(57)【要約】【課題】熱的安定を図って、データの温度ドリフトを低減させることができるプローブ顕微鏡を提供すること。【解決手段】被測定物Ａの表面形状又は物理量を測定するプローブ顕微鏡１であって、カンチレバー２０の先端の探針を被測定物Ａの表面に近接又は接触させた状態で測定を行う測定機構３０と、測定機構３０又はその周囲の温度を計測する温度センサ４０と、測定機構３０に対し加熱及び冷却の少なくとも一方を行う加熱冷却機構５０と、温度センサ４０の測定値に基づいて加熱冷却機構５０を制御して測定機構３０の温度を調整する温度制御部４５とを備えているプローブ顕微鏡１を提供する。【選択図】    図１
2004286696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物の表面形状又は物理量を測定するプローブ顕微鏡であって、
探針を前記被測定物の表面に近接又は接触させた状態で前記測定を行う測定機構と、
該測定機構又はその周囲の温度を計測する温度センサと、
前記測定機構に対し加熱及び冷却の少なくとも一方を行う加熱冷却機構と、
前記温度センサの測定値に基づいて前記加熱冷却機構を制御して前記測定機構の温度を調整する温度制御部とを備えていることを特徴とするプローブ顕微鏡。
【請求項２】
請求項１に記載のプローブ顕微鏡において、
前記測定機構が、前記探針を前記被測定物に対して相対的に移動させる移動機構を備え、前記温度センサ及び前記加熱冷却機構が、前記移動機構に配設されていることを特徴とするプローブ顕微鏡。
【請求項３】
請求項２に記載のプローブ顕微鏡において、
前記移動機構が、３次元の各方向にそれぞれ対応して前記探針を移動可能な３つの軸移動部を備え、
前記温度センサ及び前記加熱冷却機構が、前記軸移動部毎に配設され、
前記温度制御部が、前記各軸移動部と同一の温度となるように前記各加熱冷却機構を制御することを特徴とするプローブ顕微鏡。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のプローブ顕微鏡において、
前記移動機構が、前記探針を移動させるボイスコイルモータを有し、
前記温度制御部が、前記加熱冷却機構として前記ボイスコイルモータを駆動することを特徴とするプローブ顕微鏡。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載のプローブ顕微鏡において、
前記温度制御部が、前記測定前に前記加熱冷却機構により前記測定機構を予熱することを特徴とするプローブ顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料の微小領域において表面形状等を測定するプローブ顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、電子材料等の試料を微小領域にて測定し、試料の表面形状の観察、局所特性の計測を行う装置として、原子間力顕微鏡や走査型トンネル顕微鏡等の走査型プローブ顕微鏡が知られている。この走査型プローブ顕微鏡は、様々なものが提供されているが、その一つとして外的電磁ノイズ及び外的騒音に影響されないで、試料を測定することができる走査型プローブ顕微鏡が提供されている（特許文献１参照）。
この走査型プローブ顕微鏡は、探針を試料に対して相対走査させ、該走査によって得られた情報を電気的に処理して試料表面の微細形状を計測するプローブ顕微鏡ユニットと、試料の光学像を観察するための光学顕微鏡ユニットとを備えている。また、このプローブ顕微鏡ユニットは、遮音及び電磁シールドされた箱体の中に収用されており、該プローブ顕微鏡ユニットに配設されている探針のセンサやアンプ等の電気系統についても同様に箱体に配されている。
