JPH0763548A - カンチレバー型プローブ、及びそれを有する走査型トンネル顕微鏡並びに情報処理装置 - Google Patents
カンチレバー型プローブ、及びそれを有する走査型トンネル顕微鏡並びに情報処理装置Info
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- JPH0763548A JPH0763548A JP5229682A JP22968293A JPH0763548A JP H0763548 A JPH0763548 A JP H0763548A JP 5229682 A JP5229682 A JP 5229682A JP 22968293 A JP22968293 A JP 22968293A JP H0763548 A JPH0763548 A JP H0763548A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）や情報処理
装置に用いられ、変位のダイナミックレンジを広く得る
カンチレバー型プローブを提供する。 【構成】 基板１１上に形成された固定電極１２と、基
板１１上に支持された対向電極を兼ねる導電性のカンチ
レバー１５と、この自由端部に設けられた探針１５とを
備える静電駆動方式のカンチレバー型プローブにおい
て、カンチレバー１５の固定電極１２方向への変形を抑
制する構造部材１４を設けたことを特徴とする。 【効果】 表面の凹凸や段差が比較的大きな試料や記録
媒体に対しても、良好なＳＴＭ測定や記録再生を行うこ
とが可能である。
装置に用いられ、変位のダイナミックレンジを広く得る
カンチレバー型プローブを提供する。 【構成】 基板１１上に形成された固定電極１２と、基
板１１上に支持された対向電極を兼ねる導電性のカンチ
レバー１５と、この自由端部に設けられた探針１５とを
備える静電駆動方式のカンチレバー型プローブにおい
て、カンチレバー１５の固定電極１２方向への変形を抑
制する構造部材１４を設けたことを特徴とする。 【効果】 表面の凹凸や段差が比較的大きな試料や記録
媒体に対しても、良好なＳＴＭ測定や記録再生を行うこ
とが可能である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、走査型トンネル顕微鏡
（以下、「ＳＴＭ」と称す）等に用いられるカンチレバ
ー（片持ち梁）型プローブ、及びそれを用いたＳＴＭ並
びに記録媒体に対して情報の記録再生等を行う情報処理
装置に関する。
（以下、「ＳＴＭ」と称す）等に用いられるカンチレバ
ー（片持ち梁）型プローブ、及びそれを用いたＳＴＭ並
びに記録媒体に対して情報の記録再生等を行う情報処理
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、導体の表面原子の電子構造を直接
観測できるＳＴＭが開発され［Ｇ．Ｂｉｎｎｉｇ ｅｔ
ａｌ．， Ｐｈｙｓ． Ｒｅｖ． Ｌｅｔｔ．， ４
９，５７（１９８２）］、単結晶、非結晶を問わず実空
間像を高い分解能で観察できるようになった。
観測できるＳＴＭが開発され［Ｇ．Ｂｉｎｎｉｇ ｅｔ
ａｌ．， Ｐｈｙｓ． Ｒｅｖ． Ｌｅｔｔ．， ４
９，５７（１９８２）］、単結晶、非結晶を問わず実空
間像を高い分解能で観察できるようになった。
【０００３】かかるＳＴＭは試料に電流による損傷を与
えずに低電力で観察を行える利点を有しており、更に大
気中で動作させることができ、種々の材料に対して用い
ることができるため広範な応用が期待されている。最近
では導体表面に吸着した有機分子の分子像観察すら可能
であることが報告されている。
えずに低電力で観察を行える利点を有しており、更に大
気中で動作させることができ、種々の材料に対して用い
ることができるため広範な応用が期待されている。最近
では導体表面に吸着した有機分子の分子像観察すら可能
であることが報告されている。
【０００４】また、半導体微細加工技術やマイクロメカ
ニクス技術の応用により、例えば、基板としてシリコン
ウエハを用い、薄膜からなるカンチレバー上に探針を設
けたカンチレバー型プローブを搭載したコンパクトなＳ
ＴＭ装置などが開発されている。
ニクス技術の応用により、例えば、基板としてシリコン
ウエハを用い、薄膜からなるカンチレバー上に探針を設
けたカンチレバー型プローブを搭載したコンパクトなＳ
ＴＭ装置などが開発されている。
【０００５】一方では、記録再生装置、なかでも、コン
ピューターの計算情報等では大容量を有する記録装置に
対する要求がますます高まっており、半導体プロセス技
術の進展によりマイクロプロセッサーが小型化し、計算
能力が向上したために記録装置の小型化が望まれてい
る。これらの要求を満たす目的で、記録媒体との間隔が
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
マイクロプローブからなる変換器から電圧印加すること
によって記録書き込みし、トンネル電流の変化を検知す
ることにより情報の読み出しを行い最小記録面積が１０
ｎｍ平方となる記録再生装置が提案されている。
ピューターの計算情報等では大容量を有する記録装置に
対する要求がますます高まっており、半導体プロセス技
術の進展によりマイクロプロセッサーが小型化し、計算
能力が向上したために記録装置の小型化が望まれてい
る。これらの要求を満たす目的で、記録媒体との間隔が
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
マイクロプローブからなる変換器から電圧印加すること
によって記録書き込みし、トンネル電流の変化を検知す
ることにより情報の読み出しを行い最小記録面積が１０
ｎｍ平方となる記録再生装置が提案されている。
【０００６】上述したＳＴＭ及びそれを応用した記録再
生装置に搭載されるカンチレバーの駆動方法としては、
例えば、梁を圧電バイモルフ構造とした圧電バイモルフ
型や、梁に形成された対向電極と基板上に形成された固
定電極とに電圧を印加する事により静電力を働かせて梁
を変位させる静電駆動型とがあり、静電駆動型は構成が
簡単で材料の自由度が高い特徴を有する。
生装置に搭載されるカンチレバーの駆動方法としては、
例えば、梁を圧電バイモルフ構造とした圧電バイモルフ
型や、梁に形成された対向電極と基板上に形成された固
定電極とに電圧を印加する事により静電力を働かせて梁
を変位させる静電駆動型とがあり、静電駆動型は構成が
簡単で材料の自由度が高い特徴を有する。
【０００７】従来の静電駆動方式のカンチレバー型プロ
ーブは、基板表面及びカンチレバーのそれぞれに形成し
た少なくとも２電極間に電圧印加する事により静電力を
働かせて、カンチレバーを基板電極（固定電極）方向へ
撓ませる事により、カンチレバーの先端付近に形成した
探針を変位させていた。
ーブは、基板表面及びカンチレバーのそれぞれに形成し
た少なくとも２電極間に電圧印加する事により静電力を
働かせて、カンチレバーを基板電極（固定電極）方向へ
撓ませる事により、カンチレバーの先端付近に形成した
探針を変位させていた。
【０００８】かかる静電力は印加電圧の２乗に比例し、
電極間距離の２乗に反比例する。カンチレバーのばね定
数は、レバー長の３乗に反比例する。また、カンチレバ
ーの先端部の変位は、静電トルクとばねの復元トルクと
の釣り合い条件により決定される。
電極間距離の２乗に反比例する。カンチレバーのばね定
数は、レバー長の３乗に反比例する。また、カンチレバ
ーの先端部の変位は、静電トルクとばねの復元トルクと
の釣り合い条件により決定される。
【０００９】図２（ａ）は従来のカンチレバー型プロー
ブにおける印加電圧とカンチレバー先端部の変位量との
関係を示したものである。印加電圧がＶｃ（崩れ電圧）
以下では、印加電圧に対応して梁が撓むため変位量を制
御可能な領域である。しかし、Ｖｃ以上の印加電圧に対
しては、梁の復元トルクが静電トルクより小さくなるた
めに梁は基板電極（固定電極）方向に大きく変位してし
まい、印加電圧を変化させても梁先端は変位しない。い
ったんＶｃ以上の電圧を印加した後に、低電圧側へスイ
ープすると図中矢印で示したように、梁先端の変位はヒ
ステリシスを示すことになる。
ブにおける印加電圧とカンチレバー先端部の変位量との
関係を示したものである。印加電圧がＶｃ（崩れ電圧）
以下では、印加電圧に対応して梁が撓むため変位量を制
御可能な領域である。しかし、Ｖｃ以上の印加電圧に対
しては、梁の復元トルクが静電トルクより小さくなるた
めに梁は基板電極（固定電極）方向に大きく変位してし
まい、印加電圧を変化させても梁先端は変位しない。い
ったんＶｃ以上の電圧を印加した後に、低電圧側へスイ
ープすると図中矢印で示したように、梁先端の変位はヒ
ステリシスを示すことになる。
【００１０】制御可能なカンチレバー先端の変位の範囲
を広くするためには、崩れ電圧値を大きくさせる必要が
あるが、そのためにカンチレバーの復元トルクを大きく
することは、カンチレバーのばね定数を大きくすること
であり、逆に変位量が小さくなる。従って、従来のカン
チレバー型プローブでは構成全体を大きくしなければ制
御可能な変位の範囲を広くすることができないという欠
点があった。
を広くするためには、崩れ電圧値を大きくさせる必要が
あるが、そのためにカンチレバーの復元トルクを大きく
することは、カンチレバーのばね定数を大きくすること
であり、逆に変位量が小さくなる。従って、従来のカン
チレバー型プローブでは構成全体を大きくしなければ制
御可能な変位の範囲を広くすることができないという欠
点があった。
【００１１】即ち、従来のコンパクトな静電駆動方式の
カンチレバー型プローブを搭載したＳＴＭや記録再生装
置では、変位のダイナミックレンジが狭いため、表面に
大きな凹凸のある試料の測定が困難であったり、記録媒
体表面に大きな凹凸が有ると良好な記録再生を行うこと
ができないという問題があった。
カンチレバー型プローブを搭載したＳＴＭや記録再生装
置では、変位のダイナミックレンジが狭いため、表面に
大きな凹凸のある試料の測定が困難であったり、記録媒
体表面に大きな凹凸が有ると良好な記録再生を行うこと
ができないという問題があった。
【００１２】また、変位のダイナミックレンジを広くす
るためにカンチレバー型プローブ自体を大きくすると、
特に装置の高速化を図るべく集積化プローブを用いる際
に、装置の大型化に継がるという問題があった。
るためにカンチレバー型プローブ自体を大きくすると、
特に装置の高速化を図るべく集積化プローブを用いる際
に、装置の大型化に継がるという問題があった。
【００１３】本発明の目的は、上記従来技術が有する問
題点に鑑み、コンパクトな構成で変位のダイナミックレ
ンジを広くし得るカンチレバー型プローブ、さらにはそ
れを用いたより高性能なＳＴＭ並びに情報処理装置を提
供することを目的とする。
題点に鑑み、コンパクトな構成で変位のダイナミックレ
ンジを広くし得るカンチレバー型プローブ、さらにはそ
れを用いたより高性能なＳＴＭ並びに情報処理装置を提
供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
すべく成された本発明は、基板上に形成された固定電極
と、該固定電極に対向する対向電極を有し前記基板上に
支持されたカンチレバーと、該カンチレバーの自由端部
に設けられた探針とを備え、前記固定電極と前記対向電
極間に電圧を印加して、前記カンチレバーを変位させう
るカンチレバー型プローブにおいて、前記カンチレバー
の前記固定電極方向への変形を抑制する構造部材を設け
たことを特徴とするカンチレバー型プローブであり、ま
た、上記本発明のカンチレバー型プローブを備え、前記
探針で試料を相対走査し、且つ、前記固定電極と前記対
向電極間の静電力により、前記カンチレバーを走査面に
垂直な方向に変位させる静電駆動方式の走査型トンネル
顕微鏡であり、さらには、上記本発明のカンチレバー型
プローブを備え、前記探針を記録媒体に近接させ、該探
針と記録媒体との間に電圧を印加して情報の記録及び／
又は再生を行う情報処理装置である。
すべく成された本発明は、基板上に形成された固定電極
と、該固定電極に対向する対向電極を有し前記基板上に
支持されたカンチレバーと、該カンチレバーの自由端部
に設けられた探針とを備え、前記固定電極と前記対向電
極間に電圧を印加して、前記カンチレバーを変位させう
るカンチレバー型プローブにおいて、前記カンチレバー
の前記固定電極方向への変形を抑制する構造部材を設け
たことを特徴とするカンチレバー型プローブであり、ま
た、上記本発明のカンチレバー型プローブを備え、前記
探針で試料を相対走査し、且つ、前記固定電極と前記対
向電極間の静電力により、前記カンチレバーを走査面に
垂直な方向に変位させる静電駆動方式の走査型トンネル
顕微鏡であり、さらには、上記本発明のカンチレバー型
プローブを備え、前記探針を記録媒体に近接させ、該探
針と記録媒体との間に電圧を印加して情報の記録及び／
又は再生を行う情報処理装置である。
【００１５】以下、本発明を図面を用いて説明する。
【００１６】図１は本発明の静電駆動方式のカンチレバ
ー型プローブの一例を示す断面模式図である。図中、１
１は基板、１２は固定電極、１３は支持体、１４は本発
明の特徴である構造部材、１５は対向電極を兼ねる導電
性のカンチレバー、１６は先端の尖った導電性の探針で
ある。カンチレバーの探針側表面には絶縁膜及び探針の
電極配線が形成されているが、図では省略してある。
ー型プローブの一例を示す断面模式図である。図中、１
１は基板、１２は固定電極、１３は支持体、１４は本発
明の特徴である構造部材、１５は対向電極を兼ねる導電
性のカンチレバー、１６は先端の尖った導電性の探針で
ある。カンチレバーの探針側表面には絶縁膜及び探針の
電極配線が形成されているが、図では省略してある。
【００１７】図１（ａ）に示す様に、カンチレバー１５
を変位させない状態において、構造部材１４とカンチレ
バー１５とは接触せずに僅かのギャップを有している。
カンチレバー・固定電極間に徐々に電圧を印加していく
と、カンチレバー１５は固定電極１２側へ撓み、やがて
構造部材１４に接触する（図１（ｂ））。更に印加電圧
を上げていくと、構造部材１４がカンチレバー１５の新
しい固定端となり、カンチレバー１５のレバー長がＬか
らＬ’と短くなり（図１（ｃ））、ばね定数が大きくな
る。
を変位させない状態において、構造部材１４とカンチレ
バー１５とは接触せずに僅かのギャップを有している。
カンチレバー・固定電極間に徐々に電圧を印加していく
と、カンチレバー１５は固定電極１２側へ撓み、やがて
構造部材１４に接触する（図１（ｂ））。更に印加電圧
を上げていくと、構造部材１４がカンチレバー１５の新
しい固定端となり、カンチレバー１５のレバー長がＬか
らＬ’と短くなり（図１（ｃ））、ばね定数が大きくな
る。
【００１８】この印加電圧に対するカンチレバー先端の
変位量をグラフ化したのが、図２（ｂ）である。同図中
の曲線（イ）は構造部材１４に接触する前のカンチレバ
ー１５（レバー長Ｌ、ばね定数小）先端部の静電力によ
る変位を示しており、曲線（ロ）は構造部材１４に接触
した後のカンチレバー１５（レバー長Ｌ’、ばね定数
大）先端部の変位を示している。図２（ａ）に示した本
発明に係る構造部材１４を有しない従来のカンチレバー
の変位特性では崩れ電圧Ｖｃが低く駆動範囲（ダイナミ
ックレンジ）が狭かったが、本発明のように構造部材１
４を設けることにより、カンチレバーの変位に伴いばね
定数を大きくすることが可能となり、崩れ電圧Ｖｃを高
くすることができる。これによりダイナミックレンジを
大きくすることが可能となる。
変位量をグラフ化したのが、図２（ｂ）である。同図中
の曲線（イ）は構造部材１４に接触する前のカンチレバ
ー１５（レバー長Ｌ、ばね定数小）先端部の静電力によ
る変位を示しており、曲線（ロ）は構造部材１４に接触
した後のカンチレバー１５（レバー長Ｌ’、ばね定数
大）先端部の変位を示している。図２（ａ）に示した本
発明に係る構造部材１４を有しない従来のカンチレバー
の変位特性では崩れ電圧Ｖｃが低く駆動範囲（ダイナミ
ックレンジ）が狭かったが、本発明のように構造部材１
４を設けることにより、カンチレバーの変位に伴いばね
定数を大きくすることが可能となり、崩れ電圧Ｖｃを高
くすることができる。これによりダイナミックレンジを
大きくすることが可能となる。
【００１９】即ち、本発明においては、構造部材の大き
さや形状あるいはその位置を適宜設計することにより片
持ち梁に所望のばね定数を与えることでダイナミックレ
ンジを大きくすることが可能である。また、構造部材を
複数個設けることにより、ばね定数を３段階以上とする
ことも可能である。また、この構造部材の材料としては
その設計により導電性材料でも良い。更には、基板側に
限らずカンチレバーの基板側に形成したり、あるいは、
カンチレバーと基板との間に中空に浮いた構成とするこ
とも可能である。
さや形状あるいはその位置を適宜設計することにより片
持ち梁に所望のばね定数を与えることでダイナミックレ
ンジを大きくすることが可能である。また、構造部材を
複数個設けることにより、ばね定数を３段階以上とする
ことも可能である。また、この構造部材の材料としては
その設計により導電性材料でも良い。更には、基板側に
限らずカンチレバーの基板側に形成したり、あるいは、
カンチレバーと基板との間に中空に浮いた構成とするこ
とも可能である。
【００２０】
【実施例】実施例１ 本発明の静電駆動型ＳＴＭについて説明する。図３は本
実施例の静電駆動型ＳＴＭにおけるカンチレバー型プロ
ーブの断面及びその電気系を示した模式図である。図４
は図３に示したカンチレバー型プローブの作製工程の概
略図である。図３及び図４中、１１は基板、１２は固定
電極、１３は支持体、１４は構造部材、１５は対向電極
を兼ねる導電性のカンチレバー、１６は探針、３１及び
３２は絶縁膜、３３はトンネル電流配線、３４は試料、
３５はカンチレバー駆動ユニット、３６はトンネル電流
検出ユニット、３７は制御ユニット、４１は犠牲層であ
る。
実施例の静電駆動型ＳＴＭにおけるカンチレバー型プロ
ーブの断面及びその電気系を示した模式図である。図４
は図３に示したカンチレバー型プローブの作製工程の概
略図である。図３及び図４中、１１は基板、１２は固定
電極、１３は支持体、１４は構造部材、１５は対向電極
を兼ねる導電性のカンチレバー、１６は探針、３１及び
３２は絶縁膜、３３はトンネル電流配線、３４は試料、
３５はカンチレバー駆動ユニット、３６はトンネル電流
検出ユニット、３７は制御ユニット、４１は犠牲層であ
る。
【００２１】ここで先ず、図４を用いて本実施例におけ
るカンチレバー型プローブの作製工程について説明す
る。
るカンチレバー型プローブの作製工程について説明す
る。
【００２２】（ａ）シリコン基板１１表面に、絶縁膜３
１として窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）膜を通常の化学的気
相成長（ＣＶＤ）法で厚さ約１μｍ堆積した。次に酸化
シリコン（Ｓｉ Ｏ2）膜を通常のスパッタ成膜法により
厚さ約２μｍ堆積した。
１として窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）膜を通常の化学的気
相成長（ＣＶＤ）法で厚さ約１μｍ堆積した。次に酸化
シリコン（Ｓｉ Ｏ2）膜を通常のスパッタ成膜法により
厚さ約２μｍ堆積した。
【００２３】（ｂ）ＳｉＯ2膜を通常のフォトリソ・エ
ッチング法によりパターニングして支持体１３及び構造
部材１４とした。次に、構造部材１４の表面をエッチン
