JPH09196933A - プローブとプローブの作製方法、及びプローブユニット、並びにこれを用いた情報記録再生装置 - Google Patents
プローブとプローブの作製方法、及びプローブユニット、並びにこれを用いた情報記録再生装置Info
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- JPH09196933A JPH09196933A JP8025902A JP2590296A JPH09196933A JP H09196933 A JPH09196933 A JP H09196933A JP 8025902 A JP8025902 A JP 8025902A JP 2590296 A JP2590296 A JP 2590296A JP H09196933 A JPH09196933 A JP H09196933A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】カンチレバー（ＣＬ）自身の反りがなく、また
レバーの反りが発生せず、電極面積を小さくでき、記録
媒体との間に発生する浮遊容量を低減でき、応力による
ＣＬ破壊が発生せず、金属ティップをＣＬ上に形成で
き、軽量化が図れ、所望の位置に金属ＴＰを容易に形成
することのできるプローブ（ＰＢ）とＰＢの作製方法、
及びＰＢユニット、並びにこれを用いた情報記録再生装
置を提供する。 【解決手段】単結晶ＳｉからなるＣＬとＣＬ上に金属か
らなるティップ（ＴＰ）とを有するＰＢであって、ＣＬ
と該金属からなるＴＰとの界面に、ＣＬとＴＰとの両材
料の拡散による金属シリサイド層（ＭＳ）が形成され、
かつ該ティップとＣＬとの間で囲まれた中空の領域を有
し、また、ＣＬとＣＬ上に金属からなるＴＰとを有する
ＰＢの作製方法において、ＰＢが第１基板上に絶縁層を
介して単結晶Ｓｉ層からなるＣＬを形成し、ＣＬと前記
金属からなるＴＰとの界面に、ＣＬとＴＰとの両材料の
拡散によるＭＳを形成して、ＴＰをＣＬに接合させ、か
つＴＰとＣＬとの間で囲まれた中空の領域を形成した。
レバーの反りが発生せず、電極面積を小さくでき、記録
媒体との間に発生する浮遊容量を低減でき、応力による
ＣＬ破壊が発生せず、金属ティップをＣＬ上に形成で
き、軽量化が図れ、所望の位置に金属ＴＰを容易に形成
することのできるプローブ（ＰＢ）とＰＢの作製方法、
及びＰＢユニット、並びにこれを用いた情報記録再生装
置を提供する。 【解決手段】単結晶ＳｉからなるＣＬとＣＬ上に金属か
らなるティップ（ＴＰ）とを有するＰＢであって、ＣＬ
と該金属からなるＴＰとの界面に、ＣＬとＴＰとの両材
料の拡散による金属シリサイド層（ＭＳ）が形成され、
かつ該ティップとＣＬとの間で囲まれた中空の領域を有
し、また、ＣＬとＣＬ上に金属からなるＴＰとを有する
ＰＢの作製方法において、ＰＢが第１基板上に絶縁層を
介して単結晶Ｓｉ層からなるＣＬを形成し、ＣＬと前記
金属からなるＴＰとの界面に、ＣＬとＴＰとの両材料の
拡散によるＭＳを形成して、ＴＰをＣＬに接合させ、か
つＴＰとＣＬとの間で囲まれた中空の領域を形成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、走査型プローブ顕
微鏡に用いるプローブとプローブの作製方法、及びプロ
ーブユニット、並びにこれを用いた情報記録再生装置に
関するものである。
微鏡に用いるプローブとプローブの作製方法、及びプロ
ーブユニット、並びにこれを用いた情報記録再生装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】原子的スケールの空間分解能を持つ表面
顕微鏡として、走査型トンネル顕微鏡（以下ＳＴＭと略
記する）あるいは走査型原子間力顕微鏡（以下ＡＦＭと
略記する）が実用化されている（これらは走査型プロー
ブ顕微鏡（以下ＳＰＭと略記する）と総称されてい
る）。これらのＳＰＭでは、ティップが試料表面に原子
レベルでアクセスできることを応用し、局所領域に記録
情報を書き込む、情報記録再生装置が考えられている。
ＳＴＭは、バイアスのかかった導電性ティップと導電性
試料の距離を数オングストローム以下に接近させた時に
流れるトンネル電流を検出し、トンネル電流が一定にな
るようにティップと試料との間の距離を制御しながらテ
ィップを走査させ、トンネル電流または帰還制御信号を
画像化することによって表面像を構成する。ＳＴＭを応
用した記録方法としては、ティップと記録媒体の間に電
圧を印加し、局所的に記録媒体の表面形態を変化させる
方法、或は記録媒体の導電性を変化させる方法などがあ
る。
顕微鏡として、走査型トンネル顕微鏡（以下ＳＴＭと略
記する）あるいは走査型原子間力顕微鏡（以下ＡＦＭと
略記する）が実用化されている（これらは走査型プロー
ブ顕微鏡（以下ＳＰＭと略記する）と総称されてい
る）。これらのＳＰＭでは、ティップが試料表面に原子
レベルでアクセスできることを応用し、局所領域に記録
情報を書き込む、情報記録再生装置が考えられている。
ＳＴＭは、バイアスのかかった導電性ティップと導電性
試料の距離を数オングストローム以下に接近させた時に
流れるトンネル電流を検出し、トンネル電流が一定にな
るようにティップと試料との間の距離を制御しながらテ
ィップを走査させ、トンネル電流または帰還制御信号を
画像化することによって表面像を構成する。ＳＴＭを応
用した記録方法としては、ティップと記録媒体の間に電
圧を印加し、局所的に記録媒体の表面形態を変化させる
方法、或は記録媒体の導電性を変化させる方法などがあ
る。
【０００３】一方ＡＦＭは、ティップを試料に数オング
ストローム以下に接近させたときにティップと試料表面
とに働く原子間力を検出し、ティップを二次元平面的に
走査させて、凹凸情報を含む表面像を構成する。原子間
力を検出する手段としては、一端を固定し、自由端近傍
にティップを保持した弾性体のカンチレバーが用いられ
ている。
ストローム以下に接近させたときにティップと試料表面
とに働く原子間力を検出し、ティップを二次元平面的に
走査させて、凹凸情報を含む表面像を構成する。原子間
力を検出する手段としては、一端を固定し、自由端近傍
にティップを保持した弾性体のカンチレバーが用いられ
ている。
【０００４】同一装置でＡＦＭ及びＳＴＭ観察するため
の多機能顕微鏡として、走査型原子間力／トンネル複合
顕微鏡（ＡＦＭ／ＳＴＭ）がある。これによると、ＡＦ
Ｍで用いられるプローブはカンチレバーとそのカンチレ
バーに保持されたティップからなり、ティップを導電性
にすることによってティップと試料との間に流れる電流
を検出できる。通常の使用方法では、ＡＦＭ動作時にテ
ィップと試料との間にバイアスを加えて電流を検出し、
同一のテイップによる表面凹凸像とトンネル電流分布像
を同時に取得することができる。この複合機において
も、ティップが試料表面に原子レベルでアクセスできる
ことを応用し、局所領域に記録情報を書き込む、情報記
録再生装置が考えられている。この場合、書き込み或は
読み出し速度を高めるため、プローブを複数化する（特
開平０４−３２１９５５号公報）。
の多機能顕微鏡として、走査型原子間力／トンネル複合
顕微鏡（ＡＦＭ／ＳＴＭ）がある。これによると、ＡＦ
Ｍで用いられるプローブはカンチレバーとそのカンチレ
バーに保持されたティップからなり、ティップを導電性
にすることによってティップと試料との間に流れる電流
を検出できる。通常の使用方法では、ＡＦＭ動作時にテ
ィップと試料との間にバイアスを加えて電流を検出し、
同一のテイップによる表面凹凸像とトンネル電流分布像
を同時に取得することができる。この複合機において
も、ティップが試料表面に原子レベルでアクセスできる
ことを応用し、局所領域に記録情報を書き込む、情報記
録再生装置が考えられている。この場合、書き込み或は
読み出し速度を高めるため、プローブを複数化する（特
開平０４−３２１９５５号公報）。
【０００５】従来のプローブの作成方法（米国特許第
５，２２１，４１５号明細書）は、図５に示すように、
まずＳｉ酸化膜２０１が形成された単結晶Ｓｉ基板２０
２に対して結晶軸異方性エッチングを行い逆ピラミッド
型の凹部２０３を形成する（図５−ａ）。凹部２０３形
成後、Ｓｉ酸化膜２０１を除去する。この凹部２０３を
ティップの雌型とし、次に全面を窒化シリコン層２０４
で被覆し（図５−ｂ）、カンチレバー２０５状にパター
ン化した後（図５−ｃ）、ソウカット溝２０６とＣｒ層
２０７を設けたガラス板２０８と窒化シリコン層２０４
を接合し（図５−ｄ）、ガラス板２０８の一部を破断後
