JPH0835974A - 走査型プローブ顕微鏡用探針アプローチ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】カンチレバー及び測定試料の種類を問わず、高
精度且つ簡単に探針のアプローチ制御を行うことができ
る走査型プローブ顕微鏡用探針アプローチ方法を提供す
る。 【構成】圧電体を自然長にセットし（Ｆ１）、アプロー
チ機構部を停止制御させるためのしきい値電圧を初期設
定した後（Ｆ２）、アプローチ機構部を駆動させる（Ｆ
３）。カンチレバーの変位量に対応する変位信号としき
い値電圧とを監視して（Ｆ４）、相互に等しいときにア
プローチ機構部を停止制御し（Ｆ５）、圧電体を複数回
伸縮させる（Ｆ６）。このとき所定の変位信号が検出さ
れた場合（Ｆ７）、圧電体の伸縮動作を停止させた後、
探針と試料との間に相互作用が働かないように、圧電体
を所定量だけ縮ませる（Ｆ９）。一方、所定の変位信号
が検出されない場合（Ｆ７）、新たなしきい値電圧を設
定する（Ｆ８）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、測定試料を走査させる
前に、探針を測定試料に対して所定位置までアプローチ
するための走査型プローブ顕微鏡用探針アプローチ方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、探針と測定試料との間の相互作用
に基づいて、測定試料の表面情報を測定する走査型プロ
ーブ顕微鏡として、例えば原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）や
磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）等が知られている。

【０００３】この種の走査型プローブ顕微鏡において、
探針と測定試料との間に作用する力の検出は、探針が力
を受けることによって生じるカンチレバー自由端の変位
を検出することによって行われている。

【０００４】カンチレバー自由端の変位を検出する変位
検出光学系には、例えば干渉法、合焦検出法や角度検出
法等が適用されている。干渉法は、カンチレバーの自由
端裏面（即ち探針が設けられた面とは反対側の面）に設
けられたミラー面にレーザービームを照射し、カンチレ
バーの変位により生じる反射光の光路長変化を干渉計に
よって検出する方法である。

【０００５】合焦検出法は、臨界角プリズムやシリンド
リカルレンズやナイフエッジ等の光学素子を介してカン
チレバーのミラー面にレーザービームを照射し、カンチ
レバーの変位により生じる反射光の合焦点状態を受光器
等によって検出する方法である。

【０００６】角度検出法は、カンチレバーのミラー面か
ら反射した反射光の反射角変化を２分割受光素子によっ
て検出する方法である。このような各種変位検出方法の
中で一般的によく利用されているのが、角度検出法であ
る。以下、この角度検出法の１つである光てこ法を用い
た探針アプローチ方法について図４ないし図６を参照し
て説明する。

【０００７】図４に示すように、一般的な走査型プロー
ブ顕微鏡には、走査前に探針２を測定試料４に対して所
定位置まで接近させるように、探針２を備えた光てこセ
ンサユニット６を昇降させるアプローチ機構部８が設け
られている。

【０００８】このアプローチ機構部８を介して光てこセ
ンサユニット６を下降させることによって、探針２は、
その先端と試料４との間に働く相互作用力が一定の範囲
内に維持されるように、試料４に対して近付けられ位置
決めされる。

【０００９】図４には、このようなアプローチ機構部８
を備えた走査型プローブ顕微鏡の全体の構成が概略的に
示されており、以下、その動作について説明を加える。
レーザードライバ１０によって駆動されたレーザーダイ
オード１２の出射レーザービームは、コリメートレンズ
１４を介して平行光束に変換された後、対物レンズ１６
によってカンチレバー１８の裏面に設けられた反射面
（特に示さない）に集光される。

【００１０】探針２と試料４との間に引力又は斥力が作
用していない場合、カンチレバー１８に集光したレーザ
ービームは、上記反射面において焦点を結ぶ。カンチレ
バー１８は、試料４に対して数度傾斜して位置付けられ
るように、カンチレバー支持台２０に支持されているた
め、上記反射面から反射した反射レーザービームは、集
光レンズ２２を介して２分割受光素子２４に集光され
る。なお、この２分割受光素子２４の受光部２６は、集
光レンズ２２の焦点位置よりも集光レンズ２２側に位置
付けられている。

