JPH02243908A - プローブユニット，該プローブの駆動方法及び該プローブユニットを備えた走査型トンネル電流検知装置 - Google Patents

プローブユニット，該プローブの駆動方法及び該プローブユニットを備えた走査型トンネル電流検知装置

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JPH02243908A
JPH02243908A JP1273041A JP27304189A JPH02243908A JP H02243908 A JPH02243908 A JP H02243908A JP 1273041 A JP1273041 A JP 1273041A JP 27304189 A JP27304189 A JP 27304189A JP H02243908 A JPH02243908 A JP H02243908A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は走査型トンネル顕微鏡またはその原理を応用し
た高密度記録再生装置等の走査型トンネル電流検知装置
用のプローブユニット及び該プローブユニットに適した
プローブの駆動方法、該プローブユニットを備えた走査
型トンネル電流検知装置に関するものである。
〔従来の技術〕
走査型トンネル顕微鏡（以下ＳＴＭと略す）は先鋭な導
電性プローブを試料表面に数ｎｍ以下に近接させた時に
、その間の障壁を通り抜けて電流が流れるトンネル効果
を利用したもので、既に周知である。［Ｇ、Ｂ１ｎｎ１
ｇ　　ｅｔ　　ａｌ、、　Ｈｅ１ｖｅｔｉｃａ　　Ｐｈ
ｙｓｉｃａＡｃｔａ、　５５．７２６　（１９８２）、
米国特許第４３４３９９３号明細書ｅｔｃ、］ このプローブと試料表面間に電圧をかけて数ｎｍ以下に
接近させた時に流れるトンネル電流は、その距離に対し
て指数関数的に変化するのでトンネル電流を一定に保ち
プローブを試料表面（ＸＹ力方向に沿ってマトリクス走
査することにより、表面状態を原子オーダーの高分解能
で観察することができる。
また、このＳＴＭの原理を応用して高密度な記録再生装
置が特開昭６３−１６１５５２号公報、特開昭６３−１
６１５５３号公報に提案されている。これはＳＴＭと同
様のプローブを用いてプローブと記録媒体間にかける電
圧を変化させて記録を行うもので、記録媒体として電圧
−電流特性においてメモリー性のあるスイッチング特性
を有する材料、例えばカルコゲン化物類、π電子系有機
化合物の薄膜層を用いている。又再生はその記録を行っ
た部分とそうでない部分のトンネル抵抗の変化により行
っている。
この記録方式の記録媒体としては、プローブにかける電
圧により記録媒体の表面形状が変化するものでも記録再
生が可能である。
従来、プローブの形成手法として、半導体製造プロセス
の技術を使い、一つの基板上に微細な構造を作る加工技
術［Ｋ　、　Ｅ　、　Ｐ　ｅ　ｔ　ｅ　ｒ　ｓ　ｏ　ｎ
″５ｉｌｉｃｏｎａｓ　ａ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｍ
ａｔｅｒｉａ＋”、　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆ　　
ｔｈｅ　　ＩＥＥＥ、　７０　（５）、　４２０−４５
７　（１９８２）］を利用し、このような手法により構
成したＳＴＭが特開昭６１−２０６１４８号公報に提案
されている。これは単結晶シリコンを基板として微細加
工により、ＸＹ力方向微動できる平行バネを形成し、さ
らにその可動部にプローブを形成した舌状部を設け、舌
状部と底面部に電界を与え静電力により基板平面と直角
な方向（Ｚ方向とする）に変位するように構成されてい
る。
又、特開昭６２−２８１１３８号公報には、特開昭６１
