【手続補正書】
【提出日】平成20年5月28日(2008.5.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】  探針と、試料に対する前記探針の高さ位置を微小に変える第１移動要素と、前記試料に対して前記探針を接近させまたは退避させる第２移動要素と、前記探針と前記試料の表面との間で作用する物理量を検出する検出手段と、この検出手段から出力される検出値が目標値と一致するように前記第１移動要素を伸縮させ前記探針と前記試料との間の距離を調節する第１制御手段と、前記第２移動要素の動作を制御する第２制御手段とを備える走査型プローブ顕微鏡に適用され、前記試料から離れた位置にある前記探針を前記試料に接近させる探針接近方法であり、
前記第１移動要素による微小な伸縮動作と、前記第２移動要素による接近または退避動作とを協調させながら、前記探針を前記試料に接近させることを特徴とする走査型プローブ顕微鏡の探針接近方法。
【請求項２】  探針と、試料に対する前記探針の高さ位置を微小に変える第１移動要素と、前記試料に対して前記探針を接近させまたは退避させる第２移動要素と、前記探針と前記試料の表面との間で作用する物理量を検出する検出手段と、この検出手段から出力される検出値が目標値と一致するように前記第１移動要素を伸縮させ前記探針と前記試料との間の距離を調節する第１制御手段と、前記第２移動要素の動作を制御する第２制御手段とを備える走査型プローブ顕微鏡に適用され、前記試料から離れた位置にある前記探針を前記試料に接近させる探針接近方法であり、
前記第２移動要素を動作させ前記探針と前記試料を接近させる第１ステップと、
前記第２移動要素の動作を停止させ、かつ前記第１制御手段による制御を行いながら前記第１移動要素を動作させ、前記探針と前記試料を接近させる第２ステップと、
前記第２ステップで前記第１制御手段に基づく接近動作で停止目標位置に到達しないとき前記第１ステップと前記第２ステップを繰り返し、前記停止目標位置に到達したとき接近動作を停止する第３ステップと、
から成ることを特徴とする走査型プローブ顕微鏡の探針接近方法。
【請求項３】  前記第１ステップでは、前記第１制御手段によるサーボ系を非能動とすることを特徴とする請求項２記載の走査型プローブ顕微鏡の探針接近方法。
【請求項４】  前記第１ステップでは、前記第１移動要素を前記探針と前記試料が最も離れる位置に保持させることを特徴とする請求項２記載の走査型プローブ顕微鏡の探針接近方法。
【請求項５】  前記第２移動要素の動作の単位変位量は前記第１移動要素の動作の最大変位量よりも小さいことを特徴とする請求項１または２記載の走査型プローブ顕微鏡の探針接近方法。
【請求項６】  前記第３ステップに基づき前記停止目標位置で前記探針と前記試料の接近動作を停止させた後に、前記第２移動要素の前記単位変位量をより小さく設定して、前記第１ステップから前記第３ステップを第２段階として繰り返すことを特徴とする請求項２記載の走査型プローブ顕微鏡の探針接近方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明に係る探針接近方法は、探針（カンチレバーの先端に設けられる針部材）、第１移動要素（Ｚ微動部）、第２移動要素（粗動機構部）、検出手段（光てこ式光学的変位検出装置）、第１制御手段（第１制御部における第１移動要素のためのＺ方向制御部）、第２制御手段を備えた走査型プローブ顕微鏡に適用される。上記において、第１移動要素は、試料の表面に対する探針の高さ位置を微小に変える移動機構であり、通常、圧電素子で構成される。試料表面に対する探針の高さ位置は、探針の先端と試料表面との距離である。第１移動要素はカンチレバーを備え付けるので、カンチレバー全体としてその位置を変化させ、試料表面に対する探針の高さ位置を変更する。第２移動要素は、試料に対して探針を接近させまたは退避させる移動機構であり、相対的に大きな距離で移動を生じさせる。第２移動要素には、圧電素子やその他各種の移動機構（ステッピングモータ等）が使用される。検出手段は、探針と試料の表面との間で作用する物理量を検出し、具体的には試料表面と探針の間の物理量に基づきカンチレバーにたわみ変形等が起きるときに、それを検出できるように用いられる。上記第１制御手段は、検出手段から出力される検出値が目標値（基準目標値）と一致するように第１移動要素を伸縮させ探針と試料との間の距離を調節する。通常、目標値は一定値であるので、探針・試料間の距離も一定の距離となる。この状態を保って探針で試料表面を走査させると、探針と試料表面の間の距離を一定に保持するためのフィードバックサーボ制御が、第１制御手段によって行われることになる。第２制御手段は、探針の接近または退避の粗動を行う第２移動要素を制御するための手段である。粗動による接近動作は、通常、測定開始前の段階にて行われる。
本発明に係る探針接近方法は、上記の走査型プローブ顕微鏡で、試料から離れた位置にある探針を試料に接近させる方法であり、第１移動要素による微小な伸縮動作と、第２移動要素による接近または退避動作とを協調させながら、探針を試料に接近させることに特徴とする（請求項１に対応）。
また本発明に係る探針接近方法（請求項２に対応）は、上記の走査型プローブ顕微鏡で、試料から離れた位置にある探針を試料に接近させる方法であり、以下の３つのステップから構成されている。
第１のステップは、第２移動要素を動作させ探針と試料を接近させる。第２のステップは、第２移動要素の動作を停止させかつ第１制御手段による制御を行いながら第１移動要素を動作させ、探針と試料を接近させる。第３のステップは、第２ステップで第１制御手段に基づく接近動作で停止目標位置に到達しないとき第１ステップと第２ステップを繰り返し、停止目標位置に到達したとき接近動作を停止する。
本発明に係る探針接近方法（請求項３に対応）は、さらに上記の方法において、好ましくは、第１ステップでは、第１制御手段によるサーボ系を非能動とすることを特徴とする。
本発明に係る探針接近方法（請求項４に対応）は、さらに上記の方法において、好ましくは、第１ステップでは、第１移動要素を探針と試料が最も離れる位置に保持させることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明に係る探針接近方法（請求項５に対応）は、さらに上記の方法において、好ましくは、第２移動要素の動作の単位変位量が第１移動要素の動作の最大変位量よりも小さいことで特徴づけられる。この方法によれば、例えば上記第１ステップにおいて、第１移動要素により探針を退避した距離よりも、第２移動要素の動作により探針と試料が接近する距離の方が小さくなる。従って、第２移動要素の動作中に探針と試料が接触することを確実に防止することができる。よって従来の方法に比べて、第２移動要素の単位変位量を大きくすることができるので、結果として、従来より接近時間の短縮化を図ることができる。例えば、第１移動要素は一般的にはピエゾ素子が用いられ、その最大変位量は数μｍから１０μｍ程度であり、本発明では第２移動要素の単位変位量を数μｍレベルで設定することが可能になる。それに対し、従来の方法では、第２移動要素の単位変位量をサブミクロンレベルに設定しても、探針の衝突、破損の危険性を完全に排除することは困難であった。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明に係る探針接近方法（請求項６に対応）は、さらに請求項２に係る上記の探針接近方法において、好ましくは、上記第３ステップに基づき停止目標位置で探針と試料の接近動作を停止させた後に、第２移動要素の単位変位量をより小さく設定して、第１ステップから第３ステップを第２段階として繰り返すことで特徴づけられる。この方法によれば、探針と試料の間の位置関係につきより精密な調整を行うことが可能となり、微動機構部のストロークについてより望ましいものを設定できる。