JP7310717B2

JP7310717B2 - 表面分析装置

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Publication number: JP7310717B2
Application number: JP2020092131A
Authority: JP
Inventors: 雅人平出
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2020-05-27
Filing date: 2020-05-27
Publication date: 2023-07-19
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Description

本開示は、リンク機構を用いた移動方向の変換機構を含む装置の一例としての表面分析装置に関する。

特許文献１（特許第６６３１６７４号公報）には、試料表面を分析する表面分析装置が開示されている。特許文献１には、測定位置と該測定位置よりも下方に位置する退避位置との間で試料台が昇降するように試料台保持部を昇降させ、退避位置と試料取出位置との間で試料台が移動するように試料台保持部を前後方向に往復移動させる移動機構が開示されている。

特許文献１に記載の移動機構は、２つのブロック（下方に設けられた支持体および上方に設けられた試料台保持部）と当該２つのブロックを連結するリンク部材とを含むリンク機構を含み、試料台保持部の後面がローラに当接することで試料台保持部の後方への移動が規制され、その状態で、支持体を前後に移動させることで、リンク部材の傾斜角度が変動し、試料台保持部の昇降が行なわれる。

特許第６６３１６７４号公報

特許文献１に記載の移動機構において、試料台保持部がローラに当接したときのリンク部材（リンク機構）の水平方向に対する傾斜角度が小さい（たとえば４５度よりも小さい）と、リンク部材に作用する回転方向の力の成分が相対的に小さくなり、前後方向（水平方向）の駆動力を上下方向に必ずしも効率よく変換できず、リンク機構が円滑に稼働しない場合が生じ得る。

本開示の目的は、リンク機構を用いた移動方向の変換を円滑に行なうことが可能な変換機構であって、表面分析装置等に適用できるものを提供することにある。

本開示に係る表面分析装置は、試料表面を分析する表面分析装置である。表面分析装置は、測定部と、試料を載置する試料台と、上記測定部と上記試料台とを相対的に変位させる移動機構とを備える。

上記移動機構は、第１ブロック、上記試料台を保持する第２ブロック、ならびに上記第１ブロックおよび上記第２ブロックに軸支されるリンク部材を含むリンク機構と、上記第１ブロックを第１方向に往復移動させるスライド機構と、上記第２ブロックまたは上記リンク部材に当接して上記第２ブロックの第２方向の昇降移動をガイドする当接部材とを含む。上記リンク部材は、上記第１方向および上記第２方向に直交する第３方向の回動軸まわりに回動可能となるように上記第１ブロックおよび上記第２ブロックに軸支される。

１つの態様では、上記表面分析装置において、上記第１ブロックが上記当接部材側に移動するときに、上記第２ブロックまたは上記リンク部材が上記当接部材に最初に当接する第１の接触点において、上記当接部材の表面は、上記第１方向に対して０度より大きく９０度より小さい角度で交差する斜め上方向の法線ベクトルを有する。

他の態様では、上記表面分析装置において、上記当接部材は、上記第３方向から見て円形の断面を有する。上記第１ブロックが上記当接部材側に移動するときに、上記円形の断面の中心軸に対して斜め上方に位置する第１の接触点において、上記第２ブロックまたは上記リンク部材が上記当接部材に最初に当接する。

上記表面分析装置にあっては、第２ブロックまたはリンク部材が当接部材に最初に当接したとき、第１の接触点において、第２ブロックまたはリンク部材は、当接部材から斜め上方向の反力を受ける。この反力は第２ブロックまたはリンク部材を持ち上げないし回動させる力となる。したがって、スライド機構の負荷を過度に大きくすることなく、リンク機構による移動方向の変換を円滑に行なうことができる。別の観点では、リンク部材の傾斜が比較的小さい状態から第２ブロックの上昇ないしリンク部材の回動を開始させることができるので、リンク機構による第２方向の移動のストロークを大きくすることができる。

本開示によれば、スライド機構の負荷を過度に大きくすることなく、リンク機構を用いた移動方向の変換を円滑に行なうことができる。別の観点では、リンク機構による第２方向の移動のストロークを大きくすることができる。

