JPH0470506A

JPH0470506A - 原子プローブ顕微鏡

Info

Publication number: JPH0470506A
Application number: JP18146990A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kajimura; 梶村　宏; Takao Okada; 孝夫岡田
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1990-07-11
Filing date: 1990-07-11
Publication date: 1992-03-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コこの発明は、試料の微細な表面形状を観察する原子プロ
ーブ顕微鏡に関する。

［従来の技術］このような原子プローブ顕微鏡としては、走査型トンネ
ル顕微ｌｆｔ　（ＳＴＭ：　５ｃａｎｎ：ｎｇ　丁ｕｎ
ｎｅｌｉｎｇ　Ｍｉ−ｃｒｏｓｃｏｐｅ）、原子開力顕
微鏡（ＡＦＭ；Ａｔｏｍｉｃ　ＦｏｒｃｅＭｉｃｒｏｓ
ｃｏｐｅ）、磁気力顕微鏡（ＭＦＭ；　Ｍａｇｎｅｔｉ
ｃＦｏｒｃｅ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）などが知られて
いる。

走査型トンネル顕微鏡は、　ビニッヒ（Ｂｉｎｎｉｇ）
、ローラー（Ｒｏｈｒｅｒ）他によって１９８２年に提
案された装置で、導電性試料の表面形状を原子オーダー
でＩ！ｌ！測できる。その詳細はＩ’Ｇ、Ｂｉｎｎｉｇ
Ｈ，Ｒｏｈｒｅｒ、　Ｃｈ、ｇｅｒｂｅｒ　ａｎｄ　Ｅ
、Ｗｅｉｂｅｌ、　”５ｕｒｆａｃｅＳｔｕｄｉｅｓ　
ｂｙ　Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ　Ｍｉｃ
ｒｏｓｃｏｐｅ　。

Ｐｈｙｓｉｃａｌ　　Ｒｅｖｉｅｗ　　Ｌｅｔｔｅｒｓ
、　　Ｖｏｌ、４９．　５７　　（＋９８２）Ｊの中に
記述される。走査型トンネル顕微鏡は導電性の探針を有
し、探針は導電性試料の近傍に支持される。探針先端を
試料表面に１　ｒ＋ｍ程度まで近づけ、探針と試料との
間に電圧を印加すると両者の間にトンネル電流が流れる
。　トンネル電流は探針と試料の間の距離に依存して変
化し、その大きさはＯ，ｌｎｍの距離変位に対して１桁
程度変化する。

探針は試料表面に沿って移動（例えばラスター走査）さ
れるが、その間、探針と試料との間に流れるトンネル電
流が一定に保たれるように、探針と試料との間の距離が
圧電体などの微動素子によって制御される。このため、
探針と試料との間の距離が一定に保たれ、探針先端は試
料表面に平行な表面形状を反映した曲面上を移動する。

従って試料の表面の形状を示す３次元像が、圧電体に印
加した電圧から算出される探針先端の位置データに基づ
いて構成される。

また、絶縁性試料の表面形状を原子オーダーで観察でき
る装置として、原子開力顕微鏡が提案されている。その
詳細はｒＧ、ｂｉｎｎｉｇ、　Ｃ，Ｆ、Ｑｕａｔｅ。

”Ａｔｏｍｉｃ　Ｆｏｒｃｅ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ　
、　Ｐｈｙｓｉｃａｌ　ＲｅｖｉｅｗＬｅｔｔｅｒｓ、
　Ｖｏｌ、５６．９３０（１９８６）Ｊの中に記述され
る。

原子開力顕微鏡では、探針は柔軟なカンチレバーによっ
て支持される。探針が試料表面に近づくと、探針先端の
原子と試料表面との原子との間には、ファン・デル・ワ
ールス（ｖａｎ　ｄｅｒ　Ｗａａｌｓ）相互作用による
引力が働き、　さらに原子の結合距離程度まで近づくと
、パウリ（Ｐａｕｌｉ）の排他律による斥力が働く、こ
れらの引力および斥力（原子間力）は１０−９〜＋ｏ”
ス［Ｎ］と非常に小さい、探針先端の原子が原子間力を
受けると、その大きさに応じてカンチレバーが変位する
。探針を試料表面に沿って走査させると、試料表面の凹
凸に対応して探針と試料との間の距離が変化するため、
カンチレバーの変位量が変化する。このカンチレバーの
変位量を検出し、圧電体などの微動素子をフィードバッ
ク制御して、カンチレバーの変位量を一定に保つ。

