JP2004333350A - Scanning mechanism of scanning probe microscope - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the scan mechanism of a scanning probe microscope for suppressing generation of unwanted vibrations and having a small dimension along the z axis. <P>SOLUTION: The scan mechanism 10 is provided with a z scanner 12 for moving a scanned object 18 for making a sample move along the z axis, a z-scanner 14 displaced along the z axis and an xy-scanner 16 for moving the z-scanner 12 and the z-scanner 14 along an x axis and a y axis perpendicular to the z axis and intersecting orthogonally. The z-scanner 14 has a shape for surrounding the z-scanner 12 and is positioned and symmetrical to a central axis of the z-scanner 12. The xy-scanner 16 has a movable part for moving along the x and y axes. The z-scanner 12 and the z-scanner 14 are held by the movable part of the xy-scanner 16 and extend from the movable part of the xy-scanner 16 on the same side. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走査型プローブ顕微鏡の走査機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
米国特許第６３２３４８３Ｂ１号は、走査型プローブ顕微鏡の走査機構のひとつを開示している。図９は、米国特許第６３２３４８３Ｂ１号に開示されている走査機構を示している。
【０００３】
図９に示されるように、この走査機構１１４は、支持部１２２に片持ち支持されたｘｙ方向に変位するｘｙスキャナ１３０と、ｘｙスキャナ１３０の自由端部に固定されたｚ方向に変位する二本のｚスキャナ１３４と１３６とを有している。二本のｚスキャナ１３４と１３６は、例えば積層型圧電体で構成され、ｚスキャナ固定部１３２からｚ軸に沿って上下に対称的に延びている。下側のｚスキャナ１３４の下端にはカンチレバー固定部１０２が固定されている。カンチレバー固定部１０２には、自由端にプローブ１１０を有するカンチレバー１０８が取り付けられる。
【０００４】
走査機構１１４は、ｘｙスキャナ１３０によりサンプル１０４に対してプローブ１１０をｘｙ方向に移動させると共に、ｚスキャナ１３４を伸縮させ、例えばサンプル１０４からプローブ１１０までの距離を一定に保つようにプローブ１１０をｚ方向に移動させる。ｚスキャナ１３４によりプローブ１１０をｚ方向に移動させる際、ｚスキャナ１３４の伸縮によりｚスキャナ固定部１３２が受ける力を打ち消すように、ｚスキャナ１３６がｚスキャナ１３４とは逆方向に伸縮される。これにより、ｚスキャナ固定部１３２の不要な振動の発生が抑えられる。このため、ｘｙスキャナ１３０の不要な振動の発生も抑えられる。これにより、安定した走査型プローブ顕微鏡測定を可能にする。
【０００５】
【特許文献１】
米国特許第６３２３４８３Ｂ１号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した走査機構では、ｚスキャナ固定部１３２から二本のｚスキャナ１３４と１３６がｚ軸に沿って反対方向に突出しているため、ｚ軸に沿った寸法が大きい。このため、この走査機構は、ｚ軸に沿った寸法の狭い空間に設置することは難しい。
【０００７】
本発明は、このような実状を考慮して成されたものであり、その目的は、不要な振動の発生が抑えられた、ｚ軸に沿った寸法の小さい走査型プローブ顕微鏡の走査機構を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、走査型プローブ顕微鏡の被走査物を少なくともｚ軸に沿って走査する走査機構に向けられており、以下の各項に列記する走査型プローブ顕微鏡の走査機構を含んでいる。
【０００９】
１．本発明の走査機構は、被走査物をｚ軸に沿って移動させるための第一のｚスキャナと、第一のｚスキャナの中心軸すなわち第一のｚスキャナの中心を通りｚ軸に平行な軸に対して対称性良く位置している少なくともｚ軸に沿って変位し得る少なくとも一つの第二のｚスキャナと、第一のｚスキャナと第二のｚスキャナを共に保持するスキャナ保持部とを備えている。
【００１０】
この走査機構においては、第一のｚスキャナの伸縮に対して逆に第二のｚスキャナを伸縮させることにより、第一のｚスキャナの伸縮により引き起こされるスキャナ保持部のｚ軸に沿った不所望な振動を減衰させ、理想的には無くすことが可能になる。
【００１１】
２．本発明の別の走査機構は、第１項の走査機構において、第一のｚスキャナと第二のｚスキャナを共にｚ軸に直交すると共に互いに直交するｘ軸とｙ軸に沿って移動させるためのｘｙスキャナを更に備えており、走査型プローブ顕微鏡の被走査物をｚ軸に加えてｚ軸に直交し互いに直交するｘ軸とｙ軸にも沿って走査し得る。
【００１２】
３．本発明の別の走査機構は、第１項または第２項の走査機構において、走査機構はただ一つの第二のｚスキャナを有し、第二のｚスキャナは第一のｚスキャナを取り囲む形状を有している。
【００１３】
４．本発明の別の走査機構は、第３項の走査機構において、第二のｚスキャナは、チューブスキャナであり、ｚ軸に沿ってだけでなくｘ軸とｙ軸に沿っても変位し得る。
【００１４】
この走査機構においては、伸縮に伴う第一のｚスキャナのｘ軸やｙ軸に沿った変位に応じて第二のｚスキャナをｘ軸やｙ軸に沿って変位させることにより、第一のｚスキャナの伸縮により引き起こされるスキャナ保持部のｘ軸やｙ軸に沿った不所望な振動をも減衰させ、理想的には無くすことが可能になる。
【００１５】
５．本発明の別の走査機構は、第１項または第２項の走査機構において、走査機構は複数の第二のｚスキャナを有し、それらの第二のｚスキャナは第一のｚスキャナの中心軸の周りに角度的に等間隔に配置されている。
