JPH095337A

JPH095337A - カンチレバーチップ及びその作製方法

Info

Publication number: JPH095337A
Application number: JP15617995A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Matsuyama; 克宏松山
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-06-22
Filing date: 1995-06-22
Publication date: 1997-01-10

Abstract

(57)【要約】【目的】ＳＥＭ測定を行うこと無く、簡単且つ短時間に
所定部位の形状寸法を推察することができる再利用可能
なカンチレバーチップを提供する。【構成】カンチレバーチップ２は、先端に探針４を有す
る三角形状のカンチレバー６と、このカンチレバーの基
端を支持する支持部８と、カンチレバーの所定部位の形
状寸法を推察可能な推察手段とを備える。この推察手段
は、一般的な触針式段差計によってカンチレバーの厚さ
を測定することができるように、カンチレバーの基端側
であって且つ支持部上に形成された一対の矩形穴１０に
よって構成されている。一対の矩形穴は、カンチレバー
の基端側に所定距離だけ近接した位置であって且つ支持
部上に、活性層１６及び酸化シリコン膜１４を矩形状に
シリコン基板１２上までエッチングして形成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、試料を原子オーダーの
分解能で観察するために用いられるカンチレバーチップ
及びその作製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、試料を原子オーダーの分解能で観
察するための装置として、走査型プローブ顕微鏡(SPM;S
canning Probe Microscope) が知られている。このよう
なＳＰＭの一例として、ビニッヒ（Binnig）やローラー
（Rohrer）等によって、走査型トンネル顕微鏡（STM;Sc
anning Tunneling Microscope)が発明された。しかし、
このＳＴＭでは、観察できる試料は導電性の試料に限ら
れている。そこで、サーボ技術を始めとするＳＴＭの要
素技術を利用し、絶縁性の試料を原子オーダーの分解能
で観察できる装置として原子間力顕微鏡（AFM;AtomicFo
rce Microscope）が提案された（特開昭６２−１３０３
０２号公報参照）。

【０００３】ＡＦＭ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付けられる。この
ようなＡＦＭは、鋭く尖った突起部（探針）を自由端に
持つプローブを備えている。この探針を試料に近づける
と、探針先端の原子と試料表面の原子との間に働く相互
作用力（原子間力）によりプローブの自由端が変位す
る。この自由端に生じる振動振幅の変化を電気的あるい
は光学的に測定しながら、探針を試料表面に沿ってＸＹ
方向に走査することによって、試料の凹凸情報等を三次
元的にとらえることができる。

【０００４】ＳＰＭ測定用のカンチレバーチップは、ア
ルブレヒト（Albrecht）等が半導体ＩＣプロセスを応用
して作製した二酸化シリコンカンチレバーチップを提案
して以来（Thomas R.Albrecht Calvin F.Quate:Atomic
resolution Imaging of a nonconductor by Atomic for
ce Microscopy J.Appl.Phys,62(1987)2599参照）、マイ
クロメータ（μｍ）の精度で非常に再現性の良いものを
作製できるようになった。しかも、バッチプロセスを用
いることにより大量に作製することができるため、作製
コストを低減させることが可能となった。従って、現
在、半導体ＩＣプロセスを応用して作製するカンチレバ
ーチップが主流となっている。

【０００５】また、例えば、J.Vac.Sci.Technol.A8(4)3
386 1990:T.Albrecht,S.Akamine,T.E.Caver and C.F.Qu
ate に示されているように、二酸化シリコン膜の代わり
に窒化シリコン膜を使用したカンチレバーチップが知ら
れているが、このカンチレバーチップの寸法は、長さ約
５０〜２００μｍ、厚さ約０．５〜１μｍであり、その
形状は、中抜き三角形や長方形である。

【０００６】また、例えば、Appl.Phys.Lett.57(3)316
1990:S.Akamine,R.C.Barrett andC.F.Quate に示されて
いるように、単結晶シリコンで形成した三角錐形状の探
針が知られているが、この探針は、ＫＯＨ水溶液等を用
いた湿式異方性エッチングによって形成される。このよ
うな探針先端は、３本の稜線が一点で交わるように形成
されているため、原理的には構造上安定した鋭く尖った
探針を提供することが可能となる。