２０６１４８号公報に開示されたのと同様の舌状部をマ
ルチに配列した変換器アレイを備えた記憶装置が記載さ
れている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら従来例の片持ち梁構造では、（１）プロー
ブは片持ち梁の先端に設けられているため、動作時の温
度変化により、片持ち梁が熱膨張により長手方向に伸縮
したり、片持ち梁材材とその表面に設けられた電極の材
料の熱膨張率の差により変形し、プローブの位置が微小
にずれる傾向があった。
（２）プローブを形成した片持ち梁は製造時の内部応力
により、反りやねじれが生じ易く、精度良（形成するこ
とは難しい。又、経時変化により内部応力が緩和して変
形し易い。
そのため片持ち梁では、原子レベルの精密な位置制御が
要求されるプローブの駆動機構としては不充分である。
例えば、前記の特開昭６２−２８１１３８号公報に開示
されているような、片持ち梁をマルチに配列した場合、
プローブ相互の位置関係を精度良く保つことが要求され
るが、片持ち梁ではその要求を満たすことは難しかった
。
（３）上記従来例では、基板に単結晶シリコンを用いた
微細加工により製造されており、基板が従来のものに限
定されると共に製造工程が多く長時間を要するため高価
になるという欠点があった。
（４）さらにプローブの駆動の構成としてＸＹ力方向微
動する平行ヒンジ上に複数のプローブが載っているので
各々のプローブをＺ方向に駆動する時、その平行ヒンジ
の剛性が少ないとその静電力により振られ、Ｚ方向の動
きがＸＹ力方向動きに影響を与え、各々のプローブに相
互干渉が生じたりすることがあった。
そこで、本発明の目的は、上述した従来例の欠点を克服
し、とりわけプローブをマルチに配列して使用する際に
、動作時の温度変化による影響をほとんど受けることな
く、原子レベルでの精密な位置制御を可能とするプロー
ブユニットを提供することにある。
又、本発明の目的は、製造時に反りやねじれが出に（（
精度良く作成できるプローブユニットを１是供すること
にある。
又、本発明の目的は、該プローブに適した駆動方法も提
供することにある。
さらに本発明の目的は、小さく設計され、低電影響を受
けにくく安定な走査を行うことが可能な走査型トンネル
電流検知装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の目的は以下の本発明によって達成される。
即ち本発明は、基板、基板上に形成された橋状の可撓部
、そして該可撓部に設けられたプローブとを有するプロ
ーブユニットであって、該プローブユニットにさらに前
記プローブを基板面と垂直方向に変化させる駆動手段を
有することを特徴とするプローブユニットである。
又本発明は、基板、基板上に形成された第１の電極、該
第１の電極と空洞部により絶縁され基板上に形成されて
いる橋状の可撓部及び該可撓部に設けられたプローブと
を有するプローブユニットであって、該可撓部が第２の
電極層、絶縁層、プローブに電圧を印加するための電極
層を有する積層体で構成されていることを特徴とするプ
ローブユニットであり、かかるプローブユニットに対し
、該第１の電極と、第２の電極間に電圧を印加すること
により、静電気力で、該プローブを基板面と垂直方向に
移動させることを特徴とするプローブの駆動方法である
。
更に本発明は、基板、基板上に形成された第１の電極、
該第１の電極上に形成された圧電体層、基板上に形成さ
れている橋状の可撓部、及び可撓部に設けられたプロー
ブとを有するプローブユニットであって、該可撓部が第
２の電極層、絶縁層、プローブに電圧を印加するための
電極層を有する積層体で構成されており、前記第１の電
極と第２の電極層はそれぞれ該圧電体層をはさんで対向
位置に接して形成されていることを特徴とするプローブ
ユニットであり、かかるプローブユニットに対し、該第
