表面情報計測装置及び表面情報計測方法
【課題】 試料を大気暴露させることなく、試料の設置から測定まで制御された環境下で試料の形状情報や物性情報を計測できる装置を提供すること。
【解決手段】 先端に微小な探針を有するカンチレバー６と、カンチレバー６を保持するためのプレート２と、試料７を設置するための試料固定台４と、筺体３などからなる気密性が保たれるロードロック室１と、カンチレバー６の変位を検出する変位検出機構８と、試料７を移動させる試料移動機構である微動機構１８、ＸＹ粗動機構１９、Ｚ粗動機構２０が設けられた密封容器１７と、密封容器１７を真空排気する真空排気機構２１とガス導入機構２２と、密封容器１７にロードロック室１を取付けるようにした。
【解決手段】 先端に微小な探針を有するカンチレバー６と、カンチレバー６を保持するためのプレート２と、試料７を設置するための試料固定台４と、筺体３などからなる気密性が保たれるロードロック室１と、カンチレバー６の変位を検出する変位検出機構８と、試料７を移動させる試料移動機構である微動機構１８、ＸＹ粗動機構１９、Ｚ粗動機構２０が設けられた密封容器１７と、密封容器１７を真空排気する真空排気機構２１とガス導入機構２２と、密封容器１７にロードロック室１を取付けるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料表面の表面粗さや段差などの形状情報や、誘電率や粘弾性などの物理情報を計測する表面情報計測装置及び表面情報計測方法に関するものである。具体的な表面情報計測装置としては、走査型プローブ顕微鏡、表面粗さ計、硬度計や電気化学顕微鏡等である。
【背景技術】
【０００２】
走査型プローブ顕微鏡は、先端が鋭く尖った探針を試料表面で走査することにより、試料の微細な表面形状を観察するものであるが、大気中における測定だけでなく、試料の周囲環境依存性を調べるために、環境を種々制御して測定可能とした走査型プローブ顕微鏡としても発展してきた。真空中やガスによる置換など制御されたガス環境下での測定がその代表的なものであり、その装置構成は様々なものが開発されている。
【０００３】
環境制御可能な密閉容器内にプローブ顕微鏡構成部材を配置し、密封容器内全体を制御された環境制御下に置いた状態で、測定を行う走査型プローブ顕微鏡について、図８を用いて説明する。
【０００４】
プローブ４１と、試料４２と、ピエゾアクチュエータなどのプローブ走査ユニット４３と、試料走査ユニット４４とからなる走査型プローブ顕微鏡システムを、高圧ガス導入口４６と高圧ガス排出口４７を設けた高圧容器４５内に配置されている。高圧ガス導入口４６から高圧ガスを導入することで、高圧容器４５内全体を高圧ガス環境下に保持し、走査型プローブ顕微鏡で測定を行うものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
同様の形態としては、高圧ガス容器の代わりに真空容器内にプローブ顕微鏡システムを配置することで、真空環境下での測定を行うことも行われている。
【０００６】
しかしながら、これらの場合、試料を容器内に設置した後の環境制御は可能であるが、試料を容器内に設置する際に必ず周辺空気に暴露しなければならないという課題があった。試料が空気中の酸素で酸化したり、水分などの影響で劣化したりする場合は、変質した状態の試料を測定することとなり、正確な材料評価、解析を行うことはできないという問題があった。
【特許文献１】特開平８―２９２１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決し、試料を大気暴露することなく測定部へ設置ができ、制御された環境下での表面形状測定または加工を行える走査型プローブ顕微鏡を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題を解決するために、本発明に係る表面情報計測装置は、先端に微小な探針を有するカンチレバーと、カンチレバーを保持するためのカンチレバーホルダと、試料を設置するための試料台と、試料保持容器とからなる気密性が保たれるロードロック室と、前記カンチレバーの変位を検出する変位検出機構と、前記試料を移動させる試料移動機構が設けられた密封容器と、密封容器の内部環境を制御する機構と、密封容器に前記ロードロック室を取付けることを特徴とするものである。
【０００９】
または、探針と探針と試料間に流れるトンネル電流を検出するトンネル電流検出機構と、探針を保持するための探針ホルダと、試料を設置するための試料台と、試料保持容器とからなる気密性が保たれるロードロック室と、試料を移動させる試料移動機構が設けられた密封容器と密封容器の内部環境を制御する機構と、密封容器にロードロック室を取付けることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明に係る表面情報計測方法は、試料が固定された試料台を試料保持容器の内側に取り付ける工程と、先端に微小な探針を有するカンチレバーが取り付けられたカンチレバーホルダを試料保持容器に取り付ける工程と、試料を移動させる試料移動機構が設けられた密封容器にカンチレバーホルダと試料台と試料保持容器とからなるロードロック室を取り付ける工程と、カンチレバーの変位を検出する変位検出機構をロードロック室に取り付ける工程と、試料移動機構により該試料台を移動させて、ロードロック室と密封容器間の密閉を解除する工程と、さらに該試料移動機構により該試料台を移動させて該カンチレバーと接近させ、該変位検出機構により、試料の表面情報を計測する工程と、からなることを特徴とするものである。
【００１１】
または、試料が固定された試料台を試料保持容器の内側に取り付ける工程と、探針が取り付けられた探針ホルダを試料保持容器に取り付ける工程と、試料を移動させる試料移動機構が設けられた密封容器に探針ホルダと試料台と試料保持容器とからなるロードロック室を取り付ける工程と、試料移動機構により試料台を移動させて、ロードロック室と密封容器間の密閉を解除する工程と、さらに試料移動機構により試料台を移動させて探針と接近させ、探針と試料間のトンネル電流を検出し制御することで、試料の形状情報を得る工程と、からなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る表面情報計測装置及び表面情報計測方法によれば、制御された環境下で試料の搬送から計測するまで制御された環境下で行うことができるようになる。つまり、試料を大気暴露させることなく行えるため、空気による前記試料の酸化および劣化などを防止することが可能であり、有効な材料評価、解析を行うことが出来る効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
本発明の第一実施形態である走査型プローブ顕微鏡を図１から図３を用いて説明する。
【００１５】
図１は本実施形態の走査型プローブ顕微鏡のロードロック室部分の構成を示す図である。ロードロック室１は大別すると、カンチレバーホルダＡと試料保持容器Ｂと試料台Ｃとから構成される。
【００１６】
