| 【発明の名称】 |
スキャナ破損防止機構を備えた走査型プローブ顕微鏡 |
| 【発明者】 |
【氏名】岡田 尚史
【氏名】伊東 修一
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| 【要約】 |
【課題】過度の力が加わることによる圧電体スキャナの破損の頻度の少ない走査型プローブ顕微鏡を提供する。
【解決手段】チューブ型の圧電体スキャナ１は一端が固定台２に固定され、他端にはステージ３が固定されている。ステージ３の裏側には鏡４が固定されている。光源８から射出された光は偏光ビームスプリッタ６で反射されて鏡４に入射する。鏡４からの反射光は偏光ビームスプリッタ６を透過しレンズ７によりポジションディテクタ９の受光面に集光される。演算回路２０はポジションディテクタ９の出力に基づいて鏡４の傾斜すなわちスキャナ１の変位を求める。コントローラ２１は演算回路２０からの情報に基づいてスキャナ１の変位が許容値を超えるときには警告手段２２を駆動する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 圧電体スキャナを用いて探針と試料の間の相対走査を行う走査型プローブ顕微鏡において、圧電体スキャナに加わる外力を検出する外力検出手段と、操作者の注意を促す警告手段とを備えており、外力検出手段は予め設定された許容値を超える外力の検出に対して警告手段を駆動する、スキャナ破損防止機構を備えた走査型プローブ顕微鏡。
【請求項２】 請求項１において、外力検出手段は、圧電体スキャナの変位を検出する光学系を含み、圧電体スキャナに加わる外力とこれにより生じる変位との相関関係に基づいて圧電体スキャナに加わった外力を特定する、スキャナ破損防止機構を備えた走査型プローブ顕微鏡。
【請求項３】 請求項１において、外力検出手段は、圧電体スキャナの電極に発生する電圧を検出する手段を含み、圧電体スキャナに加わる外力と電極に発生する電圧との相関関係に基づいて圧電体スキャナに加わった外力を特定する、スキャナ破損防止機構を備えた走査型プローブ顕微鏡。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子オーダーの分解能で試料の表面情報を測定し得る走査型プローブ顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】走査型プローブ顕微鏡(SPM: Scanning Probe Microscope)としては、走査型トンネル顕微鏡(STM: Scanning Tunneling Microscope)と原子間力顕微鏡(AFM: Atomic Force Microscope)が特に有名である。
【０００３】走査型トンネル顕微鏡は、最初の走査型プローブ顕微鏡であり、近接した金属探針と導電性試料の間に流れるトンネル電流を利用することにより、原子オーダーの分解能での試料の表面形状の測定を実現している。走査型プローブ顕微鏡では、トンネル電流を利用しているため、観察できる試料は導電性の試料に限られている。
【０００４】原子間力顕微鏡は、サーボ技術を始めとするＳＴＭ技術を利用して開発された装置で、探針先端と試料表面の原子間に働く原子間力を利用して、原子オーダーの分解能での試料の表面形状の測定を実現している。このため、観察できる試料は、導電性のものに限らず、絶縁性のものも測定できる。
【０００５】走査型プローブ顕微鏡において高い分解能を実現するには、探針と試料の相対位置を精度良く制御できる走査機構が必要であり、一般には圧電体スキャナが用いられている。
【０００６】また、走査型プローブ顕微鏡は、走査機構による走査対象物の違いにより、試料を移動させることで探針試料間の走査を行う試料走査型と、探針を移動させることで探針試料間の走査を行う探針走査型とに分かれる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】走査型プローブ顕微鏡の走査機構の主流である圧電体スキャナは比較的脆く壊れやすい部品である。走査型プローブ顕微鏡では、試料の交換や探針の交換の際に、圧電体スキャナに過度の力が加わり、圧電体スキャナが破損することがある。
