JP2001228074A - マイクロプローブおよび試料表面測定装置 - Google Patents
マイクロプローブおよび試料表面測定装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 カンチレバー上にピエゾ抵抗体を形成するこ
とで微動させることを可能にしたマイクロプローブおよ
びそのマイクロプローブを用いた試料表面測定装置を提
供すること。 【解決手段】 探針１１が形成された自由端を有する第
１のレバー部１６と、先端部において第１のレバー部１
６が突出した第２のレバー部１８と、第２のレバー部１
６を支持する支持部１５と、でマイクロプローブ１０を
構成し、第２のレバー部１８上にその第２のレバー部１
８を屈曲させるためのピエゾ抵抗体１４を設ける。
とで微動させることを可能にしたマイクロプローブおよ
びそのマイクロプローブを用いた試料表面測定装置を提
供すること。 【解決手段】 探針１１が形成された自由端を有する第
１のレバー部１６と、先端部において第１のレバー部１
６が突出した第２のレバー部１８と、第２のレバー部１
６を支持する支持部１５と、でマイクロプローブ１０を
構成し、第２のレバー部１８上にその第２のレバー部１
８を屈曲させるためのピエゾ抵抗体１４を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板表面に
ピエゾ抵抗体の設けられたカンチレバーから構成される
マイクロプローブおよびそのマイクロプローブを用いて
試料表面の微小領域（ナノメートルオーダ）を観察する
試料表面測定装置に関する。
ピエゾ抵抗体の設けられたカンチレバーから構成される
マイクロプローブおよびそのマイクロプローブを用いて
試料表面の微小領域（ナノメートルオーダ）を観察する
試料表面測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、試料表面におけるナノメートルオ
ーダの微小な領域を観察するための顕微鏡として、走査
型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｐｒｏ
ｂｅＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）が知られている。その中で
も、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃ
ｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）は、先端部に探針を設けた
カンチレバーにより構成されたマイクロプローブを用い
ており、そのカンチレバーの探針を観測対象となる試料
表面に沿って走査し、試料表面と探針との間に発生する
原子間力（引力または斥力）をカンチレバーの撓み量と
して検出することで試料表面の形状測定を行うものであ
る。
ーダの微小な領域を観察するための顕微鏡として、走査
型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｐｒｏ
ｂｅＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）が知られている。その中で
も、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃ
ｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）は、先端部に探針を設けた
カンチレバーにより構成されたマイクロプローブを用い
ており、そのカンチレバーの探針を観測対象となる試料
表面に沿って走査し、試料表面と探針との間に発生する
原子間力（引力または斥力）をカンチレバーの撓み量と
して検出することで試料表面の形状測定を行うものであ
る。
【０００３】上記したマイクロプローブは、そのカンチ
レバーの撓み量を検出する方式の違いにより、光てこ式
マイクロプローブと自己検知型マイクロプローブに分類
されることが知られている。光てこ式マイクロプローブ
とは、マイクロプローブを構成するカンチレバーの端部
にレーザ光を照射し、その反射角の変化を計測すること
で上記した撓み量を検出する方式、いわゆる光てこ検知
方式に使用するマイクロプローブをいう。
レバーの撓み量を検出する方式の違いにより、光てこ式
マイクロプローブと自己検知型マイクロプローブに分類
されることが知られている。光てこ式マイクロプローブ
とは、マイクロプローブを構成するカンチレバーの端部
にレーザ光を照射し、その反射角の変化を計測すること
で上記した撓み量を検出する方式、いわゆる光てこ検知
方式に使用するマイクロプローブをいう。
【０００４】この光てこ式マイクロプローブは、自己検
知型マイクロプローブと比較して低価格に作成できると
いう利点がある一方、原子間力顕微鏡に用いる場合に、
カンチレバーに向けて照射するレーザ光の照射角度と、
カンチレバーからの反射光を検出するフォトダイオード
の位置等の微調整が必要であり、特に、頻繁に行われる
カンチレバーの交換の際に、その微調整を繰り返し行わ
なければならない煩雑さが伴うという欠点を有してい
る。
知型マイクロプローブと比較して低価格に作成できると
いう利点がある一方、原子間力顕微鏡に用いる場合に、
カンチレバーに向けて照射するレーザ光の照射角度と、
カンチレバーからの反射光を検出するフォトダイオード
の位置等の微調整が必要であり、特に、頻繁に行われる
カンチレバーの交換の際に、その微調整を繰り返し行わ
なければならない煩雑さが伴うという欠点を有してい
る。
【０００５】他方、自己検知型マイクロプローブとは、
カンチレバー上にピエゾ抵抗体を形成し、その抵抗値の
変動を計測することによってカンチレバーの撓み量を検
出することのできるマイクロプローブをいう。
カンチレバー上にピエゾ抵抗体を形成し、その抵抗値の
変動を計測することによってカンチレバーの撓み量を検
出することのできるマイクロプローブをいう。
【０００６】この自己検知型マイクロプローブは、原子
間力顕微鏡に用いる場合に、マイクロプローブ自体にカ
ンチレバーの撓み量を検出する検出器（ピエゾ抵抗体）
が形成されているので、カンチレバーの交換の際に、検
出器の位置調整といった煩雑な作業を必要とせず、試料
の観察に迅速に取り掛かることができるという利点があ
る。その反面、光てこ式マイクロプローブと比較して、
マイクロプローブの構成が複雑となり、利用者に安価に
提供することが困難になるという欠点を有している。
間力顕微鏡に用いる場合に、マイクロプローブ自体にカ
ンチレバーの撓み量を検出する検出器（ピエゾ抵抗体）
が形成されているので、カンチレバーの交換の際に、検
出器の位置調整といった煩雑な作業を必要とせず、試料
の観察に迅速に取り掛かることができるという利点があ
る。その反面、光てこ式マイクロプローブと比較して、
マイクロプローブの構成が複雑となり、利用者に安価に
提供することが困難になるという欠点を有している。
【０００７】図１０は、マイクロプローブのうち特に上
記した自己検知型マイクロプローブを用いた原子間力顕
微鏡の概略構成を示すブロック図である。図１０におい
て、原子間力顕微鏡２００は、試料２０３の表面に向け
て先端部に先鋭化された探針２０２が設けられたマイク
ロプローブ２０１（上記した自己検知型マイクロプロー
ブに相当する）と、試料をマイクロプローブ２０１に対
して水平方向（ＸＹ方向）および垂直方向（Ｚ方向）に
微動させるＸＹＺアクチュエータ２１０と、ＸＹＺアク
チュエータ２１０を駆動させるためのＸＹＺ制御信号を
生成するアクチュエータ駆動増幅器２１２と、上記した
ＸＹ方向において所定の範囲に一定の速度で試料２０３
を微動させるための信号（走査信号）を発生する走査信
号発生部２１４と、マイクロプローブ２０１上の撓み検
出部（上記した検出器：ピエゾ抵抗体）から得られる検
出信号を取得する測定部２１６と、上記した撓み検出部
の定常状態における検出値、すなわち試料２０３の表面
の凹凸を検知するための基準値を発生する基準値発生部
２１８と、測定部２１６および基準値発生部２１８のそ
れぞれから得られる信号を比較してマイクロプローブ２
０１の実際の撓み量を導出する比較器２２０と、比較器
２２０から得られる信号に基づいてＸＹＺアクチュエー
タ２１０のＺ方向の変位に相当する信号を生成する制御
部２２２と、を備えて構成される。
記した自己検知型マイクロプローブを用いた原子間力顕
微鏡の概略構成を示すブロック図である。図１０におい
て、原子間力顕微鏡２００は、試料２０３の表面に向け
て先端部に先鋭化された探針２０２が設けられたマイク
ロプローブ２０１（上記した自己検知型マイクロプロー
ブに相当する）と、試料をマイクロプローブ２０１に対
して水平方向（ＸＹ方向）および垂直方向（Ｚ方向）に
微動させるＸＹＺアクチュエータ２１０と、ＸＹＺアク
チュエータ２１０を駆動させるためのＸＹＺ制御信号を
生成するアクチュエータ駆動増幅器２１２と、上記した
ＸＹ方向において所定の範囲に一定の速度で試料２０３
を微動させるための信号（走査信号）を発生する走査信
号発生部２１４と、マイクロプローブ２０１上の撓み検
出部（上記した検出器：ピエゾ抵抗体）から得られる検
出信号を取得する測定部２１６と、上記した撓み検出部
の定常状態における検出値、すなわち試料２０３の表面
の凹凸を検知するための基準値を発生する基準値発生部
２１８と、測定部２１６および基準値発生部２１８のそ
れぞれから得られる信号を比較してマイクロプローブ２
０１の実際の撓み量を導出する比較器２２０と、比較器
２２０から得られる信号に基づいてＸＹＺアクチュエー
タ２１０のＺ方向の変位に相当する信号を生成する制御
部２２２と、を備えて構成される。
【０００８】以下に、この原子力顕微鏡２００の動作に
ついて簡単に説明する。まず、使用者は、ＸＹＺアクチ
ュエータ２１０上のステージに、観測対象となる試料２
０３を固定し、その上方の比較的離れた位置にマイクロ
プローブ２０１を取り付ける。通常、このマイクロプロ
ーブ２０１は、長手方向において探針２０２と反対に位
置する端部でかつ反対の面上に、上記した撓み検出部か
らの信号を取り出すための電極端子が配置されており、
