JPH1090287A - Probe for interatomic force microscope and its manufacture - Google Patents

Probe for interatomic force microscope and its manufacture

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JPH1090287A
JPH1090287A JP8241470A JP24147096A JPH1090287A JP H1090287 A JPH1090287 A JP H1090287A JP 8241470 A JP8241470 A JP 8241470A JP 24147096 A JP24147096 A JP 24147096A JP H1090287 A JPH1090287 A JP H1090287A
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JP
Japan
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probe
cantilever
tip
afm
force microscope
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JP8241470A
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Japanese (ja)
Inventor
Shunji Watanabe
俊二 渡辺
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Nikon Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a probe which can observe a sample even though it is a sample having a steep uneven surface, in the probe of an AFM (interatomic force microscope) furnishing a piezoelectric sheet type displacement sensor to the cantilever, and to provide its manufacturing method. SOLUTION: A probe 3 provided at the tip of a cantilever 2 is made of a silicon with the length more than 1μm, and a triangular pyramid form, and the aspect ratio at the part from the tip of the probe 3 to 1μm is made 5 or more. In the manufacturing method of this AFM probe, a cantilever 2 is produced by applying an anisotropic etching to a single crystal silicon wafer, and the oxydization and the anisotropic etching are repeated alternative to the same silicon wafer, so as to manufacture the probe 3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電薄膜変位セン
サーを備えたプローブに関するものであり、特に原子間
力顕微鏡等に用いられるプローブに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a probe having a piezoelectric thin film displacement sensor, and more particularly to a probe used for an atomic force microscope or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】走査型顕微鏡のひとつである原子間力顕
微鏡(Atomic Force Microscope:以下AFMと称す)
は、物質間に働く力を利用して試料表面の2次的な観察
像を形成するものである。AFMは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、広範囲な応用が期待されている(山田、応用
物理 第59巻第 2号 P.191〜192 )。
2. Description of the Related Art Atomic force microscope (AFM), which is one of the scanning microscopes.
Is to form a secondary observation image of the sample surface by using a force acting between substances. AFM can observe a material surface or an organic molecule having no electrical conductivity on a nanometer scale, so that it is expected to be widely applied (Yamada, Applied Physics Vol. 59, No. 2, pp. 191 to 192).

【0003】AFMによる試料観察には、試料表面に探
針を接触させる「コンタクトモード」、探針を接触させ
ない「ノンコンタクトモード」及び探針の接触と非接触
を周期的に繰り返すいわゆる「タッピングモード」があ
る。図4に、従来のタッピングモードのAFMの概念図
を示す。AFMは、プローブ101、チューブ型アクチ
ュエータ106、レーザー光源107とフォトダイオー
ド108から成る変位検出系及び電気処理回路を主要構
成要素とする。
[0003] In the sample observation by the AFM, a "contact mode" in which the probe is brought into contact with the sample surface, a "non-contact mode" in which the probe is not in contact, and a so-called "tapping mode" in which the contact and non-contact of the probe are periodically repeated. There is. FIG. 4 is a conceptual diagram of a conventional tapping mode AFM. The AFM has a probe 101, a tube-type actuator 106, a displacement detection system including a laser light source 107 and a photodiode 108, and an electric processing circuit as main components.

【0004】従来のプローブ101は、カンチレバー1
02、探針103、振動子104及び電極105で構成
される。カンチレバー102は可撓性のプレートであ
り、その先端付近に先端曲率半径の小さい針状の探針1
03と、その上面又は下面にカンチレバーを振動させる
ための振動子104を備えている。カンチレバー102
の共振周波数付近でカンチレバーを振動させ、探針10
3を試料に近づける(10nm程度)と、AFMの場合、探
針103と試料100の間にはファンデルワールス力が
働いてカンチレバー102の共振周波数が変化し、それ
に伴い振幅が変化する。この振幅変化を変位検出系によ
り検出し、そのデータを処理することによって探針10
3の先と試料100との間隔が測定できる。
[0004] A conventional probe 101 has a cantilever 1.
02, a probe 103, a vibrator 104, and an electrode 105. The cantilever 102 is a flexible plate, and a needle-like probe 1 having a small tip radius of curvature near its tip.
And a vibrator 104 for vibrating the cantilever on an upper surface or a lower surface thereof. Cantilever 102
Vibrates the cantilever near the resonance frequency of
When 3 is brought closer to the sample (about 10 nm), in the case of AFM, the van der Waals force acts between the probe 103 and the sample 100, the resonance frequency of the cantilever 102 changes, and the amplitude changes accordingly. The change in the amplitude is detected by a displacement detection system, and the data is processed to obtain the probe 10.
The distance between the tip of No. 3 and the sample 100 can be measured.

