JPH08201400A - 表面形状ならびに局所的静電容量同時計測用 カンチレバー - Google Patents
表面形状ならびに局所的静電容量同時計測用 カンチレバーInfo
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- JPH08201400A JPH08201400A JP7012242A JP1224295A JPH08201400A JP H08201400 A JPH08201400 A JP H08201400A JP 7012242 A JP7012242 A JP 7012242A JP 1224295 A JP1224295 A JP 1224295A JP H08201400 A JPH08201400 A JP H08201400A
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- cantilever
- dielectric layer
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- capacitance
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 試料の表面形状ならびに試料と探針との間の
静電容量を同時にしかも高分解能で測定する。 【構成】 支持体と、支持体に一端が支持されている微
小板バネとからなるカンチレバーにおいて、微小板バネ
は、誘電体層２と、誘電体層２の一方の面に形成されて
いる第１の導電性膜１と、誘電体層２の他方の面に形成
され第１の導電性膜１とは電気的に独立な第２の導電性
膜３と、からなり、第１の導電性膜１は第２の導電性膜
３よりも幅の狭い直線状のパターンとする。
静電容量を同時にしかも高分解能で測定する。 【構成】 支持体と、支持体に一端が支持されている微
小板バネとからなるカンチレバーにおいて、微小板バネ
は、誘電体層２と、誘電体層２の一方の面に形成されて
いる第１の導電性膜１と、誘電体層２の他方の面に形成
され第１の導電性膜１とは電気的に独立な第２の導電性
膜３と、からなり、第１の導電性膜１は第２の導電性膜
３よりも幅の狭い直線状のパターンとする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、試料とカンチレバーの
接触部分において、試料表面の形状ならびにカンチレバ
ーと試料との間の静電容量を同時に計測するための走査
型顕微鏡に好適なカンチレバーに関するものである。
接触部分において、試料表面の形状ならびにカンチレバ
ーと試料との間の静電容量を同時に計測するための走査
型顕微鏡に好適なカンチレバーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンド探針と導電性のビデオディ
スクとの間の静電容量を測定するためのセンサーがＲＣ
Ａにより開発されている（Capasitive-Pickup Circuitr
y forVideoDisks RCA Review Vol.43 March 1982）。
このセンサーは探針とディスク間の静電容量変化に応じ
てセンサー内部のＬＣ共振回路の共振周波数がシフトす
る事を利用して静電容量変化を検出している。
スクとの間の静電容量を測定するためのセンサーがＲＣ
Ａにより開発されている（Capasitive-Pickup Circuitr
y forVideoDisks RCA Review Vol.43 March 1982）。
このセンサーは探針とディスク間の静電容量変化に応じ
てセンサー内部のＬＣ共振回路の共振周波数がシフトす
る事を利用して静電容量変化を検出している。
【０００３】また、このセンサーを用いてダイヤモンド
探針に形成された電極と試料との間の静電容量を計測し
たという報告がなされている（Scanning Capacitance M
icroscopy J.R.Matey 他 J.Appl.Phys.57(5),1 March 1
985 ）。さらに、このセンサーを利用して試料の表面形
状と探針と試料間の静電容量を同時に測定したという報
告がなされている（Chage Storage in a nitride-oxide
