JPH0421153B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0421153B2 JPH0421153B2 JP62127414A JP12741487A JPH0421153B2 JP H0421153 B2 JPH0421153 B2 JP H0421153B2 JP 62127414 A JP62127414 A JP 62127414A JP 12741487 A JP12741487 A JP 12741487A JP H0421153 B2 JPH0421153 B2 JP H0421153B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- element body
- shaped piezoelectric
- plate
- detection probe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 27
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 22
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、分析機器および走査型トンネル顕
微鏡の分野において、検出探針部の微小位置出し
を行なう微動機構に関する。
微鏡の分野において、検出探針部の微小位置出し
を行なう微動機構に関する。
この発明は、盤状圧電素子体の少なくとも一面
の電極を四等分し、ｘ，ｙ軸動作させる機構と
し、前記盤状圧電素子体上に、Ｚ軸動作用棒状圧
電素子体を垂直に立て、前記盤状圧電素子体又
は、前記棒状圧電素子体に取付けられた、検出探
針取付台を介して固定された検出探針を三次元に
微小に位置決めするもので、極めて高剛性に形成
され、微細な位置出しを可能にしたものであり、
産業上有益な圧電素子微動機構である。
の電極を四等分し、ｘ，ｙ軸動作させる機構と
し、前記盤状圧電素子体上に、Ｚ軸動作用棒状圧
電素子体を垂直に立て、前記盤状圧電素子体又
は、前記棒状圧電素子体に取付けられた、検出探
針取付台を介して固定された検出探針を三次元に
微小に位置決めするもので、極めて高剛性に形成
され、微細な位置出しを可能にしたものであり、
産業上有益な圧電素子微動機構である。
試料表面と検出探針先端部間に流れるトンネル
電流を検出し、トンネル電流が一定になるよう
に、試料表面と検出探針先端部との間を制御し
て、原子構造を観察する走査型トンネル顕微鏡に
おいては、試料表面ｘ，ｙ方向及び試料表面の凹
凸に沿つて動作する三次元の微動機構が必要であ
る。そして、従来は、ｘ，ｙ軸を一体に形成した
圧電素子体にＺ軸用棒状圧電素子体を組合わせた
もの（STM装置の試作、第33回応用物理学関連
連合講演会予稿（1986）小野雅敏、他）が知られ
ている。
電流を検出し、トンネル電流が一定になるよう
に、試料表面と検出探針先端部との間を制御し
て、原子構造を観察する走査型トンネル顕微鏡に
おいては、試料表面ｘ，ｙ方向及び試料表面の凹
凸に沿つて動作する三次元の微動機構が必要であ
る。そして、従来は、ｘ，ｙ軸を一体に形成した
圧電素子体にＺ軸用棒状圧電素子体を組合わせた
もの（STM装置の試作、第33回応用物理学関連
連合講演会予稿（1986）小野雅敏、他）が知られ
ている。
従来の圧電素子微動機構において、ｘ，ｙ軸を
一体に形成した圧電素子体にＺ軸用棒状圧電素子
体を組合わせたものは、構造上、振動的観点から
みると、第８図に示す様に比較的共振周波数が低
い為、試料表面を低速走査する上では問題はない
が、試料表面と検出探針先端部との間の制御の応
答速度に限りがある。しかも、非対称構造である
為、外乱（例えば熱）によるドリフトに弱く、検
出部を安定に位置決めし、保持しておくことが、
難しいという問題があつた。
一体に形成した圧電素子体にＺ軸用棒状圧電素子
体を組合わせたものは、構造上、振動的観点から
みると、第８図に示す様に比較的共振周波数が低
い為、試料表面を低速走査する上では問題はない
が、試料表面と検出探針先端部との間の制御の応
答速度に限りがある。しかも、非対称構造である
為、外乱（例えば熱）によるドリフトに弱く、検
出部を安定に位置決めし、保持しておくことが、
難しいという問題があつた。
上記の問題点を解決する為に本発明は、盤状圧
電素子体の少なくとも一面電極を四等分して、
ｘ，ｙ軸用動作機構を作製し、前記盤状圧電素子
体上に、Ｚ軸動作用、圧電素子体を垂直に立て箱
体にて固定することにより、極めて硬い構成に
し、共振周波数を高め、しかも、高対称性に、形
成するように、前記盤状圧電素子体の中突起に固
定された検出探針取付け台を介して、検出探針を
固定することにより、外乱による変動が均一に渡
るようにし、検出探針の位置変動を少なくするこ
とを可能にした。
電素子体の少なくとも一面電極を四等分して、
ｘ，ｙ軸用動作機構を作製し、前記盤状圧電素子
体上に、Ｚ軸動作用、圧電素子体を垂直に立て箱
体にて固定することにより、極めて硬い構成に
し、共振周波数を高め、しかも、高対称性に、形
成するように、前記盤状圧電素子体の中突起に固
定された検出探針取付け台を介して、検出探針を
固定することにより、外乱による変動が均一に渡
るようにし、検出探針の位置変動を少なくするこ
とを可能にした。
少なくとも一面に四等分された電極を有する盤
状圧電素子体とそれに垂直にＺ軸動作用圧電素子
体を固定し、それらを箱体に固定した、三次元微
動機構を構成することにより、堅くて、機械的共
振周波数の高い（第９図）微動機構が作製でき、
しかも、検出部に対し、機構が高対称性を有して
いる為、外乱、特に熱的ドリフトが均一になり、
検出部へのドリフトを軽減することが可能にな
る。
状圧電素子体とそれに垂直にＺ軸動作用圧電素子
体を固定し、それらを箱体に固定した、三次元微
動機構を構成することにより、堅くて、機械的共
振周波数の高い（第９図）微動機構が作製でき、
しかも、検出部に対し、機構が高対称性を有して
いる為、外乱、特に熱的ドリフトが均一になり、
検出部へのドリフトを軽減することが可能にな
る。
本実施例は、走査型トンネル顕微鏡の検出探針
部を微細に位置決めする微動機構に関するもの
で、以下、図面に基づいて説明していくこととす
る。
部を微細に位置決めする微動機構に関するもの
で、以下、図面に基づいて説明していくこととす
る。
（第一実施例）
第１図及び第２図は、本発明、第一実施例の概
略図を示したものであり、第３図示す様に、電圧
を印加することにより、矢印方向に動作する円盤
状圧電素子体１があり、前記円盤状圧電素子体の
一方の面には、棒状の圧電素子体２が垂直に固定
され、他方の面には、検出探針取付台４を介し、
検出探針５が取付けられている。そして、前記円
盤状圧電素子体１と前記棒状圧電素子体２は、箱
体３に固定されリジツトに形成されている。又、
前記箱体３の側面には、内側部用配線出し穴３
ａ，３ｂ，３ｃが形成されている。そして、前記
円盤状圧電素子体の電極構成は、第５図では片面
を分割、他の面を一面電極で、又第６図では両面
を分割電極で構成とした。第５図の構成において
は、裏面の電極１5を共通ベースとして、１1と１
３の電極に逆電圧を印加すると、外周が箱体３に
固定されていることから、電極１1部と電極１3部
は、一方は矢印イに示す方向に縮まり、他方は、
矢印ロに示す方向にふくらむことにより、探針５
が取付けられる中心部０が実質矢印ハに示す方向
に動くことになる。また、電極１2部と電極１4部
についても同様で、矢印ハと直交する方向に中心
部０が動くことになる。
略図を示したものであり、第３図示す様に、電圧
を印加することにより、矢印方向に動作する円盤
状圧電素子体１があり、前記円盤状圧電素子体の
一方の面には、棒状の圧電素子体２が垂直に固定
され、他方の面には、検出探針取付台４を介し、
検出探針５が取付けられている。そして、前記円
盤状圧電素子体１と前記棒状圧電素子体２は、箱
体３に固定されリジツトに形成されている。又、
前記箱体３の側面には、内側部用配線出し穴３
ａ，３ｂ，３ｃが形成されている。そして、前記
円盤状圧電素子体の電極構成は、第５図では片面
を分割、他の面を一面電極で、又第６図では両面
を分割電極で構成とした。第５図の構成において
は、裏面の電極１5を共通ベースとして、１1と１
３の電極に逆電圧を印加すると、外周が箱体３に
固定されていることから、電極１1部と電極１3部
は、一方は矢印イに示す方向に縮まり、他方は、
矢印ロに示す方向にふくらむことにより、探針５
が取付けられる中心部０が実質矢印ハに示す方向
に動くことになる。また、電極１2部と電極１4部
についても同様で、矢印ハと直交する方向に中心
部０が動くことになる。
又、第６図に示す電極構成においては、電極１
１と電極１7，１3と１5を結線した状態で１1と１3
間に電圧を印加することにより、先の場合と同様
に、矢印ハ方向に中心部０を動かすことができ、
それと直交する方向の動きは、１2と１8，１4と
１6を結線した状態で１2と１4間に電圧を印加す
ることで行える。以上の方法で面内の走査が行わ
れ、垂直方向に関しては、棒状圧電素子体２の伸
縮によつ行える。
１と電極１7，１3と１5を結線した状態で１1と１3
間に電圧を印加することにより、先の場合と同様
に、矢印ハ方向に中心部０を動かすことができ、
それと直交する方向の動きは、１2と１8，１4と
１6を結線した状態で１2と１4間に電圧を印加す
ることで行える。以上の方法で面内の走査が行わ
れ、垂直方向に関しては、棒状圧電素子体２の伸
縮によつ行える。
以上の様に構成したことにより、微動機構を極
めて堅く形成することができ、機械的共振を従来
のものより高めることができた。（第９図）又、
対称性の高い構造となつている為、外乱に対する
検出探針部のドリフトを軽減することができた。
めて堅く形成することができ、機械的共振を従来
のものより高めることができた。（第９図）又、
対称性の高い構造となつている為、外乱に対する
検出探針部のドリフトを軽減することができた。
（第二実施例）
第４図は、本発明の第二実施例の断面図を示し
たもので、Ｚ軸動作用に、より剛性を高める目的
で、円筒状圧電素子体６を用いたものであり、若
干ではあるが、第一実施例より共振周波数を高め
ることができた。
たもので、Ｚ軸動作用に、より剛性を高める目的
で、円筒状圧電素子体６を用いたものであり、若
干ではあるが、第一実施例より共振周波数を高め
ることができた。
（第三実施例）
原子レベル観察用に対しては、面内走査用とし
て、第５図、第６図に示す円盤状圧電素子体は有
効であるが、もう少し大きな範囲を走査する際の
相互干渉の軽減を目的に基本的には第２図又は第
３図のような構成をとり円盤状圧電素子体を第７
図に示す様な、電極間に切り込みを有する円盤状
圧電素子体を用い、Ｚ軸動作用には、棒状圧電素
子体又は、円筒状圧電素子体を用いて、微動機構
を構成した。剛性は第一実施例、第二実施例より
は、少し落ちたものの、従来のものよりは、高い
直線性を得た。
て、第５図、第６図に示す円盤状圧電素子体は有
効であるが、もう少し大きな範囲を走査する際の
相互干渉の軽減を目的に基本的には第２図又は第
３図のような構成をとり円盤状圧電素子体を第７
図に示す様な、電極間に切り込みを有する円盤状
圧電素子体を用い、Ｚ軸動作用には、棒状圧電素
子体又は、円筒状圧電素子体を用いて、微動機構
を構成した。剛性は第一実施例、第二実施例より
は、少し落ちたものの、従来のものよりは、高い
直線性を得た。
本発明による微小位置決め機構は、共振周波数
が高い構造に形成されている為、これにより試料
表面と検出探針先端部との間の制御の応答速度を
上げることができ、しかも、高対称性に形成する
ことにより、外乱によるドリフトに強く、検出部
を安定に位置決めすることができた。
が高い構造に形成されている為、これにより試料
表面と検出探針先端部との間の制御の応答速度を
上げることができ、しかも、高対称性に形成する
ことにより、外乱によるドリフトに強く、検出部
を安定に位置決めすることができた。
第１図は、本発明微動機構概略斜視図、第２図
は、本発明第一実施例の断面図、第３図は、円盤
状圧電素子体動作概略説明図、第４図は、本発明
第２実施例の断面図、第５図Ａ，Ｂは、第１円盤
状圧電素子体電極構成平面図、第６図Ａ，Ｂは、
第２円盤状圧電素子体電極構成平面図、第７図
Ａ，Ｂは、第３円盤状圧電素子体電極構成平面
図、第８図は、従来微動機構周波数特性を示す説
明図、第９図は、本発明微動機構周波数特性を示
す説明図である。 １……円盤状圧電素子体、１1，１2，１3，１
４，１5，１6，１7，１8……電極、１ａ，１ｂ，１
ｃ，１ｄ……切り込み、２……棒状圧電素子体、
３……箱体、４……探針取付台、５……検出探
針、６……円筒状圧電素子体。
は、本発明第一実施例の断面図、第３図は、円盤
状圧電素子体動作概略説明図、第４図は、本発明
第２実施例の断面図、第５図Ａ，Ｂは、第１円盤
状圧電素子体電極構成平面図、第６図Ａ，Ｂは、
第２円盤状圧電素子体電極構成平面図、第７図
Ａ，Ｂは、第３円盤状圧電素子体電極構成平面
図、第８図は、従来微動機構周波数特性を示す説
明図、第９図は、本発明微動機構周波数特性を示
す説明図である。 １……円盤状圧電素子体、１1，１2，１3，１
４，１5，１6，１7，１8……電極、１ａ，１ｂ，１
ｃ，１ｄ……切り込み、２……棒状圧電素子体、
３……箱体、４……探針取付台、５……検出探
針、６……円筒状圧電素子体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも一面に四分割以上にされた電極を
有する盤状圧電素子体と前記盤状圧電素子体に垂
直に固定された棒状圧電素子体と、前記盤状圧電
素子体と前記棒状圧電素子体を固定する箱体と前
記盤状圧電素子体又は、前記棒状圧電素子体に取
付けられた検出探針取付台と検出探針とからなる
極めて堅く形成させ、検出探針部を三次元的に微
細な位置決めをすることを特徴とする微小位置決
め機構。 ２ 前記盤状圧電素子体に形成された電極間に切
り込みを入れたことを特徴とする、特許請求の範
囲第１項記載の微小位置決め機構。 ３ 前記盤状圧電素子体に円筒状圧電素子体を固
定したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の微小位置決め機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62127414A JPS64491A (en) | 1987-05-25 | 1987-05-25 | Fine positioning mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62127414A JPS64491A (en) | 1987-05-25 | 1987-05-25 | Fine positioning mechanism |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01491A JPH01491A (ja) | 1989-01-05 |
| JPS64491A JPS64491A (en) | 1989-01-05 |
| JPH0421153B2 true JPH0421153B2 (ja) | 1992-04-08 |
Family
ID=14959374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62127414A Granted JPS64491A (en) | 1987-05-25 | 1987-05-25 | Fine positioning mechanism |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS64491A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0754816B2 (ja) * | 1988-03-11 | 1995-06-07 | 東京エレクトロン株式会社 | プローブカード |
| US5705078A (en) * | 1996-08-23 | 1998-01-06 | Uop | Oxidative removal of aqueous cyanide by manganese(IV)-containing oxides |
| JP2006118916A (ja) * | 2004-10-20 | 2006-05-11 | Sii Nanotechnology Inc | 表面情報計測装置及び表面情報計測方法 |
-
1987
- 1987-05-25 JP JP62127414A patent/JPS64491A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS64491A (en) | 1989-01-05 |
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Legal Events
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