JP2003021589A - プローブ走査装置およびそのボイスコイルモータ - Google Patents
プローブ走査装置およびそのボイスコイルモータInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ボイスコイルモータの発熱量そのものを低減
させることにより温度ドリフトを防止したプローブ走査
装置を提供する。 【解決手段】 ボイスコイルモータ３は、筒状のポール
ピース３１および永久磁石３２から成るモータコア３０
と、ポールピース３１の先端に貫挿されてボイスコイル
３４が巻回されたボイスコイル可動子３３と、モータコ
ア３０を収容し、ボイスコイル可動子３３のボイスコイ
ル３４と交差する磁路を形成するモータヨーク３６，３
７とを含む。モータヨーク３６，３７の内側とモータコ
ア３０との間隙には冷却パイプ３８が収容されている。
冷却パイプ３８はポールピース３１の外周に沿って環状
に配置され、熱伝導性の充填材３９によりモータヨーク
３６の内側に固定されている。冷却パイプ３８の内部に
は冷媒が環流される。
させることにより温度ドリフトを防止したプローブ走査
装置を提供する。 【解決手段】 ボイスコイルモータ３は、筒状のポール
ピース３１および永久磁石３２から成るモータコア３０
と、ポールピース３１の先端に貫挿されてボイスコイル
３４が巻回されたボイスコイル可動子３３と、モータコ
ア３０を収容し、ボイスコイル可動子３３のボイスコイ
ル３４と交差する磁路を形成するモータヨーク３６，３
７とを含む。モータヨーク３６，３７の内側とモータコ
ア３０との間隙には冷却パイプ３８が収容されている。
冷却パイプ３８はポールピース３１の外周に沿って環状
に配置され、熱伝導性の充填材３９によりモータヨーク
３６の内側に固定されている。冷却パイプ３８の内部に
は冷媒が環流される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プローブ走査装置
およびそのボイスコイルモータに係り、特に、プローブ
を走査させる駆動手段が発生する熱による温度ドリフト
を防止できるプローブ走査装置およびそのボイスコイル
モータに関する。
およびそのボイスコイルモータに係り、特に、プローブ
を走査させる駆動手段が発生する熱による温度ドリフト
を防止できるプローブ走査装置およびそのボイスコイル
モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＡＦＭ等の走査プローブ顕微鏡では、試
料表面と走査プローブとの間の相互作用を利用して試料
表面の微細な組織や構造を検出するために、片持ち梁の
先端に探針を装着したカンチレバーが走査プローブとし
て使用される。このようなカンチレバーを用いると、探
針を試料表面で走査した際に試料表面と探針との間には
原子間力に基づく引力または斥力が発生する。したがっ
て、この原子間力をカンチレバーの撓み量として検出
し、この撓み量が一定となるように、すなわち試料表面
と探針との間隙が一定となるようにカンチレバーまたは
走査プローブをＺ軸方向へ微動させながら、かつＸＹ方
向へ走査させれば、カンチレバーの撓み量あるいはＺ方
向への微動信号が試料表面の形状を代表するようにな
る。
料表面と走査プローブとの間の相互作用を利用して試料
表面の微細な組織や構造を検出するために、片持ち梁の
先端に探針を装着したカンチレバーが走査プローブとし
て使用される。このようなカンチレバーを用いると、探
針を試料表面で走査した際に試料表面と探針との間には
原子間力に基づく引力または斥力が発生する。したがっ
て、この原子間力をカンチレバーの撓み量として検出
し、この撓み量が一定となるように、すなわち試料表面
と探針との間隙が一定となるようにカンチレバーまたは
走査プローブをＺ軸方向へ微動させながら、かつＸＹ方
