JP3079320B2 - Method of manufacturing cantilever for atomic force microscope - Google Patents
Method of manufacturing cantilever for atomic force microscopeInfo
- Publication number
- JP3079320B2 JP3079320B2 JP04014264A JP1426492A JP3079320B2 JP 3079320 B2 JP3079320 B2 JP 3079320B2 JP 04014264 A JP04014264 A JP 04014264A JP 1426492 A JP1426492 A JP 1426492A JP 3079320 B2 JP3079320 B2 JP 3079320B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon wafer
- cantilever
- diamond
- tip
- atomic force
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- 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
- G01Q60/38—Probes, their manufacture, or their related instrumentation, e.g. holders
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、原子間力顕微鏡用カン
チレバーとして、先端にダイヤモンドを有したカンチレ
バーの製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a cantilever having a diamond tip at the tip as a cantilever for an atomic force microscope.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の原子間力顕微鏡用カンチレバー
は、窒化膜上に同じ材質である窒化膜でできたチップや
酸化膜から成るチップを有しているものである。あるい
は、カンチレバーの先端を鋭利にして、特にチップ等は
持たないものもある。これらの原子間力顕微鏡用カンチ
レバーを図２，図３に示した。2. Description of the Related Art A conventional cantilever for an atomic force microscope has a chip made of a nitride film of the same material or a chip made of an oxide film on a nitride film. Alternatively, the tip of the cantilever may be sharpened, and the tip may not be provided. These cantilevers for an atomic force microscope are shown in FIGS.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記した形状の原子間
力顕微鏡用カンチレバーでは、カンチレバー先端のチッ
プが窒化膜や酸化膜等の薄膜の一部分からなるため強度
が非常に弱く、測定の際に被測定物と接触して破損しや
すいと言う欠点がある。また、これらの先端チップは単
結晶シリコンを異方性エッチングしてできた溝へ薄膜を
堆積してチップを作成する方法がとられるため、チップ
先端の角度を小さくするにも限界がある。In the cantilever for an atomic force microscope having the above-described shape, the tip at the tip of the cantilever is formed of a part of a thin film such as a nitride film or an oxide film, so that the strength is very weak, so that the tip is difficult to measure. There is a drawback that it is easily damaged by contact with the measured object. In addition, since these tips are formed by depositing a thin film in a groove formed by anisotropically etching single crystal silicon to produce a tip, there is a limit to reducing the angle of the tip.
【０００４】従って、原子間力顕微鏡としての十分な情
報を得るための解析を行うのが難しいものとなる。Accordingly, it is difficult to perform an analysis for obtaining sufficient information as an atomic force microscope.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明の原子間力顕微鏡
用カンチレバーが上記課題を解決するために採用した手
段は、カンチレバーの先端にダイヤモンドのチップを取
り付けることでカンチレバーの強度を向上させると同時
に原子間力顕微鏡としての十分な情報を得られるように
した。The means adopted by the atomic force microscope cantilever of the present invention to solve the above-mentioned problem is to improve the strength of the cantilever by attaching a diamond tip to the tip of the cantilever. Sufficient information for an atomic force microscope was obtained.
【０００６】[0006]
【作用】上記のように、原子間力顕微鏡用カンチレバー
の先端に用いるダイヤモンドの先端角度を鋭角にするこ
とで、被測定物の表面を非常に狭い範囲で走査・解析す
ることが可能となる。また、ダイヤモンドは他の材料と
比べて強度が大きく、カンチレバーの長寿命化が計れ
る。As described above, it is possible to scan and analyze the surface of an object to be measured in a very narrow range by making the tip angle of diamond used at the tip of the cantilever for an atomic force microscope sharp. In addition, diamond has higher strength than other materials, and can extend the life of the cantilever.
【０００７】[0007]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照にして説
明する。図１は本発明による原子間力顕微鏡用カンチレ
バーの断面図である。但し、理解しやすいように図化し
たため実際の倍率通りには表していない。図２及び図３
は従来の原子間力顕微鏡用カンチレバーを示している。
図２はカンチレバーの先端にレバーと同じ材質から成る
チップを有しているタイプである。図３はカンチレバー
の先端にチップを持たないタイプのものである。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a cantilever for an atomic force microscope according to the present invention. However, the figures are not drawn according to the actual magnification because they are illustrated for easy understanding. 2 and 3
Shows a conventional cantilever for an atomic force microscope.
FIG. 2 shows a type having a tip made of the same material as the lever at the tip of the cantilever. FIG. 3 shows a type having no tip at the tip of the cantilever.
【０００８】次に本発明の原子間力顕微鏡用カンチレバ
ーを示した図１について詳しく説明すると、１は単結晶
シリコンである。単結晶シリコン１は、カンチレバーを
補強する働きと原子間力顕微鏡本体への接続部分として
の働きがある。２は本発明の最も中心的なダイヤモンド
針である。このダイヤモンド針２は、単結晶シリコンウ
エハ１上に成長させたものであるが、その際にダイヤモ
ンドを成長させる位置を制御することが最も重要であ
る。３はシリコン酸化膜であるが、４の窒化膜を成膜す
る際に単結晶シリコンウエハ１と窒化膜４の密着性を良
くするために単結晶シリコンウエハ１と窒化膜４との間
に挟んである。５は金属薄膜である。この金属薄膜５
は、カンチレバー及び先端のチップが被測定物の表面を
走査する際に、カンチレバーの動きを光信号として得る
ためにカンチレバーの表面に成膜してある。Next, FIG. 1 showing a cantilever for an atomic force microscope according to the present invention will be described in detail. Reference numeral 1 denotes single crystal silicon. The single crystal silicon 1 has a function of reinforcing the cantilever and a function as a connection part to the main body of the atomic force microscope. 2 is the most central diamond needle of the present invention. The diamond needles 2 are grown on the single-crystal silicon wafer 1. At this time, it is most important to control the position where diamonds are grown. Reference numeral 3 denotes a silicon oxide film, which is sandwiched between the single crystal silicon wafer 1 and the nitride film 4 to improve the adhesion between the single crystal silicon wafer 1 and the nitride film 4 when the nitride film 4 is formed. It is. 5 is a metal thin film. This metal thin film 5
Is formed on the surface of the cantilever to obtain the movement of the cantilever as an optical signal when the cantilever and the tip at the tip scan the surface of the object to be measured.
【０００９】図１と図２及び図３を比較すると、最も異
なる点は先端に鋭角のチップを有している点である。こ
の先端チップの鋭角性が、従来の原子間力顕微鏡に比べ
て解析力が向上している理由である。次に、本発明の原
子間力顕微鏡用カンチレバーの製造方法について述べ
る。図４に示したのが本発明の製造工程である。（１）
は未処理の単結晶シリコンウエハ１である。このシリコ
ンウエハの裏面を上にして、フォトレジスト６をスピン
コートしたのが（２）である。（３）は（２）でスピン
コートしたフォトレジスト６をパターニングしたもので
ある。その後、フォトレジストをマスクとして片面のみ
を水酸化カリウム水溶液で異方性エッチングを行うと
（４）に示したようになる。ここで注意することは、表
面側はエッチングされないようにフォトレジスト６を全
面に塗布する等の工夫が必要である。When FIG. 1 is compared with FIGS. 2 and 3, the most different point is that the tip has an acute-angled tip. This acute angle of the tip is the reason why the analysis power is improved as compared with the conventional atomic force microscope. Next, a method for manufacturing a cantilever for an atomic force microscope according to the present invention will be described. FIG. 4 shows the manufacturing process of the present invention. (1)
Is an unprocessed single-crystal silicon wafer 1. (2) The photoresist 6 is spin-coated with the back side of the silicon wafer facing up. (3) is a pattern obtained by patterning the photoresist 6 spin-coated in (2). Thereafter, anisotropic etching is performed on only one surface with an aqueous solution of potassium hydroxide using the photoresist as a mask, as shown in (4). Here, it is necessary to take measures such as applying a photoresist 6 on the entire surface so that the surface side is not etched.
