JPH0792173A - 原子間力顕微鏡用カンチレバーとその製造方法 - Google Patents
原子間力顕微鏡用カンチレバーとその製造方法Info
- Publication number
- JPH0792173A JPH0792173A JP5261480A JP26148093A JPH0792173A JP H0792173 A JPH0792173 A JP H0792173A JP 5261480 A JP5261480 A JP 5261480A JP 26148093 A JP26148093 A JP 26148093A JP H0792173 A JPH0792173 A JP H0792173A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cantilever
- base material
- oxide film
- atomic force
- force microscope
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q60/00—Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
- G01Q60/24—AFM [Atomic Force Microscopy] or apparatus therefor, e.g. AFM probes
- G01Q60/38—Probes, their manufacture, or their related instrumentation, e.g. holders
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y35/00—Methods or apparatus for measurement or analysis of nanostructures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q60/00—Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
- G01Q60/24—AFM [Atomic Force Microscopy] or apparatus therefor, e.g. AFM probes
- G01Q60/38—Probes, their manufacture, or their related instrumentation, e.g. holders
- G01Q60/40—Conductive probes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S977/00—Nanotechnology
- Y10S977/84—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
- Y10S977/849—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe
- Y10S977/86—Scanning probe structure
- Y10S977/873—Tip holder
Abstract
(57)【要約】
【目的】 先端が鋭利でアスペクト比の高い急峻な形状
の探針と、常に一定のバネ定数を有しながらその一端に
探針を支える片持つ梁を具備する原子間力顕微鏡用カン
チレバー及びそ製造方法を提供すること。 【構成】 充分な機械的強度を有するシリコン単結晶母
材１１と、母材に一端が接合されたシリコン酸化膜から
なる片持ち梁１２と、該片持ち梁１２上の母材１１に接
合された一端とは反対側の一端に形成された鋭い先端を
有するコーン形探針とを具備し、且つ全表面が導電性薄
膜で覆われている。また、片持ち梁を両側から囲むよう
に母材から加工され且つ充分な強度を有する片持ち梁を
機械的破損から防ぐための保護板を具備する。
の探針と、常に一定のバネ定数を有しながらその一端に
探針を支える片持つ梁を具備する原子間力顕微鏡用カン
チレバー及びそ製造方法を提供すること。 【構成】 充分な機械的強度を有するシリコン単結晶母
材１１と、母材に一端が接合されたシリコン酸化膜から
なる片持ち梁１２と、該片持ち梁１２上の母材１１に接
合された一端とは反対側の一端に形成された鋭い先端を
有するコーン形探針とを具備し、且つ全表面が導電性薄
膜で覆われている。また、片持ち梁を両側から囲むよう
に母材から加工され且つ充分な強度を有する片持ち梁を
機械的破損から防ぐための保護板を具備する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は原子間力顕微鏡用カンチ
レバーとその製造方法に関し、原子レベルの表面形状測
定法として急速に普及しつつある、走査型原子間力顕微
鏡（ＡＦＭ）に不可欠な探針を組み込んだカンチレバー
とその製造方法に関するもので、単にＡＦＭのみならず
最近注目されてきている走査型マックスウェルストレス
顕微鏡（ＳＭＭ）に対して特に有効なカンチレバーとそ
の製造方法に関するものである。
レバーとその製造方法に関し、原子レベルの表面形状測
定法として急速に普及しつつある、走査型原子間力顕微
鏡（ＡＦＭ）に不可欠な探針を組み込んだカンチレバー
とその製造方法に関するもので、単にＡＦＭのみならず
最近注目されてきている走査型マックスウェルストレス
顕微鏡（ＳＭＭ）に対して特に有効なカンチレバーとそ
の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】これまでに市販或いは発表されているこの
種の原子間力顕微鏡用カンチレバーを整理すると図６の
（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す３種類である。図６の
（ａ）は現在市販されているカンチレバーで、シリコン
単結晶母材５１から主としてＫＯＨ水溶液によるウエッ
トチエッチング法により片持ち梁５２及び探針５３を形
成することを特徴としている。探針５３の先端角は用い
るシリコン単結晶母材５１の面方位によって決まり、通
常（１００）面方位の母材を用いるため、約７０度であ
る。
種の原子間力顕微鏡用カンチレバーを整理すると図６の
（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す３種類である。図６の
（ａ）は現在市販されているカンチレバーで、シリコン
単結晶母材５１から主としてＫＯＨ水溶液によるウエッ
トチエッチング法により片持ち梁５２及び探針５３を形
成することを特徴としている。探針５３の先端角は用い
るシリコン単結晶母材５１の面方位によって決まり、通
常（１００）面方位の母材を用いるため、約７０度であ
る。
【０００３】図６の（ｂ）は、T.R.Albrechtらが１９９
０年に発表したカンチレバーで、母材５１は（１００）
面方位のシリコン単結晶膜を用い、片持ち梁５２と探針
５３が熱酸化膜又は窒化膜で形成されている（T.R.Albr
echt,et al.,J.Vac.Sci.Technol,A8(1990)3386-339
6）。この場合、熱酸化膜の探針５３の先端を先鋭化す
ることが極めて困難であることから、探針先端はあまり
鋭くならない。
０年に発表したカンチレバーで、母材５１は（１００）
面方位のシリコン単結晶膜を用い、片持ち梁５２と探針
５３が熱酸化膜又は窒化膜で形成されている（T.R.Albr
echt,et al.,J.Vac.Sci.Technol,A8(1990)3386-339
6）。この場合、熱酸化膜の探針５３の先端を先鋭化す
ることが極めて困難であることから、探針先端はあまり
鋭くならない。
【０００４】図６の（ｃ）は、M.M.Farooquiらが１９９
２年に発表したもので、Ｎ型シリコンの母材５１の表面
に高濃度にボロンをドープした層を形成し、その層から
片持ち梁５２と探針５３の両方を形成したものである
（M.M.Farooqui,et al.,Nanotecnology 3(1992)91-9
7）。この場合、ボロン拡散層の厚さが探針５３の高さ
と片持ち梁５２の厚みの合計となるが、該探針５３をド
