JP3360792B2 - 走査型プローブ顕微鏡 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は走査型プローブ顕微
鏡に関し、特に、制御系の制御偏差を積極的に利用し、
比較的高速に探針を走査し、試料表面の情報を素早く捕
らえるのに適した走査型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（以下「ＳＰＭ」
とも記す）は、先端の尖った探針（プローブ）を、試料
に対してナノメートル（ｎｍ）オーダまで接近させ、そ
のとき探針と試料との間に生じる原子間力等の物理的な
相互作用を測定することにより、試料表面の形状などを
原子寸法レベルで計測する装置である。その中でも走査
型原子間力顕微鏡（以下「ＡＦＭ」とも記す）に代表さ
れる力顕微鏡は、カンチレバーと呼ばれる非常にバネ定
数の低い片持ち梁を用い、カンチレバー先端に備えた探
針と試料の間に作用する原子間力によるカンチレバーの
たわみ変形による変位量を検出することにより、試料表
面の凹凸形状を測定する装置である。

【０００３】図５を参照して従来のＡＦＭの代表的な機
械的要部の構成および制御系の構成を説明する。このＡ
ＦＭは一般的なコンタクトモードのＡＦＭである。この
ＡＦＭにより試料表面の形状を測定するときの動作は次
の通りである。

【０００４】先端に探針５１を有するカンチレバー５２
で生じる変位は、レーザ光源５３と光検出器５４からな
る光テコと呼ばれる光学的変位検出装置により計測され
る。光テコは、ＡＦＭのカンチレバーの変位検出手段と
して一般的に広く用いられているものである。またトラ
イポッド５５は、試料５６を載置する試料台５７を支持
する３軸（直交するＸ，Ｙ，Ｚの各軸）方向の圧電素子
５８ａ，５８ｂ（Ｙ軸圧電素子は図示せず）を備え、Ｘ
Ｙ方向の走査、および探針・試料間（またはカンチレバ
ー・試料間）の距離を制御するＺ軸方向の動作を行うた
めの３次元アクチュエータである。

【０００５】試料５６の表面形状を測定するときには、
探針５１を備えるカンチレバー５２を、図示しない接近
・退避機構により、試料５６に対し原子間力が作用する
領域まで接近させる。その時、探針５１が試料５６の表
面から力を受け、カンチレバー５２にたわみ変形が生じ
る。カンチレバー５２にたわみ変形が生じると、減算器
５９と制御回路６０によって、光テコにより検出された
カンチレバー５２のたわみ変形による変位量（探針５１
の変位量）を表す変位信号ｓ１と予め設定された設定値
ｓ０との間の差としての偏差信号Δｓが０となるよう
に、トライポッド５５のＺ軸方向の動作が制御される。
すなわち、カンチレバー５２のたわみ変形による変位量
は常に設定値ｓ０に一致するように制御され、そのた
め、探針５１は試料５６に対して一定の力で押しつけら
れた状態に保たれる。当該押し付け力が一定になるよう
に制御を行いながら、ＸＹ走査回路６１によりトライポ
ッド５５の各圧電素子を駆動して試料５６の表面を走査
すると、Ｚ軸方向の制御信号ｓ２は試料表面の凹凸に応
じて変化する。その制御信号ｓ２とＸＹ走査回路６１の
出力信号に基づいて、信号処理装置６２で試料表面の凹
凸形状の情報を得ることができ、これによって表示装置
６３に測定像を表示できる。

【０００６】なお実際の装置では、上記制御信号ｓ２の
変化する値を、試料５６における走査範囲での各点の高
さ情報とし、高さに応じて例えば濃淡のコントラストを
付して表示画面に表示することにより、試料の測定領域
の形状を視覚的に表現するようにしている。