【００１６】
この走査機構においては、伸縮に伴う第一のｚスキャナのｘ軸やｙ軸に沿った変位に応じて複数の第二のｚスキャナを不均等に伸縮させることにより、第一のｚスキャナの伸縮により引き起こされるスキャナ保持部のｘ軸やｙ軸に沿った不所望な振動をも減衰させ、理想的には無くすことが可能になる。
【００１７】
６．本発明の別の走査機構は、第１項〜第５項のいずれかひとつの走査機構において、第二のｚスキャナに保持された錘を更に備えている。
【００１８】
この走査機構においては、第二のｚスキャナが錘を保持しているため、その分、第二のｚスキャナが伸縮した際に起きる運動量変化が大きくなる。従って、その分、第二のｚスキャナの長さを短くすることが可能になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００２０】
第一実施形態
本実施形態は、走査型プローブ顕微鏡の被走査物を少なくともｚ軸に沿って走査する走査機構に向けられている。以下、図１と図２を参照しながら本実施形態について説明する。
【００２１】
図１は、本発明の第一実施形態の走査型プローブ顕微鏡の走査機構の平面図である。図２は、図１に示された走査機構のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【００２２】
図１と図２に示されるように、本実施形態の走査型プローブ顕微鏡の走査機構１０は、サンプル等の被走査物１８をｚ軸に沿って移動させるためのｚスキャナ１２と、ｚ軸に沿って変位し得る一つのｚスキャナ１４と、ｚスキャナ１２とｚスキャナ１４をｘ軸とｙ軸に沿って移動させるためのｘｙスキャナ１６とを備えている。
【００２３】
ｚスキャナ１４は、図１に示されるように、ｚスキャナ１２を取り囲む形状を有している。ｚスキャナ１４は、ｚスキャナ１２の中心軸すなわちｚスキャナ１２の中心を通りｚ軸に平行な軸に対して対称性良く位置している。より詳しくは、ｚスキャナ１４は、ｚスキャナ１２の中心軸に対して軸対称な形状を有している。
【００２４】
被走査物１８はｚスキャナ１２に取り付けられる。ｚスキャナ１２は、これに限定されないが、例えば、積層型圧電素子で構成される。ｚスキャナ１４は、これに限定されないが、例えば、矩形の筒状の積層型圧電素子で構成される。このようなｚスキャナ１４は、例えば、積層型圧電素子に貫通孔を形成して作製される。
【００２５】
ｘｙスキャナ１６は、これに限定されないが、例えば、特開２００１−３３０４２５号公報に開示されている一体切り抜きバネを利用したスキャナで構成される。ｘｙスキャナ１６はｘ軸とｙ軸に沿って移動し得る可動部を有し、ｚスキャナ１２とｚスキャナ１４は共にｘｙスキャナ１６の可動部に保持されている。つまり、ｘｙスキャナ１６の可動部は、ｚスキャナ１２とｚスキャナ１４とを共に保持するスキャナ保持部を構成している。ｚスキャナ１２とｚスキャナ１４は共に、ｘｙスキャナ１６の可動部から同じ側に延出している。
【００２６】
本実施形態の走査機構１０では、被走査物１８を移動させるために、ｚスキャナ１２に適宜電圧が印加される。ｚスキャナ１２は電圧印加に応じてｚ軸に沿って伸縮する。その結果、ｚスキャナ１２に取り付けられた被走査物１８がｚ軸に沿って移動される。
【００２７】
ｚスキャナ１２への電圧印加に対応して、ｚスキャナ１４にも適宜電圧が印加される。印加電圧の時間的変化に注目すると、ｚスキャナ１４には、ｚスキャナ１２に印加される電圧波形に対して、周波数が同じで位相が逆の波形の電圧が印加される。更に、ｚスキャナ１４に印加される電圧波形の振幅は、ｚスキャナ１２の伸縮によりｘｙスキャナ１６の可動部が受ける衝撃を打ち消すように調整される。
【００２８】
ｚスキャナ１２は電圧印加に応じてｚ軸に沿って伸縮する。ｚスキャナ１２の伸縮は、これを保持している部材、すなわち、ｘｙスキャナ１６の可動部をｚ軸に沿って振動させる。また、ｚスキャナ１４も電圧印加に応じてｚ軸に沿って伸縮する。ｚスキャナ１４の伸縮は、ｚスキャナ１２の伸縮に対して逆となるため、ｚスキャナ１２の伸縮によって引き起こされたｘｙスキャナ１６の可動部の振動を減衰させる。
【００２９】
予め、ｚスキャナ１２やｚスキャナ１４やｘｙスキャナ１６の諸特性を考慮して、ｚスキャナ１４に印加する電圧の波形を調整しておくことにより、理想的には、ｚスキャナ１２の伸縮によって引き起こされたｘｙスキャナ１６の可動部の振動が打ち消される。つまり、ｘｙスキャナ１６の可動部の不所望な振動を無くすことが可能となる。
【００３０】
本実施形態の走査機構１０では、ｚスキャナ１２とｚスキャナ１４は共に、ｘｙスキャナ１６に対して同じ側に配置されている。このため、走査機構１０のｚ軸に沿った寸法を比較的小さく抑えることが可能である。これにより、走査機構１０は、ｚ軸に沿った寸法の狭い空間に対しても、比較的容易に設置することが可能である。
【００３１】
また、ｚスキャナ１２とｚスキャナ１４が共にｘｙスキャナ１６に対して同じ側に位置するため、走査機構１０の組立が比較的容易に行なわれ得る。これは、走査機構１０の諸特性の向上にとって有利である。
【００３２】
第二実施形態
本実施形態は、走査型プローブ顕微鏡の別の走査機構に向けられている。以下、図３〜図５を参照しながら本実施形態について説明する。
【００３３】
図３は、本発明の第二実施形態の走査機構の平面図である。図４は、図３に示された走査機構のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。図５は、図３と図４に示されたチューブスキャナの側面図である。図３〜図５において、図１と図２に示された部材と同一の参照符号で指示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
【００３４】
図３と図４に示されるように、本実施形態の走査機構２０は、ｚスキャナ１２と、ｘｙスキャナ１６と、ｚスキャナ１２を取り囲んでいるチューブスキャナ２２とを備えている。ｚスキャナ１２とチューブスキャナ２２は共にｘｙスキャナ１６の可動部に保持されている。
【００３５】
チューブスキャナ２２は、円筒形状をしており、ｚスキャナ１２の中心軸に対して軸対称に配置されている。つまり、チューブスキャナ２２は、ｚスキャナ１２の中心軸に対して対称性良く位置している。
【００３６】
チューブスキャナ２２は、例えば、走査型プローブ顕微鏡においてよく使用される円筒型圧電素子であり、ｚ軸に沿ってだけでなく、ｘ軸とｙ軸に沿っても変位し得る。チューブスキャナ２２すなわち円筒型圧電素子は、図５に示されるように、円筒形状の圧電体２４と、円筒の外周面に四つの駆動電極２６と、円筒の内周面に設けられた（図示しない）一つの共通電極とで構成されている。四つの駆動電極２６は、互いに離れており、円筒の中心軸周りに、角度的に等間隔に位置している。
【００３７】
