JPH04162229A - Probing device - Google Patents

Probing device

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JPH04162229A
JPH04162229A JP28724590A JP28724590A JPH04162229A JP H04162229 A JPH04162229 A JP H04162229A JP 28724590 A JP28724590 A JP 28724590A JP 28724590 A JP28724590 A JP 28724590A JP H04162229 A JPH04162229 A JP H04162229A
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JP
Japan
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probe
fine movement
movement means
finely
substrate
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JP28724590A
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Japanese (ja)
Inventor
Etsuro Kishi
悦朗 貴志
Takayuki Yagi
隆行 八木
Toshiyuki Komatsu
利行 小松
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Canon Inc
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Canon Inc
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

PURPOSE:To adjust the position of a probe finely with the large quantity of displacement not only in the direction approaching to the surface of a body but also in at least the biaxial direction in the direction vertical to the direction by finely adjusting the position of the probe through a fine link mechanism. CONSTITUTION:A probe device has a probe 1 and a fine moving means finely moving the probe 1 and finely adjusting a position, and the fine moving means has a link mechanism connected to the probe 1. For example, a pantograph type micro-probe 1 is composed of four shafts 2, four joints 3 consisting of hinge structure, a support point 5, and a probe 4 for generating tunnel currents formed onto the joint oppositely facing a joint as the support point 5, driving beams 6 are brought into contact with the two shafts 2 directly coupled with the support point 5, the driving beams 6 are displaced in the longitudinal directions by applying voltage to a linear actuator, and the position of the probe 4 is displaced to an arbitrary position within a considerably wide range parallel with a substrate surface. Accordingly, the probe 1 can be moved finely by the quantity of displacement in the same extent not only in one direction but also in the direction vertical to the direction.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、トンネル電流等を利用して情報の記録及び再
生を行うメモリ・システム、トンネル電流等を利用した
顕微鏡(STM)やスペクトロスコープ(STS)等に
用いられるプローブ装置に関する。
Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention is applicable to a memory system that records and reproduces information using tunnel current, etc., and a microscope (STM) and spectroscope (STM) that uses tunnel current, etc. This invention relates to a probe device used in STS) and the like.

[従来の技術] 従来、表面観察または記録・再生を同時に複数の位置に
高密度に行う目的で、半導体加工技術を用いて超小型の
トンネル電流発生用マイクロプローブを、Si等の半導
体基板上に同時に複数個作製する報告が数件なされてい
る。いずれの報告におけるマイクロプローブも片持梁構
造を基本にしており、片持梁に圧電的、又は、静電的な
力を加え、弾性変形を惹き起こすことによってプローブ
の変位の微小制御を行なっている。例えば、rTran
sducers’  90.講演番号D36」では、S
i基板上に長さ1000μm、幅200μm1厚さ8μ
mで圧電体材ZnOによるバイモルフ構造の片持梁を形
成し、片持梁に垂直な方向に16μm、片持梁の短尺方
向に0. 5μmの圧電屈曲変形、片持梁の長尺方向に
0.01μmの圧電伸縮変形による変位を得ており、二
軸方向の変位制御を実現している。
[Conventional technology] Conventionally, ultra-small tunnel current generating microprobes have been fabricated on semiconductor substrates such as Si using semiconductor processing technology for the purpose of surface observation or simultaneous recording/reproduction at multiple locations at high density. There have been several reports of simultaneous production of multiple units. The microprobes in both reports are based on a cantilevered beam structure, and the displacement of the probe is minutely controlled by applying piezoelectric or electrostatic force to the cantilevered beam to cause elastic deformation. There is. For example, rTran
sducers' 90. In "Lecture number D36", S.
1000 μm long, 200 μm wide, 8 μm thick on the i-substrate
A bimorph structure cantilever made of piezoelectric material ZnO is formed with a thickness of 16 μm in the direction perpendicular to the cantilever and 0.0 μm in the short direction of the cantilever. Displacement is obtained by piezoelectric bending deformation of 5 μm and piezoelectric expansion/contraction deformation of 0.01 μm in the longitudinal direction of the cantilever beam, realizing displacement control in biaxial directions.

マイクロプローブの変位制御機構は、絞察面又は記録媒
体面に垂直な方向と同時に、なるへく広い面積を高速度
、高密度で走査する必要から、媒体面に平行な二軸方向
の制御を行なう機能も備えていることが要求される。し
たがって、マイクロプローブの変位制御機構としては、
理想的には、三軸方向に各々高速度で大きく変位できる
制御機構が望ましい。
The displacement control mechanism of the microprobe is required to simultaneously scan a wide area at high speed and high density while simultaneously controlling the displacement in two directions parallel to the medium surface. It is also required to have the ability to perform Therefore, as a displacement control mechanism of the microprobe,
Ideally, a control mechanism that can make large displacements at high speeds in each of the three axial directions is desirable.

[発明が解決しようとしている課題] しかしながら上述従来例に見られる片持梁による変位制
御では、その構造上、主な変位は片持梁面に垂直な方向
への屈曲変位に限定されてしまうという欠点がある。前
述の圧電バイモルフ型片持梁では三軸方向への変位を可
能にしてはいるものの、主変位である片持梁面に垂直な
軸の方向への変位量に対して、片持梁面に平行な面内の
短尺方向への変位量は数%、長尺方向への変位量に至フ
ては01%以下に過ぎず、主変位方向以外の2方向への
変位は微小なものである。屈曲変形における変位量は構
造体の屈曲方向の厚みに反比例するため、片持梁構造の
場合、主変位と短尺方向変位の比は梁の厚みと幅の比に
よって、構造的に自ずと制限される。一方、長尺方向変
位はその変位形態が屈曲変形に比べて原理的に遥かに変
形量の小さい伸縮変形に基づいている。よフて片持梁構
造によるプローブ形態では、主変位方向軸以外の他の二
軸方向の変位量を大幅に改善することは難しいと考えら
れる。
[Problem to be solved by the invention] However, in the displacement control using a cantilever beam as seen in the conventional example described above, due to its structure, the main displacement is limited to bending displacement in the direction perpendicular to the cantilever surface. There are drawbacks. Although the piezoelectric bimorph type cantilever beam described above allows displacement in three axes, the amount of displacement in the direction of the axis perpendicular to the cantilever surface, which is the main displacement, is The amount of displacement in the short direction in parallel planes is only a few percent, the amount of displacement in the long direction is only 0.1% or less, and the displacement in two directions other than the main displacement direction is minute. . The amount of displacement during bending deformation is inversely proportional to the thickness of the structure in the bending direction, so in the case of a cantilever beam structure, the ratio of principal displacement to short direction displacement is naturally limited structurally by the ratio of beam thickness to width. . On the other hand, the form of displacement in the longitudinal direction is based on stretching deformation, which in principle has a much smaller amount of deformation than bending deformation. With a probe having a cantilever structure, it is considered difficult to significantly improve the amount of displacement in two axes other than the main displacement direction axis.

本発明の目的は、このような従来技術の問題点に鑑み、
微小探針装置において、主変位方向軸以外の他の二軸方
向の変位量を大幅に改善することにある。
In view of the problems of the prior art, an object of the present invention is to
The object of the present invention is to significantly improve the amount of displacement in two axes other than the main displacement direction axis in a microprobe device.

[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するため本発明は、物体表面に情報を記
録しおよび/または物体表面の情報を検出するためのプ
ローブと、このプローブを微動させてプローブの位置を
微調整する微動手段とを備えたプローブ装置において、
微動手段は、プローブに連結したリンク機構を備え、こ
のリンク機構を介してプローブを微動するものであるこ
とを特徴とする。
[Means for Solving the Problem] In order to achieve the above object, the present invention provides a probe for recording information on the surface of an object and/or detecting information on the surface of an object, and a probe for slightly moving the probe to detect the position of the probe. In a probe device equipped with a fine movement means for finely adjusting the
The fine movement means is characterized in that it includes a link mechanism connected to the probe, and finely moves the probe via this link mechanism.

リンク機構としては例えば、パンタグラフ構造を有する
もの等、複数の軸部分と複数の関節部分によって構成さ
れる拘束回転連鎖のものを用いることができる。
As the link mechanism, for example, a constrained rotation chain constituted by a plurality of shaft parts and a plurality of joint parts, such as one having a pantograph structure, can be used.

微動手段は例えば、固定部分に対し弾性変形可能な部分
を介して連結され懸架された可動部分を、例えば対向す
るくしの歯状の電極間に作用する静電力によって、変位
させ得る懸架機構を備え、この可動部分の変位をリンク
機構に伝達することによってプローブを微動する。
The fine movement means includes, for example, a suspension mechanism capable of displacing a movable part that is connected to and suspended from a fixed part via an elastically deformable part by, for example, an electrostatic force acting between opposing comb-tooth electrodes. , the probe is moved slightly by transmitting the displacement of this movable part to the link mechanism.

プローブは例えは、物体とプローブとの間に流れるトン
ネル電流により、物体表面に情報を記録しおよび/また
は物体表面の情報を検出するためのものである。
The probe is for recording information on the surface of an object and/or detecting information on the surface of the object, for example, by means of a tunneling current flowing between the object and the probe.

プローブと微動手段は同一基板上にエツチングにより形
成されたものであることが望ましく、その場合、微動手
段はプローブを基板面に平行な平面内で微動する。
Preferably, the probe and the fine movement means are formed by etching on the same substrate, in which case the fine movement means finely moves the probe within a plane parallel to the substrate surface.

さらに、プローブと微動手段が形成された基板部分は、
他の基板部分とは所定部分以外はエツチングにより分離
して形成し、この所定部分が弾性変形することによって
他の基板部分の基板面に垂直な方向に揺動し得るように
構成し、そしてこの揺動方向に沿って、プローブと微動
手段が形成された基板部分を微動させる手段をさらに有
するようにしてもよい。
Furthermore, the substrate portion where the probe and fine movement means are formed is
It is formed by being separated from other substrate parts by etching except for a predetermined part, and this predetermined part is structured so that it can swing in a direction perpendicular to the substrate surface of the other board part by elastic deformation. The device may further include means for finely moving the substrate portion on which the probe and the fine movement means are formed along the swinging direction.

一方、本発明の他の態様においては、プローブを保持し
た梁を変形させる事によりプローブを駆動する片持梁型
のアクチュエータと、固定部分に対し弾性変形可能な部
分と、前記アクチュエータで前記弾性変形可能な部分に
連結された前記アクチュエータをリニアに動かす駆動部
分とを具備する。
On the other hand, in another aspect of the present invention, there is provided a cantilever type actuator that drives the probe by deforming a beam holding the probe, a portion that can be elastically deformed with respect to a fixed portion, and the actuator that is elastically deformable. a drive part connected to the movable part for linearly moving the actuator.

[作用] この構成において、物体表面に情報を記録しおよび/ま
たは物体表面の情報を検出する際には、プローブを微動
させてプローブの位置を微調整することが必要であるが
、微動手段は、プローブに連結したリンク機構を介して
プローブを微動させることによりプローブ位置を微調整
するようにしているため、リンク機構の確動的で多様な
運動伝達機能により、プローブは一方向に限らず、それ
に垂直な方向へも同程度の変位量をもって微動され得る
[Operation] In this configuration, when recording information on the object surface and/or detecting information on the object surface, it is necessary to finely adjust the position of the probe by moving the probe. , the probe position is finely adjusted by moving the probe slightly via a link mechanism connected to the probe, so the positive and diverse movement transmission function of the link mechanism allows the probe to move not only in one direction, but also in one direction. It can also be slightly moved in a direction perpendicular to this with the same amount of displacement.

例えば、半導体加工技術を用いて、半導体層を含む基板
上に複数のプローブ装置を形成する際に、同時にその新
規な機構としてのリンク機構やそのアクチュエータとし
て作用する懸架機構を同一基板上に形成することによっ
て、相互に垂直な三軸方向のうちの少なくとも二軸方向
に対して数μm〜士数μmの大きなプローブ位置の変位
制御が達成される。
For example, when multiple probe devices are formed on a substrate including a semiconductor layer using semiconductor processing technology, a link mechanism as a new mechanism and a suspension mechanism that acts as an actuator for the new mechanism are simultaneously formed on the same substrate. By doing this, large displacement control of the probe position of several μm to several μm can be achieved in at least two of the three mutually perpendicular axes directions.

リンク機構とは、複数の軸と、軸と軸とを結ぶ複数の関
節により構成された拘束回転連鎖であり、−軸の変位が
関節を介して他の軸へと伝達される。パンタグラフ構造
はリンク機構の代表的なものである。パンタグラフ構造
を基板面上に基板面と平行に、−関節点のみが基板上に
固定されるように形成すると、その固定関節に対向した
関節点は、片持梁構造の苦手とする基板に平行な面内で
の変位について2自由度を持っており、何らかの手段に
よって任意の2木の軸を駆動することによって、軸長で
制限される範囲内の任意点にプローブを変位させること
がで籾る。
A link mechanism is a constraint rotation chain composed of a plurality of axes and a plurality of joints connecting the axes, and the displacement of the -axis is transmitted to the other axes via the joints. A pantograph structure is a typical link mechanism. If a pantograph structure is formed on the board surface parallel to the board surface, with only the joint points fixed on the board, the joint points opposite to the fixed joints will be parallel to the board, which is a problem with cantilever structures. It has two degrees of freedom for displacement in the plane, and by driving any two wooden shafts by some means, it is possible to displace the probe to any point within the range limited by the shaft length. Ru.

懸架機構は、例えば、支持点(可動部分)に連結された
複数本のけたで構成される梁によって可動部分としての
構造体を懸架する機構であり、梁部の弾性変形によって
、基板に平行な一軸方向への大きな変位を行うことがで
きる。この懸架機構は、例えば上述のくしの歯状電極構
造による静電気駆動機構を設けることによってリニアア
クチュエータとしての応用検討がなされており、梁の長
さが200μmで10μmの直線変位を得たことが報告
されている(IEEE Micro Electro 
Mechanical Systems ’89.2 
pp53−59 ) 6一方、片持梁型のアクチュエー
タと、弾性変形可能部分、駆動部分とを組み合わせた態
様においては、片持梁型のアクチュエータの苦手とする
、その長手方向への変位が、弾性変形可能部分、駆動部
分によって行なわれるため、同様に少なくとも2軸方向
への大きな変位量が得られる。
A suspension mechanism is, for example, a mechanism in which a structure as a movable part is suspended by a beam made up of multiple girders connected to a support point (a movable part). Large displacements in one axis direction can be performed. This suspension mechanism has been studied for application as a linear actuator by providing an electrostatic drive mechanism using the above-mentioned comb tooth-shaped electrode structure, and it has been reported that a linear displacement of 10 μm was obtained with a beam length of 200 μm. (IEEE Micro Electro
Mechanical Systems '89.2
pp53-59) 6 On the other hand, in an embodiment in which a cantilever-type actuator is combined with an elastically deformable part and a driving part, displacement in the longitudinal direction, which is a problem with the cantilever-type actuator, is caused by elastic deformation. Since this is performed by the deformable portion and the driving portion, a large amount of displacement in at least two axial directions can be obtained as well.

[実施例コ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。[Example code] Hereinafter, the present invention will be explained in detail using the drawings.

第1図は本発明の第1の実施例に係るパンタグラフ構造
を用いたマイクロプローブ装置(パンタグラフ型プロー
ブユニット)の概略図である。この装置は、51基板7
上に成膜された多結晶Stを選択エツチング、異方性エ
ツチング、犠牲層エツチング等のマイクロメカニクス技
術によって加工することにより得られたパンタグラフ型
マイクロプローブ1と懸架型リニアアクチュエータ(第
3図に図示)に直結された駆動用ビーム6を備える。こ
のリニアアクチュエータ及び駆動用ビーム6もSi基板
7上に成膜された多結晶Siを用いてマイクロプローブ
1と同時に形成される。パンタグラフ型マイクロプロー
ブ1は4本の軸2、ヒンジ構造よりなる4つの関節3、
支持点5、支持点5となる関節と対向する関節上に形成
されたトンネル電流発生用探針4によって構成されてい
る。図中には明示されていないが探針4によって検出さ
れるトンネル電流は軸2上に形成されたリード電極によ
って支持部5を介して、Si基板7上に設けられた電流
増幅回路、電流電圧変換回路等へ導かれる。
FIG. 1 is a schematic diagram of a microprobe device (pantograph type probe unit) using a pantograph structure according to a first embodiment of the present invention. This device consists of 51 substrates, 7
A pantograph-type microprobe 1 and a suspended-type linear actuator (shown in Fig. 3) were obtained by processing the polycrystalline St deposited thereon using micromechanics techniques such as selective etching, anisotropic etching, and sacrificial layer etching. ) is provided with a drive beam 6 directly connected to the drive beam 6. This linear actuator and drive beam 6 are also formed at the same time as the microprobe 1 using polycrystalline Si deposited on the Si substrate 7. The pantograph type microprobe 1 has four shafts 2, four joints 3 having a hinge structure,
It is composed of a support point 5 and a tunnel current generating probe 4 formed on the joint opposite to the joint serving as the support point 5. Although not clearly shown in the figure, the tunnel current detected by the probe 4 is transmitted by a lead electrode formed on the shaft 2 to a current amplification circuit provided on the Si substrate 7, a current voltage It is guided to a conversion circuit, etc.

第3図は、前記懸架型リニアアクチュエータの概略図で
ある。左右二対の支持部34に連結した複数本のけた3
3よりなる左右二対の粱32によってその中心にあるビ
ーム6を懸架する構成となっており、ビーム6は梁32
の弾性変形によって基板に平行で複数本のけた33に直
交する方向にのみ変位することができる。駆動力として
、くしの歯状電極部31に発生する静電力を利用してい
る。ビーム6に直結した方のくしの歯状電極31の可動
部が、相対するくしの歯状電極31の間に引き込まれた
り押し出されたりすることによって駆動力を発生する。
FIG. 3 is a schematic diagram of the suspension type linear actuator. A plurality of girders 3 connected to two pairs of left and right support parts 34
The structure is such that a beam 6 at the center is suspended by two pairs of left and right beams 32 consisting of beams 32.
Due to the elastic deformation of , it can be displaced only in a direction parallel to the substrate and perpendicular to the plurality of girders 33 . As the driving force, electrostatic force generated in the comb tooth-shaped electrode portion 31 is used. The movable portion of the comb-tooth electrode 31 directly connected to the beam 6 generates a driving force by being pulled in or pushed out between the opposing comb-tooth electrodes 31.

次に、このマイクロプローブ装置の動作原理を説明する
Next, the operating principle of this microprobe device will be explained.

第1図に示すような定常状態(駆動力無印加)において
は、駆動ビーム6は支持点5に直結する2木の軸2に接
触しているが力を加えていない。
In a steady state (no driving force applied) as shown in FIG. 1, the driving beam 6 is in contact with the two-piece shaft 2 directly connected to the support point 5, but no force is applied thereto.

リニアアクチュエータのくしの歯状電極部31に電圧を
印加することによってリニアアクチュエータに直結する
駆動ビーム6は前後に変位する。そして、1J2図に示
すように、左右の駆動ビーム6が両方とも支持点5に直
結する軸2に接触した状態、すなわち定常状態とは異な
り駆動ビーム6と軸2の間て互いに力を及ぼしあって釣
り合っている状態、が維持される範囲内で軸2の傾き角
を任意に設定することによって支持点5に対向する関節
3上に設けられた探針4の位置を定常状態における位置
より前方の、パンタグラフの作る面、即ち基板面、に平
行なかなり広い範囲の任意の位置に変位させることがで
きる。
By applying a voltage to the comb-shaped electrode portion 31 of the linear actuator, the drive beam 6 directly connected to the linear actuator is displaced back and forth. As shown in Figure 1J2, the left and right drive beams 6 are both in contact with the shaft 2 directly connected to the support point 5, which is different from the steady state in which forces are exerted on each other between the drive beams 6 and the shaft 2. By arbitrarily setting the inclination angle of the axis 2 within a range that maintains a balanced state, the position of the probe 4 provided on the joint 3 facing the support point 5 can be moved forward from the position in the steady state. can be displaced to any position within a fairly wide range parallel to the plane formed by the pantograph, that is, the substrate plane.

例えば各軸2の長さが100μmである場合には、基板
に平行な二軸方向に数μm〜士数μm変位させることが
可能である。
For example, when the length of each axis 2 is 100 μm, it is possible to displace the substrate by several μm to several μm in two axial directions parallel to the substrate.

第4図は本発明の第2の実施例に係るマイクロプローブ
装置を示す。この装置は第3図に示したのと同様の懸架
式リニアアクチュエータ48からの駆動力を、駆動ビー
ム6によらずに、ビンジヨイント構造によフて固定され
ている2つの互いに離れた支持点45を持つ変形パンタ
グラフ構造のマイクロプローブ41に伝達するようにし
たものである。懸架式リニアアクチュエータ48のビー
ムの先端に形成したラック47と、支持点45に形成さ
れたピニオンギア46によるラック・アンド・ピニオン
機構を介して支持点45に直結する軸2の傾き角をそれ
ぞれ独立に制御するようになっている。
FIG. 4 shows a microprobe device according to a second embodiment of the invention. This device applies the driving force from a suspended linear actuator 48 similar to that shown in FIG. The signal is transmitted to a microprobe 41 having a modified pantograph structure. The inclination angle of the shaft 2 directly connected to the support point 45 is independently controlled through a rack and pinion mechanism formed by a rack 47 formed at the tip of the beam of the suspended linear actuator 48 and a pinion gear 46 formed at the support point 45. It is designed to be controlled.

第5図は本発明の第3の実施例に係るマイクロプローブ
装置(シーソ機構の上に形成されたハイブリッド型プロ
ーブユニット)を示す。この装置は、第1図で示したマ
イクロプローブ装置に2木の支軸53の回りの捩れ回転
によって基板7に垂直な方向への変位を可能にするシー
ソ機構を組み合わせたものである。第1図の装置が形成
された基板7の下にはエツチング用窓54によるKOH
の異方性エツチングによって形成された空隙部が存在し
、その空隙部を挟んで相対する面に形成された互いに対
向する電極面間の静電力によって支軸53の回りの回転
モーメントを発生させることにより、マイクロプローブ
1を支軸530回りに揺動させることができる。これに
よれば、任意の3軸方向に数μm〜士数μmの大きな変
位で探針位置を制御しつる駆動機構が実現する。この他
に、パンタグラフ型機構と圧電バイモルフ片持梁構造と
の組み合わせによっても同様の3次元駆動機構が実現さ
れる。 第6図は懸架機構(懸架型リニアアクチュエー
タ)62と圧電バイモルフ片持梁61との組み合わせに
よる第4の実施例の概略図である。片持梁タイプの特に
苦手な基板に平行な長尺方向の変位を、懸架機構62に
よる基板に平行な一軸方向の変位によって補うものであ
る。駆動力発生部67を含む懸架機構62の中央に保持
されたビーム69の一端に圧電バイモルフ片持梁61を
形成することによって実現される。
FIG. 5 shows a microprobe device (a hybrid probe unit formed on a seesaw mechanism) according to a third embodiment of the present invention. This device combines the microprobe device shown in FIG. 1 with a seesaw mechanism that enables displacement in a direction perpendicular to the substrate 7 by torsional rotation around two supporting shafts 53. Under the substrate 7 on which the device shown in FIG.
There is a gap formed by anisotropic etching, and a rotational moment around the support shaft 53 is generated by electrostatic force between electrode surfaces facing each other, which are formed on opposing surfaces across the gap. Accordingly, the microprobe 1 can be swung around the support shaft 530. According to this, a drive mechanism that controls the probe position with a large displacement of several μm to several μm in any three axial directions is realized. In addition, a similar three-dimensional drive mechanism can be realized by combining a pantograph type mechanism and a piezoelectric bimorph cantilever structure. FIG. 6 is a schematic diagram of a fourth embodiment in which a suspension mechanism (suspension type linear actuator) 62 and a piezoelectric bimorph cantilever 61 are combined. Displacement in the longitudinal direction parallel to the substrate, which is particularly difficult for the cantilever type, is compensated for by displacement in the uniaxial direction parallel to the substrate by the suspension mechanism 62. This is realized by forming a piezoelectric bimorph cantilever 61 at one end of a beam 69 held at the center of a suspension mechanism 62 that includes a driving force generating section 67 .

懸架機構62は4つの支持点68によって安定に保持さ
れている。
The suspension mechanism 62 is stably held by four support points 68.

[発明の効果コ 以上説明したように、微小リンク機構を介してプローブ
位置を微!III調整するようにし、あるいは、片持梁
型のアクチュエータと弾性変形可能部分、駆動部分とを
組み合わせるようにしたため、プローブ位置を、物体表
面への近接方向に限らずそれに垂直な方向への、少なく
とも二軸方向に大きな変位量をもって微a調整すること
ができる。
[Effects of the invention] As explained above, the probe position can be finely adjusted through the fine link mechanism! 3 adjustment, or by combining a cantilever type actuator, an elastically deformable part, and a driving part, the probe position can be adjusted not only in the direction close to the object surface but also in the direction perpendicular to it, at least Fine a adjustment can be made with a large amount of displacement in two axial directions.

したがって、物体面のより広い面積を高速度かつ高密度
で探針により走査することがてぎる。
Therefore, it is possible to scan a wider area of the object surface with the probe at high speed and with high density.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の第1の実施例に係るパンタグラフ型
プローブユニットの概略図、 第2図は、第1図の装置の動作状態を示す説明図、 第3図は、第1図の装置に用いられる懸架型リニアアク
チュエータの概略図、 第4図は、本発明の第2の実施例に係るラックアンドピ
ニオン機構を用いたパンタグラフ型プローブユニットの
概略図、 第5図は、本発明の第3の実施例に係るシーソ機構の上
に形成されたハイブリッド型プローブユニットの概略図
、そして 第6図は、本発明の第4の実施例に係る圧電バイモルフ
片持梁に懸架機構を組み込んだハイブリッド型プローブ
ユニットの概略図である。 7:基板、1,4.1:マイクロプローブ、6:駆動用
ビーム、2 軸、3:関節、4:探針、5,34:支持
部、32:梁、31:<Lの歯状電極、48.62:懸
架式リニアアクチュエータ(懸架機構)、45:支持点
、47:ラック、46:ビニオンギア、53:支軸、5
4:エツチング用窓、61:圧電バイモルフ片持梁、6
9:ビーム、68:支持点。 特許出願人  キャノン株式会社
FIG. 1 is a schematic diagram of a pantograph type probe unit according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing the operating state of the device in FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram showing the operating state of the device in FIG. A schematic diagram of a suspended linear actuator used in the device; FIG. 4 is a schematic diagram of a pantograph probe unit using a rack and pinion mechanism according to a second embodiment of the present invention; FIG. A schematic diagram of a hybrid probe unit formed on a seesaw mechanism according to a third embodiment, and FIG. 6 shows a suspension mechanism built into a piezoelectric bimorph cantilever according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram of a hybrid probe unit. 7: Substrate, 1, 4.1: Microprobe, 6: Drive beam, 2 axes, 3: Joint, 4: Probe, 5, 34: Support part, 32: Beam, 31: <L tooth-shaped electrode , 48.62: Suspension linear actuator (suspension mechanism), 45: Support point, 47: Rack, 46: Binion gear, 53: Support shaft, 5
4: Etching window, 61: Piezoelectric bimorph cantilever, 6
9: Beam, 68: Support point. Patent applicant Canon Co., Ltd.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)物体表面に情報を記録しおよび/または物体表面
の情報を検出するためのプローブと、このプローブを微
動させてプローブの位置を微調整する微動手段とを備え
たプローブ装置において、微動手段は、プローブに連結
したリンク機構を備え、このリンク機構を介してプロー
ブを微動するものであることを特徴とするプローブ装置
(1) In a probe device comprising a probe for recording information on an object surface and/or detecting information on the object surface, and a fine movement means for finely adjusting the position of the probe by finely moving the probe, the fine movement means A probe device comprising a link mechanism connected to the probe, and the probe is slightly moved via the link mechanism.
(2)リンク機構は、複数の軸部分と複数の関節部分に
よって構成される拘束回転連鎖であることを特徴とする
請求項1記載のプローブ装置。
(2) The probe device according to claim 1, wherein the link mechanism is a constrained rotation chain constituted by a plurality of shaft parts and a plurality of joint parts.
(3)拘束回転連鎖は、パンタグラフ構造を有するもの
であるであることを特徴とする請求項2記載のプローブ
装置。
(3) The probe device according to claim 2, wherein the constrained rotation chain has a pantograph structure.
(4)微動手段は、固定部分に対し弾性変形可能な部分
を介して連結され懸架された可動部分を変位させ得る懸
架機構を備え、この可動部分の変位をリンク機構に伝達
することによってプローブを微動するものであることを
特徴とする請求項1記載のプローブ装置。
(4) The fine movement means includes a suspension mechanism capable of displacing a movable part that is connected to the fixed part via an elastically deformable part, and transmits the displacement of the movable part to the link mechanism to move the probe. 2. The probe device according to claim 1, wherein the probe device moves slightly.
(5)懸架機構は、対向するくしの歯状の電極間に作用
する静電力によって、固定部分に対し可動部分を変位さ
せるアクチュエータを備えるものであることを特徴とす
る請求項1記載のプローブ装置。
(5) The probe device according to claim 1, wherein the suspension mechanism includes an actuator that displaces the movable portion with respect to the fixed portion by electrostatic force acting between opposing comb-tooth electrodes. .
(6)プローブは、物体と探針との間に流れるトンネル
電流により物体表面に情報を記録しおよび/または物体
表面の情報を検出するためのものであることを特徴とす
る請求項1記載のプローブ装置。
(6) The probe is for recording information on the object surface and/or detecting information on the object surface by means of a tunnel current flowing between the object and the probe. Probe equipment.
(7)プローブと微動手段は同一基板上にエッチングに
より形成されたものであり、微動手段はプローブを基板
面に平行な平面内で微動するものであることを特徴とす
る請求項1〜6記載のプローブ装置。
(7) The probe and the fine movement means are formed by etching on the same substrate, and the fine movement means finely moves the probe within a plane parallel to the substrate surface. probe equipment.
(8)プローブと微動手段が形成された基板部分は、他
の基板部分とは所定部分以外はエッチングにより分離し
て形成され、この所定部分が弾性変形することによって
他の基板部分の基板面に垂直な方向に揺動し得るように
構成されており、そしてこの揺動方向に沿って、プロー
ブと微動手段が形成された基板部分を微動させる手段を
さらに有することを特徴とする請求項7記載のプローブ
装置。
(8) The substrate portion on which the probe and fine movement means are formed is separated from other substrate portions by etching except for a predetermined portion, and this predetermined portion is elastically deformed to form a substrate surface of the other substrate portion. 8. The probe according to claim 7, further comprising means for finely moving the substrate portion on which the probe and fine movement means are formed, which is configured to be able to swing in a vertical direction, and along this swinging direction. probe equipment.
(9)物体表面に情報を記録しおよび/または物体表面
の情報を検出するためのプローブと、このプローブを微
動させてプローブの位置を微調整する微動手段とを備え
たプローブ装置において、微動手段は、プローブを保持
した梁を変形させる事によりプローブを駆動する片持梁
型のアクチュエータと、固定部分に対し弾性変形可能な
部分と、前記アクチュエータで前記弾性変形可能な部分
に連結された前記アクチュエータをリニアに動かす駆動
部分を有することを特徴とするプローブ装置。
(9) In a probe device comprising a probe for recording information on an object surface and/or detecting information on the object surface, and a fine movement means for finely adjusting the position of the probe by finely moving the probe, the fine movement means comprises a cantilever-type actuator that drives the probe by deforming a beam holding the probe, a part that is elastically deformable with respect to a fixed part, and the actuator that is connected to the elastically deformable part by the actuator. A probe device characterized by having a driving part that moves linearly.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0613124A2 (en) * 1993-02-05 1994-08-31 Discovision Associates Shock-resistant, electrostatically actuated pick-up for optical recording and playback

Cited By (4)

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