JPH08262041A - Afm cantilever and manufacture thereof - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、原子間力顕微鏡（At
omic Force Microscope : ＡＦＭ）に用いるＡＦＭカン
チレバー及びその製造方法に関する。This invention relates to an atomic force microscope (At
Omic Force Microscope: AFM) and a manufacturing method thereof.
【０００２】[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 Binni
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。2. Description of the Related Art Conventionally, a scanning tunneling microscope (STM: Binning Tunneling Microscope) has been used as an apparatus for observing a conductive sample with a resolution of atomic size order.
Since it was invented by G. and Rohrer et al., it has been used in various fields as a microscope for observing surface irregularities on the atomic order. However, in STM, observable samples are limited to conductive ones.
【０００３】そこで、ＳＴＭにおけるサーボ技術を利用
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、原子間力顕微鏡が提案されている（特開昭６２−１
３０３０２号，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，参照）。Therefore, while utilizing the servo technology in STM, an insulating sample which was difficult to measure in STM was
An atomic force microscope has been proposed as a microscope capable of observing with atomic order accuracy (Japanese Patent Laid-Open No. 62-1 / 1987).
30302, Applicant: IBM, Inventor: G.I. Binich, Title of the Invention: Method and apparatus for imaging a sample surface).
【０００４】一方、最近ＳＮＯＭ（Scanning Near-fiel
d Optical Microscope）測定が注目されている。これは
ＳＴＭやＡＦＭと同じく走査型プローブ顕微鏡（Scanni
ng Probe Microscope ：ＳＰＭ）の一種で、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。そして光透過性を有する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.Moer
s,O.F.J.Moordman,R.G.Tack,F.B.Segerink,B.Bolger :
Near-field optical microscope using aosilicon-nitr
ide probe, Appl.Phys.lett.62,461(1993 ）参照〕。On the other hand, recently, SNOM (Scanning Near-fiel)
d Optical Microscope) measurement is drawing attention. This is the same as STM and AFM.
ng Probe Microscope (SPM), which is a measuring method for obtaining an optical image with extremely high resolution by scanning a light-transmissive probe in the vicinity of a sample irradiated with light. It has been reported that an AFM cantilever having a light-transmitting silicon nitride film probe can be applied to this SNOM measurement [NF van Hulst, MHPMoer.
s, OFJMoordman, RGTack, FBSegerink, B.Bolger:
Near-field optical microscope using aosilicon-nitr
ide probe, Appl. Phys.lett. 62, 461 (1993)].
【０００５】ＡＦＭの構造はＳＴＭに類似しており、走
査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）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（探針部）を
持つカンチレバーを試料に対向・近接して配置し、探針
部の先端の原子と試料原子との間に働く相互作用によ
り、変位する片持ち梁の動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ＸＹ方向に走査し、片持ち
梁の探針部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ようになっている。The structure of the AFM is similar to that of the STM and is positioned as one of the scanning probe microscopes (SPM). In the AFM, a cantilever having a sharp protruding portion (probe portion) at its free end is arranged facing or close to the sample, and is displaced by the interaction acting between the atom at the tip of the probe portion and the sample atom. While measuring the movement of the cantilever electrically or optically, scan the sample in the XY directions and change the relative position of the cantilever with the probe part to obtain information on the unevenness of the sample. Can be three-dimensionally captured in the order of atomic size.
【０００６】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.Albrecht and Calvin F.Q
uate : Atomic resolution imaging of a nonconductor
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持っ
て作製することが可能なっている。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。As a cantilever chip for a scanning probe microscope (SPM) in the above-mentioned AFM, etc., TRAlbrecht et al. Proposed a cantilever made of a silicon oxide film which can be manufactured by applying a semiconductor IC manufacturing process. Since then (Thonas R. Albrecht and Calvin FQ
uate: Atomic resolution imaging of a nonconductor
Atomforce Microscopy, J.Appl.Phy.62 (1987) 2599], and can be manufactured with high precision in the micron order and with excellent reproducibility. Further, such a cantilever tip can be manufactured by a batch process, and cost reduction is realized. Therefore, at present, the cantilever chip manufactured by applying the semiconductor IC manufacturing process is the mainstream.
【０００７】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。As the measuring method of the AFM, a contact method in which a sample and a probe are brought close to each other by about 1 nm, a non-contact method in which they are separated from each other by 5 to 10 nm, and a measurement is carried out by lightly tapping the sample surface with a probe. There is a tapping method, etc. Among these measurement methods, the non-contact method and the tapping method require the use of a rigid cantilever.
【０００８】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、このうよなＡＦＭカンチ
レバーとして、探針部、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.Wolt
er,Th.Bayer, and J.Greschner : Micromachined silic
on sensors for scanning force microscopy, J.Vac.Sc
i.Technol.B9(2),May/April 1991参照〕。In order to manufacture a rigid cantilever, it is necessary to make the lever film thick. As such an AFM cantilever, it is widely known that the probe portion, the lever and the support portion are integrally formed of silicon. (For example, O.Wolt
er, Th.Bayer, and J.Greschner: Micromachined silic
on sensors for scanning force microscopy, J.Vac.Sc
i.Technol. B9 (2), May / April 1991].
【０００９】このシリコン一体形成型のＡＦＭカンチレ
バーは、前述したものとおな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。また探針部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、探針部に導電性を付加させることができるので、Ｓ
ＴＭ測定や表面修飾、加工も可能である。Since this silicon-integrated AFM cantilever is manufactured by using the semiconductor manufacturing technology similar to that described above, it can be manufactured with high accuracy in the order of micron and with extremely high reproducibility. It is easy to fabricate a thick lever because it is formed by. Also, since the probe part is made of silicon,
By diffusing impurities into silicon in advance, conductivity can be added to the probe portion.
TM measurement, surface modification, and processing are also possible.
【００１０】次に、図10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カンチレバーの製造方法について説明す
る。まず、図10の（Ａ）に示すように、面方位（１０
０）Si基板1010上に窒化シリコン膜パターン1001を設
け、スタート基板1020を形成する。次に図10の（Ｂ）に
示すように、この窒化シリコン膜パターン1001を耐エッ
チングマスクとして、Si基板1010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1012を形成する。こ
の後、図10の（Ｃ）に示すように、一旦窒化シリコン膜
パターン1001を除去し、Si基板1010上に新たなカンチレ
バーの母材料となる窒化シリコン膜1003を堆積する。更
に図10の（Ｄ）に示すように、この窒化シリコン膜1003
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1005を形成する。次いで図10
の（Ｅ）に示すように、このカンチレバーパターン1005
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1004を陽極接合する。続いて、図10の
（Ｆ）に示すように、Si基板1010をエッチングにより除
去し、支持部、レバー部（片持ち梁）及び探針部を備え
たＡＦＭカンチレバー1000が得られる。Next, with reference to FIG. 10, a method of manufacturing a silicon nitride film-made AFM cantilever by applying a conventional semiconductor IC manufacturing process will be described. First, as shown in FIG.
0) A silicon nitride film pattern 1001 is provided on a Si substrate 1010 to form a start substrate 1020. Next, as shown in FIG. 10B, using the silicon nitride film pattern 1001 as an etching resistant mask, a quadrangular pyramid-shaped replica hole 1012 is formed in the Si substrate 1010 as a mold for the probe portion of the cantilever. After that, as shown in FIG. 10C, the silicon nitride film pattern 1001 is once removed, and a silicon nitride film 1003 to be a new cantilever base material is deposited on the Si substrate 1010. Further, as shown in FIG. 10D, this silicon nitride film 1003
Is selectively etched into a cantilever shape to form a cantilever pattern 1005. Then Fig. 10
(E) of this cantilever pattern 1005
Pyrex glass 1004, which serves as a support member for the cantilever, is anodically bonded to the predetermined region above. Then, as shown in FIG. 10F, the Si substrate 1010 is removed by etching, and an AFM cantilever 1000 having a supporting portion, a lever portion (cantilever) and a probe portion is obtained.
【００１１】したがって、この製法により製造されるＡ
ＦＭカンチレバーは、ガラス製の支持部と窒化シリコン
膜で一体形成さた探針部及び片持ち梁とにより構成され
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、しかも探針部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。Therefore, A produced by this production method
The FM cantilever is composed of a glass support portion, a probe portion integrally formed of a silicon nitride film, and a cantilever. The AFM cantilever configured as described above can be manufactured with high accuracy on the order of microns and with extremely high reproducibility, and the probe portion is formed of a silicon nitride film that is hydrophilic as a material property. Therefore, it is suitable for AFM measurement in a liquid effective for a biological sample.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記図10で
示した製造方法で作製された、窒化シリコン膜で探針部
及び片持ち梁を一体形成した従来のＡＦＭカンチレバー
は、次のような問題点がある。すなわち、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そりを回避す
るため、堆積できる膜厚は１μｍ程度が限界となる。し
たがって、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、探針部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。By the way, the conventional AFM cantilever in which the probe portion and the cantilever are integrally formed of the silicon nitride film, which is manufactured by the manufacturing method shown in FIG. 10, has the following problems. There is a point. That is, first, the thickness of the cantilever is determined by the deposited film thickness of the silicon nitride film deposited after forming the replica hole, but the cantilever can be deposited in order to avoid cracks and warpage of the substrate caused by stress during the deposition of the silicon nitride film. The film thickness is limited to about 1 μm. Therefore, it is difficult to form a rigid cantilever effective for the above-mentioned non-contact method or tapping method measurement. Further, since the probe portion is composed of an insulating silicon nitride film, it is difficult to apply it to STM measurement, surface modification, processing and the like.
