(57)【要約】【課題】特殊な試料を用いることなく高精度に観察光学系と走査型プローブユニットの視野の中心の位置合わせを行うことができる技術を提供することを課題とする。【解決手段】視野中心を観察光学系と位置合わせしたカンチレバー検出光学系により取得したカンチレバー光学像に基づいて、観察光学系と走査型プローブユニット１２０の視野中心の第１の位置関係を特定する（ステップＳ３）。その後、互いに第１の位置関係に応じた距離に基づいて前記試料の位置を異ならせた状態で観察光学系により取得した試料光学像と走査型プローブユニット１２０により取得した走査型プローブ像とから、試料光学像と走査型プローブ像の像中心のずれ量を算出し、第１の位置関係に応じた距離と像中心のずれ量とに基づいて観察光学系と走査型プローブユニット１２０の視野中心の位置関係である第２の位置関係を特定する（ステップＳ５）。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察光学系と走査型プローブユニットを備えた走査型プローブ顕微鏡装置の調整方法であって、
視野中心を前記観察光学系と位置合わせしたカンチレバー検出光学系により取得した前記走査型プローブユニットのカンチレバーの光学像であるカンチレバー光学像に基づいて、前記観察光学系と前記走査型プローブユニットの視野中心の第１の位置関係を特定し、
互いに前記第１の位置関係に応じた距離に基づいて前記試料の位置を異ならせた状態で前記観察光学系により取得した前記試料の光学像である試料光学像と前記走査型プローブユニットにより取得した前記試料の走査型プローブ像とから、前記試料光学像と前記走査型プローブ像の像中心のずれ量を算出し、
前記第１の位置関係に応じた距離と前記像中心の前記ずれ量とに基づいて、前記観察光学系と前記走査型プローブユニットの視野中心の位置関係であって前記第１の位置関係よりも精度が高い位置関係である第２の位置関係を特定する
ことを特徴とする調整方法。
【請求項２】
請求項１に記載の走査型プローブ顕微鏡装置の調整方法において、
前記カンチレバー光学像の中心位置から前記カンチレバー光学像中の前記カンチレバーの前記探針の位置までの距離に基づいて前記第１の位置関係を特定する
ことを特徴とする調整方法。
【請求項３】
請求項２に記載の走査型プローブ顕微鏡装置の調整方法において、
前記カンチレバー光学像中の前記カンチレバー内の指定された位置を、前記カンチレバー光学像中の前記カンチレバーの前記探針の位置として決定する
ことを特徴とする調整方法。
【請求項４】
請求項３に記載の走査型プローブ顕微鏡装置の調整方法において、
前記カンチレバー光学像中の前記カンチレバー内の位置であって前記カンチレバー光学像に重ねて表示される移動可能なクロスカーソルにより指定された位置を、前記カンチレバー光学像中の前記カンチレバーの前記探針の位置として決定する
ことを特徴とする調整方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の走査型プローブ顕微鏡装置の調整方法において、
前記走査型プローブ像中の前記試料の所定部位の位置と前記試料光学像中の前記試料の前記所定部位の位置とから前記像中心の前記ずれ量を算出する
ことを特徴とする調整方法。
【請求項６】
請求項５に記載の走査型プローブ顕微鏡装置の調整方法において、
前記走査型プローブ像中で指定された位置を前記走査型プローブ像中の前記所定部位の位置として決定し、前記試料光学像中で指定された位置を前記試料光学像中の前記所定部位の位置として決定する
ことを特徴とする調整方法。
【請求項７】
請求項６に記載の走査型プローブ顕微鏡装置の調整方法において、
前記走査型プローブ像に重ねて表示される移動可能なクロスカーソルにより指定された位置を前記走査型プローブ像中の前記所定部位の位置として決定し、前記試料光学像に重ねて表示される移動可能なクロスカーソルにより指定された位置を前記試料光学像中の前記所定部位の位置として決定する
ことを特徴とする調整方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の走査型プローブ顕微鏡装置の調整方法において、
前記走査型プローブ像に表れている前記試料の範囲の前記試料光学像中での位置から、前記像中心の前記ずれ量を算出する
ことを特徴とする調整方法。
【請求項９】
請求項８に記載の走査型プローブ顕微鏡装置の調整方法において、
前記試料光学像中で指定された範囲を前記走査型プローブ像に表れている前記試料の範囲として決定する
ことを特徴とする調整方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の走査型プローブ顕微鏡装置の調整方法において、
前記試料光学像中で移動可能な矩形カーソルにより指定された範囲を前記走査型プローブ像に表れている前記試料の範囲として決定する
ことを特徴とする調整方法。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の走査型プローブ顕微鏡装置の調整方法において、さらに、
前記第１の位置関係を特定する前に、前記観察光学系の視野中心と前記カンチレバー検出光学系の視野中心を位置合わせする
ことを特徴とする調整方法。
【請求項１２】
試料の光学像である試料光学像を取得する観察光学系と、
カンチレバーに設けられた探針で前記試料を走査して前記試料の走査型プローブ像を取得する走査型プローブユニットと、
前記カンチレバーの光学像であるカンチレバー光学像を取得する、視野中心を前記観察光学系と位置合わせしたカンチレバー検出光学系と、
前記観察光学系、前記探針、及び、前記カンチレバー検出光学系に対して前記試料を相対的に移動させる移動機構と、
前記カンチレバー検出光学系により取得した前記カンチレバー光学像に基づいて、前記観察光学系と前記走査型プローブユニットの視野中心の第１の位置関係を特定し、互いに前記第１の位置関係に応じた距離に基づいて前記移動機構により前記試料の位置を異ならせた状態で前記観察光学系により取得した前記試料光学像と前記走査型プローブユニットにより取得した前記走査型プローブ像とから前記試料光学像と前記走査型プローブ像の像中心のずれ量を算出し、前記第１の位置関係に応じた距離と前記像中心の前記ずれ量とに基づいて前記観察光学系と前記走査型プローブユニットの視野中心の位置関係であって前記第１の位置関係よりも精度が高い位置関係である第２の位置関係を特定する、制御装置と、を備える
ことを特徴とする走査型プローブ顕微鏡装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の走査型プローブ顕微鏡装置において、
前記制御装置は、前記カンチレバー光学像の中心位置から前記カンチレバー光学像中の前記カンチレバーの前記探針の位置までの距離に基づいて前記第１の位置関係を特定する
ことを特徴とする走査型プローブ顕微鏡装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の走査型プローブ顕微鏡装置において、
