JPH1038916A

JPH1038916A - プローブ装置及び微小領域に対する電気的接続方法

Info

Publication number: JPH1038916A
Application number: JP8213187A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Nakagiri; 伸行中桐; Hiroyuki Sugimura; 博之杉村; Takuma Yamamoto; 琢磨山本
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-07-23
Filing date: 1996-07-23
Publication date: 1998-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】被接続体の損傷を防止する。【解決手段】プローブ装置は、カンチレバー２を備
え、被接続体１の微小領域に対して接触による電気的接
続を行う。カンチレバー２は、先端側領域に探針２ａを
有するレバー部２ｂと、該レバー部２ｂを支持する支持
体２ｃとを有する。探針２ａの先端が導電性を有する。
カンチレバー２は、探針２ａの先端から支持体２ｃ側に
至る導電路を有する。探針２ａの先端が被接続体１に接
触し、被接続体１に対する電気的接触が行われると、レ
バー部２ｂが撓む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスや
マイクロマシーン等の被接続体の微小領域に対して接触
による電気的接続を行うプローブ装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、半導体デバイスやマイクロマ
シーン等の被接続体の微小領域に給電（電気を供給）し
たり、当該微小領域から信号を取り出したりするために
は、先鋭な棒状の金属製の針を用いたプローブ装置が提
供されている。この従来のプローブ装置では、この針を
３次元マニピュレータ等に取り付けて当該針の先端を所
望の微小領域に接触させている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のプローブ装置では、前記針の剛性は高いので、針の
先端を被接続体に接触させたときに被接続体を損傷させ
てしまう欠点があった。また、前記従来のプローブ装置
針の被接続体に対する接触圧を検出することができなか
ったので、所望の一定の圧力にすることができなかっ
た。このため、針の先端と被接続体との間の接触抵抗の
大きさがばらつくこととなり、例えば、被接続体の所望
の複数の箇所間の抵抗値などの測定の精度が悪化した
り、被接続体に対する給電量の精度が悪化したりする欠
点があった。

【０００４】また、半導体デバイスやマイクロマシーン
等の微細化に伴い、被接続体に接触する部分の先端が十
分に微小であるとともに、複数のプローブ装置による被
接続体への接触箇所間の距離を十分に近づけることがで
きることが望ましい。

【０００５】本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
で、被接続体の損傷を防止することができるプローブ装
置を提供することを目的とする。

【０００６】また、本発明は、被接続体に対する接触抵
抗を一定に保つことができるプローブ装置を提供するこ
とを他の目的とする。

【０００７】さらに、本発明は、被接続体に接触する部
分の先端が十分に微小であるとともに、複数のプローブ
装置による被接続体への接触箇所間の距離を十分に近づ
けることができるプローブ装置を提供することを更に他
の目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】従来、被接続体の微小領
域に対して接触による電気的接続を行うプローブ装置の
分野においては、前述したように金属製の針を用いるこ
とが当然の前提として考えられており、前述したような
課題が存在することすら何ら問題視されていなかった。

【０００９】本発明者は、このような従来見過ごされて
いた課題に着目し、原子間力顕微鏡などの走査型プロー
ブ顕微鏡の分野において用いられている半導体製造技術
を用いて製造されているカンチレバーを応用することを
着想するに至った。なお、走査型プローブ顕微鏡のカン
チレバーは、カンチレバーの探針と試料表面との間の相
互作用により働く力（例えば、原子間力、磁気力、静電
力等）を変位に変換する力−変位変換器として用いられ
ており、その原理自体は、被接続体の微小領域に対して
接触による電気的接続を行うプローブ装置の原理と本質
的に全く無関係であり、両者は技術分野を全く異にす
る。

【００１０】本発明は、このような本発明者の課題の究
明と技術分野の全く異なる技術を応用せんとする着想と
に基づいてなされたものである。

【００１１】本発明の第１の態様によるプローブ装置
は、被接続体の微小領域に対して接触による電気的接続
を行うプローブ装置において、先端側領域に探針を有す
るレバー部と、該レバー部を支持する支持体とを有する
カンチレバーを備え、前記探針の先端が導電性を有し、
前記カンチレバーは、前記探針の先端から前記支持体側
に至る導電路を更に有するものである。

【００１２】この第１の態様によれば、カンチレバーは
探針の先端が導電性を有するとともに探針の先端から支
持体側に至る導電路を有しているので、該導電路に対し
て測定回路や給電回路等を電気的に接続しておけば、探
針の先端を被接続体に接触させることにより、前記測定
回路や給電回路等を被接続体の微小領域に対して電気的
に接続させることができる。そして、先鋭な棒状の金属
製の針の場合と異なり、カンチレバーの探針の先端を被
接続体に接触させても、カンチレバーのレバー部が撓む
ので、その撓みにより被接続体に大きな力が加わらなく
なる。このため、被接続体の損傷を防止することができ
る。

【００１３】本発明の第２の態様によるプローブ装置
は、前記第１の態様によるプローブ装置において、前記
レバー部の撓みを検出する撓み検出手段を更に備えたも
のである。

【００１４】レバー部の撓みによりカンチレバーの探針
の被接続体への接触開始や被接続体への接触圧を知るこ
とができる。したがって、前記第２の態様のように、プ
ローブ装置が撓み検出手段を有していれば、その検出信
号に基づいて、探針の被接続体への接触のための相対的
な移動を制御することができ、これにより、接触のため
の前記移動の過程においても被接続体に加わる力を必要
最小限に抑えることができるとともに、最終的に探針の
接触圧が所望の圧力となるようにすることができる。こ
のため、被接続体の損傷を一層効果的に防止することが
できるとともに、探針の先端と被接続体との間の接触抵
抗を常に一定にすることができて精度の良い測定や給電
等が可能となる。

【００１５】本発明の第３の態様によるプローブ装置
は、前記第２の態様によるプローブ装置において、前記
レバー部が前記撓み検出手段を有するものである。

【００１６】前記第２の態様では、レバー部自身が撓み
検出手段を有している必要はなく、例えば、撓み検出手
段として、原子間力顕微鏡等において周知である、光て
こ法による検出手段（レバー部にレーザ光等の光を照射
する発光器及びレバー部からの反射光の位置を検出する
２分割フォトダイオード等の光検出器）や、光干渉法に
よる検出手段を採用してもよい。しかし、このような検
出手段を採用すると、光学系の位置合わせ等に手数を要
する。のみならず、かなりの空間を占有してしまうとと
もに被接続体を固定してカンチレバーの方を移動させる
ことが困難であるため、プローブ装置を複数同時に用い
て被接続体の複数の箇所に同時に電気的接続を行うよう
な場合（例えば、被接続体の２点間の抵抗値を測定する
場合）には、これらの箇所間の間隔を狭めることができ
なくなったり、被接続体の電気的な接続箇所の位置に制
約が生ずるなどの不都合が生じてしまう。この点、前記
第３の態様では、カンチレバーのレバー部自身が撓み検
出手段を有しているので、このような不都合が生じな
い。

【００１７】本発明の第４の態様によるプローブ装置
は、前記第３の態様によるプローブ装置において、前記
撓み検出手段が、前記レバー部に形成され加えられた圧
力に応じて抵抗値が変化する抵抗体あるいは前記レバー
部に形成された圧電又は電歪特性を有する薄膜を含むも
のである。この第４の態様は、カンチレバーのレバー部
自身が撓み検出手段を有する場合の具体例である。

【００１８】本発明の第５の態様によるプローブ装置
は、前記第２乃至第４のいずれかの態様によるプローブ
装置において、前記カンチレバーを前記被接続体に対し
て相対的に移動させる移動手段と、前記撓み検出手段か
らの検出信号に基づいて、前記微小領域に対する前記探
針の接触圧が所望の圧力となるように、前記移動手段を
制御する制御手段と、を更に備えたものである。

【００１９】この第５の態様によれば、探針の接触圧が
所望の圧力にされるので、探針の先端と被接続体との間
の接触抵抗を常に一定にすることができ、精度の良い測
定や給電等が可能となる。

【００２０】本発明の第６の態様によるプローブ装置
は、前記第１乃至第５のいずれかの態様によるプローブ
装置において、前記カンチレバーが半導体製造技術を用
いて製造されたものである。

【００２１】この第６の態様によれば、カンチレバーが
原子間力顕微鏡等のカンチレバーと同様に半導体製造技
術を用いて製造されたものであるので、探針の先端を十
分に微小にすることができるとともに、カンチレバーの
レバー部を小型化することができて複数のプローブ装置
による被接続体への接触箇所間の距離を十分に近づける
ことができる。

【００２２】本発明の第７の態様による電気的接続方法
は、先端側領域に探針を有するレバー部と、該レバー部
を支持する支持体とを有するカンチレバーであって、前
記探針の先端が導電性を有し、前記探針の先端から前記
支持体側に至る導電路を有するカンチレバーを用い、前
記探針の先端を被接続体の微小領域に接触させることに
より、前記微小領域に接触による電気的な接続を行うも
のである。

【００２３】この第７の態様によれば、前記カンチレバ
ーを用いているので、前記第１の態様と同様に、被接続
体の損傷を防止することができる。

【００２４】本発明の第８の態様による電気的接続方法
は、前記第７の態様による電気的接続方法において、前
記レバー部の撓みを検出し、その検出信号に基づいて、
前記探針の接触圧が所望の圧力となるように、前記カン
チレバーを前記被接続体に対して相対的に移動させるも
のである。

【００２５】この第８の態様によれば、前記５の態様と
同様に、探針の先端と被接続体との間の接触抵抗を常に
一定にすることができ、精度の良い測定や給電等が可能
となる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるプローブ装置
及び微小領域に対する電気的接続方法について、図面を
参照して説明する。

【００２７】図１は、本発明の一実施の形態によるプロ
ーブ装置を示す概略構成図である。本実施の形態による
プローブ装置は、半導体デバイスやマイクロマシーン等
の被接続体１の微小領域に対して接触による電気的接続
を行うものであり、カンチレバー２を備えている。該カ
ンチレバー２は、先端側領域に探針２ａを有するレバー
部２ｂと、該レバー部２ｂを支持する支持体２ｃとを有
している。探針２ａの先端は、導電性を有している。ま
た、カンチレバー２は、探針２ａの先端から支持体２ｃ
側に至る導電路を有している。レバー部４は、例えば、
０．１〜１００Ｎ／ｍ程度のばね定数を有することが好
ましい。

【００２８】ここで、カンチレバー２の一例について、
図２を参照して説明する。図２はカンチレバー２の一例
を示す図であり、図２（ａ）はその概略平面図、図２
（ｂ）はその概略断面図である。なお、理解を容易にす
るため、図２（ｂ）は、図２（ａ）中のＡ−Ａ線断面と
図２（ａ）中のＢ−Ｂ線断面とを合成したものを示して
いる。

【００２９】本例によるカンチレバー２では、レバー部
２ｂは、図２に示すように、酸化珪素膜２１と、該酸化
珪素膜２１上に積層されたシリコン層２２と、該シリコ
ン層２２内の上面側に形成されたボロン拡散層２３と、
シリコン層２２上に形成された酸化珪素膜２４と、ボロ
ン拡散層２３上に形成された酸化珪素膜２５とから構成
され、略々コ字状に構成されている。ボロン拡散層２３
はピエゾ抵抗の一種であり、本実施の形態では、ボロン
拡散層２３が、レバー部２ｂに形成され加えられた圧力
に応じて抵抗値が変化する抵抗体を構成している。した
がって、本例では、ボロン拡散層２３が、レバー部２ｂ
の撓みを検出する撓み検出手段を構成している。

【００３０】また、本例によるカンチレバー２では、探
針２ａは、シリコン層２２の突起部分２２ａと、該突起
部分２２ａ上の酸化珪素膜２４，２５の部分と、更にこ
の上に形成された導電膜２６とから構成されている。レ
バー部２ｂの酸化珪素膜２５上には、導電膜２６と電気
的に接続された配線パターン２７が形成されている。

【００３１】さらに、本例によるカンチレバー２では、
支持体２ｃは、シリコン層２８と、該シリコン層２８上
に延在した酸化珪素膜２１，２２、シリコン層２５及び
ボロン拡散層２３の部分と、シリコン層２８の下面に形
成された酸化珪素膜２９，３０とから構成されている。
前記配線パターン２７は支持体２ｃ上にも延びて、支持
体２ｃの酸化珪素膜２５上に形成された外部との電気的
接続のための電極パターン（電極パッド）３１に接続さ
れている。本例では、導電膜２６、配線パターン２７及
び電極パターンが、探針２ａの先端から支持体２ｃ側に
至る導電路を構成している。また、酸化珪素膜２５に
は、支持体２ｃ上に延在したボロン拡散層２３の部分に
電気的接続を行うための開口２５ａ，２５ｂが形成さ
れ、これらの開口２５ａ，２５ｂを介してボロン拡散層
２３と接続されるように、配線パターン３２，３３が支
持体２ｃの酸化珪素膜２５上にそれぞれ形成されてい
る。配線パターン３２，３３は、支持体２ｃの酸化珪素
膜２５上に形成された外部との電気的接続のための電極
パターン３４，３５にそれぞれ接続されている。

【００３２】なお、本例では、導電膜２６、配線パター
ン２７及び電極パターン３１は、同一の導電材料により
連続して形成されている。同様に、配線パターン３２及
び電極パターン３４は同一の導電材料により連続して形
成され、配線パターン３３及び電極パターン３５は同一
の導電材料により連続して形成されている。

【００３３】次に、図２に示すカンチレバー２の製造方
法の一例について、図３乃至図５を参照して説明する。
図３は、図２に示すカンチレバー２の製造工程の一例を
示す概略断面図（図２（ｂ）に対応する合成した概略断
面図）である。図４は、図３に示す製造工程に引き続く
製造工程を示す概略断面図（図２（ｂ）に対応する合成
した概略断面図）である。図５は、図３及び図４に示す
製造工程の一部の工程を示す概略平面図である。図５
（ａ）は図３（ｃ）と同一の工程を示し、図５（ｂ）は
図４（ａ）と同一の工程を示し、図５（ｃ）は図４
（ｃ）と同一の工程を示している。なお、図３乃至図５
において、図２中の各要素に対応する要素には、同一符
号を付している。

【００３４】まず、シリコン基板２８上に酸化珪素膜２
１が形成され、該酸化珪素膜２１上にシリコン層２２が
形成された積層基板４０を用意する（図３（ａ））。こ
の積層基板４０としては、いわゆるＳＯＩ基板として市
販されているウエハを用いることができる。なお、前記
積層基板４０では、（１１１）面のシリコン基板２８及
び（１００）面のシリコン層２２が用いられている。

【００３５】次に、この基板上にフォトレジストを塗布
した後にこれをパターニングして、探針２ａに対応する
部分のフォトレジスト４１（図３（ｂ）参照）のみを残
す。

【００３６】その後、ＳＦ₆とＣ₂ＣｌＦ₅の混合ガスを
用いてシリコン層２２をドライエッチングする。このと
き、フォトレジスト４１の下にあるシリコンを残してシ
リコン層２２がエッチングされるため、フォトレジスト
４１の下部は最初に柱状になるが、更にエッチングを続
けるとサイドエッチングが進行し、針状の形をしたシリ
コンの突起部分２２ａが残り、フォトレジスト４１が除
去される。この時点でエッチングを止める（図３
（ｂ））。

【００３７】次いで、ＣＶＤ法等によりシリコン層２２
上面及びシリコン基板２８の下面に酸化珪素膜２４，２
９をそれぞれ形成し、酸化珪素膜２４をフォトリソエッ
チング法によりレバー部２ｂの形状に合わせてパターニ
ングする（図３（ｃ）、図５（ａ））。その後、酸化珪
素膜２４をマスクとしてシリコン層２２をエッチング除
去し、酸化珪素膜２４の下方のシリコン層２２のみを残
す（図３（ｄ））。

【００３８】次に、ボロン拡散層２３に相当する所望の
領域の酸化珪素膜２４を、フォトリソエッチング法によ
り除去し、これにより露出したシリコン層２２にボロン
をドープし、シリコン層２２内の上面側にボロン拡散層
２３を形成する（図４（ａ）、図５（ｂ））。

【００３９】その後、図４（ａ）及び図５（ｂ）に示す
状態の基板の両面に再びＣＶＤ法等により酸化珪素膜２
５，３０を形成する（図４（ｂ））。次いで、フォトリ
ソエッチング法により、酸化珪素膜２５をレバー部２ｂ
及び支持体２ｃの形状に合わせてパターニングするとと
もに、酸化珪素膜２５にボロン拡散層２３に電気的接続
を行うための開口２５ａ，２５ｂを形成し、また、酸化
珪素膜２９，３０を支持体２ｃの形状に合わせてパター
ニングする（図４（ｃ）、図５（ｃ））。

【００４０】次に、酸化珪素膜２５の上面に金、白金、
アルミニウム等の金属層をリフトオフ法などによりパタ
ーニングすることによって、前記導電膜２６、配線パタ
ーン２７，３２，３３及び電極パターン３１，３４，３
５を形成する（図４（ｄ））。

【００４１】最後に、図４（ｄ）に示す状態の基板を加
熱したテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド溶
液等のシリコンエッチング液に浸し、不要なシリコン部
分のみを溶出する。これにより、図２に示すカンチレバ
ー２が完成する。なお、その後、必要に応じて、レバー
部２ｂの部分の酸化珪素膜２１を除去してもよい。

【００４２】再び図１を参照すると、本実施の形態によ
るプローブ装置では、カンチレバー２を被接続体１に対
して移動させる移動装置としての３次元マニピュレータ
（図示せず）に取り付けられている。すなわち、本実施
の形態では、３次元マニピュレータのチャック５１に取
付自在の金属棒５２の先端にマーコール製のセラミック
からなるカンチレバーホルダー５３が設けられ、該カン
チレバーホルダー５３によりカンチレバー２が保持され
ている。該カンチレバーホルダー５３は、カンチレバー
２を図１中の矢印Ｘ方向に移動させる微動機構としての
圧電アクチュエータ５４を有しており、該圧電アクチュ
エータ５４を介してカンチレバー２の支持体２ａを着脱
自在に保持できるように構成されている。もっとも、マ
ニピュレータの性能にもよるが、圧電アクチュエータ５
４は必ずしも設ける必要はない。

【００４３】また、本実施の形態によるプローブ装置
は、図１に示すように、カンチレバー２の前記電極パタ
ーン３４，３５間の抵抗値（すなわち、ボロン拡散層２
３の抵抗値）に応じた検出信号（この信号は、カンチレ
バー２のレバー部２ｂの撓み、すなわち、カンチレバー
２の探針２ａの先端と被接続体１との間の接触圧を示す
ことになる。）を発生する信号処理部５５を備えてい
る。該信号処理部５５としては、例えば、直流電圧でバ
イアスされたホイートストンブリッジを用いることがで
きる。

【００４４】さらに、本実施の形態によるプローブ装置
は、図２に示すように、キーボード等の操作部５６と、
前記信号処理部５５からの検出信号及び操作部５６から
の指令信号に基づいて、前記マニピュレータのアクチュ
エータ及び圧電アクチュエータ５４を制御する制御部５
７とを備えている。制御部５７は、操作部５６からの指
令信号に応じて、カンチレバー２の探針２ａの先端が被
接続体１の所望の箇所に接触するように、前記マニピュ
レータのアクチュエータ及び圧電アクチュエータ５４を
制御する。このとき、信号処理部５５からの検出信号が
変化したとき（すなわち、探針２ａの先端が被接続体１
に接触し始めたとき）に、圧電アクチュエータ２ａによ
る微動動作に切り換えてカンチレバーを微動させる。そ
して、信号処理部５５からの検出信号が所定レベルとな
ったとき（すなわち、探針２ａの接触圧が所望の圧力と
なったとき）にカンチレバー２の移動を停止させ、探針
２ａの先端の被接続体１への接触動作を終了する。

【００４５】本実施の形態によるプローブ装置によれ
ば、カンチレバー２の前記電極パターン３１に測定回路
や給電回路等を予め電気的に接続しておく。そして、前
述した接触動作により、カンチレバー２の探針２ａの先
端を被接続体１に接触させる。電極パターン３１は、配
線パターン２７を介して探針２ａの先端を構成する導電
膜こ２６ａに接続されているので、前記測定回路や給電
回路等を被接続体１の所望の箇所（微小領域）に対して
電気的に接続されることになる。したがって、例えば、
図１に示すように、２つのプローブ装置（図１では、１
つのプローブ装置は、そのカンチレバー２のみを示して
いる）を用いれば、被接続体１の２点間の電気抵抗等を
測定することができる。

【００４６】そして、本実施の形態では、カンチレバー
２のレバー部２ｂの撓み（すなわち、探針２ａの接触
圧）を示す前記検出信号に基づいて、前述したようにカ
ンチレバーの移動を制御しているので、接触のためのカ
ンチレバー２の移動の過程においても被接続体１に加わ
る力を必要最小限に抑えることができるとともに、最終
的に探針２ａの接触圧が所望の圧力となるようにするこ
とができる。このため、被接続体１の損傷を効果的に防
止することができるとともに、探針２ａの先端と被接続
体１との間の接触抵抗を常に一定にすることができて精
度の良い測定や給電等が可能となる。もっとも、本発明
では、必ずしもカンチレバー２のレバー部２ｂの撓みを
検出して前述したような制御を行わなくてもよい。その
場合であっても、従来のプローブ装置で用いられていた
先鋭な棒状の金属製の針の場合と異なり、カンチレバー
２の探針２ａの先端を被接続体１に接触させても、カン
チレバー２のレバー部２ａが撓むので、その撓みにより
被接続体１に大きな力が加わらなくなり、被接続体１の
損傷を防止することができる。

【００４７】また、本実施の形態によるプローブ装置で
は、カンチレバー２のレバー部４ａ自身が撓み検出手段
としてのボロン拡散層２３を有しているので、光てこ法
や光干渉法等による撓み検出手段を採用する場合に比べ
て、（１）光学系の位置合わせ等が不要になる、（２）
撓み検出のための空間の占有がほとんどない、（３）プ
ローブ装置を複数同時に用いて被接続体の複数の箇所に
同時に電気的接続を行うような場合においてこれらの箇
所間の間隔を狭めることができる、（４）被接続体１で
なくカンチレバー１の方を移動させることができて被接
続体１の電気的な接続箇所の位置に制約がなくなる、な
どの利点が得られる。もっとも、本発明では、撓み検出
手段として、光てこ光や光干渉法等によるものを採用し
てもよい。

【００４８】さらに、本実施の形態によるプローブ装置
では、カンチレバー２が原子間力顕微鏡等のカンチレバ
ーと同様に半導体製造技術を用いて製造されたものであ
るので、探針２ａの先端を十分に微小にすることができ
るとともに、カンチレバー２のレバー部４を小型化する
ことができて複数のプローブ装置による被接続体への接
触箇所間の距離を十分に近づけることができる。また、
探針２ａの形状を工夫することにより、先端を観察し易
くすることができ、例えば、電子顕微鏡下で０．１ミク
ロン以内の精度で探針を所望の位置に接触させることも
可能であり、サンプルに１ミクロン以下の距離に、複数
のプローブ装置の探針２ａ先端を接触させて、局所的な
電気的性質を調べるなどが可能となる。

【００４９】以上、本発明の一実施の形態について説明
したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものでは
ない。

【００５０】例えば、図１中のカンチレバー２として、
図２に示すカンチレバーに代えて、図６に示すカンチレ
バーを採用することもできる。図６は、カンチレバー２
の他の例を示す図であり、図６（ａ）はその概略平面
図、図６（ｂ）はその概略断面図である。

【００５１】本例によるカンチレバー２では、レバー部
２ｂは、図６に示すように、窒化珪素膜６１，６２と、
該窒化珪素膜６２上に形成されたタンタル層６３と、該
タンタル層６３上に形成された下部電極としての白金層
６４と、該白金層６４上に形成された圧電又は電歪特性
を有する薄膜としてのＰＺＴ（ジルコニウム酸チタン酸
鉛）膜６５と、該ＰＺＴ膜６５上に形成された上部電極
としての白金層６６と、窒化珪素膜６１の下面に形成さ
れた導電膜６７とから構成されている。本例では、ＰＺ
Ｔ膜６５が、レバー部２ｂに形成されレバー部２ｂの撓
みを検出する撓み検出手段を構成している。なお、前記
膜６５の材料としては、ＰＺＴに代えて、チタン酸ジル
コニウム酸塩−酸化ランタン固溶体、ニオブ酸マグネシ
ウム酸鉛−チタン酸鉛固溶体、チタン酸バリウムなどを
用いてもよい。下部電極６４としては、薄膜形成時の熱
処理に耐えること、窒化珪素膜６２等のレバー部１６ｂ
の基材と強固に結合することなどが要求されるため、前
述したように白金を主原料とすることが好ましい。さら
にこれらの２つの条件に関して特性を向上させるため、
バッファ層として前記タンタル層６３（タンタルに代え
てチタン等でもよい）を形成することが好ましい。

【００５２】また、本例によるカンチレバー２では、探
針２ｂは、前記窒化珪素膜６２の一部と、前記導電膜６
７の一部とから構成されている。また、本例では、支持
体２ｃは、シリコン層６８と、該シリコン層６８上に延
在した窒化珪素膜６１，６２等の部分と、シリコン層６
８下面の窒化珪素膜６９，７０と、導電膜６７の一部と
から構成されている。

【００５３】次に、図６に示すカンチレバー２の製造方
法の一例について、図７を参照して説明する。図７は、
図６に示すカンチレバー２の製造工程の一例を示す概略
断面図である。

【００５４】まず、（１００）面方位のシリコン基板６
８の両面にＣＶＤ法により窒化珪素膜６１，６９を成膜
し、この膜６１の一部に反応性ドライエッチングにより
窓６１ａを開け、この窓６１ａから水酸化カリウムを用
いた異方性エッチングによりシリコン基板６８にトレン
チ６８ａを作る（図７（ａ））。次に、図７（ａ）に示
す状態の基板の両面にＣＶＤ法により再び窒化珪素膜６
２，７０を成膜する（図７（ｂ））。その後、窒化珪素
膜６２上にフォトリソグラフィによりタンタル層６３を
０．１μｍの厚みで形成し、さらにその上に白金層６４
を０．１μｍの厚みで形成する。次いで、この上にスパ
ッタ法によりＰＺＴ膜６５を１μｍの厚みで形成した後
に、白金層６６を形成する（図７（ｃ））。その後、窒
化珪素膜６１，６２，６９，４０を所望の形状にパター
ニングし（図７（ｄ））、異方性エッチングにてシリコ
ン基板６８を支持体２ｃに相当する部分以外を除去す
る。最後に、図７（ａ）に示す状態の基板の下面の全面
に金属膜６７を真空蒸着等により形成する。これによ
り、図６に示すカンチレバーが完成する。

【００５５】なお、本例では、ＰＺＴ膜６５として前述
したようにスパッタ法により作製されたＰＺＴ膜が用い
られているが、この膜６５として、圧電定数が劣りかつ
不安定なゾルゲル法により作製されたＰＺＴ膜や、物性
的に圧電定数が低いＺｎＯを用いてもよい。

【００５６】なお、走査型プローブ顕微鏡において知ら
れているカンチレバーに対して、探針の先端に導電性を
持たせたり、探針の先端から支持体側に至る導電路を形
成したりするなどの変形を加えることにより、本発明で
用いることができるカンチレバーを提供することができ
る。また、走査型プローブ顕微鏡において知られている
探針先鋭化技術を適用することにより、探針を一層先鋭
化することもできる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被接続体の損傷を防止することができる。また、本発明
によれば、被接続体に対する接触抵抗を一定に保つこと
ができる。さらに、本発明によれば、被接続体に接触す
る部分の先端が十分に微小であるとともに、複数のプロ
ーブ装置による被接続体への接触箇所間の距離を十分に
近づけることができるプローブ装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態によるプローブ装置を示
す概略構成図である。

【図２】カンチレバーの一例を示す図であり、図２
（ａ）はその概略平面図、図２（ｂ）はその概略断面図
である。

【図３】図２に示すカンチレバーの製造工程の一例を示
す概略断面図である。

【図４】図３に示す製造工程に引き続く製造工程を示す
概略断面図である。

【図５】図３及び図４に示す製造工程の一部の工程を示
す概略平面図である。

【図６】カンチレバーの他の例を示す図であり、図６
（ａ）はその概略平面図、図６（ｂ）はその概略断面図
である。

【図７】図６に示すカンチレバーの製造工程の一例を示
す概略断面図である。

【符号の説明】

１被接続体２カンチレバー２ａ探針２ｂレバー部２ｃ支持体２６，６７導電膜２３ボロン拡散層２３２７，３２，３３配線パターン３１，３４，３５電極パターン６５ＰＺＴ膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被接続体の微小領域に対して接触による
電気的接続を行うプローブ装置において、先端側領域に
探針を有するレバー部と、該レバー部を支持する支持体
とを有するカンチレバーを備え、前記探針の先端が導電
性を有し、前記カンチレバーは、前記探針の先端から前
記支持体側に至る導電路を更に有することを特徴とする
プローブ装置。
【請求項２】前記レバー部の撓みを検出する撓み検出
手段を更に備えたことを特徴とする請求項１記載のプロ
ーブ装置。
【請求項３】前記レバー部が前記撓み検出手段を有す
ることを特徴とする請求項２記載のプローブ装置。
【請求項４】前記撓み検出手段が、前記レバー部に形
成され加えられた圧力に応じて抵抗値が変化する抵抗体
あるいは前記レバー部に形成された圧電又は電歪特性を
有する薄膜を含むことを特徴とする請求項３記載のプロ
ーブ装置。
【請求項５】前記カンチレバーを前記被接続体に対し
て相対的に移動させる移動手段と、前記撓み検出手段か
らの検出信号に基づいて、前記微小領域に対する前記探
針の接触圧が所望の圧力となるように、前記移動手段を
制御する制御手段と、を更に備えたことを特徴とする請
求項２乃至４のいずれかに記載のプローブ装置。
【請求項６】前記カンチレバーが半導体製造技術を用
いて製造されたものであることを特徴とする請求項１乃
至５のいずれかに記載のプローブ装置。
【請求項７】先端側領域に探針を有するレバー部と、
該レバー部を支持する支持体とを有するカンチレバーで
あって、前記探針の先端が導電性を有し、前記探針の先
端から前記支持体側に至る導電路を有するカンチレバー
を用い、前記探針の先端を被接続体の微小領域に接触さ
せることにより、前記微小領域に接触による電気的な接
続を行うことを特徴とする微小領域に対する電気的接続
方法。
【請求項８】前記レバー部の撓みを検出し、その検出
信号に基づいて、前記探針の接触圧が所望の圧力となる
ように、前記カンチレバーを前記被接続体に対して相対
的に移動させることを特徴とする請求項７記載の微小領
域に対する電気的接続方法。