【０００７】また、例えば、T.Bayer 等によるU.S.Pate
nt 5051379に示されているように、全体が単結晶シリコ
ンで形成されたカンチレバーチップも知られている。こ
のようなＳＰＭ測定用のカンチレバーチップは、そのバ
ネ定数や共振周波数等の特性値がＳＰＭ測定に大きな影
響を与えるため、その特性値を正確に把握することが望
ましい。このような特性値は、カンチレバーの形状に起
因しており、特に、カンチレバーの厚さは、機械的特性
値を決定するための重要なファクタの１つである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
ＩＣプロセスを応用して作製されたカンチレバーチップ
は、非常に小さく、特に、カンチレバーチップのカンチ
レバーの厚さを評価する方法としては、走査型電子顕微
鏡（ＳＥＭ）で測定する以外に有効な測定法はなかっ
た。しかも、このようなＳＥＭ測定を行う場合には、シ
リコンウェハ内に多数作製されたカンチレバーチップの
１つを測定用として切り出さなければならなかった。そ
して、ＳＥＭ測定が行われる際には、そのカンチレバー
先端の探針へ測定用の電子ビームが照射されると共に、
カンチレバーチップの導電処理のため、カンチレバーや
探針表面にカーボン等のゴミが付着してしまう。このた
め、ＳＥＭ測定用に切り出されたカンチレバーチップ
は、ＳＰＭ測定に使用することができなくなってしま
う。この結果、ＳＥＭ測定毎に再利用不可能なカンチレ
バーチップが発生してしまうといった問題があった。更
に、T.Bayer 等によって提案されたシリコン製カンチレ
バーチップは、シリコンウェハをエッチングして形成さ
れるため、エッチングレートの相違によって、その厚さ
にバラツキが生じる場合がある。このようにバラツキが
生じている場合には、切り出された１枚のカンチレバー
チップにのみＳＥＭ測定を行っても、他のカンチレバー
チップは、測定結果と同様の値をとらないないため、測
定誤差を残したままＳＰＭ測定が行われることになり、
高精度なＳＰＭ測定を行うことができないといった問題
もある。

【０００９】また、カンチレバー先端の探針の形状を評
価する方法としても、上記ＳＥＭ測定法以外に有効な測
定方法はない。ＳＥＭ測定が行われる際には、探針へ電
子ビームが照射されるため、探針表面にカーボン等のゴ
ミが付着してしまう。この場合、探針の尖鋭度が鈍くな
ってしまうため、ＳＥＭ測定が施された探針を備えたカ
ンチレバーチップは、ＳＰＭ測定に使用することができ
なくなってしまう。この結果、ＳＥＭ測定毎に再利用不
可能なカンチレバーチップが発生してしまうといった問
題があった。

【００１０】本発明は、このような課題を解決するため
になされており、その目的は、ＳＥＭ測定を行うこと無
く、簡単且つ短時間に所定部位の形状寸法を推察するこ
とができる再利用可能なカンチレバーチップを提供する
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明のカンチレバーチップは、先端に探針
を有するカンチレバーと、このカンチレバーの基端を支
持する支持部と、前記カンチレバーの所定部位の形状寸
法を推察可能な推察手段とを備えている。

【００１２】また、本発明において、前記推察手段は、
所定の測定手段によって前記カンチレバーの所定部位の
形状寸法が測定されるように、前記カンチレバーの基端
側であって且つ前記支持部上に設けられている。

【００１３】また、本発明は、先端に探針を有するカン
チレバーと、このカンチレバーの基端を支持する支持部
とを備えたカンチレバーチップの作製方法であって、こ
の作製方法には、前記カンチレバー若しくは前記探針を
作製する際に、前記カンチレバーの所定部位の形状寸法
を推察可能な推察手段を同時に作製する工程が包含され
ている。

【００１４】

【作用】カンチレバー若しくは探針を作製する際に同時
に作製された推察手段によってカンチレバーの所定部位
の形状寸法が推察される。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例に係るカンチレ
バーチップについて、図１を参照して説明する。図１
（ａ），（ｂ）に示すように、本実施例のカンチレバー
チップ２は、先端に探針４を有する三角形状のカンチレ
バー６と、このカンチレバー６の基端を支持する支持部
８と、カンチレバー６の所定部位の形状寸法を推察可能
な推察手段とを備えている。

【００１６】本実施例に適用された推察手段は、一般的
な触針式段差計（図示しない）によってカンチレバー６
の厚さを測定することができるように、カンチレバー６
の基端側であって且つ支持部８上に形成された一対の矩
形穴１０によって構成されている。

【００１７】このような構成において、支持部８は、そ
の下部に配置されたシリコン基板１２上に酸化シリコン
膜１４を介して活性層（即ち、シリコン基板）１６を積
層して構成されており、カンチレバー６は、活性層１６
を三角形状に突出させて一体的に形成されている。

