顕微鏡装置
【課題】 走査型プローブ顕微鏡および光学顕微鏡を有するコンパクト化された顕微鏡装置を提供する。
【解決手段】 顕微鏡装置１は、原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０を備える。光学顕微鏡２０の電動ズーム鏡筒２３は、試料載置台３０の側方においてＺ軸方向に延びるように配置され、光軸変換ミラーは電動ズーム鏡筒２３の上端部に配置されている。光学顕微鏡２０のレンズ格納部２１は、光軸変換部２２に取り付けられ、光軸変換部２２は、電動ズーム鏡筒２３の上端部に取り付けられている。電動ズーム鏡筒２３の下端部にＣＣＤカメラ２４が設けられている。試料Ｍからの反射光はミラーにより反射され、レンズ格納部２１のレンズを通して光軸変換部２２の光軸変換ミラーにより反射される。光軸変換ミラーによる反射光は、電動ズーム鏡筒２３を通してＣＣＤカメラ２４に取り込まれる。
【解決手段】 顕微鏡装置１は、原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０を備える。光学顕微鏡２０の電動ズーム鏡筒２３は、試料載置台３０の側方においてＺ軸方向に延びるように配置され、光軸変換ミラーは電動ズーム鏡筒２３の上端部に配置されている。光学顕微鏡２０のレンズ格納部２１は、光軸変換部２２に取り付けられ、光軸変換部２２は、電動ズーム鏡筒２３の上端部に取り付けられている。電動ズーム鏡筒２３の下端部にＣＣＤカメラ２４が設けられている。試料Ｍからの反射光はミラーにより反射され、レンズ格納部２１のレンズを通して光軸変換部２２の光軸変換ミラーにより反射される。光軸変換ミラーによる反射光は、電動ズーム鏡筒２３を通してＣＣＤカメラ２４に取り込まれる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学顕微鏡および走査型プローブ顕微鏡を一体的に備えた顕微鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、従来の光学顕微鏡または電子顕微鏡等とは全く異なる原理を利用した走査型プローブ顕微鏡（Scanning Probe Microscope:ＳＰＭ）が開発され、注目を浴びている。
【０００３】
走査型プローブ顕微鏡は、プローブと呼ばれる鋭く尖った探針を自由端に有するカンチレバーを備えている。上記の走査型プローブ顕微鏡の一例である原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscope:ＡＦＭ）においては、探針を試料に近づけると、探針の先端を構成している原子と試料を構成している原子との間に原子間力が生じる。この原子間力によりカンチレバーの自由端が変位する。
【０００４】
このカンチレバーの自由端の変位量を電気的に測定しながら、探針を試料に沿って走査させることにより、試料の表面形状を示す三次元的な情報を得ることができる。例えば、カンチレバーの自由端の変位を一定に保つように探針と試料との距離を制御しながら探針を走査させると、探針の先端は試料表面の凹凸に沿って移動するので、探針の先端の位置情報から試料の表面形状を示す三次元的な情報を得ることができる。なお、走査型プローブ顕微鏡のその他の例としては、探針の原子と試料表面の原子との間に生じる原子間力を用いる代わりに、探針と試料との間に流れるトンネル電流を利用することにより試料表面の三次元的な情報を得ることも可能な走査型トンネル顕微鏡もある。
【０００５】
また、光学顕微鏡と走査型プローブ顕微鏡とが一体化された顕微鏡装置が開発されている。
【０００６】
ここで、従来の顕微鏡装置の概略を図面を参照しながら説明する。なお、下記に示す顕微鏡装置は、光学顕微鏡と走査型プローブ顕微鏡の一例である原子間力顕微鏡とが一体的に構成されたものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
図４は、従来の顕微鏡装置を示す模式図である。
【０００８】
図４に示すように、支持台２０１には、図示しないリニアガイドを介して光学系支持台２０２が上下方向に移動可能に設けられている。
【０００９】
光学系支持台２０２には、対物レンズ２０７、変位計測光学系２０６および観察光学系２０４が取り付けられている。
【００１０】
光学系支持台２０２上に設けられた光学系支持台粗動マイクロメーター２０３を調整することにより、対物レンズ２０７、変位計測光学系２０６および観察光学系２０４を一体的に上下に移動させることができる。
【００１１】
また、光学系支持台２０２には、図示しないリニアガイドを介してスキャナ支持台２１５が上下方向に移動可能に設けられている。
【００１２】
スキャナ支持台２１５には、探針微動用円筒型圧電素子２０８が固定されている。探針微動用円筒型圧電素子２０８の下端に探針支持リング２０９が設けられている。
【００１３】
この探針支持リング２０９にカンチレバー２１８が取り付けられており、カンチレバー２１８の自由端に探針２１０が設けられている。なお、探針２１０は、探針支持リング２０９の中央の開口部分から突出するように設けられている。
【００１４】
スキャナ支持台２１５上に設けられたスキャナ支持台粗動マイクロメーター２１４を調整することにより、スキャナ支持台２１５を光学系支持台２０２に対して上下方向に移動させることができる。
【００１５】
一方、支持台２０１上には、試料走査用円筒型圧電素子２１３が固定されている。試料走査用円筒型圧電素子２１３上には試料台２１２が設けられており、試料台２１２上に試料２１１が載置される。
【００１６】
上記のような構成により、光学顕微鏡による試料の観察と走査型プローブ顕微鏡による試料の観察とを一台の顕微鏡装置により行うことができる。
【特許文献１】特開平５−１５７５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、上記従来の顕微鏡装置では、光学顕微鏡と走査型プローブ顕微鏡とを一体的に構成すると、顕微鏡装置の高さが非常に高くなる。そのため、顕微鏡装置が大型化するとともに除振性に乏しい。その結果、試料の測定および評価の信頼性が損なわれる。
【００１８】
また、例えば、光学顕微鏡の鏡筒を傾斜させて設けるとしても、顕微鏡装置の高さを低くすることは可能であるが、顕微鏡装置が横方向に大型化する。
【００１９】
本発明の目的は、走査型プローブ顕微鏡および光学顕微鏡を有するコンパクト化された顕微鏡装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明に係る顕微鏡装置は、試料が載置される試料載置台と、探針を有し、試料載置台と探針とを相対的に移動させることにより探針を試料の表面に沿って走査させる走査型プローブ顕微鏡と、撮像部、鏡筒、第１の反射部材および第２の反射部材を有する光学顕微鏡と、走査型プローブ顕微鏡および光学顕微鏡を保持する保持部とを備え、光学顕微鏡の鏡筒は試料載置台の側方において上下方向に延びるように配置され、第２の反射部材は鏡筒の上端部に設けられ、撮像部は鏡筒の下端部に設けられ、試料載置台上に載置された試料からの光が第１の反射部材により第２の反射部材に導かれ、第２の反射部材により鏡筒を通して撮像部に導かれるものである。
