JPH0821841A - 微小変位素子及びこれを用いた情報処理装置 - Google Patents
微小変位素子及びこれを用いた情報処理装置Info
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- JPH0821841A JPH0821841A JP6154497A JP15449794A JPH0821841A JP H0821841 A JPH0821841 A JP H0821841A JP 6154497 A JP6154497 A JP 6154497A JP 15449794 A JP15449794 A JP 15449794A JP H0821841 A JPH0821841 A JP H0821841A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 基板上に該基板との間に空隙を介して形成さ
れた平板駆動部、該基板に支持され該平板駆動部の回転
支持を行う二つの梁、及び、該平板駆動部の駆動機構を
有する微小変位素子であって、回転軸に直交する該基板
上の水平方向における該梁の端部の長さＬ1と該梁の中
央部の長さＬ2がＬ1＞Ｌ2であることを特徴とするトー
ションレバー型微小変位素子、光偏向器及びそれを用い
た情報処理装置。 【効果】 長期間の駆動に耐えられるトーションレバー
型微小変位素子を提供でき、これにより電極配線を上電
極から離して位置させられるため両者の間に発生する寄
生容量を低減でき、単位電圧あたりの駆動距離を低下さ
せることなく、より微弱な電流を感度良く検出できる走
査型プローブ顕微鏡及び情報処理装置を提供できる。
れた平板駆動部、該基板に支持され該平板駆動部の回転
支持を行う二つの梁、及び、該平板駆動部の駆動機構を
有する微小変位素子であって、回転軸に直交する該基板
上の水平方向における該梁の端部の長さＬ1と該梁の中
央部の長さＬ2がＬ1＞Ｌ2であることを特徴とするトー
ションレバー型微小変位素子、光偏向器及びそれを用い
た情報処理装置。 【効果】 長期間の駆動に耐えられるトーションレバー
型微小変位素子を提供でき、これにより電極配線を上電
極から離して位置させられるため両者の間に発生する寄
生容量を低減でき、単位電圧あたりの駆動距離を低下さ
せることなく、より微弱な電流を感度良く検出できる走
査型プローブ顕微鏡及び情報処理装置を提供できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、トーションレバー型微
小変位素子及びこれを用いた走査型プローブ顕微鏡及び
情報処理装置に関するものである。
小変位素子及びこれを用いた走査型プローブ顕微鏡及び
情報処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近、導体の表面原子の電子構造を直接
観察できる走査型トンネル顕微鏡（以後、ＳＴＭと略
す）が開発され［Ｇ．Ｂｉｎｎｉｎｇ ｅｔ ａｌ．Ｐ
ｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ，４９，５７（１９８
２）］、単結晶、非晶質を問わず実空間像の高い分解能
の測定ができるようになり、しかも試料に電流による損
傷を与えずに低電力で観察できる利点も有し、更に大気
中でも動作し、種々の材料に対して用いることができる
ため広範囲な応用が期待されている。ＳＴＭは金属のテ
ィップと導電性物質間に電圧を加えて１ｎｍ程度の距離
まで近づけるトンネル電流が流れることを利用してい
る。この電流は両者の距離変化に非常に敏感である。ト
ンネル電流を一定に保つようにプローブを走査すること
により真空間の全電子雲に関する種々の情報をも読み取
ることができる。この際、面内方向の分解能は０．１ｎ
ｍ程度である。したがって、ＳＴＭの原理を応用すれば
十分に原子オーダー（サブ・ナノメートル）での高密度
記録再生を行なうことが可能である。
観察できる走査型トンネル顕微鏡（以後、ＳＴＭと略
す）が開発され［Ｇ．Ｂｉｎｎｉｎｇ ｅｔ ａｌ．Ｐ
ｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ，４９，５７（１９８
２）］、単結晶、非晶質を問わず実空間像の高い分解能
の測定ができるようになり、しかも試料に電流による損
傷を与えずに低電力で観察できる利点も有し、更に大気
中でも動作し、種々の材料に対して用いることができる
ため広範囲な応用が期待されている。ＳＴＭは金属のテ
ィップと導電性物質間に電圧を加えて１ｎｍ程度の距離
まで近づけるトンネル電流が流れることを利用してい
る。この電流は両者の距離変化に非常に敏感である。ト
ンネル電流を一定に保つようにプローブを走査すること
により真空間の全電子雲に関する種々の情報をも読み取
ることができる。この際、面内方向の分解能は０．１ｎ
ｍ程度である。したがって、ＳＴＭの原理を応用すれば
十分に原子オーダー（サブ・ナノメートル）での高密度
記録再生を行なうことが可能である。
【０００３】例えば、記録層として電圧電流のスイッチ
ング特性に対してメモリ効果を持つ材料、例えばπ電子
系有機化合物やカルコゲン化合物類の薄膜層を用いて、
記録・再生をＳＴＭで行なう方法が提案されている［特
開昭６３−１６１５５２号公報、特開昭６３−１６１５
５３号公報］。この方法によれば、記録のビットサイズ
を１０ｎｍとすれば、１０12ｂｉｔ／ｃｍ2 もの大容量
記録再生が可能である。
ング特性に対してメモリ効果を持つ材料、例えばπ電子
系有機化合物やカルコゲン化合物類の薄膜層を用いて、
記録・再生をＳＴＭで行なう方法が提案されている［特
開昭６３−１６１５５２号公報、特開昭６３−１６１５
５３号公報］。この方法によれば、記録のビットサイズ
を１０ｎｍとすれば、１０12ｂｉｔ／ｃｍ2 もの大容量
記録再生が可能である。
【０００４】更に、装置の小型化を目的とし半導体フォ
トリソプロセスを用いて複数のプローブと極めて小型の
可動機構を半導体基板上に形成することがマイクロメカ
ニクス技術により検討されている。その可動機構に用い
る典型的な微小機械として静電カンチレバー、圧電バイ
モルフカンチレバー（ＵＳＰ４，９０６，８４０）等が
提案されている。これら微小機械は、半導体フォトリソ
プロセスにより作製されアレイ化、低コスト化が容易で
あり、小型化することで高速応答性を期待できる。特に
静電カンチレバーは、自己変位する圧電バイモルフカン
チレバーに比べ、静電引力により外部からの電圧印加に
て変位するために、サイズに比して大きな変位を行うこ
とが可能である。また、両持ち梁上に形成された平板部
を、両持ち梁のねじれ弾性を利用して、静電駆動させる
タイプ（トーションレバー型）も考案されている（特開
平４−１９４８）（図９）。この方法はカンチレバー型
と異なり、レバーのたわみ弾性と梁のねじれ弾性を独立
に設定できるため、剛性と共振周波数に自由度のある微
小変位阻止を作製することができる。また、静電カンチ
レバーが電圧を印加することによりレバーの先端が基板
の方向に変位するため、対向する媒体との距離が制御し
にくいのに対し、この方法は電圧を印加することによ
り、レバーの先端が基板と反対方向に変位するため、媒
体との距離が制御しやすいという利点もある。
トリソプロセスを用いて複数のプローブと極めて小型の
可動機構を半導体基板上に形成することがマイクロメカ
ニクス技術により検討されている。その可動機構に用い
る典型的な微小機械として静電カンチレバー、圧電バイ
モルフカンチレバー（ＵＳＰ４，９０６，８４０）等が
提案されている。これら微小機械は、半導体フォトリソ
プロセスにより作製されアレイ化、低コスト化が容易で
あり、小型化することで高速応答性を期待できる。特に
静電カンチレバーは、自己変位する圧電バイモルフカン
