特許 7639929 走査型プローブ顕微鏡およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-02-25

(45)【発行日】2025-03-05

(54)【発明の名称】走査型プローブ顕微鏡およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01Q 10/06 20100101AFI20250226BHJP

【ＦＩ】

G01Q10/06

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2023551042

(86)(22)【出願日】2022-03-23

(86)【国際出願番号】 JP2022013493

(87)【国際公開番号】W WO2023053522

(87)【国際公開日】2023-04-06

【審査請求日】2024-02-21

(31)【優先権主張番号】P 2021158201

(32)【優先日】2021-09-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001993

【氏名又は名称】株式会社島津製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】新井 浩

(72)【発明者】

【氏名】中島 秀郎

(72)【発明者】

【氏名】森口 志穂

(72)【発明者】

【氏名】中野 智陽

【審査官】野田 華代

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－２４９６８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／４２５３５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平８－９４６４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平７－２９５３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－９０２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２７５１５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第５３６５０７２（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００８／１２７７２２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｑ １０／００ー９０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料の表面に対向して配置される探針と、
前記試料と前記探針との相対位置を移動させるスキャナと、
前記試料の観察対象領域を複数の領域に分けて、前記スキャナを駆動して領域ごとに前記試料の表面を走査するように構成された駆動部と、
前記観察対象領域の観察画像として、前記複数の領域にそれぞれ対応する複数の画像データを取得するデータ処理部と、
前記複数の画像データを取得するための条件に関するユーザ入力を受け付ける入力手段とを備え、
前記データ処理部は、ユーザ入力に基づいて前記条件を設定するように構成され、前記条件は、前記スキャナの走査条件を含み、
前記データ処理部は、前記入力手段が、画像データごとの前記スキャナの走査範囲、隣接する２つの前記走査範囲の間隔、および前記スキャナの最大走査範囲から取得可能な最大視野数の３つの変数のうちのいずれか２つの変数についてのユーザ入力を受け付けたときには、前記３つの変数の関係を用いた演算処理を実行することにより、受け付けた前記２つの変数に基づいて、前記３つの変数の残りの１つの変数を算出する、走査型プローブ顕微鏡。

【請求項2】

前記試料は、粉体を含む試料であり、
前記データ処理部は、前記走査範囲の間隔に対応する変数の下限値を、前記粉体の標準粒子径に設定する、請求項１に記載の走査型プローブ顕微鏡。

【請求項3】

前記試料は、粉体を含む試料であり、
前記データ処理部は、
前記走査範囲の間隔を、前記粉体の標準粒子径以上の所定値に設定し、
前記走査範囲および前記最大視野数の２つの変数のうちのいずれか１つの変数のユーザ入力を受け付けると、受け付けた前記１つの変数に基づいて、前記２つの変数の残りの１つの変数を算出する、請求項１に記載の走査型プローブ顕微鏡。

【請求項4】

前記データ処理部は、前記最大走査範囲の中心に前記走査範囲を配置した状態で、前記最大走査範囲内に、互いに前記間隔をあけて配置することができる前記走査範囲の数を、前記最大視野数として算出する、請求項１から３のいずれか１項に記載の走査型プローブ顕微鏡。

【請求項5】

前記データ処理部は、前記最大視野数に基づいた前記複数の画像データの取得枚数に対するユーザ入力を受け付けたときに、前記取得枚数の前記画像データの取得順序を設定するように構成され、
前記データ処理部は、１番目に取得する前記画像データの走査範囲を指定するユーザ入力を受け付けると、前記１番目の画像データの走査範囲の位置に基づいて、２番目以降の画像データの取得順序を設定する、請求項１から４のいずれか１項に記載の走査型プローブ顕微鏡。

【請求項6】

前記データ処理部は、前記２番目以降の画像データの取得順序を設定するとき、前記取得枚数の前記画像データを取得するための前記スキャナの水平方向における移動距離が最短になるように、前記取得順序を設定する、請求項５に記載の走査型プローブ顕微鏡。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか１項に記載のデータ処理部を有するコンピュータを用いて、前記試料の前記観察対象領域の前記観察画像を取得するためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、走査型プローブ顕微鏡およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０００－２７５１５９号公報（特許文献１）には、カンチレバーの先端に探針を設け、試料に対して探針を接近させて試料表面の情報を取得する走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ：Scanning Probe Microscope）が開示される。この走査型プローブ顕微鏡は、取得した情報に基づいて画像データを生成し、試料表面の観察画像を該画像データに基づいて表示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０００－２７５１５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

試料表面の観察対象領域が、走査型プローブ顕微鏡の観察視野（走査範囲）よりも広域である場合、観察対象領域を複数の領域に分けて、領域ごとにその表面形状を観察することが行なわれる。この場合、複数の領域にそれぞれ対応する複数の画像データを取得するためには、画像データごとに試料表面の走査範囲を設定しておく必要がある。具体的には、観察対象領域内に複数の走査範囲を並べて配置するために、ユーザは、各走査範囲を位置決めする作業および、１つの走査範囲から他の走査範囲へ遷移するために試料を載置する試料台を移動させる量を設定する作業を行なうことが必要となる。これによると、取得する画像データの数が増えるに従って、ユーザによる作業の負担が増大することが懸念される。

【0005】

本開示はこのような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、試料の観察対象領域内を走査することによって、当該観察対象領域の表面形状を示す複数の画像データを取得する走査型プローブ顕微鏡において、ユーザの作業負担を軽減することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係る走査型プローブ顕微鏡は、試料の表面に対向して配置される探針と、試料と探針との相対位置を移動させるスキャナと、試料の観察対象領域を複数の領域に分けて、スキャナを駆動して領域ごとに試料の表面を走査するように構成された駆動部と、観察対象領域の観察画像として、複数の領域にそれぞれ対応する複数の画像データを取得するデータ処理部と、複数の画像データを取得するための条件に関するユーザ入力を受け付ける入力手段とを備える。データ処理部は、ユーザ入力に基づいて条件を設定するように構成される。条件は、スキャナの走査条件を含む。データ処理部は、入力手段が、画像データごとのスキャナの走査範囲、隣接する２つの走査範囲の間隔、およびスキャナの最大走査範囲から取得可能な最大視野数の３つの変数のうちのいずれか２つの変数についてのユーザ入力を受け付けたときには、受け付けた２つの変数に基づいて、３つの変数の残りの１つの変数を算出する。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、試料の観察対象領域内を走査することによって、当該観察対象領域の表面形状を示す複数の画像データを取得する走査型プローブ顕微鏡において、ユーザの作業負担を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態に係る走査型プローブ顕微鏡の構成を概略的に示す図である。