また、上述した特許文献１に記載の走査型プローブ顕微鏡に限られず、一般的に提供されている走査型プローブ顕微鏡は、外部からの音響ノイズに敏感であるため、防音筐体等に収用されている場合が多い。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−４０００５号公報（段落番号００１１−００１９、第１−２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来のプローブ顕微鏡では、以下の課題が残されている。即ち、従来のプローブ顕微鏡では、電気系統が箱体内部に収用されているが、この電気系統が熱源であるため電源投入後、箱体内部の温度が上昇し、プローブ顕微鏡ユニット自体の温度も上昇してしまう。これにより、プローブ顕微鏡ユニットが熱膨張してドリフトが生じ、試料の測定データに誤差が生じてしまう不都合があった。そのため、例えば、特許文献１に記載の走査型プローブ顕微鏡では、この温度ドリフトの影響を低減するように、インバー等の低熱膨張率を有する材料が箱体等に用いられているが、熱膨張率が低いだけで温度ドリフトを効果的に抑制することができず十分ではなかった。
特に、防音筐体となる箱体は、内部の熱を拡散するには不適であるので、プローブ顕微鏡ユニットの電気系統による温度上昇をさらに助長させるものであった。仮に、箱体内部の温度を箱体外部に排除できたとしても、プローブ顕微鏡ユニットの設置環境が温度変動するので、同様にプローブ顕微鏡ユニット自体の温度も変動し、やはり試料の測定データにドリフトが生じる恐れがあった。
【０００６】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、熱的安定を図って、データの温度ドリフトを低減させることができるプローブ顕微鏡を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明のプローブ顕微鏡は、被測定物の表面形状又は物理量を測定するプローブ顕微鏡であって、探針を前記被測定物の表面に近接又は接触させた状態で前記測定を行う測定機構と、該測定機構又はその周囲の温度を計測する温度センサと、前記測定機構に対し加熱及び冷却の少なくとも一方を行う加熱冷却機構と、前記温度センサの測定値に基づいて前記加熱冷却機構を制御して前記測定機構の温度を調整する温度制御部とを備えていることを特徴とするものである。
【０００８】
この発明に係るプローブ顕微鏡においては、測定機構により探針を被測定物の表面に近接又は接触させて、被測定物の表面形状又は物理量を測定する際、測定機構自身の温度を一定の所定温度に保ちながら測定することが可能である。即ち、測定機構自身の温度又は測定機構の周囲温度は、温度センサにより計測され、その測定した温度に基づいて温度制御部が加熱冷却機構を制御して、測定機構を加熱又は冷却することにより一定の所定温度になるよう維持している。これにより測定機構は、例えば、温度上昇変化による熱膨張等が生じにくい。従って、被測定物を測定する際、温度変化によるドリフトの発生を低減させることができ、測定結果の信頼性をより向上させることができる。
【０００９】
本発明のプローブ顕微鏡は、上記本発明のプローブ顕微鏡において、前記測定機構が、前記探針を前記被測定物に対して相対的に移動させる移動機構を備え、前記温度センサ及び前記加熱冷却機構が、前記移動機構に配設されていることを特徴とするものである。
この発明に係るプローブ顕微鏡においては、温度センサ及び加熱冷却機構が、探針を被測定物に対して相対的に移動させる移動機構に配設されているので、
被測定物を測定する際に、最も温度ドリフトの影響を受けやすい可動部分の温度管理を行える。これにより、探針を有している可動部分の温度を一定の所定温度に保つことができるので、被測定物を測定する際、より効果的にドリフトの発生を低減させることができる。
【００１０】
本発明のプローブ顕微鏡は、上記本発明のプローブ顕微鏡において、前記移動機構が、３次元の各方向にそれぞれ対応して前記探針を移動可能な３つの軸移動部を備え、前記温度センサ及び前記加熱冷却機構が、前記軸移動部毎に配設され、前記温度制御部が、前記各軸移動部と同一の温度となるように前記各加熱冷却機構を制御することを特徴とするものである。