向へ走査させれば、カンチレバーの撓み量あるいはＺ方
向への微動信号が試料表面の形状を代表するようにな
る。
【０００３】従来、プローブをＸ，Ｙ，Ｚの各方向へ微
動あるいは走査させるための駆動手段として圧電素子が
用いられていた。しかしながら、圧電素子では大きな変
位量が得られず、かつリニアリティが低いため、最近で
は圧電素子に代えてボイスコイルモータが用いられつつ
ある。
動あるいは走査させるための駆動手段として圧電素子が
用いられていた。しかしながら、圧電素子では大きな変
位量が得られず、かつリニアリティが低いため、最近で
は圧電素子に代えてボイスコイルモータが用いられつつ
ある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ボイスコイルモータは
電流駆動であるために、電圧駆動の圧電素子に較べて発
熱量が大きい。このため、使用時間が長くなるとボイス
コイルモータの発生する熱により支持筐体の温度が上昇
し、装置各部が熱的に膨張するので測定結果に温度ドリ
フト分が含まれてしまうという問題があった。
電流駆動であるために、電圧駆動の圧電素子に較べて発
熱量が大きい。このため、使用時間が長くなるとボイス
コイルモータの発生する熱により支持筐体の温度が上昇
し、装置各部が熱的に膨張するので測定結果に温度ドリ
フト分が含まれてしまうという問題があった。
【０００５】従来、このような温度ドリフトの影響を低
減するために、ボイスコイルモータと筐体との間に断熱
材を介在させたり、筐体を熱膨張係数の低い材料で構成
したりするなどの工夫がなされているが、ボイスコイル
モータからの発熱量そのものを低減させることができな
いので、十分な効果が得られていない。
減するために、ボイスコイルモータと筐体との間に断熱
材を介在させたり、筐体を熱膨張係数の低い材料で構成
したりするなどの工夫がなされているが、ボイスコイル
モータからの発熱量そのものを低減させることができな
いので、十分な効果が得られていない。
【０００６】本発明の目的は、上記した従来技術の課題
を解決し、ボイスコイルモータの発熱量そのものを低減
させることにより温度ドリフトを防止したプローブ走査
装置およびそのボイスコイルモータを提供することにあ
る。
を解決し、ボイスコイルモータの発熱量そのものを低減
させることにより温度ドリフトを防止したプローブ走査
装置およびそのボイスコイルモータを提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明は、プローブ走査装置のプローブをＸ，
Ｙ，Ｚの各方向へ駆動する駆動手段としてボイスコイル
モータを採用すると共に、前記ボイスコイルモータを、
永久磁石およびポールピースを含むモータコアと、ポー
ルピースの先端に貫挿されたボイスコイル可動子と、前
記モータコアを収容し、前記ボイスコイル可動子のボイ
スコイルと交差する磁路を形成するモータヨークとで構
成し、Ｘ，Ｙ，Ｚのボイスコイルモータのうち少なくと
もＹ軸ボイスコイルモータには冷却パイプを熱伝導的に
装着したことを特徴とする。
ために、本発明は、プローブ走査装置のプローブをＸ，
Ｙ，Ｚの各方向へ駆動する駆動手段としてボイスコイル
モータを採用すると共に、前記ボイスコイルモータを、
永久磁石およびポールピースを含むモータコアと、ポー
ルピースの先端に貫挿されたボイスコイル可動子と、前
記モータコアを収容し、前記ボイスコイル可動子のボイ
スコイルと交差する磁路を形成するモータヨークとで構
成し、Ｘ，Ｙ，Ｚのボイスコイルモータのうち少なくと
もＹ軸ボイスコイルモータには冷却パイプを熱伝導的に
装着したことを特徴とする。
【０００８】上記した特徴によれば、ボイスコイルモー
タが冷却パイプにより冷却されるので、ボイスコイルモ
ータ自身の発熱量を低く抑えられるようになる。なお、
