JPH1073608A - 走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーチップの元部材およびこれを用いた走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーチップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】球状の探針を所定の位置に高い精度で接着する
ことが容易な走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーチッ
プの元部材を提供する。 【解決手段】走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーチッ
プの元部材１００は、支持部１０２から延びる短冊形状
のカンチレバー１０６を有し、その自由端部には円形の
開口部１０８が形成されている。元部材１００は更に、
支持部１０２から延びる中抜きの三角形状のカンチレバ
ー１１０を有し、その自由端部には円形の開口部１１２
が形成されている。支持部１０２はガラス製、カンチレ
バー１０６と１１０は窒化シリコン膜よりなっている。
カンチレバー１０６と１１０の背面（図の上面）には金
コートが施されている。金コートは、高精度のカンチレ
バーの変位検出のために設けられており、カンチレバー
に照射される光学式変位センサのセンサ光を良好に反射
する。

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
微鏡用カンチレバーチップの元部材およびこれを用いた
走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーチップに関する。

【０００２】

【従来の技術】原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Atomic Force
Microscope ）は、ビニッヒ（Binnig）らにより発明さ
れた走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ：Scanning Tunneli
ng Microscope ）におけるサーボ技術を始めとする要素
技術を利用し、導電性の試料は勿論、ＳＴＭでは測定で
きなかった絶縁性の試料をも原子オーダーの精度で観察
することのできる装置である。ＡＦＭの構造はＳＴＭに
類似しており、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ：Scanni
ng Probe Microscope ）の一つとして位置づけられる。
原子間力顕微鏡の一例は例えば特開昭６２−１３０３０
２号において提案されている。

【０００３】ＡＦＭでは、カンチレバーの自由端に支持
された鋭い突起部分（探針部）が試料表面の近くに配置
される。カンチレバーは探針先端の原子とその最も近く
の試料表面の原子との間に働く相互作用力により変位
し、探針が試料表面にわたりラスター走査される間、カ
ンチレバーの変位は電気的あるいは光学的な手段により
検知され、これが一定に保たれるように探針と試料の間
隔が制御される。走査中の試料表面に対する探針の相対
的な三次元的な位置情報に基づいて試料表面の凹凸像が
得られる。

【０００４】ＡＦＭ用のカンチレバーは、「Thomas R.
Albrecht, Calvin F. Quate, "Atomic resolution Imag
ing of a nonconductor by Atomic force Microscopy",
J.Appl. Phys, 62 (1987) 2599」において、半導体Ｉ
Ｃ製造プロセスを応用して作製するＳｉＯ₂ （二酸化シ
リコン）カンチレバーチップが提案されて以来、この半
導体ＩＣ製造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。半導体ＩＣ製造プロセスを
応用する利点のひとつは、マイクロメータ（μｍ）の高
精度で非常に再現性良く作製できることであり、他の利
点はバッチプロセスで作製することによりコスト的に優
れていることである。

【０００５】ＡＦＭの最も重要な用途は形状測定であ
り、生物試料を研究する分野では形状学的な解析手段と
して用いられている。従って、高い分解能で測定を行な
うため、カンチレバーはその自由端に鋭い探針（突起）
を備えている必要がある。例えば、「 T. Albrecht, S.
Akamine, T. E. Caverand, C. F. Quate, "Microfabri
cation of cantilever styli for the atomic force mi
croscope", J. Vac. Sci. Technol. A8 (4) 3386 1990
」で触れられているような、ＳｉＯ₂ 膜の代わりに窒
化シリコン膜をカンチレバー構成材料として使用し、先
端に窒化シリコン製の探針を形成した窒化シリコン製の
カンチレバーチップが広く市場に出回っている。このカ
ンチレバーは、その寸法は長さ約５０〜２００μｍ、厚
さ約０．５〜１μｍ、その形状は中抜きの三角形や長方
形がある。

【０００６】また、カンチレバーと探針が共に単結晶シ
リコンで形成されているカンチレバーチップが米国特許
第５，０５１，３７９号においてベイヤー（T. Bayer）
らにより提案されており、この様なタイプのカンチレバ
ーチップも購入することが可能である。