走査型プローブ顕微鏡における測定部と試料台の測定時の位置関係を示す模式図である。走査型プローブ顕微鏡における測定部と試料台の試料取出時の位置関係を示す模式図である。試料取出位置と測定位置との間で試料台を移動させる移動機構の概念図（その１）である。試料取出位置と測定位置との間で試料台を移動させる移動機構の概念図（その２）である。リンク機構の垂直方向の移動量、回転半径、および回転角の関係を模式的に示す図である。リンク機構に作用する力の分力を模式的に示す図（その１）である。リンク機構に作用する力の分力を模式的に示す図（その２）である。本開示の１つの実施の形態に係る移動機構の第１の状態を示す図である。図８に示す移動機構の第２の状態を示す図である。図８に示す移動機構の第３の状態を示す図である。図８～図１０に示す移動機構においてリンク機構が当接部材から受ける力の方向を示す図（その１）である。図８～図１０に示す移動機構においてリンク機構が当接部材から受ける力の方向を示す図（その２）である。本開示の１つの実施の形態に係る移動機構の変形例（その１）を示す図である。本開示の１つの実施の形態に係る移動機構の変形例（その２）を示す図である。本開示の１つの実施の形態に係る移動機構の変形例（その３）を示す図である。本開示の１つの実施の形態に係る移動機構の変形例（その４）を示す図である。本開示の１つの実施の形態に係る移動機構の変形例（その５）を示す図である。本開示の１つの実施の形態に係る移動機構の変形例（その６）を示す図である。

以下に、本開示の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。

なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本開示の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本開示にとって必ずしも必須のものではない。

図１は、実施の形態に係る「表面分析装置」としての走査型プローブ顕微鏡（SPM：Scanning Probe Microscope）における測定部と試料台の測定時の位置関係を示す模式図である。図２は、実施の形態に係る走査型プローブ顕微鏡における測定部と試料台の試料取出時の位置関係を示す模式図である。図１および図２を参照して、走査型プローブ顕微鏡１０について説明する。

図１に示すように、走査型プローブ顕微鏡１０は、測定部２０と、試料台３０とを備える。走査型プローブ顕微鏡１０は、水平面上に載置して使用される。走査型プローブ顕微鏡１０は、試料表面を微小なプローブ（探針）で走査し、試料の三次元形状や局所的物性を高倍率で観察し、分析するための顕微鏡である。

測定部２０は、測定位置にある試料台３０に載置された試料の上方側から試料を測定する。測定部２０は、図示しないカンチレバーを有する。試料の表面を走査するカンチレバーの反りや振動を検出することで、試料の形状や表面物性を観察することができる。

測定部２０は、変位検出系を有する。変位検出系は、レーザー光を出力するレーザーダイオードや、レーザー光を試料に導くレンズやミラー等の光学系、ビームスプリッターや、カンチレバーの反射光を受光するフォトディテクター等を含む。

試料台３０は、試料を載置するための部位である。試料台３０は、試料取出位置（第１の位置）と測定位置（第２の位置）との間で移動可能に構成されている。この結果、測定部２０と試料台３０とは相対的に変位する。

測定時においては、図１に示すように、試料台３０は測定位置に位置する。このとき、試料台３０は、測定部２０に対向する。試料取出時においては、図２に示すように、試料台３０は試料取出位置に位置する。試料取出位置は、測定位置よりも下方側かつ（走査型プローブ顕微鏡１０の）前方側に位置する。測定位置から試料取出位置に移動するとき、試料台３０は、最初に下方に移動してから前方に移動する。このため、試料台３０が前方に移動するときには、試料台３０は測定部２０から下方に十分離れている。よって、安全に試料を前方に引き出すことができる。また、液中観察においてシャーレを用いた場合でも、試料交換を支障なく行なうことができる。さらに、試料取出位置が測定位置よりも前方側に位置するため、試料交換時に試料の上方にカンチレバーが位置しない。これにより、試料交換の作業性が向上する。

試料取出位置と測定位置との間で試料台３０を移動させるためには、試料台３０を走査型プローブ顕微鏡１０の前後方向（矢印ＤＲ１方向）に移動させるとともに、試料台３０を上下方向（矢印ＤＲ２方向）に移動させる移動機構が必要である。図３，図４は、試料取出位置（第１の位置）と測定位置（第２の位置）との間で試料台を移動させる移動機構の概念図である。