【００１１】２分割受光素子２４の受光部２６に照射さ
れた反射レーザービームは、その光量に対応した電気信
号に変換され、プリアンプ２８に出力される。プリアン
プ２８に入力された電気信号は、ここで増幅され且つ所
定の演算が施された後、変位信号Ｓ１としてコントロー
ラ３０に出力される。

【００１２】コントローラ３０に入力された変位信号Ｓ
１は、ここで所定の演算が施された後、サーボ信号Ｓ２
として圧電体３２に出力され、また、画像信号Ｓ３とし
てホストコンピュータ３４に出力される。

【００１３】次に、アプローチ機構部８の動作について
図４ないし図６を参照して説明する。図４ないし図６に
示すように、ホストコンピュータ３４からは、アプロー
チ動作コマンドがコントローラ３０に送信され、コント
ローラ３０内のアプローチ機構部駆動回路及び圧電体駆
動回路（図示しない）を駆動させる。

【００１４】このとき、圧電体駆動回路によって圧電体
３２は、自然長（圧電体固有の長さ）にセットされる
（Ｆ１）。更に、アプローチ駆動回路によってアプロー
チ機構部８は、図中矢印Ｓ方向に下降動作を開始する
（図５（ａ）参照）。

【００１５】また、コントローラ３０は、変位信号Ｓ１
が所定のしきい値電圧以上になったとき、アプローチ駆
動回路を介してアプローチ機構部８を停止制御させるよ
うにプログラムされる（Ｆ２）。

【００１６】なお、圧電体３２は、圧電体駆動回路を介
して印加される電圧が、プラス時に伸び、マイナス時に
縮むと共に、印加電圧がゼロの時には自然長となるよう
に構成されている。

【００１７】いま、圧電体３２を自然長に維持させた状
態でアプローチ機構部８を動作させると、アプローチ機
構部８は、移動部８ａを下降動作させる（Ｆ３）。この
結果、圧電体３２は、移動部８ａの下降動作に伴って図
中矢印Ｓ方向に下降する。そして、圧電体３２の移動と
共にカンチレバー１８も移動するため、探針２は試料４
の表面近傍に接近することになる。

【００１８】この間、カンチレバー１８は、初め（初期
位置からｘだけ図中矢印Ｓ方向に下降したとき）、試料
４との間で引力を受けた後、更に試料４に接近するに従
って斥力作用を受ける。そして、更に下降動作が続いて
初期位置からｘ′だけ図中矢印Ｓ方向に下降したとき、
探針２と試料４との間には、斥力作用が強く働く。この
結果、カンチレバー１８は、探針２を試料４から離間さ
せる方向に変位する（図５（ｂ），（ｃ）参照）。

【００１９】このとき、プリアンプ２８からコントロー
ラ３０に入力された変位信号Ｓ１には、予め設定された
上記しきい値電圧との間で比較演算が施される（Ｆ
４）。変位信号Ｓ１がしきい値電圧以上であった場合、
アプローチ駆動回路を介してアプローチ機構部８が停止
制御される（Ｆ５）。

【００２０】そして、アプローチ機構部８を停止制御し
た状態で、圧電体駆動回路によって圧電体３２にマイナ
ス電圧を印加して、圧電体３２を所定量（ｙ）だけ縮め
る（図５（ｄ）参照）。かかる縮み制御は、走査開始前
に探針２や試料４を保護するために行われる動作であっ
て、その縮み量（ｙ）は、探針２と試料４との間に相互
作用が働かない位置にカンチレバー１８を位置付けられ
さえすればよく、その縮み量の大きさは適宜変更可能で
ある。

