(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スペーサを介して接合された第１の基板、第２の基板及び第３の基板を有し、
前記第１の基板の第２の基板側の面には、基板に垂直な方向に弾性を有する支持部材と該支持部材の上に設けられているプローブとからなるプローブユニットが複数形成されており、
前記第２の基板の周辺部と中央部との間には、基板の一部を除去した弾性部が有り、該第２の基板の中央部の第１の基板側の面には記録膜が形成されており、
該第２の基板の中央部の第３の基板側の面には移動子側電極が形成されており、
前記第２の基板の中央部が、前記第２の基板に平行な方向であって互いに直交する２方向に移動可能となっており、
前記第３の基板の第２の基板側の面には固定子側電極が形成されており、
前記第３の基板と第２の基板とが静電アクチュエータを構成し、
前記プローブユニットのプローブと、前記記録膜とが接触した状態で情報の記録再生を行うことを特徴とするメモリー装置。
【請求項２】
スペーサを介して接合された第１の基板、第２の基板及び第３の基板を有し、
前記第１の基板の第２の基板側の面には、記録膜が形成されており、
前記第２の基板の周辺部と中央部との間には、基板の一部を除去した弾性部が有り、該第２の基板の中央部の第１の基板側の面には、基板に垂直な方向に弾性を有する支持部材と該支持部材の上に設けられているプローブとからなるプローブユニットが複数形成されており、
該第２の基板の中央部の第３の基板側の面には移動子側電極が形成されており、
前記第２の基板の中央部が、前記第２の基板に平行な方向であって互いに直交する２方向に移動可能となっており、
前記第３の基板の第２の基板側の面には固定子側電極が形成されており、
前記第３の基板と第２の基板とが静電アクチュエータを構成し、
前記プローブユニットのプローブと、前記記録膜とが接触した状態で情報の記録再生を行うことを特徴とするメモリー装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のメモリー装置に於いて、第１の基板、第２の基板及び第３の基板がＳｉ単結晶基板であることを特徴とするメモリー装置。
【請求項４】
請求項１乃至３記載のいずれかのメモリー装置に於いて、上記弾性部の基板に垂直な方向の剛性が、基板に平行な方向の剛性より大きいことを特徴とするメモリー装置。
【請求項５】
請求項１乃至４記載のいずれかのメモリー装置に於いて、上記プローブユニットのプローブと上記記録膜との間隔又は接触圧力を調整するための吸引電極を設けたことを特徴とするメモリー装置。
【請求項６】
スペーサを介して接合された第１の基板、第２の基板及び第３の基板を有し、
前記第１の基板の第２の基板側の面には、基板に垂直な方向に弾性を有する支持部材と該支持部材の上に設けられているプローブとからなるプローブユニットが複数形成されており、
前記第２の基板の周辺部と中央部との間には、基板の一部を除去した弾性部が有り、該第２の基板の中央部の第１の基板側の面には記録膜が形成されており、
該第２の基板の中央部の第３の基板側の面には移動子側電極が形成されており、
前記第３の基板の第２の基板側の面には固定子側電極が形成されており、
前記プローブユニットのプローブと前記記録膜との間隔又は接触圧力を調整するための吸引電極が設けられており、
前記第３の基板と第２の基板とが静電アクチュエータを構成し、
前記プローブユニットのプローブと、前記記録膜とが接触した状態で情報の記録再生を行うことを特徴とするメモリー装置。
【請求項７】
スペーサを介して接合された第１の基板、第２の基板及び第３の基板を有し、
前記第１の基板の第２の基板側の面には、記録膜が形成されており、
前記第２の基板の周辺部と中央部との間には、基板の一部を除去した弾性部が有り、該第２の基板の中央部の第１の基板側の面には、基板に垂直な方向に弾性を有する支持部材と該支持部材の上に設けられているプローブとからなるプローブユニットが複数形成されており、
該第２の基板の中央部の第３の基板側の面には移動子側電極が形成されており、
前記第３の基板の第２の基板側の面には固定子側電極が形成されており、
