JPH09293283A - プローブ装置およびその製造方法、ならびにメディア移動型メモリ装置 - Google Patents

プローブ装置およびその製造方法、ならびにメディア移動型メモリ装置

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JPH09293283A
JPH09293283A JP8130870A JP13087096A JPH09293283A JP H09293283 A JPH09293283 A JP H09293283A JP 8130870 A JP8130870 A JP 8130870A JP 13087096 A JP13087096 A JP 13087096A JP H09293283 A JPH09293283 A JP H09293283A
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arm
electrode
electric circuit
wiring
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 微小針の高さを高くせず、かつプローブアー
ム先端の動作ストロークを小さくできる、プローブ装置
およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 電気回路２と、先端に微小針３５が形成
されたカンチレバー形アーム３１ａ〜３１ｃを持つプロ
ーブ３とからなるプローブ装置１００であって、電気回
路２の配線が形成され、プローブ３は微小針３５をプロ
ーブ対象に対して近接または接触、および乖離させるた
めのプローブ電極３１ａ，３１ｃ，４を有しかつ電気回
路２の配線よりもプローブ対象に近い位置に形成され、
アーム３１ａ〜３１ｃが金属により単層に形成され、た
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気回路と、先端
に微小針が形成されたカンチレバー形アームを持つプロ
ーブとからなるプローブ装置、およびその製造方法、な
らびにメディア移動型メモリ装置に関する。
【０００２】
【技術背景】ハードディスク装置、ＣＭＯＳなどの半導
体記憶装置に代わるものとして、微小なプローブを用い
たメディア移動型メモリ装置が種々提案されている（特
開平４−９８１２０号、特開平４−２８９５８０号、特
開平４−３６４２９９号の各公報参照）。メディア移動
型メモリ装置では、先端に微小針が形成されたカンチレ
バー形アーム（以下、「プローブアーム」と言う）を持
つプローブを多数（たとえば１０万本）２次元配列し、
これらプローブにより、記録媒体表面を走査する。通
常、静電力によりプローブアームを駆動し、微小針を記
録媒体表面に対して、近接または接触、および乖離させ
ることでデータ読出し／書込みが行われる。
【０００３】しかし、従来のメディア移動型メモリ装置
では、特願平６−２７０２９７号および特願平６−２８
９２５９号に示されているように、プローブに用いられ
る基板は、シリコン／埋め込み酸化シリコン／シリコン
の３層の積層構造に構成され、プローブアームそのもの
は、表面のシリコン層により形成される。このため、以
下のような問題がある。
【０００４】（１）上記メモリ装置には、データ読出し
／書込み回路、プローブ駆動回路等の電気回路（以下、
単に「電気回路」とも言う）が必要であり、これは当該
プローブの近傍に形成される。電気回路の配線や端子等
に使用されるアルミニウムの耐熱温度は、プローブ形成
プロセスにおける温度（単結晶シリコンまたは多結晶シ
リコンのプロセス温度）よりも低い。したがって、上記
メモリ装置の製造に際しては、シリコンを構成要素に含
むプローブアームの形成プロセスの実行後に、アルミニ
ウム配線等の形成プロセスを実行せざるを得ない。この
ため、従来では、通常、電気回路は、プローブの横に配
置する必要がある。従来では、通常電気回路が集積され
る半導体基板上で、プローブは電気回路の横に配置され
る。ところで、メディア移動型メモリ装置の小型化は、
１回の走査により読出し／書込みできる情報量の増加を
もたらす意味で重要である。しかし、従来の上記メモリ
装置では、上述したように、電気回路とプローブとを、
半導体基板面に対して平行方向位置に配置せざるを得な
い。このため、プローブの高密度化（すなわち、メディ
