JP2007114154A - Probe for scanning probe microscope and method of manufacturing same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、走査型プローブ顕微鏡用探針およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a probe for a scanning probe microscope and a manufacturing method thereof.
走査型プローブ顕微鏡(Scanning Probe Microscope、略称:SPM)は、探針(プローブ)によって対象物体の間の物理量を走査し、対象物体の表面の形状や性質を原子レベルで、3次元情報として分析する顕微鏡である。また、SPMの種類としては、トンネル電流を検出・利用する走査型トンネル顕微鏡(Scanning Tunneling Microscope、略称:STM)、原子間力を検出・利用する原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscope、略称:AFM)等がある。 A scanning probe microscope (abbreviation: SPM) scans a physical quantity between target objects with a probe (probe) and analyzes the shape and properties of the surface of the target object at the atomic level as three-dimensional information. It is a microscope. In addition, SPM types include a scanning tunneling microscope (abbreviation: STM) that detects and uses tunneling current, and an atomic force microscope (abbreviation: AFM) that detects and uses atomic force. Etc.
ところで、このSPMに用いられる探針は、例えば、電解研磨法により製造される。この電解研磨法は、探針の母材先端部を電解液に浸し、電気化学反応により探針をエッチングして、形状の制御および最先端部の先鋭化を行う方法である(例えば、非特許文献1参照)。
しかし、上記した電界研磨法は、探針を1本ずつ製造するものであるため、探針の大量生産には不向きである。 However, the above-described electropolishing method is not suitable for mass production of the probe because the probe is manufactured one by one.
本発明は、上記点に鑑み、大量生産が可能であるSPM用探針およびその製造方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the probe for SPM which can be mass-produced, and its manufacturing method in view of the said point.
上記目的を達成するため、本発明のSPM用探針の製造方法は、第2膜(16)に、第2膜の表面から第1膜に到達する深さのスルーホール(16a)を形成する工程と、基板(1)を加熱し、スルーホール(16a)の内部で、第1膜(15)の一部を、第2膜(16)の表面から突出する長さの柱状に成長させることで、探針(5)を形成する工程とを有することを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the method for manufacturing an SPM probe of the present invention, a through hole (16a) having a depth reaching the first film from the surface of the second film is formed in the second film (16). And heating the substrate (1) to grow a part of the first film (15) into a columnar shape protruding from the surface of the second film (16) inside the through hole (16a). And a step of forming the probe (5).
本発明者らは、スルーホールの形成後に基板を加熱すると、第1膜と第2膜の線膨張係数の差から第1膜に加えられる熱応力によって、スルーホール内で第1膜の一部が柱状に成長する現象を発見した。本発明の製造方法は、この現象を利用した探針の製造方法である。 When the substrate is heated after the formation of the through hole, a part of the first film is formed in the through hole due to the thermal stress applied to the first film due to the difference in linear expansion coefficient between the first film and the second film. Discovered the phenomenon of growing in a columnar shape. The manufacturing method of the present invention is a method for manufacturing a probe utilizing this phenomenon.
また、本発明の製造方法は、ICを製造する際の配線工程を用いた方法であるため、ICの製造と同様に、1枚の基板に複数の第1膜を形成し、それぞれの第1膜から探針を形成することで、1枚の基板に複数の探針を同時に形成することができる。したがって、本発明によれば、探針の大量生産が可能となる。 In addition, since the manufacturing method of the present invention is a method using a wiring process when manufacturing an IC, a plurality of first films are formed on a single substrate in the same manner as in the manufacture of an IC. By forming the probe from the film, a plurality of probes can be formed simultaneously on one substrate. Therefore, according to the present invention, mass production of the probe is possible.
本発明の製造方法では、例えば、第1膜(15)を形成する工程で、同一の基板(1)の表面上に、複数の第1膜(15)をアレイ状に形成し、探針(5)を形成する工程で、複数の第1膜(15)のそれぞれから探針(5)を形成することで、同一の基板(1)に探針(5)をアレイ状に複数形成することができる。 In the manufacturing method of the present invention, for example, in the step of forming the first film (15), a plurality of first films (15) are formed in an array on the surface of the same substrate (1), and the probe ( 5) forming a plurality of probes (5) in an array on the same substrate (1) by forming the probes (5) from each of the plurality of first films (15). Can do.
このように、複数の探針をアレイ状に形成する場合では、ICの製造と同等の位置精度で、複数の探針を形成することができる。このため、本発明の製造方法によれば、マルチプローブの製造が容易である。 Thus, in the case where a plurality of probes are formed in an array, a plurality of probes can be formed with the same positional accuracy as the manufacture of the IC. For this reason, according to the manufacturing method of this invention, manufacture of a multiprobe is easy.
また、例えば、基板(1)を用意した工程の後、基板(1)の表面上に、探針(5)を駆動させる駆動体(22)を形成する工程と、駆動体(22)と電気的に接続された電極配線(23)を形成する工程とを行い、同一の基板上に探針と駆動体とを形成することができる。 Further, for example, after the step of preparing the substrate (1), a step of forming a driving body (22) for driving the probe (5) on the surface of the substrate (1), and the driving body (22) and the electricity And forming a probe and a driving body on the same substrate.
なお、このとき、第1膜(15)を形成する工程と、電極配線(23)を形成する工程とを同時に行うことができる。 At this time, the step of forming the first film (15) and the step of forming the electrode wiring (23) can be performed simultaneously.
また、例えば、基板を用意する工程で、探針(5)の形成予定領域とは異なる領域に、回路を構成する半導体素子が形成されている半導体基板(1)を用意することができ、半導体素子が形成されている半導体基板に、探針を形成することができる。本発明の製造方法によれば、このようにして、探針と回路との集積化が可能である。 Further, for example, in the step of preparing the substrate, the semiconductor substrate (1) in which the semiconductor elements constituting the circuit are formed in a region different from the region where the probe (5) is to be formed can be prepared. A probe can be formed on a semiconductor substrate on which elements are formed. According to the manufacturing method of the present invention, the probe and the circuit can be integrated in this way.
このとき、第1膜(15)を形成する工程で、半導体基板(1)の表面上に、半導体素子と電気的に接続された配線(35)を形成すると同時に、配線(35)と同じ材料で構成された第1膜(15)を形成することができる。 At this time, in the step of forming the first film (15), the wiring (35) electrically connected to the semiconductor element is formed on the surface of the semiconductor substrate (1), and at the same time, the same material as the wiring (35). The 1st film | membrane (15) comprised by this can be formed.
なお、配線と第1膜を、別々に形成することもできるが、このように配線と第1膜を形成することで、これらを別々に形成する場合と比較して、製造工程を簡略化できる。 Note that the wiring and the first film can be formed separately, but by forming the wiring and the first film in this way, the manufacturing process can be simplified as compared with the case where they are formed separately. .