通常、この電極端子と測定部２１６との電気的接続と、
電極端子側の端部の固定と、が容易に行える着脱可能の
カートリッジ式として原子間力顕微鏡とは別途に提供さ
れている。
ついて簡単に説明する。まず、使用者は、ＸＹＺアクチ
ュエータ２１０上のステージに、観測対象となる試料２
０３を固定し、その上方の比較的離れた位置にマイクロ
プローブ２０１を取り付ける。通常、このマイクロプロ
ーブ２０１は、長手方向において探針２０２と反対に位
置する端部でかつ反対の面上に、上記した撓み検出部か
らの信号を取り出すための電極端子が配置されており、
通常、この電極端子と測定部２１６との電気的接続と、
電極端子側の端部の固定と、が容易に行える着脱可能の
カートリッジ式として原子間力顕微鏡とは別途に提供さ
れている。
【０００９】このように試料の観察を行う前の準備が整
った後は、つぎに、マイクロプローブ２０１を、試料２
０３に対し、その探針２０２が試料２０３の表面との間
で原子間力が生じる程度まで十分に近接させる必要があ
る。この近接制御は、まず、ＸＹＺアクチュエータ２１
０内のＺ軸粗動機構（図示せず）が、試料２０３を探針
２０２へと接近させつつ、測定部２１６が上記した撓み
検出部から所定量の信号を取得できたか否かを監視する
ことで行う。
った後は、つぎに、マイクロプローブ２０１を、試料２
０３に対し、その探針２０２が試料２０３の表面との間
で原子間力が生じる程度まで十分に近接させる必要があ
る。この近接制御は、まず、ＸＹＺアクチュエータ２１
０内のＺ軸粗動機構（図示せず）が、試料２０３を探針
２０２へと接近させつつ、測定部２１６が上記した撓み
検出部から所定量の信号を取得できたか否かを監視する
ことで行う。
【００１０】ＸＹＺアクチュエータ２１０内のＺ軸粗動
機構は、使用者を介してこの原子間力顕微鏡２００の動
作を所定条件にて制御するコンピュータ（図示せず）に
よって指示され、アクチュエータ駆動増幅器２１２を介
して生成されたＺ制御信号に基づいて動作する。
機構は、使用者を介してこの原子間力顕微鏡２００の動
作を所定条件にて制御するコンピュータ（図示せず）に
よって指示され、アクチュエータ駆動増幅器２１２を介
して生成されたＺ制御信号に基づいて動作する。
【００１１】また、測定部２１６において取得される上
記所定量の信号とは、探針２０２と試料２０３の表面と
の間の原子間力の検出を示す信号であり、実際には比較
器２２０から出力される信号によって知得される。ここ
で、比較器２２０の比較対象の一方である基準値発生部
２１８の基準値は、撓み検出部であるピエゾ抵抗体自体
の抵抗値が、温度条件等の撓み以外の条件によって変動
するため、その不要な変動情報を撓み検出部において測
定される抵抗値の変動から取り除くための参照抵抗値を
提供するものである。
記所定量の信号とは、探針２０２と試料２０３の表面と
の間の原子間力の検出を示す信号であり、実際には比較
器２２０から出力される信号によって知得される。ここ
で、比較器２２０の比較対象の一方である基準値発生部
２１８の基準値は、撓み検出部であるピエゾ抵抗体自体
の抵抗値が、温度条件等の撓み以外の条件によって変動
するため、その不要な変動情報を撓み検出部において測
定される抵抗値の変動から取り除くための参照抵抗値を
提供するものである。
【００１２】上記した近接制御が完了した後は、走査信
号発生部２１４において、上記したコンピュータ上で設
定された所定範囲、すなわちＸＹＺアクチュエータにお
ける平面範囲（ＸＹ範囲）の移動を指示する走査信号が
生成される。この走査信号は、通常、Ｙ軸点固定してＸ
方向の走査が終わった後につぎのＹ軸点に移動して再び
Ｘ方向の走査を行う、いわゆるラスタ走査を実現するた
めの信号である。
号発生部２１４において、上記したコンピュータ上で設
定された所定範囲、すなわちＸＹＺアクチュエータにお
ける平面範囲（ＸＹ範囲）の移動を指示する走査信号が
生成される。この走査信号は、通常、Ｙ軸点固定してＸ
方向の走査が終わった後につぎのＹ軸点に移動して再び
Ｘ方向の走査を行う、いわゆるラスタ走査を実現するた
めの信号である。
【００１３】この走査信号は、アクチュエータ駆動増幅
器２１２に入力され、ＸＹＺアクチュエータ２１０を駆
動させるのに十分な電流・電圧へと適切に増幅された後
に、ＸＹ制御信号としてＸＹＺアクチュエータ２１０に
入力される。ＸＹＺアクチュエータ２１０は、このＸＹ
制御信号の入力により、ステージ上の試料２０３をＸＹ
方向に実際に移動させる。
器２１２に入力され、ＸＹＺアクチュエータ２１０を駆
動させるのに十分な電流・電圧へと適切に増幅された後
に、ＸＹ制御信号としてＸＹＺアクチュエータ２１０に
入力される。ＸＹＺアクチュエータ２１０は、このＸＹ
制御信号の入力により、ステージ上の試料２０３をＸＹ
方向に実際に移動させる。
【００１４】上記したＸＹＺアクチュエータ２１０によ
る試料２０３のＸＹ平面の移動が繰り返される間に、測
定部２１６は、マイクロプローブ２０１の撓み検出部か
ら常に信号を取得し、比較器２２０から、マイクロプロ
ーブ２０１の撓み量に相当する信号が出力される。
る試料２０３のＸＹ平面の移動が繰り返される間に、測
定部２１６は、マイクロプローブ２０１の撓み検出部か
ら常に信号を取得し、比較器２２０から、マイクロプロ
ーブ２０１の撓み量に相当する信号が出力される。
【００１５】ここで、原子間力顕微鏡２００の測定モー
ドには、実際には、近接制御後の探針２０２と試料２０
３との間の高さを一定に保ち、マイクロプローブ２０１
の撓み量を試料２０３の凹凸信号とみなす高さ一定モー
ドや、マイクロプローブ２０１の撓み量が一定となるよ
うにＸＹＺアクチュエータ２１０のＺ軸微動機構（図示
せず）をフィードバック制御して、そのフィードバック
制御に要する制御信号を試料２０３の凹凸信号とみなす
撓み一定モード等がの種々の測定モードがあるが、ここ
では撓み一定モードが選択されているものとする。
ドには、実際には、近接制御後の探針２０２と試料２０
３との間の高さを一定に保ち、マイクロプローブ２０１
の撓み量を試料２０３の凹凸信号とみなす高さ一定モー
ドや、マイクロプローブ２０１の撓み量が一定となるよ
うにＸＹＺアクチュエータ２１０のＺ軸微動機構（図示
せず）をフィードバック制御して、そのフィードバック
制御に要する制御信号を試料２０３の凹凸信号とみなす
撓み一定モード等がの種々の測定モードがあるが、ここ
では撓み一定モードが選択されているものとする。
【００１６】よって、試料２０３は、ＸＹ平面上を一定
範囲で移動されるとともに、撓み一定モードにおけるＺ
軸微動機構のフィードバック制御によりＺ軸方向に微動
される。これと同時に、上記したＸＹＺアクチュエータ
２１０の動作に伴うＸＹ制御信号とＺ制御信号が表示装
置（ＣＲＴ）に入力され、使用者は、試料２０３の表面
情報を知得することができる。
範囲で移動されるとともに、撓み一定モードにおけるＺ
軸微動機構のフィードバック制御によりＺ軸方向に微動
される。これと同時に、上記したＸＹＺアクチュエータ
２１０の動作に伴うＸＹ制御信号とＺ制御信号が表示装
置（ＣＲＴ）に入力され、使用者は、試料２０３の表面
情報を知得することができる。
【００１７】ところが、上述したように原子間力顕微鏡
２００は、Ｚ軸方向の微動制御を行うために、ＸＹ方向
の微動機構に加えてＺ軸方向の微動機構が設けられたＸ
ＹＺアクチュエータが必要となり、この顕微鏡を構成す
る装置の小型化を妨げる要因となっていた。また、この
ＸＹＺアクチュエータは、一般に圧電素子で形成されて
おり、必ずしも十分な応答速度を有しているとは言え
ず、また、それを駆動させるためには大電力が必要であ
ったため、Ｚ軸方向の微動と言えど、消費電力の低減を
阻害する要因にもなっていた。
２００は、Ｚ軸方向の微動制御を行うために、ＸＹ方向
の微動機構に加えてＺ軸方向の微動機構が設けられたＸ
ＹＺアクチュエータが必要となり、この顕微鏡を構成す
る装置の小型化を妨げる要因となっていた。また、この
ＸＹＺアクチュエータは、一般に圧電素子で形成されて
おり、必ずしも十分な応答速度を有しているとは言え
ず、また、それを駆動させるためには大電力が必要であ
ったため、Ｚ軸方向の微動と言えど、消費電力の低減を
阻害する要因にもなっていた。
【００１８】そこで、装置構成において、上記したアク
チュエータによるＺ軸微動機構を排除すべく、Ｚ軸微動
機能をカンチレバー上に備えたマイクロプローブが知ら
れている。図１１は、そのＺ軸微動機能付きマイクロプ
ローブを示す図である。図１１において、マイクロプロ
ーブ３００は、自由端による柔軟な撓みを可能とした第
１のレバー部３０２に探針２０１および撓み検出部３１
０（ピエゾ抵抗体）が形成されるとともに、第２のレバ
ー部３０４上にアクチュエータ部３２０が形成されてい
る。
チュエータによるＺ軸微動機構を排除すべく、Ｚ軸微動
機能をカンチレバー上に備えたマイクロプローブが知ら
れている。図１１は、そのＺ軸微動機能付きマイクロプ
ローブを示す図である。図１１において、マイクロプロ
ーブ３００は、自由端による柔軟な撓みを可能とした第
１のレバー部３０２に探針２０１および撓み検出部３１
０（ピエゾ抵抗体）が形成されるとともに、第２のレバ
ー部３０４上にアクチュエータ部３２０が形成されてい
る。
【００１９】アクチュエータ部３２０は、ＺｎＯ等の圧
電体からなり、電流が印加されることで、第２のレバー
部３０４の長手方向に伸縮可能であり、この伸縮作用に
よって結果的に第２のレバー部３０４はその平面に垂直
な方向に屈曲される。すなわち、マイクロプローブ３０
０のＺ軸方向における微動が、そのプローブ上のアクチ
ュエータ部３２０によって実現されている。
電体からなり、電流が印加されることで、第２のレバー
部３０４の長手方向に伸縮可能であり、この伸縮作用に
よって結果的に第２のレバー部３０４はその平面に垂直
な方向に屈曲される。すなわち、マイクロプローブ３０
０のＺ軸方向における微動が、そのプローブ上のアクチ
ュエータ部３２０によって実現されている。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１１
に示したようなＺ軸微動機能付きマイクロプローブは、
そのＺ軸微動機能を実現するためのアクチュエータとし