【０００７】またＳＰＭの１つである走査型トンネル顕
微鏡（ＳＴＭ）では、探針・試料間の距離に応じて変化
するトンネル電流を検出し、このトンネル電流の値が予
め設定された値に一致するように探針・試料間の距離を
制御する。検出する物理量は異なるが、ＡＦＭと制御信
号は類似し、測定の原理はほぼ同一である。その他の種
類の走査型プローブ顕微鏡でも同様である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】試料表面を観察する
際、従来のＳＰＭでは、まず比較的大きな走査範囲で素
早く観察を行って目的とする観察場所を見つけ、その目
的の場所をより小さな走査範囲でより高い分解能で観察
し、必要に応じてさらに走査範囲を小さくし分解能をさ
らに高くして詳細な観察を行うといった手法が用いられ
ていた。このことは、一般的な光学顕微鏡に置き換えて
考えてみると、まず低倍率の対物レンズで広く大まかに
観察して目的とする場所を捕らえ、倍率を高くして、観
察目的の箇所の分解能を高めていく作業（ズーミング）
に相当する。

【０００９】しかしながら、従来のＳＰＭの制御系の構
成では、大きな走査範囲を高速に走査しようとすると、
探針と試料表面との距離を一定に保つ制御が試料表面の
凹凸の変化に追従できないという可能性が高くなる。探
針・試料間距離を一定に制御する制御信号を用いて試料
表面の情報を得るように構成された従来のＳＰＭによれ
ば、制御が追従できないときには正確な測定を行うこと
はできない。場合によっては、試料表面の大まかな形状
を捕らえることすらできないこともあり得る。従って、
そのようなときには、走査速度を小さくし、ゆっくりと
時間をかけて測定しなければならず、大きな走査範囲を
素早く観察するといった目的を達成できない。

【００１０】またＳＰＭにおいて、試料が傾いて試料台
に載置されるようなことは、ごく一般に起こり得ること
である。従来のＳＰＭでは、試料表面の凹凸も、試料を
載置したときの傾きも、高さの変化に対応した制御信号
の変化として同じように計測される。従って、試料表面
の凹凸と試料の傾斜の両方を含んだ高さ情報が、例えば
白黒の濃淡情報として表示される。観察しようとする試
料表面の凹凸の大きさに対して試料の傾斜の方が相対的
に大きい場合には、観察結果として表示される像から
は、試料の傾斜のみが認識でき、表面の凹凸を反映した
濃淡のコントラストが認識できなくなり、問題である。
一般的にＳＰＭで観察しようとする試料の凹凸は大きく
ても数μｍであり、またｎｍレベルの凹凸を観察したい
場合も多い。従って、載置する試料の傾斜が試料表面の
凹凸よりも相対的に大きくなることは容易に起こり得る
ことである。

【００１１】上記の問題に対処するために、従来では、
試料台に傾斜機構を備え、測定結果に基づいて試料の傾
斜をなくして再度測定するか、あるいは、測定終了後に
ソフトウェア的に試料の傾斜を補正する処理を行ってい
た。しかしながら、光学顕微鏡のズーミングを例にとっ
て説明したように、大きな走査範囲を素早く観察すると
いった目的のためには、そのような対策は適当でない。

【００１２】さらに、ＳＰＭにおいて測定するのは３次
元の情報であり、従来では、前述の通り、所定の走査位
置における高さ情報に例えば白黒の濃淡を対応づけて表
示画面上に表示していた。その場合、表示のための特別
な演算処理などを必要としないため、走査しながらリア
ルタイムに測定結果を表示することができるという利点
があった。しかし、測定者が直感的に３次元の形状を認
識づらいという欠点があった。そこで、３次元の立体表
示を行い、直感的に形状を認識できるようにすることが
望まれる。

【００１３】また大きな凹凸の中に相対的に小さな凹凸
が含まれるような形状を測定したとき、小さな凹凸に対
する濃淡のコントラストがほとんど認識できなくなり、
大きな凹凸しか認識できないような場合がある。

