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JP3402661B2 - カンチレバー型プローブ、及びこれを用いた情報処理装置 - Google Patents

カンチレバー型プローブ、及びこれを用いた情報処理装置

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JP3402661B2
JP3402661B2 JP11524893A JP11524893A JP3402661B2 JP 3402661 B2 JP3402661 B2 JP 3402661B2 JP 11524893 A JP11524893 A JP 11524893A JP 11524893 A JP11524893 A JP 11524893A JP 3402661 B2 JP3402661 B2 JP 3402661B2
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microtip
substrate
cantilever type
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優 中山
敬介 山本
春紀 河田
隆行 八木
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Canon Inc
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、トンネル電流検出装置
や走査型トンネル顕微鏡等に好適に用いられるカンチレ
バー型プローブに関する。
【０００２】更に本発明は、上記カンチレバー型プロー
ブを用い走査型トンネル顕微鏡の手法により情報の記
録、再生あるいは消去を行う大容量・高密度の情報処理
装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】近年半導体プロセス技術を背景にして半
導体を機械的構造体として用いた半導体圧力センサー、
半導体加速度センサー、マイクロアクチュエーター等の
機械的電気素子（マイクロメカニクス）が脚光を浴びる
ようになってきた。
【０００４】かかる素子の特徴として、小型でかつ高精
度の機械機構部品を提供でき、かつ半導体ウエハーを用
いるためにＳｉウエハー上に素子と電気回路を一体化で
きることが挙げられる。また、半導体プロセスをベース
に作製することで、半導体プロセスのバッチ処理による
生産性の向上を期待できる。特に微小変位素子として
は、静電力や圧電体薄膜を利用したカンチレバー（片持
ち梁）状のものが挙げられ、これは非常に微細な動きを
制御することが可能なので、原子レベル、分子レベルを
直接観察できる走査型トンネル顕微鏡（以下、「ＳＴ
Ｍ」と記す）に応用されている。
【０００５】例えば、特開昭６１−２０６１４８では静
電力を利用したカンチレバーが提案されている。これは
図６に示すようにＳｉウエハー６１上に不純物ドープに
より電極層６２を設けた後Ｓｉのエピタキシャル成長６
３を行い、これに再度不純物ドープを行い電極６４を形
成したのち、その中間のノンドープＳｉ層を除去し、引
出し電極６７を蒸着法等により形成し、カンチレバー６
５を形成したものである。また、圧電体薄膜を用いた例
としては、スタンフォード大学のクエート等により提案
された微小変位素子を用いたＳＴＭプローブ（ＩＥＥＥ
ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｐ１８８−１９９，Ｆｅｂ．１９９
０）がある。これは図７に示すようにＳｉウエハー７１
の裏面を一部除去しシリコンメンブレンを形成し、表面
にＡｌ７２とＺｎＯ７３の薄膜を順次積層しバイモルフ
のカンチレバーを形成し、その後裏面より反応性のドラ
イエッチングによりシリコンメンブレンとウエハー表面
のエッチングの保護層（シリコン窒化膜）を除去して、
ＳＴＭティップ変位用のバイモルフカンチレバーを作製
している。このカンチレバーの上面自由端部にトンネル
電流検知用マイクロティップを取り付け、良好なＳＴＭ
像を得ている。
【０００６】一方、ＳＴＭの手法を用いて半導体あるい
は高分子材料等の原子オーダー、分子オーダーの観察評
価、微細加工（Ｅ．Ｅ．Ｅｈｒｉｃｈｓ，４ｔｈ Ｉｎ
ｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ
Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｍｉｃｒｏ
ｓｃｏｐｙ／Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，’８９，Ｓ１
３−３）、及び記録再生装置の様々な分野への応用が研
究されている。なかでも、コンピューターの計算情報等
では大容量を有する記録装置の要求に対してますます高
まっており、半導体プロセス技術の進展によりマイクロ
プロセッサーが小型化し、計算能力が向上したために記
