JP2004117248A

JP2004117248A - 広領域走査型プローブ顕微鏡

Info

Publication number: JP2004117248A
Application number: JP2002282717A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Yanagi; 柳　和久; Akihiko Honma; 本間　昭彦
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】本発明の課題は、従来の微小領域画像と同じ高分解能で、均一な画質の広領域画像を、コンパクトな形態で実現出来る走査型プローブ顕微鏡を提供することにある。
【解決手段】本発明の広領域走査型走査プローブ顕微鏡は、微小領域を走査させるＸＹ軸スキャナと、試料もしくは前記ＸＹ軸スキャナを移動させるためのＸＹステージを具備し、前記ＸＹ軸スキャナの走査により微小領域画像を取得する手段と、前記微小領域に隣接する領域に顕微鏡中心をシフトさせるべく前記ＸＹステージを移動制御する手段と、隣接する複数の微小領域画像を繋ぎ合わす画像合成手段とを備えるものである。
【選択図】　　図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カンチレバー先端の探針により試料表面の形状や物理的状態を検出して画像化するプローブ顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）は、機械的探針によって試料表面を走査し、探針と試料表面との間に働く力や他の物理的相互作用を検出することによって、試料表面の物理量をｎｍ以下のオーダーで観察する装置である。例えば、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）の一つとして代表的な原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）では、探針と試料表面の間に働く原子間力をプローブのたわみ量変化という情報で検出し、これを利用することによって試料の表面形状を観察することができる。また、走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）は、導電性の試料表面に先端の鋭い金属探針を接近させて電圧を印加し、両者間に流れるトンネル電流を用いて試料表面の形状を測定する装置である。
【０００３】
このような走査型プローブ顕微鏡においては、試料あるいはプローブを水平二次元方向（以下ＸＹ方向と呼ぶ）と高さ方向（以下Ｚ方向と呼ぶ）に精度良く走査して探針の接触点に対応した物理量を検出し、その値を位置に対応させて画像化するのであるが、一般に１画像に対応した適正走査範囲は２０〜８０ｍｍである。従来からプローブ顕微鏡での広領域の測定画像を得たいときは、広範囲を走査できる変位量が大きいＸＹ軸スキャナを搭載する方法が良く使用される。しかし、走査型プローブ顕微鏡の１走査線のピクセル数は５１２程度とされているため、このように変位量が大きいＸＹ軸スキャナを搭載した装置では、水平方向のデータサンプリング間隔が広くなり、十分高い水平方向分解能を得られないという問題が生じる。また、変位量が大きいＸＹ軸スキャナを搭載した装置では、その駆動方法によってはスキャナ固有の特性により、画像が湾曲してしまうという問題もあった。
【０００４】
