JPH08220111A - Probe device - Google Patents
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- JPH08220111A JPH08220111A JP3630395A JP3630395A JPH08220111A JP H08220111 A JPH08220111 A JP H08220111A JP 3630395 A JP3630395 A JP 3630395A JP 3630395 A JP3630395 A JP 3630395A JP H08220111 A JPH08220111 A JP H08220111A
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Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】プローブに設けられた導電性針
(以下、単に「針」と言う)の先端と、該針の先端に向
かい合わせに配置された対向部材の表面とのギャップに
依存する電気的量に基づき精度よく検出することができ
るプローブ顕微鏡,原子レベルのマニピュレータ,記録
/再生装置等のプローブ装置に関する。[Industrial application] Depends on the gap between the tip of a conductive needle (hereinafter simply referred to as "needle") provided on a probe and the surface of a facing member arranged facing the tip of the needle. The present invention relates to a probe device such as a probe microscope, an atomic level manipulator, and a recording / reproducing device that can detect accurately based on an electrical quantity.
【0002】[0002]
【従来の技術】走査型トンネル顕微鏡を応用した半導体
評価装置、記録/再生装置等の装置が提案されている
(たとえば、瀧本他:第40回応用物理学関係連合講演
会予稿集29pZH13,p1111(1993)等参
照)。2. Description of the Related Art Devices such as a semiconductor evaluation device and a recording / reproducing device to which a scanning tunneling microscope is applied have been proposed (for example, Takimoto et al .: Proceedings of the 40th Joint Lecture on Applied Physics 29pZH13, p1111 1993) etc.).
【0003】走査型トンネル顕微鏡では、微小な針の先
端と対向部材表面(導電性試料表面)とを、微かなギャ
ップ(トンネルギャップ)を介して近接させ、両者間に
直流バイアスを印加する。そして、針の先端と試料表面
との間に流れる直流電流(トンネル電流)をギャップ検
出回路により検出し、この直流電流が一定となるよう
に、ギャップ制御装置により上記ギャップの大きさを制
御しつつ走査を行う。また、走査型トンネル顕微鏡にお
ける技術を用いた、原子レベルのマニピュレータや記録
/再生装置も知られている。In a scanning tunneling microscope, the tip of a minute needle and the surface of a facing member (conductive sample surface) are brought close to each other via a minute gap (tunnel gap), and a DC bias is applied between them. Then, a DC current (tunnel current) flowing between the tip of the needle and the sample surface is detected by the gap detection circuit, and the size of the gap is controlled by the gap control device so that this DC current becomes constant. Scan. Further, an atomic level manipulator and a recording / reproducing apparatus using the technique in the scanning tunneling microscope are also known.
【0004】さらに、絶縁物試料にまでその適用範囲を
広げた、走査型キャパシタンス顕微鏡も開発されてい
る。この走査型キャパシタンス顕微鏡では、針と対向電
極との間に絶縁性試料を配置し、両者間に交流バイアス
を印加する。この交流バイアスにより流れる交流電流の
振幅は、絶縁性試料のキャパシタンス、および針先端と
絶縁性試料表面とのギャップのキャパシタンスに依存す
る。このキャパシタンスは、該ギャップの大きさにより
変化する。したがって、上記ギャップを流れる交流電流
の振幅を測定することで、上記ギャップの大きさを検出
することができる。Furthermore, a scanning capacitance microscope has also been developed, which is applicable to insulator samples. In this scanning capacitance microscope, an insulating sample is placed between the needle and the counter electrode, and an AC bias is applied between them. The amplitude of the alternating current flowing due to this alternating bias depends on the capacitance of the insulating sample and the capacitance of the gap between the needle tip and the surface of the insulating sample. This capacitance changes with the size of the gap. Therefore, the size of the gap can be detected by measuring the amplitude of the alternating current flowing through the gap.
【0005】走査型キャパシタンス顕微鏡における技術
も、原子レベルのマニピュレータや記録/再生装置等に
応用されている(たとえば、R.C.Barretet
al.J.ppl.Phys.70,2725(199
1)等参照)。なお、通常、針は微小なプローブの端部
に設けられる。このような微小プローブとして、カンチ
レバー式のものが採用されることも多い。また、上記記
録/再生装置においては、高記録密度化等のために、プ
ローブが多数備えられる。The technique in the scanning capacitance microscope is also applied to an atomic level manipulator, a recording / reproducing apparatus, etc. (for example, RC Barretet).
al. J. ppl. Phys. 70, 2725 (199
See 1) etc.). Note that the needle is usually provided at the end of a minute probe. As such a micro probe, a cantilever type probe is often adopted. Further, in the above recording / reproducing apparatus, a large number of probes are provided in order to increase the recording density.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、走査型キャ
パシタンス顕微鏡や、該顕微鏡における技術を応用した
マニピュレータや記録/再生装置では、針の先端と対向
部材の表面とのギャップに流れる交流電流の変化から、
ギャップの大きさを検出することができる(このような
検出回路を「ギャップ検出回路」と言う)。By the way, in a scanning capacitance microscope, a manipulator or a recording / reproducing apparatus to which the technique in the microscope is applied, a change in the alternating current flowing in the gap between the tip of the needle and the surface of the facing member is considered. ,
The size of the gap can be detected (such a detection circuit is called a "gap detection circuit").
【0007】しかし、針の先端部以外の部分と、対向電
極間に寄生キャパシタンスが存在しており、この寄生キ
ャパシタンスの大きさは、上記ギャップの変化に伴うキ
ャパシタンスの変化量と比較して著しく大きい。However, a parasitic capacitance exists between the counter electrode and a portion other than the tip of the needle, and the magnitude of this parasitic capacitance is significantly larger than the amount of change in capacitance due to the change in the gap. .
【0008】このため、従来のプローブ装置において
は、ギャップの変化に伴う電流の変化量を正確に測定す
ることができず、この結果、針の先端と対向部材の表面
とのギャップを精度良く検出することができない。For this reason, the conventional probe device cannot accurately measure the amount of change in the current due to the change in the gap, and as a result, the gap between the tip of the needle and the surface of the facing member can be detected accurately. Can not do it.
【0009】このような不都合を解消するために、対向
部材の表面とプローブ本体とを十分に離して寄生キャパ
シタンスを小さくする方法が考えられるが、プローブ本
体から針の先端までの距離が大きくなる。このため、プ
ローブの垂直動作時に針先端の横振れが大きくなって、
針先端が対向部材の目的点からずれるといった問題が生
じる。In order to eliminate such inconvenience, a method of sufficiently separating the surface of the facing member and the probe main body to reduce the parasitic capacitance can be considered, but the distance from the probe main body to the tip of the needle becomes large. Therefore, the lateral deflection of the needle tip becomes large during vertical movement of the probe,
There is a problem that the tip of the needle is displaced from the target point of the facing member.
【0010】また、単に、各ギャップ検出回路に寄生キ
ャパシタンス分だけを除去できるような電気回路を組み
込んで、寄生キャパシタンスの影響を除去する方法を採
用することも考えられる。しかし、この方法では、相対
感度が低く、かつギャップ検出回路が複雑化し、該電気
回路を組み込むために大きな領域を必要とする。このた
め、多数のプローブを備える記録/再生装置において
は、全てのプローブにギャップ検出回路を組み込むこと
は難しくなり、結果として、プローブ装置に備えるプロ
ーブ数を限定せざるを得ない等の問題が生じる。It is also conceivable to adopt a method of simply eliminating the influence of the parasitic capacitance by incorporating an electric circuit capable of eliminating only the parasitic capacitance in each gap detection circuit. However, this method has a low relative sensitivity, complicates the gap detection circuit, and requires a large area for incorporating the electric circuit. Therefore, in a recording / reproducing apparatus having a large number of probes, it is difficult to incorporate the gap detection circuit in all the probes, and as a result, there is a problem that the number of probes provided in the probe apparatus has to be limited. .
【0011】本発明の目的は、針の先端と対向部材の表
面とのギャップの大きさに応じて変化する電気的量のう
ち、ギャップ検出に寄与する電気的量のみを抽出して、
該ギャップを極めて高い精度で検出することができるプ
ローブ装置を提供することである。An object of the present invention is to extract only the electric quantity that contributes to the gap detection among the electric quantities that change depending on the size of the gap between the tip of the needle and the surface of the facing member.
It is an object of the present invention to provide a probe device capable of detecting the gap with extremely high accuracy.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明のプローブ装置に
おいては、ほぼ同一形状の、主プローブ部材と補償プロ
ーブ部材とからなるプローブセットを少なくとも1セッ
ト備えている。補償プローブ部材は、いわばダミーの部
材である。これらのプローブ部材は微小であり、その形
成は、マイクロマシーニング技術,電子ビーム描画技術
等の微細加工技術の進歩に伴い、従来と比較して格段と
容易となっている。したがって、補償プローブ部材を本
来のプローブ部材(主プローブ)付加してもプローブ装
置全体が大型化することはない。The probe device of the present invention is provided with at least one probe set having a main probe member and a compensating probe member having substantially the same shape. The compensation probe member is, so to speak, a dummy member. These probe members are minute, and their formation is significantly easier than in the past with the progress of micromachining technology such as micromachining technology and electron beam drawing technology. Therefore, even if the compensation probe member is added as the original probe member (main probe), the entire probe device does not become large.
【0013】上記の各プローブ部材は、同時に駆動され
るが、必ずしも一体に構成されていなくてもよく、また
その駆動機構として、圧電駆動型、静電気駆動型等の駆
動機構を採用することができる。また、これらのプロー
ブ部材は、電気的に絶縁された状態で(すなわち、電気
的に相互干渉しない状態で)、通常並列に配置される。
プローブ部材の形状として、カンチレバー型、3軸構造
型等、種々のタイプのものを使用することができる。The above-mentioned probe members are driven at the same time, but they do not necessarily have to be integrally formed, and a drive mechanism such as a piezoelectric drive type or an electrostatic drive type can be adopted as the drive mechanism. . In addition, these probe members are normally arranged in parallel in an electrically insulated state (that is, in a state where they do not electrically interfere with each other).
As the shape of the probe member, various types such as a cantilever type and a triaxial type can be used.
【0014】本発明のプローブ装置は、プローブ顕微鏡
として使用できることはもちろん、たとえば、原子レベ
ルのマニピュレータ、記録/再生装置として使用するこ
とができる。また、本発明のプローブ装置を記録/再生
装置として使用する場合に、該プローブ装置にはプロー
ブセットが複数セット備えられる。The probe device of the present invention can be used not only as a probe microscope but also as, for example, an atomic level manipulator and a recording / reproducing device. Further, when the probe device of the present invention is used as a recording / reproducing device, the probe device is provided with a plurality of sets of probes.
【0015】さらに、本発明のプローブ装置は、前記主
プローブ部材に設けられた針の先端と、該針の先端に向
かい合わせに配置された対向部材の表面とのギャップの
大きさを所定の電気的量に基づき検出するギャップ検出
回路を備えている。ここで「所定の電気的量」とは、通
常は、前記針と前記対向部材の下層に設けた電極(対向
部材が該電極となる場合もある。以下「対向電極」と言
う)との間に流れる、交流電流や直流電流である。これ
らの交流電流や直流電流は、上記ギャップにおけるキャ
パシタンスやコンダクタンスに依存するものであるの
で、上記の電気的量をキャパシタンスやコンダクタンス
と考えることもできる。Further, in the probe device of the present invention, the size of the gap between the tip of the needle provided on the main probe member and the surface of the facing member arranged facing the tip of the needle is set to a predetermined electric value. It is equipped with a gap detection circuit that detects based on the target quantity. Here, the "predetermined electrical quantity" is usually between the needle and an electrode provided in a lower layer of the facing member (the facing member may be the electrode; hereinafter referred to as "counter electrode"). AC current or DC current that flows through. Since these alternating current and direct current depend on the capacitance and conductance in the gap, the above electrical quantity can be considered as capacitance and conductance.
【0016】一方、前記補償プローブ部材に、針を設け
ることもできるし、設けないようにもできる。補償プロ
ーブ部材に針を設ける場合には、該針の長さは主プロー
ブ部材に設けられた針よりも短くするのが好ましい。補
償プローブ部材に設けた針は、ギャップの大きさの測定
には直接は寄与しない。ギャップ検出に敏感な部分は、
針の先端と対向電極との間に形成されるキャパシタンス
である。On the other hand, the compensating probe member may or may not be provided with a needle. When the compensation probe member is provided with a needle, the length of the needle is preferably shorter than the needle provided on the main probe member. The needle provided on the compensation probe member does not directly contribute to the measurement of the gap size. The parts that are sensitive to gap detection are
It is the capacitance formed between the tip of the needle and the counter electrode.
【0017】前記ギャップ検出回路は、主プローブ部材
を介して取得される電気的量(前記ギャップの大きさに
応じて変化するものに限らない)のうち、ギャップ検出
に寄与しない電気的量を、補償プローブ部材を介して取
得される電気的量によりキャンセルして、前記ギャップ
の大きさを高精度に検出する。The gap detection circuit determines the electric quantity that does not contribute to the gap detection among the electric quantities (not limited to those that change according to the size of the gap) acquired through the main probe member. The size of the gap is detected with high accuracy by canceling it by the electric quantity acquired through the compensation probe member.
【0018】ギャップ検出回路には、種々のギャップ検
出機能を持たせることができる。ギャップ検出回路は、
最も簡単な例では、主プローブ部材を流れる電流と、補
償プローブ部材を流れる電流との差分を測定し、該差分
に基づき、前記ギャップを検出することができるように
構成される。The gap detection circuit can have various gap detection functions. The gap detection circuit
In the simplest case, it is arranged such that the difference between the current flowing through the main probe member and the current flowing through the compensation probe member can be measured and the gap can be detected on the basis of the difference.
【0019】本発明のプローブ装置では、上述したギャ
ップ検出回路の検出結果に基づき、前記ギャップの大き
さをギャップ制御装置により制御することもできる。こ
のギャプ制御装置を用いることにより、主プローブ部材
に設けられた針の先端と、対向部材の表面とのギャップ
の大きさを一定に維持しておくことができる。また、該
針の先端を対向部材に接触等させて、原子レベルでのマ
ニピュレーションを行うこともできる。さらに、該針の
先端を対向部材に近接させて、情報の書込み/読出しを
行うこともできる。In the probe device of the present invention, the size of the gap can be controlled by the gap control device based on the detection result of the gap detection circuit described above. By using this gap control device, the size of the gap between the tip of the needle provided on the main probe member and the surface of the facing member can be kept constant. Further, the tip of the needle may be brought into contact with a facing member or the like to perform manipulation at the atomic level. Further, writing / reading of information can be performed by bringing the tip of the needle close to the facing member.
【0020】本発明のプローブ装置には、通常、前記針
を、該針の先端に向かい合わせに配置された前記対向部
材の表面に沿って相対的に移動させる走査手段ガ設けら
れる。この走査手段として、従来の走査型プローブ装置
(走査型トンネル顕微鏡等)における技術がそのまま適
用される。The probe device of the present invention is usually provided with a scanning means for moving the needle relatively along the surface of the facing member arranged facing the tip of the needle. As the scanning means, the technique in the conventional scanning probe device (scanning tunnel microscope etc.) is applied as it is.
【0021】前述したように走査手段を有する本発明の
プローブ装置は、記録/再生装置として使用することも
できる。この場合には、主プローブ部材に設けられた針
を情報の書込み/読出し用の針により形成し、該針の先
端に向かい合わせに配置された前記対向部材の表面を形
成する層を、情報の書込み/読出しが可能な記録再生層
により形成する。また、通常、1つのプローブ装置につ
いて多数のプローブセットが備えられる。The probe device of the present invention having the scanning means as described above can also be used as a recording / reproducing device. In this case, the needle provided on the main probe member is formed by a needle for writing / reading information, and the layer forming the surface of the facing member disposed facing the tip of the needle is formed by It is formed by a writable / readable recording / reproducing layer. Further, usually, a large number of probe sets are provided for one probe device.
【0022】[0022]
《第1の実施例》図1は本発明のプローブ装置の第1の
実施例を示す概略図である。同図において、プローブ装
置1は、プローブ側要素2、対向部材側要素3、X−Y
微動機構4、交流バイアス発生回路51、ギャップ検出
回路52、ギャップ制御回路53、X−Y制御回路54
を含んで構成されている。プローブ側要素2は、プロー
ブ基板21、アクチュエータ22、基台23、およびプ
ローブセット24を含んで構成されている。プローブセ
ット24は、プローブ部材241,242からなる。プ
ローブ部材241と242は、ほぼ同一形状のカンチレ
バーであり、並列に配置されている。<< First Embodiment >> FIG. 1 is a schematic view showing a first embodiment of the probe apparatus of the present invention. In the figure, the probe device 1 includes a probe-side element 2, a facing member-side element 3, and XY.
Fine movement mechanism 4, AC bias generation circuit 51, gap detection circuit 52, gap control circuit 53, XY control circuit 54
It is configured to include. The probe-side element 2 is configured to include a probe substrate 21, an actuator 22, a base 23, and a probe set 24. The probe set 24 includes probe members 241 and 242. The probe members 241 and 242 are cantilevers having substantially the same shape, and are arranged in parallel.
【0023】プローブ部材241,242は、アクチュ
エータ22、基台23を介して、プローブ基板21の下
面に取り付けられている。アクチュエータ22は、圧電
材料からなり、ギャップ制御回路53からの信号により
各プローブ部材241,242を同時に上下移動させる
ことができる。図2(A),(B)に、プローブセット
24の底面図および正面図を参考に示す。プローブ部材
241の先端には、微細な針251が対向部材側要素3
に向けて設けられている。プローブ部材242には、本
実施例では針は設けられていない。なお、プローブ部材
241,242の対向部材側要素3側には図示しないア
ルミニウム層が形成されている。プローブ部材241の
アルミニウム層は、針251と電気的に接続されてお
り、プローブ部材242のアルミニウム層の、針の取り
付け部分に相当する領域(プローブ部材241の針25
1が取り付けられた領域に対応する微小領域)のアルミ
ニウム層は除去してある。上記の微細な針の形成、およ
び上記微小領域のアルミニウム層除去等は、現在広く用
いられている電子ビーム描画装置を利用したリソグラフ
ィー技術を使用すれば実現できる。The probe members 241 and 242 are attached to the lower surface of the probe substrate 21 via the actuator 22 and the base 23. The actuator 22 is made of a piezoelectric material and can move the probe members 241 and 242 up and down at the same time by a signal from the gap control circuit 53. 2A and 2B, the bottom view and the front view of the probe set 24 are shown for reference. At the tip of the probe member 241, a fine needle 251 is provided on the opposite member side element 3
It is provided for. The probe member 242 is not provided with a needle in this embodiment. An aluminum layer (not shown) is formed on the facing member side element 3 side of the probe members 241 and 242. The aluminum layer of the probe member 241 is electrically connected to the needle 251, and the region of the aluminum layer of the probe member 242 corresponding to the needle attachment portion (the needle 25 of the probe member 241).
The aluminum layer in the minute area (corresponding to the area where 1 is attached) is removed. The formation of the fine needles, the removal of the aluminum layer in the fine regions, and the like can be realized by using a lithography technique using an electron beam drawing apparatus which is widely used at present.
【0024】プローブ基板21には、プローブセット2
4に対応して、ギャップ検出回路52が備えられてお
り、ギャップ検出回路52による検出結果(検出の詳細
については後述する)は、前記のギャップ制御回路53
に送出される。The probe set 21 is mounted on the probe substrate 21.
4 is provided with a gap detection circuit 52, and the detection result by the gap detection circuit 52 (details of detection will be described later) is obtained by the gap control circuit 53.
Sent to
【0025】対向部材側要素3は、基板31と、該基板
上に形成された対向電極層32と、対向部材層33とが
積層されて構成されている。対向部材層33は、前記プ
ローブセット24側に位置している。対向電極層32に
は、交流バイアス発生回路51が接続されている。対向
部材側要素3は、X−Y微動機構4上に固定されてい
る。X−Y微動機構4は、X−Y制御回路54により動
作するもので、対向部材側要素3を、プローブ側要素2
に対してX−Y移動させることができる。The facing member side element 3 is constructed by laminating a substrate 31, a facing electrode layer 32 formed on the substrate, and a facing member layer 33. The facing member layer 33 is located on the probe set 24 side. An AC bias generation circuit 51 is connected to the counter electrode layer 32. The facing member side element 3 is fixed on the XY fine movement mechanism 4. The XY fine movement mechanism 4 is operated by the XY control circuit 54, and the opposing member side element 3 is connected to the probe side element 2.
