JPH10170530A - Ａｆｍカンチレバー及びその製造方法 - Google Patents
Ａｆｍカンチレバー及びその製造方法Info
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- JPH10170530A JPH10170530A JP35181296A JP35181296A JPH10170530A JP H10170530 A JPH10170530 A JP H10170530A JP 35181296 A JP35181296 A JP 35181296A JP 35181296 A JP35181296 A JP 35181296A JP H10170530 A JPH10170530 A JP H10170530A
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Landscapes
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- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 側壁観察と共に表面観察を行えるようにした
探針部をもつＡＦＭカンチレバー及びその製造方法を提
供する。 【解決手段】 カンチレバーの支持部４と、該支持部４
より延びるように配置されたカンチレバー部３と、該カ
ンチレバー部３の自由端近傍において、該カンチレバー
部３に対して前記支持部４の配設面とは反対側である裏
面に設けた探針部１とからなるＡＦＭカンチレバーにお
いて、探針部１の先端部分に球形先端部２を形成して構
成する。
探針部をもつＡＦＭカンチレバー及びその製造方法を提
供する。 【解決手段】 カンチレバーの支持部４と、該支持部４
より延びるように配置されたカンチレバー部３と、該カ
ンチレバー部３の自由端近傍において、該カンチレバー
部３に対して前記支持部４の配設面とは反対側である裏
面に設けた探針部１とからなるＡＦＭカンチレバーにお
いて、探針部１の先端部分に球形先端部２を形成して構
成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、原子間力顕微鏡
（ＡＦＭ： Atomic Force Microscope）に用いるＡＦＭ
カンチレバー及びその製造方法に関する。
（ＡＦＭ： Atomic Force Microscope）に用いるＡＦＭ
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 Binni
ng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。
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
ng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（ＩＢＭ，Ｇ．ビニッヒ、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。
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（ＩＢＭ，Ｇ．ビニッヒ、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の一つとして位置づけられている。
ＡＦＭでは、自由端に鋭い突起部分（探針部）を持つ片
持ち梁（カンチレバー）を、試料に対向して近接させ、
探針部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。
査型プローブ顕微鏡の一つとして位置づけられている。
ＡＦＭでは、自由端に鋭い突起部分（探針部）を持つ片
持ち梁（カンチレバー）を、試料に対向して近接させ、
探針部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。
【０００５】このような構成のＡＦＭ等の走査型プロー
ブ顕微鏡用のカンチレバーチップとしては、Ｔ．Ｒ．Ａ
lbrecht 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〔 Thomas R. Albrecht and Calvin F. Quate
: Atomic resolution imaging of a nonconductor Ato
mforce Microscopy J. Appl. Phy. 62 (1987)2599〕、
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。したがって、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。
ブ顕微鏡用のカンチレバーチップとしては、Ｔ．Ｒ．Ａ
