JPH05273277A - 表面電荷分布測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高空間分解能で表面電荷分布を測定する。 【構成】 被測定表面１６に対してカンチレバー１４先
端のプローブ１８を、原子間力の作用する範囲の外側
で、且つクーロン力が作用する範囲以内に配置し、クー
ロン力によるカンチレバー１４のたわみを光検出器等の
たわみ検出手段２２により検出し、この検出値に基づ
き、電荷検出手段２４によって、表面電化量を測定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、表面電荷分布測定装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の表面電荷分布測定装置の１つとし
ては、振動容量型電位計が、多方面に広く使用されてい
る。

【０００３】この振動容量型電位計は、被測定表面の近
くでセンサ電極（プローブ）を振動させて生じる交流信
号によって電荷量を測定するようにしている。

【０００４】又、上記のような、振動容量型電位計にお
いて、空間分解能を向上させるために、プローブの先端
を尖らせたものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前者の振動容量型電位
計は、空間分解能がサブミリ程度しかとれないという問
題点がある。更に、プローブの先端を尖らせた後者の場
合であっても、その空間分解能が０．１mm程度であり、
不十分であるという問題点がある。

【０００６】この発明は、上記従来の問題点に鑑みてな
されたものであって、１μm 以下の高空間分解能を得る
ことができる表面電荷分布測定装置を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、ホルダーに
片持ち支持されたカンチレバーと、このカンチレバーの
先端に、被測定表面に向けて取付けられたプローブと、
このプローブに対して前記被測定表面を、両者間のＺ軸
方向の距離が原子間力の作用範囲よりも大きく、且つ、
クーロン力の作用範囲にあるように移動し、維持すると
共に、Ｘ・Ｙ軸方向に相対移動させるための移動手段
と、前記プローブと前記被測定表面との間のクーロン力
による前記カンチレバーのたわみ量を検出するたわみ検
出手段と、このたわみ検出手段の検出値に基づき、前記
被測定表面の電荷量を検出する電荷検出手段とを有して
なる表面電荷分布測定装置により、上記目的を達成する
ものである。

【０００８】前記たわみ検出手段は、前記カンチレバー
を照射する光源と、この光源から出射され、前記カンチ
レバーで反射された反射光を受光し、その強度を検出す
る開口を有する光検出器と、を含んで構成するようにし
てもよい。

【０００９】更に、前記たわみ検出手段は、前記カンチ
レバーを照射する光源と、この光源から出射され、前記
カンチレバーで反射された反射光を受光し、その反射点
の位置変化を検出する受光位置検出型光検出器と、を含
んで構成するようにしてもよい。

【００１０】又、前記たわみ検出手段は、前記カンチレ
バーのたわみが一定値になるように、前記被測定表面と
プローブ間の距離を制御する制御手段と、この制御手段
の制御信号に基づきたわみ量を検出する信号検出手段
と、を有してなるようにしてもよい。

【００１１】更に、この出願の第２発明は、ホルダーに
片持ち支持されたカンチレバーと、このカンチレバーの
先端に、被測定表面に向けて取付けられた金属等の導電
性材質プローブと、このプローブに対して前記被測定表
面を、両者間のＺ軸方向の距離が原子間力の作用範囲よ
りも大きく、且つ、クーロン力の作用範囲にあるように
移動し、維持すると共に、Ｘ・Ｙ軸方向に相対移動させ
るための移動手段と、前記プローブに変調された電位を
与える電位付与手段と、前記変調周波数を変化させたと
き、前記カンチレバーの振動振幅が最大となる変調周波
数f を決定し、この変調周波数f から被測定表面の電荷
量を検出する電荷検出手段と、を有してなる表面電荷分
布測定装置により、上記目的を達成するものである。

【００１２】更に、この出願の第３発明は、ホルダーに
片持ち支持されたカンチレバーと、このカンチレバーの
先端に、被測定表面に向けて取付けられた金属等の導電
性材質プローブと、このプローブに対して前記被測定表
面を、両者間のＺ軸方向の距離が原子間力の作用範囲よ
りも大きく、且つ、クーロン力の作用範囲にあるように
移動し、維持すると共に、Ｘ・Ｙ軸方向に相対移動させ
るための移動手段と、前記プローブに固定周波数の電位
を与える固定電位付与手段と、前記プローブへの電位付
与時の前記カンチレバーの振動の位相遅れから、被測定
表面の電荷量を検出する電荷検出手段と、を有してなる
表面電荷分布測定装置により、上記目的を達成するもの
である。

【００１３】又、この出願の第４発明は、ホルダーに片
持ち支持されたカンチレバーと、このカンチレバーの先
端に、被測定表面に向けて取付けられた金属等の導電性
材質プローブと、このプローブに対して前記被測定表面
を、両者間のＺ軸方向の距離が原子間力の作用範囲より
も大きく、且つ、クーロン力の作用範囲にあるように移
動し、維持すると共に、Ｘ・Ｙ軸方向に相対移動させる
ための移動手段と、前記プローブに固定周波数の電位を
与える固定電位付与手段と、前記プローブへの電位付与
時の前記カンチレバーの振動の振動中心位置の変化か
ら、被測定表面の電荷量を検出する電荷検出手段と、を
有してなる表面電荷分布測定装置により、上記目的を達
成するものである。

【００１４】請求項１乃至７のいずれかにおいて、前記
被測定表面のＺ軸方向の凹凸を非接触で測定すると共
に、該測定値を記憶するメモリーを有する変位測定手段
を備え、前記移動手段は、前記変位測定手段の記憶され
た測定値に基づき、表面電荷測定時に、前記プローブと
被測定表面間の距離の基準値を設定するようにしてもよ
い。

【００１５】

【作用及び効果】第１発明においては、電子間力の作用
範囲よりも外側に、電荷によるクーロン力が作用するプ
ローブを、カンチレバーに取付けて支持し、クーロン力
によるカンチレバーのたわみから、被測定表面の電荷量
を検出することができる。カンチレバーは、プローブに
作用するクーロン力に対して感度が良く、プローブの大
きさを１０μm 程度に小さくできるので、高い精度（１
μm 以下）の高空間分解能で、表面電荷量を測定するこ
とができる。

【００１６】請求項２によれば、カンチレバーのたわみ
量を、該カンチレバーで反射されたレーザ光を光検出器
で受光し、その受光強度に基づいてたわみ量を検出し、
これから、表面電荷量を検出しているので、非接触で容
易に且つ高精度で、表面電荷量の検出ができる。

【００１７】請求項３によれば、カンチレバーのたわみ
による、レーザ光等の反射点の位置変化を、受光位置検
出型光検出器によって検出することにより、カンチレバ
ーのたわみ量、ひいては表面電荷量を簡単に検出するこ
とができる。

【００１８】請求項４によれば、カンチレバーのたわみ
量が一定値になるように、例えばＸＹＺ移動ピエゾステ
ージによって被測定表面とプローブ間の距離を一定に制
御し、そのときの制御信号に基づいてたわみ量、即ち電
荷量を検出することができる。

【００１９】請求項５の第２発明によれば、電子間力の
作用範囲外であって、且つクーロン力の作用範囲にある
金属等の導電性材質プローブをカンチレバーで支持し、
且つプローブに変調された電位を与えて振動させ、この
ときの振動振幅が最大となる変調周波数f から、被測定
表面の電荷量を検出している。従って、カンチレバーの
たわみ量を検出することなく、外部の振動等に影響され
ずに電荷量の測定ができる。

【００２０】請求項６の第３発明によれば、カンチレバ
ーに固定周波数の電位を与え、その固定振動の位相遅れ
から被測定表面の電荷量を外部の振動等に影響されずに
検出することができる。

【００２１】請求項７の第４発明によれば、カンチレバ
ーに固定周波数の電位を与えて振動させ、その振動中心
位置の変化から、被測定表面の電荷量を外部の振動等に
影響されずに検出することができる。

【００２２】請求項８によれば、被測定表面のＺ軸方向
の凹凸を予め非接触で測定しておくことによって、該測
定値を基準にして、プローブにより被測定表面を走査
し、これによって更に高精度な測定を行うことができ
る。