【０００７】これまでに述べたカンチレバーはいずれも
半導体ＩＣ製造プロセスを応用してカンチレバーと探針
が一度に作製されるが、例えば特開平６−１８７９０５
号において松山により、カンチレバーと探針を別のプロ
セスで作製し、後に両者を接合して、探針付きのカンチ
レバーを作製する方法が提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ＡＦＭでは、測定に際
して、あらかじめ試料への探針の接触圧（探針圧）を設
定する必要がある。この設定を行なう時、探針を上方か
ら試料に近づけ、接触させ、引き離すという動作をさせ
たときのカンチレバー変位を測定する、いわゆるフォー
スカーブ測定と呼ばれる動作を行なう。この際のカンチ
レバーの変位は、試料と探針の間に働く力に影響され、
試料の種類や状態、さらには探針の材料や状態に応じ
て、異なった振る舞いをする。従って、フォースカーブ
を解析すれば、試料のある点と探針との間に働く相互作
用力を研究することができる。例えば、近年、生体試料
の形状を観察するためにＳＰＭが広く使われるようにな
ってきているが、ＳＰＭを用いて、分子間力の測定や細
胞間に働く力や結合力を測定したいという要望も出てき
ている。

【０００９】例えば、探針表面の親水性・疎水性は探針
と試料の間に働く力に影響を与える。このため、紫外線
照射や酸素プラズマ処理などの表面処裡方法を用いて、
探針の親水性・疎水性を制御したカンチレバーを作製
し、これを用いてＳＰＭ測定や前述の結合力の測定を行
なう試みがなされている。更に、生物試料を研究する人
にとってラテックス球は馴染みのある部材であり、表面
状態の制御に関する研究は古くから行なわれている。こ
の為、表面処理が容易なラテックス球を市販のカンチレ
バーの先端に接着剤などで取り付けてＳＰＭ測定に用い
る場合が増えている。

【００１０】ラテックス球を市販のカンチレバーの先端
に接着剤により接着して作製するカンチレバーは、ラテ
ックス球を１個づつカンチレバーの探針に接着するた
め、カンチレバーの先端へのラテックス球の位置決め精
度が悪く、カンチレバーに対してラテックス球を常に同
じ位置に接着することが難しい。カンチレバー上のラテ
ックスス球の位置のばらつきは、試料からラテックス球
に作用する力の作用点を異ならせ、またカンチレバーの
バネ定数を異ならせる。結合力等の力は、カンチレバー
のバネ定数を元にして計算により求められるので、ラテ
ックス球の位置のばらつきはカンチレバーのバネ定数の
見積り誤差を増大させ、見積り誤差の増大は力の測定の
精度を低下させる。また、カンチレバーは消耗品であ
り、頻繁に交換して使用されるため、ラテックス球の位
置のばらつきは、カンチレバー交換の前後で測定データ
を異ならせ、データ間の相関を乏しくする。

【００１１】また、ラテックス球針の位置がカンチレバ
ーの長手方向の軸の中央からずれている場合には、ＳＰ
Ｍ測定の時にカンチレバーがねじれる原因になり、正確
なＳＰＭ測定が行なえない。

【００１２】加えて、その様なカンチレバーの作製では
カンチレバーの探針に接着剤を付けるため、ラテックス
球を接着剤上に置いた際に接着剤がカンチレバー上のラ
テックス球の試料側の面にまで回り込む場合があり、表
面処理されるはずのラテックス球の表面が表にでないカ
ンチレバーが作製されることが度々あり歩留まりが悪
い。

【００１３】更に、市販のＡＦＭ装置の中には、光学顕
微鏡を組み合わせて、カンチレバーと試料間の位置関係
を光学顕微鏡を用いて確認できる装置が増えている。こ
の様な装置を用いれば、試料と探針の間に働く力を測定
するとき、試料上の測定点に探針をおおまかに位置合わ
せすることができる。ただし、落射型の光学顕微鏡はカ
ンチレバーの背面（探針のない側の面）から観察するた
め、一般に探針はカンチレバーに隠れており、光学顕微
鏡の分解能程度の高い精度で位置決めすることは難し
い。ラテックス球を接着したカンチレバーでは、前述し
たようにカンチレバー上のラテックス球の位置がばらつ
いているため、位置決めは更に難しい。