このときの圧電体の印加電圧から探針先端の軌跡に基づ
いて、試料の表面形状の画像が得られる。

磁気力顕微鏡は磁性体材料で形成された探針を有し、他
の構成は基本的に原子開力顕微鏡と同様である。この場
合も原子開力顕微鏡と同様に、探針と試料の磁性粒子と
の間に働く磁力を一定に保ちながら探針を試料面に対し
て走査させることによって、試料表面の凹凸像を得るこ
とができる。

［発明が解決しようとする課題］このような原子開力顕微鏡や磁気力顕微鏡で使用される
カンチレバーは、微小な力（原子間力または磁力）に対
して大きな変位を得るため、好ましくは、できるだけ軽
量かつ弾性係数の大きい物質を用いて薄片・細長に形成
される。その反面、カンチレバーが長くなると固有振動
数が低下し、走査時における試料の凹凸に追従する応答
性が悪くなるとともに、外部振動ノイズの除去が困難に
なる。一般に、カンチレバーの長さは１ｏｏｏ［μ０］
以下に抑えられ、固有振動数は数＋［ｋＨｚ］に設定さ
れる。　このため、カンチレバーの変位の大きさが制限
され、　その検出には優れた感度が要求される。

このようなカンチレバーの変位を検出する方法として、
カンチレバーの裏面（探針のない側の而）に対してＳＴ
Ｍを構成し、　カンチレバーの変位をトンネル電流の変
化として検出する方法がある。

このとき、カンチレバーが導電性の場合はそのままでよ
いが、カンチレバーが絶縁性の場合にはその面に導電性
材料を蒸着するなどして導電性コートを施す必要がある
。　　ＳＴＭは、探針とカンチレバーとの間の距離に対
して十分な感度を有するが。

探針とカンチレバーとの間にも原子間力が発生するため
、正確な計測ができない。

また、別の方法として、カンチレバーの先端部裏面に光
学反射面を設け、この反射面にルビー固体レーザーやア
ルゴン気体レーザーのビームを入射させ、カンチレバー
の変位に応じて変化する反射角をＰＳＤ（光位置検出器
）で検出する方法がある。

しかしながら、この方法では、感度を上げるためにビー
ムの入射角を大きくすると、装置が大型になり、固有振
動数が低下するため、逆に感度の低下を招く、　さらに
、カンチレバー面への入射ビームは広がりを有し、反射
角の分解能向上のため、反射面の平面度を良くすること
が必要であるが容易ではない。

さらに、別の方法として、　レーザーから射出された光
を参照光と検出光の２本のビームに分割し、検出光ビー
ムをカンチレバーの先端部裏面に設けた光学反射面に照
射し、反射面からの反射ビームを参照光ビームと干渉さ
せ、干渉出力を光電検出する方法がある。良好な感度を
得るには、外部環境の影響（温度、気圧等の歪）が相殺
されるように、参照光学系と検出光学系との光路長を等
しくしなければならないが、このために装置が複雑にな
る。　また、参照光学系と検出光学系を別々にすると、
各々の光路の腕の固有振動数を等しくすることが容易で
はなく、このために外部環境の影響を受けて感度が劣化
する。

この発明は、微弱な力によるカンチレバーの変位を、外
部環境に対して安定に、良好な感度で検出できる小型の
検出系を備える原子プローブ顕微鏡の提供を目的とする
。

［課題を解決するための手段］二の発明の原子プローブ顕微鏡は、試料を走査する探針
と、探針を支持すると共に、探針に作用する力を受けて
変形するカンチレバーと、カンチレバーの先端部に設け
られた反射面と１反射体を有し、反射体と反射面との間
でファブリ・ペロ型共振器が構成されるように配置され
る半導体レーザーと、半導体レーザーの出力の変化を検
出する光検出器と、探針と試料を相対的に移動させる移
動手段と、光検出器および移動手段の出力に基づいて試
料表面の画像を構成する手段とを備える。