【００２１】
本発明に係る顕微鏡装置においては、走査型プローブ顕微鏡の探針と試料載置台とが相対的に移動することにより、探針が試料の表面に沿って走査される。それにより、試料の表面形状を高倍率でミクロ的に観察することができる。
【００２２】
また、試料載置台上に載置された試料からの光が第１の反射部材により第２の反射部材に導かれ、第２の反射部材により鏡筒を通して撮像部に導かれる。それにより、試料の表面形状を低倍率でマクロ的に観察することができる。
【００２３】
保持部により走査型プローブ顕微鏡および光学顕微鏡が保持される。光学顕微鏡の鏡筒は試料載置台の側方において上下方向に延びるように配置され、第２の反射部材は鏡筒の上端部に設けられ、撮像部は鏡筒の下端部に設けられている。この構成により、顕微鏡装置をコンパクト化することができる。
【００２４】
保持部を設置面上に支持する支持部と、支持部に設けられ、設置面から保持部に伝わる振動を緩和する除振機構とをさらに備えてもよい。
【００２５】
この場合、支持部により保持部が設置面上に支持される。また、支持部には設置面から保持部に伝わる振動を緩和する除振機構が設けられている。これにより、設置面からの振動が除振機構により吸収され、走査型プローブ顕微鏡および光学顕微鏡を保持する保持部の除振性が向上する。
【００２６】
支持部は、少なくとも３つの脚部を含み、除振機構は、保持部と少なくとも３つの脚部との間にそれぞれ設けられた弾性部材を含んでもよい。
【００２７】
この場合、少なくとも３つの脚部を含む支持部により保持部が設置面上に支持される。それにより、走査型プローブ顕微鏡および光学顕微鏡を安定して保持することができる。
【００２８】
また、保持部と少なくとも３つの脚部との間にそれぞれ設けられた弾性部材により、設置面からの振動が弾性部材により吸収され、走査型プローブ顕微鏡および光学顕微鏡を保持する保持部の除振性がより向上する。
【００２９】
試料載置台は、少なくとも３つの脚部により形成される領域の略中心に設けられてもよい。それにより、脚部からの振動の影響を最小限にすることができる。その結果、試料載置台上に載置された試料の測定の精度および測定の信頼性が向上する。
【００３０】
走査型プローブ顕微鏡は、探針を保持する走査部を含み、走査部は、保持部上に設けられてもよい。この場合、十分な除振性を有する保持部上に走査部が設けられていることにより、脚部からの振動の影響を受けずに探針が試料の表面に沿って走査される。その結果、試料載置台上に載置された試料の測定の精度および測定の信頼性がより向上する。
【００３１】
少なくとも３つの弾性部材と保持部との接合箇所の高さ、保持部による光学顕微鏡の保持位置の高さ、保持部上の走査部の保持位置の高さおよび試料載置台上の試料の高さがほぼ等しく設定されてもよい。それにより、顕微鏡装置の除振性がさらに向上する。その結果、試料載置台上に載置された試料の測定の精度および測定の信頼性がさらに向上する。
【００３２】
走査型プローブ顕微鏡は、原子間力顕微鏡であってもよい。この場合、試料と探針との間に生じる原子間力を利用した試料の測定が行われる。それにより、試料の表面形状を原子レベルで観察することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、走査型プローブ顕微鏡および光学顕微鏡を備えた顕微鏡装置をコンパクト化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本実施の形態に係る顕微鏡装置について図面を参照しながら説明する。
【００３５】
図１は、本実施の形態に係る顕微鏡装置を示す斜視図である。ここで、水平面内で直交する２方向をＸ軸およびＹ軸とし、Ｘ軸およびＹ軸に垂直な方向をＺ軸とする。
【００３６】
図１に示すように、本実施の形態に係る顕微鏡装置１は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）１０および光学顕微鏡２０を一体的に備える。原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０はベース筐体部５０により保持されている。
【００３７】
ベース筐体部５０は、Ｘ軸およびＹ軸からなる平面上に位置する底部５４を有する。
【００３８】
底部５４の四隅からＺ軸方向に支持脚５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ（５２ｃは図示せず）が延びている。支持脚５２ａ，５２ｄの上端には、被支持部５３ａ，５３ｄがそれぞれ設けられている。
【００３９】
支持脚５２ｂ，５２ｃ上には平面視でＬ字状に形成された被支持部５３が設けられている。
【００４０】
ベース筐体部５０の被支持部５３ａ，５３ｄは、それぞれＺ軸方向に延びる円筒状の脚部Ｓ１，Ｓ４（Ｓ４は図示せず）により支持されている。また、ベース筐体部５０の被支持部５３は、Ｚ軸方向に延びる円筒状の脚部Ｓ２および脚部Ｓ３により支持されている。
【００４１】
原子間力顕微鏡１０は、ＡＦＭスキャナ１１、試料載置台３０および昇降軸３０ａを備える。
【００４２】
被支持部５３は、水平な上面を有する。この上面上にＡＦＭスキャナ１１が支持されている。なお、ＡＦＭスキャナ１１の後述するカンチレバーに設けられている探針を試料表面上に沿って走査させる構成については後述する。
【００４３】
ベース筐体部５０内部の中央に試料載置台３０が設けられている。試料載置台３０上に試料Ｍが載置される。試料載置台３０は、昇降軸３０ａによりＺ軸方向に上下動する。なお、昇降軸３０ａは、図示しない駆動機構に接続されている。また、試料載置台３０は、Ｘ軸およびＹ軸方向に移動可能であるとともに、ＡＦＭスキャナ１１の後述する探針を中心としてＺ軸の周りで回転可能である。
【００４４】
ＡＦＭスキャナ１１の下部には、試料Ｍの上方に位置するようにミラーホルダ２６が設けられている。ミラーホルダ２６はミラー２５を保持する。この場合、図示しない照明源から発せられる照明光が試料Ｍに照射され、その試料Ｍからの反射光がミラー２５に照射される。
【００４５】
また、ベース筐体部５０には、光学顕微鏡２０が取り付けられている。光学顕微鏡２０は、レンズ格納部２１、光軸変換部２２、電動ズーム鏡筒２３、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ２４、ミラー２５およびミラーホルダ２６を備える。光軸変換部２２内には、光軸変換ミラー２２ａ（図２参照）が設けられている。