図３，図４に示すように、移動機構は、第１ブロック１００と、第２ブロック２００と、リンク部材３００と、当接部材４００と、スライド機構５００とを含む。

第１ブロック１００は下方に設けられ、第２ブロック２００は上方に設けられる。第２ブロック２００は、試料台３０を保持する。第１ブロック１００と、第２ブロック２００は、複数のリンク部材３１０，３２０により連結されている。複数のリンク部材３００（３１０，３２０）の一端は、各々、第１ブロック１００に回動可能に軸支されている。複数のリンク部材３００（３１０，３２０）の他端は、各々、第２ブロック２００に回動可能に軸支されている。第１ブロック１００、第２ブロック２００、およびリンク部材３００によりリンク機構が構成される。

スライド機構５００により、第１ブロック１００、第２ブロック２００、およびリンク部材３００は矢印ＤＲ１方向（第１方向）に往復移動する。図３に示す状態から、リンク機構が図中左側（走査型プローブ顕微鏡１０の後方側）に移動すると、図４に示すように、第２ブロック２００の後方端部が当接部材４００に当接する。当接部材４００に当接した第２ブロック２００の矢印ＤＲ１方向の移動は規制される。

第２ブロック２００が当接部材４００に当接した状態で、第１ブロック１００を図中左側にさらに移動させると、第２ブロック２００は当接部材４００にガイドされながら、矢印ＤＲ２方向（第２方向）に沿って上昇する。すなわち、当接部材４００は、第２ブロック２００に当接して、第２ブロック２００の上下方向（矢印ＤＲ２方向）の昇降移動をガイドする。このとき、リンク部材３００は、紙面に垂直な方向（第３方向）の回動軸まわりに回動する。

第２ブロック２００は、試料台３０が試料取出位置（第１の位置）にある状態から、走査型プローブ顕微鏡１０の後方側に移動し、その後、当接部材４００にガイドされて上方に移動する。この結果、第２ブロック２００に保持された試料台３０は、測定部２０に対向する測定位置（第２の位置）に達する。試料台３０を測定位置（第２の位置）から試料取出位置（第１の位置）に移動させるときは、上記とは逆向きにリンク機構を動作させる。

本実施の形態の例では、当接部材４００は、リンク部材３００の回動軸と平行な回転軸まわりに回転可能な円形のローラにより構成されるが、当接部材４００の形状は円形に限定されない。また、当接部材４００は回転可能なローラに限定されるものではなく、第２ブロック２００の矢印ＤＲ２方向の移動をガイドできるものであればよい。

スライド機構５００は、モータを含み、このモータの駆動力により、矢印ＤＲ１方向（走査型プローブ顕微鏡１０の前後方向）に沿って第１ブロック１００（支持体）を往復移動させる。

図５は、リンク機構の垂直方向の移動量、回転半径、および回転角の関係を模式的に示す図である。

図５に示すように、リンク部材３１０の長さを「ｒ」、リンク部材３１０と上下方向（矢印ＤＲ２方向）とのなす角度を「θ」とした場合、リンク機構による上下方向の最大ストローク「ｘ」は、
ｘ＝ｒ－ｙ＝ｒ－ｒ・ｃｏｓθ＝ｒ・（１－ｃｏｓθ）
の式により求められる。

したがって、リンク機構による上下方向の移動量（すなわち、第２ブロック２００に保持される試料台３０の上下方向の移動ストローク）を大きくしたい場合、図５中の「ｒ」または「θ」を大きくする必要がある。図５中の「ｒ」を大きくした場合、リンク機構が大型化することになる。

図６，図７は、リンク機構に作用する力の分力を模式的に示す図である。図７は、図６よりもリンク部材３１０と上下方向（矢印ＤＲ２方向）とのなす角度「θ」が大きい状態を示す。

第２ブロック２００が当接部材４００に当接すると、第２ブロック２００は当接部材４００から反力を受ける。当接部材４００からの反力の水平方向成分は、図６，図７に示すように、リンク部材３１０に外力Ｆとして伝達される。リンク部材３１０に伝達された外力Ｆは、リンク部材３１０の軸方向成分Ｆ１と、リンク部材３１０の回転方向成分Ｆ２とに分解される。回転方向成分Ｆ２は、リンク部材３１０を回動させて第２ブロック２００を持ち上げる力となる。

