JP3106654B2 - 原子間力顕微鏡用プローブの製造方法 - Google Patents
原子間力顕微鏡用プローブの製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は原子間力顕微鏡用プロー
ブの製造方法に関する。
ブの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術を図４を用いて説明する。従
来、原子間力顕微鏡に用いるプローブを製造するには以
下の方法が取られていた。即ち、シリコン基板１１の両
面に、酸化珪素または窒化珪素の保護膜１３を形成し、
リソグラフィ法により該保護膜１３の一部を除去して、
シリコン基板１１を露出させる。そして、基板１１を、
ＫＯＨ水溶液で代表されるエッチング液中に浸積し、エ
ッチング速度の結晶面方位依存性を利用し、四角錘状の
凹部すなわちトレンチ１２を形成する。この時の基板１
１の断面形状を図４（ａ）に示す。
来、原子間力顕微鏡に用いるプローブを製造するには以
下の方法が取られていた。即ち、シリコン基板１１の両
面に、酸化珪素または窒化珪素の保護膜１３を形成し、
リソグラフィ法により該保護膜１３の一部を除去して、
シリコン基板１１を露出させる。そして、基板１１を、
ＫＯＨ水溶液で代表されるエッチング液中に浸積し、エ
ッチング速度の結晶面方位依存性を利用し、四角錘状の
凹部すなわちトレンチ１２を形成する。この時の基板１
１の断面形状を図４（ａ）に示す。
【０００３】このあと、上面に先に形成した保護膜１３
を除去あるいは残したまま、トレンチ１２の内壁及び基
板１１の上面を覆うように酸化珪素膜あるいは窒化珪素
膜１４を気相成長法等により形成する。気相成長方法と
しては、化学的気相成長法（ＣＶＤ），低圧化学的気相
成長法（ＬＰＣＶＤ），物理的気相成長法（ＰＶＤ）等
を用いる。つぎに、基板１１の下面の膜１３にパターニ
ングを施し、一部を除去する（図４（ｂ））。その後、
リソグラフィ法により上面の膜１４を所望の形状にパタ
ーニングせしめ（図４（ｃ））、最後に下面の薄膜１３
を保護膜としてシリコン基板１１の一部をエッチング除
去する（図４（ｄ））。
を除去あるいは残したまま、トレンチ１２の内壁及び基
板１１の上面を覆うように酸化珪素膜あるいは窒化珪素
膜１４を気相成長法等により形成する。気相成長方法と
しては、化学的気相成長法（ＣＶＤ），低圧化学的気相
成長法（ＬＰＣＶＤ），物理的気相成長法（ＰＶＤ）等
を用いる。つぎに、基板１１の下面の膜１３にパターニ
ングを施し、一部を除去する（図４（ｂ））。その後、
リソグラフィ法により上面の膜１４を所望の形状にパタ
ーニングせしめ（図４（ｃ））、最後に下面の薄膜１３
を保護膜としてシリコン基板１１の一部をエッチング除
去する（図４（ｄ））。
【０００４】このようにして、先のトレンチ１２の内壁
に設けた薄膜１４を針状チップ１４ａとし、先の基板１
１の表面に形成した薄膜１４を可撓体１４ｂとする原子
間力顕微鏡用のプローブ１を形成していた。原子間力顕
微鏡用は、プローブ１の針状チップ１４ａの先端部１４
ｃと、試料との間に働く斥力または引力の原子間力を、
可撓部１４ｂの撓み量の大きさとして検出し、試料表面
の凹凸を検出する顕微鏡である。
に設けた薄膜１４を針状チップ１４ａとし、先の基板１
１の表面に形成した薄膜１４を可撓体１４ｂとする原子
間力顕微鏡用のプローブ１を形成していた。原子間力顕
微鏡用は、プローブ１の針状チップ１４ａの先端部１４
ｃと、試料との間に働く斥力または引力の原子間力を、
可撓部１４ｂの撓み量の大きさとして検出し、試料表面
の凹凸を検出する顕微鏡である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
技術では、ＫＯＨ等の強アルカリのエッチング液中に基
板１１を浸積し、トレンチ１２を形成したのちに、ＣＶ
Ｄ，ＬＰＣＶＤ，ＰＶＤ等の成膜装置内に基板１１をセ
ットし、薄膜１４を形成していた。上記トレンチの形成
後にはエッチング液を洗い落すための十分な洗浄をおこ
なうが、現状の技術においては、微量のＫＯＨ等が残留
することは避けられない。そのため、微量のＫＯＨ等で
汚染された基板を、ＣＶＤ，ＬＰＣＶＤ，ＰＶＤ等の成
膜装置内にセットすることにより、成膜装置内部がＫＯ
Ｈ汚染されるという欠点を有していた。
技術では、ＫＯＨ等の強アルカリのエッチング液中に基
板１１を浸積し、トレンチ１２を形成したのちに、ＣＶ
Ｄ，ＬＰＣＶＤ，ＰＶＤ等の成膜装置内に基板１１をセ
ットし、薄膜１４を形成していた。上記トレンチの形成
後にはエッチング液を洗い落すための十分な洗浄をおこ
なうが、現状の技術においては、微量のＫＯＨ等が残留
することは避けられない。そのため、微量のＫＯＨ等で
汚染された基板を、ＣＶＤ，ＬＰＣＶＤ，ＰＶＤ等の成
膜装置内にセットすることにより、成膜装置内部がＫＯ
Ｈ汚染されるという欠点を有していた。
【０００６】ＣＶＤ，ＬＰＣＶＤ，ＰＶＤ等の成膜装置
は、非常に高価であるため、成膜源を交換しては、半導
体薄膜等の異なる複数種類の薄膜を１台の成膜装置で形
成する、すなわち使い回しを行うことが多い。ところ
が、カリウムイオン等が、半導体薄膜に混入すると半導
体デバイスを性能を極端に劣化させることは周知の通り
である。そのため、上述のようなプローブの製造工程を
取る場合には、ＣＶＤ，ＬＰＣＶＤ，ＰＶＤ等の高価な
成膜装置を、プローブ製造の専用装置にするほかなかっ
た。しかし、プローブ製造の専用機にした場合にも、こ
の汚染は、成膜を繰り返すうちに蓄積され、可撓体１４
ｂとなる薄膜１４の組成を一定に保つことの妨げとな
り、可撓体として一番重要なばねとしての機械的性質
を、各バッチ間で一定に保つことが出来なくなるという
致命的な問題を有していた。
は、非常に高価であるため、成膜源を交換しては、半導
体薄膜等の異なる複数種類の薄膜を１台の成膜装置で形
成する、すなわち使い回しを行うことが多い。ところ
が、カリウムイオン等が、半導体薄膜に混入すると半導
体デバイスを性能を極端に劣化させることは周知の通り
である。そのため、上述のようなプローブの製造工程を
取る場合には、ＣＶＤ，ＬＰＣＶＤ，ＰＶＤ等の高価な
成膜装置を、プローブ製造の専用装置にするほかなかっ
た。しかし、プローブ製造の専用機にした場合にも、こ
の汚染は、成膜を繰り返すうちに蓄積され、可撓体１４
ｂとなる薄膜１４の組成を一定に保つことの妨げとな
り、可撓体として一番重要なばねとしての機械的性質
を、各バッチ間で一定に保つことが出来なくなるという
致命的な問題を有していた。
【０００７】本発明は、成膜装置を汚染することなくプ
ローブを製造することのできる原子間力顕微鏡用のプロ
ーブの製造方法を提供することを目的とする。
ローブを製造することのできる原子間力顕微鏡用のプロ
ーブの製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【問題点を解決するための手段】前述の問題点を解決す
るために、本発明では、針状のチップと、前記針状チッ
プを支持する可撓体部とを有する原子間力顕微鏡用プロ
ーブの製造方法において、前記半導体単結晶基板上に、
第１の皮膜を形成し、前記基板上に開口部の面積より底
部の面積の小さい凹部を設け、該凹部の内壁を酸化する
ことにより、前記凹部の内壁に第２の皮膜を形成し、前
記凹部周辺の基板を取り除き、前記第１および第２の皮
膜で、前記針状チップと可撓体部とを構成することを特
徴とする原子間力顕微鏡用プローブの製造方法が提供さ
れる。
るために、本発明では、針状のチップと、前記針状チッ
プを支持する可撓体部とを有する原子間力顕微鏡用プロ
ーブの製造方法において、前記半導体単結晶基板上に、
第１の皮膜を形成し、前記基板上に開口部の面積より底
部の面積の小さい凹部を設け、該凹部の内壁を酸化する
ことにより、前記凹部の内壁に第２の皮膜を形成し、前
記凹部周辺の基板を取り除き、前記第１および第２の皮
膜で、前記針状チップと可撓体部とを構成することを特
徴とする原子間力顕微鏡用プローブの製造方法が提供さ
れる。
【０００９】
【作用】以下、本発明の原子間力顕微鏡用プローブの製
造方法の作用について図１を用いて説明する。
造方法の作用について図１を用いて説明する。
【００１０】本発明では、まず、半導体単結晶基板上２
１に、第１の皮膜２３を形成する。この第１の皮膜２３