この発明に係るプローブ顕微鏡においては、温度センサ及び加熱冷却機構が、３次元の各方向にそれぞれ対応して探針を移動可能な３つの軸移動部にそれぞれ配設されているので、探針を被測定物にどの方向に移動させたときでも、確実にドリフトの発生を低減させることができる。また、温度制御部は、各軸移動部の温度が同一となるように各加熱冷却機構を制御するので、各軸移動部の温度差がなくなり、探針の移動方向によるドリフトのバラツキを防止することができる。
【００１１】
本発明のプローブ顕微鏡は、上記本発明のいずれかに記載のプローブ顕微鏡において、前記移動機構が、前記探針を移動させるボイスコイルモータを有し、前記温度制御部が、前記加熱冷却機構として前記ボイスコイルモータを駆動することを特徴とするものである。
この発明に係るプローブ顕微鏡においては、温度制御部が、ボイスコイルモータを駆動して移動機構の温度を所定温度に保っている。即ち、温度制御部は、コイルに流す電流値を制御することで、移動機構の温度管理を行っている。従って、コイルの電流値を制御するだけで、加熱冷却機構として機能させることができるので、別個に加熱冷却機構を設けなくても移動機構の温度管理を行うことができる。
【００１２】
本発明のプローブ顕微鏡は、上記本発明のいずれかに記載のプローブ顕微鏡において、前記温度制御部が、前記測定前に前記加熱冷却機構により前記測定機構を予熱することを特徴とするものである。
この発明に係るプローブ顕微鏡においては、温度制御部が、測定前に加熱冷却機構により測定機構を予熱するので、例えば、測定機構の温度を、予め安定作動時の温度に設定することが可能になる。これにより、測定開始の時点において、既に測定機構のウォーミングアップが熱的になされており、測定を開始するまでの時間が短縮できると共に、早期の安定化を図ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る第一の実施形態について、図１を参照して説明する。図１に示すプローブ顕微鏡１は、試料（被測定物）Ａの表面形状又は物理量を測定するものであって、本実施形態では、試料Ａの微小領域における表面形状を測定する原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）である。このプローブ顕微鏡１は、プローブ顕微鏡ユニット１０を備えており、該プローブ顕微鏡ユニット１０は、カンチレバー２０の先端（探針）を試料Ａの表面に近接させた状態で測定を行う測定機構３０と、該測定機構３０の温度を計測する温度センサ４０と、測定機構３０に対し加熱及び冷却の少なくとも一方を行う加熱冷却機構５０と、温度センサ４０の測定値に基づいて加熱冷却機構５０を制御して測定機構３０の温度を調整する温度制御部４５とを備えているものである。
【００１４】
また、測定機構３０は、カンチレバー２０の先端（探針）を試料Ａに対して相対的に移動させるＸＹステージ１２、Ｚステージ１５及びスキャナ１７等の移動機構を備えており、上記温度センサ４０及び加熱冷却機構５０が、スキャナ１７に配設された構成とされている。
【００１５】
上記プロープ顕微鏡ユニット１０は、床との振動を減衰させる防振部材３に固定された防振台４の上に搭置されていると共に金属等で形成されたカバー５の内部に収用されており、外部から遮音及び電磁シールドされている。このプローブ顕微鏡ユニット１０は、防振台４の上面にインバー等の材質で断面Ｌ字型に形成されたフレーム１１を有しており、フレーム１１の上面には、水平面内（ＸＹ方向）に移動可能な上記ＸＹステージ１２が取り付けられている。また、ＸＹステージ１２上には、試料台１３が取り付けられており、この試料台１３は、上面に試料Ａを固定可能とされている。即ち、試料台１３に載置され固定された試料Ａは、試料台１３を介してＸＹステージ１２により、ＸＹ方向に移動可能とされている。
【００１６】
また、フレーム１１の上部且つＸＹステージ１２側には、Ｚステージ取付プレート１４を介して上記Ｚステージ１５が取り付けられている。このＺステージ１５は、Ｚステージ固定部１５ａとＺステージ可動部１５ｂとを有しており、Ｚステージ可動部１５ｂは、ＸＹステージ１２に対して鉛直方向（Ｚ方向）に移動可能な機能を有している。また、Ｚステージ可動部１５ｂには、スキャナ取付プレート１６を介して上記スキャナ１７が取り付けられており、スキャナ１７の下面には、先端に探針を有するカンチレバー２０が支持されている。このカンチレバー２０は、例えば、シリコン、窒化シリコン等の材質で形成されている。
【００１７】
スキャナ１７は、内部に図示しない圧電素子（ピエゾ素子）を有しており、カンチレバー２０を試料Ａに対してＸＹＺ方向の３次元的に微小移動可能に支持している。即ち、カンチレバー２０は、Ｚステージ可動部１５ｂによりＺ方向に移動可能とされると共に、スキャナ１７によりＸＹＺの３方向に微小移動可能とされている。即ち、これらスキャナ１７及びカンチレバー２０は、探針を試料Ａの表面に近接させた状態で測定を行う測定機構３０の一部を構成している。なお、測定機構３０を構成するものとして、フレーム１１、ＸＹステージ１２、試料台１３、Ｚステージ１５、Ｚステージ取付プレート１４及びスキャナ１７等が含まれる。
【００１８】
また、スキャナ１７には、内部にカンチレバー２０の撓み量を測定する撓み測定器２５を有している。この撓み測定器２５によって検出された検出値は、Ｚサーボ制御部２６に入力される。Ｚサーボ制御部２６は、入力された検出値に基づいてスキャナ１７の圧電素子に電圧を印加して、カンチレバー２０のＺ方向における微小移動を制御している。これによりカンチレバー２０の撓み量が、常に一定となるように制御されている。また、スキャナ１７には、ＸＹ走査制御部２７が接続されており、スキャナ１７の圧電素子に電圧を印加して、カンチレバー２０のＸＹ方向における微小移動を制御している。これら、Ｚサーボ制御部２６及びＸＹ走査制御部２７は、システムコントローラ２８に接続されており、総合的に制御されている。なお、システムコントローラ２８には、温度制御部４５が設けられている。
【００１９】
更に、スキャナ１７には、スキャナ自身の温度を計測する温度センサ４０が取り付けられている。この温度センサ４０は、例えば熱電対で構成され、測定した温度を温度制御部４５に送る機能を有している。ここで、スキャナ取付プレート１６には、ヒータ等からなる加熱部４６及びヒートパイプ等の熱伝導素子からなる冷却部４７が埋設されている。これら加熱部４６及び冷却部４７は、スキャナ１７を加熱、冷却してスキャナ１７の温度を所定の温度に調整する加熱冷却機構５０を構成している。また、上述した温度制御部４５は、これら加熱部４６及び冷却部４７に接続されており、温度センサ４０から送られてきた測定値に基づいて加熱部４６及び冷却部４７を制御する機能を有している。また、温度制御部４５は、スキャナ１７の温度が予め設定されている所定温度になるように加熱部４６及び冷却部４７を制御する。
【００２０】
上述した、Ｚサーボ制御部２６及びＸＹ操作制御部２７は、プローブ顕微鏡ユニット１０の電気ユニット６０として、フレーム１１の上部で且つＺステージ１５の反対側に一体的に配設されている。また、この電気ユニット６０には、図示しないアンプ、リレー等の各種電気部品が取り付けられている。
【００２１】
このように構成されたプローブ顕微鏡１は、まずシステムコントローラ２８の操作パネルの電源スイッチ（不図示）を入れると、温度センサ４０からスキャナ１７の温度が操作パネルの表示部（不図示）に表示される。また、同時に温度制御部４５が、スキャナ１７を所定温度にするように加熱部４６又は冷却部４７を駆動し始める。この際、上記所定温度は、プローブ顕微鏡１を駆動した後にスキャナ１７の温度が上昇し、一定の時間を経て温度上昇が止まり温度が安定する領域（安定領域）の平衡温度に設定される。これにより温度制御部４５は、加熱部４６又は冷却部４７を制御してスキャナ１７を加熱又は冷却し、安定領域の温度になるように予熱を行う。
【００２２】
次いで、試料台１３上に試料Ａを載置して固定した後、システムコントローラ２８の操作パネルによりＸＹステージ１２及びＺステージ可動部１５ｂを移動させて、試料Ａの測定領域の表面付近にカンチレバー２０が位置するように位置決めを行う。次いで、システムコントローラ２８を介してＺサーボ制御部２６及びＸＹ走査制御部２７を操作して、スキャナ１７及びカンチレバー２０を微小移動させ、例えば、カンチレバー２０の探針を試料Ａの測定領域の表面に数ｎｍの距離まで近づける。この状態にて、カンチレバー２０を走査させると、試料Ａの表面と、カンチレバー２０の探針との間の原子間力によってカンチレバー２０が撓み、この撓み量が撓み測定器２５により測定される。この検出値に基づいてＺサーボ制御部２６は、カンチレバー２０の撓み量が一定となるように、カンチレバー２０のＺ方向への微小移動を制御する。これにより、カンチレバー２０は、撓み量が一定で試料Ａ上の微小領域を走査可能であるので、試料Ａの微小領域における表面形状を容易に得ることができる。
【００２３】
ここで上述した測定の際、電気ユニット６０は、Ｚサーボ制御部２６、ＸＹ走査制御部２７及びコイル、アンプ等の各種電気部品を有しているので、各電器部品の内部温度が上がり熱を発生させる。この発生した熱は、カバー５内に篭り、カバー５内部及びプローブ顕微鏡ユニット１０の各構成品の温度を昇温させようとする。しかしながらスキャナ１７は、温度センサ４０、加熱冷却機構５０及び温度制御部４５により、設定した所望の温度を維持するように調整されているので、カバー５内部の温度変化の影響を受けにくい。即ち、スキャナ１７は、周囲の温度変化に影響されずに、測定前から測定中に至る間、常に設定した温度を維持するので、例えば、温度変化による熱膨張等が生じにくい。これにより、試料Ａを測定する際、温度ドリフトの影響が低減されるので、より正確な試料Ａの表面形状を測定することができる。
【００２４】
特に、温度センサ４０は、カンチレバー２０を微小移動させるスキャナ１７に配設され、加熱冷却機構５０は、スキャナ取付プレート１６に配設されて直接スキャナ１７を加熱冷却するので、試料Ａを測定する際に最も温度ドリフトの影響を受けやすい可動部分の温度を管理を行っている。これによりカンチレバー２０の温度を一定の温度に保つことができるので、より効果的に温度ドリフトの発生を低減させることができる。特に、スキャナ１７は、撓み測定器２５や、カンチレバーの探針を微小移動させる圧電素子等を内蔵しているので、その安定動作のために温度制御することが望ましい。
【００２５】
また、温度制御部４５が、試料Ａの測定前に加熱冷却機構５０によりスキャナ１７を予熱するので、予めスキャナ１７の安定領域の平衡温度に設定することが可能になる。これにより試料Ａの測定開始の時点において、既に熱的にスキャナ１７のウォーミングアップがなされており、測定を開始するまでの時間が短縮できると共に、早期の安定化を図ることができる。更に、電源を入れた時点ですぐに、温度ドリフトに影響されずに試料Ａの表面形状を測定することができる。
【００２６】
このプローブ顕微鏡１においては、カンチレバー２０を試料Ａの表面に近接させて、試料Ａの表面形状を測定する際、スキャナ１７の温度を所望する温度に保ちながら測定することが可能である。これによりスキャナ１７は、周囲の温度変化による影響に左右されずに試料Ａを測定することが可能である。従って、試料Ａを測定する際、温度変化によるドリフトの発生を低減させることができ、試料Ａの測定結果の信頼性をより向上させることができる。
【００２７】
次に、本発明に係る第二の実施形態を図２を参照して説明する。この実施形態においては、第一実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第二実施形態と第一実施形態との異なる点は、第一実施形態では、移動機構が圧電素子を用いたスキャナを備えており、圧電素子によりカンチレバーを微小移動させる構成としたが、第二実施形態では、移動機構１００が３次元の各方向にそれぞれ対応してカンチレバーの探針を移動可能な３つのボイスコイルモータ（軸移動部）を備えている点である。
【００２８】
本実施形態の移動機構１００は、Ｘ軸ボイスコイルモータ１１０、Ｙ軸ボイスコイルモータ１２０及びＺ軸ボイスコイルモータ１３０を備えている。Ｚ軸ボイスコイルモータ１３０は、ケーシング１０１の内部に固定された永久磁石からなるモータコア部１３１を有している。このモータコア部１３１には、周囲にコイル１３２が巻回された可動子１３３が遊嵌されている。この可動子１３３は、メンブレン１３４によって弾性的にケーシング１０１に支持されており、端面にはＺ方向に延在したＺ軸スピンドル１３５の一端が取り付けられている。また、Ｚ軸スピンドル１３５の他端には、撓み測定器２５を介してカンチレバー２０が取り付けられている。
【００２９】
また、Ｚ軸スピンドル１３５は、一端がケーシング１０１に固定された円筒状の弾性筒１４０の内部に同軸上に収用されている。この弾性筒１４０は、ケーシング１０１に固定される支持部１４１と、支持部１４１に連結されＺ方向へ延在した弾性筒状部１４２と、弾性筒状部１４２に連結されＺ方向へさらに延在した非弾性筒状部１４３、１４４とを有しており、全体的に一体形成されている。
【００３０】
ここで、Ｘ軸ボイスコイルモータ１１０及びＹ軸ボイスコイルモータ１２０は、上述したＺ軸ボイスコイルモータ１３０と同様の構成とされており、それぞれＸ軸スピンドル１１５及びＹ軸スピンドル（不図示）を有している。これらＸ軸スピンドル１１５及びＹ軸スピンドルの他端は、非弾性筒状部１４３にＸ軸、Ｙ軸に向かってそれぞれ連結されている。これにより、Ｘ軸ボイスコイルモータ１１０のコイル１１２及びＹ軸ボイスコイルモータ１２０のコイル１２２に電流を流して駆動させ、Ｘ軸スピンドル１１５及びＹ軸スピンドルを各軸に向けて変位させた際、それに合わせて非弾性筒状部１４３が変位する。非弾性筒状部１４３が変位すると、弾性筒１４０は、支持部１４１と弾性筒状部１４２との境界付近を支点として揺動する。これによりＺ軸スピンドル１３５も揺動するので、カンチレバー２０をＸＹ方向に向けて移動させる。即ち、カンチレバー２０は、ＸＹ方向に走査可能となる。また、カンチレバー２０のＺ方向への移動は、撓み測定器２５で検出した検出値に基づいてＺ軸ボイスコイルモータ１３０のコイル１３２に流す電流値を変化させることにより、Ｚ軸スピンドル１３５を変位させてカンチレバー２０を移動させる。これにより、カンチレバー２０は、試料Ａとの距離が一定となるように制御される。
【００３１】
ここで、上述した各ボイスコイルモータ１１０、１２０及び１３０のモータコア部１１１、１２１及び１３１には、それぞれ温度センサ１７０が取り付けられており、各ボイスコイルモータ１１０、１２０及び１３０自体の温度を測定している。この温度センサ１７０により検出した温度は、温度制御部１８０に送られる。温度制御部１８０は、この入力された温度に基づいて各ボイスコイルモータ１１０、１２０及び１３０の温度を設定した所望の温度になるように、各コイルに所定の電流を流して制御する機能を有している。即ち、温度制御部１８０は、各コイル１１２、１２２及び１３２に流す電流値を制御して、各ボイスコイルモータ１１０、１２０及び１３０の温度を調整している。この際、温度制御部１８０は、各ボイスコイルモータ１１０、１２０及び１３０の温度が同一温度になるように各コイル１１２、１２２及び１３２の電流値を制御している。即ち、各コイル１１２、１２２及び１３２は、それぞれボイスコイルモータを少なくとも加熱させる加熱冷却機構１９０とされている。なお、各ボイスコイルモータ１１０、１２０及び１３０のコイル１１２、１２２及び１３２に流す電流は、定格電流の最大値に設定されている。
【００３２】
このように構成された移動機構１００を備えている場合、試料Ａの測定を行う前に、各ボイスコイルモータ１１０、１２０及び１３０が、前述した安定領域の平衡温度になるように、温度制御部１８０は各コイル１１２、１２２及び１３２に流す電流値を制御する。これにより、各ボイスコイルモータ１１０、１２０及び１３０の温度が上がり、予熱運転がされる。このように各ボイスコイルモータ１１０、１２０及び１３０を平衡温度に制御すれば、測定開始の時点で既に各ボイスコイルモータ１１０、１２０及び１３０の温度が安定しているので、測定を開始するまでの時間が短縮できると共に、早期の安定化を図ることができる。また、各ボイスコイルモータ１１０、１２０及び１３０の温度が安定しているので、時間と共に各ボイスコイルモータ１１０、１２０及び１３０の温度が上昇するといった温度変化が防止でき、温度ドリフトの影響を低減させることができる。
【００３３】
また、温度制御部１８０は、各ボイスコイルモータ１１０、１２０及び１３０の温度を制御可能であると共に、各ボイスコイルモータ１１０、１２０及び１３０の温度を同一温度になるように制御するので、カンチレバー２１の移動方向によるドリフトのバラツキを防止することができる。
更に、試料Ａの測定前に、コイル１１２、１２２及び１３２に定格値の最大電流を流すだけで加熱冷却機構１９０として機能させることができるので、別個に加熱冷却機構を設けなくても各ボイスコイルモータ１１０、１２０及び１３０の温度管理を行うことができる。
【００３４】
なお、本発明の技術範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲のおいて、種々の変更を加えることが可能である。
本発明に係る実施形態では、プローブ顕微鏡は、カンチレバーを試料の表面に近接させて試料の表面形状を測定する原子間力顕微鏡としたが、これに限られずカンチレバーを試料に接触させて試料の物理量を測定するものであっても良い。また、第一実施形態において、スキャナに温度センサを取り付けて、スキャナの温度を制御する構成としたが、これに限られるものではなく、他に移動機構を構成するＺステージ等に取り付けて良い。更に、該移動機構に限らず、例えばフレーム等の測定機構を構成する部材に取り付けても構わない。
【００３５】
つまり、測定機構の構成要素のうち、少なくとも一つの構成要素を温度管理対象要素として構成されていれば良い。この場合、最も温度変動の影響を受け温度ドリフトの原因となる構成要素としては、設計時のシュミレーションや実機テストにより特定しても構わない。
また、温度センサをスキャナに取り付けて、スキャナの温度を直接計測する構成としたが、測定機構の周囲の温度を測定する構成としても構わない。例えば、カバーの内部温度やカバーの温度、または電気ユニット温度を測定しても構わない。
更に、スキャナ取付プレートに加熱冷却機構を取り付けた構成としたが、これに限られず、スキャナに対し加熱及び冷却が可能に構成されていれば良い。例えば、加熱冷却機構をＺステージ取付プレートに配設して、スキャナを加熱及び冷却しても構わない。
また、加熱による予熱を行ったが、ヒートパイプ等の十分な冷却機能を備えている場合には、予熱を行う必要はない。例えば、プローブ顕微鏡を可動させた際に、冷却機能によりプローブ顕微鏡の温度上昇を抑え、一定の温度に冷却制御することにより設置環境に応じた好適な温度状態で測定を行うことができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明のプローブ顕微鏡においては、以下に示す効果を奏することができる。即ち、測定機構により探針を被測定物の表面に近接又は接触させて、被測定物の表面形状又は物理量を測定する際、測定機構自身の温度を所定温度に保ちながら測定することが可能である。これにより測定機構は、被測定物を測定する際、温度変化によるドリフトの発生を低減させることができ、測定結果の信頼性をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態に係るプローブ顕微鏡を示す構成図である。
【図２】本発明の第二実施形態に係るプローブ顕微鏡に用いるボイスコイルモータを示す断面図である。
【符号の説明】
Ａ    被測定物
１    プローブ顕微鏡
１２    ＸＹステージ（移動機構）
１５    Ｚステージ（移動機構）
１７    スキャナ（移動機構）
３０    測定機構
４０、１７０    温度センサ
４５、１８０    温度制御部
５０、１９０    加熱冷却機構
１００    移動機構
１１０、１２０、１３０    ボイスコイルモータ（軸移動部）
【図１】
2004286696.tif 000003
【図２】
2004286696.tif 000004