【００１４】そこで従来は、測定終了後にソフトウェア
的に処理し、対応させて表示することにより３次元的な
立体表示を行っていた。例えば、測定された表面形状に
或る方向から光を照射した場合の光と影の状態を演算
し、陰影処理をして立体表示するというような処理が採
用された。そのような処理は一般的に用いられる手法で
あるので説明を省略するが、多くの演算を必要とするの
で、走査しながらリアルタイムで表示するのは困難であ
り、やはり光学顕微鏡のズーミングを例にとって説明し
たように、大きな走査範囲を素早く観察するといった目
的のためには適さない。

【００１５】本発明の目的は、前述の各問題点を解決
し、大きな走査範囲を素早く観察することができ、さら
に３次元的な立体表示を簡易にかつ短時間に行える走査
型プローブ顕微鏡を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段および作用】本発明（請求
項１に対応）に係る走査型プローブ顕微鏡は、上記の目
的を達成するため、試料に対向する探針と、試料と探針
の間の距離を変化させる変位手段（トライポッド等）
と、試料の表面に対して探針を相対的に移動させる走査
手段（ＸＹ走査回路）と、探針と試料の間に生じる物理
量に起因して探針に生じる変化量を検出する検出手段
（光テコの検出装置）と、当該変化量と基準設定値の差
を求め偏差信号を出力する演算手段（減算器）と、偏差
信号を入力し、当該偏差信号が適切条件を満たすように
変位手段の動作を制御する制御手段（制御回路）と、走
査手段と制御手段の各々から出力される信号を信号処理
し表示手段（表示装置）の画面に測定像を表示する信号
処理手段（信号処理装置の測定像作成処理部）を備えた
走査型プローブ顕微鏡であり、偏差信号と走査手段から
出力される信号とを用いて測定像を作成し、この測定像
を表示手段の画面に表示する偏差信号像作成手段（信号
処理装置の偏差信号像作成処理部）を備えるように構成
される。

【００１７】上記の構成において、さらに好ましくは、
偏差信号の値の大小を色情報に対応させて測定像を作成
し、表示する。

【００１８】上記の構成において、さらに、走査手段
は、制御手段による制御が追従不可状態となり、偏差信
号が生じるような高速な走査速度で走査を行うものであ
る。

【００１９】走査型プローブ顕微鏡では、通常、大きな
走査範囲を高速に走査し、その結果制御が追従できない
場合には、制御信号を用いて測定像を得ても、測定誤差
が大きく十分に有効な情報を得られない。他方、測定誤
差として、表面形状に応じた制御に係る偏差信号が生じ
る。そこで本発明の走査型プローブ顕微鏡では、この偏
差信号を積極的に利用し、当該偏差信号を用いて試料表
面の形状が反映した測定像を作成し、表示する構成を備
えるようにした。例えば、所定の走査位置における偏差
信号の大小を色情報に対応させて表示するようにした。
より具体的に説明すると、例えば試料表面の走査範囲内
に何らかの凹凸があった場合には、大きく急峻な凹凸で
あれば大きな制御偏差（偏差信号）が生じ、小さくなだ
らかな凹凸であれば相対的に小さな制御偏差となり、ま
た平坦な所では制御偏差は生じない。従って、大きな走
査範囲を高速に走査した場合でも、本発明の走査型プロ
ーブ顕微鏡によれば、偏差信号を利用することにより、
表面の凹凸に対応した測定像を得ることができる。

【００２０】また試料が傾いて載置された場合でも、例
えば走査範囲内に全く凹凸がなく平坦であったときに
は、高速に走査しても、試料の傾きは緩やかに変化する
信号成分であるので、制御は追従でき、制御偏差は生じ
ず、理論的には常に０である。従って本発明による走査
型プローブ顕微鏡では、傾き成分は表示されず、キャン
セルされ、傾きがなくかつ凹凸のない平坦な像として表
示される。また試料が傾いて載置され、その表面に何ら
かの凹凸があった場合でも、同様な理由により傾き成分
は表示されず、キャンセルされ、試料表面の凹凸に対応
した測定像のみを得ることができる。