-silicon medium by scanning capacitance microscopy
R.C.Barrett他 J.Appl.Phys. 70(5),1 September 199
1）。
探針に形成された電極と試料との間の静電容量を計測し
たという報告がなされている（Scanning Capacitance M
icroscopy J.R.Matey 他 J.Appl.Phys.57(5),1 March 1
985 ）。さらに、このセンサーを利用して試料の表面形
状と探針と試料間の静電容量を同時に測定したという報
告がなされている（Chage Storage in a nitride-oxide
-silicon medium by scanning capacitance microscopy
R.C.Barrett他 J.Appl.Phys. 70(5),1 September 199
1）。
【０００４】また、探針と試料間の静電容量は、ＳＴＭ
の探針を利用し、探針と試料間の静電容量が一定になる
ように探針で試料表面を走査する事により測定する手法
もある。
の探針を利用し、探針と試料間の静電容量が一定になる
ように探針で試料表面を走査する事により測定する手法
もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、探針と
試料間の静電容量を測定する場合、ＳＴＭで用いられて
いる探針を用いる方法ではある程度空間分解能はあるも
ののキャパシタンス情報と表面形状の情報の分離ができ
ないという問題点がある。また、ＲＣＡで開発されたセ
ンサーを用い、ＡＦＭで用いられるカンチレバーにより
試料の表面形状と試料と探針間の静電容量を同時に測定
する手法においては、分解能が悪いという問題点があ
る。
試料間の静電容量を測定する場合、ＳＴＭで用いられて
いる探針を用いる方法ではある程度空間分解能はあるも
ののキャパシタンス情報と表面形状の情報の分離ができ
ないという問題点がある。また、ＲＣＡで開発されたセ
ンサーを用い、ＡＦＭで用いられるカンチレバーにより
試料の表面形状と試料と探針間の静電容量を同時に測定
する手法においては、分解能が悪いという問題点があ
る。
【０００６】本発明は、上記問題点を鑑みて成されたも
のであり、試料の表面形状ならびに試料と探針との間の
静電容量を同時にしかも高分解能で測定することの可能
なカンチレバーを提供することを目的とする。
のであり、試料の表面形状ならびに試料と探針との間の
静電容量を同時にしかも高分解能で測定することの可能
なカンチレバーを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そのため、本発明は、支
持体と、支持体に一端が支持されている微小板バネとか
らなるカンチレバーにおいて、微小板バネは、誘電体層
と、誘電体層の一方の面に形成されている第１の導電性
膜と、誘電体層の他方の面に形成され第１の導電性膜と
は電気的に独立な第２の導電性膜と、からなり、第１の
導電性膜は第２の導電性膜よりも幅の狭い直線状のパタ
ーンとする（請求項１）。
持体と、支持体に一端が支持されている微小板バネとか
らなるカンチレバーにおいて、微小板バネは、誘電体層
と、誘電体層の一方の面に形成されている第１の導電性
膜と、誘電体層の他方の面に形成され第１の導電性膜と
は電気的に独立な第２の導電性膜と、からなり、第１の
導電性膜は第２の導電性膜よりも幅の狭い直線状のパタ
ーンとする（請求項１）。
【０００８】また、この場合（請求項１）に、第２の導
電性膜は微小板バネの極先端部を除いて誘電体層の他方
の面に形成される（請求項２）ことは好ましい。また、
この場合（請求項１）に、微小板バネは、微小板バネの
第２の導電性膜が形成されている面に探針を有し、第２
の導電性膜は探針が形成されている領域を除いて誘電体
層の他方の面に形成する（請求項３）ことは好ましい。
電性膜は微小板バネの極先端部を除いて誘電体層の他方
の面に形成される（請求項２）ことは好ましい。また、
この場合（請求項１）に、微小板バネは、微小板バネの
第２の導電性膜が形成されている面に探針を有し、第２
の導電性膜は探針が形成されている領域を除いて誘電体
層の他方の面に形成する（請求項３）ことは好ましい。
【０００９】また、この場合（請求項１）に、第１の導
電性膜の幅は第２の導電性膜の幅の３分の１以下である
（請求項４）ことは好ましい。
電性膜の幅は第２の導電性膜の幅の３分の１以下である
（請求項４）ことは好ましい。
【００１０】
【作用】本発明は、カンチレバーを構成する微小板バネ
を誘電体層と、前記誘電体層の一方の面に形成される導
電性膜と、前記誘電体層の他方の面に形成され前記誘電
体層の一方の面に形成されている導電性膜の幅に比べて
狭い幅の直線パターンである高周波搬送用の導電膜と、
から構成する。ここで、高周波搬送用の導電性膜は誘電
体層の一方の面に形成されている導電性膜の幅に比べて
幅の狭い直線パターンであるため、微小板バネは高周波
の伝送に用いられるマイクロストリップ線路と同様な構
造を有することになる。従って、高周波搬送用の導電性
膜に高周波を伝送させる場合、高周波搬送用の導電性膜
においては放射による減衰が少なく、カンチレバー先端
まで高周波が効率よく伝送される。
を誘電体層と、前記誘電体層の一方の面に形成される導
電性膜と、前記誘電体層の他方の面に形成され前記誘電
体層の一方の面に形成されている導電性膜の幅に比べて
狭い幅の直線パターンである高周波搬送用の導電膜と、
から構成する。ここで、高周波搬送用の導電性膜は誘電
体層の一方の面に形成されている導電性膜の幅に比べて
幅の狭い直線パターンであるため、微小板バネは高周波
の伝送に用いられるマイクロストリップ線路と同様な構
造を有することになる。従って、高周波搬送用の導電性
膜に高周波を伝送させる場合、高周波搬送用の導電性膜
においては放射による減衰が少なく、カンチレバー先端
まで高周波が効率よく伝送される。
【００１１】また、誘電体層の一方の面に形成されてい
る導電性膜は、試料に対するシールドとしての効果を有
するため、局所的に試料との間の静電容量を測定するこ
とが可能である。さらに、本発明のカンチレバーは原子
間力顕微鏡に用いられているカンチレバーと同様にして
試料の凹凸情報を同時に検出することができるという作
用を持つ。
る導電性膜は、試料に対するシールドとしての効果を有
するため、局所的に試料との間の静電容量を測定するこ
とが可能である。さらに、本発明のカンチレバーは原子
間力顕微鏡に用いられているカンチレバーと同様にして
試料の凹凸情報を同時に検出することができるという作
用を持つ。
【００１２】
【実施例】以下、実施例により本発明をより具体的に説
明するが、本発明はこれに限るものではない。図１は、
本発明の第１実施例によるカンチレバーを示す概略図で
あり、図１（ａ）は、上面図であり、図１（ｂ）は側面
図であり、図１（ｃ）は下面図である。
明するが、本発明はこれに限るものではない。図１は、
本発明の第１実施例によるカンチレバーを示す概略図で
あり、図１（ａ）は、上面図であり、図１（ｂ）は側面
図であり、図１（ｃ）は下面図である。
【００１３】第１実施例のカンチレバーは、Ｐ型シリコ
ン基盤からなる支持体と、支持体に一端を支持されてい
る微小板バネとからなる。先端が尖った形状をしている
微小板バネは長さ１００μｍ、幅１０μｍであり、高周
波搬送用の導電性膜１と、誘電体層２と、導電性膜３と
から構成される。また、金（Ａｕ）からなる導電性膜１
は幅が３μｍであり微小板バネの先端では三角状に尖っ
たパターンになっている。また、導電性膜１は基板側の
終端にワイヤーボンディングによりセンサーへの接続の
ために金線を取り付ける必要上直径２５μｍの円形の信
号線接続部１ａを有している。また、誘電体層２はアル
ミナ（Ａｌ2Ｏ3）からなる。また、ニッケルクロム（Ｎ
ｉＣｒ）からなる導電性膜３は微小板バネの極先端部を
除いて全面に形成されている。さらに、Ｐ型シリコン基
板４には、アースとの接続の為の電極５が形成されてい
る。従って、導電性膜３はＰ型シリコン基盤４及び電極
５を介してアースと接続される。
ン基盤からなる支持体と、支持体に一端を支持されてい
る微小板バネとからなる。先端が尖った形状をしている
微小板バネは長さ１００μｍ、幅１０μｍであり、高周
波搬送用の導電性膜１と、誘電体層２と、導電性膜３と
から構成される。また、金（Ａｕ）からなる導電性膜１
は幅が３μｍであり微小板バネの先端では三角状に尖っ
たパターンになっている。また、導電性膜１は基板側の
終端にワイヤーボンディングによりセンサーへの接続の
ために金線を取り付ける必要上直径２５μｍの円形の信
号線接続部１ａを有している。また、誘電体層２はアル
ミナ（Ａｌ2Ｏ3）からなる。また、ニッケルクロム（Ｎ
ｉＣｒ）からなる導電性膜３は微小板バネの極先端部を
除いて全面に形成されている。さらに、Ｐ型シリコン基
板４には、アースとの接続の為の電極５が形成されてい
る。従って、導電性膜３はＰ型シリコン基盤４及び電極
５を介してアースと接続される。
【００１４】第１実施例のカンチレバーにおいては、カ
ンチレバー上の金の金属パターン１の幅がアース電位の
ニッケルクロムの導電性膜３の幅に比べて３分の１以下
であるため、金属パターン１と導電性膜３とが上下逆相
の電磁界分布となり、金属パターン１に高周波電流を流
しても金属パターン１からの電波の放出量は少ない。こ
れにより、前記センサーからの約１ＧＨｚの静電容量測
定用の信号は非常に小さな減衰量で金属パターン１のカ
ンチレバー先端まで伝わっていく。さらに、ニッケルク
ロムの導電性膜３の為に、カンチレバーと試料間の静電
容量はカンチレバーの先端部のみで測られることになり
高分解能が実現される。
ンチレバー上の金の金属パターン１の幅がアース電位の
ニッケルクロムの導電性膜３の幅に比べて３分の１以下
であるため、金属パターン１と導電性膜３とが上下逆相
の電磁界分布となり、金属パターン１に高周波電流を流
しても金属パターン１からの電波の放出量は少ない。こ
れにより、前記センサーからの約１ＧＨｚの静電容量測
定用の信号は非常に小さな減衰量で金属パターン１のカ
ンチレバー先端まで伝わっていく。さらに、ニッケルク
ロムの導電性膜３の為に、カンチレバーと試料間の静電
容量はカンチレバーの先端部のみで測られることになり
高分解能が実現される。
【００１５】第１実施例のカンチレバーは半導体プロセ
ス技術を用いて作成するが、以下に、第１実施例のカン
チレバーの作成方法について説明する。０．５ｍｍ厚の
Ｐ型シリコン基板４表面にスパッタ法により、ニッケル
クロム（ＮｉＣｒ）を３０ｎｍ蒸着し、縮小露光装置を
用いてニッケルクロム上にレジストをパターンニングし
た後、ドライエッチングによりニッケルクロムを部分的
に除去し、導電性膜３を形成する。レジストを除去した
後、さらにその上にアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を１００ｎｍ
蒸着し、縮小露光装置を用いて、アルミナ上にレジスト
をパターンニングした後、ドライエッチングによりアル
ミナを部分的に除去し、誘電体層２を形成する。再び、
レジストを除去した後、さらに別のレジストを縮小露光
装置によりパターンニングして、その上から金を３０ｎ
ｍ蒸着する。その後、エッチングにより不要な金とレジ
ストを除去し、アルミナ上に信号線接続部１ａを含む金
属パターン１を作成する。この後、Ｐ型シリコン基板４
の裏面に白金をパターンニングし、この白金を保護膜と
して裏面よりシリコンを異方性エッチングしてカンチレ
バーが形成される。さらに、このカンチレバーを炉で加
熱することにより、導電性膜３ならびに電極５とＰ型シ
リコン基板４との間に導通を確保し、裏面の白金の電極
５をアースへの接続の為に利用する。
ス技術を用いて作成するが、以下に、第１実施例のカン
チレバーの作成方法について説明する。０．５ｍｍ厚の
Ｐ型シリコン基板４表面にスパッタ法により、ニッケル
クロム（ＮｉＣｒ）を３０ｎｍ蒸着し、縮小露光装置を
用いてニッケルクロム上にレジストをパターンニングし
た後、ドライエッチングによりニッケルクロムを部分的
に除去し、導電性膜３を形成する。レジストを除去した
後、さらにその上にアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を１００ｎｍ
蒸着し、縮小露光装置を用いて、アルミナ上にレジスト
をパターンニングした後、ドライエッチングによりアル
ミナを部分的に除去し、誘電体層２を形成する。再び、
レジストを除去した後、さらに別のレジストを縮小露光
装置によりパターンニングして、その上から金を３０ｎ
ｍ蒸着する。その後、エッチングにより不要な金とレジ
ストを除去し、アルミナ上に信号線接続部１ａを含む金
属パターン１を作成する。この後、Ｐ型シリコン基板４
の裏面に白金をパターンニングし、この白金を保護膜と
して裏面よりシリコンを異方性エッチングしてカンチレ
バーが形成される。さらに、このカンチレバーを炉で加
熱することにより、導電性膜３ならびに電極５とＰ型シ
リコン基板４との間に導通を確保し、裏面の白金の電極
５をアースへの接続の為に利用する。
【００１６】尚、第１実施例では、カンチレバーの誘電
体層２としてアルミナを用いたが、誘電率の高い物質で
あれば良く、例えば、窒化シリコンや酸化シリコン等を
用いても良い。また、導電性膜３にニッケルクロムの他
に、金や白金等を用いても良い。さらに、カンチレバー
上の金属パターン１パターンとして、金の他に白金、イ
ンジウム等を用いても良い。
体層２としてアルミナを用いたが、誘電率の高い物質で
あれば良く、例えば、窒化シリコンや酸化シリコン等を
用いても良い。また、導電性膜３にニッケルクロムの他
に、金や白金等を用いても良い。さらに、カンチレバー
上の金属パターン１パターンとして、金の他に白金、イ
ンジウム等を用いても良い。
【００１７】図２は、本発明の第２実施例によるカンチ
レバーを示す概略図である。第２実施例の微小板バネ
は、支持体であるシリコン基板１４に一端が支持されて
おり、長さ１００μｍ、幅１０μｍである。また、微小
板バネは、探針１０と、誘電体層１２と、金属パターン
１１と、導電性膜１３と、から構成される。誘電体層１
２上に形成されている金の３μｍ幅の金属パターン１１
は微小板バネの先端付近まで形成されている。また、カ
ンチレバー先端付近に形成されている探針１０はピラミ
ッド型に形成されている。また、ワイヤーボンディング
により外部のセンサーと、金属パターン１１とを電気的
に接続するため、金属パターン１１はシリコン基板１４
側の終端に直径２５μｍの信号線接続部１１ａを有して
いる。また、ニッケルクロムからなる導電性膜１３は、
誘電体層１２の探針１０の部分を除いた全面に形成され
ている。さらに、導電性膜１３は電極部１３ａを有して
おりアースと接続される。
レバーを示す概略図である。第２実施例の微小板バネ
は、支持体であるシリコン基板１４に一端が支持されて
おり、長さ１００μｍ、幅１０μｍである。また、微小
板バネは、探針１０と、誘電体層１２と、金属パターン
１１と、導電性膜１３と、から構成される。誘電体層１
２上に形成されている金の３μｍ幅の金属パターン１１
は微小板バネの先端付近まで形成されている。また、カ
ンチレバー先端付近に形成されている探針１０はピラミ
ッド型に形成されている。また、ワイヤーボンディング
により外部のセンサーと、金属パターン１１とを電気的
に接続するため、金属パターン１１はシリコン基板１４
側の終端に直径２５μｍの信号線接続部１１ａを有して
いる。また、ニッケルクロムからなる導電性膜１３は、
誘電体層１２の探針１０の部分を除いた全面に形成され
ている。さらに、導電性膜１３は電極部１３ａを有して
おりアースと接続される。
【００１８】第２実施例のカンチレバーにおいては、カ
ンチレバー上の金属パターン１１の幅が、アース電位の
ニッケルクロムの導電性膜１３の幅に比べて３分の１以
下であるため、金属パターン１１に高周波電流を流した
場合の電波の放出量が少ない。これにより、前記センサ
ーからの約１ＧＨｚの静電容量測定用の信号は非常に小
さな減衰量で金属パターン１１を探針１０まで伝わって
いく。さらに、ニッケルクロムの導電性膜１３の為に、
カンチレバーと試料間の静電容量はカンチレバーの探針
２０の部分でのみ測られることになり高分解能が実現さ
れる。
ンチレバー上の金属パターン１１の幅が、アース電位の
ニッケルクロムの導電性膜１３の幅に比べて３分の１以
下であるため、金属パターン１１に高周波電流を流した
場合の電波の放出量が少ない。これにより、前記センサ
ーからの約１ＧＨｚの静電容量測定用の信号は非常に小
さな減衰量で金属パターン１１を探針１０まで伝わって
いく。さらに、ニッケルクロムの導電性膜１３の為に、
カンチレバーと試料間の静電容量はカンチレバーの探針
２０の部分でのみ測られることになり高分解能が実現さ
れる。
【００１９】第２実施例のカンチレバーは半導体プロセ
ス技術を用いて作成するが、以下に、第２実施例のカン
チレバーの作成方法について説明する。０．５ｍｍ厚の
シリコン基板１４表面にスパッタ法により、ニッケルク
ロム（ＮｉＣｒ）を３０ｎｍ蒸着し、縮小露光装置を用
いてニッケルクロム上にレジストをパターンニングした
後、ドライエッチングによりニッケルクロムを部分的に
除去し、導電性膜１３を形成する。このとき、カンチレ
バー先端部の探針を形成する領域に一辺が２μｍの正方
形状の導電性膜１３が形成されない領域を形成してお
き、シリコンの異方性エッチングによりこの領域にピラ
ミッド形状の穴を作る。レジストを除去した後、さらに
その上に窒化シリコンを１００ｎｍ蒸着し、縮小露光装
置を用いて、窒化シリコン上にレジストをパターンニン
グした後、ドライエッチングにより窒化シリコンを部分
的に除去して誘電体層１２を形成する。この時、導電性
膜１３において、誘電体層１２を蒸着しない領域を電極
部１３ａとしてアースとの接続に用いる。再び、レジス
トを除去した後、さらに別のレジストを縮小露光装置に
よりパターンニングして、その上から金を３０ｎｍ蒸着
する。その後、エッチングにより不要な金とレジストを
除去し、窒化シリコンの誘電体層１２上に信号接続部１
１ａを有する金属パターン１１を作成する。この後、シ
リコン基板１４の裏面に窒化シリコンをパターンニング
し、裏面よりシリコンを異方性エッチングして先端付近
にピラミッド形状の探針１０を有するカンチレバーが形
成される。
ス技術を用いて作成するが、以下に、第２実施例のカン
チレバーの作成方法について説明する。０．５ｍｍ厚の
シリコン基板１４表面にスパッタ法により、ニッケルク
ロム（ＮｉＣｒ）を３０ｎｍ蒸着し、縮小露光装置を用
いてニッケルクロム上にレジストをパターンニングした
後、ドライエッチングによりニッケルクロムを部分的に
除去し、導電性膜１３を形成する。このとき、カンチレ
バー先端部の探針を形成する領域に一辺が２μｍの正方
形状の導電性膜１３が形成されない領域を形成してお
き、シリコンの異方性エッチングによりこの領域にピラ
ミッド形状の穴を作る。レジストを除去した後、さらに
その上に窒化シリコンを１００ｎｍ蒸着し、縮小露光装
置を用いて、窒化シリコン上にレジストをパターンニン
グした後、ドライエッチングにより窒化シリコンを部分
的に除去して誘電体層１２を形成する。この時、導電性
膜１３において、誘電体層１２を蒸着しない領域を電極
部１３ａとしてアースとの接続に用いる。再び、レジス
トを除去した後、さらに別のレジストを縮小露光装置に
よりパターンニングして、その上から金を３０ｎｍ蒸着
する。その後、エッチングにより不要な金とレジストを
除去し、窒化シリコンの誘電体層１２上に信号接続部１
１ａを有する金属パターン１１を作成する。この後、シ
リコン基板１４の裏面に窒化シリコンをパターンニング
し、裏面よりシリコンを異方性エッチングして先端付近
にピラミッド形状の探針１０を有するカンチレバーが形
成される。
【００２０】第２本実施例においては、カンチレバーの
誘電体層１２として窒化シリコンを用いたが、誘電率の
高い物質であれば良く、例えば、アルミナや酸化シリコ
ン等を用いても良い。また、導電性膜１３としてニッケ
ルクロムの他に、金や白金等を用いても良い。さらに、
カンチレバー上の金属パターン１１として、金の他に白
金、インジウム等を用いても良い。
誘電体層１２として窒化シリコンを用いたが、誘電率の
高い物質であれば良く、例えば、アルミナや酸化シリコ
ン等を用いても良い。また、導電性膜１３としてニッケ
ルクロムの他に、金や白金等を用いても良い。さらに、
カンチレバー上の金属パターン１１として、金の他に白
金、インジウム等を用いても良い。
【００２１】図３は本発明の第３実施例によるカンチレ
バーを使用した表面形状ならびに局所的静電容量同時計
測装置の一例を示す概略構成図である。カンチレバー２
０は、第２実施例で作成されたカンチレバーを用いた。
また、カンチレバー２０は電気的に静電容量測定手段２
４に接続されている。試料２１は金属製の試料台２２上
に配置されており、試料台２２は電気的に電圧発生手段
２５と接続されている。浮遊容量のために微小な静電容
量を絶対値として測定することは難しいため、第３実施
例では半導体であるｐ型シリコン上に絶縁膜であるレジ
ストのパターンが存在する試料を測定した。試料２１と
してｐ型シリコン等の半導体を用いた場合、試料２１に
加える電圧を電圧発生手段２５によって変化させること
によりカンチレバー２０の探針と試料間の静電容量が変
化する。第３実施例では、電圧発生手段２５よりモジュ
レーション信号を試料２１に印加し、ロックイアンプ２
６により静電容量の変化量を検出している。また、試料
２１の裏面にはアルミニウムを蒸着して、試料台との間
の導通を確保した。
バーを使用した表面形状ならびに局所的静電容量同時計
測装置の一例を示す概略構成図である。カンチレバー２
０は、第２実施例で作成されたカンチレバーを用いた。
また、カンチレバー２０は電気的に静電容量測定手段２
４に接続されている。試料２１は金属製の試料台２２上
に配置されており、試料台２２は電気的に電圧発生手段
２５と接続されている。浮遊容量のために微小な静電容
量を絶対値として測定することは難しいため、第３実施
例では半導体であるｐ型シリコン上に絶縁膜であるレジ
ストのパターンが存在する試料を測定した。試料２１と
してｐ型シリコン等の半導体を用いた場合、試料２１に
加える電圧を電圧発生手段２５によって変化させること
によりカンチレバー２０の探針と試料間の静電容量が変
化する。第３実施例では、電圧発生手段２５よりモジュ
レーション信号を試料２１に印加し、ロックイアンプ２
６により静電容量の変化量を検出している。また、試料
２１の裏面にはアルミニウムを蒸着して、試料台との間
の導通を確保した。
【００２２】表面形状を測定する手段として、半導体レ
ーザー２９からの光のカンチレバーでの反射光を測定す
るたわみ検出手段３０を備えている。試料２１および試
料台２２はチューブスキャナ等の三次元スキャナー２３
に取り付けられており駆動制御手段２８によりｘｙおよ
びｚ方向に駆動される。さらに、装置に制御および計測
データの取得はコンピュータ２７によりおこなった。
ーザー２９からの光のカンチレバーでの反射光を測定す
るたわみ検出手段３０を備えている。試料２１および試
料台２２はチューブスキャナ等の三次元スキャナー２３
に取り付けられており駆動制御手段２８によりｘｙおよ
びｚ方向に駆動される。さらに、装置に制御および計測
データの取得はコンピュータ２７によりおこなった。
【００２３】このようにして、試料２１とカンチレバー
２０との間の静電容量及び試料２１の表面形状を同時に
観察したところ静電容量を精度良く高分解能で検出する
ことができた。
２０との間の静電容量及び試料２１の表面形状を同時に
観察したところ静電容量を精度良く高分解能で検出する
ことができた。
【００２４】
【発明の効果】以上の様に本発明では、試料の表面形状
ならびに局所的静電容量を同時に、しかも高分解能で検
出する事を可能とする効果を有する。
ならびに局所的静電容量を同時に、しかも高分解能で検
出する事を可能とする効果を有する。
【図１】本発明の第１実施例によるカンチレバーを示す
概略図である。
概略図である。
【図２】本発明の第２実施例によるカンチレバーを示す
概略図である。
概略図である。
【図３】本発明の第３実施例によるカンチレバーを用い
た顕微鏡を示す概略構成図である。
た顕微鏡を示す概略構成図である。
１、１１・・・金属パターン（第１導電性膜） １ａ、１１ａ・・信号線接続部 ２、１２・・・誘電体層 ３、１３・・・第２導電性膜 ４・・・Ｐ型シリコン基板 ５・・・電極 １０・・・探針 １３ａ・・電極部 １４・・・シリコン基板 ２０・・・カンチレバー ２１・・・試料 ２２・・・試料台 ２３・・・三次元スキャナー ２４・・・静電容量測定手段 ２５・・・電圧発生手段 ２６・・・ロックインアンプ ２７・・・コンピュータ ２８・・・駆動制御手段 ２９・・・半導体レーザー ３０・・・たわみ検出手段
Claims (4)
- 【請求項１】 支持体と、前記支持体に一端が支持され
ている微小板バネとからなるカンチレバーにおいて、 前記微小板バネは、誘電体層と、 前記誘電体層の一方の面に形成されている第１の導電性
膜と、 前記誘電体層の他方の面に形成され前記第１の導電性膜
とは電気的に独立な第２の導電性膜と、 からなり、 前記第１の導電性膜は前記第２の導電性膜よりも幅の狭
い直線状のパターンであることを特徴とする表面形状な
らびに局所的静電容量同時計測用カンチレバー。 - 【請求項２】 前記第２の導電性膜は前記微小板バネの
極先端部を除いて前記誘電体層の他方の面に形成されて
いることを特徴とする請求項１に記載の表面形状及び局
所的静電容量同時計測用カンチレバー。 - 【請求項３】前記微小板バネは、該微小板バネの前記第
２の導電性膜が形成されている面に探針を有し、 前記第２の導電性膜は前記探針が形成されている領域を
除いて前記誘電体層の他方の面に形成されていることを
特徴とする請求項１に記載の表面形状ならびに局所的静
電容量同時計測用カンチレバー。 - 【請求項４】 前記第１の導電性膜の幅は前記第２の導
電性膜の幅の３分の１以下であることを特徴とする請求
項１に記載の表面形状及び局所的静電容量同時計測用カ
ンチレバー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7012242A JPH08201400A (ja) | 1995-01-30 | 1995-01-30 | 表面形状ならびに局所的静電容量同時計測用 カンチレバー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7012242A JPH08201400A (ja) | 1995-01-30 | 1995-01-30 | 表面形状ならびに局所的静電容量同時計測用 カンチレバー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08201400A true JPH08201400A (ja) | 1996-08-09 |
Family
ID=11799905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7012242A Pending JPH08201400A (ja) | 1995-01-30 | 1995-01-30 | 表面形状ならびに局所的静電容量同時計測用 カンチレバー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08201400A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100787598B1 (ko) * | 2005-05-17 | 2007-12-21 | 주식회사 크라또 | 프로브 유닛 및 그 제조 방법 |
| KR20080064517A (ko) * | 2007-01-05 | 2008-07-09 | 제일모직주식회사 | 금속표면의 산화막을 검출할 수 있는 프로브 니들 |
| JP2008241711A (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Tohoku Univ | マイクロ波原子間力顕微鏡のマイクロ波導波プローブ |
| KR20150033673A (ko) * | 2012-06-22 | 2015-04-01 | 브루커 나노, 인코퍼레이션. | 첨두힘 탭핑 모드에서 동작하는 원자력 현미경을 이용한 전기적 특성 측정 방법 및 장치 |
-
1995
- 1995-01-30 JP JP7012242A patent/JPH08201400A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100787598B1 (ko) * | 2005-05-17 | 2007-12-21 | 주식회사 크라또 | 프로브 유닛 및 그 제조 방법 |
| KR20080064517A (ko) * | 2007-01-05 | 2008-07-09 | 제일모직주식회사 | 금속표면의 산화막을 검출할 수 있는 프로브 니들 |
| JP2008241711A (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Tohoku Univ | マイクロ波原子間力顕微鏡のマイクロ波導波プローブ |
| KR20150033673A (ko) * | 2012-06-22 | 2015-04-01 | 브루커 나노, 인코퍼레이션. | 첨두힘 탭핑 모드에서 동작하는 원자력 현미경을 이용한 전기적 특성 측정 방법 및 장치 |
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