図７の例では、図６の例と比較して、リンク部材３１０と上下方向とのなす角度が大きい。このため、図７の例では、相対的に大きなリンク機構の上下方向ストロークを得ることができる。他方、図７の例では、図６の例と比較して、リンク部材３１０に作用する外力Ｆの回転方向成分Ｆ２が相対的に小さい。図７に示す状態でリンク機構が移動して第２ブロック２００が当接部材４００に当接すると、第２ブロック２００を持ち上げる力が十分でなく、リンク機構による移動方向の変換が円滑に行なわれない場合が生じ得る。

第２ブロック２００を持ち上げる力を大きくするために、外力Ｆを大きくすることが考えられる。外力Ｆを大きくすると、スライド機構５００のモータの負荷が大きくなる。

本実施の形態に係る移動機構は、これらの問題を解消し得る。この移動機構について、より詳細に説明する。図８は、第２ブロック２００が当接部材４００に当接する前の状態（第１の状態）を示し、図９は、第２ブロック２００が当接部材４００に当接した後、斜め上方に持ち上げられた状態（第２状態）を示し、図１０は、第２ブロック２００が図９の状態から垂直に持ち上げられた状態（第３状態）を示す。

図８～図１０に示すように、第２ブロック２００の当接部材４００側の端部の上側部分に、当接部材４００側に突出する突出部２１０が設けられている。

図８に示す状態から、第１ブロック１００が当接部材４００側（図中左側）に移動するとき、第２ブロック２００における突出部２１０が当接部材４００に最初に当接する。より具体的には、突出部２１０の下側の角部に位置する当接点２１１が、当接部材４００接触点Ａ（第１の接触点）と最初に当接する。当接部材４００の接触点Ａは、当接部材４００の円形断面の中心軸Ｏよりも斜め上方に位置する。なお、突出部２１０の下側の角部に面取りまたはＲ加工が施され、その面取り部またはＲ加工部上に当接点２１１が位置してもよい。

第２ブロック２００の当接点２１１が当接部材４００の接触点Ａと当接した後、第１ブロック１００は、図中左側に向かってさらに駆動される。これにより、第２ブロック２００は当接部材４００にガイドされながら上昇し、図９に示すように、当接点２１１に加えて、突出部２１０の下方に位置する垂直面２２０が当接部材４００と当接する。垂直面２２０は、当接部材４００の円形断面の中心軸Ｏを含む水平面上に位置する接触点Ｂ（第２の接触点）と当接する。

図９に示す状態から、第１ブロック１００は、図中左側に向かってさらに駆動される。これにより、第２ブロック２００は、垂直面２２０が接触点Ｂと当接した状態で、当接部材４００にガイドされながらさらに上昇する。図１０に示す状態まで第２ブロック２００が上昇したとき、試料台３０は測定部２０に対向する測定位置に達する。

図１１，図１２は、図８～図１０に示す移動機構においてリンク機構が当接部材から受ける力の方向を示す図である。図１１は、第２ブロック２００の当接点２１１が最初に当接部材４００に当接したときの状態を示し、図１２は、第２ブロック２００が上昇して、垂直面２２０が当接部材４００に当接したときの状態を示す。

図１１，図１２に示すように、第２ブロック２００は、接触点（図１１中の「Ａ」、図１２中の「Ｂ」）における当接部材４００の表面の法線ベクトルの方向に反力Ｐを受けることになる。

図１１に示すように、第２ブロック２００が当接部材４００に最初に当接したとき、接触点Ａにおいて当接部材４００の表面は斜め上方向の法線ベクトルを有するため、第２ブロック２００は、斜め上方向の反力Ｐを受ける。この反力Ｐは、水平方向成分Ｐ１と垂直方向成分Ｐ２とに分解される。垂直方向成分Ｐ２は第２ブロック２００を上方向に持ち上げる力となり、第２ブロック２００は、リンク部材３００に加えて、当接部材４００からも上方向の力を受けて上昇を始めることができる。したがって、スライド機構５００のモータの負荷を過度に大きくすることなく、リンク機構による移動方向の変換を円滑に行なうことができる。別の観点では、リンク部材３００の傾斜が比較的水平に近い状態（図５中のθが比較的大きい状態）から第２ブロック２００の上昇を開始させることができるので、リンク機構による上下移動のストロークを大きくすることができる。

図１２に示すように、第２ブロック２００の垂直面２２０が当接部材４００に当接しているとき、接触点Ｂにおいて当接部材４００の表面は水平方向の法線ベクトルを有するため、第２ブロック２００は、水平方向の反力Ｐを受ける。このとき、第２ブロック２００は当接部材４００から上方向の力を受けないが、既にリンク部材３００の傾斜が比較的大きく（図５中のθが比較的小さく）なっているため、リンク部材３００からの力のみで第２ブロック２００を円滑に上昇させることが可能である。

第２ブロック２００が当接部材４００に最初に当接したときの上向きの力を大きくする観点からは、接触点Ａにおける法線ベクトルは、水平方向に対して４５度以上斜め上方向に傾斜していることが望ましいが、法線ベクトルの傾斜角度はこれに限定されず、０度より大きく９０度より小さい角度であれば適宜変更可能である。

図８～図１２の例では、突出部２１０の下方に垂直面２２０が設けられ、試料台３０が測定部２０に対向する測定位置に達するときには当接部材４００が垂直面２２０に当接するように構成したため、試料台３０が測定部２０に近づいたときに、試料台３０を斜め方向ではなく上下方向（水平面に直交する垂直方向）に沿って昇降させることができる。これにより、走査型プローブ顕微鏡１０の筐体の内部空間における各部品の配置（特に、測定部２０近くの配置）の自由度が向上する。

次に、図１３～図１８を用いて、本実施の形態に係る移動機構の変形例について説明する。

図１３の例では、突出部２１０の当接点２１１と垂直面２２０との間に円弧面２３０（曲面）が設けられている。円弧面２３０は、突出部２１０の下方に連なるように形成され、円形の当接部材４００の半径よりも大きな曲率半径を有する。

当接部材４００よりも曲率半径の大きい円弧面２３０を突出部２１０と垂直面２２０との間に設けることにより、当接点２１１が接触点Ａに最初に当接した後、第２ブロック２００が当接部材４００から離間することなく上昇し続けることができるので、より円滑に第２ブロック２００を上昇させることが可能である。

図１４の例では、円弧面２３０に代えて傾斜面２４０（平面）が設けられている。図１４の例においても、図１３の例と同様、第２ブロック２００が当接部材４００から離間することなく上昇し続けることができる。

図１５，図１６の例では、突出部２１０の下方に垂直面２２０が設けられず、円弧面２３０（図１５）、傾斜面２４０（図１６）のみが設けられている。

図１７の例では、第２ブロック２００が第１部材２００Ａと第２部材２００Ｂとから構成され、第２部材２００Ｂによって突出部２１０が形成される。

以上においては、第２ブロック２００が最初に当接部材４００に当接する例について説明したが、図１８に示すように、第２ブロック２００に代えて、リンク部材３１０の当接点３１１が当接部材４００に当接するようにしてもよい。また、リンク部材の側面に加工を施して、所望の形状の当接面を形成してもよい。

また、本実施の形態においては、上述のリンク機構を含む移動機構を適用する装置の例として、走査型プローブ顕微鏡１０（表面分析装置）について説明したが、本開示に係る移動機構は、表面分析装置に適用されるものに限定されない。本開示の範囲は、たとえば、真空装置などにおいて使用されるゲートバルブなどに含まれる上記と同様の構成を有する移動機構にも及ぶ。

［付記］
以上のように、本実施形態は以下のような開示を含む。

［構成１]
試料表面を分析する表面分析装置であって、測定部と、試料を載置する試料台と、上記測定部と上記試料台とを相対的に変位させる移動機構とを備え、上記移動機構は、第１ブロック、上記試料台を保持する第２ブロック、ならびに上記第１ブロックおよび上記第２ブロックに軸支されるリンク部材を含むリンク機構と、上記第１ブロックを第１方向に往復移動させるスライド機構と、上記第２ブロックまたは上記リンク部材に当接して上記第２ブロックの第２方向の昇降移動をガイドする当接部材とを含み、上記リンク部材は、上記第１方向および上記第２方向に直交する第３方向の回動軸まわりに回動可能となるように上記第１ブロックおよび上記第２ブロックに軸支され、上記第１ブロックが上記当接部材側に移動するときに、上記第２ブロックまたは上記リンク部材が上記当接部材に最初に当接する第１の接触点において、上記当接部材の表面は、上記第１方向に対して０度より大きく９０度より小さい角度で交差する斜め上方向の法線ベクトルを有する、表面分析装置。

［構成２］
上記法線ベクトルは、上記第１方向に対して４５度以上９０度より小さい角度で交差する、構成１に記載の表面分析装置。

上記構成２によれば、構成１に対して、さらに円滑にリンク機構による移動方向の変換を行なうことができる。

［構成３］
試料表面を分析する表面分析装置であって、測定部と、試料を載置する試料台と、上記測定部と上記試料台とを相対的に変位させる移動機構とを備え、上記移動機構は、第１ブロック、上記試料台を保持する第２ブロック、ならびに上記第１ブロックおよび上記第２ブロックに軸支されるリンク部材を含むリンク機構と、上記第１ブロックを第１方向に往復移動させるスライド機構と、上記第２ブロックまたは上記リンク部材に当接して上記第２ブロックの第２方向の昇降移動をガイドする当接部材とを含み、上記リンク部材は、上記第１方向および上記第２方向に直交する第３方向の回動軸まわりに回動可能となるように上記第１ブロックおよび上記第２ブロックに軸支され、上記当接部材は、上記第３方向から見て円形の断面を有し、上記第１ブロックが上記当接部材側に移動するときに、上記円形の断面の中心軸に対して斜め上方に位置する第１の接触点において、上記第２ブロックまたは上記リンク部材が上記当接部材に最初に当接する、表面分析装置。

上記構成３によっても、構成１と同様に、スライド機構の負荷を過度に大きくすることなく、リンク機構による移動方向の変換を円滑に行なうことができる。別の観点では、リンク部材の傾斜が比較的小さい状態から第２ブロックの上昇ないしリンク部材の回動を開始させることができるので、リンク機構による第２方向の移動のストロークを大きくすることができる。

［構成４］
上記第１の接触点は、上記第１方向に対して上記円形の断面の周方向に４５度以上９０度より小さい角度だけ離れた位置にある、構成３に記載の表面分析装置。

上記構成４によれば、構成３に対して、さらに円滑にリンク機構による移動方向の変換を行なうことができる。

［構成５］
上記第２ブロックは、上記当接部材側に位置する端部を有し、上記端部の一部に上記当接部材側に突出する突出部が設けられ、上記第１ブロックが上記当接部材側に移動するときに、上記第２ブロックにおける上記突出部が上記当接部材に最初に当接する、構成１から構成４のいずれかに記載の表面分析装置。

上記構成５によれば、第２ブロックの突出部を当接部材に最初に当接させることで、第２ブロックが当接部材から斜め上方向の反力を受けるので、リンク機構による移動方向の変換を円滑に行なうことができる。

［構成６］
上記第２ブロックの上記当接部材側の端面は、上記突出部の下方に連なる曲面を含み、上記曲面は、該曲面に当接する上記当接部材の曲率半径よりも大きな曲率半径を有する円弧面を含む、構成５に記載の表面分析装置。

上記構成６によれば、第２ブロックが第１の接触点に最初に当接した後、第２ブロックが当接部材から離間することなく上昇し続けることができるので、より円滑に第２ブロックを上昇させることが可能である。

［構成７］
上記第２ブロックの上記当接部材側の端面は、上記突出部よりも下方に位置し、上記第２方向に延在する平面を含み、上記試料台が上記測定部に対向する位置にあるとき、上記当接部材は上記平面に当接する、構成５または構成６に記載の表面分析装置。

上記構成７によれば、試料台が測定部に近づいたときに、試料台を斜め方向ではなく上下方向に沿って昇降させることができる。これにより、表面分析装置の筐体の内部空間における各部品の配置（特に、測定部近くの配置）の自由度が向上する。

［構成８］
上記当接部材は、上記リンク部材の上記第３方向の上記回動軸と平行な回転軸まわりに回転可能なローラを含む、構成１から構成７のいずれかに記載の表面分析装置。

上記構成８によれば、ローラを回転させ、ローラ表面と第２ブロックまたはリンク部材の表面との間の摩擦力を利用して第２ブロックの昇降移動をガイドすることができる。

以上、本開示の実施の形態について説明したが、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。本開示の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許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。

１０走査型プローブ顕微鏡、２０測定部、３０試料台、１００第１ブロック、２００第２ブロック、２００Ａ第１部材、２００Ｂ第２部材、２１０突出部、２１１，３１１当接点、２２０垂直面、２３０円弧面、２４０傾斜面、３００，３１０，３２０リンク部材、４００当接部材、５００スライド機構。

Claims

試料表面を分析する表面分析装置であって、
測定部と、
試料を載置する試料台と、
前記測定部と前記試料台とを相対的に変位させる移動機構とを備え、
前記移動機構は、
第１ブロック、前記試料台を保持する第２ブロック、ならびに前記第１ブロックおよび前記第２ブロックに軸支されるリンク部材を含むリンク機構と、
前記第１ブロックを第１方向に往復移動させるスライド機構と、
前記第２ブロックまたは前記リンク部材に当接して前記第２ブロックの第２方向の昇降移動をガイドする当接部材とを含み、
前記リンク部材は、前記第１方向および前記第２方向に直交する第３方向の回動軸まわりに回動可能となるように前記第１ブロックおよび前記第２ブロックに軸支され、
前記第１ブロックが前記当接部材側に移動するときに、前記第２ブロックまたは前記リンク部材が前記当接部材に最初に当接する第１の接触点において、前記当接部材の表面は、前記第１方向に対して０度より大きく９０度より小さい角度で交差する斜め上方向の法線ベクトルを有する、表面分析装置。
前記法線ベクトルは、前記第１方向に対して４５度以上９０度より小さい角度で交差する、請求項１に記載の表面分析装置。
試料表面を分析する表面分析装置であって、
測定部と、
試料を載置する試料台と、
前記測定部と前記試料台とを相対的に変位させる移動機構とを備え、
前記移動機構は、
第１ブロック、前記試料台を保持する第２ブロック、ならびに前記第１ブロックおよび前記第２ブロックに軸支されるリンク部材を含むリンク機構と、
前記第１ブロックを第１方向に往復移動させるスライド機構と、
前記第２ブロックまたは前記リンク部材に当接して前記第２ブロックの第２方向の昇降移動をガイドする当接部材とを含み、
前記リンク部材は、前記第１方向および前記第２方向に直交する第３方向の回動軸まわりに回動可能となるように前記第１ブロックおよび前記第２ブロックに軸支され、
前記当接部材は、前記第３方向から見て円形の断面を有し、
前記第１ブロックが前記当接部材側に移動するときに、前記円形の断面の中心軸に対して斜め上方に位置する第１の接触点において、前記第２ブロックまたは前記リンク部材が前記当接部材に最初に当接する、表面分析装置。
前記第１の接触点は、前記第１方向に対して前記円形の断面の周方向に４５度以上９０度より小さい角度だけ離れた位置にある、請求項３に記載の表面分析装置。
前記第２ブロックは、前記当接部材側に位置する端部を有し、
前記端部の一部に前記当接部材側に突出する突出部が設けられ、
前記第１ブロックが前記当接部材側に移動するときに、前記第２ブロックにおける前記突出部が前記当接部材に最初に当接する、請求項１から請求項４のいずれかに記載の表面分析装置。
前記第２ブロックの前記当接部材側の端面は、前記突出部の下方に連なる曲面を含み、
前記曲面は、該曲面に当接する前記当接部材の曲率半径よりも大きな曲率半径を有する円弧面を含む、請求項５に記載の表面分析装置。
前記第２ブロックの前記当接部材側の端面は、前記突出部よりも下方に位置し、前記第２方向に延在する平面を含み、
前記試料台が前記測定部に対向する位置にあるとき、前記当接部材は前記平面に当接する、請求項５または請求項６に記載の表面分析装置。
前記当接部材は、前記リンク部材の前記第３方向の前記回動軸と平行な回転軸まわりに回転可能なローラを含む、請求項１から請求項７のいずれかに記載の表面分析装置。