【0005】AFM観察の場合は、通常、チューブ型ア
クチュエータ106がXYステージ(不図示)に載置さ
れており、試料をX−Y方向に走査することにより、試
料表面の原子と探針の先端の原子の間に働くファンデル
ワールス力を2次元的情報として得ることができる。
又、カンチレバー102の振幅を一定にするように、チ
ューブ型アクチュエータ106を用いて試料のZ方向
(高さ方向)の位置を制御しながら試料を走査すること
により、直接に試料表面の微視的形状を知ることができ
る。
[0005] In the case of AFM observation, a tube-type actuator 106 is usually mounted on an XY stage (not shown), and scans the sample in the X and Y directions, thereby causing atoms on the sample surface and the tip of the probe to be scanned. Van der Waals force acting between the atoms of the atom can be obtained as two-dimensional information.
Further, by scanning the sample while controlling the position of the sample in the Z direction (height direction) using the tube type actuator 106 so as to keep the amplitude of the cantilever 102 constant, the sample surface is directly microscopically scanned. You can know the shape.

【0006】このファンデルワールス力によるカンチレ
バーの振幅変化を検出する方法として、従来はトンネル
検出方式、光干渉方式、光てこ方式が用いられていた。
しかしいずれの方法においても、カンチレバーと変位検
出系との精密な位置合わせが必要であり、特に真空中や
水中でAFM観察を行う場合、その作業は非常に煩雑だ
った。
Conventionally, a tunnel detection system, an optical interference system, and an optical lever system have been used as a method for detecting a change in the amplitude of the cantilever due to the van der Waals force.
However, any of these methods requires precise alignment between the cantilever and the displacement detection system, and particularly when performing AFM observation in a vacuum or in water, the operation is very complicated.

【0007】また、AFMは、最大 100μm 程度の視野
しかもたず、且つその範囲においては1フレームの画像
を得るのに数分間もかかる。AFMは、光学顕微鏡や電
子顕微鏡のようにスムーズなファインダー機能を有して
いないので、それを補うために、高倍率の光学顕微鏡を
併用して広範囲の視野を得ている。しかし、光学顕微鏡
を用いて上方からカンチレバーと試料の位置合わせを試
みても、AFMの変位検出系が邪魔になって位置合わせ
ができないこともAFMの操作性を悪くしていた。
In addition, the AFM has a visual field of a maximum of about 100 μm, and it takes several minutes to obtain an image of one frame within the range. The AFM does not have a smooth finder function unlike an optical microscope or an electron microscope. To compensate for this, an AFM is used together with a high-magnification optical microscope to obtain a wide field of view. However, even when attempting to align the cantilever and the sample from above using an optical microscope, the AFM's displacement detection system hinders the alignment, which also deteriorates the operability of the AFM.

【0008】そこで、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。その有効な方法のひとつに
圧電効果を利用した変位検出系がある。例えば、鉛系強
誘電薄膜型変位センサーをカンチレバー上に設けて、一
体化を図ったAFMのプローブが研究されている(特願
平4-180786)。又、圧電薄膜型変位センサーを設けたカ
ンチレバーにおいては、単結晶シリコン基板の異方性エ
ッチングと窒化膜成膜過程で作製した四角錐形状の窒化
シリコン製探針が開発されている(特願平5-180532)。
Therefore, attempts have been made to integrate the displacement detection system and the cantilever. One of the effective methods is a displacement detection system using the piezoelectric effect. For example, an AFM probe in which a lead-based ferroelectric thin film displacement sensor is provided on a cantilever and integrated is being studied (Japanese Patent Application No. 4-180786). As for a cantilever provided with a piezoelectric thin film type displacement sensor, a quadrangular pyramid-shaped silicon nitride probe manufactured in the process of anisotropic etching of a single crystal silicon substrate and formation of a nitride film has been developed (Japanese Patent Application No. Hei. 5-180532).

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】プローブの探針形状を
表すために、探針の長さと太さの比率(アスペクト比)
がしばしば用いられる。一般に、探針は先端が尖ってい
るいわゆる錐体の形状を成しているので、探針の全長と
根元の太さの比率がアスペクト比となる。しかし、実際
に作製される探針は完全な錐体形状ではないので、以下
に定義する「先端アスペクト比」を用いる方が適切であ
る。本発明では、先端アスペクト比を、探針の先端から
1μm までの部分におけるアスペクト比と定義する。す
なわち、この1μm の長さと先端から1μm 離れた部位
での径の比率が先端アスペクト比である。
In order to represent the shape of the probe, the ratio between the length and the thickness of the probe (aspect ratio)
Is often used. In general, the probe has a so-called cone shape with a sharp tip, and the aspect ratio is the ratio of the total length of the probe to the thickness of the root. However, since the probe actually manufactured is not a perfect cone, it is more appropriate to use the “tip aspect ratio” defined below. In the present invention, the tip aspect ratio is defined as the aspect ratio in a portion from the tip of the probe to 1 μm. That is, the ratio of the length of 1 μm to the diameter at a position 1 μm away from the tip is the tip aspect ratio.

【0010】上述した四角錐形状の窒化シリコン製探針
は、先端アスペクト比が2程度と小さいので、表面の凹
凸のアスペクト比がこれより大きい試料を観察するには
不適当であった。又、この窒化シリコン製探針は、単結
晶シリコン基板を異方性エッチングして明けた四角錐形
状の穴部に窒化シリコンを成膜して形成するという手法
をとっている。従って、探針のアスペクト比を高めるの
は非常に困難であった。
The above-mentioned quadrangular pyramid-shaped silicon nitride probe has a tip aspect ratio as small as about 2, and is unsuitable for observing a sample whose surface has a larger aspect ratio. The silicon nitride probe employs a technique in which a single crystal silicon substrate is formed by forming a film of silicon nitride in a square pyramid-shaped hole formed by anisotropic etching. Therefore, it has been very difficult to increase the aspect ratio of the probe.

【0011】そこで、本発明は、カンチレバーに圧電薄
膜型変位センサーを設けたAFMのプローブにおいて、
急峻な凹凸の表面であっても観察可能なプローブを提供
することを目的とする。
Therefore, the present invention provides an AFM probe in which a cantilever is provided with a piezoelectric thin film type displacement sensor.
It is an object of the present invention to provide a probe capable of observing a steep uneven surface.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】表面の凹凸のピッチに対
して段差の大きい、いわゆるアスペクト比の大きい試料
を正確に観察又は測定するためには、探針の先端アスペ
クト比を試料の凹凸のアスペクト比よりも大きくしなけ
ればならない。本発明のAFM用プローブは、探針を三
角錐形状のシリコン製とし、探針の先端アスペクト比を
大きくしたものである。すなわち、本発明のAFM用プ
ローブでは、探針の先端アスペクト比を5以上とし、探
針の形状を三角錐状とした。
In order to accurately observe or measure a sample having a large step with respect to the pitch of the surface unevenness, that is, a so-called large aspect ratio, the tip aspect ratio of the probe must be adjusted to the aspect ratio of the sample. Must be greater than the ratio. In the AFM probe of the present invention, the probe is made of silicon having a triangular pyramid shape, and the tip aspect ratio of the probe is increased. That is, in the AFM probe of the present invention, the tip aspect ratio of the probe is 5 or more, and the shape of the probe is triangular pyramid.

【0013】本発明のAFM用プローブの製造方法は、
(100)単結晶シリコンウェハを異方性エッチングし
てカンチレバーを作製し、同一のシリコンウェハに対し
て酸化と異方性エッチングを交互に繰り返して探針を作
製した。又、本発明のAFM用プローブは、カンチレバ
ーの下面の先端部に探針を設け、カンチレバーの上面に
圧電薄膜変位センサーを設けたものである。
The method for manufacturing an AFM probe according to the present invention comprises:
A (100) single crystal silicon wafer was anisotropically etched to produce a cantilever, and a probe was fabricated by alternately repeating oxidation and anisotropic etching on the same silicon wafer. Further, the AFM probe of the present invention has a probe provided at the tip of the lower surface of the cantilever, and a piezoelectric thin film displacement sensor provided at the upper surface of the cantilever.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図1は、本発明に係る、探針と圧
電薄膜変位センサーを備えたAFMのプローブの一部を
示す斜視図である。プローブ1は、シリコン基体6から
突き出した片持ち梁のカンチレバー2に、探針3、圧電
薄膜4、下部電極(不図示)及び上部電極5を設けて構
成される。探針3は、先端アスペクト比が10の三角錐
形状をなしており、その錐面は(111)面となってい
る。
FIG. 1 is a perspective view showing a part of an AFM probe having a probe and a piezoelectric thin film displacement sensor according to the present invention. The probe 1 is configured by providing a probe 3, a piezoelectric thin film 4, a lower electrode (not shown), and an upper electrode 5 on a cantilever 2 of a cantilever projecting from a silicon substrate 6. The probe 3 has a triangular pyramid shape with a tip aspect ratio of 10, and the conical surface is a (111) plane.

【0015】AFMの探針は、先端アスペクト比が高
く、先端曲率半径が小さいことが望ましく、そのために
は探針形状は、四角錐よりも三角錐の方が幾何学的に適
している。他方、圧電薄膜4は、厚さ1μm のチタン酸
ジルコン酸鉛(PZT)の薄膜であり、白金の下部電極
と金の上部電極5の間に挟持され、これらが一体となっ
てd31圧電効果を利用した圧電薄膜変位センサーを構成
する。下部電極の下側に、すなわち下部電極とカンチレ
バー2の間にチタン膜やタンタル膜等のバッファ層を設
けてもよい。本発明の圧電薄膜変位センサーは、カンチ
レバー2に対して、探針3と反対側に配置される。従っ
て、製造工程上、探針3とは無関係に成膜できるという
利点がある。
It is desirable that the tip of the AFM has a high tip aspect ratio and a small tip radius of curvature. For this purpose, a triangular pyramid is more geometrically suitable than a quadrangular pyramid. On the other hand, the piezoelectric thin film 4 is a thin film having a thickness of 1μm lead zirconate titanate (PZT), is sandwiched between the upper electrode 5 of the lower electrode and the gold platinum, together form d 31 piezoelectric effect To construct a piezoelectric thin film displacement sensor. A buffer layer such as a titanium film or a tantalum film may be provided below the lower electrode, that is, between the lower electrode and the cantilever 2. The piezoelectric thin film displacement sensor of the present invention is arranged on the side opposite to the probe 3 with respect to the cantilever 2. Therefore, there is an advantage that a film can be formed independently of the probe 3 in the manufacturing process.

【0016】カンチレバー2は、その上面及び下面がシ
リコン単結晶の(100)面に一致し、その寸法は、長
さ 0.6mm、幅0.15mm、厚さ0.02mmであり、又、共振周波
数90kHz、バネ定数 250N/mである。図2及び図3は、
本発明に係る、探針と圧電薄膜変位センサーを備えたA
FMのプローブの製造方法の一例を説明するための概略
図である。実際の製造では、1枚のシリコンウェハに多
数のプローブを一括して作るが、本図では1個のプロー
ブの製造工程を示す。尚、以下の括弧内の数字は、図
2、図3の括弧内の数字に合わせてあり、工程順を表
す。
The upper and lower surfaces of the cantilever 2 correspond to the (100) plane of the silicon single crystal, the dimensions are 0.6 mm in length, 0.15 mm in width and 0.02 mm in thickness, and the resonance frequency is 90 kHz. The spring constant is 250 N / m. FIG. 2 and FIG.
A with a probe and a piezoelectric thin film displacement sensor according to the present invention
It is the schematic for demonstrating an example of the manufacturing method of the FM probe. In actual manufacturing, a large number of probes are collectively formed on one silicon wafer. However, this drawing shows a manufacturing process of one probe. The numbers in parentheses below correspond to the numbers in parentheses in FIGS. 2 and 3 and indicate the order of steps.