このようなチューブスキャナ２２は、例えば、円筒の内側の共通電極が接地され、円筒の外側の四つの駆動電極２６に電圧が適宜印加されることで駆動される。例えば、チューブスキャナ２２は、円筒の中心軸に対して反対側に位置する二つの駆動電極２６に逆極性の電圧が印加されると、その二つの駆動電極２６を横切る方向に湾曲する。従って、チューブスキャナ２２は、軸対称に位置する二つの駆動電極２６への印加電圧を制御することにより、その自由端がｘ軸あるいはｙ軸に沿って変位される。また、四つの駆動電極２６に同じ電圧が印加されると、チューブスキャナ２２はｚ軸に沿って伸縮する。
【００３８】
本実施形態の走査機構２０では、第一実施形態の走査機構１０と同様に、ｚスキャナ１２の伸縮に対して逆にチューブスキャナ２２を伸縮させることにより、ｚスキャナ１２の伸縮によって引き起こされるｘｙスキャナ１６の可動部の不所望な振動を減衰させる、理想的には無くすことが可能となる。
【００３９】
本実施形態の走査機構２０では、チューブスキャナ２２がｚ軸に沿ってだけでなくｘ軸とｙ軸に沿っても変位し得るので、ｘｙスキャナ１６の可動部のｘ軸とｙ軸に沿った変位を無くすことが可能である。言い換えれば、ｘｙスキャナ１６の可動部のｘ軸とｙ軸に沿った振動をも減衰させることが可能である。
【００４０】
走査機構２０の組立においては、ｚスキャナ１２をｘｙスキャナ１６の可動部に対して完全に垂直に取り付けることは、言い換えれば、ｘｙスキャナ１６のｘ軸とｙ軸に対してｚスキャナ１２の中心軸を完全に直交させてｘｙスキャナ１６に取り付けることは非常に難しい。これは、本実施形態の走査機構２０に限らず、通常の走査機構の組立についても一般的に言えることである。
【００４１】
このため、走査機構２０は、ｚスキャナ１２の中心軸がｘｙスキャナ１６のｘ軸とｙ軸に対して傾いて組み立てられることがある。このような走査機構２０においては、ｚスキャナ１２の伸縮は、ｚ軸に沿った成分だけでなく、ｘ軸やｙ軸に沿った成分をも含むものとなる。この場合、ｚスキャナ１２の伸縮は、ｘｙスキャナ１６の可動部をｘ軸やｙ軸に沿って変位（振動）させる。
【００４２】
また、ｚスキャナ１２の製造時のバラツキにより、ｚスキャナ１２の伸縮の方向が中心軸に対して傾いている場合もある。この場合も、ｚスキャナ１２の伸縮は、ｘｙスキャナ１６の可動部をｘ軸やｙ軸に沿って変位（振動）させる。
【００４３】
本実施形態においては、ｚスキャナ１２のｚ軸に沿った伸縮に応じて発生するｘｙスキャナ１６の可動部のｘ軸やｙ軸に沿った変位を予め測定しておき、ｚスキャナ１２のｘ軸やｙ軸に沿った変位により引き起こされるｘｙスキャナ１６の可動部のｘ軸やｙ軸に沿った振動を打ち消すように、チューブスキャナ２２をｘ軸とｙ軸に沿って変位させるとよい。これにより、ｘｙスキャナ１６の可動部の振動を、ｚ軸に沿った成分についてだけでなく、ｘ軸とｙ軸に沿った成分についても、減衰させることが、理想的には無くすが可能となる。
【００４４】
ｚスキャナ１２の伸縮によって引き起こされるｘｙスキャナ１６の可動部のｘ軸やｙ軸に沿った変位は、どのような手法によって測定されてもよい。例えば、ｘｙスキャナ１６の近くに変位センサを設置して測定しても、あるいは、ｘｙスキャナ１６に歪みゲージを設けて測定してもよい。
【００４５】
これまでの説明から分かるように、本実施形態の走査機構２０においても、第一実施形態の走査機構１０と同様に、ｚスキャナ１２とチューブスキャナ２２が共にｘｙスキャナ１６に対して同じ側に配置されている。このため、ｚ軸に沿った寸法を比較的小さく抑えることが可能である。また、走査機構２０の組立が比較的容易に行なわれ得る。
【００４６】
さらに、チューブスキャナ２２は、ｚ軸に沿ってだけでなく、ｘ軸とｙ軸に沿っても変位し得るため、走査機構２０においては、ｚスキャナ１２の伸縮により引き起こされるｘ軸とｙ軸に沿った成分を含む不所望な振動をも減衰させたり、理想的には打ち消したりすることも可能となる。
【００４７】
第三実施形態
本実施形態は、走査型プローブ顕微鏡の別の走査機構に向けられている。以下、図６と図７を参照しながら本実施形態について説明する。
【００４８】
図６は、本発明の第三実施形態の走査機構の平面図である。図７は、図６に示された走査機構のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。図６と図７において、図１と図２に示された部材と同一の参照符号で指示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
【００４９】
図６と図７に示されるように、本実施形態の走査機構３０は、ｚスキャナ１２と、ｘｙスキャナ１６と、ｚスキャナ１２の両側にｘ軸に沿って配置された二つのｚスキャナ３２とを備えている。ｚスキャナ１２とｚスキャナ３２は共にｘｙスキャナ１６の可動部に保持されている。
【００５０】
ｚスキャナ３２は、これに限定されないが、例えば、積層型圧電体で構成される。二つのｚスキャナ３２は、ｚスキャナ１２の中心軸に対して軸対称に配置されている。つまり、二つのｚスキャナ３２は、ｚスキャナ１２の中心軸に対して対称性良く位置している。
【００５１】
本実施形態の走査機構３０では、第一実施形態の走査機構１０と同様に、ｚスキャナ１２の伸縮に対して逆に二つのｚスキャナ３２を等しく伸縮させることにより、ｚスキャナ１２の伸縮によって引き起こされるｘｙスキャナ１６の可動部の不所望な振動を減衰させる、理想的には無くすことが可能となる。
【００５２】
また、本実施形態の走査機構３０では、第二実施形態の走査機構２０と同様の理由付けにより、二つのｚスキャナ３２を不均等に伸縮させることにより、ｚスキャナ１２の伸縮によって引き起こされるｘｙスキャナ１６の可動部のｘ軸に沿った不所望な変位を無くすことが可能である。言い換えれば、ｘｙスキャナ１６の可動部のｘ軸に沿った振動をも減衰させることが可能である。
【００５３】
本実施形態の走査機構３０においても、第一実施形態の走査機構１０と同様に、ｚスキャナ１２とｚスキャナ３２が共にｘｙスキャナ１６に対して同じ側に配置されている。このため、ｚ軸に沿った寸法を比較的小さく抑えることが可能である。また、走査機構３０の組立が比較的容易に行なわれ得る。さらに、ｚスキャナ３２を構成する柱状の積層型圧電素子は比較的安価であるため、走査機構３０は比較的安価に作製され得る。
【００５４】
さらに、本実施形態の走査機構３０においては、ｚスキャナ１２を間に挟んで二つのｚスキャナ３２がｘ軸に沿って配置されているため、ｚスキャナ１２の伸縮により引き起こされるｘｙスキャナ１６の可動部のｘ軸に沿った成分を含む不所望な振動をも減衰させる、理想的には無くすことも可能となる。
【００５５】
本実施形態の走査機構３０は、図６と図７に示されるように、ｚスキャナ１２を間に挟んでｘ軸に沿って配置された二つのｚスキャナ３２を有しているが、より好ましくは、ｘｙスキャナ１６の可動部のｘ軸に沿った成分を含む不所望な振動を減衰させる、理想的には無くすために、ｚスキャナ１２を間に挟んでｙ軸に沿って配置された二つのｚスキャナ３２を更に有しているとよい。
