JPH09218209A - Ａｆｍセンサ及びその製造方法 - Google Patents
Ａｆｍセンサ及びその製造方法Info
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- JPH09218209A JPH09218209A JP4563896A JP4563896A JPH09218209A JP H09218209 A JPH09218209 A JP H09218209A JP 4563896 A JP4563896 A JP 4563896A JP 4563896 A JP4563896 A JP 4563896A JP H09218209 A JPH09218209 A JP H09218209A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐磨耗性に優れたＡＦＭセンサを提供する。
【解決手段】 支持部15より伸びたカンチレバー部16
と、該カンチレバー部16の自由端近傍に形成した探針部
17を備えたＡＦＭセンサにおいて、前記探針部17を窒化
シリコンで構成する。窒化シリコン製の探針部17は磨耗
しにくく、磨耗による探針部先端形状の変化が少なく、
探針部の先端形状の変化による測定データへの影響を少
なくすることができる。
と、該カンチレバー部16の自由端近傍に形成した探針部
17を備えたＡＦＭセンサにおいて、前記探針部17を窒化
シリコンで構成する。窒化シリコン製の探針部17は磨耗
しにくく、磨耗による探針部先端形状の変化が少なく、
探針部の先端形状の変化による測定データへの影響を少
なくすることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、原子間力顕微鏡
（ＡＦＭ： Atomic Force Microscope）に用いるＡＦＭ
センサ及びその製造方法に関する。
（ＡＦＭ： Atomic Force Microscope）に用いるＡＦＭ
センサ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、導電性試料を原子サイズオーダー
の分解能で観察できる装置として走査トンネル顕微鏡
（ＳＴＭ： Scanning Tunneling Microscope）が Binni
ngとRohrerらにより発明されてから、原子オーダーの表
面凹凸を観察できる顕微鏡として各方面での利用が進ん
でいる。しかしＳＴＭでは、観察できる試料は導電性の
ものに限られている。
の分解能で観察できる装置として走査トンネル顕微鏡
（ＳＴＭ： Scanning Tunneling Microscope）が Binni
ngとRohrerらにより発明されてから、原子オーダーの表
面凹凸を観察できる顕微鏡として各方面での利用が進ん
でいる。しかしＳＴＭでは、観察できる試料は導電性の
ものに限られている。
【０００３】そこで、ＳＴＭにおけるサーボ技術を始め
とする要素技術を利用しながら、ＳＴＭでは測定し難か
った絶縁性の試料を原子サイズオーダーの精度で観察す
ることのできる顕微鏡として、原子間力顕微鏡（ＡＦ
Ｍ）が提案された。このＡＦＭは、例えば特開昭６２−
１３０３０２号（ＩＢＭ、Ｇ．ビニッヒ、サンプル表面
の像を形成する方法及び装置）に開示されている。
とする要素技術を利用しながら、ＳＴＭでは測定し難か
った絶縁性の試料を原子サイズオーダーの精度で観察す
ることのできる顕微鏡として、原子間力顕微鏡（ＡＦ
Ｍ）が提案された。このＡＦＭは、例えば特開昭６２−
１３０３０２号（ＩＢＭ、Ｇ．ビニッヒ、サンプル表面
の像を形成する方法及び装置）に開示されている。
【０００４】ＡＦＭの構造はＳＴＭに類似しており、走
査型プローブ顕微鏡の一つとして位置づけられている。
ＡＦＭでは、自由端に鋭い突起部分（探針部）を持つ片
持ち梁（カンチレバー）を、試料に対向して近接させ、
探針部の先端の原子と試料原子との間に働く相互作用力
により変位する片持ち梁の動きを、電気的あるいは光学
的にとらえて測定しつつ、試料をＸＹ方向に走査し、片
持ち梁の探針部との位置関係を相対的に変化させること
によって、試料の凹凸情報などを原子サイズオーダーで
三次元的にとらえることができるようになっている。
査型プローブ顕微鏡の一つとして位置づけられている。
ＡＦＭでは、自由端に鋭い突起部分（探針部）を持つ片
持ち梁（カンチレバー）を、試料に対向して近接させ、
探針部の先端の原子と試料原子との間に働く相互作用力
により変位する片持ち梁の動きを、電気的あるいは光学