前記プローブユニットのプローブと前記記録膜との間隔又は接触圧力を調整するための吸引電極が設けられており、
前記第３の基板と第２の基板とが静電アクチュエータを構成し、
前記プローブユニットのプローブと、前記記録膜とが接触した状態で情報の記録再生を行うことを特徴とするメモリー装置。
【請求項８】
請求項６又は７記載のメモリー装置に於いて、第１の基板、第２の基板及び第３の基板がＳｉ単結晶基板であることを特徴とするメモリー装置。
【請求項９】
請求項６乃至８記載のいずれかのメモリー装置に於いて、上記弾性部の基板に垂直な方向の剛性が、基板に平行な方向の剛性より大きいことを特徴とするメモリー装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のプローブを用いて記録媒体に記録再生を行うメモリー装置に係り、特に、製造が容易で信頼性が高いマルチプローブメモリー装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複数の微小なプローブを用いて情報を記録再生する情報処理装置としては、走査トンネル電子顕微鏡の原理を応用したマルチプローブに関するもの（特願平４ー９８６３３号）や、プローブを記録媒体に接触させた状態で情報の記録再生を行うマルチプローブメモリー装置（特願平８ー１１５６００号）等が知られている。
【０００３】
特願平４ー９８６３３号に示された情報処理装置では、プローブに電圧を印加した状態でプローブと記録媒体とを接触させることなく近接させ、この際にプローブに流れるトンネル電流量により記録情報を読み出している。かかる、トンネル電流量は、プローブと記録媒体との距離に著しく依存するため、トンネル電流量を検出することにより、記録情報を読み出す装置では、プローブと記録媒体との距離を厳密に制御する必要がある。特に、複数のプローブを用いたマルチプローブでは、全てのプローブと記録媒体との距離を厳密に制御する必要があるため、プローブの高さ方向の位置制御にかかる負担が大きかった。
【０００４】
例えば、図６に示したマルチプローブ（断面図）では、カンチレバー２２上にプローブ２１が設けられており、電極２３、２４に電圧を印加することにより、このカンチレバー２２を上下方向に駆動させ、プローブの高さ方向の位置制御を行っていた。従って、プローブの高さ方向の位置制御、つまりカンチレバー２２の駆動制御を各プローブごとに行う必要があった。
【０００５】
又、このような装置では、マルチプローブと記録媒体との平行度を検知するために、例えば、３個のプローブに流れるトンネル電流量をモニターし、その結果に応じてマルチプローブが設けられている基材の傾きを制御している。
【０００６】
このような制御を行うメモリー装置では、メモリー装置の構造が複雑となり、装置の信頼性の向上や低コスト化が困難であった。
【０００７】
一方、特願平８ー１１５６００号に示されたマルチプローブメモリー装置では、プローブを記録媒体に接触させた状態で情報の記録再生を行うため、トンネル電流量を検出する場合に比べ、プローブの高さ方向の位置制御が容易になる。しかし、この場合も、各プローブごとにプローブと記録媒体との接触状態を制御する必要があり、メモリー装置の構造を単純化することができなかった。
【０００８】
又、このメモリー装置では、プローブ等の駆動力として圧電材料が用いられているが、圧電材料にはクリープ現象と呼ばれる使用時に動作点がドリフトする現象があり、この問題を回避するためには、複雑な駆動制御が必要となる。更に、圧電材料は単位体積当たりの変位量が小さいため、必要な変位量を確保するためには形状の大きな圧電材料を用いなければならない。
【０００９】
又、上記メモリー装置では、位置決め等に関して高精度が要求されるが、振動や衝撃による位置づれ、又は、熱膨張歪みによる位置ずれが生じやすく、位置決め精度の維持が容易でなかった。この位置決め精度の低下は、記録再生時のエラーに結びつくため、位置決め精度が低下した場合、メモリー装置の信頼性が著しく低下する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように特願平４ー９８６３３号や特願平８ー１１５６００号に示されているようなマルチプローブを用いた装置では、装置の信頼性を確保するためにプローブの位置決め等に高い精度が要求され、その確保が容易でなかった。又、信頼性の高い記録再生を行うためには、各プローブ毎にその高さを制御する手段を設ける必要があり、その作製や制御も容易でなっかた。
【００１１】
そこで、本発明は、各プローブ毎の駆動手段を不要とし、単純な構成で高精度且つ高信頼性のマルチプローブメモリー装置を構成し、生産性が良く、低コストのメモリー装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のメモリー装置は、スペーサを介して接合された第１の基板、第２の基板及び第３の基板を有し、前記第１の基板の第２の基板側の面には、基板に垂直な方向に弾性を有する支持部材と該支持部材の上に設けられているプローブとからなるプローブユニットが複数形成されており、前記第２の基板の周辺部と中央部との間には、基板の一部を除去した弾性部が有り、該第２の基板の中央部の第１の基板側の面には記録膜が形成されており、該第２の基板の中央部の第３の基板側の面には移動子側電極が形成されており、前記第２の基板の中央部が、前記第２の基板に平行な方向であって互いに直交する２方向に移動可能となっており、前記第３の基板の第２の基板側の面には固定子側電極が形成されており、前記第３の基板と第２の基板とが静電アクチュエータを構成し、前記プローブユニットのプローブと、前記記録膜とが接触した状態で情報の記録再生を行うことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項２記載のメモリー装置は、スペーサを介して接合された第１の基板、第２の基板及び第３の基板を有し、前記第１の基板の第２の基板側の面には、記録膜が形成されており、前記第２の基板の周辺部と中央部との間には、基板の一部を除去した弾性部が有り、該第２の基板の中央部の第１の基板側の面には、基板に垂直な方向に弾性を有する支持部材と該支持部材の上に設けられているプローブとからなるプローブユニットが複数形成されており、該第２の基板の中央部の第３の基板側の面には移動子側電極が形成されており、前記第２の基板の中央部が、前記第２の基板に平行な方向であって互いに直交する２方向に移動可能となっており、前記第３の基板の第２の基板側の面には固定子側電極が形成されており、前記第３の基板と第２の基板とが静電アクチュエータを構成し、前記プローブユニットのプローブと、前記記録膜とが接触した状態で情報の記録再生を行うことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項３記載のメモリー装置は、請求項１又は２記載のメモリー装置に於いて、
第１の基板、第２の基板及び第３の基板がＳｉ単結晶基板であることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項４記載のメモリー装置は、請求項１乃至３記載のいずれかのメモリー装置に於いて、
上記弾性部の基板に垂直な方向の剛性が、基板に平行な方向の剛性より大きいことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項５記載のメモリー装置は、請求項１乃至４記載のいずれかのメモリー装置に於いて、
上記プローブユニットのプローブと上記記録膜との間隔又は接触圧力を調整するための吸引電極を設けたことを特徴とするものである。
【００１７】
つまり、上記吸引電極は、プローブユニットのプローブと記録膜との間隔が狭まる方向に吸引力を発生させる電極である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
［メモリー装置の構成及び動作について］
本発明のメモリー装置の構成及び動作について図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は本発明のメモリー装置を構成する３枚の基板を示した斜視図であり、図２は図１のＡＡ’断面を示したメモリー装置の断面図である。
【００２０】
第１の基板１は、プローブユニット１１が設けられた基板である。又、この基板には、静電アクチュエータ制御回路４とメモリー制御回路５が設けられている。この静電アクチュエータ制御回路４は、プローブユニット１１と記録膜１５との相対位置をアクセスするメモリーアドレスに応じて制御する回路である。一方、メモリー制御回路５は、プローブユニット１１のプローブに印加する電圧を制御する機能や、プローブで検出した記録情報を保持する機能や、プローブで検出した記録情報を外部に出力する電気信号に変換する機能等を備えた回路である。
【００２１】
第２の基板２は、第１の基板１側の面に記録膜１５が設けられた基板であり、記録膜１５が設けられている中央部（移動子）２ｃと設けられていない周辺部２ａとの間には弾性部２ｂがある。又、この中央部（移動子）２ｃの第３の基板３側の面には移動子側電極８が設けられている。
【００２２】
第３の基板３は、移動子２ｃの移動子側電極８と対向する固定子側電極９が設けられている基板である。
【００２３】
ここで、第２の基板２と第３の基板３は、静電アクチュエータを構成し、第２の基板２の中央部２ｃは移動子となり、第３の基板３は固定子となる。又、移動子２ｃの第１の基板１側の面には記録膜１５が設けられているので、移動子２ｃの移動に伴い、記録膜とプローブユニット１１との相対位置が変化する。従って、各プローブユニット１１に設けられたプローブにより、その移動範囲内の任意の部分の記録膜１５に対して、情報の記録と再生を行うことができる。
【００２４】
尚、プローブと記録膜１５が接触しないように両者の間隔を設定した場合には、移動子を所望の位置に移動させた後、吸引電極１０により移動子を第１の基板１側に吸引して、プローブと記録膜１５を接触させてから記録再生を行う。
【００２５】
又、第１の基板１と第２の基板２は、スペーサ６を介して接合されており、両者の間隔は、第１の基板１に設けられたプローブユニット１１のプローブと、第２の基板２に設けられた記録膜１５とが、接触又はわずかに離れる程度に設定する。一方、第２の基板２と第３の基板３についても、スペーサ７を介して接合されており、両者の間隔は、静電アクチュエータの移動子２ｃが正常に動作（移動）できる程度に設定する。
【００２６】
ここで、各基板間の間隔を高精度で設定するためには、各基板の表面がより平坦であることが望ましい。例えば、鏡面研磨したＳｉ単結晶基板を用い、フォトリソグラフィー技術を用いて加工されたＳｉＯ2等の薄膜（Ｓｉ単結晶基板上に形成された薄膜）をスペーサとすれば、サブμｍ以下の高精度で基板間の間隔を設定することができる。
【００２７】
又、各基板がスペーサを介して接合されているため、機械的信頼性が高く、外部から衝撃が与えられた時に、各基板間に位置ずれが生じて精度が低下することがない。
【００２８】
又、上記第１の基板１、第２の基板２及び第３の基板３に用いる材料としては、同一の物性を備えた材料を用いることが望ましく、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ等の半導体基板や、ガラス、石英、セラミックス等の薄膜形成用絶縁性基板等を用いることができる。このように第１の基板１、第２の基板２及び第３の基板３に、同一の物性を備えた材料を用いることにより、温度変化等によって生じる歪み（熱膨張率の差異による歪み）で各基板間の相対位置が変化し、そのために、プローブと記録膜の接触位置精度が低下することを抑制することができる。又、これらの基板上には半導体回路（制御回路等）が同時に形成されることがあり、その場合には、Ｓｉ半導体単結晶基板が最も好適となる。
【００２９】
尚、図１、図２に示したメモリー装置に於いては、移動子（第２の基板の中央部）に記録膜を設け、第１の基板にプローブユニットを設けたが、移動子（第２の基板の中央部）にプローブユニットを設け、第１の基板に記録膜を設けてもよい。
【００３０】
［プローブユニットについて］
図３は、プローブユニットの（ａ）平面図と（ｂ）断面図（ＢＢ’断面を示した断面図）である。このプローブユニットは、複数の梁を組み合わせた複合梁（マイクロサスペンション）１３及び記録膜に対して情報の書き込みと読み出しを行うプローブ１２からなる。
【００３１】
このプローブユニットを構成する複合梁（マイクロサスペンション）１３は、Ｚ軸方向の剛性（バネ定数）が小さく、更に、後述するように各プローブユニットのＺ軸方向の高さのばらつきも小さいため、図２に示した吸引電極１０により記録膜１６が形成されている移動子２ｃを第１の基板１側に吸引すれば、全てのプローブ１２を記録膜に接触させることができる。従って、各プローブユニット毎にＺ軸方向の位置調整機構を設ける必要がない。
【００３２】
尚、上記複合梁（マイクロサスペンション）１３は、いわゆるマイクロマシーニング技術（例えば、基板の異方性エッチングや犠牲層エッチングによる空隙構造作製技術）を用いれば容易に作製することができる。
【００３３】
又、上記複合梁（マイクロサスペンション）１３の上に設けられているプローブ１２や、プローブ１２と電気的に接続するプローブ選択トランジスタ１４についても、マイクロマシーニング技術や半導体回路作製技術を用いれば容易に作製することができる。
【００３４】
ところで、本発明のメモリー装置では、複合梁（マイクロサスペンション）１３及びプローブ１２からなるプローブユニットを可能な限り均一に作製する必要がある（プローブユニットのＺ方向の高さ精度を高精度化する必要がある）が、上記マイクロマシーニング技術等を用いれば、サブμｍオーダーの高さ精度でプローブユニットを作製することができる（各プローブ間のＺ方向の高さのばらつきを、サブμｍオーダー程度に抑えることができる）。更に、ＣＰＭ（化学機械研磨）技術を用いてプローブ１２の端面を一括研磨すれば、各プローブ間のＺ方向の高さのばらつきを、サブμｍオーダー以下に抑えることができる。
【００３５】
又、上述のように各基板間の間隔についても、フォトリソグラフィー技術を用いて加工した薄膜をスペーサとすることにより高精度で設定することができるので、プローブと記録膜との間隔を高精度で調整することができる。
【００３６】
［静電アクチュエータについて］
図４は静電アクチュエータの移動子側となる第２の基板の１例を示した平面図である。  この第２の基板は、第１の基板及び第３の基板に固定されている周辺部２ａ、静電駆動力により移動する中央部（移動子）２ｃ、及び周辺部２ａと中央部（移動子）２ｃを弾性接続する弾性部２ｂで構成されている。ここで、周辺部２ａ、弾性部２ｂ及び中央部（移動子）２ｃは同一材料の基板からなり、弾性部２ｂは基板の一部が弾性特性を示すように除去されている。
【００３７】
図４に示された弾性部２ｂは、Ｕ字形状を組み合わせた複合Ｕ字形状になっている。この弾性部２ｂは、一方が周辺部２ａに、他方が中央部に接続する４つの複合Ｕ字形状部からなり、１つの複合Ｕ字形状部は、Ｘ方向にＵ字形状が連続する部分とＹ方向にＵ字形状が連続する部分とで構成されている。このような構成としたことにより、中央部（移動子）２ｃは、Ｘ方向及びＹ方向に移動することができる。
【００３８】
又、上記複合Ｕ字形状部（除去されずに残された部分）の線幅Ｗは基板の厚みよりも小さくなっているため、Ｚ軸方向（第２の基板に垂直な方向）の剛性はＸＹ方向の剛性よりも大きくなっている。
【００３９】
尚、弾性部２ｂは、中央部（移動子）２ｃがＸ方向及びＹ方向に移動することができ、Ｚ軸方向（第２の基板に垂直な方向）の剛性がＸＹ方向の剛性よりも大きければ、他の形状であってもよい。又、Ｘ方向とＹ方向の剛性は等しくなくてもよい。
【００４０】
又、図２に示したように第２の基板の移動子２ｃと第３の基板３の互いに対向する面には、移動子側電極８と固定子側電極９がそれぞれ設けられており、これらの電極に電圧を印加することにより、Ｘ方向やＹ方向の静電駆動力が発生し、その静電駆動力に応じて移動子２ｃが移動する。
【００４１】
図５は、移動子側電極８と固定子側電極９の一例を示した説明図である。ここで、固定子側電極９はオフセット間隔Ｗsで配列された複数の電極で構成されており、その内の１個の電極に選択的に電圧を印加すれば、電圧を印加した固定子側電極と移動子側電極８とが重なる方向に静電駆動力が発生する。
【００４２】
尚、図５では、移動子側電極８と固定子側電極９がＸ軸方向に配列されているため、Ｘ軸方向に静電駆動力が発生するが、移動子２ｃの移動子側電極と第３の基板の固定子側電極を、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に配列すれば、Ｘ軸方向とＹ軸方向に静電駆動力を発生させることができる。従って、移動子２ｃの第１の基板側の面に形成されている記録膜の任意の位置（移動範囲内の任意の位置）に各プローブを接触させることができる。
【００４３】
又、本発明のメモリー装置で用いたような静電アクチュエータでは、ＸＹ軸方向の駆動力以外にＺ軸方向の吸引力が発生する。従って、第２の基板の弾性部のＺ軸方向の剛性が低すぎると、Ｚ軸方向の吸引力により移動子（第２の基板の中央部）と固定子（第３の基板）が密着して、静電アクチュエータを駆動させることができなくなる。このような場合、通常は、移動子と固定子の間にころ等の機械的間隔制御手段を挿入するが、機械的間隔制御手段は必然的に摩擦抵抗があり、又、ＸＹ軸方向の静電駆動力の損失が大きく、更に、移動子と固定子との間隔を、μｍオーダーで設定するこどが困難である。
【００４４】
しかし、本発明に於いては移動子（第２の基板の中央部）を保持する弾性部のＺ軸方向の剛性を高めることが可能なので、機械的間隔制御手段を用いて移動子（第２の基板の中央部）と固定子（第３の基板）が密着することを回避する必要がない。又、ＸＹ軸方向の静電駆動力の損失もほとんどない。
【００４５】
又、Ｚ軸方向の剛性を高めても吸引力により移動子（第２の基板の中央部）が固定子（第３の基板）の方向に多少変位するので、記録再生時に第１の基板に設けた吸引電極１０により第１の基板の方向に吸引力を発生させ、プローブと記録膜との接触状態を調整してもよい。
【００４６】
又、移動子に静電駆動力を与えない状態でプローブと記録膜が接触しないように第１の基板と第２の基板の間隔を設定し、記録再生時に吸引電極１０により、移動子に対して第１の基板の方向に吸引力を与え、プローブと記録膜とを接触させてもよい。
【００４７】
又、移動子に静電駆動力を与えない状態でプローブと記録膜が接触するように第１の基板と第２の基板の間隔を設定した場合であっても、移動子に静電駆動力を与えたときに発生するＺ軸方向の吸引力より、移動時にプローブと記録膜を離れた状態にすることや、両者の摩擦力を小さくすることができる。
【００４８】
このように移動時のプローブと記録膜との関係を、離れた状態、又は、接触しているが摩擦力が小さい状態にすれば、プローブと記録膜との摩擦によりプローブや記録膜に損傷、磨耗等の問題が発生する頻度を低く抑えることができる。
【００４９】
又、移動子をＸＹ軸方向に移動させているときに、吸引電極１０により第１の基板の方向に小さな吸引力を与え、移動子に静電駆動力を与えたときに発生するＺ軸方向の吸引力を打ち消すようにしてもよい。このようにすれば、移動子（第２の基板の中央部）を保持する弾性部のＺ軸方向の剛性が低い場合であって、移動子（第２の基板の中央部）と固定子（第３の基板）が接触することがない。
【００５０】
以上のように、この静電アクチュエータでは、移動子側電極と固定子側電極に印加する電圧によりＸＹ軸方向の移動を制御することができ、吸引電極に印加する電圧によりＺ軸方向の変位を制御することができる。
【００５１】
［記録膜に対する情報の書き込みと読み出しについて］
本発明のメモリー装置の記録膜としては、プローブを電気的に接触させ記録再生を行うことができるメモリー媒体、例えば、強誘電体薄膜等を用いることができる。
【００５２】
記録膜として強誘電体薄膜を用いた場合には、図３に示したプローブユニットのプローブ１２を強誘電体薄膜に接触させ、強誘電体薄膜の下層に設けられている下部電極とプローブ１２との間に所定の電圧を印加して強誘電体薄膜を分極させることにより情報を書き込むことができる。又、読み出す場合には、プローブ１２を強誘電体薄膜に接触させ、所定の電圧を印加して強誘電体薄膜の残留分極電荷を検出することにより記録情報を読み出すことができる。
【００５３】
尚、このようにして強誘電体薄膜の記録情報を読み出した場合には、読み出しの際に記録情報が破壊されるため、読み出した記録情報を再度書き込んでおく必要がある。
【００５４】
【実施例】
次に、本発明のメモリー装置の構成例について具体的に説明する。
【００５５】
本実施例では、第１の基板、第２の基板及び第３の基板としてＳｉ単結晶基板を用い、特に、第２の基板には両面研磨基板を用いた。又、基板のサイズは、１２ｍｍ角程度にした。
【００５６】
ここで、第１の基板には、予めＳｉ半導体プロセスを用いて、静電アクチュエータ制御回路とメモリー制御回路を形成しておいた。尚、本実施例では、静電アクチュエータ制御回路とメモリー制御回路を第１の基板上に形成したが、その一部を、第３の基板上やメモリー装置の外部に設けてもよい。
【００５７】
次に、第１の基板上にプローブユニットを２００×２００（縦横２００個づつ）でマトリックス状に形成した。
【００５８】
このプローブユニットのプローブには、直径０．１８μｍ、高さ０．４μｍの円柱状の白金を用いた。ここで、プローブの直径を小さく（面積を小さく）すれば、記録密度を高密度化することができる。尚、このプローブに用いる材料は、導電性で微細加工が可能な材料であればよく、例えば、不純物を高濃度で拡散させたＳｉ、ＳｉＣ等の半導体材料、ＴｉＮ等の導電性化合物、タングステン、ニッケル、アルミニウム、白金、金等の金属、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＹＢＣＯ等の酸化物導電体を用いることができる。
【００５９】
このプローブを支持するマイクロサスペンションには、縦２０μｍ、横４０μｍ、高さ３μｍ、梁幅２μｍ、膜厚０．２μｍのボロンを高濃度で拡散した多結晶シリコン薄膜を用いた。又、このマイクロサスペンションは、プローブとプローブ選択トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）とを電気的に接続する導体線の役割も果たしており、このプローブ選択トランジスタをＯＮ、ＯＦＦすることにより、プローブとプローブ制御回路とを接続したり、切り離したりすることができる。又、このマイクロサスペンションのＺ軸方向のバネ定数は０．１Ｎ／ｍ程度であった。尚、このマイクロサスペンションには、多結晶シリコン薄膜より弾性特性が優れた導電性窒化チタン薄膜や、絶縁性の窒化シリコン薄膜に導電性薄膜からなる電気配線を施したもの等を用いることもできる。
【００６０】
又、プローブ選択トランジスタを介してプローブと接続するメモリー制御回路は、センスアンプや電圧源等を備え、再生時には、センスアンプによりプローブからの電流（電荷）を検出し、記録時には、電圧源によりプローブに電圧を印加する。
【００６１】
尚、上記の場合には、各プローブがメモリー制御回路のセンスアンプと電圧源を共用しているが、各プローブ毎にセンスアンプと電圧源を個別に設けてもよい。この場合、半導体回路を構成する素子数が増加するが、センスアンプと電圧源を各プローブの近傍に設けることができるので浮遊容量等に起因するノイズの影響が少なくなり、記録再生の信頼性が向上する。
【００６２】
又、第１の基板上には縦１０μｍ、横２０μｍ、高さ３．３μｍの吸着電極も、２０×２０（縦横２０個づつ）でマトリックス状に形成した。
【００６３】
次に、第２の基板の周辺部と中央部の間に設けられた弾性部について説明する。本実施例では、線幅２５μｍでＸ軸方向に５回行き戻りするＵ字状のパターンと、Ｙ軸方向に５回行き戻りするＵ字状のパターンとで構成された複合Ｕ字形状部が４つ設けられている。ここでは、前記のように複合Ｕ字形状部の線幅は２５μｍと第２の基板の厚み４５０μｍよりも非常に狭く設定されているので、ＸＹ軸方向のバネ定数が２０Ｎ／ｍ程度であるのに対して、Ｚ方向のバネ定数は４０００Ｎ／ｍ程度という大きな値になっている。
【００６４】
尚、本実施例では、マグネトロン・リアクティブ・イオン・エッチング装置で、ＳＦ6エッチングガスとＮｉマスクを用いたエッチング処理（反応性ドライエッチング法によるエッチング処理）を施すことにより基板の一部を除去し、上記弾性部（４つの複合Ｕ字形状部）を形成した。
【００６５】
次に、第２の基板の中央部（移動子）の第１の基板側に形成されている記録膜とその下層に形成されている下部電極について説明する。本実施例では、Ｓｉ単結晶基板上にスパッタリング法により膜厚２００ｎｍの白金からなる下部電極を形成し、更にその上層にスパッタリング法により膜厚３００ｎｍのチタン酸ジルコン酸鉛からなる強誘電体膜（記録膜）を形成した。尚、下部電極は接続配線によりメモリー制御回路に接続されている。
【００６６】
次に、第２の基板の中央部（移動子）の第３の基板側に形成されている移動子側電極と、第３の基板の第２の基板側の面に形成されている固定子側電極について説明する。本実施例では、第２の基板に用いたＳｉ単結晶基板上にスパッタリング法により２００ｎｍのアルミニウム薄膜を成膜し、エッチング処理を施すことにより長さ２μｍ、幅１μｍ、電極間隔２μｍの移動子側電極を形成した。
【００６７】
又、第３の基板に用いたＳｉ単結晶基板上にもスパッタリング法により２００ｎｍのアルミニウム薄膜を成膜し、エッチング処理を施すことにより長さ１００μｍ、幅１μｍ、オフセット間隔０．２μｍで形成した。
【００６８】
尚、移動子側電極と固定子側電極は静電アクチュエータ制御回路に接続されており、ＸＹ方向に０．２μｍでステップ駆動することができる。ここで、ＸＹ軸方向の駆動力は最大で２×１０ー3Ｎとし、ＸＹ軸方向の移動範囲はー１００μｍ〜＋１００μｍとした。又、移動子側電極と固定子側電極とが振動、衝撃等による誤動作で接触し、両者が短絡することを回避するため、いずれか一方の電極の表面にＳｉＯ2からなる１０ｎｍ程度の絶縁層を形成してもよい。
【００６９】
又、本実施例に於いては、アクチュエータを駆動していないときにプローブと記録膜が接触するように設定されているが、移動子をＸＹ軸方向に駆動させるときには、移動子が固定子側（第３の基板側）に０．４μｍ程度吸引されるため、プローブと記録膜は非接触状態になる。
【００７０】
尚、移動子を、所望の位置に移動させた後に、吸引電極により移動子を第１の基板側に吸引すれば、吸引電極の高さはプローブユニットの高さより０．１μｍ低いため、プローブと記録膜とを接触状態にすることができる。又、吸引電極とプローブユニットの高さの差は、マイクロサスペンションによって弾性的に吸収される。
【００７１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば単純な構成で高精度且つ高信頼性のマルチプローブメモリー装置を構成することができる。
【００７２】
又、構成が単純で、高精度が容易なので、高信頼性のメモリー装置を低価格で提供することができる。
【００７３】
又、プローブユニットの高さを制御する必要がないので、その制御回路が不要となり、プローブニットの制御にかかる負担を軽減することができる。
【００７４】
又、メモリー装置を構成する各基板が、スペーサを介して接合されているため、振動、衝撃により装置に不具合が発生することがほとんどない。
【００７５】
又、移動時のプローブと記録膜との関係を、離れた状態、又は、接触しているが摩擦力が小さい状態にすれば、プローブと記録膜との摩擦によりプローブや記録膜に損傷、磨耗等の問題が発生する頻度を低く抑えることができる。
【００７６】
又、メモリー装置を構成する各基板に、同一物性を備えた材料を用いれば、温度変化時にメモリー装置が動作不良を起こすことがほとんどない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のメモリー装置の構成を示した斜視図である。
【図２】本発明のメモリー装置の構成を示した断面図である。
【図３】本発明のメモリー装置のプローブユニットを示した平面図と断面図である。
【図４】本発明のメモリー装置における移動子を示した平面図である。
【図５】本発明のメモリー装置における移動子側電極と固定子側電極の関係を示した説明図である。
【図６】従来のメモリー装置におけるプローブ部分を示した断面図である。
【符号の説明】
１  第１の基板
２  第２の基板
２ａ  周辺部
２ｂ  弾性部
２ｃ  中央部（移動子）
３  第３の基板
４  静電アクチュエータ制御回路
５  メモリー制御回路
６、７  スペーサ
８  移動子側電極
９  固定子側電極
１０  吸引電極
１１  プローブユニット
１２  プローブ
１３  複合梁（マイクロサスペンション）
１４  プローブ選択トランジスタ
１５  記録膜
１６  下部電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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