JPH112638A

JPH112638A - カンチレバーの製造方法およびカンチレバー、並びにその方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体

Info

Publication number: JPH112638A
Application number: JP15722197A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Shimizu; 信宏清水; Hiroshi Takahashi; 寛高橋; Yoshiharu Shirakawabe; 喜春白川部
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 1997-06-13
Filing date: 1997-06-13
Publication date: 1999-01-06

Abstract

(57)【要約】【課題】カンチレバーの製造工程の簡素化，歩留まり
の向上および探針の形状の最適化を図ること。【解決手段】シリコン基板１０１上にエッチングスト
ッパーとしてのＳｉＯ₂膜を介してシリコン薄膜１０３
を積層し、少なくともシリコン薄膜１０３の面方位が
（１１１）に設定された積層基板１００を形成する基板
形成工程と、基板形成工程で形成したシリコン薄膜１０
３をエッチングして、梁部７０１および探針７０２を形
成する梁部・探針形成工程と、基板形成工程で形成した
シリコン基板１０１をエッチングして、梁部７０１を片
持ち梁式に支持する支持部７０３を形成する支持部形成
工程と、を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走査型プローブ顕
微鏡の走査プローブとして用いられるカンチレバーの製
造工程の簡素化を図ると共に、走査型プローブ顕微鏡の
分解能の向上を図るためのカンチレバーの製造方法およ
びカンチレバー、並びにその方法をコンピュータに実行
させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取
り可能な記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】走査型プローブ顕微鏡の一形態である原
子間力顕微鏡（ＡＦＭ：ＡｔｏｍｉｃＦｏｒｃｅＭｉ
ｃｒｏｓｃｏｐｅ）は、走査プローブとしてカンチレバ
ーを用いて試料表面の形状測定を行うものである。図７
（ａ）はカンチレバーの構成の一例を示す構成図を、図
７（ｂ）は図７（ａ）に示した領域Ａの拡大図をそれぞ
れ示している。

【０００３】図７に示すカンチレバー７００は、一端を
固定端とすると共に、他端を自由端として支持部７０３
で片持ち梁式に支持された梁部７０１と、梁部７０１の
自由端に設けられた探針７０２とから少なくとも構成さ
れている。なお、図７（ｂ）において、７０４は後述す
る積層基板中の中間層としてのＳｉＯ₂膜である。

【０００４】カンチレバー７００で試料表面を走査する
と、試料表面と探針７０２との間に原子間力に基づく引
力または斥力が発生する。原子力間顕微鏡では、この引
力または斥力をカンチレバー７００の撓み量として検出
することで、試料表面の形状を測定することができる。
なお、カンチレバー７００の撓み量は、例えば、その裏
面にレーザビームを照射し、反射ビームの変位量を光学
的に検出することで測定することができる。

【０００５】図８（ａ）〜図８（ｄ）は、従来における
カンチレバーの製造工程を示した断面図である。まず、
図８（ａ）に示すように、支持部７０３となるシリコン
基板１０１と、シリコン基板１０１上に、中間層として
のＳｉＯ₂膜１０２を介して、梁部７０１および探針７
０２となるシリコン薄膜１０３積層し、さらに、シリコ
ン薄膜１０３およびシリコン基板１０１上に、それぞれ
ＳｉＯ₂膜１０４，１０５を形成した積層基板１００を
用意する。なお、シリコン基板１０１およびシリコン薄
膜１０３は、それぞれ面方位（１００）に設定されてお
り、中間層としてのＳｉＯ₂膜１０２は、シリコン基板
１０１およびシリコン薄膜１０３をエッチングする際の
エッチングストッパーとして用いられる。

【０００６】そして、ＳｉＯ₂膜１０４を所望の形状に
エッチング加工して保護膜とし、これをマスクとしてシ
リコン薄膜１０３をエッチングし、図８（ｂ）に示すよ
うにＳｉＯ₂膜１０２上に梁部７０１および探針７０２
を形成する。続いて、ＳｉＯ ₂膜１０５を所望の形状に
エッチング加工して保護膜１０５ａを形成すると共に、
開口部１０６を形成し、シリコン基板１０１の（１０
０）面を露出させる。

【０００７】その後、図８（ｃ）に示すように、開口部
１０６で露出されたシリコン基板１０１をエッチング溶
液にさらすことができるように、積層基板１００をＯリ
ング１０７ａ，１０７ｂを介して治具１０８で液密に狭
持する。そして、保護膜１０５ａをマスクとして、シリ
コン基板１０１を異方性のウェットエッチングでエッチ
ングし、支持部７０３を形成する。

【０００８】なお、上記シリコン基板１０１をエッチン
グする際のエッチング溶液としては、６０〜８０℃で４
０重量％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液や８０〜９
０℃で２０重量％の水酸化テトラメチルアンモニウム
（ＴＭＡＨ）水溶液等を用いることができる。これらの
エッチング溶液を用いることにより、シリコン基板１０
１の（１００）面が（１１１）面よりもはるかに速くエ
ッチングされ、保護膜１０５ａの端部を基準とした（１
１１）面でエッチングが実質的に停止することになる。

【０００９】図８（ｃ）に示す工程の後、図８（ｄ）に
示すように余分なＳｉＯ₂膜１０２を除去することによ
って、カンチレバー７００の製造を完了する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のカンチレバーの製造方法においては、図８
（ｃ）を用いて説明したように、支持部７０３をエッチ
ングによって形成する際に、既に形成した梁部７０１お
よび探針７０２をエッチング溶液から保護するために専
用の治具１０８を用いる必要があり、治具１０８で薄い
積層基板１００を狭持すると、積層基板１００には応力
によるストレスが発生し、エッチングが不均一に行われ
たり、積層基板１００自体が破壊されたりするという問
題があった。すなわち、歩留まりが悪いという問題であ
る。

【００１１】また、積層基板１００を治具１０８で狭持
する工程が必要になるため、製造工程が増加し、さら
に、積層基板１００を治具１０８で狭持した状態で扱わ
なければならないため、一度に大量の積層基板を処理す
ることができず、量産性が低下するという問題があっ
た。

【００１２】さらに、梁部７０１および探針７０２を形
成するためのシリコン薄膜１０３が面方位（１００）に
設定されているため、探針７０２の先端が点ではなく、
ブレード上になり、走査型プローブ顕微鏡の分解能の低
下を招くという問題があった。探針７０２の先端が鋭く
尖っていればいる程、走査型プローブ顕微鏡の分解能を
向上させることができることから、探針７０２の先鋭化
は走査型プローブ顕微鏡の性能向上の重要な課題とな
る。

【００１３】本発明は上記に鑑みてなされたものであっ
て、カンチレバーの製造工程の簡素化を図ると共に、歩
留まりの向上を図ることを第１の目的とする。

【００１４】また、カンチレバーの探針の形状の最適化
を図り、走査型プローブ顕微鏡の分解能の向上を図るこ
とを第２の目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係るカンチレバーの製造方法は、一端を
固定端とすると共に、他端を自由端として片持ち梁式に
支持される梁部と、前記梁部の自由端に設けられた探針
と、を少なくとも備え、走査型プローブ顕微鏡の走査プ
ローブとして用いられるカンチレバーの製造方法におい
て、面方位（１１１）に設定された半導体基板を用い
て、前記梁部および探針を形成するものである。

【００１６】また、請求項２に係るカンチレバーの製造
方法は、一端を固定端とすると共に、他端を自由端とし
て片持ち梁式に支持される梁部と、前記梁部の自由端に
設けられた探針と、を少なくとも備え、走査型プローブ
顕微鏡の走査プローブとして用いられるカンチレバーの
製造方法において、第１の半導体層上にエッチングスト
ッパーとしての中間層を介して第２の半導体層を積層
し、少なくとも前記第２の半導体層の面方位が（１１
１）に設定された積層基板を形成する基板形成工程と、
前記基板形成工程で形成した第２の半導体層をエッチン
グして、前記梁部および探針を形成する梁部・探針形成
工程と、前記基板形成工程で形成した第１の半導体層を
エッチングして、前記梁部を片持ち梁式に支持する支持
部を形成する支持部形成工程と、を含むものである。

【００１７】また、請求項３に係るカンチレバーの製造
方法は、一端を固定端とすると共に、他端を自由端とし
て片持ち梁式に支持される梁部と、前記梁部の自由端に
設けられた探針と、を少なくとも備え、走査型プローブ
顕微鏡の走査プローブとして用いられるカンチレバーの
製造方法において、第１の半導体層上にエッチングスト
ッパーとしての中間層を介して第２の半導体層を積層
し、少なくとも前記第２の半導体層の面方位が（１１
１）に設定された積層基板を形成する基板形成工程と、
前記基板形成工程で形成した第２の半導体層をエッチン
グして、前記梁部および探針を形成する梁部・探針形成
工程と、前記梁部・探針形成工程で形成した梁部および
探針上に、保護膜を形成する保護膜形成工程と、前記保
護膜形成工程で形成した保護膜で前記梁部および探針を
保護しつつ、前記第１の半導体層をエッチングして、前
記梁部を片持ち梁式に支持する支持部を形成する支持部
形成工程と、前記保護膜形成工程で形成した保護膜を除
去する除去工程と、を含むものである。

【００１８】また、請求項４に係るカンチレバーの製造
方法は、一端を固定端とすると共に、他端を自由端とし
て片持ち梁式に支持される梁部と、前記梁部の自由端に
設けられた探針と、を少なくとも備え、走査型プローブ
顕微鏡の走査プローブとして用いられるカンチレバーの
製造方法において、第１の半導体層上にエッチングスト
ッパーとしての中間層を介して第２の半導体層を積層
し、少なくとも前記第２の半導体層の面方位が（１１
１）に設定された積層基板を形成する基板形成工程と、
前記基板形成工程で形成した第２の半導体層をエッチン
グして、前記梁部および探針を形成する梁部・探針形成
工程と、前記梁部・探針形成工程で形成した梁部および
探針の表面に熱酸化膜を形成する熱酸化膜形成工程と、
前記熱酸化膜形成工程で形成した熱酸化膜で前記梁部お
よび探針を保護しつつ、前記第１の半導体層をエッチン
グして、前記梁部を片持ち梁式に支持する支持部を形成
する支持部形成工程と、前記熱酸化膜形成工程で形成し
た熱酸化膜を除去する除去工程と、を含むものである。

【００１９】また、請求項５に係るカンチレバーの製造
方法は、請求項４に記載のカンチレバーの製造方法にお
いて、さらに、前記熱酸化膜形成工程で形成した熱酸化
膜上に、前記支持部形成工程の際に前記梁部および探針
を保護する保護膜を形成する保護膜形成工程を含むもの
である。

【００２０】また、請求項６に係るカンチレバーの製造
方法は、一端を固定端とすると共に、他端を自由端とし
て片持ち梁式に支持される梁部と、前記梁部の自由端に
設けられた探針と、を少なくとも備え、走査型プローブ
顕微鏡の走査プローブとして用いられるカンチレバーの
製造方法において、面方位（１１１）に設定された半導
体基板を用いて、前記梁部を形成する梁部形成工程と、
前記梁部形成工程で形成した梁部の前記自由端に、前記
探針を形成する探針形成工程と、を含むものである。

【００２１】また、請求項７に係るカンチレバーの製造
方法は、一端を固定端とすると共に、他端を自由端とし
て片持ち梁式に支持される梁部と、前記梁部の自由端に
設けられた探針と、を少なくとも備え、走査型プローブ
顕微鏡の走査プローブとして用いられるカンチレバーの
製造方法において、第１の半導体層上にエッチングスト
ッパーとしての中間層を介して第２の半導体層を積層
し、少なくとも前記第２の半導体層の面方位が（１１
１）に設定された積層基板を形成する基板形成工程と、
前記基板形成工程で形成した第２の半導体層をエッチン
グして、前記梁部を形成する梁部形成工程と、前記梁部
形成工程で形成した梁部の前記自由端に、エピタキシャ
ル成長により前記探針を形成する探針形成工程と、前記
基板形成工程で形成した第１の半導体層をエッチングし
て、前記梁部を片持ち梁式に支持する支持部を形成する
支持部形成工程と、を含むものである。

【００２２】また、請求項８に係るカンチレバーの製造
方法は、請求項７に記載のカンチレバーの製造方法にお
いて、さらに、前記支持部形成工程の後に、前記探針形
成工程で形成した探針の少なくとも先端部に熱酸化膜を
形成し、形成した熱酸化膜を除去して探針を先鋭化する
先鋭化工程を含むものである。

【００２３】また、請求項９に係るカンチレバーの製造
方法は、請求項７に記載のカンチレバーの製造方法にお
いて、さらに、前記支持部形成工程の後に、前記探針形
成工程で形成した探針の少なくとも先端部をエッチング
して、前記探針を先鋭化する先鋭化工程を含むものであ
る。

【００２４】また、請求項１０に係るカンチレバーの製
造方法は、請求項７に記載のカンチレバーの製造方法に
おいて、さらに、前記探針形成工程で探針を形成した
後、少なくとも前記探針の先端部に熱酸化膜を形成する
熱酸化膜形成工程と、前記支持部形成工程の後に、前記
熱酸化膜形成工程で形成した熱酸化膜を除去する除去工
程を含むものである。

【００２５】また、請求項１１に係るカンチレバーの製
造方法は、請求項７〜１０のいずれか一つに記載のカン
チレバーの製造方法において、さらに、前記梁部形成工
程および探針形成工程で形成した梁部および探針上に、
前記支持部形成工程の際に前記梁部および探針を保護す
る保護膜を形成する保護膜形成工程を含むものである。

【００２６】また、請求項１２に係るカンチレバーの製
造方法は、一端を固定端とすると共に、他端を自由端と
して片持ち梁式に支持される梁部と、前記梁部の自由端
に設けられた探針と、を少なくとも備え、走査型プロー
ブ顕微鏡の走査プローブとして用いられるカンチレバー
の製造方法において、第１の半導体層上にエッチングス
トッパーとしての中間層を介して第２の半導体層を積層
し、少なくとも前記第２の半導体層の面方位が（１１
１）に設定された積層基板を形成する基板形成工程と、
前記基板形成工程で形成した第２の半導体層をエッチン
グして、前記梁部を形成する梁部形成工程と、前記基板
形成工程で形成した第１の半導体層をエッチングして、
前記梁部を片持ち梁式に支持する支持部を形成する支持
部形成工程と、前記梁部形成工程で形成した梁部の前記
自由端にエピタキシャル成長により前記探針を形成する
探針形成工程と、を含むものである。

【００２７】また、請求項１３に係るカンチレバーの製
造方法は、請求項１２に記載のカンチレバーの製造方法
において、前記梁部形成工程および支持部形成工程が、
同一工程として同時に実行されるものである。

【００２８】また、請求項１４に係るカンチレバーの製
造方法は、請求項１２に記載のカンチレバーの製造方法
において、さらに、前記探針形成工程で形成した探針の
少なくとも先端部に熱酸化膜を形成し、形成した熱酸化
膜を除去して探針を先鋭化する先鋭化工程を含むもので
ある。

【００２９】また、請求項１５に係るカンチレバーの製
造方法は、請求項１２に記載のカンチレバーの製造方法
において、さらに、前記探針形成工程で形成した探針の
少なくとも先端部をエッチングして、前記探針を先鋭化
する先鋭化工程を含むものである。

【００３０】また、請求項１６に係るカンチレバーの製
造方法は、請求項２〜５および７〜１５のいずれか一つ
に記載のカンチレバーの製造方法において、前記第１の
半導体層が、面方位（１００）に設定されており、前記
支持部形成工程が、ＫＯＨ溶液を用いて前記第１の半導
体層をエッチングするものである。

【００３１】また、請求項１７に係るカンチレバーの製
造方法は、請求項３，５または１１に記載のカンチレバ
ーの製造方法において、前記保護膜が、ＴＥＯＳ酸化膜
またはＳｉＮｘ膜であるものである。

【００３２】また、請求項１８に係るカンチレバーは、
一端を固定端とすると共に、他端を自由端として片持ち
梁式に支持される梁部と、前記梁部の自由端に設けられ
た探針と、を少なくとも備え、走査型プローブ顕微鏡の
走査プローブとして用いられるカンチレバーにおいて、
前記梁部および探針は、面方位（１１１）に設定された
半導体基板を用いて形成されたものである。

【００３３】また、請求項１９に係るカンチレバーは、
一端を固定端とすると共に、他端を自由端として片持ち
梁式に支持される梁部と、前記梁部の自由端に設けられ
た探針と、を少なくとも備え、走査型プローブ顕微鏡の
走査プローブとして用いられるカンチレバーにおいて、
前記梁部が、面方位（１１１）に設定された半導体基板
を用いて形成され、前記探針が、前記梁部の自由端にエ
ピタキシャル成長により形成されたものである。

【００３４】さらに、請求項２０に係るコンピュータ読
み取り可能な記録媒体は、前記請求項１から１７のいず
れか一つに記載のカンチレバーの製造方法をコンピュー
タに実行させるためのプログラムを記録したものであ
る。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るカンチレバー
の製造方法およびカンチレバー、並びにその方法をコン
ピュータに実行させるためのプログラムを記録したコン
ピュータ読み取り可能な記録媒体の実施の形態につい
て、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

【００３６】〔実施の形態１〕図１（ａ）〜図１（ｅ）
は、実施の形態１に係るカンチレバーの製造工程を示す
断面図である。この図１（ａ）〜図１（ｅ）を用いて、
図７に示す構成のカンチレバー７００を製造する方法を
説明する。

【００３７】まず、図１（ａ）に示すように、支持部７
０３となるシリコン基板１０１と、シリコン基板１０１
上に、中間層としてのＳｉＯ₂膜１０２を介して、梁部
７０１および探針７０２となるシリコン薄膜１０３を積
層し、さらに、シリコン基板１０１およびシリコン薄膜
１０３上に、それぞれＳｉＯ₂膜１０４，１０５を積層
して積層基板１００を形成する。

【００３８】ここで、シリコン基板１０１は面方位（１
００）に、シリコン薄膜１０３は面方位（１１１）にそ
れぞれ設定されている。また、中間層としてのＳｉＯ₂
膜１０２は、シリコン基板１０１およびシリコン薄膜１
０３をエッチングする際のエッチングストッパーとして
用いられる。

【００３９】なお、実際の製造工程では、一枚の積層基
板１００から多数のカンチレバー７００が製造されるこ
とになるが、本発明の実施の形態においては、一つのカ
ンチレバー７００に着目して製造工程を説明することに
する。

【００４０】そして、図１（ｂ）に示すように、ＳｉＯ
₂膜１０４を所望の形状にエッチング加工して保護膜１
０４ａを形成し、これをマスクとして、ＳＦ₆＋Ｏ₂ガ
スを用いたＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）に
よって、シリコン薄膜１０３をエッチングする。その結
果、ＳｉＯ₂膜１０２上に探針７０２が形成される。

【００４１】ここで、シリコン薄膜１０３は、面方位
（１１１）に設定されており、探針７０２は、エッチン
グにより、＜１１１＞軸方向に向かって先端が細くなる
ように形成される。その結果、探針７０２の先端がシリ
コン結晶中の正四面体の頂点に位置することになり、先
端がブレード状ではなく、１点の尖ったものとなる。

【００４２】なお、探針７０２をさらに先鋭化させたい
場合には、図１に示すいずれかの工程において、少なく
とも探針７０２を熱酸化して熱酸化膜を形成し、形成し
た熱酸化膜を除去するとう処理を行うことができる。そ
の結果、探針７０２の先端をより鋭く尖らせることがで
きる。

【００４３】続いて、図１（ｃ）に示すように、探針７
０２が形成されたシリコン薄膜１０３をさらにエッチン
グすることによって梁部７０１を形成した後、梁部７０
１および探針７０２を覆うように、保護膜１０９を形成
する。

【００４４】ここで、保護膜１０９としては、例えば、
ＴＥＯＳ（テトラエチルオルソシリケート）酸化膜やＳ
ｉＮｘ等を用いることができる。ＴＥＯＳ酸化膜の場合
は、プラズマＣＶＤ法によって梁部７０１および探針７
０２上に堆積される。具体的に、ＴＥＯＳはプラズマに
よって活性化され、気相中で中間体が生成される。この
中間体は、梁部７０１および探針７０２，さらにはＳｉ
Ｏ₂膜１０２上に拡散し、表面マイグレーションにより
安定なサイトを見つけて移動する。そして、この間の熱
反応およびイオン衝撃によってＯＨ基等が脱離され、シ
リケートネットワークが進行して、緻密かつ安定なＴＥ
ＯＳ酸化膜が形成される。ＴＥＯＳ酸化膜は、ステップ
カバレージや密着性に優れ、かつ、エッチングに関して
シリコンとの選択性に優れていることから、保護膜とし
て有効に機能するものである。加えて、低温による堆積
が可能であることから、積層基板１００に熱応力が生じ
ることがない。また、堆積速度も速いことから、効率の
良い堆積処理が可能となる。

【００４５】そして、図１（ｄ）に示すように、支持部
７０３を形成するため、ＳｉＯ₂膜１０５をエッチング
加工して保護膜１０５ａを形成し、シリコン基板１０１
の（１００）面を露出させる。その後、保護膜１０９お
よび保護膜１０５ａをマスクとして、ＫＯＨ水溶液を用
いた異方性のウェットエッチングによりシリコン基板１
０１をエッチングし、支持部７０３を形成する。

【００４６】ここで、エッチング溶液としてＫＯＨを用
いることにしたが、ＴＭＡＨ水溶液等、その他の溶液を
用いることにしても良いし、ウェットエッチング方法以
外の方法を用いることにしても良い。また、上述したよ
うに、シリコン基板１０１の面方位を（１００）に設定
したのは、上記ＫＯＨによる異方性エッチングとの相性
を考慮したものであり、ＫＯＨによるエッチングが低コ
ストで行うことができるからである。ただし、シリコン
基板１０１の面方位を（１００）に限定するものではな
い。

【００４７】その後、図１（ｅ）に示すように、例え
ば、ＨＦ水溶液等を用いて、保護膜１０５ａ，１０９お
よび余分なＳｉＯ₂膜１０２を除去し、カンチレバー７
００を完成させる。すなわち、図７に示すような、一端
を固定端とすると共に、他端を自由端として片持ち梁式
に支持される梁部７０１と、梁部７０１の自由端に設け
られた探針７０２と、梁部７０１を支持する支持部７０
３とを備え、梁部７０１および探針７０２が面方位（１
１１）に設定されたシリコン薄膜１０３を用いて形成さ
れたカンチレバー７００を得ることができる。

【００４８】このように、実施の形態１に係るカンチレ
バーおよびその製造方法によれば、従来技術で説明した
治具１０８（図８参照）に代えて保護膜１０９を用いる
ことにしたため、積層基板１００にストレスが発生する
ことがなく、不均一なエッチングが行われることや積層
基板１００が破壊されるということを防止することがで
き、歩留まりや量産性の向上を図ることができる。

【００４９】また、梁部７０１および探針７０２を形成
するためのシリコン薄膜１０３の面方位を（１１１）に
設定したため、探針の先端を１点で尖ったものに形成す
ることができる。その結果、実施の形態１のカンチレバ
ー７００を用いることにより、走査型プローブ顕微鏡の
分解能の向上を図ることができる。

【００５０】なお、実施の形態１で説明したカンチレバ
ーの製造方法においては、梁部７０１および探針７０２
を形成した後、支持部７０３を形成することにしたが、
この工程を逆にしても同様のカンチレバー７００を製造
することができる。

【００５１】〔実施の形態２〕図２（ａ）〜図２（ｅ）
は、実施の形態２に係るカンチレバーの製造工程を示す
断面図である。この図２（ａ）〜図２（ｅ）を用いて、
図７に示す構成のカンチレバー７００を製造する方法を
説明する。

【００５２】まず、図２（ａ）に示すように、支持部７
０３となるシリコン基板１０１と、シリコン基板１０１
上に、中間層としてのＳｉＯ₂膜１０２を介して、梁部
７０１および探針７０２となるシリコン薄膜１０３を積
層し、さらに、シリコン基板１０１およびシリコン薄膜
１０３上に、それぞれＳｉＯ₂膜１０４，１０５を積層
して積層基板１００を形成する。

【００５３】なお、実施の形態１の場合と同様に、シリ
コン基板１０１は面方位（１００）に設定されており、
シリコン薄膜１０３は面方位（１１１）に設定されてお
り、中間層としてのＳｉＯ₂膜１０２は、シリコン基板
１０１およびシリコン薄膜１０３をエッチングする際の
エッチングストッパーとして用いられる。

【００５４】その後、図２（ｂ）に示すように、ＳｉＯ
₂膜１０４を所望の形状にエッチング加工して保護膜を
形成し、これをマスクとしてシリコン薄膜１０３をエッ
チングする。その結果、ＳｉＯ₂膜１０２上に探針７０
２となる探針領域１０３ａと、梁部７０１となる梁部領
域１０３ｂとが形成される。なお、探針領域１０３ａ
は、後に施される熱酸化処理によって、探針７０２を先
鋭化し易い形状に形成しておく必要がある。

【００５５】続いて、図２（ｃ）に示すように、積層基
板１００全体に熱酸化処理を施し、シリコン薄膜１０３
およびシリコン基板１０１の表面に熱酸化膜１１０，１
１１をそれぞれ形成する。なお、熱酸化膜１１１は、Ｓ
ｉＯ₂膜１０５を熱酸化したことによって得られるもの
である。

【００５６】図２（ｃ）を用いて説明した熱酸化処理
で、探針領域１０３ａおよび梁部領域１０３ｂに熱酸化
膜１１０を形成することにより、内部に梁部７０１およ
び探針７０２がそれぞれ形成される。特に、探針７０２
は、熱酸化膜１１０を形成することによって先鋭化さ
れ、先端が尖ったものとなる。すなわち、実施の形態１
で説明したように、シリコン薄膜１０３は面方位（１１
１）に設定されており、探針７０２は、熱酸化処理によ
り、＜１１１＞軸方向に向かって先端が細くなるように
形成される。その結果、探針７０２の先端がシリコン結
晶中の正四面体の頂点に位置することになり、先端がブ
レード状ではなく、１点の尖ったものとなる。

【００５７】そして、図２（ｄ）に示すように、支持部
７０３を形成するため、熱酸化膜１１１をエッチング加
工して保護膜１１１ａを形成し、シリコン基板１０１の
（１００）面を露出させる。その後、熱酸化膜１１０お
よび保護膜１１１ａをマスクとして、ＫＯＨ水溶液を用
いた異方性のウェットエッチングによりシリコン基板１
０１をエッチングし、支持部７０３を形成する。

【００５８】図２（ｄ）に示す工程におけるエッチング
としては、実施の形態１の場合と同様に、ＫＯＨ水溶液
以外のエッチング溶液を用いることができ、また、ウェ
ットエッチング以外のエッチング方法を用いても良い。

【００５９】その後、図２（ｅ）に示すように、熱酸化
膜１１０，保護膜１１１ａおよび余分なＳｉＯ₂膜１０
２を除去し、カンチレバー７００の製造を完了する。す
なわち、図７に示すような、一端を固定端とすると共
に、他端を自由端として片持ち梁式に支持される梁部７
０１と、梁部７０１の自由端に設けられた探針７０２
と、梁部７０１を支持する支持部７０３とを備え、梁部
７０１および探針７０２が面方位（１１１）に設定され
たシリコン薄膜１０３を用いて形成されたカンチレバー
７００を得ることができる。

【００６０】このように、実施の形態２に係るカンチレ
バーおよびその製造方法によれば、従来技術で説明した
治具１０８（図８参照）に代えて熱酸化膜１１０，１１
１を用いることにしたため、積層基板１００にストレス
が発生することがなく、不均一なエッチングが行われる
ことや積層基板１００が破壊されるということを防止す
ることができ、歩留まりや量産性の向上を図ることがで
きる。

【００６１】また、梁部７０１および探針７０２を形成
するためのシリコン薄膜１０３の面方位を（１１１）に
設定したため、探針７０２の先端を１点で尖ったものに
形成することができる。その結果、実施の形態１のカン
チレバー７００を用いることにより、走査型プローブ顕
微鏡の分解能の向上を図ることができる。

【００６２】なお、実施の形態２においては、エッチン
グ保護膜として熱酸化膜を用いることにしたが、この熱
酸化膜のみでは梁部７０１，探針７０２等の保護が十分
でない場合、図８（ｃ）で説明した熱酸化処理工程の後
に、少なくとも梁部７０１および探針７０２を覆うよう
に、例えば、ＴＥＯＳ酸化膜やＳｉＮｘ等の保護膜を形
成する工程を含めることができる。

【００６３】また、実施の形態２で説明したカンチレバ
ーの製造方法においては、梁部７０１および探針７０２
を形成した後、支持部７０３を形成することにしたが、
この工程を逆にしても同様のカンチレバー７００を製造
することができる。

【００６４】〔実施の形態３〕図３（ａ）〜図３（ｅ）
は、実施の形態３に係るカンチレバーの製造工程を示す
断面図である。この図３（ａ）〜図３（ｅ）を用いて、
図７に示す構成のカンチレバー７００を製造する方法を
説明する。

【００６５】まず、図３（ａ）に示すように、支持部７
０３となるシリコン基板１０１と、シリコン基板１０１
上に、中間層としてのＳｉＯ₂膜１０２を介して、梁部
７０１および探針７０２となるシリコン薄膜１０３を積
層し、さらに、シリコン基板１０１およびシリコン薄膜
１０３上に、それぞれＳｉＯ₂膜１０４，１０５を形成
して積層基板１００を形成する。

【００６６】ここで、シリコン基板１０１は面方位（１
００）に、シリコン薄膜１０３は面方位（１１１）にそ
れぞれ設定されている。また、中間層としてのＳｉＯ₂
膜１０２は、シリコン基板１０１およびシリコン薄膜１
０３をエッチングする際のエッチングストッパーとして
用いられる。

【００６７】そして、図３（ｂ）に示すように、梁部７
０１を形成するため、ＳｉＯ₂膜１０４を所望の形状に
エッチング加工して保護膜１０４ａを形成する。そし
て、保護膜１０４ａをマスクとして、ＲＩＥ等によっ
て、シリコン薄膜１０３をエッチングし、ＳｉＯ₂膜１
０２上に梁部７０１を形成する。

【００６８】続いて、保護膜１０４ａを除去した後、図
３（ｃ）に示すように、梁部７０１の所定の位置にエピ
タキシャル成長によってシリコン結晶を成長させて探針
７０２を形成する。

【００６９】ここで、図４（ａ）〜図４（ｃ）を用い
て、探針７０２を形成する方法を説明する。図４は、探
針７０２をエピタキシャル成長によって形成する工程を
示す断面図である。まず、図４（ａ）に示すように、梁
部７０１の所定の位置に例えばＡｕ等の触媒４０１を堆
積する。

【００７０】そして、図４（ｂ）に示すように、ＳｉＣ
ｌ₄＋Ｈ₂やＳｉＨ₂Ｃｌ₄＋Ｈ₂等を原料ガスとして
用いて、Ｓｉ単体を梁部７０１上の＜１１１＞軸方向に
エピタキシャル成長させて探針７０２を形成する。探針
７０２の成長速度は、温度によって増加し、原料ガスの
濃度に反比例する。Ｓｉ濃度は温度と共に増加し、成長
温度によって探針７０２の直径が決定される。したがっ
て、プロセス中の温度を制御することにより、所望の形
状の探針７０２を得ることができる。

【００７１】その後、図４（ｃ）に示すように、酸溶液
（例えば王水等）またはハロゲン化溶液（例えばＫＩを
主に含む溶液等）を用いてＡｕ等の触媒４０１を探針７
０２の先端から取り除く。その後、例えばＫＯＨ水溶液
を使用してＳｉでできている探針７０２を異方性にエッ
チングすることにより、探針７０２が先鋭化される。さ
らに、より探針７０２を先鋭化するためには、少なくと
も探針７０２の先端に熱酸化膜を形成し、例えばＨＦ処
理によって形成した熱酸化膜を取り除く処理を行うこと
にすれば良い。さらに、この熱酸化処理に代えて、また
は加えて、探針７０２の先端を先鋭化するためのエッチ
ング処理を行うことにしても良い。

【００７２】このようにして形成された探針７０２は、
実施の形態１および２で説明した探針と比べて、非常に
アスペクト比が大きいものとなる。そして、面方位（１
１１）のシリコン薄膜１０３を用いたことにより、探針
７０２の先端がシリコン結晶中の正四面体の頂点に位置
することになり、先端がブレード状ではなく、１点の尖
ったものとなる。

【００７３】再び、図３（ｃ）の説明に戻る。図４
（ａ）〜図４（ｃ）を用いて説明したように、探針７０
２を形成した後、少なくとも梁部７０１および探針７０
２を覆うように、保護膜１０９を形成する。保護膜とし
ては、実施の形態１で説明したように、ＴＥＯＳ酸化膜
やＳｉＮｘ等を用いることができる。

【００７４】なお、エピタキシャル成長により形成した
探針７０２は、実施の形態１の場合のものと比べてアス
ペクト比が大きいため、探針７０２の先端を保護膜１０
９で保護できないことが生じる場合がある。このような
場合には、図４（ｃ）を用いて説明したように、探針７
０２を先鋭化するための熱酸化膜を探針７０２に形成し
ておき、これを保護膜として用いることもできる。

【００７５】そして、図３（ｄ）に示すように、支持部
７０３を形成するため、ＳｉＯ₂膜１０５をエッチング
加工して保護膜１０５ａを形成し、シリコン基板１０１
の（１００）面を露出させる。その後、保護膜１０９お
よび保護膜１０５ａをマスクとして、ＫＯＨ水溶液を用
いた異方性のウェットエッチングによりシリコン基板１
０１をエッチングし、支持部７０３を形成する。

【００７６】ここではエッチング溶液としてＫＯＨを用
いることにしたが、ＴＭＡＨ水溶液等、その他の溶液を
用いることにしても良く、また、ウェットエッチング以
外の方法を用いることにしても良い。

【００７７】その後、図３（ｅ）に示すように、例えば
ＨＦ水溶液等を用いて、保護膜１０５ａ，１０９および
余分なＳｉＯ₂膜１０２を除去し、カンチレバー７００
を完成させる。また、梁部７０２を先鋭化させるために
熱酸化膜を形成した場合には、形成した熱酸化膜も除去
する。その結果、図７に示すような、一端を固定端とす
ると共に、他端を自由端として片持ち梁式に支持される
梁部７０１と、梁部７０１の自由端に設けられた探針７
０２と、梁部７０１を支持する支持部７０３とを備え、
梁部７０１が面方位（１１１）に設定されたシリコン薄
膜１０３を用いて形成され、探針７０２が梁部７０１上
にエピタキシャル成長により形成されたカンチレバー７
００を得ることができる。

【００７８】このように、実施の形態２に係るカンチレ
バーおよびその製造方法によれば、従来技術で説明した
治具１０８（図８参照）に代えて保護膜１０９を用いる
ことにしたため、積層基板１００にストレスが発生する
ことがなく、不均一なエッチングが行われることや積層
基板１００が破壊されるということを防止することがで
き、歩留まりや量産性の向上を図ることができる。

【００７９】また、梁部７０１および探針７０２を形成
するためのシリコン薄膜１０３の面方位を（１１１）に
設定したため、探針７０２の先端を１点で尖ったものに
形成することができる。その結果、実施の形態１のカン
チレバー７００を用いることにより、走査型プローブ顕
微鏡の分解能の向上を図ることができる。さらに、図４
を用いて説明したように、探針７０２をエピタキシャル
成長により形成するため、アスペクト比の大きな探針を
得ることができる。したがって、この探針７０２を用い
ることにより、試料中の深い溝等の形状を容易に測定す
ることができ、走査型プローブ顕微鏡の分解能をさらに
向上させることができる。

【００８０】また、探針７０２を梁部７０１に成長させ
ることでカンチレバー７００を製造することができるた
め、梁部７０１となるシリコン薄膜１０３は、積層基板
１００を形成する段階で、梁部７０１の厚みと同様の厚
みに形成しておけば良いことになる。したがって、実施
の形態１および２の場合にように、シリコン薄膜１０３
を厚み方向にエッチングする必要がなく、エッチング処
理が容易となる。なお、探針７０２を熱酸化処理して先
鋭化するような場合には、熱酸化膜が形成される分、厚
めにシリコン薄膜１０３を形成しておく必要がある。た
だし、保護膜１０４ａ（ＳｉＯ₂膜１０４）に開口部を
設けて、その開口部に探針７０２を形成することにすれ
ば、熱酸化処理による梁部７０１への影響を防止するこ
とができる。

【００８１】また、エッチングにより探針７０２を形成
する場合には、梁部７０１の一部分が削れてしまうよう
なことが発生する場合がある。この場合は、共振周波数
等の値が設計値と異なってしまうことになるが、実施の
形態３においては、探針７０２をエピタキシャル成長に
より形成するため、設計値通りの特性を得ることができ
る。また、エッチングにより探針７０２を形成する場合
には、先端形状にバラツキが生じる虞があるが、エピタ
キシャル成長で探針７０２を形成することにより、先端
形状の均一化を図ることができる。

【００８２】なお、実施の形態３で説明したカンチレバ
ーの製造方法においては、梁部７０１および探針７０２
を形成した後、支持部７０３を形成することにしたが、
この工程を逆にしても同様のカンチレバー７００を製造
することができる。

【００８３】〔実施の形態４〕図５（ａ）〜図５（ｄ）
は、実施の形態４に係るカンチレバーの製造工程を示す
断面図である。この図５（ａ）〜図５（ｄ）を用いて、
図７に示す構成のカンチレバー７００を製造する方法を
説明する。

【００８４】まず、図５（ａ）に示すように、支持部７
０３となるシリコン基板１０１と、シリコン基板１０１
上に、中間層としてのＳｉＯ₂膜１０２を介して、梁部
７０１および探針７０２となるシリコン薄膜１０３を積
層し、さらに、シリコン基板１０１およびシリコン薄膜
１０３上に、それぞれＳｉＯ₂膜１０４，１０５を形成
して積層基板１００を形成する。

【００８５】ここで、シリコン基板１０１は面方位（１
００）に、シリコン薄膜１０３は面方位（１１１）にそ
れぞれ設定されている。また、中間層としてのＳｉＯ₂
膜１０２は、シリコン基板１０１およびシリコン薄膜１
０３をエッチングする際のエッチングストッパーとして
用いられる。

【００８６】そして、図５（ｂ）に示すように、梁部７
０１を形成するため、ＳｉＯ₂膜１０４を所望の形状に
エッチング加工して保護膜１０４ａを形成すると共に、
支持部７０３を形成するため、ＳｉＯ₂膜１０５を所望
の形状にエッチング加工して保護膜１０５ａを形成す
る。

