JPH09288990A

JPH09288990A - 走査プローブ顕微鏡

Info

Publication number: JPH09288990A
Application number: JP10015796A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sueyoshi; 孝末吉
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1996-04-22
Filing date: 1996-04-22
Publication date: 1997-11-04

Abstract

(57)【要約】【目的】試料を破損することなく高分解能で像観察を行
うようにしながら、しかも操作を簡単にする。【構成】圧電素子１５がカンチレバー１および探針２を
加振すると、検出器７での反射光の入射位置が周期的に
変化するので、検出器７はカンチレバー１の振動および
撓みによる高周波数成分および周波数変化成分との重畳
信号を出力する。ノッチフィルタ３０はコンパレータ９
の出力信号の高周波数成分を選択して、誤差増幅器３１
を介して圧電素子駆動電源３２に供給する。これによ
り、圧電素子駆動電源３２は圧電素子２１,２２を駆動
し、反射光の入射位置が常に検出器７の定位置となるよ
うにミラー６を加振する。振幅検出器３７はコンパレー
タ９の出力信号の周波数変化成分を選択して圧電素子駆
動電源１１に供給し、この電源１１はｚ軸圧電走査素子
４ｚを駆動して、探針−試料間の距離制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原子間力顕微鏡
（ＡＦＭ）等の試料からの力を受けて試料表面を測定す
る走査プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）の技術分野に属し、特
に探針を試料から若干離隔させかつ振動させることによ
り、試料表面を測定するノンコンタクトタイプの走査プ
ローブ顕微鏡の技術分野に属するものである。

【０００２】

【従来の技術】探針と試料との間に生じる物理的な力を
測定して試料表面を測定するＡＦＭが、従来から開発さ
れている。図５はこのようなＡＦＭのソフトコンタクト
タイプの一例を模式的に示す図である。図中、１は弾性
を有するカンチレバー、２はカンチレバー１の先端に取
り付けられた探針、３は試料、４ｘはｘ軸方向の試料の
位置を制御するｘ軸圧電走査素子、４ｙはｙ軸方向の試
料の位置を制御するｙ軸圧電走査素子、４ｚはｚ軸方向
（高さ方向）の試料の位置を制御するｚ軸圧電走査素
子、５はレーザー光源、６はミラー、７はフォトディテ
クター（以下、検出器ともいう）、８はＩ／Ｖアンプ、
１０は誤差増幅器、１１は圧電素子駆動電源、１２はス
キャンジェネレータ、１３は中央処理装置（ＣＰＵ）、
１４は画像表示装置である。

【０００３】探針２は試料３と対向して配置され、また
レーザー光源５はカンチレバー１の上方に配置されてい
る。更に、フォトディテクター７は４分割されて形成さ
れたフォトセンサー７ａ,７ｂ,７ｃ,７ｄからなり、レ
ーザー光源５から発せられたレーザー光がカンチレバー
１の上面に当たって反射し、ミラー６を介してフォトデ
ィテクター７のフォトセンサー７ａ,７ｂ,７ｃ,７ｄに
それぞれ入射するように配置されている。そして、フォ
トセンサー７ａ,７ｂ,７ｃ,７ｄにそれぞれ入射する光
量のバランスから受光位置の変化を認識することができ
るようになっている。

【０００４】このような構成をしたＡＦＭは、まずレー
ザー光源５からレーザー光をカンチレバー１の上面に照
射し、その反射光を検出器７にミラー６を介して入射さ
せる。

【０００５】この状態で、探針２と試料３とを１ｎｍ以
下の距離まで互いに近づけると、探針２の先端原子と試
料３の表面原子との間に原子間力（引力・斥力）が作用
して、探針２が上下動し、その結果カンチレバー１が上
下方向に撓む。このカンチレバー１の撓みにより、レー
ザー光の反射光が検出器７に入射する位置が変化する。
この変化により、各フォトセンサー７ａ,７ｂ,７ｃ,７
ｄに入射する光量が変化するので、フォトセンサー７
ａ,７ｂの各出力の和（Ａ＋Ｂ）とフォトセンサー７ｃ,
７ｄの各出力の和（Ｃ＋Ｄ）とが異なる。これらのフォ
トセンサー７ａ,7b,７ｃ,７ｄの出力が誤差増幅器１０
を介して圧電素子駆動電源１１に送られ、この圧電素子
駆動電源１１はＺ軸圧電走査素子４ｚに対して、探針２
と試料３との間の距離を一定に保つ（すなわち原子間力
を一定に保つ）ようにフィードバック制御を行う。

【０００６】そして、このような探針２と試料３との間
の距離制御を行いながら探針２または試料３を２次元走
査することにより、試料３の表面の凹凸画像（定力像）
が画像表示装置１４において得られる。

【０００７】更に、このときのカンチレバー１のねじれ
（横方向の動き）によるレーザー反射光の入射位置の変
化で、検出器７の各出力信号（Ａ＋Ｄ）と（Ｂ＋Ｃ）と
が変化する。これらの出力信号の比較により、走査に伴
う試料表面の摩擦力を検出することができる。そして、
この摩擦力の変化を明暗の画像として画像表示装置１４
において表示することにより、摩擦力像が得られる。

【０００８】しかしながら、カンチレバー１および探針
２を試料３表面に近づけて探針２−」試料３間に働く斥
力を検出するソフトコンタクトタイプのＡＦＭでは、ス
キャン時に探針２が試料表面の凹凸に接触してしまうこ
とがある。このため、表面が比較的弱い試料の場合に
は、この試料表面が破損してしまうことがある。

【０００９】そこで、探針２を試料３から若干離隔して
配置するとともに、カンチレバー１を強制的に振動させ
ることにより探針２を振動させ、原子間力の変化により
変化するこの振動の周波数（振動数）や振幅の変化を電
気的に検出して、試料３から少し離れた位置でも比較的
弱い原子間力でも確実に検出することができるノンコン
タクトタイプのＡＦＭが開発されている。

【００１０】図６はこのノンコンタクトタイプのＡＦＭ
の一例を模式的に示し図である。なお、前述のＡＦＭと
同じ構成要素には同じ符号を付すことにより、その詳細
な説明は省略する。図６において、１５はカンチレバー
１の支持部に取り付けられた加振用の圧電素子、１６は
発振電源、１７は発振電源１６の加振出力信号と同期し
た振幅変化分の信号をセレクトするロックインアンプで
ある。

【００１１】Ｉ／Ｖアンプ８の出力信号すなわち検出器
７の出力信号がロックインアンプ１７を介して誤差増幅
器１０に供給されるとともに発振電源１６に供給される
ようになっている。また、発振電源１６の加振出力信号
が圧電素子１５に供給されるとともにロックインアンプ
１７に供給されるようになっている。ロックインアンプ
１７は、検出器７の出力信号と発振電源１６の加振出力
信号とに含まれる周波数成分を比較し、共通の周波数成
分から信号をセレクトして出力する。

【００１２】このような構成をしたＡＦＭにおいては、
発振電源１６から発振出力信号が圧電素子１５に供給さ
れることにより、カンチレバー１がそのほぼ固有振動数
程度の周波数で加振される。この状態で、探針２を試料
３に数ｎｍ程度に接近させると、探針２と試料３との間
の原子間力によりカンチレバー１が撓む。これにより検
出器７の出力が変化し、変化した出力信号がロックイン
アンプ１７に供給される。ロックインアンプ１７は、供
給された検出器７の出力信号から加振電源の加振出力信
号に同期した信号の振幅変化分の信号を出力し、この出
力信号が誤差増幅器１０を介して圧電素子駆動電源１１
に送られる。この圧電素子駆動電源１１はＺ軸圧電走査
素子４ｚに対して、探針２と試料３との間の距離を一定
に保つフィードバック制御を行う。