て、従来のＸＹＺアクチュエータと同様に圧電体を採用
しているため、上記した消費電力の低減を可能とするも
のではない。
に示したようなＺ軸微動機能付きマイクロプローブは、
そのＺ軸微動機能を実現するためのアクチュエータとし
て、従来のＸＹＺアクチュエータと同様に圧電体を採用
しているため、上記した消費電力の低減を可能とするも
のではない。
【００２１】また、マイクロプローブは微小であるため
に、その基体となるシリコン基板上に、撓み検出部とな
るピエゾ抵抗体に加え、それとは全く異なる材料の圧電
体を設けることは、その作成工程を複雑とするだけでな
く、カンチレバー部の厚みが大きくなり、十分な応答速
度を確保することが困難となるという問題を含んでい
る。
に、その基体となるシリコン基板上に、撓み検出部とな
るピエゾ抵抗体に加え、それとは全く異なる材料の圧電
体を設けることは、その作成工程を複雑とするだけでな
く、カンチレバー部の厚みが大きくなり、十分な応答速
度を確保することが困難となるという問題を含んでい
る。
【００２２】本発明は、かかる従来技術の有する不都合
に鑑みてなされたもので、カンチレバー上にピエゾ抵抗
体を形成することで、そのカンチレバーを微動させるこ
とを可能にしたマイクロプローブおよびそのマイクロプ
ローブを用いた試料表面測定装置を提供することを目的
としている。
に鑑みてなされたもので、カンチレバー上にピエゾ抵抗
体を形成することで、そのカンチレバーを微動させるこ
とを可能にしたマイクロプローブおよびそのマイクロプ
ローブを用いた試料表面測定装置を提供することを目的
としている。
【００２３】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、請求項１の発明に係るマイクロ
プローブは、自由端を有する第１のレバー部と、先端部
において前記第１のレバー部が突出した第２のレバー部
と、前記第２のレバー部を支持する支持部と、でカンチ
レバーを構成したマイクロプローブにおいて、前記第２
のレバー部上に当該第２のレバー部を屈曲させるための
第１のピエゾ抵抗体が設けられたことを特徴とする。
目的を達成するために、請求項１の発明に係るマイクロ
プローブは、自由端を有する第１のレバー部と、先端部
において前記第１のレバー部が突出した第２のレバー部
と、前記第２のレバー部を支持する支持部と、でカンチ
レバーを構成したマイクロプローブにおいて、前記第２
のレバー部上に当該第２のレバー部を屈曲させるための
第１のピエゾ抵抗体が設けられたことを特徴とする。
【００２４】この請求項１の発明によれば、第１のピエ
ゾ抵抗体に通電することでその第１のピエゾ抵抗体が形
成された領域を加熱することができ、第２のレバー部の
表裏の熱膨張率の違いから、マイクロプローブ自体にお
いてその第２のレバー部を屈曲させることができる。
ゾ抵抗体に通電することでその第１のピエゾ抵抗体が形
成された領域を加熱することができ、第２のレバー部の
表裏の熱膨張率の違いから、マイクロプローブ自体にお
いてその第２のレバー部を屈曲させることができる。
【００２５】また、請求項２の発明に係るマイクロプロ
ーブは、請求項１の発明において、前記第２のレバー部
は、前記第１のレバー部の突出方向に対して略垂直な方
向で前記支持部により支持され、前記第１のピエゾ抵抗
体は、前記第２のレバー部と前記支持部との連結部に、
前記第１のレバー部の突出方向に前後して少なくとも２
つ設けられたことを特徴とする。
ーブは、請求項１の発明において、前記第２のレバー部
は、前記第１のレバー部の突出方向に対して略垂直な方
向で前記支持部により支持され、前記第１のピエゾ抵抗
体は、前記第２のレバー部と前記支持部との連結部に、
前記第１のレバー部の突出方向に前後して少なくとも２
つ設けられたことを特徴とする。
【００２６】この請求項２の発明によれば、第２のレバ
ー部と前記支持部との連結部に少なくとも２つの第１の
ピエゾ抵抗体が設けられているので、各第１のピエゾ抵
抗体を選択的に通電することで、第２のレバー部の屈曲
方向を自在に制御することができる。
ー部と前記支持部との連結部に少なくとも２つの第１の
ピエゾ抵抗体が設けられているので、各第１のピエゾ抵
抗体を選択的に通電することで、第２のレバー部の屈曲
方向を自在に制御することができる。
【００２７】また、請求項３の発明に係るマイクロプロ
ーブは、請求項１の発明において、前記第２のレバー部
は、先端部において前記第１のレバー部を２つ備え、２
つの前記第１のピエゾ抵抗体が、前記第２のレバー部上
に、当該第２のレバー部の長手方向を中心軸として両対
称に設けられたことを特徴とする。
ーブは、請求項１の発明において、前記第２のレバー部
は、先端部において前記第１のレバー部を２つ備え、２
つの前記第１のピエゾ抵抗体が、前記第２のレバー部上
に、当該第２のレバー部の長手方向を中心軸として両対
称に設けられたことを特徴とする。
【００２８】この請求項３の発明によれば、第２のレバ
ー部上に、２つの第１のピエゾ抵抗体が、第２のレバー
部の長手方向を中心軸として両対称に設けられいるの
で、各第１のピエゾ抵抗体を選択的に通電することで、
第２のレバー部を両方向に捩れさせることができる。
ー部上に、２つの第１のピエゾ抵抗体が、第２のレバー
部の長手方向を中心軸として両対称に設けられいるの
で、各第１のピエゾ抵抗体を選択的に通電することで、
第２のレバー部を両方向に捩れさせることができる。
【００２９】また、請求項４の発明に係るマイクロプロ
ーブは、請求項１〜３のいずれか一つの発明において、
前記第１のレバー部と前記第２のレバー部との連結部に
当該前記第１のレバー部の撓み量を検出するための第２
のピエゾ抵抗体が設けられたことを特徴とする。
ーブは、請求項１〜３のいずれか一つの発明において、
前記第１のレバー部と前記第２のレバー部との連結部に
当該前記第１のレバー部の撓み量を検出するための第２
のピエゾ抵抗体が設けられたことを特徴とする。
【００３０】この請求項４の発明によれば、第１のレバ
ー部と第２のレバー部との連結部に第１のレバー部の撓
み量を検出するための第２のピエゾ抵抗体が設けられて
いるので、第２のレバー部を屈曲させることができると
ともに、第１のレバー部の撓み量を検出することができ
る。
ー部と第２のレバー部との連結部に第１のレバー部の撓
み量を検出するための第２のピエゾ抵抗体が設けられて
いるので、第２のレバー部を屈曲させることができると
ともに、第１のレバー部の撓み量を検出することができ
る。
【００３１】また、請求項５の発明に係るマイクロプロ
ーブは、請求項１〜４のいずれか一つの発明において、
前記第１のレバー部の自由端部上に、先鋭化された探針
が設けられたことを特徴とする。
ーブは、請求項１〜４のいずれか一つの発明において、
前記第１のレバー部の自由端部上に、先鋭化された探針
が設けられたことを特徴とする。
【００３２】この請求項５の発明によれば、第１のレバ
ー部の自由端部上に、先鋭化された探針が設けられてい
るので、この探針を介して伝達される第１のレバー部の
撓みを検出することができるとともに、この探針を第２
のレバー部の屈曲により微動させることができる。
ー部の自由端部上に、先鋭化された探針が設けられてい
るので、この探針を介して伝達される第１のレバー部の
撓みを検出することができるとともに、この探針を第２
のレバー部の屈曲により微動させることができる。
【００３３】また、請求項６の発明に係る試料表面測定
装置は、マイクロプローブに設けられた先鋭化された探
針を試料表面に近接させ、前記探針と試料表面との間に
生じる原子間力によって、前記マイクロプローブの撓み
量を検出することにより前記試料表面の観測を行う試料
表面測定装置において、前記マイクロプローブとして請
求項５に記載のマイクロプローブを用い、当該マイクロ
プローブに設けられた前記第１のピエゾ抵抗体を駆動す
る駆動手段を備えたことを特徴とする。
装置は、マイクロプローブに設けられた先鋭化された探
針を試料表面に近接させ、前記探針と試料表面との間に
生じる原子間力によって、前記マイクロプローブの撓み
量を検出することにより前記試料表面の観測を行う試料
表面測定装置において、前記マイクロプローブとして請
求項５に記載のマイクロプローブを用い、当該マイクロ
プローブに設けられた前記第１のピエゾ抵抗体を駆動す
る駆動手段を備えたことを特徴とする。
【００３４】この請求項６の発明によれば、請求項５に
記載のマイクロプローブを用いることで、試料をマイク
ロプローブの探針に近接させるための微動機構を備える
ことなく、原子間力顕微鏡のような試料表面の観察を行
うことができる。
記載のマイクロプローブを用いることで、試料をマイク
ロプローブの探針に近接させるための微動機構を備える
ことなく、原子間力顕微鏡のような試料表面の観察を行
うことができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係るマイクロプ
ローブおよび試料表面測定装置の実施の形態を図面に基
づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこ
の発明が限定されるものではない。
ローブおよび試料表面測定装置の実施の形態を図面に基
づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこ
の発明が限定されるものではない。
【００３６】（実施の形態１）まず、実施の形態１に係
るマイクロプローブについて説明する。図１は、実施の
形態１に係るマイクロプローブを示す斜視図である。図
１に示すように、実施の形態１に係るマイクロプローブ
１０は、支持部１５に固定されかつ後述するアクチュエ
ータ部により微動される第２のレバー部１８と、第２の
レバー部１８の先端から突出して自由端による柔軟な撓
みを可能とした第１のレバー部１６と、から構成され
る。
るマイクロプローブについて説明する。図１は、実施の
形態１に係るマイクロプローブを示す斜視図である。図
１に示すように、実施の形態１に係るマイクロプローブ
１０は、支持部１５に固定されかつ後述するアクチュエ
ータ部により微動される第２のレバー部１８と、第２の
レバー部１８の先端から突出して自由端による柔軟な撓
みを可能とした第１のレバー部１６と、から構成され
る。
【００３７】また、図１において、上記した第１のレバ
ー部１６には、その先端部に先鋭化された探針１１が設
けられ、第２のレバー部との連結部近傍に撓み検出部と
して機能するピエゾ抵抗体１２が形成されている。一
方、上記した第２のレバー部１８には、支持部１５との
連結部近傍にアクチュエータ部として機能するピエゾ抵
抗体１４が形成されており、また、第１のレバー部１６
から支持部１５に向けて、ピエゾ抵抗体１２に接続され
る導電層が配線されている。
ー部１６には、その先端部に先鋭化された探針１１が設
けられ、第２のレバー部との連結部近傍に撓み検出部と
して機能するピエゾ抵抗体１２が形成されている。一
方、上記した第２のレバー部１８には、支持部１５との
連結部近傍にアクチュエータ部として機能するピエゾ抵
抗体１４が形成されており、また、第１のレバー部１６
から支持部１５に向けて、ピエゾ抵抗体１２に接続され
る導電層が配線されている。
【００３８】なお、図中において穴部２８は、ピエゾ抵
抗体１４のアクチュエータ動作が、効果的に第２のレバ
ー部１８に伝達されるように、その動作の障害となる重
量および体積とをできるだけ排除するために設けられた
ものである。
抗体１４のアクチュエータ動作が、効果的に第２のレバ
ー部１８に伝達されるように、その動作の障害となる重
量および体積とをできるだけ排除するために設けられた
ものである。
【００３９】図２は、実施の形態１に係るマイクロプロ
ーブの上面図であり、特にピエゾ抵抗体１２および１４
の配線構造を示したものである。また、図３は、図２の
Ａ−Ａ’線における断面図であり、図４は、図２のＢ−
Ｂ’線における断面図である。図２に示すように、第１
のレバー部１６と第２のレバー部１８との連結部近傍に
は、ピエゾ抵抗体１２が、マイクロプローブ１０の長手
方向に探針１１を通過する線を中心軸としたＵ字状に形
成されている。
ーブの上面図であり、特にピエゾ抵抗体１２および１４
の配線構造を示したものである。また、図３は、図２の
Ａ−Ａ’線における断面図であり、図４は、図２のＢ−
Ｂ’線における断面図である。図２に示すように、第１
のレバー部１６と第２のレバー部１８との連結部近傍に
は、ピエゾ抵抗体１２が、マイクロプローブ１０の長手
方向に探針１１を通過する線を中心軸としたＵ字状に形
成されている。
【００４０】また、第２のレバー部１８と支持部１５と
の連結部近傍には、ピエゾ抵抗体１４が、ピエゾ抵抗体
１２と同様に、マイクロプローブ１０の長手方向に探針
１１を通過する線を中心軸としたＵ字状に形成されてい
る。
の連結部近傍には、ピエゾ抵抗体１４が、ピエゾ抵抗体
１２と同様に、マイクロプローブ１０の長手方向に探針
１１を通過する線を中心軸としたＵ字状に形成されてい
る。
【００４１】そして、探針１１を除く第１のレバー部１
６、第２のレバー部１８および支持部１５上であって、
かつピエゾ抵抗体１２，１４上には、絶縁層３１が形成
されている。なお、図２においては、図を簡略化して理
解を容易にするため、この絶縁層を図示していない。
６、第２のレバー部１８および支持部１５上であって、
かつピエゾ抵抗体１２，１４上には、絶縁層３１が形成
されている。なお、図２においては、図を簡略化して理
解を容易にするため、この絶縁層を図示していない。
【００４２】この絶縁層３１上においては、ピエゾ抵抗
体１２の配線となる導電層２１が、ピエゾ抵抗体１２の
端部であって第２のレバー部１８に位置する部分から、
第２のレバー部１８上を介して支持部１５上まで形成さ
れており、ピエゾ抵抗体１４の配線となる導電層２３
が、ピエゾ抵抗体１４の端部から支持部１５上まで形成
されている。
体１２の配線となる導電層２１が、ピエゾ抵抗体１２の
端部であって第２のレバー部１８に位置する部分から、
第２のレバー部１８上を介して支持部１５上まで形成さ
れており、ピエゾ抵抗体１４の配線となる導電層２３
が、ピエゾ抵抗体１４の端部から支持部１５上まで形成
されている。
【００４３】そして、導電層２１の第２のレバー部１８
に位置する一端と、下層のピエゾ抵抗体１２とは、メタ
ルコンタクト部Ｃ１において電気的に接続される。同様
に、導電層２３の第２のレバー部１８に位置する一端
と、下層のピエゾ抵抗体１４とは、メタルコンタクト部
Ｃ３において電気的に接続される。
に位置する一端と、下層のピエゾ抵抗体１２とは、メタ
ルコンタクト部Ｃ１において電気的に接続される。同様
に、導電層２３の第２のレバー部１８に位置する一端
と、下層のピエゾ抵抗体１４とは、メタルコンタクト部
Ｃ３において電気的に接続される。
【００４４】また、マイクロプローブ１０は、図３およ
び図４に示すように、シリコンから成る半導体基板３７
上に埋め込み酸化層（ＳｉＯ2）３５を形成し、さらに
その上にシリコン層３３を熱的に貼り合わせたＳＯＩ
（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｅｒ）技術に
より形成された基体を用いて作成される。
び図４に示すように、シリコンから成る半導体基板３７
上に埋め込み酸化層（ＳｉＯ2）３５を形成し、さらに
その上にシリコン層３３を熱的に貼り合わせたＳＯＩ
（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｅｒ）技術に
より形成された基体を用いて作成される。
【００４５】具体的には、ピエゾ抵抗体１２および１４
は、フォトリソグラフィ工程およびエッチング工程によ
って、シリコン層３３上に上記したＵ字状の窓が形成さ
れ、その窓部分に不純物イオンを注入することで形成さ
れる。一般的にシリコン層３３とは逆極性のキャリアが
注入される。ピエゾ抵抗体１２および１４は、同一工程
において同時に作成することが可能となる。なお、上記
したＳＯＩによって、ピエゾ抵抗体１２，１４間は、絶
縁度の高い素子分離が果たされている。
は、フォトリソグラフィ工程およびエッチング工程によ
って、シリコン層３３上に上記したＵ字状の窓が形成さ
れ、その窓部分に不純物イオンを注入することで形成さ
れる。一般的にシリコン層３３とは逆極性のキャリアが
注入される。ピエゾ抵抗体１２および１４は、同一工程
において同時に作成することが可能となる。なお、上記
したＳＯＩによって、ピエゾ抵抗体１２，１４間は、絶
縁度の高い素子分離が果たされている。
【００４６】また、絶縁層３１、導電層２１および２３
は、ＣＶＤ（化学気相成長法）等によってそれぞれ順に
形成される。この際、上記したように、ピエゾ抵抗体１
２，１４は、メタルコンタクト部Ｃ１，Ｃ３においてそ
れぞれ導電層２１，２３と電気的に接続される。
は、ＣＶＤ（化学気相成長法）等によってそれぞれ順に
形成される。この際、上記したように、ピエゾ抵抗体１
２，１４は、メタルコンタクト部Ｃ１，Ｃ３においてそ
れぞれ導電層２１，２３と電気的に接続される。
【００４７】つぎに、これらピエゾ抵抗体１２，１４の
機能について説明する。まず、ピエゾ抵抗体１２は、第
１のレバー部１６の撓み量を検出するために機能し、そ
の撓み量は、第１のレバー部１６が撓むことによって変
化するピエゾ抵抗体１２の抵抗値変化として得られる。
すなわち、この抵抗値変化は、ピエゾ抵抗体１２、メタ
ルコンタクト部Ｃ１および導電層２１を経て、その導電
層２１の支持部１５上に位置する両端部から読み出すこ
とができる。
機能について説明する。まず、ピエゾ抵抗体１２は、第
１のレバー部１６の撓み量を検出するために機能し、そ
の撓み量は、第１のレバー部１６が撓むことによって変
化するピエゾ抵抗体１２の抵抗値変化として得られる。
すなわち、この抵抗値変化は、ピエゾ抵抗体１２、メタ
ルコンタクト部Ｃ１および導電層２１を経て、その導電
層２１の支持部１５上に位置する両端部から読み出すこ
とができる。
【００４８】一方、ピエゾ抵抗体１４は、第２のレバー
部１８を、その表面に垂直な方向に変位させるためのア
クチュエータ部として機能する。その変位は、ピエゾ抵
抗体１４、メタルコンタクト部Ｃ３および導電層２３を
経て、その導電層２３の支持部１５上に位置する両端部
に電流を流すことで、ピエゾ抵抗体１４の温度を上昇さ
せ、ピエゾ抵抗体１４の周辺部分を熱膨張させることで
達成される。
部１８を、その表面に垂直な方向に変位させるためのア
クチュエータ部として機能する。その変位は、ピエゾ抵
抗体１４、メタルコンタクト部Ｃ３および導電層２３を
経て、その導電層２３の支持部１５上に位置する両端部
に電流を流すことで、ピエゾ抵抗体１４の温度を上昇さ
せ、ピエゾ抵抗体１４の周辺部分を熱膨張させることで
達成される。
【００４９】すなわち、ピエゾ抵抗体１４をヒータとし
て使用し、ピエゾ抵抗体１４が設けられた表面（探針１
１が形成された面）部分が熱膨張することでその裏面部
分に対して伸張し、結果的に第２のレバー部１８がその
裏面方向に反りあがることを意味する。
て使用し、ピエゾ抵抗体１４が設けられた表面（探針１
１が形成された面）部分が熱膨張することでその裏面部
分に対して伸張し、結果的に第２のレバー部１８がその
裏面方向に反りあがることを意味する。
【００５０】よって、探針１１を試料表面に近接させた
状態において、このピエゾ抵抗体１４への通電により、
その探針１１を試料表面から離間させることができる。
従って、この第２のレバー部１８の屈曲方向は、マイク
ロプローブ１０の探針１１方向をマイナス方向とし、そ
の反対方向をプラス方向とした場合、Ｚ軸のプラス方向
の一方向の微動のみが実現できることになるが、第２の
レバー部の表面部と裏面部との熱膨張係数の違いによ
り、マイナス方向の微動も可能である。
状態において、このピエゾ抵抗体１４への通電により、
その探針１１を試料表面から離間させることができる。
従って、この第２のレバー部１８の屈曲方向は、マイク
ロプローブ１０の探針１１方向をマイナス方向とし、そ
の反対方向をプラス方向とした場合、Ｚ軸のプラス方向
の一方向の微動のみが実現できることになるが、第２の
レバー部の表面部と裏面部との熱膨張係数の違いによ
り、マイナス方向の微動も可能である。
【００５１】また、撓み検出部として機能するピエゾ抵
抗体１２においても、その抵抗値変化を読み取るために
通電することが必要であることから、その通電量によっ
てはピエゾ抵抗体１２がヒータとして機能し、第１のレ
バー部１６を屈曲させた状態にすることもできる。これ
は、例えば、図５に示すように、第１のレバー部１６の
表面と試料表面とが平行となる状態を維持したまま、観
測を行えることを意味する。
抗体１２においても、その抵抗値変化を読み取るために
通電することが必要であることから、その通電量によっ
てはピエゾ抵抗体１２がヒータとして機能し、第１のレ
バー部１６を屈曲させた状態にすることもできる。これ
は、例えば、図５に示すように、第１のレバー部１６の
表面と試料表面とが平行となる状態を維持したまま、観
測を行えることを意味する。
【００５２】これにより、探針１１と試料表面との相互
作用をより感度高く検出することができるとともに、マ
イクロプローブ１０が占有する空間を小さくすることが
できる。なお、上記した第１のレバー部１６の平行状態
の維持は、ピエゾ抵抗体１４によっても実現することが
できることは言うまでもない。
作用をより感度高く検出することができるとともに、マ
イクロプローブ１０が占有する空間を小さくすることが
できる。なお、上記した第１のレバー部１６の平行状態
の維持は、ピエゾ抵抗体１４によっても実現することが
できることは言うまでもない。
【００５３】以上説明したように、実施の形態１に係る
マイクロプローブ１０は、第１のレバー部１６と第２の
レバー部１８とからなるカンチレバーの同一表面上に、
撓み検出部として機能するピエゾ抵抗体１２に加え、第
２のレバー部１８を屈曲させるアクチュエータ部として
ピエゾ抵抗体１４を形成することで構成されているの
で、マイクロプローブ１０のＺ軸の一方向における自己
微動を低消費電力でかつ高い応答速度で実現することが
でき、また、そのピエゾ抵抗体１４は、撓み検出部とな
るピエゾ抵抗体１２と同一工程で容易に作成できること
から、従来のＺ軸微動機能付きマイクロプローブと比較
しても厚みが薄くかつ低価格で提供することが可能とな
る。
マイクロプローブ１０は、第１のレバー部１６と第２の
レバー部１８とからなるカンチレバーの同一表面上に、
撓み検出部として機能するピエゾ抵抗体１２に加え、第
２のレバー部１８を屈曲させるアクチュエータ部として
ピエゾ抵抗体１４を形成することで構成されているの
で、マイクロプローブ１０のＺ軸の一方向における自己
微動を低消費電力でかつ高い応答速度で実現することが
でき、また、そのピエゾ抵抗体１４は、撓み検出部とな
るピエゾ抵抗体１２と同一工程で容易に作成できること
から、従来のＺ軸微動機能付きマイクロプローブと比較
しても厚みが薄くかつ低価格で提供することが可能とな
る。
【００５４】（実施の形態２）つぎに、実施の形態２に
係るマイクロプローブについて説明する。図６は、実施
の形態２に係るマイクロプローブを示す斜視図である。
図６に示すように、実施の形態２に係るマイクロプロー
ブ５０は、支持部５５に固定されかつアクチュエータ部
により微動される第２のレバー部６４と、第２のレバー
部６４の先端から突出して自由端による柔軟な撓みを可
能とした第１のレバー部６２と、から構成される。
係るマイクロプローブについて説明する。図６は、実施
の形態２に係るマイクロプローブを示す斜視図である。
図６に示すように、実施の形態２に係るマイクロプロー
ブ５０は、支持部５５に固定されかつアクチュエータ部
により微動される第２のレバー部６４と、第２のレバー
部６４の先端から突出して自由端による柔軟な撓みを可
能とした第１のレバー部６２と、から構成される。
【００５５】また、図６において、上記した第１のレバ
ー部６２には、その先端部に先鋭化された探針５１が設
けられ、第２のレバー部との連結部近傍に撓み検出部と
して機能するピエゾ抵抗体５２が形成されている。一
方、上記した第２のレバー部６４には、支持部５５との
連結部近傍に第１のアクチュエータ部として機能するピ
エゾ抵抗体５６と第２のアクチュエータ部として機能す
るピエゾ抵抗体５８とが形成されており、また、第１の
レバー部６２から支持部５５に向けて、ピエゾ抵抗体５
２に接続される導電層が配線されている。
ー部６２には、その先端部に先鋭化された探針５１が設
けられ、第２のレバー部との連結部近傍に撓み検出部と
して機能するピエゾ抵抗体５２が形成されている。一
方、上記した第２のレバー部６４には、支持部５５との
連結部近傍に第１のアクチュエータ部として機能するピ
エゾ抵抗体５６と第２のアクチュエータ部として機能す
るピエゾ抵抗体５８とが形成されており、また、第１の
レバー部６２から支持部５５に向けて、ピエゾ抵抗体５
２に接続される導電層が配線されている。
【００５６】なお、図中において穴部６５および６７
は、ピエゾ抵抗体５６，５８のアクチュエータ動作が、
効果的に第２のレバー部６４に伝達されるように、その
動作の障害となる重量および体積とをできるだけ排除す
るために設けられたものである。また、図６に示したピ
エゾ抵抗体５２，５６および５８の形成は、実施の形態
１において説明した作成工程と同様であるため、ここで
はその説明を省略する。
は、ピエゾ抵抗体５６，５８のアクチュエータ動作が、
効果的に第２のレバー部６４に伝達されるように、その
動作の障害となる重量および体積とをできるだけ排除す
るために設けられたものである。また、図６に示したピ
エゾ抵抗体５２，５６および５８の形成は、実施の形態
１において説明した作成工程と同様であるため、ここで
はその説明を省略する。
【００５７】図６に示すように、マイクロプローブ５０
は、第２のレバー部６４上に、その長手方向の前後に二
組のピエゾ抵抗体５６，５８を形成しているので、これ
らピエゾ抵抗体５６，５８のいずれか一方を選択的に通
電させることにより、第２のレバー部６４の熱膨張状態
により微動を、Ｚ軸方向のプラス方向に加えてマイナス
方向にも制御することができる。
は、第２のレバー部６４上に、その長手方向の前後に二
組のピエゾ抵抗体５６，５８を形成しているので、これ
らピエゾ抵抗体５６，５８のいずれか一方を選択的に通
電させることにより、第２のレバー部６４の熱膨張状態
により微動を、Ｚ軸方向のプラス方向に加えてマイナス
方向にも制御することができる。
【００５８】なお、図中のピエゾ抵抗体５２は、実施の
形態１において説明したピエゾ抵抗体１２と同様に動作
し、また、このマイクロプローブ５０は、図５に示した
ように、ピエゾ抵抗体５２またはピエゾ抵抗体５６，５
８への通電量を調節することで、第１のレバー部６２の
表面と試料表面とが平行となる状態を維持させることが
できる。
形態１において説明したピエゾ抵抗体１２と同様に動作
し、また、このマイクロプローブ５０は、図５に示した
ように、ピエゾ抵抗体５２またはピエゾ抵抗体５６，５
８への通電量を調節することで、第１のレバー部６２の
表面と試料表面とが平行となる状態を維持させることが
できる。
【００５９】以上説明したように、実施の形態２に係る
マイクロプローブ５０は、第１のレバー部６２と第２の
レバー部６４とからなるカンチレバーの同一表面上に、
撓み検出部として機能するピエゾ抵抗体５２に加え、第
２のレバー部６４を屈曲させるアクチュエータ部として
ピエゾ抵抗体５６，５８を形成することで構成されてい
るので、マイクロプローブ５０のＺ軸の両方向における
自己微動を低消費電力でかつ高い応答速度で実現するこ
とができ、また、それらピエゾ抵抗体５６，５８は、撓
み検出部となるピエゾ抵抗体５２と同一工程で容易に作
成できることから、従来のＺ軸微動機能付きマイクロプ
ローブと比較しても厚みが薄くかつ低価格で提供するこ
とが可能となる。
マイクロプローブ５０は、第１のレバー部６２と第２の
レバー部６４とからなるカンチレバーの同一表面上に、
撓み検出部として機能するピエゾ抵抗体５２に加え、第
２のレバー部６４を屈曲させるアクチュエータ部として
ピエゾ抵抗体５６，５８を形成することで構成されてい
るので、マイクロプローブ５０のＺ軸の両方向における
自己微動を低消費電力でかつ高い応答速度で実現するこ
とができ、また、それらピエゾ抵抗体５６，５８は、撓
み検出部となるピエゾ抵抗体５２と同一工程で容易に作
成できることから、従来のＺ軸微動機能付きマイクロプ
ローブと比較しても厚みが薄くかつ低価格で提供するこ
とが可能となる。
【００６０】（実施の形態３）つぎに、実施の形態３に
係るマイクロプローブについて説明する。図７は、実施
の形態３に係るマイクロプローブを示す斜視図である。
図７に示すように、実施の形態３に係るマイクロプロー
ブ７０は、支持部７５に固定されかつアクチュエータ部
により微動される第２のレバー部８４と、第２のレバー
部８４の先端から両脇方向に２つ突出して自由端による
柔軟な撓みを可能とした第１のレバー部８２と、から構
成される。
係るマイクロプローブについて説明する。図７は、実施
の形態３に係るマイクロプローブを示す斜視図である。
図７に示すように、実施の形態３に係るマイクロプロー
ブ７０は、支持部７５に固定されかつアクチュエータ部
により微動される第２のレバー部８４と、第２のレバー
部８４の先端から両脇方向に２つ突出して自由端による
柔軟な撓みを可能とした第１のレバー部８２と、から構
成される。
【００６１】また、図７において、上記した２つの第１
のレバー部８２には、各先端部に先鋭化された探針７１
が設けられ、第２のレバー部８４との連結部近傍に撓み
検出部として機能するピエゾ抵抗体７２が形成されてい
る。一方、上記した第２のレバー部８４には、支持部７
５との連結部近傍にアクチュエータ部として機能する２
つのピエゾ抵抗体７６が形成されており、また、第１の
レバー部８２から支持部７５に向けて、ピエゾ抵抗体７
２に接続される導電層が配線されている。
のレバー部８２には、各先端部に先鋭化された探針７１
が設けられ、第２のレバー部８４との連結部近傍に撓み
検出部として機能するピエゾ抵抗体７２が形成されてい
る。一方、上記した第２のレバー部８４には、支持部７
５との連結部近傍にアクチュエータ部として機能する２
つのピエゾ抵抗体７６が形成されており、また、第１の
レバー部８２から支持部７５に向けて、ピエゾ抵抗体７
２に接続される導電層が配線されている。
【００６２】なお、図中において穴部７８は、２つのピ
エゾ抵抗体７６のアクチュエータ動作が、効果的に第２
のレバー部８４に伝達されるように、その動作の障害と
なる重量および体積とをできるだけ排除するために設け
られたものである。また、図７に示したピエゾ抵抗体７
２，７６の形成は、実施の形態１において説明した作成
工程と同様であるため、ここではその説明を省略する。
エゾ抵抗体７６のアクチュエータ動作が、効果的に第２
のレバー部８４に伝達されるように、その動作の障害と
なる重量および体積とをできるだけ排除するために設け
られたものである。また、図７に示したピエゾ抵抗体７
２，７６の形成は、実施の形態１において説明した作成
工程と同様であるため、ここではその説明を省略する。
【００６３】図７に示すように、マイクロプローブ７０
は、第２のレバー部８４の長手方向に形成された穴部７
８を中心軸として両対称に、二組のピエゾ抵抗体７２お
よび７６が形成されている。ここで、各ピエゾ抵抗体７
２は、実施の形態１において説明したピエゾ抵抗体１２
と同機能を有し、第１のレバー部８２の撓み量を検出す
るものである。また、各ピエゾ抵抗体７６は、実施の形
態１において説明したピエゾ抵抗体１４と同機能を有
し、第２のレバー部８４をＺ軸方向に微動させるもので
ある。
は、第２のレバー部８４の長手方向に形成された穴部７
８を中心軸として両対称に、二組のピエゾ抵抗体７２お
よび７６が形成されている。ここで、各ピエゾ抵抗体７
２は、実施の形態１において説明したピエゾ抵抗体１２
と同機能を有し、第１のレバー部８２の撓み量を検出す
るものである。また、各ピエゾ抵抗体７６は、実施の形
態１において説明したピエゾ抵抗体１４と同機能を有
し、第２のレバー部８４をＺ軸方向に微動させるもので
ある。
【００６４】このように、撓み検出部として機能するピ
エゾ抵抗体７２とアクチュエータ部として機能するピエ
ゾ抵抗体７６とからなる組が、左右対称に設けられてい
ることで、これら二組のうちのいずれか一組に属するピ
エゾ抵抗体７６が動作することにより、図８に示すよう
な捩れた状態が形成され、これにより、一方の探針７１
に注目した場合に、その探針１１を試料表面に対してＺ
軸のプラス方向およびマイナス方向へと微動させること
ができる。
エゾ抵抗体７２とアクチュエータ部として機能するピエ
ゾ抵抗体７６とからなる組が、左右対称に設けられてい
ることで、これら二組のうちのいずれか一組に属するピ
エゾ抵抗体７６が動作することにより、図８に示すよう
な捩れた状態が形成され、これにより、一方の探針７１
に注目した場合に、その探針１１を試料表面に対してＺ
軸のプラス方向およびマイナス方向へと微動させること
ができる。
【００６５】以上説明したように、実施の形態３に係る
マイクロプローブ７０は、第１のレバー部８２と第２の
レバー部８４とからなるカンチレバーの同一表面上に、
撓み検出部として機能するピエゾ抵抗体７２と、第２の
レバー部８４を屈曲させるアクチュエータ部として機能
するピエゾ抵抗体７６と、からなる組を第２のレバー部
８４の長手方向に両対称に形成することで構成されてい
るので、例えば、一方の組に属する探針７１を用いて試
料の観測を行う場合、同一の組に属するピエゾ抵抗体７
６を通電することで、その探針７１を試料表面から離間
させることができ、他方の組に属するピエゾ抵抗体７６
を通電することで、上記した探針７１を試料表面に近づ
けること、すなわちマイクロプローブ７０のＺ軸両方向
における自己微動を低消費電力でかつ高い応答速度で実
現することができ、また、各ピエゾ抵抗体７６は、撓み
検出部となるピエゾ抵抗体７２と同一工程で容易に作成
できることから、従来のＺ軸微動機能付きマイクロプロ
ーブと比較しても厚みが薄くかつ低価格で提供すること
が可能となる。
マイクロプローブ７０は、第１のレバー部８２と第２の
レバー部８４とからなるカンチレバーの同一表面上に、
撓み検出部として機能するピエゾ抵抗体７２と、第２の
レバー部８４を屈曲させるアクチュエータ部として機能
するピエゾ抵抗体７６と、からなる組を第２のレバー部
８４の長手方向に両対称に形成することで構成されてい
るので、例えば、一方の組に属する探針７１を用いて試
料の観測を行う場合、同一の組に属するピエゾ抵抗体７
６を通電することで、その探針７１を試料表面から離間
させることができ、他方の組に属するピエゾ抵抗体７６
を通電することで、上記した探針７１を試料表面に近づ
けること、すなわちマイクロプローブ７０のＺ軸両方向
における自己微動を低消費電力でかつ高い応答速度で実
現することができ、また、各ピエゾ抵抗体７６は、撓み
検出部となるピエゾ抵抗体７２と同一工程で容易に作成
できることから、従来のＺ軸微動機能付きマイクロプロ
ーブと比較しても厚みが薄くかつ低価格で提供すること
が可能となる。
【００６６】（実施の形態４）つぎに、実施の形態４に
係る試料表面測定装置について説明する。図９は、上述
した実施の形態１〜３に示したマイクロプローブを用い
た原子間力顕微鏡の概略構成を示すブロック図である。
図９において、試料表面測定装置１００は、試料１０３
の表面に向けて先端部に先鋭化された探針１０２が設け
られたマイクロプローブ１０１（上記したマイクロプロ
ーブ１０，５０，７０に相当する）と、試料１０３をマ
イクロプローブ１０１に対して水平方向（ＸＹ方向）に
微動させるＸＹアクチュエータ１１０と、ＸＹアクチュ
エータ１１０を駆動させるためのＸＹ制御信号を生成す
るアクチュエータ駆動増幅器１１２と、上記したＸＹ方
向において所定の範囲に一定の速度で試料１０３を微動
させるための信号（走査信号）を発生する走査信号発生
部１１４と、マイクロプローブ１０１上の撓み検出部
（上記した検出器：ピエゾ抵抗体）から得られる検出信
号を取得する測定部１１６と、上記した撓み検出部の定
常状態における検出値、すなわち試料１０３の表面の凹
凸を検知するための基準値を発生する基準値発生部１１
８と、測定部１１６および基準値発生部１１８のそれぞ
れから得られる信号を比較してマイクロプローブ１０１
の実際の撓み量を導出する比較器１２０と、比較器１２
０から得られる信号に基づいてＸＹアクチュエータ１１
０のＺ方向の変位に相当する信号を生成する制御部１２
２と、マイクロプローブ１０１上に設けられたアクチュ
エータ部を駆動させるためのプローブ駆動部１２４と、
を備えて構成される。
係る試料表面測定装置について説明する。図９は、上述
した実施の形態１〜３に示したマイクロプローブを用い
た原子間力顕微鏡の概略構成を示すブロック図である。
図９において、試料表面測定装置１００は、試料１０３
の表面に向けて先端部に先鋭化された探針１０２が設け
られたマイクロプローブ１０１（上記したマイクロプロ
ーブ１０，５０，７０に相当する）と、試料１０３をマ
イクロプローブ１０１に対して水平方向（ＸＹ方向）に
微動させるＸＹアクチュエータ１１０と、ＸＹアクチュ
エータ１１０を駆動させるためのＸＹ制御信号を生成す
るアクチュエータ駆動増幅器１１２と、上記したＸＹ方
向において所定の範囲に一定の速度で試料１０３を微動
させるための信号（走査信号）を発生する走査信号発生
部１１４と、マイクロプローブ１０１上の撓み検出部
（上記した検出器：ピエゾ抵抗体）から得られる検出信
号を取得する測定部１１６と、上記した撓み検出部の定
常状態における検出値、すなわち試料１０３の表面の凹
凸を検知するための基準値を発生する基準値発生部１１
８と、測定部１１６および基準値発生部１１８のそれぞ
れから得られる信号を比較してマイクロプローブ１０１
の実際の撓み量を導出する比較器１２０と、比較器１２
０から得られる信号に基づいてＸＹアクチュエータ１１
０のＺ方向の変位に相当する信号を生成する制御部１２
２と、マイクロプローブ１０１上に設けられたアクチュ
エータ部を駆動させるためのプローブ駆動部１２４と、
を備えて構成される。
【００６７】以下に、この原子力顕微鏡１００の動作に
ついて簡単に説明する。なお、まず、使用者は、ＸＹア
クチュエータ１１０上のステージに、観測対象となる試
料１０３を固定し、その上方の比較的離れた位置にマイ
クロプローブ１０１を取り付ける。
ついて簡単に説明する。なお、まず、使用者は、ＸＹア
クチュエータ１１０上のステージに、観測対象となる試
料１０３を固定し、その上方の比較的離れた位置にマイ
クロプローブ１０１を取り付ける。
【００６８】こうして試料の観察を行う前の準備が整っ
た後は、つぎに、マイクロプローブ１０１を、試料１０
３に対し、その探針２０２が試料２０３の表面との間で
原子間力が生じる程度まで十分に近接させる必要があ
る。この近接制御は、Ｚ軸粗動機構（図示せず）によっ
て行い、測定部１１６が上記した撓み検出部から所定量
の信号を取得できた際に終了する。
た後は、つぎに、マイクロプローブ１０１を、試料１０
３に対し、その探針２０２が試料２０３の表面との間で
原子間力が生じる程度まで十分に近接させる必要があ
る。この近接制御は、Ｚ軸粗動機構（図示せず）によっ
て行い、測定部１１６が上記した撓み検出部から所定量
の信号を取得できた際に終了する。
【００６９】また、測定部１１６において取得される上
記所定量の信号とは、探針１０２と試料１０３の表面と
の間の原子間力の検出を示す信号であり、実際には比較
器１２０から出力される信号によって知得される。ここ
で、比較器１２０の比較対象の一方である基準値発生部
１１８の基準値は、撓み検出部であるピエゾ抵抗体自体
の抵抗値が、温度条件等の撓み以外の条件によって変動
するため、その不要な変動情報を撓み検出部において測
定される抵抗値の変動から取り除くための参照抵抗値を
提供するものである。
記所定量の信号とは、探針１０２と試料１０３の表面と
の間の原子間力の検出を示す信号であり、実際には比較
器１２０から出力される信号によって知得される。ここ
で、比較器１２０の比較対象の一方である基準値発生部
１１８の基準値は、撓み検出部であるピエゾ抵抗体自体
の抵抗値が、温度条件等の撓み以外の条件によって変動
するため、その不要な変動情報を撓み検出部において測
定される抵抗値の変動から取り除くための参照抵抗値を
提供するものである。
【００７０】上記した近接制御が完了した後は、走査信
号発生部１１４において、コンピュータ（図示せず）上
で設定された所定範囲、すなわちＸＹアクチュエータ１
１０における平面範囲（ＸＹ範囲）の移動を指示する走
査信号が生成される。この走査信号は、通常、ラスタ走
査を実現するための信号である。
号発生部１１４において、コンピュータ（図示せず）上
で設定された所定範囲、すなわちＸＹアクチュエータ１
１０における平面範囲（ＸＹ範囲）の移動を指示する走
査信号が生成される。この走査信号は、通常、ラスタ走
査を実現するための信号である。
【００７１】そして、この走査信号は、アクチュエータ
駆動増幅器１１２に入力され、ＸＹアクチュエータ１１
０を駆動させるのに十分な電流・電圧へと適切に増幅さ
れた後に、ＸＹ制御信号としてＸＹアクチュエータ１１
０に入力される。ＸＹアクチュエータ１１０は、このＸ
Ｙ制御信号の入力により、ステージ上の試料１０３をＸ
Ｙ方向に実際に移動させる。
駆動増幅器１１２に入力され、ＸＹアクチュエータ１１
０を駆動させるのに十分な電流・電圧へと適切に増幅さ
れた後に、ＸＹ制御信号としてＸＹアクチュエータ１１
０に入力される。ＸＹアクチュエータ１１０は、このＸ
Ｙ制御信号の入力により、ステージ上の試料１０３をＸ
Ｙ方向に実際に移動させる。
【００７２】上記したＸＹアクチュエータ１１０による
試料１０３のＸＹ平面の移動が繰り返される間に、測定
部１１６は、マイクロプローブ１０１の撓み検出部から
常に信号を取得し、比較器１２０から、マイクロプロー
ブ１０１の撓み量に相当する信号が出力される。
試料１０３のＸＹ平面の移動が繰り返される間に、測定
部１１６は、マイクロプローブ１０１の撓み検出部から
常に信号を取得し、比較器１２０から、マイクロプロー
ブ１０１の撓み量に相当する信号が出力される。
【００７３】ここで、試料表面測定装置１００の測定モ
ードのうちの上記した撓み一定モードは、マイクロプロ
ーブ１０１の撓み量が一定となるようにマイクロプロー
ブ１０１上のアクチュエータ部をプローブ駆動部１２４
を介してフィードバック制御し、そのフィードバック制
御に要する制御信号を試料１０３の凹凸信号とみなすこ
とで実現される。
ードのうちの上記した撓み一定モードは、マイクロプロ
ーブ１０１の撓み量が一定となるようにマイクロプロー
ブ１０１上のアクチュエータ部をプローブ駆動部１２４
を介してフィードバック制御し、そのフィードバック制
御に要する制御信号を試料１０３の凹凸信号とみなすこ
とで実現される。
【００７４】よって、試料１０３は、ＸＹ平面上を一定
範囲で移動されるとともに、撓み一定モードにおけるマ
イクロプローブ１０１上のアクチュエータ部のフィード
バック制御によりＺ軸方向に微動される。これと同時
に、上記したＸＹアクチュエータ１１０の動作に伴うＸ
Ｙ制御信号とＺ制御信号が表示装置（ＣＲＴ）に入力さ
れ、これにより使用者は、試料１０３の表面情報を知得
することができる。
範囲で移動されるとともに、撓み一定モードにおけるマ
イクロプローブ１０１上のアクチュエータ部のフィード
バック制御によりＺ軸方向に微動される。これと同時
に、上記したＸＹアクチュエータ１１０の動作に伴うＸ
Ｙ制御信号とＺ制御信号が表示装置（ＣＲＴ）に入力さ
れ、これにより使用者は、試料１０３の表面情報を知得
することができる。
【００７５】以上説明したように、実施の形態４に係る
試料表面測定装置１００は、実施の形態１〜３に示した
マイクロプローブ１０，５０，７０を使用することによ
り、試料１０３をＺ軸方向に微動させるために従来必要
であったＺ軸微動機構をその装置構成に含めることな
く、従来と同様の試料表面測定を行うことができるの
で、装置構成が複雑化し高価となることを防ぐととも
に、利用に際して必要な電力を低減させることができ
る。
試料表面測定装置１００は、実施の形態１〜３に示した
マイクロプローブ１０，５０，７０を使用することによ
り、試料１０３をＺ軸方向に微動させるために従来必要
であったＺ軸微動機構をその装置構成に含めることな
く、従来と同様の試料表面測定を行うことができるの
で、装置構成が複雑化し高価となることを防ぐととも
に、利用に際して必要な電力を低減させることができ
る。
【００７６】なお、上述した実施の形態１〜３では、第
１のレバー部の先端に探針を設け、また第１のレバー部
と第２のレバー部との連結部に撓み検出部として機能す
るピエゾ抵抗体を設けることで、原子間力顕微鏡に対し
て使用できるマイクロプローブを例に挙げたが、これら
探針や撓み検出部として機能するピエゾ抵抗体を設けず
に、第２のレバー部を屈曲させるためにアクチュエータ
部として機能するピエゾ抵抗体のみを設けたマイクロプ
ローブとしても十分な価値を有する。例えば、集積回路
等に配置される複数の狭間隔の電極に対して導通テスト
を行う際に、外部のテスト装置との電気的接続を物理的
にオン／オフする場合に有用となる。
１のレバー部の先端に探針を設け、また第１のレバー部
と第２のレバー部との連結部に撓み検出部として機能す
るピエゾ抵抗体を設けることで、原子間力顕微鏡に対し
て使用できるマイクロプローブを例に挙げたが、これら
探針や撓み検出部として機能するピエゾ抵抗体を設けず
に、第２のレバー部を屈曲させるためにアクチュエータ
部として機能するピエゾ抵抗体のみを設けたマイクロプ
ローブとしても十分な価値を有する。例えば、集積回路
等に配置される複数の狭間隔の電極に対して導通テスト
を行う際に、外部のテスト装置との電気的接続を物理的
にオン／オフする場合に有用となる。
【００７７】
【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、第１の
ピエゾ抵抗体を第２のレバー部上に形成することで、そ
の通電により第１のピエゾ抵抗体が形成された領域を加
熱することができ、第２のレバー部の表裏の熱膨張率の
違いから、マイクロプローブ自体においてその第２のレ
バー部を屈曲させることができるので、従来の圧電体を
使用した例と比べて、自己微動機能付きのマイクロプロ
ーブを、厚みの薄い構成でかつ低消費電力、高応答速度
および低価格により提供することができるという効果を
奏する。
ピエゾ抵抗体を第２のレバー部上に形成することで、そ
の通電により第１のピエゾ抵抗体が形成された領域を加
熱することができ、第２のレバー部の表裏の熱膨張率の
違いから、マイクロプローブ自体においてその第２のレ
バー部を屈曲させることができるので、従来の圧電体を
使用した例と比べて、自己微動機能付きのマイクロプロ
ーブを、厚みの薄い構成でかつ低消費電力、高応答速度
および低価格により提供することができるという効果を
奏する。
【００７８】また、請求項２に記載の発明によれば、第
２のレバー部と前記支持部との連結部に少なくとも２つ
の第１のピエゾ抵抗体が設けられているので、各第１の
ピエゾ抵抗体を選択的に通電することで、第２のレバー
部の屈曲方向を自在に制御することができるので、従来
の圧電体を使用した例と比べて、自己微動機能付きのマ
イクロプローブを、厚みの薄い構成でかつ低消費電力、
高応答速度および低価格により提供することができると
いう効果を奏する。
２のレバー部と前記支持部との連結部に少なくとも２つ
の第１のピエゾ抵抗体が設けられているので、各第１の
ピエゾ抵抗体を選択的に通電することで、第２のレバー
部の屈曲方向を自在に制御することができるので、従来
の圧電体を使用した例と比べて、自己微動機能付きのマ
イクロプローブを、厚みの薄い構成でかつ低消費電力、
高応答速度および低価格により提供することができると
いう効果を奏する。
【００７９】また、請求項３に記載の発明によれば、第
２のレバー部上に、２つの第１のピエゾ抵抗体が、第２
のレバー部の長手方向を中心軸として両対称に設けられ
いるので、各第１のピエゾ抵抗体を選択的に通電するこ
とで、第２のレバー部を両方向に捩れさせることができ
るので、従来の圧電体を使用した例と比べて、自己微動
機能付きのマイクロプローブを、厚みの薄い構成でかつ
低消費電力、高応答速度および低価格により提供するこ
とができるという効果を奏する。
２のレバー部上に、２つの第１のピエゾ抵抗体が、第２
のレバー部の長手方向を中心軸として両対称に設けられ
いるので、各第１のピエゾ抵抗体を選択的に通電するこ
とで、第２のレバー部を両方向に捩れさせることができ
るので、従来の圧電体を使用した例と比べて、自己微動
機能付きのマイクロプローブを、厚みの薄い構成でかつ
低消費電力、高応答速度および低価格により提供するこ
とができるという効果を奏する。
【００８０】また、請求項４に記載の発明によれば、第
１のレバー部と第２のレバー部との連結部に第１のレバ
ー部の撓み量を検出するための第２のピエゾ抵抗体が設
けられているので、第２のレバー部を屈曲させることが
できるとともに、第１のレバー部の撓み量を検出するこ
とができるるので、従来の圧電体を使用した例と比べ
て、自己微動機能付きのマイクロプローブを、厚みの薄
い構成でかつ低消費電力、高応答速度および低価格によ
り提供することができるとともに、第２のピエゾ抵抗体
を第１のピエゾ抵抗体と同一工程により容易に作成でき
るという効果を奏する。
１のレバー部と第２のレバー部との連結部に第１のレバ
ー部の撓み量を検出するための第２のピエゾ抵抗体が設
けられているので、第２のレバー部を屈曲させることが
できるとともに、第１のレバー部の撓み量を検出するこ
とができるるので、従来の圧電体を使用した例と比べ
て、自己微動機能付きのマイクロプローブを、厚みの薄
い構成でかつ低消費電力、高応答速度および低価格によ
り提供することができるとともに、第２のピエゾ抵抗体
を第１のピエゾ抵抗体と同一工程により容易に作成でき
るという効果を奏する。
【００８１】また、請求項５に記載の発明によれば、第
１のレバー部の自由端部上に、先鋭化された探針が設け
られているので、この探針を介して伝達される第１のレ
バー部の撓みを検出することができるとともに、この探
針を第２のレバー部の屈曲により微動させることがで
き、原子間力顕微鏡のマイクロプローブとして用いるこ
とができるという効果を奏する。
１のレバー部の自由端部上に、先鋭化された探針が設け
られているので、この探針を介して伝達される第１のレ
バー部の撓みを検出することができるとともに、この探
針を第２のレバー部の屈曲により微動させることがで
き、原子間力顕微鏡のマイクロプローブとして用いるこ
とができるという効果を奏する。
【００８２】また、請求項６に記載の発明によれば、請
求項５に記載のマイクロプローブを用いることで、試料
をマイクロプローブの探針に近接させるための微動機構
を備えることなく、原子間力顕微鏡のような試料表面の
観察を行うことができるという効果を奏する。
求項５に記載のマイクロプローブを用いることで、試料
をマイクロプローブの探針に近接させるための微動機構
を備えることなく、原子間力顕微鏡のような試料表面の
観察を行うことができるという効果を奏する。
【図１】実施の形態１に係るマイクロプローブを示す斜
視図である。
視図である。
【図２】実施の形態１に係るマイクロプローブの上面図
である。
である。
【図３】実施の形態１に係るマイクロプローブにおい
て、図２のＡ−Ａ’線における断面図である。
て、図２のＡ−Ａ’線における断面図である。
【図４】実施の形態１に係るマイクロプローブにおい
て、図２のＢ−Ｂ’線における断面図である。
て、図２のＢ−Ｂ’線における断面図である。
【図５】実施の形態１に係るマイクロプローブにおい
て、原子間力顕微鏡に用いる場合の利用例を説明するた
めの図である。
て、原子間力顕微鏡に用いる場合の利用例を説明するた
めの図である。
【図６】実施の形態２に係るマイクロプローブを示す斜
視図である。
視図である。
【図７】実施の形態３に係るマイクロプローブを示す斜
視図である。
視図である。
【図８】実施の形態３に係るマイクロプローブにおい
て、原子間力顕微鏡に用いる場合の利用例を説明するた
めの図である。
て、原子間力顕微鏡に用いる場合の利用例を説明するた
めの図である。
【図９】実施の形態４に係る試料表面測定装置の概略構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図１０】従来の自己検知型マイクロプローブを用いた
原子間力顕微鏡の概略構成を示すブロック図である。
原子間力顕微鏡の概略構成を示すブロック図である。
【図１１】従来のＺ軸微動機能付きマイクロプローブを
示す図である。
示す図である。
１０，５０，７０，１０１ マイクロプローブ １１，５１，７１，１０２ 探針 １２，１４，５２，５６，５８，７２，７６ ピエゾ抵
抗体 １５，５５，７５ 支持部 １６，６２，８２ 第１のレバー部 １８，６４．８４ 第２のレバー部 ２１，２３ 導電層 ２８，６５，７８ 穴部 ３１ 絶縁層 ３３ シリコン層 ３７ 半導体基板 １００ 試料表面測定装置 １０３ 試料 １１０ ＸＹアクチュエータ １１２ アクチュエータ駆動増幅器 １１４ 走査信号発生部 １１６ 測定部 １１８ 基準値発生部 １２０ 比較器 １２２ 制御部 １２４ プローブ駆動部 Ｃ１，Ｃ３ メタルコンタクト部
抗体 １５，５５，７５ 支持部 １６，６２，８２ 第１のレバー部 １８，６４．８４ 第２のレバー部 ２１，２３ 導電層 ２８，６５，７８ 穴部 ３１ 絶縁層 ３３ シリコン層 ３７ 半導体基板 １００ 試料表面測定装置 １０３ 試料 １１０ ＸＹアクチュエータ １１２ アクチュエータ駆動増幅器 １１４ 走査信号発生部 １１６ 測定部 １１８ 基準値発生部 １２０ 比較器 １２２ 制御部 １２４ プローブ駆動部 Ｃ１，Ｃ３ メタルコンタクト部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 寛 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 安室 千晃 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 Ｆターム(参考） 2F063 AA04 AA43 CA34 DA01 DB05 DD02 EA16 EB01 EB15 EB23 EC03 EC15 EC20 EC26 MA05 ZA01 2F069 AA04 AA60 DD27 GG04 GG06 GG17 HH04 JJ08 LL03 LL10 MM04 MM24 MM32 RR09
Claims (6)
- 【請求項１】 自由端を有する第１のレバー部と、先端
部において前記第１のレバー部が突出した第２のレバー
部と、前記第２のレバー部を支持する支持部と、でカン
チレバーを構成したマイクロプローブにおいて、 前記第２のレバー部上に当該第２のレバー部を屈曲させ
るための第１のピエゾ抵抗体が設けられたことを特徴と
するマイクロプローブ。 - 【請求項２】 前記第２のレバー部は、前記第１のレバ
ー部の突出方向に対して略垂直な方向で前記支持部によ
り支持され、 前記第１のピエゾ抵抗体は、前記第２のレバー部と前記
支持部との連結部に、前記第１のレバー部の突出方向に
前後して少なくとも２つ設けられたことを特徴とする請
求項１に記載のマイクロプローブ。 - 【請求項３】 前記第２のレバー部は、先端部において
前記第１のレバー部を２つ備え、 ２つの前記第１のピエゾ抵抗体が、前記第２のレバー部
上に、当該第２のレバー部の長手方向を中心軸として両
対称に設けられたことを特徴とする請求項１に記載のマ
イクロプローブ。 - 【請求項４】 前記第１のレバー部と前記第２のレバー
部との連結部に当該前記第１のレバー部の撓み量を検出
するための第２のピエゾ抵抗体が設けられたことを特徴
とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のマイクロプ
ローブ。 - 【請求項５】 前記第１のレバー部の自由端部上に、先
鋭化された探針が設けられたことを特徴とする請求項１
〜４のいずれか一つのマイクロプローブ。 - 【請求項６】 マイクロプローブに設けられた先鋭化さ
れた探針を試料表面に近接させ、前記探針と試料表面と
の間に生じる原子間力によって、前記マイクロプローブ
の撓み量を検出することにより前記試料表面の観測を行
う試料表面測定装置において、 前記マイクロプローブとして請求項５に記載のマイクロ
プローブを用い、当該マイクロプローブに設けられた前
記第１のピエゾ抵抗体を駆動する駆動手段を備えたこと
を特徴とする試料表面測定装置。
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|---|---|---|---|
| JP2000040032A JP3892198B2 (ja) | 2000-02-17 | 2000-02-17 | マイクロプローブおよび試料表面測定装置 |
| US09/778,459 US6664540B2 (en) | 2000-02-17 | 2001-02-07 | Microprobe and sample surface measuring apparatus |
| DE10106854A DE10106854B4 (de) | 2000-02-17 | 2001-02-14 | Mikro-Tastkopf und Vorrichtung zum Messen einer Probenoberfläche |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000040032A JP3892198B2 (ja) | 2000-02-17 | 2000-02-17 | マイクロプローブおよび試料表面測定装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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|---|---|---|---|
| JP2000040032A Expired - Fee Related JP3892198B2 (ja) | 2000-02-17 | 2000-02-17 | マイクロプローブおよび試料表面測定装置 |
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| JP2009198513A (ja) * | 2001-07-26 | 2009-09-03 | Board Of Trustees Of The Univ Of Illinois | ナノリソグラフィのための平行個別アドレス可能プローブ |
| JP2019168400A (ja) * | 2018-03-26 | 2019-10-03 | 株式会社日立ハイテクサイエンス | 走査型プローブ顕微鏡及びその走査方法 |
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| US6518872B1 (en) * | 2001-09-14 | 2003-02-11 | University Of Maryland | High resolution scanning thermal probe and method of manufacturing thereof |
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| JP3969228B2 (ja) * | 2002-07-19 | 2007-09-05 | 松下電工株式会社 | 機械的変形量検出センサ及びそれを用いた加速度センサ、圧力センサ |
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- 2000-02-17 JP JP2000040032A patent/JP3892198B2/ja not_active Expired - Fee Related
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2001
- 2001-02-07 US US09/778,459 patent/US6664540B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-02-14 DE DE10106854A patent/DE10106854B4/de not_active Expired - Fee Related
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