（図５−ｅ）、単結晶Ｓｉ基板２０２をエッチング除去
することによりカンチレバー状のプローブ２０９を得て
いる（図５−ｆ）。そして最後に、光てこ式ＡＦＭ用の
反射膜となる金属層２１０を形成する。
５，２２１，４１５号明細書）は、図５に示すように、
まずＳｉ酸化膜２０１が形成された単結晶Ｓｉ基板２０
２に対して結晶軸異方性エッチングを行い逆ピラミッド
型の凹部２０３を形成する（図５−ａ）。凹部２０３形
成後、Ｓｉ酸化膜２０１を除去する。この凹部２０３を
ティップの雌型とし、次に全面を窒化シリコン層２０４
で被覆し（図５−ｂ）、カンチレバー２０５状にパター
ン化した後（図５−ｃ）、ソウカット溝２０６とＣｒ層
２０７を設けたガラス板２０８と窒化シリコン層２０４
を接合し（図５−ｄ）、ガラス板２０８の一部を破断後
（図５−ｅ）、単結晶Ｓｉ基板２０２をエッチング除去
することによりカンチレバー状のプローブ２０９を得て
いる（図５−ｆ）。そして最後に、光てこ式ＡＦＭ用の
反射膜となる金属層２１０を形成する。
【０００６】またティップの形成方法しては、図６
（ａ）に示されるように、例えば基板上に薄膜層２１１
を円形にパターニングし、それをマスクにしてシリコン
２１２をエッチングし、サイドエッチングを利用してテ
ィップ２１３を形成する方法（Ｏ．Ｗｏｌｔｅｒ，ｅ
ｔ．ａｌ．，“Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ ｓｉｌｉ
ｃｏｎ ｓｅｎｓｏｒｓ ｆｏｒ ｓｃａｎｎｉｎｇ
ｆｏｒｃｅｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ”，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃ
ｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ９（２），Ｍａｒ／Ａｐｒ，１
９９１，ｐｐ１３５３−１３５７）、さらには図６
（ｂ）に示されるように、逆テーパーをつけたレジスト
開口部２１４に基板を回転させながら導電性材料２１５
を斜めから蒸着し、リフトオフすることによりティップ
２１３を形成する方法（Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，ｅｔ．
ａｌ．，“Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
ｏｆ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉ
ｏｎ ｃａｔｈｏｄｅ ｗｉｔｈ ｍｏｌｙｂｄｅｎｕ
ｍ ｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，４７．
１９７６，ｐｐ５２４８−５２６３）等がある。
（ａ）に示されるように、例えば基板上に薄膜層２１１
を円形にパターニングし、それをマスクにしてシリコン
２１２をエッチングし、サイドエッチングを利用してテ
ィップ２１３を形成する方法（Ｏ．Ｗｏｌｔｅｒ，ｅ
ｔ．ａｌ．，“Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ ｓｉｌｉ
ｃｏｎ ｓｅｎｓｏｒｓ ｆｏｒ ｓｃａｎｎｉｎｇ
ｆｏｒｃｅｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ”，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃ
ｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ９（２），Ｍａｒ／Ａｐｒ，１
９９１，ｐｐ１３５３−１３５７）、さらには図６
（ｂ）に示されるように、逆テーパーをつけたレジスト
開口部２１４に基板を回転させながら導電性材料２１５
を斜めから蒸着し、リフトオフすることによりティップ
２１３を形成する方法（Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，ｅｔ．
ａｌ．，“Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
ｏｆ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉ
ｏｎ ｃａｔｈｏｄｅ ｗｉｔｈ ｍｏｌｙｂｄｅｎｕ
ｍ ｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，４７．
１９７６，ｐｐ５２４８−５２６３）等がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５お
よび図６に示したような例では以下のような問題点を有
していた。まずプローブのレバーに関してはつぎのよう
な問題がある。真空蒸着或はＣＶＤ法などで成膜したＳ
ｉＯ2，ＳｉＮ，ＳｉＣ，Ｃなどは多結晶或はアモルフ
ァス状であり内部応力を少なからず有しているため、レ
バー自身に反りを生じてしまうという問題がある。ま
た、Ｓｉ基板などの厚い基板に、ＳｉＯ2，ＳｉＮなど
の薄膜状のレバーの一部を保持させると、両者の積層部
に応力が生じる。この応力は特にレバーの付け根の部分
に集中するため、レバーを繰り返し動作させると、その
部分から破壊を生じることがある。さらに、カンチレバ
ー状プローブに光反射性付与のため、あるいは導電性付
与のために金属膜等を被覆すると、カンチレバーと金属
膜の間に応力が発生しカンチレバーに反りが生じる等の
現象が発生する。カンチレバーがティップ側に反った場
合、カンチレバー先端が、逆に反った場合はカンチレバ
ーの中央部が試料あるいは記録媒体に接触してしまうこ
とがある。また、プローブを複数化した場合、反りバラ
ツキを生じるため特に問題となる。即ち、ＡＦＭ／ＳＴ
Ｍの原理を用いた情報処理装置に用いる場合、同一平面
上の複数のプローブを記録媒体に対して同時に接触させ
ようとした場合、レバーに反りバラツキがあると、記録
媒体に対するそれぞれのプローブの荷重が異なってしま
い、荷重によっては解像度の低下或は記録媒体やティッ
プ先端の破壊を引き起こす。
よび図６に示したような例では以下のような問題点を有
していた。まずプローブのレバーに関してはつぎのよう
な問題がある。真空蒸着或はＣＶＤ法などで成膜したＳ
ｉＯ2，ＳｉＮ，ＳｉＣ，Ｃなどは多結晶或はアモルフ
ァス状であり内部応力を少なからず有しているため、レ
バー自身に反りを生じてしまうという問題がある。ま
た、Ｓｉ基板などの厚い基板に、ＳｉＯ2，ＳｉＮなど
の薄膜状のレバーの一部を保持させると、両者の積層部
に応力が生じる。この応力は特にレバーの付け根の部分
に集中するため、レバーを繰り返し動作させると、その
部分から破壊を生じることがある。さらに、カンチレバ
ー状プローブに光反射性付与のため、あるいは導電性付
与のために金属膜等を被覆すると、カンチレバーと金属
膜の間に応力が発生しカンチレバーに反りが生じる等の
現象が発生する。カンチレバーがティップ側に反った場
合、カンチレバー先端が、逆に反った場合はカンチレバ
ーの中央部が試料あるいは記録媒体に接触してしまうこ
とがある。また、プローブを複数化した場合、反りバラ
ツキを生じるため特に問題となる。即ち、ＡＦＭ／ＳＴ
Ｍの原理を用いた情報処理装置に用いる場合、同一平面
上の複数のプローブを記録媒体に対して同時に接触させ
ようとした場合、レバーに反りバラツキがあると、記録
媒体に対するそれぞれのプローブの荷重が異なってしま
い、荷重によっては解像度の低下或は記録媒体やティッ
プ先端の破壊を引き起こす。
【０００８】また、そのティップに関してはつぎのよう
な問題がある。カンチレバー状プローブ上に導電性材料
を被覆してＳＴＭのプローブとする場合には、ティップ
最先端部は鋭利に形成されているため被覆されにくく、
トンネル電流という微弱な電流を取り扱うＳＴＭでは安
定な特性を得ることは難しい。例えば図６（ａ），
（ｂ）に示したようなティップは、ティップ形成時のレ
ジストのパターニング条件や、材料のエッチング条件を
一定にするのが困難であり、形成される複数のティップ
の高さや先端曲率半径等の形状を正確に維持するのが困
難である等の問題点があった。
な問題がある。カンチレバー状プローブ上に導電性材料
を被覆してＳＴＭのプローブとする場合には、ティップ
最先端部は鋭利に形成されているため被覆されにくく、
トンネル電流という微弱な電流を取り扱うＳＴＭでは安
定な特性を得ることは難しい。例えば図６（ａ），
（ｂ）に示したようなティップは、ティップ形成時のレ