【００４６】
光学顕微鏡２０のレンズ格納部２１は、光軸変換部２２に取り付けられ、光軸変換部２２は、電動ズーム鏡筒２３の上端部に取り付けられている。電動ズーム鏡筒２３の下端部にＣＣＤカメラ２４が設けられている。
【００４７】
ここで、光学顕微鏡２０の電動ズーム鏡筒２３は、試料載置台３０の側方においてＺ軸方向に延びるように配置され、光軸変換ミラー２２ａは電動ズーム鏡筒２３の上端部に配置されている。
【００４８】
図２は、図１の顕微鏡装置１の概略側面図である。
【００４９】
図２に示すように、顕微鏡装置１においては、試料Ｍからの反射光は、ミラー２５により反射され、レンズ格納部２１のレンズを通して光軸変換部２２の光軸変換ミラー２２ａにより反射される。光軸変換ミラー２２ａによる反射光は、電動ズーム鏡筒２３を通してＣＣＤカメラ２４に取り込まれ、ＣＣＤカメラ２４に試料Ｍの観察像が形成される。試料Ｍからの反射光がミラー２５および光軸変換ミラー２２ａを通してＣＣＤカメラ２４に取り込まれるまでの経路は、点線ＬＩで示されるように略逆Ｌ字形に形成されている。
【００５０】
顕微鏡装置１のベース筐体部５０を支持する脚部Ｓ１〜Ｓ４内にはそれぞれ弾性部材５１が設けられている。この弾性部材５１により振動が吸収され、顕微鏡装置１の除振性が向上される。なお、弾性部材５１は、例えばバネ部材からなる。
【００５１】
また、顕微鏡装置１の４本の脚部Ｓ１〜Ｓ４により形成される領域の中心に試料Ｍを載置する試料載置台３０が設けられていることにより、顕微鏡装置１の除振性がさらに向上される。
【００５２】
なお、本実施の形態に係る顕微鏡装置１においては、４本の脚部Ｓ１〜Ｓ４によりベース筐体部５０が支持されているが、これに限定されるものではなく、少なくとも３本の脚部によりベース筐体部５０が支持されてもよい。この場合、少なくとも３本の脚部により形成される領域の中心に試料載置台３０が設けられる。
【００５３】
また、ベース筐体部５０による光学顕微鏡２０の保持位置Ｌ２の高さ、ベース筐体部５０上のＡＦＭスキャナ１１の載置位置Ｌ３の高さ、試料載置台３０上の試料Ｍの観察位置Ｌ４の高さおよび脚部Ｓ１〜Ｓ４内に設けられた各弾性部材５１とベース筐体部５０との接合箇所Ｌ５の高さがほぼ同じ（図２の一点鎖線Ｌ１により示される高さ）に設定される。これにより、顕微鏡装置１の除振性がさらに向上される。
【００５４】
次に、本実施の形態に係る顕微鏡装置１の制御系について説明する。なお、後述の図３に示す原子間力顕微鏡１０の制御系はコンタクトモードを用いる場合の制御系を示している。
【００５５】
ここで、コンタクトモードとは、原子間力顕微鏡１０において、探針を試料に接触する位置まで近付けて試料表面に沿って走査させる測定モードである。
【００５６】
図３は、本実施の形態に係る顕微鏡装置１のコンタクトモードを用いる場合の制御系を示すブロック図である。
【００５７】
原子間力顕微鏡１０は、板バネ状のカンチレバー１００、探針１０１、圧電素子１１０、光源１２１、反射鏡１２２，１２３、光検出器１２４および制御部１３０を含む。
【００５８】
原子間力顕微鏡１においては、探針１０１と試料Ｍとの間に生じる原子間力、すなわちカンチレバー１００の変位量を検出する。
【００５９】
カンチレバー１００の先端には探針１０１が設けられている。この探針１０１を試料Ｍに近付けると、探針１０１と試料Ｍとの間に原子間力が生じ、カンチレバー１００が上下方向にたわむ。
【００６０】
ＡＦＭスキャナ１１内に設けられた圧電素子１１０により試料Ｍ表面に沿った探針１０１の走査が行われる。圧電素子１１０は、試料Ｍ表面に沿って探針１０１を走査させるために、カンチレバー１００をＸ軸およびＹ軸方向に移動させる。
【００６１】
なお、探針１０１を固定した状態で試料載置台３０をＸ軸およびＹ軸方向に移動させることにより、試料Ｍ表面に沿った探針１０１の走査を行ってもよい。また、圧電素子１１０の代わりにボイスコイルモータを用いてもよい。
【００６２】
圧電素子１１０は、カンチレバー１００の変位を一定に保つように、すなわち、探針１０１と試料Ｍとの間に生じる原子間力を一定に保つようにカンチレバー１００をＺ軸方向に動作させる。探針１０１と試料Ｍとの間の原子間力を一定に保つために圧電素子１１０に印加した電圧値の変化に基づいて、試料Ｍの３次元的な形状情報を画像化することが可能となる。
【００６３】
なお、圧電素子１１０は、制御部１３０により制御される。制御部１３０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１３１、変位量検出部１３２、Ｚ方向サーボ回路１３３およびＸ−Ｙ方向サーボ回路１３４を含む。
【００６４】
Ｚ方向サーボ回路１３３は、カンチレバー１００の探針１０１がＺ軸方向に動作するように圧電素子１１０を制御する。また、Ｘ−Ｙ方向サーボ回路１３４は、カンチレバー１００の探針１０１がＸ軸方向およびＹ軸方向に移動するように圧電素子１１０を制御する。変位量検出部１３２については後述する。
【００６５】
ここで、試料Ｍ表面の凹凸により生じるカンチレバー１００の変位量を一定に保つための原子間力顕微鏡１０における動作について説明する。
【００６６】
カンチレバー１００の微小なたわみ量（変位）を検出するために、光源１２１によりレーザ光がカンチレバー１００の先端に照射される。なお、カンチレバー１００の変位を検出するために、一般的に下記の光てこ方式が用いられる。
【００６７】
光てこ方式とは、カンチレバー１００の変位を測定する方法の一例であり、レーザ光をカンチレバー１００に照射し、カンチレバー１００からの反射光を光検出器１２４により検出するものである。
【００６８】
カンチレバー１００の微小な変位が、カンチレバー１００からの反射光のわずかな角度変化に反映され、この角度変化が光検出器１２４により検出される。なお、光検出器１２４としては、２分割フォトセル、４分割フォトセルまたはフォトセルアレイ等が用いられる。また、カンチレバー１００としては、半導体微細加工技術によりウエハ単位で生産されたカンチレバーの他、カンチレバーの一部に微小な反射用ガラス（反射鏡）を設けたものまたは光ファイバプローブ型カンチレバーの背面をフラットにして反射面を設けたもの等が用いられる。
【００６９】
なお、本実施の形態では、光源１２１から出射されたレーザ光は、反射鏡１２２を介してカンチレバー１００に照射され、カンチレバー１００に照射されたレーザ光は反射光として反射鏡１２３を介して光検出器１２４により検出されるが、これに限定されるものではなく、反射鏡１２２および反射鏡１２３を設けずに、光源１２１から出射されたレーザ光を直接カンチレバー１００に照射し、カンチレバー１００に照射されたレーザ光を反射光として直接光検出器１２４により検出してもよい。
【００７０】
光検出器１２４の出力信号は、制御部１３０の変位量検出部１３２に与えられる。変位量検出部１３２は、光検出器１２４の出力信号に基づいてカンチレバー１００の変位量を検出する。
【００７１】
制御部１３０のＣＰＵ１３１は、変位量検出部１３２により検出されたカンチレバー１００の変位量に基づいて、この変位量を一定に保つように圧電素子１１０を制御する。
【００７２】
制御部１３０にはＣＲＴ（陰極線管）等のディスプレイ４０が接続されている。ディスプレイ４０は、試料Ｍの３次元形状の画像を映し出す。
【００７３】
なお、本実施の形態においては、原子間力顕微鏡１０，１０ａの測定モードとして、コンタクトモードを用いているが、これに限定されるものではなく、探針１０１を試料Ｍに接触させることなく探針１０１を共振させ、試料Ｍ表面の近傍を走査させるノンコンタクトモードを用いてもよい。
【００７４】
本実施の形態においては、光学顕微鏡２０の電動ズーム鏡筒２３が、試料載置台３０の側方においてＺ軸方向に延びるように配置され、光軸変換ミラー２２ａが電動ズーム鏡筒２３の上端部に設けられ、ＣＣＤカメラ２４が電動ズーム鏡筒２３の下端部に設けられている。この場合、試料載置台３０上に載置された試料Ｍからの反射光がミラー２５により光軸変換ミラー２２ａに導かれ、光軸変換ミラー２２ａにより電動ズーム鏡筒２３を通してＣＣＤカメラ２４に取り込まれる。このような構成により、顕微鏡装置１を高さ方向および横方向にコンパクト化することが可能となる。
【００７５】
また、光学顕微鏡２０が略逆Ｌ字状に構成されることにより光学顕微鏡２０自体もコンパクト化されている。それにより、光学顕微鏡２０と原子間力顕微鏡１０，１０ａとを一体的に組み合わせた顕微鏡装置１をさらにコンパクト化することが可能となる。
【００７６】
さらに、４本の脚部Ｓ１〜Ｓ４により安定に支持されベース筐体部５０上にＡＦＭスキャナ１１が保持されているので、試料Ｍ表面に沿った探針１０１の走査を安定して行うことが可能となる。
【００７７】
なお、本実施の形態においては、原子間力顕微鏡１０，１０ａおよび光学顕微鏡２０を一体的に構成しているが、例えば、顕微鏡装置１として磁気力顕微鏡（Magnetic Force Microscope:ＭＦＭ）または電気力顕微鏡（Electric Force Microscope:ＥＦＭ）を用い、光学顕微鏡２０および磁気力顕微鏡または光学顕微鏡２０および電気力顕微鏡を一体的に構成することも可能である。
【００７８】
磁気力顕微鏡では、強磁性体からなる探針１０１を用い、探針１０１を試料Ｍ表面から磁力のみが働く領域まで離す。そして、探針１０１と試料Ｍとの間に生じる磁力を測定し、探針１０１を試料Ｍ表面に沿って走査させることにより試料Ｍの３次元的な情報を得ることができる。
【００７９】
電気力顕微鏡では、探針１０１に直流電流を流し、探針１０１を試料Ｍ表面から電気力のみが働く領域まで離す。そして、探針１０１と試料Ｍとの間に生じる電気力を測定し、探針１０１を試料Ｍ表面に沿って走査させることにより試料Ｍの３次元的な形状情報を得ることができる。
【００８０】
本実施の形態においては、ＣＣＤカメラ２４が撮像部に相当し、電動ズーム鏡筒２３が鏡筒に相当し、ミラー２５が第１の反射部材に相当し、光軸変換ミラー２２ａが第２の反射部材に相当し、ベース筐体部５０が保持部に相当し、脚部Ｓ１〜Ｓ４が支持部および脚部に相当し、弾性部材５１が除振機構および弾性部材に相当し、ＡＦＭスキャナ１１が走査部に相当する。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、各種試料の表面形状の観察等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本実施の形態に係る顕微鏡装置を示す斜視図である。
【図２】図１の顕微鏡装置の概略側面図である。
【図３】本実施の形態に係る顕微鏡装置のコンタクトモードを用いる場合の制御系を示すブロック図である。
【図４】従来の顕微鏡装置を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８３】
１ 顕微鏡装置
１０，１０ａ 原子間力顕微鏡
１１ ＡＦＭスキャナ
２０ 光学顕微鏡
２２ａ 光軸変換ミラー
２３ 電動ズーム鏡筒
２４ ＣＣＤカメラ
２５ ミラー
２６ ミラーホルダ
３０，３１ 試料載置台
５０ ベース筐体部
５１ 弾性部材
５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ 支持脚
５３，５３ａ，５３ｄ 被支持部
５４ 底部
１００ カンチレバー
１０１ 探針
１１０ 圧電素子
１３０ 制御部
１３１ ＣＰＵ
１３２ 変位量検出部
１３２ａ 振幅量検出部
ＬＩ 観察光軸
Ｍ 試料
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４ 脚部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学顕微鏡および走査型プローブ顕微鏡を一体的に備えた顕微鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、従来の光学顕微鏡または電子顕微鏡等とは全く異なる原理を利用した走査型プローブ顕微鏡（Scanning Probe Microscope:ＳＰＭ）が開発され、注目を浴びている。
【０００３】
走査型プローブ顕微鏡は、プローブと呼ばれる鋭く尖った探針を自由端に有するカンチレバーを備えている。上記の走査型プローブ顕微鏡の一例である原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscope:ＡＦＭ）においては、探針を試料に近づけると、探針の先端を構成している原子と試料を構成している原子との間に原子間力が生じる。この原子間力によりカンチレバーの自由端が変位する。
【０００４】
このカンチレバーの自由端の変位量を電気的に測定しながら、探針を試料に沿って走査させることにより、試料の表面形状を示す三次元的な情報を得ることができる。例えば、カンチレバーの自由端の変位を一定に保つように探針と試料との距離を制御しながら探針を走査させると、探針の先端は試料表面の凹凸に沿って移動するので、探針の先端の位置情報から試料の表面形状を示す三次元的な情報を得ることができる。なお、走査型プローブ顕微鏡のその他の例としては、探針の原子と試料表面の原子との間に生じる原子間力を用いる代わりに、探針と試料との間に流れるトンネル電流を利用することにより試料表面の三次元的な情報を得ることも可能な走査型トンネル顕微鏡もある。
【０００５】
また、光学顕微鏡と走査型プローブ顕微鏡とが一体化された顕微鏡装置が開発されている。
【０００６】
ここで、従来の顕微鏡装置の概略を図面を参照しながら説明する。なお、下記に示す顕微鏡装置は、光学顕微鏡と走査型プローブ顕微鏡の一例である原子間力顕微鏡とが一体的に構成されたものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
図４は、従来の顕微鏡装置を示す模式図である。
【０００８】
図４に示すように、支持台２０１には、図示しないリニアガイドを介して光学系支持台２０２が上下方向に移動可能に設けられている。
【０００９】
光学系支持台２０２には、対物レンズ２０７、変位計測光学系２０６および観察光学系２０４が取り付けられている。
【００１０】
光学系支持台２０２上に設けられた光学系支持台粗動マイクロメーター２０３を調整することにより、対物レンズ２０７、変位計測光学系２０６および観察光学系２０４を一体的に上下に移動させることができる。
【００１１】
また、光学系支持台２０２には、図示しないリニアガイドを介してスキャナ支持台２１５が上下方向に移動可能に設けられている。
【００１２】
スキャナ支持台２１５には、探針微動用円筒型圧電素子２０８が固定されている。探針微動用円筒型圧電素子２０８の下端に探針支持リング２０９が設けられている。
【００１３】
この探針支持リング２０９にカンチレバー２１８が取り付けられており、カンチレバー２１８の自由端に探針２１０が設けられている。なお、探針２１０は、探針支持リング２０９の中央の開口部分から突出するように設けられている。
【００１４】
スキャナ支持台２１５上に設けられたスキャナ支持台粗動マイクロメーター２１４を調整することにより、スキャナ支持台２１５を光学系支持台２０２に対して上下方向に移動させることができる。
【００１５】
一方、支持台２０１上には、試料走査用円筒型圧電素子２１３が固定されている。試料走査用円筒型圧電素子２１３上には試料台２１２が設けられており、試料台２１２上に試料２１１が載置される。
【００１６】
上記のような構成により、光学顕微鏡による試料の観察と走査型プローブ顕微鏡による試料の観察とを一台の顕微鏡装置により行うことができる。
【特許文献１】特開平５−１５７５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、上記従来の顕微鏡装置では、光学顕微鏡と走査型プローブ顕微鏡とを一体的に構成すると、顕微鏡装置の高さが非常に高くなる。そのため、顕微鏡装置が大型化するとともに除振性に乏しい。その結果、試料の測定および評価の信頼性が損なわれる。
【００１８】
また、例えば、光学顕微鏡の鏡筒を傾斜させて設けるとしても、顕微鏡装置の高さを低くすることは可能であるが、顕微鏡装置が横方向に大型化する。
【００１９】
本発明の目的は、走査型プローブ顕微鏡および光学顕微鏡を有するコンパクト化された顕微鏡装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明に係る顕微鏡装置は、試料が載置される試料載置台と、探針を有し、試料載置台と探針とを相対的に移動させることにより探針を試料の表面に沿って走査させる走査型プローブ顕微鏡と、撮像部、鏡筒、第１の反射部材および第２の反射部材を有する光学顕微鏡と、走査型プローブ顕微鏡および光学顕微鏡を保持する保持部とを備え、光学顕微鏡の鏡筒は試料載置台の側方において上下方向に延びるように配置され、第２の反射部材は鏡筒の上端部に設けられ、撮像部は鏡筒の下端部に設けられ、試料載置台上に載置された試料からの光が第１の反射部材により第２の反射部材に導かれ、第２の反射部材により鏡筒を通して撮像部に導かれるものである。
【００２１】
本発明に係る顕微鏡装置においては、走査型プローブ顕微鏡の探針と試料載置台とが相対的に移動することにより、探針が試料の表面に沿って走査される。それにより、試料の表面形状を高倍率でミクロ的に観察することができる。
【００２２】
また、試料載置台上に載置された試料からの光が第１の反射部材により第２の反射部材に導かれ、第２の反射部材により鏡筒を通して撮像部に導かれる。それにより、試料の表面形状を低倍率でマクロ的に観察することができる。
【００２３】
保持部により走査型プローブ顕微鏡および光学顕微鏡が保持される。光学顕微鏡の鏡筒は試料載置台の側方において上下方向に延びるように配置され、第２の反射部材は鏡筒の上端部に設けられ、撮像部は鏡筒の下端部に設けられている。この構成により、顕微鏡装置をコンパクト化することができる。
【００２４】
保持部を設置面上に支持する支持部と、支持部に設けられ、設置面から保持部に伝わる振動を緩和する除振機構とをさらに備えてもよい。
【００２５】
この場合、支持部により保持部が設置面上に支持される。また、支持部には設置面から保持部に伝わる振動を緩和する除振機構が設けられている。これにより、設置面からの振動が除振機構により吸収され、走査型プローブ顕微鏡および光学顕微鏡を保持する保持部の除振性が向上する。
【００２６】
支持部は、少なくとも３つの脚部を含み、除振機構は、保持部と少なくとも３つの脚部との間にそれぞれ設けられた弾性部材を含んでもよい。
【００２７】
この場合、少なくとも３つの脚部を含む支持部により保持部が設置面上に支持される。それにより、走査型プローブ顕微鏡および光学顕微鏡を安定して保持することができる。
【００２８】
また、保持部と少なくとも３つの脚部との間にそれぞれ設けられた弾性部材により、設置面からの振動が弾性部材により吸収され、走査型プローブ顕微鏡および光学顕微鏡を保持する保持部の除振性がより向上する。
【００２９】
試料載置台は、少なくとも３つの脚部により形成される領域の略中心に設けられてもよい。それにより、脚部からの振動の影響を最小限にすることができる。その結果、試料載置台上に載置された試料の測定の精度および測定の信頼性が向上する。
【００３０】
走査型プローブ顕微鏡は、探針を保持する走査部を含み、走査部は、保持部上に設けられてもよい。この場合、十分な除振性を有する保持部上に走査部が設けられていることにより、脚部からの振動の影響を受けずに探針が試料の表面に沿って走査される。その結果、試料載置台上に載置された試料の測定の精度および測定の信頼性がより向上する。
【００３１】
少なくとも３つの弾性部材と保持部との接合箇所の高さ、保持部による光学顕微鏡の保持位置の高さ、保持部上の走査部の保持位置の高さおよび試料載置台上の試料の高さがほぼ等しく設定されてもよい。それにより、顕微鏡装置の除振性がさらに向上する。その結果、試料載置台上に載置された試料の測定の精度および測定の信頼性がさらに向上する。
【００３２】
走査型プローブ顕微鏡は、原子間力顕微鏡であってもよい。この場合、試料と探針との間に生じる原子間力を利用した試料の測定が行われる。それにより、試料の表面形状を原子レベルで観察することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、走査型プローブ顕微鏡および光学顕微鏡を備えた顕微鏡装置をコンパクト化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本実施の形態に係る顕微鏡装置について図面を参照しながら説明する。
【００３５】
図１は、本実施の形態に係る顕微鏡装置を示す斜視図である。ここで、水平面内で直交する２方向をＸ軸およびＹ軸とし、Ｘ軸およびＹ軸に垂直な方向をＺ軸とする。
【００３６】
図１に示すように、本実施の形態に係る顕微鏡装置１は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）１０および光学顕微鏡２０を一体的に備える。原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０はベース筐体部５０により保持されている。
【００３７】
ベース筐体部５０は、Ｘ軸およびＹ軸からなる平面上に位置する底部５４を有する。
【００３８】
底部５４の四隅からＺ軸方向に支持脚５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ（５２ｃは図示せず）が延びている。支持脚５２ａ，５２ｄの上端には、被支持部５３ａ，５３ｄがそれぞれ設けられている。
【００３９】
支持脚５２ｂ，５２ｃ上には平面視でＬ字状に形成された被支持部５３が設けられている。
【００４０】
ベース筐体部５０の被支持部５３ａ，５３ｄは、それぞれＺ軸方向に延びる円筒状の脚部Ｓ１，Ｓ４（Ｓ４は図示せず）により支持されている。また、ベース筐体部５０の被支持部５３は、Ｚ軸方向に延びる円筒状の脚部Ｓ２および脚部Ｓ３により支持されている。
【００４１】
原子間力顕微鏡１０は、ＡＦＭスキャナ１１、試料載置台３０および昇降軸３０ａを備える。
【００４２】
被支持部５３は、水平な上面を有する。この上面上にＡＦＭスキャナ１１が支持されている。なお、ＡＦＭスキャナ１１の後述するカンチレバーに設けられている探針を試料表面上に沿って走査させる構成については後述する。
【００４３】
ベース筐体部５０内部の中央に試料載置台３０が設けられている。試料載置台３０上に試料Ｍが載置される。試料載置台３０は、昇降軸３０ａによりＺ軸方向に上下動する。なお、昇降軸３０ａは、図示しない駆動機構に接続されている。また、試料載置台３０は、Ｘ軸およびＹ軸方向に移動可能であるとともに、ＡＦＭスキャナ１１の後述する探針を中心としてＺ軸の周りで回転可能である。
【００４４】
ＡＦＭスキャナ１１の下部には、試料Ｍの上方に位置するようにミラーホルダ２６が設けられている。ミラーホルダ２６はミラー２５を保持する。この場合、図示しない照明源から発せられる照明光が試料Ｍに照射され、その試料Ｍからの反射光がミラー２５に照射される。
【００４５】
また、ベース筐体部５０には、光学顕微鏡２０が取り付けられている。光学顕微鏡２０は、レンズ格納部２１、光軸変換部２２、電動ズーム鏡筒２３、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ２４、ミラー２５およびミラーホルダ２６を備える。光軸変換部２２内には、光軸変換ミラー２２ａ（図２参照）が設けられている。
【００４６】
光学顕微鏡２０のレンズ格納部２１は、光軸変換部２２に取り付けられ、光軸変換部２２は、電動ズーム鏡筒２３の上端部に取り付けられている。電動ズーム鏡筒２３の下端部にＣＣＤカメラ２４が設けられている。
【００４７】
ここで、光学顕微鏡２０の電動ズーム鏡筒２３は、試料載置台３０の側方においてＺ軸方向に延びるように配置され、光軸変換ミラー２２ａは電動ズーム鏡筒２３の上端部に配置されている。
【００４８】
図２は、図１の顕微鏡装置１の概略側面図である。
【００４９】
図２に示すように、顕微鏡装置１においては、試料Ｍからの反射光は、ミラー２５により反射され、レンズ格納部２１のレンズを通して光軸変換部２２の光軸変換ミラー２２ａにより反射される。光軸変換ミラー２２ａによる反射光は、電動ズーム鏡筒２３を通してＣＣＤカメラ２４に取り込まれ、ＣＣＤカメラ２４に試料Ｍの観察像が形成される。試料Ｍからの反射光がミラー２５および光軸変換ミラー２２ａを通してＣＣＤカメラ２４に取り込まれるまでの経路は、点線ＬＩで示されるように略逆Ｌ字形に形成されている。
【００５０】
顕微鏡装置１のベース筐体部５０を支持する脚部Ｓ１〜Ｓ４内にはそれぞれ弾性部材５１が設けられている。この弾性部材５１により振動が吸収され、顕微鏡装置１の除振性が向上される。なお、弾性部材５１は、例えばバネ部材からなる。
【００５１】
また、顕微鏡装置１の４本の脚部Ｓ１〜Ｓ４により形成される領域の中心に試料Ｍを載置する試料載置台３０が設けられていることにより、顕微鏡装置１の除振性がさらに向上される。
【００５２】
なお、本実施の形態に係る顕微鏡装置１においては、４本の脚部Ｓ１〜Ｓ４によりベース筐体部５０が支持されているが、これに限定されるものではなく、少なくとも３本の脚部によりベース筐体部５０が支持されてもよい。この場合、少なくとも３本の脚部により形成される領域の中心に試料載置台３０が設けられる。
【００５３】
また、ベース筐体部５０による光学顕微鏡２０の保持位置Ｌ２の高さ、ベース筐体部５０上のＡＦＭスキャナ１１の載置位置Ｌ３の高さ、試料載置台３０上の試料Ｍの観察位置Ｌ４の高さおよび脚部Ｓ１〜Ｓ４内に設けられた各弾性部材５１とベース筐体部５０との接合箇所Ｌ５の高さがほぼ同じ（図２の一点鎖線Ｌ１により示される高さ）に設定される。これにより、顕微鏡装置１の除振性がさらに向上される。
【００５４】
次に、本実施の形態に係る顕微鏡装置１の制御系について説明する。なお、後述の図３に示す原子間力顕微鏡１０の制御系はコンタクトモードを用いる場合の制御系を示している。
【００５５】
ここで、コンタクトモードとは、原子間力顕微鏡１０において、探針を試料に接触する位置まで近付けて試料表面に沿って走査させる測定モードである。
【００５６】
図３は、本実施の形態に係る顕微鏡装置１のコンタクトモードを用いる場合の制御系を示すブロック図である。
【００５７】
原子間力顕微鏡１０は、板バネ状のカンチレバー１００、探針１０１、圧電素子１１０、光源１２１、反射鏡１２２，１２３、光検出器１２４および制御部１３０を含む。
【００５８】
原子間力顕微鏡１においては、探針１０１と試料Ｍとの間に生じる原子間力、すなわちカンチレバー１００の変位量を検出する。
【００５９】
カンチレバー１００の先端には探針１０１が設けられている。この探針１０１を試料Ｍに近付けると、探針１０１と試料Ｍとの間に原子間力が生じ、カンチレバー１００が上下方向にたわむ。
【００６０】