録装置の小型化が望まれている。これらの要求を満たす
目的で、記録媒体との間隔が微調整可能な駆動手段上に
存在するトンネル電流発生用マイクロプローブからなる
変換器から電圧印加することによって記録媒体表面の形
状を変化させることにより記録書き込みし、形状の変化
によるトンネル電流の変化を検知することにより情報の
読み出しを行い最小記録面積が１０ｎｍ平方となる記録
再生装置が提案されている。
【０００７】またＳＴＭのマイクロティップをカンチレ
バーの自由端側に形成し、それぞれ独立に変位するカン
チレバーをマルチ化し、さらに半導体プロセスと一体化
して同一基板上にトンネル電流検知用のマイクロティッ
プ付きカンチレバーと、そのトンネル電流を増幅処理す
るアンプ、カンチレバー駆動とトンネル電流の選択のた
めのマルチプレクサ、等を積載する記録再生装置が提案
されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来のカンチレバー
は、その駆動走査のためにカンチレバー自身が薄膜の多
層構成となっていた。例えば図７に示したカンチレバー
構造の場合、圧電体と電極で５層構造となっている。薄
膜は、異種の薄膜同士を積層ないし接合すると、薄膜の
内部応力が必然的に発生する。これは、異種の薄膜同士
の熱膨張係数の違いや格子定数の違いによって界面に発
生すると考えられる。とりわけ、薄膜（厚さ＜２μｍ）
ではこの界面に発生した内部応力が非常に大きな問題と
なってくる。そのため、応力値の厳密なコントロールが
できず、薄膜で積層したカンチレバーはこの内部応力の
ために反ってしまう場合があり、カンチレバーの駆動制
御が精度よくできなかった。しかもカンチレバーは圧電
体でできているためそのヤング率は低く、従って固有振
動数や剛性が高くなかった。固有振動数や剛性が低いと
駆動走査速度が遅くなり、しかも機械的な衝撃による問
題も少なからず生じた。一方、図６に示したような特開
昭６１−２０６１４８の静電駆動型カンチレバーにおい
ても、カンチレバー自身を電極として用いているため、
マイクロティップとの絶縁をとるために層数はカンチレ
バーと絶縁層の２層構成となる。また、この場合マイク
ロティップ６８と電極６４は絶縁層６６を介して配置さ
れるためマイクロティップに寄生容量が誘起されてしま
うという問題点があった。しかもこの方法ではカンチレ
バー自身はＳｉウエハー基板６１に対して垂直方向（Ｚ
軸方向）のみしか駆動することができなかった。
【０００９】従って、本発明の目的とするところは、内
部応力の制御が容易で反りが無く、また、剛性を高め固
有振動数が高く、高速駆動が可能な変位素子を提供する
ことにある。
【００１０】更に、本発明の目的は、上記変位素子を用
いマイクロティップに発生する寄生容量を低減したカン
チレバー型プローブ及びこれを用いた信頼性の高い高密
度・大容量の記録、再生あるいは消去が可能な情報処理
装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
すべく成された本発明は、電極を有する基板と、該基板
上に設けられたカンチレバーと、該カンチレバーの上面
自由端に取り付けられたトンネル電流検知用マイクロテ
ィップとを備えたカンチレバー型プローブにおいて、前
記カンチレバーは半導体材料からなり、該カンチレバー
上に該半導体材料への不純物拡散により少なくとも２つ
の静電駆動用電極が形成されており、前記トンネル電流
検知用マイクロティップは、該静電駆動用電極間に配置
されていることを特徴とするカンチレバー型プローブで
あり、更には、マイクロティップを備えたカンチレバー
型プローブを記録媒体に近接させ、該ティップと記録媒
体との間に電圧を印加して情報の記録、再生あるいは消
去を行う情報処理装置であって、前記カンチレバー型プ
ローブが、上記本発明のカンチレバー型プローブである
ことを特徴とする情報処理装置である。
【００１２】上記本発明のカンチレバー型プローブの構
成によれば、カンチレバーを単層にすることができ、そ
の応力制御は極めて容易であり、カンチレバーの反りを
低減することができる。基板としては、半導体、金属、
ガラス、セラミックス等の材料を用いることができる
が、半導体から成り不純物を拡散して静電駆動用電極が
形成されるカンチレバーとを半導体プロセスを用いて一
体形成するには、特にＳｉウエハー等の半導体基板が好
ましい。
【００１３】また、半導体基板を用いた場合には、カン
チレバーと同様に基板上にも不純物拡散により電極を形
成できる。
【００１４】上記電極を形成するために用いられる不純
物としては、本発明では特に限定しないが、例えばＢあ
るいはＰ等を用いることができ、この場合、電極はｐタ
イプあるいはｎタイプの導電型を持つ。
【００１５】次に、図面を用いて本発明を説明する。
【００１６】図１（ａ）は本発明の変位素子にマイクロ
ティップを設けたカンチレバー型プローブの一例を示す
斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’断面
図である。
【００１７】本素子ではＳｉ基板１１上に一定量のギャ
ップを保持して多結晶Ｓｉからなる片持ち梁１２と静電
駆動用電極１３が配置されており、片持ち梁１２の多結
晶Ｓｉには不純物拡散による静電駆動用電極１４が２分
割の状態で形成されている。また、片持ち梁１２上の静
電駆動用電極１４間には情報入出力ＳＴＭ用マイクロテ
ィップ１５及びその引き出し電極１６が配置されてい
る。図示していないが、同一Ｓｉ基板上にはカンチレバ
ー型プローブの動作用回路及び信号処理回路等のＩＣが
搭載されている。静電駆動用電極１３および１４に印加
する電圧を変えることにより片持ち梁１２上のマイクロ
ティップ１５の先端を上下方向（Ｚ軸）に作動させるこ
とができる。また、２分割された静電駆動用電極１４に
それぞれ異なる電圧を印加することにより片持ち梁１２
を捻らせることができ、結果としてマイクロティップ１
５の先端を左右方向（Ｙ軸）に作動させることができ
る。図１（ｃ）に素子駆動時の片持ち梁１２の動作を示
す。
【００１８】係る構成によれば、カンチレバー駆動時に
マイクロティップに発生する寄生容量を低減でき、また
上記のようにカンチレバー材としてＳｉ等、ヤング率の
高い材料を用いることによって、従来のＺｎＯなどの圧
電体を用いたカンチレバーに比べて剛性を十分大きくと
ることができ、よって固有振動数も高くすることができ
る。
【００１９】本発明のカンチレバー型プローブにおい
て、マイクロティップの材料としてはＰｔ、Ａｕ、Ｒ
ｈ、Ｐｄなどの貴金属や、Ｗなどの金属、これらの合金
類や積層したもの、あるいはＴｉＣなどが用いられ、上
記材料の小片を接着したり、上記材料の薄膜を堆積した
りした後、必要であればエッチングや電解研磨などで所
望の形態に加工し作製することができる。
【００２０】本発明の変位素子及びカンチレバー型プロ
ーブの形成方法としては、従来公知の技術、例えば半導
体産業で一般に用いられている真空蒸着法やスパッタ
法、化学気相成長法等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。
【００２１】また、本発明で好適に用いられる情報記録
用の記録媒体としては、基板とその上に設けられた記録
層とからなり、しかも電流・電圧特性に於いて、メモリ
ースイッチング現象（電気メモリー効果）を持つものが
利用できるがこれに限るものではない。
【００２２】本発明で言う電気メモリー効果とは、電圧
印加に対応して少なくとも２つ以上の異なる抵抗状態を
示し、各状態間は記録層の導電率を変化させる閾値を越
えた電圧又は電流を印加することにより自由に遷移し、
また得られた各抵抗状態は閾値を越えない電圧又は電流
を印加する限りにおいてその状態を保持し得ることを言
う。
【００２３】かかる電気メモリー効果を有する記録材料
（媒体）としては、特開昭６３−１６１５２２号公報や
特開昭６３−１６１５２３号公報に開示されたものが好
適に用いられる。
【００２４】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明を具体的に詳述
する。
【００２５】実施例１ 本実施例では、図１に示されるような本発明のカンチレ
バー型プローブを基板としてＳｉを用いて通常のＩＣ製
造プロセスにより作製した。
【００２６】以下、作製方法を説明する。図２は本実施
例のカンチレバー型プローブの製造工程を示す図であ
る。先ず、熱酸化膜２１が５０００Å形成されたＳｉ基
板１１の表面に、ＬＰ−ＣＶＤ装置によってＳｉ3 Ｎ4
膜２２を３０００Å形成した（図２（ａ））。次に、基
板１１側静電駆動用電極（Ｗ−Ｓｉ）１３をリフトオフ
法により形成した（図２（ｂ））。次に、犠牲層として
の酸化Ｓｉ膜２３をスパッタ法で５μｍ厚形成した後
（図２（ｃ））、フォトリソ法とウエットエッチングに
よりパターニングした（図２（ｄ））。次に、ＬＰ−Ｃ
ＶＤ法により多結晶Ｓｉ（ｐ−Ｓｉ）膜２４を０．８μ
ｍ成膜し（図２（ｅ））、続いてレジストパターンを形
成した後、片持ち梁側静電駆動用電極１４形成のための
イオン注入を行った（図２（ｆ））。イオン注入には、
リン（Ｐ）を用い、１×１０16ｉｏｎｓ／ｃｍ2の濃度
で行なった。熱処理後、フォトリソ法とウエットエッチ
ングにより片持ち梁１２をパターニングした（図２
（ｇ））。次に、片持ち梁１２上にＰｔ，Ｒｈ，Ｗなど
の金属片を接着してマイクロティップ１５を形成した
（図２（ｈ））。最後に、犠牲層２３をウエットエッチ
ングで除去した（図２（ｉ））。
【００２７】このようにして作製したカンチレバー型プ
ローブは、片持ち梁がｐ−Ｓｉのみの単層であるため、
熱処理によって容易にその応力制御ができ、片持ち梁の
反りはほとんど発生しなかった。
【００２８】上記の製造工程において、マイクロティッ
プ１５の形成をはぶくと変位素子が製造できる。
【００２９】作製したカンチレバー型プローブの寸法及
び性能を以下に示す。
【００３０】 ・片持ち梁寸法 ：５００×１００×０．８μｍ ・静電駆動用ギャップ間距離：５μｍ ・Ｙ軸変位量 ：７Å／±０．５Ｖ （マイクロティ
ップ：長７μｍ） ・Ｚ軸変位量 ：１．７μｍ／±２Ｖ ．Ｚ軸固有振動数：１０ＫＨｚ この様に、高速応答性並びに剛性の高いカンチレバー型
プローブを形成することができた。さらに所望の応答性
並びに剛性を必要とする場合は、片持ち梁の長さ、厚さ
を変える等の設計を行えば良い。
【００３１】更に、本実施例では、上述の素子を基板と
してＳｉを用いてマルチに形成した。
【００３２】図４はこのマルチカンチレバー型プローブ
の斜視図を示したものである。これには複数片持ち梁１
２、マイクロティップ１５のほかトンネル電流増幅器４
１と複数の記録再生素子の動作の各種制御や情報を転送
することのできるＩＣ４２が搭載されており、これは電
極パッド４３に引き出される。図５は本実施例のカンチ
レバー型プローブを用いた情報処理装置の構成図及びブ
ロック図を示している。構造体５０８の内部には本実施
例のカンチレバー型プローブ５０１の片持ち梁５０２、
マイクロティップ５０３及びそれらを制御するＩＣ５１
７が傾き補正機構５０６に取り付けられ、これに対向し
て記録媒体の基板５０５及び記録層５０４がＸＹ走査機
構５０７を介して取り付けられている。ＸＹ走査機構５
０７はＸＹ走査駆動回路５０９に接続され、カンチレバ
ー型プローブはマイクロティップ５０３、媒体間制御回
路５１３を介してマトリクスマイクロティップ制御回路
５１０、片持ち梁走査駆動回路５１１、傾き補正回路５
１２に接続されている。また、マトリクスマイクロティ
ップ制御回路５１０はデータの入出力を行う符号器５１
４ａ、復合器５１４ｂとに接続されている。これらは、
マイクロコンピューター５１５と接続してあり、表示装
置５１６で情報の内容を確認できる。
【００３３】ここで、書き込みデータは符号器５１４ａ
により符号化され、マトリクスマイクロティップ制御回
路５１０に転送し、カンチレバー型プローブ５０１を駆
動し記録媒体層５０４に書き込む。データを読み出す時
には、マイクロコンピューター５１５により読み出すべ
きアドレスを発生し、マトリクスマイクロティップ制御
回路５１０を駆動する。マトリクスマイクロティップ制
御回路５１０はこのアドレスに従ってカンチレバー型プ
ローブ５０１から複数の各マイクロティップ５０３から
の信号を読み出し、復合器５１４ｂに転送する。復合器
５１４ｂはこの信号からエラー検出またはエラー訂正を
行いデータを出力する。マトリクスマイクロティップ制
御回路５１０により、各マイクロティップ５０３に流れ
るトンネル電流の情報を直接読み出し、マイクロティッ
プ−記録媒体間距離制御回路５１３により基準位置から
のずれを検出し、個々のマイクロティップ５０３のＺ軸
方向制御を片持ち梁走査駆動回路５１１により制御し、
カンチレバー型プローブ５０１の姿勢を正す必要がある
場合は傾き補正回路５１２により行う。
【００３４】本実施例では記録媒体の基板５０５として
ガラス基板を、また、記録層５０４として、基板５０５
上にＡｕ電極を１００ｎｍ真空蒸着したものを用いた。
まずカンチレバー型プローブ５０１と記録媒体とを対向
させ、マイクロティップ５０３とＡｕ電極からなる記録
層５０４とに電圧０．５Ｖ印加する。次にマイクロティ
ップ５０３と記録層５０４との間のトンネル電流値が１
ｎＡ程度になるようにカンチレバー型プローブ５０１の
静電駆動用電極１３，１４間に電圧をかけ、マイクロテ
ィップ５０３をＺ軸に変位させる。その後、記録媒体に
摂動を加え、選択的に乱れを生じさせるために、５Ｖの
パルス電圧（１μｓｅｃ）を加えると記録ビットが形成
される。その後、カンチレバー型プローブ５０１の片持
ち梁１２上の２分割された静電駆動用電極１４にそれぞ
れ異なる電圧を印加して、マイクロティップ５０３をＹ
方向に走査し、記録ビットを次々と記録していく。次に
この記録ビットの再生方法は、トンネル電流値が一定に
なるように、静電駆動用電極１３，１４間に電圧を制御
し、この静電駆動用電極間にかけた電圧を判断すること
によって、記録ビットの有無を判断することができる。
【００３５】本実施例の情報処理装置により、記録情報
の書き込み、読み出し、消去を再現性良く安定にかつ高
速に行えることが確認できた。
【００３６】実施例２ 本実施例では、図１に示されるような本発明のカンチレ
バー型プローブを、図３に示す製造工程により作製し
た。
【００３７】先ず、熱酸化膜２１が５０００Å形成され
たＳｉ基板１１の表面に、ＬＰ−ＣＶＤ装置によってＳ
ｉ3 Ｎ4 膜２２を３０００Å形成した（図３（ａ））。
次に、Ｓｉ3 Ｎ4 膜２２上にＬＰ−ＣＶＤ法によりホウ
素をドープしたｐ−Ｓｉ層を形成し、続いてエッチング
を行なって基板１１側静電駆動用電極１３を形成した
（図３（ｂ））。次に、犠牲層としての酸化Ｓｉ膜２３
をスパッタ法で５μｍ厚形成した後（図３（ｃ））、フ
ォトリソ法とウエットエッチングによりパターニングし
た（図３（ｄ））。次に、ＬＰ−ＣＶＤ法によりｐ−Ｓ
ｉ膜２４を０．８μｍ成膜し、連続してホウ素をドープ
したｐ−Ｓｉ層３１を０．１μｍ成膜した（図３
（ｅ））。このｐ−Ｓｉ層３１の抵抗は１Ω／□であっ
た。このｐ−Ｓｉ上にレジストパターンを形成した後、
エッチングを行い片持ち梁側静電駆動用電極１４を形成
した（図３（ｆ））。熱処理後、フォトリソ法とウエッ
トエッチングにより片持ち梁１２をパターニングした
（図３（ｇ））。次に、片持ち梁１２上にＰｔ，Ｒｈ，
Ｗなどの金属片を接着してマイクロティップ１５を形成
した（図３（ｈ））。最後に、犠牲層２３をウエットエ
ッチングで除去し、カンチレバー型プローブが完成した
（図３（ｉ））。
【００３８】このカンチレバー型プローブを用いて実施
例１と同様に記録再生を行なったところ、高速、高精度
にデータの書き込み、読み出しを行なうことができた。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のカンチレ
バー型プローブはカンチレバーを単層で形成できるた
め、内部応力による反りが発生しない。更には、剛性を
高くでき固有振動数の高いカンチレバー型プローブを得
ることができる。従って、本発明のカンチレバー型プロ
ーブは信頼性が高く、しかも応答速度も速くすることが
でき、更には、構造上マイクロティップに寄生容量が誘
起されないため、これを用いた情報処理装置では信頼性
の高い高密度、大容量の記録再生が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカンチレバー型プローブの一例を示す
図である。
【図２】本発明のカンチレバー型プローブの製造工程の
一例を示す図である。
【図３】本発明のカンチレバー型プローブの製造工程の
一例を示す図である。
【図４】本発明の集積化したカンチレバー型プローブの
図である。
【図５】本発明の情報処理装置の構成図及びブロック図
である。
【図６】従来のカンチレバー型プローブの断面図であ
る。
【図７】従来のカンチレバー型プローブの斜視図であ
る。
【符号の説明】
１１ Ｓｉ基板 １２ 片持ち梁（カンチレバー） １３，１４ 静電駆動用電極 １５ マイクロティップ １６ 引き出し電極 ２１ Ｓｉ熱酸化膜 ２２ Ｓｉ3 Ｎ4 膜 ２３ Ｓｉ酸化膜 ２４ ｐ−Ｓｉ膜 ３１ ｄｏｐｅｄ ｐ−Ｓｉ膜 ４１ トンネル電流増幅器 ４２ ＩＣ ４３ 電極パッド ５０１ カンチレバー型プローブ ５０２ 片持ち梁 ５０３ マイクロティップ ５０４ 記録層 ５０５ 記録媒体基板 ５０６ 傾き補正機構 ５０７ ＸＹ走査機構 ５０８ 構造体 ５０９ ＸＹ走査駆動回路 ５１０ マトリクスマイクロティップ制御回路 ５１１ 片持ち梁走査駆動回路 ５１２ 傾き補正回路 ５１３ 媒体間制御回路 ５１４ａ 符号器 ５１４ｂ 復合器 ５１５ マイクロコンピューター ５１６ 表示装置 ５１７ ＩＣ ６１ Ｓｉウエハー ６２ 電極 ６３ Ｓｉエピタキシャル層 ６４ 電極 ６５ カンチレバー ６６ 絶縁層 ６７ 引き出し電極 ７１ Ｓｉウエハー ７２ Ａｌ電極 ７３ ＺｎＯ圧電体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河田 春紀 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 八木 隆行 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−38904（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−128603（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−98102（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−134805（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−115103（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−27805（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−91502（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−320918（ＪＰ，Ａ) 特表 平３−503586（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 21/30 G01B 7/34 G01N 13/12

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電極を有する基板と、該基板上に設けら
    れたカンチレバーと、該カンチレバーの上面自由端に取
    り付けられたトンネル電流検知用マイクロティップとを
    備えたカンチレバー型プローブにおいて、前記 カンチレバーは半導体材料からなり、該カンチレバ
    ー上に該半導体材料への不純物拡散により少なくとも２
