(57)【要約】【課題】小型でかつ個体間での計測精度のばらつきを低減させたプローブ駆動型変位測定装置を提供することを目的とする。【解決手段】このプローブ駆動型変位測定意装置は、基板１と、この基板１に対して変位可能に形成された可動部２とを備えて構成されている。可動部２は、被検知物体の表面を倣うプローブ４と、このプローブ４の変位量を検出する第１センサ６と、プローブ４を駆動する第１電極が一体形成されており、可動部２は、第１センサと対向する位置に第２センサ９と、第１電極５と対向する位置に第２電極８とが一体形成されている。なお、第１センサ６及び第２センサ９は、プローブ４の変位量を検出するエンコーダを構成しており、第１電極５及び第２電極８は、プローブ４を駆動するアクチュエータを構成している。【選択図】図１
2007127605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
この基板に対して測定軸方向に変位可能に弾性支持部材により支持されると共に被測定物と接触するプローブを含む可動部と、を備え、
前記可動部は、第１電極部、及び、第１センサ部を有し、
前記基板は、前記第１電極部と対向する第２電極部、及び、前記第１センサ部と対向する第２センサ部とを有し、
前記第１電極部及び前記第２電極部は、前記プローブを変位駆動させる静電アクチュエータを構成し、
前記第１センサ部及び第２センサ部は、前記プローブの変位量を検出するエンコーダを構成し、
前記基板及び前記可動部は、微細加工技術により一体形成されていることを特徴とするプローブ駆動型変位測定装置。
【請求項２】
前記第１センサ部及び前記第２センサ部は、静電容量式エンコーダ、光電式エンコーダ、磁気式エンコーダ、電磁誘導式エンコーダのいずれかのエンコーダを構成することを特徴とする請求項１記載のプローブ駆動型変位測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定物体の表面形状を検出するプローブ駆動型変位測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の微細加工技術の発展に伴い、被測定物体の微細な表面プロファイルを検出する高精度な形状測定が必要とされている。
【０００３】
この形状測定には、プローブ本体に、駆動力となるピエゾ素子等のアクチュエータを設置し、該プローブ本体をアクチュエータの駆動力によって被測定物体の表面を倣わせ、これによって生じる駆動力の変化量等を測定することで、被測定物体の表面形状を検出するプローブ駆動型変位測定装置が知られている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−３９７９９、図１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来のプローブ駆動型変位測定装置は、ピエゾ素子等のアクチュエータを後からプローブ本体に付加させるため装置全体の構造が大きい。また、プローブ本体やピエゾ素子の個体差が大きいため、プローブ本体にピエゾ素子を付加させたプローブ駆動型変位測定装置は、生産された個体によって特性が異なり、安定した計測精度を有するプローブ駆動型変位測定装置を製造することが難しいという問題点を有する。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、装置全体が小型であり、個体間で一定の特性を有し安定した精度で被計測物体表面のプロファイルを計測可能なプローブ駆動型変位測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によるプローブ駆動型変位測定装置は、基板と、この基板に対して測定軸方向に変位可能に弾性支持部材により支持されると共に被測定物と接触するプローブを含む可動部と、を備え、前記可動部は、第１電極部、及び、第１センサ部を有し、前記基板は、前記第１電極部と対向する第２電極部、及び、前記第１センサ部と対向する第２センサ部とを有し、前記第１電極部及び前記第２電極部は、前記プローブを変位駆動させる静電アクチュエータを構成し、前記第１センサ部及び第２センサ部は、前記プローブの変位量を検出するエンコーダを構成し、前記基板及び前記可動部は、微細加工技術により一体形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、基板に弾性支持部材を介して接続されている可動部に、プローブ本体と、アクチュエータを構成する第１電極部と変位検出センサ部を構成する第１センサ部を一体形成し、該基板にアクチュエータを構成する第２電極部と変位検出センサ部を構成する第２センサ部を一体形成することで、プローブ駆動型変位測定装置を小型化することが可能となる。また、プローブ本体とアクチュエータを同一部材により一体形成することができるので、個体間におけるプローブの計測精度のばらつきを低減させる効果が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【０００９】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るプローブ駆動型変位測定装置の平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ’断面図である。なお、図３は、同装置の要部の拡大斜視図である。
【００１０】
このプローブ駆動型変位測定装置は、基板１と、この基板１が有するアンカー７によって基板１に接続され、後述する平行板バネ３を備えることによって基板１に対して変位可能に形成された可動部２と、を有して構成されている。可動部２は、被検知物体の表面を倣うプローブ４と、プローブ４が被検知物体を倣う際に加わる応力を弾性変形することにより吸収する平行板バネ３と、プローブ４を構成する部材上に備えられ被検知物体の表面を倣う際に生じる変位を検出する櫛歯状の第１センサ６と、プローブ４の変位方向の両端に設置されプローブを駆動する櫛歯状の一対の第１電極５とを備えて構成されている。また、基板１は、第１センサ６を挟み込むように対向して設置された櫛歯状の一対の第２センサ９を備えて構成されており、第１センサ６及び第２センサ９は、第１センサ６と第２センサ９との相対変位による静電容量の変化量を測定することにより、プローブ４の変位を検出する静電容量式エンコーダを構成している。ここで、エンコーダは、光電式エンコーダ、磁気式エンコーダ、電磁誘導式エンコーダなどを用いてもよい。また、基板１には、第１電極５と対向するように静電容量式の第２電極が設置されており、第１電極５及び第２電極８は、少なくとも一方に電圧を印加することによりプローブ４を駆動する静電容量式アクチュエータを構成している。なお、外部係止部材１０は、基板１の上面に突出した形状に形成されており、図示しないカバーガラスなどの外部品との係止部材となっている。
【００１１】
このように構成されたプローブ駆動型変位測定装置は、例えば、Ｓｉ基板などからなるベース基板に、ＳｉＯ２の犠牲層を形成し、更にＳｉ基板を設置した、Ｓｉ−ＳｉＯ２−Ｓｉ貼り合わせ基板を用い、これにフォトリソグラフィ及びエッチング加工などの微細加工を施すことによって、基板１と可動部２とを一体としたまま製造することができる。
【００１２】
このように構成されたプローブ駆動型変位測定装置の効果について説明する。
【００１３】
基板１には、第２電極８及び第２センサ９が一体成形されており、プローブ４を備えた可動部２には、それぞれこれらと対向する位置に第１電極５及び第１センサ６が一体形成されているため、後付けのセンサやアクチュエータを設置する必要がない。また、センサ及びアクチュエータを一体形成するため、製造される装置の個体差が小さく、安定した精度を有するプローブ駆動型変位測定装置を提供することが可能となる。
【００１４】
図４は、本発明の第２の実施形態に係るプローブ型変位測定装置の一部拡大斜視図である。また、図５は、図４のＢ−Ｂ’断面図である。
【００１５】
第１の実施形態では、プローブ４の変位を検出する静電容量式エンコーダは、プローブ４を構成する部材の延長上に設置された第１センサと、これを平面方向から挟み込む第２センサ９とにより構成されているが、第２の実施形態では、例えばカバーガラスなどの上面カバー部材１１の下面に第２センサ９’を配置して、この第２センサ９’と、プローブ４を構成する部材の延長上に設置された第１センサ６とでエンコーダを構成している。
【００１６】
次に、このプローブ駆動型変位測定装置の制御方法について説明する。
【００１７】
一般に、プローブを用いた変位測定装置には、アクチュエータによりプローブを加振させ、被測定物と間欠的に接触するタッピング方式と、被測定物の表面と接触しながら被測定物の表面を倣うコンタクト方式とがある。タッピング方式及びコンタクト方式には、どちらも、プローブの変位量をエンコーダで検出して被測定物の変位量を測定する方法と、プローブ本体の基板部に対する変位量が常に一定となるようにアクチュエータで固定部に対するプローブの位置を制御すると同時に、この制御量によって、変位測定装置を図示しないボイスコイルやピエゾ素子等で駆動することで被測定物とプローブ本体との相対位置を一定に制御し、このときの制御量から被測定物の変位量を測定する方法とがある。なお、タッピング方式及びコンタクト方式において、プローブと被測定物とを実際に接触させずに、プローブが被測定物に接近し静電引力が一定値となる位置を被測定物の表面とする測定方法が広く用いられている。このようなタッピング式やコンタクト方式のいずれの制御方法を用いても、本発明を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係るプローブの平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】同プローブ駆動型変位測定装置の一部拡大図である。
【図４】他の実施形態に係るプローブ駆動型変位測定装置の平面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ’断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１…基板、２…可動部、３…平行板バネ、４…プローブ、５…第１電極、６…第１センサ、７…アンカー、８…第２電極、９…第２センサ、１０…外部係止部、１１…カバーガラス。
【図１】
2007127605.tif 000003
【図２】
2007127605.tif 000004
【図３】
2007127605.tif 000005
【図４】
2007127605.tif 000006
【図５】
2007127605.tif 000007