ＡＦＭスキャナ１１内に設けられた圧電素子１１０により試料Ｍ表面に沿った探針１０１の走査が行われる。圧電素子１１０は、試料Ｍ表面に沿って探針１０１を走査させるために、カンチレバー１００をＸ軸およびＹ軸方向に移動させる。
【００６１】
なお、探針１０１を固定した状態で試料載置台３０をＸ軸およびＹ軸方向に移動させることにより、試料Ｍ表面に沿った探針１０１の走査を行ってもよい。また、圧電素子１１０の代わりにボイスコイルモータを用いてもよい。
【００６２】
圧電素子１１０は、カンチレバー１００の変位を一定に保つように、すなわち、探針１０１と試料Ｍとの間に生じる原子間力を一定に保つようにカンチレバー１００をＺ軸方向に動作させる。探針１０１と試料Ｍとの間の原子間力を一定に保つために圧電素子１１０に印加した電圧値の変化に基づいて、試料Ｍの３次元的な形状情報を画像化することが可能となる。
【００６３】
なお、圧電素子１１０は、制御部１３０により制御される。制御部１３０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１３１、変位量検出部１３２、Ｚ方向サーボ回路１３３およびＸ−Ｙ方向サーボ回路１３４を含む。
【００６４】
Ｚ方向サーボ回路１３３は、カンチレバー１００の探針１０１がＺ軸方向に動作するように圧電素子１１０を制御する。また、Ｘ−Ｙ方向サーボ回路１３４は、カンチレバー１００の探針１０１がＸ軸方向およびＹ軸方向に移動するように圧電素子１１０を制御する。変位量検出部１３２については後述する。
【００６５】
ここで、試料Ｍ表面の凹凸により生じるカンチレバー１００の変位量を一定に保つための原子間力顕微鏡１０における動作について説明する。
【００６６】
カンチレバー１００の微小なたわみ量（変位）を検出するために、光源１２１によりレーザ光がカンチレバー１００の先端に照射される。なお、カンチレバー１００の変位を検出するために、一般的に下記の光てこ方式が用いられる。
【００６７】
光てこ方式とは、カンチレバー１００の変位を測定する方法の一例であり、レーザ光をカンチレバー１００に照射し、カンチレバー１００からの反射光を光検出器１２４により検出するものである。
【００６８】
カンチレバー１００の微小な変位が、カンチレバー１００からの反射光のわずかな角度変化に反映され、この角度変化が光検出器１２４により検出される。なお、光検出器１２４としては、２分割フォトセル、４分割フォトセルまたはフォトセルアレイ等が用いられる。また、カンチレバー１００としては、半導体微細加工技術によりウエハ単位で生産されたカンチレバーの他、カンチレバーの一部に微小な反射用ガラス（反射鏡）を設けたものまたは光ファイバプローブ型カンチレバーの背面をフラットにして反射面を設けたもの等が用いられる。
【００６９】
なお、本実施の形態では、光源１２１から出射されたレーザ光は、反射鏡１２２を介してカンチレバー１００に照射され、カンチレバー１００に照射されたレーザ光は反射光として反射鏡１２３を介して光検出器１２４により検出されるが、これに限定されるものではなく、反射鏡１２２および反射鏡１２３を設けずに、光源１２１から出射されたレーザ光を直接カンチレバー１００に照射し、カンチレバー１００に照射されたレーザ光を反射光として直接光検出器１２４により検出してもよい。
【００７０】
光検出器１２４の出力信号は、制御部１３０の変位量検出部１３２に与えられる。変位量検出部１３２は、光検出器１２４の出力信号に基づいてカンチレバー１００の変位量を検出する。
【００７１】
制御部１３０のＣＰＵ１３１は、変位量検出部１３２により検出されたカンチレバー１００の変位量に基づいて、この変位量を一定に保つように圧電素子１１０を制御する。
【００７２】
制御部１３０にはＣＲＴ（陰極線管）等のディスプレイ４０が接続されている。ディスプレイ４０は、試料Ｍの３次元形状の画像を映し出す。
【００７３】
なお、本実施の形態においては、原子間力顕微鏡１０，１０ａの測定モードとして、コンタクトモードを用いているが、これに限定されるものではなく、探針１０１を試料Ｍに接触させることなく探針１０１を共振させ、試料Ｍ表面の近傍を走査させるノンコンタクトモードを用いてもよい。
【００７４】
本実施の形態においては、光学顕微鏡２０の電動ズーム鏡筒２３が、試料載置台３０の側方においてＺ軸方向に延びるように配置され、光軸変換ミラー２２ａが電動ズーム鏡筒２３の上端部に設けられ、ＣＣＤカメラ２４が電動ズーム鏡筒２３の下端部に設けられている。この場合、試料載置台３０上に載置された試料Ｍからの反射光がミラー２５により光軸変換ミラー２２ａに導かれ、光軸変換ミラー２２ａにより電動ズーム鏡筒２３を通してＣＣＤカメラ２４に取り込まれる。このような構成により、顕微鏡装置１を高さ方向および横方向にコンパクト化することが可能となる。
【００７５】
また、光学顕微鏡２０が略逆Ｌ字状に構成されることにより光学顕微鏡２０自体もコンパクト化されている。それにより、光学顕微鏡２０と原子間力顕微鏡１０，１０ａとを一体的に組み合わせた顕微鏡装置１をさらにコンパクト化することが可能となる。
【００７６】
さらに、４本の脚部Ｓ１〜Ｓ４により安定に支持されベース筐体部５０上にＡＦＭスキャナ１１が保持されているので、試料Ｍ表面に沿った探針１０１の走査を安定して行うことが可能となる。
【００７７】
なお、本実施の形態においては、原子間力顕微鏡１０，１０ａおよび光学顕微鏡２０を一体的に構成しているが、例えば、顕微鏡装置１として磁気力顕微鏡（Magnetic Force Microscope:ＭＦＭ）または電気力顕微鏡（Electric Force Microscope:ＥＦＭ）を用い、光学顕微鏡２０および磁気力顕微鏡または光学顕微鏡２０および電気力顕微鏡を一体的に構成することも可能である。
【００７８】
磁気力顕微鏡では、強磁性体からなる探針１０１を用い、探針１０１を試料Ｍ表面から磁力のみが働く領域まで離す。そして、探針１０１と試料Ｍとの間に生じる磁力を測定し、探針１０１を試料Ｍ表面に沿って走査させることにより試料Ｍの３次元的な情報を得ることができる。
【００７９】
電気力顕微鏡では、探針１０１に直流電流を流し、探針１０１を試料Ｍ表面から電気力のみが働く領域まで離す。そして、探針１０１と試料Ｍとの間に生じる電気力を測定し、探針１０１を試料Ｍ表面に沿って走査させることにより試料Ｍの３次元的な形状情報を得ることができる。
【００８０】
本実施の形態においては、ＣＣＤカメラ２４が撮像部に相当し、電動ズーム鏡筒２３が鏡筒に相当し、ミラー２５が第１の反射部材に相当し、光軸変換ミラー２２ａが第２の反射部材に相当し、ベース筐体部５０が保持部に相当し、脚部Ｓ１〜Ｓ４が支持部および脚部に相当し、弾性部材５１が除振機構および弾性部材に相当し、ＡＦＭスキャナ１１が走査部に相当する。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、各種試料の表面形状の観察等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本実施の形態に係る顕微鏡装置を示す斜視図である。