【００５６】
さらに、複数のｚスキャナ３２はｘ軸あるいはｙ軸に沿って配置されている必要はない。複数のｚスキャナ３２は、ｚスキャナ１２の中心軸の周りに角度的に等間隔に配置されていてもよい。例えば、三つのｚスキャナ３２が、ｚスキャナ１２の中心軸上に中心が位置する円周上に１２０度の間隔で配置されていてもよい。つまり、複数のｚスキャナ３２は、ｚスキャナ１２の中心軸に対して対称性良く配置されていればよい。
【００５７】
第四実施形態
本実施形態は、走査型プローブ顕微鏡の別の走査機構に向けられている。以下、図８を参照しながら本実施形態について説明する。
【００５８】
図８は、本発明の第四実施形態の走査機構の断面図である。図８において、図１と図２に示された部材と同一の参照符号で指示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
【００５９】
図８に示されるように、本実施形態の走査機構４０は、ｚスキャナ１２と、ｘｙスキャナ１６と、ｚスキャナ１２を取り囲んでいるｚスキャナ４２と、ｚスキャナ４２に支持された錘４４とを備えている。ｚスキャナ１２とｚスキャナ４２は共にｘｙスキャナ１６の可動部に保持されている。
【００６０】
ｚスキャナ４２は、これに限定されないが、例えば、第一実施形態と同様に、矩形の筒状の積層型圧電素子で構成される。あるいは、第二実施形態と同様に、円筒型圧電素子で構成されてもよい。さらには、第三実施形態と同様に、ｚスキャナ１２の両側あるいは周りに配置された複数の柱状の積層型圧電素子で構成されてもよい。
【００６１】
本実施形態の走査機構４０では、第一実施形態の走査機構１０と同様に、ｚスキャナ１２の伸縮に対してｚスキャナ４２を伸縮させることにより、ｚスキャナ１２の伸縮によって引き起こされるｘｙスキャナ１６の可動部の不所望な振動を減衰させる、理想的には無くすことが可能となる。
【００６２】
ｘｙスキャナ１６の可動部の不所望な振動を減衰させるために必要な力は、ｚスキャナ４２の伸縮により移動した部材の運動量変化に依存する。このため、第一実施形態〜第三実施形態の走査機構では、ｘｙスキャナ１６の可動部の不所望な振動を減衰させるためのｚスキャナは、ｚスキャナ１２の伸縮速度とｚスキャナ１２の伸縮により移動される物体の質量（ｚスキャナ１２自身の質量をも含む）とに応じて、ある程度の長さを有している必要がある。
【００６３】
これに対して、本実施形態の走査機構４０では、ｚスキャナ４２の自由端に錘４４が取り付けられているため、錘４４の無い構成と比較して、同じ運動量変化を得るために必要なｚスキャナ４２の長さは短くて済む。従って、その分、ｚ軸に沿った寸法に関して更に走査機構４０の小型化を図ることが可能となる。
【００６４】
本実施形態の走査機構４０においても、第一実施形態の走査機構１０と同様に、ｚスキャナ１２とｚスキャナ４２が共にｘｙスキャナ１６に対して同じ側に配置されている。このため、ｚ軸に沿った寸法を比較的小さく抑えることが可能である。また、走査機構３０の組立が比較的容易に行なわれ得る。さらに、ｚスキャナ４２の自由端に錘４４が取り付けられているため、その分、ｚ軸に沿った寸法を更に小さく抑えることが可能である。
【００６５】
これまで、図面を参照しながら本発明の実施の形態を述べたが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によれば、不要な振動の発生が抑えられた、ｚ軸に沿った寸法の小さい走査型プローブ顕微鏡の走査機構が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態の走査型プローブ顕微鏡の走査機構の平面図である。
【図２】図１に示された走査機構のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】本発明の第二実施形態の走査機構の平面図である。
【図４】図３に示された走査機構のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】図３と図４に示されたチューブスキャナの側面図である。
【図６】本発明の第三実施形態の走査機構の平面図である。
【図７】図６に示された走査機構のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。
【図８】本発明の第四実施形態の走査機構の断面図である。
【図９】米国特許第６３２３４８３Ｂ１号に開示されている走査機構を示している。
【符号の説明】
１０…走査機構、１２…ｚスキャナ、１４…ｚスキャナ、１６…ｘｙスキャナ、２０…走査機構、２２…チューブスキャナ、３０…走査機構、３２…ｚスキャナ、４０…走査機構、４２…ｚスキャナ、４４…錘。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a scanning mechanism of a scanning probe microscope.
[0002]
[Prior art]
U.S. Pat. No. 6,323,483 B1 discloses one scanning mechanism of a scanning probe microscope. FIG. 9 shows a scanning mechanism disclosed in US Pat. No. 6,323,483 B1.
[0003]
As shown in FIG. 9, the scanning mechanism 114 includes an xy scanner 130 that is cantilevered by a support unit 122 and is displaced in the xy direction, and a scanning mechanism 114 that is displaced in the z direction fixed to a free end of the xy scanner 130. It has z scanners 134 and 136. The two z scanners 134 and 136 are formed of, for example, a laminated piezoelectric body, and extend vertically and symmetrically from the z scanner fixing portion 132 along the z axis. The cantilever fixing part 102 is fixed to the lower end of the lower z scanner 134. A cantilever 108 having a probe 110 at a free end is attached to the cantilever fixing portion 102.
