(57)【要約】【課題】カンチレバーの交換を容易にし、カンチレバーの可動部を軽量化して、高速及び正確に測定することができる原子間力顕微鏡及びカンチレバーの交換方法を提供する。【解決手段】本発明にかかる原子間力顕微鏡１は、カンチレバー３０が設けられた基板部２０と、基板部２０上に塗布されたUV硬化型粘着剤４０と、基板部２０がUV硬化型粘着剤４０によって接合され、UV光を透過するガラスウェッジ５０と、ガラスウェッジ５０の上面５１に設けられた光反射膜６０と、光反射膜６０上に設けられ上面７１から下面７２まで貫通した穴７３を有するピエゾ素子７０と、穴７３を通して光反射膜６０に光を照射し、光反射膜６０による光の反射光によりピエゾ素子７０の変位を測定するレーザー変位計９０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カンチレバーが設けられた基板部と、
前記基板部上に塗布されたUV硬化型粘着剤と、
前記基板部が前記UV硬化型粘着剤によって接合され、UV光を透過するガラスウェッジと、
前記ガラスウェッジの上面に設けられた光反射膜と、
前記光反射膜上に設けられ上面から下面まで貫通した穴を有するピエゾ素子と、
前記穴を通して前記光反射膜に光を照射し、前記光反射膜による前記光の反射光により前記ピエゾ素子の変位を測定するレーザー変位計と、
を備えた原子間力顕微鏡。
【請求項２】
前記ガラスウェッジは楔状である請求項１に記載の原子間力顕微鏡。
【請求項３】
前記UV硬化型粘着剤の一部は硬化している請求項１または２に記載の原子間力顕微鏡。
【請求項４】
カンチレバーが設けられた基板部と、
UV光を透過するガラスウェッジと、を接合するUV硬化型粘着剤に対して、
前記ガラスウェッジを通して前記UV光を照射し、前記UV硬化型粘着剤の粘着力を低下させる工程を備えたカンチレバーの交換方法。
【請求項５】
前記粘着力を低下させる工程の後に、前記基板部を前記ガラスウェッジから剥離する工程と、
新たに前記UV硬化型粘着剤を塗布した他の前記基板部を、前記ガラスウェッジに接合する工程をさらに備えた請求項４に記載のカンチレバーの交換方法。
【請求項６】
前記ガラスウェッジの上面に設けられた光反射膜と、
前記光反射膜上に設けられ上面から下面まで貫通した穴を有するピエゾ素子と、
前記穴を通して前記光反射膜に光を照射し、前記光反射膜による前記光の反射光により前記ピエゾ素子の変位を測定するレーザー変位計と、
を備え、
前記ガラスウェッジに接合する工程の後で、前記ピエゾ素子の変位を測定する前に、前記UV硬化型粘着剤に対して前記ガラスウェッジを通して前記UV光を照射し、前記UV硬化型粘着剤の一部を硬化させる工程をさらに備えた請求項５に記載のカンチレバーの交換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子間力顕微鏡及びカンチレバー交換方法に関するものであり、特に、カンチレバーの脱着が自在な原子間力顕微鏡及びカンチレバー交換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscope、AFMという。）は、カンチレバーの自由端の近傍に形成された探針と、測定対象となる試料の表面との間隔を一定に保ちつつ、探針で試料の表面を走査し、その時のカンチレバーの上下方向への変位を計測することにより、試料表面の凹凸形状の測定を行う装置である。
【０００３】
一般に、カンチレバーは、ベースとなる部分に、ねじ止めやスプリングにより固定されている。特許文献１には、カンチレバーをベース部材に固定する際に、スプリングの付勢を用いて固定することが開示されている。また、特許文献１には、カンチレバーを所定の周波数で振動させながら、探針と試料表面との間隔の最適値を求めることが開示されている。そして、その最適値になるように、ピエゾ素子からなるＺスキャナに電圧を印加してフィードバック制御を行っている。特許文献１では、このようにして、Ｚスキャナの変位を計測することにより、試料表面の凹凸形状を測定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２９２７２２号公報
【特許文献２】特開２００６−２４７７５８号公報
【特許文献３】特開２０１５−１０５９０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
カンチレバーが、ねじ止めやスプリングにより固定されていると、カンチレバーを交換する際、交換作業に時間を要することになる。また、ねじ止めやスプリングを取り付けるため、カンチレバーの可動部が重くなる。したがって、カンチレバーを振動させながら、試料表面の形状を測定する際に、高速で振動させることができない。よって、高速で測定することができない。
【０００６】
さらに、ピエゾ素子は、ヒステリシスを有することが知られている。したがって、ピエゾ素子からなるＺスキャナに電圧を印加する際、印加した電圧に対応した変位とならないことがあり、変位に誤差を含むことがある。そのため、試料表面の凹凸形状を正確に測定することができない。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、カンチレバーの交換を容易にし、カンチレバーの可動部を軽量化して、高速及び正確に測定することができる原子間力顕微鏡及びカンチレバー交換方法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】
【０００８】
本発明に係る原子間力顕微鏡は、カンチレバーが設けられた基板部と、前記基板部上に塗布されたUV硬化型粘着剤と、前記基板部が前記UV硬化型粘着剤によって接合され、UV光を透過するガラスウェッジと、前記ガラスウェッジの上面に設けられた光反射膜と、前記光反射膜上に設けられ上面から下面まで貫通した穴を有するピエゾ素子と、前記穴を通して前記光反射膜に光を照射し、前記光反射膜による前記光の反射光により前記ピエゾ素子の変位を測定するレーザー変位計と、を備える。このような構成とすることにより、カンチレバーの交換を容易にし、カンチレバーの可動部を軽量化して、高速及び正確に測定することができる。
【０００９】
また、前記ガラスウェッジは楔状である。このような構成により、幅広の側面から、UV硬化型粘着剤に対して均等にUV光を照射することができる。
【００１０】
また、前記UV硬化型粘着剤の一部は硬化している。このような構成とすることにより、カンチレバーの応答性を向上させることができる。
【００１１】
本発明に係るカンチレバーの交換方法は、カンチレバーが設けられた基板部と、UV光を透過するガラスウェッジと、を接合するUV硬化型粘着剤に対して、前記ガラスウェッジを通して前記UV光を照射し、前記UV硬化型粘着剤の粘着力を低下させる工程を備える。このような構成とすることにより、カンチレバーの交換を容易にし、カンチレバーの可動部を軽量化して、高速及び正確に測定することができる。
【００１２】
また、前記粘着力を低下させる工程の後に、前記基板部を前記ガラスウェッジから剥離する工程と、新たに前記UV硬化型粘着剤を塗布した他の前記基板部を、前記ガラスウェッジに接合する工程をさらに備える。このような構成により、さらに、カンチレバーの交換を容易にすることができる。
【００１３】
また、前記ガラスウェッジの上面に設けられた光反射膜と、前記光反射膜上に設けられ上面から下面まで貫通した穴を有するピエゾ素子と、前記穴を通して前記光反射膜に光を照射し、前記光反射膜による前記光の反射光により前記ピエゾ素子の変位を測定するレーザー変位計と、を備え、前記ガラスウェッジに接合する工程の後で、前記ピエゾ素子の変位を測定する前に、前記UV硬化型粘着剤に対して前記ガラスウェッジを通して前記UV光を照射し、前記UV硬化型粘着剤の一部を硬化させる工程をさらに備える。このような構成とすることにより、カンチレバーの応答性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、カンチレバーの交換を容易にし、カンチレバーの可動部を軽量化して、高速及び正確に測定することができる原子間顕微鏡及びカンチレバーの交換方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１に係る原子間力顕微鏡を例示した断面図である。