チレバーに比べ、静電引力により外部からの電圧印加に
て変位するために、サイズに比して大きな変位を行うこ
とが可能である。また、両持ち梁上に形成された平板部
を、両持ち梁のねじれ弾性を利用して、静電駆動させる
タイプ（トーションレバー型）も考案されている（特開
平４−１９４８）（図９）。この方法はカンチレバー型
と異なり、レバーのたわみ弾性と梁のねじれ弾性を独立
に設定できるため、剛性と共振周波数に自由度のある微
小変位阻止を作製することができる。また、静電カンチ
レバーが電圧を印加することによりレバーの先端が基板
の方向に変位するため、対向する媒体との距離が制御し
にくいのに対し、この方法は電圧を印加することによ
り、レバーの先端が基板と反対方向に変位するため、媒
体との距離が制御しやすいという利点もある。
【０００５】このようなトーションレバー型微小変位素
子は上記のような情報処理装置へ応用のほかは、光偏向
器、微小機械スイッチへの応用も考えられる。マイクロ
メカニクス技術を用いた機械式光学素子である光偏向器
としてはＫ．Ｅ．Ｐｅｔｅｒｓｅｎにより提案されたシ
リコンによるＴｏｒｓｉｏｎａｌ ＳｃａｎｎｉｎｇＭ
ｉｒｒｏｒ（ＩＢＭ Ｊ．ＲＥＳ．ＤＥＶＥＬＯＰ．，
ＶＯＬ．２４．Ｎｏ．５，９．１９８０，ｐｐ６３１−
６３７）（図９）等がある。
子は上記のような情報処理装置へ応用のほかは、光偏向
器、微小機械スイッチへの応用も考えられる。マイクロ
メカニクス技術を用いた機械式光学素子である光偏向器
としてはＫ．Ｅ．Ｐｅｔｅｒｓｅｎにより提案されたシ
リコンによるＴｏｒｓｉｏｎａｌ ＳｃａｎｎｉｎｇＭ
ｉｒｒｏｒ（ＩＢＭ Ｊ．ＲＥＳ．ＤＥＶＥＬＯＰ．，
ＶＯＬ．２４．Ｎｏ．５，９．１９８０，ｐｐ６３１−
６３７）（図９）等がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなトーショ
ンレバー型微小変位素子は以下のような問題点を有して
いた。トーションレバー型微小変位素子は長期にわたっ
て駆動される。この駆動により微小変位素子の梁部は
「ねじれ−回復−ねじれ−回復」の工程を繰り返す。こ
の時最も応力が集中するのが梁の付け根の部分である。
駆動を長い期間続けると、梁の付け値の部分に亀裂が生
じ、さらに駆動を続けると梁の付け根付近で破断し、微
小変位素子は破壊されてしまう。亀裂が入るのを防止す
るために、梁部の厚さを厚くする方法もあるが、この場
合微小変位素子の駆動距離が低下してしまうという問題
点があった。
ンレバー型微小変位素子は以下のような問題点を有して
いた。トーションレバー型微小変位素子は長期にわたっ
て駆動される。この駆動により微小変位素子の梁部は
「ねじれ−回復−ねじれ−回復」の工程を繰り返す。こ
の時最も応力が集中するのが梁の付け根の部分である。
駆動を長い期間続けると、梁の付け値の部分に亀裂が生
じ、さらに駆動を続けると梁の付け根付近で破断し、微
小変位素子は破壊されてしまう。亀裂が入るのを防止す
るために、梁部の厚さを厚くする方法もあるが、この場
合微小変位素子の駆動距離が低下してしまうという問題
点があった。
【０００７】以上のような従来例の問題点に鑑み、本発
明の目的とするところは、駆動を長期間行っても梁部の
付け根付近に亀裂が生ぜずしかも駆動距離が低下しない
構造を有するトーションレバー型微小変位素子を提供す
ることである。
明の目的とするところは、駆動を長期間行っても梁部の
付け根付近に亀裂が生ぜずしかも駆動距離が低下しない
構造を有するトーションレバー型微小変位素子を提供す
ることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記の問題点
を解決するために鋭意検討を行い本発明に到達した。即
ち、本発明の特徴とするところは、第１に基板上に該基
板との間に空隙を介して形成された平板駆動部、該基板
に支持され該平板駆動部の回転支持を行う二つの梁、及
び、該平板駆動部の駆動機構を有する微小変位素子であ
って、回転軸に直交する該基板上の水平方向における該
梁の端部の長さＬ1と該梁の中央部の長さＬ2がＬ1＞Ｌ2
であることを特徴とするトーションレバー型微小変位素
子であり、第２に基板上に該基板との間に空隙を介して
形成された平板駆動部、該基板に支持され該平板駆動部
の回転支持を行う二つの梁、及び、該平板駆動部の駆動
機構を有する微小変位素子であって、回転軸に直交する
該基板上の水平方向における該梁の端部の長さＬ1と該
梁の中央部の長さＬ2がＬ1＞Ｌ2であることを特徴とす
るトーションレバー型光偏向器であり、第３に前記梁の
端部の形状が該基板と水平方向において曲線状であるこ
とを特徴とするトーションレバー型微小変位素子であ
り、第４に前記駆動機構が前記基板上に設けた固定電極
と前記平板駆動部との間に電圧を印加することより該平
板駆動部を該固定電極方向に空間的に変位させる駆動機
構であることを特徴とするトーションレバー型微小変位
素子であり、第５に前記トーションレバー型微小変位素
子上にティップを有することを特徴とするプローブであ
り、第６に前記トーションレバー型微小変位素子上にテ
ィップを有し、該微小変位素子の制御手段、該ティップ
と観察すべき試料媒体との距離を調節する手段及びティ
ップと試料の間に電圧を印加する手段を備えたことを特
徴とする走査型プローブ顕微鏡であり、第７に前記ティ
ップに通じる電極配線が梁の端部の曲線に沿って形成さ
れていることを特徴とする走査型プローブ顕微鏡であ
り、第８に前記トーションレバー型微小変位素子上にテ
ィップを有し、該微小変位素子の制御手段、該ティップ
と記録媒体との距離を調節する手段及びティップと記録
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９に前記ティップに通じる電
極配線の梁の端部の曲線に沿って形成されていることを
特徴とする情報処理装置である。次に図面を用いて本発
明を詳細に説明する。
を解決するために鋭意検討を行い本発明に到達した。即
ち、本発明の特徴とするところは、第１に基板上に該基
板との間に空隙を介して形成された平板駆動部、該基板
に支持され該平板駆動部の回転支持を行う二つの梁、及
び、該平板駆動部の駆動機構を有する微小変位素子であ
って、回転軸に直交する該基板上の水平方向における該
梁の端部の長さＬ1と該梁の中央部の長さＬ2がＬ1＞Ｌ2
であることを特徴とするトーションレバー型微小変位素
子であり、第２に基板上に該基板との間に空隙を介して
形成された平板駆動部、該基板に支持され該平板駆動部
の回転支持を行う二つの梁、及び、該平板駆動部の駆動
機構を有する微小変位素子であって、回転軸に直交する
該基板上の水平方向における該梁の端部の長さＬ1と該
梁の中央部の長さＬ2がＬ1＞Ｌ2であることを特徴とす
るトーションレバー型光偏向器であり、第３に前記梁の
端部の形状が該基板と水平方向において曲線状であるこ
とを特徴とするトーションレバー型微小変位素子であ
り、第４に前記駆動機構が前記基板上に設けた固定電極
と前記平板駆動部との間に電圧を印加することより該平
板駆動部を該固定電極方向に空間的に変位させる駆動機
構であることを特徴とするトーションレバー型微小変位
素子であり、第５に前記トーションレバー型微小変位素
子上にティップを有することを特徴とするプローブであ
り、第６に前記トーションレバー型微小変位素子上にテ
ィップを有し、該微小変位素子の制御手段、該ティップ
と観察すべき試料媒体との距離を調節する手段及びティ
ップと試料の間に電圧を印加する手段を備えたことを特
徴とする走査型プローブ顕微鏡であり、第７に前記ティ
ップに通じる電極配線が梁の端部の曲線に沿って形成さ
れていることを特徴とする走査型プローブ顕微鏡であ
り、第８に前記トーションレバー型微小変位素子上にテ
ィップを有し、該微小変位素子の制御手段、該ティップ
と記録媒体との距離を調節する手段及びティップと記録
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９に前記ティップに通じる電
極配線の梁の端部の曲線に沿って形成されていることを
特徴とする情報処理装置である。次に図面を用いて本発
明を詳細に説明する。
【０００９】図１は本発明のトーションレバー型微小変
位素子を示す斜視図であり、図２は上面図である。平板
駆動部４は空隙３を介して固定電極１が形成された基板
２上に形成してある。平板駆動部４は回転支持を行う両
持ちの梁５によって支持部６に支持されている。梁５と
は、図２に示す外側点線間のことで、平板駆動部４及び
支持部６の間に位置する部分を指す。さらに、梁５は図
２に示すように梁の中心部５’と梁の端部５”に分けら
れる。ここで、梁の端部５”と梁の中心部５’の、梁の
回転軸に直交する基板の水平方向の長さ、それぞれ
Ｌ1、Ｌ2はＬ1＞Ｌ2である形状を有する。梁の形状の例
を図１１に示す。図２では平板駆動部４上には上電極１
０、ティップ１１、電極配線１２が形成されている。
位素子を示す斜視図であり、図２は上面図である。平板
駆動部４は空隙３を介して固定電極１が形成された基板
２上に形成してある。平板駆動部４は回転支持を行う両
持ちの梁５によって支持部６に支持されている。梁５と
は、図２に示す外側点線間のことで、平板駆動部４及び
支持部６の間に位置する部分を指す。さらに、梁５は図
２に示すように梁の中心部５’と梁の端部５”に分けら
れる。ここで、梁の端部５”と梁の中心部５’の、梁の
回転軸に直交する基板の水平方向の長さ、それぞれ
Ｌ1、Ｌ2はＬ1＞Ｌ2である形状を有する。梁の形状の例
を図１１に示す。図２では平板駆動部４上には上電極１
０、ティップ１１、電極配線１２が形成されている。
【００１０】本発明のトーションレバー型微小変位素子
の駆動方法は、固定電極１への電圧印加によって平板駆
動部４上には平板駆動部４語端部が固定電極に引き寄せ
られ、梁５がねじれることにより、平板駆動部４全体が
両持ち梁５の軸回りに回転する駆動方法である。
の駆動方法は、固定電極１への電圧印加によって平板駆
動部４上には平板駆動部４語端部が固定電極に引き寄せ
られ、梁５がねじれることにより、平板駆動部４全体が
両持ち梁５の軸回りに回転する駆動方法である。
【００１１】本発明によるトーションレバー型微小変位
素子は、半導体プロセス技術と薄膜作製技術を用いた次
の諸工程により形成される。作製工程の断面図を図３に
示す。まず、基板２上に絶縁層８を作製する。次に、平
板駆動部−４駆動のための固定電極１を基板上に作製す
る（図３−ａ）。次に、平板駆動部４を中空構造にする
ためのスペーサーとなる犠牲層９を作製する、次に、平
板駆動部４と梁５を作製する（図３−ｂ）。次に、平板
駆動部４駆動のため固定電極１と対向配置する上電極１
０を形成する（図３−ｃ）。最後に、犠牲層９をエッチ
ング除去する（図３−ｄ）、犠牲層９以外の部分は犠牲
層９とのエッチング選択性のあるものである必要があ
る。
素子は、半導体プロセス技術と薄膜作製技術を用いた次
の諸工程により形成される。作製工程の断面図を図３に
示す。まず、基板２上に絶縁層８を作製する。次に、平
板駆動部−４駆動のための固定電極１を基板上に作製す
る（図３−ａ）。次に、平板駆動部４を中空構造にする
ためのスペーサーとなる犠牲層９を作製する、次に、平
板駆動部４と梁５を作製する（図３−ｂ）。次に、平板
駆動部４駆動のため固定電極１と対向配置する上電極１
０を形成する（図３−ｃ）。最後に、犠牲層９をエッチ
ング除去する（図３−ｄ）、犠牲層９以外の部分は犠牲
層９とのエッチング選択性のあるものである必要があ
る。
【００１２】なお、絶縁層８、犠牲層９、電極１、１
０、平板駆動部４、梁５の形成方法としては、従来公知
の技術、たとえば半導体産業で一般に用いられている真
空蒸着法やスパッタリング法、化学気相成長法の薄膜作
製技術やフォトリソグラフ技術及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。
０、平板駆動部４、梁５の形成方法としては、従来公知
の技術、たとえば半導体産業で一般に用いられている真
空蒸着法やスパッタリング法、化学気相成長法の薄膜作
製技術やフォトリソグラフ技術及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。
【００１３】尚、梁の材料としてはその構造上ヤング率
の大きな材料が好ましく、かつ薄膜化及びエチングが容
易である必要がある。具体的にはＳｉ、ＳｉＮ、Ｓｉ
Ｃ、ＳｉＯx等が好適に用いられる。
の大きな材料が好ましく、かつ薄膜化及びエチングが容
易である必要がある。具体的にはＳｉ、ＳｉＮ、Ｓｉ
Ｃ、ＳｉＯx等が好適に用いられる。
【００１４】以上、本発明の構造を有することにより、
高速駆動を長期間行っても梁部の付け根付近に亀裂が生
ぜずしかも駆動距離が低下しないトーションレバー型微
小変位素子を提供することができる。
高速駆動を長期間行っても梁部の付け根付近に亀裂が生
ぜずしかも駆動距離が低下しないトーションレバー型微
小変位素子を提供することができる。
【００１５】さらに、［特開平４ー１９４８］に記載さ
れているような構造では電極配線１２と上電極１０が近
接して配置されているため両者間の寄生容量が大きくな
り、微弱な電流を検出しずらい。これに対して本発明の
トーションレバー型微小変位素子においては、図４に示
すように梁の端部５”を面内方向に広くとれるため電極
配線１２を上電極１０に対して遠避けて配置することが
できる。これにより電極配線１２と上電極１０の間に発
生する寄生容量を低減できるため、単位電圧あたりの駆
動距離を低下させることなく、より微弱な電流を感度良
く検出できるようになる。
れているような構造では電極配線１２と上電極１０が近
接して配置されているため両者間の寄生容量が大きくな
り、微弱な電流を検出しずらい。これに対して本発明の
トーションレバー型微小変位素子においては、図４に示
すように梁の端部５”を面内方向に広くとれるため電極
配線１２を上電極１０に対して遠避けて配置することが
できる。これにより電極配線１２と上電極１０の間に発
生する寄生容量を低減できるため、単位電圧あたりの駆
動距離を低下させることなく、より微弱な電流を感度良
く検出できるようになる。
【００１６】以下実施例を挙げて本発明を詳細に説明す
る。
る。
【００１７】
実施例１ 本実施例は本発明によるトーションレバー型微小変位素
子の第一の態様であるプローブを示すものである。図１
は、本実施例の構成を説明する斜視図であり、図２は上
面図である。絶縁層８上に固定電極１を形成した基板２
に空隙３をもって平板駆動部４が形成してある。平板駆
動部４は回転支持を行う両持ちの梁５によって支持部６
に支持されている。梁５はその端部、即ち平板駆動部４
及び支持部６との梁の端部５”において、梁中心部より
も基板面内方向に太い形状を有する。平板駆動部４上に
は駆動用の上電極１０、ティップ１１、電極配線１２が
形成してある。
子の第一の態様であるプローブを示すものである。図１
は、本実施例の構成を説明する斜視図であり、図２は上
面図である。絶縁層８上に固定電極１を形成した基板２
に空隙３をもって平板駆動部４が形成してある。平板駆
動部４は回転支持を行う両持ちの梁５によって支持部６
に支持されている。梁５はその端部、即ち平板駆動部４
及び支持部６との梁の端部５”において、梁中心部より
も基板面内方向に太い形状を有する。平板駆動部４上に
は駆動用の上電極１０、ティップ１１、電極配線１２が
形成してある。
【００１８】本実施例によるプローブの駆動方法は、固
定電極１への電圧印加によって平板駆動部４語端部が固
