JPH10104243A - 走査型プローブ顕微鏡用カンチレバー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高い横方向分解能のＡＦＭ測定とＳＮＯＭ測定
と、高精度のエバネッセント波検出とを実現する走査型
プローブ顕微鏡用カンチレバーを提供する。 【解決手段】カンチレバー１００は、支持部１０６と、
支持部１０６から延出した三角形状のレバー部１０４
と、レバー部１０４の先端に形成された探針部１０２を
有している。探針１０２は、三角錐の側面が内側に湾曲
した疑似三角錐形状を有しており、側面の傾斜は先端に
近いほど大きい。探針部１０２は、その先端近傍のみが
アルミニウム製の反射膜１０８によって被覆されてい
る。反射膜１０８は、例えば、探針先端から１００ｎｍ
の範囲を覆っている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走査型プローブ顕
微鏡用のカンチレバーに関する。

【０００２】

【従来の技術】走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ：Scanni
ng Probe Microscope ）はプローブ（探針）を用いて試
料表面の微細形状を原子レベルの分解能で観察する装置
の総称であり、その代表的な走査型トンネル顕微鏡（Ｓ
ＴＭ：Scanning Tunneling Microscope ）や原子間力顕
微鏡（ＡＦＭ：Atomic Force Microscope ）は既に広く
知られている。

【０００３】走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）は、導電
性の試料の表面の凹凸を三次元的な像として観察できる
装置であり、鋭く尖った導電性の探針を有しており、導
電性探針と導電性試料の間にバイアス電圧を印加し、探
針と試料に極めて近づけた際に探針と試料の間に流れる
トンネル電流を検出し、このトンネル電流を一定に保つ
ように探針と試料の間隔を制御しながら探針を試料表面
に対して平行に走査する。卜ンネル電流は、探針と試料
の間隔に依存して指数関数的に変化するため、探針と試
料の間隔の微小な変化に対して大きく変化する。従っ
て、トンネル電流の変化に基づいて制御される探針の高
さ情報は非常に高い精度を有し、試料表面の像は試料表
面に対する探針の高さ情報と位置情報とから形成され、
これは原子レベルの分解能を有する。

【０００４】原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）は、走査型トン
ネル顕微鏡（ＳＴＭ）では測定できない絶縁性試料の表
面の凹凸を三次元的な像として観察できる装置であり、
鋭く尖った探針を自由端に設けた柔軟なカンチレバーを
有しており、探針と試料を極めて近づけた際に探針先端
と試料表面の間に働く相互作用力（原子間力や静電気力
など）により生じるカンチレバーの自由端の変位を測定
し、この変位を一定に保つように探針と試料の間隔を制
御しながら探針を試料表面に対して平行に走査する。原
子間力は、探針と試料の間隔の微小な変化に対しても大
きく変化する。従って、原子間力の変化に基づいて制御
される探針の高さ情報は非常に高い精度を有し、試料表
面の像は試料表面に対する探針の高さ情報と位置情報と
から形成され、これは原子レベルの分解能を有する。

【０００５】また、１９８０年代後半以降、近視野顕微
鏡（ＳＮＯＭ：Scanning NearfieldOptical Microscope
）と呼ばれる光学顕微鏡が提案されている。これは、
走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）の一つとして位置づけ
られ、エバネッセント波と呼ばれる自由空間を伝搬しな
い局在電磁場を利用して光の回折限界を超える分解能を
実現している。近視野顕微鏡（ＳＮＯＭ）は、エバネッ
セント波の検出の仕方によっていくつかの方式に分類さ
れ、それらはそれぞれコレクション方式、散乱方式、エ
ミッション方式と呼ばれている。

【０００６】コレクション方式のＳＮＯＭは、試料に光
を下側から照射して試料の表面近傍にエバネッセント波
を発生させ、先端に光学開口を有するプローブをエバネ
ッセント波の局在領域に挿入してエバネッセント波を伝
搬光に変換し、光学開口を通ってプローブ内に進入した
伝搬光を光検出器で検出し、検出される伝搬光の強度を
一定に保つようにプローブと試料の間隔を制御しながら
プローブを試料表面に平行に走査し、試料表面に対する
プローブの高さ情報と位置情報とに基づいてＳＮＯＭ像
を形成する。

【０００７】エミッション方式のＳＮＯＭは、先端に微
小な光学開口を持つプローブ内に光を導入して先端の光
学開口の近傍にエバネッセント波を発生させ、プローブ
を試料表面に極めて接近させてエバネッセント波を試料
に接触させて伝搬光に変換し、試料を透過した伝搬光を
光検出器で検出し、検出される伝搬光の強度を一定に保
つようにプローブと試料の間隔を制御しながらプローブ
を試料表面に平行に走査し、試料表面に対するプローブ
の高さ情報と位置情報とに基づいてＳＮＯＭ像を形成す
る。エミッション方式のＳＮＯＭの一例は特開平４−２
９１３１０号（AT&T, R. E. Betzig）に開示されてい
る。

【０００８】散乱方式のＳＮＯＭは、試料に光を下側か
ら照射して試料の表面近傍にエバネッセント波を発生さ
せ、金属製のプローブをエバネッセント波の局在領域に
挿入してエバネッセント波を散乱して伝搬光（散乱光）
に変換し、散乱光を光検出器で検出し、検出される伝搬
光の強度を一定に保つようにプローブと試料の間隔を制
御しながらプローブを試料表面に平行に走査し、試料表
面に対するプローブの高さ情報と位置情報とに基づいて
ＳＮＯＭ像を形成する。散乱方式のＳＮＯＭの一例は特
開平６−１３７８４７号に開示されている。

【０００９】散乱方式のＳＮＯＭは、コレクション方式
やエミッション方式のＳＮＯＭと異なり、探針は先端に
光学開口を備えている必要がないという利点を有してい
る。最近では、ＡＦＭ用のカンチレバーを用いてＳＮＯ
Ｍ測定とＡＦＭ測定を同時に行なう近視野顕微鏡（ＳＮ
ＯＭ）がファンフルスト（N. F. van Hulst ）らにより
提案されている。このＳＮＯＭの一例は「窒化シリコン
製カンチレバーを用いた近視野顕微鏡」（N. F. van Hu
lst, M. H. P. Moers, O. F. J. Noordman,R. G. Tack,
F. B. Segerink and B. Bolger, "Near-field optical
microscopeusing a silicon-nilride probe", Appl. P
hys. Lett. 62, 461-463, (1993)）に開示されている。

【００１０】このＳＮＯＭには「原子間力顕微鏡用のカ
ンチレバー形状のミクロ成形加工」（Thomas R. Albrec
ht, "Microfabrication of cantilever styli for the
atomic force microscope", J. Vac. Sci. Technol A8
(4) 3386 1990 ）に記載されている窒化シリコン膜製の
カンチレバーが使用されている。このカンチレバーを用
いたファンフルスト（N. F. van Hulst ）らのＳＮＯＭ
では、試料に光を下側から照射して試料の表面近傍にエ
バネッセント波を発生させ、探針をエバネッセント波の
局在領域に挿入してエバネッセント波を伝搬光に変換
し、探針先端から入射した伝搬光を探針の上方に配置し
たフォトディテクター等の光検出器で検出している。従
って、このＳＮＯＭは、ＡＦＭとコレクション方式のＳ
ＮＯＭとを組み合わせた走査型プローブ顕微鏡（ＳＰ
Ｍ）と言える。

【００１１】これとは別に、ＡＦＭと散乱方式のＳＮＯ
Ｍとを組み合わせた走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）も
提案されている。このＳＰＭも、上のＳＰＭと同様に、
ＡＦＭ用のカンチレバーを用いてＳＮＯＭ測定とＡＦＭ
測定を同時に行なう。このＳＮＯＭの一例は特公平２−
３００７０９号に開示されている。

【００１２】カンチレバーを用いた散乱方式のＳＮＯＭ
においては、ＡＦＭ測定とＳＮＯＭ測定の横方向の高い
分解能を得るため、探針は極先端のみが光を散乱させる
形状が望ましく、理想的にはレイリー散乱を実現するも
のが望ましい。また、カンチレバーは、探針先端で散乱
された光が光検出器に多く入射するように、散乱光を遮
ることの少ない形状であることが望ましい。

【００１３】このような理由から、このＳＮＯＭでは、
レバー部の先端に三角錐形状の探針を備えるシリコン製
のカンチレバー（いわゆるテトラヘドラルタイプカンチ
レバー）が使用されている。このカンチレバーは、半導
体プロセスを利用して製造され、三角錐形状の探針はセ
ルフアライメント作用によりレバー部の先端に形成さ
れ、この探針は熱酸化処理により尖鋭化されており、非
常に高いアスペクト比を有している。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】散乱方式のＳＮＯＭに
おいては、より尖鋭な探針の使用は、より高い横方向の
分解能を実現するが、その反面、探針が光を散乱し得る
領域を減少させる。これは、検出される散乱光の強度を
低下させ、光検出器のＳ／Ｎの低下を招く。

【００１５】従って、散乱方式のＳＮＯＭにおいては、
先端の曲率半径が小さく、高いアスペクト比を有し、し
かも光の吸収が少なく、光の散乱効率の高い探針が望ま
れている。さらに付け加えれば、先端のみが光を散乱す
る探針が望まれている。

【００１６】また、カンチレバーを使用する散乱方式の
ＳＮＯＭにおいては、カンチレバーは散乱光を遮ること
の少ない形状であることが望まれている。前述のシリコ
ン製のテトラヘドラルタイプのカンチレバーは、レバー
部と探針の形状の面では申し分ないが、光の吸収率や散
乱効率、更には光を散乱する部位の特定に関しては、改
良の余地がある。

【００１７】本発明の目的は、ＡＦＭと散乱方式のＳＮ
ＯＭを組み合わせた走査型プローブ顕微鏡用のカンチレ
バーであって、高い横方向分解能でのＡＦＭ測定とＳＮ
ＯＭ測定と、高感度のエバネッセント波検出とを実現す
る走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーを提供すること
である。

【００１８】別の言い方をすれば、レバー部とその先端
に設けられた探針とを有するカンチレバーであって、探
針は高いアスペクト比を有し、その先端は曲率半径が小
さく、光の吸収が少なく、光の散乱効率が高く、レバー
部は探針の先端で散乱された光を遮ることが少ない形状
をしている、カンチレバーを提供することである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の走査型プローブ
顕微鏡用カンチレバーは、支持部と、支持部から延出し
たレバー部と、レバー部の先端に形成された三角錐形状
の探針と、探針の先端を被覆する電磁場反射膜とを備え
ている。

【００２０】走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーは、
好適には、電磁場反射膜が球形である。本発明の走査型
プローブ顕微鏡用カンチレバーでは、探針先端部に反射
膜が形成されている。このため探針先端部での光の散乱
効率が高くなる。従って、エバネッセント波は探針先端
によって効率良く散乱光に変換される。その結果、高精
度の散乱方式のＳＮＯＭ測定が可能となる。

【００２１】本発明の走査型プローブ顕微鏡用カンチレ
バーでは、先端が鋭い三角錐形状の探針に反射膜を形成
している。このため、反射膜形成による曲率半径の増大
も最小限に抑えられており、探針先端のアスペクト比は
高い値に保たれている。従って、高分解能のＡＦＭ測定
とＳＮＯＭ測定が可能となる。

【００２２】本発明の走査型プローブ顕微鏡用カンチレ
バーでは、探針の三つの側面のうちの一つの側面の底辺
からレバー部が延出しており、他の二つの側面の底辺側
にはレバー部は存在していない。このため、レバー部に
よって遮られる散乱光は、探針を基準にして支持部側に
放射される分だけである。従って、散乱光は探針周辺に
配置した光検出器によって効率良く検出され得る。この
結果、高精度の散乱方式のＳＮＯＭ測定が可能となる。

【００２３】本発明の走査型プローブ顕微鏡用カンチレ
バーでは、探針の極先端に球形の微小な反射膜を設けて
いる。このため、エバネッセント波は、レイリー散乱を
起こす領域のエバネッセント波だけが探針の極先端の反
射膜によって散乱光に変換され、あたかも探針の極先端
のみに散乱源があるような散乱光が発生する。従って、
測定試料表面の極近傍に存在するエバネッセント波の散
乱光のみの検出が可能となり、その結果、高分解能のＳ
ＮＯＭ測定が可能となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例について詳細に説明する。まず、第一実施形態の走
査型プローブ顕微鏡用カンチレバーについて説明する。
図１の（ａ）は、第一実施形態の走査型プローブ顕微鏡
用のカンチレバーの全体を示す斜視図であり、図１の
（ｂ）は、このカンチレバーの探針部の拡大断面図であ
る。

【００２５】カンチレバー１００は、図１の（ａ）に示
されるように、支持部１０６と、支持部１０６から延出
した三角形状のレバー部１０４と、レバー部１０４の先
端に形成された探針部１０２を有している。探針１０２
は、三角錐の側面が内側に湾曲した疑似三角錐形状を有
しており、側面の傾斜は先端に近いほど大きい。

【００２６】探針部１０２は、図１の（ｂ）に示される
ように、その先端近傍のみがアルミニウム製の反射膜１
０８によって被覆されている。反射膜１０８は、例え
ば、探針先端から１００ｎｍの範囲を覆っている。

【００２７】図２は、図１に示したカンチレバーの製造
方法を概略的に示す図である。カンチレバー１００は次
の様にして作製される。まず、図２の（ａ）に示すよう
に、中間酸化膜２０４を間に挟んで第一のシリコン基板
２０２と第二のシリコン基板２０６が貼り合わされたＳ
ＯＩ（SiliconOn Insulalor）基板２０８を用意する。
ＳＯＩ基板２０８は、面方位（１００）の単結晶シリコ
ンからなる第一のシリコン基板２０２の上面に中間酸化
シリコン膜２０４を形成し、その上に面方位（１００）
の単結晶シリコンからなる第二のシリコン基板２０６を
貼り合わせて作製される。例えば、第一のシリコン基板
２０２の厚さは５００μｍ、中間酸化シリコン膜２０４
の厚さは１μｍ、第二のシリコン基板２０６の厚さは２
０μｍである。

【００２８】次に、図２の（ｂ）に示すように、フォト
リソグラフィ処理とエッチング処理により、第二のシリ
コン基板２０６の上面に段差２３０を形成する。段差２
３０は、探針１０２の先端に反射膜１０８を蒸着により
形成する後述の工程におけるマスクの高さ調整のための
ものである。

【００２９】続いて、図２の（ｃ）に示すように、第一
のシリコン基板２０２の下面に、後述する支持部を形成
するエッチングの際にマスクとなるエッチングマスク２
１０を形成する。このエッチングマスク２１０は、第一
のシリコン基板２０２の下面全体に酸化シリコン膜や窒
化シリコン膜等の絶縁膜を形成し、これを所定の形状に
パターニングして形成される。

【００３０】また、フォトリソグラフィ処理とドライエ
ッチング処理により、ＳＯＩ基板２０８の中間酸化シリ
コン膜２０４が露出するまで、第二のシリコン基板２０
６を選択的に除去して、図４の（ａ）に示す開口を形成
する。この開口は、後にレバー部１０４となる三角形状
のレバーベース部２１１と、図２の（ｂ）で形成した段
差２３０を挟んでレバーベース部２１１の反対側に位置
する、後に反射膜形成時のマスクとなるマスクベース部
２１３の輪郭を定める。レバーベース部２１１の向き
は、その頂角の二等分線が＜１１０＞方向に一致するよ
うに選ばれる。続いて、第二のシリコン基板２０６に開
けた開口の側壁面に酸化シリコン製の壁２１２を形成す
る。この酸化シリコン壁２１２は、後述する探針ベース
部とマスクを形成するためのものである。

【００３１】その後、図２の（ｄ）と図４の（ｂ）に示
すように、第二のシリコン基板２０６を湿式異方性エッ
チング処理して、後に探針部１０２となる三角錐形状の
探針べース部２１４と三角形状のプレレバー部２１６と
を形成すると共に、反射膜形成のための蒸着時にマスク
として作用する三角柱形状の突起部２５０とこれを支持
する矩形状の突起部支持レバー部２５２を形成する。

【００３２】この湿式異方性エッチングは、例えば、所
定の濃度の水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）、テトラメ
チルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）、エ
チレンジアミン・ピロカテコール・アンド・ウォーター
（ＥＤＰあるいはＥＰＷ）を用いて行なう。

【００３３】単結晶シリコンの湿式異方性エッチング処
理では、シリコン基板の（１００）面に比べて（１１
１）面の方がエッチングされ難いため、第二のシリコン
基板２０６は酸化シリコン壁２１２に挟まれた部分が
（１１１）面を露出するようにエッチングされる。この
結果、レバーベース部２１１の頂角周辺では、鋭角に交
差する酸化シリコン壁の二面と（１１１）面とで囲まれ
る三角錐形状に残り、探針ベース部２１４が形成され
る。この探針ベース部２１４は、後に熱酸化により尖鋭
化処理されて探針部１０２となる。また、マスクベース
部２１３の端部周辺では、これを囲む酸化シリコン壁２
１２の三面と（１１１）面とで囲まれる三角柱形状に残
り、反射膜形成時にマスクとして作用する突起部２５０
となる。

【００３４】次に、図２の（ｅ）に示すように、残って
いるシリコンの表面に酸化シリコン膜を形成する。この
酸化シリコン膜２１８は、熱拡散炉などで９００乃至１
０００℃、好ましくは９５０℃の温度でシリコン表面を
酸化して形成する。この熱酸化による酸化シリコン膜２
１８の形成は、三角形状のプレレバー部２１６を、設計
値通りの厚さのレバー部１０４に変えるとともに、三角
錐形状の探針ベース部２１４を、側面が内側に湾曲した
疑似三角錐形状の尖鋭化された探針部１０２に変える。

【００３５】次に、図２の（ｆ）に示すように、エッチ
ングマスク２１０をマスクにして第一のシリコン基板２
０２を下面から湿式異方性エッチング処理して支持部１
０６を形成した後、フッ化水素水溶液等を用いて、中間
酸化シリコン膜２０４の露出部分と、酸化シリコン膜の
壁２１２と酸化シリコン膜２１８の全部を除去する。酸
化シリコン膜の除去は、単結晶シリコン製の尖鋭化され
た探針部１０２を有するカンチレバー１０４と、先端に
三角柱形状の突起部２５０を有する矩形状のマスク用レ
バー２５４とを露出させる。

【００３６】次に、図３に示すように、このようにして
作製した構造体に対して、アルミニウムをレバー部１０
４の面に対して斜めにマスク用レバー２５４側から探針
１０２に向けて飛翔させて蒸着を行なう。この蒸着で
は、マスク用レバー２５４の先端に存在する突起部２５
０が探針１０２の先端近傍以外の部分に向かうアルミニ
ウムを遮るため、アルミニウムは蒸着源から見てマスク
用の突起部２５０から露出している探針１０２の先端近
傍にのみ付着する。この結果、探針１０２の先端近傍の
みを被覆する反射膜１０８が形成される。

【００３７】このとき、マスク用の突起部２５０から露
出する探針１０２の先端の領域は、蒸着材料（アルミニ
ウム）の飛翔の方向とレバー部の面とで決まる仰角θ
と、探針１０２と突起部２５０の間隔、探針１０２と突
起部２５０の高さの差によって決まる。ここで、探針１
０２と突起部２５０の高さの差は、図２の（ｂ）で形成
した段差２３０の高さによって決まる。

【００３８】以上の製造プロセスにより、図１に示した
ように、尖鋭化された探針１０２の先端近傍に反射膜１
０８を有する単結晶シリコン製のカンチレバー１００が
作製される。なお、この製造プロセスの後に、レバー部
１０４の探針部１０２の反対側の面に、レバー部の変位
を測定する変位測定光学系に対して良好な反射を与える
反射膜として作用する金属膜等を設けてもよい。

【００３９】エバネッセント波の局在領域に対する探針
１０２の先端の進入は、局在波であるエバネッセント波
を伝搬波である散乱光に変換する。探針１０２の先端に
設けられたアルミニウム製の反射膜１０８は９０％を越
える高い反射率を有しているため、探針１０２の先端の
反射膜１０８によってエバネッセント波から変換された
散乱光は、探針１０２の内部に殆ど進入することなく、
探針１０２の周りの空間に放射される。つまり、先端が
反射膜１０８で覆われている探針１０２は、局在電磁場
であるエバネッセント波を効率良く散乱光に変換する。

【００４０】反射膜１０８は探針１０２に先端から所定
の範囲だけに設けられている。このため、エバネッセン
ト波はその殆どは反射膜１０８により殆ど損失なく散乱
光に変換される。一方、探針１０２の反射膜１０８で覆
われていない部分で散乱された長波長の光、例えばエバ
ネッセント波を励起させるための光の散乱光は、探針１
０２の反射膜１０８で覆われていない露出しているシリ
コンにある割合で吸収される。このため、この部分によ
る散乱光の強度は、反射膜１０８による散乱光の強度に
比べて微弱である。

【００４１】また、図１（ａ）に示すように、レバー部
１０４は、探針１０２を支持する自由端に近いほど幅が
狭くなる三角形状をしている。このため、探針１０２の
先端からの散乱光をレバー部１０４が遮断する範囲は、
わずかに探針頂点に対して支持部側にあたる一部だけで
ある。従って、大部分の散乱光は光検出器で検出可能で
ある。

【００４２】以上より、本実施形態の走査型プローブ顕
微鏡用カンチレバーによれば、エバネッセント波は探針
１０２の先端の反射膜１０８によって効率良く散乱光に
変換される。つまり、探針１０２の先端の反射膜１０８
により発生された散乱光は探針内部に殆ど吸収されるこ
となく周りの空間に放射される。このため、探針１０２
の先端すなわち反射膜１０８による散乱効率が向上す
る。また、探針１０２の反射膜以外の部分すなわちシリ
コンの露出している部分により発生された散乱光は相当
な量が探針内部に吸収される。このため、シリコンの露
出部分により発生される散乱光の強度は、反射膜１０８
により発生される散乱光の強度に比べて非常に小さい。
従って、探針１０２の周辺に配置した光検出器で検出さ
れる散乱光は、その殆どが探針１０２の先端すなわち反
射膜１０８で散乱されたものとなる。これは、エバネッ
セント波の検出感度を高め、ＳＮＯＭ測定の精度を向上
させる。

【００４３】また、探針１０２はレバー部１０４の先端
に位置しており、レバー部１０４は支持部１０６の側を
除いては探針１０２から全く突出していないので、レバ
ー部１０４が遮る散乱光は少なく抑えてられている。こ
れは、エバネッセント波の検出感度の向上、すなわちＳ
ＮＯＭ測定の精度の向上に貢献している。

【００４４】さらに、探針１０２は側面が内側に湾曲し
た疑似三角錐形状に尖鋭化されているため、探針先端の
アスペクト比が高く、反射膜形成による探針先端の曲率
半径の増大は最小限に抑えられている。従って、高分解
能のＡＦＭ測定とＳＮＯＭ測定が可能である。

【００４５】本実施形態の製造方法によれば、微細加工
技術である半導体ＩＣ製造技術を利用して探針形成と同
時に反射膜形成用マスクを形成しているので、マスクは
サブミクロンオーダー以下の精度で形成され、従って、
反射膜１０８は数十ｎｍ以下の精度で探針１０２の先端
部に形成される。しかも、半導体ＩＣ製造技術は大量生
産に適しており、このような探針１０２を有するカンチ
レバー１００が大量かつ安定に作製できる。

【００４６】また、反射膜１０８を設ける探針先端部の
領域は、反射膜形成時の蒸着源の仰角θと、探針１０２
とマスキング用突起２５０の間隔と、探針１０２とマス
キング用突起２５０の高さの差とで決まるため、探針１
０２の先端部の任意の領域に反射膜１０８を有するカン
チレバー１００を作製できる。

【００４７】本実施形態の走査型プローブ顕微鏡用カン
チレバーは、三角形状のレバー部１０４を有している
が、他の形状のレバー部、例えば、図６に示すように、
ほぼ矩形状のレバー部１１２を有していてもよい。

【００４８】また、本実施形態の走査型プローブ顕微鏡
用カンチレバーにおいては、反射膜１０８はアルミニウ
ムの蒸着膜であるが、吸収が少なく反射率が高い薄膜で
あれば如何なる材料の薄膜でもかまわない。

【００４９】また、本実施形態の製造方法においては、
探針先端部の反射膜形成用のマスキング用突起２５０を
形成するための段差は、マスキング用突起２５０の高さ
が探針１０２の高さより低くなるように設けている。マ
スキング用突起２５０と探針１０２の高さの関係は、反
射膜１０８の形成領域と、蒸着源の仰角θと、探針１０
２とマスキング用突起２５０の間隔とにより決まる。作
製後のカンチレバー１００のウェハーからの切り出しを
考慮すると、探針１０２とマスキング用突起１５０の間
隔を可能な限り広く設定することが好ましく、この場合
にはこれに応じてマスキング用突起２５０の高さは探針
１０２よりも高く設定される。また、マスキング用突起
２５０の高さを探針１０２よりも高くすることは、蒸着
源の仰角θを大きく設定することを可能にする。大きな
仰角θの設定は、一枚のウェハーの中の各探針と蒸着源
の間の距離のばらつきを減らし、形成される反射膜１０
８の膜厚のばらつきを少なくする。

【００５０】続いて、本発明の第二実施形態の走査型プ
ローブ顕微鏡用カンチレバーについて図５を用いて説明
する。本実施形態は、第一実施形態のカンチレバーに改
良を施したものである。図５の（ａ）は第一実施形態の
カンチレバーの探針の先端部を示し、図５の（ｂ）は改
良を施した後の第二実施形態のカンチレバーの探針の先
端部を示している。

【００５１】図５の（ａ）に示すように、探針１０２の
先端部に反射膜１０８が形成されたカンチレバーを探針
１０２が下を向くように配置し、反射膜１０８あるいは
カンチレバー全体を加熱する。加熱温度は、反射膜１０
８の融点よりも高く、探針１０２の素材であるシリコン
の融点よりも低い温度が選ばれる。

【００５２】加熱によって、探針１０２の先端に設けら
れた反射膜１０８は、表面張力のために、図５の（ｂ）
に示すように、探針１０２の極先端に位置する微小な球
形の反射膜１１０に変わる。

【００５３】本実施形態の走査型プローブ顕微鏡用カン
チレバーは、探針１０２の極先端に球形の微小な反射膜
１１０が形成されているので、球形の反射膜１１０によ
るエバネッセント波の散乱はレイリー散乱と見なすこと
ができる。従って、測定試料表面の極近傍に存在するエ
バネッセント波が変換された散乱光のみを検出すること
ができる。従って、ＳＮＯＭ測定を高分解能で行なえる
ようになる。

【００５４】本実施形態において、反射膜１０８を微小
な球形の反射膜１１０に変形させる方法としては、アニ
ーリング装置を用いてアルゴン等の不活性ガス中や真空
中で大量のカンチレバーを加熱して大量のカンチレバー
の反射膜を同時に変形させる方法や、レーザー光等を用
いて探針先端の反射膜近辺、好ましくは反射膜のみを加
熱してカンチレバーの反射膜を個別に変形させる方法な
どが挙げられる。

【００５５】

【発明の効果】本発明の走査型プローブ顕微鏡用カンチ
レバーによれば、探針先端部での局在電磁場であるエバ
ネッセント波の散乱効率が高くなるため、エバネッセン
ト波の検出感度すなわち散乱方式のＳＮＯＭ測定の測定
精度が向上する。

【００５６】本発明の走査型プローブ顕微鏡用カンチレ
バーによれば、探針がレバー部の先端に位置しているの
で、レバー部によって遮られる散乱光が少ない。これに
より、探針周辺部に配置した光検出器により散乱光を効
率良く検出できるようになり、散乱方式のＳＮＯＭ測定
の測定精度が向上する。

【００５７】本発明の走査型プローブ顕微鏡用カンチレ
バーによれば、反射膜は疑似三角錐形状の尖鋭な探針の
先端部に形成されるので、反射膜形成による探針の曲率
半径の増大は最小限に抑えられ、探針先端のアスペクト
比は高い値に維持される。この結果、ＡＦＭ測定とＳＮ
ＯＭ測定を高分解能で行なえる。

【００５８】本発明の走査型プローブ顕微鏡用カンチレ
バーによれば、探針の極先端に球形の微小な反射膜が設
けられており、球形の反射膜によるエバネッセント波の
散乱はレイリー散乱と見なせるので、測定試料表面の極
近傍に存在するエバネッセント波が変換された散乱光の
みを検出することができる。従って、ＳＮＯＭ測定を高
分解能で行なえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は第一実施形態の走査型プローブ顕微鏡
用のカンチレバーの全体を示す斜視図であり、（ｂ）は
このカンチレバーの探針部の拡大断面図である。

【図２】図２は、図１に示したカンチレバーの製造方法
を概略的に示す図である。

【図３】図２に示す工程を経て作製された構造体に対し
てアルミニウムを斜めに飛翔させて蒸着する工程を示す
図である。

【図４】（ａ）は図２の（ｃ）に示した構造体の上面図
であり、（ｂ）は図２の（ｄ）に示した構造体の上面図
である。

【図５】（ａ）は第一実施形態のカンチレバーの探針の
先端部を示し、（ｂ）は図５の（ａ）の探針に改良を施
した第二実施形態のカンチレバーの探針の先端部を示し
ている。

【図６】本発明の走査型プローブ顕微鏡用カンチレバー
の変形例である、ほぼ矩形状のレバー部を有するカンチ
レバーを示している。

【符号の説明】

１００ カンチレバー１００ １０２ 探針 １０４ レバー部 １０６ 支持部 １０８ 反射膜

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【手続補正書】

【提出日】平成８年１１月５日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】 走査型プローブ顕微鏡用カンチ
レバー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】支持部と、 支持部から延出したレバー部と、 レバー部の先端に形成された三角錐形状の探針と、 探針の先端を被覆する電磁場反射膜とを備えている走査
   型プローブ顕微鏡用カンチレバー。
2. 【請求項２】請求項１において、電磁場反射膜が球形で
   ある走査型プローブ顕微鏡用カンチレバー。