(57)【要約】【課題】走査型プローブ顕微鏡装置において、高倍率な光学顕微鏡を備えることなく、カンチレバーを自動的に識別して対応する測定方法を自動的に決定する技術を提供する。【解決手段】走査型プローブ顕微鏡装置は、カンチレバーが固定されているカンチレバーホルダーと、カンチレバーホルダーを保持する保持部と、保持部に保持されたカンチレバーホルダーに固定されているカンチレバーの識別子を検出する検出部と、検出部により検出された識別子に応じて測定方法を決定する決定部とを備える。【選択図】図１
2014232019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カンチレバーが固定されているカンチレバーホルダーと、
前記カンチレバーホルダーを保持する保持部と、
前記保持部に保持されたカンチレバーホルダーに固定されているカンチレバーの識別子を検出する検出部と、
前記検出部により検出された識別子に応じて測定方法を決定する決定部と、
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２】
異なるカンチレバー毎に、カンチレバーの識別子と測定方法との対応関係を示す対応関係情報を記憶する記憶部を更に備え、
前記決定部は、前記記憶部に記憶されている対応関係情報に基づき、前記検出部により検出された識別子に応じて測定方法を決定する、
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装置。
【請求項３】
前記カンチレバーホルダーは、当該カンチレバーホルダーに固定されているカンチレバーの識別子として、前記カンチレバーに対応する個数及び又は配置位置のマグネットを備え、
前記検出部は、前記保持部に保持されたカンチレバーホルダーに固定されているカンチレバーの識別子として、前記カンチレバーホルダーに備えられたマグネットの個数及び又は配置位置を検出する磁気センサである、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の走査型プローブ顕微鏡装置。
【請求項４】
測定に使用される測定方法として、前記決定部により決定された測定方法が選択され、他の測定方法が選択されていないことを通知する通知部、
を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の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に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、微小な深針を自由端に有するカンチレバーにより試料表面を走査して物性情報（形状、電位、電流、磁力等）を取得し、試料表面の物性情報を画像化する走査型プローブ顕微鏡装置が知られている。
【０００３】
図４は、従来の走査型プローブ顕微鏡装置の構成例を示す図である。
この走査型プローブ顕微鏡装置は、ボックス２０１と、ボックス２０１内に設置された顕微鏡ユニット２２１と、コントローラ２４１と、モニタ２６１を含み、顕微鏡ユニット２２１とコントローラ２４１との間およびコントローラ２４１とモニタ２６１との間でケーブルを介して信号の送受が可能に構成されている。
【０００４】
ボックス２０１は、顕微鏡ユニット２２１に対する外乱（音、風等）の影響を排除する役割を担う。また、ボックス２０１は、一部が開閉可能に構成されており、これにより、ユーザは、顕微鏡ユニット２２１をボックス２０１内に設置したままで、カンチレバー２２７が固定されているカンチレバーホルダー２２８等を交換することができる。なお、測定に使用されるカンチレバー２２７は測定方法（例えば、コンタクトモード、ダイナミックモード、電流モード、電位差モードなど）毎に異なるため、予め、異なるカンチレバー２２７毎に、カンチレバー２２７が固定されているカンチレバーホルダー２２８が用意されている。
【０００５】