【００１０】（５）は（４）でエッチングを行った際に
マスクとして使用したフォトレジスト６を剥離したもの
である。エッチングを行った面（以下、裏面と言う）の
逆側の面（以下、表面と言う）へダイヤモンドを成長さ
せるため、表面を上向きにセットする。（６）は裏面の
エッチングパターンに合わせて集束イオンビーム等で表
面側の単結晶シリコンウエハ１に傷７を入れた状態であ
る。前述した通り、この傷入れの位置制御が重要な点で
ある。ダイヤモンドは基板表面の傷から核を発生して成
長する性質を利用したものである。FIG. 5 (5) shows the photoresist 6 used as a mask when the etching is performed in (4). In order to grow diamond on the surface (hereinafter, referred to as the front surface) opposite to the etched surface (hereinafter, referred to as the back surface), the front surface is set upward. (6) shows a state in which the single crystal silicon wafer 1 on the front surface is scratched 7 with a focused ion beam or the like in accordance with the etching pattern on the rear surface. As described above, controlling the position of the wound is an important point. Diamond utilizes the property of growing nuclei from scratches on the substrate surface.
【００１１】（７）は集束イオンビームで傷入れを行っ
た場所にダイヤモンドが成長したところを図示したもの
である。ダイヤモンドを成長させる過程では、ダイヤモ
ンドの先端をできるだけ鋭利にすることが重要である。
そのためには、ダイヤモンドの気相成長において、通常
のダイヤモンド薄膜を成膜する時とは違ったガス組成に
して、ダイヤモンドの成長と同時にダイヤモンドのエッ
チングを行う。ダイヤモンドを成長させた次の工程とし
ては、（８）に示したように単結晶シリコンウエハ１の
表面を酸化して酸化膜８を形成する。(7) shows the growth of diamond at the location where the focused ion beam has been used to make damage. In the process of growing diamond, it is important to make the tip of the diamond as sharp as possible.
To this end, in the vapor phase growth of diamond, the gas composition is different from that for forming a normal diamond thin film, and the diamond is etched simultaneously with the growth of the diamond. In the next step of growing the diamond, the surface of the single crystal silicon wafer 1 is oxidized to form an oxide film 8 as shown in (8).
【００１２】但し、この酸化はＣＶＤ（化学的気相成長
法）等によるものでなく、熱酸化法によるものである。
ＣＶＤで酸化を行うとダイヤモンドの表面にも酸化膜が
堆積してしまうからである。この工程では酸化膜は裏面
にも成膜してしまうので、不用な裏面の酸化膜をエッチ
ングする必要がある。その処理を行ったものを（９）に
示した。However, this oxidation is not based on CVD (Chemical Vapor Deposition) or the like, but is based on thermal oxidation.
This is because if oxidized by CVD, an oxide film is deposited on the surface of diamond. In this step, since an oxide film is also formed on the back surface, it is necessary to etch an unnecessary oxide film on the back surface. The result of the processing is shown in (9).
【００１３】（１０）はＣＶＤで窒化膜４を成膜した状
態である。窒化膜４は、カンチレバーの主要な部分であ
るため欠陥などの無い膜を得る必要がある。但し、ＣＶ
Ｄによる窒化膜はダイヤモンドの上にも堆積するため、
ダイヤモンドの先端に堆積した窒化膜を取り除く必要が
ある。そのため、（１１）に示したようにフォトレジス
トをスピンコートし、露光用マスクを用いてパターニン
グを行う。そのパターニングに従ってフォトレジストを
取り除いたものが（１２）である。（１２）に示したフ
ォトレジストのパターニングをマスクとして表面の窒化
膜をエッチングすると共に、裏面の窒化膜は全面的に除
去する。この様子が（１３）に示してある。その後、フ
ォトレジストを取り除いた物が（１４）である。(10) shows a state in which the nitride film 4 is formed by CVD. Since the nitride film 4 is a main part of the cantilever, it is necessary to obtain a film free from defects and the like. However, CV
Since the nitride film by D also deposits on diamond,
It is necessary to remove the nitride film deposited on the diamond tip. Therefore, as shown in (11), a photoresist is spin-coated, and patterning is performed using an exposure mask. (12) is obtained by removing the photoresist according to the patterning. Using the photoresist patterning shown in (12) as a mask, the nitride film on the front surface is etched, and the nitride film on the back surface is entirely removed. This is shown in (13). Thereafter, the photoresist is removed to obtain (14).
【００１４】（１５）は裏面の単結晶シリコンウエハの
肉薄部分がなくなるまでエッチングした状態である。肉
薄部分がエッチングされて、ダイヤモンド及び酸化膜が
現れたところでエッチングを終了する。その後、単結晶
シリコンウエハ側へ金属薄膜を成膜する。その様子を
（１６）に示した。この金属薄膜を成膜する理由は前述
した通りであるが、カンチレバーの動きを光信号として
原子間力顕微鏡本体へ送るためのものである。(15) shows a state where the thin portion of the single-crystal silicon wafer on the back surface is etched until there is no thin portion. The etching is terminated when the thin portion is etched and the diamond and oxide film appear. After that, a metal thin film is formed on the single crystal silicon wafer side. This is shown in (16). The reason for forming the metal thin film is as described above, but it is for sending the movement of the cantilever as an optical signal to the main body of the atomic force microscope.
【００１５】（１７）に示した点線に沿ってダイシング
を行うと、（１８）に示したように原子間力顕微鏡用カ
ンチレバーが完成する。When dicing is performed along the dotted line shown in (17), a cantilever for an atomic force microscope is completed as shown in (18).
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】本発明の一実施例の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of one embodiment of the present invention.
【図２】従来の原子間力顕微鏡用カンチレバーで、カン
チレバーと同一の材質からなる先端チップを有するタイ
プの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional cantilever for an atomic force microscope having a tip formed of the same material as the cantilever.
【図３】従来の原子間力顕微鏡用カンチレバーで、カン
チレバーの先端にチップを持たないタイプの断面図であ
る。FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional atomic force microscope cantilever having no tip at the tip of the cantilever.
【図４】本発明の一実施例の工程図である。FIG. 4 is a process chart of one embodiment of the present invention.
１ 単結晶シリコン ２ ダイヤモンド針 ３ シリコン酸化膜 ４ 窒化膜 ５ 金属薄膜 ６ フォトレジスト ７ 傷 ８ 酸化膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Single crystal silicon 2 Diamond needle 3 Silicon oxide film 4 Nitride film 5 Metal thin film 6 Photoresist 7 Scratches 8 Oxide film
Claims (1)
を形成する工程と、該フォトレジストをパターニングす
る工程と、該パターニングしたフォトレジストをマスク
として前記シリコンウエハをエッチングする工程と、エ
ッチング終了後に前記フォトレジストを剥離する工程
と、前記シリコンウエハのエッチング対向面に傷入れを
行う工程と、該傷入れ部に探針となるダイヤモンドを成
長させる工程と、該ダイヤモンド成長後前記シリコンウ
エハ表面に酸化膜を形成する工程と、該酸化膜表面に窒
化膜を形成する工程と、前記ダイヤモンド探針部及びシ
リコンウエハ裏面の窒化膜を取り除くエッチングのため
のフォトレジストパターニングマスクを形成する工程
と、該フォトレジストパターニングマスクを除去する工
程と、前記シリコンウエハのダイヤモンド探針形成側の
酸化膜が露出するまで前記シリコンウエハのエッチング
部をさらにエッチングする工程とエッチング終了後に、
前記シリコンウエハのエッチング部に金属薄膜を形成す
る工程とからなる原子間力顕微鏡用カンチレバーの製造
方法。A step of forming a photoresist on a front surface of a silicon wafer; a step of patterning the photoresist; a step of etching the silicon wafer using the patterned photoresist as a mask; Peeling off, a step of making a scratch on the etching-facing surface of the silicon wafer, a step of growing diamond serving as a probe in the damaged portion, and forming an oxide film on the surface of the silicon wafer after the diamond is grown. Forming a nitride film on the surface of the oxide film, forming a photoresist patterning mask for etching to remove the nitride film on the diamond probe portion and the back surface of the silicon wafer, and forming the photoresist patterning mask. Removing the silicon wafer; (C) further etching the etched portion of the silicon wafer until the oxide film on the diamond probe forming side is exposed, and after the etching,
Forming a metal thin film on the etched portion of the silicon wafer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04014264A JP3079320B2 (en) | 1992-01-29 | 1992-01-29 | Method of manufacturing cantilever for atomic force microscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04014264A JP3079320B2 (en) | 1992-01-29 | 1992-01-29 | Method of manufacturing cantilever for atomic force microscope |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05203444A JPH05203444A (en) | 1993-08-10 |
| JP3079320B2 true JP3079320B2 (en) | 2000-08-21 |
Family
ID=11856239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04014264A Expired - Fee Related JP3079320B2 (en) | 1992-01-29 | 1992-01-29 | Method of manufacturing cantilever for atomic force microscope |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3079320B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101362288B (en) * | 2007-08-08 | 2010-09-29 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | Mold warming machine filter-element mounting and replacing method |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2739494B1 (en) * | 1995-09-29 | 1997-11-14 | Suisse Electronique Microtech | PROCESS FOR MANUFACTURING MICROMECHANICS PARTS WITH A DIAMOND PART CONSISTING OF AT LEAST ONE TIP, AND MICROMECHANICAL PARTS WITH AT LEAST ONE DIAMOND TIP |
| JP4403585B2 (en) | 2005-10-06 | 2010-01-27 | 並木精密宝石株式会社 | Probe and cantilever |
| JP2008292375A (en) * | 2007-05-25 | 2008-12-04 | Namiki Precision Jewel Co Ltd | Probe and cantilever used for scanning probe microscope |
-
1992
- 1992-01-29 JP JP04014264A patent/JP3079320B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101362288B (en) * | 2007-08-08 | 2010-09-29 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | Mold warming machine filter-element mounting and replacing method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05203444A (en) | 1993-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kitazawa et al. | Batch fabrication of sharpened silicon nitride tips | |
| US5811017A (en) | Cantilever for use in a scanning probe microscope and method of manufacturing the same | |
| JPH1166650A (en) | Manufacture of protrusion having fine aperture, protrusion having fine aperture and probe or multiprobe therewith | |
| EP0457253A2 (en) | Cantilever stylus for use in an atomic force microscope and method of making same | |
| JPH0762258B2 (en) | Manufacturing method of micromechanical sensor for AFM / STM profilometry | |
| JPH04231811A (en) | Cantilever for scanning type probe microscope and manufacture thereof | |
| JP4733319B2 (en) | Manufacturing method of probe tip structure | |
| US20050160802A1 (en) | SPM cantilever and fabricating method thereof | |
| JP3813591B2 (en) | SPM sensor and manufacturing method thereof | |
| JP3079320B2 (en) | Method of manufacturing cantilever for atomic force microscope | |
| KR100319028B1 (en) | Fabrication method of SPM probe tips using P+ silicon cantilevers realized in <110>bulk silicon wafer | |
| JP3572066B2 (en) | Cantilever type near-field probe structure and manufacturing method thereof | |
| EP0882944B1 (en) | Method of manufacturing a micromechanical sensing probe, in particular for an atomic force microscope | |
| JP3524326B2 (en) | Female substrate used for manufacturing micro short needle, method for manufacturing female substrate, and method for manufacturing micro short needle and probe using female substrate | |
| EP1202047A1 (en) | Method for manufacturing tips and probes for a STM or an AFM | |
| EP1191331B1 (en) | Method for manufacturing tips and probes for a STM or an AFM | |
| JPH04203920A (en) | Manufacture of cantilever for interatomic force microscope | |
| JP4450976B2 (en) | Optical aperture fabrication method | |
| RU2121657C1 (en) | Process of formation of cantilever of scanning probing microscope | |
| JPH03218998A (en) | Cantilever with probe and manufacture thereof | |
| JP3183940B2 (en) | Cantilever tip for scanning probe microscope | |
| JPH112638A (en) | Manufacture of cantilever, and cantilever, and computer-readable recording medium wherein program for making computer execute the manufacture is recorded | |
| JPH11304824A (en) | Probe and its production | |
| JPH07311206A (en) | Manufacture of micro-probe | |
| JP2005156202A (en) | Cantilever for scanning type probe microscope, and manufacturing method thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080623 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090623 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |