(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の表面を走査するようにセットされる探針と、前記試料と前記探針の間隔に係る変位を検出する変位検出手段を備え、試料表面に沿って試料・探針間の相対的位置を変化させ、前記変位検出手段の出力信号に基づき前記試料と前記探針の関係が一定状態に保持されるように制御し、制御信号によって前記試料の表面特性を測定する表面測定装置において、
前記試料を搭載し基準面の上で移動する移動部と、
走査範囲の広さが異なる中間域走査範囲と広域走査範囲の２つの移動方式のいずれかを選択し前記移動部を前記基準面の上で移動させる手段と、を備え、
微動機構による狭域走査範囲の移動方式に基づく表面測定に加えて、前記中間域走査範囲の移動方式または前記広域走査範囲の移動方式に基づく表面測定を行えるようにした、  ことを特徴とする表面測定装置。
【請求項２】
前記移動部は内部に静圧案内機構を有すると共に底面に摺動部材を有し、前記２つの移動方式は、静圧案内による前記中間域走査範囲の移動方式とすべり案内による前記広域走査範囲の移動方式であることを特徴とする請求項１記載の表面測定装置。
【請求項３】
前記移動部は前記基準面に対向する面に吐出口を有する流路を内蔵し、前記流路に接続される流体供給機構が設けられ、前記流体供給機構が流体を前記移動部の前記流路に供給するとき前記移動部は前記基準面の上で静圧案内の状態に保たれ、前記流体の供給が停止されるとき前記移動部は前記基準面の上に接触配置されすべり案内可能状態に保たれることを特徴とする請求項２記載の表面測定装置。
【請求項４】
前記移動部を移動させる駆動機構を備え、前記駆動機構が静圧案内で前記移動部を移動させるとき静圧案内による移動が行われ、前記駆動機構が前記すべり案内で前記移動部を移動させるときすべり案内による移動が行われることを特徴とする請求項３記載の表面測定装置。
【請求項５】
前記微動機構は試料・探針間の相対的位置を微小に変化させるものであり、すべり案内可能状態で前記駆動機構が前記移動部を静止状態に保つとき、前記微動機構で試料・探針間の相対的位置を変化させ前記狭域走査範囲の移動を行うことを特徴とする請求項４記載の表面測定装置。
【請求項６】
前記微動機構は、前記試料の表面に対する前記探針の高さ位置を変化させる高さ方向微動機構と、前記試料と前記探針の間で前記表面に沿った方向の相対的位置を変化させる表面方向微動機構とからなり、前記探針で前記試料の表面を走査するとき、前記流体供給機構の動作状態に基づき静圧案内またはすべり案内のいずれかが選択された前記移動部と前記駆動機構とからなる機構、または前記表面方向微動機構のうちいずれか一方が使用され、これにより前記試料の表面特性が測定されることを特徴とする請求項５記載の表面測定装置。
【請求項７】
走査範囲は前記狭域走査範囲と前記広域走査範囲とこれらの間の前記中間域走査範囲との３つの段階に分けられ、前記狭域走査範囲で走査するときには接触配置で静止状態の前記移動部と前記表面方向微動機構が用いられ、前記中間域走査範囲で走査するときには静圧案内状態の前記移動部と前記駆動機構が用いられ、前記広域走査範囲で走査するときにはすべり案内状態の前記移動部と前記駆動機構が用いられることを特徴とする請求項６記載の表面測定装置。
【請求項８】
前記表面方向微動機構の動作と前記駆動機構の動作の切換えを行う切換え器を備えることを特徴とする請求項６または７記載の表面測定装置。
【請求項９】
試料の表面を走査するようにセットされる探針と、前記試料と前記探針の間隔に係る変位を検出する変位検出手段を備え、試料表面に沿って試料・探針間の相対的位置を変化させ、前記変位検出手段の出力信号に基づき前記試料と前記探針の関係が一定状態に保持されるように制御し、制御信号によって前記試料の表面特性を測定する表面測定装置において、
前記試料を搭載し基準面の上で移動する移動部と、
試料・探針間の相対的位置を微小に変化させる微動機構と、
すべり案内による移動で前記移動部を前記基準面の上で移動させる手段と、を備え、
前記微動機構による狭域走査範囲の移動方式に基づく表面測定に加えて、前記すべり案内による移動を行う前記手段による広域走査範囲の移動方式に基づく表面測定を行えるようにした、
ことを特徴とする表面測定装置。
【請求項１０】
前記移動部は底面に摺動部材を有することを特徴とする請求項９記載の表面測定装置。
【請求項１１】
前記移動部を移動させる駆動機構を備え、この駆動機構が前記すべり案内で前記移動部を移動させて前記広域走査範囲の移動を行うと共に、前記駆動機構が前記移動部を静止状態に保つとき、前記微動機構で試料・探針間の相対的位置を変化させ前記狭域走査範囲の移動を行うことを特徴とする請求項９または１０記載の表面測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、狭域走査に基づく高分解能測定と広域走査に基づく広域測定を選択的に行えると共に、特に広域測定について好ましくは２段階の広域走査を選択的に行える表面測定装置に関し、好ましくは走査型プローブ顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
表面測定装置の一例として走査型プローブ顕微鏡を説明する。走査型プローブ顕微鏡は、原子オーダ（ナノメータ（ｎｍ）以下）の測定分解能を有するものであり、表面の形状計測を始め、各種分野に適用されつつある。検出に利用する物理量に依存して、走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）などの各種の顕微鏡に分かれ、応用範囲も広がりつつある。特に原子間力顕微鏡は、試料表面の凹凸形状を高分解能で検出するのに適しており、半導体、ディスクなどの分野で実績をあげている。以下では、原子間力顕微鏡の例について説明する。
【０００３】