前記制御装置は、前記カンチレバー光学像中の前記カンチレバー内の指定された位置を、前記カンチレバー光学像中の前記カンチレバーの前記探針の位置として決定する
ことを特徴とする走査型プローブ顕微鏡装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の走査型プローブ顕微鏡装置において、さらに、
前記試料光学像、前記走査型プローブ像、及び、前記カンチレバー光学像を表示する表示装置を備え、
前記制御装置は、前記表示装置に、移動可能なクロスカーソルを前記カンチレバー光学像に重ねて表示させ、前記カンチレバー光学像中の前記カンチレバー内の位置であって前記クロスカーソルにより指定された位置を前記カンチレバー光学像中の前記カンチレバーの前記探針の位置として決定する
ことを特徴とする走査型プローブ顕微鏡装置。
【請求項１６】
請求項１２乃至請求項１５のいずれか１項に記載の走査型プローブ顕微鏡装置において、
前記制御装置は、前記走査型プローブ像中の前記試料の所定部位の位置と前記試料光学像中の前記試料の前記所定部位の位置とから前記像中心の前記ずれ量を算出する
ことを特徴とする走査型プローブ顕微鏡装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の走査型プローブ顕微鏡装置において、
前記制御装置は、前記走査型プローブ像中で指定された位置を前記走査型プローブ像中の前記所定部位の位置として決定し、前記試料光学像中で指定された位置を前記試料光学像中の前記所定部位の位置として決定する
ことを特徴とする走査型プローブ顕微鏡装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の走査型プローブ顕微鏡装置の調整方法において、さらに、
前記試料光学像、前記走査型プローブ像、及び、前記カンチレバー光学像を表示する表示装置を備え、
前記制御装置は、前記表示装置に移動可能なクロスカーソルを前記走査型プローブ像に重ねて表示させ、前記走査型プローブ像に重ねて表示された前記クロスカーソルにより指定された位置を前記走査型プローブ像中の前記所定部位の位置として決定し、前記表示装置に移動可能なクロスカーソルを前記試料光学像に重ねて表示させ、前記試料光学像に重ねて表示された前記クロスカーソルにより指定された位置を前記試料光学像中の前記所定部位の位置として決定する
ことを特徴とする走査型プローブ顕微鏡装置。
【請求項１９】
請求項１２乃至請求項１５のいずれか１項に記載の走査型プローブ顕微鏡装置において、
前記制御装置は、前記走査型プローブ像に表れている前記試料の範囲の前記試料光学像中での位置から、前記像中心の前記ずれ量を算出する
ことを特徴とする走査型プローブ顕微鏡装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の走査型プローブ顕微鏡装置において、
前記制御装置は、前記試料光学像中で指定された範囲を前記走査型プローブ像に表れている前記試料の範囲として決定する
ことを特徴とする走査型プローブ顕微鏡装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の走査型プローブ顕微鏡装置の調整方法において、さらに、
前記試料光学像、前記走査型プローブ像、及び、前記カンチレバー光学像を表示する表示装置を備え、
前記制御装置は、前記試料光学像中で移動可能な矩形カーソルにより指定された範囲を前記走査型プローブ像に表れている前記試料の範囲として決定する
ことを特徴とする走査型プローブ顕微鏡装置。
【請求項２２】
請求項１２乃至請求項２１のいずれか１項に記載の走査型プローブ顕微鏡装置において、
前記制御装置は、前記第１の位置関係を特定する前に、前記観察光学系の視野中心と前記カンチレバー検出光学系の視野中心を位置合わせする
ことを特徴とする走査型プローブ顕微鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査型プローブ顕微鏡装置の調整方法、及び、走査型プローブ顕微鏡装置に関し、特に、観察光学系と走査型プローブユニットを備えた走査型プローブ顕微鏡装置の調整方法、及び、観察光学系と走査型プローブユニットを備えた走査型プローブ顕微鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、試料の光学像を取得する観察光学系と試料の走査型プローブ像を取得する走査型プローブユニットを備えた走査型プローブ顕微鏡装置（以降、観察光学系と走査型プローブユニットを備えた走査型プローブ顕微鏡装置を、単に走査型プローブ顕微鏡装置と記す）が知られている。このような走査型プローブ顕微鏡装置は、例えば、特許文献１、特許文献２、及び特許文献３に開示されている。
【０００３】
走査型プローブ顕微鏡装置によれば、例えば、試料の光学像から観察部位を探し出し、その後、試料の走査型プローブ像で当該観察部位を詳細に観察することができるため、効率良く所望の部位を観察することができる。
【０００４】
ところで、観察をスムーズに行うためには、試料の光学像の中心（つまり、画像取得時における観察光学系の視野の中心）と走査型プローブ像の中心（つまり、画像取得時における走査型プローブユニットの視野の中心）が一致するように調整されていることが望ましい。特に、観察光学系を用いた観察から走査型プローブユニットを用いた観察に切り替える場合には視野範囲が狭くなるため、十分な調整が行われていないと、走査型プローブユニットを用いた観察への切り替えにより観察部位を見失ってしまう可能性があるからである。
このため、特許文献１から特許文献３には、切り替え前後の観察手段の視野の中心を位置合わせする技術が開示されている。
【０００５】
特許文献１には、光学顕微鏡の視野の中心と位置合わせ用の標準試料の中心とを位置合わせすること、ＳＴＭの画像が試料のどの位置を画像化したものかを求めること、及び、その結果から顕微鏡を切り替えたときに視野の中心を一致させるための補正量（ステージの移動量）を求めること、が開示されている。
【０００６】
特許文献２には、検出光学系により走査系の探針と観察光学系で観察された観察ポイントとの間の位置関係を光学的に検出すること、及び、検出光学系による検出結果に基づいて観察光学系と走査系とを位置合わせすること、が開示されている。
【０００７】
特許文献３には、レーザ顕微鏡とプローブ顕微鏡とを備えた装置が開示されていて、レーザ顕微鏡で当該レーザ顕微鏡での観察位置とプローブ顕微鏡のカンチレバーをそれぞれ画像化すること、それらの座標を比較すること、及び、その結果に基づいてレーザ顕微鏡の観察位置とカンチレバーの位置を合わせること、が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０３−０４０３５６号公報
【特許文献２】特開２０００−１２１５３４号公報
【特許文献３】特開平０７−１９８７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に開示される技術は、ＳＴＭの画像からその画像が試料のどの位置を画像化したものであるのかを算出可能であることが前提となっている。このため、位置合わせを行うためには、位置を特定するための複雑なパターンが形成された標準試料を用意しなければならない。消耗品であるカンチレバーは製品出荷後に交換されることも多々あり、カンチレバー交換後には利用者自身により位置合わせが行われる。この点を考慮すると、特許文献１に開示される技術は、顕微鏡利用者に標準試料の準備を強いることになる。
【００１０】
また、特許文献２及び特許文献３に開示される技術は、いずれも光学顕微鏡を用いて観察位置に対する探針の相対的な位置を検出することで探針の位置を補正するというものである。プローブ顕微鏡に比べて観察倍率の低い光学顕微鏡の画像から補正量を算出すること、探針を上方から観察する構成であるので探針先端の正確な位置を把握することは困難であること、を考慮すると、高い精度での位置合わせは期待できない。
【００１１】
以上のような実情を踏まえ、本発明は、特殊な試料を用いることなく高精度に観察光学系と走査型プローブユニットの視野の中心の位置合わせを行うことができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の態様は、観察光学系と走査型プローブユニットを備えた走査型プローブ顕微鏡装置の調整方法であって、視野中心を前記観察光学系と位置合わせしたカンチレバー検出光学系により取得した前記走査型プローブユニットのカンチレバーの光学像であるカンチレバー光学像に基づいて、前記観察光学系と前記走査型プローブユニットの視野中心の第１の位置関係を特定し、互いに前記第１の位置関係に応じた距離に基づいて前記試料の位置を異ならせた状態で前記観察光学系により取得した前記試料の光学像である試料光学像と前記走査型プローブユニットにより取得した前記試料の走査型プローブ像とから、前記試料光学像と前記走査型プローブ像の像中心のずれ量を算出し、前記第１の位置関係に応じた距離と前記像中心の前記ずれ量とに基づいて、前記観察光学系と前記走査型プローブユニットの視野中心の位置関係であって前記第１の位置関係よりも精度が高い位置関係である第２の位置関係を特定する調整方法を提供する。
【００１３】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の走査型プローブ顕微鏡装置の調整方法において、前記カンチレバー光学像の中心位置から前記カンチレバー光学像中の前記カンチレバーの前記探針の位置までの距離に基づいて前記第１の位置関係を特定する調整方法を提供する。
【００１４】
本発明の第３の態様は、第２の態様に記載の走査型プローブ顕微鏡装置の調整方法において、前記カンチレバー光学像中の前記カンチレバー内の指定された位置を、前記カンチレバー光学像中の前記カンチレバーの前記探針の位置として決定する調整方法を提供する。
【００１５】
本発明の第４の態様は、第３の態様に記載の走査型プローブ顕微鏡装置の調整方法において、前記カンチレバー光学像中の前記カンチレバー内の位置であって前記カンチレバー光学像に重ねて表示される移動可能なクロスカーソルにより指定された位置を、前記カンチレバー光学像中の前記カンチレバーの前記探針の位置として決定する調整方法を提供する。
【００１６】
本発明の第５の態様は、第１の態様乃至第４の態様のいずれか１つに記載の走査型プローブ顕微鏡装置の調整方法において、前記走査型プローブ像中の前記試料の所定部位の位置と前記試料光学像中の前記試料の前記所定部位の位置とから前記像中心の前記ずれ量を算出する調整方法を提供する。
【００１７】
本発明の第６の態様は、第５の態様に記載の走査型プローブ顕微鏡装置の調整方法において、前記走査型プローブ像中で指定された位置を前記走査型プローブ像中の前記所定部位の位置として決定し、前記試料光学像中で指定された位置を前記試料光学像中の前記所定部位の位置として決定する調整方法を提供する。
【００１８】
本発明の第７の態様は、第６の態様に記載の走査型プローブ顕微鏡装置の調整方法において、前記走査型プローブ像に重ねて表示される移動可能なクロスカーソルにより指定された位置を前記走査型プローブ像中の前記所定部位の位置として決定し、前記試料光学像に重ねて表示される移動可能なクロスカーソルにより指定された位置を前記試料光学像中の前記所定部位の位置として決定する調整方法を提供する。
【００１９】
本発明の第８の態様は、第１の態様乃至第４の態様のいずれか１つに記載の走査型プローブ顕微鏡装置の調整方法において、前記走査型プローブ像に表れている前記試料の範囲の前記試料光学像中での位置から、前記像中心の前記ずれ量を算出する調整方法を提供する。
【００２０】
本発明の第９の態様は、第８の態様に記載の走査型プローブ顕微鏡装置の調整方法において、前記試料光学像中で指定された範囲を前記走査型プローブ像に表れている前記試料の範囲として決定する調整方法を提供する。
【００２１】
本発明の第１０の態様は、第９の態様に記載の走査型プローブ顕微鏡装置の調整方法において、前記試料光学像中で移動可能な矩形カーソルにより指定された範囲を前記走査型プローブ像に表れている前記試料の範囲として決定する調整方法を提供する。
【００２２】
本発明の第１１の態様は、第１の態様乃至第１０の態様のいずれか１つに記載の走査型プローブ顕微鏡装置の調整方法において、さらに、前記第１の位置関係を特定する前に、前記観察光学系の視野中心と前記カンチレバー検出光学系の視野中心を位置合わせする調整方法を提供する。
【００２３】
本発明の第１２の態様は、試料の光学像である試料光学像を取得する観察光学系と、カンチレバーに設けられた探針で前記試料を走査して前記試料の走査型プローブ像を取得する走査型プローブユニットと、前記カンチレバーの光学像であるカンチレバー光学像を取得する、視野中心を前記観察光学系と位置合わせしたカンチレバー検出光学系と、前記観察光学系、前記探針、及び、前記カンチレバー検出光学系に対して前記試料を相対的に移動させる移動機構と、前記カンチレバー検出光学系により取得した前記カンチレバー光学像に基づいて、前記観察光学系と前記走査型プローブユニットの視野中心の第１の位置関係を特定し、互いに前記第１の位置関係に応じた距離に基づいて前記移動機構により前記試料の位置を異ならせた状態で前記観察光学系により取得した前記試料光学像と前記走査型プローブユニットにより取得した前記走査型プローブ像とから前記試料光学像と前記走査型プローブ像の像中心のずれ量を算出し、前記第１の位置関係に応じた距離と前記像中心の前記ずれ量とに基づいて前記観察光学系と前記走査型プローブユニットの視野中心の位置関係であって前記第１の位置関係よりも精度が高い位置関係である第２の位置関係を特定する、制御装置と、を備える走査型プローブ顕微鏡装置を提供する。
【００２４】