ジストのパターニング条件や、材料のエッチング条件を
一定にするのが困難であり、形成される複数のティップ
の高さや先端曲率半径等の形状を正確に維持するのが困
難である等の問題点があった。
【０００９】そこで、本発明は、上記従来のものにおける
課題を解決し、カンチレバー自身の反りがなく、また電極
配線に起因するレバーの反りが発生せず、電極面積を小
さくすることができ、記録媒体との間に発生する浮遊容
量を低減でき、記録速度を向上させることができ、応力
によるカンチレバー破壊が発生せず、鋭利な先端を有す
る導電性の金属ティップを再現性よくカンチレバー上に
形成でき、軽量化が図れ、所望の位置に金属ティップを容
易に形成することのできるプローブとプローブの作製方
法、及びプローブユニット、並びにこれを用いた情報記
録再生装置を提供することを目的とするものである。
課題を解決し、カンチレバー自身の反りがなく、また電極
配線に起因するレバーの反りが発生せず、電極面積を小
さくすることができ、記録媒体との間に発生する浮遊容
量を低減でき、記録速度を向上させることができ、応力
によるカンチレバー破壊が発生せず、鋭利な先端を有す
る導電性の金属ティップを再現性よくカンチレバー上に
形成でき、軽量化が図れ、所望の位置に金属ティップを容
易に形成することのできるプローブとプローブの作製方
法、及びプローブユニット、並びにこれを用いた情報記
録再生装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、プローブとプローブの作製方法、及びプロ
ーブユニット、並びにこれを用いた情報記録再生装置に
つき、つぎのように構成したものである。本発明のプロ
ーブは、単結晶Ｓｉからなるカンチレバーと該カンチレ
バー上に金属からなるティップとを有するプローブであ
って、該カンチレバーと該金属からなるティップとの界
面に、該カンチレバーと該ティップとの両材料の拡散に
よる金属シリサイド層が形成され、かつ該ティップと該
カンチレバーとの間で囲まれた中空の領域を有している
ことを特徴としている。そして、本発明のプローブにお
いては、前記ティップが、Ａｕ，Ｐｔ，Ｉｒのいずれか
或はその合金により形成することができる。また、本発
明のプローブの作製方法は、カンチレバーと該カンチレ
バー上に金属からなるティップとを有するプローブの作
製方法において、該プローブが一方の基板である単結晶
Ｓｉ材料からなる第１基板上に絶縁層を介して単結晶Ｓ
ｉ層からなるカンチレバーを形成し、該カンチレバーと
前記金属からなるティップとの界面に、該カンチレバー
と該ティップとの両材料の拡散による金属シリサイド層
を形成して、該ティップを該カンチレバーに接合させ、
かつ該ティップと該カンチレバーとの間で囲まれた中空
の領域を形成したことを特徴ととている。そして、本発
明のこのプローブの作製においては、第１基板である単
結晶Ｓｉ基板と該第１基板上に形成された絶縁層と該絶
縁層上に形成された単結晶Ｓｉ層からなる基板を用い、
該第１の基板上の単結晶Ｓｉ層をカンチレバー状に加工
する工程と、前記カンチレバー上に前記第１基板とは別
の第２基板に形成されたティップを接触させ、該カンチ
レバーと該ティップの界面において該カンチレバー材料
と該ティップ材料の拡散による金属シリサイド層を形成
し、該カンチレバー上に該ティップを転写する工程と、
前記カンチレバー裏面の単結晶Ｓｉ基板と絶縁層とを除
去し、該カンチレバーの裏面に空隙を形成する工程と、
を少なくともその作製工程に含んでいる。また、ここで
のティップも、Ａｕ，Ｐｔ，Ｉｒのいずれか、あるいは
その合金を含むものである。また、本発明のプローブユ
ニットは、カンチレバーと該カンチレバー上に金属から
なるティップとを有するプローブにより構成されたプロ
ーブユニットにおいて、該プローブユニットが信号処理
用のＩＣが形成された単結晶Ｓｉ基板と、該基板上に形
成された絶縁層と、該絶縁層に一端を支えられた単結晶
Ｓｉ層からなるカンチレバーと、該カンチレバーと前記
金属からなるティップとの界面に該カンチレバーと該金
属からなるティップとの両材料の拡散による金属シリサ
イド層の形成によって該カンチレバー上に接合されたテ
ィップと、該カンチレバーと該ティップとの間で囲まれ
た中空の領域と、該カンチレバーに形成された電極配線
とからなることを特徴としている。そして、前記単結晶
Ｓｉ基板が、結晶軸異方性エッチングによる貫通孔を有
し、前記ティップが、Ａｕ，Ｐｔ，Ｉｒのいずれか、あ
るいはその合金を含むことを特徴とする。さらに、本発
明の情報記録再生装置は、前記プローブユニットと、記
録媒体との距離を調節する手段と、ティップと記録媒体
の間に電圧を印加する手段とを備えたことを特徴として
いる。
決するため、プローブとプローブの作製方法、及びプロ
ーブユニット、並びにこれを用いた情報記録再生装置に
つき、つぎのように構成したものである。本発明のプロ
ーブは、単結晶Ｓｉからなるカンチレバーと該カンチレ
バー上に金属からなるティップとを有するプローブであ
って、該カンチレバーと該金属からなるティップとの界
面に、該カンチレバーと該ティップとの両材料の拡散に
よる金属シリサイド層が形成され、かつ該ティップと該
カンチレバーとの間で囲まれた中空の領域を有している
ことを特徴としている。そして、本発明のプローブにお
いては、前記ティップが、Ａｕ，Ｐｔ，Ｉｒのいずれか
或はその合金により形成することができる。また、本発
明のプローブの作製方法は、カンチレバーと該カンチレ
バー上に金属からなるティップとを有するプローブの作
製方法において、該プローブが一方の基板である単結晶
Ｓｉ材料からなる第１基板上に絶縁層を介して単結晶Ｓ
ｉ層からなるカンチレバーを形成し、該カンチレバーと
前記金属からなるティップとの界面に、該カンチレバー
と該ティップとの両材料の拡散による金属シリサイド層
を形成して、該ティップを該カンチレバーに接合させ、
かつ該ティップと該カンチレバーとの間で囲まれた中空
の領域を形成したことを特徴ととている。そして、本発
明のこのプローブの作製においては、第１基板である単
結晶Ｓｉ基板と該第１基板上に形成された絶縁層と該絶
縁層上に形成された単結晶Ｓｉ層からなる基板を用い、
該第１の基板上の単結晶Ｓｉ層をカンチレバー状に加工
する工程と、前記カンチレバー上に前記第１基板とは別
の第２基板に形成されたティップを接触させ、該カンチ
レバーと該ティップの界面において該カンチレバー材料
と該ティップ材料の拡散による金属シリサイド層を形成
し、該カンチレバー上に該ティップを転写する工程と、
前記カンチレバー裏面の単結晶Ｓｉ基板と絶縁層とを除
去し、該カンチレバーの裏面に空隙を形成する工程と、
を少なくともその作製工程に含んでいる。また、ここで
のティップも、Ａｕ，Ｐｔ，Ｉｒのいずれか、あるいは
その合金を含むものである。また、本発明のプローブユ
ニットは、カンチレバーと該カンチレバー上に金属から
なるティップとを有するプローブにより構成されたプロ
ーブユニットにおいて、該プローブユニットが信号処理
用のＩＣが形成された単結晶Ｓｉ基板と、該基板上に形
成された絶縁層と、該絶縁層に一端を支えられた単結晶
Ｓｉ層からなるカンチレバーと、該カンチレバーと前記
金属からなるティップとの界面に該カンチレバーと該金
属からなるティップとの両材料の拡散による金属シリサ
イド層の形成によって該カンチレバー上に接合されたテ
ィップと、該カンチレバーと該ティップとの間で囲まれ
た中空の領域と、該カンチレバーに形成された電極配線
とからなることを特徴としている。そして、前記単結晶
Ｓｉ基板が、結晶軸異方性エッチングによる貫通孔を有
し、前記ティップが、Ａｕ，Ｐｔ，Ｉｒのいずれか、あ
るいはその合金を含むことを特徴とする。さらに、本発
明の情報記録再生装置は、前記プローブユニットと、記
録媒体との距離を調節する手段と、ティップと記録媒体
の間に電圧を印加する手段とを備えたことを特徴として
いる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に、図面を用いて本発明を詳
細に説明する。図１は本発明のプローブの断面図及び上
面図である。単結晶Ｓｉ基板１０１と単結晶Ｓｉからな
るカンチレバー１０２が二酸化Ｓｉ層１０３を介して配
置されている。単結晶Ｓｉからなるカンチレバー１０２
は、トンネル電流引き出しのために不純物がドープされ
ている。また、カンチレバー１０２の先端部には金属製
のティップ１０５が形成されており、カンチレバー１０
２とティップ１０５の界面にはカンチレバー１０２とテ
ィップ１０５を構成する材料からなる金属シリサイド層
１０４が形成されている。カンチレバー１０２の他端側
には電極配線１０６が形成されている。Ｓｉカンチレバ
ー１０２をトンネル電流引き出し用配線として用いるこ
とで、電極配線に起因するカンチレバーの反りは発生し
ない。さらに、Ｓｉカンチレバー１０２からのトンネル
電流引き出しも電極配線１０６を用いて行うため、カン
チレバー及びそれを保持する基板全面に導電性材料を被
覆したプローブに比べて、電極面積を小さくすることが
できる。そのため、記録媒体に対して電圧印加を行い情
報の記録を行う場合、記録媒体との間に発生する浮遊容
量を低減でき、従って電圧印加時間を短縮できる。即
ち、より高速な情報記録が可能となる。
細に説明する。図１は本発明のプローブの断面図及び上
面図である。単結晶Ｓｉ基板１０１と単結晶Ｓｉからな
るカンチレバー１０２が二酸化Ｓｉ層１０３を介して配
置されている。単結晶Ｓｉからなるカンチレバー１０２
は、トンネル電流引き出しのために不純物がドープされ
ている。また、カンチレバー１０２の先端部には金属製
のティップ１０５が形成されており、カンチレバー１０
２とティップ１０５の界面にはカンチレバー１０２とテ
ィップ１０５を構成する材料からなる金属シリサイド層
１０４が形成されている。カンチレバー１０２の他端側
には電極配線１０６が形成されている。Ｓｉカンチレバ
ー１０２をトンネル電流引き出し用配線として用いるこ
とで、電極配線に起因するカンチレバーの反りは発生し
ない。さらに、Ｓｉカンチレバー１０２からのトンネル
電流引き出しも電極配線１０６を用いて行うため、カン
チレバー及びそれを保持する基板全面に導電性材料を被
覆したプローブに比べて、電極面積を小さくすることが
できる。そのため、記録媒体に対して電圧印加を行い情
報の記録を行う場合、記録媒体との間に発生する浮遊容
量を低減でき、従って電圧印加時間を短縮できる。即
ち、より高速な情報記録が可能となる。
【００１２】図２は本発明のプローブの製造方法であ
る。Ｓｉ単結晶基板１０１上に二酸化Ｓｉ層１０３及び
Ｓｉ単結晶層１０７が形成された基板、即ちＳＯＩ（ｓ
ｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を窒化
シリコン（ＳｉＮ）層１０８で被覆する（図２−ａ）。
ここでＳｉ単結晶層１０７は不純物導入した低抵抗のも
のを使用する。抵抗値は好ましくは、０．０ｌΩ・ｃｍ
以下のものを用いる。Ｓｉ単結晶層１０７の厚さは所望
するカンチレバーのバネ定数に対して、カンチレバーの
形状と共に決定されるが、通常は０．１から数μｍ程度
である。二酸化Ｓｉ層１０３及びＳｉＮ層１０８の厚さ
は、後の水酸化カリウム水溶液によるエッチングにおい
て耐えられる厚さならばよく、通常二酸化Ｓｉ層１０３
は０．１〜１．０μｍ程度、ＳｉＮ層１０８は０．１〜
０．３μｍである。次に、基板の裏面側のレバー形成部
に対向する部分及び表全面のＳｉＮ層１０８をドライエ
ッチングにより除去する。続いて、Ｓｉ単結晶層１０７
をカンチレバー１０２状に加工する（図２−ｂ）。カン
チレバー１０２の一端にはカンチレバー１０２からのト
ンネル電流引き出し用の電極配線１０６を施す（図２−
ｃ）。本発明では、カンチレバー１０２がトンネル電流
取り出し電極と機械的弾性体の２つの役割を有する。
る。Ｓｉ単結晶基板１０１上に二酸化Ｓｉ層１０３及び
Ｓｉ単結晶層１０７が形成された基板、即ちＳＯＩ（ｓ
ｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を窒化
シリコン（ＳｉＮ）層１０８で被覆する（図２−ａ）。
ここでＳｉ単結晶層１０７は不純物導入した低抵抗のも
のを使用する。抵抗値は好ましくは、０．０ｌΩ・ｃｍ
以下のものを用いる。Ｓｉ単結晶層１０７の厚さは所望
するカンチレバーのバネ定数に対して、カンチレバーの
形状と共に決定されるが、通常は０．１から数μｍ程度
である。二酸化Ｓｉ層１０３及びＳｉＮ層１０８の厚さ
は、後の水酸化カリウム水溶液によるエッチングにおい
て耐えられる厚さならばよく、通常二酸化Ｓｉ層１０３
は０．１〜１．０μｍ程度、ＳｉＮ層１０８は０．１〜
０．３μｍである。次に、基板の裏面側のレバー形成部
に対向する部分及び表全面のＳｉＮ層１０８をドライエ
ッチングにより除去する。続いて、Ｓｉ単結晶層１０７
をカンチレバー１０２状に加工する（図２−ｂ）。カン
チレバー１０２の一端にはカンチレバー１０２からのト
ンネル電流引き出し用の電極配線１０６を施す（図２−
ｃ）。本発明では、カンチレバー１０２がトンネル電流
取り出し電極と機械的弾性体の２つの役割を有する。
【００１３】次に、別の基板にティップを形成する。
（１００）面方位のＳｉ基板１１１上の二酸化Ｓｉ層或
はＳｉＮ層１１２を矩形或は円形状に除去しＳｉ面を露
出させる。次に、水酸化カリウム水溶液で露出したＳｉ
面を結晶軸異方性エッチングして凹部１１３を形成する
（図３−ａ）。次に、二酸化Ｓｉ層或はＳｉＮ層を除去
したのち（図３−ｂ）、基板を再度薄い二酸化Ｓｉ層１
１４で覆う（図３−ｃ）。続いてティップ材料１１５を
基板上に成膜し（図３−ｄ）パターニングしてティップ
１０５とする（図３−ｅ）。ティップ材料としては、ト
ンネル電流を取り出せる金属からなり、好ましくは酸化
被膜を形成しにくいＡｕ，Ｐｔ或は機械的強度の高いＩ
ｒなどが使用できる。次に、カンチレバー１０２上にテ
ィップ１０５を転写する。ティップ１０５の転写・接合
方法（図４）は、まず、カンチレバー１０２表面のＳｉ
自然酸化膜をバッファフッ酸（ＢＨＦ）で除去した後、
それぞれの基板の位置合わせを行う。続いて、ティップ
ｌ０５とカンチレバー１０２を接触させ、両材料の拡散
による金属シリサイド層１０４形成を行う（図４−
ａ）。金属シリサイド層の形成によりティップとカンチ
レバーは強固な接合となり剥がれることがない。その後
基板を引きはがすことにより、ティップ１０５はカンチ
レバー１０２上に転写される（図４−ｂ）。単結晶カン
チレバーを用い、且つティップをカンチレバー先端にの
み転写することにより、膜応力によるカンチレバーの反
りを回避できる。
（１００）面方位のＳｉ基板１１１上の二酸化Ｓｉ層或
はＳｉＮ層１１２を矩形或は円形状に除去しＳｉ面を露
出させる。次に、水酸化カリウム水溶液で露出したＳｉ
面を結晶軸異方性エッチングして凹部１１３を形成する
（図３−ａ）。次に、二酸化Ｓｉ層或はＳｉＮ層を除去
したのち（図３−ｂ）、基板を再度薄い二酸化Ｓｉ層１
１４で覆う（図３−ｃ）。続いてティップ材料１１５を
基板上に成膜し（図３−ｄ）パターニングしてティップ
１０５とする（図３−ｅ）。ティップ材料としては、ト
ンネル電流を取り出せる金属からなり、好ましくは酸化
被膜を形成しにくいＡｕ，Ｐｔ或は機械的強度の高いＩ
ｒなどが使用できる。次に、カンチレバー１０２上にテ
ィップ１０５を転写する。ティップ１０５の転写・接合
方法（図４）は、まず、カンチレバー１０２表面のＳｉ
自然酸化膜をバッファフッ酸（ＢＨＦ）で除去した後、
それぞれの基板の位置合わせを行う。続いて、ティップ
ｌ０５とカンチレバー１０２を接触させ、両材料の拡散
による金属シリサイド層１０４形成を行う（図４−
ａ）。金属シリサイド層の形成によりティップとカンチ
レバーは強固な接合となり剥がれることがない。その後
基板を引きはがすことにより、ティップ１０５はカンチ
レバー１０２上に転写される（図４−ｂ）。単結晶カン
チレバーを用い、且つティップをカンチレバー先端にの
み転写することにより、膜応力によるカンチレバーの反
りを回避できる。
【００１４】次に、表面を汚れ等から防止するためレジ
スト或はポリイミド樹脂等の保護層１０９で形成する
（図２−ｄ）。次にＳｉ基板１０１裏面のＳｉ露出面を
加熱した水酸化カリウム水溶液により結晶軸異方性エッ
チングする（図２−ｅ）。異方性エッチング終了後、Ｂ
ＨＦ溶液により露出した二酸化Ｓｉ層１０３を溶解除去
し、続いて保護膜１０９を酸素プラズマ処理により除去
することにより目的とするプローブ１１０を得る（図２
−ｆ）。
スト或はポリイミド樹脂等の保護層１０９で形成する
（図２−ｄ）。次にＳｉ基板１０１裏面のＳｉ露出面を
加熱した水酸化カリウム水溶液により結晶軸異方性エッ
チングする（図２−ｅ）。異方性エッチング終了後、Ｂ
ＨＦ溶液により露出した二酸化Ｓｉ層１０３を溶解除去
し、続いて保護膜１０９を酸素プラズマ処理により除去
することにより目的とするプローブ１１０を得る（図２
−ｆ）。
【００１５】このようにして形成したティップは中空領
域を有しており、図６（ｂ）のティップと比ベティップ
重量を軽減させることができる。またカンチレバー上の
位置ならばどこにでも接着が可能であり、製造プロセス
許容度を大きくとれる。
域を有しており、図６（ｂ）のティップと比ベティップ
重量を軽減させることができる。またカンチレバー上の
位置ならばどこにでも接着が可能であり、製造プロセス
許容度を大きくとれる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。 ［実施例１］（１００）面方位のＳｉ基板１０１上に、
二酸化Ｓｉ層１０３が０．５μｍ厚、及びＳｉ単結晶層
１０７が１．０μｍ厚で形成されているＳＯＩ（ｓｉｌ
ｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板に対して、
ＬＰ−ＣＶＤ（ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｈｅｍｉ
ｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により
窒化シリコン（ＳｉＮ）層１０８を０．２μｍ厚形成し
た（図２−ａ）。Ｓｉ単結晶層１０７は抵抗値０．０１
Ω・ｃｍ以下のものを用いた。次に、Ｓｉ基板１０３を
エッチングするために、裏面側にレジストパターンを形
成し、ＣＦ4ガスを用いたドライエッチングによりＳｉ
Ｎ層１０８をパターニングした。次に、表面のＳｉＮ層
１０８を全面エッチング除去し、続いてＳｉ単結晶層１
０７をフォトリソグラフィーとエッチングによりカンチ
レバー１０２状にパターニングした（図２−ｂ）。カン
チレバー形状は、長さ２５０μｍ、幅４０μｍの長方形
状とした。次に、カンチレバー１０２の端部にトンネル
電流引き出し用の電極配線１０６を形成した（図２−
ｃ）。
二酸化Ｓｉ層１０３が０．５μｍ厚、及びＳｉ単結晶層
１０７が１．０μｍ厚で形成されているＳＯＩ（ｓｉｌ
ｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板に対して、
ＬＰ−ＣＶＤ（ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｈｅｍｉ
ｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により
窒化シリコン（ＳｉＮ）層１０８を０．２μｍ厚形成し
た（図２−ａ）。Ｓｉ単結晶層１０７は抵抗値０．０１
Ω・ｃｍ以下のものを用いた。次に、Ｓｉ基板１０３を
エッチングするために、裏面側にレジストパターンを形
成し、ＣＦ4ガスを用いたドライエッチングによりＳｉ
Ｎ層１０８をパターニングした。次に、表面のＳｉＮ層
１０８を全面エッチング除去し、続いてＳｉ単結晶層１
０７をフォトリソグラフィーとエッチングによりカンチ
レバー１０２状にパターニングした（図２−ｂ）。カン
チレバー形状は、長さ２５０μｍ、幅４０μｍの長方形
状とした。次に、カンチレバー１０２の端部にトンネル
電流引き出し用の電極配線１０６を形成した（図２−
ｃ）。
【００１７】次に別の基板上にティップを作成した。
（１００）面方位のＳｉ基板１１１に二酸化Ｓｉ層１１
２を０．ｌμｍ厚形成した。この二酸化Ｓｉ層１１２に
対してフォトリソグラフィーとエッチングを行い、直径
６μｍの開口部を形成した。この基板を水酸化カリウム
水溶液により結晶軸異方性エッチングを行ない、開口部
に逆ピラミッド状の凹部１１３を形成した（図３−
ａ）。次に、基板をＢＨＦ溶液に浸し二酸化Ｓｉ層１１
２を溶解除去した（図３−ｂ）。次に、この基板を酸化
雰囲気中で熱処理して基板全面に１００ｎｍ厚Ｓｉ酸化
層１１４を形成した（図３−ｃ）。続いて、基板上にテ
ィップ材料であるＡｕ１１５をｌμｍ厚成膜し（図３−
ｄ）、この膜１１５をフォトリソグラフィーとエッチン
グによりパターニングし、ティップ１０５を形成した
（図３−ｅ）。
（１００）面方位のＳｉ基板１１１に二酸化Ｓｉ層１１
２を０．ｌμｍ厚形成した。この二酸化Ｓｉ層１１２に
対してフォトリソグラフィーとエッチングを行い、直径
６μｍの開口部を形成した。この基板を水酸化カリウム
水溶液により結晶軸異方性エッチングを行ない、開口部
に逆ピラミッド状の凹部１１３を形成した（図３−
ａ）。次に、基板をＢＨＦ溶液に浸し二酸化Ｓｉ層１１
２を溶解除去した（図３−ｂ）。次に、この基板を酸化
雰囲気中で熱処理して基板全面に１００ｎｍ厚Ｓｉ酸化
層１１４を形成した（図３−ｃ）。続いて、基板上にテ
ィップ材料であるＡｕ１１５をｌμｍ厚成膜し（図３−
ｄ）、この膜１１５をフォトリソグラフィーとエッチン
グによりパターニングし、ティップ１０５を形成した
（図３−ｅ）。
【００１８】次に、カンチレバー１０２表面をＢＨＦ溶
液に浸し表面の自然酸化膜を除去した。続いてカンチレ
バー１０２が形成されている基板とティップ１０５が形
成されている基板の位置合わせを行ない、カンチレバー
１０２上の先端部とティップ１０５位置が合ったところ
で両基板に圧力を加えて両者を接触させた（図４−
ａ）。その後、両基板を引き剥したところティップｌ０
５はカンチレバー１０２上に良好に形成されていた（図
４−ｂ）。後に、カンチレバー１０２とティップ１０５
の界面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察したとこ
ろ、Ａｕシリサイド層が観察できた。
液に浸し表面の自然酸化膜を除去した。続いてカンチレ
バー１０２が形成されている基板とティップ１０５が形
成されている基板の位置合わせを行ない、カンチレバー
１０２上の先端部とティップ１０５位置が合ったところ
で両基板に圧力を加えて両者を接触させた（図４−
ａ）。その後、両基板を引き剥したところティップｌ０
５はカンチレバー１０２上に良好に形成されていた（図
４−ｂ）。後に、カンチレバー１０２とティップ１０５
の界面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察したとこ
ろ、Ａｕシリサイド層が観察できた。
【００１９】次に、基板のカンチレバー１０２及びティ
ップ１０５形成面上に保護膜としてポリイミド層１０９
を５μｍ厚形成した（図２−ｄ）。次に、基板の裏面を
水酸化カリウム水溶液に浸して結晶軸異方性エッチング
を行なった（図２−ｅ）。エッチング後、露出した二酸
化Ｓｉ層１０３をＢＨＦ溶液で溶解除去した。そして、
さらに酸素プラズマ処理を行ってポリイミド層１０９を
除去し、本発明のプローブ１１０を得た（図２−ｆ）。
ップ１０５形成面上に保護膜としてポリイミド層１０９
を５μｍ厚形成した（図２−ｄ）。次に、基板の裏面を
水酸化カリウム水溶液に浸して結晶軸異方性エッチング
を行なった（図２−ｅ）。エッチング後、露出した二酸
化Ｓｉ層１０３をＢＨＦ溶液で溶解除去した。そして、
さらに酸素プラズマ処理を行ってポリイミド層１０９を
除去し、本発明のプローブ１１０を得た（図２−ｆ）。
【００２０】本実施例では、同一基板上にプローブを９
本作成したが、どのプローブも走査型レーザー顕微鏡
（レーザーテック社製）による測定において、カンチレ
バー長手方向、横手方向共反りは検出できなかった。こ
れはカンチレバー自身が単結晶であること、及びカンチ
レバーを保持している基板が同じＳｉ単結晶であること
に起因しており、従ってカンチレバーの破壊に繋がるよ
うな無理な応力が作用していないことを示している。
本作成したが、どのプローブも走査型レーザー顕微鏡
（レーザーテック社製）による測定において、カンチレ
バー長手方向、横手方向共反りは検出できなかった。こ
れはカンチレバー自身が単結晶であること、及びカンチ
レバーを保持している基板が同じＳｉ単結晶であること
に起因しており、従ってカンチレバーの破壊に繋がるよ
うな無理な応力が作用していないことを示している。
【００２１】次に、本実施例のプローブ１１０を用いて
ＡＦＭ／ＳＴＭ装置により、ＨＯＰＧ（高配向熱分解グ
ラフアイト）基板の劈開面をスキャンエリア１０００Å
×１０００Åで観察したところ、再現性良く良好な表面
情報を得ることができた。
ＡＦＭ／ＳＴＭ装置により、ＨＯＰＧ（高配向熱分解グ
ラフアイト）基板の劈開面をスキャンエリア１０００Å
×１０００Åで観察したところ、再現性良く良好な表面
情報を得ることができた。
【００２２】［実施例２］実施例１と同様に、ＳＯＩ基
板に対して、ＳｉＮ層１０８を０．２μｍ厚形成した
（図２−ａ）。Ｓｉ単結晶層１０７は抵抗値０．０ｌΩ
・ｃｍ以下のものを用いた。続いて裏面側のＳｉＮ層１
０８をパターニングし、表面のＳｉＮ層１０８を全面エ
ッチング除去した後、Ｓｉ単結晶層１０７をフォトリソ
グラフイーとエッチングによりカンチレバー１０２状に
パターニングした（図２−ｂ）。レバー形状は、長さ２
００μｍ、幅５０μｍの長方形状とした。次に、カンチ
レバー１０２の二酸化Ｓｉ層上に固定された端部にトン
ネル電流引き出し用の電極配線１０６を形成した（図２
−ｃ）。
板に対して、ＳｉＮ層１０８を０．２μｍ厚形成した
（図２−ａ）。Ｓｉ単結晶層１０７は抵抗値０．０ｌΩ
・ｃｍ以下のものを用いた。続いて裏面側のＳｉＮ層１
０８をパターニングし、表面のＳｉＮ層１０８を全面エ
ッチング除去した後、Ｓｉ単結晶層１０７をフォトリソ
グラフイーとエッチングによりカンチレバー１０２状に
パターニングした（図２−ｂ）。レバー形状は、長さ２
００μｍ、幅５０μｍの長方形状とした。次に、カンチ
レバー１０２の二酸化Ｓｉ層上に固定された端部にトン
ネル電流引き出し用の電極配線１０６を形成した（図２
−ｃ）。
【００２３】次に実施例１と同様な方法でテイップ１０
５を作成した。ティップ材料にはＰｔを用いた。次に、
カンチレバー１０２が形成されている基板とティップ１
０５が形成されている基板の位置合わせを行ない、両基
板に圧力を加えて両者の接合を行った（図４−ａ）。接
合時、両基板を１２０℃に加熱した。接合後、両基板を
引き剥したところテイップはカンチレバー１０２上に良
好に形成されていた（図４−ｂ）。後に、カンチレバー
１０２とテイップ１０５の界面を透過型電子顕微（ＴＥ
Ｍ）で観察したところ、Ｐｔシリサイド層が観察でき
た。
５を作成した。ティップ材料にはＰｔを用いた。次に、
カンチレバー１０２が形成されている基板とティップ１
０５が形成されている基板の位置合わせを行ない、両基
板に圧力を加えて両者の接合を行った（図４−ａ）。接
合時、両基板を１２０℃に加熱した。接合後、両基板を
引き剥したところテイップはカンチレバー１０２上に良
好に形成されていた（図４−ｂ）。後に、カンチレバー
１０２とテイップ１０５の界面を透過型電子顕微（ＴＥ
Ｍ）で観察したところ、Ｐｔシリサイド層が観察でき
た。
【００２４】次に、基板のカンチレバー１０２及びティ
ップ１０５形成面上に保護膜としてポリイミド層１０９
を５μｍ厚形成した（図２−ｄ）。次に、基板の裏面を
水酸化カリウム水溶液に浸して結晶軸異方性エッチング
を行なった（図２−ｅ）。エッチング後、露出した二酸
化Ｓｉ層１０３をＢＨＦ溶液で溶解除去した。そして、
さらに酸素プラズマ処理を行ってポリイミド層１０９を
除去し、本発明のプロープ１１０を得た（図２−ｆ）。
ップ１０５形成面上に保護膜としてポリイミド層１０９
を５μｍ厚形成した（図２−ｄ）。次に、基板の裏面を
水酸化カリウム水溶液に浸して結晶軸異方性エッチング
を行なった（図２−ｅ）。エッチング後、露出した二酸
化Ｓｉ層１０３をＢＨＦ溶液で溶解除去した。そして、
さらに酸素プラズマ処理を行ってポリイミド層１０９を
除去し、本発明のプロープ１１０を得た（図２−ｆ）。
【００２５】本実施例では、同一基板上にプローブを１
６本作成したが、どのプローブも走査型レーザー顕微鏡
による測定において、カンチレバー長手方向及び横手方
向共、反りは検出できなかった。
６本作成したが、どのプローブも走査型レーザー顕微鏡
による測定において、カンチレバー長手方向及び横手方
向共、反りは検出できなかった。
【００２６】次に、本実施例のプローブ１１０を用いて
ＡＦＭ／ＳＴＭ装置により、ＨＯＰＧ（高配向熱分解グ
ラファイト）基板の劈開面をスキャンエリア１０００Å
×ｌ０００Åで観察したところ、再現性良く良好な表面
情報を得ることができた。
ＡＦＭ／ＳＴＭ装置により、ＨＯＰＧ（高配向熱分解グ
ラファイト）基板の劈開面をスキャンエリア１０００Å
×ｌ０００Åで観察したところ、再現性良く良好な表面
情報を得ることができた。
【００２７】［実施例３］実施例１と同様に、ＳＯＩ基
板に対して、ＳｉＮ層１０８を０．２μｍ厚形成した
（図２−ａ）。Ｓｉ単結晶層１０７は抵抗値０．０ｌΩ
・ｃｍ以下のものを用いた。続いて裏面側のＳｉＮ層１
０８をパターニングし、表面のＳｉＮ層１０８を全面エ
ッチング除去した後、Ｓｉ単結晶層１０７をフォトリソ
グラフィーとエッチングによりカンチレバー１０２状に
パターニングした（図２−ｂ）。カンチレバー形状は、
長さ２００μｍ、幅５０μｍの長方形状とした。次に、
カンチレバー１０２の端部にトンネル電流引き出し用の
電極配線１０６を形成した（図２−ｃ）。
板に対して、ＳｉＮ層１０８を０．２μｍ厚形成した
（図２−ａ）。Ｓｉ単結晶層１０７は抵抗値０．０ｌΩ
・ｃｍ以下のものを用いた。続いて裏面側のＳｉＮ層１
０８をパターニングし、表面のＳｉＮ層１０８を全面エ
ッチング除去した後、Ｓｉ単結晶層１０７をフォトリソ
グラフィーとエッチングによりカンチレバー１０２状に
パターニングした（図２−ｂ）。カンチレバー形状は、
長さ２００μｍ、幅５０μｍの長方形状とした。次に、
カンチレバー１０２の端部にトンネル電流引き出し用の
電極配線１０６を形成した（図２−ｃ）。
【００２８】次に実施例１と同様な方法でテイップ１０
５を作成した。ティップ材料にはＩｒを用いた。次に、
カンチレバー１０２が形成されている基板とティップ１
０５が形成されている基板の位置合わせを行ない、位置
が合ったところで両基板に圧力を加えて両者の接合を行
つた（図４−ａ）。接合時、両基板を１５０℃に加熱し
た。接合後、両基板を引き剥したところティップはカン
チレバー１０２上に良好に形成されていた（図４−
ｂ）。後にカンチレバー１０２とティップ１０５の界面
を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察したところ、Ｉｒ
シリサイド層が観察できた。
５を作成した。ティップ材料にはＩｒを用いた。次に、
カンチレバー１０２が形成されている基板とティップ１
０５が形成されている基板の位置合わせを行ない、位置
が合ったところで両基板に圧力を加えて両者の接合を行
つた（図４−ａ）。接合時、両基板を１５０℃に加熱し
た。接合後、両基板を引き剥したところティップはカン
チレバー１０２上に良好に形成されていた（図４−
ｂ）。後にカンチレバー１０２とティップ１０５の界面
を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察したところ、Ｉｒ
シリサイド層が観察できた。
【００２９】次に、基板のカンチレバー１０２及びティ
ップ１０５形成面上に保護膜としてポリイミド層１０９
を５μｍ厚形成した（図２−ｄ）。次に、基板の裏面を
水酸化カリウム水溶液に浸して結晶軸異方性エッチング
を行なった（図２−ｅ）。エッチング後、露出した二酸
化Ｓｉ層１０３をＢＨＦ溶液で溶解除去した。そして、
さらに酸素プラズマ処理を行ってポリイミド層１０９を
除去し、本発明のプローブ１１０を得た（図２−ｆ）。
ップ１０５形成面上に保護膜としてポリイミド層１０９
を５μｍ厚形成した（図２−ｄ）。次に、基板の裏面を
水酸化カリウム水溶液に浸して結晶軸異方性エッチング
を行なった（図２−ｅ）。エッチング後、露出した二酸
化Ｓｉ層１０３をＢＨＦ溶液で溶解除去した。そして、
さらに酸素プラズマ処理を行ってポリイミド層１０９を
除去し、本発明のプローブ１１０を得た（図２−ｆ）。
【００３０】本実施例では、同一基板上にプローブを１
６本作成したが、どのプローブも走査型レーザー顕微鏡
による測定において、カンチレバー長手方向及び横手方
向共、反りは検出できなかった。
６本作成したが、どのプローブも走査型レーザー顕微鏡
による測定において、カンチレバー長手方向及び横手方
向共、反りは検出できなかった。
【００３１】次に、本実施例のプローブ１１０を用いて
ＡＦＭ／ＳＴＭ装置により、ＨＯＰＧ（高配向熱分解グ
ラファイト）基板の劈開面をスキャンエリア１０００Å
×１０００Åで観察したところ、再現性良く良好な表面
情報を得ることができた。
ＡＦＭ／ＳＴＭ装置により、ＨＯＰＧ（高配向熱分解グ
ラファイト）基板の劈開面をスキャンエリア１０００Å
×１０００Åで観察したところ、再現性良く良好な表面
情報を得ることができた。
【００３２】［実施例４］実施例１と同様に作製したプ
ローブを用いた情報記録再生装置について述べる。 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。記録媒体ステージ１１６上の記録
媒体ｌ１７に対向させてプローブ１１８を配置した。１
１７−１は情報記録層、下地電極１１７−２は情報記録
層１１７−１に電圧を印加するためのものである。１１
７−３は基板である。情報記録層１１７−１は、ティッ
プ１１９との間に発生するトンネル電流により電気的性
質が変化（電気的メモリー効果）する有機薄膜等よりな
る。１２０は電源、１２１は電流アンプで、マイクロコ
ンピューター１２２に接続されており、記録媒体１１７
への情報の記録及び再生に使用する。記録媒体ステージ
駆動機構１２３上の記録媒体ステージ１１６は、マイク
ロコンピューター１２２によるＺ方向位置制御回路１２
４、Ｘ−Ｙ方向位置制御回路１２５、チルト角制御回路
１２６、回転角制御回路１２７によって制御される。プ
ローブ１１８先端に対しては、レーザー１２８が照射さ
れ、その反射光を２分割センサー１２９で受光し、たわ
み量検出装置１３０でプローブ１１８のたわみ量を検知
する。この情報は、マイクロコンピューター１２２及び
サーボ回路１３１に送られる。実施例の記録媒体１１７
は、石英ガラス基板１１７−３の上に下地電極１１７−
２として真空蒸着法によってＡｕを３０ｎｍ蒸着した
後、その上にＬＢ（ラングミェアー・ブロジェット）法
によってポリイミド層（情報記録層１１７−１）を形成
して作製した。
ローブを用いた情報記録再生装置について述べる。 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。記録媒体ステージ１１６上の記録
媒体ｌ１７に対向させてプローブ１１８を配置した。１
１７−１は情報記録層、下地電極１１７−２は情報記録
層１１７−１に電圧を印加するためのものである。１１
７−３は基板である。情報記録層１１７−１は、ティッ
プ１１９との間に発生するトンネル電流により電気的性
質が変化（電気的メモリー効果）する有機薄膜等よりな
る。１２０は電源、１２１は電流アンプで、マイクロコ
ンピューター１２２に接続されており、記録媒体１１７
への情報の記録及び再生に使用する。記録媒体ステージ
駆動機構１２３上の記録媒体ステージ１１６は、マイク
ロコンピューター１２２によるＺ方向位置制御回路１２
４、Ｘ−Ｙ方向位置制御回路１２５、チルト角制御回路
１２６、回転角制御回路１２７によって制御される。プ
ローブ１１８先端に対しては、レーザー１２８が照射さ
れ、その反射光を２分割センサー１２９で受光し、たわ
み量検出装置１３０でプローブ１１８のたわみ量を検知
する。この情報は、マイクロコンピューター１２２及び
サーボ回路１３１に送られる。実施例の記録媒体１１７
は、石英ガラス基板１１７−３の上に下地電極１１７−
２として真空蒸着法によってＡｕを３０ｎｍ蒸着した
後、その上にＬＢ（ラングミェアー・ブロジェット）法
によってポリイミド層（情報記録層１１７−１）を形成
して作製した。
【００３３】以上示した記録再生装置に実施例１で作製
したプローブ１１８を設置し、特開昭６３−１６１５５
２号公報に開示されている原理、方法により記録再生を
行った。まず、記録媒体１１７を上記プローブ１１８で
観察したところ、すべてのプローブ１１８で良好なＡＦ
Ｍ像を得ることができ、膜剥れ等の記録媒体１１７への
ダメージは観察されなかった。次に、記録媒体ステージ
１１６を用いて、記録媒体１１７を走査しながら、ティ
ップ１１９−下電極１１７−２間に電圧をパルス状に印
加した。電圧印加は３Ｖ、幅５０ｎｓのパルス状の矩形
波で行った。パルス印加後、２００ｍＶの直流電圧で記
録媒体を走査したところ、情報記録層１１７−１のパル
ス印加点で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、すなわち記録ビツトは１
０ｎｍ径程度の大きさを有していた。これらの記録再生
は、すべてのプローブ１１８で行えた。
したプローブ１１８を設置し、特開昭６３−１６１５５
２号公報に開示されている原理、方法により記録再生を
行った。まず、記録媒体１１７を上記プローブ１１８で
観察したところ、すべてのプローブ１１８で良好なＡＦ
Ｍ像を得ることができ、膜剥れ等の記録媒体１１７への
ダメージは観察されなかった。次に、記録媒体ステージ
１１６を用いて、記録媒体１１７を走査しながら、ティ
ップ１１９−下電極１１７−２間に電圧をパルス状に印
加した。電圧印加は３Ｖ、幅５０ｎｓのパルス状の矩形
波で行った。パルス印加後、２００ｍＶの直流電圧で記
録媒体を走査したところ、情報記録層１１７−１のパル
ス印加点で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、すなわち記録ビツトは１
０ｎｍ径程度の大きさを有していた。これらの記録再生
は、すべてのプローブ１１８で行えた。
【００３４】［実施例５］実施例１と同様な方法で、Ｓ
ＯＩ基板に対してトーション型レバー１３３を形成し
た。図８−ａにその斜視図を示す。レバー寸法は、長さ
３００μｍ、幅１５０μｍとした。さらに同一基板内に
は、信号処理用ＩＣ１３４及び面合わせ機構１３５及び
信号取り出しパッド１３６が形成されている（図８−
ａ）。ＳＯＩ基板上に形成されたＩＣは通常のＳｉウエ
ハー上に形成された場合に比ベリーク電流が低く、従っ
て処理エラーも発生しにくい。このプローブユニットを
用いて、実施例５と同様に記録再生を行つたところ、す
べてのプローブで良好に記録再生が行えた。
ＯＩ基板に対してトーション型レバー１３３を形成し
た。図８−ａにその斜視図を示す。レバー寸法は、長さ
３００μｍ、幅１５０μｍとした。さらに同一基板内に
は、信号処理用ＩＣ１３４及び面合わせ機構１３５及び
信号取り出しパッド１３６が形成されている（図８−
ａ）。ＳＯＩ基板上に形成されたＩＣは通常のＳｉウエ
ハー上に形成された場合に比ベリーク電流が低く、従っ
て処理エラーも発生しにくい。このプローブユニットを
用いて、実施例５と同様に記録再生を行つたところ、す
べてのプローブで良好に記録再生が行えた。
【００３５】
【発明の効果】本発明のプローブは、以上のようにカン
チレバー材料をＳｉ単結晶で形成することにより、レバ
ー自身の反りがほとんどなく、またカンチレバーが導電
性を有するため、新たに電極配線を形成する必要がな
く、電極配線に起因するレバーの反りの発生も防止する
ことができる。また、本発明においては、カンチレバー自
身が導電性を有しこのレバーの端部から電極配線を形成
するため、電極面積を小さくすることが可能となり、記
録媒体との間に発生する浮遊容量を低減でき、記録速度
を向上させることができる。また、カンチレバーとカン
チレバーを保持する基板を共に単結晶Ｓｉで形成するこ
とにより、カンチレバーに対して基板からの応力が作用
せず、応力によるカンチレバー破壊の発生を防止するこ
とができる。また、本発明プローブの作製方法によって、
鋭利な先端を有する導電性の金属ティップを再現性よく
カンチレバー上に形成することができる。また、本発明
においては、テイップ内部を中空構造とすることにより、
カンチレバー先端の軽量化を図ることができる。さらに、
本発明プローブの作製方法においては、単結晶Ｓｉから
なるカンチレバーに対してティップを直接接合すること
ができるため、その所望の位置に導電性の金属ティップ
を容易に形成することが可能となる。
チレバー材料をＳｉ単結晶で形成することにより、レバ
ー自身の反りがほとんどなく、またカンチレバーが導電
性を有するため、新たに電極配線を形成する必要がな
く、電極配線に起因するレバーの反りの発生も防止する
ことができる。また、本発明においては、カンチレバー自
身が導電性を有しこのレバーの端部から電極配線を形成
するため、電極面積を小さくすることが可能となり、記
録媒体との間に発生する浮遊容量を低減でき、記録速度
を向上させることができる。また、カンチレバーとカン
チレバーを保持する基板を共に単結晶Ｓｉで形成するこ
とにより、カンチレバーに対して基板からの応力が作用
せず、応力によるカンチレバー破壊の発生を防止するこ
とができる。また、本発明プローブの作製方法によって、
鋭利な先端を有する導電性の金属ティップを再現性よく
カンチレバー上に形成することができる。また、本発明
においては、テイップ内部を中空構造とすることにより、
カンチレバー先端の軽量化を図ることができる。さらに、
本発明プローブの作製方法においては、単結晶Ｓｉから
なるカンチレバーに対してティップを直接接合すること
ができるため、その所望の位置に導電性の金属ティップ
を容易に形成することが可能となる。
【図１】本発明のプローブの断面図を示す図である。
【図２】本発明のプローブの製造工程を示す図である。
【図３】本発明のプローブの製造工程を示す図である。
【図４】本発明のプローブの製造工程を示ず図である。
【図５】従来のプローブの製造工程を示す図である。
【図６】従来のティップの製造法を示す図である。
【図７】本発明の情報記録再生装置の概略を示す図であ
る。
る。
【図８】本発明のプローブユニットの概略を示す図であ
る。
る。
１０１：単結晶Ｓｉ基板 １０２：カンチレバー １０３：二酸化Ｓｉ層 １０４：金属シリサイド １０５：ティップ １０６：電極配線 １０７：Ｓｉ単結晶層 １０８：ＳｉＮ層 １０９：保護層 １１０：プローブ １１１：単結晶Ｓｉ基板 １１２：二酸化Ｓｉ層 １１３：凹部 １１４：二酸化Ｓｉ層 １１５：ティップ材料 １１６：記録媒体ステージ １１７：記録媒体 １１７−１：情報記録層 １１７−２：下電極 １１７−３：基板 １１８：プローブ １１９：ティップ １２０：電源 １２１：電流アンプ １２２：マイクロコンピューター １２３：記録媒体ステージ駆動機構 １２４：Ｚ方向位置制御回路 １２５：Ｘ―Ｙ方向制御回路 １２６：チルト角制御回路 １２７：回転角制御回路 １２８：レーザー １２９：２分割センサー １３０：たわみ量検出装置 １３１：サーボ回路 １３２：レーザー用電源 １３３：トーシヨン型レバー １３４：信号処理ＩＣ ｌ３５：面合わせ機構 １３６：信号取り出しパッド ２０１：Ｓｉ酸化膜 ２０２：単結晶Ｓｉ基板 ２０３：凹部 ２０４：ＳｉＮ層 ２０５：カンチレバー ２０６：ソウカツト溝 ２０７：Ｃｒ層 ２０８：ガラス板 ２０９：プローブ ２１０：金属膜 ２１１：マスク ２１２：シリコン ２１３：ティップ ２１４：レジスト開口部 ２１５：導電性材料 ２１６：レジスト
Claims (9)
- 【請求項１】 単結晶Ｓｉからなるカンチレバーと該カ
ンチレバー上に金属からなるティップとを有するプロー
ブであって、該カンチレバーと該金属からなるティップ
との界面に、該カンチレバーと該ティップとの両材料の
拡散による金属シリサイド層が形成され、かつ該ティッ
プと該カンチレバーとの間で囲まれた中空の領域を有し
ていることを特徴とするプローブ。 - 【請求項２】 前記ティップが、Ａｕ，Ｐｔ，Ｉｒのい
ずれか或はその合金よりなることを特徴とする請求項１
に記載のプローブ。 - 【請求項３】 カンチレバーと該カンチレバー上に金属
からなるティップとを有するプローブの作製方法におい
て、該プローブが一方の基板である単結晶Ｓｉ材料から
なる第１基板上に絶縁層を介して単結晶Ｓｉ層からなる
カンチレバーを形成し、該カンチレバーと前記金属から
なるティップとの界面に、該カンチレバーと該ティップ
との両材料の拡散による金属シリサイド層を形成して、
該ティップを該カンチレバーに接合させ、かつ該ティッ
プと該カンチレバーとの間で囲まれた中空の領域を形成
しプローブを作製したことを特徴とするプローブの作製
方法。 - 【請求項４】 前記プローブの作製は、 第１基板である単結晶Ｓｉ基板と該第１基板上に形成さ
れた絶縁層と該絶縁層上に形成された単結晶Ｓｉ層から
なる基板を用い、該第１基板上の単結晶Ｓｉ層をカンチ
レバー状に加工する工程と、 前記カンチレバーに前記第１基板とは別の第２基板に形
成されたティップを接触させ、該カンチレバーと該ティ
ップの界面において該カンチレバー材料と該ティップ材
料の拡散による金属シリサイド層を形成し、該カンチレ
バー上に該ティップを転写する工程と、 前記カンチレバー裏面の単結晶Ｓｉ基板と絶縁層とを除
去し、該カンチレバーの裏面に空隙を形成する工程と、 を少なくともその作製工程に含んでいることを特徴とす
る請求項３に記載のプローブの作製方法。 - 【請求項５】 前記ティップが、Ａｕ，Ｐｔ，Ｉｒのい
ずれか、あるいはその合金を含むことを特徴とする請求
項３または請求項４に記載のプローブ作製方法。 - 【請求項６】 カンチレバーと該カンチレバー上に金属
からなるティップとを有するプローブにより構成された
プローブユニットにおいて、該プローブユニットが信号
処理用のＩＣが形成された単結晶Ｓｉ基板と、該基板上
に形成された絶縁層と、該絶縁層に一端を支えられた単
結晶Ｓｉ層からなるカンチレバーと、該カンチレバーと
前記金属からなるティップとの界面に該カンチレバーと
該金属からなるティップとの両材料の拡散による金属シ
リサイド層の形成によって該カンチレバー上に接合され
たティップと、該カンチレバーと該ティップとの間で囲
まれた中空の領域と、該カンチレバーに形成された電極
配線とからなることを特徴とするプローブユニット。 - 【請求項７】 前記単結晶Ｓｉ基板が、結晶軸異方性エ
ッチングによる貫通孔を有していることを特徴とする請
求項６に記載のプローブユニット。 - 【請求項８】 前記ティップが、Ａｕ，Ｐｔ，Ｉｒのい
ずれか、あるいはその合金を含むことを特徴とする請求
項６に記載のプローブユニット。 - 【請求項９】 前記プローブユニットと、記録媒体との
距離を調節する手段と、ティップと記録媒体の間に電圧
を印加する手段とを備えたことを特徴とする情報記録再
生装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8025902A JPH09196933A (ja) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | プローブとプローブの作製方法、及びプローブユニット、並びにこれを用いた情報記録再生装置 |
| DE69721093T DE69721093T2 (de) | 1996-01-19 | 1997-01-17 | Sonde, Verfahren zu deren Herstellung sowie Sondeneinheit und Informationsaufzeichnungs-/-wiedergabevorrichtung damit |
| EP97100739A EP0785410B1 (en) | 1996-01-19 | 1997-01-17 | Probe, method of manufacturing the probe, probe unit, and information recording/reproducing apparatus using the probe unit |
| US08/786,181 US5959957A (en) | 1996-01-19 | 1997-01-21 | Probe and a cantilever formed with same material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8025902A JPH09196933A (ja) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | プローブとプローブの作製方法、及びプローブユニット、並びにこれを用いた情報記録再生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09196933A true JPH09196933A (ja) | 1997-07-31 |
Family
ID=12178728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8025902A Pending JPH09196933A (ja) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | プローブとプローブの作製方法、及びプローブユニット、並びにこれを用いた情報記録再生装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5959957A (ja) |
| EP (1) | EP0785410B1 (ja) |
| JP (1) | JPH09196933A (ja) |
| DE (1) | DE69721093T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007510896A (ja) * | 2003-11-04 | 2007-04-26 | スイスプローブ アーゲー | カンチレバー組立品 |
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| FR2947380B1 (fr) | 2009-06-26 | 2012-12-14 | Soitec Silicon Insulator Technologies | Procede de collage par adhesion moleculaire. |
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