JPH1130573A - ホルダ保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課 題】 円筒状圧電体製のスキャナの先端にホルダ
保持部材を設けたホルダ保持装置において、前記スキャ
ナに曲げ荷重を作用させることなく、ホルダ保持部材に
ホルダを着脱できるようにすること。 【解決手段】 円筒状圧電体製のスキャナ７１は、基端
部が支持され且つ先端部の自由端にホルダ保持部材７４
が装着される。Ｚ軸方向に移動可能なホルダ搬送部材３
６の先端ホルダ保持部３７に保持されたホルダＨ1は、
円筒状のスキャナ７１内側の通って先端部側に前進した
ときに前記ホルダ保持部材７４に着脱自在に保持され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＳＴＭ（Scanning
Tunneling Microscope、走査型トンネル顕微鏡）、Ａ
ＦＭ（Atomic Force Microscope、原子間力顕微鏡）、
ＵＨＶ（ulutra high vacuum）−ＳＴＭ（超高真空走
査型トンネル顕微鏡）、ＵＨＶ（urutra high vacuu
m）−ＡＦＭ（超高真空原子間力顕微鏡）等の走査型プ
ローブ顕微鏡、および、ＳＡＰ（走査型アトムプローブ
装置）で使用する試料ホルダまたはプローブホルダ等を
着脱可能に保持するホルダ保持装置に関する。本発明の
ホルダ保持装置は、円筒状の圧電体により構成されたス
キャナの先端に設けられたホルダ保持部材や、このホル
ダ保持部材に対向して配置された第２のホルダ保持部材
等を有するホルダ保持装置に適用することができる。

【０００２】

【従来の技術】前記ＳＴＭ、ＡＦＭ等においては、試料
の位置を高精度に制御するため、試料ホルダを微小に移
動させる円筒状の圧電体を用いたホルダ保持装置が使用
されている。前記ホルダ保持装置として、従来次の技術
が知られている。 （Ｊ01）図１８〜図２３に示すホルダ保持装置 図１８は従来のホルダ保持装置を備えたＡＦＭの全体説
明図である。図１９は前記図１８の部分拡大図でＡＦＭ
を用いた分析作業時に試料を保持するホルダ保持装置の
説明図である。図２０は前記図１８の部分拡大図でホル
ダ搬送装置の説明図である。図２１は前記図１８の部分
拡大図で試料ホルダをＡＦＭの内外間で搬送するために
試料ホルダを着脱自在に保持する搬送用試料ホルダ保持
部材の説明図である。図２２は前記図１９のホルダ保持
装置への試料ホルダの装着方法の説明図である。図２３
は前記図２１に示す試料ホルダの説明図で、図２３Ａは
試料が装着された状態の試料ホルダの平面図、図２３Ｂ
は試料ホルダ本体の平面図、図２３Ｂは試料ホルダ本体
の斜視図、図２３Ｄは前記試料ホルダ本体に固定れる試
料装着ブロックの斜視図、図２３Ｅは他の試料装着ブロ
ックの説明図である。

【０００３】図１８、図２０、図２１において、ＡＦＭ
の真空室Ａ内部には図示しない搬送部材により搬入され
た待機位置用ホルダ保持部材１が配置されている。待機
位置用ホルダ保持部材０１は図２１に示すようにホルダ
載置面０２および一対のホルダ保持用押えばね０３，０
３を有している。

【０００４】図２２において、前記待機位置用ホルダ保
持部材０１(図１８、図２１参照）に保持される試料ホ
ルダＨ1は、ピン貫通孔０６aが形成されたホルダ本体０
６、前記ホルダ本体０６に固定される試料装着ブロック
０７，０８を有している。試料装着ブロック０７，０８
は、試料ホルダＨ1を前記待機位置用ホルダ保持部材０
１に装着する際に前記押えばね０３，０３に押圧される
被押圧部０７a，０８aを有している。試料Ｓは前記試料
装着ブロック０７，０８表面に、押圧プレート０９，０
１０を用いて押圧固定されている。

【０００５】図１８、図１９、図２２において、ＡＦＭ
の真空室Ａ内部にはステージ０１２が配置されている。
ステージ０１２は、スライドテーブル０１２aを有して
おり、ＡＦＭ走査用の試料ホルダ保持装置０１３および
プローブホルダ保持装置０１４を支持している。スライ
ドテーブル０１２aは、前記ステージ０１２上でスライ
ド移動して位置調節される。図１９において、前記試料
ホルダ保持装置０１３は、前記ステージ０１２により固
定支持された固定部材０１６を有し、固定部材０１６に
は円孔０１６aが形成されている。前記固定部材０１６
は前記円孔０１６aの外周に沿って互いに１２０°離れ
て配置された３個の当接部材０１７（１個のみ図示）を
支持している。前記３個の当接部材０１７に対応してそ
れぞれ引張ばね０１８が設けられている。

【０００６】可動プレート０１９は、前記３個の引張ば
ね０１８により、前記３個の当接部材０１７に押し付け
られて、固定部材０１６上に保持されている。なお、前
記可動プレート０１９は円孔０１９aを有しており、円
孔０１９a前記円孔０１６aに対応する位置に配置されて
いる。可動プレート０１９は前記当接部材０１７と摩擦
接触しながら移動してその位置を上下左右に調節可能で
ある。

【０００７】前記可動プレート０１９には円筒部材０２
１の一端部が連結されており、円筒部材０２１は前記円
孔０１６a貫通している。前記円筒部材０２１の他端部
にはスキャナ支持部材０２２が支持され、スキャナ支持
部材０２１により、円筒状圧電体製のスキャナ０２３の
一端部（基端部）が支持されている。前記スキャナ０２
３の先端部にはホルダ装着部材０２４が支持されてい
る。図１８、図１９中、前記ホルダ装着部材０２４右端
面に形成されたホルダ装着面０２４aを有している。保
持部材装着面０２４aには、一対のホルダ載置面０２
６，０２６およびホルダ保持用の押えばね０２７，０２
７が設けられている。また、前記各押えばね０２７，０
２７間には、前記試料ホルダＨ1の下端中央部を押さえ
る下端部押えばね０２８が設けられている。

【０００８】図２２Ａの状態で試料ホルダＨ1を下方に
移動させて保持部材装着面０２４aに装着すると、図２
２Ｂに示すように、前記被押圧部０７a，０８aおよび試
料ホルダＨ1下端部中央部は前記押えばね０２７，０２
７および下端部押さえばね０２８により保持部材装着面
０２４a上に保持されるように構成されている。

【０００９】前記ステージ０１２に支持されたプローブ
ホルダ保持装置０１４は、前記ステージ０１２上で、移
動調節される前記スライドテーブル０１２aにより支持
されたホルダ装着部材０３１を有している。前記ホルダ
装着部材０３１により、プローブホルダＨ2が着脱可能
に保持されており、プローブホルダＨ2に保持されたプ
ローブ（探針）は、前記保持部材装着面０２４a上の試
料ホルダＨ1に対向して配置され、各ホルダ間の初期間
隔は前記スライドテーブル０１２aの位置調節によって
調節される。

【００１０】図１８，２０において、試料交換装置０３
３は、前記試料ホルダＨ1が待機位置用ホルダ保持部材
０１に保持される待機位置とＡＦＭ走査用の試料ホルダ
保持装置０１３に保持される作業位置との間で、前記試
料ホルダＨ1を搬送する装置である。試料交換装置０３
３は、昇降ロッド０３４の下端に支持されたスライダガ
イド部材０３５を有しており、スライダガイド部材０３
５に沿って水平移動可能なスライダ０３６は、水平方向
に位置調節可能である。

【００１１】図２０に示す試料交換装置０３３は前記従
来技術（特願平７−２１８７６２号、特開平
号公報）に記載された技術であるので、次に簡単
に説明する。前記スライダ０３６には連結部材０３７が
連結されている。連結部材０３７はばね収容孔０３７a
および下方に延びる鉛直ロッド部０３７bを有してい
る。前記ばね収容孔０３７aは上端がねじ０３８で塞が
れており、内部には圧縮コイルばね０３９が収容されて
いる。前記連結部材０３７の鉛直ロッド部０３７b下端
には板ばね０４１を介して第１保持部材０４２が連結さ
れている。第１保持部材０４２にはピン孔０４２aが形
成されている。

【００１２】前記連結部材０３７には、軸０４３回りに
回転部材０４４が回転可能に支持されている。回転部材
０４２は、前記ばね収容孔０３７a内の圧縮コイルばね
０３９によって常時時計方向に回転力を付与されるばね
当接部０４４aおよび前記鉛直ロッド部０３７bに沿って
下方に延びるロッド部０４４bを有している。前記ロッ
ド部０４４b下端には板ばね０４５を介して第２保持部
材０４６が連結されている。前記第２保持部材０４６に
はピン０４６aが設けられており、ピン０４６aは前記第
１保持部材０４２のピン孔０４２aに嵌合するように配
置されている。そして、通常は、前記圧縮コイルバネ０
３９により前記回転部材０４４が時計方向に回転力を付
与されているため、前記ピン０４６aはピン孔０４２aに
嵌合するように構成されている。

【００１３】前記連結０３７には電磁ソレノイド０４７
が支持されており、電磁ソレノイド０４７が通電された
場合には前記回転部材０４４が前記軸０４３回りに反時
計方向に回転して、前記ピン０４６aは前記ピン孔０４
２aが抜け出すように構成されている。したがって、前
記待機位置用ホルダ保持部材０１および、走査作業用の
前記ホルダ装着部材０２４間で試料ホルダＨ1を搬送す
る場合には、前記ピン０４６aをピン孔０４２aから離脱
させた状態で、前記昇降ロッド０３４およびスライダ０
３６の移動により前記第１保持部材０４２および第２保
持部材０４６の位置調節をする。そして、例えば前記待
機位置用ホルダ保持部材０１に保持された試料ホルダＨ
1のピン貫通孔０６a（図２２参照）および前記ピン孔０
４２aを一致させる。この状態で、前記ピン０４６aを、
ピン貫通孔０６aに貫通させ、前記ピン０４６aの先端部
をピン孔０４２aに挿入させる。この状態では試料ホル
ダＨ1が前記第１保持部材０４２および第２保持部材０
４６に保持されるので、前記待機位置用ホルダ保持部材
０１から、走査作業用の前記ホルダ装着部材０２４の間
で、試料ホルダを搬送することができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】

（前記従来技術（Ｊ01）の問題点）前記（Ｊ01）の従来
技術では、前記走査作業用の前記ホルダ装着部材０２４
に対して試料ホルダＨ1を装着したり、離脱させたりす
る際に、前記第１試料保持部材０４２の下方移動時の力
が前記ホルダ装着部材０２４を介して圧電体により構成
されたスキャナ０２３に加えられる。このときにスキャ
ナ０２３に加わる負荷によってスキャナ０２３が破損す
る事故が良く発生した。したがって、試料ホルダＨ1の
ホルダ装着部材０２４への着脱作業は非常に神経を使う
作業であった。

【００１５】また、真空室Ａの外部および内部間での試
料ホルダＨ1の搬送に際しては、試料ホルダＨ1のみを搬
送するのではなく、試料ホルダＨ1と待機位置用ホルダ
保持部材０１との２個の部材が必要であった。したがっ
て、前記ホルダ装着部材０２４に装着される試料ホルダ
Ｈ1の交換作業時に、チャッキング動作およびアンチャ
ッキング動作を何度も行う必要があった。前記試料ホル
ダＨ1は形状が小さいので、前記チャッキング動作およ
びアンチャッキング動作を何度も行うことは、事故発生
の確率が大きく、好ましくない。また、図１８および図
２０から分かるように、試料交換装置０３３は、ステー
ジ０１２の試料ホルダ保持装置０１３およびプローブホ
ルダ保持装置０１４の上方に配置されるため、冷却装
置、ＸＰＳ（X-ray Photoelectron Spectrometer）、Ｘ
線光電子分光装置）等の重要なアタッチメントを取り付
けることが困難であるという問題点もあった。

【００１６】また、前記ＵＨＶ−ＳＴＭ、ＡＦＭ等の走
査型プローブ顕微鏡の試料ホルダ交換装置として次の従
来技術（Ｊ02）が知られている。 （Ｊ02）図２４に示す技術 図２４はＳＴＭの従来技術の説明図である。図２４にお
いて、超高真空室Ａ内には、フランジ０５０に支持され
たＳＴＭステージ０５１が配置されている。ＳＴＭステ
ージ０５１は、第１基台０５２、前記第１基台０５２に
除振器０５３，０５３を介して支持された第２基台０５
４を有している。第２基台上にはＸＹステージ０５５お
よびＺステージ０５６が支持されている。ＸＹステージ
０５５には試料ホルダＨ1が保持され、前記Ｚステージ
０５６には積層型圧電体製のスキャナ０５７を介してプ
ローブホルダＨ2が支持されている。る。図２４の技術
では、ＳＴＭステージ０５１が装着されるフランジ０５
０に対して反対側に円筒ケース０５８を設け、前記円筒
ケース０５８の外側に設けたマグネット０５９の軸方向
の移動および軸回りの回転に伴い、内側をスライド移動
および回転移動する交換棒０６０を操作し、試料交換お
よびプローブ交換を行っている。

【００１７】（前記（Ｊ02）の問題点）前記従来技術
（Ｊ02）は、ＳＡＰ（走査型アトムプローブ装置）のよ
うに、前記ＳＴＭステージ０５１が装着されるフランジ
０５０と反対側にスクリーンやイオン検出器等を配置す
る構成の装置に対しては、スクリーンやイオン検出器が
邪魔になって交換棒を使用することができなくなる。し
たがって、前記図２４に示す従来技術（Ｊ02）はＳＡＰ
では使用することができない。また、前記（Ｊ02）の技
術では、前記ＳＴＭステージ０５１が装着される試料真
空フランジ０５０側およびその反対側（円筒ケースが設
けられた側）の両側に構成部材が配置されているため、
既存の真空チャンバに組み込むことが困難であるという
問題点もある。

【００１８】また、前記ＵＨＶ−ＳＴＭ、ＵＨＶ−ＡＦ
Ｍ、等の走査型プローブ顕微鏡およびＳＡＰ等の試料冷
却装置として次の従来技術（Ｊ03）が知られている。 （Ｊ03）図２５に示す技術）図２５は走査型プローブ顕
微鏡で使用される試料冷却装置の従来例の説明図であ
る。図２５において前記図２４に対応する構成要素には
同一の符号を付して重複する説明は省略する。ＸＹステ
ージ０５５には試料ホルダ固定機構０６１を介して試料
ホルダＨ1が保持される。前記試料ホルダ固定機構０６
１はヒートコンダクタ０６２を介して冷却タンク０６３
に接続されており、冷却タンク０６３には液体窒素や液
体ヘリウム等の冷却液０６４が入っている。

【００１９】試料ホルダ固定機構０６１は、図示してい
ないがＸＹステージ０５５側部分０６１aに熱伝導度の
低い物質（例えばダイフロン）を使用し、試料ホルダＨ
1側部分０６１aには電気絶縁性が有り且つ熱伝導率の良
い物質（例えばサファイヤ）を使用し、真ん中のヒート
コンダクタ０６２との接続部０６１cには熱伝導率が良
い物質（例えば銅）を使用している。ヒートコンダクタ
０６２は銀または銅の箔を束ねたものか、網線等が使用
されている。前記構成により試料を電気的に絶縁し且つ
十分冷やすことが可能である。前記Ｚステージ０５６お
よびスキャナ０５７により試料ホルダＨ1に保持された
試料にトンネル電流が流れるまでプローブホルダＨ2の
プローブを試料ホルダＨ1に保持された試料Ｓに近づ
け、その後、スキャナ０５７により走査して冷却された
試料Ｓの観察（例えばＳＴＭ観察）を行う。

【００２０】（前記（Ｊ03）問題点）前記従来技術（Ｊ
03）において、試料ホルダＨ1を交換する技術として、
前記従来技術（Ｊ01）を使用する場合には、前記ヒート
コンダクタ０６２や冷却タンク０６３が邪魔になり、ま
た、前記従来技術（Ｊ02）を使用しようとしても、前記
試料ホルダ固定機構０６１が邪魔になって、試料ホルダ
Ｈ1を交換することは困難である。また、前記スクリー
ンやイオン検出器を使用するＳＡＰ（走査型アトムプロ
ーブ装置）ではその構成上、前記（Ｊ03）の試料冷却装
置は使用できない。

【００２１】本発明は、前述の事情に鑑み、下記の記載
内容を課題とする。 （Ｏ01）円筒状圧電体製のスキャナの先端にホルダ保持
部材を設けたホルダ保持装置において、前記スキャナに
曲げ荷重を作用させることなく、ホルダ保持部材にホル
ダを着脱できるようにすること。 （Ｏ02）円筒状圧電体製のスキャナの先端にホルダ保持
部材を設けたホルダ保持装置において、前記ホルダ保持
部材に保持された試料を冷却する新規な冷却方法を提供
すること。 （Ｏ03）円筒状圧電体製のスキャナの先端にホルダ保持
部材を設けたホルダ保持装置を有するＳＡＰ（走査型ア
トムプローブ装置）で使用可能な、新規な試料冷却方法
およびホルダ交換方法を提供すること。

【００２２】

【課題を解決するための手段】次に、前記課題を解決す
るために案出した本発明を説明するが、本発明の要素に
は、後述の実施例の要素との対応を容易にするため、実
施例の要素の符号をカッコで囲んだものを付記する。ま
た、本発明を後述の実施例の符号と対応させて説明する
理由は、本発明の理解を容易にするためであり、本発明
の範囲を実施例に限定するためではない。

【００２３】（第１発明）前記課題を解決するために、
本出願の第１発明のホルダ保持装置（５６）は、下記の
要件を備えたことを特徴とする、（Ａ01）基端部が支持
され且つ先端部が自由端として構成された円筒状の圧電
体により構成され、前記円筒の軸に一致するＺ軸方向に
伸縮可能、且つ前記Ｚ軸に垂直で且つ互いに垂直なＸ軸
およびＹ軸方向に前記先端部が移動可能なスキャナ（７
１）、（Ａ02）前記スキャナ（７１）の基端部を支持す
るとともに前記基端部側から前記スキャナ（７１）内部
に接続するホルダ挿入孔（６７a）を有するスキャナ支
持部材（６７＋６８＋６９）、（Ａ03）前記Ｚ軸方向に
移動可能で、ホルダ（Ｈ1，Ｈ2）を着脱可能に保持する
先端ホルダ保持部（３７）を有し、前記先端ホルダ保持
部（３７）に保持したホルダ（Ｈ1，Ｈ2）を前記ホルダ
挿入孔（６７a）およびスキャナ（７１）内部を通って
前記スキャナ（７１）先端部に搬送するホルダ搬送部材
（３６）、（Ａ04）前記Ｚ軸方向に移動可能なホルダ搬
送部材（３６）の前記先端ホルダ保持部（３７）に保持
されてスキャナ（７１）先端部側に前進したホルダ（Ｈ
1，Ｈ2）が着脱自在に保持されるとともに、前記スキャ
ナ（７１）先端部に設けられたホルダ保持部材（７
４）。

【００２４】（第１発明の作用）前記第１発明のホルダ
保持装置では、スキャナ（７１）は、基端部が支持され
且つ先端部が自由端として構成された円筒状の圧電体に
より構成される。前記スキャナ（７１）は、前記円筒の
軸に一致するＺ軸方向に伸縮し、且つ前記Ｚ軸に垂直で
且つ互いに垂直なＸ軸およびＹ軸方向に前記先端部が移
動する。スキャナ支持部材（６７＋６８＋６９）は、前
記スキャナ（７１）の基端部を支持するとともに前記基
端部側から前記スキャナ（７１）内部に接続するホルダ
挿入孔（６７a）を有する。前記Ｚ軸方向に移動可能
で、前記ホルダ（Ｈ1，Ｈ2）を着脱可能に支持する先端
ホルダ保持部（３７）を有するホルダ搬送部材（３６）
は、前記先端ホルダ保持部（３７）に保持したホルダ
（Ｈ1，Ｈ2）を前記ホルダ挿入孔（６７a）およびスキ
ャナ（７１）内部を通って前記スキャナ（７１）先端部
に搬送する。前記スキャナ（７１）先端部に設けられた
ホルダ保持部材（７４）には、前記Ｚ軸方向に移動可能
なホルダ搬送部材（３６）の前記先端ホルダ保持部（３
７）に保持され、スキャナ（７１）先端部側に前進した
ホルダ（Ｈ1，Ｈ2）が着脱自在に保持される。

【００２５】（第２発明）また、本出願の第２発明のホ
ルダ保持装置は、下記の要件を備えたことを特徴とす
る、（Ｂ01）基端部が支持され且つ先端部が自由端とし
て構成された円筒状の圧電体により構成され、前記円筒
の軸に一致するＺ軸方向に伸縮可能、且つ前記Ｚ軸に垂
直で且つ互いに垂直なＸ軸およびＹ軸方向に前記先端部
が移動可能なスキャナ（７１）、（Ｂ02）前記スキャナ
（７１）の基端部を支持するスキャナ支持部材（６７＋
６８＋６９）、（Ｂ03）前記スキャナ（７１）の先端部
に断熱材および熱伝導材を介して設けられ且つ、ホルダ
（Ｈ1，Ｈ2）が着脱自在に保持されるホルダ保持部材
（７４）、（Ｂ04）一端が前記熱伝導材に接続され且つ
他端が冷熱源に接続されたヒートコンダクタ（１１
１）。

【００２６】（第２発明の作用）また、本出願の第２発
明のホルダ保持装置では、スキャナ支持部材（６７＋６
８＋６９）は、前記スキャナ（７１）の基端部を支持す
る。スキャナ（７１）は基端部が支持され且つ先端部が
自由端として構成された円筒状の圧電体により構成され
る。前記スキャナ（７１）は、前記円筒の軸に一致する
Ｚ軸方向に伸縮し、且つ前記Ｚ軸に垂直で且つ互いに垂
直なＸ軸およびＹ軸方向に前記先端部が移動する。前記
スキャナ（７１）の先端部に断熱材および熱伝導材を介
して設けられたホルダ保持部材（７４）は、ホルダ（Ｈ
1，Ｈ2）を着脱自在に保持する。一端が前記熱伝導材に
接続され且つ他端が冷熱源に接続されたヒートコンダク
タ（１１１）は、冷熱源の冷熱を前記熱伝導材に伝達す
る。前記熱伝導材に伝達された例熱は、ホルダ保持部材
（７４）および前記ホルダ保持部材（７４）に保持され
た試料に伝達される。

【００２７】

【発明の実施の形態】

【００２８】（第１発明の実施の形態１）また、前記第
１発明のホルダ保持装置の実施の形態１は、前記第１発
明のホルダ保持装置において下記の要件を備えたことを
特徴とする、（Ａ001）前記ホルダ挿入孔（６７a）から
スキャナ（７１）内部に挿入されてスキャナ（７１）先
端部側に前進したホルダ（Ｈ1，Ｈ2）が接触する前進時
ホルダ接触部（７７）および、前記前進時ホルダ接触部
（７７）に接触した前記ホルダ（Ｈ1，Ｈ2）を前記Ｚ軸
回りに一定方向に回転した状態で前記ホルダ（Ｈ1，Ｈ
2）を後退不能に保持するとともに前記後退不能のホル
ダ（Ｈ1，Ｈ2）を前記一定方向と反対方向に回転した状
態で前記ホルダ（Ｈ1，Ｈ2）の後退を可能にする後退不
能保持部材（８０）を有する前記ホルダ保持部材（７
４）。

【００２９】（第１発明の実施の形態１の作用）また、
前記第１発明のホルダ保持装置の実施の形態１では、
（Ａ001）前記ホルダ挿入孔（６７a）からスキャナ（７
１）内部に挿入されてスキャナ（７１）先端部側に前進
したホルダ（Ｈ1，Ｈ2）は、ホルダ保持部材（７４）の
前進時ホルダ接触部（７７）に接触する。ホルダ保持部
材（７４）の後退不能保持部材（８０）は、前記前進時
ホルダ接触部（７７）に接触した前記ホルダ（Ｈ1，Ｈ
2）を前記Ｚ軸回りに一定方向に回転した状態で前記ホ
ルダ（Ｈ1，Ｈ2）を後退不能に保持するとともに、前記
後退不能のホルダ（Ｈ1，Ｈ2）を前記一定方向と反対方
向に回転した状態で前記ホルダ（Ｈ1，Ｈ2）の後退を可
能とする。したがって、ホルダ保持部材（７４）は前記
ホルダ（Ｈ1，Ｈ2）を前進および後退不能に保持するこ
とができる。

【００３０】（第１発明の実施の形態２）また、前記第
１発明のホルダ保持装置の実施の形態２は、前記第１発
明または第１発明の実施の形態１のホルダ保持装置にお
いて下記の要件を備えたことを特徴とする、（Ａ002）
前記ホルダ挿入孔（６７a）からスキャナ（７１）内部
に挿入されてスキャナ（７１）先端部側に前進したホル
ダ（Ｈ1，Ｈ2）が当接するホルダ前進時当部材（７７）
および、前記ホルダ前進時当部材に当接した前記ホルダ
（Ｈ1，Ｈ2）を前記Ｚ軸回りに所定角度回転させた状態
で後退させる際に前記ホルダ（Ｈ1，Ｈ2）に当接してホ
ルダ（Ｈ1，Ｈ2）の後退を不可能にするとともに前記後
退不能のホルダ（Ｈ1，Ｈ2）を前記一定方向と反対方向
に回転した状態で前記ホルダ（Ｈ1，Ｈ2）の後退を可能
にするホルダ後退時当接部材（８０）を有する前記ホル
ダ保持部材（７４）。

【００３１】（第１発明の実施の形態２の作用）また、
前記第１発明のホルダ保持装置の実施の形態２では、前
記ホルダ挿入孔（６７a）からスキャナ（７１）内部に
挿入されてスキャナ（７１）先端部側に前進したホルダ
（Ｈ1，Ｈ2）はホルダ保持部材（７４）のホルダ前進時
当部材（７７）に当接する。ホルダ保持部材（７４）の
ホルダ後退時当接部材（８０）は、前記ホルダ前進時当
部材（７７）に当接した前記ホルダ（Ｈ1，Ｈ2）を前記
Ｚ軸回りに所定角度回転させた状態で後退させる際に前
記ホルダ（Ｈ1，Ｈ2）に当接してホルダ（Ｈ1，Ｈ2）の
後退を不可能にするとともに前記後退不能のホルダ（Ｈ
1，Ｈ2）を前記一定方向と反対方向に回転した状態で前
記ホルダ（Ｈ1，Ｈ2）の後退を可能にする。したがっ
て、ホルダ保持部材（７４）は前記ホルダ（Ｈ1，Ｈ2）
を前進および後退不能に保持することができる。

【００３２】（第１発明の実施の形態３）また、前記第
１発明のホルダ保持装置の実施の形態３は、前記第１発
明または第１発明の実施の形態１もしくは２のホルダ保
持装置において下記の要件を備えたことを特徴とする、
（Ａ05）前記ホルダ保持部材（７４）に保持されるホル
ダ（Ｈ1，Ｈ2）とは別の第２ホルダ（Ｈ2）が貫通可能
な第２ホルダ貫通孔が形成された前記ホルダ保持部材
（７４）、（Ａ06）前記ホルダ搬送部材（３６）の先端
ホルダ保持部（３７）に着脱自在に保持されて前記第２
ホルダ貫通孔を貫通した前記第２ホルダ（Ｈ2）が着脱
自在に保持される第２ホルダ保持部材（６１）。

【００３３】（第１発明の実施の形態３の作用）また、
前記第１発明のホルダ保持装置の実施の形態３では、前
記ホルダ保持部材（７４）は、前記ホルダ保持部材（７
４）に保持されるホルダ（Ｈ1，Ｈ2）とは別の第２ホル
ダ（Ｈ2）が貫通可能な第２ホルダ貫通孔（７７a）が形
成される。したがって、前記第２ホルダ（Ｈ2）は前記
ホルダ保持部材（７４）を貫通して搬送可能である。前
記ホルダ搬送部材（３６）の先端ホルダ保持部（３７）
に着脱自在に保持されて前記第２ホルダ貫通孔（７７
a）を貫通した前記第２ホルダ（Ｈ2）は、第２ホルダ保
持部材（６１）により着脱自在に保持される。

【００３４】（第２発明の実施の形態１）また、前記第
２発明のホルダ保持装置の実施の形態１は、前記第１発
明のホルダ保持装置において下記の要件を備えたことを
特徴とする、（Ｂ001）前記スキャナ（７１）の基端部
側から前記スキャナ（７１）内部に接続するホルダ挿入
孔（６７a）を有する前記スキャナ支持部材（６７＋６
８＋６９）、（Ｂ002）前記Ｚ軸方向に移動可能で、前
記ホルダ（Ｈ1，Ｈ2）を着脱可能に支持する先端ホルダ
保持部（３７）を有し、前記先端ホルダ保持部（３７）
に保持したホルダ（Ｈ1，Ｈ2）を前記ホルダ挿入孔（６
７a）およびスキャナ（７１）内部を通って前記スキャ
ナ（７１）先端部に搬送するホルダ搬送部材（３６）、
（Ｂ003）前記Ｚ軸方向に移動可能なホルダ搬送部材
（３６）の前記先端ホルダ保持部（３７）に保持されて
スキャナ（７１）先端部側に前進したホルダ（Ｈ1，Ｈ
2）が着脱自在に保持される前記ホルダ保持部材（７
４）。

【００３５】（第２発明の実施の形態１の作用）また、
前記第２発明のホルダ保持装置の実施の形態１では、前
記スキャナ支持部材（６７＋６８＋６９）は、前記スキ
ャナ（７１）の基端部側から前記Ｚ軸に沿って前記スキ
ャナ（７１）内部に挿入可能なホルダ挿入孔（６７a）
を有する。前記Ｚ軸方向に移動可能で、前記ホルダ（Ｈ
1，Ｈ2）を着脱可能に支持する先端ホルダ保持部（３
７）を有するホルダ搬送部材（３６）は、前記先端ホル
ダ保持部（３７）に保持したホルダ（Ｈ1，Ｈ2）を前記
ホルダ挿入孔（６７a）およびスキャナ（７１）内部を
通って前記スキャナ（７１）先端部に搬送する。前記Ｚ
軸方向に移動可能なホルダ搬送部材（３６）の前記先端
ホルダ保持部（３７）に保持されてスキャナ（７１）先
端部側に前進したホルダ（Ｈ1，Ｈ2）は、前記ホルダ保
持部材（７４）に着脱自在に保持される。

【００３６】（実施例）次に図面を参照しながら、本発
明のホルダ保持装置の実施例を説明するが、本発明は以
下の実施の形態に限定されるものではない。なお、以後
の説明の理解を容易にするために、図面において互いに
直交する矢印Ｘ，Ｙ，Ｚの方向に直交座標軸Ｘ軸、Ｙ
軸、Ｚ軸を定義し、Ｘ方向と逆向きは−Ｘ方向、Ｙ方向
と逆向きは−Ｙ方向、Ｚ方向と逆向きは−Ｚ方向とす
る。また、Ｘ方向及び−Ｘ方向を含めてＸ軸方向とい
い、Ｙ方向及び−Ｙ方向を含めてＹ軸方向といい、Ｚ方
向及び−Ｚ方向を含めてＺ軸方向ということにする。さ
らに図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面
の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」
が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味
するものとする。

【００３７】（実施例１）図１は本発明のホルダ保持装
置の実施例１を備えたＳＴＭの全体説明図である。図２
は前記図１の要部拡大図である。図３は前記図２の平面
図である。図４は同実施例１の先端部に試料ホルダおよ
びプローブホルダを着脱自在に装着するホルダ装着部を
有するホルダ搬送部材と前記試料ホルダの説明図であ
る。図５は前記図４に示すホルダ搬送部材とプローブホ
ルダの説明図である。図６は前記図２および図３に示す
ＶI−ＶI線端面図である。図７は前記図２および図３に
示すＶI−ＶI線断面図である。

【００３８】図８は実施例１の試料ホルダ保持部材の説
明図であり、図８Ａは試料ホルダ保持部材の横断面図で
図８ＢのＶIIIＡ−ＢIIIＡ線断面図、図８Ｂは試料ホル
ダ保持部材の縦断面図、図８Ｃは前記図８Ｂの矢印ＢII
IＣから見た図である。図９は実施例１の試料ホルダ保
持部材と試料ホルダの装着方法の説明図であり、図９Ａ
は装着前の状態を示す図、図９Ｂは装着後の状態を示す
図である。図１０は実施例１の試料ホルダ保持部材と試
料ホルダの装着方法の説明図であり、図１０Ａは装着前
の試料ホルダ保持部材と試料ホルダの位置関係を示す
図、図１０Ｂは装着後の試料ホルダの位置を示す図であ
る。図１１は実施例１のホルダ搬送部材の説明図であ
る。図１２は前記図１に示すＳＴＭ、前記ＳＴＭに接続
されたパーキング、および前記パーキングでホルダの交
換を行うための試料交換棒等の平面図である。図１３は
前記図１２のパーキングのステージ移動機構の説明図で
ある。

【００３９】図１２において、真空試料室１には前記Ｓ
ＴＭが収容されている。前記真空試料室１とこれに隣接
して配置された試料交換室２との間には、それらの間を
密封状態で遮断する開閉可能な内部仕切弁３が設けられ
ている。（ ↑ ＳＴＭを収容する真空試料室１と試料
交換室２との関連が分かりません。） 前記試料交換室２には、パーキング４が設けられてい
る。図１３において、前記パーキング４は、テーブル支
持部材６により回転自在に支持されたターンテーブル
７、このターンテーブル７上に支持された複数のホルダ
支持ステージ８、複数のプローブ支持ステージ９等によ
り構成されている。前記ターンテーブル７の下部外周に
は回転力伝達用のギヤ７aが形成されている。前記ホル
ダ支持ステージ８は、試料を保持する試料ホルダＨ1
（図２参照）を支持するための部材である。また、前記
プローブ支持ステージ９は、前記ＳＴＭにおいて使用さ
れるプローブ（探針）を交換するための交換用のプロー
ブホルダＨ2を支持するための部材である。

【００４０】前記テーブル支持部材６は、テーブル搬送
用円筒９に固定支持されている。前記テーブル搬送用円
筒９の内周面によりテーブル回転用軸１１が支持されて
いる。前記テーブル回転用軸１１先端にはギヤ（傘歯歯
車）１２が固定されている。このギヤ１２は前記テーブ
ル支持部材６に回転自在に支持されたギヤ（傘歯歯車）
１３に噛み合っている。前記ギヤ１３は前記ターンテー
ブル７のギヤ７aと噛み合うように配置されている。

【００４１】前記試料交換室２側壁にはターンテーブル
作動用の円筒ケース１４がベローズ１５等を介して連結
されている。前記テーブル搬送用円筒９の前記試料交換
室２から突出している部分の周囲は、前記円筒ケース１
４内には前記テーブル搬送用円筒９を回転可能且つスラ
イド可能に支持するベアリング１７が設けられている。
前記テーブル搬送用円筒９およびテーブル回転用軸１１
の後端（図１３で（−Ｘ）側端部）には永久磁石を有す
る円筒状の磁性部材１８および１９がそれぞれ固定され
ている。また、前記円筒状の磁性部材１８、１９に対応
して、前記円筒ケース１４外周面には永久磁石を有する
円筒状の操作部材２１、２２がスライド可能且つ回転可
能に設けられている。前記操作部材２１、２２のスライ
ドは個別または一体的に行うことが可能である。

【００４２】前記操作部材２１を作業員が回転させる
と、操作部材２１の動きに対応して磁性部材１８も同時
に回転するように構成されている。そして、前記磁性部
材１８および前記テーブル搬送用円筒９は一体的に回転
し、それに伴い前記ターンテーブル７が傾斜されるよう
になっている。前記磁性部材２２を作業員が回転させる
と、磁性部材２２の動きに対応して前記磁性部材１９も
同時に回転するように構成されている。そして、前記磁
性部材１９が回転すると前記テーブル回転用軸１１が回
転され、前記テーブル回転用軸１１先端に設けられてい
るギヤ（傘歯歯車）１２が回転する。そして、前記ギヤ
（傘歯歯車）１２の回転に伴い前記ギヤ（傘歯歯車）１
３およびギヤ７aが回転し、前記ターンテーブル７が回
転されるようになっている。また、前記操作部材２１、
２２を一体的にスライドさせると、操作部材２１、２２
の移動に対応して前記磁性部材１８、１９も同時にＹ軸
方向に移動するようになっている。そして、磁性部材１
８、１９がＹ軸方向に移動すると前記テーブル搬送用円
筒９およびテーブル回転用軸１１がＹ軸方向に移動し、
それに伴いターンテーブル７がＹ軸方向に移動されるよ
うになっている。前記ターンテーブル７は、前記ホルダ
支持ステージ８をターンテーブル７の傾斜、回転、前後
（Ｙ軸方向）動により移動させる役目を有する。前記符
号７〜２２で示された要素から本発明のステージ移動機
構２３が構成されている。

【００４３】図１２において、前記試料交換室２とこれ
に隣接して配置された試料導入室２５との間には、それ
らの間を密封状態で遮断する開閉可能な内部仕切弁２６
が設けられている。前記試料導入室２５には、導入用円
筒ケース２７が連結されている。前記導入用円筒ケース
２７内側には試料導入棒２８が導入用円筒ケース２７の
軸に沿って進退移動可能に設けられている。前記試料導
入棒２８の先端には前記試料ホルダＨ1およびプローブ
ホルダＨ2を把持するチャック２９が設けられている。
前記導入用円筒ケース２７の外側には永久磁石を有する
円筒状の操作部材３１が回転およびスライド可能に支持
されており、この操作部材３１のスライドおよび回転移
動によりチャック２９に把持された試料ホルダＨ1また
はプローブホルダＨ2を前記導入用円筒ケース２７の軸
に沿ってスライドおよび回転移動させることができる。
ここで、前記試料導入棒２８の軸とパーキング４とが交
差する位置をそれぞれＱ1、Ｑ2とする。

【００４４】図１２、図１１において、前記試料交換室
２には試料交換用の円筒ケース３３がベローズ３４、連
結ボルト３５等を介して連結されている。前記円筒ケー
ス３３内側にはホルダ搬送部材３６が円筒ケース３３の
軸に沿って進退移動可能に支持されている。前記搬送部
材３６は、図４、図５に示すように、スライド筒３６a
および回転軸３６bを有しており、前記搬送部材３６の
回転軸３６bの−Ｚ側端部に円筒状の磁性部材（図示せ
ず）が固定されている。前記搬送部材３６の回転軸３６
bの先端（Ｚ側端部）には前記試料ホルダＨ1（図４、図
９参照）またはプローブホルダＨ2（図５参照）を把持
する先端ホルダ保持部３７が設けられている。前記円筒
ケース３３の外側には永久磁石を有する円筒状の操作部
材３８がスライド可能に支持されており、この操作部材
３８は前記搬送部材３６の回転軸３６bに固定された前
記図示しない円筒状の磁性部材に対応する位置に配置さ
れている。前記搬送部材３６のスライド筒３６aおよび
回転軸３６bは、前記操作部材３８のスライド移動に伴
ってＺ軸方向に一体的にスライド移動する。また、前記
スライド筒３５は図示しない回転止め部材により回転不
可能であるが、回転軸３６bは前記操作部材３８の回転
に伴い、前記スライド筒３５内で回転可能である。

【００４５】図１１に示すように、試料交換用の円筒ケ
ース３３の前記試料交換室２との連結部近傍にはストッ
パ３９が固定用ビス３９aにより固定されている。スト
ッパ３９には円周に沿って１２０度の間隔で３本のスラ
イド軸４１がＺ軸方向にスライド可能に支持されてい
る。前記スライド軸４１の−Ｚ側端部はリングプレート
状スライダ４２に固定されている。前記スライド軸４１
周囲には圧縮コイルバネ４３が配置されており、この圧
縮コイルバネ４３は前記リングプレート状スライダ４２
を常時−Ｚ側に押圧している。したがって、前記操作部
材３８がＺ方向に移動して前記リングプレート状スライ
ダ４２に当接すると、リングプレート状スライダ４２は
前記圧縮コイルバネ４３を圧縮しながらＺ方向にある距
離だけ移動することができるが、その際に圧縮コイルバ
ネ４３の反力を受けるため、操作部材３８の操作を行う
作業者は移動方向の限界位置に移動したことを知ること
ができる。

【００４６】図１において、前記試料交換用の円筒ケー
ス３３内部に収容された搬送部材３６の先端部の先端ホ
ルダ保持部３７は、前記試料交換室２および内部仕切弁
３を横切って、ＳＴＭを収容する真空試料室１内に移動
可能である。前記真空試料室１内にはフランジ５０に支
持されたＳＴＭステージ５１が配置されている。ＳＴＭ
ステージ５１は、第１基台５２、前記第１基台５２に複
数の除振器５３を介して支持された第２基台５４を有し
ている。第２基台５４にはＸＹステージ貫通孔５４aが
形成されている。

【００４７】図１、図２、図３において、前記第２基台
５４上には試料ホルダ保持装置５６が支持されている。
試料ホルダ保持装置５６は、前記第２基台５４に支持さ
れたＸＹステージ支持部材５７を有している。ＸＹステ
ージ支持部材５７には、前記搬送部材３６の軸を中心と
する円周に沿って互いに１２０°離れて配置された３個
の当接部材５８（１個のみ図示）を支持している。前記
３個の当接部材５８に対応してそれぞれ引張ばね５９が
設けられている。

【００４８】ＸＹステージ６１はその下端部が前記ＸＹ
ステージ貫通孔５４aより下方に配置されており、その
上部は、前記３個の引張ばね５９により、前記３個の当
接部材５８に押し付けられて、ＸＹステージ支持部材５
７上に保持されている。このＸＹステージ６１は前記当
接部材５８と摩擦接触しながら移動してその位置を上下
左右に調節可能である。図３において前記ＸＹステージ
６１はＸ軸方向の両側に位置調整用突出部６１a，６１a
を有しており、この位置調整用突出部６１a，６１aは、
前記第２基台５４上に支持されたＸＹステージ位置調整
部材６２，６２によりＸＹ平面内で位置調整可能であ
る。なお、このような位置調節装置は従来公知であり、
従来公知の種々の位置調節装置を使用することが可能で
ある。なお、前記ＸＹステージ６１はプローブホルダＨ
2をねじ込んで着脱自在に装着するためのプローブホル
ダ装着用ねじ孔６１bを有している。したがって、この
実施例１では、ＸＹステージ６１はプローブホルダ保持
部材（第２ホルダ保持部材）として構成されている。

【００４９】図１、図２、図３において、前記第２基台
５４上にはＺステージ６４がＺ軸方向に位置調整可能に
支持されている。図３から分かるように、Ｚステージ６
４は、引張ばね６６により常時Ｚ方向に引っ張られてい
る。Ｚステージ６４Ｚステージ６４はＺ側を向いた端面
が図示しないＺ軸方向位置調節部材に当接しており、前
記Ｚ軸方向位置調節部材および前記引張ばね６６によっ
てそのＺ軸方向の位置が調節可能である。前記Ｚステー
ジ６４上には−Ｚ側の端部にガイド６７（図２、図３、
図６参照）が支持されている。ガイド６７にはガイド孔
６７aが形成されており、また、前記ガイド６７のＺ側
の面には円筒部６７bがＺ側に突出して形成されてい
る。

【００５０】前記円筒部６７aには円筒状絶縁体６８が
接着剤により接着されている。前記円筒状絶縁体６８に
より金属製の接続部材６９を介して円筒状圧電体製のス
キャナ７１がはめ合い構造により接着支持されている。
前記スキャナ７１周面は前記接続部材６９と一体に形成
された薄い円筒状の金属カバー６９aにより被覆、保護
されている。前記ガイド６７、円筒状絶縁体６８、およ
び接続部材６９によりスキャナ支持部材（６７＋６８＋
６９）が構成されている。前記スキャナ７１と金属カバ
ー６９aとの間には狭い空間が形成されており、前記空
間には給電用のリード線が配置されている。前記スキャ
ナ７１の先端は前記金属円筒カバー７２よりもＺ方向に
延びており、その先端部には円筒状絶縁部材７３を介し
て試料ホルダ保持部材７４が接着されている。

【００５１】図７、図８において、試料ホルダ保持部材
７４は金属製のリング状の保持部材本体７６を有してい
る。保持部材本体７６はホルダ装着孔７６aを有してい
る。ホルダ装着孔７６aのＺ側の側面にはリング状プレ
ート（すなわち、ホルダ前進時接触部材、または、ホル
ダ前進時当接部材）７７が固定されている。このリング
プレート７７の−Ｚ側の面は試料ホルダＨ1が前進した
ときに試料ホルダＨ1が接触する前進時ホルダ接触部を
構成している。リング状プレート７７の内孔（すなわ
ち、第２ホルダ貫通孔）７７aの直径は前記ホルダ装着
孔７６aの直径よりも小さく形成されている。前記内孔
７７aの直径は試料ホルダＨ1の直径よりも小さく形成さ
れ、前記ホルダ装着孔７６aの直径は試料ホルダＨ1の直
径よりも大きく形成されている。したがって、前記ホル
ダ装着孔７６aの−Ｚ側から挿入された試料ホルダＨ1
は、前記内孔７７aからＺ方向には通過不能である。前
記保持部材本体の−Ｚ側の側面には、９０°間隔で合計
４個のスプリング支持ブロック７８およびスプリングリ
ーフ７９が固定されている。スプリングリーフ７９先端
はホルダ装着孔７６a内のリング状プレート７７の−Ｚ
側の側面を押圧している。前記リーフスプリング７９の
−Ｚ側の面に隣接して配置された負荷受けピン８０は前
記スプリング支持ブロック７８に固定支持されている。

【００５２】図４、図５において、前記搬送部材３６の
回転軸３６b先端に設けた先端ホルダ保持部３７は、先
端側に開口するホルダ装着孔８１を有している。ホルダ
装着孔８１は試料ホルダＨ1およびプローブホルダＨ2の
被装着部が着脱自在に挿入される孔である。前記ホルダ
装着孔８１の先端部には上下にローラ８２，８２が回転
可能に支持されている。前記ローラ８２，８２はホルダ
装着孔８１の内周面側に突出しているため、ホルダ装着
孔８１に装着される試料ホルダＨ1およびプローブホル
ダＨ2の被装着部の形状は、図５から分かるように、前
記ローラ８２，８２に対応した部分が平坦に切除された
形状となっている。図９Ｂにおいて試料ホルダＨ1の平
坦な切除部Ｈ1aが示されている。また、前記ローラ８
２，８２の両端のローラ軸８２a，８２aは、板ばね８
３，８３により外側から内側に向けて押されている。し
たがって、前記ホルダ装着孔８１に試料ホルダＨ1、ま
たはプローブホルダＨ2が挿入される場合には、前記ロ
ーラ82，８２は外側に押されるが、前記板ばね８３，８
３の弾性力により内側に押されている。この板ばね８
３，８３の弾性力により、前記試料ホルダＨ1およびプ
ローブホルダＨ2は、ホルダ装着孔８１内に保持され
る。

【００５３】ローラ８２，８２に対応した部分が平坦に
切除された試料ホルダＨ1およびプローブホルダＨ2は、
その被装着部が図５に示すホルダ装着孔８１に、その先
端側から嵌合状態で挿入されたとき、回転不能に嵌合す
る。前記ホルダ装着孔８１内部には緩衝ばね８４が収容
されており、試料ホルダＨ1およびプローブホルダＨ2が
急に押し込まれた場合に衝撃を緩和する機能を有してい
る。

【００５４】図４に示す試料ホルダＨ1は試料Ｓを保持
する部材で、外方に突出する４個の端子プレート８６，
８６および８７，８７を有している。前記図４の試料ホ
ルダＨ1をＺ方向に前進させる際の前記試料ホルダＨ1と
前記試料ホルダ保持部材７４のＺ軸回りの位置関係は図
１０Ａに示す通りである。この場合Ｚ軸方向の位置関係
は図１０Ａに示されている。但し、図１０Ａにおいては
試料ホルダＨ1および試料ホルダ保持部材７４のＺ軸方
向の位置関係を示すだけで、Ｚ軸回りの位置関係は正し
く示していない。前記試料ホルダＨ1をホルダ装着孔７
６aに挿入すると、前記外方に突出する４個の端子プレ
ート８６，８６および８７，８７が図９Ｂに示すよう
に、リング状プレート７７に当接する。前記端子プレー
ト８６，８６および８７，８７が前記リング状プレート
７７に当接したときに試料ホルダＨ1を図１０Ａに示す
位置から反時計方向に４５度回転させて図１０Ｂの状態
にすると、前記端子プレート８６，８６および８７，８
７がスプリングリーフ７９によりリング状プレート７７
に押圧されて固定されるように構成されている。

【００５５】前記試料ホルダＨ1をホルダ装着孔７６aに
装着した状態で前記搬送部材３６および先端保持部３７
を後退させた場合（−Ｚ方向に移動させた場合）前記ス
プリングリーフ７９に負荷が作用して、破損するおそれ
があるが、本実施例１では、負荷受けピン８０がスプリ
ングリーフ７９の−Ｚ側の側面に隣接して配置されてい
るため、負荷は前記負荷受けピン８０によって受けられ
る。このため、スプリングリーフ７９の破損が防止され
る。前記ピン８０は、前記前進時ホルダ接触部７７に接
触した前記ホルダＨ1を前記Ｚ軸回りに一定方向に回転
した状態で前記ホルダＨ1を後退不能に保持するととも
に前記後退不能のホルダＨ1を前記一定方向と反対方向
に回転した状態でその後退を可能にする後退不能保持部
材８０としての機能を有している。前記試料ホルダＨ1
をホルダ装着孔７６aから抜き出す際には、搬送部材３
６を前進させて試料ホルダＨ1の被装着部に先端保持部
３７のホルダ装着孔８１を嵌合させて時計方向に４５度
回転させてから、搬送部材３６を後退させればよい。

【００５６】前記試料ホルダ保持装置５６の試料ホルダ
保持部材７４に試料ホルダＨ1が保持されていない状態
では、前記先端保持部３７のホルダ装着孔８１にプロー
ブホルダＨ2を装着して、前記ホルダ装着孔７６aおよび
リング状プレート７７の内孔７７aを貫通させることに
より、プローブホルダＨ2を前記プローブホルダ装着用
ねじ孔６１bに対して着脱することができる。

【００５７】（実施例１の作用）前記ホルダ保持装置５
６では、スキャナ支持部材（６７＋６８＋６９）は、前
記スキャナ７１の基端部を支持する。前記スキャナ７１
の先端部は、自由端として構成されており、前記円筒の
軸に一致するＺ軸方向に伸縮し、且つ前記Ｚ軸に垂直で
且つ互いに垂直なＸ軸およびＹ軸方向に前記先端部が移
動する。前記スキャナ支持部材（６７＋６８＋６９）に
は、前記スキャナ基端部側から前記スキャナ７１内部に
接続するホルダ挿入孔６７aを有する。前記スキャナ７
１先端部に設けられたホルダ保持部材７４に試料ホルダ
Ｈ1が装着されていない場合に、試料ホルダＨ1を装着す
る方法は次のとおりである。前記Ｚ軸方向に移動可能な
ホルダ搬送部材３６の前記先端ホルダ保持部３７に試料
ホルダＨ1を保持した状態で、前記円筒ケース３３にス
ライド可能および回転可能に装着された永久磁石を有す
る操作部材３８をＺ方向にスライド移動させる。

【００５８】このスライド移動により、ホルダ搬送部材
３６は円筒ケース３３内側をスライド移動する。このと
き、ホルダ搬送部材３６の先端ホルダ保持部３７に保持
された試料ホルダＨ1は、前記ホルダ挿入孔６７aからス
キャナ７１の内側に進入し、スキャナ７１内部を通って
前記スキャナ７１先端部に搬送される。前記ホルダ挿入
孔６７aからスキャナ７１内部に挿入されてスキャナ７
１先端部側に前進した試料ホルダＨ1はホルダ保持部材
７４のリング状プレート（ホルダ前進時接触部材、また
はホルダ前進時当部材）７７に当接する。この状態で前
記操作部材３８を回転させて、搬送部材３６の回転軸３
６bを回転させると、前記試料ホルダＨ1は図１０Ａの状
態から図１０Ｂの状態となる。この状態で前記操作部材
３８を後退させた場合（−Ｚ方向に移動させた場合）前
記スプリングリーフ７９に負荷が作用するが本実施例１
では、負荷受けピン８０がスプリングリーフ７９の−Ｚ
側の側面に隣接して配置されているため、負荷は前記負
荷受けピン８０によって受けられる。このため、スプリ
ングリーフ７９の破損が防止される。このとき前記ピン
８０は、試料ホルダＨ1を後退不能に保持するので、前
記搬送部材３６のみが後退する（−Ｚ方向に移動す
る）。したがって、試料ホルダＨ1は前記スキャナ７１
先端部のホルダ保持部材７４に装着される。

【００５９】前記ホルダ装着部材７４に装着された試料
ホルダを離脱させて前記パーキング４に搬送する場合の
作用は次のとおりである。前記搬送部材３６をＺ方向に
前進させて前記先端ホルダ保持部３７のホルダ装着孔８
１に前記試料ホルダＨ1を装着させて、試料ホルダＨ1を
前記図１０Ｂ状態から図１０Ａの状態に回転させる。こ
の状態で前記搬送部材３６を後退させて前記パーキング
４に搬送する。

【００６０】前記ホルダ保持部材７４には、前記搬送部
材３６に保持されたプローブホルダＨ2が貫通可能な内
孔（プローブホルダ貫通孔、第２ホルダ貫通孔）７７a
が形成されている。したがって、前記プローブホルダ
（第２ホルダ）Ｈ2は前記ホルダ保持部材７４を貫通し
て搬送可能である。前記ホルダ搬送部材３６の先端ホル
ダ保持部３７に着脱自在に保持されて前記内孔（第２ホ
ルダ貫通孔）７７aを貫通した前記プローブホルダ（第
２ホルダ）Ｈ2は、ＸＹステージ（すなわち、プローブ
ホルダ保持部材、第２ホルダ保持部材）６１により着脱
自在に保持される。

【００６１】（実施例２）図１４は本発明の実施例２の
説明図であり、本発明の実施例１のホルダ保持装置をＳ
ＡＰ（走査型アトムプローブ装置）に適用した場合の概
略説明図である。図１４において、ＳＡＰの超高真空室
Ａ内には、フランジ９１に支持されたＳＰＭステージ９
２が配置されている。ＳＰＭステージ９２は、第１基台
９３、前記第１基台９３に除振器９４，９４を介して支
持された第２基台９５を有している。第２基台上にはＸ
Ｙステージ９６およびＺステージ９７が支持されてい
る。ＸＹステージ９６はアパーチャホルダ保持部材とし
て構成され、アパーチャホルダＨ2が保持される。前記
Ｚステージ９７には円筒状圧電体製のスキャナ９８が支
持され、スキャナ９８の先端部にはホルダ保持部材９９
を介して試料ホルダＨ1が支持されている。前記スキャ
ナ９８およびホルダ保持部材９９は前記実施例１のスキ
ャナ７１およびホルダ保持部材７４と同様に構成されて
いる。

【００６２】前記アパーチャホルダＨ2には、プローブ
ホール付の引き出し電極Ｅが保持されている。また、前
記アパーチャホルダＨ2のＺ側にはスクリーン１０１お
よびイオン検出器１０２が配置されている。試料Ｓに高
電圧を印加し試料Ｓ先端から放出された電子またはイオ
ンをスクリーンに映し出し、さらに、試料Ｓ先端から電
界蒸発したイオンをイオン検出器１０２で検出し、質量
分析を行う。試料搬送部材１０３およびその先端に設け
た先端ホルダ保持部１０４は、前記実施例１の試料搬送
部材３６および先端ホルダ保持部３７と同様に構成され
ている。前記試料搬送部材１０３および先端ホルダ保持
部３７により、前記ＳＰＭステージ９２と試料交換室１
０６のパーキングとの間で、前記円筒状圧電体製のスキ
ャナ９８内側を通って、試料ホルダＨ1およびアパーチ
ャホルダＨ2の搬送を行う。

【００６３】（実施例３）図１５は本発明の実施例３の
説明図である。なお、この実施例３の説明において、前
記実施例２の構成要素に対応する構成要素には同一の符
号を付して、その詳細な説明を省略する。スキャナ９８
先端部には、円筒状熱絶縁部１０７、熱伝導部１０８、
電気絶縁部１０９を介してホルダ保持部材９９が、それ
ぞれエポキシ系接着剤により取り付けられている。前記
スキャナ９８先端部、円筒状熱絶縁部１０７、熱伝導部
１０８、電気絶縁部１０９およびホルダ保持部材９９の
接着は強度を持たせるために嵌め合いになっている。熱
伝導部１０８は、ヒートコンダクタ１１１を介して液体
窒素、液体ヘリウム等が入った冷却タンク１１２に接続
されており、試料Ｓの冷却が可能となっている。

【００６４】前記電気絶縁部１０９は熱伝導が良く、曲
げ強度の大きいＰＢＮ（パイロリティクボロンナイトラ
イド）で作られている。これにより、試料Ｓに１０ＫＶ
まで高電圧を印加可能である。前記熱絶縁部１０７は熱
伝導の悪い物質を使用すれば良いが、マコールで作成し
た場合、冷却するだけで、マコールが破損してしまう。
強度を強くするためには金属を使用することが考えられ
るが、スキャナ９８が冷却されることになる。この場
合、冷熱が試料Ｓに伝達されないので、試料温度を十分
に下げることができなくなる。また、スキャナ（圧電
体）が冷却されると、感度が落ちてしまう。いろいろ検
討した結果前記熱絶縁部１０７は、熱伝導率が悪く、し
かも強度の強いグラスファイバーを使用している。前記
熱伝導部１０８は熱伝導性の良い金属（銅等）で作られ
ている。また、前記ヒートコンダクタ１１１は、銀また
は銅の箔を束ねた（重ねた）ものか、網線等が使用され
る。このような構成により、試料を電気的に絶縁し且つ
十分冷やすことができ、スキャナ（圧電体）は冷えない
ようにすることができる。

【００６５】（実施例４）図１６は本発明の実施例４の
説明図である。なお、この実施例４の説明において、前
記実施例３の構成要素に対応する構成要素には同一の符
号を付して、その詳細な説明を省略する。この実施例４
は試料加熱用電源により、試料Ｓを通電加熱することが
可能となっている。ＳＡＰとして使用する時には、試料
加熱用電源と高電圧電源２８を手動により切り換えて使
用する。

【００６６】（実施例５）図１７は本発明の実施例５の
説明図である。なお、この実施例５の説明において、前
記図１５に示す実施例３の構成要素に対応する構成要素
には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例５はＵＨＶ−ＳＴＭ（超高真空走査型トンネ
ル顕微鏡）に適用した例である。ＳＴＭの場合には、試
料Ｓの耐電圧は、数１００Ｖ以下で良いので、電気絶縁
部１０９の長さは短くても良い。

【００６７】（変更例）以上、本発明の実施例を詳述し
たが、本発明は、前記実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内
で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更
実施例を下記に例示する。

【００６８】（Ｈ01）スキャナ先端部に試料ホルダＨ1
を保持する代わりにプローブホルダＨ2を保持し、ＸＹ
ステージ（第２ホルダ保持部材）６１にプローブホルダ
Ｈ2を保持する代わりに試料ホルダＨ1を保持することが
可能である。 （Ｈ02）本発明は、実施例に示した、ＳＴＭ、ＳＡＰの
代わりに、ＵＨＶ−ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）等の他の
ＳＰＭ（走査型プローブ顕微鏡）にも適用可能であり、
また、超高真空でなくても、高真空用にも適用可能であ
る。 （Ｈ03）冷却タンク１１２の代わりに機械式冷凍機を使
用することが可能である。 （Ｈ04）熱絶縁部１０７は、グラスファイバーの代わり
に、強度の高いステンレスを使用することが可能であ
り、その際、熱伝導率の良い分長さを長くしたり、形を
変えたり、厚さを薄くしたりして、熱伝導率を調整して
熱絶縁部１０７を構成することが可能である。

【００６９】

【発明の効果】前述の本発明のホルダ保持装置は、下記
の効果を奏することができる。 （Ｅ01）円筒状圧電体製のスキャナの先端にホルダ保持
部材を設けたホルダ保持装置において、前記スキャナに
曲げ荷重を作用させることなく、ホルダ保持部材にホル
ダを着脱できるようにすること。 （Ｅ02）円筒状圧電体製のスキャナの先端にホルダ保持
部材を設けたホルダ保持装置において、前記ホルダ保持
部材に保持された試料を冷却する新規な冷却方法を提供
すること。 （Ｅ03）円筒状圧電体製のスキャナの先端にホルダ保持
部材を設けたホルダ保持装置を有するＳＡＰ（走査型ア
トムプローブ装置）で使用可能な、新規な試料冷却方法
およびホルダ交換方法を提供すること。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明のホルダ保持装置の実施例１
を備えたＳＴＭの全体説明図である。

【図２】 図２は前記図１の要部拡大図である。

【図３】 図３は前記図２の平面図である。

【図４】 図４は同実施例１の先端部に試料ホルダおよ
びプローブホルダを着脱自在に装着するホルダ装着部を
有するホルダ搬送部材と前記試料ホルダの説明図であ
る。

【図５】 図５は前記図４に示すホルダ搬送部材とプロ
ーブホルダの説明図である。

【図６】 図６は前記図２および図３に示すＶI−ＶI線
端面図である。

【図７】 図７は前記図２および図３に示すＶI−ＶI線
断面図である。

【図８】 図８は実施例１の試料ホルダ保持部材の説明
図であり、図８Ａは試料ホルダ保持部材の横断面図で図
８ＢのＶIIIＡ−ＢIIIＡ線断面図、図８Ｂは試料ホルダ
保持部材の縦断面図、図８Ｃは前記図８Ｂの矢印ＢIII
Ｃから見た図である。

【図９】 図９は実施例１の試料ホルダ保持部材と試料
ホルダの装着方法の説明図であり、図９Ａは装着前の状
態を示す図、図９Ｂは装着後の状態を示す図である。

【図１０】 図１０は実施例１の試料ホルダ保持部材と
試料ホルダの装着方法の説明図であり、図１０Ａは装着
前の試料ホルダ保持部材と試料ホルダの位置関係を示す
図、図１０Ｂは装着後の試料ホルダの位置を示す図であ
る。

【図１１】 図１１は実施例１のホルダ搬送部材の説明
図である。

【図１２】 図１２は前記図１に示すＳＴＭ、前記ＳＴ
Ｍに接続されたパーキング、および前記パーキングでホ
ルダの交換を行うための試料交換棒等の平面図である。

【図１３】 図１３は前記図１２のパーキングのステー
ジ移動機構の説明図である。

【図１４】 図１４は本発明の実施例２の説明図であ
り、本発明の実施例１のホルダ保持装置をＳＡＰ（走査
型アトムプローブ装置）に適用した場合の概略説明図で
ある。

【図１５】 図１５は本発明の実施例３の説明図であ
る。

【図１６】 図１６は本発明の実施例４の説明図であ
る。

【図１７】 図１７は本発明の実施例５の説明図であ
る。

【図１８】 図１８は従来のホルダ保持装置を備えたＡ
ＦＭの全体説明図である。

【図１９】 図１９は前記図１８の部分拡大図でＡＦＭ
を用いた分析作業時に試料を保持するホルダ保持装置の
説明図である。

【図２０】 図２０は前記図１８の部分拡大図でホルダ
搬送装置の説明図である。

【図２１】 図２１は前記図１８の部分拡大図で試料ホ
ルダをＡＦＭの内外間で搬送するために試料ホルダを着
脱自在に保持する搬送用試料ホルダ保持部材の説明図で
ある。

【図２２】 図２２は前記図１９のホルダ保持装置への
試料ホルダの装着方法の説明図である。

【図２３】 図２３は前記図２１に示す試料ホルダの説
明図で、図２３Ａは試料が装着された状態の試料ホルダ
の平面図、図２３Ｂは試料ホルダ本体の平面図、図２３
Ｂは試料ホルダ本体の斜視図、図２３Ｄは前記試料ホル
ダ本体に固定れる試料装着ブロックの斜視図、図２３Ｅ
は他の試料装着ブロックの説明図である。

【図２４】 図２４はＳＴＭの従来技術の説明図であ
る。

【図２５】 図２５は走査型プローブ顕微鏡で使用され
る試料冷却装置の従来例の説明図である。

【符号の説明】

Ｈ1…ホルダ（試料ホルダ）、Ｈ2…ホルダ（第２ホル
ダ、プローブホルダ）、３６…ホルダ搬送部材、３７…
先端ホルダ保持部、５６…ホルダ保持装置、６１…第２
ホルダ保持部材（ＸＹステージ）、６７a…ホルダ挿入
孔、７１…スキャナ、７４…ホルダ保持部材、７７…リ
ング状プレート（前進時ホルダ接触部、前進時当接部
材）、７７a…第２ホルダ貫通孔、８０…ピン（後退不
能保持部材、後退時当接部材）、１１１…ヒートコンダ
クタ、（６７＋６８＋６９）…スキャナ支持部材、

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成９年１２月１０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】 ホルダ保持装置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＳＴＭ（Scanning
Tunneling Microscope、走査型トンネル顕微鏡）、Ａ
ＦＭ（Atomic Force Microscope、原子間力顕微鏡）、
ＵＨＶ（ulutra high vacuum）−ＳＴＭ（超高真空走
査型トンネル顕微鏡）、ＵＨＶ（urutra high vacuu
m）−ＡＦＭ（超高真空原子間力顕微鏡）等の走査型プ
ローブ顕微鏡、および、ＳＡＰ（走査型アトムプローブ
装置）で使用する試料ホルダまたはプローブホルダ等を
着脱可能に保持するホルダ保持装置に関する。本発明の
ホルダ保持装置は、円筒状の圧電体により構成されたス
キャナの先端に設けられたホルダ保持部材や、このホル
ダ保持部材に対向して配置された第２のホルダ保持部材
等を有するホルダ保持装置に適用することができる。

【０００２】

【従来の技術】前記ＳＴＭ、ＡＦＭ等においては、試料
の位置を高精度に制御するため、試料ホルダを微小に移
動させる円筒状の圧電体を用いたホルダ保持装置が使用
されている。前記ホルダ保持装置として、従来次の技術
が知られている。 （Ｊ01）図１８〜図２３に示すホルダ保持装置 図１８は従来のホルダ保持装置を備えたＡＦＭの全体説
明図である。図１９はＡＦＭを用いた分析作業時に試料
を保持するホルダ保持装置の説明図で、図１９Ａは前記
図１８の部分拡大図、図１９Ｂは前記図１９ＡのＸIＸ
Ｂ−ＸIＸＢ線断面図である。図２０は前記図１８の部
分拡大図でホルダ搬送装置の説明図である。図２１は試
料ホルダをＡＦＭの内外間で搬送するために試料ホルダ
を着脱自在に保持する搬送用試料ホルダ保持部材の説明
図で、図２１Ａは前記図１８の部分拡大図で、図２１Ｂ
は前記図２１Ａの矢印ＸＸIＢから見た図である。図２２
は前記図１９のホルダ保持装置への試料ホルダの装着方
法の説明図で、図２２Ａは前記図１９のホルダ保持装置
へ試料ホルダを装着する前の状態を示す図、図２２Ｂは
前記図１９のホルダ保持装置へ試料ホルダを装着した状
態を示す図である。図２３は前記図２１に示す試料ホル
ダの説明図で、図２３Ａは試料が装着された状態の試料
ホルダの平面図、図２３Ｂは試料ホルダ本体の平面図、
図２３Ｂは試料ホルダ本体の斜視図、図２３Ｄは前記試
料ホルダ本体に固定れる試料装着ブロックの斜視図、図
２３Ｅは他の試料装着ブロックの説明図である。

【０００３】図１８、図２０、図２１において、ＡＦＭ
の真空室Ａ内部には図示しない搬送部材により搬入され
た待機位置用ホルダ保持部材１が配置されている。待機
位置用ホルダ保持部材０１は図２１に示すようにホルダ
載置面０２および一対のホルダ保持用押えばね０３，０
３を有している。

【０００４】図２３において、前記待機位置用ホルダ保
持部材０１(図１８、図２１参照）に保持される試料ホ
ルダＨ1は、ピン貫通孔０６aが形成されたホルダ本体０
６、前記ホルダ本体０６に固定される試料装着ブロック
０７，０８を有している。試料装着ブロック０７，０８
は、試料ホルダＨ1を前記待機位置用ホルダ保持部材０
１に装着する際に前記押えばね０３，０３（図２１参
照）に押圧される被押圧部０７a，０８aを有している。
試料Ｓは前記試料装着ブロック０７，０８表面に、押圧
プレート０９，０１０を用いて押圧固定されている。

【０００５】図１８、図１９、図２２において、ＡＦＭ
の真空室Ａ内部にはステージ０１２が配置されている。
ステージ０１２は、スライドテーブル０１２aを有して
おり、ＡＦＭ走査用の試料ホルダ保持装置０１３および
プローブホルダ保持装置０１４を支持している。スライ
ドテーブル０１２aは、前記ステージ０１２上でスライ
ド移動して位置調節される。図１９において、前記試料
ホルダ保持装置０１３は、前記ステージ０１２により固
定支持された固定部材０１６を有し、固定部材０１６に
は円孔０１６aが形成されている。前記固定部材０１６
は前記円孔０１６aの外周に沿って互いに１２０°離れ
て配置された３個の当接部材０１７（１個のみ図示）を
支持している。前記３個の当接部材０１７に対応してそ
れぞれ引張ばね０１８が設けられている。

【０００６】可動プレート０１９は、前記３個の引張ば
ね０１８により、前記３個の当接部材０１７に押し付け
られて、固定部材０１６上に保持されている。なお、前
記可動プレート０１９は円孔０１９aを有しており、円
孔０１９a前記円孔０１６aに対応する位置に配置されて
いる。可動プレート０１９は前記当接部材０１７と摩擦
接触しながら移動してその位置を上下左右に調節可能で
ある。

【０００７】前記可動プレート０１９には円筒部材０２
１の一端部が連結されており、円筒部材０２１は前記円
孔０１６a貫通している。前記円筒部材０２１の他端部
にはスキャナ支持部材０２２が支持され、スキャナ支持
部材０２１により、円筒状圧電体製のスキャナ０２３の
一端部（基端部）が支持されている。前記スキャナ０２
３の先端部にはホルダ装着部材０２４が支持されてい
る。図１８、図１９中、前記ホルダ装着部材０２４右端
面に形成されたホルダ装着面０２４aを有している。保
持部材装着面０２４aには、一対のホルダ載置面０２
６，０２６およびホルダ保持用の押えばね０２７，０２
７が設けられている。また、前記各押えばね０２７，０
２７間には、前記試料ホルダＨ1の下端中央部を押さえ
る下端部押えばね０２８が設けられている。

【０００８】図２２Ａの状態で試料ホルダＨ1を下方に
移動させて保持部材装着面０２４aに装着すると、図２
２Ｂに示すように、前記被押圧部０７a，０８aおよび試
料ホルダＨ1下端部中央部は前記押えばね０２７，０２
７および下端部押さえばね０２８により保持部材装着面
０２４a上に保持されるように構成されている。

【０００９】前記ステージ０１２に支持されたプローブ
ホルダ保持装置０１４は、前記ステージ０１２上で、移
動調節される前記スライドテーブル０１２aにより支持
されたホルダ装着部材０３１を有している。前記ホルダ
装着部材０３１により、プローブホルダＨ2が着脱可能
に保持されており、プローブホルダＨ2に保持されたプ
ローブ（探針）は、前記保持部材装着面０２４a上の試
料ホルダＨ1に対向して配置され、各ホルダ間の初期間
隔は前記スライドテーブル０１２aの位置調節によって
調節される。

【００１０】図１８，２０において、試料交換装置０３
３は、前記試料ホルダＨ1が待機位置用ホルダ保持部材
０１に保持される待機位置とＡＦＭ走査用の試料ホルダ
保持装置０１３に保持される作業位置との間で、前記試
料ホルダＨ1を搬送する装置である。試料交換装置０３
３は、昇降ロッド０３４の下端に支持されたスライダガ
イド部材０３５を有しており、スライダガイド部材０３
５に沿って水平移動可能なスライダ０３６は、水平方向
に位置調節可能である。

【００１１】図２０に示す試料交換装置０３３は従来公
知の技術（特願平７−２１８７６２号、特開平９−６１
４４０号公報に記載された技術）であるので、次に簡単
に説明する。前記スライダ０３６には連結部材０３７が
連結されている。連結部材０３７はばね収容孔０３７a
および下方に延びる鉛直ロッド部０３７bを有してい
る。前記ばね収容孔０３７aは上端がねじ０３８で塞が
れており、内部には圧縮コイルばね０３９が収容されて
いる。前記連結部材０３７の鉛直ロッド部０３７b下端
には板ばね０４１を介して第１保持部材０４２が連結さ
れている。第１保持部材０４２にはピン孔０４２aが形
成されている。

【００１２】前記連結部材０３７には、軸０４３回りに
回転部材０４４が回転可能に支持されている。回転部材
０４４は、前記ばね収容孔０３７a内の圧縮コイルばね
０３９によって常時時計方向に回転力を付与されるばね
当接部０４４aおよび前記鉛直ロッド部０３７bに沿って
下方に延びるロッド部０４４bを有している。前記ロッ
ド部０４４b下端には板ばね０４５を介して第２保持部
材０４６が連結されている。前記第２保持部材０４６に
はピン０４６aが設けられており、ピン０４６aは前記第
１保持部材０４２のピン孔０４２aに嵌合するように配
置されている。そして、通常は、前記圧縮コイルバネ０
３９により前記回転部材０４４が時計方向に回転力を付
与されているため、前記ピン０４６aはピン孔０４２aに
嵌合するように構成されている。

【００１３】前記連結０３７には電磁ソレノイド０４７
が支持されており、電磁ソレノイド０４７が通電された
場合には前記回転部材０４４が前記軸０４３回りに反時
計方向に回転して、前記ピン０４６aは前記ピン孔０４
２aが抜け出すように構成されている。したがって、前
記待機位置用ホルダ保持部材０１および、走査作業用の
前記ホルダ装着部材０２４間で試料ホルダＨ1を搬送す
る場合には、前記ピン０４６aをピン孔０４２aから離脱
させた状態で、前記昇降ロッド０３４およびスライダ０
３６の移動により前記第１保持部材０４２および第２保
持部材０４６の位置調節をする。そして、例えば前記待
機位置用ホルダ保持部材０１に保持された試料ホルダＨ
1のピン貫通孔０６a（図２３参照）および前記ピン孔０
４２aを一致させる。この状態で、前記ピン０４６aを、
ピン貫通孔０６aに貫通させ、前記ピン０４６aの先端部
をピン孔０４２aに挿入させる。この状態では試料ホル
ダＨ1が前記第１保持部材０４２および第２保持部材０
４６に保持されるので、前記待機位置用ホルダ保持部材
０１から、走査作業用の前記ホルダ装着部材０２４の間
で、試料ホルダを搬送することができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】 （前記従来技術（Ｊ01）の問題点）前記（Ｊ01）の従来
技術では、前記走査作業用の前記ホルダ装着部材０２４
に対して試料ホルダＨ1を装着したり、離脱させたりす
る際に、前記第１試料保持部材０４２の下方移動時の力
が前記ホルダ装着部材０２４を介して圧電体により構成
されたスキャナ０２３に加えられる。このときにスキャ
ナ０２３に加わる負荷によってスキャナ０２３が破損す
る事故が良く発生した。したがって、試料ホルダＨ1の
ホルダ装着部材０２４への着脱作業は非常に神経を使う
作業であった。

【００１５】また、真空室Ａの外部および内部間での試
料ホルダＨ1の搬送に際しては、試料ホルダＨ1のみを搬
送するのではなく、試料ホルダＨ1と待機位置用ホルダ
保持部材０１との２個の部材が必要であった。したがっ
て、前記ホルダ装着部材０２４に装着される試料ホルダ
Ｈ1の交換作業時に、チャッキング動作およびアンチャ
ッキング動作を何度も行う必要があった。前記試料ホル
ダＨ1は形状が小さいので、前記チャッキング動作およ
びアンチャッキング動作を何度も行うことは、事故発生
の確率が大きく、好ましくない。また、図１８および図
２０から分かるように、試料交換装置０３３は、ステー
ジ０１２の試料ホルダ保持装置０１３およびプローブホ
ルダ保持装置０１４の上方に配置されるため、冷却装
置、ＸＰＳ（X-ray Photoelectron Spectrometer）、Ｘ
線光電子分光装置）等の重要なアタッチメントを取り付
けることが困難であるという問題点もあった。

【００１６】また、前記ＵＨＶ−ＳＴＭ、ＡＦＭ等の走
査型プローブ顕微鏡の試料ホルダ交換装置として次の従
来技術（Ｊ02）が知られている。 （Ｊ02）図２４に示す技術 図２４はＳＴＭの従来技術の説明図である。図２４にお
いて、超高真空室Ａ内には、フランジ０５０に支持され
たＳＴＭステージ０５１が配置されている。ＳＴＭステ
ージ０５１は、第１基台０５２、前記第１基台０５２に
除振器０５３，０５３を介して支持された第２基台０５
４を有している。第２基台上にはＸＹステージ０５５お
よびＺステージ０５６が支持されている。ＸＹステージ
０５５には試料ホルダＨ1が保持され、前記Ｚステージ
０５６には積層型圧電体製のスキャナ０５７を介してプ
ローブホルダＨ2が支持されている。図２４の技術で
は、ＳＴＭステージ０５１が装着されるフランジ０５０
に対して反対側に円筒ケース０５８を設け、前記円筒ケ
ース０５８の外側に設けたマグネット０５９の軸方向の
移動および軸回りの回転に伴い、内側をスライド移動お
よび回転移動する交換棒０６０を操作し、試料交換およ
びプローブ交換を行っている。

【００１７】（前記（Ｊ02）の問題点）前記従来技術
（Ｊ02）は、ＳＡＰ（走査型アトムプローブ装置）のよ
うに、前記ＳＴＭステージ０５１が装着されるフランジ
０５０と反対側にスクリーンやイオン検出器等を配置す
る構成の装置に対しては、スクリーンやイオン検出器が
邪魔になって交換棒を使用することができなくなる。し
たがって、前記図２４に示す従来技術（Ｊ02）はＳＡＰ
では使用することができない。また、前記（Ｊ02）の技
術では、前記ＳＴＭステージ０５１が装着される試料真
空フランジ０５０側およびその反対側（円筒ケースが設
けられた側）の両側に構成部材が配置されているため、
既存の真空チャンバに組み込むことが困難であるという
問題点もある。

【００１８】また、前記ＵＨＶ−ＳＴＭ、ＵＨＶ−ＡＦ
Ｍ、等の走査型プローブ顕微鏡およびＳＡＰ等の試料冷
却装置として次の従来技術（Ｊ03）が知られている。 （Ｊ03）図２５に示す技術）図２５は走査型プローブ顕
微鏡で使用される試料冷却装置の従来例の説明図であ
る。図２５において前記図２４に対応する構成要素には
同一の符号を付して重複する説明は省略する。ＸＹステ
ージ０５５には試料ホルダ固定機構０６１を介して試料
ホルダＨ1が保持される。前記試料ホルダ固定機構０６
１はヒートコンダクタ０６２を介して冷却タンク０６３
に接続されており、冷却タンク０６３には液体窒素や液
体ヘリウム等の冷却液０６４が入っている。

【００１９】試料ホルダ固定機構０６１は、図示してい
ないがＸＹステージ０５５側部分０６１aに熱伝導度の
低い物質（例えばダイフロン）を使用し、試料ホルダＨ
1側部分０６１aには電気絶縁性が有り且つ熱伝導率の良
い物質（例えばサファイヤ）を使用し、真ん中のヒート
コンダクタ０６２との接続部０６１cには熱伝導率が良
い物質（例えば銅）を使用している。ヒートコンダクタ
０６２は銀または銅の箔を束ねたものか、網線等が使用
されている。前記構成により試料を電気的に絶縁し且つ
十分冷やすことが可能である。前記Ｚステージ０５６お
よびスキャナ０５７により試料ホルダＨ1に保持された
試料にトンネル電流が流れるまでプローブホルダＨ2の
プローブＰを試料ホルダＨ1に保持された試料Ｓに近づ
け、その後、スキャナ０５７により走査して冷却された
試料Ｓの観察（例えばＳＴＭ観察）を行う。

【００２０】（前記（Ｊ03）問題点）前記従来技術（Ｊ
03）において、試料ホルダＨ1を交換する技術として、
前記従来技術（Ｊ01）を使用する場合には、前記ヒート
コンダクタ０６２や冷却タンク０６３が邪魔になり、ま
た、前記従来技術（Ｊ02）を使用しようとしても、前記
試料ホルダ固定機構０６１が邪魔になって、試料ホルダ
Ｈ1を交換することは困難である。また、前記スクリー
ンやイオン検出器を使用するＳＡＰ（走査型アトムプロ
ーブ装置）ではその構成上、前記（Ｊ03）の試料冷却装
置は使用できない。

【００２１】本発明は、前述の事情に鑑み、下記の記載
内容を課題とする。 （Ｏ01）円筒状圧電体製のスキャナの先端にホルダ保持
部材を設けたホルダ保持装置において、前記スキャナに
曲げ荷重を作用させることなく、ホルダ保持部材にホル
ダを着脱できるようにすること。 （Ｏ02）円筒状圧電体製のスキャナの先端にホルダ保持
部材を設けたホルダ保持装置において、前記ホルダ保持
部材に保持された試料を冷却する新規な冷却方法を提供
すること。 （Ｏ03）円筒状圧電体製のスキャナの先端にホルダ保持
部材を設けたホルダ保持装置を有するＳＡＰ（走査型ア
トムプローブ装置）で使用可能な、新規な試料冷却方法
およびホルダ交換方法を提供すること。

【００２２】

【課題を解決するための手段】次に、前記課題を解決す
るために案出した本発明を説明するが、本発明の要素に
は、後述の実施例の要素との対応を容易にするため、実
施例の要素の符号をカッコで囲んだものを付記する。ま
た、本発明を後述の実施例の符号と対応させて説明する
理由は、本発明の理解を容易にするためであり、本発明
の範囲を実施例に限定するためではない。

【００２３】（第１発明）前記課題を解決するために、
本出願の第１発明のホルダ保持装置（５６）は、下記の
要件を備えたことを特徴とする、（Ａ01）基端部が支持
され且つ先端部が自由端として構成された円筒状の圧電
体により構成され、前記円筒の軸に一致するＺ軸方向に
伸縮可能、且つ前記Ｚ軸に垂直で且つ互いに垂直なＸ軸
およびＹ軸方向に前記先端部が移動可能なスキャナ（７
１）、（Ａ02）前記スキャナ（７１）の基端部を支持す
るとともに前記基端部側から前記スキャナ（７１）内部
に接続するホルダ挿入孔（６７a）を有するスキャナ支
持部材（６７＋６８＋６９）、（Ａ03）前記Ｚ軸方向に
移動可能で、ホルダ（Ｈ1，Ｈ2）を着脱可能に保持する
先端ホルダ保持部（３７）を有し、前記先端ホルダ保持
部（３７）に保持したホルダ（Ｈ1，Ｈ2）を前記ホルダ
挿入孔（６７a）およびスキャナ（７１）内部を通って
前記スキャナ（７１）先端部に搬送するホルダ搬送部材
（３６）、（Ａ04）前記Ｚ軸方向に移動可能なホルダ搬
送部材（３６）の前記先端ホルダ保持部（３７）に保持
されてスキャナ（７１）先端部側に前進したホルダ（Ｈ
1，Ｈ2）が着脱自在に保持されるとともに、前記スキャ
ナ（７１）先端部に設けられたホルダ保持部材（７
４）。

【００２４】（第１発明の作用）前記第１発明のホルダ
保持装置では、スキャナ（７１）は、基端部が支持され
且つ先端部が自由端として構成された円筒状の圧電体に
より構成される。前記スキャナ（７１）は、前記円筒の
軸に一致するＺ軸方向に伸縮し、且つ前記Ｚ軸に垂直で
且つ互いに垂直なＸ軸およびＹ軸方向に前記先端部が移
動する。スキャナ支持部材（６７＋６８＋６９）は、前
記スキャナ（７１）の基端部を支持するとともに前記基
端部側から前記スキャナ（７１）内部に接続するホルダ
挿入孔（６７a）を有する。前記Ｚ軸方向に移動可能
で、前記ホルダ（Ｈ1，Ｈ2）を着脱可能に支持する先端
ホルダ保持部（３７）を有するホルダ搬送部材（３６）
は、前記先端ホルダ保持部（３７）に保持したホルダ
（Ｈ1，Ｈ2）を前記ホルダ挿入孔（６７a）およびスキ
ャナ（７１）内部を通って前記スキャナ（７１）先端部
に搬送する。前記スキャナ（７１）先端部に設けられた
ホルダ保持部材（７４）には、前記Ｚ軸方向に移動可能
なホルダ搬送部材（３６）の前記先端ホルダ保持部（３
７）に保持され、スキャナ（７１）先端部側に前進した
ホルダ（Ｈ1，Ｈ2）が着脱自在に保持される。

【００２５】（第２発明）また、本出願の第２発明のホ
ルダ保持装置は、下記の要件を備えたことを特徴とす
る、（Ｂ01）基端部が支持され且つ先端部が自由端とし
て構成された円筒状の圧電体により構成され、前記円筒
の軸に一致するＺ軸方向に伸縮可能、且つ前記Ｚ軸に垂
直で且つ互いに垂直なＸ軸およびＹ軸方向に前記先端部
が移動可能なスキャナ（７１）、（Ｂ02）前記スキャナ
（７１）の基端部を支持するスキャナ支持部材（６７＋
６８＋６９）、（Ｂ03）前記スキャナ（７１）の先端部
に断熱材および熱伝導材を介して設けられ且つ、ホルダ
（Ｈ1，Ｈ2）が着脱自在に保持されるホルダ保持部材
（７４）、（Ｂ04）一端が前記熱伝導材に接続され且つ
他端が冷熱源に接続されたヒートコンダクタ（１１
１）。

【００２６】（第２発明の作用）また、本出願の第２発
明のホルダ保持装置では、スキャナ支持部材（６７＋６
８＋６９）は、前記スキャナ（７１）の基端部を支持す
る。スキャナ（７１）は基端部が支持され且つ先端部が
自由端として構成された円筒状の圧電体により構成され
る。前記スキャナ（７１）は、前記円筒の軸に一致する
Ｚ軸方向に伸縮し、且つ前記Ｚ軸に垂直で且つ互いに垂
直なＸ軸およびＹ軸方向に前記先端部が移動する。前記
スキャナ（７１）の先端部に断熱材および熱伝導材を介
して設けられたホルダ保持部材（７４）は、ホルダ（Ｈ
1，Ｈ2）を着脱自在に保持する。一端が前記熱伝導材に
接続され且つ他端が冷熱源に接続されたヒートコンダク
タ（１１１）は、冷熱源の冷熱を前記熱伝導材に伝達す
る。前記熱伝導材に伝達された例熱は、ホルダ保持部材
（７４）および前記ホルダ保持部材（７４）に保持され
た試料に伝達される。

【００２７】

【発明の実施の形態】 （第１発明の実施の形態１）また、前記第１発明のホル
ダ保持装置の実施の形態１は、前記第１発明のホルダ保
持装置において下記の要件を備えたことを特徴とする、
（Ａ05）前記ホルダ保持部材（７４）に保持されるホル
ダ（Ｈ1，Ｈ2）とは別の第２ホルダ（Ｈ2）が貫通可能
な第２ホルダ貫通孔が形成された前記ホルダ保持部材
（７４）、（Ａ06）前記ホルダ搬送部材（３６）の先端
ホルダ保持部（３７）に着脱自在に保持されて前記第２
ホルダ貫通孔を貫通した前記第２ホルダ（Ｈ2）が着脱
自在に保持される第２ホルダ保持部材（６１）。

【００２８】（第１発明の実施の形態１の作用）また、
前記第１発明のホルダ保持装置の実施の形態１では、前
記ホルダ保持部材（７４）は、前記ホルダ保持部材（７
４）に保持されるホルダ（Ｈ1，Ｈ2）とは別の第２ホル
ダ（Ｈ2）が貫通可能な第２ホルダ貫通孔（７７a）が形
成される。したがって、前記第２ホルダ（Ｈ2）は前記
ホルダ保持部材（７４）を貫通して搬送可能である。前
記ホルダ搬送部材（３６）の先端ホルダ保持部（３７）
に着脱自在に保持されて前記第２ホルダ貫通孔（７７
a）を貫通した前記第２ホルダ（Ｈ2）は、第２ホルダ保
持部材（６１）により着脱自在に保持される。

【００２９】（第１発明の実施の形態２）また、前記第
１発明のホルダ保持装置の実施の形態２は、前記第１発
明または第１発明の実施の形態１のホルダ保持装置にお
いて下記の要件を備えたことを特徴とする、（Ａ001）
前記ホルダ挿入孔（６７a）からスキャナ（７１）内部
に挿入されてスキャナ（７１）先端部側に前進したホル
ダ（Ｈ1，Ｈ2）が接触する前進時ホルダ接触部（７７）
および、前記前進時ホルダ接触部（７７）に接触した前
記ホルダ（Ｈ1，Ｈ2）を前記Ｚ軸回りに一定方向に回転
した状態で前記ホルダ（Ｈ1，Ｈ2）を後退不能に保持す
るとともに前記後退不能のホルダ（Ｈ1，Ｈ2）を前記一
定方向と反対方向に回転した状態で前記ホルダ（Ｈ1，
Ｈ2）の後退を可能にする後退不能保持部材（８０）を
有する前記ホルダ保持部材（７４）。前記（Ａ001）の
「後退不能保持部材」は前記ホルダ（Ｈ1，Ｈ2）に直接
接触してホルダ（Ｈ1，Ｈ2）の後退を不能にする部材
や、直接接触せずに他の部材を介して後退を不能にする
部材により構成することが可能である。

【００３０】（第１発明の実施の形態２の作用）また、
前記第１発明のホルダ保持装置の実施の形態２では、前
記ホルダ挿入孔（６７a）からスキャナ（７１）内部に
挿入されてスキャナ（７１）先端部側に前進したホルダ
（Ｈ1，Ｈ2）は、ホルダ保持部材（７４）の前進時ホル
ダ接触部（７７）に接触する。ホルダ保持部材（７４）
の後退不能保持部材（８０）は、前記前進時ホルダ接触
部（７７）に接触した前記ホルダ（Ｈ1，Ｈ2）を前記Ｚ
軸回りに一定方向に回転した状態で前記ホルダ（Ｈ1，
Ｈ2）を後退不能に保持するとともに、前記後退不能の
ホルダ（Ｈ1，Ｈ2）を前記一定方向と反対方向に回転し
た状態で前記ホルダ（Ｈ1，Ｈ2）の後退を可能とする。
したがって、ホルダ保持部材（７４）は前記ホルダ（Ｈ
1，Ｈ2）を前進および後退不能に保持することができ
る。

【００３１】（第２発明の実施の形態１）また、前記第
２発明のホルダ保持装置の実施の形態１は、前記第１発
明のホルダ保持装置において下記の要件を備えたことを
特徴とする、（Ｂ001）前記スキャナ（７１）の基端部
側から前記スキャナ（７１）内部に接続するホルダ挿入
孔（６７a）を有する前記スキャナ支持部材（６７＋６
８＋６９）、（Ｂ002）前記Ｚ軸方向に移動可能で、前
記ホルダ（Ｈ1，Ｈ2）を着脱可能に支持する先端ホルダ
保持部（３７）を有し、前記先端ホルダ保持部（３７）
に保持したホルダ（Ｈ1，Ｈ2）を前記ホルダ挿入孔（６
７a）およびスキャナ（７１）内部を通って前記スキャ
ナ（７１）先端部に搬送するホルダ搬送部材（３６）、
（Ｂ003）前記Ｚ軸方向に移動可能なホルダ搬送部材
（３６）の前記先端ホルダ保持部（３７）に保持されて
スキャナ（７１）先端部側に前進したホルダ（Ｈ1，Ｈ
2）が着脱自在に保持される前記ホルダ保持部材（７
４）。

【００３２】（第２発明の実施の形態１の作用）また、
前記第２発明のホルダ保持装置の実施の形態１では、前
記スキャナ支持部材（６７＋６８＋６９）は、前記スキ
ャナ（７１）の基端部側から前記Ｚ軸に沿って前記スキ
ャナ（７１）内部に挿入可能なホルダ挿入孔（６７a）
を有する。前記Ｚ軸方向に移動可能で、前記ホルダ（Ｈ
1，Ｈ2）を着脱可能に支持する先端ホルダ保持部（３
７）を有するホルダ搬送部材（３６）は、前記先端ホル
ダ保持部（３７）に保持したホルダ（Ｈ1，Ｈ2）を前記
ホルダ挿入孔（６７a）およびスキャナ（７１）内部を
通って前記スキャナ（７１）先端部に搬送する。前記Ｚ
軸方向に移動可能なホルダ搬送部材（３６）の前記先端
ホルダ保持部（３７）に保持されてスキャナ（７１）先
端部側に前進したホルダ（Ｈ1，Ｈ2）は、前記ホルダ保
持部材（７４）に着脱自在に保持される。

【００３３】

【実施例】次に図面を参照しながら、本発明のホルダ保
持装置の実施例を説明するが、本発明は以下の実施の形
態に限定されるものではない。なお、以後の説明の理解
を容易にするために、図面において互いに直交する矢印
Ｘ，Ｙ，Ｚの方向に直交座標軸Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を定義
し、Ｘ方向と逆向きは−Ｘ方向、Ｙ方向と逆向きは−Ｙ
方向、Ｚ方向と逆向きは−Ｚ方向とする。また、Ｘ方向
及び−Ｘ方向を含めてＸ軸方向といい、Ｙ方向及び−Ｙ
方向を含めてＹ軸方向といい、Ｚ方向及び−Ｚ方向を含
めてＺ軸方向ということにする。さらに図中、「○」の
中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう
矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは
紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。

【００３４】（実施例１）図１は本発明のホルダ保持装
置の実施例１を備えたＳＴＭの全体説明図である。図２
は前記図１の要部拡大図である。図３は前記図２の平面
図である。図４は同実施例１の先端部に試料ホルダおよ
びプローブホルダを着脱自在に装着するホルダ装着部を
有するホルダ搬送部材と前記試料ホルダの説明図であ
る。図５は前記図４に示すホルダ搬送部材とプローブホ
ルダの説明図である。図６は前記図２および図３に示す
ＶI−ＶI線端面図である。図７は前記図２および図３に
示すＶII−ＶII線断面図である。

【００３５】図８は実施例１の試料ホルダ保持部材の説
明図であり、図８Ａは試料ホルダ保持部材の横断面図で
図８ＢのＶIIIＡ−ＶIIIＡ線断面図、図８Ｂは試料ホル
ダ保持部材の縦断面図で、図８ＡのＶIIIＢ−ＶIIIＢ線
断面図、図８Ｃは前記図８Ｂの矢印ＶIIIＣから見た図
である。図９は実施例１の試料ホルダ保持部材と試料ホ
ルダの装着方法の説明図であり、図９Ａは装着前の状態
を示す図、図９Ｂは装着後の状態を示す図である。図１
０は実施例１の試料ホルダ保持部材と試料ホルダの装着
方法の説明図であり、図１０Ａは装着前の試料ホルダ保
持部材と試料ホルダの位置関係を示す図、図１０Ｂは装
着後の試料ホルダの位置を示す図である。図１１は実施
例１のホルダ搬送部材の説明図である。図１２は前記図
１に示すＳＴＭ、前記ＳＴＭに接続されたパーキング、
および前記パーキングでホルダの交換を行うための試料
交換棒等の平面図である。図１３は前記図１２のパーキ
ングのステージ移動機構の説明図である。

【００３６】図１２において、真空試料室１には前記Ｓ
ＴＭが収容されている。前記真空試料室１とこれに隣接
して配置された試料交換室２との間には、それらの間を
密封状態で遮断する開閉可能な内部仕切弁３が設けられ
ている。前記試料交換室２には、パーキング４が設けら
れている。図１３において、前記パーキング４は、テー
ブル支持部材６により回転自在に支持されたターンテー
ブル７、このターンテーブル７上に支持された複数のホ
ルダ支持ステージ８a、複数のプローブ支持ステージ８b
等により構成されている。前記ターンテーブル７の下部
外周には回転力伝達用のギヤ７aが形成されている。前
記ホルダ支持ステージ８aは、試料を保持する試料ホル
ダＨ1（図２参照）を支持するための部材である。ま
た、前記プローブ支持ステージ８bは、前記ＳＴＭにお
いて使用されるプローブ（探針）を交換するための交換
用のプローブホルダＨ2を支持するための部材である。

【００３７】前記テーブル支持部材６は、テーブル搬送
用円筒９に固定支持されている。前記テーブル搬送用円
筒９の内周面によりテーブル回転用軸１１が支持されて
いる。前記テーブル回転用軸１１先端にはギヤ（傘歯歯
車）１２が固定されている。このギヤ１２は前記テーブ
ル支持部材６に回転自在に支持されたギヤ（傘歯歯車）
１３に噛み合っている。前記ギヤ１３は前記ターンテー
ブル７のギヤ７aと噛み合うように配置されている。

【００３８】前記試料交換室２側壁にはターンテーブル
作動用の円筒ケース１４がベローズ１５等を介して連結
されている。前記テーブル搬送用円筒９の前記試料交換
室２から突出している部分の周囲は、前記円筒ケース１
４内には前記テーブル搬送用円筒９を回転可能且つスラ
イド可能に支持するベアリング１７が設けられている。
前記テーブル搬送用円筒９およびテーブル回転用軸１１
の後端（図１３で−Ｘ側端部）には永久磁石を有する円
筒状の磁性部材１８および１９がそれぞれ固定されてい
る。また、前記円筒状の磁性部材１８、１９に対応し
て、前記円筒ケース１４外周面には永久磁石を有する円
筒状の操作部材２１、２２がスライド可能且つ回転可能
に設けられている。前記操作部材２１、２２のスライド
は個別または一体的に行うことが可能である。

【００３９】前記操作部材２１を作業員が回転させる
と、操作部材２１の動きに対応して磁性部材１８も同時
に回転するように構成されている。そして、前記磁性部
材１８および前記テーブル搬送用円筒９は一体的に回転
し、それに伴い前記ターンテーブル７が傾斜されるよう
になっている。前記磁性部材２２を作業員が回転させる
と、磁性部材２２の動きに対応して前記磁性部材１９も
同時に回転するように構成されている。そして、前記磁
性部材１９が回転すると前記テーブル回転用軸１１が回
転され、前記テーブル回転用軸１１先端に設けられてい
るギヤ（傘歯歯車）１２が回転する。そして、前記ギヤ
（傘歯歯車）１２の回転に伴い前記ギヤ（傘歯歯車）１
３およびギヤ７aが回転し、前記ターンテーブル７が回
転されるようになっている。また、前記操作部材２１、
２２を一体的にスライドさせると、操作部材２１、２２
の移動に対応して前記磁性部材１８、１９も同時にＸ軸
方向に移動するようになっている。そして、磁性部材１
８、１９がＸ軸方向に移動すると前記テーブル搬送用円
筒９およびテーブル回転用軸１１がＸ軸方向に移動し、
それに伴いターンテーブル７がＸ軸方向に移動されるよ
うになっている。前記ターンテーブル７は、前記ホルダ
支持ステージ８aをターンテーブル７の傾斜、回転、前
後（Ｘ軸方向）動により移動させる役目を有する。前記
符号７〜２２で示された要素から本発明のステージ移動
機構２３が構成されている。

【００４０】図１２において、前記試料交換室２とこれ
に隣接して配置された試料導入室２５との間には、それ
らの間を密封状態で遮断する開閉可能な内部仕切弁２６
が設けられている。前記試料導入室２５には、導入用円
筒ケース２７が連結されている。前記導入用円筒ケース
２７内側には試料導入棒２８が導入用円筒ケース２７の
軸に沿って進退移動可能に設けられている。前記試料導
入棒２８の先端には前記試料ホルダＨ1およびプローブ
ホルダＨ2を把持するチャック２９が設けられている。
前記導入用円筒ケース２７の外側には永久磁石を有する
円筒状の操作部材３１が回転およびスライド可能に支持
されており、この操作部材３１のスライドおよび回転移
動によりチャック２９に把持された試料ホルダＨ1また
はプローブホルダＨ2を前記導入用円筒ケース２７の軸
に沿ってスライドおよび回転移動させることができる。
ここで、前記試料導入棒２８の軸とパーキング４とが交
差する位置をそれぞれＱ1、Ｑ2とする。

【００４１】図１２、図１１において、前記試料交換室
２には試料交換用の円筒ケース３３がベローズ３４、連
結ボルト３５等を介して連結されている。前記円筒ケー
ス３３内側にはホルダ搬送部材３６が円筒ケース３３の
軸に沿って進退移動可能に支持されている。前記搬送部
材３６は、図４、図５に示すように、スライド筒３６a
および回転軸３６bを有しており、前記搬送部材３６の
回転軸３６bの−Ｚ側端部に円筒状の磁性部材（図示せ
ず）が固定されている。前記搬送部材３６の回転軸３６
bの先端（Ｚ側端部）には前記試料ホルダＨ1（図４、図
９参照）またはプローブホルダＨ2（図５参照）を把持
する先端ホルダ保持部３７が設けられている。前記円筒
ケース３３の外側には永久磁石を有する円筒状の操作部
材３８がスライド可能に支持されており、この操作部材
３８は前記搬送部材３６の回転軸３６bに固定された前
記図示しない円筒状の磁性部材に対応する位置に配置さ
れている。前記搬送部材３６のスライド筒３６aおよび
回転軸３６bは、前記操作部材３８のスライド移動に伴
ってＺ軸方向に一体的にスライド移動する。また、前記
スライド筒３６aは図示しない回転止め部材により回転
不可能であるが、回転軸３６bは前記操作部材３８の回
転に伴い、前記スライド筒３６a内で回転可能である。

【００４２】図１１に示すように、試料交換用の円筒ケ
ース３３の前記試料交換室２との連結部近傍にはストッ
パ３９が固定用ビス３９aにより固定されている。スト
ッパ３９には円周に沿って１２０度の間隔で３本のスラ
イド軸４１がＺ軸方向にスライド可能に支持されてい
る。前記スライド軸４１の−Ｚ側端部はリングプレート
状スライダ４２に固定されている。前記スライド軸４１
周囲には圧縮コイルバネ４３が配置されており、この圧
縮コイルバネ４３は前記リングプレート状スライダ４２
を常時−Ｚ側に押圧している。したがって、前記操作部
材３８がＺ方向に移動して前記リングプレート状スライ
ダ４２に当接すると、リングプレート状スライダ４２は
前記圧縮コイルバネ４３を圧縮しながらＺ方向にある距
離だけ移動することができるが、その際に圧縮コイルバ
ネ４３の反力を受けるため、操作部材３８の操作を行う
作業者は移動方向の限界位置に移動したことを知ること
ができる。

【００４３】図１において、前記試料交換用の円筒ケー
ス３３（図１１、図１２参照）内部に収容された搬送部
材３６の先端部の先端ホルダ保持部３７は、前記試料交
換室２および内部仕切弁３を横切って、ＳＴＭを収容す
る真空試料室１内に移動可能である。前記真空試料室１
内にはフランジ５０に支持されたＳＴＭステージ５１が
配置されている。ＳＴＭステージ５１は、第１基台５
２、前記第１基台５２に複数の除振器５３を介して支持
された第２基台５４を有している。第２基台５４にはＸ
Ｙステージ貫通孔５４aが形成されている。

【００４４】図１、図２、図３において、前記第２基台
５４上には試料ホルダ保持装置５６が支持されている。
試料ホルダ保持装置５６は、前記第２基台５４に支持さ
れたＸＹステージ支持部材５７を有している。ＸＹステ
ージ支持部材５７には、前記搬送部材３６の軸を中心と
する円周に沿って互いに１２０°離れて配置された３個
の当接部材５８（１個のみ図示）を支持している。前記
３個の当接部材５８に対応してそれぞれ引張ばね５９が
設けられている。

【００４５】ＸＹステージ６１はその下端部（−Ｙ側の
端部）が前記ＸＹステージ貫通孔５４aより下方に配置
されており、その上部は、前記３個の引張ばね５９によ
り、前記３個の当接部材５８に押し付けられて、ＸＹス
テージ支持部材５７上に保持されている。このＸＹステ
ージ６１は前記当接部材５８と摩擦接触しながら移動し
てその位置を上下左右に調節可能である。図３において
前記ＸＹステージ６１はＸ軸方向の両側に位置調整用突
出部６１a，６１aを有しており、この位置調整用突出部
６１a，６１aは、前記第２基台５４上に支持されたＸＹ
ステージ位置調整部材６２，６２によりＸＹ平面内で位
置調整可能である。なお、このような位置調節装置は従
来公知であり、従来公知の種々の位置調節装置を使用す
ることが可能である。なお、前記ＸＹステージ６１はプ
ローブホルダＨ2をねじ込んで着脱自在に装着するため
のプローブホルダ装着用ねじ孔６１bを有している。し
たがって、この実施例１では、ＸＹステージ６１はプロ
ーブホルダ保持部材（第２ホルダ保持部材）として構成
されている。

【００４６】図１、図２、図３において、前記第２基台
５４上にはＺステージ６４がＺ軸方向に位置調整可能に
支持されている。図３から分かるように、Ｚステージ６
４は、引張ばね６６により常時Ｚ方向に引っ張られてい
る。Ｚステージ６４はＺ側を向いた端面が図示しないＺ
軸方向位置調節部材に当接しており、前記Ｚ軸方向位置
調節部材および前記引張ばね６６によってそのＺ軸方向
の位置が調節可能である。前記Ｚステージ６４上には−
Ｚ側の端部にガイド６７（図２、図３、図６参照）が支
持されている。ガイド６７にはガイド孔６７aが形成さ
れており、また、前記ガイド６７のＺ側の面には円筒部
６７bがＺ側に突出して形成されている。

【００４７】前記円筒部６７bには円筒状絶縁体６８が
接着剤により接着されている。前記円筒状絶縁体６８に
より金属製の接続部材６９を介して円筒状圧電体製のス
キャナ７１がはめ合い構造により接着支持されている。
前記スキャナ７１内周面は前記接続部材６９と一体に形
成された薄い円筒状の金属カバー６９aにより被覆、保
護されている。前記ガイド６７、円筒状絶縁体６８、お
よび接続部材６９によりスキャナ支持部材（６７＋６８
＋６９）が構成されている。前記スキャナ７１と金属カ
バー６９aとの間には狭い空間が形成されており、前記
空間には給電用のリード線が配置されている。前記スキ
ャナ７１の先端は前記円筒状の金属カバー６９aよりも
Ｚ方向に延びており、その先端部には円筒状絶縁部材７
３を介して試料ホルダ保持部材７４が接着されている。

【００４８】図７、図８において、試料ホルダ保持部材
７４は金属製のリング状の保持部材本体７６を有してい
る。保持部材本体７６はホルダ装着孔７６aを有してい
る。ホルダ装着孔７６aのＺ側の側面にはリング状プレ
ート（すなわち、前進時ホルダ接触部）７７が固定され
ている。このリング状プレート７７の−Ｚ側の面は試料
ホルダＨ1が前進したときに試料ホルダＨ1が接触する前
進時ホルダ接触部を構成している。リング状プレート７
７の内孔（すなわち、第２ホルダ貫通孔）７７aの直径
は前記ホルダ装着孔７６aの直径よりも小さく形成され
ている。前記内孔７７aの直径は試料ホルダＨ1の直径よ
りも小さく形成され、前記ホルダ装着孔７６aの直径は
試料ホルダＨ1の直径よりも大きく形成されている。し
たがって、前記ホルダ装着孔７６aの−Ｚ側から挿入さ
れた試料ホルダＨ1は、前記内孔７７aからＺ方向には通
過不能である。前記保持部材本体の−Ｚ側の側面には、
９０°間隔で合計４個のスプリング支持ブロック７８お
よびスプリングリーフ７９が固定されている。スプリン
グリーフ７９先端はホルダ装着孔７６a内のリング状プ
レート７７の−Ｚ側の側面を押圧している。前記リーフ
スプリング７９の−Ｚ側の面に隣接して配置された負荷
受けピン（後退不能保持部材）８０は前記スプリング支
持ブロック７８に固定支持されている。

【００４９】図４、図５において、前記搬送部材３６の
回転軸３６b先端に設けた先端ホルダ保持部３７は、先
端側に開口するホルダ装着孔８１を有している。ホルダ
装着孔８１は試料ホルダＨ1およびプローブホルダＨ2の
被装着部が着脱自在に挿入される孔である。前記ホルダ
装着孔８１の先端部には上下にローラ８２，８２が回転
可能に支持されている。前記ローラ８２，８２はホルダ
装着孔８１の内周面側に突出しているため、ホルダ装着
孔８１に装着される試料ホルダＨ1およびプローブホル
ダＨ2の被装着部の形状は、図５から分かるように、前
記ローラ８２，８２に対応した部分が平坦に切除された
形状となっている。図９Ｂにおいて試料ホルダＨ1の平
坦な切除部Ｈ1aが示されている。また、前記ローラ８
２，８２の両端のローラ軸８２a，８２aは、板ばね８
３，８３により外側から内側に向けて押されている。し
たがって、前記ホルダ装着孔８１に試料ホルダＨ1、ま
たはプローブホルダＨ2が挿入される場合には、前記ロ
ーラ82，８２は外側に押されるが、前記板ばね８３，８
３の弾性力により内側に押されている。この板ばね８
３，８３の弾性力により、前記試料ホルダＨ1およびプ
ローブホルダＨ2は、ホルダ装着孔８１内に保持され
る。

【００５０】ローラ８２，８２に対応した部分が平坦に
切除された試料ホルダＨ1およびプローブホルダＨ2は、
その被装着部が図５に示すホルダ装着孔８１に、その先
端側から嵌合状態で挿入されたとき、回転不能に嵌合す
る。前記ホルダ装着孔８１内部には緩衝ばね８４が収容
されており、試料ホルダＨ1およびプローブホルダＨ2が
急に押し込まれた場合に衝撃を緩和する機能を有してい
る。

【００５１】図４に示す試料ホルダＨ1は試料Ｓを保持
する部材で、外方に突出する４個の端子プレート８６，
８６および８７，８７を有している。前記図４の試料ホ
ルダＨ1をＺ方向に前進させる際の前記試料ホルダＨ1と
前記試料ホルダ保持部材７４のＺ軸回りの位置関係は図
１０Ａに示す通りである。この場合Ｚ軸方向の位置関係
は図１０Ａに示されている。但し、図１０Ａにおいては
試料ホルダＨ1および試料ホルダ保持部材７４のＺ軸方
向の位置関係を示すだけで、Ｚ軸回りの位置関係は正し
く示していない。前記試料ホルダＨ1をホルダ装着孔７
６aに挿入すると、前記外方に突出する４個の端子プレ
ート８６，８６および８７，８７が図９Ｂに示すよう
に、リング状プレート７７に当接する。前記端子プレー
ト８６，８６および８７，８７が前記リング状プレート
７７に当接したときに試料ホルダＨ1を図１０Ａに示す
位置から反時計方向に４５度回転させて図１０Ｂの状態
にすると、前記端子プレート８６，８６および８７，８
７がスプリングリーフ７９によりリング状プレート７７
に押圧されて固定されるように構成されている。図７に
示すように前記端子プレート８７には、スプリングリー
フ７９を介して導線（図７の２点鎖線参照）が接続され
ている。

【００５２】前記試料ホルダＨ1をホルダ装着孔７６aに
装着した状態で前記搬送部材３６および先端保持部３７
を後退させた場合（−Ｚ方向に移動させた場合）前記ス
プリングリーフ７９に負荷が作用して、破損するおそれ
があるが、本実施例１では、負荷受けピン８０がスプリ
ングリーフ７９の−Ｚ側の側面に隣接して配置されてい
るため、負荷は前記負荷受けピン８０によって受けられ
る。このため、スプリングリーフ７９の破損が防止され
る。前記負荷受けピン８０は、前記前進時ホルダ接触部
７７に接触した前記ホルダＨ1を前記Ｚ軸回りに一定方
向に回転した状態で前記ホルダＨ1を後退不能に保持す
るとともに前記後退不能のホルダＨ1を前記一定方向と
反対方向に回転した状態でその後退を可能にする後退不
能保持部材８０としての機能を有している。前記試料ホ
ルダＨ1をホルダ装着孔７６aから抜き出す際には、搬送
部材３６を前進させて試料ホルダＨ1の被装着部に先端
保持部３７のホルダ装着孔８１を嵌合させて時計方向に
４５度回転させてから、搬送部材３６を後退させればよ
い。

【００５３】前記試料ホルダ保持装置５６の試料ホルダ
保持部材７４に試料ホルダＨ1が保持されていない状態
では、前記先端保持部３７のホルダ装着孔８１にプロー
ブホルダＨ2を装着して、前記ホルダ装着孔７６aおよび
リング状プレート７７の内孔７７aを貫通させることに
より、プローブホルダＨ2を前記プローブホルダ装着用
ねじ孔６１bに対して着脱することができる。

【００５４】（実施例１の作用）前記ホルダ保持装置５
６では、スキャナ支持部材（６７＋６８＋６９）は、前
記スキャナ７１の基端部を支持する。前記スキャナ７１
の先端部は、自由端として構成されており、前記円筒の
軸に一致するＺ軸方向に伸縮し、且つ前記Ｚ軸に垂直で
且つ互いに垂直なＸ軸およびＹ軸方向に前記先端部が移
動する。前記スキャナ支持部材（６７＋６８＋６９）に
は、前記スキャナ基端部側から前記スキャナ７１内部に
接続するホルダ挿入孔６７aを有する。前記スキャナ７
１先端部に設けられたホルダ保持部材７４に試料ホルダ
Ｈ1が装着されていない場合に、試料ホルダＨ1を装着す
る方法は次のとおりである。前記Ｚ軸方向に移動可能な
ホルダ搬送部材３６の前記先端ホルダ保持部３７に試料
ホルダＨ1を保持した状態で、前記円筒ケース３３にス
ライド可能および回転可能に装着された永久磁石を有す
る操作部材３８をＺ方向にスライド移動させる。

【００５５】このスライド移動により、ホルダ搬送部材
３６は円筒ケース３３内側をスライド移動する。このと
き、ホルダ搬送部材３６の先端ホルダ保持部３７に保持
された試料ホルダＨ1は、前記ホルダ挿入孔６７aからス
キャナ７１の内側に進入し、スキャナ７１内部を通って
前記スキャナ７１先端部に搬送される。前記ホルダ挿入
孔６７aからスキャナ７１内部に挿入されてスキャナ７
１先端部側に前進した試料ホルダＨ1はホルダ保持部材
７４のリング状プレート（前進時ホルダ接触部）７７に
当接する。この状態で前記操作部材３８を回転させて、
搬送部材３６の回転軸３６bを回転させると、前記試料
ホルダＨ1は図１０Ａの状態から図１０Ｂの状態とな
る。この状態で前記操作部材３８を後退させた場合（−
Ｚ方向に移動させた場合）前記スプリングリーフ７９に
負荷が作用するが本実施例１では、負荷受けピン８０が
スプリングリーフ７９の−Ｚ側の側面に隣接して配置さ
れているため、負荷は前記負荷受けピン８０によって受
けられる。このため、スプリングリーフ７９の破損が防
止される。このとき前記負荷受けピン８０は、試料ホル
ダＨ1を後退不能に保持するので、前記搬送部材３６の
みが後退する（−Ｚ方向に移動する）。したがって、試
料ホルダＨ1は前記スキャナ７１先端部のホルダ保持部
材７４に装着される。

【００５６】前記ホルダ装着部材７４に装着された試料
ホルダを離脱させて前記パーキング４に搬送する場合の
作用は次のとおりである。前記搬送部材３６をＺ方向に
前進させて前記先端ホルダ保持部３７のホルダ装着孔８
１に前記試料ホルダＨ1を装着させて、試料ホルダＨ1を
前記図１０Ｂ状態から図１０Ａの状態に回転させる。こ
の状態で前記搬送部材３６を後退させて前記パーキング
４に搬送する。

【００５７】前記ホルダ保持部材７４には、前記搬送部
材３６に保持されたプローブホルダＨ2が貫通可能な内
孔（プローブホルダ貫通孔、第２ホルダ貫通孔）７７a
が形成されている。したがって、前記プローブホルダ
（第２ホルダ）Ｈ2は前記ホルダ保持部材７４を貫通し
て搬送可能である。前記ホルダ搬送部材３６の先端ホル
ダ保持部３７に着脱自在に保持されて前記内孔（第２ホ
ルダ貫通孔）７７aを貫通した前記プローブホルダ（第
２ホルダ）Ｈ2は、ＸＹステージ（すなわち、プローブ
ホルダ保持部材、第２ホルダ保持部材）６１により着脱
自在に保持される。

【００５８】（実施例２）図１４は本発明の実施例２の
説明図であり、本発明の実施例１のホルダ保持装置をＳ
ＡＰ（走査型アトムプローブ装置）に適用した場合の概
略説明図である。図１４において、ＳＡＰの超高真空室
Ａ内には、フランジ９１に支持されたＳＰＭステージ９
２が配置されている。ＳＰＭステージ９２は、第１基台
９３、前記第１基台９３に除振器９４，９４を介して支
持された第２基台９５を有している。第２基台上にはＸ
Ｙステージ９６およびＺステージ９７が支持されてい
る。ＸＹステージ９６はアパーチャホルダ保持部材とし
て構成され、アパーチャホルダＨ2が保持される。前記
Ｚステージ９７には円筒状圧電体製のスキャナ９８が支
持され、スキャナ９８の先端部にはホルダ保持部材９９
を介して試料ホルダＨ1が支持されている。前記スキャ
ナ９８およびホルダ保持部材９９は前記実施例１のスキ
ャナ７１およびホルダ保持部材７４と同様に構成されて
いる。

【００５９】前記アパーチャホルダＨ2には、プローブ
ホール付の引き出し電極Ｅが保持されている。また、前
記アパーチャホルダＨ2のＺ側にはスクリーン１０１お
よびイオン検出器１０２が配置されている。試料Ｓに高
電圧を印加し試料Ｓ先端から放出された電子またはイオ
ンをスクリーンに映し出し、さらに、試料Ｓ先端から電
界蒸発したイオンをイオン検出器１０２で検出し、質量
分析を行う。試料搬送部材１０３およびその先端に設け
た先端ホルダ保持部１０４は、前記実施例１の試料搬送
部材３６および先端ホルダ保持部３７と同様に構成され
ている。前記試料搬送部材１０３および先端ホルダ保持
部３７により、前記ＳＰＭステージ９２と試料交換室１
０６のパーキングとの間で、前記円筒状圧電体製のスキ
ャナ９８内側を通って、試料ホルダＨ1およびアパーチ
ャホルダＨ2の搬送を行う。

【００６０】（実施例３）図１５は本発明の実施例３の
説明図である。なお、この実施例３の説明において、前
記実施例２の構成要素に対応する構成要素には同一の符
号を付して、その詳細な説明を省略する。スキャナ９８
先端部には、円筒状熱絶縁部１０７、熱伝導部１０８、
電気絶縁部１０９を介してホルダ保持部材９９が、それ
ぞれエポキシ系接着剤により取り付けられている。前記
スキャナ９８先端部、円筒状熱絶縁部１０７、熱伝導部
１０８、電気絶縁部１０９およびホルダ保持部材９９の
接着は強度を持たせるために嵌め合いになっている。熱
伝導部１０８は、ヒートコンダクタ１１１を介して液体
窒素、液体ヘリウム等が入った冷却タンク１１２に接続
されており、試料Ｓの冷却が可能となっている。

【００６２】前記電気絶縁部１０９は熱伝導が良く、曲
げ強度の大きいＰＢＮ（パイロリティクボロンナイトラ
イド）で作られている。これにより、試料Ｓに１０ＫＶ
まで高電圧を印加可能である。前記熱絶縁部１０７は熱
伝導の悪い物質を使用すれば良いが、マコールで作成し
た場合、冷却するだけで、マコールが破損してしまう。
強度を強くするためには金属を使用することが考えられ
るが、スキャナ９８が冷却されることになる。この場
合、冷熱が試料Ｓに伝達されないので、試料温度を十分
に下げることができなくなる。また、スキャナ（圧電
体）が冷却されると、感度が落ちてしまう。いろいろ検
討した結果前記熱絶縁部１０７は、熱伝導率が悪く、し
かも強度の強いグラスファイバーを使用している。前記
熱伝導部１０８は熱伝導性の良い金属（銅等）で作られ
ている。また、前記ヒートコンダクタ１１１は、銀また
は銅の箔を束ねた（重ねた）ものか、網線等が使用され
る。このような構成により、試料を電気的に絶縁し且つ
十分冷やすことができ、スキャナ（圧電体）は冷えない
ようにすることができる。

【００６３】（実施例４）図１６は本発明の実施例４の
説明図である。なお、この実施例４の説明において、前
記実施例３の構成要素に対応する構成要素には同一の符
号を付して、その詳細な説明を省略する。この実施例４
は試料加熱用電源により、試料Ｓを通電加熱することが
可能となっている。ＳＡＰとして使用する時には、試料
加熱用電源と高電圧電源２８を手動により切り換えて使
用する。

【００６４】（実施例５）図１７は本発明の実施例５の
説明図である。なお、この実施例５の説明において、前
記図１５に示す実施例３の構成要素に対応する構成要素
には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例５はＵＨＶ−ＳＴＭ（超高真空走査型トンネ
ル顕微鏡）に適用した例である。ＳＴＭの場合には、試
料Ｓの耐電圧は、数１００Ｖ以下で良いので、電気絶縁
部１０９の長さは短くても良い。

【００６５】（変更例）以上、本発明の実施例を詳述し
たが、本発明は、前記実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内
で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更
実施例を下記に例示する。

【００６６】（Ｈ01）スキャナ先端部に試料ホルダＨ1
を保持する代わりにプローブホルダＨ2を保持し、ＸＹ
ステージ（第２ホルダ保持部材）６１にプローブホルダ
Ｈ2を保持する代わりに試料ホルダＨ1を保持することが
可能である。 （Ｈ02）本発明は、実施例に示した、ＳＴＭ、ＳＡＰの
代わりに、ＵＨＶ−ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）等の他の
ＳＰＭ（走査型プローブ顕微鏡）にも適用可能であり、
また、超高真空でなくても、高真空用にも適用可能であ
る。 （Ｈ03）冷却タンク１１２の代わりに機械式冷凍機を使
用することが可能である。 （Ｈ04）熱絶縁部１０７は、グラスファイバーの代わり
に、強度の高いステンレスを使用することが可能であ
り、その際、熱伝導率の良い分長さを長くしたり、形を
変えたり、厚さを薄くしたりして、熱伝導率を調整して
熱絶縁部１０７を構成することが可能である。

【００６７】

【発明の効果】前述の本発明のホルダ保持装置は、下記
の効果を奏することができる。 （Ｅ01）円筒状圧電体製のスキャナの先端にホルダ保持
部材を設けたホルダ保持装置において、前記スキャナに
曲げ荷重を作用させることなく、ホルダ保持部材にホル
ダを着脱できるようにすること。 （Ｅ02）円筒状圧電体製のスキャナの先端にホルダ保持
部材を設けたホルダ保持装置において、前記ホルダ保持
部材に保持された試料を冷却する新規な冷却方法を提供
すること。 （Ｅ03）円筒状圧電体製のスキャナの先端にホルダ保持
部材を設けたホルダ保持装置を有するＳＡＰ（走査型ア
トムプローブ装置）で使用可能な、新規な試料冷却方法
およびホルダ交換方法を提供すること。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明のホルダ保持装置の実施例１
を備えたＳＴＭの全体説明図である。

【図２】 図２は前記図１の要部拡大図である。

【図３】 図３は前記図２の平面図である。

【図４】 図４は同実施例１の先端部に試料ホルダおよ
びプローブホルダを着脱自在に装着するホルダ装着部を
有するホルダ搬送部材と前記試料ホルダの説明図であ
る。

【図５】 図５は前記図４に示すホルダ搬送部材とプロ
ーブホルダの説明図である。

【図６】 図６は前記図２および図３に示すＶI−ＶI線
端面図である。

【図７】 図７は前記図２および図３に示すＶII−ＶII
線断面図である。

【図８】 図８は実施例１の試料ホルダ保持部材の説明
図であり、図８Ａは試料ホルダ保持部材の横断面図で図
８ＢのＶIIIＡ−ＶIIIＡ線断面図、図８Ｂは試料ホルダ
保持部材の縦断面図で図８ＡのＶIIIＢ−ＶIIIＢ線断面
図、図８Ｃは前記図８Ｂの矢印ＶIIIＣから見た図であ
る。

【図９】 図９は実施例１の試料ホルダ保持部材と試料
ホルダの装着方法の説明図であり、図９Ａは装着前の状
態を示す図、図９Ｂは装着後の状態を示す図である。

【図１０】 図１０は実施例１の試料ホルダ保持部材と
試料ホルダの装着方法の説明図であり、図１０Ａは装着
前の試料ホルダ保持部材と試料ホルダの位置関係を示す
図、図１０Ｂは装着後の試料ホルダの位置を示す図であ
る。

【図１１】 図１１は実施例１のホルダ搬送部材の説明
図である。

【図１２】 図１２は前記図１に示すＳＴＭ、前記ＳＴ
Ｍに接続されたパーキング、および前記パーキングでホ
ルダの交換を行うための試料交換棒等の平面図である。

【図１３】 図１３は前記図１２のパーキングのステー
ジ移動機構の説明図である。

【図１４】 図１４は本発明の実施例２の説明図であ
り、本発明の実施例１のホルダ保持装置をＳＡＰ（走査
型アトムプローブ装置）に適用した場合の概略説明図で
ある。

【図１５】 図１５は本発明の実施例３の説明図であ
る。

【図１６】 図１６は本発明の実施例４の説明図であ
る。

【図１７】 図１７は本発明の実施例５の説明図であ
る。

【図１８】 図１８は従来のホルダ保持装置を備えたＡ
ＦＭの全体説明図である。

【図１９】 図１９はＡＦＭを用いた分析作業時に試料
を保持するホルダ保持装置の説明図で、図１９Ａは前記
図１８の部分拡大図、図１９Ｂは前記図１９ＡのＸIＸ
Ｂ−ＸIＸＢ線断面図である。

【図２０】 図２０は前記図１８の部分拡大図でホルダ
搬送装置の説明図である。

【図２１】 図２１は試料ホルダをＡＦＭの内外間で搬
送するために試料ホルダを着脱自在に保持する搬送用試
料ホルダ保持部材の説明図で、図２１Ａは前記図１８の
部分拡大図で、図２１Ｂは前記図２１Ａの矢印ＸＸIＢ
から見た図である。

【図２２】 図２２は前記図１９のホルダ保持装置への
試料ホルダの装着方法の説明図で、図２２Ａは前記図１
９のホルダ保持装置へ試料ホルダを装着する前の状態を
示す図、図２２Ｂは前記図１９のホルダ保持装置へ試料
ホルダを装着した状態を示す図である。

【図２３】 図２３は前記図２１に示す試料ホルダの説
明図で、図２３Ａは試料が装着された状態の試料ホルダ
の平面図、図２３Ｂは試料ホルダ本体の平面図、図２３
Ｂは試料ホルダ本体の斜視図、図２３Ｄは前記試料ホル
ダ本体に固定れる試料装着ブロックの斜視図、図２３Ｅ
は他の試料装着ブロックの説明図である。

【図２４】 図２４はＳＴＭの従来技術の説明図であ
る。

【図２５】 図２５は走査型プローブ顕微鏡で使用され
る試料冷却装置の従来例の説明図である。

【符号の説明】 Ｈ1…ホルダ（試料ホルダ）、Ｈ2…ホルダ（第２ホル
ダ、プローブホルダ）、３６…ホルダ搬送部材、３７…
先端ホルダ保持部、５６…ホルダ保持装置、６１…第２
ホルダ保持部材（ＸＹステージ）、６７a…ホルダ挿入
孔、７１…スキャナ、７４…ホルダ保持部材、７７…リ
ング状プレート（前進時ホルダ接触部）、７７a…第２
ホルダ貫通孔、８０…負荷受けピン（後退不能保持部
材）、１１１…ヒートコンダクタ、（６７＋６８＋６
９）…スキャナ支持部材、

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図６】

【図１１】

【図２】

【図３】

【図７】

【図８】

【図４】

【図５】

【図１０】

【図１２】

【図９】

【図１３】

【図１４】

【図１５】

【図１６】

【図２４】

【図２５】

【図１７】

【図１８】

【図１９】

【図２０】

【図２１】

【図２２】

【図２３】 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１０年４月１４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術】前記ＳＴＭ、ＡＦＭ等においては、試料
の位置を高精度に制御するため、試料ホルダを微小に移
動させる円筒状の圧電体を用いたホルダ保持装置が使用
されている。前記ホルダ保持装置として、従来次の技術
が知られている。 （Ｊ01）図１８〜図２３に示すホルダ保持装置 図１８は従来のホルダ保持装置を備えたＡＦＭの全体説
明図である。図１９はＡＦＭを用いた分析作業時に試料
を保持するホルダ保持装置の説明図で、図１９Ａは前記
図１８の部分拡大図、図１９Ｂは前記図１９ＡのＸIＸ
Ｂ−ＸIＸＢ線断面図である。図２０は前記図１８の部
分拡大図でホルダ搬送装置の説明図である。図２１は試
料ホルダをＡＦＭの内外間で搬送するために試料ホルダ
を着脱自在に保持する搬送用試料ホルダ保持部材の説明
図で、図２１Ａは前記図１８の部分拡大図で、図２１Ｂ
は前記図２１Ａの矢印ＸＸIＢから見た図である。図２
２は前記図１９のホルダ保持装置への試料ホルダの装着
方法の説明図で、図２２Ａは前記図１９のホルダ保持装
置へ試料ホルダを装着する前の状態を示す図、図２２Ｂ
は前記図１９のホルダ保持装置へ試料ホルダを装着した
状態を示す図である。図２３は前記図２１に示す試料ホ
ルダの説明図で、図２３Ａは試料が装着された状態の試
料ホルダの平面図、図２３Ｂは試料ホルダ本体の平面
図、図２３Ｃは試料ホルダ本体の斜視図、図２３Ｄは前
記試料ホルダ本体に固定される試料装着ブロックの斜視
図、図２３Ｅは他の試料装着ブロックの斜視図である。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２３】 図２３は前記図２１に示す試料ホルダの説
明図で、図２３Ａは試料が装着された状態の試料ホルダ
の平面図、図２３Ｂは試料ホルダ本体の平面図、図２３
Ｃは試料ホルダ本体の斜視図、図２３Ｄは前記試料ホル
ダ本体に固定される試料装着ブロックの斜視図、図２３
Ｅは他の試料装着ブロックの斜視図である。

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記の要件を備えたことを特徴とするホ
   ルダ保持装置、（Ａ01）基端部が支持され且つ先端部が
   自由端として構成された円筒状の圧電体により構成さ
   れ、前記円筒の軸に一致するＺ軸方向に伸縮可能、且つ
   前記Ｚ軸に垂直で且つ互いに垂直なＸ軸およびＹ軸方向
   に前記先端部が移動可能なスキャナ、（Ａ02）前記スキ
   ャナの基端部を支持するとともに前記基端部側から前記
   スキャナ内部に接続するホルダ挿入孔を有するスキャナ
   支持部材、（Ａ03）前記Ｚ軸方向に移動可能で、ホルダ
   を着脱可能に保持する先端ホルダ保持部を有し、前記先
   端ホルダ保持部に保持したホルダを前記ホルダ挿入孔お
   よびスキャナ内部を通って前記スキャナ先端部に搬送す
   るホルダ搬送部材、（Ａ04）前記Ｚ軸方向に移動可能な
   ホルダ搬送部材の前記先端ホルダ保持部に保持されてス
   キャナ先端部側に前進したホルダが着脱自在に保持され
   るとともに、前記スキャナ先端部に設けられたホルダ保
   持部材。
2. 【請求項２】 下記の要件を備えたことを特徴とする請
   求項１記載のホルダ保持装置、（Ａ05）前記ホルダ保持
   部材に保持されるホルダとは別の第２ホルダが貫通可能
   な第２ホルダ貫通孔が形成された前記ホルダ保持部材、
   （Ａ06）前記ホルダ搬送部材の先端ホルダ保持部に着脱
   自在に保持されて前記第２ホルダ貫通孔を貫通した前記
   第２ホルダが着脱自在に保持される第２ホルダ保持部
   材。
3. 【請求項３】 下記の要件を備えたことを特徴とするホ
   ルダ保持装置、（Ｂ01）基端部が支持され且つ先端部が
   自由端として構成された円筒状の圧電体により構成さ
   れ、前記円筒の軸に一致するＺ軸方向に伸縮可能、且つ
   前記Ｚ軸に垂直で且つ互いに垂直なＸ軸およびＹ軸方向
   に前記先端部が移動可能なスキャナ、（Ｂ02）前記スキ
   ャナの基端部を支持するスキャナ支持部材、（Ｂ03）前
   記スキャナの先端部に断熱材および熱伝導材を介して設
   けられ且つ、ホルダが着脱自在に保持されるホルダ保持
   部材。（Ｂ04）一端が前記熱伝導材に接続され且つ他端
   が冷熱源に接続されたヒートコンダクタ。