【図２】実施形態１に係る原子間力顕微鏡において、カンチレバーの交換方法を例示したフローチャート図である。
【図３】実施形態１に係る原子間力顕微鏡において、カンチレバーの交換方法を例示した図である。
【図４】実施形態２に係る原子間力顕微鏡を例示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本実施形態の具体的構成について図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施の形態を示すものであって、本発明の範囲が以下の実施の形態に限定されるものではない。以下の説明において、同一の符号が付されたものは実質的に同様の内容を示している。
【００１７】
（実施形態１）
まず、実施形態１に係る原子間力顕微鏡を説明する。
図１は、実施形態１に係る原子間力顕微鏡を例示する断面図である。図１に示すように、原子間力顕微鏡１は、ステージ１０、基板部２０、カンチレバー３０、UV硬化型粘着剤４０、ガラスウェッジ５０、光反射膜６０、ピエゾ素子７０、ピエゾ素子上端固定部８０及びレーザー変位計９０を有している。ステージ１０以外の部分をまとめて測定部９９という。図１には、測定の対象となる試料１２も参考のために示している。
【００１８】
ステージ１０は、例えば、板の形状をしている。ステージ１０の上面１１は水平である。上面１１は所定の水平度を有している。図１において、説明の便宜上、ＸＹＺ直交座標系を導入する。Ｚ軸方向が鉛直方向であり、ステージ１０の上面１１と垂直な方向である。Ｘ軸方向、及びＹ軸方向が水平方向であり、ステージ１０の上面１１と平行な方向である。ステージ１０上に試料１２を載置して試料１２の表面形状を測定する。ステージ１０はＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能である。測定の際は、ステージ１０をＸ軸方向及びＹ軸方向に走査させてもよいし、ステージ１０を固定して、ステージ１０上にＸ軸方向及びＹ軸方向に走査可能なＸＹスキャナを置き、その上に試料１２を載置してもよい。
【００１９】
基板部２０は、ステージ１０及び試料１２の上方に配置されている。基板部２０は、板状である。基板部２０は、例えば、シリコン基板より形成されている。例えば、基板部２０は、カンチレバー３０と一体化されて形成される。すなわち、基板部２０には、カンチレバー３０が設けられている。
【００２０】
カンチレバー３０は、基板部２０の縁２３から突き出た片持ち梁の形状をしている。カンチレバー３０は、例えば、基板部２０の下面２２に平行な面内において、縁２３に直交する方向に突き出ている。例えば、上方から見て、カンチレバー３０は、Ｘ軸方向に突き出ている。カンチレバー３０は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）の一種である。
【００２１】
カンチレバー３０は、自由端３１と固定端３２を有している。固定端３２は、基板部２０に接続し、固定されている。これにより、カンチレバー３０の自由端３１は、動くこと、例えば上下に撓むことができる。自由端３１の近傍には、下方に突き出た探針３３が形成されている。探針３３が試料１２の表面を走査することにより、試料１２の表面の形状を測定する。自由端３１の近傍の上面には、図示しないミラーが設けられている。
【００２２】
UV硬化型粘着剤４０は、基板部２０上に塗布されている。UV硬化型粘着剤４０は、UV光の照射によって硬度及び粘着力が変化する粘着剤である。例えば、UV硬化型粘着剤４０の硬度は、UV光の照射量が多くなると増加する。また、UV硬化型粘着剤４０の粘着力は、UV光の照射量が多くなると減少する。したがって、UV硬化型粘着剤４０に対して照射するUV光の照射量を多くすることによって、基板部２０をガラスウェッジ５０から容易に剥離することができる。
【００２３】
カンチレバー３０を用いて試料１２の表面形状を測定する際に、UV硬化型粘着剤４０の硬度が所定の硬度よりも低い場合がある。そうすると、カンチレバー３０に対して加速度を加えたときに応答性が劣ることになる。そこで、UV硬化型粘着剤４０の一部にUV光を照射してUV硬化型粘着剤の一部を硬化させる。例えば、基板部２０上に塗布されたUV硬化型粘着剤４０の一部の領域にUV光を照射することにより、UV硬化型粘着剤４０の一部を硬化させる。または、一部、例えば、剥離する場合の20〜30％程度のUV光を照射することにより、UV硬化型粘着剤４０の一部を硬化させる。このように、UV硬化型粘着剤４０の一部を硬化させているので、カンチレバー３０の応答性を向上させることができる。
【００２４】
ガラスウェッジ５０は、カンチレバー３０が設けられた基板部２０上にUV硬化型粘着剤４０により接合されている。すなわち、ガラスウェッジ５０には、基板部２０がUV硬化型粘着剤４０によって接合されている。ガラスウェッジ５０は、UV光を透過させる。ガラスウェッジ５０は、UV光を透過させるガラス、例えば、ホウケイ酸ガラスを材料として含んでいる。
【００２５】
ガラスウェッジ５０は楔状、すなわち、断面が楔の形状をしている。例えば、Ｙ軸方向から見て、ガラスウェッジ５０の断面は楔形状である。ガラスウェッジ５０の上面５１に対して下面５２は傾いている。例えば、上面５１を水平、すなわち、Ｚ軸方向に直交させている。上面５１と下面５２のなす角度は、例えば、鋭角となっている。
【００２６】
ガラスウェッジ５０の下面５２には、UV硬化型粘着剤４０が塗布されている。ガラスウェッジ５０の＋Ｘ軸方向側の側面は幅広になっている。ガラスウェッジ５０における幅広の側面からUV光を照射することにより、UV硬化型粘着剤４０を均等に照射することができる。
【００２７】
光反射膜６０は、ガラスウェッジ５０上に設けられている。光反射膜６０は、ガラスウェッジ５０の上面５１に、例えばコーティングにより形成されている。光反射膜６０は、ピエゾ素子７０の変位を測定するために、レーザー変位計９０からのレーザー光９３を反射する。
【００２８】
ピエゾ素子７０は、光反射膜６０上に設けられている。ピエゾ素子７０は、筒の形状をしている。したがって、ピエゾ素子７０は、ピエゾ素子７０の上面７１から下面７２まで貫通した穴７３を有している。上面７１及び下面７２は、例えば、水平である。
【００２９】
ピエゾ素子７０は、圧電体を含んでいる。ピエゾ素子７０は、圧電効果を利用した素子であり、加えられた力を電圧に変換する。または、電圧を力に変換する。ピエゾ素子７０は、図示しない制御部によって、電圧を印加される。これにより、ピエゾ素子７０のＺ軸方向の長さが変化する。
【００３０】
ピエゾ素子上端固定部８０は、ピエゾ素子７０上に配置されている。ピエゾ素子上端固定部８０は、筒の形状をしている。したがって、ピエゾ素子上端固定部８０には、穴８３が設けられている。穴８３は、ピエゾ素子上端固定部８０の上面８１から下面８２まで貫通している。上面８１及び下面８２は、例えば水平である。ピエゾ素子上端固定部８０の穴８３は、ピエゾ素子７０の穴７３と繋がっている。ピエゾ素子上端固定部８０は、ピエゾ素子７０の上面７１と接合することにより、ピエゾ素子７０を固定している。
【００３１】
レーザー変位計９０は、ピエゾ素子７０の厚さの変化を測定する。具体的には、レーザー変位計９０は、穴８３及び穴７３を通して光反射膜６０にレーザー光９３を照射する。そして、レーザー変位計９０は、光反射膜６０によるレーザー光９３の反射光により、ピエゾ素子７０の変位を測定する。レーザー変位計９０は、レーザー光９３と、その反射光との干渉によって、光反射膜６０までの距離の変化、すなわち、ピエゾ素子７０の厚さの変化を測定する。
【００３２】
次に、カンチレバー３０の交換方法を説明する。カンチレバー３０はあらかじめ原子間力顕微鏡１に装着されているものとして、カンチレバー３０の交換方法を、カンチレバー３０の剥離方法と、カンチレバー３０の装着方法に分けて説明する。なお、原子間力顕微鏡１にあらかじめカンチレバー３０が装着されていない場合には、カンチレバー３０の装着方法から始めればよい。まず、カンチレバー３０の剥離方法を説明する。
【００３３】
図２は、実施形態１に係る原子間力顕微鏡において、カンチレバーの交換方法を例示したフローチャート図である。