本発明の第１３の態様は、第１２の態様に記載の走査型プローブ顕微鏡装置において、前記制御装置は、前記カンチレバー光学像の中心位置から前記カンチレバー光学像中の前記カンチレバーの前記探針の位置までの距離に基づいて前記第１の位置関係を特定する走査型プローブ顕微鏡装置を提供する。
【００２５】
本発明の第１４の態様は、第１３の態様に記載の走査型プローブ顕微鏡装置において、前記制御装置は、前記カンチレバー光学像中の前記カンチレバー内の指定された位置を、前記カンチレバー光学像中の前記カンチレバーの前記探針の位置として決定する走査型プローブ顕微鏡装置を提供する。
【００２６】
本発明の第１５の態様は、第１４の態様に記載の走査型プローブ顕微鏡装置において、さらに、前記試料光学像、前記走査型プローブ像、及び、前記カンチレバー光学像を表示する表示装置を備え、前記制御装置は、前記表示装置に、移動可能なクロスカーソルを前記カンチレバー光学像に重ねて表示させ、前記カンチレバー光学像中の前記カンチレバー内の位置であって前記クロスカーソルにより指定された位置を前記カンチレバー光学像中の前記カンチレバーの前記探針の位置として決定する走査型プローブ顕微鏡装置を提供する。
【００２７】
本発明の第１６の態様は、第１２の態様乃至第１５の態様のいずれか１つに記載の走査型プローブ顕微鏡装置において、前記制御装置は、前記走査型プローブ像中の前記試料の所定部位の位置と前記試料光学像中の前記試料の前記所定部位の位置とから前記像中心の前記ずれ量を算出する走査型プローブ顕微鏡装置を提供する。
【００２８】
本発明の第１７の態様は、第１６の態様に記載の走査型プローブ顕微鏡装置において、前記制御装置は、前記走査型プローブ像中で指定された位置を前記走査型プローブ像中の前記所定部位の位置として決定し、前記試料光学像中で指定された位置を前記試料光学像中の前記所定部位の位置として決定する走査型プローブ顕微鏡装置を提供する。
【００２９】
本発明の第１８の態様は、第１７の態様に記載の走査型プローブ顕微鏡装置の調整方法において、さらに、前記試料光学像、前記走査型プローブ像、及び、前記カンチレバー光学像を表示する表示装置を備え、前記制御装置は、前記表示装置に移動可能なクロスカーソルを前記走査型プローブ像に重ねて表示させ、前記走査型プローブ像に重ねて表示された前記クロスカーソルにより指定された位置を前記走査型プローブ像中の前記所定部位の位置として決定し、前記表示装置に移動可能なクロスカーソルを前記試料光学像に重ねて表示させ、前記試料光学像に重ねて表示された前記クロスカーソルにより指定された位置を前記試料光学像中の前記所定部位の位置として決定する走査型プローブ顕微鏡装置を提供する。
【００３０】
本発明の第１９の態様は、第１２の態様乃至第１５の態様のいずれか１つに記載の走査型プローブ顕微鏡装置において、前記制御装置は、前記走査型プローブ像に表れている前記試料の範囲の前記試料光学像中での位置から、前記像中心の前記ずれ量を算出する走査型プローブ顕微鏡装置を提供する。
【００３１】
本発明の第２０の態様は、第１９の態様に記載の走査型プローブ顕微鏡装置において、前記制御装置は、前記試料光学像中で指定された範囲を前記走査型プローブ像に表れている前記試料の範囲として決定する走査型プローブ顕微鏡装置を提供する。
【００３２】
本発明の第２１の態様は、第２０の態様に記載の走査型プローブ顕微鏡装置の調整方法において、さらに、前記試料光学像、前記走査型プローブ像、及び、前記カンチレバー光学像を表示する表示装置を備え、前記制御装置は、前記試料光学像中で移動可能な矩形カーソルにより指定された範囲を前記走査型プローブ像に表れている前記試料の範囲として決定する走査型プローブ顕微鏡装置を提供する。
【００３３】
本発明の第２２の態様は、第１２の態様乃至第２１の態様のいずれか１つに記載の走査型プローブ顕微鏡装置において、前記制御装置は、前記第１の位置関係を特定する前に、前記観察光学系の視野中心と前記カンチレバー検出光学系の視野中心を位置合わせする走査型プローブ顕微鏡装置を提供する。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、特殊な試料を用いることなく高精度に観察光学系と走査型プローブユニットの視野の中心の位置合わせを行うことができる技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例１に係る走査型プローブ顕微鏡装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示す走査型プローブ顕微鏡装置に含まれる走査型プローブユニットとカンチレバー検出光学系の構成を示す図である。
【図３】図１に示す走査型プローブ顕微鏡装置に含まれる制御装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示す走査型プローブ顕微鏡装置に含まれる表示装置に表示される画面の一例である。
【図５】図１に示す走査型プローブ顕微鏡装置で行われる調整処理のフローチャートである。
【図６】図１に示す走査型プローブ顕微鏡装置に含まれる観察光学系とカンチレバー検出光学系の視野中心の位置合わせ処理について説明するための図である。
【図７】図１に示す走査型プローブ顕微鏡装置のカンチレバーの位置ずれの粗調整処理について説明するための図である。
【図８】図１に示す走査型プローブ顕微鏡装置のステージ上へのテスト用試料の配置について説明するための図である。
【図９】図１に示す走査型プローブ顕微鏡装置のカンチレバーの位置ずれの微調整処理について説明するための図である。
【図１０】図１に示す走査型プローブ顕微鏡装置のカンチレバーの位置ずれの別の微調整処理について説明するための図である。
【図１１】本発明の実施例２に係る走査型プローブ顕微鏡装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００３６】
本実施例に係る走査型プローブ顕微鏡装置１００は、光学顕微鏡として試料を観察するための観察光学系と、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）として試料を観察するための走査型プローブユニット１２０とを備えた複合型の走査型プローブ顕微鏡装置である。
以下、図１から図３を参照しながら、本実施例に係る走査型プローブ顕微鏡装置１００の構成について説明する。
【００３７】
走査型プローブ顕微鏡装置１００は、図１に示すように、レボルバ１０２及びステージ１０３を支持する顕微鏡本体１０１と、撮像装置１０４と、制御装置１４０と、表示装置１５０と、入力装置１６０を備えている。
【００３８】
レボルバ１０２には、対物レンズ１１０と走査型プローブユニット１２０が取り付けられていて、レボルバ１０２の回転により対物レンズ１１０と走査型プローブユニット１２０を切り替えて使用することができる。レボルバ１０２は、例えば、制御装置１４０によって回転が制御される電動レボルバである。
【００３９】
対物レンズ１１０は、図示しない結像レンズとともに、撮像装置１０４に設けられた受光素子の受光面上に試料の光学像を形成するための観察光学系を構成する。撮像装置１０４は、例えばＣＣＤカメラなどであり、対物レンズ１１０を試料に向けて配置しているときには、観察光学系により取得された試料の光学像（以降、試料光学像と記す）に対応する画像データを制御装置１４０へ出力する。
【００４０】
走査型プローブユニット１２０は、図２に示すように、ＸＹスキャナ１２１及びＺスキャナ１２２からなる走査部と、探針１２４が設けられたカンチレバー１２３を備えている。ＸＹスキャナ１２１、Ｚスキャナ１２２は、それぞれ、カンチレバー１２３を、ステージ１０３表面と平行な方向（ＸＹ方向）、ステージ１０３表面と直交する方向（Ｚ方向）に移動させるように動作する円筒形状を有する圧電素子である。走査型プローブユニット１２０は、走査部によりカンチレバー１２３の撓みが一定になるように制御しながらカンチレバー１２３をＸＹ方向に移動させる。これにより、探針１２４で試料を走査して試料の走査型プローブ像を取得する。取得した走査型プローブ像は、制御装置１４０に出力される。
【００４１】
さらに、図２に示すように、走査型プローブユニット１２０を構成する円筒形状の走査部の内部には、レンズ１３０が設けられている。レンズ１３０は、図示しない結像レンズとともに、撮像装置１０４に設けられた受光素子の受光面上にカンチレバー１２３の光学像を形成するためのカンチレバー検出光学系（以降、単に検出光学系と記す）を構成する。撮像装置１０４は、走査型プローブユニット１２０を試料に向けて配置しているときには、検出光学系により取得されたカンチレバー１２３の光学像（以降、カンチレバー光学像と記す）に対応する画像データを制御装置１４０へ出力する。
【００４２】
試料を配置するステージ１０３は、ＸＹ方向に移動可能に構成されている。即ち、ステージ１０３は、観察光学系（対物レンズ１１０）、探針１２４（カンチレバー１２３）、及び、検出光学系（レンズ１３０）に対して試料を相対的に移動させる移動機構である。ステージ１０３は、例えば、制御装置１４０によって移動が制御される電動ステージである。
【００４３】
制御装置１４０は、制御プログラムを実行するコンピュータである。制御装置１４０は、図３に示すように、ＣＰＵ１４１、メモリ１４２、入出力Ｉ／Ｆ１４３、外部記憶装置１４４、可搬記録媒体１４６を収容する可搬記録媒体駆動装置１４５を備えていて、それらがバス１４７で接続されることにより各種データが各要素間で授受可能となっている。そして、ＣＰＵ１４１が外部記憶装置１４４または可搬記録媒体１４６に記憶された制御プログラムをメモリ１４２にロードして実行することで、制御装置１４０により走査型プローブ顕微鏡装置１００の動作が制御される。
【００４４】
メモリ１４２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）である。入出力Ｉ／Ｆ１４３は、例えば、レボルバ１０２、ステージ１０３、撮像装置１０４、表示装置１５０、入力装置１６０などの制御装置１４０の外部にある装置との間でデータを授受するためのインターフェースである。外部記憶装置１４４は、制御プログラムや制御プログラムの実行に必要な情報を不揮発的に記憶するものであり、例えば、ハードディスク装置である。可搬記録媒体駆動装置１４５は、光ディスクやコンパクトフラッシュ（登録商標）などの可搬記録媒体１４６を収容するものであり、可搬記録媒体１４６は、外部記憶装置１４４と同様に、制御プログラムや制御プログラムの実行に必要な情報を不揮発的に記憶するものである。
【００４５】
表示装置１５０は、例えば、液晶ディスプレイ装置である。表示装置１５０は、制御装置１４０の制御の下で、走査型プローブ顕微鏡装置１００で取得される、試料光学像、走査型プローブ像、カンチレバー光学像を画面上に表示する。入力装置１６０は、例えば、マウスやキーボードなどである。
【００４６】
以上では、観察光学系と検出光学系が撮像装置１０４に設けられた受光素子の受光面上に像を形成する例を示したが、観察光学系と検出光学系は別々の受光素子に試料からの光を導いてもよい。例えば、観察光学系は、対物レンズ１１０に加えてスキャナや共焦点絞りなどを備えた共焦点光学系として構成され、ＣＣＤカメラなどの撮像装置１０４の代わりに光電子増倍管（ＰＭＴ）に試料からの光を導いてもよい。そして、制御装置１４０がＰＭＴからの信号をＡ／Ｄ変換した輝度情報とスキャナの走査位置情報とに基づいて試料の光学像を生成してもよい。なお、以降では、観察光学系が共焦点光学系として構成されているものとして説明する。
【００４７】
次に、図４から図８を参照しながら、走査型プローブ顕微鏡装置１００が備える観察光学系と走査型プローブユニット１２０の視野の中心を一致させるための調整方法について説明する。
【００４８】
制御装置１４０は、調整を行うための制御プログラムを実行して表示装置１５０に図４に示すＧＵＩ画面を表示させると、まず、十字線ＳＬを有する試料（以降、調整用試料）を用いて、観察光学系と検出光学系の視野中心の位置合わせを行う（図５のステップＳ１）。
【００４９】
利用者は、まず、操作領域１５６のボタン１５６ａを押下して光学系の視野中心の位置合わせの開始を指示する。その後、利用者は、操作領域１５５のボタンで対物レンズ１１０を選択して操作領域１５７のＬＳＭボタンを押下する。これを受けて、制御装置１４０は、レボルバ１０２を回転させた後、利用者が選択した対物レンズ１１０を含む観察光学系で調整用試料の光学像を繰り返し取得し、画像表示領域１５１にライブ表示する。図６（ａ）は、観察光学系で取得された十字線ＳＬを有する調整用試料の光学像を示した図である。制御装置１４０は、図６（ａ）に示すように、調整用試料の光学像に観察光学系の視野Ｖ１の中心を示すクロスカーソルＬ１を重ねた画像を、表示装置１５０（画像表示領域１５１）に表示させる。
【００５０】
さらに、利用者は、操作領域１５３のボタンを操作して十字線ＳＬの交点が視野Ｖ１の中心（つまり、クロスカーソルＬ１の交点）に一致するようにステージ１０３を移動させる。図６（ｂ）に示すように、十字線ＳＬの交点が視野Ｖ１の中心に一致すると、利用者はボタン１５６ｄを押下し、制御装置１４０は、この時点でのステージ１０３の座標を観察光学系と関連付けて記憶する。
【００５１】
なお、制御装置１４０は、利用者によって光学系の視野中心の位置合わせの開始が指示され操作領域１５７のＬＳＭボタンが押下された後に、十字線ＳＬの交点が視野Ｖ１の中心（クロスカーソルＬ１の交点）が一致するように、ステージ１０３を自動的に移動させて、移動後のステージ１０３の座標を記憶してもよい。
【００５２】
次に、利用者は、操作領域１５７のＣａｎｔｉｌｅｖｅｒボタンを押下する。これを受けて、制御装置１４０は、走査型プローブユニット１２０が調整用試料に向かい合うようにレボルバ１０２を回転させる。その後、検出光学系で調整用試料を背景とするカンチレバー１２３の光学像（カンチレバー光学像）を繰り返し取得し、画像表示領域１５１にライブ表示する。図６（ｃ）は、検出光学系で取得されたカンチレバー光学像を示した図である。制御装置１４０は、図６（ｃ）に示すように、カンチレバー光学像に検出光学系の視野Ｖ２の中心を示すクロスカーソルＬ２を重ねた画像を、表示装置１５０（画像表示領域１５１）に表示させる。
