JPH10206148A - 走査型プローブ顕微鏡およびその光学式変位検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被走査部の負荷を軽減し、走査速度を高め、
光学顕微鏡との組合せを簡単に行える走査型プローブ顕
微鏡とその光学式変位検出装置を提供する。 【解決手段】 試料表面11に対向する探針を備えたカン
チレバーと、カンチレバーのたわみ変形量を検出する光
学式変位検出手段14,17 と、試料表面に対しカンチレバ
ーを走査する走査手段と、試料と探針の距離を変化させ
る駆動手段と、光学式変位検出手段の出力信号が設定値
と一致するように駆動手段を制御する制御手段を備え、
光学式変位検出手段は、カンチレバーにレーザ光14を照
射するレーザ光源13と、カンチレバーからの反射レーザ
光14a を受け上記変位量を検出する光検出器17と、反射
レーザ光の焦点を光検出器の中心で結ばせる光学手段1
5,16を備え、光学式変位検出手段は固定して取り付けら
れ、走査手段はカンチレバーのみを走査移動する。

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
鏡および光学式変位検出装置に関し、特に、微細形状等
の測定に用いられるもので、改良された光テコ方式の変
位検出系を備え、かつ光学顕微鏡等との組み合わせが容
易である走査型プローブ顕微鏡と、光学顕微鏡との組み
合わせを容易にする走査型プローブ顕微鏡の光学式変位
検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）は、先
端の尖った探針を試料に対してナノメート（ｎｍ）オー
ダまで接近させ、当該探針で試料の表面を走査し、その
間、探針と試料との間に生じる原子間力等の物理的な相
互作用を測定しながら物理的な相互作用の状態が一定に
保持されるように制御を行い、これにより試料表面の形
状等を原子レベルの分解能で観察する装置である。その
中で走査型原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）は、先端に探針を
備えた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、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の変位量を検出することに
より、試料表面の微細な凹凸形状を観察する装置であ
る。

【０００３】変位量を検出する装置には、一般的に、カ
ンチレバーにレーザ光を照射するレーザ光源と、カンチ
レバーで反射されたレーザ光を受けカンチレバーの変位
量を検出する光検出器とからなる光テコと呼ばれる光学
式変位検出装置が使用される。この光学式変位検出装置
では、探針・試料間の原子間力の影響を受けてカンチレ
バーがたわむとき、たわみ変形によるカンチレバーの変
位量を、光検出器における反射光の照射位置の変化で測
定するようにしている。また探針と試料の相対的な位置
を変えて走査を行いかつ探針・試料間の間隔を変化させ
る装置には、トライポッド等の３次元アクチュエータが
使用される。例えばトライポッドは、３軸方向の３つの
圧電素子を備え、ＸＹ方向の走査および探針・試料間の
距離を制御するＺ軸方向駆動を行う。

【０００４】従来のＳＰＭの構成例として特開平６−２
８８７５７号公報の図１および図５に示された構成を挙
げる。この公報の図５に示された装置では、試料の上方
に配置されたユニットに、探針を備えたカンチレバー、
光学式変位検出装置とそのレンズおよび光路部材、これ
らの部材を取り付ける支持機構等を組み込み、かかるユ
ニットを筒型の微動素子（３次元アクチュエータ）で動
かすようにした構成が示される。また図１に示される構
成では、図５の上記構成を改良し、上部保持体に固定さ
れた筒型の微動素子には、カンチレバーとこれを取り付
けるための部材、および光路部材（プリズム３１，３
２）だけを取り付けるようにし、光学式変位検出装置
は、微動素子の外側の位置で、上部保持体に固定して取
り付けるようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記公報の図５に示さ
れた走査型プローブ顕微鏡の構成によれば、試料表面の
走査のため移動する部分の構成が大きくなり、微動素子
の負荷が大きく、走査速度を速くすることができないと
いう問題があった。そこで、図１に示す構成が改良とし
て提案されたが、この構成でも、光路部材が微動素子に
支持される部分に含まれているので、負荷を十分に小さ
くすることができないという問題を有していた。

【０００６】さらに走査型プローブ顕微鏡では、通常、
光学顕微鏡と組み合わせて使用することが強く望まれて
いる。しかし、光テコの変位検出装置を備えた従来の走
査型プローブ顕微鏡では、変位検出装置に関連する構成
部分が光学顕微鏡の対物レンズと試料のカンチレバー等
との間に配置されるという制約を受けるので、両者を組
み合わせることが設計の上で容易ではないという問題を
有していた。

【０００７】本発明の目的は、上記の問題を解決するこ
とにあり、走査駆動される部分の構成を簡易にして負荷
を軽減し、走査速度を高めると共に、光学顕微鏡との組
み合わせを簡単に行える構成を有した走査型プローブ顕
微鏡を提供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、光学顕微鏡との組み
合わせを容易に行えるようにする走査型プローブ顕微鏡
の光学式変位検出装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用】第１の本発明
（請求項１に対応）に係る走査型プローブ顕微鏡は、上
記目的を達成するために、試料に接近し対向して配置さ
れる探針を備えたカンチレバーと、当該カンチレバーの
たわみ変形で生じる変位量を検出する光学式変位検出手
段と、試料の表面に対しカンチレバーを相対的に走査さ
せる走査手段と、試料と探針の距離を変化させる駆動手
段と、光学式変位検出手段により得られる変位信号が設
定値と一致するように駆動手段を制御する制御手段を備
え、さらに、上記光学式変位検出手段は、カンチレバー
にレーザ光を照射するレーザ光源と、カンチレバーで反
射されたレーザ光を受け上記変位量を検出する光検出器
と、前記レーザ光源から出射された前記レーザ光を、反
射された後、前記光検出器の中心で焦点を結ばせる光学
手段とを備え、光学式変位検出手段は固定して取り付け
られ、走査手段はカンチレバーのみを走査移動するよう
に構成される。

【００１０】第１の発明では、走査動作で移動するのは
探針を備えたカンチレバーのみとし、光テコ方式の光学
式検出手段は固定することにより、走査駆動を行う部分
の負荷を軽減し、走査速度が高められる。また光学式検
出手段によって作られるレーザ光のビームは相対的にビ
ーム径が大きく、広い照射範囲の中でカンチレバーの走
査動作が行われる。カンチレバーの背面で反射されるレ
ーザ光は、光学手段によって常に光検出器の受光面に合
焦状態で照射される。光検出器の受光面における反射レ
ーザ光の照射位置で、カンチレバーのたわみ変形による
変位量が検出される。

【００１１】第２の本発明（請求項２に対応）に係る走
査型プローブ顕微鏡は、第１の発明において、走査手段
による走査範囲が、レーザ光による照射範囲に含まれる
ことを特徴とする。従って、カンチレバーが走査範囲で
移動している限り、各走査位置での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ができる。

【００１２】第３の本発明（請求項３に対応）に係る走
査型プローブ顕微鏡は、第１または第２の発明におい
て、光学顕微鏡と、光学式変位検出手段の光路とこれ以
外の他の光路を形成するハーフミラーおよび偏向ビーム
スプリッタとを備え、光学顕微鏡は他の光路を利用して
試料を観察するように構成されることを特徴とする。走
査型プローブ顕微鏡は、一般的に観察領域が比較的に広
い光学顕微鏡に組み合わせて使用されるが、光学式変位
検出手段の光路とは異なる他の光路を形成するハーフミ
ラー等の光路部材を設けるようにしたため、光学顕微鏡
を容易に付設でき、組み合わせを簡単に行うことができ
る。

【００１３】第４の本発明（請求項４に対応）に係る走
査型プローブ顕微鏡の光学式変位検出装置は、試料に接
近し対向して配置される探針を備えたカンチレバーと、
試料の表面に対しカンチレバーを相対的に走査させる走
査手段と、試料と探針の距離を変化させる駆動手段と、
この駆動手段を制御する制御手段を備えた走査型プロー
ブ顕微鏡に用いられ、カンチレバーにレーザ光を照射す
るレーザ光源と、カンチレバーで反射されたレーザ光を
受ける光検出器と、反射されたレーザ光を光検出器の中
心で焦点を結ばせる光学手段と、レーザ光の光路とこれ
以外の他の光路を形成する光路部材とからなり、カンチ
レバーのたわみ変形で生じる変位を検出し、この変位信
号を制御手段に送るように構成され、かつ固定して取り
付けられたことを特徴とする。

【００１４】第４の発明では、走査型プローブ顕微鏡の
光テコの光学式変位検出部において、光学顕微鏡との組
み合わせを行える光路部材を設け、この光路部材によっ
て光学顕微鏡を容易に組み合わせることができる。

【００１５】第５の本発明（請求項５に対応）に係る走
査型プローブ顕微鏡の光学式変位検出装置は、第４の発
明において、上記の他の光路を利用して試料の表面を観
察する光学顕微鏡が付設されることを特徴とする。

【００１６】第６の本発明（請求項６に対応）に係る走
査型プローブ顕微鏡の光学式変位検出装置は、第４また
は第５の発明において、光路部材は、ハーフミラーと偏
向ビームスプリッタを含むことを特徴とする。

【００１７】

【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。

【００１８】図１は、本発明に係る光学式変位検出装置
の原理を説明するための構成を示す。この光学式変位検
出装置は光テコ方式の検出装置であり、原子間力顕微鏡
等の走査型プローブ顕微鏡における変位検出装置として
利用される。

【００１９】図１において、微細な凹凸が存在する試料
表面１１に対してカンチレバー（図示せず）が接近した
状態で配置され、先端に設けられた探針（図示せず）が
試料表面１１に対向して配置される。図１中の１２ａは
カンチレバーの先部背面に設けられるミラー部の配置状
態を示している。カンチレバーの詳細は図２に示され
る。カンチレバーは、その長手方向を試料表面１１に対
して一定角度で傾斜させて、ホルダ部に設けられる。か
かるカンチレバーに対して、カンチレバーのたわみ変形
による変位量を検出するための光学式変位検出装置が配
置される。光学式変位検出装置において、レーザ光源１
３から出射されたレーザ光１４は、コリメータレンズ１
５を通過し、対物レンズ１６によって集光され、試料表
面１１に照射される。レーザ光１４の照射範囲（ビーム
スポット径）は、カンチレバーの走査範囲に比較して相
対的に大きな面積を有し、試料表面１１において大きな
照射スポットを形成する。

【００２０】上記ミラー部１２ａはレーザ光１４の照射
範囲の中に位置し、当該ミラー部１２ａに照射される一
部のレーザ光を反射する。ミラー部１２ａで反射された
レーザ光１４ａは、対物レンズ１６の集光作用に基づい
て、位置センサとして機能する光検出器１７の受光面で
焦点を結ぶ。カンチレバーのたわみ変形による変位量が
基準値に保持され、その結果、ミラー部１２ａが、入射
するレーザ光１４の光軸（図１中垂線）１４ｂに対して
一定角度に保持されるとき、反射レーザ光１４ａは、光
検出器１７の受光面の中心位置１７ａに反射スポットを
形成する。カンチレバーが走査移動を行い、その間、上
記一定角度が保持される場合には、光検出器１７の受光
面における反射スポットの位置は変化しない。換言すれ
ば、カンチレバーのたわみ変形が、設定された一定状態
に保持される限り、変位量は検出されない。

【００２１】図２において（ａ）はカンチレバーの側面
図、（ｂ）はカンチレバーの平面図を示し、両図は位置
的対応で関係づけられている。カンチレバー１２はホル
ダ部１８の先に設けられ、先端の下側には探針１９が設
けられる。カンチレバー１２の先部背面に前述のミラー
部１２ａが形成されている。カンチレバー１２における
ホルダ部１８への取付け部分は湾曲部１２ｂとなってい
る。試料表面１１と探針１９の間で原子間力等の物理的
な力が作用し、カンチレバー１２にたわみ変形が生じる
と、湾曲部１２ｂに歪みが生じ、カンチレバー１２（ミ
ラー部１２ａ）の傾斜角度が変化する。すなわち、探針
１９と試料表面１１の間で力が働いて、カンチレバー１
２の湾曲部１２ｂが歪み、ミラー部１２ａとレーザ光１
４の光軸とが作る角度が変化すると、光検出器１７の受
光面における反射レーザ光１４ａのスポット位置が変化
する。上記の光学式変位検出装置は、光テコの変位検出
装置として機能し、カンチレバー１２で生じた変位量を
検出する。

【００２２】図３では、カンチレバー１２による走査範
囲とレーザ光１４の照射範囲（照射スポット）との関係
（図３（ａ））と、レーザ光１４の照射範囲における光
強度の分布状態（図３（ｂ））を示している。試料表面
１１の測定のため設定されたカンチレバー１２の走査範
囲２１は、照射範囲２０の中に含まれるように、相対的
に小さいものとして設定される。照射範囲２０における
光強度の分布２２では、中心部で高くかつ平坦であり、
周辺部で次第に小さくなっている。従って、走査範囲２
１は、照射範囲２０の中心部の平坦部を利用するように
設定されることが好ましい。このようにすることによ
り、光検出器１７の受光面で反射レーザ光１４ａのスポ
ット位置が変化するとき、高い精度でカンチレバー１２
に生じる変位量を検出することができる。またレーザ光
１４による照射範囲２０の位置は、コリメータレン１５
を動かすことによって調整することができる。そこで、
コリメータレンズ１５の位置を調整することによって、
レーザ光１４による照射範囲２０で、走査範囲を最適な
位置に設定することができる。

【００２３】前述の実施形態の構成によれば、カンチレ
バー上にレーザ光のすべてを集光するように構成した従
来の光テコの変位検出装置に比較して、光検出器１７に
入射される光量が少なくなり、検出感度としては低下す
るが、その分はレーザ光源１３の出力を大きくすること
によって補うことができる。

【００２４】なお図１において、対物レンズ１６の近く
にアパーチャを配置してレーザ光１４のビーム径を調整
するように構成することもできる。

【００２５】図４は、上記光学式位置検出装置を備えた
走査型プローブ顕微鏡の例を示す。フレーム３１の上に
Ｚ軸粗動ステージ３２が設置され、Ｚ軸粗動ステージ３
２の上に測定対象である試料３３が配置される。Ｚ軸粗
動ステージ３２は、試料３３の側を相対的に大きな変位
でＺ軸方向に移動させる装置であり、試料３３と探針１
９との距離を調整するときに使用される。探針１９を備
えたカンチレバー１２は、ホルダ部１８を介してＸＹＺ
スキャナ３４に取り付けられる。ＸＹＺスキャナ３４は
フレーム３１に固定され、探針１９が試料３３の表面に
対向するように配置される。ＸＹＺスキャナ３４は、試
料３３の表面を探針１９が走査して測定するときに、探
針１９をＸＹ平面で走査移動させると共に、探針・試料
間の距離を所定の一定距離に保持するためＺ軸方向に微
動を行う。前述の光学式位置検出装置は、カンチレバー
１２の上方に配置される。すなわち、レーザ光源１４、
コリメータレンズ１５、対物レンズ１６、および光検出
器１７が前述の配置構成で装備される。レーザ光源１３
から出射されたレーザ光１４は試料３３の表面に照射さ
れ、その照射範囲にあるカンチレバー１２のミラー部で
一部のレーザ光が反射され、光検出器１７に入射され
る。

【００２６】光検出器１７から出力される信号はサーボ
装置３５に入力される。サーボ装置３５は、光検出器１
７から出力される変位信号が、演算制御装置３６で設定
された基準値と一致するように、ＸＹＺスキャナ３４の
Ｚ軸方向の微動動作を制御する。観察時、演算制御装置
３６は、Ｚ軸粗動ステージ３２に指令信号を出力して、
試料３３を、探針１９（カンチレバー１２）に接近させ
る。次に、サーボ装置３５の出力信号、すなわちＸＹＺ
スキャナ３４のＺ軸方向指示信号をモニタしながら、Ｘ
ＹＺスキャナ３４を駆動し、試料３３の表面を探針１９
でＸＹ走査する。走査範囲における各測定点のＺ軸方向
指示信号を演算制御装置３６に入力し、測定点の位置情
報と組み合わせて画像表示データを作成し、表示装置の
画面３６ａに表示させることにより、試料３３の表面の
凹凸情報を得ることができる。

【００２７】前述の走査型プローブ顕微鏡の構成では、
ＸＹ平面にて試料表面を走査移動させるのは軽量なカン
チレバー１２の部分のみであり、かつ光テコの光学式変
位検出装置は固定して取り付けられるので、口径の大き
なウェハ等の大きな試料を高速に走査移動して短時間で
測定し、観察する走査型プローブ顕微鏡を実現するに適
している。さらに、試料３３の表面に照射されるレーザ
光１４の照射範囲が広いので、レーザ光１４の光軸１４
ｂの中心にカンチレバー１２のミラー部１２ａを厳密に
合わせる必要がなくなり、光軸調整を容易に行うことが
できるという利点を有する。

【００２８】図５は、光学式変位検出装置の他の実施形
態を示す。この実施形態は、実際の装置に適した光テコ
の光学式変位検出装置を示している。図５において、図
１に示した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を
付し、ここでは前述の説明を参照し、詳細な説明を省略
する。本実施形態では、コリメータレンズ１５と対物レ
ンズ１６の間には、偏向ビームスプリッタ４１、１／４
波長板４２からなる光学ユニットが配置される。コリメ
ータレンズ１５の上側にはレーザ光源１３が配置され、
対物レンズ１６の下側には、試料３３と、探針１９を備
えたカンチレバー１２が配置される。また偏向ビームス
プリッタ４１の側方には集光レンズ４３と光検出器１７
が配置される。

【００２９】上記の構成によれば、カンチレバー１２の
背面のミラー部１２ａで反射されたレーザ光の光路を確
実に得ることができ、光テコの光学式変位検出装置の光
路をコンパクトに実現できる。

【００３０】図６は、図５に示した光学ユニットの構成
を利用して光学式変位検出装置の他の実施形態を示す。
この実施形態は、走査型プローブ顕微鏡と光学顕微鏡を
複合させるのに適した構成となっている。図６におい
て、図１および図５に示した要素と実質的に同一の要素
には同一の符号を付し、ここでは前述の説明を参照し、
詳細な説明を省略する。本実施形態の構成によれば、光
学顕微鏡を用いて、カンチレバー１２と試料３３を上方
から観察することができる。コリメータレンズ１５と偏
向ビームスプリッタ４１の間に、さらにハーフミラー５
１が配置される。ハーフミラー５１、偏向ビームスプリ
ッタ４１、１／４波長板４２からなる光学ユニットは、
図中点線５２で示される光テコとして用いられるレーザ
光の光路と、実線５３で示される光学顕微鏡の照明光の
光路を形成するための光路部材として機能する。当該光
学ユニットにおいて２つの異なる光路が作られる。

【００３１】レーザ光源１３、対物レンズ１６、試料３
３、カンチレバー１２、集光レンズ４３、光検出器１７
の配置は図５に示したものと同じである。さらに、ハー
フミラー５１の側方に光学顕微鏡のユニットが配置され
る。光学顕微鏡は、光を分けるハーフミラー５４、コリ
メータレンズ５５、照明用光源５６、集光レンズ５７、
ＣＣＤカメラ５８を備えている。

【００３２】図６に示した構成において、レーザ光源１
３から出たレーザ光はコリメータレンズ１５を経てハー
フミラー５１、偏向ビームスプリッタ４１、１／４波長
板４２を透過し、対物レンズ１６で集光されて、試料３
３の上に照射される。なお、Ｆ１は設定されたレーザ光
の焦点である。カンチレバー１２のミラー部１２ａで反
射された一部のレーザ光は、対物レンズ１６、１／４波
長板４２を透過し、偏向ビームスプリッタ４１で反射さ
れ、集光レンズ４３で集光されて、光検出器１７で焦点
を結ぶ。走査移動によってカンチレバー１２が移動する
とき、カンチレバー１２にたわみ変形が起きない限り、
光検出器１７における反射レーザ光のスポット位置は変
化しない。また、試料３３の表面におけるレーザ光の照
射範囲の大きさは、コリメータレンズ１５の位置を変化
させることにより自由に設定することができる。その場
合には、光検出器１７における焦点位置が変化するの
で、集光レンズ４３の位置を動かして再調整することが
できる。

【００３３】一方、照明用光源５６から出た照明光は、
コリメータレンズ５５を経て、ハーフミラー５４，５１
で反射され、偏向ビームスプリッタ４１、１／４波長板
４２を透過し、対物レンズ１６で試料３３の表面の近傍
を照射する。照明光の照射範囲はコリメータレンズ５５
の位置を動かして調整される。対物レンズ１６に戻って
きた光は、１／４波長板４２、偏向ビームスプリッタ４
１、ハーフミラー５１，５４を経て、さらに集光レンズ
５７で集光されてＣＣＤカメラ５８に入射される。光学
顕微鏡としての焦点合せは、集光レンズ５７の位置を動
かすことにより行われる。

【００３４】上記の構成によれば、光テコの光学式変位
検出装置のレーザ光の光路と、光学顕微鏡の照明光の光
路を共通の光学ユニットで得ることができ、走査型プロ
ーブ顕微鏡と光学顕微鏡の複合化を容易にかつコンパク
トな装置構成で達成することができる。また対物レンズ
１６を共用しながら、光テコ用のレーザ光の照射スポッ
トのサイズと光学顕微鏡の焦点合せを独立に行うことが
できる。本実施形態の構成によれば、走査型プローブ顕
微鏡と光学顕微鏡を同軸構造で構成するにあたって、光
テコの光路を設計を容易に行うことができる。

【００３５】

【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、光テコの光学式変位検出装置を備えた走査型プロ
ーブ顕微鏡において、走査移動させる装置部をカンチレ
バーおよびこれに関連する機構部のみとし、光源、受光
器、光路部材等のユニットは固定し照射範囲を大きく設
定できるように構成したため、カンチレバーヘ入射され
るレーザ光をカンチレバーの動きに合せるための構成を
不要とし、構成が簡易となり、走査速度を高めることが
できる。また広域走査を行える走査型プローブ顕微鏡を
容易に構成できる。さらに、入射されるレーザ光の強度
分布の緩やかな平坦部を利用するので、カンチレバーの
交換時に光軸調整を容易に行うことができる。このこと
は、カンチレバーの交換を自動化する場合に非常に有効
である。

【００３６】また本発明によれば、光テコの光学式変位
検出装置を備えた走査型プローブ顕微鏡と、この顕微鏡
による微細観察位置を同定するための比較的高倍率の光
学顕微鏡を同軸構造で複合化させるときに、光学式変位
検出装置の主要部材が光学顕微鏡の構成部分に干渉する
ことがなく、両顕微鏡の複合化を容易に実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を説明するための要部構成図であ
る。

【図２】カンチレバーの詳細を示し、（ａ）は側面図、
（ｂ）は平面図である。

【図３】レーザ光の照射範囲とカンチレバーの走査範囲
の関係を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は照射範囲にお
けるレーザ光の強度の分布図である。

【図４】走査型プローブ顕微鏡としての全体構成を示す
概略図である。

【図５】光学式変位検出装置の代表例を示す構成図であ
る。

【図６】図５に示した光学式変位検出装置を利用して走
査型プローブ顕微鏡と光学顕微鏡を組み合わせた装置を
示す構成図である。

【符号の説明】

１１ 試料表面 １２ カンチレバー １３ レーザ光源 １４ レーザ光 １５ コリメータレンズ １６ 対物レンズ １７ 光検出 １８ ホルダ部 １９ 探針 ２０ 照射範囲 ２１ 走査範囲 ４１ 偏向ビームスプリッタ ４２ １／４波長板 ４３ 集光レンズ ５１，５４ ハーフミラー ５５ コリメータレンズ ５６ 照明用光源 ５７ 集光レンズ ５８ ＣＣＤカメラ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料に接近し対向して配置される探針を
   備えたカンチレバーと、当該カンチレバーのたわみ変形
   で生じる変位量を検出する光学式変位検出手段と、前記
   試料の表面に対し前記カンチレバーを相対的に走査させ
   る走査手段と、前記試料と前記探針の距離を変化させる
   駆動手段と、前記光学式変位検出手段により得られる変
   位信号が設定値と一致するように前記駆動手段を制御す
   る制御手段を備えた走査型プローブ顕微鏡において、 前記光学式変位検出手段は、前記カンチレバーにレーザ
   光を照射するレーザ光源と、前記カンチレバーで反射さ
   れたレーザ光を受け前記変位量を検出する光検出器と、
   前記レーザ光源から出射された前記レーザ光を、反射さ
   れた後、前記光検出器の中心で焦点を結ばせる光学手段
   とを備え、前記光学式変位検出手段は固定して取り付け
   られ、前記走査手段は前記カンチレバーのみを走査移動
   するようにしたことを特徴とする走査型プローブ顕微
   鏡。
2. 【請求項２】 前記走査手段による走査範囲は、前記レ
   ーザ光による照射範囲に含まれる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】 光学顕微鏡と、前記光学式変位検出手段
   の光路とこれ以外の他の光路を形成するハーフミラーお
   よび偏向ビームスプリッタとを備え、前記光学顕微鏡は
   前記他の光路を利用して前記試料を観察するように構成
   される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。
4. 【請求項４】 試料に接近し対向して配置される探針を
   備えたカンチレバーと、前記試料の表面に対し前記カン
   チレバーを相対的に走査させる走査手段と、前記試料と
   前記探針の距離を変化させる駆動手段と、この駆動手段
   を制御する制御手段を備えた走査型プローブ顕微鏡に用
   いられ、 前記カンチレバーにレーザ光を照射するレーザ光源と、
   前記カンチレバーで反射されたレーザ光を受ける光検出
   器と、前記反射されたレーザ光を前記光検出器の中心で
   焦点を結ばせる光学手段と、前記レーザ光の光路とこれ
   以外の他の光路を形成する光路部材とからなり、前記カ
   ンチレバーのたわみ変形で生じる変位量を検出し、この
   変位信号を前記制御手段に送るように構成され、かつ固
   定して取り付けられたことを特徴とする走査型プローブ
   顕微鏡の光学式変位検出装置。
5. 【請求項５】 前記他の光路を利用して前記試料の表面
   を観察する光学顕微鏡が付設されることを特徴とする請
   求項４記載の走査型プローブ顕微鏡の光学式変位検出装
   置。
6. 【請求項６】 前記光路部材は、ハーフミラーと偏向ビ
   ームスプリッタを含むことを特徴とする請求項４または
   ５記載の走査型プローブ顕微鏡の光学式変位検出装置。