JPH05214564A - Production of probe for interatomic force microscope - Google Patents

Production of probe for interatomic force microscope

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JPH05214564A
JPH05214564A JP4019210A JP1921092A JPH05214564A JP H05214564 A JPH05214564 A JP H05214564A JP 4019210 A JP4019210 A JP 4019210A JP 1921092 A JP1921092 A JP 1921092A JP H05214564 A JPH05214564 A JP H05214564A
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force microscope
substrate
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美彦 鈴木
Hajime Nakamura
肇 中村
Jun Iwasaki
純 岩崎
Takashi Matsubara
隆 松原
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Abstract

PURPOSE:To provide the process for production of the probe for an interatomic force microscope which can produce a probe without contaminating a film forming device. CONSTITUTION:This process for production of the probe for the interatomic force microscope having a acicular chip and a flexible body part for supporting this acicular chip consists in forming a 1st film 23 on a semiconductor single crystal substrate 21, providing a recessed part 26 of the area of the bottom smaller than the area of an aperture on this substrate 21, oxidizing the inside wall of this recessed part 26 to form a 2nd film 24 on the inside wall of the recessed part, removing the substrate 21 around the recessed part and constituting the acicular chip the flexible body part of the 1st and 2nd films 23, 24.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an atomic force microscope probe.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art A conventional technique will be described with reference to FIG. Conventionally, the following method has been used to manufacture a probe used in an atomic force microscope. That is, a protective film 13 of silicon oxide or silicon nitride is formed on both surfaces of the silicon substrate 11,
By removing a part of the protective film 13 by a lithography method,
The silicon substrate 11 is exposed. Then, the substrate 11 is
By immersing in an etching solution typified by a KOH aqueous solution and utilizing the dependence of the etching rate on the crystal plane orientation, a quadrangular pyramid-shaped recess or trench 12 is formed. Substrate 1 at this time
The cross-sectional shape of No. 1 is shown in FIG.

【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))。
After that, the protective film 13 previously formed on the upper surface
While removing or leaving the above, a silicon oxide film or a silicon nitride film 14 is formed by a vapor phase growth method or the like so as to cover the inner wall of the trench 12 and the upper surface of the substrate 11. As the vapor deposition method, a chemical vapor deposition method (CVD), a low pressure chemical vapor deposition method (LPCVD), a physical vapor deposition method (PVD) or the like is used. Next, the film 13 on the lower surface of the substrate 11 is patterned to remove a part thereof (FIG. 4B). afterwards,
The upper surface film 14 is patterned into a desired shape by the lithography method (FIG. 4C), and finally the lower surface thin film 13 is formed.
Is used as a protective film to remove a part of the silicon substrate 11 by etching (FIG. 4D).

【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。
In this way, the thin film 14 provided on the inner wall of the trench 12 is used as the needle tip 14a, and the substrate 1
The probe 1 for an atomic force microscope having the thin film 14 formed on the surface of No. 1 as the flexible body 14b was formed. For the atomic force microscope, the tip portion 14 of the needle-shaped tip 14a of the probe 1 is used.
The repulsive or attractive atomic force acting between c and the sample is
The microscope detects the amount of bending of the flexible portion 14b and detects the unevenness of the sample surface.

【0005】[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。
As described above, according to the conventional technique, the substrate 11 is immersed in an etching solution of a strong alkali such as KOH to form the trench 12, and then the CV is formed.
The substrate 11 was set in a film forming apparatus such as D, LPCVD, or PVD to form the thin film 14. After the trench is formed, sufficient cleaning is performed to wash away the etching solution, but with the current technology, it is inevitable that a trace amount of KOH or the like remains. Therefore, by setting a substrate contaminated with a small amount of KOH or the like in a film forming apparatus such as CVD, LPCVD, or PVD, the inside of the film forming apparatus becomes KO.
It had the drawback of being H-contaminated.

【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。
Since film forming apparatuses such as CVD, LPCVD and PVD are very expensive, a plurality of different kinds of thin films such as semiconductor thin films are formed by one film forming apparatus by exchanging film forming sources. That is, it is often reused. However, it is well known that when potassium ions and the like enter the semiconductor thin film, the performance of the semiconductor device is extremely deteriorated. Therefore, in the case of taking the probe manufacturing process as described above, an expensive film forming apparatus such as CVD, LPCVD, or PVD has to be dedicated to the probe manufacturing. However, even when it is used as a dedicated machine for manufacturing a probe, this contamination is accumulated during repeated film formation, and the flexible body 14
There is a fatal problem that it hinders the composition of the thin film 14 to be b from being kept constant, and it becomes impossible to keep the mechanical properties as a spring, which is the most important as a flexible body, constant between batches. Was.

【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。
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a probe for an atomic force microscope, which can manufacture the probe without contaminating the film forming apparatus.

【0008】[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。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a probe for an atomic force microscope having a needle-shaped tip and a flexible body portion supporting the needle-shaped tip. In the manufacturing method of, on the semiconductor single crystal substrate,
A first coating is formed, a recess having a bottom area smaller than the opening area is formed on the substrate, and an inner wall of the recess is oxidized to form a second coating on the inner wall of the recess. A method for manufacturing a probe for an atomic force microscope is provided, characterized in that the substrate around the recess is removed and the first and second films form the needle tip and the flexible body.

【0009】[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。
The operation of the method for producing a probe for an atomic force microscope of the present invention will be described below with reference to FIG.

【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。
In the present invention, first, a semiconductor single crystal substrate 2 is formed.
First, the first film 23 is formed. This first film 23
At least a part of it becomes a flexible body portion when completed. Further, the first film 23 serves as a mask for protecting the substrate other than the portion where the recess 26 is formed in the step of forming the next recess 26. Therefore, as the material of the first film 23, a material that can be a flexible body and that can protect the substrate other than the portion where the recess is formed in the next step is used.
As a method of forming the first film 23, a usual thin film forming method can be used. For example, oxidation of the substrate surface by thermal oxidation, or chemical vapor deposition (CVD) of thin film forming vapor deposition method. , Low pressure chemical vapor deposition (LPCVD), physical vapor deposition (PVD), etc. can be used.

【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。
Next, on the side of the substrate on which the first film 23 is provided, a concave portion 26 having a bottom area smaller than the opening area is formed.
To provide. The shape of the recess 26 is the shape of the needle-shaped tip portion of the probe. The smaller the radius of curvature of the tip of the needle tip of the probe, the higher the resolution of the atomic force microscope can be improved. Therefore, it is desirable to form the bottom of the recess 26 into a conical shape. In addition, as a procedure for forming the recess 26, a first recess that forms a columnar space is provided inside, and a cross-sectional area that decreases in the depth direction is formed on the bottom side of the first recess, for example, a second recess. It is also possible to provide a concave portion. By thus providing the two recesses in succession, a thin and long recess can be easily formed.

【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。
As a method of forming the recess 26, dry and wet etching or ion milling can be used. First, the portion of the first film 23 that becomes the opening of the recess 26 is removed by etching or the like, and the first film 2 is removed.
3 is removed, and the recessed portion 2 is formed in the exposed substrate 21.
6 is formed (FIG. 1A). Semiconductor single crystal substrate 21
Since the etching rate varies depending on the crystal plane orientation,
By utilizing this property, the conical recess 26 can be formed.

【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。
Further, by oxidizing the inner wall 22 of the recess 26, a second film 24, which is a semiconductor oxide film in which the semiconductor single crystal is oxidized, is formed on the inner wall surface of the recess 26 (FIG. 1B). This second film 24 becomes a needle-shaped tip portion when completed. The depth of oxidation from the inner wall surface 22 of the recess 26 becomes the thickness of the film 24. As the oxidation method, a wet oxidation method, a dry oxidation method or the like can be used. The apparatus required for these oxidations is not expensive like the film forming apparatus, and the depth of oxidation can be controlled relatively easily. If necessary, the step of adjusting the shape of the first film 23 to the shape of the flexible body portion (FIG. 1C), and the step of attaching other components necessary for the probe, for example, the plate 25 (FIG. 1D). ) May be added.

【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。
Then, the substrate 21 around the recess 26 is removed by etching or the like to complete the needle-shaped tip composed of the first coating 23 and the second coating 24 and the flexible body portion (FIG. 1). (E)). When the substrate 21 is removed by wet etching, an etching liquid that corrodes the substrate 21 and does not corrode the first film 23 and the second film 24 is selected as the etching liquid.

【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。
As described above, in the present invention, the second film 24 is formed by the step of oxidizing the surface of the substrate 21 after the step of forming the recess 26 by etching or the like. Second film 24
Since the film forming apparatus is not used for forming the film, the substrate 21 contaminated by the etching solution is not set in the film forming apparatus, and therefore the film forming apparatus is not contaminated.
Therefore, an expensive film forming apparatus can be shared with other manufacturing processes such as semiconductor device manufacturing. Further, since the inside of the film forming apparatus can be maintained at a high purity, the film formation on the flexible body portion can be performed constantly in a high purity environment, and a probe having desired mechanical characteristics can be obtained.

【0016】[0016]

【実施例】【Example】

(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。
(Embodiment 1) An embodiment of the present invention will be specifically described below with reference to FIG.

【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。
As shown in FIG. 1e, the probe for an atomic force microscope manufactured by the manufacturing method of this embodiment has a needle-shaped tip of the second silicon oxide film 24 and a first needle-shaped tip supporting the needle-shaped tip. The silicon oxide film 23 includes a flexible portion and a holding plate 25 attached to one end of the flexible portion.

【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))。
A method of manufacturing the probe of this embodiment will be described below. First, as the semiconductor single crystal substrate 21, a thickness of 25
The surface of the substrate 21 was oxidized by a thermal oxidation method using a silicon single crystal substrate having a 0 μm and 100 plane orientation to form a first silicon oxide film 23 having a thickness of about 1 μm as a first film. Next, a part of the first silicon oxide film 23 was removed and patterned by using a lithography method. Next, using the patterned first silicon oxide film 23 as a mask, the silicon single crystal substrate 21 exposed from the partially removed portion is removed by KOH.
Anisotropic etching was performed using an aqueous solution to form a trench 26, which is a pyramid-shaped recess having a depth of about 4 μm (FIG. 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。
The shape of the trench 26 is determined by the crystal arrangement of the silicon single crystal substrate 21, and when a substrate having a 100 plane orientation is used, the shape of the trench 26 is a quadrangular pyramid, and the angle formed by the faces of the quadrangular pyramid facing each other. Is 70.5 degrees. Since the shape of the opening of the trench 26 is also determined by the crystal arrangement of the silicon single crystal, the first silicon oxide film 2
The shape for partially removing 3 is any shape so as to be larger than the size of the opening of the trench 26.

【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。
Next, the substrate 21 is heated to 100 by an electric furnace.
The mixture is heated at 0 ° C. for 15 to 90 minutes in a mixed atmosphere of water vapor and oxygen to oxidize the inner wall surface 22 of the trench 26, and
A silicon oxide film 24, which is a film of
(B)). The thickness of the silicon oxide film 24 was controlled by the heating time for oxidation.

【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))。
Next, the first silicon oxide film 23 was patterned into the shape of the flexible portion by the lithography method (FIG. 1C). Further, a plate 25 serving as a holding member was anodically bonded to the end portion of the first silicon oxide film 23 (see FIG. 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。
Finally, the substrate 21 is immersed in a KOH aqueous solution to remove the silicon substrate 21, and the first silicon oxide film 23 is formed.
And the second silicon oxide film 24 are respectively completed as a probe for an atomic force microscope, which is provided with a flexible part and a needle-shaped tip.

【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。
In the method for manufacturing the probe for an atomic force microscope according to the first embodiment described above, the probe can be manufactured without using the expensive film forming apparatus, so that the problem of contaminating the expensive film forming apparatus occurs. Never. Further, in the thermal oxidation method, since a constant oxide film can be formed without being affected by residual KOH or the like, it is possible to inexpensively manufacture an excellent probe in which the mechanical performance of the flexible body is constant. it can.

【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。
(Embodiment 2) Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【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。
The atomic force microscope probe manufactured by the manufacturing method of this embodiment has a needle-shaped tip of a silicon oxide film 34 and a silicon nitride film 33 supporting the needle-shaped tip as shown in FIG. 2e. It is composed of a flexible body portion and a holding plate 25 attached to one end of the flexible portion.

【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))。
A method of manufacturing the probe of this embodiment will be described below. First, the semiconductor single crystal substrate 21 has a thickness of 380.
Using a silicon single crystal substrate 31 of μm, 100 plane orientation,
A silicon nitride film 33 having a thickness of about 800 nm was formed as a first film on the substrate 31 by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD). Next, the silicon nitride film 33 was partially removed and patterned by using a lithography method. Next, using the patterned silicon nitride film 33 as a mask, Cl 2 and S
A first trench 36a having a depth of about 10 μm and forming a cylindrical space was formed inside by a dry etching method using a mixed gas of iCl 4 . Further, the first trench 36a
Then, the bottom of the
m anisotropically etched, pyramidal trench 36b
Was formed to form a trench 36 having a depth of 14 μm, which is composed of the first trench 36a and the second trench 36b (FIG. 2A).

【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。
Next, the substrate 31 was heated in a mixed atmosphere of water vapor and oxygen to form an oxide film 34 having a thickness of 300 nm as a second film on the inner wall of the trench 36 (FIG. 2 (b). )). Further, the silicon nitride film is patterned into the shape of the flexible portion (FIG. 2c), the plate 25 is anodically bonded (FIG. 2 (d)), and the substrate 31 is removed by etching (FIG. 2 (e)). The film 34 is a needle-shaped tip,
A probe having the silicon nitride film 33 as a flexible portion was completed. Since these steps are the same as those in the first embodiment, detailed description will be omitted.

【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。
The probe for atomic force microscope thus obtained is formed by using the deep trench 36 by adding the cylindrical trench 36a to the quadrangular pyramid trench 36b determined by the crystal arrangement of the silicon single crystal. , The length of the needle tip is long. The probe having such a long needle-shaped tip 136c can observe a sample having large surface irregularities. The length of the needle tip can be arbitrarily adjusted by the depth of the cylindrical trench 36a.

【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。
In the atomic force microscope probe of the second embodiment described above, after the first film 33 is formed by the film forming apparatus (LPCVD), the trench 36 is formed by the KOH liquid,
The second film is formed by the oxidation method without returning to the film forming apparatus. Therefore, since the film forming apparatus is not contaminated with the KOH remaining on the substrate 31, the film forming apparatus can be shared with other manufacturing processes such as semiconductor devices, and the manufacturing cost can be reduced. Furthermore, since KOH does not accumulate in the film forming apparatus, it is possible to form a high-purity first film in a high-purity environment, and the mechanical performance of the flexible body part is excellent. A probe is obtained.

【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。
(Embodiment 3) Further, as shown in FIG. 3, the first film may have a double structure of a silicon oxide film 42 and a silicon nitride film 41. The silicon oxide film 42 is formed by the thermal oxidation method as in the first embodiment, and then the silicon nitride film 41 is formed by LPC.
It is formed by the VD method as in the second embodiment. Since the other parts are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted.

【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。
In this way, the first film is formed on the silicon oxide film 42.
And the silicon nitride film 41 have a double structure, the silicon oxide film 24 of the needle-shaped tip portion is made to be the silicon oxide film 42 of the flexible body portion.
Contact with. Therefore, the strength of the connecting portion between the needle-shaped tip and the flexible body portion can be increased more than in the case of the probe in which the needle-shaped tip of the silicon oxide film 34 and the flexible body portion of the silicon nitride film 33 of Example 2 contact each other. .. Since the silicon oxide film 42 and the silicon nitride film 41 of the flexible portion are in contact with each other over a large area, the strength is increased.

【0032】[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。
As described above, the present invention contaminates an expensive film forming apparatus by forming a second film to be a needle-shaped chip by a thermal oxidation method after forming a recess or trench. It is possible to manufacture a probe for an atomic force microscope. Further, since the film forming apparatus is not contaminated, the first film to be the flexible body portion can be formed with high purity, and the mechanical properties of the flexible body portion can be kept constant.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例の製造手順を示す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing a manufacturing procedure of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の別の実施例の製造手順を示す断面図。FIG. 2 is a sectional view showing the manufacturing procedure of another embodiment of the present invention.

【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。
FIG. 3 is a sectional view of a probe manufactured according to still another embodiment of the present invention.

【図4】従来技術の製造手順を示す断面図。FIG. 4 is a sectional view showing a manufacturing procedure of a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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。
11, 21, 31 ... Silicon single crystal substrate, 12, 26,
36 ... Trench, 13 ... Protective film, 22, 32 ... Trench inner wall surface, 23 ... First silicon oxide film, 24 ... Second silicon oxide film, 25 ... Holding plate, 33, 41 ... Silicon nitride film, 34 , 42 ... Silicon oxide film.

───────────────────────────────────────────────────── 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Takashi Matsubara 1-6-3 Nishioi, Shinagawa-ku, Tokyo Inside Nikon Oi Manufacturing Co., Ltd.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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。
1. A method for manufacturing an atomic force microscope probe having a needle-shaped tip and a flexible portion supporting the needle-shaped tip, wherein a first film is formed on the semiconductor single crystal substrate. Then, a recess having a bottom area smaller than the opening area is provided on the substrate, and the inner wall of the recess is oxidized to form a second film on the inner wall of the recess, and the substrate around the recess is removed. A method for manufacturing a probe for an atomic force microscope, characterized in that the first tip and the second coating constitute the needle tip and the flexible body section.
【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。
2. The first recess as defined in claim 1, wherein a first recess is formed on the semiconductor single crystal substrate to form a columnar space therein, and a depth direction is provided on the bottom side of the first recess. A method of manufacturing a probe for an atomic force microscope, characterized in that a second recess having a small cross-sectional area is provided in.
【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。
3. The method for manufacturing a probe for an atomic force microscope according to claim 1, wherein a silicon single crystal substrate is used as the semiconductor single crystal substrate.
【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。
4. The method of manufacturing an atomic force microscope probe according to claim 1, wherein the recess is formed by an etching method.
【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。
5. The method for manufacturing a probe for an atomic force microscope according to claim 3, wherein at least the vicinity of the bottom of the recess has a pyramidal shape.
【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。
6. A probe for an atomic force microscope having a needle-shaped tip and a flexible body portion supporting the needle-shaped tip, wherein the needle-shaped tip is composed mainly of silicon oxide. The atomic force microscope probe is characterized in that the part is mainly composed of silicon nitride.
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