また、回路部と探針とを別体とした場合では、回路部と探針とを電気的に接続させるための結線工程が必要となるが、例えば、回路部の金属配線と第1膜とを連続した形状とした場合では、結線工程を省略することができる。 Further, when the circuit unit and the probe are separated, a wiring process for electrically connecting the circuit unit and the probe is required. For example, the metal wiring of the circuit unit and the first film In the case of a continuous shape, the connecting step can be omitted.
また、例えば、第1膜を形成する工程では、幅が1μm以下、長さが40μm以上である第1膜(15)を形成し、スルーホール(16a)を形成する工程では、1つの第1膜(15)に対して、1つのスルーホール(16a)を形成することが好ましい。 For example, in the step of forming the first film, the first film (15) having a width of 1 μm or less and a length of 40 μm or more is formed, and in the step of forming the through hole (16a), one first film is formed. One through hole (16a) is preferably formed in the film (15).
また、例えば、第1膜を形成する工程では、Alを主成分とする金属材料で構成された第1膜(15)を形成することが好ましい。 Further, for example, in the step of forming the first film, it is preferable to form the first film (15) made of a metal material containing Al as a main component.
また、例えば、スルーホール(16a)を形成する工程と、探針(5)形成する工程との間に、スルーホール(16a)よりも幅が小さい開口部を有する層(19)を、スルーホール(16a)の底面に形成する工程を行う。そして、探針(5)を形成する工程では、その開口部から探針(5)を形成することができる。 Further, for example, a layer (19) having an opening smaller in width than the through hole (16a) is formed between the step of forming the through hole (16a) and the step of forming the probe (5). A step of forming on the bottom surface of (16a) is performed. In the step of forming the probe (5), the probe (5) can be formed from the opening.
このように、その穴から探針を形成することで、探針の幅をスルーホールの幅よりも小さくすることができる。すなわち、スルーホールの幅にかかわらず、穴の大きさを任意に変更することで、探針の幅を所望の大きさに制御できる。 Thus, by forming the probe from the hole, the width of the probe can be made smaller than the width of the through hole. That is, the width of the probe can be controlled to a desired size by arbitrarily changing the size of the hole regardless of the width of the through hole.
また、例えば、探針(5)を形成する工程の後に、探針(5)の先端(5a)を加工する工程を行うことができる。例えば、等方性エッチングによる加工を探針の先端に施すことができる。これにより、探針を所望の形状に加工することができる。 Further, for example, after the step of forming the probe (5), a step of processing the tip (5a) of the probe (5) can be performed. For example, the tip of the probe can be processed by isotropic etching. Thereby, a probe can be processed into a desired shape.
また、例えば、探針(5)を形成する工程の後に、探針(5)を探針(5)と異なる材料で構成された膜(42)で覆う工程を行うことができる。この場合、探針を覆う膜の材料を任意に選択することで、任意の材質の探針を作製することができる。 For example, after the step of forming the probe (5), a step of covering the probe (5) with a film (42) made of a material different from that of the probe (5) can be performed. In this case, a probe made of any material can be produced by arbitrarily selecting the material of the film covering the probe.
また、本発明のSPM用探針は、基板(1)の表面上に配置され、導電性材料で構成された第1膜(15)と、第1膜(15)を覆っており、第1膜(15)よりも線膨張係数が小さく、絶縁性材料で構成された第2膜(16)と、第2膜(16)の表面から第1膜(15)に到達する深さのスルーホール(16a)の内部に、第1膜(15)を構成する材料から形成され、第1膜(15)から第2膜(16)の表面上に突出する長さであって、第1膜(15)と連続した形状の探針(5)とを備えることを特徴としている。 The SPM probe of the present invention is disposed on the surface of the substrate (1), covers the first film (15) made of a conductive material, and the first film (15). A second film (16) having a smaller linear expansion coefficient than the film (15) and made of an insulating material, and a through-hole having a depth reaching the first film (15) from the surface of the second film (16) (16a) is formed of a material constituting the first film (15), has a length protruding from the first film (15) onto the surface of the second film (16), and the first film ( 15) and a probe (5) having a continuous shape.
また、このSPM用探針において、例えば、第1膜(15)を、同一の基板(1)の表面上に、アレイ状に複数配置し、複数の第1膜(15)のそれぞれから探針(5)が形成された構成とすることができる。 Further, in this SPM probe, for example, a plurality of first films (15) are arranged in an array on the surface of the same substrate (1), and the probes are formed from each of the plurality of first films (15). It can be set as the structure in which (5) was formed.
また、例えば、基板(1)の表面上であって、探針が形成された領域とは異なる領域に、探針(5)を駆動させる駆動体(22)が形成されている構成とすることもできる。 In addition, for example, a driving body (22) for driving the probe (5) is formed in a region different from the region where the probe is formed on the surface of the substrate (1). You can also.
また、例えば、同一の半導体基板に、回路を構成する半導体素子と、探針(5)とが形成された構成とすることができる。 Further, for example, a semiconductor element constituting a circuit and the probe (5) can be formed on the same semiconductor substrate.
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol in the parenthesis of each means described in a claim and this column is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
図1に、本発明の第1実施形態におけるSPM用探針を有する半導体チップの断面図を示し、図2に図1中のカンチレバー部2における配線、電極等の平面レイアウトを示す。なお、図1は、図2中のA−A線断面図に相当する。また、図1、2では、同一の構成部に同一の符号を付している。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a semiconductor chip having an SPM probe in the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a planar layout of wiring, electrodes, etc. in the
本実施形態のSPM用探針は、カンチレバー部および回路部とともに、同一の半導体チップに形成されている。 The SPM probe of this embodiment is formed on the same semiconductor chip together with the cantilever part and the circuit part.
具体的には、図1に示すように、半導体基板1に、カンチレバー部2と回路部3とが形成されている。カンチレバー部2は、図1、2に示すように、半導体基板1のうち、カンチレバー部2の下およびその周辺に形成された空洞部4により、一端2aが半導体基板1に固定され、他端2bが半導体基板1に固定されていない構造、すなわち、片側に自由端を有する構造となっている。
Specifically, as shown in FIG. 1, a
さらに、カンチレバー部2は、その自由端2bの近傍に探針5が形成されている探針形成部6と、探針形成部6の隣に位置し、探針5を駆動させる駆動機構が形成されている探針駆動部7とを備えている。
Further, the
探針形成部6は、図1に示すように、半導体基板1の表面上に形成されたフィールド絶縁膜11と、フィールド絶縁膜11の上に形成された第1層間絶縁膜12と、第1層間絶縁膜12の上に形成された下層配線13と、下層配線13の上および下層配線13が形成されていない第1層間絶縁膜12の上に形成された第2層間絶縁膜14と、第2層間絶縁膜14の上に形成された探針形成用配線15と、探針形成用配線15の上に形成されたパッシベーション膜16と、パッシベーション膜16に設けられたスルーホール16aの内部に形成された探針5とから構成されている。
As shown in FIG. 1, the
ここで、半導体基板1としてシリコン基板を用い、フィールド絶縁膜11、第1層間絶縁膜12としてシリコン酸化膜を用い、下層配線13としてポリシリコン膜を用い、第2層間絶縁膜14としてBPSG膜を用いることができる。
Here, a silicon substrate is used as the
また、探針形成用配線15は、探針5を形成するために用いられている配線である。探針形成用配線15として、Alを主成分とする金属材料、すなわち、Al単体もしくはAl−Cu等のAl合金により構成されたAl配線を用いることができる。また、探針形成用配線15は、細長い直線形状であり、例えば、幅1μm、長さ40μm、厚さ0.5μmとなっている。
The
また、第2層間絶縁膜14の上には、図2に示すように、探針形成用配線15から離間して、上層配線17が形成されている。上層配線17としては、例えば、Al配線が用いられている。
Further, as shown in FIG. 2, an
そして、探針形成用配線15および上層配線17は、それぞれ、第2層間絶縁膜14に形成されたビア18により、下層配線13と電気的に接続されている。ビア18は、探針形成用配線15とは材質の異なる導体、例えば、タングステンなどにより構成されている。ただし、下層配線13の材質を探針形成用配線15の材質と異なる材質にする、もしくは、下層配線13の材質が探針形成用配線15の材質と同じであっても十分短くするなどの設計上の工夫により、ビア18の材質を探針形成用配線15の材質と同じにすることもできる。
The
また、探針形成用配線15は、この下層配線13を介して、上層配線17と電気的に接続されており、上層配線17は、半導体基板1に形成されている図示しない信号増幅回路と電気的に接続されている。
The
パッシベーション膜16は、探針形成用配線15の下面を除く面、すなわち、上面および側面を覆っている。パッシベーション膜16は、探針形成用配線15よりも線膨張係数が小さい材料で構成されている。このとき、パッシベーション膜16の線膨張係数が、探針形成用配線15の線膨張係数の1/10以下であることが好ましい。パッシベーション膜16としては、例えば、シリコン酸化膜もしくはシリコン窒化膜を用いることができる。
The
また、パッシベーション膜16に設けられたスルーホール16aは、パッシベーション膜16の表面から探針形成用配線15に到達する深さである。このスルーホール16aの数は、1つの探針形成用配線15に対して、例えば、1つである。
The through
また、探針5は、柱状であり、探針形成用配線15からパッシベーション膜16の表面上に突出する長さである。また、探針5は、探針形成用配線15の表面から連続しており、探針形成用配線15と一体である。また、探針5は、探針形成用配線15を構成する元素の全部もしくは一部と同一の元素により構成されている。例えば、Alの単結晶で構成されている。なお、探針5の幅は、スルーホール16aの幅よりも小さい。
The
探針駆動部7は、探針5を上下方向、平面方向に動かす機構である。探針駆動部7は、探針形成部6と同様に、半導体基板1の上に形成されたフィールド絶縁膜11と、第1層間絶縁膜12と、第2層間絶縁膜14と、パッシベーション膜16とを備えている。さらに、指針駆動部7は、第1層間絶縁膜12と第2層間絶縁膜14との間に積層された下部電極21および圧電体22と、第2層間絶縁膜14の上および第2層間絶縁膜14のうち、圧電体22の上方に位置する開口部14aの内部に形成された上部電極23とから構成されている。
The
ここで、下部電極21は圧電体22の下面と接続されている。下部電極21としては、探針形成部6の下層電極13と同じ材料により構成された膜、例えば、ポリシリコン膜を用いることができる。
Here, the
圧電体22としては、AlN、ZnO、PZT等の公知のものを用いることができる。
As the
また、上部電極23は、圧電体22の上面と電気的に接続されている。上部電極23としては、探針形成用配線15と同じ材料により構成された膜、例えば、Al配線を用いることができる。なお、上部電極23は、図2に示すように、同一の半導体基板1上に形成されている図示しない駆動回路と電気的に接続されている。
The
回路部3は、探針5から出力される信号を増幅するための信号増幅回路や、探針5を駆動するための駆動制御回路や、フィードバック回路等を構成する領域である。信号増幅回路に探針5からの信号が入力されることで、この信号が増幅され、フィードバック回路で演算される。その後、その演算結果が駆動制御回路に入力され、駆動制御回路から圧電体22に駆動信号が出力される。その結果、圧電体22によって、カンチレバー部2、すなわち、探針5が駆動する。
The circuit unit 3 is a region that constitutes a signal amplification circuit for amplifying a signal output from the
この回路部3では、上記した回路を構成するトランジスタ等の半導体素子が形成されている。すなわち、回路部3は、図1に示すように、半導体基板1に形成された半導体領域31と、半導体基板1に形成された素子分離膜32と、半導体基板1上に形成されたゲート電極33と、半導体基板1およびゲート電極33の上に形成された層間絶縁膜14と、層間絶縁膜14の上に形成され、層間絶縁膜14に形成されたコンタクト34を介して、半導体領域31と電気的に接続された配線35と、層間絶縁膜14および配線35の上に形成されたパッシベーション膜16とから構成されている。
In the circuit section 3, semiconductor elements such as transistors constituting the above-described circuit are formed. That is, the circuit unit 3 includes a
なお、ゲート電極33として、ポリシリコン膜を用いることができる。また、配線35としてAl配線を用いることができる。
Note that a polysilicon film can be used as the
次に、上記した構造のSPM用探針の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the SPM probe having the above structure will be described.
図3(a)〜(c)に、本実施形態におけるSPM用探針の製造工程を示す。なお、図3(a)〜(c)は、図1中の探針形成部6に対応している。以下では、図1および図3を参照しながら説明する。
3A to 3C show a manufacturing process of the SPM probe in the present embodiment. 3A to 3C correspond to the
図3(a)に示すように、半導体基板1を用意する工程と、半導体基板1のうち、探針形成部6の形成予定領域に、第1層間絶縁膜12を形成する工程と、第1層間絶縁膜12の上に下層配線13を形成する工程と、下層配線13および第1層間絶縁膜12の上に第2層間絶縁膜14を形成する工程と、第2層間絶縁膜14にビアホール18aを形成する工程と、第2層間絶縁膜14の上に探針形成用配線15を形成する工程と、探針形成用配線15の上にパッシベーション膜16を形成する工程とを順に行う。
As shown in FIG. 3A, a step of preparing the
ここで、半導体基板1を用意する工程では、図1に示すように、半導体基板1のうち、カンチレバー部2の形成予定領域に、フィールド絶縁膜11が形成されおり、回路部3の形成予定領域に、半導体領域31と、素子分離膜32とが形成されている半導体基板1を用意する。
Here, in the step of preparing the
また、第1層間絶縁膜12を形成する工程は、図1に示すように、回路部3の形成予定領域でのゲート酸化膜の形成と同時に行われる。
Further, the step of forming the first
また、下層配線13を形成する工程は、回路部3の形成予定領域でのゲート電極33の形成と、探針駆動部7の形成予定領域での下部電極21の形成と同時に行われる。この工程では、例えば、ポリシリコン膜を成膜した後、ホトリソグラフィおよびエッチングにより、ポリシリコン膜をパターニングする。
The step of forming the
また、下層配線13を形成する工程と、第2層間絶縁膜14を形成する工程との間で、探針駆動部7の形成予定領域において、下層配線21の上に、圧電体22を形成する工程を行う。
Further, between the step of forming the
また、第2層間絶縁膜14を形成する工程は、探針駆動部7および回路部3の形成予定領域での第2層間絶縁膜14の形成と同時に行われる。
The step of forming the second
また、第2層間絶縁膜14を形成する工程の後、ビアホール18aを形成する工程の他、探針駆動部7の形成予定領域において、開口部14aを形成する工程や、回路部3の形成予定領域において、第2層間絶縁膜14にコンタクトホール34aを形成する工程を行う。
In addition to the step of forming the via
ビアホール18aを形成するときでは、探針形成用配線15の探針5が形成される端部とは反対側の端部近傍に対して、ビアホール18aを配置する。なお、他の位置にビアホール18aを配置することもできる。また、ビアホール18aを形成するときで、ビア18の材質が探針形成用配線15の材質と同じ場合には、1つの探針形成用配線15に対して、ビアホール18aはなるべく少なく、例えば1つとすることが好ましい。
When the via
そして、ビアホール18aを形成した後、ビアホール18aの内部にビア18を形成する。このとき、下層配線13を探針形成用配線15と異なる材料、例えば、ポリシリコンで構成する場合、ビア18を、探針形成用配線15と同じ、Al金属単体もしくはAl合金で構成する。一方、下層配線13を探針形成用配線15と同じ材料で構成する場合、ビア18を探針形成用配線15と異なる材料で構成する。これは、探針形成用配線15に熱応力がかかったとき、その熱応力が探針形成用配線15から下層配線13に分散するのを抑制するためである。
Then, after forming the via
また、探針形成用配線15を形成する工程では、例えば、Al金属膜もしくはAl合金膜を成膜した後、ホトリソグラフィおよびエッチングにより、Al金属膜もしくはAl合金膜をパターニングする。
Further, in the step of forming the
このとき、探針形成用配線15を細長い直線形状とする。なお、細長い形状とするのは、後述する線膨張係数差による応力が、探針形成用配線15にかかりやすくするためである。また、探針形成用配線15の長さと幅については、後述する線膨張係数差が適切な大きさとなるように、設定する。例えば、幅1μm、長さ40μm、厚さ0.5μmとする。なお、本発明者らの調査結果によれば、Al合金膜をシリコン酸化膜により覆った場合、幅を1.0μm以下、長さを40μm以上のとき、Al合金膜から柱状部が成長することがわかっている。したがって、探針形成用配線15の幅を1μm以下、長さを40μm以上とすることが好ましい。
At this time, the
なお、この工程は、探針駆動部7の形成予定領域での上部電極23の形成と、回路部3の形成予定領域での配線35の形成と同時に行われる。また、このとき、探針形成部6のビア18と、回路部3のコンタクト14とが形成される。
This step is performed simultaneously with the formation of the
また、パッシベーション膜16を形成する工程では、パッシベーション膜16が探針形成用配線15の側面および上面を覆うように、パッシベーション膜16を形成する。なお、この工程は、図1に示すように、探針駆動部7および回路部3の形成予定領域でのパッシベーション膜16の形成と同時に行われる。
In the step of forming the
そして、図3(a)に示す工程の後、図3(b)に示すように、探針形成部6の形成予定領域において、パッシベーション膜16にスルーホール16aを形成する工程を行う。このとき、1つの探針形成用配線15に対して、スルーホール16aの数を、なるべく少なく、例えば、1つとすることが好ましい。また、スルーホール16aの開口幅を、例えば、400nmとする。なお、この工程は、図示しないが、半導体基板1のうち、パッド領域におけるパッド用の開口部の形成と同時に行われる。
Then, after the step shown in FIG. 3A, as shown in FIG. 3B, a step of forming a through
続いて、図3(c)に示すように、スルーホール16aの内部に探針5を形成する工程を行う。この工程では、半導体基板1の全体を加熱する。このとき、加熱は真空中で行い、加熱温度を、例えば、450℃以上とする。本実施形態では、この工程は、パッシベーション膜16のアニールと兼ねている。
Subsequently, as shown in FIG. 3C, a step of forming the
これにより、パッシベーション膜16と探針形成用配線15との線膨張係数差から生じる熱応力が探針形成用配線15に加わり、スルーホール16aの内部で、探針形成用配線15の一部が柱状に成長する。この柱状に成長した部分が探針5となる。
As a result, thermal stress resulting from the difference in linear expansion coefficient between the
このとき、探針5は、探針形成用配線15からスルーホール16aに沿って成長し、パッシベーション膜16から突出した長さとなる。また、探針5の長さを、カンチレバー部2がたわんだとき、探針5と、カンチレバー部2におけるパッシベーション膜16の表面とが干渉しない長さに設定することが好ましい。
At this time, the
また、探針5の幅は、サブミクロンオーダーであり、例えば、100nm以下である。なお、探針5の幅については、スルーホール16aの幅を小さく変更することで、任意に設定することができる。
The width of the
その後、図示しないが、半導体基板1に空洞部4を形成する。例えば、半導体基板1の表面および裏面にホトレジストを形成し、裏面側のホトレジストをパターニングした後、KOH等の薬液を用いて、裏面側から異方性エッチングを行う。これにより、カンチレバー部2が形成される。
Thereafter, although not shown, the
以上のようにして、図1に示す構造のSPM用探針5を製造することができる。
As described above, the
次に、本実施形態の主な効果について説明する。 Next, main effects of this embodiment will be described.
(1)本実施形態では、半導体基板1を用意する工程と、半導体基板1の表面上に、第1層間絶縁膜12、第2層間絶縁膜14を介して、探針形成用配線15を形成する工程と、探針形成用配線15を覆うパッシベーション膜16を形成する工程と、パッシベーション膜16にスルーホール16aを形成する工程と、半導体基板4を加熱し、スルーホール16aの内部で、探針形成用配線15の一部を柱状に成長させることで、スルーホール16aの内部に、パッシベーション膜16から突出した形状の探針5を形成する工程とを順に行っている。
(1) In this embodiment, the step of preparing the
この探針5の製造方法は、ICを製造する際の配線工程を用いた方法であるため、ICの製造と同様に、1枚の半導体ウェハに、複数の探針形成用配線15を形成し、それぞれの探針形成用配線15から探針5を同時に形成することができる。このため、本実施形態の製造方法によれば、探針5の大量生産が容易である。
Since the manufacturing method of the
また、本実施形態では、探針形成用配線15の一部を柱状に成長させることで、探針5を形成しているので、配線15と一体になった構造の探針5を製造することができる。これにより、探針のみを製造する方法では、探針のみを製造した後、探針と配線とを電気的に接続する工程が必要なのに対して、本実施形態によれば、探針と配線とを電気的に接続する工程を省略することができる。言い換えると、本実施形態によれば、探針5を形成した後、探針形成用配線15を探針5と電気的に接続された配線としてそのまま使用することができる。
Further, in this embodiment, since the
(2)本実施形態では、同一の半導体基板上に、探針5および探針を駆動させる探針駆動部7を有するカンチレバー部2と、探針駆動部7を駆動させる等の回路部3とを製造している。
(2) In the present embodiment, the
このように、本実施形態の探針5の製造方法は、ICを製造する際の配線工程を用いた方法であるため、本実施形態のように、カンチレバーを半導体微細加工技術により製造する場合では、カンチレバー部2と、回路部3と、探針5とを同一の半導体基板に形成することができる。すなわち、本実施形態によれば、探針5と回路部3との集積化が容易である。
Thus, since the manufacturing method of the
また、本実施形態によれば、探針5の駆動制御や、探針5からの信号を処理する制御等を1本化することができる。
Further, according to the present embodiment, the drive control of the
また、同一の半導体基板に、探針5と回路部3とを形成しているので、探針5から回路部3へ送信される信号が、微弱であっても、回路部3で増幅することができ、また、信号の信頼性が高い。
Further, since the
(3)本実施形態では、探針形成用配線15と、圧電体22に電気的に接続された上部電極23と、半導体領域31と電気的に接続された配線35とを同時に形成している。
(3) In the present embodiment, the
これにより、探針形成部6の探針形成用配線15と、探針駆動部7の上部電極23と、回路部3の配線35とを別々に形成する場合と比較して、製造工程を簡略化することができる。
Thereby, the manufacturing process is simplified as compared with the case where the
また、本実施形態では、半導体基板1のパッド領域において、パッシベーション膜16にパッド用の開口部を形成すると同時に、探針形成部6の形成予定領域において、パッシベーション膜16にスルーホール16aを形成している。
In the present embodiment, a pad opening is formed in the
これにより、パッド用の開口部と、スルーホール16aとを別々に形成する場合と比較して、製造工程を簡略化することができる。
Thereby, a manufacturing process can be simplified compared with the case where the opening part for pads and the through-
言い換えると、本実施形態では、探針形成部6の探針形成用配線15およびスルーホール16a等を、回路部3および探針駆動部7の各構成部と同時に形成することで、回路部3、探針駆動部7の製造工程に対して、特に新たな工程を追加することなく、探針5を製造することができる。
In other words, in this embodiment, the
(4)本実施形態では、探針5と回路部3とを同一の半導体基板に形成する際に、探針5と回路部3とを電気的に接続する配線を同時に形成している。
(4) In the present embodiment, when the
このため、本実施形態によれば、探針5と回路部3とを結線する工程を、別途、行う必要がない。
For this reason, according to this embodiment, it is not necessary to perform the process of connecting the
(5)本実施形態では、パッシベーション膜16にスルーホール16aを形成する工程を行った後、半導体基板1の全体を加熱し、探針形成用配線15の一部を柱状に成長させることで、スルーホール16aの内部に、探針5を形成している。このため、本実施形態によれば、探針形成用配線15と一体となった構造の探針5を形成することができる。
(5) In this embodiment, after performing the step of forming the through
ここで、上記背景技術の欄に記載した電解研磨法は、探針のみを製造する方法であるため、探針を製造した後、探針をカンチレバーに固定し、探針と配線とを電気的に接続する工程が必要である。 Here, since the electropolishing method described in the background section above is a method of manufacturing only the probe, after the probe is manufactured, the probe is fixed to the cantilever, and the probe and the wiring are electrically connected. The process of connecting to is required.
これに対して、本実施形態では、探針5をカンチレバー部2に直接形成しており、かつ、探針5の形成時において、探針5が探針形成用配線15と一体化しているので、探針をカンチレバーに固定し、探針と配線とを電気的に接続する工程を省略できる。
On the other hand, in the present embodiment, the
(第2実施形態)
図4(a)、(b)に、第2実施形態におけるSPM用探針の製造工程を示す。なお、図4(a)、(b)では、それぞれ、図3(b)、(c)と同様の構成部に、図3(b)、(c)と同一の符号を付している。
(Second Embodiment)
4A and 4B show a manufacturing process of the SPM probe in the second embodiment. 4 (a) and 4 (b), the same reference numerals as those in FIGS. 3 (b) and 3 (c) are given to the same components as those in FIGS. 3 (b) and 3 (c), respectively.
本実施形態の製造工程は、第1実施形態における図3(b)に示す工程と、図3(c)に示す工程との間に、図4(a)に示す工程を追加したものである。 The manufacturing process of this embodiment is obtained by adding the process shown in FIG. 4A between the process shown in FIG. 3B and the process shown in FIG. 3C in the first embodiment. .
すなわち、図3(b)に示す工程で、パッシベーション膜16にスルーホール16aを形成した後、図4(a)に示す工程で、スルーホール16aの底面にアパーチャ層19を形成する。このアパーチャ層19は、スルーホール16aの内部で、探針形成用配線15の表面を覆う層であって、スルーホール16aの幅よりも小さな幅の開口部を有する層である。
That is, after forming the through
例えば、TiN(窒化チタン)膜と、Ti(チタン)膜との積層膜をスルーホール16aの内壁に形成することができる。この場合、TiN膜は、複数の柱状結晶から構成されており、隣接する柱状結晶同士の間に、隙間が生じている。この隙間が上記開口部である。
For example, a laminated film of a TiN (titanium nitride) film and a Ti (titanium) film can be formed on the inner wall of the through
その後、図4(b)に示すように、図3に示す工程と同様に、半導体基板1を加熱することで、探針5を形成する。このとき、探針5は、アパーチャ層19の開口部から成長する。このため、第1実施形態のように、アパーチャ層19を形成しない場合と比較して、探針5の幅を小さくすることができる。このとき、アパーチャ層19の開口は、ひとつのスルーホール中1箇所であることが好ましい。
Thereafter, as shown in FIG. 4B, the
ここで、参考として、図5(a)、(b)に、本実施形態の製造方法により、製造した探針5の電子顕微鏡写真を示す。図5(a)は、スルーホールを複数形成した場合であって、そのうちの1つのスルーホールに探針5を形成したときの写真であり、図5(b)は、図5(a)中の破線で囲まれた領域の拡大図である。なお、このとき、探針形成用配線15として、Al−0.5%Cu合金配線を用いている。
Here, for reference, FIGS. 5A and 5B show electron micrographs of the
図5に示すように、本実施形態によれば、スルーホール16aの開口幅よりも幅が小さな探針5を形成することができる。
As shown in FIG. 5, according to the present embodiment, the
(第3実施形態)
図6に、第3実施形態におけるSPM用探針の製造工程を示す。
(Third embodiment)
FIG. 6 shows a manufacturing process of the SPM probe in the third embodiment.
本実施形態のように、図3(c)に示される探針5を形成する工程を行った後、探針5の先端を加工する工程を行うこともできる。例えば、探針5に対して、等方性エッチングを施すことにより、図6に示すように、探針5の先端5aを尖らせることができる。
As in this embodiment, after the step of forming the
なお、等方性エッチングの代わりに、真空中で高電界を印加する電解放出を探針5に対して施すこともできる。
Instead of isotropic etching, electrolytic emission in which a high electric field is applied in vacuum can be applied to the
また、用途に応じて、異方性エッチング等の他の加工を施すことにより、探針5の先端5aをフラット、丸、台形等の他の形状に加工することもできる。
Moreover, the tip 5a of the
(第4実施形態)
図7(a)、(b)に、第4実施形態におけるSPM用探針の製造工程を示す。
(Fourth embodiment)
7A and 7B show a manufacturing process of the SPM probe in the fourth embodiment.
本実施形態のように、図3(c)に示される探針5を形成する工程を行った後、探針5の表面を、探針形成用配線15から柱状に成長した部分と異なる材料で構成された膜で覆う工程を行うこともできる。
After performing the step of forming the
例えば、図7(a)に示すように、探針5を形成した後、パッシベーション膜16および探針5の表面上に、W(タングステン)膜41を成膜する。その後、図7(b)に示すように、W膜41をエッチバックすることで、探針5の先端側部分を、Alよりも高融点であるW膜42で覆うことができる。
For example, as shown in FIG. 7A, after the
これにより、探針5を高電圧が印加された状態で使用する場合、発熱による探針5の変形を抑制することができる。
Thereby, when using the
なお、W膜42に限らず、他の材料で構成された膜で、探針5の先端側部分を覆うこともできる。例えば、SiN(窒化シリコン)等の絶縁膜で、探針5の先端側部分を覆うことができる。これにより、探針5を、AFM用探針として用いることができる。
The tip side portion of the
このように、探針5の表面を、探針形成用配線15から柱状に成長した部分と異なる材料で構成された膜で覆うことで、任意の材質の探針5を製造することができる。
Thus, the
なお、本実施形態では、探針5を覆う膜の形成手段として、エッチバックを採用する場合を例として説明したが、他の手段を採用することもできる。例えば、探針5の表面に対して、選択的に膜を形成する手段を採用することもできる。
In the present embodiment, the case where the etch back is adopted as the film forming means for covering the
(第5実施形態)
図8に、第5実施形態における探針5が形成されている半導体基板の平面レイアウトを示す。本実施形態のように、同一の半導体基板上に、複数の探針を規則的に配置して、すなわち、アレイ状に形成することで、マルチプローブ化することもできる。このとき、公知のMEMS技術を用いたカンチレバーアレイを利用することができる。
(Fifth embodiment)
FIG. 8 shows a planar layout of a semiconductor substrate on which the
例えば、図8に示すように、同一の半導体基板1に、図2に示す構造のカンチレバー部2を32個形成する。この場合、探針形成用配線15を形成する工程で、同一の半導体基板の表面上に、複数の探針形成用配線15をアレイ状に形成する。また、探針5を形成する工程で、複数の探針形成用配線15のそれぞれから探針5を形成する。
For example, as shown in FIG. 8, 32
また、本実施形態では、その半導体基板1に、これらのカンチレバー部2に隣接して、回路部3としてのスキャン制御回路3a、フィードバック回路3b、増幅回路3c、キャッシュメモリ3d、入出力回路3eおよび信号演算回路3fを形成する。そして、その半導体基板のうち、複数のカンチレバー部2と、回路部3の外周に、複数のパッド8を形成する。なお、図8では、カンチレバー部2と各回路部3とを電気的に接続する配線や、各回路部3と各パッド8とを電気的に接続する配線を省略している。
In the present embodiment, a
この場合、各探針5からの信号は、各探針5に対応して配置されているパッド8から、外部に取り出されるようになっている。このとき、各探針5の信号をそのまま出力したり、増幅回路3cで増幅したり、各探針5の信号をいったんキャッシュメモリ3dに格納し、シリアル出力する、もしくは信号演算回路3fでの演算結果を出力したりすることができる。
In this case, a signal from each
次に、本実施形態の主な効果について説明する。 Next, main effects of this embodiment will be described.
複数の探針を集積して、マルチプローブとして使用する場合では、複数の探針を高集積に実装することが要求される。 When a plurality of probes are integrated and used as a multi-probe, it is required to mount a plurality of probes in a highly integrated manner.
しかし、上記背景技術の欄に記載した電解研磨法のように、探針を1本ずつ製造する方法では、カンチレバーと、複数の探針とを、別々に用意して、カンチレバーに複数の探針を保持させるため、複数の探針同士の相対的な位置精度が低かった。また、探針を製造した後、探針と別体である駆動部および回路部を用意し、これらと探針とを個別に実装する必要があった。 However, in the method of manufacturing one probe at a time, like the electrolytic polishing method described in the background section above, a cantilever and a plurality of probes are prepared separately, and a plurality of probes are provided on the cantilever. Therefore, the relative positional accuracy of the plurality of probes was low. Further, after manufacturing the probe, it is necessary to prepare a drive unit and a circuit unit which are separate from the probe, and to mount the probe and the probe separately.
このため、上記した電界研磨法では、複数の探針を高集積に実装することができず、高密度ストレージ応用など、マルチプローブ分野への応用が困難であった。 For this reason, in the above-described electropolishing method, a plurality of probes cannot be mounted with high integration, and application to the multi-probe field such as high-density storage is difficult.
これに対して、本実施形態では、第1実施形態で説明した製造方法により、探針5を同一の半導体基板1にアレイ状に形成している。このため、本実施形態によれば、ICの製造と同等の位置精度で、複数の探針5を形成することができることから、マルチプローブの製造が容易である。
In contrast, in the present embodiment, the
なお、一般的なSPMは、顕微鏡としての用途の他に、マイクロオーダ、ナノオーダの加工の用途もある。したがって、本実施形態のマルチプローブを用いれば、例えば、大容量高密度記録への応用も可能となる。その場合、書き込みおよび消去は、各探針5を用いた記録媒体に対しての加工により行われ、読出しは、各探針5を用いた顕微鏡観察により行われる。
In addition to the use as a microscope, a general SPM has a use for processing micro orders and nano orders. Therefore, if the multi-probe of this embodiment is used, for example, application to large-capacity high-density recording becomes possible. In this case, writing and erasing are performed by processing the recording medium using each
(第6実施形態)
図9に、第6実施形態における探針形成用配線15の平面レイアウトを示す。図9では、図2と同様の構成部に、図2と同一の符号を付している。
(Sixth embodiment)
FIG. 9 shows a planar layout of the
上記した各実施形態では、探針形成用配線15を直線形状とする場合を例として説明した。これに対して、図9に示すように、探針形成用配線15を、直線形状部15aと、リザバー部15bとを有する構成とすることもできる。なお、この直線形状部15aは、図2中の探針形成用配線15に相当している。したがって、言い換えると、本実施形態では、探針形成用配線15が、図2中の探針形成用配線15に対して、リザバー部15bを追加した形状となっている。
In each of the above-described embodiments, the case where the
直線形状部15aは、その一端側に、探針5を形成するためのスルーホール16aが配置されており、他端側に下層配線13と電気的に接続するためのビアホール18aが配置されている。このため、直線形状部15aは、探針5からの信号を下層配線13に送信する電気配線として機能する部分である。一方、リザバー部15bは、その一端が直線形状部15aと連続しているが、他端は何も接続されていないため、電気配線としては機能しない部分である。
The
ここで、リザバー部15bは、直線形状部15aのみの場合と比較して、探針形成用配線15を長くするための部分であり、探針5を形成するための原料の供給源となる部分である。上記した実施形態の探針5の製造方法は、探針形成用配線15から原料を供給することで、探針5を形成する方法であることから、このように、リザバー部15bを設けることで、探針形成のための原料の供給源を確保することができる。
Here, the
また、リザバー部15bを設けることで、リザバー部15bを設けない場合と比較して、探針形成用配線15を長くすることができ、パッシベーション膜16との線膨張係数差による探針形成用配線15への応力を増加させることができる。この結果、探針5を形成しやすくすることができる。
Further, by providing the
本実施形態では、リザバー部15bを、複数回、折れ曲がった形状としている。これにより、リザバー部15bの形成領域の面積を小さくしている。なお、リザバー部15bの形状は、これに限らず、直線形状等の他の形状とすることもできる。
In the present embodiment, the
具体的には、探針形成用配線15をAl金属もしくはAl合金により構成し、パッシベーション膜16をシリコン酸化膜により構成する場合では、幅1μm以下、長さ100μm以上とすることが好ましい。
Specifically, when the
(他の実施形態)
(1)図10に、他の実施形態におけるカンチレバー部2の断面図を示す。第1実施形態では、半導体基板1の裏面側から異方性エッチングを行うことにより、半導体基板1に空洞部4を形成する場合を説明したが、図10に示すように、半導体基板1の表面側からの異方性エッチングにより、半導体基板1に空洞部4を形成することもできる。
(Other embodiments)
(1) FIG. 10 shows a cross-sectional view of the
(2)上記した各実施形態では、スルーホール16aの数を、1つの探針形成用配線15に対して1つとする場合を例として説明したが、探針5を形成できる範囲で、スルーホール16aの数を他の数とすることもできる。
(2) In each of the above embodiments, the case where the number of through
(3)上記した各実施形態では、探針駆動体として圧電体22を形成する場合を例として説明したが、静電容量的な機構等の他の機構を用いることもできる。
(3) In each of the above-described embodiments, the case where the
(4)上記した各実施形態では、カンチレバー部2および回路部3において、半導体基板1の表面上に形成されている絶縁膜14およびパッシベーション膜16を共通化し、また、探針形成部6の探針形成用配線15を探針駆動部7の上部電極23および回路部3の配線35と同時に形成することで、探針形成部6と探針駆動部7と回路部3とを同時に形成する場合を例として説明した。
(4) In each of the above-described embodiments, the
これに対して、探針形成部6を、探針駆動部7や回路部3と同時に形成できれば、探針形成部6の探針形成用配線15や、探針形成用配線15を覆う第2膜を、探針駆動部7や回路部3における他の構成部と同時に形成することもできる。
On the other hand, if the
例えば、探針形成部6における第2膜と、回路部3における層間絶縁膜14とを共通化させることもできる。すなわち、第2膜として、回路部3における層間絶縁膜14を用いることもできる。
For example, the second film in the
この場合、探針5が半導体基板の最表面に位置するように、探針形成部6においては、この層間絶縁膜14が最上層となるようにする。また、探針形成部6では、探針5を形成するためのスルーホールを、回路部3におけるビアホールの形成と同時に行うことができる。
In this case, in the
(5)上記した各実施形態では、探針形成部6と、探針駆動部7と、回路部3とを同一の半導体基板1に形成する場合において、製造工程数の削減の観点から、探針形成部6と、探針駆動部7と、回路部3とを同時に形成する場合を例として説明した。
(5) In each of the above embodiments, the
これに対して、探針形成部6を探針駆動部7と回路部3のどちらか一方と同時に形成したり、探針形成部6を探針駆動部7および回路部3と別々の工程で形成したりすることもできる。
On the other hand, the
(6)第1実施形態では、探針形成用配線15を探針5に電気的に接続された配線として利用する場合を例として説明したが、探針形成用配線15を、単に、探針を形成するためだけに用いることもできる。この場合、探針5からの信号を送信するための配線を探針5に電気的に接続する。
(6) In the first embodiment, the case where the
(7)上記した各実施形態では、探針形成部6において、半導体基板1と探針形成用配線15との間に、第1層間絶縁膜12および第2層間絶縁膜14を形成する場合を例として説明したが、第1層間絶縁膜12および第2層間絶縁膜14に限らず、種々の膜を形成することができる。
(7) In each of the embodiments described above, the
(8)上記した各実施形態では、カンチレバー部2と回路部3とを同一の半導体基板上に形成する場合を例として説明したが、これらを別々の半導体基板に形成することもできる。すなわち、カンチレバー部2と回路部3とを別部品とすることもできる。この場合、例えば、カンチレバー部が形成される半導体基板に、探針や圧電体を回路と電気的に接続するための入出力パッドを形成する。
(8) In each of the above-described embodiments, the case where the
(9)上記した各実施形態では、探針形成部6を探針駆動部7と同時に形成し、探針5をカンチレバー部2に一体化させる場合を例として説明したが、探針形成部6のみを形成することもできる。この場合、例えば、探針形成部6が形成される半導体基板に、探針を回路と電気的に接続するための入出力パッドを形成する。
(9) In each of the above embodiments, the case where the
(10)上記した各実施形態では、基板として、半導体基板1を用いる場合を例として説明したが、シリコン等の半導体基板に限らず、金属等の他の材料からなる基板を用いることができる。
(10) In each of the embodiments described above, the case where the
なお、例えば、半導体基板1の代わりに絶縁性の基板を用いた場合では、探針形成用配線15を直接、基板の表面上に形成することもできる。
For example, when an insulating substrate is used instead of the
(11)上記した各実施形態では、第1膜として、Al金属もしくはAl合金で構成された膜を、第2膜として、シリコン酸化膜を形成する場合を例として説明した。 (11) In each of the above-described embodiments, a case where a film made of Al metal or an Al alloy is used as the first film and a silicon oxide film is formed as the second film has been described as an example.
これに対して、スルーホールの形成後に基板へ加熱したとき、第1膜と第2膜の線膨張係数の差から第1膜に加えられる熱応力によって、スルーホール内で第1膜の一部が柱状に成長するという現象が生じる膜であれば、第1膜として、金属等の導電性材料で構成された導電膜を形成することができ、第2膜として、絶縁性材料で構成された絶縁膜を形成することができる。 On the other hand, when the substrate is heated after the through hole is formed, a part of the first film is formed in the through hole due to the thermal stress applied to the first film due to the difference in the linear expansion coefficient between the first film and the second film. Can be formed as a first film, a conductive film composed of a conductive material such as metal, and a second film composed of an insulating material. An insulating film can be formed.
1…半導体基板、5…探針5…探針形成用配線、16…パッシベーション膜、16a…スルーホール。
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記基板(1)の表面上に、導電性材料で構成された第1膜(15)を形成する工程と、
前記第1膜(15)を覆って、前記第1膜(15)よりも線膨張係数が小さく、絶縁性材料で構成された第2膜(16)を形成する工程と、
前記第2膜(16)に、前記第2膜の表面から前記第1膜に到達する深さのスルーホール(16a)を形成する工程と、
前記基板(1)を加熱し、前記スルーホール(16a)の内部で、前記第1膜(15)の一部を、前記第2膜(16)の表面から突出する長さの柱状に成長させることで、探針(5)を形成する工程とを有することを特徴とする走査型プローブ顕微鏡用探針の製造方法。 Preparing a substrate (1);
Forming a first film (15) made of a conductive material on the surface of the substrate (1);
Covering the first film (15) and forming a second film (16) made of an insulating material having a smaller linear expansion coefficient than that of the first film (15);
Forming a through hole (16a) having a depth reaching the first film from the surface of the second film in the second film (16);
The substrate (1) is heated to grow a part of the first film (15) into a columnar shape protruding from the surface of the second film (16) inside the through hole (16a). And a step of forming the probe (5). A method of manufacturing a probe for a scanning probe microscope, comprising:
前記探針(5)を形成する工程では、前記複数の第1膜(15)のそれぞれから前記探針(5)を形成することで、同一の前記基板(1)に前記探針(5)をアレイ状に複数形成することを特徴とする請求項1に記載の走査型プローブ顕微鏡用探針の製造方法。 In the step of forming the first film (15), a plurality of the first films (15) are formed in an array on the surface of the same substrate (1),
In the step of forming the probe (5), the probe (5) is formed on the same substrate (1) by forming the probe (5) from each of the plurality of first films (15). 2. The method of manufacturing a probe for a scanning probe microscope according to claim 1, wherein a plurality of the probes are formed in an array.
前記スルーホール(16a)を形成する工程では、1つの前記第1膜(15)に対して、1つの前記スルーホール(16a)を形成することを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の走査型プローブ顕微鏡用探針の製造方法。 In the step of forming the first film, the first film (15) having a width of 1 μm or less and a length of 40 μm or more is formed,
The process of forming the through hole (16a) includes forming one through hole (16a) for one first film (15). A method for producing a probe for a scanning probe microscope according to claim 1.
前記探針(5)を形成する工程では、前記開口部から前記探針(5)を形成することを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1つに記載の走査型プローブ顕微鏡用探針の製造方法。 Between the step of forming the through hole (16a) and the step of forming the probe (5), a layer (19) having an opening smaller in width than the through hole (16a) is formed on the through hole. (16a) having a step of forming on at least the bottom surface,
The probe for a scanning probe microscope according to any one of claims 1 to 8, wherein, in the step of forming the probe (5), the probe (5) is formed from the opening. Manufacturing method.
前記第1膜(15)を覆っており、前記第1膜(15)よりも線膨張係数が小さく、絶縁性材料で構成された第2膜(16)と、
前記第2膜(16)の表面から前記第1膜(15)に到達する深さのスルーホール(16a)の内部に、前記第1膜(15)を構成する材料から形成され、前記第1膜(15)から前記第2膜(16)の表面上に突出する長さであって、前記第1膜(15)と連続した形状の探針(5)とを備えることを特徴とする走査型プローブ顕微鏡用探針。 A first film (15) disposed on the surface of the substrate (1) and made of a conductive material;
A second film (16) covering the first film (15), having a smaller linear expansion coefficient than the first film (15), and made of an insulating material;
The first film (15) is formed of a material constituting the first film (15) in a through hole (16a) having a depth reaching the first film (15) from the surface of the second film (16). A scanning having a length protruding from the film (15) onto the surface of the second film (16) and comprising a probe (5) having a continuous shape with the first film (15). Type probe microscope probe.
前記半導体基板(1)のうち、前記探針(5)が形成されている領域とは異なる領域に、前記探針(5)から出力される信号を増幅するための信号増幅回路を構成する半導体素子が形成されていることを特徴とする請求項12ないし14のいずれか1つに記載の走査型プローブ顕微鏡用探針。
The substrate is a semiconductor substrate (1);
A semiconductor constituting a signal amplification circuit for amplifying a signal output from the probe (5) in a region different from the region where the probe (5) is formed in the semiconductor substrate (1). The probe for a scanning probe microscope according to claim 12, wherein an element is formed.
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