(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に対向するように配置される探針を備えたカンチレバーと、レーザ光源からレーザ光を第１反射器で前記カンチレバーへ導いて照射させ、前記カンチレバーから反射されたレーザ光を第２反射器で光検出器へ導いて入射するように構成された光てこ式光学検出系とを備える走査型プローブ顕微鏡において、
前記第１反射器の反射方向を変える第１調整部と、
前記第２反射器の反射方向を変える第２調整部と、
前記カンチレバーに光軸調整用振動を与える加振部と、
前記光検出器から出力される検出信号に基づいて前記第１調整部と前記第２調整部の動作を制御する制御手段とを備え、
前記加振部で前記カンチレバーに光軸調整用振動を生じさせることにより前記光検出器の受光面と重なるレーザ光拡大照射領域を形成し、前記制御手段は前記光検出器の前記検出信号に基づき前記第１調整部と前記第２調整部の動作を制御して前記光てこ式光学検出系の光軸調整を自動的に行うことを特徴とする走査型プローブ顕微鏡の光軸調整機構。
【請求項２】
前記加振部は上下振動用圧電素子とねじれ振動用圧電素子からなり、前記光軸調整用振動は前記上下振動用圧電素子による上下振動と前記ねじれ振動用圧電素子によるねじれ振動が合成されて形成され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の光軸調整機構。
【請求項３】
最初に前記第１調整部の動作が制御されて前記第１反射器の反射方向が設定され、次に前記第２調整部の動作が制御されて前記レーザ光の照射スポットが前記光受光面の中心に位置するように前記第２反射器の反射方向が設定される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光軸調整機構。
【請求項４】
前記第２調整部の動作が制御される際に、前記加振部による前記光軸調整用振動が次第に低減され、前記レーザ光拡大照射領域が前記照射スポットに変えられることを特徴とする請求項３記載の走査型プローブ顕微鏡の光軸調整機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は走査型プローブ顕微鏡の光軸調整機構に関し、特に、例えば原子間力顕微鏡のごとき光てこ式光学検出系を備えた走査型プローブ顕微鏡において、レーザ光源から光検出器までの光軸調整の自動化を可能にする光軸調整機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５〜図８を参照して走査型プローブ顕微鏡での従来の光軸調整の仕方を説明する。図示された走査型プローブ顕微鏡は原子間力顕微鏡であるとする。また光軸調整とは、原子間力顕微鏡の光てこ式光学検出系においてレーザ光源からのレーザ光が適切にカンチレバーの背面で反射して光検出器に入射するように設定することをいう。従来の光軸調整は、操作者の手動操作によって行われていた。図５はカンチレバーおよび光てこ式光学検出系を備える原子間力顕微鏡の要部の構成を概略的に示している。
【０００３】
測定対象である試料１０１に対して、先端に探針１０２を有するカンチレバー１０３が配置されている。１０４はカンチレバーホルダの一部である。探針１０２と試料１０１の表面との距離は両者の間に原子間力が作用する程度の距離である。試料表面の凹凸形状の測定では探針１０２が試料表面に沿って移動することが必要であり、そのため探針と試料表面との距離は制御機構によって一定の距離に保持される。探針と試料表面の距離の変化はカンチレバー１０３のたわみ変形による変位によって検出される。カンチレバー１０３のたわみ変形による変位を検出する機構として光てこ式光学検出系が設けられる。光てこ式光学検出系は、レーザ光源１０５とミラー１０６，１０７と４分割光検出器１０８とから構成される。