JPH1090289A - Cantilver and its manufacture, and manufacture of member having sharpened part - Google Patents

Cantilver and its manufacture, and manufacture of member having sharpened part

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JPH1090289A
JPH1090289A JP9123147A JP12314797A JPH1090289A JP H1090289 A JPH1090289 A JP H1090289A JP 9123147 A JP9123147 A JP 9123147A JP 12314797 A JP12314797 A JP 12314797A JP H1090289 A JPH1090289 A JP H1090289A
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probe
film
cantilever
manufacturing
films
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Katsushi Nakano
勝志 中野
Yoshihiko Suzuki
美彦 鈴木
Takeshi Irita
丈司 入田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To insert a probe part into a fine clearance having a high aspect ratio by providing a thin plate-like lever part and the thin plate-like probe part provided on the tip side part thereof, and differing the surface direction of the level part from the surface direction of the probe part. SOLUTION: This cantilever is formed of a thin plate-like lever part 21, a thin plate-like probe part 22 provided on the tip side part thereof, and a support body 23 for supporting the lever part 21. The lever part 21 and the probe part 22 form a prescribed angle. The probe part 22 has a triangular surface form. The position of the surface-side angle A of the probe part 22 and the reverse-side angle B position of the probe part 22 are shifted in the surface direction of the probe part 22, and a ridge line 22a connecting the angle A to the angle B is curved inside, and the tip of the probe part 22 is extremely sharpened. In order to increase the aspect ratio of the probe part 22, the probe part 22 is formed of a thin film.

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、走査型プローブ顕
微鏡等に用いられるカンチレバー及びその製造方法、並
びに、当該カンチレバーなどの先鋭化部を有する部材の
製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cantilever used for a scanning probe microscope and the like, a method for manufacturing the same, and a method for manufacturing a member having a sharpened portion such as the cantilever.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、走査型プローブ顕微鏡では、平板
状のレバー部と、該レバー部の先端側領域に突設された
ピラミッド型又は円錐型の探針とを有するカンチレバー
が用いられ、試料の3次元形状等が測定されてきた。し
かし、これらの探針のアスペクト比は、ピラミッド型の
探針では1程度、円錐型の探針では2程度とそれ程高く
なく、探針の基部の幅がかなり大きかった。そのため、
例えば急峻な斜面形状や、深い溝等の観察は、探針の側
面が当該斜面や溝の入口部に接触してしまったり、探針
先端が溝の底や斜面に届かない等の理由で、正確な形状
等の測定が不可能であった。
2. Description of the Related Art Conventionally, a scanning probe microscope employs a cantilever having a plate-shaped lever portion and a pyramid-shaped or conical-shaped probe protruding from a distal end region of the lever portion. Three-dimensional shapes and the like have been measured. However, the aspect ratios of these probes are not so high, about 1 for the pyramid-shaped probe and about 2 for the conical-shaped probe, and the width of the base of the probe is considerably large. for that reason,
For example, when observing a steep slope shape or a deep groove, the side of the probe comes into contact with the entrance of the slope or the groove, or the tip of the probe does not reach the bottom or the slope of the groove. It was not possible to measure an accurate shape and the like.

【0003】そこで、比較的アスペクト比の高いブーツ
型の探針の製造方法が提案され(特開平3−13570
2号公報)、また、その探針を用いて試料の側面形状を
測定する技術が報告されている(Yves Martin and H. K
rmar Wickramasinghe, Appl.Phys. Lett. 64 (19), 9 M
ay 1994, "Method for imaging sidewalls by atomic f
orce microscopy")。このブーツ型の探針1を有するカ
ンチレバーを原子間力顕微鏡のカンチレバーとして用い
て、半導体のラインアンドスペースを観察しようとする
例を図14(b)に示す。図14(b)において、2
a,2bは隣接した配線パターン、2cは配線パターン
2a,2b間の隙間である。本例では、該配線パターン
2a,2bは、図14(b)の紙面に垂直な方向に延び
ている。
In view of the above, a method for manufacturing a boot-type probe having a relatively high aspect ratio has been proposed (Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei.
No. 2) and a technique for measuring the side surface shape of a sample using the probe is reported (Yves Martin and H. K.).
rmar Wickramasinghe, Appl. Phys. Lett. 64 (19), 9 M
ay 1994, "Method for imaging sidewalls by atomic f
orce microscopy "). FIG. 14B shows an example of observing the line and space of a semiconductor using the cantilever having the boot-shaped probe 1 as a cantilever of an atomic force microscope. ), 2
a and 2b are adjacent wiring patterns, and 2c is a gap between the wiring patterns 2a and 2b. In this example, the wiring patterns 2a and 2b extend in a direction perpendicular to the plane of FIG. 14B.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たブーツ型の探針1は、図14(b)に示すように、ブ
ーツのような回転対称の形状を有しており、探針先端が
針のようには尖っていない。そのため、このブーツ型の
探針1を有するカンチレバーを用いた場合、図14
(b)に示すように、微細な凹凸のイメージングは不可
能であり、そもそも、急峻な壁の微細な凹凸はイメージ
ングできるが、水平面の凹凸はイメージングできない。
また、ブーツ型の探針1の幅は400nm程度と比較的
広く、それ以上狭い隙間2cには差し入れることができ
ないという問題があった。一方、工業用製品では微細化
が進み、特に半導体産業においてはパターンの集積化が
進み、VLSI等の線幅は200nm程度になってい
る。また、特に半導体分野では、フットと呼ばれる側面
から底面への連続的な部分の形状の観察が特に重要であ
る(図14(b)中、このフット部分を符号2dで示
す。)。これは、このフット部分2dがだれていると、
隣の細線とショートしている可能性があるためである。
フット2dの観察は、水平面のイメージングができない
ブーツ型の探針1を用いては不可能であった。
However, the boot-type probe 1 described above has a rotationally symmetric shape like a boot, as shown in FIG. Not as sharp as. Therefore, when a cantilever having the boot-type probe 1 is used, FIG.
As shown in (b), imaging of fine irregularities is impossible, and in the first place, fine irregularities on a steep wall can be imaged, but irregularities on a horizontal plane cannot be imaged.
In addition, the width of the boot-type probe 1 is relatively wide, about 400 nm, and there is a problem that it cannot be inserted into the narrower gap 2c. On the other hand, the miniaturization of industrial products has progressed, and in particular, the integration of patterns has progressed in the semiconductor industry, and the line width of VLSI and the like has become about 200 nm. In the field of semiconductors in particular, it is particularly important to observe the shape of a continuous portion called a foot from the side surface to the bottom surface (in FIG. 14B, this foot portion is indicated by reference numeral 2d). This is because if this foot part 2d is
This is because there is a possibility that the adjacent thin line is short-circuited.
Observation of the foot 2d was impossible using the boot-type probe 1 which cannot image a horizontal plane.

【0005】なお、以上説明した事情は、原子間力顕微
鏡用のカンチレバーに限らず、走査型トンネル顕微鏡、
走査型電気容量顕微鏡、走査型静電気力顕微鏡及び走査
型磁気力顕微鏡などの他の種々の走査型プローブ顕微鏡
用のカンチレバーについても、同様である。
[0005] The situation described above is not limited to the cantilever for the atomic force microscope.
The same applies to cantilevers for various other scanning probe microscopes such as a scanning capacitance microscope, a scanning electrostatic force microscope, and a scanning magnetic force microscope.

【0006】また、走査型プローブ顕微鏡用のカンチレ
バーにおいては、分解能を向上させるために、探針の先
端を一層先鋭化することが好ましい。さらに、カンチレ
バーに限らず、先鋭化部を有する部材を得ることは種々
の分野において要望されている。例えば、近年、半導体
基板上に放電電極を形成することが提案されているが、
当該放電電極は低電圧にて電子を放出可能とするために
一層先鋭化することが好ましい。
In a cantilever for a scanning probe microscope, it is preferable that the tip of the probe be further sharpened in order to improve the resolution. Further, it is desired in various fields to obtain a member having a sharpened portion, not limited to the cantilever. For example, in recent years, it has been proposed to form a discharge electrode on a semiconductor substrate.
It is preferable that the discharge electrode be further sharpened so as to emit electrons at a low voltage.

【0007】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、アスペクト比が高くて微細な隙間に探針部を
差し入れることが可能であるとともに探針先端が鋭いカ
ンチレバー及びその製造方法を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of such circumstances, and has a high aspect ratio, a probe portion can be inserted into a fine gap, and a cantilever having a sharp probe tip and a method of manufacturing the same. The purpose is to provide.

【0008】また、本発明は、従来に比べて一層先鋭化
を図ることができる、カンチレバーなどの先鋭化部を有
する部材の製造方法を提供することを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a member having a sharpened portion such as a cantilever, which can be sharpened as compared with the related art.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第1の態様によるカンチレバーは、薄板状
のレバー部と、該レバー部の先端側部分に設けられた薄
板状の探針部とを備え、前記レバー部の面の方向と前記
探針部の面の方向とが互いに異なるものである。なお、
探針部は平板状でもよいし、必要に応じて湾曲していて
もよい。
In order to solve the above problems, a cantilever according to a first aspect of the present invention comprises a thin plate-like lever portion and a thin plate-like probe provided at a tip end portion of the lever portion. A direction of a surface of the lever portion and a direction of a surface of the probe portion are different from each other. In addition,
The probe portion may be flat or may be curved as required.

【0010】この第1の態様によれば、探針部が薄板状
に構成されているので、探針部の厚さと探針部の長さと
の比、すなわち探針部のアスペクト比を高くするととも
に、探針部の厚さを薄くすることができる。したがっ
て、探針を狭い隙間に差し入れることが可能となり、例
えば、このカンチレバーを原子間力顕微鏡のカンチレバ
ーとして用いた場合には、半導体のフット部分のイメー
ジング等が可能となる。
According to the first aspect, since the probe portion is formed in a thin plate shape, the ratio between the thickness of the probe portion and the length of the probe portion, that is, the aspect ratio of the probe portion is increased. At the same time, the thickness of the probe can be reduced. Therefore, the probe can be inserted into a narrow gap. For example, when this cantilever is used as a cantilever of an atomic force microscope, imaging of a foot portion of a semiconductor becomes possible.

【0011】本発明の第2の態様によるカンチレバー
は、前記第1の態様によるカンチレバーにおいて、前記
探針部の基部が前記レバー部の先端側部分の辺部と連結
されたものである。なお、探針部の基部が連結されるレ
バー部の先端側部分の辺部は、レバー部の先端側部分の
側方に位置する辺部であってもよいし、レバー部の先端
側部分の先端に位置する辺部であってもよい。
A cantilever according to a second aspect of the present invention is the cantilever according to the first aspect, wherein a base portion of the probe portion is connected to a side portion of a distal end portion of the lever portion. The side of the distal end portion of the lever portion to which the base of the probe portion is connected may be a side portion located on the side of the distal end portion of the lever portion, or may be the side portion of the distal end portion of the lever portion. It may be a side located at the tip.

【0012】本発明の第3の態様によるカンチレバー
は、前記第1又は第2の態様によるカンチレバーにおい
て、前記探針部の面形状が角を有する形状であり、前記
探針部の表面側の前記角の位置と前記探針部の裏面側の
前記角の位置とが前記探針部の面の方向にずれたもので
ある。このように、探針部の表面側の角の位置と探針部
の裏面側の角の位置とが探針部の面の方向にずれている
と、表面側又は裏面側の角を一層先鋭化することがで
き、分解能を向上させる上で好ましい。
A cantilever according to a third aspect of the present invention is the cantilever according to the first or second aspect, wherein a surface shape of the probe portion has a corner, and the surface of the probe portion has a corner. The position of the corner and the position of the corner on the back side of the probe are shifted in the direction of the surface of the probe. As described above, when the position of the corner on the front surface side of the probe portion and the position of the corner on the back surface side of the probe portion are shifted in the direction of the surface of the probe portion, the corner on the front surface side or the back surface side is sharpened more. This is preferable in improving the resolution.

【0013】本発明の第4の態様によるカンチレバー
は、前記探針部の表面側の前記角と前記探針部の裏面側
の前記角とを結ぶ稜線が内側に湾曲したものである。こ
のように、探針部の表面側の角と探針部の裏面側の角と
を結ぶ稜線が内側に湾曲していると、表面側又は裏面側
の角を更に一層先鋭化することができ、分解能を向上さ
せる上で好ましい。
[0013] In a cantilever according to a fourth aspect of the present invention, a ridge connecting the corner on the front surface side of the probe portion and the corner on the back surface side of the probe portion is curved inward. As described above, when the ridge connecting the corner on the front side of the probe section and the corner on the back side of the probe section is curved inward, the corner on the front side or the back side can be further sharpened. This is preferable for improving the resolution.

【0014】本発明の第5の態様によるカンチレバー
は、前記第4の態様によるカンチレバーにおいて、前記
探針部の表面及び裏面のうちの一方の面の両側の辺であ
って当該面の前記角の付近における両側の辺が、内側に
湾曲したものである。このように、探針部の表面又は裏
面の両側の辺であって当該面の前記角の付近における両
側の辺が内側に湾曲していると、表面側又は裏面側の角
を更に一層先鋭化することができ、分解能を向上させる
上で好ましい。
The cantilever according to a fifth aspect of the present invention is the cantilever according to the fourth aspect, wherein the two sides of one of the front surface and the back surface of the probe portion are provided. The sides on both sides in the vicinity are curved inward. As described above, when the sides on both sides of the front surface or the back surface of the probe portion and both sides near the corner of the surface are curved inward, the corners on the front surface or the back surface are further sharpened. This is preferable in improving the resolution.