顕微鏡ユニット２２１は、顕微鏡本体２２２と、ＸＹステージ２２３と、ＸＹＺスキャナ２２４と、ＳＰＭ（Scanning Probe Microscope）ヘッド２２５を含む。ＸＹステージ２２３は、試料２２６が載置されるステージを備え、当該ステージがＸ方向及びＹ方向に移動可能に構成されている。ＸＹＺスキャナ２２４は、ＳＰＭヘッド２２５をＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に移動させる。なお、本従来例において、Ｘ方向及びＹ方向は、試料２２６が載置されるステージ表面に対して平行な平面上の方向であり、Ｚ方向は、そのステージ表面に平行な平面に対して垂直な方向である。ＳＰＭヘッド２２５は、カンチレバー２２７が固定されているカンチレバーホルダー２２８を着脱可能に構成されている。また、ＳＰＭヘッド２２５は、レーザ光源２２９と、光学素子２３０と、受光素子２３１も含む。レーザ光源２２９は、レーザ光を出射する。光学素子２３０は、例えばミラーで構成され、レーザ光源２２９からの出射光をミラーによりカンチレバー２２７へ導く。カンチレバー２２７からの反射光は、受光素子２３１へ入射する。なお、図４では、説明の便宜のため、光学素子２３０及び光路（図４の点線参照）を簡略化して示している。受光素子２３１は、二分割された受光領域を有するものであって、光学素子２３０からの光（カンチレバー２２７からの反射光）を受光し、その受光結果をコントローラ２４１へ出力する。
【０００６】
コントローラ２４１は、画像処理部２４２と制御部２４３を含み、走査型プローブ顕微鏡装置の全体動作を制御する。画像処理部２４２は、カンチレバー２２７により試料表面を走査したときの物性情報を取得し、試料表面の物性情報を画像化する。制御部２４３は、顕微鏡ユニット２２１の制御等を行う。また、制御部２４３は、測定方法毎のＸＹＺスキャナ２２４の制御パラメータ等を記憶し、例えば、測定方法に応じた制御パラメータを用いてＸＹＺスキャナ２２４の制御を行う。また、制御部２４３は、例えば、受光素子２３１からの受光結果から、受光素子の二分割されている受光領域の各々における受光面積（カンチレバー２２７からの反射光の受光面積）に応じて、カンチレバー２２７（実際にはＳＰＭヘッド２２５）をＺ方向に移動させるようにＸＹＺスキャナの制御を行う。なお、図４には、一例として、カンチレバー２２７からの反射光２３２が受光素子２３１に受光され、受光素子２３１の二分割されている受光領域の各々における受光面積が等しくなっているときの状態も併せて示している。
【０００７】
モニタ２６１は、コントローラ２４１の画像処理部２４２により画像化された物性情報等の表示を行う。また、モニタ２６１は、ユーザからの各種指示を受け付ける複数の操作ボタンを備え、ユーザによる操作ボタンの押下に応じて、対応する指示信号をコントローラ２４１へ出力する。なお、複数の操作ボタンは、機械的な操作ボタン、及び又は、モニタの表示画面上に設けられたタッチパネルにより実現される仮想的な操作ボタンであってもよい。また、複数の操作ボタンは、測定開始ボタン２６２、複数の画像化モード選択ボタン２６３を含む。測定開始ボタン２６２は、測定開始を指示するボタンである。複数の画像化モード選択ボタン２６３は、例えば、画像化モードとしてダイナミックモードを指示するダイナミックモード選択ボタン２６３ａ、画像化モードとしてコンタクトモードを指示するコンタクトモード選択ボタン２６３ｂ、画像化モードとして電流モードを指示する電流モード選択ボタン２６３ｃ、画像化モードとして電位差モードを指示する電位差モード選択ボタン２６３ｄを含む。ここで、ダイナミックモード、コンタクトモード、電流モードは、試料表面の形状を画像化する画像化モードである。詳しくは、ダイナミックモードは、一定の振幅でカンチレバー２２７を励振させながら試料表面を走査する画像化モードであり、コンタクトモードは、カンチレバー２２７により一定の力量で試料表面を走査する画像化モードであり、電流モードは、カンチレバー２２７より一定の電流（トンネル電流）で試料表面を走査する画像化モードである。また、電位差モードは、試料表面の電位を画像化する画像化モードであり、詳しくは、カンチレバー２２７により試料表面を走査しながらカンチレバー２２７と試料表面との間の静電気力を検出し、試料表面の電位を画像化する画像化モードである。
【０００８】
図５は、図４に示した従来の走査型プローブ顕微鏡装置を用いて行われる測定の流れの一例を示すフローチャートである。ここでは、ダイナミックモードによる測定が行われる場合を例に説明する。
【０００９】
この動作例では、まず、ユーザにより、ボックス２０１の一部が開状態にされ、ダイナミックモード用のカンチレバー２２７が固定されているカンチレバーホルダー２２８がＳＰＭヘッド２２５に装着され（Ｓ２０１）、ボックス２０１が閉状態にされる（Ｓ２０２）。
【００１０】
続いて、ユーザにより、モニタ２６１に設けられている複数の画像化モード選択ボタン２６３の中から、所望の測定方法に対応する画像化モード選択ボタン２６３としてダイナミックモード選択ボタン２６３ａが押下されると（Ｓ２０３）、モニタ２６１は、対応する指示信号をコントローラ２４１へ出力する。
【００１１】
その指示信号を受信したコントローラ２４１の制御部２４３は、内部に記憶している、測定方法毎のＸＹＺスキャナ２２４の制御パラメータの中から、対応するＸＹＺスキャナ２２４の制御パラメータとしてダイナミックモード用のＸＹＺスキャナ２２４の制御パラメータ（カンチレバー２２７の共振周波数、振幅等）を読み込む（Ｓ２０４）。
【００１２】
続いて、ユーザにより、モニタ２６１に設けられている測定開始ボタン２６２が押下されると（Ｓ２０５）、モニタ２６１は、対応する指示信号をコントローラ２４１へ出力する。
【００１３】
その指示信号を受信したコントローラ２４１の制御部２４３は、Ｓ２０４で読み込んだＸＹＺスキャナ２２４の制御パラメータ（カンチレバー２２７の共振周波数、振幅等）を用いて、カンチレバー２２７による試料表面の走査を開始する（Ｓ２０６）。すなわち、カンチレバー２２７を共振周波数付近で一定の振幅で励振させながら試料表面を走査する、というダイナミックモードによる測定を開始する。
【００１４】
この測定では、制御部２４３が、受光素子２３１の受光結果から、受光素子２３１の二分割されている受光領域の各々における受光面積に応じてカンチレバー２２７（実際にはＳＰＭヘッド２２５）をＺ方向に移動させるようＸＹＺスキャナ２２４を制御しつつ（Ｓ２０７）、試料表面の形状（高さ）情報（ＸＹＺスキャナ２２４のＺ方向の情報）を取得する。例えば、受光素子２３１の二分割されている受光領域の各々における受光面積が等しくなるようにカンチレバー２２７をＺ方向に移動させるようＸＹＺスキャナ２２４を制御しつつ、試料表面の形状情報を取得する。
【００１５】
そして、制御部２４３が、取得した試料表面の形状（高さ）情報を画像化し（Ｓ２０８）、それをモニタ２６１に表示させると（Ｓ２０９）、本動作が終了する。
このように、従来の走査型プローブ顕微鏡装置では、ユーザは、所望の測定方法に応じて、測定に使用するカンチレバー２２７や、押下する画像化モード選択ボタン２６３等を、使い分ける必要があった。そのため、例えば、ユーザが、カンチレバー２２７が固定されているカンチレバーホルダー２２８をＳＰＭヘッド２２５に装着してボックス２０１を閉状態にした後に、そのカンチレバー２２７が何れの測定に使用されるカンチレバー２２７であったかを忘れてしまうと、再び、ボックス２０１の一部を開状態にして確認を試みる必要があった。しかしながら、カンチレバー２２７の種類を区別可能にする深針は非常に微小であるため、目視だけでは、何れの測定に使用されるカンチレバー２２７であるかを確認することは困難であった。また、ユーザが誤って不適切なカンチレバー２２７を装着してしまったり、不適切な画像化モード選択ボタン２６３を押下してしまったりすると、カンチレバー２２７と測定方法とが対応しないために、測定中にカンチレバー２２７や試料２２６を破損する虞があった。
【００１６】
このような問題に対し、例えば、特許文献１に記載の技術を適用して解決を試みる方法が考えられる。特許文献１には、走査型プローブ顕微鏡に取付けられたプローブを光学顕微鏡で撮影した画像と、あらかじめモデル画像として登録された複数種類のプローブ像から、パターン認識処理を行うことによって、取付けられたプローブの種類を自動的に判別して、プローブの種類に応じた測定条件を自動的に設定する技術が記載されている。
【００１７】
しかしながら、カンチレバーの深針は非常に微小であることから、この方法では、パターン認識処理において誤認識を生じる虞があることは避けられない。誤認識を生じた場合には、カンチレバーの種類を正しく判別することができないことは勿論のこと、カンチレバーの種類に応じた測定条件を自動的に設定することもできない。これを避けるためには、誤認識を生じない程度に高倍率な光学顕微鏡を備える必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００３−１４９１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
以上のような実情を踏まえ、本発明は、走査型プローブ顕微鏡装置において、高倍率な光学顕微鏡を備えることなく、カンチレバーを自動的に識別して対応する測定方法を自動的に決定す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】
【００２０】
