JP2000035396A - 微小突起を有するプローブ、及びその製造方法 - Google Patents
微小突起を有するプローブ、及びその製造方法Info
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- Y10S977/879—Material
Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、Ｓ／Ｎ比の向上により優れた光検出
の分解能を発揮することができ、あるいは優れた温度検
出の分解能を発揮することができ、また、再現性良く均
一な形状で、且つ先端を鋭利に形成することができ、生
産性の向上と製造コストの低減を図ることが可能な微小
突起を有するプローブ、及びその製造方法を提供するこ
とを目的としている。 【解決手段】本発明は、内部に空隙を有する少なくとも
一つ以上の微小突起を、基板上または弾性体上に形成さ
れた電気的に独立した２つの接合層にまたがって接合し
てなるプローブまたはその製造方法であって、該微小突
起は接合界面を有する少なくとも互いに異なる２層の材
料層からなり、該２層のそれぞれの材料層が電気的に独
立するように前記２つの接合層のいずれかに接続して構
成されていることを特徴とするものである。
の分解能を発揮することができ、あるいは優れた温度検
出の分解能を発揮することができ、また、再現性良く均
一な形状で、且つ先端を鋭利に形成することができ、生
産性の向上と製造コストの低減を図ることが可能な微小
突起を有するプローブ、及びその製造方法を提供するこ
とを目的としている。 【解決手段】本発明は、内部に空隙を有する少なくとも
一つ以上の微小突起を、基板上または弾性体上に形成さ
れた電気的に独立した２つの接合層にまたがって接合し
てなるプローブまたはその製造方法であって、該微小突
起は接合界面を有する少なくとも互いに異なる２層の材
料層からなり、該２層のそれぞれの材料層が電気的に独
立するように前記２つの接合層のいずれかに接続して構
成されていることを特徴とするものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、微小突起を有する
プローブ、及びその製造方法に関し、特に近視野走査光
学顕微鏡に用いるエバネッセント波検出用の微小突起を
有するプローブとその製造方法に関し、さらに詳しく
は、先端曲率が小さく上記の用途に優れた特性を発揮
し、マルチ化が容易であり、高い量産性によって製造で
きる微小突起を有するプローブとその製造方法に関す
る。
プローブ、及びその製造方法に関し、特に近視野走査光
学顕微鏡に用いるエバネッセント波検出用の微小突起を
有するプローブとその製造方法に関し、さらに詳しく
は、先端曲率が小さく上記の用途に優れた特性を発揮
し、マルチ化が容易であり、高い量産性によって製造で
きる微小突起を有するプローブとその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】最近、導体の表面原子の電子構造を直接
観察できる走査型トンネル顕微鏡（以下、「ＳＴＭ」と
いう）が開発されて［Ｇ．Ｂｉｎｎｉｇ ｅｔ ａｌ．
Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．，４９，５７（１９８
３）］単結晶、非晶質を問わず実空間像の高い分解能で
測定ができるようになって以来、走査型プローブ顕微鏡
（以下、「ＳＰＭ」という）が材料の微細構造評価の分
野で盛んに研究されるようになってきた。ＳＰＭとして
は、微小突起（探針）を有するプローブを評価する試料
に近接させることにより得られるトンネル電流、原子間
力、磁気力、光等を用いて表面の構造を検出する走査型
トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）、原子間力顕微鏡（ＡＦ
Ｍ）、磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）、近視野走査光学顕微鏡
（ＮＳＯＭ）等がある。これらＳＰＭの中でＮＳＯＭ
は、従来の光学顕微鏡では不可能とされたλ／２以下の
位置分解能を、微小なビンホールから放射されるエバネ
ッセント光を利用して、試料表面の微細パターン形状等
を高い分解能で非破壊にて計測するものである。また、
ＮＳＯＭでは、生体や細胞等の従来観察が困難であった
材料を試料として用いることが可能であり、観察可能な
対象が多く、その応用範囲も広い。
観察できる走査型トンネル顕微鏡（以下、「ＳＴＭ」と
いう）が開発されて［Ｇ．Ｂｉｎｎｉｇ ｅｔ ａｌ．
Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．，４９，５７（１９８
３）］単結晶、非晶質を問わず実空間像の高い分解能で
測定ができるようになって以来、走査型プローブ顕微鏡
（以下、「ＳＰＭ」という）が材料の微細構造評価の分
野で盛んに研究されるようになってきた。ＳＰＭとして
は、微小突起（探針）を有するプローブを評価する試料
に近接させることにより得られるトンネル電流、原子間
力、磁気力、光等を用いて表面の構造を検出する走査型
トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）、原子間力顕微鏡（ＡＦ
Ｍ）、磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）、近視野走査光学顕微鏡
（ＮＳＯＭ）等がある。これらＳＰＭの中でＮＳＯＭ
は、従来の光学顕微鏡では不可能とされたλ／２以下の
位置分解能を、微小なビンホールから放射されるエバネ
ッセント光を利用して、試料表面の微細パターン形状等
を高い分解能で非破壊にて計測するものである。また、
ＮＳＯＭでは、生体や細胞等の従来観察が困難であった
材料を試料として用いることが可能であり、観察可能な
対象が多く、その応用範囲も広い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】エバネッセント波の検
出方法としては、以下の３つがある。第１の方法は、例
えば試料の裏面から試料表面で全反射条件を満たすよう
に照明光を入射させ、該照明光の照射により試料表面に
生じるエバネッセント波を微小な開口（ａｐｅｒｔｕｒ
ｅ）を有する微小突起を通じて検出する方法である
（Ｅ．Ｂｅｔｚｉｇ，ｅｔ ａｌ．，“Ｃｏ１ｌｅｃｔ
ｉｏｎ ｍｏｄｅ ｎｅａｒ−ｆｉｅｌｄ ｓｃａｎｎ
ｉｎｇ ｏｐｔｉｃａｌ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ”，Ａ
ｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１（２５），１９８
７，ｐｐ２０８８−２０９０）。この方法により、高分
解能のエバネッセント波の像を得ることができ、最も多
く、研究がなされている。しかしながら、この第１の方
法は、微小突起としては、ガラスピペットや光ファイバ
ーを先鋭化したものを用いており、機械研磨等により作
製するため、生産性が悪く、製造コストも高い、さら
に、開口の口径を再現性良く高精度に作製することが困
難であった。
出方法としては、以下の３つがある。第１の方法は、例
えば試料の裏面から試料表面で全反射条件を満たすよう
に照明光を入射させ、該照明光の照射により試料表面に
生じるエバネッセント波を微小な開口（ａｐｅｒｔｕｒ
ｅ）を有する微小突起を通じて検出する方法である
（Ｅ．Ｂｅｔｚｉｇ，ｅｔ ａｌ．，“Ｃｏ１ｌｅｃｔ
ｉｏｎ ｍｏｄｅ ｎｅａｒ−ｆｉｅｌｄ ｓｃａｎｎ
ｉｎｇ ｏｐｔｉｃａｌ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ”，Ａ
ｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１（２５），１９８
７，ｐｐ２０８８−２０９０）。この方法により、高分
解能のエバネッセント波の像を得ることができ、最も多
く、研究がなされている。しかしながら、この第１の方
法は、微小突起としては、ガラスピペットや光ファイバ
ーを先鋭化したものを用いており、機械研磨等により作
製するため、生産性が悪く、製造コストも高い、さら
に、開口の口径を再現性良く高精度に作製することが困
難であった。
【０００４】第２の方法は、開口を用いずに、ＡＦＭに
用いるシリコン窒化膜からなる微小突起付き薄膜カンチ
レバーを利用して、エバネッセント波の散乱光を検出す
る方法である（Ｎ．Ｆ．ｖａｎ Ｈｕｌｓｔ，ｅｔ ａ
ｌ．，“Ｎｅａｒ−ｆｉｅｌｄ Ｏｐｔｉｃａｌ ｍｉ
ｃｒｏｓｃｏｐｅ ｕｓｉｎｇ ａ ｓｉｌｉｃｏｎ−
ｎｉｔｒｉｄｅ ｐｒｏｂｅ”，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．
Ｌｅｔｔ．６２（５），１９９３，ｐｐ４６１−４６
３）。上記方法に用いる微小突起及びその製造方法とし
て、半導体製造プロセス技術を使い単結晶シリコンを用
いて異方性エッチングにより形成した微小突起が知られ
ている（米国特許第５，２２１，４１５号明細書）。こ
の微小突起の形成方法は、図１１に示すように、まず、
二酸化シリコン５１０、５１２のマスクを被覆したシリ
コンウエハ５１４に異方性エッチングによりピット５１
８を設け、このピットを微小突起の雌型とし、二酸化シ
リコン５１０、５１２を除去し、次に全面に窒化シリコ
ン層５２０、５２１を被覆し片持ち梁（カンチレバー）
及び微小突起となるピラミッド状ピット５２２を形成
し、片持ち梁状にパターニングした後、裏面の窒化シリ
コン層５２１を除去しソウカット５３４とＣｒ層５３２
を設けたガラス板５３０と窒化シリコン層５２０を接合
し、シリコンウエハ５１４をエッチング除去することに
よりマウンティングブロック５４０に転写された窒化シ
リコンからなる、微小突起とカンチレバーからなる、プ
ローブを作製するものである。（光てこ式ＡＦＭに用い
る場合、最後に、裏面に反射膜となる金属膜５４２を形
成する。）この方法の微小突起は先鋭な先端形状を有
し、生産性及び作製再現性が高い。しかしながら、この
第２の方法は、第１の方法による開口付き微小突起にて
測定したＮＳＯＭ像に比べて分解能が低い。
用いるシリコン窒化膜からなる微小突起付き薄膜カンチ
レバーを利用して、エバネッセント波の散乱光を検出す
る方法である（Ｎ．Ｆ．ｖａｎ Ｈｕｌｓｔ，ｅｔ ａ
ｌ．，“Ｎｅａｒ−ｆｉｅｌｄ Ｏｐｔｉｃａｌ ｍｉ
ｃｒｏｓｃｏｐｅ ｕｓｉｎｇ ａ ｓｉｌｉｃｏｎ−
ｎｉｔｒｉｄｅ ｐｒｏｂｅ”，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．
Ｌｅｔｔ．６２（５），１９９３，ｐｐ４６１−４６
３）。上記方法に用いる微小突起及びその製造方法とし
て、半導体製造プロセス技術を使い単結晶シリコンを用
いて異方性エッチングにより形成した微小突起が知られ
ている（米国特許第５，２２１，４１５号明細書）。こ
の微小突起の形成方法は、図１１に示すように、まず、
二酸化シリコン５１０、５１２のマスクを被覆したシリ
コンウエハ５１４に異方性エッチングによりピット５１
８を設け、このピットを微小突起の雌型とし、二酸化シ
リコン５１０、５１２を除去し、次に全面に窒化シリコ
ン層５２０、５２１を被覆し片持ち梁（カンチレバー）
及び微小突起となるピラミッド状ピット５２２を形成
し、片持ち梁状にパターニングした後、裏面の窒化シリ
コン層５２１を除去しソウカット５３４とＣｒ層５３２
を設けたガラス板５３０と窒化シリコン層５２０を接合
し、シリコンウエハ５１４をエッチング除去することに
よりマウンティングブロック５４０に転写された窒化シ
リコンからなる、微小突起とカンチレバーからなる、プ
ローブを作製するものである。（光てこ式ＡＦＭに用い
る場合、最後に、裏面に反射膜となる金属膜５４２を形
成する。）この方法の微小突起は先鋭な先端形状を有
し、生産性及び作製再現性が高い。しかしながら、この
第２の方法は、第１の方法による開口付き微小突起にて
測定したＮＳＯＭ像に比べて分解能が低い。
【０００５】第３の方法は、前記２つの方法が微小突起
を光のピックアップとして用い微小突起上部に配置した
光電子増倍管の光検出部により検出するものであるのに
対して、薄膜カンチレバー上のフォトダイオードにて直
接エバネッセント波の散乱光を検出する方法である
（Ｓ．Ａｋａｍｉｎｅ，ｅｔ ａｌ．，“Ｄｅｖｅｌｏ
ｐｍｅｎｔ ｏｆ ａ ｍｉｃｒｏｐｈｏｔｏｃａｎｔ
ｉｌｅｖｅｒ ｆｏｒ ｎｅａｒ−ｆｉｅｌｄ ｓｃａ
ｎｎｉｎｇ ｏｐｔｉｃａｌ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐ
ｙ”，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ＩＥＥＥ Ｍｉｃｒｏ
Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ
ｓ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ １９９５，ｐ１４５−１５