【００５３】
さらに、利用者は、操作領域１５３のボタンを操作して十字線ＳＬの交点が視野Ｖ２の中心（つまり、クロスカーソルＬ２の交点）に一致するようにステージ１０３を移動させる。図６（ｄ）に示すように、十字線ＳＬの交点が視野Ｖ２の中心に一致すると、利用者はボタン１５６ｄを押下し、制御装置１４０は、この時点でのステージ１０３の座標を検出光学系と関連付けて記憶する。
【００５４】
なお、制御装置１４０は、利用者によって光学系の視野中心の位置合わせの開始が指示され操作領域１５７のＣａｎｔｉｌｅｖｅｒボタンが押下された後に、十字線ＳＬの交点が視野Ｖ２の中心（クロスカーソルＬ２の交点）が一致するように、ステージ１０３を自動的に移動させて、移動後のステージ１０３の座標を記憶してもよい。
【００５５】
そして、利用者は、再び操作領域１５６のボタン１５６ａを押下して光学系の視野中心の位置合わせの終了を指示する。これを受けて制御装置１４０は、観察光学系及び検出光学系の各々に関連付けられて記憶されたステージ座標から、観察光学系と検出光学系の視野中心を合わせるためのステージ１０３の移動量を算出する。
【００５６】
例えば、観察光学系で得られたステージ１０３の座標が（Ｘ１、Ｙ１）であり、検出光学系で得られたステージ１０３の座標が（Ｘ２、Ｙ２）であれば、観察手段を観察光学系から検出光学系へ切り替える場合のステージ１０３のＸ方向の移動量はΔＸａ（＝Ｘ２−Ｘ１）、Ｙ方向の移動量はΔＹａ（＝Ｙ２−Ｙ１）と算出され、観察手段を検出光学系から観察光学系へ切り替える場合のステージ１０３のＸ方向の移動量は−ΔＸａ、Ｙ方向の移動量は−ΔＹａと算出される。制御装置１４０は、算出した移動量を、例えば、外部記憶装置１４４などに記憶させる。
【００５７】
以上のようにして観察光学系と検出光学系の視野中心の位置合わせ（より厳密には位置合わせの情報の取得）が完了すると、制御装置１４０は、次に、観察光学系と走査型プローブユニット１２０の視野中心の位置合わせを行う。
【００５８】
観察光学系と走査型プローブユニット１２０の視野中心の位置合わせでは、制御装置１４０は、まず、カンチレバー１２３の位置ずれを粗く調整する（ステップＳ３）。なお、この工程では、調整用試料を用いる必要がない。
【００５９】
ここでは、利用者は、まず、操作領域１５６のボタン１５６ｂを押下してカンチレバー１２３の位置ずれの粗調整の開始を指示する。その後、利用者は、操作領域１５７のＣａｎｔｉｌｅｖｅｒボタンを押下する。これを受けて、制御装置１４０は、検出光学系でカンチレバー１２３の光学像（カンチレバー光学像）を繰り返し取得し、画像表示領域１５１にライブ表示する。図７（ａ）は、検出光学系で取得されたカンチレバー光学像を示した図である。制御装置１４０は、図７（ａ）に示すように、カンチレバー光学像に検出光学系の視野Ｖ２の中心を示すクロスカーソルＬ２を重ねた画像を、表示装置１５０（画像表示領域１５１）に表示させる。このとき、クロスカーソルＬ２の交点は、通常、カンチレバー１２３からずれた位置にある。
【００６０】
さらに、利用者は、操作領域１５４のクロスカーソルボタンを押下してクロスカーソルＬ２を移動可能な状態にする。その後、図７（ｂ）に示すように、カンチレバー１２３の探針１２４の位置（より厳密には、探針１２４があると想定される位置）にクロスカーソルＬ２の交点がくるように、クロスカーソルＬ２をドラックする。つまり、クロスカーソルＬ２によりカンチレバー光学像中の探針１２４の位置を指定する。
【００６１】
ドラッグ完了後に、利用者は、ボタン１５６ｄを押下し、これを受けて、制御装置１４０は、カンチレバー光学像の中心位置からクロスカーソルＬ２の交点までの距離に基づいて、検出光学系と走査型プローブユニット１２０の視野中心の位置関係を特定する。さらに、制御装置１４０は、特定した位置関係に応じた距離、即ち、検出光学系と走査型プローブユニット１２０の視野中心をおよそ合わせるためのステージ１０３の移動量を算出し、算出した移動量を、例えば外部記憶装置１４４などに記憶させる。
【００６２】
より詳細には、中心位置からクロスカーソルＬ２の交点までのＸ方向の画素数を画素数あたりのＸ方向の実距離（＝実視野／観察倍率／視野に含まれるＸ方向の画素数）で乗じることにより、Ｘ方向の移動量ΔＸｂが算出される。また、中心位置からクロスカーソルＬ２の交点までのＹ方向の画素数を画素数あたりのＹ方向の実距離（実視野／観察倍率／視野に含まれるＹ方向の画素数）で乗じることにより、Ｙ方向の移動量ΔＹｂが算出される。
【００６３】
ステップＳ１において観察光学系と検出光学系の位置関係もすでに得られているため、ここでは、観察光学系と走査型プローブユニット１２０の視野中心の位置関係（第１の位置関係）も、制御装置１４０により特定される。そして、制御装置１４０は、その特定した位置関係に応じた距離、即ち、観察光学系と走査型プローブユニット１２０の視野中心をおよそ合わせるためのステージ１０３の移動量を算出し、算出した移動量を、例えば外部記憶装置１４４などに記憶させる。
【００６４】
より詳細には、観察手段を観察光学系から走査型プローブユニット１２０へ切り替える場合のステージ１０３の移動量は、ステップＳ１で算出した観察手段を観察光学系から検出光学系に切り替える場合の移動量（ΔＸａ、ΔＹａ）と、カンチレバー光学像に基づいて算出した観察手段を検出光学系から走査型プローブユニット１２０に切り替える場合の移動量（ΔＸｂ、ΔＹｂ）の和として算出される。
その後、利用者は、再び操作領域１５６のボタン１５６ｂを押下してカンチレバー１２３の位置ずれの粗調整の終了を指示する。
【００６５】
なお、制御装置１４０は、利用者によってカンチレバー１２３の位置ずれの粗調整の開始が指示され操作領域１５７のＣａｎｔｉｌｅｖｅｒボタンが押下された後に、カンチレバー光学像中の探針の位置を自動的に判断し、カンチレバー光学像の中心位置から探針の位置までの距離に基づいて自動的に観察光学系と走査型プローブユニット１２０の視野中心の位置関係（第１の位置関係）を特定してもよい。
【００６６】
以上のようにしてカンチレバー１２３の位置ずれの粗い調整が完了すると、制御装置１４０は、カンチレバー１２３の位置ずれを微調整する（ステップＳ５）。このとき、特徴点を有するテスト用試料ＴＳを用いることが望ましい。以降では、テスト用試料ＴＳを利用した場合を例に説明する。ただし、特徴点があればテスト用試料ＴＳの代わりに観察対象である試料を用いて行われてもよい。なお、特徴点は、例えば、試料中の特徴的な部位である
【００６７】
ここでは、利用者は、まず、操作領域１５７のＣａｎｔｉｌｅｖｅｒボタンを押下する。これを受けて、制御装置１４０は、検出光学系でテスト用試料ＴＳを背景とするカンチレバー１２３の光学像（カンチレバー光学像）を繰り返し取得し、画像表示領域１５１にライブ表示する。そして、利用者は、テスト用試料ＴＳが有する特徴点Ｐ１が走査型プローブユニット１２０の視野内に入るように、テスト用試料ＴＳをステージ１０３上で移動させる。または、テスト用試料ＴＳが有する特徴点が走査型プローブユニット１２０の視野内に入るように、ステージ１０３自体を移動させる。図８は、検出光学系で取得されたテスト用試料ＴＳを背景とするカンチレバー光学像を示した図である。制御装置１４０は、利用者によるテスト用試料ＴＳの配置を容易にするために、カンチレバー光学像にクロスカーソルＬ２と走査型プローブユニット１２０の視野（つまり、走査型プローブユニット１２０の走査範囲）を示す矩形カーソルＲ１を重ねて表示させることが望ましい。矩形カーソルＲ１は、利用者による操作領域１５４の矩形カーソルボタンの押下によって表示非表示が切り替えられても良い。
【００６８】
テスト用試料ＴＳの配置が完了すると、次に、利用者は、操作領域１５６のボタン１５６ｃを押下してカンチレバー１２３の位置ずれの微調整の開始を指示し、さらに、操作領域１５７のＳＰＭボタンを押下する。これを受けて、制御装置１４０は、走査型プローブユニット１２０でテスト用試料ＴＳの走査型プローブ像を取得し、画像表示領域１５１に表示する。図９（ａ）は、走査型プローブユニット１２０で取得されたテスト用試料ＴＳの走査型プローブ像を示した図である。制御装置１４０は、図９（ａ）に示すように、走査型プローブ像に走査型プローブユニット１２０の視野Ｖ３の中心を示すクロスカーソルＬ３を重ねた画像を、表示装置１５０（画像表示領域１５１）に表示させる。なお、このとき表示される走査型プローブ像は、図８に示す矩形カーソルＲ１内の領域を拡大した画像であるため、走査型プローブ像中には、テスト用試料ＴＳの特徴点Ｐ１が表れている。
【００６９】
その後、利用者は、操作領域１５４のクロスカーソルボタンを押下してクロスカーソルＬ３を移動可能な状態にする。そして、図９（ｂ）に示すように、特徴点Ｐ１の位置にクロスカーソルＬ３の交点がくるように、クロスカーソルＬ３をドラックする。つまり、クロスカーソルＬ３により走査型プローブ像中の特徴点Ｐ１の位置を指定する。
【００７０】
ドラッグ完了後に、利用者は、ボタン１５６ｄを押下し、これを受けて、制御装置１４０は、走査型プローブ像の中心位置から走査型プローブ像中の特徴点Ｐ１までの距離を算出して、算出した距離を、例えば外部記憶装置１４４などに記憶させる。
【００７１】
さらに、利用者は、操作領域１５７のＬＳＭボタンを押下する。これを受けて、制御装置１４０は、レボルバ１０２を対物レンズ１１０がテスト用試料ＴＳに向い合うように回転させて、ステージ１０３をステップＳ３で算出して外部記憶装置１４４に記憶させた第１の位置関係に応じた距離だけ移動させる。そして、観察光学系でテスト用試料ＴＳの光学像を取得し、画像表示領域１５１に表示する。図９（ｃ）は、観察光学系で取得されたテスト用試料ＴＳの試料光学像を示した図である。制御装置１４０は、図９（ｃ）に示すように、試料光学像に観察光学系の視野Ｖ１の中心を示すクロスカーソルＬ１を重ねた画像を、表示装置１５０（画像表示領域１５１）に表示させる。なお、観察光学系と走査型プローブユニット１２０の視野の中心はステップＳ３の粗調整により位置合わせされていること、及び、走査型プローブユニット１２０の視野に比べて観察光学系の視野の方が広いことから、このとき表示される試料光学像にも、テスト用試料ＴＳの特徴点Ｐ１が表れている。
【００７２】
その後、利用者は、操作領域１５４のクロスカーソルボタンを押下してクロスカーソルＬ１を移動可能な状態にする。そして、図９（ｄ）に示すように、特徴点Ｐ１の位置にクロスカーソルＬ１の交点がくるように、クロスカーソルＬ１をドラックする。つまり、クロスカーソルＬ１により試料光学像中の特徴点Ｐ１の位置を指定する。
【００７３】
ドラッグ完了後に、利用者は、ボタン１５６ｄを押下し、これを受けて、制御装置１４０は、試料光学像の中心位置から試料光学像中の特徴点Ｐ１までの距離を算出して、算出した距離を、例えば外部記憶装置１４４などに記憶させる。
【００７４】
そして、利用者は、再び操作領域１５６のボタン１５６ｃを押下してカンチレバー１２３の位置ずれの微調整の終了を指示する。これを受けて制御装置１４０は、外部記憶装置１４４に記憶した走査型プローブ像の中心位置から特徴点Ｐ１までの距離と試料光学像の中心位置から特徴点Ｐ１までの距離とから、走査プローブ像と試料光学像の像中心間のずれ量を算出する。換言すると、走査型プローブ像中の特徴点Ｐ１の位置と試料光学像中の特定点Ｐ１の位置とから、走査プローブ像と試料光学像の像中心間のずれ量を算出する。
【００７５】
さらに、制御装置１４０は、ステップＳ３で算出した第１の位置関係に応じた距離と像中心間のずれ量とに基づいて観察光学系と走査型プローブユニット１２０の視野中心の位置関係（第２の位置関係）を特定し、その特定した位置関係に応じた距離、即ち、第１の位置関係に応じた距離と像中心間のずれ量の和を、例えば外部記憶装置１４４などに記憶させる。
【００７６】
本実施例に係る走査型プローブ顕微鏡装置１００では、観察手段として観察光学系と走査型プローブユニット１２０を切り替えて観察するときに、以上のようにして得られた第２の位置関係に応じた距離だけステージ１０３を移動させることで、高精度に観察光学系と走査型プローブユニットの視野の中心の位置合わせを行うことができる。
【００７７】
また、走査型プローブ顕微鏡装置１００の観察光学系と走査型プローブユニット１２０の視野の中心の位置合わせでは、カンチレバー光学像を用いた調整（粗調整）が行われた後に、試料光学像と走査型プローブ像を用いた調整（微調整）が行われる。試料光学像と走査型プローブ像を用いた微調整は、試料光学像と走査型プローブ像の両方に試料の同一の領域（例えば、上述した特徴点）が表れていることが望ましい。走査型プローブ顕微鏡装置１００では、粗調整が事前に行われていることから、同一の領域が両画像に表れている可能性が高い。従って、微調整が容易となり微調整に要する時間を大幅に短縮することができるため、容易且つ短時間で観察光学系と走査型プローブユニットの視野の中心の位置合わせを行うことができる。
【００７８】
さらに、微調整が容易であるので、特殊な試料を用いることなく微調整が可能である。従って、走査型プローブ顕微鏡装置１００では、特殊な試料を用いることなく、観察光学系と走査型プローブユニットの視野の中心の位置合わせを行うことができる。
【００７９】
なお、走査型プローブ顕微鏡装置１００では、上述した観察光学系と走査型プローブユニット１２０の視野の位置合わせのための調整処理は、対物レンズ毎に行われる。これにより、任意の対物レンズでの観察から走査型プローブユニット１２０での観察に切り替えた場合であっても、視野中心がずれることなくスムーズに観察を継続することができる。
次に、カンチレバーの位置ずれを微調整する別の方法について説明する。
【００８０】