Can be moved in X-Y.
【0026】図1に示すプローブ装置1においては、プ
ローブ部材241,242、アクチュエータ22、基台
23、ギャップ検出回路52、およびギャップ制御回路
53からなる各要素を、ひとつづつしか図示していな
い。プローブ装置を走査型プローブ顕微鏡やマニピュレ
ータとして使用する場合には、前記各要素は、ひとつづ
つ設けれるだけでもよい。図1に示すプローブ装置1
を、たとえば記録/再生装置として用いる場合には、プ
ローブ基板21に、前記要素からなる組を多数形成する
こともできる。In the probe device 1 shown in FIG. 1, only one element each of the probe members 241, 242, the actuator 22, the base 23, the gap detection circuit 52, and the gap control circuit 53 is shown. When the probe device is used as a scanning probe microscope or a manipulator, each of the above elements may be provided one by one. Probe device 1 shown in FIG.
For example, when used as a recording / reproducing apparatus, a large number of sets of the above elements can be formed on the probe substrate 21.
【0027】図3はギャップ検出回路52の動作原理を
説明するための図である。同図において、ギャップ検出
回路52は、メインプローブ部材241および補償プロ
ーブ部材242からの電流を入力とし、これを電圧に変
換して出力する電流/電圧変換器(I/V変換器)52
1,522と、これらI/V変換器521,522から
の電圧出力をそれぞれ入力として、各入力の差分を出力
する引算器523とにより構成されている。すなわち、
メインプローブ部材241の全体を流れる電流と、補償
プローブ部材242の全体を流れる電流とは、I/V変
換器521,522(各変換器は、入力電圧を等しくお
くことが好ましい)を介して、それぞれ電圧信号に変換
された後、引算器523で引き算され、信号Voとして
出力される。こな、図3では、プローブ部材241,2
42からの電流をそれぞれ電圧に変換した後に、各電圧
の差分を求めているが、プローブ部材241,242か
らの各電流を電圧に変換することなく、各電流の差分を
求めるようにしてもよい。FIG. 3 is a diagram for explaining the operation principle of the gap detection circuit 52. In the figure, the gap detection circuit 52 receives a current from the main probe member 241 and the compensation probe member 242 as an input, converts the current into a voltage, and outputs the current / voltage converter (I / V converter) 52.
1, 522, and a subtractor 523 that receives the voltage output from each of the I / V converters 521 and 522 as an input and outputs the difference between the inputs. That is,
A current flowing through the main probe member 241 and a current flowing through the compensation probe member 242 are supplied to each other via I / V converters 521 and 522 (each converter preferably having an equal input voltage). after being converted into a voltage signal, respectively, are subtracted by the subtracter 523, and output as a signal V o. In FIG. 3, probe members 241, 241,
Although the difference between the respective voltages is obtained after converting the currents from 42 into the respective voltages, the difference between the respective currents may be obtained without converting the respective currents from the probe members 241 and 242 into the voltages. .
【0028】ギャップ検出回路52は、プローブ基板2
3上に形成される。特に、図3のギャップ検出回路52
は、I/V変換器521,522、引算器523とから
なるので、少ない数の素子により構成できる。なお、補
償プローブ部材242に付随して新たに必要となる素子
や配線の数は僅かである。したがって、本発明のプロー
ブ装置1を記録/再生装置として使用し、プローブ基板
21にプローブセット24を多数備える場合において
も、ギャップ検出回路を各プローブごとに設けることこ
ともできる。The gap detection circuit 52 is provided on the probe substrate 2
3 is formed on. In particular, the gap detection circuit 52 of FIG.
Is composed of I / V converters 521 and 522 and a subtractor 523, and can be constituted by a small number of elements. It should be noted that the number of elements and wiring newly required in association with the compensation probe member 242 is small. Therefore, even when the probe device 1 of the present invention is used as a recording / reproducing device and the probe substrate 21 is provided with a large number of probe sets 24, a gap detection circuit can be provided for each probe.
【0029】図1のプローブ装置の作用を、図3の動作
原理図を参照しつつ説明する。交流バイアス発生回路5
1により、プローブ部材241,242と対向電極層3
2との間に所定振幅の交流バイアスを印加する。これに
より、メインプローブ部材241の先端に設けられた針
251の先端と対向電極層32との間、およびメインプ
ローブ部材241の本体と対向電極層32との間に交流
電流が流れる。また、補償プローブ部材242の本体と
対向電極層32との間にも、メインプローブ部材241
の本体と対向電極層32との間に流れる交流電流と同一
振幅の交流電流が流れる。The operation of the probe device of FIG. 1 will be described with reference to the principle diagram of operation of FIG. AC bias generation circuit 5
1, the probe members 241, 242 and the counter electrode layer 3
An AC bias having a predetermined amplitude is applied between the two. As a result, an alternating current flows between the tip of the needle 251 provided at the tip of the main probe member 241 and the counter electrode layer 32, and between the body of the main probe member 241 and the counter electrode layer 32. Further, the main probe member 241 is also provided between the main body of the compensation probe member 242 and the counter electrode layer 32.
An alternating current having the same amplitude as the alternating current flowing between the main body of P and the counter electrode layer 32 flows.
【0030】図3において説明したように、メインプロ
ーブ部材241の全体を流れる電流、および補償プロー
ブ部材242の全体を流れる電流は、それぞれギャップ
検出回路52のI/V変換器521,522に入力さ
れ、電圧信号に変換される。I/V変換器521,52
2からの電圧出力は、引算器523に入力され、引算器
523は、実質上メインプローブ部材241の先端に設
けられた針251の先端と対向電極層32との間に流れ
る交流電流に基づく信号Voを出力する。As described with reference to FIG. 3, the current flowing through the entire main probe member 241 and the current flowing through the entire compensation probe member 242 are input to the I / V converters 521 and 522 of the gap detection circuit 52, respectively. , Converted to a voltage signal. I / V converters 521 and 52
The voltage output from 2 is input to the subtractor 523, and the subtractor 523 converts the alternating current flowing between the tip of the needle 251 provided substantially at the tip of the main probe member 241 and the counter electrode layer 32. And outputs a signal V o based on it.
【0031】すなわち、ギャップ検出回路52は、メイ
ンプローブ部材241により取得される電気的量(この
場合には、交流電流あるいはキャパシタンス)のうち、
ギャップ検出に寄与しない電気的量を、補償プローブ部
材242を介して取得される電気的量によりキャンセル
して、前記ギャップの大きさを高精度に検出することが
できる。That is, the gap detection circuit 52 determines whether or not the electric quantity (in this case, alternating current or capacitance) acquired by the main probe member 241.
The electrical quantity that does not contribute to the gap detection can be canceled by the electrical quantity acquired through the compensation probe member 242 to detect the size of the gap with high accuracy.
【0032】〈具体例〉本具体例では、以下ような条件
でプローブ装置を構成した。<Specific Example> In this specific example, the probe device was constructed under the following conditions.
【0033】〔対向部材層33〕比誘電率が100で厚
さ100nmのSrTiO3薄膜を用いた。[Counter Member Layer 33] A SrTiO 3 thin film having a relative dielectric constant of 100 and a thickness of 100 nm was used.
【0034】〔メインプローブ部材241〕本体は、幅
1μm,長さ30μm,厚さ0.5μmの非導電性のも
のを用いた。また、針251(本体の先端に形成されて
いる)として、直径30nm,高さ0.5μmの円柱形
のものを用いた。[Main probe member 241] The main body used was a non-conductive member having a width of 1 μm, a length of 30 μm and a thickness of 0.5 μm. As the needle 251 (formed on the tip of the main body), a cylindrical needle having a diameter of 30 nm and a height of 0.5 μm was used.
【0035】〔補償プローブ部材242〕本体は、メイ
ンプローブ部材241と等しい形状であり、対向部材層
33側にアルミ層を有するものを用いた。また、前述し
たように、補償プローブ部材242には、導電性針が設
けられていない。そして、導電性針が取り付けられる部
分のアルミ層は除去されている。[Compensation probe member 242] The main body has the same shape as the main probe member 241, and has an aluminum layer on the side of the facing member layer 33. Further, as described above, the compensation probe member 242 is not provided with the conductive needle. Then, the aluminum layer in the portion to which the conductive needle is attached is removed.
【0036】〔交流バイアス〕針251と対向電極層3
2との間に印加する交流バイアスは、振幅100mV、
周波数100MHzとした。[AC bias] Needle 251 and counter electrode layer 3
The AC bias applied between 2 and 2 has an amplitude of 100 mV,
The frequency was 100 MHz.
【0037】ここでは、上記した交流バイアスを印加
し、針251の先端と対向電極層32との間に流れる交
流電流im1(振幅Im1)をギャップ検出回路52に
より検出し、アクチュエータ22によりメインプローブ
部材241の針251の先端と対向部材層33とのギャ
ップが常に1nmになるように、ギャップ制御回路53
により制御している。以下、図3を参照しながら説明す
る。Here, the above-mentioned AC bias is applied, the AC current i m1 (amplitude I m1 ) flowing between the tip of the needle 251 and the counter electrode layer 32 is detected by the gap detection circuit 52, and the main part is driven by the actuator 22. The gap control circuit 53 is configured so that the gap between the tip of the needle 251 of the probe member 241 and the facing member layer 33 is always 1 nm.
It is controlled by. Hereinafter, description will be given with reference to FIG.
【0038】本具体例においては、ギャップが1nmの
ときには針251の先端と対向電極層32の表面との間
にはIm1=62.5pAのim1が流れ、また上記ギ
ャップが0.1nm減少または増加したとき、Im1は
62.5pAから6.25pAだけ増加または減少す
る。[0038] In this specific example, the gap is I m1 = 62.5pA of i m1 flows between the tip and the surface of the counter electrode layer 32 of the needle 251 when the 1 nm, also the gap 0.1nm reduced or when increased, I m1 is increased or decreased by 6.25pA from 62.5PA.
【0039】また、本具体例では、プローブ部材241
の本体部分Bと対向電極層32との間には、寄生キャパ
シタンスにより、交流電流im2(振幅Im2)が流
れ、プローブ部材242の本体部分Bと対向電極層32
との間には、寄生キャパシタンスにより、交流電流i
d2(振幅Id2)が流れる。ここで、im2=id2
である(すなわち、im2とid2との位相および振幅
は等しい)。Further, in this example, the probe member 241 is used.
AC current i m2 (amplitude I m2 ) flows between the body portion B of the probe member 242 and the counter electrode layer 32 due to parasitic capacitance.
Between and due to the parasitic capacitance, the alternating current i
d2 (amplitude I d2 ) flows. Where i m2 = i d2
(Ie, the phase and amplitude of i m2 and i d2 are equal).
【0040】im1+im2(これを、imsで表
す),id2は、それぞれI/V変換器521,522
を介して、電圧出力V(ims),V(id2)に変換
された後、引算器523に入力される。引算器523は
V(ims)−V(id2)を行う。V(ims)のう
ちim2に基づく成分(V(im2)で表す)とid2
に基づく成分(V(id2)で表す)とは同一の値を持
つ。したがって、引算器523は、V(im2)とV
(id2)とを相殺し、V(ims)のうちim1に基
づく成分(V(im1)で表す)のみをVoとして出力
する。I m1 + i m2 (represented by i ms ) and i d2 are I / V converters 521 and 522, respectively.
After being converted into voltage outputs V (i ms ) and V (i d2 ) via, are input to the subtractor 523. The subtractor 523 performs V (i ms ) -V (i d2 ). A component (represented by V (i m2 )) based on im 2 of V (i ms ) and i d2
Has the same value as the component (denoted by V (i d2 )). Therefore, the subtractor 523 calculates V (i m2 ) and V (i m2 )
(I d2) and offset, and outputs only the V (represented by V (i m1)) component based on i m1 of (i ms) as V o.
【0041】したがって、針251の先端と対向電極層
32の表面とのギャップが変化したときに、寄生キャパ
シタンスの影響を受けることなく、該ギャップの変化に
伴うim1の増加分に相当するV(im1)のみが引算
器523からVoとして出力される。すなわち、本具体
例では、ギャップが1nmから0.1nmだけ減少また
は増加したときには、Im1は、62.5pAから6.
25pAだけ増加または減少する。Therefore, when the gap between the tip of the needle 251 and the surface of the counter electrode layer 32 changes, V (corresponding to the increase in im1 due to the change in the gap is not affected by the parasitic capacitance. i m1) only is output as V o from the subtractor 523. That is, in the present specific example, when the gap is decreased or increased by 0.1 nm from 1 nm, I m1 is changed from 62.5 pA to 6.
Increase or decrease by 25 pA.
【0042】本具体例ではギャップ検出のために交流バ
イアスを用いたが、これに代えて直流バイアスを用いる
こともできる。すなわち、対向部材側要素がX−Y移動
することによりプローブ部材と対向部材との距離が変化
し、これにより、プローブ部材の本体と対向電極との間
に直流電流が流れるような場合、メインプローブ部材の
本体と対向電極との間に流れる直流電流を、補償プロー
ブ部材の本体と対向電極との間に流れる直流電流により
キャンセルすることができる。Although the AC bias is used for the gap detection in this example, a DC bias may be used instead. That is, when the facing member-side element moves in the XY direction, the distance between the probe member and the facing member changes, which causes a direct current to flow between the main body of the probe member and the facing electrode. The DC current flowing between the body of the member and the counter electrode can be canceled by the DC current flowing between the body of the compensation probe member and the counter electrode.
【0043】本実施例では、対向部材層33としてSr
TiO3を用いたが、これ以外にも、PZT,PLZ
T,LiNbO3,BaTiO3,SrTiO3,(B
a,Sr)TiO3,KNbO3,PbTiO3,Li
TaO3,VDFなどの強誘電体、SiO2,Si3N
4,Ta2O3,Y2O3,HfO2などの誘電体、さ
らにSi,Ge,GaAs,InSbなどの半導体、A
u,Pt,Ir,Cu,Alなどの金属、Sb化合物、
Te化合物、In化合物、Ge化合物、等の相変化材料
であっても同様の効果が得られることは言うまでもな
い。In this embodiment, Sr is used as the facing member layer 33.
TiO 3 was used, but in addition to this, PZT, PLZ
T, LiNbO 3 , BaTiO 3 , SrTiO 3 , (B
a, Sr) TiO 3 , KNbO 3 , PbTiO 3 , Li
Ferroelectric materials such as TaO 3 and VDF, SiO 2 , Si 3 N
4 , Ta 2 O 3 , Y 2 O 3 , HfO 2 and other dielectrics, Si, Ge, GaAs, InSb and other semiconductors, A
metals such as u, Pt, Ir, Cu, Al, Sb compounds,
Needless to say, similar effects can be obtained even with phase change materials such as Te compounds, In compounds and Ge compounds.
【0044】《第2の実施例》図4および図5は本発明
のプローブ装置の第2の実施例を示す図である。図4の
プローブ装置1は、図1のプローブ装置1と同様、プロ
ーブ側要素2、対向部側要素3、X−Y微動機構4、お
よび交流バイアス発生回路51、ギャップ検出回路5
2、ギャップ制御回路53を含んで構成されている。図
4に示すプローブ装置は、図1のプローブ装置と比べる
と、基本的に、プローブ側要素2のみが異なる。<Second Embodiment> FIGS. 4 and 5 are views showing a second embodiment of the probe apparatus of the present invention. The probe apparatus 1 of FIG. 4 is similar to the probe apparatus 1 of FIG. 1, and the probe side element 2, the facing portion side element 3, the XY fine movement mechanism 4, the AC bias generation circuit 51, and the gap detection circuit 5 are included.
2. A gap control circuit 53 is included. The probe device shown in FIG. 4 basically differs from the probe device of FIG. 1 only in the probe-side element 2.
【0045】図4のプローブ装置1では、プローブセッ
ト26は、静電アクチュエータにより動作する、プロー
ブセット26(カンチレバー形の、メインプローブ部材
261および補償プローブ部材262)からなる。これ
らのプローブ部材261と262とは絶縁性の接合部材
27により一体に連結されている。プローブ部材261
の先端には対向部側要素3に向けて針281が設けら
れ、針281の反対側の面に静電アクチュエータ電極2
91が形成されている。また、プローブ部材262には
針が設けられてはいないが、プローブ部材262と同様
の位置に静電アクチュエータ電極292が形成されてい
る。なお、図には表れていないが、各プローブ部材26
1,262の対向部側要素3側の面には、図1のプロー
ブ部材241,242と同様、アルミニウム層が形成さ
れている。図4のプローブ装置1では、プローブセット
26を2セット示してある。もちろん、図4のプローブ
装置1は、プローブセット26を1つのみ備えるように
もできる。また、図4のプローブ装置1を記録/再生装
置として使用するような場合には、該プローブ装置1は
プローブセット26を多数備えることができる。In the probe apparatus 1 of FIG. 4, the probe set 26 is composed of a probe set 26 (a cantilever type main probe member 261 and a compensating probe member 262) operated by an electrostatic actuator. These probe members 261 and 262 are integrally connected by an insulating joint member 27. Probe member 261
A needle 281 is provided at the tip of the needle toward the facing element 3 and the electrostatic actuator electrode 2 is provided on the surface opposite to the needle 281.
91 is formed. Although the probe member 262 is not provided with a needle, the electrostatic actuator electrode 292 is formed at the same position as the probe member 262. Although not shown in the drawing, each probe member 26
As with the probe members 241, 242 of FIG. 1, an aluminum layer is formed on the surface of the opposing side element 3 side of the reference numerals 1, 262. In the probe device 1 of FIG. 4, two probe sets 26 are shown. Of course, the probe apparatus 1 of FIG. 4 can also be provided with only one probe set 26. Further, when the probe device 1 of FIG. 4 is used as a recording / reproducing device, the probe device 1 can include a large number of probe sets 26.
【0046】静電アクチュエータ電極291および29
2は、静電アクチュエータを構成する1組の電極のうち
の一方を示す。図4においては、静電アクチュエータを
構成する電極のうちの他方の図示は省略してある。この
他方の静電アクチュエータ電極293は、図5(図4に
おけるA−A方向断面図)に示すように、静電アクチュ
エータ電極291および292の上面に対向して形成さ
れている。Electrostatic actuator electrodes 291 and 29
Reference numeral 2 denotes one of a pair of electrodes forming the electrostatic actuator. In FIG. 4, illustration of the other of the electrodes forming the electrostatic actuator is omitted. The other electrostatic actuator electrode 293 is formed so as to face the upper surfaces of the electrostatic actuator electrodes 291 and 292, as shown in FIG. 5 (a sectional view taken along the line AA in FIG. 4).
【0047】図4に示すプローブ装置1においても、ギ
ャップ検出回路52(I/V変換器521,522およ
び引算回路523)は、プローブ基板21上に形成され
る。図4では、便宜上、空間に浮遊した状態で示してあ
る。ギャップ検出回路52がプローブ基板21に占める
面積は、図1のプローブ装置の場合と同様小さい。した
がって、プローブ基板21にプローブセット26を多数
備えた場合であっても、各プローブセット26それぞれ
について、ギャップ検出回路52(およびギャップ制御
回路53)を設けることができる。Also in the probe apparatus 1 shown in FIG. 4, the gap detection circuit 52 (I / V converters 521 and 522 and the subtraction circuit 523) is formed on the probe substrate 21. In FIG. 4, for the sake of convenience, the floating state is shown. The area occupied by the gap detection circuit 52 on the probe substrate 21 is small as in the case of the probe device of FIG. Therefore, even when the probe board 21 includes a large number of probe sets 26, the gap detection circuit 52 (and the gap control circuit 53) can be provided for each probe set 26.
【0048】本実施例のプローブ装置1においても、ギ
ャップ検出の精度は第1の実施例と同様、従来のプロー
ブ装置と比較して極めて高くなる。Also in the probe apparatus 1 of the present embodiment, the accuracy of gap detection is extremely high as compared with the conventional probe apparatus, as in the first embodiment.
【0049】《第3の実施例》次に、本発明のプローブ
装置の第3の実施例を説明する。第3の実施例のプロー
ブ装置1は、図6に示すように、補償プローブ部材24
2にメインプローブ241の針251と形状が異なる針
252が取り付けられていることを除いて第1の実施例
のプローブ装置1と同一である。針252の形状は、該
針252や針251を構成する材料、メインプローブ2
41,補償プローブ242を構成する材料の電気的特性
等に関係付けられその形状が決められる。つまり、実施
例1に示したような、ギャップ測定のための印加電圧に
対し、メインプローブ全体を流れる電流の位相と補償プ
ローブからの高さが針251のメインプローブからの高
さに対し低くなるようにするのがよい。このとき、針2
52の材料は針251の材料と異なるものであってもよ
い。<< Third Embodiment >> Next, a third embodiment of the probe apparatus of the present invention will be described. As shown in FIG. 6, the probe device 1 of the third embodiment has a compensation probe member 24.
The probe device 1 is the same as the probe device 1 of the first embodiment except that a needle 252 having a different shape from the needle 251 of the main probe 241 is attached to the second probe 2. The shape of the needle 252 is the material forming the needle 252 and the needle 251, the main probe 2
41, the shape of the compensation probe 242 is determined in relation to the electrical characteristics of the material forming the compensation probe 242. That is, the phase of the current flowing through the main probe and the height from the compensation probe are lower than the height of the needle 251 from the main probe with respect to the applied voltage for gap measurement as shown in the first embodiment. It is better to do so. At this time, needle 2
The material of 52 may be different than the material of needle 251.
【0050】《第4の実施例》次に、本発明のプローブ
装置の第4の実施例を説明する。本実施例では、プロー
ブ装置を走査型顕微鏡として用いている。本実施例にお
けるプローブ装置1は、図1に示したプローブ装置1と
基本的には同じであるので、以下図1を参照して説明す
る。プローブ装置1は、プローブ側要素2、対向部側要
素3、X−Y微動機構4、および交流バイアス発生回路
51、ギャップ検出回路52、ギャップ制御回路53、
X−Y制御回路54を含んでいる。さらに、本実施例の
プローブ装置1では、図7に示すように、ギャップ制御
回路52からの信号は、アナログ/ディジタル・コンバ
ータ(A/D)55およびデジタル・シグナル・プロセ
ッサ(DSP)56を介してイメージ出力部6に送出さ
れるように構成されている。<< Fourth Embodiment >> Next, a fourth embodiment of the probe apparatus of the present invention will be described. In this embodiment, the probe device is used as a scanning microscope. Since the probe device 1 in this embodiment is basically the same as the probe device 1 shown in FIG. 1, it will be described below with reference to FIG. The probe device 1 includes a probe-side element 2, a facing-side element 3, an XY fine movement mechanism 4, an AC bias generation circuit 51, a gap detection circuit 52, and a gap control circuit 53.
It includes an XY control circuit 54. Further, in the probe device 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 7, the signal from the gap control circuit 52 is passed through the analog / digital converter (A / D) 55 and the digital signal processor (DSP) 56. And is output to the image output unit 6.
【0051】本実施例では、X−Y微動機構4(図1参
照)を、図8に示すように、Y方向に一定の間隔dをお
いてX方向に一定の距離L走査させその走査線上でのギ
ャップを検出し、これをDSPで処理している。これに
よって、図9のような対向部材層33の表面の形状を高
い精度で評価することができる。In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the XY fine movement mechanism 4 (see FIG. 1) is caused to scan a predetermined distance L in the X direction at a constant distance d in the Y direction, and then scan the scanning line. The gap is detected and is processed by the DSP. Thereby, the shape of the surface of the facing member layer 33 as shown in FIG. 9 can be evaluated with high accuracy.
【0052】以上述べたように、本発明のプローブ装置
は、〔1〕ほぼ同一形状の、主プローブ部材と補償プロ
ーブ部材とからなるプローブセットを少なくとも1セッ
ト備え、かつ、前記主プローブ部材に設けられた導電性
針の先端と、該針の先端に向かい合わせて配置された対
向部材の表面との間のギャップの大きさを所定の電気的
量に基づき検出するギャップ検出回路を備えてなる、プ
ローブ装置であって、前記ギャップ検出回路は、前記主
プローブ部材を介して取得される電気的量のうち、ギャ
ップ検出に寄与しない電気的量を、前記補償プローブ部
材を介して取得される電気的量によりキャンセルして、
前記ギャップの大きさを検出する、ことを特徴とするも
のであり、〔2〕〜〔7〕のような好適な実施態様を含
んでいる。As described above, the probe device of the present invention includes [1] at least one set of probes having a substantially identical shape, each of which includes a main probe member and a compensation probe member, and is provided on the main probe member. A gap detection circuit for detecting the size of the gap between the tip of the conductive needle and the surface of the facing member arranged facing the tip of the needle based on a predetermined electrical quantity. In the probe device, the gap detection circuit is configured so that, of the electric quantities acquired via the main probe member, an electric quantity not contributing to gap detection is an electric quantity acquired via the compensation probe member. Cancel by quantity,
The size of the gap is detected, and the preferred embodiments such as [2] to [7] are included.
【0053】〔2〕前記ギャップ検出回路は、前記一方
のプローブ部材を流れる電流と、前記他方のプローブ部
材を流れる電流との差分に基づき、前記ギャップを検出
することを特徴とする〔1〕に記載のプローブ装置。[2] The gap detection circuit detects the gap based on a difference between a current flowing through the one probe member and a current flowing through the other probe member. [1] The described probe device.
【0054】〔3〕前記電気的量が、前記一方のプロー
ブ部材を介して取得される電気的量が、該一方のプロー
ブ部材に設けられた導電性針と前記対向部材との間のキ
ャパシタンスであり、前記ギャップ検出に寄与しない電
気的量が前記一方のプローブ部材の本体と前記対向部材
との間のキャパシタンスであることを特徴とする〔1〕
または〔2〕に記載のプローブ装置。[3] The electric quantity is the capacitance between the conductive needle provided on the one probe member and the facing member, and the electric quantity acquired via the one probe member is the capacitance. The electrical quantity that does not contribute to the gap detection is the capacitance between the main body of the one probe member and the facing member [1].
Alternatively, the probe device according to [2].
【0055】〔4〕前記他方のプローブ部材に、前記一
方のプローブ部材に設けられた導電性針よりも短い導電
性針を設けること、または、前記他方のプローブ部材に
は導電性針を設けないことを特徴とする〔1〕〜〔3〕
に記載のプローブ装置。[4] The other probe member is provided with a conductive needle shorter than the conductive needle provided on the one probe member, or the other probe member is not provided with a conductive needle. [1] to [3] characterized by
The probe device according to 1.
【0056】〔5〕前記ギャップ検出回路の検出結果に
基づき、前記ギャップの大きさをギャップ制御装置によ
り制御することを特徴とする、〔1〕〜〔4〕に記載の
プローブ装置。[5] The probe device according to any one of [1] to [4], wherein the size of the gap is controlled by a gap control device based on the detection result of the gap detection circuit.
【0057】〔6〕前記導電性針を、前記対向部材の表
面に沿って相対的に移動させる走査手段を有してなるこ
とを特徴とする〔1〕〜〔5〕に記載のプローブ装置。[6] The probe device according to any one of [1] to [5], characterized in that it comprises a scanning means for relatively moving the conductive needle along the surface of the facing member.
【0058】〔7〕記録/再生装置として使用される
〔6〕に記載のプローブ装置の、前記導電性針を情報の
書込み/読出し用の針により形成し、前記対向部材の表
面を形成する層を情報の書込み/読出しが可能な記録再
生層により形成したことを特徴とする前記プローブ装
置。[7] A layer of the probe device according to [6] used as a recording / reproducing device, wherein the conductive needle is formed by an information writing / reading needle to form a surface of the facing member. Is formed by a recording / reproducing layer capable of writing / reading information.
【0059】[0059]
【発明の効果】以上述べたことから明らかなように本発
明によれば以下のような効果を奏することができる。 (1)針の先端と対向部材の表面とのギャップの大きさ
に応じて変化する電気的量のうち、ギャップ検出に寄与
する電気的量のみを抽出して、該ギャップを、極めて高
い精度で検出することができる。As is apparent from the above, according to the present invention, the following effects can be achieved. (1) Of the electric quantities that change depending on the size of the gap between the tip of the needle and the surface of the facing member, only the electric quantity that contributes to gap detection is extracted, and the gap is detected with extremely high accuracy. Can be detected.
【0060】(2)上記電気的量がキャパシタンスであ
る場合において、寄生キャパシタンスの影響が極めて小
さいプローブ装置を提供することができる。また、寄生
キャパシタンスの影響を取り除くための回路を複雑化す
ることのない、プローブ装置を提供することができる。(2) It is possible to provide a probe device in which the influence of parasitic capacitance is extremely small when the electrical quantity is capacitance. Further, it is possible to provide a probe device that does not complicate a circuit for removing the influence of parasitic capacitance.
【0061】(3)ギャップの検出精度を高くできるの
で、プローブセットをカンチレバー型としたような場合
には、プローブ本体から針の先端までの距離を小さくで
きる。したがって、プローブの垂直動作の際に針の先端
が対向部材の目的点からずれるといった問題は生じな
い。 (4)本来のプローブ顕微鏡として使用できることはも
ちろん、原子レベルのマニピュレータ、さらにはギャッ
プ検出を必要とする記録再生装置、評価装置、情報処理
装置等への利用が可能であり工業的価値が極めて高い。(3) Since the gap detection accuracy can be increased, the distance from the probe body to the tip of the needle can be reduced when the probe set is of the cantilever type. Therefore, there is no problem that the tip of the needle is displaced from the target point of the facing member when the probe is vertically moved. (4) Not only can it be used as an original probe microscope, but it can also be used as an atomic level manipulator, and also as a recording / reproducing device, evaluation device, information processing device, etc. that requires gap detection, and has an extremely high industrial value. .
【図1】本発明の第1の実施例を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図2】(A)は本発明におけるプローブセットの底面
図、(B)は同じく正面図である。2A is a bottom view of the probe set according to the present invention, and FIG. 2B is a front view of the same.
【図3】図1におけるギャプ検出回路の動作原理を説明
するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the operation principle of the gap detection circuit in FIG.
【図4】本発明の第2の実施例を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図5】図4におけるA−A方向の断面を示す説明図で
ある。5 is an explanatory diagram showing a cross section taken along line AA in FIG.
【図6】本発明の第3の実施例におけるプローブ部材
(セット)を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a probe member (set) according to a third embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第4の実施例における電気回路の一部
を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a part of an electric circuit according to a fourth embodiment of the present invention.
【図8】第4の実施例における、走査方法の一例を示す
図である。FIG. 8 is a diagram showing an example of a scanning method in the fourth embodiment.
【図9】第4の実施例における、イメージ出力の一例を
示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an example of image output in the fourth embodiment.
1 プローブ装置 2 プローブ側要素 21 プローブ基板 22 アクチュエータ 23 基台 24 プローブセット 241 メインプローブ部材 242 補償プローブ部材 251 針 3 対向部側要素 31 基板 32 対向電極層 33 対向部材層 4 X−Y微動機構 51 交流バイアス発生回路 52 ギャップ検出回路 53 ギャップ制御回路 54 X−Y制御回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Probe device 2 Probe side element 21 Probe board 22 Actuator 23 Base 24 Probe set 241 Main probe member 242 Compensation probe member 251 Needle 3 Opposing part side element 31 Substrate 32 Opposing electrode layer 33 Opposing member layer 4 XY fine movement mechanism 51 AC bias generation circuit 52 Gap detection circuit 53 Gap control circuit 54 XY control circuit
Claims (1)
プローブ部材とからなるプローブセットを少なくとも1
セット備え、かつ、 前記主プローブ部材に設けられた導電性針の先端と、該
針の先端に向かい合わせて配置された対向部材の表面と
のギャップの大きさを所定の電気的量に基づき検出する
ギャップ検出回路を備えてなる、プローブ装置であっ
て、 前記ギャップ検出回路は、前記主プローブ部材を介して
取得される電気的量のうち、ギャップ検出に寄与しない
電気的量を、前記補償プローブ部材を介して取得される
電気的量によりキャンセルして、前記ギャップの大きさ
を検出する、ことを特徴とするプローブ装置。1. A probe set having at least one main probe member and a compensating probe member, which have substantially the same shape.
The size of the gap between the tip of the conductive needle provided on the main probe member and the surface of the facing member arranged facing the tip of the needle is detected based on a predetermined electrical quantity. In the probe device, the gap detection circuit includes an electric quantity that does not contribute to gap detection among the electric quantities acquired through the main probe member. A probe device, wherein the size of the gap is detected by canceling the electric amount acquired through a member.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3630395A JPH08220111A (en) | 1995-02-01 | 1995-02-01 | Probe device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3630395A JPH08220111A (en) | 1995-02-01 | 1995-02-01 | Probe device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08220111A true JPH08220111A (en) | 1996-08-30 |
Family
ID=12466066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3630395A Pending JPH08220111A (en) | 1995-02-01 | 1995-02-01 | Probe device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08220111A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007263797A (en) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Kyoritsu Denki Kk | Mounted component polarity discrimination device |
-
1995
- 1995-02-01 JP JP3630395A patent/JPH08220111A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007263797A (en) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Kyoritsu Denki Kk | Mounted component polarity discrimination device |
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