グして支持体１３より０．２μｍ薄くした。
ッチング法によりパターニングして支持体１３及び構造
部材１４とした。次に、構造部材１４の表面をエッチン
グして支持体１３より０．２μｍ薄くした。
【００２４】ここで構造部材１４の厚さ（高さ）及びそ
の位置を選ぶことにより、カンチレバーが構造部材１４
に接触した後のばね定数を、即ち図２（ｂ）で示した曲
線（ロ）を、ある程度任意に設計可能である。
の位置を選ぶことにより、カンチレバーが構造部材１４
に接触した後のばね定数を、即ち図２（ｂ）で示した曲
線（ロ）を、ある程度任意に設計可能である。
【００２５】次に、タングステン膜を通常の蒸着法によ
り堆積後、通常のフォトリソ・エッチング法によりパタ
ーニングして固定電極１２とした。
り堆積後、通常のフォトリソ・エッチング法によりパタ
ーニングして固定電極１２とした。
【００２６】（ｃ）犠牲層４１として酸化亜鉛（Ｚｎ
Ｏ）をバイアススパッタ法により、厚さ２μｍ堆積し
た。ここで、バイアススパッタ法を用いたのは犠牲層４
１の表面を平滑にするためであり、犠牲層表面を平滑に
できる方法であればバイアススパッタ法に限らない。
Ｏ）をバイアススパッタ法により、厚さ２μｍ堆積し
た。ここで、バイアススパッタ法を用いたのは犠牲層４
１の表面を平滑にするためであり、犠牲層表面を平滑に
できる方法であればバイアススパッタ法に限らない。
【００２７】更に、ＣＶＤ法によりポリシリコン膜を厚
さ約１μｍ堆積し、リンイオンを約１×１０16ｃｍ-2注
入した後に、ＣＶＤ法により後に絶縁膜３２となるＳｉ
3Ｎ4膜を厚さ約０．３μｍ堆積し、窒素雰囲気で１１０
０℃、６０分の活性化熱処理を行った。更に通常の蒸着
法により後にトンネル電流配線３３となるＡｌを厚さ約
０．２μｍ堆積した。
さ約１μｍ堆積し、リンイオンを約１×１０16ｃｍ-2注
入した後に、ＣＶＤ法により後に絶縁膜３２となるＳｉ
3Ｎ4膜を厚さ約０．３μｍ堆積し、窒素雰囲気で１１０
０℃、６０分の活性化熱処理を行った。更に通常の蒸着
法により後にトンネル電流配線３３となるＡｌを厚さ約
０．２μｍ堆積した。
【００２８】（ｄ）上述のＡｌ，Ｓｉ3Ｎ4，ポリシリコ
ン膜を、通常のフォトリソ・エッチング法でパターニン
グすることにより、それぞれトンネル電流配線３３、絶
縁膜３２、カンチレバー本体１５とした。次に、カンチ
レバー１５の先端付近に、斜法蒸着リフトオフ法［Ｃ．
Ａ． Ｓｐｉｎｄｔ ｅｔ ａｌ．， Ｊ． Ａｐｐ
ｌ． Ｐｈｙｓ．， ４７（１２）、５２４８（１９７
６）］によるタングステンの探針１６を形成した。この
探針の形成に関しては、電解研磨法によるタングステン
ワイヤ探針を接着する方法など、作製方法は問わない。
また、その材料としてもＡｕなどタングステンに限らな
い。
ン膜を、通常のフォトリソ・エッチング法でパターニン
グすることにより、それぞれトンネル電流配線３３、絶
縁膜３２、カンチレバー本体１５とした。次に、カンチ
レバー１５の先端付近に、斜法蒸着リフトオフ法［Ｃ．
Ａ． Ｓｐｉｎｄｔ ｅｔ ａｌ．， Ｊ． Ａｐｐ
ｌ． Ｐｈｙｓ．， ４７（１２）、５２４８（１９７
６）］によるタングステンの探針１６を形成した。この
探針の形成に関しては、電解研磨法によるタングステン
ワイヤ探針を接着する方法など、作製方法は問わない。
また、その材料としてもＡｕなどタングステンに限らな
い。
【００２９】（ｅ）ＺｎＯ犠牲層４１を酢酸溶液でエッ
チング除去した後、基板乾燥してカンチレバー１５を基
板１１よりリリースし、カンチレバー型プローブの作製
工程が終了した。
チング除去した後、基板乾燥してカンチレバー１５を基
板１１よりリリースし、カンチレバー型プローブの作製
工程が終了した。
【００３０】この様にして作製したカンチレバー型プロ
ーブを、図３のような電気系に接続し、静電駆動型ＳＴ
Ｍとして電流一定モードで試料表面の凹凸を測定した。
構造部材１４を有しない従来のカンチレバー型プローブ
と比較して、探針先端（カンチレバー先端）の変位量を
大きくできたことにより、試料表面の大きな凹凸にも探
針が追従することが可能となり、ダイナミックレンジの
広いＳＴＭ像が得られた。
ーブを、図３のような電気系に接続し、静電駆動型ＳＴ
Ｍとして電流一定モードで試料表面の凹凸を測定した。
構造部材１４を有しない従来のカンチレバー型プローブ
と比較して、探針先端（カンチレバー先端）の変位量を
大きくできたことにより、試料表面の大きな凹凸にも探
針が追従することが可能となり、ダイナミックレンジの
広いＳＴＭ像が得られた。
【００３１】また、上記と同様の作製方法により、カン
チレバーの長手方向に高さの異なる２個の構造部材１
４，１４’を形成したカンチレバー型プローブを用い
て、静電駆動型ＳＴＭを構成した例を図５に示す。この
様にカンチレバーが撓むにつれてカンチレバーに順次接
触する高さの異なる構造部材を２個以上設けることによ
り、カンチレバーのばね定数を更に細かく設定可能であ
