JPH04223204A - プローブユニット及びこれを用いた情報処理装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、走査型トンネル顕微鏡
（以後、ＳＴＭと称す。）及びその手法により情報の記
録及び再生等を行うカンチレバー（片持ばり）型プロー
ブを備えたプローブユニット、及びそれを用いたＳＴＭ
、記録装置、再生装置、記録再生装置を含めた情報処理
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、ＳＴＭの手法を用いて、半導体あ
るいは高分子材料等の原子オーダー、分子オーダーの観
察評価、微細加工（Ｅ．Ｅ．Ｅｈｒｉｃｈｓ，４ｔｈ　
　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　　Ｃｏｎｆｅｒｅｃｅ
　　ｏｎ　　Ｓｃａｎｎｉｎｇ　　Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ
　　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ／ｓｐｅｃｔｏｓｃｏｐｙ，
’８９，Ｓ１３−３）、及び記録装置等の様々な分野へ
の応用が研究されている。

【０００３】なかでも、コンピューターの計算情報や映
像情報等では大容量を有する記録装置の要求が益々高ま
っており、さらに、半導体プロセス技術の進展によりマ
イクロプロセッサが小型化し、計算能力が向上したこと
から、記録装置の小型化が望まれている。

【０００４】これらの要求を満たす目的で、記録媒体と
の間隔を微調整可能な駆動手段上に存在するトンネル電
流発生用プローブからなる変換器から、電圧印加するこ
とによって記録媒体表面の仕事関数を変化させ記録書き
込みし、また、仕事関数の変化によるトンネル電流の変
化を検知して、情報の読み出しを行う、最小記録面積が
１０ｎｍ平方となる記録再生装置が提案されている。

【０００５】かかる記録再生装置においては半導体基板
上に作製されたカンチレバーの上面自由端部にトンネル
電流発生用プローブを配置し、該カンチレバーを変位さ
せることにより記録媒体との間隔を微調整する駆動手段
が考えられる。

【０００６】半導体基板上のカンチレバーの製造方法に
関しては、加工精度が高く、容易に３次元構造体の得ら
れるシリコンの異方性エッチングを利用したカンチレバ
ーの製造方法が知られている（例えばＫｕｒｔ，Ｅ．Ｐ
ｅｔｅｒｓｅｎ“ＤｙｎａｍｉｃＭｉｃｒｏｍｅｃｈａ
ｎｉｃｓ　　ｏｎ　　Ｓｉｌｉｃｏｎ：Ｔｅｃｈｎｉｑ
ｕｅｓ　　ａｎｄ　　Ｄｅｖｉｃｅｓ”ＩＥＥＥ　　ｖ
ｏｌ．ＥＤ−２５，Ｎｏ．１０ｐｐ１２４１−１２５０
　　Ｏｃｔ．１９７８）。以下この方法によるカンチレ
バーの作製プロセスを説明する。

【０００７】まずＳｉ（１００）基板表面に異方性エッ
チングに用いるアルカリ性エッチング液に容易にエッチ
ングされない物質（例えば多量に不純物をドープしたシ
リコンや、酸化シリコン、窒化シリコン等）の層を設け
、これをカンチレバー形状に加工する。つぎにアルカリ
性エッチング液でシリコンを所望の深さまで表面から異
方性エッチングする。Ｓｉ（１１１）面が出るとそこか
らは容易にエッチングされない為、エッチングがほとん
ど停止する。カンチレバー下部のシリコンはサイドエッ
チングによりエッチングされ、カンチレバーが形成され
る。

【０００８】しかし、この方法では、表面からのエッチ
ング時間が長い場合、カンチレバーの根元のＳｉ（１１
１）面もまたエッチングが進み、そこに応力が集中し、
カンチレバーの破損の原因ともなる。

【０００９】他の方法としては、Ｓｉ（１００）基板を
裏面からエッチングする方法が知られている。（例えば
Ｐ．Ｍ．Ｓａｒｒｏ　　ａｎｄ　　Ａ．Ｗ．ＶａｎＨｅ
ｒｗａａｒｄｅｎ　　“Ｓｉｌｉｃｏｎ　　Ｃａｎｔｉ
ｌｅｖｅｒ　　ＢｅａｎｓＦａｂｒｉｃａｔｅｄ　　ｂ
ｙ　　Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ　　Ｃｏｎ
ｔｒｏｌｌｅｄ　　Ｅｔｃｈｎｇ　　ｆｏｒ　　Ｓｅｎ
ｓｏｒ　　ＡｐｐｌｉｃａＴｉｏｎｓ”Ｊ．Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．：ＳＯＬＩＤ−ＳＴＡＴＥ　　
ＳＣＩＥＮＣＥ　　ＡＮＤ　　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　
　Ｖｏｌ．１３３，Ｎｏ．８　　ｐｐ１７２４−１７２
９　　Ａｕｇｕｓｔ　　１９８６）。

【００１０】この方法はＳｉ（１００）基板表面および
裏面に異方性エッチング液では容易にエッチングされな
い物質の層を設け、表面をカンチレバー形状に加工する
とともにＳｉ（１００）面に対するＳｉ（１１１）等価
面とＳｉ（１００）基板の厚さとの関係からＳｉ（１０
０）基板に所望の大きさと形状の貫通穴が得られるよう
にＳｉ（１００）基板裏面にエッチング用開口部を作製
し、異方性エッチング液により裏面がＳｉ基板とエッチ
ングしてカンチレバーを形成する方法である。

【００１１】この方法をＳＴＭのトンネル電流検出用プ
ローブ駆動用のカンチレバーに適用した例として、Ｃ．
Ｆ．Ｑｕａｔｅらの例（“Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔ
ｅｄ　　ｏｆ　　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　　Ｓｃａｎｎ
ｉｇ　　ＴｕｎｎｅｌｎｇＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ　　”
ＳＴＭ　　′８９　　Ｆｏｕｒｔｈ　　Ｉｎｔｅｒｎａ
ｔｉｏｎａｌ　　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　　Ｓ１０−２
　　Ｊｕｌｙ　　９−１４　　，１９８９）がある。

【００１２】Ｑｕａｔｅらの方法は、予めＳｉ（１００
）基板裏面からの異方性エッチングにより５０μｍ厚の
Ｓｉメンブレンを作製し、該メンブレン上にカンチレバ
ー型のプローブとなる構造体を作製し、最後にドライエ
ッチングにより残りのＳｉ基板を裏面からエッチングす
るものであり、駆動の為の圧電体としてＺｎｏ等などア
ルカリ性の異方性エッチング液への耐性のない物質を用
いる際には優れた方法といえる。

【００１３】

【発明が解決しようとしている課題】Ｓｉ（１００）基
板を裏面から異方性エッチングしてカンチレバーを作製
する従来方法は、基板裏面にできる貫通穴開口部の大き
さが、Ｓｉ基板の厚さによって変わるという欠点を有し
ている。

【００１４】例えば、Ｓｉ基板の厚さ精度が±１０μｍ
のとき、基板裏面に同一のマスクでフォトリソ工程によ
り作製された長方形のエッチング開口部により異方性エ
ッチング液にて基板貫通穴を作製した場合、表面にでき
る開口部の一辺の長さ精度は±１４μｍになる。これは
Ｓｉ（１００）面とＳｉ（１１１）等価面となす角度が
５４．７°であることによるものであり、Ｓｉ（１００
）基板に本来的に存在する問題である。

【００１５】図３〜図５はその様子を示した部分断面図
であり、１はＳｉ（１００）基板、２は表面層、３は裏
面層、４はＳｉ（１１１）等価面、１７はカンチレバー
の根元部分である。図３は、基板の厚さが所望の厚さｔ
であった場合であり、その時カンチレバーの長さはＬで
ある。

【００１６】図４は基板の厚さｔ′が図３のｔより大き
い場合で、カンチレバーの長さＬ′はＬよりも小さい。 例えばカンチレバーを振動させる場合、カンチレバーの
共振周波数ｆは長さＬに依存（ｆ∝Ｌ−２）し、かつ、
振動の変位量も長さＬに依存する為、この場合、カンチ
レバーの共振周波数および変位量が所望の値から変化し
てしまう。

【００１７】図５は基板の厚さｔ″がｔより小さい場合
で、この場合は表面層２がＳｉ基板から浮いているため
、カンチレバーの根元部分１７に応力が集中し、カンチ
レバーが破損し易くなる。

【００１８】そこで本発明の目的は、上述の従来法によ
り作製したカンチレバーの持つ問題点に鑑み、基板貫通
穴の基板表面における大きさおよび形状が基板の厚さに
依存せずに再現性よく作製され、耐久性に優れたプロー
ブユニット、その製造方法及びそれを用いた情報処理装
置を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴とするとこ
ろは、第１に、圧電体薄膜及び該圧電体薄膜を逆圧電効
果により変位させるための電極を有し、且つ自由端部に
情報入出力用のプローブを備えたカンチレバー型プロー
ブを、単結晶シリコン基板のＳｉ（１１１）等価面をも
った貫通穴上に設けたプローブユニットであって、該単
結晶シリコン基板の主面が結晶方位Ｓｉ（１１０）面で
あることを特徴とするプローブユニットであり、第２に
、前記カンチレバー型プローブが、２層の圧電体薄膜の
界面及び上下面に電極層を設けた積層体からなるプロー
ブユニットであり、第３に、上記第１又は第２に記載の
プローブユニット、該プローブを変位させるための駆動
手段、該駆動手段を制御する制御手段、該プローブと観
察すべき試料媒体との距離を調整する手段及びプローブ
と試料の間に電圧を印加する手段を備えたことを特徴と
する情報処理装置であり、第４に、上記第３に記載の情
報処理装置が走査型トンネル顕微鏡であることを特徴と
する情報処理装置であり、第５に、上記第１又は第２に
記載のプローブユニット、該プローブを変位させるため
の駆動手段、該駆動手段を制御する制御手段、該プロー
ブと記録媒体との距離を調整する手段及びプローブと記
録媒体の間に電圧を印加する手段を備えたことを特徴と
する情報処理装置であり、第６に、上記第５に記載の情
報処理装置が記録再生装置であることを特徴とする情報
処理装置であり、第７に、上記第５に記載の電圧印加手
段が、パルス電圧印加手段であることを特徴とする情報
処理装置であり、第８に、上記第５に記載の電圧印加手
段が、バイアス電圧印加手段であることを特徴とする情
報処理装置であり、第９に、上記第３又は第５に記載の
制御手段が、媒体とプローブとの間に流れるトンネル電
流の検出結果に基づき、該カンチレバーを変位させるた
めのバイアス電圧を変化させ、その信号をカンチレバー
を構成する電極に付与するものであることを特徴とする
情報処理装置であり、第１０に、上記第５に記載の記録
媒体が電気メモリー効果を有することを特徴とする情報
処理装置であり、第１１に、上記第５に記載の記録媒体
の表面が、非導電性であることを特徴とする情報処理装
置である。

【００２０】以下に実施例を挙げて本発明を詳細に説明
する。

【００２１】

【実施例】＜実施例１＞本実施例で示すものは本発明に
よるカンチレバー型プローブを備えたプローブユニット
である。

【００２２】図１はプローブユニットの斜視図、図２は
、その概略工程の断面図である。

【００２３】まず図２において、結晶方位（１１０）面
を主面とする両面研磨したシリコン基板１（厚さ５２５
μｍ）の両面にＬＰＣＶＤ法にて窒化シリコン膜２、３
を２０００Å成膜する。次に基板裏面の窒化シリコン膜
３の２ケ所に平行四辺形のマーカー８をパターニングす
る。平行四辺形の４つの線分は、それぞれシリコン基板
１に垂直なＳｉ（１１１）等価面４あるいは５に平行で
ある。パターニングはポジ型レジストＡｚ１３７０（ヘ
キスト社製）を用い、反応性イオンエッチング法（ＲＩ
Ｅ法）でＣＦ４ガスにて窒化シリコンをエッチングした
。以下窒化シリコンのパターニングは同様の方法でおこ
なう。その後１１０℃に加熱した水酸化カリウム水溶液
（ＫＯＨ：Ｈ２Ｏ＝１：２重量比、以下同じ）によるシ
リコンの異方性エッチングを基板１の裏面からおこない
、マーカー孔８を形成した。

【００２４】そのつぎにマーカー孔８をマーカーとして
基板表面窒化シリコン膜２を将来カンチレバー７が形成
されるようにパターニングした。カンチレバーの長さは
５００μｍ、幅は１００μｍであり、カンチレバーの長
さ方向はＳｉ（１１１）等価面４と直交する関係にある
。

【００２５】さらにマーカー孔８をマーカーとして基板
裏面の窒化シリコン膜３に平行四辺形のエッチング開口
部をパターニングした。平行四辺形の各辺の関係はマー
カー孔の場合と同一である。その後１１０℃に加熱した
水酸化カリウム水溶液にてシリコン基板の異方性エッチ
ングを基板１の裏面からおこない、表面までの厚さを２
０μｍ残した。

【００２６】つぎにバイモルフ駆動部分である２層の電
圧体層９，１０と３層の電極層１１，１２，１３を形成
する。圧電体層には酸化亜鉛を用い、交流スパッタリン
グ法により成膜し、酢酸水溶液にてウエットエッチング
によりパターンを形成する。電極層１１，１２，１３に
は３０Åのクロムを下引きした１０００Åの金を用いる
。クロムおよび金は抵抗加熱による蒸着法で成膜し、ク
ロムは硝酸第２セリウムアンモニウムと過塩素酸の水溶
液、また金はヨウ素とヨウ化カリウムの水溶液にてそれ
ぞれウエットエッチングによりパターン形成をおこなう
。それぞれの電極は、駆動用の増幅回路につながる取り
出し部分を有する。電極間の導通を防ぐ為に圧電体のパ
ターンよりも電極のパターンを小さくし、各層間のカバ
ーリングがステップ状になる様なパターン形状をとる。 下電極１１と上電極１３は片持ち梁の長さ方向の中心線
でそれぞれ２分割されており、合計５つの電極を有する
３軸方向に駆動可能な片持ち梁となっている。

【００２７】さらに絶縁体層１４とトンネル電流検出用
プローブ１５およびその取り出し電極１６を形成する。 絶縁体層１４にはアモルファスの窒化シリコン膜をＣＶ
Ｄ法にて２０００Å成膜し、ＲＩＥ装置によるドライエ
ッチングでパターン形成したものを使用する。取り出し
電極にはクロムを抵抗加熱による蒸着法で成膜しパター
ン形成したものを使用する。トンネル電流検出用プロー
ブは、金を蒸着により２μｍ成膜し、プローブ部分のフ
ォトレジストを円形に残してヨウ素とヨウ化カリウムの
水溶液による等方的なウエットエッチングによりプロー
ブを形成する。

【００２８】最後に、ＣＦ４，Ｏ２プラズマを用いた反
応性イオンエッチング法（ＲＩＥ法）により基板１の裏
面から２０μｍ残ったシリコンおよび表面窒化シリコン
膜をエッチングし、貫通穴６を形成するとともにバイモ
ルフカンチレバー７を形成した。尚、エッチング液は代
表的には水酸化カリウム水溶液が用いられるが、基板１
の結晶方位によりエッチング速度に異方性が生ずる液（
例えばアンモニア水、ヒドラジン水溶液、エチレンジア
ミンとピロカテコールの水溶液など）であれば同様に適
用できる。

【００２９】表面層２および裏面層３の材料は、基板１
の異方性エッチングにおいて基板１と選択的にエッチン
グ可能な材料（例えば窒化シリコン、酸化シリコン等）
が適用できる。また表面層２および裏面層３は多層膜で
もさしつかえない。表面層２および裏面層３の作製方法
は従来公知の技術、例えば半導体産業で一般に用いられ
る真空蒸着法やスパッタリング法、化学気相成長法（Ｃ
ＶＤ法）などの薄膜作製技術やフォトリソグラフ技術お
よびエッチング技術を適用することができ、その作製方
法は本発明を制限するものではない。

【００３０】＜実施例２＞次に本発明のプローブユニッ
トを用いた情報処理装置の第１の態様である走査型トン
ネル顕微鏡の説明を行う。

【００３１】図６は、本発明の走査型トンネル顕微鏡の
概略図である。

【００３２】１０１は、実施例１と同じカンチレバー型
プローブ１０２を形成したシリコン基板、１０５はシリ
コン基板１０１をＺ方向に駆動する粗動用電圧素子、１
１５は粗動用電圧素子１０５及びカンチレバー型プロー
ブユニット１０２を試料表面に接近させる接近機構、１
０３は表面観察する導電性の試料で、１０４は試料１０
３をＸＹ方向に微動するＸＹ微動機構である。

【００３３】本発明の走査型トンネル顕微鏡の動作を以
下に説明する。

【００３４】接近機構１１５は。Ｚ方向の移動ステージ
からなり、手動又はモーターにより、カンチレバー型プ
ローブユニット１０２のプローブが試料１０３の表面に
粗動用電圧素子１０５のストローク内に入るように接近
させる。

【００３５】その際、顕微鏡等を用いて、目視により接
近の程度をモニターするか、もしくはカンチレバー型プ
ローブユニット１０２にサーボをかけた状態でモーター
により自動送りを行い、プローブと試料間にトンネル電
流が流れるのを検出した時点で接近を停止する。

【００３６】試料１０３の観察時には、バイアス回路１
０６によりバイアス電圧をかけられた試料１０３とプロ
ーブに間に流れるトンネル電流をトンネル電流検出回路
１０７により検出し、Ｚ方向サーボ回路１１０を通して
プローブと試料表面の平均距離が一定となるようにカン
チレバー型プローブユニット１０２をＺ方向に制御して
いる。

【００３７】その状態でカンチレバー型プローブユニッ
ト１０２をＸＹ位置制御回路１０９でＸＹ方向に走査す
ることにより試料表面の微小な凹凸により変化したトン
ネル電流が検出され、それを制御回路１１２に取り込み
、ＸＹ走査信号に同期して処理すればコンスタントハイ
トモードのＳＴＭ像が得られる。

【００３８】ＳＴＭ像は、画像処理、例えば２次元ＦＦ
Ｔなどの処理をしてディスプレイ１１４に表示される。

【００３９】その際、カンチレバー型プローブユニット
１０２のＺ方向のストロークが小さいので、装置の温度
ドリフト、試料１０３の表面の凹凸、傾きが大きいと追
従できなくなるため、粗動用電圧素子１０５を用いてト
ンネル電流検出回路１０７の信号をＺ方向粗動駆動回路
１１１を通して、０．０１〜０．１Ｈｚ程度の帯域のフ
ィードバックを行い、Ｚ方向の大きな動きに追従するよ
うに制御している。

【００４０】又観察場所を変えるときは、試料側のＸＹ
微動機構１０４をＸＹ微動駆動回路２１３によりＸＹ方
向に移動させ、所望の領域にプローブがくるようにして
観察を行う。

【００４１】本発明の走査型トンネル顕微鏡を用いるこ
とにより、試料観察を正確にしかも安定して行うことが
可能になった。

【００４２】＜実施例３＞本実施例では、本発明のカン
チレバー型プローブユニットを複数個用いた情報処理装
置の第２の態様である記録再生装置について述べる。

【００４３】図７に本装置の主要部構成及びブロック図
を示す。本図に基づいて説明すると、記録再生ヘッド１
８上には、本発明の第１実施例によるカンチレバー型プ
ローブ（７，１５）ユニットが複数配置されている。こ
れら複数のプローブ１５は、一様に媒体と対向する様に
配置してある。１９は情報記録用の記録媒体、２０は媒
体とプローブとの間に電圧を印加するための下地電極、
２１は記録媒体ホルダーである。

【００４４】前記記録媒体１９はトンネル電流発生用針
から発生するトンネル電流により記録媒体表面の形状を
凸型（Ｓｔａｕｆｅｒ，Ａｐｌｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ
ｅｒｓ，５１（４），２７，Ｊｕｌｙ，１９８７，ｐ２
４４参照）または凹型（Ｈｅｉｎｚｅｌｍａｎｎ，Ａｐ
ｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔｅｒｓ．Ｖｏｌ．５３，Ｎｏ
．２４，Ｄｅｃ．，１９８８．ｐ２４４７参照）に変形
する事が可能な金属、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（例えば
電気メモリー効果を生ずる）する有機薄膜層等よりなる
。前記電気特性が変化する有機薄膜としては、特開昭６
３−１６１５５２号公報に記載された材料が使用され、
好ましくは、ラングミュア；プロジェット膜よりなるも
のが好ましい。

【００４５】例えば石英ガラス基板の上に下地電極２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（スクアリリウムー
ビスー６−オクチルアズレン）を４層積層したもの等を
用いる。２２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、２３はデータ変調回路で変調
された信号を記録媒体１９とプローブ１５の間に電圧を
印加することで記録媒体１９上に記録するための記録電
圧印加装置である。プローブ１５を記録媒体１９に所定
間隔まで近づけ、記録電圧印加装置２３によって例えば
３Ｖ、幅５０ｎｓの矩形上パルス電圧を印加すると、記
録媒体が特製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２４を用いて、この操作をプローブ１
５で記録媒体１９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。図では示していないが、Ｘ−Ｙス
テージ２４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。インチウォーム等の制御機構を用いて行う。

【００４６】２５はプローブ１５と記録媒体１９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、２６は記録信号検出回路２５の検
出したトンネル電流信号の復調するデータ復調回路であ
る。再生時にはプローブ１５と記録媒体１９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１５と記録媒体１９間に加える。この状態
で記録媒体１９上の記録データ列に沿ってプローブ１５
にて走査中に記録信号検出回路２５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。従って
、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２６で復調することにより再生デ
ータ信号を得られる。

【００４７】２７はプローブ高さ検出回路である。この
プローブ高さ検出回路２７は記録信号検出回路２５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１５を上下動制御させるため
にｘ，ｚ軸駆動制御回路２８に命令信号を発信する。こ
れによりプローブ１５と媒体１９との間隔が略一定に保
たれる。

【００４８】２９はトラック検出回路である。トラック
検出回路２９はプローブ１５で記録媒体１９上を走査す
る際にプローブ１５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（以下これらを
トラックと称する）からのずれを検出する回路である。

【００４９】以上のデータ変調回路２２、記録電圧印加
装置２３、記録信号検出回路２５、データ復調回路２６
、プローブ高さ検出回路２７、ｘ，ｚ軸駆動制御回路２
８で記録再生用回路トラック検出回路２９を形成する。

【００５０】記録再生ヘッド１８においては、記録再生
用回路３０が記録媒体に対向する複数のプローブ及びそ
の駆動機構それぞれに１つずつ設けられており、各プロ
ーブによる記録、再生、各プローブの変位制御（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。

【００５１】上述した実施例はすべて記録再生装置であ
るが、記録または再生のみの装置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。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、カンチレバー型プ
ローブユニットにおいて、基板を裏面からエッチングし
て表面にカンチレバーを形成する際に、結晶方位（１１
０）面を主面とするシリコン基板を用いて、基板主面に
垂直なＳｉ（１１１）等価面を持つ貫通穴を作製するこ
とにより、該貫通穴の表面開口部の大きさ及び形状が基
板の厚さに依存せず、該貫通穴上に作製されたカンチレ
バーの長さを一定にすることが出来、また破損の原因も
除去出来る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプローブユニットの斜視図である。

【図２】本発明のプローブユニットの製造工程を示す図
である。

【図３】従来技術におけるプローブユニットの問題点を
示した図である。

【図４】従来技術におけるプローブユニットの問題点を
示した図である。

【図５】従来技術におけるプローブユニットの問題点を
示した図である。

【図６】本発明の情報処理装置の第１の態様を示す構成
概略図である。

【図７】本発明の情報処理装置の第２の態様を示す構成
概略図である。

【符号の説明】

１　　シリコン基板 ２　　表面層 ３　　裏面層 ４・５　　Ｓｉ（１１１）等価面 ６　　基板貫通穴 ７　　カンチレバー ８　　マーカー孔 ９・１０　　電圧体層 １１・１２・１３　　電極層 １４　　絶縁体層 １５　　トンネル電流発生用プローブ １６　　トンネル電流取り出し電極 １７　　カンチレバーの根元部分 １８　　記録再生ヘッド １９　　記録媒体 ２０　　下地電極 ２１　　記録媒体ホルダー ２２　　データ変調回路 ２３　　記録電圧印加回路 ２４　　Ｘ−Ｙステージ ２５　　記録信号検出 ２６　　データ復調回路 ２７　　プローブ高さ検出回路 ２８　　Ｘ，Ｙ軸駆動制御回路 ２９　　トラック検出回路 ３０　　記録再生用回路

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　圧電体薄膜及び該圧電体薄膜を逆圧電
   効果により変位させるための電極を有し、且つ自由端部
   に情報入出力用のプローブを備えたカンチレバー型プロ
   ーブを、単結晶シリコン基板のＳｉ（１１１）等価面を
   もった貫通穴上に設けたプローブユニットであって、該
   単結晶シリコン基板の主面が結晶方位Ｓｉ（１１０）面
   であることを特徴とするプローブユニット。
2. 【請求項２】　　前記カンチレバー型プローブが、２層
   の電圧体薄膜の界面及び上下面に電極層を設けた積層体
   からなる請求項１に記載のプローブユニット。
3. 【請求項３】　　請求項１又は２に記載のプローブユニ
   ット、該プローブを変位させるための駆動手段、該駆動
   手段を制御する制御手段、該プローブと観察すべき試料
   媒体との距離を調整する手段及びプローブと試料の間に
   電圧を印加する手段を備えたことを特徴とする情報処理
   装置。
4. 【請求項４】　　請求項３に記載の情報処理装置が走査
   型トンネル顕微鏡であることを特徴とする情報処理装置
   。
5. 【請求項５】　　請求項１又は２に記載のプローブユニ
   ット、該プローブを変位させるための駆動手段、該駆動
   手段を制御する制御手段、該プローブと記録媒体との距
   離を調整する手段及びプローブと記録媒体の間に電圧を
   印加する手段を備えたことを特徴とする情報処理装置。
6. 【請求項６】　　請求項５に記載の情報処理装置が記録
   再生装置であることを特徴とする情報処理装置。
7. 【請求項７】　　請求項５に記載の電圧印加手段が、パ
   ルス電圧印加手段であることを特徴とする情報処理装置
   。
8. 【請求項８】　　請求項５に記載の電圧印加手段が、バ
   イアス電圧印加手段であることを特徴とする情報処理装
   置。
9. 【請求項９】　　請求項３又は５に記載の制御手段が、
   媒体とプローブとの間に流れるトンネル電流の検出結果
   に基づき、該カンチレバーを変位させるためのバイアス
   電圧を変化させ、その信号をカンチレバーを構成する電
   極に付与するものであることを特徴とする情報処理装置
   。
10. 【請求項１０】　　請求項５に記載の記録媒体が電気メ
    モリー効果を有することを特徴とする情報処理装置。
11. 【請求項１１】　　請求項５に記載の記録媒体の表面が
    、非導電性であることを特徴とする情報処理装置。