図７に従来の原子間力顕微鏡の一例を示す。フレーム１０１の下部に試料ステージ１０１ａが形成され、試料ステージ１０１ａの上に測定対象である試料１０２が配置されている。試料１０２は静止した状態にあり、その位置は変化しない。フレーム１０１の上部には探針接近用機構（粗動機構）１０３が固定され、探針接近用機構１０３の下側にＸＹＺ微動機構１０４が固定されている。
【０００４】
試料１０２の上方位置にはカンチレバー１０５が配置され、その先端に設けられた探針１０６は、試料１０２の表面に臨んでいる。試料１０２の表面を測定する際、探針１０６は、試料との間で原子間力が生じる程度の距離で試料１０２に対して接近させて配置される。カンチレバー１０５は、その基端が、ＸＹＺ微動機構１０４の下端に固定されている。カンチレバー１０５は、所定の柔軟性を有し、探針・試料間の距離の変化に伴う原子間力の変化に応じてたわみ変形を生じるという特性を有している。
【０００５】
図７に示した構成はカンチレバー１０５の側を移動させる方式である。上記探針接近用機構１０３は、測定を行う前に探針１０６を試料１０２に対して迅速に接近させるときに使用され、比較的に大きな距離の移動（粗動）に使用される。上記ＸＹＺ微動機構１０４には圧電素子を利用して構成されたトライポッド型微動機構あるいはチューブ型微動機構が使用される。トライポッド型微動機構は、Ｘ，Ｙ，Ｚの各方向の微動動作を生じるためのＸ，Ｙ，Ｚの各アクチュエータによって構成される。ＸＹＺ微動機構１０４にトライポッド型微動機構が使用される場合、測定を行う際に、カンチレバー１０５は、ＸＹＺ微動機構１０４に含まれるＸアクチュエータとＹアクチュエータの動作によって走査動作を行い、Ｚアクチュエータの動作で試料１０２と探針１０６の間の距離が調整される。
【０００６】
上記カンチレバー１０５に対してカンチレバーの変位を検出する変位検出器１０７が設けられる。変位検出器１０７には光てこ式検出光学系や干渉法を利用した検出器が使用される。光てこ式検出光学系は、レーザ光を発する光源と、レーザ光を受ける光検出器から構成される。光源から出射されたレーザ光は、カンチレバーの背面の反射面で反射され、光検出器に入射される。カンチレバーのたわみ変形量に応じてレーザ光の入射位置が変化することから、探針と試料の間の距離の変化を検出できる。
【０００７】
上記構成において、探針接近用機構１０３により探針１０６と試料１０２の距離を約１ｎｍまで近づけると、両者の間に原子間力が作用し、カンチレバー１０５にたわみ変形が生じるようになる。そのたわみ角を変位検出器１０７で検出する。変位検出器１０７から出力される検出信号は、加算器１０８に入力される。加算器１０８では、当該検出信号と基準値Ｖref が比較され、偏差信号Ｖｄが出力される。この偏差信号Ｖｄは、制御部１０９に入力される。制御部１０９では一般的に比例−積分補償（ＰＩ制御）が行われ、その出力信号（Ｖｚ）はＸＹＺ微動機構１０４のＺアクチュエータに与えられ、探針１０６と試料１０２の間の距離を変化させる。探針１０６と試料１０２の間の距離は予め基準値Ｖref によって設定された一定距離に保持されている。
【０００８】
上記構成によって探針１０６と試料１０２の距離を一定に保つ制御が実現される。ＸＹ走査回路１１０の出力信号（Ｖｘ，Ｖｙ）は、ＸＹＺ微動機構１０４のＸおよびＹのアクチュエータに与えられる。ＸＹ走査回路１１０から出力される走査信号（Ｖｘ，Ｖｙ）によって、探針１０６は試料１０２の表面をＸＹ方向に平面走査する。この平面走査の間、上記のごとく探針１０６と試料１０２の間の距離が一定に保持される。
【０００９】
Ｚアクチュエータの移動量に相当するデータＶｚと、ＸＹ走査回路１１０の出力信号に係るデータ（Ｖｘ，Ｖｙ）は信号処理部（図示せず）のメモリに格納される。信号処理部は、これらのデータを利用して必要な処理を行い、表示装置１１１に画像表示を行う。これにより試料１０２の表面形状を観察することができる。以上のような原理に基づき測定動作を行う原子間力顕微鏡では、原子オーダの分解能があり、測定視野を数ｎｍから数１００μｍまで切り換えて観察することを容易に実現できる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の原子間力顕微鏡では、その測定範囲がＸＹＺ微動機構１０４による移動可能範囲によって制約される。ＸＹＺ微動機構１０４は、原子配列オーダの分解能を確保する上で前述の通り圧電素子等の固体アクチュエータを用いることが必須となっている。その結果、ＸＹＺ微動機構１０４による一方向の探針の移動範囲は約１００μｍが限界となる。あえて移動範囲を拡大すべくストロークを大きくしても、分解能が低下するという不具合が生じる。従って、実用上では、例えば１辺が約１０μｍ程度の正方形の狭域で走査範囲を設定するのが一般的であった。
【００１１】
他方、原子間力顕微鏡等のｎｍ以下の高い測定分解能を有する顕微鏡であっても、例えばシリコンウェハの表面のうねりなどの広い範囲の表面形状を測定したいという必要性も高くなっている。測定分解能が高い走査型プローブ顕微鏡で、場合に応じて走査範囲を拡大して広域測定ができれば、顕微鏡としての利用価値を非常に高めることができる。広域測定として、例えば、１辺が約１００μｍ以上の正方形の走査範囲、さらには１辺が約１ｍｍ以上の正方形の走査範囲で測定を行えることが望ましい。このような広域走査範囲で測定を行う場合には、走査範囲に応じて、測定データの精度を保証することが必要となる。試料側を移動させることにより探針による試料走査を行えるようにした構成で、測定データの精度を保証するためには、適切な試料の移動方式を選択することが望まれる。例えば１００μｍ〜１ｍｍの範囲に含まれる長さで決まる広域走査範囲、１ｍｍ以上の範囲に含まれる長さで決まる広域走査範囲の各々で、適した移動方式が採用されることが望まれる。
【００１２】