ア移動型メモリ装置の小型化）が阻害される。
【０００５】（２）従来のメディア移動型メモリ装置で
は、上述したように、電気回路とプローブとを、半導体
基板面に対して並べて配置せざるを得ない。また、電気
回路の形成に必要とされる厚さは、プローブアーム先端
の動作ストロークよりも大分大きく、電気回路は半導体
基板面に対して垂直に、記録媒体に向けて突出して形成
される。このため、プローブアーム先端の動作ストロー
クを電気回路の厚さに見合うだけ大きくする、あるいは
微小針の高さを電気回路の厚さに見合う高さに形成する
等の対策が必要となる。しかし、プローブアーム先端の
動作ストロークを大きくするためには、プローブアーム
の駆動電圧を大きくしなければならず、これによりメデ
ィア移動型メモリ装置の消費電力が増大する。また、微
小針は、加工技術上その高さをあまり高くすることがで
きず、仮に高くできたとしても損傷し易くなる。
【０００６】（３）半導体基板面に対して平行な羽根を
持つ補助電極をプローブに設け、できるだけ低い電圧で
プローブアームを駆動し、かつ微小針の高さを極力高く
しないようにすることで、上記（２）の問題はある程度
解決できるとも考えられる。しかし、電気回路の配線を
多層に形成することは到底できず、メディア移動型メモ
リ装置のさらなる小型化が不可能となる。
【０００７】（４）単結晶シリコンまたは多結晶シリコ
ンなどの融点の高い材料は、一般的に残留ストレスが高
い。このような材料により形成されるプローブアームに
は、製造工程等における熱膨張、熱収縮に伴う反りが生
じ易く、非駆動時においても、プローブアームが反って
しまう場合がある。プローブアームにこのような反りが
生じると、記録媒体表面とプローブアーム先端に設けら
れた微小針先端との間隔がプローブにより異なってしま
い、データ読出し／書込みのエラーが発生し易くなる。
これを防ぐためには、記録媒体表面と微小針の先端との
距離や接触圧を制御するための回路が必要となり、メデ
ィア移動型メモリ装置の小型化がさらに阻害される。
【０００８】
【発明の目的】本発明の目的は、微小針の高さを高くせ
ず、かつプローブアーム先端の動作ストロークを小さく
できる、プローブ装置およびその製造方法を提供するこ
とである。また、本発明の他の目的は、プローブ駆動回
路等の電気回路の配線を多層に形成できる上記プローブ
装置およびその製造方法を提供することである。本発明
のさらに他の目的は、反りのないアームを持つ上記プロ
ーブ装置およびその製造方法を提供することである。加
えて、本発明のさらに他の目的は、特にプローブの高密
度化が可能な、上記プローブ装置をデータ読出し／書込
み機構として持つメディア移動型メモリ装置を提供する
ことである。
【０００９】
【発明の概要】本発明のプローブ装置は、電気回路と、
先端に微小針が形成されたプローブアーム（カンチレバ
ー形アーム）を持つプローブとからなる。このプローブ
装置は、本発明のメディア移動型メモリ装置のデータ読
出し／書込み機構として使用される。もちろん、本発明
のプローブ装置を、走査型プローブ顕微鏡のマニピュレ
ータとしても使用することもできる。
【００１０】上記電気回路は、後述するプローブ電極
と、同じく後述する固定電極との間に静電力を発生させ
るための回路を含む。また、プローブ装置がメディア移
動型メモリ装置のデータ読出し／書込み機構として使用
される場合には、上記電気回路は、データ読出し／書込
み回路をさらに含む。
【００１１】本発明のプローブ装置におけるプローブア
ームは、単層のアルミニウム等の金属により構成される
もので、種々の形状をなす。たとえば、平面視が長方形
またはＬ字形をなし一端がプローブ形成面に対し固定さ
れたカンチレバー、平面視がＬ字形をなし両端がプロー
ブ形成面に対し固定されたもの、平面視が横長のＥ字形
をなしＥ字の３つの右端部がプローブ形成面に対し固定
されたカンチレバー等が、プローブアームとして使用さ
れる。
【００１２】本発明のプローブ装置では、プローブアー
ムには前記微小針をプローブ対象（プローブ対象のプロ
ーブされる面は、通常は半導体基板にほぼ平行である）
に対して、近接または接触、および乖離させるためのプ
ローブ電極が設けられる。また、このプローブ電極と静
電的な相互作用をなす固定電極が、プローブ形成面側、
または前記プローブ対象側に設けられる。
【００１３】プローブアームは、先端に微小針が形成さ
れるアーム要素（以下、「微小針アーム要素」と言う）
と、プローブ電極として機能する少なくとも１つのアー
ム要素（以下、「電極アーム要素」と言う）とを有する
ことができる。たとえば、上述した平面視が横長のＥ字
形をなすプローブアームにおいて、Ｅ字の横方向に延び
る３つのアーム要素のうち外側２つのアームを電極アー
ム要素とし、中央のアームを微小針アーム要素とするこ
とができる。この場合、微小針アーム要素と電極アーム
要素とは絶縁される。なお、プローブ電極は、プローブ
アームの所定部位に、（電極アーム要素としてではな
く）羽根状に取り付けることもできる。
【００１４】本発明のプローブ装置が、メディア移動型
メモリ装置のデータ読出し／書込み機構として使用され
る場合、微小針アーム要素は前記データ読出し／書込み
回路に接続され、また電極アーム要素は前記プローブ駆
動回路に接続される。また、本発明のプローブ装置がメ
ディア移動型メモリ装置のデータ読出し／書込み機構で
ある場合において、プローブアームを微小針アーム要素
と電極アーム要素とにより構成せずに、プローブアーム
全体を連続した金属により構成するときには、読出し／
書込み用信号とプローブアーム先端を上下動させるため
の駆動用信号とを峻別する回路が必要がある。
【００１５】本発明のプローブ装置が、走査型プローブ
顕微鏡のマニピュレータとして使用される場合には、プ
ローブ対象は半導体，金属等の試料である。また、本発
明のプローブ装置が、メディア移動型メモリ装置のデー
タ読出し／書込み機構として使用される場合には、プロ
ーブ対象は、強誘電体，誘電体等からなる記録媒体であ
る。この場合には、多数のプローブがプローブ形成面上
にアレイ状に形成され、これらのプローブに対して、前
記記録媒体が上記プローブ形成面に対して平行に相対移
動して、後述するデータの読出し／書込みが行われる。
【００１６】また、本発明のプローブ装置では、プロー
ブは、前記電気回路の配線よりもプローブ対象に近い位
置に形成される。したがって、前記電気回路の配線は、
一層に形成することはもちろん、多層に形成することも
できる。また、本発明の装置がメディア移動型メモリ装
置のデータ読出し／書込み機構として使用される場合、
前述した固定電極も、前記電気回路の配線よりもプロー
ブ対象に近い位置に形成する。プローブと電気回路の配
線との上記位置関係は、次に述べるように、本発明のプ
ローブ装置の製造方法により実現される。
【００１７】本発明のプローブ装置の製造方法は、少な
くとも一層の配線を有する電気回路を形成する第１のス
テップと、カンチレバー形アームと、このカンチレバー
形アームの先端をプローブ対象に対して近接または接
触、および乖離させるためのプローブ電極と、前記カン
チレバー形アームの先端に設けられた微小針と、からな
るプローブとを形成する第２のステップと、からなる。
前記第１のステップの実行後に、前記第２のステップを
実行し、かつ第２のステップにおいて、前記プローブ
を、前記電気回路の配線よりもプローブ対象に近い位置
に形成し、かつ該プローブのカンチレバー形アームを金
属により形成することで、上記のプローブ装置が製造さ
れる。
【００１８】本発明のプローブ装置の製造方法におい
て、プローブ形成面上に固定電極を形成する場合、この
固定電極も、前記電気回路の配線よりもプローブ対象に
近い位置に形成することができる。また、電気回路の配
線を多層に形成するときには、最上の配線層を形成する
際に、プローブアームが形成されるべき層、あるいは固
定電極が形成されるべき層を形成することもできる。
【００１９】
【実施例】図１〜図４により、本発明のプローブ装置の
一実施例と、本発明のメディア移動型メモリ装置の一実
施例とを、併せて説明する。
【００２０】図１はメディア移動型メモリ装置のデータ
読出し／書込み機構として使用されるプローブ装置の斜
視図、図２は図１中の矢印Ａ方向から見た上記プローブ
装置の正面図、図３は図１中の矢印Ｂ方向から見た上記
プローブ装置の側面図、図４は上記プローブ装置のプロ
ーブを構成するアームの先端部の拡大斜視図である。な
お、図１〜図４はプローブ装置をモデル化して示すもの
で、実際とは各構成要素の厚さや大きさ等が異なってい
る。
【００２１】図１〜図３に示すプローブ装置１００で
は、プローブ形成面１の下部に、ＣＭＯＳトランジスタ
等からなる電気回路２が形成されている。電気回路２
は、プローブ駆動回路２１およびデータ読出し／書込み
回路２２等を含んでいる。プローブ駆動回路２１は、プ
ローブ形成面１に形成された図示しないスルーホールに
埋設されたアルミニウムのパスや、アルミニウム配線を
介して、後述する電極アーム要素３１ａ，３１ｃ，固定
電極４に接続され、データ読出し／書込み回路２２は、
後述する微小針アーム要素３１ｂに接続されている。半
導体プローブ形成面１上には、プローブ３、固定電極
４、およびストッパ５が形成されている。
【００２２】まず、プローブ３の構成を詳細に説明す
る。カンチレバー形状をなすプローブアーム３は、アル
ミニウムにより単層に形成されており、平面視が横長の
Ｅ字形をなす。Ｅ字の横方向は、外側の２つの電極アー
ム要素３１ａ，３１ｃと、中央の微小針アーム要素３１
ｂとからなり、Ｅ字の縦方向は連結部３１ｄからなる。
Ｅ字の３つの右端部が、ポスト部３２ａ〜３２ｃ（これ
らのポスト部もアルミニウムからなる）を介してプロー
ブ形成面１に支持されている。ポスト部３２ａ，３２ｃ
からは電極アーム要素３１ａ，３１ｃが、またポスト部
３２ｂからは微小針アーム要素３１ｂが、それぞれプロ
ーブ形成面１に平行に延び、各アーム要素３１ａ〜３１
ｃの先端側は、連結部３１ｄにより結合されている。電
極アーム要素３１ａと３１ｃとは、連結部３１ｄを介し
て電気的に導通している。また、微小針アーム要素３１
ｂの先端部は、絶縁部３３を介して連結部３１ｄに機械
的に結合されている。
【００２３】前述したように、電極アーム要素３１ａ，
３１ｃはそれぞれのポスト部３２ａ，３２ｃを介して、
プローブ駆動回路２１に接続されている。また、微小針
アーム要素３１ｂはポスト部３２ｂを介して、読出し／
書込み回路２２に接続されている。
【００２４】図４にも示すように、微小針アーム要素３
１ｂの先端部近傍に、プローブ形成面１に垂直に（図示
しない記録媒体に向けて）微小針支持部３４が形成され
ている。この微小針支持部３４は、支持ポスト３４ａ
と、この支持ポスト３４ａから、プローブ形成面１に平
行に、ポスト部３２ｂとは逆方向に迫り出した支持プレ
ート３４ｂとからなり、支持プレート３４ｂの先端に微
小針３５が図示しない記録媒体に向けて形成されてい
る。支持プレート３４ｂは、プローブ本体２の部材より
も細く、かつ薄い部材で構成してあり、その単位長当た
りのバネ定数をプローブアーム３よりも小さくしてあ
る。この支持プレート３４ｂは、微小針３５の摩耗を軽
減するためのものであり、その機能の詳細は、特願平７
−１５５２２２号に示されている。
【００２５】次に、固定電極４およびストッパ５の構成
を説明する。固定電極４およびストッパ５は、共にアル
ミニウムからなる。固定電極４は、プローブ形成面１に
平行に形成された電極部４１と、これをプローブアーム
３の両側からやや離れた位置にて支持する、一対のポス
ト部４２ａ，４２ｂとから構成されている。電極部４１
は、プローブアーム３の、上方にて、その先端部分をほ
ぼ覆うように配置されている。すなわち、プローブアー
ム３の先端が上方に移動したときに、後述するストッパ
５の突起片５１が、プローブアーム３の先端部分（連結
部３１ｄの一部）に当接するように構成される。このた
め、平面視では、プローブアーム３の先端部分は、電極
部４１からやや迫り出している。電極部４１の、前記微
小針支持部３４に対応した位置には、開口４３が形成さ
れている。電極部４１は、ポスト部４２ａ，４２ｂ（図
５（Ｂ）において後述するように、スルーホール８１ｄ
に基部が埋設されている）を介して、プローブ駆動回路
２１に接続されている。
【００２６】ストッパ５は、プローブ形成面１に平行に
形成された突起片５１と、これを支持するポスト部５２
とから構成されている。突起片５１は、電極部４１と同
じ高さに形成されている。このストッパ５は、微小針３
５がプローブ対象に大きな押圧力で接触するのを防止す
ると共に、プローブ本体２と固定電極４との接触を防止
する役割を果たす。なお、ストッパ５の電位は、電極ア
ーム要素と同電位としておくことが好ましい。本実施例
では、ストッパ５はポスト部５２を介して、プローブ駆
動回路２１に接続されている。
【００２７】次に、図１〜図４に示したプローブ装置の
動作について説明する。図１に示したプローブ駆動回路
２１により、電極アーム要素３１ａ，３１ｃと、固定電
極４との間にプローブ駆動用電圧を印加する。この電圧
の印加により、電極アーム要素３１ａ，３１ｃと固定電
極４の電極部４１との間に静電力が発生する。この静電
力は、引力として働き、プローブアーム３の先端（微小
針３５および連結部３１ｄ部分）は電極部４１に向かっ
て移動する。このとき、必要に応じて、プローブ駆動回
路２１により、微小針３５先端と、図示しない記録媒体
の表面との間の距離を検出／制御し、またはこれらの間
に働く力を検出／制御するようにもできる。なお、プロ
ーブアーム３の先端が、制御エラー等により電極部４１
に向かって移動し過ぎた場合においては、連結部３１ｄ
がストッパ５の突起片５１に当接し、微小針３５先端と
記録媒体表面との過度の押圧が防止される。なお、プロ
ーブアーム３は、ポスト部３２ａ〜３２ｃを支点に駆動
されるので、各アーム要素３１ａ〜３１ｃが固定電極４
の電極部４１に接触することはない。
【００２８】メディア移動型メモリ装置では、たとえ
ば、（１）微小針先端を、記録媒体表面に常に接触させ
た状態で、該記録媒体とプローブ装置とを相対移動させ
る方式、（２）微小針先端を記録媒体表面に微小距離近
接させた状態で、該記録媒体とプローブ装置とを相対移
動させる方式がある。本発明のメディア移動型メモリ装
置では、上記の何れの方式を適用することもできるが、
上記各方式については、いわゆる当業者に周知であるの
で説明は省略する。また、データ読出し／書込みに際し
ての、読出し／書込み用信号の生成等についても、いわ
ゆる当業者に周知であるので説明は省略する。
【００２９】次に、図５〜図７を参照して、上述したプ
ローブ装置の製造方法の一実施例を説明する。なお、図
５〜図７の各（Ａ）図は、図１における微小針アーム要
素３１ｂの長手方向に沿った断面に相当する図であり、
図５〜図７の各（Ｂ）図は、図１における固定電極４の
ポスト部４２ａまたは４２ｂが形成された部分の上記長
手方向と垂直な方向に沿った断面に相当する図である。
【００３０】〔電気回路を形成するステップ（第１のス
テップ）〕：図５（Ａ）に示すように、まず、Ｓｉ半導
体基板７１に、トランジスタ２０（ソース領域２０ａ、
ドレイン領域２０ｂ、ゲート領域２０ｃ）を形成した
後、ＳｉＯ２絶縁層７２を形成すると共に、この絶縁層
７２のソース領域２０ａ、ドレイン領域２０ｂ、ゲート
領域２０ｃ部分にスルーホール８１ａ〜８１ｃ（８１ｃ
は図示されていない）を形成する（ステップ（１−
ａ））。なお、ここでは、説明の便宜上、トランジスタ
２０は、図１に示したプローブ駆動回路２１および読出
し／書込み回路２２を構成するトランジスタのうちの１
つのみを例示している。
【００３１】この後、同じく図５（Ａ）に示すように、
絶縁層７２上にアルミニウム層を形成すると同時に、ス
ルーホール８１ａ〜８１ｃ（８１ｃは図には表れていな
い）をアルミニウムで埋めた後、アルミニウム配線９１
〜９３をパターニングする（ステップ（１−ｂ））。ゲ
ート領域２０ｃにも、アルミニウム配線が接続されてい
るが、この配線は図には表れていない。アルミニウム配
線９３は、図には表れていないが、読出し／書込み回路
２２に接続されている。また、ステップ（１−ａ），
（１−ｂ）においては、図示しないアルミニウム配線
（便宜上、９４の符合を付す）がプローブ駆動回路２１
に接続される。
【００３２】そして、これら配線９１〜９４等が表面に
形成されたＳｉＯ２絶縁層７２上にさらにＳｉＯ２絶縁
層７３を形成する（ステップ（１−ｃ））。
【００３３】一方、図５（Ｂ）に示すように、ステップ
（１−ａ）の実行の際に、ＳｉＯ２絶縁層７２の、ポス
ト部（以下、４２ａのみを示す）が設けられる位置にス
ルーホール８１ｄを形成し、また（ステップ（１−
ｂ））の実行の際に、スルーホール８１ｄをアルミニウ
ムで埋設し、この後、固定電極４の基部（グランド端子
部分）４３を形成する。なお、図示はしないが、ストッ
パ５の基部も、固定電極４の基部４３の形成と同時に、
かつ同様に形成する。ただし、ストッパ５の基部は、電
極アーム要素３１ａ，３１ｃと同電位となるように、上
述したアルミニウム配線９４に接続する。
【００３４】〔プローブを形成するステップ（第２のス
テップ）〕：図６（Ａ）に示すように、絶縁層７３上に
ポリイミド層７４を形成し、その表面を平坦化すると共
に、スルーホール８２ａ〜８２ｃをアルミニウム配線９
３上に形成した後、ポリイミド層７４および絶縁層７３
に形成する（ステップ（２−ａ））。スルーホール８２
ａ，８２ｃには、ポスト部３２ａ，３２ｃが形成され、
スルーホール８２ｂには、ポスト部３２ｂが形成され
る。図６（Ａ）においては、微小針アーム要素３１ｂ部
分の長手方向断面を図示しているので、スルーホール８
２ａおよび８２ｃは、図には表れていない。
【００３５】同じく図６（Ａ）に示すように、ポリイミ
ド層７４上に、アルミニウム層を形成すると同時に、上
記スルーホール８２ａ〜８２ｃをアルミニウムで埋め、
ポスト部３２ａ〜３２ｃを形成し、この後、電極アーム
要素３１ａ，３１ｃ、微小針アーム要素３１ｂおよび連
結部３１ｄをパターニングする（ステップ（２−
ｂ））。なお、上述したように、図６（Ａ）において
は、微小針アーム要素３１ｂ部分の長手方向断面を図示
しているので、電極アーム要素３１ａ，３１ｃ、および
ポスト部３２ａ，３２ｃは図には表れていない。
【００３６】次いで、同じく図６（Ａ）に示すように、
微小針アーム要素３１ｂと連結部３１ｄとの境界部分に
ＳｉＯ２絶縁部３３を形成する（ステップ（２−
ｃ））。この絶縁部３３の形成法については、図９にお
いて詳述する。
【００３７】一方、図６（Ｂ）に示すように、ステップ
（２−ｂ）の実行の際に、ポリイミド層７４の、ポスト
部４２ａが形成される位置にスルーホール８２ｄを形成
し、また（ステップ（２−ｂ））の実行の際に、スルー
ホール８２ｄをアルミニウムで埋め、この後、固定電極
４のポスト４２ａの下半分を形成する。なお、図示はし
ないが、これと同時に、ストッパ５のポスト部５２の下
半分も、ポスト部４２ａの下半分と同様に形成する。
【００３８】この後、図７（Ａ）に示すように、電極ア
ーム要素３１ａ，３１ｃ、微小針アーム要素３１ｃ、お
よび連結部３１ｄが表面に形成されたポリイミド層７４
上に、さらにポリイミド層７５を形成すると共に、微小
針支持部３４に対応する、微小針アーム要素３１ｂ上の
位置に、スルーホール８３ａを形成する（ステップ（２
−ｄ））。
【００３９】次いで、同じく図７（Ａ）に示すように、
上記ポリイミド層７５上にアルミニウム層を形成すると
同時に、上記スルーホール８３ａをアルミニウムで埋
め、支持ポスト３４ａを形成し、この後、支持プレート
３４ｂをパターンニングする（ステップ（２−ｅ））。
【００４０】さらに、この後、同じく図７（Ａ）に示す
ように、支持プレート３４ｂ上に、Ｉｒ等の金属により
微小針３５を形成する（ステップ（２−ｆ））。
【００４１】一方、図７（Ｂ）に示すように、ステップ
（２−ｄ）の実行の際に、ポリイミド層７５の、ポスト
部４２ａに相当する位置にスルーホール８３ｂを形成
し、また（ステップ（２−ｅ））の実行の際に、上記ス
ルーホール８３ｂをアルミニウムで埋め、この後、固定
電極４のポスト部４２ａの上半分を形成すると共に、図
７（Ａ）に示すように電極部４１をパターニングする。
なお、図示はしないが、これと同時に、ストッパ５のポ
スト部５２の上半分も、ポスト部４２ａの上半分と同様
に形成する。これと共に、図７（Ａ）に示すように、突
起片５１をパターニングする。突起片５１は、連結部３
１ｄと一部が上下に重複する位置に形成する。
【００４２】このようにして形成された積層構造体１
に、酸素ガス雰囲気中でプラズマエッチングを行い、ポ
リイミド層７４および７５を除去する。ポリイミド層７
４および７５の除去後の構造を図８（Ａ），（Ｂ）に示
す。
【００４３】次に、ステップ（２−ｃ）における絶縁部
２７の形成方法を、図９（Ａ）〜（Ｅ）を参照して説明
する。図９（Ａ）は、ステップ（２−ｂ）において、ポ
リイミド層７４（この層の下層は絶縁層７３である）の
上にアルミニウム層７７を形成した直後の様子を示して
いる。そして、ステップ（２−ｂ）において、図９
（Ｂ）に示すように、アルミニウム層７７の絶縁部３３
が形成される部分に長方形状の溝穴８７をあけて、ポリ
イミド層７７の表面を露出させておく。
【００４４】この後、図９（Ｃ）に示すように、ＳｉＯ
２絶縁層７８を形成すると共に、溝穴８７をＳｉＯ２で
埋める。さらに、図９（Ｄ）に示すように、エッチバッ
クにより、溝穴８７があいた部分だけに絶縁層７８を残
して絶縁層７８を除去する。最後に、図９（Ｅ）に示す
ように、微小針アーム要素３１ｂの幅にアルミニウム層
７７および絶縁層７８をパターンニングして、微小針ア
ーム要素３１ｂと連結部３１ｄの突起部Ａとの間に絶縁
部３３が形成されたプローブアーム３（図１〜図４参
照）が形成される。
【００４５】図１０（Ａ），（Ｂ）は、絶縁部の他の形
成例を示す図である。図１０（Ａ）は、上記の図９
（Ｂ）に対応する図であり、アルミニウム層７７の絶縁
部３３が形成される部分に、長方形の溝穴８７に代え
て、２つのＵ字の上部が逆方向に向き、Ｕ字の下部同士
が微小針アーム３１ｂと同幅となる溝穴８７′が形成さ
れている。この後、図９（Ｃ），図９（Ｄ）と同様の処
理により、図１０（Ｂ）に示すような、、微小針アーム
要素３１ｂと連結部３１ｄの突起部Ａとの間に、ＳｉＯ
２絶縁部３３′が形成されたプローブアーム３が形成さ
れる。上記絶縁部３３′は、微小針アーム要素３１ｂの
先端と連結部３１ｄの突起部Ａとを挟持する形状に形成
されているので、図９（Ｄ）に示した絶縁部３３よりも
機械強度に優れている。
【００４６】図１１は、絶縁部のさらに他の例を示す図
である。この形成方法では、まずアルミニウム層７７を
形成し、微小針アーム要素３１ｂおよび連結部３１ｄを
成形する。この上に、ＳｉＯ２絶縁層７８を形成し、図
１１に示すような絶縁部３３″を得る。この方法によれ
ば、図９（Ｄ）のようなＳｉＯ２絶縁層のエッチバック
工程を必要とせず、プロセスが簡単になる。また、微小
針アーム要素３１ｂおよび連結部３１ｄの突起部Ａと、
絶縁部３３″との接触面積が大きくなり、連結の機械的
強度が高くなり、より信頼性の高いプローブ装置を得る
ことができる。
【００４７】なお、上記の例では、絶縁部３３，３
３′，３３″をＳｉＯ２により形成したが、ＳｉＯ２以
外、たとえばＳｉＮで形成することもできる。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
以下のような効果を奏することができる。 （１）電気回路を形成するステップを実行後に、プロー
ブを形成するステップを実行するので、プローブを電気
回路の上部に配置することができる。これにより、プロ
ーブの高密度化（すなわち、メディア移動型メモリ装置
の小型化）が可能となる。また、プローブアーム先端の
動作ストロークを小さくすることができ、また微小針の
高さを適度に低くすることができ、装置の省電力化を図
ることできると共に、微小針の損傷の発生率を低減でき
る。さらに、電気回路の配線を多層に形成することもで
きるので、メディア移動型メモリ装置のさらなる小型化
が可能となる。 （２）プローブを構成するアーム（電極アーム要素およ
び接触針アーム）をアルミニウム等の金属で形成するこ
とにしたので、反りのないアームを持つプローブ装置を
製造することができる。これにより、データ読出し／書
込みのエラーが生じにくくなり、記録媒体と導電性針の
先端との距離や接触圧の制御するための複雑な回路が不
要となり、さらにメモリ装置の小型化が促進される。
【図面の簡単な説明】
【図１】メディア移動型メモリ装置のデータ読出し／書
込み機構として使用されるプローブ装置の斜視図であ
る。
【図２】図１中の矢印Ａ方向から見たプローブ装置の正
面図である。
【図３】図１中の矢印Ｂ方向から見た上記プローブ装置
の側面図である。
【図４】図１〜図３のプローブ装置のプローブを構成す
るアームの先端部の拡大斜視図である。
【図５】本発明のプローブ装置の製造方法の一実施例に
おける、電気回路を形成するステップを示す図であり、
（Ａ）は図１における微小針アーム要素の長手方向に沿
った断面に相当する図、（Ｂ）は図１における固定電極
のポスト部が形成された部分の上記長手方向と垂直な方
向に沿った断面に相当する図である。
【図６】本発明のプローブ装置の製造方法の一実施例に
おける、プローブを形成するステップの一部分を示す図
であり、（Ａ）は図１における微小針アーム要素の長手
方向に沿った断面に相当する図、（Ｂ）は図１における
固定電極のポスト部が形成された部分の上記長手方向と
垂直な方向に沿った断面に相当する図である。
【図７】本発明のプローブ装置の製造方法の一実施例に
おける、プローブを形成するステップの残りの部分を示
す図であり、（Ａ）は図１における微小針アーム要素の
長手方向に沿った断面に相当する図、（Ｂ）は図１にお
ける固定電極のポスト部が形成された部分の上記長手方
向と垂直な方向に沿った断面に相当する図である。
【図８】図６および図７に示すステップを実行した後の
状態を示す図であり、（Ａ）は図１における微小針アー
ム要素の長手方向に沿った断面図、（Ｂ）は図１におけ
る固定電極のポスト部が形成された部分の上記長手方向
と垂直な方向に沿った断面図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｅ）は、本発明のプローブ装置の製
造方法の一実施例における、プローブを形成するステッ
プでの絶縁部の形成方法を示す図である。
【図１０】（Ａ），（Ｂ）は、絶縁部の他の形成例を示
す図である。
【図１１】絶縁部のさらに他の形成例を示す図である。
【符号の説明】
１００ プローブ装置 １ プローブ形成面 ２ 電気回路 ２０ トランジスタ ２０ａ ソース領域 ２０ｂ ドレイン領域 ２０ｃ ゲート領域 ２１ プローブ駆動回路 ２２ データ読出し／書込み回路 ３ プローブ ３１ａ，３１ｃ 電極アーム要素 ３１ｂ 微小針アーム要素 ３１ｄ 連結部 ３２ａ〜３２ｃ 各アーム要素のポスト部 ３３，３３′，３３″ 絶縁部 ３４ 微小針支持部 ３４ａ 支持ポスト ３４ｂ 支持プレート ３５ 微小針 ４ 固定電極 ４１ 電極部 ４２ａ，４２ｂ 固定電極のポスト部 ４３ 固定電極の基部 ５ ストッパ５ ５１ 突起片 ５２ ポスト部 ７１ 半導体基板７１ ７２，７３，７８ 絶縁層 ７４，７５ ポリイミド層 ７７ アルミニウム層 ８１ｂ，８１ｄ，８２ｂ，８２ｄ，８３ａ，８３ｂ ス
ルーホール ８７，８７′ 溝穴 ９１〜９３ アルミニウム配線

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電気回路と、先端に微小針が形成された
    カンチレバー形アームを持つプローブとからなるプロー
    ブ装置であって、 前記電気回路の配線が形成され、 前記プローブは、前記微小針をプローブ対象に対して近
    接または接触、および乖離させるためのプローブ電極を
    有し、かつ前記電気回路の配線よりもプローブ対象に近
    い位置に形成され、 前記アームが金属により単層に形成され、たことを特徴
    とするプローブ装置。
  2. 【請求項２】 前記アームが、先端に前記微小針が形成
    されるアーム要素と、前記プローブ電極として機能する
    少なくとも１つのアーム要素とを有することを特徴とす
    る請求項１に記載のプローブ装置。
  3. 【請求項３】 前記プローブには、前記微小針が形成さ
    れるアーム要素と、前記プローブ電極として機能するア
    ーム要素とを絶縁する、絶縁部が形成されたことを特徴
    とする請求項２に記載のプローブ装置。
  4. 【請求項４】 少なくとも一層の配線を有する電気回路
    を形成する第１のステップと、 カンチレバー形アームと、このカンチレバー形アームの
    先端をプローブ対象に対して近接または接触、および乖
    離させるためのプローブ電極と、前記カンチレバー形ア
    ームの先端に設けられた微小針と、からなるプローブと
    を形成する第２のステップと、からなる、請求項１〜３
    に記載のプローブ装置の製造方法であって、 前記第１のステップの実行後に、前記第２のステップを
    実行し、かつ第２のステップにおいて、前記プローブ
    を、前記電気回路の配線よりもプローブ対象に近い位置
    に形成し、かつ該プローブのカンチレバー形アームを金
    属により形成する、ことを特徴とするプローブ装置の製
    造方法。
  5. 【請求項５】 請求項１〜３の何れかに記載のプローブ
    装置をデータ読出し／書込み機構として持つ、メディア
    移動型メモリ装置であって、 前記プローブ対象が前記プローブ形成面に平行に相対移
    動する記録媒体であり、 前記プローブが、多数アレイ状に形成され、 前記プローブ電極と静電力相互作用をなす固定電極が、
    前記電気回路の配線よりもプローブ対象に近い位置に形
    成され、 前記電気回路が、前記プローブ電極と前記固定電極との
    間に静電力を発生させるための電気信号を与えるための
    プローブ駆動回路、および前記微小針と前記記録媒体と
    の間にデータの読出し／書込のための気信号を与えるた
    めのデータ読出し／書込み回路とを有する、ことを特徴
    とするメディア移動型メモリ装置。
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