光てこ式光学検出系の光軸調整が完了し測定が行われる際には、レーザ光源１０５から出射されたレーザ光１０９はミラー１０６で反射され、カンチレバー１０３の背面に導かれ、カンチレバー背面で反射されたレーザ光１０９はさらにミラー１０７で反射され、４分割光検出器１０８の受光面に導かれる。カンチレバー１０３の変位は、４分割光検出器１０８上のレーザ光１０９の照射スポットの位置変化として検出される。またカンチレバー１０３の上方位置にはＴＶカメラ１１０を備えた光学顕微鏡１１１が配置され、光学顕微鏡１１１によってカンチレバー１０３の背面が観察される。なお４分割光検出器１０８から出力された検出信号は制御装置に送られ、当該検出信号によって表示装置にレーザ光の受光位置を表示することができる。光学顕微鏡１１１で観察された像はＴＶカメラ１１０により映像信号として制御装置に送られ、表示装置に表示される。図５で制御装置と表示装置の図示は説明の簡便化のため省略されている。
【０００４】
上記構成においてミラー１０６，１０７には手動で操作される位置調整機構が設けられる。光軸調整は、測定を行う操作者がミラー１０６，１０７の位置調整機構を操作することにより行われる。従来の光軸調整は下記の２つのステップから成っていた。
【０００５】
光軸調整の第１のステップは、カンチレバー１０３の背面の反射表面にレーザ光１０９の照射スポットを当てることである。カンチレバー１０３上のスポット位置の確認は、光学顕微鏡１１１で得られる像に基づいて行われる。その例を図６に示す。図６はカンチレバー１０３とその周辺部を光学顕微鏡１１１によって上方から見た像である。第１のステップでは、最終的にレーザ光１０９の照射スポットをカンチレバー１０３の背面に当てる。この操作は光学顕微鏡１１１による像を見ながらミラー１０６の位置調整機構を手動操作にすることにより行われる。１１２はカンチレバー１０３の背面に当てられたレーザ光の照射スポットを示している。カンチレバー１０３の背面に照射スポットを当てる前の段階では、レーザ光の照射スポットはカンチレバーホルダ１０４の上面に当てるようにすることが好ましい。１１３はカンチレバーホルダ１０４の上面に当てられた照射スポットを示している。このようにする理由は、カンチレバー１０３は空中に浮いているので、照射スポットがカンチレバー１０３の背面から外れていると、スポット位置を確認することが困難であるからである。このためスポット位置を確認しやすいカンチレバーホルダ１０４の上面に当てる。第１のステップの操作では、レーザ光の照射スポットを位置１１３から位置１１２に矢印１１４のように移動させることになる。図７は第１のステップでのレーザ光１０９の移動（矢印１１５）を示した側面図である
【０００６】
光軸調整の第２のステップは、カンチレバー１０３の背面で反射されたレーザ光１０９に基づく照射スポットを４分割光検出器１０８の受光面の中心に当てることである。４分割光検出器１０８上のスポット位置の確認は、その検出信号に基づいて行われる。４分割光検出器における照射スポットの調整を図解したものが図８である。図８は４分割光検出器１０８の受光面およびその周辺領域におけるスポットの移動状態▲１▼〜▲４▼を示している。第２のステップでは、最終的にレーザ光１０９の照射スポット１１６を４分割光検出器１０８の受光面の中心位置に当てる。この操作はミラー１０７の位置調整機構を手動操作することにより行われる。
【０００７】
ミラー１０７の位置調整機構を操作してレーザ光１０９を４分割光検出器１０８に導くとき、照射スポットが４分割光検出器１０８の受光面の一部に当たっていれば、受光面の中心に照射スポットを導くことは容易である。図８において▲２▼に示される状態である。すなわち４分割光検出器１０８では、その受光面を４つの部分ａ，ｂ，ｃ，ｄに分け、それらの検出信号をＳａ〜Ｓｄとし、４分割光検出器１０８の全出力信号Ｓｓ、垂直変位成分Ｓｖ、水平変位成分Ｓｈは、それぞれ、Ｓｓ＝Ｓａ＋Ｓｂ＋Ｓｃ＋Ｓｄ、Ｓｖ＝｛（Ｓａ＋Ｓｂ）−（Ｓｃ＋Ｓｄ）｝／Ｓｓ、Ｓｈ＝｛（Ｓａ＋Ｓｃ）−（Ｓｂ＋Ｓｄ）｝／Ｓｓとして得られるので、Ｓｓが最大になり、さらにＳｖとＳｈが最小になるようにミラー１０７を調整すればよい。ＳｖとＳｈが共に０になればレーザ光１０９の照射スポット１１６は受光面の中心位置に設定されたことになる。
【０００８】
一方、カンチレバー１０３は同じ規格のカンチレバーであっても表面のコーティング条件等の特性に応じてレーザ光の反射方向が大きくばらつき、レーザ光の照射スポットが４分割光検出器１０８から大きく離れた位置に当たることもある。この状態を図８の▲１▼に示す。１１６は照射スポットの位置である。この状態のときには、Ｓｓは０であり、４分割光検出器１０８から出力される検出信号から何の情報も得られないので、スポット位置が完全に不明である。前述のように、第２のステップではミラー１０７を操作してＳｓの信号を得るようにするのであるが、現在どの位置にあるのかが分からないので、最初にどの方向に移動させるべきかが不明である。従来、現実的には、Ｓｓを監視しながら照射スポット１１６を適当に大きく動かし、Ｓｓの出力が出た段階で止めるようにしていた。このような状態は図８の▲２▼に対応するので、前述した通り、スポットを中心位置へ移動するように調整することができる。
【０００９】
以上のごとく第１のステップと第２のステップを実行することにより、光てこ式光学検出系に関する光軸調整が完了した。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
光てこ式光学検出系における従来の光軸調整は、操作者の手動で行われており、第１ステップでカンチレバーに照射スポットを合わせるときに人の目が不可欠であり、第２ステップの初期段階で試行錯誤が必要な場合も生じるので、光軸調整を全自動化することが困難であった。カンチレバーにレーザ光の照射スポットを合わせることは画像処理等で対応することも可能であるが、装置の規模が大きくなる。また測定時に常に同じ形状のカンチレバーが使用されるとは限らないので、従来では、熟練の観察操作者が光学顕微鏡を覗きながら光軸調整を行うのが一般的であった。
【００１１】
また４分割光検出器１０８から出力される検出信号を利用して光軸調整作業の自動化が図れないか、ということも考えられる。しかしながら、カンチレバーから反射されたレーザ光が４分割光検出器１０８の受光面から遠く離れ、当該受光面に当たらない状態が発生するため、実際には困難である。
【００１２】
さらに第２ステップで試行錯誤する工程を自動化することも可能であるが、この場合、効率的に工程を自動化するためにはカンチレバーで反射されたレーザ光のスポットが比較的に４分割光検出器の受光面の近傍に存在することが必要である。
【００１３】
本発明の目的は、上記課題を解決することにあり、光てこ式光学検出系の走査型プローブ顕微鏡において光てこ式光学検出系の光軸調整作業を自動化し、経験の少ない観察者にも容易に測定操作できる走査型プローブ顕微鏡の光軸調整機構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】
本発明に係る走査型プローブ顕微鏡の光軸調整機構は、上記目的を達成するため、次の通り構成される。
第１の光軸調整機構（請求項１に対応）は、試料に対向するように配置される探針を備えたカンチレバーと、レーザ光源からレーザ光を第１反射器でカンチレバーへ導いて照射させ、カンチレバーから反射されたレーザ光を第２反射器で光検出器へ導いて入射するように構成された光てこ式光学検出系とを備える走査型プローブ顕微鏡に適用されるものであり、第１反射器の反射方向を変える第１調整部と、第２反射器の反射方向を変える第２調整部と、カンチレバーに光軸調整用振動を与える加振部と、光検出器から出力される検出信号に基づいて第１調整部と第２調整部の動作を制御する制御手段とから構成される。かかる構成によって、加振部でカンチレバーに光軸調整用振動を生じさせることにより光検出器の受光面と重なるレーザ光拡大照射領域を形成し、制御手段は光検出器の検出信号に基づき第１調整部と第２調整部の動作を制御して光てこ式光学検出系の光軸調整を自動的に行う。
上記の構成では、レーザ光を光検出器に入射させるに当たって、カンチレバーに光軸調整用振動を生じさせることにより、レーザ光をカンチレバーの背面に照射させたときには、光検出器の受光面の周辺で、レーザ光の照射スポットではなく、拡大照射領域を形成させ、これにより容易、迅速、かつ確実に光検出器でレーザ光を検出できるようにする。その結果、制御手段では、光検出器から出力される検出信号を監視することによって、光てこ式光学検出系の光軸調整を自動的に行うことが可能になる。
第２の光軸調整機構（請求項２に対応）は、上記第１の構成において、加振部は上下振動用圧電素子とねじれ振動用圧電素子からなり、光軸調整用振動は上下振動用圧電素子による上下振動とねじれ振動用圧電素子によるねじれ振動が合成されて形成されることを特徴とする。上下振動とねじれ振動を合成すると、これによって作られる拡大照射領域は矩形の形状に形成され、広い面積の照射領域を作ることができる。
第３の光軸調整機構（請求項３に対応）は、上記の各構成において、最初に第１調整部の動作が制御されて第１反射器の反射方向が設定され、次に第２調整部の動作が制御されてレーザ光の照射スポットが光受光面の中心に位置するように第２反射器の反射方向が設定されることを特徴とする。光軸調整は、第１反射器の反射方向と第２反射器の反射方向を個別に調整するように構成される。
第４の光軸調整機構（請求項４に対応）は、上記第３の構成において、第２調整部の動作が制御される際に、加振部による光軸調整用振動が次第に低減され、レーザ光拡大照射領域が照射スポットに変えられることを特徴とする。この構成によれば、レーザ光による照射領域が通常の照射スポットになったとしても、光検出器の出力信号において必ず和信号を得ることが可能となる。
【００１５】
【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。
【００１６】
図１〜図４を参照して本発明に係る走査型プローブ顕微鏡の光軸調整機構を説明する。この走査型プローブ顕微鏡は一例として原子間力顕微鏡である。図１はカンチレバーと光てこ式光学検出系を備えた一般的な原子間力顕微鏡の要部の構成を示している。
【００１７】
図１で中央の下方に支持フレーム１１が配置され、支持フレーム１１には試料１２を載せ置くためのＸＹＺスキャナ１３が設けられている。図示された例では試料１２は水平に配置され、その上面が観察すべき面となっている。試料１２はＸＹＺスキャナ１３によって水平方向（ＸＹ方向）および垂直方向（Ｚ方向）に移動される。ＸＹＺスキャナ１３のそばには支柱１４が設けられ、支柱１４の上部には、加振用圧電部１５を介してカンチレバー１６が取り付けられている。カンチレバー１６の先部は試料１２に向かっており、先端に微小な探針１７が取り付けられている。探針１７の先端は試料１２の表面に対して極めて微小な距離にて接近した状態にある。１８は各種の演算処理を行う演算制御装置であり、例えばコンピュータで構成されている。
【００１８】
なお実際の装置としては、カンチレバー１６や加圧用振動素子１５の大きさは極めて微細のものである。しかしながら、図１では図解の便宜を考慮して誇張し大きく描かれている。
【００１９】
加振用圧電部１５とカンチレバー１６の部分の拡大図を図２に示す。加振用圧電部１５は支柱１４の先端に固定されている。加振用圧電部１５は３つの要素１５ａ，１５ｂ，１５ｃからなっている。１５ａは上下振動用圧電素子、１５ｂ，１５ｃはねじれ振動用圧電素子である。上下振動用圧電素子１５ａによってカンチレバー１６は矢印１９のごとく上下動し、ねじれ振動用圧電素子１５ｂ，１５ｃによってカンチレバー１６に矢印２０のごとくねじれが生じる。上下振動用圧電素子１５ａは第１発振器２１から与えられる交流信号で駆動され、ねじれ振動用圧電素子１５ｂ，１５ｃは第２発振器２２から与えられる各々逆位相の交流信号で駆動される。第１発振器２１と第２発振器２２の発振動作（出力される交流信号の電圧、周波数、位相）は上記演算制御装置１８からの制御信号に基づいて制御される。カンチレバー１６の基端は加振用圧電部１５の下面に固定される。以上の構成において、測定時には探針１７が試料１２の表面に接近させられ、探針と試料との間で原子間力が作用する状態に保持される。
【００２０】
カンチレバー１６の先端の探針１７で試料１２の表面を走査して試料表面の凹凸形状を測定するとき、探針１７と試料表面の間の間隔が一定に保持されるようにカンチレバー１６の位置が制御される。カンチレバーの位置制御は、ＸＹＺスキャナ１３で試料１２の位置を変化させ、カンチレバー１６と試料１２の相対的位置関係を変化させることにより行われる。ＸＹＺスキャナ１３の動作も演算制御装置１８の制御により行われる。
【００２１】
カンチレバー１６の上方には光学検出系が設けられている。光学検出系とカンチレバーの組合せでカンチレバーの変位を検出する光てこ式光学検出系が構成される。光てこ式光学検出系は、カンチレバー１６の背面にレーザ光を照射することにより、カンチレバー１６のたわみ変形による変位を検出する機構である。光てこ式光学検出系は、レーザ光源２３と、第１ミラー２４と、第２ミラー２５と、４分割光検出器２６とから構成される。第１ミラー２４と第２ミラー２５の各々は、ミラーの反射方向を変えるためのあおり機構２７，２８を備えている。あおり機構２７によって第１ミラー２４の取付け角が変更され、あおり機構２８によって第２ミラー２５の取付け角が変更される。レーザ光源２３から出射されたレーザ光２９は第１ミラー２４で反射され、カンチレバー１６の背面に導かれる。カンチレバー１６の背面で反射されたレーザ光２９は第２ミラー２５で反射され、４分割光検出器２６の受光面の方向に導かれる。光てこ式光学検出系において測定のための光軸調整が完了した状態では、レーザ光源２３からのレーザ光は第１ミラー２４で反射されてカンチレバー１６の背面に入射され、さらにカンチレバー１６の背面で反射されたレーザ光は第２ミラー２５で反射されて４分割光検出器２６に入射された状態に維持される。本実施形態による原子間力顕微鏡の光てこ式光学検出系における光軸調整は自動的に行われる。
【００２２】
上記あおり機構２７，２８はそれぞれ演算制御装置１８から与えられる制御信号を入力し、この制御信号によってあおり機構の動作が制御される。あおり機構の動作は光軸調整を行うときに制御され、それによって第１ミラー２４と第２ミラー２５の取付け角が適切に調整される。また４分割光検出器２６から出力される検出信号（前述のＳａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄ）は演算制御装置１８に入力される。演算制御装置１８内には光軸調整を自動的に行うための機能部（光軸調整部）が内蔵される。光軸調整部は、４分割光検出器２６の検出信号を監視しながら、あおり機構２７，２８の動作を制御して第１ミラー２４と第２ミラー２５の取付け角を適切な角度に設定し、光軸調整を行う。
【００２３】
本実施形態による自動の光軸調整では、上記光軸調整部が、４分割光検出器２６から出力される検出信号を監視しながら、第１発振器２１と第２発振器２２を動作させ、カンチレバー１６を上下振動とねじれ振動で複合的に振動させる。カンチレバー１６に複合振動を起こすと、カンチレバー１６の背面にレーザ光の照射スポットが形成された場合、当該複合振動が起きていないときに比較して、入射したレーザ光がカンチレバー背面で煽られ、カンチレバー背面で反射したレーザ光がその先でさらに拡大した照射領域となる。この状態を図２に示す。入射されたレーザ光２９は、上下振動１９とねじれ振動２０によって、カンチレバー１６の背面で反射した後に拡大照射領域３０を形成する。当該拡大照射領域３０は、上下振動とねじれ振動によって本来の照射スポット（図８で示した従来の通常の照射スポット１１６）が高速に移動することにより作られるものであるから、必然的に四角の領域として形成される。
【００２４】
次に図３と図４を参照して光軸調整を自動的に行う方法を説明する。光軸調整は例えばカンチレバーの交換のときに行われる。原子間力顕微鏡においてカンチレバーは消耗品であり、頻繁に交換されるので、カンチレバーを交換したときには光軸調整が行われる。カンチレバー１６を加振用圧電部１５に取り付けた段階で、カンチレバー１６の背面にレーザ光２９が入射し照射スポットを形成されている保証はない。そこで光軸の自動調整が行われる。
【００２５】
光軸の自動調整では、レーザ光源２３からレーザ光を出力させた状態で、最初にあおり機構２７を動作させて第１ミラー２４の取付け角度を変更し、カンチレバー１６の先部の近傍でレーザ光２９を走査させる。レーザ光２９の走査動作では、好ましくはカンチレバー１６の長手方向に対して走査方向が実質的に直交するように移動させ、かつ当該長手方向に少しずつ移動させる。図３において３１はレーザ光２９の移動軌跡を示す。なお図３で示された移動軌跡３１は誇張して描かれており、実際には図示されたほど大きく変化させることはない。一方、カンチレバー１６では、前述の通り加振用圧電部１５の上下振動用圧電素子１５ａとねじれ振動用圧電素子１５ｂ，１５ｃによって上下振動とねじれ振動を生じさせている。カンチレバー１６でかかる振動が発生しているときに、図３に示すごとき走査動作を行うレーザ光２９がカンチレバー１６の一部を横切ると、図２で説明した通り面積が広い拡大照射領域３０が作られる。
【００２６】
拡大照射領域３０が作られる段階では、第２ミラー２５のあおり機構２８は特別に調整されておらず、第２ミラー２５は例えば標準的な取付け角度で設定されている。しかし、作られた拡大照射領域３０は面積が広いため、４分割光検出器２６の受光面にレーザ光２９が当たる可能性は極めて高い。従って４分割光検出器２６の検出信号を監視しながら、あおり機構２８の動作を制御して図３に示すごとくレーザ光２９を走査すれば、第１ミラー２４の取付け角がいかなるときに、レーザ光２９がカンチレバー１６の背面に照射され照射スポットが形成されているかを判定することができる。
【００２７】
上記の状態を図４の表で説明する。図４に示した表では、カンチレバー１６にレーザ光２９の照射スポットが当たっている場合と、当たっていない場合に関して、従来方式と本発明とを比較して図解している。従来方式では、直径が約３ｍｍの円形受光面を有する４分割光検出器２６に対して直径が約１ｍｍのレーザ光の照射スポット１１６が照射されるため、４分割光検出器２６で照射スポット１１６を検出することは極めて難しい。これに対して、本発明の光軸調整の仕方では、４分割光検出器２６の受光面に対して前述の拡大照射領域３０が作られる。拡大照射領域３０は照射スポット１１６に比較して相当に大きな面積を有しており、その結果、拡大照射領域３０の一部が４分割光検出器２６の受光面に重なる可能性が極めて高い。このように、本発明の光軸調整では、第１ミラー２４の取付け角を調整するとき、カンチレバー１６を加振用圧電部１５で所定の振動状態に保持しているため、４分割光検出器２６の受光面に対して広い面積の拡大照射領域３０が形成され、４分割光検出器２６で確実にレーザ光２９を捕らえることができる。従って４分割光検出器２６の出力信号を監視することによって、レーザ光２９がカンチレバー１６の背面で照射スポットを形成したか否かを判定することができる。レーザ光２９の照射スポットがカンチレバー背面に形成された状態で第１ミラー２４の取付け角が固定される。
【００２８】
次の段階ではあおり機構２８の動作を制御して第２ミラー２５の調整を行う。第２ミラー２５の取付け角の調整は、４分割光検出器２６の４つの部分ａ〜ｄの各出力信号の和（Ｓｓ）が最大になるように、あおり機構２８で第２ミラー２５の取付け角を変更し、４分割光検出器２６の受光面上の拡大照射領域３０の位置を調整する。このようにして比較的大まかに光軸調整を自動的に行うことができる。
【００２９】
