CN117940777A - 扫描型探针显微镜 - Google Patents

Abstract

控制装置一边确认光学显微镜的焦点一边使光学显微镜从初始位置起移动至焦点对准观察对象体(悬臂或试样)的位置(S2)，并存储能够确定焦点对准了的状态下的光学显微镜与观察对象体之间的相对位置的信息(S3)，控制装置在重新将光学显微镜的焦点对准观察对象体(悬臂或试样)的情况下，进行以下控制：基于所存储的能够确定相对位置的信息来使光学显微镜移动直至成为相对位置(S7)，之后，一边确认光学显微镜的焦点一边使光学显微镜移动至焦点对准观察对象体(悬臂或试样)的位置(S8)。

Description

扫描型探针显微镜

技术领域

本发明涉及一种扫描型探针显微镜。

背景技术

在扫描型探针显微镜中，形成于悬臂的前端部的探针与试样相向地配置。在扫描型探针显微镜中，将向试样靠近的悬臂的翘曲或振动的变化转换为照射到悬臂背面的激光的反射光的变化并通过光电检测器来检测。光电检测器检测反射光的位置、强度以及相位等的变化。扫描型探针显微镜通过将光电检测器所检测到的信息转换为各种物理信息，来测定试样的各种物理信息。

在扫描型探针显微镜中，为了观察如试样或悬臂那样的观察对象体的状态，在能够获取包括试样和悬臂在内的观察对象区域内的观察对象体的放大图像的位置配置光学显微镜。

在扫描型探针显微镜中，先于试样的测定，进行激光的光轴调整，使得激光向悬臂的背面正确地照射。在进行激光的光轴调整的情况下，为了确认激光向悬臂的背面正确地照射，需要将光学显微镜的焦点对准如悬臂的背面那样的观察对象体。

在要将光学显微镜的焦点对准观察对象体的情况下，基于例如使光学显微镜从最远离观察对象体的位置等初始位置起朝向观察对象体移动至光学显微镜的焦点对准观察对象体的位置等的、使光学显微镜的位置移动这样的动作，来执行将光学显微镜的焦点对准观察对象体的动作。

在要执行将光学显微镜的焦点对准观察对象体的动作的情况下，需要一边基于通过光学显微镜得到的图像来执行对观察对象区域内的观察对象体的图像处理以确认光学显微镜的焦点是否对准了观察对象体，一边使光学显微镜在较大范围内移动。

作为与激光的光轴调整有关的技术的一例，在专利文献1(日本专利第6627953号公报)中公开有具备图像处理部的扫描型探针显微镜，该图像处理部基于图像来确定激光的光斑的位置和悬臂的前端的位置。专利文献1中公开的扫描型探针显微镜还具备光轴调整部，该光轴调整部基于所确定的激光的光斑的位置和悬臂的前端的位置来调整激光光源的位置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第6627953号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，在以往的扫描型探针显微镜中，为了将光学显微镜的焦点对准观察对象体，一边执行图像处理以确认光学显微镜的焦点是否对准了观察对象体，一边使光学显微镜在较大范围内移动。由此，为了将光学显微镜的焦点对准观察对象体而对用于使光学显微镜移动的速度产生限制。然后，由于对用于使光学显微镜移动的速度产生限制，因此存在在将光学显微镜的焦点对准观察对象体的情况下所需要的时间变长这一问题。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于使在将光学显微镜的焦点对准时所需要的期间变短。

用于解决问题的方案

按照本发明的某方面的扫描型探针显微镜具备：悬臂，其包括与试样相向地配置的探针；光学显微镜，其配置在能够获取包括悬臂和试样在内的观察对象区域内的观察对象体的放大图像的位置；第一驱动源，其进行用于使观察对象体移动的动作；第二驱动源，其进行用于使光学显微镜移动的动作；以及控制装置，其控制第一驱动源和第二驱动源。控制装置一边确认光学显微镜的焦点一边使光学显微镜从初始位置起移动至焦点对准观察对象体的位置，并存储能够确定焦点对准了的状态下的光学显微镜与观察对象体之间的相对位置的信息，控制装置在重新将光学显微镜的焦点对准观察对象体的情况下，进行以下控制：基于所存储的能够确定相对位置的信息来使光学显微镜移动直至成为相对位置，之后，一边确认光学显微镜的焦点一边使光学显微镜移动至焦点对准观察对象体的位置。

按照本发明的另一方面的扫描型探针显微镜具备：悬臂，其包括与试样相向地配置的探针；光学显微镜，其配置在能够获取悬臂的放大图像的位置；第一脉冲马达，其进行用于使悬臂移动的动作；第二脉冲马达，其进行用于使光学显微镜移动的动作；以及控制装置，其控制第一脉冲马达和第二脉冲马达。控制装置能够进行使悬臂从第一初始位置起移动与向第一脉冲马达供给的第一脉冲的数量相应的移动距离的控制，控制装置能够进行使光学显微镜从第二初始位置起移动与向第二脉冲马达供给的第二脉冲的数量相应的移动距离的控制，控制装置一边确认光学显微镜的焦点一边使光学显微镜从第二初始位置起移动至焦点对准悬臂的位置，并存储能够确定焦点对准了的状态下的光学显微镜与悬臂之间的相对位置的、第一脉冲的供给数量和第二脉冲的供给数量，控制装置在重新将光学显微镜的焦点对准悬臂的情况下，进行以下控制：基于所存储的第一脉冲的供给数量和第二脉冲的供给数量来使光学显微镜移动直至成为相对位置，之后，一边确认光学显微镜的焦点一边使光学显微镜移动至焦点对准悬臂的位置。

发明的效果

能够使在将光学显微镜的焦点对准时所需要的期间变短。

附图说明

图1是示意性地示出实施方式的扫描型探针显微镜1的主要的结构体的结构的侧视图。

图2是示意性地示出实施方式的扫描型探针显微镜1的主要的结构体和控制电路的结构的框图。

图3是焦点调整处理的流程图。

具体实施方式

下面，参照附图来对本发明的实施方式详细地进行说明。此外，在下面对图中的相同或相当的部分标注相同的附图标记，原则上不重复其说明。

[扫描型探针显微镜1的主要的结构体和控制电路的结构]

图1是示意性地示出实施方式的扫描型探针显微镜1的主要的结构体的结构的侧视图。图2是示意性地示出实施方式的扫描型探针显微镜1的主要的结构体和控制电路的结构的框图。在下面的说明中，将扫描型探针显微镜1的接地面设为XY平面且将相对于XY平面垂直的轴设为Z轴。

参照图1和图2，扫描型探针显微镜1具备悬臂2、保持件41、头部4、外壳5、光学系统20、驱动装置30、40、扫描器7、试样保持部6、光学显微镜9、驱动电路31、32、33、第一脉冲马达8、第二脉冲马达10、马达轴81、11、连结机构82以及控制装置100来作为主要的构成要素。在图2中，为了使控制系统的结构明确化，示出将头部4的一部分省略后的图形。

悬臂2设置为使得在试样S的测定时位于载置于试样保持部6的试样S的上方。悬臂2以作为一端侧的后端侧能够沿上下方向移动的方式被支承于保持件41，且悬臂2在作为另一端侧的前端侧具有探针3。

保持件41安装于由通过连结机构82连结并进行联动的多根臂构件构成的头部4中的一个臂构件。保持件41按照能够沿Z轴方向上的上下方向移动的头部4的上下方向的移动而在Z轴方向上沿上下方向移动。头部4通过由动作方向转换机构构成的驱动机构50而在Z轴方向上沿上下方向被驱动，该动作方向转换机构是通过使形成于被用于收纳Z方向的一部分构件的筒状的外壳5覆盖的部分的螺纹构件部51与同第一脉冲马达8的马达轴81同轴地安装于该马达轴81的齿轮52啮合来构成的。在驱动机构50中，马达轴81的旋转动作被转换为头部4的沿Z方向的移动动作。头部4通过除驱动机构50以外的驱动机构，还能够沿XY方向移动。

驱动电路31通过向作为驱动源的第一脉冲马达8供给脉冲来驱动第一脉冲马达8。驱动电路32通过向作为驱动源的第二脉冲马达10供给脉冲来驱动第二脉冲马达10。第一脉冲马达8在每次被供给一个脉冲时均旋转第一旋转量。第二脉冲马达10在每次被供给一个脉冲时均旋转第二旋转量。

光学系统20在测定时向悬臂2的背面(同与试样S相向的表面相反的一侧的面)照射激光LA，并检测通过悬臂2的背面反射来的激光LA。控制装置100基于光学系统20所检测到的激光LA来运算悬臂2的挠曲。光学系统20具备激光光源24、分束器21、反射镜22以及检测器23。

激光光源24由发射激光LA的激光振荡器等构成。从激光光源24发射出的激光LA通过分束器21而被反射后，向悬臂2照射。向悬臂2照射的激光LA通过悬臂2的背面而被反射后，通过反射镜22再被反射，之后射入检测器23。检测器23具有用于接收通过悬臂2的背面而被反射的激光LA的受光面230。检测器23检测受光面230接收到的激光LA，并将所得到的检测结果输出到控制装置100。

驱动装置30包括由马达构成的驱动源和通过驱动源的驱动力来使激光光源24移动的驱动机构。驱动装置30使激光光源24沿着与从激光光源24发射的激光LA的光轴正交的面(在图1所示的例子中为YZ平面)移动。驱动装置30按照来自控制装置100的控制信号来使马达驱动，由此使激光光源24移动来调整激光LA的光轴，使得激光LA在悬臂2处反射。

驱动装置40包括由马达构成的驱动源和通过驱动源的驱动力来使检测器23移动的驱动机构。驱动装置40使检测器23沿着与通过反射镜22而被反射并射入受光面230的激光LA的光轴正交的面(在图1所示的例子中为YZ平面)移动。驱动装置40例如按照来自控制装置100的控制信号来使马达驱动，由此使检测器23移动来调整检测器23的位置，使得通过悬臂2而被反射的激光LA射入受光面230的中央。

扫描器7具有圆筒形状。试样S被保持在扫描器7上所载置的试样保持部6之上。扫描器7具有沿彼此正交的X、Y这两个轴的方向对试样S进行扫描的XY扫描器、以及使试样S在与X轴及Y轴正交的Z轴方向上微动的Z扫描器。XY扫描器和Z扫描器以根据从驱动电路33施加的电压而发生变形的压电元件为驱动源。通过XY扫描器和Z扫描器，来在三维方向上驱动扫描器7。

驱动电路33通过向包含于扫描器7的压电元件施加电压，来在三维方向(X轴方向、Y轴方向、Z轴方向)上驱动扫描器7。由此，驱动电路33能够改变在扫描器7上的试样保持部6上载置的试样S与探针3之间的相对的位置关系。

光学显微镜9配置在探针3的上方，能够通过利用图像传感器等对包括作为观察对象体的悬臂2和试样S在内的观察对象区域内进行拍摄，来获取观察对象体的放大图像。光学显微镜9对存在于摄像视野的观察对象体进行拍摄来获取图像数据。光学显微镜9将所获取到的图像数据输出到控制装置100。光学显微镜9获取到的图像数据例如被用于调整激光LA的光轴、以及用于将光学显微镜9的焦点对准观察对象体等。

光学显微镜9通过由动作方向转换机构构成的驱动机构90而在Z轴方向上沿上下方向被驱动，该动作方向转换机构是通过使形成于在光学显微镜9的外壳的内部沿Z方向设置的构件的螺纹构件部91与同第二脉冲马达10的马达轴11同轴地安装于该马达轴11的齿轮92啮合来构成的。在驱动机构90中，马达轴11的旋转动作被转换为沿光学显微镜9的Z方向的移动动作。

控制装置100控制构成扫描型探针显微镜1的各部的动作。作为一例，控制装置100按照通用的计算机架构来构成。此外，控制装置100也可以使用专用于扫描型探针显微镜1的硬件来进行安装。控制装置100具备处理器101、存储器102、显示部103以及输入部104。另外，也可以是，控制装置100是具备处理器101和存储器102、但显示部103和输入部104作为不被包括在控制装置100中的显示装置和输入装置而与控制装置100连接的结构。

处理器101典型地说是CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)或MPU(Multi Processing Unit：多处理单元)等运算处理部。处理器101通过读取并执行被存储于存储器102的程序，来实现后述的控制装置100的各处理。此外，在图2的例子中，例示了处理器为单个的结构，但是控制装置100也可以具有多个处理器。

存储器102利用RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、ROM(Read OnlyMemory：只读存储器)以及闪速存储器等非易失性存储器来实现。存储器102存储由处理器101执行的程序或被处理器101使用的数据等。例如，存储器102保存用于执行如图3所示的处理的程序等各种程序。

此外，存储器102只要能够以作为计算机的一种的控制装置100可读的形式非临时性地记录程序即可，也可以是CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory：光盘只读存储器)、DVD-ROM(Digital Versatile Disk-Read Only Memory：数字通用光盘只读存储器)、USB(Universal Serial Bus：通用串行总线)存储器、存储卡、FD(Flexible Disk：软盘)、硬盘、SSD(Solid State Drive：固态硬盘)、磁带、盒式磁带、MO(Magnetic Optical Disc：磁光盘)、MD(Mini Disc：迷你光盘)、IC(Integrated Circuit：集成电路)卡(除了存储卡以外)、光卡、掩膜ROM或EPROM。

显示部103由液晶显示面板等构成。显示部103例如显示由扫描型探针显微镜1测定出的测定结果或用于进行基于扫描型探针显微镜1的测定的各种设定画面等。

输入部104由鼠标、键盘等构成。输入部104是受理经由输入部104而被输入的信息的输入接口。此外，控制装置100也可以具备显示部103与输入部104成为一体的触摸面板。

控制装置100向驱动电路31发送控制信号，驱动电路31将与控制信号相应的脉冲供给到第一脉冲马达8，由此驱动第一脉冲马达8。控制装置100向驱动电路32发送控制信号，驱动电路32将与控制信号相应的脉冲供给到第二脉冲马达10，由此驱动第二脉冲马达10。控制装置100向驱动电路33发送控制信号，驱动电路33将与控制信号相应的电压施加于扫描器7，由此驱动扫描器7。

控制装置100向驱动装置30发送控制信号，驱动装置30根据控制信号来驱动马达，由此通过驱动装置30来使激光光源24移动。控制装置100向驱动装置40发送控制信号，驱动装置40根据控制信号来驱动马达，由此通过驱动装置40来使检测器23移动。

[光学显微镜9的焦点调整处理]

参照图3来对焦点调整处理进行说明。焦点调整处理是进行将光学显微镜9的焦点对准例如像悬臂2那样的观察对象体的焦点调整的处理。

图3是焦点调整处理的流程图。执行焦点调整处理的程序被存储于控制装置100的存储器102，由处理器101执行。在下面的说明中，为了易于区分脉冲的名称，有时将向第一脉冲马达8供给的脉冲通过第一脉冲这一名称来表示，将向第二脉冲马达10供给的脉冲通过第二脉冲这一名称来表示。

处理器101在焦点调整处理中执行如下处理。处理器101通过步骤S1来判定当前是否处于用于将光学显微镜9的焦点对准的焦点初始设定时。

处理器101在通过步骤S1而判定为不处于焦点初始设定时的情况下，进入后述的步骤S4。另一方面，处理器101在通过步骤S1而判定为处于焦点初始设定时的情况下，通过步骤S2执行如下处理。

处理器101在步骤S2中，在头部4停止的状态下，一边使光学显微镜9从初始位置起以作为较低速度的第一速度移动，一边基于由光学显微镜9获得的图像来判定焦点对准悬臂2的位置，之后，一边使光学显微镜9在判定出的位置的附近以速度比第一速度低的第二速度缓慢地移动，一边基于由光学显微镜9获得的图像来判定焦点对准了的位置，并且确定焦点对准了的相对位置。

步骤S2中的“初始位置”例如是光学显微镜9距悬臂2最远的位置。步骤S2中的“焦点对准悬臂2的位置”是在由光学显微镜9获得的悬臂2的周边图像中将悬臂2的像素与同该像素相邻的像素进行比较的情况下的对比度等聚焦值变为最大的位置。也就是说，在用于确定相邻的像素的数据值的差异相差最大的情况下，基于由光学显微镜9获得的悬臂2的周边图像来判定为处于光学显微镜9的焦点对准了的状态。

步骤S2中的“相对位置”是光学显微镜9的位置与悬臂2的位置之间的相对位置。

接着，在步骤S3中，处理器101为了确定焦点对准了的光学显微镜9与悬臂2之间的相对位置，将第一数据和第二数据存储于存储器102，该第一数据是作为在焦点初始设定时为了使光学显微镜9从初始位置起进行移动而向第二脉冲马达10供给的第二脉冲的脉冲数量，该第二数据是作为在焦点初始设定时为了使悬臂2从初始位置起进行移动而向第一脉冲马达8供给的第一脉冲的脉冲数量。在该情况下的焦点初始设定时，在头部4停止的状态下使光学显微镜9移动，因此，关于第二数据，由于向第一脉冲马达8供给的第一脉冲的脉冲数量为0个脉冲，因此第二数据为“0”。在焦点初始设定时，例如，在从初始位置起向第二脉冲马达10供给的第二脉冲的脉冲数量为10个脉冲的情况下，10个脉冲这一数据被存储为第一数据，0个脉冲这一数据被存储为第二数据。

接着，处理器101在步骤S4中判定是否处于如上述那样的在焦点初始设定的结束后可能执行的焦点调整时。在焦点初始设定的结束后执行的焦点调整时是指以下情况：例如在为了更换悬臂2和为了测定试样S等时，在将光学显微镜9的位置固定了的状态下使头部4进行上下动作来使悬臂2进行了上下动作，由此光学显微镜9的焦点不再对准悬臂2，从而执行调整焦点的动作。

处理器101在步骤S4中判定为不处于焦点调整时的情况下，结束处理。另一方面，处理器101在步骤S4中判定为处于焦点调整时的情况下，在步骤S5中，从存储器102读出焦点初始设定时的第一数据和第二数据的存储数据，并且，从存储器102读出作为在需要进行焦点调整的头部4的动作时向第一脉冲马达8供给的脉冲数量的第三数据的存储数据和作为在需要进行焦点调整的头部4的动作时向第二脉冲马达10供给的第二脉冲的脉冲数量的第四数据的存储数据，其中，需要进行焦点调整的情况是以下情况：例如为了更换悬臂2和为了测定试样S而在将光学显微镜9的位置固定了的状态下使头部4进行了上下动作的情况。由此，在需要进行焦点调整的头部4的动作时获取向第一脉冲马达8供给的脉冲数量和向第二脉冲马达10供给的脉冲数量。

例如，在以如为了更换悬臂2和为了测定试样S而在将光学显微镜9的位置固定了的状态下使头部4进行了上下动作的情况那样、需要进行焦点调整的动作方式驱动了头部4的情况下，处理器101通过与图3的程序不同的程序，来将作为向第一脉冲马达8供给的第一脉冲的脉冲数量的第三数据和作为向第二脉冲马达供给的第二脉冲的脉冲数量的第四数据这样的数据存储于存储器102。在像这样以如需要进行焦点调整那样的动作方式驱动了头部4的情况下存储于存储器102的数据通过步骤S5而被读出。

关于该情况下的第三数据，由于在光学显微镜9停止了的状态下使头部4进行了移动，因此向第二脉冲马达10供给的第二脉冲的脉冲数量为0个脉冲，因此第三数据为“0”。例如，在以如需要进行焦点调整那样的动作方式驱动了头部4的情况下，在为了使头部4动作而供给的第一脉冲的脉冲数量为20个脉冲的情况下，20个脉冲这一数据被存储为第三数据，0个脉冲这一数据被存储为第四数据。

像这样，通过步骤S5，读出在焦点初始设定时在S3中存储于存储器102的第一数据和第二数据，并且读出在需要进行焦点调整的头部4的动作时存储于存储器102的、在头部4的动作时向第一脉冲马达8供给的第一脉冲的脉冲数量的数据(第三数据)和在头部4的动作时向第二脉冲马达10供给的第二脉冲的脉冲数量的数据(第四数据)。

在步骤S6中，处理器101基于在S5中读出的第一数据～第四数据、第一脉冲马达8的一个脉冲动作量以及第二脉冲马达10的一个脉冲动作量，运算为了使光学显微镜9移动直至成为在焦点初始设定时焦点对准了的悬臂2与光学显微镜9之间的相对位置而向第二脉冲马达10供给的第二脉冲数量，以再次将光学显微镜9的焦点对准悬臂2。

步骤S6中的“第一脉冲马达8的一个脉冲动作量”是在向第一脉冲马达8供给了一个脉冲的情况下进行动作的头部4的动作量、即悬臂2的动作量。步骤S6中的“第二脉冲马达10的一个脉冲动作量”是在向第二脉冲马达10供给了一个脉冲的情况下进行动作的光学显微镜9的动作量。

在步骤S6中，在焦点初始设定后以如需要进行焦点调整那样的动作方式驱动了头部4的情况下，运算为了使光学显微镜9以比焦点初始设定时的速度高的速度移动直至成为在焦点初始设定时焦点对准了的悬臂2与光学显微镜9之间的相对位置而向第二脉冲马达10供给的脉冲数量，以再次将光学显微镜9的焦点对准悬臂2。

在步骤S6中，如下面那样运算向第二脉冲马达10供给的脉冲数量。在S5中读出的第一数据和第二数据中，第一数据表示在焦点的初始设定时为了使悬臂2从初始位置起移动而向第一脉冲马达8供给的第一脉冲的脉冲数量。第二数据表示在焦点初始设定时为了使光学显微镜9从初始位置起移动而向第二脉冲马达10供给的第二脉冲的脉冲数量。

如果将第一数据的脉冲数量与第一脉冲马达8的一个脉冲动作量相乘，则能够计算出在焦点初始设定时悬臂2从初始位置起移动的距离。如果将第二数据的脉冲数量与第二脉冲马达10的一个脉冲动作量相乘，则能够计算出在焦点初始设定时光学显微镜9从初始位置起移动的距离。作为一例，在如上述那样第一数据为“10个脉冲”、第二数据为“0个脉冲”、第一脉冲马达8的一个脉冲动作量为“0.2(mm/脉冲)”、且第二脉冲马达10的一个脉冲动作量为“0.1(mm/脉冲)”的情况下，悬臂2从初始位置起移动的距离被计算为0mm，光学显微镜9从初始位置起移动的距离被计算为2.0mm。此外，更具体地说，为了使试样S的测定精度提高，第一脉冲马达8需要以nm为单位来使试样S与悬臂2接近。因此，为了使得能够进行精密的动作控制，第一脉冲马达8被设定为一个脉冲动作量例如是nm数量级的值。另一方面，第二脉冲马达10被设定为一个脉冲动作量是比第一脉冲马达8的一个脉冲动作量大的μm数量级的值。另外，用于光学显微镜9的焦点调整的一般的移动距离例如使用0.5mm～2.0mm的范围内的值。

悬臂2的初始位置与光学显微镜9的初始位置之间的相对位置被预先存储于存储器102。因而，在步骤S6中，基于第一数据的脉冲数量、第一脉冲马达8的一个脉冲动作量、第二数据的脉冲数量以及第二脉冲马达10的一个脉冲动作量，能够求出在焦点初始设定时焦点对准了的状态下的光学显微镜9与悬臂2之间的相对位置(距离)。

如果将第三数据的脉冲数量与第一脉冲马达8的一个脉冲动作量相乘，则能够计算出在焦点初始设定后以如需要进行焦点调整那样的动作方式驱动了头部4的情况下悬臂2从焦点初始设定时的位置起移动的距离。如果将第四数据的脉冲数量与第二脉冲马达10的一个脉冲动作量相乘，则能够计算出在焦点初始设定后以如需要进行焦点调整那样的动作方式驱动了头部4的情况下光学显微镜9从焦点初始设定时的位置起移动的距离。作为一例，在如上述那样第三数据为“20个脉冲”、第四数据为“0个脉冲”、第一脉冲马达8的一个脉冲动作量为“0.2(mm/脉冲)”、且第二脉冲马达10的一个脉冲动作量为“0.1(mm/脉冲)”的情况下，悬臂2从焦点初始设定时的位置起移动的距离被计算为4.0mm，光学显微镜9从焦点初始设定时的位置起移动的距离被计算为0mm。

像这样，在步骤S6中，基于第三数据的脉冲数量、第一脉冲马达8的一个脉冲动作量、第四数据的脉冲数量以及第二脉冲马达10的一个脉冲动作量，能够求出以如需要进行焦点调整那样的动作方式驱动了头部4的状态下的光学显微镜9与悬臂2之间的相对位置(距离)。

而且，在步骤S6中，运算为了使光学显微镜9从以如需要进行焦点调整那样的动作方式驱动了头部4的状态下的光学显微镜9与悬臂2之间的相对位置(距离)起移动至在焦点初始设定时焦点对准了的状态下的光学显微镜9与悬臂2之间的相对位置(距离)为止所需要的第二脉冲马达10的第二脉冲的脉冲数量，其中，以如需要进行焦点调整那样的动作方式驱动了头部4的状态下的光学显微镜9与悬臂2之间的相对位置(距离)是基于第三数据的脉冲数量、第一脉冲马达8的一个脉冲动作量、第四数据的脉冲数量以及第二脉冲马达10的一个脉冲动作量而求出的，在焦点初始设定时焦点对准了的状态下的光学显微镜9与悬臂2之间的相对位置(距离)是基于第一数据的脉冲数量、第一脉冲马达8的一个脉冲动作量、第二数据的脉冲数量以及第二脉冲马达10的一个脉冲动作量而求出的。

在如这样的运算中，例如运算以如需要进行焦点调整那样的动作方式驱动了头部4的状态下的相对位置(距离)与焦点初始设定时的相对位置(距离)之差，基于相对位置(距离)差和第二脉冲马达10的一个脉冲动作量来计算使光学显微镜9移动直至计算出的相对位置(距离)之差成为“0”为止所需要的第二脉冲马达10的第二脉冲的脉冲数量。

接着，在步骤S7中，处理器101执行以下控制：将通过步骤S6中的运算得到的脉冲数量的第二脉冲供给到第二脉冲马达10，不进行基于由光学显微镜9获得的图像的对焦点对准的位置的判定，使光学显微镜9以速度比焦点初始设定时的第一速度高的第三速度移动。由此，能够使光学显微镜9以较高的速度移动直至推测为焦点对准移动悬臂2的位置。

接着，在步骤S8中，处理器101在基于步骤S6中计算出的脉冲数量的在步骤S7中的光学显微镜9的移动结束之后，在移动后的位置的附近，一边使光学显微镜9以与焦点初始设定时的第二速度相同的速度缓慢地移动，一边基于由光学显微镜9获得的图像来判定焦点对准了的位置。由此，能够执行以下测定：通过图像处理来准确地判定通过光学显微镜9而使焦点对准悬臂2的位置。像这样，在步骤S8中，能够实现焦点初始设定后的焦点调整。

通过执行利用图3而进行了说明的焦点调整处理，能够获得如下效果。存储能够确定焦点对准了的状态下的光学显微镜9与如悬臂2那样的观察对象体之间的相对位置的第一脉冲的供给数量和第二脉冲的供给数量这样的数据的信息，在重新将光学显微镜9的焦点对准观察对象体的情况下，进行以下控制：基于所存储的能够确定相对位置的信息来使光学显微镜9移动直至成为焦点对准了的状态下的相对位置，之后，一边确认光学显微镜9的焦点一边使光学显微镜9移动至焦点对准观察对象体的位置。由此，在重新将光学显微镜9的焦点对准观察对象体的情况下，不需要在使光学显微镜9移动直至成为焦点对准了的状态下的光学显微镜9与观察对象体之间的相对位置的中途确认焦点，因此能够使在将光学显微镜9的焦点对准时所需要的期间变短。在使光学显微镜9移动的中途不确认焦点的情况下，不需要执行用于确认焦点的图像处理等各种处理，因此相比于在使光学显微镜9移动的中途确认焦点的情况，能够不等待各种处理的执行而使光学显微镜9以高的速度进行移动。因而，像这样，能够使光学显微镜9以如第三速度那样的高的速度移动，由此能够使在将光学显微镜9的焦点对准时所需要的期间变短。

[实施方式的变形例]

(1)在上述的实施方式中，示出了光学显微镜9的观察对象体是悬臂2的例子，但是不限于此，光学显微镜9的观察对象体也可以是试样S等除了悬臂2以外的观察对象体。

(2)在光学显微镜9的观察对象体为试样S的情况下，使光学显微镜9将焦点对准试样S即可。

(3)在光学显微镜9的观察对象体为试样S的情况下，扫描器7的压电元件是观察对象体的驱动源。

(4)在将试样S设为观察对象体的情况下，也可以使用从驱动电路33施加的电压来作为能够确定光学显微镜9与试样S之间的相对位置的信息。

(5)也可以在驱动机构50和驱动机构90中的至少一方中使用齿轮齿条机构等其它驱动机构。

(6)如第一脉冲马达8和第二脉冲马达10那样的脉冲马达只要是步进马达等接收脉冲的供给来驱动的马达即可，以所有种类的马达为对象。

(7)在图3的焦点调整处理中，说明了以下例子：使光学显微镜9相对于悬臂2以第三速度移动直至成为焦点初始设定时判定为焦点对准的相对位置，之后在移动后的位置的附近判定并确定焦点对准的位置。但是，不限于此，也可以是，使光学显微镜9以第三速度移动直至相对于焦点初始设定时判定为焦点对准的相对位置而言向前方或后方离开预先规定的距离(例如几mm)的位置，之后在包括初始设定时判定为焦点对准的相对位置在内的移动后的位置的附近判定并确定焦点对准的位置。

[附记]

本公开的扫描型探针显微镜(扫描型探针显微镜1)具备以下特征。

(1)具备：悬臂(悬臂2)，其包括与试样(试样S)相向地配置的探针(探针3)；光学显微镜(光学显微镜9)，其配置在能够获取包括悬臂(悬臂2)和试样(试样S)在内的观察对象区域内的观察对象体(悬臂2或试样S)的放大图像的位置；第一驱动源(第一脉冲马达8)，其进行用于使观察对象体(悬臂2)移动的动作；第二驱动源(第二脉冲马达10)，其进行用于使光学显微镜(光学显微镜9)移动的动作；以及控制装置(控制装置100)，其控制第一驱动源(第一脉冲马达8)和第二驱动源(第二脉冲马达10)，其中，控制装置(控制装置100)一边确认光学显微镜(光学显微镜9)的焦点一边使光学显微镜(光学显微镜9)从初始位置起移动至焦点对准观察对象体(悬臂2或试样S)的位置(步骤S2)，并存储能够确定焦点对准了的状态下的光学显微镜(光学显微镜9)与观察对象体之间的相对位置的信息(第一脉冲的供给数量和第二脉冲的供给数量这样的数据)(步骤S3)，控制装置(控制装置100)在重新将光学显微镜(光学显微镜9)的焦点对准观察对象体(悬臂2或试样S)的情况下，进行以下控制：基于所存储的能够确定相对位置的信息(第一脉冲的供给数量和第二脉冲的供给数量这样的数据)来使光学显微镜(光学显微镜9)移动直至成为相对位置(步骤S7)，之后，一边确认光学显微镜(光学显微镜9)的焦点一边使光学显微镜(光学显微镜9)移动至焦点对准观察对象体(悬臂2或试样S)的位置(步骤S8)。

根据这样的结构，存储能够确定焦点对准了的状态下的光学显微镜(光学显微镜9)与观察对象体(悬臂2或试样S)之间的相对位置的信息(第一脉冲的供给数量和第二脉冲的供给数量这样的数据)，在重新将光学显微镜(光学显微镜9)的焦点对准观察对象体(悬臂2或试样S)的情况下，进行以下控制：基于所存储的能够确定相对位置的信息(第一脉冲的供给数量和第二脉冲的供给数量这样的数据)来使光学显微镜(光学显微镜9)移动直至成为焦点对准了的状态下的相对位置，之后，一边确认光学显微镜(光学显微镜9)的焦点一边使光学显微镜(光学显微镜9)移动至焦点对准观察对象体(悬臂2或试样S)的位置。由此，在重新将光学显微镜(光学显微镜9)的焦点对准观察对象体(悬臂2或试样S)的情况下，不需要在使光学显微镜(光学显微镜9)移动直至成为焦点对准了的状态下的光学显微镜(光学显微镜9)与观察对象体(悬臂2或试样S)的相对位置的中途确认焦点，因此能够使将光学显微镜(光学显微镜9)的焦点对准时所需要的期间变短。

(2)具备：悬臂(悬臂2)，其包括与试样(试样S)相向地配置的探针(探针3)；光学显微镜(光学显微镜9)，其配置在能够获取悬臂(悬臂2)的放大图像的位置；第一脉冲马达(第一脉冲马达8)，其进行用于使悬臂(悬臂2)移动的动作；第二脉冲马达(第二脉冲马达10)，其进行用于使光学显微镜(光学显微镜9)移动的动作；以及控制装置(控制装置100)，其控制第一脉冲马达(第一脉冲马达8)和第二脉冲马达(第二脉冲马达10)，其中，控制装置(控制装置100)能够进行使悬臂(悬臂2)从第一从初始位置起移动与向第一脉冲马达(第一脉冲马达8)供给的第一脉冲的数量相应的移动距离的控制，控制装置(控制装置100)能够进行使光学显微镜(光学显微镜9)从第二初始位置起移动与向第二脉冲马达(第二脉冲马达10)供给的第二脉冲的数量相应的移动距离的控制，控制装置(控制装置100)一边确认光学显微镜(光学显微镜9)的焦点一边使光学显微镜(光学显微镜9)从第二初始位置起移动至焦点对准悬臂(悬臂2)的位置(步骤S2)，并存储能够确定焦点对准了的状态下的光学显微镜(光学显微镜9)与悬臂(悬臂2)之间的相对位置的、第一脉冲的供给数量和第二脉冲的供给数量(步骤S3)，控制装置(控制装置100)在重新将光学显微镜(光学显微镜9)的焦点对准悬臂(悬臂2)的情况下，进行以下控制：基于所存储的第一脉冲的供给数量和第二脉冲的供给数量来使光学显微镜(光学显微镜9)移动直至成为相对位置(步骤S7)，之后，一边确认光学显微镜(光学显微镜9)的焦点一边使光学显微镜(光学显微镜9)移动至焦点对准悬臂(悬臂2)的位置(步骤S8)。

根据这样的结构，存储能够确定焦点对准了的状态下的光学显微镜(光学显微镜9)与悬臂(悬臂2)之间的相对位置的第一脉冲的供给数量和第二脉冲的供给数量，在重新将光学显微镜(光学显微镜9)的焦点对准悬臂(悬臂2)的情况下，进行以下控制：基于所存储的第一脉冲的供给数量和第二脉冲的供给数量来使光学显微镜(光学显微镜9)移动直至成为焦点对准了的状态下的相对位置，之后，一边确认光学显微镜(光学显微镜9)的焦点一边使光学显微镜(光学显微镜9)移动至焦点对准悬臂(悬臂2)的位置，因此在重新将光学显微镜(光学显微镜9)的焦点对准悬臂(悬臂2)的情况下，不需要在使光学显微镜(光学显微镜9)移动直至成为焦点对准了的状态下的光学显微镜(光学显微镜9)与悬臂(悬臂2)之间的相对位置的中途确认焦点，因此能够使将光学显微镜(光学显微镜9)的焦点对准时所需要的期间变短。

(3)第一脉冲马达(第一脉冲马达8)在每次被供给第一脉冲时均使悬臂(悬臂2)移动第一距离，第二脉冲马达(第二脉冲马达10)在每次被供给第二脉冲时均使光学显微镜(光学显微镜9)移动第二距离。

根据这样的结构，第一脉冲马达(第一脉冲马达8)在每次被供给第一脉冲时均使悬臂(悬臂2)移动第一距离，第二脉冲马达(第二脉冲马达10)在每次被供给第二脉冲时均使光学显微镜(光学显微镜9)移动第二距离，因此能够通过第一脉冲的供给数量与第二脉冲的供给数量之间的关系，来确定焦点对准了的状态下的光学显微镜(光学显微镜9)与悬臂(悬臂2)之间的相对位置。

(4)控制装置(控制装置100)在基于所存储的第一脉冲的供给数量和第二脉冲的供给数量来使光学显微镜(光学显微镜9)移动直至成为焦点对准了的状态下的光学显微镜(光学显微镜9)与悬臂(悬臂2)之间的相对位置的情况下，基于所存储的第一脉冲的供给数量及第二脉冲的供给数量、在每次被供给第一脉冲时悬臂所移动的第一距离、以及在每次被供给第二脉冲时光学显微镜(光学显微镜9)所移动的第二距离，来设定向第二脉冲马达(第二脉冲马达10)供给的第二脉冲的数量(步骤S6)。

根据这样的结构，在使光学显微镜(光学显微镜9)移动直至成为焦点对准了的状态下的光学显微镜(光学显微镜9)与悬臂(悬臂2)之间的相对位置的情况下，基于所存储的第一脉冲的供给数量及第二脉冲的供给数量、在每次被供给第一脉冲时悬臂所移动的第一距离、以及在每次被供给第二脉冲时光学显微镜(光学显微镜9)所移动的第二距离，来设定向第二脉冲马达(第二脉冲马达10)供给的第二脉冲的数量，因此能够通过向第二脉冲马达(第二脉冲马达10)供给的第二脉冲的数量来决定直至成为焦点对准了的状态下的光学显微镜(光学显微镜9)与悬臂(悬臂2)之间的相对位置为止的光学显微镜(光学显微镜9)的移动量。

(5)还具备：第一驱动机构(驱动机构50)，其使悬臂(悬臂2)移动；以及第二驱动机构(驱动机构90)，其使光学显微镜(光学显微镜9)移动，其中，第一脉冲马达(第一脉冲马达8)在每次被供给第一脉冲时通过第一驱动机构(驱动机构50)来使悬臂(悬臂2)移动，第二脉冲马达(第二脉冲马达10)在每次被供给第二脉冲时通过第二驱动机构(驱动机构90)来使光学显微镜(光学显微镜9)移动。

根据这样的结构，第一脉冲马达(第一脉冲马达8)在每次被供给第一脉冲时通过第一驱动机构(驱动机构50)来使悬臂(悬臂2)移动，第二脉冲马达(第二脉冲马达10)在每次被供给第二脉冲时通过第二驱动机构(驱动机构90)来使光学显微镜(光学显微镜9)移动，因此能够通过向如第一脉冲马达(第一脉冲马达8)和第二脉冲马达(第二脉冲马达10)这样的脉冲马达供给的脉冲数量来容易地设定如悬臂(悬臂2)和光学显微镜(光学显微镜9)这样的驱动对象的移动量。

应认为本次公开的实施方式在所有方面均为例示，而非限制性的。本发明的范围不是通过上述的说明来示出，而是通过权利要求书来示出，意图包括与权利要求书等同的含义和范围内的所有变更。

附图标记说明

S：试样；3：探针；2：悬臂；9：光学显微镜；8：第一脉冲马达；10：第二脉冲马达；50、90：驱动机构；1：扫描型探针显微镜。

Claims (5)

1.一种扫描型探针显微镜，具备：

悬臂，其包括与试样相向地配置的探针；

光学显微镜，其配置在能够获取包括所述悬臂和所述试样在内的观察对象区域内的观察对象体的放大图像的位置；

第一驱动源，其进行用于使所述观察对象体移动的动作；

第二驱动源，其进行用于使所述光学显微镜移动的动作；以及

控制装置，其控制所述第一驱动源和所述第二驱动源，

其中，所述控制装置一边确认所述光学显微镜的焦点一边使所述光学显微镜从初始位置起移动至所述焦点对准所述观察对象体的位置，并存储能够确定所述焦点对准了的状态下的所述光学显微镜与所述观察对象体之间的相对位置的信息，

所述控制装置在重新将所述光学显微镜的焦点对准所述观察对象体的情况下，进行以下控制：基于所存储的能够确定所述相对位置的信息来使所述光学显微镜移动直至成为所述相对位置，之后，一边确认所述光学显微镜的焦点一边使所述光学显微镜移动至所述焦点对准所述观察对象体的位置。

2.一种扫描型探针显微镜，具备：

悬臂，其包括与试样相向地配置的探针；

光学显微镜，其配置在能够获取所述悬臂的放大图像的位置；

第一脉冲马达，其进行用于使所述悬臂移动的动作；

第二脉冲马达，其进行用于使所述光学显微镜移动的动作；以及

控制装置，其控制所述第一脉冲马达和所述第二脉冲马达，

其中，所述控制装置能够进行使所述悬臂从第一初始位置起移动与向所述第一脉冲马达供给的第一脉冲的数量相应的移动距离的控制，

所述控制装置能够进行使所述光学显微镜从第二初始位置起移动与向所述第二脉冲马达供给的第二脉冲的数量相应的移动距离的控制，

所述控制装置一边确认所述光学显微镜的焦点一边使所述光学显微镜从所述第二初始位置起移动至所述焦点对准所述悬臂的位置，并存储能够确定所述焦点对准了的状态下的所述光学显微镜与所述悬臂之间的相对位置的、所述第一脉冲的供给数量和所述第二脉冲的供给数量，

所述控制装置在重新将所述光学显微镜的焦点对准所述悬臂的情况下，进行以下控制：基于所存储的所述第一脉冲的供给数量和所述第二脉冲的供给数量来使所述光学显微镜移动直至成为所述相对位置，之后，一边确认所述光学显微镜的焦点一边使所述光学显微镜移动至所述焦点对准所述悬臂的位置。

3.根据权利要求2所述的扫描型探针显微镜，其中，

所述第一脉冲马达在每次被供给所述第一脉冲时均使所述悬臂移动第一距离，

所述第二脉冲马达在每次被供给所述第二脉冲时均使所述光学显微镜移动第二距离。

4.根据权利要求2或3所述的扫描型探针显微镜，其中，

所述控制装置在基于所存储的所述第一脉冲的供给数量和所述第二脉冲的供给数量来使所述光学显微镜移动直至成为所述相对位置的情况下，基于所存储的所述第一脉冲的供给数量及所述第二脉冲的供给数量、在每次被供给所述第一脉冲时所述悬臂所移动的第一距离、以及在每次被供给所述第二脉冲时所述光学显微镜所移动的第二距离，来设定向所述第二脉冲马达供给的所述第二脉冲的数量。

5.根据权利要求2～4中的任一项所述的扫描型探针显微镜，其中，还具备：

第一驱动机构，其使所述悬臂移动；以及

第二驱动机构，其使所述光学显微镜移动，

其中，所述第一脉冲马达在每次被供给所述第一脉冲时通过所述第一驱动机构来使所述悬臂移动，

所述第二脉冲马达在每次被供给所述第二脉冲时通过所述第二驱动机构来使所述光学显微镜移动。