の少なくとも一部は、完成時に可撓体部となるものであ
る。また、この第１の皮膜２３は、次の凹部２６を形成
する工程で、凹部２６を形成する部分以外の基板を保護
するマスクとなる。従って、第１の皮膜２３の材質に
は、可撓体となりうる材料で、かつ、つぎの工程で凹部
を形成する部分以外の基板を保護しうる材料を用いる。
第１の皮膜２３の形成方法としては、通常の薄膜形成方
法を用いることができ、例えば、熱酸化による基板表面
の酸化や、薄膜形成気相成長方法の、化学的気相成長法
（ＣＶＤ），低圧化学的気相成長法（ＬＰＣＶＤ），物
理的気相成長法（ＰＶＤ）等を用いることができる。
１に、第１の皮膜２３を形成する。この第１の皮膜２３
の少なくとも一部は、完成時に可撓体部となるものであ
る。また、この第１の皮膜２３は、次の凹部２６を形成
する工程で、凹部２６を形成する部分以外の基板を保護
するマスクとなる。従って、第１の皮膜２３の材質に
は、可撓体となりうる材料で、かつ、つぎの工程で凹部
を形成する部分以外の基板を保護しうる材料を用いる。
第１の皮膜２３の形成方法としては、通常の薄膜形成方
法を用いることができ、例えば、熱酸化による基板表面
の酸化や、薄膜形成気相成長方法の、化学的気相成長法
（ＣＶＤ），低圧化学的気相成長法（ＬＰＣＶＤ），物
理的気相成長法（ＰＶＤ）等を用いることができる。
【００１１】つぎに前記第１の皮膜２３を設けた前記基
板側に、開口部の面積より底部の面積の小さい凹部２６
を設ける。この凹部２６の形状は、プローブの針状チッ
プ部の形状となる。プローブの針状チップの先端部の曲
率半径は、小さいほど原子間力顕微鏡の分解能を向上さ
せることができるので、凹部２６の底部を錐状に形成す
るのが望ましい。また、凹部２６の形成手順として、内
部に柱状の空間を形成する第１の凹部を設け、さらに第
１の凹部の底部側に深さ方向に断面積の小さくなる、例
えば錐状の、第２の凹部を設けることもできる。このよ
うに２つの凹部を連続して設けることで、細く長い凹部
を容易に形成することができる。
板側に、開口部の面積より底部の面積の小さい凹部２６
を設ける。この凹部２６の形状は、プローブの針状チッ
プ部の形状となる。プローブの針状チップの先端部の曲
率半径は、小さいほど原子間力顕微鏡の分解能を向上さ
せることができるので、凹部２６の底部を錐状に形成す
るのが望ましい。また、凹部２６の形成手順として、内
部に柱状の空間を形成する第１の凹部を設け、さらに第
１の凹部の底部側に深さ方向に断面積の小さくなる、例
えば錐状の、第２の凹部を設けることもできる。このよ
うに２つの凹部を連続して設けることで、細く長い凹部
を容易に形成することができる。
【００１２】凹部２６の形成方法としては、乾式および
湿式エッチングやイオンミリングを用いることができ
る。まず、凹部２６の開口部となる第１の皮膜２３の部
分をエッチング等によって取り除き、この第１の皮膜２
３が取り除かれた部分から、露出した基板２１に凹部２
６を形成する（図１（ａ））。半導体単結晶基板２１
は、結晶面方位によってエッチング速度が異なるので、
この性質を利用して、錐状の凹部２６を形成することが
可能である。
湿式エッチングやイオンミリングを用いることができ
る。まず、凹部２６の開口部となる第１の皮膜２３の部
分をエッチング等によって取り除き、この第１の皮膜２
３が取り除かれた部分から、露出した基板２１に凹部２
６を形成する（図１（ａ））。半導体単結晶基板２１
は、結晶面方位によってエッチング速度が異なるので、
この性質を利用して、錐状の凹部２６を形成することが
可能である。
【００１３】さらに、凹部２６の内壁２２を酸化するこ
とにより、凹部２６の内壁表面に半導体単結晶が酸化し
た半導体酸化物膜である第２の皮膜２４を形成する（図
１（ｂ））。この第２の皮膜２４が完成時に針状チップ
部となる。凹部２６の内壁表面２２からの酸化の深さ
が、皮膜２４の厚さとなる。酸化方法としては、湿式酸
化法、乾式酸化法等を用いることができる。これら酸化
に必要な装置は、成膜装置のように高価ではなく、酸化
の深さの制御も比較的容易に行うことができる。必要で
あれば、第１の皮膜２３の形状を可撓体部の形状に整え
る工程（図１（ｃ））、プローブに必要な他の部品、例
えばプレート２５を取り付ける工程（図１（ｄ））を加
えても良い。
とにより、凹部２６の内壁表面に半導体単結晶が酸化し
た半導体酸化物膜である第２の皮膜２４を形成する（図
１（ｂ））。この第２の皮膜２４が完成時に針状チップ
部となる。凹部２６の内壁表面２２からの酸化の深さ
が、皮膜２４の厚さとなる。酸化方法としては、湿式酸
化法、乾式酸化法等を用いることができる。これら酸化
に必要な装置は、成膜装置のように高価ではなく、酸化
の深さの制御も比較的容易に行うことができる。必要で
あれば、第１の皮膜２３の形状を可撓体部の形状に整え
る工程（図１（ｃ））、プローブに必要な他の部品、例
えばプレート２５を取り付ける工程（図１（ｄ））を加
えても良い。
【００１４】そして、凹部２６周辺の基板２１をエッチ
ング等で取り除くことにより、前記第１の皮膜２３と第
２の皮膜２４から構成される針状チップと可撓体部とを
完成させる（図１（ｅ））。基板２１の湿式エッチング
で取り除く場合には、エッチング液として、基板２１を
腐食し、第１の皮膜２３および第２の皮膜２４を腐食し
ないエッチング液を選択する。
ング等で取り除くことにより、前記第１の皮膜２３と第
２の皮膜２４から構成される針状チップと可撓体部とを
完成させる（図１（ｅ））。基板２１の湿式エッチング
で取り除く場合には、エッチング液として、基板２１を
腐食し、第１の皮膜２３および第２の皮膜２４を腐食し
ないエッチング液を選択する。
【００１５】このように、本発明では凹部２６をエッチ
ング等で形成する工程の後、基板２１の表面を酸化する
工程により第２の皮膜２４を形成する。第２の皮膜２４
の形成に、従来のように成膜装置を用いないので、エッ
チング液により汚染された基板２１を成膜装置内にセッ
トすることがなく、したがって成膜装置を汚染しない。
従って、高価な成膜装置を半導体デバイス製造等の他の
製造プロセスと共有できる。また、成膜装置内を高純度
に保つことができるので、可撓体部の成膜を高純度環境
下で一定して実行でき、所望の機械特性のプローブが得
られる。
ング等で形成する工程の後、基板２１の表面を酸化する
工程により第２の皮膜２４を形成する。第２の皮膜２４
の形成に、従来のように成膜装置を用いないので、エッ
チング液により汚染された基板２１を成膜装置内にセッ
トすることがなく、したがって成膜装置を汚染しない。
従って、高価な成膜装置を半導体デバイス製造等の他の
製造プロセスと共有できる。また、成膜装置内を高純度
に保つことができるので、可撓体部の成膜を高純度環境
下で一定して実行でき、所望の機械特性のプローブが得
られる。
【００１６】
【実施例】 （実施例１）以下、本発明の一実施例について、図１を
用いて具体的に説明する。
用いて具体的に説明する。
【００１７】本実施例の製造方法により製造される原子
間力顕微鏡用プローブは、図１ｅに示すように、第２の
酸化珪素膜２４の針状チップと、針状チップを支持する
第１の酸化珪素膜２３の可撓体部と、可撓体部の一端に
取り付けられた保持用プレート２５とにより構成され
る。
間力顕微鏡用プローブは、図１ｅに示すように、第２の
酸化珪素膜２４の針状チップと、針状チップを支持する
第１の酸化珪素膜２３の可撓体部と、可撓体部の一端に
取り付けられた保持用プレート２５とにより構成され
る。
【００１８】本実施例のプローブの製造方法を以下に説
明する。まず、半導体単結晶基板２１として、厚さ２５
０μm、１００面方位のシリコン単結晶基板を用い、熱
酸化法により基板２１の表面を酸化し、第１の皮膜であ
る厚さ約１μｍの第１の酸化珪素膜２３を形成した。つ
ぎに、リソグラフィ法を用いて第１の酸化珪素膜２３の
一部を除去しパターニングした。つぎに、パターニング
した第１の酸化珪素膜２３をマスクとして、一部除去し
た部分から露出したシリコン単結晶基板２１を、ＫＯＨ
水溶液により異方性エッチングして、ピラミッド状の深
さ約４μｍの凹部であるトレンチ２６を形成した（図１
（ａ））。
明する。まず、半導体単結晶基板２１として、厚さ２５
０μm、１００面方位のシリコン単結晶基板を用い、熱
酸化法により基板２１の表面を酸化し、第１の皮膜であ
る厚さ約１μｍの第１の酸化珪素膜２３を形成した。つ
ぎに、リソグラフィ法を用いて第１の酸化珪素膜２３の
一部を除去しパターニングした。つぎに、パターニング
した第１の酸化珪素膜２３をマスクとして、一部除去し
た部分から露出したシリコン単結晶基板２１を、ＫＯＨ
水溶液により異方性エッチングして、ピラミッド状の深
さ約４μｍの凹部であるトレンチ２６を形成した（図１
（ａ））。
【００１９】このトレンチ２６は、シリコン単結晶基板
２１の結晶配列によりその形状が決まり、１００面方位
の基板を用いた場合、トレンチ２６の形状は四角錐とな
り、四角錐の互いに向き合う面のなす角は７０．５度で
ある。トレンチ２６の開口部の形状も、シリコン単結晶
の結晶配列により決定されるので、第１の酸化珪素膜２
３を一部除去する形状は、このトレンチ２６の開口部の
大きさより大きくなるように任意の形状にする。
２１の結晶配列によりその形状が決まり、１００面方位
の基板を用いた場合、トレンチ２６の形状は四角錐とな
り、四角錐の互いに向き合う面のなす角は７０．５度で
ある。トレンチ２６の開口部の形状も、シリコン単結晶
の結晶配列により決定されるので、第１の酸化珪素膜２
３を一部除去する形状は、このトレンチ２６の開口部の
大きさより大きくなるように任意の形状にする。
【００２０】つぎに、基板２１を電気炉により、１００
０℃で、１５分から９０分間水蒸気と酸素の混合雰囲気
で加熱し、トレンチ２６の内壁表面２２を酸化し、第２
の皮膜である酸化珪素膜２４を形成した（図１
（ｂ））。酸化珪素膜２４の厚さは、酸化の加熱時間に
より制御した。
０℃で、１５分から９０分間水蒸気と酸素の混合雰囲気
で加熱し、トレンチ２６の内壁表面２２を酸化し、第２
の皮膜である酸化珪素膜２４を形成した（図１
（ｂ））。酸化珪素膜２４の厚さは、酸化の加熱時間に
より制御した。
【００２１】つぎに、第１の酸化珪素膜２３をリソグラ
フィ法により可撓体部の形状に、パターニングを施した
（図１（ｃ））。さらに、第１の酸化珪素膜２３の端部
に保持部材となるプレート２５を陽極接合した（図１
（ｄ））。
フィ法により可撓体部の形状に、パターニングを施した
（図１（ｃ））。さらに、第１の酸化珪素膜２３の端部
に保持部材となるプレート２５を陽極接合した（図１
（ｄ））。
【００２２】最後に、基板２１をＫＯＨ水溶液に浸積し
て、シリコン基板２１を除去し、第１の酸化珪素膜２３
と第２の酸化珪素膜２４をそれぞれ、可撓体部と針状チ
ップとして備えた原子間力顕微鏡用プローブを完成させ
た。
て、シリコン基板２１を除去し、第１の酸化珪素膜２３
と第２の酸化珪素膜２４をそれぞれ、可撓体部と針状チ
ップとして備えた原子間力顕微鏡用プローブを完成させ
た。
【００２３】上述の実施例１の原子間力顕微鏡用プロー
ブの製造方法では、高価な成膜装置を用いずにプローブ
を製造することができるので、高価な成膜装置を汚染す
るという問題が生じることがない。また、熱酸化法で
は、残留するＫＯＨ等の影響を受けることなく一定な酸
化膜を形成することができるので、可撓体部の機械的性
能が一定なすぐれたプローブを安価に製造することがで
きる。
ブの製造方法では、高価な成膜装置を用いずにプローブ
を製造することができるので、高価な成膜装置を汚染す
るという問題が生じることがない。また、熱酸化法で
は、残留するＫＯＨ等の影響を受けることなく一定な酸
化膜を形成することができるので、可撓体部の機械的性
能が一定なすぐれたプローブを安価に製造することがで
きる。
【００２４】（実施例２）本発明の別の実施例を図２を
用いて説明する。
用いて説明する。
【００２５】本実施例の製造方法により製造される原子
間力顕微鏡用プローブは、図２ｅに示すように、酸化珪
素膜３４の針状チップと、針状チップを支持する窒化珪
素膜３３の可撓体部と、可撓部の一端に取り付けられた
保持用プレート２５とにより構成される。
間力顕微鏡用プローブは、図２ｅに示すように、酸化珪
素膜３４の針状チップと、針状チップを支持する窒化珪
素膜３３の可撓体部と、可撓部の一端に取り付けられた
保持用プレート２５とにより構成される。
【００２６】本実施例のプローブの製造方法を以下に説
明する。まず、半導体単結晶基板２１として厚さ３８０
μm、１００面方位のシリコン単結晶基板３１を用い、
基板３１上に、第１の皮膜として厚さ約８００nmの窒化
珪素膜３３を低圧化学気相成長法（ＬＰＣＶＤ）により
形成した。つぎに、リソグラフィ法を用い部分的に窒化
珪素膜３３を除去しパターニングした。つぎに、パター
ニングした窒化珪素膜３３をマスクとして、Ｃｌ2とＳ
ｉＣｌ4の混合ガスを用いた乾式エッチング法により深
さ約１０μｍの内部に円柱状空間を形成する第１のトレ
ンチ３６ａを形成した。さらに、第１のトレンチ３６ａ
の底部を、引き続いて、ＫＯＨ水溶液により深さ約４μ
ｍ異方性エッチングし、ピラミッド状のトレンチ３６ｂ
を形成し、第１のトレンチ３６ａおよび第２のトレンチ
３６ｂからなる、深さ１４μｍのトレンチ３６を形成し
た（図２（ａ））。
明する。まず、半導体単結晶基板２１として厚さ３８０
μm、１００面方位のシリコン単結晶基板３１を用い、
基板３１上に、第１の皮膜として厚さ約８００nmの窒化
珪素膜３３を低圧化学気相成長法（ＬＰＣＶＤ）により
形成した。つぎに、リソグラフィ法を用い部分的に窒化
珪素膜３３を除去しパターニングした。つぎに、パター
ニングした窒化珪素膜３３をマスクとして、Ｃｌ2とＳ
ｉＣｌ4の混合ガスを用いた乾式エッチング法により深
さ約１０μｍの内部に円柱状空間を形成する第１のトレ
ンチ３６ａを形成した。さらに、第１のトレンチ３６ａ
の底部を、引き続いて、ＫＯＨ水溶液により深さ約４μ
ｍ異方性エッチングし、ピラミッド状のトレンチ３６ｂ
を形成し、第１のトレンチ３６ａおよび第２のトレンチ
３６ｂからなる、深さ１４μｍのトレンチ３６を形成し
た（図２（ａ））。
【００２７】つぎに、この基板３１を、水蒸気と酸素の
混合雰囲気中で加熱し、トレンチ３６の内壁に第２の皮
膜である、厚さが３００ｎｍの酸化膜３４を形成した
（図２（ｂ））。さらに窒化珪素膜を可撓体部の形状に
パターニングし（図２ｃ）、プレート２５を陽極接合し
（図２（ｄ））、基板３１をエッチングにより取り除い
て（図２（ｅ））、酸化珪素膜３４を針状チップとし、
窒化珪素膜３３を可撓体部とするプローブを完成させ
た。これらの工程は、実施例１と同様であるので詳細な
説明を省略する。
混合雰囲気中で加熱し、トレンチ３６の内壁に第２の皮
膜である、厚さが３００ｎｍの酸化膜３４を形成した
（図２（ｂ））。さらに窒化珪素膜を可撓体部の形状に
パターニングし（図２ｃ）、プレート２５を陽極接合し
（図２（ｄ））、基板３１をエッチングにより取り除い
て（図２（ｅ））、酸化珪素膜３４を針状チップとし、
窒化珪素膜３３を可撓体部とするプローブを完成させ
た。これらの工程は、実施例１と同様であるので詳細な
説明を省略する。
【００２８】このようにして得た原子間力顕微鏡用プロ
ーブは、シリコン単結晶の結晶配列により決まる四角錐
のトレンチ３６ｂに、円筒形状のトレンチ３６ａを加え
て、深いトレンチ３６を用いて形成したので、針状チッ
プの長さが長い。このように長い針状チップ１３６ｃを
有するプローブは、表面の凹凸が大きい試料を観察する
ことができる。針状チップの長さは、円筒形状のトレン
チ３６ａの深さにより任意に調節することができる。
ーブは、シリコン単結晶の結晶配列により決まる四角錐
のトレンチ３６ｂに、円筒形状のトレンチ３６ａを加え
て、深いトレンチ３６を用いて形成したので、針状チッ
プの長さが長い。このように長い針状チップ１３６ｃを
有するプローブは、表面の凹凸が大きい試料を観察する
ことができる。針状チップの長さは、円筒形状のトレン
チ３６ａの深さにより任意に調節することができる。
【００２９】上述の実施例２の原子間力顕微鏡用プロー
ブでは、第１の皮膜３３を成膜装置（ＬＰＣＶＤ）によ
り形成した後、ＫＯＨ液でトレンチ３６を形成した後、
第２の皮膜を形成するのに、成膜装置に戻すことなく酸
化法により形成する。従って、成膜装置を基板３１に残
留したＫＯＨで汚染することがないので、成膜装置を半
導体デバイス等の他の製造プロセスと共用することがで
き、製造コストを下げることができる。さらに、成膜装
置にＫＯＨが蓄積することがないので、高純度の環境下
で、高純度の第１の皮膜を成膜することができ、可撓体
部の機械的性能が一定なすぐれたプローブが得られる。
ブでは、第１の皮膜３３を成膜装置（ＬＰＣＶＤ）によ
り形成した後、ＫＯＨ液でトレンチ３６を形成した後、
第２の皮膜を形成するのに、成膜装置に戻すことなく酸
化法により形成する。従って、成膜装置を基板３１に残
留したＫＯＨで汚染することがないので、成膜装置を半
導体デバイス等の他の製造プロセスと共用することがで
き、製造コストを下げることができる。さらに、成膜装
置にＫＯＨが蓄積することがないので、高純度の環境下
で、高純度の第１の皮膜を成膜することができ、可撓体
部の機械的性能が一定なすぐれたプローブが得られる。
【００３０】（実施例３）また、図３のように第１の皮
膜を酸化珪素膜４２および窒化珪素膜４１の２重構造に
することもできる。酸化珪素膜４２は実施例１と同じよ
うに熱酸化法で形成し、続けて窒化珪素膜４１をＬＰＣ
ＶＤ法で実施例２と同じように形成する。他の部分は実
施例１と同じであるので説明を省略する。
膜を酸化珪素膜４２および窒化珪素膜４１の２重構造に
することもできる。酸化珪素膜４２は実施例１と同じよ
うに熱酸化法で形成し、続けて窒化珪素膜４１をＬＰＣ
ＶＤ法で実施例２と同じように形成する。他の部分は実
施例１と同じであるので説明を省略する。
【００３１】このように、第１の皮膜を酸化珪素膜４２
と窒化珪素膜４１の２重構造にすることにより、針状チ
ップ部の酸化珪素膜２４は、可撓体部の酸化珪素膜４２
と接触する。したがって、実施例２の酸化珪素膜３４の
針状チップと窒化珪素膜３３の可撓体部が接触するプロ
ーブの場合より、針状チップと可撓体部の接続部の強度
を高めることができる。可撓体部の酸化珪素膜４２と窒
化珪素膜４１は大面積で接触するので、強度が高められ
る。
と窒化珪素膜４１の２重構造にすることにより、針状チ
ップ部の酸化珪素膜２４は、可撓体部の酸化珪素膜４２
と接触する。したがって、実施例２の酸化珪素膜３４の
針状チップと窒化珪素膜３３の可撓体部が接触するプロ
ーブの場合より、針状チップと可撓体部の接続部の強度
を高めることができる。可撓体部の酸化珪素膜４２と窒
化珪素膜４１は大面積で接触するので、強度が高められ
る。
【００３２】
【発明の効果】以上のように本発明は、凹部すなわちト
レンチを形成した後、熱酸化法で、針状チップとなる第
２の皮膜を形成することにより、高価な成膜装置を汚染
することなく原子間力顕微鏡用プローブを製造するがで
きる。また、成膜装置が汚染されないので、可撓体部と
なる第１の皮膜を高純度に形成でき、可撓体部の機械的
性質を一定に保つことができる。
レンチを形成した後、熱酸化法で、針状チップとなる第
２の皮膜を形成することにより、高価な成膜装置を汚染
することなく原子間力顕微鏡用プローブを製造するがで
きる。また、成膜装置が汚染されないので、可撓体部と
なる第１の皮膜を高純度に形成でき、可撓体部の機械的
性質を一定に保つことができる。
【図１】本発明の一実施例の製造手順を示す断面図。
【図２】本発明の別の実施例の製造手順を示す断面図。
【図３】本発明のさらに別の実施例により作製したプロ
ーブの断面図。
ーブの断面図。
【図４】従来技術の製造手順を示す断面図。
１１、２１、３１…シリコン単結晶基板、１２、２６、
３６…トレンチ、１３…保護膜、２２、３２…トレンチ
内壁表面、２３…第１の酸化珪素膜、２４…第２の酸化
珪素膜、２５…保持用プレート、３３、４１…窒化珪素
膜、３４、４２…酸化珪素膜。
３６…トレンチ、１３…保護膜、２２、３２…トレンチ
内壁表面、２３…第１の酸化珪素膜、２４…第２の酸化
珪素膜、２５…保持用プレート、３３、４１…窒化珪素
膜、３４、４２…酸化珪素膜。
フロントページの続き (72)発明者 松原 隆 東京都品川区西大井１丁目６番３号 株 式会社 ニコン 大井製作所内 (56)参考文献 特開 平３−135702（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−218998（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23F 1/00 G01B 21/30 H01J 37/28
Claims (6)
- 【請求項１】針状のチップと、前記針状チップを支持す
る可撓体部とを有する原子間力顕微鏡用プローブの製造
方法において、 前記半導体単結晶基板上に、第１の皮膜を形成し、 前記基板上に開口部の面積より底部の面積の小さい凹部
を設け、 該凹部の内壁を酸化することにより、前記凹部の内壁に
第２の皮膜を形成し、 前記凹部周辺の基板を取り除き、 前記第１および第２の皮膜で、前記針状チップと可撓体
部とを構成することを特徴とする原子間力顕微鏡用プロ
ーブの製造方法。 - 【請求項２】請求項１において、前記凹部として、前記
半導体単結晶基板上に、内部に柱状の空間を形成する第
１の凹部を設け、さらに前記第１の凹部の底部側に深さ
方向に断面積の小さくなる第２の凹部を設けることを特
徴とする原子間力顕微鏡用プローブの製造方法。 - 【請求項３】請求項１または２において、前記半導体単
結晶基板としてシリコン単結晶基板を用いることを特徴
とする原子間力顕微鏡用プローブの製造方法。 - 【請求項４】請求項１または２において、前記凹部をエ
ッチング方法で形成することを特徴とする原子間力顕微
鏡プローブの製造方法。 - 【請求項５】請求項３において、前記凹部の少なくとも
底部近傍は四角錐形状であることを特徴とする原子間力
顕微鏡のプローブの製造方法。 - 【請求項６】針状のチップと、前記針状チップを支持す
る可撓体部とを有する原子間力顕微鏡用プローブにおい
て、 前記針状チップは酸化珪素を主体として構成され、前記
可撓体部は窒化珪素を主体として構成されることを特徴
とする原子間力顕微鏡用プローブ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04019210A JP3106654B2 (ja) | 1992-02-04 | 1992-02-04 | 原子間力顕微鏡用プローブの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04019210A JP3106654B2 (ja) | 1992-02-04 | 1992-02-04 | 原子間力顕微鏡用プローブの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05214564A JPH05214564A (ja) | 1993-08-24 |
| JP3106654B2 true JP3106654B2 (ja) | 2000-11-06 |
Family
ID=11993009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04019210A Expired - Fee Related JP3106654B2 (ja) | 1992-02-04 | 1992-02-04 | 原子間力顕微鏡用プローブの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3106654B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102509589B1 (ko) * | 2021-08-18 | 2023-03-10 | 염선자 | 침구용 패드 커버 |
-
1992
- 1992-02-04 JP JP04019210A patent/JP3106654B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102509589B1 (ko) * | 2021-08-18 | 2023-03-10 | 염선자 | 침구용 패드 커버 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05214564A (ja) | 1993-08-24 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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