図３は、実施形態１に係る原子間力顕微鏡において、カンチレバーの交換方法を例示した図である。図２のステップＳ１及び図３に示すように、粘着力を低下させる工程においては、カンチレバー３０が設けられた基板部２０と、UV光を透過させるガラスウェッジ５０と、を接合するUV硬化型粘着剤４０に対して、ガラスウェッジ５０を通してUV光を照射し、UV硬化型粘着剤４０の粘着力を低下させる。ガラスウェッジ５０の幅広の側面からUV光を照射することが好ましい。UV硬化型粘着剤４０を均等に照射することができる。図３に示すように、UV光の照射には、例えばUV発光ダイオード９４を用いる。UV光９４ａの照射量を制御することにより、UV硬化型粘着剤４０の粘着力を低下させる。
【００３４】
次に、図２のステップＳ２に示すように、剥離する工程においては、カンチレバー３０が設けられた基板部２０をガラスウェッジ５０から剥離する。UV硬化型粘着剤４０の粘着力を低下させたので、基板部２０をガラスウェッジ５０から容易に剥離することができる。
【００３５】
次に、カンチレバー３０の装着方法を説明する。図２のステップ３及び図３に示すように、接合する工程において、カンチレバー３０が設けられた新たな基板部２０をガラスウェッジ５０に接合する。具体的には、新たな基板部２０の上面２１に新たにUV硬化型粘着剤４０を塗布する。好ましくは、UV硬化型粘着剤４０を薄く一様にコーティングする。UV硬化型粘着剤４０の塗布に両面テープを用いてもよい。そして、新たにUV硬化型粘着剤４０を塗布した他の基板部２０を、新たに塗布されたUV硬化型粘着剤４０によってガラスウェッジ５０に接合する。このようにして、原子間力顕微鏡１におけるガラスウェッジ５０にカンチレバー３０を装着することができる。
【００３６】
ここで、好ましくは、図２のステップＳ４及び図３に示すように、UV硬化型粘着剤４０の一部を硬化させる。具体的には、UV硬化型粘着剤４０に対してガラスウェッジ５０を通してUV光９４ａを照射し、UV硬化型粘着剤４０の一部を硬化させる。UV光９４ａの照射には、例えばUV発光ダイオード９４を用いる。また、UV光９４ａの照射は、ガラスウェッジ５０の幅広の側面から行う。UV光９４ａの照射量を制御することにより、UV硬化型粘着剤４０の一部を所定の硬度にすることができる。このように、UV硬化型粘着剤４０の一部は硬化しているので、カンチレバー３０の応答性は向上する。
【００３７】
このようにして、カンチレバー３０を交換することができる。カンチレバー３０の交換が完了した後で、ピエゾ素子７０の変位を測定し、試料１２の表面形状の測定を行う。再び、カンチレバー３０の交換を行う際には、図２のステップＳ１に示す剥離する工程から始める。
【００３８】
次に、試料１２の表面形状の測定方法を説明する。図１に示すように、まず、試料１２をステージ１０上に載置する。次に、カンチレバー３０を試料１２上に配置する。次に、カンチレバー３０の自由端３１の上面に配置されたミラー（図示せず）にレーザー光を照射し、ミラーによって反射されたレーザー光を受光部（図示せず）で受光する。
【００３９】
次に、ピエゾ素子７０に対して所定の電圧を印加してカンチレバー３０を振動させる。この状態で、試料１２の表面形状を測定する。すなわち、探針３３と試料との間の距離を一定にした状態で、試料１２をＸＹ方向に移動させ、試料１２の表面形状を走査する。
【００４０】
試料１２の表面形状の凹凸に応じてカンチレバー３０が撓む。これにより、自由端３１近傍の上面のミラーからの反射光が受光部からずれる。制御部は、ミラーからの反射光のずれた角度から試料１２の表面形状の凹凸を感知する。そこで、制御部は、カンチレバー３０のたわみ量が一定となるようにピエゾ素子７０に対して所定の電圧を印加するようフィードバック制御を行う。所定の電圧を印加されたピエゾ素子７０は、Ｚ軸方向に延びる、または、Ｚ軸方向に縮む。これによって、ミラーからの反射光が受光部で受光できるようになる。
【００４１】
レーザー変位計９０は、このときのピエゾ素子７０のＺ軸方向の変位を測定する。この変位が、試料１２の表面形状の凹凸に対応する。このような測定を、試料１２の表面にわたって続ける。このようにして、試料１２の表面形状を測定することができる。
【００４２】
本実施形態の原子間力顕微鏡によれば、カンチレバー３０の固定に、UV硬化型粘着剤４０を用いているので、カンチレバー３０を容易に交換することができる。すなわち、UV硬化型粘着剤４０は、UV光を照射することにより、粘着力が低下する。したがって、UV硬化型粘着剤４０にUV光を照射することにより、カンチレバー３０を容易に剥離することができる。また、UV硬化型粘着剤４０はUV光の照射量により、硬度を制御することができる。よって、UV硬化型粘着剤を所定の硬度とすることにより、カンチレバー３０の応答性を向上させることができる。
【００４３】
さらに、UV硬化型粘着剤４０によってカンチレバー３０を固定することにより、板ばねやネジによる固定が不要となる。よって、カンチレバー３０にかかるその分の重量を軽減することができる。よって、カンチレバー３０の可動部を軽量化することができるので、高速に試料表面にトラッキングさせることができる。よって、測定を高速化することができる。
【００４４】
また、カンチレバー３０の撓み量が一定となるように、ピエゾ素子７０をＺ軸方向に振動させながら、フィードバック制御をする場合には、カンチレバー３０を軽量化しているので、高速で振動させることができる。これにより、高速で測定することができる。また、Ｚ軸方向の膨張または収縮に対する負荷が軽減されるので、測定の精度を向上させることができる。さらに、カンチレバー３０の重量が小さいため、小型のピエゾ素子７０を利用することができる。これにより、応答性を向上させることができる。
【００４５】
レーザー変位計９０を用いてＺ軸方向の変位を測定している。ピエゾ素子７０には、ヒステリシスがあり、印加電圧の制御通りに膨張または収縮するとは限らない。このため、ピエゾ素子７０の印加電圧を測定することに比べて、Ｚ軸方向の変位を正確に測定することができる。レーザー変位計９０では、0.1nmオーダーで測定することができる。
【００４６】
光反射膜６０をガラスウェッジ５０の上面に設けている。ガラスウェッジ５０は、ガラスを材質としているので、研磨の精度を高くすることができる。したがって、ガラスウェッジ５０の上面５１の平面度を向上させることができる。よって、レーザー変位計９０による測定の精度を向上させることができる。
【００４７】
ガラスウェッジ５０の形状を楔形としている。したがって、幅広の側面に対してUV硬化型粘着剤４０が塗布された下面５２は傾斜している。これにより、幅広の側面から、UV硬化型粘着剤４０に対して均等にUV光を照射することができる。よって、UV硬化型粘着剤４０の硬度の制御を向上させることができる。
【００４８】
（実施形態２）
次に、実施形態２を説明する。実施形態２は、カンチレバー３０を測定用のチャンバー内で自動交換することができる原子間力顕微鏡の実施形態である。
図４は、実施形態２に係る原子間力顕微鏡を例示する図である。図４に示すように、原子間力顕微鏡２は、原子間力顕微鏡１に加えて、UV発光ダイオード９４、チャンバー９５、カンチレバー交換台９６、カンチレバー交換台９７及びアーム９８を有している。
【００４９】
チャンバー９５は、容器の形状をしている。チャンバー９５の内部に含まれる気体の種類及び気体の圧力は制御されている。チャンバー９５の内部に、ステージ１０が配置されている。ステージ１０上に、試料１２が載置されている。試料１２の上方に、基板部２０、カンチレバー３０、UV硬化型粘着剤４０、ガラスウェッジ５０、光反射膜６０、ピエゾ素子７０、ピエゾ素子上端固定部８０及びレーザー変位計９０を含む測定部９９が配置されている。チャンバー９５内には、UV発光ダイオード９４が配置されている。
【００５０】
また、ステージ１０上に、カンチレバー交換台９６及びカンチレバー交換台９７が配置されている。したがって、カンチレバー３０の交換の際には、ステージ１０のＺ軸方向の駆動を用いることができる。カンチレバー交換台９７上には、交換用のカンチレバー３０及び基板部２０が載置されている。カンチレバー交換台９６上には、カンチレバー３０及び基板部２０は載置されていない。カンチレバー交換台９６及びカンチレバー交換台９７の上部にはバキュームチャック機構が設けられている。バキュームチャック機構により、カンチレバー交換台９６及びカンチレバー交換台９７上に載置した基板部２０を真空吸着で固定することができる。
