JP3224174B2

JP3224174B2 - 微小変位素子、光偏向器、走査型プローブ顕微鏡、および情報処理装置

Info

Publication number: JP3224174B2
Application number: JP05173494A
Authority: JP
Inventors: 康弘島田; 正弘伏見; 隆行八木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-03-23
Filing date: 1994-03-23
Publication date: 2001-10-29
Anticipated expiration: 2016-10-29
Also published as: JPH07260802A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トーションレバー型微
小変位素子、光偏向器、走査型プローブ顕微鏡、および
情報処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、導体の表面原子の電子構造を直接
観察できる走査型トンネル顕微鏡（以下、「ＳＴＭ」と
いう）が知られている［Ｇ．Ｂｉｎｎｉｇｅｔａ
ｌ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ，４９，５７（１９８
２）］。このＳＴＭは、単結晶・非晶質を問わず実空間
像の高い分解能で測定でき、しかも試料に電流による損
傷を与えずに低電力で観測できる。さらに、大気中でも
動作し、種々の材料に対して用いることができる為、広
範囲な応用が期待されている。

【０００３】ＳＴＭは、金属の探針（以下、「プロー
ブ」という）と導電性物質との間に電圧を加えて１ｎｍ
程度の距離まで近づけるとトンネル電流が流れることを
利用したものである。このトンネル電流は両者の距離変
化に非常に敏感である。トンネル電流を一定に保つよう
にプローブを走査することにより、実空間の全電子雲に
関する種々の情報をも読み取ることができる。この際、
面内方向の分解能は０．１ｎｍ程度である。したがっ
て、ＳＴＭの原理を応用すれば十分に原子オーダー（サ
ブ・ナノメートル）での高密度記録再生を行うことが可
能である。

【０００４】例えば、記録層として電圧電流のスイッチ
ング特性に対してメモリ効果を持つ材料、例えばπ電子
系有機化合物やカルコゲン化合物類の薄膜層を用いて、
記録・再生をＳＴＭで行なう方法が提案されている（特
開昭６３−１６１５５２号公報、および特開昭６３−１
６１５５３号公報参照）。この方法によれば、記録のビ
ットサイズを１０ｎｍとすれば、１０¹²ｂｉｔ／ｃｍ²
もの大容量記録再生が可能である。

【０００５】記録媒体に用いる記録層は、この記録層に
書込まれた情報を、プローブ電極と記録層との間に流れ
るトンネル電流によって検出できるものであればどのよ
うな材料でも用いることができる。例えば、表面に凹凸
を形成し記録するものではＨＯＰＧ（Ｈｉｇｈｌｙ−Ｏ
ｒｉｅｎｔｅｄ−Ｐｙｒｏｌｉｔｈｉｃ−Ｇｒａｐｈｉ
ｔｅ）劈開基板、Ｓｉウエハー、真空蒸着またはエピタ
キシャル成長させたＡｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｍｏ，Ｃｕなど
の金属薄膜、Ｒｈ₂₅Ｚｒ₇₅，Ｃｏ₃₅Ｔｂ₆₅などのガラス
金属が挙げられる。表面の電子状態により記録するもの
では、アモルファスＳｉ、π電子系有機化合物やカルコ
ゲン化合物類の薄膜層等が挙げられる。さらに、装置の
小型化を目的とし、半導体フォトリソプロセスを用いて
複数のプローブ電極と極めて小型の可動機構を半導体基
板上に形成することがマイクロメカニクス技術により検
討されている。その可動機構に用いる典型的な微小機械
として静電カンチレバー、圧電バイモルフカンチレバー
（米国特許第４９０６８４０号明細書参照）等が提案さ
れている。これら微小機械は、半導体フォトリソプロセ
スにより作製され、アレイ化、低コスト化が容易であ
り、小型化することで高速応答性を期待できる。特に、
静電カンチレバーは、自己変位する圧電バイモルカンチ
レバーに比べ、静電引力により外部からの電圧印加にて
変位するために、サイズに比して大きな変位を行うこと
が可能である。

【０００６】また、両持ち梁上に形成された平板部を、
両持ち梁のねじれ弾性を利用して、静電駆動させるタイ
プ（トーションレバー型）も考案されている（特開平４
−１９４８号公報参照）。この方法はカンチレバー型と
異なり、レバーのたわみ弾性と梁のねじれ弾性とを個別
に設定できるため、剛性と共振周波数とに自由度のある
アクチュエータを作製することができる。また、静電カ
ンチレバーでは、電圧を印加することによりレバーの先
端が基板の方向に変位するため、対向する媒体との距離
が制御しにくいのに対し、トーションレバー型のもので
は、電圧を印加することによりレバーの先端が基板と反
対方向に変位するため、媒体との距離が制御しやすいと
いう利点もある。

【０００７】このようなトーションレバー型微小変位素
子は、上記のような情報処理装置へ応用のほかに、光偏
向器や、微小機械スイッチへの応用も考えられる。マイ
クロメカニクス技術を用いた機械式光学素子である光偏
向器としてはＫ．Ｅ．Ｐｅｔｅｒｓｅｎにより提案され
たシリコンによるＴｏｒｓｉｏｎａｌＳｃａｎｎｉｎ
ｇＭｉｒｒｏｒ（ＩＢＭＪ．ＲＥＳ．ＤＥＶＥＬＯ
Ｐ．，Ｖｏｌ．２４．Ｎｏ．５，９．１９８０，ｐｐ６
３１−６３７）等がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなトーショ
ンレバー型微小変位素子においては半導体プロセス技術
と薄膜作製技術を利用して作製される。しかしながら、
真空蒸着法やスパッタリング法により作製された薄膜
は、単結晶などとは異なり、成膜条件等で微妙に変化す
る残留応力を有する。したがってこれらの方法で作製さ
れたレバーは、その残留応力により反ってしまうことが
多い。

【０００９】この従来のトーションレバー型微小変位素
子のそりの様子を図８に示す。この図に示すようなそり
は、積層膜の上下の内部応力の差、あるいは、単層膜に
膜厚方向の応力分布のばらつきが原因であり、これらを
制御してそりの無いレバーを作製することは困難であ
る。

【００１０】このように応力により反ったレバーには次
のような問題点がある。 (1)反ったことにより駆動部分の電極間の距離が大きく
なったレバーの場合、駆動のための電圧を大きく取らな
ければならない。 (2)ミラーとしては、偏向面が平面とならず、所望の方
向への光の偏向光量が減少する。 (3)高い周波数で駆動させる場合、平板駆動部の剛性が
小さいと駆動の際に変形してしまい、正確な角度や先端
位置の制御が困難になる。

【００１１】したがって本発明は、上記従来技術の各問
題点に鑑み、そりの無い、大きな剛性を持つ平板駆動部
を備えた微小変位素子、光偏向器、走査型プローブ顕微
鏡、および情報処理装置を提供することを目的としてい
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、基板上に２つの梁により回転可能に支持さ
れて前記基板との間に空隙を有する平板可動部と、該平
板可動部を回転駆動させるための駆動手段とを有する微
小変位素子において、前記平板可動部上に３次元構造体
が形成されていることを特徴とする。

【００１３】この微小変位素子において、前記駆動手段
は、前記基板上に前記平板可動部と対向するように設け
られた固定電極と前記平板可動部の間に電圧を印加する
ことにより前記平板可動部を前記固定電極に向けて空間
的に回転変位させるものであってもよく、前記３次元構
造体は、断面が三角形をした柱状構造体や、断面に中空
構造を有する柱状構造体であることが好ましい。

【００１４】また、上記いづれかの微小変位素子の平板
可動部をミラーとして用いた光偏向器も本発明に属す
る。

【００１５】さらに、上記いづれかの微小変位素子の平
板可動部上に情報入出力用のプローブを有し、該プロー
ブと観察すべき試料媒体との距離を調節する手段及び前
記プローブと前記試料媒体との間に電圧を印加する手段
を少なくとも備えてなる走査型プローブ顕微鏡も本発明
に属する。

【００１６】加えて、上記いづれかの微小変位素子の平
板可動部上に情報入出力用のプローブを有し、該プロー
ブと記録媒体との距離を調節する手段及び前記プローブ
と前記記録媒体との間に電圧を印加する手段を少なくと
も備えてなる情報処理装置も本発明に属する。

【００１７】

【作用】上記構成のとおりの本発明では、基板上に２つ
の梁により回転可能に支持されて前記基板との間に空隙
を有する平板可動部上に、三次元構造体を形成したこと
により、平板可動部全体の剛性が大きくなる。特に、従
来では、半導体プロセス技術と薄膜作製技術を用いて作
製された際に平板可動部に内部応力が残り、平板可動部
にそりを発生させていたが、本発明では、作製する際に
平板可動部上に三次元構造体を形成するので、平板可動
部が反ることはない。

【００１８】また、駆動手段により高い周波数で平板可
動部を回転駆動させた際、三次元構造体によって平板可
動部の変形は抑制される。

【００１９】さらに、平板可動部に三次元構造体を形成
すると平面可動部全体が重くなり、自重によりたわみを
生じさせたり大きな駆動電圧を必要としたりする恐れが
あるが、三次元構造体の形状を、断面に中空構造を有す
る柱状構造体にすることにより、三次元構造体が形成さ
れた平面可動部全体が軽減される。

【００２０】加えて、三次元構造体の断面形状を三角形
にすると、変形により強い構造となり、この形状は結晶
異方性エッチングにより容易に作製できる。

【００２１】このような構成の微小変位素子は、光偏向
器、走査型プローブ顕微鏡、情報処理装置に応用可能で
ある。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００２３】（第１の実施例）図１は、本発明の微小変
位素子の第１の実施例であるトーションレバー型光偏向
器の構成を示す斜視図である。図２は、図１に示したト
ーションレバー型光偏向器の側面図である。

【００２４】本実施例のトーションレバー型光偏向器
は、図１に示すように、一面に絶縁層２を有する基板１
を備え、基板１の絶縁層２上には固定電極３が形成され
ている。絶縁層２上には、矩形板状のミラーとなる、平
板可動部としてのレバー部８が形成され、このレバー部
８の一端部は固定電極３と空隙部４を介して位置してい
る。そして、レバー部８にはレバー部８をねじり回転可
能にする為に、２つの梁９が一直線上に互いに反対向き
で突出しており、各梁９の先端はそれぞれ絶縁層２上に
てレバー部８を支持するための支持部１０となってい
る。さらに、レバー部８上には、レバー部８の変形を防
ぎ、かつ、レバー部８の剛性を補強するための構造体１
１が形成されている。本実施例の駆動手段は、固定電極
３とレバー部８との間に空隙部４を有する静電駆動式を
採用している。

【００２５】このようなトーションレバー型光偏向器の
構成では、固定電極３への電圧印加によってレバー部８
の一端部が固定電極３に引き寄せられ、梁９がねじれる
ことにより、レバー部８全体が２つの梁９を結ぶ直線軸
を中心に回転する。そして、ミラーとなるレバー部８の
傾きに応じてレバー部８の表面に照射した光は所望の角
度に反射される。

【００２６】構造体１１の形状としては、レバー部８の
長手方向のそりを防ぐために、レバー部８の長手方向に
長い柱状の構造体をレバー部８上に接して複数作製する
のが望ましい。特に、次の二点を満たす形状が良い。 (1)中空構造である。 (2)断面が三角形である。

【００２７】なぜなら、第一に、微小変位素子は薄膜で
作製された２本の梁で支持されるためレバー部全体の重
量が大きいと自重によりたわみが生じる。また、重量の
大きいものを駆動させるにはそれだけ大きな駆動電圧が
必要である。そこで構造体の重量を小さくするために中
空構造の形状が良い。

【００２８】第二に、中空の柱状構造体であった場合、
その断面形状は変形に強い半円あるいは三角形が望まし
い。

【００２９】次に、本実施例のトーションレバー型光偏
向器の作製工程を説明する。図３は、本発明の微小変位
素子の第１の実施例であるトーションレバー型光偏向器
の作製工程を説明するための縦断面図である。

【００３０】図３（ａ）に示すように、まず、Ｓｉから
なる基板１上にシリコン窒化膜を減圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶ
Ｄ）により３０００Å成膜し絶縁層２を形成した。次
に、固定電極３となるポリシリコン膜をＬＰＣＶＤによ
り３０００Å成膜し、その後にイオン注入法によりリン
（Ｐ）を１×１０¹⁶（ｉｏｎｓ／ｃｍ² ）注入し、１１
００℃の窒素雰囲気中で１時間拡散処理を施した。この
結果、ポリシリコンのシート抵抗は１２Ω／ｃｍ² とな
った。次に、ポリシリコン膜にフォトレジスト塗布し露
光、現像を行うフォトリソグラフィプロセスを用いてフ
ォトレジストのパターニングを施し、フッ酸と硝酸の混
合水溶液によりポリシリコンをパターン形成した後にレ
ジストを剥離し、固定電極３を形成した。次に、犠牲層
５となるフォトレジストを３μｍ塗布し、支持部１０
（図１参照）となる部分の犠牲層５をパターニング除去
した。

【００３１】次に、図３（ｂ）に示すように、真空蒸着
法によりスパッタリングしフォトレジスト上にアルミニ
ウム（Ａｌ）を３０００Åを堆積した。その後、フォト
レジストを塗布・パターニングし、りん酸、硝酸、酢酸
及び水の混合水溶液からなるエッチャントを５０℃に加
熱し、Ａｌをエッチングして、梁９（図１参照）および
レバー部８を形成した。

【００３２】次に、図３（ｃ）に示すように、フォトレ
ジストを２μｍ塗布し、パターニングした。レジストの
エッジは逆テーパー形状とし、構造体１１を堆積する際
のシャドウマスク５５とした。次に、真空蒸着法を用
い、基板を回転させながら基板の斜め方向から蒸着し、
Ａｌを１０μｍ堆積した。

【００３３】次に、図３（ｄ）に示すように、アセトン
を用いてシャドウマスク５５および犠牲層５のフォトレ
ジストを除去し、構造体１１をリフトオフの手法で形成
することにより、トーションレバー型光偏向器を得るこ
とができた。

【００３４】このように作製されたトーションレバー型
光偏向器は、図１において、梁の幅３．５μｍ、長さ１
０μｍとし、レバー部長手方向を４２μｍ、幅の長さを
３０μｍとした。本実施例により薄膜プロセスを用いて
そりの無いトーションレバー型光偏向器を得ることがで
きた。このようにして作製したトーションレバー型光偏
向器は極めて小型かつ軽量にアレイ化して作製できる。
尚、Ａｌからなるレバー部（ミラー）と固定電極との接
触によるショートを防止するための絶縁膜を、固定電極
上あるいはレバー部（ミラー）の下に具備していても良
い。

【００３５】（第２の実施例）図４は、本発明の微小変
位素子の第２の実施例であるＳＴＭプローブの構成を示
す斜視図である。

【００３６】本実施例のＳＴＭプローブは、図４に示す
ように、一面に絶縁層２２を有する基板２１を備え、基
板２１の絶縁層２２上には固定電極２３が形成されてい
る。固定電極２３の上方には、固定電極２３と空隙部２
４を介して、平板可動部としてのレバー部２８が形成さ
れている。このレバー部２８には、レバー部２８をねじ
り回転可能にする為に、２つの梁２６が一直線上に互い
に反対向きで突出しており、各梁２６の先端はそれぞれ
絶縁層２２上にてレバー部２８を支持するための支持部
２７となっている。本実施例の駆動手段は、固定電極３
とレバー部８との間に空隙部４を有する静電駆動式を採
用している。

【００３７】さらに、レバー部８上には、レバー部駆動
用の上電極２５、情報入出力用のプローブ２９、プロー
ブ用配線３０、および、レバー部８の変形を防ぎ、か
つ、レバー部８の剛性を補強するための構造体１１が形
成してある。

【００３８】このような構成のＳＴＭプローブでは、固
定電極３への電圧印加によってレバー部８の一端部が固
定電極３に引き寄せられ、梁９がねじれ回転することに
より、レバー部８全体が２つの梁９を結ぶ直線軸を中心
に回転する。そして、このレバー部８の傾きに応じてレ
バー部８上に形成されたプローブ２９は対向する試料媒
体（不図示）に接近する。

【００３９】構造体３１の形状としては、レバー部２８
の長手方向のそりを防ぐために、レバー部２８の長手方
向に長い柱状の構造体をレバー部２８上に接して複数作
製するのが望ましい。特に、第１の実施例と同様に、次
の二点を満たす形状が良い。 (1)中空構造である。 (2)断面が三角形である。

【００４０】なぜなら、第一に、微小変位素子は薄膜で
作製された２本の梁で支持されるためレバー部全体の重
量が大きいと自重によりたわみが生じる。また、重量の
大きいものを駆動させるにはそれだけ大きな駆動電圧が
必要である。そこで構造体の重量を小さくするために中
空構造の形状が良い。

【００４１】第二に、中空の柱状構造体であった場合、
その断面形状は変形に強い半円あるいは三角形が望まし
い。特に三角形の場合は、後述のような結晶異方性エッ
チングによるＶ溝形状の型は容易に作製できるというプ
ロセス上の利点もある。

【００４２】次に、本実施例のＳＴＭプローブの作製工
程を説明する。図５は、本発明の微小変位素子の第２の
実施例であるＳＴＭプローブの作製工程を説明するため
の縦断面図である。図６は、図５に示した第２の基板５
１のエッチングパターンを示す図である。

【００４３】図５（ａ）に示すように、まず、Ｓｉから
なる第１の基板２１上にシリコン窒化膜を減圧ＣＶＤ
（ＬＰＣＶＤ）により３０００Å成膜し絶縁層２２を形
成した。次に、レジストを塗布しパターニングした後、
スパッタリング法によりＴｉを５０Å、Ｐｔを２０００
Å堆積し、レジストを除去することにより固定電極２３
を形成した。次に、酸化亜鉛をスパッタリング法により
２００００Å堆積させた後、フォトレジストを塗布して
パターニングし、過酸化水素とアンモニアの混合水溶液
により酸化亜鉛をエッチングし、犠牲層３２を形成し
た。

【００４４】次に、図５（ｂ）に示すように、酸化シリ
コンをスパッタリング法により１００００Å堆積させ
た。次に、レジストを塗布しパターニングした後、スパ
ッタリング法によりＴｉを５０Å、Ａｕを２０００Å堆
積し、レジストを除去することにより上電極２５および
プローブ電極３０（図４参照）を形成した。

【００４５】次に、図５（ｃ）に示すように、酸化シリ
コンをレジストを用いてパターニングした後、反応性イ
オンエッチング法にてＣＦ₄ ガスを用いてエッチング
し、レバー部２８および梁２６（図４参照）の形状とし
た。

【００４６】さらに、上記工程とは別工程で、図４に示
したプローブ２９および構造体３１を作製する為、図５
（ｄ）に示すように、方位面（１００）のＳｉからなる
第２の基板５１を用意し、第２の基板５１表面にシリコ
ン窒化膜５２を減圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）により１００
０Å堆積する。

【００４７】次に、第２の基板５１表面のうち一方の面
に形成されたシリコン窒化膜５２をフォトエッチングに
より図６に示すパターン形状に除去し第２の基板表面５
１を露出させる。

【００４８】次に、図５（ｅ）に示すように、第２の基
板５１を１００℃に加熱した水酸化カリウム水溶液を用
いて結晶異方性エッチングにより加工し、プローブ２９
（図４参照）の型となる逆ピラミッド状のプローブ用凹
部５３、および、構造体３１（図４参照）の型となるＶ
溝状の凹部５４を形成する。

【００４９】次に、第２の基板５１表面の、プローブ用
凹部５３および構造体凹部５４が形成されている側の残
りの窒化シリコン膜を、反応性イオンエッチング法によ
り除去する。

【００５０】次に、図５（ｆ）に示すように、レジスト
をパターニングし、真空蒸着法にてＡｕを１００００Å
成膜し、その後、レジストをアセトンで溶解することに
より、プローブ２９および構造体３１となるＡｕのパタ
ーンを形成する。

【００５１】次に、図５（ｇ）に示すように、プローブ
２９と構造体３１を第１の基板基板２１のレバー部２８
および上電極２５上に接着して加重を加え、第２の基板
５１と構造体３１との界面から引きはがすことにより構
造体３１を第１の基板２１側に転写した。この手法によ
り構造体３１と同時にプローブ２９も第１の基板２１側
に転写することができる。

【００５２】なお、第２の基板５１のエッチング方法と
しては、単結晶シリコン、ＧａＡｓ半導体等の結晶異方
性エッチングはもちろん、転写可能な形状にエッチング
できるものであれば等方性エッチングを用いることもで
きる。また、シリコン窒化膜５２は第２の基板５１をエ
ッチングするときの保護膜であるから、この時のエッチ
ング液に耐えられるものならば良い。また、構造体３１
と第２の基板５１との界面の密着性を低下させるため
に、第２の基板５１上に剥離層を成膜しても良い。ま
た、第１の基板２１上に形成したレバー部２８および上
電極２５などの可動部と第２の基板５１上に形成した構
造体３１との接合方法は、金属−金属間接合、陽極接合
等を用いることができる。

【００５３】最後に、図５（ｈ）に示すように、酸化亜
鉛の犠牲層３２を、酢酸水溶液にてエッチング除去し、
レバー８と固定電極３間の空隙４を形成した。

【００５４】以上の作製工程により図４に示したトーシ
ョンレバー型ＳＴＭプローブを得ることができた。

【００５５】また、本実施例のＳＴＭプローブは、同一
基板上に半導体プロセスにより作製した駆動回路、位置
制御回路、信号検出回路も具備している。

【００５６】本実施例で作製したＳＴＭプローブは、図
４において梁の幅５μｍ、長さ５０μｍとし、レバー部
長手方向を２００μｍ、幅の長さを１００μｍとした。
また、本実施例によれば、レバー部上に構造体を設けた
ことによりプロセスによる残留応力でレバー部が湾曲す
ることなく、レバー部が平面のＳＴＭプローブを作製す
ることができた。

【００５７】尚、本実施例のＳＴＭプローブは、静電力
により駆動する微小変位素子からなるが、本発明にかか
る微小変位素子は静電力による駆動方法に限定されるも
のではなく、磁力による吸引力および反発力、または熱
による梁の変形等を用いた駆動方法を利用することも考
えられる。

【００５８】（第３の実施例）本実施例では、第２の実
施例のＳＴＭプローブを複数個用いてなる情報処理装置
について述べる。

【００５９】図７は、本発明の微小変位素子の第２の実
施例であるＳＴＭプローブを用いた情報処理装置のブロ
ック図を示している。

【００６０】図７に示す情報処理装置では、両持ち梁６
２、レバー部６３およびプローブ６４からなる第２の実
施例と同様の構成のＳＴＭプロ−ブを基板６１上に複数
配置することにより、記録再生ヘッドが構成される。そ
して、基板６１はＸＹステージ６７に固定されており、
ＸＹステージ６７は、基板６１とともに前記ＳＴＭプロ
ーブをＸＹ平面内にて走査することができる。Ｘ−Ｙス
テージ６７による走査の機構としては、円筒型ピエゾア
クチュエータ、平行ばね、差動マイクロメーター、ボイ
スコイル、インチウオーム等が用いられる。

【００６１】複数のプローブ６４は、一様に記録媒体６
５と対向するように配置されている。記録媒体６５の、
プローブ６４が配置された側と反対側面には、記録媒体
６５とプローブ６４との間に電圧を印加するための下地
電極６６が形成されている。記録媒体６５は、プローブ
６４から発生するトンネル電流により記録媒体６５表面
の形状を凸型（Ｓｔａｕｆｅｒ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．
Ｌｅｔｔｅｒｓ，５１（４），２７，Ｊｕｌｙ．１９８
７，ｐ２４４参照）または凹型（Ｈｅｉｎｚｅｌｍａｎ
ｎ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．５
３，Ｎｏ．２４Ｄｅｃ．，１９８８．ｐ２４４７参照）
に変形させることが可能な金属、半導体、酸化物、有機
薄膜、あるいは前記トンネル電流により電気的性質が変
化（たとえば電気的メモリー効果を生ずる）する有機薄
膜等よりなる。前記電気特性が変化する有機薄膜として
は、特開昭６３−１６１５５２号公報に記載された材料
が使用され、ラングミュア・ブロジェット膜（ＬＢ膜）
よりなるものが好ましい。

【００６２】例えば石英ガラス基板の上に下地電極６６
として真空蒸着法によってＣｒを５０Å堆積させ、さら
にその上にＡｕを３００Å同法により蒸着したものを用
い、その上にＬＢ法によってＳＯＡＺ（スクアリリウム
−ビス−６−オクチルアズレン）を４層積層したもの等
を用いる。

【００６３】さらに、本実施例の情報処理装置は、記録
すべきデータを記録に適した信号に変調するデータ変調
回路６８と、データ変調回路６８で変調された信号を記
録媒体６５とプローブ６４の間に電圧を印加することで
記録媒体６５上に記録するための記録電圧印加装置６９
と、プローブ６４と記録媒体６５との間に電圧を印加し
て両者間に流れるトンネル電流を検出する記録信号検出
回路７０と、記録信号検出回路１９の検出したトンネル
電流信号を復調するデータ復調回路７１と、プローブ高
さ検出回路７２と、トラック検出回路７３と、プローブ
６４を上下動制御させるためにｘ，ｚ軸駆動制御回路７
４とで構成された記録再生回路７５を有している。

【００６４】このような構成の情報処理装置では、プロ
ーブ６４を記録媒体６５に所定間隔まで近づけ記録電圧
印加装置６９によって例えば３Ｖ、幅５０ｎｓの矩形状
パルス電圧を印加すると、記録媒体６５が特性変化を起
こし電気抵抗の低い部分が生じる。Ｘ−Ｙステージ６７
を用いて、この操作をプローブ６４で記録媒体６５面上
で走査しながら行うことによって情報の記録がなされ
る。

【００６５】再生時にはプローブ６４と記録媒体６５と
を所定間隔にし記録電圧より低い、例えば２００ｍＶの
直流電圧をプローブ６４と記録媒体６５間に加える。こ
の状態で記録媒体６５上の記録データ列に沿ってプロー
ブ６４にて走査中に記録信号検出回路７０を用いて検出
されるトンネル電流信号が記録データ信号に対応する。
したがって、この検出したトンネル電流信号を電流電圧
変換して出力してデータ復調回路７１で復調することに
より再生データ信号を得られる。

【００６６】プローブ高さ検出回路７２は記録信号検出
回路７０の検出信号を受け、情報ビットの有無による高
周波の振動成分をカットして残った信号を処理し、この
残りの信号値が一定になる様にプローブ６４を上下動制
御させるためにｘ，ｚ軸駆動制御回路７４に命令信号を
発信する。これによりプローブ６４と記録媒体６５との
間隔が一定に保たれる。

【００６７】トラック検出回路７３はプローブ６４で記
録媒体６５上を走査する際にプローブ６４のデータがこ
れに沿って記録されるべき経路、あるいは記録されたデ
ータ列からのずれを検出する回路である。

【００６８】記録再生ヘッドにおいては、記録再生用回
路７５が記録媒体６５に対向する複数のプローブ６４及
びその駆動機構の各々に１つずつ設けられており、各プ
ローブ６４による記録・再生、各プローブ６４の変位制
御（トラッキング、間隔調整等）等の要素を独立して行
っている。

【００６９】上述した実施例は情報処理装置であるが、
記録または再生のみの情報処理装置、あるいは走査型プ
ローブ顕微鏡であっても本発明が適用可能であることは
言うまでもない。

【００７０】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成されている
ので、以下に記載するような効果を奏する。

【００７１】請求項１に記載の発明は、平板可動部上に
三次元構造体を形成した構成であるので、半導体プロセ
ス技術と薄膜作製技術を利用して作製する際の平板可動
部に残留する内部応力を抑えることができ、平板可動部
はそりの無い、剛性の大きなものとなる。

【００７２】請求項２に記載の発明は、駆動手段を静電
駆動方式、すなわち、基板上に平板可動部と対向するよ
うに設けられた固定電極と前記平板可動部の間に電圧を
印加することにより前記平板可動部を前記固定電極に向
けて空間的に回転変位させる構成とした場合、請求項１
に記載の発明の効果に加えて、平板可動部の反りが無い
ので前記固定電極と前記平板可動部との間の距離が大き
くならず、駆動電圧を必要以上に大きくしないで済む。

【００７３】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の発明の効果に加えて、三次元構造体の形状
を、断面が三角形の柱状構造体としたことにより、変形
により強い構造となる。また、この形状は結晶異方性エ
ッチングにより容易に作製することができる。

【００７４】請求項４に記載の発明は、請求項１または
２に記載の発明の効果に加えて、三次元構造体の形状
を、断面に中空構造を有する柱状構造体としたことによ
り、平板可動部全体が必要以上に重くならずに済む。

【００７５】請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４
のいずれか１項に記載の発明にかかる微小変位素子を用
いて構成されているので、上記発明と同様の効果を有す
る、所定の平面度の偏向ミラーを持つ光偏向器を製造す
ることができる。

【００７６】請求項６に記載の発明は、請求項１乃至４
のいずれか１項に記載の発明にかかる微小変位素子を用
いて構成されているので、上記発明と同様の効果を有す
る走査型プローブ顕微鏡を製造することができる。

【００７７】請求項７に記載の発明は、請求項１乃至４
のいずれか１項に記載の発明にかかる微小変位素子を用
いて構成されているので、上記発明と同様の効果を有す
る情報処理装置を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の微小変位素子の第１の実施例であるト
ーションレバー型光偏向器の構成を示す斜視図である。

【図２】図１に示したトーションレバー型光偏向器の側
面図である。

【図３】本発明の微小変位素子の第１の実施例であるト
ーションレバー型光偏向器の作製工程を説明するための
縦断面図である。

【図４】本発明の微小変位素子の第２の実施例であるＳ
ＴＭプローブの構成を示す斜視図である。

【図５】本発明の微小変位素子の第２の実施例であるＳ
ＴＭプローブの作製工程を説明するための縦断面図であ
る。

【図６】図５に示した第２の基板のエッチングパターン
を示す図である。

【図７】本発明の微小変位素子の第２の実施例であるＳ
ＴＭプローブを用いた情報処理装置のブロック図を示し
ている。

【図８】従来のトーションレバー型微小変位素子のそり
の様子を示す図である。

【符号の説明】

１，２１基板２，２２絶縁層３，２３固定電極４，３４空隙部５，３２犠牲層８，２８，６３レバー部（ミラー）９，２６梁１０，２７支持部１１，３１三次元構造体２５上電極２９，６４プロ−ブ３０プロ−ブ用配線５１第２の基板５２シリコン窒化膜５４構造体用凹部５５シャドウマスク６２両持ち梁６５記録媒体６６下地電極６７ＸＹステ−ジ６８デ−タ変調回路６９記録電圧印加装置７０記録信号検出回路７１データ復調回路７２プローブ高さ検出回路７３トラック検出回路７４ｘ，ｙ軸駆動制御回路７５記録再生回路

フロントページの続き (56)参考文献特開平４−1948（ＪＰ，Ａ) 特開平５−83487（ＪＰ，Ａ) ＫｕｒｔＥＰｅｔｅｒｓｅｎ, “ＳｉｌｉｃｏｎＴｏｒｓｉｏｎａｌＳｃａｎｎｉｎｇＭｉｒｒｏｒ”, ＩＢＭＪｏｕｒｎａｌｏｆｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ＵＳ，ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＢｕｓｉｎｅｓｓＭａｃｈｉｎｅｓＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，1980, Ｖｏｌ．24，Ｎｏ．５，ｐｐ．631−637 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 13/10 - 13/24 G12B 21/00 - 21/24 G11B 9/00 H01J 37/28 H01L 21/66 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に２つの梁により回転可能に支持
されて前記基板との間に空隙を有する平板可動部と、該
平板可動部を回転駆動させるための駆動手段とを有する
微小変位素子において、前記平板可動部上に３次元構造体が形成されていること
を特徴とする微小変位素子。
【請求項２】前記駆動手段は、前記基板上に前記平板
可動部と対向するように設けられた固定電極と前記平板
可動部の間に電圧を印加することにより前記平板可動部
を前記固定電極に向けて空間的に回転変位させるもので
あることを特徴とする、請求項１に記載の微小変位素
子。
【請求項３】前記３次元構造体は、断面が三角形をし
た柱状構造体であることを特徴とする、請求項１または
請求項２に記載の微小変位素子。
【請求項４】前記３次元構造体は、断面に中空構造を
有する柱状構造体であることを特徴とする、請求項１ま
たは２に記載の微小変位素子。
【請求項５】請求項１乃至４のいづれか１項に記載の
微小変位素子の平板可動部をミラーとして用いた光偏向
器。
【請求項６】請求項１乃至４のいづれか１項に記載の
微小変位素子の平板可動部上に情報入出力用のプローブ
を有し、該プローブと観察すべき試料媒体との距離を調
節する手段及び前記プローブと前記試料媒体との間に電
圧を印加する手段を少なくとも備えてなる走査型プロー
ブ顕微鏡。
【請求項７】請求項１乃至４のいづれか１項に記載の
微小変位素子の平板可動部上に情報入出力用のプローブ
を有し、該プローブと記録媒体との距離を調節する手段
及び前記プローブと前記記録媒体との間に電圧を印加す
る手段を少なくとも備えてなる情報処理装置。