【００１３】そして、このような探針２と試料３との間
の距離制御を行いながら探針２または試料３を２次元走
査することにより、試料３の表面の凹凸画像が画像表示
装置１４において得られる。このようにして、試料３か
ら少し離れた位置でも、比較的弱い原子間力を確実に検
出可能となる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなカンチレバー１を加振しながら試料３の表面を測定
するＡＦＭにおいては、発振電源１６の加振出力信号の
周波数とカンチレバー１自体の振動に差が生じたり、あ
るいは発振電源１６の出力周波数と検出器７の出力周波
数との間に位相差が発生したりする場合がある。このた
め、ロックインアンプ１７における同調制御を正確に行
わなければならないばかりでなく、オペレータは像観察
以外にこのロックインアンプ１７の監視も必要となって
しまい、操作が煩雑になるという問題がある。

【００１５】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は試料を破損させることなく高
分解能で像観察を行うことができるようにしながら、し
かも操作が簡単である走査プローブ顕微鏡を提供するこ
とである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、請求項１の発明は、光源と、この光源から放出さ
れる光線の光軸中にその先端が配置されるとともに試料
を走査する探針を有するカンチレバーと、このカンチレ
バーを加振する第１加振手段と、前記カンチレバーに前
記光線が当たって反射する反射光線の光路中に配設され
たミラーと、このミラーによって反射された反射光線が
入射される検出器、前記前記検出器の出力信号に基づい
て前記探針と前記試料間の距離制御を行う距離制御手段
とを備えている走査プローブ顕微鏡において、前記ミラ
ーを加振する第２加振手段と、前記検出器の出力信号か
ら前記カンチレバーの加振周波数に関係する信号を分離
検出する第１信号分離検出手段と、前記検出器の出力信
号から前記カンチレバーの加振周波数に関係する該加振
周波数の振幅変化成分の信号を分離検出して前記距離制
御手段に供給する第２信号分離検出手段と、前記第１信
号分離検出手段によって分離検出された信号に基づいて
前記反射光線が前記検出器の定位置に常に入射されるよ
うに前記ミラーを振動制御させるための加振信号を前記
第２加振手段に供給する加振信号発生手段とを備えてい
ることを特徴としている。

【００１７】

【作用】このような構成をした本発明の走査プローブ顕
微鏡においては、共振周波数の変化に伴い、カンチレバ
ーとミラーとの間に位相のずれが生じる。この位相ずれ
による検出器への光の入射位置は、入射位置変化の振り
幅を増大する方向へとミラーを振動変化させる。これに
より、探針と試料との間に生じた引力によって発生する
わずかな振幅の変化であっても、このミラー振動の位相
ずれがその振幅を拡大するように動作するので、振幅の
変化を容易に検出可能となる。したがって、試料を破損
することなく、高分解能で像観察を行うことができるよ
うになる。

【００１８】また、これにより従来のＡＦＭで必要なロ
ックインアンプや周波数検波器等の検出手段が不要とな
るので、操作がきわめて簡単になる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。図１ないし図３は本発明にかかる走
査プローブ顕微鏡の実施の形態の一例を示し、図１はこ
の例の走査プローブ顕微鏡を模式的に示す、図６と同様
の図、図２はミラーの支持構造を示し、（ａ）はその縦
断面図、（ｂ）は（ａ）における矢視Ａ−Ａ′方向から
見た図、図３はこの例の回路構成の要部を示す図であ
る。

【００２０】本例のＡＦＭにおいては、図１に示すよう
にミラー６が支持基板２７に揺動可能に支持されてい
る。すなわち具体的に説明すると、図２（ａ）に示すよ
うにミラー６が支持板２０に第１ミラー駆動用圧電素子
２１および第１弾性体２３を介して支持されている。そ
の場合、図２（ｂ）に示すように第１ミラー駆動用圧電
素子２１および第１弾性体２３は、ともにミラー６の中
心すなわち支持板２０の中心を通る第１軸α上でかつ支
持板２０の互いに対向する２辺の中央位置にそれぞれ配
置されている。また、支持板２０の中央には、図２
（ｂ）において支持板２０の中心を通る紙面に垂直な軸
上にある点を中心とした球面の湾曲部からなる第１球軸
２５が形成されている。

【００２１】またこの支持板２０は、図２（ａ）に示す
ように支持基板２７に第２ミラー駆動用圧電素子２２お
よび第２弾性体２４を介して支持されている。その場
合、図２（ｂ）に示すように第２ミラー駆動用圧電素子
２２および第２弾性体２４は、ともにミラー６の中心す
なわち支持板２０の中心を通り第１軸αと直交する第２
軸β上でかつ支持基板２７すなわち支持板２０の互いに
対向する他の２辺の中央位置にそれぞれ配置されてい
る。更に支持基板２７の中央には、第１球軸２５の凹面
と同一径の球面の突出部からなる第２球軸２６が形成さ
れている。そして支持板２０は、この第２球軸２６の突
出部の表面に、支持板２０の第１球軸２５の凹面が揺動
可能に嵌合されて支持されている。更に支持基板２７は
回転軸２８を介して図示しない装置本体に回転位置調整
可能に支持されている。

【００２２】したがって、第１ミラー駆動用圧電素子２
１に電圧が印加されてこの第１ミラー駆動用圧電素子２
１が駆動することにより、ミラー６は第２軸βを中心と
して回動するとともに、第２ミラー駆動用圧電素子２２
に電圧が印加されてこの第２ミラー駆動用圧電素子２２
が駆動し支持板２０が第１軸αを中心として回動するこ
とにより、ミラー６は第１軸αを中心として回動するよ
うになっている。

【００２３】一方、図６に示す従来のノンコンタクトタ
イプのＡＦＭの回路構成に対して、本例の回路構成は、
図１に示すようにまず図６の従来例のロックインアンプ
１７が廃止されるとともに、発振電源１６と圧電素子１
５との間に振幅調整器３５およびスイッチＳＷ１が接続
され、発振電源１６と誤差増幅器３１との間に、位相制
御回路３４、スイッチＳＷ２および振幅調整器３６が接
続されている。更に、コンパレータ９と誤差増幅器１０
との間に、ローパスフィルター３３および振幅検出器３
７が設けられている。この振幅検出器３７は、例えば微
分傾斜検出を行う方式の検出器である。

【００２４】また本例においては、検出器７とＩ／Ｖア
ンプ８との間の回路、およびＩ／Ｖアンプ８とコンパレ
ータ９との間の回路がそれぞれ図３に示すように構成さ
れている。すなわち、検出器７の４つのフォトセンサー
７ａ,７ｂ,７ｃ,７ｄのうち、２つのフォトセンサー７
ａ,７ｂが、それぞれ個別のＩ／Ｖアンプ８ａ,８ｂを介
して加算器２９に接続されているとともに、この加算器
２９がコンパレータ９に接続されている。また、他の２
つのフォトセンサー７ｃ,７ｄが、それぞれ個別のＩ／
Ｖアンプ８ｃ,８ｄを介して他の加算器２９に接続され
ているとともに、この他の加算器２９がコンパレータ９
に接続されている。

【００２５】したがって本例のＡＦＭにおいては、各フ
ォトセンサー７ａ,７ｂ,７ｃ,７ｄにカンチレバー１か
らの反射光が入射されると、各フォトセンサー７ａ,７
ｂ,７ｃ,７ｄはそれぞれ反射光の入射量に応じた出力を
発する。そして、フォトセンサー７ａ,７ｂからの出力
が１つの加算器２９で加算されてコンパレータ９に供給
されるとともに、フォトセンサー７ｃ,７ｄからの出力
が他の１つの加算器２９で加算されてコンパレータ９に
供給されるようになっている。コンパレータ２９は、２
つの加算器２９からの２つの加算信号の差を演算して出
力し、この差信号が振幅検出器３７に供給されて、基準
値に対する誤差信号が圧電素子駆動電源１１に供給され
るようになっている。

【００２６】コンパレータ９の出力はノッチフィルタ３
０を介して誤差増幅器３１に接続されて、この誤差増幅
器３１を介して第１および第２ミラー駆動用圧電素子２
１,２２をそれぞれ駆動制御する圧電素子駆動電源３２
に接続されている。したがって、検出器７の検出信号の
周波数成分と発振電源１６の出力信号とが誤差増幅器３
１によって誤差増幅されて圧電素子駆動電源３２に供給
されるようになっている。本例のＡＦＭの他の構成は、
図６に示す従来のＡＦＭの構成と同じである。

【００２７】このような構成をした本例のＡＦＭにおい
ては、まずスイッチＳＷ１およびＳＷ２がともにＯＦＦ
状態（無振動状態）で、光学系のアライメントが行われ
る。すなわち、レーザー光源５から発せられたレーザー
光はカンチレバー１によって反射され、その反射光がミ
ラー６を介して検出器７に送られる。この状態で、カン
チレバー１からの反射光が検出器７の中心に来るよう
に、支持基板２７を回転軸２８のまわりに回転調整する
ことにより、ミラー６の全体の向きが調整される。その
後、発振電源１６がカンチレバー１の固有振動数程度の
周波数ｆ₀で駆動され、スイッチＳＷ１がＯＮされる
と、この発振電源１６から圧電素子１５に交流電圧が供
給される。圧電素子１５が駆動されて発振し、その発振
周波数はカンチレバー１の固有振動数程度の周波数に調
整される。これにより、圧電素子１５は、カンチレバー
１および探針２を同周波数で加振するようになる。

【００２８】このとき、検出器７の検出信号は前記周波
数ｆ₀で変調された信号として検出されるので、その振
幅に基づいて探針２の振幅が振幅調整器３５によって任
意の値に調整される。次いで、スイッチＳＷ１およびＳ
Ｗ３をＯＦＦ状態としてカンチレバー１の振動を停止し
た状態で、スイッチＳＷ２をＯＮ状態とする。これによ
り、ミラー６が加振されて検出器７に入射するレーザー
反射光がミラー６の振動周波数、すなわち発振電源１６
の周波数で変調されるようになる。このときの検出器７
の検出信号の振幅が前記振幅調整器３５によって設定さ
れた任意の値と一致するように振幅調整器３を調整す
る。そして、スイッチＳＷ１、ＳＷ２およびＳＷ３がと
もにＯＮ状態で、位相制御回路３４によってミラー６の
加振信号の位相が調整される。このとき、検出器７は高
周波数成分と原子間力によるカンチレバー１の撓みで変
化する周波数成分（振幅変化および周波数変化）とが重
畳された信号を出力するようになる。このようような入
力信号によって変化するフォトセンサー７ａ,７ｂの出
力およびフォトセンサー７ａ,７ｂの出力がそれぞれの
加算器２９で加算されてコンパレータ９に供給される。
コンパレータ９は１つの加算器２９,２９から供給され
てくる重畳信号を比較し、その差を演算して差信号を出
力する。このとき、このコンパレータ９が出力する差信
号も、加振による高周波数成分とカンチレバー１の撓み
により変化する周波数成分とが重畳された信号となって
いる。

【００２９】ノッチフィルタ３０により、コンパレータ
９の出力信号の中の高周波数成分が選択通過され、この
高周波数成分が誤差増幅器３１によって誤差増幅され、
圧電素子駆動電源３２に供給される。圧電素子駆動電源
３２は、誤差増幅器３１からの増幅された高周波数の信
号を受けて２つの圧電素子２１,２２をそれぞれ駆動制
御し、カンチレバー１からの反射光の高周波数成分が除
去されるようにミラー６を加振制御する。すなわち、カ
ンチレバー１が高周波数で振動していても、検出器７に
入射される反射光は高周波数成分が除去されて、その入
射位置が常に検出器７上の一定位置（中心）に入り、出
力信号の演算出力がゼロとなるように調整される。

【００３０】このように加振状態のカンチレバー１およ
び探針２を試料３に接近させた場合、この探針２が試料
３から引力を受けるので、カンチレバー１の共振周波数
および発振振幅が微小に低下する。例えば、図４に示す
ようにカンチレバー１の共振周波数ｆ₀で探針２と試料
３とを接近させた場合、探針２が試料３から引力を受け
ると、共振周波数は図において左方へ△ｆだけシフトし
て低下し、周波数はｆ₁となる。このとき同時に振幅の
低下および位相変化も発生する。

【００３１】そこで、探針２と試料３との間に一定の力
が働いている場合に任意に設定される振幅検出器３７の
リファレンス値（Ｒｅｆ値）をｆ₁と設定することによ
り、振幅検出器３７で検出した振幅値と振幅のＲｅｆ値
とを誤差増幅器１０で比較して誤差が生じた場合に、そ
の誤差を増幅して圧電素子４Ｚに対してフィードバック
制御を行うようにしている。

【００３２】すなわち、カンチレバーの振幅低下が発生
すると、検出器７上での入射光の位置変化幅も小さくな
る。更に、この状態で走査を行った場合には試料３表面
のわずかな凹凸の差による引力をカンチレバー１が受け
ても、検出器７上での入射光の位置変化幅もきわめて小
さくなるため、識別が困難となる。そのために、従来の
ＡＦＭではこの微少な周波数変化や振幅変化をロックイ
ンアンプや周波数検波器などを検出手段として用いる必
要があった。しかし、本例の場合は、前記共振周波数の
変化に伴い、前記整合をとったカンチレバー１の振動と
ミラー振動との間に位相のずれを生じる。この位相ずれ
による検出器７への光の入射位置は入射位置変化の振り
幅を増大する方向へとミラーを駆動させる変化となる。
このため、探針２と試料３との間に働くわずかな引力変
化を検出器７で大きな変化として検出することができる
ようになる。そして、これによりわずかな引力変化も識
別が容易となり、従来のＡＦＭで必要なロックインアン
プや周波数検波器などの検出手段が不要となる。したが
って、操作がきわめて簡単になる。

【００３３】一方、ローパスフィルタ３３により、コン
パレータ９の出力信号の中のカンチレバー１の撓みによ
る振幅変化の周波数成分が選択通過され、この周波数成
分中の振幅変化成分が振幅検出器３７によって検出さ
れ、誤差増幅器１０によって基準値との差を補う信号が
圧電素子駆動電源１１に供給される。圧電素子駆動電源
１１はｚ軸圧電走査素子４ｚを駆動制御して、従来のＡ
ＦＭにおける探針−試料間の距離制御と同様の探針−試
料間の距離制御を行う。そして、従来のＡＦＭと同様
に、この探針−試料間の距離制御を行いながら、ＣＰＵ
１３はスキャンジェネレータ１２を駆動制御し、スキャ
ンジェネレータ１２が圧電素子駆動電源１１を駆動制御
することにより、ｘ、ｙ軸圧電走査素子４ｘ,４ｙが駆
動されて、試料３が２次元走査される。こうして、画像
表示装置１４において試料表面の凹凸画像（定力像）が
得られる。このように本例のＡＦＭにおいては、ミラー
６の加振制御はカンチレバー１を加振するための発振電
源１６に何等関係なく、行われるようになる。本例のＡ
ＦＭの他の作用は、前述の従来のＡＦＭの作用と同じで
ある。

【００３４】このような本例のＡＦＭによれば、探針２
試料３との間に生じた引力によって発生するわずかな振
幅の変化であっても、同時に発生するミラー６の振動の
位相ずれが、その振幅変化を拡大するように動作するこ
とによって、容易に検出可能となるので、探針２と試料
３との間が比較的遠く離隔した状態で、すなわち試料３
から比較的遠い位置からこの原子間力を確実に検出する
ことができるようになる。これにより、試料３を破損さ
せることなく、試料表面の高分解能凹凸画像を得ること
ができるようになる。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の走査プローブ顕微鏡によれば、探針と試料との間に生
じた引力によって発生するわずかな振幅の変化であって
も、同時に発生するミラー振動の位相ずれが、その振幅
変化を拡大するように動作することによって、容易に検
出可能となる。したがって、試料を破損することなく高
分解能で像観察を行うことができるようになる。また、
これにより従来のＡＦＭで必要なロックインアンプや周
波数検波器などの検出手段を不要とすることができるの
で、操作がきわめて簡単になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる走査プローブ顕微鏡の実施の
形態の一例を模式的に示す図である。

【図２】図１における例のミラーの支持構造を示し、
（ａ）はその部分断面図、（ｂ）は（ａ）における矢視
ＡーＡ′から見た図である。

【図３】図１における例の回路構成の部分詳細図であ
る。

【図４】探針を試料に接近させとき引力を受けた場
合、共振周波数、振幅および位相が変化することを説明
する図である。

【図５】従来の走査プローブ顕微鏡の一例を模式的に
示す図である。

【図６】従来の走査プローブ顕微鏡の他の例を模式的
に示す図である。

【符号の説明】

１…カンチレバー、２…探針、３…試料、４ｘ…ｘ軸圧
電走査素子、４ｙ…ｙ軸圧電走査素子、４ｚ…ｚ軸圧電
走査素子、５…レーザー光源、６…ミラー、７…フォト
ディテクター（検出器）、８…Ｉ／Ｖアンプ、９…コン
パレータ、１０…誤差増幅器、１１…圧電素子駆動電
源、１２…スキャンジェネレータ、１３…中央処理装置
（ＣＰＵ）、１４…画像表示装置、１５…圧電素子、１
６…発振電源、２０…支持板、２１…第１ミラー駆動用
圧電素子、２２…第２ミラー駆動用圧電素子、２３…第
１弾性体、２４…第２弾性体、２５…第１球軸、２６…
第２球軸、２７…支持基板、２８…回転軸、２９…加算
器、３０…ノッチフィルタ（またはバンドフィルタ）、
３１…誤差増幅器、３２…圧電素子駆動電源、３３…ロ
ーパスフィルター、３４…位相制御回路、３５…振幅調
整器、３６…振幅調整器、３７…振幅調整器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、この光源から放出される光線の
光軸中にその先端が配置されるとともに試料を走査する
探針を有するカンチレバーと、このカンチレバーを加振
する第１加振手段と、前記カンチレバーに前記光線が当
たって反射する反射光線の光路中に配設されたミラー
と、このミラーによって反射された反射光線が入射され
る検出器、前記前記検出器の出力信号に基づいて前記探
針と前記試料間の距離制御を行う距離制御手段とを備え
ている走査プローブ顕微鏡において、前記ミラーを加振する第２加振手段と、前記検出器の出
力信号から前記カンチレバーの加振周波数に関係する信
号を分離検出する第１信号分離検出手段と、前記検出器
の出力信号から前記カンチレバーの加振周波数に関係す
る該加振周波数の振幅変化成分の信号を分離検出して前
記距離制御手段に供給する第２信号分離検出手段と、前
記第１信号分離検出手段によって分離検出された信号に
基づいて前記反射光線が前記検出器の定位置に常に入射
されるように前記ミラーを振動させるための加振信号を
前記第２加振手段に供給する加振信号発生手段とを備え
ていることを特徴とする走査プローブ顕微鏡。