lbrecht 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〔 Thomas R. Albrecht and Calvin F. Quate
: Atomic resolution imaging of a nonconductor Ato
mforce Microscopy J. Appl. Phy. 62 (1987)2599〕、
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。したがって、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】一方、近年半導体集積回路をより集積化す
るため、シリコン基板にトレンチホールを形成し、その
内部にキャパシタやトランジスタを形成する試みがなさ
れている。その際、トレンチホール形状やその側壁表面
の荒れが、前記キャパシタあるいはトランジスタの特性
を左右することから、トレンチホール形成後、その形状
や表面荒れを簡便に評価する手法が望まれている。そし
て、このような評価をＡＦＭによって行うために有効な
探針の形成方法を、トマス．バイエルらが提案している
（特開平３−１０４１３６号，ＩＢＭ，トマス．バイエ
ル他、超微細シリコン・テイップを形成する方法）。
るため、シリコン基板にトレンチホールを形成し、その
内部にキャパシタやトランジスタを形成する試みがなさ
れている。その際、トレンチホール形状やその側壁表面
の荒れが、前記キャパシタあるいはトランジスタの特性
を左右することから、トレンチホール形成後、その形状
や表面荒れを簡便に評価する手法が望まれている。そし
て、このような評価をＡＦＭによって行うために有効な
探針の形成方法を、トマス．バイエルらが提案している
（特開平３−１０４１３６号，ＩＢＭ，トマス．バイエ
ル他、超微細シリコン・テイップを形成する方法）。
【０００７】次に、この探針の形成方法を図６を参照し
ながら説明する。まず図６の（Ａ）に示すように、スタ
ート基板として酸化シリコン膜102 を表面に形成したシ
リコン基板101 を用い、探針を形成するための一般に円
形のパターンを酸化シリコン膜102 に転写し、この酸化
シリコン膜102 をマスクとしてシリコン基板101 を異方
性ＲＩＥ処理することにより、柱状突起軸103 を形成す
る。次に図６の（Ｂ）に示すように、前記柱状突起軸10
3 の側壁を浅く等方性エッチング処理することにより、
突起軸径を小さくすると共に、突起軸下部に円錐形の基
部103aを形成し、突起軸103 の機械的安定性を向上させ
る。次に図６の（Ｃ）に示すように、異方性湿式エッチ
ングを施すことにより、酸化シリコン膜102 からなるマ
スクの真下に負の断面形状を形成する。最後に酸化シリ
コン膜102 からなるマスクを除去することにより、図６
の（Ｄ）に示すように、先端が外側に拡がった形状の探
針104 が形成される。
ながら説明する。まず図６の（Ａ）に示すように、スタ
ート基板として酸化シリコン膜102 を表面に形成したシ
リコン基板101 を用い、探針を形成するための一般に円
形のパターンを酸化シリコン膜102 に転写し、この酸化
シリコン膜102 をマスクとしてシリコン基板101 を異方
性ＲＩＥ処理することにより、柱状突起軸103 を形成す
る。次に図６の（Ｂ）に示すように、前記柱状突起軸10
3 の側壁を浅く等方性エッチング処理することにより、
突起軸径を小さくすると共に、突起軸下部に円錐形の基
部103aを形成し、突起軸103 の機械的安定性を向上させ
る。次に図６の（Ｃ）に示すように、異方性湿式エッチ
ングを施すことにより、酸化シリコン膜102 からなるマ
スクの真下に負の断面形状を形成する。最後に酸化シリ
コン膜102 からなるマスクを除去することにより、図６
の（Ｄ）に示すように、先端が外側に拡がった形状の探
針104 が形成される。
【０００８】このように先端が外側に拡がった形状の探
針を用いることにより、負の勾配角をもつトレンチホー
ル形状や、その側壁荒れが測定可能となる。
針を用いることにより、負の勾配角をもつトレンチホー
ル形状や、その側壁荒れが測定可能となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記トマ
ス．バイエルらが提案した従来のカンチレバーは、側壁
観察のみに用いられ、用途が制限されており、また上記
製造方法からわかるように、探針、レバー共にシリコン
製である。試料側壁のＡＦＭ測定においては、探針を試
料側壁に接触させて測定する方式がとられるため、レバ
ー特性としては柔らかい方が測定感度を高くできる。し
かしシリコン製のカンチレバーにおいては、レバー膜厚
を１μｍ以下に薄く安定して作製することは極めて困難
であり、レバー特性を柔らかくするこことは難しいので
測定感度が低下してしまうという問題点があり、またシ
リコン製の探針は、接触式の測定では磨耗が激しいた
め、測定再現性がとれないという問題点もある。
