(57)【要約】 【課題】  煩雑な静電気対策を用いず、かつ試料を汚染することなく、静電気の影響を受けることなく、走査プローブ顕微鏡による測定が可能な帯電防止型試料台を提供すること。【解決手段】  試料台下部１１Ａと、試料台上部１１Ｂとからなり、走査プローブ顕微鏡の試料を保持するための帯電防止型試料台であって、試料台下部１１Ａは円形又は多角形の板状の台であり、試料台上部１１Ｂは円形又は多角形状の平板に、試料が収められる凹部４が設けられ、この凹部４は、板面に略平行な面を有し、この略平行な面の中央付近には走査プローブの試料表面での走査を可能にする開口部５が設けられた帯電防止型試料台である。また、試料台上部１１Ｂ及び試料台下部１１Ａが金属又は導電性物質からなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料台下部と、試料台上部とからなり、走査プローブ顕微鏡の試料を保持する帯電防止型試料台であって、前記試料台下部及び試料台上部は金属又は導電性物質からなり、前記試料台下部は、前記試料を載せるための、円形又は多角形の板状の台であり、前記試料台上部は、円形又は多角形の平板に、前記試料の側面及び上面を覆うように前記試料を収める凹部が設けられ、且つ前記凹部をなす面のうち前記試料の上面に接する面には、前記上面での走査プローブの走査を可能にする開口部が設けられてなることを特徴とする帯電防止型試料台。
【請求項２】
前記試料台上部における凹部は、前記試料と略同形状であり、前記凹部をなす面のうち、前記試料の上面が接する面の中央付近に前記開口部が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の帯電防止型試料台。
【請求項３】
前記試料台上部の厚みが０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の帯電防止型試料台。   
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査プローブ顕微鏡において試料を観察するための帯電防止型試料台に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、走査プローブ顕微鏡の試料台は、例えば、図２の様な形状でアルミニウムで出来ており、テーブル形状を示している。
【０００３】
この図２は、従来法による原子間力顕微鏡の試料台に試料をセットした状態を示す斜視図である。試料２は、厚さ３００μｍ、比抵抗１００Ωｃｍのシリコン基板上にアルミニウム膜を蒸着法にて厚さ１μｍだけ成長した後にダイサーにて１０ｍｍ角に切り出したものである。また、試料台２１は厚さ１ｍｍ、直径２０ｍｍのアルミニウム製である。試料２の四隅には試料２の固定とアースの目的で導電性ペースト３を付けている。
【０００４】
ところで、走査プローブ顕微鏡の中で、原子間力顕微鏡は、一端を固定した弾性的な片持ち梁（カンチレバー）の先に尖鋭な探針が取り付けられた機構を有し、この探針と試料表面の間に作用する原子間力がカンチレバーの動作に現れ応答して検出する装置である。その為、理論上は試料の導電性の有無にかかわらず原子間力を測定できる機構になっているとされている。
【０００５】
しかしながら、現実にガラス基板やポリミド基板、或いは高抵抗シリコン基板等の様に抵抗率の高い基板を測定する場合には、試料が帯電し、その影響で試料と探針及びカンチレバー間に静電気による斥力或いは引力が発生する。これらの力が原子間力顕微鏡においては原子間力を測定する際の妨げとなり、正確な測定が出来なくなる。また場合によっては、静電気の為にカンチレバーを試料に近づけることさえも困難になり、装置の設定すら出来ないほど、原子間力顕微鏡において静電気の影響は大きい。
【０００６】
この様な場合の対策としては、(1)静電気除去装置（イオナイザー）で試料の帯電を緩和する。(2)導電性のペースト或いはテープで試料を固定し、静電気を導電性ペーストから試料台へ逃がす等の方法が従来から用いられている。なお、これらの方法は一般的であるが、特許公報に開示された例を、本発明者は知らない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来法による静電気対策では、(1)の静電気除去装置による緩和については、試料測定開始前に行う手段としては、有効な対策である。しかしながら、原子間力顕微鏡は試料表面をカンチレバーが走査する機構になっている為に、測定前に静電気を除電処理しているにもかかわらず、試料表面を走査し始めると、試料表面とカンチレバー間に静電気が発生する。この静電気に対しては従来法(1)では対応できない。
【０００８】
(2)の導電性ペーストによるアースの方法は、試料が一層から成る場合には有効であるが、ガラス基板上に成長した膜、或いは高抵抗シリコン基板上のアルミニウム配線等の金属膜様に複数の導電性の異なる物質から成る試料（特に下地基板が高抵抗物質）では、基板側の絶縁性が高いので基板と試料台を導電性ペースト或いはテープで短絡させてもアースにはなり得ない。そこで、導電性ペースト或いはテープを試料表面側の測定箇所近傍まで付着させることで試料表面−試料台間を短絡させアースとし、静電気を除去していた。
【０００９】
しかしながら、この方法では、試料交換の際、アセトン等の有機溶剤で導電性ペースト取り除く作業が必要である。この様な作業を試料に対して行うと試料表面の汚染を生じ、好ましくない。原子間力顕微鏡を用いて表面形状等を測定する試料は形状が数ナノメートルの形状をしている試料が主であり、表面を清浄な状態に保つ必要があり、導電性ペースト或いはテープの粘着物が付着した試料では清浄な表面への復帰が難しい。また、導電性のテープを試料表面及び試料台に貼った場合には、テープを取り除く際に基板表面の試料がテープによって剥がれることもあり、問題がある。
【００１０】