定電極１に引き寄せられ、梁５がねじれることにより、
平板駆動部４全体が両持ち梁５の軸回りに回転し、平板
駆動部４先端に設けられたティップ１１が媒体に接近す
る方法である。
定電極１への電圧印加によって平板駆動部４語端部が固
定電極１に引き寄せられ、梁５がねじれることにより、
平板駆動部４全体が両持ち梁５の軸回りに回転し、平板
駆動部４先端に設けられたティップ１１が媒体に接近す
る方法である。
【００１９】次に、本発明によるトーションレバー型微
小変位素子の作製工程を図５の作製工程図を用いて説明
する。まず、Ｓｉからなる基板２上にシリコン窒化膜を
減圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）により０．３μｍ成膜し絶縁
層８を形成した。次に、レジストを塗布・パターニング
した後スパッタリング法によりＴｉを５ｎｍ、Ｐｔを
０．２μｍ堆積し、レジストを除去することにより固定
電極１を形成した。次に酸化亜鉛をスパッタリング法に
より２μｍ堆積させた後、フォトレジストを塗布・パタ
ーニングし、過酸化水素とアンモニアの混合水溶液によ
り酸化亜鉛をエッチングし、犠牲層９を形成した（図５
（ａ））。次に酸化シリコンをスパッタリング法により
１μｍ堆積させた。次に、レジストを塗布・パターニン
グした後スパッタリング法によりＴｉを５ｎｍ、Ａｕを
０．２μｍ堆積し、レジストを除去することにより上電
極１０及び電極配線１２を形成した（図５（ｂ））。次
に、酸化シリコンをレジストを用いてパターニングした
後、反応性イオンエッチング法にてＣＦ4 ガスを用いて
エッチングし、平板駆動部４及び梁５の形状とした（図
５（ｃ））。
小変位素子の作製工程を図５の作製工程図を用いて説明
する。まず、Ｓｉからなる基板２上にシリコン窒化膜を
減圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）により０．３μｍ成膜し絶縁
層８を形成した。次に、レジストを塗布・パターニング
した後スパッタリング法によりＴｉを５ｎｍ、Ｐｔを
０．２μｍ堆積し、レジストを除去することにより固定
電極１を形成した。次に酸化亜鉛をスパッタリング法に
より２μｍ堆積させた後、フォトレジストを塗布・パタ
ーニングし、過酸化水素とアンモニアの混合水溶液によ
り酸化亜鉛をエッチングし、犠牲層９を形成した（図５
（ａ））。次に酸化シリコンをスパッタリング法により
１μｍ堆積させた。次に、レジストを塗布・パターニン
グした後スパッタリング法によりＴｉを５ｎｍ、Ａｕを
０．２μｍ堆積し、レジストを除去することにより上電
極１０及び電極配線１２を形成した（図５（ｂ））。次
に、酸化シリコンをレジストを用いてパターニングした
後、反応性イオンエッチング法にてＣＦ4 ガスを用いて
エッチングし、平板駆動部４及び梁５の形状とした（図
５（ｃ））。
【００２０】次に、ティップ１１の作製工程を説明す
る。まず、方位面（１００）のＳｉ第二基板５１を用意
した。次に、第二基板５１表面にシリコン窒化膜を減圧
ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）により０．１μｍ堆積する（図５
（ｄ））。次に、このシリコン窒化膜５２をティップ１
１に対応した寸法で矩形状にエッチング除去した。次
に、第二基板５１を１００℃に過熱した水酸化カリウム
水溶液を用いて結晶異方性エッチングにより加工し、テ
ィップ部分の型となる逆ピラミッド状の凹部５３を形成
した（図５（ｅ））。次に、残りの窒化シリコンを、反
応性イオンエッチング法により除去する。次に、レジス
トをパターニングし、真空蒸着法にてＡｕを１μｍ成膜
し、その後レジストをアセトンで溶解することにより、
ティップ１１となるＡｕのパターンを形成した（図５
（ｆ））。次に、ティップ１１を平板駆動部４上（図５
−ｃ）に接着して加重を加え、第二基板５１との界面か
ら引きはがすことによりティップ１１を平板駆動部４上
に転写した（図５（ｇ））。
る。まず、方位面（１００）のＳｉ第二基板５１を用意
した。次に、第二基板５１表面にシリコン窒化膜を減圧
ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）により０．１μｍ堆積する（図５
（ｄ））。次に、このシリコン窒化膜５２をティップ１
１に対応した寸法で矩形状にエッチング除去した。次
に、第二基板５１を１００℃に過熱した水酸化カリウム
水溶液を用いて結晶異方性エッチングにより加工し、テ
ィップ部分の型となる逆ピラミッド状の凹部５３を形成
した（図５（ｅ））。次に、残りの窒化シリコンを、反
応性イオンエッチング法により除去する。次に、レジス
トをパターニングし、真空蒸着法にてＡｕを１μｍ成膜
し、その後レジストをアセトンで溶解することにより、
ティップ１１となるＡｕのパターンを形成した（図５
（ｆ））。次に、ティップ１１を平板駆動部４上（図５
−ｃ）に接着して加重を加え、第二基板５１との界面か
ら引きはがすことによりティップ１１を平板駆動部４上
に転写した（図５（ｇ））。
【００２１】尚、第二基板５１のエッチング方法として
は、単結晶シリコン、ＧａＡｓ半導体等の結晶異方性エ
ッチングはもちろん、転写可能な形状にエッチングでき
るものであれば等方性エッチングを用いることもでき
る。また、保護層５２は第二基板５１をエッチングする
ときの保護膜であるから、この時のエッチング液に耐え
られるものならば良い。また、プローブ１１と第二基板
５１との界面の密着性を低下させるために、第二基板５
１上に剥離層を成膜しても良い。
は、単結晶シリコン、ＧａＡｓ半導体等の結晶異方性エ
ッチングはもちろん、転写可能な形状にエッチングでき
るものであれば等方性エッチングを用いることもでき
る。また、保護層５２は第二基板５１をエッチングする
ときの保護膜であるから、この時のエッチング液に耐え
られるものならば良い。また、プローブ１１と第二基板
５１との界面の密着性を低下させるために、第二基板５
１上に剥離層を成膜しても良い。
【００２２】最後に、酸化亜鉛の犠牲層９を、酢酸水溶
液にてエッチング除去し、平板駆動部４と固定電極１間
の空隙３を形成した。以上の作製工程により図５に示す
トーションレバー型プローブを得ることができた（図６
（ｈ））。また、本実施例のプローブは同一基板上に半
導体プロセスにより作製した駆動回路・位置制御回路・
信号検出回路も具備している。作製した微小変位素子
は、梁の幅４μｍ、長さ５０μｍとし、平板駆動部長手
方向を２００μｍ、幅の長さを１００μｍとした。次
に、ここで作製した２０本の素子を駆動してその耐久性
を測定した。駆動電圧は８Ｖ、駆動周波数１０ｋＨｚで
行った。駆動開始１０００ｈ後に駆動を停止して素子を
走査型電子顕微鏡で観察したところ、平板駆動部、梁に
おいて亀裂などの発生は確認できなかった。
液にてエッチング除去し、平板駆動部４と固定電極１間
の空隙３を形成した。以上の作製工程により図５に示す
トーションレバー型プローブを得ることができた（図６
（ｈ））。また、本実施例のプローブは同一基板上に半
導体プロセスにより作製した駆動回路・位置制御回路・
信号検出回路も具備している。作製した微小変位素子
は、梁の幅４μｍ、長さ５０μｍとし、平板駆動部長手
方向を２００μｍ、幅の長さを１００μｍとした。次
に、ここで作製した２０本の素子を駆動してその耐久性
を測定した。駆動電圧は８Ｖ、駆動周波数１０ｋＨｚで
行った。駆動開始１０００ｈ後に駆動を停止して素子を
走査型電子顕微鏡で観察したところ、平板駆動部、梁に
おいて亀裂などの発生は確認できなかった。
【００２３】尚、本実施例は静電力により駆動する素子
であるが、駆動の方法は本発明を限定するものではな
く、磁力による吸引・反発力、熱による梁の変形等を利
用することも考えられる。
であるが、駆動の方法は本発明を限定するものではな
く、磁力による吸引・反発力、熱による梁の変形等を利
用することも考えられる。
【００２４】実施例２ 本実施例は本発明によるトーションレバー型微小変位素
子の別の態様であるトーションレバー型光偏向器であ
る。図６は、本実施例によるトーションレバー型光偏向
器の構成を説明する斜視図である。絶縁層８上に固定電
極１を形成した基板２に空隙３をもってミラー（平板駆
動部）４が形成してある。ミラー４は回転支持を行う両
持ち梁５によって支持部６に支持されている。梁５、梁
の端部５”と梁の中心部５’における、梁の回転軸に直
交する基板の水平方向の長さ、それぞれＬ1、Ｌ2はＬ1
＞Ｌ2である形状を有する。
子の別の態様であるトーションレバー型光偏向器であ
る。図６は、本実施例によるトーションレバー型光偏向
器の構成を説明する斜視図である。絶縁層８上に固定電
極１を形成した基板２に空隙３をもってミラー（平板駆
動部）４が形成してある。ミラー４は回転支持を行う両
持ち梁５によって支持部６に支持されている。梁５、梁
の端部５”と梁の中心部５’における、梁の回転軸に直
交する基板の水平方向の長さ、それぞれＬ1、Ｌ2はＬ1
＞Ｌ2である形状を有する。
【００２５】本実施例のトーションレバー型光偏向器
は、固定電極１への電化印加によってミラー４の後端部
が固定電極１に引き寄せられ、梁５がねじれることによ
り、ミラー４全体が両持ち梁５の軸回りに回転すること
を利用してミラー４の傾きを所望の角度にし、ミラー４
表面に照射した光を所望の角度に反射させることのでき
るトーションレバー型光偏向器である。
は、固定電極１への電化印加によってミラー４の後端部
が固定電極１に引き寄せられ、梁５がねじれることによ
り、ミラー４全体が両持ち梁５の軸回りに回転すること
を利用してミラー４の傾きを所望の角度にし、ミラー４
表面に照射した光を所望の角度に反射させることのでき
るトーションレバー型光偏向器である。
【００２６】次に、作製工程を説明する。Ｓｉからなる
基板２上にシリコン窒化膜を減圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）
により０．３μｍ成膜し絶縁層８を形成した。次に、固
定電極１となるポリシリコン膜をＬＰＣＶＤにより０．
３μｍ成膜し、その後にイオン注入法によりリン（Ｐ）
を１×１０16（ｉｏｎｓ／ｃｍ2 ）注入し、１１００℃
の窒素雰囲気中で１時間拡散処理を施した。この結果ポ
リシリコンのシート抵抗は１２Ω／ｃｍ2 となった。次
に、ポリシリコン膜にフォトレジスト塗布し露光、現像
を行うフォトリソグラフィプロセスを用いてフォトレジ
ストのパターニングを施し、フッ酸と硝酸の混合水溶液
によりポリシリコンをパターン形成した後にレジストを
剥離し、固定電極１を形成した。次に犠牲層９となるフ
ォトレジストを３μｍ塗布し、支持部６となる部分をパ
ターニング除去した。次に真空蒸着法によりスパッタリ
ングしフォトレジスト上にアルミニウム（Ａｌ）を０．
３μｍを堆積した。その後、フォトレジストを塗布・パ
ターニングし、りん酸、硝酸、酢酸及び水の混合水溶液
からなるエッチャントを５０℃に加熱しＡｌをエッチン
グし梁５及びミラー４を形成した。次に、アセトンを用
いて犠牲層９のフォトレジスト層を除去しトーションレ
バー型光偏向器を得ることができた。作製した素子は、
梁の幅４μｍ、長さ５０μｍとし、ミラー部長手方向を
２００μｍ、幅の長さを５０μｍとした。このようにし
て作製した素子は極めて小型かつ計量にアレイ化して作
製できる。尚、固定電極とＡｌミラーの接触によるショ
ートを防止するための絶縁膜を、固定電極上あるいはＡ
ｌミラーの下に具備していても良い。
基板２上にシリコン窒化膜を減圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）
により０．３μｍ成膜し絶縁層８を形成した。次に、固
定電極１となるポリシリコン膜をＬＰＣＶＤにより０．
３μｍ成膜し、その後にイオン注入法によりリン（Ｐ）
を１×１０16（ｉｏｎｓ／ｃｍ2 ）注入し、１１００℃
の窒素雰囲気中で１時間拡散処理を施した。この結果ポ
リシリコンのシート抵抗は１２Ω／ｃｍ2 となった。次
に、ポリシリコン膜にフォトレジスト塗布し露光、現像
を行うフォトリソグラフィプロセスを用いてフォトレジ
ストのパターニングを施し、フッ酸と硝酸の混合水溶液
によりポリシリコンをパターン形成した後にレジストを
剥離し、固定電極１を形成した。次に犠牲層９となるフ
ォトレジストを３μｍ塗布し、支持部６となる部分をパ
ターニング除去した。次に真空蒸着法によりスパッタリ
ングしフォトレジスト上にアルミニウム（Ａｌ）を０．
３μｍを堆積した。その後、フォトレジストを塗布・パ
ターニングし、りん酸、硝酸、酢酸及び水の混合水溶液
からなるエッチャントを５０℃に加熱しＡｌをエッチン
グし梁５及びミラー４を形成した。次に、アセトンを用
いて犠牲層９のフォトレジスト層を除去しトーションレ
バー型光偏向器を得ることができた。作製した素子は、
梁の幅４μｍ、長さ５０μｍとし、ミラー部長手方向を
２００μｍ、幅の長さを５０μｍとした。このようにし
て作製した素子は極めて小型かつ計量にアレイ化して作
製できる。尚、固定電極とＡｌミラーの接触によるショ
ートを防止するための絶縁膜を、固定電極上あるいはＡ
ｌミラーの下に具備していても良い。
【００２７】次に、ここで作製した２０本の素子を駆動
してその耐久性を測定した。駆動電圧は８Ｖ、駆動周波
数１０ｋＨｚで行った。駆動開始１０００ｈ後に駆動を
停止して素子を走査型電子顕微鏡で観察したところ、ミ
ラー４及び梁５において亀裂などの発生は確認できなか
った。
してその耐久性を測定した。駆動電圧は８Ｖ、駆動周波
数１０ｋＨｚで行った。駆動開始１０００ｈ後に駆動を
停止して素子を走査型電子顕微鏡で観察したところ、ミ
ラー４及び梁５において亀裂などの発生は確認できなか
った。
【００２８】実施例３ 本実施例では、図１に示した形状のプローブを用いた走
査型プローブ顕微鏡について述べる。図７に本発明の主
要部構成及びブロック図を示す。本図にもとづいて説明
する。ＸＹステージ７ａ上の基板上には、本発明の第１
実施例により形成されたプローブ７ｂが配置されてい
る。被観察基板７ｃは、プローブ７ｂに対向する様に配
置する。７ｄはトンネル電流増幅器である。また７ｅは
Ｚ軸制御用サーボ回路、７ｆはＸ−Ｙ走査回路で、７ｇ
はメモリー、７ｈはマイクロコンピューター、７ｉはデ
ィスプレーである。測定はプロオーブ７ａ上のディップ
７ｊを被測定基板７ｃ面上を走査させ、トンネル電流の
変化を検知して行う。この情報をマイクロコンピュータ
ー７ｈで処理してディスプレー７ｉに表示して被測定基
板７ｃの表面情報を得る。Ｘ−Ｙステージ７ｆ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
オーム等の制御機構を用いて行う。
査型プローブ顕微鏡について述べる。図７に本発明の主
要部構成及びブロック図を示す。本図にもとづいて説明
する。ＸＹステージ７ａ上の基板上には、本発明の第１
実施例により形成されたプローブ７ｂが配置されてい
る。被観察基板７ｃは、プローブ７ｂに対向する様に配
置する。７ｄはトンネル電流増幅器である。また７ｅは
Ｚ軸制御用サーボ回路、７ｆはＸ−Ｙ走査回路で、７ｇ
はメモリー、７ｈはマイクロコンピューター、７ｉはデ
ィスプレーである。測定はプロオーブ７ａ上のディップ
７ｊを被測定基板７ｃ面上を走査させ、トンネル電流の
変化を検知して行う。この情報をマイクロコンピュータ
ー７ｈで処理してディスプレー７ｉに表示して被測定基
板７ｃの表面情報を得る。Ｘ−Ｙステージ７ｆ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