【００５１】
次に、実施形態２に係る原子間力顕微鏡２の動作を説明する。試料１２の表面形状の測定方法は、前述の実施形態１と同様である。そこで、カンチレバー３０の交換方法を説明する。
【００５２】
まず、カンチレバー交換台９７上に載置された基板部２０上に、UV硬化型粘着剤４０を塗布する。例えば、アーム９８を用いて、基板部２０上にUV硬化型粘着剤４０を塗布する。アーム９８を図示しない制御部により制御し、自動で基板部２０上にUV硬化型粘着剤４０を塗布してもよい。なお、基板部２０をチャンバー９５内に載置する前に、あらかじめ、基板部２０上にUV硬化型粘着剤４０を塗布していてもよい。また、基板部２０は、カンチレバー交換台９７におけるバキュームチャック機構により、真空吸着で固定されていてもよい。
【００５３】
次に、測定部９９をカンチレバー交換台９６の上に載置する。そして、カンチレバー交換台９６におけるバキュームチャック機構により、基板部２０を真空吸着する。次に、図２のステップＳ１に示すように、粘着力を低下させる工程を実施する。ガラスウェッジ５０の幅広の側面から、UV発光ダイオード９４のUV光を照射する。これにより、UV硬化型粘着剤４０の粘着力を低下させる。
【００５４】
次に、図２のステップＳ２に示すように、剥離する工程においては、測定部９９を上方に移動させる。カンチレバー３０及び基板部２０は、カンチレバー交換台９６上に真空吸着されているので、カンチレバー３０及び基板部２０をカンチレバー交換台９６に残したまま、測定部９９を移動させることができる。このようにして、ガラスウェッジ５０から、カンチレバー３０及び基板部２０を剥離する。
【００５５】
次に、カンチレバー３０及び基板部２０が剥離された測定部９９を、カンチレバー交換台９７の上方へ移動させる。そして、図２のステップＳ３に示すように、接合する工程において、ガラスウェッジ５０の下面５２をカンチレバー交換台９７上に載置された基板部２０の上面に接合させる。そして、交換したカンチレバー３０をとりつけた測定部９９を試料１２の上方へ移動させる。このとき、基板部２０がカンチレバー交換台９７におけるバキュームチャック機構により固定されている場合には、バキュームチャック機構を停止させておく。
【００５６】
このようにして、カンチレバー３０を交換する。ここで、図２のステップＳ４に示すように、UV硬化型粘着剤４０の一部にUV光を照射してUV硬化型粘着剤４０を所定の硬度まで硬化させてもよい。その場合には、測定部９９をUV発光ダイオード９４のUV光がUV硬化型粘着剤４０を照射する位置まで移動させる。その後、測定部９９を、試料１２の上方に移動させる。そして、表面形状の測定を開始する。
【００５７】
本実施形態の原子間力顕微鏡２によれば、カンチレバーを容易に交換することができる。また、チャンバー９５内の雰囲気を変化させずにカンチレバー３０を交換することができる。よって、カンチレバー３０の交換の度に、測定雰囲気を大気に戻す必要がない。その他の効果は、実施形態１と同様である。
【００５８】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態よる限定は受けない。
【符号の説明】
【００５９】
１  原子間力顕微鏡
２  原子間力顕微鏡
１０  ステージ
１１  上面
１２  試料
２０  基板部
２１  上面
２２  下面
２３  縁
３０  カンチレバー
３１  自由端
３２  固定端
３３  探針
４０  UV硬化型粘着剤
５０  ガラスウェッジ
５１  上面
５２  下面
６０  光反射膜
７０  穴あきピエゾ素子
７１  上面
７２  下面
７３  穴
８０  ピエゾ素子上端固定部
８１  上面
８２  下面
８３  穴
９０  レーザー変位計
９３  レーザー光
９４  UV発光ダイオード
９４ａ  UV光
９５  チャンバー
９６  カンチレバー交換台
９７  カンチレバー交換台
９８  アーム
９９  測定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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