【００２１】このように圧電体３２を所定量（ｙ）だけ
縮めることによって、探針２のアプローチ動作が完了す
る（Ｆ６）。そして、このようなアプローチ動作によっ
て位置付けられた探針２の位置を維持させるようにフィ
ードバック制御を行いつつ、探針２を試料４に対して走
査させることによって、試料４の表面情報を測定するこ
とが可能となる。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アプロ
ーチ機構部８の下降動作によって探針２を試料４に接近
させる場合、同時に、光てこセンサユニット６も試料４
に接近することになる。この結果、２分割受光素子２４
の受光部２６には、カンチレバー１８の反射面から反射
した反射レーザービームの他、カンチレバー１８以外の
領域を通過して試料４から反射した反射光あるいはカン
チレバー１８を透過して試料４から反射した反射光が、
試料４の反射率が高い場合に、同時に入射されることに
なる。

【００２３】かかる入射光の光量は、光てこセンサユニ
ット６が試料４に接近するに従って増加するため、プリ
アンプ２８から出力される変位信号Ｓ１も受光量の増加
に伴って大きくなる。

【００２４】そして、かかる変位信号Ｓ１の大きさが上
記しきい値電圧以上となった場合、コントローラ３０
は、アプローチ終了と誤認して、アプローチ駆動回路を
介してアプローチ機構部８を停止制御させてしまう場合
がある。

【００２５】かかる弊害について図７を参照しつつ具体
的に説明する。なお、図７（ａ），（ｂ）は、簡易のた
め、２分割受光素子２４の受光部２６のみを示し、この
受光部２６には、第１及び第２の受光面２６ａ，２６ｂ
が形成されていることを示す。

【００２６】図７（ａ）に示すように、アプローチ前に
おいて、受光部２６に形成されるスポットは、第２の受
光面２６ｂ側にずれており、第１及び第２の受光面２６
ａ，２６ｂから出力される第１及び第２の電気信号Ａ1
，Ｂ1 が、Ａ1 ＞Ｂ1 となるようにオフセット調整さ
れている。また、プリアンプ２８により演算出力される
変位信号Ｓ１は、 Ｓ１＝ (Ａ1 −Ｂ1)／ (Ａ1 ＋Ｂ1)＜０［Ｖ］ になっている。

【００２７】一方、図７（ｂ）に示すように、アプロー
チ完了時において、受光部２６に形成されるスポット
は、第１及び第２の受光面２６ａ，２６ｂに均等に形成
されており、第１及び第２の受光面２６ａ，２６ｂから
出力される第１及び第２の電気信号Ａ2 ，Ｂ2 は、Ａ2
＝Ｂ2 となっている。従って、このときプリアンプ２８
により演算出力される変位信号Ｓ１は、 Ｓ１＝ (Ａ2 −Ｂ2)／ (Ａ2 ＋Ｂ2)＝０［Ｖ］ になっている。

【００２８】この結果、アプローチ機構部８を停止制御
させるしきい値電圧の設定値は、０［Ｖ］ということに
なる。このような条件の下、図７（ｃ）に示すように、
光てこセンサユニット６が試料４に接近する過程におい
て、レーザーダイオード１２から出射されたレーザービ
ームが、カンチレバー１８を通過又は透過して試料４か
ら反射した後、試料４の反射率が高い場合、受光部２６
の第１の受光面２６ａに徐々に入射することによって、
変位信号Ｓ１が０［Ｖ］となってしまう。

【００２９】この場合、コントローラ３０は、アプロー
チ終了と誤認して、アプローチ駆動回路を介してアプロ
ーチ機構部８を停止制御させてしまう。このような弊害
を除去するために、高反射率タイプのカンチレバーを使
用することが知られている。つまり、カンチレバーを透
過するレーザービームの光量を極力少なくすることで試
料からの反射光を減少させて、上記の弊害を除去するこ
とを目的としている。

【００３０】しかし、高反射率タイプのカンチレバー
は、一般に、長さ１００〜２００μｍ、幅５０μｍ、厚
さ０．４〜４μｍ程度のＳｉ₃ Ｎ₄ 薄膜から成る微小部
品であり、その探針の長さは、約６μｍ程度である。

【００３１】ここで、カンチレバーが長方形の薄板のと
き、その長さをＬ、厚さをｔ、幅をＷとし、また、弾性
係数をＥとすると、探針に作用する力ｆと、カンチレバ
ーの変位ΔＺとの間の関係は、 ΔＺ＝４Ｌ³ ｆ／Ｅｔ³ Ｗ …（１） なる関係に規定される。

【００３２】なお、力ｆは、探針先端の原子構造と試料
表面の原子構造との間の組み合わせ及びその距離によっ
て決まる物理・化学的力（摩擦力、吸着力、凝着力、静
電気力、ファンデルワールス力等）であり、その大きさ
は、１０^-5Ｎ／ｍ〜１０^-12Ｎ／ｍの範囲に亘ってい
る。

【００３３】このため、カンチレバー及びその変位検出
系には様々な対応が要求される。また、高反射率タイプ
のカンチレバーは、その両面又は片面に金（Ａｕ）等が
数百オングストロームの厚さでコーティングされている
関係上、上記（１）式における弾性係数Ｅが大きくなっ
てしまうという問題が発生する。

【００３４】更に、カンチレバーを励振させる走査型プ
ローブ顕微鏡では、カンチレバーの機械的共振周波数
は、高い程良いと言われている関係上、金コートされて
共振周波数が低くなったカンチレバーは使用できないと
いった問題も起こる。

【００３５】このように、高反射率タイプのカンチレバ
ーは、弾性係数又は機械的共振周波数がある狭い範囲に
決定されてしまうため、カンチレバー選択の自由度が狭
められてしまうといった問題がある。

【００３６】本発明は、このような課題を解決するため
になされており、その目的は、カンチレバー及び測定試
料の種類を問わず、高精度且つ簡単に探針のアプローチ
制御を行うことができる走査型プローブ顕微鏡用探針ア
プローチ方法を提供することにある。

【００３７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、自由端に探針を有するカンチレバ
ー及びこのカンチレバーの変位を光学的に検出する変位
検出光学系を備えたセンサユニットと、このセンサユニ
ットを支持していると共に、所定の印加電圧によって伸
縮してセンサユニットを上下動させる圧電体と、この圧
電体を支持していると共に、前記圧電体を移動させるこ
とによって前記カンチレバーの探針を試料の表面近傍に
接近させて位置決めするアプローチ機構部とを具備した
走査型プローブ顕微鏡に適用される走査型プローブ顕微
鏡用探針アプローチ方法であって、前記圧電体を移動さ
せることによって、前記カンチレバーの探針を前記試料
に接近させる工程と、前記探針と前記試料との間の相互
作用によって生じる前記カンチレバーの変位を光学的に
検出し、その検出信号を出力する工程と、前記検出信号
の電圧レベルが一定レベルになったとき、前記圧電体の
移動を停止させる工程と、前記圧電体に所定の電圧を印
加して前記圧電体を伸縮させることによって、前記カン
チレバーを前記試料との間の相互作用で一定量変位させ
る工程と、前記カンチレバーの変位を光学的に検出し、
その変位信号を出力する工程と、前記変位信号をカウン
トすることによって、前記探針が前記試料から所望の相
互作用を受ける位置に位置付けられているか否かを検出
する工程と、前記探針が前記所望の相互作用を受ける位
置に位置付けられていない場合、再び、前記圧電体の移
動を再開させる工程と、前記探針が前記所望の相互作用
を受ける位置に位置付けられている場合、前記圧電体の
伸縮動作を停止させた後、前記探針と前記試料との間に
相互作用が働かないように、前記圧電体を所定量だけ縮
ませる工程とを有する。

【００３８】

【作用】圧電体を移動させることによって、カンチレバ
ーの探針を試料に接近させる。このとき、探針と試料と
の間の相互作用によって生じる前記カンチレバーの変位
を光学的に検出し、その検出信号を出力する。検出信号
の電圧レベルが一定レベルになったとき、圧電体の移動
を停止させる。このとき、圧電体に所定の電圧を印加し
て圧電体を伸縮させることによって、カンチレバーを試
料との間の相互作用で一定量変位させる。カンチレバー
の変位を光学的に検出し、その変位信号をカウントする
ことによって、探針が試料から所望の相互作用を受ける
位置に位置付けられているか否かを検出する。探針が所
望の相互作用を受ける位置に位置付けられていない場
合、再び、圧電体の移動を再開させる。一方、探針が所
望の相互作用を受ける位置に位置付けられている場合、
圧電体の伸縮動作を停止させた後、探針と試料との間に
相互作用が働かないように、圧電体を所定量だけ縮ませ
る。

【００３９】

【実施例】以下、本発明の一実施例に係る走査型プロー
ブ顕微鏡用探針アプローチ方法について、図１及び図２
を参照して説明する。なお、本実施例の説明に際し、図
４に開示された構成と同一の構成には、同一符号を付し
てその説明を省略する。

【００４０】図１には、本実施例の走査型プローブ顕微
鏡用探針アプローチ方法が適用された走査型プローブ顕
微鏡システムの構成が開示されている。図１に示すよう
に、本実施例の走査型プローブ顕微鏡用探針アプローチ
方法は、自由端に探針２を有するカンチレバー１８及び
このカンチレバー１８の変位を光学的に検出する変位検
出光学系を備えた光てこセンサユニット６と、この光て
こセンサユニット６を支持していると共に、所定の印加
電圧によって伸縮して光てこセンサユニット６を上下動
させる圧電体３２と、この圧電体３２を支持していると
共に、この圧電体３２を移動させることによって光てこ
センサユニット６に設けられたカンチレバー１８の探針
２を試料４の表面近傍に接近させて位置決めするアプロ
ーチ機構部８とを具備した走査型プローブ顕微鏡に適用
されている。

【００４１】このような構成によれば、図１及び図２に
示すように、ホストコンピュータ３４から所定のコマン
ドが通信ボード３６を介して制御部３８（以下、ＣＰＵ
という）に送信される。

【００４２】ＣＰＵ３８は、圧電体駆動回路４０を駆動
させて、圧電体３２に電圧０［Ｖ］を印加する。このと
き、圧電体３２は、自然長（圧電体固有の長さ）にセッ
トされる（Ｆ１）。

【００４３】次に、ＣＰＵ３８は、アプローチ機構部駆
動回路４２を介してアプローチ機構部８を停止制御させ
るためのしきい値電圧を初期設定するにあたり、その初
期しきい値電圧データをメモリ４４より読み込む（Ｆ
２）。

【００４４】この後、ＣＰＵ３８は、アプローチ機構部
駆動回路４２を介してアプローチ機構部８を駆動させる
（Ｆ３）。この結果、移動部８ａの移動と共に圧電体３
２が下降して、カンチレバー１８の探針２を試料４に接
近させる。

【００４５】この間、探針２と試料４との間には、これ
ら両者間の距離に対応した相互作用が働くため、カンチ
レバー１８は、かかる相互作用によって変位する。この
変位は、変位検出光学系の構成である２分割受光素子２
４の受光量変化に基づいて検出される（詳しくは、図４
及び図７に関する明細書説明部分参照）。

【００４６】２分割受光素子２４によって受光されたレ
ーザービームは、その受光量に対応した電気信号に変換
された後、プリアンプ２８を介して変位信号Ｓ１として
差動アンプ４６に入力される。

【００４７】一方、ＣＰＵ３８によって読み出された初
期しきい値電圧データは、Ｄ／Ａ変換器４８によってし
きい値電圧アナログ信号Ｓ２に変換されて差動アンプ４
６に入力される。

【００４８】差動アンプ４６に入力された両信号Ｓ１，
Ｓ２は、所定の差演算が施された後、Ａ／Ｄ変換器５０
によってデジタル変換されてＣＰＵ３８に入力される。
ＣＰＵ３８は、入力信号に基づいて、変位信号Ｓ１の電
圧レベル（出力電圧）としきい値電圧アナログ信号Ｓ２
の初期しきい値電圧とを比べて（Ｆ４）、変位信号Ｓ１
の出力電圧が初期しきい値電圧と等しくなったとき、ア
プローチ機構部駆動回路４２を介してアプローチ機構部
８を停止制御する（Ｆ５）。

【００４９】次に、ＣＰＵ３８は、圧電体駆動回路４０
を駆動させて、圧電体３２に所定のパルス電圧を複数回
印加する。このとき、圧電体３２は、所定のタイミング
で伸縮動作を繰り返す（Ｆ６）。

【００５０】このとき、ＣＰＵ３８は、パルス電圧の立
ち上がりに同期して変位信号Ｓ１の立ち上がり変化をカ
ウント検出する（Ｆ７）。このカウント検出値がゼロ
（即ち、探針２が、試料４との間で生じる所望の相互作
用を受ける位置に位置付けられていないことを意味す
る）である場合、初期しきい値電圧を更新して新たなし
きい値電圧を設定する（Ｆ８）。そして、再び、アプロ
ーチ機構部駆動回路４２を介してアプローチ機構部８を
駆動させ（Ｆ３）、上述した工程を繰り返えす。

【００５１】一方、圧電体３２の伸縮動作に同期した所
定の変位量がカウント検出されたとき、ＣＰＵ３８は、
圧電体駆動回路４０を介して圧電体３２の伸縮動作を停
止させた後、探針２と試料４との間に相互作用が働かな
いように、圧電体３２を所定量だけ縮ませる（Ｆ９）。
なお、かかる縮み量は、探針２と試料４との間に相互作
用が働かない位置に圧電体３２を位置付けられさえすれ
ばよく、その縮み量の大きさは適宜変更可能である。

【００５２】本実施例によれば、上述したアプローチ動
作は、圧電体３２の伸縮動作に同期した所定の変位量が
カウント検出されるまで繰り返されることになる。従っ
て、探針２を試料４に対して所望の距離に高精度にアプ
ローチさせることが可能となる。このため、従来のよう
なアプローチ誤認（アプローチ途中終了）を回避するこ
とができる。更に、本実施例は、一般的な走査型プロー
ブ顕微鏡の構成を殆ど変更させることなく利用すること
ができるため、カンチレバーや測定試料の種類に応じた
新たな構成を別途必要とすることもない。

【００５３】なお、本発明は、上述した実施例の構成に
限定されることはなく、例えば、下記のように変更する
ことも可能である。即ち、図３に示すように、本変形例
に係る走査型プローブ顕微鏡用探針アプローチ方法は、
試料４からの反射光の増加に起因して変位信号Ｓ１の電
圧レベルが初期しきい値電圧以上に上昇して、アプロー
チ動作が途中で終了してしまった場合、レーザーダイオ
ード１２の出射パワーを調整することによって、再度、
アプローチ動作を再開させることを特徴とする。

【００５４】このため、本変形例が適用される走査型プ
ローブ顕微鏡システムには、レーザードライバ１０を制
御する制御信号Ｓ３が出力されるように、ＣＰＵ３８と
レーザードライバ１０とは、Ｄ／Ａ変換器５２を介して
相互に接続されている。

【００５５】このような構成によれば、図２に示された
Ｆ８の工程即ちしきい値電圧更新工程の代わりに、レー
ザーパワー自動可変工程を設けることによって、変位信
号Ｓ１の電圧レベルが初期しきい値電圧以下になるよう
に、レーザードライバ１０を制御して、レーザーダイオ
ード１２のレーザーパワーを自動調光させることが可能
となる。なお、他の構成及び作用効果は、上記実施例と
同様であるため、その説明は省略する。

【００５６】

【発明の効果】本発明によれば、アプローチ動作は、圧
電体の伸縮動作に同期した所定の変位量がカウント検出
されるまで繰り返されることになる。従って、探針を試
料に対して所望の距離に高精度にアプローチさせること
が可能となる。このため、従来のようなアプローチ誤認
（アプローチ途中終了）を回避することができる。更
に、本発明によれば、一般的な走査型プローブ顕微鏡の
構成を殆ど変更させることなく利用することができるた
め、カンチレバーや測定試料の種類に応じた新たな構成
を別途必要とすることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る走査型プローブ顕微鏡
用探針アプローチ方法が適用された走査型プローブ顕微
鏡システムの構成を示す図。

【図２】本発明の一実施例に係る走査型プローブ顕微鏡
用探針アプローチ方法の動作を示すフローチャート。

【図３】本発明の変形例に係る走査型プローブ顕微鏡用
探針アプローチ方法が適用された走査型プローブ顕微鏡
システムの構成を示す図。

【図４】カンチレバーの変位検出方法の１例である光て
こ法が用いられた一般的な走査型プローブ顕微鏡の構成
を示す図。

【図５】（ａ）〜（ｄ）は、探針アプローチ動作の各工
程を示す図。

【図６】図４に示す走査型プローブ顕微鏡の探針アプロ
ーチ動作を示すフローチャート。

【図７】（ａ）は、図４に示す走査型プローブ顕微鏡の
探針アプローチ前のレーザースポット状態を示す図、
（ｂ）は、探針アプローチ完了時のレーザースポット状
態を示す図、（ｃ）は、図４に示す走査型プローブ顕微
鏡の探針アプローチ動作において、レーザーダイオード
から出射されたレーザービームが、カンチレバーを通過
又は透過して試料から反射した後、受光部の第１の受光
面に徐々に入射することによってアプローチ終了と誤認
される状態を示す図。

【符号の説明】

２…探針、４…試料、６…光てこセンサユニット、８…
アプローチ機構部、１８…カンチレバー、３２…圧電
体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自由端に探針を有するカンチレバー及び
   このカンチレバーの変位を光学的に検出する変位検出光
   学系を備えたセンサユニットと、このセンサユニットを
   支持していると共に、所定の印加電圧によって伸縮して
   センサユニットを上下動させる圧電体と、この圧電体を
   支持していると共に、前記圧電体を移動させることによ
   って前記カンチレバーの探針を試料の表面近傍に接近さ
   せて位置決めするアプローチ機構部とを具備した走査型
   プローブ顕微鏡に適用される走査型プローブ顕微鏡用探
   針アプローチ方法であって、 前記圧電体を移動させることによって、前記カンチレバ
   ーの探針を前記試料に接近させる工程と、 前記探針と前記試料との間の相互作用によって生じる前
   記カンチレバーの変位を光学的に検出し、その検出信号
   を出力する工程と、 前記検出信号の電圧レベルが一定レベルになったとき、
   前記圧電体の移動を停止させる工程と、 前記圧電体に所定の電圧を印加して前記圧電体を伸縮さ
   せることによって、前記カンチレバーを前記試料との間
   の相互作用で一定量変位させる工程と、 前記カンチレバーの変位を光学的に検出し、その変位信
   号を出力する工程と、 前記変位信号をカウントすることによって、前記探針が
   前記試料から所望の相互作用を受ける位置に位置付けら
   れているか否かを検出する工程と、 前記探針が前記所望の相互作用を受ける位置に位置付け
   られていない場合、再び、前記圧電体の移動を再開させ
   る工程と、 前記探針が前記所望の相互作用を受ける位置に位置付け
   られている場合、前記圧電体の伸縮動作を停止させた
   後、前記探針と前記試料との間に相互作用が働かないよ
   うに、前記圧電体を所定量だけ縮ませる工程とを有して
   いることを特徴とする走査型プローブ顕微鏡用探針アプ
   ローチ方法。