［作用］この発明による原子プローブ顕微鏡では、半導体レーザ
ーの反射体とカンチレバー上の反射面との間にファプリ
・ペロ型共振器が構成される。半導体レーザーの反射体
は、例えば、Ａ１□Ｏ５膜を臂開面に蒸着することによ
り、　または、ブラッグ格子反射体を設けることにより
形成される。このような構成において、探針と試料との
間に力、例えば原子間力が作用して、カンチレバーが変
位する（反る）と、共振器の光路長が変化し、発振波長
がシフトする。また、カンチレバーの変位が十分に大き
いとき、共振器に閉じ込められる光が減少し。

共振器の出力（特性）が低下する。従って、カンチレバ
ーの変位は、波長変化または出力特性の低下として光検
出器で検出される。試料表面の凹凸像は、例え（Ｌ　移
動手段を用いて、探針を試料表面に対して走査（例えば
タスター走査）せると共に、カンチレバーの変位を一定
に保つようにサーボをかけ、移動手段の駆動信号を取り
出して画像化することにより得られる。

［実施例コ以下、図面を参照しながら、　二の発明の原子プローブ
顕微鏡の実施例について説明する。

第１図に示されるように、　この実施例の装置は、試料
１２の表面を走査する探針１４を先端部に備えるカンチ
レバー１６を有する。カンチレバー１６は長さ５００−
２０００Ｃμｍコ、厚さ５［μｍ１．幅２００［μｍ］
の５ｉｎ２（またはＳｉ３Ｎ、）のレバ一部を有し、マ
イクロッアプリケーションあるいはマイクロマシニング
と呼ばれる。半導体プロセス作製技術をベースに展開さ
れる技術を用いて作製される０例えばｒＫｕｒｔ　Ｅ、
　Ｐｅｔｅｒｓｅｎ：　５ｉｌｉｃｏｎ　ａｓ　ａ　Ｍ
ｅｃｈａｎｉｃａＭａｔｅｒｉａｌ、　Ｐｒｏｃｅｅｄ
ｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＩＴＴＴ　７０　（１９８２
）４２０」の中で述べられる技術がこれに相当する。カ
ンチレバー１６は、ＡｕやＡ１を蒸着して形成されたミ
ラー１８を先端部上面に備える。

カンチレバー１６の支持部は、装置への取付は及び交換
を考慮して、ある程度丈夫な構造を有し。

例えばマイクロッアプリケーションによる未加工部分の
基板がそのまま利用される。カンチレバー１６の支持部
は、例えばＰＺＴからなる圧電体２０を介して、　シリ
コンまたはパイレックス製の支持部材２２に固定される
。圧電体２０は対向する２枚の電極２１（一方のみ図示
される）を備え、電極に印加される電圧に応じてカンチ
レバー１６を上下方向に移動させる。　また、　ミラー
１８の上方には半導体レーザー２４が配置される。半導
体レーザー２４は互いに対向する２枚の電極を有し、支
持部材２２に設けられた銅などのヒートシンク部材２６
に、一方は直接取り付けられ、他方はシリコンゴム２８
を介して取り付けられる。半導体レーザー２４は二重へ
テロ構造を有し、　しきい値の小さい小出力のものが好
ましい。

以下、−船釣な半導体レーザーについて詳しく説明する
。二重へテロ構造の半導体レーザーは、第２図に示され
るように、　ｎ型ＧａＡｓ基板１００の（００１＞面に
ｎ型ＧａＡｓバッフ７層１０２、　ｎ型Ａｔｏ、。