【００１８】一対の矩形穴１０は、カンチレバー６の基
端側に所定距離だけ近接した位置であって且つ支持部８
上に、活性層１６及び酸化シリコン膜１４を矩形状にエ
ッチングして形成されている。具体的には、図１（ｂ）
に示すように、これら矩形穴１０は、夫々、活性層１６
及び酸化シリコン膜１４を貫通してシリコン基板１２ま
で到達している。

【００１９】次に、カンチレバー６の厚さを測定する方
法について説明する。カンチレバー６は、活性層１６を
突出させて一体的に形成されているため、その厚さは、
活性層１６の厚さと同一である。また、一対の矩形穴１
０の深さ寸法は、夫々、活性層１６の厚さと酸化シリコ
ン膜１４の厚さを加えた段差値Ｔ（図１（ｂ）参照）と
同一である。

【００２０】この場合、一対の矩形穴１０の段差値Ｔを
触針式段差計（図示しない）によって測定すると、測定
された段差値Ｔは、活性層１６と酸化シリコン膜１４の
厚さの合計になる。酸化シリコン膜１４の厚さは、カン
チレバーチップ２の作製に用いられるＳＯＩ基板の形状
寸法に基づいて、既に確定した値が得られている。この
ため、測定された段差値Ｔから酸化シリコン膜１４の厚
みを差し引くことによって、カンチレバー６の厚みが算
出されることになる。

【００２１】このように本実施例のカンチレバーチップ
２によれば、一対の矩形穴１０の深さ寸法を一般的な触
針式段差計によって測定するだけで、簡単且つ短時間に
カンチレバー６の厚さを測定することができる。更に、
本実施例によれば、カンチレバー６の厚さ測定に際し
て、従来のようなＳＥＭ測定を行う必要がないため、カ
ンチレバー６や探針４表面にカーボン等のゴミが付着す
ることもない。この結果、厚さ測定が施されたカンチレ
バーチップ２を再利用即ちＳＰＭ測定に使用することが
可能となる。しかも、本実施例によれば、従来のように
測定用にカンチレバーチップ２を切り出す必要もないた
め、カンチレバーチップ２に対する形状寸法の測定効率
を向上させることが可能となる。更に、本実施例によれ
ば、シリコンウェハに多数形成されたカンチレバーチッ
プ２が、エッチングレートの相違によって、その厚さに
バラツキが生じている場合でも、個々のカンチレバーチ
ップ２のカンチレバー６の厚さを個別に短時間且つ高精
度に測定することができる。この結果、ＳＰＭ測定に使
用するカンチレバーチップ２自体のバネ定数や共振周波
数等の特性値を個別に且つ高精度に算出することができ
るため、高分解能なＳＰＭ測定を実現することが可能と
なる。

【００２２】次に、このような本実施例のカンチレバー
チップ２の作製方法について、図２を参照して説明す
る。まず、２（ａ）に示すように、スタートウェハとし
て、面方位（１００）のシリコン基板１２の表面に酸化
シリコン膜１４を形成した後、この酸化シリコン膜１４
上に活性層となるべき面方位（１００）のシリコン基板
１６を貼り合わせた貼り合わせＳＯＩ（Silicon On Ins
ulator）基板を用意する（第１の作製プロセス）。

【００２３】次に、図２（ｂ），（ｇ）に示すように、
シリコン基板１２の裏面に支持部８（図１参照）を形成
する際に、エッチングマスクとして機能する酸化シリコ
ン膜又は窒化シリコン膜等のマスク１８を形成すると共
に、活性層（シリコン基板）１６の一部にカンチレバー
６（図１参照）の形状にエッチングを施した後、エッチ
ングされた活性層（シリコン基板）１６の内面上に酸化
シリコン製の壁２０を形成する（第２の作製プロセ
ス）。

【００２４】続いて、図２（ｃ）に示すように、活性層
（シリコン基板）１６に湿式異方性エッチングを施す
と、活性層（シリコン基板）１６が所定の厚さまでエッ
チングされる間に、面方位（１１１）を成す面が壁２０
に隣接して残留する。具体的には、カンチレバー６の先
端部分に対応する壁２０に隣接した箇所に、面方位（１
１１）の面が露出するように活性層（シリコン基板）１
６が残留する。この結果、活性層（シリコン基板）１６
には、カンチレバー６（図１参照）を成す部分６ａが所
定の厚さまでエッチングされると共に、壁２０に隣接し
て探針４（図１参照）を成す部分４ａが残留することに
なる（第３の作製プロセス）。