ライエッチングで加工した残りの層がそのまま片持ち梁
５２の厚みとなる。従って、該高さや厚みは特に探針５
３を加工するドライエッチング条件に強く依存する。
２年に発表したもので、Ｎ型シリコンの母材５１の表面
に高濃度にボロンをドープした層を形成し、その層から
片持ち梁５２と探針５３の両方を形成したものである
（M.M.Farooqui,et al.,Nanotecnology 3(1992)91-9
7）。この場合、ボロン拡散層の厚さが探針５３の高さ
と片持ち梁５２の厚みの合計となるが、該探針５３をド
ライエッチングで加工した残りの層がそのまま片持ち梁
５２の厚みとなる。従って、該高さや厚みは特に探針５
３を加工するドライエッチング条件に強く依存する。
【０００５】図６の（ｄ）は、L.C.Kongらが１９９３年
に発表したもので、シリコン単結晶の母材５１に片持ち
梁５２をシリコン酸化膜又は窒化膜で形成し、該片持ち
梁５２の上にポリシリコン層を形成し、それをドライエ
ッチングと熱酸化法によって加工して探針５３を形成し
ている（L.C.Kong.et al.,J.Vac.Sci.Technol,B11(199
3)634-641）。この場合、ポリシリコンが０．１μｍ程
度の微小粒界を有しているため、それ以下の寸法に探針
の先端を尖らせることが困難で、実際発表された探針の
先端はその程度の大きさを持っている。
に発表したもので、シリコン単結晶の母材５１に片持ち
梁５２をシリコン酸化膜又は窒化膜で形成し、該片持ち
梁５２の上にポリシリコン層を形成し、それをドライエ
ッチングと熱酸化法によって加工して探針５３を形成し
ている（L.C.Kong.et al.,J.Vac.Sci.Technol,B11(199
3)634-641）。この場合、ポリシリコンが０．１μｍ程
度の微小粒界を有しているため、それ以下の寸法に探針
の先端を尖らせることが困難で、実際発表された探針の
先端はその程度の大きさを持っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ＡＦＭ用カンチレバー
が具備すべき条件には下記（１）乃至（３）が必要であ
る。 （１）探針５３が原子レベルの形状評価にふさわしい鋭
利な先端を有しつつ大きなアスペクト比（底部の直径に
対する探針の高さの比）で加工されていること、（２）
片持ち梁５２のバネ定数がいつも一定であること、
（３）片持ち梁５２が取扱中の機械的破損に強いこと。
が具備すべき条件には下記（１）乃至（３）が必要であ
る。 （１）探針５３が原子レベルの形状評価にふさわしい鋭
利な先端を有しつつ大きなアスペクト比（底部の直径に
対する探針の高さの比）で加工されていること、（２）
片持ち梁５２のバネ定数がいつも一定であること、
（３）片持ち梁５２が取扱中の機械的破損に強いこと。
【０００７】上記条件の内（２）については、片持ち梁
の膜質は勿論のこと、梁の寸法、特に厚さが高い再現性
と安定性を持って形成される必要がある。図６に示す従
来例では、いずれの場合も上記三つの条件を同時には満
たしていない。即ち、図６の（ａ），（ｂ），（ｄ）の
カンチレバーの場合は、探針５３の先端を尖らせること
が原理的に困難であり、同図の（ｃ）のカンチレバーの
場合は、探針５３の高さと梁５２の厚さが形成プロセス
の条件の僅かな変化で大きく変動する欠点を原理的に持
っているとともに、内部応力の大きい高濃度ボロン拡散
層（１０20個／ｃｍ3）を片持ち梁材料としているた
め、梁それ自身で最初から撓んでおり、バネ定数もその
撓み量によって非線形に変化してしまい、ＡＦＭ測定に
重大な支障をきたす。
の膜質は勿論のこと、梁の寸法、特に厚さが高い再現性
と安定性を持って形成される必要がある。図６に示す従
来例では、いずれの場合も上記三つの条件を同時には満
たしていない。即ち、図６の（ａ），（ｂ），（ｄ）の
カンチレバーの場合は、探針５３の先端を尖らせること
が原理的に困難であり、同図の（ｃ）のカンチレバーの
場合は、探針５３の高さと梁５２の厚さが形成プロセス
の条件の僅かな変化で大きく変動する欠点を原理的に持
っているとともに、内部応力の大きい高濃度ボロン拡散
層（１０20個／ｃｍ3）を片持ち梁材料としているた
め、梁それ自身で最初から撓んでおり、バネ定数もその
撓み量によって非線形に変化してしまい、ＡＦＭ測定に
重大な支障をきたす。
【０００８】また、いずれの従来例でも、探針５３の高
さはせいぜい３〜５μｍ程度であり、アスペクト比は１
以下である。また、全ての従来例では片持ち梁５２が母
材５１から完全に露出しており、保護機構を有していな
い。
さはせいぜい３〜５μｍ程度であり、アスペクト比は１
以下である。また、全ての従来例では片持ち梁５２が母
材５１から完全に露出しており、保護機構を有していな
い。
【０００９】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、先端が鋭利でアスペクト比の高い急峻な形状の探針
と、常に一定のバネ定数を有しながらその一端に探針を
支える片持ち梁を具備する原子間力顕微鏡用カンチレバ
ー、更に該片持ち梁を機械的損傷から保護する保護板を
有する原子間力顕微鏡用カンチレバー及びこれらの原子
間力顕微鏡用カンチレバーの製造方法を提供することを
目的とする。
で、先端が鋭利でアスペクト比の高い急峻な形状の探針
と、常に一定のバネ定数を有しながらその一端に探針を
支える片持ち梁を具備する原子間力顕微鏡用カンチレバ
ー、更に該片持ち梁を機械的損傷から保護する保護板を
有する原子間力顕微鏡用カンチレバー及びこれらの原子
間力顕微鏡用カンチレバーの製造方法を提供することを
目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本願請求項１の発明の原子間力顕微鏡用カンチレバー
は、充分な機械的強度を有するシリコン単結晶母材と、
該母材に一端が接合されたシリコン酸化膜からなる片持
ち梁と、該片持ち梁上の前記母材に接合された一端とは
反対側の一端に形成された鋭い先端を有するコーン形探
針とを具備し、且つ全表面が導電性薄膜で覆われている
ことを特徴とする。
本願請求項１の発明の原子間力顕微鏡用カンチレバー
は、充分な機械的強度を有するシリコン単結晶母材と、
該母材に一端が接合されたシリコン酸化膜からなる片持
ち梁と、該片持ち梁上の前記母材に接合された一端とは
反対側の一端に形成された鋭い先端を有するコーン形探
針とを具備し、且つ全表面が導電性薄膜で覆われている
ことを特徴とする。
【００１１】また、本願請求項２の発明の原子間力顕微
鏡用カンチレバーは、充分な機械的強度を有するシリコ
ン単結晶母材と、該母材に一端が接合されたシリコン酸
化膜からなる片持ち梁と、該片持ち梁上の母材に接合さ
れた一端とは反対側の一端に形成された鋭い先端を有す
るコーン形探針と、シリコン単結晶母材から張り出した
片持ち梁の母材側に該片持ち梁から充分な間隔をおき、
該片持ち梁を両側から囲むように母材から加工され且つ
充分な強度を有する片持ち梁を機械的破損から防ぐため
の保護板とを具備し、且つ全表面が導電性薄膜で覆われ
ていることを特徴とする。
鏡用カンチレバーは、充分な機械的強度を有するシリコ
ン単結晶母材と、該母材に一端が接合されたシリコン酸
化膜からなる片持ち梁と、該片持ち梁上の母材に接合さ
れた一端とは反対側の一端に形成された鋭い先端を有す
るコーン形探針と、シリコン単結晶母材から張り出した
片持ち梁の母材側に該片持ち梁から充分な間隔をおき、
該片持ち梁を両側から囲むように母材から加工され且つ
充分な強度を有する片持ち梁を機械的破損から防ぐため
の保護板とを具備し、且つ全表面が導電性薄膜で覆われ
ていることを特徴とする。
【００１２】また、本願請求項１に記載された原子間力
顕微鏡用カンチレバーの製造方法は、下記の（ａ）乃至
（ｋ）の工程からなることを特徴とする。 （ａ）充分な機械的強度を有する（１００）面方位のシ
リコン単結晶母材と、その上に熱酸化法により形成され
たシリコン酸化膜と、該熱酸化皮膜の上に貼り合わせ法
により形成された（１００）面方位のシリコン単結晶膜
とから構成される基板を熱酸化することによって、前記
熱酸化膜上のシリコン単結晶膜面に０．５〜１μｍの熱
酸化膜を形成する工程、（ｂ）前記貼り合わせシリコン
単結晶膜表面の熱酸化膜を直径１０〜１５μｍの円形に
加工する工程、（ｃ）前記円形に加工された熱酸化膜を
マスクとして反応性ドライエッチング（ＲＩＥ）とＫＯ
Ｈ水溶液によるウエットエッチングを組み合わせた方法
により、前記貼り合わせシリコン単結晶膜を概略コーン
形探針形状に加工するとともに、該貼り合わせシリコン
単結晶膜の下地である熱酸化膜を露出させる工程、
（ｄ）前記露出した熱酸化膜を片持ち梁形状に加工する
工程、（ｅ）前記（ａ）乃至（ｄ）の工程で形成された
構造体の全表面に薄い熱酸化膜を形成する工程、（ｆ）
前記概略加工されたコーン形探針を保護するために、厚
さ５μｍ以上のレジストを塗布し、且つ前記（ｄ）の工
程で加工した片持ち梁形状に位置合わせして該レジスト
を加工する工程、（ｇ）上記レジストとして（ｅ）の工
程で形成された薄い熱酸化膜を片持ち梁形状に加工して
その下地となるシリコン母材を露出させ、且つ前記レジ
ストを剥離する工程、（ｈ）前記（ｇ）の工程で露出し
た片持ち梁周囲のシリコン母材をＫＯＨ水溶液によるウ
エットエッチング法によりエッチングして、前記熱酸化
膜から成る片持ち梁を該シリコン母材から浮かせる工
程、（ｉ）探針表面に前記（ｅ）の工程で形成された薄
い熱酸化膜をエッチングして探針を先鋭化する工程、
（ｊ）前記（ｈ）の工程で片持ち梁が母材から浮いてい
る部位を母材裏面からカッターで切り込み、前記片持ち
梁裏側の母材を切り離す工程、（ｋ）前記（ａ）乃至
（ｊ）の工程で形成された構造体の全表面を薄い導電性
薄膜で覆う工程。
顕微鏡用カンチレバーの製造方法は、下記の（ａ）乃至
（ｋ）の工程からなることを特徴とする。 （ａ）充分な機械的強度を有する（１００）面方位のシ
リコン単結晶母材と、その上に熱酸化法により形成され
たシリコン酸化膜と、該熱酸化皮膜の上に貼り合わせ法
により形成された（１００）面方位のシリコン単結晶膜
とから構成される基板を熱酸化することによって、前記
熱酸化膜上のシリコン単結晶膜面に０．５〜１μｍの熱
酸化膜を形成する工程、（ｂ）前記貼り合わせシリコン
単結晶膜表面の熱酸化膜を直径１０〜１５μｍの円形に
加工する工程、（ｃ）前記円形に加工された熱酸化膜を
マスクとして反応性ドライエッチング（ＲＩＥ）とＫＯ
Ｈ水溶液によるウエットエッチングを組み合わせた方法
により、前記貼り合わせシリコン単結晶膜を概略コーン
形探針形状に加工するとともに、該貼り合わせシリコン
単結晶膜の下地である熱酸化膜を露出させる工程、
（ｄ）前記露出した熱酸化膜を片持ち梁形状に加工する
工程、（ｅ）前記（ａ）乃至（ｄ）の工程で形成された
構造体の全表面に薄い熱酸化膜を形成する工程、（ｆ）
前記概略加工されたコーン形探針を保護するために、厚
さ５μｍ以上のレジストを塗布し、且つ前記（ｄ）の工
程で加工した片持ち梁形状に位置合わせして該レジスト
を加工する工程、（ｇ）上記レジストとして（ｅ）の工
程で形成された薄い熱酸化膜を片持ち梁形状に加工して
その下地となるシリコン母材を露出させ、且つ前記レジ
ストを剥離する工程、（ｈ）前記（ｇ）の工程で露出し
た片持ち梁周囲のシリコン母材をＫＯＨ水溶液によるウ
エットエッチング法によりエッチングして、前記熱酸化
膜から成る片持ち梁を該シリコン母材から浮かせる工
程、（ｉ）探針表面に前記（ｅ）の工程で形成された薄
い熱酸化膜をエッチングして探針を先鋭化する工程、
（ｊ）前記（ｈ）の工程で片持ち梁が母材から浮いてい
る部位を母材裏面からカッターで切り込み、前記片持ち
梁裏側の母材を切り離す工程、（ｋ）前記（ａ）乃至
（ｊ）の工程で形成された構造体の全表面を薄い導電性
薄膜で覆う工程。
【００１３】また、本願請求項２に記載の原子間力顕微
鏡用カンチレバーの製造方法は、上記（ａ）乃至（ｋ）
の工程の内、（ｈ）の工程で前記熱酸化膜から成る片持
ち梁から浮いた前記シリコン母材の所望の部位にレーザ
光を該片持ち梁裏面に照射するための開口部をドライエ
ッチングとウエットエッチングを組み合わせた加工法に
より形成することを特徴とする。
鏡用カンチレバーの製造方法は、上記（ａ）乃至（ｋ）
の工程の内、（ｈ）の工程で前記熱酸化膜から成る片持
ち梁から浮いた前記シリコン母材の所望の部位にレーザ
光を該片持ち梁裏面に照射するための開口部をドライエ
ッチングとウエットエッチングを組み合わせた加工法に
より形成することを特徴とする。
【００１４】
【作用】請求項１に記載の原子間力顕微鏡用カンチレバ
ーは、上記構造及び上記（ａ）乃至（ｋ）の工程を採用
することにより、カンチレバーの母材となるシリコン単
結晶体の基板の表面に予め設計された膜厚を有する熱酸
化膜（ＳｉＯ2）を形成し、さらにその上に一定の設計
値の膜厚でシリコン単結晶体の基板を形成した３層構造
の基板を用意し、熱酸化膜を片持ち梁として加工し、そ
の上の一定厚さで形成されたシリコン単結晶体の基板か
ら探針を加工することにより、先端が鋭利で高さが一定
のシリコン単結晶からなる探針と、バネ定数が一定な片
持ち梁を具備する原子間力顕微鏡用カンチレバーとな
る。
ーは、上記構造及び上記（ａ）乃至（ｋ）の工程を採用
することにより、カンチレバーの母材となるシリコン単
結晶体の基板の表面に予め設計された膜厚を有する熱酸
化膜（ＳｉＯ2）を形成し、さらにその上に一定の設計
値の膜厚でシリコン単結晶体の基板を形成した３層構造
の基板を用意し、熱酸化膜を片持ち梁として加工し、そ
の上の一定厚さで形成されたシリコン単結晶体の基板か
ら探針を加工することにより、先端が鋭利で高さが一定
のシリコン単結晶からなる探針と、バネ定数が一定な片
持ち梁を具備する原子間力顕微鏡用カンチレバーとな
る。
【００１５】また、請求項２に記載の原子間力顕微鏡用
カンチレバーは、更に、片持ち梁を取り囲むように充分
な機械的強度を有する保護板を設けるので、片持つ梁１
２を機械的損傷から保護できる原子間力顕微鏡用カンチ
レバーとなる。
カンチレバーは、更に、片持ち梁を取り囲むように充分
な機械的強度を有する保護板を設けるので、片持つ梁１
２を機械的損傷から保護できる原子間力顕微鏡用カンチ
レバーとなる。
【００１６】また、探針の材質がシリコン単結晶体であ
るため、ポリシリコンのように微小粒界などが存在せず
ドライエッチングと熱酸化を組み合わせた方法などによ
り、探針の先端の曲率半径を１０ｎｍ以下まで先鋭化で
きる。
るため、ポリシリコンのように微小粒界などが存在せず
ドライエッチングと熱酸化を組み合わせた方法などによ
り、探針の先端の曲率半径を１０ｎｍ以下まで先鋭化で
きる。
【００１７】シリコン単結晶膜の面方位を（１００）に
することで、ＫＯＨ水溶液による膜厚方向への高速エッ
チングが可能となり、上記探針の高さを１０μｍ程度ま
で高くでき、高いアスペクト比の探針が実現できる。
することで、ＫＯＨ水溶液による膜厚方向への高速エッ
チングが可能となり、上記探針の高さを１０μｍ程度ま
で高くでき、高いアスペクト比の探針が実現できる。
【００１８】また、片持ち梁は一定の膜厚を有する熱酸
化膜から形成されシリコン母材から切り離されるが、そ
の際、該母材をエッチングする手段、例えばＫＯＨ水溶
液によるウエットエッチングは該熱酸化膜を全くエッチ
ングしない。そのため、プロセス途中で該熱酸化膜の厚
さが変化することなく、片持ち梁は設計値通りの厚さで
再現性良く形成されることになり、バネ定数の再現性が
極めて高くなる。
化膜から形成されシリコン母材から切り離されるが、そ
の際、該母材をエッチングする手段、例えばＫＯＨ水溶
液によるウエットエッチングは該熱酸化膜を全くエッチ
ングしない。そのため、プロセス途中で該熱酸化膜の厚
さが変化することなく、片持ち梁は設計値通りの厚さで
再現性良く形成されることになり、バネ定数の再現性が
極めて高くなる。
【００１９】また、シリコン単結晶体の母材の面方位を
（１００）にすることにより、ＫＯＨ水溶液による膜厚
方向への高速選択エッチングが可能となるため、該母材
から前記保護板を加工することが容易となる。
（１００）にすることにより、ＫＯＨ水溶液による膜厚
方向への高速選択エッチングが可能となるため、該母材
から前記保護板を加工することが容易となる。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 〔実施例１〕図１は請求項１に記載する発明の原子間力
顕微鏡用カンチレバーの基本構造を示す外観斜視図で、
図２は原子間力顕微鏡用カンチレバーの縦断面図であ
る。図１に示すように、本カンチレバーは、厚さが５０
０μｍ程度のシリコン単結晶からなる母材１１に厚さ１
〜２μｍの熱酸化膜（ＳｉＯ2）からなる片持ち梁１２
が一端で強固に接合されている。この片持ち梁１２は梁
部１２ｂと基体部１２ａからなり、該基体部１２ａが母
材１１に強固に接合されている。該片持ち梁１２の前記
母材１１の側とは反対側の端部にシリコン単結晶から加
工された鋭利な先端を有する高アスペクト比のコーン形
の探針１３が設けられている。
する。 〔実施例１〕図１は請求項１に記載する発明の原子間力
顕微鏡用カンチレバーの基本構造を示す外観斜視図で、
図２は原子間力顕微鏡用カンチレバーの縦断面図であ
る。図１に示すように、本カンチレバーは、厚さが５０
０μｍ程度のシリコン単結晶からなる母材１１に厚さ１
〜２μｍの熱酸化膜（ＳｉＯ2）からなる片持ち梁１２
が一端で強固に接合されている。この片持ち梁１２は梁
部１２ｂと基体部１２ａからなり、該基体部１２ａが母
材１１に強固に接合されている。該片持ち梁１２の前記
母材１１の側とは反対側の端部にシリコン単結晶から加
工された鋭利な先端を有する高アスペクト比のコーン形
の探針１３が設けられている。
【００２１】上記探針１３の高さは８〜１０μｍ、アス
ペクト比は２以上である。また、上記片持ち梁１２の幅
は１５〜３０μｍ、張り出し長さは１２０〜１５０μｍ
である。この時の片持ち梁１２の共鳴振動数は５０ｋＨ
ｚ以上である。
ペクト比は２以上である。また、上記片持ち梁１２の幅
は１５〜３０μｍ、張り出し長さは１２０〜１５０μｍ
である。この時の片持ち梁１２の共鳴振動数は５０ｋＨ
ｚ以上である。
【００２２】上記基本構造の原子間力顕微鏡用カンチレ
バーの全表面には、導電性を持たせるため金（Ａｕ）薄
膜１４で覆っている。この場合の金薄膜１４の厚さは１
０ｎｍ以下で充分である。このように構造体の全面を金
薄膜１４で覆っても前記共鳴振動数には殆ど変化はな
い。
バーの全表面には、導電性を持たせるため金（Ａｕ）薄
膜１４で覆っている。この場合の金薄膜１４の厚さは１
０ｎｍ以下で充分である。このように構造体の全面を金
薄膜１４で覆っても前記共鳴振動数には殆ど変化はな
い。
【００２３】〔実施例２〕図３は請求項２に記載する発
明の原子間力顕微鏡用カンチレバーの構造を示す外観斜
視図である。本カンチレバーは、図１に示すカンチレバ
ーにおいて外部からの機械的応力に弱い片持ち梁１２を
機械的破損から保護するための保護板１５，１５が設け
られている。該保護板１５，１５は母材１１から張り出
した片持ち梁１２の母材１１側に該片持ち梁１２から充
分な間隔をおき、該片持ち梁１２を両側から囲むように
母材１１から加工され、充分な強度を有する。また、保
護板１５と保護板１５の間から片持ち梁１２の裏面に該
片持ち梁１２の変位を検知するためのレーザ光を照射で
きるようになっている。
明の原子間力顕微鏡用カンチレバーの構造を示す外観斜
視図である。本カンチレバーは、図１に示すカンチレバ
ーにおいて外部からの機械的応力に弱い片持ち梁１２を
機械的破損から保護するための保護板１５，１５が設け
られている。該保護板１５，１５は母材１１から張り出
した片持ち梁１２の母材１１側に該片持ち梁１２から充
分な間隔をおき、該片持ち梁１２を両側から囲むように
母材１１から加工され、充分な強度を有する。また、保
護板１５と保護板１５の間から片持ち梁１２の裏面に該
片持ち梁１２の変位を検知するためのレーザ光を照射で
きるようになっている。
【００２４】図４及び図５は図１及び図２、図３に示す
構造の原子間力顕微鏡用カンチレバーの製造プロセスを
説明するための図である。本カンチレバーの製造には厚
さ２μｍの熱酸化膜（ＳｉＯ2）１０１を上下から単結
晶のシリコン（Ｓｉ）基板１０２，１０３で挟んでなる
貼り合わせウエハを使用する。先ずＫＯＨ水溶液で前記
貼り合わせウエハの上部の（１００）面方位の単結晶の
シリコン基板１０１の面を２０μｍにエッチングし、該
シリコン基板１０１の厚さを１０μｍ程度とする。
構造の原子間力顕微鏡用カンチレバーの製造プロセスを
説明するための図である。本カンチレバーの製造には厚
さ２μｍの熱酸化膜（ＳｉＯ2）１０１を上下から単結
晶のシリコン（Ｓｉ）基板１０２，１０３で挟んでなる
貼り合わせウエハを使用する。先ずＫＯＨ水溶液で前記
貼り合わせウエハの上部の（１００）面方位の単結晶の
シリコン基板１０１の面を２０μｍにエッチングし、該
シリコン基板１０１の厚さを１０μｍ程度とする。
【００２５】次に、図４の（ａ）に示すように探針１３
を形成するため、ＲＩＥのマスクとして厚さ０．７μｍ
の熱酸化膜（ＳｉＯ2）１０４をシリコン基板１０１の
表面に形成する。
を形成するため、ＲＩＥのマスクとして厚さ０．７μｍ
の熱酸化膜（ＳｉＯ2）１０４をシリコン基板１０１の
表面に形成する。
【００２６】次に、図４の（ｂ）に示すように探針１３
を形成するため、熱酸化膜１０４の上面に直径１０μｍ
（又は１５μｍ）の円形パターンのレジスト１０５を形
成し、このレジスト１０５をマスクとしてＢＨＦ（緩衝
ふっ酸）により、上面に露出している部分の熱酸化膜１
０４をエッチング除去する。
を形成するため、熱酸化膜１０４の上面に直径１０μｍ
（又は１５μｍ）の円形パターンのレジスト１０５を形
成し、このレジスト１０５をマスクとしてＢＨＦ（緩衝
ふっ酸）により、上面に露出している部分の熱酸化膜１
０４をエッチング除去する。
【００２７】次に、上記（ｂ）で形成された円形の熱酸
化膜１０４をマスクとしてＲＩＥで図４の（ｃ）に示す
ように、シリコン基板１０２を探針形状部１３−１に加
工する。更に、ＫＯＨ水溶液（ＫＯＨ：Ｈ2Ｏ＝３０
ｇ：１００ｍｌ）で探針の形を整える。この時探針以外
の部分はＲＩＥとＫＯＨによって厚さ２μｍの熱酸化膜
（ＳｉＯ2）１０１の表面が露出している。
化膜１０４をマスクとしてＲＩＥで図４の（ｃ）に示す
ように、シリコン基板１０２を探針形状部１３−１に加
工する。更に、ＫＯＨ水溶液（ＫＯＨ：Ｈ2Ｏ＝３０
ｇ：１００ｍｌ）で探針の形を整える。この時探針以外
の部分はＲＩＥとＫＯＨによって厚さ２μｍの熱酸化膜
（ＳｉＯ2）１０１の表面が露出している。
【００２８】次に、図４の（ｄ）に示すように、露出し
た熱酸化膜１０１の上面にレジストを塗布し、基体部１
２ａと梁部１２ｂからなる片持ち梁１２の形状のレジス
ト層１０６を熱酸化膜１０１の上面に形成する。更に、
ＢＨＰ処理でレジスト層１０６で覆われていない部分の
熱酸化膜１０１をエッチングして除去し、熱酸化膜１０
１を片持ち梁１２の形状に形成する。
た熱酸化膜１０１の上面にレジストを塗布し、基体部１
２ａと梁部１２ｂからなる片持ち梁１２の形状のレジス
ト層１０６を熱酸化膜１０１の上面に形成する。更に、
ＢＨＰ処理でレジスト層１０６で覆われていない部分の
熱酸化膜１０１をエッチングして除去し、熱酸化膜１０
１を片持ち梁１２の形状に形成する。
【００２９】次に、図４の（ｅ）に示すように、上記
（ｄ）で形成されたレジスト層１０６を剥離し、後に行
なうＫＯＨ処理からの保護と探針形状部１３−１の先端
先鋭化のために全体を熱酸化し厚さ約０．２μｍの熱酸
化膜１０７で全面を覆う。
（ｄ）で形成されたレジスト層１０６を剥離し、後に行
なうＫＯＨ処理からの保護と探針形状部１３−１の先端
先鋭化のために全体を熱酸化し厚さ約０．２μｍの熱酸
化膜１０７で全面を覆う。
【００３０】次に、図５の（ａ）に示すように、ＢＨＦ
処理から片持ち梁１２の形状の熱酸化膜１０１を保護す
るために、先ずＯＦＰＲ−８６００層１０８を片持ち梁
１２の形状の熱酸化膜１０１の上面に形成し、更に探針
形状部１３−１をＢＨＦから保護するために厚塗り用レ
ジスト（ＡＺ−４６２０；厚さ６μｍ）を２度塗りして
レジスト層１０９を片持ち梁１２の形状の前記ＯＦＰＲ
−８６００層１０８の上に形成する。
処理から片持ち梁１２の形状の熱酸化膜１０１を保護す
るために、先ずＯＦＰＲ−８６００層１０８を片持ち梁
１２の形状の熱酸化膜１０１の上面に形成し、更に探針
形状部１３−１をＢＨＦから保護するために厚塗り用レ
ジスト（ＡＺ−４６２０；厚さ６μｍ）を２度塗りして
レジスト層１０９を片持ち梁１２の形状の前記ＯＦＰＲ
−８６００層１０８の上に形成する。
【００３１】次に、図５の（ｂ）に示すように、ＢＨＦ
処理で片持ち梁１２の形状の周囲の前記０．２μｍの熱
酸化膜１０７をエッチングして除去し、カンチレバーの
土台である母材１１となる部分の単結晶のシリコン基板
１０３を露出させた後、片持ち梁１２の形状の熱酸化膜
１０１を保護したＯＦＰＲ−８６００層１０８とレジス
ト層１０９を剥離する。
処理で片持ち梁１２の形状の周囲の前記０．２μｍの熱
酸化膜１０７をエッチングして除去し、カンチレバーの
土台である母材１１となる部分の単結晶のシリコン基板
１０３を露出させた後、片持ち梁１２の形状の熱酸化膜
１０１を保護したＯＦＰＲ−８６００層１０８とレジス
ト層１０９を剥離する。
【００３２】次に、図５の（ｃ）に示すように、露出し
た片持ち梁１２の形状の熱酸化膜１０１の周囲のシリコ
ン基板１０３をＫＯＨ水溶液（ＫＯＨ：Ｈ2Ｏ＝３０
ｇ：１００ｍｌ）で異方性エッチング処理を行ない、片
持ち梁１２の梁部１２ｂの部分を浮かせる。この時、探
針形状部１３−１は前記０．２μｍ厚の熱酸化膜１０７
で保護されているのでエッチングされることはない。
た片持ち梁１２の形状の熱酸化膜１０１の周囲のシリコ
ン基板１０３をＫＯＨ水溶液（ＫＯＨ：Ｈ2Ｏ＝３０
ｇ：１００ｍｌ）で異方性エッチング処理を行ない、片
持ち梁１２の梁部１２ｂの部分を浮かせる。この時、探
針形状部１３−１は前記０．２μｍ厚の熱酸化膜１０７
で保護されているのでエッチングされることはない。
【００３３】次に、図５の（ｄ）に示すように、探針形
状部１３−１を保護している熱酸化膜をＢＨＦでかるく
エッチングして探針形状部１３−１の先端を先鋭化し、
探針１３を形成する。
状部１３−１を保護している熱酸化膜をＢＨＦでかるく
エッチングして探針形状部１３−１の先端を先鋭化し、
探針１３を形成する。
【００３４】最後に裏側からシリコン基板１０３を切削
し、母材１１を形成し、図１及び図２に示す原子間力顕
微鏡用カンチレバーが完成する。また、図３に示す原子
間力顕微鏡用カンチレバーとする場合はシリコン基板１
０３を切削する過程において、保護板１５，１５を形成
すればよい。
し、母材１１を形成し、図１及び図２に示す原子間力顕
微鏡用カンチレバーが完成する。また、図３に示す原子
間力顕微鏡用カンチレバーとする場合はシリコン基板１
０３を切削する過程において、保護板１５，１５を形成
すればよい。
【００３５】上記の構造とすることにより、カンチレバ
ーの母材１１となるシリコン単結晶体の基板１０３の表
面に予め設計された膜厚を有する熱酸化膜（ＳｉＯ2）
１０１を形成し、さらにその上に一定の設計値の膜厚で
シリコン単結晶体の基板１０２を形成した３層構造の基
板を用意し、熱酸化膜１０１を片持ち梁１２として加工
し、その上の一定厚さで形成されたシリコン単結晶体の
基板１０２から探針１３を加工することにより、先端が
鋭利で高さが一定のシリコン単結晶からなる探針１３
と、バネ定数が一定な片持ち梁１２を具備する原子間力
顕微鏡用カンチレバーとなる。更に、片持ち梁１２を取
り囲むように充分な機械的強度を有する保護板１５，１
５を設けるので、片持つ梁１２を機械的損傷から保護で
きる原子間力顕微鏡用カンチレバーとなる。
ーの母材１１となるシリコン単結晶体の基板１０３の表
面に予め設計された膜厚を有する熱酸化膜（ＳｉＯ2）
１０１を形成し、さらにその上に一定の設計値の膜厚で
シリコン単結晶体の基板１０２を形成した３層構造の基
板を用意し、熱酸化膜１０１を片持ち梁１２として加工
し、その上の一定厚さで形成されたシリコン単結晶体の
基板１０２から探針１３を加工することにより、先端が
鋭利で高さが一定のシリコン単結晶からなる探針１３
と、バネ定数が一定な片持ち梁１２を具備する原子間力
顕微鏡用カンチレバーとなる。更に、片持ち梁１２を取
り囲むように充分な機械的強度を有する保護板１５，１
５を設けるので、片持つ梁１２を機械的損傷から保護で
きる原子間力顕微鏡用カンチレバーとなる。
【００３６】また、探針１３の材質がシリコン単結晶で
あるため、ポリシリコンのように微小粒界などが存在せ
ずドライエッチングと熱酸化を組み合わせた方法などに
より、探針１３の先端の曲率半径を１０ｎｍ以下まで先
鋭化できる。
あるため、ポリシリコンのように微小粒界などが存在せ
ずドライエッチングと熱酸化を組み合わせた方法などに
より、探針１３の先端の曲率半径を１０ｎｍ以下まで先
鋭化できる。
【００３７】シリコン単結晶膜の面方位を（１００）に
することで、ＫＯＨ水溶液による膜厚方向への高速エッ
チングが可能となり、上記探針１３の高さを１０μｍ程
度まで高くでき、高いアスペクト比の探針１３が実現で
きる。これは従来例にみられる、熱酸化膜そのもの或い
はポリシリコンから探針１３が形成されている場合には
実現できない利点である。
することで、ＫＯＨ水溶液による膜厚方向への高速エッ
チングが可能となり、上記探針１３の高さを１０μｍ程
度まで高くでき、高いアスペクト比の探針１３が実現で
きる。これは従来例にみられる、熱酸化膜そのもの或い
はポリシリコンから探針１３が形成されている場合には
実現できない利点である。
【００３８】また、片持ち梁１２は一定の膜厚を有する
熱酸化膜から形成されシリコン母材１１から切り離され
るが、その際、該母材１１をエッチングする手段、例え
ばＫＯＨ水溶液によるウエットエッチングは該熱酸化膜
を全くエッチングしない。そのため、プロセス途中で該
熱酸化膜の厚さが変化することなく、従って片持ち梁１
２は設計値通りの厚さで再現性良く形成されることにな
り、バネ定数の再現性が極めて高くなる。
熱酸化膜から形成されシリコン母材１１から切り離され
るが、その際、該母材１１をエッチングする手段、例え
ばＫＯＨ水溶液によるウエットエッチングは該熱酸化膜
を全くエッチングしない。そのため、プロセス途中で該
熱酸化膜の厚さが変化することなく、従って片持ち梁１
２は設計値通りの厚さで再現性良く形成されることにな
り、バネ定数の再現性が極めて高くなる。
【００３９】また、シリコン単結晶の母材１１の面方位
を（１００）にすることにより、前述のＫＯＨ水溶液に
よる膜厚方向への高速選択エッチングが可能となるた
め、該母材１１から前記保護板１５を加工することが容
易となる。最後にカンチレバー全体の導電性を確保する
場合には、片持ち梁１２の梁部１２ｂのバネ定数を変え
ない程度に柔らかく、且つ化学的に安定で変質しない金
等を１０ｎｍ程度以下の厚さで全面に塗布する。この塗
布は市販のスパッタリング装置を利用することにより、
充分に実現できる。
を（１００）にすることにより、前述のＫＯＨ水溶液に
よる膜厚方向への高速選択エッチングが可能となるた
め、該母材１１から前記保護板１５を加工することが容
易となる。最後にカンチレバー全体の導電性を確保する
場合には、片持ち梁１２の梁部１２ｂのバネ定数を変え
ない程度に柔らかく、且つ化学的に安定で変質しない金
等を１０ｎｍ程度以下の厚さで全面に塗布する。この塗
布は市販のスパッタリング装置を利用することにより、
充分に実現できる。
【００４０】なお、前記３層構造の基板は所謂貼り合わ
せ基板として既に実用化されており、容易に準備するこ
とができる。また、それ以外にも、レーザアニール法や
イオン注入法などの公知既存の方法で製造できる。
せ基板として既に実用化されており、容易に準備するこ
とができる。また、それ以外にも、レーザアニール法や
イオン注入法などの公知既存の方法で製造できる。
【００４１】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば下
記のような効果が得られる。 （１）請求項１に記載の構成とすることにより、先端が
鋭利でアスペクト比の高い急峻な形状の探針と、常に一
定のバネ定数を有しながらその一端に上記探針を支える
片持ち梁とを具備する原子力間顕微鏡用カンチレバーが
得られる。
記のような効果が得られる。 （１）請求項１に記載の構成とすることにより、先端が
鋭利でアスペクト比の高い急峻な形状の探針と、常に一
定のバネ定数を有しながらその一端に上記探針を支える
片持ち梁とを具備する原子力間顕微鏡用カンチレバーが
得られる。
【００４２】（２）請求項２に記載の構成とすることに
より、支持母材から加工された片持ち梁を機械的損傷か
ら保護する保護板を設けるから、上記原子力間顕微鏡用
カンチレバーを機械的損傷に強い構造とすることができ
る。
より、支持母材から加工された片持ち梁を機械的損傷か
ら保護する保護板を設けるから、上記原子力間顕微鏡用
カンチレバーを機械的損傷に強い構造とすることができ
る。
【００４３】（３）請求項９又は請求項１０の製造方法
を採用することにより、上記のような優れた原子力間顕
微鏡用カンチレバーを製造できる。
を採用することにより、上記のような優れた原子力間顕
微鏡用カンチレバーを製造できる。
【図１】本発明の原子間力顕微鏡用カンチレバーの構造
を示す外観斜視図である。
を示す外観斜視図である。
【図２】本発明の原子間力顕微鏡用カンチレバーの構造
を示す縦断面図である。
を示す縦断面図である。
【図３】本発明の原子間力顕微鏡用カンチレバーの構造
を示す外観斜視図である。
を示す外観斜視図である。
【図４】図４の（ａ）乃至（ｅ）は本発明の原子間力顕
微鏡用カンチレバーの製造工程を説明するための図であ
る。
微鏡用カンチレバーの製造工程を説明するための図であ
る。
【図５】図５の（ａ）乃至（ｅ）は本発明の原子間力顕
微鏡用カンチレバーの製造工程を説明するための図であ
る。
微鏡用カンチレバーの製造工程を説明するための図であ
る。
【図６】図６の（ａ）乃至（ｄ）はそれぞれ従来の原子
間力顕微鏡用カンチレバーの構造を示す図である。
間力顕微鏡用カンチレバーの構造を示す図である。
１１ 母材 １２ 片持ち梁 １３ 探針 １４ 金薄膜 １５ 保護板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 當間 康 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内
Claims (10)
- 【請求項１】 充分な機械的強度を有するシリコン単結
晶母材と、該母材に一端が接合されたシリコン酸化膜か
らなる片持ち梁と、該片持ち梁上の前記母材に接合され
た一端とは反対側の一端に形成された鋭い先端を有する
コーン形探針とを具備し、且つ全表面が導電性薄膜で覆
われていることを特徴とする原子間力顕微鏡用カンチレ
バー。 - 【請求項２】 充分な機械的強度を有するシリコン単結
晶母材と、該母材に一端が接合されたシリコン酸化膜か
らなる片持ち梁と、該片持ち梁上の前記母材に接合され
た一端とは反対側の一端に形成された鋭い先端を有する
コーン形探針と、前記シリコン単結晶母材から張り出し
た前記片持ち梁の前記母材側に該片持ち梁から充分な間
隔をおき、該片持ち梁を両側から囲むように前記母材か
ら加工され、充分な強度を有する前記片持ち梁を機械的
破損から防ぐための保護板とを具備し、且つ全表面が導
電性薄膜で覆われていることを特徴とする原子間力顕微
鏡用カンチレバー。 - 【請求項３】 請求項２に記載の原子間力顕微鏡用カン
チレバーにおいて、 前記保護板が前記片持ち梁が原子間力によって撓む量を
測定するためのレーザ光を該片持ち梁表面に照射するた
めの開口部を有することを特徴とする原子間力顕微鏡用
カンチレバー。 - 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか一つに記載さ
れた原子間力顕微鏡用カンチレバーにおいて、 前記シリコン酸化膜の片持ち梁上に形成されたコーン形
探針が、該シリコン酸化膜面上に貼り合わせ法により形
成されたシリコン単結晶体から加工されたものであるこ
とを特徴とする原子間力顕微鏡用カンチレバー。 - 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか一つに記載さ
れた原子間力顕微鏡用カンチレバーにおいて、 前記シリコン酸化膜面上に貼り合わせ法により形成され
たシリコン単結晶体の面方位が（１００）であることを
特徴とする原子間力顕微鏡用カンチレバー。 - 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれか一つに記載さ
れた原子間力顕微鏡用カンチレバーにおいて、 前記シリコン酸化膜面上に貼り合わせ法により形成され
たシリコン単結晶体の厚さが８〜１０μｍであって、前
記コーン形探針の高さが該シリコン単結晶体の厚さと等
しいことを特徴とする原子間力顕微鏡用カンチレバー。 - 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれか一つに記載さ
れた原子間力顕微鏡用カンチレバーにおいて、 前記シリコン酸化膜の片持ち梁の寸法が、厚さが１〜３
μｍ、幅１５〜３０μｍ、母材からの張り出し長さ１２
０〜１５０μｍで、且つ前記コーン形探針が母材接合部
材から１００μｍ以上離れて形成されていることを特徴
とする原子間力顕微鏡用カンチレバー。 - 【請求項８】 請求項１乃至７のいずれか一つに記載さ
れた原子間力顕微鏡用カンチレバーにおいて、 前記カンチレバーの全面を覆っている導電性材料がスパ
ッタリング法で堆積された厚さ１０ｎｍ以下の金である
ことを特徴とする原子間力顕微鏡用カンチレバー。 - 【請求項９】 請求項１又は４乃至８のいずれか一つに
記載された原子間力顕微鏡用カンチレバーの製造方法で
あって、下記の（ａ）乃至（ｋ）の工程からなることを
特徴とする原子間力顕微鏡用カンチレバーの製造方法。 （ａ）充分な機械的強度を有する（１００）面方位のシ
リコン単結晶母材と、その上に熱酸化法により形成され
た熱酸化皮膜（シリコン酸化膜）と、該熱酸化皮膜の上
に貼り合わせ法により形成された（１００）面方位のシ
リコン単結晶膜とから構成される基板を熱酸化すること
によって、前記熱酸化膜上のシリコン単結晶膜面に０．
５〜１μｍの熱酸化膜を形成する工程、 （ｂ）前記貼り合わせシリコン単結晶膜表面の熱酸化膜
を直径１０〜１５μｍの円形に加工する工程、 （ｃ）前記円形に加工された熱酸化膜をマスクとして反
応性ドライエッチング（ＲＩＥ）とＫＯＨ水溶液による
ウエットエッチングを組み合わせた方法により、前記貼
り合わせシリコン単結晶膜を概略コーン形探針形状に加
工するとともに、該貼り合わせシリコン単結晶膜の下地
である熱酸化膜を露出させる工程、 （ｄ）前記露出した熱酸化膜を片持ち梁形状に加工する
工程、 （ｅ）前記（ａ）乃至（ｄ）の工程で形成された構造体
の全表面に薄い熱酸化膜を形成する工程、 （ｆ）前記概略加工されたコーン形探針を保護するため
に、厚さ５μｍ以上のレジストを塗布し、且つ前記
（ｄ）の工程で加工した片持ち梁形状に位置合わせして
該レジストを加工する工程、 （ｇ）上記レジストとして（ｅ）の工程で形成された薄
い熱酸化膜を片持ち梁形状に加工してその下地となるシ
リコン母材を露出させ、且つ前記レジストを剥離する工
程、 （ｈ）前記（ｇ）の工程で露出した片持ち梁周囲のシリ
コン母材をＫＯＨ水溶液によるウエットエッチング法に
よりエッチングして、前記熱酸化膜から成る片持ち梁を
該シリコン母材から浮かせる工程、 （ｉ）探針表面に前記（ｅ）の工程で形成された薄い熱
酸化膜をエッチングして探針を先鋭化する工程、 （ｊ）前記（ｈ）の工程で片持ち梁が母材から浮いてい
る部位を母材裏面からカッターで切り込み、前記片持ち
梁裏側の母材を切り離す工程、 （ｋ）前記（ａ）乃至（ｊ）の工程で形成された構造体
の全表面を薄い導電性薄膜で覆う工程。 - 【請求項１０】前記請求項２乃至８に記載のいずれか一
つに記載の原子間力顕微鏡用カンチレバーの製造方法で
あって、前記請求項９の原子間力顕微鏡用カンチレバー
の製造方法の（ａ）乃至（ｋ）の工程の内、（ｈ）の工
程で前記熱酸化膜から成る片持ち梁から浮いた前記シリ
コン母材の所望の部位にレーザ光を該片持ち梁裏面に照
射するための開口部をドライエッチングとウエットエッ
チングを組み合わせた加工法により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。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5261480A JPH0792173A (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | 原子間力顕微鏡用カンチレバーとその製造方法 |
| US08/311,018 US5594166A (en) | 1993-09-24 | 1994-09-22 | Cantilever for use with atomic force microscope and process for the production thereof |
| EP94115014A EP0646787A1 (en) | 1993-09-24 | 1994-09-23 | Cantilever for use with atomic force microscope and process for the production thereof |
| KR1019940023953A KR950009291A (ko) | 1993-09-24 | 1994-09-23 | 원자간력 현미경용 캔틸레버 및 그 제조방법 |
| US08/448,790 US5614663A (en) | 1993-09-24 | 1995-05-24 | Cantilever for use with atomic force microscope and process for the production thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5261480A JPH0792173A (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | 原子間力顕微鏡用カンチレバーとその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0792173A true JPH0792173A (ja) | 1995-04-07 |
Family
ID=17362497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5261480A Pending JPH0792173A (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | 原子間力顕微鏡用カンチレバーとその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5594166A (ja) |
| EP (1) | EP0646787A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0792173A (ja) |
| KR (1) | KR950009291A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010517055A (ja) * | 2007-01-31 | 2010-05-20 | チャン フン リー | 原子間力顕微鏡法用のビデオレートを可能とするプローブ |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5866805A (en) | 1994-05-19 | 1999-02-02 | Molecular Imaging Corporation Arizona Board Of Regents | Cantilevers for a magnetically driven atomic force microscope |
| JPH08297129A (ja) * | 1995-04-26 | 1996-11-12 | Nikon Corp | 原子間力顕微鏡用カンチレバー及びその製造方法 |
| JP3466067B2 (ja) * | 1997-11-20 | 2003-11-10 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | カンチレバーユニット |
| US6086774A (en) * | 1997-12-18 | 2000-07-11 | The Board Of Trustees Of The Stanford Leland Junior University | Method of making released micromachined structures by directional etching |
| US6936484B2 (en) * | 1998-10-16 | 2005-08-30 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Method of manufacturing semiconductor device and semiconductor device |
| US6400166B2 (en) * | 1999-04-15 | 2002-06-04 | International Business Machines Corporation | Micro probe and method of fabricating same |
| JP4472863B2 (ja) * | 1999-12-20 | 2010-06-02 | セイコーインスツル株式会社 | 近視野光プローブおよびその近視野光プローブを用いた近視野光装置 |
| US6698295B1 (en) | 2000-03-31 | 2004-03-02 | Shipley Company, L.L.C. | Microstructures comprising silicon nitride layer and thin conductive polysilicon layer |
| US7026697B2 (en) * | 2000-03-31 | 2006-04-11 | Shipley Company, L.L.C. | Microstructures comprising a dielectric layer and a thin conductive layer |
| DE10150291A1 (de) * | 2001-10-15 | 2003-05-08 | Infineon Technologies Ag | Sondennadel zum Testen von Halbleiterchips und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| SG101537A1 (en) * | 2002-06-03 | 2004-01-30 | Sensfab Pte Ltd | Method of forming atomic force microscope tips |
| KR100881802B1 (ko) * | 2002-12-26 | 2009-02-03 | 엘지전자 주식회사 | 정보저장장치용 캔틸레버 및 그 제조 방법 |
| GB0403932D0 (en) * | 2004-02-21 | 2004-03-24 | Koninkl Philips Electronics Nv | Improving image quality in a 3D image display device |
| US7494593B1 (en) * | 2004-06-28 | 2009-02-24 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Method for forming a cantilever and tip |
| CN103101876B (zh) * | 2013-01-25 | 2015-08-26 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种在(111)型硅片上制作硅锥体结构的方法 |
| KR20210103927A (ko) | 2020-02-14 | 2021-08-24 | 김천기 | 넌슬립 집게조립체 |
| WO2022144271A1 (en) | 2020-12-29 | 2022-07-07 | Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale | A method for the excitation of the cantilever of high-speed atomic force microscope |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5066358A (en) * | 1988-10-27 | 1991-11-19 | Board Of Trustees Of The Leland Stanford Juninor University | Nitride cantilevers with single crystal silicon tips |
| US4968585A (en) * | 1989-06-20 | 1990-11-06 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Jr. University | Microfabricated cantilever stylus with integrated conical tip |
| DE68903951T2 (de) * | 1989-08-16 | 1993-07-08 | Ibm | Verfahren fuer die herstellung mikromechanischer messfuehler fuer afm/stm-profilometrie und mikromechanischer messfuehlerkopf. |
| US5253515A (en) * | 1990-03-01 | 1993-10-19 | Olympus Optical Co., Ltd. | Atomic probe microscope and cantilever unit for use in the microscope |
| EP0449221B1 (en) * | 1990-03-27 | 1997-01-02 | Olympus Optical Co., Ltd. | Scanning probe microscope |
| JP2825973B2 (ja) * | 1990-11-29 | 1998-11-18 | 工業技術院長 | 原子間力顕微鏡用カンチレバーの製造方法 |
| US5302239A (en) * | 1992-05-15 | 1994-04-12 | Micron Technology, Inc. | Method of making atomically sharp tips useful in scanning probe microscopes |
| US5354985A (en) * | 1993-06-03 | 1994-10-11 | Stanford University | Near field scanning optical and force microscope including cantilever and optical waveguide |
-
1993
- 1993-09-24 JP JP5261480A patent/JPH0792173A/ja active Pending
-
1994
- 1994-09-22 US US08/311,018 patent/US5594166A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-09-23 EP EP94115014A patent/EP0646787A1/en not_active Withdrawn
- 1994-09-23 KR KR1019940023953A patent/KR950009291A/ko not_active Application Discontinuation
-
1995
- 1995-05-24 US US08/448,790 patent/US5614663A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010517055A (ja) * | 2007-01-31 | 2010-05-20 | チャン フン リー | 原子間力顕微鏡法用のビデオレートを可能とするプローブ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR950009291A (ko) | 1995-04-21 |
| US5594166A (en) | 1997-01-14 |
| EP0646787A1 (en) | 1995-04-05 |
| US5614663A (en) | 1997-03-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0792173A (ja) | 原子間力顕微鏡用カンチレバーとその製造方法 | |
| Albrecht et al. | Microfabrication of cantilever styli for the atomic force microscope | |
| US5239863A (en) | Cantilever stylus for use in an atomic force microscope and method of making same | |
| JP2962775B2 (ja) | 一体型円錐先端部を有する片持ち針及びその製造方法 | |
| EP1742034B1 (en) | Method of fabrication of a SPM thin line probe | |
| JPH0762258B2 (ja) | Ａｆｍ／ｓｔｍプロフィロメトリ用マイクロメカニカルセンサの製造方法 | |
| JPH1166650A (ja) | 微小開口を有する突起の製造方法と微小開口を有する突起、及びそれらによるプローブまたはマルチプローブ | |
| JPH08313541A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡用カンチレバー及びその製造方法 | |
| US6337477B1 (en) | Probe having micro-projection and manufacturing method thereof | |
| US8828243B2 (en) | Scanning probe having integrated silicon tip with cantilever | |
| US11592462B2 (en) | Diamond probe hosting an atomic sized defect | |
| JP4503633B2 (ja) | Ａｆｍピンセットおよび走査型プローブ顕微鏡 | |
| JP2003302328A (ja) | Ｓｐｍセンサーおよびその製造法 | |
| JPH08262040A (ja) | Ａｆｍカンチレバー | |
| JP3599880B2 (ja) | カンチレバーチップ | |
| JP2825973B2 (ja) | 原子間力顕微鏡用カンチレバーの製造方法 | |
| JP2010145124A (ja) | カンチレバー | |
| JPH11271347A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡用カンチレバー及びその製造方法 | |
| JPH05203444A (ja) | 原子間力顕微鏡用カンチレバーの製造方法 | |
| JP3834378B2 (ja) | カンチレバーチップ | |
| JPH03218998A (ja) | 探針付きカンチレバー及びその製造方法 | |
| JPH11271015A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーチップ及びその製造方法 | |
| JP3076148B2 (ja) | 走査型プローブ顕微鏡用のカンチレバーチップ | |
| JPH06102006A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡用のプローブの製造方法 | |
| KR100753841B1 (ko) | Ｓｏｉ 기판 기반의 근접장 탐침 및 그 제조 방법 |