オーム等の制御機構を用いて行う。
【００２９】本走査型プローブ顕微鏡を用いて種々の基
板を１０００ｈに渡って観察した後、使用したプローブ
を走査型電子顕微鏡で観察したところ、プローブに亀裂
などの発生は確認できなかった。
板を１０００ｈに渡って観察した後、使用したプローブ
を走査型電子顕微鏡で観察したところ、プローブに亀裂
などの発生は確認できなかった。
【００３０】実施例４ 本実施例では、図４に示した形状のプローブを用いた走
査型プローブ顕微鏡について述べる。図４に示した形状
のプローブを用いて実施例３と同様に試料表面の観察を
行った。雲母基板上に形成されたＡｕ基板表面を上記走
査型プローブ顕微鏡で観察を行ったところ、Ｓ／Ｎ比の
良好な基板表面情報を得ることができた。
査型プローブ顕微鏡について述べる。図４に示した形状
のプローブを用いて実施例３と同様に試料表面の観察を
行った。雲母基板上に形成されたＡｕ基板表面を上記走
査型プローブ顕微鏡で観察を行ったところ、Ｓ／Ｎ比の
良好な基板表面情報を得ることができた。
【００３１】実施例５ 本実施例では、第一実施例のプローブを複数個用いた記
録再生装置について述べる。図８に本発明の主要部構成
及びブロック図を示す。本図にもとづいて説明する。Ｘ
Ｙステージ８ａ上の基板８ｂ上には、本発明の第１実施
例により形成したプローブ８ｃが複数配置されている。
８ｄは情報記録用の記録媒体、８ｅ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である。これら
は、一様に媒体と対向する様に配置してある。前記記録
媒体８ｄは、ディップ８ｆとの間に発生するトンネル電
流により記録媒体８ｄの気的性質が変化（たとえば電気
的メモリー効果が生ずる）する有機薄膜等よりなる。前
記電気特性が変化する有機薄膜としては、特開昭６３−
１６１５５２号公報に記載された材料、例えばジアセチ
レン重合体、アズレン系色素、シアニン色素、縮合複素
環化合物が使用され、ラングミュア・ブロジェット膜よ
りなるものが好ましい。
録再生装置について述べる。図８に本発明の主要部構成
及びブロック図を示す。本図にもとづいて説明する。Ｘ
Ｙステージ８ａ上の基板８ｂ上には、本発明の第１実施
例により形成したプローブ８ｃが複数配置されている。
８ｄは情報記録用の記録媒体、８ｅ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である。これら
は、一様に媒体と対向する様に配置してある。前記記録
媒体８ｄは、ディップ８ｆとの間に発生するトンネル電
流により記録媒体８ｄの気的性質が変化（たとえば電気
的メモリー効果が生ずる）する有機薄膜等よりなる。前
記電気特性が変化する有機薄膜としては、特開昭６３−
１６１５５２号公報に記載された材料、例えばジアセチ
レン重合体、アズレン系色素、シアニン色素、縮合複素
環化合物が使用され、ラングミュア・ブロジェット膜よ
りなるものが好ましい。
【００３２】本実施例では、石英ガラス基板の上に下地
電極８ｅとして真空蒸着法によってＣｒを５ｎｍ堆積さ
せ、さらにその上にＡｕを３０ｎｍ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−ビス−６−オクチルアズレン）を４層積層し
たものを用いた。８ｇ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、８ｈはデータ変調回
路で変調された信号を記録媒体８ｄとティップ８ｆの間
に電圧を印加することで記録媒体８ｄ上に記録するため
の記録電圧印加装置である。ティップ８ｆを記録媒体８
ｄに所定間隔まで近づけ記録電圧印加装置８ｈによって
パルス電圧を印加すると、記録媒体８ｄが特性変化を起
こし電気抵抗の低い部分が生じる。本実施例では、３
Ｖ、幅５０ｎｓの矩形状パルス電圧を印加したところ、
記録媒体８ｄが特性変化を起こし電気抵抗の低い部分が
生じる。この電気抵抗の低い部分、すなわち記録ビット
は１０ｎｍ径程度の大きさを有していた。Ｘ−Ｙステー
ジ８ａを用いて、その操作をティップ８ｆで記録媒体８
ｄ面上で走査しながら行うことによって情報の記録が成
される。図では示していないが、Ｘ−Ｙステージ８ａ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、
インチウオーム等の制御機構を用いて行う。
電極８ｅとして真空蒸着法によってＣｒを５ｎｍ堆積さ
せ、さらにその上にＡｕを３０ｎｍ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−ビス−６−オクチルアズレン）を４層積層し
たものを用いた。８ｇ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、８ｈはデータ変調回
路で変調された信号を記録媒体８ｄとティップ８ｆの間
に電圧を印加することで記録媒体８ｄ上に記録するため
の記録電圧印加装置である。ティップ８ｆを記録媒体８
ｄに所定間隔まで近づけ記録電圧印加装置８ｈによって
パルス電圧を印加すると、記録媒体８ｄが特性変化を起
こし電気抵抗の低い部分が生じる。本実施例では、３
Ｖ、幅５０ｎｓの矩形状パルス電圧を印加したところ、
記録媒体８ｄが特性変化を起こし電気抵抗の低い部分が
生じる。この電気抵抗の低い部分、すなわち記録ビット
は１０ｎｍ径程度の大きさを有していた。Ｘ−Ｙステー
ジ８ａを用いて、その操作をティップ８ｆで記録媒体８
ｄ面上で走査しながら行うことによって情報の記録が成
される。図では示していないが、Ｘ−Ｙステージ８ａ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、
インチウオーム等の制御機構を用いて行う。
【００３３】８ｉはティップ８ｆと記録媒体８ｄ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、８ｊは記録信号検出回路８ｉの検
出したトンネル電流信号を復調するデータ復調回路であ
る。再生時にはティップ８ｆと記録媒体８ｄとを所定間
隔にして記録電圧より低い、例えば２００ｍＶの直流電
圧をティップ８ｆと記録媒体８ｄ間に加える。この状態
で記録媒体８ｄ上の記録データ列に沿ってティップ８ｆ
にて走査中に記録信号検出回路８ｉ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８ｊで復調することにより再生
データ信号を得る。
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、８ｊは記録信号検出回路８ｉの検
出したトンネル電流信号を復調するデータ復調回路であ
る。再生時にはティップ８ｆと記録媒体８ｄとを所定間
隔にして記録電圧より低い、例えば２００ｍＶの直流電
圧をティップ８ｆと記録媒体８ｄ間に加える。この状態
で記録媒体８ｄ上の記録データ列に沿ってティップ８ｆ
にて走査中に記録信号検出回路８ｉ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８ｊで復調することにより再生
データ信号を得る。
【００３４】８ｋは探針高さ検出回路である。この探針
高さ検出回路８ｋは記録信号検出回路８ｉ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、この残りの信号地が一定に
なる様にティップ８ｆを上限制御させるためにｘ，ｚ軸
駆動制御回路８ｌに命令信号を発信する。これによりテ
ィップ８ｆと記録媒体８ｄとの間隔が略一定に保たれ
る。８ｍはトラック検出回路である。トラック検出回路
８ｍはティップ８ｆで記録媒体８ｄ上を走査する際にテ
ィップ８ｆのデータがこれに沿って記録されるべき径
