JPH07311207A

JPH07311207A - Ｓｐｍカンチレバー及びその製造方法

Info

Publication number: JPH07311207A
Application number: JP30422994A
Authority: JP
Inventors: Michio Takayama; 美知雄高山; Katsuhiro Matsuyama; 克宏松山
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1994-03-23
Filing date: 1994-11-15
Publication date: 1995-11-28

Abstract

(57)【要約】【目的】各種の用途あるいは使用方法において要求さ
れるレバー特性と探針特性とを共に満足することの可能
なＳＰＭカンチレバー及びその製造方法を提供する。【構成】ガラス，Ｓｉ等からなる片持ち梁支持部１０
３と、該支持部１０３に一端を陽極接合によりあるいは
接着剤を介して固着したシリコン又は窒化シリコン等か
らなる片持ち梁部１０１と、該片持ち梁部１０１の自由
端であって、該片持ち梁部１０１に対して前記支持部１
０３と反対側である裏面に設けた、前記片持ち梁部１０
１とは別体の探針部１０２とでＳＰＭカンチレバーを構
成する。そして深針部１０２の形成材料としては、用途
に応じ光透過性、導電性、硬質性等の各種特性を有する
ものを適宜選択して用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、原子間力顕微鏡等の
走査型プローブ顕微鏡に用いるＳＰＭカンチレバー及び
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、導電性試料を原子サイズオーダー
の分解能で観察できる装置として、走査トンネル顕微鏡
（ＳＴＭ：Scanning Tunneling Microscope ）がBinnin
g とRohrerらにより発明されてから、原子オーダーの表
面凹凸を観察できる顕微鏡として各方面での利用が進ん
でいる。しかしＳＴＭでは、観察できる試料は導電性の
ものに限られている。

【０００３】そこで、ＳＴＭにおけるサーボ技術を始め
とする要素技術を利用しながら、ＳＴＭでは測定し難か
った絶縁性の試料を、原子サイズオーダーの精度で観察
することのできる顕微鏡として、原子間力顕微鏡（ＡＦ
Ｍ）が提案された。このＡＦＭは、例えば特開昭６２−
１３０３０２号（特許出願人：ＩＢＭ、発明者：Ｇ．ビ
ニッヒ、発明の名称：サンプル表面の像を形成する方法
及び装置）に開示されている。

【０００４】ＡＦＭの構造はＳＴＭに類似しており、走
査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ： Scanning Probe Micros
cope）の一つとして位置づけられる。ＡＦＭでは、自由
端に鋭い突起部分（探針）を持つ片持ち梁を、試料に対
向、近接して配置し、探針の先端の原子と試料原子との
間に働く相互作用力により、変位する片持ち梁の働きを
電気的あるいは光学的にとらえて測定しつつ、試料をＸ
Ｙ方向に走査し、片持ち梁の探針との位置関係を相対的
に変化させることによって、試料の凹凸情報などを原子
サイズオーダーで三次元的にとらえることができる。

【０００５】上述したようなＡＦＭ等における走査型プ
ローブ顕微鏡（ＳＰＭ）用のカンチレバーチップとして
は、T.R.Albrechtらが半導体ＩＣ製造プロセスを応用し
て作製することのできる酸化シリコン膜製のカンチレバ
ーを提案して以来（Thonas R. Albrechtand Calvin F.
Quate : Atomic resolution imaging of a nonconducto
r Atomforce Microscopy J. Appl. Phy. 62(1987)2599
参照）、ミクロンオーダーの高精度で優れた再現性をも
って作製することが可能になっている。またこのような
カンチレバーチップは、バッチプロセスによって作製す
ることができ、低コスト化が実現されている。よって現
在では、半導体ＩＣ製造プロセスを応用して作製される
カンチレバーチップが主流となっている。

【０００６】次に、図１４を参照しながら、従来より実
施されている半導体ＩＣ製造プロセスを応用した窒化シ
リコン膜製ＡＦＭカンチレバーの作製方法について説明
する。まず、図１４の（Ａ）に示すように、面方位（１
００）Ｓｉ基板９０１上に、窒化シリコン膜パターン９
０２を設けスタート基板９００を形成する。次に、図１
４の（Ｂ）に示すように、この窒化シリコン膜パターン
９０２を耐エッチングマスクとして、Ｓｉ基板９０１に
対してＫＯＨ等を用いた湿式異方性エッチングを施すこ
とにより、Ｓｉ基板９０１にカンチレバーの探針部の型
となる四角錐状のレプリカ穴９０３を形成する。この
後、図１４の（Ｃ）に示すように一旦窒化シリコン膜パ
ターン９０２を除去し、Ｓｉ基板９０１上に新たにカン
チレバーの母材料となる窒化シリコン膜９０４を堆積す
る。更に図１４の（Ｄ）に示すように、この窒化シリコ
ン膜９０４をカンチレバーの形状に選択エッチングする
ことにより、カンチレバーパターン９０５を形成する。
次いで図１４の（Ｅ）に示すように、このカンチレバー
パターン９０５上の所定領域に、カンチレバーの支持部
材となるパイレックスガラス９０６を陽極接合する。続
いて、図１４の（Ｆ）に示すように、Ｓｉ基板９０１を
エッチングにより除去し、支持部、レバー部及び探針部
を具備するＡＦＭカンチレバー９０７を得る。

【０００７】従って、この製法により製造されるＡＦＭ
カンチレバーは、ガラス製の支持部と窒化シリコン膜で
一体形成された探針部及び片持ち梁部とにより構成され
る。そして、このように構成されたＡＦＭカンチレバー
はミクロンオーダーの高精度で非常に再現性よく作製す
ることができ、しかも探針が材料的性質として親水性で
ある窒化シリコン膜で形成されているので、生体試料に
有効な液中でのＡＦＭ測定に適している。

【０００８】また一方、最近、エバネッセント波を用い
ることにより回折限界を超える分解能を有する近視野顕
微鏡〔ＳＮＯＭ：Scanning Near-field Optical Micros
cope〕による測定が注目されている。このＳＮＯＭはＳ
ＴＭやＡＦＭと同じくＳＰＭの一種で、エバネッセント
波が“波長より小さい寸法の領域に局在し、自由空間を
伝搬しない”という特性を利用して、光照射されている
試料近傍で光透過性のある探針を走査することによっ
て、極めて分解能の高い光学像を得る測定方法である。

【０００９】ＳＮＯＭの測定原理は、まず、測定試料の
表面近傍に１波長程度以下の距離までプローブを近づけ
て、プローブ先端の微小開口を通過する光強度の地図を
作成することによって、測定試料に対する解像が成され
る。ＳＮＯＭとしてはいくつかの方式が提案されてお
り、大別すると２つの方式が提案されている。一つはコ
レクション方式と呼ばれ、試料の下から光を照射した時
に試料を透過し試料表面近傍に局在したエバネッセント
波をプローブを介して検出しＳＮＯＭ像とする方式であ
る。他の方式は、微小開口を持ったプローブから試料に
対して光を照射し、試料を透過した光を試料下に設置さ
れた光検出器によって検出するという、いわゆるエミッ
ション方式と呼ばれる方式である。これは、例えば特開
平４−２９１３１０号（ＡＴ＆Ｔ、Ｒ．Ｅ．Betzig）に
開示されている。

【００１０】そして前述した窒化シリコン膜製の探針を
持つＡＦＭカンチレバーを、このＳＮＯＭ測定に適用で
きることが報告されている（N.F.van Hulst, M.H.P.Moe
rs,O.F.J.Moordman, R.G.Tack, F.B.Segerink, B.Bolge
r : Near-field optical microscope using a silicon-
nitride probe Appl. Phys. lett. 62,461(1993）参
照）。すなわち窒化シリコン膜は光透過性があるため、
窒化シリコン膜製の探針を持つＡＦＭカンチレバーは、
このようにＳＮＯＭ測定にも適用可能である。

【００１１】一方、ＡＦＭの測定方式としては、試料と
探針を１ｎｍ程度に近接させて測定する接触方式、５〜
１０ｎｍ離して測定する非接触方式、試料表面を探針で
軽くたたきながら移動させて測定するタッピング方式等
がある。これらの測定方式のうち、非接触方式及びタッ
ピング方式では堅いカンチレバーを用いる必要がある。

【００１２】堅いカンチレバーを作製するためにはレバ
ー膜を厚くする必要があり、このようなＡＦＭカンチレ
バーとして、探針、レバー、支持部をシリコンで一体に
形成するものが広く知られている（例えば、O.Wolter,
Th.Bayer, and J.Greschner:Micromachined silicon se
nsors for scanning force microscopy J. Vac. Sci.Te
chnol. B9(2), May/Apr1991 参照）。

【００１３】このシリコン一体形成型のカンチレバー
は、前述したものと同じく半導体製造技術を用いて作製
するため、ミクロンオーダーの高精度で非常に再現性よ
く作製することができると共に、レバーをシリコン基板
で形成するため厚いレバーを作製することが容易であ
る。また探針がシリコンで形成されているため、シリコ
ンに不純物をあらかじめ拡散させておくことにより、探
針に導電性を付加させることが出来るので、ＳＴＭ測定
や表面修飾、加工も可能である。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】

〔従来技術の欠点〕第１の従来例としてあげた、窒化シ
リコン膜で探針及びレバーを一括形成するＡＦＭ等のＳ
ＰＭカンチレバーにおける欠点を以下に示す。まず、カ
ンチレバーの厚さはレプリカ穴形成後に堆積する窒化シ
リコン膜の堆積膜厚で決定されるが、窒化シリコン膜堆
積時の応力によって発生するクラックや基板の反りを回
避するため、堆積出来る膜厚は１μｍ程度が限界とな
る。従って前述した非接触方式やタッピング方式の測定
に有効な堅いカンチレバーを形成することが困難であ
る。また、探針が絶縁性の窒化シリコン膜で構成される
ため、ＳＴＭ測定や表面修飾、加工などへの応用が困難
である。

【００１５】さらにまた、窒化シリコン膜製のカンチレ
バーにおいては、下地基板のエッチング除去後のレバー
の反りを回避するため、用いる窒化シリコン膜の組成と
して、通常の半導体ＩＣに用いられるＳｉと窒素の含有
比３：４のものよりＳｉ含有比の高いものを使用する必
要がある。このようなＳｉ含有比の高い窒化シリコン膜
では、波長４００ｎｍ以下の短波長領域でＳｉによる光
吸収のため、光透過性が劣化することを我々は見いだし
ている。

【００１６】前述したように、窒化シリコン一体形成型
のＳＰＭカンチレバーはＳＮＯＭ測定に使用可能ではあ
るが、測定試料からの蛍光をＳＮＯＭによりスペクトル
分析しようとする場合には、幅広い波長領域での探針の
光透過性が要求される。ところがこのＳＰＭカンチレバ
ーは探針とレバーとを一括形成しているため、探針は短
波長領域で光透過性の劣化するＳｉ含有比の高い窒化シ
リコン膜で形成されることになり、このような測定には
不適切である。

【００１７】また、従来の一体形成型ＳＰＭカンチレバ
ーは、探針とレバーがいずれも窒化シリコンで形成され
ており、したがって、このカンチレバーを用いてＳＮＯ
Ｍ測定を行った場合には、探針先端から入射したエバネ
ッセント光や探針での散乱光の一部が探針からレバーに
伝播するため、探針上方に設けたフォトディテクター等
のＳＮＯＭ測定用光検出器に照射できる光量が、１００
ｐＷ程度と少なくなってしまう。このため、探針先端か
ら入射した光に比べて光検出器で検出される光の損失が
大きく、感度の良いＳＮＯＭ測定が行えないという問題
点がある。

【００１８】次に第２の従来例としてあげた、探針、レ
バー、支持部をＳｉで一括形成したＡＦＭカンチレバー
は、探針がＳｉで構成されるので、生体材料に有効な水
中でのＡＦＭ測定においては、本来疎水性であるＳｉを
親水性に変えるために、探針表面に親水性の膜を塗布す
る等の処理が必要となり、探針先端の尖鋭度が損なわれ
てしまうという欠点がある。また支持部をＳｉで一体に
作製するため、作製時基板の表裏両面にパターンを形成
せねばならず、特殊な製造装置が必要となる。

【００１９】さらにまた、窒化シリコン膜製の探針及び
シリコン製の探針のいずれも機械的強度が弱く、このよ
うなカンチレバーを用いての超微細な機械的加工技術へ
の応用には、従来のＡＦＭカンチレバーは不向きであ
る。このように従来の半導体製造技術を用いて作製する
ＡＦＭカンチレバーは、探針とレバーを同一材料で形成
していたため、探針としての要求特性とレバーとしての
要求特性とを同時に満たすことが困難であった。

【００２０】〔発明の目的〕本発明は、従来の半導体製造技術を用いて作製する
ＳＰＭカンチレバーにおける上記問題点を解消するため
になされたもので、各種の用途、使用方法におのおの要
求されるレバー特性と探針特性とを共に満足するＳＰＭ
カンチレバー及びその製造方法を提供することを目的と
する。請求項２記載の発明は、特殊な装置を要せず、基板
片面からの加工で請求項１記載の発明に係るＳＰＭカン
チレバーを形成可能とすることを目的とする。請求項３記載の発明は、探針に短波長領域において
も高い光透過性を持たせることにより、ＳＮＯＭ測定に
よるスペクトル測定に適したＳＰＭカンチレバーを提供
することを目的とする。請求項４記載の発明は、ＳＴＭ測定や表面修飾、加
工にも応用可能なＳＰＭカンチレバーを提供することを
目的とする。請求項５記載の発明は、ＡＦＭ測定、ＳＴＭ測定、
ＳＮＯＭ測定のすべてに使用可能なＳＰＭカンチレバー
を提供することを目的とする。請求項６記載の発明は、超微細な機械的加工技術へ
の応用可能なＳＰＭカンチレバーを提供することを目的
とする。請求項７〜１０記載の発明は、エバネッセント光や
探針先端で散乱した散乱光が片持ち梁内に逸散すること
なく探針上方の光検出器に十分照射できるようにしたＳ
ＰＭカンチレバーを提供することを目的とする。請求項１１記載の発明は、請求項１〜６記載のＳＰ
Ｍカンチレバーを簡単に制御性よく作製する方法を提供
することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段及び作用】上記問題点を解
決するため、請求項１〜６記載の各発明に係るＳＰＭカ
ンチレバーは、片持ち梁の支持部と、該支持部より延び
るように配置された片持ち梁と、該片持ち梁の自由端で
あって、該片持ち梁に対して前記支持部と反対側である
裏面に設けた探針部とを備え、前記支持部、片持ち梁及
び探針部をそれぞれ別個の部材で構成するものである。

