JPH05256643A - 走査型プローブ顕微鏡用のカンチレバーチップ - Google Patents
走査型プローブ顕微鏡用のカンチレバーチップInfo
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- JPH05256643A JPH05256643A JP4219969A JP21996992A JPH05256643A JP H05256643 A JPH05256643 A JP H05256643A JP 4219969 A JP4219969 A JP 4219969A JP 21996992 A JP21996992 A JP 21996992A JP H05256643 A JPH05256643 A JP H05256643A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】カンチレバーを試料に対して傾けて取り付けた
場合にあっても、カンチレバーを傾けないで取り付けた
場合と同じ様に試料の表面形状を測定することを可能に
する走査型プローブ顕微鏡用のカンチレバーチップを提
供する。 【構成】カンチレバーチップ１０は保持基板１２を有
し、そこから中抜きの三角形状のカンチレバー１４が延
出している。カンチレバー１４の先端部には探針１６が
設けられている。この探針１６の軸１８はカンチレバー
１４の面に立てた法線２０に対して所定の角度を有して
いる。この角度は、カンチレバーチップ１０を例えばＡ
ＦＭ装置に取り付けたときに、探針１６の軸１８が試料
面に垂直になるように設定してある。
場合にあっても、カンチレバーを傾けないで取り付けた
場合と同じ様に試料の表面形状を測定することを可能に
する走査型プローブ顕微鏡用のカンチレバーチップを提
供する。 【構成】カンチレバーチップ１０は保持基板１２を有
し、そこから中抜きの三角形状のカンチレバー１４が延
出している。カンチレバー１４の先端部には探針１６が
設けられている。この探針１６の軸１８はカンチレバー
１４の面に立てた法線２０に対して所定の角度を有して
いる。この角度は、カンチレバーチップ１０を例えばＡ
ＦＭ装置に取り付けたときに、探針１６の軸１８が試料
面に垂直になるように設定してある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、走査型プローブ顕微鏡
に用いるカンチレバーチップに関する。
に用いるカンチレバーチップに関する。
【０００２】
【従来の技術】ビニッヒやローラー等の発明した走査型
トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）におけるサーボ技術を始めと
する要素技術を利用して、ＳＴＭでは測定し難かった絶
縁性試料を原子オーダーの精度で観察することのできる
顕微鏡として原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）が提案され実用
に供されている。
トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）におけるサーボ技術を始めと
する要素技術を利用して、ＳＴＭでは測定し難かった絶
縁性試料を原子オーダーの精度で観察することのできる
顕微鏡として原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）が提案され実用
に供されている。
【０００３】ＡＦＭは、構造的にはＳＴＭに類似してお
り、走査型プローブ顕微鏡の一つとして位置づけられ
る。ＡＦＭでは、鋭く尖った突起部（探針部）を自由端
に持つカンチレバーを試料に近接させ、探針部を試料表
面に沿って相対的に移動させながら、探針部先端の原子
と試料表面の原子との間に働く相互作用によって変位す
るカンチレバーの動きを電気的あるいは光学的に測定
し、試料表面の各点の情報を時系列的にとらえて処理す
ることにより、試料の凹凸情報等の三次元的な情報を得
ている。
り、走査型プローブ顕微鏡の一つとして位置づけられ
る。ＡＦＭでは、鋭く尖った突起部（探針部）を自由端
に持つカンチレバーを試料に近接させ、探針部を試料表
面に沿って相対的に移動させながら、探針部先端の原子
と試料表面の原子との間に働く相互作用によって変位す
るカンチレバーの動きを電気的あるいは光学的に測定
し、試料表面の各点の情報を時系列的にとらえて処理す
ることにより、試料の凹凸情報等の三次元的な情報を得
ている。
【０００４】以前、走査型プローブ顕微鏡用のカンチレ
バーとして、「Thomas R. Albrecht, Calvin F. Quate,
"Atomic resolution Imaging of a nonconductor by A
tomic force Microscopy" J. Appl. Pys, 62(1987)259
9」の中において、半導体ＩＣ製造プロセスを応用して
作製したＳｉＯ2 カンチレバーチップが提案された。そ
れ以来、カンチレバーとしては、ミクロンオーダーの高
い精度で再現性良く作製できるとともに、バッチプロセ
スを用いることによりコスト的にも安価に製造できるた
め、この半導体ＩＣ製造プロセスを応用して作製するカ
ンチレバーチップが主流になっている。
バーとして、「Thomas R. Albrecht, Calvin F. Quate,
"Atomic resolution Imaging of a nonconductor by A
tomic force Microscopy" J. Appl. Pys, 62(1987)259
9」の中において、半導体ＩＣ製造プロセスを応用して
作製したＳｉＯ2 カンチレバーチップが提案された。そ
れ以来、カンチレバーとしては、ミクロンオーダーの高
い精度で再現性良く作製できるとともに、バッチプロセ
スを用いることによりコスト的にも安価に製造できるた
め、この半導体ＩＣ製造プロセスを応用して作製するカ
ンチレバーチップが主流になっている。
【０００５】例えば「J. Vac. Sci. Technol. A8(4)338
6 1990 (T. Albrecht, S. Akamine,T. E. Caver and C.
F. Quate) 」の中でも触れた、ＳｉＯ2 膜の代わりに
窒化シリコン膜をカンチレバー構成材料に用いたカンチ
レバーチップは既に市場に出回っている。このカンチレ
バーは、長さが５０〜２００μｍ程度、厚さが０．５〜
１μｍ程度で、形状として中抜きの三角形や長方形があ
る。
6 1990 (T. Albrecht, S. Akamine,T. E. Caver and C.
F. Quate) 」の中でも触れた、ＳｉＯ2 膜の代わりに
窒化シリコン膜をカンチレバー構成材料に用いたカンチ
レバーチップは既に市場に出回っている。このカンチレ
バーは、長さが５０〜２００μｍ程度、厚さが０．５〜
１μｍ程度で、形状として中抜きの三角形や長方形があ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来のバッチプロセス
で作製したカンチレバーチップでは、カンチレバー先端
にある探針の軸はカンチレバーの面に対して直交してい
る。このようなカンチレバーチップをＡＦＭ装置に取り
付ける際、カンチレバーチップは、図１６（Ａ）に示す
ように、その支持部分が測定試料に接触しないよう、試
料１００に対して０〜１５°程度傾けて装置に取り付け
られる。この結果、探針１０２はその軸１０４が測定試
料１００の表面に立てた法線１０６に平行でなく、この
法線１０６に対して傾いた状態で対峙することになる。
この状態で探針１０２を走査して、グレーティング状の
試料１００のＡＦＭ測定を行なうと、その走査ライン上
では図１６（Ｂ）に示す高さプロファイルが得られる。
この高さプロファイルでは、本来なら同じ形に測定され
るはずのグレーティングの溝の両側の縁が、異なる形に
トレースされている。このように、通常のカンチレバー
チップを試料の表面に対して傾けて配置した場合、試料
の表面形状を正確に測定することは困難である。
で作製したカンチレバーチップでは、カンチレバー先端
にある探針の軸はカンチレバーの面に対して直交してい
る。このようなカンチレバーチップをＡＦＭ装置に取り
付ける際、カンチレバーチップは、図１６（Ａ）に示す
ように、その支持部分が測定試料に接触しないよう、試
料１００に対して０〜１５°程度傾けて装置に取り付け
られる。この結果、探針１０２はその軸１０４が測定試
料１００の表面に立てた法線１０６に平行でなく、この
法線１０６に対して傾いた状態で対峙することになる。
この状態で探針１０２を走査して、グレーティング状の
試料１００のＡＦＭ測定を行なうと、その走査ライン上
では図１６（Ｂ）に示す高さプロファイルが得られる。
この高さプロファイルでは、本来なら同じ形に測定され
るはずのグレーティングの溝の両側の縁が、異なる形に
トレースされている。このように、通常のカンチレバー
チップを試料の表面に対して傾けて配置した場合、試料
の表面形状を正確に測定することは困難である。
【０００７】本発明は、カンチレバーを試料に対して傾
けて取り付けた場合にあっても、カンチレバーを傾けな
いで取り付けた場合と同じ様に試料の表面形状を測定す
ることを可能にする走査型プローブ顕微鏡用のカンチレ
バーチップの提供を目的とする。
けて取り付けた場合にあっても、カンチレバーを傾けな
いで取り付けた場合と同じ様に試料の表面形状を測定す
ることを可能にする走査型プローブ顕微鏡用のカンチレ
バーチップの提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のカンチレバーチ
ップは、弾性変形するカンチレバーと、カンチレバーの
面に立てた法線に対して所定の角度で傾いている傾斜軸
と、カンチレバーの先端部に設けられた、傾斜軸に対し
て軸対称な探針とを備えている。
ップは、弾性変形するカンチレバーと、カンチレバーの
面に立てた法線に対して所定の角度で傾いている傾斜軸
と、カンチレバーの先端部に設けられた、傾斜軸に対し
て軸対称な探針とを備えている。
【０００９】
【作用】本発明のカンチレバーチップでは、カンチレバ
ーの先端部に設けた探針の軸（傾斜軸）はカンチレバー
の面に立てた法線に対して所定の角度を有している。こ
の角度は、走査型プローブ顕微鏡にカンチレバーチップ
を取り付けた際に、探針の軸が試料の表面にほぼ垂直に
なるように設定されている。従って、カンチレバーチッ
プを装置に取り付けた状態では、探針は試料表面に立て
た法線に対して軸対称となる。
ーの先端部に設けた探針の軸（傾斜軸）はカンチレバー
の面に立てた法線に対して所定の角度を有している。こ
の角度は、走査型プローブ顕微鏡にカンチレバーチップ
を取り付けた際に、探針の軸が試料の表面にほぼ垂直に
なるように設定されている。従って、カンチレバーチッ
プを装置に取り付けた状態では、探針は試料表面に立て
た法線に対して軸対称となる。
【００１０】
【実施例】本発明による走査型プローブ顕微鏡のカンチ
レバーチップを図１に示す。図１（Ａ）はカンチレバー
チップの斜視図、図１（Ｂ）はカンチレバーの横断面図
である。カンチレバーチップ１０は図１（Ａ）に示すよ
うに保持基板１２を有し、そこから中抜きの三角形状の
カンチレバー１４が延出している。カンチレバー１４の
先端部には探針１６が設けられている。この探針１６の
軸１８は、図１（Ｂ）に示すように、カンチレバー１４
の面に立てた法線２０に対して所定の角度を有してい
る。この角度は、カンチレバーチップ１０を例えばＡＦ
Ｍ装置に取り付けたときに、探針１６の軸１８が試料面
に垂直になるように設定してある。カンチレバーチップ
１０をＡＦＭ装置に取り付けた状態を図２に示す。図に
示すように、カンチレバーチップ１０を装置に取り付け
た状態では、探針１６の軸１８は試料２２の表面に立て
た法線２４と平行になる。探針１６と試料２２を拡大し
たものを図３（Ａ）に示す。また、このカンチレバーチ
ップ１０を用いて試料２２の表面を走査して得られる高
さプロファイルを図３（Ｂ）に示す。このように、本発
明のカンチレバーチップ１０では、装置に取り付けた際
に探針１６の軸１８が試料２２の表面に垂直になるの
で、試料２２のグレーティング形状を正確にトレースす
ることができる。次に、カンチレバーチップ１０の製造
方法について説明する。まず図４（Ａ）に示すように、
表面に対して（１００）面が１０°傾いているシリコン
ウェハー３０の上に窒化シリコン膜３２をＣＶＤ法によ
り形成する。次に図４（Ｂ）に示すように、この窒化シ
リコン膜３２をフォトリソグラフィーによりパターニン
グして探針を形成する箇所に開口部３４を形成する。
レバーチップを図１に示す。図１（Ａ）はカンチレバー
チップの斜視図、図１（Ｂ）はカンチレバーの横断面図
である。カンチレバーチップ１０は図１（Ａ）に示すよ
うに保持基板１２を有し、そこから中抜きの三角形状の
カンチレバー１４が延出している。カンチレバー１４の
先端部には探針１６が設けられている。この探針１６の
軸１８は、図１（Ｂ）に示すように、カンチレバー１４
の面に立てた法線２０に対して所定の角度を有してい
る。この角度は、カンチレバーチップ１０を例えばＡＦ
Ｍ装置に取り付けたときに、探針１６の軸１８が試料面
に垂直になるように設定してある。カンチレバーチップ
１０をＡＦＭ装置に取り付けた状態を図２に示す。図に
示すように、カンチレバーチップ１０を装置に取り付け
た状態では、探針１６の軸１８は試料２２の表面に立て
た法線２４と平行になる。探針１６と試料２２を拡大し
たものを図３（Ａ）に示す。また、このカンチレバーチ
ップ１０を用いて試料２２の表面を走査して得られる高
さプロファイルを図３（Ｂ）に示す。このように、本発
明のカンチレバーチップ１０では、装置に取り付けた際
に探針１６の軸１８が試料２２の表面に垂直になるの
で、試料２２のグレーティング形状を正確にトレースす
ることができる。次に、カンチレバーチップ１０の製造
方法について説明する。まず図４（Ａ）に示すように、
表面に対して（１００）面が１０°傾いているシリコン
ウェハー３０の上に窒化シリコン膜３２をＣＶＤ法によ
り形成する。次に図４（Ｂ）に示すように、この窒化シ
リコン膜３２をフォトリソグラフィーによりパターニン
グして探針を形成する箇所に開口部３４を形成する。
【００１１】続いて図４（Ｃ）に示すように、この窒化
シリコン膜３２をマスクとしてシリコンウェハー３０に
対して湿式異方性エッチングを行ない、開口部３４を底
面とする逆四角錐形状の穴３６を形成する。このように
形成された穴の四角錐の軸はウェハーの表面に対して１
０°傾斜している。
シリコン膜３２をマスクとしてシリコンウェハー３０に
対して湿式異方性エッチングを行ない、開口部３４を底
面とする逆四角錐形状の穴３６を形成する。このように
形成された穴の四角錐の軸はウェハーの表面に対して１
０°傾斜している。
【００１２】窒化シリコン膜３２を除去した後、図４
（Ｄ）に示すように、シリコンウェハー３０の上に膜厚
０．４〜１μｍ程度の窒化シリコン膜３８をＣＶＤ法に
より再度形成する。つづいて図４（Ｅ）に示すように、
この窒化シリコン膜３８を所定の形状にパターニングし
てカンチレバー４０を形成する。次に、図４（Ｆ）に示
すように、保持基板となるパイレックスガラス４２をシ
リコンウェハー上のカンチレバー形状パターンに合わせ
て加工する。図４（Ｇ）に示すように、パイレックスガ
ラス４２とカンチレバー４０とを陽極接合する。
（Ｄ）に示すように、シリコンウェハー３０の上に膜厚
０．４〜１μｍ程度の窒化シリコン膜３８をＣＶＤ法に
より再度形成する。つづいて図４（Ｅ）に示すように、
この窒化シリコン膜３８を所定の形状にパターニングし
てカンチレバー４０を形成する。次に、図４（Ｆ）に示
すように、保持基板となるパイレックスガラス４２をシ
リコンウェハー上のカンチレバー形状パターンに合わせ
て加工する。図４（Ｇ）に示すように、パイレックスガ
ラス４２とカンチレバー４０とを陽極接合する。
【００１３】最後に図４（Ｈ）に示すように、シリコン
ウェハー３０をＫＯＨの４０％水溶液を用いたエッチン
グで除去して、図１に示したカンチレバーチップ１０を
得る。
ウェハー３０をＫＯＨの４０％水溶液を用いたエッチン
グで除去して、図１に示したカンチレバーチップ１０を
得る。
【００１４】上述のプロセスにおいて、探針１６は、湿
式異方性エッチングにより形成された逆四角錐の穴の形
状に形成される。探針１６の形状すなわち逆四角錐の穴
３６の形状は、窒化シリコン膜３２に形成する開口部３
４の形状を変更することにより適宜変えることができ
る。この逆四角錐の穴３６は、シリコンウェハー３０の
（１１１）面を露出させることにより作られる。従って
シリコンウェハー３０には、四つの（１１１）面が１点
又は直線で交わった穴３６が作られる。
式異方性エッチングにより形成された逆四角錐の穴の形
状に形成される。探針１６の形状すなわち逆四角錐の穴
３６の形状は、窒化シリコン膜３２に形成する開口部３
４の形状を変更することにより適宜変えることができ
る。この逆四角錐の穴３６は、シリコンウェハー３０の
（１１１）面を露出させることにより作られる。従って
シリコンウェハー３０には、四つの（１１１）面が１点
又は直線で交わった穴３６が作られる。
【００１５】即ち、（１００）面が傾いているシリコン
ウェハー（傾斜角をθとする）を図６に示す台形状パタ
ーンの開口を用い、湿式異方性エッチングを行なってい
くと、台形の短辺ａと高さｂで決定される開口で、角錐
状のエッチングが進行し、短辺ａと高さｂの大小関係の
もとで、図９に示す様に（１００）面がはがれる様に原
子ステップ状にエッチングされる。実際は、ウエハ表面
の台形４７から開始され、ａ0 ，ｂ0 の関係の時に（１
１１）面４８が１点で交わるとすると、ａ1 ＞ａ0 の時
は最初のウエハ表面の傾斜面に直交する方向に陵４９
が、またａ2 ＜ａ0 の時は平行する方向に陵５０か形成
される。
ウェハー（傾斜角をθとする）を図６に示す台形状パタ
ーンの開口を用い、湿式異方性エッチングを行なってい
くと、台形の短辺ａと高さｂで決定される開口で、角錐
状のエッチングが進行し、短辺ａと高さｂの大小関係の
もとで、図９に示す様に（１００）面がはがれる様に原
子ステップ状にエッチングされる。実際は、ウエハ表面
の台形４７から開始され、ａ0 ，ｂ0 の関係の時に（１
１１）面４８が１点で交わるとすると、ａ1 ＞ａ0 の時
は最初のウエハ表面の傾斜面に直交する方向に陵４９
が、またａ2 ＜ａ0 の時は平行する方向に陵５０か形成
される。
【００１６】頂点が一点で交わる場合におけるシリコン
ウェハー３０に形成した逆四角錐の穴３６を図５に示
す。（Ａ）はその上面図、（Ｂ）はその側断面図であ
る。シリコンウェハー３０の表面４６に形成される開口
４４は台形となり、これは探針１６を形作る逆四角錐の
底面になる。湿式異方性エッチングは、シリコンウェハ
ー３０の（１１１）面を露出させるので、このような形
状の穴３６を形成するために窒化シリコン膜３２に形成
する開口部３４の実際に必要な形状は、図６に破線で示
した四角形４８でよい。つまり、図５（Ａ）に示すよう
にシリコンウェハー３０の表面４６に形成される台形状
の開口４４の上辺の長さをａ0 、高さをｂ0とすれば、
窒化シリコン膜３２には、横がａ0 で縦がｂ0 の四角形
４８の開口部３４を形成すればよい。
ウェハー３０に形成した逆四角錐の穴３６を図５に示
す。（Ａ）はその上面図、（Ｂ）はその側断面図であ
る。シリコンウェハー３０の表面４６に形成される開口
４４は台形となり、これは探針１６を形作る逆四角錐の
底面になる。湿式異方性エッチングは、シリコンウェハ
ー３０の（１１１）面を露出させるので、このような形
状の穴３６を形成するために窒化シリコン膜３２に形成
する開口部３４の実際に必要な形状は、図６に破線で示
した四角形４８でよい。つまり、図５（Ａ）に示すよう
にシリコンウェハー３０の表面４６に形成される台形状
の開口４４の上辺の長さをａ0 、高さをｂ0とすれば、
窒化シリコン膜３２には、横がａ0 で縦がｂ0 の四角形
４８の開口部３４を形成すればよい。
【００１７】次に、第２実施例の探針を示す。窒化シリ
コン膜３２に設ける開口部３４の横と縦の寸法を変え、
ａ2 ＜ａ0 の場合、シリコンウェハー３０に形成される
逆四角錐の穴３６は、図７（Ａ）に示すように、四つの
（１１１）面が直線で交わるため、陵５０を有する形状
となる。この場合、カンチレバー１４の延在方向に延び
る陵５０を有する形状となる（図７（Ｂ））。この穴３
６に基づいて形成される探針１６は、カンチレバー１４
に沿って延びる陵５０を有するものとなる。このように
作られる探針１６の軸は図中の符号５２で示される。
コン膜３２に設ける開口部３４の横と縦の寸法を変え、
ａ2 ＜ａ0 の場合、シリコンウェハー３０に形成される
逆四角錐の穴３６は、図７（Ａ）に示すように、四つの
（１１１）面が直線で交わるため、陵５０を有する形状
となる。この場合、カンチレバー１４の延在方向に延び
る陵５０を有する形状となる（図７（Ｂ））。この穴３
６に基づいて形成される探針１６は、カンチレバー１４
に沿って延びる陵５０を有するものとなる。このように
作られる探針１６の軸は図中の符号５２で示される。
【００１８】第３実施例として、傾斜角θを用い、図１
の様なカンチレバーチップの両側に探針軸１８，５２
と、第１実施例、第２実施例の２つのタイプを形成した
ものを図８に示す。
の様なカンチレバーチップの両側に探針軸１８，５２
と、第１実施例、第２実施例の２つのタイプを形成した
ものを図８に示す。
【００１９】本発明の第４実施例のカンチレバーチップ
について図１０を参照しながら説明する。本実施例のカ
ンチレバーチップ６０は、図１０（Ａ）に示すように、
保持基板６６を有し、そこから中抜き三角形形状のカン
チレバー６２が延出している。カンチレバー６２の先端
部６８にはコーン形状の探針６４が形成されている。こ
の先端部６８は、図１０（Ｂ）に示すように、カンチレ
バー１２に対して角度θだけ傾斜しており、この結果、
探針６４の軸はカンチレバー１２の面に立てた法線ベク
トルｎに対して角度θだけ傾いている。これにより、実
質的にアスペクト比をかせぐことができ、ステップ状の
凹凸をより正確に表現することを可能にしている。次に
本実施例のカンチレバーチップの製造方法について図１
１〜図１３を参照しながら説明する。
について図１０を参照しながら説明する。本実施例のカ
ンチレバーチップ６０は、図１０（Ａ）に示すように、
保持基板６６を有し、そこから中抜き三角形形状のカン
チレバー６２が延出している。カンチレバー６２の先端
部６８にはコーン形状の探針６４が形成されている。こ
の先端部６８は、図１０（Ｂ）に示すように、カンチレ
バー１２に対して角度θだけ傾斜しており、この結果、
探針６４の軸はカンチレバー１２の面に立てた法線ベク
トルｎに対して角度θだけ傾いている。これにより、実
質的にアスペクト比をかせぐことができ、ステップ状の
凹凸をより正確に表現することを可能にしている。次に
本実施例のカンチレバーチップの製造方法について図１
１〜図１３を参照しながら説明する。
【００２０】まず、面方位が｛１００｝面に対して１０
°傾斜しているシリコンウェハー７０を用意する（図１
１（Ａ））。このシリコンウェハー７０の表裏面にフォ
トリソグラフィーによりカンチレバーチップの間隔に合
わせて溝７２を形成する（図１１（Ｂ））。このシリコ
ンウェハー７０の表面に膜厚４００ｎｍの窒化シリコン
膜を堆積させた後、パターニングして円形の探針マスク
７４を形成する（図１１（Ｃ））。その後、熱酸化とフ
ォトリソグラフィーによって、溝７２に沿った帯状の酸
化シリコン膜７６をシリコンウェハー７０の表裏面に形
成する（図１１（Ｄ））。この帯状の酸化シリコン膜７
６を形成したウェハーの上面図を図１４に示す。
°傾斜しているシリコンウェハー７０を用意する（図１
１（Ａ））。このシリコンウェハー７０の表裏面にフォ
トリソグラフィーによりカンチレバーチップの間隔に合
わせて溝７２を形成する（図１１（Ｂ））。このシリコ
ンウェハー７０の表面に膜厚４００ｎｍの窒化シリコン
膜を堆積させた後、パターニングして円形の探針マスク
７４を形成する（図１１（Ｃ））。その後、熱酸化とフ
ォトリソグラフィーによって、溝７２に沿った帯状の酸
化シリコン膜７６をシリコンウェハー７０の表裏面に形
成する（図１１（Ｄ））。この帯状の酸化シリコン膜７
６を形成したウェハーの上面図を図１４に示す。
【００２１】次に、このシリコンウェハー７０に対して
水酸化カリウム水溶液による異方性エッチングを行なっ
て、表裏面に二つの｛１００｝面７８と８０を露出させ
る（図１２（Ａ））。続いて、フッ酸処理により酸化シ
リコン膜７６を除去した後、反応性イオンエッチング
（ドライエッチング）により探針８２を形成する（図１
２（Ｂ））。次に、探針マスク７４を除去した後、表面
からボロンをインプラテーションしてｐ形のシリコン層
８４を形成する（図１２（Ｃ））。その後、低温酸化
（熱酸化炉中９５０℃）によりウェハーの表裏面に酸化
シリコン膜８６と８８を形成する（図１２（Ｄ））。
水酸化カリウム水溶液による異方性エッチングを行なっ
て、表裏面に二つの｛１００｝面７８と８０を露出させ
る（図１２（Ａ））。続いて、フッ酸処理により酸化シ
リコン膜７６を除去した後、反応性イオンエッチング
（ドライエッチング）により探針８２を形成する（図１
２（Ｂ））。次に、探針マスク７４を除去した後、表面
からボロンをインプラテーションしてｐ形のシリコン層
８４を形成する（図１２（Ｃ））。その後、低温酸化
（熱酸化炉中９５０℃）によりウェハーの表裏面に酸化
シリコン膜８６と８８を形成する（図１２（Ｄ））。
【００２２】続いて、ウェハーの表面側の酸化シリコン
膜８６を図１５に示すカンチレバー形状９０にパターニ
ングするとともに、裏面側の酸化シリコン膜８８も所定
の形状にパターニングする（図１３（Ａ））。なお、図
１５中の斜線部が後にエッチングにより除去される部分
である。このパターニング後の酸化シリコン膜８６と８
８をマスクにして水酸化カリウム水溶液による異方性エ
ッチングを行なって、カンチレバー９２と保持基板９４
を形成する（図１３（Ｂ））。続いて、フッ酸により酸
化シリコン膜８６と８８を除去する（図１３（Ｃ））。
最後に、裏面に金のコーティング層９６を形成して、図
１０に示した本実施例のカンチレバー６０が得られる
（図１３（Ｄ））。
膜８６を図１５に示すカンチレバー形状９０にパターニ
ングするとともに、裏面側の酸化シリコン膜８８も所定
の形状にパターニングする（図１３（Ａ））。なお、図
１５中の斜線部が後にエッチングにより除去される部分
である。このパターニング後の酸化シリコン膜８６と８
８をマスクにして水酸化カリウム水溶液による異方性エ
ッチングを行なって、カンチレバー９２と保持基板９４
を形成する（図１３（Ｂ））。続いて、フッ酸により酸
化シリコン膜８６と８８を除去する（図１３（Ｃ））。
最後に、裏面に金のコーティング層９６を形成して、図
１０に示した本実施例のカンチレバー６０が得られる
（図１３（Ｄ））。
【００２３】
【発明の効果】本発明のカンチレバーチップによれば、
これを走査型プローブ顕微鏡装置に取り付けた際に探針
の軸は測定試料の表面に立てた法線に平行となるので、
試料の測定が正確に行なえるようになる。さらに、探針
の軸が測定試料の面法線と一致するため、メニスカスフ
ォースの影響を最小限に抑えることができる。
これを走査型プローブ顕微鏡装置に取り付けた際に探針
の軸は測定試料の表面に立てた法線に平行となるので、
試料の測定が正確に行なえるようになる。さらに、探針
の軸が測定試料の面法線と一致するため、メニスカスフ
ォースの影響を最小限に抑えることができる。
【図１】本発明による走査型プローブ顕微鏡のカンチレ
バーチップを示す。
バーチップを示す。
【図２】図１のカンチレバーチップをＡＦＭ装置に取り
付けた状態を示す。
付けた状態を示す。
【図３】図１のカンチレバーチップをＡＦＭ装置に取り
付けた際の探針と試料の位置関係と探針を走査して得ら
れる高さプロファイルを示す。
付けた際の探針と試料の位置関係と探針を走査して得ら
れる高さプロファイルを示す。
【図４】図１に示したカンチレバーチップの製造方法を
説明するための図である。
説明するための図である。
【図５】シリコンウェハーに設けた頂点が一点で交わる
逆四角錐の穴を示す。
逆四角錐の穴を示す。
【図６】図５の逆四角錐の穴を形成するために窒化シリ
コン膜に設ける開口部の形状を示す。
コン膜に設ける開口部の形状を示す。
【図７】四つの（１１１）面が直線で交わって作られる
逆四角錐の穴を示す。
逆四角錐の穴を示す。
【図８】本発明の第３実施例を示す。
【図９】台形状の開口の短辺と高さの相対関係に対する
陵の方向を説明する図である。
陵の方向を説明する図である。
【図１０】本発明の第４実施例のカンチレバーチップを
示す。
示す。
【図１１】図１０のカンチレバーチップの製造工程の初
期過程を説明するための図である。
期過程を説明するための図である。
【図１２】図１０のカンチレバーチップの製造工程の中
間過程を説明するための図である。
間過程を説明するための図である。
【図１３】図１０のカンチレバーチップの製造工程の最
終過程を説明するための図である。
終過程を説明するための図である。
【図１４】図１１（Ｄ）の工程が終了した時点でのウェ
ハーの上面図である。
ハーの上面図である。
【図１５】図１３（Ａ）の工程でパターニングするカン
チレバー形状を示す。
チレバー形状を示す。
【図１６】従来のカンチレバーチップを装置に取り付け
た際の探針と試料の位置関係と探針を走査して得られる
高さプロファイルを示す。
た際の探針と試料の位置関係と探針を走査して得られる
高さプロファイルを示す。
１０…カンチレバーチップ、１４…カンチレバー、１６
…探針、１８…軸。
…探針、１８…軸。
Claims (1)
- 【請求項１】 弾性変形するカンチレバーと、 カンチレバーの面に立てた法線に対して所定の角度で傾
いている傾斜軸と、 カンチレバーの先端部に設けられた、傾斜軸に対して軸
対称な探針とを備えている走査型プローブ顕微鏡用のカ
ンチレバーチップ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/003,322 US5367165A (en) | 1992-01-17 | 1993-01-12 | Cantilever chip for scanning probe microscope |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP677492 | 1992-01-17 | ||
| JP4-6774 | 1992-01-17 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05256643A true JPH05256643A (ja) | 1993-10-05 |
Family
ID=11647524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4219969A Pending JPH05256643A (ja) | 1992-01-17 | 1992-08-19 | 走査型プローブ顕微鏡用のカンチレバーチップ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05256643A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002079499A (ja) * | 2000-09-08 | 2002-03-19 | Terumo Corp | 針形状物の作製方法および作製された針 |
| JP2003240700A (ja) * | 2001-12-04 | 2003-08-27 | Seiko Instruments Inc | 走査型プローブ顕微鏡用探針 |
| WO2007060935A1 (ja) * | 2005-11-25 | 2007-05-31 | Tokyo Electron Limited | プローブピンとプローブピンの製造方法 |
| JP2010060577A (ja) * | 2001-12-04 | 2010-03-18 | Sii Nanotechnology Inc | 走査型プローブ顕微鏡用探針の作成方法 |
-
1992
- 1992-08-19 JP JP4219969A patent/JPH05256643A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002079499A (ja) * | 2000-09-08 | 2002-03-19 | Terumo Corp | 針形状物の作製方法および作製された針 |
| JP2003240700A (ja) * | 2001-12-04 | 2003-08-27 | Seiko Instruments Inc | 走査型プローブ顕微鏡用探針 |
| JP2010060577A (ja) * | 2001-12-04 | 2010-03-18 | Sii Nanotechnology Inc | 走査型プローブ顕微鏡用探針の作成方法 |
| JP4688400B2 (ja) * | 2001-12-04 | 2011-05-25 | エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 | 走査型プローブ顕微鏡用探針 |
| WO2007060935A1 (ja) * | 2005-11-25 | 2007-05-31 | Tokyo Electron Limited | プローブピンとプローブピンの製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000926 |