１の電極と第２の電極間に電圧を印加することにより、
圧電効果で該プローブを基板面と垂直方向に移動させる
ことを特徴とするプローブの駆動方法である。
本発明は、基板、基板上に形成された橋状の可撓部及び
該可撓部に設けられたプローブとを有するプローブユニ
ットであって、該可撓部が、梁構造体層、第１の電極層
、圧電材料層、第２の電極層、絶縁層、プローブに電圧
を印加する電極層の積層体で構成されていることを特徴
とするプローブユニットであり、かかるプローブユニッ
トに対し、該第１の電極と第２の電極間に電圧を印加す
ることにより、圧電効果で該プローブを基板面と垂直方
向に移動させることを特徴とするプローブの駆動方法で
ある。
本発明は、基板、基板上に形成された橋状の可撓部及び
該可撓部に設けられたプローブとを有し、該プローブを
基板に対して変位させるための駆動機構を有するプロー
ブユニット、該プローブと測定される試料との間の距離
を調整する手段及び該プローブと試料との間に電圧を印
加する手段とを倫えたことを特徴とする走査型トンネル
電流検知装置である。
本発明でいう、橋状の可撓部とは、可撓部分の両端が基
板上に固定された両端固定はり構造となっている。
そして前記可撓部は具体的には電極層、絶縁層、プロー
ブに電圧を印加するための電極層を少なくとも有する積
層体から構成されており、該積層体が少な（とも２つ以
上の支持体で基板に接続されている構造となっている。
可撓部分の形状は任意でよい。
プローブが基板上に形成された可撓部上に形成されてい
るため、該可撓部における固有振動数を高くすることに
より、外部の振動の影響を少なくして、該プローブを走
査させることができる。
また、本発明の構造のプローブユニットは、基板上に電
極層、絶縁層、プローブに電圧を印加するための電極層
の各層を積層させた後、フォトリソグラフィー技術を用
いて加工、エツチング処理をして得られるため、プロー
ブユニット製造時に、可撓部に反りやねじれが生じるこ
とのないプローブユニットが提供できる。
一方、本発明のプローブユニットに適した駆動手段とし
ては、静電力を利用した駆動手段と圧電効果を利用した
駆動手段が挙げられるが、圧電効果を利用した駆動手段
の方がプローブのストロークを大きくすることができる
ため、とりわけ好ましい。
上記各プローブユニット及び駆動方法を、以下実施例で
詳しく説明する。
〔実施例１〕 本発明の実施例について図面を参照して説明する。第１
図及び第２図は本発明のプローブユニットの実施例を説
明するための断面図及び平面図であり、基板１の上に下
部電極２が設けられており、さらに支持体３が下部電極
２の上部及び近傍に於いてエツチングされており、空洞
部８を有している。それにより上部電極４、絶縁膜５、
及びプローブ電極材料６が橋状に形成されている。さら
にプローブ電極上にはトンネル効果による電流を検知す
るプローブ７が設けられている。ここでプローブの位置
は橋の支持体３から等しい距離に設定されている。プロ
ーブ７を基板平面に対して垂直方向に駆動する力は静電
力であり、下部電極２及び上部電極４に電圧を加える事
により変位させるものである。又、プローブの変位機構
は橋状の両持ちぼりで構成されているため真に基板面に
対して垂直に変位可能である。
又、絶縁膜５はトンネル電流が生じるプローブ７及びプ
ローブ７と導通をとるためのプローブ電極６と上部電極
４との絶縁をとるために設けられている。
例えば橋の長さが２００μｍであり、幅が２０μｍであ
り、厚さが１μｍ程度で電極間距離が３μｍであった場
合に前述の下部と上部電極間に５０Ｖの電圧を印加する
と、基板面に対し垂直（Ｚ軸）方向に１μｍ程度の変位
を生じることができる。又この構造にすると可撓部にお
ける共振周波数は２００　Ｋ　Ｈｚと高い値を示すよう
になり、該可撓部を有するプローブは外部の振動の影響
を少なくして走査することができる。
本構造のプローブユニットの駆動法は、具体的に以下の
ようになる。
最初に数１０Ｖのオフセット電圧を与えておき、その電
圧を小さくすると、橋状の両持ちぼり上のプローブは弾
性により復帰し、Ｚ軸方向に突出する方向に移動し、逆
に電圧を増してゆくと吸引力がさらに強まりプローブは
引っ込む方向に移動することで、Ｚ軸方向への駆動が可
能となる。
次に、第３図を用いて第１図、第２図に示したプローブ
ユニットの形成工程について説明する。
まず板厚］、　、　ｌ　ｍ　ｍのコーニング社製７０５
９ガラスを基板１とし、これに真空蒸着法によりクロム
を０．１μｍ堆積し、フォトリソグラフィー技術を用い
て加工することにより、下部電極２を形成した。
（工程ａ） 次に支持体３として銅、及び上部電極４としてチタン、
及び絶縁膜１０としてシリコン酸化膜、及びプローブ電
極１１としてチタン及びプローブ材料９としてタングス
テンを連続スパッタ法により各銅３．０μｍ、チタン０
．２　μｍ、シリコン酸化膜０．６μｍ１チタン０．２
μｍ１タングステン３．０μｍ堆積させた。（工程ｂ） 次にフォトリソグラフィー技術を用いることにより、上
述工程すの連続５層膜を順次、フッ化水素酸系エツチン
グ液により第２図の上部電極４のパターン状に加工した
。続いてフォトリソグラフィー技術により下部電極２の
上部以外をフォトレジストで覆い、支持体３の銅を塩酸
系エツチング液により、オーバーエツチングさせ空洞部
８を形成した。（工程Ｃ） ここで本実施例では支持体３は銅を用いているため、下
部電極２と絶縁がとれるようにパターン、あるいはオー
バエッチ状態を制御する必要がある。但し支持体３が絶
縁体の場合はこの限りではない。
次に、フォトリソグラフィー技術を用いて、プローブ電
極１１を第２図の６のパターンに加工した。
続いてフォトリソグラフィー技術を用いて絶縁膜１ｏを
第２図の５のパターンに加工した。さらにフォトリソグ
ラフィー技術を用いてプローブ材料９を苛性ソーダと赤
血塩系のエツチング液でオーバーエッチさせタングステ
ンのプローブ７を形成して、プローブユニットを得た。
上述したプローブユニットはフォトリソグラフィー技術
と真空成膜技術を用いて形成されるもので有り、基板に
於いても安価な材料が使用でき、又大量に作製できるも
のである。さらに上部電極と下部電極間に電圧を印加す
る手段を有すると、該プローブユニットには、各プロー
ブごとにＺ方向の変位機構が設けられることになり、試
料の凹凸やプローブ形成時の高さのずれを個別に調整で
きるようになる。又両持ぼりタイプのため基板平面に対
して真に垂直に変位ができること、さらに極めて高い共
振周波数を持っているというメリットがある。
〔実施例２〕 次に、第２の実施例について説明する。
第４図及び第５図は本発明のプローブユニットの第２の
実施例を説明するための断面図及び平面図であり、基板
Ｉの上に支持体４３が設けられており、支持体４３は空
洞部４９を有し、その空洞部に基板１と接して、下部電
極４２と圧電体層４４が設けられている。さらに、支持
体４３と圧電体層４４上に上部電極４５、絶縁膜４６、
プローブ電極４７が橋状に形成されている。さらにプロ
ーブ電極上には、トンネル効果による電流を検知するプ
ローブ７が設けられている。ここでプローブの位置は橋
の支持体から等しい距離に設定されている。プローブ７
を基板平面に対して垂直方向に駆動させるには、上部電
極４５と下部電極４２に電圧を印加し、圧電体層４４を
変位させればよい、上部電極と下部電極の正負をかえる
ことによりＺ軸方向の上下変動が可能となる。又、プロ
ーブの変位機構は橋状の両持ちぼりで構成されているた
め真に基板面に対して垂直に変位可能である。
又、絶縁膜４６はトンネル電流が生じるプローブ７及び