[0004]
The scanning mechanism 114 moves the probe 110 in the xy direction with respect to the sample 104 by the xy scanner 130, and expands and contracts the z scanner 134, and for example, moves the probe 110 in the z direction so that the distance from the sample 104 to the probe 110 is kept constant. Move in the direction. When the probe 110 is moved in the z direction by the z scanner 134, the z scanner 136 is expanded and contracted in the opposite direction to the z scanner 134 so that the force applied to the z scanner fixing unit 132 is canceled by the expansion and contraction of the z scanner 134. Thus, unnecessary vibration of the z scanner fixing unit 132 is suppressed. Therefore, generation of unnecessary vibration of the xy scanner 130 is also suppressed. This enables stable scanning probe microscope measurement.
[0005]
[Patent Document 1]
US Pat. No. 6,323,483 B1
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described scanning mechanism, since the two z scanners 134 and 136 protrude from the z scanner fixing unit 132 in the opposite direction along the z axis, the dimension along the z axis is large. For this reason, it is difficult to install this scanning mechanism in a space with a small dimension along the z-axis.
[0007]
The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a scanning mechanism of a scanning probe microscope having a small size along the z-axis, in which unnecessary vibration is suppressed. It is to be.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is directed to a scanning mechanism that scans an object to be scanned of a scanning probe microscope at least along the z-axis, and includes a scanning mechanism of a scanning probe microscope listed in the following sections.
[0009]
1. The scanning mechanism of the present invention includes a first z-scanner for moving an object to be scanned along the z-axis, and a center axis of the first z-scanner, that is, a center of the first z-scanner and parallel to the z-axis. At least one second z-scanner that can be displaced along at least the z-axis located symmetrically with respect to the axis, and a scanner holding unit that holds both the first z-scanner and the second z-scanner. Have.
[0010]
In this scanning mechanism, by expanding and contracting the second z-scanner in reverse to the expansion and contraction of the first z-scanner, undesired movement of the scanner holder along the z-axis caused by expansion and contraction of the first z scanner is performed. Vibration can be attenuated and ideally eliminated.
[0011]
2. Another scanning mechanism of the present invention is the scanning mechanism according to the first aspect, wherein both the first z scanner and the second z scanner are moved along the x-axis and the y-axis which are orthogonal to the z-axis and orthogonal to each other. Of the scanning probe microscope can scan along the x-axis and the y-axis which are orthogonal to the z-axis and orthogonal to each other in addition to the z-axis.
[0012]
3. Another scanning mechanism according to the present invention is the scanning mechanism according to paragraph 1 or 2, wherein the scanning mechanism has only one second z scanner, and the second z scanner has a shape surrounding the first z scanner. have.
[0013]
4. Another scanning mechanism according to the present invention is the scanning mechanism according to item 3, wherein the second z scanner is a tube scanner, and can be displaced not only along the z axis but also along the x axis and the y axis.
[0014]
In this scanning mechanism, the first z-scanner is displaced along the x-axis or y-axis in accordance with the displacement of the first z-scanner along the x-axis or y-axis due to expansion and contraction. Undesired vibrations along the x-axis and the y-axis of the scanner holder caused by the expansion and contraction of the scanner are also attenuated, and ideally eliminated.
[0015]
5. Another scanning mechanism of the present invention is the scanning mechanism according to paragraph 1 or 2, wherein the scanning mechanism has a plurality of second z-scanners, the second z-scanners being located at the center of the first z-scanner. They are equally spaced angularly around an axis.
[0016]
In this scanning mechanism, the plurality of second z-scanners are unequally expanded and contracted in accordance with the displacement of the first z-scanner along the x-axis and the y-axis due to the expansion and contraction, thereby expanding and contracting the first z-scanner. Thus, unwanted vibrations along the x-axis and the y-axis of the scanner holder caused by the above can be attenuated and ideally eliminated.
[0017]
6. Another scanning mechanism according to the present invention is the scanning mechanism according to any one of the first to fifth aspects, further comprising a weight held by the second z scanner.
[0018]
In this scanning mechanism, since the second z-scanner holds the weight, a change in the momentum caused when the second z-scanner expands and contracts is increased accordingly. Therefore, the length of the second z-scanner can be shortened accordingly.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0020]
First Embodiment This embodiment is directed to a scanning mechanism that scans an object to be scanned by a scanning probe microscope at least along the z-axis. Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to FIGS.
[0021]
FIG. 1 is a plan view of a scanning mechanism of the scanning probe microscope according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of the scanning mechanism shown in FIG.
[0022]
As shown in FIGS. 1 and 2, the scanning mechanism 10 of the scanning probe microscope according to the present embodiment includes a z-scanner 12 for moving an object 18 such as a sample along the z-axis, and a z-axis There is provided one z scanner 14 that can be displaced along, and an xy scanner 16 for moving the z scanner 12 and the z scanner 14 along the x axis and the y axis.
[0023]
The z scanner 14 has a shape surrounding the z scanner 12, as shown in FIG. The z-scanner 14 is positioned with good symmetry with respect to the center axis of the z-scanner 12, that is, an axis passing through the center of the z-scanner 12 and parallel to the z-axis. More specifically, the z-scanner 14 has a shape that is axially symmetric with respect to the center axis of the z-scanner 12.
[0024]
The object to be scanned 18 is attached to the z scanner 12. Although not limited to this, the z scanner 12 is configured by, for example, a laminated piezoelectric element. Although not limited to this, the z scanner 14 is formed of, for example, a rectangular cylindrical laminated piezoelectric element. Such a z-scanner 14 is manufactured, for example, by forming a through-hole in a laminated piezoelectric element.
[0025]
The xy scanner 16 is not limited to this, but is configured by, for example, a scanner using an integrated cut-out spring disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-330425. The xy scanner 16 has a movable part that can move along the x axis and the y axis. Both the z scanner 12 and the z scanner 14 are held by the movable part of the xy scanner 16. That is, the movable section of the xy scanner 16 constitutes a scanner holding section that holds both the z scanner 12 and the z scanner 14. Both the z-scanner 12 and the z-scanner 14 extend from the movable part of the xy-scanner 16 to the same side.
[0026]
In the scanning mechanism 10 of the present embodiment, a voltage is appropriately applied to the z scanner 12 in order to move the scanned object 18. The z-scanner 12 expands and contracts along the z-axis in response to voltage application. As a result, the scanned object 18 attached to the z scanner 12 is moved along the z axis.
[0027]
A voltage is appropriately applied to the z scanner 14 in response to the voltage application to the z scanner 12. Focusing on the temporal change of the applied voltage, the z scanner 14 is applied with a voltage having the same frequency and the opposite phase to the voltage waveform applied to the z scanner 12. Further, the amplitude of the voltage waveform applied to the z-scanner 14 is adjusted so as to cancel the impact on the movable part of the xy scanner 16 due to the expansion and contraction of the z-scanner 12.
[0028]
The z-scanner 12 expands and contracts along the z-axis in response to voltage application. The expansion and contraction of the z scanner 12 causes the member holding the z scanner 12, that is, the movable portion of the xy scanner 16 to vibrate along the z axis. Also, the z scanner 14 expands and contracts along the z axis according to the voltage application. Since the expansion and contraction of the z scanner 14 is opposite to the expansion and contraction of the z scanner 12, the vibration of the movable part of the xy scanner 16 caused by the expansion and contraction of the z scanner 12 is attenuated.
[0029]
By adjusting the waveform of the voltage applied to the z scanner 14 in advance in consideration of various characteristics of the z scanner 12, the z scanner 14, and the xy scanner 16, ideally, the The vibration of the movable part of the xy scanner 16 is canceled. That is, it is possible to eliminate undesired vibration of the movable part of the xy scanner 16.
[0030]
In the scanning mechanism 10 of the present embodiment, both the z scanner 12 and the z scanner 14 are arranged on the same side with respect to the xy scanner 16. Therefore, the size of the scanning mechanism 10 along the z-axis can be relatively small. Thus, the scanning mechanism 10 can be relatively easily installed even in a space having a small dimension along the z-axis.
[0031]
Further, since both the z scanner 12 and the z scanner 14 are located on the same side with respect to the xy scanner 16, assembly of the scanning mechanism 10 can be performed relatively easily. This is advantageous for improving various characteristics of the scanning mechanism 10.
[0032]
Second Embodiment This embodiment is directed to another scanning mechanism of a scanning probe microscope. Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to FIGS.
[0033]
FIG. 3 is a plan view of the scanning mechanism according to the second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV of the scanning mechanism shown in FIG. FIG. 5 is a side view of the tube scanner shown in FIGS. 3 to 5, the members indicated by the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 and 2 are the same members, and detailed description thereof will be omitted.
[0034]
As shown in FIGS. 3 and 4, the scanning mechanism 20 of the present embodiment includes a z scanner 12, an xy scanner 16, and a tube scanner 22 surrounding the z scanner 12. Both the z-scanner 12 and the tube scanner 22 are held by the movable part of the xy scanner 16.
[0035]
The tube scanner 22 has a cylindrical shape, and is arranged symmetrically with respect to the center axis of the z scanner 12. That is, the tube scanner 22 is positioned with good symmetry with respect to the center axis of the z scanner 12.
[0036]
The tube scanner 22 is, for example, a cylindrical piezoelectric element often used in a scanning probe microscope, and can be displaced not only along the z-axis but also along the x-axis and the y-axis. As shown in FIG. 5, the tube scanner 22, that is, the cylindrical piezoelectric element is provided on a cylindrical piezoelectric body 24, four drive electrodes 26 on the outer peripheral surface of the cylinder, and on the inner peripheral surface of the cylinder (not shown). ) And one common electrode. The four drive electrodes 26 are spaced apart from each other and are angularly equally spaced around the central axis of the cylinder.
[0037]
Such a tube scanner 22 is driven, for example, by grounding a common electrode inside a cylinder and appropriately applying a voltage to four driving electrodes 26 outside the cylinder. For example, the tube scanner 22 bends in a direction crossing the two drive electrodes 26 when voltages of opposite polarities are applied to the two drive electrodes 26 located on opposite sides of the center axis of the cylinder. Therefore, the free end of the tube scanner 22 is displaced along the x-axis or the y-axis by controlling the voltage applied to the two drive electrodes 26 positioned symmetrically with respect to the axis. When the same voltage is applied to the four drive electrodes 26, the tube scanner 22 expands and contracts along the z-axis.
[0038]
In the scanning mechanism 20 of the present embodiment, similarly to the scanning mechanism 10 of the first embodiment, the xy scanner caused by the expansion and contraction of the z scanner 12 by expanding and contracting the tube scanner 22 in reverse to the expansion and contraction of the z scanner 12. Undesired vibrations of the sixteen movable parts can be attenuated or ideally eliminated.
[0039]
In the scanning mechanism 20 of the present embodiment, the tube scanner 22 can be displaced not only along the z-axis but also along the x-axis and the y-axis. It is possible to eliminate the displacement. In other words, it is possible to attenuate the vibration of the movable part of the xy scanner 16 along the x-axis and the y-axis.
[0040]
In assembling the scanning mechanism 20, mounting the z scanner 12 completely perpendicular to the movable part of the xy scanner 16 means that the center axis of the z scanner 12 is relative to the x axis and the y axis of the xy scanner 16. It is very difficult to mount the XY scanner 16 at right angles to the xy scanner 16. This is not limited to the scanning mechanism 20 of the present embodiment, but generally applies to the assembly of a normal scanning mechanism.
[0041]
For this reason, the scanning mechanism 20 may be assembled such that the center axis of the z scanner 12 is inclined with respect to the x axis and the y axis of the xy scanner 16. In such a scanning mechanism 20, the expansion and contraction of the z scanner 12 includes not only components along the z-axis but also components along the x-axis and the y-axis. In this case, the expansion and contraction of the z scanner 12 displaces (vibrates) the movable portion of the xy scanner 16 along the x axis and the y axis.
[0042]
In addition, the direction of expansion and contraction of the z scanner 12 may be inclined with respect to the central axis due to variations at the time of manufacturing the z scanner 12. Also in this case, the expansion and contraction of the z scanner 12 displaces (vibrates) the movable portion of the xy scanner 16 along the x axis and the y axis.
[0043]
In the present embodiment, the displacement of the movable part of the xy scanner 16 along the x-axis and the y-axis generated in accordance with the expansion and contraction of the z-scanner 12 along the z-axis is measured in advance, and the x-axis of the z scanner 12 is measured. The tube scanner 22 may be displaced along the x-axis and the y-axis so as to cancel the vibration along the x-axis and the y-axis of the movable portion of the xy scanner 16 caused by the displacement along the y-axis. Accordingly, it is ideally possible to attenuate the vibration of the movable portion of the xy scanner 16 not only for the component along the z-axis but also for the component along the x-axis and the y-axis. .
[0044]
The displacement of the movable part of the xy scanner 16 along the x-axis and the y-axis caused by the expansion and contraction of the z-scanner 12 may be measured by any method. For example, the measurement may be performed by installing a displacement sensor near the xy scanner 16 or by providing a strain gauge on the xy scanner 16.
[0045]
As can be understood from the above description, also in the scanning mechanism 20 of the present embodiment, similarly to the scanning mechanism 10 of the first embodiment, the z scanner 12 and the tube scanner 22 are both arranged on the same side with respect to the xy scanner 16. Have been. For this reason, it is possible to keep the dimension along the z-axis relatively small. Further, the assembly of the scanning mechanism 20 can be performed relatively easily.
[0046]
Further, since the tube scanner 22 can be displaced not only along the z-axis but also along the x-axis and the y-axis, the scanning mechanism 20 uses the x-axis and the y-axis caused by the expansion and contraction of the z-scanner 12. It is also possible to attenuate or ideally cancel unwanted vibrations including components along.
[0047]
Third Embodiment This embodiment is directed to another scanning mechanism of a scanning probe microscope. Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
[0048]
FIG. 6 is a plan view of the scanning mechanism according to the third embodiment of the present invention. FIG. 7 is a cross-sectional view of the scanning mechanism shown in FIG. 6 along the line VII-VII. 6 and 7, the members indicated by the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 and 2 are the same members, and the detailed description thereof will be omitted.
[0049]
As shown in FIGS. 6 and 7, the scanning mechanism 30 of the present embodiment includes a z scanner 12, an xy scanner 16, and two z scanners 32 arranged along the x axis on both sides of the z scanner 12. It has. Both the z-scanner 12 and the z-scanner 32 are held by the movable part of the xy scanner 16.
[0050]
The z-scanner 32 is, for example, but not limited to, a multilayer piezoelectric body. The two z scanners 32 are arranged symmetrically with respect to the center axis of the z scanner 12. That is, the two z scanners 32 are located with good symmetry with respect to the center axis of the z scanner 12.
[0051]
In the scanning mechanism 30 according to the present embodiment, similarly to the scanning mechanism 10 according to the first embodiment, by causing the two z scanners 32 to expand and contract equally to the expansion and contraction of the z scanner 12, the scanning mechanism 30 is caused by the expansion and contraction of the z scanner 12. Undesired vibration of the movable part of the xy scanner 16 can be attenuated and ideally eliminated.
[0052]
Further, in the scanning mechanism 30 of the present embodiment, the xy scanner caused by the expansion and contraction of the z scanner 12 is caused by expanding and contracting the two z scanners 32 unequally for the same reasoning as the scanning mechanism 20 of the second embodiment. It is possible to eliminate the undesired displacement of the sixteen movable parts along the x-axis. In other words, it is possible to attenuate the vibration of the movable part of the xy scanner 16 along the x axis.
[0053]
Also in the scanning mechanism 30 of the present embodiment, similarly to the scanning mechanism 10 of the first embodiment, the z scanner 12 and the z scanner 32 are both arranged on the same side with respect to the xy scanner 16. For this reason, it is possible to keep the dimension along the z-axis relatively small. Further, the assembly of the scanning mechanism 30 can be performed relatively easily. Furthermore, since the columnar laminated piezoelectric element constituting the z scanner 32 is relatively inexpensive, the scanning mechanism 30 can be manufactured at relatively low cost.
[0054]
Furthermore, in the scanning mechanism 30 of the present embodiment, since the two z scanners 32 are arranged along the x axis with the z scanner 12 interposed therebetween, the movable xy scanner 16 caused by the expansion and contraction of the z scanner 12 Undesired vibrations, including components along the x-axis of the part, can also be attenuated and ideally eliminated.
[0055]
As shown in FIGS. 6 and 7, the scanning mechanism 30 of the present embodiment has two z scanners 32 arranged along the x axis with the z scanner 12 interposed therebetween, but is more preferable. Are arranged along the y-axis with the z-scanner 12 in between in order to attenuate, and ideally eliminate, unwanted vibrations including components along the x-axis of the movable part of the xy scanner 16. It is preferable to further include two z scanners 32.
[0056]
Further, the plurality of z scanners 32 need not be arranged along the x or y axis. The plurality of z-scanners 32 may be angularly spaced about the central axis of the z-scanner 12. For example, three z scanners 32 may be arranged at intervals of 120 degrees on a circumference whose center is located on the central axis of the z scanner 12. That is, the plurality of z scanners 32 only need to be arranged symmetrically with respect to the center axis of the z scanner 12.
[0057]
Fourth Embodiment This embodiment is directed to another scanning mechanism of a scanning probe microscope. Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0058]
FIG. 8 is a sectional view of a scanning mechanism according to a fourth embodiment of the present invention. In FIG. 8, the members indicated by the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 and 2 are the same members, and the detailed description thereof will be omitted.
[0059]
As shown in FIG. 8, the scanning mechanism 40 of the present embodiment includes a z scanner 12, an xy scanner 16, a z scanner 42 surrounding the z scanner 12, and a weight 44 supported by the z scanner 42. Have. Both the z-scanner 12 and the z-scanner 42 are held by the movable part of the xy scanner 16.
[0060]
Although not limited to this, the z scanner 42 is configured by a rectangular cylindrical laminated piezoelectric element, for example, as in the first embodiment. Alternatively, similarly to the second embodiment, a cylindrical piezoelectric element may be used. Further, similarly to the third embodiment, the z-type scanner may be constituted by a plurality of columnar laminated piezoelectric elements arranged on both sides or around the z scanner 12.
[0061]
In the scanning mechanism 40 of the present embodiment, similarly to the scanning mechanism 10 of the first embodiment, by expanding and contracting the z scanner 42 with respect to the expansion and contraction of the z scanner 12, the xy scanner 16 caused by the expansion and contraction of the z scanner 12 is moved. It is possible to attenuate, or ideally eliminate, unwanted vibrations of the movable part.
[0062]
The force required to attenuate the undesired vibration of the movable part of the xy scanner 16 depends on the momentum change of the member moved by the expansion and contraction of the z scanner 42. For this reason, in the scanning mechanism of the first embodiment to the third embodiment, the z scanner for attenuating the undesired vibration of the movable part of the xy scanner 16 depends on the expansion speed of the z scanner 12 and the expansion and contraction of the z scanner 12. It needs to have a certain length depending on the mass of the object to be moved (including the mass of the z scanner 12 itself).
[0063]
On the other hand, in the scanning mechanism 40 according to the present embodiment, since the weight 44 is attached to the free end of the z scanner 42, the z required to obtain the same change in the momentum as compared with the configuration without the weight 44 is obtained. The length of the scanner 42 may be short. Accordingly, it is possible to further reduce the size of the scanning mechanism 40 with respect to the dimension along the z-axis.
[0064]
Also in the scanning mechanism 40 of the present embodiment, similarly to the scanning mechanism 10 of the first embodiment, the z scanner 12 and the z scanner 42 are both arranged on the same side of the xy scanner 16. For this reason, it is possible to keep the dimension along the z-axis relatively small. Further, the assembly of the scanning mechanism 30 can be performed relatively easily. Further, since the weight 44 is attached to the free end of the z scanner 42, the dimension along the z axis can be further reduced accordingly.
[0065]
Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes may be made without departing from the spirit of the present invention. May be done.
[0066]
【The invention's effect】
According to the present invention, there is provided a scanning mechanism of a scanning probe microscope having a small dimension along the z-axis, in which generation of unnecessary vibration is suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a scanning mechanism of a scanning probe microscope according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the scanning mechanism shown in FIG. 1 taken along the line II-II.
FIG. 3 is a plan view of a scanning mechanism according to a second embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of the scanning mechanism shown in FIG. 3, taken along line IV-IV.
FIG. 5 is a side view of the tube scanner shown in FIGS. 3 and 4;
FIG. 6 is a plan view of a scanning mechanism according to a third embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view of the scanning mechanism shown in FIG. 6, taken along line VII-VII.
FIG. 8 is a sectional view of a scanning mechanism according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 shows a scanning mechanism disclosed in US Pat. No. 6,323,483 B1.
[Explanation of symbols]
10 scanning mechanism, 12 z scanner, 14 z scanner, 16 xy scanner, 20 scanning mechanism, 22 tube scanner, 30 scanning mechanism, 32 z scanner, 40 scanning mechanism, 42 z scanner, 44 ... weight.

Claims (6)

走査型プローブ顕微鏡の被走査物を少なくともｚ軸に沿って走査する走査機構であり、
被走査物をｚ軸に沿って移動させるための第一のｚスキャナと、
第一のｚスキャナの中心軸すなわち第一のｚスキャナの中心を通りｚ軸に平行な軸に対して対称性良く位置している少なくともｚ軸に沿って変位し得る少なくとも一つの第二のｚスキャナと、
第一のｚスキャナと第二のｚスキャナを共に保持するスキャナ保持部とを備えている、走査型プローブ顕微鏡の走査機構。A scanning mechanism that scans the object to be scanned of the scanning probe microscope at least along the z-axis,
A first z-scanner for moving the scanned object along the z-axis;
At least one second z that can be displaced along at least the z-axis which is symmetrically located about a central axis of the first z-scanner, i.e., an axis parallel to and parallel to the z-axis; A scanner,
A scanning mechanism of a scanning probe microscope, comprising: a scanner holding unit that holds both a first z scanner and a second z scanner. 請求項１において、第一のｚスキャナと第二のｚスキャナを共にｚ軸に直交すると共に互いに直交するｘ軸とｙ軸に沿って移動させるためのｘｙスキャナを更に備えており、走査型プローブ顕微鏡の被走査物をｚ軸に加えてｚ軸に直交し互いに直交するｘ軸とｙ軸にも沿って走査し得る、走査型プローブ顕微鏡の走査機構。2. The scanning probe according to claim 1, further comprising an xy scanner for moving both the first z scanner and the second z scanner along the x-axis and the y-axis which are both orthogonal to the z-axis and orthogonal to each other. A scanning mechanism of a scanning probe microscope capable of scanning an object to be scanned by a microscope along an x-axis and a y-axis that are orthogonal to the z-axis and orthogonal to each other in addition to the z-axis. 請求項１または請求項２において、走査機構はただ一つの第二のｚスキャナを有し、第二のｚスキャナは第一のｚスキャナを取り囲む形状を有している、走査型プローブ顕微鏡の走査機構。3. The scanning probe microscope according to claim 1, wherein the scanning mechanism has a single second z-scanner, and the second z-scanner has a shape surrounding the first z-scanner. mechanism. 請求項３において、第二のｚスキャナは、チューブスキャナであり、ｚ軸に沿ってだけでなくｘ軸とｙ軸に沿っても変位し得る、走査型プローブ顕微鏡の走査機構。4. The scanning mechanism of a scanning probe microscope according to claim 3, wherein the second z-scanner is a tube scanner and can be displaced not only along the z-axis but also along the x-axis and the y-axis. 請求項１または請求項２において、走査機構は複数の第二のｚスキャナを有し、それらの第二のｚスキャナは第一のｚスキャナの中心軸の周りに角度的に等間隔に配置されている、走査型プローブ顕微鏡の走査機構。Claim 1 or Claim 2, wherein the scanning mechanism comprises a plurality of second z-scanners, the second z-scanners being angularly equally spaced around a central axis of the first z-scanner. Scanning mechanism of a scanning probe microscope. 請求項１〜請求項５において、第二のｚスキャナに保持された錘を更に備えている、走査型プローブ顕微鏡の走査機構。The scanning mechanism of a scanning probe microscope according to claim 1, further comprising a weight held by the second z scanner.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007132782A (en) * 2005-11-10 2007-05-31 Sii Nanotechnology Inc Oscillating type cantilever holder and scanning probe microscope
JP2007205859A (en) * 2006-02-01 2007-08-16 Canon Inc Scanning probe device
JP2009162772A (en) * 2009-03-09 2009-07-23 Canon Inc Scanning probe device
US7569817B2 (en) 2005-12-22 2009-08-04 Canon Kabushiki Kaisha Scanning probe apparatus
US7631547B2 (en) 2005-12-22 2009-12-15 Canon Kabushiki Kaisha Scanning probe apparatus and drive stage therefor
US7690046B2 (en) 2006-05-17 2010-03-30 Canon Kabushiki Kaisha Drive stage for scanning probe apparatus, and scanning probe apparatus

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007132782A (en) * 2005-11-10 2007-05-31 Sii Nanotechnology Inc Oscillating type cantilever holder and scanning probe microscope
JP4688643B2 (en) * 2005-11-10 2011-05-25 エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 Excitation cantilever holder and scanning probe microscope
KR101263033B1 (en) * 2005-11-10 2013-06-24 에스아이아이 나노 테크놀로지 가부시키가이샤 Vibration-type cantilever holder and scanning probe microscope
US7569817B2 (en) 2005-12-22 2009-08-04 Canon Kabushiki Kaisha Scanning probe apparatus
US7631547B2 (en) 2005-12-22 2009-12-15 Canon Kabushiki Kaisha Scanning probe apparatus and drive stage therefor
JP2007205859A (en) * 2006-02-01 2007-08-16 Canon Inc Scanning probe device
JP4498285B2 (en) * 2006-02-01 2010-07-07 キヤノン株式会社 Scanning probe device
US7690046B2 (en) 2006-05-17 2010-03-30 Canon Kabushiki Kaisha Drive stage for scanning probe apparatus, and scanning probe apparatus
JP2009162772A (en) * 2009-03-09 2009-07-23 Canon Inc Scanning probe device

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