三维微动装置的制造方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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)”)。
[0003]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)或婦变(creep)，所以难以根据施加电压求出压电元件的正确位置。
[0004]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。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2009-225654号公报
【发明内容】
[0008]发明所要解决的课题
[0009]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dl，与此相对实际的移位量成为dl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。
[0010]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。
[0011]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，S卩，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。
[0012]解决问题的手段
[0013]为了达成上述目的，本发明的三维微动装置具备:移动体；固定部件，所述移动体固定在该固定部件上；三维微动部，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所述移动体三维地微动；基体部，所述三维微动部固定在该基体部上；以及移动量检测单元，其固定于所述基体部，检测所述固定部件的移动量。
[0014]根据该三维微动装置，利用在相比于移动体的微动相对不动的基体部上固定的移动量检测单元直接检测固定有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及移动体的位置。
[0015]本发明的三维微动装置具备:移动体；固定部件，所述移动体固定在该固定部件上；三维微动部，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所述移动体三维地微动；三维粗动部，所述三维微动部固定在该三维粗动部上，该三维粗动部使该三维微动部沿着三维中的至少一轴且以大于所述三维微动部的移动量进行粗动；基体部，所述三维粗动部固定在该基体部上；以及移动量检测单元，其固定于所述三维粗动部，检测所述固定部件的移动量。
[0016]根据该三维微动装置，根据该三维微动装置，利用在相比于移动体的微动相对不动的三维粗动部上固定的移动量检测单元直接检测固定有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。
[0017]另外，存在以下的倾向，当隔着三维粗动部载置配置在移动体的相对侧的对象物时，对象物越重，三维的粗动位置越由于对象物的自重而大幅漂移(drift)。因此，可通过在对象物的相对侧的固定部件侧安装三维粗动部的一轴，抑制上述漂移的影响使其进行三维粗动。
[0018]在本发明的三维微动装置中，上述移动量检测单元可检测上述固定部件的检测面。
[0019]根据该三维微动装置，例如作为检测面采用高精度的衍射光栅(体积型全息光栅)，利用检测衍射激光的移动量检测单元来对其进行检测，由此能够更正确地测定移动体的位置。
[0020]在三维的各个轴上配置所述检测面，所述移动量检测单元按照所述各个轴的检测面而设置，检测对应的检测面。
[0021]根据该三维微动装置，利用移动量检测单元来检测三维的各个轴的移位，由此能够更正确地测定移动体的位置。
[0022]当上述移动量检测单元是非接触型传感器时，能够更正确地测定移动体的位置。
[0023]当上述非接触型传感器是使用静电电容、光干涉或光衍射的传感器时，能够更正确地测定移动体的位置。
[0024]所述移动体是与试样接触或接近的悬臂，该三维微动装置还可以具备直接或隔着第2三维粗动部固定到所述基体上而与所述悬臂相对的试样台，在该试样台的表面上配置所述试样。
[0025]上述第2三维粗动部可以在与上述三维粗动部进行粗动的轴不同的轴上进行粗动。
[0026]所述移动体是试样，该三维微动装置还可以具备直接或间接地固定到所述基体上而与所述试样相对的悬臂安装部，在该悬臂安装部的表面配置与所述试样接触或接近的悬臂。
[0027]该三维微动装置可具备控制部，该控制部用于通过基于所述移动量检测单元检测出的所述移动量的闭环控制来进行所述移动体的三维位置中的至少一轴的位置的控制。
[0028]根据该三维微动装置，可正确地控制移动体的三维位置，并且可以一边控制移动量一边测定移动体的位置。
[0029]发明的效果
[0030]根据本发明，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。
【附图说明】
[0031]图1是本发明的第1实施方式的三维微动装置(扫描型探针显微镜)的框图。
[0032]图2是沿着图1的A-A线的剖视图。
[0033]图3是本发明的第2实施方式的三维微动装置的框图。
[0034]图4是示出第2实施方式的三维微动装置的变形例的框图。
[0035]图5是是本发明的第3实施方式的三维微动装置的框图。
[0036]图6是示出现有的压电元件的移位的图。
【具体实施方式】
[0037]以下，参照附图来说明本发明的实施方式。
[0038]图1是本发明的第1实施方式的三维微动装置(扫描型探针显微镜)200A的框图，图2是沿着图1的A-A线的剖视图。
[0039]在图1中，扫描型探针显微镜200A具备:在前端保持探针的悬臂1、悬臂安装部(斜面块)101、圆筒型的扫描仪111、构成支承扫描型探针显微镜的各构成部分的框架的基体部13、非接触型传感器130、接受来自非接触型传感器130的检测信号的检测面132、三维粗动部122、在三维粗动部122上设置的试样台102和对整体进行控制的探针显微镜控制器24以及控制部(计算机)40等。
[0040]计算机40具有用于控制扫描型探针显微镜200A的动作的控制基板、CPU (中央控制处理装置)、ROM、RAM等存储单元、接口、操作部等。
[0041]悬臂1、悬臂安装部101、扫描仪111、非接触型传感器130分别相当于权利要求范围的“移动体”、“固定部件”、“三维微动部”、“移动量检测单元”。
[0042]基体部13从侧面观察形成为近似匚字状，在匚字的下侧部件的上表面固定三维粗动部122，在设置于三维粗动部122上的试样台102的规定位置载置试样300。
[0043]另一方面，在匚字状的基体部13的匚字的上侧部件的下表面固定扫描仪111，并在扫描仪111的下表面固定悬臂安装部101。悬臂安装部101的前端面构成斜面状的近似四角柱，在该前端面悬臂式地安装悬臂1