JP4156705B2 - マイクロプローブ装置およびマイクロプローブ装置の製造方法および記憶装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロプローブ装置に関し、特に、本発明は、電気信号を測定し、検出し、または伝達するのに適する超小型の導電性マイクロプローブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常の走査プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）、たとえば、走査トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）および走査原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）は、主として表面形状を測定するのに使用されている。しかし、最近、このような装置が物体の極微の領域の様々な物理量を測定するのに使用されてきている。このような物理量をＳＰＭのような測定装置で測定するとき、特に測定対象の電気的特性を測定するとき、測定装置と測定対象との間に極めて微細なマイクロプローブ装置を使用して電気接続が行なわれる。
【０００３】
たとえばＳＴＭに通常使用されているような、通常の導電性マイクロプローブ装置は、Ｐt、Ｉr、またはＡuのような単純な金属元素から作られている片持ち梁式支持部材の表面に薄膜として形成されたマイクロプローブを備えている。マイクロプローブは、片持ち梁式支持部材の上に形成され、タングステン（Ｗ）のような単一金属で作られている細い棒から構成されている。このようなマイクロプローブ装置は、マイクロプローブの端に形成され、たとえば、エッチングにより先細になっているマイクロプローブ先端を備えている。マイクロプローブ先端は通常、三角錐形状または四角錐形状になるように先細にされている。マイクロプローブ先端は通常、珪素（Ｓi）または窒化珪素（Ｓi3Ｎ4）のような材料で作られ、約50ｎｍの曲率半径を備えることができる。
【０００４】
通常のマイクロプローブ先端の変形または磨耗は、測定対象と接触している間に、たとえば、マイクロプローブ装置を使用して対象の測定面の物理量を測定するとき、マイクロプローブ先端が移動するにつれて生ずる。このような変形または磨耗は、マイクロプローブ装置の電気的および機械的特性に様々な問題を生ずることがある。したがって、このような測定を行なうのに使用される機器の有効寿命を決定する際の主要因子は、機器に備えられたマイクロプローブ先端の劣化である。
【０００５】
測定対象とマイクロプローブ先端との間の接触の面積の直径は、ナノメートル単位で測定される。マイクロプローブ先端の有効寿命は、マイクロプローブ先端の体積が、使用中にマイクロプローブ先端が磨耗するにつれて必然的に小さくなるので、たとえこのような磨耗の量がわずかに顕微鏡的であったとしても、減少する。
【０００６】
マイクロプローブ装置の実際の有効寿命は、マイクロプローブ装置自身に生ずる受容可能な値、たとえば、マイクロプローブ先端の公差の指定範囲、および接触動作などのマイクロプローブ先端が関係する動作が指定範囲内にある間に可能である予想動作回数都等等の因子により影響される。マイクロプローブ装置の有効寿命は、このような因子のいずれか一つまたはそれらの組合せによって短くなることを認識すべきである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
たとえば、マイクロプローブ装置を超小型、大容量の記憶装置の読取りヘッドに使用するとき、マイクロプローブ装置の特定の領域が測定対象、たとえば、記憶媒体に接触していることが重要である。このような用途では、電荷、抵抗、電流、および電圧のような重要因子は、マイクロプローブ装置により精密に測定されねばならない。残念ながら、たとえば、四角錐形状のマイクロプローブ先端を有する通常のマイクロプローブ装置は、マイクロプローブ先端と測定対象との間の接触面積がマイクロプローブ先端が磨耗するにつれて必然的に増大するのでこのような用途には受け入れられない。その結果、一単位のデータを記憶している測定対象の表面積は、マイクロプローブ先端と測定対象の表面との接触面積のこのような磨耗から生ずる増大につれて増大せねばならない。
【０００８】
たとえば、特開平 8-115600号で斎藤他が開示しているような、超小型、大容量記憶装置では、マイクロプローブ先端と測定対象の表面との間の許容接触面積は、マイクロプローブ先端が一様な断面積の円筒形の端であるため、マイクロプローブ先端の磨耗による接触面積の増大に適合するように変えるのは容易ではない。斎藤ほかの特許で使用されているマイクロプローブは単一導電材料から作られているので、マイクロプローブ先端の磨耗は大きな問題である。
【０００９】
更に、マイクロプローブ装置がその有効寿命が終わりになる点まで劣化した場合、記憶装置は通常、磨耗したマイクロプローブ装置を新しいマイクロプローブ装置で容易には置き換え得ないように製作されているので、記憶装置自身の有効寿命も終わりになる。したがって、マイクロプローブ装置の有効寿命は、記憶装置の有効寿命に直接影響する。したがって、更に長い有効寿命を有するマイクロプローブ装置を提供することが有利である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、単一導電性材料からではなく、複合材料から製作された円筒形マイクロプローブを提供する。加えて、マイクロプローブの断面積は、プローブ先端と測定対象の表面との間の接触域の形状に合わせるのに好適に選択されている。マイクロプローブを形成する複合材料には、使用中に変形し難い、したがって容易には磨耗しない少なくとも一つの材料が入っている。この材料を耐磨耗材料ということにする。複合材料にはまた、良好な導電性を有する少なくとも一つの材料が入っている。この材料を導電性材料ということにする。マイクロプローブはしたがって、耐磨耗材料および導電性材料の双方を備えた材料から製作される。耐磨耗材料は、このような材料が測定対象の表面に機械的に接触するようにマイクロプローブ内に配置されている。同様に、導電性材料は、このような材料が測定対象の表面に電気的に接触するようにマイクロプローブ内に配置されている。
【００１１】
本発明の好適実施例では、少なくともマイクロプローブ先端を構成するマイクロプローブの部分が、マイクロプローブ先端と測定対象の表面との間の接触域の最適形状に合う断面を備えている。したがって、マイクロプローブ先端の断面は好適には一様な円筒形状を備えている。この形状を、それが中実であるか中空であるかに関係なく、円筒という。記憶装置の読取りヘッドにマイクロプローブを使用する用途では、好適なマイクロプローブは、実質的に円形断面を備えるべきである。
【００１２】