【図２】図１の顕微鏡装置の概略側面図である。
【図３】本実施の形態に係る顕微鏡装置のコンタクトモードを用いる場合の制御系を示すブロック図である。
【図４】従来の顕微鏡装置を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８３】
１ 顕微鏡装置
１０，１０ａ 原子間力顕微鏡
１１ ＡＦＭスキャナ
２０ 光学顕微鏡
２２ａ 光軸変換ミラー
２３ 電動ズーム鏡筒
２４ ＣＣＤカメラ
２５ ミラー
２６ ミラーホルダ
３０，３１ 試料載置台
５０ ベース筐体部
５１ 弾性部材
５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ 支持脚
５３，５３ａ，５３ｄ 被支持部
５４ 底部
１００ カンチレバー
１０１ 探針
１１０ 圧電素子
１３０ 制御部
１３１ ＣＰＵ
１３２ 変位量検出部
１３２ａ 振幅量検出部
ＬＩ 観察光軸
Ｍ 試料
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４ 脚部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料が載置される試料載置台と、
探針を有し、前記試料載置台と前記探針とを相対的に移動させることにより前記探針を前記試料の表面に沿って走査させる走査型プローブ顕微鏡と、
撮像部、鏡筒、第１の反射部材および第２の反射部材を有する光学顕微鏡と、
前記走査型プローブ顕微鏡および前記光学顕微鏡を保持する保持部とを備え、
前記光学顕微鏡の前記鏡筒は前記試料載置台の側方において上下方向に延びるように配置され、前記第２の反射部材は前記鏡筒の上端部に設けられ、前記撮像部は前記鏡筒の下端部に設けられ、
前記試料載置台上に載置された前記試料からの光が前記第１の反射部材により前記第２の反射部材に導かれ、前記第２の反射部材により前記鏡筒を通して前記撮像部に導かれることを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項２】
前記保持部を設置面上に支持する支持部と、
前記支持部に設けられ、前記設置面から前記保持部に伝わる振動を緩和する除振機構とをさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の顕微鏡装置。
【請求項３】
前記支持部は、少なくとも３つの脚部を含み、
前記除振機構は、前記保持部と前記少なくとも３つの脚部との間にそれぞれ設けられた弾性部材を含むことを特徴とする請求項２記載の顕微鏡装置。
【請求項４】
前記試料載置台は、前記少なくとも３つの脚部により形成される領域の略中心に設けられたことを特徴とする請求項３記載の顕微鏡装置。
【請求項５】
前記走査型プローブ顕微鏡は、探針を保持する走査部を含み、
前記走査部は、前記保持部上に設けられたことを特徴とする請求項３または４記載の顕微鏡装置。
【請求項６】
前記少なくとも３つの弾性部材と前記保持部との接合箇所の高さ、前記保持部による前記光学顕微鏡の保持位置の高さ、前記保持部上の前記走査部の保持位置の高さおよび前記試料載置台上の前記試料の高さがほぼ等しく設定されたことを特徴とする請求項５記載の顕微鏡装置。
【請求項７】
前記走査型プローブ顕微鏡は、原子間力顕微鏡であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の顕微鏡装置。
【請求項１】
試料が載置される試料載置台と、
探針を有し、前記試料載置台と前記探針とを相対的に移動させることにより前記探針を前記試料の表面に沿って走査させる走査型プローブ顕微鏡と、
撮像部、鏡筒、第１の反射部材および第２の反射部材を有する光学顕微鏡と、
前記走査型プローブ顕微鏡および前記光学顕微鏡を保持する保持部とを備え、
前記光学顕微鏡の前記鏡筒は前記試料載置台の側方において上下方向に延びるように配置され、前記第２の反射部材は前記鏡筒の上端部に設けられ、前記撮像部は前記鏡筒の下端部に設けられ、
前記試料載置台上に載置された前記試料からの光が前記第１の反射部材により前記第２の反射部材に導かれ、前記第２の反射部材により前記鏡筒を通して前記撮像部に導かれることを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項２】
前記保持部を設置面上に支持する支持部と、
前記支持部に設けられ、前記設置面から前記保持部に伝わる振動を緩和する除振機構とをさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の顕微鏡装置。
【請求項３】
前記支持部は、少なくとも３つの脚部を含み、
前記除振機構は、前記保持部と前記少なくとも３つの脚部との間にそれぞれ設けられた弾性部材を含むことを特徴とする請求項２記載の顕微鏡装置。
【請求項４】
前記試料載置台は、前記少なくとも３つの脚部により形成される領域の略中心に設けられたことを特徴とする請求項３記載の顕微鏡装置。
【請求項５】
前記走査型プローブ顕微鏡は、探針を保持する走査部を含み、
前記走査部は、前記保持部上に設けられたことを特徴とする請求項３または４記載の顕微鏡装置。
【請求項６】
前記少なくとも３つの弾性部材と前記保持部との接合箇所の高さ、前記保持部による前記光学顕微鏡の保持位置の高さ、前記保持部上の前記走査部の保持位置の高さおよび前記試料載置台上の前記試料の高さがほぼ等しく設定されたことを特徴とする請求項５記載の顕微鏡装置。
【請求項７】
前記走査型プローブ顕微鏡は、原子間力顕微鏡であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の顕微鏡装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−２３４４３（Ｐ２００６−２３４４３Ａ）
【公開日】平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２００３５３（Ｐ２００４−２００３５３）
【出願日】平成１６年７月７日（２００４．７．７）
【出願人】（０００１２９２５３）株式会社キーエンス (681)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月７日（２００４．７．７）
【出願人】（０００１２９２５３）株式会社キーエンス (681)
【Ｆターム（参考）】
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