Ｇａ０．５Ａｓ、　、クラッド層１０４、　ＡＩＱ、　
１５ＧａＯ８，Ａｓ活性層１０６、　ｐ型＾１０．　、
Ｇａ０．　Ｓ＾Ｓクラッド層＋０８、及び、　ストライ
ブ状のｎ型ＧａＡｓブロッキング層１１０が順に積層さ
れた構造を有する。これらの各層は例えばエピタキシャ
ル成長によって形成される。　さらに、　ストライブ状
のｎ型ＧａＡｓブロッキング層１１０およびｎ型ＧａＡ
ｓ基板１００に接して、それぞれ、ストライブ状のｐ型
オーミック電極ｌ１２およびｎ型オーミック電極１１４
が設けられる。半導体レーザーは１００〜３００［μＩ
Ｉｌ］の間隔で互いに平行に位置する２つの臂開面（（
１１０）面）を有し、これらの臂開面（反射面）の間で
ファブリ・ベロ型共振器が構成される。オーミック電極
に電圧が印加されると、注入された電子の再結合により
光が放出される。この光は互いに平行な２つの反射面の
間を往復し、誘導放出作用により増幅されながら、反射
面に戻る一部の光が途中で吸収され（吸収損失）、誘導
放出による電力とが釣り合って発振を開始する。このレ
ーザー共振器内を往復する光は１反射面と平行な等位相
面を持つ定在波をつくり、反射面からの部分透過によっ
て出力が取す出される。波長より長い共振器長をもつレ
ーザー共振器では、波長の僅かに異なる多数の波長が共
振可能になる。そのレーザー共振器内の複数の定在波の
スペクトル図を第３Ａ図に示す、　レーザー共振器の長
さＬは、光の波長λ、導波路の等何局折率ｎ３．を用い
て、　Ｌ＝ｑλ／２ｎ１．（ここにｑは整数）と表され
る。従って、　λ＝０．８５［μ０］、ｎ、＠＝３．５
、Ｌ　＝　３００［μｍ］のとき、定在波はｑ＝２４７
０−１の節を有する。活性層の幅を狭くし、水平横モー
ド発振を抑えた二重へテロ構造半導体レーザーは、第３
Ｃ図に示す注入電流−出力特性のしきい値（Ｉ　ｔｈ＋
、　　Ｉ　、ｌ、２）以上の電流が注入されると、第３
Ｂ図に示されるように、中央のスペクトルでのみ発振す
る単一モード・レーザーとして動作する。　このときの
スペクトル幅は、縦モード間隔Δμ（０，３〜２ｒ＋ｍ
）の数分の１と非常に狭く、数分の１オングストローム
の波長シフトで急激に出力が低下する。

光通信で使用されるレーザーは、　ファイバーの光分散
を考慮し、安定した単一モード発振を得るため、活性領
域中に格子を設けた分布帰還型（ＤＦＢ）レーザーや、
活性領域の両側または片側に格子を設けた分布反射型（
ＤＢＲ）レーザーが主に使用される。

このようなレーザーでは１発振波長が格子の周期で決ま
るため、単一モード発振が安定して得られる。　また、
通信用半導体レーザーでは、大出力を得るために、その
注入電流は大きい、　このため大量のエネルギーが発光
以外の熱に変換され、　レーザーの温度を大きく上昇さ
せる。ファブリ　ペロ・モードでは、温度上昇による活
性領域の屈折率変化のため、波長がＧａＡｓ／Ａ　ｌＧ
ａＡｓレーザーでは０．６〜０．８［人／ｄｅｇコ、　
Ｇａ１ｎＡｓＰ／ｌｎＰレーザーでは１．０［人／ｄｅ
ｇ］の割合で変動するため、パワー上昇に対して不安定
である。

この実施例の半導体レーザー２４では、　ミラー１８に
近い側の臂開面（透過臂開面）３０は５ｉｎ２またはＳ
ｉ、Ｎ４の反射防止ｇ　（ＡＲ）コートを有し、ミラー
１８から遠い側の臂開面（反射臂開面）３２はＡｌ２Ｏ
，のコートを有する。　これらの臂開面３０゜３２およ
びミラー１８は平行に配置され、従って、ミラー１８と
反射臂開面３２との光導波路間にファブリ・ベロ共振器
が構成される。この共振器にしきい値を越えた電流が注
入されると、所定の周波数を有するレーザー光が反射襞
間面３２から出力される０反射襞間面３２の上方には、
半導体レーザー２４から射出されたレーザー光を検出す
る光検出器３４が配置される。　このような検出器３４
としては１例えば、　レーザー光の波長に感度を合わせ
て材料を選択した高感度のＰＩＮフォトダイオードが用
いられる。

探針１４に何ら力が作用していないとき、　ミラー１８
は反射臂開面３２に対して平行に位置し、共振器は第４
図の出力曲線Ｔ。で示される出力特性を有する。従って
、電源４０から振幅Ｉ４１周波数ｆ６の電流が半導体レ
ーザー２４に供給されたとき、反射臂開面３２からは最
大振幅Ｐ、、８を有するレーザー光が光検出器３４で検
出される。探針１４が試料１２に接近し、両者の間に原
子間力が生じると、　カンチレバー１６の先端部が半導
体レーザー２４の側に移動するため、　ミラー１８と反
射臂開面３２の平行が崩れ、共振器に閉じ込められる光
が減少する。ことため、実効的な出力特性が第４図の出
力曲線Ｔ１に変化し、光検出器３４で検出されるレーザ
ー光の最大振幅がＰｌｌ、からＰ、に減少する。従って
、光検出器３４からは、カンチレバー１６の変位（反り
）、すなわち探針１４と試料１２との間に生じる原子間
力に対応した信号が得られる。

測定の際、圧電体２０に印加する電圧を調整して探針１
４を試料１２に接近させ、両者の間にある所定の原子間
力が作用している状態、つまり、光検出器３４から所定
の出力がある状態を作り出す、　この状態で、探針１４
と試料１２が相対的に移動されると、試料表面の凹凸に
応じて、探針１４と試料１２との間の距離が変化し、光
検出器３４の出力が変動する。光検出器３２の出力は整
流検波器３４に入力されて変動が検出され、　この変動
を打ち消すようにサーボ回路３６から圧電体２０に所定
の電圧が供給される。走査の間、圧電体２０に印加され
る電圧はサーボ回路３８から出力され、試料表面の２次
元像を構成する。

この発明の別の実施例の概略的な構成を第５図に示す、
この実施例の基本的な構成は上述の実施例と全く同様で
、反射臂開面３２と検出器３４との間に、　レーザー波
長λ。を選択透過するように調整されたエタロン４２が
配置された点だけが異なる。

エタロン４２は、気体レーザーに用いられる波長選択性
フィルターとして知られ、反射率の等しい２枚のミラー
を高い精度で平行に保って構成され、反射率が１００％
に近いほど透過光のスペクトル幅が狭くなる。その透過
波長は、エタロンの入射角により調整される。

この実施例の装置は、探針１４と試料■２との間に作用
する原子間力が、斥力よりも小さい引力の場合に適して
いる。探針１４と試料１２との間に引力の原子間力が作
用すると、カンチレバー１６は試料１２に接近する方向
に僅かに変位する。

このとき、　ミラー１８と反射臂開面３２との間の平行
の崩れは、斥力が作用する場合に比べて小さく　レーザ
ー出力特性の変化が少ない、　しかしながら、　ミラー
１８と反射臂開面３２との間の光路長の変化から、共振
波長は△λだけずれており、また、エタロン４２は第６
図に示される急峻な波長選択性を有しているので、エタ
ロン４２を通過した光の出力は急激に減少する。この結
果、上述の実施例と同じ回路を用いて、同様に動作させ
る二とができる。

さらに別の実施例が第７図に示される。この実施例は、
第１図の半導体レーザー２４の反射臂開面３２がブラッ
グ格子４４で置き換えられた構成を有する。

半導体レーザーにおいて、両臂開面からなるファブリ・
ペロ反射鏡は波長選択性フィルターであるが、その両臂
開面間隔（Ｌ）より、さらに細かいピッチ（Ｐ）の周期
性構造体（ブラッグ格子４４）を光路に沿って設けると
導波路の屈折率が等測的に周期的に変調され伝搬する光
が結晶内で電子波が散乱されるのと同じ原理で、周期（
Ｐ）で決まるブラッグ波長であるその周期に同調した波
長のみが進行方向と反対に反射される光が生じ、ファブ
リ・ペロ干渉より、　よりスペクトル幅の狭い反射体ま
たは透過フィルターが構成でき、その反射率（透過率）
は切口の角度で決まる。

ブラッグ格子４４は、上述の実施例のエタロン４２と同
様に、急峻な波長選択性を有するとともに、所定の反射
率を有する反射ミラーを構成する。

従って、上述の実施例と同様に、探針１４と試料１２と
の間に引力が作用する場合に適した原子開力顕微鏡が構
成される。その作用は上記実施例と同じであり、ここで
は省略する。

また、　さらに別の実施例の構成を第８図に示す。

この実施例では、半導体レーザー２４はカンチレバー１
６の末端に設けられる。　また、カンチレバー１６は、
半導体レーザー２４からの光を先端部まで導く光導波路
４６、及び、光導波路４６からの光を垂直に反射する公
知の格子反射体４８を備える。格子反射体４８に平行し
てミラー５０が配置され、　このミラー５０は圧電体２
０を支持する支持体５２に設けられる。

半導体レーザー２４から射出された光は、光導波路４６
内を伝搬して格子反射体４８に至り、格子反射体４８で
反射される１反射された光は、数μの隔てて配置された
ミラー５０で再度反射され、格子反射体４８を介して光
導波路４６中を逆進して反射臂開面３２に到達する。従
って、反射臂開面３２とミラー５０との間でファブリ・
ペロ共振器が構成される。探針１４の変位は、最初の実
施例と同様に、反射臂開面３２から射出される光の強度
変化として、光検出器３４で検出される。

この発明は、上述の実施例に限定されることなく、発明
の要旨を逸脱しない範囲で種々の修正や変更が可能であ
る０例えば、カンチレバーの材料はＳｉに限定されるこ
となく、装置の仕様に応じて適宜選択される。実施例で
は、カンチレバーはＳ１ウエハーをエツチングすること
により作製されたが、　ＣＶＤ、蒸着、　スパッタリン
グなどの膜堆積技術とエツチング技術を組合せることに
より、５ｉｎ２、Ｓｉ、Ｎ４　　多結晶Ｓ１やＡＩで作
製することもできる。あるいは、公知の方法で作られる
十分に薄い燐青銅の箔片を用いてもよい、　二の場合、
探針は、タングステン、　インジウム、　白金、　ダイ
ヤモンド粒を接着して作られてもよい、−また、実施例
では。

原子開力顕微鏡について説明したが、他のプローブ顕微
鏡、例えば磁気力顕微鏡やトンネル顕微鏡にも適用でき
ることは勿論である。

［発明の効果コこの発明の原子プローブ顕微鏡は、半導体レーザーとカ
ンチレバー上のミラーとの間にファブリ・ペロ共振器が
構成されるので、カンチレバーの変位（従って試料と探
針との間に作用する力）を高感度で検出できるとともに
、その構成が小型化される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例の構成を示す図、第２図
は、第１図に示される半導体レーザーの斜視図、第３Ａ図は、　レーザー共振器内の複数の定在波のスペ
クトルを示す図、クトルを示す図、第３Ｃ図は、半導体レーザーの注入電流−出力特性を示
す図、第４図は、第１図のミラーと反射臂開面との間に構成さ
れるファブリ・ペロ型共振器の出力特性を示す図、第５図は、この発明の別の実施例の構成を示す図、第６図は、第５図に示されるエタロンの波長選択性を示
す図、第７図は、この発明のさらに別の実施例の構成を示す図
、第８図は、　この発明のまたさらに別の実施例の構成を
示す図である。１４・・探針、１６・・・カンチレバー、　１８・・ミ
ラ２４・・・半導体レーザー、　３２・・・反射臂開面
、３４　光検出器。出願人代理人　　弁理士　鈴江　武彦第３Ｂ図は、単一モード・レーザーの発振スペ１３Ａ図第３Ｂ図第３ＣｒＩＡ！ｄ第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）試料を走査する探針と、探針を支持すると共に、探針に作用する力を受けて変形
するカンチレバーと、カンチレバーの先端部に設けられた反射面と、反射体を
有し、反射体と反射面との間でファブリ・ペロ型共振器
が構成されるように配置される半導体レーザーと、半導体レーザーの出力の変化を検出する光検出器と、探針と試料を相対的に移動させる移動手段と、光検出器
および移動手段の出力に基づいて試料表面の画像を構成
する手段とを備える原子プローブ顕微鏡。
（２）試料を走査する探針と、探針を支持すると共に、探針に作用する力を受けて変形
するカンチレバーと、カンチレバーの先端部に設けられた格子反射体と、格子反射体に隣接し、カンチレバー上に延在する光導波
路と、格子反射体に対向し、カンチレバーに対して固定される
反射面と、反射体を有し、光導波路に光学的に結合され、反射面と
反射体との間にファブリ・ペロ型共振器を構成する半導
体レーザーと、半導体レーザーの出力の変化を検出する光検出器と、探針と試料を相対的に移動させる移動手段と、光検出器
および移動手段の出力に基づいて試料表面の画像を構成
する手段とを備える原子プローブ顕微鏡。