また表面測定装置のカテゴリの中には表面粗さ計も含まれる。表面粗さ計は、試料表面の凹凸形状を観察する装置で、走査型プローブ顕微鏡と比較すると、相対的に広い範囲を測定するもので、例えば１辺が２００ｍｍ程度の正方形範囲を探針で走査するようにしていた。しかしながら、かかる表面粗さ計でも、性能的に、２００ｍｍよりも相当に小さい長さで決まる正方形範囲、例えば１辺が約１ｍｍ〜５０ｍｍの長さで決まる正方形範囲、あるいは１辺が約１００μｍ〜１ｍｍの長さで決まる正方形範囲で試料表面の凹凸形状の観察を行えることが望まれている。このような場合にも、前述した同様な課題が提起される。
【００１３】
本発明の目的は、上記課題に鑑みて、例えば走査型プローブ顕微鏡の場合においてｎｍ以下の高い測定分解能を維持しながら、必要に応じて切り換えて走査範囲を拡大して広い範囲を測定することができ、さらに広域測定においてその走査範囲の広さに応じた最適な試料の移動方式を実現する表面測定装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段および作用】
本発明に係る表面測定装置は、上記目的を達成するため、次のように構成される。
【００１５】
本発明に係る表面測定装置は、好ましくは走査型プローブ顕微鏡であり、さらには表面粗さ計を含むものである。この表面測定装置は、試料の表面を走査するようにセットされる探針と、試料と探針の間隔に係る変位を検出する変位検出手段を備え、試料表面に沿って試料・探針間の相対的位置を変化させ、変位検出手段の出力信号に基づき試料と探針の関係が一定状態に保持されるように制御し、制御信号によって試料の表面特性を測定するように構成されている。さらにこの表面測定装置は、特徴的構成として、試料を搭載し基準面の上で移動する移動部（以下ＸＹ移動部という）と、走査範囲の広さが異なる中間域走査範囲と広域走査範囲の２つの移動方式のいずれかを選択し上記移動部を基準面の上でＸＹ方向に移動させる手段（以下ＸＹ移動機構という）とを備え、微動機構による狭域走査範囲の移動方式に基づく表面測定に加えて、中間域走査範囲の移動方式または広域走査範囲の移動方式に基づく表面測定を行えるようにしている。ＸＹ移動部は、基準面上で、基準面に沿って、すなわちＸＹ方向に移動する。基準面は平面度が高い面である。ＸＹ移動機構による２つの移動方式は、基準面上で移動部を移動させるときのＸＹ移動部の２通りの案内方式（好ましくは以下のごとく静圧案内式とすべり案内式）である。
【００１６】
上記の構成において、ＸＹ移動部は内部に静圧案内機構を有すると共に底面に摺動部材を有し、２つの移動方式は、静圧案内による中間域走査範囲の移動方式とすべり案内による広域走査範囲の移動方式である。
【００１７】
上記の構成において、ＸＹ移動部は基準面に対向する面に吐出口を有する流路を内蔵し、流路に接続される流体供給機構が設けられる。かかる流路が上記静圧案内機構を形成する。流体供給機構が流体をＸＹ移動部の流路に供給するときＸＹ移動部は基準面の上で静圧案内の状態に保たれ、流体の供給が停止されるとき移動部は基準面の上に接触配置されすべり案内可能状態に保たれる。流体供給機構から供給される圧力流体の有無に従って静圧案内式の移動またはすべり案内式の移動のうちいずれか一方に切り替えられる。流体供給機構は、案内方式を切り替えるための機構である。静圧案内式の移動とすべり案内式の移動は、共に、表面測定装置が走査型プローブ顕微鏡である場合において広域測定を行うための広域走査範囲の移動である。
【００１８】
上記の構成において、ＸＹ移動部をＸＹ方向に移動させる駆動機構を備える。駆動機構は好ましくは基準面上に取り付けられる。駆動機構が静圧案内の移動状態でＸＹ移動部を移動させるとき静圧案内による移動が行われ、駆動機構がすべり案内の移動状態でＸＹ移動部を移動させるときすべり案内による移動が行われる。
【００１９】
上記の構成において、試料・探針間の相対的位置を微小に変化させる微動機構を備える。すべり案内可能状態で駆動機構がＸＹ移動部を静止状態に保つとき、微動機構で試料・探針間の相対的位置を変化させ狭域走査範囲の移動を行うことを特徴とする。この構成に基づき、本発明に係る表面測定装置は、本来の狭域走査による高分解能測定と併せて２段階の広域走査を行える走査型プローブ顕微鏡として構成される。
【００２０】
上記の構成において、上記の微動機構は、試料の表面に対する探針の高さ位置を変化させる高さ方向微動機構と、試料と探針の間で表面に沿った方向の相対的位置を変化させる表面方向微動機構とからなる。探針で試料の表面を走査するとき、流体供給機構の動作状態に基づき静圧案内またはすべり案内のいずれかが選択されたＸＹ移動部と駆動機構とからなる機構、または表面方向微動機構のうちいずれか一方が使用され、これにより試料の表面特性が測定される。
【００２１】
上記の構成において、走査範囲は狭域走査範囲と広域走査範囲とこれらの中間域走査範囲との３つの段階に分けられる。狭域走査範囲との比較において、中間域走査範囲も実質的には広域測定のための走査範囲の範疇に含まれる。狭域走査範囲で走査するときには接触配置で静止状態のＸＹ移動部と表面方向微動機構が用いられ、中間域走査範囲で走査するときには静圧案内状態のＸＹ移動部と駆動機構が用いられ、広域走査範囲で走査するときにはすべり案内状態のＸＹ移動部と駆動機構が用いられる。
【００２２】
上記の構成において、表面測定装置が走査型プローブ顕微鏡である場合に、もっとも好ましくは、狭域走査範囲は１００μｍ以下、中間域走査範囲は１００μｍから１ｍｍまで、広域走査範囲は１ｍｍ以上である。なお狭域走査範囲、中間域走査範囲、広域走査範囲は厳密に区画されるものではなく、また範囲を定める数値は任意に設定され、さらに各範囲の間で重複する部分が生じるように設定することもできる。
【００２３】
上記の構成において、表面方向微動機構の動作と駆動機構の動作の切換えを行う切換え器（選択部）を備えることを特徴とする。
【００２４】
１ｎｍ以下の測定分解能を有する走査型プローブ顕微鏡の場合には、探針・試料間の距離に変動があると、測定分解能が低下する。例えば床の振動や音響等の外乱に対して、装置機構の剛性が弱いと、大きな影響を受ける。この事態の発生を回避するためには、装置機構の剛性を可能な限り高くし、上記外乱に対して探針と試料が同一の相対運動を行うように構成される。かかる高い測定分解能を維持しながら、試料と探針に対して相対的変位を与えるＸＹＺ微動機構とは別に、上記のごときＸＹ移動部と案内切替部と駆動機構から構成される静圧案内式またはすべり案内式のＸＹ移動機構を併設する。このＸＹ移動機構は、静圧案内式の場合、上記移動部の底面部分から空気または液体等の高圧の圧力流体を排出させ、移動部と基準面の間に高圧力膜を形成し、移動部を基準面上に対して浮上させて移動させる。またすべり案内式の場合、基準面の上に摺動部材を介して接触させ、かつ移動させることにより、高い剛性の下で試料側を移動させる。
【００２５】
広い範囲を測定するときには、その広さに応じて静圧案内式のＸＹ移動機構またはすべり案内式のＸＹ移動機構を能動状態とし、ＸＹＺ微動機構では高さ方向微動機構を能動状態に維持しかつ表面方向微動機構を停止させ、ＸＹ移動機構を利用して試料を広い範囲で測定する。静圧案内式のＸＹ移動機構では、試料を搭載するＸＹ移動部が顕微鏡ステージの基準面に対して高い圧力で保持されるので、装置機構の剛性が大幅に低減することはなく、ｎｍオーダでの観察が可能であると共に、約１００μｍ〜１ｍｍの広範囲測定が可能になる。すべり案内式のＸＹ移動機構では、試料を搭載するＸＹ移動部が顕微鏡ステージの基準面に接触した状態ですべり作用で移動するので、装置機構の剛性が極めて高く保持され、ｎｍオーダでの観察が可能であると共に、約１ｍｍ以上のより広範囲な測定が可能になる。広範囲測定の後、或る特定箇所をより高い分解能で観察・測定したい場合には、高分解能測定に切り換えることができる。
【００２６】
また静圧案内式またはすべり案内式のＸＹ移動機構によって、観察したい箇所にＸＹ移動部を移動させ、位置決めを行い、ＸＹ移動機構の静圧案内を停止状態にすると、ＸＹ移動部は顕微鏡ステージの基準面に接触して静止状態に保持され、装置機構の剛性は非常に高くなる。この状態で、従来の走査型プローブ顕微鏡のＸＹＺ微動機構で測定を行うと、ｎｍ以下の高い分解能で試料の表面形状等を測定できる。
【００２７】
本発明では、広域走査範囲による広域測定において、測定の状況に応じて静圧案内式とすべり案内式を切り替えて使用する。具体的には、精密な移動・走査が必要なときには静圧案内式の移動が選択され、長距離の走査で高さ方向の案内精度が要求されるときにはすべり案内式の移動が選択される。より具体的には、好ましくは約２００μｍ〜１ｍｍの範囲に含まれる任意の数値を境目として、それより下の場合には静圧案内式の移動が、それより上の場合にはすべり案内式の移動が、それぞれ選択される。こうして、広域走査でＸＹ走査精度とＺ方向精度が達成される。前述の説明では、表面測定装置として走査型プローブ顕微鏡を前提として、２段階の広域走査範囲による広域測定ための移動機構を説明したが、表面測定装置として本来的に広域測定を行う表面粗さ計を前提として、上記と同じ走査範囲を２段階の範囲で測定するように構成することができることは勿論である。
【００２８】
さらに本発明に係る表面測定装置は、前述と同様に、試料の表面を走査するようにセットされる探針と、試料と探針の間隔に係る変位を検出する変位検出手段を備え、試料表面に沿って試料・探針間の相対的位置を変化させ、変位検出手段の出力信号に基づき試料と探針の関係が一定状態に保持されるように制御し、制御信号によって試料の表面特性を測定する装置であり、さらに、試料を搭載し基準面の上で移動する移動部と、試料・探針間の相対的位置を微小に変化させる微動機構と、すべり案内による移動で前記移動部を前記基準面の上で移動させる手段と、を備え、微動機構による狭域走査範囲の移動方式に基づく表面測定に加えて、すべり案内による移動を行う手段による広域走査範囲の移動方式に基づく表面測定を行えるように構成される。この場合、移動部は底面に摺動部材を有し、移動部は基準面の上を滑らかに移動することが可能となる。かかる構成において、さらに移動部を移動させる駆動機構を備え、この駆動機構がすべり案内で移動部を移動させて広域走査範囲の移動を行うと共に、駆動機構が移動部を静止状態に保つとき、微動機構で試料・探針間の相対的位置を変化させ狭域走査範囲の移動を行うことを特徴とする。この構成では、圧電素子を利用した狭域走査とすべり案内を利用した広域走査を選択的に行うことが可能となる。
【００２９】
【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。
【００３０】
図１〜図３を参照して本発明の代表的な実施形態を説明する。本実施形態では便宜上走査型プローブ顕微鏡のうちの原子間力顕微鏡の例が説明される。原子間力顕微鏡は、本来、試料と探針の間で作用する原子間力を利用して、試料表面の原子サイズの凹凸形状の測定を行うための装置である。原子間力顕微鏡としての走査範囲は、通常、例えば１辺が約１０〜１００μｍの微小距離で決まる正方形領域であり、走査の際、探針が一方向に移動する距離は約１００μｍ以下である。一方、本発明に係る表面測定装置は原子間力顕微鏡に限定されず、本発明は他の走査型プローブ顕微鏡、表面粗さ計にも適用される。
【００３１】
１１は、原子間力顕微鏡の装置機構を形成するフレームである。フレーム１１の下部に顕微鏡ステージ１１ａが設けられている。顕微鏡ステージ１１ａの上面は基準面となっており、この基準面上にはＸＹ移動部１２が配置され、かつこのＸＹ移動部１２をＸＹ方向に移動させるためのＸＹアクチュエータ（駆動機構）１３が設けられている。上記基準面は、平面度が非常に高くなるように加工され、抵抗が小さく滑らかに形成されている。またＸＹアクチュエータ１３は、図２に示されるように、Ｘ方向用アクチュエータ（１３ｘ）とＹ方向用アクチュエータ（１３ｙ）から構成され、それぞれのアクチュエータ１３ｘ，１３ｙとＸＹ移動部１２とは連結部１４ｘ，１４ｙで連結されている。ＸＹアクチュエータ１３としては、電磁コイル式モータ（ボイスコイルモータ）、電磁モータ、圧電モータ、変位拡大機構、その他の各種のものが用いられる。
【００３２】
上記構成では、ＸＹ移動部１２をＸＹ方向に移動させる機構としてアクチュエータ１３ｘ，１３ｙと連結部１４ｘ，１４ｙからなる機構を用いたが、ＸＹ移動部１２およびその駆動機構の構成は任意である。例えば、本発明者らが先に特願平９−２９０３２５号によって提案したくさび機構を利用した移動ステージ装置を用いることもできる。
【００３３】
上記ＸＹ移動部１２は、その上面に試料１６を取り付けるための試料台として機能し、さらに顕微鏡ステージ１１ａ上でＸＹ移動部１２自身が位置を変更され、これにより試料１６の位置を変えるための手段として機能する。またＸＹ移動部１２の底面には、図３に示すごとく、例えばシート状または膜状の摺動部材３１が付設されている。
【００３４】
ＸＹ移動部１２の内部には例えば高圧の圧力流体（例えば高圧空気または高圧油等）を流す流路１２ａが形成されている。この流路１２ａの導入口はＸＹ移動部１２の側壁に形成され、排出口はその底面に形成されている。図３において、１２ｂは排出口である。流路の形態は任意に形成することでき、ＸＹ移動部１２の底面における排出口の個数や配置位置は任意に定めることができる。流路１２ａの導入口には、案内切替部１５の出力部が接続されている。案内切替部１５は、ＸＹ移動部１２の流路１２ａに高圧の圧力流体を供給する装置である。案内切替部１５がＸＹ移動部１２の流路１２ａに圧力流体を供給すると、圧力流体はＸＹ移動部１２の底面の排出口から吹き出される。圧力流体がＸＹ移動部１２の底面の排出口から吹き出されると、顕微鏡ステージ１１ａの基準面に対してＸＹ移動部１２の配置位置（高さ位置）が上昇して高くなり、ＸＹ移動部１２が浮いた状態となる。すなわちＸＹ移動部１２の底面から排出される圧力流体によって、ＸＹ移動部１２と顕微鏡ステージ１１ａの基準面の間には静圧軸受けが形成され、ＸＹ移動部１２は静圧案内の下で当該基準面に沿ってＸＹ方向に移動することが可能になる。当該静圧軸受けは、各種の分野で利用されており、高圧の圧力流体でＸＹ移動部１２を支持することにより、装置機構の剛性を十分に高いものに保持できる。こうして、ＸＹ移動部１２に圧力流体が供給されると、ＸＹアクチュエータ１３の駆動動作により静圧案内式のＸＹ移動機構が構成される。一方、案内切替部１５がＸＹ移動部１２の流路１２ａへの圧力流体の供給を停止すると、ＸＹ移動部１２の底面の排出口からの圧力流体の吹き出しがなくなる。このとき、ＸＹ移動部１２は顕微鏡ステージ１１ａの基準面に接触した状態に状態となる。この結果、ＸＹ移動部１２は、顕微鏡ステージ１１ａの基準面の上で、摺動部材３１によるすべり案内の下で当該基準面に沿ってＸＹ方向に移動することが可能になる。ＸＹ移動部１２と顕微鏡ステージ１１ａの接触関係は、ＸＹ移動部１２を支持する構造において、装置機構の剛性を最も高いものにする。こうして、ＸＹ移動部１２への圧力流体の供給が停止されると、ＸＹアクチュエータ１３の駆動動作に基づきすべり案内式のＸＹ移動機構が構成される。以上のごとく、案内切替部１５は、圧力流体を供給することにより静圧案内によるＸＹ移動機構に切り替え、圧力流体の供給を停止することによりすべり案内によるＸＹ移動機構に切り替える。
【００３５】
上記の案内切替部１５に基づく圧力流体の供給動作あるいは供給停止動作は、測定オペレータの操作に基づき、測定の必要に応じて選択的に実行される。案内切替部１５からＸＹ移動部１２の流路１２ａに対して圧力流体が供給されず、ＸＹ移動部１２の底面の排出口（吐出口）１２ｂから圧力流体が排出されない場合、ＸＹ移動部１２は摺動部材３１を介して顕微鏡ステージ１１ａの基準面に接触した状態になり、装置機構の剛性はより高いものになる。この接触状態において、ＸＹアクチュエータ１３でＸＹ移動部１２を移動させることによって、あるいは、ＸＹ移動部１２を基準面上で静止させることによって、それぞれ測定が行われる。測定対象である試料１６は、上記ＸＹ移動部１２の上面に置かれる。
【００３６】
上記フレーム１１の上部には探針接近用機構（粗動機構）１７が固定されており、探針接近用機構１７の下側にＸＹＺ微動機構１８が固定されている。探針接近用機構１７とＸＹＺ微動機構１８の構成は従来装置の構成と実質的に同じである。ＸＹＺ微動機構１８には、例えば、圧電素子を利用して構成されたトライポッド型微動機構あるいはチューブ型微動機構、または平行平板型微動機構等が使用される。このＸＹＺ微動機構１８は、探針の走査動作（試料と探針の間で試料表面に沿った方向の相対的位置を変化させる動作）に関係するＸＹ微動機構（表面方向微動機構）と、試料の表面に対する探針の高さ位置を変化させるＺ微動機構（高さ方向微動機構）とから構成されている。ＸＹ微動機構は圧電素子を利用して作られたＸアクチュエータとＹアクチュエータからなり、Ｚ微動機構は圧電素子を利用して作られたＺアクチュエータからなる。
【００３７】
試料１６の上方位置にはカンチレバー１９が配置され、その先端に設けられた探針２０は試料１６の表面に臨んでいる。試料１６の表面を測定する際、探針２０は、試料との間で原子間力が生じる程度の距離で試料１６に対して接近させ、配置される。カンチレバー１９は、その基端が、ＸＹＺ微動機構１８の下端に固定されている。カンチレバー１９は、所定の柔軟性を有し、探針・試料間の距離の変化に伴う原子間力の変化に応じてたわみ変形を生じるという特性を有している。
【００３８】
上記の探針接近用機構１７は、測定を行う前に探針２０を試料１６に対して迅速に接近させるときに使用され、比較的に大きな距離の移動（粗動）に使用される。
【００３９】
上記カンチレバー１９に対してカンチレバーの変位を検出する変位検出器２１が設けられる。変位検出器２１には従来の光てこ式検出光学系や干渉法を利用した検出器が使用される。
【００４０】