この方法でも、利用者がカンチレバー光学像を見ながら特徴点が走査型プローブユニット１２０の視野内に入るようにテスト用試料ＴＳを配置し、その後、制御装置１４０が微調整開始指示を受けて走査型プローブ画像を取得する点は、上述した微調整の方法と同様である。ただし、制御装置１４０は、図１０に示すように、取得した走査型プローブ画像を画像表示領域１５２に表示する。
【００８１】
その後、利用者は、操作領域１５７のＬＳＭボタンを押下する。これを受けて、制御装置１４０は、レボルバ１０２を対物レンズ１１０がテスト用試料ＴＳに向い合うように回転させて、ステージ１０３をステップＳ３で算出して外部記憶装置１４４に記憶させた第１の位置関係に応じた距離だけ移動させる。そして、観察光学系でテスト用試料ＴＳの試料光学像を取得し、画像表示領域１５１に表示する。
【００８２】
さらに、利用者が操作領域１５４の矩形カーソルボタンを押下すると、制御装置１４０は、図１０に示すように、試料光学像に移動可能な矩形カーソルＲ２を重ねた画像を、表示装置１５０（画像表示領域１５１）に表示させる。矩形カーソルＲ２のサイズは、走査型プローブユニット１２０の視野と同程度であり、走査型プローブユニット１２０と観察光学系の観察倍率の差から算出される。
【００８３】
なお、観察光学系と走査型プローブユニット１２０の視野の中心はステップＳ３の粗調整により位置合わせされていること、及び、走査型プローブユニット１２０の視野に比べて観察光学系の視野の方が広いことから、画像表示領域１５１に表示される試料光学像にも、テスト用試料ＴＳの特徴点Ｐ１が表れている。
【００８４】
その後、利用者は、矩形カーソルＲ２をドラッグし、テスト用試料ＴＳの特徴点Ｐ１を目印にして、画像表示領域１５２に表示されている（つまり、走査型プローブ像に表れている）テスト用試料ＴＳの範囲を、画像表示領域１５１上（つまり、試料光学像上）で指定する。
【００８５】
これを受けて、制御装置１４０は、矩形カーソルＲ２の位置から走査プローブ像と試料光学像の像中心間のずれ量を算出する。より詳細には、試料光学像の中心位置から矩形カーソルＲ２の中心位置までの距離に基づいて像中心間のずれ量を算出する。そして、算出したずれ量を、例えば外部記憶装置１４４などに記憶させる。その後の処理は、上述した微調整の処理と同様である。
以上のような微調整が行われても、走査型プローブ顕微鏡装置１００によれば、上述した効果を得ることができる。
【００８６】
なお、以上では、製品出荷前などに行われる場合を想定して調整方法を説明したが、状況によっては上述した調整方法の一部のみが行われてもよい。例えば、製品出荷後に利用者がカンチレバーを交換した場合などであれば、観察光学系と検出光学系の位置関係は変化しないため、観察光学系と検出光学系の視野中心の位置合わせを省略して、カンチレバーの粗調整と微調整のみが行われても良い。また、カンチレバーの個体差が小さい場合であれば、カンチレバーの粗調整も省略して、カンチレバーの微調整のみが行われても良い。この場合も、微調整としては、クロスカーソルを用いた調整と矩形カーソルを用いた調整のいずれが行われてもよい。
【実施例２】
【００８７】
図１１は、本実施例に係る走査型プローブ顕微鏡装置２００の構成を示す図である。本実施例に係る走査型プローブ顕微鏡装置２００は、対物レンズ１１０と走査型プローブユニット１２０がレボルバ１０２の代わりに支持部材１０５によって並列に配置されている点が異なっている。その他の構成は、実施例１に係る走査型プローブ顕微鏡装置１００と同様である。
【００８８】
なお、走査型プローブ顕微鏡装置２００の動作についても同様である。ただし、例えば、対物レンズ１１０と走査型プローブユニット１２０が距離Ｌだけ離れている場合であれば、走査型プローブ顕微鏡装置２００では、実施例１に係る走査型プローブ顕微鏡装置１００と比較して観察手段を切り替える際のステージ１０３の移動量が距離Ｌだけ大きくなる。
従って、本実施例に係る走査型プローブ顕微鏡装置２００によっても、実施例１に係る走査型プローブ顕微鏡装置１００と同様の効果を得ることができる。
【００８９】
上述した実施例は、発明の理解を容易にするために具体例を示したものであり、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。走査型プローブ顕微鏡装置やその調整方法は、特許請求の範囲により規定される本発明の思想を逸脱しない範囲において、さまざまな変形、変更が可能である。
【００９０】
例えば、図２では、検出光学系を構成するレンズ１３０が、走査型プローブユニット１２０の走査部内に位置する例を示したが、レンズ１３０は必ずしも走査型プローブユニット１２０内に位置しなくてもよい。レンズ１３０は、カンチレバー１２３と撮像装置１０４の間にあってカンチレバー１２３からの光を撮像装置１０４に導くことができる位置に配置されていれば良い。
【符号の説明】
【００９１】
１００、２００      走査型プローブ顕微鏡装置
１０１              顕微鏡本体
１０２              レボルバ
１０３              ステージ
１０４              撮像装置
１０５              支持部材
１１０              対物レンズ
１２０              走査型プローブユニット
１２１              ＸＹスキャナ
１２２              Ｚスキャナ
１２３              カンチレバー
１２４              探針
１３０              レンズ
１４０              制御装置
１４１              ＣＰＵ
１４２              メモリ
１４３              入出力Ｉ／Ｆ
１４４              外部記憶装置
１４５              可搬記録媒体駆動装置
１４６              可搬記録媒体
１４７              バス
１５０              表示装置
１５１、１５２      画像表示領域
１５３、１５４、１５５、１５６、１５７      操作領域
１５６ａ、１５６ｂ、１５６ｃ、１５６ｄ      ボタン
１６０              入力装置
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３    視野
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３    クロスカーソル
ＳＬ                十字線
Ｐ１                特徴点
Ｒ１、Ｒ２          矩形カーソル
ＴＳ                テスト用試料
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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