的にとらえて測定しつつ、試料をＸＹ方向に走査し、片
持ち梁の探針部との位置関係を相対的に変化させること
によって、試料の凹凸情報などを原子サイズオーダーで
三次元的にとらえることができるようになっている。
【０００５】このような構成のＡＦＭ等の走査型プロー
ブ顕微鏡用のカンチレバーチップとしては、Ｔ．Ｒ．Ａ
lbrecht らが半導体ＩＣ製造プロセスを応用して作製す
ることのできる酸化シリコン膜製のカンチレバーを提案
して以来〔Thomas R. Albrecht and Calvin F. Quate :
Atomic resolution imaging of a nonconductor Atomf
orce Microscopy J. Appl. Phy. 62(1987)2599〕、ミク
ロンオーダーの高精度で優れた再現性をもって作製する
ことが可能になっている。また、このようなカンチレバ
ーチップは、バッチプロセスによって作製することがで
き、低コスト化が実現されている。したがって、現在で
は、半導体ＩＣ製造プロセスを応用して作製されるカン
チレバーチップが主流となっている。
ブ顕微鏡用のカンチレバーチップとしては、Ｔ．Ｒ．Ａ
lbrecht らが半導体ＩＣ製造プロセスを応用して作製す
ることのできる酸化シリコン膜製のカンチレバーを提案
して以来〔Thomas R. Albrecht and Calvin F. Quate :
Atomic resolution imaging of a nonconductor Atomf
orce Microscopy J. Appl. Phy. 62(1987)2599〕、ミク
ロンオーダーの高精度で優れた再現性をもって作製する
ことが可能になっている。また、このようなカンチレバ
ーチップは、バッチプロセスによって作製することがで
き、低コスト化が実現されている。したがって、現在で
は、半導体ＩＣ製造プロセスを応用して作製されるカン
チレバーチップが主流となっている。
【０００６】一方、近年半導体集積回路をより集積化す
るため、シリコン基板にトレンチホールを形成し、その
内部にキャパシタやトランジスタを形成する試みがなさ
れている。その際、トレンチホール形状やその側壁表面
の荒れが、前記キャパシタあるいはトランジスタの特性
を左右することから、トレンチホール形成後、その形状
や表面荒れを簡便に評価する手法が望まれている。そし
て、このような評価をＡＦＭによって行うために有効な
探針の形成方法を、トマス．バイエルらが提案している
（特開平３−１０４１３６号、ＩＢＭ、トマス．バイエ
ル他、超微細シリコン．テイップを形成する方法）。
るため、シリコン基板にトレンチホールを形成し、その
内部にキャパシタやトランジスタを形成する試みがなさ
れている。その際、トレンチホール形状やその側壁表面
の荒れが、前記キャパシタあるいはトランジスタの特性
を左右することから、トレンチホール形成後、その形状
や表面荒れを簡便に評価する手法が望まれている。そし
て、このような評価をＡＦＭによって行うために有効な
探針の形成方法を、トマス．バイエルらが提案している
（特開平３−１０４１３６号、ＩＢＭ、トマス．バイエ
ル他、超微細シリコン．テイップを形成する方法）。
【０００７】次に、この探針の形成方法を図８を参照し
ながら説明する。まず図８の（Ａ）に示すように、スタ
ート基板として酸化シリコン膜102 を表面に形成したシ
リコン基板101 を用い、探針を形成するための一般に円
形のパターンを酸化シリコン膜102 に転写し、この酸化
シリコン膜102 をマスクとしてシリコン基板101 を異方
性ＲＩＥ処理することにより、柱状突起軸103 を形成す
る。次に図８の（Ｂ）に示すように、前記柱状突起軸10
3 の側壁を浅く等方性エッチング処理することにより、
突起軸径を小さくすると共に、突起軸下部に円錐形の基
部103aを形成し、突起軸103 の機械的安定性を向上させ
る。次に図８の（Ｃ）に示すように、異方性湿式エッチ
ングを施すことにより、酸化シリコン膜102 からなるマ
スクの真下の負の断面形状を形成する。最後に酸化シリ
コン膜102 からなるマスクを除去することにより、図８
の（Ｄ）に示すように、先端が外側に拡がった形状の探
針104 が形成される。
ながら説明する。まず図８の（Ａ）に示すように、スタ
ート基板として酸化シリコン膜102 を表面に形成したシ
リコン基板101 を用い、探針を形成するための一般に円
形のパターンを酸化シリコン膜102 に転写し、この酸化
