扫描探针显微镜制造技术

提供扫描探针显微镜，其抑制配置在扫描探针显微镜上的物镜的分辨率的降低、且能够使用该物镜容易地进行光杠杆的光轴调整。扫描探针显微镜(100)具有设置有接近试样(18)的表面的探针(99)的悬臂(4)、光源部(1)、反射从光源部照射的入射光L0以将其引导至设置于悬臂的反射面的第1反射部(3)、受光部(6)、反射被反射面反射后的反射光L1以将其引导至受光部的第2反射部(5)、以及与悬臂对置配置并对悬臂的附近进行观察或摄像的数值孔径为NA的物镜(17)，第1反射部被配置成，在第1反射部反射后的入射光L0的光路与物镜的光轴O所成的角为(其中，θ为开口角(°)，由NA＝n·sinθ表示，n为物镜与悬臂之间的介质的折射率)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通过使探针接近试样的表面进行扫描来测定试样的表面形状和粘弹性等各种物性信息的扫描探针显微镜。
技术介绍
扫描探针显微镜(SPM：Scanning Probe Microscope)使安装于悬臂的前端的探针接近或接触试样表面，测定试样的表面形状。作为该扫描探针显微镜，公知采用对悬臂前端的背面照射激光并检测其反射光的所谓的光杠杆方式。在光杠杆方式中，检测照射到悬臂的光的反射光的位置偏移作为悬臂的移位，以使悬臂的移位量保持恒定的方式进行反馈控制并扫描试样表面。然后，将该反馈控制信号作为物性信息，能够测定试样表面的表面形状和粘弹性等物性。但是，在光杠杆方式中，需要进行调整激光或检测器的位置以使得从悬臂反射的反射光的强度最高的“光轴调整”。因此，开发了如下技术：在悬臂的正上方设置光学显微镜和摄像机，并且，在光学显微镜的光轴上配置分束器(beam splitter)，将从侧方出射的激光隔着分束器引导至下方，对悬臂进行照射(专利文献1)。根据该技术，激光的一部分隔着分束器而朝向上方，能够利用光学显微镜直接确认激光的位置，所以，光轴调整容易。并且，存在希望在试样的测定前利用光学显微镜确定测定部位的期望。因此，本申请人开发了如下技术：在悬臂的上方或下方设置光学显微镜，并且，从倾斜方向照射激光以使得激光不会照射到光学显微镜等(专利文献2)。在该技术中，由于将改变激光的行进路线的反射部配置在光学显微镜的视野外，所以，能够鲜明地进行基于光学显微镜的试样观察。专利文献1：日本特开2012-225722号公报专利文献2：国际公开WO2006/090593号(图7)但是，在专利文献1记载的技术的情况下，在光学显微镜的光轴上配置分束器(反
射部)，遮挡光学显微镜的光轴中心，所以，存在显微镜的分辨率降低的问题。另一方面，在专利文献2记载的技术的情况下，在光学显微镜的视野外配置反射部等，所以，显微镜的分辨率不会降低。但是，在专利文献2记载的技术中，在进行光轴调整时，激光在光学显微镜的视野外进行照射和反射，所以，无法利用光学显微镜直接观察激光。因此，需要使用散射板等使激光进行散射并将其导入到光学显微镜的视野内，有时很难进行光轴调整。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述课题而完成的，其目的在于，提供抑制了配置在扫描探针显微镜上的物镜的分辨率的降低、并且能够使用该物镜容易地进行光杠杆的光轴调整的扫描探针显微镜。为了实现上述目的，本专利技术的扫描探针显微镜具有：悬臂，其设置有接近试样的表面的探针；光源部，其照射光；第1反射部，其反射从所述光源部照射的入射光L0以将其引导至设置于所述悬臂的反射面；受光部，其接收所述光；第2反射部，其反射被所述反射面反射后的反射光L1以将其引导至所述受光部；以及物镜，其与所述悬臂对置配置，对该悬臂的附近进行观察或摄像，数值孔径为NA，所述扫描探针显微镜的特征在于，所述第1反射部被配置成，在所述物镜与所述悬臂之间，在所述第1反射部反射后的所述入射光L0的光路与所述物镜的光轴O所成的角为其中，θ为开口角(°)，由NA＝n·sinθ表示，n为所述物镜与所述悬臂之间的介质的折射率。根据该扫描探针显微镜，在进行调整光源部的位置以使得入射光L0与悬臂的反射面重合的“粗调整”时，第1反射部不会遮挡物镜的光轴中心，所以，能够抑制物镜的分辨率的降低。进而，由于第1反射部从物镜的光轴偏移，所以，与第1反射部存在于光轴上的情况相比，来自试样表面的反射光的强度不会过强，容易观察反射光。另一方面，第1反射部位于由数值孔径NA决定的物镜的视野内，能够利用物镜直接观察该反射光，所以，关于这点，也容易利用物镜确认反射光的强度。也可以是，所述第1反射部被配置在的位置。如果则第1反射部不会遮挡光轴O，但是，实际的第1反射部不是入射光入射的光路上的点，而是在该点周围具有某种程度的大小，并且，从光源部出射的光也
具有某种程度的展宽。因此，当设时，第1反射部中的光路上的点的周围的部件也能够可靠地不会遮挡光轴。也可以是，所述第2反射部被配置成，在所述物镜与所述悬臂之间，在所述反射面反射后的所述反射光L1的光路与所述物镜的光轴O所成的角大于θ。根据该扫描探针显微镜，第2反射部被配置在作为由物镜的NA决定的观察视野的外侧的的位置，所以，能够进一步抑制物镜的分辨率降低。也可以是，所述扫描探针显微镜还具有照射位置调整机构，该照射位置调整机构与所述光源部连接，能够通过对该光源部的位置进行调整而对所述入射光L0照射到所述第1反射面的照射位置进行调整。根据该扫描探针显微镜，在进行上述“粗调整”后，能够容易地进行调整光源部的位置(照射位置)以使得来自悬臂的反射光L1的光强度在受光部之前成为最强的“微调整”。也可以是，所述扫描探针显微镜还具有受光位置调整机构，该受光位置调整机构与所述受光部连接，能够通过对该受光部的位置进行调整而对所述反射光L1在该受光部的受光位置进行调整。根据该扫描探针显微镜，在进行上述“微调整”后，能够容易地调整受光部的位置以使得从悬臂反射的反射光L1的受光强度成为最高。也可以是，所述扫描探针显微镜还具有载置所述试样的试样台，所述试样台具有能够保持1个或多个悬臂的悬臂供给机构。根据该扫描探针显微镜，能够从试样台附近的悬臂供给机构容易且迅速地更换悬臂。也可以是，所述扫描探针显微镜还具有载置所述试样的试样台，在测定时，能够移动所述试样台，以使得在所述光轴O的方向上与所述探针重合。根据该扫描探针显微镜，在将试样台移动到光轴O方向上与探针偏移的位置并进行上述“粗调整”后，能够使试样台返回并恢复为通常的测定。也可以是，所述试样台在与测定时相同的朝向上保持所述悬臂，所述试样台还具有光反射面，该光反射面反射所述入射光L0，用于与被保持的所述悬臂一起进行所述入射光L0的光轴对齐。根据该扫描探针显微镜，在不具有调整光源部的位置的照射位置调整机构的情况
下，也能够利用物镜观察不是来自试样表面、而是来自设置于悬臂供给机构的光反射面的反射光，进行“粗调整”。并且，根据试样的种类和表面状态，有时来自试样表面的反射光的强度不充分，但是，由于来自光反射面的反射光能够确保恒定强度，所以容易进行“粗调整”。根据本专利技术，抑制了配置在扫描探针显微镜上的物镜的分辨率的降低，并且能够使用该物镜容易地进行光杠杆的光轴调整。附图说明图1是本专利技术的第1实施方式的扫描探针显微镜的框图。图2是图1的局部放大图。图3是示出物镜中观察到的来自试样表面上的点的反射光的示意图。图4是本专利技术的第2实施方式的扫描探针显微镜的框图。图5是示出本专利技术的第2实施方式的扫描探针显微镜的光轴调整的一例的图。图6是示出使用第1实施方式的扫描探针显微镜时物镜中观察到的反射光的图。图7是示出使用第1实施方式的扫描探针显微镜、将第1反射部配置在物镜的光轴上时物镜中观察到的反射光的图。标号说明1：光源部；3：第1反射部；4：悬臂；5：第2反射部；6：受光部；7a：照射位置调整机构；14a：受光位置调整机构；17：物镜；18：试样；19：试样台；29：悬臂供给机构；29m：光轴调整用反射镜(光反射面)；99：探针；100、100B：扫描探针显微镜；O：物镜的光轴。具体实施方式下面，参照附图对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扫描探针显微镜，其具有：悬臂，其设置有接近试样的表面的探针；光源部，其照射光；第1反射部，其反射从所述光源部照射的入射光(L0)以将其引导至设置于所述悬臂的反射面；受光部，其接收所述光；第2反射部，其反射被所述反射面反射后的反射光(L1)以将其引导至所述受光部；以及物镜，其与所述悬臂对置配置，对该悬臂的附近进行观察或摄像，数值孔径为NA，所述扫描探针显微镜的特征在于，所述第1反射部被配置成，在所述物镜与所述悬臂之间，在所述第1反射部反射后的所述入射光(L0)的光路与所述物镜的光轴(O)所成的角为其中，θ为开口角(°)，由NA＝n·sinθ表示，n为所述物镜与所述悬臂之间的介质的折射率。

【技术特征摘要】
2015.03.25 JP 2015-0631731.一种扫描探针显微镜，其具有：悬臂，其设置有接近试样的表面的探针；光源部，其照射光；第1反射部，其反射从所述光源部照射的入射光(L0)以将其引导至设置于所述悬臂的反射面；受光部，其接收所述光；第2反射部，其反射被所述反射面反射后的反射光(L1)以将其引导至所述受光部；以及物镜，其与所述悬臂对置配置，对该悬臂的附近进行观察或摄像，数值孔径为NA，所述扫描探针显微镜的特征在于，所述第1反射部被配置成，在所述物镜与所述悬臂之间，在所述第1反射部反射后的所述入射光(L0)的光路与所述物镜的光轴(O)所成的角为其中，θ为开口角(°)，由NA＝n·sinθ表示，n为所述物镜与所述悬臂之间的介质的折射率。2.根据权利要求1所述的扫描探针显微镜，其中，所述第1反射部被配置在的位置。3.根据权利要求1或2所述的扫描探针显微镜，其中，所述第2反射部被配置成，在所述物镜与所述悬臂之间，在所述反射面反射后的所述反射光(L1)的光路与所述物镜的光轴(O)所成的角大于θ。4.根据权利要求1～3中的任...

【专利技术属性】
技术研发人员：山本浩令，
申请(专利权)人：日本株式会社日立高新技术科学，
类型：发明
国别省市：日本;JP