上記の構成において、探針接近用機構１７および微動機構１８により探針２０と試料１６の距離を約１ｎｍまで近づけると、両者の間に原子間力が作用し、カンチレバー１９にたわみ変形が生じるようになる。そのたわみ角を変位検出器２１で検出する。変位検出器２１から出力される検出信号は、加算器２２に入力される。加算器２２では、当該検出信号と基準値Ｖref が比較され、偏差信号Ｖｄが出力される。この偏差信号Ｖｄは、制御部２３に入力される。制御部２３では一般的に比例−積分補償（ＰＩ制御）が行われ、その出力信号（Ｖｚ）はＸＹＺ微動機構１８のＺアクチュエータに与えられ、探針２０と試料１６の間の距離を変化させる。探針２０と試料１６の間の距離は予め基準値Ｖref によって設定された一定距離に保持される。こうして探針２０と試料１６の間の距離、基準値Ｖref で決まる一定値に保つサーボループ制御系が形成される。以上の制御系の構成は、試料１６の表面を探針で走査しながら試料表面の凹凸形状を測定するときに探針・試料間の距離を一定に保持するための構成である。
【００４１】
上記構成を有する原子間力顕微鏡において、試料１６の関して本来の微細な凹凸形状を測定するときには、案内切替部１５からＸＹ移動部１２への圧力流体の供給は行われず、ＸＹ移動部１２は顕微鏡ステージ１１ａの基準面上に置かれかつ静止状態に保たれる。かかる試料に対して探針２０が原子間力が生じる程度の一定距離に近付けられ、ＸＹＺ微動機構１８を用いてＸＹ方向の走査移動が行われかつＺ方向の一定距離保持のための移動が行われる。これにより高い分解能での測定が行われる。高い分解能での測定では、既に述べた通り、探針２０の走査動作における一方向の移動距離は約１０〜１００μｍであり、ＸＹＺ微動機構１８  が用いられる。ＸＹＺ微動機構１８を動作させるには、ＸＹ走査回路２４から出力される走査信号（Ｖｘ，Ｖｙ）が使用される。この走査信号（Ｖｘ，Ｖｙ）によって探針２０は試料１６の表面をＸＹ方向に平面走査し、この平面走査の間、上記制御系で制御部２３から与えられる信号Ｖｚによって探針２０と試料１６の間の距離は一定に保持される。
【００４２】
ＸＹＺ微動機構１８を利用した高分解能の測定において得られたＺアクチュエータの移動量に相当するデータ（信号Ｖｚ）とＸＹ走査回路２４から出力された信号に相当するデータ（走査信号Ｖｘ，Ｖｙ）は信号処理部２５に入力され、その内部メモリに格納される。信号処理部２５ではこれらのデータを利用して必要な処理を行い、表示装置２６の画面に試料表面の凹凸形状に関する画像を表示する。これによって、試料１６の表面形状を原子間力顕微鏡の本来の高い分解能で観察・測定することができる。以上のような原理に基づき測定動作を行う原子間力顕微鏡では原子オーダのｎｍ以下の高い分解能で観察できる。
【００４３】
上記ＸＹ走査回路２４には選択部２４ａが内蔵される。この選択部２４ａの切換え動作によれば、上記走査信号（Ｖｘ，Ｖｙ）をＸＹＺ微動機構１８のＸＹ微動機構に送ること、または他の走査信号（Ｖｘ１，Ｖｙ１）を上記ＸＹアクチュエータ１３に送ることのいずれか一方を選択することが可能となる。この原子間力顕微鏡では、ＸＹ走査回路２４の走査制御に基づく走査動作は、前述した従来通りのＸＹＺ微動機構１８を用いて行う場合と、前述したごとく静圧案内式のＸＹ移動機構を利用して行う場合と、すべり案内式のＸＹ移動機構を利用して行う場合の３通りが用意されている。静圧案内式の移動機構とすべり案内式の移動機構のそれぞれではＸＹアクチュエータ１３が用いられる。ＸＹ走査回路２４の選択部２４ａによって、走査動作を行わせる移動機構として、ＸＹＺ微動機構１８とＸＹアクチュエータのうちいずれか選択される。
【００４４】
次に、上記構成の原子間力顕微鏡について走査範囲の広狭に関連させながらその測定動作を説明する。
【００４５】
本実施形態による原子間力顕微鏡では、走査範囲が狭く高い分解能の本来の狭域測定と、走査範囲を拡大した広域測定を行うことができ、さらに広域測定において広い走査範囲を２段階で分けてより広い走査範囲で広域測定を行うことができる。走査動作時の探針の移動範囲に関しては、一例として、狭域走査範囲では１００μｍ以下、広域走査範囲であってより狭い範囲では１００μｍ〜１ｍｍ、広域走査範囲であってより広い範囲では１ｍｍ以上にそれぞれ設定される。換言すれば、探針の移動範囲は、１００μｍ以下の狭域走査範囲、１００μｍ〜１ｍｍの中間域走査範囲、１ｍｍ以上の広域走査範囲に分けられる。１００μｍ以下の狭域走査はＸＹＺ微動機構１８によって行われ、１００μｍ〜１ｍｍの中間域走査は静圧案内式のＸＹ移動機構によって行われ、１ｍｍ以上の広域走査はすべり案内式のＸＹ移動機構によって行われる。
【００４６】
走査範囲を３段階の範囲に設定する仕方は上記の数値に限定されない。さらに詳しく述べると、通常、ＸＹＺ微動機構による移動のための狭域走査範囲を決める数値は０．０１〜１０μｍの範囲（良好な範囲）または１０〜１００μｍの範囲（使用可能範囲）に含まれる数値であり、静圧案内による移動のための中間域走査範囲を決める数値は１０μｍ〜１ｍｍの範囲（良好な範囲）または１〜１０μｍもしくは１ｍｍ以上の範囲（使用可能範囲）に含まれる数値であり、すべり案内による移動のための広域走査範囲を決める数値は１００μｍ以上の範囲（良好な範囲）または１０〜１００μｍ（使用可能範囲）に含まれる数値である。３段階の走査範囲を上記のごとく設定すると、狭域、中間域、広域のそれぞれで各移動方式に適した良好な範囲が存在するが、他方、走査範囲の間で重複部分が生じる。重複部分については、各移動方式に応じて精度や分解能が異なるので、これを考慮して最適な移動方式を利用して走査動作を行うことが望まれる。
【００４７】
図４を参照して静圧案内式のＸＹ移動機構を利用して走査動作を行う場合と、すべり案内式のＸＹ移動機構を利用して走査動作を行う場合と、ＸＹＺ微動機構１８を利用して走査動作を行う場合を説明する。図４で、（ａ）は静圧案内式のＸＹ移動機構を利用して走査動作を行う場合を示し、（ｂ）はすべり案内式のＸＹ移動機構を利用して走査動作を行う場合を示し、（ｃ）はＸＹＺ微動機構１８を利用して走査動作を行う場合を示している。
【００４８】