従って、本発明の課題は、この様な従来の煩雑な静電気対策を用いず、かつ試料を汚染、或いは、ごみを付着させることなく、簡単に、静電気の影響を受けることなく、走査プローブ顕微鏡による測定が出来る帯電防止型試料台を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、走査プローブ顕微鏡用の試料台として従来のテーブル型の試料台ではなく、試料上側からも試料表面周囲と接触し、測定箇所近傍からもアースを取る構造をした帯電防止型試料台を提供するものである。
【００１２】
すなわち、本発明の帯電防止型試料台は、試料台下部と、試料台上部とからなり、走査プローブ顕微鏡の試料を保持する帯電防止型試料台であって、前記試料台下部及び試料台上部は金属又は導電性物質からなり、前記試料台下部は、前記試料を載せるための、円形又は多角形の板状の台であり、前記試料台上部は、円形又は多角形の平板に、前記試料の側面及び上面を覆うように前記試料を収める凹部が設けられ、且つ前記凹部をなす面のうち前記試料の上面に接する面には、前記上面での走査プローブの走査を可能にする開口部が設けられてなることを特徴とする。
【００１３】
また、前記試料台上部における凹部は、前記試料と略同形状であり、前記凹部をなす面のうち、前記試料の上面が接する面の中央付近に前記開口部が設けられるとよい。
【００１４】
そして、前記試料台上部の厚みは０．５ｍｍ以下であるとよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の帯電防止型試料台を用いると、試料上部の試料台部分が、カンチレバーと試料の接触部近傍まで延びて接触しているので、そこから試料台上部→試料台下部→装置全体という経路で、試料に帯電しようとする静電気を逃がすことが出来る。
【００１６】
また、従来行っていた導電性ペースト或いは導電性テープによるアース接着の必要がなくなる。つまり、有機溶剤等を用いた導電性ペーストのふき取りが無いので、試料の汚染或いは不必要なごみ付着も発生しない。また導電性テープを用いた場合の試料の剥がれも当然のことながら、テープを使う必要がないので発生しない。
【００１７】
更に、導電性ペーストを用いないので、当然の事ながらペースト除去の有機溶剤も使用せず、試料を汚すことが無いだけでなく、ペースト除去に使用する有機溶剤は発火性の溶剤でもあり、それを使用しないことは安全面からも好ましい。
【００１８】
また、従来の方法では、絶縁性基板上の膜表面の原子間力顕微鏡による測定の場合、測定中にはアースを試料下部のテーブルとの接触部からしか取れなかったのに対し、本発明では試料表面の測定箇所近傍からもアースを取ることができるので測定中の静電気の除去も従来法に比べ格段に効果が大きいことは明白である。
【００１９】
また、従来法では、静電気除去装置によるイオン照射を測定前にしか行えなかったが、本発明の帯電防止型試料台では測定中においても試料測定箇所近傍に金属又は導電性物質が接触しているので、測定中に帯電した静電気も試料台の上部を通して除去できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明を実施するための最良の形態について、図１を用いて説明する。
【００２１】
図１は、本発明の帯電防止型試料台を示し、図１（ａ）は試料を載せた状態での試料台下部を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の状態に試料台上部をセットした状態を示す断面図、図１（ｃ）は、図１（ｂ）と同じ状態を示す平面図である。
【００２２】
まず、図１（ａ）の状態を説明する。このとき用いた試料２は従来の試料と同様である。すなわち、厚さ３００μｍ、比抵抗１００Ωｃｍの、シリコン基板上にアルミニウム膜を蒸着法にて厚さ１μｍだけ成長した後にダイサーにて１０ｍｍ角に切り出したものである。
【００２３】
また、試料台下部１１Ａも従来の試料台と同形状・同材質である。すなわち、厚さ１ｍｍ、直径２０ｍｍのアルミニウム製である。
【００２４】
次に、図１（ａ）の状態に、直径２０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのアルミニウム板の中心部に、５ｍｍφの開口部５を有する凹部４を設けた試料台上部１１Ｂを乗せると、図１（ｂ）の状態になる。なお、図１（ｂ）は切り口のみを示す断面図である。
【００２５】
本形態の試料台上部１１Ｂでは、試料２との接着面積を広げる為に試料２の周囲形状に沿って、試料２が収まる、深さ３００μｍ、１０ｍｍ角の座ぐり形状を施し、試料２と試料台上部１１Ｂとの接触面積を増加させた。ここで、試料台上部１１Ｂの最大厚さを０．５ｍｍとしたが、その理由は、試料表面を原子間力顕微鏡のカンチレバーで走査する際の妨げにならない為である。
【００２６】
また、図１（ｂ）の状態を上から見て示す平面図が、図１（ｃ）であり、開口部５において、カンチレバーの探針が試料２の表面に接触或いは接近する。
【００２７】
本形態では、試料表面との接触面積を増やす目的で試料形状に合わせた座ぐり形状を試料台上部に施したが、この様な形状を前もって用意し、各々試料に合わせて試料台上部形状が最適なものを用いることによって効果が大きくなることは明白である。
【００２８】
また、本形態では試料台にアルミニウム金属を用いた例を示したが、その他の金属を用いることや、金属と同等の導電性物質からなる試料台でも同様の効果が得られる。
【００２９】
ところで、本発明の帯電防止型試料台は、原子間力顕微鏡以外にも、例えば磁気力顕微鏡の試料台として使用しても、帯電による影響を有効に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の帯電防止型試料台を示す図。図１（ａ）は試料を載せた状態での試料台下部を示す斜視図、図１（ｂ）は、図１（ａ）の状態に試料台上部をセットした状態を示す断面図、図１（ｃ）は、図１（ｂ）と同じ状態を示す平面図。
【図２】従来の試料台において、試料を載せた状態を示す斜視図。
【符号の説明】
【００３１】
２    試料
３    導電性ペースト
４    凹部
５    開口部
１１Ａ    試料台下部
１１Ｂ    試料台上部
２１    試料台
【図１】
2005055388.tif 000003
【図２】
2005055388.tif 000004