JP2000065718A - 走査型プロ―ブ顕微鏡（ｓｐｍ）プロ―ブ及びｓｐｍ装置 - Google Patents
走査型プロ―ブ顕微鏡（ｓｐｍ）プロ―ブ及びｓｐｍ装置Info
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q60/00—Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
- G01Q60/24—AFM [Atomic Force Microscopy] or apparatus therefor, e.g. AFM probes
- G01Q60/30—Scanning potential microscopy
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ピエゾ抵抗体を設けたSPMプローブから構成
され且つ試料の表面電位を測定することのできるＳＰＭ
プローブを提供する。 【解決手段】 ピエゾ抵抗体２０の設けられたSPMプロ
ーブにおいて、探針１２表面に金属膜２２を被覆して導
電性を持たせ、さらに、金属膜２２から導電層２４を配
線して一方の電極とする。これにより、他方の電極とな
る試料と、探針との間に電圧を印加することが可能にな
る。よって、ピエゾ抵抗体によるSPMプローブの撓み量
検出による試料表面と探針との間の相互作用の計測が可
能になるとともに、試料表面の表面電位の計測を、煩雑
な位置調整を必要とする検出器を使用せずに可能とな
る。
され且つ試料の表面電位を測定することのできるＳＰＭ
プローブを提供する。 【解決手段】 ピエゾ抵抗体２０の設けられたSPMプロ
ーブにおいて、探針１２表面に金属膜２２を被覆して導
電性を持たせ、さらに、金属膜２２から導電層２４を配
線して一方の電極とする。これにより、他方の電極とな
る試料と、探針との間に電圧を印加することが可能にな
る。よって、ピエゾ抵抗体によるSPMプローブの撓み量
検出による試料表面と探針との間の相互作用の計測が可
能になるとともに、試料表面の表面電位の計測を、煩雑
な位置調整を必要とする検出器を使用せずに可能とな
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、探針に導電性を持
たせたＳＰＭプローブに関し、特に、ピエゾ抵抗体の設
けられた自己検知型ＳＰＭプローブに関する。
たせたＳＰＭプローブに関し、特に、ピエゾ抵抗体の設
けられた自己検知型ＳＰＭプローブに関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、試料表面におけるナノメートルオ
ーダの微小な領域を観察するための顕微鏡の１つとし
て、原子間力顕微鏡(AFM：Atomic Force Microscope)に
代表される走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ：Scanning P
robe Microscope）が広く使われている。ＳＰＭは、走
査プローブとして、先端部に探針を設けたSPMプローブ
を使用している。ＳＰＭは、そのSPMプローブの探針を
試料表面に沿って走査し、試料表面と探針との間に発生
する相互作用（引力または斥力）をSPMプローブの撓み
量として検出することにより、試料表面の形状測定が行
われる。
ーダの微小な領域を観察するための顕微鏡の１つとし
て、原子間力顕微鏡(AFM：Atomic Force Microscope)に
代表される走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ：Scanning P
robe Microscope）が広く使われている。ＳＰＭは、走
査プローブとして、先端部に探針を設けたSPMプローブ
を使用している。ＳＰＭは、そのSPMプローブの探針を
試料表面に沿って走査し、試料表面と探針との間に発生
する相互作用（引力または斥力）をSPMプローブの撓み
量として検出することにより、試料表面の形状測定が行
われる。
【０００３】SPMプローブの撓み量は、一般に、SPMプロ
ーブにレーザ光を照射して、その反射角の変化を計測す
ることにより検出される。ここで、この方式に用いられ
るSPMプローブを特に光てこ式SPMプローブと称する。し
かしながら、この光てこ式SPMプローブを使用する際に
は、SPMプローブに向けて照射するレーザ光の照射角度
と、SPMプローブからの反射光を検出するフォトダイオ
ードの位置等の微調整が必要であり、特に、頻繁に行わ
れるSPMプローブの交換の際に、その微調整を繰り返し
行わなければならないという煩雑さが伴っていた。
ーブにレーザ光を照射して、その反射角の変化を計測す
ることにより検出される。ここで、この方式に用いられ
るSPMプローブを特に光てこ式SPMプローブと称する。し
かしながら、この光てこ式SPMプローブを使用する際に
は、SPMプローブに向けて照射するレーザ光の照射角度
と、SPMプローブからの反射光を検出するフォトダイオ
ードの位置等の微調整が必要であり、特に、頻繁に行わ
れるSPMプローブの交換の際に、その微調整を繰り返し
行わなければならないという煩雑さが伴っていた。
【０００４】そこで、SPMプローブにピエゾ抵抗体を形
成し、その抵抗値の変動を計測することによってSPMプ
ローブの撓み量を検出する自己検知型ＳＰＭプローブが
注目されている。
成し、その抵抗値の変動を計測することによってSPMプ
ローブの撓み量を検出する自己検知型ＳＰＭプローブが
注目されている。
【０００５】従来の自己検知型ＳＰＭプローブの構成を
図１５および図１６に示す。図１５は平面図で、図１６
は図１５図のD-D'線に沿った断面図である。図１５よ
り、自己検知型ＳＰＭプローブ１００は、先端に探針
（図示していない）を設けたSPMプローブ１０２と、参
照抵抗値を計測するためのリファレンス１０４とで構成
されている。これらのSPMプローブ１０２およびリファ
レンス１０４は、その表面にそれぞれＵ字状のピエゾ抵
抗体１０８および１１０を形成している。ここでは、ピ
エゾ抵抗体１０８および１１０は、ｎ型のシリコン基板
１０６の表面に、それぞれＵ字状にｐ型の不純物イオン
を選択的に注入することにより、ｐ+のピエゾ抵抗体と
して形成されている。
図１５および図１６に示す。図１５は平面図で、図１６
は図１５図のD-D'線に沿った断面図である。図１５よ
り、自己検知型ＳＰＭプローブ１００は、先端に探針
（図示していない）を設けたSPMプローブ１０２と、参
照抵抗値を計測するためのリファレンス１０４とで構成
されている。これらのSPMプローブ１０２およびリファ
レンス１０４は、その表面にそれぞれＵ字状のピエゾ抵
抗体１０８および１１０を形成している。ここでは、ピ
エゾ抵抗体１０８および１１０は、ｎ型のシリコン基板
１０６の表面に、それぞれＵ字状にｐ型の不純物イオン
を選択的に注入することにより、ｐ+のピエゾ抵抗体と
して形成されている。
【０００６】さらに、シリコン基板１０６の表面には、
図１６に示すように、SPMプローブ１０２のメタルコン
タクト部と、リファレンス１０４のメタルコンタクト部
とを除いて表面を保護するシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）
１１２が形成される。そして、各メタルコンタクト部に
は、コンタクト用のアルミニウム電極１１４、１１６、
１１８および１２０がそれぞれ作製される。ここでは、
ｎ型のシリコン基板１０６の表面に、ｐ型の不純物イオ
ンを注入してｐ+のピエゾ抵抗体１０８および１１０を
形成したが、逆に、ｐ型のシリコン基板を用いた場合
は、基板表面にｎ型の不純物イオンを注入してｎ+のピ
エゾ抵抗体が形成される。
図１６に示すように、SPMプローブ１０２のメタルコン
タクト部と、リファレンス１０４のメタルコンタクト部
とを除いて表面を保護するシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）
１１２が形成される。そして、各メタルコンタクト部に
は、コンタクト用のアルミニウム電極１１４、１１６、
１１８および１２０がそれぞれ作製される。ここでは、
ｎ型のシリコン基板１０６の表面に、ｐ型の不純物イオ
ンを注入してｐ+のピエゾ抵抗体１０８および１１０を
形成したが、逆に、ｐ型のシリコン基板を用いた場合
は、基板表面にｎ型の不純物イオンを注入してｎ+のピ
エゾ抵抗体が形成される。
【０００７】このような従来の自己検知型ＳＰＭプロー
ブ１００による試料表面の観察は、まず、先端部に探針
が設けられたSPMプローブ１０２を試料表面に沿って走
査することにより行う。その際に発生する試料表面と探
針との間の相互作用（引力または斥力）が、SPMプロー
ブ１０２を撓ませ、この撓みは、SPMプローブ１０２上
に形成されたピエゾ抵抗体１０８の抵抗値を変動させ
る。この抵抗値がSPMプローブ１０２の撓み量として検
出される。ピエゾ抵抗体１０８の抵抗値の変動は、上記
メタルコンタクト部のアルミニウム電極１１４および１
１６を介して、信号処理部（図示していない）に導か
れ、試料表面を表す信号として画像化される。
ブ１００による試料表面の観察は、まず、先端部に探針
が設けられたSPMプローブ１０２を試料表面に沿って走
査することにより行う。その際に発生する試料表面と探
針との間の相互作用（引力または斥力）が、SPMプロー
ブ１０２を撓ませ、この撓みは、SPMプローブ１０２上
に形成されたピエゾ抵抗体１０８の抵抗値を変動させ
る。この抵抗値がSPMプローブ１０２の撓み量として検
出される。ピエゾ抵抗体１０８の抵抗値の変動は、上記
メタルコンタクト部のアルミニウム電極１１４および１
１６を介して、信号処理部（図示していない）に導か
れ、試料表面を表す信号として画像化される。
【０００８】また、上記動作と並行して、リファレンス
１０４においても抵抗値の測定が行われる。これは、ピ
エゾ抵抗体自体の抵抗値が、温度条件等の撓み以外の条
件によって変動するため、その不要な変動情報をSPMプ
ローブ１０２において測定される抵抗値の変動から取り
除くための参照抵抗値を提供するものである。ブリッジ
回路を用いた検出において、温度補償が実現できる。
１０４においても抵抗値の測定が行われる。これは、ピ
エゾ抵抗体自体の抵抗値が、温度条件等の撓み以外の条
件によって変動するため、その不要な変動情報をSPMプ
ローブ１０２において測定される抵抗値の変動から取り
除くための参照抵抗値を提供するものである。ブリッジ
回路を用いた検出において、温度補償が実現できる。
【０００９】このようなピエゾ抵抗体を用いた自己検知
型ＳＰＭプローブに関しては、特開平５−１１６４５８
号および米国特許第５，３４５，８１５号に開示されて
いる。
型ＳＰＭプローブに関しては、特開平５−１１６４５８
号および米国特許第５，３４５，８１５号に開示されて
いる。
【００１０】以上に説明したように、自己検知型ＳＰＭ
プローブを走査型プローブ顕微鏡に用いた場合には、プ
ローブ自体にSPMプローブの撓み量を検出する検出器す
なわちピエゾ抵抗体が形成されているので、SPMプロー
ブの交換の際に、従来の光てこ方式のように検出器の位
置調整といった煩雑な作業を必要とせず、試料の観察に
迅速に取り掛かることが可能である。
プローブを走査型プローブ顕微鏡に用いた場合には、プ
ローブ自体にSPMプローブの撓み量を検出する検出器す
なわちピエゾ抵抗体が形成されているので、SPMプロー
ブの交換の際に、従来の光てこ方式のように検出器の位
置調整といった煩雑な作業を必要とせず、試料の観察に
迅速に取り掛かることが可能である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従来の光てこ式SPMプ
ローブは、その探針に導電性を持たせることにより、探
針と試料表面との間に電圧を印加し、探針と試料表面と
の間に流れる電流変化またはその電圧印加によって誘起
される静電容量に基づいたSPMプローブの撓み変化を測
定することが可能であった。特に、導電性のSPMプロー
ブを用いて、その探針と試料表面との間に電圧を印加
し、試料表面の表面電位等を測定する顕微鏡として、Ｋ
ＦＭ（Ｋｅｌｖｉｎ Ｐｒｏｂｅ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃ
ｒｏｓｃｏｐｅ）やＳＭＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｍａｘ
ｗｅｌｌ Ｓｔｒｅｓｓ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）が、
使用されている。
ローブは、その探針に導電性を持たせることにより、探
針と試料表面との間に電圧を印加し、探針と試料表面と
の間に流れる電流変化またはその電圧印加によって誘起
される静電容量に基づいたSPMプローブの撓み変化を測
定することが可能であった。特に、導電性のSPMプロー
ブを用いて、その探針と試料表面との間に電圧を印加
し、試料表面の表面電位等を測定する顕微鏡として、Ｋ
ＦＭ（Ｋｅｌｖｉｎ Ｐｒｏｂｅ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃ
ｒｏｓｃｏｐｅ）やＳＭＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｍａｘ
ｗｅｌｌ Ｓｔｒｅｓｓ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）が、
使用されている。
【００１２】しかしながら、試料の表面電位測定を可能
とする従来の光てこ式SPMプローブは、一般に、探針を
含めたSPMプローブ全体またはその表面のみに導電性を
持たせていた。ここで、SPMプローブ上にピエゾ抵抗体
を形成した従来の自己検知型ＳＰＭプローブは、探針を
含めたSPMプローブ全体に導電性を持たせることはでき
ず、以上のようなＫＦＭやＳＭＭに適用することができ
なかった。
とする従来の光てこ式SPMプローブは、一般に、探針を
含めたSPMプローブ全体またはその表面のみに導電性を
持たせていた。ここで、SPMプローブ上にピエゾ抵抗体
を形成した従来の自己検知型ＳＰＭプローブは、探針を
含めたSPMプローブ全体に導電性を持たせることはでき
ず、以上のようなＫＦＭやＳＭＭに適用することができ
なかった。
【００１３】本発明は、かかる従来技術の有する不都合
に鑑みてなされたもので、SPMプローブの撓み量をSPMプ
ローブに設けたピエゾ抵抗体によって検出し且つ試料の
表面電位を測定することのできるＳＰＭプローブを提供
することを目的としている。
に鑑みてなされたもので、SPMプローブの撓み量をSPMプ
ローブに設けたピエゾ抵抗体によって検出し且つ試料の
表面電位を測定することのできるＳＰＭプローブを提供
することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、請求項１の発明に係るＳＰＭプ
ローブは、先鋭化された探針を先端に設けたレバー部と
該レバー部を支持する支持部とから構成されるＳＰＭプ
ローブにおいて、前記探針とその近傍に導電膜を被覆し
たことを特徴とする。
目的を達成するために、請求項１の発明に係るＳＰＭプ
ローブは、先鋭化された探針を先端に設けたレバー部と
該レバー部を支持する支持部とから構成されるＳＰＭプ
ローブにおいて、前記探針とその近傍に導電膜を被覆し
たことを特徴とする。
【００１５】この請求項１の発明によれば、探針表面に
導電膜を被覆することで探針に導電性を持たせているの
で、この導電膜から配線を取り出して一方の電極とする
ことで、他方の電極となる試料と探針との間に電圧を印
加することが可能になる。また、SPMプローブ全体に導
電性を持たせていないために、ノイズの混入を防ぐこと
できる。
導電膜を被覆することで探針に導電性を持たせているの
で、この導電膜から配線を取り出して一方の電極とする
ことで、他方の電極となる試料と探針との間に電圧を印
加することが可能になる。また、SPMプローブ全体に導
電性を持たせていないために、ノイズの混入を防ぐこと
できる。
【００１６】また、請求項２の発明に係るＳＰＭプロー
ブは、請求項１の発明において、前記導電膜の前記探針
近傍から配線を取り出したことを特徴とする。
ブは、請求項１の発明において、前記導電膜の前記探針
近傍から配線を取り出したことを特徴とする。
【００１７】この請求項２の発明によれば、探針の表面
を被覆した導電膜から配線を取り出すことで、この配線
として導電率の高い材料を選択することにより、電圧印
加によるSPMプローブの発熱の防止や損失の少ない大電
圧の印加が可能になる。
を被覆した導電膜から配線を取り出すことで、この配線
として導電率の高い材料を選択することにより、電圧印
加によるSPMプローブの発熱の防止や損失の少ない大電
圧の印加が可能になる。
【００１８】また、請求項３の発明に係るＳＰＭプロー
ブは、先鋭化された探針を先端に設けたレバー部と、該
レバー部を支持する支持部と、前記レバー部と前記支持
部とを連結する屈曲部とからSPMプローブを構成し、こ
のSPMプローブ上にピエゾ抵抗体を、前記屈曲部を通る
Ｕ字状に設けたＳＰＭプローブにおいて、前記探針とそ
の近傍に導電膜を被覆し、前記ピエゾ抵抗体および前記
支持部上に絶縁層を形成するとともに、前記導電膜の前
記探針近傍において前記導電膜と電気的に接続し且つ前
記レバー部から前記屈曲部を通って前記支持部に連なる
導電層を形成したことを特徴とする。
ブは、先鋭化された探針を先端に設けたレバー部と、該
レバー部を支持する支持部と、前記レバー部と前記支持
部とを連結する屈曲部とからSPMプローブを構成し、こ
のSPMプローブ上にピエゾ抵抗体を、前記屈曲部を通る
Ｕ字状に設けたＳＰＭプローブにおいて、前記探針とそ
の近傍に導電膜を被覆し、前記ピエゾ抵抗体および前記
支持部上に絶縁層を形成するとともに、前記導電膜の前
記探針近傍において前記導電膜と電気的に接続し且つ前
記レバー部から前記屈曲部を通って前記支持部に連なる
導電層を形成したことを特徴とする。
【００１９】この請求項３の発明によれば、探針表面に
導電膜を被覆することで導電性を持たせているので、こ
の導電膜から導電層を配線して一方の電極とすることに
より、他方の電極となる試料と、探針との間に電圧を印
加することが可能になる。また、SPMプローブ全体に導
電性を持たせていないために、ノイズの混入を防ぎ、導
電膜から取り出される導電層として導電率の高い材料を
選択することにより、電圧印加によるSPMプローブの発
熱の防止や損失の少ない大電圧の印加が可能になる。さ
らに、ピエゾ抵抗体によるSPMプローブの撓み量検出に
よる試料表面と探針との間の相互作用の計測とともに、
試料表面の表面電位の計測を、煩雑な位置調整を必要と
する検出器を使用せずに可能とする。
導電膜を被覆することで導電性を持たせているので、こ
の導電膜から導電層を配線して一方の電極とすることに
より、他方の電極となる試料と、探針との間に電圧を印
加することが可能になる。また、SPMプローブ全体に導
電性を持たせていないために、ノイズの混入を防ぎ、導
電膜から取り出される導電層として導電率の高い材料を
選択することにより、電圧印加によるSPMプローブの発
熱の防止や損失の少ない大電圧の印加が可能になる。さ
らに、ピエゾ抵抗体によるSPMプローブの撓み量検出に
よる試料表面と探針との間の相互作用の計測とともに、
試料表面の表面電位の計測を、煩雑な位置調整を必要と
する検出器を使用せずに可能とする。
【００２０】また、請求項４の発明に係るＳＰＭプロー
ブは、請求項３の発明において、前記導電層と前記導電
膜とが電気的に接続された部分において、前記導電層は
前記導電膜の上に設けていることを特徴とする。
ブは、請求項３の発明において、前記導電層と前記導電
膜とが電気的に接続された部分において、前記導電層は
前記導電膜の上に設けていることを特徴とする。
【００２１】この請求項４の発明によれば、探針表面に
導電膜を被覆することで導電性を持たせているので、こ
の導電膜から導電層を配線して一方の電極とすることに
より、他方の電極となる試料と、探針との間に電圧を印
加することが可能になる。
導電膜を被覆することで導電性を持たせているので、こ
の導電膜から導電層を配線して一方の電極とすることに
より、他方の電極となる試料と、探針との間に電圧を印
加することが可能になる。
【００２２】また、請求項５の発明に係るＳＰＭプロー
ブは、請求項３の発明において、前記導電層と前記導電
膜とが電気的に接続された部分において、前記導電層は
前記導電膜の下に設けていることを特徴とする。
ブは、請求項３の発明において、前記導電層と前記導電
膜とが電気的に接続された部分において、前記導電層は
前記導電膜の下に設けていることを特徴とする。
【００２３】この請求項５の発明によれば、探針表面に
導電膜を被覆することで導電性を持たせているので、こ
の導電膜から導電層を配線して一方の電極とすることに
より、他方の電極となる試料と、探針との間に電圧を印
加することが可能になる。
導電膜を被覆することで導電性を持たせているので、こ
の導電膜から導電層を配線して一方の電極とすることに
より、他方の電極となる試料と、探針との間に電圧を印
加することが可能になる。
【００２４】また、請求項６の発明に係るＳＰＭプロー
ブは、先鋭化された探針を先端に設けたレバー部と該レ
バー部を支持する支持部とから構成されるＳＰＭプロー
ブにおいて、前記探針内にイオン注入して導電領域を形
成したことを特徴とする。
ブは、先鋭化された探針を先端に設けたレバー部と該レ
バー部を支持する支持部とから構成されるＳＰＭプロー
ブにおいて、前記探針内にイオン注入して導電領域を形
成したことを特徴とする。
【００２５】この請求項６の発明によれば、探針を形成
する部分にイオン注入を行って導電領域を形成すること
で、先鋭度を損なうことなく、探針に導電性を持たせる
ことができる。よって、この導電領域から配線を取り出
して一方の電極とすることで、他方の電極となる試料と
探針との間に電圧を印加することが可能になる。また、
SPMプローブ全体に導電性を持たせていないために、ノ
イズの混入を防ぐことできる。
する部分にイオン注入を行って導電領域を形成すること
で、先鋭度を損なうことなく、探針に導電性を持たせる
ことができる。よって、この導電領域から配線を取り出
して一方の電極とすることで、他方の電極となる試料と
探針との間に電圧を印加することが可能になる。また、
SPMプローブ全体に導電性を持たせていないために、ノ
イズの混入を防ぐことできる。
【００２６】また、請求項７の発明に係るＳＰＭプロー
ブは、請求項６の発明において、前記導電領域の前記探
針近傍から配線を取り出したことを特徴とする。
ブは、請求項６の発明において、前記導電領域の前記探
針近傍から配線を取り出したことを特徴とする。
【００２７】この請求項７の発明によれば、探針に形成
された導電領域から電極配線を取り出すことができ、こ
の電極配線として導電率の高い材料を選択することによ
り、電圧印加によるSPMプローブの発熱の防止や損失の
少ない大電圧の印加が可能になる。
された導電領域から電極配線を取り出すことができ、こ
の電極配線として導電率の高い材料を選択することによ
り、電圧印加によるSPMプローブの発熱の防止や損失の
少ない大電圧の印加が可能になる。
【００２８】また、請求項８の発明に係るＳＰＭプロー
ブは、先鋭化された探針を先端に設けたレバー部と、該
レバー部を支持する支持部と、前記レバー部と前記支持
部とを連結する屈曲部とからSPMプローブを構成し、こ
のSPMプローブ上にピエゾ抵抗体を、前記屈曲部を通る
Ｕ字状に設けたＳＰＭプローブにおいて、前記探針内に
イオン注入して導電領域を形成し、前記ピエゾ抵抗体お
よび前記支持部上に絶縁層を形成するとともに、前記導
電領域の前記探針近傍において前記導電領域と電気的に
接続し且つ前記レバー部から前記屈曲部を通って前記支
持部に連なる導電層を形成したことを特徴とする。
ブは、先鋭化された探針を先端に設けたレバー部と、該
レバー部を支持する支持部と、前記レバー部と前記支持
部とを連結する屈曲部とからSPMプローブを構成し、こ
のSPMプローブ上にピエゾ抵抗体を、前記屈曲部を通る
Ｕ字状に設けたＳＰＭプローブにおいて、前記探針内に
イオン注入して導電領域を形成し、前記ピエゾ抵抗体お
よび前記支持部上に絶縁層を形成するとともに、前記導
電領域の前記探針近傍において前記導電領域と電気的に
接続し且つ前記レバー部から前記屈曲部を通って前記支
持部に連なる導電層を形成したことを特徴とする。
【００２９】この請求項８の発明によれば、探針を形成
する部分にイオン注入を行って探針導電領域を形成する
ことで、先鋭度を損なうことなく、探針に導電性を持た
せることができる。よって、この探針導電領域から配線
を取り出して一方の電極とすることにより、他方の電極
となる試料と、探針との間に電圧を印加することが可能
になる。また、SPMプローブ全体に導電性を持たせてい
ないために、ノイズの混入を防ぎ、導電膜から取り出さ
れる配線として導電率の高い材料を選択することによ
り、電圧印加によるSPMプローブの発熱の防止や損失の
少ない大電圧の印加が可能になる。
する部分にイオン注入を行って探針導電領域を形成する
ことで、先鋭度を損なうことなく、探針に導電性を持た
せることができる。よって、この探針導電領域から配線
を取り出して一方の電極とすることにより、他方の電極
となる試料と、探針との間に電圧を印加することが可能
になる。また、SPMプローブ全体に導電性を持たせてい
ないために、ノイズの混入を防ぎ、導電膜から取り出さ
れる配線として導電率の高い材料を選択することによ
り、電圧印加によるSPMプローブの発熱の防止や損失の
少ない大電圧の印加が可能になる。
【００３０】また、請求項９の発明に係るＳＰＭプロー
ブは、先鋭化された探針を先端に設けたレバー部と、該
レバー部を支持する支持部と、前記レバー部と前記支持
部とを連結する屈曲部とからSPMプローブを構成し、こ
のSPMプローブ上にピエゾ抵抗体を、前記屈曲部を通る
Ｕ字状に設けたＳＰＭプローブにおいて、前記ピエゾ抵
抗体および前記支持部上に絶縁層を形成するとともに、
前記探針とその近傍を被覆し且つ前記探針から前記屈曲
部を通って前記支持部に連なる導電層を形成したことを
特徴とする。
ブは、先鋭化された探針を先端に設けたレバー部と、該
レバー部を支持する支持部と、前記レバー部と前記支持
部とを連結する屈曲部とからSPMプローブを構成し、こ
のSPMプローブ上にピエゾ抵抗体を、前記屈曲部を通る
Ｕ字状に設けたＳＰＭプローブにおいて、前記ピエゾ抵
抗体および前記支持部上に絶縁層を形成するとともに、
前記探針とその近傍を被覆し且つ前記探針から前記屈曲
部を通って前記支持部に連なる導電層を形成したことを
特徴とする。
【００３１】この請求項９の発明によれば、ピエゾ抵抗
体の形成されたSPMプローブにおいて、探針表面に導電
性を持たせることと、その探針表面からの導電層の形成
とを達成している。よって、ピエゾ抵抗体によるSPMプ
ローブの撓み量検出による試料表面と探針との間の相互
作用の計測とともに、試料表面の表面電位の計測を、煩
雑な位置調整を必要とする検出器を使用せずに可能とす
る。また、探針から導かれる導電層の材料を選択するこ
とにより、探針の先鋭度を優先させたSPMプローブや探
針から導かれる配線の導電率を優先させたSPMプローブ
等を提供することができ、利用者は、使用目的または観
察する試料に応じて適切なSPMプローブを選択すること
ができる。
体の形成されたSPMプローブにおいて、探針表面に導電
性を持たせることと、その探針表面からの導電層の形成
とを達成している。よって、ピエゾ抵抗体によるSPMプ
ローブの撓み量検出による試料表面と探針との間の相互
作用の計測とともに、試料表面の表面電位の計測を、煩
雑な位置調整を必要とする検出器を使用せずに可能とす
る。また、探針から導かれる導電層の材料を選択するこ
とにより、探針の先鋭度を優先させたSPMプローブや探
針から導かれる配線の導電率を優先させたSPMプローブ
等を提供することができ、利用者は、使用目的または観
察する試料に応じて適切なSPMプローブを選択すること
ができる。
【００３２】また、請求項１０の発明に係るＳＰＭプロ
ーブは、請求項１から９のいずれかの発明において、前
記ＳＰＭプローブが半導体ウェハにおいて作成され前記
半導体ウェハから分離して取り出された場合に、前記半
導体ウェハ内における位置を特定する識別マークを前記
支持部に形成したことを特徴とする。
ーブは、請求項１から９のいずれかの発明において、前
記ＳＰＭプローブが半導体ウェハにおいて作成され前記
半導体ウェハから分離して取り出された場合に、前記半
導体ウェハ内における位置を特定する識別マークを前記
支持部に形成したことを特徴とする。
【００３３】この請求項１０の発明によれば、ＳＰＭプ
ローブとして半導体ウェハに形成されるSPMプローブに
半導体ウェハ上の位置を特定する識別マークを形成して
いるので、そのSPMプローブが半導体ウェハから取り出
されてＳＰＭプローブを構成した場合であっても、その
識別マークを読み取ることにより、そのSPMプローブが
形成されていた半導体ウェハ上の位置を特定できるの
で、特に不良なSPMプローブに対して、ウェハ上におけ
る不良SPMプローブ位置分布を得ることができる。請求
項１１の発明によれば、請求項１から１０までのSPMプ
ローブを使用する装置であることを特徴とする。これに
よれば、従来の光てこ式の装置に比べ、カンチレバーが
自己検知型となったためレーザビームの調整が不用とな
り、装置の操作がより容易になる。また探針のための専
用の電極を設けることで、ノイズを減らし、より高精度
な測定が可能になる。
ローブとして半導体ウェハに形成されるSPMプローブに
半導体ウェハ上の位置を特定する識別マークを形成して
いるので、そのSPMプローブが半導体ウェハから取り出
されてＳＰＭプローブを構成した場合であっても、その
識別マークを読み取ることにより、そのSPMプローブが
形成されていた半導体ウェハ上の位置を特定できるの
で、特に不良なSPMプローブに対して、ウェハ上におけ
る不良SPMプローブ位置分布を得ることができる。請求
項１１の発明によれば、請求項１から１０までのSPMプ
ローブを使用する装置であることを特徴とする。これに
よれば、従来の光てこ式の装置に比べ、カンチレバーが
自己検知型となったためレーザビームの調整が不用とな
り、装置の操作がより容易になる。また探針のための専
用の電極を設けることで、ノイズを減らし、より高精度
な測定が可能になる。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係るＳＰＭプロ
ーブの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。な
お、この実施の形態によりこの発明が限定されるもので
はない。
ーブの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。な
お、この実施の形態によりこの発明が限定されるもので
はない。
【００３５】（実施の形態１）図１は、実施の形態１に
係るＳＰＭプローブ１０の平面図である。図１におい
て、自己検知型ＳＰＭプローブ１０は、先端に探針１２
を設けたレバー部と、支持部とを３つの屈曲部によって
連結された構成すなわちSPMプローブ形状となってい
る。３つの屈曲部のうち２つは、導電層２４を中心線と
してほぼ左右対称に形成される。それら屈曲部には、Ｓ
ＰＭプローブ１０の支持部から一方の屈曲部を通ってレ
バー部に入り、さらに他方の屈曲部を通って支持部に導
かれるようなＵ字状のピエゾ抵抗体２０が形成される。
すなわち、ＳＰＭプローブ１０は、前述した自己検知型
ＳＰＭプローブとなる。
係るＳＰＭプローブ１０の平面図である。図１におい
て、自己検知型ＳＰＭプローブ１０は、先端に探針１２
を設けたレバー部と、支持部とを３つの屈曲部によって
連結された構成すなわちSPMプローブ形状となってい
る。３つの屈曲部のうち２つは、導電層２４を中心線と
してほぼ左右対称に形成される。それら屈曲部には、Ｓ
ＰＭプローブ１０の支持部から一方の屈曲部を通ってレ
バー部に入り、さらに他方の屈曲部を通って支持部に導
かれるようなＵ字状のピエゾ抵抗体２０が形成される。
すなわち、ＳＰＭプローブ１０は、前述した自己検知型
ＳＰＭプローブとなる。
【００３６】さらに、ピエゾ抵抗体２０上および支持部
上には、絶縁層（図示していない）が形成される。絶縁
層上においては、配線となる導電層２６および２８が、
ピエゾ抵抗体２０の支持部に位置する部分から、支持部
においてピエゾ抵抗体２０の形成されていない部分に連
なってそれぞれ形成される。導電層２６および２８にお
いてピエゾ抵抗体２０に位置する一端と、その下層のピ
エゾ抵抗体２０とは、それぞれメタルコンタクト部３２
および３４において電気的に接続される。
上には、絶縁層（図示していない）が形成される。絶縁
層上においては、配線となる導電層２６および２８が、
ピエゾ抵抗体２０の支持部に位置する部分から、支持部
においてピエゾ抵抗体２０の形成されていない部分に連
なってそれぞれ形成される。導電層２６および２８にお
いてピエゾ抵抗体２０に位置する一端と、その下層のピ
エゾ抵抗体２０とは、それぞれメタルコンタクト部３２
および３４において電気的に接続される。
【００３７】３つの屈曲部のうち、ピエゾ抵抗体の形成
されない残りの１つは、上記した中心線上に形成され
る。この屈曲部上には、絶縁層を挟んで、探針１２から
ＳＰＭプローブ１０の支持部へと導電層２４が形成され
る。ここで、探針１２は導電膜２２を被覆しており、導
電膜２２と導電層２４の一端とは、電気的に接続され
る。
されない残りの１つは、上記した中心線上に形成され
る。この屈曲部上には、絶縁層を挟んで、探針１２から
ＳＰＭプローブ１０の支持部へと導電層２４が形成され
る。ここで、探針１２は導電膜２２を被覆しており、導
電膜２２と導電層２４の一端とは、電気的に接続され
る。
【００３８】図２は、図１のＡ−Ａ’線における断面図
を示しており、ＳＰＭプローブ１０は、図２に示すよう
に、シリコンから成る半導体基板（シリコン層）１５上
に埋め込み酸化層（ＳｉＯ2）１４を形成し、さらにそ
の上にシリコン層１６を熱的に貼り合わせたＳＯＩ（Ｓ
ｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｅｒ）技術を用い
ることによって形成される。このＳＯＩ技術によって、
ピエゾ抵抗体２０の支持部に位置する部分間において、
絶縁度の高い素子分離が果たされる。
を示しており、ＳＰＭプローブ１０は、図２に示すよう
に、シリコンから成る半導体基板（シリコン層）１５上
に埋め込み酸化層（ＳｉＯ2）１４を形成し、さらにそ
の上にシリコン層１６を熱的に貼り合わせたＳＯＩ（Ｓ
ｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｅｒ）技術を用い
ることによって形成される。このＳＯＩ技術によって、
ピエゾ抵抗体２０の支持部に位置する部分間において、
絶縁度の高い素子分離が果たされる。
【００３９】上記したＳＰＭプローブ１０の支持部は、
図２に示すように、酸化層１４を表面に形成した半導体
基板１５を基体とし、さらに酸化層１４上には、シリコ
ン層１６が形成されている。特に、ＳＰＭプローブ１０
の支持部においてシリコン層１６は、３つの領域に分割
され、そのうちの２つの領域中にピエゾ抵抗体２０の両
端部が形成される。図２においては、メタルコンタクト
部３２および３４がピエゾ抵抗体２０にそれぞれ接続さ
れて示されている。ここで、ＳＰＭプローブ１０のレバ
ー部は、３つの屈曲部を介して支持部と連結したシリコ
ン層１６を基体としている。
図２に示すように、酸化層１４を表面に形成した半導体
基板１５を基体とし、さらに酸化層１４上には、シリコ
ン層１６が形成されている。特に、ＳＰＭプローブ１０
の支持部においてシリコン層１６は、３つの領域に分割
され、そのうちの２つの領域中にピエゾ抵抗体２０の両
端部が形成される。図２においては、メタルコンタクト
部３２および３４がピエゾ抵抗体２０にそれぞれ接続さ
れて示されている。ここで、ＳＰＭプローブ１０のレバ
ー部は、３つの屈曲部を介して支持部と連結したシリコ
ン層１６を基体としている。
【００４０】さらに、ピエゾ抵抗体２０上および支持部
におけるシリコン層１６上には、メタルコンタクト部３
２および３４を除く表面に酸化層（シリコン酸化膜）１
７を形成している。なお、この酸化層１７が、上述した
絶縁層に相当する。よって、この酸化層１７上に、上述
した導電層２６および２８が形成される。
におけるシリコン層１６上には、メタルコンタクト部３
２および３４を除く表面に酸化層（シリコン酸化膜）１
７を形成している。なお、この酸化層１７が、上述した
絶縁層に相当する。よって、この酸化層１７上に、上述
した導電層２６および２８が形成される。
【００４１】また、図３は、図１のＢ−Ｂ’線における
断面図を示している。図３に示すように、上述した導電
層２４は、探針１２を被覆した導電膜２２から、レバー
部の基体となるシリコン層１６上と、ピエゾ抵抗体２０
および支持部におけるシリコン層１６上に形成された酸
化層１７上とを通るように配置される。ここで、導電層
２４の一端と導電膜２２の一部とは、導電膜２２を下層
として電気的に接続される。
断面図を示している。図３に示すように、上述した導電
層２４は、探針１２を被覆した導電膜２２から、レバー
部の基体となるシリコン層１６上と、ピエゾ抵抗体２０
および支持部におけるシリコン層１６上に形成された酸
化層１７上とを通るように配置される。ここで、導電層
２４の一端と導電膜２２の一部とは、導電膜２２を下層
として電気的に接続される。
【００４２】従って、ＳＰＭの観察対象となる試料を一
方の電極とし、ＳＰＭプローブ１０の支持部に位置する
導電層２４を他方の電極とすることで、探針１２と試料
表面（図示していない）との間に電圧を印加することが
できる。
方の電極とし、ＳＰＭプローブ１０の支持部に位置する
導電層２４を他方の電極とすることで、探針１２と試料
表面（図示していない）との間に電圧を印加することが
できる。
【００４３】つぎに、図１に示したＳＰＭプローブ１０
の形成工程を図４および図５を参照しつつ説明する。な
お、図４および図５では、図１のＢ−Ｂ’線におけるＳ
ＰＭプローブ１０の形成工程断面を示している。
の形成工程を図４および図５を参照しつつ説明する。な
お、図４および図５では、図１のＢ−Ｂ’線におけるＳ
ＰＭプローブ１０の形成工程断面を示している。
【００４４】まず、図４（ａ）について説明する。ＳＯ
Ｉ基板の表面側と裏面側とを熱酸化することにより、シ
リコン酸化膜（ＳｉＯ2）１９および１３を形成し、シ
リコン酸化膜１９上に、さらにエッチングマスクとなる
フォトレジスタ膜２１をパターニングする。
Ｉ基板の表面側と裏面側とを熱酸化することにより、シ
リコン酸化膜（ＳｉＯ2）１９および１３を形成し、シ
リコン酸化膜１９上に、さらにエッチングマスクとなる
フォトレジスタ膜２１をパターニングする。
【００４５】つぎに、フォトレジスト膜２１をマスクと
して緩衝フッ酸溶液（ＢＨＦ）を用いてシリコン酸化膜
１９を溶液エッチングすることにより、図４（ｂ）に示
すように、探針を形成するためのためのマスクとなるシ
リコン酸化膜（ＳｉＯ2）１９をパターニングする。
して緩衝フッ酸溶液（ＢＨＦ）を用いてシリコン酸化膜
１９を溶液エッチングすることにより、図４（ｂ）に示
すように、探針を形成するためのためのマスクとなるシ
リコン酸化膜（ＳｉＯ2）１９をパターニングする。
【００４６】続いて、パターニングされたシリコン酸化
膜１９をマスクとして、リアクティブ・イオン・エッチ
ング（ＲＩＥ）を行うことにより、図４（ｃ）に示すよ
うに、マスク１９の下に先鋭化した探針１２を形成す
る。ここで探針１２の高さは一般的に２μｍ以上で通常
５から１５μｍ程度に設定する。
膜１９をマスクとして、リアクティブ・イオン・エッチ
ング（ＲＩＥ）を行うことにより、図４（ｃ）に示すよ
うに、マスク１９の下に先鋭化した探針１２を形成す
る。ここで探針１２の高さは一般的に２μｍ以上で通常
５から１５μｍ程度に設定する。
【００４７】さらに、図４（ｄ）に示すように、シリコ
ン層１６表面にピエゾ抵抗体を形成する領域を開口させ
てフォトレジスト膜２３を形成し、その開口部分にイオ
ン注入を行ってｐ+ピエゾ抵抗領域すなわちピエゾ抵抗
体２０を形成する。
ン層１６表面にピエゾ抵抗体を形成する領域を開口させ
てフォトレジスト膜２３を形成し、その開口部分にイオ
ン注入を行ってｐ+ピエゾ抵抗領域すなわちピエゾ抵抗
体２０を形成する。
【００４８】つぎに、フォトレジスト膜２３を除去する
とともに、図４（ｅ）に示すように、SPMプローブ形状
のフォトレジスト膜２５をＳＯＩシリコン層１６上に形
成する。フォトレジスト膜２５をマスクとしてＲＩＥに
よりＳＯＩシリコン層１６を、埋め込み酸化層１４に達
するまでエッチングし、SPMプローブの端部を形成す
る。
とともに、図４（ｅ）に示すように、SPMプローブ形状
のフォトレジスト膜２５をＳＯＩシリコン層１６上に形
成する。フォトレジスト膜２５をマスクとしてＲＩＥに
よりＳＯＩシリコン層１６を、埋め込み酸化層１４に達
するまでエッチングし、SPMプローブの端部を形成す
る。
【００４９】そして、図５（ｆ）に示すように、フォト
レジスト膜２５を除去するとともに、裏面側のシリコン
酸化膜（ＳｉＯ2）１３の下にエッチングマスクとなる
フォトレジスト膜２７を形成する。フォトレジスト膜２
７をマスクとして緩衝フッ酸溶液（ＢＨＦ）を用いたバ
ックエッチングを行い、シリコン酸化膜１３をパターニ
ング形成する。
レジスト膜２５を除去するとともに、裏面側のシリコン
酸化膜（ＳｉＯ2）１３の下にエッチングマスクとなる
フォトレジスト膜２７を形成する。フォトレジスト膜２
７をマスクとして緩衝フッ酸溶液（ＢＨＦ）を用いたバ
ックエッチングを行い、シリコン酸化膜１３をパターニ
ング形成する。
【００５０】さらに、図５（ｇ）に示すように、探針１
２の表面および探針１２の外縁部をスパッタリングによ
り、比較的硬度の高いチタン（Ｔｉ）または白金（Ｐ
ｔ）等で被覆して導電膜２２を形成する。ここで、導電
膜２２の厚みは、探針の先鋭度が失われない程度にでき
る限り薄くすることが好ましい。
２の表面および探針１２の外縁部をスパッタリングによ
り、比較的硬度の高いチタン（Ｔｉ）または白金（Ｐ
ｔ）等で被覆して導電膜２２を形成する。ここで、導電
膜２２の厚みは、探針の先鋭度が失われない程度にでき
る限り薄くすることが好ましい。
【００５１】さらに、図５（ｈ）に示すように、ＳＯＩ
シリコン層１６の支持部からレバー部におけるピエゾ抵
抗体２０の形成領域までをシリコン酸化膜１７で被覆し
て表面を保護するとともに、アルミニウム（Ａｌ）等の
金属で比較的厚めに導電層２４を、探針１２から屈曲部
を通って支持部に連なるように形成する。ここで、導電
層２４のレバー部に位置する一端と導電膜２２の一部と
は、導電膜２２を下層として電気的に接続される。この
際、ピエゾ抵抗体２０の支持部に位置する部分には、シ
リコン酸化膜１７を被覆せず、その部分に例えばアルミ
ニウム（Ａｌ）等を埋め込んでメタルコンタクト部３２
および３４を形成し、さらに、メタルコンタクト部３２
および３４からシリコン酸化膜１７を下層として配線さ
れる導電層２６および２８を形成する（図示していな
い）。
シリコン層１６の支持部からレバー部におけるピエゾ抵
抗体２０の形成領域までをシリコン酸化膜１７で被覆し
て表面を保護するとともに、アルミニウム（Ａｌ）等の
金属で比較的厚めに導電層２４を、探針１２から屈曲部
を通って支持部に連なるように形成する。ここで、導電
層２４のレバー部に位置する一端と導電膜２２の一部と
は、導電膜２２を下層として電気的に接続される。この
際、ピエゾ抵抗体２０の支持部に位置する部分には、シ
リコン酸化膜１７を被覆せず、その部分に例えばアルミ
ニウム（Ａｌ）等を埋め込んでメタルコンタクト部３２
および３４を形成し、さらに、メタルコンタクト部３２
および３４からシリコン酸化膜１７を下層として配線さ
れる導電層２６および２８を形成する（図示していな
い）。
【００５２】続いて、図５（ｉ）に示すように、図５
（ｇ）においてパターニング形成したシリコン酸化膜１
３をマスクとして４０％の水酸化カリウム溶液（ＫＯＨ
＋Ｈ2Ｏ）を用いてバックエッチングを行うことによ
り、半導体基板１５を除去する。さらに酸化層１４をBH
Fで部分的に除去する。これによりピエゾ抵抗体２０お
よび導電層２４を備えたＳＯＩシリコン層１６から成る
ＳＰＭプローブ１０が形成される。
（ｇ）においてパターニング形成したシリコン酸化膜１
３をマスクとして４０％の水酸化カリウム溶液（ＫＯＨ
＋Ｈ2Ｏ）を用いてバックエッチングを行うことによ
り、半導体基板１５を除去する。さらに酸化層１４をBH
Fで部分的に除去する。これによりピエゾ抵抗体２０お
よび導電層２４を備えたＳＯＩシリコン層１６から成る
ＳＰＭプローブ１０が形成される。
【００５３】なお、ここでは、ｎ型のシリコン層１６に
ｐ+イオンを注入してｐ+のピエゾ抵抗体２０を形成した
が、逆に、ｐ型のシリコン層を用いた場合は、基板にｎ
+イオンを注入してｎ+のピエゾ抵抗体が形成される。
ｐ+イオンを注入してｐ+のピエゾ抵抗体２０を形成した
が、逆に、ｐ型のシリコン層を用いた場合は、基板にｎ
+イオンを注入してｎ+のピエゾ抵抗体が形成される。
【００５４】また、図３に示した導電層２４と導電膜２
２との接続における変形例として、図６に示すように、
下層に導電層２４を配置して導電膜２２との電気的接続
を達成してもよい。この場合のＳＰＭプローブ１０の形
成工程を図７に示す。
２との接続における変形例として、図６に示すように、
下層に導電層２４を配置して導電膜２２との電気的接続
を達成してもよい。この場合のＳＰＭプローブ１０の形
成工程を図７に示す。
【００５５】まず、前述した図４（ａ）〜（ｅ）と同様
な工程が行われるので、ここではその説明を省略し、図
４（ｅ）に続く工程から説明する。
な工程が行われるので、ここではその説明を省略し、図
４（ｅ）に続く工程から説明する。
【００５６】図４（ｅ）の工程に続いて、フォトレジス
ト膜２５を除去するとともに、図７（ｆ）に示すよう
に、裏面側のシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）１３上にエッ
チングマスクとなるフォトレジスト膜２７を形成する。
フォトレジスト膜２７をマスクとして緩衝フッ酸溶液
（ＢＨＦ）を用いてバックエッチングを行い、シリコン
酸化膜１３をパターニングする。
ト膜２５を除去するとともに、図７（ｆ）に示すよう
に、裏面側のシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）１３上にエッ
チングマスクとなるフォトレジスト膜２７を形成する。
フォトレジスト膜２７をマスクとして緩衝フッ酸溶液
（ＢＨＦ）を用いてバックエッチングを行い、シリコン
酸化膜１３をパターニングする。
【００５７】さらに、図７（ｇ）に示すように、ＳＯＩ
シリコン層１６の支持部からレバー部におけるピエゾ抵
抗体２０の形成領域までをシリコン酸化膜１７で被覆し
て表面を保護するとともに、アルミニウム（Ａｌ）等の
金属で比較的厚めに導電層２４を、探針１２近傍から、
シリコン酸化膜１７を下層にした支持部に亘って形成す
る。この際、ピエゾ抵抗体２０の支持部に位置する部分
に、例えばアルミニウム（Ａｌ）等を埋め込んでメタル
コンタクト部３２および３４を形成し、さらに、メタル
コンタクト部３２および３４からシリコン酸化膜１７を
下層として配線される導電層２６および２８を形成する
（図示していない）。
シリコン層１６の支持部からレバー部におけるピエゾ抵
抗体２０の形成領域までをシリコン酸化膜１７で被覆し
て表面を保護するとともに、アルミニウム（Ａｌ）等の
金属で比較的厚めに導電層２４を、探針１２近傍から、
シリコン酸化膜１７を下層にした支持部に亘って形成す
る。この際、ピエゾ抵抗体２０の支持部に位置する部分
に、例えばアルミニウム（Ａｌ）等を埋め込んでメタル
コンタクト部３２および３４を形成し、さらに、メタル
コンタクト部３２および３４からシリコン酸化膜１７を
下層として配線される導電層２６および２８を形成する
（図示していない）。
【００５８】さらに、図７（ｈ）に示すように、探針１
２の表面および探針１２の外縁部、特に導電層２４の一
部を、スパッタリングにより、比較的硬度の高いチタン
（Ｔｉ）または白金（Ｐｔ）等で被覆して導電膜２２を
形成する。導電膜２２の厚みは、探針の先鋭度が失われ
ない程度にできる限り薄くすることが好ましい。ここ
で、導電膜２２の一部は、導電層２４を下層として、導
電層２４のレバー部に位置する一端と電気的に接続され
る。
２の表面および探針１２の外縁部、特に導電層２４の一
部を、スパッタリングにより、比較的硬度の高いチタン
（Ｔｉ）または白金（Ｐｔ）等で被覆して導電膜２２を
形成する。導電膜２２の厚みは、探針の先鋭度が失われ
ない程度にできる限り薄くすることが好ましい。ここ
で、導電膜２２の一部は、導電層２４を下層として、導
電層２４のレバー部に位置する一端と電気的に接続され
る。
【００５９】続いて、図７（ｉ）に示すように、図７
（ｇ）においてパターニング形成したシリコン酸化膜１
３をマスクとして４０％の水酸化カリウム溶液（ＫＯＨ
＋Ｈ2Ｏ）を用いてバックエッチングを行うことによ
り、半導体基板１５を除去する。さらに酸化層１４をBH
Fで部分的に除去する。これにより、ピエゾ抵抗体２０
および導電層２４を備えたＳＯＩシリコン層１６から成
るＳＰＭプローブ１０が形成される。
（ｇ）においてパターニング形成したシリコン酸化膜１
３をマスクとして４０％の水酸化カリウム溶液（ＫＯＨ
＋Ｈ2Ｏ）を用いてバックエッチングを行うことによ
り、半導体基板１５を除去する。さらに酸化層１４をBH
Fで部分的に除去する。これにより、ピエゾ抵抗体２０
および導電層２４を備えたＳＯＩシリコン層１６から成
るＳＰＭプローブ１０が形成される。
【００６０】以上説明したように、実施の形態１によれ
ば、探針表面に導電膜を被覆することで導電性を持たせ
ているので、この導電膜から電極配線を取り出して一方
の電極とすることにより、他方の電極となる試料と、探
針との間に電圧を印加することが可能になる。また、SP
Mプローブ全体に導電性を持たせていないために、ノイ
ズの混入を防ぎ、導電膜から取り出される電極配線とし
て導電率の高い材料を選択することにより、電圧印加に
よるＳＰＭプローブの発熱の防止や損失の少ない大電圧
の印加が可能になる。
ば、探針表面に導電膜を被覆することで導電性を持たせ
ているので、この導電膜から電極配線を取り出して一方
の電極とすることにより、他方の電極となる試料と、探
針との間に電圧を印加することが可能になる。また、SP
Mプローブ全体に導電性を持たせていないために、ノイ
ズの混入を防ぎ、導電膜から取り出される電極配線とし
て導電率の高い材料を選択することにより、電圧印加に
よるＳＰＭプローブの発熱の防止や損失の少ない大電圧
の印加が可能になる。
【００６１】さらに、ＳＰＭプローブ１０のレバー部と
支持部とが３つの屈曲部によって連結され、そのうちの
２つの屈曲部を通るようにＵ字状のピエゾ抵抗体を形成
し、残り１つの屈曲部に探針近傍から支持部に亘って導
電層を探針と電気的に接続して形成しているので、ピエ
ゾ抵抗体によるSPMプローブの撓み量検出を達成すると
ともに、探針に電位を与えることが可能になる。すなわ
ち、試料表面と探針との間の相互作用の計測とともに試
料表面の表面電位の計測を、煩雑な位置調整を必要とす
る検出器を使用せずに可能とする。
支持部とが３つの屈曲部によって連結され、そのうちの
２つの屈曲部を通るようにＵ字状のピエゾ抵抗体を形成
し、残り１つの屈曲部に探針近傍から支持部に亘って導
電層を探針と電気的に接続して形成しているので、ピエ
ゾ抵抗体によるSPMプローブの撓み量検出を達成すると
ともに、探針に電位を与えることが可能になる。すなわ
ち、試料表面と探針との間の相互作用の計測とともに試
料表面の表面電位の計測を、煩雑な位置調整を必要とす
る検出器を使用せずに可能とする。
【００６２】また、探針の被覆に適した材料および探針
から支持部への配線に適した材料をそれぞれ導電膜およ
び導電層として選択することにより、探針の先鋭度を損
なうことなく、探針に電位を高精度に効率良く与えるこ
とが可能になる。
から支持部への配線に適した材料をそれぞれ導電膜およ
び導電層として選択することにより、探針の先鋭度を損
なうことなく、探針に電位を高精度に効率良く与えるこ
とが可能になる。
【００６３】さらに、一端を探針と電気的に接続した導
電層は、他端をＳＰＭプローブ１０の支持部に導いてい
るので、探針に電位を与えるための外部回路との接続を
容易にしている。
電層は、他端をＳＰＭプローブ１０の支持部に導いてい
るので、探針に電位を与えるための外部回路との接続を
容易にしている。
【００６４】（実施の形態２）実施の形態１において
は、探針１２に被覆する導電膜２２と、導電膜２２から
配線される導電層２４とを、異なる工程においてそれぞ
れ適した材料で形成したが、図８に示すように、これら
を同種の材料として形成することもできる。この場合の
ＳＰＭプローブ１０の形成工程を図９に示す。
は、探針１２に被覆する導電膜２２と、導電膜２２から
配線される導電層２４とを、異なる工程においてそれぞ
れ適した材料で形成したが、図８に示すように、これら
を同種の材料として形成することもできる。この場合の
ＳＰＭプローブ１０の形成工程を図９に示す。
【００６５】まず、前述した図４（ａ）〜（ｅ）と同様
な工程が行われるので、ここではその説明を省略し、図
４（ｅ）に続く工程から説明する。
な工程が行われるので、ここではその説明を省略し、図
４（ｅ）に続く工程から説明する。
【００６６】図４（ｅ）の工程に続いて、フォトレジス
ト膜２５を除去するとともに、図９（ｆ）に示すよう
に、裏面側のシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）１３上にエッ
チングマスクとなるフォトレジスト膜２７を形成する。
フォトレジスト膜２７をマスクとして緩衝フッ酸溶液
（ＢＨＦ）を用いてバックエッチングを行い、シリコン
酸化膜１３をパターニングする。
ト膜２５を除去するとともに、図９（ｆ）に示すよう
に、裏面側のシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）１３上にエッ
チングマスクとなるフォトレジスト膜２７を形成する。
フォトレジスト膜２７をマスクとして緩衝フッ酸溶液
（ＢＨＦ）を用いてバックエッチングを行い、シリコン
酸化膜１３をパターニングする。
【００６７】さらに、図９（ｇ）に示すように、ＳＯＩ
シリコン層１６の支持部からレバー部のピエゾ抵抗体２
０形成領域までをシリコン酸化膜１７で被覆して表面を
保護するとともに、探針１２の表面および、その探針１
２の表面からシリコン酸化膜１７を下層にした支持部に
亘って、アルミニウム（Ａｌ）等の金属により導電層２
４を形成する。この際、ピエゾ抵抗体２０の支持部に位
置する部分に、例えばアルミニウム（Ａｌ）等を埋め込
んでメタルコンタクト部３２および３４を形成し、さら
に、メタルコンタクト部３２および３４からシリコン酸
化膜１７を下層として配線される導電層２６および２８
を形成する（図示していない）。
シリコン層１６の支持部からレバー部のピエゾ抵抗体２
０形成領域までをシリコン酸化膜１７で被覆して表面を
保護するとともに、探針１２の表面および、その探針１
２の表面からシリコン酸化膜１７を下層にした支持部に
亘って、アルミニウム（Ａｌ）等の金属により導電層２
４を形成する。この際、ピエゾ抵抗体２０の支持部に位
置する部分に、例えばアルミニウム（Ａｌ）等を埋め込
んでメタルコンタクト部３２および３４を形成し、さら
に、メタルコンタクト部３２および３４からシリコン酸
化膜１７を下層として配線される導電層２６および２８
を形成する（図示していない）。
【００６８】そして、図９（ｈ）に示すように、図９
（ｇ）においてパターニング形成したシリコン酸化膜１
３をマスクとして４０％の水酸化カリウム溶液（ＫＯＨ
＋Ｈ2Ｏ）を用いてバックエッチングを行うことによ
り、半導体基板１５を除去する。さらに酸化層１４をBH
Fで部分的に除去する。これにより、ピエゾ抵抗体２０
および導電層２４を備えたＳＯＩシリコン層１６から成
るＳＰＭプローブ１０が形成される。
（ｇ）においてパターニング形成したシリコン酸化膜１
３をマスクとして４０％の水酸化カリウム溶液（ＫＯＨ
＋Ｈ2Ｏ）を用いてバックエッチングを行うことによ
り、半導体基板１５を除去する。さらに酸化層１４をBH
Fで部分的に除去する。これにより、ピエゾ抵抗体２０
および導電層２４を備えたＳＯＩシリコン層１６から成
るＳＰＭプローブ１０が形成される。
【００６９】以上説明したように、実施の形態２によれ
ば、探針表面に導電性を持たせることと、その探針表面
からの電極配線の形成とを一度の工程で行うことができ
る。よって、試料の表面電位の計測を達成するととも
に、探針から導かれる導電層の材料を選択することによ
り、探針の先鋭度を優先させたSPMプローブや探針から
導かれる配線の導電率を優先させたSPMプローブ等を提
供することができ、利用者は、使用目的または観察する
試料に応じてそれらから適切なSPMプローブを選択する
ことができる。
ば、探針表面に導電性を持たせることと、その探針表面
からの電極配線の形成とを一度の工程で行うことができ
る。よって、試料の表面電位の計測を達成するととも
に、探針から導かれる導電層の材料を選択することによ
り、探針の先鋭度を優先させたSPMプローブや探針から
導かれる配線の導電率を優先させたSPMプローブ等を提
供することができ、利用者は、使用目的または観察する
試料に応じてそれらから適切なSPMプローブを選択する
ことができる。
【００７０】（実施の形態３）実施の形態１または２に
おいては、探針１２の表面に導電膜２２を被覆すること
で探針１２に導電性を持たせたが、実施の形態３におい
ては、図１０に示すように、ピエゾ抵抗体の形成と同様
にｐ+イオンの注入を行うことによって、導電領域を形
成する。そして、探針１２中に形成された導電領域は、
ＳＰＭプローブ１０の支持部へと配線される導電層２４
と電気的に接続される。この場合のＳＰＭプローブ１０
の形成工程を図１１および図１２を参照しつつ説明す
る。
おいては、探針１２の表面に導電膜２２を被覆すること
で探針１２に導電性を持たせたが、実施の形態３におい
ては、図１０に示すように、ピエゾ抵抗体の形成と同様
にｐ+イオンの注入を行うことによって、導電領域を形
成する。そして、探針１２中に形成された導電領域は、
ＳＰＭプローブ１０の支持部へと配線される導電層２４
と電気的に接続される。この場合のＳＰＭプローブ１０
の形成工程を図１１および図１２を参照しつつ説明す
る。
【００７１】図１１（ａ）−（ｃ）はそれぞれ図４
（ａ）−（ｃ）と同じである。
（ａ）−（ｃ）と同じである。
【００７２】図１１（ｄ）に示すように、シリコン層１
６表面にピエゾ抵抗体を形成する領域および探針部分を
開口させてフォトレジスト膜２３を形成し、その開口部
分にそれぞれｐ+イオンを注入して、ｐ+ピエゾ抵抗領域
および探針導電領域を形成する。これにより、ピエゾ抵
抗体２０および探針導電領域３０がＳＯＩシリコン層１
６内に形成される。
６表面にピエゾ抵抗体を形成する領域および探針部分を
開口させてフォトレジスト膜２３を形成し、その開口部
分にそれぞれｐ+イオンを注入して、ｐ+ピエゾ抵抗領域
および探針導電領域を形成する。これにより、ピエゾ抵
抗体２０および探針導電領域３０がＳＯＩシリコン層１
６内に形成される。
【００７３】つぎに、フォトレジスト膜２３を除去する
とともに、図１２（ｅ）に示すように、SPMプローブ形
状のフォトレジスト膜２５をＳＯＩシリコン層１６上に
形成する。フォトレジスト膜２５をマスクとしてＲＩＥ
により埋め込み酸化層１４に達するまでＳＯＩシリコン
層１６をエッチングし、SPMプローブの端部を形成す
る。
とともに、図１２（ｅ）に示すように、SPMプローブ形
状のフォトレジスト膜２５をＳＯＩシリコン層１６上に
形成する。フォトレジスト膜２５をマスクとしてＲＩＥ
により埋め込み酸化層１４に達するまでＳＯＩシリコン
層１６をエッチングし、SPMプローブの端部を形成す
る。
【００７４】そして、図１２（ｆ）に示すように、フォ
トレジスト膜２５を除去するとともに、裏面側のシリコ
ン酸化膜（ＳｉＯ2）１３上にエッチングマスクとなる
フォトレジスト膜２７を形成する。フォトレジスト膜２
７をマスクとして緩衝フッ酸溶液（ＢＨＦ）を用いてバ
ックエッチングを行い、シリコン酸化膜１３をパターニ
ングする。
トレジスト膜２５を除去するとともに、裏面側のシリコ
ン酸化膜（ＳｉＯ2）１３上にエッチングマスクとなる
フォトレジスト膜２７を形成する。フォトレジスト膜２
７をマスクとして緩衝フッ酸溶液（ＢＨＦ）を用いてバ
ックエッチングを行い、シリコン酸化膜１３をパターニ
ングする。
【００７５】さらに、図１２（ｇ）に示すように、ＳＯ
Ｉシリコン層１６の支持部からレバー部のピエゾ抵抗体
２０形成領域までをシリコン酸化膜１７で被覆して表面
を保護するとともに、アルミニウム（Ａｌ）等の金属で
導電層２４を形成する。ここで、導電層２４のレバー部
に位置する一端と探針導電領域３０の一部とは電気的に
接続される。この際、ピエゾ抵抗体２０の支持部に位置
する部分に、例えばアルミニウム（Ａｌ）等を埋め込ん
でメタルコンタクト部３２および３４を形成し、さら
に、メタルコンタクト部３２および３４からシリコン酸
化膜１７を下層として配線される導電層２６および２８
を形成する（図示していない）。
Ｉシリコン層１６の支持部からレバー部のピエゾ抵抗体
２０形成領域までをシリコン酸化膜１７で被覆して表面
を保護するとともに、アルミニウム（Ａｌ）等の金属で
導電層２４を形成する。ここで、導電層２４のレバー部
に位置する一端と探針導電領域３０の一部とは電気的に
接続される。この際、ピエゾ抵抗体２０の支持部に位置
する部分に、例えばアルミニウム（Ａｌ）等を埋め込ん
でメタルコンタクト部３２および３４を形成し、さら
に、メタルコンタクト部３２および３４からシリコン酸
化膜１７を下層として配線される導電層２６および２８
を形成する（図示していない）。
【００７６】続いて、図１２（ｈ）に示すように、図１
２（ｇ）においてパターニング形成したシリコン酸化膜
１３をマスクとして４０％の水酸化カリウム溶液（ＫＯ
Ｈ＋Ｈ2Ｏ）を用いてバックエッチングを行うことによ
り、半導体基板１５と埋め込み酸化層１４が部分的に除
去され、ピエゾ抵抗体２０および導電層２４を備えたＳ
ＯＩシリコン層１６から成るＳＰＭプローブ１０が形成
される。
２（ｇ）においてパターニング形成したシリコン酸化膜
１３をマスクとして４０％の水酸化カリウム溶液（ＫＯ
Ｈ＋Ｈ2Ｏ）を用いてバックエッチングを行うことによ
り、半導体基板１５と埋め込み酸化層１４が部分的に除
去され、ピエゾ抵抗体２０および導電層２４を備えたＳ
ＯＩシリコン層１６から成るＳＰＭプローブ１０が形成
される。
【００７７】なお、ここでは、ｎ型のシリコン層１６に
ｐ+イオンを注入してｐ+のピエゾ抵抗体２０を形成した
が、逆に、ｐ型のシリコン層を用いた場合は、基板にｎ
+イオンを注入してｎ+のピエゾ抵抗体が形成される。
ｐ+イオンを注入してｐ+のピエゾ抵抗体２０を形成した
が、逆に、ｐ型のシリコン層を用いた場合は、基板にｎ
+イオンを注入してｎ+のピエゾ抵抗体が形成される。
【００７８】以上説明したように、実施の形態３によれ
ば、探針を形成する部分にイオン注入を行って探針導電
領域を形成することで、先鋭度を損なうことなく、探針
に導電性を持たせることができる。よって、この探針導
電領域から電極配線を取り出して一方の電極とすること
により、他方の電極となる試料と、探針との間に電圧を
印加することが可能になる。また、SPMプローブ全体に
導電性を持たせていないために、ノイズの混入を防ぎ、
導電膜から取り出される電極配線として導電率の高い材
料を選択することにより、電圧印加によるＳＰＭプロー
ブの発熱の防止や損失の少ない大電圧の印加が可能にな
る。
ば、探針を形成する部分にイオン注入を行って探針導電
領域を形成することで、先鋭度を損なうことなく、探針
に導電性を持たせることができる。よって、この探針導
電領域から電極配線を取り出して一方の電極とすること
により、他方の電極となる試料と、探針との間に電圧を
印加することが可能になる。また、SPMプローブ全体に
導電性を持たせていないために、ノイズの混入を防ぎ、
導電膜から取り出される電極配線として導電率の高い材
料を選択することにより、電圧印加によるＳＰＭプロー
ブの発熱の防止や損失の少ない大電圧の印加が可能にな
る。
【００７９】さらに、ＳＰＭプローブ１０のレバー部と
支持部とが３つの屈曲部によって連結され、そのうちの
２つの屈曲部を通るようにＵ字状のピエゾ抵抗体を形成
し、残り１つの屈曲部に探針近傍から支持部に亘って導
電層を探針と電気的に接続して形成しているので、ピエ
ゾ抵抗体によるSPMプローブの撓み量検出を達成すると
ともに、探針に電位を与えることが可能になる。すなわ
ち、煩雑な位置調整を必要とする検出器によらずとも、
試料表面と探針との間の相互作用の計測、並びに試料表
面の表面電位の計測を可能とする。
支持部とが３つの屈曲部によって連結され、そのうちの
２つの屈曲部を通るようにＵ字状のピエゾ抵抗体を形成
し、残り１つの屈曲部に探針近傍から支持部に亘って導
電層を探針と電気的に接続して形成しているので、ピエ
ゾ抵抗体によるSPMプローブの撓み量検出を達成すると
ともに、探針に電位を与えることが可能になる。すなわ
ち、煩雑な位置調整を必要とする検出器によらずとも、
試料表面と探針との間の相互作用の計測、並びに試料表
面の表面電位の計測を可能とする。
【００８０】さらに、一端を探針と電気的に接続した導
電層は、他端をＳＰＭプローブ１０の支持部に導いてい
るので、探針に電位を与えるための外部回路との接続を
容易にしている。
電層は、他端をＳＰＭプローブ１０の支持部に導いてい
るので、探針に電位を与えるための外部回路との接続を
容易にしている。
【００８１】以上に説明した実施の形態１〜３におい
て、さらに、従来の自己検知型ＳＰＭプローブと同様
に、図１５のリファレンス１０４に相当する参照用SPM
プローブを支持部の内部にに設けることも可能である。
て、さらに、従来の自己検知型ＳＰＭプローブと同様
に、図１５のリファレンス１０４に相当する参照用SPM
プローブを支持部の内部にに設けることも可能である。
【００８２】また、自己検知型ＳＰＭプローブ１０にお
いて形成される屈曲部を１つにして、その屈曲部上にピ
エゾ抵抗体の形成領域と探針から配線される導電層領域
とを設けてもよい。上記実施の形態１，２，３の図面は
発明をわかりやすくするために、実際のサイズとは異な
っている。特に探針１２の高さが他の部分と同等または
低くなっているが、一般的には３μｍ以上の高さがあ
り、他の部分に比べてかなり高くなっている。
いて形成される屈曲部を１つにして、その屈曲部上にピ
エゾ抵抗体の形成領域と探針から配線される導電層領域
とを設けてもよい。上記実施の形態１，２，３の図面は
発明をわかりやすくするために、実際のサイズとは異な
っている。特に探針１２の高さが他の部分と同等または
低くなっているが、一般的には３μｍ以上の高さがあ
り、他の部分に比べてかなり高くなっている。
【００８３】（実施の形態４）ＳＰＭプローブ１０とし
て用いられるSPMプローブは、実施の形態１において説
明した作成工程によって最終的に、円形状をした単結晶
の薄片すなわちウェハ上（本実施例ではSOI基板）にマ
トリクス状に複数個並置された状態で得られる。よっ
て、SPMプローブは、一般に、ウェハ上から個別に取り
出した状態で使用される。しかしながら、例えば使用さ
れるSPMプローブに、基板上である傾向をもったばらつ
きが製造時に発生した場合に、そのSPMプローブがウェ
ハ上のどの位置に形成されていたかを知る術がなかっ
た。
て用いられるSPMプローブは、実施の形態１において説
明した作成工程によって最終的に、円形状をした単結晶
の薄片すなわちウェハ上（本実施例ではSOI基板）にマ
トリクス状に複数個並置された状態で得られる。よっ
て、SPMプローブは、一般に、ウェハ上から個別に取り
出した状態で使用される。しかしながら、例えば使用さ
れるSPMプローブに、基板上である傾向をもったばらつ
きが製造時に発生した場合に、そのSPMプローブがウェ
ハ上のどの位置に形成されていたかを知る術がなかっ
た。
【００８４】そこで、実施の形態４に係るＳＰＭプロー
ブは、そのＳＰＭプローブとして用いられるSPMプロー
ブが作成されたウェハ上において、その作成された位置
を特定するための識別マークを付している。
ブは、そのＳＰＭプローブとして用いられるSPMプロー
ブが作成されたウェハ上において、その作成された位置
を特定するための識別マークを付している。
【００８５】図１３は、実施の形態１〜３に係るＳＰＭ
プローブすなわちSPMプローブが、シリコンウェハ５０
上のSPMプローブ形成領域５１においてマトリクス状に
複数形成された状態を示す。ここで、SPMプローブ形成
領域５１は、円形状のシリコンウェハ５０内に収まる領
域であり、特に、個々のSPMプローブが方形状の領域で
仕切られて、複数個収められている。
プローブすなわちSPMプローブが、シリコンウェハ５０
上のSPMプローブ形成領域５１においてマトリクス状に
複数形成された状態を示す。ここで、SPMプローブ形成
領域５１は、円形状のシリコンウェハ５０内に収まる領
域であり、特に、個々のSPMプローブが方形状の領域で
仕切られて、複数個収められている。
【００８６】この複数のSPMプローブに対して、それぞ
れ個別に識別マークを与える。例えば、図１３に示すよ
うに、SPMプローブ形成領域５１において、マトリクス
の要素区域すなわち各SPMプローブの方形領域の長軸方
向に沿って配置される最大の数（図１３の場合は、８）
と短軸方向に沿って配置される最大の数（図１３の場合
は、１６）をそれぞれ縦と横にした仮想マトリクス（図
１３の場合は、８×１６）を考える。さらに、この仮想
マトリクスの縦軸に沿った要素区域に対して、それぞれ
Ａ，Ｂ，Ｃ，．．．と記号を付す。同様に、横軸に沿っ
た要素区域に対して、それぞれ０１，０２，０
３，．．．と番号を付す。これにより、仮想マトリクス
内の要素区域が記号と番号によって特定でき、これを識
別マークとする。例えば、SPMプローブ５２は、Ｆ−０
６の要素区域として表すことができる。この場合、SPM
プローブ形成領域５１に含まれない要素区域（例えば、
Ａ−０１〜Ａ−０５）には、実際には、SPMプローブは
形成されないが、識別マークからウェハ上の位置を特定
するには、このように、方形状のマトリクスを想定した
方が直感的に判り易い。なお、識別マークとして使用す
る符号は、マトリクス内において位置が特定できる記号
または番号であれば何でも良い。
れ個別に識別マークを与える。例えば、図１３に示すよ
うに、SPMプローブ形成領域５１において、マトリクス
の要素区域すなわち各SPMプローブの方形領域の長軸方
向に沿って配置される最大の数（図１３の場合は、８）
と短軸方向に沿って配置される最大の数（図１３の場合
は、１６）をそれぞれ縦と横にした仮想マトリクス（図
１３の場合は、８×１６）を考える。さらに、この仮想
マトリクスの縦軸に沿った要素区域に対して、それぞれ
Ａ，Ｂ，Ｃ，．．．と記号を付す。同様に、横軸に沿っ
た要素区域に対して、それぞれ０１，０２，０
３，．．．と番号を付す。これにより、仮想マトリクス
内の要素区域が記号と番号によって特定でき、これを識
別マークとする。例えば、SPMプローブ５２は、Ｆ−０
６の要素区域として表すことができる。この場合、SPM
プローブ形成領域５１に含まれない要素区域（例えば、
Ａ−０１〜Ａ−０５）には、実際には、SPMプローブは
形成されないが、識別マークからウェハ上の位置を特定
するには、このように、方形状のマトリクスを想定した
方が直感的に判り易い。なお、識別マークとして使用す
る符号は、マトリクス内において位置が特定できる記号
または番号であれば何でも良い。
【００８７】図１４は、実施の形態１〜３に係るＳＰＭ
プローブの支持部上に、上記したように決定された識別
マーク６１または６２を形成したSPMプローブ６０を示
している。これら識別マークは、実施の形態１において
説明されたSPMプローブの１つとして、例えば、図１に
おいてメタルコンタクト部３２および３４、導電層２
６、２８および２４と同時に、アルミニウム（Ａｌ）等
で形成する。
プローブの支持部上に、上記したように決定された識別
マーク６１または６２を形成したSPMプローブ６０を示
している。これら識別マークは、実施の形態１において
説明されたSPMプローブの１つとして、例えば、図１に
おいてメタルコンタクト部３２および３４、導電層２
６、２８および２４と同時に、アルミニウム（Ａｌ）等
で形成する。
【００８８】以上説明したように、実施の形態４によれ
ば、SPMプローブ上に識別マークを付すことで、その識
別マークからSPMプローブの形成されたウェハ上の位置
を特定できる。よって、特に不良なSPMプローブに対し
て、ウェハ上における不良SPMプローブ位置分布を得る
ことができ、さらには、その不良SPMプローブ位置分布
によって不良要因を特定し、その要因を取り除くよう
に、SPMプローブ作成工程を再現性高く、良質な工程と
なるように改善することができる。 （実施の形態５）図１７は、実施の形態１〜４のSPMプ
ローブを適用した走査型プローブ顕微鏡装置の一般的な
構成を示したブロック図である。３次元試料ステージ７
３上には試料７２が載置され、試料７２の上方には、上
記した構成のＳＰＭプローブ１０の探針１２が対向配置
されている。測定部７１はSPMプローブ１０にバイアス
信号を印加し、SPMプローブ１０の変位に応じた出力信
号を増幅する。測定部７１で検出されたSPMプローブの
検出信号Ｓ１は差動アンプ７５の非反転入力端子（＋）
に入力される。差動アンプ７５の反転入力端子（−）に
は、例えば撓み量が０の時に差動増幅器７５の出力が０
になるように、SPMプローブ１０の検出信号に関する基
準値が基準値発生部７９から入力されている。差動アン
プ７５から出力される誤差信号Ｓ２は制御部７６に入力
される。制御部７６は、誤差信号Ｓ２が０に近付くよう
にアクチュエータ駆動増幅器７０を制御する。また、制
御部７６の出力信号が輝度信号としてＣＲＴへ出力され
る。走査信号発生部７８は、試料７２をＸＹ方向へ走査
させるための信号をアクチュエータ駆動増幅器７０へ出
力し、ＣＲＴへはラスタ走査信号を出力する。これによ
りSPMプローブの出力信号に対応した３次元像がＣＲＴ
上に表示される。本装置の構成は一般的なものを示した
もので、機能等が同一であれば他の方法でも装置の構成
は可能である。
ば、SPMプローブ上に識別マークを付すことで、その識
別マークからSPMプローブの形成されたウェハ上の位置
を特定できる。よって、特に不良なSPMプローブに対し
て、ウェハ上における不良SPMプローブ位置分布を得る
ことができ、さらには、その不良SPMプローブ位置分布
によって不良要因を特定し、その要因を取り除くよう
に、SPMプローブ作成工程を再現性高く、良質な工程と
なるように改善することができる。 （実施の形態５）図１７は、実施の形態１〜４のSPMプ
ローブを適用した走査型プローブ顕微鏡装置の一般的な
構成を示したブロック図である。３次元試料ステージ７
３上には試料７２が載置され、試料７２の上方には、上
記した構成のＳＰＭプローブ１０の探針１２が対向配置
されている。測定部７１はSPMプローブ１０にバイアス
信号を印加し、SPMプローブ１０の変位に応じた出力信
号を増幅する。測定部７１で検出されたSPMプローブの
検出信号Ｓ１は差動アンプ７５の非反転入力端子（＋）
に入力される。差動アンプ７５の反転入力端子（−）に
は、例えば撓み量が０の時に差動増幅器７５の出力が０
になるように、SPMプローブ１０の検出信号に関する基
準値が基準値発生部７９から入力されている。差動アン
プ７５から出力される誤差信号Ｓ２は制御部７６に入力
される。制御部７６は、誤差信号Ｓ２が０に近付くよう
にアクチュエータ駆動増幅器７０を制御する。また、制
御部７６の出力信号が輝度信号としてＣＲＴへ出力され
る。走査信号発生部７８は、試料７２をＸＹ方向へ走査
させるための信号をアクチュエータ駆動増幅器７０へ出
力し、ＣＲＴへはラスタ走査信号を出力する。これによ
りSPMプローブの出力信号に対応した３次元像がＣＲＴ
上に表示される。本装置の構成は一般的なものを示した
もので、機能等が同一であれば他の方法でも装置の構成
は可能である。
【００８９】
【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、探針表
面に導電膜を被覆することで探針に導電性を持たせてい
るので、この導電膜から配線を取り出して一方の電極と
することで、他方の電極となる試料と探針との間に電圧
を印加することが可能になる。また、SPMプローブ全体
に導電性を持たせていないために、ノイズの混入を防ぐ
ことできる。
面に導電膜を被覆することで探針に導電性を持たせてい
るので、この導電膜から配線を取り出して一方の電極と
することで、他方の電極となる試料と探針との間に電圧
を印加することが可能になる。また、SPMプローブ全体
に導電性を持たせていないために、ノイズの混入を防ぐ
ことできる。
【００９０】また、請求項２に記載の発明によれば、探
針の表面を被覆した導電膜から電極配線を取り出すこと
ができ、この配線として導電率の高い材料を選択するこ
とにより、電圧印加によるSPMプローブの発熱の防止や
損失の少ない大電圧の印加が可能になる。
針の表面を被覆した導電膜から電極配線を取り出すこと
ができ、この配線として導電率の高い材料を選択するこ
とにより、電圧印加によるSPMプローブの発熱の防止や
損失の少ない大電圧の印加が可能になる。
【００９１】また、請求項３に記載の発明によれば、探
針表面に導電膜を被覆することで導電性を持たせている
ので、この導電膜から導電層を配線して一方の電極とす
ることにより、他方の電極となる試料と、探針との間に
電圧を印加することが可能になる。また、SPMプローブ
全体に導電性を持たせていないために、ノイズの混入を
防ぎ、導電膜から取り出される導電層として導電率の高
い材料を選択することにより、電圧印加によるSPMプロ
ーブの発熱の防止や損失の少ない大電圧の印加が可能に
なる。さらに、ピエゾ抵抗体によるSPMプローブの撓み
量検出による試料表面と探針との間の相互作用の計測と
ともに、試料表面の表面電位の計測を、煩雑な位置調整
を必要とする検出器を使用せずに可能とする。
針表面に導電膜を被覆することで導電性を持たせている
ので、この導電膜から導電層を配線して一方の電極とす
ることにより、他方の電極となる試料と、探針との間に
電圧を印加することが可能になる。また、SPMプローブ
全体に導電性を持たせていないために、ノイズの混入を
防ぎ、導電膜から取り出される導電層として導電率の高
い材料を選択することにより、電圧印加によるSPMプロ
ーブの発熱の防止や損失の少ない大電圧の印加が可能に
なる。さらに、ピエゾ抵抗体によるSPMプローブの撓み
量検出による試料表面と探針との間の相互作用の計測と
ともに、試料表面の表面電位の計測を、煩雑な位置調整
を必要とする検出器を使用せずに可能とする。
【００９２】また、請求項４に記載の発明によれば、探
針表面に導電膜を被覆することで導電性を持たせている
ので、この導電膜から導電層を配線して一方の電極とす
ることにより、他方の電極となる試料と、探針との間に
電圧を印加することが可能になる。
針表面に導電膜を被覆することで導電性を持たせている
ので、この導電膜から導電層を配線して一方の電極とす
ることにより、他方の電極となる試料と、探針との間に
電圧を印加することが可能になる。
【００９３】また、請求項５に記載の発明によれば、探
針表面に導電膜を被覆することで導電性を持たせている
ので、この導電膜から導電層を配線して一方の電極とす
ることにより、他方の電極となる試料と、探針との間に
電圧を印加することが可能になる。
針表面に導電膜を被覆することで導電性を持たせている
ので、この導電膜から導電層を配線して一方の電極とす
ることにより、他方の電極となる試料と、探針との間に
電圧を印加することが可能になる。
【００９４】また、請求項６に記載の発明によれば、探
針を形成する部分にイオン注入を行って導電領域を形成
することで、先鋭度を損なうことなく、探針に導電性を
持たせることができる。よって、この導電領域から配線
を取り出して一方の電極とすることで、他方の電極とな
る試料と探針との間に電圧を印加することが可能にな
る。また、SPMプローブ全体に導電性を持たせていない
ために、ノイズの混入を防ぐことできる。
針を形成する部分にイオン注入を行って導電領域を形成
することで、先鋭度を損なうことなく、探針に導電性を
持たせることができる。よって、この導電領域から配線
を取り出して一方の電極とすることで、他方の電極とな
る試料と探針との間に電圧を印加することが可能にな
る。また、SPMプローブ全体に導電性を持たせていない
ために、ノイズの混入を防ぐことできる。
【００９５】また、請求項７に記載の発明によれば、探
針に形成された導電領域から配線を取り出し、この配線
として導電率の高い材料を選択することにより、電圧印
加によるSPMプローブの発熱の防止や損失の少ない大電
圧の印加が可能になる。
針に形成された導電領域から配線を取り出し、この配線
として導電率の高い材料を選択することにより、電圧印
加によるSPMプローブの発熱の防止や損失の少ない大電
圧の印加が可能になる。
【００９６】また、請求項８に記載の発明によれば、探
針を形成する部分にイオン注入を行って探針導電領域を
形成することで、先鋭度を損なうことなく、探針に導電
性を持たせることができる。よって、この探針導電領域
から配線を取り出して一方の電極とすることにより、他
方の電極となる試料と、探針との間に電圧を印加するこ
とが可能になる。また、SPMプローブ全体に導電性を持
たせていないために、ノイズの混入を防ぎ、導電膜から
取り出される配線として導電率の高い材料を選択するこ
とにより、電圧印加によるSPMプローブの発熱の防止や
損失の少ない大電圧の印加が可能になる。
針を形成する部分にイオン注入を行って探針導電領域を
形成することで、先鋭度を損なうことなく、探針に導電
性を持たせることができる。よって、この探針導電領域
から配線を取り出して一方の電極とすることにより、他
方の電極となる試料と、探針との間に電圧を印加するこ
とが可能になる。また、SPMプローブ全体に導電性を持
たせていないために、ノイズの混入を防ぎ、導電膜から
取り出される配線として導電率の高い材料を選択するこ
とにより、電圧印加によるSPMプローブの発熱の防止や
損失の少ない大電圧の印加が可能になる。
【００９７】また、請求項９に記載の発明によれば、ピ
エゾ抵抗体の形成されたSPMプローブにおいて、探針表
面に導電性を持たせることと、その探針表面からの導電
層の形成とを達成している。よって、ピエゾ抵抗体によ
るSPMプローブの撓み量検出による試料表面と探針との
間の相互作用の計測とともに、試料表面の表面電位の計
測を、煩雑な位置調整を必要とする検出器を使用せずに
可能とする。また、探針から導かれる導電層の材料を選
択することにより、探針の先鋭度を優先させたSPMプロ
ーブや探針から導かれる配線の導電率を優先させたSPM
プローブ等を提供することができ、利用者は、使用目的
または観察する試料に応じて適切なSPMプローブを選択
することができる。
エゾ抵抗体の形成されたSPMプローブにおいて、探針表
面に導電性を持たせることと、その探針表面からの導電
層の形成とを達成している。よって、ピエゾ抵抗体によ
るSPMプローブの撓み量検出による試料表面と探針との
間の相互作用の計測とともに、試料表面の表面電位の計
測を、煩雑な位置調整を必要とする検出器を使用せずに
可能とする。また、探針から導かれる導電層の材料を選
択することにより、探針の先鋭度を優先させたSPMプロ
ーブや探針から導かれる配線の導電率を優先させたSPM
プローブ等を提供することができ、利用者は、使用目的
または観察する試料に応じて適切なSPMプローブを選択
することができる。
【００９８】また、請求項１０に記載の発明によれば、
半導体ウェハに形成されるSPMプローブに半導体ウェハ
上の位置を特定する識別マークを形成しているので、そ
のSPMプローブが半導体ウェハから取り出されてＳＰＭ
プローブを構成した場合であっても、その識別マークを
読み取ることにより、そのSPMプローブが形成されてい
た半導体ウェハ上の位置を特定できるので、特に不良な
SPMプローブに対して、ウェハ上における不良SPMプロー
ブ位置分布を得ることができる。この請求項１１の発明
によれば、請求項１から１０までのSPMプローブを使用
することで、従来の光てこ装置に比べ、SPMプローブが
自己検知型となったことで、レーザビームの調整は不要
になり、操作がより容易になる。また探針のための専用
の電極を設けたことで、ノイズを減らし、より高精度な
観察が可能となる。
半導体ウェハに形成されるSPMプローブに半導体ウェハ
上の位置を特定する識別マークを形成しているので、そ
のSPMプローブが半導体ウェハから取り出されてＳＰＭ
プローブを構成した場合であっても、その識別マークを
読み取ることにより、そのSPMプローブが形成されてい
た半導体ウェハ上の位置を特定できるので、特に不良な
SPMプローブに対して、ウェハ上における不良SPMプロー
ブ位置分布を得ることができる。この請求項１１の発明
によれば、請求項１から１０までのSPMプローブを使用
することで、従来の光てこ装置に比べ、SPMプローブが
自己検知型となったことで、レーザビームの調整は不要
になり、操作がより容易になる。また探針のための専用
の電極を設けたことで、ノイズを減らし、より高精度な
観察が可能となる。
【図１】本発明に係るＳＰＭプローブの平面図である。
【図２】実施の形態１に係る図１のＡ−Ａ’線断面図で
ある。
ある。
【図３】実施の形態１に係る図１のＢ−Ｂ’線断面図で
ある。
ある。
【図４】実施の形態１に係るＳＰＭプローブの形成工程
を説明する図である。
を説明する図である。
【図５】実施の形態１に係るＳＰＭプローブの形成工程
を説明する図である。
を説明する図である。
【図６】実施の形態１の変形例に係る図１のＢ−Ｂ’線
断面図である。
断面図である。
【図７】実施の形態１に係るＳＰＭプローブの変形例の
形成工程を説明する図である。
形成工程を説明する図である。
【図８】実施の形態２に係る図１のＢ−Ｂ’線断面図で
ある。
ある。
【図９】実施の形態２に係るＳＰＭプローブの形成工程
を説明する図である。
を説明する図である。
【図１０】実施の形態３に係る図１のＢ−Ｂ’線断面図
である。
である。
【図１１】実施の形態３に係るＳＰＭプローブの形成工
程を説明する図である。
程を説明する図である。
【図１２】実施の形態３に係るＳＰＭプローブの形成工
程を説明する図である。
程を説明する図である。
【図１３】SPMプローブをマトリクス状に形成した半導
体ウェハを示す図である。
体ウェハを示す図である。
【図１４】実施の形態４による識別マークを形成したＳ
ＰＭプローブを示す図である。
ＰＭプローブを示す図である。
【図１５】従来の自己検知型ＳＰＭプローブの平面図で
ある。
ある。
【図１６】図１５のＤ−Ｄ’線の断面図である。
【図１７】実施の形態５によるＳＰＭ装置を示す図であ
る。
る。
１０ ＳＰＭプローブ １２ 探針 １４，１７ 酸化層 １５，１６ シリコン層 ２０ ピエゾ抵抗体 ２２ 導電膜 ２４，２６，２８ 導電層 ３０ 探針導電領域 ３２，３４ メタルコンタクト部
Claims (11)
- 【請求項１】 先鋭化された探針を先端に設けたレバー
部と該レバー部を支持する支持部とから構成されるＳＰ
Ｍプローブにおいて、 前記探針とその近傍に導電膜を被覆したことを特徴とす
るＳＰＭプローブ。 - 【請求項２】 前記導電膜の前記探針近傍から配線を取
り出したことを特徴とする請求項１に記載のＳＰＭプロ
ーブ。 - 【請求項３】 先鋭化された探針を先端に設けたレバー
部と、該レバー部を支持する支持部と、前記レバー部と
前記支持部とを連結する屈曲部とからSPMプローブを構
成し、このSPMプローブ上にピエゾ抵抗体を、前記屈曲
部を通るＵ字状に設けたＳＰＭプローブにおいて、 前記探針とその近傍に導電膜を被覆し、 前記ピエゾ抵抗体および前記支持部上に絶縁層を形成す
るとともに、前記導電膜の前記探針近傍において前記導
電膜と電気的に接続し且つ前記レバー部から前記屈曲部
を通って前記支持部に連なる導電層を形成したことを特
徴とするＳＰＭプローブ。 - 【請求項４】 前記導電層と前記導電膜とが電気的に接
続された部分において、前記導電層は前記導電膜の上に
設けていることを特徴とする請求項３に記載のＳＰＭプ
ローブ。 - 【請求項５】 前記導電層と前記導電膜とが電気的に接
続された部分において、前記導電層は前記導電膜の下に
設けていることを特徴とする請求項３に記載のＳＰＭプ
ローブ。 - 【請求項６】 先鋭化された探針を先端に設けたレバー
部と該レバー部を支持する支持部とから構成されるＳＰ
Ｍプローブにおいて、 前記探針内にイオン注入して導電領域を形成したことを
特徴とするＳＰＭプローブ。 - 【請求項７】 前記導電領域の前記探針近傍から配線を
取り出したことを特徴とする請求項６に記載のＳＰＭプ
ローブ。 - 【請求項８】 先鋭化された探針を先端に設けたレバー
部と、該レバー部を支持する支持部と、前記レバー部と
前記支持部とを連結する屈曲部とからSPMプローブを構
成し、このSPMプローブ上にピエゾ抵抗体を、前記屈曲
部を通るＵ字状に設けたＳＰＭプローブにおいて、 前記探針内にイオン注入して導電領域を形成し、 前記ピエゾ抵抗体および前記支持部上に絶縁層を形成す
るとともに、前記導電領域の前記探針近傍において前記
導電領域と電気的に接続し且つ前記レバー部から前記屈
曲部を通って前記支持部に連なる導電層を形成したこと
を特徴とするＳＰＭプローブ。 - 【請求項９】 先鋭化された探針を先端に設けたレバー
部と、該レバー部を支持する支持部と、前記レバー部と
前記支持部とを連結する屈曲部とからSPMプローブを構
成し、このSPMプローブ上にピエゾ抵抗体を、前記屈曲
部を通るＵ字状に設けたＳＰＭプローブにおいて、 前記ピエゾ抵抗体および前記支持部上に絶縁層を形成す
るとともに、前記探針とその近傍を被覆し且つ前記探針
から前記屈曲部を通って前記支持部に連なる導電層を形
成したことを特徴とするＳＰＭプローブ。 - 【請求項１０】 前記ＳＰＭプローブが半導体ウェハに
おいて作成され前記半導体ウェハから分離して取り出さ
れた場合に、 前記半導体ウェハ内における位置を特定する識別マーク
を前記支持部に形成したことを特徴とする請求項１から
９のいずれか１つに記載のＳＰＭプローブ。 - 【請求項１１】 前記請求項１から１０のＳＰＭプロー
ブを用いたSPM装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11153937A JP2000065718A (ja) | 1998-06-09 | 1999-06-01 | 走査型プロ―ブ顕微鏡（ｓｐｍ）プロ―ブ及びｓｐｍ装置 |
| US09/328,139 US6383823B1 (en) | 1998-06-09 | 1999-06-08 | Probe for scanning probe microscope (SPM) and SPM device |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-161173 | 1998-06-09 | ||
| JP16117398 | 1998-06-09 | ||
| JP11153937A JP2000065718A (ja) | 1998-06-09 | 1999-06-01 | 走査型プロ―ブ顕微鏡（ｓｐｍ）プロ―ブ及びｓｐｍ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000065718A true JP2000065718A (ja) | 2000-03-03 |
Family
ID=26482413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11153937A Pending JP2000065718A (ja) | 1998-06-09 | 1999-06-01 | 走査型プロ―ブ顕微鏡（ｓｐｍ）プロ―ブ及びｓｐｍ装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6383823B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000065718A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002357530A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Seiko Instruments Inc | 自己検知型ｓｐｍプローブ |
| KR100408031B1 (ko) * | 2001-08-28 | 2003-12-01 | 엘지전자 주식회사 | 캔틸레버의 구조 |
| JP2007120967A (ja) * | 2005-10-25 | 2007-05-17 | Seiko Instruments Inc | 微小力測定装置及び生体分子観察方法 |
| JP2008241683A (ja) * | 2006-08-31 | 2008-10-09 | Seiko Instruments Inc | 顕微鏡用プローブ及び走査型プローブ顕微鏡 |
| JP2009047477A (ja) * | 2007-08-16 | 2009-03-05 | Seiko Instruments Inc | 顕微鏡用プローブ及び走査型プローブ顕微鏡 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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