[发明专利]三维微动测定装置

说明书

本发明提供一种三维微动装置，其利用在相比于移动体的微动相对不动的基体部或粗动部上固定的移动量检测单元直接检测固定有悬臂等移动体的固定部件的三维位置，由此能够简易且正确地测定固定部件以至移动体的位置。该三维微动装置(200A)具备：移动体(1)；固定部件(101)，所述移动体固定在该固定部件上；三维微动部(111)，所述固定部件固定在该三维微动部上，该三维微动部能够隔着该固定部件使移动体三维地微动；基体部(13)，三维微动部固定在该基体部上；以及移动量检测单元(130)，其固定于基体部来检测固定部件的移动量。

技术领域

本发明涉及具有驱动工作台的机构的扫描型探针显微镜等三维微动装置。

背景技术

扫描型探针显微镜使安装于悬臂前端的探针与试样表面接近或接触，测定试样的表面形状。作为扫描型探针显微镜的测定模式公知有：(1)使探针与试样之间的原子间力保持恒定以测定试样的表面形状的接触模式；(2)利用压电元件等使悬臂在共振频率附近进行强制振动，在使探针接近于试样时，利用探针的振幅经由两者之间的间歇性接触而衰减的情况来测定试样的形状的方法(以下，相应称为“动力模式(DFM测定模式)”)；(3)利用压电元件等使悬臂在共振频率附近进行强制振动，在使探针接近于试样时，利用探针的共振状态根据两者之间作用的力而发生变化的情况以测定试样的形状以及物性的方法(以下，相应称为“非接触模式(NC-AFM测定模式)”)。

另外，扫描型探针显微镜具备由在xy(平面)方向上分别扫描试样的两个(2轴)微动机构(压电元件等)和在z(高度)方向上扫描试样的1个(1轴)微动机构(压电元件等)构成的微动部，例如在配置于微动部上的工作台的表面上载置试样。因为施加于压电元件的电压与压电元件的移位以某程度构成比例，所以可根据施加于压电元件的电压计算试样表面的高度信息。但是，因为压电元件的动作特性具有磁滞(hysteresis)或蠕变(creep)，所以难以根据施加电压求出压电元件的正确位置。

因此，开发出在压电元件上设置利用阻抗的位置检测传感器的技术(参照专利文献1)。并且，可通过采用这样的技术，分别检测微动部的3个(3轴)压电元件的位置，并计算在微动部上配置的试样的三维位置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-225654号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在采用3轴的各压电元件上的位置检测传感器计算试样的三维位置时，在3个方向上组合针对各压电元件分别检测出的1轴的移位。但是，如图6所示，压电元件1100a在移动方向(x方向)以外的正交的2轴(例如，y方向)上也也发生微小的移位，所以由压电元件1100a上的位置检测传感器1100s测定的x方向的移位量是d1，与此相对实际的移位量成为d1与y方向的微小移位合成而成的dx。因此，即使在3个方向上组合由3轴的各压电元件的位置检测传感器检测出的移位量，在与实际的移位量之间也会产生误差。

另一方面，因为利用扫描型探针显微镜测定的试样大多是细微的，所以直接检测该试样的位置是困难的。另外，即使要测定试样的位置，也因为工作台上的位置或试样的形状针对每个试样而不同，所以测定条件也各不相同，在测定条件的调整中需要大量的时间和劳力。

本发明是为了解决上述课题而作出的，其目的是提供以下的三维微动装置，即，利用在相比于移动体的微动相对不动的基体部或粗动部上固定的移动量检测单元直接检测固定有悬臂等移动体的固定部件的三维位置，由此能够简易且正确地测定固定部件以至移动体的位置。

解决问题的手段