ス．バイエルらが提案した従来のカンチレバーは、側壁
観察のみに用いられ、用途が制限されており、また上記
製造方法からわかるように、探針、レバー共にシリコン
製である。試料側壁のＡＦＭ測定においては、探針を試
料側壁に接触させて測定する方式がとられるため、レバ
ー特性としては柔らかい方が測定感度を高くできる。し
かしシリコン製のカンチレバーにおいては、レバー膜厚
を１μｍ以下に薄く安定して作製することは極めて困難
であり、レバー特性を柔らかくするこことは難しいので
測定感度が低下してしまうという問題点があり、またシ
リコン製の探針は、接触式の測定では磨耗が激しいた
め、測定再現性がとれないという問題点もある。
【００１０】本発明は、従来の側壁観察用の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、請求項１記載の発明は、側壁観察と共に表面観
察も行えるようにした探針部を持つＡＦＭカンチレバー
を提供することを目的とする。また請求項２記載の発明
は、請求項１記載のＡＦＭカンチレバーを容易に製造す
ることができるＡＦＭカンチレバーの製造方法を提供す
ることを目的とし、また請求項３及び４記載の発明は、
請求項１記載のＡＦＭカンチレバーを製造する方法にお
いて、更に測定中の探針部の反りや折れを防ぎ、安定し
た測定を可能とする探針部をもつＡＦＭカンチレバーの
製造方法を提供することを目的とする。
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、請求項１記載の発明は、側壁観察と共に表面観
察も行えるようにした探針部を持つＡＦＭカンチレバー
を提供することを目的とする。また請求項２記載の発明
は、請求項１記載のＡＦＭカンチレバーを容易に製造す
ることができるＡＦＭカンチレバーの製造方法を提供す
ることを目的とし、また請求項３及び４記載の発明は、
請求項１記載のＡＦＭカンチレバーを製造する方法にお
いて、更に測定中の探針部の反りや折れを防ぎ、安定し
た測定を可能とする探針部をもつＡＦＭカンチレバーの
製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解消するた
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
梁の自由端近傍において、該片持ち梁に対して前記支持
部配設面とは反対側である裏面に設けられた探針部とを
備え、該探針部は、その先端部分を球形に形成してＡＦ
Ｍカンチレバーを構成するものである。このように、探
針部の先端部分を球形に形成しているため、側壁観察と
同時に表面観察にも用いることができ、更に粘性力観察
など種々の用途にも使用可能となる。
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
梁の自由端近傍において、該片持ち梁に対して前記支持
部配設面とは反対側である裏面に設けられた探針部とを
備え、該探針部は、その先端部分を球形に形成してＡＦ
Ｍカンチレバーを構成するものである。このように、探
針部の先端部分を球形に形成しているため、側壁観察と
同時に表面観察にも用いることができ、更に粘性力観察
など種々の用途にも使用可能となる。
【００１２】請求項２記載の発明は、前記請求項１記載
のＡＦＭカンチレバーを製造する方法において、シリコ
ン基板に形成された探針基体部形成用レプリカ穴に探針
基体部を形成する母材料を堆積する工程と、その後シリ
コン基板を溶解除去して探針基体部を形成する工程と、
該探針基体部表面にＣＶＤ法による窒化シリコン膜等の
探針基体部表面形成材を堆積して、球形先端部を備えた
探針部を形成する工程とを有することを特徴とするもの
である。このような工程により、先端部分を球形とした
探針部を備えたＡＦＭカンチレバーを容易に製造するこ
とができる。そして探針基体部表面に堆積する探針基体
部表面形成材として硬質部材を用いることにより、試料
表面に接する探針先端部の耐磨耗性を高めることがで
き、また導電性部材を用いることにより、探針部の電位
を固定接地することができ、これにより探針部の静電気
等による帯電を防ぐことができるなど、測定再現性の高
いＡＦＭカンチレバーが得られる。
のＡＦＭカンチレバーを製造する方法において、シリコ
ン基板に形成された探針基体部形成用レプリカ穴に探針
基体部を形成する母材料を堆積する工程と、その後シリ
コン基板を溶解除去して探針基体部を形成する工程と、
該探針基体部表面にＣＶＤ法による窒化シリコン膜等の
探針基体部表面形成材を堆積して、球形先端部を備えた
探針部を形成する工程とを有することを特徴とするもの
である。このような工程により、先端部分を球形とした
探針部を備えたＡＦＭカンチレバーを容易に製造するこ
とができる。そして探針基体部表面に堆積する探針基体
部表面形成材として硬質部材を用いることにより、試料
表面に接する探針先端部の耐磨耗性を高めることがで