【００２５】次に、図２（ｄ），（ｈ）に示すように、
活性層（シリコン基板）１６の表面にフォトレジスト膜
（図示しない）を塗布し、紫外線を照射した後、所定の
現像処理を施して、フォトレジスト膜に一対の開口（図
示しない）を形成する。そして、これら開口を介してエ
ッチングを施すことによって、カンチレバー６を成す部
分６ａの基端側に一対の矩形穴１０ａを形成する。な
お、これら矩形穴１０ａは、夫々、活性層（シリコン基
板）１６を貫いて形成されている（第４の作製プロセ
ス）。また、本実施例では、ドライエッチング処理によ
って矩形穴１０ａを形成した。

【００２６】この後、図２（ｅ）に示すように、熱拡散
炉等（図示しない）を用いて、活性層（シリコン基板）
１６の表面に酸化シリコン膜２２を形成する（第５の作
製プロセス）。

【００２７】続いて、図２（ｆ）に示すように、マスク
１８を介してシリコン基板１２の裏面から湿式異方性エ
ッチングを施して支持部８を形成した後、フッ化水素水
溶液等（図示しない）を用いて露出している酸化シリコ
ン膜１４，２２を除去することによって、カンチレバー
６の基端側であって且つ支持部８上に一対の矩形穴１０
を備えたカンチレバーチップ２が形成される（第６の作
製プロセス）。

【００２８】このように本実施例の作製方法によれば、
カンチレバーチップ２の一対の矩形穴１０は、従来のカ
ンチレバーチップの作製プロセス中に、上記第４の作製
プロセス（図２（ｄ）参照）を加えるだけで簡単且つ所
望の位置に形成することができる。また、この第４の作
製プロセスは、半導体ＩＣ製造プロセスにおいて一般的
に行われる手法と同様であり何等特別のプロセスではな
い。従って、カンチレバーチップ２に一対の矩形穴１０
を形成しても、それによるカンチレバー６自体への悪影
響は全くない。

【００２９】なお、本実施例の作製方法では、三角形状
のカンチレバー６を形成したが、第３の作製プロセス
（図２（ｃ）参照）において、矩形状のカンチレバー６
を形成することも可能である。また、第６の作製プロセ
ス（図２（ｆ）参照）において、カンチレバー６の裏面
即ち探針４が設けられている面とは反対側の面上にＳＰ
Ｍ測定用の金属反射膜をコーティングしてもよい。

【００３０】また、本実施例では、触針式段差計を用い
て一対の矩形穴１０の段差値Ｔ（図１（ｂ）参照）を測
定したが、段差値Ｔを測定することができる手段であれ
ば、特に限定されることはなく、例えば、光干渉を利用
した段差計等を用いることも可能である。

【００３１】また、本実施例では、カンチレバー６の長
手方向に直交する方向に一対の矩形穴１０を並列形成し
たが、カンチレバー６の長手方向に沿って一対の矩形穴
１０を形成しても本実施例と同様の作用効果を奏する。

【００３２】また、一対の矩形穴１０の代わりに１個の
矩形穴を形成し、その矩形穴の深さを測定してもよい。
なお、本実施例に適用された探針４の形状は、三角錐形
状であるが、例えば円錐形状等、その探針形状には特に
拘らない。

【００３３】次に、本発明の第２の実施例に係るカンチ
レバーチップについて、図３（ａ）を参照して説明す
る。なお、本実施例の説明に際し、第１の実施例と同一
の構成には、同一符号を付して、その説明を省略する。

【００３４】図３（ａ）に示すように、本実施例のカン
チレバーチップ２は、先端に探針４を有する矩形状のカ
ンチレバー６と、このカンチレバー６の基端を支持する
支持部８と、カンチレバー６の所定部位の形状寸法を推
察可能な推察手段とを備えている。

【００３５】本実施例に適用された推察手段は、一般的
な触針式段差計（図示しない）によってカンチレバー６
の厚さと幅とを同時に測定することができるように、カ
ンチレバー６の基端側であって且つ支持部８上に形成さ
れた一対の矩形穴１０によって構成されている。

【００３６】このようなカンチレバーチップ２は、第１
の実施例の作製方法によって作製されている。そして、
一対の矩形穴１０は、第４の作製プロセス（図２（ｄ）
参照）を介して形成され、矩形状のカンチレバー６は、
第３の作製プロセス（図２（ｃ）参照）を介して形成さ
れる。