【0017】(1)(100)単結晶シリコンウェハの
一部分たるシリコン基体6の両面にCVD法にて 0.3μ
m の窒化シリコン膜7を付け、シリコン基体6の裏面に
バックエッチングパターンを形成し、反応性イオンエッ
チングで窒化シリコン膜7の一部を除去してシリコンを
露出させる。 (2)水酸化カリウム溶液で、シリコンの露出部分の異
方性エッチングを行う。
(1) 0.3 μm on both surfaces of a silicon substrate 6 which is a part of a (100) single crystal silicon wafer by CVD.
Then, a back etching pattern is formed on the back surface of the silicon substrate 6, and a portion of the silicon nitride film 7 is removed by reactive ion etching to expose silicon. (2) Anisotropic etching of exposed silicon is performed with a potassium hydroxide solution.

【0018】(3)再度、シリコン基体6の両面にCV
D法にて窒化シリコン膜7を形成する。 (4)シリコン基体6の両面に、位置合わせしてカンチ
レバーのパターンを形成し、反応性イオンエッチングで
シリコン基体6を貫通するまでエッチングを行い、カン
チレバー2の形状を完成させる。
(3) Again, CVs are applied to both surfaces of the silicon substrate 6
A silicon nitride film 7 is formed by the method D. (4) A cantilever pattern is formed on both surfaces of the silicon substrate 6 by being aligned and etched until the silicon substrate 6 is penetrated by reactive ion etching to complete the shape of the cantilever 2.

【0019】(5)酸化炉で、シリコンが露出した部
分、すなわち反応性イオンエッチングでエッチングされ
た側面に酸化シリコン膜8を形成する。 (6)裏面の窒化シリコン膜のみを反応性イオンエッチ
ングで取り除く。 (7)水酸化カリウム溶液で、シリコンの露出部分の異
方性エッチングを行うと、側面に酸化シリコン膜8が形
成されたカンチレバー先端部のみエッチング量が少ない
ので突起9が残る。
(5) In an oxidation furnace, a silicon oxide film 8 is formed on portions where silicon is exposed, that is, on side surfaces etched by reactive ion etching. (6) Only the silicon nitride film on the back surface is removed by reactive ion etching. (7) When anisotropic etching is performed on an exposed portion of silicon with a potassium hydroxide solution, only the tip of the cantilever where the silicon oxide film 8 is formed on the side surface has a small etching amount, so that the projection 9 remains.

【0020】(8)フッ酸とフッ化アンモニウムの混合
液で酸化シリコン膜を溶かして取り除いた後、再び酸化
炉で突起表面に酸化シリコン膜を形成する。再びフッ酸
とフッ化アンモニウムの混合液で酸化シリコン膜を取り
除く。上記の工程を交互に繰り返し行うことによって、
突起9のアスペクト比は次第に高くなり、三角錐型の探
針3が完成する。
(8) After dissolving and removing the silicon oxide film with a mixed solution of hydrofluoric acid and ammonium fluoride, a silicon oxide film is formed again on the surface of the projection in an oxidation furnace. The silicon oxide film is removed again with a mixed solution of hydrofluoric acid and ammonium fluoride. By repeating the above steps alternately,
The aspect ratio of the projection 9 gradually increases, and the triangular pyramid-shaped probe 3 is completed.

【0021】(9)上面、すなわち探針と逆の面の全面
にタンタル膜、白金膜、チタン酸ジルコン酸鉛膜をスパ
ッタリング法で順次成膜した後、カンチレバー上面のみ
に金属マスクを用いて部分的に金膜を蒸着法で成膜す
る。以上の工程により、本発明のAFM用プローブが完
成した。本発明の骨子は、上記(8)の工程によって突
起のアスペクト比を高めることにある。その結果、先端
アスペクト比が例えば10と大きい三角錐形状の探針を
得ることができる。その結果、この探針を用いれば、表
面の凹凸のアスペクト比が大きい試料でもAFMによる
観察が可能となる。
(9) After a tantalum film, a platinum film, and a lead zirconate titanate film are sequentially formed on the upper surface, that is, on the entire surface opposite to the probe by a sputtering method, a portion is formed only on the upper surface of the cantilever using a metal mask. A gold film is formed by an evaporation method. Through the above steps, the AFM probe of the present invention was completed. The gist of the present invention is to increase the aspect ratio of the projection by the step (8). As a result, a triangular pyramid-shaped probe having a tip aspect ratio as large as 10 can be obtained. As a result, the use of this probe enables the AFM to observe even a sample having a large aspect ratio of surface irregularities.

【0022】又、従来の四角錐形状の探針では、製造上
の手法の制限を受けるため、全長の大きい探針を得るの
は極めて困難であったのに対し、本発明による探針は、
上記(8)の工程を多く繰り返すことよって突起の長さ
を増すことができ、全長の大きい探針が得られる。その
結果、表面の凹凸の段差が大きい試料をAFM観察する
場合でも対応できる。
In the case of a conventional quadrangular pyramid-shaped probe, it is extremely difficult to obtain a probe having a large overall length because of the limitations of the manufacturing method.
By repeating the step (8) many times, the length of the projection can be increased, and a probe with a large overall length can be obtained. As a result, it is possible to cope with the case where a sample having a large unevenness on the surface is observed by AFM.

【0023】更に、従来の四角錐形状の探針よりも先端
曲率半径が小さいものが容易に得られるので、AFM観
察画像の分解能が向上する。
Furthermore, since a tip having a smaller radius of curvature than a conventional quadrangular pyramid-shaped probe can be easily obtained, the resolution of an AFM observation image is improved.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明のAFM用プローブによれば、高
い先端アスペクト比をもった三角錐形状のシリコン製探
針を備えているため、観察試料の表面が急峻な凹凸面で
あっても観察又は測定が可能となる。又、本発明のAF
M用プローブは、全長の大きい探針も作製可能なので表
面の凹凸の激しい試料にも対応できる。
According to the AFM probe of the present invention, since a triangular pyramid-shaped silicon probe having a high tip aspect ratio is provided, even if the surface of the observation sample has a steep uneven surface, Alternatively, measurement becomes possible. The AF of the present invention
Since the probe for M can produce a probe having a large overall length, it can be used for a sample having severe surface irregularities.

【0025】加えて、本発明のAFM用プローブは、圧
電薄膜変位センサーを備えており、検出系がコンパクト
であるので、カンチレバーと試料の位置合わせ操作が簡
単にでき、しかも高倍率の光学顕微鏡の下でAFM観察
が可能である。
In addition, the AFM probe of the present invention is provided with a piezoelectric thin film displacement sensor and the detection system is compact, so that the operation of aligning the cantilever with the sample can be easily performed, and the optical microscope of a high magnification can be used. AFM observation is possible below.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る、探針と圧電薄膜変位センサーを
備えたAFMのプローブの部分斜視図である。
FIG. 1 is a partial perspective view of an AFM probe including a probe and a piezoelectric thin film displacement sensor according to the present invention.

【図2】本発明に係る、探針と圧電薄膜変位センサーを
備えたAFMのプローブの製造方法の一例を示す概略図
である。
FIG. 2 is a schematic view illustrating an example of a method for manufacturing an AFM probe including a probe and a piezoelectric thin film displacement sensor according to the present invention.

【図3】本発明に係る、探針と圧電薄膜変位センサーを
備えたAFMのプローブの製造方法の一例を示す概略図
である。
FIG. 3 is a schematic view showing an example of a method for manufacturing an AFM probe including a probe and a piezoelectric thin film displacement sensor according to the present invention.

【図4】従来のタッピングモードのAFMの概念図であ
る。
FIG. 4 is a conceptual diagram of a conventional tapping mode AFM.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・・・・・プローブ 2・・・・・・・カンチレバー 3・・・・・・・探針 4・・・・・・・圧電薄膜 5・・・・・・・上部電極 6・・・・・・・シリコン基体 7・・・・・・・窒化シリコン膜 8・・・・・・・酸化シリコン膜 9・・・・・・・突起 101・・・・・プローブ 102・・・・・カンチレバー 103・・・・・探針 104・・・・・振動子 105・・・・・電極 106・・・・・チューブ型アクチュエータ 107・・・・・レーザー光源 108・・・・・フォトダイオード 1 ... Probe 2 ... Cantilever 3 ... Probe 4 ... Piezoelectric thin film 5 ... Upper electrode 6 ... ······ Silicon substrate 7 ···· Silicon nitride film 8 ··· Silicon oxide film 9 ··· Projection 101 ··· Probe 102 ··· ··· Cantilever 103 ··· Probe 104 ····· Transducer 105 ··· Electrode 106 ··· Tube actuator 107 ··· Laser light source 108 ····· Photo diode

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 カンチレバーと、該カンチレバーの下面
の先端部に設けられた探針と、前記カンチレバーの上面
に設けられた圧電薄膜変位センサーと、から成る原子間
力顕微鏡用プローブにおいて、 前記探針は、前記カンチレバーと同一のシリコンウェハ
から作製され、1μm以上の長さと三角錐形状を有し、
且つ、前記探針の先端から1μm までの部分におけるア
スペクト比が5以上である、ことを特徴とする原子間力
顕微鏡用プローブ。
1. A probe for an atomic force microscope comprising: a cantilever; a probe provided at a tip of a lower surface of the cantilever; and a piezoelectric thin film displacement sensor provided on an upper surface of the cantilever. Is manufactured from the same silicon wafer as the cantilever, has a length of 1 μm or more and has a triangular pyramid shape,
An atomic force microscope probe, wherein the aspect ratio in a portion from the tip of the probe to 1 μm is 5 or more.
【請求項2】 前記カンチレバーの上面及び下面は、
(100)単結晶シリコンウェハの表面に平行であり、
前記探針の錐面は、前記シリコンウェハの(111)面
に平行である、ことを特徴とする請求項1に記載の原子
間力顕微鏡用プローブ。
2. An upper surface and a lower surface of the cantilever,
(100) parallel to the surface of the single crystal silicon wafer,
The probe for an atomic force microscope according to claim 1, wherein the conical surface of the probe is parallel to the (111) plane of the silicon wafer.
【請求項3】 前記圧電薄膜変位センサーは、チタン酸
ジルコン酸鉛薄膜を有し、そのd31圧電効果により変位
検出を行うことを特徴とする請求項1に記載の原子間力
顕微鏡用プローブ。
Wherein the piezoelectric thin film displacement sensor includes a lead zirconate titanate thin-film, atomic force microscope probe according to claim 1, characterized in that the displacement detected by the d 31 piezoelectric effect.
【請求項4】 カンチレバーと、該カンチレバーの下面
の先端部に設けられた探針と、前記カンチレバーの上面
に設けられた圧電薄膜変位センサーと、から成る原子間
力顕微鏡用プローブの製造方法において、 前記カンチレバーの製造方法には、(100)単結晶シ
リコンウェハを異方性エッチングする工程を含み、 前記探針の製造方法には、前記(100)単結晶シリコ
ンウェハを酸化する工程と異方性エッチングする工程を
交互に繰り返す工程を含む、ことを特徴とする原子間力
顕微鏡用プローブの製造方法。
4. A method of manufacturing a probe for an atomic force microscope, comprising: a cantilever; a probe provided at a tip of a lower surface of the cantilever; and a piezoelectric thin film displacement sensor provided on an upper surface of the cantilever. The method for manufacturing the cantilever includes the step of anisotropically etching the (100) single crystal silicon wafer, and the method for manufacturing the probe includes the step of oxidizing the (100) single crystal silicon wafer and the step of anisotropically etching the (100) single crystal silicon wafer. A method for manufacturing a probe for an atomic force microscope, comprising a step of alternately repeating a step of etching.
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