特許文献１「走査型プローブ顕微鏡」には広範囲にわたって高精度の形状測定を行う走査型プローブ顕微鏡として、プローブを複数個配列することによって測定範囲を拡大し、各プローブで測定される変位信号について、プローブの配列に基づく位置ずれと各プローブ自体が持つ特性による誤差を補正し、さらに、各プローブによる測定データをつなぎ合わせて広範囲の像を得るものが開示されている。即ちこの走査型プローブ顕微鏡は図８に示すように、同一ステージ４に複数のプローブ２を２次元的に配列したプローブアレイ３と、プローブアレイを３次元方向に移動可能とする移動手段５，７と、試料の表面形状の測定データを各プローブ毎に測定する変位検出手段１０，１１と、各プローブの位置誤差およびプローブ特性に基づいて、測定データを各プローブ毎に補正する測定データ補正手段１２，１４，１５と、各プローブ毎の隣接する測定データの相互相関を求めて測定データをつなぎ合わせ合成像を生成する測定データ合成手段２０を備えるものである。この走査型プローブ顕微鏡は分解能の高い微小領域の画像を合成するものであるため、分解能の高い広領域画像が得られるのであるが、プローブを２次元的に配列したプローブアレイと、プローブアレイを３次元方向に移動可能とする移動手段を要するため、装置が大掛かりとなると共に試料に対するスムーズな走査が難しいという問題、各プローブの位置誤差およびプローブ特性に基づいて、測定データを各プローブ毎に補正しなければ合成画像の一体連続性が得られないという厄介な問題と、それを実行するための測定データ補正手段を要する点など多くの問題を伴うものであった。
【０００５】
また、画像を複数個繋ぎ合わして広領域画像を得る技術については特許文献２（特許第３２１０１８７号公報）にも開示されているが、これはＳＴＭ、ＡＦＭ等の走査型プローブ顕微鏡の探針の最大走査範囲内をいくつかの部分領域に分けて順次走査を行い、得られた画像をつなぎ合わせることによって探針の最大走査範囲内で原子レベルの高分解能を持った画像を得る走査方式を提供するもので、この走査型プローブ顕微鏡の走査方式は、試料表面に沿って圧電素子により探針を走査させることによって試料表面の凹凸に関する信号を得る走査型プローブ顕微鏡において、前記圧電素子に、前記探針の最大走査範囲をｎ分した部分領域を順次変更させるためのオフセット信号と、このオフセット信号が１つの部分領域にある間に、その部分領域内を走査するための走査信号とを重畳して印加するようにしたものである。この装置は基本的に広領域を走査できる大型のＸＹ軸走査手段を備える必要があり、装置の大型化は避けられない。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３００７５８号公報　要約書　図１
【特許文献２】特許第３２１０１８７号公報
段落番号０００８，０００９
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、従来の微小領域画像と同じ高分解能で、均一な画質の広領域画像を、コンパクトな形態で実現出来る走査型プローブ顕微鏡を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の広領域走査型走査プローブ顕微鏡は、上記課題を達成するため微小領域を走査させるＸＹ軸スキャナと、試料もしくは前記ＸＹ軸スキャナを移動させるためのＸＹステージを具備し、前記ＸＹ軸スキャナの走査により微小領域画像を取得する手段と、前記微小領域に隣接する領域に顕微鏡中心をシフトさせるべく前記ＸＹステージを移動制御する手段と、隣接する複数の微小領域画像を繋ぎ合わす画像合成手段とを備えるものである。すなわち、本発明では高分解能を保ったままの広範囲の測定領域を得るために、ＸＹ軸スキャナと別個のＸＹステージを併用することにより前記問題点を解消している。
本発明の広領域走査型走査プローブ顕微鏡では、変位量の直線性を得るためにＸＹ軸スキャナの駆動機構としてボイスコイルモータを採用した。また、同じく直線性を得るためにＸＹステージにはその変位を検出する変位センサを備えるようにし、該変位センサの検出量を駆動機構にフィードバックする形態を採った。
更に本発明の広領域走査型走査プローブ顕微鏡は、隣接する複数の微小領域画像を繋ぎ合わす画像合成手段を備え、該画像合成手段は各画像の左右もしくは上下にオーバラップ領域を設定して合成するものとした。そして、隣接する領域に顕微鏡中心をシフトさせる変位量はＸＹ軸スキャナによる得られる１画像の寸法からオーバラップ寸法分を差し引いた量に設定し、順次ＸＹステージの移動を繰り返す動作により画像取得するようにした。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、ＸＹ軸スキャナと別個のＸＹステージを併用し、単一のプローブによる微小領域画像を複数得てそれを合成することにより、コンパクトな形態で従来の走査型走査プローブ顕微鏡の微小領域画像と同じ高分解能で、かつ均一な画質の広領域画像を実現出来る走査型プローブ顕微鏡を提供するものである。まず、本発明の走査型プローブ顕微鏡としての基本構成を図１を参照しながら説明する。１は先端に探針２を備えたカンチレバーであり、３はカンチレバー１と一体構造の変位検出器で、該変位検出器３は筒体１０の先端部に取付けられている。この筒体１０には直交する三軸方向にシャフトが取りつけられ、該シャフトの他端にはボイスコイルモータが取付けられている。すなわち、水平方向にＸ軸スキャナとしてのＸ軸ボイスコイルモータ４と、Ｙ軸スキャナとしてのＹ軸ボイスコイルモータ５が、そして垂直方向にＺ軸駆動部としてのＺ軸ボイスコイルモータ６が配置されている。前記探針１１はＸＹステージ３０に対峙し、該ＸＹステージ３０上には試料が載置される試料台３１が取付けられている。
【００１０】
このような基本構成を備えた本発明の走査型プローブ顕微鏡の基本動作フローを、図２を参照しながら説明する。まず準備として試料面の観察領域のコーナ部分の上に探針２が来るようにＸＹステージ３０を位置調整しておく。その際の試料表面と探針２の先端との距離は２〜３ｍｍ程度にされている。次にステップ１で探針２を試料表面に近づけるべくＺ軸粗動機構９を作動させて筒体１０をＺ軸方向に移動し、所謂粗動を実行する。ステップ２で試料表面と探針２の先端間に力が作用し合っている状態でＸＹ軸スキャナすなわち、Ｘ軸ボイスコイルモータ４とＹ軸ボイスコイルモータ５を駆動させて試料表面の微小領域をラスタ状に走査させ、当該領域の測定画像情報をＸＹステージ３０の位置情報と共に画像メモリに蓄積する。続いてステップ３ですべての微小領域画像が得られたかを確認し、得られた場合は終了となるが、そうでないときはステップ４に進み、Ｚ軸駆動部６を作動させて筒体１０をＺ軸上方向に概ね１００〜２００μｍ微動させ、探針２を試料表面からわずかに離す。ステップ５では探針２を離した状態で、ＸＹステージ３０を駆動して探針２を１画像分移動する。ステップ６で隣接する領域に顕微鏡中心が移ったならばＺ軸駆動部６を作動させて筒体１０をＺ軸下方向に概ね１００〜２００μｍ微動させ、探針２を試料表面に接近させる。ステップ７では探針２の試料面への接近状態を確認し、接触がなされていないときはステップ６に戻り、接触状態がとられているときはステップ２に戻って次の微小領域の画像を取得する。ステップ２からステップ３までを繰返し、必要な広領域をカバーする複数の微小領域画像を画像メモリに蓄積して、すべての画像を得たときはステップ３で終了し、画像取得作業を終える。
【００１１】
必要な広領域をカバーする複数の微小領域画像をすべて取得したならば、ＸＹステージ３０の位置情報に対応させてこれらの微小領域画像を編集合成する。この合成画像を１つの広領域画像として改めて画像メモリに蓄積するようにしてもよい。この画像合成の概念を図３を参照して説明すると、ＸＹ軸スキャナで走査して得られる画像は図に示す微小領域の画像であり、これを（ｉ，ｊ）といったＸＹステージ３０の位置情報に基づいて各微小領域の画像を繋ぎ合わせ、１つの画像に合成する。本発明の合成画像はこのよう１つの同じプローブを用いてすべての微小領域画像を取得するようにしたものであるから、プローブの検出特性や測定条件にバラツキが無く、ディスプレイに１枚の広領域画像として表示させたとき、合成した画像間で画質の差がなく均質な連続画像を得ることができる。
【００１２】
【実施例１】本発明で用いられるＸＹ軸スキャナの具体例を図４を参照しながら説明する。図において１は先端に探針２を備えたカンチレバーであり、３は該探針２が試料面との接触により変位する量を検出する変位検出器であって、具体的には歪みゲージ形式のものや光てこ式のものなどが採用される。該変位検出器３の背面側中心にはスピンドル７が取付けられ、他端部はＺ軸駆動用のボイスコイルモータ６につながれている。該スピンドル７は上下方向に２つの放射状バネＫｖ１，Ｋｖ２を介して中筒８の内面に取りつけられており、該中筒８の外面はＺ軸粗動機構９を介して筒体１０の太筒部１０ａに取付けられている。この筒体１０は太筒部１０ａと薄肉の細管部１０ｂとからなり、バネＫｈ１として機能する細管部１０ｂを介して顕微鏡本体２０と一体的に形成されている。この筒体１０の太筒部１０ａには放射方向にＸ軸シャフト４１が取付けられ他端部はＸ軸駆動用のボイスコイルモータ４につながれている。また、これと直交する位置には同様にＹ軸シャフト５１が取付けられ他端部はＹ軸駆動用のボイスコイルモータ５につながれている。更に、筒体１０は前記細管部１０ｂの外側にやはり筒状のバネ部材Ｋｈ２を介して本体２０と連結されている。これは先のバネＫｈ１として機能する細管部１０ｂと協働して水平駆動に対する本体１０の弾性を決める要素となる。この第二のバネ部材Ｋｈ２は図に示されるように環状溝部に入れられた低融点合金とズームヒータが付けられた筒状の加熱部材を介して筒体１０と結合されている。
【００１３】
以上の構成において、Ｚ軸粗動機構９はＺ軸方向の数ｍｍといった比較的大きな昇降動作を行なわせるものであり、この実施例では温度変形部材を用いている。Ｚ軸駆動用のボイスコイルモータ６はμｍオーダーの微小変位駆動を担う。また、測定のための二次元走査を実行する水平方向駆動は、二つのボイスコイルモータ４，５が担う。すなわち、該モータが作動しシャフト４１，４２を進退させると、太筒部１０ａは該シャフト４１，４２を介して力を受けるが、この太筒部１０ａは薄肉の細管部１０ｂを介して顕微鏡本体２０と一体的に形成されているので、本体２０に固着部分を支点として薄肉の細管部１０ｂが歪んで該太筒部１０ａを変位させることになる。直交する二つのボイスコイルモータ４，５の駆動力を受け、筒体１０は振り子形態で変位し、先端に取り付けられたカンチレバー１の探針２を例えばラスタ状に走査する。なお、走査が振り子形態で行なわれるものであるため走査領域を広くとると直線性を損ねることになるが、本発明では走査領域を微小に設定することで直線性を担保している。
その際の二つのボイスコイルモータ４，５の駆動力と探針２の変位量との関係は筒体１０の弾性に依存することになるが、上記したように本実施例では筒体１０が細管部１０ｂの他その外側にやはり筒状のバネ部材Ｋｈ２を介して本体２０と連結されているため、常温ではこのバネ部材Ｋｈ２も細管部１０ｂのバネＫｈ１と協働して水平駆動に対する本体１０の弾性を決める要素となる。しかし、ズームヒータがＯＮし筒状の加熱部材が加熱された状態となると、低融点合金が溶解して溝部との固着関係が解かれ、その場合このバネ部材Ｋｈ２は筒体１０の弾性を決める要素から外れることになる。すなわち、本実施例ではズームヒータをＯＮ／ＯＦすることにより、本体１０の弾性を切替え変更することができる。
【００１４】
本発明で用いられるＸＹステージの具体例を図５を参照しながら説明する。図において、水平方向に移動可能に支承されているＸＹステージ３０には直交する二つの辺にレバー３１，３２の一端がそれぞれ連結されており、支点を挟んで該レバー３１，３２の他端側はＸ軸アクチュエータ３０ｘとＹ軸アクチュエータ３０ｙの駆動軸に連結されている。本体２０に固定されているＸ軸アクチュエータ３０ｘまたはＹ軸アクチュエータ３０ｙが駆動されると、前記支点を中心にレバー３１が回動され、てこの原理により変位量を拡大して試料ステージ３０を変位させる機構となっている。この試料ステージ３０は本体２０に対しバネ３３で弾性的に支持されており、Ｘ軸アクチュエータ３０ｘまたはＹ軸アクチュエータ３０ｙによる変位を吸収する。そしてこの試料ステージ３０のＸ方向及びＹ方向変位量を静電容量式或いは光電式等の二つの変位センサ３４で検出するようにし、それぞれの検出量はＸ軸アクチュエータ３０ｘまたはＹ軸アクチュエータ３０ｙの駆動部にフィードバックして、変位の直線性を得るように駆動制御するようにしている。
【００１５】
本実施例の全体システムを図６を参照しながら説明する。ＣＰＵである主制御部にキーボード等の入力操作部からパラメータを入力し設定する。主制御部から設定された試料の観察領域の角部の位置情報と現在位置情報に基づき、ＸＹステージを駆動する信号が出力され、ＸＹステージ駆動増幅器を介してＸＹステージ３０の駆動部へ入力される。ＸＹステージ３０が駆動され、試料の観察領域の角部の位置が探針２の下方にくるように移動される。続いて主制御部からＺ軸昇降機能部へ探針２を試料面に下ろす粗動指令が出力され、Ｚ軸昇降機能部でＺ軸粗動機構９への駆動信号かＺ軸ボイスコイルモータ６への信号かを識別してアクチュエータ駆動増幅器に送信する。この場合Ｚ軸粗動機構９の駆動信号であるから該Ｚ軸粗動機構９の駆動部に駆動信号が送信され、探針２を下降させ試料表面に接触させる。この状態で、測定のための探針走査を開始する。まず、同期信号発生器から水平同期信号と垂直同期信号を受け、走査信号発生部で鋸歯状の走査信号を作成し、アクチュエータ駆動増幅器を介してＸＹ軸スキャナのボイスコイルモータ４，５を駆動し、１画像の微小領域をラスタ走査して試料面の形状すなわちＺ方向情報を得る。試料面の凹凸に対応して探針と試料間の接触圧（原子間力）が変化するので、それに応じてカンチレバー１が変位する。この変位を変位検出器３で検出し、比較器の一入力端に送信するが、この比較器のもう一方の入力端には主制御部に設定された基準接触圧に対応した目標値が入力されている。この比較器で差分が出たときはその差分信号をＰＩ制御部に送り、比例信号と積分信号を加味した帰還制御信号を作り、該差分信号が生じないようにＺ軸駆動部すなわちＺ軸のボイスコイルモータ６を駆動する。すなわち、この実施例では試料面の凹凸に追従するようにＺ軸のボイスコイルモータが駆動されスピンドル７をＺ軸方向に変位させるので、探針２は常に所定圧で試料と接触することになる。そしてそのＺ軸方向の変位を測定出力信号として取り出す。この信号はフィルタを通すことでうねり信号やノイズを除去し、アンプを介した後Ａ／Ｄ変換器でデジタル信号とし画像メモリに蓄積する。その際同期信号発生器からの同期信号を受け、ラスタ走査における位置情報に対応して画像メモリに書き込まれる。
【００１６】
１画像の書き込みが終わったなら、主制御部は探針２を２００〜３００μｍ上昇させる指令を出し、Ｚ軸昇降機能部とアクチュエータ駆動増幅器を介してＺ軸のボイスコイルモータ６を駆動して探針２を試料面から離す。続いて主制御部は探針２に下に先の画像に隣接する１画像の微小領域が来るように駆動信号を出し、該信号はＸＹステージ駆動増幅器を介してＸＹステージ３０の駆動部へ入力され、ＸＹステージ３０が駆動されて試料を指定位置に移動する。そして、主制御部は探針２を試料面に接触するように指令を出し、Ｚ軸昇降機能部とアクチュエータ駆動増幅器を介してＺ軸のボイスコイルモータ６を駆動して探針２を試料面に下ろす。この状態で、測定のための探針走査を開始し、先の画像取り込みと同じ手順で画像蓄積が行なわれる。広領域の測定画像がすべて取り込まれたならば、測定は終了する。次に複数画像の合成であるが、画像メモリに蓄積された複数の微小領域画像は主制御部の指令によりデータ処理部によってＸＹステージを移動させた微小領域の位置情報と対応させ画像を繋ぎ合わせる。
【００１７】
本実施例で採用した複数画像の繋ぎ合わせについて図７を参照しながら説明する。図に示すように隣接する画像が互いにオーバラップするように取得し、そのオーバラップしている領域を重ね合わせて位置合わせをし、その後オーバラップした領域については一方の画像を消去して合成する。図に太線で囲った領域が設定されたＸＹスキャナによる走査領域であり、１画像の情報である。図２で示したような領域区分をして測定領域のすべての点の測定情報が得られていれば、それを繋ぎ合わせて完璧な合成画像が得られるはずであるが、実際にはＸＹステージやＸＹ軸ボイスコイルモータの機構上の位置精度の限界等の問題があり、画像合成したときの境界に不連続が生じ易い。本実施例では画像情報が欠落したり重なったりする境界部分の画像を積極的にオーバラップさせ、繋ぎ合わせの際の位置合わせにも用いることに想到したものである。
【００１８】
前述したように本実施例では、１つの画像が取り込まれた段階で主制御部から隣接領域への試料の移動をＸＹステージに指令するのであるが、その移動量を設定されたＸ方向についてはスキャナのＸ方向走査量ＸｓよりΔｘ分少なく、Ｙ方向についてはスキャナのＸ方向走査量ＸｙよりΔｙ分少なく設定している。したがって、試料の移動量は１画像領域よりＸ方向にはΔｘ分少なく、Ｙ方向にはΔｙ分少なくなり、その位置で取得する走査画像は図に示したように隣接画像とＸ方向にはΔｘ分だけ、Ｙ方向にはΔｙ分だけオーバラップしたものとなる。このようにして取得された複数の画像は、主制御部の指令によりデータ処理部によってＸＹステージを移動させた微小領域と対応させ画像を繋ぎ合わせるのであるが、本実施例では更にデータ処理部でオーバラップした領域の２つの画像情報の相関を取り、相関の最も高い位置で隣接画像を繋ぐように微調整を行うようにした。共通のセンサを用い等しい測定条件で得た画像であることに加え、このように繋ぎ合わせることで合成画像の均一性連続性がもたらされる。
広領域の画像をモニタに表示させるに際しては、サンプリングして全体画像を表示することも出来るが、その場合、せっかくの高分解能の画像が生きない。そこで、本実施例では高分解能を維持した画像として局部的に表示すると共にスクロール機能で全体画像を観察することができる構成を採るようにした。
【００１９】
【発明の効果】本発明の広領域走査型走査プローブ顕微鏡は、微小領域を走査させるＸＹ軸スキャナと、試料もしくは前記ＸＹ軸スキャナを移動させるためのＸＹステージを具備し、前記ＸＹ軸スキャナの走査により微小領域画像を取得する手段と、前記微小領域に隣接する領域に顕微鏡中心をシフトさせるべく前記ＸＹステージを移動制御する手段と、隣接する複数の微小領域画像を繋ぎ合わす画像合成手段とを備えたものであるから、サンプリング間隔が一定の変位量となるため、広領域の画像においても高分解能を維持することができる。また、ＡＦＭの性能として画像品質が最も良い走査範囲を１画像として設定してこれらを繋ぎ合わせることができるため、ＡＦＭの性能を最大に反映した広領域走査の画像を得ることができる。
本発明では直線性に歪みが出ない微小領域の走査範囲に抑え、ＸＹステージの駆動と組合せて複数の微小領域画像を繋いで合成画像としたので、サンプリング間隔が一定の変位量となるため正確なデータに基づく歪みのない画像を得ることができる。また、ＸＹステージはその変位を検出する変位センサを備えるようにした本発明の走査プローブ顕微鏡は、該変位センサの検出量を駆動機構にフィードバックする形態を採ることにより、ＸＹステージの変位量を線形性を高めることができ、これが画像の均一性をもたらせる。
また、隣接する複数の微小領域画像を繋ぎ合わす画像合成手段は各画像の左右もしくは上下にオーバラップ領域を設定して合成する機能を備えた本発明の広領域走査型走査プローブ顕微鏡は、緻密な位置合わせが出来ると共に、隣接する画像間の不連続が解消された。
本発明は、ＡＦＭとしてはかなり広領域の観察画像を取り込むことが可能であり、表面粗さ計等で測定できる領域をもカバーできることにより、表面粗さデータを双方の測定器で取得して表面粗さ計の校正をすることができるため、工業用途として有効な使用が期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る走査型プローブ顕微鏡の基本構成を示す図である。
【図２】本発明の基本動作フローを示すフローチャートである。
【図３】本発明に係る走査型プローブ顕微鏡の画像合成を説明する概念図である。
【図４】本発明の実施例におけるＸＹスキャナの詳細説明図である。
【図５】本発明の実施例におけるＸＹステージの駆動機構を示す図である。
【図６】本発明の実施例の全体システムを示すブロック図である。
【図７】本発明の実施例における画像合成を説明する概念図である。
【図８】従来の広領域プローブ顕微鏡を説明する図である。
【符号の説明】
１　カンチレバー　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１０　筒体
２　探針　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１０ａ　太管部
３　変位検出器　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１０ｂ　細管部
４　Ｘ軸ボイスコイルモータ　　　　　　　　　　　２０　顕微鏡本体
４１　Ｘ軸シャフト　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３０　ＸＹステージ
５　Ｙ軸ボイスコイルモータ　　　　　　　　　　　　３０ａ　Ｘ軸アクチュエータ
５１　Ｙ軸シャフト　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３０ｂ　Ｙ軸アクチュエータ
６　Ｚ軸ボイスコイルモータ　　　　　　　　　　　　３１、３２　レバー
７　スピンドル　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３３　バネ
８　中筒　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３４　ステージ変位検出器
９　Ｚ軸粗動機構

Claims

微小領域を走査させるＸＹ軸スキャナと、試料もしくは前記ＸＹ軸スキャナを移動させるためのＸＹステージを具備し、前記ＸＹ軸スキャナの走査により微小領域画像を取得する手段と、前記微小領域に隣接する領域に顕微鏡中心をシフトさせるべく前記ＸＹステージを移動制御する手段と、隣接する複数の微小領域画像を繋ぎ合わす画像合成手段とを備えた広領域走査型走査プローブ顕微鏡。
ＸＹ軸スキャナの駆動機構はボイスコイルモータであることを特徴とする走査プローブ顕微鏡。
ＸＹステージはその変位を検出する変位センサを備えるものであって、該変位センサの検出量を駆動機構にフィードバックする形態を採ることにより、変位量を線形化させたことを特徴とする走査プローブ顕微鏡。
隣接する複数の微小領域画像を繋ぎ合わす画像合成手段は各画像の左右もしくは上下にオーバラップ領域を設定して合成することを特徴とする請求項１に記載の広領域走査型走査プローブ顕微鏡。
隣接する領域に顕微鏡中心をシフトさせるＸＹステージの変位量はＸＹ軸スキャナによる得られる１画像の寸法からオーバラップ寸法分を差し引いた量に設定し、順次ＸＹステージの移動を繰り返す動作により画像取得することを特徴とする請求項１に記載の広領域走査型走査プローブ顕微鏡の使用方法。