本発明の第１の態様は、カンチレバーが固定されているカンチレバーホルダーと、前記カンチレバーホルダーを保持する保持部と、前記保持部に保持されたカンチレバーホルダーに固定されているカンチレバーの識別子を検出する検出部と、前記検出部により検出された識別子に応じて測定方法を決定する決定部と、を備える走査型プローブ顕微鏡装置を提供する。
【００２１】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、異なるカンチレバー毎に、カンチレバーの識別子と測定方法との対応関係を示す対応関係情報を記憶する記憶部を更に備え、前記決定部は、前記記憶部に記憶されている対応関係情報に基づき、前記検出部により検出された識別子に応じて測定方法を決定する、走査型プローブ顕微鏡装置を提供する。
【００２２】
本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様において、前記カンチレバーホルダーは、当該カンチレバーホルダーに固定されているカンチレバーの識別子として、前記カンチレバーに対応する個数及び又は配置位置のマグネットを備え、前記検出部は、前記保持部に保持されたカンチレバーホルダーに固定されているカンチレバーの識別子として、前記カンチレバーホルダーに備えられたマグネットの個数及び又は配置位置を検出する磁気センサである、走査型プローブ顕微鏡装置を提供する。
【００２３】
本発明の第４の態様は、第１乃至第３のいずれか一つの態様において、測定に使用される測定方法として、前記決定部により決定された測定方法が選択され、他の測定方法が選択されていないことを通知する通知部、を更に備える走査型プローブ顕微鏡装置を提供する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、走査型プローブ顕微鏡装置において、高倍率な光学顕微鏡を備えることなく、カンチレバーを自動的に識別して対応する測定方法を自動的に決定する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例に係る走査型プローブ顕微鏡装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施例において、ＳＰＭヘッドに設けられた複数のホールセンサとカンチレバーの識別子としてカンチレバーホルダーに設けられたセンサマグネットの一例を説明する図である。
【図３】本発明の実施例に係る走査型プローブ顕微鏡装置を用いて行われる測定の流れの一例を示すフローチャートである。
【図４】従来の走査型プローブ顕微鏡装置の構成例を示す図である。
【図５】従来の走査型プローブ顕微鏡装置を用いて行われる測定の流れの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。
図１は、本実施例に係る走査型プローブ顕微鏡装置の構成例を示す図である。
この走査型プローブ顕微鏡装置は、ボックス１０１と、そのボックス１０１内に設置された顕微鏡ユニット１２１と、コントローラ１４１と、モニタ１６１を含み、顕微鏡ユニット１２１とコントローラ１４１との間およびコントローラ１４１とモニタ１６１との間でケーブルを介して信号の送受が可能に構成されている。
【００２７】
ボックス１０１は、顕微鏡ユニット１２１に対する外乱（音、風等）の影響を排除する役割を担う。また、ボックス１０１は、一部が開閉可能に構成されており、これにより、ユーザは、顕微鏡ユニット１２１をボックス１０１内に設置したままで、カンチレバー１２９が固定されているカンチレバーホルダー１３０等を交換することができる。なお、測定に使用されるカンチレバー１２９は測定方法（例えば、コンタクトモード、ダイナミックモード、電流モード、電位差モードなど）毎に異なるため、予め、異なるカンチレバー１２９毎に、カンチレバー１２９が固定されているカンチレバーホルダー１３０が用意されている。また、各カンチレバーホルダー１３０は、詳しくは図２を用いて後述するように、固定されているカンチレバー１２９を識別する識別子として、そのカンチレバー１２９に対応する個数及び又は配置位置のセンサマグネット１３１を備えている。なお、センサマグネット１３１を備える構成以外の、各カンチレバーホルダー１３０の構成（形状等）は同じになっている。
【００２８】
顕微鏡ユニット１２１は、顕微鏡本体１２２と、ＸＹステージ１２３と、ＸＹＺスキャナ１２４と、ＳＰＭヘッド１２５を含む。
ＸＹステージ１２３は、試料１２６が載置されるステージを備え、当該ステージがＸ方向及びＹ方向に移動可能に構成されている。ＸＹＺスキャナ１２４は、ＳＰＭヘッド１２５をＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に移動させる。なお、本実施例において、Ｘ方向及びＹ方向は、試料１２６が載置されるステージ表面に対して平行な平面上の方向であり、Ｚ方向は、そのステージ表面に平行な平面に対して垂直な方向である。
【００２９】
ＳＰＭヘッド１２５は、位置決めピン１２７と複数のホールセンサ１２８を含むと共に、カンチレバー１２９が固定されているカンチレバーホルダー１３０を着脱可能に構成されている。例えば、メスアリ加工されたＳＰＭヘッド１２５の一部に、オスアリ加工されたカンチレバーホルダー１３０が位置決めピン１２７に当て付くまで挿入されることで、ＳＰＭヘッド１２５に、カンチレバー１２９が固定されているカンチレバーホルダー１３０が装着される。なお、カンチレバー１２９が固定されているカンチレバーホルダー１３０がＳＰＭヘッド１２５に装着されることで、カンチレバー１２９が固定されているカンチレバーホルダー１３０がＳＰＭヘッド１２５に保持されることから、ＳＰＭヘッド１２５は、カンチレバーが固定されているカンチレバーホルダーを保持する保持部の一例でもある。複数のホールセンサ１２８は、カンチレバー１２９が固定されているカンチレバーホルダー１３０がＳＰＭヘッド１２５に装着されているときに、そのカンチレバー１２９の識別子、すなわち、そのカンチレバーホルダー１３０に備えられたセンサマグネット１３１の個数及び又は配置位置を検出し、その検出結果をコントローラ１４１へ出力する。このように、複数のホールセンサ１２８は、保持部に保持されたカンチレバーホルダーに固定されているカンチレバーの識別子を検出する検出部の一例でもある。なお、図１では、説明の便宜のため、複数のホールセンサ１２８及びセンサマグネット１３１を簡略化して示している。これらについては、図２を用いて後述する。
【００３０】
また、ＳＰＭヘッド１２５は、レーザ光源１３２と、光学素子１３３と、受光素子１３４も含む。レーザ光源１３２は、レーザ光を出射する。光学素子１３３は、例えばミラーで構成され、レーザ光源１３２からの出射光をミラーによりカンチレバー１２９へ導く。カンチレバー１２９からの反射光は、受光素子１３４へ入射する。なお、図１では、説明の便宜のため、光学素子１３３及び光路（図１の点線参照）を簡略化して示している。受光素子１３４は、二分割された受光領域を有するものであって、光学素子１３３からの光（カンチレバー１２９からの反射光）を受光し、その受光結果をコントローラ１４１へ出力する。なお、受光素子１３４は、例えば、二分割フォトダイオードである。
【００３１】
コントローラ１４１は、画像処理部１４２と、制御部１４３と、記憶部１４４を含み、走査型プローブ顕微鏡装置の全体動作を制御する。
画像処理部１４２は、カンチレバー１２９により試料表面を走査したときの物性情報（形状、電位、電流、磁力等）を取得し、試料表面の物性情報を画像化する。
【００３２】
記憶部１４４は、異なるカンチレバー毎に、識別子の情報と測定方法との対応関係を示す対応関係情報を記憶する。例えば、識別子の情報と測定方法との対応関係として、配列（１）：ダイナミックモード、配列（２）：コンタクトモード、配列（３）：電流モード、配列（４）：電位差モード、等といった対応関係を示す対応関係情報を記憶する。なお、配列（１）、配列（２）、配列（３）、配列（４）については、図２を用いて後述する。
【００３３】
制御部１４３は、顕微鏡ユニット１２１の制御等を行う。また、制御部１４３は、測定方法毎のＸＹＺスキャナ１２４の制御パラメータ等を記憶し、例えば、測定方法に応じた制御パラメータを用いてＸＹＺスキャナ１２４の制御を行う。また、制御部１４３は、例えば、受光素子１３４からの受光結果から、受光素子１３４の二分割されている受光領域の各々における受光面積（カンチレバー１２９からの反射光の受光面積）に応じて、カンチレバー１２９（実際にはＳＰＭヘッド１２５）をＺ方向に移動させるようにＸＹＺスキャナ１２４の制御を行う。なお、図１には、一例として、カンチレバー１２９からの反射光１３５が受光素子１３４に受光され、受光素子１３４の二分割されている受光領域の各々における受光面積が等しくなっているときの状態も示している。また、制御部１４３は、例えば、複数のホールセンサ１２８からの検出結果と、記憶部１４４に記憶されている対応関係情報とに基づいて、ＳＰＭヘッド１２５に装着されているカンチレバーホルダー１３０に固定されているカンチレバー１２９に対応する測定方法を決定する。このように、制御部１４３は、検出部により検出された識別子に応じて測定方法を決定する決定部の一例でもある。また、制御部１４３は、測定方法を決定すると、例えば、詳しくは後述するように、測定に使用する測定方法として、決定した測定方法が選択され、他の選択方法が選択されていないことを、モニタ１６１を介してユーザに通知する。このように、制御部１４３は、測定に使用される測定方法として、決定部により決定された測定方法が選択され、他の測定方法が選択されていないことを通知する通知部の一例でもある。
【００３４】
モニタ１６１は、コントローラ１４１の画像処理部１４２により画像化された物性情報等の表示を行う。また、モニタ１６１は、ユーザからの各種指示を受け付ける複数の操作ボタンを備え、ユーザによる操作ボタンの押下に応じて、対応する指示信号をコントローラ１４１へ出力する。なお、複数の操作ボタンは、機械的な操作ボタン、及び又は、モニタ１６１の表示画面上に設けられたタッチパネルにより実現される仮想的な操作ボタンであってもよい。また、複数の操作ボタンは、測定開始ボタン１６２、複数の画像化モード選択ボタン１６３を含む。測定開始ボタン１６２は、測定開始を指示するボタンである。複数の画像化モード選択ボタン１６３は、例えば、画像化モードとしてダイナミックモードを指示するダイナミックモード選択ボタン１６３ａ、画像化モードとしてコンタクトモードを指示するコンタクトモード選択ボタン１６３ｂ、画像化モードとして電流モードを指示する電流モード選択ボタン１６３ｃ、画像化モードとして電位差モードを指示する電位差モード選択ボタン１６３ｄを含む。ここで、ダイナミックモード、コンタクトモード、電流モードは、試料表面の形状を画像化する画像化モードである。詳しくは、ダイナミックモードは、一定の振幅でカンチレバー１２９を励振させながら試料表面を走査する画像化モードであり、コンタクトモードは、カンチレバー１２９により一定の力量で試料表面を走査する画像化モードであり、電流モードは、カンチレバー１２９により一定の電流（トンネル電流）で試料表面を走査する画像化モードである。また、電位差モードは、試料表面の電位を画像化する画像化モードであり、詳しくは、カンチレバー１２９により試料表面を走査しながらカンチレバー１２９と試料表面との間の静電気力を検出し、試料表面の電位を画像化する画像化モードである。
【００３５】
図２は、ＳＰＭヘッド１２５に設けられた複数のホールセンサ１２８と、カンチレバー１２９の識別子としてカンチレバーホルダー１３０に設けられたセンサマグネット１３１の一例を説明する図である。なお、図２では、説明の便宜のため、カンチレバー１２９が固定されているカンチレバーホルダー１３０における、そのカンチレバー１２９の図示を省略している。
【００３６】
図２に示したように、ＳＰＭヘッド１２５の一部１２５ａには、３つのホールセンサ１２８（１２８ａ、１２８ｂ、１２８ｃ）が設けられている。
一方、カンチレバー１２９が固定されているカンチレバーホルダー１３０には、そのカンチレバー１２９の識別子として、そのカンチレバー１２９に対応する個数及び又は配置位置のセンサマグネット１３１が設けられている。具体的には、ダイナミックモード用のカンチレバー１２９が固定されているカンチレバーホルダー１３０ａには、センサマグネット１３１が配列（１）の形式、すなわち、３つのセンサマグネット１３１が３つのホールセンサ１２８ａ、１２８ｂ、１２８ｃに対向するような位置に設けられる。コンタクトモード用のカンチレバー１２９が固定されているカンチレバーホルダー１３０ｂには、センサマグネット１３１が配列（２）の形式、すなわち、２つのセンサマグネット１３１が２つのホールセンサ１２８ａ、１２８ｂに対向するような位置に設けられる。電流モード用のカンチレバー１２９が固定されているカンチレバーホルダー１３０ｃには、センサマグネット１３１が配列（３）の形式、すなわち、１つのセンサマグネット１３１が１つのホールセンサ１２８ｃに対向するような位置に設けられる。電位差モード用のカンチレバー１２９が固定されているカンチレバーホルダー１３０ｄには、センサマグネット１３１が配列（４）の形式、すなわち、１つのセンサマグネット１３１が１つのホールセンサ１２８ｂに対向するような位置に設けられる。
【００３７】
これにより、ダイナミックモード用のカンチレバー１２９が固定されているカンチレバーホルダー１３０ａがＳＰＭヘッド１２５に装着されると、３つのホールセンサ１２８ａ、１２８ｂ、１２８ｃにより、それぞれの対向する位置のセンサマグネット１３１が検出され、ダイナミックモード用のカンチレバー１２９の識別が可能になる（図２参照）。また、コンタクトモード用のカンチレバー１２９が固定されているカンチレバーホルダー１３０ｂがＳＰＭヘッド１２５に装着されると、２つのホールセンサ１２８ａ、１２８ｂのみにより、それぞれの対向する位置のセンサマグネット１３１が検出され、コンタクトモード用のカンチレバー１２９の識別が可能になる。また、電流モード用のカンチレバー１２９が固定されているカンチレバーホルダー１３０ｃがＳＰＭヘッド１２５に装着されると、１つのホールセンサ１２８ｃのみにより、対向する位置のセンサマグネット１３１が検出され、電流モード用のカンチレバー１２９の識別が可能になる。また、電位差モード用のカンチレバー１２９が固定されているカンチレバーホルダー１３０ｄがＳＰＭヘッド１２５に装着されると、１つのホールセンサ１２８ｂのみにより、対向する位置のセンサマグネット１３１が検出され、電位差モード用のカンチレバー１２９の識別が可能になる。
【００３８】
図３は、本実施例に係る走査型プローブ顕微鏡装置を用いて行われる測定の流れの一例を示すフローチャートである。ここでは、ダイナミックモードによる測定が行われる場合を例に説明する。
【００３９】
この動作例では、まず、ユーザにより、ボックス１０１の一部が開状態にされ、ダイナミックモード用のカンチレバー１２９が固定されているカンチレバーホルダー１３０ａがＳＰＭヘッド１２５に装着されると（Ｓ１０１）、コントローラ１４１の制御部１４３は、このときの複数のホールセンサ１２８からの検出結果（配列（１））と、記憶部１４４に記憶されている対応関係情報（配列（１）：ダイナミックモード）とに基づいて、ＳＰＭヘッド１２５に装着されているカンチレバーホルダー１３０ａに固定されているカンチレバー１２９に対応する測定方法をダイナミックモードと決定する（Ｓ１０２）。また、このときに、制御部１４３は、例えば、決定した測定方法に対応するダイナミックモード選択ボタン１６３ａを有効色（青色等）に表示させ、それ以外の画像化モード選択ボタン１６３ｂ、１６３ｃ、１６３ｄを無効色（灰色等）に表示させる。なお、有効色に表示された画像化モード選択ボタン１６３は、それに対応する測定方法が選択されていることを示し、無効色に表示された画像化モード選択ボタン１６３は、それに対応する測定方法が選択されていないことを示している。これにより、ユーザは、複数の画像化モード選択ボタン１６３の表示色を確認するだけで、何れの測定方法が選択されているのかを確認することができる。仮に、意図した測定方法が選択されていなかった場合には、不適切なカンチレバー１２９が測定に使用されようとしていることから、この時点で、適切なカンチレバー１２９へ交換することができる。
【００４０】
Ｓ１０２の後、制御部１４３は、内部に記憶している、測定方法毎のＸＹＺスキャナ１２４の制御パラメータの中から、Ｓ１０２で決定したダイナミックモードに対応するダイナミックモード用のＸＹＺスキャナ１２４の制御パラメータ（カンチレバー１２９の共振周波数、振幅等）を読み込む（Ｓ１０３）。
【００４１】
そして、ユーザにより、ボックス１０１が閉状態にされ（Ｓ１０４）、モニタ１６１における測定開始ボタン１６２が押下されると（Ｓ１０５）、モニタ１６１は、対応する指示信号をコントローラ１４１へ出力する。
【００４２】
その指示信号を受信したコントローラ１４１の制御部１４３は、Ｓ１０３で読み込んだＸＹＺスキャナ１２４の制御パラメータ（カンチレバー１２９の共振周波数、振幅等）を用いて、カンチレバー１２９による試料表面の走査を開始する（Ｓ１０６）。すなわち、カンチレバー１２９を共振周波数付近で一定の振幅で励振させながら試料表面を走査する、というダイナミックモードによる測定を開始する。
【００４３】
この測定では、制御部１４３が、受光素子１３４からの受光結果から、受光素子１３４の二分割されている受光領域の各々における受光面積に応じてカンチレバー１２９（実際にはＳＰＭヘッド１２５）をＺ方向に移動させるようＸＹＺスキャナ１２４を制御しつつ（Ｓ１０７）、試料表面の形状（高さ）情報（ＸＹＺスキャナ１２４のＺ方向の情報）を取得する。例えば、受光素子１３４の二分割されている受光領域の各々における受光面積が等しくなるようカンチレバー１２９をＺ方向に移動させるようにＸＹＺスキャナ１２４を制御しつつ、試料表面の形状情報を取得する。
【００４４】
そして、制御部１４３が、取得した試料表面の形状（高さ）情報を画像化し（Ｓ１０８）、それをモニタ１６１に表示させると（Ｓ１０９）、本動作が終了する。
以上のように、本実施例に係る走査型プローブ顕微鏡装置によれば、ＳＰＭヘッド１２５に装着されたカンチレバーホルダー１３０に固定されているカンチレバー１２９を自動的に識別して対応する測定方法を自動的に決定し、対応するＸＹＺスキャナ１２４の制御パラメータを自動的に設定する（読み込む）ことができる。従って、ユーザは、所望の測定方法に対応する画像化モード選択ボタン１６３を押下する操作が不要になり、ユーザの負担が軽減する。また、測定時において、ＳＰＭヘッド１２５に装着されたカンチレバーホルダー１３０に固定されているカンチレバー１２９に対応する測定方法と、測定に使用される測定方法とが異なる、といった状況が生じないので、その両者が不一致の場合に生じ得る、カンチレバー１２９や試料１２６の破損を防止することができる。さらに、複数のホールセンサ１２８とセンサマグネット１３１によりカンチレバー１２９を識別するようにしているので、構成が簡易となり、従来技術にあるような高倍率な光学顕微鏡を備える必要はない。
【００４５】
なお、本実施例では、カンチレバー１２９の識別子として、センサマグネット１３１の個数及び又は配置位置を採用し、それを検出する手段として、複数のホールセンサ１２８を採用した。しかしながら、カンチレバー１２９の識別子およびそれを検出する手段は、それに限らず、他の構成を採用してもよい。例えば、カンチレバー１２９の識別子として、センサマグネット１３１の個数及び又は配置位置の代わりにピンの個数及び又は配置位置を採用し、それを検出する手段として、複数のホールセンサ１２８の代わりに複数のタッチセンサを採用するようにしてもよい。なお、この場合、各タッチセンサは、対向する位置に設けられるピンの有無（ピンの接触非接触）を検出する。或いは、例えば、カンチレバー１２９の識別子として、センサマグネット１３１の個数及び又は配置位置の代わりにバーコードを採用し、それを検出する手段として、複数のホールセンサ１２８の代わりにバーコードセンサを採用するようにしてもよい。
【００４６】
また、本実施例において、顕微鏡ユニット１２１は、走査型トンネリング顕微鏡、原子間力顕微鏡、走査型磁気力顕微鏡など、カンチレバーを使用するものであれば何れの種類の走査型プローブ顕微鏡を採用してもよい。
【００４７】
上述した実施例は、発明の理解を容易にするために本発明の具体例を示したものであり、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。本発明は、特許請求の範囲に規定された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。
【符号の説明】
【００４８】
１０１      ボックス
１２１      顕微鏡ユニット
１２２      顕微鏡本体
１２３      ＸＹステージ
１２４      ＸＹＺスキャナ
１２５      ＳＰＭヘッド
１２６      試料
１２７      位置決めピン
１２８      ホールセンサ
１２９      カンチレバー
１３０      カンチレバーホルダー
１３１      センサマグネット
１３２      レーザ光源
１３３      光学素子
１３４      受光素子
１３５      反射光
１４１      コントローラ
１４２      画像処理部
１４３      制御部
１４４      記憶部
１６１      モニタ
１６２      測定開始ボタン
１６３      画像化モード選択ボタン
２０１      ボックス
２２１      顕微鏡ユニット
２４１      コントローラ
２６１      モニタ
２２２      顕微鏡本体
２２３      ＸＹステージ
２２４      ＸＹＺスキャナ
２２５      ＳＰＭヘッド
２２６      試料
２２７      カンチレバー
２２８      カンチレバーホルダー
２２９      レーザ光源
２３０      光学素子
２３１      受光素子
２３２      反射光
２４２      画像処理部
２４３      制御部
２６２      測定開始ボタン
２６３      画像化モード選択ボタン
【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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