プローブを試料表面でラスタ走査する場合、主走査用の
Ｘ軸ボイスコイルモータに較べて、副走査用のＹ軸ボイ
スコイルモータには、副走査の前半および後半において
比較的大きな電流が供給され続けるために、その発熱量
は他のボイスコイルモータに較べて大きい。したがっ
て、副走査用のＹ軸ボイスコイルモータのみに冷却パイ
プを装着するだけでも、全てのボイスコイルモータに冷
却パイプを装着した場合と同等の効果を得られるように
なる。
タが冷却パイプにより冷却されるので、ボイスコイルモ
ータ自身の発熱量を低く抑えられるようになる。なお、
プローブを試料表面でラスタ走査する場合、主走査用の
Ｘ軸ボイスコイルモータに較べて、副走査用のＹ軸ボイ
スコイルモータには、副走査の前半および後半において
比較的大きな電流が供給され続けるために、その発熱量
は他のボイスコイルモータに較べて大きい。したがっ
て、副走査用のＹ軸ボイスコイルモータのみに冷却パイ
プを装着するだけでも、全てのボイスコイルモータに冷
却パイプを装着した場合と同等の効果を得られるように
なる。
【０００９】さらに、Ｚ軸ボイスコイルモータには、プ
ローブのＺ方向位置を所定の位置に保つためにオフセッ
ト電流が定常的に供給され得る。したがって、Ｙ軸ボイ
スコイルモータのみならずＺ軸ボイスコイルモータにも
冷却パイプを装着すれば、温度ドリフトを更に低減させ
ることができる。
ローブのＺ方向位置を所定の位置に保つためにオフセッ
ト電流が定常的に供給され得る。したがって、Ｙ軸ボイ
スコイルモータのみならずＺ軸ボイスコイルモータにも
冷却パイプを装着すれば、温度ドリフトを更に低減させ
ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
ましい実施の形態について説明する。図１は、本発明の
一実施形態であるプローブ顕微鏡の主要部の構成を示し
た正面断面図である。図２は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の各ボイス
コイルモータ３（３Ｘ，３Ｙ，３Ｚ）の配置を模式的に
示した図である。図３は、前記各ボイスコイルモータ３
を支持する筐体１の斜視図である。
ましい実施の形態について説明する。図１は、本発明の
一実施形態であるプローブ顕微鏡の主要部の構成を示し
た正面断面図である。図２は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の各ボイス
コイルモータ３（３Ｘ，３Ｙ，３Ｚ）の配置を模式的に
示した図である。図３は、前記各ボイスコイルモータ３
を支持する筐体１の斜視図である。
【００１１】支持筐体１は、図３に示したように、３つ
のプレート片ＰXY，ＰXZ，ＰYZが端辺で相互に直交し
て、それぞれＸＹ平面、ＸＺ平面およびＹＺ平面を形成
するように、例えばスーパーインバー（３１％Ｎｉ−５
％Ｃｏ−Ｆｅ）等の熱膨張係数が極めて小さい金属材料
を切削加工することにより形成される。
のプレート片ＰXY，ＰXZ，ＰYZが端辺で相互に直交し
て、それぞれＸＹ平面、ＸＺ平面およびＹＺ平面を形成
するように、例えばスーパーインバー（３１％Ｎｉ−５
％Ｃｏ−Ｆｅ）等の熱膨張係数が極めて小さい金属材料
を切削加工することにより形成される。
【００１２】各プレート片ＰXY，ＰXZ，ＰYZ の中央部
には開孔２が形成されている。各開孔部２には、Ｘ軸ボ
イスコイルモータ（Ｘ−ＶＣＭ）３Ｘ、Ｙ軸ボイスコイ
ルモータ（Ｙ−ＶＣＭ）３ＹおよびＺ軸ボイスコイルモ
ータ（Ｚ−ＶＣＭ）３Ｚが装着されている。
には開孔２が形成されている。各開孔部２には、Ｘ軸ボ
イスコイルモータ（Ｘ−ＶＣＭ）３Ｘ、Ｙ軸ボイスコイ
ルモータ（Ｙ−ＶＣＭ）３ＹおよびＺ軸ボイスコイルモ
ータ（Ｚ−ＶＣＭ）３Ｚが装着されている。
【００１３】次いで、各ボイスコイルモータ３の構成
を、Ｚ軸ボイスコイルモータ３Ｚを例にして説明する。
