JP2003315242A - カンチレバーおよびその作製方法 - Google Patents
カンチレバーおよびその作製方法Info
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- JP2003315242A JP2003315242A JP2002124251A JP2002124251A JP2003315242A JP 2003315242 A JP2003315242 A JP 2003315242A JP 2002124251 A JP2002124251 A JP 2002124251A JP 2002124251 A JP2002124251 A JP 2002124251A JP 2003315242 A JP2003315242 A JP 2003315242A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 少ない工程で作製できるカンチレバーとその
作製法を提供したり、より立体的な形状にも対応可能な
カンチレバーの作製法を提供すること。 【解決手段】 微細なカンチレバー１０４を作製するた
めに、光硬化性樹脂に励起光１０２を集光して照射する
ことで焦点付近１０３で光重合を行いながら、集光位置
を移動させることで、カンチレバーとその支持部１０５
を一体に光硬化性樹脂によって形成する。さらに、励起
光１０２の光軸をカンチレバー１０４のレバー面と同じ
方向とすることによって、薄膜状にレバーを形成できる
ようにする。
作製法を提供したり、より立体的な形状にも対応可能な
カンチレバーの作製法を提供すること。 【解決手段】 微細なカンチレバー１０４を作製するた
めに、光硬化性樹脂に励起光１０２を集光して照射する
ことで焦点付近１０３で光重合を行いながら、集光位置
を移動させることで、カンチレバーとその支持部１０５
を一体に光硬化性樹脂によって形成する。さらに、励起
光１０２の光軸をカンチレバー１０４のレバー面と同じ
方向とすることによって、薄膜状にレバーを形成できる
ようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、原子間力顕微
鏡、近接場光学顕微鏡等に使用する探針付きカンチレバ
ーや微少質量変化検知用の微小カンチレバーに関する。
鏡、近接場光学顕微鏡等に使用する探針付きカンチレバ
ーや微少質量変化検知用の微小カンチレバーに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、原子間力顕微鏡や近接場光学顕微
鏡等に使用する探針付きカンチレバーおよび微少質量検
知用の微小カンチレバーは、主にフォトリソグラフィな
どを利用した半導体プロセスを用いて、シリコン、酸化
シリコン、窒化シリコン等の材料によって製作されてい
る。
鏡等に使用する探針付きカンチレバーおよび微少質量検
知用の微小カンチレバーは、主にフォトリソグラフィな
どを利用した半導体プロセスを用いて、シリコン、酸化
シリコン、窒化シリコン等の材料によって製作されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のフォトリソグラ
フィなどを利用した半導体プロセスによるカンチレバー
の製作法では、工程数が多くプロセスに長時間を要する
という問題や、エッチング工程を必要とするため、エッ
チング液やエッチングガスなどの化学薬品を消費すると
いう問題点があった。また、いわゆる２．５次元の加工
法であるため、探針の高さは、基板の厚さやパターンの
形状によって限定されるなどの制約があった。
フィなどを利用した半導体プロセスによるカンチレバー
の製作法では、工程数が多くプロセスに長時間を要する
という問題や、エッチング工程を必要とするため、エッ
チング液やエッチングガスなどの化学薬品を消費すると
いう問題点があった。また、いわゆる２．５次元の加工
法であるため、探針の高さは、基板の厚さやパターンの
形状によって限定されるなどの制約があった。
【０００４】このようなことから、本発明では、少ない
工程で作製できるカンチレバーとその作製法を提供する
こと、より立体的な形状にも対応可能なカンチレバーの
作製法を提供することを目的とする。
工程で作製できるカンチレバーとその作製法を提供する
こと、より立体的な形状にも対応可能なカンチレバーの
作製法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このため、本発明では、
微細なカンチレバーを作製するために、光硬化性樹脂に
励起光を集光して照射することで焦点付近で光重合を行
いながら、集光位置を移動させることで、カンチレバー
とその支持部分を一体に光硬化性樹脂によって形成する
ことにする。
微細なカンチレバーを作製するために、光硬化性樹脂に
励起光を集光して照射することで焦点付近で光重合を行
いながら、集光位置を移動させることで、カンチレバー
とその支持部分を一体に光硬化性樹脂によって形成する
ことにする。
【０００６】原子間力顕微鏡や近接場光学顕微鏡等に使
用する探針付きカンチレバーの場合は、カンチレバーと
その支持部分、および、支持部とは離れたカンチレバー
の端付近の位置に探針チップを一体に形成することにす
る。
用する探針付きカンチレバーの場合は、カンチレバーと
その支持部分、および、支持部とは離れたカンチレバー
の端付近の位置に探針チップを一体に形成することにす
る。
【０００７】さらに、励起光の光軸をカンチレバーのレ
バー面と同じ方向とすることによって、薄膜状にもレバ
ーを形成できるようにする。
バー面と同じ方向とすることによって、薄膜状にもレバ
ーを形成できるようにする。
【０００８】一方、探針部分の形成の一つの方法とし
て、励起光の光軸が、探針を構成する膜の面と同じ方向
となるようにすることによって、探針部分が薄い膜構造
の頂点として形成する方法とする。
て、励起光の光軸が、探針を構成する膜の面と同じ方向
となるようにすることによって、探針部分が薄い膜構造
の頂点として形成する方法とする。
【０００９】もう一つの探針部分の形成法としては、励
起光の光軸をカンチレバーのレバー面に垂直となる方向
として照射するとともに、励起光の焦点をカンチレバー
面内にずらすことによって、カンチレバーを伝搬した光
が、光を照射した面とは反対の面で、光重合を起こすこ
とによって、探針形状を形成するようにする。
起光の光軸をカンチレバーのレバー面に垂直となる方向
として照射するとともに、励起光の焦点をカンチレバー
面内にずらすことによって、カンチレバーを伝搬した光
が、光を照射した面とは反対の面で、光重合を起こすこ
とによって、探針形状を形成するようにする。
【００１０】また、変位検出の一つの方法として、カン
チレバーに平行で、僅かな隙間を隔てて、ブロック、あ
るいは、カンチレバーより共振周波数の高いカンチレバ
ーを、対向電極支持体として一体に形成し、カンチレバ
ーおよび対向電極支持体上に形成された電極によって、
カンチレバーの静電的な変位検出が行えるようにする。
チレバーに平行で、僅かな隙間を隔てて、ブロック、あ
るいは、カンチレバーより共振周波数の高いカンチレバ
ーを、対向電極支持体として一体に形成し、カンチレバ
ーおよび対向電極支持体上に形成された電極によって、
カンチレバーの静電的な変位検出が行えるようにする。
【００１１】また、カンチレバーと一体に形成されてい
る探針の先端に対向して、カンチレバー支持体と一体に
形成された支持アームに保持された開口マスク用ニード
ルの先端を近接して配置し、続いて、探針の形成された
面に光反射膜を堆積することによって、開口マスク用ニ
ードルの先端が探針の先端に近接して配置されているた
め探針先端には反射膜が堆積されないことを利用して、
探針先端に微小な光学開口を有するプローブを作製でき
るようにする。
る探針の先端に対向して、カンチレバー支持体と一体に
形成された支持アームに保持された開口マスク用ニード
ルの先端を近接して配置し、続いて、探針の形成された
面に光反射膜を堆積することによって、開口マスク用ニ
ードルの先端が探針の先端に近接して配置されているた
め探針先端には反射膜が堆積されないことを利用して、
探針先端に微小な光学開口を有するプローブを作製でき
るようにする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。
て、図面を参照して説明する。
【００１３】図１は、本発明のカンチレバーとその作製
法について模式的に示したものである。図１（ａ）にお
いて、未硬化の光硬化性樹脂の満たされた容器１０１
に、励起光１０２を集光して照射することで焦点付近１
０３で光重合を行いながら、集光位置を移動させること
で、カンチレバー１０４とその支持部分１０５が一体に
光硬化性樹脂によって形成される様子が、模式的に示さ
れている。
法について模式的に示したものである。図１（ａ）にお
いて、未硬化の光硬化性樹脂の満たされた容器１０１
に、励起光１０２を集光して照射することで焦点付近１
０３で光重合を行いながら、集光位置を移動させること
で、カンチレバー１０４とその支持部分１０５が一体に
光硬化性樹脂によって形成される様子が、模式的に示さ
れている。
【００１４】図１（ｂ）においても、未硬化の光硬化性
樹脂の満たされた容器１０１に、励起光１０２を集光し
て照射することで焦点付近１０３で光重合を行いなが
ら、集光位置を移動させることで、カンチレバー１０４
とその支持部１０５が一体に光硬化性樹脂によって形成
される様子が示されており、さらに、支持部１０５とは
離れたカンチレバー１０４の端付近の位置に探針１０６
が一体に形成されている。このように、光硬化性樹脂を
用いてカンチレバーを形成することで、従来のフォトリ
ソグラフィなどを利用した半導体プロセスでは、難しか
った形状の形成が可能になる。
樹脂の満たされた容器１０１に、励起光１０２を集光し
て照射することで焦点付近１０３で光重合を行いなが
ら、集光位置を移動させることで、カンチレバー１０４
とその支持部１０５が一体に光硬化性樹脂によって形成
される様子が示されており、さらに、支持部１０５とは
離れたカンチレバー１０４の端付近の位置に探針１０６
が一体に形成されている。このように、光硬化性樹脂を
用いてカンチレバーを形成することで、従来のフォトリ
ソグラフィなどを利用した半導体プロセスでは、難しか
った形状の形成が可能になる。
【００１５】ここで、特に、図１（ａ）で示したケース
では、励起光の光軸をカンチレバーのレバー面と同じ方
向とすることによって、レバー面と光軸を垂直にする場
合に対して、分解能を高くでき、より薄いレバーを形成
することができる。カンチレバーを薄く作成すること
で、微少質量変化の測定においては、検出感度を高める
ことができ、原子間力顕微鏡用プローブでは、より弱い
力を検出することができるようになる。
では、励起光の光軸をカンチレバーのレバー面と同じ方
向とすることによって、レバー面と光軸を垂直にする場
合に対して、分解能を高くでき、より薄いレバーを形成
することができる。カンチレバーを薄く作成すること
で、微少質量変化の測定においては、検出感度を高める
ことができ、原子間力顕微鏡用プローブでは、より弱い
力を検出することができるようになる。
【００１６】次に、図２は、励起光の光軸が、探針を構
成する膜の面と同じ方向となるようにすることによっ
て、探針部分を薄い膜構造の頂点として形成する例を示
したものである。図２（ａ）は、カンチレバー２０１の
面が、励起光の光軸に対して垂直に位置する場合の例で
あり、探針２０２は、薄い膜構造の組み合わせとして形
成されており、探針の先端２０３が微小な頂点となるよ
うに形成されている。
成する膜の面と同じ方向となるようにすることによっ
て、探針部分を薄い膜構造の頂点として形成する例を示
したものである。図２（ａ）は、カンチレバー２０１の
面が、励起光の光軸に対して垂直に位置する場合の例で
あり、探針２０２は、薄い膜構造の組み合わせとして形
成されており、探針の先端２０３が微小な頂点となるよ
うに形成されている。
【００１７】図２（ｂ）は、カンチレバー２０４の面
が、励起光の光軸に対して同じ方向にする場合の例であ
り、探針２０５は、薄い膜構造の組み合わせとして形成
されており、探針の先端２０６が微小な頂点となるよう
に形成されている。このように、本発明では、探針の長
さを任意に設定することができ、シリコンウェハのエッ
チングや薄膜の堆積において問題となるチップ高さの制
約がないという利点がある。
が、励起光の光軸に対して同じ方向にする場合の例であ
り、探針２０５は、薄い膜構造の組み合わせとして形成
されており、探針の先端２０６が微小な頂点となるよう
に形成されている。このように、本発明では、探針の長
さを任意に設定することができ、シリコンウェハのエッ
チングや薄膜の堆積において問題となるチップ高さの制
約がないという利点がある。
【００１８】図３は、本発明のプローブを光プローブと
して使用することを説明した図である。光硬化性樹脂と
しては、ウレタンアクリレート系やエポキシ系などの光
硬化性樹脂を用いることができ、これらの材料は一定の
光透過性を有しているため、探針先端と探針の背面に位
置するカンチレバー面との間で光の伝搬が可能である。
例えば、図３（ａ）のように、探針背面から光３１１を
導入して、探針３１２から光３１３を放射したり、図３
（ｂ）のように、探針先端３２１に入射した光３２２が
カンチレバー内を伝搬した光３２３を探針の背面から取
り出したりすることができる。
して使用することを説明した図である。光硬化性樹脂と
しては、ウレタンアクリレート系やエポキシ系などの光
硬化性樹脂を用いることができ、これらの材料は一定の
光透過性を有しているため、探針先端と探針の背面に位
置するカンチレバー面との間で光の伝搬が可能である。
例えば、図３（ａ）のように、探針背面から光３１１を
導入して、探針３１２から光３１３を放射したり、図３
（ｂ）のように、探針先端３２１に入射した光３２２が
カンチレバー内を伝搬した光３２３を探針の背面から取
り出したりすることができる。
【００１９】なお、本発明の励起光の光源としては、ヘ
リウムカドミウムレーザーやアルゴンレーザーなどで波
長が３００〜４００ｎｍ程度の紫外光を発生できるもの
や、チタンサファイヤレーザーのように波長が７００〜
８００ｎｍで２光子吸収を起こさせることができるもの
を用いることができる。
リウムカドミウムレーザーやアルゴンレーザーなどで波
長が３００〜４００ｎｍ程度の紫外光を発生できるもの
や、チタンサファイヤレーザーのように波長が７００〜
８００ｎｍで２光子吸収を起こさせることができるもの
を用いることができる。
【００２０】さらに、図４は、探針背面のレバー表面に
レンズ形状４１１を形成した例を示したものである。図
４（ａ）のように、探針背面から平行光４１２を導入し
た場合には、レンズ形状によって、探針先端に光を集光
させることができ、探針からより密度の高い光４１３を
放射させることができる。図４（ｂ）のように、探針先
端４２１に入射した光４２２がカンチレバー内を伝搬し
た光４２１を探針の背面から取り出す場合には、レンズ
形状によって、出射光をコリメートすることができ、検
出効率を高めることができる。
レンズ形状４１１を形成した例を示したものである。図
４（ａ）のように、探針背面から平行光４１２を導入し
た場合には、レンズ形状によって、探針先端に光を集光
させることができ、探針からより密度の高い光４１３を
放射させることができる。図４（ｂ）のように、探針先
端４２１に入射した光４２２がカンチレバー内を伝搬し
た光４２１を探針の背面から取り出す場合には、レンズ
形状によって、出射光をコリメートすることができ、検
出効率を高めることができる。
【００２１】図５は、原子間力顕微鏡用プローブとして
使用する際に光によって変位検出を行うための光反射膜
を形成した例を示している。図５（ａ）では、探針の背
面側のカンチレバー面に光反射膜として、アルミ、クロ
ム、金、銀などの金属薄膜５１１を形成した例である。
変位検出用の光ビーム５１２は、金属薄膜によって反射
され、カンチレバーの変位を反射した光ビームの角度変
化として検出することができる。図５（ｂ）は、探針側
のカンチレバー面に光反射膜を形成した例を示してお
り、変位検出用の光ビーム５２２は、カンチレバー内を
経由して、金属薄膜５２１によって反射され、この場合
も、カンチレバーの変位を反射した光ビームの角度変化
として検出することができる。
使用する際に光によって変位検出を行うための光反射膜
を形成した例を示している。図５（ａ）では、探針の背
面側のカンチレバー面に光反射膜として、アルミ、クロ
ム、金、銀などの金属薄膜５１１を形成した例である。
変位検出用の光ビーム５１２は、金属薄膜によって反射
され、カンチレバーの変位を反射した光ビームの角度変
化として検出することができる。図５（ｂ）は、探針側
のカンチレバー面に光反射膜を形成した例を示してお
り、変位検出用の光ビーム５２２は、カンチレバー内を
経由して、金属薄膜５２１によって反射され、この場合
も、カンチレバーの変位を反射した光ビームの角度変化
として検出することができる。
【００２２】図６は、カンチレバーとその支持部分、お
よび、支持部とは離れたカンチレバーの端付近の位置に
微小な光学開口を形成した光ヘッドブロックを一体に形
成した例を示している。図６（ａ）では、支持部分５６
１、カンチレバー部５６２、ヘッドブロック部分５６３
から構成された光ヘッドカンチレバーを示しており、微
小な光学開口５６４が、ヘッドブロック５６３に形成さ
れた中空構造５６５の端面として形成されている。本実
施の形態では、中空構造は、円錐あるいは角錐形状とな
っており、その頂点が、ヘッドブロックを貫通して光学
開口５６４を形成している。入射光５６６に対して、開
口のみから光が出るようにするため、光反射膜５６７
が、開口の反対側から形成されている。
よび、支持部とは離れたカンチレバーの端付近の位置に
微小な光学開口を形成した光ヘッドブロックを一体に形
成した例を示している。図６（ａ）では、支持部分５６
１、カンチレバー部５６２、ヘッドブロック部分５６３
から構成された光ヘッドカンチレバーを示しており、微
小な光学開口５６４が、ヘッドブロック５６３に形成さ
れた中空構造５６５の端面として形成されている。本実
施の形態では、中空構造は、円錐あるいは角錐形状とな
っており、その頂点が、ヘッドブロックを貫通して光学
開口５６４を形成している。入射光５６６に対して、開
口のみから光が出るようにするため、光反射膜５６７
が、開口の反対側から形成されている。
【００２３】図６（ｂ）は、微小な光学開口５７１が、
ブロック５７２の表面に成膜された光反射膜５７３の孔
として形成されている例を示している。図６（ｂ）で
は、入射光５７４を開口部に集光する様子も同時に示し
ている。さらに、図６（ｃ）は、レンズ形状５８１を光
学開口部５８２の光学ヘッド部上の背面に形成した例を
示しており、入射光５８３を開口部に集光する機能を持
たせている。
ブロック５７２の表面に成膜された光反射膜５７３の孔
として形成されている例を示している。図６（ｂ）で
は、入射光５７４を開口部に集光する様子も同時に示し
ている。さらに、図６（ｃ）は、レンズ形状５８１を光
学開口部５８２の光学ヘッド部上の背面に形成した例を
示しており、入射光５８３を開口部に集光する機能を持
たせている。
【００２４】このように形成した光ヘッド付きカンチレ
バーは、光学開口のある面を平らな基板やディスク表面
に近接させて使用することで、基板やディスク表面上へ
の記録や情報の読み出しに利用することができる。カン
チレバーは、バネ性を持っているため、光ヘッド部の流
体浮上制御を行う場合のバネ要素として機能させること
ができる。
バーは、光学開口のある面を平らな基板やディスク表面
に近接させて使用することで、基板やディスク表面上へ
の記録や情報の読み出しに利用することができる。カン
チレバーは、バネ性を持っているため、光ヘッド部の流
体浮上制御を行う場合のバネ要素として機能させること
ができる。
【００２５】図７は、光学的な微小開口を有する探針付
きカンチレバーの作製方法を模式的に示したものであ
る。図７（ａ）では、カンチレバー６１１と一体に形成
されている探針６１２の先端に対向して、開口マスク用
ニードル６１３の先端が近接して配置され、その支持ア
ーム６１４とともにカンチレバー支持体６１５と一体に
形成されている。
きカンチレバーの作製方法を模式的に示したものであ
る。図７（ａ）では、カンチレバー６１１と一体に形成
されている探針６１２の先端に対向して、開口マスク用
ニードル６１３の先端が近接して配置され、その支持ア
ーム６１４とともにカンチレバー支持体６１５と一体に
形成されている。
【００２６】図７（ｂ）に示すように、探針側に光反射
膜６２６を堆積すると、開口マスク用ニードル６１３の
先端が、探針６１２の先端に近接して配置されているこ
とによって、探針先端には、反射膜が堆積されない。
膜６２６を堆積すると、開口マスク用ニードル６１３の
先端が、探針６１２の先端に近接して配置されているこ
とによって、探針先端には、反射膜が堆積されない。
【００２７】次に、図７（ｃ）に示すように、開口マス
ク用ニードル６１３と支持アーム６１４を除去すること
で、光プローブが完成する。ここで、支持アームは、光
反射膜の堆積時にカンチレバー面に対して影にならない
ように、細く、また、カンチレバー面から離れた構造と
なっている必要がある。ここで、変位検出用の光ビーム
６３１は、カンチレバー内を経由して、光反射膜６２６
によって反射され、カンチレバーの変位をカンチレバー
で反射した光ビームの角度変化として検出することがで
きる。また、探針背面から光６３２を導入した場合に
は、探針先端の微小な開口から光を取り出す微小開口型
の近接場光学顕微鏡用プローブとして機能させることが
できる。
ク用ニードル６１３と支持アーム６１４を除去すること
で、光プローブが完成する。ここで、支持アームは、光
反射膜の堆積時にカンチレバー面に対して影にならない
ように、細く、また、カンチレバー面から離れた構造と
なっている必要がある。ここで、変位検出用の光ビーム
６３１は、カンチレバー内を経由して、光反射膜６２６
によって反射され、カンチレバーの変位をカンチレバー
で反射した光ビームの角度変化として検出することがで
きる。また、探針背面から光６３２を導入した場合に
は、探針先端の微小な開口から光を取り出す微小開口型
の近接場光学顕微鏡用プローブとして機能させることが
できる。
【００２８】図８は、上記の例と同じように、カンチレ
バーに形成した光学ヘッド上に光学開口を形成する方法
について説明した図である。カンチレバー６８１と一体
に形成されている光ヘッドブロック６８２の面に対向し
て、開口マスク用ニードル６８３の先端が近接して配置
され、その支持アーム６８４とともにカンチレバー支持
体６８５と一体に形成されている。探針側に光反射膜６
８６を堆積すると、開口マスク用ニードル６８３の先端
が、ヘッド部の表面に近接して配置されていることによ
って、開口マスク用ニードル６８３の先端付近のヘッド
部表面には、反射膜が堆積されず、光学開口を形成する
ことができる。開口マスク用ニードル６８３と支持アー
ム６８４を除去することで、光ヘッド付きカンチレバー
が完成する。
バーに形成した光学ヘッド上に光学開口を形成する方法
について説明した図である。カンチレバー６８１と一体
に形成されている光ヘッドブロック６８２の面に対向し
て、開口マスク用ニードル６８３の先端が近接して配置
され、その支持アーム６８４とともにカンチレバー支持
体６８５と一体に形成されている。探針側に光反射膜６
８６を堆積すると、開口マスク用ニードル６８３の先端
が、ヘッド部の表面に近接して配置されていることによ
って、開口マスク用ニードル６８３の先端付近のヘッド
部表面には、反射膜が堆積されず、光学開口を形成する
ことができる。開口マスク用ニードル６８３と支持アー
ム６８４を除去することで、光ヘッド付きカンチレバー
が完成する。
【００２９】図９は、静電的な変位検出を行う場合のカ
ンチレバーの構造を模式的に示したものである。図９
（ａ）では、カンチレバー７１１に平行で、僅かな隙間
を隔てて、対向電極支持体となるブロック７１２が、カ
ンチレバー７１１と一体に形成されている。カンチレバ
ー７１１上の電極７１３と対向電極支持体上に形成され
た電極７１４によって、カンチレバーの変位の静電的な
検出を行うことができる。図９（ａ）の例では、電極間
の絶縁のために、段差を持つ分離領域７１５を形成して
いる。
ンチレバーの構造を模式的に示したものである。図９
（ａ）では、カンチレバー７１１に平行で、僅かな隙間
を隔てて、対向電極支持体となるブロック７１２が、カ
ンチレバー７１１と一体に形成されている。カンチレバ
ー７１１上の電極７１３と対向電極支持体上に形成され
た電極７１４によって、カンチレバーの変位の静電的な
検出を行うことができる。図９（ａ）の例では、電極間
の絶縁のために、段差を持つ分離領域７１５を形成して
いる。
【００３０】対向電極支持体は、前記カンチレバーより
共振周波数の高いカンチレバーでもよく、この場合に
は、図９（ｂ）に示すように、カンチレバー７２１と対
向電極支持体７２２を対にして複数個、支持体７２３上
に形成したマルチカンチレバーアレイを構成することも
できる。このマルチカンチレバーアレイにそれぞれ感応
膜を付けることで、複数の化学物質に対する選択的な微
小重量センサーを構築することができる。
共振周波数の高いカンチレバーでもよく、この場合に
は、図９（ｂ）に示すように、カンチレバー７２１と対
向電極支持体７２２を対にして複数個、支持体７２３上
に形成したマルチカンチレバーアレイを構成することも
できる。このマルチカンチレバーアレイにそれぞれ感応
膜を付けることで、複数の化学物質に対する選択的な微
小重量センサーを構築することができる。
【００３１】図１０は、前記とは異なる探針の形成法の
一例を示した図である。図１０において、励起光８１１
の光軸をカンチレバー８１２のレバー面に垂直となる方
向から照射するとともに、励起光の焦点８１３をカンチ
レバー面内にずらすことによって、カンチレバーを伝搬
した光８１４が、光を照射した面とは反対の面で、光重
合を起こすことによって、探針形状８１５が形成され
る。
一例を示した図である。図１０において、励起光８１１
の光軸をカンチレバー８１２のレバー面に垂直となる方
向から照射するとともに、励起光の焦点８１３をカンチ
レバー面内にずらすことによって、カンチレバーを伝搬
した光８１４が、光を照射した面とは反対の面で、光重
合を起こすことによって、探針形状８１５が形成され
る。
【００３２】図１１は、シアフォースタイプのプローブ
顕微鏡用カンチレバーの例を示したものである。図１１
において、支持部９１１に形成されたカンチレバー９１
２のレバー軸方向の先端に、軸方向に先端を向けた探針
９１３が形成されている。レバーに対して、垂直方向に
振動を加えることで、カンチレバーの弾性的な性質によ
って、シアフォースタイプのプローブとして使用するこ
とができる。この例においても、上記で述べたように、
カンチレバー内に光を伝搬して、光プローブとして利用
することもできる。
顕微鏡用カンチレバーの例を示したものである。図１１
において、支持部９１１に形成されたカンチレバー９１
２のレバー軸方向の先端に、軸方向に先端を向けた探針
９１３が形成されている。レバーに対して、垂直方向に
振動を加えることで、カンチレバーの弾性的な性質によ
って、シアフォースタイプのプローブとして使用するこ
とができる。この例においても、上記で述べたように、
カンチレバー内に光を伝搬して、光プローブとして利用
することもできる。
【００３３】
【発明の効果】以上のように、本発明によって、フォト
リソグラフィなどを利用した半導体プロセスによるカン
チレバーの製作法で問題であった、工程の複雑さや探針
高さの制約を受けず、少ない工程で作製できるカンチレ
バーとその作製法を提供することが可能になり、より立
体的な形状にも対応できるカンチレバーの作製が可能に
なる。
リソグラフィなどを利用した半導体プロセスによるカン
チレバーの製作法で問題であった、工程の複雑さや探針
高さの制約を受けず、少ない工程で作製できるカンチレ
バーとその作製法を提供することが可能になり、より立
体的な形状にも対応できるカンチレバーの作製が可能に
なる。
【図１】本発明のカンチレバーとその作製法について模
式的に示した図である。
式的に示した図である。
【図２】発明のカンチレバーの探針部分の構成について
模式的に示した図である。
模式的に示した図である。
【図３】本発明のプローブを光プローブとして使用例の
説明図である。
説明図である。
【図４】本発明の探針背面のレバー表面にレンズ形状を
形成したカンチレバーの模式図である。
形成したカンチレバーの模式図である。
【図５】本発明の光反射膜を形成したカンチレバーの模
式図である。
式図である。
【図６】本発明の光ヘッドを形成したカンチレバーの模
式図である。
式図である。
【図７】本発明の光学的な微小開口を有する探針付きカ
ンチレバーの作製方法を示す模式図である。
ンチレバーの作製方法を示す模式図である。
【図８】本発明の光学的な微小開口を有する光ヘッド付
きカンチレバーの作製方法を示す模式図である。
きカンチレバーの作製方法を示す模式図である。
【図９】本発明の静電的な変位検出を行うカンチレバー
の模式図である。
の模式図である。
【図１０】本発明の探針の形成法の一例を示す図であ
る。
る。
【図１１】本発明のシアフォースタイプのプローブ顕微
鏡用カンチレバーの模式図である。
鏡用カンチレバーの模式図である。
１０１ 容器
１０２ 励起光
１０３ 焦点付近
１０４ カンチレバー
１０５ 支持部
１０６ 探針
２０１ カンチレバー
２０２ 探針
２０３ 探針の先端
２０４ カンチレバー
２０５ 探針
２０６ 探針の先端
３１１ 導入光
３１３ 放射光
３２１ 探針先端
３２２ 入射した光
４１１ レンズ形状
４１２ 平行光
４１３ 放射光
４２１ 探針先端
５１１ 金属薄膜
５１２ 光ビーム
５２１ 金属薄膜
５２２ 光ビーム
５６１ 支持部分
５６２ カンチレバー部
５６３ ヘッドブロック部
５６４ 微小な光学開口
５６５ 中空構造
５６６ 入射光
５６７ 光反射膜
５７１ 光学開口
５７２ ブロック
５７３ 光反射膜
５７４ 入射光
５８１ レンズ形状
５８２ 光学開口部
５８３ 入射光
６１１ カンチレバー
６１２ 探針
６１３ 開口マスク用ニードル
６１４ 支持アーム
６１５ カンチレバー支持体
６２６ 光反射膜
６３１ 光ビーム
６３２ 導入光
６８１ カンチレバー
６８２ 光ヘッドブロック
６８３ 開口マスク用ニードル
６８４ 支持アーム
６８５ カンチレバー支持体
６８６ 光反射膜
７１１ カンチレバー
７１２ 対向電極支持体
７１３ 電極
７１４ 電極
７１５ 分離領域
７２１ カンチレバー
７２２ 対向電極支持体
８１１ 励起光
８１２ カンチレバー
８１３ 励起光の焦点
８１４ 伝搬した光
８１５ 探針形状
９１１ 支持部
９１２ カンチレバー
９１３ 探針
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｇ０１Ｂ 21/30 １０１ Ｇ０１Ｂ 21/30 １０１Ｚ
Ｇ０１Ｎ 13/14 Ｇ０１Ｎ 13/14 Ｂ
Ｇ１２Ｂ 21/02 Ｇ１２Ｂ 1/00 ６０１Ａ
Ｆターム(参考） 2F069 AA60 GG07 GG52 GG62 HH30
MM00
4F213 AA44 AH33 WL02 WL03 WL12
WL23 WL37 WL43 WL73 WL74
WL92 WL95
Claims (21)
- 【請求項１】 微細なカンチレバーにおいて、光硬化性
樹脂に励起光を集光して照射することで焦点付近で光重
合を行いながら集光位置を移動させることによって形成
され、カンチレバーとその支持部分が一体に形成されて
いることを特徴とするカンチレバー。 - 【請求項２】 カンチレバーとその支持部分、および、
支持部とは離れたカンチレバーの端付近の位置に探針チ
ップが一体に形成されていることを特徴とする請求項１
記載のカンチレバー。 - 【請求項３】 前記励起光の光軸を前記カンチレバーの
レバー面と同じ方向とすることによって、薄膜状に形成
されていることを特徴とする請求項１記載のカンチレバ
ー。 - 【請求項４】 前記励起光の光軸が、前記探針を構成す
る膜の面と同じ方向となるようにすることによって、探
針部分が薄い膜構造の頂点として形成されていることを
特徴とする請求項１記載のカンチレバー。 - 【請求項５】 前記光硬化性樹脂が、光透過性材料であ
り、探針先端と探針の背面に位置するカンチレバー面と
の間で、光の伝搬が可能であることを特徴とする請求項
２記載のカンチレバー。 - 【請求項６】 探針先端と探針の背面にレンズ形状が形
成されていることを特徴とする請求項５記載のカンチレ
バー。 - 【請求項７】 前記カンチレバーの少なくとも１面に光
反射膜が被覆されていることを特徴とする請求項１記載
のカンチレバー。 - 【請求項８】 前記カンチレバーの探針側の１面に光反
射膜が被覆されていることを特徴とする請求項２記載の
カンチレバー。 - 【請求項９】 前記探針の先端を除いて、前記カンチレ
バーの探針側の１面に光反射膜が被覆されていることを
特徴とする請求項２記載のカンチレバー。 - 【請求項１０】 前記カンチレバーに平行で、僅かな隙
間を隔てて、ブロック、あるいは、前記カンチレバーよ
りより共振周波数の高いカンチレバーが、対向電極支持
体として一体に形成され、カンチレバーおよび対向電極
支持体上に形成された電極によって、前記カンチレバー
の静電的な変位検出が行えることを特徴とする請求項１
記載のカンチレバー。 - 【請求項１１】 前記励起光の光軸を前記カンチレバー
のレバー面に垂直となる方向から照射するとともに、励
起光の焦点をカンチレバー面内にずらすことによって、
カンチレバーを伝搬した励起光が、励起光を照射した面
とは反対の面で光重合を起こすことによって形成された
探針を有することを特徴とする請求項２記載のカンチレ
バー。 - 【請求項１２】 カンチレバーとその支持部分、およ
び、支持部とは離れたカンチレバーの端付近の位置に微
小な光学開口を形成した光ヘッドブロックが一体に形成
されていることを特徴とする請求項１記載のカンチレバ
ー。 - 【請求項１３】 前記微小な光学開口が、前記ブロック
に形成された中空構造の端面として形成されていること
を特徴とする請求項１２記載のカンチレバー。 - 【請求項１４】 前記微小な光学開口が、前記ブロック
表面に成膜された光反射膜の孔として形成されているこ
とを特徴とする請求項１２記載のカンチレバー。 - 【請求項１５】 微細なカンチレバーの作製法であっ
て、光硬化性樹脂に励起光を集光して照射することで焦
点付近で光重合を行いながら、集光位置を移動させるこ
とで、カンチレバーとその支持部分を一体に光硬化性樹
脂によって形成することを特徴とするカンチレバーの作
製方法。 - 【請求項１６】 カンチレバーとその支持部分、およ
び、支持部とは離れたカンチレバーの端付近の位置に探
針チップを一体に形成することを特徴とする請求項１５
記載のカンチレバーの作製方法。 - 【請求項１７】 前記励起光の光軸を前記カンチレバー
のレバー面と同じ方向とすることによって、薄膜状にレ
バーを形成することを特徴とする請求項１５記載のカン
チレバーの作製方法。 - 【請求項１８】 前記励起光の光軸を前記カンチレバー
の探針のレバー面と同じ方向とすることによって、探針
部分が薄い膜構造の頂点として形成することを特徴とす
る請求項１５記載のカンチレバーの作製方法。 - 【請求項１９】 前記励起光の光軸を前記カンチレバー
のレバー面に垂直となる方向から照射するとともに、励
起光の焦点をカンチレバー面内にずらすことによって、
カンチレバーを伝搬した光が、光を照射した面とは反対
の面で、光重合を起こすことによって、探針形状を形成
することを特徴とする請求項１５記載のカンチレバーの
作製方法。 - 【請求項２０】 カンチレバーと一体に形成されている
探針の先端に対向して、カンチレバー支持体と一体に形
成された支持アームに保持された開口マスク用ニードル
の先端を近接して配置し、続いて、探針の形成された面
に光反射膜を堆積することによって、開口マスク用ニー
ドルの先端が探針の先端に近接して配置されているため
探針先端には反射膜が堆積されないことを利用して、探
針先端に微小な光学開口を有するプローブを作製するこ
とを特徴とする請求項１５記載のカンチレバーの作製方
法。 - 【請求項２１】 カンチレバーと一体に形成されている
光ヘッドブロックの光ヘッド面に対向して、カンチレバ
ー支持体と一体に形成された支持アームに保持された開
口マスク用ニードルの先端を近接して配置し、続いて、
探針の形成された面に光反射膜を堆積することによっ
て、開口マスク用ニードルの先端が光ヘッド面に近接し
て配置されているため光ヘッド面の該当部位には反射膜
が堆積されないことを利用して、光ヘッド面に微小な光
学開口を形成することを特徴とする請求項１５記載のカ
ンチレバーの作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002124251A JP2003315242A (ja) | 2002-04-25 | 2002-04-25 | カンチレバーおよびその作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002124251A JP2003315242A (ja) | 2002-04-25 | 2002-04-25 | カンチレバーおよびその作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003315242A true JP2003315242A (ja) | 2003-11-06 |
Family
ID=29539325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002124251A Pending JP2003315242A (ja) | 2002-04-25 | 2002-04-25 | カンチレバーおよびその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003315242A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007248289A (ja) * | 2006-03-16 | 2007-09-27 | Seiko Instruments Inc | カンチレバー及びカンチレバーの製造方法 |
| CN102944615A (zh) * | 2012-11-07 | 2013-02-27 | 山东大学 | 一种利用激光远程激发微米尺度的微悬臂梁探针共振的方法 |
| WO2015064816A1 (ko) * | 2013-10-29 | 2015-05-07 | 서강대학교 산학협력단 | 미소 캔틸레버 제조방법 |
| CN112158794A (zh) * | 2020-09-04 | 2021-01-01 | 杭州探真纳米科技有限公司 | 一种采用等离子体刻蚀制备原子力显微镜探针阶梯型基底的方法 |
| JP2021505921A (ja) * | 2017-12-08 | 2021-02-18 | ユニヴェルシテ・ドゥ・ボルドー | 変換が統合された光ファイバベースの有機カンチレバー |
| CN113370526A (zh) * | 2021-06-03 | 2021-09-10 | 深圳市创必得科技有限公司 | 切片预处理3d模型悬空检测方法 |
-
2002
- 2002-04-25 JP JP2002124251A patent/JP2003315242A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN112158794A (zh) * | 2020-09-04 | 2021-01-01 | 杭州探真纳米科技有限公司 | 一种采用等离子体刻蚀制备原子力显微镜探针阶梯型基底的方法 |
| CN112158794B (zh) * | 2020-09-04 | 2024-03-22 | 杭州探真纳米科技有限公司 | 一种采用等离子体刻蚀制备原子力显微镜探针阶梯型基底的方法 |
| CN113370526A (zh) * | 2021-06-03 | 2021-09-10 | 深圳市创必得科技有限公司 | 切片预处理3d模型悬空检测方法 |
| CN113370526B (zh) * | 2021-06-03 | 2024-02-02 | 深圳市创必得科技有限公司 | 切片预处理3d模型悬空检测方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20040304 |