【００２３】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

【００２４】図１に示されるように、第１発明の実施例
に係る表面電荷分布測定装置１０は、ホルダー１２に片
持ち支持されたカンチレバー１４と、このカンチレバー
１４の先端に、被測定表面１６に向けて取付けられたプ
ローブ１８と、このプローブ１８に対して前記被測定表
面１６を、両者間のＺ軸方向（図において上下方向）の
距離が、電子間力の作用範囲よりも大きく、且つ、クー
ロン力の作用範囲にあるように移動し、維持すると共
に、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向に相対移動させるためのピエゾス
テージ２０と、前記プローブ１８と前記被測定表面１６
との間のクーロン力による前記カンチレバー１４のたわ
み量を検出するたわみ検出手段２２と、このたわみ検出
手段２２の検出値に基づき、前記被測定表面１６の電荷
量を検出する電荷検出手段２４とから構成されている。

【００２５】前記たわみ検出手段２２の要素部分は、レ
ーザ光をカンチレバー１４の、プローブ１８の反対側の
面に照射するレーザダイオード２６と、このレーザダイ
オード２６からのレーザ光の一部を受光して、該レーザ
光の光強度を検出する第１の光検出器２８と、前記レー
ザ光の、カンチレバー１４先端における反射光を受光し
て、その光強度を検出する第２の光検出器３０と、割算
器３２Ａ及びアンプ３２Ｂからなり、前記第２の光検出
器の出力Ｂと第１の光検出２８の出力Ａの比Ｂ／Ａを演
算し、且つ演算結果を増幅して出力する検出部３２と、
を備えて構成されている。ここで、カンチレバー先端の
上面には、ＬＤ光反射用のコーティングが施されている
ことが望ましい。

【００２６】図１の符号５０は、レーザダイオード２６
を駆動するためのレーザダイオード電源、５２はレーザ
ダイオード２６の出射光を第１の光検出器２８方向に分
岐するためのビームスプリッター、５３はレーザダイオ
ード２６からのレーザ光を集光する集光レンズ、５４は
第２の光検出器３０の入側に配置された開口をそれぞれ
示し、各々はたわみ検出手段２２に含まれる。

【００２７】前記電荷検出手段２４は、前記検出部３２
からの信号が入力するスイッチ回路３４と、このスイッ
チ回路３４を経て信号が入力する解析部３６と、前記ピ
エゾステージ２０、スイッチ回路３４及び解析部３６に
制御信号を出力すると共に、解析部３６の解析信号が入
力する制御部３８と、解析部３６における解析結果の信
号及びピエゾステージ２０の位置信号が、制御部３８か
ら入力され、ＸＹ座標毎の電荷量の信号を出力する信号
処理部４０と、この信号処理部４０からの信号に基づい
て、電荷量を表示する第１の表示部４２とを備えて構成
されている。

【００２８】又、前記スイッチ回路３４には、被測定表
面１６のＺ軸方向の情報、即ち、被測定表面１６の凹凸
の状況を測定する非接触光変位測定系４４からの測定信
号、即ち被測定表面１６のＺ軸方向の凹凸情報が入力さ
れるようになっている。

【００２９】又、前記電荷検出手段２４には、スイッチ
回路３４、解析部３６を経て制御部３８に入力した、非
接触光変位測定系４４からの信号を、ＸＹ座標信号と共
に記憶するメモリ４６、及びこのメモリ４６の内容を表
示する第２の表示部４８とが設けられている。

【００３０】ここで、前記非接触光変位測定系４４は、
公知であるので詳細な説明は省略するが、例えば光スキ
ッド法による高精度形状計測法を用いるものである。

【００３１】次に上記実施例の作用について説明する。

【００３２】測定は、ピエゾステージ２０がＸＹ方向に
固定された状態で行われ、非接触光変位測定系４４によ
る被測定表面１６の凹凸の測定と、電荷量の測定の２段
階に行われる。

【００３３】まず、被測定表面１６の凹凸の測定につい
て説明する。

【００３４】非接触光変位測定系４４により、被測定表
面１６の凹凸を測定して、その信号をスイッチ回路３４
に出力する。

【００３５】スイッチ回路３４は、制御部３８からの信
号により非接触光変位測定系４４からの信号（以下信号
１とする）が解析部３６に向かうように作動され、又、
解析部３６は制御部３８からの制御信号によって、信号
１を解析するように動作され、その結果を制御部３８へ
出力する。

【００３６】その結果、解析部３６への凹凸情報は、制
御部３８からピエゾステージ２０に送られたＸＹ座標信
号と共にメモリ４６に記憶される。同時にメモリ４６の
記憶内容は、第２の表示部４８に表示される。

【００３７】次に、たわみ検出手段２２による検出値に
基づいて、電荷を測定する過程について説明する。

【００３８】カンチレバー１４のたわみ量は、被測定表
面１６とプローブ１８間のクーロン力に比例する。

【００３９】レーザダイオード２６からのレーザ光のカ
ンチレバー１４への入射角度は一定であるので、カンチ
レバー１４がたわむことによって、反射光の方向が変化
する。

【００４０】反射光は、開口５４を介して第２の光検出
器３０によって受光され、出力信号Ｂとなって検出部３
２に入力する。ここで、カンチレバー１４のたわみ量が
変化すると開口５４を通過する光の量が変化するので、
出力信号Ｂの強度変化となる。第２の光検出器３０の受
光面積が、光ビーム径より小さい場合には、開口５４を
省略することができる。

【００４１】一方、レーザダイオード２６からの出力光
の一部は、ビームスプリッター５２によって第１の光検
出器２８に導かれ、ここでその光強度が検出され、出力
Ａとなって検出部３２に入力される。

【００４２】検出部３２の割算器３２Ａは、Ｂ／Ａを演
算し、アンプ３２Ｂを経て、信号をスイッチ回路３４に
出力する。Ｂ／Ａを信号として用いるのは、レーザダイ
オード２６自体の光強度変動による影響を除去して、正
確な測定を行うためである。

【００４３】スイッチ回路３４は、制御部３８からの信
号によって検出部３２からの信号（以下信号２という）
を解析部３６に向かうように切換えられる。

【００４４】解析部３６は、同時に制御部３８からの制
御信号に基づいて、信号２を処理するように動作され、
その結果を制御部３８へ出力する。

【００４５】このとき、例えば図２に示されるように、
非接触変位測定系４４による測定位置とプローブ１８の
Ｙ軸方向の間隔がＹ0 （既知）としたとき、メモリ４６
からＹ0 前の凹凸情報を読出し、これを基準点Ｚ0 とし
て、このＺ0 に被測定表面１６の所定位置がセットされ
るように、前もって制御部３８でピエゾステージ２０を
移動しておく。

【００４６】次に解析部３６を経たＢ／Ａの信号２が一
定となるようにピエゾステージ２０をＺ軸方向に移動す
る。

【００４７】ピエゾステージ２０のＺ軸方向の移動量
は、被測定表面１６の電荷量を反映している。従って、
信号処理部４０で、制御部３８からのピエゾステージ２
０のＺ軸方向移動量信号に基づいて電荷量を計算し、そ
の結果を第１の表示部４２で表示する。

【００４８】上記のような測定を、ピエゾステージ２０
をＸ方向及びＹ方向に適宜間隔で移動して、ＸＹ平面内
の凹凸と電荷量を順次測定表示すればよい。なおメモリ
ー４６は、移動間隔をy とすれば、最大で（Ｙo ／y ＋
１）点のＸ、Ｙ、Ｚの内容を記憶する容量を保有してい
ればよく、電荷の測定を行い、第１の表示部に表示し、
Ｙ軸を y移動した後に、凹凸の計測をし、第２の表示部
に表示した段階で、内容を順次書替えつつ計測を行えば
良い。又、あるいは、メモリー４６の容量を大きくとれ
ば、最初にＸＹ平面全体に渡って凹凸を計測し、記憶し
ておいて、電荷の測定を行っても良い。なお、非接触変
位測定系４４の測定位置とプローブ１８の位置は、Ｙ軸
方向に間隔をもたせた場合について説明したが、これは
Ｘ軸方向でも良いし、メモリーとの兼ね合いで、その中
間の軸であっても良いことは明白である。

【００４９】なお、図１の実施例においては、カンチレ
バー１４のたわみ量が一定値となるようにピエゾステー
ジ２０をＺ軸方向に移動させ、そのときのＺ軸座標の変
化に基づいて、電荷量を測定するようにしたものである
が、本発明はこれに限定されるものでなく、ピエゾステ
ージ２０は、非接触光変位測定系４４での被測定表面１
６の凹凸情報によってのみＺ軸方向に移動させ、且つ、
電荷量は検出部３２の出力信号強度に基づいて検出する
ようにしてもよい。

【００５０】又、カンチレバー１４のたわみ量の検出
は、２つの光検出器の出力Ｂ／Ａのみによるものでな
く、例えば、図３に示されるように、第２の光検出器３
０の代わりに、ＰＳＤ、一次元ＣＣＤ等の受光位置検出
型光検出器５６を設け、カンチレバー１４のたわみ量
を、レーザ光のカンチレバー１４からの反射光の、受光
位置検出型光検出器５６への入射位置変化によって検出
するようにしてもよい。

【００５１】次に図４に示される第２発明の実施例につ
いて説明する。

【００５２】この実施例に係る表面電荷分布測定装置１
１は、図１の実施例に対して、プローブ１８の代わり
に、金属等の導電性材質プローブ５８を用い、且つ、ホ
ルダー１２を経て導電性材質５８に、変調された電位を
与える周波数シンセサイザー６０と、スイッチ回路３４
の代わりの検出部３２の出力信号２が入力されるロック
インアンプ６２と、を設け、解析部は、非接触光変位測
定系４４からの信号１を解析する第１の解析部３６Ａ
と、ロックインアンプ６２からの信号を解析する第２の
解析部３６Ｂとした点において相違する。

【００５３】他の構成については、前記図１の実施例と
同一であるので、同一部分に同一符号を付することによ
り説明を省略するものとする。

【００５４】この実施例は、導電性材質プローブ５８に
周波数シンセサイザー６０から変調された電位を与える
ことによって、カンチレバー１４を振動させ、変調周波
数を変化させたとき、該カンチレバー１４の振動振幅が
最大となる変調周波数f を求め、この変調周波数f から
被測定表面１６の電荷量を検出するものである。

【００５５】この実施例においても、まず、前記図１の
実施例の場合と同様に、非接触光変位測定系４４によ
り、被測定表面１６の凹凸を計測し、しかる後に、電荷
量を計測するものである。

【００５６】次に電荷量の計測過程について説明する。

【００５７】導電性材質プローブ５８に周波数シンセサ
イザー６０を経て変調された電位を与えると、カンチレ
バー１４が振動する。

【００５８】従って、カンチレバー１４先端で反射され
たレーザ光は、その反射状態が変化するために、第２の
光検出器３０の出力変化を、変化量ΔＢとして得ること
ができる。

【００５９】ここで、カンチレバー１４の曲りと第２の
光検出器３０の出力Ｂとの関係は、図５に示されるよう
になっている。

【００６０】図５から、第２の光検出器３０の位置によ
って、カンチレバー１４の曲りが零のときの状態を、同
図のＣ1 〜Ｃ5 の任意の点にセットできることが分か
る。

【００６１】この実施例では、例えば図５の曲線Ｃ3 を
得るように、開口５４及び第２の光検出器３０の位置を
設定する。曲線Ｃ3 上では、カンチレバー１４の曲りに
対して a点までの範囲では第２の光検出器３０の出力Ｂ
はほぼ直線状態となる。

【００６２】一方、図１の実施例の場合と同様に、非接
触光変位測定系４４で測定した被測定表面１６の凹凸情
報は、メモリ４６に予め記憶されていて、制御部３８は
この情報を読出して、被測定表面１６の、プローブ１８
に対するＺ軸方向の距離が一定（始点）となるように制
御信号を出力し、その状態に保持する。このため、前記
始点におけるカンチレバー１４の曲りの相違があって
も、カンチレバー１４の振動振幅の大きさはΔＢ／Ａに
反映することになる。

【００６３】なお、このとき、振動中のカンチレバー１
４の最大曲りがあっても、図５における曲線Ｃ3 の略直
線部分、即ちリニアな範囲を超えないように、集光レン
ズ５３、開口５４の径、レーザダイオード２６とプロー
ブ１８の距離、プローブ１８と第２の光検出器３０の距
離等を予め設定しておく。

【００６４】上記のように周波数シンセサイザー３０に
よって、変調周波数を変化させ、カンチレバー１４の振
動振幅が最大となる変調周波数f を、ΔＢ／Ａから求め
る。このとき、ロックインアンプ６２には、周波数シン
セサイザー３０からの変調周波数f を参照信号として入
力し、ΔＢ／Ａの信号成分のうち、変調周波数f の近傍
の信号だけをロックインアンプ６２で狭帯域増幅して検
出する。従って外部の振動等による雑音に影響されるこ
となく、所望の信号だけをＳ／Ｎ良く検出することが可
能となる。

【００６５】この変調周波数f は、カンチレバー１４の
固有振動数f0近傍となるが、プローブ１８と被測定表面
１６間のクーロン力に基づく引力が与えられているとき
は、変調周波数f は高周波数側へずれることになる。

【００６６】従って、このずれ量Δf ＝f −f0により、
クーロン力即ち表面電荷量を知ることができる。

【００６７】上記図４の実施例では、変調周波数f とカ
ンチレバー１４の固有振動数f0の差から被測定表面１６
の電荷量を求めているが、図４の構成のままで、他の方
法で電荷量を求めるようにしてもよい。

【００６８】第３の発明について次に記す。例えば、上
記実施例の測定過程におけるΔＢ／Ａが最大となる変調
周波数f を、ロックインアンプ６２で固定し、且つこの
ロックインアンプ６２で、周波数シンセサイザー６０か
らの参照信号に対する、ΔＢ／Ａの検出信号の位相遅れ
を検出し、これに基づいて電荷量を検知するようにして
もよい。

【００６９】第４の発明について次に記す。上記図４の
実施例においては、変調周波数f を求めるようにしてい
るが、ΔＢ／Ａの信号２から、ロックインアンプ６２を
用いて、カンチレバー１４の振動中心位置変化を求め、
この変化から、被測定表面１６の電荷量を求めるように
してもよい。なお、この場合には、基準の振動中心が図
５でＣ3 カーブの時、 a点となるようにし、ロックイン
アンプ６２のΔＢ／Ａ出力信号が最小となるようにＺ軸
を移動し、Ｚ軸方向移動量信号に基づいて、振動中心位
置変化量を求め、電荷量を測定すれば良い。又、第２の
光検出器に、受光位置検出型光検出器を用いて、移動中
心位置変化を求めるようにしても良い。この場合にはロ
ックインアンプを用いず、受光位置検出型光検出器の出
力をそのまま用いれば良い。この場合には計測時間が短
くて済む利点がある。

【００７０】第２、第３、第４の発明のロックインアン
プ６２を用いる場合には、外部ノイズに影響されずに安
定した計測が可能であるという利点がある。

【００７１】なお、上記各実施例においては、非接触光
変位測定系４４により、被測定表面１６の凹凸を予め求
めるようにしているが、被測定表面１６にほとんど凹凸
がない場合は、非接触光変位測定系４４による凹凸の測
定は不要である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、第１発明に係る実施例を示すブロック
図である。

【図２】図２は、図１の実施例装置による測定過程を示
す断面図である。

【図３】図３は、第１発明の実施例の変形例の要部を示
す光学配置図である。

【図４】図４は、第２、３、４発明の実施例を示すブロ
ック図である。

【図５】図５は、図４の実施例におけるカンチレバーの
曲りと第２の光検出器の出力との関係を示す線図であ
る。

【符号の説明】

１０、１１…表面電荷分布測定装置、 １２…ホルダー、 １４…カンチレバー、 １６…被測定表面、 １８…プローブ、 ２０…ピエゾステージ、 ２２…たわみ検出手段、 ２４…電荷検出手段、 ２６…レーザダイオード、 ２８…第１の光検出器、 ３０…第２の光検出器、 ３８…制御部、 ４４…非接触光変位測定系、 ４６…メモリー、 ５６…受光位置検出型光検出器、 ５８…導電性材質プローブ、 ６０…周波数シンセサイザー。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ホルダーに片持ち支持されたカンチレバー
   と、このカンチレバーの先端に、被測定表面に向けて取
   付けられたプローブと、このプローブに対して前記被測
   定表面を、両者間のＺ軸方向の距離が原子間力の作用範
   囲よりも大きく、且つ、クーロン力の作用範囲にあるよ
   うに移動し、維持すると共に、Ｘ・Ｙ軸方向に相対移動
   させるための移動手段と、前記プローブと前記被測定表
   面との間のクーロン力による前記カンチレバーのたわみ
   量を検出するたわみ検出手段と、このたわみ検出手段の
   検出値に基づき、前記被測定表面の電荷量を検出する電
   荷検出手段と、を有してなる表面電荷分布測定装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記たわみ検出手段
   は、前記カンチレバーを照射する光源と、この光源から
   出射され、前記カンチレバーで反射された反射光を受光
   し、その強度を検出する開口を有する光検出器と、を含
   んで構成されたことを特徴とする表面電荷分布測定装
   置。
3. 【請求項３】請求項１において、前記たわみ検出手段
   は、前記カンチレバーを照射する光源と、この光源から
   出射され、前記カンチレバーで反射された反射光を受光
   し、その反射点の位置変化を検出する受光位置検出型光
   検出器と、を含んで構成されたことを特徴とする表面電
   荷分布測定装置。
4. 【請求項４】請求項１において、前記たわみ検出手段
   は、前記カンチレバーのたわみが一定値になるように、
   前記被測定表面とプローブ間の距離を制御する制御手段
   と、この制御手段の制御信号に基づきたわみ量を検出す
   る信号検出手段と、を有してなることを特徴とする表面
   電荷分布測定装置。
5. 【請求項５】ホルダーに片持ち支持されたカンチレバー
   と、このカンチレバーの先端に、被測定表面に向けて取
   付けられた導電性材質プローブと、このプローブに対し
   て前記被測定表面を、両者間のＺ軸方向の距離が原子間
   力の作用範囲よりも大きく、且つ、クーロン力の作用範
   囲にあるように移動し、維持すると共に、Ｘ・Ｙ軸方向
   に相対移動させるための移動手段と、前記プローブに変
   調された電位を与える電位付与手段と、前記変調周波数
   を変化させたとき、前記カンチレバーの振動振幅が最大
   となる変調周波数f を決定し、この変調周波数f から被
   測定表面の電荷量を検出する電荷検出手段と、を有して
   なる表面電荷分布測定装置。
6. 【請求項６】ホルダーに片持ち支持されたカンチレバー
   と、このカンチレバーの先端に、被測定表面に向けて取
   付けられた導電性材質プローブと、このプローブに対し
   て前記被測定表面を、両者間のＺ軸方向の距離が原子間
   力の作用範囲よりも大きく、且つ、クーロン力の作用範
   囲にあるように移動し、維持すると共に、Ｘ・Ｙ軸方向
   に相対移動させるための移動手段と、前記プローブに固
   定周波数の電位を与える固定電位付与手段と、前記プロ
   ーブへの電位付与時の前記カンチレバーの振動の位相遅
   れから、被測定表面の電荷量を検出する電荷検出手段
   と、を有してなる表面電荷分布測定装置。
7. 【請求項７】ホルダーに片持ち支持されたカンチレバー
   と、このカンチレバーの先端に、被測定表面に向けて取
   付けられた導電性材質プローブと、このプローブに対し
   て前記被測定表面を、両者間のＺ軸方向の距離が原子間
   力の作用範囲よりも大きく、且つ、クーロン力の作用範
   囲にあるように移動し、維持すると共に、Ｘ・Ｙ軸方向
   に相対移動させるための移動手段と、前記プローブに固
   定周波数の電位を与える固定電位付与手段と、前記プロ
   ーブへの電位付与時の前記カンチレバーの振動の振動中
   心位置の変化から、被測定表面の電荷量を検出する電荷
   検出手段と、を有してなる表面電荷分布測定装置。
8. 【請求項８】請求項１乃至７のいずれかにおいて、前記
   被測定表面のＺ軸方向の凹凸を非接触で測定すると共
   に、該測定値を記憶するメモリーを有する変位測定手段
   を備え、前記移動手段は、前記変位測定手段の記憶され
   た測定値に基づき、表面電荷測定時に、前記プローブと
   被測定表面間の距離の基準値を設定するようにされたこ
   とを特徴とする表面電荷分布測定装置。