図４（ｃ）は、狭域走査範囲に基づく本来の原子間力顕微鏡としての高分解能の測定を行う走査動作の状態を示し、ＸＹＺ微動機構１８を利用して走査動作を行う例である。図４（ｃ）では、案内切替部１５からＸＹ移動部１２の流路１２ａに圧力流体が供給されない状態にあり、ＸＹ移動部１２は、顕微鏡ステージ１１ａの上に接触配置され、静止している。案内切替部１５からＸＹ移動部１２の流路１２ａに圧力流体が供給されない場合、すべり案内が可能な状態にセットされるが、ＸＹアクチュエータ１３による動作は行わないように設定することにより、ＸＹ移動部１２は常に静止状態に保たれる。ＸＹ移動部１２が静止状態に保たれることにより、試料１６も静止状態にある。静止状態にある試料１６の表面の所定箇所に対応して探針２０が配置され、ＸＹＺ微動機構１８を動作させ、探針２０を例えばＡ方向（ＸＹ平面に沿う方向）に移動させる。上記制御系の制御の下でのＸＹＺ微動機構１８に基づく前述の走査動作によって、１ｎｍ以下の高分解能での観察・測定が行われる。上記の走査動作では、ＸＹ走査回路２４の選択部２４ａは走査信号Ｖｘ，Ｖｙが出力されるように設定されている。
【００４９】
一方、図４（ａ）では、案内切替部１５からＸＹ移動部１２の流路１２ａに圧力流体Ｂが供給された状態にあり、ＸＹ移動部１２は静圧案内で保持された状態にある。この例は、狭域走査範囲に比較して広い中間域走査範囲に基づく走査動作の状態を示し、ＸＹアクチュエータ１３を利用して走査動作を行う例である。案内切替部１５によって静圧案内式のＸＹ移動機構が選択されている。ＸＹ移動部１２はＺ方向に比較的に高い剛性にて維持される。基準面に対して浮いた状態にあるＸＹ移動部１２はＸアクチュエータ１３ｘとＹアクチュエータ１３ｙによってＸＹ方向（例えばＣ方向）に移動させる。探針２０は試料１６の表面に臨むようにセットされ、カンチレバー１９を支持するＸＹＺ微動機構１８のうちＺアクチュエータおよび前述の制御系は能動状態にある。またＸＹ走査回路２４の選択部２４ａは走査信号Ｖｘ１，Ｖｙ１が出力されるように設定されている。探針２０が試料１６の表面をなぞることにより、１ｎｍ程度の分解能で試料表面の形状等を観察・測定することが可能となる。表示装置２５に画像を表示するときにはデータＶｚと走査信号Ｖｘ１，Ｖｙ１が使用される。図４（ａ）に示された走査動作による測定では、ＸＹアクチュエータ１３を用いることにより移動量の制約を受けないので、原子間力顕微鏡として測定できる走査範囲を１００μｍから１ｍｍ程度までに広げることができる。このように、試料１６の表面において、狭域走査範囲に比較して広い走査範囲を観察・測定できる。またＸＹ移動部１２の移動では静圧案内を利用しているため、移動時の摩擦が発生せず、滑らかな走査を行うことができる。
【００５０】
図４（ｂ）は、原子間力顕微鏡で広域走査範囲に基づく広域測定を行う走査動作の状態を示し、ＸＹアクチュエータ１３を利用して走査動作を行う例である。図４（ｂ）では、案内切替部１５からＸＹ移動部１２の流路１２ａに圧力流体が供給されず、ＸＹ移動部１２は、顕微鏡ステージ１１ａの基準面上に接触配置されている。案内切替部１５からＸＹ移動部１２の流路１２ａに圧力流体が供給されないことによりすべり案内可能にセットされ、さらにＸＹアクチュエータ１３で移動させられることにより、ＸＹ移動部１２はすべり案内式で移動することになる。案内切替部１５とＸＹアクチュエータ１３によってすべり案内式のＸＹ移動が選択される。ＸＹ移動部１２は顕微鏡ステージ１１ａの基準面に接触しているので、Ｚ方向に最も高い剛性にて維持される。ＸＹ移動部１２は、Ｘアクチュエータ１３ｘとＹアクチュエータ１３ｙによって基準面上でＸＹ方向に移動させられ、底面の摺動部材３１のすべり作用に基づき移動する。探針２０は試料１６の表面に臨むようにセットされ、カンチレバー１９を支持するＸＹＺ微動機構１８のうちＺアクチュエータおよび前述の制御系は能動状態にある。またＸＹ走査回路２４の選択部２４ａは走査信号Ｖｘ１，Ｖｙ１が出力されるように設定されている。探針２０が試料１６の表面をなぞることにより、１ｎｍ程度の分解能で試料表面の形状等を観察・測定することが可能となる。表示装置２５に画像を表示するときにはデータＶｚと走査信号Ｖｘ１，Ｖｙ１が使用される。図４（ｂ）に示されたすべり案内式の走査動作による測定では、ＸＹアクチュエータ１３を用いることにより移動量の制約を受けず、かつ走査範囲をより広い範囲にしても静圧案内式に比較して案内精度が高くなるため、原子間力顕微鏡として測定できる走査範囲を１ｍｍ以上（好ましくは２０ｍｍ以上）に広げることができる。このように、試料１６の表面において、狭域走査範囲および中間域走査範囲に比較してより広い範囲を実用的に有効な精度で観察・測定できる。顕微鏡ステージ１１ａの基準面上でのＸＹ移動部１２の移動ではすべり案内を利用しているが、実用的には問題が生じることなく広い走査移動を行うことができる。静圧案内式の移動と比較した場合、すべり摩擦が生じる分、滑らかな走査の点では不利になるが、基準面に沿って直接に移動させるため、Ｚ方向の案内精度は極めて高いものとなる。
【００５１】
以上のごとく、静圧案内、すべり案内の両方共に広域走査範囲の測定を可能にするが、比較的に走査範囲が狭い場合には滑らかな走査ができる静圧案内が適し、例えば数十ｍｍというより広い走査範囲の場合にはＺ方向の案内精度が優れたすべり案内が適している。
【００５２】
また、例えば、図４（ａ）に示した静圧案内式の走査動作による測定と、図４（ｃ）に示した走査動作による測定の利用の仕方としては、通常、（ａ）に示すように試料を広域走査して測定を行い試料の広域の情報を得、或る特徴点が観察できた段階で、（ｃ）に示すように静圧案内を解除して１ｎｍ以下の分解能で測定を行う測定例を挙げることができる。静圧案内を解除してＸＹ移動部１２を基準面に接触させるとき、装置機構の剛性は大きくなる。このため１ｎｍ以下という本来の原子間力顕微鏡の分解能での測定が可能になる。同様にして、すべり案内式の走査、静圧案内式の走査、試料側を静止させＸＹＺ微動機構１８を利用した走査を任意に組み合わせて測定を行うことができる。
【００５３】
以上のごとく、本実施形態による原子間力顕微鏡では、すべり案内式、静圧案内式、および微動機構走査式を利用することにより、２段階の広範囲の測定（広域測定と中間域測定）と高分解能の測定（狭域測定）とを両立して行うことができる。
【００５４】
前述した静圧案内式のＸＹ移動機構の動作例について図５を参照して詳しく説明する。図５で、（ａ）は平面図であり、（ｂ）〜（ｄ）は動作状態を示す側面図である。このＸＹ移動機構は、ＸＹ移動部１２と、顕微鏡ステージ１１ａの基準面に固定されたＬ字型の支持部４１と、ＸＹ移動部１２と支持部４１の間に位置するＸアクチュエータ４２ｘおよびＹアクチュエータ４２ｙと、これらを連結する連結部４３ｘおよび連結部４３ｙとから構成されている。
【００５５】
本実施形態の連結部４３ｘ，４３ｙは丸棒状部材で形成され、その軸方向以外には自由に移動できるように各部に連結されている。連結部４３ｘ，４３ｙにはその他にヒンジ等の構造を採用することもできる。
【００５６】
図５（ｂ）に示すように、案内切替部１５の動作状態を圧力流体供給の状態にすると、ＸＹ移動体１２は顕微鏡ステージ１１ａの基準面から浮上する。この状態で（ｃ）に示すようにＸアクチュエータ４２ｘを伸縮させると、ＸＹ移動部１２を静圧案内の状態でＸ方向に移動させることができる。また図５（ｄ）に示すように案内切替部１５による圧力流体供給の状態を解除すると、ＸＹ移動部１２は基準面に接触する。ＸＹ移動部１２の底面には摺動部材３１が設けられているので、実際は摺動部材３１を介して基準面に接触している。この状態で、Ｘアクチュエータ４２ｘとＹアクチュエータ４２ｙでＸＹ移動部１２をＸＹ方向に移動させると、すべり案内式での移動を行うことができる。
【００５７】
図５に示したＸＹ移動機構においても、前述のごとく、ＸＹ移動部１２のＸＹ方向の移動を案内する機構として前述の特願平９−２９０３２５号によって提案された移動ステージ装置を用いることができるのは勿論である。
【００５８】
なおＸＹ移動部１２のＸＹ方向の移動を案内する他の案内機構として通常のころがり案内機構とボールネジを組み合わせて構成された機構を用いることができる。さらに、Ｚ方向の案内についても板バネ機構やころがり案内機構を利用することができる。
【００５９】
前述の各実施形態において、探針接近機構１７をＸＹＺ微動機構１８側に設けたが、これはＸＹ移動部１２内に設けることもできる。その場合にくさび機構を利用した昇降機構にすると、極めて高い剛性を実現できる。
【００６０】
図６は本発明の他の実施形態を示す。図６において、図１で説明した要素と実質的に同じ要素には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。この実施形態では、微動機構４８は、高さ方向（Ｚ方向）のみの変位を生じさせる１軸微動機構として構成され、ＸＹ移動部１２の案内はすべり案内式のみの構成を採用している。すべり案内による走査範囲は約１ｍｍ以上と限定し、広範囲測定のみに適した構成としている。本実施形態によれば、静圧案内に係る構成を組み込む必要がないので、装置構成が簡易となり、製作コストを低減することができる。
【００６１】
上記の実施形態では、走査型プローブ顕微鏡の原子間力顕微鏡の例を説明したが、本発明に係る構成は他の方式の走査型プローブ顕微鏡あるいは表面粗さ計に用いることができるのは勿論である。
【００６２】
【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、走査型プローブ顕微鏡等の表面測定装置において、静圧案内とすべり案内を切り替えることができる移動機構を併設するようにし、この移動機構で案内方式を選択して走査動作を行いながら測定を行えるように構成したため、例えば走査型プローブ顕微鏡として１ｎｍ以下の高い測定分解能を維持できる一方、必要に応じて切換え、静圧案内式またはすべり案内式の移動機構を利用して走査範囲を拡大し２段階の広い範囲を測定することができる。静圧案内式の移動機構を利用した広域測定と、本来の高分解能測定を組み合わせることとにより、比較的広い試料情報と、特徴点のある極めて狭い範囲の詳細な試料情報を得ることができる。さらに、すべり案内式の移動機構を選択したときには、高さ方向の案内精度を高め、実用的に高い精度で広域測定を行うことができる。また本発明に係る走査型プローブ顕微鏡等によれば、微動機構を利用した狭域走査範囲による測定と、すべり案内の移動機構を利用した広域走査範囲による測定を行えるように構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の代表的な実施形態を示す構成図である。
【図２】図１に示した構成における要部構成を示す平面図である。
【図３】ＸＹ移動部の底面図である。
【図４】３形式の走査動作を説明するための図である。
【図５】静圧案内式の移動機構の具体的な構成例と動作例を説明する図である。
【図６】本発明の他の実施形態を示す構成図である。
【図７】従来の走査型プローブ顕微鏡の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
１１                  フレーム
１１ａ                顕微鏡ステージ
１２                  ＸＹ移動部
１２ａ                流路
１２ｂ                排出口
１３                  ＸＹアクチュエータ
１５                  案内切替部
１６                  試料
１７                  探針接近用機構
１８                  ＸＹＺ微動機構
１９                  カンチレバー
２０                  探針
２５                  信号処理部
３１                  摺動部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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