JP3311575B2 - Measuring probe - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、測定プローブに関する
ものであり、更に詳しく言えば、半導体チップ上の微細
配線の電圧を測定する装置、及び半導体チップの表面形
状を取得する装置の測定プローブの構造に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a measuring probe, and more particularly, to an apparatus for measuring the voltage of fine wiring on a semiconductor chip and an apparatus for measuring the surface shape of a semiconductor chip. It is about structure.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体集積回路(以下LSIという)装
置を設計・製造する上でトランジスタ回路の動作解析等
のために半導体チップ内部の電圧を正確に測定する必要
がある。一方、近年のLSI装置は集積度が向上し、こ
れに従って配線幅が益々狭くなっている。チップ内部の
微細配線の電圧を測定する装置としては、電子ビームを
用いた装置が知られているが、半導体回路の高集積化及
びその動作スピードの高速化により電子ビーム装置では
測定速度と測定性能が不十分になりつつある。2. Description of the Related Art In designing and manufacturing a semiconductor integrated circuit (hereinafter referred to as LSI) device, it is necessary to accurately measure a voltage inside a semiconductor chip for an operation analysis of a transistor circuit and the like. On the other hand, in recent years, the integration degree of an LSI device has been improved, and accordingly, the wiring width has been increasingly narrowed. As a device for measuring the voltage of fine wiring inside a chip, a device using an electron beam is known. However, due to the high integration of semiconductor circuits and the increase in the operating speed thereof, the measurement speed and measurement performance of the electron beam device are increased. Is becoming inadequate.
【0003】そこで、微細配線に対応可能な検査技術及
び電圧波形の観測技術の開発が望まれる中で、本発明者
らは原子間力顕微鏡の技術を応用した導電性の微細プロ
ーブによる配線探索機能と光ビームによる電圧測定機能
を備えた装置を考案した。図21(A)は、従来例に係
る電圧測定装置の測定プローブの断面図である。測定プ
ローブは不図示の電圧測定装置のアクチュエータに設け
られる。アクチュエータは、当該測定プローブを垂直方
向に移動するものである。図21(A)において、1は
測定対象に接触させる探針部である。探針部1はタング
ステン等の硬質の金属の先を尖らせたものである。2は
探針部1の上端に設けられた光反射膜である。光反射膜
2は測定対象の電圧を測定するためのレーザ光を反射す
る。3は反射膜上に設けられた電気光学結晶である。電
気光学結晶3は測定対象の電圧によって複屈折性を生
じ、レーザ光の偏光状態を変えるものである。Therefore, while the development of an inspection technique and a voltage waveform observation technique capable of dealing with fine wiring is desired, the present inventors have developed a wiring search function using a conductive fine probe to which an atomic force microscope technique is applied. And a device equipped with a voltage measurement function using a light beam. FIG. 21A is a cross-sectional view of a measurement probe of a voltage measurement device according to a conventional example. The measurement probe is provided on an actuator of a voltage measurement device (not shown). The actuator moves the measurement probe in the vertical direction. In FIG. 21 (A), reference numeral 1 denotes a probe portion to be brought into contact with a measurement target. The probe portion 1 is formed by sharpening a hard metal such as tungsten. Reference numeral 2 denotes a light reflection film provided on the upper end of the probe unit 1. The light reflection film 2 reflects a laser beam for measuring a voltage of a measurement target. Reference numeral 3 denotes an electro-optic crystal provided on the reflection film. The electro-optic crystal 3 generates birefringence depending on the voltage of the object to be measured, and changes the polarization state of the laser light.
【0004】4は電気光学結晶3上に設けられた透明電
極である。透明電極4は接地線に接続される。5は透明
電極4上に設けられた絶縁性の導光管である。導光管5
は、レーザ光を電気光学結晶に導くために設けている。
6は探針部の軸に接合した可動電極、7A,7Bは可動
電極6と共に容量型センサを構成する対向電極である。
8A及び8Bは導光管を支持するY字型の梁部である。
梁部8A及び8Bは容量型センサを挟んで上下に設けら
れ、導光管5の上下方向の移動を自由にさせている。図
21(B)に上から見たY字型の梁部を示している。9
は対向電極7A,7B及び梁部8A,8Bを支持する絶
縁性の枠体である。Reference numeral 4 denotes a transparent electrode provided on the electro-optic crystal 3. The transparent electrode 4 is connected to a ground line. Reference numeral 5 denotes an insulating light guide tube provided on the transparent electrode 4. Light guide tube 5
Is provided to guide the laser light to the electro-optic crystal.
Reference numeral 6 denotes a movable electrode joined to the axis of the probe portion, and reference numerals 7A and 7B denote opposing electrodes which together with the movable electrode 6 constitute a capacitive sensor.
8A and 8B are Y-shaped beams supporting the light guide tube.
The beams 8A and 8B are provided vertically above and below the capacitive sensor, and allow the light guide tube 5 to freely move in the vertical direction. FIG. 21B shows a Y-shaped beam portion viewed from above. 9
Is an insulating frame supporting the counter electrodes 7A and 7B and the beams 8A and 8B.
【0005】なお、電気光学結晶3と探針部1とは、図
21(C)に示すように、電気光学結晶3上に反射膜3
と接合層2Aと積層して形成したものと、探針部1上に
接合層1Aを形成したものとを低融点金属膜10を介し
て加熱圧接することにより接合している。探針部1の交
換はピンセット等により探針部1を把持し熱により接合
している。[0005] The electro-optic crystal 3 and the probe 1 are connected to the reflection film 3 on the electro-optic crystal 3 as shown in FIG.
And a bonding layer 2A are laminated on the probe portion 1 and a bonding layer 1A is formed on the probe portion 1 by being heated and pressed through a low melting point metal film 10 to join them. When exchanging the probe part 1, the probe part 1 is gripped by tweezers or the like and joined by heat.
【0006】次に、当該測定プローブの動作原理を説明
する。このプローブは2つの機能を有している。第1は
変位検出機能である。すなわち、探針部1を測定対象に
接触させると、探針部1が上方向に押し上げられる。こ
の結果、導光管5も上方向に移動する。この移動によっ
て、対向電極7Aと可動電極6とのギャップが大きくな
り、可動電極6と可動電極7Bとのギャップが狭くな
る。これにより、梁部8A及び8Bが撓み、2組の電極
7A、7B及び6が作る容量が変化する。この容量変化
を検出することにより、探針部1が測定対象から受ける
力を検出することができる。この機能を応用すると、測
定対象の表面の凹凸形状を取得することができる(原子
間力顕微鏡)。Next, the operation principle of the measuring probe will be described. This probe has two functions. The first is a displacement detection function. That is, when the probe 1 is brought into contact with the measurement target, the probe 1 is pushed upward. As a result, the light guide tube 5 also moves upward. By this movement, the gap between the opposing electrode 7A and the movable electrode 6 increases, and the gap between the movable electrode 6 and the movable electrode 7B decreases. As a result, the beams 8A and 8B bend, and the capacitances formed by the two sets of electrodes 7A, 7B and 6 change. By detecting this change in capacitance, the force that the probe 1 receives from the measurement target can be detected. By applying this function, it is possible to acquire the uneven shape of the surface of the measurement object (atomic force microscope).
【0007】第2は電圧検出機能である。まず、測定対
象に電圧を印加し、透明電極を接地した状態で、レーザ
光を導光管5を介して電気光学結晶3に導く。すると、
電気光学結晶3を通過したレーザ光は光反射膜2で反射
する。このとき、電気光学結晶3は透明電極4と反射膜
間の電界によって複屈折性を生じる。これにより、レー
ザ光の偏光状態が変化する。この偏光状態変化量は測定
対象に印加された電圧に依存する。この偏光状態変化量
から測定対象の電圧を測定することができる。The second is a voltage detection function. First, a voltage is applied to the object to be measured, and the laser light is guided to the electro-optic crystal 3 via the light guide tube 5 with the transparent electrode grounded. Then
The laser light that has passed through the electro-optic crystal 3 is reflected by the light reflection film 2. At this time, the electro-optic crystal 3 has birefringence due to the electric field between the transparent electrode 4 and the reflection film. Thereby, the polarization state of the laser light changes. The amount of change in the polarization state depends on the voltage applied to the measurement target. The voltage of the measurement target can be measured from the amount of change in the polarization state.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術の測定プローブでは、次のような問題がある。 図21(A)に示すように容量型センサは、枠体9
の中に設けた対向電極7A及び7Bの間に可動電極6を
配置することにより構成しなければならないので、組み
立てが非常に困難となる。プローブの製作再現性が悪
い。However, the conventional measuring probe has the following problems. As shown in FIG. 21A, the capacitive sensor is
Must be arranged by disposing the movable electrode 6 between the opposed electrodes 7A and 7B provided in the inside of the device, the assembly becomes very difficult. Poor probe reproducibility.
【0009】 また、図21(A)に示すように、梁
部8A及び8Bは容量型センサを挟んで上下に設けら
れ、しかも、同図(B)に示すように直線状の梁部8A
及び8Bが枠体9の内壁に接着材により接合されてい
る。このため、組み立て時に梁部8A、8Bが何らかの
原因で撓むと、導光管5を精度良く支持することができ
なくなる。ここで、1本の梁部の長さをL/2、幅を
W、厚さをtとし、梁部(バネ材)のヤング率をEとす
ると、バネ定数Kは、(1)式、すなわち、 K=16EWt3 /L3 ……(1) により与えられる。従って、水平方向に引っ張られる力
が過大になって梁部8A、8Bが撓むと、このバネ定数
Kが大きくなる。Kが大きくなると、測定対象から受け
る1μm以下の微細な力を正確に検出することが困難と
なる。Also, as shown in FIG. 21A, the beam portions 8A and 8B are provided vertically above and below the capacitive sensor, and furthermore, as shown in FIG.
And 8B are joined to the inner wall of the frame 9 by an adhesive. Therefore, if the beams 8A and 8B bend during assembly for some reason, the light guide tube 5 cannot be supported accurately. Here, assuming that the length of one beam portion is L / 2, the width is W, the thickness is t, and the Young's modulus of the beam portion (spring material) is E, the spring constant K is expressed by the following equation (1). That is, K = 16EWt 3 / L 3 (1) Therefore, when the force to be pulled in the horizontal direction becomes excessive and the beams 8A and 8B are bent, the spring constant K increases. When K becomes large, it becomes difficult to accurately detect a minute force of 1 μm or less received from the measurement target.
【0010】 更に、図21(C)に示すように、低
融点金属膜10を介して電気光学結晶3と探針部1とを
加熱圧接しているので、低融点金属膜が接合層2Aを通
って反射層2に入り込み該反射層2を曇らせてしまう。
この結果、反射層2の反射率が不均等になることから、
レーザ光の偏光状態変化量に誤差が含まれてしまい、精
度良い電圧を測定することが困難となる。Further, as shown in FIG. 21C, since the electro-optic crystal 3 and the probe 1 are heated and pressed through the low melting point metal film 10, the low melting point metal film forms the bonding layer 2 A. As a result, the light enters the reflective layer 2 and foggs the reflective layer 2.
As a result, the reflectance of the reflective layer 2 becomes uneven,
An error is included in the amount of change in the polarization state of the laser light, which makes it difficult to accurately measure the voltage.
【0011】本発明は、かかる従来例の課題に鑑み創作
されたものであり、組み立てが簡単で、しかも、高い精
度で変位検出をすることが可能となる測定プローブの提
供を目的とする。The present invention has been made in view of the problems of the conventional example, and has as its object to provide a measurement probe which is easy to assemble and capable of detecting displacement with high accuracy.
【0012】本発明に係る測定プローブは、その一実施
の形態を図1に示すように、固定電極を支持する支持手
段と、前記固定電極に対向して容量を形成する可動電極
を一端に設けた中空の導光管と、前記導光管の一端に接
続して該導光管を支持する弾性体と、前記導光管の他端
に設けられた電気光学変換素子と、前記電気光学変換素
子に接続した探針部と、前記支持手段と弾性体との間に
設けた絶縁体と、前記支持手段と絶縁体との間及び前記
絶縁体と弾性体との間を接着する低融点金属膜とを備え
ていることを特徴とする。As shown in FIG. 1, one embodiment of a measurement probe according to the present invention is provided with a support means for supporting a fixed electrode and a movable electrode which forms a capacitance in opposition to the fixed electrode at one end. A hollow light guide tube, an elastic body connected to one end of the light guide tube to support the light guide tube, an electro-optic conversion element provided at the other end of the light guide tube, and the electro-optic conversion device. A probe connected to an element, an insulator provided between the support means and the elastic body, and a low melting point metal for bonding between the support means and the insulator and between the insulator and the elastic body. And a membrane.
【0013】本発明の測定プローブは、その一実施の形
態を図1に示すように、前記弾性体は、前記絶縁体と接
着する枠部と、前記枠部から前記導光管の中央に向かっ
て延びた複数の梁部とを有し、前記枠部と前記梁部とが
一体的に形成された薄板からなることを特徴とする。As shown in FIG. 1, one embodiment of the measurement probe of the present invention is such that the elastic body has a frame portion bonded to the insulator, and the frame portion extends from the frame portion toward the center of the light guide tube. And a plurality of extending beam portions, wherein the frame portion and the beam portions are formed of a thin plate integrally formed.
【0014】[0014]
【0015】[0015]
【0016】[0016]
【0017】[0017]
【0018】[0018]
【0019】[0019]
【0020】[0020]
【0021】本発明に係る測定プローブでは、可動電極
と固定電極とが対向した状態で弾性体と絶縁体と支持手
段とが低融点金属膜を介して接合されている。従って、
弾性体と支持手段とが作る狭い空間内に導光管の可動電
極と、支持手段の固定電極から成る位置検出器(容量型
センサ)を簡単に構成することができる。このセンサの
動作原理は以下の通りである。まず、電気光学変換素子
の一端に取付けられた探針部が測定対象に接触すると、
探針部が上方向に押し上げられるので、可動電極と固定
電極との距離が狭くなる。この結果、容量が増加する。
この容量変化から探針部の変位が検出できるので測定対
象の凹凸形状を測定することができる。この容量のギャ
ップは、移動手段を調整して固定電極を上下方向に移動
することにより決めることができる。なお、測定対象の
電圧を測定する場合は、探針部を測定対象に接触させ、
電気光学変換素子によって光学的に取得することができ
る。In the measurement probe according to the present invention, the elastic body, the insulator, and the supporting means are joined via the low melting point metal film in a state where the movable electrode and the fixed electrode face each other. Therefore,
A position detector (capacitive sensor) including the movable electrode of the light guide tube and the fixed electrode of the support means can be easily configured in a narrow space formed by the elastic body and the support means. The principle of operation of this sensor is as follows. First, when the probe attached to one end of the electro-optical conversion element contacts the measurement target,
Since the probe is pushed upward, the distance between the movable electrode and the fixed electrode is reduced. As a result, the capacity increases.
Since the displacement of the probe can be detected from the change in capacitance, the uneven shape of the measurement target can be measured. This capacitance gap can be determined by adjusting the moving means and moving the fixed electrode in the vertical direction. In addition, when measuring the voltage of the measurement target, the probe portion is brought into contact with the measurement target,
It can be obtained optically by an electro-optical conversion element.
【0022】[0022]
【0023】本発明の測定プローブでは、枠部から導光
管の中央に向かって延びた複数の梁部を有した弾性体を
使用して測定プローブを製造することができるので、組
み立てが容易になる。また、弾性体の梁部が導光管から
枠体に向かって曲線形状を成しているので、当該測定プ
ローブの組み立て時に、弾性体と支持手段との間にずれ
が生じても、曲線形状の両部が撓むので水平方向の張力
のバラツキを吸収することができる。In the measuring probe of the present invention, the measuring probe can be manufactured using an elastic body having a plurality of beams extending from the frame toward the center of the light guide tube, so that the assembly is easy. Become. In addition, since the beam portion of the elastic body has a curved shape from the light guide tube toward the frame, even if a displacement occurs between the elastic body and the support means during the assembly of the measurement probe, the curved shape can be obtained. Since both parts are bent, variations in the tension in the horizontal direction can be absorbed.
【0024】[0024]
【0025】[0025]
【0026】[0026]
【0027】[0027]
【0028】[0028]
【0029】[0029]
【0030】[0030]
【0031】[0031]
【発明の実施の形態】次に、図を参照しながら本発明の
実施の形態について説明をする。図1〜20は、本発明
の実施の形態に係る測定プローブ、その製造方法及びそ
の針交換方法の説明図である。 (1)第1の実施の形態 図1(A)は、本発明の第1の実施の形態に係る測定プ
ローブの断面図であり、同図(B)は、上面から見た測
定プローブの半分の図を示している。Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 20 are explanatory diagrams of a measurement probe according to an embodiment of the present invention, a method of manufacturing the same, and a method of replacing a needle thereof. (1) First Embodiment FIG. 1A is a sectional view of a measurement probe according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a half of the measurement probe viewed from above. FIG.
【0032】図1(A)において、11は針先端部を測
定対象に接触させる探針部である。本実施の形態では針
交換を容易にするために、探針部11を後述するように
針先端部と針保持部とに分けている。12は、探針部1
1上に設けた電気光学変換素子である。電気光学変換素
子12は透明電極、電気光学結晶及び光反射膜等から成
る。電気光学結晶と探針部11の針保持部との接合方法
については第4の実施の形態において説明する。In FIG. 1A, reference numeral 11 denotes a probe unit for bringing the tip of the needle into contact with the object to be measured. In the present embodiment, the probe portion 11 is divided into a needle tip portion and a needle holding portion as described later in order to facilitate needle replacement. 12 is a probe part 1
1 is an electro-optical conversion element provided on the optical element 1. The electro-optic conversion element 12 includes a transparent electrode, an electro-optic crystal, a light reflection film, and the like. A method for joining the electro-optic crystal and the needle holding part of the probe part 11 will be described in a fourth embodiment.
【0033】13は、一方に電気光学変換素子12が取
り付けられ、他方が可動電極13Aを成す導光管である。
導光管13の一端は電気光学変換素子12が取り付くよ
うに座状に加工されている。その他端は可動電極13Aが
成すように鍔状に加工されている。導光管13は電気光
学変換素子12を取り付ける座状と可動電極13Aとを絶
縁するような構造になっている。なお、可動電極13A
は、容量型センサの一方の電極を構成する。Reference numeral 13 denotes a light guide tube to which the electro-optic conversion element 12 is attached on one side and the other forms a movable electrode 13A.
One end of the light guide tube 13 is processed into a seat shape so that the electro-optic conversion element 12 can be attached. The other end is processed into a flange shape so as to form the movable electrode 13A. The light guide tube 13 has a structure that insulates the movable electrode 13A from the seat shape to which the electro-optical conversion element 12 is attached. The movable electrode 13A
Constitutes one electrode of the capacitive sensor.
【0034】14は、探針部11の上下方向の移動を自
由にさせるように導光管13を支持する導電性の可動梁
部である。可動梁部14は弾性体の一例であり、板バネ
を構成する。また、可動梁部14は上下2つの梁部と、
この梁部を固定する絶縁リングから成る。上の梁部は可
動電極13Aに導通する引出し電極13Dに接続し、下の梁
部は電気光学結晶の透明電極に導通する引出し電極13E
に接続する。なお、可動梁部14に応力吸収機能を備え
たものについては、図6〜8で説明する。Reference numeral 14 denotes a conductive movable beam that supports the light guide tube 13 so that the probe 11 can freely move in the vertical direction. The movable beam part 14 is an example of an elastic body, and forms a leaf spring. In addition, the movable beam part 14 includes upper and lower two beam parts,
It consists of an insulating ring that fixes this beam. The upper beam is connected to an extraction electrode 13D that is electrically connected to the movable electrode 13A, and the lower beam is an extraction electrode 13E that is electrically connected to the transparent electrode of the electro-optic crystal.
Connect to The movable beam portion 14 having a stress absorbing function will be described with reference to FIGS.
【0035】15は、可動電極13Aに対向して配置され
た対向電極(固定電極)である。対向電極15は容量型
センサの他方の電極を構成する。16は、対向電極15
の上下方向の移動を調整するギャップ調整ネジである。
ギャップ調整ネジ16は移動手段の一例である。17は
ギャップ調整ネジ16及び対向電極15を支持する導電
性の電極支持部である。電極支持部17は支持手段の一
例である。Reference numeral 15 denotes a counter electrode (fixed electrode) arranged to face the movable electrode 13A. The opposite electrode 15 forms the other electrode of the capacitive sensor. 16 is a counter electrode 15
This is a gap adjusting screw for adjusting the vertical movement of.
The gap adjusting screw 16 is an example of a moving unit. Reference numeral 17 denotes a conductive electrode support that supports the gap adjusting screw 16 and the counter electrode 15. The electrode support 17 is an example of a support unit.
【0036】18は、可動梁部14と電極支持部17と
の間に設けた絶縁リングである。19は遮蔽板であり、
引出し電極13Dと共に接地して使用する。20は引出し
電極13Eと遮蔽板19との間に設けた絶縁リングであ
る。21は電極支持部17と接続リング22との間に設
けた絶縁リングである。接続リング22は不図示のアク
チュエータと当該測定プローブを接続するものである。Reference numeral 18 denotes an insulating ring provided between the movable beam 14 and the electrode support 17. 19 is a shielding plate,
It is used by grounding together with the extraction electrode 13D. Reference numeral 20 denotes an insulating ring provided between the extraction electrode 13E and the shielding plate 19. Reference numeral 21 denotes an insulating ring provided between the electrode support 17 and the connection ring 22. The connection ring 22 connects an actuator (not shown) and the measurement probe.
【0037】本実施の形態では、可動電極13Aと対向電
極15とが対向した状態で、可動梁遮蔽板19と絶縁リ
ング20との間、絶縁リング20と引出し電極13Eとの
間、引出し電極13Eと可動梁部14との間、可動梁部1
4と引出し電極13Dとの間、引出し電極13Dと絶縁リン
グ18との間、絶縁リング18と電極支持部17の間、
電極支持部17と絶縁リング21との間及び、絶縁リン
グ21と接続リング22との間が各々低融点金属膜を介
して熱接合されている。このように測定プローブが一体
構造を成している。In the present embodiment, when the movable electrode 13A and the opposing electrode 15 face each other, the movable electrode shield plate 19 and the insulating ring 20, the insulating ring 20 and the extraction electrode 13E, the extraction electrode 13E Between the movable beam 14 and the movable beam 1
4, between the extraction electrode 13D, the extraction electrode 13D and the insulating ring 18, between the insulating ring 18 and the electrode support 17,
The electrode support portion 17 and the insulating ring 21 and the insulating ring 21 and the connection ring 22 are each thermally bonded via a low melting point metal film. Thus, the measurement probe has an integral structure.
【0038】次に、本実施の形態に係る測定プローブの
動作原理を説明する。まず、電気光学変換素子12の先
に取付けられた探針部11が測定対象に接触すると、探
針部11が上方向に押し上げられるので、可動電極13A
と対向電極15との間の距離が狭くなる。この結果、可
動電極13Aと対向電極15とが作る容量が増加する。こ
の容量変化から探針部11の変位を検出する。探針部1
1を水平方向に移動することにより、測定対象の凹凸形
状を測定することができる。Next, the operation principle of the measurement probe according to the present embodiment will be described. First, when the probe 11 attached to the tip of the electro-optical conversion element 12 comes into contact with the measurement target, the probe 11 is pushed upward, so that the movable electrode 13A
The distance between the electrode and the counter electrode 15 is reduced. As a result, the capacitance created by the movable electrode 13A and the counter electrode 15 increases. The displacement of the probe 11 is detected from the change in capacitance. Probe part 1
By moving 1 horizontally, it is possible to measure the uneven shape of the measurement object.
【0039】なお、測定対象の電圧を測定する方法は、
従来技術と同様である。まず、測定対象に電圧を印加
し、透明電極を接地した状態で、探針部11を測定対象
に接触させ、導光管13を通して電気光学変換素子12
にレーザ光を導く。すると、電気光学変換素子12を通
過したレーザ光は不図示の光反射膜で反射する。このと
き、電気光学変換素子12では透明電極と光反射膜間の
電界によって電気光学結晶に複屈折性が生じる。これに
より、レーザ光の偏光状態が変化する。この偏光状態変
化量は測定対象に印加された電圧に依存する。この偏光
状態変化量から測定対象の電圧を測定することができ
る。The method of measuring the voltage of the object to be measured is as follows.
Same as the prior art. First, a voltage is applied to the object to be measured, and the probe 11 is brought into contact with the object to be measured in a state where the transparent electrode is grounded.
To the laser beam. Then, the laser light that has passed through the electro-optic conversion element 12 is reflected by a light reflection film (not shown). At this time, in the electro-optic conversion element 12, birefringence occurs in the electro-optic crystal due to the electric field between the transparent electrode and the light reflecting film. Thereby, the polarization state of the laser light changes. The amount of change in the polarization state depends on the voltage applied to the measurement target. The voltage of the measurement target can be measured from the amount of change in the polarization state.
【0040】このように本発明の第1の実施の形態に係
る第1の測定プローブでは、可動電極13Aと対向電極1
5とが対向した状態で、可動梁遮蔽板19と絶縁リング
20との間、絶縁リング20と引出し電極13Eとの間、
引出し電極13Eと可動梁部14との間、可動梁部14と
引出し電極13Dとの間、引出し電極13Dと絶縁リング1
8との間、絶縁リング18と電極支持部17の間、電極
支持部17と絶縁リング21との間及び、絶縁リング2
1と接続リング22との間が各々低融点金属膜を介して
熱接合され、一体構造を成している。As described above, in the first measurement probe according to the first embodiment of the present invention, the movable electrode 13A and the counter electrode 1
5 are opposed to each other, between the movable beam shielding plate 19 and the insulating ring 20, between the insulating ring 20 and the extraction electrode 13E,
Between the extraction electrode 13E and the movable beam portion 14, between the movable beam portion 14 and the extraction electrode 13D, between the extraction electrode 13D and the insulating ring 1.
8, between the insulating ring 18 and the electrode support 17, between the electrode support 17 and the insulating ring 21, and between the insulating ring 2 and the insulating ring 21.
1 and the connection ring 22 are each thermally bonded via a low melting point metal film to form an integral structure.
【0041】このため、可動梁部14及び電極支持部1
7と絶縁リング18とが作る狭い空間内に容量型センサ
を備えた簡単な構造の測定プローブが提供できる。この
容量のギャップは、ギャップ調整ネジ16を調整して対
向電極15を上下方向に移動することにより決めること
ができる。従って、この測定プローブを電圧波形測定装
置や表面形状測定装置に応用できる。Therefore, the movable beam portion 14 and the electrode support portion 1
It is possible to provide a measurement probe having a simple structure provided with a capacitive sensor in a narrow space formed by the insulating ring 7 and the insulating ring 18. The gap of this capacitance can be determined by adjusting the gap adjusting screw 16 and moving the counter electrode 15 in the vertical direction. Therefore, this measuring probe can be applied to a voltage waveform measuring device and a surface shape measuring device.
【0042】次に、本発明の第1の実施の形態に係る測
定プローブの製造方法について説明をする。図2及び図
3は測定プローブの形成工程図を示している。まず、図
2(A)において、導光管13と導電性の可動梁部14
とを組み立てて第1の部品ユニット100 にする。導光管
13は、容量型センサの一方の電極となる可動電極13A
と、可動梁部14を絶縁する環状絶縁管13Bと、電気光
学結晶を取り付ける座状部を設けた導電性の管部13Cの
3つの部品から成る。Next, a method of manufacturing the measurement probe according to the first embodiment of the present invention will be described. 2 and 3 show a process chart for forming a measurement probe. First, in FIG. 2A, the light guide tube 13 and the conductive movable beam portion 14 are shown.
Are assembled into a first component unit 100. The light guide tube 13 has a movable electrode 13A serving as one electrode of the capacitive sensor.
And an annular insulating tube 13B for insulating the movable beam portion 14, and a conductive tube portion 13C provided with a seat portion for attaching the electro-optic crystal.
【0043】可動電極13AはAuやCu等の金属板に管
部13Cの内径とほぼ同じ径の穴を開け、電極部を鍔状に
加工する。環状絶縁管13Bは加工が容易なセラミックス
を用いる。絶縁管13Bの内径は管部13Aの内径とほぼ同
じにする。導電性の管部13Cは、直径2.5mmφ程度
のアルミニウム管を用い、一端を内側に折り込んで座状
に形成する。管部13Aはアルミニウムに限らず、軽い物
質であれば良い。座状に形成することで電気光学変換素
子12が取り付け易くなる。For the movable electrode 13A, a hole having substantially the same diameter as the inner diameter of the tube portion 13C is formed in a metal plate such as Au or Cu, and the electrode portion is processed into a flange shape. The annular insulating tube 13B is made of ceramics which can be easily processed. The inside diameter of the insulating tube 13B is made substantially the same as the inside diameter of the tube portion 13A. As the conductive tube portion 13C, an aluminum tube having a diameter of about 2.5 mmφ is used, and one end is folded inward to form a seat shape. The tube portion 13A is not limited to aluminum and may be any light material. By forming it in a seat shape, the electro-optical conversion element 12 can be easily attached.
【0044】可動梁部14は可動電極13Aに導通する上
部板バネ部14Aと、管部13Aに導通する下部板バネ部14
Bと、上部板バネ部14Aと下部板バネ部14Bとを絶縁す
る絶縁リング14Cから成る。上部板バネ部14A及び下部
板バネ部14Bは、膜厚20μm程度のステンレス箔から
加工する。その形状については第3の実施の形態におい
て説明する。絶縁リング14Cはセラミックス等を用い
る。リング14Cの外径は20〜25mmφ程度である。The movable beam portion 14 has an upper leaf spring portion 14A which is electrically connected to the movable electrode 13A and a lower leaf spring portion 14 which is electrically connected to the tube portion 13A.
B and an insulating ring 14C for insulating the upper leaf spring portion 14A and the lower leaf spring portion 14B. The upper leaf spring portion 14A and the lower leaf spring portion 14B are formed from a stainless steel foil having a thickness of about 20 μm. The shape will be described in a third embodiment. The insulating ring 14C uses ceramics or the like. The outer diameter of the ring 14C is about 20 to 25 mmφ.
【0045】各部品の接合は、まず、絶縁管13Bや絶縁
リング14Cの端面にNi又はAuメッキを施し、管部13
Aの端面にAuメッキを施し、上部板バネ部14A及び下
部板バネ部14BにAuメッキを施しておく。この状態
で、各部品間に金属シート(Zn)を挟み込んで図2
(A)に示すように軸方向に配列し、その後、軸方向か
ら部品へ力を加えた状態で、400〜500℃程度に加
熱する。加熱後、当該部品を徐々に冷却する。これによ
り、各部品間の接触面に金属化合物(Au−Zn)が生
成され、各部品間が固着し、第1の部品ユニット100 が
完成する。First, Ni or Au plating is applied to the end surfaces of the insulating tube 13B and the insulating ring 14C to join the parts.
Au plating is applied to the end surface of A, and Au plating is applied to the upper leaf spring portion 14A and the lower leaf spring portion 14B. In this state, a metal sheet (Zn) is sandwiched between the components, and FIG.
As shown in (A), the components are arranged in the axial direction, and then the components are heated to about 400 to 500 ° C. while applying a force to the components from the axial direction. After heating, the part is gradually cooled. As a result, a metal compound (Au-Zn) is generated on the contact surface between the components, and the components are fixed to each other, and the first component unit 100 is completed.
【0046】次に、図2(B)において、対向電極15
とギャップ調整ネジ16と導電性の電極支持部17とを
組み立てて第2の部品ユニット200 にする。対向電極1
5は、外径2.5mmφ程度の金属管から形成する。一
端は可動電極13Aに対向させるために鍔状に加工する。
対向電極15の外側の面に雄ネジを切って置く。ネジピ
ッチは微小なほど、高い精度でギャップ調整ができる。Next, referring to FIG.
The gap adjusting screw 16 and the conductive electrode support 17 are assembled into a second component unit 200. Counter electrode 1
5 is formed from a metal tube having an outer diameter of about 2.5 mmφ. One end is processed into a flange shape to face the movable electrode 13A.
A male screw is cut on the outer surface of the counter electrode 15 and placed. The smaller the screw pitch, the higher the accuracy of the gap adjustment.
【0047】ギャップ調整ネジ16は環状の金属から形
成する。ギャップ調整ネジ16の内側の面には、対向電
極15の雄ネジに適合した雌ネジを切って置く。電極支
持部17は、厚さ1mm程度、外径20〜25mmφ程
度の円形の金属(黄銅又はNi鋼)板から作成する。ま
た、電極支持部17の中心に対向電極15を挿入する開
口部を形成する。各部品の係合は、まず、電極支持部1
7の下部から、鍔状を下にして対向電極15を挿入し、
電極支持部17の上部からギャップ調整ネジ16によっ
て、対向電極15をネジ止めする。これにより、電極支
持部17と対向電極15とが仮組され、第2の部品ユニ
ット200 が完成する。次いで、図2(C)に示すよう
に、第1の部品ユニット100 の可動電極13Aと、第2の
部品ユニット200 の対向電極15とが対向するように第
1の部品ユニット100 と第2の部品ユニット200 とを向
き合わせ、第1の部品ユニット100 と第2の部品ユニッ
ト200 との間に絶縁リング18及び引出し電極13Dを形
成する。引出し電極13Dは上部板バネ部14Aを介して可
動電極13Aに導通させるものである。絶縁リング18は
電極支持部17と引出し電極13Dとを絶縁するものであ
る。The gap adjusting screw 16 is formed from an annular metal. On the inner surface of the gap adjusting screw 16, a female screw matching the male screw of the counter electrode 15 is cut and placed. The electrode support 17 is made of a circular metal (brass or Ni steel) plate having a thickness of about 1 mm and an outer diameter of about 20 to 25 mmφ. In addition, an opening for inserting the counter electrode 15 is formed at the center of the electrode support 17. First of all, the engagement of each component is performed by the electrode support 1.
7, the counter electrode 15 is inserted with the flange shape down,
The counter electrode 15 is screwed from above the electrode support 17 with the gap adjusting screw 16. Thus, the electrode support 17 and the counter electrode 15 are temporarily assembled, and the second component unit 200 is completed. Then, as shown in FIG. 2C, the first component unit 100 and the second component unit 100 are opposed to each other so that the movable electrode 13A of the first component unit 100 and the counter electrode 15 of the second component unit 200 face each other. With the component units 200 facing each other, an insulating ring 18 and a lead electrode 13D are formed between the first component unit 100 and the second component unit 200. The extraction electrode 13D is to conduct to the movable electrode 13A via the upper leaf spring portion 14A. The insulating ring 18 insulates the electrode support 17 from the extraction electrode 13D.
【0048】第1の部品ユニット100 の下部には引出し
電極13E、絶縁リング20及び遮蔽板19を形成する。
引出し電極13Eは下部板バネ部14Bを介して管部13Cに
導通させるものである。絶縁リング20は引出し電極13
Eと遮蔽板19とを絶縁するものである。引出し電極13
D、13Eは厚さ1mm程度の黄銅又はNi鋼から形成
し、遮蔽板19は厚さ0.5mm程度の黄銅又はNi鋼
から形成する。Under the first component unit 100, a lead electrode 13E, an insulating ring 20, and a shielding plate 19 are formed.
The extraction electrode 13E is to conduct to the tube 13C via the lower leaf spring 14B. The insulating ring 20 is connected to the extraction electrode 13
E and the shield plate 19 are insulated. Extraction electrode 13
D and 13E are formed from brass or Ni steel having a thickness of about 1 mm, and the shielding plate 19 is formed from brass or Ni steel having a thickness of about 0.5 mm.
【0049】各部品の接合は、前工程で接合した部分が
溶融することが無いように、より低温のプロセスより行
う。まず、絶縁リング18、20の端面にNi又はAu
−Snメッキを施し、引出し電極13D、13E、電極支持
部17及び遮蔽板19の端部にAu−Snメッキを施
す。この状態で、図2(B)に示すように軸方向に配列
し、その後、軸方向から部品へ力を加えた状態で、24
0℃程度で加熱する。加熱後、当該部品を徐々に冷却す
る。この結果、両部品ユニット100 、200 が固着する。
対向電極15は仮固定して置く。The parts are joined by a lower temperature process so that the parts joined in the preceding step are not melted. First, Ni or Au is applied to the end faces of the insulating rings 18 and 20.
-Sn plating is applied, and Au-Sn plating is applied to the extraction electrodes 13D and 13E, the electrode support 17 and the end of the shielding plate 19. In this state, the components are arranged in the axial direction as shown in FIG. 2 (B).
Heat at about 0 ° C. After heating, the part is gradually cooled. As a result, the two component units 100 and 200 are fixed.
The counter electrode 15 is temporarily fixed.
【0050】更に、図3に示すようなユニット組み立て
用治具600 を用いて電気光学変換素子12、接続リング
22及び絶縁リング23を先の部品ユニットに接合す
る。電気光学変換素子12は予め針保持部を接合してお
く。その接合方法については第2の実施の形態において
説明する。接続リング22は厚さ2.0mm程度の黄銅
又はNi鋼から環状に形成する。接続リング22は不図
示の上下動アクチュエータに取り付ける部分であり、絶
縁リング24は電極支持部17と接続リング22とを絶
縁するものである。Further, the electro-optical conversion element 12, the connecting ring 22 and the insulating ring 23 are joined to the above-mentioned component unit using a unit assembling jig 600 as shown in FIG. The electro-optical conversion element 12 has a needle holding portion joined in advance. The joining method will be described in a second embodiment. The connection ring 22 is formed in an annular shape from brass or Ni steel having a thickness of about 2.0 mm. The connection ring 22 is a portion to be attached to a vertical actuator (not shown), and the insulating ring 24 insulates the electrode support 17 from the connection ring 22.
【0051】ユニット組み立て用治具600 は、内側に段
を付けた凹部を有する枠体から成る。当該治具600 の底
部には、当該部品ユニットの遮蔽部19を受ける止める
面があり、更に、この面から下がった位置に、電気光学
変換素子12を受ける止める面がある。そして、底部の
中心には電気光学変換素子12の針保持部が入る開口部
が設けられている。なお、組み立て時に部品が歪まない
ように、当該治具600の上面から各面までの深さを規定
しておく。The unit assembling jig 600 is composed of a frame having a concave portion with a step inside. At the bottom of the jig 600, there is a surface for receiving the shielding portion 19 of the component unit, and there is a surface for receiving the electro-optical conversion element 12 at a position below this surface. An opening is provided at the center of the bottom to receive the needle holder of the electro-optical conversion element 12. Note that the depth from the upper surface of the jig 600 to each surface is specified so that the components are not distorted during assembly.
【0052】各部品の接合は、前工程でAu−Snプロ
セスを用いた場合には、当該工程で接合した部分が溶融
することが無いように、融点の低い金属膜を形成する。
低融点金属膜にはインジウム等を用いる。まず、絶縁リ
ング23の端面にNi及びAuメッキを施し、接続リン
グ22、電気光学変換素子12及び導光管13の端部に
Auメッキを施す。これらの部品の間にインジウムを施
す。この状態で、図3に示すような、ユニット組み立て
用治具600 に、部品を順に格納し、その後、軸方向に加
圧した状態で、170℃程度で加熱する。加熱後、当該
部品を徐々に冷却する。When the Au-Sn process is used in the previous step for joining the components, a metal film having a low melting point is formed so that the portion joined in the step is not melted.
Indium or the like is used for the low melting point metal film. First, the end surfaces of the insulating ring 23 are plated with Ni and Au, and the end portions of the connection ring 22, the electro-optical conversion element 12, and the light guide tube 13 are plated with Au. Indium is applied between these parts. In this state, the components are sequentially stored in a unit assembling jig 600 as shown in FIG. 3, and then heated at about 170 ° C. while being pressed in the axial direction. After heating, the part is gradually cooled.
【0053】これにより、図1(A)に示すような容量
型センサを備えた測定プローブが完成する。なお、容量
型センサは可動電極13Aと対向電極15から成り、その
ギャップは、ギャップ調整ネジ16により対向電極15
を上下方向に移動することにより容易に調整することが
できる。接合が完了した後に、対向電極15の仮固定を
解除し、ギャップ間隔を所望の値、例えば、10μmに
調整する。この調整時に、過大な荷重が可動梁部14に
かからないように、ユニット組み立て用治具600 の中心
部に電気光学変換素子12を保持するようにする。その
後、対向電極15の本固定を行う。対向電極15の本固
定には、収縮、経時変化の少ない接着剤を用いる。As a result, a measurement probe having a capacitive sensor as shown in FIG. 1A is completed. Note that the capacitive sensor includes a movable electrode 13A and a counter electrode 15, and the gap is adjusted by a gap adjusting screw 16 to the counter electrode 15.
Can be easily adjusted by moving the vertical direction. After the joining is completed, the temporary fixing of the counter electrode 15 is released, and the gap interval is adjusted to a desired value, for example, 10 μm. At the time of this adjustment, the electro-optic conversion element 12 is held at the center of the unit assembly jig 600 so that an excessive load is not applied to the movable beam portion 14. Thereafter, the permanent fixing of the counter electrode 15 is performed. For permanent fixation of the counter electrode 15, an adhesive that is less likely to shrink and change with time is used.
【0054】このようにして本発明の第1の実施の形態
に係る測定プローブの製造方法では、導光管13及び可
動梁部14を組み上げた第1の部品ユニット100 と、対
向電極15及びギャップ調整ネジ16を組み上げた第2
の部品ユニット200 との間に絶縁リング18及び引出し
電極13Dを形成し、しかも、第1の部品ユニット100と
絶縁リング18の間及び該絶縁リング18と第2の部品
ユニット200 との間にAu−Sn膜を施し、これら部品
を軸方向に加圧した状態で、前工程の加熱温度(400
〜500℃)よりも低い約240℃程度の加熱温度によ
り熱接合している。As described above, in the method of manufacturing the measurement probe according to the first embodiment of the present invention, the first component unit 100 in which the light guide tube 13 and the movable beam portion 14 are assembled, the counter electrode 15 and the gap The second assembled screw 16
The insulating ring 18 and the lead electrode 13D are formed between the first component unit 100 and the insulating ring 18 and between the insulating ring 18 and the second component unit 200. After applying the Sn film and pressing these components in the axial direction, the heating temperature (400
(About 500 ° C.), which is about 240 ° C. lower than the heating temperature.
【0055】従って、第1の部品ユニット100 を崩さ
ず、しかも、第1の部品ユニット100と第2の部品ユニ
ット200 とをボルト等の締め付け具に依らずに絶縁リン
グ18や引出し電極13Dを挟んだ状態で第1の部品ユニ
ット100 と第2の部品ユニット200 とを一体化できる。
この結果、第1の部品ユニット100 と第2の部品ユニッ
ト200 との間の狭い空間に容量型センサを備えた測定プ
ローブを再現性良く製造することができる。Accordingly, the first component unit 100 is not broken down, and the first component unit 100 and the second component unit 200 are sandwiched between the insulating ring 18 and the lead electrode 13D without using a fastener such as a bolt. In this state, the first component unit 100 and the second component unit 200 can be integrated.
As a result, a measurement probe including a capacitive sensor in a narrow space between the first component unit 100 and the second component unit 200 can be manufactured with high reproducibility.
【0056】また、本実施の形態では第1の部品ユニッ
ト100 と第2の部品ユニット200 との接合にAu−Sn
膜を施す場合について説明したが、より高温のプロセス
としてはAu−Cr等の組み合わせも利用することがで
きる。同程度のプロセスとしてはAu−Cu、Au−P
b等の組み合わせも利用することができる。このように
共晶し得る異なった種類の金属を形成することにより、
ボルト等の締め付け具に依らずに部品ユニットが一体化
できる。In the present embodiment, Au—Sn is used for joining the first component unit 100 and the second component unit 200.
Although the case of applying a film has been described, a combination of Au-Cr or the like can be used as a higher temperature process. Au-Cu, Au-P
Combinations such as b can also be used. By forming different types of metals that can be eutectic in this way,
The component unit can be integrated without depending on fastening tools such as bolts.
【0057】本実施の形態では、説明の便宜上、各段階
に分離して組み立てる方法について説明をしたが、本発
明ではこれらの工程によって制限されるものではなく、
更なる工程の簡素化もしくはより細かな工程の分離が可
能であることは言うまでもない。 (2)第2の実施の形態 図4(A)〜(C)は、本発明の第2の実施の形態に係
る電気光学結晶と針保持部とを接合する工程図を示して
いる。第2の実施の形態では、第1の実施の形態に係る
測定プローブの電気光学変換素子12に探針部11の針
保持部11Aのみを取り付ける場合を示している。In the present embodiment, for convenience of explanation, a method of assembling separately at each step has been described. However, the present invention is not limited by these steps.
It goes without saying that further simplification of the process or separation of the process can be performed more finely. (2) Second Embodiment FIGS. 4 (A) to 4 (C) show a process chart for bonding an electro-optic crystal and a needle holder according to a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, a case is shown in which only the needle holding portion 11A of the probe portion 11 is attached to the electro-optical conversion element 12 of the measurement probe according to the first embodiment.
【0058】図4(A)において、まず、電気光学変換
素子12を作成する。電気光学変換素子12は電気光学
結晶12Aと光反射膜12Bと不図示の透明電極から成る。
光反射膜12Bは図1に示したような導光管13側の面と
は反対の面に形成する。光反射膜12Bは電気光学結晶12
A上に膜厚数千Å程度のAu(金)膜を真空蒸着法等よ
り形成する。光反射膜12Bは、電気光学結晶12Aとの付
着強度や反射率を考慮すると、Au膜の他、Al(アル
ミニウム)膜、Cu(銅)膜及びNi(ニッケル)膜等
を用いることができる。In FIG. 4A, first, the electro-optical conversion element 12 is formed. The electro-optic conversion element 12 includes an electro-optic crystal 12A, a light reflection film 12B, and a transparent electrode (not shown).
The light reflecting film 12B is formed on a surface opposite to the surface on the light guide tube 13 side as shown in FIG. The light reflecting film 12B is an electro-optic crystal 12
An Au (gold) film having a thickness of about several thousand Å is formed on A by a vacuum deposition method or the like. As the light reflection film 12B, an Al (aluminum) film, a Cu (copper) film, a Ni (nickel) film, or the like can be used in addition to the Au film in consideration of the adhesion strength and the reflectance with the electro-optic crystal 12A.
【0059】次に、光反射膜12B上にブロック層12Cを
形成する。ブロック層12Cは膜厚数千Å程度のCr(ク
ロム)膜を真空蒸着法等より形成する。Cr膜は熱接合
時の低融点金属の浸透を防ぐために用いている。ブロッ
ク層12Cには低融点金属に対して反応性が低い金属なら
ばCr以外の金属を用いることができる。その後、ブロ
ック層12C上に接合層12Dを形成する。接合層12Dは膜
厚数千Å程度のAu膜を真空蒸着法等より形成する。こ
れにより、光反射膜12B、ブロック層12C及び接合層12
Dを順次積層した電気光学結晶12Aから成る電気光学変
換素子12が完成する。Next, a block layer 12C is formed on the light reflecting film 12B. The block layer 12C is formed by forming a Cr (chromium) film having a thickness of about several thousand Å by a vacuum deposition method or the like. The Cr film is used to prevent penetration of a low melting point metal during thermal bonding. For the block layer 12C, a metal other than Cr can be used as long as the metal has low reactivity with the low melting point metal. After that, a bonding layer 12D is formed on the block layer 12C. As the bonding layer 12D, an Au film having a thickness of about several thousand Å is formed by a vacuum deposition method or the like. Thereby, the light reflection film 12B, the block layer 12C, and the bonding layer 12C are formed.
The electro-optic conversion element 12 comprising the electro-optic crystal 12A in which D is sequentially stacked is completed.
【0060】次に、図4(B)において、探針部11の
針保持部11Aを形成する。針保持部11Aは直径2mm、
長さ5mm程度のタングステンの丸棒から成り、針先端
部は別に作成して後で取り付ける構造である。針保持部
11Aの電気光学変換素子側の面に接合層11Bを形成す
る。接合層11Bは膜厚数千Å程度のAu膜を真空蒸着法
等より形成する。Next, in FIG. 4B, a needle holding portion 11A of the probe portion 11 is formed. The needle holding portion 11A has a diameter of 2 mm,
It is made of a tungsten round bar with a length of about 5 mm, and has a structure in which the tip of the needle is separately prepared and attached later. Needle holder
A bonding layer 11B is formed on the surface of 11A on the electro-optical conversion element side. As the bonding layer 11B, an Au film having a thickness of about several thousand Å is formed by a vacuum deposition method or the like.
【0061】そして、図4(C)において、電気光学変
換素子12の接合層12Dと針保持部11Aの接合層11Bと
の間に低融点金属膜24を形成して熱接合する。加熱温
度は170℃程度である。低融点金属膜24にはインジ
ウム(In)を用いる。インジウムの融点は156℃で
ある。この温度よりも、接合部を10℃から20℃程度
の高い温度にすると、接合層(Au膜)12Dや針保持部
11Aの接合層(Au膜)11Bがインジウムと融合する。
このときインジウムが光反射層(Au膜)12Cに浸透し
ようとするが、ブロック層12C(Cr膜)によって阻止
される。そして、徐々に冷却すると、電気光学変換素子
12と針保持部11Aとが接合する。Then, in FIG. 4 (C), a low melting point metal film 24 is formed between the bonding layer 12D of the electro-optical conversion element 12 and the bonding layer 11B of the needle holder 11A and thermally bonded. The heating temperature is about 170 ° C. Indium (In) is used for the low melting point metal film 24. The melting point of indium is 156 ° C. If the temperature of the bonding portion is set to a temperature higher by about 10 ° C. to 20 ° C. than this temperature, the bonding layer (Au film) 12D and the needle holder
The bonding layer (Au film) 11B of 11A is fused with indium.
At this time, indium tries to penetrate into the light reflection layer (Au film) 12C, but is blocked by the block layer 12C (Cr film). Then, when gradually cooled, the electro-optical conversion element 12 and the needle holding portion 11A are joined.
【0062】このようにして、本発明の第2の実施の形
態に係る測定プローブの製造方法では、電気光学結晶12
A上の光反射層12Bとその接合層12Dの間にブロック層
12Cを形成しているので、電気光学変換素子12と針保
持部11Aとを熱接合するときに、光反射層12Bに浸透し
ようとするインジウムがこのブロック層12Cによって阻
止できる。As described above, in the method of manufacturing the measurement probe according to the second embodiment of the present invention, the electro-optic crystal 12
A block layer between the light reflecting layer 12B on A and the joining layer 12D.
Since the 12C is formed, when the electro-optical conversion element 12 and the needle holding portion 11A are thermally joined, indium which is going to penetrate into the light reflecting layer 12B can be blocked by the blocking layer 12C.
【0063】したがって、インジウムの浸透からブロッ
ク層12Cの下の光反射層12Bを保護することができるの
で、電気光学結晶12A上の光反射層12Bの所定の反射率
を維持することができる。光反射層12Bの機能を損なわ
ずに電気光学変換素子12と針保持部11Aとが接合でき
る。本実施の形態では、光反射層12Bとブロック層12C
とを別々に形成する場合について説明したが、図5
(A)に示すように、光反射層12Bとブロック層12Cと
を兼用したブロック兼用光反射層27を設けても良い。
ブロック兼用光反射層27にはCr膜を用いる。これに
より、成膜工程が省略できる。Therefore, since the light reflecting layer 12B below the block layer 12C can be protected from indium penetration, a predetermined reflectance of the light reflecting layer 12B on the electro-optic crystal 12A can be maintained. The electro-optic conversion element 12 and the needle holder 11A can be joined without impairing the function of the light reflection layer 12B. In the present embodiment, the light reflection layer 12B and the block layer 12C
Have been described separately, but FIG.
As shown in (A), a block / light reflection layer 27 which also serves as the light reflection layer 12B and the block layer 12C may be provided.
A Cr film is used for the block / light reflecting layer 27. Thereby, the film forming step can be omitted.
【0064】また、本実施の形態では光反射層12Bが単
層の場合について説明したが、付着強度を受け持つ透明
な層と、光を反射する層を組合せたような積層構造であ
っても良い。更に、本実施の形態では光反射層12B、ブ
ロック層12D及び接合層12Dを順次積層する場合につい
て説明したが、光反射層12Bとブロック層12C又はブロ
ック層12Cと接合層12Dの間の付着強度が弱かったり、
熱融合反応が安定しないときには図5(B)に示すよう
に、これらの層の間につなぎ層を設けても良い。図5
(B)において、25及び26はつなぎ層である。つな
ぎ層25にはAuIn合金膜を用い、つなぎ層26には
NiCr合金膜を用いる。In this embodiment, the case where the light reflecting layer 12B is a single layer has been described. However, the light reflecting layer 12B may have a laminated structure in which a transparent layer responsible for the adhesive strength and a light reflecting layer are combined. . Further, in the present embodiment, the case where the light reflection layer 12B, the block layer 12D and the bonding layer 12D are sequentially laminated has been described, but the adhesion strength between the light reflection layer 12B and the block layer 12C or between the block layer 12C and the bonding layer 12D is described. Is weak,
When the heat fusion reaction is not stable, a tie layer may be provided between these layers as shown in FIG. FIG.
In (B), 25 and 26 are tie layers. An AuIn alloy film is used for the connection layer 25, and a NiCr alloy film is used for the connection layer 26.
【0065】このように光反射層12Bとブロック層12C
との間にNiCr合金膜を用い、ブロック層12Cと接合
層12Dの間にAuIn合金膜を用いることにより、光反
射層12Bの機能を損なわずに電気光学変換素子12と針
保持部11Aとが接合できる。これにより、電気光学効果
を利用した電圧測定装置の測定プローブの提供に寄与す
るところが大きい。As described above, the light reflection layer 12B and the block layer 12C
By using a NiCr alloy film between the two, and using an AuIn alloy film between the block layer 12C and the bonding layer 12D, the electro-optic conversion element 12 and the needle holder 11A can be connected without impairing the function of the light reflection layer 12B. Can be joined. This greatly contributes to providing a measurement probe of a voltage measurement device using the electro-optic effect.
【0066】(3)第3の実施の形態 図6及び図7は、本発明の第3の実施の形態に係る測定
プローブの可動梁部の構成図を示している。第3の実施
の形態では第1の実施の形態に係る測定プローブの可動
梁部に応力吸収機能を持たせたものである。図6(A)
において、28は導光管等を水平方向から支持する応力
吸収機能付き可動梁部である。可動梁部28は、4本の
長い直線梁81、83、85、87と、同一平面におい
てこの直線梁81から90°屈曲した形状の短い梁8
2、同様に、直線梁83から90°屈曲した形状の短い
梁84、直線梁85から90°屈曲した形状の短い梁8
6、直線梁87から90°屈曲した形状の短い梁88
と、短い梁82、84、86、88や導光管等を固定す
る内側枠体89と、直線梁81、83、85、87を固
定する外側枠体810 とを有している。内側枠体89に
は、導光管等を収めるための直径2.5mmφ程度の開
口部811 が設けられている。外側枠体810 の直径は20
〜25mm程度である。(3) Third Embodiment FIGS. 6 and 7 show a configuration diagram of a movable beam portion of a measurement probe according to a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, the movable beam portion of the measurement probe according to the first embodiment has a stress absorbing function. FIG. 6 (A)
In the figure, reference numeral 28 denotes a movable beam portion having a stress absorbing function for supporting the light guide tube and the like in the horizontal direction. The movable beam portion 28 includes four long straight beams 81, 83, 85, and 87 and a short beam 8 having a shape bent at 90 ° from the straight beam 81 on the same plane.
2. Similarly, a short beam 84 bent 90 ° from the straight beam 83 and a short beam 8 bent 90 ° from the straight beam 85
6. Short beam 88 bent 90 ° from straight beam 87
And an inner frame 89 for fixing the short beams 82, 84, 86, 88 and the light guide tube, and an outer frame 810 for fixing the straight beams 81, 83, 85, 87. The inner frame 89 is provided with an opening 811 having a diameter of about 2.5 mmφ for accommodating a light guide tube or the like. The diameter of the outer frame body 810 is 20
It is about 25 mm.
【0067】直線梁81、83、85、87は板バネを
構成する。Lは直線梁81、83、85、87の各々の
長さであり、その値は10mm程度である。Wは、これ
らの梁の幅であり、その値は0.75mm程度である。
不図示のtは、各々の梁及び枠体の厚みであり、その値
は20μm程度である。このような90°に屈曲した梁
部を持つ可動梁部28では、短い梁82、84、86、
88によるバネが充分に固いとして無視できる。したが
って、この可動梁部28のバネ係数Kは、従来技術と同
様に(1)式により近似できる。本実施の形態では可動
梁部28のバネ係数Kは、約70N/m程度となる。The straight beams 81, 83, 85, 87 constitute a leaf spring. L is the length of each of the straight beams 81, 83, 85, 87, and its value is about 10 mm. W is the width of these beams, and its value is about 0.75 mm.
T (not shown) is the thickness of each beam and frame, and its value is about 20 μm. In the movable beam portion 28 having such a beam portion bent at 90 °, the short beams 82, 84, 86,
The spring by 88 is sufficiently hard to ignore. Therefore, the spring coefficient K of the movable beam portion 28 can be approximated by the equation (1), similarly to the prior art. In the present embodiment, the spring coefficient K of the movable beam part 28 is about 70 N / m.
【0068】次に、可動梁部28の形成方法を説明す
る。まず、厚さ20μm程度のステンレスの箔にレジス
ト膜をパターニングする。そして、レジスト膜をマスク
にして、ステンレスの箔をエッチングする。これによ
り、図6(A)に示すような内側枠体89に開口部811
を有し、内側枠体89から短い梁82、84、86、8
8が延び、更に、短い梁82、84、86、88から各
々90°に屈曲した直線梁81、83、85、87を有
し、この直線梁81、83、85、87と外側枠体810
とが一体化した可動梁部28を作成することができる。
可動梁部28を一体化することで、プローブ組み立て時
の位置ずれ等の誤差の発生自体も極力抑えることができ
る。Next, a method of forming the movable beam portion 28 will be described. First, a resist film is patterned on a stainless steel foil having a thickness of about 20 μm. Then, using the resist film as a mask, the stainless steel foil is etched. As a result, the opening 811 is formed in the inner frame 89 as shown in FIG.
, And short beams 82, 84, 86, 8 from the inner frame 89.
8 extends and further comprises straight beams 81, 83, 85, 87 bent at 90 ° from the short beams 82, 84, 86, 88, respectively, and the straight beams 81, 83, 85, 87 and the outer frame body 810.
Thus, the movable beam 28 integrated with the above can be formed.
By integrating the movable beam portion 28, it is possible to minimize the occurrence of an error such as a displacement during the assembly of the probe.
【0069】図6(B)は、他の形状の可動梁部29を
示している。図6(B)において、可動梁部29は、内
側枠体99から外側枠体910 に延びた直線梁91、9
3、95、97がローマ字の「T」形状を有している。
直接、直線梁91、93、95、97を外側枠体910 に
接合せずに、90°に折れ曲がった短い梁92、94、
96、98に接続する。このようにすると短い梁92、
94、96、98が水平方向の応力を吸収するようにな
る。FIG. 6B shows a movable beam portion 29 having another shape. In FIG. 6B, the movable beam portion 29 includes straight beams 91, 9 extending from the inner frame 99 to the outer frame 910.
3, 95, 97 have a Roman "T" shape.
Without joining the straight beams 91, 93, 95, 97 directly to the outer frame 910, short beams 92, 94,
96, 98. In this way, the short beam 92,
94, 96, 98 absorb horizontal stress.
【0070】図7(A)は、応力吸収機能付き可動梁部
の機能説明図を示している。図7(A)において、28A
は導光管13の上部を支持する上部板バネ部であり、28
Bは導光管13の下部を支持する上部板バネ部である。
Rdは直線梁91、93、95、97等の板バネによる
弾性部であり、Roは90°に折れ曲がった短い梁9
2、94、96、98による張力開放部である。FIG. 7A is a functional explanatory view of the movable beam portion having a stress absorbing function. In FIG. 7A, 28A
Reference numeral 28 denotes an upper leaf spring portion that supports an upper portion of the light guide tube 13;
B is an upper leaf spring supporting the lower part of the light guide tube 13.
Rd is an elastic portion formed by a leaf spring such as straight beams 91, 93, 95, 97, etc., and Ro is a short beam 9 bent at 90 °.
2, 94, 96 and 98 are tension release parts.
【0071】張力開放部Roは、図7(A)に示すよう
に外側枠体810 と導光管13との間において、弾性部R
dと直列に接続されていると考えられ、組み立て時にず
れ等が生じても、水平方向の張力を開放するように動作
する。このような動作は、図6(A)や(B)に示した
ような短い梁82、84、86、88又は92、94、
96、98が水平方向の応力を吸収することにより達成
する。As shown in FIG. 7A, the tension releasing portion Ro is provided between the outer frame body 810 and the light guide tube 13 by an elastic portion R.
It is considered to be connected in series with d, and operates so as to release the horizontal tension even if a shift or the like occurs during assembly. Such an operation is performed by the short beams 82, 84, 86, 88 or 92, 94, as shown in FIGS. 6A and 6B.
This is achieved by absorbing horizontal stresses 96 and 98.
【0072】このようにして、本発明の第3の実施の形
態に係る測定プローブでは、可動梁部28の直線梁8
1、83、85、87が導光管13から外側枠体810 へ
向かって90°に曲がった短い梁82、84、86、8
8を経由して延びているので、当該測定プローブの組み
立て時に、可動梁部28や図1に示したような電極支持
部17との間にずれが生じても、短い梁82、84、8
6、88が撓んで内側枠体89を回転させるようにな
る。As described above, in the measurement probe according to the third embodiment of the present invention, the straight beam 8
Short beams 82, 84, 86, 8 each of which is bent at 90 ° from the light guide tube 13 toward the outer frame 810.
8, the short beams 82, 84, and 8 are provided even if the movable probe 28 and the electrode support 17 as shown in FIG.
6 and 88 are bent to rotate the inner frame 89.
【0073】したがって、水平方向の張力のバラツキを
可動梁部28によって吸収することができるので、組み
立て時にずれ等が生じても、直線梁81、83、85、
87に過大な張力がかからないため、バネ定数Kの誤差
が小さくなる。本実施の形態では、導光管13の左右を
対称的に張力開放部Roを設ける場合について説明した
が、図7(B)に示すように、張力開放部Roは片側の
みに設けても良い。このようにしても直線梁が中心方向
に歪んで張力を開放し、柔らかいバネ効果の弾性部Rb
を構成する。Therefore, the variation in the tension in the horizontal direction can be absorbed by the movable beam portion 28. Therefore, even if a displacement or the like occurs during the assembly, the straight beams 81, 83, 85,
Since an excessive tension is not applied to 87, the error of the spring constant K is reduced. In the present embodiment, the case where the tension releasing portions Ro are provided symmetrically on the left and right sides of the light guide tube 13 has been described. However, as shown in FIG. 7B, the tension releasing portions Ro may be provided on only one side. . Even in this case, the straight beam is distorted in the center direction to release the tension, and the elastic portion Rb having a soft spring effect is provided.
Is configured.
【0074】また、本実施の形態では、図6(A)及び
(B)に示すように、弾性部Rdと張力開放部Roが機
構的に明確に分かれている場合について説明したが、図
8(A)及び(B)に示すような曲線状の梁で構成して
も良い。図8(A)において、可動梁部30は、内側枠
体101 から外側枠体102 に延びた円弧状の梁103 〜106
を有している。本実施の形態では円弧状の梁103 と104
との間を途中で広げるようにし、円弧状の梁105 と106
との間を途中で広げるようにしている。このようにする
と組み立て時に、円弧状の梁103 と104 との間が伸縮し
たり、円弧状の梁105 と106 との間が伸縮したりして水
平方向の応力を吸収するようになる。In the present embodiment, as shown in FIGS. 6A and 6B, a case where the elastic portion Rd and the tension releasing portion Ro are clearly separated mechanically has been described. It may be constituted by a curved beam as shown in (A) and (B). In FIG. 8A, the movable beam portion 30 includes arc-shaped beams 103 to 106 extending from the inner frame 101 to the outer frame 102.
have. In the present embodiment, arc-shaped beams 103 and 104
Between the beam and the arc-shaped beams 105 and 106
And the space between them. In this way, during assembly, the space between the arc-shaped beams 103 and 104 expands and contracts, and the space between the arc-shaped beams 105 and 106 expands and contracts, thereby absorbing horizontal stress.
【0075】更に、図8(B)において、可動梁部31
は、内側枠体301 から外側枠体302に延びたローマ字の
「S」形状の梁303 〜305 を有している。このようにす
ると「S」形状の梁303 、304 又は305 が伸縮して、水
平方向の応力を吸収するようになる。これにより、柔ら
かいバネ効果が導光管13に与えられるので、探針部1
1に偏った力が加わらない。また、半導体チップ上の配
線に必要以上の力を与えることが無くなる。Further, in FIG. 8B, the movable beam 31
Has a Roman "S" shaped beam 303-305 extending from the inner frame 301 to the outer frame 302. In this way, the "S" shaped beams 303, 304 or 305 expand and contract to absorb horizontal stress. As a result, a soft spring effect is given to the light guide tube 13, so that the probe portion 1
No bias to 1 is applied. In addition, an unnecessary force is not applied to the wiring on the semiconductor chip.
【0076】(4)第4の実施の形態の説明 図9(A)は、本発明の第4の実施の形態に係る測定プ
ローブの構成図を示している。第4の実施の形態では、
第1〜第3の実施の形態と異なり容量型センサの代わり
に電磁型センサを設けているものである。図9(A)に
おいて、41は針先端部を測定対象に接触させる探針部
であり、42は、探針部41に連続した軸に取付けられ
た磁性体である。磁性体42には透磁性の高い物質を用
いる。透磁性の高い物質は、純鉄、軟鋼、Ni−Fe合
金又はフェライト等である。磁性体42はこれらの物質
のいずれかを探針部41の軸の一部に巻き付けることに
より形成する。このようにしてコアが形成できる。ま
た、この軸に導光管を用いれば、第1の実施の形態で説
明したような電気光学変換素子を取り付けることができ
る。(4) Description of Fourth Embodiment FIG. 9A shows a configuration diagram of a measurement probe according to a fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment,
Unlike the first to third embodiments, an electromagnetic sensor is provided instead of the capacitive sensor. In FIG. 9A, reference numeral 41 denotes a probe for bringing the tip of the needle into contact with a measurement target, and reference numeral 42 denotes a magnetic body attached to a shaft connected to the probe 41. A substance having high magnetic permeability is used for the magnetic body 42. The substance having high magnetic permeability is pure iron, mild steel, a Ni—Fe alloy, ferrite, or the like. The magnetic body 42 is formed by winding any of these substances around a part of the shaft of the probe 41. Thus, a core can be formed. If a light guide tube is used for this shaft, the electro-optical conversion element as described in the first embodiment can be attached.
【0077】43Aは、探針部41の上下方向の移動を自
由にするように探針部41の上部の軸を支持する可動梁
部であり、43Bは、探針部41の下部の軸を支持する可
動梁部である。可動梁部43A及び43Bには第3の実施の
形態で説明したような応力吸収機能付きの梁部を用いる
と良い。組み立て時の水平方向の張力が吸収できるよう
になる。Reference numeral 43A denotes a movable beam that supports an upper axis of the probe 41 so as to freely move the probe 41 in the vertical direction. Reference numeral 43B denotes a movable beam that supports a lower axis of the probe 41. It is a movable beam part to support. As the movable beams 43A and 43B, beams having a stress absorbing function as described in the third embodiment may be used. The horizontal tension during assembly can be absorbed.
【0078】44は、磁性体42を取り囲む位置に配置
された電磁コイルである。電磁コイル44は差動トラン
スを構成するようにする。差動トランス44は、磁性体
42を取り囲む位置に3つのコイルを垂直方向に配置し
て結合させ、両端の2つのコイルの捲線の方向を逆向き
にすることにより構成できる。1つのコイル(一次側と
いう)は巻数がn1であり、他の2つのコイル(二次側
という)の巻数は共にn2である。差動トランスは、そ
の一次側に交流電圧を印加し、その二次側から起電力を
取り出すようにする。二次側から取り出した起電力から
探索部41の変位を検出する。Reference numeral 44 denotes an electromagnetic coil disposed at a position surrounding the magnetic body 42. The electromagnetic coil 44 constitutes a differential transformer. The differential transformer 44 can be configured by vertically arranging and coupling three coils at a position surrounding the magnetic body 42 and reversing the winding directions of the two coils at both ends. One coil (referred to as a primary side) has n1 turns, and the other two coils (referred to as a secondary side) both have n2 turns. The differential transformer applies an AC voltage to its primary side and extracts an electromotive force from its secondary side. The displacement of the search unit 41 is detected from the electromotive force extracted from the secondary side.
【0079】45は、差動トランス44を支持する枠体
であり、46は、測定プローブを垂直方向に移動するア
クチュエータである。アクチュエータ46にはピエゾ駆
動素子を用いる。次に、本実施の形態に係る電磁センサ
の動作原理を説明する。まず、差動トランスの一次側に
交流電圧を印加し、その二次側から起電力を取り出すよ
うにする。この状態で、探針部41の針先端部を測定対
象に接触させると、探針部41が上方向に押し上げられ
るので、可動梁部14によって支持されている磁性体4
2が差動トランス44中で上方向に移動する。Reference numeral 45 denotes a frame supporting the differential transformer 44, and reference numeral 46 denotes an actuator for moving the measurement probe in the vertical direction. A piezo drive element is used for the actuator 46. Next, the operation principle of the electromagnetic sensor according to the present embodiment will be described. First, an AC voltage is applied to the primary side of the differential transformer, and the electromotive force is extracted from the secondary side. In this state, when the tip of the probe 41 is brought into contact with the object to be measured, the probe 41 is pushed upward, and the magnetic material 4 supported by the movable beam 14 is moved upward.
2 moves upward in the differential transformer 44.
【0080】差動トランス44は、図9(B)に示すよ
うに、磁性体42が中央にあるときは、二次側に電圧
(Va=Vb=0)を発生しないが、磁性体42が上に
動くと上のコイルとの結合が強くなって正の位相の電圧
Vaが誘起する。反対に磁性体42が下に動くと下のコ
イルとの結合が強くなって逆の位相の電圧Vbが誘起す
る。この出力電圧の変化から探針部41の変位を検出す
ることにより、測定対象から探針部41への押し付け力
を求めることができる。この押し付け力によって、測定
対象の凹凸形状を測定することができる(原子間力顕微
鏡)。As shown in FIG. 9B, when the magnetic body 42 is at the center, the differential transformer 44 does not generate a voltage (Va = Vb = 0) on the secondary side. When it moves upward, the coupling with the upper coil becomes stronger, and a voltage Va having a positive phase is induced. Conversely, when the magnetic body 42 moves downward, the coupling with the lower coil is strengthened, and a voltage Vb of the opposite phase is induced. By detecting the displacement of the probe section 41 from the change in the output voltage, the pressing force from the measurement target to the probe section 41 can be obtained. With this pressing force, the uneven shape of the measurement object can be measured (atomic force microscope).
【0081】このようにして、本発明の第4の実施の形
態に係る測定プローブでは、探針部41の軸に取付けら
れた磁性体42の周囲に差動トランス44が配置されて
いる。したがって、探針部41の上下動により差動トラ
ンス44中を上下する磁性体42により誘起した電圧V
a、Vbの変化から探針部41の変位を検出することが
できる。As described above, in the measurement probe according to the fourth embodiment of the present invention, the differential transformer 44 is disposed around the magnetic body 42 attached to the shaft of the probe 41. Therefore, the voltage V induced by the magnetic body 42 moving up and down in the differential transformer 44 due to the vertical movement of the probe 41
The displacement of the probe section 41 can be detected from the changes in a and Vb.
【0082】これにより、探針部41の変位を電気信号
に変える電磁型センサを備えた簡単かつコンパクトな構
造の測定プローブが提供できる。この測定プローブを電
圧波形測定装置や表面形状測定装置に応用できる。ま
た、本実施の形態では、従来技術の容量型センサの可動
電極の体積に比べてコアの体積を小さくすることができ
る。このため、可動梁部43Aや43Bへの負担を軽くする
ことができる。コアの荷重が減ると、可動梁部43Aや43
Bが安定する時間が速くなるので、高速走査が可能とな
る。As a result, it is possible to provide a simple and compact measurement probe having an electromagnetic sensor for changing the displacement of the probe 41 into an electric signal. This measuring probe can be applied to a voltage waveform measuring device and a surface shape measuring device. Further, in the present embodiment, the volume of the core can be smaller than the volume of the movable electrode of the conventional capacitive sensor. For this reason, the load on the movable beams 43A and 43B can be reduced. When the load on the core decreases, the movable beams 43A and 43A
Since the time during which B is stabilized becomes faster, high-speed scanning becomes possible.
【0083】(5)第5の実施の形態 図10(A)〜(C)は、本発明の第5の実施の形態に
係る測定プローブの針交換方法の説明図を示している。
第5の実施の形態では第1〜第4の実施の形態で説明し
たような測定プローブの針先端部を交換するものであ
る。図10(A)において、予め探針部を針保持部11A
と針先端部51とに分離して形成する。針先端部51
は、まず、導電性のSi基板にレジスト膜をパターニン
グし、その後、このレジスト膜をマスクにしてSi基板
をエッチングすることにより形成する。針先端部51の
直径は1mmφ程度である。レジスト膜のパターニング
は、針先端部51を画定するときと、先端部を尖らせる
ときと分けて行う。エッチング液にはKOH(水酸化カ
リウム)の水溶液を用いる。先端部は、複数回のエッチ
ングにより尖らすことができる。(5) Fifth Embodiment FIGS. 10A to 10C are explanatory views of a method for exchanging a needle of a measurement probe according to a fifth embodiment of the present invention.
In the fifth embodiment, the needle tip of the measurement probe as described in the first to fourth embodiments is replaced. In FIG. 10A, the probe portion is previously set to the needle holding portion 11A.
And the needle tip 51 are formed separately. Needle tip 51
Is formed by first patterning a resist film on a conductive Si substrate, and then etching the Si substrate using the resist film as a mask. The diameter of the needle tip 51 is about 1 mmφ. The patterning of the resist film is performed separately when defining the needle tip 51 and when sharpening the tip. An aqueous solution of KOH (potassium hydroxide) is used as an etching solution. The tip can be sharpened by multiple etchings.
【0084】そして、尖らされた先端部とは反対の面に
軟磁性膜52を形成する。軟磁性膜52には、鉄(F
e)やFe・Niの合金膜を用いる。軟磁性膜52は真
空蒸着法やメッキ法により形成する。針保持部11Aの形
成方法は第2の実施の形態において説明した通りであ
る。針吸着のためには、永久磁石をタングステンに接着
しておけばよい。または磁性材料をタングステン棒先端
に固着させコイル等により磁化しても良い。Then, a soft magnetic film 52 is formed on the surface opposite to the pointed tip. The soft magnetic film 52 includes iron (F
e) or an alloy film of Fe.Ni is used. The soft magnetic film 52 is formed by a vacuum evaporation method or a plating method. The method for forming the needle holding portion 11A is as described in the second embodiment. For the needle adsorption, a permanent magnet may be bonded to tungsten. Alternatively, a magnetic material may be fixed to the tip of the tungsten rod and magnetized by a coil or the like.
【0085】次に、針保持部11Aに針先端部51を取付
ける場合は、図10(B)において、完成した針先端部
51を載置台に置く。載置台は針先を保護するような構
造が好ましい。そして針保持部11Aをゆっくりと針先端
部51に近づける。すると、図10(B)に示すよう
に、針保持部11Aが磁力により針先端部51を引き付け
る。これにより、針先端部51の取付けが完了する。Next, when attaching the needle tip 51 to the needle holding section 11A, the completed needle tip 51 is placed on the mounting table in FIG. 10B. The mounting table preferably has a structure that protects the needle tip. Then, the needle holding portion 11A is slowly brought close to the needle tip portion 51. Then, as shown in FIG. 10B, the needle holder 11A attracts the needle tip 51 by magnetic force. Thus, the attachment of the needle tip 51 is completed.
【0086】また、針保持部11Aから針先端部51を取
り外す場合は、図10(C)に示すような先端部剥離用
の電磁コイル53上に針先端部51を移動する。この電
磁コイルは、直流駆動する方式と交流駆動する方式があ
る。直流方式では、針保持部11Aの磁力を打ち勝つよう
な大きな磁力を針先端部51に加えて針保持部11Aから
針先端部51を落すようになる。したがって第1の実施
の形態で説明したような可動梁部に大きな力が加わらな
いようにストッパを設けて置く必要がある。When removing the needle tip 51 from the needle holder 11A, the needle tip 51 is moved onto the tip peeling electromagnetic coil 53 as shown in FIG. 10C. This electromagnetic coil includes a DC drive type and an AC drive type. In the DC method, a large magnetic force that overcomes the magnetic force of the needle holding portion 11A is applied to the needle tip portion 51 to drop the needle tip portion 51 from the needle holding portion 11A. Therefore, it is necessary to provide a stopper so that a large force is not applied to the movable beam as described in the first embodiment.
【0087】このようにして本発明の第5の実施の形態
に係る測定プローブの針交換方法では、探針部から針先
端部51を分離した針保持部11Aを予め磁化しておき、
この針保持部11Aに針先端部51を取付ける場合は、針
保持部11Aを針先端部51に近づけて該針先端部51を
引き付け、針保持部11Aから針先端部51を取り外す場
合は針保持部11Aの磁力を打ち消す磁力を加えて針先端
部51を落している。従って、探針部の針先端部51の
みが簡単に交換できるし、探針部は針先端部51のみを
製造すれば足りる。また、ピンセット等を用いずに針先
端部51の交換を再現性良く行うことができる。As described above, in the method for exchanging the needle of the measuring probe according to the fifth embodiment of the present invention, the needle holding portion 11A in which the needle tip portion 51 is separated from the probe portion is magnetized in advance.
When attaching the needle tip 51 to the needle holder 11A, bring the needle holder 11A closer to the needle tip 51 to pull the needle tip 51, and when removing the needle tip 51 from the needle holder 11A, hold the needle. The needle tip 51 is dropped by applying a magnetic force to cancel the magnetic force of the portion 11A. Therefore, only the tip 51 of the probe can be easily replaced, and it is sufficient to manufacture only the tip 51 of the probe. In addition, the needle tip 51 can be replaced with good reproducibility without using tweezers or the like.
【0088】本実施の形態では、針先端部51は、Si
基板を素材にした先端部と、その反対の面に形成した軟
磁性膜52から構成するので、針先端部全体を磁性体に
より構成しなくても済む。また、Si基板を素材とした
ので、全体をタングステン等の金属により構成する場合
に比べてコストダウンを図ることができる。(6)第6
の実施の形態図11(A)〜(C)は、本発明の第6の
実施の形態に係る測定プローブの針交換方法を説明する
図を示している。第6の実施の形態では第5の実施の形
態と異なり共通梁にくっついた状態の針を専用治具を使
用して交換をしようとするものである。In this embodiment, the needle tip 51 is made of Si
Since it is composed of the tip made of the substrate and the soft magnetic film 52 formed on the opposite surface, the whole tip of the needle does not have to be made of a magnetic material. Further, since the Si substrate is used as a material, the cost can be reduced as compared with the case where the whole is made of a metal such as tungsten. (6) Sixth
Embodiment FIGS. 11A to 11C are views illustrating a method for exchanging a needle of a measurement probe according to a sixth embodiment of the present invention. In the sixth embodiment, unlike the fifth embodiment, the needle attached to the common beam is replaced by using a special jig.
【0089】図11(A)において、まず、複数の針先
端部201 が2次元格子状の共通梁202 の一部を成した針
先端部アレイ203 を形成する。針先端部アレイ203 は、
導電性のSi基板にレジスト膜をパターニングし、その
後、このレジスト膜をマスクにしてSi基板をエッチン
グすることにより形成する。Si基板は厚さ100μm
程度であり、針先端部201 の直径は1mmφ程度であ
る。In FIG. 11A, first, a plurality of needle tip portions 201 form a needle tip portion array 203 in which a part of a two-dimensional lattice-like common beam 202 is formed. Needle tip array 203
A resist film is patterned on a conductive Si substrate, and thereafter, the resist film is used as a mask to form the Si substrate by etching. Si substrate is 100μm thick
The diameter of the needle tip 201 is about 1 mmφ.
【0090】図11(B)において、共通梁202 を成す
格子の一辺の長さNは5mm程度である。共通梁202 と
共通梁202 との間には開口部が設けられている。この開
口部は専用治具を当てがうために必要となる。なお、エ
ッチング液には第5の実施の形態と同様にKOH(水酸
化カリウム)の水溶液を用いる。先端部は複数回のエッ
チングにより尖らす。In FIG. 11B, the length N of one side of the lattice forming the common beam 202 is about 5 mm. An opening is provided between the common beams 202. This opening is necessary for applying a dedicated jig. Note that an aqueous solution of KOH (potassium hydroxide) is used for the etching solution as in the fifth embodiment. The tip is sharpened by etching multiple times.
【0091】更に、図11(C)に示すように、尖らさ
れた先端部とは反対の面に軟磁性膜52を形成する。軟
磁性膜52の材質及び製法は、第5の実施の形態と同様
である。これにより、複数の針先端部201 が2次元格子
状の共通梁202 の一部を成した針先端部アレイ203 を形
成することができる。なお、図12(A)は、尖らされ
た先端部を凹部内に設けた他の針先端部アレイ205 を示
している。凹部内に針先端部204 を形成することによ
り、他の形成工程の際に針先端部204 を保護することが
できる。Further, as shown in FIG. 11C, a soft magnetic film 52 is formed on the surface opposite to the pointed tip. The material and manufacturing method of the soft magnetic film 52 are the same as in the fifth embodiment. Thus, a needle tip array 203 in which the plurality of needle tips 201 form a part of a two-dimensional lattice-like common beam 202 can be formed. FIG. 12A shows another needle tip array 205 in which a sharpened tip is provided in a concave portion. By forming the needle tip 204 in the recess, the needle tip 204 can be protected during other forming steps.
【0092】また、図12(B)は、針先端部アレイ20
3 の個々の針先端部201 の両脇(周囲)の共通梁202 に
溝206 を設けた状態を示している。溝206 は、尖らされ
た先端部を有する面の共通梁202 に設ける。溝206 はレ
ーザ加工により形成する。レーザ加工にはYAG、CO
2 、エキシマレーザ等を用いる。この溝206 は等方性の
エッチングにより形成しても良い。このようにすると溝
206 を境界にして共通梁202 から針先端部201 を容易に
分離することができる。FIG. 12B shows the needle tip array 20.
3 shows a state in which a groove 206 is provided in a common beam 202 on both sides (around) of each needle tip 201. The groove 206 is provided in the common beam 202 on the surface having a pointed tip. The groove 206 is formed by laser processing. YAG, CO for laser processing
2. Use excimer laser or the like. This groove 206 may be formed by isotropic etching. This way the groove
The needle tip 201 can be easily separated from the common beam 202 with the boundary 206.
【0093】次に、共通梁202 から針先端部201 を分離
させるための針先端保護付き切断具について説明する。
図13(A)は、針先端保護付き切断具の断面図を示し
ている。図13(A)において、401 は、針先端を保護
する凹部 401Aを設けた切断部である。切断部401 は、
図12(B)で説明した針先端部201 の両脇(周囲)の
溝206 に一致するような間隔で突起 401Bを設けてい
る。切断部401 の材質はFeや黄銅等の金属である。切
断部401 は四角柱状でも、円柱状に形成しても良い。Next, a cutting tool with needle tip protection for separating the needle tip 201 from the common beam 202 will be described.
FIG. 13A shows a cross-sectional view of a cutting tool with needle tip protection. In FIG. 13A, reference numeral 401 denotes a cutting portion provided with a concave portion 401A for protecting the tip of the needle. The cutting section 401
The protrusions 401B are provided at intervals so as to correspond to the grooves 206 on both sides (around) of the needle tip portion 201 described with reference to FIG. The material of the cutting portion 401 is a metal such as Fe or brass. The cutting portion 401 may be formed in a square pillar shape or a column shape.
【0094】402は切断部401 を収納する枠体であり、
切断部401 の断面形状に合わせた凹部を設けている。そ
して、凹部内にスプリング403 を設けている。スプリン
グ403は切断部401 を押し上げるように機能し、上から
の押し付け力とスプリング403の反発力によって共通梁2
02 から針先端部201 が分離できる。これにより、針先
端保護付き切断具400 を構成する。Reference numeral 402 denotes a frame for housing the cutting portion 401,
A concave portion corresponding to the cross-sectional shape of the cutting portion 401 is provided. A spring 403 is provided in the recess. The spring 403 functions to push up the cutting portion 401, and the common beam 2 is generated by the pressing force from above and the repulsive force of the spring 403.
02 can be separated from the needle tip 201. Thus, the cutting tool 400 with needle tip protection is constituted.
【0095】次に、図13(B)を参照しながら、共通
梁にくっついた状態の針先端部を針先端保護付き切断具
を使用して交換する場合について説明をする。図13
(B)において、針保持部11Aに針先端部201 を取付け
る場合、針先端部アレイ203 を切断具400 に置く。この
とき、切断具400 の突起 401Bと針先端部201 の溝206
と位置合わせをする。これにより、針先端部201 の尖っ
た部分が凹部 401Aに入り込み、針先端が保護される。
そして、針保持部11Aをゆっくりと針先端部201 に近づ
け押しつける。すると、針保持部11Aが磁力により針先
端部51を引き付ける。これと共に当該針先端部201 の
周囲の溝206 が壊れる。これにより、溝206 を境界にし
て共通梁202 から針先端部201 が容易に分離し、針先端
部201 の取付けが完了する。なお、針保持部11Aから針
先端部201 を取り外す場合は、第5の実施の形態に説明
した通りである。したがって、その説明を省略する。Next, with reference to FIG. 13 (B), a description will be given of a case where the tip of the needle stuck to the common beam is replaced using a cutting tool with needle tip protection. FIG.
In (B), when attaching the needle tip section 201 to the needle holding section 11A, the needle tip array 203 is placed on the cutting tool 400. At this time, the projection 401B of the cutting tool 400 and the groove 206 of the needle tip 201
Align with. As a result, the sharp portion of the needle tip 201 enters the recess 401A, and the needle tip is protected.
Then, the needle holding portion 11A is slowly brought close to the needle tip portion 201 and pressed. Then, the needle holder 11A attracts the needle tip 51 by magnetic force. At the same time, the groove 206 around the needle tip 201 is broken. Thus, the needle tip 201 is easily separated from the common beam 202 with the groove 206 as a boundary, and the attachment of the needle tip 201 is completed. The removal of the needle tip 201 from the needle holder 11A is the same as that described in the fifth embodiment. Therefore, the description is omitted.
【0096】このようにして本発明の第6の実施の形態
に係る測定プローブの針交換方法では複数の針先端部20
1 が、2次元格子状の共通梁202 にくっ付いた状態で形
成されている。このため、針先端保護付き切断具400 を
使用して共通梁202 から針先端部201 を1個づつ外して
交換することができる。すなわち、本実施の形態では、
針先端部201 の尖った部分を切断具400 の凹部401Aに
より保護した状態で、軟磁性膜52を形成した側から針
保持部11Aを押し付けて当該針先端部201 の周囲の共通
梁202 を壊している。As described above, in the method for exchanging the needle of the measuring probe according to the sixth embodiment of the present invention, a plurality of needle tips 20 are provided.
1 is formed in a state of being attached to the two-dimensional lattice-like common beam 202. Therefore, the needle tips 201 can be removed one by one from the common beam 202 and replaced one by one using the cutting tool 400 with needle tip protection. That is, in the present embodiment,
With the pointed portion of the needle tip 201 protected by the recess 401A of the cutting tool 400, the needle holder 11A is pressed from the side on which the soft magnetic film 52 is formed to break the common beam 202 around the needle tip 201. ing.
【0097】従って、共通梁202 から1個の針先端部20
1 のみを分離させることができる。この結果、針交換前
に針先端部201 をバラバラにしないで済むので針先端部
201の交換が容易になる。更に、本実施の形態では、個
々針先端部201 の共通梁202 に溝206 を設け、針先端保
護付き切断具400 によって共通梁202 から針先端部201
を壊しているので、針交換時の針先端部201 の共通梁20
2 のみを再現性良く分離することができる。この結果、
共通梁202 から1個の針先端部201 を容易に分離するこ
とができる。これにより、自動針交換可能な測定プロー
ブが提供できる。Accordingly, one needle tip 20 from the common beam 202
Only one can be separated. As a result, it is not necessary to break the needle tip 201 before changing the needle.
Exchange of 201 becomes easy. Furthermore, in the present embodiment, a groove 206 is provided in the common beam 202 of the individual needle tip 201, and the cutting tool 400 with needle tip protection is used to cut the common beam 202 from the needle tip 201.
Of the common beam 20 of the needle tip 201 when changing the needle.
Only 2 can be separated with good reproducibility. As a result,
One needle tip 201 can be easily separated from the common beam 202. As a result, a measurement probe capable of automatically changing needles can be provided.
【0098】(7)第7の実施の形態 図14(A)〜(D)は、本発明の第7の実施の形態に
係る測定プローブの針交換方法を説明する図を示してい
る。第7の実施の形態では第5及び6の実施の形態と異
なり、針付き磁性ビーズを磁力を利用して専用収納具か
ら出し入れすることにより針交換を行うものである。(7) Seventh Embodiment FIGS. 14A to 14D are views for explaining a method of exchanging a needle of a measurement probe according to a seventh embodiment of the present invention. In the seventh embodiment, unlike the fifth and sixth embodiments, the needle replacement is performed by taking the magnetic beads with the needle in and out of the dedicated storage device using magnetic force.
【0099】本実施の形態では、予め、探針部を針保持
部61と針付き磁性体ビーズ63とに分離して形成す
る。磁性体ビーズ63は直径1.5mmφ程度の磁性体
に、直径0.5mmφ程度、長さ1mm程度の針を接合
することにより形成する。そして、針保持部61を磁化
しておく。その磁化は電磁コイルによる方法と、永久磁
石を接合する方法がある。本実施の形態では磁石62を
針保持部61を接着している。また、磁性体ビーズ63
は専用の針収納部64に収納しておく。針収納部64は
段付き開口部を有し、段付き開口部は磁性体ビーズ63
の外縁が引っ掛かる部分と針が収まる部分から成る。磁
性体ビーズ63は、針が下に向くように針収納部64に
収めて置く。In the present embodiment, the probe portion is formed separately in advance into the needle holding portion 61 and the magnetic beads 63 with needles. The magnetic beads 63 are formed by joining a needle having a diameter of about 0.5 mmφ and a length of about 1 mm to a magnetic substance having a diameter of about 1.5 mmφ. Then, the needle holder 61 is magnetized. The magnetization can be obtained by a method using an electromagnetic coil or a method using a permanent magnet. In the present embodiment, the needle 62 is bonded to the magnet 62. The magnetic beads 63
Are stored in a dedicated needle storage section 64. The needle storage portion 64 has a stepped opening, and the stepped opening is formed of the magnetic beads 63.
It consists of a portion where the outer edge of the needle is hooked and a portion where the needle fits. The magnetic beads 63 are stored in the needle storage section 64 so that the needles face downward.
【0100】次に図14及び図15を参照しながら針交
換方法について説明をする。針保持部61に磁性体ビー
ズ63を取り付ける場合は、図14(A)において、ま
ず、針収納部64に向けて針保持部61を垂直方向に降
下させて行く。そして、図14(B)に示すように、針
収納部64に収められた磁性体ビーズ63に針保持部6
1を近づけて針保持部61の磁力により磁性体ビーズ6
3を取付ける。その後、図14(C)、(D)に示すよ
うに、針収納部64から外部へ針保持部61に付いた磁
性体ビーズ63をゆっくりと引き上げる。これにより針
の取付けが完了する。Next, the needle changing method will be described with reference to FIGS. When attaching the magnetic beads 63 to the needle holder 61, the needle holder 61 is first lowered vertically toward the needle storage part 64 in FIG. Then, as shown in FIG. 14 (B), the needle holding portion 6 is attached to the magnetic beads 63 stored in the needle storage portion 64.
1 and the magnetic beads 6 by the magnetic force of the needle holder 61.
3 Install. Thereafter, as shown in FIGS. 14C and 14D, the magnetic beads 63 attached to the needle holding portion 61 are slowly pulled up from the needle storage portion 64 to the outside. This completes the mounting of the needle.
【0101】また、針保持部61から磁性体ビーズ63
を取り外す場合は、図15(A)において、まず、針収
納部64の空いている開口部に向けて、磁性体ビーズ6
3が付いた針保持部61を垂直方向に降下させて行く。
そして、図15(B)に示すように、針収納部64の開
口部に磁性体ビーズ63を挿入する。その後、図15
(C)に示すように、針保持部61又は針収納部64を
水平方向に移動して針保持部61から磁性体ビーズ63
を分離する。これにより、図15(D)に示すように、
針の取外しが完了する。Further, the magnetic beads 63 from the needle holder 61
15A, first, the magnetic beads 6 are directed toward the vacant opening of the needle storage section 64 in FIG.
The needle holder 61 with 3 is lowered vertically.
Then, as shown in FIG. 15B, the magnetic beads 63 are inserted into the openings of the needle storage section 64. Then, FIG.
As shown in (C), the needle holding part 61 or the needle storage part 64 is moved in the horizontal direction, and
Is separated. Thus, as shown in FIG.
Removal of the needle is completed.
【0102】このようにして本発明の第7の実施の形態
に係る測定プローブの針交換方法では、針保持部61の
先端に予め磁石を接合しておき、この針保持部61に磁
性体ビーズ63を取付ける場合は、針の先端が下に向く
ように針収納部64に収納された磁性体ビーズ63に、
針保持部61を近づけて針保持部61の磁力により針を
取付ける。また、針保持部61から針を取り外す場合
は、針保持部61に付いた針を針収納部64に挿入し、
針保持部61又は針収納部64を水平方向に移動して針
保持部61と針とを分離している。As described above, in the method for exchanging the needle of the measuring probe according to the seventh embodiment of the present invention, the magnet is previously joined to the tip of the needle holder 61, and the magnetic beads are attached to the needle holder 61. When attaching 63, the magnetic beads 63 housed in the needle housing 64 so that the tip of the needle faces downward,
The needle holding unit 61 is brought close to the needle holding unit 61 by the magnetic force of the needle holding unit 61. When removing the needle from the needle holding section 61, the needle attached to the needle holding section 61 is inserted into the needle storage section 64,
The needle holding section 61 or the needle storage section 64 is moved in the horizontal direction to separate the needle holding section 61 and the needle.
【0103】従って、本発明の第1の針交換方法と同様
に探針部の磁性体ビーズ63のみを再現性良く交換する
ことができる。また、探針部は針付き磁性体ビーズ63
のみを製造すれば足りる。 (8)第8の実施の形態 図16(A)〜(D)は、本発明の第8の実施の形態に
係る測定プローブの針交換方法を説明する図を示してい
る。第8の実施の形態では、第7の実施の形態と異な
り、専用の針外し具を用いて針付き磁性ビーズを取り外
すものである。また、探針部の上下方向の移動を検出す
る検出手段を設けておき、この検出手段によって針の取
付け有無を確認するものである。Therefore, only the magnetic beads 63 of the probe portion can be replaced with good reproducibility, similarly to the first needle replacement method of the present invention. The probe part is a magnetic bead 63 with a needle.
It is enough to manufacture only. (8) Eighth Embodiment FIGS. 16A to 16D are views illustrating a method of replacing a needle of a measurement probe according to an eighth embodiment of the present invention. In the eighth embodiment, unlike the seventh embodiment, the magnetic beads with a needle are removed using a dedicated needle remover. Further, a detecting means for detecting the vertical movement of the probe portion is provided, and the presence or absence of the needle is confirmed by the detecting means.
【0104】本実施の形態では、予め、探針部を針保持
部76と針付き磁性体ビーズ71とに分離して形成す
る。磁性体ビーズ71は図16(A)に示すように、直
径1.5mmφ程度の磁性体の周囲に鍔状(円盤状)の
突起71Aを設け、この突起と磁性体との間に段差を設け
ている。この段差は針外し具の薄板の厚みより大きな値
である。この磁性体には第7の実施の形態と同様に直径
0.5mmφ程度、長さ1mm程度の針71Bが接合され
ている。In this embodiment, the probe portion is previously formed separately from the needle holder 76 and the magnetic beads 71 with needles. As shown in FIG. 16A, the magnetic beads 71 are provided with a flange-shaped (disk-shaped) projection 71A around a magnetic substance having a diameter of about 1.5 mmφ, and a step is provided between the projection and the magnetic substance. ing. This step is a value larger than the thickness of the thin plate of the needle remover. As in the seventh embodiment, a needle 71B having a diameter of about 0.5 mmφ and a length of about 1 mm is joined to this magnetic body.
【0105】図16(B)は針外し具の断面図を示して
いる。図16(B)において、72は針外し具であり、
厚み数百μm程度のフィルム状の薄板72Bと、薄板72B
を支える橋脚部72Aから成る。橋脚部72Aは枠体として
も良い。薄板72Bは図16(C)に示すように、突起71
Aを伴った磁性体ビーズ71がそのまま入る抜き穴73
を有している。抜き穴73は開口幅φ2の開口領域と、
この開口領域に連続して該突起71Aの幅よりも狭い開口
幅φ1の開口領域を設けている。FIG. 16B is a sectional view of the needle remover. In FIG. 16B, reference numeral 72 denotes a needle remover,
A film-like thin plate 72B having a thickness of several hundred μm and a thin plate 72B
Consists of a pier 72A supporting the pier. The pier 72A may be a frame. The thin plate 72B has a protrusion 71 as shown in FIG.
A hole 73 into which the magnetic beads 71 accompanied by A can be directly inserted.
have. The hole 73 has an opening area having an opening width φ2,
An opening region having an opening width φ1 smaller than the width of the projection 71A is provided continuously to the opening region.
【0106】なお、抜き穴73は開口幅φ1及びφ2の
ように区別しても良いが、図16(D)に示すように開
口領域を徐々に狭くした抜き穴75としても良い。74
は抜き穴75を設けた針外し具を示している。すなわ
ち、針外し具の製造条件としては、突起71Aを伴った
針71Bが差し込める抜き穴73が有ること、薄板72B
の面に沿って水平方向に移動することで径が小さくな
り、突起71Aが薄板72Bに掛かるようになること、針
71Bの段差より薄板72Bの厚さが薄いことが挙げられ
る。The holes 73 may be distinguished from each other like the opening widths φ1 and φ2, but may be holes 75 whose opening area is gradually narrowed as shown in FIG. 74
Indicates a needle removal tool provided with a punched hole 75. That is, the manufacturing conditions of the needle remover include a hole 73 into which a needle 71B with a projection 71A can be inserted, and a thin plate 72B.
Moving in the horizontal direction along the surface of the needle, the diameter is reduced, and the projection 71A is engaged with the thin plate 72B.
The thickness of the thin plate 72B is smaller than that of the step 71B.
【0107】次に図17及び図18を参照しながら針交
換方法について説明をする。最初に針保持部76を磁化
しておく。その磁化方法は第7の実施の形態で説明した
通りである。本実施の形態では磁石77を針保持部76
を接着している。また、磁性体ビーズ71は専用の針収
納部78に収納しておく。針収納部78は開口部を有
し、この開口部の幅は磁性体ビーズ71の鍔状の突起が
引っ掛かるようにされている。磁性体ビーズ71は、針
が下に向くように針収納部78に収めて置く。Next, the needle changing method will be described with reference to FIGS. 17 and 18. First, the needle holder 76 is magnetized. The magnetization method is as described in the seventh embodiment. In the present embodiment, the magnet 77 is
Is glued. The magnetic beads 71 are stored in a dedicated needle storage section 78. The needle accommodating portion 78 has an opening, and the width of the opening is such that a flange-shaped projection of the magnetic beads 71 is hooked. The magnetic beads 71 are placed in the needle storage 78 so that the needle faces downward.
【0108】例えば、針保持部76に磁性体ビーズ71
を取り付ける場合は、図17(A)において、まず、針
収納部78に向けて針保持部76を垂直方向に降下させ
て行く。そして、図17(B)に示すように、針収納部
78に収められた磁性体ビーズ71に針保持部76を近
づけて針保持部76の磁力により磁性体ビーズ71を取
付ける。このとき、検出手段の出力によって磁性体ビー
ズ71が針保持部76に取付けられたか否を判定する。
例えば、検出手段が針保持部76の下方向の移動を検出
した場合は、この検出結果から「針保持部76に磁性体
ビーズ71が取付けられた状態」を判定することができ
る。For example, the magnetic beads 71 are
17A, first, in FIG. 17A, the needle holding portion 76 is lowered vertically toward the needle storage portion 78. Then, as shown in FIG. 17B, the needle holding portion 76 is brought close to the magnetic beads 71 stored in the needle storage portion 78, and the magnetic beads 71 are attached by the magnetic force of the needle holding portion 76. At this time, it is determined whether or not the magnetic beads 71 have been attached to the needle holding portion 76 based on the output of the detecting means.
For example, when the detecting unit detects the downward movement of the needle holding unit 76, it is possible to determine “the state in which the magnetic beads 71 are attached to the needle holding unit 76” from the detection result.
【0109】この検出手段の出力によって磁性体ビーズ
71が針保持部76に取付けられたことが確認される
と、図17(C)、(D)に示すように、針収納部78
から外部へ針保持部76に付いた磁性体ビーズ71をゆ
っくりと引き上げる。これにより針の取付けが完了す
る。また、針保持部76から磁性体ビーズ71を取り外
す場合は、図18(A)において、まず、針外し具72
の抜き穴73に向けて、磁性体ビーズ71が付いた針保
持部76を垂直方向に降下させて行く。そして、針外し
具72の抜き穴73に磁性体ビーズ71を挿入する。磁
性体ビーズ71の突起71Aが薄板72Aよりも下に位置す
るまで挿入する。When it is confirmed by the output of the detecting means that the magnetic beads 71 have been attached to the needle holding section 76, as shown in FIGS. 17C and 17D, the needle storage section 78 is provided.
The magnetic beads 71 attached to the needle holding portion 76 are slowly pulled up to the outside. This completes the mounting of the needle. When removing the magnetic beads 71 from the needle holding portion 76, first, in FIG.
The needle holding portion 76 with the magnetic beads 71 is vertically lowered toward the hole 73 of FIG. Then, the magnetic beads 71 are inserted into the holes 73 of the needle remover 72. The magnetic beads 71 are inserted until the projection 71A of the magnetic beads 71 is positioned below the thin plate 72A.
【0110】その後、図18(B)に示すように、針保
持部76又は針外し具72を水平方向に移動する。この
移動によって、磁性体ビーズ71の突起71Aが針外し具
の薄板72Aに引っかかるようになる。そして、図18
(C)に示すように磁性体ビーズ71が抜き穴73の終
端部に到達する。この状態で、図18(D)に示すよう
に更に、針保持部76を水平方向に移動する。これによ
り、図18(E)に示すように、針保持部76から磁性
体ビーズ71が分離する。分離した磁性体ビーズ71は
落下する。このとき、検出手段の出力によって磁性体ビ
ーズ71が針保持部76から外されたか否を判定する。
例えば、検出手段が針保持部76の上方向の移動を検出
した場合は、この検出結果から「磁性体ビーズ71が針
保持部76から取り外された状態」を判定することがで
きる。これにより、針の取外しが完了する。Thereafter, as shown in FIG. 18B, the needle holder 76 or the needle remover 72 is moved in the horizontal direction. By this movement, the protrusion 71A of the magnetic beads 71 comes to be caught on the thin plate 72A of the needle remover. And FIG.
As shown in (C), the magnetic beads 71 reach the end of the hole 73. In this state, the needle holding section 76 is further moved in the horizontal direction as shown in FIG. As a result, the magnetic beads 71 are separated from the needle holder 76 as shown in FIG. The separated magnetic beads 71 fall. At this time, it is determined whether or not the magnetic beads 71 have been removed from the needle holding unit 76 based on the output of the detecting unit.
For example, when the detection unit detects the upward movement of the needle holding unit 76, it is possible to determine “the state in which the magnetic beads 71 are removed from the needle holding unit 76” from the detection result. This completes the removal of the needle.
【0111】このようにして、本発明の第8の実施の形
態に係る測定プローブの針交換方法では、探針部から磁
性体ビーズ71が分離された針保持部76を予め磁化し
ておき、この針保持部76に磁性体ビーズ71を取付け
る場合は、第7の実施の形態と同様に、磁性体ビーズ7
1が下に向くように針収納部78に収納された磁性体ビ
ーズ71に、針保持部76を近づけて針保持部76の磁
力により磁性体ビーズ71を取付ける。As described above, in the measuring probe needle replacement method according to the eighth embodiment of the present invention, the needle holding portion 76 from which the magnetic beads 71 are separated from the probe portion is magnetized in advance. When attaching the magnetic beads 71 to the needle holder 76, the magnetic beads 7 are attached in the same manner as in the seventh embodiment.
The needle holding portion 76 is brought close to the magnetic beads 71 stored in the needle storing portion 78 such that 1 faces downward, and the magnetic beads 71 are attached by the magnetic force of the needle holding portion 76.
【0112】また、針保持部76から磁性体ビーズ71
を取り外す場合は、突起71Aが隠れるまで磁性体ビーズ
71をそのまま針外し具72の抜き穴73に挿入し、こ
の状態で針保持部76又は針収納部78を水平方向に移
動すると、突起71Aが幅の狭い領域に移動される。この
結果、突起71Aが徐々に薄板に引っかけられる。したが
って、磁性体ビーズ71がこの薄板72Aによって、針保
持部76から磁性体ビーズ71を再現性良く分離するこ
とができる。Further, the magnetic beads 71 are
When removing the needle 71A, the magnetic beads 71 are directly inserted into the hole 73 of the needle removal tool 72 until the projection 71A is hidden, and in this state, the needle holding part 76 or the needle storage part 78 is moved in the horizontal direction. Moved to a narrow area. As a result, the projection 71A is gradually hooked on the thin plate. Therefore, the magnetic beads 71 can be separated from the needle holding portion 76 with good reproducibility by the thin plate 72A.
【0113】これにより、本発明の第7の実施の形態と
同様に探針部の磁性体ビーズ71のみを再現性良く交換
することができる。また、探針部は磁性体ビーズ71の
みを製造すれば足りる。更に、本実施の形態では、針交
換時に、検出手段が探針部の下方向の移動を検出した場
合は、この検出結果から「針保持部76に磁性体ビーズ
71が取付けられた状態」を判定することができる。ま
た、検出手段が探針部の上方向の移動を検出した場合
は、この検出結果から「磁性体ビーズ71が針保持部7
6から取り外された状態」を判定することができる。し
たがって、電圧波形測定装置や表面形状測定装置におい
て、針交換の有無を自動認識することができる。針外し
のための複雑な機構無しに、自動針交換を実現すること
が可能となる。Thus, only the magnetic beads 71 of the probe portion can be replaced with good reproducibility, similarly to the seventh embodiment of the present invention. Further, it is sufficient for the probe portion to manufacture only the magnetic beads 71. Further, in the present embodiment, when the detecting means detects the downward movement of the probe part at the time of needle replacement, the state of the state in which the magnetic beads 71 are attached to the needle holding part 76 is determined from the detection result. Can be determined. When the detecting means detects the upward movement of the probe portion, the result of the detection indicates that “the magnetic beads 71
6). Therefore, the voltage waveform measuring device or the surface shape measuring device can automatically recognize whether or not the needle has been replaced. Automatic needle exchange can be realized without a complicated mechanism for removing the needle.
【0114】(9)第9の実施の形態 図19(A)〜(C)は本発明の第9の実施の形態に係
る測定プローブの針交換方法を説明する図を示してい
る。第9の実施の形態では第5の実施の形態と異なり、
磁力によらずに熱を介して針先端部の取付け又は取外し
をするものである。本実施の形態では、第5の実施の形
態と同様に探針部を針保持部11Aと針先端部51とに分
離して形成する。そして、針保持部11Aに針先端部51
を取付ける場合は、図19(A)に示すように、針保持
部11Aと針先端部51との間に低融点金属膜55を形成
し、針保持部11Aと針先端部51とを重ね合わせて加圧
し、加圧状態下において低融点金属膜55を加熱する。
低融点金属膜55には、低温ハンダ等を用いる。低融点
金属膜55を針先端部51に形成する前に、当該金属膜
53に馴染み易いAu膜等を蒸着法やメッキ法により形
成しておくと良い。加熱手段には赤外線ランプ54等を
用いる。(9) Ninth Embodiment FIGS. 19A to 19C are views illustrating a method for exchanging a needle of a measurement probe according to a ninth embodiment of the present invention. In the ninth embodiment, unlike the fifth embodiment,
The needle tip is attached or detached via heat without using magnetic force. In the present embodiment, the probe portion is formed separately from the needle holding portion 11A and the needle tip portion 51 as in the fifth embodiment. Then, the needle tip 51 is attached to the needle holder 11A.
In the case of mounting, as shown in FIG. 19A, a low melting point metal film 55 is formed between the needle holder 11A and the needle tip 51, and the needle holder 11A and the needle tip 51 are overlapped. The low melting point metal film 55 is heated under the pressure.
For the low melting point metal film 55, low-temperature solder or the like is used. Before forming the low melting point metal film 55 on the needle tip portion 51, it is preferable to form an Au film or the like which is easily compatible with the metal film 53 by a vapor deposition method or a plating method. As the heating means, an infrared lamp 54 or the like is used.
【0115】その後、図19(B)において、赤外線ラ
ンプ54をオフして、低融点金属膜55を徐々に冷却す
ることにより針保持部11Aと針先端部51とを取付け
る。また、針保持部11Aから針先端部51を取外す場合
は、図19(C)に示すように、低融点金属膜55を加
熱し、針先端部51を針保持部11Aから外す。このよう
にして本発明の第9の実施の形態に係る測定プローブの
針交換方法では、針保持部11Aに針先端部51を取付け
る場合は、針先端部51と針保持部11Aとの間に低融点
金属膜55を介して熱接合し、針保持部11Aから針先端
部51を取り外す場合は、針先端部51と針保持部11A
との間の接合面に熱を与えて分離している。従って、本
発明の第5の実施の形態と同様に探針部の針先端部51
のみを再現性良く交換することができる。また、探針部
は針先端部51のみを製造すれば足りる。Thereafter, in FIG. 19B, the infrared lamp 54 is turned off, and the low-melting point metal film 55 is gradually cooled to attach the needle holder 11A and the needle tip 51. When removing the needle tip 51 from the needle holder 11A, as shown in FIG. 19C, the low melting point metal film 55 is heated and the needle tip 51 is removed from the needle holder 11A. As described above, in the needle replacement method for the measurement probe according to the ninth embodiment of the present invention, when the needle tip 51 is attached to the needle holder 11A, the distance between the needle tip 51 and the needle holder 11A is changed. When the needle tip 51 is detached from the needle holder 11A by thermal bonding via the low melting point metal film 55, the needle tip 51 and the needle holder 11A are removed.
The heat is applied to the joint surface between them to separate them. Therefore, similarly to the fifth embodiment of the present invention, the needle tip portion 51 of the probe portion is provided.
Only can be replaced with good reproducibility. Further, it is sufficient to manufacture only the tip portion 51 of the probe.
【0116】(10)第10の実施の形態 図20は、本発明の第10の実施の形態に係る走査プロ
ーブ型顕微鏡の構成図を示している。第10の実施の形
態では第1〜第5の実施の形態で説明した測定プローブ
を用いて試料の表面形状を取得するものである。また、
本実施の形態では第6〜第9の実施の形態で説明した針
交換方法により針先端部を交換するものである。(10) Tenth Embodiment FIG. 20 shows a configuration diagram of a scanning probe microscope according to a tenth embodiment of the present invention. In the tenth embodiment, the surface shape of a sample is obtained using the measurement probes described in the first to fifth embodiments. Also,
In this embodiment, the needle tip is replaced by the needle replacement method described in the sixth to ninth embodiments.
【0117】図20において、500 は走査プローブ型顕
微鏡である。501 は測定プローブであり、第1〜第5の
実施の形態で説明した測定プローブのいずれかを用いて
いる。表面形状のみを取得するのであれば、第4の実施
の形態で説明した電磁型センサを備えた測定プローブが
適している。また、試料507 の電圧を測定するのであれ
ば、第1の実施の形態で説明した容量型センサを備えた
測定プローブが適している。502 は測定プローブ501 を
垂直方向に上げ下げする上下動アクチュエータであり、
503 は上下動アクチュエータ502 を水平方向に移動する
微動ステージであり、504 は試料507 をX、Y方向に移
動する粗位置決め用ステージであり、505 、506 は粗位
置決め用ステージ505 を駆動するモータである。507 は
半導体ウエハ等の試料(測定対象)である。In FIG. 20, reference numeral 500 denotes a scanning probe microscope. Reference numeral 501 denotes a measurement probe, which uses any of the measurement probes described in the first to fifth embodiments. If only the surface shape is to be obtained, the measurement probe including the electromagnetic sensor described in the fourth embodiment is suitable. If the voltage of the sample 507 is to be measured, the measurement probe including the capacitive sensor described in the first embodiment is suitable. Reference numeral 502 denotes a vertical actuator for raising and lowering the measurement probe 501 in the vertical direction.
Reference numeral 503 denotes a fine movement stage for moving the vertical movement actuator 502 in the horizontal direction, 504 denotes a coarse positioning stage for moving the sample 507 in the X and Y directions, and 505 and 506 denote motors for driving the coarse positioning stage 505. is there. Reference numeral 507 denotes a sample (object to be measured) such as a semiconductor wafer.
【0118】次に当該顕微鏡の動作を説明する。まず、
粗位置決め用ステージ505 に試料507 を載置する。測定
プローブ501 の針保持部に針先端部が付いているか否か
を確認する。針先端部が付いていない場合には、第6〜
第9の実施の形態で説明したような針交換方法により針
先端部を取り付ける。そして、粗位置決め用ステージ50
4 を測定プローブ501 下に移動する。その後、微動ステ
ージ503 と上下動アクチェータ502 を用いて測定プロー
ブ501 を試料表面に接触させ、測定プローブ501 の容量
型センサ等の出力から試料507 の3次元形状を取得す
る。なお、針先端部を交換する場合には、第6〜第9の
実施の形態で説明したような針交換方法により針先端部
を取り換える。Next, the operation of the microscope will be described. First,
The sample 507 is placed on the coarse positioning stage 505. It is checked whether or not the needle tip is attached to the needle holder of the measurement probe 501. If the needle tip is not attached,
The needle tip is attached by the needle replacement method described in the ninth embodiment. Then, the coarse positioning stage 50
4 is moved below the measurement probe 501. Thereafter, the measurement probe 501 is brought into contact with the sample surface using the fine movement stage 503 and the vertical movement actuator 502, and the three-dimensional shape of the sample 507 is obtained from the output of the measurement probe 501 from the capacitive sensor or the like. When replacing the needle tip, the needle tip is replaced by the needle replacement method described in the sixth to ninth embodiments.
【0119】このようにして本発明の第10の実施の形
態に係る走査プローブ型顕微鏡では、第1〜第5の実施
の形態で説明した測定プローブを用いているので、高い
精度により試料507 の表面形状を取得することができ
る。このため、走査プローブ型顕微鏡の信頼性が向上す
る。また、本実施の形態では第6〜第9の実施の形態で
説明した針交換方法により簡単に針先端部のみを交換す
ることができる。したがって、短時間に針が交換できる
ことから走査プローブ型顕微鏡の稼働効率が向上する。As described above, in the scanning probe microscope according to the tenth embodiment of the present invention, the measuring probe described in the first to fifth embodiments is used. The surface shape can be obtained. Therefore, the reliability of the scanning probe microscope is improved. In the present embodiment, only the needle tip can be easily replaced by the needle replacement method described in the sixth to ninth embodiments. Therefore, since the needle can be replaced in a short time, the operating efficiency of the scanning probe microscope is improved.
【0120】[0120]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の測定プロ
ーブによれば、可動電極が固定電極に対向した状態で弾
性体と支持手段と絶縁体とが一体構造を成しているの
で、狭い空間内に容量型センサを備えた簡単な構造の測
定プローブが提供できる。As described above, according to the measuring probe of the present invention, since the elastic body, the support means and the insulator form an integral structure in a state where the movable electrode faces the fixed electrode, it is narrow. A measurement probe having a simple structure provided with a capacitive sensor in a space can be provided.
【0121】本発明の測定プローブでは、弾性体の梁部
が導光管から枠体に向かって曲線形状を成しているの
で、当該測定プローブの組み立て時にずれが生じても、
曲線形状の梁部が撓むので水平方向の張力のバラツキを
吸収することができる。In the measuring probe of the present invention, since the beam portion of the elastic body has a curved shape from the light guide tube toward the frame, even if the measuring probe is misaligned during assembly,
Since the curved beam portion bends, it is possible to absorb variations in tension in the horizontal direction.
【0122】[0122]
【0123】[0123]
【0124】[0124]
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る測定プローブ
の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a measurement probe according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1の実施の形態に係る測定プローブ
の形成工程図(その1)である。FIG. 2 is a diagram (part 1) illustrating a process of forming a measurement probe according to the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第1の実施の形態に係る測定プローブ
の形成工程図(その2)である。FIG. 3 is a diagram (part 2) illustrating a process of forming a measurement probe according to the first embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第2の実施の形態に係る測定プローブ
の電気光学結晶と針保持部とを接合する工程図である。FIG. 4 is a process diagram for joining an electro-optic crystal and a needle holder of a measurement probe according to a second embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第2の実施の形態に係る接合方法の変
形例の説明図である。FIG. 5 is an explanatory view of a modification of the joining method according to the second embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第3の実施の形態に係る測定プローブ
の応力吸収機能付き梁部の平面図である。FIG. 6 is a plan view of a beam portion having a stress absorbing function of a measurement probe according to a third embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第3の実施の形態に係る応力吸収梁機
能付き梁部の機能説明図である。FIG. 7 is a functional explanatory view of a beam portion with a stress absorbing beam function according to a third embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第3の実施の形態に係る他の応力吸収
機能付き梁部の平面図である。FIG. 8 is a plan view of another beam portion having a stress absorbing function according to a third embodiment of the present invention.
【図9】本発明の第4の実施の形態に係る測定プローブ
の構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram of a measurement probe according to a fourth embodiment of the present invention.
【図10】本発明の第5の実施の形態に係る測定プロー
ブの針交換方法の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of a needle replacement method of a measurement probe according to a fifth embodiment of the present invention.
【図11】本発明の第6の実施の形態に係る測定プロー
ブの針交換方法の説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram of a method of exchanging a needle of a measurement probe according to a sixth embodiment of the present invention.
【図12】本発明の第6の実施の形態に係る共通梁に付
いた針先端部の断面図である。FIG. 12 is a sectional view of a needle tip attached to a common beam according to a sixth embodiment of the present invention.
【図13】本発明の第6の実施の形態に係る針先端保護
付き切断具及び針取付け時の断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view of a cutting tool with needle tip protection according to a sixth embodiment of the present invention and a state when the needle is attached.
【図14】本発明の第7の実施の形態に係る測定プロー
ブの針取付け時の説明図である。FIG. 14 is an explanatory view when a measurement probe according to a seventh embodiment of the present invention is attached to a needle.
【図15】本発明の第7の実施の形態に係る測定プロー
ブの針取外し時の説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram at the time of needle removal of a measurement probe according to a seventh embodiment of the present invention.
【図16】本発明の第8の実施の形態に係る測定プロー
ブの針と針外し具の構成図である。FIG. 16 is a configuration diagram of a needle and a needle remover of a measurement probe according to an eighth embodiment of the present invention.
【図17】本発明の第8の実施の形態に係る測定プロー
ブの針取付け時の説明図である。FIG. 17 is an explanatory diagram of a measurement probe according to an eighth embodiment of the present invention when a needle is attached.
【図18】本発明の第8の実施の形態に係る測定プロー
ブの針取外し時の説明図である。FIG. 18 is an explanatory diagram at the time of needle removal of a measurement probe according to an eighth embodiment of the present invention.
【図19】本発明の第9の実施の形態に係る測定プロー
ブの針交換方法の説明図である。FIG. 19 is an explanatory diagram of a method for replacing a needle of a measurement probe according to a ninth embodiment of the present invention.
【図20】本発明の第10の実施の形態に係る測定プロ
ーブを応用した走査プローブ顕微鏡の構成図である。FIG. 20 is a configuration diagram of a scanning probe microscope to which a measurement probe according to a tenth embodiment of the present invention is applied.
【図21】従来例に係る測定プローブの構成図である。FIG. 21 is a configuration diagram of a measurement probe according to a conventional example.
1,11,41…探針部、11A,61,76…針保持
部、12…電気光学変換素子、3,12A…電気光学結
晶、4…透明電極、2,12B…光反射膜、12C…ブロッ
ク層、1A,1B,11B,12D…接合層、12A…電気光
学結晶、5,13…導光管、6,13A…可動電極、13B
…環状絶縁管、13C…管部、13D,13E…引出し電極、
8A,8B,14,28,29,30,31,43A,43
B…可動梁部、14A,28A…上部板バネ部、14B,28B
…下部板バネ部、7A,7B,15…対向電極(固定電
極)、16…ギャップ調整ネジ、17…電極支持部、14
C,18,20、21,23…絶縁リング、19…遮蔽
板、22…接続リング、10,24,55…低融点金属
膜、25,26…つなぎ層、27…ブロック兼用光反射
層、42…磁性体、44…電磁コイル(差動トラン
ス)、9,45, 402 …枠体、51,201 ,204 …針先
端部、52…軟磁性膜、54…赤外線ランプ、62,7
7…磁石、63,71…針付き磁性体ビーズ、64,7
8…針収納部、71A…突起、71B…針、72,74…針
外し具、72A…薄板、72B…橋脚部、73,75…抜き
穴、81,83,85,87,91,93,95,97
…直線梁、82,84,86,88,92,94,9
6,98…短い梁、89,99,101 ,301 …内側枠
体、53…電磁コイル、100 …第1の部品ユニット、20
0 …第2の部品ユニット。102 ,302 , 810 ,910 …外
側枠体、103 〜106 …円弧状の梁、203 、205 …針先端
部アレイ、202 …共通梁、206 …溝、 303〜305 …
「S」形状の梁、401 …切断部、 401B…突起、403 …
スプリング、400 …針先端保護付き切断具、500 …走査
プローブ型顕微鏡、501 …測定プローブ、502 …上下動
アクチュエータ、503 …微動ステージ、504 …粗位置決
め用ステージ、505, 506…モータ、600 …ユニット組み
立て用治具、811 …開口部。1, 11, 41: probe part, 11A, 61, 76: needle holding part, 12: electro-optical conversion element, 3, 12A: electro-optical crystal, 4: transparent electrode, 2, 12B: light reflecting film, 12C ... Block layer, 1A, 1B, 11B, 12D: bonding layer, 12A: electro-optic crystal, 5, 13: light guide tube, 6, 13A: movable electrode, 13B
... Circular insulating tube, 13C ... Tube, 13D, 13E ... Extraction electrode,
8A, 8B, 14, 28, 29, 30, 31, 43A, 43
B: movable beam portion, 14A, 28A: upper leaf spring portion, 14B, 28B
... lower leaf spring part, 7A, 7B, 15 ... counter electrode (fixed electrode), 16 ... gap adjusting screw, 17 ... electrode support part, 14
C, 18, 20, 21, 23 ... insulating ring, 19 ... shielding plate, 22 ... connecting ring, 10, 24, 55 ... low melting point metal film, 25, 26 ... connecting layer, 27 ... block light reflecting layer, 42 ... magnetic material, 44 ... electromagnetic coil (differential transformer), 9, 45, 402 ... frame, 51, 201, 204 ... needle tip, 52 ... soft magnetic film, 54 ... infrared lamp, 62, 7
7: magnet, 63, 71: magnetic beads with needle, 64, 7
8: Needle storage section, 71A: Projection, 71B: Needle, 72, 74: Needle remover, 72A: Thin plate, 72B: Bridge pier, 73, 75: Drilled hole, 81, 83, 85, 87, 91, 93, 95,97
... straight beams, 82, 84, 86, 88, 92, 94, 9
6,98 ... short beam, 89, 99, 101, 301 ... inner frame, 53 ... electromagnetic coil, 100 ... first component unit, 20
0 ... second component unit. 102, 302, 810, 910: outer frame, 103-106: arc-shaped beam, 203, 205: needle tip array, 202: common beam, 206: groove, 303-305:
"S" shaped beam, 401 ... cut section, 401B ... projection, 403 ...
Spring, 400: Cutting tool with needle tip protection, 500: Scanning probe microscope, 501: Measuring probe, 502: Vertical movement actuator, 503: Fine movement stage, 504: Coarse positioning stage, 505, 506: Motor, 600: Unit Jig for assembly, 811 ... opening.
フロントページの続き (72)発明者 関口 英紀 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 阪田 裕司 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 藤井 彰 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 宮本 晶規 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 梅原 康敏 東京都練馬区旭町1丁目32番1号 株式 会社アドバンテスト内 (72)発明者 原 俊彦 東京都練馬区旭町1丁目32番1号 株式 会社アドバンテスト内 (72)発明者 小木曽 祥明 東京都練馬区旭町1丁目32番1号 株式 会社アドバンテスト内 (56)参考文献 特開 平8−62284(JP,A) 特開 平8−64644(JP,A) 特許2875953(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 31/302 G01R 1/06 Continued on the front page (72) Inventor Hideki Sekiguchi 1015 Uedanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Inside Fujitsu Limited (72) Inventor Yuji Sakata 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Fujitsu Limited (72) Invention Person Akira Fujii 1015 Uedanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Inside Fujitsu Limited (72) Inventor Akinori Miyamoto 1015, Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Inside Fujitsu Limited (72) Inventor Yasutoshi Umehara Nerima-ku, Tokyo 1-32-1 Asahicho within Advantest Co., Ltd. (72) Inventor Toshihiko Hara 1-32-1, Asahicho, Nerima-ku, Tokyo Intraventure Co., Ltd. (72) Inventor Yoshiaki Ogiso 1, Asahicho, Nerima-ku, Tokyo No. 32 No. 1 In Advantest Co., Ltd. (56) References JP-A-8-62284 (JP, A) JP-A 8-64644 (JP, A) JP2875953 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int) .Cl. 7 , DB name) G01R 31/302 G01R 1/06
Claims (4)
に設けた中空の導光管と、 前記導光管の一端に接続して該導光管を支持する弾性体
と、 前記導光管と前記弾性体とを接合する第1の金属膜と、 前記導光管の他端に設けられた電気光学変換素子と、 前記電気光学変換素子に接続した探針部と、 前記支持手段と前記弾性体との間に設けた絶縁体と、 前記支持手段と前記絶縁体との間及び前記絶縁体と前記
弾性体との間を接着する前記第1の金属膜より融点の低
い第2の金属膜とを備え、 前記弾性体は前記絶縁体と接着する外部枠体と、 前記外部枠体から前記導光管の中心に向かって延びた複
数の第1の梁と、 前記第1の梁から前記第1の梁と垂直な方向に延びた複
数の第2の梁と、 前記第2の梁と接続し前記導光管の周囲に設置する内側
枠体とを一体的に形成した薄板からなり、 前記第1の梁は第2の梁を介して前記外部枠体又は前記
内側枠体と接続することを特徴とする測定プローブ。1. A light guide tube provided at one end with a support means for supporting a fixed electrode, a movable electrode facing the fixed electrode and forming a capacitance, and connected to one end of the light guide tube. An elastic body that supports the light guide tube; a first metal film that joins the light guide tube and the elastic body; an electro-optic conversion element provided at the other end of the light guide tube; A probe connected to an element; an insulator provided between the support means and the elastic body; and a bond between the support means and the insulator and between the insulator and the elastic body. A second metal film having a lower melting point than the first metal film, wherein the elastic body extends from the outer frame toward a center of the light guide tube; A plurality of first beams; a plurality of second beams extending from the first beams in a direction perpendicular to the first beams; A thin plate integrally formed with an inner frame connected to a second beam and installed around the light guide tube; the first beam is connected to the outer frame or the inner side via a second beam; A measurement probe which is connected to a frame.
に設けた中空の導光管と、 前記導光管の一端に接続して該導光管を支持する弾性体
と、 前記導光管と前記弾性体とを接合する第1の金属膜と、 前記導光管の他端に設けられた電気光学変換素子と、 前記電気光学変換素子に接続した探針部と、 前記支持手段と前記弾性体との間に設けた絶縁体と、 前記支持手段と前記絶縁体との間及び前記絶縁体と前記
弾性体との間を接着する前記第1の金属膜より融点の低
い第2の金属膜とを備え、 前記弾性体は前記絶縁体と接着する外部枠体と、 前記外部枠体に接続し前記導光管の中心に向かって延び
た複数の第1の梁と、 前記複数の第1の梁にそれぞれ接続し前記第1の梁より
梁の長さが短い第2の梁と、 前記第2の梁と接続し前記導光管の周囲に設置する内側
枠体とを一体的に形成された薄板からなり、 前記第2の梁は前記第1の梁の方向から屈曲した形状で
あることを特徴とする測定プローブ。2. A supporting means for supporting a fixed electrode; a hollow light guide tube provided at one end with a movable electrode facing the fixed electrode to form a capacitor; and a light guide tube connected to one end of the light guide tube. An elastic body that supports the light guide tube; a first metal film that joins the light guide tube and the elastic body; an electro-optic conversion element provided at the other end of the light guide tube; A probe connected to an element; an insulator provided between the support means and the elastic body; and a bond between the support means and the insulator and between the insulator and the elastic body. A second metal film having a lower melting point than the first metal film, wherein the elastic body is bonded to the insulator and connected to the outer frame, and is directed toward a center of the light guide tube. A plurality of extended first beams, each of which is connected to the plurality of first beams and has a shorter beam length than the first beams; 2 is a thin plate integrally formed with an inner frame body connected to the second beam and installed around the light guide tube, and the second beam is oriented in the direction of the first beam. A measurement probe characterized by being bent from a shape.
に設けた中空の導光管と、 前記導光管の一端に接続して該導光管を支持する弾性体
と、 前記導光管と前記弾性体とを接合する第1の金属膜と、 前記導光管の他端に設けられた電気光学変換素子と、 前記電気光学変換素子に接続した探針部と、 前記支持手段と前記弾性体との間に設けた絶縁体と、 前記支持手段と前記絶縁体との間及び前記絶縁体と前記
弾性体との間を接着する前記第1の金属膜より融点の低
い第2の金属膜とを備え、 前記弾性体は、前記絶縁体と接着する外部枠体と、 前記外部枠体と接続し前記導光管の中心に向かって延び
た複数の梁部と、 前記梁部と接続し前記導光管の周囲に設置する内側枠体
とを一体的に形成された薄板からなり、 前記梁部は前記内側枠体から前記外側枠部に延びたS字
状の曲線形状であることを特徴とする測定プローブ。A supporting means for supporting the fixed electrode; a hollow light guide tube provided at one end with a movable electrode facing the fixed electrode to form a capacitance; and a light guide tube connected to one end of the light guide tube. An elastic body that supports the light guide tube; a first metal film that joins the light guide tube and the elastic body; an electro-optic conversion element provided at the other end of the light guide tube; A probe connected to an element; an insulator provided between the support means and the elastic body; and a bond between the support means and the insulator and between the insulator and the elastic body. A second metal film having a lower melting point than the first metal film, wherein the elastic body is bonded to the insulator, and is connected to the outer frame and is directed toward a center of the light guide tube. A plurality of extending beam portions, and an inner frame connected to the beam portions and installed around the light guide tube are integrally formed. Measuring probe, characterized in that the made thin, the beam portion is S-shaped curved shape extending to the outer frame portion from said inner frame.
に設けた中空の導光管と、 前記導光管の一端に接続して該導光管を支持する弾性体
と、 前記導光管と前記弾性体とを接合する第1の金属膜と、 前記導光管の他端に設けられた電気光学変換素子と、 前記電気光学変換素子に接続した探針部と、 前記支持手段と前記弾性体との間に設けた絶縁体と、 前記支持手段と前記絶縁体との間及び前記絶縁体と前記
弾性体との間を接着する前記第1の金属膜より融点の低
い第2の金属膜とを備え、 前記弾性体は、前記絶縁体と接着する外部枠体と、 前記外部枠体と接続し前記導光管の中心に向かって延び
た複数の梁部と、 前記梁部と接続し前記導光管の周囲に設置する内側枠体
とを一体的に形成された薄板からなり、 前記梁部は前記内側枠体から前記外側枠部に延びた円弧
状の曲線形状であることを特徴とする測定プローブ。4. A supporting means for supporting the fixed electrode, a hollow light guide tube provided at one end with a movable electrode facing the fixed electrode and forming a capacitance, and connected to one end of the light guide tube. An elastic body that supports the light guide tube; a first metal film that joins the light guide tube and the elastic body; an electro-optic conversion element provided at the other end of the light guide tube; A probe connected to an element; an insulator provided between the support means and the elastic body; and a bond between the support means and the insulator and between the insulator and the elastic body. A second metal film having a lower melting point than the first metal film, wherein the elastic body is bonded to the insulator, and is connected to the outer frame and is directed toward a center of the light guide tube. A plurality of extending beam portions, and an inner frame connected to the beam portions and installed around the light guide tube are integrally formed. Measuring probe, characterized in that the made thin, the beam portion is an arc-shaped curved shape extending to the outer frame portion from said inner frame.
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