の着脱に伴う測定効率の低下および、カンチレバーの破
損を防止して原子間力顕微鏡のランニングコストを低減
することができる。As described above, according to the third embodiment of the atomic force microscope of the present invention, foreign matter attached to the probe of the cantilever can be cleaned in the apparatus without removing the cantilever. It is possible to extend the life of the cantilever, prevent the measurement efficiency from being reduced when the cantilever is attached and detached, and prevent damage to the cantilever, thereby reducing the running cost of the atomic force microscope.
【００６０】また、エッチング液を用いて異物を溶解し
て除去するので、強固に付着した異物にも対応できる。
さらに、複数のウェットエッチング槽を設け、多種類の
エッチング液を使用することで、異物の種類が不明な場
合や、複数の種類の異物が付着している場合にも対応す
ることができる。Further, since the foreign matter is dissolved and removed by using the etching solution, it is possible to deal with the foreign matter that is strongly adhered.
Furthermore, by providing a plurality of wet etching baths and using a plurality of types of etching solutions, it is possible to deal with the case where the type of foreign matter is unknown or the case where multiple types of foreign matter are attached.
【００６１】なお、以上の説明はカンチレバーを取り外
さずに装置内でクリーニング可能な原子間力顕微鏡に関
してであったが、カンチレバーを取り外して外部でウェ
ットエッチングによるクリーニングを行うことによって
もカンチレバーを再使用可能にできることは言うまでも
ない。そのためのクリーニング機構は上記と同様であ
る。Although the above description has been concerned with the atomic force microscope which can be cleaned in the apparatus without removing the cantilever, the cantilever can be reused by removing the cantilever and performing cleaning by wet etching outside. It goes without saying that you can do it. The cleaning mechanism therefor is the same as above.
【００６２】＜実施の形態４＞図１０に本発明に係る原
子間力顕微鏡の実施の形態４として、原子間力顕微鏡４
００の構成を示す。図１０において、可動ステージ１２
上においては高温炉２０がサンプル台７に併設され、可
動ステージ１２を含む原子間力顕微鏡４００の全ての構
成物は真空チャンバー２１内に収容されている。真空チ
ャンバー２１には真空ポンプ２２が接続され、真空ポン
プ２２を作動することで真空チャンバー２１内が真空に
保たれる。<Fourth Embodiment> FIG. 10 shows an atomic force microscope 4 according to a fourth embodiment of the present invention.
00 is shown. In FIG. 10, the movable stage 12
In the upper part, the high temperature furnace 20 is provided side by side with the sample stage 7, and all components of the atomic force microscope 400 including the movable stage 12 are housed in the vacuum chamber 21. A vacuum pump 22 is connected to the vacuum chamber 21, and the inside of the vacuum chamber 21 is kept vacuum by operating the vacuum pump 22.
【００６３】高温炉２０はカンチレバー１を全部、また
はプローブ２部分を収容できる大きさを有し、輻射熱に
よりカンチレバー１を加熱することができるのであれ
ば、加熱方式や形状が限定されるものではない。図１０
においては、中空円筒を横にした形状の高温炉２０を示
しているが、加熱機構は省略されている。加熱機構とし
ては、円筒内壁に沿って白熱線等のヒータを巻回した構
成でも良く、円筒内側に円筒軸に沿ってハロゲンランプ
やアークランプを配置した構成でも良い。その加熱温度
は、プローブ２に付着した異物の種類によって異なる
が、想定される異物から、必要とされる温度範囲は２０
０℃〜１０００℃程度である。なお、高温炉２０の加熱
のための電源や、温度測定のための測定装置などは省略
されている。The high-temperature furnace 20 has a size capable of accommodating the entire cantilever 1 or the probe 2 portion, and the heating system and shape are not limited as long as the cantilever 1 can be heated by radiant heat. . FIG.
In FIG. 1, the high temperature furnace 20 having a hollow cylinder lying down is shown, but the heating mechanism is omitted. As a heating mechanism, a heater such as an incandescent wire may be wound around the inner wall of the cylinder, or a halogen lamp or an arc lamp may be arranged inside the cylinder along the cylinder axis. The heating temperature varies depending on the type of foreign matter attached to the probe 2, but the required temperature range is 20 from the assumed foreign matter.
It is about 0 ° C to 1000 ° C. A power supply for heating the high temperature furnace 20 and a measuring device for measuring temperature are omitted.
【００６４】その他、図１を用いて説明した原子間力顕
微鏡１００と同一の構成については同一の符号を付し、
重複する説明は省略する。In addition, the same components as those of the atomic force microscope 100 described with reference to FIG.
Duplicate description will be omitted.
【００６５】次に、原子間力顕微鏡４００の動作につい
て図１１を用いて説明する。測定画像の解像度などから
プローブ２に異物が付着したと判断されると測定が中断
され、高温炉２０内にプローブ２部分が挿入されるよう
に可動ステージ１２が水平方向に移動する。Next, the operation of the atomic force microscope 400 will be described with reference to FIG. When it is determined from the resolution of the measurement image that the foreign matter is attached to the probe 2, the measurement is interrupted, and the movable stage 12 moves in the horizontal direction so that the probe 2 portion is inserted into the high temperature furnace 20.
【００６６】この状態で真空ポンプ２２が動作を開始
し、真空チャンバー２１内の排気を始める。高温炉２０
は真空チャンバー２１内が所定の真空度に達すると加熱
を開始し、所定時間、予め設定された温度を保ちプロー
ブ２に付着した異物を昇華あるいは蒸発させる。In this state, the vacuum pump 22 starts to operate and exhaust of the vacuum chamber 21 is started. High temperature furnace 20
Starts heating when the inside of the vacuum chamber 21 reaches a predetermined degree of vacuum, and keeps a preset temperature for a predetermined time to sublimate or evaporate foreign matter attached to the probe 2.
【００６７】所定時間経過後は高温炉２０は加熱を停止
し、高温炉２０内からプローブ２部分を抜き取るように
可動ステージ１２が水平方向に移動する。そして、高温
炉２０が十分に冷却した時点で真空チャンバー２１内が
常圧に戻され、サンプル６の測定を行う前に、表面形状
が判明している標準サンプルを測定し、画像状態の再現
性、解像度からプローブ２から異物３が除去されている
か否かを判断する。After the elapse of a predetermined time, the high temperature furnace 20 stops heating, and the movable stage 12 moves in the horizontal direction so as to extract the probe 2 portion from the high temperature furnace 20. Then, when the high temperature furnace 20 is sufficiently cooled, the inside of the vacuum chamber 21 is returned to normal pressure, and before the measurement of the sample 6, a standard sample of which the surface shape is known is measured and the reproducibility of the image state is measured. From the resolution, it is determined whether or not the foreign matter 3 is removed from the probe 2.
【００６８】なお、原子間力顕微鏡による測定を真空状
態で行う場合には、真空チャンバー２１内を常圧に戻す
必要がないので、高温炉２０が冷却するのを待つ必要は
なく、直ちに標準サンプルの測定を行うことができ、そ
の結果、異物の除去が不完全であるとの結論に達した場
合は、ただちに異物の除去を再実行することができる。
ただし、カンチレバー１が金属以外の材料で形成されて
いる場合、真空状態でレーザー光９をカンチレバー１の
背面に照射し続けると、カンチレバー１の背面の温度が
上昇するので、カンチレバー１の背面のレーザー光照射
面以外の部分に金属を蒸着させて冷却効率を高める。When the measurement by the atomic force microscope is performed in a vacuum state, it is not necessary to return the inside of the vacuum chamber 21 to the normal pressure, so that it is not necessary to wait for the high temperature furnace 20 to cool, and the standard sample can be immediately used. Can be performed, and if the result is that the removal of the foreign matter is incomplete, the removal of the foreign matter can be re-executed immediately.
However, when the cantilever 1 is made of a material other than metal, if the laser beam 9 is continuously applied to the back surface of the cantilever 1 in a vacuum state, the temperature of the back surface of the cantilever 1 rises. A metal is vapor-deposited on a portion other than the light irradiation surface to enhance cooling efficiency.
【００６９】以上説明したように、本発明に係る原子間
力顕微鏡の実施の形態４によれば、カンチレバーのプロ
ーブに付着した異物を、カンチレバーを取り外さずに装
置内でクリーニングすることができるので、カンチレバ
ーの寿命を延ばすことができるとともに、カンチレバー
の着脱に伴う測定効率の低下および、カンチレバーの破
損を防止して原子間力顕微鏡のランニングコストを低減
することができる。As described above, according to the fourth embodiment of the atomic force microscope of the present invention, foreign matter attached to the probe of the cantilever can be cleaned in the apparatus without removing the cantilever. It is possible to extend the life of the cantilever, prevent the measurement efficiency from being reduced when the cantilever is attached and detached, and prevent damage to the cantilever, thereby reducing the running cost of the atomic force microscope.
【００７０】また、異物を蒸発によって除去するので、
加熱温度を調整することで、異物の種類が不明な場合
や、複数の種類の異物が付着している場合にも対応する
ことができる。Since foreign matter is removed by evaporation,
By adjusting the heating temperature, it is possible to deal with the case where the type of foreign matter is unknown or the case where a plurality of types of foreign matter are attached.
【００７１】なお、以上の説明はカンチレバーを取り外
さずに装置内でクリーニング可能な原子間力顕微鏡に関
してであったが、カンチレバーを取り外して外部に設け
た真空チャンバー内で高温加熱によるクリーニングを行
うことによってもカンチレバーを再使用可能にできるこ
とは言うまでもない。そのためのクリーニング機構は上
記と同様である。Although the above description has been directed to the atomic force microscope which can be cleaned in the apparatus without removing the cantilever, by removing the cantilever and performing cleaning by high temperature heating in a vacuum chamber provided outside. Needless to say, the cantilever can be reusable. The cleaning mechanism therefor is the same as above.
【００７２】＜実施の形態５＞図１２に本発明に係る原
子間力顕微鏡の実施の形態５として、原子間力顕微鏡５
００の構成を示す。図１２において、可動ステージ１２
上にはイオンビーム発生装置２３がサンプル台７に併設
されている。可動ステージ１２を含む原子間力顕微鏡５
００の全ての構成物は真空チャンバー２１内に収容され
ている。真空チャンバー２１には真空ポンプ２２が接続
され、真空ポンプ２２を作動することで真空チャンバー
２１内が真空に保たれる。<Fifth Embodiment> FIG. 12 shows an atomic force microscope 5 according to a fifth embodiment of the present invention.
00 is shown. In FIG. 12, the movable stage 12
An ion beam generator 23 is attached to the sample table 7 above. Atomic force microscope 5 including movable stage 12
All the components of 00 are accommodated in the vacuum chamber 21. A vacuum pump 22 is connected to the vacuum chamber 21, and the inside of the vacuum chamber 21 is kept vacuum by operating the vacuum pump 22.
【００７３】イオンビーム発生装置２３は不活性ガス
（例えばアルゴンガス）をイオン化して、イオンビーム
として出射する装置であり、不活性ガスをイオン化する
イオン化部（図示せず）と、生成されたイオンに所定の
電界を加えてエネルギーを与え、イオンビームとして加
速する加速部（図示せず）とを有している。The ion beam generator 23 is a device for ionizing an inert gas (for example, argon gas) and emitting it as an ion beam. The ion beam generator 23 ionizes the inert gas (not shown) and the generated ions. And an acceleration unit (not shown) for accelerating as an ion beam by applying a predetermined electric field to give energy.
【００７４】イオンビーム発生装置２３は可動ステージ
１２上に載置するために小型である必要があり、そのた
めにはイオン化部として、構造の簡単ホローカソード型
イオン源や、マイクロ波を同軸ケーブルで供給する小型
のＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）イオン源などが使
用される。なお、イオンビーム発生装置２３を動作させ
るための電源装置や制御装置、不活性ガスの供給手段な
どは省略されている。The ion beam generator 23 needs to be small in size in order to be placed on the movable stage 12. For that purpose, a hollow cathode ion source having a simple structure or a microwave is supplied by a coaxial cable as an ionization section. A small ECR (electron cyclotron resonance) ion source or the like is used. A power supply device and a control device for operating the ion beam generator 23, an inert gas supply means, and the like are omitted.
【００７５】その他、図１を用いて説明した原子間力顕
微鏡１００と同一の構成については同一の符号を付し、
重複する説明は省略する。In addition, the same components as those of the atomic force microscope 100 described with reference to FIG.
Duplicate description will be omitted.
【００７６】次に、原子間力顕微鏡５００の動作につい
て図１３を用いて説明する。測定画像の解像度などから
プローブ２に異物が付着したと判断されると測定が中断
され、イオンビーム発生装置２３がカンチレバー１の下
部に位置するように可動ステージ１２が水平方向に移動
する。Next, the operation of the atomic force microscope 500 will be described with reference to FIG. When it is determined that foreign matter has adhered to the probe 2 from the resolution of the measurement image, the measurement is interrupted, and the movable stage 12 moves in the horizontal direction so that the ion beam generator 23 is located below the cantilever 1.
【００７７】この状態で真空ポンプ２２が動作を開始
し、真空チャンバー２１内の排気を始める。イオンビー
ム発生装置２３は真空チャンバー２１内が所定の真空度
に達するとイオン発生を開始し、所定時間、予め設定さ
れた加速エネルギーのイオン（例えばＡｒイオン）をプ
ローブ２に照射し、付着した異物をイオンスパッタリン
グにより除去する。ここで、イオンの加速エネルギーは
３ｋｅＶ程度、ビーム電流は２５ｍＡ程度である。なお
イオン種はＡｒイオンに限定されず、Ｈｅ（ヘリウム）
イオン、Ｎｅ（ネオン）イオン、Ｋｒ（クリプトン）イ
オン、Ｘｅ（キセノン）イオンなどを使用しても良い。
ただし、Ａｒイオンが最もスパッタリング効率が良いの
で、一般的にはＡｒイオンが使用される。In this state, the vacuum pump 22 starts to operate and exhaust of the vacuum chamber 21 is started. The ion beam generator 23 starts ion generation when the inside of the vacuum chamber 21 reaches a predetermined degree of vacuum, irradiates the probe 2 with ions (for example, Ar ions) having a preset acceleration energy for a predetermined time, and adheres the foreign matter. Are removed by ion sputtering. Here, the acceleration energy of the ions is about 3 keV, and the beam current is about 25 mA. The ion species is not limited to Ar ions, but He (helium)
Ions, Ne (neon) ions, Kr (krypton) ions, Xe (xenon) ions and the like may be used.
However, since Ar ions have the highest sputtering efficiency, Ar ions are generally used.
【００７８】所定時間経過後はイオンビーム発生装置２
３の動作を停止し、イオンビーム発生装置２３上からカ
ンチレバー１を移動させるように可動ステージ１２が水
平方向に移動する。そして、真空チャンバー２１内が常
圧に戻され、サンプル６の測定を行う前に、表面形状が
判明している標準サンプルを測定し、画像状態の再現
性、解像度からプローブ２から異物３が除去されている
か否かを判断する。After a predetermined time has passed, the ion beam generator 2
The operation of 3 is stopped, and the movable stage 12 moves in the horizontal direction so as to move the cantilever 1 from above the ion beam generator 23. Then, the inside of the vacuum chamber 21 is returned to normal pressure, and before the measurement of the sample 6, a standard sample whose surface shape is known is measured, and the foreign matter 3 is removed from the probe 2 from the reproducibility of the image state and the resolution. It is determined whether or not it has been done.
【００７９】なお、原子間力顕微鏡による測定を真空状
態で行う場合には、真空チャンバー２１内を常圧に戻す
必要がないので、直ちに標準サンプルの測定を行うこと
ができ、その結果、異物の除去が不完全であるとの結論
に達した場合は、ただちに異物の除去を再実行すること
ができる。When the measurement by the atomic force microscope is performed in a vacuum state, it is not necessary to return the inside of the vacuum chamber 21 to the normal pressure, so that the standard sample can be measured immediately and, as a result, the foreign matter If the conclusion is reached that the removal is incomplete, the removal of the foreign material can be re-executed immediately.
【００８０】以上説明したように、本発明に係る原子間
力顕微鏡の実施の形態５によれば、カンチレバーのプロ
ーブに付着した異物を、カンチレバーを取り外さずに装
置内でクリーニングすることができるので、カンチレバ
ーの寿命を延ばすことができるとともに、カンチレバー
の着脱に伴う測定効率の低下および、カンチレバーの破
損を防止して原子間力顕微鏡のランニングコストを低減
することができる。As described above, according to the fifth embodiment of the atomic force microscope of the present invention, foreign matter attached to the probe of the cantilever can be cleaned in the apparatus without removing the cantilever. It is possible to extend the life of the cantilever, prevent the measurement efficiency from being reduced when the cantilever is attached and detached, and prevent damage to the cantilever, thereby reducing the running cost of the atomic force microscope.
【００８１】また、異物をイオンスパッタリングにより
除去するので、イオンの加速エネルギー、あるいはビー
ム電流を調整することで、異物の種類が不明な場合や、
複数の種類の異物が付着している場合にも対応すること
ができる。Since the foreign matter is removed by ion sputtering, the type of the foreign matter is unknown by adjusting the ion acceleration energy or the beam current.
It is also possible to deal with the case where a plurality of types of foreign matter are attached.
【００８２】なお、以上の説明はカンチレバーを取り外
さずに装置内でクリーニング可能な原子間力顕微鏡に関
してであったが、カンチレバーを取り外して外部に設け
た真空チャンバー内でイオンスパッタリングによるクリ
ーニングを行うことによってもカンチレバーを再使用可
能にできることは言うまでもない。そのためのクリーニ
ング機構は上記と同様である。Although the above description has been directed to the atomic force microscope which can be cleaned in the apparatus without removing the cantilever, by removing the cantilever and performing cleaning by ion sputtering in a vacuum chamber provided outside. Needless to say, the cantilever can be reusable. The cleaning mechanism therefor is the same as above.
【００８３】＜実施の形態６＞図１４に本発明に係る原
子間力顕微鏡の実施の形態６として、原子間力顕微鏡６
００の構成を示す。図１４において、可動ステージ１２
上には振動付与装置ＶＳがサンプル台７に併設されてい
る。振動付与装置ＶＳは可動ステージ１２に垂直に取り
付けられた支柱２８と、支柱２８から延在するアーム２
８ａおよび２８ｂに取り付けられた振動子２６およびカ
ンチレバー押え治具２７とを有している。振動子２６の
振動面とカンチレバー押え治具２７の主面とは対向する
ように配置されている。振動子２６が取り付けられたア
ーム２８ａは固定されているが、カンチレバー押え治具
２７が取り付けられたアーム２８ｂは支柱２８に沿って
上下に可動する。<Sixth Embodiment> FIG. 14 shows an atomic force microscope 6 according to a sixth embodiment of the atomic force microscope of the present invention.
00 is shown. In FIG. 14, the movable stage 12
The vibration applying device VS is attached to the sample table 7 on the upper side. The vibration imparting device VS includes a column 28 vertically attached to the movable stage 12 and an arm 2 extending from the column 28.
It has a vibrator 26 and a cantilever holding jig 27 attached to 8a and 28b. The vibrating surface of the vibrator 26 and the main surface of the cantilever holding jig 27 are arranged so as to face each other. The arm 28a to which the vibrator 26 is attached is fixed, but the arm 28b to which the cantilever holding jig 27 is attached is vertically movable along the support column 28.
【００８４】振動子２６は、可動ステージ１２外部に配
置された発振器２５に接続されており、発振器２５より
高周波の電気出力を供給される。振動子２６の動作周波
数は１０〜５０ｋＨｚ程度である。なお、フェライト振
動子を用いることで周波数３０ｋＨｚの振動をカンチレ
バー１に与えることができ、セラミック振動子を用いる
ことで周波数５０〜５００ｋＨｚの振動をカンチレバー
１に与えることができる。The vibrator 26 is connected to the oscillator 25 arranged outside the movable stage 12, and is supplied with a high frequency electric output from the oscillator 25. The operating frequency of the vibrator 26 is about 10 to 50 kHz. It should be noted that the use of a ferrite vibrator can give vibration to the cantilever 1 at a frequency of 30 kHz, and the use of a ceramic vibrator can give vibration to the cantilever 1 at a frequency of 50 to 500 kHz.
【００８５】その他、図１を用いて説明した原子間力顕
微鏡１００と同一の構成については同一の符号を付し、
重複する説明は省略する。In addition, the same components as those of the atomic force microscope 100 described with reference to FIG.
Duplicate description will be omitted.
【００８６】次に、原子間力顕微鏡６００の動作につい
て図１５を用いて説明する。測定画像の解像度などから
プローブ２に異物が付着したと判断されると測定が中断
され、振動付与装置ＶＳが対向配置された振動子２６と
カンチレバー押え治具２７との間にカンチレバー１が位
置するように可動ステージ１２が水平方向に移動する。
そして、アーム２８ｂが支柱２８に沿って上昇し、振動
子２６の振動面とカンチレバー押え治具２７の主面とで
カンチレバー１を挟み込む。このとき、カンチレバー押
え治具２７の主面がプローブ２に接触しないようにカン
チレバー１の位置が調整される。Next, the operation of the atomic force microscope 600 will be described with reference to FIG. When it is determined that foreign matter has adhered to the probe 2 from the resolution of the measurement image or the like, the measurement is interrupted, and the cantilever 1 is positioned between the vibrator 26 and the cantilever holding jig 27 that are oppositely arranged with the vibration imparting device VS. Thus, the movable stage 12 moves in the horizontal direction.
Then, the arm 28b rises along the support column 28, and the cantilever 1 is sandwiched between the vibrating surface of the vibrator 26 and the main surface of the cantilever holding jig 27. At this time, the position of the cantilever 1 is adjusted so that the main surface of the cantilever holding jig 27 does not contact the probe 2.
【００８７】カンチレバー１の挟み込みが完了すると、
発振器２５が所定時間動作し高周波の電気出力が振動子
２６に供給される。振動子２６は高周波の電気出力を機
械振動に変換してカンチレバー１に与え、先端のプロー
ブ２に付着した異物３が機械振動により除去される。When the sandwiching of the cantilever 1 is completed,
The oscillator 25 operates for a predetermined time and a high frequency electric output is supplied to the vibrator 26. The vibrator 26 converts a high-frequency electric output into mechanical vibration and applies it to the cantilever 1, and the foreign matter 3 attached to the probe 2 at the tip is removed by the mechanical vibration.
【００８８】所定時間経過後は発振器２５の動作を停止
し、アーム２８ｂが支柱２８に沿って下降し、振動子２
６とカンチレバー押え治具２７との間からカンチレバー
１を移動させるように可動ステージ１２が水平方向に移
動する。そして、サンプル６の測定を行う前に、表面形
状が判明している標準サンプルを測定し、画像状態の再
現性、解像度からプローブ２から異物３が除去されてい
るか否かを判断する。After a lapse of a predetermined time, the operation of the oscillator 25 is stopped, the arm 28b descends along the support column 28, and the oscillator 2
The movable stage 12 moves in the horizontal direction so as to move the cantilever 1 from between the 6 and the cantilever holding jig 27. Then, before measuring the sample 6, a standard sample whose surface shape is known is measured, and it is judged from the reproducibility and resolution of the image state whether the foreign matter 3 is removed from the probe 2.
【００８９】以上説明したように、本発明に係る原子間
力顕微鏡の実施の形態６によれば、カンチレバーのプロ
ーブに付着した異物を、カンチレバーを取り外さずに装
置内でクリーニングすることができるので、カンチレバ
ーの寿命を延ばすことができるとともに、カンチレバー
の着脱に伴う測定効率の低下および、カンチレバーの破
損を防止して原子間力顕微鏡のランニングコストを低減
することができる。また、異物を機械振動により除去す
るので、異物の種類に無関係に除去できる。As described above, according to the sixth embodiment of the atomic force microscope of the present invention, foreign matter attached to the probe of the cantilever can be cleaned in the apparatus without removing the cantilever. It is possible to extend the life of the cantilever, prevent the measurement efficiency from being reduced when the cantilever is attached and detached, and prevent damage to the cantilever, thereby reducing the running cost of the atomic force microscope. Further, since the foreign matter is removed by mechanical vibration, it can be removed regardless of the type of foreign matter.
【００９０】なお、以上の説明はカンチレバーを取り外
さずに装置内でクリーニング可能な原子間力顕微鏡に関
してであったが、カンチレバーを取り外して外部で機械
振動によるクリーニングを行うことによってもカンチレ
バーを再使用可能にできることは言うまでもない。その
ためのクリーニング機構は上記と同様である。Although the above description has been concerned with the atomic force microscope which can be cleaned in the apparatus without removing the cantilever, the cantilever can be reused by removing the cantilever and performing cleaning by mechanical vibration outside. It goes without saying that you can do it. The cleaning mechanism therefor is the same as above.
【００９１】[0091]
【発明の効果】本発明に係る請求項１記載の原子間力顕
微鏡によれば、測定試料の映像状態などからカンチレバ
ーの探針に異物が付着したと判断した場合には、カンチ
レバーが異物除去手段の異物除去の作用範囲に位置する
ように可動ステージを移動させ、異物除去手段によって
探針の異物を除去するので、カンチレバーの寿命を延ば
すことができるとともに、カンチレバーの着脱を必要と
しないので、カンチレバーの着脱に伴う測定効率の低下
および、カンチレバーの破損を防止して原子間力顕微鏡
のランニングコストを低減することができる。According to the atomic force microscope of the first aspect of the present invention, when it is determined that foreign matter is attached to the probe of the cantilever from the image state of the measurement sample, the cantilever removes the foreign matter. The movable stage is moved so that it is located in the foreign matter removal operation range, and the foreign matter on the probe is removed by the foreign matter removing means, so that the life of the cantilever can be extended and the cantilever need not be attached or detached. It is possible to prevent a decrease in measurement efficiency due to attachment / detachment and damage to the cantilever, thereby reducing the running cost of the atomic force microscope.
【００９２】本発明に係る請求項２記載の原子間力顕微
鏡によれば、異物除去手段が超音波洗浄装置であって、
探針を洗浄液に浸し、洗浄液を介して探針に超音波を照
射することで異物を除去するので、比較的簡便に異物の
除去ができる。According to the atomic force microscope of the second aspect of the present invention, the foreign matter removing means is an ultrasonic cleaning device,
Since the foreign matter is removed by immersing the probe in the cleaning liquid and irradiating the probe with ultrasonic waves through the cleaning liquid, the foreign matter can be removed relatively easily.
【００９３】本発明に係る請求項３記載の原子間力顕微
鏡によれば、異物除去手段が、不活性ガスを噴射するガ
ス噴射装置であって、カンチレバーの探針に向けて不活
性ガスを噴射することで異物を除去するので、簡便に異
物の除去ができる。また、圧力調整バルブを有している
ので、カンチレバーの強度および異物の付着強度に合わ
せて不活性ガスの噴射圧力を調整することができる。According to the atomic force microscope of the third aspect of the present invention, the foreign matter removing means is a gas injection device for injecting an inert gas, and the inert gas is injected toward the probe of the cantilever. By doing so, the foreign matter is removed, so that the foreign matter can be easily removed. Further, since the pressure adjusting valve is provided, the injection pressure of the inert gas can be adjusted according to the strength of the cantilever and the adhesion strength of the foreign matter.
【００９４】本発明に係る請求項４記載の原子間力顕微
鏡によれば、異物除去手段がウェットエッチング装置で
あって、ウェットエッチングにより異物を溶解して除去
するので、強固に付着した異物にも対応できる。According to the atomic force microscope of the fourth aspect of the present invention, the foreign matter removing means is a wet etching device, and the foreign matter is dissolved and removed by wet etching. Can handle.
【００９５】本発明に係る請求項５記載の原子間力顕微
鏡によれば、複数のウェットエッチング槽を設け、多種
類のエッチング液を使用することで、異物の種類が不明
な場合や、複数の種類の異物が付着している場合にも対
応することができる。例えば、弗酸系エッチング液によ
りシリコン酸化膜などのシリコン系の異物を除去でき、
有機アルカリ溶液系エッチング液によりレジスト材とし
て使用されるポリマー系の異物を除去でき、硫酸系エッ
チング液によりレジスト材として使用される有機物系の
異物を除去でき、塩酸系エッチング液によりＡｌ、Ｆ
ｅ、Ｃｒなどの金属系の異物を除去できる。According to the atomic force microscope of the fifth aspect of the present invention, by providing a plurality of wet etching baths and using a large number of types of etching solutions, it is possible to determine the type of foreign matter or a plurality of types of foreign matter. It is also possible to deal with the case where different kinds of foreign substances are attached. For example, a hydrofluoric acid-based etchant can remove silicon-based foreign matter such as a silicon oxide film,
Polymer-based foreign substances used as resist materials can be removed with an organic alkaline solution-based etching liquid, organic-based foreign substances used as resist materials with a sulfuric acid-based etching liquid, and Al and F
It is possible to remove metallic foreign matters such as e and Cr.
【００９６】本発明に係る請求項６記載の原子間力顕微
鏡によれば、異物除去手段が輻射加熱装置であって、探
針を加熱することで異物を蒸発させて除去するので、異
物の種類が不明な場合や、複数の種類の異物が付着して
いる場合にも対応することができる。According to the atomic force microscope of the sixth aspect of the present invention, the foreign matter removing means is the radiation heating device, and the foreign matter is evaporated and removed by heating the probe. It is also possible to deal with the case where it is unknown or the case where a plurality of types of foreign matter are attached.
【００９７】本発明に係る請求項７記載の原子間力顕微
鏡によれば、異物除去手段がイオンビーム発生装置であ
って、所定のエネルギーに加速された不活性ガスのイオ
ンを探針に照射することで、異物をイオンスパッタリン
グにより除去するので、イオンの加速エネルギー、ある
いはビーム電流を調整することで、異物の種類が不明な
場合や、複数の種類の異物が付着している場合にも対応
することができる。According to the atomic force microscope of claim 7 of the present invention, the foreign matter removing means is an ion beam generator, and the probe is irradiated with ions of an inert gas accelerated to a predetermined energy. By doing so, the foreign matter is removed by ion sputtering, so by adjusting the ion acceleration energy or the beam current, it is possible to handle when the type of foreign matter is unknown or when multiple types of foreign matter are attached. be able to.
【００９８】本発明に係る請求項８記載の原子間力顕微
鏡によれば、不活性ガスがアルゴンガスであるので、他
の不活性ガスのイオンに比べてスパッタリング効率が高
いアルゴンイオンにより異物を除去することになり、除
去効率を高めることができる。According to the atomic force microscope of the eighth aspect of the present invention, since the inert gas is argon gas, the foreign matter is removed by the argon ion having a higher sputtering efficiency than the ions of other inert gas. Therefore, the removal efficiency can be improved.
【００９９】本発明に係る請求項９記載の原子間力顕微
鏡によれば、異物除去手段は振動付与装置であって、振
動子の発する機械振動をカンチレバーに伝達すること
で、異物を振動により除去するので、異物の種類に無関
係に除去できる。According to the atomic force microscope of the ninth aspect of the present invention, the foreign matter removing means is a vibration imparting device, and the foreign matter is removed by vibration by transmitting the mechanical vibration generated by the vibrator to the cantilever. Therefore, it can be removed regardless of the type of foreign matter.
【０１００】本発明に係る請求項１０記載の原子間力顕
微鏡によれば、振動子をフェライト振動子とすること
で、周波数３０ｋＨｚの振動をカンチレバーに伝達する
ことができる。According to the atomic force microscope of the tenth aspect of the present invention, by using the ferrite oscillator as the oscillator, it is possible to transmit the vibration of the frequency of 30 kHz to the cantilever.
【０１０１】本発明に係る請求項１１記載の原子間力顕
微鏡によれば、振動子をセラミック振動子とすること
で、周波数５０〜５００ｋＨｚの振動をカンチレバーに
伝達することができる。According to the atomic force microscope of the eleventh aspect of the present invention, by using the ceramic vibrator as the vibrator, it is possible to transfer the vibration having the frequency of 50 to 500 kHz to the cantilever.
【０１０２】本発明に係る請求項１２記載のカンチレバ
ーのクリーニング方法によれば、カンチレバーの探針を
真空中で輻射熱により加熱することで、探針に付着した
異物を蒸発させて除去するので、異物の種類が不明な場
合や、複数の種類の異物が付着している場合にも対応で
き、カンチレバーの寿命を延ばすことができるととも
に、カンチレバーを原子間力顕微鏡から取り外し、原子
間力顕微鏡の外部でクリーニングを行うので、クリーニ
ング機構が大きさの制約を受ないので、コスト的に安価
となる。According to the cantilever cleaning method of the twelfth aspect of the present invention, since the probe of the cantilever is heated by radiant heat in a vacuum, the foreign matter adhering to the probe is evaporated and removed. It is possible to extend the life of the cantilever even when the type of is unknown or when multiple types of foreign substances are attached, and at the same time, remove the cantilever from the atomic force microscope and use it outside the atomic force microscope. Since the cleaning is performed, the size of the cleaning mechanism is not limited, and the cost is low.
【０１０３】本発明に係る請求項１３記載のカンチレバ
ーのクリーニング方法によれば、所定のエネルギーに加
速された不活性ガスのイオンを探針に照射することで、
探針に付着した異物をイオンスパッタリングにより除去
するので、イオンの加速エネルギー、あるいはビーム電
流を調整することで、異物の種類が不明な場合や、複数
の種類の異物が付着している場合にも対応することがで
きるとともに、カンチレバーを原子間力顕微鏡から取り
外し、原子間力顕微鏡の外部でクリーニングを行うの
で、クリーニング機構が大きさの制約を受ないので、コ
スト的に安価となる。According to the cantilever cleaning method of the thirteenth aspect of the present invention, by irradiating the probe with the ions of the inert gas accelerated to a predetermined energy,
Since the foreign matter adhering to the probe is removed by ion sputtering, it is possible to adjust the ion acceleration energy or the beam current, so that even if the type of foreign matter is unknown or multiple types of foreign matter are attached, In addition, the cantilever can be removed from the atomic force microscope, and cleaning can be performed outside the atomic force microscope. Therefore, the size of the cleaning mechanism is not limited, and the cost can be reduced.
【０１０４】本発明に係る請求項１４記載のカンチレバ
ーのクリーニング方法によれば、機械振動をカンチレバ
ーに伝達することで、探針に付着した異物を振動により
除去するので、異物の種類に無関係に除去できるととも
に、カンチレバーを原子間力顕微鏡から取り外し、原子
間力顕微鏡の外部でクリーニングを行うので、クリーニ
ング機構が大きさの制約を受ないので、コスト的に安価
となる。According to the cantilever cleaning method of the fourteenth aspect of the present invention, the foreign matter adhering to the probe is removed by the vibration by transmitting the mechanical vibration to the cantilever, so that the foreign matter is removed regardless of the type of the foreign matter. In addition, the cantilever is detached from the atomic force microscope, and cleaning is performed outside the atomic force microscope. Therefore, the size of the cleaning mechanism is not limited, and the cost is low.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】 本発明に係る原子間力顕微鏡の実施の形態１
を示す図である。FIG. 1 is a first embodiment of an atomic force microscope according to the present invention.
FIG.
【図２】 本発明に係る原子間力顕微鏡の実施の形態１
の動作を説明する図である。FIG. 2 is a first embodiment of an atomic force microscope according to the present invention.
It is a figure explaining operation of.
【図３】 本発明に係る原子間力顕微鏡の実施の形態２
を示す図である。FIG. 3 is a second embodiment of the atomic force microscope according to the present invention.
FIG.
【図４】 本発明に係る原子間力顕微鏡の実施の形態２
の動作を説明する図である。FIG. 4 is a second embodiment of the atomic force microscope according to the present invention.
It is a figure explaining operation of.
【図５】 本発明に係る原子間力顕微鏡の実施の形態３
を示す図である。FIG. 5 is a third embodiment of the atomic force microscope according to the present invention.
FIG.
【図６】 本発明に係る原子間力顕微鏡の実施の形態３
の動作を説明する図である。FIG. 6 is a third embodiment of the atomic force microscope according to the present invention.
It is a figure explaining operation of.
【図７】 本発明に係る原子間力顕微鏡の実施の形態３
の動作を説明する図である。FIG. 7 is a third embodiment of the atomic force microscope according to the present invention.
It is a figure explaining operation of.
【図８】 本発明に係る原子間力顕微鏡の実施の形態３
の動作を説明する図である。FIG. 8 is a third embodiment of the atomic force microscope according to the present invention.
It is a figure explaining operation of.
【図９】 本発明に係る原子間力顕微鏡の実施の形態３
の動作を説明する図である。FIG. 9 is a third embodiment of the atomic force microscope according to the present invention.
It is a figure explaining operation of.
【図１０】 本発明に係る原子間力顕微鏡の実施の形態
４を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing Embodiment 4 of the atomic force microscope according to the present invention.
【図１１】 本発明に係る原子間力顕微鏡の実施の形態
４の動作を説明する図である。FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of the fourth embodiment of the atomic force microscope according to the present invention.
【図１２】 本発明に係る原子間力顕微鏡の実施の形態
５を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing Embodiment 5 of the atomic force microscope according to the present invention.
【図１３】 本発明に係る原子間力顕微鏡の実施の形態
５の動作を説明する図である。FIG. 13 is a diagram for explaining the operation of the fifth embodiment of the atomic force microscope according to the present invention.
【図１４】 本発明に係る原子間力顕微鏡の実施の形態
６を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing Embodiment 6 of the atomic force microscope according to the present invention.
【図１５】 本発明に係る原子間力顕微鏡の実施の形態
６の動作を説明する図である。FIG. 15 is a diagram for explaining the operation of the sixth embodiment of the atomic force microscope according to the present invention.
【図１６】 従来の原子間力顕微鏡の構成を示す図であ
る。FIG. 16 is a diagram showing a configuration of a conventional atomic force microscope.
４ 超音波洗浄層、７ サンプル台、ＧＳ ガス噴射装
置、１２ 可動ステージ、１４ 高圧ガス、１７ 圧力
調整バルブ、１８ａ〜１８ｄ ウエットエッチング槽、
１８ｅ 水洗槽、２０ 高温炉、２１ 真空チャンバ
ー、２３ イオンビーム発生装置、ＶＳ 振動付与装
置、２６ 振動子、２７ カンチレバー押え治具、２８
支柱、２８ａ，２８ｂ アーム。4 ultrasonic cleaning layer, 7 sample stage, GS gas injection device, 12 movable stage, 14 high pressure gas, 17 pressure control valve, 18a-18d wet etching tank,
18e water washing tank, 20 high temperature furnace, 21 vacuum chamber, 23 ion beam generator, VS vibration imparting device, 26 vibrator, 27 cantilever holding jig, 28
Posts, 28a, 28b arms.
Claims (14)
試料台と、前記測定試料に対面するその下側主面上に探
針が配置されたカンチレバーとを備え、前記探針と前記
測定試料とを所定の間隔に接近させた際に両者の間に生
じる力を測定して、前記測定試料の表面形状を映像化す
る原子間力顕微鏡において、 前記カンチレバーの前記探針に付着した異物を除去する
異物除去手段と、 前記試料台および異物除去手段を載置し三次元的に移動
可能な可動ステージとをさらに備える原子間力顕微鏡。1. A probe holder, on which a measurement sample is placed and which can be moved three-dimensionally, and a cantilever having a probe disposed on a lower main surface facing the measurement sample. In the atomic force microscope that visualizes the surface shape of the measurement sample by measuring the force generated between the measurement sample and the measurement sample when they are brought close to each other, and adheres to the probe of the cantilever. An atomic force microscope further comprising: a foreign matter removing means for removing foreign matter; and a movable stage on which the sample stage and the foreign matter removing means are mounted and which can be moved three-dimensionally.
って、 前記超音波洗浄装置は洗浄液が貯溜された洗浄槽と、 超音波を発振する超音波発振器とを有し、 前記探針を前記洗浄液に浸し、前記洗浄液を介して前記
探針に超音波を照射することで前記異物を除去する請求
項１記載の原子間力顕微鏡。2. The foreign matter removing means is an ultrasonic cleaning device, wherein the ultrasonic cleaning device has a cleaning tank in which a cleaning liquid is stored and an ultrasonic oscillator for oscillating ultrasonic waves, The atomic force microscope according to claim 1, wherein the foreign matter is removed by immersing in the cleaning liquid and irradiating the probe with ultrasonic waves through the cleaning liquid.
るガス噴射装置であって、 前記ガス噴射装置は前記不活性ガスの噴射圧力を調整可
能な圧力調整バルブを有し、 前記探針に向けて不活性ガスを噴射することで前記異物
を除去する請求項１記載の原子間力顕微鏡。3. The foreign matter removing means is a gas injection device for injecting an inert gas, the gas injection device having a pressure adjusting valve capable of adjusting an injection pressure of the inert gas, The atomic force microscope according to claim 1, wherein the foreign matter is removed by injecting an inert gas toward the surface.
装置であって、 前記ウェットエッチング装置は少なくとも１種類以上の
エッチング液を種類ごとに貯溜する、少なくとも１以上
のウェットエッチング槽を有し、 前記探針を前記１種類以上のエッチング液に浸し、ウェ
ットエッチングにより前記異物を溶解して除去する請求
項１記載の原子間力顕微鏡。4. The foreign matter removing unit is a wet etching apparatus, and the wet etching apparatus has at least one wet etching tank for storing at least one etching solution for each type, and the probe. The atomic force microscope according to claim 1, wherein the foreign substance is dissolved and removed by immersing the foreign matter in the one or more kinds of etching solutions and performing wet etching.
ング槽は複数のウェットエッチング槽であり、 前記少なくとも１種類以上のエッチング液は、弗酸系エ
ッチング液、有機アルカリ溶液系エッチング液、硫酸系
エッチング液、塩酸系エッチング液のうち複数のエッチ
ング液を含む請求項４記載の原子間力顕微鏡。5. The at least one or more wet etching baths are a plurality of wet etching baths, and the at least one or more types of etching solutions are hydrofluoric acid-based etching solutions, organic alkaline solution-based etching solutions, sulfuric acid-based etching solutions, The atomic force microscope according to claim 4, wherein a plurality of etching solutions are included among the hydrochloric acid-based etching solutions.
物除去手段、前記可動ステージを収納し、その内部を真
空状態に保つことが可能な真空容器をさらに備え、 前記異物除去手段は真空中で前記カンチレバーを輻射熱
により加熱する輻射加熱装置であって、 前記探針を加熱することで前記異物を蒸発させて除去す
る請求項１記載の原子間力顕微鏡。6. A vacuum container that houses the cantilever, the sample stage, the foreign matter removing means, and the movable stage, and is capable of maintaining a vacuum state inside thereof, wherein the foreign matter removing means is in vacuum. It is a radiant heating device which heats a cantilever with radiant heat, The atomic force microscope according to claim 1, wherein the foreign matter is evaporated and removed by heating the probe.
物除去手段、前記可動ステージを収納し、その内部を真
空状態に保つことが可能な真空容器をさらに備え、 前記異物除去手段はイオンビーム発生装置であって、 所定のエネルギーに加速された不活性ガスのイオンを前
記探針に照射することで、前記異物をイオンスパッタリ
ングにより除去する請求項１記載の原子間力顕微鏡。7. The ion beam generator is further provided with a vacuum container for accommodating the cantilever, the sample stage, the foreign matter removing means, and the movable stage, and capable of maintaining a vacuum state inside thereof. The atomic force microscope according to claim 1, wherein the foreign matter is removed by ion sputtering by irradiating the probe with ions of an inert gas accelerated to a predetermined energy.
請求項７記載の原子間力顕微鏡。8. The atomic force microscope according to claim 7, wherein the inert gas is argon gas.
て、 前記振動付与装置は、前記可動ステージ外部に配置され
た発振器と、 前記発振器に電気的接続され、前記発振器の出力を所定
周波数の機械振動に変換する振動子と、 前記振動子の発振面に主面が対向するように設けられ、
前記カンチレバーを前記振動子の発振面と前記主面とで
挟んで固定するカンチレバー押え治具とを備え、 前記振動子の発する機械振動を前記カンチレバーに伝達
することで、前記異物を振動により除去する請求項１記
載の原子間力顕微鏡。9. The foreign matter removing device is a vibration imparting device, wherein the vibration imparting device is electrically connected to the oscillator disposed outside the movable stage, and outputs the oscillator with a predetermined frequency. A vibrator for converting into mechanical vibration, and a main surface is provided so as to face the oscillation surface of the vibrator,
A cantilever holding jig that fixes the cantilever by sandwiching it between the oscillation surface of the oscillator and the main surface is provided, and the mechanical vibration generated by the oscillator is transmitted to the cantilever to remove the foreign matter by vibration. The atomic force microscope according to claim 1.
る請求項９記載の原子間力顕微鏡。10. The atomic force microscope according to claim 9, wherein the oscillator is a ferrite oscillator.
る請求項９記載の原子間力顕微鏡。11. The atomic force microscope according to claim 9, wherein the oscillator is a ceramic oscillator.
させた際に両者の間に生じる力を測定して、前記測定試
料の表面形状を映像化する原子間力顕微鏡の、前記探針
が配置されるカンチレバーのクリーニング方法であっ
て、 前記カンチレバーを前記原子間力顕微鏡から取り外し、 前記カンチレバーの前記探針を真空中で輻射熱により加
熱することで、前記探針に付着した異物を蒸発させて除
去するカンチレバーのクリーニング方法。12. The probe of an atomic force microscope, which visualizes the surface shape of the measurement sample by measuring the force generated between the probe and the measurement sample when they are brought close to each other at a predetermined distance. A method of cleaning a cantilever in which a needle is arranged, wherein the cantilever is removed from the atomic force microscope, and the probe of the cantilever is heated by radiant heat in a vacuum to evaporate foreign matter attached to the probe. How to clean the cantilever by removing it.
させた際に両者の間に生じる力を測定して、前記測定試
料の表面形状を映像化する原子間力顕微鏡の、前記探針
が配置されるカンチレバーのクリーニング方法であっ
て、 前記カンチレバーを前記原子間力顕微鏡から取り外し、 所定のエネルギーに加速された不活性ガスのイオンを前
記探針に照射することで、前記探針に付着した異物をイ
オンスパッタリングにより除去するカンチレバーのクリ
ーニング方法。13. The probe of an atomic force microscope which visualizes the surface shape of the measurement sample by measuring the force generated between the probe and the measurement sample when they are brought close to each other at a predetermined distance. A method of cleaning a cantilever in which a needle is arranged, wherein the cantilever is removed from the atomic force microscope, and the probe is irradiated with ions of an inert gas accelerated to a predetermined energy, so that the probe is A cantilever cleaning method that removes adhered foreign substances by ion sputtering.
させた際に両者の間に生じる力を測定して、前記測定試
料の表面形状を映像化する原子間力顕微鏡の、前記探針
が配置されるカンチレバーのクリーニング方法であっ
て、 前記カンチレバーを前記原子間力顕微鏡から取り外し、 機械振動を前記カンチレバーに伝達することで、前記探
針に付着した異物を振動により除去するカンチレバーの
クリーニング方法。14. The probe of an atomic force microscope for visualizing the surface shape of the measurement sample by measuring the force generated between the probe and the measurement sample when they are brought close to each other at a predetermined distance. A method for cleaning a cantilever in which a needle is arranged, wherein the cantilever is removed from the atomic force microscope and mechanical vibration is transmitted to the cantilever to remove foreign matter attached to the probe by vibration. Method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30768495A JPH09145726A (en) | 1995-11-27 | 1995-11-27 | Method for cleaning atomic force microscope and cantilever |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30768495A JPH09145726A (en) | 1995-11-27 | 1995-11-27 | Method for cleaning atomic force microscope and cantilever |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09145726A true JPH09145726A (en) | 1997-06-06 |
Family
ID=17971989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30768495A Pending JPH09145726A (en) | 1995-11-27 | 1995-11-27 | Method for cleaning atomic force microscope and cantilever |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09145726A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007248260A (en) * | 2006-03-16 | 2007-09-27 | Mitsutoyo Corp | Surface property measuring device, surface property measuring method, and surface property measurement program |
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| WO2018003991A1 (en) * | 2016-06-30 | 2018-01-04 | 国立大学法人京都大学 | Method of manufacturing probe, and probe |
-
1995
- 1995-11-27 JP JP30768495A patent/JPH09145726A/en active Pending
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| US10900905B2 (en) | 2016-06-30 | 2021-01-26 | Horiba, Ltd. | Probe manufacturing method and probe |
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