路、あるいは記録されたデータ列からのずれを検出する
回路である。
高さ検出回路８ｋは記録信号検出回路８ｉ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、この残りの信号地が一定に
なる様にティップ８ｆを上限制御させるためにｘ，ｚ軸
駆動制御回路８ｌに命令信号を発信する。これによりテ
ィップ８ｆと記録媒体８ｄとの間隔が略一定に保たれ
る。８ｍはトラック検出回路である。トラック検出回路
８ｍはティップ８ｆで記録媒体８ｄ上を走査する際にテ
ィップ８ｆのデータがこれに沿って記録されるべき径
路、あるいは記録されたデータ列からのずれを検出する
回路である。
【００３５】以上のデータ変調回路８ｊ、記録電圧印加
装置８ｈ、記録信号検出回路８ｉ、データ復調回路８
ｊ、探針高さ検出回路８ｋ、ｘ，ｚ軸駆動制御回路８
ｌ、トラック検出回路８ｍで記録再生用回路８ｎを形成
する。記録再生用回路８ｎは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。
装置８ｈ、記録信号検出回路８ｉ、データ復調回路８
ｊ、探針高さ検出回路８ｋ、ｘ，ｚ軸駆動制御回路８
ｌ、トラック検出回路８ｍで記録再生用回路８ｎを形成
する。記録再生用回路８ｎは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。
【００３６】本記録再生装置を用いて、記録媒体に対し
て１０００ｈに渡って記録再生操作を行った後、使用し
たプローブを走査型電子顕微鏡で観察したところ、プロ
ーブに亀裂などの発生は確認できなかった。
て１０００ｈに渡って記録再生操作を行った後、使用し
たプローブを走査型電子顕微鏡で観察したところ、プロ
ーブに亀裂などの発生は確認できなかった。
【００３７】実施例６ 本実施例では、図４に示したプローブを複数個用いた記
録再生装置について述べる。記録再生装置は実施例５と
同様のものを用いた。記録媒体８ｄは、石英ガラス基板
の上に下地電極８ｅとして真空蒸着法によってＣｒを２
ｎｍ堆積させ、さらにその上にＡｕを５０ｎｍ同法によ
り蒸着したものを用い、その上にＬＢ法によってＳＯＡ
Ｚ（スクアリリウム−ビス−６−オクチルアズレン）を
４層積層したものを用いた。本実施例では、３Ｖ、幅８
０ｎｓの三角波状パルス電圧を印加したところ、記録媒
体８ｄが特性変化を起こし電気抵抗の低い部分が生じ
た。この電気抵抗の低い部分、すなわち記録ビットは１
０ｎｍ径程度の大きさを有していた。上記記録再生装置
を用いることにより、記録媒体８ｄ中に約１０ｎｍ径の
記録ヘッドを精度良く書き込むことができた。また、記
録ビットの再生におけるＳＮは十分良好であった。
録再生装置について述べる。記録再生装置は実施例５と
同様のものを用いた。記録媒体８ｄは、石英ガラス基板
の上に下地電極８ｅとして真空蒸着法によってＣｒを２
ｎｍ堆積させ、さらにその上にＡｕを５０ｎｍ同法によ
り蒸着したものを用い、その上にＬＢ法によってＳＯＡ
Ｚ（スクアリリウム−ビス−６−オクチルアズレン）を
４層積層したものを用いた。本実施例では、３Ｖ、幅８
０ｎｓの三角波状パルス電圧を印加したところ、記録媒
体８ｄが特性変化を起こし電気抵抗の低い部分が生じ
た。この電気抵抗の低い部分、すなわち記録ビットは１
０ｎｍ径程度の大きさを有していた。上記記録再生装置
を用いることにより、記録媒体８ｄ中に約１０ｎｍ径の
記録ヘッドを精度良く書き込むことができた。また、記
録ビットの再生におけるＳＮは十分良好であった。
【００３８】比較例１ 実施例１と同様な素子作製方法により、図９に示したよ
うな梁部の形状が中心部及び端部とも同一な太さを有す
るプローブを作製した。次に、ここで作製した２０本の
素子を駆動してその耐久性を測定した。駆動電圧は８
Ｖ、駆動周波数１０ｋＨｚで行った。駆動開始後１００
０ｈ後に駆動を停止して素子を走査型電子顕微鏡で観察
したところ、２０本の素子のうち、１２本に平行駆動部
と梁において１〜２μｍの長さの亀裂の発生が確認され
た。
うな梁部の形状が中心部及び端部とも同一な太さを有す
るプローブを作製した。次に、ここで作製した２０本の
素子を駆動してその耐久性を測定した。駆動電圧は８
Ｖ、駆動周波数１０ｋＨｚで行った。駆動開始後１００
０ｈ後に駆動を停止して素子を走査型電子顕微鏡で観察
したところ、２０本の素子のうち、１２本に平行駆動部
と梁において１〜２μｍの長さの亀裂の発生が確認され
た。
【００３９】比較例２ 実施例１と同様な素子作製方法により、図９に示したよ
うな梁部の形状が中心部及び端部とも同一な太さを有す
るプローブを作製した。次に、このプローブを用いて実
施例４と同様に試料表面の観察を行った。雲母基板上に
形成されてＡｕ基板表面を上記走査型プローブ顕微鏡で
観察を行ったところ、実施例４に比べてのＳ／Ｎ比の低
い基板表面情報がしか得られなかった。
うな梁部の形状が中心部及び端部とも同一な太さを有す
るプローブを作製した。次に、このプローブを用いて実
施例４と同様に試料表面の観察を行った。雲母基板上に
形成されてＡｕ基板表面を上記走査型プローブ顕微鏡で
観察を行ったところ、実施例４に比べてのＳ／Ｎ比の低
い基板表面情報がしか得られなかった。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、基板上に基板との
空隙を介して形成された平板駆動部、該基板上に支持さ
れ該平板駆動部の回転支持を行う二つの梁、及び、該平
板駆動部の駆動機構を有するトーションレバー型微小変
位素子において、回転軸に直交する該基板上の水平方向
における該梁の端部の長さＬ1と該梁の中央部の長さＬ2
を、Ｌ1＞Ｌ2することにより、長期間の駆動に耐えられ
るトーションレバー型微小変位素子を提供できる。さら
に、これにより電極配線を上電極から離して位置させら
れるため両者の間に発生する寄生容量を低減でき、単位
電圧あたりの駆動距離を低下させることなく、より微弱
な電流を感度良く検出できる走査型プローブ顕微鏡及び
情報処理装置を提供できる。
空隙を介して形成された平板駆動部、該基板上に支持さ
れ該平板駆動部の回転支持を行う二つの梁、及び、該平
板駆動部の駆動機構を有するトーションレバー型微小変
位素子において、回転軸に直交する該基板上の水平方向
における該梁の端部の長さＬ1と該梁の中央部の長さＬ2
を、Ｌ1＞Ｌ2することにより、長期間の駆動に耐えられ
るトーションレバー型微小変位素子を提供できる。さら
に、これにより電極配線を上電極から離して位置させら
れるため両者の間に発生する寄生容量を低減でき、単位
電圧あたりの駆動距離を低下させることなく、より微弱
な電流を感度良く検出できる走査型プローブ顕微鏡及び
情報処理装置を提供できる。
【図１】本発明のトーションレバー型微小変位素子の斜
視図を示す図。
視図を示す図。
【図２】本発明のトーションレバー型微小変位素子の上
面図を示す図。
面図を示す図。
【図３】本発明のトーションレバー型微小変位素子の製
造工程を示す断面図。
造工程を示す断面図。
【図４】本発明のトーションレバー型微小変位素子の上
面図を示す図。
面図を示す図。
【図５】実施例１によるトーションレバー型微小変位素
子の製造工程を示す図。
子の製造工程を示す図。
【図６】本発明のトーションレバー型微小変位素子の斜
視図を示す図。
視図を示す図。
【図７】実施例３による走査型プローブ顕微鏡の主要部
構成図。
構成図。
【図８】実施例４による情報処理装置の主要部構成及び
ブロック図。
ブロック図。
【図９】従来例のトーションレバー型微小変位素子。
【図１０】従来例のトーションレバー型光偏向器（トー
ションレバー型微小変位素子）。
ションレバー型微小変位素子）。
【図１１】本発明の梁の構造の例である。
１ 固定電極 ２ 基板 ３ 空隙 ４ 平板駆動部、ミラー ５ 梁 ５’ 梁の中央部 ５” 梁の端部 ６ 支持部 ８ 絶縁層 ９ 犠牲層 １０ 上電極 １１ ティップ １２ 電極配線 １３ リッジ ５１ 第二基板 ５２ 保護層 ５３ ティップ用凹部 ７ａ ＸＹステージ ７ｂ プローブ ７ｃ 被観察基板 ７ｄ トンネル電流増幅器 ７ｅ Ｚ軸制御用サーボ回路 ７ｆ Ｘ−Ｙ走査回路 ７ｇ メモリー ７ｈ マイクロコンピューター ７ｉ ディスプレー ７ｊ ティップ ８ａ ＸＹステージ ８ｂ 基板 ８ｃ プローブ ８ｄ 記録媒体 ８ｅ 下地電極 ８ｆ ティップ ８ｇ データ復調回路 ８ｈ 記録電圧印加装置 ８ｉ 記録信号検出回路 ８ｊ データ変調回路 ８ｋ プローブ高さ検出回路 ８ｌ Ｘ，Ｚ軸駆動制御回路 ８ｍ トラック検出回路 ８ｎ 記録再生用回路
Claims (9)
- 【請求項１】 基板上に該基板との間に空隙を介して形
成された平板駆動部、該基板に支持され該平板駆動部の
回転支持を行う二つの梁、及び、該平板駆動部の駆動機
構を有する微小変位素子であって、回転軸に直交する該
基板上の水平方向における該梁の端部の長さＬ1と該梁
の中央部の長さＬ2がＬ1＞Ｌ2であることを特徴とする
トーションレバー型微小変位素子。 - 【請求項２】 基板上に該基板との間に空隙を介して形
成された平板駆動部、該基板に支持され該平板駆動部の
回転支持を行う二つの梁、及び、該平板駆動部の駆動機
構を有する微小変位素子であって、回転軸に直交する該
基板上の水平方向における該梁の端部の長さＬ1と該梁
の中央部の長さＬ2がＬ1＞Ｌ2であることを特徴とする
トーションレバー型光偏向器。 - 【請求項３】 前記梁の端部の形状が該基板と水平方向
において曲線状であることを特徴とする請求項１記載の
トーションレバー型微小変位素子。 - 【請求項４】 前記駆動機構が前記基板上に設けた固定
電極と前記平板駆動部との間に電圧を印加することより
該平板駆動部を該固定電極方向に空間的に変位させる駆
動機構であることを特徴とする請求項１記載のトーショ
ンレバー型微小変位素子。 - 【請求項５】 前記トーションレバー型微小変位素子上
にティップを有することを特徴とするプローブ。 - 【請求項６】 前記トーションレバー型微小変位素子上
にティップを有し、該トーションレバー型微小変位素子
の制御手段、該ティップと観察すべき試料媒体との距離
を調節する手段及びティップ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走査型プローブ顕微
鏡。 - 【請求項７】 前記ティップに通じる電極配線が梁の端
部の曲線に沿って形成されていることを特徴とする請求
項６記載の走査型プローブ顕微鏡。 - 【請求項８】 前記トーションレバー型微小変位素子上
にティップを有し、該トーションレバー型微小変位素子
の制御手段、該ティップと記録媒体との距離を調節する
手段及びティップ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。 - 【請求項９】 前記ティップに通じる電極配線の梁の端
部の曲線に沿って形成されていることを特徴とする請求
項８記載の情報処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6154497A JPH0821841A (ja) | 1994-07-06 | 1994-07-06 | 微小変位素子及びこれを用いた情報処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6154497A JPH0821841A (ja) | 1994-07-06 | 1994-07-06 | 微小変位素子及びこれを用いた情報処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0821841A true JPH0821841A (ja) | 1996-01-23 |
Family
ID=15585544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6154497A Pending JPH0821841A (ja) | 1994-07-06 | 1994-07-06 | 微小変位素子及びこれを用いた情報処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0821841A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6475822B2 (en) | 1993-11-16 | 2002-11-05 | Formfactor, Inc. | Method of making microelectronic contact structures |
| US6713374B2 (en) | 1999-07-30 | 2004-03-30 | Formfactor, Inc. | Interconnect assemblies and methods |
| US7063541B2 (en) | 1997-03-17 | 2006-06-20 | Formfactor, Inc. | Composite microelectronic spring structure and method for making same |
| US7073254B2 (en) | 1993-11-16 | 2006-07-11 | Formfactor, Inc. | Method for mounting a plurality of spring contact elements |
| JP2008162006A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Sunonwealth Electric Machine Industry Co Ltd | 微小スクラッチ駆動アクチュエータの新規なレイアウト設計 |
| JP2008166676A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Sunonwealth Electric Machine Industry Co Ltd | 超低抵抗シリコンウエハーによる低駆動電圧微細スクラッチ駆動アクチュエータの開発 |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH0295264A (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-06 | Nec Corp | 半導体センサ |
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| JPH04315056A (ja) * | 1991-04-12 | 1992-11-06 | Tokai Rika Co Ltd | 加速度センサ |
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-
1994
- 1994-07-06 JP JP6154497A patent/JPH0821841A/ja active Pending
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| US7073254B2 (en) | 1993-11-16 | 2006-07-11 | Formfactor, Inc. | Method for mounting a plurality of spring contact elements |
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