【００２２】このような構成のＳＰＭカンチレバーは、
探針部と片持ち梁とを別個の部材で形成しているので、
用途、使用方法に応じて、探針及び片持ち梁にそれぞれ
要求される特性を容易にもたせることができる。すなわ
ち、片持ち梁形成部材としてＳｉを用いれば、堅いレバ
ー特性が得られ、窒化シリコン膜を用いれば、柔らかい
レバー特性が得られる。そして各片持ち梁に対して光透
過性、親水性、導電性、硬質性等の各種特性をもつ探針
部を、用途に応じて形成することが可能となる。

【００２３】また、請求項７〜１０記載の各発明に係る
ＳＰＭカンチレバーは、請求項１又は２記載のＳＰＭカ
ンチレバーにおいて、探針部を可視光に対して透明な部
材で構成し、探針部と片持ち梁との間に光学的な遮蔽部
を介在させるもので、光学的遮蔽部としては探針部の屈
折率より小さい屈折率の部材、金属材料あるいはシリコ
ン酸化膜を用いるものである。

【００２４】このように、屈折率の小さい部材、金属材
料あるいはシリコン酸化膜からなる光学的遮蔽部を介在
させることにより、探針部先端から入射したエバネッセ
ント光や探針部先端で散乱した散乱光の片持ち梁への伝
播を防止し、探針部上方に配置される光検出器に照射す
る光の損失を少なくして、ＳＮＯＭ測定におけるＳ／Ｎ
を向上することができる。

【００２５】また請求項１１記載の発明に係るＳＰＭカ
ンチレバーの製造方法は、基板表面にエッチング処理に
より探針部用のレプリカ穴を形成する工程と、前記レプ
リカ穴を含む基板上に探針部の母材料を堆積させる工程
と、前記母材料を所定の形状にエッチングする工程と、
前記基板表面に片持ち梁パターンを形成する工程と、前
記基板表面に形成された片持ち梁パターンの一端表面に
片持ち梁の支持部材を接合する工程と、前記基板表面に
形成された片持ち梁パターンを片持ち梁の厚さ分残し
て、基板裏面をエッチング除去する工程とで構成するも
のである。そしてこの製造方法によれば、ＡＦＭカンチ
レバーは基板表面からの加工のみで作製可能なため、特
殊な製造装置を要せず簡単に作製可能となる。

【００２６】

【実施例】

〔第１実施例〕次に、実施例について説明する。図１は
本発明に係るＳＰＭカンチレバーの第１実施例を示す図
で、図１の（Ａ）はその斜視図、図１の（Ｂ）はその横
断面図である。この実施例のＳＰＭカンチレバー１００
は、片持ち梁部１０１と、該片持ち梁部１０１の先端に
設けられた探針部１０２と、該片持ち梁部１０１の基部
に設けられた支持部１０３より構成されている。片持ち
梁部１０１の形成部材には、シリコンまたは窒化シリコ
ンが適している。探針部１０２の形成部材には、用途に
応じて光透過性、導電性、硬質性等の各種特性を有する
部材を適宜選択出来る。そして支持部１０３にはガラ
ス，Ｓｉ等が使用出来る。

【００２７】次に、このような構成のＳＰＭカンチレバ
ーの製造方法の第１実施例として、片持ち梁部をＳｉで
形成するものについて、図２の（Ａ）〜（Ｆ）に示す製
造工程図に基づいて説明する。まずスタート基板２００
として、図２の（Ａ）に示すように面方位（１００）の
シリコンウェーハ２０１の表面に酸化シリコン膜２０２
を形成した後、例えばｎ型の同じく面方位（１００）を
持ったシリコンウェーハ２０３を貼り合わせたもの、い
わゆる貼り合わせＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板
を使用する。ここで、シリコンウェーハ２０３は片持ち
梁を形成するものであり、その厚さは必要とするレバー
の特性に合わせて設定される。例えば、その厚さは２μ
ｍ程度である。

【００２８】次に図２の（Ｂ）に示すように、上記スタ
ート基板２００の表面の探針部を形成すべき場所に、下
地シリコンウェーハ２０１まで貫通するように、例えば
ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法を用いて、スタート
基板２００をエッチングすることによってレプリカ穴２
０４を形成する。次に図２の（Ｃ）に示すように、探針
形成部材２０５を基板表面に減圧ＣＶＤ法、プラズマＣ
ＶＤ法、スパッタ法、ゾル・ゲル法等を用いて堆積し、
次いで上記レプリカ穴部分にマスクパターンを形成した
後、上記探針形成部材２０５をエッチングして、レプリ
カ穴部分を除き基板表面を露出させる。その後、図２の
（Ｄ）に示すように、片持ち梁形成用マスクパターンを
形成した後、ＲＩＥ法等により上部シリコンウェーハ２
０３をエッチングして片持ち梁パターン２１１を形成
し、さらにその後、シリコンウェーハ２０３からなる片
持ち梁パターン２１１の表面に酸化シリコン膜２０６を
形成する。

【００２９】その後、図２の（Ｅ）に示すように、支持
部２０７をスタート基板２００の片持ち梁パターン２１
１の表面の一端に接合する。この支持部２０７の接合方
法としては、例えば予め片面に溝を形成したパイレック
スガラス（例えばコーニング＃７７４０）を陽極接合し
たり、あるいは適当な支持部材を接着剤等を用いて接合
する方法が用いられる。その後、図２の（Ｆ）に示すよ
うに、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）水
溶液等のアルカリ水溶液により、下地シリコンウェーハ
２０１をエッチング除去し、最後に弗化水素酸水溶液に
より酸化シリコン膜２０２，２０６を除去することによ
って、例えばガラス製の支持部２０７とシリコン製の片
持ち梁部２０８と探針部２０９により構成された本発明
に係るＳＰＭカンチレバー２１２を得ることができる。

【００３０】また本実施例において、探針形成部材２０
５を基板表面に堆積する前に、レプリカ穴２０４の内部
を酸化シリコンのガラス転移温度以下、例えば９５０℃
で酸化処理し、尖鋭化酸化膜を形成することにより、レ
プリカ穴２０４の先端を更に尖鋭化することが可能とな
り、それにより、より先端の尖った探針部を形成するこ
とが可能となる。

【００３１】このようにして形成したＳＰＭカンチレバ
ーは、スタート基板２００として貼り合わせのＳＯＩ基
板を用いているので、下地シリコンウェーハ２０１をエ
ッチング除去する際、確実に中間の酸化シリコン膜２０
２でエッチングが停止するため、片持ち梁パターン２１
１を損なうことがなく、また確実にその厚さを制御する
ことができる。そして、支持部２０７は基板２００の表
面側から接合しているので、片持ち梁パターン２１１に
容易に位置合わせすることが可能である。

【００３２】また、探針形成部材２０５として光透過性
のある窒化シリコン膜，酸化シリコン膜，ＩＴＯ，Ｓｎ
Ｏ₂等を用いることにより、ＳＮＯＭ測定やそのスペク
トル測定が可能となる。なお、この場合に用いる窒化シ
リコン膜としてはＳｉと窒素との含有量比が３：４であ
る膜組成のものを使用した方が、従来のＡＦＭカンチレ
バーに使用されている低応力化した窒化シリコン膜より
も、より適している。これは低応力化した窒化シリコン
膜では、Ｓｉの含有量比が多いため、波長４００ｎｍ以
下でＳｉによる光吸収に起因する光透過性の低下がみら
れるからである。

【００３３】また、タッピング方式を始めとする、試料
と探針部とが接触する測定（コンタクトモード）を行う
ＳＰＭカンチレバーにおいては、探針部が接触により磨
耗または変形しにくいことが要求される。すなわち、探
針部の形状安定性が重要とされている。その点につい
て、探針部形成部材２０５の堅さは、従来の低応力化し
た窒化シリコン膜よりも、Ｓｉと窒素との含有量比が
３：４である膜組成のものを使用したほうが、より適し
ていると考えられている。これは発明者が実験により得
たデータに基づくものである。

【００３４】一方、探針形成部材２０５として導電性材
料を用いれば、ＡＦＭ測定のみならずＳＴＭ測定、ある
いはＳＴＭを用いた原子、分子操作等の表面修飾や加工
にも適用可能である。導電性材料としては各種金属を用
いることが出来るが、特にＭｏ，Ｗ等の高融点金属及び
そのシリサイドを使用することにより、探針形成部材の
成膜後も高温熱処理することが可能となり、作製上の制
約が少ない。また前述したＩＴＯやＳｎＯ₂等の透明電
極材料を用いることにより、ＡＦＭ、ＳＮＯＭ、ＳＴＭ
の測定を全て行うことが可能となる。さらに又、探針形
成部材２０５として、例えばＳｉＣやダイヤモンド等の
硬質材料を用いる事により、被加工体表面を走査して削
る等の超微細な機械的加工技術への応用も可能となる。

【００３５】このように各種の用途に適した材料を任意
に探針形成部材として適用できるのは、本発明に係るＳ
ＰＭカンチレバーが探針部と片持ち梁とを別個の部材で
構成するようにしたため、例えば片持ち梁形成時の反り
を防ぐための膜応力の制御等、従来の探針部と片持ち梁
一体型のＡＦＭカンチレバーにおいて存在した材料的制
約を、殆ど考える必要がなくなったことによる。

【００３６】〔第２実施例〕次に、本発明に係るＳＰＭ
カンチレバーの製造方法の第２実施例について、図３の
（Ａ）〜（Ｆ）に示す製造工程図を用いて説明する。な
お、図３の（Ａ）〜（Ｆ）において、第１実施例につい
て図２の（Ａ）〜（Ｆ）に示した部材と同等又は対応す
る部材には、２００番台に代え３００番台の対応する符
号を付して示している。この実施例においても、片持ち
梁部材としてＳｉを用いる。まずスタート基板３００と
して、図３の（Ａ）に示すように面方位（１００）のｎ
型シリコンウェーハ３０１の上に、片持ち梁形成部とな
る高濃度のｐ型不純物拡散層３０３を形成したものを用
いる。このｐ型不純物拡散層３０３としては、例えば表
面濃度１×１０¹⁹〜１．５×１０²⁰／ｃｍ³のボロン拡
散層を用いる。次に図３の（Ｂ）に示すように、探針形
成用のレプリカ穴３０４をシリコンウェーハ３０１まで
貫通するように形成する。なお第１実施例においては、
レプリカ穴の形成にＲＩＥ等のドライエッチング法を用
いたが、本実施例においては、それに加えてＫＯＨ水溶
液による湿式エッチング法を用いることも可能である。

【００３７】以下第１実施例と全く同様の方法で、図３
の（Ｃ）〜（Ｅ）に示す如く、探針形成部材３０５の堆
積とエッチング、片持ち梁パターン３１１の形成、酸化
シリコン膜３０６の形成、支持部３０７となるガラス基
板の接合までを行う。

【００３８】その後、シリコンウェーハ３０１をエチレ
ンジアミンピロカテコール水溶液（ＥＤＰ）によりエッ
チング除去する。このエッチング液においては、高濃度
のｐ型不純物拡散層のエッチングレートが著しく減少す
るため、シリコンウェーハ３０１が徐々にエッチングさ
れ、ｐ型不純物拡散層３０３からなる片持ち梁パターン
３１１が露出した時、エッチングが自動的に停止する。
そして最後に弗化水素酸水溶液により酸化シリコン膜３
０６を除去することによって、図３の（Ｆ）に示すよう
に、ガラス製の支持部３０７とシリコン製の片持ち梁部
３０８と探針部３０９とからなるＡＦＭカンチレバー３
１２が得られる。

【００３９】この実施例によれば、スタート基板として
特殊な基板を必要としないため、さらに安価に本発明に
係るＡＦＭカンチレバーを製造することが出来る。

【００４０】〔第３実施例〕次に、本発明に係るＳＰＭ
カンチレバーの製造方法の第３実施例として、同じくＳ
ｉを片持ち梁部材として用いた他の製造方法について、
図４の（Ａ）〜（Ｆ）を用いて説明する。なお、図４の
（Ａ）〜（Ｆ）においても、第１実施例について図２の
（Ａ）〜（Ｆ）で示した部材と同等又は対応する部材に
は、２００番台に代え４００番台の対応する符号を付し
て示している。この実施例においては、スタート基板４
００として、図４の（Ａ）に示すように、面方位（１０
０）のｐ型シリコン基板４０１上に、同じく面方位（１
００）のｎ型シリコン層の積層されたものを用いる。こ
のスタート基板４００の作製方法としては、ｐ型シリコ
ン基板４０１上に片持ち梁形成部となるｎ型不純物層４
０３を形成して作製したり、あるいは前記ｐ型シリコン
基板４０１上に片持ち梁形成部となるｎ型エピタキシャ
ル層４０３を積層して作製してもよい。次に図４の
（Ｂ）に示すように、探針形成用のレプリカ穴４０４を
シリコン基板４０１まで貫通するように形成する。本実
施例においても、第２実施例と同様にレプリカ穴の形成
にはドライエッチング法、湿式エッチング法とも使用可
能である。

【００４１】以下第１実施例と全く同様の方法で，図４
の（Ｃ）〜（Ｅ）に示す如く、探針形成部材４０５の堆
積とエッチング、片持ち梁パターン４１１の形成、酸化
シリコン膜４０６の形成、支持部４０７となるガラス基
板の接合までを行う。

【００４２】その後、前記スタート基板４００の裏面を
エッチング除去するわけであるが、この時前記ｐ型シリ
コン基板４０１と前記ｎ型不純物層あるいは前記ｎ型エ
ピタキシャル層４０３とに、電源４１３で電位差を与え
ながら、前記ｐ型シリコン基板４０１を水酸化カリウム
水溶液等のアルカリ水溶液でエッチング除去する。この
手法をとることにより、ｐ型シリコン基板４０１が徐々
にエッチングされ、ｎ型不純物層あるいはｎ型エピタキ
シャル層４０３が露出した時、その界面に酸化シリコン
膜が形成されるため、エッチングが自動的に停止する。
そして最後に弗化水素酸水溶液により酸化シリコン膜４
０６を除去することによって、図４の（Ｆ）に示すよう
に、ガラス製の支持部４０７とシリコン製の片持ち梁部
４０８と探針部４０９とからなるＳＰＭカンチレバー４
１２が得られる。

【００４３】〔第４実施例〕次に、本発明に係るＳＰＭ
カンチレバーの製造方法の第４実施例として、同様にＳ
ｉを片持ち梁部材として用いる他の製造方法について、
図５の（Ａ）〜（Ｆ）を用いて説明する。なお、図５の
（Ａ）〜（Ｆ）においても、第１実施例について図２の
（Ａ）〜（Ｆ）で示した部材と同等又は対応する部材に
は、２００番台に代え５００番台の対応する符号を付し
て示している。この実施例においては、スタート基板５
００として、図５の（Ａ）に示すように、面方位（１０
０）のｐ型シリコン基板５０１上に、片持ち梁形成部材
である面方位（１１１）のシリコン基板５０３を貼り合
わせたものを使用する。次に図５の（Ｂ）に示すよう
に、探針形成用のレプリカ穴５０４をシリコン基板５０
１まで貫通するように形成する。

【００４４】以下第１実施例と全く同様の工程により、
図５の（Ｃ）〜（Ｆ）に示すように、探針形成部材５０
５の堆積とエッチング、片持ち梁パターン５１１の形
成、酸化シリコン膜５０６の形成、ガラス製の支持部５
０７の接合、シリコン基板５０１のエッチング除去の各
工程を経て、ガラス製の支持部５０７とシリコン製の片
持ち梁部５０８と探針部５０９とからなるＳＰＭカンチ
レバー５１２が得られる。

【００４５】この実施例に示した製造方法によれば、ス
タート基板５００として面方位（１００）のシリコン基
板５０１上に面方位（１１１）のシリコン基板５０３を
貼り合わせたものを使用しているため、下地シリコン基
板５０１をエッチング除去する際に、確実にシリコン基
板５０３の界面でエッチングを停止させることが出来
る。これは、例えば、水酸化カリウム水溶液をエッチン
グ液として使用した場合、（１１１）面のエッチング速
度は、（１００）面のそれの約１／４００に低下するた
めである。

【００４６】〔第５実施例〕次に、本発明に係るＳＰＭ
カンチレバーの製造方法の第５実施例について、図６の
（Ａ）〜（Ｆ）を用いて説明する。なお、図６の（Ａ）
〜（Ｆ）においても、第１実施例について図２の（Ａ）
〜（Ｆ）で示した部材と同等又は対応する部材には、２
００番台に代え６００番台の対応する符号を付して示し
ている。この実施例では片持ち梁形成部材として窒化シ
リコン膜を用いたものについて説明する。まずスタート
基板６００として図６の（Ａ）に示すように、面方位
（１００）のシリコン基板６０１上に片持ち梁形成部材
である窒化シリコン膜６０３を、そして必要によりその
上部にさらに例えば酸化シリコン膜６１３を形成したも
のを使用する。この窒化シリコン膜６０３は片持ち梁部
の構成部材であるため、その膜組成としてはシリコンと
窒素との含有量比が３：４のものよりもシリコンを多く
含むものを使用する。これは下地シリコン基板６０１を
エッチング除去した後、片持ち梁が反らないように、Ｓ
ｉとの熱膨張係数差を低減するためである。一方、酸化
シリコン膜６１３は、スタート基板６００を例えば熱酸
化炉にて酸化処理を施したり、あるいはＣＶＤ法により
酸化シリコン膜を堆積させることにより形成する。この
酸化シリコン膜６１３は、後に探針形成部材を堆積後エ
ッチング除去する際に、片持ち梁部材である窒化シリコ
ン膜６０３が同時にエッチングされるのを防ぐためのエ
ッチング防止層として機能するものである。従って酸化
シリコン膜に限るものではない。

【００４７】次に図６の（Ｂ）に示すように、探針形成
用のレプリカ穴６０４をシリコン基板６０１まで貫通す
るように形成する。本実施例においても、第２、第３実
施例と同様に、レプリカ穴の形成にはドライエッチング
法、湿式エッチング法とも使用可能である。以下第１実
施例と全く同様の工程により、図６の（Ｃ）〜（Ｆ）に
示すように、探針形成部材６０５の堆積とエッチング、
片持ち梁パターン６１１の形成、ガラス製の支持部６０
７の接合、シリコン基板６０１の除去の各工程を経て、
ガラス製の支持部６０７とシリコン製の片持ち梁部６０
８と探針部６０９とからなるＳＰＭカンチレバー６１２
が得られる。

【００４８】本実施例ではなんら特殊な基板を使用して
いないため、非常に簡単かつ安価に本発明に係るＳＰＭ
カンチレバーを作製出来る。また片持ち梁の厚さの厚い
カンチレバーを作製することは本実施例の製法では困難
であるが、逆に例えば２００ｎｍ程度と非常に薄い厚さ
の片持ち梁部を構成することが可能となる。このような
薄い片持ち梁で構成されるＡＦＭカンチレバーは、柔ら
かいレバー特性を持つことから、接触方式でのＡＦＭ測
定においてはこのようなカンチレバーを用いることによ
り、検出感度が高く、分解能の優れた測定が可能とな
る。

【００４９】〔第６実施例〕次に、本発明に係るＳＰＭ
カンチレバーの第６実施例を図７の（Ａ）の一部を省略
した斜視図を用いて説明する。本実施例のＳＰＭカンチ
レバー７００は、ＳＮＯＭ測定に適すようにしたＳＰＭ
カンチレバーであり、ステンレス等の金属板からなる片
持ち梁部７０１の先端に穴７０２を設け、該穴７０２
に、光を導波するコア７０３と該コア７０３よりも屈折
率が小さいクラッド７０４からなる光ファイバ部７０５
が挿入されており、光ファイバ部７０５のコア７０３の
先端には、フッ酸とフッ化アンモニウムの混合液による
エッチングにより円錐形状の探針部７０６が一体的に形
成されている。そしてコア７０３の他端７０３ａは平に
カットされている。

【００５０】このように構成されたＳＰＭカンチレバー
７００においては、探針部７０６から入射したエバネッ
セント光や散乱光は、屈折率の小さいクラッド７０４の
界面で全反射を繰り返しながらコア７０３中を伝送さ
れ、コア７０３の端面７０３ａから探針部７０６を保持
している光ファイバ部７０５の上方に配置されるフォト
ディテクタなどの光検出器（図示せず）に照射されるよ
うになっている。

【００５１】このように、本実施例によるＳＰＭカンチ
レバーによれば、探針部の先端から入射したエバネッセ
ント光や探針部の先端で散乱した散乱光は、損失するこ
となく探針部上方の光検出器に照射でき、したがって、
ＳＮＯＭ測定に用いた場合に感度を向上させることがで
きる。また片持ち梁部７０１に光学的変位センサの光プ
ローブを当てることによりＡＦＭ測定も可能であり、し
たがって本実施例のＳＰＭカンチレバーを用いることに
より、ＳＮＯＭ測定とＡＦＭ測定が行え、それらの同時
測定も行うことができる。

【００５２】なお、本実施例においては、片持ち梁部を
ステンレス等の金属板で形成したものを示したが、片持
ち梁部は探針部を備えている光ファイバ部を保持できる
板状のものであれば、どのような材料でも用いることが
できる。また本実施例においては、光ファイバ部７０５
を片持ち梁部７０１の先端に穴７０２を設けて保持する
ようにしたものを示したが、図７の（Ｂ）に示すよう
に、片持ち梁部７０１の先端にコ字状もしくは半円形状
の切欠部７０２ａを設け、該切欠部７０２ａに光ファイ
バ部７０５を保持させるように構成してもよい。

【００５３】〔第７実施例〕次に、本発明に係るＳＰＭ
カンチレバーの第７実施例を図８の断面図を用いて説明
する。この実施例におけるＳＰＭカンチレバー７１０
は、支持部７１１から伸びている片持ち梁部７１２の先
端に、周辺を探針受け７１３で覆われた探針部７１４を
設けて構成されている。この探針部７１４は、膜厚がほ
ぼ均等で内部がくり抜かれた中空の円錐状をなしてい
る。なお探針部７１４は、この形状に限定されるもので
はなく、ピラミッドのような中空の角錐状でもよい。そ
して、探針部７１４の材質の屈折率をｎ₁，探針受け７
１３の材質の屈折率をｎ₂としたとき、ｎ₁＞ｎ₂とな
るように設定されている。なお、探針受け７１３で覆わ
れた探針部７１４は、図７の（Ｂ）に示した第６実施例
の変形例のように、片持ち梁部７１２の先端に設けた切
欠部等で保持されている。

【００５４】屈折率の異なる材質における光の伝送は、
屈折率の低い方から高い方へ集まって行くので、探針受
け７１３の屈折率が探針部７１４の屈折率より低く設定
されていると、探針部７１４の先端より、ある角度以内
の入射角で入射した光は、探針部７１４と探針受け７１
３の界面で反射を繰り返し、探針部７１４の外に放出さ
れることはなく、あるいは放出される光量を最小限にと
どめて、探針部７１４の上方へ伝送される。

【００５５】以上のように本実施例によるＳＰＭカンチ
レバーによれば、探針部７１４の先端から入射されたエ
バネッセント光や探針部７１４の先端で散乱した散乱光
は、探針受け７１３や片持ち梁部７１２に伝播すること
なく、探針部上方の光検出器に照射できる。したがっ
て、エバネッセント光や散乱光の損失を防止できるの
で、ＳＮＯＭ測定に用いた場合、感度を向上させること
ができる。また第６実施例と同様に、片持ち梁部に光学
的変位センサの光プローブを当てることによりＡＦＭ測
定も可能であり、したがって本実施例のＳＰＭカンチレ
バーを用いることにより、ＳＮＯＭ測定とＡＦＭ測定が
行え、それらの同時測定も行うことができる。

【００５６】なお、本実施例において、片持ち梁部７１
２の形成材料としては、一般にＳＰＭカンチレバー材料
として用いられる窒化シリコン膜，もしくは酸化シリコ
ン膜等を用いることができるが、この形成材料は特に限
定されるものではない。

【００５７】〔第８実施例〕次に、本発明に係るＳＰＭ
カンチレバーの第８実施例を図９の（Ａ）の断面図を用
いて説明する。この実施例におけるＳＰＭカンチレバー
７２０は、支持部７２１から伸びている片持ち梁部７２
２の先端に、周辺を金属からなる探針受け７２３で覆わ
れた探針部７２４を設けて構成されている。なお、探針
部７２４は図８に示した第７実施例と同様な構成であ
り、また片持ち梁部７２２の形成材料は本実施例におい
ても特に限定されない。

【００５８】このように構成したＳＰＭカンチレバー７
２０において、探針部７２４の先端から入った光は、探
針部７２４と探針受け７２３の界面で反射を繰り返し、
探針部７２４の外部に放出されることはなく、あるいは
放出される光量を最小限にとどめて、探針部７２４の上
方へ伝送される。したがって、第６実施例と同様に、探
針部７２４の先端から入射したエバネッセント光や探針
部７２４の先端で散乱した散乱光は、探針受け７２３や
片持ち梁部７２２に伝播することなく、探針部上方の光
検出器に照射でき、したがって、ＳＮＯＭ測定に用いた
場合、感度を向上させることができる。また第６実施例
と同様に、片持ち梁部に光学的変位センサの光プローブ
を当てることにより、ＳＮＯＭ測定とＡＦＭ測定も可能
であり、それらの同時測定も行うことができる。

【００５９】また、図９の（Ｂ）に示すように、金属製
の探針受け７２３ａを、探針部７２４の先端近くまで覆
うように設けることにより、測定試料の表面以外からの
光の入射を防止することができ、より高分解能のＳＮＯ
Ｍ測定を行うことができる。

【００６０】〔第９実施例〕次に、本発明に係るＳＰＭ
カンチレバーの第９実施例を図１０の断面図を用いて説
明する。この実施例におけるＳＰＭカンチレバー７３０
は、支持部７３１から伸びている片持ち梁部７３２の先
端に、周辺を探針受け７３３で覆われた、バルク状の均
質等方性の媒質からなる探針部７３４を設けて構成され
ている。そして、探針受け７３３は探針部７３４より屈
折率の低い材料で形成されている。したがって、探針部
７３４の先端からある角度以内の入射角で入射した光
は、探針部７３４と探針受け７３３の界面で反射を繰り
返し、探針部７３４の外部に放出されることはなく、あ
るいは放出される光量を最小限にとどめて、探針部７３
４の上方へ伝送されるようになっている。なお、本実施
例においても片持ち梁部７３２の形成材料は特に限定さ
れない。また本実施例において、探針部７３４をバルク
状の均質等方性の媒質で形成しているのは、次の理由に
よる。すなわち、図８及び図９に示した第７及び第８実
施例の、膜厚がほぼ均等で内部がくり抜かれた中空の円
錐又は角錐形状を有する探針部７１４，７２４において
は、探針部７１４，７２４の外側先端から入射した散乱
光は、中空の探針部の内側先端部７１４ａ，７２４ａで
再度散乱され、探針部７１４，７２４の上方へ伝送され
る光量が減衰してしまうが、本実施例においては、バル
ク状の均質等方性の媒質で形成しているため、かかる現
象を防止することができる。

【００６１】以上のように、本実施例のＳＰＭカンチレ
バーによれば、第６実施例と同様に、探針部の先端から
入射したエバネッセント光や探針部の先端で散乱した散
乱光は、探針受けや片持ち梁部に伝播することなく、探
針部上方の光検出器に照射でき、したがって、エバネッ
セント光や散乱光の損失を防止し、ＳＮＯＭ測定に用い
た場合、感度を向上させることができる。また、ＳＰＭ
カンチレバーの探針部にＳＮＯＭ測定用の機能を設けた
ことにより、ＳＮＯＭ測定とＡＦＭ測定が行え、またそ
れらの同時測定も行うことができる。

【００６２】〔第１０実施例〕次に第１０実施例を図１
１の断面図を用いて説明する。この実施例におけるＳＰ
Ｍカンチレバー７４０は、支持部７４１から伸びている
片持ち梁部７４２の先端に、周辺を金属からなる探針受
け７４３で覆われた、バルク状の均質等方性の媒質から
なる探針部７４４を設けて構成されている。また片持ち
梁部７４２の形成材料は、同様に特に限定されない。

【００６３】このように構成したＳＰＭカンチレバー７
４０においては、探針部７４４の先端から入射した光
は、探針部７４４と探針受け７４３の界面で反射を繰り
返し、探針部７４４の外部に放出されることはなく、あ
るいは放出される光量を最小限にとどめて、探針部７４
４の上方に伝送される。したがって、第６実施例と同様
に、探針部の先端から入射したエバネッセント光や探針
部の先端で散乱した散乱光は、探針受けや片持ち梁部に
伝播することなく、探針部上方の光検出器に照射でき、
エバネッセント光や散乱光の損失を防止し、ＳＮＯＭ測
定に用いた場合には、感度を向上させることができる。
また、ＳＰＭカンチレバーの探針部にＳＮＯＭ測定用の
機能を設けたことにより、ＳＮＯＭ測定とＡＦＭ測定が
行え、それらの同時測定も行うことができる。

【００６４】また、図９の（Ｂ）に示した第８実施例の
変形例のように、金属製の探針受け７４３を、探針部７
４４の先端近くまで覆うように設けることにより、測定
試料の表面以外からの光の入射を防止することができ、
より高分解能のＳＮＯＭ測定を行うことができる。

【００６５】なお、上記図８〜１１に示した第７〜１０
実施例においては、片持ち梁部の先端に設けた切欠部で
探針部を保持するようにしたものを示したが、探針部の
保持はこのような態様に限定されるものではなく、図７
の（Ａ）に示した第６実施例のように、片持ち梁部の先
端に設けられた穴に探針部を挿入して保持するように構
成してもよい。

【００６６】〔第１１実施例〕次に、本発明に係るＳＰ
Ｍカンチレバーの第１１実施例を、図１２及び図１３に
示す製造工程図に基づいて、製造方法と共に説明する。
まず、図１２の（Ａ）に示すように、シリコンウェハ８
０１を用意し、図１２の（Ｂ）に示すように、シリコン
ウェハ８０１上にフォトリソグラフィーと湿式エッチン
グ又はドライエッチングにより探針用のレプリカ穴８０
２を形成する。次いで、図１２の（Ｃ）に示すように、
シリコンウェハ８０１上に膜厚0.４〜１μｍの窒化シリ
コン膜８０３をＣＶＤ法で形成する。次いで、図１２の
（Ｄ）に示すように、窒化シリコン膜８０３上にシリコ
ン酸化膜８０４をＣＶＤ法等で形成し、フォトリソグラ
フィーと湿式エッチング又はドライエッチングにより、
レプリカ穴８０２の部分のシリコン酸化膜８０４と窒化
シリコン膜８０３を除去する。次いで、図１２の（Ｅ）
に示すように、再度、窒化シリコン膜を形成し、探針部
８０５の形状にパターニングする。

【００６７】続いて、図１３の（Ａ）に示すように、シ
リコン酸化膜８０４を探針受け８０６の形状にパターニ
ングし、最後に窒化シリコン膜８０３を片持ち梁部８０
７の形状にパターニングする。一方、図１３の（Ｂ）に
示すように、支持部となるパイレックスガラス８１０
を、シリコンウェハ８０１上の片持ち梁部８０７の形状
パターンに合わせて加工し、図１３の（Ｃ）に示すよう
に、シリコンウェハ８０１上の片持ち梁部８０７の端部
と支持部８１１とを陽極接合する。最後に図１３の
（Ｄ）に示すように、シリコンウェハ８０１をＫＯＨの
４０％水溶液でエッチングして除去することにより、Ｓ
ＰＭカンチレバー８１２が完成する。

【００６８】このようにして製造されたＳＰＭカンチレ
バー８１２は、ガラス製の支持部８１１から伸びている
窒化シリコン膜からなる片持ち梁部８０７の先端に、シ
リコン酸化膜からなる探針受け８０６を介して保持され
た探針部８０５を備えた構成となっている。このよう
に、探針部８０５と片持ち梁部８０７とは、探針受け８
０６を介して一体化されているが、探針部８０５と片持
ち梁部８０７とは直接接触はしていない構造となってい
る。

【００６９】このように構成されたＳＰＭカンチレバー
においては、探針部８０５は窒化シリコン膜で形成され
ているので、その屈折率は2.１〜2.２であり、一方、探
針受け８０６はシリコン酸化膜で形成されているので、
その屈折率は1.４〜1.５である。したがって、探針部８
０５に比べ探針受け８０６の方が屈折率が低いので、探
針部８０５の先端から入射した光が探針受け８０６、ひ
いては片持ち梁部８０７には伝播しない。このように、
探針部８０５から入射した光は、シリコン酸化膜製の探
針受け８０６により片持ち梁部８０７内への伝播が遮ら
れるため、損失の少ない状態で探針部８０５の上方に配
置される光検出器に照射することができる。したがっ
て、ＳＮＯＭ測定に用いた場合、エバネッセント光や散
乱光の損失を防止できるので、感度を向上させることが
できる。また、上記製造プロセスを用いることにより、
容易に且つ安定にＳＰＭカンチレバーを製造することが
できる。

【００７０】

【発明の効果】以上実施例に基づいて説明したように、
本発明によるＳＰＭカンチレバーは、片持ち梁と探針部
とを別個の部材で構成しているので、片持ち梁としての
要求特性と探針部としての要求特性を共に満たすことが
可能となる。また片持ち梁支持部を片持ち梁の表面に接
合するように構成しているため、基板表面からのみの加
工で簡単に製造することができる。また探針部に光透過
性部材を用いることによりＳＮＯＭ測定に、導電性部材
を用いることによりＳＴＭに、透明導電性部材を用いる
ことによりＳＮＯＭ及びＳＴＭに、硬質性部材を用いる
ことにより機械的加工にと、非常に広範囲な用途に適用
可能なＳＰＭカンチレバーを実現することができる。更
に、光透過性部材で構成した探針部と片持ち梁部との間
に光学的遮蔽部を介在させることにより、探針部からの
入射光や散乱光を損失なく探針部上方へ伝送することが
でき、ＳＮＯＭ測定に用いた場合のＳ／Ｎを向上し、高
感度で高分解能のＳＮＯＭ測定が行え、またＳＮＯＭ測
定とＡＦＭ測定を同時に行うことも可能である。また本
発明の製法によれば、基板表面からの加工のみで、特殊
な製造装置を要せずに簡単に上記構成のＳＰＭカンチレ
バーを作製することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＳＰＭカンチレバーの第１実施例
を示す斜視図及び横断面図である。

【図２】図１に示した第１実施例のＳＰＭカンチレバー
の製造方法を説明するための製造工程を示す図である。

【図３】本発明に係るＳＰＭカンチレバーの製造方法の
第２実施例を説明するための製造工程を示す図である。

【図４】本発明に係るＳＰＭカンチレバーの製造方法の
第３実施例を説明するための製造工程を示す図である。

【図５】本発明に係るＳＰＭカンチレバーの製造方法の
第４実施例を説明するための製造工程を示す図である。

【図６】本発明に係るＳＰＭカンチレバーの製造方法の
第５実施例を説明するための製造工程を示す図である。

【図７】本発明の第６実施例のＳＰＭカンチレバー及び
その変形例を示す断面図である。

【図８】本発明の第７実施例のＳＰＭカンチレバーを示
す断面図である。

【図９】本発明の第８実施例のＳＰＭカンチレバー及び
その変形例を示す断面図である。

【図10】本発明の第９実施例のＳＰＭカンチレバーを示
す断面図である。

【図11】本発明の第１０実施例のＳＰＭカンチレバーを
示す断面図である。

【図12】本発明の第１１実施例のＳＰＭカンチレバーの
製造方法を示す製造工程図である。

【図13】図１２に示す製造工程に続く製造工程を示す図
である。

【図14】従来のＡＦＭカンチレバーの製造方法を説明す
るための製造工程図である。

【符号の説明】

１００ＳＰＭカンチレバー１０１片持ち梁部１０２探針部１０３支持部２００、３００、４００、５００、６００スタート基
板２０１シリコンウェーハ３０１ｎ型シリコンウェーハ４０１ｐ型シリコン基板５０１面方位（１００）のシリコン基板６０１シリコン基板２０２酸化シリコン膜２０３シリコンウェーハ３０３ｐ型不純物拡散層４０３ｎ型不純物層又はｎ型エピタキシャル層５０３面方位（１１１）のシリコン基板６０３窒化シリコン膜２０４、３０４、４０４、５０４、６０４レプリカ穴２０５、３０５、４０５、５０５、６０５探針形成部
材２０６、３０６、４０６、５０６、６０６酸化シリコ
ン膜２０７、３０７、４０７、５０７、６０７支持部２０８、３０８、４０８、５０８、６０８片持ち梁部２０９、３０９、４０９、５０９、６０９探針部２１１、３１１、４１１、５１１、６１１片持ち梁パ
ターン２１２、３１２、４１２、５１２、６１２ＳＰＭカン
チレバー６１３酸化シリコン膜７００，７１０，７２０，７３０，７４０ＳＰＭカン
チレバー７０１片持ち梁部７０２穴７０３コア７０４クラッド７０５光ファイバー７０６探針部７１１，７２１，７３１，７４１支持部７１２，７２２，７３２７４２片持ち梁部７１３７２３７３３７４３探針受け７１４，７２４，７３４、７４４探針部８０１シリコンウェハ８０２レプリカ穴８０３窒化シリコン膜８０４シリコン酸化膜８０５探針部８０６探針受け８０７片持ち梁部８１１支持部８１２ＳＰＭカンチレバー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】片持ち梁の支持部と、該支持部より延び
るように配置された片持ち梁と、該片持ち梁の自由端で
あって、該片持ち梁に対して前記支持部と反対側である
裏面に設けた探針部とを備え、前記支持部、片持ち梁及
び探針部をそれぞれ別個の部材で構成していることを特
徴とするＳＰＭカンチレバー。
【請求項２】前記片持ち梁の支持部は、前記片持ち梁
に対して前記探針部と反対側である表面に接合された部
材で構成されていることを特徴とする請求項１記載のＳ
ＰＭカンチレバー。
【請求項３】前記探針部は、可視光に対して透明な部
材で構成されていることを特徴とする請求項１又は２記
載のＳＰＭカンチレバー。
【請求項４】前記探針部は、導電性部材で構成されて
いることを特徴とする請求項１又は２記載のＳＰＭカン
チレバー。
【請求項５】前記探針部は、透明導電性部材で構成さ
れていることを特徴とする請求項１又は２記載のＳＰＭ
カンチレバー。
【請求項６】前記探針部は、硬質部材で構成されてい
ることを特徴とする請求項１又は２記載のＳＰＭカンチ
レバー。
【請求項７】前記探針部は、可視光に対して透明な部
材で構成され、該探針部は光学的遮蔽部を介して片持ち
梁に保持されていることを特徴とする請求項１又は２記
載のＳＰＭカンチレバー。
【請求項８】前記探針部の屈折率が前記光学的遮蔽部
の屈折率より大きく設定されていることを特徴とする請
求項７記載のＳＰＭカンチレバー。
【請求項９】前記光学的遮蔽部が金属材料で形成され
ていることを特徴とする請求項７記載のＳＰＭカンチレ
バー。
【請求項10】前記探針部は窒化シリコンで形成され、
光学的遮蔽部はシリコン酸化膜で形成されていることを
特徴とする請求項７記載のＳＰＭカンチレバー。
【請求項11】基板表面にエッチング処理により探針部
用のレプリカ穴を形成する工程と、前記レプリカ穴を含
む基板上に探針部の母材料を堆積させる工程と、前記母
材料を所定の形状にエッチングする工程と、前記基板表
面に片持ち梁パターンを形成する工程と、前記基板表面
に形成された片持ち梁パターンの一端表面に片持ち梁の
支持部材を接合する工程と、前記基板表面に形成された
片持ち梁パターンを片持ち梁の厚さ分残して、基板裏面
をエッチング除去する工程とからなることを特徴とする
ＳＰＭカンチレバーの製造方法。