図５は、ボイスコイルモータ３Ｚの駆動軸に垂直な平面
での部分断面図である。
を、Ｚ軸ボイスコイルモータ３Ｚを例にして説明する。
図５は、ボイスコイルモータ３Ｚの駆動軸に垂直な平面
での部分断面図である。
【００１４】ボイスコイルモータ３は、図１に示したよ
うに、筒状のポールピース３１および永久磁石３２から
成るモータコア３０と、前記ポールピース３１の先端に
貫挿されてボイスコイル３４が巻回されたボイスコイル
可動子３３と、前記モータコア３０を収容し、前記ボイ
スコイル可動子３３のボイスコイル３４と交差する磁路
を形成するモータヨーク３６，３７とを含む。ボイスコ
イル３４が挿貫されるモータヨーク３６とポールピース
３１との間隙には、ボイスコイル可動子３３の振動を抑
えるために、図示しない磁性流体が充填されている。前
記永久磁石３２は、ネオジム（Ｎｄ），鉄（Ｆｅ）およ
びボロン（Ｂ）を主成分とする希土類−鉄系の高磁力永
久磁石である。
うに、筒状のポールピース３１および永久磁石３２から
成るモータコア３０と、前記ポールピース３１の先端に
貫挿されてボイスコイル３４が巻回されたボイスコイル
可動子３３と、前記モータコア３０を収容し、前記ボイ
スコイル可動子３３のボイスコイル３４と交差する磁路
を形成するモータヨーク３６，３７とを含む。ボイスコ
イル３４が挿貫されるモータヨーク３６とポールピース
３１との間隙には、ボイスコイル可動子３３の振動を抑
えるために、図示しない磁性流体が充填されている。前
記永久磁石３２は、ネオジム（Ｎｄ），鉄（Ｆｅ）およ
びボロン（Ｂ）を主成分とする希土類−鉄系の高磁力永
久磁石である。
【００１５】本実施形態ではさらに、モータヨーク３
６，３７の内側とモータコア３０との間隙に冷却パイプ
３８が収容されている。前記冷却パイプ３８は、図５に
示したように、ポールピース３１の外周に沿って環状に
配置され、図１に示したように、熱伝導性の充填材３９
によりモータヨーク３６の内側に固定されている。前記
冷却パイプ３８の内部には、熱交換機および流体ポンプ
（共に図示せず）を介して冷却水などの冷媒が環流され
ている。
６，３７の内側とモータコア３０との間隙に冷却パイプ
３８が収容されている。前記冷却パイプ３８は、図５に
示したように、ポールピース３１の外周に沿って環状に
配置され、図１に示したように、熱伝導性の充填材３９
によりモータヨーク３６の内側に固定されている。前記
冷却パイプ３８の内部には、熱交換機および流体ポンプ
（共に図示せず）を介して冷却水などの冷媒が環流され
ている。
【００１６】前記ボイスコイル可動子３３の先端から
は、Ｚ軸スピンドル６ＺがＺ方向へ垂直に延設されてい
る。前記Ｚ軸スピンドル６Ｚは、一端を筐体１に固定さ
れたＺ軸弾性筒８内に同軸状に収容される。
は、Ｚ軸スピンドル６ＺがＺ方向へ垂直に延設されてい
る。前記Ｚ軸スピンドル６Ｚは、一端を筐体１に固定さ
れたＺ軸弾性筒８内に同軸状に収容される。
【００１７】図４は、前記弾性筒８の拡大図であり、筐
体１に固定される板状の支持部８１と、前記支持部８１
からＺ方向へ垂直に延設された弾性筒状部８２と、前記
弾性筒状部８２からさらにＺ方向へ延設された非弾性筒
状部８３、８４とを含む。本実施形態では、支持部８
１、弾性筒状部８２および非弾性筒状部８３が一体に形
成され、非弾性筒状部８３の先端に非弾性筒状部８４が
さらに装着されている。
体１に固定される板状の支持部８１と、前記支持部８１
からＺ方向へ垂直に延設された弾性筒状部８２と、前記
弾性筒状部８２からさらにＺ方向へ延設された非弾性筒
状部８３、８４とを含む。本実施形態では、支持部８
１、弾性筒状部８２および非弾性筒状部８３が一体に形
成され、非弾性筒状部８３の先端に非弾性筒状部８４が
さらに装着されている。
【００１８】前記弾性筒状部８２は非弾性筒状部８３に
較べて、その径を小さく、また肉厚を薄く形成されてい
る。したがって、前記Ｘ軸スピンドル６ＸおよびＹ軸ス
ピンドル６Ｙが、それぞれボイスコイルモータ３Ｘ，３
Ｙにより駆動されてＸＹ方向へ進退すると、弾性筒８
は、支持部８１と弾性筒状部８２との境界部近傍を支点
として揺動される。
較べて、その径を小さく、また肉厚を薄く形成されてい
る。したがって、前記Ｘ軸スピンドル６ＸおよびＹ軸ス
ピンドル６Ｙが、それぞれボイスコイルモータ３Ｘ，３
Ｙにより駆動されてＸＹ方向へ進退すると、弾性筒８
は、支持部８１と弾性筒状部８２との境界部近傍を支点
として揺動される。
【００１９】前記弾性筒８の非弾性筒状部８３には、Ｘ
軸スピンドル６ＸおよびＹ軸スピンドル６Ｙが、それぞ
れＸ方向およびＹ方向に向かって垂直に連結されてい
る。Ｚ軸弾性筒８の先端にはダイアフラム５が装着され
ており、前記Ｚ軸スピンドル６Ｚは、その先端近傍を前
記ダイアフラム５により弾性的に支持されている。前記
Ｚ軸スピンドル６Ｚの先端にはプローブ９が装着されて
いる。前記プローブ９は、カンチレバー９１，カンチレ
バー９１の先端に装着された探針９２およびその撓み量
を検出する検出体９３により構成される。
軸スピンドル６ＸおよびＹ軸スピンドル６Ｙが、それぞ
れＸ方向およびＹ方向に向かって垂直に連結されてい
る。Ｚ軸弾性筒８の先端にはダイアフラム５が装着され
ており、前記Ｚ軸スピンドル６Ｚは、その先端近傍を前
記ダイアフラム５により弾性的に支持されている。前記
Ｚ軸スピンドル６Ｚの先端にはプローブ９が装着されて
いる。前記プローブ９は、カンチレバー９１，カンチレ
バー９１の先端に装着された探針９２およびその撓み量
を検出する検出体９３により構成される。
【００２０】このような構成において、探針９２を試料
５４の表面に近接させた状態でＸ，Ｙの各ボイスコイル
モータ３Ｘ，３Ｙを駆動させると、探針９２が試料表面
でＸＹ方向へ走査される。このとき、試料表面と探針９
２との間の原子間力によってカンチレバー９１が撓み、
これが検出体９３で検出される。Ｚ軸ボイスコイルモー
タ３Ｚは、前記検出体９３から出力されるカンチレバー
９１の撓み量信号が一定となるように、図示しない制御
回路によりＺ方向へ微動される。したがって、前記撓み
量信号あるいはＺ軸ボイスコイルモータ３Ｚに供給され
る微動信号が試料５４の表面状態を代表する。
５４の表面に近接させた状態でＸ，Ｙの各ボイスコイル
モータ３Ｘ，３Ｙを駆動させると、探針９２が試料表面
でＸＹ方向へ走査される。このとき、試料表面と探針９
２との間の原子間力によってカンチレバー９１が撓み、
これが検出体９３で検出される。Ｚ軸ボイスコイルモー
タ３Ｚは、前記検出体９３から出力されるカンチレバー
９１の撓み量信号が一定となるように、図示しない制御
回路によりＺ方向へ微動される。したがって、前記撓み
量信号あるいはＺ軸ボイスコイルモータ３Ｚに供給され
る微動信号が試料５４の表面状態を代表する。
【００２１】ここで、上記した構成では、図４に示した
ように、Ｘ軸スピンドル６ＸおよびＹ軸スピンドル６Ｙ
とＺ軸弾性筒８との連結点が力点として機能し、Ｚ軸弾
性筒８の支持部８１と弾性筒状部８２との境界部近傍が
支点として作用し、Ｚ軸弾性筒８の自由端すなわちプロ
ーブ９が作用点として作用する。そして、本実施形態で
は特に、弾性筒状部８２が支持部８１から直に延設され
ており、力点と支点との距離を長く確保できるので、力
点に小さな力を加えるだけで作用点のプローブ９をＸＹ
方向へ大きく変位させることができる。
ように、Ｘ軸スピンドル６ＸおよびＹ軸スピンドル６Ｙ
とＺ軸弾性筒８との連結点が力点として機能し、Ｚ軸弾
性筒８の支持部８１と弾性筒状部８２との境界部近傍が
支点として作用し、Ｚ軸弾性筒８の自由端すなわちプロ
ーブ９が作用点として作用する。そして、本実施形態で
は特に、弾性筒状部８２が支持部８１から直に延設され
ており、力点と支点との距離を長く確保できるので、力
点に小さな力を加えるだけで作用点のプローブ９をＸＹ
方向へ大きく変位させることができる。
【００２２】すなわち、本実施形態によれば、Ｘ，Ｙ軸
の各ボイスコイルモータ３Ｘ，３Ｙに従来よりも小さな
駆動電流を供給するだけで、プローブ９をＸＹ方向に広
い範囲で走査させることができるので、Ｘ，Ｙ軸の各ボ
イスコイルモータ３Ｘ，３Ｙへの供給電流が低減され、
その発熱量を低く抑えられるようになる。
の各ボイスコイルモータ３Ｘ，３Ｙに従来よりも小さな
駆動電流を供給するだけで、プローブ９をＸＹ方向に広
い範囲で走査させることができるので、Ｘ，Ｙ軸の各ボ
イスコイルモータ３Ｘ，３Ｙへの供給電流が低減され、
その発熱量を低く抑えられるようになる。
【００２３】さらに、本実施形態によれば、ボイスコイ
ルモータ３が冷却パイプ３９により冷却されるので、ボ
イスコイルモータ自身の発熱量をさらに低く抑えられる
ようになる。
ルモータ３が冷却パイプ３９により冷却されるので、ボ
イスコイルモータ自身の発熱量をさらに低く抑えられる
ようになる。
【００２４】なお、上記した実施形態では、冷却パイプ
をＸ，Ｙ，Ｚ軸の全てのボイスコイルモータに装着する
ものとして説明したが、本発明はこれのみに限定される
ものでは無く、少なくともＹ軸ボイスコイルモータ３Ｙ
に装着されていれば良い。
をＸ，Ｙ，Ｚ軸の全てのボイスコイルモータに装着する
ものとして説明したが、本発明はこれのみに限定される
ものでは無く、少なくともＹ軸ボイスコイルモータ３Ｙ
に装着されていれば良い。
【００２５】すなわち、プローブを試料表面でラスタ走
査させる場合、Ｘ軸方向の主走査は、Ｙ軸方向の各副走
査位置において行われ、これが副走査の始点から終点ま
で繰り返される。このため、副走査用のＹ軸ボイスコイ
ルモータ３Ｙには、主走査用のＸ軸ボイスコイルモータ
３Ｘに較べて、副走査の前半および後半において比較的
大きな電流が供給され続ける。このため、Ｙ軸ボイスコ
イルモータ３Ｙの発熱量はＸ軸ボイスコイルモータのそ
れに較べて大きくなる。したがって、副走査用のＹ軸ボ
イスコイルモータ３Ｙのみに冷却パイプ３９を装着する
だけでも、全てのボイスコイルモータに冷却パイプを装
着した場合とさほど変わらない効果が得られる。
査させる場合、Ｘ軸方向の主走査は、Ｙ軸方向の各副走
査位置において行われ、これが副走査の始点から終点ま
で繰り返される。このため、副走査用のＹ軸ボイスコイ
ルモータ３Ｙには、主走査用のＸ軸ボイスコイルモータ
３Ｘに較べて、副走査の前半および後半において比較的
大きな電流が供給され続ける。このため、Ｙ軸ボイスコ
イルモータ３Ｙの発熱量はＸ軸ボイスコイルモータのそ
れに較べて大きくなる。したがって、副走査用のＹ軸ボ
イスコイルモータ３Ｙのみに冷却パイプ３９を装着する
だけでも、全てのボイスコイルモータに冷却パイプを装
着した場合とさほど変わらない効果が得られる。
【００２６】さらに、Ｚ軸ボイスコイルモータ３Ｚに
は、プローブのＺ方向位置を所定の位置に保つためのオ
フセット電流が定常的に供給される場合が有り、このよ
うな場合には、Ｚ軸ボイスコイルモータ３ＺもＹ軸ボイ
スコイルモータ３Ｙと同様に大きな発熱源となる。した
がって、Ｙ軸ボイスコイルモータ３ＹのみならずＺ軸ボ
イスコイルモータ３Ｚにも冷却パイプ３９を装着すれ
ば、温度ドリフトを更に低減させることができる。
は、プローブのＺ方向位置を所定の位置に保つためのオ
フセット電流が定常的に供給される場合が有り、このよ
うな場合には、Ｚ軸ボイスコイルモータ３ＺもＹ軸ボイ
スコイルモータ３Ｙと同様に大きな発熱源となる。した
がって、Ｙ軸ボイスコイルモータ３ＹのみならずＺ軸ボ
イスコイルモータ３Ｚにも冷却パイプ３９を装着すれ
ば、温度ドリフトを更に低減させることができる。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、以下のような効果が達
成される。 (1)ボイスコイルモータが冷却パイプにより冷却される
ので、ボイスコイルモータ自身の発熱量を低く抑えられ
るようになる。 (2)副走査用のＹ軸ボイスコイルモータのみに冷却パイ
プを装着すれば、簡単な構成にかかわらず、全てのボイ
スコイルモータに冷却パイプを装着した場合とほぼ同等
の効果を得られる。 (3)Ｙ軸ボイスコイルモータのみならずＺ軸ボイスコイ
ルモータにも冷却パイプを装着すれば、温度ドリフトを
更に低減させることができる。
成される。 (1)ボイスコイルモータが冷却パイプにより冷却される
ので、ボイスコイルモータ自身の発熱量を低く抑えられ
るようになる。 (2)副走査用のＹ軸ボイスコイルモータのみに冷却パイ
プを装着すれば、簡単な構成にかかわらず、全てのボイ
スコイルモータに冷却パイプを装着した場合とほぼ同等
の効果を得られる。 (3)Ｙ軸ボイスコイルモータのみならずＺ軸ボイスコイ
ルモータにも冷却パイプを装着すれば、温度ドリフトを
更に低減させることができる。
【図１】本発明を適用したプローブ顕微鏡の正面断面図
である。
である。
【図２】Ｘ，Ｙ，Ｚの各ボイスコイルモータの配置を示
した図である。
した図である。
【図３】プローブ顕微鏡の支持筐体の構成を示した図で
ある。
ある。
【図４】本発明の弾性筒状体の格段図である。
【図５】ボイスコイルモータの部分断面図である。
１…支持筐体、２…開孔、３Ｘ…Ｘ軸ボイスコイルモー
タ、３Ｙ…Ｙ軸ボイスコイルモータ、３Ｚ…Ｚ軸ボイス
コイルモータ、５…ダイアフラム、６Ｚ…Ｚ軸スピンド
ル、８…Ｚ軸弾性筒、９…プローブ、３０…モータコ
ア、３１…ポールピース、３２…永久磁石、３３…ボイ
スコイル可動子、３４…ボイスコイル、３５…メンブレ
ン、３６，３７…モータヨーク、３８…冷却パイプ、３
９…熱伝導性充填材、８１…支持部、８２…弾性筒状
部、８３、８４…非弾性筒状部、９１…カンチレバー、
９２…探針、９３…検出体
タ、３Ｙ…Ｙ軸ボイスコイルモータ、３Ｚ…Ｚ軸ボイス
コイルモータ、５…ダイアフラム、６Ｚ…Ｚ軸スピンド
ル、８…Ｚ軸弾性筒、９…プローブ、３０…モータコ
ア、３１…ポールピース、３２…永久磁石、３３…ボイ
スコイル可動子、３４…ボイスコイル、３５…メンブレ
ン、３６，３７…モータヨーク、３８…冷却パイプ、３
９…熱伝導性充填材、８１…支持部、８２…弾性筒状
部、８３、８４…非弾性筒状部、９１…カンチレバー、
９２…探針、９３…検出体
Claims (6)
- 【請求項１】 試料表面に近接させたプローブをＸへ主
走査，Ｙ方向へ副走査させながらＺ方向へ微動させるプ
ローブ走査装置において、 前記プローブをＸ，Ｙ，Ｚの各方向へそれぞれ駆動する
Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の各ボイスコイルモータを具備し、 前記各ボイスコイルモータは、 永久磁石およびポールピースを含むモータコアと、 前記ポールピースの先端に貫挿されたボイスコイル可動
子と、 前記モータコアを収容し、前記ボイスコイル可動子のボ
イスコイルと交差する磁路を形成するモータヨークとを
含み、 前記各ボイスコイルモータのうち少なくともＹ軸ボイス
コイルモータには、冷却パイプが熱伝導的に装着された
ことを特徴とするプローブ走査装置。 - 【請求項２】 前記冷却パイプが、Ｙ軸ボイスコイルモ
ータのみに装着されたことを特徴とする請求項１に記載
のプローブ走査装置。 - 【請求項３】 前記冷却パイプが、Ｙ軸およびＺ軸の各
ボイスコイルモータのみに装着されたことを特徴とする
請求項１に記載のローブ走査装置。 - 【請求項４】 前記冷却パイプが、モータヨークの内側
とモータコアとの間隙に設けられ、前記モータヨークに
