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  • 法律状态
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    • 专利摘要:

    公开号:WO1991002382A1
    申请号:PCT/JP1989/000759
    申请日:1989-07-27
    公开日:1991-02-21
    发明作者:Chikara Miyata；Shigeru Wakiyama
    申请人:Seiko Instruments Inc.；
    IPC主号:H01L41-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書 微動素子 技術分野
    [0002] 本発明は圧電素子を用いた微動素子に関し、 詳し く は走査型 ト ン ネル顕微鏡 （以下 S T Mと称する） に使用する円筒型微動素子に関 する。 背景技術
    [0003] 従来は、 第 2図 )， 第 2図 (b)に示す円筒型圧電素子による微動素 子が S T M装置に使用されていた。 第 2図 ( は R筒型圧電素子の断 面図で、 第 2図 (b)は、 第 2図 (a)の外形展開図である。 また、 図中の ㊉， Θはポーリ ング方向を示す。 圧電素子の円筒 2 の内側には一面 に内側電極 Gが、 外側にはパターニ ングされた外側電極 Z , X , Ύ , Υ , Ύの 5個の電極が構成されており、 前記圧電素子のポーリ ン グ処理 （分極処理） の方向は外側電極から内側電極、 あるいは内側 電極から外側電極の方向で作られている。
    [0004] 圧電素子においては、 ポーリ ング方向と逆極性の電圧 （逆電圧） を印加するとポーリ ング方向と直角方向に電極部分の圧電素子が伸 びる。 上記のような従来の微動素子においては、 例えば、 前記内側 電極 Gと前記外側電極 Xに逆電圧を印加すると第 3図に示す如く円 筒 2が図中点線で示すように円弧変位を行い、 X方向に Δ Χ， Z方 向に Δ Z変位する。
    [0005] S T Mにおいては、 第 4図に示す如く探針 1を試料 3 に対して、 —微動素子 4の X , Y電極を用いて面内方向に走査しながら、 前記探 針 1 と前記試料 3間に電圧を印加することにより流れる ト ンネル電 流が一定になるように電極 Zを用いて前記微動素子 4を Z軸方向に 伸縮させるこ とにより、 前記試料 3 と前記探針 1間の距離を一定に 保ち、 前記試料 3 の表面の凹凸を測定している。 ところが通常用い る片側電極駆動、 即ち、 前記探針 1 を前記試料 3 に対して面内方向 に走査させるのに X軸駆動電極、 及び Y軸駆動電極各々を 1 コずつ 使用する （例えば X電極と Y電極のみ使用） 面内駆動方法において は、 駆動電源 Anpが X , Y軸用に 1 コずつでよい反面、 第 5図に示 すように圧電素子の伸縮量 Δの約 1 / 2が前記探針 1 の上下動とし て表れて く る。 これは、 平坦な試料に対して、 測定結果が傾いた像 を提するこ とになる。 またこの上下動を Z軸方向の追従により吸収 するため、 実質的な Z軸の測定範囲が少な く なる。 これらの問題は 大領域走査を行なう場合、 顕著となる。
    [0006] 上記問題を解決するために、 プシュプル躯動も考えられている。 . この方法は、 第 6図に示すごと く 、 第 4図 ( )に比べ面内走査用電源
    [0007] An pを倍に増やし、 X軸走査信号 Α、 · Υ軸走査信号 Bを X , Υ機に は直接、 電極にはィ ンバ—タ 10を介して走查用電極 Αη ρに入 力し、 面內走查用電極全てに信号電圧を印加する形式である。 しか し、 この形式では微動素子への配線の本数が増え装置設計において 自由度が減り、 更に電源 Α η ρが倍に増えるためコス トア ップにつな がる等の問題点がある。 発明の開示
    [0008] 本発明は上記問題点を解決するため従来使われている円筒形 Ρ Ζ Τに対し、 面内走査用電極の対向する片方の電極のボーリ ング方向 を反転し、 各々の電極を結線するこ とにより、 前述の問題点を解決 し、 面内走査用 Αη ρの個数を増やすこ となく 、 又、 装置内の配線を 増やすことな く 、 プシュプル駆動を行なうようにした。
    [0009] 本発明によれば、 ボー リ ング方向の逆転した対向する電極に同一 信号を印加するこ とにより、 両電極が逆位相で伸縮するため、 ブシ ュプル動作を行なう ことができる。 図面の簡単な説明
    [0010] 第 1図 (a)は本発明を示す円筒形 P Z Tの断面図、 第 1図 (b)は本発 明の外側電極展開図 · 結線図、 第 2図 ( は従来の円筒 P Z Tの断面 図、 第 2図 (¾)は外側電極展開図 · 結線図、 第 3図は従来の円筒 P Z Tの動作を説明する動作図、 第 4図は S T Mを説明する概念図、 第 5図は従来の問題点を示す説明図、 第 6図は従来の P Z Tのプシュ プル駆動方法を示す説明図、 第 7図は本発明の動作を示す説明図で ある。 実施例
    [0011] 第 1図 (a) , 第 1 図 (b)に本発明による実施例を示す。 この微動素子 は、 圧電材料で円筒を作成した後、 外側に第 1図 Wに示す形状の電 極、 内側に第 1図 (a)に示す内側電極 Gを付け、 次に、 圧電材料の円 筒温度をキュ一リ —点まで上げた状態で内側電極 Gと外側の各電極 間に電圧を印加し、 圧電粒子の向きを整える処理 （ボーリ ング処 理） を行った。 ただし、 該ポー リ ング処理では印加する電圧方向を 4分割電極 X , Υ , Ύ, Ύ 関して、 Xと I, Yと" Ϋ間で、 逆にす ることで、 対向す.る各電極のポー リ ング方向を変えてある。 この微 動素子に X軸駆動電圧を X， "^共通に、 また、 Y軸駆動電圧を Y , Ϋ"共通に印加することで、 プシュプル 区動を行う ことができる。 即 ち、 同じ電圧が X , に印加されると、 X電極部分が伸びれば T電 極部分が縮み、 各々伸縮方向を逆の動きにすることができる。 この ため、 第 7図に示す如く面内駆動を行っても、 探針 1 の上下動はな く 、 （ Δ Ζ = 0 ) Ζ軸方向への干渉を押さえることができる。
    [0012] なお、 この場合、 従来の躯動例を示す第 5図と比べ、 両側電極駆 動となるので、 同じ電圧値を印加しても X ( Υ ) 方向の移動量 Δ Χ は倍の 2 Δ X となる。
    [0013] 以上述べたように、 本発明によると、 面内走査用 4分割電極、 あ るいは 2分割電極の対向する電極のポーリ ング方向を逆にし同一信 号を印加しプシュブル動作を行う こ とにより、 装置内の配線や、 面 内駆動用電源を增やすことな く 、 面内躯動による Ζ軸への干渉を低 滅することができ、 又走査領域も増やせるため産業上非常に有用で ある。
    权利要求:
    Claims

    請 求 の 範 囲 円筒型圧電素子から成る微動素子において、 ボー リ ング方向を部 分的に逆転させたことによりプシュプル躯動を行なう ことを特徴と する微勣素子。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    JPH01227979A|1989-09-12|
    JPH0695136B2|1994-11-24|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1991-02-21| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
    1991-02-21| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE FR GB |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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