最終的には、加振用圧電部１５によるカンチレバー１６の振動状態を終了した状態で、本来のレーザ光の照射スポットを４分割光検出器２６の中心に位置するように第２ミラー２５を調整する。ただしカンチレバー１６の振動状態を急に止めると、照射スポットが小さくなりすぎて、上記和信号を得られない場合がある。そこで、第１発振器２１と第２発振器２２の出力信号を徐々に小さくしながら和信号を確実に取得し、得られた和信号が最大となるように第２ミラー２５を調整する。カンチレバー１６の振動状態が終了したとき、すなわち第１発振器２１と第２発振器２２の出力が０になったときには、４分割光検出器２６上のレーザ光２９の照射スポットは図８の▲３▼の状態にある。その後は、４分割光検出器２６から出力された検出信号に基づいて垂直変位成分Ｓｖと水平変位成分Ｓｈが最小になるように第２ミラー２５の調整を行う。第２ミラー２５の取付け角の調整は、演算制御装置１８の制御信号であおり機構２８の動作を制御することにより行われる。
【００３０】
以上の工程で明らかなように光てこ式光学検出系の光軸調整は演算制御装置１８の制御によって自動的に行われる。
【００３１】
上記実施形態では原子間力顕微鏡について説明したが、これに限定されず、光てこ式光学検出系を備える走査型プローブ顕微鏡に本発明による光軸調整機構を適用できる。拡大照射領域３０は、カンチレバー１６に対し上下振動とねじれ振動が合成されてなる振動を与えることによって形成されたが、広い面積を有する拡大照射領域を４分割光検出器２６の周囲に形成できるのであれば、任意の光軸調整用の振動を与えることができる。
【００３２】
【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、光てこ式光学検出系を備えた走査型プローブ顕微鏡において、光検出器の近くに形成されるレーザ光の照射領域が拡大されるようにカンチレバーに光軸調整用振動を与えるように構成したため、従来では経験のある測定操作者によって行われていた光軸調整を、光検出器から出力される検出信号を監視することによって自動的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光軸調整機構を備えた走査型プローブ顕微鏡の概略的な構成図である。
【図２】カンチレバーと加振用圧電部の拡大斜視図である。
【図３】第１ミラーの取付け角を変化させてレーザ光を走査させる状態を示す斜視図である。
【図４】カンチレバーの背面にレーザ光の照射スポットを当てるときの従来方式と本願発明の方式とを比較する解説図である。
【図５】従来の光軸調整を説明するための概略側面図である。
【図６】カンチレバー部分の拡大平面図である。
【図７】カンチレバー部分の拡大側面図である。
【図８】４分割光検出器の受光面でスポット位置を中心に移動させる制御状態を示す図である。
【符号の説明】
１１                  支持フレーム
１２                  試料
１３                  ＸＹＺスキャナ
１５                  加振用圧電部
１５ａ                上下振動用圧電素子
１５ｂ，１５ｃ        ねじれ振動用圧電素子
１６                  カンチレバー
１７                  探針
１８                  演算制御装置
２１                  第１発振器
２２                  第２発振器
２３                  レーザ光源
２４                  第１ミラー
２５                  第２ミラー
２６                  ４分割光検出器
２７，２８            あおり機構
２９                  レーザ光
３０                  拡大照射領域
【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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