カンチレバーホルダＡは図１の（ａ）に示すように、金属からなるプレート２と、先端に微小な探針を有するカンチレバー６を固定するためのカンチレバー保持部５と、カンチレバー６や試料７の光学顕微鏡などで観察やカンチレバー６の変位を検出する光学系を用いた変位検出機構８の光路を確保するための透明窓９と、カンチレバー６を加振するための圧電素子１０とから構成されている。
【００１７】
試料保持容器Ｂは図１の（ｂ）に示すように、両端に開口１１ａ、１１ｂを有する試料筺体３と、開口１１ｂの周辺にＯリング１６と、開口１１ａの周辺にＯリング１２と、Ｏリング１２の外側にマグネット１３が設けられている。
【００１８】
試料台Ｃは図1の（ｂ）に示すように、少なくとも試料筺体３の底面のＯリング１２よりも大きな径を有する試料固定台４と、試料７を固定する試料固定治具１４とから構成される。
【００１９】
次に、本実施形態の走査型プローブ顕微鏡の全体構成を示す図２を用いて説明する。
【００２０】
本実施形態における走査型プローブ顕微鏡は、ロードロック室１と、カンチレバー６の変位を測定する変位検出機構８と、真空処理が可能な密封容器１７と、密封容器１７内には、試料移動機構となるＺ上下方向に大まかに位置合わせを行うステッピングモータなどのＺ粗動機構２０と、試料７をＸＹ面内方向に大まかに位置合わせを行うステッピングモータなどのＸＹ粗動機構１９と、試料７を面内ＸＹ方向、および垂直Ｚ方向に微少移動させるためのピエゾ素子からなる微動機構１８が設けられ、内部環境制御機構として密封容器１７内を排気するためのドライポンプなどの真空排気機構２１と、ドライ窒素や調湿された空気などの密封容器１７内に導入するためのガス導入機構２２とが接続されている。
【００２１】
ロードロック室１と密封容器１７はＯリング２３を介してねじで固定され、ロードロック室１上に半導体レーザー２４とフォトディテクタ２５からなる変位検出機構８が設置される。半導体レーザー２４は透明窓９を通してカンチレバー６の背面に照射され、その反射光をフォトディテクタ２５で検出される。そして、カンチレバー６の変位を前記反射光の到達位置を検出することにより測定することができる。
【００２２】
本実施形態に係るフローチャートを図４に示し、図１から図３を用いて説明する。
【００２３】
環境が制御された空間で、図１（ｃ）に示すように、試料７を試料固定治具１４で試料固定台４に固定し、試料筺体３の内部から開口１１ａを塞ぐようにして、試料筺体３内にマグネット１３で固定する。
【００２４】
これにより、着磁性材料から成る試料固定台４としたことにより、試料台保持容器と試料台との間の気密性を高める効果がある。
【００２５】
次に、試料保持容器Ｂのプレート２がねじ１５で試料筺体３に固定する。これにより、プレート２と試料筺体３との間はOリング１６、試料固定台４と試料筺体３との間はOリング１２を介して気密性を有することができる。
【００２６】
これらを、試料作成装置または試料調整装置または試料準備装置などで環境が制御された空間内で行うことにより、ロードロック室１内を制御された環境下で保持することができる
尚、環境が制御された空間とは、ドライ窒素やドライエアーや調湿された空気などで置換された空間や、真空ポンプなどで減圧された空間のことをいう。
尚、本実施形態ではドライ窒素の環境下で行う。
【００２７】
これにより、ロードロック１室は、制御された空間から取り出し搬送しても、試料７を大気暴露することは無く、試料が酸化したり、水分で劣化したり、変質したりするのを防ぐことが出来る。
【００２８】
次に、ロードロック室１を運搬し、密封容器１７にねじで固定する。
【００２９】
次に、図２に示すように密封容器１７内を真空排気機構２１にて真空排気し、密封容器１７内部の空気を排除する。
【００３０】
続いて、真空排気機構２１を停止したのち、ガス導入機構２２により、ドライ窒素、ドライエアー、や調湿されたエアーなどのガスを導入することで、密封容器１７内の環境を制御する。本実施形態では、ロードロック室１に試料７を設置すると同様にドライ窒素を導入する。これにより、効率的に密封容器１７内の置換が行うことができる。
【００３１】
本実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡（表面情報計測装置）計測方法で、微動機構が試料台を持ち上げた状態を示す図である。
【００３２】
次に、図３（ａ）に示すようにＺ粗動機構２０を用いて、微動機構１８を上方へ移動させる。微動機構１８の上方には、試料固定台４が位置しており、微動機構１８が上方へ移動するに従って、図３（ａ）に示すように、試料7と共に試料固定台４は持ち上げられ、微動機構１８と一体となって上方へ移動し、試料固定台４は試料筺体３から分離する。これにより、ロードロック室１の空間と密封容器１７の空間とが一続きとなる。
【００３３】
さらに、微動機構１８が上方へ移動し、図３（ｂ）に示すように、試料固定台４上に載置された試料７はカンチレバー６に接近させる。
【００３４】
次に、図３（ｂ）に示すようにカンチレバー６に設けられた微小な探針を試料７に接触または接近させることにより、微動機構１８により試料７を面内ＸＹ方向に走査すると、試料７の凹凸などの形状や弾粘性や摩擦性などの物性に応じて、カンチレバー６が変位する。このカンチレバー６の変位を変位検出機構８で検出し、変位が一定になるように微動機構１８により試料７を垂直Ｚ方向に移動させることで、試料の形状や物性などが計測可能である。
このカンチレバー６の変位を変位検出機構８で検出して、一定になるように制御することで、試料の形状や物性などが計測する。
【００３５】
尚、真空排気機構を有するとしたことにより、密封容器１７とロードロック室１が同一空間の状態で真空廃棄することも可能で真空中での試料の形状や物性の測定も可能になる効果もある。
【００３６】
また、本実施形態において、カンチレバー６の変位検出機構８の調整などは、密封容器やロードロック室１の外側に配置されるため、変位検出機構８を調整する場合に調整つまみで簡単に実施ができ操作性を損なうことはない。また、変位検出機構８を構成するフォトディテクタ２５や半導体レーザー２４が、高湿度や高温度などの制御された環境下にないために、性能の劣化などを起こすことがないという効果がある。
【００３７】
また、本実施形態において、試料７とカンチレバー６とをＸＹＺ方向に相対的に微小位置決めする手段として試料７側に位置する微動機構１８を用いて、試料７をＸＹＺ方向に微動移動させたが、カンチレバー移動機構として面内ＸＹ方向微動機構をカンチレバー６側に配置し、さらに垂直Ｚ方向微動機構を試料７側に配置し、面内ＸＹ方向の微小位置決めはカンチレバー６を移動させ、垂直Ｚ方向の微小位置決めは試料７を移動させることとしてもよい。
【００３８】
さらに、カンチレバー移動機構としてＸＹＺ方向微動機構をカンチレバー６側に配置し、ＸＹＺ方向の微小位置決めはカンチレバー６を移動させることとしてもよい。
【００３９】
尚、本実施例では、内部環境制御機構として真空排気機構と、ガス導入機構とを接続しているが、この実施例に限定されず、真空排気機構とガス導入機構の少なくとも一方を備えることでもよい。
【実施例２】
【００４０】
本発明の第二実施形態である走査型プローブ顕微鏡について図５から図６を用いて説明する。
【００４１】
尚、図１及び図２で示した第一実施形態と共通の構成要素には同じ符号を記し、その詳細説明は省略する。
【００４２】
図５は本実施形態の走査型プローブ顕微鏡のロードロック室１の構成の概観図である。ロードロック室１は、探針ホルダＡと試料保持容器Ｂと試料台Ｃとから構成される。
プレート３１と、先端を先鋭化させた探針３０を固定する探針保持部３２とから構成されている探針ホルダＣに、本実施例では加圧機構としてロードロック室１内を高圧ガスで加圧するためのガス導入口３３とを設けている。
試料保持容器Ｂは、試料筺体３に底面に開口１１ａを有しており、開口１１ａ周囲には、Oリング１２が設けられている。試料台Ｃの試料７を載置するための試料固定台４は、Cuなどの熱伝導率の高い材質からなり、少なくとも試料筺体３のＯリング１２よりも大きな径を有している。
試料固定台４は試料筺体３底面の開口を塞ぐようにして、試料筺体３内に設置される。
探針３０が設置されたプレート３１は試料筺体３にねじで固定される。
【００４３】
これらを、試料作成装置または試料調整装置または試料準備装置などで環境が制御された空間内で行うことにより、ロードロック室１内を制御された環境下で保持することができる
尚、環境が制御された空間とは、ドライ窒素や調湿された空気などで置換された空間や、真空ポンプなどで減圧された空間のことをいう。
【００４４】
これにより、ロードロック１室は、制御された空間から取り出しても、試料７を大気暴露することは無く、試料の酸化、水分で劣化や変質などを防ぐことが出来る。
【００４５】
次に、本実施形態の走査型プローブ顕微鏡の全体構成を示す図６を用いて説明する。
【００４６】
本実施形態における走査型プローブ顕微鏡は、ロードロック室１と、加圧処理が可能な密封容器１７と密封容器１７内には試料移動機構となるＺ上下方向に大まかに位置合わせを行うステッピングモータなどのＺ粗動機構２０と、試料７をＸＹ面内方向に大まかに位置合わせを行うステッピングモータなどのＸＹ粗動機構１９と、試料７をＸＹ面内方向及びＺ上下方向に微少移動させるためのピエゾ素子からなる微動機構１８が設けられ、内部環境制御機構として密封容器１７内にガスを導入するためのガス導入機構２２を有している。
【００４７】
さらに、微動機構１８上には、試料７の温度を制御するための試料温度制御機構２９が設置され、試料と探針間のトンネル電流を検出できるようにトンネル電流検出器３４が接続される。
【００４８】
ロードロック室１と密封容器１７はＯリング２３を介してねじで固定され、密封容器１７の気密性を確保することできる。
【００４９】
本実施形態に係るフローチャートを図７に示し、図５から図６を用いて説明する。
【００５０】
環境が制御された空間で、図５に示すように、試料７を試料台４に配置し、試料筺体３の内部から開口１１ａを塞ぐようにして、試料筺体３内に配置する。
【００５１】
次に、プレート３１を試料筺体３に載せた状態する。尚、本実施形態ではドライエアーの環境下で行う。
【００５２】
これらを、試料作成装置または試料調整装置または試料準備装置などで環境が制御された空間内で行うことにより、ロードロック室１内を制御された環境下で保持することができる。
【００５３】
尚、環境が制御された空間とは、ドライ窒素やドライエアーや調湿された空気などで置換された空間や、真空ポンプなどで減圧された空間のことをいう。
【００５４】
これにより、プレート２と試料筺体３との間はOリング１６、試料台４と試料筺体３との間はOリング１２を介して気密性を有することができる。
【００５５】
次に、図５に示すロードロック室１にガス導入口３３からドライエアーを導入し、ロードロック室１内部をドライエアーで置換した後に、プレート３１と試料筺体３をねじで固定し、ロードロック室１を大気圧以上に加圧する。
【００５６】
これで、プレート３１と試料筺体３との間はOリング１６を介してねじで、ロードロック室１が大気圧以上に加圧しているので試料台４は試料筺体３との間はOリング１２を介して押し付けられるので、ロードロック室１の気密性さらに有することができる。
【００５７】
この状態でロードロック１室を制御された空間から取り出し搬送しても、試料７を大気暴露することは無く、試料の酸化や水分による劣化や変質などを防ぐことが出来る。
【００５８】
次に、図６に示すようにロードロック室１を運搬して、密封容器１７に載せた状態で、ガス導入機構２２からドライガスを導入し、密封容器１７内部をドライエアーで置換した後に、ロードロック室１と密封容器１７をねじ固定し、密封容器１７を大気圧以上に加圧する。このとき、ロードロック室１の圧力以上にすることが望ましい。
【００５９】
次に、Ｚ粗動機構２０を用いて、微動機構１８を上方へ移動させる。微動機構１８の上方には、試料台４が位置しており、微動機構１８が上方へ移動することにより、試料台４は持ち上げられ、微動機構１８と一体となって上方へ移動し、試料台４は試料筺体３から分離する。これにより、ロードロック室１の空間と密封容器１７の空間とが一続きとなる。
【００６０】
さらに、微動機構１８が上方へ移動し、試料台４上に載置された試料７は探針３０に接近させる。
【００６１】
次に、探針３０を試料７に接近させる状態で、微動機構１８により試料７を面内ＸＹ方向に走査すると試料７と探針３０の距離に応じて、試料７と探針３０間に流れるトンネル電流が変化する。このトンネル電流が一定になるように微動機構１８により試料７を垂直Ｚ方向に移動させることで、試料の形状を計測することができる。
【００６２】
これにより、試料温度制御機構２９を使用し、試料台４に熱伝導率のよいCu材を使用したことで、効率よく試料７の温度を制御することが可能である。試料７の温度を制御した状態で測定を行うことにより、試料７の温度依存性に関する情報を得ることが出来る効果がある。
【００６３】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の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において種々の変更を加えることが可能である。
【００６４】
例えば、上記各実施形態において、表面情報計測装置の一例として、走査型プローブ顕微鏡を採用したが、これに限られず、試料表面の形状情報や、様々な物理情報（例えば、誘電率、磁化状態、透過率、粘弾性、摩擦係数等）を計測する装置であれば構わない。例えば、表面粗さ計、硬度計、電気化学顕微鏡等でも良い。
【００６５】
また、上記第１実施形態において、真空排気機構としてドライポンプとしたが、これに限られず、ロータリーポンプやクライオポンプ等の真空ポンプおよびそれらの併用した構成しても構わない。
【００６６】
また、本実施形態において、試料７と探針３０とをＸＹＺ方向に相対的に微小位置決めする手段として試料７下に位置する微動機構１８を用い、試料７をＸＹＺ方向に移動させたが、探針移動機構として面内ＸＹ方向微動機構を探針３０側に配置し、さらに垂直Ｚ方向微動機構を試料７側に配置し、面内ＸＹ方向の微小位置決めは探針３０を移動させ、垂直Ｚ方向の微小位置決めは試料７を移動させることとしてもよい。
【００６７】
さらに、探針移動機構としてＸＹＺ方向微動機構を探針３０側に配置し、ＸＹＺ方向の微小位置決めは探針３０を移動させることとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係る走査型プローブ顕微鏡（表面情報計測装置）の第一実施形態を示す、ロードロック室部分の構成図である。
【図２】本発明に係る走査型プローブ顕微鏡（表面情報計測装置）の第一実施形態を示す、全体構成図である。
【図３】図１から図3に示す走査型プローブ顕微鏡により、試料表面の形状情報や物性情報を計測する本発明に係る表面情報計測方法の際に、微動機構が試料台を持ち上げた状態を示す図である。
【図４】図１から図3に示す走査型プローブ顕微鏡により、試料表面の形状情報や物性情報を計測する本発明に係る表面情報計測方法の一工程を示す、フローチャートである。
【図５】本発明に係る走査型プローブ顕微鏡（表面情報計測装置）の第二実施形態を示す、ロードロック室部分の構成図である。
【図６】本発明に係る走査型プローブ顕微鏡（表面情報計測装置）の第二実施形態を示す、全体構成図である。
【図７】図５から図６に示す走査型プローブ顕微鏡により、試料表面の形状情報や物性情報を計測する本発明に係る表面情報計測方法の一工程を示す、フローチャートである。
【図８】従来の走査型プローブ顕微鏡の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００６９】
Ａ カンチレバーホルダ
Ｂ 試料保持容器
Ｃ 試料台
１ ロードロック室
２ プレート
３ 筺体
４ 試料固定台
５ カンチレバー保持部
６ カンチレバー
７ 試料
８ 変位検出機構
９ 透明窓
１０ 圧電素子
１１ａ開口
１１ｂ開口
１２ Oリング
１３ マグネット
１４ 試料固定治具
１５ ねじ
１６ Ｏリング
１７ 密封容器
１８ 微動機構
１９ ＸＹ粗動機構
２０ Ｚ粗動機構
２１ 真空排気機構
２２ ガス導入機構
２３ Ｏリング
２４ 半導体レーザー
２５ フォトディテクタ
２９ 試料温度制御機構
３０ 探針
３１ プレート
３２ 探針保持部
３３ ガス導入口
３４ トンネル電流検出器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料表面の表面粗さや段差などの形状情報や、誘電率や粘弾性などの物理情報を計測する表面情報計測装置及び表面情報計測方法に関するものである。具体的な表面情報計測装置としては、走査型プローブ顕微鏡、表面粗さ計、硬度計や電気化学顕微鏡等である。
【背景技術】
【０００２】
走査型プローブ顕微鏡は、先端が鋭く尖った探針を試料表面で走査することにより、試料の微細な表面形状を観察するものであるが、大気中における測定だけでなく、試料の周囲環境依存性を調べるために、環境を種々制御して測定可能とした走査型プローブ顕微鏡としても発展してきた。真空中やガスによる置換など制御されたガス環境下での測定がその代表的なものであり、その装置構成は様々なものが開発されている。
【０００３】
環境制御可能な密閉容器内にプローブ顕微鏡構成部材を配置し、密封容器内全体を制御された環境制御下に置いた状態で、測定を行う走査型プローブ顕微鏡について、図８を用いて説明する。
【０００４】
プローブ４１と、試料４２と、ピエゾアクチュエータなどのプローブ走査ユニット４３と、試料走査ユニット４４とからなる走査型プローブ顕微鏡システムを、高圧ガス導入口４６と高圧ガス排出口４７を設けた高圧容器４５内に配置されている。高圧ガス導入口４６から高圧ガスを導入することで、高圧容器４５内全体を高圧ガス環境下に保持し、走査型プローブ顕微鏡で測定を行うものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
同様の形態としては、高圧ガス容器の代わりに真空容器内にプローブ顕微鏡システムを配置することで、真空環境下での測定を行うことも行われている。
【０００６】
しかしながら、これらの場合、試料を容器内に設置した後の環境制御は可能であるが、試料を容器内に設置する際に必ず周辺空気に暴露しなければならないという課題があった。試料が空気中の酸素で酸化したり、水分などの影響で劣化したりする場合は、変質した状態の試料を測定することとなり、正確な材料評価、解析を行うことはできないという問題があった。
【特許文献１】特開平８―２９２１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決し、試料を大気暴露することなく測定部へ設置ができ、制御された環境下での表面形状測定または加工を行える走査型プローブ顕微鏡を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題を解決するために、本発明に係る表面情報計測装置は、先端に微小な探針を有するカンチレバーと、カンチレバーを保持するためのカンチレバーホルダと、試料を設置するための試料台と、試料保持容器とからなる気密性が保たれるロードロック室と、前記カンチレバーの変位を検出する変位検出機構と、前記試料を移動させる試料移動機構が設けられた密封容器と、密封容器の内部環境を制御する機構と、密封容器に前記ロードロック室を取付けることを特徴とするものである。
【０００９】
または、探針と探針と試料間に流れるトンネル電流を検出するトンネル電流検出機構と、探針を保持するための探針ホルダと、試料を設置するための試料台と、試料保持容器とからなる気密性が保たれるロードロック室と、試料を移動させる試料移動機構が設けられた密封容器と密封容器の内部環境を制御する機構と、密封容器にロードロック室を取付けることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明に係る表面情報計測方法は、試料が固定された試料台を試料保持容器の内側に取り付ける工程と、先端に微小な探針を有するカンチレバーが取り付けられたカンチレバーホルダを試料保持容器に取り付ける工程と、試料を移動させる試料移動機構が設けられた密封容器にカンチレバーホルダと試料台と試料保持容器とからなるロードロック室を取り付ける工程と、カンチレバーの変位を検出する変位検出機構をロードロック室に取り付ける工程と、試料移動機構により該試料台を移動させて、ロードロック室と密封容器間の密閉を解除する工程と、さらに該試料移動機構により該試料台を移動させて該カンチレバーと接近させ、該変位検出機構により、試料の表面情報を計測する工程と、からなることを特徴とするものである。
【００１１】
または、試料が固定された試料台を試料保持容器の内側に取り付ける工程と、探針が取り付けられた探針ホルダを試料保持容器に取り付ける工程と、試料を移動させる試料移動機構が設けられた密封容器に探針ホルダと試料台と試料保持容器とからなるロードロック室を取り付ける工程と、試料移動機構により試料台を移動させて、ロードロック室と密封容器間の密閉を解除する工程と、さらに試料移動機構により試料台を移動させて探針と接近させ、探針と試料間のトンネル電流を検出し制御することで、試料の形状情報を得る工程と、からなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る表面情報計測装置及び表面情報計測方法によれば、制御された環境下で試料の搬送から計測するまで制御された環境下で行うことができるようになる。つまり、試料を大気暴露させることなく行えるため、空気による前記試料の酸化および劣化などを防止することが可能であり、有効な材料評価、解析を行うことが出来る効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
本発明の第一実施形態である走査型プローブ顕微鏡を図１から図３を用いて説明する。
【００１５】
図１は本実施形態の走査型プローブ顕微鏡のロードロック室部分の構成を示す図である。ロードロック室１は大別すると、カンチレバーホルダＡと試料保持容器Ｂと試料台Ｃとから構成される。
【００１６】
カンチレバーホルダＡは図１の（ａ）に示すように、金属からなるプレート２と、先端に微小な探針を有するカンチレバー６を固定するためのカンチレバー保持部５と、カンチレバー６や試料７の光学顕微鏡などで観察やカンチレバー６の変位を検出する光学系を用いた変位検出機構８の光路を確保するための透明窓９と、カンチレバー６を加振するための圧電素子１０とから構成されている。
【００１７】
試料保持容器Ｂは図１の（ｂ）に示すように、両端に開口１１ａ、１１ｂを有する試料筺体３と、開口１１ｂの周辺にＯリング１６と、開口１１ａの周辺にＯリング１２と、Ｏリング１２の外側にマグネット１３が設けられている。
【００１８】
試料台Ｃは図1の（ｂ）に示すように、少なくとも試料筺体３の底面のＯリング１２よりも大きな径を有する試料固定台４と、試料７を固定する試料固定治具１４とから構成される。
【００１９】
次に、本実施形態の走査型プローブ顕微鏡の全体構成を示す図２を用いて説明する。
【００２０】
本実施形態における走査型プローブ顕微鏡は、ロードロック室１と、カンチレバー６の変位を測定する変位検出機構８と、真空処理が可能な密封容器１７と、密封容器１７内には、試料移動機構となるＺ上下方向に大まかに位置合わせを行うステッピングモータなどのＺ粗動機構２０と、試料７をＸＹ面内方向に大まかに位置合わせを行うステッピングモータなどのＸＹ粗動機構１９と、試料７を面内ＸＹ方向、および垂直Ｚ方向に微少移動させるためのピエゾ素子からなる微動機構１８が設けられ、内部環境制御機構として密封容器１７内を排気するためのドライポンプなどの真空排気機構２１と、ドライ窒素や調湿された空気などの密封容器１７内に導入するためのガス導入機構２２とが接続されている。
【００２１】
ロードロック室１と密封容器１７はＯリング２３を介してねじで固定され、ロードロック室１上に半導体レーザー２４とフォトディテクタ２５からなる変位検出機構８が設置される。半導体レーザー２４は透明窓９を通してカンチレバー６の背面に照射され、その反射光をフォトディテクタ２５で検出される。そして、カンチレバー６の変位を前記反射光の到達位置を検出することにより測定することができる。
【００２２】
本実施形態に係るフローチャートを図４に示し、図１から図３を用いて説明する。
【００２３】
環境が制御された空間で、図１（ｃ）に示すように、試料７を試料固定治具１４で試料固定台４に固定し、試料筺体３の内部から開口１１ａを塞ぐようにして、試料筺体３内にマグネット１３で固定する。
【００２４】
これにより、着磁性材料から成る試料固定台４としたことにより、試料台保持容器と試料台との間の気密性を高める効果がある。
【００２５】
次に、試料保持容器Ｂのプレート２がねじ１５で試料筺体３に固定する。これにより、プレート２と試料筺体３との間はOリング１６、試料固定台４と試料筺体３との間はOリング１２を介して気密性を有することができる。
【００２６】
これらを、試料作成装置または試料調整装置または試料準備装置などで環境が制御された空間内で行うことにより、ロードロック室１内を制御された環境下で保持することができる
尚、環境が制御された空間とは、ドライ窒素やドライエアーや調湿された空気などで置換された空間や、真空ポンプなどで減圧された空間のことをいう。
尚、本実施形態ではドライ窒素の環境下で行う。
【００２７】
これにより、ロードロック１室は、制御された空間から取り出し搬送しても、試料７を大気暴露することは無く、試料が酸化したり、水分で劣化したり、変質したりするのを防ぐことが出来る。
【００２８】
次に、ロードロック室１を運搬し、密封容器１７にねじで固定する。
【００２９】
次に、図２に示すように密封容器１７内を真空排気機構２１にて真空排気し、密封容器１７内部の空気を排除する。
【００３０】
続いて、真空排気機構２１を停止したのち、ガス導入機構２２により、ドライ窒素、ドライエアー、や調湿されたエアーなどのガスを導入することで、密封容器１７内の環境を制御する。本実施形態では、ロードロック室１に試料７を設置すると同様にドライ窒素を導入する。これにより、効率的に密封容器１７内の置換が行うことができる。
【００３１】
本実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡（表面情報計測装置）計測方法で、微動機構が試料台を持ち上げた状態を示す図である。
【００３２】
次に、図３（ａ）に示すようにＺ粗動機構２０を用いて、微動機構１８を上方へ移動させる。微動機構１８の上方には、試料固定台４が位置しており、微動機構１８が上方へ移動するに従って、図３（ａ）に示すように、試料7と共に試料固定台４は持ち上げられ、微動機構１８と一体となって上方へ移動し、試料固定台４は試料筺体３から分離する。これにより、ロードロック室１の空間と密封容器１７の空間とが一続きとなる。
【００３３】
さらに、微動機構１８が上方へ移動し、図３（ｂ）に示すように、試料固定台４上に載置された試料７はカンチレバー６に接近させる。
【００３４】
次に、図３（ｂ）に示すようにカンチレバー６に設けられた微小な探針を試料７に接触または接近させることにより、微動機構１８により試料７を面内ＸＹ方向に走査すると、試料７の凹凸などの形状や弾粘性や摩擦性などの物性に応じて、カンチレバー６が変位する。このカンチレバー６の変位を変位検出機構８で検出し、変位が一定になるように微動機構１８により試料７を垂直Ｚ方向に移動させることで、試料の形状や物性などが計測可能である。
このカンチレバー６の変位を変位検出機構８で検出して、一定になるように制御することで、試料の形状や物性などが計測する。
【００３５】
尚、真空排気機構を有するとしたことにより、密封容器１７とロードロック室１が同一空間の状態で真空廃棄することも可能で真空中での試料の形状や物性の測定も可能になる効果もある。
【００３６】
また、本実施形態において、カンチレバー６の変位検出機構８の調整などは、密封容器やロードロック室１の外側に配置されるため、変位検出機構８を調整する場合に調整つまみで簡単に実施ができ操作性を損なうことはない。また、変位検出機構８を構成するフォトディテクタ２５や半導体レーザー２４が、高湿度や高温度などの制御された環境下にないために、性能の劣化などを起こすことがないという効果がある。
【００３７】
また、本実施形態において、試料７とカンチレバー６とをＸＹＺ方向に相対的に微小位置決めする手段として試料７側に位置する微動機構１８を用いて、試料７をＸＹＺ方向に微動移動させたが、カンチレバー移動機構として面内ＸＹ方向微動機構をカンチレバー６側に配置し、さらに垂直Ｚ方向微動機構を試料７側に配置し、面内ＸＹ方向の微小位置決めはカンチレバー６を移動させ、垂直Ｚ方向の微小位置決めは試料７を移動させることとしてもよい。
【００３８】
さらに、カンチレバー移動機構としてＸＹＺ方向微動機構をカンチレバー６側に配置し、ＸＹＺ方向の微小位置決めはカンチレバー６を移動させることとしてもよい。
【００３９】
尚、本実施例では、内部環境制御機構として真空排気機構と、ガス導入機構とを接続しているが、この実施例に限定されず、真空排気機構とガス導入機構の少なくとも一方を備えることでもよい。
【実施例２】
【００４０】
本発明の第二実施形態である走査型プローブ顕微鏡について図５から図６を用いて説明する。
【００４１】
尚、図１及び図２で示した第一実施形態と共通の構成要素には同じ符号を記し、その詳細説明は省略する。
【００４２】
図５は本実施形態の走査型プローブ顕微鏡のロードロック室１の構成の概観図である。ロードロック室１は、探針ホルダＡと試料保持容器Ｂと試料台Ｃとから構成される。
プレート３１と、先端を先鋭化させた探針３０を固定する探針保持部３２とから構成されている探針ホルダＣに、本実施例では加圧機構としてロードロック室１内を高圧ガスで加圧するためのガス導入口３３とを設けている。
試料保持容器Ｂは、試料筺体３に底面に開口１１ａを有しており、開口１１ａ周囲には、Oリング１２が設けられている。試料台Ｃの試料７を載置するための試料固定台４は、Cuなどの熱伝導率の高い材質からなり、少なくとも試料筺体３のＯリング１２よりも大きな径を有している。
試料固定台４は試料筺体３底面の開口を塞ぐようにして、試料筺体３内に設置される。
探針３０が設置されたプレート３１は試料筺体３にねじで固定される。
【００４３】
これらを、試料作成装置または試料調整装置または試料準備装置などで環境が制御された空間内で行うことにより、ロードロック室１内を制御された環境下で保持することができる
尚、環境が制御された空間とは、ドライ窒素や調湿された空気などで置換された空間や、真空ポンプなどで減圧された空間のことをいう。
【００４４】
これにより、ロードロック１室は、制御された空間から取り出しても、試料７を大気暴露することは無く、試料の酸化、水分で劣化や変質などを防ぐことが出来る。
【００４５】
次に、本実施形態の走査型プローブ顕微鏡の全体構成を示す図６を用いて説明する。
【００４６】
本実施形態における走査型プローブ顕微鏡は、ロードロック室１と、加圧処理が可能な密封容器１７と密封容器１７内には試料移動機構となるＺ上下方向に大まかに位置合わせを行うステッピングモータなどのＺ粗動機構２０と、試料７をＸＹ面内方向に大まかに位置合わせを行うステッピングモータなどのＸＹ粗動機構１９と、試料７をＸＹ面内方向及びＺ上下方向に微少移動させるためのピエゾ素子からなる微動機構１８が設けられ、内部環境制御機構として密封容器１７内にガスを導入するためのガス導入機構２２を有している。
【００４７】
さらに、微動機構１８上には、試料７の温度を制御するための試料温度制御機構２９が設置され、試料と探針間のトンネル電流を検出できるようにトンネル電流検出器３４が接続される。
【００４８】
ロードロック室１と密封容器１７はＯリング２３を介してねじで固定され、密封容器１７の気密性を確保することできる。
【００４９】
本実施形態に係るフローチャートを図７に示し、図５から図６を用いて説明する。
【００５０】
環境が制御された空間で、図５に示すように、試料７を試料台４に配置し、試料筺体３の内部から開口１１ａを塞ぐようにして、試料筺体３内に配置する。
【００５１】
次に、プレート３１を試料筺体３に載せた状態する。尚、本実施形態ではドライエアーの環境下で行う。
【００５２】
これらを、試料作成装置または試料調整装置または試料準備装置などで環境が制御された空間内で行うことにより、ロードロック室１内を制御された環境下で保持することができる。
【００５３】
尚、環境が制御された空間とは、ドライ窒素やドライエアーや調湿された空気などで置換された空間や、真空ポンプなどで減圧された空間のことをいう。
【００５４】
これにより、プレート２と試料筺体３との間はOリング１６、試料台４と試料筺体３との間はOリング１２を介して気密性を有することができる。
【００５５】
次に、図５に示すロードロック室１にガス導入口３３からドライエアーを導入し、ロードロック室１内部をドライエアーで置換した後に、プレート３１と試料筺体３をねじで固定し、ロードロック室１を大気圧以上に加圧する。
【００５６】
これで、プレート３１と試料筺体３との間はOリング１６を介してねじで、ロードロック室１が大気圧以上に加圧しているので試料台４は試料筺体３との間はOリング１２を介して押し付けられるので、ロードロック室１の気密性さらに有することができる。
【００５７】
この状態でロードロック１室を制御された空間から取り出し搬送しても、試料７を大気暴露することは無く、試料の酸化や水分による劣化や変質などを防ぐことが出来る。
【００５８】
次に、図６に示すようにロードロック室１を運搬して、密封容器１７に載せた状態で、ガス導入機構２２からドライガスを導入し、密封容器１７内部をドライエアーで置換した後に、ロードロック室１と密封容器１７をねじ固定し、密封容器１７を大気圧以上に加圧する。このとき、ロードロック室１の圧力以上にすることが望ましい。
【００５９】
次に、Ｚ粗動機構２０を用いて、微動機構１８を上方へ移動させる。微動機構１８の上方には、試料台４が位置しており、微動機構１８が上方へ移動することにより、試料台４は持ち上げられ、微動機構１８と一体となって上方へ移動し、試料台４は試料筺体３から分離する。これにより、ロードロック室１の空間と密封容器１７の空間とが一続きとなる。
【００６０】
さらに、微動機構１８が上方へ移動し、試料台４上に載置された試料７は探針３０に接近させる。
【００６１】
次に、探針３０を試料７に接近させる状態で、微動機構１８により試料７を面内ＸＹ方向に走査すると試料７と探針３０の距離に応じて、試料７と探針３０間に流れるトンネル電流が変化する。このトンネル電流が一定になるように微動機構１８により試料７を垂直Ｚ方向に移動させることで、試料の形状を計測することができる。
【００６２】
これにより、試料温度制御機構２９を使用し、試料台４に熱伝導率のよいCu材を使用したことで、効率よく試料７の温度を制御することが可能である。試料７の温度を制御した状態で測定を行うことにより、試料７の温度依存性に関する情報を得ることが出来る効果がある。
【００６３】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の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において種々の変更を加えることが可能である。
【００６４】
例えば、上記各実施形態において、表面情報計測装置の一例として、走査型プローブ顕微鏡を採用したが、これに限られず、試料表面の形状情報や、様々な物理情報（例えば、誘電率、磁化状態、透過率、粘弾性、摩擦係数等）を計測する装置であれば構わない。例えば、表面粗さ計、硬度計、電気化学顕微鏡等でも良い。
【００６５】
また、上記第１実施形態において、真空排気機構としてドライポンプとしたが、これに限られず、ロータリーポンプやクライオポンプ等の真空ポンプおよびそれらの併用した構成しても構わない。
【００６６】
また、本実施形態において、試料７と探針３０とをＸＹＺ方向に相対的に微小位置決めする手段として試料７下に位置する微動機構１８を用い、試料７をＸＹＺ方向に移動させたが、探針移動機構として面内ＸＹ方向微動機構を探針３０側に配置し、さらに垂直Ｚ方向微動機構を試料７側に配置し、面内ＸＹ方向の微小位置決めは探針３０を移動させ、垂直Ｚ方向の微小位置決めは試料７を移動させることとしてもよい。
【００６７】
さらに、探針移動機構としてＸＹＺ方向微動機構を探針３０側に配置し、ＸＹＺ方向の微小位置決めは探針３０を移動させることとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係る走査型プローブ顕微鏡（表面情報計測装置）の第一実施形態を示す、ロードロック室部分の構成図である。
【図２】本発明に係る走査型プローブ顕微鏡（表面情報計測装置）の第一実施形態を示す、全体構成図である。
【図３】図１から図3に示す走査型プローブ顕微鏡により、試料表面の形状情報や物性情報を計測する本発明に係る表面情報計測方法の際に、微動機構が試料台を持ち上げた状態を示す図である。
【図４】図１から図3に示す走査型プローブ顕微鏡により、試料表面の形状情報や物性情報を計測する本発明に係る表面情報計測方法の一工程を示す、フローチャートである。
【図５】本発明に係る走査型プローブ顕微鏡（表面情報計測装置）の第二実施形態を示す、ロードロック室部分の構成図である。
【図６】本発明に係る走査型プローブ顕微鏡（表面情報計測装置）の第二実施形態を示す、全体構成図である。
【図７】図５から図６に示す走査型プローブ顕微鏡により、試料表面の形状情報や物性情報を計測する本発明に係る表面情報計測方法の一工程を示す、フローチャートである。
【図８】従来の走査型プローブ顕微鏡の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００６９】
Ａ カンチレバーホルダ
Ｂ 試料保持容器
Ｃ 試料台
１ ロードロック室
２ プレート
３ 筺体
４ 試料固定台
５ カンチレバー保持部
６ カンチレバー
７ 試料
８ 変位検出機構
９ 透明窓
１０ 圧電素子
１１ａ開口
１１ｂ開口
１２ Oリング
１３ マグネット
１４ 試料固定治具
１５ ねじ
１６ Ｏリング
１７ 密封容器
１８ 微動機構
１９ ＸＹ粗動機構
２０ Ｚ粗動機構
２１ 真空排気機構
２２ ガス導入機構
２３ Ｏリング
２４ 半導体レーザー
２５ フォトディテクタ
２９ 試料温度制御機構
３０ 探針
３１ プレート
３２ 探針保持部
３３ ガス導入口
３４ トンネル電流検出器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を載置する試料台と、前記試料の上方に配された先端に微小な探針を有するカンチレバーと、該カンチレバーを先端に固定するカンチレバーホルダと、試料保持容器とからなる気密性が保たれるロードロック室と、
前記カンチレバーの変位を検出する変位検出機構と、
前記試料を移動させる試料移動機構が設けられた密封容器と
内部環境制御機構とからなり、
前期密封容器に前記ロードロック室を取付けることを特徴とする表面情報計測装置。 OLE_LINK1
OLE_LINK1
【請求項２】
OLE_LINK2 試料を載置する試料台と、前記試料の上方に配された探針と前記探針と試料間に流れるトンネル電流を検出するトンネル電流検出器と、前記探針を保持するための探針ホルダと、試料保持容器とからなる気密性が保たれるロードロック室と、
前記試料を移動させる試料移動機構が設けられた密封容器と
内部環境制御機構とからなり、
前期密封容器に前記ロードロック室を取付けることを特徴OLE_LINK2とする表面情報計測装置。
【請求項３】
カンチレバー側にカンチレバーを移動させるカンチレバー移動機構を備えたことを特徴とする請求項１記載の表面情報計測装置。
【請求項４】
探針側に探針移動機構を備えたことを特徴とする請求項２記載の表面情報計測装置。
【請求項５】
試料保持容器の開口周囲にマグネットを設け、前記試料台は着磁性である材料であることを特徴とする請求項１または２に記載の表面情報計測装置。
【請求項６】
前記内部環境を制御する機構がガス導入機構であることを特徴とする請求項１または２に記載の表面情報計測装置。
【請求項７】
前記密封容器に真空排気機構を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の表面情報計測装置。
【請求項８】
前記ロードロック室に加圧機構を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の表面情報計測装置。
【請求項９】
前記試料の温度を制御する試料温度制御機構を有することを特徴とする請求項１または２に記載の表面情報計測装置。
【請求項１０】
前記試料台が熱伝導性の優れた材料からなることを特徴とする請求項９に記載の表面情報計測装置。
【請求項１１】
OLE_LINK3試料が固定された試料台を試料保持容器の内側に取り付ける工程と、
先端に微小な探針を有するカンチレバーが取り付けられたカンチレバーホルダを該試料保持容器に取り付ける工程と、
該試料を移動させる試料移動機構が設けられた密封容器に該カンチレバーホルダと該試料台と該試料保持容器とからなるロードロック室を取り付ける工程と、
該カンチレバーの変位を検出する変位検出機構を該ロードロック室に取り付ける工程と、
該試料移動機構により該試料台を移動させて、該ロードロック室と該密封容器間の密閉を解除する工程と、
さらに該試料移動機構により該試料台を移動させて該カンチレバーと接近させ、該変位検出機構により、試料の表面情報を計測する工程と、からなることを特徴OLE_LINK3とする表面情報計測方法。
【請求項１２】
該試料が固定された試料台を試料保持容器の内側に取り付ける工程の後に、密封容器を真空排気する工程を追加することを特徴とする請求項１１に記載の表面情報計測方法。
【請求項１３】
該密封容器を真空排気する工程の後に、密封容器にガスを導入する工程を追加することを特徴とする請求項１２に記載の表面情報計測方法。
【請求項１４】
先端に微小な探針を有するカンチレバーが取り付けられたカンチレバーホルダを該試料保持容器に取り付ける工程で、加圧機構によりガスを導入して内部を置換して加圧した後に固定することを特徴とする請求項１２に記載の表面情報計測方法。
【請求項１５】
OLE_LINK4試料が固定された試料台を試料保持容器の内側に取り付ける工程と、
探針が取り付けられた探針ホルダを該試料保持容器に取り付ける工程と、
該試料を移動させる試料移動機構が設けられた密封容器に該探針ホルダと該試料台と該試料保持容器とからなるロードロック室を取り付ける工程と、
該試料移動機構により該試料台を移動させて、該ロードロック室と該密封容器間の密閉を解除する工程と、
さらに該試料移動機構により該試料台を移動させて該探針と接近させ、該探針と該試料間の電流を検出し制御することで、試料の形状情報を得る工程と、からなることを特徴OLE_LINK4とする表面情報計測方法。
【請求項１６】
該試料が固定された該試料台を該試料保持容器の内側に取り付ける工程の後に、該密封容器を真空排気する工程を追加することを特徴とする請求項１５に記載の表面情報計測方法。
【請求項１７】
該密封容器を真空排気する工程の後に、該密封容器にガスを導入する工程を追加することを特徴とする請求項１５に記載の表面情報計測方法。
【請求項１８】
探針が取り付けられた探針ホルダを該試料保持容器に取り付ける工程で、加圧機構によりガスを導入して内部を置換して加圧した後に固定することを特徴とする請求項１５に記載の表面情報計測方法。
【請求項１】
試料を載置する試料台と、前記試料の上方に配された先端に微小な探針を有するカンチレバーと、該カンチレバーを先端に固定するカンチレバーホルダと、試料保持容器とからなる気密性が保たれるロードロック室と、
前記カンチレバーの変位を検出する変位検出機構と、
前記試料を移動させる試料移動機構が設けられた密封容器と
内部環境制御機構とからなり、
前期密封容器に前記ロードロック室を取付けることを特徴とする表面情報計測装置。 OLE_LINK1
OLE_LINK1
【請求項２】
OLE_LINK2 試料を載置する試料台と、前記試料の上方に配された探針と前記探針と試料間に流れるトンネル電流を検出するトンネル電流検出器と、前記探針を保持するための探針ホルダと、試料保持容器とからなる気密性が保たれるロードロック室と、
前記試料を移動させる試料移動機構が設けられた密封容器と
内部環境制御機構とからなり、
前期密封容器に前記ロードロック室を取付けることを特徴OLE_LINK2とする表面情報計測装置。
【請求項３】
カンチレバー側にカンチレバーを移動させるカンチレバー移動機構を備えたことを特徴とする請求項１記載の表面情報計測装置。
【請求項４】
探針側に探針移動機構を備えたことを特徴とする請求項２記載の表面情報計測装置。
【請求項５】
試料保持容器の開口周囲にマグネットを設け、前記試料台は着磁性である材料であることを特徴とする請求項１または２に記載の表面情報計測装置。
【請求項６】
前記内部環境を制御する機構がガス導入機構であることを特徴とする請求項１または２に記載の表面情報計測装置。
【請求項７】
前記密封容器に真空排気機構を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の表面情報計測装置。
【請求項８】
前記ロードロック室に加圧機構を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の表面情報計測装置。
【請求項９】
前記試料の温度を制御する試料温度制御機構を有することを特徴とする請求項１または２に記載の表面情報計測装置。
【請求項１０】
前記試料台が熱伝導性の優れた材料からなることを特徴とする請求項９に記載の表面情報計測装置。
【請求項１１】
OLE_LINK3試料が固定された試料台を試料保持容器の内側に取り付ける工程と、
先端に微小な探針を有するカンチレバーが取り付けられたカンチレバーホルダを該試料保持容器に取り付ける工程と、
該試料を移動させる試料移動機構が設けられた密封容器に該カンチレバーホルダと該試料台と該試料保持容器とからなるロードロック室を取り付ける工程と、
該カンチレバーの変位を検出する変位検出機構を該ロードロック室に取り付ける工程と、
該試料移動機構により該試料台を移動させて、該ロードロック室と該密封容器間の密閉を解除する工程と、
さらに該試料移動機構により該試料台を移動させて該カンチレバーと接近させ、該変位検出機構により、試料の表面情報を計測する工程と、からなることを特徴OLE_LINK3とする表面情報計測方法。
【請求項１２】
該試料が固定された試料台を試料保持容器の内側に取り付ける工程の後に、密封容器を真空排気する工程を追加することを特徴とする請求項１１に記載の表面情報計測方法。
【請求項１３】
該密封容器を真空排気する工程の後に、密封容器にガスを導入する工程を追加することを特徴とする請求項１２に記載の表面情報計測方法。
【請求項１４】
先端に微小な探針を有するカンチレバーが取り付けられたカンチレバーホルダを該試料保持容器に取り付ける工程で、加圧機構によりガスを導入して内部を置換して加圧した後に固定することを特徴とする請求項１２に記載の表面情報計測方法。
【請求項１５】
OLE_LINK4試料が固定された試料台を試料保持容器の内側に取り付ける工程と、
探針が取り付けられた探針ホルダを該試料保持容器に取り付ける工程と、
該試料を移動させる試料移動機構が設けられた密封容器に該探針ホルダと該試料台と該試料保持容器とからなるロードロック室を取り付ける工程と、
該試料移動機構により該試料台を移動させて、該ロードロック室と該密封容器間の密閉を解除する工程と、
さらに該試料移動機構により該試料台を移動させて該探針と接近させ、該探針と該試料間の電流を検出し制御することで、試料の形状情報を得る工程と、からなることを特徴OLE_LINK4とする表面情報計測方法。
【請求項１６】
該試料が固定された該試料台を該試料保持容器の内側に取り付ける工程の後に、該密封容器を真空排気する工程を追加することを特徴とする請求項１５に記載の表面情報計測方法。
【請求項１７】
該密封容器を真空排気する工程の後に、該密封容器にガスを導入する工程を追加することを特徴とする請求項１５に記載の表面情報計測方法。
【請求項１８】
探針が取り付けられた探針ホルダを該試料保持容器に取り付ける工程で、加圧機構によりガスを導入して内部を置換して加圧した後に固定することを特徴とする請求項１５に記載の表面情報計測方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−２３４５００（Ｐ２００６−２３４５００Ａ）
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−４７６６２（Ｐ２００５−４７６６２）
【出願日】平成１７年２月２３日（２００５．２．２３）
【出願人】（５０３４６０３２３）エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 (330)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月２３日（２００５．２．２３）
【出願人】（５０３４６０３２３）エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 (330)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]