JPH08166390A

JPH08166390A - カンチレバー及びその製造方法

Info

Publication number: JPH08166390A
Application number: JP6308568A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Suzuki; 美彦鈴木
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-12-13
Filing date: 1994-12-13
Publication date: 1996-06-25

Abstract

(57)【要約】【目的】探針の孔の形成に単品加工でなくバッチプロ
セスを採用することができ、製造コストの低いカンチレ
バーを提供する。【構成】薄膜状梁部１の先端側領域には、開口１ａが
形成されている。薄膜状梁部１は支持体２より支持され
ている。薄膜状梁部１の開口１ａの周囲には、開口１ａ
を囲むように実質的に錘状の探針３が突設されている。
探針３は、探針３の頂点部から薄膜状梁部１の開口１ａ
に連通する孔４を有する。探針３は、シリコンの熱酸化
による酸化珪素により構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、顕微鏡などに用いるカ
ンチレバーに関するものである。

【０００２】例えば、本発明は、原子間力顕微鏡（ＡＦ
Ｍ）の機能及び走査型近接場光学顕微鏡（ＳＮＯＭ）の
機能の両方を有する顕微鏡において用いることができ
る。すなわち、例えば、本発明は、被検物の表面の凹凸
像と前記被検物の表面の屈折率特性等の光学的性質の分
布とを同時に計測するために用いることができる。

【０００３】

【従来の技術】近年、原子、分子オーダーの分解能で物
質表面の形状あるいは物理化学的性質に起因したイメー
ジを得ることが可能となった。

【０００４】そのようなイメージを得る顕微鏡の代表的
なものとして、被検物の表面の凹凸像を得る原子間力顕
微鏡や被検物の表面の光学的性質の分布を得る走査型近
接場光学顕微鏡が提供されている。

【０００５】しかし、従来の原子間力顕微鏡では、被検
物の表面の凹凸像を得ることができるものの、同時に被
検物の表面の光学的性質の分布を得ることはできない。
逆に、従来の走査型近接場光学顕微鏡では、被検物の表
面の光学的性質の分布を得ることができるものの、同時
に被検物の表面の凹凸像は得ることができない。このた
め、被検物の同一位置における、原子間力顕微鏡で得た
凹凸像と走査型近接場光学顕微鏡で得た光学的性質の分
布とを照合して、評価解析しようとしても、凹凸像と光
学的性質の分布とが同一位置のものである保証を得るこ
とが困難であり、実際には両者を照合して評価解析する
ことは困難であった。

【０００６】ところが、両者を照合して評価解析するこ
とができない場合には、例えば、走査型近接場光学顕微
鏡で信号として得た光強度分布が真に被検物の光学的性
質に起因するものであるのかそれとも被検物の表面の凹
凸に起因するものであるのかを判別することができな
い。両者を照合して評価解析を行うことができれば、そ
のような判別が可能となり、被検物を観察する上で一層
望ましい。

【０００７】そこで、従来、被検物の表面の凹凸像と光
学的性質の分布を同時に計測することができるカンチレ
バーが提案された。このカンチレバーは、先端側領域に
凸状の探針が設けられた薄膜状梁部を備えている。そし
て、前記探針の頂点部に集束イオンビームを照射するこ
とによって、前記頂点部からその背後に貫通する孔が形
成されている。

【０００８】この従来のカンチレバーによれば、前記探
針の頂点部の開口（前記孔の開口）から該孔を通過した
エバネッセント光の強度を計測すると同時に前記薄膜状
梁部の撓みを計測しながら、被検物（試料）の表面上を
走査することにより、被検物の表面の凹凸像と被検物の
光学的性質の分布を同時に計測することができる。した
がって、同一位置における凹凸像と光学的性質の分布と
を照合して評価解析を行うことができる。

【０００９】この従来のカンチレバーの製造方法につい
て、図７を参照して説明する。図７は、この従来のカン
チレバーの製造工程を示す概略断面図である。

【００１０】まず、基板材料として（１００）面方位の
シリコン基板２０を用い、該シリコン基板２０の両面に
酸化珪素膜又は窒化珪素膜等の無機材料膜２１，２２を
成膜する。その後、フォトリソグラフィ法及びドライエ
ッチング法によりパターニングすることによって、シリ
コン基板２０の上面の無機材料膜２１の所定箇所にシリ
コン基板２０の表面を露出させる開口２１ａを形成す
る。次に、無機材料膜２１，２２をマスクとし、開口２
１ａから露出したシリコン基板２０の部分を異方性エッ
チング法等により錘状にエッチングして、無機材料膜２
１の開口２１ａに連続する錘状のトレンチ２０ａを形成
する（図７（ａ）））。

【００１１】その後、図７（ａ）に示す状態となった基
板の両面にさらに無機材料膜２３，２４をＣＶＤ法によ
り成膜する（図７（ｂ））。

【００１２】次に、シリコン基板２０の両面の無機材料
膜２１〜２４に対して、梁部の所望の形状及び該梁部を
支持する支持体の所望の形状に合わせて、フォトリソグ
ラフィ法及びドライエッチング法によりパターニングを
施す。その後、このパターニングにより露出したシリコ
ン基板２０の部分をウェットエッチングにより溶出し
て、図７（ｃ）に示すカンチレバー体を形成する。図７
（ｃ）に示すように、該カンチレバー体は、薄膜状梁部
３０と、該薄膜状梁部３０を支持する支持体３１と、薄
膜状梁部３０の先端側領域の突設された探針３２とから
構成されている。薄膜状梁部３０は、無機材料膜２１，
２３から構成されている。支持体３１は、ウェットエッ
チングにより溶出されなかったシリコン基板２０の部分
と、この部分の両面の無機材料膜２１〜２４とから構成
されている。探針３２は、シリコン基板２０のトレンチ
２１ａの部分に堆積された無機材料膜２３により構成さ
れている。

【００１３】その後、集束イオンビーム２６を探針３２
の頂点部に照射し、該頂点部を開口させて該頂点部から
背後に貫通する孔２５を形成する。最後に、該探針３２
を含む前記カンチレバー体の下面に金属層２７を真空蒸
着法などにより形成し、これにより図７（ｄ）に示す従
来のカンチレバーが完成する。

【００１４】なお、このような製造方法においても、同
一シリコン基板２０上に多数のカンチレバーが製造され
るものである。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のカンチレバ
ーでは、多数のカンチレバーを同時に製造するに際し
て、薄膜状梁部３０や支持体３１については多数のカン
チレバーに対して一括して加工することができる。

【００１６】しかしながら、前記従来のカンチレバーで
は、前述したように、探針３２は、ＣＶＤ法によりシリ
コン基板２０のトレンチ２０ａの部分に堆積された無機
材料膜２３により構成されており、該探針３２の頂点部
に集束イオンビーム２４を照射することによって、前記
孔２５を形成している。

【００１７】このため、前記従来のカンチレバーでは、
多数のカンチレバーを同時に製造するに際して、一つ一
つの探針３２に対して集束イオンビームを順次照射して
前記孔２５を順次形成しなければならず、探針３２の孔
２５の形成については個々に加工しなければならない。
換言すると、従来のカンチレバーでは、探針３２の孔２
５の形成に対しては、バッチ加工ではなく単品加工を採
用せざるを得ない。したがって、従来のカンチレバーで
は、製造コストが高くなるという欠点がある。

【００１８】本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
で、探針の孔の形成に単品加工でなくバッチプロセスを
採用することができ、製造コストの低いカンチレバー及
びその製造方法を提供することを目的とするものであ
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第１の態様によるカンチレバーは、先端側
領域に開口が形成された薄膜状梁部と、該薄膜状梁部の
前記開口の周囲に前記開口を囲むように突設された実質
的に錘状の探針であって、該探針の頂点部から前記薄膜
状梁部の前記開口に連通する孔を有する探針と、を備え
たものである。そして、前記探針は、シリコンの熱酸化
による酸化珪素により構成される。

【００２０】本発明の第２の態様によるカンチレバー
は、前記第１の態様によるカンチレバーにおいて、前記
薄膜状梁部に向けて照射される前記薄膜状梁部の撓み検
出用の光束を反射する反射層を前記薄膜状梁部に形成し
たものである。

【００２１】本発明の第３の態様によるカンチレバー
は、前記第１又は第２の態様によるカンチレバーにおい
て、前記探針の頂点部の側の前記孔の周囲に遮光層を形
成したものである。

【００２２】本発明の第４の態様によるカンチレバー
は、前記第１乃至第３のいずれかの態様によるカンチレ
バーにおいて、前記薄膜状梁部を無機材料膜で構成した
ものである。

【００２３】本発明の第５の態様によるカンチレバー
は、前記第４の態様によるカンチレバーにおいて、前記
無機材料膜を、窒化珪素膜又は酸化珪素膜、あるいは酸
化珪素膜及び窒化珪素膜からなる２重膜としたものであ
る。

【００２４】本発明の第６の態様による製造方法は、前
記第１の態様によるカンチレバーの製造方法であって、
シリコン基板の両面に無機材料膜を形成する工程と、前
記シリコン基板の表面に形成された無機材料膜の所定箇
所に前記シリコン基板の表面を露出させる開口を形成す
る工程と、前記開口から露出した前記シリコン基板の部
分を錘状にエッチングして、前記無機材料膜の前記開口
に連続する錘状のトレンチを前記シリコン基板に形成す
る工程と、前記シリコン基板の前記トレンチの部分に熱
酸化により酸化珪素膜を成長させる工程と、薄膜状梁部
に相当する部分における、前記シリコン基板の裏面に形
成された無機材料膜及び前記シリコン基板を除去する工
程と、前記シリコン基板の前記トレンチの部分に成長さ
せられた酸化珪素膜をわずかにエッチングして、前記酸
化珪素膜の頂点部を開口させる工程と、を備えたもので
ある。

【００２５】本発明の第７の態様による製造方法は、前
記第６の態様による製造方法において、前記無機材料膜
の所定箇所に、薄膜状梁部に向けて照射される前記薄膜
状梁部の撓み検出用の光束を反射する反射層を形成する
工程を更に備えたものである。

【００２６】本発明の第８の態様による製造方法は、前
記第６又は第７の態様による製造方法において、前記酸
化珪素膜の頂点部の前記開口の周囲に遮光層を形成する
工程を更に備えたものである。

【００２７】本発明の第９の態様による製造方法は、前
記第６乃至第８のいずれかの態様による製造方法におい
て、前記無機材料膜を、窒化珪素膜又は酸化珪素膜、あ
るいは酸化珪素膜及び窒化珪素膜からなる２重膜とした
ものである。

【００２８】本発明の第１０の態様による製造方法は、
前記第６乃至第９のいずれかの態様による製造方法にお
いて、前記シリコン基板の前記トレンチの部分に成長さ
せられた酸化珪素膜をわずかにエッチングする前記工程
において、前記酸化珪素膜をウェットエッチング、プラ
ズマエッチング、反応性イオンエッチング又は光励起エ
ッチングによりエッチングするものである。

【００２９】

【作用】本発明の第１乃至第５の態様によるカンチレバ
ーによれば、薄膜状梁部の開口の周囲に該開口を囲むよ
うに突設された実質的に錘状の探針が、シリコンの熱酸
化による酸化珪素により構成されている。

【００３０】したがって、このカンチレバーは、本発明
の第６乃至第１０の態様による製造方法によって製造す
ることができる。すなわち、表面に無機材料膜が形成さ
れたシリコン基板に該無機材料膜の開口に連続する錘状
のトレンチを形成し、前記シリコン基板の前記トレンチ
の部分に熱酸化により酸化珪素膜を成長させ、該酸化珪
素膜の付近のシリコン基板を除去し、前記酸化珪素膜を
わずかにエッチングして前記酸化珪素膜の頂点部を開口
させることによって、頂点部に開口する孔を有する前記
探針を形成することができる。

【００３１】このようにして頂点部に開口する孔を有す
る探針を形成することができるので、本発明の第１乃至
第１０の態様によれば、探針の孔の形成に単品加工でな
くバッチ加工を採用することができ、したがって、前述
した従来のカンチレバーに比べて製造コストを大幅に低
減させることができる。

【００３２】なお、シリコンの熱酸化による酸化珪素膜
の成長速度は、平坦な部分では速いとともに角の部分で
は遅いという性質を有しているので、前記トレンチの部
分に熱酸化により成長させられた酸化珪素膜の厚みは、
頂点部分で薄く他の部分で厚くなる。したがって、前記
酸化珪素膜を全体的にエッチングしたとしても、前記酸
化珪素膜をわずかにエッチングすることによって前記酸
化珪素膜の頂点部を開口させることができるのである。
このように、本発明によれば、シリコンの熱酸化による
酸化珪素膜の性質を巧みに利用することによって、探針
の孔の形成のバッチ加工を実現することができるのであ
る。

【００３３】この点、前記図７に関連して説明した従来
のカンチレバーでは、探針３２がＣＶＤ法により堆積さ
れた無機材料膜２３で構成されている。したがって、該
無機材料膜２３の厚みは平坦な部分でも角の部分でもほ
ぼ同じであることから、無機材料膜２３を全体的にエッ
チングして探針３２の頂点部を開口させようとすると、
頂点部が開口するときには他の部分も大きくエッチング
されてしまい、探針として成立しなくなってしまう。

【００３４】

【実施例】以下、本発明の一実施例によるカンチレバー
について、図１及び図２を参照して説明する。

【００３５】図１は、本発明の一実施例によるカンチレ
バーの概略断面図である。図２は、図１に示すカンチレ
バーの平面図である。なお、図１は、図２中のＩ−Ｉ線
断面図に相当している。

【００３６】このカンチレバーは、図１及び図２に示す
ように、先端側領域に開口１ａが形成された薄膜状梁部
１と、薄膜状梁部１を支持する支持体２と、薄膜状梁部
１の開口１ａの周囲に開口１ａを囲むように突設された
実質的に錘状の探針３であって、探針３の頂点部から薄
膜状梁部１の開口１ａに連通する孔４を有する探針３と
から構成されている。そして、探針３は、シリコンの熱
酸化による酸化珪素により構成されている。

【００３７】本実施例では、薄膜状梁部１は、窒化珪素
膜又は酸化珪素膜、あるいは酸化珪素膜及び窒化珪素膜
からなる２重膜などの無機材料膜５で構成されている。
支持体２は、無機材料膜５と、シリコン層６と、窒化珪
素膜又は酸化珪素膜、あるいは酸化珪素膜及び窒化珪素
膜からなる２重膜などの無機材料膜７とから構成されて
いる。もっとも、支持体２の構成はこの構成に限定され
るものではない。

【００３８】また、本実施例では、薄膜状梁部１に向け
て照射される薄膜状梁部１の撓み検出用の光束９を反射
する反射層、及び、探針３の頂点部の側の孔４の周囲の
遮光層として、薄膜状梁部１及び探針３の下面並びに支
持体２の側面及び下面に、金属層８が形成されている。
本実施例では、前記光束９は、無機材料膜５を透過して
金属層８の上面で反射され、更に無機材料膜５を透過し
て反射光束１０として外部に出ていく。もっとも、無機
材料膜５の上面にも金属層を形成し、光束９が無機材料
膜５を透過しないようにしてもよい。金属層８の代わり
に、任意の反射層を形成してもよい。

【００３９】なお、金属層８は、前記光束９が照射され
る位置と探針３の頂点部の側の孔４の周囲の位置にのみ
形成してもよい。また、無機材料膜５の上面における光
束９が照射される位置には、金属層以外の反射層を形成
してもよい。探針の頂点部の側の孔４の周囲の位置に
は、金属層以外の反射層や光吸収層などの任意の遮光層
を形成してもよい。

【００４０】本実施例では、前述したように、前記反射
層が形成されているので、光束９の反射率が大きくな
る。したがって、光てこ法などによる薄膜状梁部１の撓
み検出に有利である。

【００４１】また、本実施例では、探針３の頂点部の側
の孔４の周囲に遮光層が形成されているので、エバネッ
セント光が探針の孔からのみ進入することになる。した
がって、被検物の表面の光学的性質を計測する際のＳＮ
比を向上させることができる。

【００４２】さらに、本実施例では、図２に示すよう
に、複数のカンチレバーが分離溝１１を介して連結され
ている。具体的には、複数のカンチレバーの支持体２間
が分離溝１１を介して連結されている。通常、これらの
カンチレバーは連結された状態で使用者に供給され、カ
ンチレバーの使用に際しては、使用者が支持体２に力を
加えて分離溝１１に沿って割って個々のカンチレバーに
分離する。なお、本実施例では、一つの支持体２に対し
て探針３付き薄膜状梁部１が一つ設けられているが、例
えば、一つの支持体２に対して機械的特性の異なる探針
３付き薄膜状梁部１が複数設けられてもよい。

【００４３】図１及び図２に示すカンチレバーによれ
ば、前記図７に示す従来のカンチレバーと同様に、探針
３の孔４を通過したエバネッセント光の強度を計測する
と同時に前記薄膜状梁部の撓みを計測しながら、被検物
（試料）の表面上を走査することにより、被検物の表面
の凹凸像と被検物の表面の光学的性質の分布を同時に計
測することができる。したがって、同一位置における凹
凸像と光学的性質の分布とを照合して評価解析を行うこ
とができる。

【００４４】そして、図１及び図２に示すカンチレバー
によれば、探針３がシリコンの熱酸化による酸化珪素に
より構成されているので、図３に関連して以下に説明す
るような製造方法によって製造することができ、探針３
の孔４の形成に単品加工でなくバッチ加工を採用するこ
とができ、したがって、前記図７に示す従来のカンチレ
バーに比べて製造コストを大幅に低減させることができ
る。

【００４５】次に、図１及び図２に示すカンチレバーの
製造方法の一例について、図３を参照して説明する。図
３は、図１及び図２に示すカンチレバーの製造工程の一
例を示す概略断面図である。なお、図３において、図１
中の各要素に対応する要素には、同一符号を付してい
る。

【００４６】まず、わずかな酸化膜（酸化珪素）で覆わ
れた直径３インチ、厚さ２５０μｍ、（１００）面方位
のｎ型シリコン基板６の両面に、低圧気相成長法により
ジクロルシランとアンモニアガスを原料として窒化珪素
膜を７００ｎｍ成膜する。前記酸化膜及び窒化珪素膜の
２重層が図１中の無機材料膜５，７に相当する。さら
に、基板６の上面の無機材料膜５をフォトリソグラフィ
法及びドライエッチング法によりパターニングすること
によって、基板６上の上面の無機材料膜５の所定箇所
に、基板６の表面を露出させる一辺が約５μｍ〜１０μ
ｍの四角形状の開口１ａを形成する。開口１ａのパター
ン形状、大きさ、数量は任意に設定することが可能であ
る。次に、この基板を、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶
液又はテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド
（ＴＭＡＨ）水溶液等のシリコン用のエッチング液に浸
漬し、前記無機材料膜５，７をマスクとし、開口１ａか
ら露出した基板６の部分を四角錘状にエッチングして、
無機材料膜５の開口１ａに連続する四角錘上のトレンチ
６ａを形成する（図３（ａ））。なお、基板６として
（１００）面方位のものが用いられているので、周知の
ようにエッチングがシリコンの（１１１）面で自動的に
停止するため、トレンチ６ａの面は５４．７゜の角度の
テーパ面となる。

【００４７】その後、図３（ａ）に示す状態の基板を電
気炉に設置し、露出した基板６のトレンチ６ａの部分に
熱酸化（ウェット酸化、ドライ酸化など、いずれ形式の
熱酸化でもよい）により酸化珪素膜３を成長させる（図
３（ｂ））。周知のように、酸化珪素膜の成長速度は、
平坦な部分では速いとともに角の部分では遅いという性
質を有しているので、トレンチ６ａの部分に成長した酸
化珪素膜３の断面形状は図３（ｂ）に示すようになり、
底部の厚みが他の部分に比べて極端に薄いことになる。

【００４８】次に、基板６の両面の無機材料膜５，７に
対して、梁部１の所望の形状及び支持体２の所望の形状
に合わせて、フォトリソグラフィ法及びドライエッチン
グ法によりパターニングを施す。同時に、無機材料膜５
に対して、分離溝１１の形状に合わせてパターニングを
施す。その後、この基板を２０〜２５ｗｔ％の濃度で８
０゜Ｃに加熱したテトラメチルアンモニウムハイドロオ
キサイド水溶液（この水溶液は酸化珪素膜をほとんどエ
ッチングしない）に浸漬し、前記パターニングにより露
出した不要なシリコン部のみを溶出する。これにより、
薄膜状梁部１に相当する部分における、基板６の裏面の
無機材料膜７の一部及び基板６の一部が除去され、図３
（ｃ）に示すカンチレバー体が形成される。また、図２
に示すように、基板６上に分離溝１１が形成される。

【００４９】次に、図３（ｃ）に示すカンチレバー体
は、４０ｗｔ％の濃度で８５゜Ｃに加熱された水酸化カ
リウム水溶液（この水溶液は酸化珪素膜を低速でエッチ
ングする）に約３０分間浸漬され、酸化珪素膜３がごく
わずかにエッチングされて除去される。これにより、厚
みの一番薄い、酸化珪素膜３の頂点部が開口され、該頂
点部から前記開口１ａに連通する孔４を有する探針が形
成される。その後、このカンチレバー体の下面に金属層
８を真空蒸着法等により形成し、これにより図１及び図
２に示すカンチレバーが完成する。金属層８としては、
例えば、先にニクロムの層を形成しその上に金の層を形
成した２層としたり、金の層の１層としてもよい。

【００５０】以上説明した製造方法は、一度に多数のカ
ンチレバーを形成できるバッチプロセスである。以上説
明した製造方法により得た本発明の一実施例によるカン
チレバーは、図７に示す従来のカンチレバーに比較し
て、１／１０以下の加工コストで製作することが可能で
あることが確認された。

【００５１】なお、図３に関連して説明した製造方法で
は、シリコン基板６として、（１００）面方位のｎ型シ
リコン基板が用いられているが、ｐ型シリコン基板を用
いてもよい。また、トレンチ６ａをドライエッチング等
により形成する場合には、シリコン基板６として、他の
面方位のシリコン基板を用いてもよい。

【００５２】また、図３に関連して説明した製造方法で
は、酸化膜で覆われたシリコン基板６の両面に窒化珪素
膜を成膜しているが、酸化珪素膜で覆われていないシリ
コン基板の両面に窒化珪素膜を成膜してもよいし、シリ
コン基板６の両面に酸化珪素膜のみを成膜してもよい。

【００５３】また、図３に関連して説明した製造方法で
は、ウェットエッチングによりトレンチ６ａが形成され
ているが、ドライエッチング等によりトレンチ６ａを形
成してもよい。

【００５４】さらに、図３に関連して説明した製造方法
では、酸化珪素膜３をウェットエッチングによりエッチ
ングしているが、プラズマエッチング、反応性イオンエ
ッチング、光励起エッチングなど、バッチプロセス可能
な種々の形式のエッチングにより酸化珪素膜３をエッチ
ングしてもよい。

【００５５】次に、本発明の他の実施例によるカンチレ
バーについて、図４及び図５を参照して説明する。

【００５６】図４は、本実施例によるカンチレバーの概
略断面図である。図５は、図４に示すカンチレバーの平
面図である。なお、図４は、図５中のＩＶ−ＩＶ線断面
図に相当している。

【００５７】なお、図４及び図５において、図１及び図
２と同一又は対応する要素には同一符号を付している。

【００５８】図４及び図５に示すカンチレバーも、前記
図１及び図２に示す実施例と同様に、先端側領域に開口
１ａが形成された薄膜状梁部１と、薄膜状梁部１を支持
する支持体２と、薄膜状梁部１の開口１ａの周囲に開口
１ａを囲むように突設された実質的に錘状の探針３であ
って、探針３の頂点部から薄膜状梁部１の開口１ａに連
通する孔４を有する探針３とから構成されている。そし
て、探針３は、シリコンの熱酸化による酸化珪素により
構成されている。

【００５９】本実施例においても、薄膜状梁部１は、図
１及び図２に示す実施例と同様に、窒化珪素膜又は酸化
珪素膜、あるいは酸化珪素膜及び窒化珪素膜からなる２
重膜などの無機材料膜５で構成されている。しかし、本
実施例では、図１及び図２に示す実施例と異なり、支持
体２は、無機材料膜５と、該無機材料膜５の上面に接合
されたガラス部材１５とから構成されている。

【００６０】また、本実施例では、薄膜状梁部１に向け
て照射される薄膜状梁部１の撓み検出用の光束９を反射
する反射層、及び、探針３の頂点部の側の孔４の周囲の
遮光層として、薄膜状梁部１、探針３及び支持体２の下
面に金属層８が形成されている。

【００６１】なお、ガラス部材１５の角部は、図４に示
すように、前記光束９を妨げないように除去されてい
る。

【００６２】さらに、本実施例においても、図１及び図
２に示す実施例と同様に、図５に示すように、複数のカ
ンチレバーの支持体２間が分離溝１１を介して連結され
ている。ただし、本実施例では、この分離溝１１は、ガ
ラス部材１５に形成されている。

【００６３】本実施例によるカンチレバーも、図１及び
図２に示すカンチレバーと同様に、被検物の表面の凹凸
像と被検物の光学的性質の分布を同時に計測することが
できる。

【００６４】そして、本実施例によるカンチレバーにお
いても、図１及び図２に示す実施例と同様に探針３がシ
リコンの熱酸化による酸化珪素により構成されているの
で、図６に関連して以下に説明するような製造方法によ
って製造することができ、探針３の孔４の形成に単品加
工でなくバッチ加工を採用することができ、したがっ
て、前述した図７に示す従来のカンチレバーに比べて製
造コストを大幅に低減させることができる。

【００６５】図４及び図５に示すカンチレバーが前記図
１及び図２に示すカンチレバーと異なる所は、特に、支
持体２の構成である。前記図１及び図２に示す実施例で
は支持体２が下側（探針３の側）に突出するように構成
されているのに対し、図４及び図５に示す実施例では支
持体２が上側（探針３と反対側）に突出するように構成
されている。したがって、図４及び図５に示す実施例で
は、図１及び図２に示す実施例に比べて、走査時に支持
体２が被検物に衝突して邪魔になるようなことがなく、
被検物の表面を広範囲に走査することができる。

【００６６】次に、図４及び図５に示すカンチレバーの
製造方法の一例について、図６を参照して説明する。図
６は、図４及び図５に示すカンチレバーの製造工程の一
例を示す概略断面図である。なお、図６において、図４
中の各要素に対応する要素には、同一符号を付してい
る。

【００６７】まず、（１００）面方位のシリコン基板６
の両面に、無機材料膜５，７を形成する。さらに、基板
６の上面の無機材料膜５をフォトリソグラフィ法及びド
ライエッチング法によりパターニングすることによっ
て、基板６上の上面の無機材料膜５の所定箇所に基板６
の表面を露出させる開口１ａを形成する。次に、この基
板を、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液又はテトラメチ
ルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）水溶液
等のシリコン用のエッチング液に浸漬し、前記無機材料
膜５，７をマスクとし、開口１ａから露出した基板６の
部分を四角錘状にエッチングして、無機材料膜５の開口
１ａに連続する四角錘上のトレンチ６ａを形成する（図
６（ａ））。

【００６８】その後、図６（ａ）に示す状態の基板を電
気炉に設置し、露出した基板６のトレンチ６ａの部分に
熱酸化により酸化珪素膜３を成長させる（図６
（ｂ））。周知のように、酸化珪素膜の成長速度は、平
坦な部分では速いとともに角の部分では遅いという性質
を有しているので、トレンチ６ａの部分に成長した酸化
珪素膜３の断面形状は図６（ｂ）のようになり、底部の
厚みが他の部分に比べて極端に薄いことになる。

【００６９】次に、基板６の下面の無機材料膜７をドラ
イエッチング法等により除去する。さらに、基板６の上
面の無機材料膜５に対して、梁部１の所望の形状及び支
持体２の所望の形状に合わせて、フォトリソグラフィ法
及びドライエッチング法によりパターニングを施す。そ
の後、予め非接合領域（無機材料膜５に接合させない部
分）をダイシング装置等を用いて除去する加工を施した
ガラス基板１５を、陽極接合法により無機材料膜５に接
合する（図６（ｃ））。

【００７０】その後、ガラス基板１５における支持体２
に相当しない上側部分をダイシング装置等を用いて除去
し、さらに、前記上側部分が除去されたガラス基板１５
の角部を、前記光束９を妨げないように除去する。ま
た、ダイシング装置等を用いて、図５に示すように、ガ
ラス基板１５に分離溝１１を形成する。次に、この基板
を水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液又はテトラメチルア
ンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）水溶液等の
シリコン用のエッチング液に浸漬し、基板６を除去す
る。これにより、図６（ｄ）に示すカンチレバー体が形
成される。

【００７１】次に、図６（ｄ）に示すカンチレバー体
は、水酸化カリウム水溶液（この水溶液は酸化珪素膜を
低速でエッチングする）に浸漬され、酸化珪素膜３がご
くわずかにエッチング除去される。これにより、厚みの
一番薄い、酸化珪素膜３の頂点部が開口され、該頂点部
から前記開口１ａに連通する孔４を有する探針が形成さ
れる。その後、このカンチレバー体の下面に金属層８を
真空蒸着法等により形成し、これにより図４及び図５に
示すカンチレバーが完成する。

【００７２】以上説明した製造方法も、一度に多数のカ
ンチレバーを形成できるバッチプロセスである。

【００７３】

【発明の効果】以上の説明したように、本発明によれ
ば、探針の孔の形成に単品加工でなくバッチプロセスを
採用することができ、製造コストの低いカンチレバー及
びその製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるカンチレバーの概略断
面図である。

【図２】図１に示すカンチレバーの平面図である。

【図３】図１及び図２に示すカンチレバーの製造工程の
一例を示す概略断面図である。

【図４】本発明の他の実施例によるカンチレバーの概略
断面図である。

【図５】図４に示すカンチレバーの平面図である。

【図６】図４及び図５に示すカンチレバーの製造工程の
一例を示す概略断面図である。

【図７】従来のカンチレバーの製造工程を示す概略断面
図である。

【符合の説明】

１薄膜状梁部２支持体３探針（シリコンの熱酸化による酸化珪素）４孔５，７無機材料膜６シリコン基板８金属層１５ガラス部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先端側領域に開口が形成された薄膜状梁
部と、該薄膜状梁部の前記開口の周囲に前記開口を囲む
ように突設された実質的に錘状の探針であって、該探針
の頂点部から前記薄膜状梁部の前記開口に連通する孔を
有する探針と、を備え、前記探針がシリコンの熱酸化に
よる酸化珪素により構成されたことを特徴とするカンチ
レバー。
【請求項２】前記薄膜状梁部に向けて照射される前記
薄膜状梁部の撓み検出用の光束を反射する反射層を前記
薄膜状梁部に形成したことを特徴とする請求項１記載の
カンチレバー。
【請求項３】前記探針の頂点部の側の前記孔の周囲に
遮光層を形成したことを特徴とする請求項１又は２記載
のカンチレバー。
【請求項４】前記薄膜状梁部が無機材料膜で構成され
たことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の
カンチレバー。
【請求項５】前記無機材料膜が、窒化珪素膜又は酸化
珪素膜、あるいは酸化珪素膜及び窒化珪素膜からなる２
重膜であることを特徴とする請求項４記載のカンチレバ
ー。
【請求項６】シリコン基板の両面に無機材料膜を形成
する工程と、前記シリコン基板の表面に形成された無機材料膜の所定
箇所に前記シリコン基板の表面を露出させる開口を形成
する工程と、前記開口から露出した前記シリコン基板の部分を錘状に
エッチングして、前記無機材料膜の前記開口に連続する
錘状のトレンチを前記シリコン基板に形成する工程と、前記シリコン基板の前記トレンチの部分に熱酸化により
酸化珪素膜を成長させる工程と、薄膜状梁部に相当する部分における、前記シリコン基板
の裏面に形成された無機材料膜及び前記シリコン基板を
除去する工程と、前記シリコン基板の前記トレンチの部分に成長させられ
た酸化珪素膜をわずかにエッチングして、前記酸化珪素
膜の頂点部を開口させる工程と、を備えたことを特徴とする請求項１記載のカンチレバー
の製造方法。
【請求項７】前記無機材料膜の所定箇所に、薄膜状梁
部に向けて照射される前記薄膜状梁部の撓み検出用の光
束を反射する反射層を形成する工程を更に備えたことを
特徴とする請求項６記載の製造方法。
【請求項８】前記酸化珪素膜の頂点部の前記開口の周
囲に遮光層を形成する工程を更に備えたことを特徴とす
る請求項６又は７記載の製造方法。
【請求項９】前記無機材料膜が、窒化珪素膜又は酸化
珪素膜、あるいは酸化珪素膜及び窒化珪素膜からなる２
重膜であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか
に記載の製造方法。
【請求項１０】前記シリコン基板の前記トレンチの部
分に成長させられた酸化珪素膜をわずかにエッチングす
る前記工程は、前記酸化珪素膜をウェットエッチング、
プラズマエッチング、反応性イオンエッチング又は光励
起エッチングによりエッチングすることを特徴とする請
求項６乃至９のいずれかに記載の製造方法。