【００１４】本発明の目的は、球状の探針を所定の位置
に高い精度で接着することが容易な走査型プローブ顕微
鏡用カンチレバーチップの元部材を提供することであ
る。また、本発明の他の目的は、バネ定数の見積り誤差
の少ない球状の探針を備えた走査型プローブ顕微鏡用カ
ンチレバーチップを提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は走査型プローブ
顕微鏡用カンチレバーチップの元部材であり、所定の位
置に開口部が形成された弾性部材と、弾性部材を支持す
る支持部材とを備えている。この構成において、例え
ば、弾性部材は支持部材から延びるカンチレバー（片持
ち梁）であり、開口部はカンチレバーの自由端部に形成
されている。また、本発明は走査型プローブ顕微鏡用カ
ンチレバーチップであり、上記の元部材と、開口部に接
着された球状の探針とを備えている。

【００１６】

【発明の実施の形態】

＜第一実施形態＞本実施形態は走査型プローブ顕微鏡用
カンチレバーチップの元部材である。 ［構成］ 図１に示されるように、元部材１００は、支
持部１０２から延びる短冊形状のカンチレバー１０６を
有し、その自由端部には円形の開口部１０８が形成され
ている。元部材１００は更に、支持部１０２から延びる
中抜きの三角形状のカンチレバー１１０を有し、その自
由端部には円形の開口部１１２が形成されている。

【００１７】支持部１０２はガラス製、カンチレバー１
０６と１１０は窒化シリコン膜よりなっている。カンチ
レバー１０６と１１０の背面（図の上面）には金コート
が施されている。金コートは、高精度のカンチレバーの
変位検出のために設けられており、カンチレバーに照射
される光学式変位センサのセンサ光を良好に反射する。

【００１８】カンチレバー１０６は長さ１００μｍ、幅
４０μｍ、厚さ８００ｎｍであり、その自由端部に形成
された開口部１０８は直径３μｍである。 ［作製プロセス］ 走査型プローブ顕微鏡用カンチレバ
ーチップの元部材１００の製造工程について、短冊形状
のカンチレバー１０６を例にとり、図２（Ａ）〜図２
（Ｄ）を参照しながら説明する。

【００１９】まず、図２（Ａ）に示されるように、スタ
ートウェハーとしてシリコンウェハー１２０を用意す
る。次に、図２（Ｂ）に示されるように、シリコンウエ
ハー１２０の上面に膜厚８００ｎｍの窒化シリコン膜１
２２をＣＶＤにより形成し、アニーリングの後、窒化シ
リコン膜１２２をフォトリソグラフィとドライエッチン
グにより、図１に描かれるカンチレバー１０６と開口部
１０８の輪郭を定める形状にパターニングする。

【００２０】続いて、図２（Ｃ）に示されるように、カ
ンチレバー形状パターンに合わせて加工したパイレック
スガラス２０４と、シリコンウェハー１２０上のパター
ニングされた窒化シリコン膜１２２とを陽極接合する。

【００２１】その後、図２（Ｄ）に示されるように、シ
リコンウェハー１２０をＫＯＨの４０％水溶液でエッチ
ングした後、フッ酸によりカンチレバーに付着している
ゴミや酸化シリコン膜を除去し、最後に、カンチレバー
の背面（上面）に金属薄膜２０６を蒸着により形成す
る。金属薄膜２０６の材料は例えばクロムと金が選ばれ
る。

【００２２】以上のプロセスにより、図１に示される自
由端に開口部を有する走査型プローブ顕微鏡用カンチレ
バーチップの元部材１００が作製される。 ［作用］ この様に作製されるカンチレバーチップの元
部材１００では、開口部１０８と１１２は高い加工精度
のフォトリソグラフィによってカンチレバー１０６と１
１０の所定の位置に高い位置精度で形成される。この開
口部１０８と１１２にラテックス球が接着される。その
際、開口部１０８と１１２はラテックス球を接着するた
めの目印となるほか、それ自体がラテックス球を位置決
め機構として働く。従って、ラテックス球を所定の位置
に高い精度で接着することを容易にする走査型プローブ
顕微鏡用カンチレバーチップの元部材１００が得られ
る。

【００２３】［効果］ 本実施形態の走査型プローブ顕
微鏡用カンチレバーチップの元部材１００によれば、ラ
テックス球は再現性良く所定の位置に高い位置精度で接
着される。従って、ラテックス球の位置のばらつきの少
ない走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーチップを容易
に安定に得ることができる。この様な走査型プローブ顕
微鏡用カンチレバーチップは設計値通りのバネ定数を示
すので、基礎定数としてのバネ定数の見積り誤差が減
り、試料表面とラテックス球の間の吸着力などを正確に
測定できるようになる。