き、また導電性部材を用いることにより、探針部の電位
を固定接地することができ、これにより探針部の静電気
等による帯電を防ぐことができるなど、測定再現性の高
いＡＦＭカンチレバーが得られる。
【００１３】請求項３記載の発明は、前記請求項１記載
のＡＦＭカンチレバーを製造する方法において、シリコ
ン／シリコン酸化膜の構造をもつＳＯＩ基板の活性層
に、円錐形又は多角錐形の突起を形成する工程と、該突
起の表面にＣＶＤ法により片持ち梁の母材料を兼ねる窒
化シリコン膜を堆積して、球形先端部を備えた探針部を
形成する工程と、次いでシリコン基板を溶解除去する工
程とを有することを特徴とするものであり、また請求項
４記載の発明は、前記請求項１記載のＡＦＭカンチレバ
ーを製造する方法において、シリコン基板の表面に円錐
形又は多角錐形の突起を形成する工程と、該突起の表面
にＣＶＤ法により片持ち梁の母材料を兼ねる窒化シリコ
ン膜を堆積して、球形先端部を備えた探針部を形成する
工程と、次いでシリコン基板を溶解除去する工程とを有
することを特徴とするものである。これらの製造方法に
よれば、シリコンを芯とした探針部を形成することがで
き、測定中の折れや反りをなくし、測定安定性の高いＡ
ＦＭカンチレバーを得ることができる。
のＡＦＭカンチレバーを製造する方法において、シリコ
ン／シリコン酸化膜の構造をもつＳＯＩ基板の活性層
に、円錐形又は多角錐形の突起を形成する工程と、該突
起の表面にＣＶＤ法により片持ち梁の母材料を兼ねる窒
化シリコン膜を堆積して、球形先端部を備えた探針部を
形成する工程と、次いでシリコン基板を溶解除去する工
程とを有することを特徴とするものであり、また請求項
４記載の発明は、前記請求項１記載のＡＦＭカンチレバ
ーを製造する方法において、シリコン基板の表面に円錐
形又は多角錐形の突起を形成する工程と、該突起の表面
にＣＶＤ法により片持ち梁の母材料を兼ねる窒化シリコ
ン膜を堆積して、球形先端部を備えた探針部を形成する
工程と、次いでシリコン基板を溶解除去する工程とを有
することを特徴とするものである。これらの製造方法に
よれば、シリコンを芯とした探針部を形成することがで
き、測定中の折れや反りをなくし、測定安定性の高いＡ
ＦＭカンチレバーを得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】次に、実施の形態について説明す
る。図１は、本発明に係るＡＦＭカンチレバーの第１の
実施の形態の構成を示す横断面図である。図１におい
て、１は探針部で、窒化シリコンなどからなる探針基体
部１ａとその表面に形成された窒化シリコン膜などから
なる表面形成材１ｂとからなり、その長さは３〜15μｍ
程度である。２は前記探針部１の先端部分に形成されて
いる、表面形成材からなる球形の探針先端部であり、こ
の球形先端部２を形成していることにより、探針部１は
表面観察とトレンチホール側壁等の表面凹凸の両方が測
定可能となる。３は自由端に前記探針部１を備えている
カンチレバー部で、探針部１と同様に窒化シリコンなど
からなるカンチレバー基体部３ａとその表面に形成され
た窒化シリコン膜などからなる表面形成材３ｂとからな
り、その厚さは数百ｎｍから数μｍである。４は前記カ
ンチレバー部３の支持部で、例えばガラス，シリコン等
を用いて形成されている。なお図１には示していない
が、カンチレバー部３の背面、すなわち支持部４が配設
されている面には、ＡＦＭ測定時におけるカンチレバー
部３の変位量検出のための光反射膜を形成してもよい。
る。図１は、本発明に係るＡＦＭカンチレバーの第１の
実施の形態の構成を示す横断面図である。図１におい
て、１は探針部で、窒化シリコンなどからなる探針基体
部１ａとその表面に形成された窒化シリコン膜などから
なる表面形成材１ｂとからなり、その長さは３〜15μｍ
程度である。２は前記探針部１の先端部分に形成されて
いる、表面形成材からなる球形の探針先端部であり、こ
の球形先端部２を形成していることにより、探針部１は
表面観察とトレンチホール側壁等の表面凹凸の両方が測
定可能となる。３は自由端に前記探針部１を備えている
カンチレバー部で、探針部１と同様に窒化シリコンなど
からなるカンチレバー基体部３ａとその表面に形成され
た窒化シリコン膜などからなる表面形成材３ｂとからな
り、その厚さは数百ｎｍから数μｍである。４は前記カ
ンチレバー部３の支持部で、例えばガラス，シリコン等
を用いて形成されている。なお図１には示していない
が、カンチレバー部３の背面、すなわち支持部４が配設
されている面には、ＡＦＭ測定時におけるカンチレバー
部３の変位量検出のための光反射膜を形成してもよい。
【００１５】次に、上記第１の実施の形態に係るＡＦＭ
カンチレバーの製造方法を、図２の製造工程図を参照し
ながら説明する。まず、シリコン基板に探針基体部を形
成するための円錐形状のレプリカ穴を形成し、次いで該
シリコン基板上にカンチレバー基体部を形成するための
窒化シリコン膜を形成する、いわゆるマイクロキャスト
