JP2000111563A

JP2000111563A - 自己検知型ｓｐｍプロ―ブ

Info

Publication number: JP2000111563A
Application number: JP11177337A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takahashi; 寛高橋; Nobuhiro Shimizu; 信宏清水; Yoshiharu Shirakawabe; 喜春白川部
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 1998-08-07
Filing date: 1999-06-23
Publication date: 2000-04-21

Abstract

(57)【要約】【課題】カンチレバーの撓み量および捩れ量をより正
確に検出することのできる自己検知型ＳＰＭプローブを
提供する。【解決手段】先端に探針１２を設けたレバー部とその
レバー部を支持する支持部とが２つの屈曲部によって連
結されて構成されるカンチレバーにおいて、その屈曲部
上にピエゾ抵抗体２２，２４を前記レバー部から前記支
持部に向かう方向に直線状に設けた。よって、屈曲部を
ピエゾ抵抗体形成領域として有効に利用でき、さらには
その領域を細く形成することが可能となるので、２つの
ピエゾ抵抗体間において、カンチレバーの捩れにより生
じる両屈曲部の変位差を示す抵抗値差を顕著にかつ正確
に読み出すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板表面に
ピエゾ抵抗体の設けられたカンチレバーを用いた自己検
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、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ
ＰｒｏｂｅＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）が用いられてい
る。その中でも、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Ａｔｏｍｉ
ｃＦｏｒｃｅＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）は、走査プロ
ーブとして、先端部に探針を設けたカンチレバーを使用
しており、そのカンチレバー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原子間力（引
力または斥力）をカンチレバー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を達成している。

【０００３】カンチレバーの撓み量は、一般に、カンチ
レバー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
れるカンチレバーを特に光てこ式カンチレバーと称す
る。しかしながら、この光てこ式カンチレバーを使用す
る際には、カンチレバーに向けて照射するレーザ光の照
射角度と、カンチレバー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
に行われるカンチレバーの交換の際に、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、カンチレバー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カンチ
レバー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１７および図１８に示す。図１８は図１７のＣ−Ｃ’
線における断面図である。図１７に示すように、自己
検知型ＳＰＭプローブ２００は、先端に探針（図示せ
ず）を設けたカンチレバー２０２と、参照抵抗値を計測
するためのリファレンス２０４とから構成されている。
これらのカンチレバー２０２およびリファレンス２０４
は、その表面にそれぞれＵ字状のピエゾ抵抗体２０８お
よび２１０を形成している。ここでは、ピエゾ抵抗体２
０８および２１０は、ｎ型のシリコン基板２０６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２０６の表面には、
図１８に示すように、カンチレバー２０２のメタルコン
タクト部と、リファレンス２０４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）
２１２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（Ａｌ）２１４、
２１６、２１８および２２０がそれぞれ埋め込まれる。
ここでは、ｎ型のシリコン基板２０６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２０８およ
び２１０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２００による試料表面の観察は、まず、先端部に探針
が設けられたカンチレバー２０２を試料表面に沿って走
査すすることにより行う。その際に発生する試料表面と
探針との間の原子間力（引力または斥力）が、カンチレ
バー２０２を撓ませ、この撓みは、カンチレバー２０２
上に形成されたピエゾ抵抗体２０８の抵抗値を変動させ
る。この抵抗値がカンチレバー２０２の撓み量として検
出される。ピエゾ抵抗体２０８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２１４および２
１６を介して、信号処理部（図示せず）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
２０４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カンチ
レバー２０２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。特に、こ
こでは、ホイーストン・ブリッジを用いた温度補償が実
現される。

【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、特開平第５−１１６４５
８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
プローブを原子間力顕微鏡に用いた場合には、プローブ
自体にカンチレバー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、カンチレバーの交
換の際に、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】ＳＰＭプローブとして
光てこ式カンチレバーを使用する場合、レーザビームの
反射光を検出するフォトダイオードを２ラ２の４分割に
することで、試料表面に垂直な方向（Ｚ方向）の力に対
するカンチレバーの変位量すなわち撓み量を検出できる
だけでなく、水平方向、特にカンチレバー長手方向に直
交した方向（Ｘ方向）の力に対するカンチレバーの変位
量を検出することができる。このＸ方向の力に対する変
位は、実際には、カンチレバーの捩れによってもたらさ
れ、カンチレバー先端の探針と試料表面との間において
カンチレバーの走査の際に生じる摩擦力等を起因とす
る。

【００１２】しかしながら、従来の自己検知型ＳＰＭプ
ローブにあっては、図１７に示すように、カンチレバー
に形成された１組のピエゾ抵抗体から検出される抵抗値
の変動を検出しており、抵抗値の変動がカンチレバーの
撓みによるものか、捩れによるものかを明確に区別する
ことはできなかった。

【００１３】すなわち、従来の自己検知型ＳＰＭプロー
ブにおいては、カンチレバー先端の探針と試料表面との
間において生じる水平方向の力に対するカンチレバーの
変位量すなわち捩れ量を検出することはできなかった。

【００１４】そこで、例えば、米国特許第５，４４４，
２４４号に開示されているピエゾ抵抗体カンチレバー
は、支持部からＵ字状のレバー部を突出させた構成とし
ており、そのＵ字を形成するレバー部と、支持部とを連
結する２つの連結部すなわちカンチレバーの屈曲部にお
いて、その表面にそれぞれＵ字状のピエゾ抵抗体を形成
している。２つのＵ字状のピエゾ抵抗体は、一端を互い
に接続してクランド電位が与えられており、他端をそれ
ぞれ増幅器に接続している。それら２つの増幅器から得
られる信号は加算器および減算器に入力され、それぞれ
カンチレバーの垂直方向の変位を示す信号および水平方
向の変位を示す信号として出力される。すなわち、カン
チレバーの垂直方向の変位を示す信号によってカンチレ
バーの撓みを検出し、カンチレバーの水平方向の変位を
示す信号によってカンチレバーの捩れを検出しており、
カンチレバーの探針と試料表面との間に生じる原子間力
のみならず、カンチレバー走査時に生じる摩擦力の計測
をも達成している。

【００１５】上述したようなカンチレバーの捩れの検出
は、２つの屈曲部にそれぞれ形成されたピエゾ抵抗体の
抵抗値の差分によって達成されるので、２つの屈曲部間
の変位差が顕著にかつ正確に現れるためには、それら屈
曲部をより細くすることが好ましい。しかしながら、米
国特許第５，４４４，２４４号に開示のピエゾ抵抗体カ
ンチレバーによれば、屈曲部の表面にピエゾ抵抗体をＵ
字状に形成しているので、屈曲部を比較的大きく形成す
る必要があった。また、それぞれ屈曲部上のピエゾ抵抗
体は、屈曲部の長手方向において２つの直線状のピエゾ
抵抗体を連結した形としてＵ字状を形成しているので、
屈曲部自体の捩れによりＵ字状のピエゾ抵抗体の直線部
分間での抵抗値変化として一部が相殺されてしまい、２
つのＵ字状のピエゾ抵抗体間における正確な抵抗値差を
得ることはできなかった。

【００１６】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、カンチレバーの撓み量および
捩れ量をより正確に検出することのできる自己検知型Ｓ
ＰＭプローブを提供することを目的としている。

【００１７】

【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の発明に係る自己検知
型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カンチレバ
ーを構成し、このカンチレバー上にピエゾ抵抗体を設け
た自己検知型ＳＰＭプローブにおいて、前記ピエゾ抵抗
体は、直線状に独立して形成されることを特徴とする。

【００１８】この請求項１の発明によれば、カンチレバ
ーのレバー部と支持部とを連結する屈曲部上に、レバー
部から支持部に亘ってピエゾ抵抗体を直線状に且つ独立
して形成しているので、屈曲部の撓みや捩れを起因とす
る実質的なピエゾ抵抗体の抵抗値変化のみを取り出すこ
とができる。

【００１９】また、請求項２の発明に係る自己検知型Ｓ
ＰＭプローブは、請求項１の発明において、前記ピエゾ
抵抗体の前記レバー部に位置する一端と、前記ピエゾ抵
抗体の前記支持部に位置する他端と、からそれぞれ電極
配線を取り出したことを特徴とする。

【００２０】この請求項２の発明によれば、ピエゾ抵抗
体の抵抗値を読み出すために、ピエゾ抵抗体の両端から
電極配線が導かれているので、屈曲部におけるピエゾ抵
抗体の抵抗値変化を読み出すことができ、それら抵抗値
変化からカンチレバーの撓み量を検出するための信号処
理部への接続を容易にする。

【００２１】また、請求項３の発明に係る自己検知型Ｓ
ＰＭプローブは、請求項１または２の発明において、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、前記ピエゾ抵抗体の前記レバー部に位置する
一端と電気的に接続し且つ前記絶縁層上に前記レバー部
から前記屈曲部を通って前記支持部に連なる第１の導電
層を形成し、前記ピエゾ抵抗体の前記支持部に位置する
他端と電気的に接続し且つ前記絶縁層上に第２の導電層
を形成したことを特徴とする。

【００２２】この請求項３の発明によれば、ピエゾ抵抗
体の抵抗値を読み出すために、配線となる導電層が、下
層に絶縁層を配した状態で、ピエゾ抵抗体の両端からピ
エゾ抵抗体にそれぞれ電気的に接続され、且つカンチレ
バーの支持部におけるピエゾ抵抗体の形成されていない
部分へと導かれている。すなわち、屈曲部のピエゾ抵抗
体の抵抗値変化を支持部上に導かれた２つの導電層から
読み出すことができ、それら抵抗値変化からカンチレバ
ーの撓み量を検出するための信号処理部への接続を容易
にする。さらに、その導電層をピエゾ抵抗体上に形成し
ているので、屈曲部の領域を有効に利用でき、細く形成
することが可能となって、屈曲部の撓みをより顕著に検
出することができる。

【００２３】また、請求項４の発明に係る自己検知型Ｓ
ＰＭプローブは、請求項１または２の発明において、前
記屈曲部および前記支持部上に絶縁層を形成するととも
に、前記ピエゾ抵抗体の前記レバー部に位置する一端と
電気的に接続し且つ前記絶縁層上に前記レバー部から下
層に前記ピエゾ抵抗体の位置していない前記屈曲部の領
域を通って前記支持部に連なる第１の導電層を形成し、
前記ピエゾ抵抗体の前記支持部に位置する他端と電気的
に接続し且つ前記絶縁層上に第２の導電層を形成したこ
とを特徴とする。

【００２４】この請求項４の発明によれば、ピエゾ抵抗
体の抵抗値を読み出すために、配線となる導電層が、下
層に絶縁層を配した状態で、ピエゾ抵抗体の両端からピ
エゾ抵抗体にそれぞれ電気的に接続され、且つカンチレ
バーの支持部におけるピエゾ抵抗体の形成されていない
部分へと導かれている。すなわち、屈曲部のピエゾ抵抗
体の抵抗値変化を支持部上に導かれた２つの導電層から
読み出すことができ、それら抵抗値変化からカンチレバ
ーの撓み量を検出するための信号処理部への接続を容易
にしている。さらに、導電層の面積を大きくして抵抗率
を低減させることができ、それにより屈曲部のピエゾ抵
抗体の抵抗値変化を高精度に読み出すことができる。

【００２５】また、請求項５の発明に係る自己検知型Ｓ
ＰＭ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カンチレバーを
構成し、このカンチレバー上にピエゾ抵抗体をＵ字状に
設けた自己検知型ＳＰＭプローブにおいて、前記屈曲部
および前記支持部上に絶縁層を形成するとともに、前記
レバー部に位置する前記ピエゾ抵抗体の一部に、当該ピ
エゾ抵抗体と電気的に接続した低抵抗層を形成したこと
を特徴とする。

【００２６】この請求項５の発明によれば、レバー部と
支持部とを連結する屈曲部上に、ピエゾ抵抗体を、レバ
ー部から支持部に亘ってＵ字状に形成し、且つレバー部
に位置するピエゾ抵抗体の一部に低抵抗層を設けている
ので、屈曲部上に配置される直線部分のピエゾ抵抗体の
数が増加してより顕著な捩れ量変化を高精度に検出する
ことができるとともに、ピエゾ抵抗体上の低抵抗層の存
在により、電流損失の少ない、より実質的なピエゾ抵抗
体の抵抗値の検出が可能になる。

【００２７】また、請求項６の発明に係る自己検知型Ｓ
ＰＭプローブは、請求項５の発明において、前記ピエゾ
抵抗体の前記支持部に位置する両端からそれぞれ電極配
線を取り出したことを特徴とする。

【００２８】この請求項６の発明によれば、ピエゾ抵抗
体の抵抗値を読み出すために、ピエゾ抵抗体の両端から
電極配線が導かれているので、屈曲部におけるピエゾ抵
抗体の抵抗値変化を読み出すことができ、それら抵抗値
変化からカンチレバーの撓み量を検出するための信号処
理部への接続を容易にする。

【００２９】また、請求項７の発明に係る自己検知型Ｓ
ＰＭプローブは、請求項１〜６のいずれか１つの発明に
おいて、前記ピエゾ抵抗体は、前記屈曲部上に複数個形
成されることを特徴とする。

【００３０】この請求項７の発明によれば、複数個形成
したピエゾ抵抗体間における抵抗値の差を計測すること
により、屈曲部の捩れ量を検出することができる。

【００３１】また、請求項８の発明に係る自己検知型Ｓ
ＰＭプローブは、請求項１〜６のいずれか１つの発明に
おいて、前記屈曲部を少なくとも２つ設け、各屈曲部上
に前記ピエゾ抵抗体または前記第１の導電層を形成した
ことを特徴とする。

【００３２】この請求項８の発明によれば、屈曲部を複
数設けることにより、各屈曲部にレバーの撓みまたは捩
れによる応力を集中させることができる。さらに、各屈
曲部上に前記ピエゾ抵抗体または前記第１の導電層を形
成することで、ピエゾ抵抗体間における抵抗値の差を計
測することにより、屈曲部の捩れ量をより高精度に検出
することができる。

【００３３】また、請求項９の発明に係る自己検知型Ｓ
ＰＭプローブは、請求項１〜８のいずれか１つの発明に
おいて、前記カンチレバー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。

【００３４】この請求項９の発明によれば、自己検知型
ＳＰＭプローブとして半導体ウェハに形成されるカンチ
レバー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、そのカンチレバーが半導体ウェハか
ら取り出されて自己検知型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、
そのカンチレバー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、特に不良なカンチレバーに対し
て、ウェハ上における不良カンチレバー位置分布を得る
ことができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る自己検知型
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。

【００３６】（実施の形態１）図１は、実施の形態１に
係る自己検知型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２つの屈曲部
によって連結された構成となっている。２つの屈曲部上
には、それぞれピエゾ抵抗体２２，２４が形成されてい
る。ピエゾ抵抗体２２，２４は、特に屈曲部上におい
て、レバー部の一部から支持部の一部に至って形成され
ている。さらに、ピエゾ抵抗体２２，２４上および支持
部上には、絶縁層が形成されている。なお、図１におい
ては、図を簡略化して理解を容易にするため、絶縁層を
図示していない。また、これら２つの屈曲部とピエゾ抵
抗体２２，２４は、カンチレバー２０２の長手方向に探
針１２を通過する線を中心軸として、両対称に形成され
る。

【００３７】絶縁層上においては、配線となる導電層２
６，２８が、ピエゾ抵抗体２２，２４のレバー部に位置
する部分から屈曲部とピエゾ抵抗体２２，２４の支持部
に位置する部分とを介し、カンチレバーの支持部におい
てピエゾ抵抗体２２，２４の形成されていない部分にま
でそれぞれ形成されている。導電層２６のレバー部に位
置する一端と、下層のピエゾ抵抗体２２とは、メタルコ
ンタクト部４２において電気的に接続される。同様に、
導電層２８のレバー部に位置する一端と、下層のピエゾ
抵抗体２４とは、メタルコンタクト部４４において電気
的に接続される。

【００３８】さらに、絶縁層上において、配線となる導
電層３２，３４が、ピエゾ抵抗体２２，２４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２２，
２４の形成されていない部分に至ってそれぞれ形成され
ている。導電層３２のピエゾ抵抗体２２に位置する一端
と、下層のピエゾ抵抗体２２とは、メタルコンタクト部
３６において電気的に接続される。同様に、導電層３４
のピエゾ抵抗体２４に位置する一端と、下層のピエゾ抵
抗体２４とは、メタルコンタクト部３８において電気的
に接続される。

【００３９】つぎに、図２は、図１のＡ−Ａ’線におけ
る断面図を示しており、カンチレバー２０２は、図２に
示すように、シリコンから成る半導体基板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（Ｓｉｌｉ
ｃｏｎｏｎＩｎｓｕｌａｔｅｒ）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２２，２４間は、絶縁度の高い素子分離が果たさ
れる。

【００４０】上記したカンチレバー２０２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。このシリコン層１６中にピ
エゾ抵抗体２２，２４が形成され、図２においては、メ
タルコンタクト部３６，３８が、ピエゾ抵抗体２２，２
４にそれぞれ接続されて示されている。

【００４１】また、図３は、図１のＢ−Ｂ’線における
断面図を示しており、上記したカンチレバー２０２のレ
バー部は、図３に示すように、２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、ピエゾ抵抗
体２２，２４もまた、支持部と同様にシリコン層１６中
に形成されている。図３においては、メタルコンタクト
部４２，４４が、ピエゾ抵抗体２２，２４にそれぞれ接
続されて示されている。

【００４２】さらに、シリコン層１６とピエゾ抵抗体２
２，２４から成る層は、メタルコンタクト部３６，３
８，４２および４４を除く表面に酸化層１７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、上述した配線とな
る導電層２６，２８が形成される。

【００４３】従って、ピエゾ抵抗体２２に接続されたメ
タルコンタクト部３６，４２を両端子とすることによ
り、ピエゾ抵抗体２２においてカンチレバー２０２の屈
曲部に位置する部分の抵抗値を読み取ることができる。
さらに、カンチレバー２０２のレバー部に位置するメタ
ルコンタクト部４２から配線される導電層２６は、ピエ
ゾ抵抗体２２の表面に形成された絶縁層１７上に配置さ
れ、かつカンチレバー２０２のレバー部から屈曲部を介
して支持部へと導かれている。すなわち、導電層２６
は、一端をレバー部に位置し、他端をカンチレバー２０
２の支持部においてピエゾ抵抗体２２の形成されていな
い部分に位置している。

【００４４】また、メタルコンタクト部３６から配線さ
れる導電層３２は、両端ともにカンチレバー２０２の支
持部に配置され、一端をピエゾ抵抗体２２の形成されて
いる部分に位置し、他端をピエゾ抵抗体２２の形成され
ていない部分に位置している。

【００４５】従って、ピエゾ抵抗体２２に接続されたメ
タルコンタクト部３６，４２は、それぞれ導電層３２，
２６によって、カンチレバー２０２の支持部においてピ
エゾ抵抗体２２の形成されていない部分にまで導かれ、
その導かれた端部においてピエゾ抵抗体２２の屈曲部に
位置する部分の抵抗値を読み出すことができる。

【００４６】このように、２つの屈曲部の一方におい
て、その長手方向に沿って形成されたピエゾ抵抗体２２
の抵抗値の計測が達成される。また、他方の屈曲部にお
いても、ピエゾ抵抗体２４、導電層３４，２８およびメ
タルコンタクト部３８，４４は、一方の屈曲部における
ピエゾ抵抗体２２、導電層３２，２６およびメタルコン
タクト部３６，４２にそれぞれ対称的に配置される。よ
って、他方の屈曲部においても、その長手方向に沿って
形成されたピエゾ抵抗体２４の抵抗値の計測が達成され
る。

【００４７】つぎに、図１に示したカンチレバー２０２
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のカンチレバー２０２の
ピエゾ抵抗体２４を形成する工程断面を示している。

【００４８】まず、図４（ａ）に示すように、シリコン
基板から成る半導体基板１５上に埋め込み酸化層１４を
形成し、さらにその埋め込み酸化層１４上にｎ型のＳＯ
Ｉシリコン層１６を熱的に貼り合わせたサンドイッチ構
造のＳＯＩ基板を形成する。そして、そのＳＯＩ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。

【００４９】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。

【００５０】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が形成す
る。

【００５１】さらに、図４（ｄ）に示すように、半導体
基板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２４を形成する。

【００５２】つぎに、フォトレジスト膜２３を除去する
とともに、図５（ｅ）に示すように、カンチレバー形状
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、カンチレバーの端部を形成す
る。

【００５３】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。

【００５４】さらに、図５（ｇ）に示すように、ＳＯＩ
シリコン層１６のピエゾ抵抗体２４の両端部および探針
１２以外の部分をシリコン酸化膜１７で被覆して表面を
保護するとともに、シリコン酸化膜１７の被覆されてい
ないピエゾ抵抗体２４の両端部にアルミニウム（Ａｌ）
等の金属を埋め込んでメタルコンタクト部４４，３８を
形成する。さらに、ここで、メタルコンタクト部４４，
３８から配線される導電層２８，３４が形成される（図
示せず）。

【００５５】さらに、図５（ｈ）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と埋め込み酸化層１４が部分的に除
去され、ピエゾ抵抗体２４を備えたＳＯＩシリコン層１
６から成るＳＰＭプローブ１０が形成される。

【００５６】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２４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。

【００５７】以上に説明した実施の形態１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１
７のリファレンス２０４に相当する参照用カンチレバー
を支持部に設けてもよい。その場合、参照用カンチレバ
ーは、探針１２を取り除いたこと以外は自己検知型ＳＰ
Ｍプローブ１０と同様な構成であり、自己検知型ＳＰＭ
プローブ１０の動作と並行して、その参照用カンチレバ
ー上のピエゾ抵抗体における抵抗値の測定が行われる。
これは、従来の自己検知型ＳＰＭプローブにおけるリフ
ァレンスと同様に、ピエゾ抵抗体自体の抵抗値の不要な
変動情報を自己検知型ＳＰＭプローブ１０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。

【００５８】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は、３つ以上でもよく、それら屈
曲部毎に、またはそれら屈曲部のうちの少なくとも２つ
に、上述したピエゾ抵抗体を形成してもよい。その場
合、ピエゾ抵抗体は、レバー部の捩れが検出されるよう
に、探針を通りかつカンチレバーの長手方向に沿った直
線を中心軸として、屈曲部に、対称的に形成されるのが
好ましい。

【００５９】さらに、図６に示す自己検知型ＳＰＭプロ
ーブ５０のように、レバー部と支持部とを連結する屈曲
部を１つにして、その屈曲部上にピエゾ抵抗体の形成領
域および導電層を設けてもよい。

【００６０】以上説明したように、実施の形態１によれ
ば、カンチレバー２０２のレバー部と支持部とが２つの
屈曲部によって連結され、ピエゾ抵抗体を、それら屈曲
部上にレバー部から支持部に亘って直線状に形成してい
るので、屈曲部をピエゾ抵抗体形成領域として有効に利
用でき、細く形成することが可能となる。そのため、２
つのピエゾ抵抗体間において、カンチレバー２０２の捩
れにより生じる両屈曲部の変位差を示す抵抗値差が、顕
著にかつ正確に現れる。

【００６１】さらに、それぞれのピエゾ抵抗体の抵抗値
を読み出すために、ピエゾ抵抗体の両端からピエゾ抵抗
体にそれぞれ電気的に接続したメタルコンタクト部を形
成して、両メタルコンタクト部から、カンチレバー２０
２の支持部におけるピエゾ抵抗体の形成されていない部
分へと、配線となる導電層が、下層に酸化層を配した状
態で導かれている。すなわち、屈曲部のピエゾ抵抗体の
抵抗値変化を、支持部上に導かれた２つの導電層から読
み出すことができ、それら抵抗値変化からカンチレバー
２０２の撓み量および捩れ量を検出する信号処理部への
接続を容易にしている。なお、この場合の信号処理部
は、従来の光てこ型カンチレバーおよび４分割フォトダ
イオードを使用したＡＦＭにおける信号処理と同様な演
算処理によって、カンチレバーの探針と試料表面との摩
擦力を導出するものである。

【００６２】（実施の形態２）つぎに、実施の形態２に
かかる自己検知型ＳＰＭプローブについて説明する。図
７は、実施の形態２に係る自己検知型ＳＰＭプローブ６
０の平面図である。自己検知型ＳＰＭプローブ６０は、
レバー部に位置したピエゾ抵抗体２２および２４のメタ
ルコンタクト部４２および４４から屈曲部を介して支持
部へと導かれる導電層３２および３４が、ピエゾ抵抗体
２２および２４上に形成されていない点で、実施の形態
１に係る自己検知型ＳＰＭプローブ１０とは異なる。

【００６３】図７において、自己検知型ＳＰＭプローブ
６０は、先端に探針１２を設けたレバー部と、支持部と
を２つの屈曲部によって連結された構成となっている。
２つの屈曲部上には、図１と同様に、それぞれピエゾ抵
抗体２２および２４がレバー部から支持部に至って直線
状に形成されている。また、ＳＯＩシリコン層１６とピ
エゾ抵抗体２２および２４の表面には、絶縁層（図示せ
ず）が形成されている。

【００６４】配線となる導電層３２は、メタルコンタク
ト部４２との電気的接続を果たすために、その一部のみ
をピエゾ抵抗体２２上に形成し、その他の部分を、ピエ
ゾ抵抗体２２の形成されていない領域に形成して、レバ
ー部から支持部に至って導かれている。すなわち、ピエ
ゾ抵抗体２２の配置された一方の屈曲部上においては、
ピエゾ抵抗体２２と導電層３２の２つの領域が、それぞ
れ個別に存在する。

【００６５】配線となる導電層３４もまた同様に、メタ
ルコンタクト部４４との電気的接続を果たすために、そ
の一部のみをピエゾ抵抗体２４上に形成し、その他の部
分を、ピエゾ抵抗体２４の形成されていない領域に形成
して、レバー部から支持部に至って導かれている。すな
わち、ピエゾ抵抗体２４の配置された他方の屈曲部上に
おいては、ピエゾ抵抗体２４と導電層３４の２つの領域
が、それぞれ個別に存在する。

【００６６】ピエゾ抵抗体２２の他方のメタルコンタク
ト部３６との電気的接続を果たす導電層２６は、支持部
においてピエゾ抵抗体２２の形成されていない領域まで
導かれる。また、同様に、ピエゾ抵抗体２４の他方のメ
タルコンタクト部３８との電気的接続を果たす導電層２
８は、支持部においてピエゾ抵抗体２４の形成されてい
ない領域まで導かれる。

【００６７】従って、導電層２６および３２によって、
一方の屈曲部上のピエゾ抵抗体２２の抵抗値を読み出す
ことができ、導電層２８および３４によって、他方の屈
曲部上のピエゾ抵抗体２４の抵抗値を読み出すことがで
きる。

【００６８】図７に示した自己検知型ＳＰＭプローブ６
０の形成工程は、前述した説明した図４および図５と同
様であるため、ここではその説明を省略する。

【００６９】なお、自己検知型ＳＰＭプローブ６０にお
いて形成される屈曲部は、３つ以上でもよく、それら屈
曲部毎に、またはそれら屈曲部のうちの少なくとも２つ
に、上述したピエゾ抵抗体を形成してもよい。その場
合、ピエゾ抵抗体は、レバー部の捩れが検出されるよう
に、探針を通りかつカンチレバーの長手方向に沿った直
線を中心軸として、屈曲部に、対称的に形成されるのが
好ましい。

【００７０】また、自己検知型ＳＰＭプローブ６０にお
いては、ピエゾ抵抗体２２および導電層３２を一方の屈
曲部上に配置し、ピエゾ抵抗体２４および導電層３４を
他方の屈曲部上に配置したが、図８に示す自己検知型Ｓ
ＰＭプローブ７０のように、屈曲部を４つ設け、各ピエ
ゾ抵抗体と各導電層とを屈曲部上に１つずつ割り当てて
配置させてもよい。

【００７１】さらに、図９に示す自己検知型ＳＰＭプロ
ーブ８０のように、レバー部と支持部とを連結する屈曲
部を１つにして、その屈曲部上にピエゾ抵抗体の形成領
域および導電層を設けてもよい。

【００７２】以上に説明した実施の形態２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１
７のリファレンス２０４に相当する参照用カンチレバー
を支持部に設けてもよい。その場合、参照用カンチレバ
ーは、探針１２を取り除いたこと以外は自己検知型ＳＰ
Ｍプローブ６０（または７０、８０）と同様な構成であ
り、自己検知型ＳＰＭプローブ６０（または７０、８
０）の動作と並行して、その参照用カンチレバー上のピ
エゾ抵抗体における抵抗値の測定が行われる。これは、
従来の自己検知型ＳＰＭプローブにおけるリファレンス
と同様に、ピエゾ抵抗体自体の抵抗値の不要な変動情報
を自己検知型ＳＰＭプローブ６０（または７０、８０）
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。

【００７３】以上説明したように、実施の形態２によれ
ば、自己検知型ＳＰＭプローブ６０（または７０、８
０）のレバー部と支持部とを連結する屈曲部上に、ピエ
ゾ抵抗体を、レバー部から支持部に亘って直線状に形成
し、且つそれぞれのピエゾ抵抗体の抵抗値を読み出すた
めに配線となる導電層の一方を、レバー部に位置するピ
エゾ抵抗体と電気的に接続し、レバー部から支持部へと
導かれるように、ピエゾ抵抗体とは別領域の屈曲部上に
形成しているので、その導電層のために屈曲部の領域を
有効に利用することができる。すなわち、導電層の面積
を大きくして抵抗率を低減させることができ、それによ
り屈曲部のピエゾ抵抗体の抵抗値変化を高精度に読み出
すことができる。

【００７４】（実施の形態３）つぎに、実施の形態３に
かかる自己検知型ＳＰＭプローブについて説明する。図
１０は、実施の形態３に係る自己検知型ＳＰＭプローブ
９０の平面図である。自己検知型ＳＰＭプローブ９０
は、レバー部に位置したピエゾ抵抗体２２および２４の
メタルコンタクト部４２および４４から屈曲部を介して
支持部へと導かれる導電層が、ピエゾ抵抗体２２および
２４上に形成されず、且つその導電層を共通にしている
点で、実施の形態１に係る自己検知型ＳＰＭプローブ１
０とは異なる。

【００７５】図１０において、自己検知型ＳＰＭプロー
ブ９０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となってい
る。３つの屈曲部のうち両端の２つの屈曲部上には、図
１と同様に、それぞれピエゾ抵抗体２２および２４が、
レバー部から支持部に至って直線状に形成されている。
また、ＳＯＩシリコン層１６とピエゾ抵抗体２２および
２４の表面には、絶縁層（図示せず）が形成されてい
る。

【００７６】配線となる導電層３０は、メタルコンタク
ト部４２および４４との電気的接続を果たすために、そ
の一部のみをピエゾ抵抗体２２上に形成し、その他の部
分を、ピエゾ抵抗体２２の形成されていない領域に形成
し、中央の屈曲部上を、レバー部から支持部に至ってＴ
字状に形成されている。すなわち、ピエゾ抵抗体２２お
よび２４のレバー部に位置する端部は、導電層３０によ
って共通に電気的に接続され、支持部側へと電気的に配
線されている。

【００７７】ピエゾ抵抗体２２の他方のメタルコンタク
ト部３６との電気的接続を果たす導電層２６は、支持部
においてピエゾ抵抗体２２の形成されていない領域まで
導かれる。また、同様に、ピエゾ抵抗体２４の他方のメ
タルコンタクト部３８との電気的接続を果たす導電層２
８は、支持部においてピエゾ抵抗体２４の形成されてい
ない領域まで導かれる。

【００７８】従って、導電層２６および３０によって、
一方の屈曲部上のピエゾ抵抗体２２の抵抗値を読み出す
ことができ、導電層２８および３０によって、他方の屈
曲部上のピエゾ抵抗体２４の抵抗値を読み出すことがで
きる。

【００７９】図１０に示した自己検知型ＳＰＭプローブ
９０の形成工程は、前述した説明した図４および図５と
同様であるため、ここではその説明を省略する。

【００８０】なお、自己検知型ＳＰＭプローブ９０にお
いては、ピエゾ抵抗体２２、２４および導電層３０を、
それぞれ個別の屈曲部上に配置したが、図１１に示す自
己検知型ＳＰＭプローブ１００のように、レバー部と支
持部とを連結する屈曲部を１つにして、その屈曲部上に
ピエゾ抵抗体の形成領域および導電層を設けてもよい。

【００８１】以上に説明した実施の形態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１
７のリファレンス２０４に相当する参照用カンチレバー
を支持部に設けてもよい。その場合、参照用カンチレバ
ーは、探針１２を取り除いたこと以外は自己検知型ＳＰ
Ｍプローブ９０（または１００）と同様な構成であり、
自己検知型ＳＰＭプローブ９０（または１００）の動作
と並行して、その参照用カンチレバー上のピエゾ抵抗体
における抵抗値の測定が行われる。これは、従来の自己
検知型ＳＰＭプローブにおけるリファレンスと同様に、
ピエゾ抵抗体自体の抵抗値の不要な変動情報を自己検知
型ＳＰＭプローブ９０（または１００）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。

【００８２】以上説明したように、実施の形態３によれ
ば、自己検知型ＳＰＭプローブ９０（または１００）の
レバー部と支持部とを連結する屈曲部上に、ピエゾ抵抗
体を、レバー部から支持部に亘って直線状に形成し、且
つそれぞれのピエゾ抵抗体の抵抗値を読み出すために配
線となる導電層の一方を、レバー部に位置するピエゾ抵
抗体と電気的に接続し、レバー部から支持部へと導かれ
るように、ピエゾ抵抗体とは別領域の屈曲部上に形成し
ているので、その導電層のために屈曲部の領域を有効に
利用することができる。すなわち、導電層の面積を大き
くして抵抗率を低減させることができ、それにより屈曲
部のピエゾ抵抗体の抵抗値変化を高精度に読み出すこと
ができる。さらに、１つの導電層を共通にして使用して
いるので、屈曲部上に配置される導電層の数を減少させ
ることができ、これにより屈曲部の幅を狭くできるた
め、より顕著にレバーの撓み量を検出することができ
る。

【００８３】（実施の形態４）つぎに、実施の形態４に
かかる自己検知型ＳＰＭプローブについて説明する。図
１２は、実施の形態４に係る自己検知型ＳＰＭプローブ
１１０の平面図である。自己検知型ＳＰＭプローブ１１
０は、１つの屈曲部上に、支持部−レバー部−支持部に
亘ってＵ字状のピエゾ抵抗体が形成され、且つ各ピエゾ
抵抗体のレバー部に位置する部分の一部に、低抵抗層を
設けている点で、実施の形態１に係る自己検知型ＳＰＭ
プローブ１０とは異なる。

【００８４】図１２において、自己検知型ＳＰＭプロー
ブ１１０は、先端に探針１２を設けたレバー部と、支持
部とを２つの屈曲部によって連結された構成となってい
る。２つの屈曲部上には、それぞれピエゾ抵抗体１１２
および１１４が、支持部−レバー部−支持部に亘ってＵ
字状に形成されている。また、ＳＯＩシリコン層１６と
ピエゾ抵抗体１１２および１１４の表面には、絶縁層
（図示せず）が形成されている。

【００８５】ピエゾ抵抗体１１２のレバー部に位置する
部分、特に、レバー部の長手方向に対して垂直な方向の
部分に、低抵抗層１１６が形成されている。低抵抗層１
１６は、メタルコンタクト部１１３および１１５によっ
て、下層のピエゾ抵抗体１１２との電気的接続を果た
し、後述する導電層３２および３４と同材料の金属であ
ることが好ましい。レバー部において捩れ量を検出する
のに、レバー部の長手方向に対して垂直な方向のピエゾ
抵抗体領域は意味をもたず、むしろ高抵抗領域として機
能する。低抵抗層１１６は、その部分に流れる電流を迂
回させるために機能し、より捩れ量の実質的な検出を可
能にする。

【００８６】ピエゾ抵抗体１１４のレバー部に位置する
部分もまた、ピエゾ抵抗体１１２と同様に、低抵抗層１
１８が形成されている。低抵抗層１１８は、メタルコン
タクト部１１７および１１９によって、下層のピエゾ抵
抗体１１４との電気的接続を果たしている。

【００８７】そして、導電層２６および３２は、それぞ
れピエゾ抵抗体１１２の端部に位置するメタルコンタク
ト部３６および４２との電気的接続を果たし、支持部に
おいてピエゾ抵抗体１１２の形成されていない領域まで
導かれる。また、同様に、導電層２８および３４は、そ
れぞれピエゾ抵抗体１１４の端部に位置するメタルコン
タクト部３８および４４との電気的接続を果たし、支持
部においてピエゾ抵抗体１１４の形成されていない領域
まで導かれる。

【００８８】従って、導電層２６および３２によって、
一方の屈曲部上のピエゾ抵抗体１１２の抵抗値を読み出
すことができ、導電層２８および３４によって、他方の
屈曲部上のピエゾ抵抗体１１４の抵抗値を読み出すこと
ができる。

【００８９】図１２に示した自己検知型ＳＰＭプローブ
１１０の形成工程は、前述した説明した図４および図５
と同様であるため、ここではその説明を省略する。

【００９０】なお、自己検知型ＳＰＭプローブ１１０に
おいて形成される屈曲部は、３つ以上でもよく、それら
屈曲部毎に、またはそれら屈曲部のうちの少なくとも２
つに、上述したピエゾ抵抗体を形成してもよい。その場
合、ピエゾ抵抗体は、レバー部の捩れが検出されるよう
に、探針を通りかつカンチレバーの長手方向に沿った直
線を中心軸として、屈曲部に、対称的に形成されるのが
好ましい。

【００９１】また、自己検知型ＳＰＭプローブ１１０に
おいては、ピエゾ抵抗体１１２を一方の屈曲部上に配置
し、ピエゾ抵抗体１１４を他方の屈曲部上に配置した
が、図１３に示す自己検知型ＳＰＭプローブ１２０のよ
うに、屈曲部を４つ設け、レバー部から支持部に亘る各
ピエゾ抵抗体の直線部分を屈曲部上に１つずつ割り当て
て配置させてもよい。

【００９２】さらに、図１４に示す自己検知型ＳＰＭプ
ローブ１３０のように、レバー部と支持部とを連結する
屈曲部を１つにして、その屈曲部上にピエゾ抵抗体の形
成領域および導電層を設けてもよい。

【００９３】以上に説明した実施の形態４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１
７のリファレンス２０４に相当する参照用カンチレバー
を支持部に設けてもよい。その場合、参照用カンチレバ
ーは、探針１２を取り除いたこと以外は自己検知型ＳＰ
Ｍプローブ１１０（または１２０、１３０）と同様な構
成であり、自己検知型ＳＰＭプローブ１１０（または１
２０、１３０）の動作と並行して、その参照用カンチレ
バー上のピエゾ抵抗体における抵抗値の測定が行われ
る。これは、従来の自己検知型ＳＰＭプローブにおける
リファレンスと同様に、ピエゾ抵抗体自体の抵抗値の不
要な変動情報を自己検知型ＳＰＭプローブ１１０（また
は１２０、１３０）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。

【００９４】以上説明したように、実施の形態４によれ
ば、自己検知型ＳＰＭプローブ１１０（または１２０、
１３０）のレバー部と支持部とを連結する屈曲部上に、
ピエゾ抵抗体を、レバー部から支持部に亘ってＵ字状に
形成し、且つレバー部に位置するピエゾ抵抗体の一部に
低抵抗層を設け、屈曲部上に配置される直線部分のピエ
ゾ抵抗体の数を増加しているので、より顕著な捩れ量変
化を高精度に検出することができる。さらに、ピエゾ抵
抗体上の低抵抗層の存在により、電流損失の少ない、よ
り実質的なピエゾ抵抗体の抵抗値の検出が可能になる。

【００９５】（実施の形態５）自己検知型ＳＰＭプロー
ブとして用いられるカンチレバーは、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、カンチレバーは、
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、例えば使用されるカンチレバーが不
良であった場合に、そのカンチレバーがウェハ上のどの
位置に形成されていたかを知る術がなかった。

【００９６】そこで、実施の形態５に係る自己検知型Ｓ
ＰＭプローブは、その自己検知型ＳＰＭプローブとして
用いられるカンチレバー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。

【００９７】図１５は、実施の形態１〜４のいずれか１
つに係るカンチレバーまたは自己検知型ＳＰＭプローブ
が、シリコンウェハ１５０上のカンチレバー形成領域１
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、カンチレバー形成領域１５１は、円形状の
シリコンウェハ１５０内に収まる領域であり、特に、個
々のカンチレバーが方形状の領域で仕切られて、複数個
収められている。

【００９８】この複数のカンチレバーに対して、それぞ
れ個別に識別マークを与える。例えば、図１５に示すよ
うに、カンチレバー形成領域１５１において、マトリク
スの要素区域すなわち各カンチレバーの方形領域の長軸
方向に沿って配置される最大の数（図１５の場合は、
８）と短軸方向に沿って配置される最大の数（図１５の
場合は、１６）をそれぞれ縦と横にした仮想マトリクス
（図１５の場合は、８ラ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、カンチレバー１５２は、Ｆ−
０６の要素区域として表すことができる。この場合、カ
ンチレバー形成領域１５１に含まれない要素区域（例え
ば、Ａ−０１〜Ａ−０５）には、実際には、カンチレバ
ーは形成されないが、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。

【００９９】図１６は、実施の形態１〜４のいずれか１
つに係る自己検知型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１６１または１６２を
形成した自己検知型SPMプローブ１０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カ
ンチレバーの作成工程の１つとして、例えば、図５
（ｇ）に示す工程においてメタルコンタクト部４４，３
８および導電層２８，３４（図示していない）と同時
に、アルミニウム（Ａｌ）等で形成する。

【０１００】以上説明したように、実施の形態５によれ
ば、カンチレバー上に識別マークを付すことで、その識
別マークからカンチレバーの形成されたウェハ上の位置
を特定できる。よって、特に不良なカンチレバーに対し
て、ウェハ上における不良カンチレバー位置分布を得る
ことができ、さらには、その不良カンチレバー位置分布
によって不良要因を特定し、その要因を取り除くよう
に、カンチレバー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。

【０１０１】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、カンチ
レバーのレバー部と支持部とを連結する屈曲部上に、レ
バー部から支持部に亘ってピエゾ抵抗体を直線状に且つ
独立して形成しているので、屈曲部の撓みや捩れを起因
とする実質的なピエゾ抵抗体の抵抗値変化のみを取り出
すことができるという効果を奏する。

【０１０２】また、請求項２に記載の発明によれば、ピ
エゾ抵抗体の抵抗値を読み出すために、ピエゾ抵抗体の
両端から電極配線が導かれているので、屈曲部における
ピエゾ抵抗体の抵抗値変化を読み出すことができ、それ
ら抵抗値変化からカンチレバーの撓み量を検出するため
の信号処理部への接続を容易にするという効果を奏す
る。

【０１０３】また、請求項３に記載の発明によれば、ピ
エゾ抵抗体の抵抗値を読み出すために、配線となる導電
層が、下層に絶縁層を配した状態で、ピエゾ抵抗体の両
端からピエゾ抵抗体にそれぞれ電気的に接続され、且つ
カンチレバーの支持部におけるピエゾ抵抗体の形成され
ていない部分へと導かれている。すなわち、屈曲部のピ
エゾ抵抗体の抵抗値変化を支持部上に導かれた２つの導
電層から読み出すことができ、それら抵抗値変化からカ
ンチレバーの撓み量を検出するための信号処理部への接
続を容易にする。さらに、その導電層をピエゾ抵抗体上
に形成しているので、屈曲部の領域を有効に利用でき、
細く形成することが可能となって、屈曲部の撓みをより
顕著に検出することができるという効果を奏する。

【０１０４】また、請求項４に記載の発明によれば、ピ
エゾ抵抗体の抵抗値を読み出すために、配線となる導電
層が、下層に絶縁層を配した状態で、ピエゾ抵抗体の両
端からピエゾ抵抗体にそれぞれ電気的に接続され、且つ
カンチレバーの支持部におけるピエゾ抵抗体の形成され
ていない部分へと導かれている。すなわち、屈曲部のピ
エゾ抵抗体の抵抗値変化を支持部上に導かれた２つの導
電層から読み出すことができ、それら抵抗値変化からカ
ンチレバーの撓み量を検出するための信号処理部への接
続を容易にしている。さらに、導電層の面積を大きくし
て抵抗率を低減させることができ、それにより屈曲部の
ピエゾ抵抗体の抵抗値変化を高精度に読み出すことがで
きるという効果を奏する。

【０１０５】また、請求項５に記載の発明によれば、レ
バー部と支持部とを連結する屈曲部上に、ピエゾ抵抗体
を、レバー部から支持部に亘ってＵ字状に形成し、且つ
レバー部に位置するピエゾ抵抗体の一部に低抵抗層を設
けているので、屈曲部上に配置される直線部分のピエゾ
抵抗体の数が増加してより顕著な捩れ量変化を高精度に
検出することができるとともに、ピエゾ抵抗体上の低抵
抗層の存在により、電流損失の少ない、より実質的なピ
エゾ抵抗体の抵抗値の検出が可能になるという効果を奏
する。

【０１０６】また、請求項６に記載の発明によれば、ピ
エゾ抵抗体の抵抗値を読み出すために、ピエゾ抵抗体の
両端から電極配線が導かれているので、屈曲部における
ピエゾ抵抗体の抵抗値変化を読み出すことができ、それ
ら抵抗値変化からカンチレバーの撓み量を検出するため
の信号処理部への接続を容易にするという効果を奏す
る。

【０１０７】また、請求項７に記載の発明によれば、複
数個形成したピエゾ抵抗体間における抵抗値の差を計測
することにより、屈曲部の捩れ量を検出することができ
るという効果を奏する。

【０１０８】また、請求項８に記載の発明によれば、屈
曲部を複数設けることにより、各屈曲部にレバーの撓み
または捩れによる応力を集中させることができる。さら
に、各屈曲部上に前記ピエゾ抵抗体または前記第１の導
電層を形成することで、ピエゾ抵抗体間における抵抗値
の差を計測することにより、屈曲部の捩れ量をより高精
度に検出することができるという効果を奏する。

【０１０９】また、請求項９に記載の発明によれば、自
己検知型ＳＰＭプローブとして半導体ウェハに形成され
るカンチレバー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、そのカンチレバーが半導体
ウェハから取り出されて自己検知型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、そのカンチレバー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、特に不良なカンチレバー
に対して、ウェハ上における不良カンチレバー位置分布
を得ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１に係る自己検知型ＳＰＭプローブ
の平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ’線断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ’線断面図である。

【図４】実施の形態１に係る自己検知型ＳＰＭプローブ
の形成工程を説明する図である。

【図５】実施の形態１に係る自己検知型ＳＰＭプローブ
の形成工程を説明する図である。

【図６】実施の形態１に係る自己検知型ＳＰＭプローブ
の他の例の平面図である。

【図７】実施の形態２に係る自己検知型ＳＰＭプローブ
の平面図である。

【図８】実施の形態２に係る自己検知型ＳＰＭプローブ
の他の例の平面図である。

【図９】実施の形態２に係る自己検知型ＳＰＭプローブ
の他の例の平面図である。

【図１０】実施の形態３に係る自己検知型ＳＰＭプロー
ブの平面図である。

【図１１】実施の形態３に係る自己検知型ＳＰＭプロー
ブの他の例の平面図である。

【図１２】実施の形態４に係る自己検知型ＳＰＭプロー
ブの平面図である。

【図１３】実施の形態４に係る自己検知型ＳＰＭプロー
ブの他の例の平面図である。

【図１４】実施の形態４に係る自己検知型ＳＰＭプロー
ブの他の例の平面図である。

【図１５】カンチレバー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。

【図１６】実施の形態５に係る識別マークを形成した自
己検知型カンチレバーを示す図である。

【図１７】従来の自己検知型ＳＰＭプローブの平面図で
ある。

【図１８】図１７のＣ−Ｃ’線断面図である。

【符号の説明】

１０，５０，６０，７０，８０，９０，１００，１１
０，１２０，１３０自己検知型ＳＰＭプローブ１２探針１４，１７酸化層１５，１６シリコン層２２，２４，１１２，１１４ピエゾ抵抗体２６，２８，３２，３４導電層３６，３８，４２，４４，１１３，１１５，１１７，１
１９メタルコンタクト部１１６，１１８低抵抗層１５２、２０２カンチレバー

Claims

【特許請求の範囲】

【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、前記レバー部と
前記支持部とを連結する屈曲部とからカンチレバーを構
成し、このカンチレバー上にピエゾ抵抗体を設けた自己
検知型ＳＰＭプローブにおいて、前記ピエゾ抵抗体は、直線状に独立して形成されること
を特徴とする自己検知型ＳＰＭプローブ。
【請求項２】前記ピエゾ抵抗体の前記レバー部に位置
する一端と、前記ピエゾ抵抗体の前記支持部に位置する他端と、から
それぞれ電極配線を取り出したことを特徴とする請求項
１に記載の自己検知型ＳＰＭプローブ。
【請求項３】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、前記ピエゾ抵抗体の前記レ
バー部に位置する一端と電気的に接続し且つ前記絶縁層
上に前記レバー部から前記屈曲部を通って前記支持部に
連なる第１の導電層を形成し、前記ピエゾ抵抗体の前記支持部に位置する他端と電気的
に接続し且つ前記絶縁層上に第２の導電層を形成したこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の自己検知型Ｓ
ＰＭプローブ。
【請求項４】前記屈曲部および前記支持部上に絶縁層
を形成するとともに、前記ピエゾ抵抗体の前記レバー部
に位置する一端と電気的に接続し且つ前記絶縁層上に前
記レバー部から下層に前記ピエゾ抵抗体の位置していな
い前記屈曲部の領域を通って前記支持部に連なる第１の
導電層を形成し、前記ピエゾ抵抗体の前記支持部に位置する他端と電気的
に接続し且つ前記絶縁層上に第２の導電層を形成したこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の自己検知型Ｓ
ＰＭプローブ。
【請求項５】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カンチレバーを構
成し、このカンチレバー上にピエゾ抵抗体をＵ字状に設
けた自己検知型ＳＰＭプローブにおいて、前記屈曲部および前記支持部上に絶縁層を形成するとと
もに、前記レバー部に位置する前記ピエゾ抵抗体の一部
に、当該ピエゾ抵抗体と電気的に接続した低抵抗層を形
成したことを特徴とする自己検知型ＳＰＭプローブ。
【請求項６】前記ピエゾ抵抗体の前記支持部に位置す
る両端からそれぞれ電極配線を取り出したことを特徴と
する請求項５に記載の自己検知型ＳＰＭプローブ。
【請求項７】前記ピエゾ抵抗体は、前記屈曲部上に複
数個形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれ
か１つに記載の自己検知型ＳＰＭプローブ。
【請求項８】前記屈曲部を少なくとも２つ設け、各屈
曲部上に前記ピエゾ抵抗体または前記第１の導電層を形
成したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに
記載の自己検知型ＳＰＭプローブ。
【請求項９】前記カンチレバー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１〜８
のいずれか１つに記載の自己検知型ＳＰＭプローブ。