(57)【要約】【課題】原子間力顕微鏡のカンチレバーの共振特性を容易に得るための方法を提案する。【解決手段】原子間力顕微鏡のダイナミックモードで試料を観測する際に、（１）単一周波数成分を主成分としカンチレバーの位置を制御するための位置制御電気信号に上記の電気信号の主成分の周波数成分の近傍にある複数の周波数成分をもった付加電気信号を加えた合成電気信号で、励振素子を駆動し、上記のカンチレバーの振動を励振し、（２）上記のカンチレバーの振動を振動検出素子で検出して検出信号に変換し、上記の検出信号の周波数分布を得て、（３）得られた周波数分布から、カンチレバーの共振特性を導出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
探針のついたカンチレバーと、
該カンチレバーの振動を励振する励振素子と、
該励振素子を駆動するための電気信号発生器と、
カンチレバーの振動を検出する振動検出素子と、
該振動検出素子からの信号の周波数分布を分析するスペクトル分析器と、
該スペクトル分析器の出力から測定しようとする値を導く演算装置と、を備えた原子間力顕微鏡のダイナミックモードで用いた観測において、
（１）単一周波数成分を主成分としカンチレバーの位置を制御するための位置制御電気信号に、上記の電気信号の主成分の周波数成分の近傍にある複数の周波数成分をもった付加電気信号を加えた合成電気信号で駆動する励振素子で上記のカンチレバーの振動を励振し、
（２）上記のカンチレバーの振動を振動検出素子で検出して検出信号に変換し、
上記の検出信号の周波数分布を得て、
（３）得られた周波数分布から、カンチレバーの共振特性を導出することを特徴とするカンチレバー共振特性評価法。
【請求項２】
上記の付加電気信号は、上記の位置制御電気信号の主成分の周波数を含む周波数帯にあり、
上記の付加信号の周波数に対する振幅分布において、周波数に対する強度分布を上記のスペクトル強度で除して、カンチレバーの共振特性を得ることを特徴とする請求項１に記載のカンチレバー共振特性評価法。
【請求項３】
上記の付加信号は、予め決められた周波数領域で、周波数が周期的に変化する信号であることを特徴とする請求項１あるいは２に記載のカンチレバー共振特性評価法。
【請求項４】
付加電気信号の振幅は、位置制御電気信号に比べて小さいことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のカンチレバー共振特性評価法。
【請求項５】
上記の合成電気信号は、位置制御電気信号を複数の周波数成分からなる予め決められた変調信号で変調して得たものであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のカンチレバー共振特性評価法。
【請求項６】
上記の変調信号は、予め決められた密度分布をもった雑音信号であることを特徴とする請求項１あるいは２に記載のカンチレバー共振特性評価法。
【請求項７】
探針のついたカンチレバーと、
該カンチレバーの振動を励振する励振素子と、
該励振素子を駆動するための電気信号発生器と、
カンチレバーの振動を検出する振動検出素子と、
該振動検出素子からの信号の周波数分布を分析するスペクトル分析器と、
該スペクトル分析器の出力から測定しようとする値を導く演算装置と、を備えた原子間力顕微鏡をダイナミックモードで用いて試料を観測する場合に、
（１）カンチレバーの共振周波数を含む予め決められた幅の周波数帯で周波数の変化する励振用電気信号で駆動する励振素子で上記のカンチレバーの振動を励振し、
（２）上記のカンチレバーの振動を振動検出素子で検出して電気検出信号に変換し、
（３）上記の電気検出信号の周波数分布を得て、
（４）得られた周波数分布から、カンチレバーの共振点を見出し、
（５）上記の共振点の周波数を帰還情報として、上記のカンチレバーと観測試料との距離
を制御することを特徴とするカンチレバー共振特性評価法。
【請求項８】
上記の励振用電気信号は、上記の予め決められた幅の周波数帯で、複数のピークを示すスペクトル、あるいは周波数分布の明らかな雑音信号スペクトルをもつことを特徴とする請求項７に記載のカンチレバー共振特性評価法。
【請求項９】
上記のカンチレバー共振特性評価法を観測試料の予め決められた複数の観測点について行い、さらに、観測点に対応した点に表示を行なうことを特徴とする請求項１から８に記載のカンチレバー共振特性評価法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ：Scanning Probe Microscope）に属し、その内の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Atomic Force Microscope）に関しており、特にダイナミックモードで使用するＡＦＭのカンチレバー共振特性評価法に関している。
【背景技術】
【０００２】
走査型プローブ顕微鏡は、走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ：Scanning Tunneling Microscope）や原子間力顕微鏡に分類される。原子間力顕微鏡は、探針を用いて絶縁物試料の表面や、液体中にある試料の表面を撫でることで原子サイズでの観察を行なうことができることから広範に用いられている。観察用の探針は、カンチレバーの先端に固定され、カンチレバーの動きから探針の動きを検出している。観察の形態は、カンチレバーの動作によって、スタティックモードとダイナミックモード、あるいは、間欠接触モードに分類される。また、試料と探針が接触する接触（コンタクト）モードと、接触しない非接触（ノンコンタクト）モードにも分類される。
【０００３】
また、特殊な使用方法として、ダイナミックモードに使用するＡＦＭの探針を試料に接触させた状態で使用することにより超音波顕微鏡として用いて局所弾性を検出する例もある。本発明は、このような用途にも用いることができる。
【０００４】
例えば、スタティックモードでは、カンチレバーに特別な振動を与えない。試料と探針の距離の制御は、カンチレバーのたわみの大きさから測定された力を用いる。この力と探針−試料間の距離の関係は、探針−試料間の距離と力の関係のグラフ（フォースカーブ）を得ることで計測することが可能である。
【０００５】
ＡＦＭにおける画像化は、スタティックモードで用いる場合は、探針が試料の表面から受ける原子間力あるいは分子間力によって起こるカンチレバーのたわみを検出してそれをマッピングするものである。通常は、カンチレバーのたわみが一定になるように探針と試料間の距離を制御し、その制御信号をマッピングして画像化する。
【０００６】
一方、ダイナミックモードでは、カンチレバーに微小の振動を与える。この振動は、探針を試料に近づける、あるいは間欠接触させた状態で、試料と探針の距離が一定になるように制御を行うために用いる。より具体的には、探針の振動を検出し、これを帰還信号として用いることで、カンチレバーの振動振幅や共振周波数が一定となるように制御を行う。例えば、カンチレバー振幅一定の制御を行うダイナミックモードにおいては、探針と試料の相互作用のある状態で、共振特性を得ることにより、探針−試料間の距離と相互作用（共振周波数および共振定数）の関係を得ることが可能になる。これの結果をマッピングすることで表面状態を画像化することができる。
【０００７】
より具体的には、以下の様にする。つまり、ダイナミックモードで用いる場合は、カンチレバーを微細に振動させ、その振動振幅を観察するが、その際に、カンチレバーをその固有振動周波数近くで励振することにより固有振動付近での安定な振動を持続させることができる。一般に、カンチレバーの固有振動数は、探針が引力や斥力の外力を受けることによって、低周波数側または高周波側にずれることが知られており、ダイナミックモードでは、この固有振動数のずれ、または、固有振動のずれにより、励振周波数と固有振動の周波数の差が変化するために起こる振幅変化を検出して用いる。つまり、帰還回路を用いて、このずれが相殺されるように探針と試料間の距離を制御し、その際の制御信号、または、カンチレバーの位置情報（Ｚ軸の上下）を画像化する。この帰還回路の帰還信号には
、共振の中心点の移動や、カンチレバーの振動振幅の変化、あるいは共振の中心点付近における位相値が用いられる。
【０００８】
例えば、図６（ａ）は共振の中心点の周波数を制御する周波数制御に関するものである。探針が試料からある程度離れている場合の共振特性イと、探針と試料がさらに接近する場合の共振特性ロを示すように、共振周波数の差δｆが生じる。この差δｆが生じないように探針と試料間の距離を制御すると、その制御信号が試料の凹凸に関する信号となる。このように共振周波数を一定に保つためには、（１）共振特性の全体像あるいはその一部を描き出して、その中心が変化しないようにするように探針と試料間の距離を制御し、その制御信号の分布を画像化するのが周波数制御方式である。
【０００９】
また、図６（ｂ）は、振幅制御に関するものである。共振特性が上記と同様にしてずれる場合で、共振特性の中心周波数の近く、周波数ｆ、で励振する場合に、共振周波数が周波数ｆにより近い場合に振動振幅が大きくなることがわかる。その振動振幅を検出して帰還信号に用い、上記と同様に差δｆを相殺するように探針と試料間の距離を制御し、この振動振幅が一定になるようにして、その制御信号を試料の凹凸に関する信号として用いるのが振幅制御方式である。この場合、探針が試料と相互作用（ファンデルワールス力）、または、接触することによるカンチレバーの振幅の減衰も含めて、振幅制御される。
【００１０】
ダイナミックモードのＡＦＭの例を図７に示す。この構成では、カンチレバーで反射された光を２分割あるいは４分割構成の光電変換器で電気信号に変換し、これをＺ軸制御に用いる。そのＺ軸制御信号とＸＹ面をスキャンする信号とを用いて画像化処理を行なって三次元限表示する。このＺ軸制御には、上記のような振幅制御や周波数制御を行う。
【００１１】
その他に、共振点でおこる位相の変化を利用する方法も考えられる。励振信号と検出信号とを比較してみると、共振点の前後で位相の極性が変化することが知られており、この移相値を相殺するように探針と試料間の距離を制御して画像化してもよいことは明らかである。
【００１２】
特許文献１では、原子間力顕微鏡における試料観察方法が開示されている。この方法は、カンチレバーに取り付けられた探針を試料に接触させた状態で、カンチレバーが常に共振状態となるようにカンチレバーを励振し、その共振状態におけるカンチレバーの振幅を検出し、その検出された振幅に基づいてカンチレバーのＱ値を求めるものである。
【００１３】
また、特許文献２では、振幅変調した励振信号を用いているが、その励振信号を試料と探針間の電界として、または、磁界発生手段の駆動信号として印加している。
【００１４】
本発明では、共振特性を直接測定するものであり、上記のようにＱ値を間接的に決定するものではない。特許文献１の開示では、共振特性の形状が予め得られている場合は、Ｑ値をほぼ正確に評価することは可能であるが、決まった形状を示さない場合は、誤ったＱ値を得ることになる。また、特許文献２の開示では、導電性の探針や磁性体の探針を用いることになり、探針の材料が制限されている。
【特許文献１】特開２００２−２７７３７８号公報
【特許文献２】特開２００４−２９４２１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ＡＦＭのカンチレバーの共振特性は、測定試料から離間している場合は、鋭い特性を示
すが、ＡＦＭとして使う場合の共振特性は、試料に依存して共振特性がなだらかになることが知られている。これは、カンチレバー自体の特性に加えて、探針から試料に振動エネルギーを散逸するためである。逆に、カンチレバーの共振特性を評価することによって、散逸に関する分布図をつくることができ、試料の表面構造あるいは内部構造についての知見を得ることができる。
【００１６】
カンチレバーを励振しその振動を検出する回路は、共振特性をもった電気回路と見なすことが出来る。一般に、電気回路の共振特性は、ネットワークアナライザを用いて測定される。しかし、この場合、周波数を変化させて伝達特性を測定することが問題となる。つまり、ネットワークアナライザをカンチレバーに適用する場合は、その共振周波数に注目する。このため、その共振周波数近くで周波数を変化させて伝達特性を測定することになる。当然のことながら、カンチレバーを励振する周波数を変化させると探針の振動振幅が変化する。このため、試料と探針の距離が変化して、その相互作用が変化してしまう。探針の振動振幅を一定にして共振特性を測定するには、その振動振幅を変えない様にしつつカンチレバーの振動を励振するために印加する信号の強度を調整する必要がある。しかし、励振信号の強度を増すに従って、高次の振動モードが出やすくなり、周波数特性を取得する上で障害となる。このように、試料と接触状態を一定に保ったままの状態で、共振特性を取得することは困難であった。
【００１７】
また、ＡＦＭを非接触ダイナミックモードで使用する場合は、試料と探針間の距離を一定に制御するために、励振信号の強度を一定にして、探針の振動振幅が一定になるように試料と探針間の距離を調整する（振幅制御方式）。あるいは、カンチレバーの共振周波数が一定になるように試料と探針間の距離を調整する（周波数制御方式）。しかし、不均質な試料を計測する場合には、カンチレバーの振動エネルギーの散逸特性もまた不均一であるため、振幅一定の制御では試料と探針の距離を一定に保つことが不可能であり、高さ変化に対応しない画像データとなることがある。また、周波数制御方式においては、共振周波数の変化は、探針と試料との相互作用の結果生じるものであることから、上記の振幅制御方式と類似の事情により、この方式でも、不均質な試料の場合には、試料と探針の距離を一定に保つことができない。これを補正するには、力とエネルギー散逸量と試料−探針間の距離の関係を得ることが必要である。本発明は、このような議論の基礎データとなる共振特性を容易に得るための方法を提案する。
【発明の効果】
【００１８】
この発明のＡＦＭでは、ダイナミックモードで使用する際に、容易にカンチレバーの共振特性を得ることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
まず、本発明は、カンチレバー共振特性評価法であって、探針のついたカンチレバーと、該カンチレバーの振動を励振する励振素子と、該励振素子を駆動するための電気信号発生器と、カンチレバーの振動を検出する振動検出素子と、該振動検出素子からの信号の周波数分布を分析するスペクトル分析器と、当該スペクトル分析器の出力から測定しようとする値を導く演算装置と、を備えた原子間力顕微鏡をダイナミックモードで用いて試料を観測することを想定する。この原子間力顕微鏡を用いた観測において、
（１）単一周波数成分を主成分としカンチレバーの位置を制御するための位置制御電気信号に、上記の電気信号の主成分の周波数成分の近傍にある複数の周波数成分をもった付加電気信号を加えた合成電気信号で駆動する励振素子で上記のカンチレバーの振動を励振し、
（２）上記のカンチレバーの振動を振動検出素子で検出して検出信号に変換し、
上記の検出信号の周波数分布を得て、
（３）得られた周波数分布から、カンチレバーの共振特性を導出することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、上記の付加電気信号は、上記の位置制御電気信号の主成分の周波数を含む周波数帯にあり、上記の付加信号の周波数に対する振幅分布において、周波数に対する強度分布を上記のスペクトル強度で除して、カンチレバーの共振特性を得るものである。
【００２１】
さらに、上記の付加信号は、予め決められた周波数領域で、周波数が周期的に変化する信号である。
【００２２】
特に、付加電気信号の振幅は、位置制御電気信号に比べて小さいものとする。
【００２３】
また、上記の合成電気信号は、位置制御電気信号を複数の周波数成分からなる予め決められた変調信号で変調して得たものである。
【００２４】
また、上記の変調信号は、予め決められた密度分布をもった雑音信号である。
【００２５】
さらに、本発明のカンチレバー共振特性評価法は、
探針のついたカンチレバーと、該カンチレバーの振動を励振する励振素子と、該励振素子を駆動するための電気信号発生器と、カンチレバーの振動を検出する振動検出素子と、該振動検出素子からの信号の周波数分布を分析するスペクトル分析器と、該スペクトル分析器の出力から測定しようとする値を導く演算装置と、を備えた原子間力顕微鏡をダイナミックモードで用いて試料を観測する場合に適用するもので、
（１）カンチレバーの共振周波数を含む予め決められた幅の周波数帯で周波数の変化する励振用電気信号で駆動する励振素子で上記のカンチレバーの振動を励振し、
（２）上記のカンチレバーの振動を振動検出素子で検出して電気検出信号に変換し、
（３）上記の電気検出信号の周波数分布を得て、
（４）得られた周波数分布から、カンチレバーの共振点を見出し、
（５）上記の共振点の周波数を帰還情報として、上記のカンチレバーと観測試料との距離を制御するものである。
【００２６】
上記の励振用電気信号は、上記の予め決められた幅の周波数帯で、複数のピークを示すスペクトル、あるいは周波数分布の明らかな雑音信号スペクトルをもつものであればよい。
【００２７】
本発明は、上記のカンチレバー共振特性評価法を観測試料の予め決められた複数の観測点について行い、さらに、観測点に対応した点に表示するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、この発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明においては、同じ機能あるいは類似の機能をもった装置に、特別な理由がない場合には、同じ符号を用いるものとする。
【実施例１】
【００２９】
図１は、本発明を適用するためのＡＦＭのブロック図である。観察試料２上に置かれた探針６をもったカンチレバー５で、レーザ光源３からの光を反射し、反射された光を４分割検出器８で光電変換し、成分抽出器９で、注目する変位の変位成分を抽出する。抽出された変位成分は、Ｚ制御信号弁別器２２で目的とする制御信号にする。この制御信号を、制御目標値設定部２０で設定された目標値とＺ制御信号出力発生部１６で比較して誤差信号を発生する。この誤差信号を観察台１用のＺ軸駆動部１８に印加し、観察試料２と探針６の先端の距離を一定に保つ。
【００３０】
振動子７は励振素子であって、電歪効果あるいは磁歪効果を用いた振動子である。この振動子の振動でカンチレバー５を励振する。この振動子７には、Ｚ制御用信号発生器１４からの信号を信号合成・カンチレバー駆動部１２で増幅した信号を印加する。信号合成・カンチレバー駆動部１２では、Ｚ制御用信号発生器１４からの信号を共振特性計測用信号発生器１３からの信号で変調する、あるいはそれらを合波することで合成する。
【００３１】
Ｚ制御用信号発生器１４からの信号をＺ制御用信号出力発生部１６に印加するのは、Ｚ制御信号弁別器２２で弁別した信号からＺ制御用信号を再生するためである。つまり、Ｚ制御信号出力発生部１６では、振幅制御方式の時には、Ｚ制御用信号で、例えば、同期検波行う。また、周波数制御方式の時には、Ｚ制御信号弁別器２２でスペクトル分布の最大振幅の周波数位置を見出して、Ｚ制御用信号発生器１４からの信号と比較し、Ｚ制御信号出力発生部１６で誤差信号を発生する。前記のスペクトル分布としては、スペクトル分析器１０からの出力を用いてもよい。
【００３２】
成分抽出器９からの出力は、また、スペクトル分析器１０でカンチレバー５を励振する周波数帯でのスペクトルを分析する。このスペクトル強度は、共振特性計測用信号発生器１３に含まれる励振信号のスペクトル強度に依存するため、共振特性計測用信号発生器１３のスペクトル強度で規格化した後、表示／伝送部２３で表示あるいは伝送する。
【００３３】
Ｚ軸駆動信号が観察試料２の表面凹凸を表すので、画像表示部１９が、ＸＹスキャン部１８からの信号に対応する２次元平面にそれをマッピングする。
【００３４】
図２は、特に振幅制御を行う場合の構成を示すブロック図である。Ｚ制御信号弁別器２２からの信号をＲＭＳ−ＤＣ変換し誤差信号を発生する点において、図１の構成を特化したものである。この場合、Ｚ制御信号弁別器２２は、簡単な構成の場合には帯域濾波器である。
【００３５】
図３は、共振特性計測用とＺ制御用とそれぞれの振動子を用いる例を示すブロック図である。共振特性計測用信号発生器１３からの信号はカンチレバー駆動部１２ａで増幅して振動子７ａに印加する。同様に、Ｚ制御用信号発生器１４からの信号をカンチレバー駆動部１２ｂで増幅して振動子７ｂに印加する。これによって、信号を合波する電気回路を省くことが出来、また、それぞれに適したカンチレバー駆動部を用いることができる。
【実施例２】
【００３６】
上記のＡＦＭを用いて試料表面を観察する場合に、Ｚ制御用信号と共振特性計測用の信号とは複数の組み合わせから選択することができる。この例を図４、５に示す。図中、破線はカンチレバーの共振特性を、三角はＺ制御用信号の周波数を示す。そのＡは振幅制御方式用であり、Ｂは周波数制御方式用である。
【００３７】
図４（ａ）は、共振特性計測用の信号として、周波数ｆ１−ｆ２間を掃引する掃引発振器からの信号を用い、周波数制御方式のＺ制御用信号として周波数ｆｂの信号を用いる。これらの２つの信号は、図１、２の構成のＡＦＭについては合波するが、図３のＡＦＭの場合は、電気的に合波する必要がない。ｆａはカンチレバーの共振特性がピークとなる周波数である。この周波数掃引は、スペクトル分析器の掃引よりも早いことが望ましい。また、振幅制御方式で用いる場合は、ｆｂの代わりに周波数ｆａの信号のように共振特性の肩に位置する信号を用いる。これは、探針と観察試料間の距離を一定に保つための帰還を容易にするためである。積分制御や微分制御などの非線形制御が可能な場合は、ピークの位置でもよい事は明らかである。
【００３８】
また、図４（ａ）では、共振特性計測用の信号は、カンチレバーの共振特性と同様に、ｆｂについて、ほぼ対称に書かれているが、これらは、対称である必要はなく、図４（ｂ）に示す様に、共振特性計測用の信号帯域がカンチレバーの共振特性の帯域をカバーしていればよい。
【００３９】
図４（ｃ）では、Ｚ制御用信号を帯域幅Ｗ１のノイズで振幅変調した例を示す。この場合には、図１の信号合成・カンチレバー駆動部１２で行なう合成は変調である。また、帯域幅Ｗ１の非雑音信号で変調してもよい事は明らかである。
【００４０】
図４（ｄ）では、Ｚ制御用信号を帯域幅Ｗ１の信号で振幅変調した例を示す。この場合も、図１の信号合成・カンチレバー駆動部１２で行なう合成は変調である。また、帯域幅Ｗ１のノイズ信号で変調してもよい事は明らかである。
【００４１】
図４（ｅ）では、Ｚ制御用信号をパルス変調して櫛型信号を生成するか、櫛型信号発生器からの櫛型信号を用いて、Ｚ制御用信号と共振特性計測用の信号とを同時に生成する例を示す。この場合は、カンチレバーの共振特性のピークに位置する最強の成分の信号である周波数ｆｂの信号を周波数制御方式に用い、周波数ｆａの信号を振幅制御方式に用いる。共振特性計測用の信号強度は一様でないので、カンチレバーの振動スペクトルを共振特性計測用の信号強度で規格化する。
【００４２】
図４（ｆ）は、カンチレバーの共振特性のピークに位置する最強の成分の信号である周波数ｆａの信号を振幅制御方式に用い、それから外れた周波数ｆｂの信号を周波数制御方式に用いる例を示す。この場合、スペクトル分析器１０でカンチレバー５を励振する周波数帯でのスペクトルを分析し補間することで、ｆｂは櫛型信号のどれかに一致している必要は無くなる。
【００４３】
図５（ｇ）は、スペクトル分析器１０でカンチレバー５を励振する周波数帯でのスペクトルを分析し補間することで、共振特性計測用の信号のみを印加するようにした例である。図５（ｇ）のｆａあるいはｆｂの位置の強度を帰還することによって、それぞれ振幅制御方式、周波数制御方式を構成することができる。
【００４４】
図５（ｈ）は、帯域幅Ｗ１のノイズ信号で片側帯波変調するとともに周波数ｆ１−ｆ２間を掃引する掃引発振器からの信号と合波した例を示す。図には、振幅制御方式を示したが、周波数制御方式でも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
共振特性のＱ値が劣化するとＱ値にほぼ比例して励振効率が劣化することが知られている。従って、Ｑ値の変化する試料を観察する場合で、例えば振幅制御を行う場合は、探針と試料間の距離がＱ値に依存することが分かる。これから、共振特性の幅に関する情報を帰還信号に反映することが望ましい事が分かる。つまり、共振特性の幅が増大してＱ値が低下した場合には、検出強度だけでは容易に決めることができないので、散逸がある場合の共振特性と、基準となる共振特性と、振幅を検出する周波数位置と、の三者を考慮して探針と観測試料間の距離の調整を行なうことが望ましい。しかし、この調整は一般に複雑であるから、Ｑ値の変化が大きい時には、つまり基準となる共振特性にくらべて散逸が非常に大きいときには、帰還信号としては、共振特性の中心位置、あるいは、共振点の中心点からの移相量を用いることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明を適用するためのＡＦＭのブロック図である。
【図２】特に振幅制御を行う場合の構成を示すブロック図である。
【図３】共振特性計測用とＺ制御用とそれぞれの振動子を用いる例を示すブロック図である。
【図４】本発明を適用したＡＦＭを用いて試料表面を観察する場合に、Ｚ制御用信号と共振特性計測用の信号とは複数の組み合わせを示す図である。
【図５】本発明を適用したＡＦＭを用いて試料表面を観察する場合に、Ｚ制御用信号と共振特性計測用の信号とは複数の組み合わせを示す図である。
【図６】（ａ）は周波数制御の原理を示す図であり、（ｂ）は、振幅制御の原理を示す図である
【図７】ダイナミックモードのＡＦＭの従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  観察台
２  観察試料
３  レーザ光源
４  光路
５  カンチレバー
６  探針
７、７ａ、７ｂ  振動子
８  ４分割検出器
９  成分抽出器
１０  スペクトル分析器
１１  規格化部
１２  信号合成・カンチレバー駆動部
１２ａ、１２ｂ  カンチレバー駆動部
１３  共振特性計測用信号発生器
１４  Ｚ制御用信号発生器
１６  Ｚ制御信号出力発生部
１７  Ｚ軸駆動部
１８  ＸＹスキャン部
１９  画像表示部
２０  制御目標値設定部
２１  ＲＭＳ−ＤＣ変換＋誤差信号発生部
２２  Ｚ制御信号弁別器
【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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