JPH08320326A - カンチレバー及びその製造方法 - Google Patents
カンチレバー及びその製造方法Info
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- JPH08320326A JPH08320326A JP7127598A JP12759895A JPH08320326A JP H08320326 A JPH08320326 A JP H08320326A JP 7127598 A JP7127598 A JP 7127598A JP 12759895 A JP12759895 A JP 12759895A JP H08320326 A JPH08320326 A JP H08320326A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】カンチレバーに直接触ることなく、原子間顕微
鏡に取り付けられるカンチレバーを提供することであ
る。 【構成】少なくとも、可撓性プレートと、該可撓性プレ
ートを支持する支持基体と、前記可撓性プレートの先端
付近に形成された探針とからなるカンチレバーにおい
て、前記支持基体と一体であり、前記可撓性プレートを
保護する保護枠を設けたことを特徴とするカンチレバ
ー。
鏡に取り付けられるカンチレバーを提供することであ
る。 【構成】少なくとも、可撓性プレートと、該可撓性プレ
ートを支持する支持基体と、前記可撓性プレートの先端
付近に形成された探針とからなるカンチレバーにおい
て、前記支持基体と一体であり、前記可撓性プレートを
保護する保護枠を設けたことを特徴とするカンチレバ
ー。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、原子間力顕微鏡用カン
チレバーに関する。
チレバーに関する。
【０００２】
【従来の技術】表面形状測定装置のひとつである原子間
力顕微鏡（Ａtomic Ｆorce Ｍicroscope ： ＡＦＭ）
は、物質間に働く力により表面の観察像を形成するもの
であり、電気伝導性のない材料表面や有機分子をナノメ
ートルスケールで観察できることから、広範な応用が期
待されている 図９に、従来のＡＦＭの原理の概念図を示す。ＡＦＭ
は、先端曲率半径の小さな針状チップと可撓性プレート
とからなるカンチレバーと、可撓性プレートのたわみ
（曲がり）を測定する変位検出系から構成される。
力顕微鏡（Ａtomic Ｆorce Ｍicroscope ： ＡＦＭ）
は、物質間に働く力により表面の観察像を形成するもの
であり、電気伝導性のない材料表面や有機分子をナノメ
ートルスケールで観察できることから、広範な応用が期
待されている 図９に、従来のＡＦＭの原理の概念図を示す。ＡＦＭ
は、先端曲率半径の小さな針状チップと可撓性プレート
とからなるカンチレバーと、可撓性プレートのたわみ
（曲がり）を測定する変位検出系から構成される。
【０００３】カンチレバーの先端の針状チップをサンプ
ルに近づける（10ｎｍ程度）と、サンプル原子と針状チ
ップとの間には静電気、磁気及びファンデルワールス力
などが働いて可撓性プレートがたわむ。このたわみの変
位量を変位検出系により検出することによって測定が行
われる。そして、サンプルを走査することによりサンプ
ル表面の力の２次元的情報が得られる。また、可撓性プ
レートのたわみを一定にするように試料の位置を制御し
ながらサンプルを走査することにより表面の微視的形状
を知ることができる。例えば、特開平３−218998には、
シリコン基板およびこれと一体化した尖鋭なシリコンチ
ップとからなるカンチレバー、あるいは窒化珪素基板と
尖鋭なシリコンチップとからなるカンチレバーが記載さ
れている。
ルに近づける（10ｎｍ程度）と、サンプル原子と針状チ
ップとの間には静電気、磁気及びファンデルワールス力
などが働いて可撓性プレートがたわむ。このたわみの変
位量を変位検出系により検出することによって測定が行
われる。そして、サンプルを走査することによりサンプ
ル表面の力の２次元的情報が得られる。また、可撓性プ
レートのたわみを一定にするように試料の位置を制御し
ながらサンプルを走査することにより表面の微視的形状
を知ることができる。例えば、特開平３−218998には、
シリコン基板およびこれと一体化した尖鋭なシリコンチ
ップとからなるカンチレバー、あるいは窒化珪素基板と
尖鋭なシリコンチップとからなるカンチレバーが記載さ
れている。
【０００４】また、特開平１−262403には、前記のカン
チレバーの他、シリコンからなるプレートが回転する構
造のカンチレバーが記載されている。これらのカンチレ
バーのサンプル原子から受ける力によって生ずる変位を
検出する変位検出系には、簡便で精度の高い光てこ方式
が広く用いられている。この方式は光学的手法でカンチ
レバーの位置を検出する。
チレバーの他、シリコンからなるプレートが回転する構
造のカンチレバーが記載されている。これらのカンチレ
バーのサンプル原子から受ける力によって生ずる変位を
検出する変位検出系には、簡便で精度の高い光てこ方式
が広く用いられている。この方式は光学的手法でカンチ
レバーの位置を検出する。
【０００５】レーザー光がカンチレバーの後面で反射さ
れて光学式変位検出器に入射し、カンチレバーが撓むと
検出器に入射するレーザー光の位置がズレる。カンチレ
バー自体の長さに対するカンチレバーと検出器間の経路
距離の比率により、機械的増幅は得られ、その結果、カ
ンチレバー探針の垂直移動量をオングストローム未満の
精度で検出できる。
れて光学式変位検出器に入射し、カンチレバーが撓むと
検出器に入射するレーザー光の位置がズレる。カンチレ
バー自体の長さに対するカンチレバーと検出器間の経路
距離の比率により、機械的増幅は得られ、その結果、カ
ンチレバー探針の垂直移動量をオングストローム未満の
精度で検出できる。
【０００６】さらに、変位検出系とカンチレバーを一体
化する試みがなされている。その有効な方法の一つに、
変位検出系として圧電、電歪効果を利用した鉛系強誘電
薄膜型変位センサーを用い、この薄膜型変位センサーを
カンチレバー上に設けて一体化したカンチレバーが提案
されている（特開平４−１８０７８６）。さらにピエゾ
抵抗による変位センサー機能を備えたシリコンでできた
カンチレバーも作製されている（Appl. Phys. Lett. 62
(8), 834, 1993）。
化する試みがなされている。その有効な方法の一つに、
変位検出系として圧電、電歪効果を利用した鉛系強誘電
薄膜型変位センサーを用い、この薄膜型変位センサーを
カンチレバー上に設けて一体化したカンチレバーが提案
されている（特開平４−１８０７８６）。さらにピエゾ
抵抗による変位センサー機能を備えたシリコンでできた
カンチレバーも作製されている（Appl. Phys. Lett. 62
(8), 834, 1993）。
【０００７】図１０に代表的な探針付きカンチレバーの
作製方法を示す。まず、シリコン（１００）単結晶基板
（２）をＣＶＤ法により窒化珪素膜（１）で被覆する
（１０ー１）。次に、フォトリソグラフィーにより探針
を作製する部位に当たる部分の窒化珪素膜を取り除く
（１０ー２）。ここで、水酸化カリウムを用いた異方性
エッチングにより窒化珪素膜で保護されていない部分に
エッチピットを形成する（１０ー３）。さらにシリコン
基板の上面に窒化珪素膜を堆積し、エッチピットの内部
に窒化珪素の針を形成する（１０ー４）。シリコン基板
の下面の窒化珪素をドライエッチングにより取り除く
（１０ー５）。最後に、基板を５００℃に加熱し、６０
０Ｖの電圧を加えながら、カンチレバーの支持基体とな
るガラスブロックを接合（陽極接合）し、水酸化カリウ
ムによるエッチングでカンチレバー部位の下にあるシリ
コン部分を全て取り除いてプロセスを終了する（１０ー
６）。
作製方法を示す。まず、シリコン（１００）単結晶基板
（２）をＣＶＤ法により窒化珪素膜（１）で被覆する
（１０ー１）。次に、フォトリソグラフィーにより探針
を作製する部位に当たる部分の窒化珪素膜を取り除く
（１０ー２）。ここで、水酸化カリウムを用いた異方性
エッチングにより窒化珪素膜で保護されていない部分に
エッチピットを形成する（１０ー３）。さらにシリコン
基板の上面に窒化珪素膜を堆積し、エッチピットの内部
に窒化珪素の針を形成する（１０ー４）。シリコン基板
の下面の窒化珪素をドライエッチングにより取り除く
（１０ー５）。最後に、基板を５００℃に加熱し、６０
０Ｖの電圧を加えながら、カンチレバーの支持基体とな
るガラスブロックを接合（陽極接合）し、水酸化カリウ
ムによるエッチングでカンチレバー部位の下にあるシリ
コン部分を全て取り除いてプロセスを終了する（１０ー
６）。
【０００８】
【発明が解決しよとする課題】しかしながら、従来技術
のカンチレバーでは、カンチレバーを原子間力顕微鏡に
取り付ける際に、カンチレバーに直接触ってしまい、損
傷を与える可能性が高い。しかも、圧電薄膜センサー付
カンチレバーは付加価値が高く、サイズが大きいので一
枚のウエハーに形成できる数も少なくなるので、１個当
たりの価格が高くなる。
のカンチレバーでは、カンチレバーを原子間力顕微鏡に
取り付ける際に、カンチレバーに直接触ってしまい、損
傷を与える可能性が高い。しかも、圧電薄膜センサー付
カンチレバーは付加価値が高く、サイズが大きいので一
枚のウエハーに形成できる数も少なくなるので、１個当
たりの価格が高くなる。
【０００９】従って、本発明の目的は、カンチレバーに
直接触ることなく、原子間力顕微鏡に取り付けられるカ
ンチレバーを提供することである。
直接触ることなく、原子間力顕微鏡に取り付けられるカ
ンチレバーを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は第一に「少なく
とも、可撓性プレートと、該可撓性プレートを支持する
支持基体と、前記可撓性プレートの先端付近に形成され
た探針とからなるカンチレバーにおいて、前記支持基体
と一体であり、前記可撓性プレートを保護する保護枠を
設けたことを特徴とするカンチレバー（請求項１）」を
提供する。
とも、可撓性プレートと、該可撓性プレートを支持する
支持基体と、前記可撓性プレートの先端付近に形成され
た探針とからなるカンチレバーにおいて、前記支持基体
と一体であり、前記可撓性プレートを保護する保護枠を
設けたことを特徴とするカンチレバー（請求項１）」を
提供する。
【００１１】また、本発明は第二に「前記可撓性プレー
トはシリコンプレート上に窒化珪素膜を形成してなり、
前記シリコンプレートは前記支持基体と一体であること
を特徴とする請求項１記載のカンチレバー（請求項
２）」を提供する。また、本発明は第三に「前記可撓性
プレートの保護枠を取り外す位置に切り込みを設けたこ
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３）」を提供する。
トはシリコンプレート上に窒化珪素膜を形成してなり、
前記シリコンプレートは前記支持基体と一体であること
を特徴とする請求項１記載のカンチレバー（請求項
２）」を提供する。また、本発明は第三に「前記可撓性
プレートの保護枠を取り外す位置に切り込みを設けたこ
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３）」を提供する。
【００１２】また、本発明は第四に「少なくとも、可撓
性プレートと、該可撓性プレートを支持する支持基体
と、前記可撓性プレートの先端付近に形成された探針
と、前記可撓性プレートと一体であり、前記可撓性プレ
ートを保護する保護枠とからなるカンチレバーの製造方
法において、シリコン基板の一方の面に前記探針形状部
位を有する窒化珪素膜を形成する工程と、前記シリコン
基板の他方の面をエッチングし、前記支持基体及び前記
可撓性プレートの一部を形成する工程と、前記窒化珪素
膜と前記シリコン基板とをエッチングし、前記可撓性プ
レートと前記保護枠を形成する工程とからなるカンチレ
バーの製造方法（請求項４）」を提供する。
性プレートと、該可撓性プレートを支持する支持基体
と、前記可撓性プレートの先端付近に形成された探針
と、前記可撓性プレートと一体であり、前記可撓性プレ
ートを保護する保護枠とからなるカンチレバーの製造方
法において、シリコン基板の一方の面に前記探針形状部
位を有する窒化珪素膜を形成する工程と、前記シリコン
基板の他方の面をエッチングし、前記支持基体及び前記
可撓性プレートの一部を形成する工程と、前記窒化珪素
膜と前記シリコン基板とをエッチングし、前記可撓性プ
レートと前記保護枠を形成する工程とからなるカンチレ
バーの製造方法（請求項４）」を提供する。
【００１３】
【作用】本発明にかかるカンチレバーは、カンチレバー
に保護枠を取り付けたことにより、直接触ってもカンチ
レバーが損傷することなく、原子間力顕微鏡に取り付け
られ、図２に示すように使用する前に保護枠を簡単に折
り、取り外すことができる。
に保護枠を取り付けたことにより、直接触ってもカンチ
レバーが損傷することなく、原子間力顕微鏡に取り付け
られ、図２に示すように使用する前に保護枠を簡単に折
り、取り外すことができる。
【００１４】保護枠が図１の様にシリコン基板の一部を
エッチングして作られたものの場合、シリコン基板はシ
リコン（１００）面であるので、枠は＜１００＞のへき
開方向に容易に折ることができる。より好ましくは、窒
化珪素膜の枠の取り外し位置であり、かつ＜１００＞に
沿って切り込みを形成しておく。
エッチングして作られたものの場合、シリコン基板はシ
リコン（１００）面であるので、枠は＜１００＞のへき
開方向に容易に折ることができる。より好ましくは、窒
化珪素膜の枠の取り外し位置であり、かつ＜１００＞に
沿って切り込みを形成しておく。
【００１５】光てこ方式に使用されるカンチレバーは、
図１（ａ）に示すように探針と支持基体とをカンチレバ
ーの一方の同一面上の一端と他端に形成し、カンチレバ
ーに保護枠を設けたので、探針の先端方向以外の面はす
べて保護されている。圧電薄膜歪センサー付きカンチレ
バーは、光てこ方式で用いられる図１（ａ）に示すカン
チレバーの他方の面に圧電薄膜を形成したものである
（図１（ｂ））。
図１（ａ）に示すように探針と支持基体とをカンチレバ
ーの一方の同一面上の一端と他端に形成し、カンチレバ
ーに保護枠を設けたので、探針の先端方向以外の面はす
べて保護されている。圧電薄膜歪センサー付きカンチレ
バーは、光てこ方式で用いられる図１（ａ）に示すカン
チレバーの他方の面に圧電薄膜を形成したものである
（図１（ｂ））。
【００１６】図１に示すような形状の場合はカンチレバ
ーの長さが支持基体の厚さより長いことが好ましい。探
針と支持基体とが同一面上に形成されたカンチレバー
は、図１１ー１に示すようにカンチレバーの長さが支持
基体の厚さよりも短いと、探針を凹凸の激しい被測定物
に接近させることが困難になる。例えば、シリコン基板
の一部をエッチングにより支持基体として形成する、即
ち、シリコン基板の厚さが支持基体の厚さとなる本発明
の場合、従来の原子間力顕微鏡用のカンチレバーの様に
０．１ｍｍ程度の長さしかないと、通常の（１００）シ
リコン基板の厚さ（０．３８ｍｍ）よりもかなり短いの
でこの問題は顕著となる。
ーの長さが支持基体の厚さより長いことが好ましい。探
針と支持基体とが同一面上に形成されたカンチレバー
は、図１１ー１に示すようにカンチレバーの長さが支持
基体の厚さよりも短いと、探針を凹凸の激しい被測定物
に接近させることが困難になる。例えば、シリコン基板
の一部をエッチングにより支持基体として形成する、即
ち、シリコン基板の厚さが支持基体の厚さとなる本発明
の場合、従来の原子間力顕微鏡用のカンチレバーの様に
０．１ｍｍ程度の長さしかないと、通常の（１００）シ
リコン基板の厚さ（０．３８ｍｍ）よりもかなり短いの
でこの問題は顕著となる。
【００１７】図１１ー２に示すようにカンチレバーの長
さが支持基体の厚さとほぼ等しい形状の素子であること
がこの問題解決の一つの目安となる。支持基体は原子間
力顕微鏡への固定部分としての機能も併せ持つため、支
持基体をカンチレバーの厚さに合わせて薄くしていくの
は好ましくない。従って、最も安価にしかも安定して入
手できる０．２ｍｍ以上の厚さのシリコン（１００）単
結晶を出発材料とし、カンチレバーの長さが前記支持基
体の厚さより長くなるように作製すると、カンチレバー
の長さは、従来の原子間力顕微鏡用カンチレバーよりも
数倍程度長くなり、0.4〜0.8ｍｍ程度となる。
さが支持基体の厚さとほぼ等しい形状の素子であること
がこの問題解決の一つの目安となる。支持基体は原子間
力顕微鏡への固定部分としての機能も併せ持つため、支
持基体をカンチレバーの厚さに合わせて薄くしていくの
は好ましくない。従って、最も安価にしかも安定して入
手できる０．２ｍｍ以上の厚さのシリコン（１００）単
結晶を出発材料とし、カンチレバーの長さが前記支持基
体の厚さより長くなるように作製すると、カンチレバー
の長さは、従来の原子間力顕微鏡用カンチレバーよりも
数倍程度長くなり、0.4〜0.8ｍｍ程度となる。
【００１８】カンチレバーの長さが長くなると、従来の
カンチレバーの様に１μｍ程度の厚さであるとカンチレ
バーの共振周波数が音声帯域と重なる３０KHz以下にな
るので、本発明にかかるカンチレバーでは、カンチレバ
ーの長さが0.4ｍｍ程度の場合は、カンチレバーの全体
の厚さは５μｍ以上であること、また、カンチレバーの
長さが0.8ｍｍ程度の場合は、カンチレバーの全体の厚
さは１５μｍ以上であることが好ましい。
カンチレバーの様に１μｍ程度の厚さであるとカンチレ
バーの共振周波数が音声帯域と重なる３０KHz以下にな
るので、本発明にかかるカンチレバーでは、カンチレバ
ーの長さが0.4ｍｍ程度の場合は、カンチレバーの全体
の厚さは５μｍ以上であること、また、カンチレバーの
長さが0.8ｍｍ程度の場合は、カンチレバーの全体の厚
さは１５μｍ以上であることが好ましい。
【００１９】圧電薄膜を歪センサーとして可撓性プレー
ト上に形成する場合には、可撓性プレートと圧電薄膜と
の熱膨張率の差により残留応力が発生する。この残留応
力によりカンチレバーが屈曲し、実際の使用に際し探針
が被測定物表面に接触しにくい等の問題が生じる。圧電
薄膜の厚さと圧電薄膜及び電極部分を除いたカンチレバ
ーの厚さとを適切なものとすれば、厚み方向に歪を緩和
できるため残留歪による屈曲を極めて少なくすることが
できる。
ト上に形成する場合には、可撓性プレートと圧電薄膜と
の熱膨張率の差により残留応力が発生する。この残留応
力によりカンチレバーが屈曲し、実際の使用に際し探針
が被測定物表面に接触しにくい等の問題が生じる。圧電
薄膜の厚さと圧電薄膜及び電極部分を除いたカンチレバ
ーの厚さとを適切なものとすれば、厚み方向に歪を緩和
できるため残留歪による屈曲を極めて少なくすることが
できる。
【００２０】圧電薄膜の厚さが0.5μｍより小さくなる
と圧電信号の読み取りが困難となる。また、圧電薄膜の
厚さが２μｍより大きくなると成膜時間が極めて長くな
り、薄膜内の圧電材料からなる粒子の粒径が大きくなり
膜の機械的強度が低下する。よって、圧電薄膜の厚さが
0.5μｍ以上２μｍ以下であり、圧電薄膜及び電極部分
を除いたカンチレバーの厚さが５μｍ以上３０μｍ以下
であることが好ましい。
と圧電信号の読み取りが困難となる。また、圧電薄膜の
厚さが２μｍより大きくなると成膜時間が極めて長くな
り、薄膜内の圧電材料からなる粒子の粒径が大きくなり
膜の機械的強度が低下する。よって、圧電薄膜の厚さが
0.5μｍ以上２μｍ以下であり、圧電薄膜及び電極部分
を除いたカンチレバーの厚さが５μｍ以上３０μｍ以下
であることが好ましい。
【００２１】圧電薄膜及び電極部分を除いたカンチレバ
ーの厚さを５μｍ以上３０μｍ以下にするために、窒化
珪素膜とシリコン単結晶基板をエッチングすることによ
り製作したシリコンプレートとにより形成する。このシ
リコンプレートは前記シリコン基板の一部をエッチング
により形成された支持基体とは一体であることが好まし
い。
ーの厚さを５μｍ以上３０μｍ以下にするために、窒化
珪素膜とシリコン単結晶基板をエッチングすることによ
り製作したシリコンプレートとにより形成する。このシ
リコンプレートは前記シリコン基板の一部をエッチング
により形成された支持基体とは一体であることが好まし
い。
【００２２】
実施例１ 以下に実施例により本発明についてさらに詳細に説明す
る。図３、４は、本発明にかかるカンチレバーの作製工
程の一例である。各組の図で、上側はシリコン基板の一
つのカンチレバーに対応する部分を基板上方より見た平
面図、下側は同じ部位の断面図である。
る。図３、４は、本発明にかかるカンチレバーの作製工
程の一例である。各組の図で、上側はシリコン基板の一
つのカンチレバーに対応する部分を基板上方より見た平
面図、下側は同じ部位の断面図である。
【００２３】５０ｎｍの窒化珪素膜（１）をＣＶＤ法に
より両面に形成した通常のシリコン（１００）単結晶基
板（２）（厚さ0.38ｍｍ）の片面をフォトレジストで覆
い、探針を形成する部位のレジストを取り除く（３ー
１）。レジストを保護膜として反応性イオンエッチング
で探針部分に対応する部位の窒化珪素膜を除去する（３
ー２）。レジストを取り除いた後、水酸化カリウムを用
いた異方性エッチングにより探針部分に対応する部位に
エッチピットを形成する（３ー３）。ここで、シリコン
基板のエッチピットを形成した面にＣＶＤで更に３００
ｎｍ窒化珪素を堆積させ、エッチピット内部にも窒化珪
素膜を形成する（３ー４）。次に、反対の面をフォトレ
ジストで覆い、カンチレバーを形成するための空隙と保
護枠を折って取り外すための切り込みに対応する部分の
レジストを除去する（３ー５）。反応性イオンエッチン
グでレジストがない部分の窒化珪素膜を取り除く（３ー
６）。水酸化カリウムを用い、窒化珪素で保護されてい
ないシリコン部位を異方性エッチングにより除去し、カ
ンチレバー下部の空隙を形成する（４ー１）。さらに、
基板上面にフォトレジストを形成し、カンチレバー周囲
の空隙に当たる部分を取り除く（４ー２）。ついで、こ
の部分の窒化珪素膜を反応性イオンエッチングで除去す
る（４ー３）。レジストを落とし、水酸化カリウムで上
下両面からエッチングを行い、本発明にかかるカンチレ
バーを完成する（４ー４）。 実施例２ さらに、実施例１で製作したカンチレバーに圧電薄膜を
形成する圧電薄膜歪センサー付きカンチレバーの作製工
程の一例である。ＰＺＴ膜を形成するための緩衝層とな
る酸化マグネシウム膜（４）を２００ｎｍの厚さにスパ
ッタ法で窒化珪素膜上に形成する（５ー１）。このとき
のカンチレバーの厚さは１５μｍである。カンチレバー
上に下部電極（５）、支持体部分にリード及び取り出し
部分（６）を白金の蒸着により形成する（５ー２）。マ
スクを用いることにより、カンチレバーとその近傍のみ
にＰＺＴ膜をスパッタ法により、１μｍの厚さに形成す
る（５ー３）。最後に上部電極（８）とリード及び取り
出し部（６）を白金の蒸着により形成する（５ー４）。
より両面に形成した通常のシリコン（１００）単結晶基
板（２）（厚さ0.38ｍｍ）の片面をフォトレジストで覆
い、探針を形成する部位のレジストを取り除く（３ー
１）。レジストを保護膜として反応性イオンエッチング
で探針部分に対応する部位の窒化珪素膜を除去する（３
ー２）。レジストを取り除いた後、水酸化カリウムを用
いた異方性エッチングにより探針部分に対応する部位に
エッチピットを形成する（３ー３）。ここで、シリコン
基板のエッチピットを形成した面にＣＶＤで更に３００
ｎｍ窒化珪素を堆積させ、エッチピット内部にも窒化珪
素膜を形成する（３ー４）。次に、反対の面をフォトレ
ジストで覆い、カンチレバーを形成するための空隙と保
護枠を折って取り外すための切り込みに対応する部分の
レジストを除去する（３ー５）。反応性イオンエッチン
グでレジストがない部分の窒化珪素膜を取り除く（３ー
６）。水酸化カリウムを用い、窒化珪素で保護されてい
ないシリコン部位を異方性エッチングにより除去し、カ
ンチレバー下部の空隙を形成する（４ー１）。さらに、
基板上面にフォトレジストを形成し、カンチレバー周囲
の空隙に当たる部分を取り除く（４ー２）。ついで、こ
の部分の窒化珪素膜を反応性イオンエッチングで除去す
る（４ー３）。レジストを落とし、水酸化カリウムで上
下両面からエッチングを行い、本発明にかかるカンチレ
バーを完成する（４ー４）。 実施例２ さらに、実施例１で製作したカンチレバーに圧電薄膜を
形成する圧電薄膜歪センサー付きカンチレバーの作製工
程の一例である。ＰＺＴ膜を形成するための緩衝層とな
る酸化マグネシウム膜（４）を２００ｎｍの厚さにスパ
ッタ法で窒化珪素膜上に形成する（５ー１）。このとき
のカンチレバーの厚さは１５μｍである。カンチレバー
上に下部電極（５）、支持体部分にリード及び取り出し
部分（６）を白金の蒸着により形成する（５ー２）。マ
スクを用いることにより、カンチレバーとその近傍のみ
にＰＺＴ膜をスパッタ法により、１μｍの厚さに形成す
る（５ー３）。最後に上部電極（８）とリード及び取り
出し部（６）を白金の蒸着により形成する（５ー４）。
【００２４】完成したＰＺＴ膜付きカンチレバーの形状
と寸法を図６に示す。単位はｍｍであり、ＰＺＴ膜が形
成された面から見た平面図（６ー１）とカンチレバーの
中心線で切った断面図（６ー２）を示してある。図６ー
２でシリコン基板の下部に付いている０．３０ｍｍの厚
さの板はカンチレバーに共振を励起するためのＰＺＴセ
ラミックアクチュエータである。
と寸法を図６に示す。単位はｍｍであり、ＰＺＴ膜が形
成された面から見た平面図（６ー１）とカンチレバーの
中心線で切った断面図（６ー２）を示してある。図６ー
２でシリコン基板の下部に付いている０．３０ｍｍの厚
さの板はカンチレバーに共振を励起するためのＰＺＴセ
ラミックアクチュエータである。
【００２５】図７は３インチウエハー上に複数個のカン
チレバーを形成する場合の構成を示す。個々の長方形で
示された部分が一つのカンチレバーに対応する。この
際、線で示された長方形の境界に当たる部分の窒化珪素
膜をプロセスの途中で取り除き（例えば、図４ー２の工
程）、水酸化カリウムによるエッチングを行って切り込
みを入れれば、カンチレバー完成後、この部分でウエハ
ーを簡単に折ることができ、図６ー１に示す一本毎に単
独に扱うことのできるカンチレバーを提供できる。
チレバーを形成する場合の構成を示す。個々の長方形で
示された部分が一つのカンチレバーに対応する。この
際、線で示された長方形の境界に当たる部分の窒化珪素
膜をプロセスの途中で取り除き（例えば、図４ー２の工
程）、水酸化カリウムによるエッチングを行って切り込
みを入れれば、カンチレバー完成後、この部分でウエハ
ーを簡単に折ることができ、図６ー１に示す一本毎に単
独に扱うことのできるカンチレバーを提供できる。
【００２６】
【発明の効果】 以上のように、本発明によれ
ば、直接触ってもカンチレバーが損傷することなく、原
子間力顕微鏡に取り付けられ、使用する前に保護枠を簡
単に取り外すことができる。
ば、直接触ってもカンチレバーが損傷することなく、原
子間力顕微鏡に取り付けられ、使用する前に保護枠を簡
単に取り外すことができる。
【図１】本発明にかかるカンチレバーの断面図と平面図
である。
である。
【図２】本発明にかかるカンチレバーの保護枠を取り外
した状態の断面図と平面図である。
した状態の断面図と平面図である。
【図３】実施例１の光てこ方式に使用されるカンチレバ
ーの作製工程（（３ー１）から（３ー６））の一例であ
る。各組の図で、上側はシリコン基板の一つのカンチレ
バーに対応する部分を基板上方より見た図、下側は同じ
部位の断面図である。
ーの作製工程（（３ー１）から（３ー６））の一例であ
る。各組の図で、上側はシリコン基板の一つのカンチレ
バーに対応する部分を基板上方より見た図、下側は同じ
部位の断面図である。
【図４】前記作製工程のうち（４ー１）から（４ー４）
までを示したものである。
までを示したものである。
【図５】実施例２の実施例１で製作したカンチレバーに
圧電薄膜を形成する工程（５ー１）から（５ー４）まで
を示したものである。
圧電薄膜を形成する工程（５ー１）から（５ー４）まで
を示したものである。
【図６】本発明にかかる圧電歪センサー付きカンチレバ
ーの形状と寸法の一例である。
ーの形状と寸法の一例である。
【図７】３インチウエハー上に複数個のカンチレバーを
形成する場合の構成である。
形成する場合の構成である。
【図８】本発明にかかるカンチレバーを顕微鏡に応用し
た場合の一例である。
た場合の一例である。
【図９】従来のＡＦＭの原理の概念図である。
【図１０】従来のカンチレバーの作製工程図である。
【図１１】カンチレバーの長さが支持基体の厚さより短
い場合とカンチレバーの長さが支持基体の厚さより長い
場合の断面図である。
い場合とカンチレバーの長さが支持基体の厚さより長い
場合の断面図である。
１ フォトレジスト ２ シリコン単結晶（１００） ３ 窒化珪素膜 ４ 酸化マグネシウム膜 ５ 白金下部電極 ６ リード及び信号取り出し部分 ７ ＰＺＴ薄膜 ８ 白金上部電極 ９ カンチレバー部位 １０ 支持用ガラス部
Claims (4)
- 【請求項１】少なくとも、可撓性プレートと、該可撓性
プレートを支持する支持基体と、前記可撓性プレートの
先端付近に形成された探針とからなるカンチレバーにお
いて、 前記支持基体と一体であり、前記可撓性プレートを保護
する保護枠を設けたことを特徴とするカンチレバー。 - 【請求項２】前記可撓性プレートはシリコンプレート上
に窒化珪素膜を形成してなり、前記シリコンプレートは
前記支持基体と一体である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】前記可撓性プレートの保護枠を取り外す位
置に切り込みを設け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】少なくとも、可撓性プレートと、該可撓性
プレートを支持する支持基体と、前記可撓性プレートの
先端付近に形成された探針と、前記可撓性プレートと一
体であり、前記可撓性プレートを保護する保護枠とから
なるカンチレバーの製造方法において、 シリコン基板の一方の面に前記探針形状部位を有する窒
化珪素膜を形成する工程と、前記シリコン基板の他方の
面をエッチングし、前記支持基体及び前記可撓性プレー
トの一部を形成する工程と、前記窒化珪素膜と前記シリ
コン基板とをエッチングし、前記可撓性プレートと前記
保護枠を形成する工程とからなるカンチレバーの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7127598A JPH08320326A (ja) | 1995-05-26 | 1995-05-26 | カンチレバー及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7127598A JPH08320326A (ja) | 1995-05-26 | 1995-05-26 | カンチレバー及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08320326A true JPH08320326A (ja) | 1996-12-03 |
Family
ID=14964053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7127598A Pending JPH08320326A (ja) | 1995-05-26 | 1995-05-26 | カンチレバー及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08320326A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005020243A1 (ja) * | 2003-07-16 | 2005-03-03 | Japan Science And Technology Agency | 走査型プローブ顕微鏡のプローブおよびその製造方法 |
-
1995
- 1995-05-26 JP JP7127598A patent/JPH08320326A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005020243A1 (ja) * | 2003-07-16 | 2005-03-03 | Japan Science And Technology Agency | 走査型プローブ顕微鏡のプローブおよびその製造方法 |
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