JP4614280B2 - Measuring probe and measuring probe manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、計測プローブ及び計測プローブの製造方法に関する。   The present invention relates to a measurement probe and a method for manufacturing the measurement probe.

半導体等の表面における極微細領域の特性を計測するために使用される走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）等における計測プローブには、カンチレバーの自由端となる先端に、試料との間に物理的相互作用を起こさせるための探針が形成されている。   A measurement probe in a scanning probe microscope (SPM) or the like used for measuring the characteristics of a very fine region on the surface of a semiconductor or the like has a physical interaction between a sample and a tip at a free end of a cantilever. A probe is formed to cause the problem.

一般的にこのようなカンチレバー及び探針は、シリコン基板の表面を加工して形成される。この際、カンチレバーの面内方向に対して探針を垂直方向に立設させるもの（例えば、特許文献１，２参照。）がある一方、立設された探針の製造の困難さや、形成後の後工程における探針の保護の必要性に伴う制約等を避けるために、カンチレバーの自由端を先鋭化させてそのまま探針とするもの（例えば、特許文献３参照。）も提案されている。   Generally, such cantilevers and probes are formed by processing the surface of a silicon substrate. At this time, there is a device in which the probe is erected in a vertical direction with respect to the in-plane direction of the cantilever (for example, see Patent Documents 1 and 2). In order to avoid restrictions and the like associated with the necessity of protecting the probe in the subsequent process, there has also been proposed a technique in which the free end of the cantilever is sharpened and used as it is (see Patent Document 3, for example).

特許文献１，２の場合では、シリコン基板に対して、異方性ウェットエッチングや、反応性イオンエッチングによる等方性ドライエッチングによってシリコン層をエッチングして垂直方向に立設した探針を製造している。
特開平４−２３１８１１号公報 特許第３６００４３３号公報 特開２０００−２６６６５９号公報 In the case of Patent Documents 1 and 2, a silicon layer is vertically etched by etching a silicon layer by anisotropic wet etching or isotropic dry etching by reactive ion etching. ing.
JP-A-4-231181 Japanese Patent No. 3600433 JP 2000-266659 A

しかしながら、上記特許文献３に記載の場合では、カンチレバーの軸線が直線状となっているので、計測プローブによる計測方法によっては、探針が試料となす角度に制約が生じてしまい、十分な物理的相互作用を起こさせられない場合がある。また、特許文献１，２に記載の場合では、探針の高さを、例えば、３０μｍから１００μｍまでの範囲にするためには、異方性ウェットエッチングや反応性ドライエッチングによるエッチングをかなり深く行う必要がある。この際、反応性ドライエッチングでは、エッチングスピードが遅く、プロセス時間が長大になる。これを回避するために高額な高速エッチング装置を導入せざるを得ず、結果的に製造コストが上昇する。さらに、エッチングする際に基板から除去する部分が多く、量産時のプロセス負荷や環境負荷が大きい。また、探針の上述した高さを保持したまま後工程を行うのは、プロセス上の難易度が大きい。   However, in the case of the above-mentioned patent document 3, since the axis of the cantilever is linear, depending on the measurement method using the measurement probe, the angle between the probe and the sample is restricted, and sufficient physical properties are obtained. There is a case where the interaction cannot be caused. In the cases described in Patent Documents 1 and 2, in order to set the probe height to a range from 30 μm to 100 μm, for example, etching by anisotropic wet etching or reactive dry etching is performed considerably deeply. There is a need. At this time, in the reactive dry etching, the etching speed is slow and the process time is long. In order to avoid this, an expensive high-speed etching apparatus must be introduced, resulting in an increase in manufacturing cost. Furthermore, there are many parts to be removed from the substrate when etching, and the process load and the environmental load during mass production are large. Further, it is difficult to process the post-process while maintaining the above-described height of the probe.

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、カンチレバーに対して垂直方向に高い探針を備える計測プローブ及びこのような探針を容易に形成することができる計測プローブの製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a measurement probe having a probe that is high in a direction perpendicular to the cantilever and a method of manufacturing a measurement probe that can easily form such a probe. The purpose is to do.

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る計測プローブは、ポリマー層を有するカンチレバーを備え、該カンチレバーが先鋭に形成され、前記カンチレバーの固定端と自由端との間に曲げ部が配されて、前記自由端側が前記固定端側の面内方向に対して垂直方向に曲げられており、前記曲げ部が、前記カンチレバーの剛性を低減する切込み部と、該切込み部における前記カンチレバーの剛性を維持する支持部とを備え、前記切込み部が、前記固定端側の櫛歯端面と、前記自由端側の櫛歯端面とが互いに噛合された櫛歯構造となっていることを特徴とする。 The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
A measurement probe according to the present invention includes a cantilever having a polymer layer , the cantilever is formed sharply, a bending portion is disposed between a fixed end and a free end of the cantilever, and the free end side is the fixed end. Bend in a direction perpendicular to the in-plane direction on the side, and the bent portion includes a cut portion for reducing the rigidity of the cantilever, and a support portion for maintaining the rigidity of the cantilever in the cut portion, The cut portion has a comb-tooth structure in which the comb-tooth end surface on the fixed end side and the comb-tooth end surface on the free end side are meshed with each other .

また、本発明に係る計測プローブの製造方法は、カンチレバーの自由端を先鋭化する工程と、前記自由端側を前記カンチレバーの固定端側の面内方向に対して垂直方向に曲げて前記自由端を探針とする工程とを備え、前記自由端を探針とする工程が、前記カンチレバーに、前記固定端側の櫛歯端面と、前記自由端側の櫛歯端面とが互いに噛合されてなる櫛歯構造の切込み部と、該切込み部における前記カンチレバーの剛性を維持する支持部とを形成することを特徴とする。 The measuring probe manufacturing method according to the present invention includes a step of sharpening a free end of the cantilever, and bending the free end side in a direction perpendicular to an in-plane direction on the fixed end side of the cantilever. And the step of using the free end as a probe is formed by engaging the cantilever with the comb end surface on the fixed end side and the comb end surface on the free end side. It is characterized in that a notch portion having a comb-tooth structure and a support portion for maintaining the rigidity of the cantilever in the notch portion are formed .

この発明は、カンチレバーがポリマー層を有しているので、カンチレバーの先鋭な自由端側を固定端側に対して曲げることができ、自由端側をカンチレバーに立設された探針として使用することができる。 The present invention, since the cantilever has a polymer layer, it is possible to bend the sharp free end of the cantilever relative to the fixed end, it is used as a probe which is erected a free end in a cantilever Can do.

この発明は、切込み部において自由端側と固定端側とを折り曲げることができ、より容易に自由端側を固定端側に対して所望の角度に屈曲させることができる。また、屈曲後のカンチレバーの屈曲状態を支持部によって維持することができる。   According to the present invention, the free end side and the fixed end side can be bent at the cut portion, and the free end side can be more easily bent at a desired angle with respect to the fixed end side. Further, the bent state of the cantilever after bending can be maintained by the support portion.

また、本発明に係る計測プローブは、請求項１に記載の計測プローブであって、前記カンチレバーの歪みを検知する検知手段が前記カンチレバーに配されていることを特徴とする。 The measurement probe according to the present invention is the measurement probe according to claim 1 , wherein a detection means for detecting distortion of the cantilever is arranged on the cantilever.

また、本発明に係る計測プローブの製造方法は、請求項３に記載の計測プローブの製造方法であって、前記カンチレバーの歪みを検知する検知手段を前記カンチレバーに配する工程を備えていることを特徴とする。 The measuring probe manufacturing method according to the present invention is the measuring probe manufacturing method according to claim 3 , further comprising a step of arranging a detecting means for detecting distortion of the cantilever on the cantilever. Features.

この発明は、カンチレバーの歪みを検知手段によって自己検知することができ、レーザを使用しなくてもカンチレバーの撓み量を把握することができる。   According to the present invention, distortion of the cantilever can be detected by the detection means, and the amount of bending of the cantilever can be grasped without using a laser.

本発明によれば、曲げ部の位置及び曲げ角度を調整することにより、カンチレバーに対して垂直方向に任意の高さの高い探針を備えることができる。   According to the present invention, it is possible to provide a probe having an arbitrarily high height in the direction perpendicular to the cantilever by adjusting the position and bending angle of the bending portion.

本発明に係る第１の実施形態について、図１から図５を参照して説明する。
本実施形態に係る計測プローブ１は、図１に示すように、導電性ポリマーを含むカンチレバー２と、カンチレバー２の固定端２ａが接続されてカンチレバー２を片持ち支持する基部３とを備えている。カンチレバー２は、固定端２ａが基部３に接続される一方、自由端２ｂがカンチレバー２の軸線方向及び面内方向に対して垂直方向のそれぞれに対して先鋭に形成されている。カンチレバー２の固定端２ａと自由端２ｂとの間には湾曲部（曲げ部）２Ａが配されており、固定端２ａ側の面内方向に対して自由端２ｂ側が垂直方向に曲げられて探針５となっている。 A first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the measurement probe 1 according to the present embodiment includes a cantilever 2 containing a conductive polymer, and a base 3 that cantilever-supports the cantilever 2 to which a fixed end 2 a of the cantilever 2 is connected. . In the cantilever 2, the fixed end 2 a is connected to the base 3, while the free end 2 b is formed to be sharp with respect to the axial direction and the in-plane direction of the cantilever 2. A curved portion (bending portion) 2A is disposed between the fixed end 2a and the free end 2b of the cantilever 2, and the free end 2b side is bent in a direction perpendicular to the in-plane direction on the fixed end 2a side. Needle 5

この計測プローブ１の製造方法について図２を用いて説明する。
本実施形態に係る計測プローブ１の製造方法は、カンチレバー２の自由端２ｂを先鋭化する工程（Ｓ１１）と、自由端２ｂ側をカンチレバー２の固定端２ａ側の面内方向に対して垂直方向に湾曲させて自由端２ｂを探針５とする工程（Ｓ１２）とを備えている。 A method for manufacturing the measurement probe 1 will be described with reference to FIG.
In the method of manufacturing the measurement probe 1 according to the present embodiment, the step (S11) of sharpening the free end 2b of the cantilever 2 and the direction in which the free end 2b side is perpendicular to the in-plane direction on the fixed end 2a side of the cantilever 2 And a step (S12) in which the free end 2b is used as the probe 5 by being bent in a straight line.

まず、カンチレバー２の自由端２ｂを先鋭化する工程（Ｓ１１）について説明する。
図３（ａ）に示すように、絶縁性を有する内部酸化層６を持ついわゆるＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板７の表面７ａにフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィによってパターニングを施して、図３（ｂ）に示すようなカンチレバーエッチング用マスク８を形成する。この際使用されるＳＯＩ基板７は、Ｓｉからなる支持層１０に内部酸化層６としてＳｉＯ２が積層され、さらに活性層として導電性のポリマー層１１が積層されて表面となっている。 First, the step (S11) of sharpening the free end 2b of the cantilever 2 will be described.
As shown in FIG. 3A, a photoresist is applied to a surface 7a of a so-called SOI (Silicon on Insulator) substrate 7 having an insulating internal oxide layer 6, and patterning is performed by photolithography. A cantilever etching mask 8 as shown in b) is formed. The SOI substrate 7 used at this time has a surface in which SiO 2 is laminated as an internal oxide layer 6 on a support layer 10 made of Si, and a conductive polymer layer 11 is laminated as an active layer.

次に、カンチレバーエッチング用マスク８をＳＯＩ基板７の表面に配置する。そして、図示しないリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ：reactive on Etching）装置を用いてエッチングを行い、図３（ｃ）に示すように、ポリマー層１１からカンチレバー２となる部分を形成する。引き続き、図４（ａ）に示すように、カンチレバーエッチング用マスク８から露出したカンチレバー２の自由端２ｂとなる部分のポリマー層１１をエッチングする。この際、マイクロローディング効果により、図４（ｂ）に示すように、自由端２ｂが面内方向のみならず、図４（ｃ）に示すように、深さ方向にもエッチングされてテーパ状に先鋭化される。   Next, a cantilever etching mask 8 is disposed on the surface of the SOI substrate 7. Then, etching is performed using a reactive ion etching (RIE) apparatus (not shown), and a portion that becomes the cantilever 2 is formed from the polymer layer 11 as shown in FIG. Subsequently, as shown in FIG. 4A, the polymer layer 11 in the portion that becomes the free end 2b of the cantilever 2 exposed from the cantilever etching mask 8 is etched. At this time, due to the microloading effect, the free end 2b is etched not only in the in-plane direction but also in the depth direction as shown in FIG. Sharpened.

エッチング後、カンチレバーエッチング用マスク８を除去して、ＳｉＯ基板７の裏面７ｂ側をパターニングすることによって裏面７ｂ側から支持層１０をエッチングして基部３を形成し、さらに、内部酸化層６をエッチングして、カンチレバー２を片持ち状態とする。   After the etching, the cantilever etching mask 8 is removed, and the back surface 7b side of the SiO substrate 7 is patterned to etch the support layer 10 from the back surface 7b side to form the base 3, and further etch the internal oxide layer 6 Then, the cantilever 2 is brought into a cantilever state.

続いて、自由端２ｂ側をカンチレバー２の固定端２ａ側に対して垂直方向に湾曲させて自由端２ｂを探針５とする工程（Ｓ１２）に移行する。
ここでは、カンチレバー２の自由端２ｂ側を自重により湾曲させる。 Subsequently, the process proceeds to a step (S12) in which the free end 2b side is bent in a direction perpendicular to the fixed end 2a side of the cantilever 2 and the free end 2b is used as the probe 5.
Here, the free end 2b side of the cantilever 2 is bent by its own weight.

即ち、図５（ａ）に示すように、得られたカンチレバー２の上下方向を変えてポリマー層１１が下層側となるように配置する。この状態で自由端２ｂ側の下方からの支持を取り外して所定の時間だけ放置する。これによって、図５（ｂ）に示すように、カンチレバー２の自由端２ｂ側がその自重によって下方に向って湾曲する。
こうして図１に示すように、自由端２ｂが探針５となったカンチレバー２及び計測プローブ１が得られる。 That is, as shown to Fig.5 (a), it arrange | positions so that the up-down direction of the obtained cantilever 2 may be changed and the polymer layer 11 may become a lower layer side. In this state, the support from the lower side on the free end 2b side is removed and left for a predetermined time. Accordingly, as shown in FIG. 5B, the free end 2b side of the cantilever 2 is bent downward by its own weight.
Thus, as shown in FIG. 1, the cantilever 2 and the measurement probe 1 having the free end 2b as the probe 5 are obtained.

この計測プローブ１及びその製造方法によれば、導電性ポリマー層１１を含むカンチレバー２の先鋭な自由端２ｂを曲げることによって、自由端２ｂをカンチレバー２に立設された探針５として使用することができる。従って、エッチングによらなくても湾曲部２Ａの位置及び湾曲部２Ａにおける湾曲角度を調整することにより、カンチレバー２の固定端２ａ側の面内方向に対して任意の高さで垂直方向に高い探針５を備えることができる。   According to the measurement probe 1 and the manufacturing method thereof, the free end 2b is used as the probe 5 standing on the cantilever 2 by bending the sharp free end 2b of the cantilever 2 including the conductive polymer layer 11. Can do. Therefore, by adjusting the position of the bending portion 2A and the bending angle at the bending portion 2A without using etching, the height of the cantilever 2 can be increased to a vertical height at an arbitrary height with respect to the in-plane direction on the fixed end 2a side. A needle 5 can be provided.

次に、本発明の第２の実施形態について図６を参照して説明する。
なお、上述した第１の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第２の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、第１の実施形態と同様の計測プローブの製造方法において、カンチレバー２の自由端２ｂ側を固定端２ａ側の面内方向に対して垂直方向に湾曲させて自由端２ｂを探針５とする工程（Ｓ２２）が、カンチレバー２の自由端２ｂ側を加熱して湾曲させるとした点である。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to 1st Embodiment mentioned above, and description is abbreviate | omitted.
The difference between the second embodiment and the first embodiment is that, in the manufacturing method of the measurement probe similar to the first embodiment, the free end 2b side of the cantilever 2 is set in the in-plane direction on the fixed end 2a side. The step (S22) of making the free end 2b to be the probe 5 by bending it in the vertical direction is that the free end 2b side of the cantilever 2 is heated and bent.

この計測プローブの製造方法は、まず、第１の実施形態と同様に、カンチレバー２の自由端２ｂを先鋭化する工程（Ｓ１１）を行う。
続いて、自由端２ｂを探針５とする工程（Ｓ２２）として、カンチレバー２の自由端２ｂ側を加熱して湾曲させる。 In the measurement probe manufacturing method, first, the step (S11) of sharpening the free end 2b of the cantilever 2 is performed as in the first embodiment.
Subsequently, as the step of using the free end 2b as the probe 5 (S22), the free end 2b side of the cantilever 2 is heated and curved.

即ち、自由端２ｂを先鋭化した後、第１の実施形態と同様に得られたカンチレバー２を配置する。この状態で自由端２ｂから所定の距離だけ固定端２ａ側に離間した湾曲部２Ａとなる部位を中心に所定の温度で加熱する。
この加熱によって加熱部分が軟化するため、加熱部分よりも自由端２ｂ側が自重により第１の実施形態の場合よりも早い段階で湾曲して湾曲部２Ａを形成する。こうして、第１の実施形態と同様に、図１に示すような自由端２ｂが探針５となったカンチレバー２が得られる。 That is, after sharpening the free end 2b, the cantilever 2 obtained in the same manner as in the first embodiment is disposed. In this state, heating is performed at a predetermined temperature centering on a portion that becomes the curved portion 2A separated from the free end 2b by a predetermined distance toward the fixed end 2a.
Since the heated portion is softened by this heating, the free end 2b side is bent by its own weight from the heated portion at an earlier stage than in the case of the first embodiment to form the curved portion 2A. Thus, as in the first embodiment, the cantilever 2 having the free end 2b as the probe 5 as shown in FIG.

この計測プローブ及びその製造方法によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。特に、加熱することによって、計測プローブの製造時間を短縮することができ、製造コストを下げることができる。   According to this measurement probe and its manufacturing method, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. In particular, by heating, the manufacturing time of the measurement probe can be shortened, and the manufacturing cost can be reduced.

次に、本発明の第３の実施形態について図７から図９を参照して説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第３の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る計測プローブ２０のカンチレバー２の湾曲部２Ａに、図７に示すように、カンチレバー２が有する導電性ポリマーよりも大きい膜応力を有する薄膜２１が配されているとした点である。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to other embodiment mentioned above, and description is abbreviate | omitted.
The difference between the third embodiment and the first embodiment is that the curved portion 2A of the cantilever 2 of the measurement probe 20 according to the present embodiment has a more curved structure than the conductive polymer of the cantilever 2 as shown in FIG. The thin film 21 having a large film stress is arranged.

この薄膜２１は、例えば、チタン（Ｔｉ）薄膜からなり、導電性ポリマーよりも大きい膜応力を有する。湾曲部２Ａは、薄膜２１の残留応力によって、カンチレバー２の固定端２ａに対して薄膜２１が成膜されている方向に自由端２ｂ側を曲げて湾曲部２Ａを形成し、かつ、湾曲部２Ａの湾曲状態を維持固定している。   The thin film 21 is made of, for example, a titanium (Ti) thin film and has a film stress larger than that of the conductive polymer. The bending portion 2A forms the bending portion 2A by bending the free end 2b side in the direction in which the thin film 21 is formed with respect to the fixed end 2a of the cantilever 2 due to the residual stress of the thin film 21, and the bending portion 2A The curved state is maintained and fixed.

次に、本実施形態に係る計測プローブ２０の製造方法について説明する。
本実施形態では、図８に示すように、第１の実施形態と同様のカンチレバー２の自由端２ｂを先鋭化する工程（Ｓ１１）と、カンチレバー２の自由端２ｂ側を固定端２ａ側の面内方向に対して垂直方向に湾曲させて自由端２ｂを探針５とする工程（Ｓ３２）とを備えている。自由端２ｂを探針５とする工程（Ｓ３２）では、カンチレバー２の自由端２ｂと固定端２ａとの間に、カンチレバー２よりも大きい膜応力を有する薄膜２１を形成する。 Next, a method for manufacturing the measurement probe 20 according to the present embodiment will be described.
In this embodiment, as shown in FIG. 8, the step (S11) of sharpening the free end 2b of the cantilever 2 similar to the first embodiment, and the free end 2b side of the cantilever 2 on the surface on the fixed end 2a side A step (S32) of making the free end 2b the probe 5 by bending in a direction perpendicular to the inward direction. In the step of using the free end 2b as the probe 5 (S32), a thin film 21 having a larger film stress than the cantilever 2 is formed between the free end 2b of the cantilever 2 and the fixed end 2a.

即ち、まず、第１の実施形態と同様に、カンチレバー２の自由端２ｂを先鋭化する工程（Ｓ１１）を行って、図９（ａ）に示す状態とする。
続いて、自由端２ｂを探針５とする工程（Ｓ３２）として、図９（ｂ）に示すように、カンチレバー２の自由端２ｂと固定端２ａとの間に、カンチレバー２よりも大きい膜応力を有する薄膜２１を成膜する。このとき、成膜後の薄膜２１の残留応力が大きいので、図９（ｃ）に示すように、薄膜２１が成膜されている方向にカンチレバー２の自由端２ｂ側が湾曲する。薄膜２１は成膜後に安定しているので、湾曲状態が維持され、図７に示すように、カンチレバー２を有する計測プローブ２０が得られる。 That is, first, similarly to the first embodiment, the step (S11) of sharpening the free end 2b of the cantilever 2 is performed to obtain the state shown in FIG.
Subsequently, as a step (S32) of using the free end 2b as the probe 5, as shown in FIG. 9B, a film stress larger than that of the cantilever 2 between the free end 2b of the cantilever 2 and the fixed end 2a. A thin film 21 having a film is formed. At this time, since the residual stress of the thin film 21 after film formation is large, as shown in FIG. 9C, the free end 2b side of the cantilever 2 is curved in the direction in which the thin film 21 is formed. Since the thin film 21 is stable after the film formation, the curved state is maintained, and the measurement probe 20 having the cantilever 2 is obtained as shown in FIG.

この計測プローブ２０及びその製造方法によれば、薄膜２１が有する残留応力によって湾曲部２Ａを形成させることができるとともに、湾曲部２Ａにおける曲げ角度を保持固定することができ、自由端２ｂを探針５とすることができる。   According to the measurement probe 20 and the manufacturing method thereof, the curved portion 2A can be formed by the residual stress of the thin film 21, the bending angle at the curved portion 2A can be held and fixed, and the free end 2b is probed. 5 can be set.

次に、本発明の第４の実施形態について図１０を参照して説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第４の実施形態と第３の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る計測プローブのカンチレバーに配された薄膜が圧電体であるとした点である。この圧電体は、図示しない電気配線を介して図示しない電源と接続されている。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to other embodiment mentioned above, and description is abbreviate | omitted.
The difference between the fourth embodiment and the third embodiment is that the thin film disposed on the cantilever of the measurement probe according to the present embodiment is a piezoelectric body. This piezoelectric body is connected to a power source (not shown) via an electric wiring (not shown).

この計測プローブの製造方法は、図１０に示すように、第１の実施形態と同様のカンチレバー２の自由端２ｂを先鋭化する工程（Ｓ１１）と、カンチレバー２の自由端２ｂ側を固定端２ａ側の面内方向に対して垂直方向に湾曲させて自由端２ｂを探針５とする工程（Ｓ４２）とを備えている。   As shown in FIG. 10, the measuring probe manufacturing method includes a step (S11) of sharpening the free end 2b of the cantilever 2 similar to the first embodiment, and the free end 2b side of the cantilever 2 is fixed to the fixed end 2a. And a step (S42) of making the free end 2b the probe 5 by bending in a direction perpendicular to the in-plane direction on the side.

自由端２ｂを探針５とする工程（Ｓ４２）では、カンチレバー２の自由端２ｂと固定端２ａとの間に、圧電体を形成し、圧電体を成膜後、計測プローブにて試料を計測する際、図示しない電源から所定の大きさの電圧を圧電体に印加する。これにより、圧電体へ任意の圧力を加えて変形して湾曲部を形成し、湾曲部を任意の角度に調整して固定保持する。   In the step of using the free end 2b as the probe 5 (S42), a piezoelectric body is formed between the free end 2b of the cantilever 2 and the fixed end 2a. In doing so, a voltage of a predetermined magnitude is applied to the piezoelectric body from a power source (not shown). Accordingly, an arbitrary pressure is applied to the piezoelectric body to deform it to form a curved portion, and the curved portion is adjusted to an arbitrary angle and fixedly held.

この計測プローブ及びその製造方法によれば、薄膜である圧電体に印加する電圧を制御することによって、湾曲部に所望の大きさの応力を加えることができ、湾曲部を所望の角度に保持固定することができる。また、電圧を変動させることによって、カンチレバーの自由端側を固定端側に対して湾曲駆動させることができる。   According to this measuring probe and its manufacturing method, by controlling the voltage applied to the piezoelectric body that is a thin film, it is possible to apply a desired amount of stress to the bending portion, and hold and fix the bending portion at a desired angle. can do. Further, by changing the voltage, the free end side of the cantilever can be driven to bend with respect to the fixed end side.

次に、本発明の第５の実施形態について図１１及び図１２を参照して説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第５の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る計測プローブ３０のカンチレバー３１に、図１１（ａ）に示すように、カンチレバー３１の剛性を低減する切込み部３２と、切込み部３２におけるカンチレバー３１の剛性を維持する支持部３３Ａ，３３Ｂとを備えた屈曲部（曲げ部）３５が配されているとした点である。 Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to other embodiment mentioned above, and description is abbreviate | omitted.
The difference between the fifth embodiment and the first embodiment is that the cantilever 31 of the measurement probe 30 according to this embodiment has a notch 32 that reduces the rigidity of the cantilever 31 as shown in FIG. And a bending portion (bending portion) 35 provided with support portions 33A and 33B for maintaining the rigidity of the cantilever 31 in the cut portion 32 is provided.

切込み部３２は櫛歯構造とされ、自由端側櫛歯端面３２ａと固定端側櫛歯端面３２ｂとが互いに噛合されている。支持部３３Ａ，３３Ｂは、自由端側櫛歯端面３２ａと固定端側櫛歯端面３２ｂとが噛合されて屈曲した状態で互いに離間しないようにするため、カンチレバー３１の切込み部３２の両側面にそれぞれ配されている。なお、探針５の表面を導電性を有するものとした場合には、支持部３３Ａ，３３Ｂは導電性を有しないものとする。   The cut portion 32 has a comb-tooth structure, and the free-end-side comb-tooth end surface 32a and the fixed-end-side comb-tooth end surface 32b mesh with each other. The support portions 33A and 33B are respectively formed on both side surfaces of the cut portion 32 of the cantilever 31 so that the free end side comb tooth end surface 32a and the fixed end side comb tooth end surface 32b are engaged with each other and bent. It is arranged. When the surface of the probe 5 has conductivity, the support portions 33A and 33B are not conductive.

次に、本実施形態に係る計測プローブ３０の製造方法について説明する。
本実施形態では、図１２に示すように、第１の実施形態と同様のカンチレバー２の自由端２ｂを先鋭化する工程（Ｓ１１）と、カンチレバー２の自由端２ｂ側を固定端２ａ側の面内方向に対して垂直方向に湾曲させて自由端２ｂを探針５とする工程（Ｓ５２）とを備えている。
自由端３１ｂを探針５とする工程（Ｓ５２）では、カンチレバー３１に櫛歯構造の屈曲部３５を形成する。 Next, a method for manufacturing the measurement probe 30 according to the present embodiment will be described.
In the present embodiment, as shown in FIG. 12, the step (S11) of sharpening the free end 2b of the cantilever 2 similar to the first embodiment, and the free end 2b side of the cantilever 2 on the surface on the fixed end 2a side A step (S52) of making the free end 2b the probe 5 by bending in a direction perpendicular to the inward direction.
In the step of using the free end 31b as the probe 5 (S52), the cantilever 31 is formed with a comb-shaped bent portion 35.

即ち、まず、第１の実施形態と同様に、カンチレバー３１の自由端３１ｂを先鋭化する工程（Ｓ１１）を行う。
この際、カンチレバー３１の自由端３１ｂを形成するだけでなく切込み部３２も形成するために、所定形状にパターニングされた図示しないカンチレバーエッチング用マスクをポリマー層の表面に載置する。 That is, first, similarly to the first embodiment, a step (S11) of sharpening the free end 31b of the cantilever 31 is performed.
At this time, in order to form not only the free end 31b of the cantilever 31 but also the cut portion 32, a cantilever etching mask (not shown) patterned in a predetermined shape is placed on the surface of the polymer layer.

この状態で、図示しないＲＩＥ装置を用いてエッチングを行い、カンチレバーエッチング用マスクから露出したカンチレバー３１の自由端３１ｂとなる部分のポリマー層をテーパ状にエッチングする。この際、自由端３１ｂを探針５とする工程（Ｓ５２）として、自由端側櫛歯端面３２ａと固定端側櫛歯端面３２ｂとが互いに噛み合う櫛歯構造の切込み部３２を形成する。   In this state, etching is performed using a RIE apparatus (not shown), and a portion of the polymer layer that becomes the free end 31b of the cantilever 31 exposed from the cantilever etching mask is etched into a tapered shape. At this time, as the step of using the free end 31b as the probe 5 (S52), the notch 32 having a comb tooth structure in which the free end side comb tooth end surface 32a and the fixed end side comb tooth end surface 32b mesh with each other is formed.

そして、切込み部３２にてカンチレバー３１の自由端３１ｂ側を固定端３１ａ側に対して所定の角度に屈曲する。その状態で切込み部３２の屈曲状態を維持するために、支持部３３Ａ，３３Ｂを切込み部３２の両側面にそれぞれ配設する。
こうして、図１１（ａ）に示すような計測プローブ３０を得る。 Then, the cut end 32 bends the free end 31b side of the cantilever 31 at a predetermined angle with respect to the fixed end 31a side. In order to maintain the bent state of the cut portion 32 in this state, the support portions 33A and 33B are provided on both side surfaces of the cut portion 32, respectively.
In this way, the measurement probe 30 as shown in FIG.

この計測プローブ３０及びその製造方法によれば、切込み部３２において自由端３１ｂ側と固定端３１ａ側とを折り曲げることができ、より容易に自由端３１ｂ側を固定端３１ａ側に対して屈曲させることができる。また、支持部３３Ａ，３３Ｂが配されているので、固定端３１ａに対して自由端３１ｂの角度を所望の角度に固定維持することができる。   According to the measuring probe 30 and the manufacturing method thereof, the free end 31b side and the fixed end 31a side can be bent at the cut portion 32, and the free end 31b side can be more easily bent with respect to the fixed end 31a side. Can do. Further, since the support portions 33A and 33B are arranged, the angle of the free end 31b can be fixed and maintained at a desired angle with respect to the fixed end 31a.

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、カンチレバーの歪みを検知する検知手段としてピエゾ抵抗体を湾曲部や切込み部などの曲げ部に配しても構わない。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, a piezoresistor may be arranged in a bending part such as a bending part or a notch part as detection means for detecting distortion of the cantilever.

この場合、カンチレバーの曲げ部となる部位にイオン注入法やイオン拡散法等によって不純物をドーピングしてピエゾ抵抗体を形成する。そしてポリマー層の上に絶縁膜を形成してピエゾ抵抗体への電気配線を形成する。これによって、カンチレバーの撓みをピエゾ抵抗体によって検知することができ、自己検知型カンチレバーとして使用することができる。   In this case, a piezoresistor is formed by doping an impurity in a portion serving as a bent portion of the cantilever by an ion implantation method, an ion diffusion method, or the like. Then, an insulating film is formed on the polymer layer to form an electrical wiring to the piezoresistor. Thereby, the bending of the cantilever can be detected by the piezoresistor and can be used as a self-detecting cantilever.

本発明の第１の実施形態に係る計測プローブを示す側面図である。It is a side view which shows the measurement probe which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係る計測プローブの製造方法を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the measurement probe which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係る計測プローブの製造方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing method of the measurement probe which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係る計測プローブの製造方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing method of the measurement probe which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係る計測プローブの製造方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing method of the measurement probe which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係る計測プローブの製造方法を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the measurement probe which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態に係る計測プローブを示す側面図である。It is a side view which shows the measurement probe which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態に係る計測プローブの製造方法を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the measurement probe which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態に係る計測プローブの製造方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing method of the measurement probe which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施形態に係る計測プローブの製造方法を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the measurement probe which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第５の実施形態に係る計測プローブを示す（ａ）側面図、（ｂ）要部平面図である。It is the (a) side view and (b) principal part top view which show the measurement probe which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第５の実施形態に係る計測プローブの製造方法を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the measurement probe which concerns on the 5th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１，３０ 計測プローブ
２，３１ カンチレバー
２ａ，３１ａ 固定端
２ｂ，３１ｂ 自由端
２Ａ 湾曲部（曲げ部）
５ 探針
１１ ポリマー層
２１ 薄膜
３２ 切込み部
３２ａ 自由端側櫛歯端面（自由端側の櫛歯端面）
３２ｂ 固定端側櫛歯端面（固定端側の櫛歯端面）
３３Ａ，３３Ｂ 支持部
３５ 屈曲部（曲げ部） 1,30 Measuring probe 2,31 Cantilever 2a, 31a Fixed end 2b, 31b Free end 2A Bent part (bending part)
5 Probe
11 Polymer layer 21 Thin film 32 Notch
32a Free end side comb tooth end face (Free end side comb tooth end face)
32b Fixed end side comb tooth end face (fixed end side comb tooth end face)
33A, 33B Support part 35 Bending part (bending part)

Claims (4)

ポリマー層を有するカンチレバーを備え、
該カンチレバーが先鋭に形成され、
前記カンチレバーの固定端と自由端との間に曲げ部が配されて、前記自由端側が前記固定端側の面内方向に対して垂直方向に曲げられており、
前記曲げ部が、前記カンチレバーの剛性を低減する切込み部と、該切込み部における前記カンチレバーの剛性を維持する支持部とを備え、
前記切込み部が、前記固定端側の櫛歯端面と、前記自由端側の櫛歯端面とが互いに噛合された櫛歯構造となっていることを特徴とする計測プローブ。 Comprising a cantilever with a polymer layer ;
The cantilever is sharply formed,
A bending portion is disposed between the fixed end and the free end of the cantilever, and the free end side is bent in a direction perpendicular to the in-plane direction on the fixed end side ,
The bending portion includes a cut portion that reduces the rigidity of the cantilever, and a support portion that maintains the rigidity of the cantilever at the cut portion,
The measurement probe according to claim 1, wherein the cut portion has a comb-tooth structure in which a comb-tooth end surface on the fixed end side and a comb-tooth end surface on the free end side are meshed with each other . 前記カンチレバーの歪みを検知する検知手段が前記カンチレバーに配されていることを特徴とする請求項１に記載の計測プローブ。 The measurement probe according to claim 1 , wherein detection means for detecting distortion of the cantilever is arranged on the cantilever. カンチレバーの自由端を先鋭化する工程と、
前記自由端側を前記カンチレバーの固定端側の面内方向に対して垂直方向に曲げて前記自由端を探針とする工程とを備え、
前記自由端を探針とする工程が、前記カンチレバーに、前記固定端側の櫛歯端面と、前記自由端側の櫛歯端面とが互いに噛合されてなる櫛歯構造の切込み部と、該切込み部における前記カンチレバーの剛性を維持する支持部とを形成することを特徴とする計測プローブの製造方法。 Sharpening the free end of the cantilever;
Bending the free end side in a direction perpendicular to the in-plane direction on the fixed end side of the cantilever and using the free end as a probe,
The step of using the free end as a probe comprises: a notch portion having a comb-tooth structure in which the fixed tooth side comb tooth end surface and the free end side comb tooth end surface mesh with the cantilever; And a support part for maintaining the rigidity of the cantilever in the part . 前記カンチレバーの歪みを検知する検知手段を前記カンチレバーに配する工程を備えていることを特徴とする請求項３に記載の計測プローブの製造方法。 The method of manufacturing a measurement probe according to claim 3 , further comprising a step of arranging a detection unit that detects distortion of the cantilever in the cantilever.
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