(57)【要約】【課題】構造を簡素化して煩雑な組立て作業を省略し、低廉化を図ることができる加振型接触センサを提供する。【解決手段】加振型接触センサ１は、センサ本体１０と、圧電材料膜２０と、電極膜３０とを備えて構成される。このうち、センサ本体１０は、スタイラスホルダ１１、スタイラス１２、および、接触部１３から構成され、これら各部材は、１枚の金属部材等から一体に構成されている。これにより、加振型接触センサ１の構造が簡素化し、製造する際に、煩雑な組立て作業を省略し、低廉化が可能となる。【選択図】　図１
2004053399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スタイラスホルダと、
このスタイラスホルダに略中央部で支持され、軸方向に略対称構造をなす略柱状のスタイラスと、
前記スタイラスの先端部に設けられ被測定物と接触する接触部と、
前記スタイラスを前記支持点近傍を振動の節として、軸方向に共振状態で振動させる加振手段と、
前記接触部および前記被測定物の接触に際して生ずる前記スタイラスの共振状態の変化から当該接触を検出するための検出手段とを備えた加振型接触センサにおいて、
前記スタイラスホルダ、前記スタイラス、および、前記接触部が一体で構成されていることを特徴とする加振型接触センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の加振型接触センサにおいて、
前記接触部は、先端が前記スタイラスの軸方向に先鋭化されていることを特徴とする加振型接触センサ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の加振型接触センサにおいて、
前記接触部は、先端がダイヤモンド薄膜で被覆されていることを特徴とする加振型接触センサ。
【請求項４】
スタイラスホルダと、
このスタイラスホルダに略中央部で支持され、軸方向に略対称構造をなす略柱状のスタイラスと、
前記スタイラスの先端部に設けられ被測定物と接触する接触部と、
前記スタイラスを前記支持点近傍を振動の節として、軸方向に共振状態で振動させる加振手段と、
前記接触部および前記被測定物の接触に際して生ずる前記スタイラスの共振状態の変化から当該接触を検出するための検出手段とを備えた加振型接触センサの製造方法において、
１枚の金属部材から、前記スタイラスホルダ、前記スタイラス、および、前記接触部を一体加工し、
前記接触部の先端を先鋭化加工し、
前記スタイラスの表面に圧電材料膜および電極膜を積層して前記加振手段および前記検出手段を形成することを特徴とする加振型接触センサの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の加振型接触センサの製造方法において、
前記先鋭化加工は、エッチング処理により実施することを特徴とする加振型接触センサの製造方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の加振型接触センサの製造方法において、
前記接触部の先端にダイヤモンド薄膜を被覆することを特徴とする加振型接触センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、三次元測定機などによって被測定物の微細な表面形状を測定する場合に用いられる加振型接触センサに関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、精密機械加工または半導体製造分野での研究、開発および生産現場での検査において、被測定物の形状や寸法の測定を行う測定機として、三次元測定機、表面形状測定機や小穴測定機等が知られている。この場合、被測定物における微細形状の座標検出や位置検出を行うために、これら測定機には、被測定物との接触を検出する加振型接触センサが用いられる。
【０００３】
例えば、特開２００２−３９７３７号には、小穴測定機に用いられる加振型接触センサが開示されている。図８は、この加振型接触センサの概略構成を示す図である。図８において、１は加振型接触センサであり、この加振型接触センサ１は、スタイラスホルダ１１と、スタイラス１２と、圧電素子４０とを備えて構成されている。
【０００４】
スタイラスホルダ１１は、図示しない三次元測定機等の移動軸に取り付けるための固定部１１Ａと、この固定部１１Ａから平行に延びた一対の腕部１１Ｂと、これら腕部１１Ｂと略直交して一対の腕部１１Ｂの先端側を結合する結合部１１Ｃとを備えている。この結合部１１Ｃには、長手方向に沿って長孔１１Ｅが形成され、これにより、長孔１１Ｅの外周付近に細い棒状の平行な一対の圧電素子支持部１４が形成される。また、これら圧電素子支持部１４には、スタイラス１２の軸方向へ沿う溝部１４Ａが切り欠いて形成されている。
【０００５】
スタイラス１２は、略柱状に形成され、その先端側には被測定物と接触する接触部１３が設けられている。この接触部１３としては、ガラス球が接着等の手段によりスタイラス１２の先端に固定されたものである。
圧電素子４０は、バルク状に形成され、スタイラス１２を軸方向に共振状態で加振するとともに、接触部１３と被測定物との接触に際して生じるスタイラス１２の共振状態の変化を検出する。このため、一方の端面には、加振用電極３１と検出用電極３２とが分割して形成されている。
【０００６】
以上のような加振型接触センサ１を製造する際には、スタイラス１２の先端に接触部１３としてのガラス球を接着固定する。そして、スタイラスホルダ１１の圧電素子支持部１４に形成された溝部１４Ａに沿うように、スタイラス１２を接着固定し、さらに、この溝部１４Ａを跨いだ状態で圧電素子４０を圧電素子支持部１４に接着固定する。
このため、この加振型接触センサ１は、外乱振動に対して頑強であり、微弱な接触によるスタイラス１２の共振状態の変化を検出し、高感度の検出が可能となる。
【０００７】
また、特開２０００−６５７１６号には、微細形状測定機に用いられる加振型接触センサが開示されている。図９は、この加振型接触センサの概略構成を示す図である。図９に示すように、加振型接触センサ１では、スタイラスホルダ１１とスタイラス１２とは、チタンからなる一枚の板状体から一体的に構成される。また、スタイラス１２の先端部分には、被測定物と接触する接触部１３としてのダイヤモンドチップが接着固定されている。
【０００８】
そして、このスタイラス１２の表裏面の一部に水熱合成法により圧電素子である圧電材料膜２０を形成するとともに、この圧電材料膜２０上に加振用電極３１および検出用電極（図示省略）を設けている。このため、図８で説明した加振型接触センサ１と比較して、バルク状の圧電素子４０を用いずに、水熱合成法により圧電材料膜２０を一括して作成できるので、安価に製造することが可能となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図８に示す加振型接触センサでは、スタイラスホルダ、スタイラス、および、接触部が別体で構成されており、これら部材を一体化するために複数の接着部分が必要となる。このため、加振型接触センサを製造する際に、組み立てが困難となり、低廉化を図ることが出来ない、という問題がある。
【００１０】
また、図９に示す加振型接触センサでは、スタイラスホルダとスタイラスとが一体に構成され、さらに圧電素子であるＰＺＴ膜を水熱合成法により複数の加振型接触センサに対して一括して作成できるので、この点では安価に製造することが可能となる。しかしながら、人手によりスタイラスの先端部分に接触部としてのダイヤモンドチップを接着固定しているため、煩雑な作業が生じ、低廉化が困難となる、という問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、構造を簡素化して煩雑な組立て作業を省略し、低廉化を図ることが出来る加振型接触センサを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、スタイラスホルダと、このスタイラスホルダに略中央部で支持され、軸方向に略対称構造をなす略柱状のスタイラスと、前記スタイラスの先端部に設けられ被測定物と接触する接触部と、このスタイラスを前記支持点近傍を振動の節として、軸方向に共振状態で振動させる加振手段と、前記接触部および前記被測定物の接触に際して生ずる前記スタイラスの共振状態の変化から当該接触を検出するための検出手段とを備えた加振型接触センタにおいて、前記スタイラスホルダ、前記スタイラス、および、前記接触部が一体で構成していることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明によれば、スタイラスホルダ、スタイラス、および、接触部が一体で構成されているので、スタイラスホルダ、スタイラス、および、接触部の組立て作業が不要となる。したがって、加振型接触センサの構造が簡素化し、製造する際に、煩雑な組立て作業を省略し、安価に製造することが可能となる。
また、スタイラスホルダおよびスタイラスが一体に構成され、振動の節において、スタイラスがスタイラスホルダに支持される構造となっているので、外乱振動に対する安定性が向上して共振特性および検出感度が向上する。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の加振型接触センサにおいて、前記接触部は、先端が前記スタイラスの軸方向に先鋭化されていることを特徴とする。
