(57)【要約】【課題】  加熱用配線の振動やその張力が試料台と試料とに加わることによる悪影響を取り除き、試料の正確な測定を保障する走査型プローブ顕微鏡を提供する。【解決手段】  試料台１と加熱コントローラ１６間の加熱用配線２３は直接外部で接続することなく、円筒状ピエゾ内部を迂回して、スキャナ上部のコネクタ８と試料台１の下部に配置した試料台側のコネクタ６とを介して接続されることにより、加熱用配線２３の振動や張力が試料台１に直接加わることを防ぎ、試料台１上の試料の位置制御を正確におこなうことが可能となる。【選択図】          図２
2006162311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察する試料を載置するための試料台と、この試料台を上方部に配設し微動させるための微動機構と、前記試料台に配設される電気配線とを備え、試料に近接対置したプローブにより試料表面を測定する走査型プローブ顕微鏡において、前記試料台側に設けた試料台側コネクタと、前記微動機構側に設けた微動機構側コネクタとを設け、前記両コネクタを電気的かつ機械的に結合できるように構成するとともに、微動機構側コネクタへの前記電気配線を微動機構の内方を介して配設したことを特徴とする走査型プローブ顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は走査型プローブ顕微鏡に係り、特に走査型プローブ顕微鏡における試料台に電気エネルギーを供給する等のための電気配線の配線構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の走査型プローブ顕微鏡、たとえば試料を加熱した状態で測定する場合の構成は図４に示すとおりである。すなわち試料台１には加熱用のヒータ２と、加熱温度を検出するためのセンサ３が設けられ、このヒータ２などに電気エネルギーを供給するための側方に接続された加熱用配線１７とが配設されている。また試料台１の下部は断熱用の熱絶縁プレート５を介して試料台１を取り付けるための台座４が配設されている。この台座４は連結具２１に挿入されて台座止めねじ２２で固定される。この連結具２１の下部に円筒状ピエゾスキャナすなわちピエゾ走査機構９が配設されている。これは円筒形のピエゾ圧電素子からなり、電気信号によりＸＹＺの３軸方向の微小振動を発生して、前記一連の試料台１およびその上部に載荷された試料(図示せず)に走査運動として伝達されるように構成されている。
【０００３】
図３は装置本体１９を含んだ検出部を概略的に示す図で、測定状態では、試料台１とその上に配置された試料１５は、ピエゾ走査機構９によりＸＹ平面走査や高さ位置制御がおこなわれつつ、上方に配置されたプローブ１４により試料１５からのトンネル電流（ＳＴＭ法）や原子間力（ＡＦＭ法）などの物理的表面情報を検出する構成になっている。
【０００４】
試料１５の表面情報の熱による影響を観察する場合、試料台１の側面に加熱コントローラ１６からの加熱用配線１７等が接続されていて、測定中の試料１５の温度が加熱制御されるようになっている。（試料加熱の別法については例えば特許文献１などがある）
【特許文献１】特開平７−１０３９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の試料台１と加熱用配線１７との構成では、加熱用配線１７の振動やその張力が試料台１と試料１５とに加わり、精密な位置制御を行なうべき試料１５の位置が不安定になり、出力された試料１５の表面形状データにノイズが重層する場合がある。また、通常、試料台１部には光、風、熱などによる外乱を防ぐためにカバー(図示なし)を設置して測定するが、この試料台１の構成では配線が邪魔で、カバーが設置できないために、外乱ノイズの除去が困難である。本発明は、これらの課題を解決できる走査型プローブ顕微鏡を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明が提供する走査型プローブ顕微鏡は、上記課題を解決するために、前記試料台側に設けた試料台側コネクタと、前記微動機構側に設けた微動機構側コネクタとを設け、前記両コネクタを電気的かつ機械的に結合できるように構成するとともに、微動機構側コネクタへの前記電気配線を微動機構の内方を介して配設したものである。したがって加熱用配線の振動や張力が試料台に直接加わることを防ぎ、試料台上の試料の位置制御を正確におこなうことが可能となる。
【発明の効果】
【０００７】
試料台外部に接続されていた加熱用配線が消去され、外部から配線を介してノイズがスキャナ上部の試料に伝わることがなくなる。また試料台部の周りを覆うカバーを設置することが容易になり、外乱ノイズを遮断できる。また試料台の交換のための着脱においても、コネクタ接続のため電気的な接続と機械的な接続が同時に容易にできる。さらに試料台周りの配線が消去されるため、プローブや試料などの交換や保守等の作業が容易となる。
【０００８】
なお試料を加熱する例以外の例として、電気化学用溶液セルを試料台とする例が考えられる。この場合でも装置本体外部から制御コントローラに直接配線され、電解溶液中での電気化学反応による表面形状観察を可能となるが、同じ手法で外部の配線をなくし、同じ効果が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１に本発明の走査型プローブ顕微鏡の試料台１を中心とした概略図を示す。試料台１とその上に配置された試料１５とは、上方に配置されたプローブ１４の先端に対してピエゾ走査機構９によりＸＹ平面スキャニングや高さ位置制御がおこなわれつつ、プローブ１４により試料１５からのトンネル電流（ＳＴＭ法）や原子間力（ＡＦＭ法）などの物理的表面情報を検出する構成になっている。また試料台１は試料１５の表面状態を種々の温度下で観察するために加熱コントローラ１６による加熱制御出力が加熱用配線２３を介して試料台１の下部より供給されて、所定の加熱制御が行なわれるようになっている。
【００１０】
図２は本発明の試料台１とスキャナ１１部分の説明用断面図で、試料台１の内部は温度検出用のセンサ３と試料加熱のためのヒータ２と熱絶縁用の熱絶縁プレート５などが配置されていて、下部に試料台側のコネクタ６がついていて、スキャナ上部のコネクタ８と電気的に結合される構成になっていて、電気的にはスキャナ上部のコネクタ８から円筒形のピエゾ走査機構９の内部を貫通して下部よりコネクタ１２を介して図1に示す加熱コントローラ１６からの加熱制御出力が供給される。
【００１１】
また機械的には前記の両コネクタ６、８を介して円筒型ピエゾ走査機構９の上部で結合されている。このピエゾ走査機構９は下端面がスキャナハウジング１０に固定されていて、ここを基準にピエゾ走査機構９の上端面が圧電効果により上下の位置制御や水平面上のスキャニングが電気的に制御されるように構成されている。したがってこのＸＹＺ方向の微動は前記の両コネクタ６、８を介して試料台１からさらには試料１５（図１）まで伝達されて、固定位置にあるプローブ１４（図１）の先端との相対位置の変化に対応した試料の表面形状に起因した物理的信号がプローブ１４から検出される構成になっている。
【００１２】
加熱用配線２３は円筒形のピエゾ走査機構９の内部の空洞部を貫通するように配線されていて、ヒータ２を加熱するための電源供給ラインとセンサ３からの温度情報などを加熱コントローラ１６(図１)と送受するようになっている。この加熱用配線２３は前述のとおり試料台１下部の両コネクタ６、８を介してスキャナハウジング１０下部のバインダ２０などで固定されているため加熱用配線２３の振動等が試料台１に直接影響するようなことは少ない。
【００１３】
電気化学溶液セル形の試料台１を使用することにより、電解溶液中での電気化学反応による表面形状の観察が可能である。この場合にも装置外部の制御用コントローラからの接続用配線を前述と同様の手法を適用して同様の効果が期待できる。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
本発明は走査型プローブ顕微鏡に関し、特に走査型の試料台に接続される配線等の振動等の影響を回避するための配線方法に関する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による走査型プローブ顕微鏡の構成を概略的に示す縦断面図である。
【図２】本発明による走査型プローブ顕微鏡における試料台部を概略的に示す図である。
【図３】従来における走査型プローブ顕微鏡の構成を概略的に示す図である。
【図４】従来における走査型プローブ顕微鏡の試料台部を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  試料台
２  ヒータ
３  センサ
４  台座
５  熱絶縁プレート
６  コネクタ
８  コネクタ
９  ピエゾ走査機構
１０  スキャナハウジング
１１  スキャナ
１２  コネクタ
１４  プローブ
１５  試料
１６  加熱コントローラ
１７  加熱用配線
１９  装置本体
２０  バインダ
２１  連結具
２２  台座止ねじ
２３  加熱用配線
【図１】
2006162311.tif 000003
【図２】
2006162311.tif 000004
【図３】
2006162311.tif 000005
【図４】
2006162311.tif 000006