る。即ち、図２（ｂ）に示した変位−印加電圧曲線を３
曲線以上とすることが可能となり、崩れ電圧Ｖｃをより
高く設定できるので、カンチレバー先端部の変位のダイ
ナミックレンジを更に広げることが可能となる。
チレバーの長手方向に高さの異なる２個の構造部材１
４，１４’を形成したカンチレバー型プローブを用い
て、静電駆動型ＳＴＭを構成した例を図５に示す。この
様にカンチレバーが撓むにつれてカンチレバーに順次接
触する高さの異なる構造部材を２個以上設けることによ
り、カンチレバーのばね定数を更に細かく設定可能であ
る。即ち、図２（ｂ）に示した変位−印加電圧曲線を３
曲線以上とすることが可能となり、崩れ電圧Ｖｃをより
高く設定できるので、カンチレバー先端部の変位のダイ
ナミックレンジを更に広げることが可能となる。
【００３２】実施例２ 図３に示した構成の静電駆動型ＳＴＭを情報処理装置と
して用い、記録媒体に対して情報の記録再生を行った例
について説明する。
して用い、記録媒体に対して情報の記録再生を行った例
について説明する。
【００３３】本実施例では試料３４に代わる記録媒体と
して、スクアリリウム−ビス−６−オクチルアズレン
（ＳＯＡＺ）を、ラングミュアーブロジェット（ＬＢ）
法を用いて金電極基板上に８層累積したものを用いた。
して、スクアリリウム−ビス−６−オクチルアズレン
（ＳＯＡＺ）を、ラングミュアーブロジェット（ＬＢ）
法を用いて金電極基板上に８層累積したものを用いた。
【００３４】探針１６を記録媒体表面に接触させ、記録
媒体の金電極基板と探針との間に電圧を印加して記録を
行い、更に流れる電流を検出することにより再生を行っ
た結果、良好な記録再生特性が得られた。
媒体の金電極基板と探針との間に電圧を印加して記録を
行い、更に流れる電流を検出することにより再生を行っ
た結果、良好な記録再生特性が得られた。
【００３５】構造部材１４を有しない従来のカンチレバ
ー型プローブを用いた場合は、記録媒体の垂直方向変位
のダイナミックレンジが狭いために、記録媒体表面に２
次元的に複数の情報の記録再生を行う場合、記録媒体表
面が平滑であることが必須条件であった。しかしなが
ら、本発明のカンチレバー型プローブは構造部材１４の
存在によりダイナミックレンジが広いので、記録媒体表
面に比較的大きな凹凸あるいは段差等が存在しても記録
再生を再現性良く行うことができた。
ー型プローブを用いた場合は、記録媒体の垂直方向変位
のダイナミックレンジが狭いために、記録媒体表面に２
次元的に複数の情報の記録再生を行う場合、記録媒体表
面が平滑であることが必須条件であった。しかしなが
ら、本発明のカンチレバー型プローブは構造部材１４の
存在によりダイナミックレンジが広いので、記録媒体表
面に比較的大きな凹凸あるいは段差等が存在しても記録
再生を再現性良く行うことができた。
【００３６】実施例３ 本発明のカンチレバー型プローブにおける構造部材をカ
ンチレバー状に形成した例を図６を用いて説明する。図
６（ａ）はカンチレバー型プローブの模式的斜視図、図
６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ’断面の模式図である。
図中１１は基板、１２は固定電極、１５は対向電極を兼
ねる導電性のカンチレバー本体、１６は探針、３１及び
３２は絶縁膜、３３はトンネル電流配線、６１及び６３
は絶縁性支持体、６２はカンチレバー状の構造部材であ
る。
ンチレバー状に形成した例を図６を用いて説明する。図
６（ａ）はカンチレバー型プローブの模式的斜視図、図
６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ’断面の模式図である。
図中１１は基板、１２は固定電極、１５は対向電極を兼
ねる導電性のカンチレバー本体、１６は探針、３１及び
３２は絶縁膜、３３はトンネル電流配線、６１及び６３
は絶縁性支持体、６２はカンチレバー状の構造部材であ
る。
【００３７】本カンチレバー型プローブの作製工程は実
施例１とほぼ同様に、半導体プロセス、マイクロメカニ
クス技術の犠牲層法等を用いた。カンチレバー状の構造
部材６２としはカンチレバー本体１５と同様にポリシリ
コン膜を用いた。この構造部材６２の梁長、幅、厚さ等
を変えることにより、本カンチレバー型プローブのばね
定数を任意に設定することが可能である。
施例１とほぼ同様に、半導体プロセス、マイクロメカニ
クス技術の犠牲層法等を用いた。カンチレバー状の構造
部材６２としはカンチレバー本体１５と同様にポリシリ
コン膜を用いた。この構造部材６２の梁長、幅、厚さ等
を変えることにより、本カンチレバー型プローブのばね
定数を任意に設定することが可能である。
【００３８】本構成のカンチレバー型プローブは、構造
部材６２自体を弾性体であるカンチレバーで作製したた
め、探針１６を支持するカンチレバー１５が構造部材６
２に接触した後のカンチレバー１５のばね定数は変位量
の２次以上の関数となり、実施例１とは異なる。
部材６２自体を弾性体であるカンチレバーで作製したた
め、探針１６を支持するカンチレバー１５が構造部材６
２に接触した後のカンチレバー１５のばね定数は変位量
の２次以上の関数となり、実施例１とは異なる。
【００３９】本構成のカンチレバー型プローブを用いて
先の実施例と同様の電気系と共に情報処理装置を構成
し、実施例２に示したのと同様の記録媒体に対して情報
の記録再生を行った結果、良好な記録再生特性が得られ
た。また、表面凹凸の大きな記録媒体に対しても、従来
に比べてより一層再現性良く記録再生を行うことができ
た。
先の実施例と同様の電気系と共に情報処理装置を構成
し、実施例２に示したのと同様の記録媒体に対して情報
の記録再生を行った結果、良好な記録再生特性が得られ
た。また、表面凹凸の大きな記録媒体に対しても、従来
に比べてより一層再現性良く記録再生を行うことができ
た。
【００４０】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明のカンチレバ
ー型プローブは、コンパクトな構成のままで変位のダイ
ナミックレンジを広くすることが可能となり、これを用
いた本発明のＳＴＭは、表面の凹凸や段差が比較的大き
な試料に対してもＳＴＭ測定が可能となった。また、本
発明の情報処理装置は、表面凹凸や段差が比較的大きな
記録媒体に対しても良好な記録再生を行うことが可能と
なった。
ー型プローブは、コンパクトな構成のままで変位のダイ
ナミックレンジを広くすることが可能となり、これを用
いた本発明のＳＴＭは、表面の凹凸や段差が比較的大き
な試料に対してもＳＴＭ測定が可能となった。また、本
発明の情報処理装置は、表面凹凸や段差が比較的大きな
記録媒体に対しても良好な記録再生を行うことが可能と
なった。
【図１】本発明のカンチレバー型プローブの一例を示す
断面模式図である。
断面模式図である。
【図２】カンチレバー先端の変位と印加電圧との関係を
説明するための図である。
説明するための図である。
【図３】実施例１にて示す本発明の静電駆動型ＳＴＭの
模式図である。
模式図である。
【図４】図３のＳＴＭに用いたカンチレバー型プローブ
の作製工程を説明するための概略図である。
の作製工程を説明するための概略図である。
【図５】２つの構造部材を有する本発明のカンチレバー
型プローブを用いて構成したＳＴＭの模式図である。
型プローブを用いて構成したＳＴＭの模式図である。
【図６】カンチレバー状の構造部材を有する本発明のカ
ンチレバー型プローブの模式図である。
ンチレバー型プローブの模式図である。
１１ 基板 １２ 固定電極 １３ 支持体 １４ 構造部材 １５ カンチレバー本体 １６ 探針 ３１，３２ 絶縁膜 ３３ トンネル電流配線 ３４ 試料 ３５ カンチレバー駆動ユニット ３６ トンネル電流検出ユニット ３７ 制御ユニット ４１ 犠牲層 ６１ 絶縁性支持体 ６２ カンチレバー状構造部材 ６３ 絶縁性支持体
Claims (5)
- 【請求項１】 基板上に形成された固定電極と、該固定
電極に対向する対向電極を有し前記基板上に支持された
カンチレバーと、該カンチレバーの自由端部に設けられ
た探針とを備え、前記固定電極と前記対向電極間に電圧
を印加して、前記カンチレバーを変位させうるカンチレ
バー型プローブにおいて、 前記カンチレバーの前記固定電極方向への変形を抑制す
る構造部材を設けたことを特徴とするカンチレバー型プ
ローブ。 - 【請求項２】 前記構造部材が、前記カンチレバーと前
記基板との間に位置し、該カンチレバーのばね定数を変
化させうるものであることを特徴とする請求項１に記載
のカンチレバー型プローブ。 - 【請求項３】 前記構造部材が、カンチレバー構造であ
ることを特徴とする請求項１又は２に記載のカンチレバ
ー型プローブ。 - 【請求項４】 請求項１〜３いずれかに記載のカンチレ
バー型プローブを備え、前記探針で試料を相対走査し、
且つ、前記固定電極と前記対向電極間の静電力により、
前記カンチレバーを走査面に垂直な方向に変位させる静
電駆動方式の走査型トンネル顕微鏡。 - 【請求項５】 請求項１〜３いずれかに記載のカンチレ
バー型プローブを備え、前記探針を記録媒体に近接さ
せ、該探針と記録媒体との間に電圧を印加して情報の記
録及び／又は再生を行う情報処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5229682A JPH0763548A (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | カンチレバー型プローブ、及びそれを有する走査型トンネル顕微鏡並びに情報処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5229682A JPH0763548A (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | カンチレバー型プローブ、及びそれを有する走査型トンネル顕微鏡並びに情報処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0763548A true JPH0763548A (ja) | 1995-03-10 |
Family
ID=16896046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5229682A Withdrawn JPH0763548A (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | カンチレバー型プローブ、及びそれを有する走査型トンネル顕微鏡並びに情報処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0763548A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11108940A (ja) * | 1997-08-04 | 1999-04-23 | Seiko Instruments Inc | 走査プローブ顕微鏡 |
| WO2000010016A1 (fr) * | 1998-08-12 | 2000-02-24 | Tokyo Electron Limited | Contacteur et procede de production de contacteur |
| JP2000055936A (ja) * | 1998-08-12 | 2000-02-25 | Tokyo Electron Ltd | コンタクタ |
| US6307392B1 (en) | 1997-10-28 | 2001-10-23 | Nec Corporation | Probe card and method of forming a probe card |
| JP2004286615A (ja) * | 2003-03-24 | 2004-10-14 | Denso Corp | 半導体加速度センサ |
| WO2006049133A1 (ja) * | 2004-11-02 | 2006-05-11 | Tokyo Electron Limited | プローブ |
| JP2011112620A (ja) * | 2009-11-30 | 2011-06-09 | Mitsubishi Electric Corp | 加速度センサ |
-
1993
- 1993-08-24 JP JP5229682A patent/JPH0763548A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11108940A (ja) * | 1997-08-04 | 1999-04-23 | Seiko Instruments Inc | 走査プローブ顕微鏡 |
| US6307392B1 (en) | 1997-10-28 | 2001-10-23 | Nec Corporation | Probe card and method of forming a probe card |
| KR100309303B1 (ko) * | 1997-10-28 | 2001-11-15 | 가네꼬 히사시 | 프로브 카드 및 프로브 카드의 제조방법 |
| WO2000010016A1 (fr) * | 1998-08-12 | 2000-02-24 | Tokyo Electron Limited | Contacteur et procede de production de contacteur |
| JP2000055936A (ja) * | 1998-08-12 | 2000-02-25 | Tokyo Electron Ltd | コンタクタ |
| USRE41515E1 (en) | 1998-08-12 | 2010-08-17 | Tokyo Electron Limited | Contactor and production method for contactor |
| JP2004286615A (ja) * | 2003-03-24 | 2004-10-14 | Denso Corp | 半導体加速度センサ |
| WO2006049133A1 (ja) * | 2004-11-02 | 2006-05-11 | Tokyo Electron Limited | プローブ |
| JP2011112620A (ja) * | 2009-11-30 | 2011-06-09 | Mitsubishi Electric Corp | 加速度センサ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001031 |