シリコン膜102 をマスクとしてシリコン基板101 を異方
性ＲＩＥ処理することにより、柱状突起軸103 を形成す
る。次に図８の（Ｂ）に示すように、前記柱状突起軸10
3 の側壁を浅く等方性エッチング処理することにより、
突起軸径を小さくすると共に、突起軸下部に円錐形の基
部103aを形成し、突起軸103 の機械的安定性を向上させ
る。次に図８の（Ｃ）に示すように、異方性湿式エッチ
ングを施すことにより、酸化シリコン膜102 からなるマ
スクの真下の負の断面形状を形成する。最後に酸化シリ
コン膜102 からなるマスクを除去することにより、図８
の（Ｄ）に示すように、先端が外側に拡がった形状の探
針104 が形成される。
【０００８】このように先端が外側に拡がった形状の探
針を用いることにより、負の勾配角をもつトレンチホー
ル形状や、その側壁荒れが測定可能となる。
針を用いることにより、負の勾配角をもつトレンチホー
ル形状や、その側壁荒れが測定可能となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】前述したトマス．バイ
エルらが提案したＡＦＭセンサの探針は、前記作製方法
からわかるように、シリコン製である。シリコン製の探
針は磨耗しやすく、この磨耗によって探針先端の形状が
変化し、探針形状の変化が測定データに影響を及ぼすと
いう問題があった。
エルらが提案したＡＦＭセンサの探針は、前記作製方法
からわかるように、シリコン製である。シリコン製の探
針は磨耗しやすく、この磨耗によって探針先端の形状が
変化し、探針形状の変化が測定データに影響を及ぼすと
いう問題があった。
【００１０】本発明は、従来のＡＦＭセンサにおける上
記問題点を解消するためになされたもので、請求項１記
載の発明は、耐磨耗性に優れた探針を備えたＡＦＭセン
サを提供することを目的とする。請求項２記載の発明
は、側壁観察だけでなく通常のＡＦＭ観察も可能なＡＦ
Ｍセンサを提供することを目的とする。請求項３記載の
発明は、軟らかくＤＣモード測定に適したＡＦＭセンサ
を提供することを目的とする。請求項４記載の発明は、
ＡＣモード測定可能なＡＦＭセンサを提供することを目
的とする。請求項５，６，７記載の各発明は、先鋭度の
高い探針部を安定して形成できるＡＦＭセンサの製造方
法を提供することを目的とする。
記問題点を解消するためになされたもので、請求項１記
載の発明は、耐磨耗性に優れた探針を備えたＡＦＭセン
サを提供することを目的とする。請求項２記載の発明
は、側壁観察だけでなく通常のＡＦＭ観察も可能なＡＦ
Ｍセンサを提供することを目的とする。請求項３記載の
発明は、軟らかくＤＣモード測定に適したＡＦＭセンサ
を提供することを目的とする。請求項４記載の発明は、
ＡＣモード測定可能なＡＦＭセンサを提供することを目
的とする。請求項５，６，７記載の各発明は、先鋭度の
高い探針部を安定して形成できるＡＦＭセンサの製造方
法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１記載の発明は、支持部より伸びたカンチレ
バー部と、該カンチレバー部の自由端近傍に形成した探
針部とを備えたＡＦＭセンサにおいて、前記探針部を窒
化シリコンで構成するものである。このように、探針部
を窒化シリコンで形成することにより磨耗しにくくな
り、磨耗による探針部先端形状の変化が少なく、探針部
先端形状の変化による測定データへの影響を低減するこ
とができる。
め、請求項１記載の発明は、支持部より伸びたカンチレ
バー部と、該カンチレバー部の自由端近傍に形成した探
針部とを備えたＡＦＭセンサにおいて、前記探針部を窒
化シリコンで構成するものである。このように、探針部
を窒化シリコンで形成することにより磨耗しにくくな
り、磨耗による探針部先端形状の変化が少なく、探針部
先端形状の変化による測定データへの影響を低減するこ
とができる。
【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載のＡ
ＦＭセンサにおいて、前記探針部の先端部が外側に拡が
り、且つ先端面が鋭い突起形状をなすように構成するも
のである。このように、探針部が外側に拡がり、且つ先
端面が鋭い突起形状をなしているため、試料の側壁だけ
でなく、カンチレバー部平面と平行な面の測定、すなわ
ち通常のＡＦＭ測定も可能となる。
ＦＭセンサにおいて、前記探針部の先端部が外側に拡が
り、且つ先端面が鋭い突起形状をなすように構成するも
のである。このように、探針部が外側に拡がり、且つ先
端面が鋭い突起形状をなしているため、試料の側壁だけ
でなく、カンチレバー部平面と平行な面の測定、すなわ
ち通常のＡＦＭ測定も可能となる。
【００１３】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載のＡＦＭセンサにおいて、前記カンチレバー部を窒化
シリコンで構成するものである。このように、カンチレ
バー部を窒化シリコンで形成することにより軟らかいカ
ンチレバー部とすることができ、ＤＣモード測定に適し
たＡＦＭセンサを実現することができ、また探針部とカ
ンチレバー部の一体形成が可能となり、プロセスが簡略
化され、コストの低減が可能となる。
載のＡＦＭセンサにおいて、前記カンチレバー部を窒化
シリコンで構成するものである。このように、カンチレ
バー部を窒化シリコンで形成することにより軟らかいカ
ンチレバー部とすることができ、ＤＣモード測定に適し
たＡＦＭセンサを実現することができ、また探針部とカ
ンチレバー部の一体形成が可能となり、プロセスが簡略
化され、コストの低減が可能となる。
【００１４】請求項４記載の発明は、請求項１又は２記
載のＡＦＭセンサにおいて、前記カンチレバー部をシリ
コンで構成するものである。これにより、カンチレバー
部の厚さを厚くでき、共振周波数を高くすることができ
るので、ＡＣモード用の側壁観察に適したＡＦＭセンサ
を実現することができる。
載のＡＦＭセンサにおいて、前記カンチレバー部をシリ
コンで構成するものである。これにより、カンチレバー
部の厚さを厚くでき、共振周波数を高くすることができ
るので、ＡＣモード用の側壁観察に適したＡＦＭセンサ
を実現することができる。
【００１５】請求項５記載の発明は、支持部より伸びた
カンチレバー部と、該カンチレバー部の自由端近傍に形
成した探針部とを備えたＡＦＭセンサの製造方法におい
て、シリコン基板に探針部の鋳型を形成するステップを
備え、該鋳型の形成は２段階のエッチング工程により行
われることを特徴とするものであり、また請求項６記載
の発明は、請求項５記載のＡＦＭセンサの製造方法にお
いて、前記２段階のエッチング工程を、異方性ドライエ
ッチングを行った後に異方性ウエットエッチングを行う
工程とするものであり、また請求項７記載の発明は、請
求項６記載の異方性ウエットエッチングを行う工程にお
いて、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオ
キサイド）エッチング溶液を用いるものである。このよ
うに、シリコン基板に探針部の鋳型を形成するステップ
を２段階のエッチング工程、特に異方性ドライエッチン
グと異方性ウエットエッチングの２段階のエッチングを
用いることにより、安定した探針部形状を得ることがで
きる。更に異方性ウエットエッチングにＴＭＡＨを使用
しオーバーエッチングすることにより、探針部の先端部
に設ける横方向の突起を鋭く形成することが可能とな
る。
カンチレバー部と、該カンチレバー部の自由端近傍に形
成した探針部とを備えたＡＦＭセンサの製造方法におい
て、シリコン基板に探針部の鋳型を形成するステップを
備え、該鋳型の形成は２段階のエッチング工程により行
われることを特徴とするものであり、また請求項６記載
の発明は、請求項５記載のＡＦＭセンサの製造方法にお
いて、前記２段階のエッチング工程を、異方性ドライエ
ッチングを行った後に異方性ウエットエッチングを行う
工程とするものであり、また請求項７記載の発明は、請
求項６記載の異方性ウエットエッチングを行う工程にお
いて、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオ
キサイド）エッチング溶液を用いるものである。このよ
うに、シリコン基板に探針部の鋳型を形成するステップ
を２段階のエッチング工程、特に異方性ドライエッチン
グと異方性ウエットエッチングの２段階のエッチングを
用いることにより、安定した探針部形状を得ることがで
きる。更に異方性ウエットエッチングにＴＭＡＨを使用
しオーバーエッチングすることにより、探針部の先端部
に設ける横方向の突起を鋭く形成することが可能とな
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】次に、実施の形態について説明す
る。図１〜図４は、本発明に係るＡＦＭセンサ及びその
製造方法の第１の実施の形態を説明するための製造工程
を示す図である。本発明の第１の実施の形態のＡＦＭセ
ンサを作製するには、図１に示すように、まず面方位
（１００）のシリコン基板11に酸化シリコン膜12を形成
し、探針部の形成部分の酸化シリコン膜12に開口を設け
る。続けてシリコン基板11に異方性ドライエッチングに
より、レプリカ穴13を形成する。次に図２に示すよう
に、レプリカ穴13を含む基板表面に酸化シリコン膜12を
形成し、次いでレプリカ穴13の底部のみの酸化シリコン
膜12を除去して、異方性ウエットエッチング、例えばＴ
ＭＡＨを使用して凸状の探針先端形成部13ａを形成す
る。
る。図１〜図４は、本発明に係るＡＦＭセンサ及びその
製造方法の第１の実施の形態を説明するための製造工程
を示す図である。本発明の第１の実施の形態のＡＦＭセ
ンサを作製するには、図１に示すように、まず面方位
（１００）のシリコン基板11に酸化シリコン膜12を形成
し、探針部の形成部分の酸化シリコン膜12に開口を設け
る。続けてシリコン基板11に異方性ドライエッチングに
より、レプリカ穴13を形成する。次に図２に示すよう
に、レプリカ穴13を含む基板表面に酸化シリコン膜12を
形成し、次いでレプリカ穴13の底部のみの酸化シリコン
膜12を除去して、異方性ウエットエッチング、例えばＴ
ＭＡＨを使用して凸状の探針先端形成部13ａを形成す
る。
【００１７】次に、図３に示すように、尖鋭化処理とし
て、前記凸状の探針先端形成部13ａの表面を含む基板表
面に酸化シリコン膜12を形成し、その上に窒化シリコン
膜14を堆積して、該窒化シリコン膜14をカンチレバー形
状にパターニングする。その後、窒化シリコン膜14の上
にパイレックスガラス（例えば、コーニング♯7740）な
どからなる支持部15を接合する。この支持部15の接合方
法としては、例えば予め片面に溝を形成したパイレック
スガラスを陽極接合したり、あるいは適当な支持部材を
接着剤などを用いて接合する方法が用いられる。
て、前記凸状の探針先端形成部13ａの表面を含む基板表
面に酸化シリコン膜12を形成し、その上に窒化シリコン
膜14を堆積して、該窒化シリコン膜14をカンチレバー形
状にパターニングする。その後、窒化シリコン膜14の上
にパイレックスガラス（例えば、コーニング♯7740）な
どからなる支持部15を接合する。この支持部15の接合方
法としては、例えば予め片面に溝を形成したパイレック
スガラスを陽極接合したり、あるいは適当な支持部材を
接着剤などを用いて接合する方法が用いられる。
【００１８】最後に、水酸化カリウム水溶液等のアルカ
リ水溶液により、シリコン基板11をエッチング除去し、
更に弗化水素酸水溶液により酸化シリコン膜12を除去す
ることにより、図４に示すように、例えばパイレックス
ガラス製の支持部15と窒化シリコン製のカンチレバー部
16と探針部17より構成されたＡＦＭセンサが得られる。
本実施の形態においては、図５の（Ａ）の拡大断面図及
び図５の（Ｂ）の探針部先端方向からみた正面図に示す
ように、探針部17の先端の形状は、四角錐状となってお
り、探針部先端方向に鋭い突起17ａを１つ、探針部先端
方向と垂直な方向に鋭い突起17ｂを４つ備えている。
リ水溶液により、シリコン基板11をエッチング除去し、
更に弗化水素酸水溶液により酸化シリコン膜12を除去す
ることにより、図４に示すように、例えばパイレックス
ガラス製の支持部15と窒化シリコン製のカンチレバー部
16と探針部17より構成されたＡＦＭセンサが得られる。
本実施の形態においては、図５の（Ａ）の拡大断面図及
び図５の（Ｂ）の探針部先端方向からみた正面図に示す
ように、探針部17の先端の形状は、四角錐状となってお
り、探針部先端方向に鋭い突起17ａを１つ、探針部先端
方向と垂直な方向に鋭い突起17ｂを４つ備えている。
【００１９】このように構成したＡＦＭセンサにおいて
は、探針部17は窒化シリコンで形成されているため磨耗
しにくくなり、磨耗による探針部先端形状の変化が少な
く、探針部先端形状の変化による測定データへの影響が
少なくなる。更に、探針部17には、カンチレバー部16の
平面と垂直な方向、すなわち探針部先端方向にも突起17
ａが設けられているので、試料の側壁ばかりでなく、カ
ンチレバー部16の平面と平行な面の測定、すなわち通常
のＡＦＭ測定も可能となる。そして、ＡＦＭセンサの製
造方法としては、シリコン基板に探針先端形成部を形成
する際、異方性ドライエッチングと異方性ウエットエッ
チングの２段階のエッチングを使用しているので、安定
した探針部形状を得ることができる。特に異方性ウエッ
トエッチングにＴＭＡＨを使用し、オーバーエッチング
することにより、探針先端部に設けた横方向の突起17ｂ
を鋭く形成することができる。更にカンチレバー部を窒
化シリコン製とすることにより軟らかいカンチレバー部
とすることができ、ＤＣモード測定に適したＡＦＭセン
サを実現することができる。また探針部とカンチレバー
部の一体形成が可能となり、プロセスが簡略化され、コ
ストの低減につながる。
は、探針部17は窒化シリコンで形成されているため磨耗
しにくくなり、磨耗による探針部先端形状の変化が少な
く、探針部先端形状の変化による測定データへの影響が
少なくなる。更に、探針部17には、カンチレバー部16の
平面と垂直な方向、すなわち探針部先端方向にも突起17
ａが設けられているので、試料の側壁ばかりでなく、カ
ンチレバー部16の平面と平行な面の測定、すなわち通常
のＡＦＭ測定も可能となる。そして、ＡＦＭセンサの製
造方法としては、シリコン基板に探針先端形成部を形成
する際、異方性ドライエッチングと異方性ウエットエッ
チングの２段階のエッチングを使用しているので、安定
した探針部形状を得ることができる。特に異方性ウエッ
トエッチングにＴＭＡＨを使用し、オーバーエッチング
することにより、探針先端部に設けた横方向の突起17ｂ
を鋭く形成することができる。更にカンチレバー部を窒
化シリコン製とすることにより軟らかいカンチレバー部
とすることができ、ＤＣモード測定に適したＡＦＭセン
サを実現することができる。また探針部とカンチレバー
部の一体形成が可能となり、プロセスが簡略化され、コ
ストの低減につながる。
【００２０】次に、第２の実施の形態について説明す
る。図６の（Ａ），（Ｂ）は、第２の実施の形態におけ
る探針部の断面図及び先端方向からみた探針部の正面図
である。この実施の形態のＡＦＭセンサは、図１〜図４
に示した第１の実施の形態の製造方法に準じて作製さ
れ、全体は図示していないが、第１の実施の形態と同様
にカンチレバー部26と探針部27の全てが窒化シリコンで
構成され、支持部はパイレックスガラスを陽極接合して
形成している。本実施の形態が第１の実施の形態と異な
る点は、図６の（Ａ），（Ｂ）に示すように、探針部27
の先端部の形状を円錐形状とし、探針部先端方向に鋭い
突起27ａを１つと、探針部先端方向と垂直な方向に円環
状の突起27ｂを備えている点である。
る。図６の（Ａ），（Ｂ）は、第２の実施の形態におけ
る探針部の断面図及び先端方向からみた探針部の正面図
である。この実施の形態のＡＦＭセンサは、図１〜図４
に示した第１の実施の形態の製造方法に準じて作製さ
れ、全体は図示していないが、第１の実施の形態と同様
にカンチレバー部26と探針部27の全てが窒化シリコンで
構成され、支持部はパイレックスガラスを陽極接合して
形成している。本実施の形態が第１の実施の形態と異な
る点は、図６の（Ａ），（Ｂ）に示すように、探針部27
の先端部の形状を円錐形状とし、探針部先端方向に鋭い
突起27ａを１つと、探針部先端方向と垂直な方向に円環
状の突起27ｂを備えている点である。
【００２１】このように構成した第２の実施の形態のＡ
ＦＭセンサにおいても、探針部が窒化シリコンで形成さ
れているため磨耗しにくく、磨耗による探針部先端形状
の変化が少なく、探針部先端形状の変化による測定デー
タへの影響が少なくなる。更に、探針部にカンチレバー
部の平面と垂直な方向にも突起を形成しているので、試
料の側壁だけでなくカンチレバー部の平面と平行な面の
測定、すなわち通常のＡＦＭ測定も可能となる。そし
て、探針部の先端部の形状を円錐形状として円環状の突
起を形成したので、カンチレバー部の走査方向による探
針部形状の測定データへの影響をなくすことができる。
ＦＭセンサにおいても、探針部が窒化シリコンで形成さ
れているため磨耗しにくく、磨耗による探針部先端形状
の変化が少なく、探針部先端形状の変化による測定デー
タへの影響が少なくなる。更に、探針部にカンチレバー
部の平面と垂直な方向にも突起を形成しているので、試
料の側壁だけでなくカンチレバー部の平面と平行な面の
測定、すなわち通常のＡＦＭ測定も可能となる。そし
て、探針部の先端部の形状を円錐形状として円環状の突
起を形成したので、カンチレバー部の走査方向による探
針部形状の測定データへの影響をなくすことができる。
【００２２】次に、第３の実施の形態について説明す
る。図７は第３の実施の形態を示す断面図である。この
実施の形態のＡＦＭセンサも、図１〜図４に示した第１
の実施の形態の製造方法に準じて作製されるが、カンチ
レバー部36はシリコンで、探針部37は窒化シリコンで構
成され、支持部35はパイレックスガラスを陽極接合して
形成されている。探針部37の先端部の形状は、四角錐形
状又は円錐形状のいずれでもよい。なお、図７におい
て、32は酸化シリコン膜である。
る。図７は第３の実施の形態を示す断面図である。この
実施の形態のＡＦＭセンサも、図１〜図４に示した第１
の実施の形態の製造方法に準じて作製されるが、カンチ
レバー部36はシリコンで、探針部37は窒化シリコンで構
成され、支持部35はパイレックスガラスを陽極接合して
形成されている。探針部37の先端部の形状は、四角錐形
状又は円錐形状のいずれでもよい。なお、図７におい
て、32は酸化シリコン膜である。
【００２３】このように構成した第３の実施の形態のＡ
ＦＭセンサにおいては、上記第１及び第２の実施の形態
の作用効果に加え、カンチレバー部36をシリコンで構成
しているため、カンチレバー部36の厚さを厚くでき、共
振周波数を高くすることができる。したがって、ＡＣモ
ード用の側壁観察に好適なＡＦＭセンサを提供すること
ができる。
ＦＭセンサにおいては、上記第１及び第２の実施の形態
の作用効果に加え、カンチレバー部36をシリコンで構成
しているため、カンチレバー部36の厚さを厚くでき、共
振周波数を高くすることができる。したがって、ＡＣモ
ード用の側壁観察に好適なＡＦＭセンサを提供すること
ができる。
【００２４】
【発明の効果】以上実施の形態に基づいて説明したよう
に、請求項１記載の発明によれば、探針部を窒化シリコ
ンで構成しているので、磨耗しにくくなり磨耗による探
針部先端形状の変化が少なく、探針部の先端形状の変化
による測定データへの影響を少なくすることができる。
また請求項２記載の発明によれば、探針部のカンチレバ
ー部平面と垂直な方向にも突起が形成されるので、試料
の側壁だけでなくカンチレバー部平面と平行な面の測
定、すなわち通常のＡＦＭ測定も可能となる。また請求
項３記載の発明によれば、カンチレバー部を窒化シリコ
ンで構成しているため、カンチレバー部を軟らかくでき
ＤＣモードに適したＡＦＭセンサを実現することがで
き、また探針部とカンチレバー部の一体形成が可能とな
り、プロセスが簡略化されコストの低減を図ることがで
きる。また請求項４記載の発明によれば、カンチレバー
部をシリコンで構成しているため、カンチレバー部の厚
さを厚くでき、共振周波数を高くすることができるの
で、ＡＣモード用の側壁観察に好適なＡＦＭセンサを実
現することができる。また請求項５〜７記載の発明によ
れば、シリコン基板への探針部の鋳型形成に２段階のエ
ッチング、特に異方性ドライエッチングと異方性ウエッ
トエッチングの２段階のエッチングを用いているので、
安定した形状の探針部を形成することができ、また異方
性ウエットエッチングにＴＭＡＨを用いてオーバーエッ
チングを行うことにより、探針部に横方向の鋭い突起を
容易に形成することができる。
に、請求項１記載の発明によれば、探針部を窒化シリコ
ンで構成しているので、磨耗しにくくなり磨耗による探
針部先端形状の変化が少なく、探針部の先端形状の変化
による測定データへの影響を少なくすることができる。
また請求項２記載の発明によれば、探針部のカンチレバ
ー部平面と垂直な方向にも突起が形成されるので、試料
の側壁だけでなくカンチレバー部平面と平行な面の測
定、すなわち通常のＡＦＭ測定も可能となる。また請求
項３記載の発明によれば、カンチレバー部を窒化シリコ
ンで構成しているため、カンチレバー部を軟らかくでき
ＤＣモードに適したＡＦＭセンサを実現することがで
き、また探針部とカンチレバー部の一体形成が可能とな
り、プロセスが簡略化されコストの低減を図ることがで
きる。また請求項４記載の発明によれば、カンチレバー
部をシリコンで構成しているため、カンチレバー部の厚
さを厚くでき、共振周波数を高くすることができるの
で、ＡＣモード用の側壁観察に好適なＡＦＭセンサを実
現することができる。また請求項５〜７記載の発明によ
れば、シリコン基板への探針部の鋳型形成に２段階のエ
ッチング、特に異方性ドライエッチングと異方性ウエッ
トエッチングの２段階のエッチングを用いているので、
安定した形状の探針部を形成することができ、また異方
性ウエットエッチングにＴＭＡＨを用いてオーバーエッ
チングを行うことにより、探針部に横方向の鋭い突起を
容易に形成することができる。
【図１】本発明に係るＡＦＭセンサ及びその製造方法の
第１の実施の形態を説明するための製造工程を示す図で
ある。
第１の実施の形態を説明するための製造工程を示す図で
ある。
【図２】図１に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。
である。
【図３】図２に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。
である。
【図４】図３に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。
である。
【図５】第１の実施の形態における探針部の断面図及び
探針部の先端方向からみた正面図である。
探針部の先端方向からみた正面図である。
【図６】第２の実施の形態における探針部の断面図及び
探針部の先端方向からみた正面図である。
探針部の先端方向からみた正面図である。
【図７】第３の実施の形態を示す断面図である。
【図８】従来のＡＦＭセンサの探針部の製造方法を示す
製造工程図である。
製造工程図である。
11 シリコン基板 12 酸化シリコン膜 13 レプリカ穴 14 窒化シリコン膜 15 支持部 16 カンチレバー部 17 探針部 27 探針部 35 支持部 36 カンチレバー部 37 探針部
Claims (7)
- 【請求項１】 支持部より伸びたカンチレバー部と、該
カンチレバー部の自由端近傍に形成した探針部とを備え
たＡＦＭセンサにおいて、前記探針部を窒化シリコンで
構成したことを特徴とするＡＦＭセンサ。 - 【請求項２】 前記探針部の先端部が外側に拡がり、且
つ先端面が鋭い突起形状をなしていることを特徴とする
請求項１記載のＡＦＭセンサ。 - 【請求項３】 前記カンチレバー部が窒化シリコンで構
成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のＡ
ＦＭセンサ。 - 【請求項４】 前記カンチレバー部がシリコンで構成さ
れていることを特徴とする請求項１又は２記載のＡＦＭ
センサ。 - 【請求項５】 支持部より伸びたカンチレバー部と、該
カンチレバー部の自由端近傍に形成した探針部とを備え
たＡＦＭセンサの製造方法において、シリコン基板に探
針部の鋳型を形成するステップを備え、該鋳型の形成は
２段階のエッチング工程により行われることを特徴とす
るＡＦＭセンサの製造方法。 - 【請求項６】 前記２段階のエッチング工程は、異方性
ドライエッチングを行った後に異方性ウエットエッチン
グを行う工程であることを特徴とする請求項５記載のＡ
ＦＭセンサの製造方法。 - 【請求項７】 前記異方性ウエットエッチングを行う工
程において、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイ
ドロオキサイド）エッチング液を用いることを特徴とす
る請求項６記載のＡＦＭセンサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4563896A JPH09218209A (ja) | 1996-02-08 | 1996-02-08 | Ａｆｍセンサ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4563896A JPH09218209A (ja) | 1996-02-08 | 1996-02-08 | Ａｆｍセンサ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09218209A true JPH09218209A (ja) | 1997-08-19 |
Family
ID=12724916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4563896A Pending JPH09218209A (ja) | 1996-02-08 | 1996-02-08 | Ａｆｍセンサ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09218209A (ja) |
-
1996
- 1996-02-08 JP JP4563896A patent/JPH09218209A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20041020 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20050222 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20050712 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |