JP2003139677A - 走査型プローブ顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 走査型プローブ顕微鏡において、測定する試
料のやわらかい、かたいという粘弾性特性を正確に測定
することができようにすること。 【解決手段】 較正試料で測定系全体の時間的遅れを測
定し、次に測定したい試料により測定したい試料と測定
系全体との時間的遅れの合計を測定し、較正試料での測
定系全体の時間的遅れ分を差し引くことで、測定したい
試料だけの時間的遅れを求め、試料の粘弾性特性を正確
に測定するようにした。またカンチレバーまたは試料一
定周期で振動させるときに、入力信号に対する出力信号
の時間遅れ具合からＡｃｏｓ信号とＡｓｉｎ信号を作成
し、遅れ具合をｔａｎ＝Ａｓｉｎ/Ａｃｏｓで代表させ
ることで、試料の粘弾性特性を正確に測定するようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、先端に微小な探針
を有するカンチレバーとカンチレバーの変位を検出する
手段と、カンチレバーまたは試料を一定周期で所望の振
幅で振動させる手段と、試料を移動させる試料移動手段
とからなり、カンチレバーまたは試料を振動する入力信
号に対する出力信号により、試料の粘弾性特性を測定す
ることを特徴とする走査型プローブ顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の走査型プローブ顕微鏡は、先端に
微小な探針を有するカンチレバーとカンチレバーの変位
を検出する手段と、カンチレバーまたは試料を一定周期
で所望の振幅で振動させる手段と、試料を移動させる試
料移動手段とからなる走査型プローブ顕微鏡において、
検出される出力信号の振幅の大小で試料のかたい、やわ
らかいといった粘弾性特性が測定されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の走査型プローブ
顕微鏡では、検出される出力信号の振動の大小で試料の
かたい、やわらかいといった粘弾性特性が測定されてい
るため、カンチレバーへのレーザ照射の調整時に出力信
号量が変化する欠点があった。またカンチレバーは消耗
品で、別レバーに交換すると使用するカンチレバーのレ
ーザ反射面にコーティングされた膜特性（反射率）によ
り出力信号量が変化するという欠点もあった。そのた
め、試料のやわらかい、かたいの判断が正確にできない
という欠点があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明では、較正試料で測定系全体の入力信号
に対する出力信号の時間的遅れを測定し、次に測定した
い試料により測定したい試料の時間的遅れと測定系全体
の時間的遅れとの合計を測定し、測定系全体の時間的遅
れ分を差し引くことにより、測定したい試料だけの時間
的遅れを求め、試料の粘弾性特性を測定するようにし
た。また、カンチレバーと試料間の距離を一定周期で所
望の振幅で振動させるときに、入力信号と出力信号の時
間遅れ具合からＡｃｏｓ信号とＡｓｉｎ信号を作成し、
遅れ具合をｔａｎ＝Ａｓｉｎ/Ａｃｏｓで代表させるこ
とにより、カンチレバーのレーザ反射率の違いなどでＡ
ｃｏｓ信号、Ａｓｉｎ信号の出力信号量の変化があって
も無次元化を図ることで、試料の粘弾性特性を測定する
ようにした。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明は、図に示すように、較正
試料により測定系全体の入力信号に対する出力信号の時
間的遅れを測定し、次に測定したい試料により測定した
い試料の時間的遅れと測定系全体の時間的遅れとの合計
を測定し、測定系全体の時間的遅れ分を差し引くことで
測定したい試料だけの時間的遅れを求め、試料の粘弾性
特性を測定することを可能とした。またカンチレバーま
たは試料を一定周期で所望の振幅で振動させるときに、
入力信号と出力信号の時間遅れ具合からＡｃｏｓ信号と
Ａｓｉｎ信号を作成し、遅れ具合をｔａｎ＝Ａｓｉｎ/
Ａｃｏｓで代表させることにより、カンチレバーのレー
ザ反射率の違いなどでＡｃｏｓ信号、Ａｓｉｎ信号の出
力信号量の変化があっても無次元化を図ることで、試料
の粘弾性特性を正確に測定することも可能とした。

【０００６】

【実施例】実施例について図面を参照して説明する。図
１，図２，図３は、走査型プローブ顕微鏡の測定におけ
る本発明の方式の模式図である。

【０００７】カンチレバーまたは試料を一定周期で所望
の振幅で振動させる手段として、試料移動手段に内蔵す
る上下動作をモジュレーション入力として利用し試料を
振動させる場合を図１で説明する。カンチレバー１の先
端には探針２があり、試料３と接触している。試料は試
料台４の上に設置されている。試料台は試料移動手段５
に設置されている。試料移動手段は上下方向の動作と平
面方向の動作が可能である。上下方向に動作させること
で探針を試料面に対して押し付け、離しの繰り返しの振
動を与えることができる。平面方向の動作では探針と試
料面接触位置を相対的に移動させることができる。試料
の振動は、試料移動手段に内蔵する上下動作によりモジ
ュレーション入力６として与えられる。カンチレバーに
はレーザ７が照射されていて反射光は変位検出手段８に
到達する。変位検出手段の到達位置によりカンチレバー
の変位が出力信号９として得られる。

【０００８】モジュレーション入力には一般に正弦波が
利用され、出力信号の波形は入力波形に対して時間的に
遅れる特性となる。またモジュレーション入力の振幅を
Ａ０とすると出力信号の振幅はＡ１となる。

【０００９】遅れる要因は、試料移動手段の動作に使用
されている圧電素子の材質、電極容量、形状などで決ま
る遅れ分がある。また試料台は重量も持っていることに
よる慣性遅れ分がある。さらにレバー自身のコーティン
グを含めた粘性遅れ分もある。これらの遅れ分と測定し
たい試料（本来これのみ測定したい）の遅れ分が合計さ
れる形で、入力波形に対する出力波形の時間遅れが決ま
る。

【００１０】時間的遅れ具合をベクトルで表示したもの
を図２で示す。入力波形に対して出力波形に時間的遅れ
が無ければ、ベクトルがＡｃｏｓ軸上に存在する。しか
し実際には、較正試料を測定したとしても、試料移動手
段、試料台、カンチレバーなどの遅れ要因があるため、
測定系全体のベクトルは、ｔａｎ原点の位置となる。角
度表示をするとδ１（度）のところにくる。測定したい
試料が完全にかたいものであれば試料自身の遅れ分は無
いため、かたい試料で測定したときのδ１（度）が測定
系のｔａｎ原点となる。またｔａｎ原点でのベクトルの
長さ（大きさ）が振幅Ａ１に相当する。

【００１１】次にやわらかい試料を測定すると、試料自
身の遅れ分が発生するので、ベクトルは測定試料のδ２
（度）となる。δ２は測定系全体の遅れ分と試料自身の
遅れ分の合計となる。δ２からδ１を差し引くことで較
正ができ、試料自身の遅れ分δ３を求めることができ
る。なお測定試料のベクトルの長さ（大きさ）は振幅Ａ
２となる。振幅Ａ２は、測定試料がやわらかければ較正
試料のときの振幅Ａ１より小さくなる。つまり試料がや
わらかいほど入力振幅を吸収して出力振幅は小さく、ベ
クトルは左回転（δ角度が大きく）していく。

【００１２】較正の手順をフロチャートで図３に示す。
較正試料でδ１を測定、記憶する。カンチレバーの探針
の材質は、Ｓｉ、Ｓｉ３Ｎ４などである。較正試料とし
て探針のかたさと同等以上のマイカ、Ｓｉ、ＨＯＰＧ
（グラファイト）などを使用する。次に測定したい試料
でδ２を測定、記憶する。δ２からδ１を差し引くこと
でδ３を計算、表示し、試料自身の遅れ分として較正す
る。モジュレーション入力に対して出力信号の時間的遅
れかたは、試料がやわらかいほどカンチレバーの探針が
試料面にもぐり込むので大きくなる。δ３の大小で試料
の粘弾性特性を把握することができる。

【００１３】実際に信号処理では、入力波形に対する出
力波形の時間的遅れは、ロックインアンプなどによりＡ
ｃｏｓ信号、Ａｓｉｎ信号に分離して取り込まれる。較
正試料で取り込めば、ｔａｎ（δ１）＝Ａｓｉｎ/Ａｃ
ｏｓでδ１（度）を求めることができる。ここで振幅Ａ
は振幅Ａ１である。測定した試料で取り込めば、ｔａｎ
（δ２）＝Ａｓｉｎ/Ａｃｏｓでδ２（度）を求めるこ
とができる。ここで振幅Ａは振幅Ａ２である。δ２
（度）は測定全体の遅れ分と試料のみの遅れ分の合計で
ある。差を求めることで試料のみのδ３が得られる。

【００１４】本発明では、カンチレバーまたは試料を一
定周期で所望の振幅で振動させるときに、入力信号と出
力信号の時間遅れ具合からＡｃｏｓ信号とＡｓｉｎ信号
を作成し、遅れ具合をｔａｎ＝Ａｓｉｎ/Ａｃｏｓで代
表させることを特徴としている。Ａｃｏｓ信号量、Ａｓ
ｉｎ信号量そのものの生データは、カンチレバーのレー
ザ反射面のコート面反射率で大きく変わってしまう。ま
たレ−ザ調整などによっても出力信号の大きさは大きく
変わってしまう。Ａｓｉｎ信号とＡｃｏｓ信号の比をと
ることで無次元としたｔａｎで代表させることで別個の
複数試料の比較を容易に、再現よくすることができる。

【００１５】なおカンチレバーまたは試料を一定周期で
所望の振幅で振動させる手段として、カンチレバー側の
別の振動手段１０にるカンチレバーの上下動作をモジュ
レーション入力として利用してもよい。

【００１６】次に測定したい試料のみの粘性、弾性特性
を較正する説明を図４に示す。初期の座標軸としてＡｃ
ｏｓ（初期軸）、Ａｓｉｎ（初期軸）があり、較正試料
で求めたときのベクトルをＡｃｏｓ（基準座標軸）と
し、直交する方向をＡｓｉｎ（基準座標軸）とする。測
定したい試料でのベクトルをＡｃｏｓ（基準座標軸）に
転写したＡｃｏｓを作成する。同じくＡｓｉｎ（基準座
標軸）に転写したＡｓｉｎを作成する。ここで基準座標
軸系から見た転写Ａｃｏｓは、試料自身の弾性成分を代
表し、転写Ａｓｉｎは試料自身の粘性成分を代表してい
る。転写Ａｃｏｓ、転写Ａｓｉｎを求めることで、試料
成分の弾性、粘性のどちらが支配的な特性なのかがわか
る。また試料のｔａｎ（δ３）は、δ２−δ１で求める
代わりに、転写Ａｓｉｎ／転写Ａｃｏｓとして比から求
めてもよい。

【００１７】次に試料面上の定点で測定する例を図５に
示す。まず較正試料を試料台４上に乗せる。カンチレバ
ー１の探針２は、試料面の定点（１点）に接触してい
る。カンチレバー１にはレーザ７が照射されていて、反
射光は変位検出手段８に到達している。試料移動手段５
に内蔵された機能でモジュレーション入力６を与える
と、レーザ反射光の到達位置は変化しカンチレバーの変
位（振幅）として出力信号９が得られる。出力信号波形
からは、Ａｃｏｓ信号とＡｓｉｎ信号が得られ、ｔａｎ
（δ１）＝Ａｓｉｎ／Ａｃｏｓとして測定系の基準とな
るδ１（角度）を求めることができる。引き続き、測定
したい試料に乗せ変えて同様の手順を行う。測定したい
試料では、別の出力信号波形からＡｃｏｓ信号とＡｓｉ
ｎ信号が得られ、ｔａｎ（δ２）＝Ａｓｉｎ／Ａｃｏｓ
として測定系全体の時間的遅れ分と試料のみの遅れ分の
合計としてδ２（角度）が得られる。δ２とδ１の差を
求めてδ３とする。δ３は試料のみの時間的遅れ分であ
り、測定したい試料の粘弾性特性を反映している。

【００１８】次に試料面上でライン走査して測定する例
を図６に示す。まず較正試料を試料台４上に乗せる。カ
ンチレバー１には、レーザ７が照射されていて反射光は
変位検出手段８に到達している。試料移動手段５に内蔵
された機能でモジュレーション入力６を与えながら、同
じく試料移動手段に内蔵された機能であるライン走査４
１を行う。探針は試料表面の凹凸をなぞりながら往復の
ライン走査を繰り返す。レーザ反射光の到達位置は変化
しカンチレバーの変位（振幅）として出力信号９が得ら
れる。出力信号波形からＡｃｏｓ信号とＡｓｉｎ信号が
得られ、ｔａｎ（δ１）＝Ａｓｉｎ／Ａｃｏｓとして測
定系の基準となるδ１（角度）を求めることができる。
引き続き、測定したい試料に乗せ換えて同様の手順を行
う。測定したい試料では、別の出力信号波形からＡｃｏ
ｓ信号とＡｓｉｎ信号が得られ、ｔａｎ（δ２）＝Ａｓ
ｉｎ／Ａｃｏｓとして測定系全体の時間的遅れ分と試料
のみの遅れ分の合計としてδ２（角度）が得られる。δ
２とδ１の差を求めてδ３とする。δ３は試料のみの時
間的遅れ分であり、測定したい試料の粘弾性特性を反映
している。

【００１９】次に試料面上の領域を２次元的に走査して
測定する例を図７に示す。まず較正試料を試料台４上に
乗せる。カンチレバー１にはレーザ７が照射されていて
反射光は変位検出手段８に到達している。試料移動手段
５に内蔵された機能でモジュレーション入力６を与えな
がら、同じく試料移動手段に内蔵された機能であるＸ軸
走査５１、Ｙ軸走査５２を行う。Ｘ軸走査を繰り返しな
がらＹ軸走査を少しずつ変化させていけば、ある領域内
の２次元（平面）走査となる。探針は試料表面の凹凸を
なぞりながら、Ｘ軸走査、Ｙ軸走査を繰り返す。レーザ
反射光の到達位置は変化し、カンチレバーの変位（振
幅）として出力信号９が得られる。出力信号波形からＡ
ｃｏｓ信号とＡｓｉｎ信号が得られる。出力信号は２次
元的な像となる。

【００２０】出力信号は測定した領域内の場所により異
なり、強度分布で表示すると図８となる。Ａｃｏｓ信号
の分布、Ａｓｉｎ信号の分布から例えば平均値として代
表させる。各平均値を代表値Ａｃｏｓと代表値Ａｓｉｎ
として、ｔａｎ（δ１）＝Ａｓｉｎ／Ａｃｏｓとして測
定系の基準となるδ１（角度）を求めることができる。
なお各最大値を代表値としてδ１を求めてもよい。引き
続き、測定したい試料に乗せ換えて同様の手順を行う。
測定したい試料では、別の出力信号波形からＡｃｏｓ信
号とＡｓｉｎ信号が得られる。領域内を走査することで
Ａｃｏｓ信号の分布、Ａｓｉｎ信号の分布から代表値を
求める。ｔａｎ（δ２）＝Ａｓｉｎ／Ａｃｏｓとして測
定系全体の時間的遅れ分と試料のみの遅れ分の合計とし
てδ２（角度）が得られる。δ２とδ１の差を求めてδ
３とする。δ３は試料のみの時間的遅れ分であり、測定
したい試料の粘弾性特性を反映している。

【００２１】また領域内を走査するときＡｃｏｓ信号、
Ａｓｉｎ信号と同時にｔａｎδも表示する例を図９に示
す。Ｘ軸走査、Ｙ軸走査に伴って領域内の出力信号をマ
ッピングしていけばＡｃｏｓ分布像、Ａｓｉｎ分布像が
得られる。途中のデータ取り込みごとにＡｃｏｓ信号と
Ａｓｉｎ信号からｔａｎδを計算し表示していけばｔａ
ｎδ分布像もリアルタイムで得られる。較正試料でｔａ
ｎ（δ１）像をマッピングする。測定したい試料でｔａ
ｎ（δ２）像をマッピングする。ｔａｎδの強度分布を
図１０に示す。ｔａｎ（δ１）像の強度分布から平均値
あるいは最大値を代表値として代表δ１とし、ｔａｎ
（δ２）像の強度分布から同じく代表δ２とし、差とし
て試料のみのδ３とする。また較正試料でのδ１を求め
たあと記憶させることで、ｔａｎ（δ２）像をリアルタ
イムで表示する代わりに記憶されたδ１で較正後のｔａ
ｎ（δ３）像をリアルタイムで表示してもよい。

【００２２】図１１に本発明の別の実施例を示す。真空
容器６１内に探針２を所有するカンチレバー１、試料
３、試料台４、試料移動手段５が配置されている。真空
容器６１には真空排気手段６２が接続されている。真空
容器６１の上部にはウインドウ６３で真空気密性が確保
されていて測定したい位置を目視で確認できるようにな
っている。レーザ７はウインドウ６３を介して真空容器
内に導入されカンチレバー１に照射される。照射された
レーザ反射光はウインドウ６３を介して大気側に戻され
変位検出手段８に到達する。試料は、例えばやわらかい
部分３ａとかたい部分３ｂで構成される。試料は試料台
上に設置される。試料台には加熱冷却手段を内蔵させて
いる。試料台は試料移動手段に設置される。試料移動手
段は上下方向動作とＸ軸走査（紙面左右方向）、Ｙ軸走
査（紙面垂直方向）の動作が可能である。探針を例えば
試料のかたい部分３ａ上に接触させた状態で、カンチレ
バー１と試料間に試料移動手段５に内蔵する上下方向動
作によりモジュレーション入力として振動が導入され
る。振動に応じてレーザ反射光の変位検出手段への到達
位置により、振幅が出力信号波形として得られる。探針
がやわらかい部分３ｂ上に接触させた状態では、別の出
力信号波形が得られる。モジュレーション入力と出力信
号との関係を求めることで、試料の粘弾性特性を測定す
る手順は前述の通りである。

【００２３】また、試料を加熱あるいは冷却しながら試
料移動手段によりカンチレバーの探針との関係を相対的
に試料表面方向にずらしていくことで、試料のある温度
における粘弾性特性の分布を得ることもできる。

【００２４】また真空容器にはガス導入６４が配置さ
れ、真空容器内を真空排気した後、所望のガスを導入し
て大気圧に戻し、一連の粘弾性特性の測定をしてもよ
い。またガス導入は、大気圧になる手前の負圧状態で中
止し、同じく一連の粘弾性特性の測定をしてもよい。ま
た導入するガスに湿度を含ませて同じく一連の粘弾性特
性の測定をしてもよい。また真空排気せず、真空容器内
へガスあるいは湿度を含めたガスを常時流し続けて１気
圧状態で測定してもよい。

【００２５】またモジュレーション入力は試料移動手段
に内蔵する機能で行う代わりに、カンチレバー１側の別
の振動手段１０でおこなってもよい。

【００２６】図１２に本発明の別の実施例を示す。レー
ザおよび変位検出手段の代わりにカンチレバー自身に変
位検出部７２を有するカンチレバー７１を使用する。モ
ジュレーション入力は、試料移動手段５に内蔵する上下
動作でもカンチレバー側の別の振動手段１０を利用して
もよい。出力信号はカンチレバー自身の変位検出部の出
力波形として得られる。測定の手順は前述の通りであ
る。

【００２７】振動周波数を一定に決め、試料の粘弾性特
性として試料の温度依存を求める場合を図１３に示す。
較正試料で温度の関数としてｔａｎ（δ１）曲線を求め
る。次に測定した試料で温度の関数としてｔａｎ（δ
２）曲線を求める。ｔａｎ（δ２）とｔａｎ（δ１）の
差を求めて較正後の試料のみのｔａｎ（δ３）曲線を得
ることができる。なおｔａｎ（δ１）曲線は初期に一度
だけ求めて記憶させておき、ｔａｎ（δ２）を求める際
に自動で計算させてｔａｎ（δ３）曲線をリアルタイム
で表示させてもよい。同様にＡｃｏｓの温度依存曲線を
図１４、Ａｓｉｎの温度依存曲線を図１５に示す。また
試料のみの特性として較正後のＡｃｏｓ（弾性成分代表
値）、Ａｓｉｎ（粘性成分代表値）、ｔａｎ（δ３）を
表示する例を図１６に示す。試料温度の変化に伴い、リ
アルタイムで表示させてもよい。

【００２８】測定したい領域内の分布を測定する例を図
１７に示す。表面凹凸像、Ａｃｏｓ像、Ａｓｉｎ像、ｔ
ａｎδ像を同時にリアルタイムで表示する。またｔａｎ
δ像は、Ａｃｏｓ像とＡｓｉｎ像を測定後一括で変換計
算してｔａｎδ像としてもよい。また表面凹凸像、Ａｃ
ｏｓ像、Ａｓｉｎ像、ｔａｎδ像は、較正前のマッピン
グ像でも較正後のマッピング像でもよい。

【００２９】次に、試料温度を一定に決め、試料の粘弾
性特性として試料の周波数依存を求める場合を図１８に
示す。較正試料で周波数の関数としてｔａｎ（δ１）曲
線を求める。次に測定した試料で周波数の関数としてｔ
ａｎ（δ２）曲線を求める。ｔａｎ（δ２）とｔａｎ
（δ１）の差を求めて較正後の試料のみのｔａｎ（δ
３）曲線を得ることができる。なおｔａｎ（δ１）曲線
は初期に一度だけ求めて記憶させておき、ｔａｎ（δ
２）を求める際に自動で計算させてｔａｎ（δ３）曲線
をリアルタイムで表示させてもよい。同様にＡｃｏｓの
周波数依存曲線を図１９、Ａｓｉｎの周波数依存曲線を
図２０に示す。また試料のみの特性として較正後のＡｃ
ｏｓ（弾性成分代表値）、Ａｓｉｎ（粘性成分代表
値）、ｔａｎ（δ３）を表示する例を図２１に示す。周
波数の変化に伴い、リアルタイムで表示させてもよい。

【００３０】測定したい領域内の測定ポイントでの特性
を測定する例を図２２に示す。周波数依存を測定する例
で説明する。まず表面凹凸像を測定する。周波数特性を
測定したい位置としてポイントＡに探針を移動させ、周
波数を変化させるとポイントＡでの周波数特性がグラフ
として得られる。さらに探針をポイントＢに移動させ
て、同じく周波数を変化させるとポイントＢでの周波数
特性がグラフとして得られる。ポイントＡ、Ｂでのグラ
フは単独でも同時に表示させてもよい。またポイント
Ｃ，Ｄ，…と繰り返していけば試料表面上の複数の場所
での周波数特性の違いを同時表示させて比較することも
できる。同様に探針を移動させた後、たわみ量を変化さ
せることで探針の試料面への押し付け具合を変化させる
ことができ、たわみ量依存特性のグラフが得られ複数ポ
イントの比較が可能である。同様に振動振幅を変化させ
れば振幅依存特性のグラフが得られる。同様に温度を変
化させれば温度依存特性のグラフが得られる。なおｔａ
ｎδは較正前でも較正後でもよい。またｔａｎδの代わ
りにＡｃｏｓ、Ａｓｉｎで比較してもよい。

【００３１】次に試料温度ごとにＡｃｏｓ像（弾性成分
像）、Ａｓｉｎ像（粘性成分像）、ｔａｎ像（ｔａｎδ
像）をマッピングして記憶させ、試料温度ごとの一連の
マッピング像内の一部の領域を指定することで、該当部
分のＡｃｏｓ曲線、Ａｓｉｎ曲線、ｔａｎδ曲線の温度
依存特性がグラフで表示できるようにする別の実施例を
図２３、図２４に示す。ある試料温度で表面凹凸像、Ａ
ｃｏｓ像（弾性成分像）、Ａｓｉｎ像（粘性成分像）、
ｔａｎ像（ｔａｎδ像）をマッピングして記憶する。次
に別の試料温度にして同じくマッピング像を測定、記憶
する。試料温度ごとに繰り返していけば一連のマッピン
グ像が記憶される。記憶されたマッピング像のうち、例
えばｔａｎδ像の一部の領域を指定すれば、該当領域の
温度変化に伴うｔａｎδ特性の変化を自動でグラフ表示
する。指定領域Ｃ、指定領域Ｄをｔａｎδ像の中で指定
することで、各領域における温度依存の特性のグラフが
得られる。同じくＡｃｏｓ像の中で領域指定すればＡｃ
ｏｓ（弾性成分）の温度依存特性のグラフが得られる。
同じくＡｓｉｎ像の中で領域指定すればＡｓｉｎ（粘性
成分）の温度依存特性のグラフが得られる。なお領域の
指定は、ポイントでも正方形でも長方形でも円でもよ
い。また複数の領域を指定して温度依存の特性グラフを
多数同時に表示させてもよい。

【００３２】以上は試料温度ごとにマッピング像を測定
し、記憶させてマッピング像の中で領域指定する場合を
説明した。同様に以上の手順は周波数ごとでも、たわみ
量ごとでも、振幅ごとでも、湿度ごとでもかまわない。
同じく領域指定することで、周波数依存、たわみ量依
存、振幅依存、湿度依存の特性グラフが得られる。

【００３３】次に試料の温度依存と周波数依存を一連で
測定するようにした別の実施例を図２５に示す。温度を
階段状に上昇あるいは下降させる。階段状の温度が一定
になったところで周波数を変化させる。その温度におけ
る試料の周波数特性が得られる。周波数特性としては、
ｔａｎδでもＡｃｏｓ（弾性成分代表値）でもＡｓｉｎ
（粘性成分代表値）でもよい。別の階段状の温度が一定
になったところでも同様に周波数を変化させ、周波数特
性が得られる。そして、温度と周波数の関係として３次
元の特性曲線を得ることができ、装置のデイスプレイに
３次元曲線を表示させる。また３次元曲線の周波数の軸
に直交する断面を選択することで、周波数一定での温度
依存曲線を表示させてもよい。また温度の軸に直交する
断面を選択することで、温度一定での周波数依存曲線を
表示させてもよい。

【００３４】また階段状の温度一定になったところで、
周波数のかわりに、たわみ量、振幅量、湿度を変化させ
てもよい。周波数の軸のかわりに、たわみ量、振幅量、
湿度の軸とした３次元の特性曲線が得られる。同様に温
度の軸とたわみ量、振幅量、湿度の軸とした３次元の特
性曲線においていずれかの軸上の一点を選択することで
該当する軸と直交する断面となる２次元断面プロファイ
ルの特性曲線を表示させてもよい。

【００３５】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。

【００３６】先端に微小な探針を有するカンチレバーと
カンチレバーの変位を検出する手段と、カンチレバーま
たは試料を一定周期で所望の振幅で振動させる手段と、
振動させる入力信号と検出される出力信号の時間的遅れ
を求める手段と、試料を移動させる試料移動手段とから
なる走査型プローブ顕微鏡において、較正試料で測定系
全体の時間的遅れを測定し、次に測定したい試料により
測定したい試料の時間的遅れと測定系全体の時間的遅れ
との合計を測定し、測定系全体の時間的遅れ分を差し引
くことで、測定したい試料だけの時間的遅れを求め、試
料の粘弾性特性を測定することを可能とした。

【００３７】またカンチレバーまたは試料を一定周期で
所望の振幅で振動させるときに、入力信号と出力信号の
時間遅れ具合からＡｃｏｓ信号とＡｓｉｎ信号を作成
し、遅れ具合をｔａｎ＝Ａｓｉｎ/Ａｃｏｓで代表させ
ることでカンチレバーのレーザ反射率の違いなどでＡｃ
ｏｓ信号、Ａｓｉｎ信号の出力信号量の変化があっても
無次元化を図ることで、試料の粘弾性特性を正確に測定
することも可能とする効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は走査型プローブ顕微鏡で粘弾性特性を
測定するときの本発明の模式図、（ｂ）は入力信号に対
する出力信号の時間的遅れを説明する模式図。

【図２】時間的遅れ具合δ（角度）をベクトル表示した
ときを説明する模式図。

【図３】試料のみの粘弾性特性得る順序の説明図。

【図４】測定系の基準座標軸と測定した試料の弾性成
分、粘性成分、ｔａｎδを示す説明図。

【図５】走査型プローブ顕微鏡で定点にて測定する際の
実施例を示す模式図。

【図６】走査型プローブ顕微鏡でライン走査にて測定す
る際の実施例を示す模式図。

【図７】走査型プローブ顕微鏡で領域内を測定する場合
の実施例を示す模式図。

【図８】走査型プローブ顕微鏡で領域内を測定する場合
の出力信号の分布を示す模式図。

【図９】走査型プローブ顕微鏡で領域内を測定する場合
の出力信号を２次元像として表示する実施例を示す模式
図。

【図１０】走査型プローブ顕微鏡で領域内を測定する場
合のｔａｎδの分布を示す模式図。

【図１１】走査型プローブ顕微鏡で真空環境にて測定す
る際の実施例を示す模式図。

【図１２】走査型プローブ顕微鏡により真空環境で測定
する際にカンチレバー自身に変位検出部を有するカンチ
レバーを使用するときの実施例を示す模式図。

【図１３】走査型プローブ顕微鏡でｔａｎδについて試
料の温度依存を得る実施例を示す模式図。

【図１４】走査型プローブ顕微鏡でＡｃｏｓについて試
料の温度依存を得る実施例を示す模式図。

【図１５】走査型プローブ顕微鏡でＡｓｉｎについて試
料の温度依存を得る実施例を示す模式図。

【図１６】走査型プローブ顕微鏡でｔａｎδ、Ａｃｏ
ｓ、Ａｓｉｎについて試料の温度依存を同時に表示する
実施例を示す模式図。

【図１７】走査型プローブ顕微鏡で測定領域内について
表面凹凸像、Ａｃｏｓ像、Ａｓｉｎ像、ｔａｎδ像をマ
ッピングする実施例を示す模式図。

【図１８】走査型プローブ顕微鏡でｔａｎδについて試
料の周波数依存を得る実施例を示す模式図。

【図１９】走査型プローブ顕微鏡でＡｃｏｓについて試
料の周波数依存を得る実施例を示す模式図。

【図２０】走査型プローブ顕微鏡でＡｓｉｎについて試
料の周波数依存を得る実施例を示す模式図。

【図２１】走査型プローブ顕微鏡でｔａｎδ、Ａｃｏ
ｓ、Ａｓｉｎについて試料の周波数依存を同時に表示す
る実施例を示す模式図。

【図２２】走査型プローブ顕微鏡で表面凹凸像を測定
し、測定したいポイントに探針を移動させて粘弾性特性
を測定比較する実施例を示す模式図。

【図２３】走査型プローブ顕微鏡で測定して記憶した像
の中で領域を指定することの実施例を示す模式図。

【図２４】走査型プローブ顕微鏡で測定して記憶した像
の中で領域を指定することで該当領域の特性変化をグラ
フ表示する実施例を示す模式図。

【図２５】走査型プローブ顕微鏡で温度を階段状に上昇
あるいは下降させ、温度一定になったところで周波数を
変化させ、粘弾性特性と温度依存と周波数依存の関係を
３次元表示する実施例を示す模式図。

