JPH1040597A

JPH1040597A - メモリー装置

Info

Publication number: JPH1040597A
Application number: JP19633996A
Authority: JP
Inventors: Yukihiko Shirakawa; 幸彦白川
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1996-07-25
Filing date: 1996-07-25
Publication date: 1998-02-13
Anticipated expiration: 2016-07-25
Also published as: JP4095125B2

Abstract

(57)【要約】【課題】単純な構成で高精度且つ高信頼性のマルチプ
ローブメモリー装置を構成し、生産性が良く、低コスト
のメモリー装置を提供すること。【解決手段】スペーサを介して接合された第１の基
板、第２の基板及び第３の基板を有し、前記第１の基板
の第２の基板側の面には、基板に垂直な方向に弾性を有
する支持部材と該支持部材の上に設けらているプローブ
とからなるプローブユニットが複数形成されており、前
記第２の基板の周辺部と中央部との間には、基板の一部
を除去した弾性部が有り、該第２の基板の中央部の第１
の基板側の面には記録膜が形成されており、該第２の基
板の中央部の第３の基板側の面には移動子側電極が形成
されており、前記第３の基板の第２の基板側の面には固
定子側電極が形成されており、前記第３の基板と第２の
基板とが静電アクチュエータを構成し、前記プローブユ
ニットのプローブと、前記記録膜とが接触した状態で情
報の記録再生を行うことを特徴とするメモリー装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のプローブを
用いて記録媒体に記録再生を行うメモリー装置に係り、
特に、製造が容易で信頼性が高いマルチプローブメモリ
ー装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、複数の微小なプローブを用い
て情報を記録再生する情報処理装置としては、走査トン
ネル電子顕微鏡の原理を応用したマルチプローブに関す
るもの（特願平４ー９８６３３号）や、プローブを記録
媒体に接触させた状態で情報の記録再生を行うマルチプ
ローブメモリー装置（特願平８ー１１５６００号）等が
知られている。

【０００３】特願平４ー９８６３３号に示された情報処
理装置では、プローブに電圧を印加した状態でプローブ
と記録媒体とを接触させることなく近接させ、この際に
プローブに流れるトンネル電流量により記録情報を読み
出している。かかる、トンネル電流量は、プローブと記
録媒体との距離に著しく依存するため、トンネル電流量
を検出することにより、記録情報を読み出す装置では、
プローブと記録媒体との距離を厳密に制御する必要があ
る。特に、複数のプローブを用いたマルチプローブで
は、全てのプローブと記録媒体との距離を厳密に制御す
る必要があるため、プローブの高さ方向の位置制御にか
かる負担が大きかった。

【０００４】例えば、図１に示したマルチプローブ（断
面図）では、カンチレバー２２上にプローブ２１が設け
られており、電極２３、２４に電圧を印加することによ
り、このカンチレバー２２を上下方向に駆動させ、プロ
ーブの高さ方向の位置制御を行っていた。従って、プロ
ーブの高さ方向の位置制御、つまりカンチレバー２２の
駆動制御を各プローブごとに行う必要があった。

【０００５】又、このような装置では、マルチプローブ
と記録媒体との平行度を検知するために、例えば、３個
のプローブに流れるトンネル電流量をモニターし、その
結果に応じてマルチプローブが設けられている基材の傾
きを制御している。

【０００６】このような制御を行うメモリー装置では、
メモリー装置の構造が複雑となり、装置の信頼性の向上
や低コスト化が困難であった。

【０００７】一方、特願平８ー１１５６００号に示され
たマルチプローブメモリー装置では、プローブを記録媒
体に接触させた状態で情報の記録再生を行うため、トン
ネル電流量を検出する場合に比べ、プローブの高さ方向
の位置制御が容易になる。しかし、この場合も、各プロ
ーブごとにプローブと記録媒体との接触状態を制御する
必要があり、メモリー装置の構造を単純化することがで
きなかった。

【０００８】又、このメモリー装置では、プローブ等の
駆動力として圧電材料が用いられているが、圧電材料に
はクリープ現象と呼ばれる使用時に動作点がドリフトす
る現象があり、この問題を回避するためには、複雑な駆
動制御が必要となる。更に、圧電材料は単位体積当たり
の変位量が小さいため、必要な変位量を確保するために
は形状の大きな圧電材料を用いなければならない。

