JPH0771953A - Interatomic force microscope, magnetic force microscope, reproducing device and recording reproducing device - Google Patents

Interatomic force microscope, magnetic force microscope, reproducing device and recording reproducing device

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JPH0771953A
JPH0771953A JP24029093A JP24029093A JPH0771953A JP H0771953 A JPH0771953 A JP H0771953A JP 24029093 A JP24029093 A JP 24029093A JP 24029093 A JP24029093 A JP 24029093A JP H0771953 A JPH0771953 A JP H0771953A
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JP
Japan
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probe
semiconductor substrate
electrode
displacement
force microscope
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JP24029093A
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Inventor
Yoshiki Uda
芳己 宇田
Hirotsugu Takagi
博嗣 高木
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Canon Inc
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Abstract

PURPOSE:To provide an interatomic force microscope that measures the three- dimensional configuration of a sample surface in a scale of nanometer, and devices to which it is applied. CONSTITUTION:The interatomic force microscope is provided with a mechanical moving portion 103 formed on a first electrically conductive semiconductor substrate 101, a probe 105 secured to the mechanical moving portion 103 to detect an interatomic force acting on a subject for measurement, and an electrode 106, and the displacement of the probe 105 due to the interatomic force is detected form change in conductivity between a second electrically conductive source region 108 and drain region 109 which are formed on the semiconductor substrate 101. The mechanical displacement can thus be read directly as change in amount of current, so that need for positioning the mechanical moving portion and a displacement detecting system relative to each other is eliminated, resulting in enhanced controllability.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、試料表面の三次元形状
をナノメートルスケールで測定する原子間力顕微鏡(A
tomic Force Microscope,以下
「AFM」と記す)および磁力顕微鏡に関するものであ
る。さらに本発明は上記AFMを利用した再生装置、お
よび記録再生装置に関するものである。
The present invention relates to an atomic force microscope (A) for measuring the three-dimensional shape of a sample surface on a nanometer scale.
tomographic force microscope (hereinafter referred to as "AFM") and a magnetic force microscope. Furthermore, the present invention relates to a reproducing apparatus and a recording / reproducing apparatus using the above AFM.

【0002】[0002]

【従来の技術】AFMは、試料表面に対して1nm以下
の距離まで探針を接近させた時に試料と探針の間に働く
原子間力を探針を支持しているカンチレバー(弾性体)
の撓む量(変位量)から検出し、この原子間力を一定に
保つように試料と探針との距離を制御しながら試料表面
を走査することにより試料表面の三次元形状を1nm以
下の分解能で観察するものである(Binnig e
t.al,Phys.Rev.Lett.56,9,p
930(1986))。AFMによると、走査型トンネ
ル顕微鏡(Scanning Tunneling M
icroscope、以下「STM」と記す)のよう
に、試料が導電性である必要がなく、絶縁性試料、特に
半導体レジスト面や生体高分子などの表面を原子、分子
のオーダーで観察できるため、広い応用が期待されてい
る。
2. Description of the Related Art AFM is a cantilever (elastic body) that supports the atomic force acting between the sample and the probe when the probe is brought closer to the sample surface to a distance of 1 nm or less.
Of the sample surface while controlling the distance between the sample and the probe so as to keep this atomic force constant, the three-dimensional shape of the sample surface is determined to be 1 nm or less. It is to be observed at resolution (Binnig e
t. al, Phys. Rev. Lett. 56,9, p
930 (1986)). According to AFM, a scanning tunneling microscope (Scanning Tunneling M
Since it is not necessary for the sample to be electrically conductive (e.g., microscope, hereafter referred to as "STM"), it is possible to observe an insulating sample, especially the surface of a semiconductor resist surface or a biopolymer on the order of atoms or molecules. Applications are expected.

【0003】図7、図8に従来のAFMを示す。AFM
は基本的には試料表面に対向させる探針801、及びこ
れを支持するカンチレバー802、試料と探針間に働く
原子間力によるカンチレバーの変位量検出手段、探針に
対する試料の相対的な位置を三次元で制御する手段から
構成される。
7 and 8 show a conventional AFM. AFM
Is basically a probe 801 facing the sample surface, a cantilever 802 supporting the probe, a displacement detecting means of the cantilever due to an atomic force acting between the sample and the probe, and a relative position of the sample with respect to the probe. It consists of three-dimensional control means.

【0004】従来のカンチレバーの変位量検出手段とし
ては、図7に示すようにカンチレバー802の背後から
光を照射し、その反射光スポットの位置ずれ量から求め
る光てこ法や、図8に示すような、カンチレバー802
の背後に導電性探針901を接近して配置し、カンチレ
バー802と導電性探針901の間に流れるトンネル電
流を一定に保てるように導電性探針の位置を制御し、そ
の制御量から求めるトンネル電流法がある。
As a conventional cantilever displacement amount detecting means, as shown in FIG. 7, light is applied from the back of the cantilever 802, and an optical lever method is obtained from the amount of positional deviation of the reflected light spot, or as shown in FIG. Cantilever 802
A conductive probe 901 is disposed close to the back of the probe, and the position of the conductive probe is controlled so that the tunnel current flowing between the cantilever 802 and the conductive probe 901 can be kept constant, and the control amount is obtained. There is a tunnel current method.

【0005】さらにEP0290648では、図9に示
すような、カンチレバー802の背後に対向した電極1
001を設け、その容量変化を電流に変換して変位量を
検出するコンデンサ状の容量変化法が開示されている。
Further, in EP 0290648, the electrode 1 facing the back of the cantilever 802 as shown in FIG.
There is disclosed a capacitor-like capacitance change method in which 001 is provided and the change in capacitance is converted into a current to detect the amount of displacement.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記光
てこ法では光線をカンチレバー裏面に当てるための調整
治具、レンズ803やミラーなどの光学部品、2分割フ
ォトダイオード804の位置調整治具、また、トンネル
電流法ではカンチレバー裏面に対する導電性探針901
の位置調整治具等、カンチレバー変位量検出手段の機械
的構成が複雑で大きくなってしまう。そのため、床振動
や音響振動、温度ドリフトなどの外乱の影響でその機械
的構成に位置ずれが生じたり、剛性の低下による共振が
起こったりして、カンチレバー変位量検出分解能に限界
を生じていた。
However, in the above optical lever method, an adjusting jig for applying a light beam to the back surface of the cantilever, an optical component such as a lens 803 and a mirror, a position adjusting jig for the two-divided photodiode 804, and In the tunnel current method, a conductive probe 901 for the back surface of the cantilever
The mechanical structure of the cantilever displacement amount detecting means such as the position adjusting jig is complicated and large. For this reason, the mechanical structure is displaced due to the influence of disturbances such as floor vibration, acoustic vibration, and temperature drift, or resonance occurs due to a decrease in rigidity, which limits the resolution of cantilever displacement detection.