プローブ７と導通をとるためのプローブ電極４７と上部
電極４５との絶縁をとるために設けられている。
例えば橋の長さが２００μｍであり、幅が２０μｍであ
り、厚さが１１．ｔｍ程度で圧電体層高さが３μｍであ
った場合に上部電極と下部電極間に３０Ｖの電圧を印加
すると、Ｚ軸方向に１μｍ程度の変位を生じることがで
きる。
次に、第６図を用いて第４図及び第５図に示したプロー
ブユニットの形成工程について説明する。第６図は第５
図ａ−ａの製造工程断面図を示す。まず、板厚１．１ｍ
ｍのコーニング社製７０５９ガラス　を基板１とし、こ
れに真空蒸着法によりクロムを０．１μｍ堆積し、フォ
トリソグラフィー技術を用いて加工することにより、下
部電極４２を形成した。
（工程ａ） 次に支持体４３．４４として圧電材料であるＡ４２Ｎを
、ＲＦマグネトロンスパッタ法を用いて、膜厚３μｍを
形成した。この時の条件は、ターゲットＡ　Ｉ！Ｎ、背
圧１０〜７　アルゴン圧力５Ｘ１０−”ｔｏｒｒ（Ｎ２
５０％）、ＲＦパワー５Ｗ７’ｃｒｄ、基板温度３５０
℃であった。
さらに、支持体４３．４４上に上部電極４５としてチタ
ン、絶縁膜４６としてシリコン酸化膜、プローブ電極４
７としてチタン、プローブ材料４８としてタングステン
を連続スパッタ法により各銅３．０μｍ１チタン０．２
μｍ１シリコン酸化膜０．６μｍ１チタン０．２μｍ１
タングステン３．０μｍ堆積させた。（工程ｂ） 次にフォトリソグラフィー技術を用いることにより、上
述工程すの連続５層膜を順次、フッ化水素酸系エツチン
グ液により第５図の上部電極４５のパターン状に加工し
た。
さらにフォトリソグラフィー技術を用いて、プローブ電
極４７、絶縁膜４６を第５図のパターンに加工した。プ
ローブ材料４８についても同様に、第５図のプローブ電
極４７のパターンに加工した。その後、空洞部４９を得
るために、残したい圧電体層４４の両側の空洞部４９の
部分のすいたフォトレジスト層６１を作成した。（工程
Ｃ及びｄ（ｃは、平面図ｄのＣ−Ｃ断面図）） 続いて、フォトリソグラフィー技術を用いて、支持体及
び圧電材料である４３．４４を、氷酢酸、硝酸水溶液で
、オーバーエツチングさせ、空洞部４９を形成した。こ
こで本実施例では支持体４３．　４４に圧電材料である
ＡｌＮを用いているため、下部電極４２と絶縁がとれる
ように、また空洞部４９の形状を得るためにパターンあ
るいは、オーバーエッチ状態を制御する必要がある。最
後に、フォトリソグラフィー技術を用いてプローブ材料
４８を、苛性ソーダと赤血塩系のエツチング液でオーバ
ーエッチさせタングステンプローブ７を形成し、プロー
ブへユニットを得た。（工程ｅ） 〔実施例３〕 本発明の第３の実施例を第７図を用いて説明する。
第７図において。１は基板、３は支持体、８は空洞部で
あり、支持体より上部は、橋状の両持梁７０を構成して
いる。両持梁７０は、下より梁構造体層７１、下部電極
層７２、圧電材料層７３、上部電極層７４、絶縁膜５、
プローブに電圧を印加させる電極層６、トンネル効果電
流の流れる導電性のプローブ７で構成されている。プロ
ーブ７は、両持梁７０の中心位置に設けられている。
プローブ７を基板平面に対して垂直方向（Ｚ方向）に駆
動する方法は、圧電材料７３の伸縮を用いる。
即ち、分極処理した圧電材料７３に下部電極７２と上部
電極７４から電圧を印加することにより、両持梁を長手
方向に伸ばし梁構造体層７１との伸縮差で両持梁をたわ
ませ、プローブ７を駆動する。
第８図は、上記プローブが複数並んで形成されているの
を示すものである。
第９図を用いて第７図に示したプローブユニットの形成
工程について例を示す。
板厚１．１ｍｍのガラス板を基板１とし、これに支持体
３として銅、梁構造体層７１としてシリコン酸化膜、下
部電極７２としてチタンを連続スパッタ法により各々銅
３．０μｍ１シリコン酸化膜３μｍ１チタン０．２μｍ
堆積させた。次に圧電材料７３として窒化アルミニウム
をＲＦマグネトロンスパッタ法で３μｍ堆積させた。更
に上部電極７４としてチタン、絶縁膜５としてシリコン
酸化膜、プローブに電圧を印加する電極層６としてチタ
ン、プローブ材料７５としてタングステンを連続スパッ
タ法により各々チタン０．２μｍ１シリコン酸化膜０．
６μｍ１チタン０．２μｍ１タングステン３．０μｍ堆
積させた。
（工程ａ） 次に、フォトリソグラフィー技術を用い、上述工程ａの
連続膜のうち、プローブ材料７５から上部電極７４まで
の４層を順次フッ化水素系エツチング液により第７図（
ａ）の梁構造体層７１のパターン形状に加工した。続い
て圧電材料（窒化アルミニウム）７３を氷酢酸硝酸エツ
チング液を用いて、同様に加工した。
更に、下部電極７２から支持体３までの３層を順次フッ
化水素系エツチング液により加工した。次にフォトリソ
グラフィー技術により第９図（ａ）の空洞部８の上部以
外をフォトレジストで覆い、支持体３の銅を塩酸系エツ
チング液でオーバーエツチングを行い空洞部８を形成し
た。（工程ｂ）次にフォトリソグラフィ技術でプローブ
に電圧を印加する電極層６から支持体３までの８層を第
７図（ａ）のパターンに順次加工した。続いてプローブ
材料７５を苛性ソーダと赤血塩系のエツチング液でオー
バーエツチングさせ、タングステンのプローブ７を形成
した。（工程Ｃ） 〔実施例４〕 前記実施例１〜３で示されるプローブユニットを用いて
、トンネル電流検知装置に該プローブユニットを組み込
んだ装置について説明する。
第１０図は、その装置の断面である。１０１は本発明の
複数のプローブを備えたプローブユニットで、Ｚ軸粗動
圧電素子１０３に固定されており、Ｚ方向の粗動を行い
、プローブユニット１０１を対向する試料１０２の表面
にプローブにトンネル電流が検知できる距離まで接近さ
せることが出来る。Ｚ軸粗動圧電素子１０３が固定され
ている固定部材１０４は、３本の傾き調整ねじ１０６で
傾きを調整でき、ブローブユニッ）　１０１と試料１０
２表面との平行度を補正する。１０５は平行ヒンジバネ
ステージで第１１図の平面図のように平行ばねを２段に
直交させて組合わせた構造で中央に載せた試料１０２を
ＸＹ力方向自在に移動させることができる。その駆動は
、圧電素子１０７．　１０８で行っている。このような
構成にすればプローブユニット１０１上の各々のプロー
ブに２軸駆動機構がついており、試料１０２の表面の微
少な凹凸、傾きに対して各々のプローブを独立に動かし
て一定の距離に保ちながら、ＸＹ力方向の走査が可能に
なる。
つまり、該実施例では試料側をＸＹ力方向移動させ、プ
ローブはＺ方向にのみ可動する構成としているので、Ｘ
Ｙ力方向動きをＺ方向の動きが相互干渉することなく、
より安定な走査が可能となる。
また、別の構成として第１２図の断面図に示すように、
上記平行ヒンジバネステージｌＯ３の替わりに円筒型圧
電素子１０９を試料１０２のＸＹ力方向の微動゛ステー
ジとして利用することも出来る。プローブユニット１０
１は固定部材１１０に固定され、円筒型圧電素子１０９
に取付けられた試料１０２の表面に対向している。
円筒型圧電素子１０９の円周表面には電極が図のように
ＸＹ力方向対向して４分割されており、対向した電極に
逆極性の電圧を印加すると対向した電極の方向に円筒が
微少に傾き、ＸＹ各方向に試料１０２を微動させること
ができる。また、４分割した電極に同極径の電圧を加え
るとＺ方向に円筒は伸縮しＺ軸方向の粗微動の役割を果
たし、プローブユニットｌＯ１と試料１０２を接近させ
ることができる。ここでは傾き補正用の調整ねじを図示
してないが、必要ならば付けることも可能である。
〔発明の効果〕
（１）本発明のプローブユニットは、基板上に設けた橋
状の可撓部の中央にプローブを設けた対称的構造をなし
、しかも可撓部の両端が拘束されているため、動作時の
温度変化による長手方向の熱膨張や可撓部材料と電極材
料との熱膨張率の差に起因する変形を生じることな（、
プローブの位置がずれることはほとんどない。
又、製造時の内部応力による梁の反りやねじれを生ずる
ことなく精度良く形成することができる。
（２）本発明のプローブユニットは、従来例のようにＳ
ｉ基板に限定されることなく、通常の７０５９のガラス
基板などを用いることができるので、非常に安価に製造
できる。
（３）プローブユニットの駆動手段として、とりわけ圧
電効果を利用することにより、Ｚ軸方向への駆動力を増
し、橋状構造にしてもＺ軸方向に変位量を片持ち梁と同
等に保つことができる。
又、共振周波数を高（することができるので、プローブ
は外部の振動を受けにくく、より高速な走査にも応答す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図及び第２図は本発明の第１の実施例のプローブユ
ニットの断面図及び平面図、 第３図（ａ）〜（ｄ）は第１図及び第２図のプローブユ
ニットを形成する主要工程図、 第４図及び第５図は第２の実施例のプローブユニットの
断面図及び平面図、 第６図（ａ）〜（ｅ）は第４図及び第５図のプローブユ
ニットを形成する主要工程図、 第７図は第３の実施例のプローブユニットの断面図及び
平面図、 第８図はプローブユニットを複数配列した説明図、第９
図（ａ）〜（Ｃ）は第７図のプローブユニットを形成す
る主要工程図、 第１Ｏ図、第１１図、第１２図は本発明のプローブユニ
ットをトンネル電流検知装置として使用した構成図であ
る。 ｌ　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・基板２．
４２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・下部電極３．４３・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・支持体８、４９ ９．７５ 上部電極 絶縁膜 プローブ電極 プローブ 空洞部 プローブ材料 圧電体層 フォトレジスト層 梁構造体 圧電材料 プローブユニット 平行ヒンジステージ 円筒型圧電素子 （Ｑ） 肩 ワ 図 ８空彌卸 ぢ 図 ８叡清卯 ム

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）基板、基板上に形成された橋状の可撓部、そして
    該可撓部に設けられたプローブとを有するプローブユニ
    ットであって、 該プローブユニットにさらに前記プローブを基板面と垂
    直方向に変化させる駆動手段を有することを特徴とする
    プローブユニット。
  2. （２）基板、基板上に形成された第１の電極、該第１の
    電極と空洞部により絶縁され基板上に形成されている橋
    状の可撓部及び該可撓部に設けられたプローブとを有す
    るプローブユニットであって、 該可撓部が第２の電極層、絶縁層、プローブに電圧を印
    加するための電極層を有する積層体で構成されているこ
    とを特徴とするプローブユニット。
  3. （３）基板、基板上に形成された第１の電極、該第１の
    電極上に形成された圧電体層、基板上に形成されている
    橋状の可撓部、及び該可撓部に設けられたプローブとを
    有するプローブユニットであって、 該可撓部が第２の電極層、絶縁層、プローブに電圧を印
    加するための電極層を有する積層体で構成されており、 前記第１の電極と第２の電極層はそれぞれ該圧電体層を
    はさんで対向位置に接して形成されていることを特徴と
    するプローブユニット。
  4. （４）基板、基板上に形成された橋状の可撓部及び該可
    撓部に設けられたプローブとを有するプローブユニット
    であって、 該可撓部が、梁構造体層、第１の電極層、圧電材料層、
    第２の電極層、絶縁層、プローブに電圧を印加する電極
    層の積層体で構成されていることを特徴とするプローブ
    ユニット。
  5. （５）基板、基板上に形成された第１の電極、該第１の
    電極と空洞部により絶縁され基板上に形成されている橋
    状の可撓部及び該可撓部に設けられたプローブとを有す
    るプローブユニットで、該可撓部が第２の電極層、絶縁
    層、プローブに電圧を印加するための電極層を有する積
    層体で構成されているプローブユニットに対し、 該第１の電極と、第２の電極間に電圧を印加することに
    より、静電気力で、該プローブを基板面と垂直方向に移
    動させることを特徴とするプローブの駆動方法。
  6. （６）基板、基板上に形成された第１の電極、該第１の
    電極上に形成された圧電体層、基板上に形成されている
    橋状の可撓部、及び該可撓部に設けられたプローブとを
    有するプローブユニットで、該可撓部が第２の電極層、
    絶縁層、プローブに電圧を印加するための電極層を有す
    る積層体で構成され、 さらに前記第１の電極と第２の電極層はそれぞれ該圧電
    体層をはさんで対向位置に接して形成されているプロー
    ブユニットに対し、 該第１の電極と第２の電極間に電圧を印加することによ
    り、圧電効果で該プローブを基板面と垂直方向に移動さ
    せることを特徴とするプローブの駆動方法。
  7. （７）基板、基板上に形成された橋状の可撓部及び該可
    撓部に設けられたプローブとを有するプローブユニット
    で、 該可撓部が、梁構造体層、第１の電極層、圧電材料層、
    第２の電極層、絶縁層、プローブに電圧を印加する電極
    層の積層体で構成されているプローブユニットに対し、
    該第１の電極と第２の電極間に電圧を印加することによ
    り圧電効果で該プローブを基板面と垂直方向に移動させ
    ることを特徴とするプローブの駆動方法。
  8. （８）基板、基板上に形成された橋状の可撓部及び該可
    撓部に設けられたプローブとを有し、該プローブを基板
    に対して変位させるための駆動機構を有するプローブユ
    ニット、該プローブと測定される試料との間の距離を調
    整する手段及び該プローブと試料との間に電圧を印加す
    る手段とを備えたことを特徴とする走査型トンネル電流
    検知装置。
  9. （９）前記試料をプローブに対して相対的に移動させる
    手段を有する請求項（８）に記載の走査型トンネル電流
    検知装置。
  10. （１０）前記プローブユニットが、基板上に第１の電極
    を有し、前記可撓部が空洞部により第１の電極と絶縁さ
    れ、第２の電極層、絶縁層及びプローブに電圧を印加す
    るための電極層の積層体からなる請求項（８）に記載の
    走査型トンネル電流検知装置。
  11. （１１）前記プローブユニットが、基板上に第１の電極
    を有し、第１の電極は圧電体層を介して可撓部に接続さ
    れ、該可撓部が第２の電極層、絶縁層及びプローブに電
    圧を印加するための電極層の積層体からなる請求項（８
    ）に記載の走査型トンネル電流検知装置。
  12. （１２）前記可撓部が、梁構造体層、第１の電極層、圧
    電体層、第２の電極層、絶縁層及びプローブに電圧を印
    加するための電極層の積層体で構成されている請求項（
    ８）に記載の走査型トンネル電流検知装置。
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