JPH04196044A - Cantilever body and manufacture thereof - Google Patents

Cantilever body and manufacture thereof

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JPH04196044A
JPH04196044A JP32325990A JP32325990A JPH04196044A JP H04196044 A JPH04196044 A JP H04196044A JP 32325990 A JP32325990 A JP 32325990A JP 32325990 A JP32325990 A JP 32325990A JP H04196044 A JPH04196044 A JP H04196044A
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JP
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cantilever
thin film
mesh
substrate
cantilevers
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JP32325990A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuyoshi Sugihara
和佳 杉原
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To prevent breakage of a lever daring manufacturing or measuring process thereof by providing a supporting substrate for supporting a thin film provided with its corner parts corresponding to intersections of a mesh exposed, and probes formed at corners of the film. CONSTITUTION:Since a supporting substrate 2 is formed in such a way that corner parts corresponding to intersections of a mesh are exposed and formed on one side of a thin film 3a having its external shape such as rectangle or the like regulated by a mesh and supports the thin film 3a, the corner parts 4a to 4d of the thin film 3a are freely supported in a cantilever manner so that these parts serve as cantilevers. Therefore, a cantilever body 1 having the above mentioned structure has a smaller amount of protrusion of the cantilever itself from the cantilever body 1 than that of a conventional cantilever body, so that the lever is not damaged upon division of the cantilever body 1. Further, cantilevers are formed apart form each other. Consequently, upon measurement of a specimen surface using probes 5 formed on cantilevers, even if the cantilever body 1 inclines against the specimen surface, cantilevers except one being employed are not damaged due to the contact with the specimen surface.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は原子開力顕微鏡(Atomic Force(
従来の技術) 最近の科学技術の進歩は著しく、物質表面の二次元構造
をより微視的に精度良く観察することができる走査型顕
微鏡が開発されてきている。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention is directed to an atomic force microscope (Atomic Force microscope).
BACKGROUND OF THE INVENTION Recent advances in science and technology have been remarkable, and scanning microscopes have been developed that are capable of microscopically observing two-dimensional structures on material surfaces with high accuracy.

原子開力顕微鏡c以下、AFMと略記する。)はこのよ
うな走査型顕微鏡の1つであり、電気伝導性のない材料
表面や有機分子をナノメートルスケールで観察できるこ
とから、広範な応用が期待されている。
Atomic open force microscope (c) Hereinafter, it will be abbreviated as AFM. ) is one such scanning microscope, and is expected to have a wide range of applications because it can observe non-electrically conductive material surfaces and organic molecules on a nanometer scale.

第7図はAFMの原理を説明する説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating the principle of AFM.

この図に示すように、AFMは先端曲率半径の小さな探
針71が先端に備わった板ばね状のカンチレバー72(
カー変位i・ランスデューサー系)と、このレバー72
0曲がりを測定する系(変位測定系)73とを有する。
As shown in this figure, the AFM has a leaf spring-like cantilever 72 (
car displacement i/transducer system) and this lever 72
It has a system (displacement measurement system) 73 for measuring zero bending.

一般に無極性の物質表面間には、遠距離で分散力による
微弱な引力が、近距離で斥力が働く。レバー72の曲が
シは作用する力に比例するため、この曲がりを測定する
ことによって、探針71の先端とこれに数nm以内に近
接する試料74の表面75との間に働くこの微弱で局所
的な力を検出することが可能となる。さらに、試料74
をその表面に沿った方向、即ちXYXF−面内で走査す
ることにより、試料表面の力の二次元的情報が得られる
。即ち、前記力を一定にするだめのZ制御信号をXYZ
駆動系76に与え、この駆動系76により試料74を2
軸方向に制御しながら、同じXYZ駆動系76にXY走
査信号を与え、この駆動系76により試料74をXY方
向に走査する。これによシ、試料表面の微視的形状を観
察することができる。なおここで、77はレバー変調用
圧電素子、78はペース、79は変位測定系73からの
出力信号を基準値と比較する比較回路である。
Generally, between the surfaces of non-polar substances, a weak attractive force due to dispersion force acts at a long distance, and a repulsive force acts at a short distance. Since the bending of the lever 72 is proportional to the force acting on it, by measuring this bending, we can measure this weak force acting between the tip of the probe 71 and the surface 75 of the sample 74, which is within a few nm of the tip. It becomes possible to detect local forces. Furthermore, sample 74
By scanning the sample in the direction along its surface, that is, in the XYXF-plane, two-dimensional information on the force on the sample surface can be obtained. That is, the Z control signal to keep the force constant is
The drive system 76 drives the sample 74 in two directions.
While controlling in the axial direction, an XY scanning signal is applied to the same XYZ drive system 76, and the sample 74 is scanned in the XY direction by this drive system 76. This makes it possible to observe the microscopic shape of the sample surface. Here, 77 is a piezoelectric element for lever modulation, 78 is a pace, and 79 is a comparison circuit that compares the output signal from the displacement measurement system 73 with a reference value.

実際のカンチレバーは、微細な金属箔(線)やS IO
2膜やSi3N4膜を用いた薄膜状のものとなっている
。変位の検出感度を0.lnmとすると、10′N(前
記微弱な引力の典型的な大きさ)の力の検出全可能とす
るためには、弾性定数がION/m以下の柔らかいばね
をカンチレバーVこ用いなければならない。
The actual cantilever is made of fine metal foil (wire) or SIO
It is a thin film type using a Si3N4 film or a Si3N4 film. Set the displacement detection sensitivity to 0. In order to make it possible to detect a force of 10'N (the typical magnitude of the weak attractive force), a soft spring with an elastic constant of ION/m or less must be used for the cantilever V.

しかしながら、走立系の掃引周波数と防振の点から、レ
バーの弾性定数を小さくし、その共振周波数を低くする
ことはできない。この相反する条件を満足させるには、
レバーを極力小さく作ることが必要となる。
However, in terms of the sweep frequency of the running system and vibration isolation, it is not possible to reduce the elastic constant of the lever and lower its resonance frequency. To satisfy these contradictory conditions,
It is necessary to make the lever as small as possible.

以上のことから、このカンチレバーの製造方法として例
えば、半導体装置の製造技術における縮小露光方式を用
いてウェハ上にカンチレバー体(チップ)のパターンを
形成し、この後このパターンに従って切シ出す製造方法
がある。
In light of the above, a method for manufacturing this cantilever is, for example, by forming a pattern of cantilever bodies (chips) on a wafer using the reduction exposure method used in semiconductor device manufacturing technology, and then cutting out the cantilever body according to this pattern. be.

第8図は、この製造方法によって製造されたカンチレバ
ー体(チップ)の概略図である。この図に示すようにカ
ンチレバー体80は、カンチレバー81a及び81bが
支持体82に対してこれと同一平面内で近接して並んで
形成されており、この支持体82から非常に突出してい
る。
FIG. 8 is a schematic diagram of a cantilever body (chip) manufactured by this manufacturing method. As shown in this figure, the cantilever body 80 is formed with cantilevers 81a and 81b arranged adjacent to a support 82 in the same plane, and protrudes significantly from the support 82.

ここで、カンチレバー818及び81bは弾性定数が異
なっており、観察する試料表面に合わせて選択する。
Here, the cantilevers 818 and 81b have different elastic constants, and are selected depending on the sample surface to be observed.

しかしながら、この構造を有するカンチレバー体(チッ
プ)80には次の問題がある。即ち、上記したようにカ
ンチレバー818及び81bが突出した形で形成されて
いるので、カンチレバーチップ80を切り出す際にこの
カンチレバー818及び81bを傷つけないようにする
ことは非常に困難となってしまう、−1だ、カンチレバ
ーの弾性定数はレバーの形状、例えば太さ等を変えて制
御するので、製造上レバーの設計変更を行いやすいとは
いえない。
However, the cantilever body (chip) 80 having this structure has the following problems. That is, since the cantilevers 818 and 81b are formed in a protruding shape as described above, it is extremely difficult to avoid damaging the cantilevers 818 and 81b when cutting out the cantilever chip 80. 1. Since the elastic constant of the cantilever is controlled by changing the shape of the lever, such as its thickness, it is not easy to change the design of the lever during manufacturing.

さらに、前記カンチレバー818及び81bは近接して
形成されているので、このカンチレバーチップ80を用
いて測定を行なうとする場合、カンチレバーチップ80
が試料表面に対して傾いていると、測定に使用するカン
チレバー以外は測定時に試料表面と接触して破損してし
まうこともある。従って、測定に使用しないカンチレバ
ーは無駄になってしまい、カンチレバーの製造上及び使
用上、効率が悪くなってしまう。
Furthermore, since the cantilevers 818 and 81b are formed close to each other, when the cantilever chip 80 is used for measurement, the cantilever chip 81
If the cantilever is tilted with respect to the sample surface, anything other than the cantilever used for measurement may come into contact with the sample surface during measurement and be damaged. Therefore, cantilevers that are not used for measurement are wasted, resulting in poor production and use efficiency of cantilevers.

(発明が解決しようとする課題) 以上述べてきたように、従来のカンチレバー体及びその
製造方法は、カンチレバーを傷つけずにかつ設計変更に
柔軟性を持たせて製造することが非常に困難であり、ま
た製造されたカンチレバー体が測定時に試料に対して傾
いていると、測定に使用しないカンチレバーが試料と接
触して破損してし甘うという問題があった。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, with conventional cantilever bodies and their manufacturing methods, it is extremely difficult to manufacture them without damaging the cantilever and with flexibility in design changes. Furthermore, if the manufactured cantilever body is tilted with respect to the sample during measurement, there is a problem in that the cantilever that is not used for measurement may come into contact with the sample and be damaged.

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、製造時
及び測定時にレバーが破損せず、設計変更に柔軟性のあ
るカンチレバー体及びそ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-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide a cantilever body that does not damage the lever during manufacturing and measurement and is flexible in design changes, and a method for manufacturing the same.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(課題を解決するための手段) 前述した問題を解決するため本発明は、網目で規定され
た外形を持つ薄膜と、この薄膜の一方の面に、前記網目
の交点に相当する角部を露出させて設けられた、前記薄
膜を支持する支持基板と、前記薄膜の前記角部に形成さ
れた探針とを備えたカンチレバー体を提供する。
(Means for Solving the Problems) In order to solve the above-mentioned problems, the present invention includes a thin film having an outer shape defined by a mesh, and a corner portion corresponding to the intersection of the meshes exposed on one surface of the thin film. The present invention provides a cantilever body including a support substrate that supports the thin film and a probe formed at the corner of the thin film.

捷た本発明は、矩形の薄膜とこの薄膜の角部を露出させ
て裏面に形成された前記薄膜を支持する支持基板と、前
記薄膜の表面の前記角部に形成された探針とを備えたカ
ンチレバー体を提供する。
The present invention includes a rectangular thin film, a supporting substrate that supports the thin film and is formed on the back surface of the thin film by exposing the corners of the thin film, and a probe formed on the corner of the front surface of the thin film. A cantilever body is provided.

さらに本発明は、基板表面に薄膜を形成する工程と、こ
の薄膜を網目状に選択的に除去することにより前記薄膜
を角部を有するパターンに加工する工程と、このパター
ンをマスクとして前記基板を選択的に除去するとともに
、前記網目の交点を含む領域で前記基板をその裏面側か
ら選択的に除去することにより、前記薄膜パターンの角
部を露出せしめる工程と、前記基板を前記網目に沿って
分割する工程と、探針を前記薄膜パターンの角部に設け
る工程とを含むことを特徴とするカンチレバー体の製造
方法を提供する。
Furthermore, the present invention includes a step of forming a thin film on the surface of the substrate, a step of processing the thin film into a pattern having corners by selectively removing the thin film in a mesh pattern, and a step of forming the thin film on the substrate using the pattern as a mask. selectively removing the thin film pattern and selectively removing the substrate from the back side in a region including the intersections of the mesh to expose the corners of the thin film pattern, and moving the substrate along the mesh. A method for manufacturing a cantilever body is provided, which includes the steps of dividing the thin film pattern and providing probes at corners of the thin film pattern.

(作用) 本発明によるカンチレバー体であれば、支持基板が網目
で規定された矩形等の外形を持つ薄膜の一方の面に、前
記網目の交点に相当する角部を露出させて形成され、こ
の薄膜を支持するので、前記薄膜の前記角部は自由に片
持ち状に支持され、この部分がカンチレバーとして作用
する。従って、この構造のカンチレバー体であれば、従
来のカンチレバー体と比べて、カンチレバー自身のカン
チレバー体からの突tB%、4 くなるので、カンチレ
バー体の分割時にレバーを傷つけることはなくなる。
(Function) In the cantilever body according to the present invention, the support substrate is formed on one surface of a thin film having an outer shape such as a rectangle defined by a mesh, with corners corresponding to the intersections of the mesh exposed. Since the thin film is supported, the corner of the thin film is freely cantilevered, and this portion acts as a cantilever. Therefore, with the cantilever body having this structure, the protrusion of the cantilever itself from the cantilever body is tB%, 4, compared to the conventional cantilever body, so that the lever will not be damaged when the cantilever body is divided.

また、カンチレバーは、お互いに離れて形成されるので
、このカンチレバーに形成された探針を用いて試料表面
を測定する際、カンチレバー体が試料表面に対して傾い
ていても、使用するカンチレバー以外のカンチレバーは
試料表面との接触によシ破損することがない。
In addition, since the cantilevers are formed apart from each other, when measuring the sample surface using the probe formed on the cantilever, even if the cantilever body is tilted with respect to the sample surface, it is possible to The cantilever will not be damaged by contact with the sample surface.

また本発明によるカンチレバーの製造方法であれば、基
板表面に形成した薄膜を網目状て選択的に除去すること
により、この薄膜を角部を有するパターンに加工し、こ
のパターンをマスクとして前記基板を選択的に除去する
とともに、前記網目の交点を含む領域で前記基板をその
裏面側から選択的に除去することにより、前記パターン
の角部を露出せしめるので、従来のカンチレバー体と比
べて、カンチレバー自身のカンチレバー体からの突出が
なくなり、このため前記基板を前記網目に沿って分割す
る際にカンチレバーを破損することがない。さらに、前
記網目の線幅、前記網目の交点を領む領域の大きさ、及
びこれらの位置関係を変化させることにより、カンチレ
バーの弾性定数は自由に変化させることができるので、
その設計変更に対して柔軟性を持たせることができる。
In addition, in the method for manufacturing a cantilever according to the present invention, by selectively removing a thin film formed on the surface of a substrate in a mesh pattern, this thin film is processed into a pattern having corners, and using this pattern as a mask, the substrate is By selectively removing the substrate and selectively removing it from the back side of the substrate in areas including the intersections of the meshes, the corners of the pattern are exposed, so compared to conventional cantilever bodies, the cantilever itself is There is no protrusion from the cantilever body, so the cantilever is not damaged when dividing the substrate along the mesh. Furthermore, the elastic constant of the cantilever can be freely changed by changing the line width of the mesh, the size of the area surrounding the intersections of the mesh, and their positional relationship.
Flexibility can be provided for design changes.

なお、本発明によるカンチレバーの製造方法では、探針
を前記パターンの露出せしめられた前記角部の表面側に
設けるようにするが、この工程は、前述したカンチレバ
ー体の製造工程のうち、いずれの段階で行ってもよい。
In addition, in the method for manufacturing a cantilever according to the present invention, the probe is provided on the surface side of the exposed corner of the pattern, but this step is not performed in any of the above-mentioned manufacturing steps for the cantilever body. It may be done in stages.

(実施例) 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。(Example) Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明によるカンチレバー体の一実施例の構造
を示す概略図である。この図に示すようにカンチレバー
体はチップ状であるc以下、カンチレバーチップ1と称
する)。カンチレバーチップ1は、Si基板2の表面に
例えば厚さ1μmのSiN膜3aが形成され、こノSi
3N4膜3a[おける4つの角部4a、4b、4C,4
dの下のSi基板2が除去されている。即ち、Si3N
、膜3aはSi3N4膜3aの角部4 a T 4 b
 * 4 ’ + ”において突出した状態で残ってお
り、この部分はカンチレバーとして使用される。さらに
、5L3N4膜3a表面の角部4a、4b、4C,4d
の先端にはそれぞれ探針5a 、5b 、5c 、5d
が取り付けられている3、なお、81基板2の裏面にも
S i 、 N4膜3bが形成されている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of an embodiment of a cantilever body according to the present invention. As shown in this figure, the cantilever body is chip-shaped (hereinafter referred to as cantilever chip 1). The cantilever chip 1 has a SiN film 3a having a thickness of, for example, 1 μm formed on the surface of a Si substrate 2.
3N4 membrane 3a [4 corners 4a, 4b, 4C, 4
The Si substrate 2 below d has been removed. That is, Si3N
, the film 3a is a corner part 4 a T 4 b of the Si3N4 film 3a
* 4'+'' remains in a protruding state, and this part is used as a cantilever.Furthermore, the corners 4a, 4b, 4C, 4d of the surface of the 5L3N4 film 3a
At the tips of the probes 5a, 5b, 5c, 5d, respectively
Note that an Si, N4 film 3b is also formed on the back surface of the 81 substrate 2.

このカンチレバーチップ1はカンチレバー4a。This cantilever chip 1 is a cantilever 4a.

4b、4c、4dが4角形のチップから突出していない
ので、81基板2を分割する際にこれらのカンチレバー
を破損することがない。さらに、チップ1(7)4つの
角部4a、4b、4C,4dにカンチレバーを設置した
ことにより、カンチレバーチップ1をA P” M K
増刊は試料表面の測定を行う際に、使用する力/チレバ
ー以外のカンチレバーは全て測定する試料から離すこと
ができるので、第8図に示した従来のカンチレバーチッ
プの様に使用する以外の不要なカンチレバーを測定時に
破損することが全くない。
Since the cantilevers 4b, 4c, and 4d do not protrude from the square chip, these cantilevers are not damaged when dividing the 81 substrate 2. Furthermore, by installing cantilevers at the four corners 4a, 4b, 4C, and 4d of the chip 1 (7), the cantilever chip 1 can be
When measuring the surface of a sample, all cantilevers other than the force/tilever used can be separated from the sample being measured, so there is no need to use unnecessary force other than the cantilever tip shown in Figure 8. There is no chance of the cantilever being damaged during measurement.

芒らに、このカンチレバーチップ1を使えば、AFMの
検出感度向上の効果も得られる。第2図及び第3図はこ
の効果を説明するだめの説明図である。
If this cantilever chip 1 is used for awns, the effect of improving the detection sensitivity of AFM can also be obtained. FIGS. 2 and 3 are explanatory diagrams for explaining this effect.

即ちここでは、この実施例装置をAF’Mに用いて試料
表面の測定を行うに際して、カンチレバーの先端部の変
位を光てこ法Vこより検出する。元てこ法のように光を
用いて前記変位の検出を行う方法は、光の輻射圧が非常
に小さいため(1mWの光は7X10  Nに相当する
。)、レバーに対する力の影響はほとんどなく、力の検
出感度に対する制限や動作の不安定はない。
That is, when measuring the surface of a sample using this embodiment apparatus for AF'M, the displacement of the tip of the cantilever is detected by the optical lever method. In the method of detecting displacement using light, such as the original lever method, the radiation pressure of light is very small (1 mW of light is equivalent to 7 x 10 N), so the force on the lever has almost no effect. There are no limitations on force detection sensitivity or instability in operation.

第2図では、本発明によるカンチレバー体のカンチレバ
ー先端部の変位を光てこ法によシ測定している。この図
に示すようにレバーの4辺に沿っの長さはr2tとなり
、このため光のレバーに対する入射角度θを大きく取る
ことができる。このように入射角度を大きくできるとA
FMの検出感度を向上させることが可能となる。なおこ
こで、DはSi基板2の厚みである。
In FIG. 2, the displacement of the cantilever tip of the cantilever body according to the present invention is measured using the optical lever method. As shown in this figure, the length along the four sides of the lever is r2t, and therefore the incident angle θ of light with respect to the lever can be set large. If the angle of incidence can be increased in this way, A
It becomes possible to improve the detection sensitivity of FM. Note that here, D is the thickness of the Si substrate 2.

これに対して第3図では従来のカンチレバーのカンチレ
バー先端部の変位を光てこ法により測定している。この
図において第2図の部分と対応する部分はこの第2図の
部分の番号にダッシュをつけた番号で示す。この図に示
すようにレバー4alの先端部のSi基板2′からの長
さをtとした場合、これ以上の長さを取ることができず
、Si基板21の厚みを第2図と同様にDとすると、従
って光の入射角度θ1の大きさを大きく取ることはでき
ない。
On the other hand, in FIG. 3, the displacement of the cantilever tip of a conventional cantilever is measured by the optical lever method. In this figure, portions corresponding to those in FIG. 2 are indicated by numbers with a dash added to the number of the portion in FIG. 2. As shown in this figure, if the length of the tip of the lever 4al from the Si substrate 2' is t, it is impossible to take a longer length than this, and the thickness of the Si substrate 21 is set as shown in FIG. If D, therefore, the incident angle θ1 of light cannot be made large.

このためAFMの検出感度を向上させることはできない
Therefore, the detection sensitivity of AFM cannot be improved.

次に、本発明によるカンチレバー体の製造方法の一実施
例について図面を参照しつつ詳細に説明する。
Next, an embodiment of the method for manufacturing a cantilever body according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第4図、第5図及び第6図はそれぞれ前述したカンチレ
バーチップ1の製造方法を説明する工程断面囚、上面図
及び斜視図である。これらの図において第1図と同一の
部分には同一の符号を付して示し、詳細な説明は省略す
る。
FIG. 4, FIG. 5, and FIG. 6 are a process cross-sectional view, a top view, and a perspective view, respectively, illustrating the method for manufacturing the cantilever chip 1 described above. In these figures, the same parts as in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed explanations will be omitted.

まず第4図(a)に示すように(100)配向の5イン
チウェハである8i基板2(厚さは625μm)の両面
に、例えばプラズマCVD法により8i3N、MB2及
び3bを1μm前後の厚さで形成する。
First, as shown in FIG. 4(a), 8i3N, MB2, and 3b are deposited to a thickness of about 1 μm on both sides of an 8i substrate 2 (thickness: 625 μm), which is a 5-inch wafer with a (100) orientation, by, for example, plasma CVD. to form.

次に、基板2の一刀の表面にレジストを塗布し、これを
リソグラフィ技術を用いて第5図に示すように格子状の
帯(実線51)にパターニングした後、この結果形成さ
れレジストパターンをマスクにしてSi3N4膜3aを
反応性イオンエツチング([IE)によりエツチング除
去する(第4図(b))。
Next, a resist is applied to the entire surface of the substrate 2, and this is patterned into a lattice-like band (solid line 51) as shown in FIG. 5 using lithography technology, and the resulting resist pattern is masked. Then, the Si3N4 film 3a is etched away by reactive ion etching (IE) (FIG. 4(b)).

なおここで、帯の幅はSi基板2を例えば後述するよう
にK OH溶液でエツチングしても、7字溝先端が他方
の面の5t3N、膜3bに到達しない大きさとする。即
ち、基板2の厚みをDとした場合に2D/ tan 5
4.7°未満トスル。
Here, the width of the band is set so that even if the Si substrate 2 is etched, for example, with a KOH solution as described later, the tip of the 7-shaped groove does not reach the 5t3N film 3b on the other surface. That is, when the thickness of the substrate 2 is D, 2D/tan 5
Tosle less than 4.7°.

次に、基板2の他方の表面にレジストを塗布し、リソグ
ラフィ技術を用いて第5図に示すように正方形(点線5
2)にパターニングした後、この結果形成されるレジス
トパターンをマスクにしてSi3N4膜3bをRIBに
よりエツチング除去する(第4図(C))。
Next, a resist is applied to the other surface of the substrate 2, and lithography is used to form a square (dotted line 5) as shown in FIG.
After patterning 2), the Si3N4 film 3b is etched away by RIB using the resulting resist pattern as a mask (FIG. 4(C)).

なおここで、パターニングする正方形の大きさは後述す
るSi基板2のエツチング除去の後に残る突出した81
3N4膜3aの大きさによって任意に決定すれば良い。
Here, the size of the square to be patterned is determined by the protruding 81 remaining after etching the Si substrate 2, which will be described later.
It may be arbitrarily determined depending on the size of the 3N4 film 3a.

最後に、81基板2を例えばKOH溶液に入れ、この基
板2を選択除去する。この結果、第6図に示すように1
方の表面にはV字溝61が格子状に並び、他方の表面に
は4角錐台の溝62が並んで形成される。4角錐台の溝
62の部分のSi3N4膜63(第1図の4a、4b、
4c、4dに相当)は完全に自由な状態になっており、
これがカンチレバーとなる。
Finally, the 81 substrate 2 is placed in, for example, a KOH solution, and this substrate 2 is selectively removed. As a result, 1
On one surface, V-shaped grooves 61 are arranged in a lattice pattern, and on the other surface, grooves 62 in the shape of a truncated pyramid are formed in a row. Si3N4 film 63 (4a, 4b in FIG. 1,
4c and 4d) are in a completely free state,
This becomes a cantilever.

前記7字溝は1種のミシン目の役割を果たすので、この
溝に沿って前記Si基板2を分割することにより、カン
チレバー4a14b、4C,4dを破損することなくカ
ンチレバーチップ1を容易に作ることができる。
Since the 7-shaped groove serves as a type of perforation, by dividing the Si substrate 2 along this groove, the cantilever chip 1 can be easily made without damaging the cantilevers 4a14b, 4C, and 4d. I can do it.

上記した実施例方法であれば、前記格子状の帯51の線
幅、前記正方形領域52の大きさ、及びこれらの位置関
係を変えることによシ、カンチレバー4a、4b、4C
,4dの特性(特に弾性定数)を柔軟性良く変えること
が可能となる。
In the method of the embodiment described above, by changing the line width of the lattice-like band 51, the size of the square area 52, and the positional relationship thereof, the cantilevers 4a, 4b, 4C can be adjusted.
, 4d (especially elastic constants) can be changed with good flexibility.

なおここで、領域形状は上記した正方形に限らず、他の
形状、例えば長方形等の他の矩形形状でもよい。
Note that the region shape is not limited to the above-described square, but may be other shapes such as a rectangle.

さらにカンチレバー42,4b、4C14dを直線と正
方形のパターンの組み合せから構成できるため、リンゲ
ラフィブロセスで用いるマスクの製作費などのコストを
低減することができる。
Furthermore, since the cantilevers 42, 4b, and 4C14d can be constructed from a combination of straight lines and square patterns, costs such as manufacturing costs for masks used in Ringer's fibrosis can be reduced.

次に、探針の取り付は方法について述べる。Next, we will discuss how to attach the probe.

例えば、探針一体型のカンチレバーを作製したい場合に
は、予め探針5a、5b、5C,5dとなる突起物を表
面に具備したSi3N、膜3aを作れば良い。また、S
i基板2からカンチレバーチップ1を切シ出した後に、
探針5a、5b、5c、5dとなる微粒体例えば、ダイ
ヤモンド等をSi3N4膜3a表面に取付けても良い。
For example, if it is desired to fabricate a cantilever with an integrated probe, a Si3N film 3a having protrusions forming the probes 5a, 5b, 5C, and 5d on its surface may be fabricated in advance. Also, S
After cutting out the cantilever chip 1 from the i-board 2,
Fine particles, such as diamonds, which become the probes 5a, 5b, 5c, and 5d may be attached to the surface of the Si3N4 film 3a.

さらにまた、513N4膜3aの先端部に例えばAu薄
膜を高温で蒸着し、この後室温まで冷却することにより
、この先端部を曲げて、探針を形成するようにしても良
い。
Furthermore, a probe may be formed by, for example, depositing an Au thin film on the tip of the 513N4 film 3a at high temperature, and then cooling the tip to room temperature, thereby bending the tip.

なお、探針5a r 5b 、5c 、5dとして磁性
体を用い、この結果形成されるカンチレバー体をMFM
(磁気力顕微鏡)に取り付け、試料表面を測定すること
も可能である。
Note that a magnetic material is used as the probes 5a r 5b, 5c, and 5d, and the resulting cantilever body is used as an MFM.
It is also possible to attach it to a magnetic force microscope (magnetic force microscope) and measure the sample surface.

なお、本発明は上記実施例に限定されることはない。Note that the present invention is not limited to the above embodiments.

例えば、基板にはSiを用いたが他の材料、例えば石英
、パイレックスガラス等を用いても良いことは勿論であ
る。この時、基板材料のエツチング特性(エツチングに
より露出されやすい結晶面等)を考慮し、網目の形状を
最適のパターンに設定すればよい。例えば、四角形以外
の多角形、例えば三角形等にバターニングしてもよい。
For example, although Si is used for the substrate, it goes without saying that other materials such as quartz, Pyrex glass, etc. may be used. At this time, the etching characteristics of the substrate material (crystal planes that are easily exposed by etching, etc.) may be taken into account and the shape of the mesh may be set to an optimal pattern. For example, patterning may be performed into a polygon other than a quadrilateral, such as a triangle.

また、カンチレバーに用いる薄膜としては、8 i 3
N4膜を用いたが他の絶縁膜、例えば5in2゜SiC
等を用いても良く、特に基板材料の化合物を用いると、
基板とカンチレバーの薄膜の密着性が向上しさらに良い
In addition, as a thin film used for the cantilever, 8 i 3
Although N4 film was used, other insulating films, such as 5in2°SiC
etc. may be used, especially when using a compound of the substrate material,
The adhesion between the thin film of the cantilever and the substrate is improved.

さらにまた金属膜、例えばCr、Au等を用い探針にも
導電体を用いれば、カンチレバーに電流を流すことがで
き、例えば絶縁膜表面に対して探針を走査することによ
り、絶縁膜中の絶縁不良箇所を容易に検出することがで
きる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変
形して実施することができる。
Furthermore, if a metal film such as Cr, Au, etc. is used and a conductor is used for the probe, a current can be passed through the cantilever. For example, by scanning the probe over the surface of the insulating film, Locations of insulation defects can be easily detected. In addition, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳述した様に、本発明によれば、カンチレバー体を
分割する際にカンチレバーを破TAfることがないとと
もに、レバーの設計変更に柔軟性を持たせることができ
る。測定時に測定に使用しないカンチレバーが破損され
る様なことも全くない。
As described in detail above, according to the present invention, the cantilever is not damaged when dividing the cantilever body, and the design of the lever can be changed with flexibility. There is no possibility that the cantilever not used for measurement will be damaged during measurement.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明によるカンチレバー体チップの一実施例
の構造を示す概略図、第2図及び第3図は本発明による
力/チレバ一体を用いた時のAFMの検出感度向上の効
果を説明するための説明図である。第4図、第5図及び
第6図はそれぞれこの実施例装置爾製造方法を説明する
工程断面図、上面図及び斜視図、第7図はAFMの原理
を説明する説明図、第8図は従来の方法によって製造さ
れたカンチレバー体(チップ)の概略図である。 図において、 1・・・カンチレバーチップ、2121・・・Si基板
、3 a 、 3 b 、 3a’ 、 3b’ −−
−Si3N4膜、4 a 、4b。 4 c 、 4 d 、 4a’−−・Si3N4膜3
aにおける4つの角部、5a 、 5b 、 5C、5
cl 、 5a’−探針、51・・・格子状の帯、52
・・・正方形領域、61・・・■字面、62・・・4角
錐台の前、03・・・513N4膜、71・・・探針、
72・・・カンチレバー、73・・・変位測定系、74
・・・試料、75・・・試料74の表面、76・・・X
YZ駆動系、77・・・レバー変調用圧電素子、78・
・・ベース、79・・・比較回路、80・・・カンチレ
バー体(チップ)、81 a 、 8 l b・・・カ
ンチレバー、82・・・支持体。 代理人 弁理士  則 近 憲 佑 第2図 第3図
FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of an embodiment of the cantilever chip according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 illustrate the effect of improving AFM detection sensitivity when using the force/tilever integrated according to the present invention. FIG. 4, 5, and 6 are process cross-sectional views, top views, and perspective views explaining the manufacturing method of this embodiment, respectively. FIG. 7 is an explanatory view explaining the principle of AFM, and FIG. FIG. 1 is a schematic diagram of a cantilever body (chip) manufactured by a conventional method. In the figure, 1...Cantilever chip, 2121...Si substrate, 3a, 3b, 3a', 3b' --
-Si3N4 film, 4a, 4b. 4c, 4d, 4a'--Si3N4 film 3
Four corners in a, 5a, 5b, 5C, 5
cl, 5a'-probe, 51...grid-like band, 52
...Square area, 61...Characteristic face, 62...Front of quadrangular pyramid, 03...513N4 film, 71...Tip,
72... Cantilever, 73... Displacement measurement system, 74
...Sample, 75...Surface of sample 74, 76...X
YZ drive system, 77... piezoelectric element for lever modulation, 78...
... Base, 79 ... Comparison circuit, 80 ... Cantilever body (chip), 81 a, 8 l b ... Cantilever, 82 ... Support body. Agent Patent Attorney Noriyuki ChikaFigure 2Figure 3

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)網目で規定された外形を持つ薄膜と、この薄膜の
一方の面に、前記網目の交点に相当する角部を露出させ
て設けられた、前記薄膜を支持する支持基板と、前記薄
膜の前記角部に形成された探針とを備えたカンチレバー
体。
(1) A thin film having an outer shape defined by a mesh, a support substrate supporting the thin film, which is provided on one surface of the thin film with exposed corners corresponding to the intersections of the mesh, and the thin film and a probe formed at the corner of the cantilever body.
(2)矩形の薄膜と、この薄膜の角部を露出させて裏面
に形成された前記薄膜を支持する支持基板と、前記薄膜
の表面の前記角部に形成された探針とを備えたカンチレ
バー体。
(2) A cantilever comprising a rectangular thin film, a support substrate that supports the thin film and is formed on the back surface with the corners of the thin film exposed, and a probe formed on the corner of the front surface of the thin film. body.
(3)基板表面に薄膜を形成する工程と、この薄膜を網
目状に選択的に除去することにより前記薄膜を角部を有
するパターンに加工する工程と、このパターンをマスク
として前記基板を選択的に除去するとともに、前記網目
の交点を含む領域で前記基板をその裏面側から選択的に
除去することにより、前記薄膜パターンの角部を露出せ
しめる工程と、前記基板を前記網目に沿って分割する工
程と、探針を前記薄膜パターンの角部に設ける工程とを
含むことを特徴とするカンチレバー体の製造方法。
(3) a step of forming a thin film on the surface of the substrate; a step of processing the thin film into a pattern having corners by selectively removing the thin film in a mesh pattern; and using this pattern as a mask, the substrate is selectively removed. a step of exposing the corners of the thin film pattern by selectively removing the substrate from the back side in a region including the intersections of the mesh, and dividing the substrate along the mesh. A method for manufacturing a cantilever body, comprising the steps of: and providing a probe at a corner of the thin film pattern.
(4)前記網目状は格子状であり、前記網目の交点を含
む領域の形状が矩形であることを特徴とする請求項(2
)記載のカンチレバー体の製造方法。
(4) Claim (2) characterized in that the mesh shape is a lattice shape, and the shape of the area including the intersections of the mesh is rectangular.
) The method for manufacturing the cantilever body described in .
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