０）。図１２に微小突起の断面図を示す。この微小突起
は、シリコン基板６００により一方を支持されたｐ層６
０１のシリコンの薄膜カンチレバーと、該薄膜カンチレ
バーの先端に、ｎ層６０２を形成して作製したｐ−ｎ接
合６０３のフォトダイオードと、該フォトダイオードで
検出した散乱光の信号を取り出す二酸化シリコン膜６０
４上に設けたＡｌメタル配線６０５よりなる。カンチレ
バーを作製する際に用いたエッチストップ層６０６が薄
膜カンチレバー下面にある。カンチレバー自由端にフォ
トダイオードの光検出部を設けたことにより光検出部と
試料との間を近接させることができ、ＳＮ比を向上で
き、これにより分解能を向上させることが可能となっ
た。さらに、システム構成を簡略化することも可能とな
った。しかしながら、この第３の方法は、図１２に示す
ように、微小突起先端として、薄膜カンチレバーの先端
を用いており、薄膜カンチレバーをフォトリソグラフィ
プロセスとエッチングにより作製するため、第２の微小
突起と比べ、微小突起形状の再現性に乏しく、また作製
したロット間で同一形状の先端を得ることが困難であっ
た。
を光のピックアップとして用い微小突起上部に配置した
光電子増倍管の光検出部により検出するものであるのに
対して、薄膜カンチレバー上のフォトダイオードにて直
接エバネッセント波の散乱光を検出する方法である
（Ｓ．Ａｋａｍｉｎｅ，ｅｔ ａｌ．，“Ｄｅｖｅｌｏ
ｐｍｅｎｔ ｏｆ ａ ｍｉｃｒｏｐｈｏｔｏｃａｎｔ
ｉｌｅｖｅｒ ｆｏｒ ｎｅａｒ−ｆｉｅｌｄ ｓｃａ
ｎｎｉｎｇ ｏｐｔｉｃａｌ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐ
ｙ”，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ＩＥＥＥ Ｍｉｃｒｏ
Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ
ｓ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ １９９５，ｐ１４５−１５
０）。図１２に微小突起の断面図を示す。この微小突起
は、シリコン基板６００により一方を支持されたｐ層６
０１のシリコンの薄膜カンチレバーと、該薄膜カンチレ
バーの先端に、ｎ層６０２を形成して作製したｐ−ｎ接
合６０３のフォトダイオードと、該フォトダイオードで
検出した散乱光の信号を取り出す二酸化シリコン膜６０
４上に設けたＡｌメタル配線６０５よりなる。カンチレ
バーを作製する際に用いたエッチストップ層６０６が薄
膜カンチレバー下面にある。カンチレバー自由端にフォ
トダイオードの光検出部を設けたことにより光検出部と
試料との間を近接させることができ、ＳＮ比を向上で
き、これにより分解能を向上させることが可能となっ
た。さらに、システム構成を簡略化することも可能とな
った。しかしながら、この第３の方法は、図１２に示す
ように、微小突起先端として、薄膜カンチレバーの先端
を用いており、薄膜カンチレバーをフォトリソグラフィ
プロセスとエッチングにより作製するため、第２の微小
突起と比べ、微小突起形状の再現性に乏しく、また作製
したロット間で同一形状の先端を得ることが困難であっ
た。
【０００６】そこで、本発明は、上記従来技術の有する
課題を解決し、Ｓ／Ｎ比の向上により優れた光検出の分
解能を発揮することができ、あるいは優れた温度検出の
分解能を発揮することができる微小突起を有するプロー
ブ、及びその製造方法を提供することを目的としてい
る。また、本発明は、再現性良く均一な形状で、且つ先
端を鋭利に形成することができ、生産性の向上と製造コ
ストの低減を図ることが可能な微小突起を有するプロー
ブ、及びその製造方法を提供することを目的としてい
る。
課題を解決し、Ｓ／Ｎ比の向上により優れた光検出の分
解能を発揮することができ、あるいは優れた温度検出の
分解能を発揮することができる微小突起を有するプロー
ブ、及びその製造方法を提供することを目的としてい
る。また、本発明は、再現性良く均一な形状で、且つ先
端を鋭利に形成することができ、生産性の向上と製造コ
ストの低減を図ることが可能な微小突起を有するプロー
ブ、及びその製造方法を提供することを目的としてい
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するため、微小突起を有するプローブ、及びその製造
方法を、つぎのように構成したことを特徴とするもので
ある。すなわち、本発明のプローブは、内部に空隙を有
する少なくとも一つ以上の微小突起を、基板上または弾
性体上に形成された電気的に独立した２つの接合層にま
たがって接合してなるプローブであって、該微小突起は
接合界面を有する少なくとも互いに異なる２層の材料層
からなり、該２層のそれぞれの材料層が電気的に独立す
るように前記２つの接合層のいずれかに接続されている
ことを特徴としている。また、本発明のプローブは、前
記プローブは、ある物理現象が前記接合界面に作用する
ことにより生ずる２次的な現象を検出し、該物理現象を
測定することを特徴としている。また、本発明のプロー
ブは、前記微小突起の２層の材料層を、互いに導電型の
異なる半導体層で形成し、光検出するようにしたことを
特徴としている。また、本発明のプローブは、前記半導
体層が、非晶質半導体材料からなることを特徴としてい
る。また、本発明のプローブは、前記微小突起表面の突
起先端部以外に遮光層を有することを特徴としている。
また、本発明のプローブは、前記微小突起の先端部に微
小突起内部の空隙につながる微小開口を形成し、光検出
するように構成されていることを特徴としている。ま
た、本発明のプローブは、前記微小開口から光を照射す
る手段を有することを特徴としている。また、本発明の
プローブは、前記微小突起の２層の材料層を、一方を金
属層で他方を半導体層で形成し、光検出するようにした
ことを特徴としている。また、本発明のプローブは、前
記微小突起の２層の材料層を、共に金属層で形成し、温
度検出するようにしたことを特徴としている。
成するため、微小突起を有するプローブ、及びその製造
方法を、つぎのように構成したことを特徴とするもので
ある。すなわち、本発明のプローブは、内部に空隙を有
する少なくとも一つ以上の微小突起を、基板上または弾
性体上に形成された電気的に独立した２つの接合層にま
たがって接合してなるプローブであって、該微小突起は
接合界面を有する少なくとも互いに異なる２層の材料層
からなり、該２層のそれぞれの材料層が電気的に独立す
るように前記２つの接合層のいずれかに接続されている
ことを特徴としている。また、本発明のプローブは、前
記プローブは、ある物理現象が前記接合界面に作用する
ことにより生ずる２次的な現象を検出し、該物理現象を
測定することを特徴としている。また、本発明のプロー
ブは、前記微小突起の２層の材料層を、互いに導電型の
異なる半導体層で形成し、光検出するようにしたことを
特徴としている。また、本発明のプローブは、前記半導
体層が、非晶質半導体材料からなることを特徴としてい
る。また、本発明のプローブは、前記微小突起表面の突
起先端部以外に遮光層を有することを特徴としている。
また、本発明のプローブは、前記微小突起の先端部に微
小突起内部の空隙につながる微小開口を形成し、光検出
するように構成されていることを特徴としている。ま
た、本発明のプローブは、前記微小開口から光を照射す
る手段を有することを特徴としている。また、本発明の
プローブは、前記微小突起の２層の材料層を、一方を金
属層で他方を半導体層で形成し、光検出するようにした
ことを特徴としている。また、本発明のプローブは、前
記微小突起の２層の材料層を、共に金属層で形成し、温
度検出するようにしたことを特徴としている。
【０００８】また、本発明のプローブの製造方法は、微
小突起を有するプローブの製造方法であって、第１基板
に凹部を形成する工程と、前記第１基板における前記凹
部を含む表面に、剥離層を形成する工程と、前記剥離層
上に、互いに異なる２つの材料層と、該２つの材料層の
接合界面を有する微小突起部を形成する工程と、第２基
板に電気的に独立した２つの接合層を形成する工程と、
前記微小突起を、前記第２基板の前記２つの接合層上
に、前記２つの材料層のそれぞれが電気的に独立して該
２つの接合層のいずれかに接続されるように接合する工
程と、前記剥離層と前記微小突起との界面で剥離を行
い、前記第２基板の接合層上に微小突起を転写する工程
と、を少なくとも有することを特徴としている。また、
本発明のプローブの製造方法は、微小突起を有する弾性
体型プローブの製造方法であって、第１基板に凹部を形
成する工程と、前記第１基板における前記凹部を含む表
面に、剥離層を形成する工程と、前記剥離層上に、互い
に異なる２つの材料層とその接合界面を有する微小突起
部を形成する工程と、第２基板に弾性体となる構造体を
形成する工程と、前記弾性体となる構造体上に電気的に
独立した２つの接合層を形成する工程と、前記微小突起
を、前記第２基板の前記２つの接合層上に、前記２つの
材料層のそれぞれが電気的に独立して該２つの接合層の
いずれかに接続されるように接合する工程と、前記剥離
層と前記微小突起との界面で剥離を行い、前記第２基板
の接合層上に微小突起を転写する工程と、前記第２基板
の一部を除去して前記弾性体となる構造体から弾性体を
形成する工程と、を少なくとも有することを特徴として
いる。また、本発明のプローブの製造方法は、前記２つ
の材料層が、互いに導電型の異なる半導体層であること
を特徴としている。また、本発明のプローブの製造方法
は、前記２つの半導体層が、非晶質半導体材料からなる
ことを特徴としている。また、本発明のプローブの製造
方法は、前記微小突起の形成工程において、前記剥離層
と前記２つの材料層の間に遮光層を形成する工程を有す
ることを特徴としている。また、本発明のプローブの製
造方法は、前記微小突起の先端部に微小突起内部の空隙
につながる微小開口を形成する工程を有することを特徴
としている。また、本発明のプローブの製造方法は、前
記２つの材料層が、一方が金属層で他方が半導体層であ
ることを特徴としている。また、本発明のプローブの製
造方法は、前記２つの材料層が、共に金属層であること
を特徴としている。
小突起を有するプローブの製造方法であって、第１基板
に凹部を形成する工程と、前記第１基板における前記凹
部を含む表面に、剥離層を形成する工程と、前記剥離層
上に、互いに異なる２つの材料層と、該２つの材料層の
接合界面を有する微小突起部を形成する工程と、第２基
板に電気的に独立した２つの接合層を形成する工程と、
前記微小突起を、前記第２基板の前記２つの接合層上
に、前記２つの材料層のそれぞれが電気的に独立して該
２つの接合層のいずれかに接続されるように接合する工
程と、前記剥離層と前記微小突起との界面で剥離を行
い、前記第２基板の接合層上に微小突起を転写する工程
と、を少なくとも有することを特徴としている。また、
本発明のプローブの製造方法は、微小突起を有する弾性
体型プローブの製造方法であって、第１基板に凹部を形
成する工程と、前記第１基板における前記凹部を含む表
面に、剥離層を形成する工程と、前記剥離層上に、互い
に異なる２つの材料層とその接合界面を有する微小突起
部を形成する工程と、第２基板に弾性体となる構造体を
形成する工程と、前記弾性体となる構造体上に電気的に
独立した２つの接合層を形成する工程と、前記微小突起
を、前記第２基板の前記２つの接合層上に、前記２つの
材料層のそれぞれが電気的に独立して該２つの接合層の
いずれかに接続されるように接合する工程と、前記剥離
層と前記微小突起との界面で剥離を行い、前記第２基板
の接合層上に微小突起を転写する工程と、前記第２基板
の一部を除去して前記弾性体となる構造体から弾性体を
形成する工程と、を少なくとも有することを特徴として
いる。また、本発明のプローブの製造方法は、前記２つ
の材料層が、互いに導電型の異なる半導体層であること
を特徴としている。また、本発明のプローブの製造方法
は、前記２つの半導体層が、非晶質半導体材料からなる
ことを特徴としている。また、本発明のプローブの製造
方法は、前記微小突起の形成工程において、前記剥離層
と前記２つの材料層の間に遮光層を形成する工程を有す
ることを特徴としている。また、本発明のプローブの製
造方法は、前記微小突起の先端部に微小突起内部の空隙
につながる微小開口を形成する工程を有することを特徴
としている。また、本発明のプローブの製造方法は、前
記２つの材料層が、一方が金属層で他方が半導体層であ
ることを特徴としている。また、本発明のプローブの製
造方法は、前記２つの材料層が、共に金属層であること
を特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明は、上記したように２つの
異なる材料層と、その接合界面を有する微小突起を具備
したプローブであり、ある物理現象が該接合界面に作用
することにより生ずる２次的な現象を検出して、該物理
現象を測定することを特徴とするプローブである。この
ような手段で検出される物理現象としては、接合界面の
光起電力効果により検出される光や、接合界面の熱起電
力効果により検出される温度などが挙げられる。
異なる材料層と、その接合界面を有する微小突起を具備
したプローブであり、ある物理現象が該接合界面に作用
することにより生ずる２次的な現象を検出して、該物理
現象を測定することを特徴とするプローブである。この
ような手段で検出される物理現象としては、接合界面の
光起電力効果により検出される光や、接合界面の熱起電
力効果により検出される温度などが挙げられる。
【００１０】光検出プローブの一例として、導電型の異
なる２つの半導体層を有する微小突起を基板上、また
は、基板上に形成された弾性体上に搭載した光検出プロ
ーブを図１に示す。基板上に形成された接合層上にピラ
ミッド状の微小突起５が接合されている。微小突起５は
その内部の基板との間に空隙を有している。微小突起５
は互いに導電型の異なる第１半導体層５１と第２半導体
層５２とを有する。第１半導体層５１は第１接合補助層
６１を介して、または直接、第１接合層６３に接合され
る。第２半導体層５２は第２接合補助層６２を介して、
または直接、第２接合層６４に接合される。第１半導体
層５１と第２半導体層５２はその界面にｐｎ接合を有す
る。また、第１接合層６３及び第２接合層６４はそれぞ
れ第１配線６５及び第２配線６６に接続される。
なる２つの半導体層を有する微小突起を基板上、また
は、基板上に形成された弾性体上に搭載した光検出プロ
ーブを図１に示す。基板上に形成された接合層上にピラ
ミッド状の微小突起５が接合されている。微小突起５は
その内部の基板との間に空隙を有している。微小突起５
は互いに導電型の異なる第１半導体層５１と第２半導体
層５２とを有する。第１半導体層５１は第１接合補助層
６１を介して、または直接、第１接合層６３に接合され
る。第２半導体層５２は第２接合補助層６２を介して、
または直接、第２接合層６４に接合される。第１半導体
層５１と第２半導体層５２はその界面にｐｎ接合を有す
る。また、第１接合層６３及び第２接合層６４はそれぞ
れ第１配線６５及び第２配線６６に接続される。
【００１１】本発明によるプローブの製造工程を図２を
用いて説明する。まず、第１基板１の表面に凹部３を形
成する。これにはまず第１基板１に保護層２を形成し、
次に保護層２の所望の個所を、フォトリソグラフィーと
エッチングによりパターニングしてシリコンの一部を露
出させ、次に、結晶異方性エッチング等を用いてシリコ
ンをエッチングして凹部３を形成する方法が用いられ
る。保護層２としては二酸化シリコンや窒化シリコンを
用いることができる。第１基板１としては面方位（１０
０）の単結晶シリコン基板が望ましく、アルカリ性エッ
チング液を用いた結晶軸異方性エッチングにより（１１
１）面と等価な４つの結晶面で囲まれた逆ピラミッド状
の凹部を形成することができる。結晶軸異方性により凹
部を形成した単結晶基板上に微小突起材料を形成するこ
とにより微小突起の雌型となる凹部は先端が鋭利で、ま
た同一基板上に複数形成した場合には形状の揃ったもの
となり、その結果得られる微小突起は特性の揃ったもの
となる（図２（ａ）参照）。
用いて説明する。まず、第１基板１の表面に凹部３を形
成する。これにはまず第１基板１に保護層２を形成し、
次に保護層２の所望の個所を、フォトリソグラフィーと
エッチングによりパターニングしてシリコンの一部を露
出させ、次に、結晶異方性エッチング等を用いてシリコ
ンをエッチングして凹部３を形成する方法が用いられ
る。保護層２としては二酸化シリコンや窒化シリコンを
用いることができる。第１基板１としては面方位（１０
０）の単結晶シリコン基板が望ましく、アルカリ性エッ
チング液を用いた結晶軸異方性エッチングにより（１１
１）面と等価な４つの結晶面で囲まれた逆ピラミッド状
の凹部を形成することができる。結晶軸異方性により凹
部を形成した単結晶基板上に微小突起材料を形成するこ
とにより微小突起の雌型となる凹部は先端が鋭利で、ま
た同一基板上に複数形成した場合には形状の揃ったもの
となり、その結果得られる微小突起は特性の揃ったもの
となる（図２（ａ）参照）。
【００１２】次に、剥離層を形成する。剥離層として
は、微小突起の表面から剥離しやすい材料を選択する必
要がある。すなわち、剥離層の材料は微小突起の表面と
の反応性・密着性が小さいことが必要である。このよう
な材料としては、微小突起の構成材料と第１基板１との
組み合わせにより好適な材料を選択すればよく、金属、
半導体、絶縁体等の様々な材料が選択される。例えば第
１基板のシリコン凹部表面を熱酸化し二酸化シリコン膜
（ＳｉＯ2）を形成して、剥離層とする方法がある。こ
の方法により微小突起先端の曲率半径をより小さくする
ことができる。これは、シリコンの形状により熱酸化し
た時の二酸化シリコン膜の厚みに差が生じることを利用
しており、熱酸化した二酸化シリコン膜の厚さを制御す
ることにより、微小突起の先端曲率半径を制御すること
が可能である。また、ＣＶＤ法を用いてＰＳＧ（リンシ
リケートガラス）等を成膜してこれを剥離層とすること
ができる。例えばＰＳＧを成膜後に熱処理することによ
り、先端形状を調節することも可能である。また、反応
性の小さいＰｔ等の貴金属をスパッタリング法で成膜
し、剥離層とすることも可能である（図２（ｂ）参
照）。
は、微小突起の表面から剥離しやすい材料を選択する必
要がある。すなわち、剥離層の材料は微小突起の表面と
の反応性・密着性が小さいことが必要である。このよう
な材料としては、微小突起の構成材料と第１基板１との
組み合わせにより好適な材料を選択すればよく、金属、
半導体、絶縁体等の様々な材料が選択される。例えば第
１基板のシリコン凹部表面を熱酸化し二酸化シリコン膜
（ＳｉＯ2）を形成して、剥離層とする方法がある。こ
の方法により微小突起先端の曲率半径をより小さくする
ことができる。これは、シリコンの形状により熱酸化し
た時の二酸化シリコン膜の厚みに差が生じることを利用
しており、熱酸化した二酸化シリコン膜の厚さを制御す
ることにより、微小突起の先端曲率半径を制御すること
が可能である。また、ＣＶＤ法を用いてＰＳＧ（リンシ
リケートガラス）等を成膜してこれを剥離層とすること
ができる。例えばＰＳＧを成膜後に熱処理することによ
り、先端形状を調節することも可能である。また、反応
性の小さいＰｔ等の貴金属をスパッタリング法で成膜
し、剥離層とすることも可能である（図２（ｂ）参
照）。
【００１３】次に、検出部となる微小突起を形成する。
例えばフォトダイオードによる光検出の場合は、第１半
導体層を成膜しパターニングした後、第２半導体層を成
膜しパターニングする。第１半導体層と第２半導体層の
材料は接合面において光電効果の発生しうる構成、例え
ば第１半導体層がｐ型半導体で第２半導体層がｎ型半導
体で構成し、ｐｎ接合を形成する。それぞれの半導体層
に用いる材料は、シリコン、ゲルマニウム等の半導体元
素やガリウム砒素、インジウムリン等の化合物半導体、
あるいはこれらに不純物ドーパントを所望の濃度分布で
有するもの等を用いる。それぞれの半導体層の接合は例
えばシリコン系同士の接合で形成しても良いし、異種材
料系（ヘテロ接合）でもよい。これら半導体層の形成方
法としては、従来公知の技術たとえば真空蒸着法やスパ
ッタ法、化学気相成長、薄膜塗布法等の薄膜作製技術を
用い、さらにフォトリソグラフィプロセス、及びエッチ
ングを適用することで所望の形状にパターニングする。
例えばシリコン系の材料であればシランガスを主体とし
たＣＶＤ法によりアモルファスシリコンを形成すること
ができる。また、セレン系のアモルファスカルコゲナイ
ドを真空蒸着法により形成することも可能である。ま
た、ガリウム砒素系の材料をスパッタリング法等により
形成することも可能である。
例えばフォトダイオードによる光検出の場合は、第１半
導体層を成膜しパターニングした後、第２半導体層を成
膜しパターニングする。第１半導体層と第２半導体層の
材料は接合面において光電効果の発生しうる構成、例え
ば第１半導体層がｐ型半導体で第２半導体層がｎ型半導
体で構成し、ｐｎ接合を形成する。それぞれの半導体層
に用いる材料は、シリコン、ゲルマニウム等の半導体元
素やガリウム砒素、インジウムリン等の化合物半導体、
あるいはこれらに不純物ドーパントを所望の濃度分布で
有するもの等を用いる。それぞれの半導体層の接合は例
えばシリコン系同士の接合で形成しても良いし、異種材
料系（ヘテロ接合）でもよい。これら半導体層の形成方
法としては、従来公知の技術たとえば真空蒸着法やスパ
ッタ法、化学気相成長、薄膜塗布法等の薄膜作製技術を
用い、さらにフォトリソグラフィプロセス、及びエッチ
ングを適用することで所望の形状にパターニングする。
例えばシリコン系の材料であればシランガスを主体とし
たＣＶＤ法によりアモルファスシリコンを形成すること
ができる。また、セレン系のアモルファスカルコゲナイ
ドを真空蒸着法により形成することも可能である。ま
た、ガリウム砒素系の材料をスパッタリング法等により
形成することも可能である。
【００１４】次に、必要に応じてそれぞれの半導体層に
接続する接合補助層を形成する。これは、例えば後の圧
着工程において圧着面の高さ合わせのために形成する。
また、接合層と半導体層とを圧着することが困難な材料
の場合、半導体層上に接合層と直接接合できる材料を形
成する。また、電気的にオーミックなコンタクトやある
いは障壁を有するコンタクトを形成する目的で形成する
（図２（ｃ）参照）。また、第１半導体層を形成する前
に遮光層を形成することもできる。すなわち金属等の遮
光層を成膜しパターニングした後に２層の半導体層を形
成し、いずれかの工程でその微小突起先端部を除去して
微小開口を形成することにより、検出の分解能を向上さ
せることができる。
接続する接合補助層を形成する。これは、例えば後の圧
着工程において圧着面の高さ合わせのために形成する。
また、接合層と半導体層とを圧着することが困難な材料
の場合、半導体層上に接合層と直接接合できる材料を形
成する。また、電気的にオーミックなコンタクトやある
いは障壁を有するコンタクトを形成する目的で形成する
（図２（ｃ）参照）。また、第１半導体層を形成する前
に遮光層を形成することもできる。すなわち金属等の遮
光層を成膜しパターニングした後に２層の半導体層を形
成し、いずれかの工程でその微小突起先端部を除去して
微小開口を形成することにより、検出の分解能を向上さ
せることができる。
【００１５】次に、第２基板８上に第１接合層６３、第
２接合層６４、第１配線６５、第２配線６６を形成す
る。接合層は、電流を取り出すために設けた電極を接合
層として用いることができる様、金属材料からなること
が好ましく、これにより、製造工程が簡略化できる。例
えば、接合補助層と接合層に両方とも金を用いることに
より圧着時にＡｕ−Ａｕの金属結合が生じ、容易に結合
を得ることが可能である。接合層の形成方法としては、
従来公知の技術たとえば真空蒸着法やスパッタ法、化学
気相成長、鍍金法、薄膜塗布法等の薄膜作製技術を用
い、さらにフォトリソグラフィプロセス、及びエッチン
グを適用することで所望の形状にパターニングする。次
に、前記凹部３を含む剥離層４上の微小突起５材料を第
１接合層６３と第２接合層６４にまたがって接合する。
これには、それぞれの基板を真空チャック等により保持
できるアライメント装置を用い、第１基板１上の微小突
起５と第２基板８上の接合層とを位置合わせして対向・
接触させ、更に荷重を加えることにより微小突起５と接
合層の接合（圧着）を行う（図２（ｄ）参照）。
２接合層６４、第１配線６５、第２配線６６を形成す
る。接合層は、電流を取り出すために設けた電極を接合
層として用いることができる様、金属材料からなること
が好ましく、これにより、製造工程が簡略化できる。例
えば、接合補助層と接合層に両方とも金を用いることに
より圧着時にＡｕ−Ａｕの金属結合が生じ、容易に結合
を得ることが可能である。接合層の形成方法としては、
従来公知の技術たとえば真空蒸着法やスパッタ法、化学
気相成長、鍍金法、薄膜塗布法等の薄膜作製技術を用
い、さらにフォトリソグラフィプロセス、及びエッチン
グを適用することで所望の形状にパターニングする。次
に、前記凹部３を含む剥離層４上の微小突起５材料を第
１接合層６３と第２接合層６４にまたがって接合する。
これには、それぞれの基板を真空チャック等により保持
できるアライメント装置を用い、第１基板１上の微小突
起５と第２基板８上の接合層とを位置合わせして対向・
接触させ、更に荷重を加えることにより微小突起５と接
合層の接合（圧着）を行う（図２（ｄ）参照）。
【００１６】次に、前記剥離層４と微小突起５材料の界
面で剥離を行い接合層上に微小突起５材料を転写する。
すなわち、第１基板１と第２基板８を引き離すことによ
り、剥離層４と微小突起５との界面で剥離させる（図２
（ｅ）参照）。この後、必要に応じて第１半導体層５１
の膜厚を調整する。例えば、まず表面が平坦になるよう
にレジストを塗布し（図２（ｆ）参照）、エッチングプ
ロセスにより第１半導体５１の先端部を露出させ、さら
に第１半導体５１の先端部をエッチングする（図２
（ｇ）参照）。これによりプローブ先端と接合部との距
離を調整し、より検出感度の大きいプローブにすること
ができる。以上のプロセスにより光検出プローブを作製
する。
面で剥離を行い接合層上に微小突起５材料を転写する。
すなわち、第１基板１と第２基板８を引き離すことによ
り、剥離層４と微小突起５との界面で剥離させる（図２
（ｅ）参照）。この後、必要に応じて第１半導体層５１
の膜厚を調整する。例えば、まず表面が平坦になるよう
にレジストを塗布し（図２（ｆ）参照）、エッチングプ
ロセスにより第１半導体５１の先端部を露出させ、さら
に第１半導体５１の先端部をエッチングする（図２
（ｇ）参照）。これによりプローブ先端と接合部との距
離を調整し、より検出感度の大きいプローブにすること
ができる。以上のプロセスにより光検出プローブを作製
する。
【００１７】また、本発明において、第２基板にカンチ
レバー等の弾性体となる層をあらかじめ形成しておき、
該弾性体上にパターニングされた接合層を設け、剥離層
４上の微小突起５を接合層に接合、転写した後に、弾性
体の一端が第２基板に固定されるように弾性体下部の第
２基板の一部を除去することにより、微小突起を自由端
に有するカンチレバー型プローブを作製することが可能
である。微小突起は第１基板上に形成した凹部の表面形
状を忠実に再現し、微小突起と接合層との間に空隙が形
成される。これにより、カンチレバー等の自由端に微小
突起を設ける場合、軽量化されており、微小突起付きの
カンチバーの共振周波数の低下を抑えることができる。
レバー等の弾性体となる層をあらかじめ形成しておき、
該弾性体上にパターニングされた接合層を設け、剥離層
４上の微小突起５を接合層に接合、転写した後に、弾性
体の一端が第２基板に固定されるように弾性体下部の第
２基板の一部を除去することにより、微小突起を自由端
に有するカンチレバー型プローブを作製することが可能
である。微小突起は第１基板上に形成した凹部の表面形
状を忠実に再現し、微小突起と接合層との間に空隙が形
成される。これにより、カンチレバー等の自由端に微小
突起を設ける場合、軽量化されており、微小突起付きの
カンチバーの共振周波数の低下を抑えることができる。
【００１８】また微小突起先端に開口を形成することが
できる。例えば、前述の熱酸化による二酸化シリコンを
剥離層に用い、真空蒸着法で半導体を成膜する際に蒸着
源に対して基板に角度を持たせて回転させながら成膜す
ることにより、凹部の先鋭化された部分への蒸着が遮蔽
され、微小開口を形成することができる。また、例えば
微小突起を圧着した上に表面が平坦になるようにレジス
トを成膜し、これをドライエッチングして微小突起の先
端部を露出させ、次にレジストをマスクとして微小突起
をエッチングすることにより微小開口を形成することが
できる。例えばこの微小開口から光を照射する機能を持
たせることにより、発光受光プローブとして使用するこ
とが可能となる。また、例えば微小突起内部にミラーを
設け、微小開口から突起内部に入った散乱光が反射され
て再び内部の半導体に吸収される構造とすることによ
り、エバネッセント光の検出感度を上げることが可能と
なる。
できる。例えば、前述の熱酸化による二酸化シリコンを
剥離層に用い、真空蒸着法で半導体を成膜する際に蒸着
源に対して基板に角度を持たせて回転させながら成膜す
ることにより、凹部の先鋭化された部分への蒸着が遮蔽
され、微小開口を形成することができる。また、例えば
微小突起を圧着した上に表面が平坦になるようにレジス
トを成膜し、これをドライエッチングして微小突起の先
端部を露出させ、次にレジストをマスクとして微小突起
をエッチングすることにより微小開口を形成することが
できる。例えばこの微小開口から光を照射する機能を持
たせることにより、発光受光プローブとして使用するこ
とが可能となる。また、例えば微小突起内部にミラーを
設け、微小開口から突起内部に入った散乱光が反射され
て再び内部の半導体に吸収される構造とすることによ
り、エバネッセント光の検出感度を上げることが可能と
なる。
【００１９】また、本発明による光検出プローブにおい
てはｐｎ接合部分に逆バイアスをかけることによりアバ
ランシェフォトダイオードとして使用することが可能で
ある。この場合、逆バイアスヘの耐圧を得るためにポテ
ンシャルの障壁を形成する必要があるが、その作製方法
としては以下の手段を挙げることができる。 ・接合補助層と半導体層との界面にショットキー接合を
形成する。 ・接合補助層を金属と絶縁体の２層構成とすることによ
り、ポテンシャルの障壁を作製する。 ・半導体層を成膜後にマスク層を成膜・パターニングし
てイオン注入を行なうことにより、面内にドーパント濃
度の分布を作る。例えば、半導体層の一部にドーパント
濃度の小さい領域を作ることにより逆バイアスを印加す
る際の耐圧を得る。
てはｐｎ接合部分に逆バイアスをかけることによりアバ
ランシェフォトダイオードとして使用することが可能で
ある。この場合、逆バイアスヘの耐圧を得るためにポテ
ンシャルの障壁を形成する必要があるが、その作製方法
としては以下の手段を挙げることができる。 ・接合補助層と半導体層との界面にショットキー接合を
形成する。 ・接合補助層を金属と絶縁体の２層構成とすることによ
り、ポテンシャルの障壁を作製する。 ・半導体層を成膜後にマスク層を成膜・パターニングし
てイオン注入を行なうことにより、面内にドーパント濃
度の分布を作る。例えば、半導体層の一部にドーパント
濃度の小さい領域を作ることにより逆バイアスを印加す
る際の耐圧を得る。
【００２０】上記の光検出プローブを用いて微小突起先
端を試料に接近させることにより、試料表面に局在する
エバネッセント光が散乱され、その結果微小突起内部に
吸収された光によりｐｎ接合部に発生する起電力を検知
することで光検出を行い、それによってＳＮ比を向上さ
せ、優れた分解能を達成することが可能となる。また、
第１基板上の剥離層に形成された２つの半導体層を第２
基板上の接合層へ転写することにより微小突起を形成す
ることができるから、第１基板を後工程でエッチング除
去することなく、上記接合及び転写工程で、極めて容易
に、かつ正確に微小突起を形成し、生産性を向上させる
ことができる。
端を試料に接近させることにより、試料表面に局在する
エバネッセント光が散乱され、その結果微小突起内部に
吸収された光によりｐｎ接合部に発生する起電力を検知
することで光検出を行い、それによってＳＮ比を向上さ
せ、優れた分解能を達成することが可能となる。また、
第１基板上の剥離層に形成された２つの半導体層を第２
基板上の接合層へ転写することにより微小突起を形成す
ることができるから、第１基板を後工程でエッチング除
去することなく、上記接合及び転写工程で、極めて容易
に、かつ正確に微小突起を形成し、生産性を向上させる
ことができる。
【００２１】さらに、転写工程の後に微小突起を新たに
形成することにより、雌型となる第１基板は繰り返し使
用できるため、製造コストの低減を図ることができ、同
一の雌型を用いることにより微小突起の形状再現性が保
てる。以上、ｐｎ接合を有する光検出プローブを例に挙
げて述べたが、異なる２つの層に目的に応じてさまざま
な材料を適応させることが可能である。例えば半導体層
と金属層の組み合わせによりショットキー型の光検出プ
ローブとすることが可能である。また、熱電対を構成し
うる２つの金属層を組み合わせることにより温度検出プ
ローブを形成し、検出の分解能と共に、応答速度の向上
した温度検出プローブを構成することが可能である。
形成することにより、雌型となる第１基板は繰り返し使
用できるため、製造コストの低減を図ることができ、同
一の雌型を用いることにより微小突起の形状再現性が保
てる。以上、ｐｎ接合を有する光検出プローブを例に挙
げて述べたが、異なる２つの層に目的に応じてさまざま
な材料を適応させることが可能である。例えば半導体層
と金属層の組み合わせによりショットキー型の光検出プ
ローブとすることが可能である。また、熱電対を構成し
うる２つの金属層を組み合わせることにより温度検出プ
ローブを形成し、検出の分解能と共に、応答速度の向上
した温度検出プローブを構成することが可能である。
【００２２】
【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。 ［実施例１］実施例１は、本発明による近接場光検知用
プローブ及びその製造方法であり、そのプローブの構成
を図１に示す。基板上に形成された接合層７上にピラミ
ッド状の微小突起５が接合されている。微小突起５はピ
ラミッド内部に空隙を有している。微小突起５はｐ型シ
リコンよりなる第１半導体層５１とｎ型シリコンよりな
る第２半導体層５２とを有する。第１半導体層５１は第
１接合補助層６１に接続され、第１接合補助層６１は第
１接合層６３に接合され、第１接合層６３は第１配線６
５に接続される。第２半導体層５２は第２接合補助層６
２に接続され、第２接合補助層６２は第２接合層６４に
接合され、第２接合層６４は第２配線６６に接続され
る。第１半導体層５１と第２半導体層５２はその界面に
ｐｎ接合を有する。
プローブ及びその製造方法であり、そのプローブの構成
を図１に示す。基板上に形成された接合層７上にピラミ
ッド状の微小突起５が接合されている。微小突起５はピ
ラミッド内部に空隙を有している。微小突起５はｐ型シ
リコンよりなる第１半導体層５１とｎ型シリコンよりな
る第２半導体層５２とを有する。第１半導体層５１は第
１接合補助層６１に接続され、第１接合補助層６１は第
１接合層６３に接合され、第１接合層６３は第１配線６
５に接続される。第２半導体層５２は第２接合補助層６
２に接続され、第２接合補助層６２は第２接合層６４に
接合され、第２接合層６４は第２配線６６に接続され
る。第１半導体層５１と第２半導体層５２はその界面に
ｐｎ接合を有する。
【００２３】図２は、本実施例のプローブの製造工程を
示す断面図である。以下、この図に従い製造方法を説明
する。まず、面方位（１００）の単結晶シリコンウエハ
を第１基板１として用意した。次に、保護層２としてシ
リコン熱酸化膜を１００ｎｍ形成した。次に、保護層２
の所望の箇所を、フォトリソグラフィとエッチングによ
りパターニングし、４μｍ平方のシリコンを露出した。
次に、水酸化カリウム水溶液を用いた結晶軸異方性エッ
チングによりパターニング部のシリコンをエッチングし
た。なお、エッチング条件は、濃度３０％の水酸化カリ
ウム水溶液を用い、液温９０℃、エッチング時間は１０
分とした。このとき（１１１）面と等価な４つの面で囲
まれた深さ約３μｍの逆ピラミッド状の凹部３が形成さ
れた（図２（ａ）参照）。
示す断面図である。以下、この図に従い製造方法を説明
する。まず、面方位（１００）の単結晶シリコンウエハ
を第１基板１として用意した。次に、保護層２としてシ
リコン熱酸化膜を１００ｎｍ形成した。次に、保護層２
の所望の箇所を、フォトリソグラフィとエッチングによ
りパターニングし、４μｍ平方のシリコンを露出した。
次に、水酸化カリウム水溶液を用いた結晶軸異方性エッ
チングによりパターニング部のシリコンをエッチングし
た。なお、エッチング条件は、濃度３０％の水酸化カリ
ウム水溶液を用い、液温９０℃、エッチング時間は１０
分とした。このとき（１１１）面と等価な４つの面で囲
まれた深さ約３μｍの逆ピラミッド状の凹部３が形成さ
れた（図２（ａ）参照）。
【００２４】次に、剥離層４としてスパッタリング法に
より白金を５０ｎｍ堆積した（図２（ｂ）参照）。次
に、微小突起５部を作製した。まず、シランとジボラン
の混合ガスを用いたＣＶＤ（化学気相成長）法によりｐ
型シリコンを１００ｎｍ堆積し、フォトリソグラフィを
用いてパターニングして第１半導体層５１とした。次
に、シランとホスフィンの混合ガスを用いたＣＶＤ法に
よりｎ型シリコンを１００ｎｍ堆積し、フォトリソグラ
フィを用いてパターニングして第２半導体層５２とし
た。シリコンのエッチングにはＳＦ6によるドライエッ
チングにて行った。次に、スパッタリング法によりチタ
ンを５ｎｍ、金を１００ｎｍ堆積し、フォトリソグラフ
ィーの手法を用いてパターニングすることにより第１接
合補助層６１と第２接合補助層６２を形成した。金はヨ
ウ素とヨウ化カリウムの混合水溶液、チタンは過酸化水
素とアンモニア水の混合溶液を用いてエッチングを行っ
た（図２（ｃ）参照）。
より白金を５０ｎｍ堆積した（図２（ｂ）参照）。次
に、微小突起５部を作製した。まず、シランとジボラン
の混合ガスを用いたＣＶＤ（化学気相成長）法によりｐ
型シリコンを１００ｎｍ堆積し、フォトリソグラフィを
用いてパターニングして第１半導体層５１とした。次
に、シランとホスフィンの混合ガスを用いたＣＶＤ法に
よりｎ型シリコンを１００ｎｍ堆積し、フォトリソグラ
フィを用いてパターニングして第２半導体層５２とし
た。シリコンのエッチングにはＳＦ6によるドライエッ
チングにて行った。次に、スパッタリング法によりチタ
ンを５ｎｍ、金を１００ｎｍ堆積し、フォトリソグラフ
ィーの手法を用いてパターニングすることにより第１接
合補助層６１と第２接合補助層６２を形成した。金はヨ
ウ素とヨウ化カリウムの混合水溶液、チタンは過酸化水
素とアンモニア水の混合溶液を用いてエッチングを行っ
た（図２（ｃ）参照）。
【００２５】次に第２基板８として表面酸化膜を形成し
たシリコン基板を用意し、この表面にクロムＣｒを５ｎ
ｍ、Ａｕを３００ｎｍ真空蒸着法により、成膜しフォト
リソグラフィとエッチングによりパターン形成を行い、
第１接合層６３、第２接合層６４、第１配線６５、第２
配線６６を形成した。次に、第１基板１上の微小突起５
と第２基板８上の第１接合層６３及び第２接合層６４を
位置合わせして対向・接触させ、更に荷重を加えること
により微小突起５と第１接合層６３及び第２接合層６４
の接合（圧着）を行った（図２（ｄ）参照）。次に、第
１基板１と第２基板８を引き離すことにより、剥離層４
と微小突起５との界面で剥離させた。このとき、基板表
面からのティップの高さは約３μｍであった（図２
（ｅ）参照）。
たシリコン基板を用意し、この表面にクロムＣｒを５ｎ
ｍ、Ａｕを３００ｎｍ真空蒸着法により、成膜しフォト
リソグラフィとエッチングによりパターン形成を行い、
第１接合層６３、第２接合層６４、第１配線６５、第２
配線６６を形成した。次に、第１基板１上の微小突起５
と第２基板８上の第１接合層６３及び第２接合層６４を
位置合わせして対向・接触させ、更に荷重を加えること
により微小突起５と第１接合層６３及び第２接合層６４
の接合（圧着）を行った（図２（ｄ）参照）。次に、第
１基板１と第２基板８を引き離すことにより、剥離層４
と微小突起５との界面で剥離させた。このとき、基板表
面からのティップの高さは約３μｍであった（図２
（ｅ）参照）。
【００２６】次に、表面が平坦になるようにレジストを
塗布し（図２（ｆ）参照）、Ｏ2ガスを用いたドライエ
ッチングプロセスにより第１半導体５１の先端部を露出
させ、ＳＦ6ガスを用いたドライエッチングにより第１
半導体５１の先端部をエッチングした（図２（ｇ）参
照）。これによりプローブ先端とｐｎ接合部との距離を
調整し、より検出感度の大きいプローブにすることが可
能となった。以上のプロセスにより光検出プローブを作
製した。本実施例による光検出プローブは、微小突起で
吸収したフォトンの光電効果により第１半導体層と第２
半導体層の界面で発生した正孔または電子が第１電極ま
たは第２電極に移動することによって電流が発生し、フ
ォトダイオードとして機能する。
塗布し（図２（ｆ）参照）、Ｏ2ガスを用いたドライエ
ッチングプロセスにより第１半導体５１の先端部を露出
させ、ＳＦ6ガスを用いたドライエッチングにより第１
半導体５１の先端部をエッチングした（図２（ｇ）参
照）。これによりプローブ先端とｐｎ接合部との距離を
調整し、より検出感度の大きいプローブにすることが可
能となった。以上のプロセスにより光検出プローブを作
製した。本実施例による光検出プローブは、微小突起で
吸収したフォトンの光電効果により第１半導体層と第２
半導体層の界面で発生した正孔または電子が第１電極ま
たは第２電極に移動することによって電流が発生し、フ
ォトダイオードとして機能する。
【００２７】図３に本実施例による光検出プローブの使
用例として反射型近接場光顕微鏡による表面観察装置の
ブロック図を示す。プリズム上の試料に対向して本実施
例によるプローブが配置される。プローブはＸＹＺ軸駆
動用ピエゾ素子に接続されている。電流検出回路はｐｎ
接合部に生じた起電力により流れる電流を検出する。電
圧印加回路はプローブの２つの半導体層の間に電圧を印
加する場合に用いられる。制御回路は電流検出回路の検
出信号に基づいてＸＹＺ軸駆動用ピエゾ素子を駆動させ
る。この表面観察装置を用いて入射光が試料表面で全反
射する条件で観察を行なう。この時、試料表面にはエバ
ネッセント光が局在している。この状態で微小突起５を
試料に接近させることによりエバネッセント光による散
乱光が生じ、この散乱光が微小突起内部に吸収されてｐ
ｎ接合部に起電力を発生させる。この起電力による電流
を電流検出回路にて検出することにより、試料表面の観
察ができる。また、電圧印加装置を用いてｐｎ接合間に
逆バイアス電圧を印加することにより、アバランシェフ
ォトダイオードとして機能させることが可能である。こ
れにより、微弱な信号を増幅して検出することができ
る。本実施例の光検出プローブを用いて走査型近接場光
顕微鏡を構成し、試料の観察を行なったところ、約２０
ｎｍの分解能を得ることができた。また、微小突起内部
に空隙を有するため、検出部の電気容量成分を小さくす
ることができ、検出の応答速度を速くすることができ
た。
用例として反射型近接場光顕微鏡による表面観察装置の
ブロック図を示す。プリズム上の試料に対向して本実施
例によるプローブが配置される。プローブはＸＹＺ軸駆
動用ピエゾ素子に接続されている。電流検出回路はｐｎ
接合部に生じた起電力により流れる電流を検出する。電
圧印加回路はプローブの２つの半導体層の間に電圧を印
加する場合に用いられる。制御回路は電流検出回路の検
出信号に基づいてＸＹＺ軸駆動用ピエゾ素子を駆動させ
る。この表面観察装置を用いて入射光が試料表面で全反
射する条件で観察を行なう。この時、試料表面にはエバ
ネッセント光が局在している。この状態で微小突起５を
試料に接近させることによりエバネッセント光による散
乱光が生じ、この散乱光が微小突起内部に吸収されてｐ
ｎ接合部に起電力を発生させる。この起電力による電流
を電流検出回路にて検出することにより、試料表面の観
察ができる。また、電圧印加装置を用いてｐｎ接合間に
逆バイアス電圧を印加することにより、アバランシェフ
ォトダイオードとして機能させることが可能である。こ
れにより、微弱な信号を増幅して検出することができ
る。本実施例の光検出プローブを用いて走査型近接場光
顕微鏡を構成し、試料の観察を行なったところ、約２０
ｎｍの分解能を得ることができた。また、微小突起内部
に空隙を有するため、検出部の電気容量成分を小さくす
ることができ、検出の応答速度を速くすることができ
た。
【００２８】［実施例２］実施例２は、実施例１による
微小突起５をカンチレバー上に搭載した光検出用のカン
チレバー型プローブであり、その構成を図４に示す。
（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。断面図におい
ては図面の都合上、第１接合層６３、第１配線６５は示
されていない。第２基板８に支持されたカンチレバー９
の自由端部に微小突起５が形成されている。微小突起５
は実施例１と同様に２層の半導体層とそのｐｎ接合部を
有する。
微小突起５をカンチレバー上に搭載した光検出用のカン
チレバー型プローブであり、その構成を図４に示す。
（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。断面図におい
ては図面の都合上、第１接合層６３、第１配線６５は示
されていない。第２基板８に支持されたカンチレバー９
の自由端部に微小突起５が形成されている。微小突起５
は実施例１と同様に２層の半導体層とそのｐｎ接合部を
有する。
【００２９】本実施例の製造プロセスを図５を用いて説
明する。まず実施例１の図２の（ａ）〜（ｃ）と同様の
方法で第１基板１上に微小突起５部を形成した。次に第
２基板８として単結晶シリコン基板を用意し、第２基板
８両面に二酸化シリコン１３を０．３μｍ、窒化シリコ
ン１４を０．５μｍ成膜した。次に表面の窒化シリコン
１４をフォトリソグラフィとエッチングによりカンチレ
バー９（片持ち梁）の形状にパターニングした。このと
き、カンチレバーの寸法は幅５０μｍ、長さ３００μｍ
とした。次に、裏面の窒化シリコン１４及び二酸化シリ
コン１３を同様にエッチングマスク形状にパターニング
した。次に、チタンＴｉを３ｎｍ、金Ａｕを５０ｎｍ成
膜し、フォトリソグラフィとエッチングによりパターン
形成を行い、カンチレバー９上に第１接合層６３、第２
接合層６４、第１配線６５、第２配線６６を形成した。
次に図２（ｄ）（ｅ）と同様の手法を用いて第２基板８
のカンチレバー９部先端に微小突起５を接合した（図５
（ａ）および（ｂ）参照）。次に図２（ｆ）（ｇ）と同
様の手法を用いて第１半導体５１の先端部をエッチング
し、プローブ先端とｐｎ接合部との距離を調整した（図
５（ｃ）および（ｄ）参照）。
明する。まず実施例１の図２の（ａ）〜（ｃ）と同様の
方法で第１基板１上に微小突起５部を形成した。次に第
２基板８として単結晶シリコン基板を用意し、第２基板
８両面に二酸化シリコン１３を０．３μｍ、窒化シリコ
ン１４を０．５μｍ成膜した。次に表面の窒化シリコン
１４をフォトリソグラフィとエッチングによりカンチレ
バー９（片持ち梁）の形状にパターニングした。このと
き、カンチレバーの寸法は幅５０μｍ、長さ３００μｍ
とした。次に、裏面の窒化シリコン１４及び二酸化シリ
コン１３を同様にエッチングマスク形状にパターニング
した。次に、チタンＴｉを３ｎｍ、金Ａｕを５０ｎｍ成
膜し、フォトリソグラフィとエッチングによりパターン
形成を行い、カンチレバー９上に第１接合層６３、第２
接合層６４、第１配線６５、第２配線６６を形成した。
次に図２（ｄ）（ｅ）と同様の手法を用いて第２基板８
のカンチレバー９部先端に微小突起５を接合した（図５
（ａ）および（ｂ）参照）。次に図２（ｆ）（ｇ）と同
様の手法を用いて第１半導体５１の先端部をエッチング
し、プローブ先端とｐｎ接合部との距離を調整した（図
５（ｃ）および（ｄ）参照）。
【００３０】次に、第２基板８表面にポリイミド層をス
ピンコートにより塗布し、ベークして保護層を形成した
後、裏面の窒化シリコン１４をエッチングマスクにし
て、９０℃に加熱した３０％水酸化カリウム水溶液によ
り裏面からシリコン基板８のエッチングを行った。次
に、フッ酸とフッ化アンモニウム混合水溶液により二酸
化シリコン層１３を除去した。最後に、酸素プラズマを
用いて表面保護層を除去してカンチレバー型プローブを
形成した（図５（ｅ）参照）。以上のプロセスによりカ
ンチレバー型光検出プローブを作製した。本実施例のよ
うに光検出用の微小突起５をカンチレバー９上に作製
し、光てこによるＡＦＭ（原子間力顕微鏡）の手法を用
いて試料の表面形状を観察しながら、同時に光検出を行
なうことが可能である。また、この手法で試料に対して
一定の荷重範囲内で走査しながら観察を行なうことによ
り、試料に損傷を与えることなく試料の光学的な情報を
観察することができた。
ピンコートにより塗布し、ベークして保護層を形成した
後、裏面の窒化シリコン１４をエッチングマスクにし
て、９０℃に加熱した３０％水酸化カリウム水溶液によ
り裏面からシリコン基板８のエッチングを行った。次
に、フッ酸とフッ化アンモニウム混合水溶液により二酸
化シリコン層１３を除去した。最後に、酸素プラズマを
用いて表面保護層を除去してカンチレバー型プローブを
形成した（図５（ｅ）参照）。以上のプロセスによりカ
ンチレバー型光検出プローブを作製した。本実施例のよ
うに光検出用の微小突起５をカンチレバー９上に作製
し、光てこによるＡＦＭ（原子間力顕微鏡）の手法を用
いて試料の表面形状を観察しながら、同時に光検出を行
なうことが可能である。また、この手法で試料に対して
一定の荷重範囲内で走査しながら観察を行なうことによ
り、試料に損傷を与えることなく試料の光学的な情報を
観察することができた。
【００３１】また、本実施例においては、窒化シリコン
によるカンチレバーを用いたが、ＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏ
ｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いて、単結晶
シリコンによるカンチレバーを作製することにより、例
えば、シリコン自体にピエゾ抵抗層を作り込み、これに
よりカンチレバーの撓みを検出する機能を持たせること
も可能である。本実施例に示したような弾性体上に微小
突起を搭載する手法は、以下のそれぞれの実施例におい
ても同様に適用することができる。
によるカンチレバーを用いたが、ＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏ
ｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いて、単結晶
シリコンによるカンチレバーを作製することにより、例
えば、シリコン自体にピエゾ抵抗層を作り込み、これに
よりカンチレバーの撓みを検出する機能を持たせること
も可能である。本実施例に示したような弾性体上に微小
突起を搭載する手法は、以下のそれぞれの実施例におい
ても同様に適用することができる。
【００３２】［実施例３］実施例３は、本発明による近
接場光検知用プローブ及びその製造方法の別態様であ
り、その基本的な構成は図１と同様である。図１と異な
る部分は、微小突起の第１半導体層５１の表面に遮光層
５３が形成され、遮光層の先端部に開口が設けられてい
る点である。本実施例による近接場プローブの製造工程
を図６に示す。まず、面方位（１００）の単結晶シリコ
ンウエハを第１基板１として用意した。次に、保護層２
としてシリコン熱酸化膜を１００ｎｍ形成した。次に、
保護層２の所望の箇所を、フォトリソグラフィとエッチ
ングによりパターニングし、４μｍ平方のシリコンを露
出した。次に、水酸化カリウム水溶液を用いた結晶軸異
方性エッチングによりパターニング部のシリコンをエッ
チングした。なお、エッチング条件は、濃度３０％の水
酸化カリウム水溶液を用い、液温９０℃、エッチング時
間は１０分とした。このとき（１１１）面と等価な４つ
の面で囲まれた深さ約３μｍの逆ピラミッド状の凹部３
が形成された（図６（ａ）参照）。次に、保護層２であ
る熱酸化膜をフッ酸とフッ化アンモニウムの混合水溶液
（ＨＦ：ＮＨ4Ｆ＝１：５）で除去した。次に、１２０
℃に加熱した硫酸と過酸化水素水の混合液、及び、２％
フッ酸水溶液を用いて第１基板１の洗浄を行った。次
に、酸化炉をもちいて第１基板１を酸素及び水素雰囲気
中で１０００℃に加熱し、剥離層４である二酸化シリコ
ンを４００ｎｍ堆積した（図６（ｂ）参照）。
接場光検知用プローブ及びその製造方法の別態様であ
り、その基本的な構成は図１と同様である。図１と異な
る部分は、微小突起の第１半導体層５１の表面に遮光層
５３が形成され、遮光層の先端部に開口が設けられてい
る点である。本実施例による近接場プローブの製造工程
を図６に示す。まず、面方位（１００）の単結晶シリコ
ンウエハを第１基板１として用意した。次に、保護層２
としてシリコン熱酸化膜を１００ｎｍ形成した。次に、
保護層２の所望の箇所を、フォトリソグラフィとエッチ
ングによりパターニングし、４μｍ平方のシリコンを露
出した。次に、水酸化カリウム水溶液を用いた結晶軸異
方性エッチングによりパターニング部のシリコンをエッ
チングした。なお、エッチング条件は、濃度３０％の水
酸化カリウム水溶液を用い、液温９０℃、エッチング時
間は１０分とした。このとき（１１１）面と等価な４つ
の面で囲まれた深さ約３μｍの逆ピラミッド状の凹部３
が形成された（図６（ａ）参照）。次に、保護層２であ
る熱酸化膜をフッ酸とフッ化アンモニウムの混合水溶液
（ＨＦ：ＮＨ4Ｆ＝１：５）で除去した。次に、１２０
℃に加熱した硫酸と過酸化水素水の混合液、及び、２％
フッ酸水溶液を用いて第１基板１の洗浄を行った。次
に、酸化炉をもちいて第１基板１を酸素及び水素雰囲気
中で１０００℃に加熱し、剥離層４である二酸化シリコ
ンを４００ｎｍ堆積した（図６（ｂ）参照）。
【００３３】次に、微小突起５部を作製した。まず、ス
パッタリング法を用いて金を１００ｎｍ成膜し、パター
ニングして遮光層５３を形成した。次に、シランとジボ
ランの混合ガスを用いたＣＶＤ法によりｐ型シリコンを
１００ｎｍ堆積し、フォトリソグラフィを用いてパター
ニングして第１半導体層とした。次に、シランとホスフ
ィンの混合ガスを用いたＣＶＤ法によりｎ型シリコンを
１００ｎｍ堆積し、フォトリソグラフィを用いてパター
ニングして第２半導体層とした。シリコンのエッチング
にはＳＦ6によるドライエッチングにて行った。次に、
スパッタリング法によりチタンを５ｎｍ、金を１００ｎ
ｍ堆積し、フォトリソグラフィーの手法を用いてパター
ニングすることにより第１接合補助層６１と第２接合補
助層６２を形成した。金はヨウ素とヨウ化カリウムの混
合水溶液、チタンは過酸化水素とアンモニア水の混合溶
液を用いてエッチングを行った（図６（ｃ）参照）。
パッタリング法を用いて金を１００ｎｍ成膜し、パター
ニングして遮光層５３を形成した。次に、シランとジボ
ランの混合ガスを用いたＣＶＤ法によりｐ型シリコンを
１００ｎｍ堆積し、フォトリソグラフィを用いてパター
ニングして第１半導体層とした。次に、シランとホスフ
ィンの混合ガスを用いたＣＶＤ法によりｎ型シリコンを
１００ｎｍ堆積し、フォトリソグラフィを用いてパター
ニングして第２半導体層とした。シリコンのエッチング
にはＳＦ6によるドライエッチングにて行った。次に、
スパッタリング法によりチタンを５ｎｍ、金を１００ｎ
ｍ堆積し、フォトリソグラフィーの手法を用いてパター
ニングすることにより第１接合補助層６１と第２接合補
助層６２を形成した。金はヨウ素とヨウ化カリウムの混
合水溶液、チタンは過酸化水素とアンモニア水の混合溶
液を用いてエッチングを行った（図６（ｃ）参照）。
【００３４】次に、実施例１と同様の方法を用いて第２
基板８を用意し、微小突起５を第２基板８に圧着した
（図６（ｄ）参照）。次に、実施例１と同様の方法を用
いてレジストを塗布しこれをエッチングして突起先端に
開口を設け、この開口より遮光層５３の一部と第１半導
体層５１の一部をエッチングし、遮光層５３に開口を設
けるとともに、第１半導体層５１の先端膜厚を調節した
（図６（ｆ）参照）。以上のプロセスにより光検出プロ
ーブを作製した。本実施例においては遮光層およびその
開口部を有することにより、先端部以外から微小突起に
入射する光を遮断することができるためノイズを除去で
き、かつ、分解能を向上させることができた。
基板８を用意し、微小突起５を第２基板８に圧着した
（図６（ｄ）参照）。次に、実施例１と同様の方法を用
いてレジストを塗布しこれをエッチングして突起先端に
開口を設け、この開口より遮光層５３の一部と第１半導
体層５１の一部をエッチングし、遮光層５３に開口を設
けるとともに、第１半導体層５１の先端膜厚を調節した
（図６（ｆ）参照）。以上のプロセスにより光検出プロ
ーブを作製した。本実施例においては遮光層およびその
開口部を有することにより、先端部以外から微小突起に
入射する光を遮断することができるためノイズを除去で
き、かつ、分解能を向上させることができた。
【００３５】［実施例４］実施例４は、本発明による近
接場光検知用プローブ及びその製造方法の別態様であ
り、その基本的な構成は図１と同様である。図１と異な
る部分は、微小突起の先端部に開口が設けられている点
である。本実施例による近接場プローブの製造工程を図
７に示す。まず、実施例３と同様の方法を用いて、第１
基板１上に二酸化シリコンよりなる剥離層４を形成した
（図７（ａ）（ｂ）参照）。次に、微小突起５部を作製
した。まず、真空蒸着法によりセレンＳｅを１００ｎｍ
成膜し、フォトリソグラフィの手法を用いてエッチング
し、第１半導体層５１とした。この時、蒸着粒子が第１
基板１に一定角度をもって斜め蒸着されるように基板を
回転させながら蒸着をおこなうことにより、剥離層４の
先鋭化部で蒸着粒子の進行が妨げられ、突起先端部に蒸
着されない部分を形成した。次に、真空蒸着法によりセ
レン砒素ＳｅＡｓを１００ｎｍ成膜し、フォトリソグラ
フィの手法を用いてエッチングし、第２半導体層５２と
した。この時も第１半導体層５１と同様に斜め蒸着をお
こなうことにより、突起先端部に蒸着されない部分を形
成した。次に、スパッタリング法によりチタンを５ｎ
ｍ、金を１００ｎｍ堆積し、フォトリソグラフィーの手
法を用いてパターニングすることにより第１接合補助層
６１と第２接合補助層６２を形成した。金はヨウ素とヨ
ウ化カリウムの混合水溶液、チタンは過酸化水素とアン
モニア水の混合溶液を用いてエッチングを行った（図７
（ｃ）参照）。
接場光検知用プローブ及びその製造方法の別態様であ
り、その基本的な構成は図１と同様である。図１と異な
る部分は、微小突起の先端部に開口が設けられている点
である。本実施例による近接場プローブの製造工程を図
７に示す。まず、実施例３と同様の方法を用いて、第１
基板１上に二酸化シリコンよりなる剥離層４を形成した
（図７（ａ）（ｂ）参照）。次に、微小突起５部を作製
した。まず、真空蒸着法によりセレンＳｅを１００ｎｍ
成膜し、フォトリソグラフィの手法を用いてエッチング
し、第１半導体層５１とした。この時、蒸着粒子が第１
基板１に一定角度をもって斜め蒸着されるように基板を
回転させながら蒸着をおこなうことにより、剥離層４の
先鋭化部で蒸着粒子の進行が妨げられ、突起先端部に蒸
着されない部分を形成した。次に、真空蒸着法によりセ
レン砒素ＳｅＡｓを１００ｎｍ成膜し、フォトリソグラ
フィの手法を用いてエッチングし、第２半導体層５２と
した。この時も第１半導体層５１と同様に斜め蒸着をお
こなうことにより、突起先端部に蒸着されない部分を形
成した。次に、スパッタリング法によりチタンを５ｎ
ｍ、金を１００ｎｍ堆積し、フォトリソグラフィーの手
法を用いてパターニングすることにより第１接合補助層
６１と第２接合補助層６２を形成した。金はヨウ素とヨ
ウ化カリウムの混合水溶液、チタンは過酸化水素とアン
モニア水の混合溶液を用いてエッチングを行った（図７
（ｃ）参照）。
【００３６】次に第２基板８として表面酸化膜を形成し
たシリコン基板を用意し、この表面にクロムＣｒを５ｎ
ｍ、Ａｕを３００ｎｍ真空蒸着法により成膜し、フォト
リソグラフィとエッチングによりパターン形成を行い、
第１接合層６３、第２接合層６４、第１配線６５、第２
配線６６を形成した。次に、真空蒸着法によりクロムを
５ｎｍ、アルミニウムを５００ｎｍ成膜し、パターニン
グして反射層５８を形成した。次に、第１基板１上の微
小突起５と第２基板８上の第１接合層６３及び第２接合
層６４を位置合わせして対向・接触させ、更に荷重を加
えることにより微小突起５と第１接合層６３及び第２接
合層６４の接合（圧着）を行った（図７（ｄ）参照）。
次に、第１基板１と第２基板８を引き離すことにより、
剥離層４と微小突起５との界面で剥離させた。このと
き、基板表面からのティップの高さは約３μｍであっ
た。この際、微小突起５の先端部に微小開口５９が形成
されその開口径は約５０ｎｍであった（図７（ｅ）参
照）。以上のプロセスにより光検出プローブを作製し
た。本実施例の光検出プローブは突起先端部にて光検出
を行なうとともに、開口部にて散乱されて微小突起５内
部に侵入した光が反射層５８で反射され、再び内側から
半導体層に吸収されることにより、より感度の高い検出
を行なうことが可能となった。また、本実施例における
反射層を例えば有機多層膜で形成することにより特定の
波長の検出感度を大きくすることができる。
たシリコン基板を用意し、この表面にクロムＣｒを５ｎ
ｍ、Ａｕを３００ｎｍ真空蒸着法により成膜し、フォト
リソグラフィとエッチングによりパターン形成を行い、
第１接合層６３、第２接合層６４、第１配線６５、第２
配線６６を形成した。次に、真空蒸着法によりクロムを
５ｎｍ、アルミニウムを５００ｎｍ成膜し、パターニン
グして反射層５８を形成した。次に、第１基板１上の微
小突起５と第２基板８上の第１接合層６３及び第２接合
層６４を位置合わせして対向・接触させ、更に荷重を加
えることにより微小突起５と第１接合層６３及び第２接
合層６４の接合（圧着）を行った（図７（ｄ）参照）。
次に、第１基板１と第２基板８を引き離すことにより、
剥離層４と微小突起５との界面で剥離させた。このと
き、基板表面からのティップの高さは約３μｍであっ
た。この際、微小突起５の先端部に微小開口５９が形成
されその開口径は約５０ｎｍであった（図７（ｅ）参
照）。以上のプロセスにより光検出プローブを作製し
た。本実施例の光検出プローブは突起先端部にて光検出
を行なうとともに、開口部にて散乱されて微小突起５内
部に侵入した光が反射層５８で反射され、再び内側から
半導体層に吸収されることにより、より感度の高い検出
を行なうことが可能となった。また、本実施例における
反射層を例えば有機多層膜で形成することにより特定の
波長の検出感度を大きくすることができる。
【００３７】［実施例５］実施例５は、本発明による微
小突起プローブを発光素子と組み合わせたマルチ発光受
光プローブであり、その構成は図８（ｂ）を用いて説明
される。すなわち、２層の半導体の接合部を有する光検
出用の複数の微小突起５先端にそれぞれ微小開口５９が
形成され、各微小開口５９の位置に相当する第２基板上
にそれぞれ面発光レーザが配置されている。それぞれ面
発光レーザーはこれを駆動するための個別の陽極３０１
と共通の陰極３０２を有している。
小突起プローブを発光素子と組み合わせたマルチ発光受
光プローブであり、その構成は図８（ｂ）を用いて説明
される。すなわち、２層の半導体の接合部を有する光検
出用の複数の微小突起５先端にそれぞれ微小開口５９が
形成され、各微小開口５９の位置に相当する第２基板上
にそれぞれ面発光レーザが配置されている。それぞれ面
発光レーザーはこれを駆動するための個別の陽極３０１
と共通の陰極３０２を有している。
【００３８】本実施例の製造方法を図８を用いて説明す
る。まず、実施例４と同様の手法を用いて第１基板上に
複数の微小突起を形成する。次に、面発光レーザーを第
２基板１２の微小開口５９に相当する位置にマトリック
ス状に配した第２基板８を用意した。第２基板８はガリ
ウム砒素基板上に陽極３０１、陰極３０２、活性層３０
３、ミラー層３０４、窒化シリコン３０５、ポリイミド
３０６を形成したものである。窒化シリコン３０５は陽
極３０１の絶縁をとるために形成される。陽極３０１と
陰極３０２の間に電圧を印加すると活性層３０３で発生
したレーザー光が上下のミラー層３０４で反射され上部
の開口から放出される。次に、図２（ｄ）（ｅ）と同様
の手法により第２基板８上に微小突起を圧着し（図８
（ａ）参照）、剥離して（図８（ｂ）参照）、マルチ発
光受光プローブを形成した。
る。まず、実施例４と同様の手法を用いて第１基板上に
複数の微小突起を形成する。次に、面発光レーザーを第
２基板１２の微小開口５９に相当する位置にマトリック
ス状に配した第２基板８を用意した。第２基板８はガリ
ウム砒素基板上に陽極３０１、陰極３０２、活性層３０
３、ミラー層３０４、窒化シリコン３０５、ポリイミド
３０６を形成したものである。窒化シリコン３０５は陽
極３０１の絶縁をとるために形成される。陽極３０１と
陰極３０２の間に電圧を印加すると活性層３０３で発生
したレーザー光が上下のミラー層３０４で反射され上部
の開口から放出される。次に、図２（ｄ）（ｅ）と同様
の手法により第２基板８上に微小突起を圧着し（図８
（ａ）参照）、剥離して（図８（ｂ）参照）、マルチ発
光受光プローブを形成した。
【００３９】本実施例によるマルチ光プローブの使用方
法は、例えばそれぞれのプローブから照射される近接場
光によりフォトレジストの露光など微小領域での表面状
態を変化させるために用いられる。この露光を各プロー
ブでのＯＮ／ＯＦＦ操作をしながら面内方向に走査して
行うことにより、微細パターンの形成速度を向上させる
ことができる。本実施例によるマルチ光プローブアレイ
を露光装置に用いてレジストの露光を行ったところ、近
接場露光による微細なパターンを形成でき、かつ、露光
の速度を大きくすることが可能となった。また、露光時
の発光状態を光検出部にて検出することにより露光状態
を正確にモニターしながら露光できるようになった。ま
た、同一のプローブを用いて微細パターンの光学的観察
を行なうことができた。
法は、例えばそれぞれのプローブから照射される近接場
光によりフォトレジストの露光など微小領域での表面状
態を変化させるために用いられる。この露光を各プロー
ブでのＯＮ／ＯＦＦ操作をしながら面内方向に走査して
行うことにより、微細パターンの形成速度を向上させる
ことができる。本実施例によるマルチ光プローブアレイ
を露光装置に用いてレジストの露光を行ったところ、近
接場露光による微細なパターンを形成でき、かつ、露光
の速度を大きくすることが可能となった。また、露光時
の発光状態を光検出部にて検出することにより露光状態
を正確にモニターしながら露光できるようになった。ま
た、同一のプローブを用いて微細パターンの光学的観察
を行なうことができた。
【００４０】［実施例６］実施例６は、本発明による光
検出プローブのまた別の態様で、微小突起が金属層と半
導体層の２層からなるショットキー型フォトダイオード
である。その構成は基本的には実施例１において図１に
示されるものとほぼ同じである。実施例１と異なる点は
第１半導体層５１の代わりに金属層５４、第２半導体層
５２の代わりに半導体層５５を用い、金属と半導体との
ショットキー接合により光検出部を構成した。
検出プローブのまた別の態様で、微小突起が金属層と半
導体層の２層からなるショットキー型フォトダイオード
である。その構成は基本的には実施例１において図１に
示されるものとほぼ同じである。実施例１と異なる点は
第１半導体層５１の代わりに金属層５４、第２半導体層
５２の代わりに半導体層５５を用い、金属と半導体との
ショットキー接合により光検出部を構成した。
【００４１】本実施例による近接場プローブの製造工程
を図９に示す。まず、実施例３と同様の方法を用いて、
第１基板１上に二酸化シリコンよりなる剥離層４を形成
した（図９（ａ）（ｂ）参照）。次に、微小突起５部を
作製した。まず、スパッタリング法により金を１００ｎ
ｍ成膜し、フォトリソグラフィを用いてパターニングし
て金属層５４とした。金のエッチングにはヨウ素とヨウ
化カリウムの混合水溶液によるウェットエッチングを用
いた。次に、シランとホスフィンの混合ガスを用いたＣ
ＶＤ法によりｎ型シリコンを１００ｎｍ堆積し、フォト
リソグラフィを用いてパターニングして半導体層５５と
した。シリコンのエッチングにはＳＦ6によるドライエ
ッチングにて行った。次に、スパッタリング法によりチ
タンを５ｎｍ、金を１００ｎｍ堆積し、フォトリソグラ
フィーの手法を用いてパターニングすることにより第１
接合補助層６１と第２接合補助層６２を形成した。金は
ヨウ素とヨウ化カリウムの混合水溶液、チタンは過酸化
水素とアンモニア水の混合溶液を用いてエッチングを行
った（図９（ｃ）参照）。
を図９に示す。まず、実施例３と同様の方法を用いて、
第１基板１上に二酸化シリコンよりなる剥離層４を形成
した（図９（ａ）（ｂ）参照）。次に、微小突起５部を
作製した。まず、スパッタリング法により金を１００ｎ
ｍ成膜し、フォトリソグラフィを用いてパターニングし
て金属層５４とした。金のエッチングにはヨウ素とヨウ
化カリウムの混合水溶液によるウェットエッチングを用
いた。次に、シランとホスフィンの混合ガスを用いたＣ
ＶＤ法によりｎ型シリコンを１００ｎｍ堆積し、フォト
リソグラフィを用いてパターニングして半導体層５５と
した。シリコンのエッチングにはＳＦ6によるドライエ
ッチングにて行った。次に、スパッタリング法によりチ
タンを５ｎｍ、金を１００ｎｍ堆積し、フォトリソグラ
フィーの手法を用いてパターニングすることにより第１
接合補助層６１と第２接合補助層６２を形成した。金は
ヨウ素とヨウ化カリウムの混合水溶液、チタンは過酸化
水素とアンモニア水の混合溶液を用いてエッチングを行
った（図９（ｃ）参照）。
【００４２】次に第２基板８として表面酸化膜を形成し
たシリコン基板を用意し、この表面にクロムＣｒを５ｎ
ｍ、Ａｕを３００ｎｍ真空蒸着法により成膜し、フォト
リソグラフィとエッチングによりパターン形成を行い、
第１接合層６３、第２接合層６４、第１配線６５、第２
配線６６を形成した。次に、真空蒸着法によりクロムを
５ｎｍ、アルミニウムを５００ｎｍ成膜し、パターニン
グして反射層５８を形成した。次に、第１基板１上の微
小突起５と第２基板８上の第１接合層６３及び第２接合
層６４を位置合わせして対向・接触させ、更に荷重を加
えることにより微小突起５と第１接合層６３及び第２接
合層６４の接合（圧着）を行った（図９（ｄ）参照）。
次に、第１基板１と第２基板８を引き離すことにより、
剥離層４と微小突起５との界面で剥離させた。このと
き、基板表面からのティップの高さは約３μｍであった
（図９（ｅ）参照）。次に、図２（ｆ）（ｇ）と同様の
方法を用いて金属層５４の先端部をエッチングした（図
９（ｅ）（ｆ）参照）。これによりプローブ先端と接合
界面との距離を調整し、より検出感度の大きいプローブ
にすることが可能となった。以上のプロセスにより光検
出プローブを作製した。
たシリコン基板を用意し、この表面にクロムＣｒを５ｎ
ｍ、Ａｕを３００ｎｍ真空蒸着法により成膜し、フォト
リソグラフィとエッチングによりパターン形成を行い、
第１接合層６３、第２接合層６４、第１配線６５、第２
配線６６を形成した。次に、真空蒸着法によりクロムを
５ｎｍ、アルミニウムを５００ｎｍ成膜し、パターニン
グして反射層５８を形成した。次に、第１基板１上の微
小突起５と第２基板８上の第１接合層６３及び第２接合
層６４を位置合わせして対向・接触させ、更に荷重を加
えることにより微小突起５と第１接合層６３及び第２接
合層６４の接合（圧着）を行った（図９（ｄ）参照）。
次に、第１基板１と第２基板８を引き離すことにより、
剥離層４と微小突起５との界面で剥離させた。このと
き、基板表面からのティップの高さは約３μｍであった
（図９（ｅ）参照）。次に、図２（ｆ）（ｇ）と同様の
方法を用いて金属層５４の先端部をエッチングした（図
９（ｅ）（ｆ）参照）。これによりプローブ先端と接合
界面との距離を調整し、より検出感度の大きいプローブ
にすることが可能となった。以上のプロセスにより光検
出プローブを作製した。
【００４３】［実施例７］実施例７は本発明によるカン
チレバー型温度検出プローブである。その微小突起部５
の構成は図１に示されるものとほぼ同一であるが、第１
半導体層５１の代わりに第１金属層５６、第２半導体層
５２の代わりに第２金属層５７にてそれぞれ構成され
る。本実施例の機能は、第１金属層５６と第２金属層５
７の界面にて発生する熱起電力を第１配線６５及び第２
配線６６により取り出すことにより、微小領域での温度
を測定するものである。また、微小突起５は実施例２と
同様にカンチレバー上に形成され、微小突起内部に空隙
を有している。
チレバー型温度検出プローブである。その微小突起部５
の構成は図１に示されるものとほぼ同一であるが、第１
半導体層５１の代わりに第１金属層５６、第２半導体層
５２の代わりに第２金属層５７にてそれぞれ構成され
る。本実施例の機能は、第１金属層５６と第２金属層５
７の界面にて発生する熱起電力を第１配線６５及び第２
配線６６により取り出すことにより、微小領域での温度
を測定するものである。また、微小突起５は実施例２と
同様にカンチレバー上に形成され、微小突起内部に空隙
を有している。
【００４４】図１０は本実施例のプローブの製造工程を
示す断面図である。以下、この図に従い製造方法を説明
する。まず、実施例１の図２（ａ）と同様の方法にて、
第１基板上に逆ピラミッド状の凹部３を形成した（図１
０（ａ）参照）。次に、剥離層４としてジクロルシラン
とアンモニアの混合ガスを用いた低圧ＣＶＤ法により窒
化シリコンを５０ｎｍ堆積した（図１０（ｂ）参照）。
次に、微小突起５部を作製した。まず、スパッタリング
法によりＰｔ６０％Ｒｈ４０％の白金ロジウム合金を１
００ｎｍ成膜しパターニングして第１金属層５６とし
た。次にスパッタリング法によりＰｔ８０％Ｒｈ２０％
の白金ロジウム合金を１００ｎｍ成膜しパターニングし
て第２金属層５７とした。エッチングにはアルゴンガス
によるドライエッチングを用いた。
示す断面図である。以下、この図に従い製造方法を説明
する。まず、実施例１の図２（ａ）と同様の方法にて、
第１基板上に逆ピラミッド状の凹部３を形成した（図１
０（ａ）参照）。次に、剥離層４としてジクロルシラン
とアンモニアの混合ガスを用いた低圧ＣＶＤ法により窒
化シリコンを５０ｎｍ堆積した（図１０（ｂ）参照）。
次に、微小突起５部を作製した。まず、スパッタリング
法によりＰｔ６０％Ｒｈ４０％の白金ロジウム合金を１
００ｎｍ成膜しパターニングして第１金属層５６とし
た。次にスパッタリング法によりＰｔ８０％Ｒｈ２０％
の白金ロジウム合金を１００ｎｍ成膜しパターニングし
て第２金属層５７とした。エッチングにはアルゴンガス
によるドライエッチングを用いた。
【００４５】次に、スパッタリング法によりチタンを５
ｎｍ、金を１００ｎｍ堆積し、フォトリソグラフィーの
手法を用いてパターニングすることにより第１接合補助
層６１と第２接合補助層６２を形成した。金はヨウ素と
ヨウ化カリウムの混合水溶液、チタンは過酸化水素とア
ンモニア水の混合溶液を用いてエッチングを行った（図
１０（ｃ）参照）。
ｎｍ、金を１００ｎｍ堆積し、フォトリソグラフィーの
手法を用いてパターニングすることにより第１接合補助
層６１と第２接合補助層６２を形成した。金はヨウ素と
ヨウ化カリウムの混合水溶液、チタンは過酸化水素とア
ンモニア水の混合溶液を用いてエッチングを行った（図
１０（ｃ）参照）。
【００４６】次に第２基板８として単結晶シリコン基板
を用意し、第２基板８両面に二酸化シリコン１３を０．
３μｍ、窒化シリコン１４を０．５μｍ成膜した。次に
表面の窒化シリコン１４をフォトリソグラフィとエッチ
ングによりカンチレバー９（片持ち梁）の形状にパター
ニングした。このとき、カンチレバーの寸法は幅５０μ
ｍ、長さ３００μｍとした。次に、裏面の窒化シリコン
１４及び二酸化シリコン１３を同様にエッチングマスク
形状にパターニングした。次に、チタンＴｉを３ｎｍ、
金Ａｕを５０ｎｍ成膜し、フォトリソグラフィとエッチ
ングによりパターン形成を行い、カンチレバー９上に第
１接合層６３、第２接合層６４、第１配線６５、第２配
線６６を形成した。次に図２（ｄ）（ｅ）と同様の手法
を用いて第２基板８のカンチレバー９部先端に微小突起
５を接合した（図１０（ｄ）参照）。次に、第２基板８
表面にポリイミド層をスピンコートにより塗布し、ベー
クして保護層を形成した後、裏面の窒化シリコン１４を
エッチングマスクにして、９０℃に加熱した３０％水酸
化カリウム水溶液により裏面からシリコン基板８のエッ
チングを行った。次に、フッ酸とフッ化アンモニウム混
合水溶液により二酸化シリコン層１３を除去した。最後
に、酸素プラズマを用いて表面保護層を除去してカンチ
レバー型プローブを形成した（図１０（ｅ）参照）。以
上のプロセスによりカンチレバー型温度検出プローブを
作製した。
を用意し、第２基板８両面に二酸化シリコン１３を０．
３μｍ、窒化シリコン１４を０．５μｍ成膜した。次に
表面の窒化シリコン１４をフォトリソグラフィとエッチ
ングによりカンチレバー９（片持ち梁）の形状にパター
ニングした。このとき、カンチレバーの寸法は幅５０μ
ｍ、長さ３００μｍとした。次に、裏面の窒化シリコン
１４及び二酸化シリコン１３を同様にエッチングマスク
形状にパターニングした。次に、チタンＴｉを３ｎｍ、
金Ａｕを５０ｎｍ成膜し、フォトリソグラフィとエッチ
ングによりパターン形成を行い、カンチレバー９上に第
１接合層６３、第２接合層６４、第１配線６５、第２配
線６６を形成した。次に図２（ｄ）（ｅ）と同様の手法
を用いて第２基板８のカンチレバー９部先端に微小突起
５を接合した（図１０（ｄ）参照）。次に、第２基板８
表面にポリイミド層をスピンコートにより塗布し、ベー
クして保護層を形成した後、裏面の窒化シリコン１４を
エッチングマスクにして、９０℃に加熱した３０％水酸
化カリウム水溶液により裏面からシリコン基板８のエッ
チングを行った。次に、フッ酸とフッ化アンモニウム混
合水溶液により二酸化シリコン層１３を除去した。最後
に、酸素プラズマを用いて表面保護層を除去してカンチ
レバー型プローブを形成した（図１０（ｅ）参照）。以
上のプロセスによりカンチレバー型温度検出プローブを
作製した。
【００４７】本実施例においては組成の異なる白金ロジ
ウム合金の組み合わせを用いたが、２つの金属層に用い
る金属の組み合わせは、このほか白金−白金ロジウム、
クロメル−アルメル、銅−コンスタンタン、金−銀、白
金−洋銀、ビスマス−アンチモン等、通常熱電対に用い
られる材料を使用することが可能である。本実施例にお
いては、温度検出のための微小突起をカンチレバー上に
形成し、かつ、微小突起内部に空隙を形成することによ
り検出部の熱容量を小さくでき、検出の分解能とともに
応答速度を上げることができた。
ウム合金の組み合わせを用いたが、２つの金属層に用い
る金属の組み合わせは、このほか白金−白金ロジウム、
クロメル−アルメル、銅−コンスタンタン、金−銀、白
金−洋銀、ビスマス−アンチモン等、通常熱電対に用い
られる材料を使用することが可能である。本実施例にお
いては、温度検出のための微小突起をカンチレバー上に
形成し、かつ、微小突起内部に空隙を形成することによ
り検出部の熱容量を小さくでき、検出の分解能とともに
応答速度を上げることができた。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
優れた分解能を発揮することのできる光検出用または温
度検出用の微小突起を備えたプローブとその製造方法を
実現することができ、このような微小突起を得るに際し
て、再現性良く均一な形状で、且つ先端を鋭利に形成す
ることができ、該微小突起を製造するための雌型の再利
用が可能で、生産性の向上と製造コストの低減を図るこ
とが可能となる。また、本発明においては、接合界面を
有する少なくとも互いに異なる２層の材料層からなり、
該２層のそれぞれの材料層が電気的に独立するように前
記２つの接合層のいずれかに接続されてなる微小突起に
よって、光検出プローブを構成することにより、Ｓ／Ｎ
比の向上した、優れた分解能を発揮することのできる光
検出プローブを実現することができる。また、本発明に
おいては、微小突起内部に空隙を有するため、検出部の
電気容量または熱容量を小さくすることができ、検出の
応答速度を速くすることができる。また、本発明におい
ては、微小突起を弾性体上に形成してプローブを構成す
ることにより、試料に損傷を与えることなく試料の光学
的な情報を観察することができる。また、本発明におい
ては、微小突起表面の突起先端部以外に遮光層を有する
構成を採ることにより、先端部以外から微小突起に入射
する光を遮断することができ、ノイズを遮断し、分解能
を向上させることができる。また、本発明において、微
小突起の先端部に微小突起内部の空隙につながる微小開
口を形成し、該微小開口から光を照射する手段を有する
プローブを用いて、マルチ発光受光プローブを形成する
ことにより、近接場露光による微細なパターンを形成で
き、かつ、露光の速度を大きくすることが可能となる。
また、これを用いることにより、露光時の発光状態を光
検出部にて検出し、露光状態を正確にモニターしながら
露光することができ、また、同一のプローブを用いて微
細パターンの光学的観察を行なうことが可能となる。ま
た、本発明においては、該２層のそれぞれの材料層が電
気的に独立するように前記２つの接合層のいずれかに接
続されてなる微小突起によって、温度検出プローブを構
成することにより、検出の分解能と共に、応答速度の向
上した温度検出プローブを実現することができる。
優れた分解能を発揮することのできる光検出用または温
度検出用の微小突起を備えたプローブとその製造方法を
実現することができ、このような微小突起を得るに際し
て、再現性良く均一な形状で、且つ先端を鋭利に形成す
ることができ、該微小突起を製造するための雌型の再利
用が可能で、生産性の向上と製造コストの低減を図るこ
とが可能となる。また、本発明においては、接合界面を
有する少なくとも互いに異なる２層の材料層からなり、
該２層のそれぞれの材料層が電気的に独立するように前
記２つの接合層のいずれかに接続されてなる微小突起に
よって、光検出プローブを構成することにより、Ｓ／Ｎ
比の向上した、優れた分解能を発揮することのできる光
検出プローブを実現することができる。また、本発明に
おいては、微小突起内部に空隙を有するため、検出部の
電気容量または熱容量を小さくすることができ、検出の
応答速度を速くすることができる。また、本発明におい
ては、微小突起を弾性体上に形成してプローブを構成す
ることにより、試料に損傷を与えることなく試料の光学
的な情報を観察することができる。また、本発明におい
ては、微小突起表面の突起先端部以外に遮光層を有する
構成を採ることにより、先端部以外から微小突起に入射
する光を遮断することができ、ノイズを遮断し、分解能
を向上させることができる。また、本発明において、微
小突起の先端部に微小突起内部の空隙につながる微小開
口を形成し、該微小開口から光を照射する手段を有する
プローブを用いて、マルチ発光受光プローブを形成する
ことにより、近接場露光による微細なパターンを形成で
き、かつ、露光の速度を大きくすることが可能となる。
また、これを用いることにより、露光時の発光状態を光
検出部にて検出し、露光状態を正確にモニターしながら
露光することができ、また、同一のプローブを用いて微
細パターンの光学的観察を行なうことが可能となる。ま
た、本発明においては、該２層のそれぞれの材料層が電
気的に独立するように前記２つの接合層のいずれかに接
続されてなる微小突起によって、温度検出プローブを構
成することにより、検出の分解能と共に、応答速度の向
上した温度検出プローブを実現することができる。
【図１】実施例１によるプローブを示す図。
【図２】実施例１によるプローブの製造方法を示す図。
【図３】実施例１による光検出プローブを用いた表面観
察装置のブロック図。
察装置のブロック図。
【図４】実施例２によるプローブを示す図。
【図５】実施例２によるプローブの製造方法を示す図。
【図６】実施例３によるプローブの製造方法を示す図。
【図７】実施例４によるプローブの製造方法を示す図。
【図８】実施例５によるプローブおよびその製造方法を
示す図。
示す図。
【図９】実施例６によるプローブの製造方法を示す図。
【図１０】実施例７によるプローブの製造方法を示す
図。
図。
【図１１】従来技術によるプローブの製造方法を示す
図。
図。
【図１２】従来技術による光検出プローブを示す図。
１：第１基板 ２：保護層 ３：凹部 ４：剥離層 ５：微小突起 ８：第２基板 ９：弾性体（カンチレバー） １１：試料 １２：ＸＹＺ軸駆動ピエゾ素子 １３：二酸化シリコン １４：窒化シリコン ５１：第１半導体層 ５２：第２半導体層 ５３：遮光層 ５４：金属層 ５５：半導体層 ５６：第１金属層 ５７：第２金属層 ５８：反射層 ５９：微小開口 ６１：第１接合補助層 ６２：第２接合補助層 ６３：第１接合層 ６４：第２接合層 ６５：第１配線 ６６：第２配線 ７１：フォトレジスト ３０１：陽極 ３０２：陰極 ３０３：活性層 ３０４：ミラー層 ３０５：窒化シリコン ３０６：ポリイミド ５１０、５１２：二酸化シリコン ５１４：シリコンウエハ ５１８：ピット ５２０、５２１：窒化シリコン ５２２：ピラミッド状ピット ５３２：Ｃｒ層 ５３４：ソウカット ５４０：マウンティングブロック ５４２：金属膜 ６００：シリコン基板 ６０１：ｐ層 ６０２：ｎ層 ６０３：ｐｎ接合 ６０４：二酸化シリコン ６０５：メタル配線 ６０６：エッチストップ層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒田 亮 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2F063 AA43 BA29 CA08 CA09 CA40 EA16 EB01 EB05 EB07 EB15 EB21 EB23 EB27 EC02 EC26 JA04 JA09 JA10 2F069 AA60 BB40 DD19 DD26 GG04 GG06 GG07 GG16 GG62 GG66 HH02 HH04 HH30 JJ07 JJ14 LL03 LL04 RR03
Claims (17)
- 【請求項１】内部に空隙を有する少なくとも一つ以上の
微小突起を、基板上または弾性体上に形成された電気的
に独立した２つの接合層にまたがって接合してなるプロ
ーブであって、 該微小突起は接合界面を有する少なくとも互いに異なる
２層の材料層からなり、該２層のそれぞれの材料層が電
気的に独立するように前記２つの接合層のいずれかに接
続されていることを特徴とするプローブ。 - 【請求項２】前記プローブは、ある物理現象が前記接合
界面に作用することにより生ずる２次的な現象を検出
し、該物理現象を測定することを特徴とする請求項１に
記載のプローブ。 - 【請求項３】前記微小突起の２層の材料層を、互いに導
電型の異なる半導体層で形成し、光検出するようにした
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプロ
ーブ。 - 【請求項４】前記半導体層が、非晶質半導体材料からな
ることを特徴とする請求項３に記載のプローブ。 - 【請求項５】前記微小突起は、該微小突起表面の突起先
端部以外に遮光層を有することを特徴とする請求項３ま
たは請求項４に記載のプローブ。 - 【請求項６】前記微小突起は、該微小突起の先端部に微
小突起内部の空隙につながる微小開口を形成し、光検出
するように構成されていることを特徴とする請求項１ま
たは請求項２に記載の光検出用のプローブ。 - 【請求項７】前記プローブが、前記微小開口から光を照
射する手段を有することを特徴とする請求項６に記載の
プローブ。 - 【請求項８】前記微小突起の２層の材料層を、一方を金
属層で他方を半導体層で形成し、光検出するようにした
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光検
出用のプローブ。 - 【請求項９】前記微小突起の２層の材料層を、共に金属
層で形成し、温度検出するようにしたことを特徴とする
請求項１または請求項２に記載のプローブ。 - 【請求項１０】微小突起を有するプローブの製造方法で
あって、 第１基板に凹部を形成する工程と、 前記第１基板における前記凹部を含む表面に、剥離層を
形成する工程と、 前記剥離層上に、互いに異なる２つの材料層と、該２つ
の材料層の接合界面を有する微小突起部を形成する工程
と、 第２基板に電気的に独立した２つの接合層を形成する工
程と、 前記微小突起を、前記第２基板の前記２つの接合層上
に、前記２つの材料層のそれぞれが電気的に独立して該
２つの接合層のいずれかに接続されるように接合する工
程と、 前記剥離層と前記微小突起との界面で剥離を行い、前記
第２基板の接合層上に微小突起を転写する工程と、 を少なくとも有することを特徴とするプローブの製造方
法。 - 【請求項１１】微小突起を有する弾性体型プローブの製
造方法であって、 第１基板に凹部を形成する工程と、 前記第１基板における前記凹部を含む表面に、剥離層を
形成する工程と、 前記剥離層上に、互いに異なる２つの材料層とその接合
界面を有する微小突起部を形成する工程と、 第２基板に弾性体となる構造体を形成する工程と、 前記弾性体となる構造体上に電気的に独立した２つの接
合層を形成する工程と、 前記微小突起を、前記第２基板の前記２つの接合層上
に、前記２つの材料層のそれぞれが電気的に独立して該
２つの接合層のいずれかに接続されるように接合する工
程と、 前記剥離層と前記微小突起との界面で剥離を行い、前記
第２基板の接合層上に微小突起を転写する工程と、 前記第２基板の一部を除去して前記弾性体となる構造体
から弾性体を形成する工程と、 を少なくとも有することを特徴とするプローブの製造方
法。 - 【請求項１２】前記２つの材料層が、互いに導電型の異
なる半導体層であることを特徴とする請求項１０または
請求項１１に記載のプローブの製造方法。 - 【請求項１３】前記２つの半導体層が、非晶質半導体材
料からなることを特徴とする請求項１２に記載のプロー
ブの製造方法。 - 【請求項１４】前記微小突起の形成工程において、前記
剥離層と前記２つの材料層の間に遮光層を形成する工程
を有することを特徴とする請求項１２または請求項１３
に記載のプローブの製造方法。 - 【請求項１５】前記微小突起の先端部に微小突起内部の
空隙につながる微小開口を形成する工程を有することを
特徴とする請求項１０または請求項１１に記載のプロー
ブの製造方法。 - 【請求項１６】前記２つの材料層が、一方が金属層で他
方が半導体層であることを特徴とする請求項１０または
請求項１１に記載のプローブの製造方法。 - 【請求項１７】前記２つの材料層が、共に金属層である
ことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の
プローブの製造方法。
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