【００１３】また、窒化シリコン膜製のＡＦＭ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片持ち
梁の反りを回避するため、用いる窒化シリコン膜の組成
としては、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400 nm以下の短波長で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。Further, in the AFM cantilever made of a silicon nitride film, the composition of the silicon nitride film used is Si which is used in a normal semiconductor IC in order to avoid warping of the cantilever after etching and removing the base substrate. It is necessary to use one having a higher Si content ratio than that having a nitrogen content ratio of 3: 4. We have found that in such a silicon nitride film having a high Si content ratio, the light transmittance is deteriorated due to light absorption by Si at a short wavelength of 400 nm or less.
【００１４】前述したように、窒化シリコン一体形成型
のＡＦＭ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部
の光透過性が要求される。ところが、このＡＦＭカンチ
レバーは探針部とレバーを一括形成しているため、探針
部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
には不適当である。As described above, the AFM cantilever integrally formed with silicon nitride can be used for SNOM measurement. However, when the fluorescence from the measurement sample is to be spectrally analyzed by SNOM, the probe in a wide wavelength range is used. The optical transparency of the part is required. However, in this AFM cantilever, the probe portion and the lever are formed at the same time, so the probe portion is formed of a silicon nitride film having a high Si content ratio that deteriorates the light transmittance in the short wavelength region. It is not suitable for such measurement.
【００１５】更に、窒化シリコン膜製の探針部及びシリ
コン製の探針部の何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、探針部と片持ち梁を同一材料で形成し
ていたため、探針部としての要求特性と片持ち梁として
の要求特性とを同時に満たすことが困難であった。Further, both the silicon nitride film-made probe portion and the silicon-made probe portion have weak mechanical strength, and therefore, for application to an ultrafine mechanical processing technique using such a cantilever, Conventional AFM cantilevers are unsuitable. Thus, an AFM manufactured using the conventional semiconductor manufacturing technology
Since the probe portion and the cantilever are made of the same material in the cantilever, it is difficult to simultaneously satisfy the required characteristics as the probe portion and the required characteristics as the cantilever.
【００１６】探針部に求められる性能と、片持ち梁に求
められる性能を同時に満たす方法としては、探針部と片
持ち梁の構成部材をそれぞれ独立に任意に構成すればよ
いことは容易に考えつくが、数μｍ〜数十μｍ程度の探
針を別に用意した片持ち梁に接着することは容易ではな
い。そこで図11の（Ａ）に示すように、同一基板上で片
持ち梁1101と探針部1102を順に続けて形成することが考
えられるが、この場合には片持ち梁1101と探針部1102の
界面1103の状態により、図11の（Ｂ）に示すように、基
板のエッチング時に探針部1102がとれたり、片持ち梁11
01と探針部1102の構成材料の接合性の相性が悪い場合な
どは、探針部1102が片持ち梁1101につかない等の不具合
が考えられる。なお図11の（Ａ），（Ｂ）において、11
04は支持部を示している。As a method for simultaneously satisfying the performance required for the probe part and the performance required for the cantilever, it is easy to arbitrarily configure the constituent parts of the probe part and the cantilever independently. Although it is conceivable, it is not easy to bond a probe of several μm to several tens of μm to a separately prepared cantilever. Therefore, as shown in FIG. 11A, it is conceivable to successively form the cantilever 1101 and the probe portion 1102 on the same substrate. In this case, the cantilever 1101 and the probe portion 1102 are formed. 11B, depending on the state of the interface 1103 of FIG.
When the compatibility of the constituent materials of 01 and the probe portion 1102 is poor, it is possible that the probe portion 1102 does not stick to the cantilever 1101 or the like. In addition, in (A) and (B) of FIG.
Reference numeral 04 indicates a supporting portion.
【００１７】本発明は、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さ
せることの可能なＡＦＭ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。そのために請求項１記載
の発明は、片持ち梁と探針部を個別に接合性よく構成す
ることが可能なＡＦＭカンチレバーを提供することを目
的としている。請求項２記載の発明は、あらゆる測定に
対応でき容易に構成可能なＡＦＭカンチレバーを提供す
ることを目的とする。請求項３記載の発明は、請求項１
又は２記載のＡＦＭカンチレバーにおいて、特殊な装置
を要せず、基板片面からの加工で容易に形成可能なＡＦ
Ｍ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、請求項１〜３のいずれか１項に記載のＡ
ＦＭカンチレバーにおいて、特異な工程を経ることなく
容易に形成可能なＡＦＭ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、請求項１〜３のい
ずれか１項に記載のＡＦＭカンチレバーにおいて、探針
部を挟み込んで固定するために用いられた部材が片持ち
梁に応力等の影響を与えないようにしたＡＦＭカンチレ
バーを提供することを目的とする。請求項６〜９記載の
発明は、ＡＦＭ測定、ＳＴＭ測定、ＳＮＯＭ測定の全て
に使用可能なＡＦＭカンチレバーを提供することを目的
とする。請求項10記載の発明は、請求項１〜９記載のＡ
ＦＭカンチレバーを簡単に制御性よく製造する方法を提
供することを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems in the AFM cantilever manufactured by using the conventional semiconductor manufacturing technology. The lever characteristic and the probe characteristic required for various applications and usages are as follows. It is an object of the present invention to provide an AFM cantilever and a manufacturing method thereof that can satisfy both of Therefore, an object of the invention of claim 1 is to provide an AFM cantilever in which the cantilever and the probe portion can be individually configured with good jointability. It is an object of the invention according to claim 2 to provide an AFM cantilever that can deal with any measurement and can be easily configured. The invention described in claim 3 is claim 1
Alternatively, the AFM cantilever described in 2 can be easily formed by processing from one side of the substrate without requiring a special device.
The purpose is to provide an M cantilever. Claim 4
The described invention is A according to any one of claims 1 to 3.
It is an object of the present invention to provide an AFM cantilever that can be easily formed without undergoing a specific process. According to a fifth aspect of the present invention, in the AFM cantilever according to any one of the first to third aspects, the member used for sandwiching and fixing the probe portion exerts an influence such as stress on the cantilever. It is an object to provide a free AFM cantilever. It is an object of the inventions of claims 6 to 9 to provide an AFM cantilever that can be used for all of AFM measurement, STM measurement, and SNOM measurement. The invention according to claim 10 is the A according to claims 1 to 9.
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an FM cantilever simply and with good controllability.
【００１８】[0018]
【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記載の発明は、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たＡ
ＦＭカンチレバーにおいて、前記片持ち梁は第１の層と
第２の層の重ね合わせ２層部を備え、前記探針部の基部
を、前記片持ち梁の第１の層と第２の層の重ね合わせ２
層部で挟み込んで、前記探針部を片持ち梁に結合して構
成するものである。In order to solve the above problems, the present invention according to claim 1 provides a support portion for a cantilever beam, and a cantilever beam arranged to extend from the support portion.
A free end of the cantilever, and a probe portion provided on the back surface opposite to the supporting portion with respect to the cantilever.
In the FM cantilever, the cantilever includes a two-layer portion in which a first layer and a second layer are overlapped with each other, and a base portion of the probe portion includes a first layer and a second layer of the cantilever. Overlapping 2
The probe is sandwiched between layers and the probe is connected to a cantilever.
【００１９】このような片持ち梁を構成する第１の層と
第２の層とで探針部を挟み込む構成としているので、片
持ち梁と探針部をそれぞれ別個の部材で容易に構成する
ことが可能となり、用途、使用方法に応じて、探針部及
び片持ち梁にそれぞれ要求される特性を持たせることが
できる。例えば、片持ち梁形成部材としてSiを用いると
堅いレバー特性が得られ、窒化シリコン膜を用いると柔
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。
また探針部はその基部を片持ち梁の重ね合わせ２層部に
挟まれて結合されているので、接合強さが十分に確保で
き、接着性の悪い材料をそれぞれ選択してカンチレバー
を形成することも可能である。また探針部を薄膜で形成
し、片持ち梁を構成する第２の層で芯を形成して探針部
を２層構造とすることによって、比較的柔軟な部材や厚
膜の形成が困難な部材でも探針部が形成可能となる。Since the probe portion is sandwiched between the first layer and the second layer forming such a cantilever, the cantilever and the probe portion can be easily constituted by separate members. Therefore, the probe portion and the cantilever can have the required characteristics according to the application and the method of use. For example, when Si is used as the cantilever forming member, a hard lever characteristic is obtained, and when a silicon nitride film is used, a soft lever characteristic is obtained. Then, it becomes possible to form a probe portion having various characteristics such as light transmittance, hydrophilicity, conductivity, and hardness with respect to each cantilever according to the application.
Further, since the base of the probe portion is sandwiched between the two layers of the cantilever which are overlapped with each other, the joint strength can be sufficiently secured, and the cantilevers are formed by selecting materials having poor adhesiveness. It is also possible. Further, by forming the probe portion with a thin film and forming the core with the second layer forming the cantilever to form the probe portion with a two-layer structure, it is difficult to form a relatively flexible member or a thick film. It is possible to form the probe portion with any member.
【００２０】請求項２記載の発明は、請求項１記載のＡ
ＦＭカンチレバーにおける片持ち梁と探針部とを、別個
の材料で構成するものである。これにより、片持ち梁に
Si等の堅い部材を用いれば非接触方式やタッピング方式
等の測定に適合したＡＦＭカンチレバーが得られ、探針
部にSi3 Ｎ4 等の光透過性部材を用いると、ＳＮＯＭ測
定にも対応可能なＡＦＭカンチレバーが得られるなど、
目的に応じた部材を片持ち梁と探針部にそれぞれ別個に
選択することによって、あらゆる測定に対応できるＡＦ
Ｍカンチレバーを実現することができる。The invention according to claim 2 is the A according to claim 1.
The cantilever and the probe portion in the FM cantilever are made of different materials. This makes it a cantilever
If a rigid member such as Si is used, an AFM cantilever suitable for non-contact type or tapping type measurement can be obtained, and if a light transmissive member such as Si 3 N 4 is used for the probe part, it can also be used for SNOM measurement. AFM cantilevers can be obtained,
AF that can be used for all types of measurements by selecting the cantilever and probe part separately according to the purpose
An M cantilever can be realized.
【００２１】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載のＡＦＭカンチレバーにおける片持ち梁の支持部を、
片持ち梁に対して探針部と反対側である表面に接合され
た部材で構成するものである。これにより、特殊て装置
を要せず、基板片面からの加工で請求項１又は２記載の
ＡＦＭカンチレバーを容易に形成することができる。According to a third aspect of the present invention, the cantilever support portion of the AFM cantilever according to the first or second aspect is provided.
The cantilever is composed of a member joined to the surface opposite to the probe portion. This makes it possible to easily form the AFM cantilever according to claim 1 or 2 by processing from one surface of the substrate without requiring a special device.
【００２２】請求項４記載の発明は、請求項１〜３のい
ずれか１項に記載のＡＦＭカンチレバーにおいて、片持
ち梁を全長に亘って第１の層と第２の層の重ね合わせ２
層部で構成するものである。これにより、特異な工程を
経ることなく、請求項１〜３記載のＡＦＭカンチレバー
を容易に形成することができる。According to a fourth aspect of the present invention, in the AFM cantilever according to any one of the first to third aspects, the cantilever is overlapped with the first layer and the second layer over the entire length.
It is composed of layers. This makes it possible to easily form the AFM cantilever according to any one of claims 1 to 3 without going through a specific process.
【００２３】請求項５記載の発明は、請求項１〜３のい
ずれか１項に記載のＡＦＭカンチレバーにおいて、探針
部の基部を挟み込む結合部分にのみ、片持ち梁の第１の
層と第２の層の重ね合わせ２層部を形成するものであ
る。これにより、探針部の結合部分によって片持ち梁に
応力等の影響を与えないＡＦＭカンチレバーを提供する
ことが可能となり、探針部の固定に用いる材料の選択範
囲が拡大し、遮光膜や光透過性膜など自由に選択でき、
測定感度の向上を図ることが可能となる。According to a fifth aspect of the present invention, in the AFM cantilever according to any one of the first to third aspects, the first layer of the cantilever and the first layer of the cantilever are provided only in the connecting portion that sandwiches the base portion of the probe portion. The two layers are superposed to form a two-layer portion. As a result, it is possible to provide an AFM cantilever that does not exert stress or the like on the cantilever due to the connecting portion of the probe portion, expand the selection range of the material used to fix the probe portion, and shield the light-shielding film and the light. You can freely select the permeable membrane,
It is possible to improve the measurement sensitivity.
【００２４】請求項６記載の発明は、請求項１〜５のい
ずれか１項に記載のＡＦＭカンチレバーにおいて、片持
ち梁の重ね合わせ２層部を構成する第１の層と第２の層
とは、同一の材料で構成するものであり、請求項７記載
の発明は、逆に異なる材料で構成するものである。また
請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に
記載のＡＦＭカンチレバーにおいて、探針部の基部を挟
み込む片持ち梁の重ね合わせ２層部の探針部の裏面側の
層に、探針部の裏面に対応する部分に開口部を形成する
ものである。また請求項９記載の発明は、請求項８記載
のＡＦＭカンチレバーにおいて、片持ち梁の重ね合わせ
２層部の探針部の裏面側の層を反射防止膜で形成するも
のである。これにより、ＡＦＭ測定、ＳＴＭ測定、ＳＮ
ＯＭ測定の全てに使用可能なＡＦＭカンチレバーを実現
することができる。According to a sixth aspect of the present invention, in the AFM cantilever according to any one of the first to fifth aspects, a first layer and a second layer which constitute a superposed two-layer portion of a cantilever are provided. Are made of the same material, and the invention of claim 7 is made of a different material. Further, the invention according to claim 8 is the AFM cantilever according to any one of claims 1 to 7, in which the cantilever is sandwiched to sandwich the base of the probe part and the back surface side of the probe part of the two-layer part is overlapped. An opening is formed in the layer at a portion corresponding to the back surface of the probe portion. According to a ninth aspect of the present invention, in the AFM cantilever according to the eighth aspect, the layer on the back surface side of the probe portion of the two-layer superposed cantilever portion is formed of an antireflection film. As a result, AFM measurement, STM measurement, SN
It is possible to realize an AFM cantilever that can be used for all OM measurements.
【００２５】請求項10記載の発明は、片持ち梁の第１の
母材料を堆積した基板の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
記探針部の母材料を所定の形状にエッチングして探針部
を形成する工程と、形成された前記探針部上に片持ち梁
の第２の母材料を堆積する工程と、前記基板表面に片持
ち梁パターンを形成する工程と、前記片持ち梁パターン
の一端表面に片持ち梁の支持部を接合する工程と、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Ａ
ＦＭカンチレバーの製造方法を構成するものである。こ
れにより、請求項１〜９記載のＡＦＭカンチレバーを容
易に制御性よく製造することができる。According to a tenth aspect of the present invention, a step of forming a replica hole for a probe by etching on the surface of the substrate on which the first base material of the cantilever is deposited, and a substrate including the replica hole A step of depositing a base material of the probe part on the substrate, a step of forming the probe part by etching the base material of the probe part into a predetermined shape, and a step of forming a cantilever on the formed probe part. Depositing a second base material; forming a cantilever beam pattern on the substrate surface; joining a cantilever support portion to one end surface of the cantilever beam pattern; A step of removing the formed cantilever pattern by the thickness of the cantilever and removing the back surface of the substrate by etching
It constitutes a method for manufacturing an FM cantilever. As a result, the AFM cantilever according to any one of claims 1 to 9 can be easily manufactured with good controllability.
【００２６】[0026]
【実施例】次に実施例について説明する。図１の（Ａ）
は、本発明に係るＡＦＭカンチレバーの第１実施例を示
す全体斜視図で、図１の（Ｂ）はその断面図である。こ
の実施例のＡＦＭカンチレバー100 は片持ち梁105 と、
該片持ち梁105 の先端に設けられた探針部102 と、該片
持ち梁105 の基部に設けられた支持部104 より構成され
ている。探針部102 は、片持ち梁を構成する第１の層10
1 の下面にその基部102aが支持され、該第１の層101 を
貫通して上面から突出して配設され、そして基部102aは
片持ち梁105 を構成する第２の層103 によって、図１の
（Ｂ）に示されるように挟み込まれて固着されている。
片持ち梁105 の構成材料には、シリコン，窒化シリコン
が適している。探針部102 の形成材料には、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
を適宜選択できる。そして、支持部104 にはガラス，Si
等を用いることができる。EXAMPLES Next, examples will be described. Figure 1 (A)
FIG. 1 is an overall perspective view showing a first embodiment of an AFM cantilever according to the present invention, and FIG. 1 (B) is a sectional view thereof. The AFM cantilever 100 of this embodiment includes a cantilever beam 105,
The cantilever 105 is composed of a probe portion 102 provided at the tip and a supporting portion 104 provided at the base of the cantilever 105. The probe part 102 is the first layer 10 that constitutes the cantilever.
The base 102a is supported on the lower surface of 1 and is disposed so as to penetrate through the first layer 101 and project from the upper surface, and the base 102a is supported by the second layer 103 constituting the cantilever 105 as shown in FIG. It is sandwiched and fixed as shown in FIG.
Silicon and silicon nitride are suitable as the constituent material of the cantilever 105. As a material for forming the probe portion 102, a member having various characteristics such as light transmittance, conductivity, and hardness can be appropriately selected according to the application. The support 104 is made of glass, Si
Etc. can be used.
【００２７】探針部102 の形成部材として、光透過性の
ある窒化シリコン膜，酸化シリコン膜，ＩＴＯ，SnＯ2
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
含有比が多いため、波長400 nm以下でSiによる光吸収に
起因する光透過性の低下が見られるからである。As a member for forming the probe portion 102, a light-transmissive silicon nitride film, a silicon oxide film, ITO, SnO 2
The SNOM measurement and the spectrum measurement can be performed by using the above. As the silicon nitride film used in this case, it is better to use a silicon nitride film having a composition ratio of Si and nitrogen of 3: 4, which is a stress-reduced silicon nitride film used in a conventional AFM cantilever. Better than a membrane. This is because in the low-stressed silicon nitride film, since the Si content is large, the light transmittance is reduced at a wavelength of 400 nm or less due to light absorption by Si.
【００２８】一方、探針部102 の形成部材として導電性
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
用いることができるが、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、探針部の形成部
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。また前述のＩＴＯ，SnＯ2 等の透明電
極材料を用いることにより、ＡＦＭ、ＳＮＯＭ、ＳＴＭ
測定を全て行うことが可能となる。更にまた、探針部の
形成部材として、SiＣやＤＬＣ（Diamond Like Carbon
）等の硬質材料を用いることにより、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も可能とな
る。On the other hand, if a conductive material is used as a member for forming the probe portion 102, it can be applied not only to AFM measurement but also to STM measurement, or surface modification and processing such as atom and molecule manipulation using STM. Various kinds of metals can be used as the conductive material. Particularly, by using a refractory metal such as Mo or W and a silicide thereof, it becomes possible to perform high temperature heat treatment even after forming the member for forming the probe portion. There are few restrictions on manufacturing. By using the transparent electrode material such as ITO and SnO 2 described above, AFM, SNOM, STM
It becomes possible to perform all measurements. Furthermore, SiC or DLC (Diamond Like Carbon) is used as a member for forming the probe.
By using a hard material such as), an ultrafine mechanical processing technique such as scanning and scraping the surface of the workpiece can be performed.
【００２９】本実施例では、片持ち梁の第１の層の下面
に探針部の基部を形成し、更にその上から第２の層を形
成する構成であるから、探針部は片持ち梁の内部に強固
に保持されることになる。この特徴を利用して、探針部
に片持ち梁の部材と接合性の悪い部材を用いたＡＦＭカ
ンチレバーも形成可能となる。In this embodiment, the base portion of the probe portion is formed on the lower surface of the first layer of the cantilever, and the second layer is further formed thereon. Therefore, the probe portion is cantilevered. It will be firmly held inside the beam. By utilizing this feature, it is possible to form an AFM cantilever using a cantilever member and a member having poor bonding property in the probe portion.
【００３０】また本実施例では、片持ち梁全体を第１の
層101 と第２の層103 で構成しており、第１の層101 と
第２の層103 に同一部材を用いる場合や低応力部材を用
いる場合に適している。また、第１及び第２の２層の応
力差を利用して片持ち梁の反りを取り除く場合や、反り
を任意に設定する場合にも応用可能であることから、第
１の層と第２の層にそれぞれ別個の部材を用いることも
できる。In the present embodiment, the entire cantilever is composed of the first layer 101 and the second layer 103, and when the same member is used for the first layer 101 and the second layer 103, Suitable when using stress members. Further, since it can be applied to the case where the warp of the cantilever is removed by utilizing the stress difference between the first and second layers and the case where the warp is arbitrarily set, the first layer and the second layer It is also possible to use separate members for each layer.
【００３１】更に、図１の（Ｃ）に示すように、片持ち
梁の第２の層103 を構成する膜を、探針部102 の内部に
も入り込ませることができるので、探針部102 を薄めに
形成して、片持ち梁の第２の層103 で探針部内部に芯11
2 を形成することにより、軟らかい部材等の探針部の形
成も可能となる。Further, as shown in FIG. 1C, since the film forming the second layer 103 of the cantilever can be made to enter the inside of the probe portion 102, the probe portion 102 Is made thin, and the second layer 103 of the cantilever is used to form the core 11 inside the probe.
By forming 2, it becomes possible to form a probe portion such as a soft member.
【００３２】次に本発明に係るＡＦＭカンチレバーの製
造方法の第１実施例を、図５の（Ａ）〜（Ｆ）に示す製
造工程図に基づいて説明する。まず図５の（Ａ）に示す
ように、面方位（１００）のSi基板510 に片持ち梁を構
成するSiＮ等からなる第１の膜501 を堆積し、探針形成
部を開口する。続いてSi基板510 にレプリカ穴512 をエ
ッチングにより形成する。エッチングにはドライエッチ
ング、ウェットエッチング共に使用可能であり、エッチ
ングマスクとしては酸化シリコン膜等を用いる。次にレ
プリカ穴512 を含む図５の（Ａ）に示す基板表面にSi3
Ｎ4 等の探針形成部材522 を堆積し、レプリカ穴の部分
にマスクパターンを形成した後、探針部を除いた周辺部
の形成部材522 をエッチングして、図５の（Ｂ）に示す
ように、探針部502 を得る。この時、第１の膜501 の表
面に酸化シリコン膜等を形成してエッチングのストッパ
ーに用いると、エッチングの制御が容易である。次に図
５の（Ｃ）に示すように、表面の酸化シリコン膜をエッ
チングにより除去した第１の膜501 と探針部502 の表面
に、片持ち梁を構成するSiＮ等からなる第２の膜503 を
堆積する。次いで、この表面に片持ち梁の形状にマスク
パターンを形成し、エッチングして基板510 を露出させ
て、図５の（Ｄ）に示すように、片持ち梁505 を得、熱
処理して表面に酸化シリコン膜515 を形成する。Next, a first embodiment of a method for manufacturing an AFM cantilever according to the present invention will be described with reference to the manufacturing process diagrams shown in FIGS. First, as shown in FIG. 5A, a first film 501 made of SiN or the like forming a cantilever is deposited on a Si substrate 510 having a plane orientation (100), and a probe forming portion is opened. Subsequently, a replica hole 512 is formed in the Si substrate 510 by etching. Both dry etching and wet etching can be used for etching, and a silicon oxide film or the like is used as an etching mask. Next, Si 3 is formed on the substrate surface shown in FIG.
After depositing a probe forming member 522 such as N 4 and forming a mask pattern in the replica hole portion, the peripheral forming member 522 excluding the probe portion is etched, as shown in FIG. 5B. Thus, the probe 502 is obtained. At this time, if a silicon oxide film or the like is formed on the surface of the first film 501 and is used as an etching stopper, the etching control is easy. Next, as shown in FIG. 5C, the first film 501 obtained by removing the surface silicon oxide film by etching and the second film made of SiN or the like forming a cantilever on the surface of the probe portion 502. Deposit film 503. Next, a mask pattern is formed in the shape of a cantilever on this surface, the substrate 510 is exposed by etching, and a cantilever 505 is obtained as shown in FIG. A silicon oxide film 515 is formed.
【００３３】その後、図５の（Ｅ）に示すように、片持
ち梁505 の探針部502 とは反対側の一端の表面に、支持
部504 を接合する。この支持部504 の接合方法として
は、例えばあらかじ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５の（Ｆ）に示すように、
水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）水溶液の
アルカリ水溶液により、下地Si基板510 をエッチング除
去し、最後にフッ化水素酸水溶液により酸化シリコン膜
515 を除去することによって、例えばガラス製の支持部
504 とSiＮ製の片持ち梁505 とSi3 Ｎ4 製の探針部502
により構成された本発明に係るＡＦＭカンチレバー500
を得ることができる。After that, as shown in FIG. 5E, a supporting portion 504 is joined to the surface of one end of the cantilever 505 opposite to the probe portion 502. Examples of the method of joining the supporting portions 504 include anodic joining of Pyrex glass (for example, Corning # 7740) in which a groove is previously formed on one surface,
Alternatively, a method of joining an appropriate supporting member with an adhesive or the like is used. After that, as shown in FIG.
The underlying Si substrate 510 is removed by etching with an aqueous alkali solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution, and finally a silicon oxide film is formed with an aqueous solution of hydrofluoric acid.
By removing 515, for example a support made of glass
504 and SiN cantilever 505 and Si 3 N 4 probe 502
AFM cantilever 500 according to the present invention constructed by
Can be obtained.
【００３４】次に、本発明に係るＡＦＭカンチレバーの
製造方法の第２実施例を、図６の（Ａ）〜（Ｆ）に示す
製造工程図に基づいて説明する。本実施例は、片持ち梁
をSiで形成するものである。まず、スタート基板620 と
して、図６の（Ａ）に示すように、面方位（１００）の
シリコンウエハ610 の表面に酸化シリコン膜611 を形成
した後、例えばｎ型の同じく面方位（１００）を持った
シリコンウエハ601 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、シリコンウエハ601 は片持ち梁を構成する
第１の層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２μｍ程度である。Next, a second embodiment of the method for manufacturing an AFM cantilever according to the present invention will be described with reference to the manufacturing process diagrams shown in FIGS. In this embodiment, the cantilever is made of Si. First, as a start substrate 620, as shown in FIG. 6A, after forming a silicon oxide film 611 on the surface of a silicon wafer 610 having a plane orientation (100), for example, an n-type same plane orientation (100) is formed. A so-called bonded SOI (Silicon On Insulator) substrate is used which is obtained by bonding the held silicon wafers 601. Here, the silicon wafer 601 forms the first layer forming the cantilever, and its thickness is set according to the required characteristics of the lever. For example, its thickness is about 2 μm.
【００３５】次に図６の（Ｂ）に示すように、上記スタ
ート基板620 の表面の探針部を形成すべき場所に、下地
シリコンウエハ610 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620
をエッチングすることによって、レプリカ穴612 を形成
する。次に図６の（Ｃ）に示すように、例えばSi3 Ｎ4
等の探針形成部材622 をＣＶＤ法等で基板表面に堆積
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622 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、探針部602 を形
成する。その後、図６の（Ｄ）に示すように、基板表面
に片持ち梁を構成する例えば多晶質シリコン等の第２の
層の形成部材603 をＣＶＤ法等で堆積する。その後、図
６の（Ｅ）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法等により第２の層の形成部材
603 及び上部シリコンウエハ601 をエッチングして片持
ち梁605 を形成し、更にその後、第２の層の形成部材60
3 とシリコンウエハ601 からなる片持ち梁605 の表面
に、酸化シリコン膜615 を形成する。Next, as shown in FIG. 6B, for example, RIE is performed so as to penetrate to the base silicon wafer 610 at the place where the probe portion on the surface of the start substrate 620 is to be formed.
Start substrate 620 using (Reactive Ion Etching) method
To form a replica hole 612. Next, as shown in FIG. 6C, for example, Si 3 N 4
After depositing a probe forming member 622 such as, for example, a CVD method on the substrate surface, and then forming a mask pattern in the replica hole portion, the probe forming member 622 is etched to remove the replica hole portion from the substrate surface. The probe portion 602 is formed by exposing. After that, as shown in FIG. 6D, a second layer forming member 603, such as polycrystalline silicon, forming a cantilever is deposited on the surface of the substrate by a CVD method or the like. After that, as shown in FIG. 6E, after forming a cantilever beam forming mask pattern, a second layer forming member is formed by the RIE method or the like.
603 and the upper silicon wafer 601 are etched to form a cantilever 605, and thereafter, the second layer forming member 60.
A silicon oxide film 615 is formed on the surface of a cantilever 605 composed of 3 and a silicon wafer 601.
【００３６】以下第１実施例と同様の方法で、図６の
（Ｅ）〜（Ｆ）に示すように、支持部604 を形成し、シ
リコンウエハ610 をエッチング除去し、最後に表面の酸
化シリコン膜615 を除去することにより、ＡＦＭカンチ
レバー600 が得られる。Thereafter, in the same manner as in the first embodiment, as shown in FIGS. 6E to 6F, the supporting portion 604 is formed, the silicon wafer 610 is removed by etching, and finally the silicon oxide on the surface is removed. By removing the membrane 615, the AFM cantilever 600 is obtained.
【００３７】次に、本発明に係るＡＦＭカンチレバーの
製造方法の第３実施例を、図７の（Ａ）〜（Ｆ）に示す
製造工程図を用いて説明する。本実施例でも、第２実施
例と同様に、片持ち梁をSiで形成している。まずスター
ト基板720 として、図７の（Ａ）に示すように面方位
（１００）のｎ型シリコンウエハ710 の上に、片持ち梁
の第１の層となる高濃度のｐ型不純物拡散層701 を形成
したものを用いる。このｐ型不純物拡散層701 として
は、例えば表面濃度１×1019〜1.5 ×1020／cm3 程度の
ボロン拡散層を用いる。次に図７の（Ｂ）に示すよう
に、探針形成用のレプリカ穴712 をシリコンウエハ710
まで貫通するように形成する。なお第２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。Next, a third embodiment of the method for manufacturing an AFM cantilever according to the present invention will be described with reference to the manufacturing process diagrams shown in FIGS. Also in this embodiment, as in the second embodiment, the cantilever is made of Si. First, as a start substrate 720, as shown in FIG. 7A, a high-concentration p-type impurity diffusion layer 701 to be a first layer of a cantilever is formed on an n-type silicon wafer 710 having a plane orientation (100). Is used. As the p-type impurity diffusion layer 701, for example, a boron diffusion layer having a surface concentration of about 1 × 10 19 to 1.5 × 10 20 / cm 3 is used. Next, as shown in FIG. 7B, a replica hole 712 for forming the probe is formed in the silicon wafer 710.
It is formed so as to penetrate all the way. In the second embodiment, a dry etching method such as RIE was used to form the replica hole, but in the present embodiment, KOH is additionally used.
It is also possible to use a wet etching method using an aqueous solution.
【００３８】以下第２実施例と全く同様の方法で、図７
の（Ｃ）〜（Ｅ）に示すように、探針形成部材722 の堆
積とエッチング、片持ち梁を構成する第２の層703 の堆
積、片持ち梁705 の形成、酸化シリコン膜715 の形成、
支持部704 となるガラス基板の接合までを行う。In the same manner as in the second embodiment, FIG.
(C) to (E), the probe forming member 722 is deposited and etched, the second layer 703 forming the cantilever is deposited, the cantilever 705 is formed, and the silicon oxide film 715 is formed. ,
The steps up to the bonding of the glass substrate to be the supporting portion 704 are performed.
【００３９】その後、シリコンウエハ710 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、第１の層と
なる高濃度のｐ型不純物拡散層701 のエッチングレート
が著しく減少するため、シリコンウエハ710 が徐々にエ
ッチングされ、ｐ型不純物拡散層701 からなる片持ち梁
705 が露出したとき、エッチングが自動的に停止する。
そして最後にフッ化水素酸水溶液により酸化シリコン膜
715 を除去することによって、図７の（Ｆ）に示すよう
に、ガラス製の支持部704 とシリコン製の片持ち梁705
と探針部702 とからなるＡＦＭカンチレバー700 が得ら
れる。After that, the silicon wafer 710 is removed by etching with an ethylenediaminepyrocatechol aqueous solution (EDP). In this etching solution, the etching rate of the high-concentration p-type impurity diffusion layer 701 serving as the first layer is remarkably reduced, so that the silicon wafer 710 is gradually etched and the cantilever composed of the p-type impurity diffusion layer 701 is removed.
The etch stops automatically when the 705 is exposed.
And finally, a silicon oxide film is formed with a hydrofluoric acid aqueous solution.
By removing 715, as shown in FIG. 7 (F), the support 704 made of glass and the cantilever 705 made of silicon.
An AFM cantilever 700 including the probe part 702 and the probe part 702 is obtained.
【００４０】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、更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できる。According to this embodiment, since no special substrate is required as the starting substrate, the AFM cantilever according to the present invention can be manufactured at a lower cost.
【００４１】次に、本発明に係るＡＦＭカンチレバーの
製造方法の第４実施例を、図８の（Ａ）〜（Ｆ）に示す
製造工程図を用いて説明する。本実施例でも、片持ち梁
をSiで形成している。まずスタート基板820 として、図
８の（Ａ）に示すように面方位（１００）のｐ型シリコ
ン基板810 の上に、同じく面方位（１００）のｎ型シリ
コン層801 を積層したものを用いる。このスタート基板
820 の作製方法としては、ｐ型シリコン基板810 の上に
片持ち梁の第１の層となるｎ型不純物層からなるｎ型シ
リコン層801 を形成して作製したり、あるいは前記ｐ型
シリコン基板810 上に片持ち梁の第１の層となるｎ型エ
ピタキシャル層からなるｎ型シリコン層801 を積層して
作製してもよい。次に図８の（Ｂ）に示すように、探針
形成用のレプリカ穴812 をシリコン基板810 まで貫通す
るように形成する。本実施例においても、第３実施例と
同様にレプリカ穴812 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。Next, a fourth embodiment of the method for manufacturing an AFM cantilever according to the present invention will be described with reference to the manufacturing process drawings shown in FIGS. Also in this embodiment, the cantilever is made of Si. First, as the start substrate 820, as shown in FIG. 8A, a p-type silicon substrate 810 having a plane orientation (100) and an n-type silicon layer 801 having a plane orientation (100) are laminated. This start board
The manufacturing method of the 820 is as follows: the p-type silicon substrate 810 is formed by forming an n-type silicon layer 801 made of an n-type impurity layer which is the first layer of the cantilever, or the p-type silicon substrate An n-type silicon layer 801 made of an n-type epitaxial layer serving as the first layer of the cantilever may be laminated on the 810. Next, as shown in FIG. 8B, a replica hole 812 for forming a probe is formed so as to penetrate to the silicon substrate 810. Also in this embodiment, similarly to the third embodiment, a dry etching method is used to form the replica hole 812,
A wet etching method can also be used.
【００４２】以下第２実施例と全く同様の方法で、図８
の（Ｃ）〜（Ｅ）に示すように、探針形成部材822 の堆
積とエッチング、片持ち梁を構成する第２の層803 の堆
積、片持ち梁805 の形成、酸化シリコン膜815 の形成、
支持部804 となるガラス基板の接合までを行う。In the same manner as in the second embodiment, the process shown in FIG.
(C) to (E), the probe forming member 822 is deposited and etched, the second layer 803 forming the cantilever is deposited, the cantilever 805 is formed, and the silicon oxide film 815 is formed. ,
The steps up to joining the glass substrate to be the support portion 804 are performed.
【００４３】その後、前記スタート基板820 の裏面をエ
ッチングするわけであるが、この時前記ｐ型シリコン基
板810 と前記ｎ型不純物層あるいは前記ｎ型エピタキシ
ャル層からなるｎ型シリコン層801 とに、電源814 で電
位差を与えながら、前記ｐ型シリコン基板810 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810
が徐々にエッチングされ、ｎ型不純物層あるいはｎ型エ
ピタキシャル層からなるｎ型シリコン層801 が露出した
とき、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。そして最後にフッ化水素
酸水溶液により酸化シリコン膜815 を除去することによ
って、図８の（Ｆ）に示すように、ガラス製の支持部80
4 とシリコン製の片持ち梁805 と探針部802 とからなる
ＡＦＭカンチレバー800 が得られる。Thereafter, the back surface of the start substrate 820 is etched. At this time, the p-type silicon substrate 810 and the n-type silicon layer 801 composed of the n-type impurity layer or the n-type epitaxial layer are connected to a power source. While applying a potential difference at 814, the p-type silicon substrate 810 is removed by etching with an alkaline aqueous solution such as a potassium hydroxide aqueous solution. By taking this method, the p-type silicon substrate 810
When the n-type silicon layer 801 composed of the n-type impurity layer or the n-type epitaxial layer is exposed by etching gradually, a silicon oxide film is formed at the interface, so that the etching automatically stops. Finally, the silicon oxide film 815 is removed with an aqueous solution of hydrofluoric acid, and as shown in FIG.
An AFM cantilever 800 consisting of a silicon cantilever 805 and a probe 802 is obtained.
【００４４】次に、本発明に係るＡＦＭカンチレバーの
製造方法の第５実施例を、図９の（Ａ）〜（Ｆ）に示す
製造工程図に基づいて説明する。この実施例においても
同様にSiを片持ち梁の形成部材として用いるものであ
る。この実施例においては、スタート基板920 として、
図９の（Ａ）に示すように面方位（１００）のｐ型シリ
コン基板910 の上に、片持ち梁の第１の層となる面方位
（１１１）のシリコン基板901 を貼り合わせたものを使
用する。次に図９の（Ｂ）に示すように、探針形成用の
レプリカ穴912 をシリコン基板910 まで貫通するように
形成する。Next, a fifth embodiment of the method for manufacturing an AFM cantilever according to the present invention will be described based on the manufacturing process diagrams shown in FIGS. Also in this embodiment, Si is similarly used as a cantilever forming member. In this embodiment, as the start board 920,
As shown in FIG. 9A, a p-type silicon substrate 910 having a plane orientation (100) and a silicon substrate 901 having a plane orientation (111) serving as a first layer of a cantilever are bonded to each other. use. Next, as shown in FIG. 9B, a replica hole 912 for forming a probe is formed so as to penetrate to the silicon substrate 910.
【００４５】以下第２実施例と全く同様の工程により、
図９の（Ｃ）〜（Ｆ）に示すように、探針形成部材922
の堆積とエッチング、片持ち梁を構成する第２の層903
の堆積、片持ち梁905 の形成、酸化シリコン膜915 の形
成、支持部904 となるガラス基板の接合、シリコン基板
910 のエッチング除去の各工程を経て、ガラス製の支持
部904 とシリコン製の片持ち梁905 と探針部902 とから
なるＡＦＭカンチレバー900 が得られる。The following steps are exactly the same as those of the second embodiment.
As shown in FIGS. 9C to 9F, the probe forming member 922
Deposition and etching, second layer 903 forming a cantilever
Deposition, cantilever 905 formation, silicon oxide film 915 formation, glass substrate bonding for support 904, silicon substrate
Through each step of etching removal of 910, an AFM cantilever 900 including a supporting portion 904 made of glass, a cantilever 905 made of silicon, and a probe portion 902 is obtained.
【００４６】この実施例の製造方法によれば、スタート
基板920 として面方位（１００）のシリコン基板910 の
上に面方位（１１１）のシリコン基板901 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910 をエ
ッチング除去する際に、確実にシリコン基板901 の界面
でエッチングを停止させることができる。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。According to the manufacturing method of this embodiment, since the silicon substrate 910 having the plane orientation (100) and the silicon substrate 901 having the plane orientation (111) are bonded as the starting substrate 920, When the base silicon substrate 910 is removed by etching, the etching can be reliably stopped at the interface of the silicon substrate 901. For example, when a potassium hydroxide aqueous solution is used as an etching solution, the etching rate of the (111) plane is (100)
It is about 1/400 of that of the surface.
【００４７】次に、本発明に係るＡＦＭカンチレバーの
第２実施例を、図２に示す横断面図に基づいて説明す
る。この実施例は、片持ち梁の梁として機能する部分を
第１の層で構成し、第２の層は探針部の配置部分のみを
覆うように配置して構成することを特徴としている。Next, a second embodiment of the AFM cantilever according to the present invention will be described based on the cross sectional view shown in FIG. This embodiment is characterized in that the portion functioning as a beam of the cantilever is composed of the first layer, and the second layer is arranged so as to cover only the arrangement portion of the probe portion.
【００４８】すなわち、この実施例のＡＦＭカンチレバ
ー200 は、第１実施例と同様に、片持ち梁205 と、該片
持ち梁205 の先端に設けられた探針部202 と、片持ち梁
205の基部に設けられた支持部204 より構成されてい
る。探針部202 は、片持ち梁を構成する第１の層201 の
下面に基部202aを配置し、先端部を該第１の層を貫通し
て上面より突出形成しており、そして基部202aの裏面側
に第２の層を配置し該基部202aを挟み込むように構成さ
れている。但し、第１実施例とは異なり、片持ち梁を構
成する第２の層203 は、探針部202 の基部202aとその周
辺のみに形成されている。That is, the AFM cantilever 200 of this embodiment is similar to the first embodiment in that the cantilever 205, the probe section 202 provided at the tip of the cantilever 205, and the cantilever 205.
It is composed of a supporting portion 204 provided at the base of 205. The probe portion 202 has a base portion 202a arranged on the lower surface of the first layer 201 forming a cantilever, and a tip portion thereof is formed so as to penetrate the first layer and project from the upper surface. A second layer is arranged on the back surface side so that the base 202a is sandwiched. However, unlike the first embodiment, the second layer 203 forming the cantilever is formed only on the base portion 202a of the probe portion 202 and its periphery.
【００４９】このように、片持ち梁205 を構成する第２
の層203 は、探針部202 の基部202aを挟み込んで保持す
ることが第１の目的であるから、探針部の基部上に形成
されておればよく、必ずしも第１の層201 の下面全体に
配置する必要はない。この構成によって、片持ち梁205
を構成する第２の層203 に使用する材料の選択範囲が飛
躍的に増大する。In this way, the second part of the cantilever 205 is formed.
Since the first purpose of the layer 203 is to sandwich and hold the base 202a of the probe portion 202, it may be formed on the base portion of the probe portion, and not necessarily the entire lower surface of the first layer 201. Need not be placed in. With this configuration, the cantilever 205
The range of selection of the material used for the second layer 203 constituting the is dramatically increased.
【００５０】次に、本発明に係るＡＦＭカンチレバーの
第３実施例を、図３に示す断面図に基づいて説明する。
この実施例においては第２実施例とは逆に、片持ち梁の
梁として機能する部分を第２の層のみで構成し、第１の
層は探針部の配置部分のみを覆うように配置して構成し
たものである。Next, a third embodiment of the AFM cantilever according to the present invention will be described with reference to the sectional view shown in FIG.
Contrary to the second embodiment, in this embodiment, the portion of the cantilever that functions as a beam is composed of only the second layer, and the first layer is arranged so as to cover only the portion where the probe portion is arranged. It has been configured.
【００５１】すなわち、この実施例のＡＦＭカンチレバ
ー300 は、第１実施例と同様に、片持ち梁305 と、該片
持ち梁305 の先端に設けられた探針部302 と、片持ち梁
305の基部に設けられた支持部304 とで構成されてい
る。探針部302 は、片持ち梁を構成する第１の層301 の
下面に基部302aを配置し、先端部を該第１の層を貫通し
て上面より突出形成しており、基部302aの裏面側に第２
の層303 を配置し、基部302aを挟み込むように構成され
ている。そして第２実施例とは逆に、片持ち梁305 の第
１の層301 を、探針部302 の基部302aとその周辺のみに
形成するようにしている。この構成によって、片持ち梁
305 を構成する第１の層301 に使用する材料の選択範囲
が増大し、応用範囲が広がる。That is, the AFM cantilever 300 of this embodiment is similar to the first embodiment in that the cantilever 305, the probe portion 302 provided at the tip of the cantilever 305, and the cantilever 305.
And a support portion 304 provided at the base of 305. In the probe portion 302, a base portion 302a is arranged on the lower surface of the first layer 301 forming a cantilever, and a tip portion is formed so as to penetrate the first layer and project from the upper surface, and the back surface of the base portion 302a. Second on the side
The layer 303 is disposed and the base 302a is sandwiched. Contrary to the second embodiment, the first layer 301 of the cantilever 305 is formed only on the base 302a of the probe 302 and its periphery. With this configuration, cantilever
The selection range of the material used for the first layer 301 forming the 305 is increased, and the application range is expanded.
【００５２】次に、本発明に係るＡＦＭカンチレバーの
第４実施例を、図４の（Ａ）〜（Ｃ）に基づいて説明す
る。この実施例は、片持ち梁405 を構成する第２の層40
3 の探針部402 の基部402aの裏面に対応する部分に開口
432 をもつ構成を特徴とするものである。第２の層403
への開口432 は、片持ち梁405 を構成する第２の層403
を探針部402 に形成した後、マスクパターンを形成し、
エッチングによって形成される。この時の第２の層403
は、図４の（Ａ）に示すように、片持ち梁405を構成す
る第１の層401 全体に沿って形成してもよく、また図４
の（Ｃ）に示すように、探針部402 の支持部分のみに形
成してもよい。Next, a fourth embodiment of the AFM cantilever according to the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the second layer 40 forming the cantilever 405 is
Open at the portion corresponding to the back surface of the base portion 402a of the probe portion 402 of 3.
It features a configuration with 432. Second layer 403
The opening 432 to the second layer 403 that constitutes the cantilever 405.
After forming on the probe portion 402, a mask pattern is formed,
It is formed by etching. Second layer 403 at this time
May be formed along the entire first layer 401 forming the cantilever 405, as shown in FIG.
It may be formed only on the supporting portion of the probe portion 402, as shown in FIG.
【００５３】この実施例のＡＦＭカンチレバーにおい
て、探針部402 にSi3 Ｎ4 等の光透過性の材料を用い、
片持ち梁の第２の層403 に反射防止膜を用いることによ
り、ＳＮＯＭ測定に使用可能なＡＦＭカンチレバーが得
られる。In the AFM cantilever of this embodiment, a light transmissive material such as Si 3 N 4 is used for the probe portion 402,
By using an antireflection film for the second layer 403 of the cantilever, an AFM cantilever usable for SNOM measurement can be obtained.
【００５４】[0054]
【発明の効果】以上実施例に基づいて説明したように、
請求項１記載の発明によれば、片持ち梁を構成する第１
の層と第２の層とで探針部を挟み込む構成としているの
で、探針部の材料を片持ち梁とは別個に選択可能とな
る。しかも探針部はその基部で片持ち梁に挟まれて結合
されているので接合強さが十分に確保でき、探針部と片
持ち梁に互いに接着性の悪い材料をそれぞれ選択してＡ
ＦＭカンチレバーを形成することも可能である。したが
って、探針部は用途に応じた部材を選択することがで
き、さまざまな測定に応用可能なＡＦＭカンチレバーを
実現することが可能となる。また、探針部を薄膜で形成
し、片持ち梁を構成する第２の層で芯を形成して探針部
を２層構造とすることによって、比較的柔軟な材料や厚
膜の形成が困難な材料でも探針部が形成可能となる。As described above on the basis of the embodiments,
According to the first aspect of the present invention, the first cantilever is configured.
Since the probe portion is sandwiched between the layer 2 and the second layer, the material of the probe portion can be selected separately from the cantilever. Moreover, since the probe part is sandwiched and connected by the cantilever at its base, sufficient bonding strength can be secured, and materials having poor adhesiveness to each other are selected for the probe part and the cantilever.
It is also possible to form an FM cantilever. Therefore, it is possible to select a member for the probe according to the application, and it is possible to realize an AFM cantilever applicable to various measurements. Further, by forming the probe portion with a thin film and forming the core with the second layer forming the cantilever to form the probe portion with a two-layer structure, a relatively flexible material or a thick film can be formed. The probe portion can be formed even with a difficult material.
【００５５】請求項２記載の発明によれば、片持ち梁に
Si等の堅い材料を用いることにより、非接触方式やタッ
ピング方式等の測定に適合したＡＦＭカンチレバーが得
られ、また 探針部にSi3 Ｎ4 等の光透過性材料を用い
ることにより、ＳＮＯＭ測定にも対応可能なＡＦＭカン
チレバーが得られる等、目的に応じた材料を片持ち梁と
探針部にそれぞれ別個に選択することによって、あらゆ
る測定に対応できるＡＦＭカンチレバーを実現すること
が可能となる。According to the second aspect of the present invention, a cantilever is provided.
By using a hard material such as Si, an AFM cantilever suitable for non-contact or tapping method measurements can be obtained, and by using a light-transmissive material such as Si 3 N 4 for the probe, SNOM measurement can be performed. It is possible to realize an AFM cantilever that can be used for all kinds of measurements, by separately selecting materials for the cantilever and the probe section according to the purpose, such as obtaining an AFM cantilever that can also be used.
【００５６】また請求項３記載の発明によれば、特殊な
装置を要せず、基板片面からの加工で、請求項１又は請
求項２記載のＡＦＭカンチレバーが形成可能となる。ま
た請求項４記載の発明によれば、特異な工程を経ること
なく、容易に請求項１〜３のＡＦＭカンチレバーが形成
可能となる。また請求項５記載の発明によれば、探針部
を挟み込んで固定するために用いられる片持ち梁の第１
及び第２の層が片持ち梁に応力等の影響を与えないよう
に構成したＡＦＭカンチレバーを実現することが可能と
なる。したがって、探針部の固定に用いる片持ち梁の第
１の層又は第２の層の材料の選択範囲が拡大し、遮光膜
や光透過性の膜など自由に選択でき、測定感度の向上に
応用できる。According to the invention described in claim 3, the AFM cantilever according to claim 1 or 2 can be formed by processing from one surface of the substrate without requiring a special device. According to the invention of claim 4, the AFM cantilevers of claims 1 to 3 can be easily formed without passing through a specific process. According to the invention of claim 5, the first cantilever used for sandwiching and fixing the probe portion.
Also, it becomes possible to realize an AFM cantilever configured such that the second layer does not affect the cantilever beam by stress or the like. Therefore, the selection range of the material of the first layer or the second layer of the cantilever used for fixing the probe portion is expanded, and a light-shielding film or a light-transmitting film can be freely selected to improve the measurement sensitivity. It can be applied.
【００５７】また請求項６〜９記載の発明によれば、Ａ
ＦＭ測定、ＳＴＭ測定、ＳＮＯＭ測定の全てに使用可能
なＡＦＭカンチレバーを実現することが可能となる。更
に請求項10記載の発明によれば、請求項１〜９記載のＡ
ＦＭカンチレバーを簡単に制御性よく作製する方法を実
現することが可能となる。According to the invention described in claims 6 to 9, A
It becomes possible to realize an AFM cantilever that can be used for all of FM measurement, STM measurement, and SNOM measurement. Further, according to the invention of claim 10, A of claims 1 to 9
It is possible to realize a method for easily producing an FM cantilever with good controllability.
【図１】本発明に係るＡＦＭカンチレバーの第１実施例
を示す斜視図と横断面図並びに第１実施例の変形例の要
部を示す断面図である。FIG. 1 is a perspective view and a cross-sectional view showing a first embodiment of an AFM cantilever according to the present invention, and a cross-sectional view showing a main part of a modified example of the first embodiment.
【図２】本発明に係るＡＦＭカンチレバーの第２実施例
を示す横断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the AFM cantilever according to the present invention.
【図３】本発明に係るＡＦＭカンチレバーの第３実施例
を示す横断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the AFM cantilever according to the present invention.
【図４】本発明に係るＡＦＭカンチレバーの第３実施例
及びその変形例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a third embodiment of the AFM cantilever according to the present invention and a modification thereof.
【図５】本発明に係るＡＦＭカンチレバーの製造方法の
第１実施例を説明するための製造工程図である。FIG. 5 is a manufacturing process drawing for explaining the first embodiment of the method for manufacturing an AFM cantilever according to the present invention.
【図６】本発明に係るＡＦＭ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図である。FIG. 6 is a manufacturing process diagram for explaining the second embodiment of the method for manufacturing an AFM cantilever according to the present invention.
【図７】本発明に係るＡＦＭ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図である。FIG. 7 is a manufacturing process diagram for explaining the third embodiment of the method for manufacturing an AFM cantilever according to the present invention.
【図８】本発明に係るＡＦＭ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図である。FIG. 8 is a manufacturing process drawing for explaining the fourth embodiment of the method for manufacturing an AFM cantilever according to the present invention.
【図９】本発明に係るＡＦＭ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図である。FIG. 9 is a manufacturing process drawing for explaining the fifth embodiment of the method for manufacturing an AFM cantilever according to the present invention.
【図10】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。FIG. 10 is a manufacturing process diagram for describing a conventional method for manufacturing an AFM cantilever.
【図11】従来考えられたＡＦＭカンチレバー及びその欠
点を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining an AFM cantilever that has been conventionally considered and its drawbacks.
100,200,300,400,500,600,700,800,900 ＡＦＭカンチ
レバー 101,201,301,401,501,601,701,801,901 片持ち梁の第
１の層 102,202,302,402,502,602,702,802,902 探針部 103,203,303,403,503,603,703,803,903 片持ち梁の第
２の層 104,204,304,404,504,604,704,804,904 支持部 105,205,305,405,505,605,705,805,905 片持ち梁 112 探針部の芯部 432 開口部 510,610,710,810,910 シリコンウエハ 512,612,712,812,912 レプリカ穴 620,720,820,920 スタート基板 522,622,722,822,922 探針形成部材 814 電源100,200,300,400,500,600,700,800,900 first layer 102,202,302,402,502,602,702,802,902 second layer 104,204,304,404,504,604,704,804,904 core 432 opening 510,610,710,810,910 silicon wafer 512,612,712,812,912 replica holes 620,720,820,920 start of the support portion 105,205,305,405,505,605,705,805,905 cantilever 112 probe portion of the probe portion 103,203,303,403,503,603,703,803,903 cantilever AFM cantilever 101,201,301,401,501,601,701,801,901 cantilever Substrate 522,622,722,822,922 Probe forming member 814 Power supply
Claims (10)
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たＡＦＭカンチレバーにお
いて、前記片持ち梁は第１の層と第２の層の重ね合わせ
２層部を備え、前記探針部の基部を、前記片持ち梁の第
１の層と第２の層の重ね合わせ２層部で挟み込んで、前
記探針部を片持ち梁に結合していることを特徴とするＡ
ＦＭカンチレバー。1. A support portion of a cantilever, a cantilever arranged to extend from the support, a free end of the cantilever, and the support portion with respect to the cantilever. In an AFM cantilever provided with a probe portion provided on the opposite side, the cantilever includes a two-layer portion in which a first layer and a second layer are superposed, and the base portion of the probe portion is A first layer and a second layer of the cantilever are overlapped with each other and sandwiched between two layers to couple the probe section to the cantilever.
FM cantilever.
個の材料で構成されていることを特徴とする請求項１記
載のＡＦＭカンチレバー。2. The AFM cantilever according to claim 1, wherein the cantilever and the probe portion are made of different materials.
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又は２記
載のＡＦＭカンチレバー。3. The support portion of the cantilever is composed of a member joined to a surface of the cantilever opposite to the probe portion with respect to the cantilever. The AFM cantilever described in 2.
と第２の層の重ね合わせ２層部で構成されていることを
特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＡＦＭ
カンチレバー。4. The cantilever comprises a two-layer portion in which a first layer and a second layer are overlapped with each other over the entire length thereof. AFM described in
Cantilever.
み込む結合部分にのみ、第１の層と第２の層の重ね合わ
せ２層部を備えていることを特徴とする請求項１〜３の
いずれか１項に記載のＡＦＭカンチレバー。5. The cantilever is provided with a two-layer portion in which a first layer and a second layer are overlapped with each other only at a connecting portion sandwiching a base portion of the probe portion. The AFM cantilever according to any one of 1 to 3.
する第１の層と第２の層とは、同一の材料で構成されて
いることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記
載のＡＦＭカンチレバー。6. The first layer and the second layer constituting the two-layered portion of the superposed cantilever beams are made of the same material, and the first layer and the second layer are made of the same material. The AFM cantilever according to item 1.
する第１の層と第２の層とは、異なる材料で構成されて
いることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記
載のＡＦＭカンチレバー。7. The first layer and the second layer constituting the two-layered portion of the cantilever overlapped with each other are made of different materials. The AFM cantilever according to item 1.
梁の重ね合わせ２層部の探針部の裏面側の層には、探針
部の裏面に対応する部分に開口部が形成されていること
を特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のＡＦ
Ｍカンチレバー。8. An opening is formed in a portion corresponding to the back surface of the probe portion in a layer on the back surface side of the probe portion of the two-layer portion of the overlapping cantilever beams sandwiching the base portion of the probe portion. AF according to any one of claims 1 to 7, characterized in that
M cantilever.
梁の重ね合わせ２層部の探針部の裏面側の層は、反射防
止膜で形成されていることを特徴とする請求項８記載の
ＡＦＭカンチレバー。9. The layer on the back surface side of the probe portion of the two-layered overlapping cantilever beam sandwiching the base portion of the probe portion is formed of an antireflection film. AFM cantilever as described.
の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、前記探針部の母材料を所
定の形状にエッチングして探針部を形成する工程と、形
成された前記探針部上に片持ち梁の第２の母材料を堆積
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、前記片持ち梁パターンの一端表面に片持ち梁
の支持部を接合する工程と、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を有することを特徴とする
ＡＦＭカンチレバーの製造方法。10. A step of forming a replica hole for a probe by etching on a surface of a substrate on which a first base material of a cantilever is deposited, and a mother of the probe on a substrate including the replica hole. A step of depositing a material, a step of etching the base material of the probe part into a predetermined shape to form a probe part, and a second base material of a cantilever on the formed probe part. A step of depositing, a step of forming a cantilever beam pattern on the substrate surface, a step of joining a support portion of the cantilever beam to one end surface of the cantilever beam pattern, and a cantilever beam formed on the substrate surface. A method of manufacturing an AFM cantilever, which comprises a step of etching and removing the back surface of the substrate while leaving a pattern corresponding to the thickness of the cantilever.
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|---|---|---|---|
| JP08447995A JP3587583B2 (en) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | AFM cantilever |
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|---|---|---|---|
| JP08447995A JP3587583B2 (en) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | AFM cantilever |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100396760B1 (en) * | 2001-04-20 | 2003-09-02 | 엘지전자 주식회사 | Cantilever for atomic force microscopy and manufacturing method thereof |
| CN1320154C (en) * | 2002-05-31 | 2007-06-06 | 中国科学院上海原子核研究所 | Method of depositing film on cantilever and its needle tip of microscope |
| CN112158794A (en) * | 2020-09-04 | 2021-01-01 | 杭州探真纳米科技有限公司 | Method for preparing atomic force microscope probe stepped substrate by adopting plasma etching |
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1995
- 1995-03-17 JP JP08447995A patent/JP3587583B2/en not_active Expired - Fee Related
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| CN112158794A (en) * | 2020-09-04 | 2021-01-01 | 杭州探真纳米科技有限公司 | Method for preparing atomic force microscope probe stepped substrate by adopting plasma etching |
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