ほとんど変形または磨耗しない材料、および優れた導電性を有する他の材料の双方を使用することにより、使用中に所要導電性および極少量の変形または磨耗の双方を示すマイクロプローブが提供される。さらに、マイクロプローブ先端が磨耗してもマイクロプローブ先端と測定対象の表面との間の接触面積がわずかしか変化しないので、接触の電気特性は、長期にわたり安定している。したがって、本発明は、長い有効寿命、超小型、および大きい記憶容量を有する記憶装置の製作を可能にする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明によるマイクロプローブ装置10の第１の好適実施例の断面図である。マイクロプローブ14は、耐磨耗材料から形成された円筒コア13を備えるように構成されている。マイクロプローブ14は、片持ち梁等のレバー11の上に設置されている。マイクロプローブ14のコア13は、導電性の被覆12で覆われている。使用中マイクロプローブ14が接触対象に接触していると、製作後最初に先端を覆っていた導電性材料ははぎ取られ、図に示した先端を生ずる。したがって、マイクロプローブを使用しているとき、各コア13および被覆12の端部は同時に接触対象に接触する。
【００１４】
レバー11は好適には、アルミニウムまたは珪素のような材料から製作される。電気信号がレバー11により接触対象から伝えられて記憶装置から出力されるので、珪素が導電性の受容可能なレベルを確保して使用されるときは不純物が珪素の結晶構造に導入される。マイクロプローブ装置からの出力信号経路を完成するには、アルミニウムのワイヤ（図示せず）を、物理的気相成長（ＰＶＤ）または化学的気相成長（ＣＶＤ）のような、周知の堆積法を使用して構造上に気相成長させる。
【００１５】
耐磨耗材料は本質的に、接触対象との機械的接触を与えるが、導電性材料は主として接触の電気的性能を決定する。マイクロプローブ装置の製作中、耐磨耗材料の薄膜を最初に周知の堆積法を使用してレバー11上に堆積させる。円形の形状を、エッチング後円筒形コア13を形成する薄膜の表面にパターン形成する。前述のステップは、公知のマイクロマシーン製作法を利用して行なわれる。次に、導電性材料を、たとえば、蒸着、反応性蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ、またはＭＯＣＶＤ、のような技法によりコア13の上に堆積して被覆12を形成する。
【００１６】
耐磨耗材料は、ダイアモンド、β-Ｃ3Ｎ4、アモルファス炭素、アモルファス窒化炭素、ダイアモンド類似炭素、立方晶窒化硼素、ＴiＢ2、ＺrＢ2、Ｂ4Ｃ、Ｓi3Ｎ4、ＡlＮ、ＳiＢ6、ＡlＢ12、Ａl2Ｏ3、Ｃr2Ｏ3、ＴiＯ2、ＳiＯ2、ＨfＯ2、Ｙ2Ｏ3、ＺrＯ2、またはＢeＯ、のような材料の中から好適に選択される。本発明の好適実施例では、ダイアモンドライク炭素（ビッカース硬度：5,000から10,000 kg/mm2）を使用している。上の材料の中で、ダイアモンドは最大の硬度 （ビッカース硬度：8,000から 10,000 kg/mm2）を有し、耐磨耗材料として理想 的である。
【００１７】
導電性材料は好適には、単純金属より変形および磨耗し難い金属化合物である。たとえば、マイクロプローブの耐久性は、金属の炭化物、窒化物、硼化物、または珪化物のような材料を使用することにより改善される。本発明の好適実施例では、導電性材料を、ＴiＣ、ＺrＣ、ＨfＣ、ＶＣ、ＮbＣ、ＴaＣ、Ｃr3Ｃ2、Ｍo2Ｃ、およびＷＣ、のような金属炭化物、ＴiＮ、ＺrＮ、Ｈf Ｎ、ＶＮ、ＮbＮ、ＴaＮ、ＣrＮ、およびＭo2Ｎ、のような金属窒化物、ＴiＢ2、ＺrＢ2、ＶＢ2、ＮbＢ2、ＴaＢ2、ＣrＢ2、Ｍo2Ｂ5、 およびＷ2Ｂ5、のような金属硼化物、またはＴiＳi2、ＺrＳi2、ＨfＳi2、ＶＳi2、ＮbＳi2、ＴaＳi2、Ｃr3Ｓi2、ＭoＳi2、およびＷＳi2、のような金属珪化物、のような材料の中から選択することができる。
【００１８】
本発明の例示的且つ現時点で好適な実施例では、導電性材料は、ＴiＣまたはＴiＮから構成されているが、その動作可能性が優れていることおよび低価格であることのため、ＴiＮが現時点では好適である。単純金属と比較すると、タングステン（Ｗ）は比較的高いビッカース硬度（約130kg/mm2）を有している。ＴiＮはタングステンより約15倍硬い（1,700から2,100kg/mm2）。ＴiＮの電気固有抵抗は約200nΩmであり、これはタングステンの電気固有抵抗の約４倍である。この電気固有抵抗は単純金属のものより高いが、このような電気固有抵抗は、十分に低く、記憶装置の読取りヘッドに使用するとき、マイクロプローブの性能を実質的に損なうことはない。
【００１９】
図２は、本発明によるマイクロプローブ装置20の第２の、等しく好適な実施例の断面図である。図２に示したマイクロプローブ24は、導電性材料の円筒形コア22がレバー21の上に形成されるように構成されている。レバー21は好適に、マイクロプローブ24を支持する図１に示したレバー11と同様の片持ち梁である。コアは、耐磨耗材料の層である被覆23により覆われている。
【００２０】
円筒形コア22の製作中、導電性材料の薄膜が最初、周知の技法（図１に関連して上に説明した技法のような）を使用してレバー21の上に堆積される。次に円形形状が薄膜表面にパターン形成され、次にその表面をエッチしてコアが形成される。次に耐磨耗材料が、スパッタリングまたはＣＶＤのような技法を使用してコアの上に堆積される。マイクロプローブ24の先端に堆積したこのような材料は、異方性エッチングにより除去される。その後、マイクロプローブ24の先端は電気的に動作できる。
【００２１】
図３は、本発明によるマイクロプローブ装置30の第３の、等しく好適な実施例の断面図である。マイクロプローブ34は、レバー31の上にほぼ円筒形に形成されており、これは図１に示したレバー11のものと同様である。マイクロプローブは導電性材料と耐磨耗材料との混合物である複合材料から形成されている。マイクロプローブ34を構成する二つの材料は、化合物が形成されないような仕方で堆積される。
【００２２】
どちらかといえば、二つの材料の小さい結晶性粒子を混合する薄膜を形成するのが好適である場合もある。これは、導電性材料および耐磨耗材料を別々の蒸発源からの各材料のスパッタリングにより堆積することで実施される。このような構造では、混合される粒子の大きさおよび結晶特性を適切に選択することにより混合粒子を単結晶として成長させることができるので耐磨耗材料にとって基本的な高い耐磨耗性が与えられる。図３に示したように、耐磨耗材料の結晶33は、導電性材料の結晶32の中に分散される。たとえば、装置の構造は、ＴiＮの中に分散したＳiＮから構成される。図３では、結晶33の大きさを、説明を容易にするため幾らか誇張してある。
【００２３】
図４は、第４の実施例のマイクロプローブ装置40の断面図である。マイクロプローブ44は、導電性材料の円筒42、および別々に形成され、レバー11と同様のレバー41の上に互いに隣接して設けられた耐磨耗材料の円筒43から構成されている。このようにして、マイクロプローブと接触対象との接触に関連する荷重が円筒43により支持され、一方、導電性は円筒42の責務である。したがって、マイクロプローブの機械的耐久性が向上する。
【００２４】
本発明のこの実施例の製作中、円筒43をレバー41の上に形成し、導電性材料の薄膜を円筒上に堆積する。次に、円筒42をエッチングにより形成する。レバー41に対する円筒43および円筒42の位置関係を交換することができる。二つの円筒の間の間隙を大きくすることができるが、このような間隙を円筒42および円筒43の半径の和より小さくすべきである。
【００２５】
上に説明した本発明の第１〜第４の実施例に関連して、複合材料のマイクロプローブは導電性材料および耐磨耗材料を組み合わせることにより好適に形成されるが、この場合耐磨耗材料は好適に、断面直径が数十ナノメートルで長さが数百ナノメートルである。
【００２６】
図５は、本発明によるマイクロプローブ54と記憶装置の媒体との間でデータを送受している間の、複合材料マイクロプローブ装置50の構造を示す図である。この実施例でのマイクロプローブの先端は、数十ナノメートルの曲率半径58を有する曲面である。本発明の記憶装置は、これらの値に限定されず、これらの値をマイクロプローブ24およびマイクロプローブ34に特によく適していると考えるべきである。
【００２７】
図４に示す本発明の実施例の場合には、必要ではないが、導電性材料から形成され、マイクロプローブの先端を占めている円筒の領域は、耐磨耗材料から形成された円筒の領域より小さい断面積を備えるべきである。この構成は、分解能の高い導電性先端を与える、同時に、より太い、したがって、磨耗が緩やかな耐磨耗円筒を与える。
【００２８】
図５において、記憶装置59の記録媒体56は、マイクロプローブ54の接触対象である。データ域57にあるデータは、マイクロプローブ54を流れる電流として、または生ずる電圧として検出される。マイクロプローブ54はレバー51により支持されている。レバー51が駆動ユニット51aからの静電気力、電歪、または磁歪により駆動されるにつれて、マイクロプローブ54は、記録媒体56の表面にほとんど垂直に移動する。このようにして、記録媒体56およびマイクロプローブ54は、電気的に断続される。マイクロプローブ装置50は記憶装置59の読取り/書込ヘッドとして使用される。記録媒体56は、駆動機器56aにより表面の方向に動かされる。動作中、マイクロプローブ54は、記録媒体56の別々のデータ域57にアクセスできる。
【００２９】
記録媒体56から得られる信号は、記録媒体56およびレバー51に接続されている信号処理装置55により受信される。信号処理装置55は、これらの信号を記憶装置の外、たとえば、コンピュータの内部で使用するために伝えるように構成されている。
【００３０】
図１に示す構造を有する円筒形マイクロプローブが図５に示してあるが、マイクロプローブ54は図に示された構造に限定されない。図示した構造は、導電性材料の円筒形被覆52を備えている。導電性被覆52は耐磨耗材料の円筒形コア53を覆っている。円筒形コアおよび円筒形被覆はレバー51の上に形成されている。電流、たとえば、伝導電流、表面電流、またはトンネル電流は、記録媒体56とマイクロプローブ装置との間を流れる。
【００３１】
図６は、記録媒体66の平面を２本の軸に沿って走査する記憶装置69の部分破断斜視図である。このような走査は、駆動ユニット66a、66bにより行なわれる。情報は、記録媒体66と物理的および電気的に接触している多数のマイクロプローブ60により、記録媒体66に書込まれ、またはそこから読み出される。マイクロプローブ60は、レバー61の上に形成されている。
【００３２】
読み書きの信号は、レバー61を通過し、基板64に設置された電気回路65により処理される。レバー61がそれ自身導電性でなければ、適切な導電ワイヤを既知の技法によりレバーに付着させてよい。データ読み書き信号は、記録媒体66と電気回路65との間で伝送される。プローブ域68は、各マイクロプローブ60に電気回路を付加することにより形成される。駆動回路61aはレバー61の移動を制御する。最後に、各電気回路65からの信号は、外部ユニット64aに伝えられる。記憶装置69の動作全体は制御回路600により制御される。
【００３３】
図７に示したとおり、ここに開示した複合材料マイクロプローブは、駆動ユニット76aにより回転する円形記録媒体76を備えた記憶装置79で使用されやすい。記憶装置は、記録媒体と接触するマイクロプローブ70の配列を備えている。マイクロプローブには読み書きするための半径方向の走査軸がある。マイクロプローブ70はすべて、レバー71により腕78に取付けられている。腕78は、駆動ユニット76bにより一つの軸に沿って記録媒体76の半径方向に走査する。記録媒体76と信号処理装置78aとの間で交換された信号は、マイクロプローブ70、レバー71、および腕78を経て伝達される。信号処理装置78aは、信号を処理する。記憶装置79の動作全体は制御回路700により制御される。
【００３４】
上記各実施例において、複合材料マイクロプローブと記録媒体または他の対象との間の接触を連続的にまたは間欠的にすることができる。本発明は双方の場合に満足に働く。加えて、電気的接触を機械的接触を必要とせずに確立することができ、たとえば、このような電気的接触をトンネル電流により確立することができる。
【００３５】
マイクロプローブは、好適には先端近くの断面が一様で、レバー近くの形状が如何なる所要形状でもよい円筒形状を備えることができる。断面の一様性は、接触表面の形状が磨耗により変化しても、指定設計公差範囲を超えずに一貫した導電性を維持する程度のものである。マイクロプローブを垂直円筒として形成しなくてもよい。したがって、マイクロプローブをレバーに斜めに取付けてよい。しかし、このような場合には、断面が一様であっても、マイクロプローブが磨耗するにつれて断面に位置の片寄りが生ずるから、位置の制御を一層精密にしなければならない。
【００３６】
断面の形状に様々な形状を選択できる。形状を、楕円形、長方形、または接触対象に合う他の形状にすることができる。図１および図２に示した実施例において導電性材料で覆うべき対象円筒をこのような材料で全部を覆う必要はない。更に、円筒をその軸に沿ってスリットがあるように形成してよい。円筒を中空円筒として、または中実の棒として形成することができ、これらをいずれの場合でもここでは円筒という。
【００３７】
加えて、マイクロプローブとレバーとの間に緩衝層を設けてマイクロプローブの生産を簡単にすることができる。代わりに、マイクロプローブおよびレバーをあらかじめ別々に作り、組合せ、組立ててユニットを形成することができる。
【００３８】
本発明をここでは好適実施例を参照して説明しているが、当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、他の用途をここに示したものと置き換えることができることを容易に認識するであろう。たとえば、本発明により実施された複合材料マイクロプローブを１ミクロン未満の幅を有する構成要素を備えた電気回路に対する試験信号を選択する高耐久性マイクロプローブとして使用することができる。また、複合材料マイクロプローブをナノ製作におけるマイクロプローブとして使用することができる。したがって、マイクロプローブを、表面を電気的に処理するのに、および化学的修正時に、使用することもできる。装置プロセスマスクまたはマイクロマシーン製作のような広範囲の用途も、ここに開示した装置で可能である。したがって、本発明は、付記した特許請求の範囲によってのみ限定されるべきであるが、いかに実施態様を例示して本発明の実施の参考に供する。
【００３９】
（実施態様１）
マイクロプローブ装置において、
レバー、
前記レバーに支持され、接触対象と少なくとも機械的に接触している耐磨耗材料、および
前記レバーに支持され、前記接触対象と少なくとも電気的に接触している導電性材料、
とを備えていることを特徴とするマイクロプローブ装置。
（実施態様２）
前記耐磨耗材料は、導電性材料の被覆により覆われた円筒から構成されていることを特徴とする実施態様１に記載のマイクロプローブ装置。
（実施態様３）
前記導電性材料は、耐磨耗材料の被覆により覆われた円筒から構成されていることを特徴とする実施態様１に記載のマイクロプローブ装置。
（実施態様４）
前記耐磨耗材料は、前記導電性材料内に分散していることを特徴とする実施態様１に記載のマイクロプローブ装置。
【００４０】
（実施態様５）
前記導電性材料内に分散している前記耐磨耗材料は円筒から構成されていることを特徴とする実施態様１に記載のマイクロプローブ装置。
（実施態様６）
前記耐磨耗材料および前記導電性材料は、前記レバーの上に互いに隣接して設置されていることを特徴とする実施態様１に記載のマイクロプローブ装置。
（実施態様７）
前記導電性材料は、その断面積が前記耐磨耗材料から形成された円筒が占有する断面積より小さい円筒から構成されていることを特徴とする実施態様６に記載のマイクロプローブ装置。
（実施態様８）
前記導電性材料は、金属化合物から構成されていることを特徴とする実施態様１に記載のマイクロプローブ装置。
（実施態様９）
前記金属化合物は、金属の炭化物または窒化物、硼化物、珪化物のいずれかから構成されていることを特徴とする実施態様８に記載のマイクロプローブ装置。
【００４１】
（実施態様１０）
前記金属化合物は、ＴiＣ、ＺrＣ、ＨfＣ、ＶＣ、ＮbＣ、ＴaＣ、Ｃr3Ｃ2、Ｍo2Ｃ、およびＷＣ、などを包含する金属炭化物、ＴiＮ、ＺrＮ、Ｈf Ｎ、ＶＮ、ＮbＮ、ＴaＮ、ＣrＮ、およびＭo2Ｎ、などを包含する金属窒化物、ＴiＢ2、ＺrＢ2、ＨfＢ2、ＶＢ2、ＮbＢ2、ＴaＢ2、ＣrＢ2、Ｍo2Ｂ5、およびＷ2Ｂ5、などを包含する金属硼化物、またはＴiＳi2、ＺrＳi2、ＨfＳi2、ＶＳi2、ＮbＳi2、ＴaＳi2、Ｃr3Ｓi2、ＭoＳi2、およびＷＳi2、などを包含する金属珪化物、のいずれかの中から選択されることを特徴とする実施態様１に記載のマイクロプローブ装置。
（実施態様１１）
前記耐磨耗材料は、ダイアモンド類似炭素材料から構成されていることを特徴とする実施態様１に記載のマイクロプローブ装置。
【００４２】
（実施態様１２）
前記ダイアモンド類似炭素材料は、ダイアモンド、β-Ｃ3Ｎ4、アモルファス炭素、アモルファス窒化炭素、ダイアモンド類似炭素、立方晶窒化硼素、ＴiＢ2、ＺrＢ2、Ｂ4Ｃ、Ｓi3Ｎ4、ＡlＮ、ＳiＢ6、ＡlＢ12、Ａl2Ｏ3、Ｃr2Ｏ3、ＴiＯ2、ＳiＯ2、ＨfＯ2、Ｙ2Ｏ3、ＺrＯ2、またはＢeＯ、のいずれかの中から選択されることを特徴とする実施態様１１に記載のマイクロプローブ装置。
（実施態様１３）
マイクロプローブ装置を製造する方法であって、
導電性レバーを準備するステップ、
前記レバーの上に導電性材料および耐磨耗材料の一方である第１の材料の薄膜を堆積させるステップ、
前記薄膜をエッチして前記レバー上に円筒を形成するステップ、および
前記円筒を前記導電性材料および前記耐磨耗材料の他方である第２の材料で覆うステップ、
から成ることを特徴とするマイクロプローブ装置の製造方法。
【００４３】
（実施態様１４）
更に、
前記円筒の先端から導電材料をはぎ取るステップ、
を備えていることを特徴とする実施態様１３に記載のマイクロプローブ装置の製造方法。
（実施態様１５）
記録媒体、
前記記録媒体を駆動する第１の駆動装置、
前記記録媒体に電気的に接続されて前記記録媒体と電気的接触を行なうことができるレバーおよびマイクロプローブから成る組立体であって、前記レバーに支持されて接触対象と少なくとも機械的に接触する耐磨耗材料、および、前記レバーに支持されて前記記録媒体と少なくとも電気に接触する導電材料、から構成されている組立体、および
前記組立体および前記記録媒体に接続されて前記記録媒体に対する読取りおよび書込みを行なう信号処理装置、
を備えていることを特徴とする記憶装置。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例によるマイクロプローブ装置の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例によるマイクロプローブ装置の断面図である。
【図３】本発明の第３の実施例によるマイクロプローブ装置の断面図である。
【図４】本発明の第４の実施例によるマイクロプローブ装置の断面図である。
【図５】本発明に従うマイクロプローブ装置と記憶装置の記録媒体との間でデータを送受信している間の複合材料マイクロプローブ装置の構造を示す図である。
【図６】記録媒体が本発明に従うマイクロプローブ装置を使用して、その平面内で２軸に沿って走査されるようにした記憶装置を示す破断斜視図である。
【図７】本発明に従うマイクロプローブ装置を使用して回転する記録媒体を走査する記憶装置の部分斜視図である。
【符号の説明】
11 レバー、 12 被覆、 13 コア、 14 マイクロプローブ、
32 導電性材料の結晶、 33 耐磨耗材料の結晶、 34 マイクロプローブ、
54 マイクロプローブ、 56 記録媒体、 57 データ域、
70 マイクロプローブ、 71 レバー、 76 記録媒体、 78 腕、
79 記憶装置。
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロプローブ装置に関し、特に、本発明は、電気信号を測定し、検出し、または伝達するのに適する超小型の導電性マイクロプローブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常の走査プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）、たとえば、走査トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）および走査原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）は、主として表面形状を測定するのに使用されている。しかし、最近、このような装置が物体の極微の領域の様々な物理量を測定するのに使用されてきている。このような物理量をＳＰＭのような測定装置で測定するとき、特に測定対象の電気的特性を測定するとき、測定装置と測定対象との間に極めて微細なマイクロプローブ装置を使用して電気接続が行なわれる。
【０００３】
たとえばＳＴＭに通常使用されているような、通常の導電性マイクロプローブ装置は、Ｐt、Ｉr、またはＡuのような単純な金属元素から作られている片持ち梁式支持部材の表面に薄膜として形成されたマイクロプローブを備えている。マイクロプローブは、片持ち梁式支持部材の上に形成され、タングステン（Ｗ）のような単一金属で作られている細い棒から構成されている。このようなマイクロプローブ装置は、マイクロプローブの端に形成され、たとえば、エッチングにより先細になっているマイクロプローブ先端を備えている。マイクロプローブ先端は通常、三角錐形状または四角錐形状になるように先細にされている。マイクロプローブ先端は通常、珪素（Ｓi）または窒化珪素（Ｓi3Ｎ4）のような材料で作られ、約50ｎｍの曲率半径を備えることができる。
【０００４】
通常のマイクロプローブ先端の変形または磨耗は、測定対象と接触している間に、たとえば、マイクロプローブ装置を使用して対象の測定面の物理量を測定するとき、マイクロプローブ先端が移動するにつれて生ずる。このような変形または磨耗は、マイクロプローブ装置の電気的および機械的特性に様々な問題を生ずることがある。したがって、このような測定を行なうのに使用される機器の有効寿命を決定する際の主要因子は、機器に備えられたマイクロプローブ先端の劣化である。
【０００５】
測定対象とマイクロプローブ先端との間の接触の面積の直径は、ナノメートル単位で測定される。マイクロプローブ先端の有効寿命は、マイクロプローブ先端の体積が、使用中にマイクロプローブ先端が磨耗するにつれて必然的に小さくなるので、たとえこのような磨耗の量がわずかに顕微鏡的であったとしても、減少する。
【０００６】
マイクロプローブ装置の実際の有効寿命は、マイクロプローブ装置自身に生ずる受容可能な値、たとえば、マイクロプローブ先端の公差の指定範囲、および接触動作などのマイクロプローブ先端が関係する動作が指定範囲内にある間に可能である予想動作回数都等等の因子により影響される。マイクロプローブ装置の有効寿命は、このような因子のいずれか一つまたはそれらの組合せによって短くなることを認識すべきである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
たとえば、マイクロプローブ装置を超小型、大容量の記憶装置の読取りヘッドに使用するとき、マイクロプローブ装置の特定の領域が測定対象、たとえば、記憶媒体に接触していることが重要である。このような用途では、電荷、抵抗、電流、および電圧のような重要因子は、マイクロプローブ装置により精密に測定されねばならない。残念ながら、たとえば、四角錐形状のマイクロプローブ先端を有する通常のマイクロプローブ装置は、マイクロプローブ先端と測定対象との間の接触面積がマイクロプローブ先端が磨耗するにつれて必然的に増大するのでこのような用途には受け入れられない。その結果、一単位のデータを記憶している測定対象の表面積は、マイクロプローブ先端と測定対象の表面との接触面積のこのような磨耗から生ずる増大につれて増大せねばならない。
【０００８】
たとえば、特開平 8-115600号で斎藤他が開示しているような、超小型、大容量記憶装置では、マイクロプローブ先端と測定対象の表面との間の許容接触面積は、マイクロプローブ先端が一様な断面積の円筒形の端であるため、マイクロプローブ先端の磨耗による接触面積の増大に適合するように変えるのは容易ではない。斎藤ほかの特許で使用されているマイクロプローブは単一導電材料から作られているので、マイクロプローブ先端の磨耗は大きな問題である。
【０００９】
更に、マイクロプローブ装置がその有効寿命が終わりになる点まで劣化した場合、記憶装置は通常、磨耗したマイクロプローブ装置を新しいマイクロプローブ装置で容易には置き換え得ないように製作されているので、記憶装置自身の有効寿命も終わりになる。したがって、マイクロプローブ装置の有効寿命は、記憶装置の有効寿命に直接影響する。したがって、更に長い有効寿命を有するマイクロプローブ装置を提供することが有利である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、単一導電性材料からではなく、複合材料から製作された円筒形マイクロプローブを提供する。加えて、マイクロプローブの断面積は、プローブ先端と測定対象の表面との間の接触域の形状に合わせるのに好適に選択されている。マイクロプローブを形成する複合材料には、使用中に変形し難い、したがって容易には磨耗しない少なくとも一つの材料が入っている。この材料を耐磨耗材料ということにする。複合材料にはまた、良好な導電性を有する少なくとも一つの材料が入っている。この材料を導電性材料ということにする。マイクロプローブはしたがって、耐磨耗材料および導電性材料の双方を備えた材料から製作される。耐磨耗材料は、このような材料が測定対象の表面に機械的に接触するようにマイクロプローブ内に配置されている。同様に、導電性材料は、このような材料が測定対象の表面に電気的に接触するようにマイクロプローブ内に配置されている。
【００１１】
本発明の好適実施例では、少なくともマイクロプローブ先端を構成するマイクロプローブの部分が、マイクロプローブ先端と測定対象の表面との間の接触域の最適形状に合う断面を備えている。したがって、マイクロプローブ先端の断面は好適には一様な円筒形状を備えている。この形状を、それが中実であるか中空であるかに関係なく、円筒という。記憶装置の読取りヘッドにマイクロプローブを使用する用途では、好適なマイクロプローブは、実質的に円形断面を備えるべきである。
【００１２】
ほとんど変形または磨耗しない材料、および優れた導電性を有する他の材料の双方を使用することにより、使用中に所要導電性および極少量の変形または磨耗の双方を示すマイクロプローブが提供される。さらに、マイクロプローブ先端が磨耗してもマイクロプローブ先端と測定対象の表面との間の接触面積がわずかしか変化しないので、接触の電気特性は、長期にわたり安定している。したがって、本発明は、長い有効寿命、超小型、および大きい記憶容量を有する記憶装置の製作を可能にする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明によるマイクロプローブ装置10の第１の好適実施例の断面図である。マイクロプローブ14は、耐磨耗材料から形成された円筒コア13を備えるように構成されている。マイクロプローブ14は、片持ち梁等のレバー11の上に設置されている。マイクロプローブ14のコア13は、導電性の被覆12で覆われている。使用中マイクロプローブ14が接触対象に接触していると、製作後最初に先端を覆っていた導電性材料ははぎ取られ、図に示した先端を生ずる。したがって、マイクロプローブを使用しているとき、各コア13および被覆12の端部は同時に接触対象に接触する。
【００１４】
レバー11は好適には、アルミニウムまたは珪素のような材料から製作される。電気信号がレバー11により接触対象から伝えられて記憶装置から出力されるので、珪素が導電性の受容可能なレベルを確保して使用されるときは不純物が珪素の結晶構造に導入される。マイクロプローブ装置からの出力信号経路を完成するには、アルミニウムのワイヤ（図示せず）を、物理的気相成長（ＰＶＤ）または化学的気相成長（ＣＶＤ）のような、周知の堆積法を使用して構造上に気相成長させる。
【００１５】
耐磨耗材料は本質的に、接触対象との機械的接触を与えるが、導電性材料は主として接触の電気的性能を決定する。マイクロプローブ装置の製作中、耐磨耗材料の薄膜を最初に周知の堆積法を使用してレバー11上に堆積させる。円形の形状を、エッチング後円筒形コア13を形成する薄膜の表面にパターン形成する。前述のステップは、公知のマイクロマシーン製作法を利用して行なわれる。次に、導電性材料を、たとえば、蒸着、反応性蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ、またはＭＯＣＶＤ、のような技法によりコア13の上に堆積して被覆12を形成する。
【００１６】
耐磨耗材料は、ダイアモンド、β-Ｃ3Ｎ4、アモルファス炭素、アモルファス窒化炭素、ダイアモンド類似炭素、立方晶窒化硼素、ＴiＢ2、ＺrＢ2、Ｂ4Ｃ、Ｓi3Ｎ4、ＡlＮ、ＳiＢ6、ＡlＢ12、Ａl2Ｏ3、Ｃr2Ｏ3、ＴiＯ2、ＳiＯ2、ＨfＯ2、Ｙ2Ｏ3、ＺrＯ2、またはＢeＯ、のような材料の中から好適に選択される。本発明の好適実施例では、ダイアモンドライク炭素（ビッカース硬度：5,000から10,000 kg/mm2）を使用している。上の材料の中で、ダイアモンドは最大の硬度 （ビッカース硬度：8,000から 10,000 kg/mm2）を有し、耐磨耗材料として理想 的である。
【００１７】
導電性材料は好適には、単純金属より変形および磨耗し難い金属化合物である。たとえば、マイクロプローブの耐久性は、金属の炭化物、窒化物、硼化物、または珪化物のような材料を使用することにより改善される。本発明の好適実施例では、導電性材料を、ＴiＣ、ＺrＣ、ＨfＣ、ＶＣ、ＮbＣ、ＴaＣ、Ｃr3Ｃ2、Ｍo2Ｃ、およびＷＣ、のような金属炭化物、ＴiＮ、ＺrＮ、Ｈf Ｎ、ＶＮ、ＮbＮ、ＴaＮ、ＣrＮ、およびＭo2Ｎ、のような金属窒化物、ＴiＢ2、ＺrＢ2、ＶＢ2、ＮbＢ2、ＴaＢ2、ＣrＢ2、Ｍo2Ｂ5、 およびＷ2Ｂ5、のような金属硼化物、またはＴiＳi2、ＺrＳi2、ＨfＳi2、ＶＳi2、ＮbＳi2、ＴaＳi2、Ｃr3Ｓi2、ＭoＳi2、およびＷＳi2、のような金属珪化物、のような材料の中から選択することができる。
【００１８】
本発明の例示的且つ現時点で好適な実施例では、導電性材料は、ＴiＣまたはＴiＮから構成されているが、その動作可能性が優れていることおよび低価格であることのため、ＴiＮが現時点では好適である。単純金属と比較すると、タングステン（Ｗ）は比較的高いビッカース硬度（約130kg/mm2）を有している。ＴiＮはタングステンより約15倍硬い（1,700から2,100kg/mm2）。ＴiＮの電気固有抵抗は約200nΩmであり、これはタングステンの電気固有抵抗の約４倍である。この電気固有抵抗は単純金属のものより高いが、このような電気固有抵抗は、十分に低く、記憶装置の読取りヘッドに使用するとき、マイクロプローブの性能を実質的に損なうことはない。
【００１９】
図２は、本発明によるマイクロプローブ装置20の第２の、等しく好適な実施例の断面図である。図２に示したマイクロプローブ24は、導電性材料の円筒形コア22がレバー21の上に形成されるように構成されている。レバー21は好適に、マイクロプローブ24を支持する図１に示したレバー11と同様の片持ち梁である。コアは、耐磨耗材料の層である被覆23により覆われている。
【００２０】
円筒形コア22の製作中、導電性材料の薄膜が最初、周知の技法（図１に関連して上に説明した技法のような）を使用してレバー21の上に堆積される。次に円形形状が薄膜表面にパターン形成され、次にその表面をエッチしてコアが形成される。次に耐磨耗材料が、スパッタリングまたはＣＶＤのような技法を使用してコアの上に堆積される。マイクロプローブ24の先端に堆積したこのような材料は、異方性エッチングにより除去される。その後、マイクロプローブ24の先端は電気的に動作できる。
【００２１】
図３は、本発明によるマイクロプローブ装置30の第３の、等しく好適な実施例の断面図である。マイクロプローブ34は、レバー31の上にほぼ円筒形に形成されており、これは図１に示したレバー11のものと同様である。マイクロプローブは導電性材料と耐磨耗材料との混合物である複合材料から形成されている。マイクロプローブ34を構成する二つの材料は、化合物が形成されないような仕方で堆積される。
【００２２】
どちらかといえば、二つの材料の小さい結晶性粒子を混合する薄膜を形成するのが好適である場合もある。これは、導電性材料および耐磨耗材料を別々の蒸発源からの各材料のスパッタリングにより堆積することで実施される。このような構造では、混合される粒子の大きさおよび結晶特性を適切に選択することにより混合粒子を単結晶として成長させることができるので耐磨耗材料にとって基本的な高い耐磨耗性が与えられる。図３に示したように、耐磨耗材料の結晶33は、導電性材料の結晶32の中に分散される。たとえば、装置の構造は、ＴiＮの中に分散したＳiＮから構成される。図３では、結晶33の大きさを、説明を容易にするため幾らか誇張してある。
【００２３】
図４は、第４の実施例のマイクロプローブ装置40の断面図である。マイクロプローブ44は、導電性材料の円筒42、および別々に形成され、レバー11と同様のレバー41の上に互いに隣接して設けられた耐磨耗材料の円筒43から構成されている。このようにして、マイクロプローブと接触対象との接触に関連する荷重が円筒43により支持され、一方、導電性は円筒42の責務である。したがって、マイクロプローブの機械的耐久性が向上する。
【００２４】
本発明のこの実施例の製作中、円筒43をレバー41の上に形成し、導電性材料の薄膜を円筒上に堆積する。次に、円筒42をエッチングにより形成する。レバー41に対する円筒43および円筒42の位置関係を交換することができる。二つの円筒の間の間隙を大きくすることができるが、このような間隙を円筒42および円筒43の半径の和より小さくすべきである。
【００２５】
上に説明した本発明の第１〜第４の実施例に関連して、複合材料のマイクロプローブは導電性材料および耐磨耗材料を組み合わせることにより好適に形成されるが、この場合耐磨耗材料は好適に、断面直径が数十ナノメートルで長さが数百ナノメートルである。
【００２６】
図５は、本発明によるマイクロプローブ54と記憶装置の媒体との間でデータを送受している間の、複合材料マイクロプローブ装置50の構造を示す図である。この実施例でのマイクロプローブの先端は、数十ナノメートルの曲率半径58を有する曲面である。本発明の記憶装置は、これらの値に限定されず、これらの値をマイクロプローブ24およびマイクロプローブ34に特によく適していると考えるべきである。
【００２７】
図４に示す本発明の実施例の場合には、必要ではないが、導電性材料から形成され、マイクロプローブの先端を占めている円筒の領域は、耐磨耗材料から形成された円筒の領域より小さい断面積を備えるべきである。この構成は、分解能の高い導電性先端を与える、同時に、より太い、したがって、磨耗が緩やかな耐磨耗円筒を与える。
【００２８】
図５において、記憶装置59の記録媒体56は、マイクロプローブ54の接触対象である。データ域57にあるデータは、マイクロプローブ54を流れる電流として、または生ずる電圧として検出される。マイクロプローブ54はレバー51により支持されている。レバー51が駆動ユニット51aからの静電気力、電歪、または磁歪により駆動されるにつれて、マイクロプローブ54は、記録媒体56の表面にほとんど垂直に移動する。このようにして、記録媒体56およびマイクロプローブ54は、電気的に断続される。マイクロプローブ装置50は記憶装置59の読取り/書込ヘッドとして使用される。記録媒体56は、駆動機器56aにより表面の方向に動かされる。動作中、マイクロプローブ54は、記録媒体56の別々のデータ域57にアクセスできる。
【００２９】
記録媒体56から得られる信号は、記録媒体56およびレバー51に接続されている信号処理装置55により受信される。信号処理装置55は、これらの信号を記憶装置の外、たとえば、コンピュータの内部で使用するために伝えるように構成されている。
【００３０】
図１に示す構造を有する円筒形マイクロプローブが図５に示してあるが、マイクロプローブ54は図に示された構造に限定されない。図示した構造は、導電性材料の円筒形被覆52を備えている。導電性被覆52は耐磨耗材料の円筒形コア53を覆っている。円筒形コアおよび円筒形被覆はレバー51の上に形成されている。電流、たとえば、伝導電流、表面電流、またはトンネル電流は、記録媒体56とマイクロプローブ装置との間を流れる。
【００３１】
図６は、記録媒体66の平面を２本の軸に沿って走査する記憶装置69の部分破断斜視図である。このような走査は、駆動ユニット66a、66bにより行なわれる。情報は、記録媒体66と物理的および電気的に接触している多数のマイクロプローブ60により、記録媒体66に書込まれ、またはそこから読み出される。マイクロプローブ60は、レバー61の上に形成されている。
【００３２】
読み書きの信号は、レバー61を通過し、基板64に設置された電気回路65により処理される。レバー61がそれ自身導電性でなければ、適切な導電ワイヤを既知の技法によりレバーに付着させてよい。データ読み書き信号は、記録媒体66と電気回路65との間で伝送される。プローブ域68は、各マイクロプローブ60に電気回路を付加することにより形成される。駆動回路61aはレバー61の移動を制御する。最後に、各電気回路65からの信号は、外部ユニット64aに伝えられる。記憶装置69の動作全体は制御回路600により制御される。
【００３３】
図７に示したとおり、ここに開示した複合材料マイクロプローブは、駆動ユニット76aにより回転する円形記録媒体76を備えた記憶装置79で使用されやすい。記憶装置は、記録媒体と接触するマイクロプローブ70の配列を備えている。マイクロプローブには読み書きするための半径方向の走査軸がある。マイクロプローブ70はすべて、レバー71により腕78に取付けられている。腕78は、駆動ユニット76bにより一つの軸に沿って記録媒体76の半径方向に走査する。記録媒体76と信号処理装置78aとの間で交換された信号は、マイクロプローブ70、レバー71、および腕78を経て伝達される。信号処理装置78aは、信号を処理する。記憶装置79の動作全体は制御回路700により制御される。
【００３４】
上記各実施例において、複合材料マイクロプローブと記録媒体または他の対象との間の接触を連続的にまたは間欠的にすることができる。本発明は双方の場合に満足に働く。加えて、電気的接触を機械的接触を必要とせずに確立することができ、たとえば、このような電気的接触をトンネル電流により確立することができる。
【００３５】
マイクロプローブは、好適には先端近くの断面が一様で、レバー近くの形状が如何なる所要形状でもよい円筒形状を備えることができる。断面の一様性は、接触表面の形状が磨耗により変化しても、指定設計公差範囲を超えずに一貫した導電性を維持する程度のものである。マイクロプローブを垂直円筒として形成しなくてもよい。したがって、マイクロプローブをレバーに斜めに取付けてよい。しかし、このような場合には、断面が一様であっても、マイクロプローブが磨耗するにつれて断面に位置の片寄りが生ずるから、位置の制御を一層精密にしなければならない。
【００３６】
断面の形状に様々な形状を選択できる。形状を、楕円形、長方形、または接触対象に合う他の形状にすることができる。図１および図２に示した実施例において導電性材料で覆うべき対象円筒をこのような材料で全部を覆う必要はない。更に、円筒をその軸に沿ってスリットがあるように形成してよい。円筒を中空円筒として、または中実の棒として形成することができ、これらをいずれの場合でもここでは円筒という。
【００３７】
加えて、マイクロプローブとレバーとの間に緩衝層を設けてマイクロプローブの生産を簡単にすることができる。代わりに、マイクロプローブおよびレバーをあらかじめ別々に作り、組合せ、組立ててユニットを形成することができる。
【００３８】
本発明をここでは好適実施例を参照して説明しているが、当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、他の用途をここに示したものと置き換えることができることを容易に認識するであろう。たとえば、本発明により実施された複合材料マイクロプローブを１ミクロン未満の幅を有する構成要素を備えた電気回路に対する試験信号を選択する高耐久性マイクロプローブとして使用することができる。また、複合材料マイクロプローブをナノ製作におけるマイクロプローブとして使用することができる。したがって、マイクロプローブを、表面を電気的に処理するのに、および化学的修正時に、使用することもできる。装置プロセスマスクまたはマイクロマシーン製作のような広範囲の用途も、ここに開示した装置で可能である。したがって、本発明は、付記した特許請求の範囲によってのみ限定されるべきであるが、いかに実施態様を例示して本発明の実施の参考に供する。
【００３９】
（実施態様１）
マイクロプローブ装置において、
レバー、
前記レバーに支持され、接触対象と少なくとも機械的に接触している耐磨耗材料、および
前記レバーに支持され、前記接触対象と少なくとも電気的に接触している導電性材料、
とを備えていることを特徴とするマイクロプローブ装置。
（実施態様２）
前記耐磨耗材料は、導電性材料の被覆により覆われた円筒から構成されていることを特徴とする実施態様１に記載のマイクロプローブ装置。
（実施態様３）
前記導電性材料は、耐磨耗材料の被覆により覆われた円筒から構成されていることを特徴とする実施態様１に記載のマイクロプローブ装置。
（実施態様４）
前記耐磨耗材料は、前記導電性材料内に分散していることを特徴とする実施態様１に記載のマイクロプローブ装置。
【００４０】
（実施態様５）
前記導電性材料内に分散している前記耐磨耗材料は円筒から構成されていることを特徴とする実施態様１に記載のマイクロプローブ装置。
（実施態様６）
前記耐磨耗材料および前記導電性材料は、前記レバーの上に互いに隣接して設置されていることを特徴とする実施態様１に記載のマイクロプローブ装置。
（実施態様７）
前記導電性材料は、その断面積が前記耐磨耗材料から形成された円筒が占有する断面積より小さい円筒から構成されていることを特徴とする実施態様６に記載のマイクロプローブ装置。
（実施態様８）
前記導電性材料は、金属化合物から構成されていることを特徴とする実施態様１に記載のマイクロプローブ装置。
（実施態様９）
前記金属化合物は、金属の炭化物または窒化物、硼化物、珪化物のいずれかから構成されていることを特徴とする実施態様８に記載のマイクロプローブ装置。
【００４１】
（実施態様１０）
前記金属化合物は、ＴiＣ、ＺrＣ、ＨfＣ、ＶＣ、ＮbＣ、ＴaＣ、Ｃr3Ｃ2、Ｍo2Ｃ、およびＷＣ、などを包含する金属炭化物、ＴiＮ、ＺrＮ、Ｈf Ｎ、ＶＮ、ＮbＮ、ＴaＮ、ＣrＮ、およびＭo2Ｎ、などを包含する金属窒化物、ＴiＢ2、ＺrＢ2、ＨfＢ2、ＶＢ2、ＮbＢ2、ＴaＢ2、ＣrＢ2、Ｍo2Ｂ5、およびＷ2Ｂ5、などを包含する金属硼化物、またはＴiＳi2、ＺrＳi2、ＨfＳi2、ＶＳi2、ＮbＳi2、ＴaＳi2、Ｃr3Ｓi2、ＭoＳi2、およびＷＳi2、などを包含する金属珪化物、のいずれかの中から選択されることを特徴とする実施態様１に記載のマイクロプローブ装置。
（実施態様１１）
前記耐磨耗材料は、ダイアモンド類似炭素材料から構成されていることを特徴とする実施態様１に記載のマイクロプローブ装置。
【００４２】
（実施態様１２）
前記ダイアモンド類似炭素材料は、ダイアモンド、β-Ｃ3Ｎ4、アモルファス炭素、アモルファス窒化炭素、ダイアモンド類似炭素、立方晶窒化硼素、ＴiＢ2、ＺrＢ2、Ｂ4Ｃ、Ｓi3Ｎ4、ＡlＮ、ＳiＢ6、ＡlＢ12、Ａl2Ｏ3、Ｃr2Ｏ3、ＴiＯ2、ＳiＯ2、ＨfＯ2、Ｙ2Ｏ3、ＺrＯ2、またはＢeＯ、のいずれかの中から選択されることを特徴とする実施態様１１に記載のマイクロプローブ装置。
（実施態様１３）
マイクロプローブ装置を製造する方法であって、
導電性レバーを準備するステップ、
前記レバーの上に導電性材料および耐磨耗材料の一方である第１の材料の薄膜を堆積させるステップ、
前記薄膜をエッチして前記レバー上に円筒を形成するステップ、および
前記円筒を前記導電性材料および前記耐磨耗材料の他方である第２の材料で覆うステップ、
から成ることを特徴とするマイクロプローブ装置の製造方法。
【００４３】
（実施態様１４）
更に、
前記円筒の先端から導電材料をはぎ取るステップ、
を備えていることを特徴とする実施態様１３に記載のマイクロプローブ装置の製造方法。
（実施態様１５）
記録媒体、
前記記録媒体を駆動する第１の駆動装置、
前記記録媒体に電気的に接続されて前記記録媒体と電気的接触を行なうことができるレバーおよびマイクロプローブから成る組立体であって、前記レバーに支持されて接触対象と少なくとも機械的に接触する耐磨耗材料、および、前記レバーに支持されて前記記録媒体と少なくとも電気に接触する導電材料、から構成されている組立体、および
前記組立体および前記記録媒体に接続されて前記記録媒体に対する読取りおよび書込みを行なう信号処理装置、
を備えていることを特徴とする記憶装置。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例によるマイクロプローブ装置の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例によるマイクロプローブ装置の断面図である。
【図３】本発明の第３の実施例によるマイクロプローブ装置の断面図である。
【図４】本発明の第４の実施例によるマイクロプローブ装置の断面図である。
【図５】本発明に従うマイクロプローブ装置と記憶装置の記録媒体との間でデータを送受信している間の複合材料マイクロプローブ装置の構造を示す図である。
【図６】記録媒体が本発明に従うマイクロプローブ装置を使用して、その平面内で２軸に沿って走査されるようにした記憶装置を示す破断斜視図である。
【図７】本発明に従うマイクロプローブ装置を使用して回転する記録媒体を走査する記憶装置の部分斜視図である。
【符号の説明】
11 レバー、 12 被覆、 13 コア、 14 マイクロプローブ、
32 導電性材料の結晶、 33 耐磨耗材料の結晶、 34 マイクロプローブ、
54 マイクロプローブ、 56 記録媒体、 57 データ域、
70 マイクロプローブ、 71 レバー、 76 記録媒体、 78 腕、
79 記憶装置。
Claims (15)
- レバーと、
前記レバーに支持され、接触対象と少なくとも機械的に接触している耐磨耗材料と、
前記レバーに支持され、前記接触対象と少なくとも電気的に接触している導電性材料とを備えていることを特徴とするマイクロプローブ装置。 - 前記耐磨耗材料は、導電性材料の被覆により覆われた円筒から構成されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロプローブ装置。
- 前記導電性材料は、耐磨耗材料の被覆により覆われた円筒から構成されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロプローブ装置。
- 前記耐磨耗材料は、前記導電性材料内に分散していることを特徴とする請求項１に記載のマイクロプローブ装置。
- 前記導電性材料内に分散している前記耐磨耗材料は円筒から構成されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロプローブ装置。
- 前記耐磨耗材料および前記導電性材料は、前記レバーの上に互いに隣接して設置されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロプローブ装置。
- 前記導電性材料は、その断面積が前記耐磨耗材料から形成された円筒が占有する断面積より小さい円筒から構成されていることを特徴とする請求項６に記載のマイクロプローブ装置。
- 前記導電性材料は、金属化合物から構成されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロプローブ装置。
- 前記金属化合物は、金属の炭化物または窒化物、硼化物、珪化物のいずれかから構成されていることを特徴とする請求項８に記載のマイクロプローブ装置。
- 前記金属化合物は、Ｔ i Ｃ、Ｚ r Ｃ、Ｈ f Ｃ、ＶＣ、Ｎ b Ｃ、Ｔ a Ｃ、Ｃ r 3 Ｃ 2 、Ｍ o 2 Ｃ、若しくはＷＣを含む金属炭化物、Ｔ i Ｎ、Ｚ r Ｎ、Ｈ f Ｎ、ＶＮ、Ｎ b Ｎ、Ｔ a Ｎ、Ｃ r Ｎ、若しくはＭ o 2 Ｎを含む金属窒化物、Ｔ i Ｂ 2 、Ｚ r Ｂ 2 、Ｈ f Ｂ 2 、ＶＢ 2 、Ｎ b Ｂ 2 、Ｔ a Ｂ 2 、Ｃ r Ｂ 2 、Ｍ o 2 Ｂ 5 、若しくはＷ 2 Ｂ 5 を含む金属硼化物、またはＴ i Ｓ i 2 、Ｚ r Ｓ i 2 、Ｈ f Ｓ i 2 、ＶＳ i 2 、Ｎ b Ｓ i 2 、Ｔ a Ｓ i 2 、Ｃ r 3 Ｓ i 2 、Ｍ o Ｓ i 2 、若しくはＷＳ i 2 を含む金属珪化物、のいずれかの中から選択されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロプローブ装置。
- 前記耐磨耗材料は、ダイアモンドライクカーボン材料から構成されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロプローブ装置。
- 前記耐磨耗材料は、ダイアモンド、β - Ｃ 3 Ｎ 4 、アモルファス炭素、アモルファス窒化炭素、ダイアモンドライクカーボン、立方晶窒化硼素、Ｔ i Ｂ 2 、Ｚ r Ｂ 2 、Ｂ 4 Ｃ、Ｓ i 3 Ｎ 4 、Ａ l Ｎ、Ｓ i Ｂ 6 、Ａ l Ｂ 12 、Ａ l 2 Ｏ 3 、Ｃ r 2 Ｏ 3 、Ｔ i Ｏ 2 、Ｓ i Ｏ 2 、Ｈ f Ｏ 2 、Ｙ 2 Ｏ 3 、Ｚ r Ｏ 2 、またはＢ e Ｏ、のいずれかの中から選択されることを特徴とする請求項１１に記載のマイクロプローブ装置。
- マイクロプローブ装置を製造する方法であって、
導電性レバーを準備するステップ、
前記レバーの上に導電性材料および耐磨耗材料の一方である第１の材料の薄膜を堆積させるステップ、
前記薄膜をエッチングして前記レバー上に円筒を形成するステップ、および
前記円筒を前記導電性材料および前記耐磨耗材料の他方である第２の材料で覆うステップ、から成ることを特徴とするマイクロプローブ装置の製造方法。 - 更に、前記円筒の先端から導電材料をはぎ取るステップ、を備えていることを特徴とする請求項１３に記載のマイクロプローブ装置の製造方法。
- 記録媒体と、
前記記録媒体を駆動する第１の駆動装置と、
前記記録媒体に電気的に接続されて前記記録媒体と電気的接触を行なうことができるマイクロプローブ、およびレバーから成る組立体であって、前記マイクロプローブは、前記レバーに支持されて接触対象と少なくとも機械的に接触する耐磨耗材料、および、前記レバーに支持されて前記記録媒体と少なくとも電気に接触する導電材料、から構成されていることを特徴とする組立体と、
前記マイクロプローブと前記記録媒体との間の電気的接触を達成するために、前記記録媒体の表面に対して略垂直にレバーを駆動することにより、前記マイクロプローブを動かす第２の駆動装置と、
前記組立体および前記記録媒体に接続されて前記記録媒体に対する読取りおよび書込みを行なう信号処理装置と、
を備えていることを特徴とする記憶装置。
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