このような構成では、接触部の先端部がスタイラスの軸方向に先鋭化されているので、スタイラスとは別体として針状の部材を設ける必要がなく、煩雑な組立て作業を省略し、さらなる製造コストの削減を図れる。また、種々の測定機に対応して、高分解能測定を実現できる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の加振型接触センサにおいて、前記接触部は、先端がダイヤモンド薄膜で被覆されていることを特徴とする。
このような構成では、接触部の先端部がダイヤモンド薄膜で被覆されているので、接触部の先端部は、高硬度になり、例えば、ＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ　Ｆｏｒｃｅ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）等による表面形状の測定に用いる場合に、接触部と被測定物との間での磨耗を回避できる。したがって、スタイラスの劣化を防止し、加振型接触センサの長寿命化を促進する。接触部が先鋭化されている場合に、特に接触部の強度補強に有効である。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、スタイラスホルダと、このスタイラスホルダに略中央部で支持され、軸方向に略対称構造をなす略柱状のスタイラスと、前記スタイラスの先端部に設けられ被測定物と接触する接触部と、前記スタイラスを前記支持点近傍を振動の節として、軸方向に共振状態で振動させる加振手段と、前記接触部および前記被測定物の接触に際して生ずる前記スタイラスの共振状態の変化から当該接触を検出するための検出手段とを備えた加振型接触センサの製造方法において、１枚の金属部材から、前記スタイラスホルダ、前記スタイラス、および、前記接触部を一体加工し、前記接触部の先端を先鋭化加工し、前記スタイラスの表面に圧電材料膜および電極膜を積層して前記加振手段および前記検出手段を形成することを特徴とするものである。
本発明によれば、人手による煩雑な組立て作業が省略されるので、加振型接触センサの量産化が可能となり、低廉化を図ることが出来る。
特に微小な接触部が一体化できて、人手を介する必要がないことから、接触部の形状制度の高いセンサが容易に製造できる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の加振型接触センサの製造方法において、前記先鋭化加工は、エッチング処理により実施することを特徴とする。
本発明によれば、簡素な構造を有する装置で、接触部の先端部分の先鋭化加工を容易に実施できる。また、複数の部材に対して一括大量に先鋭化加工を実施することができるので、接触部形状ばらつきの少ない高品位センサが製造可能となり、且つ、低廉化を図ることができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項４または請求項５に記載の加振型接触センサの製造方法において、前記接触部の先端にダイヤモンド薄膜を被覆することを特徴とする。
本発明によれば、接触部の先端にダイヤモンド薄膜を被覆するので、請求項３と同様の作用効果を享受する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る加振型接触センサの概略構成図である。
図１において、１は加振型接触センサであり、この加振型接触センサ１は、センサ本体１０と、圧電材料膜２０と、電極膜３０とを備えて構成されている。
【００２０】
センサ本体１０は、１枚のステンレス等の金属からなる板状体で構成される。このセンサ本体１０は、スタイラスホルダ１１と、スタイラス１２と、接触部１３とを備えている。
スタイラスホルダ１１は、図示しない微細形状測定機等の移動軸に取り付けるための固定部１１Ａと、この固定部１１Ａから平行に延びた一対の腕部１１Ｂと、これら腕部１１Ｂと略直交して一対の腕部１１Ｂの先端側を結合する結合部１１Ｃとを備えている。この結合部１１Ｃには、腕部１１Ｂと略直交して、平行に延びる一対のスタイラス支持部１１Ｄが形成されている。そして、この一対のスタイラス支持部１１Ｄでスタイラス１２が支持される構成となっている。
【００２１】
スタイラス１２は、断面略四角柱状に形成され、略中央部において、スタイラス支持部１１Ｄにより支持されている。このスタイラス１２は、電極膜３０から適当な周波数の電圧が印加されることにより、軸方向に共振周波数で共振振動する。この共振振動は、スタイラス１２の軸方向の略中央部分を節とし、両端を腹とするモードの振動である。すなわち、共振振動の節は、スタイラス支持部１１Ｄによる支持点の近傍に位置する。なお、このスタイラス１２の基端部１２Ａには、必要に応じて図示しないカウンタバランスが設けられる。このカウンタバランスは、振動の節が略中央部から外れないように機能するものであり、予めシミュレーション等により、スタイラス１２の長さが調整されていれば、基端部１２Ａにカウンタバランスを設ける必要はない。
【００２２】
接触部１３は、スタイラス１２の先端部１２Ｂに形成され、被測定物と接触する部分である。この接触部１３は、スタイラス１２の軸方向に先鋭化し、さらに、ダイヤモンド薄膜が被覆されている。このような構成により、例えば、ＡＦＭ等の微細形状測定機に用いた場合に、高分解能測定を実現するとともに、接触部１３の硬度を高め、磨耗や欠損などによる加振型接触センサ１の劣化を防止することが可能となる。
【００２３】
以上のようなセンサ本体１０の構成において、スタイラスホルダ１１とスタイラス１２とは、共振振動の軸を中心として板状体の面方向に略軸対称構造とされている。このため、外乱振動に対する安定性が向上する。
【００２４】
圧電材料膜２０は、例えば、酸化亜鉛、または、ＰＺＴ膜等を採用することができる。この圧電材料膜２０は、スタイラス１２の略中央部分に形成され、電極膜３０から印加される電圧に応じて歪むものである。
【００２５】
電極膜３０は、図示しない加振回路または検出回路等と電気信号（電圧）を授受するものである。具体的に、この電極膜３０は、金蒸着等により形成されるものであり、圧電材料膜２０の上面に形成される加振用電極３１および検出用電極３２と、加振型接触センサ１を接地電位とするアース電極３３と、図示しない加振回路と検出回路、加振用電極３１と検出用電極３２のそれぞれを電気的に接続して中継する中継用電極３４とを備えて構成されている。
【００２６】
加振用電極３１は、外部の加振回路により出力され、中継用電極３４にて中継された所定の周波数の電圧をスタイラス１２との間に印加し、圧電材料膜２０に電界を作用させて歪ませる。また、検出用電極３２は、スタイラス１２との間にある圧電材料膜２０に生じる電圧の変化を検出し、中継用電極３４を介して、外部の検出回路に検出信号を出力する。
【００２７】
アース電極３３は、スタイラスホルダ１１の固定部１１Ａ上に形成され、センサ本体１０を通して圧電材料膜２０の裏面と電気的に接続している。また、このアース電極３３は、図示しない微細形状測定機等の移動軸にスタイラスホルダ１１の固定部１１Ａが取り付けられた際に、外部の接地電位と接続し、センサ本体１０の電位を外部の接地電位と同電位とする。このため、加振用電極３１、検出用電極３２、および、中継用電極３４のシールド効果を高め、外部からの電磁輻射によるこれら電極への影響を回避し、外部の加振回路および検出回路との電気信号（電圧）の授受を安定に実施できる。なお、このアース電極３３と外部の接地電位とをリード線等で接続するように構成してもよい。
【００２８】
中継用電極３４は、スタイラスホルダ１１の上面に形成され、加振回路と加振用電極３１とを中継する加振用中継配線３４Ａと、検出回路と検出用電極３２とを中継する検出用中継配線３４Ｂとを備えている。このため、スタイラスホルダ１１の一部を絶縁処理し、加振用中継配線３４Ａと検出用中継配線３４Ｂとが電気的に導通しないように構成している。
【００２９】
この中継用電極３４は、図示しない微細形状測定機等の移動軸にスタイラスホルダ１１の固定部１１Ａが取り付けられた際に、外部の加振回路および検出回路と電気的に接続するように構成している。そして、これら外部の加振回路および検出回路と電気信号（電圧）の授受を行い、スタイラスホルダ１１の一方の腕部１１Ｂに沿って結合部１１Ｃまで延びるように中継する。
【００３０】
なお、この中継用電極３４と外部の加振回路および検出回路とをリード線等で接続するように構成してもよい。また、この中継用電極３４は、図１に示すような構成に限らない。例えば、加振用中継配線３４Ａおよび検出用中継配線３４Ｂとをスタイラスホルダ１１のそれぞれの腕部１１Ｂに沿って別々に配線してもよく、その他の配線によって構成してもよい。
【００３１】
また、上述した加振用電極３１および検出用電極３２と中継用電極３４とは、それぞれ金線により電気的に接続している。
なお、本発明に係る加振手段は、上述した加振用電極３１と圧電材料膜２０とに相当し、本発明に係る検出手段は、上述した検出用電極３２と圧電材料膜２０とに相当する。
【００３２】
以上のような構成において、外部の加振回路から所定周波数の電圧が出力されると、中継用電極３４を介して、加振用電極３１からこの所定周波数の電圧がスタイラス１２との間に印加される。そして、スタイラス１２が軸方向に共振周波数で共振振動する。このスタイラス１２の振動は、直接、圧電材料膜２０に伝播し、この圧電材料膜２０もスタイラス１２と同周波数で振動する。この振動状態は、検出用電極３２にて検出し、検出信号を中継用電極３４を介して外部の検出回路に出力することで振動状態の変化を検出可能となっている。
【００３３】
次に、本発明に係る加振型接触センサ１を製造する方法について、図２ないし５を参照して説明する。
図２は、本発明に係る加振型接触センサ１の製造方法を説明するフローチャートである。
【００３４】
先ず、１枚のステンレス等の金属の板材から、図３に示すように、センサ本体１０の形状加工を実施する（ステップＳ１）。このような形状加工は、エッチング、または、ワイヤカット等の放電加工により実施できる。この際、スタイラス１２は、軸方向に略対称構造となり、かつ、その略中央部分がスタイラス支持部１１Ｄにより支持されるように加工する。ここで、板材の厚さは、０．０５〜０．３ｍｍ程度であることが好ましい。
【００３５】
ステップＳ１の後、スタイラス１２の先端部１２Ｂ（図３）の先鋭化を実施する（ステップＳ２）。例えば、このスタイラス１２の先端部１２Ｂの先鋭化を実施する一例として、特開２０００−３５３９５号にプローブの先鋭化方法が開示されている。図４は、本発明に係る加振型接触センサ１をこの先鋭化方法に適用した具体例を示す図である。
【００３６】
図４において、１００は、先鋭化装置であり、この先鋭化装置１００は、ステンレス等の金属に対するエッチング液１１１および非エッチング液１１２を含む容器１１０と、装置全体を支持する支持具１２０と、容器１１０の液面に対して垂直方向に移動可能である粗動機構１３０と、この粗動機構１３０に固定され、容器１１０の液面に対して垂直方向に微動する微動機構１４０と、この微動機構１４０に固定され、センサ本体１０を固定する固定具１５０とを備えて構成されている。
ここで、非エッチング液１１２は、エッチング液１１１よりも比重が小さく、エッチング液１１１とは混合しない。このため、エッチング液１１１および非エッチング液１１２の少なくとも２液層となる。
【００３７】
この先鋭化装置１００を用いて、スタイラス１２の先端部１２Ｂの先鋭化をする際、センサ本体１０をスタイラス１２が下方に位置し、スタイラス１２の先端部１２Ｂが液面に対して垂直になるように固定具１５０に固定する。そして、粗動機構１３０を移動することで、スタイラス１２の先端部１２Ｂを容器１１０内に浸漬する。ここで、エッチング液１１１に浸漬したスタイラス１２の先端部１２Ｂは、エッチングが進行する。そして、このエッチングの進行に伴って、エッチング液１１１と非エッチング液１１２の界面におけるメニスカスが移動することで、先端部１２Ｂがスタイラス１２の軸方向に先鋭化される。また、微動機構１４０によって、センサ本体１０をエッチング中に微動することで、先端部１２Ｂのテーパ形状を任意に形成することができる。
【００３８】
ステップＳ２において、スタイラス１２の先端部１２Ｂを先鋭化した後、この先端部１２Ｂにダイヤモンド薄膜を被覆する（ステップＳ３）。例えば、ダイヤモンド薄膜の被覆を実施する一例として、特開平３−６５５９４号に有機溶液からダイヤモンド薄膜を合成する方法が開示されている。
【００３９】
すなわち、有機溶剤として、エタノール、アセトン、ベンゼン、トリクロロエチレン、または、酢酸メチール等を用いる。そして、この有機溶剤内にスタイラス１２の先端部１２Ｂを浸漬する。ここで、有機溶剤をその沸点近くまで加熱し、スタイラス１２に負の高電圧を加えるとともに、スタイラス１２に単位体積当たりｍＡ／ｃｍ２程度の電流を流して、ダイヤモンド薄膜を先端部１２Ｂに形成する。
以上のステップＳ２およびＳ３において、スタイラス１２の先端部１２Ｂにおける先鋭化およびダイヤモンド薄膜の被覆を実施することにより、接触部１３が形成されることになる。
【００４０】
ステップＳ３の後、スタイラス１２の略中央部分に圧電材料膜２０を形成する（ステップＳ４）。ここでは、圧電材料膜２０の形成方法の一例として、ゾルゲル法を説明する。
【００４１】
図５は、圧電材料膜２０の形成方法を説明する図である。
先ず、図５（Ａ）に示すように、特定の形状のパターンが施された撥水性のマスク２００をセンサ本体１０の上面に載置する。この際、マスク２００のパターンが、センサ本体１０におけるスタイラス１２の略中央部分に位置するように載置する。そして、このマスク２００の上方から、圧電材料のゲル膜２０Ａを載置する。
【００４２】
この後、図５（Ｂ）に示すように、ゲル膜２０Ａを室温で乾燥させて圧電材料膜２０とする。そして、図５（Ｃ）に示すように、マスク２００をセンサ本体１０から除去すると、マスク２００のパターンと同一形状の圧電材料膜２０がスタイラス１２の略中央部分に形成される。
【００４３】
ステップＳ４の後、センサ本体１０上に電極膜３０を形成する（ステップＳ５）。具体的に、抵抗加熱真空蒸着法、電子ビーム真空蒸着法、スパッタリング法等の成膜法により、ステップＳ４において、スタイラス１２の略中心部分に形成された圧電材料膜２０上に、金蒸着を実施して加振用電極３１および検出用電極３２を形成する。
【００４４】
また、スタイラスホルダ１１の固定部１１Ａ、腕部１１Ｂ、および、結合部１１Ｃの所定位置に酸化処理等の絶縁処理を施した後、加振用電極３１および検出用電極３２と同様な手法により、スタイラスホルダ１１の固定部１１Ａ、腕部１１Ｂ、および、結合部１１Ｃにわたって、中継用電極３４を形成する。この中継用電極３４としては、外部の加振回路と加振用電極３１、外部の検出回路と検出回路を中継するために、加振用電極３１および検出用電極３２に対応して、加振用中継配線３４Ａおよび検出用中継配線３４Ｂをそれぞれ形成する。
【００４５】
さらに、スタイラスホルダ１１の固定部１１Ａに、上記と同様な手法により、アース電極３３を形成する。
但し、この場合は、絶縁処理を施さず、アース電極３３が固定部１１Ａと導通するように形成する。
以上の加振用電極３１、検出用電極３２、中継用電極３４、および、アース電極３３は、同一手法を用いて形成することができるため、順序をおって形成することなく、一度の処理で形成することができる。
【００４６】
最後に、ステップＳ５において形成された加振用電極３１と加振用中継配線３４Ａ、検出用電極３２と検出用中継配線３４Ｂをそれぞれ金線３５で接続する、いわゆるワイヤボンディングを実施する（ステップＳ６）。
以上のような工程により、加振型接触センサ１が製造される。
【００４７】
上述のような本実施形態によれば、次のような効果がある。
（１）加振型接触センサ１のセンサ本体１０は、１枚のステンレス等の金属からなる板状体で構成され、このセンサ本体１０は、スタイラスホルダ１１、スタイラス１２、および、接触部１３を備えていることにより、加振型接触センサ１の構造が簡素化し、製造する際に、これら各部材を組み立てる煩雑な作業を省略し、安価に精度良く製造することができる。
【００４８】
（２）加振型接触センサ１では、圧電素子として圧電材料膜２０が形成されていることにより、加振型接触センサ１の小型化を促進する。また、この圧電材料膜２０の形成方法では、多数の加振型接触センサ１に一括大量に形成することができるので、加振型接触センサ１をさらに安価に品質ばらつき少なく製造することができる。
【００４９】
（３）スタイラスホルダ１１およびスタイラス１２が一体に構成し、振動の節において、スタイラス１２がスタイラスホルダ１１のスタイラス支持部１１Ｄに支持される構造となっていることにより、外乱振動に対する安定性が向上して共振特性および検出感度を向上させることができる。
【００５０】
（４）接触部１３の先端部分がスタイラス１２の軸方向に先鋭化されているので、スタイラス１２と別体として針状の部材を設ける必要がなく、不要な部材を省略することで、煩雑な組立て作業を省略し、さらに、加振型接触センサ１を安価に精度良く製造することができる。
【００５１】
（５）接触部１３は、先端がダイヤモンド薄膜で被覆されていることにより、接触部１３の先鋭化された先端部の強度を補強することができる。したがって、例えば、ＡＦＭ等による表面形状の測定に用いる場合でも、接触部１３と被測定物との間での磨耗や欠損を回避することができる。このことにより、スタイラス１２の劣化を防止し、加振型接触センサ１の長寿命化を図ることができる。
【００５２】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、本実施形態における加振型接触センサ１の製造方法において、スタイラス１２の先端部分の先鋭化は、エッチングによる形成方法を説明したが、これに限らない。すなわち、機械加工、放電加工、または、その他の加工方法によりスタイラス１２の先端部分の先鋭化を実現してもよい。
【００５３】
また、スタイラス１２の先端部分におけるダイヤモンド薄膜の形成を、有機溶剤を用いた液相により形成する方法を説明したが、これに限らない。例えば、特開平５−３３０９８６号に開示されるマイクロ波によって生成されるプラズマを利用したスパッタリング法を採用できる。また、ダイヤモンド薄膜の製造方法として一般的に実施される熱フィラメントを用いた化学気相成長（ＣＶＤ）法、プラズマＣＶＤ法、あるいは、マイクロ波プラズマを利用したＣＶＤ法等も採用できる。
【００５４】
また、ゾルゲル法による圧電材料膜２０の形成方法を説明したが、これに限らない。例えば、スクリーン印刷法、または、水熱合成法を採用できる。また、０．１μｍ程度のセラミック微粒子をエアロゾル化して、ノズルから高速のジェットとして吹き付けて成膜するガスデポジション法も採用できる。
【００５５】
前記実施形態では、加振用電極３１および検出用電極３２と中継用電極３４とをワイヤボンディングで接続する構成を説明したが、これに限らない。例えば、この電極膜３０をスタイラス支持部１１Ｄ上にも形成するように構成することで、ワイヤボンディングは不要となる。しかしながら、この場合、電極膜３０の形成を実施しやすくするためにスタイラス支持部１１Ｄの幅を広くすると、スタイラス１２の共振振動を拘束するおそれがある。
【００５６】
前記実施形態では、センサ本体１０は、ステンレス等の金属からなる板状体とする構成を説明したが、これに限らない。例えば、シリコン材料を基板としてもよい。この場合、純粋のシリコンは導電性が悪いので、表面導電性を向上する処理を施せばよい。
【００５７】
前記実施形態では、スタイラス１２の中央部分をスタイラスホルダ１１の結合部１１Ｃから延びる４つのスタイラス支持部１１Ｄで支持する構成を説明したが、これに限らない。例えば、図６に示すように、スタイラスホルダ１１の結合部１１Ｃから延びるにしたがって、幅が細くなる２つのスタイラス支持部１１Ｄで支持するように構成してもよい。
【００５８】
また、センサ本体１０を軸対称に構成せずに、図７に示すように、固定部１１Ａの一方の端部からのみ腕部１１Ｂを延ばした片持ち梁構造としてもよい。
具体的に、図７（Ａ）では、この腕部１１Ｂの先端側に位置する結合部１１Ｃから腕部１１Ｂと略直交する平行な一対のスタイラス支持部１１Ｄによりスタイラス１２を支持している。
【００５９】
また、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）を変形したものであり、結合部１１Ｃから腕部１１Ｂに略直交して延びるにしたがって、幅が細くなるスタイラス支持部１１Ｄによりスタイラス１２を支持している。
さらに、図７（Ｃ）は、図７（Ｂ）を変形したものであり、スタイラスホルダ１１によるスタイラス１２の支持を安定にするために、スタイラス１２の略中央部分の幅を広く形成し、この略中央部分とスタイラスホルダ１１とを接続している。
【００６０】
前記実施形態では、接触部１３は、先鋭化され、一様に断面積が小さくなる形状を説明したが、これに限らない。用いられる測定機の測定対象に応じて、この接触部１３のテーパ形状を任意に形成してもよい。このようにすることで、接触部１３と被測定物とが接触した際のスタイラス１２の振動の変化がより顕著となり、接触部１３と被測定物との接触をより高感度に検出できる。
さらに、接触部１３を先鋭化せず、例えば、図１０に示されるような、先端部が球状１３Ａ，１３Ｂ、その他の形状１３Ｃ、あるいは、スタイラス１２に対して片側突起１３Ｄを備える形状であっても良い。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、加振型接触センサの構造を簡素化して煩雑な組立て作業を省略し、低廉化を図ることができる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る加振型接触センサの概要構成図である。
【図２】本発明に係る加振型接触センサの製造方法を説明するフローチャートである。
【図３】本発明に係る加振型接触センサの製造方法を説明する図である。
【図４】本発明に係る加振型接触センサの製造方法を説明する図である。
【図５】本発明に係る加振型接触センサの製造方法を説明する図である。
【図６】本発明の変形例を示す拡大斜視図である。
【図７】本発明の変形例を示す拡大斜視図である。
【図８】従来例を示す図である。
【図９】従来例を示す図である。
【図１０】従来の接触部形状を示す図である。
【符号の説明】
１　加振型接触センサ
１１　スタイラスホルダ
１２　スタイラス
１３　接触部
３１　加振用電極（加振手段）
３２　検出用電極（検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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