【0015】本発明の第6の態様によるカンチレバーの
製造方法は、薄板状のレバー部と該レバー部の先端側部
分に設けられた薄板状の探針部とを備えたカンチレバー
を製造する方法であって、半導体基板の表面に第1の膜
を形成する工程と、前記第1の膜の所定箇所に前記半導
体基板の表面を露出させる開口を形成する工程と、前記
開口から露出した前記半導体基板の部分をエッチングし
て、前記第1の膜の前記開口に連続する溝又はトレンチ
であって前記半導体基板の表面に対して傾いた傾斜面を
有する溝又はトレンチを前記半導体基板に形成する工程
と、前記第1の膜を取り除くことなく又は前記第1の膜
を取り除いた後に、前記溝又はトレンチの前記傾斜面及
びその周辺に、第2の膜を形成させる工程と、前記第1
及び第2の膜を前記レバー部及び前記探針部の形状に合
わせてパターニングする工程と、前記溝又はトレンチの
前記傾斜面周辺の前記半導体基板を除去する工程と、を
備えたものである。
A method of manufacturing a cantilever according to a sixth aspect of the present invention is a method of manufacturing a cantilever having a thin plate-like lever portion and a thin plate-like probe portion provided at a tip end portion of the lever portion. A step of forming a first film on a surface of the semiconductor substrate; a step of forming an opening exposing a surface of the semiconductor substrate at a predetermined position of the first film; and a step of forming the semiconductor substrate exposed from the opening Forming a groove or trench in the semiconductor substrate, the groove or trench being continuous with the opening of the first film and having a slope inclined with respect to the surface of the semiconductor substrate. Forming a second film on the inclined surface of the groove or the trench and the periphery thereof without removing the first film or after removing the first film;
And a step of patterning the second film according to the shapes of the lever part and the probe part, and a step of removing the semiconductor substrate around the inclined surface of the groove or trench.

【0016】なお、前記第6の態様においては、前記第
1及び第2の膜は単一の膜からなるものであってもよい
し、前記第1及び第2の膜のうちの少なくとも一方が、
複数の膜からなるものであってもよい。
In the sixth aspect, the first and second films may be formed of a single film, or at least one of the first and second films may be a single film. ,
It may be composed of a plurality of films.

【0017】本発明の第7の態様によるカンチレバーの
製造方法は、前記第6の態様によるカンチレバーの製造
方法において、前記パターニングする工程は、前記第1
及び第2の膜における前記傾斜面に形成された部分が前
記探針部となるように、前記第1及び第2の膜をパター
ニングする工程を含むものである。
The method for manufacturing a cantilever according to a seventh aspect of the present invention is the method for manufacturing a cantilever according to the sixth aspect, wherein the step of patterning includes the first step.
And a step of patterning the first and second films so that a portion formed on the inclined surface of the second film becomes the probe portion.

【0018】本発明の第8の態様によるカンチレバーの
製造方法は、前記第6の態様によるカンチレバーの製造
方法において、前記パターニングする工程は、前記第1
及び第2の膜における前記半導体基板の前記表面に形成
された部分が前記探針部となるように、前記第1及び第
2の膜をパターニングする工程を含むものである。
The method for manufacturing a cantilever according to an eighth aspect of the present invention is the method for manufacturing a cantilever according to the sixth aspect, wherein the step of patterning includes the first step.
And a step of patterning the first and second films so that a portion of the second film formed on the surface of the semiconductor substrate becomes the probe portion.

【0019】本発明の第9の態様によるカンチレバーの
製造方法は、前記第6乃至第8のいずれかの態様による
製造方法において、前記半導体基板がシリコン単結晶基
板であるものである。
A method of manufacturing a cantilever according to a ninth aspect of the present invention is the method according to any one of the sixth to eighth aspects, wherein the semiconductor substrate is a silicon single crystal substrate.

【0020】本発明の第10の態様によるカンチレバー
は、前記第6乃至第9のいずれかの態様による製造方法
において、前記半導体基板は、(100)結晶方位が基
板に対して傾いているものである。
According to a tenth aspect of the present invention, in the manufacturing method according to any one of the sixth to ninth aspects, the semiconductor substrate has a (100) crystal orientation inclined with respect to the substrate. is there.

【0021】本発明の第11の態様によるカンチレバー
は、前記第6乃至第10のいずれかの態様による製造方
法において、前記パターニングする工程は、前記第2の
膜上にレジスト膜を形成した後に、アンダーエッチング
が生ずるように前記第1及び第2の膜を等方性エッチン
グする工程を含むものである。
In the cantilever according to an eleventh aspect of the present invention, in the manufacturing method according to any one of the sixth to tenth aspects, the step of patterning comprises: after forming a resist film on the second film; And a step of isotropically etching the first and second films so that under-etching occurs.

【0022】本発明の第12の態様によるカンチレバー
は、前記第6乃至第10のいずれかの態様による製造方
法において、前記パターニングする工程は、前記第2の
膜上にレジスト膜を形成する工程と、該レジスト膜の形
成後に前記第1及び第2の膜を等方性エッチングするエ
ッチング工程とを含み、前記レジスト膜はダミー領域と
前記探針部に対応する探針部用領域とを有し、前記探針
部用領域と前記ダミー領域との間が細くくびれて連続
し、前記エッチング工程は、アンダーエッチングが生じ
て前記第1及び第2の膜における前記探針部用領域に対
応する部分が前記第1及び第2の膜における前記ダミー
領域に対応する部分から分離されるように、前記第1及
び第2の膜を等方性エッチングする工程であるものであ
る。
In the cantilever according to the twelfth aspect of the present invention, in the manufacturing method according to any one of the sixth to tenth aspects, the patterning step includes a step of forming a resist film on the second film. An etching step of isotropically etching the first and second films after the formation of the resist film, wherein the resist film has a dummy region and a probe portion region corresponding to the probe portion. The gap between the probe portion region and the dummy region is narrow and continuous, and the etching step is a portion of the first and second films corresponding to the probe portion region in the first and second films. Is a step of isotropically etching the first and second films so that the first and second films are separated from portions corresponding to the dummy regions in the first and second films.

【0023】前記第6乃至第12の態様による製造方法
は、それぞれ前記第1乃至第5の態様によるカンチレバ
ーの製造方法の一例である。使用する半導体基板として
は特に限定されるものではないが、前記第9の態様のよ
うに、半導体基板として、最もよく用いられているシリ
コン単結晶基板を採用してもよい。半導体基板として、
(100)結晶方位が基板に対して傾いていない基板
(すなわち、(100)面方位の基板)を用いてもよい
が、前記第10の態様のように、(100)結晶方位が
基板に対して傾いている基板を用いると、その傾きに応
じて基板に対する溝又はトレンチの傾斜面の傾斜の程度
を適宜設定することができ、これにより探針部のレバー
部に対する角度を適宜設定することができる。したがっ
て、例えば、原子間力顕微鏡用のカンチレバーとして用
いる場合、探針部に作用する力をレバー部の変位として
伝達する上で、探針部のレバー部に対する角度が90度
に近い方が好ましいものであるが、探針部のレバー部に
対する角度を90度に近づけることが可能となる。ま
た、前記第11及び第12の態様のように、第2の膜上
にレジスト膜を形成した後に、アンダーエッチングが生
ずるように前記第1及び第2の膜を等方性エッチングす
ると、前記第4及び第5の態様のように探針部の表面側
の前記角と前記探針部の裏面側の前記角とを結ぶ稜線を
内側に湾曲させることができる。さらに、前記第12の
態様のように、第2の膜上にレジスト膜を形成する際に
当該レジスト膜がダミー領域及び探針部用領域を持つよ
うして該探針部用領域と前記ダミー領域との間が細くく
びれて連続するようにしておき、アンダーエッチングが
生じて前記第1及び第2の膜における前記探針部用領域
に対応する部分が前記第1及び第2の膜における前記ダ
ミー領域に対応する部分から分離されるように、前記第
1及び第2の膜を等方性エッチングすると、前記第5の
態様のように、探針部の表面及び裏面のうちの一方の面
の両側の辺であって当該面の前記角の付近における両側
の辺も、内側に湾曲させることができる。
The manufacturing methods according to the sixth to twelfth aspects are examples of the method of manufacturing the cantilevers according to the first to fifth aspects, respectively. The semiconductor substrate to be used is not particularly limited. However, as in the ninth embodiment, a silicon single crystal substrate that is most often used may be used as the semiconductor substrate. As a semiconductor substrate,
A substrate whose (100) crystal orientation is not inclined with respect to the substrate (that is, a substrate having a (100) plane orientation) may be used. However, as in the tenth embodiment, the (100) crystal orientation is When using a substrate that is inclined at an angle, the degree of inclination of the inclined surface of the groove or trench with respect to the substrate can be appropriately set according to the inclination, whereby the angle of the probe portion with respect to the lever portion can be appropriately set. it can. Therefore, for example, when the probe is used as a cantilever for an atomic force microscope, it is preferable that the angle of the probe with respect to the lever be closer to 90 degrees in transmitting the force acting on the probe as displacement of the lever. However, it is possible to make the angle of the probe portion with respect to the lever portion close to 90 degrees. Further, as in the eleventh and twelfth aspects, after forming a resist film on the second film, the first and second films are isotropically etched so as to cause under-etching. As in the fourth and fifth aspects, a ridge connecting the corner on the front surface side of the probe portion and the corner on the back surface side of the probe portion can be curved inward. Further, as in the twelfth aspect, when forming a resist film on the second film, the resist film has a dummy region and a probe portion region so that the probe portion region and the dummy The region and the region are kept narrow and continuous, and a portion corresponding to the probe portion region in the first and second films due to under-etching is formed in the first and second films. When the first and second films are isotropically etched so as to be separated from a portion corresponding to the dummy region, one of the front surface and the back surface of the probe portion is formed as in the fifth aspect. , And both sides near the corner of the surface can also be curved inward.

【0024】本発明では、前記第7の態様のように第1
及び第2の膜における前記傾斜面に形成された部分を探
針部としてもよいが、この場合において、第1及び第2
の膜のパターニングに際してフォトリソエッチング法を
採用した場合、第1及び第2の膜上に形成するレジスト
膜の露光現像の際に、投影露光装置の焦点深度が通常浅
いとともにその焦点を通常半導体基板の表面と平行な部
分の位置に結ばせることから、探針先端に対応するフォ
トマスク像が傾斜面の第1及び第2の膜において若干ぼ
けて探針先端形状を精密にレジスト膜に転写することが
できない可能性があり、ひいては、探針先端の先鋭化を
損なう場合もあり得る。これに対し、前記第8の態様の
ように、第1及び第2の膜における前記半導体基板の前
記表面に形成された部分を探針部とすれば、第1及び第
2の膜上に形成するレジスト膜に対して探針先端形状を
常に精密に転写することができ、探針先端の先鋭化を損
なう可能性がなくなり、好ましい。また、前記第8の態
様のように、第1及び第2の膜における前記半導体基板
の前記表面に形成された部分を探針部とすれば、探針の
長さや形状を一層自由に作製することができる。
In the present invention, as in the seventh aspect, the first
A portion formed on the inclined surface of the second film and the second film may be used as a probe portion. In this case, the first and second films may be used.
When the photolithographic etching method is employed for patterning the film, the exposure and development of the resist film formed on the first and second films is usually performed with a shallow depth of focus of the projection exposure apparatus and the focus of the semiconductor substrate is normally adjusted. Because the photomask image corresponding to the tip of the probe is slightly blurred in the first and second films on the inclined surfaces, the shape of the tip of the probe is precisely transferred to the resist film because it is formed at a position parallel to the surface. It may not be possible to do so, which may impair sharpening of the tip of the probe. On the other hand, as in the eighth aspect, if a portion formed on the surface of the semiconductor substrate in the first and second films is used as a probe portion, a portion formed on the first and second films is formed. The shape of the tip of the probe can always be precisely transferred to the resist film to be formed, and there is no possibility that the tip of the probe is sharpened. Further, as in the eighth aspect, if the portion of the first and second films formed on the surface of the semiconductor substrate is used as a probe portion, the length and shape of the probe can be made more freely. be able to.

【0025】なお、本発明によるカンチレバーは、原子
間力顕微鏡用のカンチレバーに限定されるものではな
く、本発明は、走査型トンネル顕微鏡、走査型電気容量
顕微鏡、走査型静電気力顕微鏡及び走査型磁気力顕微鏡
などの他の種々の走査型プローブ顕微鏡において用いら
れるカンチレバーに適用することができる。
The cantilever according to the present invention is not limited to a cantilever for an atomic force microscope. The present invention relates to a scanning tunneling microscope, a scanning capacitance microscope, a scanning electrostatic force microscope, and a scanning magnetic field. It can be applied to cantilevers used in various other scanning probe microscopes such as a force microscope.

【0026】本発明の第13の態様による先鋭化部を有
する部材を製造する方法は、第1の部材の所定の面上に
少なくとも1つの膜を形成する工程と、前記少なくとも
1つの膜上にレジスト膜を形成する工程と、該レジスト
膜の形成後に前記少なくとも1つの膜を等方性エッチン
グするエッチング工程と、前記第1の部材の少なくとも
一部を除去する除去工程とを含み、前記レジスト膜はダ
ミー領域と前記先鋭化部に対応する先鋭化部用領域とを
有し、前記先鋭化部用領域と前記ダミー領域との間が細
くくびれて連続し、前記エッチング工程は、アンダーエ
ッチングが生じて前記少なくとも1つの膜における前記
先鋭化部用領域に対応する部分が前記少なくとも1つの
膜における前記ダミー領域に対応する部分から分離され
るように、前記少なくとも1つの膜を等方性エッチング
する工程であり、前記除去工程は、前記少なくとも1つ
の膜における前記先鋭化部用領域に対応する部分の周辺
の前記第1の部材を除去する工程であるものである。前
記第1の部材は、例えば、半導体基板であってもよい。
According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a member having a sharpened portion, comprising: forming at least one film on a predetermined surface of a first member; Forming a resist film, an etching step of isotropically etching the at least one film after the formation of the resist film, and a removing step of removing at least a part of the first member, wherein the resist film Has a dummy region and a sharpened portion region corresponding to the sharpened portion, and the gap between the sharpened portion region and the dummy region is narrow and continuous, and the etching step causes under-etching. The portion corresponding to the sharpened portion region in the at least one film is separated from the portion corresponding to the dummy region in the at least one film. At least one film is isotropically etched, and the removing step is a step of removing the first member around a portion corresponding to the sharpened portion region in the at least one film. Things. The first member may be, for example, a semiconductor substrate.