【０００８】特に、探針走査型の走査型プローブ顕微鏡では、探針を備えたカンチレバーチップを取り付ける際、これが正しく装着されたかどうかの判断を、カンチレバーチップを押してガタが無いことを確認することで行っている。このため、圧電体スキャナに過度の力が加わり、圧電体スキャナが破損する頻度が高い。
【０００９】また、走査型プローブ顕微鏡では、測定に先立って、探針と試料を所定の距離まで大雑把に近づけるために、探針を支持する構造体と試料を保持する構造体を粗動で近づけるアプローチを行うが、このアプローチの誤動作によって、探針と試料が既に接触しているにも拘わらず、アプローチ動作が続けられ、圧電体スキャナに過度の力が加わって圧電体スキャナが破損することがある。
【００１０】さらに、試料交換の目的などでＸＹステージを待避させている間に、何等かの手違いで例えば圧電体スキャナに支持された構造体が下がり過ぎ、それと知らずにＸＹステージを移動させたために、ＸＹステージが構造体に当たり不適切な高さに位置していたために、これが圧電体スキャナに過度の力が加わって破損することもある。
【００１１】本発明は、このような実状に鑑みて成されたものであり、その目的は、過度の力が加わることによる圧電体スキャナの破損の頻度の少ない走査型プローブ顕微鏡を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、探針と試料の間の相対走査を与える圧電体スキャナの破損防止機構を備えた走査型プローブ顕微鏡であって、圧電体スキャナの破損防止機構は、圧電体スキャナに加わる外力を検出する外力検出手段と、操作者の注意を促す警告手段とを有し、外力検出手段は予め設定された許容値を超える外力の検出に対して警告手段を駆動する。
【００１３】外力検出手段は、例えば、圧電体スキャナの変位を検出する光学系を含み、圧電体スキャナに加わる外力とこれにより生じる変位との相関関係に基づいて圧電体スキャナに加わった外力を特定する。
【００１４】あるいは、外力検出手段は、圧電体スキャナの電極に発生する電圧を検出する手段を含み、圧電体スキャナに加わる外力と電極に発生する電圧との相関関係に基づいて圧電体スキャナに加わった外力を特定する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。まず、第一の実施の形態について図１を用いて説明する。本実施の形態は、導出願人による特開平７−９８２０６号に開示されているリニア補正機構を備えた走査型プローブ顕微鏡にスキャナ破損防止機構を追加した構成を有している。
【００１６】図１に示されるように、チューブ型の圧電体スキャナ（以下、スキャナと称する）１は、チューブ状の圧電体の内周面に単一の共通電極を設けるとともに、外周面にはその周方向に４つの駆動電極を設けた構成を持ち、その一端が固定台２の上に固定されている。この構成に基づいてスキャナ１に外力が加えられ、スキャナ１に変位が生じる。スキャナ１の他端には、ステージ３が固定されている。また、ステージ３の裏側には鏡４が固定されている。固定台２のうちのスキャナ１の中心軸となる辺りには開口２ａが設けられ、その下側からスキャナ内に光を導き入れられるようになっている。
【００１７】開口２ａの下側には、１／４波長板５、偏光ビームスプリッタ６およびレンズ７が上方から順に配置されている。偏光ビームスプリッタ６は、光源８より発せられた光の特定の振動面を持った成分の光をスキャナ１側へと反射する。また偏光ビームスプリッタ６は、鏡４で反射し戻ってきた光を、レンズ７へと導く。
【００１８】レンズ７は、入射した光を収束光に変換し、さらに下方に配置されたポジションディテクタ９へと導く。このレンズ７は、レンズホルダ１０に支持されている。上記の通りポジションディテクタ９へ光源８からの光を導くための構成に基づいて、スキャナ１へ加えられる外力が検出される（外力検出手段）。
【００１９】光源８は、半導体レーザ８ａおよびレンズ８ｂよりなり、半導体レーザ８ａから発せられた光をレンズ８ｂによって平行光とし、この平行光を偏光ビームスプリッタ６へと入射する。
【００２０】ポジションディテクタ９は、受光面がレンズ７の焦点面に位置するように配置され、偏光ビームスプリッタ６を介して到来した光により受光面にスポットが形成される。そしてポジションディテクタ９は、このスポットの位置を検出する。
【００２１】レンズホルダ１０は、外側面にねじ山１０ａが形成されており、このねじ山１０ａが固定台２の内側面に形成されたねじ山２ｂに係合することによって固定台２に螺合されている。また、レンズホルダ１０の下端には、複数の孔１０ｂが形成されており、ここにギア１２に突設された複数のカップリング１２ａが挿入されている。
【００２２】ギア１２は、回転可能に支持されている。またギア１２は、モータ１３の回転軸に固定されたギア１４に歯合している。スキャンコントローラ１５は、波形発生器１６で発生されるＸ方向の参照電圧および波形発生器１７で発生されるＹ方向の参照電圧に対して所定の処理を行い、Ｘ方向およびＹ方向のそれぞれの制御信号を生成する。このＸ方向およびＹ方向のそれぞれの制御信号は、スキャナドライバ１８へと供給される。
【００２３】スキャナドライバ１８は、供給される制御信号にて指示される状態にスキャナ１を変位させるべく、スキャナ１の４つの駆動電極への電圧印加を行う。プリアンプ１９は、スポットの位置を示すポジションディテクタ９の出力信号を増幅し、演算回路２０へと与える。演算回路２０は、プリアンプ１９で増幅されたのちの、ポジションディテクタ９の出力信号を受け、これに基づいてスキャナ１の変位状態を求め、この変位状態を示す変位信号をスキャンコントローラ１５およびコントローラ２１に供給する。
【００２４】スキャンコントローラ１５は、演算回路２０から供給される変位信号に基づいて生成する制御信号に所定の補正を加える非直線性補正手段１５ａを有している。
【００２５】コントローラ２１とこれに接続された警告手段２２は、スキャナー破損防止機構を構成している。警告手段２２は、例えば、図中に模式的に描かれているように、音を発するブザーで構成されるが、赤色光等の光を発する赤色灯で構成されてもよい。
【００２６】次に以上のように構成されたスキャナシステムの動作を説明する。まず、スキャナドライバ１８がスキャナ１の４つの駆動電極のいずれにも電圧を印加していない状態では、スキャナ１は変位しておらず、基準状態にある。またスキャナドライバ１８が、スキャンコントローラ１５から出力される制御信号に基づいてスキャナ１の４つの駆動電極に電圧印加を行うと、その電圧印加の状態に応じた変位がスキャナ１に生じる。
【００２７】光源８のレンズ８ｂで平行光とされた光は、偏光ビームスプリッタ６によって反射される。このとき、光は、偏光ビームスプリッタ６により一方向のみの偏光成分を持った直線偏光となるが、さらに１／４波長板５を透過することにより円偏光となる。そして１／４波長板５を透過した光は、固定台２の開口２ａからスキャナ１の内部へと入射する。スキャナ１の内部へと入射した光は、鏡４へと到達し、この鏡４で反射して再度１／４波長板５に入射する。光は１／４波長板５を透過する際に、初めとは偏光直交する直線偏光となる。かくして偏光ビームスプリッタ６では、光は光源８側には反射せずに透過する。そして偏光ビームスプリッタ６を透過した光は、レンズ７によって集光されてポジションディテクタ９に入射し、ポジションディテクタ９の受光面にスポットを形成する。
【００２８】ここでスキャナ１が変位していない場合、スポットはポジションディテクタ９の受光面の中央に形成される。一方、スキャナ１が変位している場合、スキャナ１の内部に入射した光の光軸に対して鏡４が傾いている。従って、光は鏡４では、入射方向とは異なる方向に反射する。具体的には、スキャナ１の先端が基準状態に対してθの傾きを有している場合、鏡４に入射した光は２θの角度をもって反射する。
【００２９】鏡４で反射した光は、１／４波長板５で直線偏光とされたのち、偏光ビームスプリッタ６およびレンズ７を通って、集光しながらポジションディテクタ９に入射し、ポジションディテクタ９の受光面にスポットを形成する。しかし、光は鏡４において２θの角度で反射しているために、スポットの形成位置は鏡４の傾き方向に応じてポジションディテクタ９の中心からずれる。
【００３０】ここで、ポジションディテクタ９上でのスポットの形成位置のずれ量ｄと鏡４の傾き角θとの間には、 ｄ＝ｆ・ｔａｎ（２θ） …（１）
なる関係がある。従って、ポジションディテクタ９によりスポットの形成位置のずれ量ｄを検出することにより、前記（１）式に基づいて鏡４の傾き角θを求めることができる。
【００３１】演算回路２０では、ポジションディテクタ９の出力信号に基づいて上記の演算を行うことにより、鏡４の傾き角θを求める。またポジションディテクタ９は例えば受光領域が４分割されており、どの領域にスポットが形成されているのかに基づいてスポットのずれ方向を検出することができる。スポットのずれ方向は鏡４の傾き方向に対応するので、演算回路２０ではポジションディテクタ９の出力信号に基づいて鏡４の傾き方向を求める。かくして演算回路２０では、鏡４の傾き角θおよび傾き方向、すなわちステージ３の傾き角θおよび傾き方向が特定され、ステージ３の状態が検出される。
【００３２】演算回路２０は、このように求めた情報を、ステージ３のＸ方向およびＹ方向のそれぞれの変位を表すモニタ信号に変換し、スキャンコントローラ１５に与える。具体的には、ポジションディテクタ９の４つの受光領域のそれぞれでの受光情報をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとすると、 ｄｘ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ） …（２）
ｄｙ＝（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ） …（３）
なる式に基づいてモニタ信号ｄｘ，ｄｙを得、これをスキャンコントローラ１５に与える。
【００３３】スキャンコントローラ１５では、波形発生器１６，１７のそれぞれから出力される基準波形に基づき、ステージ３を所定状態に変位させるべくＸ方向およびＹ方向のそれぞれの制御信号を生成しているが、この状態で非直線性制御手段１５ａがモニタ信号を監視し、現在所望とするステージ３の状態とモニタ信号が示す実際のステージ３の状態との偏差を求める。所望とするステージ３の状態と実際のステージ３の状態との間には、スキャナ１を構成する圧電体の変位に生じるヒステリシスやクリープ等によって偏差が生じるので、非直線性制御手段１５ａはこの偏差を求めるのである。そして非直線性制御手段１５ａは、この偏差を補償するように制御信号を変化させる。すなわち、演算回路２０にて求められる実際のステージ３の状態が所望とする状態となるようにフィードバック制御を行う。
【００３４】かくして、実際のステージ３の状態（傾き角θおよび傾き方向）が光学的に検出され、この検出される実際のステージ３の状態が所望の状態となるようにフィードバック制御がなされるので、スキャナ１を構成する圧電体の変位にヒステリシスやクリープ等が生じていても、これがステージ３の変位に影響することが防止され、ステージ３の状態を良好に制御できる。
【００３５】続いて、スキャナ破損防止機構の動作について説明する。図２（ａ）は、スキャナに横向きに荷重を与えたときにスキャナが変位する様子を模式的に示しており、図２（ｂ）は、スキャナに与える荷重とこれにより生じる変位の関係を示すグラフである。
【００３６】図２（ｂ）から分かるように、スキャナ先端に加わる外力（荷重）とスキャナ先端の変位は線形な関係にあり、また、一般によく知られているように、スキャナの変位とスキャナの傾きも線形な関係にある。従って、スキャナに与えられた外力はスキャナの傾きから求めることができる。
【００３７】コントローラ２１は、演算回路２０で求められたステージ３の傾き角θすなわちスキャナ１の変位量を調べ、これが予め設定した所定値（許容値）を超える場合には、警告手段であるブザー１０４を駆動して警告音を発生させる。
【００３８】所定値（許容値）は、スキャナ１の機械的強度に応じて決定され、通常はｘｙ方向とｚ方向とで異なる値が選ばれる。このように、スキャナ１に過大なラジカル方向の外力が加わった場合には警告音が発せられるので、過大な外力を加え続けてスキャナ１を破損させてしまうという事態が回避される。
【００３９】さらに、スキャナ１の破損防止を目的とし、以下の処理を行なうことが好ましい。コントローラ２１は、警告手段であるブザー１０４を駆動すると共に、スキャナ１の動作を停止する停止信号をスキャンコントローラ１５に出力することが効果的である。
【００４０】もしくは、スキャンコントローラ１５は、停止信号に基づきスキャナ１を基準状態にするべく、スキャンコントローラ１５を介してスキャナドライバ１８からスキャナ１の駆動電極に印加される電圧を遮断してもよい。
【００４１】さらに、コントローラ２１は、演算回路２０で得られるスキャナ１の変位量を監視し、予め設定した所定値（許容値）以下になるようにスキャンコントローラ１５を介してスキャナドライバ１８からスキャナ１に印加される電圧をフィードバック制御してもよい。
【００４２】図１に示した装置は、試料走査型の走査型プローブ顕微鏡であるが、上述したスキャナ破損防止機構はそのまま探針走査型の走査型プローブ顕微鏡に適用できる。
【００４３】次に、第二の実施の形態について図３を用いて説明する。図３は、本実施の形態のスキャナ破損防止機構を備えた探針走査型の走査型プローブ顕微鏡を示している。
【００４４】図３に示されるように、カンチレバーチップ１１０は、支持部１１２から延びたカンチレバー１１４の先端に探針１１６を有している。カンチレバーチップ１１０は、レバーホルダー１１８に保持される。
【００４５】レバーホルダー１１８は、カンチレバーチップ１１０の支持部１１２を収容する凹部１２２が形成されたホルダー本体１２０を有している。ホルダー本体１２０には、カンチレバーチップ１１０の支持部１１２を弾性力により押さえる板バネ１２４がネジ１２６により固定されている。
【００４６】レバーホルダー１１８を取り付けるヘッド１３８は、Ｚステージ１７０によってｚ方向に移動可能に支持されたベース１５８に固定されたスキャナー１６０の自由端に固定されている。スキャナー１６０は、（図示しない）スキャナドライバから供給される電圧に応じてｘｙｚ方向に変位し、その結果、ヘッド１３８がｘｙｚ方向に走査される。
【００４７】ヘッド１３８は、レバーホルダー１１８を受ける凹部が形成されたヘッド本体１４０を有し、レバーホルダー１１８は、ホルダー本体１２０がこの凹部の角に当て付けられることにより位置決めされ、ヘッド本体１４０に埋め込まれたマグネット１４４の磁力によって支持される。
【００４８】また、ヘッド１３８は、カンチレバー１１４の自由端の変位を光学的に検出する光てこ法による変位検出光学系を有している。この光学系は、カンチレバー１１４の自由端に集束性のビームを照射するレーザーモジュール１５２と、カンチレバー１１４の自由端で反射された光を受ける四分割フォトダイオード１５４で構成されている。
【００４９】ヘッド１３８の下方には、試料１７４が載置されるＸＹステージ１７２が配置されている。ＸＹステージ１７２は、探針１１６による測定箇所を変更するために、また試料交換の際に試料１７４をヘッド１３８から遠ざけるために用いられる。
【００５０】ヘッド本体１４０とホルダー本体１２０とカンチレバーチップ１１０は高い精度で加工されている。レバーホルダー１１８に対するカンチレバーユニット１１０のｘｙ位置は予め調整される。調整済みのレバーホルダー１１８は、ホルダー本体１２０の角を規定する三つの基準面をヘッド本体１４０に形成された凹部の角の規定する三つ当て付け面に押し付けることによって位置決めされ、ヘッド１３８に対して一定の位置に取り付けられる。また、カンチレバーユニット１１０は、予めｘｙ位置が調整してあるので、レバーホルダー１１８をヘッド１３８に取り付けると、カンチレバー１１４の自由端は自動的にレーザーモジュール１５２の射出光の焦点位置に配置される。
【００５１】ＳＰＭ測定時には、スキャナー１６０によりヘッド１３８を移動させて、試料に対して探針１１６をｘｙ方向に走査する。走査の間、カンチレバー１１４の自由端の変位をモニターする。カンチレバー１１４の自由端の変位すなわち探針１１６のｚ位置は、前述したように、レーザーモジュール１５２から射出した光がカンチレバー１１４で反射しフォトダイオード１５４に形成するスポットの位置を監視することで分かる。スキャナー１６０に関して得られるｘｙ位置とフォトダイオード１５４に関して得られるｚ位置とに基づき画像処理を行うことにより、試料のＳＰＭ像が得られる。
【００５２】続いて、本実施形態のスキャナ破損防止機構について説明する。本実施形態のスキャナ破損防止機構は、スキャナ１６０のｘ方向駆動用の電極に接続されたｘ電圧計１７６と、スキャナ１６０のｙ方向駆動用の電極に接続されたｙ電圧計１７８と、コントローラ１８０とを有している。コントローラ１８０は、ｘ電圧計１７６とｙ電圧計１７８からの情報に基づいて、操作者に注意を促す警告手段１８２の駆動を制御するとともに、Ｚステージ１７０の駆動を制御するＺステージドライバ１８４と、ＸＹステージ１７２の駆動を制御するＸＹステージドライバ１８６を制御する。
【００５３】ｘ電圧計１７６、ｙ電圧計１７８及びコントローラ１８０は外力検出手段を構成し、ここで検出される電圧に基づいてスキャナ１に加わる外力の大きさと方向を特定すると共に、その外力に応じて警告手段１８２を駆動する。
【００５４】警告手段１８２は、例えば、図中に模式的に描かれているように、音を発するブザーであるが、赤色光等の光を発する赤色灯であってもよい。警告手段１８２は、操作者の注意を引く動作をし得る機能体であれば、どのようなものも適用可能である。
【００５５】続いて、このように構成されるスキャナ破損防止機構の動作について説明する。図４に示されるように、スキャナ１６０は、円筒形状の圧電体１６２と、その内周面を周回する一枚の共通電極１６４と、外周面の周方向に間隔を置いて位置する四枚の駆動電極１６６ａ，１６８ａ，１６６ｂ，１６８ｂとで構成されている。
【００５６】内側の共通電極１６４は接地され、互いに軸対称に位置するｘ方向変位用の＋ｘ側駆動電極１６６ａと−ｘ側駆動電極１６６ｂにはそれぞれ＋ｘ電圧計１７６ａと−ｘ電圧計１７６ｂが接続され、同様に、互いに軸対称に位置するｙ方向変位用の＋ｙ側駆動電極１６８ａと−ｙ側駆動電極１６８ｂにはそれぞれ＋ｙ電圧計１７８ａと−ｙ電圧計１７８ｂが接続されている。なお、図３におけるｘ電圧計１７６は＋ｘ電圧計１７６ａと−ｘ電圧計１７６ｂを代表的に示しており、ｙ電圧計１７８は代表的に＋ｙ電圧計１７８ａと−ｙ電圧計１７８ｂを示している。
【００５７】図５（ａ）は、スキャナ１６０に−ｘ方向の力Ｆ-xが加わった様子を模式的に示しており、図５（ｂ）は、このときの力Ｆ-xの大きさと＋ｘ側駆動電極１６６ａに発生した電圧Ｖx を測定した結果を示すグラフである。
【００５８】図５（ｂ）に示されるように、スキャナ１６０に加わる力と駆動電極に発生する電圧の間には特定の関係がある。従って、四枚の駆動電極の各々に発生する電圧を調べることで、スキャナ１６０に加わった力Ｆの大きさと方向を特定することができる。ｘ方向またはｙ方向の力だけでなく、ｚ方向の力も特定できる。
【００５９】図４において、＋ｘ側駆動電極１６６ａと−ｘ側駆動電極１６６ｂと＋ｙ側駆動電極１６８ａと−ｙ側駆動電極１６８ｂに発生する電圧は、それぞれ、＋ｘ電圧計１７６ａと−ｘ電圧計１７６ｂと＋ｙ電圧計１７８ａと−ｙ電圧計１７８ｂによって検出され、その情報はコントローラ１８０へ送られる。