【0007】また、容量変化法では、得られる電流量は
対向した電極(すなわち、コンデンサー)の容量に依存
しているため、電極は一定の大きさの電極面積が必要
で、電極面積を少なくした場合、静電容量の低下により
所望の検出電流が得られず、検出感度を損なわずに検出
部を小型化するには支障があった。
Further, in the capacitance change method, the amount of current obtained depends on the capacitance of the opposing electrodes (that is, the capacitors), so that the electrodes require a certain size of electrode area, and the electrode area is reduced. In this case, a desired detection current cannot be obtained due to the decrease in capacitance, and there is a problem in downsizing the detection unit without impairing the detection sensitivity.

【0008】本発明の目的とするところは、上記従来技
術が有する問題点に鑑み、変位部と検出部との相対的位
置合わせが不要で外乱の影響を受けにくく、変位量を高
感度に検出できると共に、より小型化が可能なAFMや
磁力顕微鏡、更にはこのAFMを利用した再生装置およ
び記録再生装置を提供することにある。
The object of the present invention is, in view of the problems of the above-mentioned prior art, that relative displacement between the displacement portion and the detection portion is unnecessary, the influence of disturbance is less likely, and the displacement amount is detected with high sensitivity. An object of the present invention is to provide an AFM and a magnetic force microscope that can be further downsized and further a reproducing apparatus and a recording / reproducing apparatus using the AFM.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段及び作用】すなわち、本発
明(1)は、第1の導電型の半導体基体上に形成された
機械可動部と、該機械可動部に固定され被測定物との原
子間力を検知するプローブおよび電極を備え、該プロー
ブの前記原子間力による変位を、前記半導体基体に形成
した1組の第2の導電型の領域間の導電率変化により検
知する原子間力顕微鏡であり、本発明(2)は、第1の
導電型の半導体基体上に形成された機械可動部と、該機
械可動部に固定され被測定物との磁気力を検知するプロ
ーブおよび電極を備え、該プローブの前記磁気力による
変位を、前記半導体基体に形成した1組の第2の導電型
の領域間の導電率変化により検知する磁力顕微鏡であ
り、本発明(3)は、第1の導電型の半導体基体上に形
成された機械可動部と、該機械可動部に固定されたプロ
ーブおよび電極を備え、記録媒体に記録された情報に対
応するプローブの変位を、前記半導体基体に形成した1
組の第2の導電型の領域間の導電率変化により検知する
再生装置であり、本発明(4)は、第1の導電型の半導
体基体上に形成された機械可動部と、該機械可動部に固
定されたプローブおよび電極を備え、該プローブとの間
に電圧を印加することにより情報の記録が可能な記録媒
体に対して記録を行ない、記録媒体に記録された情報に
対応するプローブの変位を、前記半導体基体に形成した
1組の第2の導電型の領域間の導電率変化により検知す
る記録再生装置である。
That is, according to the present invention (1), a mechanical movable portion formed on a first conductive type semiconductor substrate and an object to be measured fixed to the mechanical movable portion are provided. An atomic force including a probe and an electrode for detecting an atomic force, and detecting a displacement of the probe due to the atomic force by a change in conductivity between a pair of second conductivity type regions formed on the semiconductor substrate. The present invention (2) provides a mechanical movable portion formed on a first conductive type semiconductor substrate, a probe fixed to the mechanical movable portion and an electrode for detecting a magnetic force with an object to be measured. A magnetic force microscope comprising: a displacement of the probe due to the magnetic force, which is detected by a change in conductivity between a pair of regions of the second conductivity type formed in the semiconductor substrate. Movable part formed on a conductive semiconductor substrate Comprises a fixed probe and the electrode in the machine moving part, a displacement of the probe corresponding to the information recorded on a recording medium, it is formed in the semiconductor substrate 1
The present invention (4) is a reproducing device for detecting by a change in conductivity between the regions of the second conductivity type of a set, and the present invention (4) provides a mechanical movable part formed on a semiconductor substrate of the first conductivity type, and the mechanical movable part. Of the probe corresponding to the information recorded on the recording medium, which is provided with a probe and an electrode fixed to a portion, and which records on a recording medium capable of recording information by applying a voltage between the probe and the electrode. A recording / reproducing apparatus for detecting a displacement by a change in conductivity between a pair of regions of the second conductivity type formed on the semiconductor substrate.

【0010】本発明に係るプローブの変位量を検出する
手段について図を用いて説明する。
A means for detecting the displacement amount of the probe according to the present invention will be described with reference to the drawings.

【0011】図1は本発明の特徴を最も良く表わす図で
あり、図1(a)は変位検出手段(AFM検知部)の斜
視図、図1(b)は図1(a)のA−A面における断面
図である。同図において101は第1の導電型の半導体
基体、102は第1の導電型と異なる第2の導電型のソ
ース領域108と基体検出領域(チャネル領域)110
を介して隣接する第2の導電型のドレイン領域109か
らなる電流検出手段、103はカンチレバー状の機械可
動部、105及び106は機械可動部103に固定され
ているプローブ及び電極(可動電極)である。ソース領
域108とドレイン領域109は、図1(b)に示され
るように可動電極106に対し一定の距離を介して併設
されている。
FIG. 1 is a view best showing the features of the present invention. FIG. 1 (a) is a perspective view of a displacement detecting means (AFM detecting portion), and FIG. 1 (b) is A- of FIG. 1 (a). It is sectional drawing in the A surface. In the figure, 101 is a semiconductor substrate of a first conductivity type, 102 is a source region 108 and a substrate detection region (channel region) 110 of a second conductivity type different from the first conductivity type.
A current detection means composed of a drain region 109 of the second conductivity type adjacent to each other via 103, 103 is a cantilever-shaped mechanical movable portion, and 105 and 106 are probes and electrodes (movable electrodes) fixed to the mechanical movable portion 103. is there. As shown in FIG. 1B, the source region 108 and the drain region 109 are provided side by side with the movable electrode 106 with a certain distance.

【0012】本構成で物理量として例えば原子間力を検
出する場合、まず、プローブ105を被測定物に近付け
ると、これらの間に働く原子間力が梁状の機械可動部1
03に伝達される。機械可動部103はカンチレバー状
になっているため、この力により撓む。さらに、この撓
み量は、可動電極106に電圧を印加し、半導体基体表
面内のドレイン領域109とソース領域108の間(以
下、「基体検出領域」あるいは「チャネル領域」とい
う)の抵抗を変化させ、ソース−ドレイン領域間に印加
した電圧による電流変化として検出することができる。
When detecting, for example, an atomic force as a physical quantity in this configuration, first, when the probe 105 is brought close to the object to be measured, the atomic force acting between them is beam-shaped mechanical movable portion 1.
It is transmitted to 03. Since the mechanical movable portion 103 has a cantilever shape, it is bent by this force. Further, this amount of deflection changes the resistance between the drain region 109 and the source region 108 (hereinafter referred to as “substrate detection region” or “channel region”) in the surface of the semiconductor substrate by applying a voltage to the movable electrode 106. , Can be detected as a change in current due to the voltage applied between the source and drain regions.

【0013】この電流検出手段102は、基本的には、
MOS(Metal−Oxide−Semicondu
ctor)型電界効果トランジスタのゲート酸化膜を取
り除き、ゲート電極に相当する可動電極106の高さ
が、チャネル領域110に対して変位するようにしたも
のである。従って、可動電極106とチャネル領域11
0との間の空間を真空などの空間で構成されたゲート絶
縁層と考えることができ、従来のMOS型FETの動作
原理から本発明に係る電流検出手段の動作原理を理解す
ることができる。
This current detecting means 102 is basically
MOS (Metal-Oxide-Semicondu)
The gate oxide film of the ctor) field effect transistor is removed so that the height of the movable electrode 106 corresponding to the gate electrode is displaced with respect to the channel region 110. Therefore, the movable electrode 106 and the channel region 11
The space between 0 and 0 can be considered as a gate insulating layer formed by a space such as a vacuum, and the operating principle of the current detecting means according to the present invention can be understood from the operating principle of the conventional MOS FET.

【0014】すなわち、本発明のAFMにおいて、MO
S型FETのゲート電極に相当する可動電極106に対
して逆バイアス電圧を印加すると、ソース領域108と
ドレイン領域109で挟まれた部分に反転層によるチャ
ネルが形成される。プローブ105に原子間力が働くこ
とにより機械可動部103が変位し、可動電極106が
基体検出領域すなわちチャネル領域110に対して、遠
ざかる方向か近づく方向に変位する。可動電極106が
半導体基体101の表面から遠ざかる場合には、チャネ
ル領域110において誘起される電荷の量が急激に減少
し、チャネルが薄くなり、ソース−ドレイン間の抵抗が
増大する。一方、可動電極106が半導体基体101の
表面に近づく場合には、チャネル領域110において誘
起される電荷の量が急激に増加し、チャネルが厚くなっ
て、ソース−ドレイン間の抵抗が減少する。従って、可
動電極106に一定の逆バイアス電圧を印加した状態で
ソース領域−ドレイン領域間の抵抗を測定することによ
り、可動電極106の変位量を直接知ることができ、こ
の変位量から被測定物の形状を求めることができる。
That is, in the AFM of the present invention, the MO
When a reverse bias voltage is applied to the movable electrode 106 corresponding to the gate electrode of the S-type FET, a channel formed by the inversion layer is formed in the portion sandwiched between the source region 108 and the drain region 109. When the atomic force acts on the probe 105, the mechanical movable portion 103 is displaced, and the movable electrode 106 is displaced toward or away from the substrate detection region, that is, the channel region 110. When the movable electrode 106 moves away from the surface of the semiconductor substrate 101, the amount of charges induced in the channel region 110 sharply decreases, the channel becomes thin, and the resistance between the source and the drain increases. On the other hand, when the movable electrode 106 approaches the surface of the semiconductor substrate 101, the amount of charges induced in the channel region 110 rapidly increases, the channel becomes thicker, and the resistance between the source and the drain decreases. Therefore, it is possible to directly know the displacement amount of the movable electrode 106 by measuring the resistance between the source region and the drain region while applying a constant reverse bias voltage to the movable electrode 106. The shape of can be obtained.

【0015】電流検出手段により検出される電流Id
は、ドレイン飽和領域においては次式(式1)で表せら
れる。この式は、可動電極であるゲートの下に真空の空
間(距離Tvac ,誘電率εvac )があり、その下の基体
検出領域であるチャネルの表面には酸化膜(距離Tox
誘電率εox)がある場合を示している。
The current Id detected by the current detecting means
Is expressed by the following formula (Formula 1) in the drain saturation region. In this equation, there is a vacuum space (distance T vac , dielectric constant ε vac ) under the gate which is the movable electrode, and an oxide film (distance T ox ,
The case where there is a dielectric constant ε ox ) is shown.

【0016】[0016]

【数1】 [Equation 1]

【0017】Vd:ドレイン電圧(V) Vd=Vg−Vt Vg:ゲート・ソース間電圧(V) Vt:ゲートしきい値電圧(V) μ :電子or正孔の移動度(m2 /V−s) W :チャネル幅(m) L :ドレインからソースまでのチャネル長(m) εox:酸化膜の誘電率(F/m) εvac :真空の誘電率(F/m) Tox:ゲート下部チャネル上の酸化膜の厚さ(m) Tvac :ゲート下部空間の厚さ(m)Vd: drain voltage (V) Vd = Vg-Vt Vg: gate-source voltage (V) Vt: gate threshold voltage (V) μ: electron or hole mobility (m 2 / V-) s) W: Channel width (m) L: Channel length from drain to source (m) ε ox : Dielectric constant of oxide film (F / m) ε vac : Dielectric constant of vacuum (F / m) Tox : Gate Thickness of oxide film on lower channel (m) T vac : Thickness of space under gate (m)

【0018】この式でわかるように、本発明のAFMを
現実的なサイズでの出力を考えた場合、可動電極のサイ
ズは、チャネルの距離Lと幅Wに相当し、そのW/L比
が大きいほど検出電流は大きくなる。したがって、装置
をより小型化しつつ(すなわち可動電極のサイズの小型
化)、十分な検出能力を確保できるサイズの一例として
は、W=30μm,L=5μmのW/L比6が考えられ
る。この時、可動電極下部の空間Tvac は3000Å、
酸化膜厚Tox250Åとして装置を製作することは容易
である。測定での、ドレイン電圧(Vd=Vg−Vt)
は、通常のMOSFETで使用される電圧領域である5
Vとすると、この場合計算上得られる出力電流は、約1
00μAである。これは、仮に可動電極が0.1Å変位
した場合、数nAの検出電流値が得られることになる。
AFMの検出感度としての分解能は、望ましくは、0.
1Å、通常1Åあれば十分であるため、仮に1MΩの抵
抗を後段のオペアンプに並列に接続すれば数mVの電圧
として得られ、AFM自体や後段の測定回路のノイズレ
ベルに対しても十分な検出能力がある。
As can be seen from this equation, when considering the output of the AFM of the present invention at a realistic size, the size of the movable electrode corresponds to the distance L and width W of the channel, and its W / L ratio is The larger the value, the larger the detection current. Therefore, a W / L ratio of 6 where W = 30 μm and L = 5 μm is conceivable as an example of a size that can ensure sufficient detection capability while reducing the size of the device (that is, reducing the size of the movable electrode). At this time, the space T vac under the movable electrode is 3000 Å,
It is easy to fabricate a device with an oxide film thickness Tox 250Å. Drain voltage (Vd = Vg-Vt) in measurement
Is the voltage range used in a normal MOSFET 5
Assuming V, the calculated output current in this case is about 1
It is 00 μA. This means that if the movable electrode is displaced by 0.1 Å, a detected current value of several nA will be obtained.
The resolution as the detection sensitivity of the AFM is preferably 0.
Since 1 Å, usually 1 Å is enough, if a resistor of 1 MΩ is connected in parallel to the operational amplifier in the subsequent stage, it can be obtained as a voltage of several mV, and sufficient detection is possible even for the noise level of the AFM itself and the measuring circuit in the subsequent stage. I have the ability.

【0019】従って、図1に示したような構成をAFM
に応用し検出能力を得るためには、可動電極106下部
の空間サイズ(Tvac )は、可動電極106のW/L比
をMOSFETで一般的である10以下とし、基体検出
領域110の安定化のために酸化膜などの保護層(数百
〜数千Å)を設けると、十数μm以下に設定する必要が
ある。さらに、高い分解能(1Å以下)を求める場合
は、1μm以下であればなおよい。
Therefore, the configuration shown in FIG.
In order to obtain the detection capability by applying to the above, the space size (T vac ) of the lower part of the movable electrode 106 is set such that the W / L ratio of the movable electrode 106 is 10 or less, which is generally used in MOSFET, and the substrate detection region 110 is stabilized. Therefore, if a protective layer (several hundred to several thousand Å) such as an oxide film is provided, it is necessary to set the thickness to 10 μm or less. Furthermore, when a high resolution (1 Å or less) is required, 1 μm or less is more preferable.

【0020】電流検出手段102の形成は、通常のMO
SFETプロセスを応用することで形成でき、さらに上
部の機械可動部103(一体化されている可動電極10
6を含む)は、半導体基体101の基体検出領域110
以外の部分にスペーサ層を積層し、このスペーサ層の上
面に機械可動部を積層すればよい。機械可動部を可動状
態にするためにスペーサ層の不要部分を除去する手段が
必要であるが、これは半導体プロセス技術を応用したマ
イクロメカニクス技術でよく使われる方法で積層材料の
選択比の差を利用する犠牲層プロセスを用いれば容易に
形成可能である。尚、機械可動部を導電性材料で形成す
る場合には、特に可動電極と区別すること無く一体化さ
れる。この場合において、先述した可動電極への逆バイ
アス電圧は、導電性の機械可動部に印加される。
The current detecting means 102 is formed by a normal MO.
It can be formed by applying the SFET process, and further, the mechanical movable portion 103 on the upper side (the movable electrode 10 integrated
6 includes a substrate detection region 110 of the semiconductor substrate 101.
It suffices to stack a spacer layer on a portion other than the above and stack a mechanical movable portion on the upper surface of this spacer layer. A means for removing unnecessary portions of the spacer layer is required to make the mechanically movable portion movable. This is a method often used in micromechanics technology that applies semiconductor process technology, and it is possible to reduce the difference in the selection ratio of laminated materials. It can be easily formed by using the sacrificial layer process to be used. When the mechanical movable portion is made of a conductive material, it is integrated without distinction from the movable electrode. In this case, the above-mentioned reverse bias voltage to the movable electrode is applied to the electrically conductive mechanical movable portion.

【0021】半導体基体101と可動電極106の間に
は、スペーサ層107で空間領域が確保されているが、
半導体基体の表面、特に基体検出領域110の安定化を
考えて、図1に示されるようにチャネル保護層111と
して薄い酸化膜を表面に設けてもよい。また、硫化物、
リン化合物などを用いて半導体基体の表面のダングリン
グボンドの安定化を行ってもよい。
A space region is secured by the spacer layer 107 between the semiconductor substrate 101 and the movable electrode 106.
In consideration of stabilizing the surface of the semiconductor substrate, particularly the substrate detection region 110, a thin oxide film may be provided on the surface as the channel protection layer 111 as shown in FIG. Also, sulfide,
The dangling bond on the surface of the semiconductor substrate may be stabilized by using a phosphorus compound or the like.

【0022】さらに本発明においては、図1に示したよ
うな構成に加えて、温度変化などの影響を受け検出基準
が変動してもこれを比較補正できるようにするなどの目
的で、この変位量検出手段と略等価な電界効果トランジ
スターを一体に設けることもできる。
Further, in the present invention, in addition to the configuration as shown in FIG. 1, even if the detection reference changes due to the influence of temperature change or the like, this displacement can be compared and corrected. It is also possible to integrally provide a field effect transistor which is substantially equivalent to the quantity detecting means.

【0023】また、本発明においては、前述の変位検出
手段を同一半導体基体上に複数形成しマルチプローブと
することにより、同時に試料の複数箇所から作用する力
を検出することが可能である。
Further, in the present invention, by forming a plurality of the displacement detecting means on the same semiconductor substrate to form a multi-probe, it is possible to detect the forces acting from a plurality of points on the sample at the same time.

【0024】以上、本発明に係るプローブの変位検出手
段についてAFMを例に説明したが、本発明の磁力顕微
鏡さらにはAFMを利用した本発明の再生装置および記
録再生装置においても同様の構成で同様に作用するもの
である。
Although the displacement detecting means of the probe according to the present invention has been described above using the AFM as an example, the magnetic microscope of the present invention and the reproducing apparatus and the recording / reproducing apparatus of the present invention using the AFM have the same configuration. To act on.

【0025】[0025]

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below.

【0026】実施例1 図1に示したような変位検出手段を搭載したAFMの実
施例を説明する。
Embodiment 1 An embodiment of the AFM equipped with the displacement detecting means as shown in FIG. 1 will be described.

【0027】先ず、図2を用いて本実施例における変位
検出手段の製造方法について説明する。図2は、図1
(b)と同じ断面から見た場合の製造工程の概念図であ
り、以下工程順に同図(a)から(i)まで説明する。
First, a method of manufacturing the displacement detecting means in this embodiment will be described with reference to FIG. 2 is shown in FIG.
It is a conceptual diagram of a manufacturing process when seen from the same cross section as (b), and will be described below in order of process from (a) to (i) of the same drawing.

【0028】まず、P型の半導体基体101の表面に約
3000Åほど熱酸化膜201を形成した(同図
(a))後、ポリシリコン202を薄膜成膜法にて4μ
mほど堆積した(同図(b))後、ポリシリコン層を可
動電極106と一体の機械可動部形状に加工した(同図
(c))。次に、ソース領域108,ドレイン領域10
9を形成するためにソースとドレイン領域となる部分以
外をレジスト203で保護した(同図(d))後、イオ
ン注入法によりP(リン)イオン204をドープした。
この場合、熱酸化膜の厚さが少し厚くイオン注入が非効
率的であったため、熱酸化膜の一部をライトエッチした
後、イオン注入を実施し、ソース領域108とドレイン
領域109を形成した(同図(e))。次に、ソースと
ドレイン領域の半導体特性を安定的に得るために950
〜1000℃程度の温度でアニールを実施した(不図
示)。次に、ソースとドレインの配線電極112,11
3を設けるため、ソースとドレイン領域の一部にコンタ
クトホール205を開けた(同図(f))後、ニッケル
の配線電極を双方に形成した(同図(g))。次に、機
械可動部の上に原子間力を検出するプローブ105を設
けるために、レジスト206を塗布した後、プローブを
設ける部分のみ柱状にレジストを除去した後、同図
(h)のようにニッケルを蒸着法により成膜した。この
時、レジストが蒸着材料を部分的にさえぎることにより
可動電極106上にはニッケルが円錐状に堆積し、その
後、レジスト206を除去することによりプローブ10
5を作成した。最後に同図(a)で作成した熱酸化膜2
01を他の材料と選択的にエッチングされる手段で除去
し機械可動部及びその構成部である可動電極106の下
部に空間207を作成した(同図(i))。具体的には
フッ酸によって選択的に酸化膜を除去した。
First, a thermal oxide film 201 of about 3000 Å is formed on the surface of a P-type semiconductor substrate 101 (FIG. 9A), and then polysilicon 202 is formed to a thickness of 4 μm by a thin film forming method.
After depositing about m (FIG. 2 (b)), the polysilicon layer was processed into the shape of the mechanical movable portion integrated with the movable electrode 106 (FIG. 2 (c)). Next, the source region 108 and the drain region 10
In order to form No. 9, a portion other than the source and drain regions was protected by a resist 203 (FIG. 3D), and then P (phosphorus) ions 204 were doped by an ion implantation method.
In this case, since the thermal oxide film was a little thick and the ion implantation was inefficient, a part of the thermal oxide film was lightly etched and then the ion implantation was performed to form the source region 108 and the drain region 109. ((E) of the same figure). Next, in order to obtain stable semiconductor characteristics of the source and drain regions, 950
Annealing was performed at a temperature of about 1000 ° C (not shown). Next, the source and drain wiring electrodes 112 and 11
In order to provide No. 3, a contact hole 205 was formed in a part of the source and drain regions ((f) in the figure), and then nickel wiring electrodes were formed on both sides ((g) in the figure). Next, in order to provide the probe 105 for detecting the atomic force on the mechanical movable portion, after applying the resist 206, the resist is removed in a columnar shape only in the portion where the probe is provided, and then as shown in FIG. Nickel was deposited by vapor deposition. At this time, the resist partially blocks the vapor deposition material to deposit nickel in a conical shape on the movable electrode 106, and then the resist 206 is removed to remove the probe 10.
5 was created. Finally, the thermal oxide film 2 created in FIG.
01 was removed by means of selective etching with other materials, and a space 207 was created under the mechanical movable portion and the movable electrode 106 which is the constituent portion (FIG. 7 (i)). Specifically, the oxide film was selectively removed with hydrofluoric acid.

【0029】以上の工程で本発明に係る変位検出手段を
作成した。この場合、基体検出領域110であるチャネ
ル領域は、ソース領域108とドレイン領域109の間
に作成されており、その間隔は図2(c)で形成した可
動電極106の幅により規定されている。
The displacement detecting means according to the present invention is produced through the above steps. In this case, the channel region, which is the substrate detection region 110, is formed between the source region 108 and the drain region 109, and the distance between them is defined by the width of the movable electrode 106 formed in FIG. 2C.

【0030】また、本実施例においては基体検出領域1
10の上に酸化膜を設けたものも作成した。その製造方
法は図2の工程での一例として示すと、同図(a)〜
(i)までは同様に作成した後、全体を熱処理して熱酸
化膜を250Å程度設けた。
Further, in this embodiment, the substrate detection area 1
A device having an oxide film on 10 was also prepared. The manufacturing method is shown as an example in the step of FIG.
After the steps up to (i) were similarly prepared, the whole was heat-treated to provide a thermal oxide film of about 250 Å.

【0031】以上のような工程で作成された図1に示し
たような変位検出手段を用いて構成した本実施例のAF
Mを図3を用いて説明する。本実施例で作成した変位検
出手段301に対向して置かれた試料302をXYZ駆
動素子303によってZ方向に機械可動部103である
ところのカンチレバー上のプローブ105に対して1n
m以下の距離まで接近させる。ここでプローブ105と
試料302表面との間に働く原子間力によってカンチレ
バーに撓みが生じるが、この撓み量を一定にするように
(すなわち原子間力を一定にするように)、Z方向フィ
ードバック信号回路308で発生したフィードバック信
号を増幅回路310を介してXYZ駆動素子303に加
え、プローブ105と試料302との間隔を制御する。
さらにコンピュータ305からの走査信号をもとにX方
向走査信号回路306,Y方向走査信号回路307によ
ってそれぞれX方向走査信号,Y方向走査信号をXYZ
駆動素子303に加え、プローブ105に対して相対的
に試料302をXY2次元方向に走査する。この時、試
料表面の凹凸に応じてカンチレバーの撓み量を一定にす
るためのZ方向フィードバック信号から凹凸の深さ,高
さを検知することができる。コンピュータ305におい
て、試料表面の凹凸の2次元分布データを取得し、これ
を表示装置309に表示する。
The AF of the present embodiment constructed by using the displacement detecting means shown in FIG.
M will be described with reference to FIG. The sample 302 placed facing the displacement detecting means 301 prepared in the present embodiment is moved by the XYZ drive element 303 to the probe 105 on the cantilever, which is the mechanical movable portion 103 in the Z direction, by 1 n.
Approach up to a distance of m or less. Here, the cantilever bends due to the interatomic force acting between the probe 105 and the surface of the sample 302. In order to keep this amount of deflection constant (that is, to keep the interatomic force constant), a Z-direction feedback signal is generated. The feedback signal generated in the circuit 308 is applied to the XYZ driving element 303 via the amplifier circuit 310 to control the distance between the probe 105 and the sample 302.
Further, based on the scanning signal from the computer 305, the X-direction scanning signal circuit 306 and the Y-direction scanning signal circuit 307 respectively output the X-direction scanning signal and the Y-direction scanning signal to XYZ.
In addition to the drive element 303, the sample 302 is scanned in the XY two-dimensional directions relative to the probe 105. At this time, the depth and height of the unevenness can be detected from the Z-direction feedback signal for keeping the amount of bending of the cantilever constant according to the unevenness of the sample surface. The computer 305 acquires the two-dimensional distribution data of the unevenness of the sample surface and displays it on the display device 309.

【0032】なお、プローブ105の材料としてFe,
Co,Niなどの磁性体材料を用いると、上記と同様の
動作により磁力顕微鏡として磁性試料表面磁区構造を観
察することができる。
As the material of the probe 105, Fe,
When a magnetic material such as Co or Ni is used, the magnetic domain surface structure of the magnetic sample can be observed as a magnetic force microscope by the same operation as described above.

【0033】実際に試作した装置での検出電流は、製造
上の問題などで計算値より幾分低い値が得られたが、後
段の抵抗値の最適化などでほぼ設計通りの出力電圧を得
ることができた。
The detected current in the actually manufactured device was somewhat lower than the calculated value due to manufacturing problems and the like, but an output voltage almost as designed was obtained by optimizing the resistance value in the subsequent stage. I was able to.

【0034】実施例2 図4は本発明の第2の実施例を示したもので、図1の変
位検出手段の一部として、その近傍に、401のMOS
FETを一体型で付加したものである。MOSFET4
01の部分を図4(b)に示す断面図により詳しく説明
すると、408がソース領域、409はドレイン領域、
410はチャネル領域、402はゲート絶縁層、412
と413はそれぞれソースとドレインの配線電極であ
り、406はゲートである。この作成方法は、図2と基
本的に同じ工程を用いて製造され、MOSFET401
が同時に作成されたものである。ただし、図2(i)に
おいて熱酸化膜201をエッチングして空間207を可
動電極106下部に作成する時、ゲート406下部の熱
酸化膜402を残すためにレジストで保護して作成し
た。
Embodiment 2 FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. As a part of the displacement detecting means of FIG.
It is an integrated type of FET. MOSFET 4
The part 01 will be described in detail with reference to the sectional view shown in FIG. 4B. 408 is a source region, 409 is a drain region,
410 is a channel region, 402 is a gate insulating layer, 412
Reference numerals 413 and 413 respectively denote source and drain wiring electrodes, and 406 denotes a gate. This fabrication method is manufactured by using basically the same process as in FIG.
Was created at the same time. However, in FIG. 2I, when the thermal oxide film 201 was etched to form the space 207 under the movable electrode 106, the thermal oxide film 402 under the gate 406 was protected by a resist so as to remain.

【0035】以上のような工程で作成された図4に示し
たような変位検出手段を用いて図3と同様のAFMを構
成した。一体に形成されているMOSFET401に補
償回路(不図示)を設置したこと以外は、図3と基本的
に構成は同一であるので説明は省略する。
An AFM similar to that shown in FIG. 3 was constructed by using the displacement detecting means shown in FIG. 4 produced through the above steps. The configuration is basically the same as that of FIG. 3 except that a compensation circuit (not shown) is installed in the MOSFET 401 formed integrally, and thus the description thereof is omitted.

【0036】このようなAFMを用いると、変位検出手
段の中に電流検出手段102とその構成が空間部の有無
以外は同じ、MOSFET401が等価的であるため、
このMOSFETの信号を補償回路(不図示)に接続
し、変位量の変化によって検出される電気信号と比較し
て、温度ドリフトなどの変化から検出信号の絶対値を補
償することができるため、より一層検出精度が向上し、
信頼性の高いものとなった。
When such an AFM is used, the current detection means 102 is the same as the current detection means 102 in the displacement detection means except that there is a space portion, and the MOSFET 401 is equivalent.
Since the signal of this MOSFET is connected to a compensation circuit (not shown) and compared with an electric signal detected by a change in displacement amount, the absolute value of the detected signal can be compensated for from a change such as temperature drift. Detection accuracy is further improved,
It became reliable.

【0037】実施例3 本実施例では図4に示した変位検出手段のプローブ10
5を導電性材料で形成し、図5に示されるようにこのプ
ローブ105と記録媒体との間に記録用電圧を印加する
手段として、記録用電圧印加回路501とプローブ配線
電極502とを設け、これを用いて図3に示したような
AFMを構成して記録再生装置とした。
Embodiment 3 In this embodiment, the probe 10 of the displacement detecting means shown in FIG. 4 is used.
5, a recording voltage applying circuit 501 and a probe wiring electrode 502 are provided as means for applying a recording voltage between the probe 105 and the recording medium as shown in FIG. Using this, an AFM as shown in FIG. 3 was constructed to be a recording / reproducing device.

【0038】本実施例では試料302として、プローブ
との間に電圧を印加することにより情報の記録が可能な
記録媒体を用いている。この記録媒体としては、前述の
ように局所的電圧印加、電界印加、電流によって局所的
な形状変化を生ずるものを用いる。
In this embodiment, as the sample 302, a recording medium capable of recording information by applying a voltage between the probe and the sample is used. As this recording medium, a recording medium that locally changes its shape by applying a voltage, an electric field, or a current as described above is used.

【0039】例えば、金属又は金属化合物の薄膜、具体
的にはAu,Al或いはAppl.Phys. Let
t. 51,244(1987)(Staufer他)
に示されているRh−Zr合金かTe−Ti合金,Te
−Se合金,Te−C,H系材料又はアモルファスシリ
コン等の半導体薄膜等を用いることが出来る。また、A
ppl. Phys. Lett. 55,1727
(1989)(Albrecht他)に示されているよ
うなグラファイト表面への電圧パルス印加によるエッチ
ング法などを用いることができ、本実施例ではAuの薄
膜を用いた。より具体的には、ヘキ開したマイカ上に蒸
着法によってAuを1,000Å程度設けたものを用い
た。尚、再生は先の実施例と同様の動作により行うこと
ができる。
For example, a thin film of a metal or a metal compound, specifically Au, Al or Appl. Phys. Let
t. 51,244 (1987) (Staufer et al.)
Rh-Zr alloy or Te-Ti alloy, Te
A semiconductor thin film such as —Se alloy, Te—C, H-based material or amorphous silicon can be used. Also, A
ppl. Phys. Lett. 55,1727
(1989) (Albrecht et al.), An etching method by applying a voltage pulse to the surface of graphite can be used, and in the present embodiment, a thin film of Au was used. More specifically, the one in which Au of about 1,000 Å was provided on the cleaved mica by the vapor deposition method was used. Incidentally, the reproduction can be performed by the same operation as that of the previous embodiment.

【0040】実施例4 図6は、本発明に係る変位検出手段の構成を横型とし、
さらに準粗動の物理量検出部の送り機構を一体で設けた
ものである。さらには、物理量検出部としてのプローブ
105が受けた物理量を変位に変換する機械可動部が、
カンチレバーではなく両持ち梁状弾性ばねである実施例
である。
Embodiment 4 FIG. 6 shows that the displacement detecting means according to the present invention has a horizontal configuration,
Further, the feeding mechanism of the semi-coarse physical quantity detection unit is integrally provided. Furthermore, a mechanical movable unit that converts a physical quantity received by the probe 105 as a physical quantity detection unit into a displacement,
In this embodiment, a cantilever elastic spring is used instead of a cantilever.