【符号の説明】

１ カンチレバー ２ 探針 ３ 試料 ４ 試料台 ５ 試料移動手段 ６ モジュレーション入力 ７ レーザ ８ 変位検出手段 ９ 出力信号 １０ 別の振動手段 Ａ０ 入力振幅 Ａ１ 出力振幅（較正試料のとき） Ａ２ 出力振幅（測定したい試料のとき） δ１ 測定系の時間的遅れ（角度） δ２ 測定系と試料の時間的遅れの合計（角度） δ３ 試料のみの時間的遅れ（角度） ４１ ライン走査 ５１ Ｘ軸走査 ５２ Ｙ軸走査 ６１ 真空容器 ６２ 真空排気手段 ６３ ウインドウ ６４ ガス導入 ３ａ 試料のやわらかい部分 ３ｂ 試料のかたい部分 ７１ 変位検出部を有するカンチレバー ７２ 変位検出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大久保 信明 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 鹿倉 良晃 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内

Claims (53)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端に微小な探針を有するカンチレバー
   と、該カンチレバーの変位を検出する手段と、前記カン
   チレバーまたは試料を一定周期で所望の振幅に振動させ
   る手段と、該振動させる入力信号に対する前記検出され
   る出力信号の時間的遅れを求める手段と、試料を移動さ
   せる試料移動手段とからなり、測定系全体の時間的遅れ
   を較正試料により測定し、測定したい試料の時間的遅れ
   を前記測定系全体の時間的遅れを含んだ値として測定
   し、前記測定したい試料の時間的遅れから前記較正試料
   の測定で得られる測定系全体の時間的遅れ分を差し引く
   ことで、測定したい試料だけの時間的遅れを求め、試料
   の粘弾性特性を測定することを特徴とする走査型プロー
   ブ顕微鏡。
2. 【請求項２】 前記カンチレバーまたは試料を一定周期
   で所望の振幅で振動させるときに、入力信号と出力信号
   の時間遅れ具合からＡｃｏｓ信号とＡｓｉｎ信号を作成
   し、遅れ具合をｔａｎ＝Ａｓｉｎ/Ａｃｏｓで代表させ
   ることを特徴とする請求項１記載の走査型プローブ顕微
   鏡。
3. 【請求項３】 前記測定系全体の時間的遅れを測定する
   際に、マイカ、ＨＯＰＧ（グラファイト）、Ｓｉ、セラ
   ミックスなどカンチレバーの探針のかたさと同等以上の
   前記較正試料を用いることとした、請求項１または請求
   項２記載の走査型プローブ顕微鏡。
4. 【請求項４】 前記測定系全体の時間的遅れを前記較正
   試料でｔａｎ（δ１）＝Ａｓｉｎ/Ａｃｏｓとして求
   め、次に測定系全体の時間的遅れと測定したい試料の時
   間的遅れの合計をｔａｎ（δ２）＝Ａｓｉｎ/Ａｃｏｓ
   として求め、δ２とδ１の差を求めることで測定したい
   試料のみの時間的遅れδ３を求めることにより対象試料
   のみの粘弾性特性を求めるようにした、請求項３記載の
   走査型プローブ顕微鏡。
5. 【請求項５】 前記較正試料での時間的遅れを測定した
   際のＡｃｏｓ信号、Ａｓｉｎ信号を基準座標軸とし、測
   定系全体と測定したい試料の合計時のＡｃｏｓ信号を基
   準座標軸のＡｃｏｓ軸に転写したときの値を弾性成分代
   表値とし、測定系全体と測定したい試料の合計時のＡｓ
   ｉｎ信号を基準座標軸のＡｓｉｎ軸に転写したときの値
   を粘性成分代表値とし、基準座標軸からの角度差を測定
   試料のｔａｎ（δ３）とした、請求項４記載の走査型プ
   ローブ顕微鏡。
6. 【請求項６】 前記カンチレバーの探針を測定したい試
   料表面上の定点で止め、そのポイントにおけるＡｃｏｓ
   信号、Ａｓｉｎ信号からｔａｎδを求めるようにした、
   請求項１、２、３、４または５記載の走査型プローブ顕
   微鏡。
7. 【請求項７】 前記カンチレバーの探針を測定したい試
   料表面上の１ライン方向を往復させ、そのラインにおけ
   るＡｃｏｓ信号、Ａｓｉｎ信号の平均値からｔａｎδを
   求めるようにした、請求項１、２、３、４または５記載
   の走査型プローブ顕微鏡。
8. 【請求項８】 前記カンチレバーの探針を測定したい試
   料表面上の所望の領域を走査させて、その領域内におけ
   るＡｃｏｓ信号、Ａｓｉｎ信号の平均値からｔａｎδを
   求めるようにした、請求項１、２、３、４または５記載
   の走査型プローブ顕微鏡。
9. 【請求項９】 大気中で測定するようにした、請求項
   ６、７または８記載の走査型プローブ顕微鏡。
10. 【請求項１０】 真空容器と排気の手段を有し、真空環
    境で測定するようにした請求項６、７または８記載の走
    査型プローブ顕微鏡。
11. 【請求項１１】 一度真空にしてから真空容器をガス置
    換してガス雰囲気中で測定できるようにした、請求項
    ６、７または８記載の走査型プローブ顕微鏡。
12. 【請求項１２】 測定環境の周囲に容器を有し、ガスを
    導入する際に所望の湿度を含ませて湿度雰囲気中で測定
    できるようにした、請求項６、７または８記載の走査型
    プローブ顕微鏡。
13. 【請求項１３】測定試料を加熱あるいは冷却する機能を
    有し、加熱あるいは冷却中に測定するようにした、請求
    項９、１０、１１または１２記載の走査型プローブ顕微
    鏡。
14. 【請求項１４】 カンチレバーまたは試料を振動する周
    波数を一定にし、試料温度とｔａｎ曲線（較正後ｔａｎ
    δ）を測定するようにした、請求項１３記載の走査型プ
    ローブ顕微鏡。
15. 【請求項１５】 前記周波数を一定に決め、試料温度を
    変化させて測定するとき、前記較正試料での測定系のｔ
    ａｎ曲線と、測定したい試料を含めてのｔａｎ曲線と、
    較正後のｔａｎ曲線を同時に表示するようにした、請求
    項１４記載の走査型プローブ顕微鏡。
16. 【請求項１６】 前記周波数を一定に決め、試料温度と
    Ａｃｏｓ曲線（弾性成分代表値）を表示するようにし
    た、請求項１３記載の走査型プローブ顕微鏡。
17. 【請求項１７】前記周波数を一定に決め、試料温度を変
    化させて測定するとき、前記較正試料での測定系のＡｃ
    ｏｓ曲線と測定したい試料を含めてのＡｃｏｓ曲線と較
    正後のＡｃｏｓ曲線を同時に表示するようにした、請求
    項１６記載の走査型プローブ顕微鏡。
18. 【請求項１８】 前記周波数を一定に決め、試料温度と
    Ａｓｉｎ曲線（粘性成分代表値）を表示するようにし
    た、請求項１３記載の走査型プローブ顕微鏡。
19. 【請求項１９】 前記周波数を一定に決め、試料温度を
    変化させて測定するとき、前記較正試料での測定系のＡ
    ｓｉｎ曲線と測定したい試料を含めてのＡｓｉｎ曲線と
    較正後のＡｓｉｎ曲線を同時に表示するようにした、請
    求項１８記載の走査型プロ−ブ顕微鏡。
20. 【請求項２０】 前記周波数を一定に決め、前記較正試
    料での較正後のＡｃｏｓ曲線、Ａｓｉｎ曲線、ｔａｎ曲
    線を試料温度の曲線として同時に表示するようにした、
    請求項１５，１７または１９記載の走査型プロ−ブ顕微
    鏡。
21. 【請求項２１】 前記周波数を一定に決め、ある試料温
    度で測定したい領域内を測定することで表面凹凸像、Ａ
    ｃｏｓ像、Ａｓｉｎ像、ｔａｎ像をマッピングするよう
    にした、請求項１３記載の走査型プローブ顕微鏡。
22. 【請求項２２】 前記周波数を一定に決め、ある試料温
    度のとき、前記較正試料により補正することで、較正後
    のＡｃｏｓ像（弾性成分像）、Ａｓｉｎ像（粘性成分
    像）、ｔａｎ像（ｔａｎδ像）を所望の試料温度でマッ
    ピング表示するようにした請求項２１記載の走査型プロ
    ーブ顕微鏡。
23. 【請求項２３】 カンチレバーまたは試料を所望の振幅
    で振動させるときに周波数を変化させる機能を有し、該
    周波数を変化させて測定し、各周波数について記憶する
    ようにした、請求項９、１０、１１、１２または１３記
    載の走査型プローブ顕微鏡。
24. 【請求項２４】 試料温度を一定に決め、前記周波数と
    ｔａｎ曲線（較正後ｔａｎδ）を測定するようにした、
    請求項２３記載の走査型プローブ顕微鏡。
25. 【請求項２５】 試料温度を一定に決め、前記周波数を
    変化させて測定するとき、前記較正試料での測定系のｔ
    ａｎ曲線と測定したい試料を含めてのｔａｎ曲線と較正
    後のｔａｎ曲線を同時に表示するようにした、請求項２
    ４記載の走査型プローブ顕微鏡。
26. 【請求項２６】 試料温度を一定に決め、前記周波数と
    Ａｃｏｓ曲線（弾性成分代表値）を測定するようにし
    た、請求項２３記載の走査型プローブ顕微鏡。
27. 【請求項２７】 試料温度を一定に決め、前記周波数を
    変化させて測定するとき、前記較正試料での測定系のＡ
    ｃｏｓ曲線と測定したい試料を含めてのＡｃｏｓ曲線と
    較正後のＡｃｏｓ曲線を同時に表示するようにした、請
    求項２６記載の走査型プローブ顕微鏡。
28. 【請求項２８】 試料温度を一定に決め、前記周波数と
    Ａｓｉｎ曲線（粘性成分代表値）を測定するようにし
    た、請求項２３記載の走査型プローブ顕微鏡。
29. 【請求項２９】 試料温度を一定に決め、前記周波数を
    変化させて測定するとき、前記較正試料での測定系のＡ
    ｓｉｎ曲線と測定したい試料を含めてのＡｓｉｎ曲線と
    較正後のＡｓｉｎ曲線を同時に表示するようにした、請
    求項２８記載の走査型プローブ顕微鏡。
30. 【請求項３０】 試料温度を一定に決め、前記較正試料
    での較正後のＡｃｏｓ曲線、Ａｓｉｎ曲線、ｔａｎ曲線
    を前記周波数の曲線として同時に表示するようにした、
    請求項２５、２７または２９記載の走査型プローブ顕微
    鏡。
31. 【請求項３１】 試料温度を一定に決め、ある周波数で
    測定したい領域内を測定することで、表面凹凸像、Ａｃ
    ｏｓ像、Ａｓｉｎ像、ｔａｎ像をマッピングするように
    した、請求項２３記載の走査型プローブ顕微鏡。
32. 【請求項３２】 試料温度を一定に決め、前記較正試料
    で補正することで、較正後のＡｃｏｓ像（弾性成分
    像）、Ａｓｉｎ像（粘性成分像）、ｔａｎ像（ｔａｎδ
    像）をマッピング表示するようにした、請求項３１記載
    の走査型プローブ顕微鏡。
33. 【請求項３３】 表面凹凸像を測定後、探針を測定した
    いポイントに移動させて、Ａｃｏｓ（弾性成分）、Ａｓ
    ｉｎ（粘性成分）、ｔａｎδの各特性について、温度依
    存、周波数依存、振幅依存、たわみ量（押し付け量）依
    存の曲線を求めるようにした、請求項９、１０、１１、
    １２または１３記載の走査型プローブ顕微鏡。
34. 【請求項３４】 ある測定したいポイントでの特性曲線
    を測定後、別の場所に探針を移動させて、同じく別の場
    所のポイントでの特性を測定することで、試料表面内の
    場所の違いによる粘弾性特性を同時に表示、比較するよ
    うにした、請求項３３記載の走査型プローブ顕微鏡。
35. 【請求項３５】 試料温度ごとにＡｃｏｓ像（弾性成分
    像）、Ａｓｉｎ像（粘性成分像）、ｔａｎ像（ｔａｎδ
    像）をマッピングして記憶させ、試料温度ごとの一連の
    マッピング像内の一部のエリアを指定することで該当部
    分のＡｃｏｓ曲線、Ａｓｉｎ曲線、ｔａｎδ曲線の温度
    依存特性がグラフで表示できるようにした、請求項９、
    １０、１１、１２または１３記載の走査型プローブ顕微
    鏡。
36. 【請求項３６】 前記周波数ごとにＡｃｏｓ像（弾性成
    分像）、Ａｓｉｎ像（粘性成分像）、ｔａｎ像（ｔａｎ
    δ像）をマッピングして記憶させ、前記周波数ごとの一
    連のマッピング像内の一部のエリアを指定することで該
    当部分のＡｃｏｓ曲線、Ａｓｉｎ曲線、ｔａｎδ曲線の
    周波数依存特性がグラフで表示できるようにした、請求
    項９、１０、１１、１２または１３記載の走査型プロー
    ブ顕微鏡。
37. 【請求項３７】 たわみ量（探針の試料面への押し付け
    具合）ごとにＡｃｏｓ像（弾性成分像）、Ａｓｉｎ像
    （粘性成分像）、ｔａｎ像（ｔａｎδ像）をマッピング
    して記憶させ、たわみ量ごとの一連のマッピング像内の
    一部のエリアを指定することで該当部分のＡｃｏｓ曲
    線、Ａｓｉｎ曲線、ｔａｎδ曲線のたわみ量依存特性が
    グラフで表示できるようにした、請求項９、１０、１
    １、１２または１３記載の走査型プローブ顕微鏡。
38. 【請求項３８】 振幅ごとにＡｃｏｓ像（弾性成分
    像）、Ａｓｉｎ像（粘性成分像）、ｔａｎ像（ｔａｎδ
    像）をマッピングして記憶させ、該振幅ごとの一連のマ
    ッピング像内の一部のエリアを指定することで該当部分
    のＡｃｏｓ曲線、Ａｓｉｎ曲線、ｔａｎδ曲線の振幅依
    存特性がグラフで表示できるようにした、請求項９、１
    ０、１１、１２または１３記載の走査型プローブ顕微
    鏡。
39. 【請求項３９】 湿度ごとにＡｃｏｓ像（弾性成分
    像）、Ａｓｉｎ像（粘性成分像）、ｔａｎ像（ｔａｎδ
    像）をマッピングして記憶させ、該湿度ごとの一連のマ
    ッピング像内の一部のエリアを指定することで該当部分
    のＡｃｏｓ曲線、Ａｓｉｎ曲線、ｔａｎδ曲線の湿度依
    存特性がグラフで表示できるようにした、請求項９、１
    ０、１１、１２または１３記載の走査型プローブ顕微
    鏡。
40. 【請求項４０】 試料温度を階段状に上昇あるいは下降
    させ、階段状の温度一定になった部分で前記周波数を変
    化させることにより試料の粘弾性特性を求める際に、試
    料の温度依存と周波数依存を測定するようにした、請求
    項９、１０、１１、１２または１３記載の走査型プロー
    ブ顕微鏡。
41. 【請求項４１】 試料温度を階段状に上昇あるいは下降
    させ、階段状の温度一定になった部分でたわみ量を変化
    させることにより試料の粘弾性特性を求める際に、試料
    の温度依存とたわみ量依存を測定するようにした、請求
    項９、１０、１１、１２または１３記載の走査型プロー
    ブ顕微鏡。
42. 【請求項４２】 試料温度を階段状に上昇あるいは下降
    させ、階段状の温度一定になった部分で振幅を変化させ
    ることにより試料の粘弾性特性を求める際に、試料の温
    度依存と振幅量依存を測定するようにした、請求項９、
    １０、１１、１２または１３記載の走査型プローブ顕微
    鏡。
43. 【請求項４３】 試料温度を階段状に上昇あるいは下降
    させ、階段状の温度一定になった部分で湿度を変化させ
    ることにより試料の粘弾性特性を求める際に、試料の温
    度依存と湿度依存を測定するようにした、請求項９、１
    ０、１１、１２または１３記載の走査型プローブ顕微
    鏡。
44. 【請求項４４】 試料温度を階段状に上昇あるいは下降
    させ、階段状の温度一定になった部分で周波数、たわみ
    量、振幅、湿度を変化させることにより試料の粘弾性特
    性を求める際に、試料の温度依存と周波数依存、たわみ
    量依存、振幅依存、湿度依存のいずれかを３次元表示を
    するようにした、請求項９、１０、１１、１２または１
    ３記載の走査型プローブ顕微鏡。
45. 【請求項４５】 ３次元表示の中で周波数を指定するこ
    とで、試料の粘弾性特性と温度依存の関係を２次元断面
    プロファイルとして表示することとした、請求項４４記
    載の走査型プローブ顕微鏡。
46. 【請求項４６】 前記３次元表示の中で、たわみ量を指
    定することにより試料の粘弾性特性と温度依存の関係を
    ２次元断面プロファイルとして表示することとした、請
    求項４４記載の走査型プローブ顕微鏡。
47. 【請求項４７】 前記３次元表示の中で、振幅を指定す
    ることにより試料の粘弾性特性と温度依存の関係を２次
    元断面プロファイルとして表示することとした、請求項
    ４４記載の走査型プローブ顕微鏡。
48. 【請求項４８】 前記３次元表示の中で、湿度を指定す
    ることにより試料の粘弾性特性と温度依存の関係を２次
    元断面プロファイルとして表示することとした、請求項
    ４４記載の走査型プローブ顕微鏡。
49. 【請求項４９】 前記３次元表示の中で、温度を指定す
    ることにより試料の粘弾性特性と周波数依存の関係を２
    次元断面プロファイルとして表示することとした、請求
    項４４記載の走査型プローブ顕微鏡。
50. 【請求項５０】 前記３次元表示の中で、温度を指定す
    ることにより試料の粘弾性特性とたわみ量依存の関係を
    ２次元断面プロファイルとして表示することとした、請
    求項４４記載の走査型プローブ顕微鏡。
51. 【請求項５１】 前記３次元表示の中で温度を指定する
    ことで、試料の粘弾性特性と振幅依存の関係を２次元断
    面プロファイルとして表示することとした、請求項４４
    記載の走査型プローブ顕微鏡。
52. 【請求項５２】 前記３次元表示の中で、温度を指定す
    ることにより試料の粘弾性特性と湿度依存の関係を２次
    元断面プロファイルとして表示することとした、請求項
    ４４記載の走査型プローブ顕微鏡。
53. 【請求項５３】 先端に微小な探針を有するカンチレバ
    ーと、該カンチレバーの変位を検出する手段と、前記カ
    ンチレバーまたは試料を一定周期で所望の振幅量に振動
    させる手段と、該振動させる入力信号に対する前記検出
    される出力信号の時間的遅れを求める手段と、試料を移
    動させる試料移動手段とからなり、前記振動させる入力
    信号に対する前記検出される出力信号の時間的遅れを求
    め、前記時間的遅れの大小より試料の粘弾性特性を測定
    することを特徴とする、走査型プローブ顕微鏡。