【００２１】さらに、例えば単純な左右対称の凸形状を
走査した場合に生じる制御偏差について考察してみる。
凸形状の立ち上がりの部分（仮に左側とする）で生じる
制御偏差と、凸形状の立ち下がりの部分（仮に右側とす
る）で生じる制御偏差の符号は反対で、理論的には同じ
大きさの制御偏差が生じる。さらに凸形状の上の平坦な
部分および凸形状以外の平坦な部分では制御が追従でき
るので、理論的には制御偏差は０になる。本発明では、
そのように生じる制御偏差の信号値の大小を、例えば白
黒の濃淡に対応づけて表示すると、凸形状の左側は相対
的に白く、右側は相対的に黒く、それ以外の平坦な部分
はそれらの中間の濃度というコントラストがついて表示
される。そのような表示は、測定された凸形状の左側か
ら光を照射した（白く光って見えるはず）場合の状態を
演算し、右側が暗く影になっているような処理をして立
体表示するという従来の処理を行った像に実質的に等し
くなる。つまり本発明によれば、偏差信号を利用して従
来と同様に測定像を作成するだけで、そのような演算を
行うことなく、あたかも陰影処理を施したような測定像
を得ることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
を添付図面に基づいて説明する。

【００２３】図１は本発明に係るＳＰＭの実施形態を示
す。本実施形態のＳＰＭは、一例としてカンチレバーを
備えた力検出式のものであり、特に、コンタクトモード
のＡＦＭの例を示している。またこのＡＦＭでは、カン
チレバーのたわみ変形によって生じる変位量は一般的な
光テコの検出原理を利用して検出される。

【００２４】図１において、試料１１は、トライポッド
１２に支持された試料台１３の上に載置される。トライ
ポッド１２は、試料台１３を支持する３軸方向の圧電素
子すなわちＸ軸圧電素子１４ａとＹ軸圧電素子（図示せ
ず）とＺ軸圧電素子１４ｂを備え、ＸＹ方向の走査およ
び探針・試料間（またはカンチレバー・試料間）の距離
を制御するＺ軸方向の駆動を行うための３次元アクチュ
エータである。試料１１の上側には、当該試料１１に対
向する探針１５を先端に備えるカンチレバー１６が配置
される。カンチレバー１６の上方にはレーザ光源１７と
光検出器１８からなる光テコ（光学的変位検出装置）が
配置される。レーザ光源１７から出射されたレーザ光１
７ａはカンチレバー１６の背面（鏡面）で反射され、光
検出器１８に入射する。試料１１と探針１５は、試料１
１の表面と探針１５の間で原子間力が作用する程度まで
接近した状態に保持されており、試料・探針間の距離が
変化すると原子間力が変化し、当該原子間力に応じてカ
ンチレバー１６がたわみ変形する。カンチレバー１６の
たわみ変形によりカンチレバー１６で生じる変位量は、
光テコにより計測される。

【００２５】図１において、試料１１の表面の形状を測
定するときには、探針１５を、周知の接近・退避機構
（図示せず）により試料１１に対し原子間力が作用する
領域まで接近させる。そのとき、探針１５が試料表面か
ら力を受け、カンチレバー１６にたわみ変形が生じる。
光テコにより検出されたカンチレバー１６の変位量（探
針１５の変位量）は、光検出器１８から変位信号ｓ１と
して取り出される。減算器１９では、予め設定された基
準となる設定値ｓ０と上記変位信号ｓ１の差が偏差信号
Δｓとして演算される。当該偏差信号Δｓは制御回路２
０に供給される。制御回路２０は、トライポッド１２の
Ｚ軸方向の動作すなわちＺ軸圧電素子１４ｂを制御する
ものであり、減算器１９から出力される上記偏差信号Δ
ｓが０になるように、制御信号ｓ２を生成し、出力す
る。すなわち、この制御系では、カンチレバー１６のた
わみ変形による変位量が常に設定値ｓ０に一致するよう
に制御が行われる。これによって、探針１５は試料１１
の表面に対し一定の力で押付けられた状態に保たれる。
このように探針１５を試料１１に対して押付け力を一定
に保持する制御を行いながら、ＸＹ走査回路２１により
トライポッド１２を駆動して試料１１の表面を探針１５
で走査すると、Ｚ軸方向の制御信号ｓ２は試料１１の表
面の凹凸形状に応じて変化する。

【００２６】ＸＹ走査回路２１は走査速度を決定する走
査駆動信号を出力する。従って、ＸＹ走査回路２１は走
査速度を決定する働きを有する。

【００２７】信号処理装置２２は、コンピュータ等で構
成され、内部に用意されたプログラムによって機能手段
として実現された測定像作成処理部２２ａと偏差信号像
作成処理部２２ｂを備えている。

【００２８】上記の制御信号ｓ２とＸＹ走査回路２１か
ら出力される走査駆動信号は信号処理装置２２に入力さ
れ、さらに測定像作成処理部２２ａに入力される。測定
像作成処理部２２ａは、制御信号ｓ２によって試料表面
の高さ情報を得ると共に、走査駆動信号から走査範囲に
おける位置情報（座標情報）を得、これらの情報に関す
るデータを組み合わせることにより測定像を描くための
データを作成し、このデータを用いて表示装置２３の画
面に試料表面の凹凸情報に関する画像すなわち測定像を
表示する。当該測定像は測定者が視覚的に把握しやすい
ように作成され、表示される。例えば、制御信号ｓ２に
よって得られる試料表面の凹凸の高さを白黒の濃淡に対
応づけて画面に表示する。

【００２９】さらに、本実施形態によるＳＰＭの構成で
は、偏差信号ΔｓとＸＹ走査回路２１から出力される走
査駆動信号が信号処理装置２２の偏差信号像作成処理部
２２ｂに入力されるように構成される。偏差信号像作成
処理部２２ｂは、偏差信号Δｓと走査駆動信号を用いて
偏差信号像を作成し、表示装置２３に表示する。

【００３０】偏差信号Δｓの値は、基準となる設定値ｓ
０から、実際のカンチレバー１６のたわみ変形による変
位量、すなわち変形量を引いた値であり、測定誤差に相
当する。偏差信号Δｓは、カンチレバー１６の変形量偏
差ということができる。また制御系がアナログ制御系で
あれば、扱う信号は電圧信号であり、偏差信号Δｓは電
圧信号となる。偏差信号Δｓは、制御系による制御が追
従できない場合に生じる。

【００３１】図２は、或る試料をＡＦＭにより実際に測
定し、信号処理装置２２の測定像作成処理部２２ａによ
って、各測定点における制御信号ｓ２の値の大小に応じ
て白黒の濃淡を対応づけて測定像を作成し、当該作成像
を表示装置２３の画面に表示したものである。走査範囲
内の最も高い点に白を、最も低い点に黒を対応づけ、そ
の間を高さに応じた階調をつけて表示している。従来の
一般的なＡＦＭでは、制御信号ｓ２を利用してこのよう
な測定像が得られる。試料の表面には、縦０．３μｍ、
横０．６μｍの楕円形の凹形状（窪み）があり、その窪
みの底面と窪み以外の部分はほぼ平坦である。従って、
楕円形の内側は黒く、それ以外の部分は白く表示されて
いる。また、この試料は、図中で左下より右上の方が
０．３μｍ程度低く傾いた状態で載置されている。従っ
て、左下は白く、右上は相対的に黒く表示されている。

【００３２】図３は、図２の測定像を作成するために測
定データを用いて、図中右下の方向から光を照射した場
合の光と影の状態と、その時の視点が真上ではなく、や
や右下側に傾いた視点から見た場合の見え方とを演算
し、陰影処理をして立体表示したものである。右下から
光を照射した場合であるので、窪み部分の左側斜面が白
く光って見え、右側斜面の部分が黒く影になっている。
また載置した試料が左上から右下に向かって傾斜してい
る様子が分かる。さらには、図２では分かりづらかった
が、窪みの上側の部分に、僅かに凸部分（盛り上がり）
があることが、図３では十分に認識できる。それ以外に
も、左端に非常に小さな突起があること、窪みの斜面部
分の微妙な形状についても、図２では全く認識できない
が、図３では認識することができる。従来のＡＦＭは、
以上述べたような、測定データを元にソフトウェア的に
処理して３次元表示する機能を一般的に備えている。そ
のような機能は、試料の表面形状を認識するのに非常に
有効である。

【００３３】本実施形態では、前述の通り、信号処理装
置２２内に偏差信号像作成処理部２２ｂを備える。偏差
信号像作成処理部２２ｂは偏差信号Δｓを入力し、この
偏差信号Δｓと、ＸＹ走査回路２１の走査駆動信号と用
いて、表示装置２３の画面に表示する。偏差信号像作成
処理部２２ｂでは、各測定点における偏差信号Δｓの値
の大小に応じて白黒の濃淡を対応づけ、偏差信号像を表
示するためのデータを作成する。偏差信号像を作成する
処理は、制御信号ｓ２を用いて行っていた従来の測定像
作成処理と実質的に同様であり、特別に複雑な演算を必
要とするようなものではない。従って、従来の制御信号
ｓ２に基づく測定像と同様、走査しながらリアルタイム
に制御系で生じる偏差信号Δｓに基づく測定像を作成
し、表示することができる。

【００３４】前述の説明では、説明の便宜上、制御信号
ｓ２を利用する測定像作成処理部２２ａと偏差信号Δｓ
を利用する偏差信号像作成処理部２２ｂとを別の処理手
段として説明したが、処理の内容は同じであるので、測
定像作成処理部２２ａに偏差信号を入力できるように構
成して、測定像作成処理部２２ａに、偏差信号像作成処
理の機能を持たせるように構成することもできる。

【００３５】図４は、前述の或る試料を本実施形態のＡ
ＦＭにより測定し、信号処理装置２２の偏差信号像作成
処理部２２ｂによって、各測定点における偏差信号Δｓ
の値の大小に応じて白黒の濃淡を対応づけて偏差信号像
を作成し、当該像を表示装置２３の画面に表示したもの
である。走査範囲内の最も偏差信号の大きい点に白を、
最も偏差信号の小さい点に黒を対応づけ、その間を高さ
に応じた階調をつけて表示している。この場合にも、偏
差信号像は、図２で示した測定像と同様にリアルタイム
で表示される。特に、このような偏差信号像が作成・表
示できる場合は、比較的高速に走査し、そのために制御
回路２０等からなる制御系が追従できず、制御偏差（偏
差信号Δｓ）が生じている場合である。

【００３６】偏差信号Δｓを利用して作られる測定像に
は、次のような特徴がある。窪み形状の底面および窪み
以外の部分は平坦であるので、制御は追従でき、従って
偏差信号Δｓはほぼ０である。また、窪みの左側斜面の
部分は、高さの変化が急激であるため制御が追従でき
ず、制御偏差が生じており、右側斜面の部分でも同様に
制御偏差が生じているが、偏差信号Δｓの符号は左側斜
面のときと反対になる。何故ならば、左側斜面を走査し
ているとき（この場合、左から右に走査している）は高
さが急激に減少するが、右側斜面では高さが急激に増加
するからである。従って、図４では、左側斜面の部分が
白く、右側斜面の部分が黒く、制御偏差がほぼ０になる
平坦部では、白と黒の中間の階調になっている。このよ
うな表示は、あたかも右側から光を照射した場合の光と
影の状態を演算して表示しているように見えるはずであ
る。実際のところ、図４は図３における立体表示と非常
に近い表示になっている。また、図２では分かりづらか
った窪みの上側の部分の僅かな凸部分（盛り上がり）
や、左側の小さな突起も、図３と同様に、図４でもはっ
きりと認識できる。さらに、試料の傾斜成分について
は、走査範囲全体に渡るゆるやかな高さ変化であるた
め、制御が追従でき、従って図４では傾斜成分はキャン
セルされている。

【００３７】なお本実施形態では、制御信号ｓ２に基づ
く測定像と、偏差信号Δｓに基づく測定像（偏差信号
像）を、同時にリアルタイムに表示する場合を示してい
るが、どちらか一方のみを選択的に表示できるようにす
るのは容易である。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、ＳＰＭの測定において制御系で生じる偏差信号を
利用し、例えば偏差信号の大小を色情報に対応させて像
を作成し、表示するようにしたため、高速な走査を行っ
て試料表面の凹凸情報を得ることができる。特に、本来
の制御が追従できず、制御偏差が生じるような高速な走
査の場合に、試料表面の情報を得ることができるという
効果がある。偏差信号を利用して作成される測定像は、
試料表面の形状に対応した像を、あたかも３次元表示し
たような形状を認識しやすい像として、特別な演算をす
ることなく、リアルタイムに表示することができる。従
って、比較的大きな走査範囲で素早く観察を行い、目的
とする観察場所を見つけることが容易になる。また試料
を載置したときの傾斜部分も特別な処理をすることなく
キャンセルすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による走査型プローブ顕微鏡の実施形態
を示す構成図である。

【図２】 本発明の走査型プローブ顕微鏡で制御信号を
用いて得られた測定像の一例を示す、ディスプレー上に
表示した中間調画像の写真である。

【図３】 図２に示した測定像のデータを利用して傾斜
を有する３次元立体像をソフト的に作成し、ディスプレ
ー上に表示した中間調画像の写真である。

【図４】 本発明の走査型プローブ顕微鏡で偏差信号を
用いて得られた測定像の一例を示す、ディスプレー上に
表示した中間調画像の写真である。

【図５】従来の走査型プローブ顕微鏡の一例を示す構成
図である。

【符号の説明】

１１ 試料 １２ トライポッド １３ 試料台 １５ 探針 １６ カンチレバー １７ レーザ光源 １８ 光検出器 ２２ 信号処理装置 ２２ａ 測定像作成処理部 ２２ｂ 偏差信号像作成処理部 ２３ 表示装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 13/10 - 13/24 G12B 21/00 - 21/24 G01B 21/30 H01J 37/28 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料に対向する探針と、前記試料と前記
   探針の間の距離を変化させる変位手段と、前記試料の表
   面に対して前記探針を相対的に移動させる走査手段と、
   前記探針と前記試料の間に生じる物理量に起因して前記
   探針に生じる変化量を検出する検出手段と、前記変化量
   と基準設定値の差を求め偏差信号を出力する演算手段
   と、前記偏差信号を入力し、当該偏差信号が適切条件を
   満たすように前記変位手段の動作を制御する制御手段
   と、前記走査手段と前記制御手段の各々から出力される
   信号を信号処理し表示手段の画面に測定像を表示する信
   号処理手段を備えた走査型プローブ顕微鏡において、 前記偏差信号と前記走査手段から出力される信号とを用
   いて測定像を作成し、この測定像を前記表示手段の画面
   に表示する偏差信号像作成手段を備えたことを特徴とす
   る走査型プローブ顕微鏡。
2. 【請求項２】 前記偏差信号の値の大小を色情報に対応
   させて前記測定像を作成し、表示したことを特徴とする
   請求項１記載の走査型プローブ顕微鏡。
3. 【請求項３】 前記走査手段は、前記制御手段による制
   御が追従不可状態となり、前記偏差信号が生じるような
   高速な走査速度で走査を行うことを特徴とする請求項１
   または２記載の走査型プローブ顕微鏡。