【００２４】＜第二実施形態＞本実施形態は自由端にラ
テックス球を備える走査型プローブ顕微鏡用カンチレバ
ーチップである。

【００２５】［構成］ 図３に示されるように、走査型
プローブ顕微鏡用カンチレバーチップは、第一実施形態
で説明した元部材１００と、そのカンチレバー１０６と
１１０の自由端に形成された開口部１０８と１１２の下
側に接着されたラテックス球１３０とで構成されてい
る。

【００２６】［作製プロセス］ 本実施形態の走査型プ
ローブ顕微鏡用カンチレバーチップの製造工程につい
て、短冊形状のカンチレバー１０６を例にとり、図４
（Ａ）〜図４（Ｃ）を参照しながら説明する。

【００２７】まず、第一実施形態で説明した元部材１０
０を用意し、これを光学顕微鏡下に配置する。図４
（Ａ）に示されるように、細い線材たとえば針金１３４
を用いてカンチレバー１０６の開口部１０８に接着剤１
３２を付着させる。接着剤１３２の開口部１０８への付
着は、針金１３４を予め用意した接着剤に軽く接触させ
てその先端部に適量の接着剤１３２を吸い取り、この針
金１３４の先端をカンチレバー１０６の開口部１０８に
軽く触れさせて行なう。接着剤１３２は開口部１０８が
接着剤溜まりとなる粘度のものが選ばれ、このような接
着剤１３２であればカンチレバー１０６の背面側すなわ
ちラテックス球１３０を接着する面の反対側には拡がら
ない。

【００２８】次に、図４（Ｂ）に示されるように、別の
針金１３６を用いて、カンチレバー１０６の開口部１０
８に付着した接着剤１３２にラテックス球１３０を付着
させる。ラテックス球１３０の接着剤１３２への付着
は、針金１３６の先端部をラテックス球１３０に接触さ
せて、その先端部に静電気力によりラッテクス球１３０
を付着させ、針金１３６の先端部に付着したラテックス
球１３０を、カンチレバー１０６の開口部１０８に付着
した接着剤１３２に接触させて行なう。

【００２９】接着剤１３２は例えば紫外線硬化性の接着
剤であり、カンチレバー１０６の背面側から紫外線を照
射して接着剤１３２を硬化させる。カンチレバー１０６
に付着している接着剤１３２は、開口部１０８の内側に
位置する部分だけが硬化し、開口部１０８の外側に位置
する部分は硬化しない。これは、金属薄膜によって紫外
線が遮断されるために、開口部１０８の外側に位置する
接着剤は紫外線を受けないためである。

【００３０】この後、図４（Ｃ）に示されるように、有
機溶剤などにより硬化していない不要な接着剤を溶かし
去る。以上のプロセスにより、図３に示される自由端に
ラテックス球を備えた走査型プローブ顕微鏡用カンチレ
バーチップが作製される。

【００３１】上述の説明では、接着剤１３２は、紫外線
硬化性の接着剤であったが、熱硬化性の接着剤を用いて
もよい。また、フォトリソグラフィーに用いるポジレジ
スト剤などを使用してもよい。その場合は、紫外線によ
る露光プロセスを挟んで、プリベーキングとポストベー
キングの両プロセスが入り、不要な接着剤を溶かし去る
工程ではフォトレジストの現像液が用いられる。

【００３２】［作用］ この様に作製されるカンチレバ
ーでは、高い加工精度のフォトリソグラフィによってカ
ンチレバー１０６と１１０の所定の位置に高い位置精度
で形成された開口部１０８と１１２にラテックス球１３
０が接着されるので、ラテックス球１３０の位置のばら
つきが少ない。これは、接着剤１３２が紫外線硬化性で
あるか熱硬化性であるかに依存しない。

【００３３】また、紫外線硬化性の接着剤１３２は、開
口部１０８をマスクとした紫外線照射により硬化され、
紫外線照射を受けなかった部分は後に除去されるので、
ラテックス球表面への不所望な接着剤の付着が防止され
る。

【００３４】［効果］ 本実施形態の走査型プローブ顕
微鏡用カンチレバーチップは、ラテックス球が所定の位
置に高い位置精度で接着されているので、設計値通りの
バネ定数を示す。従って、基礎定数としてのバネ定数の
見積り誤差が少なく、試料表面とラテックス球の間の吸
着力などを正確に測定できる。

【００３５】また、不必要な接着剤は溶かし去られてい
るので、カンチレバーの背面の接着剤の盛り上がりは、
仮にあったとしても、最小限に抑えられている。これに
より、光学式変位センサーによるカンチレバー背面への
センサー光の照射位置をわずかにずらすだけで、接着剤
の部分を避けてセンサー光を照射することができ、正確
な測定を行なえる。

【００３６】光学式変位センサーを用いたカンチレバー
の変位検出は、通常は探針近くのカンチレバー先端部に
センサー光を照射して行なわれる。しかし、カンチレバ
ーの先端部に存在する硬化した接着剤はセンサー光を散
乱し、変位測定のＳ／Ｎを悪くするので、センサー光は
接着剤を避けて照射することが望ましい。硬化した接着
剤がカンチレバー背面に大きく拡がっている場合、接着
剤を避けるために場合によっては、カンチレバーの中程
にセンサー光を照射しなければならない。これでは、カ
ンチレバーの実際の同一の変位に対して、カンチレバー
の中程にセンサー光を照射して得られる変位の値は、カ
ンチレバー先端部にセンサー光を照射して得られる変位
の値の半分程度であり、正確な測定を行なうことが難し
い。

【００３７】しかし、本実施形態では、前述したように
カンチレバー背面の接着剤の拡がりが最小限に抑えられ
ているので、このような事態が最小限にくい止められ
る。つまり、接着剤を避けるために、センサー光の照射
位置をずらす量が最小で済み、接着剤の存在による測定
精度の劣化は実質的に避けられる。

【００３８】さらに、接着作業中に接着剤がラテックス
球の測定試料側へ回り込んでも、ラテックス球の試料側
に回り込んだ接着剤は紫外線に当たらないので硬化せ
ず、後に有機溶剤で溶かし去られるので、ラテックス球
の表面は露出している。従って、ラテックス球の表面に
対して確実に表面処理を施すことができ、ラテックス球
を表面処理しているのか接着剤を表面処理しているのか
分からないといった事態は避けられる。

【００３９】＜第三実施形態＞本実施形態は自由端に石
英ガラス球を備える走査型プローブ顕微鏡用カンチレバ
ーチップである。外観形状は第二実施形態（図３）と全
く同じである。

【００４０】［作製プロセス］ 本実施形態の走査型プ
ローブ顕微鏡用カンチレバーチップの製造工程につい
て、短冊形状のカンチレバー１０６を例にとり、図５
（Ａ）と図５（Ｂ）を参照しながら説明する。

【００４１】図５（Ａ）に示されるように、第一実施形
態で説明した元部材１００を用意し、これを光学顕微鏡
下に配置し、カンチレバー１０６の先端の開口部１０８
に紫外線硬化性の接着剤１４２を付け、これに石英ガラ
ス球１４０を載せ、紫外線を照射して、接着剤１４２を
硬化させる。

【００４２】カンチレバー１０６の開口部１０８への接
着剤１４２の供給は第二実施形態と同様に針金等を用い
て行なう。接着剤１４２は、紫外線硬化性の接着剤であ
るが、フオトリソグラフィーに用いるポジのレジスト剤
でもよい。開口部１０８は第二実施形態と同様に接着剤
溜まりとして働く。接着剤１４２上への石英ガラス球１
４０の配置は第二実施形態と同様に針金等を用いて行な
う。

【００４３】紫外線の照射は、紫外線顕微鏡を使用し、
対物レンズ１４４により紫外線を石英ガラス球１４０に
集光して行なう。紫外線は石英ガラス球１４０を透過
し、カンチレバー１０６と石英ガラス球１４０の間の接
着剤１４２を硬化させる。石英ガラス球１４０はレンズ
として作用し、接着剤は石英ガラス球１４０のほぼ直径
程度の広さの部分が硬化する。

【００４４】この後、有機溶剤等を用いて硬化していな
い不要な接着剤を溶かし去り、図５（Ｂ）に示される本
実施形態の走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーチップ
を得る。

【００４５】［作用］ この様に作製されるカンチレバ
ーチップでは、高い加工精度のフォトリソグラフィによ
ってカンチレバー１０６と１１０の所定の位置に高い位
置精度で形成された開口部１０８と１１２に石英ガラス
球１４０が接着されるので、石英ガラス球１４０の位置
のばらつきが少ない。

【００４６】また、紫外線に対する石英ガラス球１４０
のレンズ効果とカンチレバー背面の金属薄膜１２６の存
在とによって、カンチレバー背面に回り込んだ接着剤１
４２は硬化されず、カンチレバー背面での接着剤１４２
の拡がりが最小限に抑えられる。

【００４７】［効果］ 本実施形態の走査型プローブ顕
微鏡用カンチレバーチップは、石英ガラス球が所定の位
置に高い位置精度で接着されているので、設計値通りの
バネ定数を示す。従って、基礎定数としてのバネ定数の
見積り誤差が少なく、試料表面と石英ガラス球の間の吸
着力などを正確に測定できる。

【００４８】また、不必要な接着剤は溶かし去られてい
るので、カンチレバーの背面の接着剤の盛り上がりは、
仮にあったとしても、最小限に抑えられている。これに
より、光学式変位センサーによるカンチレバー背面への
センサー光の照射位置をわずかにずらすだけで、接着剤
の部分を避けてセンサー光を照射することができ、正確
な測定を行なえる。

【００４９】光学式変位センサーを用いたカンチレバー
の変位検出は、通常は探針近くのカンチレバー先端部に
センサー光を照射して行なわれる。しかし、カンチレバ
ーの先端部に存在する硬化した接着剤はセンサー光を散
乱し、変位測定のＳ／Ｎを悪くするので、センサー光は
接着剤を避けて照射することが望ましい。硬化した接着
剤がカンチレバー背面に大きく拡がっている場合、接着
剤を避けるために場合によっては、カンチレバーの中程
にセンサー光を照射しなければならない。これでは、カ
ンチレバーの実際の同一の変位に対して、カンチレバー
の中程にセンサー光を照射して得られる変位の値は、カ
ンチレバー先端部にセンサー光を照射して得られる変位
の値の半分程度であり、正確な測定を行なうことが難し
い。

【００５０】しかし、本実施形態では、前述したように
カンチレバー背面の接着剤の拡がりが最小限に抑えられ
ているので、このような事態が最小限にくい止められ
る。つまり、接着剤を避けるために、センサー光の照射
位置をずらす量が最小で済み、接着剤の存在による測定
精度の劣化は実質的に避けられる。

【００５１】＜第四実施形態＞本実施形態は走査型プロ
ーブ顕微鏡用カンチレバーチップの元部材の複数のカン
チレバーに同時にラテックス球を接着する方法である。
第二実施形態と第三実施形態ではラテックス球あるいは
石英ガラス球はひとつずつカンチレバーに接着される
が、本実施形態では複数のカンチレバーにラテックス球
が同時に接着される。

【００５２】［作製プロセス］ 本実施形態の走査型プ
ローブ顕微鏡用カンチレバーチップの製造工程につい
て、図６（Ａ）〜図６（Ｄ）および図７を参照しながら
説明する。

【００５３】まず、第一実施形態で説明した元部材１０
０を用意する。用意する元部材１００は、ここでは、図
７に示されるように、複数の短冊形状のカンチレバー１
０６を備えたものとする。

【００５４】図６（Ａ）に示されるように、シリコンウ
ェハー１５０を用意し、湿式エッチングを用いて開口１
５２を形成する。図には、開口１５２はひとつしか図示
されていないが、実際にはシリコンウェハー１５０には
複数の開口１５２が形成される。この開口１５２は、図
７の元部材１００の開口部１０８と同じピッチで形成さ
れる。開口１５２の形成には、元部材１００のカンチレ
バー１０６の開口部１０８の形成に使用したマスクを利
用できる。

【００５５】次に、図６（Ｂ）に示されるように、各開
口１５２にひとつずつラテックス球１３０を置き、シリ
コンウェハー１５０の上方に元部材１００を、カンチレ
バー１０６の開口部１０８がラテックス球１３０に揃う
ように配置する。この状態が図７に描かれている。

【００５６】続いて、元部材１００のすべてのカンチレ
バー１０６の開口部１０８に上側から接着剤１３２を付
着させ、図６（Ｃ）に示されるように、元部材１００を
降下させて、開口部１０８の接着剤１３２をラテックス
球１３０に接触させる。開口部１０８への接着剤１３２
の付着は、第二実施形態と同様に、針金等を用いて行な
う。接着剤１３２は例えば紫外線硬化性の接着剤であ
る。

【００５７】次に、図６（Ｄ）に示されるように、紫外
線顕微鏡を使用し、対物レンズ１４４により紫外線を集
光し、接着剤１３２に紫外線を照射する。この後、有機
溶剤等を用いて硬化していない不要な接着剤を溶かし去
る。