【0027】この第13の態様によれば、前記少なくと
も1つの膜におけるレジスト膜の先鋭化部用領域に対応
する部分の、前記少なくとも1つの膜におけるレジスト
膜のダミー領域に対応する部分から分離された先端が、
先鋭化部の先端となる。前記第13の態様では、前記少
なくとも1つの膜上にレジスト膜を形成した後にアンダ
ーエッチングが生ずるように前記少なくとも1つの膜を
等方性エッチングしているので、前記少なくとも1つの
膜の先鋭化部における表面側の角と前記少なくとも1つ
の膜の先鋭化部における裏面側の角とが当該少なくとも
1つの膜の面方向にずれ、当該表面側の角と当該裏面側
の角と結ぶ稜線が内側に湾曲することとなる。さらに、
前記第13の態様では、前記少なくとも1つの膜上にレ
ジスト膜を形成する際に当該レジスト膜がダミー領域及
び先鋭化部用領域を持つようして該先鋭化部用領域と前
記ダミー領域との間が細くくびれて連続するようにして
おき、アンダーエッチングが生じて前記第1及び第2の
膜における前記先鋭化部用領域に対応する部分が前記第
1及び第2の膜における前記ダミー領域に対応する部分
から分離されるように、前記第1及び第2の膜を等方性
エッチングするので、前記少なくとも1つの膜における
先鋭化部の表面及び裏面のうちの一方の面の両側の辺で
あって当該面の前記角の付近における両側の辺も、内側
に湾曲することになる。したがって、前記第13の態様
によれば、従来に比べて先鋭化部の先鋭化を一層図るこ
とができる。
According to the thirteenth aspect, a portion of the at least one film corresponding to the sharpened portion region of the resist film is separated from a portion of the at least one film corresponding to the dummy region of the resist film. The tip
The tip of the sharpened portion. In the thirteenth aspect, since the at least one film is isotropically etched so that underetching occurs after forming a resist film on the at least one film, a sharpened portion of the at least one film is formed. And the corner on the back side in the sharpened portion of the at least one film is shifted in the surface direction of the at least one film, and the ridge line connecting the corner on the front side and the corner on the back side is inward. It will bend. further,
In the thirteenth aspect, when forming a resist film on the at least one film, the resist film has a dummy region and a sharpened portion region so that the sharpened portion region and the dummy region The gap is made narrow and continuous so that underetching occurs and a portion corresponding to the sharpened portion region in the first and second films is formed in the dummy region in the first and second films. Since the first and second films are isotropically etched so as to be separated from the corresponding portions, the first and second films may be isotropically etched on both sides of one of the front surface and the back surface of the sharpened portion in the at least one film. Therefore, both sides near the corner of the surface also curve inward. Therefore, according to the thirteenth aspect, the sharpened portion can be further sharpened as compared with the related art.

【0028】なお、前記第13の態様をカンチレバーの
製造方法に適用した一例が前記第12の態様であるが、
前記第13の態様は、前記第1乃至第5の態様によるカ
ンチレバーを製造する方法に限定されるものではなく、
他の種々のカンチレバーを製造する方法や、カンチレバ
ー以外の先鋭化部を有する種々の部材の製造方法に適用
することができるものである。
An example in which the thirteenth aspect is applied to a method for manufacturing a cantilever is the twelfth aspect.
The thirteenth aspect is not limited to the method of manufacturing the cantilever according to the first to fifth aspects,
The present invention can be applied to a method of manufacturing various other cantilevers and a method of manufacturing various members having a sharpened portion other than the cantilever.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、本発明によるカンチレバー
及びその製造方法、並びに、先鋭化部を有する部材の製
造方法について、図面を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a cantilever according to the present invention, a method of manufacturing the same, and a method of manufacturing a member having a sharpened portion will be described with reference to the drawings.

【0030】(第1の実施の形態)まず、本発明の第1
の実施の形態によるカンチレバーについて、図1を参照
して説明する。本実施の形態によるカンチレバーは、原
子間力顕微鏡用のカンチレバーとして構成されている。
図1は、本実施の形態によるカンチレバーを示す概略斜
視図である。
(First Embodiment) First, the first embodiment of the present invention will be described.
The cantilever according to the embodiment will be described with reference to FIG. The cantilever according to the present embodiment is configured as a cantilever for an atomic force microscope.
FIG. 1 is a schematic perspective view showing the cantilever according to the present embodiment.

【0031】本実施の形態によるカンチレバーは、図1
に示すように、薄板状のレバー部21と、該レバー部2
1の先端側部分に設けられた薄板状の探針部22と、レ
バー部21を支持する支持体23とから構成されてい
る。そして、レバー部21の面の方向と探針部22の面
の方向とは互いに異なっている。すなわち、レバー部2
1と探針部22とは、所定の角度をなしている。本実施
の形態では、レバー部21及び探針部22は、平板状に
構成されているが、必要に応じて湾曲していてもよい。
The cantilever according to the present embodiment is shown in FIG.
As shown in FIG. 1, a thin plate-like lever portion 21 and the lever portion 2
1 is composed of a thin plate-like probe portion 22 provided at the tip side portion and a support 23 supporting the lever portion 21. The direction of the surface of the lever 21 and the direction of the surface of the probe 22 are different from each other. That is, the lever 2
1 and the probe part 22 form a predetermined angle. In the present embodiment, the lever portion 21 and the probe portion 22 are formed in a flat plate shape, but may be curved as necessary.

【0032】本実施の形態では、探針部22の基部が、
レバー部21の先端側部分の側方に位置する辺部と連結
されている。もっとも、探針部22の基部は、例えば、
レバー部21の先端側部分の先端に位置する辺部21a
と連結してもよい。
In the present embodiment, the base of the probe 22 is
The lever portion 21 is connected to a side portion located on a side of the tip side portion. However, the base of the probe portion 22 is, for example,
Side 21a located at the tip of the tip side portion of lever 21
May be connected.

【0033】また、本実施の形態では、レバー部21
は、窒化珪素膜24,25の2重膜で構成されている
(膜24,25が同一材料で構成されているので、実際
上は1重膜と同様となる。)。探針部22は前記窒化珪
素膜25から構成されており、レバー部21の窒化珪素
膜25がそのまま探針部25に連続することによって、
探針部22がレバー部21と連結されている。もっと
も、探針部22はレバー部21と連結されていればよ
く、必ずしも探針部22及びレバー部21は同一材料が
連続して形成されている必要はなく、両者の材料が異な
っていてもよい。なお、探針部22及びレバー部21の
材料は窒化珪素膜に限定されるものではないし、また、
探針部22やレバー部21は1重膜のみならず2重膜等
で構成してもよい。
In the present embodiment, the lever 21
Is composed of a double film of silicon nitride films 24 and 25 (since the films 24 and 25 are composed of the same material, they are actually the same as a single film). The probe portion 22 is composed of the silicon nitride film 25, and the silicon nitride film 25 of the lever portion 21 continues to the probe portion 25 as it is.
The probe 22 is connected to the lever 21. Needless to say, the probe portion 22 only needs to be connected to the lever portion 21, and the probe portion 22 and the lever portion 21 do not necessarily need to be formed of the same material continuously. Good. The material of the probe part 22 and the lever part 21 is not limited to the silicon nitride film.
The probe portion 22 and the lever portion 21 may be formed of not only a single film but also a double film or the like.

【0034】前記支持体23は、パイレックスガラス
(商品名)部材26と、該パイレックスガラス部材26
が接合されている箇所の前記窒化珪素膜24,25とか
ら構成されている。もっとも、支持体23の構成はこれ
に限定されるものではなく、例えば、半導体基板を用い
て構成してもよい。
The support 23 includes a Pyrex glass (trade name) member 26 and the Pyrex glass member 26.
And the above-mentioned silicon nitride films 24 and 25 at the portions where are joined. However, the configuration of the support 23 is not limited to this, and may be configured using, for example, a semiconductor substrate.

【0035】また、本実施の形態では、探針部22の面
形状は、図1及び図2(a)に示すように、三角形状と
されている。もっとも、探針部22の面形状は、角を有
していればよく、例えば、図2(b)〜(h)に示すよ
うな形状としてもよい。なお、図2(a)は図1に示す
カンチレバーの探針部22の面形状を示す概略平面図で
あり、図2(b)〜(h)はそれぞれ探針部22の面形
状の他の例を示す概略平面図である。なお、図2(a)
〜(h)において、上辺はレバー部21と連結される基
部であり、下方の角が試料表面と対向される先端であ
る。なお、探針部22は、図2(a)では直角三角形
状、図2(b)では直角三角形の斜辺を内側に湾曲させ
た形状、図2(c)では三角形状の先端の両側辺を内側
に湾曲させた形状、図2(d)では三角形状の左側辺の
みを内側に湾曲させた形状、図2(e)では台形状の斜
辺を内側に湾曲させた形状、図2(f)では台形状、図
2(g)では先端の角を2つ有する5辺形状、図2
(h)では長方形状を有している。なお、探針部22の
面形状における試料表面と対向される角は、通常は図2
(a)〜(f)(h)のように1つとされるが、必要に
応じて図2(g)のように2つ以上にしてもよい。
In this embodiment, the probe 22 has a triangular surface, as shown in FIGS. 1 and 2A. Needless to say, the surface shape of the probe portion 22 only needs to have a corner, and for example, may have a shape as shown in FIGS. 2A is a schematic plan view showing the surface shape of the probe portion 22 of the cantilever shown in FIG. 1, and FIGS. 2B to 2H each show another surface shape of the probe portion 22. It is a schematic plan view showing an example. In addition, FIG.
In (h), the upper side is a base portion connected to the lever portion 21, and the lower corner is the front end facing the sample surface. The probe 22 has a right-angled triangular shape in FIG. 2A, a shape in which the hypotenuse of the right-angled triangle is curved inward in FIG. 2B, and both side edges of the triangular tip in FIG. 2C. FIG. 2D shows a shape in which only the left side of the triangle is curved inward, FIG. 2E shows a shape in which the trapezoidal oblique side is curved inward, and FIG. 2 shows a trapezoidal shape, FIG. 2 (g) shows a five-sided shape having two tip corners, and FIG.
(H) has a rectangular shape. Note that the angle of the surface shape of the probe portion 22 facing the sample surface is usually the angle shown in FIG.
The number is one as shown in (a) to (f) and (h), but may be two or more as shown in FIG.

【0036】さらに、本実施の形態では、図1に示すよ
うに、探針部22の表面側の角Aの位置と探針部22の
裏面側の角のBの位置とが探針部22の面の方向にずれ
ており、角Aと角Bとを結ぶ稜線22aが内側に湾曲し
ており、当該探針部22の先端は極めて先鋭化されてい
る。本実施の形態では、このように探針部22の先端が
先鋭化されているので、分解能を向上させる上で好まし
い。もっとも、本発明では必ずしもこのような先鋭化を
図らなくてもよい。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the position of the corner A on the front surface side of the probe portion 22 and the position of the corner B on the back surface side of the probe portion 22 are different from each other. , The ridge line 22a connecting the angle A and the angle B is curved inward, and the tip of the probe portion 22 is extremely sharpened. In the present embodiment, the tip of the probe section 22 is sharpened in this way, which is preferable in improving the resolution. However, in the present invention, such sharpening is not necessarily required.

【0037】次に、図1に示すカンチレバーの製造方法
の一例について、図3及び図4を参照して説明する。図
3は図1に示すカンチレバーの製造工程の一例を示す
図、図4は図3に示す工程に引き続く工程を示す図であ
る。図3(a)(b)はそれぞれ同一工程を示す概略断
面図及び概略平面図、図3(c)(d)はそれぞれ同一
工程を示す概略断面図及び概略平面図、図3(e)
(f)はそれぞれ同一工程を示す概略断面図及び概略平
面図、図3(g)は図3(e)中の要部拡大図、図4
(a)(b)はそれぞれ同一工程を示す概略断面図及び
概略平面図、図4(c)(d)は完成状態を示す概略断
面図及び概略平面図である。なお、図3及び図4におい
て、図1中の各要素と対応する要素には同一符号を付し
ている。
Next, an example of a method of manufacturing the cantilever shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a diagram showing an example of a manufacturing process of the cantilever shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a diagram showing a process subsequent to the process shown in FIG. 3A and 3B are a schematic sectional view and a schematic plan view showing the same step, respectively, and FIGS. 3C and 3D are a schematic sectional view and a schematic plan view showing the same step, respectively, and FIG.
FIG. 3F is a schematic cross-sectional view and a schematic plan view showing the same process, FIG. 3G is an enlarged view of a main part in FIG.
4A and 4B are a schematic sectional view and a schematic plan view showing the same step, respectively, and FIGS. 4C and 4D are a schematic sectional view and a schematic plan view showing a completed state. In FIGS. 3 and 4, elements corresponding to the elements in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0038】まず、半導体基板として、厚さ250μ
m、(100)面方位のシリコン単結晶基板31を用
い、LP−CVD法(減圧CVD法)等により基板31
の両面に厚さ0.25μmの窒化珪素膜24,32を形
成する。次に、リソグラフィー法及びドライエッチング
法を用いて窒化珪素膜24をパターニングすることによ
って、窒化珪素膜24の所定箇所に、基板31の表面を
露出させる帯状の開口24aを形成する。開口24aの
パターン形状、大きさ、数量は任意に設定することが可
能である。次に、この基板を水酸化カリウム(KOH)
水溶液又はテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイ
ド(TMAH)水溶液などのシリコン用のエッチング液
に浸漬し、窒化珪素膜24,32をマスクとし、開口2
4aから露出した基板31の部分を台形状に異方性エッ
チングして、開口24aに連続し傾斜面31bを有する
台形状の深さ約10μmの溝31aを形成する(図3
(a)(b))。なお、溝31aの代わりに、例えば、
ピラミッド状のトレンチを形成してもよい。なお、基板
31として(100)面方位のものが用いられているの
で、周知のように溝31aの傾斜面31bが基板表面に
対してなす角度は54.74°となる。後述する工程か
らわかるように、この角度がレバー部21と探針部22
とがなす角度となる。
First, a semiconductor substrate having a thickness of 250 μm is used.
Using a silicon single crystal substrate 31 of m, (100) plane orientation, the substrate 31 is formed by LP-CVD (low pressure CVD) or the like.
The silicon nitride films 24 and 32 having a thickness of 0.25 μm are formed on both surfaces of the substrate. Next, the silicon nitride film 24 is patterned using a lithography method and a dry etching method, thereby forming a strip-shaped opening 24 a exposing the surface of the substrate 31 at a predetermined position of the silicon nitride film 24. The pattern shape, size, and number of the openings 24a can be set arbitrarily. Next, this substrate was washed with potassium hydroxide (KOH).
The substrate is immersed in an etching solution for silicon such as an aqueous solution or an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH), and the openings 2 are formed using the silicon nitride films 24 and 32 as a mask.
The portion of the substrate 31 exposed from the substrate 4a is anisotropically etched into a trapezoid to form a trapezoidal groove 31a having a depth of about 10 μm and having an inclined surface 31b continuous with the opening 24a (FIG. 3).
(A) (b)). In addition, instead of the groove 31a, for example,
A pyramid-shaped trench may be formed. Since the substrate 31 has a (100) orientation, the angle formed by the inclined surface 31b of the groove 31a with respect to the substrate surface is 54.74 °, as is well known. As can be seen from a process described later, this angle is determined by the lever portion 21 and the probe portion 22.
And the angle between them.

【0039】次に、再びLP−CVD法等により基板3
1の両面に厚さ0.15μmの窒化珪素膜25,33を
形成する。なお、本実施の形態では、窒化珪素膜24,
32を取り除くことなく窒化珪素膜25,33を形成し
ているが、窒化珪素膜24,32を取り除いた後に窒化
珪素膜25,33を形成してもよい。次に、リソグラフ
ィー法等を用いて、基板31の上面の窒化珪素膜25に
対して、レバー部21、探針部22及び支持体23の所
望の形状に合わせて、パターニングを施す。本例では、
窒化珪素膜25における前記傾斜面31bに形成された
部分が探針部22となるように、パターニングを施す。
すなわち、まず、窒化珪素膜25上に、レバー部21、
探針部22及び支持体23の所望の形状に合わせて、レ
ジスト膜34を形成する(図3(c)(d))。その
後、上面の不要部分の窒化珪素膜24,25と下面全て
の窒化珪素膜32,33をドライエッチング法などによ
る等方性エッチングにより取り除く(図3(e)(f)
(g))。このとき、窒化珪素膜25は等方的にエッチ
ングされるため、レジスト膜34により保護されている
窒化珪素膜25はアンダーエッチングを起こし、窒化珪
素膜25でできた探針部22の先端が図3(g)のよう
に先鋭化される。次いで、レジスト膜34を取り除く。
Next, the substrate 3 is again formed by the LP-CVD method or the like.
The silicon nitride films 25 and 33 having a thickness of 0.15 μm are formed on both surfaces of the substrate 1. In the present embodiment, the silicon nitride film 24,
Although the silicon nitride films 25 and 33 are formed without removing the silicon nitride film 32, the silicon nitride films 25 and 33 may be formed after removing the silicon nitride films 24 and 32. Next, the silicon nitride film 25 on the upper surface of the substrate 31 is patterned according to desired shapes of the lever portion 21, the probe portion 22, and the support 23 by using a lithography method or the like. In this example,
The silicon nitride film 25 is patterned so that the portion formed on the inclined surface 31b becomes the probe portion 22.
That is, first, on the silicon nitride film 25, the lever portion 21,
A resist film 34 is formed according to the desired shape of the probe 22 and the support 23 (FIGS. 3C and 3D). Thereafter, unnecessary portions of the silicon nitride films 24 and 25 on the upper surface and all the silicon nitride films 32 and 33 on the lower surface are removed by isotropic etching such as a dry etching method (FIGS. 3E and 3F).
(G)). At this time, since the silicon nitride film 25 is isotropically etched, the silicon nitride film 25 protected by the resist film 34 is under-etched, and the tip of the probe portion 22 made of the silicon nitride film 25 is 3 (g) is sharpened. Next, the resist film 34 is removed.

【0040】その後、窒化珪素膜25上の所定箇所に支
持体23を構成するパイレックスガラス部材26を陽極
接合法等により接合する(図4(a)(b))。
Thereafter, a Pyrex glass member 26 constituting the support 23 is bonded to a predetermined position on the silicon nitride film 25 by an anodic bonding method or the like (FIGS. 4A and 4B).

【0041】最後に、図4(a)(b)に示す状態の基
板をKOH水溶液又はTMAH水溶液に浸漬して基板3
1を除去する(図4(c)(d))。これにより、図1
に示すカンチレバーが完成する。
Finally, the substrate in the state shown in FIGS. 4A and 4B is immersed in a KOH aqueous solution or a TMAH aqueous solution to form a substrate 3.
1 is removed (FIGS. 4C and 4D). As a result, FIG.
The cantilever shown in is completed.

【0042】なお、図面には示していないが、パイレッ
クスガラス部材26を用いずに、基板31の下面の窒化
珪素膜32,33の全部を除去せずに支持体に相当する
部分を残し、支持体に相当する基板31の部分を残し、
これらによって支持体を構成してもよい。
Although not shown in the drawings, the Pyrex glass member 26 is not used, and the silicon nitride films 32 and 33 on the lower surface of the substrate 31 are not entirely removed to leave a portion corresponding to the support. Leaving the part of the substrate 31 corresponding to the body,
These may constitute a support.

【0043】以上説明したカンチレバーの製造方法で
は、(100)面方位のシリコンウエハーを使ったた
め、レバー部21と探針部22のなす角度が前述のよう
に54.74°となるが、(100)結晶方位がウエハ
ーに対して傾いているウエハーを使うことにより、この
角度を90°に近づけることができる。そもそも(10
0)面方位のシリコンウエハーとは、シリコン単結晶イ
ンゴットを結晶成長させた方向に対し垂直に輪切りした
ものであり、この輪切りの角度を斜めにすると、切り出
されたウエハーに対し、(100)面方位は傾くことに
なる。例えば(100)面方位がウエハーに対し30°
傾いたウエハーを使うと、異方性エッチングでできる溝
31aの角度は図5に示すように片側は84.74°と
なり、もう片側は24.74°となる。その角度の急峻
な方の傾斜面31bに、探針22を作り込むことによ
り、レバー部21と探針部22とのなす角度を84.7
4°にすることができる。なお、図5は図3(a)に対
応する概略断面図であり、図5において、図3(a)と
同一又は対応する要素には同一符号を付している。
In the method of manufacturing the cantilever described above, since the silicon wafer having the (100) plane orientation is used, the angle between the lever portion 21 and the probe portion 22 is 54.74 ° as described above. By using a wafer whose crystal orientation is inclined with respect to the wafer, this angle can be made closer to 90 °. In the first place (10
0) A silicon wafer having a plane orientation is obtained by cutting a silicon single crystal ingot in a direction perpendicular to the direction in which the crystal is grown. When the angle of the slice is made oblique, the (100) plane The bearing will tilt. For example, the (100) plane orientation is 30 ° with respect to the wafer.
When an inclined wafer is used, the angle of the groove 31a formed by anisotropic etching is 84.74 ° on one side and 24.74 ° on the other side as shown in FIG. By forming the probe 22 on the inclined surface 31b having the steeper angle, the angle formed between the lever 21 and the probe 22 is 84.7.
4 °. FIG. 5 is a schematic sectional view corresponding to FIG. 3A, and in FIG. 5, the same reference numerals are given to the same or corresponding elements as those in FIG. 3A.

【0044】以上説明した製造方法によりカンチレバー
を製造すると、探針部22の長さが7μmで、探針部2
2の厚みが0.15μmという薄板形状で、探針22の
高さと厚さの比であるアスペクト比は、約47とするこ
とができる。
When the cantilever is manufactured by the manufacturing method described above, the length of the probe 22 is 7 μm,
2 is a thin plate having a thickness of 0.15 μm, and an aspect ratio, which is a ratio between the height and the thickness of the probe 22, can be about 47.

【0045】次に、上記製造方法により製造されて上記
寸法を有するカンチレバーの力学的な評価を行なう。計
算を簡単にするため、図6に示すように、レバー部21
の先端部分の探針部22はレバー部21に対して垂直に
設けられ、その形は四角形とする。また、レバー部21
の長さLを200μm、幅Wを40μm、厚さTを0.
4μm、探針部22長さHを7μm、幅Iを7μm、厚
さSを0.15μmとする。なお、図6は、カンチレバ
ーの機械的強度を計算するためのモデルを示す斜視図で
ある。
Next, a mechanical evaluation of the cantilever manufactured by the above manufacturing method and having the above dimensions is performed. In order to simplify the calculation, as shown in FIG.
The probe portion 22 at the tip of is provided perpendicular to the lever portion 21 and has a quadrangular shape. The lever 21
The length L is 200 μm, the width W is 40 μm, and the thickness T is 0.1 μm.
The probe section 22 has a length H of 7 μm, a width I of 7 μm, and a thickness S of 0.15 μm. FIG. 6 is a perspective view showing a model for calculating the mechanical strength of the cantilever.

【0046】本実施の形態によるカンチレバーでは、探
針部22のアスペクト比を高くするため、探針部22が
薄膜で形成されている。そのため、探針部22がレバー
部21に比べて強度が足りないと、探針22の先端の影
響をレバー部21の撓みに変換する効率が落ちる。そこ
で、まず探針部22の強度を検証する。
In the cantilever according to the present embodiment, the probe 22 is formed of a thin film in order to increase the aspect ratio of the probe 22. Therefore, if the strength of the probe portion 22 is insufficient compared with the lever portion 21, the efficiency of converting the influence of the tip of the probe 22 into the bending of the lever portion 21 decreases. Therefore, first, the strength of the probe section 22 is verified.

【0047】第1に、探針部22の座屈強度Fを検証す
る。探針部22の座屈強度Fは以下の数1で与えられ
る。
First, the buckling strength F of the probe portion 22 will be verified. The buckling strength F of the probe part 22 is given by the following equation (1).

【0048】[0048]

【数1】F=π2EI/4H2 ここでEはヤング率、Iは断面二次モーメント、Hは探
針部22の高さを示す。探針部22を構成している窒化
珪素膜のヤング率は150N/Pa程度とされているた
め、座屈強度Fを計算すると、32mN程度となる。一
方、原子間力顕微鏡は通常1nN程度の力で試料表面を
走査するため、座屈強度は十分にあるといえる。
F = π 2 EI / 4H 2 where E is Young's modulus, I is the second moment of area, and H is the height of the probe section 22. Since the Young's modulus of the silicon nitride film forming the probe portion 22 is about 150 N / Pa, the buckling strength F is calculated to be about 32 mN. On the other hand, since the atomic force microscope scans the sample surface with a force of about 1 nN, it can be said that the buckling strength is sufficient.

【0049】第2に、探針部22の圧縮方向のばね定数
を検証する。探針部22の圧縮方向のばね定数がレバー
部21の撓み方向のばね定数より小さいと、探針部22
の先端に加わった力をレバー部21の撓みに効率良く変
換できない。探針部の圧縮方向のばね定数は以下の数2
で与えられる。
Second, the spring constant of the probe portion 22 in the compression direction will be verified. If the spring constant of the probe portion 22 in the compression direction is smaller than the spring constant of the lever portion 21 in the bending direction, the probe portion 22
Cannot be efficiently converted into the deflection of the lever portion 21. The spring constant of the probe part in the compression direction is given by
Given by

【0050】[0050]

【数2】k=EA/H ここで、Eはヤング率、Aは探針部22の断面積、Hは
探針部22の高さ(長さ)を示す。前述の数値を数2に
代入して計算すると、k=22.5 KN/mとなる。
次に、レバー部21の撓み方向のばね定数kは以下の数
3で与えられる。
K = EA / H where E is Young's modulus, A is the cross-sectional area of the probe section 22, and H is the height (length) of the probe section 22. When the above numerical value is substituted into Equation 2 and calculated, k = 22.5 KN / m.
Next, the spring constant k in the bending direction of the lever portion 21 is given by the following Expression 3.

【0051】[0051]

【数3】k=EWT3/4L3 前述の数値を数3に代入して計算すると、k=0.01
2 N/mとなる。つまり、探針部22の圧縮方向のば
ね定数は、レバー部21の撓みに比べ充分硬いといえ
る。
[Mathematical formula-see original document] k = EWT 3 / 4L 3 By substituting the above-mentioned numerical value into the numerical formula 3, the following equation is obtained.
2 N / m. That is, it can be said that the spring constant of the probe portion 22 in the compression direction is sufficiently harder than the bending of the lever portion 21.

【0052】第3に、探針部22の撓み方向のばね定数
を検証する。探針部22の撓み方向のばね定数がレバー
部21のねじれ方向のばね定数より小さいと、探針部2
2の先端の側面に加わった力をレバー部21のねじれに
効率良く変換できない。探針部22の撓み方向のばね定
数も前記数3で与えられる。前述の数値を数3に代入し
て計算すると、k=2.6 N/mとなる。それに対
し、レバー部21のねじれ方向のばね定数は、以下の数
4で与えられる。
Third, the spring constant of the probe portion 22 in the bending direction will be verified. If the spring constant of the probe portion 22 in the bending direction is smaller than the spring constant of the lever portion 21 in the torsion direction, the probe portion 2
The force applied to the side surface of the tip of No. 2 cannot be efficiently converted into the twist of the lever portion 21. The spring constant in the bending direction of the probe part 22 is also given by the above equation (3). Substituting the above numerical value into Equation 3 and calculating results in k = 2.6 N / m. On the other hand, the spring constant of the lever portion 21 in the torsion direction is given by the following Expression 4.

【0053】[0053]

【数4】k=GWT3/3LH2 ここで、Gはせん断弾性係数を示す。本実施の形態では
カンチレバーの材質に窒化膜を使っていて、窒化珪素膜
のせん断弾性係数は50N/Paである。前述の数値を
数4に代入して計算すると、k=4.5 N/mとな
る。結果的にレバー部21のねじれの方が探針部22の
撓みに対して硬いが、探針部22に作用した横方向の力
は十分にレバー部21に伝えることができる。
Equation 4] k = GWT 3 / 3LH 2 where, G denotes the shear modulus. In the present embodiment, a nitride film is used as the material of the cantilever, and the silicon nitride film has a shear modulus of elasticity of 50 N / Pa. When the above numerical values are substituted into Equation 4 and calculated, k = 4.5 N / m. As a result, the twist of the lever portion 21 is harder than the deflection of the probe portion 22, but the lateral force applied to the probe portion 22 can be sufficiently transmitted to the lever portion 21.

【0054】最後に、探針部22の撓み方向の共振周波
数と、レバー部21のねじれ方向の共振周波数を検証す
る。探針部22の撓み方向の共振周波数が、レバー部2
1のねじれ方向の共振周波数に対して充分高いなら、探
針部22に作用した横方向からの力を遅滞なくレバー部
21に伝えることができる。一般にレバー部21の撓み
方向の共振周波数は以下の数5で与えられる(K. E. Pe
tersen, "Silicon asa Mechanical Material", Proc. o
f the IEEE, Vol. 70, No. 5, May 1982, pp.420-45
7)。
Finally, the resonance frequency of the probe portion 22 in the bending direction and the resonance frequency of the lever portion 21 in the torsion direction will be verified. The resonance frequency in the bending direction of the probe 22 is
If the resonance frequency in the torsional direction is sufficiently high, the lateral force applied to the probe 22 can be transmitted to the lever 21 without delay. In general, the resonance frequency of the lever portion 21 in the bending direction is given by the following Expression 5 (KE Pe
tersen, "Silicon asa Mechanical Material", Proc. o
f the IEEE, Vol. 70, No. 5, May 1982, pp. 420-45
7).

【0055】[0055]

【数5】 f=(0.162T/L2)・(EK/ρ)1/2 ここでTはレバー部21の厚み、Lはレバー部21の長
さ、Kは調整因子でありほぼ1、ρはレバー部21の密
度である。そして、数5において、Tを探針部22の厚
さH、Lを探針部22の長さH、ρを探針部22の密度
とすれば、数5は探針部22の撓み方向の共振周波数を
示すことになる。本実施の形態では、探針部22の材質
に窒化珪素膜を使っていて、窒化珪素膜の密度は3.1
g/cmである。前述の数値を数5に代入して計算する
と、探針部22の撓み方向の共振週は数はf=6.7
MHzとなる。一方、レバー部21のねじれ方向の共振
周波数は以下の数6で与えられる(S. Timoshenko and
D. H. Young, "VIBRATION PROBLEMS IN ENGINEERING Fo
rth edition", 1974 John Wiley and Sons)。
F = (0.162 T / L 2 ) · (EK / ρ) 1/2 where T is the thickness of the lever portion 21, L is the length of the lever portion 21, and K is an adjustment factor and is approximately 1 , Ρ is the density of the lever portion 21. In Expression 5, if T is the thickness H of the probe portion 22, L is the length H of the probe portion 22, and ρ is the density of the probe portion 22, Expression 5 is the bending direction of the probe portion 22. Will be shown. In the present embodiment, a silicon nitride film is used as the material of the probe portion 22, and the density of the silicon nitride film is 3.1.
g / cm. By substituting the above numerical value into Equation 5, the number of resonance weeks in the bending direction of the probe part 22 is f = 6.7.
MHz. On the other hand, the resonance frequency of the lever portion 21 in the torsion direction is given by the following Equation 6 (S. Timoshenko and
DH Young, "VIBRATION PROBLEMS IN ENGINEERING Fo
rth edition ", 1974 John Wiley and Sons).

【0056】[0056]

【数6】f=1/{4L・(G/P)1/2} 前述の数値を数6に代入して計算すると、f=5 MH
zとなる。よって、探針部22の撓み方向の共振周波数
が、レバー部21のねじれ方向の共振周波数に比べ高
く、探針部22に作用した横方向からの力を遅滞なくレ
バー部21に伝えることができることがわかる。
F = 1 / {4L · (G / P) 1/2 } By substituting the above numerical value into Equation 6, a calculation results in f = 5 MH
z. Therefore, the resonance frequency of the probe portion 22 in the bending direction is higher than the resonance frequency of the lever portion 21 in the torsion direction, and the lateral force applied to the probe portion 22 can be transmitted to the lever portion 21 without delay. I understand.

【0057】図1に示す本実施の形態によるカンチレバ
ーを使い、半導体のラインアンドスペースを観察する例
を図14(a)に示す。前述した図14(b)と同様
に、図14(a)において、2a,2bは隣接した配線
パターン、2cは配線パターン2a,2b間の隙間であ
る。本例では、該配線パターン2a,2bは、図14
(a)の紙面に垂直な方向に延びている。本実施の形態
によるカンチレバーは、探針部22が薄板状に形成され
ているため、図14(a)に示すように、探針部22を
200nm程度に集積された配線パターン2a,2b間
の隙間2cに差し入れることができ、しかも探針部22
の先端が鋭く尖っているため、フット部分2dがイメー
ジングできる。
FIG. 14A shows an example of observing the line and space of a semiconductor using the cantilever according to the present embodiment shown in FIG. 14A, 2a and 2b are adjacent wiring patterns, and 2c is a gap between the wiring patterns 2a and 2b, as in FIG. 14B described above. In this example, the wiring patterns 2a and 2b are
It extends in a direction perpendicular to the plane of FIG. In the cantilever according to the present embodiment, since the probe portion 22 is formed in a thin plate shape, as shown in FIG. 14A, the probe portion 22 is formed between the wiring patterns 2a and 2b integrated to about 200 nm. The probe 22 can be inserted into the gap 2c.
Since the tip of is sharp, the foot portion 2d can be imaged.

【0058】(第2の実施の形態)次に、本発明の第2
の実施の形態によるカンチレバーについて、図1及び図
7を参照して説明する。本実施の形態によるカンチレバ
ーは、前記第1の実施の形態によるカンチレバーと基本
的に同じ構成を有しており、その異なる所は探針部22
の先端の形状のみである。したがって、ここでは、図1
をそのまま参照し、重複する説明は省略する。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described.
The cantilever according to the embodiment will be described with reference to FIGS. The cantilever according to the present embodiment has basically the same configuration as the cantilever according to the first embodiment.
Only the shape of the tip of. Therefore, here, FIG.
Is referred to as it is, and duplicate description is omitted.

【0059】図7(a)は、第1の実施の形態によるカ
ンチレバーの探針部22の先端部分を示す概略拡大斜視
図である。図7(b)は、第2の実施の形態によるカン
チレバーの探針部22の先端部分を示す概略拡大斜視図
である。
FIG. 7A is a schematic enlarged perspective view showing the tip of the probe portion 22 of the cantilever according to the first embodiment. FIG. 7B is a schematic enlarged perspective view showing a tip portion of the probe portion 22 of the cantilever according to the second embodiment.

【0060】前述した図3及び図4に示す製造方法によ
り製造された前記第1の実施の形態によるカンチレバー
では、探針部22の先端の形状は、微視的に見ると図7
(a)に示すようになっている。すなわち、前記第1の
実施の形態によるカンチレバーでは、前述したように、
図7(a)に示すように、探針部22の表面側の角Aの
位置と探針部22の裏面側の角のBの位置とが探針部2
2の面の方向にずれており、角Aと角Bとを結ぶ稜線2
2aが内側に湾曲している。しかし、前記第1の実施の
形態によるカンチレバーでは、探針部22の裏面の面の
両側の辺22b,22cであって当該裏面の角Bの付近
における両側の辺22b,22cが、外側に湾曲してい
る。
In the cantilever according to the first embodiment manufactured by the manufacturing method shown in FIGS. 3 and 4 described above, the shape of the tip of the probe portion 22 is microscopically shown in FIG.
(A). That is, in the cantilever according to the first embodiment, as described above,
As shown in FIG. 7A, the position of the corner A on the front surface side of the probe portion 22 and the position of the corner B on the back surface side of the probe portion 22 correspond to the probe portion 2.
2 is shifted in the direction of the surface 2 and connects the angle A and the angle B.
2a is curved inward. However, in the cantilever according to the first embodiment, the sides 22b and 22c on both sides of the back surface of the probe portion 22 and the sides 22b and 22c near the corner B of the back surface are curved outward. doing.

【0061】これに対し、本実施の形態によるカンチレ
バーでは、図7(b)に示すように、探針部22の表面
側の角Aの位置と探針部22の裏面側の角のBの位置と
が探針部22の面の方向にずれており、角Aと角Bとを
結ぶ稜線22aが内側に湾曲しているとともに、探針部
22の裏面の面の両側の辺22b,22cであって当該
裏面の角Bの付近における両側の辺22b,22cも、
内側に湾曲している。したがって、本実施の形態による
カンチレバーでは、第1の実施の形態によるカンチレバ
ーに比べて、探針部22の先端が一層先鋭化されてお
り、分解能を向上させる上で一層好ましい。
On the other hand, in the cantilever according to the present embodiment, as shown in FIG. 7B, the position of the angle A on the front surface side of the probe portion 22 and the position of the angle B on the rear surface side of the probe portion 22 are different. The position is shifted in the direction of the surface of the probe portion 22, the ridge line 22a connecting the angle A and the angle B is curved inward, and the sides 22b, 22c on both sides of the back surface of the probe portion 22. The sides 22b and 22c on both sides in the vicinity of the corner B on the back surface also
Curved inward. Therefore, in the cantilever according to the present embodiment, the tip of the probe portion 22 is further sharpened as compared with the cantilever according to the first embodiment, which is more preferable in improving the resolution.

【0062】次に、本実施の形態によるカンチレバーの
製造方法の一例について、図8及び図9を参照して説明
する。図8は本実施の形態によるカンチレバーの製造工
程の一例を示す図、図9は図8に示す工程に引き続く工
程を示す図である。図8(a)(b)はそれぞれ同一工
程を示す概略断面図及び概略平面図、図8(c)(d)
はそれぞれ同一工程を示す概略断面図及び概略平面図、
図8(e)は図8(d)中の丸で囲んだK部の拡大図、
図8(f)(g)はそれぞれ同一工程を示す概略断面図
及び概略平面図、図9(a)(b)はそれぞれ同一工程
を示す概略断面図及び概略平面図、図9(c)は図9
(b)中の丸で囲んだL部の拡大図、図9(d)(e)
は完成状態を示す概略断面図及び概略平面図である。な
お、図8及び図9において、図1中の各要素と対応する
要素には同一符号を付しているとともに、図3及び図4
中の各要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し
ている。
Next, an example of a method of manufacturing the cantilever according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of the cantilever according to the present embodiment, and FIG. 9 is a diagram illustrating a process subsequent to the process illustrated in FIG. FIGS. 8A and 8B are a schematic sectional view and a schematic plan view showing the same step, respectively, and FIGS.
Is a schematic cross-sectional view and a schematic plan view showing the same process,
FIG. 8E is an enlarged view of a portion K surrounded by a circle in FIG.
FIGS. 8F and 8G are schematic sectional views and schematic plan views respectively showing the same steps, FIGS. 9A and 9B are schematic sectional views and schematic plan views respectively showing the same steps, and FIG. FIG.
(B) Enlarged view of L portion circled in FIG. 9 (d) (e)
FIG. 2 is a schematic sectional view and a schematic plan view showing a completed state. 8 and FIG. 9, the same reference numerals are given to the elements corresponding to the respective elements in FIG.
Elements that are the same as or correspond to the elements in FIG.

【0063】まず、半導体基板として、厚さ250μ
m、(100)面方位のシリコン単結晶基板31を用
い、LP−CVD法(減圧CVD法)等により基板31
の両面に厚さ0.25μmの窒化珪素膜24,32を形
成する。次に、リソグラフィー法及びドライエッチング
法を用いて窒化珪素膜24をパターニングすることによ
って、窒化珪素膜24の所定箇所に、基板31の表面を
露出させる帯状の開口24aを形成する。開口24aの
パターン形状、大きさ、数量は任意に設定することが可
能である。次に、この基板を水酸化カリウム(KOH)
水溶液又はテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイ
ド(TMAH)水溶液などのシリコン用のエッチング液
に浸漬し、窒化珪素膜24,32をマスクとし、開口2
4aから露出した基板31の部分を断面三角形状に異方
性エッチングして、開口24aに連続し傾斜面31bを
有する深さ約15μmの溝31aを形成する(図8
(a)(b))。なお、溝31aの代わりに、例えば、
ピラミッド状のトレンチを形成してもよい。なお、基板
31として(100)面方位のものが用いられているの
で、周知のように溝31aの傾斜面31bが基板表面に
対してなす角度は54.74°となる。後述する工程か
らわかるように、この角度がレバー部21と探針部22
とがなす角度となる。
First, a semiconductor substrate having a thickness of 250 μm was used.
Using a silicon single crystal substrate 31 of m, (100) plane orientation, the substrate 31 is formed by LP-CVD (low pressure CVD) or the like.
The silicon nitride films 24 and 32 having a thickness of 0.25 μm are formed on both surfaces of the substrate. Next, the silicon nitride film 24 is patterned using a lithography method and a dry etching method, thereby forming a strip-shaped opening 24 a exposing the surface of the substrate 31 at a predetermined position of the silicon nitride film 24. The pattern shape, size, and number of the openings 24a can be set arbitrarily. Next, this substrate was washed with potassium hydroxide (KOH).
The substrate is immersed in an etching solution for silicon such as an aqueous solution or an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH), and the openings 2 are formed using the silicon nitride films 24 and 32 as a mask.
The portion of the substrate 31 exposed from 4a is anisotropically etched into a triangular cross section to form a groove 31a having a depth of about 15 μm and having an inclined surface 31b continuous with the opening 24a (FIG. 8).
(A) (b)). In addition, instead of the groove 31a, for example,
A pyramid-shaped trench may be formed. Since the substrate 31 has a (100) orientation, the angle formed by the inclined surface 31b of the groove 31a with respect to the substrate surface is 54.74 °, as is well known. As can be seen from a process described later, this angle is determined by the lever portion 21 and the probe portion 22.
And the angle between them.

【0064】次に、再びLP−CVD法等により基板3
1の両面に厚さ0.15μmの窒化珪素膜25,33を
形成する。なお、本実施の形態では、窒化珪素膜24,
32を取り除くことなく窒化珪素膜25,33を形成し
ているが、窒化珪素膜24,32を取り除いた後に窒化
珪素膜25,33を形成してもよい。次に、リソグラフ
ィー法等を用いて、基板31の上面の窒化珪素膜25に
対して、レバー部21、探針部22及び支持体23の所
望の形状に合わせて、パターニングを施す。本例では、
窒化珪素膜25における前記傾斜面31bに形成された
部分が探針部22となるように、パターニングを施す。
すなわち、まず、窒化珪素膜25上に、レバー部21、
探針部22及び支持体23の所望の形状に合わせて、レ
ジスト膜34を形成する(図8(c)(d)(e))。
このとき、レジスト膜34は、探針部22用領域34
a、レバー部21用領域34b及び支持体23用領域3
4cの他に、ダミー領域34dを有している。探針部2
2用領域34aとダミー領域34dとの間は、後のエッ
チング処理により、窒化珪素膜25における探針部22
用領域34aに対応する部分(探針部22)が窒化珪素
膜25におけるダミー領域34dに対応する部分27か
ら分離されるように、例えばリソグラフィー法の解像度
ぎりぎり程度に、細くくびれている(図8(e))。な
お、ダミー領域34dは、探針部22用領域34aに対
して、探針部22の延長方向に位置している。その後、
上面の不要部分の窒化珪素膜24,25と下面全ての窒
化珪素膜32,33をドライエッチング法などによる等
方性エッチングにより取り除く(図8(f)(g))。
このとき、窒化珪素膜25は等方的にエッチングされる
ため、レジスト膜34により保護されている窒化珪素膜
25はアンダーエッチングを起こす。このアンダーエッ
チングにより、レジスト膜34の探針部22用領域34
aとダミー領域34dとの間のくびれ部分の下側では、
窒化珪素膜25が、探針部22を形成する部分と、ダミ
ー領域34dに対応する部分27とに分離され、探針部
22の先端が先鋭化される。次いで、レジスト膜34を
取り除くと、先鋭化された探針部22と、そこから分離
されたダミー領域34dに対応する部分27が表面に現
れる(図9(a)(b)(c))。
Next, the substrate 3 is again formed by the LP-CVD method or the like.
The silicon nitride films 25 and 33 having a thickness of 0.15 μm are formed on both surfaces of the substrate 1. In the present embodiment, the silicon nitride film 24,
Although the silicon nitride films 25 and 33 are formed without removing the silicon nitride film 32, the silicon nitride films 25 and 33 may be formed after removing the silicon nitride films 24 and 32. Next, the silicon nitride film 25 on the upper surface of the substrate 31 is patterned according to desired shapes of the lever portion 21, the probe portion 22, and the support 23 by using a lithography method or the like. In this example,
The silicon nitride film 25 is patterned so that the portion formed on the inclined surface 31b becomes the probe portion 22.
That is, first, on the silicon nitride film 25, the lever portion 21,
A resist film 34 is formed according to the desired shape of the probe portion 22 and the support 23 (FIGS. 8C, 8D, and 8E).
At this time, the resist film 34 is
a, region 34b for lever portion 21 and region 3 for support 23
4c, a dummy region 34d is provided. Probe part 2
Between the second region 34a and the dummy region 34d, the probe portion 22 in the silicon nitride film 25 is formed by a later etching process.
For example, the portion corresponding to the use region 34a (the probe portion 22) is separated from the portion 27 corresponding to the dummy region 34d in the silicon nitride film 25 so as to be narrowly narrowed, for example, to the very limit of the resolution of the lithography method (FIG. 8). (E)). The dummy region 34d is located in the extension direction of the probe 22 with respect to the region 34a for the probe 22. afterwards,
Unnecessary portions of the silicon nitride films 24 and 25 on the upper surface and all the silicon nitride films 32 and 33 on the lower surface are removed by isotropic etching such as a dry etching method (FIGS. 8F and 8G).
At this time, since the silicon nitride film 25 is isotropically etched, the silicon nitride film 25 protected by the resist film 34 is under-etched. By this under-etching, the region 34 for the probe portion 22 of the resist film 34 is formed.
a and the lower side of the constricted portion between the dummy region 34d,
The silicon nitride film 25 is separated into a portion forming the probe portion 22 and a portion 27 corresponding to the dummy region 34d, and the tip of the probe portion 22 is sharpened. Next, when the resist film 34 is removed, the sharpened probe portion 22 and a portion 27 corresponding to the dummy region 34d separated therefrom appear on the surface (FIGS. 9A, 9B, and 9C).

【0065】その後、窒化珪素膜25上の所定箇所に支
持体23を構成するパイレックスガラス部材26を陽極
接合法等により接合する(図9(a)(b))。
Thereafter, a Pyrex glass member 26 constituting the support 23 is bonded to a predetermined portion on the silicon nitride film 25 by an anodic bonding method or the like (FIGS. 9A and 9B).

【0066】最後に、図9(a)(b)に示す状態の基
板をKOH水溶液又はTMAH水溶液に浸漬して基板3
1を除去する(図9(d)(e))。この時、探針部2
2から分離された窒化珪素膜25の前記部分27は、基
板31による支持を失い、水溶液中に遊離する。これに
より、図1及び図7(b)に示す第2の実施の形態によ
るカンチレバーが完成する。
Finally, the substrate in the state shown in FIGS. 9A and 9B is immersed in a KOH aqueous solution or a TMAH aqueous solution to obtain a substrate 3.
1 is removed (FIGS. 9D and 9E). At this time, the probe part 2
The portion 27 of the silicon nitride film 25 separated from the substrate 2 loses its support by the substrate 31 and is released in the aqueous solution. Thus, the cantilever according to the second embodiment shown in FIGS. 1 and 7B is completed.

【0067】なお、図面には示していないが、パイレッ
クスガラス部材26を用いずに、基板31の下面の窒化
珪素膜32,33の全部を除去せずに支持体に相当する
部分を残し、支持体に相当する基板31の部分を残し、
これらによって支持体を構成してもよい。
Although not shown in the drawings, without using the Pyrex glass member 26, the silicon nitride films 32 and 33 on the lower surface of the substrate 31 are not entirely removed to leave a portion corresponding to the support. Leaving the part of the substrate 31 corresponding to the body,
These may constitute a support.

【0068】以上説明したカンチレバーの製造方法で
は、(100)面方位のシリコンウエハーを使ったた
め、レバー部21と探針部22のなす角度が前述のよう
に54.74°となるが、(100)結晶方位がウエハ
ーに対して傾いているウエハーを使うことにより、この
角度を90°に近づけることができる。
In the method of manufacturing the cantilever described above, since the silicon wafer having the (100) orientation is used, the angle between the lever 21 and the probe 22 becomes 54.74 ° as described above. By using a wafer whose crystal orientation is inclined with respect to the wafer, this angle can be made closer to 90 °.

【0069】本実施の形態によるカンチレバーによれ
ば、前記第1の実施の形態によるカンチレバーと同様に
フット部分をイメージングすることができ、しかも、探
針部22の先端部が一層先鋭化されているので、分解能
が一層向上する。
According to the cantilever according to the present embodiment, the foot portion can be imaged similarly to the cantilever according to the first embodiment, and the tip of the probe portion 22 is further sharpened. Therefore, the resolution is further improved.

【0070】(第3の実施の形態)次に、本発明の第3
の実施の形態によるカンチレバーについて、図10を参
照して説明する。図10は、本実施の形態によるカンチ
レバーを示す概略斜視図である。図10において、図1
中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、
その重複した説明は省略する。
(Third Embodiment) Next, a third embodiment of the present invention will be described.
The cantilever according to the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a schematic perspective view showing the cantilever according to the present embodiment. In FIG. 10, FIG.
Elements that are the same as or correspond to the elements in them are given the same reference numerals,
The duplicate description is omitted.

【0071】本実施の形態によるカンチレバーは、前記
第1の実施の形態によるカンチレバーと基本的に同じ構
成を有しており、その異なる所は以下の点のみである。
すなわち、本実施の形態においても、前記第1の実施の
形態と同様に、支持体23がパイレックスガラス(商品
名)部材26と該パイレックスガラス部材26が接合さ
れている箇所の前記窒化珪素膜24,25とから構成さ
れているが、本実施の形態では、パイレックスガラス部
材26が接合されている箇所の前記窒化珪素膜24,2
5と、レバー部21を構成している前記窒化珪素膜2
4,25とは、連続しているが、所定の角度をなしてい
る。パイレックスガラス部材26が接合されている箇所
の前記窒化珪素膜24,25は、探針部22と平行とな
っている。もっとも、支持体23の構成はこのような構
成に限定されるものではなく、例えば、半導体基板を用
いて構成してもよい。なお、パイレックスガラス部材2
6が接合されている箇所の前記窒化珪素膜24,25
は、レバー部21の窒化珪素膜24,25がそのまま探
針部25に連続することによって、レバー部21の後部
側部分の側方に位置する辺部と連結されている。
The cantilever according to the present embodiment has basically the same configuration as the cantilever according to the first embodiment, and differs only in the following points.
That is, also in the present embodiment, similarly to the first embodiment, the support body 23 is made of a pyrex glass (trade name) member 26 and the silicon nitride film 24 at a position where the pyrex glass member 26 is joined. , 25, but in the present embodiment, the silicon nitride films 24, 2 at the locations where the Pyrex glass members 26 are joined.
5 and the silicon nitride film 2 forming the lever portion 21
4, 25 are continuous but form a predetermined angle. The silicon nitride films 24 and 25 where the Pyrex glass member 26 is joined are parallel to the probe 22. However, the configuration of the support 23 is not limited to such a configuration, and may be configured using, for example, a semiconductor substrate. In addition, Pyrex glass member 2
6 where the silicon nitride films 24 and 25 are joined.
Is connected to the side portion located on the side of the rear portion of the lever portion 21 by the silicon nitride films 24 and 25 of the lever portion 21 continuing to the probe portion 25 as it is.

【0072】次に、図10に示すカンチレバーの製造方
法の一例について、図11及び図12を参照して説明す
る。図11は図10に示すカンチレバーの製造工程の一
例を示す図、図12は図11に示す工程に引き続く工程
を示す図である。図11(a)(b)(c)はそれぞれ
同一工程を示し、図11(a)は概略平面図、図11
(b)は図11(a)中のX1−X1’線に沿った概略
断面図、図11(c)は図11(a)中のX2−X2’
線に沿った概略断面図である。図11(d)(e)
(f)はそれぞれ同一工程を示し、図11(d)は概略
平面図、図11(e)は図11(d)中のX3−X3’
線に沿った概略断面図、図11(f)は図11(d)中
のX4−X4’線に沿った概略断面図である。図11
(g)(h)(i)はそれぞれ同一工程を示し、図11
(g)は概略平面図、図11(h)は図11(g)中の
X5−X5’線に沿った概略断面図、図11(i)は図
11(g)中のX6−X6’線に沿った概略断面図であ
る。図12(a)(b)(c)はそれぞれ同一工程を示
し、図12(a)は概略平面図、図12(b)は図12
(a)中のX7−X7’線に沿った概略断面図、図12
(c)は図12(a)中のX8−X8’線に沿った概略
断面図である。図12(d)(e)(f)はそれぞれ同
一工程を示し、図12(d)は概略平面図、図12
(e)は図12(d)中のX9−X9’線に沿った概略
断面図、図12(f)は図12(d)中のX10−X1
0’線に沿った概略断面図である。図12(g)(h)
(i)はそれぞれ同一工程を示し、図12(g)は概略
平面図、図12(h)は図12(g)中のX11−X1
1’線に沿った概略断面図、図12(i)は図12
(g)中のX12−X12’線に沿った概略断面図であ
る。なお、図11及び図12において、図10、図3及
び図4中の各要素と対応する要素には同一符号を付して
いる。
Next, an example of a method of manufacturing the cantilever shown in FIG. 10 will be described with reference to FIGS. 11 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of the cantilever illustrated in FIG. 10, and FIG. 12 is a diagram illustrating a process subsequent to the process illustrated in FIG. 11A, 11B and 11C show the same steps, respectively. FIG. 11A is a schematic plan view, and FIG.
FIG. 11B is a schematic sectional view taken along line X1-X1 ′ in FIG. 11A, and FIG. 11C is a sectional view taken along line X2-X2 ′ in FIG.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view along a line. FIG. 11 (d) (e)
11F shows the same process, FIG. 11D is a schematic plan view, and FIG. 11E is X3-X3 ′ in FIG. 11D.
FIG. 11F is a schematic cross-sectional view taken along line X4-X4 ′ in FIG. 11D. FIG.
(G), (h) and (i) show the same step, respectively, and FIG.
11 (g) is a schematic plan view, FIG. 11 (h) is a schematic sectional view taken along line X5-X5 ′ in FIG. 11 (g), and FIG. 11 (i) is X6-X6 ′ in FIG. 11 (g). FIG. 3 is a schematic cross-sectional view along a line. 12 (a), 12 (b) and 12 (c) show the same step, FIG. 12 (a) is a schematic plan view, and FIG. 12 (b) is FIG.
FIG. 12 is a schematic sectional view taken along line X7-X7 ′ in FIG.
FIG. 13C is a schematic sectional view taken along line X8-X8 ′ in FIG. 12 (d), (e) and (f) show the same step, respectively, and FIG. 12 (d) is a schematic plan view.
12E is a schematic sectional view taken along line X9-X9 ′ in FIG. 12D, and FIG. 12F is X10-X1 in FIG. 12D.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view along the line 0 ′. FIG. 12 (g) (h)
(I) shows the same process, FIG. 12 (g) is a schematic plan view, and FIG. 12 (h) is X11-X1 in FIG. 12 (g).
FIG. 12 (i) is a schematic cross-sectional view taken along line 1 ′.
It is a schematic sectional drawing along the X12-X12 'line in (g). In FIGS. 11 and 12, elements corresponding to the elements in FIGS. 10, 3 and 4 are denoted by the same reference numerals.

【0073】まず、半導体基板として、厚さ250μ
m、(100)面方位のシリコン単結晶基板31を用
い、熱酸化によって基板31の両面に厚さ0.5μmの
酸化珪素膜35,36を形成する。次に、リソグラフィ
ー法及びドライエッチング法を用いて酸化珪素膜35を
パターニングすることによって、酸化珪素膜35の所定
箇所に、基板31の表面を露出させる帯状の開口35a
を形成する。開口35aのパターン形状、大きさ、数量
は任意に設定することが可能である。次に、この基板を
水酸化カリウム(KOH)水溶液又はテトラメチルアン
モニウムハイドロオキサイド(TMAH)水溶液などの
シリコン用のエッチング液に浸漬し、酸化珪素膜35,
36をマスクとし、開口35aから露出した基板31の
部分を台形状に異方性エッチングして、開口35aに連
続し傾斜面31bを有する台形状の深さ約30μmの溝
31aを形成する(図11(a)(b)(c))。その
後、この基板をフッ酸水溶液中に浸し、酸化珪素膜3
8,36を全て取り去る。なお、溝31aの代わりに、
例えば、ピラミッド状のトレンチを形成してもよい。な
お、基板31として(100)面方位のものが用いられ
ているので、周知のように溝31aの傾斜面31bが基
板表面に対してなす角度は54.74°となる。後述す
る工程からわかるように、この角度がレバー部21と探
針部22とがなす角度となる。
First, a semiconductor substrate having a thickness of 250 μm was used.
Using a silicon single crystal substrate 31 having an m, (100) plane orientation, silicon oxide films 35 and 36 having a thickness of 0.5 μm are formed on both surfaces of the substrate 31 by thermal oxidation. Next, by patterning the silicon oxide film 35 using a lithography method and a dry etching method, a band-shaped opening 35 a exposing the surface of the substrate 31 is formed at a predetermined position of the silicon oxide film 35.
To form The pattern shape, size, and quantity of the openings 35a can be set arbitrarily. Next, this substrate is immersed in an etching solution for silicon such as an aqueous solution of potassium hydroxide (KOH) or an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH), and the silicon oxide film 35,
Using the mask 36 as a mask, the portion of the substrate 31 exposed from the opening 35a is anisotropically etched in a trapezoidal shape to form a trapezoidal groove 30a having a depth of about 30 μm and a slope 31b continuous with the opening 35a (FIG. 11 (a) (b) (c)). Thereafter, the substrate is immersed in a hydrofluoric acid aqueous solution to form a silicon oxide film 3.
Remove all 8,36. In addition, instead of the groove 31a,
For example, a pyramid-shaped trench may be formed. Since the substrate 31 has a (100) orientation, the angle formed by the inclined surface 31b of the groove 31a with respect to the substrate surface is 54.74 °, as is well known. As will be understood from the steps described later, this angle is the angle formed by the lever 21 and the probe 22.

【0074】次に、再びLP−CVD法等により基板3
1の両面に厚さ0.25μmの窒化珪素膜24,32
(下面の窒化珪素膜32は図示せず)を形成する。次
に、リソグラフィー法等を用いて、基板31の上面の窒
化珪素膜24に対して、レバー部21及び支持体23の
所望の形状に合わせて、パターニングを施す(図11
(d)(e)(f))。このとき、下面の窒化珪素膜3
2(図示せず)は除去される。
Next, the substrate 3 is again formed by the LP-CVD method or the like.
1. Silicon nitride films 24 and 32 having a thickness of 0.25 μm
(The silicon nitride film 32 on the lower surface is not shown). Next, patterning is performed on the silicon nitride film 24 on the upper surface of the substrate 31 by using a lithography method or the like according to the desired shapes of the lever portion 21 and the support 23 (FIG. 11).
(D) (e) (f)). At this time, the silicon nitride film 3 on the lower surface
2 (not shown) are removed.

【0075】そして再び、LP−CVD法等により図1
1(d)(e)(f)に示す状態の基板31の両面に厚
さ0.15μmの窒化珪素膜25,33を形成する。次
に、リソグラフィー法等を用いて、基板31の上面の窒
化珪素膜25に対して、レバー部21、探針部22及び
支持体23の所望の形状に合わせて、パターニングを施
す。本例では、窒化珪素膜25における基板31の表面
に形成された部分が探針部22となるように、パターニ
ングを施す。すなわち、窒化珪素膜25上に、レバー部
21、探針部22及び支持体23の所望の形状に合わせ
て、レジスト膜34を形成する(図11(g)(h)
(i))。その後、上面の不要部分の窒化珪素膜25及
び下面全ての窒化珪素膜33をドライエッチング法など
による等方性エッチングにより取り除く(図12(a)
(b)(c))。このとき、窒化珪素膜25は等方的に
エッチングされるため、レジスト膜34により保護され
ている窒化珪素膜25はアンダーエッチングを起こし、
窒化珪素膜25でできた探針部22の先端が図12
(e)のように先鋭化される。次いで、レジスト膜34
を取り除く。
FIG. 1 is again obtained by the LP-CVD method or the like.
Silicon nitride films 25 and 33 having a thickness of 0.15 μm are formed on both surfaces of the substrate 31 in the state shown in 1 (d), (e) and (f). Next, the silicon nitride film 25 on the upper surface of the substrate 31 is patterned according to desired shapes of the lever portion 21, the probe portion 22, and the support 23 by using a lithography method or the like. In this example, patterning is performed so that the portion of the silicon nitride film 25 formed on the surface of the substrate 31 becomes the probe 22. That is, a resist film 34 is formed on the silicon nitride film 25 in accordance with the desired shapes of the lever 21, the probe 22, and the support 23 (FIGS. 11G and 11H).
(I)). Thereafter, unnecessary portions of the silicon nitride film 25 on the upper surface and the silicon nitride film 33 on the entire lower surface are removed by isotropic etching such as dry etching (FIG. 12A).
(B) (c)). At this time, since the silicon nitride film 25 is isotropically etched, the silicon nitride film 25 protected by the resist film 34 is under-etched,
The tip of the probe portion 22 made of the silicon nitride film 25 is shown in FIG.
It is sharpened as shown in FIG. Next, the resist film 34
Get rid of.

【0076】その後、窒化珪素膜25上の所定箇所に支
持体23を構成するパイレックスガラス部材26を陽極
接合法等により接合する(図12(d)(e)
(f))。
Thereafter, a Pyrex glass member 26 constituting the support 23 is bonded to a predetermined position on the silicon nitride film 25 by an anodic bonding method or the like (FIGS. 12D and 12E).
(F)).

【0077】最後に、図12(d)(e)(f)に示す
状態の基板をKOH水溶液又はTMAH水溶液に浸漬し
て基板31を除去する(図12(g)(h)(i))。
これにより、図10に示すカンチレバーが完成する。
Finally, the substrate 31 shown in FIGS. 12 (d), (e) and (f) is immersed in a KOH aqueous solution or a TMAH aqueous solution to remove the substrate 31 (FIGS. 12 (g) (h) (i)). .
Thus, the cantilever shown in FIG. 10 is completed.

【0078】以上説明した製造方法では、窒化珪素膜2
5における基板31の表面31bに形成された部分を探
針部22としているので、図3及び図4を参照して説明
した製造方法のように窒化珪素膜25における基板31
の傾斜面31bに形成された部分を探針部22とする場
合に比べて、レジスト膜34の露光現像の際に探針部2
2の先端形状をより一層精密にレジスト膜34に転写す
ることができ、探針部22をより一層精度良く作製する
ことができる。また、窒化珪素膜25における基板31
の表面31bに形成された部分を探針部22としている
ので、傾斜面31bの大きさ等の制約を受けずに、探針
部22の長さや形状を一層自由に作製することができ
る。
In the manufacturing method described above, the silicon nitride film 2
5, the portion formed on the surface 31b of the substrate 31 is used as the probe part 22, so that the substrate 31 in the silicon nitride film 25 is used as in the manufacturing method described with reference to FIGS.
As compared with the case where the portion formed on the inclined surface 31b of the
2 can be transferred to the resist film 34 more precisely, and the probe portion 22 can be manufactured more accurately. The substrate 31 in the silicon nitride film 25
Since the portion formed on the surface 31b is used as the probe portion 22, the length and shape of the probe portion 22 can be made more freely without being restricted by the size of the inclined surface 31b.

【0079】なお、以上説明したカンチレバーの製造方
法では、(100)面方位のシリコンウエハーを使った
ため、レバー部21と探針部22のなす角度が前述のよ
うに54.74°となるが、(100)結晶方位がウエ
ハーに対して傾いているウエハーを使うことにより、こ
の角度を90°に近づけることができる。
In the method of manufacturing the cantilever described above, since the silicon wafer having the (100) orientation is used, the angle between the lever 21 and the probe 22 is 54.74 ° as described above. By using a wafer whose (100) crystal orientation is inclined with respect to the wafer, this angle can be made closer to 90 °.

【0080】本実施の形態によるカンチレバーによれ
ば、前記第1の実施の形態によるカンチレバーと同様に
フット部分をイメージングすることができ、しかも、探
針部22の長さや形状を任意にかつ精度良く作製するこ
とができる。
According to the cantilever of the present embodiment, the foot portion can be imaged similarly to the cantilever of the first embodiment, and the length and shape of the probe portion 22 can be arbitrarily and accurately determined. Can be made.

【0081】ところで、図3及び図4を参照して説明し
た製造方法を変形した図8及び図9を参照して説明した
製造方法を採用することによって、図1に示すカンチレ
バーにおいて図7(b)に示すような探針部22の先端
部分を得たのと同様に、図11及び図12を参照して説
明した製造方法を変形した製造方法を採用することによ
って、図10に示すカンチレバーにおいて図7(b)に
示すような探針部22の先端部分を得ることができる。
この場合、例えば、図11及び図12を参照して説明し
た製造方法において、図11(g)(h)(i)に示す
レジスト膜34の形成工程で、図13に示すように、レ
ジスト膜34を、探針部22用領域34a、レバー部2
1用領域34b及び支持体23用領域34cの他に、ダ
ミー領域34dを有するように形成しておけばよい。探
針部22用領域34aとダミー領域34dとの間は、後
のエッチング処理により、窒化珪素膜25における探針
部22用領域34aに対応する部分(探針部22)が窒
化珪素膜25におけるダミー領域34dに対応する部分
から分離されるように、例えばリソグラフィー法の解像
度ぎりぎり程度に、細くくびれている。なお、図13は
前記製造方法の変形例を示す図であり、図13(a)は
図11(g)に対応する概略平面図、図13(b)は図
13(a)中の丸で囲んだM部の拡大図である。
By employing the manufacturing method described with reference to FIGS. 8 and 9, which is a modification of the manufacturing method described with reference to FIGS. 3 and 4, the cantilever shown in FIG. 10) by adopting a modified manufacturing method of the manufacturing method described with reference to FIG. 11 and FIG. A tip portion of the probe portion 22 as shown in FIG. 7B can be obtained.
In this case, for example, in the manufacturing method described with reference to FIGS. 11 and 12, in the step of forming the resist film 34 shown in FIGS. 11 (g), (h), and (i), as shown in FIG. 34, the area 34a for the probe section 22 and the lever section 2
What is necessary is just to form so that it may have the dummy area | region 34d other than the area | region 34b for 1 and the area | region 34c for the support body 23. Between the region 34a for the probe portion 22 and the dummy region 34d, a portion (probe portion 22) corresponding to the region 34a for the probe portion 22 in the silicon nitride film 25 is formed in the silicon nitride film 25 by a later etching process. For example, it is narrowly narrowed so as to be separated from a portion corresponding to the dummy region 34d, for example, at the very limit of the resolution of the lithography method. FIG. 13 is a view showing a modification of the manufacturing method. FIG. 13 (a) is a schematic plan view corresponding to FIG. 11 (g), and FIG. 13 (b) is a circle in FIG. 13 (a). It is an enlarged view of the enclosed M part.

【0082】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるもので
はない。例えば、前述した図1又は図10に示すカンチ
レバーにおいて、少なくとも探針部22の先端に金属膜
等の導電膜や磁性膜を形成すれば、走査型トンネル顕微
鏡、走査型電気容量顕微鏡、走査型静電気力顕微鏡及び
走査型磁気力顕微鏡などの他の種々の走査型プローブ顕
微鏡において用いることができる。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments. For example, in the above-described cantilever shown in FIG. 1 or FIG. 10, if a conductive film such as a metal film or a magnetic film is formed at least at the tip of the probe portion 22, a scanning tunneling microscope, a scanning capacitance microscope, a scanning electrostatic It can be used in various other scanning probe microscopes such as force microscopes and scanning magnetic force microscopes.

【0083】なお、図8及び図9を参照して説明した製
造方法及び図13を参照して説明した製造方法は、先鋭
化部を有する部材をカンチレバーとした、先鋭化部を有
する部材を製造する方法の具体例であった。しかしなが
ら、本発明による先鋭化部を有する部材を製造する方法
は、カンチレバー以外の先鋭化部を有する種々の部材の
製造方法にも適用することができ、例えば、半導体基板
上に放電電極を形成した装置を製造する場合にも適用す
ることができる。この場合、例えば、先鋭化部となるべ
き前記窒化珪素膜25に相当する膜を金属膜とすればよ
い。
The manufacturing method described with reference to FIGS. 8 and 9 and the manufacturing method described with reference to FIG. 13 manufacture a member having a sharpened portion using a member having a sharpened portion as a cantilever. This is a specific example of the method of performing the above. However, the method of manufacturing a member having a sharpened portion according to the present invention can be applied to a method of manufacturing various members having a sharpened portion other than the cantilever, for example, a method in which a discharge electrode is formed on a semiconductor substrate. The present invention can be applied to the case of manufacturing a device. In this case, for example, a film corresponding to the silicon nitride film 25 to be a sharpened portion may be a metal film.

【0084】[0084]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アスペクト比が高くて微細な隙間に探針部を差し入れる
ことが可能であるとともに探針先端が鋭いカンチレバー
及びその製造方法を提供することができる。
As described above, according to the present invention,
A cantilever having a high aspect ratio, a probe portion can be inserted into a minute gap, and a tip of the probe having a sharp tip, and a method for manufacturing the same can be provided.

【0085】したがって、本発明によるカンチレバーを
用いることにより、半導体のフット部分など、非常に急
峻でしかも深い構造の底の部分を、高い分解能で観察す
ることができる。
Therefore, by using the cantilever according to the present invention, it is possible to observe a very steep and deep bottom portion such as a semiconductor foot portion with high resolution.

【0086】また、本発明によれば、従来に比べて一層
先鋭化を図ることができる、カンチレバーなどの先鋭化
部を有する部材の製造方法を提供することができる。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a method of manufacturing a member having a sharpened portion such as a cantilever, which can be sharpened as compared with the related art.

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

【図1】本発明の第1及び第2の実施の形態によるカン
チレバーを示す概略斜視図である。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a cantilever according to first and second embodiments of the present invention.

【図2】探針部の面形状の種々の例を示す概略平面図で
ある。
FIG. 2 is a schematic plan view showing various examples of the surface shape of a probe section.

【図3】図1に示すカンチレバーの製造工程の一例を示
す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a manufacturing process of the cantilever shown in FIG.

【図4】図1に示すカンチレバーの製造工程であって図
3に引き続く製造工程を示す図である。
FIG. 4 is a view showing a manufacturing process of the cantilever shown in FIG. 1 and subsequent to FIG. 3;

【図5】図1に示すカンチレバーの製造工程の他の例を
示す図である。
FIG. 5 is a view showing another example of the manufacturing process of the cantilever shown in FIG.

【図6】図1に示すカンチレバーの機械的強度を計算す
るためのモデルを示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing a model for calculating the mechanical strength of the cantilever shown in FIG.

【図7】第1及び第2の実施の形態によるカンチレバー
の探針部の先端部分を示す概略拡大斜視図である。
FIG. 7 is a schematic enlarged perspective view showing a distal end portion of a probe portion of the cantilever according to the first and second embodiments.

【図8】図1に示すカンチレバーの製造工程の更に他の
例を示す図である。
FIG. 8 is a view showing still another example of the manufacturing process of the cantilever shown in FIG.

【図9】図1に示すカンチレバーの製造工程であって図
8に引き続く製造工程を示す図である。
FIG. 9 is a view showing the manufacturing process of the cantilever shown in FIG. 1 and subsequent to FIG. 8;

【図10】本発明の第3の実施の形態によるカンチレバ
ーを示す概略斜視図である。
FIG. 10 is a schematic perspective view showing a cantilever according to a third embodiment of the present invention.

【図11】図10に示すカンチレバーの製造工程の一例
を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an example of a manufacturing process of the cantilever shown in FIG.

【図12】図10に示すカンチレバーの製造工程であっ
て図11に引き続く製造工程を示す図である。
FIG. 12 is a view showing a manufacturing process of the cantilever shown in FIG. 10 and subsequent to FIG. 11;

【図13】図10に示すカンチレバーの製造工程の他の
例を示す図である。
13 is a diagram showing another example of the manufacturing process of the cantilever shown in FIG.

【図14】図1に示すカンチレバーを用いて試料を観察
する例及び従来のカンチレバーを用いて試料を観察する
例を示す図である。
14 is a diagram showing an example of observing a sample using the cantilever shown in FIG. 1 and an example of observing a sample using the conventional cantilever.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2a,2b 配線パターン 2c 隙間 2d フット部分 21 レバー部 22 探針部 23 支持体 24,25 窒化珪素膜 24a 開口 26 パイレックスガラス部 27 窒化珪素膜におけるダミー領域に対応する部分 31 シリコン単結晶基板 31a 溝 31b 傾斜面 34 レジスト膜 34a 探針部用領域 34b レバー部用領域 34c 支持体用領域 34d ダミー領域 2a, 2b Wiring pattern 2c Gap 2d Foot part 21 Lever part 22 Probe part 23 Support body 24, 25 Silicon nitride film 24a Opening 26 Pyrex glass part 27 Part corresponding to dummy area in silicon nitride film 31 Silicon single crystal substrate 31a Groove 31b Inclined surface 34 Resist film 34a Probe area 34b Lever area 34c Support area 34d Dummy area

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 薄板状のレバー部と、該レバー部の先端
側部分に設けられた薄板状の探針部とを備え、前記レバ
ー部の面の方向と前記探針部の面の方向とが互いに異な
ることを特徴とするカンチレバー。
1. A thin plate-like lever portion, and a thin plate-like probe portion provided at a tip end portion of the lever portion, wherein a direction of a surface of the lever portion and a direction of a surface of the probe portion are different from each other. Are different from each other.
【請求項2】 前記探針部の基部が前記レバー部の先端
側部分の辺部と連結されたことを特徴とする請求項1記
載のカンチレバー。
2. The cantilever according to claim 1, wherein a base portion of the probe portion is connected to a side portion of a tip portion of the lever portion.
【請求項3】 前記探針部の面形状が角を有する形状で
あり、前記探針部の表面側の前記角の位置と前記探針部
の裏面側の前記角の位置とが前記探針部の面の方向にず
れたことを特徴とする請求項1又は2記載のカンチレバ
ー。
3. The probe according to claim 1, wherein a surface shape of the probe portion has a corner, and the position of the corner on the front surface side of the probe portion and the position of the corner on the back surface side of the probe portion are the probe. 3. The cantilever according to claim 1, wherein the cantilever is shifted in a direction of a surface of the portion.
【請求項4】 前記探針部の表面側の前記角と前記探針
部の裏面側の前記角とを結ぶ稜線が内側に湾曲したこと
を特徴とする請求項3記載のカンチレバー。
4. The cantilever according to claim 3, wherein a ridge connecting the corner on the front surface side of the probe portion and the corner on the back surface side of the probe portion is curved inward.
【請求項5】 前記探針部の表面及び裏面のうちの一方
の面の両側の辺であって当該面の前記角の付近における
両側の辺が、内側に湾曲したことを特徴とする請求項4
記載のカンチレバー。
5. A side surface on one side of one of a front surface and a rear surface of the probe portion, and both sides near the corner of the surface are curved inward. 4
The cantilever described.
【請求項6】 薄板状のレバー部と該レバー部の先端側
部分に設けられた薄板状の探針部とを備えたカンチレバ
ーを製造する方法であって、 半導体基板の表面に第1の膜を形成する工程と、 前記第1の膜の所定箇所に前記半導体基板の表面を露出
させる開口を形成する工程と、 前記開口から露出した前記半導体基板の部分をエッチン
グして、前記第1の膜の前記開口に連続する溝又はトレ
ンチであって前記半導体基板の表面に対して傾いた傾斜
面を有する溝又はトレンチを前記半導体基板に形成する
工程と、 前記第1の膜を取り除くことなく又は前記第1の膜を取
り除いた後に、前記溝又はトレンチの前記傾斜面及びそ
の周辺に、第2の膜を形成させる工程と、 前記第1及び第2の膜を前記レバー部及び前記探針部の
形状に合わせてパターニングする工程と、 前記溝又はトレンチの前記傾斜面周辺の前記半導体基板
を除去する工程と、 を備えたことを特徴とするカンチレバーの製造方法。
6. A method for manufacturing a cantilever having a thin plate-like lever portion and a thin plate-like probe portion provided at a tip end portion of the lever portion, wherein a first film is formed on a surface of a semiconductor substrate. Forming an opening exposing the surface of the semiconductor substrate at a predetermined location of the first film; etching the portion of the semiconductor substrate exposed from the opening to form the first film Forming a groove or trench in the semiconductor substrate, the groove or trench having a slope inclined with respect to the surface of the semiconductor substrate, the groove or trench being continuous with the opening of the semiconductor substrate, without removing the first film or Forming a second film on the inclined surface of the groove or the trench and around the same after removing the first film; and removing the first and second films from the lever portion and the probe portion. Putter according to shape Process and method of manufacturing a cantilever, characterized in that it and a step of removing the semiconductor substrate near the inclined surface of the groove or trench for packaging.
【請求項7】 前記パターニングする工程は、前記第1
及び第2の膜における前記傾斜面に形成された部分が前
記探針部となるように、前記第1及び第2の膜をパター
ニングする工程を含むことを特徴とする請求項6記載の
カンチレバーの製造方法。
7. The method according to claim 7, wherein the step of patterning comprises:
7. The cantilever according to claim 6, further comprising a step of patterning the first and second films so that a portion formed on the inclined surface of the second film becomes the probe portion. 8. Production method.
【請求項8】 前記パターニングする工程は、前記第1
及び第2の膜における前記半導体基板の前記表面に形成
された部分が前記探針部となるように、前記第1及び第
2の膜をパターニングする工程を含むことを特徴とする
請求項6記載のカンチレバーの製造方法。
8. The method according to claim 1, wherein the step of patterning comprises:
7. The method according to claim 6, further comprising a step of patterning the first and second films so that a portion formed on the surface of the semiconductor substrate in the second film becomes the probe portion. Manufacturing method of cantilever.
【請求項9】 前記半導体基板がシリコン単結晶基板で
あることを特徴とする請求項6乃至8のいずれかに記載
のカンチレバーの製造方法。
9. The method for manufacturing a cantilever according to claim 6, wherein said semiconductor substrate is a silicon single crystal substrate.
【請求項10】 前記半導体基板は、(100)結晶方
位が基板に対して傾いていることを特徴とする請求項6
乃至9のいずれかに記載のカンチレバーの製造方法。
10. The semiconductor substrate according to claim 6, wherein the (100) crystal orientation is inclined with respect to the substrate.
10. The method for manufacturing a cantilever according to any one of claims 9 to 9.
【請求項11】 前記パターニングする工程は、前記第
2の膜上にレジスト膜を形成した後に、アンダーエッチ
ングが生ずるように前記第1及び第2の膜を等方性エッ
チングする工程を含むことを特徴とする請求項6乃至1
0のいずれかに記載のカンチレバーの製造方法。
11. The step of patterning includes a step of, after forming a resist film on the second film, isotropically etching the first and second films so that under-etching occurs. Claims 6 to 1 characterized by the above-mentioned.
0. The method for producing a cantilever according to any one of the above items.
【請求項12】 前記パターニングする工程は、前記第
2の膜上にレジスト膜を形成する工程と、該レジスト膜
の形成後に前記第1及び第2の膜を等方性エッチングす
るエッチング工程とを含み、 前記レジスト膜はダミー領域と前記探針部に対応する探
針部用領域とを有し、前記探針部用領域と前記ダミー領
域との間が細くくびれて連続し、 前記エッチング工程は、アンダーエッチングが生じて前
記第1及び第2の膜における前記探針部用領域に対応す
る部分が前記第1及び第2の膜における前記ダミー領域
に対応する部分から分離されるように、前記第1及び第
2の膜を等方性エッチングする工程であることを特徴と
する請求項6乃至10のいずれかに記載のカンチレバー
の製造方法。
12. The patterning step includes a step of forming a resist film on the second film and an etching step of isotropically etching the first and second films after forming the resist film. Wherein the resist film has a dummy region and a probe portion region corresponding to the probe portion, the gap between the probe portion region and the dummy region is narrow and continuous, and the etching step So that underetching occurs and a portion corresponding to the probe portion region in the first and second films is separated from a portion corresponding to the dummy region in the first and second films. The method for manufacturing a cantilever according to any one of claims 6 to 10, further comprising a step of isotropically etching the first and second films.
【請求項13】 先鋭化部を有する部材を製造する方法
において、 第1の部材の所定の面上に少なくとも1つの膜を形成す
る工程と、前記少なくとも1つの膜上にレジスト膜を形
成する工程と、該レジスト膜の形成後に前記少なくとも
1つの膜を等方性エッチングするエッチング工程と、前
記第1の部材の少なくとも一部を除去する除去工程とを
含み、 前記レジスト膜はダミー領域と前記先鋭化部に対応する
先鋭化部用領域とを有し、前記先鋭化部用領域と前記ダ
ミー領域との間が細くくびれて連続し、 前記エッチング工程は、アンダーエッチングが生じて前
記少なくとも1つの膜における前記先鋭化部用領域に対
応する部分が前記少なくとも1つの膜における前記ダミ
ー領域に対応する部分から分離されるように、前記少な
くとも1つの膜を等方性エッチングする工程であり、 前記除去工程は、前記少なくとも1つの膜における前記
先鋭化部用領域に対応する部分の周辺の前記第1の部材
を除去する工程である、 ことを特徴とする先鋭化部を有する部材の製造方法。
13. A method for manufacturing a member having a sharpened portion, wherein at least one film is formed on a predetermined surface of a first member, and a resist film is formed on the at least one film. And an etching step of isotropically etching the at least one film after the formation of the resist film; and a removing step of removing at least a part of the first member. A sharpened portion region corresponding to the sharpened portion, the gap between the sharpened portion region and the dummy region is narrowed and continuous, and the etching process includes underetching and the at least one film. The at least one film is formed such that a portion corresponding to the sharpened portion region is separated from a portion corresponding to the dummy region in the at least one film. Wherein the removing step is a step of removing the first member around a portion of the at least one film corresponding to the sharpened portion region. A method for manufacturing a member having a sharpened portion.
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