JPH06241777A - 原子間力顕微鏡用カンチレバー、その製造方法、このカンチレバーを用いた原子間力顕微鏡及びこのカンチレバーを用いた試料表面密着性評価方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、二物質表面間の密着性を定量的
に評価することを目的とする。 【構成】 原子間力顕微鏡のカンチレバーの探針１２の
表面を所望の膜、例えばレジスト膜１１ｂで形成し、こ
の探針１２と試料との間に作用する原子間力を測定し、
この原子間力に基づいて探針１２の表面に形成された膜
１１ｂと試料表面との間の密着性を評価する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、原子間力顕微鏡に用
いられるカンチレバーに関する。また、この発明は、カ
ンチレバーの製造方法、カンチレバーを用いた原子間力
顕微鏡及び試料表面密着性評価方法にも関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばシリコン基板上にレジスト
膜を形成したときのレジスト膜の密着性は、形成された
レジスト膜を試験機等により引っ掻いてレジスト膜の破
れあるいはすり傷を目視で観察することにより評価され
ていた。あるいは、ナイフでレジスト膜を貫通する切り
傷をつけた後にその表面に粘着テープを一旦張り付けて
引きはがし、このとき粘着テープと共にレジスト膜がど
の程度はがれるかを目視で観察することにより密着性を
評価していた。

【０００３】このように、従来は目視検査により試料表
面とその上に形成された膜との密着性を評価していたの
で、定量的な評価を行うことができなかった。このた
め、何等かの方法で密着性を定量的に評価することが望
まれていた。

【０００４】一方、カンチレバー上に設けた探針を試料
表面に接近させたときに探針の電子雲と試料表面原子の
電子雲との重なり合いにより生じる原子間力を利用し
て、原子間力によるカンチレバーの反りが一定になるよ
うに試料の位置を制御しながら試料面上を原子的な精度
で走査し、この制御量から試料表面の凹凸画像を描き出
す原子間力顕微鏡が知られている。

【０００５】従来の一般的な原子間力顕微鏡は図１７に
示す如きカンチレバーを備えている。このカンチレバー
は、２ｍｍ×５ｍｍ程度の大きさのガラス基板３の一端
に固定されたＶ字形の平面形状を有するカンチレバー本
体１を備えており、このカンチレバー本体１の先端部に
探針２が形成されている。例えば、カンチレバー本体１
及び探針２は共に窒化ケイ素から形成されており、長さ
１００μｍ、厚さ０．７μｍのカンチレバー本体１の先
端部に底辺５μｍの角錐状の探針２が形成される。な
お、このカンチレバーのバネ定数は０．５８Ｎ／ｍ、共
振周波数は７７ｋＨｚである。

【０００６】このようなカンチレバーの製造方法を図１
８に示す。まず、図１８（ａ）に示されるように（１０
０）シリコン基板４の表面上にレジスト５を塗布し、図
１８（ｂ）に示されるようにこのレジスト５の一部を矩
形状にパターニングする。次に、図１８（ｃ）に示され
るように、レジスト５をマスクとしてシリコン基板４を
ウエット処理することにより、シリコン基板４を（１１
１）方向に選択エッチングし、エッチピット４ａを形成
する。その後、図１８（ｄ）に示されるようにレジスト
５を除去し、図１８（ｅ）のようにシリコン基板４の表
面全面に窒化ケイ素膜１ａを形成する。

【０００７】さらに、図１８（ｆ）に示されるように、
窒化ケイ素膜１ａの上にガラス板３ａを接着する。窒化
ケイ素膜１ａを臨むガラス板３ａの表面は予めソー・カ
ット部分３ｂによって二分されており、シリコン基板４
のエッチピット４ａの上に位置するガラス板３ａの表面
部分には窒化ケイ素膜１ａとの離型を目的としたクロム
コート膜３ｃが形成されている。次に、図１８（ｇ）に
示されるようにガラス板３ａのソー・カット部分３ｂの
裏側部分をソー・カットしてガラス板３ａを部分３ｄと
３ｅとに二分した後、図１８（ｈ）に示されるようにエ
ッチピット４ａの上にあるガラス板３ｅを除去する。さ
らに、シリコン基板４を除去することにより、図１８
（ｉ）に示されるカンチレバーが形成される。

【０００８】図１９を参照して原子間力顕微鏡の動作に
ついて説明する。原子間力顕微鏡に於いては、カンチレ
バー先端部の探針２と試料８との間に、探針２の表面原
子の電子雲と試料表面原子の電子雲との重なり合いによ
り生じる原子間の斥力が作用して、カンチレバーが反
る。レーザ発振器６から発せられたレーザ光６ａはレン
ズ１０を介してカンチレバーのカンチレバー本体１先端
部の上面に収束されてここで反射し、反射光がフォトデ
ィテクタ７に入射する。カンチレバーが反ると、フォト
ディテクタ７上の反射光の入射位置が変化するので、反
射光の入射位置からカンチレバーの微小な“反り”が感
知でき、フォトディテクタ７上の反射光の入射位置が一
定となるようにピエゾ素子９をＺ方向にフィードバック
動作させつつ、ピエゾ素子９をＸＹ方向にも同時に走査
させる。このときピエゾ素子９に印加したＸＹＺ方向に
関する各電圧を用いることにより、ディスプレイ上に試
料８の表面の凹凸像を出力することができる。

【０００９】このような原子間力顕微鏡においては、探
針２が試料８等に接触してもその先端部が損傷を受けに
くいように、探針２の材料として強度の優れた物質が選
択され、上述したように従来は窒化ケイ素が用いられて
いた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】先に述べた通り、従来
は、試料表面上に形成された膜に傷を付けたり、あるい
は試料表面上の膜を故意に引きはがして膜を破壊し、そ
の破壊の程度を目視で検査することによって試料表面の
密着性を評価していた。このため、密着性を定量的に評
価することができず、また密着性の評価を行うことによ
り既に成膜された試料表面が破壊されてしまうという問
題点があった。

【００１１】この発明はこのような問題点を解消するた
めになされたもので、原子間力顕微鏡においては探針と
試料表面との間に作用する原子間力を測定することがで
きることに着目し、試料表面とその上に形成される物質
との密着性がその物質と試料表面との間に作用する原子
間力に関係することを見い出し、原子間力を測定するこ
とにより試料表面とその上に形成される物質との密着性
を定量的に評価しようとするものである。

【００１２】しかしながら、原子間力顕微鏡を用いて探
針を形成する物質Ｍ１と試料表面を形成する物質Ｍ２と
の間の原子間力を検出し、その原子間力により物質Ｍ１
とＭ２とを密着させたときの密着性を評価しようとする
場合、従来は強度の面から探針を形成する物質Ｍ１が窒
化ケイ素に限定されていたために、窒化ケイ素と物質Ｍ
２との間の原子間力しか測定することができなかった。

【００１３】一方、例えば、半導体集積回路装置を製造
する際には、半導体基板の表面上に窒化膜の他、酸化
膜、ポリシリコン膜及びアルミニウム膜等の各種の膜を
密着形成したり、これらの膜を互いに積層形成する必要
がある。さらに、各膜をパターニングするためにホトリ
ソグラフィ工程においては、これら各種の膜の上にレジ
ストパターンが形成されることがある。このため、窒化
ケイ素と他の物質との間の密着性だけではなく、窒化ケ
イ素以外の二つの物質を互いに密着形成した場合の密着
性をも評価する必要があった。上述したように従来の原
子間力顕微鏡では、窒化ケイ素と他の物質Ｍ２との間の
原子間力しか測定することができないため、この従来の
原子間力顕微鏡を応用して窒化ケイ素以外の二つの物質
を互いに密着形成する場合の密着性の評価を行うことは
不可能であった。

【００１４】この発明は、以上のような点に鑑み、試料
表面上に形成しようとする物質で探針の表面を形成する
ことにより、この物質と試料表面との間の密着性を、試
料表面を破壊することなく且つ定量的に評価することが
できる原子間力顕微鏡及び試料表面密着性評価方法を提
供することを目的としている。また、この発明は、この
ような原子間力顕微鏡に用いられるカンチレバーとその
製造方法を提供することも目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る原子間力
顕微鏡用カンチレバーは、探針と、前記探針を支持する
と共に前記探針と試料との間に作用する原子間力に応じ
て湾曲するカンチレバー本体とを備え、少なくとも前記
探針の表面がレジスト膜から形成されたものである。

【００１６】請求項２に係る原子間力顕微鏡用カンチレ
バーは、探針と、前記探針を支持すると共に前記探針と
試料との間に作用する原子間力に応じて湾曲するカンチ
レバー本体とを備え、少なくとも前記探針の表面がスパ
ッタ膜から形成されたものである。

【００１７】請求項３に係る原子間力顕微鏡用カンチレ
バーの製造方法は、シリコン基板の表面を選択性エッチ
ングすることによりここにエッチピットを形成し、少な
くともシリコン基板のエッチピット部分の上にレジスト
膜を形成し、レジスト膜の表面上に窒化膜を形成し、エ
ッチピット部分を除く所定箇所の窒化膜上にガラス基板
を形成し、シリコン基板を除去する方法である。

【００１８】請求項４に係る原子間力顕微鏡用カンチレ
バーの製造方法は、シリコン基板の表面を選択性エッチ
ングすることによりここにエッチピットを形成し、エッ
チピット部分を含むシリコン基板の表面上に窒化膜を形
成し、エッチピット部分を除く所定箇所の窒化膜の表面
上にガラス基板を形成し、シリコン基板を除去し、少な
くともエッチピット部分を含む窒化膜の裏面上にスパッ
タ膜を形成する方法である。

【００１９】請求項５に係る原子間力顕微鏡用カンチレ
バーの製造方法は、シリコン基板の表面を選択性エッチ
ングすることによりここにエッチピットを形成し、シリ
コン基板のエッチピット内をレジスト膜で埋設し、エッ
チピット部分を含むシリコン基板の表面上に窒化膜を形
成し、エッチピット部分を除く所定箇所の窒化膜上にガ
ラス基板を形成し、シリコン基板を除去する方法であ
る。

【００２０】請求項６に係る原子間力顕微鏡用カンチレ
バーの製造方法は、シリコン基板の表面を選択性エッチ
ングすることによりここにエッチピットを形成し、シリ
コン基板のエッチピット内にスパッタ膜を形成し、スパ
ッタ膜上にレジスト膜を形成することによりエッチピッ
ト内を埋設し、エッチピット部分を含むシリコン基板の
表面上に窒化膜を形成し、エッチピット部分を除く所定
箇所の窒化膜上にガラス基板を形成し、シリコン基板を
除去する方法である。

【００２１】請求項７に係る原子間力顕微鏡は、試料を
支持するピエゾ素子と、表面が所望の膜から形成された
探針とこの探針を支持し且つ探針と試料との間に作用す
る原子間力に応じて湾曲するカンチレバー本体とを有す
ると共に前記ピエゾ素子に支持された試料に近接して設
けられるカンチレバーと、前記カンチレバーのカンチレ
バー本体にレーザ光を照射するレーザ発振器と、前記カ
ンチレバーのカンチレバー本体で反射したレーザ光を検
出するフォトディテクタと、前記ピエゾ素子に電圧を印
加して試料を移動させると共に前記フォトディテクタの
出力から前記カンチレバーの探針と試料との間に作用す
る原子間力を測定する制御部とを備えたものである。

【００２２】請求項８に係る試料表面密着性評価方法
は、カンチレバーのカンチレバー本体に支持され且つ表
面が所望の膜から形成された探針を試料に接近させ、カ
ンチレバー本体にレーザ光を照射し、カンチレバー本体
で反射したレーザ光を検出することにより探針と試料と
の間に作用する原子間力を測定し、測定された原子間力
から探針の表面に形成された所望の膜と試料表面との間
の密着性を評価する方法である。

【００２３】

【作用】請求項１に係る原子間力顕微鏡用カンチレバー
に於いては、少なくとも探針の表面がレジスト膜から形
成されたものであるので、レジスト膜を試料表面上に形
成したときの密着性の評価ができる。

【００２４】請求項２に係る原子間力顕微鏡用カンチレ
バーは、少なくとも探針の表面がスパッタ膜から形成さ
れたものであるので、スパッタ膜を試料表面上に形成し
たときの密着性の評価ができる。

【００２５】請求項３に係る原子間力顕微鏡用カンチレ
バーの製造方法は、シリコン基板のエッチピット部分の
上にレジスト膜を形成し、レジスト膜の表面上に窒化膜
を形成し、エッチピット部分を除く所定箇所の窒化膜上
にガラス基板を形成し、シリコン基板を除去する方法で
あるので、探針の表面がレジスト膜から形成されたカン
チレバーが製造できる。

【００２６】請求項４に係る原子間力顕微鏡用カンチレ
バーの製造方法は、エッチピット部分を含むシリコン基
板の表面上に窒化膜を形成し、エッチピット部分を除く
所定箇所の窒化膜の表面上にガラス基板を形成し、シリ
コン基板を除去し、少なくともエッチピット部分を含む
窒化膜の裏面上にスパッタ膜を形成する方法であるの
で、探針の表面がスパッタ膜から形成されたカンチレバ
ーが製造できる。

【００２７】請求項５に係る原子間力顕微鏡用カンチレ
バーの製造方法は、シリコン基板のエッチピット内をレ
ジスト膜で埋設し、エッチピット部分を含むシリコン基
板の表面上に窒化膜を形成し、エッチピット部分を除く
所定箇所の窒化膜上にガラス基板を形成し、シリコン基
板を除去する方法であるので、探針表面がレジスト膜で
形成されたカンチレバーが得られる。

【００２８】請求項６に係る原子間力顕微鏡用カンチレ
バーの製造方法は、シリコン基板のエッチピット内にス
パッタ膜を形成し、スパッタ膜上にレジスト膜を形成す
ることによりエッチピット内を埋設し、エッチピット部
分を含むシリコン基板の表面上に窒化膜を形成し、エッ
チピット部分を除く所定箇所の窒化膜上にガラス基板を
形成し、シリコン基板を除去する方法であるので、探針
表面がスパッタ膜で形成されたカンチレバーが得られ
る。

【００２９】請求項７に係る原子間力顕微鏡は、探針の
表面が所望の膜から形成されているので、所望の二つの
物質間の原子間力を測定し、この原子間力から試料表面
の密着性を評価することができる。

【００３０】請求項８に係る試料表面密着性評価方法
は、カンチレバー本体に支持され且つ表面が所望の膜か
ら形成された探針を試料に接近させ、探針と試料との間
に作用する原子間力を測定し、測定された原子間力から
探針の表面に形成された所望の膜と試料表面との間の密
着性を評価する方法である。

【００３１】

【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。 実施例１．図１はこの発明の実施例１に係る原子間力顕
微鏡用カンチレバーを示す。２×５ｍｍ程度の矩形状の
ガラス基板１３の一端に長さ１００μｍのＶ字形の平面
形状を有するカンチレバー本体１１が固定されており、
このカンチレバー本体１１の先端部に底辺５μｍの角錐
状の探針１２が形成されている。カンチレバー本体１１
及び探針１２は、それぞれ厚さ０．７μｍの窒化ケイ素
（Ｓｉ₃Ｎ₄）膜１１ａとレジスト膜１１ｂとの二層膜か
らなっている。

【００３２】このようなカンチレバーの製造方法を図２
に示す。まず、図２（ａ）に示されるように（１００）
シリコン基板１４の表面上にレジスト１５を塗布し、図
２（ｂ）に示されるようにこのレジスト１５の一部を矩
形状にパターニングする。次に、図２（ｃ）に示される
ように、レジスト１５をマスクとしてシリコン基板１４
をウエット処理することにより、シリコン基板１４を
（１１１）方向に選択エッチングし、エッチピット１４
ａを形成する。その後、図２（ｄ）に示されるようにレ
ジスト１５を除去し、図２（ｅ）のようにシリコン基板
１４の表面全面にレジスト膜１１ｂを塗布した後、レジ
スト膜１１ｂの上に窒化ケイ素膜１１ａを形成する。

【００３３】さらに、図２（ｆ）に示されるように、窒
化ケイ素膜１１ａの上にガラス板１３ａを接着する。窒
化ケイ素膜１１ａを臨むガラス板１３ａの表面は予めソ
ー・カット部分１３ｂによって二分されており、シリコ
ン基板１４のエッチピット１４ａの上に位置するガラス
板１３ａの表面部分には窒化ケイ素膜１１ａとの離型を
目的としたクロムコート膜１３ｃが形成されている。次
に、図２（ｇ）に示されるようにガラス板１３ａのソー
・カット部分１３ｂの裏側部分をソー・カットしてガラ
ス板１３ａを部分１３ｄと１３ｅとに二分した後、図２
（ｈ）に示されるようにエッチピット１４ａの上にある
ガラス板１３ｅを除去する。さらに、シリコン基板１４
を除去することにより、図２（ｉ）に示されるカンチレ
バーが形成される。

【００３４】図３はこの発明に係る原子間力顕微鏡を示
すブロック図である。レーザ発振器１６の下方にレンズ
２０を介して図１に示されたカンチレバーのカンチレバ
ー本体１１が配置され、カンチレバーの直下にピエゾ素
子１９が配置されている。カンチレバーの上方にはフォ
トディテクタ１７が配置され、このフォトディテクタ１
７にピエゾ素子１９をＸＹＺ方向に走査するための制御
部２１が接続されている。さらに、ディスプレイ２２が
制御部２１に接続されている。

【００３５】次に、図３の原子間力顕微鏡の動作につい
て説明する。ピエゾ素子１９の上に試料１８を載置して
レーザ発振器１６からレーザ光１６ａを発振させると、
レーザ光１６ａはレンズ２０を介してカンチレバーのカ
ンチレバー本体１１先端部の上面に収束されてここで反
射し、反射光がフォトディテクタ１７に入射する。カン
チレバー先端部の探針１２と試料１８との間に作用する
原子間力によってカンチレバーが微小に反ると、フォト
ディテクタ１７上への反射光の入射位置がずれることに
なる。

【００３６】この発明に於いては、原子間力顕微鏡は、
試料１８の表面の凹凸画像を得るのではなく、探針１２
と試料１８との間の原子間力に基づいてその間の密着性
を評価するのに用いられる。ピエゾ素子１９をＺ方向に
変化させて試料１８のＺ方向変位量に対するカンチレバ
ーの反り量を測定することにより試料１８とカンチレバ
ーのレジスト膜１１ｂとの間の密着性を次のようにして
定量的に求めることができる。

【００３７】まず、カンチレバーの反り量は、カンチレ
バー本体１１にレーザ光１６ａを照射したときのフォト
ディテクタ１７上への反射光の入射位置により測定され
る。フォトディテクタ１７の出力電圧をＶｄ、任意の設
定電圧をＶｓとし、ピエゾ素子１９をＺ方向に移動させ
るための図示しないステッピングモータを用いて試料１
８をカンチレバーの探針１２に近付ける。試料１８がカ
ンチレバー本体１１の探針１２に近接したところで、制
御部２１からピエゾ素子１９に電圧を印加し、ピエゾ素
子１９をＺ方向に移動させて試料１８と探針１２とをさ
らに近付ける。試料１８と探針１２との間に原子間力が
作用してカンチレバー本体１１が反り、これによりフォ
トディテクタ１７上の反射光の入射位置が移動すると、
フォトディテクタ１７の出力電圧Ｖｄが変化する。この
出力電圧Ｖｄと設定電圧Ｖｓとの和で表されるずれ電圧
が０となったとき、制御部２１内のフィードバック回路
をオンしてずれ電圧が０を維持するようにピエゾ素子１
９に印加する電圧を制御する。このフィードバック位置
におけるピエゾ素子１９へのＺ方向印加電圧をＶｚとす
る。

【００３８】フィードバック回路をオフした後、電圧Ｖ
ｃを中心として±１６０Ｖの三角波電圧をピエゾ素子１
９にさらに印加し、試料１８をＺ方向に上下させる。こ
のときの試料１８のＺ方向変位量に対するカンチレバー
本体１１の反り量をフォトディテクタ１７の出力電圧値
から読み取る。ここで、ピエゾ素子１９のＺ方向の印加
電圧Ｖｚとずれ電圧Ｖｄ＋Ｖｓとの関係をグラフ化する
と図４のようになる。その後、フィードバック回路をオ
ンして初めの位置まで試料１８をＺ方向に移動させる。

【００３９】ここで、図４のグラフの各点Ａ〜Ｇにおけ
るカンチレバー本体１１上の探針１２と試料１８の表面
との関係をそれぞれ図５（ａ）〜（ｇ）に示す。図４に
おいて、縦軸はずれ電圧Ｖｄ＋Ｖｓ、すなわちカンチレ
バーと試料１８の表面との間に作用する力を表し、この
縦軸方向のある位置で力Ｆ＝０となる。Ｆ＝０より縦軸
方向＋側の領域では反発力、−側の領域では引力が作用
し、Ｆ＝０を示す直線から離れるほどその力は大きくな
る。一方、横軸はピエゾ素子１９のＺ方向の印加電圧Ｖ
ｚ、すなわち試料１８のＺ方向位置を示し、図４の左方
向に向かうほど試料１８とカンチレバー本体の探針１２
とが接近する。

【００４０】まず、Ｆ＝０の直線上の点Ａでは図５
（ａ）に示されるようにカンチレバーと試料１８との間
に力は作用しない。ピエゾ素子１９への印加電圧Ｖｚを
次第に増して試料１８をカンチレバーに接近させると、
試料１８の表面上の水分等の汚染物の層である、いわゆ
るコンタミ層１８ａに吸着されて図４の点Ｂでカンチレ
バーに急激に引力が作用し、図５（ｂ）のようにカンチ
レバーの探針１２は試料１８に最接近する。さらに試料
１８をＺ方向に上昇させると、カンチレバーの探針１２
と試料１８との間に作用していた引力が小さくなって点
ＣでＦ＝０となり、その後これらの間に反発力が作用す
る。すなわち、点Ｃで図５（ｃ）のようにカンチレバー
本体１１の反りがなくなり、点Ｄでは図５（ｄ）のよう
にカンチレバー本体１１は探針１２を試料１８から遠ざ
ける向きに湾曲する。

【００４１】この状態から今度はピエゾ素子１９への印
加電圧Ｖｚを次第に減じて試料１８をカンチレバーから
遠ざけていくと、反発力は次第に小さくなって点ＥでＦ
＝０となり、図５（ｅ）のようにカンチレバー本体１１
の反りがなくなる。さらに試料１８をカンチレバー本体
１１上の探針１２から遠ざけると、これらの間に引力が
作用する。引力はますます大きくなり、図５（ｆ）のよ
うにカンチレバー本体１１は試料１８に向かって反る
が、点Ｆに至ると急激に引力領域から点Ｇにジャンプし
て図５（ｇ）のようにカンチレバー本体１１の探針１２
が試料１８のコンタミ層１８ａから離れ、カンチレバー
本体１１は略々反りのない直線状の状態となる。

【００４２】このとき、図４の点Ｅから点Ｆに至るまで
のピエゾ素子１９への印加電圧Ｖｚの変化量△Ｖｚによ
って決定される試料１８のＺ方向の移動量により、試料
１８と探針１２との間の原子間力が定量的に測定でき
る。特に、この実施例ではカンチレバーの試料１８に面
した部分にレジスト膜１１ｂが形成されているので、レ
ジスト膜と試料１８との間の原子間力の測定が可能とな
り、この原子間力からレジスト膜と試料１８との間の密
着性が判定できる。試料１８の表面には一般にコンタミ
層１８ａが存在するため、探針１２と試料１８との間で
測定される原子間力には、コンタミ層１８ａが影響して
いる。従って、原子間力顕微鏡により測定される原子間
力は、正確にはコンタミ層を含めた試料表面とカンチレ
バーの探針１２との間に作用する原子間力である。しか
しながら、試料表面密着性の評価の目的のためには、コ
ンタミ層１８ａの影響は十分小さいので、コンタミ層１
８ａを含む試料表面と探針との間の原子間力を用いるこ
とができる。

【００４３】この実施例のカンチレバーを用いてそれぞ
れＴｉＮ膜からなる６つの試料Ｓ１〜Ｓ６の各表面とカ
ンチレバーに形成されたレジスト膜１１ｂとの間の原子
間力を測定した。試料Ｓ１〜Ｓ６の表面はそれぞれ厚さ
２００ｎｍのＴＥＯＳの上に厚さ６５ｎｍのＴｉＮが形
成されており、これら試料のうち、試料Ｓ１〜Ｓ４はラ
ンプアニール処理が施されないもの、試料Ｓ５及びＳ６
はランプアニール処理が施されたものである。これらの
試料Ｓ１〜Ｓ６をそれぞれ一辺８ｍｍ角に切り出し、こ
れを原子間力顕微鏡のピエゾ素子の上に順次取り付け、
レジスト膜１１ｂを有する図１のカンチレバーを用いて
各試料表面のＴｉＮ膜とカンチレバーのレジスト膜１１
ｂとの間の原子間力を測定したところ、図６に示すよう
な結果が得られた。すなわち、ランプアニール処理を施
した試料Ｓ５及びＳ６がランプアニール処理を施さない
試料Ｓ１〜Ｓ４の数倍の原子間力を示している。

【００４４】一方、試料Ｓ１〜Ｓ６の表面上にそれぞれ
カンチレバーのレジスト膜１１ｂと同じ材料のレジスト
膜を実際に形成し、形成されたレジスト膜にナイフで切
り傷をつけた後にその表面に粘着テープを一旦張り付け
て引きはがし、このときのレジスト膜のはがれの状態を
目視で観察する従来の検査方法を用いて、各試料の表面
とその上に形成されたレジスト膜との密着性を評価し
た。このようにして密着性を「良好」、「やや良好」及
び「不良」の三段階評価した結果を図６に示す。図６に
おいて、密着性良好は○印、密着性やや良好は△印、密
着性不良は×印でそれぞれ示されている。すなわち、試
料Ｓ１〜Ｓ４が「不良」及び「やや良好」となり、試料
Ｓ５及びＳ６が「良好」という結果となった。

【００４５】この図６に示す結果から、試料表面とその
上に形成されたレジスト膜との密着性は、各試料表面と
カンチレバー表面のレジスト膜との間の原子間力に左右
され、試料とレジスト膜との間の原子間力が大きいほど
優れた密着性を示すことがわかる。そこで、試料表面と
カンチレバーのレジスト膜との間の原子間力を測定する
ことにより、試料とその上に形成されるレジスト膜との
密着性を定量的に測定することが可能となる。

【００４６】なお、ピエゾ素子１９にオフセット電圧を
加えて試料１８のＸＹ面内での位置を変化させることに
より、試料１８の表面上の任意の点における密着性を評
価することができ、測定データの信頼性を向上させるこ
とが可能となる。図６に示された試料Ｓ１〜Ｓ５ではそ
れぞれ複数箇所における原子間力が測定されている。

【００４７】また、レジスト膜１１ｂとしては各種のも
のを用いることができるが、例えばフォトレジストとし
て用いられる環状ゴム系レジスト及びポリケイ皮酸ビニ
ル系レジスト、遠紫外線用レジストとして用いられるポ
リメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）及びポリメチル
イソプロペニルケトン（ＰＭＩＰＫ）、電子線用レジス
トとして用いられるシリコーン樹脂系レジスト及びエポ
キシ高分子系レジストの他、Ｘ線用レジストも使用する
ことができる。

【００４８】なお、図３に示される原子間力顕微鏡を用
いて従来と同様に試料１８の表面の凹凸画像を得ること
もできる。この場合、制御部２１によりフォトディテク
タ１７上の反射光の入射位置が一定となるようにピエゾ
素子１９をＺ方向にフィードバック動作させつつ、ピエ
ゾ素子１９をＸＹ方向にも同時に走査させる。このとき
制御部２１からピエゾ素子１９に印加したＸＹＺ方向に
関する各電圧を用いることにより、ディスプレイ２２上
に試料１８の表面の凹凸画像が表示される。

【００４９】実施例２．図７に実施例２に係るカンチレ
バーを示す。２×５ｍｍ程度の矩形状のガラス基板１３
の一端に長さ１００μｍのＶ字形の平面形状を有するカ
ンチレバー本体３１が固定されており、このカンチレバ
ー本体３１の先端部に底辺５μｍの角錐状の探針３２が
形成されている。カンチレバー本体３１及び探針３２
は、それぞれ厚さ０．７μｍの窒化ケイ素膜１１ａとス
パッタ膜１１ｃとの二層膜からなっている。

【００５０】このようなカンチレバーの製造方法を図８
に示す。まず、図８（ａ）に示されるように（１００）
シリコン基板１４の表面上にレジスト１５を塗布し、図
８（ｂ）に示されるようにこのレジスト１５の一部を矩
形状にパターニングする。次に、図８（ｃ）に示される
ように、レジスト１５をマスクとしてシリコン基板１４
をウエット処理することにより、シリコン基板１４を
（１１１）方向に選択エッチングし、エッチピット１４
ａを形成する。その後、図８（ｄ）に示されるようにレ
ジスト１５を除去し、図８（ｅ）のようにシリコン基板
１４の表面全面に窒化ケイ素膜１１ａを形成する。

【００５１】さらに、図８（ｆ）に示されるように、窒
化ケイ素膜１１ａの上にガラス板１３ａを接着する。窒
化ケイ素膜１１ａを臨むガラス板１３ａの表面は予めソ
ー・カット部分１３ｂによって二分されており、また、
シリコン基板１４のエッチピット１４ａの上に位置する
ガラス板１３ａの表面部分には窒化ケイ素膜１１ａとの
離型を目的としたクロムコート膜１３ｃが形成されてい
る。次に、図８（ｇ）に示されるようにガラス板１３ａ
のソー・カット部分１３ｂの裏側部分をソー・カットし
てガラス板１３ａを部分１３ｄと１３ｅとに二分した
後、図８（ｈ）に示されるようにエッチピット１４ａの
上にあるガラス板１３ｅを除去する。さらに、図８
（ｉ）に示されるようにシリコン基板１４を除去した
後、図８（ｊ）に示されるように窒化ケイ素膜１１ａの
裏面全面にスパッタ法を用いて例えばアルミニウンム等
のメタル系膜のデポジションを行う。これにより、図８
（ｋ）に示されるように窒化ケイ素膜１１ａの裏面にス
パッタ膜１１ｃが形成され、この実施例のカンチレバー
が製造される。

【００５２】なお、スパッタ膜１１ｃとしては、アルミ
ニウムの他、モリブデン、タングステン等の金属膜、さ
らにはこれら金属の酸化物、窒化物等各種のスパッタ膜
を用いることができる。

【００５３】この実施例２に係るカンチレバーは、窒化
ケイ素膜１１ａの裏面に形成されたスパッタ膜１１ｃを
有しているので、スパッタ膜と試料との間の密着力の測
定が可能となる。例えば、試料表面がレジスト膜から形
成されている場合には、スパッタ膜とレジスト膜との間
の密着力を評価することができる。

【００５４】実施例３．図９に実施例３に係るカンチレ
バーを示す。２×５ｍｍ程度の矩形状のガラス基板１３
の一端に長さ１００μｍのＶ字形の平面形状を有するカ
ンチレバー本体４１が固定されており、このカンチレバ
ー本体４１の先端部に底辺５μｍの角錐状の探針４２が
形成されている。カンチレバー本体４１の先端部及び探
針４２は、それぞれ厚さ０．７μｍの窒化ケイ素膜１１
ａとレジスト膜１１ｂとの二層膜からなり、カンチレバ
ー本体４１の他の部分は厚さ０．７μｍの窒化ケイ素膜
１１ａのみからなっている。

【００５５】このようなカンチレバーの製造方法を図１
０に示す。まず、図１０（ａ）に示されるように（１０
０）シリコン基板１４の表面上にレジスト１５を塗布
し、図１０（ｂ）に示されるようにこのレジスト１５の
一部を矩形状にパターニングする。次に、図１０（ｃ）
に示されるように、レジスト１５をマスクとしてシリコ
ン基板１４をウエット処理することにより、シリコン基
板１４を（１１１）方向に選択エッチングし、エッチピ
ット１４ａを形成する。その後、図１０（ｄ）に示され
るようにレジスト１５を除去し、図１０（ｅ）のように
シリコン基板１４の表面全面にレジスト膜１１ｂを形成
する。

【００５６】さらに、図１０（ｆ）に示されるように、
レジスト膜１１ｂをパターニングすることによりエッチ
ピット１４ａ付近のレジスト膜１１ｂを残して他の部分
のレジスト膜１１ｂを除去する。図１０（ｇ）に示され
るようにシリコン基板１４及びレジスト膜１１ｂの上に
窒化ケイ素膜１１ａを形成し、図１０（ｈ）に示される
ようにその上にガラス板１３ａを接着する。窒化ケイ素
膜１１ａを臨むガラス板１３ａの表面は予めソー・カッ
ト部分１３ｂによって二分されており、シリコン基板１
４のエッチピット１４ａの上に位置するガラス板１３ａ
の表面部分には窒化ケイ素膜１１ａとの離型を目的とし
たクロムコート膜１３ｃが形成されている。次に、図１
０（ｉ）に示されるようにガラス板１３ａのソー・カッ
ト部分１３ｂの裏側部分をソー・カットしてガラス板１
３ａを部分１３ｄと１３ｅとに二分した後、図１０
（ｊ）に示されるようにエッチピット１４ａの上にある
ガラス板１３ｅを除去する。さらに、図１０（ｋ）に示
されるようにシリコン基板１４を除去することによりこ
の実施例のカンチレバーが製造される。

【００５７】この実施例３に係るカンチレバーでは、ガ
ラス基板１３に固定されるカンチレバー本体４１の根元
部分が厚さ０．７μｍの窒化ケイ素膜１１ａの一層から
なっているので、カンチレバー本体全体を二層膜により
厚く形成した場合に生じるカンチレバーのバネ定数の増
加及び共振周波数の低下を防ぐことができる。バネ定数
が増大すると感度が悪くなり、共振周波数が低下すると
音や床の振動の影響を受け易くなる。具体的には、この
実施例３のカンチレバーは、図１７に示した従来のカン
チレバーと同様にバネ定数０．５８Ｎ／ｍ、共振周波数
７７ｋＨｚを有している。このため、音や床の振動の影
響を受けにくく、さらに高精度に密着性を評価すること
ができる。

【００５８】実施例４．図１１に実施例４に係るカンチ
レバーを示す。２×５ｍｍ程度の矩形状のガラス基板１
３の一端に長さ１００μｍのＶ字形の平面形状を有する
カンチレバー本体５１が固定されており、このカンチレ
バー本体５１の先端部に底辺５μｍの角錐状の探針５２
が形成されている。カンチレバー本体５１の先端部及び
探針５２は、それぞれ厚さ０．７μｍの窒化ケイ素膜１
１ａとスパッタ膜１１ｃとの二層膜からなり、カンチレ
バー本体４１の他の部分は厚さ０．７μｍの窒化ケイ素
膜１１ａのみからなっている。

【００５９】このようなカンチレバーの製造方法を図１
２に示す。まず、図１２（ａ）に示されるように（１０
０）シリコン基板１４の表面上にレジスト１５を塗布
し、図１２（ｂ）に示されるようにこのレジスト１５の
一部を矩形状にパターニングする。次に、図１２（ｃ）
に示されるように、レジスト１５をマスクとしてシリコ
ン基板１４をウエット処理することにより、シリコン基
板１４を（１１１）方向に選択エッチングし、エッチピ
ット１４ａを形成する。その後、図１２（ｄ）に示され
るようにレジスト１５を除去し、図１２（ｅ）のように
シリコン基板１４の表面全面に窒化ケイ素膜１１ａを形
成する。

【００６０】さらに、図１２（ｆ）に示されるように、
窒化ケイ素膜１１ａの上にガラス板１３ａを接着する。
窒化ケイ素膜１１ａを臨むガラス板１３ａの表面は予め
ソー・カット部分１３ｂによって二分されており、シリ
コン基板１４のエッチピット１４ａの上に位置するガラ
ス板１３ａの表面部分には窒化ケイ素膜１１ａとの離型
を目的としたクロムコート膜１３ｃが形成されている。
次に、図１２（ｇ）に示されるようにガラス板１３ａの
ソー・カット部分１３ｂの裏側部分をソー・カットして
ガラス板１３ａを部分１３ｄと１３ｅとに二分した後、
図１２（ｈ）に示されるようにエッチピット１４ａの上
にあるガラス板１３ｅを除去する。さらに、図１２
（ｉ）に示されるようにシリコン基板１４を除去した
後、図１２（ｊ）に示されるように窒化ケイ素膜１１ａ
の裏面にスパッタ法を用いてメタル系膜のデポジション
を行うが、このときマスク１３ｆによりスパッタのシャ
ドウィングを行い、図１２（ｋ）に示されるように窒化
ケイ素膜１１ａの先端部の裏面にのみ選択的にスパッタ
膜１１ｃを形成する。

【００６１】このようなカンチレバーの製造方法によ
り、探針の表面部分がスパッタ膜１１ｃからなると共に
バネ定数及び共振周波数が先に説明した実施例３と同程
度のカンチレバーが得られる。すなわち、音や床の振動
の影響を受けずに高精度に密着性を評価することが可能
となる。

【００６２】実施例５．図１３に実施例５に係るカンチ
レバーを示す。２×５ｍｍ程度の矩形状のガラス基板１
３の一端に長さ１００μｍのＶ字形の平面形状を有する
カンチレバー本体６１が固定されており、このカンチレ
バー本体６１の先端部に底辺５μｍの角錐状の探針６２
が形成されている。カンチレバー本体６１は厚さ０．７
μｍの窒化ケイ素膜からなり、探針６２はレジスト膜か
らなっている。

【００６３】このようなカンチレバーの製造方法を図１
４に示す。まず、図１４（ａ）に示されるように（１０
０）シリコン基板１４の表面上にレジスト１５を塗布
し、図１４（ｂ）に示されるようにこのレジスト１５の
一部を矩形状にパターニングする。次に、図１４（ｃ）
に示されるように、レジスト１５をマスクとしてシリコ
ン基板１４をウエット処理することにより、シリコン基
板１４を（１１１）方向に選択エッチングし、エッチピ
ット１４ａを形成する。その後、図１４（ｄ）に示され
るようにレジスト１５を除去し、図１４（ｅ）のように
シリコン基板１４の表面全面にレジスト膜１１ｂを形成
する。

【００６４】さらに、図１４（ｆ）に示されるようにレ
ジスト膜１１ｂの全面上に別のレジスト膜１１ｄを厚く
形成した後、図１４（ｇ）に示されるようにエッチバッ
ク法を用いて平坦部分のシリコン基板１４が露出するま
でレジスト膜１１ｂ及び１１ｄをエッチングする。この
とき、エッチピット１４ａはレジスト膜１１ｂ及び１１
ｄにより埋設されている。次に、図１４（ｈ）に示され
るように平坦になったシリコン基板１４、レジスト膜１
１ｂ及び１１ｄの上に窒化ケイ素膜１１ａを形成し、図
１４（ｉ）に示されるようにその上にガラス板１３ａを
接着する。窒化ケイ素膜１１ａを臨むガラス板１３ａの
表面は予めソー・カット部分１３ｂによって二分されて
おり、シリコン基板１４のエッチピット１４ａの上に位
置するガラス板１３ａの表面部分には窒化ケイ素膜１１
ａとの離型を目的としたクロムコート膜１３ｃが形成さ
れている。次に、図１４（ｊ）に示されるようにガラス
板１３ａのソー・カット部分１３ｂの裏側部分をソー・
カットしてガラス板１３ａを部分１３ｄと１３ｅとに二
分した後、図１４（ｋ）に示されるようにエッチピット
１４ａの上にあるガラス板１３ｅを除去する。さらに、
図１４（ｌ）に示されるようにシリコン基板１４を除去
することによりこの実施例のカンチレバーが製造され
る。

【００６５】この実施例５に係るカンチレバーでは、探
針６２のみがレジスト膜からなり、カンチレバー本体６
１は窒化ケイ素膜１１ａの一層からなっているので、カ
ンチレバーのバネ定数の増加及び共振周波数の低下を有
効に防ぎ、先に説明した実施例３のカンチレバーのバネ
定数及び共振周波数と同程度にすることができる。すな
わち、音や床の振動の影響を受けずに高精度に密着性を
評価することが可能となる。

【００６６】実施例６．図１５に実施例６に係るカンチ
レバーを示す。２×５ｍｍ程度の矩形状のガラス基板１
３の一端に長さ１００μｍのＶ字形の平面形状を有する
カンチレバー本体７１が固定されており、このカンチレ
バー本体７１の先端部に底辺５μｍの角錐状の探針７２
が形成されている。カンチレバー本体７１は厚さ０．７
μｍの窒化ケイ素膜からなり、探針７２の表面はスパッ
タ膜からなっている。

【００６７】このようなカンチレバーの製造方法を図１
６に示す。まず、図１６（ａ）に示されるように（１０
０）シリコン基板１４の表面上にレジスト１５を塗布
し、図１６（ｂ）に示されるようにこのレジスト１５の
一部を矩形状にパターニングする。次に、図１６（ｃ）
に示されるように、レジスト１５をマスクとしてシリコ
ン基板１４をウエット処理することにより、シリコン基
板１４を（１１１）方向に選択エッチングし、エッチピ
ット１４ａを形成する。その後、図１６（ｄ）に示され
るようにレジスト１５を除去し、図１６（ｅ）のように
シリコン基板１４の表面全面にスパッタ膜１１ｃを形成
する。

【００６８】さらに、図１６（ｆ）に示されるようにス
パッタ膜１１ｃの全面上にレジスト膜１１ｄを厚く形成
した後、図１６（ｇ）に示されるようにエッチバック法
を用いて平坦部分のシリコン基板１４が露出するまでレ
ジスト膜１１ｄ及びスパッタ膜１１ｃをエッチングす
る。このとき、エッチピット１４ａはスパッタ膜１１ｃ
及びレジスト膜１１ｄにより埋設されている。次に、図
１６（ｈ）に示されるように平坦になったシリコン基板
１４、スパッタ膜１１ｃ及びレジスト膜１１ｄの上に窒
化ケイ素膜１１ａを形成し、図１６（ｉ）に示されるよ
うにその上にガラス板１３ａを接着する。窒化ケイ素膜
１１ａを臨むガラス板１３ａの表面は予めソー・カット
部分１３ｂによって二分されており、シリコン基板１４
のエッチピット１４ａの上に位置するガラス板１３ａの
表面部分には窒化ケイ素膜１１ａとの離型を目的とした
クロムコート膜１３ｃが形成されている。次に、図１６
（ｊ）に示されるようにガラス板１３ａのソー・カット
部分１３ｂの裏側部分をソー・カットしてガラス板１３
ａを部分１３ｄと１３ｅとに二分した後、図１６（ｋ）
に示されるようにエッチピット１４ａの上にあるガラス
板１３ｅを除去する。さらに、図１６（ｌ）に示される
ようにシリコン基板１４を除去することによりこの実施
例のカンチレバーが製造される。

【００６９】この実施例６に係るカンチレバーでは、探
針７２の表面のみがスパッタ膜からなり、カンチレバー
本体７１は窒化ケイ素膜１１ａの一層からなっているの
で、カンチレバーのバネ定数及び共振周波数を所望の範
囲内としたカンチレバーが製造できる。すなわち、例え
ば先に説明した実施例３のカンチレバーのバネ定数及び
共振周波数と同程度にすることができ、音や床の振動の
影響を受けずに高精度に密着性を評価することが可能と
なる。

【００７０】以上の各実施例では、カンチレバーの探針
部分をレジスト膜あるいはスパッタ膜から形成したが、
これに限るものではなく、例えばＣＶＤ法及び熱生成法
により形成したＳｉＯ₂膜、ポリシリコン膜、Ａｌ系
膜、Ｗ系膜、Ｍｏ系膜、Ｔｉ系膜等を用いることもでき
る。

【００７１】また、図３において、半導体ウエハを試料
１８としてピエゾ素子１９に取り付けてもよく、半導体
プロセスのインライン計測法としてこの発明を応用する
ことができる。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る原
子間力顕微鏡用カンチレバーは、少なくとも探針の表面
がレジスト膜から形成されているので、レジスト膜と試
料表面との間の原子間力を測定でき、この原子間力から
試料表面に形成しようとするレジスト膜と試料表面との
間の密着性を定量的に評価することができる。

【００７３】請求項２に係る原子間力顕微鏡用カンチレ
バーは、少なくとも探針の表面がスパッタ膜から形成さ
れているので、試料表面に形成しようとするスパッタ膜
と試料表面との間の密着性を定量的に評価することがで
きる。

【００７４】請求項３に係る原子間力顕微鏡用カンチレ
バーの製造方法は、少なくともシリコン基板のエッチピ
ット部分の上にレジスト膜を形成し、レジスト膜の表面
上に窒化膜を形成し、エッチピット部分を除く所定箇所
の窒化膜上にガラス基板を形成し、シリコン基板を除去
するので、探針の表面がレジスト膜で形成されたカンチ
レバーが製造される。

【００７５】請求項４に係る原子間力顕微鏡用カンチレ
バーの製造方法は、エッチピット部分を含むシリコン基
板の表面上に窒化膜を形成し、エッチピット部分を除く
所定箇所の窒化膜の表面上にガラス基板を形成し、シリ
コン基板を除去し、少なくともエッチピット部分を含む
窒化膜の裏面上にスパッタ膜を形成するので、探針の表
面がスパッタ膜で形成されたカンチレバーが製造され
る。

【００７６】請求項５に係る原子間力顕微鏡用カンチレ
バーの製造方法は、シリコン基板のエッチピット内をレ
ジスト膜で埋設し、エッチピット部分を含むシリコン基
板の表面上に窒化膜を形成し、エッチピット部分を除く
所定箇所の窒化膜上にガラス基板を形成し、シリコン基
板を除去するので、探針の表面がレジスト膜で形成され
ると共にバネ定数の増加及び共振周波数の低下を防止し
たカンチレバーを製造することができる。

【００７７】請求項６に係る原子間力顕微鏡用カンチレ
バーの製造方法は、シリコン基板のエッチピット内にス
パッタ膜を形成し、スパッタ膜上にレジスト膜を形成す
ることによりエッチピット内を埋設し、エッチピット部
分を含むシリコン基板の表面上に窒化膜を形成し、エッ
チピット部分を除く所定箇所の窒化膜上にガラス基板を
形成し、シリコン基板を除去するので、探針の表面がス
パッタ膜で形成されると共にバネ定数の増加及び共振周
波数の低下を防止したカンチレバーを製造することがで
きる。

【００７８】請求項７に係る原子間力顕微鏡は、試料を
支持するピエゾ素子と、表面が所望の膜から形成された
探針とこの探針を支持し且つ探針と試料との間に作用す
る原子間力に応じて湾曲するカンチレバー本体とを有す
ると共にピエゾ素子に支持された試料に近接して設けら
れるカンチレバーと、カンチレバーのカンチレバー本体
にレーザ光を照射するレーザ発振器と、カンチレバーの
カンチレバー本体で反射したレーザ光を検出するフォト
ディテクタと、ピエゾ素子に電圧を印加して試料を移動
させると共にフォトディテクタの出力から探針と試料と
の間に作用する原子間力を測定する制御部とを備えてい
るので、探針の表面に形成された所望の膜と試料表面と
の間の原子間力を測定し、もって密着性を定量的に評価
することができる。

【００７９】請求項８に係る試料表面密着性評価方法
は、カンチレバーのカンチレバー本体に支持され且つ表
面が所望の膜から形成された探針を試料に接近させ、カ
ンチレバー本体にレーザ光を照射し、カンチレバー本体
で反射したレーザ光を検出することにより探針と試料と
の間に作用する原子間力を測定し、測定された原子間力
から探針の表面に形成された所望の膜と試料表面との間
の密着性を評価するので、密着性を定量的に評価するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１に係るカンチレバーを示す
斜視図である。

【図２】図１のカンチレバーの製造方法を示し、（ａ）
〜（ｉ）は各工程を示す断面図である。

【図３】この発明に係る原子間力顕微鏡を示すブロック
図である。

【図４】この発明に係る試料表面密着性評価方法を説明
するグラフである。

【図５】この発明の密着性評価方法におけるカンチレバ
ーの状態を示し、（ａ）〜（ｇ）は図４の各点における
カンチレバーの側面図である。

【図６】実施例１のカンチレバーを用いて試料表面の密
着性を評価した結果を示すグラフである。

【図７】この発明の実施例２に係るカンチレバーを示す
斜視図である。

【図８】図７のカンチレバーの製造方法を示し、（ａ）
〜（ｋ）は各工程を示す断面図である。

【図９】この発明の実施例３に係るカンチレバーを示す
斜視図である。

【図１０】図９のカンチレバーの製造方法を示し、
（ａ）〜（ｋ）は各工程を示す断面図である。

【図１１】この発明の実施例４に係るカンチレバーを示
す斜視図である。

【図１２】図１１のカンチレバーの製造方法を示し、
（ａ）〜（ｋ）は各工程を示す断面図である。

【図１３】この発明の実施例５に係るカンチレバーを示
す斜視図である。

【図１４】図１３のカンチレバーの製造方法を示し、
（ａ）〜（ｌ）は各工程を示す断面図である。

【図１５】この発明の実施例６に係るカンチレバーを示
す斜視図である。

【図１６】図１５のカンチレバーの製造方法を示し、
（ａ）〜（ｌ）は各工程を示す断面図である。

【図１７】従来のカンチレバーを示す斜視図である。

【図１８】図１７のカンチレバーの製造方法を示し、
（ａ）〜（ｉ）は各工程を示す断面図である。

【図１９】従来の原子間力顕微鏡の動作原理を示す図で
ある。

【符号の説明】 １１、３１、４１、５１、６１、７１ カンチレバー本
体 １１ａ 窒化ケイ素膜 １１ｂ レジスト膜 １１ｃ スパッタ膜 １２、３２、４２、５２、６２、７２ 探針 １３ ガラス基板 １４ シリコン基板 １４ａ エッチピット １６ レーザ発振器 １７ フォトディテクタ １８ 試料 １９ ピエゾ素子

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年５月２５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】このような原子間力顕微鏡においては、１
０^-7〜１０^-9Ｎという非常に微小な力でカンチレバー本
体１が変位するようにカンチレバー本体１の材質を高感
度の窒化ケイ素としており、作製上の都合も考慮して、
探針２の材質も窒化ケイ素が用いられていた。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】しかしながら、原子間力顕微鏡を用いて探
針を形成する物質Ｍ１と試料表面を形成する物質Ｍ２と
の間の原子間力を検出し、その原子間力により物質Ｍ１
とＭ２とを密着させたときの密着性を評価しようとする
場合、従来は感度の面から探針を形成する物質Ｍ１が窒
化ケイ素に限定されていたために、窒化ケイ素と物質Ｍ
２との間の原子間力しか測定することができなかった。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４３】この実施例のカンチレバーを用いてそれぞ
れＴｉＮ（窒化チタン）膜からなる６つの試料Ｓ１〜Ｓ
６の各表面とカンチレバーに形成されたレジスト膜１１
ｂとの間の原子間力を測定した。試料Ｓ１〜Ｓ６の表面
はそれぞれ厚さ２００ｎｍの酸化膜の上に厚さ６５ｎｍ
のＴｉＮが形成されており、これら試料のうち、試料Ｓ
１〜Ｓ４はアニール処理が施されないもの、試料Ｓ５及
びＳ６はアニール処理が施されたものである。これらの
試料Ｓ１〜Ｓ６をそれぞれ一辺８ｍｍ角に切り出し、こ
れを原子間力顕微鏡のピエゾ素子の上に順次取り付け、
レジスト膜１１ｂを有する図１のカンチレバーを用いて
各試料表面のＴｉＮ膜とカンチレバーのレジスト膜１１
ｂとの間の原子間力を測定したところ、図６に示すよう
な結果が得られた。すなわち、アニール処理を施した試
料Ｓ５及びＳ６がアニール処理を施さない試料Ｓ１〜Ｓ
４の数倍の原子間力を示している。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 探針と、 前記探針を支持すると共に前記探針と試料との間に作用
   する原子間力に応じて湾曲するカンチレバー本体とを備
   え、少なくとも前記探針の表面がレジスト膜から形成さ
   れたことを特徴とする原子間力顕微鏡用カンチレバー。
2. 【請求項２】 探針と、 前記探針を支持すると共に前記探針と試料との間に作用
   する原子間力に応じて湾曲するカンチレバー本体とを備
   え、少なくとも前記探針の表面がスパッタ膜から形成さ
   れたことを特徴とする原子間力顕微鏡用カンチレバー。
3. 【請求項３】 シリコン基板の表面を選択性エッチング
   することによりここにエッチピットを形成し、 少なくともシリコン基板のエッチピット部分の上にレジ
   スト膜を形成し、 レジスト膜の表面上に窒化膜を形成し、 エッチピット部分を除く所定箇所の窒化膜上にガラス基
   板を形成し、 シリコン基板を除去することを特徴とする原子間力顕微
   鏡用カンチレバーの製造方法。
4. 【請求項４】 シリコン基板の表面を選択性エッチング
   することによりここにエッチピットを形成し、 エッチピット部分を含むシリコン基板の表面上に窒化膜
   を形成し、 エッチピット部分を除く所定箇所の窒化膜の表面上にガ
   ラス基板を形成し、 シリコン基板を除去し、 少なくともエッチピット部分を含む窒化膜の裏面上にス
   パッタ膜を形成することを特徴とする原子間力顕微鏡用
   カンチレバーの製造方法。
5. 【請求項５】 シリコン基板の表面を選択性エッチング
   することによりここにエッチピットを形成し、 シリコン基板のエッチピット内をレジスト膜で埋設し、 エッチピット部分を含むシリコン基板の表面上に窒化膜
   を形成し、 エッチピット部分を除く所定箇所の窒化膜上にガラス基
   板を形成し、 シリコン基板を除去することを特徴とする原子間力顕微
   鏡用カンチレバーの製造方法。
6. 【請求項６】 シリコン基板の表面を選択性エッチング
   することによりここにエッチピットを形成し、 シリコン基板のエッチピット内にスパッタ膜を形成し、 スパッタ膜上にレジスト膜を形成することによりエッチ
   ピット内を埋設し、 エッチピット部分を含むシリコン基板の表面上に窒化膜
   を形成し、 エッチピット部分を除く所定箇所の窒化膜上にガラス基
   板を形成し、 シリコン基板を除去することを特徴とする原子間力顕微
   鏡用カンチレバーの製造方法。
7. 【請求項７】 試料を支持するピエゾ素子と、 表面が所望の膜から形成された探針とこの探針を支持し
   且つ探針と試料との間に作用する原子間力に応じて湾曲
   するカンチレバー本体とを有すると共に前記ピエゾ素子
   に支持された試料に近接して設けられるカンチレバー
   と、 前記カンチレバーのカンチレバー本体にレーザ光を照射
   するレーザ発振器と、 前記カンチレバーのカンチレバー本体で反射したレーザ
   光を検出するフォトディテクタと、 前記ピエゾ素子に電圧を印加して試料を移動させると共
   に前記フォトディテクタの出力から前記カンチレバーの
   探針と試料との間に作用する原子間力を測定する制御部
   とを備えたことを特徴とする原子間力顕微鏡。
8. 【請求項８】 カンチレバーのカンチレバー本体に支持
   され且つ表面が所望の膜から形成された探針を試料に接
   近させ、 カンチレバー本体にレーザ光を照射し、 カンチレバー本体で反射したレーザ光を検出することに
   より探針と試料との間に作用する原子間力を測定し、 測定された原子間力から探針の表面に形成された所望の
   膜と試料表面との間の密着性を評価することを特徴とす
   る試料表面密着性評価方法。