【0041】図6において、101は半導体基体、10
2は電流検出手段、103は機械可動部、105はプロ
ーブである。両持ち梁状弾性ばねからなる機械可動部1
03には、電流検出手段102の近傍に位置するように
可動電極106が設けられている。また、701は弾性
サスペンション、702,703は櫛形電極であるとこ
ろの可動部と固定部である。全体の構造は図6(a)の
A−A面における断面(図6(b))に示すように、櫛
形電極固定部703以外は、半導体基体101上に中空
に浮いた構造にした。また、電流検出手段102は、ソ
ース領域108、ドレイン領域109、基体検出領域
(チャネル)110で構成されている。
In FIG. 6, 101 is a semiconductor substrate and 10 is a semiconductor substrate.
2 is a current detecting means, 103 is a mechanical movable part, and 105 is a probe. Mechanical movable part 1 consisting of a cantilevered elastic spring
In 03, the movable electrode 106 is provided so as to be located in the vicinity of the current detection means 102. 701 is an elastic suspension, and 702 and 703 are a movable part and a fixed part which are comb-shaped electrodes. As shown in the cross section (FIG. 6 (b)) taken along the line AA of FIG. 6 (a), the entire structure has a structure that is hollow above the semiconductor substrate 101 except for the comb-shaped electrode fixing portion 703. The current detecting means 102 is composed of a source region 108, a drain region 109, and a substrate detecting region (channel) 110.

【0042】上記構造のうち、機械可動部や弾性サスペ
ンション並びに櫛形アクチュエータなどは、半導体プロ
セス技術を応用したマイクロメカニクスの加工技術を用
いて容易に製造することができた。
Among the above structures, the mechanical movable portion, the elastic suspension, the comb-shaped actuator and the like could be easily manufactured by using the processing technology of micromechanics applying the semiconductor process technology.

【0043】さらに、電流検出手段102は、図2の工
程図で説明したソースとドレイン領域を作成する技術と
基本的に同様に行った。ただし、本構造は可動電極がソ
ースとドレインの上面にはない構造であるため、そのチ
ャネル間の規定はレジストパターンを作成し、これにイ
オン注入することにより作製した。最後に、可動電極を
側面に作成するために、ソースとドレイン領域の可動電
極側となる側面をドライエッチング法により削り、同時
に可動電極部を含む変形梁や櫛形電極、弾性サスペンシ
ョンなどを加工し、可動電極をソースとドレイン領域の
側面に形成した。
Further, the current detecting means 102 is basically the same as the technique for forming the source and drain regions described in the process diagram of FIG. However, in this structure, since the movable electrode is not on the upper surface of the source and the drain, the regulation between the channels was made by forming a resist pattern and ion-implanting the resist pattern. Finally, in order to create the movable electrode on the side surface, the side surface of the source and drain regions that will be the movable electrode side is shaved by a dry etching method, and at the same time, the deformed beam including the movable electrode portion, the comb-shaped electrode, the elastic suspension, etc. are processed. Movable electrodes were formed on the side surfaces of the source and drain regions.

【0044】本構造の電流検出手段においては、深さ方
向のイオン注入幅とアニールによる拡散幅が、側面に位
置する可動電極に対して有効なソースとドレイン領域と
なり、またチャネルもソースとドレインの深さ領域で挟
まれた部分となる。従ってチャネル幅Wはイオン注入深
さと拡散幅で決まるが、本実施例ではW=0.5μmで
作製し、チャネル長Lは、拡散幅を考慮したレジスト幅
で規定してL=1μmで作製した。
In the current detecting means of this structure, the ion implantation width in the depth direction and the diffusion width by annealing are effective source and drain regions for the movable electrode located on the side surface, and the channel is the source and drain regions. It is a part sandwiched between the depth regions. Therefore, the channel width W is determined by the ion implantation depth and the diffusion width, but in the present embodiment, it was produced with W = 0.5 μm, and the channel length L was produced with L = 1 μm defined by the resist width in consideration of the diffusion width. .

【0045】また、櫛形電極可動部702は、櫛形電極
固定部703との間に電圧を印加することにより可動す
るが、電流検出手段に電気的影響を及ぼさないように、
電流検出手段と接する部分の705は部分的に絶縁処理
した構造とした。
Further, the comb-shaped electrode movable portion 702 can be moved by applying a voltage between the comb-shaped electrode fixed portion 703 and the comb-shaped electrode fixed portion 703, but the current detecting means is not electrically affected.
The portion 705 in contact with the current detecting means has a structure in which insulation treatment is performed partially.

【0046】以上のような構成の変位検出手段の、櫛形
電極の固定部と可動部に電圧を印加すると両側の櫛歯に
静電力を生じ、可動電極が固定電極側に引き寄せられる
ために、これと連動して物理量検出部であるところのプ
ローブを被測定部に近づける方向に変位させることがで
きる。
When a voltage is applied to the fixed portion and the movable portion of the comb-shaped electrode of the displacement detecting means having the above-described structure, an electrostatic force is generated on the comb teeth on both sides, and the movable electrode is attracted to the fixed electrode side. The probe, which is the physical quantity detection unit, can be displaced in the direction of approaching the measured portion in conjunction with

【0047】検出信号は実施例1で示した電流量の1/
12で、約1桁の出力減となったが、AFMの信号とし
ては十分検出できるため、AFMの性能上の支障はなか
った。
The detection signal is 1 / of the current amount shown in the first embodiment.
At 12, the output was reduced by about one digit, but since it could be sufficiently detected as the signal of the AFM, there was no problem in the performance of the AFM.

【0048】このように横型の変位検出手段を用いたA
FMによれば、可動電極並びに電流検出手段をプローブ
から離れた位置に置くことが可能なため、装置自体から
プローブが突き出た構造をとることができ、プローブを
試料に近接させる自由度が広がった。
As described above, the horizontal displacement detecting means A is used.
According to the FM, since the movable electrode and the current detection means can be placed at a position apart from the probe, a structure in which the probe projects from the device itself can be adopted, and the degree of freedom for bringing the probe close to the sample is expanded. .

【0049】[0049]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
機械的変位を電流量の変化として直接読み取ることので
きる電流検出手段を有することにより以下の効果を奏す
る。
As described above, according to the present invention,
The following effects are obtained by having the current detection means that can directly read the mechanical displacement as a change in the amount of current.

【0050】 機械可動部と変位量検出系との相対位
置合わせが不要になり、操作性が向上した。
Relative alignment between the mechanical moving part and the displacement amount detection system is no longer necessary, and the operability is improved.

【0051】 検出部を小さくかつ簡易な構成とする
ことができるため、装置全体がより小型化できると共
に、外乱の影響を受けにくくなるので、検出分解能が向
上し、より高精度、高分解能のAFMによる試料表面の
三次元形状の測定が可能になった。
Since the detection unit can be made small and has a simple structure, the entire apparatus can be further downsized and is less susceptible to the influence of disturbance, so that the detection resolution is improved and the AFM with higher accuracy and higher resolution can be obtained. It has become possible to measure the three-dimensional shape of the sample surface by.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の特徴を最もよく表しているAFM検知
部の一例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of an AFM detection unit that best represents the features of the present invention.

【図2】実施例1にて示す本発明に係るAFM検知部の
製造工程を説明するための断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process of the AFM detection unit according to the present invention shown in Embodiment 1.

【図3】本発明の原子間力顕微鏡の概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an atomic force microscope of the present invention.

【図4】実施例2にて示す本発明に係るAFM検知部を
示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an AFM detection unit according to the present invention shown in a second embodiment.

【図5】実施例3にて示す本発明の記録再生装置に係る
変位検出部を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a displacement detection unit according to the recording / reproducing apparatus of the present invention shown in Embodiment 3;

【図6】実施例4にて示す本発明に係る横型AFM検知
部を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a horizontal AFM detection unit according to the present invention shown in a fourth embodiment.

【図7】従来例である光てこ法のAFMの概略図であ
る。
FIG. 7 is a schematic diagram of an optical lever method AFM that is a conventional example.

【図8】従来例であるトンネル電流法のAFMの概略図
である。
FIG. 8 is a schematic diagram of a conventional tunnel current method AFM.

【図9】従来例である静電容量検出法のAFMの概略図
である。
FIG. 9 is a schematic view of an AFM of a capacitance detection method which is a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 半導体基体 102 電流検出手段 103 機械可動部 105 プローブ 106 可動電極 108 ソース電極 109 ドレイン領域 110 基体検出領域(チャネル) 112 ソース配線電極 113 ドレイン配線電極 201 熱酸化膜 202 ポリシリコン 203 レジスト 204 イオン注入 205 コンタクトホール 206 レジスト 207 空間 301 変位検出手段 302 試料 303 XYZ駆動素子 305 コンピュータ 306 X方向走査信号回路 307 Y方向走査信号回路 308 Z方向フィードバック信号回路 309 表示装置 310 増幅回路 401 MOSFET 501 記録用電圧印加回路 502 プローブ配線電極 701 弾性サスペンション 702 櫛形電極可動部 703 櫛形電極固定部 704 固定部 705 絶縁部分 801 探針 802 カンチレバー 803 レンズ 804 二分割フォトダイオード 805 レバーホルダー 806 試料 807 XYZ駆動素子 901 導電性探針 902 ピエゾ素子 1001 電極 101 semiconductor substrate 102 current detection means 103 mechanical movable part 105 probe 106 movable electrode 108 source electrode 109 drain region 110 substrate detection region (channel) 112 source wiring electrode 113 drain wiring electrode 201 thermal oxide film 202 polysilicon 203 resist 204 ion implantation 205 Contact hole 206 Resist 207 Space 301 Displacement detecting means 302 Sample 303 XYZ driving element 305 Computer 306 X direction scanning signal circuit 307 Y direction scanning signal circuit 308 Z direction feedback signal circuit 309 Display device 310 Amplifying circuit 401 MOSFET 501 Recording voltage applying circuit 502 Probe wiring electrode 701 Elastic suspension 702 Comb electrode movable part 703 Comb electrode fixing part 704 Fixing part 705 Insulating part 801 Probe 802 Cantilever 803 Lens 804 Two-divided photodiode 805 Lever holder 806 Sample 807 XYZ drive element 901 Conductive probe 902 Piezo element 1001 Electrode

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の導電型の半導体基体上に形成され
た機械可動部と、該機械可動部に固定され被測定物との
原子間力を検知するプローブおよび電極を備え、該プロ
ーブの前記原子間力による変位を、前記半導体基体に形
成した1組の第2の導電型の領域間の導電率変化により
検知する原子間力顕微鏡。
1. A mechanical movable part formed on a semiconductor substrate of a first conductivity type, a probe fixed to the mechanical movable part and detecting an interatomic force with an object to be measured, and an electrode. An atomic force microscope for detecting the displacement due to the atomic force by a change in conductivity between a pair of second conductivity type regions formed on the semiconductor substrate.
【請求項2】 第1の導電型の半導体基体上に形成され
た機械可動部と、該機械可動部に固定され被測定物との
磁気力を検知するプローブおよび電極を備え、該プロー
ブの前記磁気力による変位を、前記半導体基体に形成し
た1組の第2の導電型の領域間の導電率変化により検知
する磁力顕微鏡。
2. A mechanically movable portion formed on a first conductive type semiconductor substrate, a probe fixed to the mechanically movable portion and detecting a magnetic force with an object to be measured, and an electrode. A magnetic force microscope for detecting a displacement due to a magnetic force by a change in conductivity between a pair of second conductivity type regions formed on the semiconductor substrate.
【請求項3】 第1の導電型の半導体基体上に形成され
た機械可動部と、該機械可動部に固定されたプローブお
よび電極を備え、記録媒体に記録された情報に対応する
プローブの変位を、前記半導体基体に形成した1組の第
2の導電型の領域間の導電率変化により検知する再生装
置。
3. A displacement of the probe corresponding to information recorded on a recording medium, comprising a mechanical movable part formed on a semiconductor substrate of the first conductivity type, a probe and an electrode fixed to the mechanical movable part. Is detected by a change in conductivity between a pair of regions of the second conductivity type formed on the semiconductor substrate.
【請求項4】 第1の導電型の半導体基体上に形成され
た機械可動部と、該機械可動部に固定されたプローブお
よび電極を備え、該プローブとの間に電圧を印加するこ
とにより情報の記録が可能な記録媒体に対して記録を行
ない、記録媒体に記録された情報に対応するプローブの
変位を、前記半導体基体に形成した1組の第2の導電型
の領域間の導電率変化により検知する記録再生装置。
4. A mechanically movable part formed on a semiconductor substrate of the first conductivity type, a probe and an electrode fixed to the mechanically movable part, and information is obtained by applying a voltage between the probe and the electrode. Recording is performed on a recording medium capable of recording, and the displacement of the probe corresponding to the information recorded on the recording medium is changed to a change in conductivity between a set of second conductivity type regions formed on the semiconductor substrate. Recording / playback device that detects by.
JP24029093A 1993-09-02 1993-09-02 Interatomic force microscope, magnetic force microscope, reproducing device and recording reproducing device Withdrawn JPH0771953A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7637345B2 (en) 2004-12-24 2009-12-29 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Frame of motorcycle and engine bracket
JP2013074159A (en) * 2011-09-28 2013-04-22 Tokyo Institute Of Technology Field effect transistor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7637345B2 (en) 2004-12-24 2009-12-29 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Frame of motorcycle and engine bracket
US7806223B2 (en) 2004-12-24 2010-10-05 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Frame of motorcycle and engine bracket
JP2013074159A (en) * 2011-09-28 2013-04-22 Tokyo Institute Of Technology Field effect transistor

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