JPH10213587A

JPH10213587A - 走査型プローブ顕微鏡

Info

Publication number: JPH10213587A
Application number: JP1530997A
Authority: JP
Inventors: Hirohisa Fujimoto; 洋久藤本
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1997-01-29
Filing date: 1997-01-29
Publication date: 1998-08-11

Abstract

(57)【要約】【課題】測定環境の変化の影響を受けること無く若しく
はその影響を極力抑え、再現性が良く且つ歪みの無い測
定情報を得ることが可能な走査型プローブ顕微鏡を提供
する。【解決手段】カンチレバー２と、試料４に沿ってカンチ
レバーを相対的に移動させる圧電体チューブスキャナ６
と、カンチレバーと試料との間の相対的な移動量を光学
的に検出可能なＸ方向用及びＹ方向用移動量検出手段４
０，４２とを備え、Ｘ方向用及びＹ方向用移動量検出手
段は、支持ベース１８に固定された保持部材１６に取付
けられた固定ミラー４４と、固定ミラーと平行な位置関
係となるようにステージ１０に取付けられた可動ミラー
４６と、固定ミラー及び可動ミラーからのレーザー光に
よって形成される干渉縞の変化に基づき、カンチレバー
と試料との間のＸＹ方向の相対的な移動量を検出可能な
干渉測長器４８とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば原子オーダ
ー（ナノメートルオーダー）の分解能で試料を観察する
ことができる走査型プローブ顕微鏡(SPM;Scanning Prob
e Microscope) に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＳＰＭの一例として、ビニッヒ
（Binnig）やローラー（Rohrer）等によって、走査型ト
ンネル顕微鏡（STM;Scanning Tunneling Microscope)が
発明された。しかし、このＳＴＭでは、観察できる試料
は導電性の試料に限られている。そこで、サーボ技術を
始めとするＳＴＭの要素技術を利用し、絶縁性の試料を
原子オーダーの分解能で観察できる装置として原子間力
顕微鏡（AFM;Atomic ForceMicroscope ）が提案された
（特開昭６２−１３０３０２号公報参照）。

【０００３】ＡＦＭ構造は、ＳＴＭに類似しており、走
査型プローブ顕微鏡の一つとして位置付けられており、
自由端に尖鋭化した探針を持つカンチレバーと、探針と
試料とを相対的に移動させるスキャナとを備えている。

【０００４】このような構成において、探針を試料に近
づけると、探針先端の原子と試料表面の原子との間に働
く相互作用力（原子間力）によって、カンチレバーの自
由端が変位する。そして、この自由端に生じる変位量を
電気的あるいは光学的に測定しながら、探針を試料表面
に沿ってＸＹ方向に相対的に走査することによって、例
えば試料の凹凸情報等が三次元的に測定される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな従来のＳＰＭ測定では、スキャナに印加する電圧を
一定のステップ幅で変化させながら、そのステップ毎に
測定情報をサンプリングしている。この場合、ＳＰＭ測
定中において、印加電圧とスキャナの変位量との関係
は、直線状の関係に維持されることは無く、測定環境や
測定条件等に対応したヒステリシス現象の影響を受け
る。この結果、印加電圧とスキャナの変位量との関係
は、所定のヒステリシス特性に従って曲線状に変化して
しまう。更に、ＳＰＭ測定中において、スキャナの変位
量は、常時一定値に維持されることは無く、電圧の印加
時間の経過と共にスキャナに対する塑性変形が進んで歪
みが増加するクリープ現象の影響を受ける。この結果、
スキャナの変位量は、所定のクリープ特性に従って不規
則に変動してしまう。

【０００６】ＳＰＭ測定において、上述したようなヒス
テリシス現象やクリープ現象の影響を受けた場合、その
ＳＰＭ像は、再現性の悪い歪んだ像となり得る。そこ
で、例えば、“Nanotechnology 6 (1995) ”の 121-126
頁に開示された「Three-dimensional displacement mea
surement of a tube scanner for ascanning tunneling
microscope by optical interferometer」、及び、特
開平８−２４８０４１号公報には、夫々、レーザー干渉
測長器によってスキャナの変位量を直接測定し、その測
定結果に基づいて、ＳＰＭ像に補正を施すＳＰＭ測定方
法（以下、補正測定法という）が提案されている。

【０００７】しかしながら、このようなＳＰＭ測定中に
おいて、例えばレーザー干渉測長器やカンチレバー変位
センサのレーザー光源から発生する熱によって、カンチ
レバーを保持する保持部材や試料を載置するステージ等
が熱膨張した場合、以下のような問題が生じる。

【０００８】即ち、上記の補正測定法では、スキャナの
変位量だけを直接測定している。このため、熱膨張によ
ってカンチレバーと試料との相対的な位置関係が変動し
た場合、かかる変動量に補正処理を施すことができな
い。この結果、変動量に対応した位置変化分が測定誤差
となって、ＳＰＭ測定像上に重畳されてしまうといった
問題が生じる。ここで相対的な位置関係の変動とは、具
体的に、ステージの熱膨張に起因したカンチレバーと試
料との相対的な位置関係の変動、カンチレバーを保持す
る保持部材の熱膨張に起因したカンチレバーと試料との
相対的な位置関係の変動を言う。

【０００９】また、熱膨張によってレーザー干渉測長器
自体が位置変化した場合や、ＳＰＭ測定環境下の空気の
揺らぎ等に起因してレーザー干渉測長器の測長誤差が生
じた場合にも、ＳＰＭ像上に測定誤差が重畳されてしま
うといった問題が生じる。

【００１０】このような測定環境の変化（熱膨張、空気
揺らぎ等）に起因する問題を解消するためには、例えば
低膨脹性材料を用いたり、空気の安定化を図るための構
成を適用することも可能であるが、ナノメートルオーダ
ーの分解能を実現するためには、複雑且つ高価な構成が
必要となり、その結果、装置が大型化してしまう。

【００１１】本発明は、このような課題を解決するため
に成されており、その目的は、測定環境の変化の影響を
受けること無く若しくはその影響を極力抑え、再現性が
良く且つ歪みの無い測定情報を得ることが可能な走査型
プローブ顕微鏡を提供することにある。

【００１２】

【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、本発明の走査型プローブ顕微鏡は、カンチレ
バーと、試料に沿って前記カンチレバーを相対的に移動
させるスキャナと、前記カンチレバーと前記試料との間
の相対的な移動量を光学的に検出可能な移動量検出手段
とを備えている。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態に係
る走査型プローブ顕微鏡について、添付図面を参照して
説明する。図１及び図２に示すように、本実施の形態の
走査型プローブ顕微鏡は、カンチレバー２と、試料４に
沿ってカンチレバー２を相対的に移動させるスキャナ６
と、カンチレバー２と試料４との間の相対的な移動量を
光学的に検出可能な移動量検出手段とを備えている。

【００１４】本実施の形態において、スキャナ６として
は、ＸＹＺ方向に変位可能に構成された圧電体チューブ
スキャナ６が適用されている。この圧電体チューブスキ
ャナ６は、その基端が基台８に固定されており、その先
端には、試料４を載置可能なステージ１０が固定されて
いる。

【００１５】この圧電体チューブスキャナ６の上方に
は、先端に尖鋭化した探針１２を有するカンチレバー２
が位置付けられている。このカンチレバー２の基端は、
カンチレバー変位センサ１４が内蔵された保持部材１６
に保持されており、この保持部材１６は、基台８から延
出した支持ベース１８に固定されている。

【００１６】カンチレバー変位センサ１４は、ＳＰＭ測
定中に探針１２先端と試料４表面との間の相互作用によ
って生じるカンチレバー２の変位量を光学的に検出する
ことができるように構成されており、カンチレバー２の
背面（探針１２が設けられた面とは反対側の面）にレー
ザー光を照射する半導体レーザ２０と、カンチレバー２
の背面から反射した反射光を受光する受光素子２２とを
備えている。なお、受光素子２２は、受光量に対応した
電気信号Ｓ_D （具体的には、カンチレバー変位信号Ｓ
_D ）を出力することができるように制御されている。

【００１７】このような構成において、カンチレバー２
の探針１２を試料４に所定距離（仮に、初期設定値とい
う）だけ近接させた状態でＳＰＭ測定を行う場合、図示
しない制御系から出力された制御信号に基づいて、スキ
ャンコントローラ２４からＸトリガー信号Ｔ_X 及びＹト
リガー信号Ｔ_Y がＸＹ走査回路２６に出力される。

【００１８】このとき、ＸＹ走査回路２６からＸ走査信
号Ｓ_X 及びＹ走査信号Ｓ_Y が出力され、圧電体チューブ
スキャナ６の先端をＸＹ方向に変位させる。圧電体チュ
ーブスキャナ６の先端には、試料４が載置されたステー
ジ１０が固定されているため、この圧電体チューブスキ
ャナ６の先端がＸＹ方向に変位することによって、ステ
ージ１０上の試料４は、同様に、ＸＹ方向に移動する。
この結果、カンチレバー２の探針１２によって、試料４
に対するＸＹ走査が行われることになる。

【００１９】ＸＹ走査中において、探針１２先端と試料
４表面との間の相互作用によって、カンチレバー２がＺ
方向に変位した場合、その変位量に対応したカンチレバ
ー変位信号Ｓ_D が、受光素子２２からＺサーボ回路２８
に出力される。

【００２０】このとき、カンチレバー変位信号Ｓ_D が予
め設定した信号レベルに維持されるように（即ち、探針
１２と試料４との間の距離が上記初期設定値に維持され
るように）、Ｚサーボ回路２８から圧電体チューブスキ
ャナ６にサーボ信号Ｓ_C が出力され、圧電体チューブス
キャナ６に対するフィードバック制御が行われる。

【００２１】フィードバック制御中において、カンチレ
バー２のＸＹ走査量、即ち探針１２と試料４との間のＸ
Ｙ方向の相対的な移動量は、常時、移動量検出手段によ
って検出されている。そして、この移動量検出手段から
出力される検出信号に基づいて、パルス生成回路３０か
らサンプリングパルスがサンプリング回路３２に入力さ
れる。

【００２２】このとき、サンプリング回路３２は、サン
プリングパルスの入力タイミングに同期して、Ｚサーボ
回路２８からサーボ信号Ｓ_C を取り込むと共に移動量検
出手段から検出信号を取り込む。続いて、サンプリング
回路３２は、サーボ信号Ｓ_C及び検出信号に基づいて、
所定の画像信号Ｓ_I を形成した後、この画像信号Ｓ_Iを
メモリ３４及び画像処理ユニット３６に出力する。

【００２３】この結果、メモリ３４には、試料４の表面
情報が記憶され、一方、画像処理ユニット３６におい
て、画像信号Ｓ_I に所定の演算処理を施すことによっ
て、モニタ３８上に試料４の表面情報（例えば、表面凹
凸画像）が三次元表示されることになる。

【００２４】このようなＳＰＭ測定を行う場合、カンチ
レバー２の探針１２と試料４との間のＸＹ方向の相対的
な移動量を正確に検出する必要がある。この場合、探針
１２及び試料４のＸＹ方向の位置を直接検出することが
好ましいが、ＳＰＭ装置の構成上、これら探針１２及び
試料４に移動量検出手段を直接取り付けることは困難で
ある。

【００２５】従って、本実施の形態に適用した移動量検
出手段は、カンチレバー２の近傍に設けられた第１の反
射手段と、試料４の近傍に設けられた第２の反射手段
と、これら第１及び第２の反射手段から反射された光に
よって形成される干渉縞の変化に基づいて、カンチレバ
ー２と試料４との間の相対的な移動量を検出可能な干渉
測長器とを備えている。

【００２６】具体的には、図２及び図３に示すように、
本実施の形態の走査型プローブ顕微鏡には、カンチレバ
ー２の探針１２と試料４との間のＸＹ方向の相対的な移
動量を同時に検出することができるように、探針１２先
端で互いに直交してＸＹ方向に延出する軸線（図示しな
い）に沿って、Ｘ方向用移動量検出手段４０とＹ方向用
移動量検出手段４２とが配置されている。

【００２７】以下、Ｘ方向用及びＹ方向用移動量検出手
段４０，４２の構成及び作用について説明する。なお、
これらＸ方向用及びＹ方向用移動量検出手段４０，４２
は、相互に、同一の構成を有しているため、同一構成に
は同一符号を付して、重複説明は省略する。

【００２８】Ｘ方向用及びＹ方向用移動量検出手段４
０，４２において、第１の反射手段は、支持ベース１８
に固定された保持部材１６に取り付けられた固定ミラー
４４を備えて構成されており、一方、第２の反射手段
は、固定ミラー４４と平行な位置関係となるようにステ
ージ１０に取り付けられた可動ミラー４６を備えて構成
されている。なお、ステージ１０は、少なくとも後述す
るレーザー光ｆ₁ ，ｆ₂ が通過する部分を透光性部材
（例えば、ガラス）で形成することが好ましい。

【００２９】可動ミラー４６は、その全体が透光性部材
（例えば、ガラス）によって形成されており、この可動
ミラー４６の両側には、夫々、干渉測長器４８に対向し
て反射膜５０（図３参照）が成膜されている。

【００３０】また、特に図３に示すように、干渉測長器
４８は、互いに直交する偏光方向を有する第１及び第２
のレーザー光ｆ₁ ，ｆ₂ を出射可能なレーザー光源５２
と、第１のレーザー光ｆ₁ を固定ミラー４４に照射させ
且つ第２のレーザー光ｆ₂ を可動ミラー４６の反射膜５
０に照射させると共に、これら第１及び第２のレーザー
光ｆ₁ ，ｆ₂ の光路長に光路差を与えることによって、
干渉縞を発生させることが可能な干渉光学系と、干渉縞
の変化を検出することによって、カンチレバー２の探針
１２と試料４との間のＸＹ方向の相対的な移動量を検出
可能な検出器５４とを備えている。なお、図３におい
て、第１及び第２のレーザー光ｆ₁ ，ｆ₂は、その光路
位置をずらせて示されているが、実際の動作中におい
て、第１及び第２のレーザー光ｆ₁ ，ｆ₂ は、互いに重
なり合っており、１本の光線となって光路中を進んでい
る。

【００３１】次に、Ｘ方向用及びＹ方向用移動量検出手
段４０，４２の動作について説明する。なお、以下の説
明において、干渉測長器４８の干渉光学系に設けられた
第１及び第２のλ／４板５６，５８は、夫々、その光学
軸が入射光の偏光方向に対して４５°傾斜するように、
光路中に配置されているものとする。

【００３２】フィードバック制御が施されたＳＰＭ測定
中において、レーザー光源５２から出射された第１及び
第２のレーザー光ｆ₁ ，ｆ₂ は、偏光ビームスプリッタ
６０によって、２方向に分離される。即ち、第１のレー
ザー光ｆ₁ は、偏光ビームスプリッタ６０を透過し、一
方、第２のレーザー光ｆ₂ は、偏光ビームスプリッタ６
０から反射される。

【００３３】偏光ビームスプリッタ６０を透過した第１
のレーザー光ｆ₁ は、第１のλ／４板５６及び可動ミラ
ー４６を透過した後、固定ミラー４４に照射される。こ
のとき、固定ミラー４４から反射した第１のレーザー光
ｆ₁ は、可動ミラー４６及び第１のλ／４板５６を介し
て偏光ビームスプリッタ６０に導光される。

【００３４】偏光ビームスプリッタ６０に導光された第
１のレーザー光ｆ₁ は、その偏光方向が９０°回転して
いるため、偏光ビームスプリッタ６０から反射する。偏
光ビームスプリッタ６０から反射した第１のレーザー光
ｆ₁ は、第１の直角プリズム６２を経由した後、再び、
偏光ビームスプリッタ６０に導光される。このとき、偏
光ビームスプリッタ６０に導光された第１のレーザー光
ｆ₁ は、その偏光方向が変化していないため、偏光ビー
ムスプリッタ６０から反射する。

【００３５】偏光ビームスプリッタ６０から反射した第
１のレーザー光ｆ₁ は、再び、第１のλ／４板５６及び
可動ミラー４６を透過した後、固定ミラー４４に照射さ
れる。このとき、固定ミラー４４から反射した第１のレ
ーザー光ｆ₁ は、可動ミラー４６及び第１のλ／４板５
６を介して偏光ビームスプリッタ６０に導光される。

【００３６】偏光ビームスプリッタ６０に導光された第
１のレーザー光ｆ₁ は、その偏光方向が９０°回転して
いるため、偏光ビームスプリッタ６０を透過する。偏光
ビームスプリッタ６０を透過した第１のレーザー光ｆ₁
は、第２のλ／４板５８を透過した後、第２の直角プリ
ズム６４に導光される。このとき、第２の直角プリズム
から反射した第１のレーザー光ｆ₁ は、再び、第２のλ
／４板５８を透過した後、偏光ビームスプリッタ６０に
導光される。

【００３７】偏光ビームスプリッタ６０に導光された第
１のレーザー光ｆ₁ は、その偏光方向が９０°回転して
いるため、偏光ビームスプリッタ６０から反射する。偏
光ビームスプリッタ６０から反射した第１のレーザー光
ｆ₁ は、第３の直角プリズム６６を経由した後、再び、
偏光ビームスプリッタ６０に導光される。このとき、偏
光ビームスプリッタ６０に導光された第１のレーザー光
ｆ₁ は、その偏光方向が変化していないため、偏光ビー
ムスプリッタ６０から反射する。

【００３８】そして、偏光ビームスプリッタ６０から反
射した第１のレーザー光ｆ₁ は、検出器５４に照射され
る。一方、偏光ビームスプリッタ６０から反射した第２
のレーザー光ｆ₂ は、第３の直角プリズム６６を経由し
た後、偏光ビームスプリッタ６０に導光される。このと
き、偏光ビームスプリッタ６０に導光された第２のレー
ザー光ｆ₂ は、その偏光方向が変化していないため、偏
光ビームスプリッタ６０から反射する。

【００３９】偏光ビームスプリッタ６０から反射した第
２のレーザー光ｆ₂ は、第２のλ／４板５８を透過した
後、第２の直角プリズム６４に導光される。このとき、
第２の直角プリズムから反射した第２のレーザー光ｆ₂
は、再び、第２のλ／４板５８を透過した後、偏光ビー
ムスプリッタ６０に導光される。

【００４０】偏光ビームスプリッタ６０に導光された第
２のレーザー光ｆ₂ は、その偏光方向が９０°回転して
いるため、偏光ビームスプリッタ６０を透過する。偏光
ビームスプリッタ６０を透過した第２のレーザー光ｆ₂
は、第１のλ／４板５６を透過した後、可動ミラー４６
の反射膜５０に照射される。このとき、反射膜５０から
反射した第２のレーザー光ｆ₂ は、再び、第１のλ／４
板５６を介して偏光ビームスプリッタ６０に導光され
る。

【００４１】偏光ビームスプリッタ６０に導光された第
２のレーザー光ｆ₂ は、その偏光方向が９０°回転して
いるため、偏光ビームスプリッタ６０から反射する。偏
光ビームスプリッタ６０から反射した第２のレーザー光
ｆ₂ は、第１の直角プリズム６２を経由した後、再び、
偏光ビームスプリッタ６０に導光される。このとき、偏
光ビームスプリッタ６０に導光された第２のレーザー光
ｆ₂ は、その偏光方向が変化していないため、偏光ビー
ムスプリッタ６０から反射する。

【００４２】偏光ビームスプリッタ６０から反射した第
２のレーザー光ｆ₂ は、第１のλ／４板５６を透過した
後、可動ミラー４６の反射膜５０に照射される。このと
き、反射膜５０から反射した第２のレーザー光ｆ₂ は、
再び、第１のλ／４板５６を介して偏光ビームスプリッ
タ６０に導光される。

【００４３】偏光ビームスプリッタ６０に導光された第
２のレーザー光ｆ₂ は、その偏光方向が９０°回転して
いるため、偏光ビームスプリッタ６０を透過する。そし
て、偏光ビームスプリッタ６０を透過した第２のレーザ
ー光ｆ₂ は、検出器５４に照射される。

【００４４】このように、干渉光学系によって光路差が
与えられた第１及び第２のレーザー光ｆ₁ ，ｆ₂ を重ね
合わせると、レーザー光相互が干渉することによって所
定の干渉縞が発生する。そして、この干渉縞は、固定ミ
ラー４４に対する可動ミラー４６の移動量に対応して変
化する。

【００４５】検出器５４は、この干渉縞を検出すること
ができるように構成されており、干渉縞の変化状態を検
出することによって、カンチレバー２の探針１２と試料
４との間のＸＹ方向の相対的な移動量を光学的に検出す
ることができる。

【００４６】Ｘ方向用及びＹ方向用移動量検出手段４
０，４２によって、カンチレバー２の探針１２と試料４
との間のＸＹ方向の相対的な移動量が検出された際、図
１に示すように、干渉測長器４８からＸ測長信号Ｌ_X 及
びＹ測長信号Ｌ_Y が、パルス生成回路３０に出力され
る。

【００４７】このとき、パルス生成回路３０は、Ｘ測長
信号Ｌ_X 及びＹ測長信号Ｌ_Y が一定量だけ変化する毎に
（例えば、上記移動量が約１ｎｍ程度変化する毎に）、
ＸサンプリングパルスＰ_X 及びＹサンプリングパルスＰ
_Y をサンプリング回路３２に入力する。

【００４８】サンプリング回路３２は、Ｘサンプリング
パルスＰ_X 及びＹサンプリングパルスＰ_Y の入力タイミ
ングに同期してサーボ信号Ｓ_C を取り込む。そして、サ
ーボ信号Ｓ_C とＸ測長信号Ｌ_X 及びＹ測長信号Ｌ_Y とに
所定の演算処理を施すことによって、試料４の表面情報
（例えば、表面凹凸画像）に対応した画像信号Ｓ_I を形
成する。そして、画像処理ユニット３６において、画像
信号Ｓ_I に所定の演算処理を施すことによって、モニタ
３８上に試料４の表面情報（例えば、表面凹凸画像）が
三次元表示されることになる。

【００４９】このように本実施の形態によれば、ＳＰＭ
測定中、例えば、カンチレバー２を保持する保持部材１
６の熱膨張の影響は、固定ミラー４４の移動量を測定
し、この測定値に基づいてキャンセル（補正）できる。
また、試料４を載置するステージ１０の熱膨張の影響
は、可動ミラー４６の移動量を測定し、この測定値に基
づいてキャンセル（補正）できる。更に、熱膨張によっ
て干渉測長器４８自体が位置変化した場合においても、
固定ミラー４４と可動ミラー４６の位置関係が変化する
訳では無いため、熱膨張の影響は無い。また、ＳＰＭ測
定環境下の空気の揺らぎ等に起因して干渉測長器４８の
測長誤差が生じた場合でも、干渉させるための第１及び
第２のレーザー光ｆ₁ ，ｆ₂ の夫々が同一の環境にある
ため測定に影響は無い。

【００５０】以上のことから、本実施の形態によれば、
熱膨張や空気の揺らぎ等の測定環境の変化の影響を受け
ること無く若しくはその影響を極力抑え、再現性が良く
且つ歪みの無い測定情報を得ることが可能な走査型プロ
ーブ顕微鏡を提供することができる。

【００５１】なお、本発明は、上述した実施の形態に限
定されることは無く、新規事項を追加しない範囲で種々
変更することが可能である。例えば、図４に示すよう
に、探針１２の先端１２ａに対して対称な位置関係とな
るように、第１及び第２のレーザー光ｆ₁ ，ｆ₂ を固定
ミラー４４及び可動ミラー４６の反射膜５０に照射させ
ることも好ましい。具体的には、探針１２の先端１２ａ
から等しい距離Ｗ₁ となるように、第１のレーザー光ｆ
₁ を固定ミラー４４に照射させ、また、探針１２の先端
１２ａから等しい距離Ｗ₂ となるように、第２のレーザ
ー光ｆ₂ を可動ミラー４６の反射膜５０に照射させる。

【００５２】このような変形例によれば、カンチレバー
２の探針１２と試料４との間のＸＹ方向の相対的な移動
量を直接検出している状態と同等の効果を実現すること
ができる。この場合、例えば圧電体チューブスキャナ６
を変位させた際に生じる角度変化に起因した測長誤差
（アッベの誤差）を除去することができる。この結果、
高精度な測定情報を得ることが可能となる。

【００５３】また、本実施の形態は、ＸＹ方向の相対的
な移動量検出のみに限られるものでは無く、Ｚ方向の相
対的な移動量検出に用いることが可能である。従って、
Ｚ方向の熱膨張や空気の揺らぎの影響をキャンセル（補
正）することができる。

【００５４】また、Ｘ測長信号Ｌ_X 及びＹ測長信号Ｌ_Y
の代わりにカウントパルス又はアップダウンパルスを干
渉測長器４８からパルス生成回路３０に入力しても良
い。この場合、このカウントパルス又はアップダウンパ
ルスをトリガ信号として、サンプリング回路３２に入力
させても良い。

【００５５】また、上述した実施の形態では、試料走査
型ＳＰＭについて説明したが、探針走査型ＳＰＭとして
も上記同様の作用効果を実現することができる。更に、
上述した実施の形態では、その一例として、Ｚ方向のフ
ィードバック制御を行うＳＰＭ測定方法について説明し
たが、本発明は、フィードバック制御を行わないＳＰＭ
測定方法にも適用可能である。

【００５６】また、上述した本実の形態では、一対の固
定ミラー４４と一対の可動ミラー４６とを配置させてい
るが、例えばスコヤミラーを利用することによって、一
対の固定ミラー４４相互をＬ字状に一体化させると共
に、同様に、一対の可動ミラー４６相互をＬ字状に一体
化させても良い。

【００５７】更に、固定ミラー４４及び可動ミラー４６
の代わりに、ステージ１０及び保持部材１６に夫々反射
膜を成膜しても良い。ただし、この場合には、ステージ
１０の一部に光束通過用の穴を形成する必要がある。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、測定環境の変化の影響
を受けること無く若しくはその影響を極力抑え、再現性
が良く且つ歪みの無い測定情報を得ることが可能な走査
型プローブ顕微鏡を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る走査型プローブ顕
微鏡の構成を示す図。

【図２】（ａ）は、圧電体チューブスキャナの周辺の構
成を拡大して示す側面図、（ｂ）は、同図（ａ）の上面
図。

【図３】Ｘ方向用及びＹ方向用移動量検出手段の構成を
示す図。

【図４】本発明の変形例に係るＸ方向用及びＹ方向用移
動量検出手段の構成を示す図。

【符号の説明】

２カンチレバー４試料６圧電体チューブスキャナ１０ステージ１８支持ベース４０Ｘ方向用移動量検出手段４２Ｙ方向用移動量検出手段４４固定ミラー４６可動ミラー４８干渉測長器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カンチレバーと、試料に沿って前記カンチレバーを相対的に移動させるス
キャナと、前記カンチレバーと前記試料との間の相対的な移動量を
光学的に検出可能な移動量検出手段とを備えていること
を特徴とする走査型プローブ顕微鏡。
【請求項２】前記移動量検出手段は、前記カンチレバ
ーの近傍に設けられた第１の反射手段と、前記試料の近
傍に設けられた第２の反射手段と、これら第１及び第２
の反射手段から反射された光によって形成される干渉縞
の変化に基づいて、前記カンチレバーと前記試料との間
の相対的な移動量を検出可能な干渉測長器とを備えてい
ることを特徴とする請求項１に記載の走査型プローブ顕
微鏡。
【請求項３】前記干渉測長器は、互いに直交する偏光
方向を有する第１及び第２のレーザー光を出射可能なレ
ーザー光源と、前記第１のレーザー光を前記第１の反射
手段に照射させ且つ前記第２のレーザー光を前記第２の
反射手段に照射させると共に、これら第１及び第２のレ
ーザー光の光路長に光路差を与えることによって、干渉
縞を発生させることが可能な干渉光学系と、干渉縞の変
化を検出することによって、前記カンチレバーと前記試
料との間の相対的な移動量を検出可能な検出器とを備え
ていることを特徴とする請求項２に記載の走査型プロー
ブ顕微鏡。