対して熱伝導的に装着されたことを特徴とする請求項１
ないし３のいずれかに記載のプローブ走査装置。 - 【請求項５】 前記冷却パイプが、前記モータヨークに
対して熱伝導性の充填材により固定されたことを特徴と
する請求項４に記載のプローブ走査装置。 - 【請求項６】 プローブ走査装置のプローブをＸ，Ｙ，
Ｚの各方向へ駆動するボイスコイルモータにおいて、 永久磁石およびポールピースを含むモータコアと、 前記ポールピースの先端に貫挿されたボイスコイル可動
子と、 前記モータコアを収容し、前記ボイスコイル可動子のボ
イスコイルと交差する磁路を形成するモータヨークと、 前記モータヨークに対して熱伝導的に装着された冷却パ
イプとを含むことを特徴とするプローブ走査装置のボイ
スコイルモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001206052A JP2003021589A (ja) | 2001-07-06 | 2001-07-06 | プローブ走査装置およびそのボイスコイルモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001206052A JP2003021589A (ja) | 2001-07-06 | 2001-07-06 | プローブ走査装置およびそのボイスコイルモータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003021589A true JP2003021589A (ja) | 2003-01-24 |
Family
ID=19042248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001206052A Pending JP2003021589A (ja) | 2001-07-06 | 2001-07-06 | プローブ走査装置およびそのボイスコイルモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003021589A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006170971A (ja) * | 2004-12-10 | 2006-06-29 | Korea Electronics Telecommun | 駆動ヘッド及びそれを備えた個人用原子顕微鏡 |
| JP2020167764A (ja) * | 2019-03-28 | 2020-10-08 | 日立金属株式会社 | 可動コイル型ボイスコイルモータ |
-
2001
- 2001-07-06 JP JP2001206052A patent/JP2003021589A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006170971A (ja) * | 2004-12-10 | 2006-06-29 | Korea Electronics Telecommun | 駆動ヘッド及びそれを備えた個人用原子顕微鏡 |
| JP2020167764A (ja) * | 2019-03-28 | 2020-10-08 | 日立金属株式会社 | 可動コイル型ボイスコイルモータ |
| JP7290268B2 (ja) | 2019-03-28 | 2023-06-13 | 株式会社プロテリアル | 可動コイル型ボイスコイルモータ |
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|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20040303 |
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