【００６０】図３において、コントローラ１８０は、ｘ電圧計１７６とｙ電圧計１７８から供給される情報に基づいてスキャナ１６０に加わった力の大きさと方向を特定し、予め設定された許容値を超える場合には、警告手段１８２を駆動し、さらに、Ｚステージ１７０を停止させる指令をＺステージドライバ１８４に、ＸＹステージ１７２を停止させる指令をＸＹステージドライバ１８６に出す。許容値は、スキャナ１６０の機械的強度に応じて決定され、通常はｘｙ方向とｚ方向とで異なる値が選ばれる。
【００６１】これにより、カンチレバーチップ１１０の交換の際などに操作者がスキャナ１６０に力を加えている状況では、警告手段１８２によって操作者に注意を促す機能がスキャナ１６０の破損防止に貢献する。また、アプローチの誤動作によってスキャナ１６０に軸方向の力が加わっている状況では、Ｚステージ１７０を停止させる機能がスキャナ１６０の破損防止に貢献する。さらに、下がり過ぎたヘッド１３８にＸＹステージ１７２が横から当たっている状況では、ＸＹステージ１７２を停止させる機能がスキャナ１６０の破損防止に貢献する。
【００６２】従って、本実施の形態における走査型プローブ顕微鏡について、以下のことが言える。
（１）圧電体スキャナを用いて探針と試料の間の相対的走査を行なう走査型プローブ顕微鏡において、前記探針と前記試料とを相対的に移動させる移動手段（第二の実施の形態においては、ＸＹステージ１７２、Ｚステージ１７０が該当する）と、圧電体スキャナに加わる外力を検出する外力検出手段（第二の実施の形態においては、ｘ電圧計１７６、ｙ電圧計１７８、コントローラ１８０が該当する）と、操作者の注意を促す警告手段とを備えており、外力検出手段は予め設定された許容値を超える外力の検出に対して警告手段を駆動する、スキャナ破損防止機構を備えた走査型プローブ顕微鏡。
（２）上記（１）において、前記外力検出手段は警告手段を駆動すると共に、前記移動手段を停止させる、スキャナ破損防止機構を備えた走査型プローブ顕微鏡。
（３）上記（１）または（２）において、前記外力検出手段は、圧電体スキャナの電極に発生する電圧を検出する手段を含み、圧電体スキャナに加わる外力と電極に発生する電圧との相関関係に基づいて圧電体スキャナに加わった外力を特定する、スキャナ破損防止機構を備えた走査型プローブ顕微鏡。
【００６３】本発明は上述した実施の形態に何等限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。例えば、実施の形態では円筒型圧電スキャナを例にあげたが、本発明のスキャナ破損防止機構は積層型や他の型の圧電体スキャナに対しても適用できる。
【００６４】
【発明の効果】本発明の走査型プローブ顕微鏡によれば、圧電体スキャナに過度の力が加わった際に音や光などによって操作者に注意を促すので、過度の力が加わることによる圧電体スキャナの破損の頻度が低減される。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００００３７６
【氏名又は名称】オリンパス光学工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）３月２０日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 武彦 （外４名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−２７１３４０ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１０月８日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−７２５６０ |
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