【０００９】又、上記メモリー装置では、位置決め等に
関して高精度が要求されるが、振動や衝撃による位置づ
れ、又は、熱膨張歪みによる位置ずれが生じやすく、位
置決め精度の維持が容易でなかった。この位置決め精度
の低下は、記録再生時のエラーに結びつくため、位置決
め精度が低下した場合、メモリー装置の信頼性が著しく
低下する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上のように特願平４
ー９８６３３号や特願平８ー１１５６００号に示されて
いるようなマルチプローブを用いた装置では、装置の信
頼性を確保するためにプローブの位置決め等に高い精度
が要求され、その確保が容易でなかった。又、信頼性の
高い記録再生を行うためには、各プローブ毎にその高さ
を制御する手段を設ける必要があり、その作製や制御も
容易でなっかた。

【００１１】そこで、本発明は、各プローブ毎の駆動手
段を不要とし、単純な構成で高精度且つ高信頼性のマル
チプローブメモリー装置を構成し、生産性が良く、低コ
ストのメモリー装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のメモリー
装置は、スペーサを介して接合された第１の基板、第２
の基板及び第３の基板を有し、前記第１の基板の第２の
基板側の面には、基板に垂直な方向に弾性を有する支持
部材と該支持部材の上に設けらているプローブとからな
るプローブユニットが複数形成されており、前記第２の
基板の周辺部と中央部との間には、基板の一部を除去し
た弾性部が有り、該第２の基板の中央部の第１の基板側
の面には記録膜が形成されており、該第２の基板の中央
部の第３の基板側の面には移動子側電極が形成されてお
り、前記第３の基板の第２の基板側の面には固定子側電
極が形成されており、前記第３の基板と第２の基板とが
静電アクチュエータを構成し、前記プローブユニットの
プローブと、前記記録膜とが接触した状態で情報の記録
再生を行うことを特徴とするものである。

【００１３】請求項２記載のメモリー装置は、スペーサ
を介して接合された第１の基板、第２の基板及び第３の
基板を有し、前記第１の基板の第２の基板側の面には、
記録膜が形成されており、前記第２の基板の周辺部と中
央部との間には、基板の一部を除去した弾性部が有り、
該第２の基板の中央部の第１の基板側の面には、基板に
垂直な方向に弾性を有する支持部材と該支持部材の上に
設けらているプローブとからなるプローブユニットが複
数形成されており、該第２の基板の中央部の第３の基板
側の面には移動子側電極が形成されており、前記第３の
基板の第２の基板側の面には固定子側電極が形成されて
おり、前記第３の基板と第２の基板とが静電アクチュエ
ータを構成し、前記プローブユニットのプローブと、前
記記録膜とが接触した状態で情報の記録再生を行うこと
を特徴とするものである。

【００１４】請求項３記載のメモリー装置は、請求項１
又は２記載のメモリー装置に於いて、第１の基板、第２
の基板及び第３の基板がＳｉ単結晶基板であることを特
徴とするものである。

【００１５】請求項４記載のメモリー装置は、請求項１
乃至３記載のいずれかのメモリー装置に於いて、上記弾
性部の基板に垂直な方向の剛性が、基板に平行な方向の
剛性より大きいことを特徴とするものである。

【００１６】請求項５記載のメモリー装置は、請求項１
乃至４記載のいずれかのメモリー装置に於いて、上記プ
ローブユニットのプローブと上記記録膜との間隔又は接
触圧力を調整するための吸引電極を設けたことを特徴と
するものである。

【００１７】つまり、上記吸引電極は、プローブユニッ
トのプローブと記録膜との間隔が狭まる方向に吸引力を
発生させる電極である。

【００１８】

【発明の実施の形態】

［メモリー装置の構成及び動作について］本発明のメモ
リー装置の構成及び動作について図面を参照して説明す
る。

【００１９】図１は本発明のメモリー装置を構成する３
枚の基板を示した斜視図であり、図２は図１のＡＡ’断
面を示したメモリー装置の断面図である。

【００２０】第１の基板１は、プローブユニット１１が
設けられた基板である。又、この基板には、静電アクチ
ュエータ制御回路４とメモリー制御回路５が設けられて
いる。この静電アクチュエータ制御回路４は、プローブ
ユニット１１と記録膜１５との相対位置をアクセスする
メモリーアドレスに応じて制御する回路である。一方、
メモリー制御回路５は、プローブユニット１１のプロー
ブに印可する電圧を制御する機能や、プローブで検出し
た記録情報を保持する機能や、プローブで検出した記録
情報を外部に出力する電気信号に変換する機能等を備え
た回路である。

【００２１】第２の基板２は、第１の基板１側の面に記
録膜１５が設けられた基板であり、記録膜１５が設けら
れている中央部（移動子）２ｃと設けられていない周辺
部２ａとの間には弾性部２ｂがある。又、この中央部
（移動子）２ｃの第３の基板３側の面には移動子側電極
８が設けられている。

【００２２】第３の基板３は、移動子２ｃの移動子側電
極８と対向する固定子側電極９が設けられている基板で
ある。

【００２３】ここで、第２の基板２と第３の基板３は、
静電アクチュエータを構成し、第２の基板２の中央部２
ｃは移動子となり、第３の基板３は固定子となる。又、
移動子２ｃの第１の基板１側の面には記録膜１５が設け
られているので、移動子２ｃの移動に伴い、記録膜とプ
ローブユニット１１との相対位置が変化する。従って、
各プローブユニット１１に設けられたプローブにより、
その移動範囲内の任意の部分の記録膜１５に対して、情
報の記録と再生を行うことができる。

【００２４】尚、プローブと記録膜１５が接触しないよ
うに両者の間隔を設定した場合には、移動子を所望の位
置に移動させた後、吸引電極１０により移動子を第１の
基板１側に吸引して、プローブと記録膜１５を接触させ
てから記録再生を行う。

【００２５】又、第１の基板１と第２の基板２は、スペ
ーサ６を介して接合されており、両者の間隔は、第１の
基板１に設けられたプローブユニット１１のプローブ
と、第２の基板２に設けられた記録膜１５とが、接触又
はわずかに離れる程度に設定する。一方、第２の基板２
と第３の基板３についても、スペーサ７を介して接合さ
れており、両者の間隔は、静電アクチュエータの移動子
２ｃが正常に動作（移動）できる程度に設定する。

【００２６】ここで、各基板間の間隔を高精度で設定す
るためには、各基板の表面がより平坦であることが望ま
しい。例えば、鏡面研磨したＳｉ単結晶基板を用い、フ
ォトリソグラフィー技術を用いて加工されたＳｉＯ₂等
の薄膜（Ｓｉ単結晶基板上に形成された薄膜）をスペー
サとすれば、サブμｍ以下の高精度で基板間の間隔を設
定することができる。

【００２７】又、各基板がスペーサを介して接合されて
いるため、機械的信頼性が高く、外部から衝撃が与えら
れた時に、各基板間に位置ずれが生じて精度が低下する
ことがない。

【００２８】又、上記第１の基板１、第２の基板２及び
第３の基板３に用いる材料としては、同一の物性を備え
た材料を用いることが望ましく、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、
ＧａＡｓ等の半導体基板や、ガラス、石英、セラミック
ス等の薄膜形成用絶縁性基板等を用いることができる。
このように第１の基板１、第２の基板２及び第３の基板
３に、同一の物性を備えた材料を用いることにより、温
度変化等によって生じる歪み（熱膨張率の差異による歪
み）で各基板間の相対位置が変化し、そのために、プロ
ーブと記録膜の接触位置精度が低下することを抑制する
ことができる。又、これらの基板上には半導体回路（制
御回路等）が同時に形成されることがあり、その場合に
は、Ｓｉ半導体単結晶基板が最も好適となる。

【００２９】尚、図１、図２に示したメモリー装置に於
いては、移動子（第２の基板の中央部）に記録膜を設
け、第１の基板にプローブユニットを設けたが、移動子
（第２の基板の中央部）にプローブユニットを設け、第
１の基板に記録膜を設けてもよい。

【００３０】［プローブユニットについて］図３は、プ
ローブユニットの（ａ）平面図と（ｂ）断面図（ＢＢ’
断面を示した断面図）である。このプローブユニット
は、複数の梁を組み合わせた複合梁（マイクロサスペン
ション）１３及び記録膜に対して情報の書き込みと読み
出しを行うプローブ１２からなる。

【００３１】このプローブユニットを構成する複合梁
（マイクロサスペンション）１３は、Ｚ軸方向の剛性
（バネ定数）が小さく、更に、後述するように各プロー
ブユニットのＺ軸方向の高さのばらつきも小さいため、
図２に示した吸引電極１０により記録膜１６が形成され
ている移動子２ｃを第１の基板１側に吸引すれば、全て
のプローブ１２を記録膜に接触させることができる。従
って、各プローブユニット毎にＺ軸方向の位置調整機構
を設ける必要がない。

【００３２】尚、上記複合梁（マイクロサスペンショ
ン）１３は、いわゆるマイクロマシーニング技術（例え
ば、基板の異方性エッチングや犠牲層エッチングによる
空隙構造作製技術）を用いれば容易に作製することがで
きる。

【００３３】又、上記複合梁（マイクロサスペンショ
ン）１３の上に設けられているプローブ１２や、プロー
ブ１２と電気的に接続するプローブ選択トランジスタ１
４についても、マイクロマシーニング技術や半導体回路
作製技術を用いれば容易に作製することができる。

【００３４】ところで、本発明のメモリー装置では、複
合梁（マイクロサスペンション）１３及びプローブ１２
からなるプローブユニットを可能な限り均一に作製する
必要がある（プローブユニットのＺ方向の高さ精度を高
精度化する必要がある）が、上記マイクロマシーニング
技術等を用いれば、サブμｍオーダーの高さ精度でプロ
ーブユニットを作製することができる（各プローブ間の
Ｚ方向の高さのばらつきを、サブμｍオーダー程度に抑
えることができる）。更に、ＣＰＭ（化学機械研磨）技
術を用いてプローブ１２の端面を一括研磨すれば、各プ
ローブ間のＺ方向の高さのばらつきを、サブμｍオーダ
ー以下に抑えることができる。

【００３５】又、上述のように各基板間の間隔について
も、フォトリソグラフィー技術を用いて加工した薄膜を
スペーサとすることにより高精度で設定することができ
るので、プローブと記録膜との間隔を高精度で調整する
ことができる。

【００３６】［静電アクチュエータについて］図４は静
電アクチュエータの移動子側となる第２の基板の１例を
示した平面図である。この第２の基板は、第１の基板
及び第３の基板に固定されている周辺部２ａ、静電駆動
力により移動する中央部（移動子）２ｃ、及び周辺部２
ａと中央部（移動子）２ｃを弾性接続する弾性部２ｂで
構成されている。ここで、周辺部２ａ、弾性部２ｂ及び
中央部（移動子）２ｃは同一材料の基板からなり、弾性
部２ｂは基板の一部が弾性特性を示すように除去されて
いる。

【００３７】図４に示された弾性部２ｂは、Ｕ字形状を
組み合わせた複合Ｕ字形状になっている。この弾性部２
ｂは、一方が周辺部２ａに、他方が中央部に接続する４
つの複合Ｕ字形状部からなり、１つの複合Ｕ字形状部
は、Ｘ方向にＵ字形状が連続する部分とＹ方向にＵ字形
状が連続する部分とで構成されている。このような構成
としたことにより、中央部（移動子）２ｃは、Ｘ方向及
びＹ方向に移動することができる。

【００３８】又、上記複合Ｕ字形状部（除去されずに残
された部分）の線幅Ｗは基板の厚みよりも小さくなって
いるため、Ｚ軸方向（第２の基板に垂直な方向）の剛性
はＸＹ方向の剛性よりも大きくなっている。

【００３９】尚、弾性部２ｂは、中央部（移動子）２ｃ
がＸ方向及びＹ方向に移動することができ、Ｚ軸方向
（第２の基板に垂直な方向）の剛性がＸＹ方向の剛性よ
りも大きければ、他の形状であってもよい。又、Ｘ方向
とＹ方向の剛性は等しくなくてもよい。

【００４０】又、図２に示したように第２の基板の移動
子２ｃと第３の基板３の互いに対向する面には、移動子
側電極８と固定子側電極９がそれぞれ設けられており、
これらの電極に電圧を印可することにより、Ｘ方向やＹ
方向の静電駆動力が発生し、その静電駆動力に応じて移
動子２ｃが移動する。

【００４１】図５は、移動子側電極８と固定子側電極９
の一例を示した説明図である。ここで、固定子側電極９
はオフセット間隔Ｗ_sで配列された複数の電極で構成さ
れており、その内の１個の電極に選択的に電圧を印可す
れば、電圧を印可した固定子側電極と移動子側電極８と
が重なる方向に静電駆動力が発生する。

【００４２】尚、図５では、移動子側電極８と固定子側
電極９がＸ軸方向に配列されているため、Ｘ軸方向に静
電駆動力が発生するが、移動子２ｃの移動子側電極と第
３の基板の固定子側電極を、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に配
列すれば、Ｘ軸方向とＹ軸方向に静電駆動力を発生させ
ることができる。従って、移動子２ｃの第１の基板側の
面に形成されている記録膜の任意の位置（移動範囲内の
任意の位置）に各プローブを接触させることができる。

【００４３】又、本発明のメモリー装置で用いたような
静電アクチュエータでは、ＸＹ軸方向の駆動力以外にＺ
軸方向の吸引力が発生する。従って、第２の基板の弾性
部のＺ軸方向の剛性が低すぎると、Ｚ軸方向の吸引力に
より移動子（第２の基板の中央部）と固定子（第３の基
板）が密着して、静電アクチュエータを駆動させること
ができなくなる。このような場合、通常は、移動子と固
定子の間にころ等の機械的間隔制御手段を挿入するが、
機械的間隔制御手段は必然的に摩擦抵抗があり、又、Ｘ
Ｙ軸方向の静電駆動力の損失が大きく、更に、移動子と
固定子との間隔を、μｍオーダーで設定するこどが困難
である。

【００４４】しかし、本発明に於いては移動子（第２の
基板の中央部）を保持する弾性部のＺ軸方向の剛性を高
めることが可能なので、機械的間隔制御手段を用いて移
動子（第２の基板の中央部）と固定子（第３の基板）が
密着することを回避する必要がない。又、ＸＹ軸方向の
静電駆動力の損失もほとんどない。

【００４５】又、Ｚ軸方向の剛性を高めても吸引力によ
り移動子（第２の基板の中央部）が固定子（第３の基
板）の方向に多少変位するので、記録再生時に第１の基
板に設けた吸引電極１０により第１の基板の方向に吸引
力を発生させ、プローブと記録膜との接触状態を調整し
てもよい。

【００４６】又、移動子に静電駆動力を与えない状態で
プローブと記録膜が接触しないように第１の基板と第２
の基板の間隔を設定し、記録再生時に吸引電極１０によ
り、移動子に対して第１の基板の方向に吸引力を与え、
プローブと記録膜とを接触させてもよい。

【００４７】又、移動子に静電駆動力を与えない状態で
プローブと記録膜が接触するように第１の基板と第２の
基板の間隔を設定した場合であっても、移動子に静電駆
動力を与えたときに発生するＺ軸方向の吸引力より、移
動時にプローブと記録膜を離れた状態にすることや、両
者の摩擦力を小さくすることができる。

【００４８】このように移動時のプローブと記録膜との
関係を、離れた状態、又は、接触しているが摩擦力が小
さい状態にすれば、プローブと記録膜との摩擦によりプ
ローブや記録膜に損傷、磨耗等の問題が発生する頻度を
低く抑えることができる。

【００４９】又、移動子をＸＹ軸方向に移動させている
ときに、吸引電極１０により第１の基板の方向に小さな
吸引力を与え、移動子に静電駆動力を与えたときに発生
するＺ軸方向の吸引力を打ち消すようにしてもよい。こ
のようにすれば、移動子（第２の基板の中央部）を保持
する弾性部のＺ軸方向の剛性が低い場合であって、移動
子（第２の基板の中央部）と固定子（第３の基板）が接
触することがない。

【００５０】以上のように、この静電アクチュエータで
は、移動子側電極と固定子側電極に印可する電圧により
ＸＹ軸方向の移動を制御することができ、吸引電極に印
可する電圧によりＺ軸方向の変位を制御することができ
る。

【００５１】［記録膜に対する情報の書き込みと読み出
しについて］本発明のメモリー装置の記録膜としては、
プローブを電気的に接触させ記録再生を行うことができ
るメモリー媒体、例えば、強誘電体薄膜等を用いること
ができる。

【００５２】記録膜として強誘電体薄膜を用いた場合に
は、図３に示したプローブユニットのプローブ１２を強
誘電体薄膜に接触させ、強誘電体薄膜の下層に設けられ
ている下部電極とプローブ１２との間に所定の電圧を印
可して強誘電体薄膜を分極させることにより情報を書き
込むことができる。又、読み出す場合には、プローブ１
２を強誘電体薄膜に接触させ、所定の電圧を印可して強
誘電体薄膜の残留分極電荷を検出することにより記録情
報を読み出すことができる。

【００５３】尚、このようにして強誘電体薄膜の記録情
報を読み出した場合には、読み出しの際に記録情報が破
壊されるため、読み出した記録情報を再度書き込んでお
く必要がある。

【００５４】

【実施例】次に、本発明のメモリー装置の構成例につい
て具体的に説明する。

【００５５】本実施例では、第１の基板、第２の基板及
び第３の基板としてＳｉ単結晶基板を用い、特に、第２
の基板には両面研磨基板を用いた。又、基板のサイズ
は、１２ｍｍ角程度にした。

【００５６】ここで、第１の基板には、予めＳｉ半導体
プロセスを用いて、静電アクチュエータ制御回路とメモ
リー制御回路を形成しておいた。尚、本実施例では、静
電アクチュエータ制御回路とメモリー制御回路を第１の
基板上に形成したが、その一部を、第３の基板上やメモ
リー装置の外部に設けてもよい。

【００５７】次に、第１の基板上にプローブユニットを
２００×２００（縦横２００個づつ）でマトリックス状
に形成した。

【００５８】このプローブユニットのプローブには、直
径０．１８μｍ、高さ０．４μｍの円柱状の白金を用い
た。ここで、プローブの直径を小さく（面積を小さく）
すれば、記録密度を高密度化することができる。尚、こ
のプローブに用いる材料は、導電性で微細加工が可能な
材料であればよく、例えば、不純物を高濃度で拡散させ
たＳｉ、ＳｉＣ等の半導体材料、ＴｉＮ等の導電性化合
物、タングステン、ニッケル、アルミニウム、白金、金
等の金属、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＹＢＣＯ等の酸化物導電体
を用いることができる。

【００５９】このプローブを支持するマイクロサスペン
ションには、縦２０μｍ、横４０μｍ、高さ３μｍ、梁
幅２μｍ、膜厚０．２μｍのボロンを高濃度で拡散した
多結晶シリコン薄膜を用いた。又、このマイクロサスペ
ンションは、プローブとプローブ選択トランジスタ（Ｍ
ＯＳＦＥＴ）とを電気的に接続する導体線の役割も果た
しており、このプローブ選択トランジスタをＯＮ、ＯＦ
Ｆすることにより、プローブとプローブ制御回路とを接
続したり、切り離したりすることができる。又、このマ
イクロサスペンションのＺ軸方向のバネ定数は０．１Ｎ
／ｍ程度であった。尚、このマイクロサスペンションに
は、多結晶シリコン薄膜より弾性特性が優れた導電性窒
化チタン薄膜や、絶縁性の窒化シリコン薄膜に導電性薄
膜からなる電気配線を施したもの等を用いることもでき
る。

【００６０】又、プローブ選択トランジスタを介してプ
ローブと接続するメモリー制御回路は、センスアンプや
電圧源等を備え、再生時には、センスアンプによりプロ
ーブからの電流（電荷）を検出し、記録時には、電圧源
によりプローブに電圧を印可する。

【００６１】尚、上記の場合には、各プローブがメモリ
ー制御回路のセンスアンプと電圧源を共用しているが、
各プローブ毎にセンスアンプと電圧源を個別に設けても
よい。この場合、半導体回路を構成する素子数が増加す
るが、センスアンプと電圧源を各プローブの近傍に設け
ることができるので浮遊容量等に起因するノイズの影響
が少なくなり、記録再生の信頼性が向上する。

【００６２】又、第１の基板上には縦１０μｍ、横２０
μｍ、高さ３．３μｍの吸着電極も、２０×２０（縦横
２０個づつ）でマトリックス状に形成した。

【００６３】次に、第２の基板の周辺部と中央部の間に
設けられた弾性部について説明する。本実施例では、線
幅２５μｍでＸ軸方向に５回行き戻りするＵ字状のパタ
ーンと、Ｙ軸方向に５回行き戻りするＵ字状のパターン
とで構成された複合Ｕ字形状部が４つ設けられている。
ここでは、前記のように複合Ｕ字形状部の線幅は２５μ
ｍと第２の基板の厚み４５０μｍよりも非常に狭く設定
されているので、ＸＹ軸方向のバネ定数が２０Ｎ／ｍ程
度であるのに対して、Ｚ方向のバネ定数は４０００Ｎ／
ｍ程度という大きな値になっている。

【００６４】尚、本実施例では、マグネトロン・リアク
ティブ・イオン・エッチング装置で、ＳＦ₆エッチング
ガスとＮｉマスクを用いたエッチング処理（反応性ドラ
イエッチング法によるエッチング処理）を施すことによ
り基板の一部を除去し、上記弾性部（４つの複合Ｕ字形
状部）を形成した。

【００６５】次に、第２の基板の中央部（移動子）の第
１の基板側に形成されている記録膜とその下層に形成さ
れている下部電極について説明する。本実施例では、Ｓ
ｉ単結晶基板上にスパッタリング法により膜厚２００ｎ
ｍの白金からなる下部電極を形成し、更にその上層にス
パッタリング法により膜厚３００ｎｍのチタン酸ジルコ
ン酸鉛からなる強誘電体膜（記録膜）を形成した。尚、
下部電極は接続配線によりメモリー制御回路に接続され
ている。

【００６６】次に、第２の基板の中央部（移動子）の第
３の基板側に形成されている移動子側電極と、第３の基
板の第２の基板側の面に形成されている固定子側電極に
ついて説明する。本実施例では、第２の基板に用いたＳ
ｉ単結晶基板上にスパッタリング法により２００ｎｍの
アルミニウム薄膜を成膜し、エッチング処理を施すこと
により長さ２μｍ、幅１μｍ、電極間隔２μｍの移動子
側電極を形成した。

【００６７】又、第３の基板に用いたＳｉ単結晶基板上
にもスパッタリング法により２００ｎｍのアルミニウム
薄膜を成膜し、エッチング処理を施すことにより長さ１
００μｍ、幅１μｍ、オフセット間隔０．２μｍで形成
した。

【００６８】尚、移動子側電極と固定子側電極は静電ア
クチュエータ制御回路に接続されており、ＸＹ方向に
０．２μｍでステップ駆動することができる。ここで、
ＸＹ軸方向の駆動力は最大で２×１０^ー3Ｎとし、ＸＹ軸
方向の移動範囲はー１００μｍ〜＋１００μｍとした。
又、移動子側電極と固定子側電極とが振動、衝撃等によ
る誤動作で接触し、両者が短絡することを回避するた
め、いずれか一方の電極の表面にＳｉＯ₂からなる１０
ｎｍ程度の絶縁層を形成してもよい。

【００６９】又、本実施例に於いては、アクチュエータ
を駆動していないときにプローブと記録膜が接触するよ
うに設定されているが、移動子をＸＹ軸方向に駆動させ
るときには、移動子が固定子側（第３の基板側）に０．
４μｍ程度吸引されるため、プローブと記録膜は非接触
状態になる。

【００７０】尚、移動子を、所望の位置に移動させた後
に、吸引電極により移動子を第１の基板側に吸引すれ
ば、吸引電極の高さはプローブユニットの高さより０．
１μｍ低いため、プローブと記録膜とを接触状態にする
ことができる。又、吸引電極とプローブユニットの高さ
の差は、マイクロサスペンションによって弾性的に吸収
される。

【００７１】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれば
単純な構成で高精度且つ高信頼性のマルチプローブメモ
リー装置を構成することができる。

【００７２】又、構成が単純で、高精度が容易なので、
高信頼性のメモリー装置を低価格で提供することができ
る。

【００７３】又、プローブユニットの高さを制御する必
要がないので、その制御回路が不要となり、プローブニ
ットの制御にかかる負担を軽減することができる。

【００７４】又、メモリー装置を構成する各基板が、ス
ペーサを介して接合されているため、振動、衝撃により
装置に不具合が発生することがほとんどない。

【００７５】又、移動時のプローブと記録膜との関係
を、離れた状態、又は、接触しているが摩擦力が小さい
状態にすれば、プローブと記録膜との摩擦によりプロー
ブや記録膜に損傷、磨耗等の問題が発生する頻度を低く
抑えることができる。

【００７６】又、メモリー装置を構成する各基板に、同
一物性を備えた材料を用いれば、温度変化時にメモリー
装置が動作不良を起こすことがほとんどない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のメモリー装置の構成を示した斜視図で
ある。

【図２】本発明のメモリー装置の構成を示した断面図で
ある。

【図３】本発明のメモリー装置のプローブユニットを示
した平面図と断面図である。

【図４】本発明のメモリー装置における移動子を示した
平面図である。

【図５】本発明のメモリー装置における移動子側電極と
固定子側電極の関係を示した説明図である。

【図６】従来のメモリー装置におけるプローブ部分を示
した断面図である。

【符号の説明】

１第１の基板２第２の基板２ａ周辺部２ｂ弾性部２ｃ中央部（移動子）３第３の基板４静電アクチュエータ制御回路５メモリー制御回路６、７スペーサ８移動子側電極９固定子側電極１０吸引電極１１プローブユニット１２プローブ１３複合梁（マイクロサスペンション）１４プローブ選択トランジスタ１５記録膜１６下部電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スペーサを介して接合された第１の基
板、第２の基板及び第３の基板を有し、前記第１の基板
の第２の基板側の面には、基板に垂直な方向に弾性を有
する支持部材と該支持部材の上に設けらているプローブ
とからなるプローブユニットが複数形成されており、前
記第２の基板の周辺部と中央部との間には、基板の一部
を除去した弾性部が有り、該第２の基板の中央部の第１
の基板側の面には記録膜が形成されており、該第２の基
板の中央部の第３の基板側の面には移動子側電極が形成
されており、前記第３の基板の第２の基板側の面には固
定子側電極が形成されており、前記第３の基板と第２の
基板とが静電アクチュエータを構成し、前記プローブユ
ニットのプローブと、前記記録膜とが接触した状態で情
報の記録再生を行うことを特徴とするメモリー装置。
【請求項２】スペーサを介して接合された第１の基
板、第２の基板及び第３の基板を有し、前記第１の基板
の第２の基板側の面には、記録膜が形成されており、前
記第２の基板の周辺部と中央部との間には、基板の一部
を除去した弾性部が有り、該第２の基板の中央部の第１
の基板側の面には、基板に垂直な方向に弾性を有する支
持部材と該支持部材の上に設けらているプローブとから
なるプローブユニットが複数形成されており、該第２の
基板の中央部の第３の基板側の面には移動子側電極が形
成されており、前記第３の基板の第２の基板側の面には
固定子側電極が形成されており、前記第３の基板と第２
の基板とが静電アクチュエータを構成し、前記プローブ
ユニットのプローブと、前記記録膜とが接触した状態で
情報の記録再生を行うことを特徴とするメモリー装置。
【請求項３】請求項１又は２記載のメモリー装置に於
いて、第１の基板、第２の基板及び第３の基板がＳｉ単
結晶基板であることを特徴とするメモリー装置。
【請求項４】請求項１乃至３記載のいずれかのメモリ
ー装置に於いて、上記弾性部の基板に垂直な方向の剛性
が、基板に平行な方向の剛性より大きいことを特徴とす
るメモリー装置。
【請求項５】請求項１乃至４記載のいずれかのメモリ
ー装置に於いて、上記プローブユニットのプローブと上
記記録膜との間隔又は接触圧力を調整するための吸引電
極を設けたことを特徴とするメモリー装置。