【００５８】［作用］ この様に作製されるカンチレバ
ーでは、高い加工精度のフォトリソグラフィによってカ
ンチレバー１０６の所定の位置に高い位置精度で形成さ
れた開口部１０８にラテックス球１３０が接着されるの
で、ラテックス球１３０の位置のばらつきが少ない。

【００５９】また、元部材１００の複数のカンチレバー
１０６に複数のラテックス球が同時に接着されるので、
生産性が高い。 ［効果］ 本実施形態の走査型プローブ顕微鏡用カンチ
レバーチップは、ラテックス球が所定の位置に高い位置
精度で接着されているので、設計値通りのバネ定数を示
す。従って、基礎定数としてのバネ定数の見積り誤差が
少なく、試料表面とラテックス球の間の吸着力などを正
確に測定できる。

【００６０】さらに、複数のカンチレバーの各々にラテ
ックス球が同時に接着されるので、低コストで大量のカ
ンチレバーチップを安定に作製できる。 ＜他の実施形態＞本発明は、上述した実施形態に何等限
定されるものではなく、これ以外にも色々な実施が可能
である。

【００６１】弾性部材は、カンチレバー（片持ち梁）に
限定されるものではなく、例えば両持ち梁状であっても
よい。探針は、ポリスチレン製のラテックス球や石英ガ
ラス球に限定されるものではなく、他のプラスチック材
よりなる球や金属球、他のガラス材よりなる球、セラミ
ックス球などであってもよい。

【００６２】開口部の寸法は、実施形態で述べた数値に
限定されるものではなく、接着される球状の探針の大き
さに応じて変更される。また、開口部の形状は、円形に
限定されるものではなく、四角形や多角形であってもよ
い。

【００６３】走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーチッ
プは、探針と試料表面の間に働く力の測定に用いるもの
に限定されるものでない。例えば、ダイレクトティップ
モデュレーシヨン法と呼ばれる走査型プローブ顕微鏡法
に用いるものでもよい。この場合、球状の探針は、鉄や
ニッケル、その他の磁性を示す材料からなる。ダイレク
トティップモデュレーション法とは、探針位置あるいは
その裏側に磁性体を設け、その磁性体に外部から交流磁
場をかけて、カンチレバーさらには探針を振動させ、試
料表面に力を加えて、表面の硬さなどを測定する方法で
ある。この方法においても、高い精度の測定のために
は、カンチレバーのバネ定数の見積り誤差が少ないこと
が重要であり、本発明の適用は有効である。

【００６４】

【発明の効果】本発明によれば、球状の探針を所定の位
置に高い精度で接着することが容易な走査型プローブ顕
微鏡用カンチレバーチップの元部材が提供される。ま
た、このため、バネ定数の見積り誤差の少ない球状の探
針を備えた走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーチップ
が提供される。これにより、測定の精度が向上される。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一実施形態のカンチレバーチップの元部材の
斜視図である。

【図２】図１のカンチレバーチップの元部材の作製プロ
セスを説明するための図である。

【図３】第二実施形態のカンチレバーチップの斜視図で
ある。

【図４】図３のカンチレバーチップの作製プロセスを説
明するための図である。

【図５】第三実施形態のカンチレバーチップの作製プロ
セスを説明するための図である。

【図６】第四実施形態のカンチレバーチップの作製プロ
セスを説明するための図である。

【図７】図６の作製プロセスの途中の状況を示す斜視図
である。

【符号の説明】

１００ 走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーチップの
元部材 １０２ 支持部 １０６ 短冊形状のカンチレバー １０８ 開口部 １１０ 中抜きの三角形状のカンチレバー １１２ 開口部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の位置に開口部が形成された弾性部材
   と、 弾性部材を支持する支持部材とを備えている走査型プロ
   ーブ顕微鏡用カンチレバーチップの元部材。
2. 【請求項２】請求項１において、弾性部材は支持部材か
   ら延びるカンチレバー（片持ち梁）であり、開口部はカ
   ンチレバーの自由端部に形成されている走査型プローブ
   顕微鏡用カンチレバーチップの元部材。
3. 【請求項３】請求項１に記載の元部材と、 開口部に接着された球状の探針とを備えている走査型プ
   ローブ顕微鏡用カンチレバーチップ。