【００３７】また、本実施例のカンチレバーチップ２に
適用された一対の矩形穴１０は、その間隔Ｂがカンチレ
バー６の幅Ａと同一寸法を成すように形成されている。
なお、他の構成は、第１の実施例と同一であるため、そ
の説明は省略する。

【００３８】このような構成によれば、一対の矩形穴１
０を横断するように触針式段差計（図示しない）を例え
ば１ライン走査させるだけで、カンチレバー６の厚さが
測定（即ち、第１の実施例と同様の手法で測定）される
と共に、一対の矩形穴１０相互の走査幅Ｂに基づいてカ
ンチレバー６の幅Ａも同時に測定されることになる。

【００３９】従って、本実施例によれば、シリコンウェ
ハに多数形成されたカンチレバーチップ２を切り出すこ
と無く個々のカンチレバー６の厚さと幅Ａを短時間且つ
高精度に測定することが可能となる。しかも、本実施例
の場合も第１の実施例と同様に、カンチレバー６の厚さ
及び幅Ａの測定に際して、従来のようなＳＥＭ測定を行
う必要がないため、カンチレバー６や探針４表面にカー
ボン等のゴミが付着することもない。この結果、厚さ及
び幅Ａの測定が施されたカンチレバーチップ２を再利用
即ちＳＰＭ測定に使用することが可能となる。更に、本
実施例に適用されるカンチレバー６の厚さ測定用の一対
の矩形穴１０は、カンチレバー６を形成するプロセスで
同時に作製することができ、その作製プロセスの変更は
全く必要がない。なお、本実施例における矩形穴１０
は、図３（ａ）に示されるような矩形のカンチレバー作
製時に同時に形成することが好ましい。このため、カン
チレバー６の厚さ及び幅測定用の一対の矩形穴１０を形
成したことによるカンチレバー６自体の劣化等は全く生
じない。なお、他の効果並びに変形例の構成等について
は、第１の実施例と同様であるため、その説明は省略す
る。

【００４０】次に、本発明の第３の実施例に係るカンチ
レバーチップについて、図３（ｂ）を参照して説明す
る。なお、本実施例の説明に際し、第１の実施例と同一
の構成には、同一符号を付して、その説明を省略する。

【００４１】図３（ｂ）に示すように、本実施例のカン
チレバーチップ２は、先端に探針４を有する三角形状の
カンチレバー６と、このカンチレバー６の基端を支持す
る支持部８と、カンチレバー６の所定部位の形状寸法を
推察可能な推察手段とを備えている。

【００４２】本実施例に適用された推察手段は、従来か
ら適用されているＳＥＭ測定法によってカンチレバー６
の先端に設けられた探針４の形状寸法を測定することが
できるように、カンチレバー６の基端両側領域に対応し
た支持部８の縁側面上に形成された一対の探針形状評価
部２４によって構成されている。

【００４３】このようなカンチレバーチップ２は、第１
の実施例の作製方法によって作製されており、一対の探
針形状評価部２４は、第２〜第３の作製プロセス（図２
（ｂ）〜（ｃ）参照）中に探針４と同時に形成される。

【００４４】従って、本実施例のカンチレバーチップ２
に適用された一対の探針形状評価部２４は、その断面形
状が探針４と同一形状を成すように形成されている。な
お、他の構成は、第１の実施例と同一であるため、その
説明は省略する。

【００４５】このような構成によれば、一対の探針形状
評価部２４に対してＳＥＭ測定を施すことによって、シ
リコンウェハに多数形成されたカンチレバーチップ２の
夫々の探針４の高さや形状等の寸法を高精度に測定する
ことができる。しかも、本実施例に適用された一対の探
針形状評価部２４は、探針４から離れた位置に形成され
ており、ＳＥＭ測定時において探針４に測定用電子ビー
ムが照射されることがないため、ＳＰＭ測定に用いられ
る探針４の表面にカーボン等のゴミが付着することはな
い。このため、探針４の高さや形状等の寸法測定が行わ
れたカンチレバーチップ２をＳＰＭ測定に再利用するこ
とができる。この結果、種々のＳＰＭ測定の中から例え
ば摩擦力顕微鏡（ＬＦＭ）やノンコンタクトモードＡＦ
Ｍ測定等、使用するカンチレバー６の探針４の高さに応
じた測定法を選択することができる。更に、本実施例に
適用される探針４の高さや形状等の寸法測定用の一対の
探針形状評価部２４は、探針４を形成するプロセスで同
時に作製することができ、その作製プロセスの変更は全
く必要がない。このため、一対の探針形状評価部２４を
形成したことによるカンチレバー６自体の劣化等は全く
生じない。なお、他の効果並びに変形例の構成等につい
ては、第１の実施例と同様であるため、その説明は省略
する。

【００４６】次に、本発明の第４の実施例に係るカンチ
レバーチップについて、図３（ｃ）を参照して説明す
る。なお、本実施例の説明に際し、第１の実施例と同一
の構成には、同一符号を付して、その説明を省略する。

【００４７】図３（ｃ）に示すように、本実施例のカン
チレバーチップ２は、先端に探針４を有する矩形状のカ
ンチレバー６と、このカンチレバー６の基端を支持する
支持部８と、カンチレバー６の所定部位の形状寸法を推
察可能な推察手段とを備えている。

【００４８】本実施例に適用された推察手段は、一般的
な触針式段差計（図示しない）よってカンチレバー６の
先端に設けられた探針４の形状寸法を測定することがで
きるように、カンチレバー６の基端側であって且つ支持
部８上にカンチレバー６の長手方向に沿って並列形成さ
れた一対の探針形状評価部２４ａによって構成されてい
る。

【００４９】このようなカンチレバーチップ２は、第１
の実施例の作製方法によって作製されており、一対の探
針形状評価部２４ａは、第２〜３の作製プロセス（図２
（ｂ）〜（ｃ）参照）中に探針４と同時に形成される。

【００５０】従って、本実施例のカンチレバーチップ２
に適用された一対の探針形状評価部２４ａは、その断面
形状が探針４と同一形状を成すように形成されている。
なお、他の構成は、第１の実施例と同一であるため、そ
の説明は省略する。

【００５１】このような構成によれば、一対の探針形状
評価部２４ａを横断するように触針式段差計（図示しな
い）を例えば１ライン走査させるだけで、シリコンウェ
ハに多数形成されたカンチレバーチップ２の夫々の探針
４の高さや形状等の寸法を高精度且つ短時間に測定する
ことができる。しかも、本実施例では、ＳＥＭ測定用電
子ビームを照射させる必要がないため、ＳＰＭ測定に用
いられる探針４の表面にカーボン等のゴミが付着するこ
ともない。このため、探針４の高さや形状等の寸法測定
が行われたカンチレバーチップ２をＳＰＭ測定に再利用
することができると共に、シリコンウェハに多数形成さ
れたカンチレバーチップ２を切り出すこと無く夫々の探
針４の寸法を高精度に測定することが可能となる。この
結果、種々のＳＰＭ測定の中から例えば摩擦力顕微鏡
（ＬＦＭ）やノンコンタクトモードＡＦＭ測定等、使用
するカンチレバー６の探針４の高さに応じた測定法を選
択することができる。更に、本実施例に適用される探針
４の高さや形状等の寸法測定用の一対の探針形状評価部
２４ａは、探針４を形成するプロセスで同時に作製する
ことができ、その作製プロセスの変更は全く必要がな
い。このため、一対の探針形状評価部２４ａを形成した
ことによるカンチレバー６自体の劣化等は全く生じな
い。なお、他の効果並びに変形例の構成等については、
第１の実施例と同様であるため、その説明は省略する。

【００５２】次に、本発明の第５の実施例に係るカンチ
レバーチップについて、図４を参照して説明する。な
お、本実施例の説明に際し、第１の実施例と同一の構成
には、同一符号を付して、その説明を省略する。

【００５３】図４（ａ）に示すように、本実施例のカン
チレバーチップ２は、先端に探針４を有する三角形状の
カンチレバー６と、このカンチレバー６の基端を支持す
る支持部８と、カンチレバー６の所定部位の形状寸法を
推察可能な推察手段とを備えている。

【００５４】本実施例に適用された推察手段は、一般的
な触針式段差計（図示しない）よってカンチレバー６の
厚さと共にカンチレバー６先端に設けられた探針４の形
状寸法を同時に測定することができるように、カンチレ
バー６の基端側であって且つ支持部８上にカンチレバー
６の長手方向に沿って並列形成された一対の探針形状評
価部２４ｂによって構成されている。

【００５５】このようなカンチレバーチップ２は、第１
の実施例の作製方法によって作製されており、一対の探
針形状評価部２４ｂは、第２〜３の作製プロセス（図２
（ｂ）〜（ｃ）参照）中に探針４と同時に形成される。

【００５６】また、本実施例のカンチレバーチップ２に
適用された一対の探針形状評価部２４ｂは、その断面形
状が探針４と同一形状を成すように形成されている。な
お、他の構成は、第１の実施例と同一であるため、その
説明は省略する。

【００５７】まず、本実施例のカンチレバーチップ２の
作製方法について、図４（ｂ）及び図２を参照して説明
する。本実施例の作製方法は、第１の実施例と同様であ
るが、その第２の作製プロセス（図２（ｂ），（ｇ）参
照）において、活性層（シリコン基板）１６の一部にカ
ンチレバー６（図４（ａ）参照）の形状にエッチングを
施した後、エッチングされた活性層（シリコン基板）１
６の側面上に酸化シリコン製の壁２０を形成する。続い
て、この壁２０で囲まれた活性層（シリコン基板）１６
に湿式異方性エッチングを施すと、活性層（シリコン基
板）１６が所定の厚さまでエッチングされる間に、面方
位（１１１）を成す面が壁２０に隣接して残留する。具
体的には、カンチレバー６の先端部分に対応する壁２０
に隣接した箇所に、面方位（１１１）の面が露出するよ
うに活性層（シリコン基板）１６が残留すると共に、カ
ンチレバー６の長手方向に沿った部分に対応する壁２０
に隣接した箇所に、面方位（１１１）の面が露出するよ
うに活性層（シリコン基板）１６が残留する。この結
果、活性層（シリコン基板）１６には、カンチレバー６
を成す部分が所定の厚さまでエッチングされると共に、
壁２０に隣接して探針４及び一対の探針形状評価部２４
ｂを成す部分が残留することになる。なお、他の作製方
法は、第１の実施例と同様であるため、その説明は省略
する。

【００５８】このように形成された一対の探針形状評価
部２４ｂは、カンチレバー６の長手方向に沿って互いに
並列しており、その断面形状は探針４と同一である。ま
た、カンチレバー６は、活性層１６を突出させて一体的
に形成されているため、その厚さは、活性層１６の厚さ
と同一である。また、酸化シリコン膜１４の厚さは、カ
ンチレバーチップ２の作製に用いられるＳＯＩ基板の形
状寸法に基づいて、既に確定した値が得られている。

【００５９】このような構成によれば、一対の探針形状
評価部２４ｂを横断するように触針式段差計（図示しな
い）を走査させるだけで、シリコンウェハに多数形成さ
れたカンチレバーチップ２の夫々の探針４の高さや形状
等の寸法と共にカンチレバー６の厚さを高精度且つ短時
間に測定することができる。

【００６０】この場合、この触針式段差計によって測定
された段差値Ｔ（図１（ｂ）参照）は、活性層１６と酸
化シリコン膜１４の厚さの合計になる。酸化シリコン膜
１４の厚さは、カンチレバーチップ２の作製に用いられ
るＳＯＩ基板の形状寸法に基づいて、既に確定した値が
得られている。このため、測定された段差値Ｔから酸化
シリコン膜１４の厚みを差し引くことによって、カンチ
レバー６の厚みが算出されることになる。

【００６１】また、本実施例によれば、ＳＥＭ測定用電
子ビームを照射させる必要がないため、ＳＰＭ測定に用
いられる探針４の表面やカンチレバー６にカーボン等の
ゴミが付着することもない。このため、所定部位の形状
寸法測定が行われたカンチレバーチップ２をＳＰＭ測定
に再利用することができると共に、シリコンウェハに多
数形成されたカンチレバーチップ２を切り出すこと無く
夫々のカンチレバー６の厚さ及び探針４の高さや形状等
の寸法を高精度に測定することが可能となる。この結
果、種々のＳＰＭ測定の中から例えば摩擦力顕微鏡（Ｌ
ＦＭ）やノンコンタクトモードＡＦＭ測定等、使用する
カンチレバー６の探針４の高さに応じた測定法を選択す
ることができる。更に、本実施例に適用される探針４の
高さや形状等の寸法やカンチレバー６の厚さ測定用の一
対の探針形状評価部２４ｂは、探針４を形成するプロセ
スで同時に作製することができ、その作製プロセスの変
更は全く必要がない。このため、一対の探針形状評価部
２４ｂを形成したことによるカンチレバー６自体の劣化
等は全く生じない。なお、他の効果並びに変形例の構成
等については、第１の実施例と同様であるため、その説
明は省略する。

【００６２】なお、上述した第５の実施例には、同様の
効果を有する種々の変形例が考えられるが、以下には、
その一例として特に簡単な方法で作製することができる
カンチレバーチップ２について、図５を参照して説明す
る。

【００６３】図５に示すように、本変形例のカンチレバ
ーチップ２には、図４（ａ）の三角形状のカンチレバー
６の代わりに、矩形のカンチレバー６が設けられてい
る。なお、本変形例の説明に際し、図４（ａ）のカンチ
レバーチップ２と同一の構成には、同一符号を付して、
その説明を省略する。

【００６４】本変形例に適用されたような形状にカンチ
レバー６を形成することによって、図４（ａ）に示され
たカンチレバーチップ２と同様の効果を得ることができ
る。この矩形のカンチレバー６は、図４（ａ）の三角形
状のカンチレバー６から、図５に示される点線部分をド
ライエッチングで除去することによって作製することが
できる。また、このエッチング処理を行う場合、除去す
るべき部分を残し、カンチレバー６にマスキングを施す
ことは、既に述べた通りである。

【００６５】上述した実施例の効果をまとめると、本発
明によれば、推察手段を所定の測定手段によって測定す
るだけで、簡単且つ短時間にカンチレバーの所定部位の
形状寸法を測定することができる。更に、本発明によれ
ば、カンチレバーの所定部位の測定に際して、従来のよ
うなＳＥＭ測定を行う必要がないため、カンチレバーや
探針表面にカーボン等のゴミが付着することもない。こ
の結果、測定済みカンチレバーチップを再利用すること
が可能となる。しかも、本発明によれば、従来のように
測定用にカンチレバーチップを切り出す必要もないた
め、カンチレバーの所定部位に対する形状寸法の測定効
率を向上させることが可能となる。更に、本発明によれ
ば、シリコンウェハに多数形成されたカンチレバーチッ
プが、エッチングレートの相違によって、その厚さにバ
ラツキが生じている場合でも、個々のカンチレバーチッ
プのカンチレバーの所定部位の形状寸法を個別に短時間
且つ高精度に測定することができる。この結果、ＳＰＭ
測定に使用するカンチレバーチップ自体のバネ定数や共
振周波数等の特性値を個別に且つ高精度に算出すること
ができるため、高分解能なＳＰＭ測定を実現することが
可能となる。

【００６６】

【発明の効果】本発明によれば、ＳＥＭ測定を行うこと
無く、簡単且つ短時間に所定部位の形状寸法を推察する
ことができる再利用可能なカンチレバーチップを提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施例に係るカンチ
レバーチップの構成を示す斜視図、（ｂ）は、その断面
図。

【図２】（ａ）〜（ｈ）は、夫々、本発明の第１の実施
例に係るカンチレバーチップの作製プロセスを示す図。

【図３】（ａ）は、本発明の第２の実施例に係るカンチ
レバーチップの構成を示す斜視図、（ｂ）は、本発明の
第３の実施例に係るカンチレバーチップの構成を示す斜
視図、（ｃ）は、本発明の第４の実施例に係るカンチレ
バーチップの構成を示す斜視図。

【図４】（ａ）は、本発明の第５の実施例に係るカンチ
レバーチップの構成を示す斜視図、（ｂ）は、本発明の
第５の実施例に係るカンチレバーチップの作製プロセス
を示す図。

【図５】本発明の第５の実施例の変形例に係るカンチレ
バーチップの構成及び作製プロセスの一部を示す斜視
図。

【符号の説明】

２…カンチレバーチップ、４…探針、６…カンチレバ
ー、８…支持部、１０…矩形穴、１２…シリコン基板、
１４…酸化シリコン膜、１６…活性層。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先端に探針を有するカンチレバーと、このカンチレバーの基端を支持する支持部と、前記カンチレバーの所定部位の形状寸法を推察可能な推
察手段とを備えていることを特徴とするカンチレバーチ
ップ。
【請求項２】前記推察手段は、所定の測定手段によっ
て前記カンチレバーの所定部位の形状寸法が測定される
ように、前記カンチレバーの基端側であって且つ前記支
持部上に設けられていることを特徴とする請求項１に記
載のカンチレバーチップ。
【請求項３】先端に探針を有するカンチレバーと、こ
のカンチレバーの基端を支持する支持部とを備えたカン
チレバーチップの作製方法であって、この作製方法には、前記カンチレバー若しくは前記探針
を作製する際に、前記カンチレバーの所定部位の形状寸
法を推察可能な推察手段を同時に作製する工程が包含さ
れていることを特徴とする作製方法。