    つの静電駆動用電極が形成されており、前記トンネル電
    流検知用マイクロティップは、該静電駆動用電極間に配
    置されていることを特徴とするカンチレバー型プロー
    ブ。
  2. 【請求項２】 前記カンチレバーと前記基板の電極と
    が、対向した位置に配置されている請求項１に記載のカ
    ンチレバー型プローブ。
  3. 【請求項３】 前記半導体材料が、シリコンである請求
    項１又は２に記載のカンチレバー型プローブ。
  4. 【請求項４】 前記静電駆動用電極が、半導体材料にボ
    ロンあるいはリンを拡散させて形成した請求項１乃至３
    いずれか一項に記載のカンチレバー型プローブ。
  5. 【請求項５】 前記静電駆動用電極が、カンチレバーの
    長手方向に分割して設けられている請求項１乃至４いず
    れか一項に記載のカンチレバー型プローブ。
  6. 【請求項６】 １つの基板上に複数のカンチレバーを備
    えた請求項１乃至５いずれか一項に記載のカンチレバー
    型プローブ。
  7. 【請求項７】 マイクロティップを備えたカンチレバー
    型プローブを記録媒体に近接させ、該ティップと記録媒
    体との間に電圧を印加して情報の記録、再生あるいは消
    去を行う情報処理装置であって、前記 カンチレバー型プローブが、請求項１乃至６いずれ
    か一項に記載のカンチレバー型プローブであることを特
    徴とする情報処理装置。
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Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3261544B2 (ja) * 1991-10-03 2002-03-04 キヤノン株式会社 カンチレバー駆動機構の製造方法、プローブ駆動機構の製造方法、カンチレバー駆動機構、プローブ駆動機構、及びこれを用いたマルチプローブ駆動機構、走査型トンネル顕微鏡、情報処理装置
JP3218414B2 (ja) * 1992-07-15 2001-10-15 キヤノン株式会社 微小ティップ及びその製造方法、並びに該微小ティップを用いたプローブユニット及び情報処理装置
JP2555922B2 (ja) * 1993-02-26 1996-11-20 日本電気株式会社 静電駆動マイクロシャッターおよびシャッターアレイ
US5633552A (en) * 1993-06-04 1997-05-27 The Regents Of The University Of California Cantilever pressure transducer
US7073254B2 (en) 1993-11-16 2006-07-11 Formfactor, Inc. Method for mounting a plurality of spring contact elements
US20030199179A1 (en) * 1993-11-16 2003-10-23 Formfactor, Inc. Contact tip structure for microelectronic interconnection elements and method of making same
US20020053734A1 (en) 1993-11-16 2002-05-09 Formfactor, Inc. Probe card assembly and kit, and methods of making same
US5679952A (en) * 1994-05-23 1997-10-21 Hitachi, Ltd. Scanning probe microscope
JP3610108B2 (ja) * 1995-01-13 2005-01-12 キヤノン株式会社 情報処理装置
US5922212A (en) * 1995-06-08 1999-07-13 Nippondenso Co., Ltd Semiconductor sensor having suspended thin-film structure and method for fabricating thin-film structure body
US5729075A (en) * 1995-06-12 1998-03-17 National Semiconductor Corporation Tuneable microelectromechanical system resonator
JP3576644B2 (ja) * 1995-06-19 2004-10-13 キヤノン株式会社 情報記録装置のプローブ及び記録媒体、並びにこれらを用いた情報記録方法
US5717631A (en) * 1995-07-21 1998-02-10 Carnegie Mellon University Microelectromechanical structure and process of making same
US5801472A (en) * 1995-08-18 1998-09-01 Hitchi, Ltd. Micro-fabricated device with integrated electrostatic actuator
US5874668A (en) 1995-10-24 1999-02-23 Arch Development Corporation Atomic force microscope for biological specimens
US8033838B2 (en) 1996-02-21 2011-10-11 Formfactor, Inc. Microelectronic contact structure
US6066265A (en) * 1996-06-19 2000-05-23 Kionix, Inc. Micromachined silicon probe for scanning probe microscopy
US6724125B2 (en) 1999-03-30 2004-04-20 Massachusetts Institute Of Technology Methods and apparatus for diffractive optical processing using an actuatable structure
US6329738B1 (en) * 1999-03-30 2001-12-11 Massachusetts Institute Of Technology Precision electrostatic actuation and positioning
US6402302B1 (en) * 1999-06-04 2002-06-11 Canon Kabushiki Kaisha Liquid discharge head, manufacturing method thereof, and microelectromechanical device
US20020167695A1 (en) * 2001-03-02 2002-11-14 Senturia Stephen D. Methods and apparatus for diffractive optical processing using an actuatable structure
US7046410B2 (en) 2001-10-11 2006-05-16 Polychromix, Inc. Actuatable diffractive optical processor
JP3828030B2 (ja) * 2002-03-25 2006-09-27 エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 温度測定プローブおよび温度測定装置
JP4078898B2 (ja) * 2002-06-28 2008-04-23 日本電気株式会社 熱光学位相シフタ及びその製造方法
US7055378B2 (en) 2003-08-11 2006-06-06 Veeco Instruments, Inc. System for wide frequency dynamic nanomechanical analysis
US7373265B2 (en) * 2003-09-10 2008-05-13 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Data storage device and a method of reading data in a data storage device
US7525526B2 (en) * 2003-10-28 2009-04-28 Samsung Electronics Co., Ltd. System and method for performing image reconstruction and subpixel rendering to effect scaling for multi-mode display
FR2869027B1 (fr) * 2004-04-15 2006-07-14 Commissariat Energie Atomique Systeme d'enregistrement comportant une couche memoire et un reseau de micro-pointes
KR100707204B1 (ko) * 2005-08-16 2007-04-13 삼성전자주식회사 저단면비의 저항성 팁을 구비한 반도체 탐침 및 그제조방법
WO2007089770A2 (en) * 2006-01-31 2007-08-09 Polychromix Corporation Hand-held ir spectrometer with a fixed grating and a diffractive mems-array
US7564162B2 (en) * 2006-12-13 2009-07-21 Georgia Tech Research Corp. Process compensated micromechanical resonators
US7898266B2 (en) * 2008-06-04 2011-03-01 Seagate Technology Llc Probe with electrostatic actuation and capacitive sensor

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4672265A (en) * 1984-07-31 1987-06-09 Canon Kabushiki Kaisha Electroluminescent device
EP0194323B1 (en) * 1985-03-07 1989-08-02 International Business Machines Corporation Scanning tunneling microscope
US4798740A (en) * 1986-03-31 1989-01-17 Canon Kabushiki Kaisha Polymerizable film and pattern forming method by use thereof
US4939556A (en) * 1986-07-10 1990-07-03 Canon Kabushiki Kaisha Conductor device
JP2556492B2 (ja) * 1986-12-24 1996-11-20 キヤノン株式会社 再生装置及び再生法
JPH0777273B2 (ja) * 1986-12-24 1995-08-16 キヤノン株式会社 スイッチング素子およびその駆動方法
JP2556491B2 (ja) * 1986-12-24 1996-11-20 キヤノン株式会社 記録装置及び記録法
US5136212A (en) * 1988-02-18 1992-08-04 Canon Kabushiki Kaisha Electron emitting device, electron generator employing said electron emitting device, and method for driving said generator
US5202156A (en) * 1988-08-16 1993-04-13 Canon Kabushiki Kaisha Method of making an optical element mold with a hard carbon film
US5026415A (en) * 1988-08-16 1991-06-25 Canon Kabushiki Kaisha Mold with hydrogenated amorphous carbon film for molding an optical element
EP0363550B1 (en) * 1988-10-14 1994-08-03 International Business Machines Corporation Distance-controlled tunneling transducer and direct access storage unit employing the transducer
US5032159A (en) * 1988-12-08 1991-07-16 Canon Kabushiki Kaisha Method of manufacturing optical device
US5196283A (en) * 1989-03-09 1993-03-23 Canon Kabushiki Kaisha X-ray mask structure, and x-ray exposure process
JPH0425764A (ja) * 1990-05-21 1992-01-29 Nec Corp 半導体加速度センサ
US5051643A (en) * 1990-08-30 1991-09-24 Motorola, Inc. Electrostatically switched integrated relay and capacitor
DE69023347T2 (de) * 1990-12-21 1996-05-30 International Business Machines Corp., Armonk, N.Y. Integriertes Rastertunnelmikroskop mit pneumatischer und elektrostatischer Steuerung und Verfahren zum Herstellen desselben.
JP2923813B2 (ja) * 1991-06-11 1999-07-26 キヤノン株式会社 カンチレバー型変位素子、及びこれを用いた走査型トンネル顕微鏡、情報処理装置

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