【図2】情報処理装置のハードウェア構成例を示す図である。

【図3】走査型プローブ顕微鏡にて実行される画像データの取得処理の手順を説明するためのフローチャートである。

【図4】複数の走査範囲の設定方法を説明するための図である。

【図5】スキャナの走査条件を設定するための設定画面の第１例を模式的に示す図である。

【図6】スキャナの走査条件の設定の処理手順を説明するためのフローチャートである。

【図7】スキャナの走査画面を設定するための設定画面の第２例を模式的に示す図である。

【図8】スキャナの走査画面を設定するための設定画面の第３例を模式的に示す図である。

【図9】スキャナの走査条件の設定の処理手順を説明するためのフローチャートである。

【図10】画像データの取得順序を設定するための設定画面の例を模式的に示す図である。

【図11】画像データの取得順序を説明するための図である。

【図12】画像データの取得順序の基本的な概念を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

【0010】

［走査型プローブ顕微鏡の構成］
図１は、実施の形態に係る走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ：Scanning Probe Microscope）の構成を概略的に示す図である。本実施の形態に係る走査型プローブ顕微鏡１００は、代表的には、プローブ（探針）３と試料Ｓの表面との間に働く原子間力（引力または斥力）を利用して試料Ｓの表面の形状を観察する原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Automatic Force Microscope）である。その他の走査型プローブ顕微鏡、例えば走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ：Scanning Tunneling Microscope）にも本開示を同様に適用することができる。

【0011】

図１を参照して、試料Ｓは、硬くて平らな基板１５の表面に固定されている。本実施の形態では、試料Ｓを、微粒子から構成される粉体試料であるとする。なお、試料Ｓは、粉体を含む試料であればよく、例えば粉体を含有する液体試料であってもよい。基板１５は、ガラス、マイカ（雲母）、シリコンウェハなどで形成されている。本実施の形態に係る走査型プローブ顕微鏡１００は、粉体試料の粒子解析などに用いることができる。

【0012】

走査型プローブ顕微鏡１００は、主たる構成要素として、観察装置１０と、情報処理装置２０と、表示装置３０と、入力装置４０とを備える。観察装置１０は、主たる構成要素として、光学系１と、カンチレバー２と、スキャナ１２と、試料保持部１４と、ＸＹ方向駆動部１６と、Ｚ方向駆動部１８と、フィードバック信号発生部２２と、走査信号発生部２４とを有する。

【0013】

スキャナ１２は、円筒形状を有しており、試料Ｓと探針３との相対的な位置関係を変化させるための移動装置である。試料Ｓを載置した基板１５は、スキャナ１２上に設けられた試料保持部１４によって保持される。スキャナ１２は、試料Ｓを、試料保持部１４の上面に平行な面内で互いに直交するＸ，Ｙの２軸方向に移動させるＸＹスキャナ１２ｘｙと、試料ＳをＸ軸およびＹ軸に対して直交するＺ軸方向に微動させるＺスキャナ１２ｚとを有する。ＸＹスキャナ１２ｘｙは、ＸＹ方向駆動部１６から印加される電圧によって変形する圧電素子を有する。Ｚスキャナ１２ｚは、Ｚ方向駆動部１８から印加される電圧によって変形する圧電素子を有する。なお、ＸＹスキャナ１２ｘｙおよびＺスキャナ１２ｚは、圧電素子に限定されるものではない。

【0014】

カンチレバー２は、板ばね状に形成されており、その一方端がホルダ４によって支持されている。カンチレバー２の他方端は自由端であり、試料ＳのＺ軸方向の上方に配置されている。カンチレバー２は、試料Ｓと対向する表面と、表面と反対側の裏面とを有する。カンチレバー２の自由端の先端部の表面には、試料Ｓに対向するように探針３が配置されている。当該先端部の裏面には、光を反射する反射面が設けられている。探針３の反対側探針３と試料Ｓとの間に働く原子間力によって、カンチレバー２の先端部がＺ軸方向に変位する。

【0015】

カンチレバー２のＺ軸方向の上方には、カンチレバー２の撓み量（すなわち、先端部の変位量）を検出するための光学系１が設けられている。光学系１は、試料Ｓの観察時にレーザ光をカンチレバー２の裏面（反射面）に照射し、当該反射面で反射されたレーザ光を検出する。具体的には、光学系１は、レーザ光源６と、ビームスプリッタ５と、反射鏡７と、光検出器８とを有する。

【0016】

レーザ光源６は、レーザ光を発射するレーザ発振器を有する。光検出器８は、入射されたレーザ光を検出するフォトダイオードを有する。レーザ光源６から発射されたレーザ光ＬＡは、ビームスプリッタ５で反射され、カンチレバー２の裏面（反射面）に照射される。カンチレバー２の裏面で反射されたレーザ光は、さらに反射鏡７によって反射されて光検出器８に入射する。

【0017】

光検出器８は、カンチレバー２のＺ軸方向（変位方向）に複数（通常２つ）に分割された受光面を有する。あるいは、光検出器８は、Ｚ軸方向およびＹ軸方向に４分割された受光面を有する。カンチレバー２の先端部がＺ軸方向に変位すると、複数の受光面に照射される光量の割合が変化することから、その複数の受光光量に基づいて、カンチレバー２の撓み量（変位量）を検出することができる。

【0018】

フィードバック信号発生部２２は、光検出器８から与えられる検出信号を演算処理することによって、カンチレバー２の撓み量を算出する。フィードバック信号発生部２２は、探針３と試料Ｓとの間の原子間力が常に一定になるように試料ＳのＺ方向位置を制御する。具体的には、フィードバック信号発生部２２は、算出したカンチレバー２の撓み量と目標値との偏差Ｓｄを算出し、偏差ＳｄがゼロになるようにＺスキャナ１２ｚを駆動するための制御量を算出する。フィードバック信号発生部２２は、この制御量に対応してＺスキャナ１２ｚを変位させるための電圧値Ｖｚを算出する。フィードバック信号発生部２２は、電圧値Ｖｚを示す信号をＺ方向駆動部１８に出力する。Ｚ方向駆動部１８は、電圧値ＶｚをＺスキャナ１２ｚに印加する。

【0019】

走査信号発生部２４は、予め設定された走査条件に従って、試料Ｓが探針３に対してＸ軸およびＹ軸方向に相対移動するように、Ｘ軸方向の電圧値ＶｘおよびＹ軸方向の電圧値Ｖｙを算出する。走査信号発生部２４は、算出した電圧値Ｖｘ，Ｖｙを示す信号をＸＹ方向駆動部１６に出力する。ＸＹ方向駆動部１６は、電圧値ＶｘおよびＶｙをＸＹスキャナ１２ｘｙに印加する。なお、走査条件は、ＸＹ平面における走査範囲（すなわち、観察視野）、走査方向および走査速度に関する情報を含んでいる。走査条件の詳細については後述する。

【0020】

情報処理装置２０は、主として観察装置１０の動作を制御するものであり、データ処理部２６と、記憶部２８とを有する。

【0021】

Ｚ軸方向のフィードバック量（Ｚスキャナ１２ｚへの印加電圧Ｖｚおよび偏差Ｓｄ）を示す信号はＺ軸方向駆動部１８からデータ処理部２６に送られるとともに、記憶部２８に記憶される。データ処理部２６は、予め記憶部２８に記憶されている電圧Ｖｚとそれに対応した試料ＳのＺ軸方向の変位量との関係を示す相関情報に基づいて、電圧Ｖｚから試料ＳのＺ軸方向の変位量を算出する。算出された変位量は、試料ＳのＺ軸方向の位置を示す値（以下、「Ｚ値」とも称する）を反映したものとなる。データ処理部２６は、走査範囲におけるＸ軸およびＹ軸方向の各位置において、試料ＳのＺ軸方向の変位量を算出することにより、試料Ｓの表面の形状を表す３次元の画像データを作成する。

【0022】

この画像データは、ＸＹ平面上の各位置におけるＺ軸方向の位置を示す値（Ｚ値）を含んでいる。なお、Ｚ値は、基板１５上の各位置における表面の高さに対応し、そのうち試料Ｓが存在する位置では試料Ｓを含む高さに対応している。データ処理部２６は、作成した画像データを表示装置３０に表示するとともに、記憶部２８に記憶する。

【0023】

［情報処理装置のハードウェア構成］
図２は、情報処理装置２０のハードウェア構成例を示す図である。図２を参照して、情報処理装置２０は、主たる構成要素として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１６０と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１６２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１６４と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１６６と、通信Ｉ／Ｆ（Interface）１６８と、表示Ｉ／Ｆ１７０と、入力Ｉ／Ｆ１７２とを有する。各構成要素はデータバスによって相互に接続されている。なお、情報処理装置２０のハードウェア構成のうち少なくとも一部分は、観察装置１０の内部にあってもよい。あるいは、情報処理装置２０は、走査型プローブ顕微鏡１００とは別体として構成し、走査型プローブ顕微鏡１００との間で双方向に通信を行なうように構成してもよい。

【0024】

通信Ｉ／Ｆ１６８は、観察装置１０と通信するためのインターフェイスである。表示Ｉ／Ｆ１７０は、表示装置３０と通信するためのインターフェイスである。入力Ｉ／Ｆ１７２は、入力装置４０と通信するためのインターフェイスである。

【0025】

ＲＯＭ１６２は、ＣＰＵ１６０にて実行されるプログラムを格納する。ＲＡＭ１６４は、ＣＰＵ１６０におけるプログラムの実行により生成されるデータ、および通信Ｉ／Ｆ１６８を経由して入力されるデータを一時的に格納することができる。ＲＡＭ１６４は、作業領域として利用される一時的なデータメモリとして機能し得る。ＨＤＤ１６６は、不揮発性の記憶装置である。ＨＤＤ１６６に代えて、フラッシュメモリなどの半導体記憶装置を採用してもよい。

【0026】

ＲＯＭ１６２に格納されているプログラムは、記憶媒体に格納されて、プログラムプロダクトとして流通されてもよい。または、プログラムは、情報提供事業者によって、いわゆるインターネットなどによりダウンロード可能なプロダクトプログラムとして提供されてもよい。情報処理装置２０は、記憶媒体またはインターネットなどにより提供されたプログラムを読み取る。情報処理装置２０は、読み取ったプログラムを所定の記憶領域（例えばＲＯＭ１６２）に記憶する。ＣＰＵ１６０は、当該プログラムを実行することにより、後述する画像データの取得処理を実行することができる。

【0027】

表示装置３０は、画像データの取得条件を設定するための設定画面を表示することができる。また、画像データの取得中、表示装置３０は、情報処理装置２０にて作成された画像データおよび、この画像データを処理して得られたデータを表示することができる。

【0028】

入力装置４０は、ユーザ（例えば、分析者）からの情報処理装置２０に対する指示を含む入力を受け付ける。入力装置４０は、キーボード、マウスおよび、表示装置３０の表示画面と一体的に構成されたタッチパネルなどを含み、画像の取得条件などを受け付ける。

【0029】

［走査型プローブ顕微鏡の動作］
次に、図１に示した走査型プローブ顕微鏡１００の動作について説明する。

【0030】

本実施の形態では、試料Ｓ（粉体試料）の粒径評価を行なうために、走査型プローブ顕微鏡１００を用いて試料Ｓの表面形状の観察画像である画像データを取得するものとする。

【0031】

ここで、走査型プローブ顕微鏡１００において、ＸＹ平面上の走査範囲（撮像視野）は、ＸＹスキャナ１２ｘｙに含まれる圧電素子の可動範囲によって制限される。そのため、試料Ｓの表面の観察対象領域が、走査型プローブ顕微鏡１００の走査範囲に比べて広い場合には、観察対象領域を複数の領域に分けて、領域ごとにその表面形状を観察することが行なわれる。この場合、走査型プローブ顕微鏡１００は、複数の領域を順番に連続して観察するために、１つの走査範囲（撮像視野）についての画像データが取得されるごとに、走査範囲をＸ軸および／またはＹ軸方向に移動（オフセット）させるように構成される。これによると、複数の領域にそれぞれ対応する複数の画像データが１つずつ順番に作成されることになる。

【0032】

このような複数の画像データを自動的に連続して取得するために、走査型プローブ顕微鏡１００では、最初に、複数の画像データを取得するための条件が設定される。この複数の画像データの取得条件には、スキャナ１２の走査に関する条件、複数の画像データの取得順序に関する条件、取得した画像データの処理に関する条件、および画像データの表示に関する条件などが含まれる。設定された条件に従って情報処理装置２０が観察装置１０の動作を制御することにより、観察対象領域について複数の画像データを取得することができる。

【0033】

図３は、走査型プローブ顕微鏡１００にて実行される画像データの取得処理の手順を説明するためのフローチャートである。図３に示すように、画像データの取得処理は、画像データの取得条件を設定する工程（Ｓ０１）、カンチレバー２をチューニングする工程（Ｓ０２）、画像データを取得する工程（Ｓ０３）、画像データを処理および抽出する工程（Ｓ０４）、画像データを保存する工程（Ｓ０５）および、画像データを表示する工程（Ｓ０６）を備える。以下に、各工程の処理について説明する。

【0034】

（１）画像データの取得条件を設定する工程（図３のＳ０１）
画像データを取得条件を設定する工程（図３のＳ０１）では、カンチレバー２のチューニング条件（Ｓ１０）、スキャナ１２の走査条件（Ｓ１１）、画像データの取得順序（Ｓ１２）、画像データの処理条件（Ｓ１３）、粒子解析の処理条件（Ｓ１４）、および画像データおよびこれに基づくデータ（例えば、粒径分布データなど）の表示条件（Ｓ１５）が設定される。なお、ステップＳ０１にて設定される条件はこれらに限定されるものではない。また、これらの条件を設定する順序についても限定されるものではなく、ユーザが任意の順序で設定することができる。本実施の形態では、表示装置３０は、画像データの取得条件を設定するための設定画面を表示可能に構成されている。ユーザは、入力装置４０を操作することにより、当該設定画面上で各種条件を設定することができる。

【0035】

（１－１）カンチレバーのチューニング条件（Ｓ１０）
カンチレバー２のチューニング条件（Ｓ１０）は、走査型プローブ顕微鏡１００の動作モードがダイナミックモードである場合に設定される条件である。チューニング条件は、カンチレバー２の種類、カンチレバー２を励振させる周波数範囲および振幅などの項目を含んでいる。ユーザは、入力装置４０を用いて各項目を設定することができる。

【0036】

なお、ダイナミックモードでは、試料Ｓの表面に近づけたカンチレバー２をその共振点付近の周波数で励振させる。探針３と試料Ｓの表面との間に作用する原子間力によって、カンチレバー２の振動の振幅が変化する。フィードバック信号発生部２２（図１参照）は、この振動の振幅が一定となるように試料ＳをＺ軸方向に微動させるべくＺスキャナ１２ｚをフィードバック制御する。このフィードバック制御のための制御量をデータ処理部２６で処理することによって、試料Ｓの表面形状の画像データを作成することができる。

【0037】

（１－２）スキャナの走査条件（Ｓ１１）
スキャナ１２の走査条件の設定（Ｓ１１）においては、ＸＹスキャナ１２ｘｙのＸ軸およびＹ軸方向の移動に関する条件が設定される。上述したように、試料Ｓの表面の観察対象領域が複数の領域に分割される場合、この複数の領域にそれぞれ対応して複数の走査範囲が設定される。図４は、複数の走査範囲の設定方法を説明するための図である。

【0038】

図４を参照して、ＸＹスキャナ１２ｘｙは、Ｘ＝０を中心としてＸ軸の正方向および負方向に変形することができるとともに、Ｙ＝０を中心としてＹ軸の正方向および負方向に変形することができる。これにより、ＸＹ平面の原点（０，０）を中心として、試料ＳをＸ軸の正方向および負方向、ならびにＹ軸の正方向および負方向に移動させることができる。なお、Ｘ，Ｙの各軸方向における移動量（変形量）は、ＸＹスキャナ１２ｘｙに印加する電圧Ｖｘ，Ｖｙによって制御することができる。原点（０，０）は、Ｘ軸方向の移動量（変形量）およびＹ軸方向の移動量（変形量）がともにゼロである状態（初期状態）を示している。

【0039】

図４には、ＸＹスキャナ１２ｘｙの最大走査範囲Ｒｍａｘが示されている。最大走査範囲Ｒｍａｘは、原点（０，０）を中心とする正方形の形状を有している。この正方形の一辺の長さＬｍａｘは、ＸＹスキャナ１２ｘｙのＸおよびＹの各軸方向における可動範囲によって決まる。

【0040】

ステップＳ１１では、最大走査範囲Ｒｍａｘ内に複数の走査範囲Ｒを設定することができる。１つの走査範囲Ｒは、１つの画像データを作成するためにＸＹスキャナ１２ｘｙが探針３と試料Ｓとを相対移動させる範囲に相当する。言い換えれば、１つの走査範囲Ｒは、１つの画像データを作成するために探針３が試料Ｓの表面を走査する範囲に相当する。走査範囲Ｒは、一辺の長さがＬの正方形の形状を有している。

【0041】

図４に示すように、複数の走査範囲Ｒは、原点（０，０）を中心として、Ｘ，Ｙの各軸方向に等間隔に配置される。具体的には、複数の走査範囲Ｒのうちの１つの走査範囲Ｒ１が、その中心が原点（０，０）上に位置するように配置される。そして、この走査範囲Ｒ１を中心として、複数の走査範囲ＲがＸおよびＹの各軸方向に互いに間隔Ｄをあけて並べて配置される。図４の例では、走査範囲Ｒ１を中心として、合計９個の走査範囲Ｒが３×３のマトリクス状に配置されている。

【0042】

このように原点（０，０）を中心に走査範囲Ｒ１を配置し、この走査範囲Ｒ１を中心として複数の走査範囲Ｒを配置する構成とすることにより、最大走査範囲Ｒｍａｘ内には、Ｘ軸の正方向および負方向に対して均等に走査範囲Ｒが配置されるとともに、Ｙ軸の正方向および負方向に対して均等に走査範囲Ｒが配置されることになる。これによると、試料Ｓの表面の観察対象領域を、複数の走査範囲Ｒ（観察視野）によって満遍なく観察することが可能となる。

【0043】

なお、図４中に点線で示すように、少なくとも一部が最大走査範囲Ｒｍａｘを超えている正方形については、走査範囲Ｒとして設定されない。本明細書では、最大走査範囲Ｒｍａｘから取得可能な走査範囲Ｒ（観察視野）の個数の最大値を「最大視野数Ｎｍａｘ」と定義する。図４の例では、最大視野数Ｎｍａｘ＝９である。

【0044】

上述したように、最大走査範囲ＲｍａｘはＸＹスキャナ１２ｘｙの可動範囲に基づいた固定値であることから、最大視野数Ｎｍａｘは、走査範囲Ｒの長さＬと、隣接する走査範囲Ｒの間隔Ｄとに応じて決まる。すなわち、最大視野数Ｎｍａｘ、走査範囲Ｒの長さＬおよび、走査範囲Ｒの間隔Ｄは、これら３つの変数のうちのいずれか２つの変数の値が決まると、残りの１つの変数が一意に決まるという関係を有している。

【0045】

ステップＳ１１では、この３つの変数の関係を利用することにより、ユーザによる入力作業を単純化する。具体的には、ユーザによる入力作業は、表示装置３０に示される、走査条件を設定するための設定画面を用いて行なうことができる。図５は、スキャナ１２の走査条件を設定するための設定画面の第１例を模式的に示す図である。

【0046】

図５に示すように、設定画面には、走査範囲Ｒ（長さＬ）の数値を設定するためのタブ５０、走査範囲Ｒの間隔Ｄの数値を設定するためのタブ５２、最大視野数Ｎｍａｘの数値を設定するためのタブ５４、画像データの取得枚数Ｎの数値を設定するためのタブ５６、および走査速度の数値を設定するためのタブ５８が表示されている。なお、ユーザによる走査条件の設定を受け付けるための入力手段は、タブに限定されるものではなく、任意のインターフェイス（ＧＵＩ（Graphical User Interface）など）を採用することができる。なお、走査速度は、走査１ラインの速度である。１秒間で１ラインを往復走査するときの走査速度が１［Ｈｚ］となる。

【0047】

図５の設定画面に示されるいずれのタブもユーザによる入力を受け付け可能に構成されている。なお、タブ５０，５２には、数値の単位（μｍ／ｎｍ）を切り替えるためのタブが付されている。

【0048】

ユーザは、入力装置４０を用いて各タブに対して数値を入力することができる。なお、走査範囲Ｒの長さＬの設定可能範囲の上限値および下限値は、ＸＹスキャナ１２ｘｙの可動範囲によって決まる。設定可能範囲の上限値は最大走査範囲Ｒｍａｘの一辺の長さＬｍａｘとなる。走査範囲Ｒの間隔Ｄは０を下限値とすることができる。すなわち、隣接する２つの走査範囲Ｒを間隔をあけずに配置することができる。

【0049】

図５の設定画面において、走査範囲Ｒのタブ５０、走査範囲Ｒの間隔Ｄのタブ５２および、最大視野数Ｎｍａｘのタブ５４については、ユーザがいずれか２つのタブに数値を入力すると、残りの１つのタブの数値が自動的に算出されるように構成されている。このような構成は、データ処理部２６が、上述した３つの変数の関係を用いた演算処理を実行することによって実現することができる。

【0050】

具体的には、最大走査範囲Ｒｍａｘの長さＬｍａｘ、走査範囲Ｒの長さＬ、走査範囲Ｒの間隔Ｄ、および最大視野数Ｎｍａｘの間には、次式（１）で示す関係が成立する。
Ｌｍａｘ≧Ｌ×Ｎｍａｘ^１／２＋Ｄ×（Ｎｍａｘ^１／２－１） …（１）
上記式（１）の左辺のＬｍａｘは固定値であるため、右辺においてＬ，ＤおよびＮｍａｘの３つの変数のうちの２つの変数が設定されると、残りの１つの変数を算出することができる。上記式（１）に示す関係を示す関係式またはテーブルなどを予め用意しておくことにより、データ処理部２６は、２つの変数が入力されると、関係式またはテーブルを用いて残りの１つの変数を求めることができる。

【0051】

図６は、スキャナ１２の走査条件の設定（図３のＳ１１）の処理手順を説明するためのフローチャートである。図６のフローチャートは、情報処理装置２０のデータ処理部２６により実行される。

【0052】

図６を参照して、ステップＳ２０により、データ処理部２６は、図５に示す走査条件の設定画面のタブ５０に走査範囲Ｒの長さＬが入力されたか否かを判定する。ステップＳ２０および後述するステップＳ２１，Ｓ２３，Ｓ２４，Ｓ２６における判定は、入力装置４０から入力Ｉ／Ｆ１７２に送信されるユーザ入力に基づいて判定することができる。

【0053】

タブ５０に走査範囲Ｒの長さＬが入力された場合（Ｓ２０にてＹＥＳ）、データ処理部２６は、続いてステップＳ２１により、設定画面のタブ５２に走査範囲Ｒの間隔Ｄが入力されたか否かを判定する。タブ５２に走査範囲Ｒの間隔Ｄが入力された場合（Ｓ２１にてＹＥＳ）、データ処理部２６は、ステップＳ２２において、予め設定されている最大走査範囲Ｒｍａｘと、ステップＳ２０，Ｓ２１にて入力された走査範囲Ｒの長さＬおよび間隔Ｄとに基づいて、最大視野数Ｎｍａｘを算出する。最大視野数Ｎｍａｘは、上記式（１）の関係に基づいた関係式またはテーブルを用いることにより算出することができる。データ処理部２６は、算出した最大視野数Ｎｍａｘの値を設定画面のタブ５４に表示する。

【0054】

一方、ステップＳ２０にて走査範囲Ｒの長さＬがタブ５０に入力されない場合（Ｓ２０にてＮＯ）、データ処理部２６は、ステップＳ２３により、設定画面のタブ５４に最大視野数Ｎｍａｘの値が入力されたか否かを判定する。

【0055】

タブ５４に最大視野数Ｎｍａｘが入力された場合（Ｓ２３にてＹＥＳ）、データ処理部２６は、続いてステップＳ２４により、設定画面のタブ５２に走査範囲Ｒの間隔Ｄが入力されたか否かを判定する。タブ５２に走査範囲Ｒの間隔Ｄが入力された場合（Ｓ２４にてＹＥＳ）、データ処理部２６は、ステップＳ２５において、予め設定されている最大走査範囲Ｒｍａｘと、ステップＳ２３，Ｓ２４にて入力された最大視野数Ｎｍａｘおよび走査範囲Ｒの間隔Ｄとに基づいて、走査範囲Ｒの長さＬを算出する。走査範囲Ｒの長さＬは、上記式（１）の関係に基づいた関係式またはテーブルを用いることにより算出することができる。データ処理部２６は、算出した走査範囲Ｒの長さＬの値を設定画面のタブ５０に表示する。

【0056】

ステップＳ２１にて走査範囲Ｒの間隔Ｄがタブ５２に入力されない場合（Ｓ２１にてＮＯ）、データ処理部２６は、ステップＳ２６により、設定画面のタブ５４に最大視野数Ｎｍａｘの値が入力されたか否かを判定する。

【0057】

タブ５４に最大視野数Ｎｍａｘが入力された場合（Ｓ２６にてＹＥＳ）、データ処理部２６は、ステップＳ２７において、予め設定されている最大走査範囲Ｒｍａｘと、ステップＳ２０，Ｓ２６にて入力された走査範囲Ｒの長さＬおよび最大視野数Ｎｍａｘとに基づいて、走査範囲Ｒの間隔Ｄを算出する。走査範囲Ｒの間隔Ｄは、上記式（１）の関係に基づいた関係式またはテーブルを用いることにより算出することができる。データ処理部２６は、算出した走査範囲Ｒの間隔Ｄの値を設定画面のタブ５２に表示する。

【0058】

ステップＳ２０～Ｓ２７によって最大視野数Ｎｍａｘ、走査範囲Ｒの長さＬおよび走査範囲Ｒの間隔Ｄが設定されると、データ処理部２６は、ステップＳ２８に進み、設定画面のタブ５６に画像データの取得枚数Ｎが入力されたか否かを判定する。画像データの取得枚数Ｎは、１以上Ｎｍａｘ以下の範囲で設定することができる。タブ５６に取得枚数Ｎが入力された場合（Ｓ２８にてＹＥＳ）、データ処理部２６は処理を終了する。

【0059】

なお、走査条件を設定する処理は、図５の設定画面および図６のフローチャートに限定されるものではない。例えば、走査条件として、フィードバック信号発生部２２により実行されるフィードバック制御に関する条件、および画像データの画素数などを設定することができる。

【0060】

（第１変更例）
図７は、スキャナ１２の走査画面を設定するための設定画面の第２例を模式的に示す図である。図７に示す設定画面は、図５に示す設定画面にタブ６０を追加したものである。

【0061】

タブ６０には、走査範囲Ｒの間隔Ｄの設定可能な範囲の下限値が予め入力されている。この間隔Ｄの下限値は、試料Ｓとなる粉体試料の標準粒子径に設定されている。粉体試料の標準粒子径は、粉体試料の既知の粒径分布に基づいて設定することができる。例えば、標準粒子径を、既知の粒径分布における平均粒子径に設定することができる。あるいは、標準粒子径を、既知の粒径分布に基づいて設定される粒子径の目標値に設定することができる。

【0062】

ここで、走査範囲Ｒの間隔Ｄが粉体試料の標準粒子径よりも小さいときには、間隔Ｄ上に位置する粒子が、間隔Ｄを挟んで隣接する２つの走査範囲Ｒに跨って存在する場合が生じ得る。この場合、当該粒子は２つの走査範囲Ｒにおいて重複して観察されることになる。その結果、各観察視野に存在する粒子数をカウントする場合、１つの粒子を２つの走査範囲Ｒにおいて重複してカウント（いわゆるダブルカウント）することになり、結果的に粒子数のカウント値の精度を低下させてしまうことが懸念される。

【0063】

第１変更例では、走査範囲Ｒの間隔Ｄの下限値を試料Ｓの標準粒子径に設定することにより、走査範囲Ｒの間隔Ｄを標準粒子径以上の値に設定することができる。これによると、間隔Ｄ上に位置する粒子は、間隔Ｄと隣接する２つの走査範囲Ｒのいずれか一方にのみ存在する、もしくは、２つの走査範囲Ｒのいずれにも存在しないことになり、１つの粒子が２つの走査範囲Ｒに跨って存在することを防ぐことができる。したがって、上述したダブルカウントを回避することができる。

【0064】

（第２変更例）
図８は、スキャナ１２の走査画面を設定するための設定画面の第３例を模式的に示す図である。図８に示す設定画面は、図５に示す設定画面におけるタブ５２を、タブ５２Ａに置き換えたものである。

【0065】

タブ５２Ａでは、走査範囲Ｒの間隔Ｄが、試料Ｓの標準粒子径以上の所定値に予め設定されている。図８の例では、間隔Ｄは試料Ｓの標準粒子径に設定されている。間隔Ｄは試料Ｓの標準粒子径以上であればよく、例えば、標準粒子径に所定値を加算した値、または標準粒子径を所定倍した値であってもよい。

【0066】

本変更例では、試料Ｓとなる粉体試料の種類ごとに標準粒子径を予め登録しておくことにより、図８の設定画面を表示装置３０に表示させたときに、試料Ｓの標準粒子径がタブ５２Ａに自動的に入力されるように構成することができる。

【0067】

図８の設定画面ではタブ５２Ａの数値が予め設定されているため、ユーザは、入力装置４０を用いて残りのタブ５０，５４，５６に対して数値を入力することができる。このとき、走査範囲Ｒのタブ５０および、最大視野数Ｎｍａｘのタブ５４については、ユーザがいずれか１つのタブに数値を入力すると、残りの１つのタブの数値が自動的に算出されるように構成される。

【0068】

このような構成は、情報処理装置２０が、上述した３つの変数の関係を用いた演算処理を実行することによって実現することができる。具体的には、次式（１）で示す関係においてＬｍａｘおよびＤが固定値であるため、データ処理部２６は、ＬおよびＮｍａｘの２つの変数のうちの１つの変数が設定されると、残り１つの変数を算出することができる。

【0069】

図９は、スキャナ１２の走査条件の設定（図３のＳ１１）の処理手順を説明するためのフローチャートである。図９のフローチャートは、情報処理装置２０のデータ処理部２６により実行される。

【0070】

図９を参照して、データ処理部２６は、ステップＳ３０において、図８に示す走査条件の設定画面のタブ５２Ａにおける走査範囲Ｒの間隔Ｄを、試料Ｓの粉体試料の標準粒子径以上の所定値（例えば、標準粒子径）に設定する。

【0071】

次に、データ処理部２６は、ステップＳ３１により、設定画面のタブ５０に走査範囲Ｒの長さＬが入力されたか否かを判定する。ステップＳ３１および後述するステップＳ３３における判定は、入力装置４０から入力Ｉ／Ｆ１７２に送信されるユーザ入力に基づいて判定することができる。

【0072】

タブ５０に走査範囲Ｒの長さＬが入力された場合（Ｓ３１にてＹＥＳ）、データ処理部２６は、ステップＳ３２において、予め設定されている最大走査範囲Ｒｍａｘ、ステップＳ３０にて設定された走査範囲Ｒの間隔およびステップＳ２１にて入力された走査範囲Ｒの長さＬに基づいて、最大視野数Ｎｍａｘを算出する。最大視野数Ｎｍａｘは、上記式（１）の関係に基づいた関係式またはテーブルを用いることにより算出することができる。データ処理部２６は、算出した最大視野数Ｎｍａｘの値を設定画面のタブ５４に表示する。

【0073】

一方、ステップＳ３１にて走査範囲Ｒの長さＬがタブ５０に入力されない場合（Ｓ３１にてＮＯ）、データ処理部２６は、ステップＳ３３により、設定画面のタブ５４に最大視野数Ｎｍａｘの値が入力されたか否かを判定する。

【0074】

タブ５４に最大視野数Ｎｍａｘが入力された場合（Ｓ３３にてＹＥＳ）、データ処理部２６は、ステップＳ３４において、予め設定されている最大走査範囲Ｒｍａｘ、ステップＳ３０にて設定された走査範囲Ｒの間隔Ｄおよび、ステップＳ３３にて入力された最大視野数Ｎｍａｘに基づいて、走査範囲Ｒの長さＬを算出する。走査範囲Ｒの長さＬは、上記式（１）の関係に基づいた関係式またはテーブルを用いることにより算出することができる。データ処理部２６は、算出した走査範囲Ｒの長さＬの値を設定画面のタブ５０に表示する。

【0075】

ステップＳ３０～Ｓ３４によって最大視野数Ｎｍａｘ、走査範囲Ｒの長さＬおよび走査範囲Ｒの間隔Ｄが設定されると、データ処理部２６は、ステップＳ３５に進み、設定画面のタブ５６に画像データの取得枚数Ｎが入力されたか否かを判定する。タブ５６に取得枚数Ｎが入力された場合（Ｓ３５にてＹＥＳ）、データ処理部２６は処理を終了する。

【0076】

なお、走査条件を設定する処理は、図８の設定画面および図９のフローチャートに限定されるものではない。例えば、走査条件として、さらに、フィードバック信号発生部２２により実行されるフィードバック制御の条件、および画像データの画素数などを設定することができる。

【0077】

このように第２変更例では、隣接する２つの走査範囲Ｒの間隔Ｄが試料Ｓの標準粒子径以上の値に予め設定されているため、ユーザは走査範囲Ｒの長さＬおよび最大視野数Ｎｍａｘのいずれか一方の数値を入力すれば足りる。これにより、ユーザの入力作業を単純化することができる。また、走査範囲Ｒの間隔Ｄは、試料Ｓの標準粒子径以上の値に設定されているため、上述したダブルカウントの問題を回避することができる。

【0078】

（１－３）画像データの取得順序（図３のＳ１２）
画像データの取得順序を設定する工程（図３のＳ１２）においては、ステップＳ１１で設定された取得枚数Ｎの画像データを取得する順序が設定される。

【0079】

図１０は、画像データの取得順序を設定するための設定画面の例を模式的に示す図である。図１０の設定画面は、表示装置３０の表示画面に表示することができる。

【0080】

図１０に示すように、設定画面には、画像データの取得を開始したときに１番目に取得する画像データを指定するためのタブ７０と、画像データの取得方向を設定するためのタブ７２とが表示されている。

【0081】

図１１は、画像データの取得順序を説明するための図である。図１１には、画像データの取得枚数Ｎ＝９である場合の画像データの取得順序が示されている。取得枚数Ｎ＝９の場合、ステップＳ１１で設定された走査範囲Ｒの長さＬおよび間隔Ｄに従って配置される９個の走査範囲に対応して、９枚の画像データＤ１～Ｄ９が取得されることになる。

【0082】

ユーザは、図１０の設定画面において、９枚の画像データＤ１～Ｄ９のうち１番目に取得する画像データを指定することができる。図１１の例では、ＸＹ平面の原点（０，０）上に位置する画像データＤ５が１番目の画像データに指定されたものとする。

【0083】

ユーザによって１番目の画像データＤ５が指定されると、データ処理部２６は、残り８枚の画像データの取得順序を設定する。具体的には、データ処理部２６は、９枚の画像データＤ１～Ｄ９を取得するためのＸＹスキャナ１２ｘｙの移動距離が最短になるように取得順序を設定する。図１１の例では、Ｄ５→Ｄ８→Ｄ７→Ｄ４→Ｄ１→Ｄ２→Ｄ２→Ｄ３→Ｄ６→Ｄ９の順に、時計回りに画像データが取得されるように取得順序が設定されている。

【0084】

後述する画像データを取得する工程（図３のＳ０３）が開始されると、情報処理装置２０の走査信号発生部２４は、設定された取得順序に従って、ＸＹスキャナ１２ｘｙの走査範囲Ｒを移動させる。具体的には、走査信号発生部２４は、１つの走査範囲Ｒについて１枚の画像データが取得されると、次の画像データを取得するために走査範囲Ｒを移動させる。このように画像データの取得と、走査範囲Ｒの移動とを交互に繰り返すことにより、設定された取得順序に従って画像データが１つずつ順番に取得されることになる。

【0085】

このとき、走査信号発生部２４は、次の走査範囲Ｒの開始位置を目標値としてＸ軸方向の電圧値ＶｘおよびＹ軸方向の電圧値Ｖｙを算出し、算出した電圧値Ｖｘ，ＶｙをＸＹ方向駆動部１６に出力する。ＸＹ方向駆動部１６によるＸＹスキャナ１２ｘｙの駆動にオープンループ制御を用いた場合には、現在位置を検知しながらＸＹスキャナ１２ｘｙの移動を制御するフィードバック制御と比較して、ＸＹスキャナ１２ｘｙを高速に移動させることができる。その一方で、ＸＹスキャナ１２ｘｙの移動量が大きくなると、目標位置と実際の位置との間にずれが生じてしまう可能性が懸念される。このずれを抑制するためには、ＸＹスキャナ１２ｘｙの移動量を小さくする必要がある。

【0086】

そこで、情報処理装置２０は、ＸＹスキャナ１２ｘｙの移動距離が最短となるように、Ｎ枚の画像データの取得順序を設定する。図１２は、画像データの取得順序の基本的な概念を説明するための図である。

【0087】

図１２に示すように、１つの走査範囲Ｒについて画像データを取得した後に次の画像データを取得する場合、走査信号発生部２４は、当該走査範囲に対してＹ軸方向に隣接する走査範囲またはＸ軸方向に隣接する走査範囲にＸＹスキャナ１２ｘｙを移動させるように構成されている。図１２の例では、走査範囲の移動方向として、Ｙ軸の負方向をＰ１、Ｘ軸の負方向をＰ２、Ｙ軸の正方向をＰ３、Ｘ軸の正方向をＰ４とする。画像データの取得方向を時計回りに設定した場合には、走査範囲の移動方向に、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の順に優先度を設ける。

【0088】

１番目の画像データＤ１を取得すると、走査信号発生部２４は、ＸＹスキャナ１２ｘｙの走査範囲を方向Ｐ１に移動させる。移動後の走査範囲について２番目の画像データＤ２を取得すると、走査信号発生部２４は、走査範囲をさらに方向Ｐ１に移動させる。図１２のように、方向Ｐ１に隣接する走査範囲が存在しない場合、走査信号発生部２４は、走査範囲を方向Ｐ２に移動させる。移動後の走査範囲について３番目の画像データＤ３を取得すると、走査信号発生部２４は、走査範囲をさらに方向Ｐ２に移動させる。図１２のように、方向Ｐ２に隣接する走査範囲が存在しない場合、走査信号発生部２４は、走査範囲を方向Ｐ３に移動させる。移動後の走査範囲について４番目の画像データＤ３を取得すると、走査信号発生部２４は、走査範囲をさらに方向Ｐ３に移動させる。図１２のように、方向Ｐ３に隣接する走査範囲が存在しない場合、走査信号発生部２４は、走査範囲を方向Ｐ４に移動させる。図１２の例では、時計回りに４枚の画像データＤ１～Ｄ４が順番に取得される。なお、図示は省略するが、画像データの取得方向を反時計回りに設定した場合には、図１２に示す４つの移動方向Ｐ１～Ｐ４に対して、Ｐ１，Ｐ４，Ｐ３，Ｐ２の順に優先度を設定すればよい。

【0089】

図１０に示す設定画面において、ユーザは、取得開始を示すタブ７０において、１番目に取得する画像データの走査範囲を設定し、取得方向を示すタブ７２において、画像データの取得方向（時計回り／反時計回り）とを設定することができる。データ処理部２６は、入力装置４０からユーザ入力を受けると、図１１および図１２に説明した概念に基づいて、Ｎ枚の画像データの取得順序を設定する。

【0090】

（１－４）画像データの処理条件（図３のＳ１３）
図３に戻って、画像データの処理条件を設定する工程（図３のＳ１３）においては、ユーザは、取得した画像データの処理に関する条件を設定することができる。画像データの処理に関する条件として、ユーザは、画像処理の対象となる信号の種類を設定することができる。対象の信号には、Ｚ値を示す信号（高さ信号）、偏差Ｓｄを示す信号などが含まれている。また、データ処理内容として、画像データの傾き補正を行なうか否かなどを設定することができる。

【0091】

（１－５）粒子解析の処理条件（図３のＳ１４）
粒子解析の処理条件を設定する工程（図３のＳ１４）においては、ユーザは、取得した画像データの処理に関連する条件を設定することができる。画像データの処理に関する条件として、ユーザは、ステップＳ１３による画像処理が施された画像データから抽出するデータのＺ値の範囲（上限値および／または下限値）を設定することができる。

【0092】

１枚の画像データが示す観察画像のうち、粒子が存在する位置では、粒子が存在しない位置と高さが異なることから、Ｚ値も異なることになる。そのため、Ｚ値の範囲を適切に設定することにより、粒子が存在する位置を特定することができる。これにより、画像データ内に存在する粒子数を算出することができる。さらに、画像データの各位置のＺ値（高さ）に基づいて各粒子の粒径を算出する処理を実行することにより、試料Ｓの粒度分布データを作成することができる。

【0093】

（１－６）表示条件（図３のＳ１５）
表示条件を設定する工程（図３のＳ１５）においては、ユーザは、画像データの表示に関する条件を設定することができる。本工程では、画像データおよび、粒子解析によって作成された粒度分布データの表示方法について設定することができる。

【0094】

（２）カンチレバーをチューニングする工程（図３のＳ０２）
ステップＳ０１によりデータ取得条件が設定されると、情報処理装置２０は、画像データの取得開始を指示するユーザ入力に応答して、画像データの取得を開始する。情報処理装置２０は、最初にステップＳ０２により、カンチレバー２のチューニングを行なう。走査型プローブ顕微鏡１００の動作モードがダイナミックモードである場合、ステップＳ１０で設定されたカンチレバー２のチューニング条件に従って、カンチレバー２を励振させる。

【0095】

（３）画像データを取得する工程（図３のＳ０３）
ステップＳ０３では、情報処理装置２０（走査信号発生部２４）は、ステップＳ１０により設定されたスキャナ１２の走査条件および、ステップＳ１２により設定された画像データの取得順序に従ってＸＹスキャナ１２ｘｙを駆動する。

【0096】

データ処理部２６は、フィードバック信号発生部２２から伝送されるＺ軸方向のフィードバック量（Ｚスキャナ１２ｚへの印加電圧Ｖｚおよび偏差Ｓｄ）を示す信号に基づいて、走査範囲ごとに画像データを作成することにより、Ｎ枚の画像データを順番に取得する。

【0097】

（４）画像データを処理および抽出する工程（図３のＳ０４）
情報処理装置２０は、ステップＳ０４では、ステップＳ１３により設定された画像データの処理条件に従って、１枚の画像データが取得されるごとに、取得された画像データを処理する。情報処理装置２０はさらに、処理された画像データから、ステップＳ１４の粒子解析の処理条件で設定されたＺ値の範囲のデータを抽出する。抽出されたデータに基づいて、１つの画像データに含まれる粒子数を算出することができる。

【0098】

（５）画像データを保存する工程（図３のＳ０５）
情報処理装置２０は、ステップＳ０５において、画像処理されたＮ枚の画像データおよびこれに基づくデータを、試料Ｓの観察対象領域の表面形状を示すデータとして記憶部２８に保存する。

【0099】

（６）画像データを表示する工程（図３のＳ０６）
情報処理装置２０は、ステップＳ０６では、ステップＳ１５により設定された表示条件にしたがって、画像データを表示装置３０に表示させる。

【0100】

以上説明したように、本実施の形態に従う走査型プローブ顕微鏡の制御方法によれば、複数の画像データを取得するための条件を設定する工程（図３のＳ０１）において、複数の画像データにそれぞれ対応する複数の走査範囲を設定するためのユーザの入力作業を単純化することができるため、ユーザの作業負担を低減することができる。

【0101】

また、走査条件を設定する工程（図３のＳ１１）において、隣接する２つの走査範囲の間隔を、試料となる粉体の標準粒子径以上の値となるように制限する構成としたことにより、隣接する２つの走査範囲において同一の粒子が重複して観察されることを防止できる。これによると、各観察視野内に存在する粒子数を正確に算出することができる。

【0102】

さらに、画像データ取得順序を設定する工程（図３のＳ１２）において、複数の画像データを連続的に取得するためにＸＹスキャナ１２ｘｙが移動する距離が最短となるように、複数の画像データの取得順序を設定することにより、オープンループ制御によるＸＹスキャナ１２の移動量が目標値に対してずれることを抑制することができる。これにより、観察視野の移動による影響を低減することができる。

【0103】

［態様］
上述した複数の例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

【0104】

（第１項）一態様に係る走査型プローブ顕微鏡は、試料の表面に対向して配置される探針と、試料と探針との相対位置を移動させるスキャナと、試料の観察対象領域を複数の領域に分けて、スキャナを駆動して領域ごとに試料の表面を走査するように構成された駆動部と、観察対象領域の観察画像として、複数の領域にそれぞれ対応する複数の画像データを取得するデータ処理部と、複数の画像データを取得するための条件に関するユーザ入力を受け付ける入力手段とを備える。データ処理部は、ユーザ入力に基づいて条件を設定するように構成される。条件は、スキャナの走査条件を含む。データ処理部は、入力手段が、画像データごとのスキャナの走査範囲、隣接する２つの走査範囲の間隔、およびスキャナの最大走査範囲から取得可能な最大視野数の３つの変数のうちのいずれか２つの変数についてのユーザ入力を受け付けたときには、受け付けた２つの変数に基づいて、３つの変数の残りの１つの変数を算出する。

【0105】

第１項に記載の走査型プローブ顕微鏡によれば、複数の画像データにそれぞれ対応する複数の走査範囲を設定するためのユーザの入力作業を単純化することができるため、ユーザの作業負担を低減することができる。

【0106】

（第２項）第１項に記載の走査型プローブ顕微鏡において、試料は、粉体を含む試料である。データ処理部は、走査範囲の間隔に対応する変数の下限値を、粉体の標準粒子径に設定する。

【0107】

第２項に記載の走査型プローブ顕微鏡によれば、隣接する２つの走査範囲において同一の粒子が重複して観察されることを防止できる。これによると、各観察視野内に存在する粒子数を正確に算出することができる。

【0108】

（第３項）第１項に記載の走査型プローブ顕微鏡において、試料は、粉体を含む試料である。データ処理部は、走査範囲の間隔を、粉体の標準粒子径以上の所定値に設定する。データ処理部は、走査範囲および最大視野数の２つの変数のうちのいずれか１つの変数のユーザ入力を受け付けると、受け付けた１つの変数に基づいて、２つの変数の残りの１つの変数を算出する。

【0109】

第３項に記載の走査型プローブ顕微鏡によれば、複数の画像データにそれぞれ対応する複数の走査範囲を設定するためのユーザの入力作業を単純化することができるため、ユーザの作業負担を軽減することができる。さらに、隣接する２つの走査範囲において同一の粒子が重複して観察されることを防止できるため、各観察視野内に存在する粒子数を正確に算出することができる。

【0110】

（第４項）第１項から第３項のいずれかに記載の走査型プローブ顕微鏡において、データ処理部は、最大走査範囲の中心に走査範囲を配置した状態で、最大走査範囲内に、互いに前記間隔をあけて配置することができる走査範囲の数を、最大視野数として算出する。

【0111】

第４項に記載の走査型プローブ顕微鏡によれば、最大走査範囲内には、最大走査範囲の中心に対してＸ，Ｙの各軸方向に均等に走査範囲が配置されることになる。これにより、観察対象領域を、複数の走査範囲（観察視野）によって満遍なく観察することが可能となる。

【0112】

（第５項）第１項から第４項のいずれかに記載の走査型プローブ顕微鏡において、データ処理部は、最大視野数に基づいた複数の画像データの取得枚数に対するユーザ入力を受け付けたときに、取得枚数の画像データの取得順序を設定するように構成される。データ処理部は、１番目に取得する画像データの走査範囲を指定するユーザ入力を受け付けると、１番目の画像データの走査範囲の位置に基づいて、２番目以降の画像データの取得順序を設定する。

【0113】

第５項に記載の走査型プローブ顕微鏡によれば、複数の画像データの取得順序を設定するためのユーザの入力作業を単純化することができるため、ユーザの作業負担を軽減することができる。また、複数の試料を観察する場合において、１番目に取得する画像データの走査範囲を指定すると、複数の試料間で画像データの取得順序を統一させることができる。これによると、複数の試料間で観察する領域を統一させることができる。

【0114】

（第６項）第５項に記載の走査型プローブ顕微鏡において、データ処理部は、２番目以降の画像データの取得順序を設定するとき、取得枚数の画像データを取得するためのスキャナの水平方向における移動距離が最短になるように、取得順序を設定する。

【0115】

第６項に記載の走査型プローブ顕微鏡によれば、オープンループ制御によるスキャナの移動量が目標値に対してずれることを抑制できるため、観察視野の移動による影響を低減することができる。

【0116】

（第７項）一態様に係るプログラムは、第１項から第６項に記載のデータ処理部を有するコンピュータを用いて、試料の観察対象領域の前記観察画像を取得するためのプログラムである。

【0117】

第７項に記載のプログラムによれば、複数の画像データにそれぞれ対応する複数の走査範囲を設定するためのユーザの入力作業を単純化することができるため、ユーザの作業負担を低減することができる。

【0118】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0119】

１ 光学系、２ カンチレバー、３ 探針、４ ホルダ、５ ビームスプリッタ、６ レーザ光源、７ 反射鏡、８ 光検出器、１０ 観察装置、１２ スキャナ、１２ｘｙ ＸＹスキャナ、１２ｚ Ｚスキャナ、１４ 試料保持部、１５ 基板、１６ ＸＹ方向駆動部、１８ Ｚ方向駆動部、２０ 情報処理装置、２２ フィードバック信号発生部、２４ 走査信号発生部 ２６ データ処理部、２８ 記憶部、３０ 表示装置、４０ 入力装置、５０，５２，５２Ａ，５４，５６，５８，６０，７０，７２ タブ、１００ 走査型プローブ顕微鏡、１６０ ＣＰＵ，１６２ ＲＯＭ、１６４ ＲＡＭ、１６６ ＨＤＤ、１６８ 通信Ｉ／Ｆ、１７０ 表示Ｉ／Ｆ、１７２ 入力Ｉ／Ｆ、Ｒ 走査範囲、Ｒｍａｘ 最大走査範囲、Ｄ 間隔。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】