法によって探針基体部と共にカンチレバー基体部を形成
し、これにガラス板あるいはシリコン基板等からなる支
持部を接合する。その後、下地シリコン基板をエッチン
グ除去することにより、図２の（Ａ）に示すように、探
針基体部11ａ，カンチレバー基体部12ａ，支持部13から
なるＡＦＭカンチレバー基体部14を得る。
カンチレバーの製造方法を、図２の製造工程図を参照し
ながら説明する。まず、シリコン基板に探針基体部を形
成するための円錐形状のレプリカ穴を形成し、次いで該
シリコン基板上にカンチレバー基体部を形成するための
窒化シリコン膜を形成する、いわゆるマイクロキャスト
法によって探針基体部と共にカンチレバー基体部を形成
し、これにガラス板あるいはシリコン基板等からなる支
持部を接合する。その後、下地シリコン基板をエッチン
グ除去することにより、図２の（Ａ）に示すように、探
針基体部11ａ，カンチレバー基体部12ａ，支持部13から
なるＡＦＭカンチレバー基体部14を得る。
【００１６】次に、ＣＶＤ法により、前記ＡＦＭカンチ
レバー基体部14の表面に、窒化シリコン膜15を全体又は
探針基体部11ａの形成されている側のみに堆積する。こ
れにより、先端部分に球形の先端部16が形成された探針
部11とカンチレバー部12と支持部13とからなる、図２の
（Ｂ）に示すＡＦＭカンチレバー17が完成する。ここ
で、探針基体部11ａの先端部分に球形の窒化シリコン膜
が形成される理由は明確には分からないが、探針基体部
11ａの先端部分は、成膜雰囲気にさらされている表面積
の体積に対する割合が最も大きいので、成膜速度が他の
部分より速くなり、それにより球形の窒化シリコン膜が
形成されるものと考えられる。
レバー基体部14の表面に、窒化シリコン膜15を全体又は
探針基体部11ａの形成されている側のみに堆積する。こ
れにより、先端部分に球形の先端部16が形成された探針
部11とカンチレバー部12と支持部13とからなる、図２の
（Ｂ）に示すＡＦＭカンチレバー17が完成する。ここ
で、探針基体部11ａの先端部分に球形の窒化シリコン膜
が形成される理由は明確には分からないが、探針基体部
11ａの先端部分は、成膜雰囲気にさらされている表面積
の体積に対する割合が最も大きいので、成膜速度が他の
部分より速くなり、それにより球形の窒化シリコン膜が
形成されるものと考えられる。
【００１７】なお、この後、必要に応じてカンチレバー
部の背面にＡＦＭ測定時におけるカンチレバー部の変位
量検出のための光反射膜を形成してもよい。また、シリ
コン基板への探針基体部形成用のレプリカ穴形成時に、
中間に垂直部分をもつ円錐形状のレプリカ穴を形成する
ことにより、図３に示すようにアスペクト比の高い探針
部11′が得られ、より高精度な測定が期待できる。
部の背面にＡＦＭ測定時におけるカンチレバー部の変位
量検出のための光反射膜を形成してもよい。また、シリ
コン基板への探針基体部形成用のレプリカ穴形成時に、
中間に垂直部分をもつ円錐形状のレプリカ穴を形成する
ことにより、図３に示すようにアスペクト比の高い探針
部11′が得られ、より高精度な測定が期待できる。
【００１８】次に、第２の実施の形態を図４の横断面図
を用いて説明する。図４において、21は探針部で、その
長さは３〜15μｍ程度である。探針部21はシリコン製の
芯部22と、その表面に形成されている窒化シリコン膜23
と、先端部分に形成されている窒化シリコン膜製の球形
先端部24とで構成されている。このように探針部21に球
形先端部24を形成することにより、表面観察とトレンチ
ホール側壁等の表面凹凸の両方が測定可能となる。25は
窒化シリコン膜からなるカンチレバー部であり、その厚
さは数百ｎｍから数μｍである。26は前記カンチレバー
部25の支持部である。また図４には示していないが、カ
ンチレバー部25の背面、すなわち支持部26の配設されて
いる面には、ＡＦＭ測定時におけるカンチレバー変位量
検出のための光反射膜を形成してもよい。
を用いて説明する。図４において、21は探針部で、その
長さは３〜15μｍ程度である。探針部21はシリコン製の
芯部22と、その表面に形成されている窒化シリコン膜23
と、先端部分に形成されている窒化シリコン膜製の球形
先端部24とで構成されている。このように探針部21に球
形先端部24を形成することにより、表面観察とトレンチ
ホール側壁等の表面凹凸の両方が測定可能となる。25は
窒化シリコン膜からなるカンチレバー部であり、その厚
さは数百ｎｍから数μｍである。26は前記カンチレバー
部25の支持部である。また図４には示していないが、カ
ンチレバー部25の背面、すなわち支持部26の配設されて
いる面には、ＡＦＭ測定時におけるカンチレバー変位量
検出のための光反射膜を形成してもよい。
【００１９】次に、上記第２の実施の形態に係るＡＦＭ
カンチレバーの製造方法について、図５を参照しながら
説明する。まず、スタート基板として、貼り合わせＳＯ
Ｉ（Silicon On Insulator ）基板を用意する。ここ
で、貼り合わせた２枚のシリコン基板の一方の厚さは、
例えば３〜15μｍ程度であり、これは所望の探針部の長
さ寸法に設定される。そして、このＳＯＩ基板の表面に
エッチングマスクとなる酸化シリコン膜を所定の厚さに
形成した後、この酸化シリコン膜に探針部の芯部を形成
するための一般に円形のパターンを転写し、この円形パ
ターン化された酸化シリコン膜をマスクとして、シリコ
ン基板を異方性ＲＩＥ処理することにより、図５の
（Ａ）に示すように、探針部の芯部となる突起31を形成
する。なお、図５の（Ａ）において、32はＳＯＩ基板の
下地シリコン基板、33は酸化シリコン膜である。
カンチレバーの製造方法について、図５を参照しながら
説明する。まず、スタート基板として、貼り合わせＳＯ
Ｉ（Silicon On Insulator ）基板を用意する。ここ
で、貼り合わせた２枚のシリコン基板の一方の厚さは、
例えば３〜15μｍ程度であり、これは所望の探針部の長
さ寸法に設定される。そして、このＳＯＩ基板の表面に
エッチングマスクとなる酸化シリコン膜を所定の厚さに
形成した後、この酸化シリコン膜に探針部の芯部を形成
するための一般に円形のパターンを転写し、この円形パ
ターン化された酸化シリコン膜をマスクとして、シリコ
ン基板を異方性ＲＩＥ処理することにより、図５の
（Ａ）に示すように、探針部の芯部となる突起31を形成
する。なお、図５の（Ａ）において、32はＳＯＩ基板の
下地シリコン基板、33は酸化シリコン膜である。
【００２０】続いて、図５の（Ｂ）に示すように、突起
31及び基板の表面の酸化シリコン膜33上に窒化シリコン
膜34をＣＶＤ法によって堆積する。これにより、突起31
の先端部分には球形先端部35が形成される。次に、この
窒化シリコン膜34の表面をカンチレバーパターンにパタ
ーンエッチングした後、裏面から支持部36となる部分を
残して下地シリコン基板32をエッチング除去することに
より、図５の（Ｃ）に示すように、探針部37，カンチレ
バー部38及び支持部36からなるＡＦＭカンチレバーが得
られる。
31及び基板の表面の酸化シリコン膜33上に窒化シリコン
膜34をＣＶＤ法によって堆積する。これにより、突起31
の先端部分には球形先端部35が形成される。次に、この
窒化シリコン膜34の表面をカンチレバーパターンにパタ
ーンエッチングした後、裏面から支持部36となる部分を
残して下地シリコン基板32をエッチング除去することに
より、図５の（Ｃ）に示すように、探針部37，カンチレ
バー部38及び支持部36からなるＡＦＭカンチレバーが得
られる。
【００２１】この製造方法では、スタート基板としてＳ
ＯＩ基板を用いたものを示したが、シリコン基板を用い
て同様に形成することも可能である。また、本製造方法
では、支持部をＳＯＩ基板の下地シリコン基板を用いて
形成したものを示したが、勿論ガラス等、他の部材を用
いて形成してもよい。
ＯＩ基板を用いたものを示したが、シリコン基板を用い
て同様に形成することも可能である。また、本製造方法
では、支持部をＳＯＩ基板の下地シリコン基板を用いて
形成したものを示したが、勿論ガラス等、他の部材を用
いて形成してもよい。
【００２２】
【発明の効果】以上実施の形態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、探針部先端を球形に
形成しているので、表面観察のほかトレンチホール等の
側壁観察にも使用することが可能なＡＦＭカンチレバー
を実現できる。また請求項２記載の発明によれば、請求
項１記載のＡＦＭカンチレバーを容易に製造することが
できる。また請求項３及び４記載の発明によれば、シリ
コンを芯とした探針部を形成することができ、測定中の
折れや反りをなくし、測定安定性の高いＡＦＭカンチレ
バーを容易に製造することができる。
に、請求項１記載の発明によれば、探針部先端を球形に
形成しているので、表面観察のほかトレンチホール等の
側壁観察にも使用することが可能なＡＦＭカンチレバー
を実現できる。また請求項２記載の発明によれば、請求
項１記載のＡＦＭカンチレバーを容易に製造することが
できる。また請求項３及び４記載の発明によれば、シリ
コンを芯とした探針部を形成することができ、測定中の
折れや反りをなくし、測定安定性の高いＡＦＭカンチレ
バーを容易に製造することができる。
【図１】本発明に係るＡＦＭカンチレバーの第１の実施
の形態を示す横断面図である。
の形態を示す横断面図である。
【図２】図１に示した第１の実施の形態に係るＡＦＭ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。
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】図１に示した第１の実施の形態の変形例を示す
横断面図である。
横断面図である。
【図４】本発明に係るＡＦＭカンチレバーの第２の実施
の形態を示す横断面図である。
の形態を示す横断面図である。
【図５】図４に示した第２の実施の形態に係るＡＦＭ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。
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６】従来の側壁観察用のＡＦＭカンチレバーの探針
部の製造方法を説明するための製造工程を示す図であ
る。
部の製造方法を説明するための製造工程を示す図であ
る。
１ 探針部 １ａ 探針基体部 １ｂ 表面形成材 ２ 球形先端部 ３ カンチレバー部 ３ａ カンチレバー基体部 ３ｂ 表面形成材 ４ 支持部 11 探針部 11ａ 探針基体部 12 カンチレバー部 12ａ カンチレバー基体部 13 支持部 14 ＡＦＭカンチレバー基体部 15 窒化シリコン膜 16 球形先端部 17 ＡＦＭカンチレバー 21 探針部 22 芯部 23 窒化シリコン膜 24 球形先端部 26 カンチレバー部 27 支持部 31 突起 32 下地シリコン基板 33 酸化シリコン膜 34 窒化シリコン膜 35 球形先端部 36 支持部 37 探針部 38 カンチレバー部
Claims (4)
- 【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近
傍において、該片持ち梁に対して前記支持部配設面とは
反対側である裏面に設けられた探針部とを備え、該探針
部は、その先端部分が球形に形成されていることを特徴
とするＡＦＭカンチレバー。 - 【請求項２】 前記請求項１記載のＡＦＭカンチレバー
を製造する方法において、シリコン基板に形成された探
針基体部形成用レプリカ穴に探針基体部を形成する母材
料を堆積する工程と、その後シリコン基板を溶解除去し
て探針基体部を形成する工程と、該探針基体部表面にＣ
ＶＤ法による窒化シリコン膜等の探針基体部表面形成材
を堆積して、球形先端部を備えた探針部を形成する工程
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。 - 【請求項３】 前記請求項１記載のＡＦＭカンチレバー
を製造する方法において、シリコン／シリコン酸化膜の
構造をもつＳＯＩ基板の活性層に、円錐形又は多角錐形
の突起を形成する工程と、該突起の表面にＣＶＤ法によ
り片持ち梁の母材料を兼ねる窒化シリコン膜を堆積し
て、球形先端部を備えた探針部を形成する工程と、次い
でシリコン基板を溶解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。 - 【請求項４】 前記請求項１記載のＡＦＭカンチレバー
を製造する方法において、シリコン基板の表面に円錐形
又は多角錐形の突起を形成する工程と、該突起の表面に
ＣＶＤ法により片持ち梁の母材料を兼ねる窒化シリコン
膜を堆積して、球形先端部を備えた探針部を形成する工
程と、次いでシリコン基板を溶解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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35181296A JPH10170530A (ja) | 1996-12-12 | 1996-12-12 | Ａｆｍカンチレバー及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35181296A JPH10170530A (ja) | 1996-12-12 | 1996-12-12 | Ａｆｍカンチレバー及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10170530A true JPH10170530A (ja) | 1998-06-26 |
Family
ID=18419777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35181296A Pending JPH10170530A (ja) | 1996-12-12 | 1996-12-12 | Ａｆｍカンチレバー及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10170530A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007248289A (ja) * | 2006-03-16 | 2007-09-27 | Seiko Instruments Inc | カンチレバー及びカンチレバーの製造方法 |
| WO2009043368A1 (en) * | 2007-10-01 | 2009-04-09 | Westfälische Wilhelms-Universität Münster | Colloid-sensor for afm |
| JP2009229161A (ja) * | 2008-03-21 | 2009-10-08 | Dainippon Printing Co Ltd | パターンの密着性評価方法およびパターンの密着性評価装置 |
| DE102013103466A1 (de) | 2012-04-09 | 2013-10-10 | Advantest Corporation | Strukturmessverfahren und Strukturmessgerät |
| US8754935B2 (en) | 2008-03-19 | 2014-06-17 | Toppan Printing Co., Ltd. | Microstructure inspection method, microstructure inspection apparatus, and microstructure inspection program |
| RU2615708C1 (ru) * | 2016-01-18 | 2017-04-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка |
| CN108845161A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-11-20 | 清华大学 | 原子力显微镜探针、原子力显微镜及探针的制备方法 |
| WO2019191037A1 (en) | 2018-03-26 | 2019-10-03 | Bruker Nano, Inc. | Large radius probe |
-
1996
- 1996-12-12 JP JP35181296A patent/JPH10170530A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007248289A (ja) * | 2006-03-16 | 2007-09-27 | Seiko Instruments Inc | カンチレバー及びカンチレバーの製造方法 |
| US7823470B2 (en) | 2006-03-16 | 2010-11-02 | Seiko Instruments Inc. | Cantilever and cantilever manufacturing method |
| WO2009043368A1 (en) * | 2007-10-01 | 2009-04-09 | Westfälische Wilhelms-Universität Münster | Colloid-sensor for afm |
| GB2453529A (en) * | 2007-10-01 | 2009-04-15 | Wesfaelische Wilhelms Uni Muen | Cantilever sensor for atomic force microscopes |
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| RU2615708C1 (ru) * | 2016-01-18 | 2017-04-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка |
| CN108845161A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-11-20 | 清华大学 | 原子力显微镜探针、原子力显微镜及探针的制备方法 |
| WO2019191037A1 (en) | 2018-03-26 | 2019-10-03 | Bruker Nano, Inc. | Large radius probe |
| US10802045B2 (en) | 2018-03-26 | 2020-10-13 | Bruker Nano, Inc. | Large radius probe |
| JP2021517251A (ja) * | 2018-03-26 | 2021-07-15 | ブルカー ナノ インコーポレイテッドＢｒｕｋｅｒ Ｎａｎｏ，Ｉｎｃ． | 大きな半径のプローブ |
| EP3775935A4 (en) * | 2018-03-26 | 2021-12-15 | Bruker Nano, Inc. | LARGE RADIUS PROBE |
| US11448664B2 (en) | 2018-03-26 | 2022-09-20 | Bruker Nano, Inc. | Large radius probe |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20050111 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20050712 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |