(57)【要約】【課題】  室温変化による試料表面の凹凸像の解像度の低下を防止する。【解決手段】  チューブスキャナ６を備えた試料スキャナ５は試料ホルダ７を載値している。試料スキャナ５は試料ステージ４を介して試料ステージ駆動機構３に載値されている。試料ステージ駆動機構３はベースユニット１で支持されている。試料ホルダ７に取り付けられた試料８の直上に、ＳＰＭヘッド１０に取り付けられたカンチレバー１２が配置され、カンチレバー１２の先端に取り付けられた探針１４が試料８に対向しており、探針１４と試料８とを相対的に走査しながら探針１４と試料８との間に作用する物理量が検出され、物理量に基づいて試料の凹凸像を得る構成されている。ベースユニット１は、その底部及び側部を囲う様に、熱絶縁性材料製チャンバー２１で支持されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
探針と試料とを相対的に走査しながら前記探針と試料との間に作用する物理量を検出し、該物理量に基づいて試料像を得る様に成した走査プローブ顕微鏡であって、試料ホルダ支持体を底部及び側部から取り囲む様にベースユニットで該試料ホルダ支持体を支持する様に成した走査プローブ顕微鏡において、前記ベースユニットの底部及び側部を囲う熱絶縁性材料製チャンバーを設けた走査プローブ顕微鏡。
【請求項２】
前記ベースユニットの外側部と熱絶縁性材料製チャンバーの内側部との間の空間を排気する排気手段が設けられている前記請求項１記載の走査プローブ顕微鏡。
【請求項３】
前記ベースユニットの外側部と熱絶縁性材料製チャンバーの内側部との間の空間に断熱部材が敷き詰められている請求項１記載の走査プローブ顕微鏡。
【請求項４】
前記試料ホルダ支持体は、前記試料ホルダを載置し、三次元方向に微動する微動移動体及び該微動移動体を載置し、三次元方向に粗動する粗動移動体を備えている請求項１記載の走査プローブ顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子間力顕微鏡や走査型トンネル顕微鏡等の走査プローブ顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査プローブ顕微鏡とは、走査トンネル顕微鏡，原子間力顕微鏡，磁気力顕微鏡，摩擦力顕微鏡，マイクロ粘弾性顕微鏡，表面電位差顕微鏡及びその類似装置の総称である。
【０００３】
この様な走査プローブ顕微鏡は、金属，半導体，絶縁体，高分子材料又は生体等の試料の表面と探針（プローブ）とを相対的に接近させ、探針と試料表面との間に生じるトンネル電流や原子間力等が一定になるようにして、試料の原子レベルの表面形状及び物性を測定する顕微鏡である。  
図１はカンチレバーの変位方式に光てこ方式を用いた走査プローブ顕微鏡の一概略例を示している。
【０００４】
図中１は円筒状のベースユニットで、該ベースユニットは除振テーブル２上に置かれている。
【０００５】
３は試料ステージ駆動機構で、その上に配置された試料ステージ４をＸ，Ｙ方向に粗動、Ｚ方向に祖動と微動をさせるもので、前記ベースユニット１の内側に構成されている。
【０００６】
５は試料スキャナで、前記試料ステージ４上に配置されており、圧電体で作製されたチューブスキャナ６を備えている。該チューブスキャナはＸ，Ｙ及びＺ方向に微動可能に構成されている。
【０００７】
７は試料８を保持した試料ホルダで、熱絶縁材９を介して、前記チューブスキャナ６に固定されている。
【０００８】
１０はＳＰＭヘッドで、前記ベースユニット１のヘッド取り付け部１１に取り付けられている。
【０００９】
該ＳＰＭヘッドには、カンチレバー１２を保持したカンチレバーホルダ１３が取り付けられており、該カンチレバの先端には前記試料８に対向して探針１４が固定されている。
【００１０】
又、該ＳＰＭヘッドは、前記カンチレバー１２の変位を測定するための変位測定手段を備えており、該変位測定手段はレーザ光源１５，ミラー１６及び光検出器１７（例えば、分割フォトダイオード）から構成されている。
【００１１】
１８は試料室で、前記ベースユニット１に取り付けられたガラスベルジャー１９によって密閉されている。
【００１２】
２０は排気装置で、前記試料室１８を排気するためのものである。
【００１３】
この様な構成の走査プローブ顕微鏡において、前記試料ステージ駆動機構３及びチューブスキャナ６により、前記試料８をＺ方向（紙面の上下方向）に移動させて前記カンチレバー１２に取り付けられた探針１４に対し数ｎｍ程度に近づけ、その状態で、前記チューブスキャナ６により前記試料８をＸ，Ｙ方向（紙面の左右、前後方向）に移動させて、該試料の表面が前記探針１４で走査される様にする。
【００１４】
この走査時、前記カンチレバー１２の探針取り付け面の反対面に前記レーザ光源１５からレーザ光が照射されており、その反射光が前記ミラー１６を介して光検出器１７に検出されており、前記探針１４と試料８間に作用する原子間力に応じて前記カンチレバー１２が撓むと、該撓み量に応じて前記光検出器１７での前記反射光の検出位置がシフトする。
【００１５】
該シフト量は基準値と比較され、その差分が前記チューブスキャナ６にフィードバックされることにより、前記探針１４と試料表面の間の距離が一定に保たれると同時に、前記差分に基づいて前記試料表面の凹凸像が得られる。
【００１６】
【特許文献１】特開２００２−０１４０２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
さて、上記の如き走査プローブ顕微鏡において、走査プローブ顕微鏡の設置室の温度が変化した場合、前記ベースユニット１の温度も変化し、該ベースユニット自体が熱膨張で変化してしまう。詳述すると、該ベースユニットの、前記ヘッド取り付け部１１を介して前記ＳＰＭヘッド１０を支える側部と、試料ステージ駆動機構３を介して試料スキャナ５及びチューブスキャナ６を支える底部とでは室温に接する面積の違いから、それぞれの熱膨張量が異なる。又、同じ側部でも、室温の分布状態により、左右の側部での熱膨張量が異なる。
この結果、試料表面の凹凸像に方向の異なるドリフトが現れ、試料表面の凹凸像の解像度が低下してしまう。
【００１８】
本発明は、この様な問題を解決する新規な走査プローブ顕微鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の走査プローブ顕微鏡は、探針と試料とを相対的に走査しながら前記探針と試料との間に作用する物理量を検出し、該物理量に基づいて試料像を得る様に成した走査プローブ顕微鏡であって、試料ホルダ支持体を底部及び側部から取り囲む様にベースユニットで該試料ホルダ支持体を支持する様に成した走査プローブ顕微鏡において、前記ベースユニットの底部及び側部を囲う熱絶縁性材料製チャンバーを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の走査プローブ顕微鏡によれば、走査プローブ顕微鏡の設置室の温度が変化しても、該温度変化がベースユニットに及ばないので、該ベースユニット自体の熱膨張による変化が殆どなく、その結果、試料表面の凹凸像のドリフトが避けられ、試料表面の凹凸像の解像度が低下することはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２２】
図２は本発明の走査プローブ顕微鏡の１概略例を示したものである。図中、図１と同一記号を付したものは同一構成要素である。
【００２３】
図２に示す装置が前記図１に示す装置と異なる構成は以下の通りである。
【００２４】
即ち、円筒状のベースユニット１の外側部を空間を隔てて取り囲み、底部を支持する円筒形状の熱絶縁材料製チャンバー２１を設け、ガラスベルジャー１９をこの熱絶縁材料製のチャンバー２１上に取り付ける様に成したことである。尚、前記熱絶縁材料製チャンバー２１は、熱伝導率の低い、例えば、ステンレス、ガラス或いはセラミック等から作製される。
【００２５】
この様な構成の走査プローブ顕微鏡において、前記試料ステージ駆動機構３及びチューブスキャナ６により、前記試料８をＺ方向（紙面の上下方向）に移動させて前記カンチレバー１２に取り付けられた探針１４に対し数ｎｍ程度に近づけ、その状態で、前記チューブスキャナ６により前記試料８をＸ，Ｙ方向（紙面の左右、前後方向）に移動させて、該試料の表面が前記探針１４で走査される様にする。
【００２６】
この走査時、前記カンチレバー１２の探針取り付け面の反対面に前記レーザ光源１５からレーザ光が照射されており、その反射光が前記ミラー１６を介して光検出器１７に検出されており、前記探針１４と試料８間に作用する原子間力に応じて前記カンチレバー１２が撓むと、該撓み量に応じて前記光検出器１７での前記反射光の検出位置がシフトする。
【００２７】
該シフト量は基準値と比較され、その差分が前記チューブスキャナ６にフィードバックされることにより、前記探針１４と試料表面の間の距離が一定に保たれると同時に、前記差分に基づいて前記試料表面の凹凸像が得られる。
【００２８】
さて、この様な走査プローブ顕微鏡での試料凹凸像観察中に、該走査プローブ顕微鏡の設置室の温度が変化した場合、該温度変化の影響を受けやすい前記ベースユニット１の外側部及び底面部は熱絶縁材料製チャンバー２１で囲われているので、前記温度変化が該熱絶縁材料製チャンバーで遮断されて前記ベースユニット１に及ばない。従って、該ベースユニット１自体の熱膨張による変化が殆どない。従って、試料表面の凹凸像のドリフトが避けられ、試料表面の凹凸像の解像度が低下することはない。
【００２９】
尚、前記円筒状のベースユニット１の外側部と円筒形状の熱絶縁材料製チャンバー２１との間の空間部を密封し、別途設けた排気装置或いは既存の排気装置２０にて前記空間部を真空状態にしておくと、前記ベースユニット１への熱遮断性が増し、試料表面凹凸像の解像度の低下がより避けられることになる。
【００３０】
又、前記空間部を真空状態にする代わりに、該空間部に断熱材を敷き詰める様に成しても良い。
【００３１】
又、前記例では試料室１８を排気装置２０で排気する様に成したが、前記試料室１８を排気しない状態においても、本発明による効果は得られる。  
尚、前記実施形態では、原子間力顕微鏡を例に挙げて説明したが、本発明は他の走査プローブ顕微鏡にも応用可能であることはいうまでもない。  
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】従来の走査プローブ顕微鏡の１概略例を示している。
【図２】本発明の走査プローブ顕微鏡の１概略例を示している。
【符号の説明】
【００３３】
１…ベースユニット
２…除振テーブル
３…試料ステージ駆動機構
４…試料ステージ
５…試料スキャナ
６…チューブスキャナ
７…試料ホルダ
８…試料
９…絶縁部材
１０…ＳＰＭヘッド
１１…ヘッド取り付け部
１２…カンチレバー
１３…カンチレバーホルダ
１４…探針
１５…レーザ光源
１６…ミラー
１７…光検出器
１８…試料室
１９…ガラスベルジャー
２０…排気装置
２１熱絶縁材料製チャンバー  
【図１】
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【図２】
2008122326.tif 000004