【００８７】その後、図５（ｃ）に示すように、保護膜
１０４ａ，１０５ａをマスクとして、シリコン薄膜１０
３およびシリコン基板１０１を同時にエッチングし、Ｓ
ｉＯ ₂膜１０２を挟んで、上下に梁部７０１と支持部７
０３とを形成する。ただし、ここでは、梁部７０１と支
持部７０３とを同時に形成することにしたが、上述した
実施の形態３のように、梁部７０１と支持部７０３とを
別々の工程で形成するようにしても良い。

【００８８】続いて、保護膜１０４ａを除去した後、図
５（ｄ）に示すように、梁部７０１の所定の位置にエピ
タキシャル成長によってシリコン結晶を成長させて探針
７０２を形成する。

【００８９】なお、探針７０２をエピタキシャル成長に
よって形成する方法については、実施の形態３で図４
（ａ）〜図４（ｃ）を用いて説明した通りであるため、
ここではその説明を省略するが、探針７０２を形成した
後に、熱酸化処理やエッチングにより探針７０２を先鋭
化する処理を行うことができることはいうまでもない。

【００９０】そして、保護膜１０５ａや余分なＳｉＯ₂
膜１０２を取り除くことによって、カンチレバー７００
の製造を完了する。その結果、図７に示すような、一端
を固定端とすると共に、他端を自由端として片持ち梁式
に支持される梁部７０１と、梁部７０１の自由端に設け
られた探針７０２と、梁部７０１を支持する支持部７０
３とを備え、梁部７０１が面方位（１１１）に設定され
たシリコン薄膜１０３を用いて形成され、探針７０２が
梁部７０１上にエピタキシャル成長により形成されたカ
ンチレバー７００を得ることができる。

【００９１】このように、実施の形態４に係るカンチレ
バーおよびその製造方法によれば、従来技術で説明した
治具（図８参照）に代えて保護膜１０９を用いることに
したため、積層基板１００にストレスが発生することが
なく、不均一なエッチングが行われることや積層基板１
００が破壊されるということを防止することができ、歩
留まりや量産性の向上を図ることができる。

【００９２】また、梁部７０１および探針７０２を形成
するためのシリコン薄膜１０３の面方位を（１１１）に
設定したため、探針７０２の先端を１点で尖ったものに
形成することができる。その結果、実施の形態１のカン
チレバー７００を用いることにより、走査型プローブ顕
微鏡の分解能の向上を図ることができる。さらに、探針
７０２をエピタキシャル成長により形成するため、アス
ペクト比の大きな探針を得ることができる。したがっ
て、この探針７０２を用いることにより、試料中の深い
溝等の形状を容易に測定することができ、走査型プロー
ブ顕微鏡の分解能をさらに向上させることができる。

【００９３】また、探針７０２を製造工程の最後に形成
するため、実施の形態１〜３では必要な梁部７０１や探
針７０２を保護する保護膜が不要になり、製造工程の簡
素化を図ることができる。特に、アスペクト比の高い
（高さが高い）探針７０２を保護膜で覆うことは困難で
あることから、保護膜が不要になることは非常に優れた
効果となる。加えて、探針７０２を先に形成するような
場合には、探針７０２が非常に微小であることから、そ
の取り扱いに注意を要するが、探針７０２を最後に形成
するため、取り扱い性が向上する。具体的には、探針７
０２上に保護膜を形成する場合等に、細く長い探針７０
２が破壊されてしまうことを防止できる。よって、探針
７０２の形成を製造工程の後にしたことにより、歩留ま
りの向上を図ることができる。

【００９４】また、探針７０２を製造工程の最後に形成
するため、図５（ｂ）および図５（ｃ）に示すように、
保護膜１０４ａ，１０５ａ（ＳｉＯ₂膜１０４，１０
５）をマスクとして、梁部７０１と支持部７０３とを同
時にエッチング処理でき、製造工程をより簡素化するこ
とができる。

【００９５】さらに、エッチングにより探針７０２を形
成する場合には、梁部７０１の一部分が削れてしまうよ
うなことが発生する場合がある。この場合は、共振周波
数等の値が設計値と異なってしまうことになるが、実施
の形態４においては、探針７０２をエピタキシャル成長
により形成するため、設計値通りの特性を得ることがで
きる。また、エッチングにより探針７０２を形成する場
合には、先端形状にバラツキが生じる虞があるが、エピ
タキシャル成長で探針７０２を形成することにより、先
端形状の均一化を図ることができる。

【００９６】なお、実施の形態１〜４で説明した製造工
程で製造されたカンチレバー７００は、例えば、以下に
説明するような走査型プローブ顕微鏡（原子力間顕微
鏡）において使用される。図６は、本実施の形態１〜４
に係るカンチレバーが適用される走査型プローブ顕微鏡
のブロック構成図である。

【００９７】図６において、三次元試料ステージ６０１
上には、試料６０２が載置され、試料６０２の上方に
は、カンチレバー７００の探針７０２が試料６０２に対
向して配置される。レーザ光源６０３から照射されたレ
ーザ光６０４は、カンチレバー７００の自由端近傍に照
射され、その反射光は位置検出器６０５に入射される。

【００９８】位置検出器６０５は、例えば４分割された
光検出電極から構成されており、カンチレバー７００の
撓み量が０の時にはレーザ反射光のスポットが４分割さ
れた光検出電極の中央にくるように位置合わせされてい
る。このため、カンチレバー７００に撓みが発生する
と、レーザ反射光のスポットが４分割された光検出電極
上を移動し、４分割された光検出電極から出力される電
圧に差が発生する。

【００９９】上記電圧の差は、差動増幅器６０６によっ
て増幅され、撓み量信号Ｓ₁として比較器６０７の非反
転入力端子（＋）に入力される。比較器６０７の反転入
力端子（−）には、例えば撓み量が０の時に差動増幅器
６０６の出力が０になるように、カンチレバー７００の
撓み量に関する基準値が基準値発生部６０８から入力さ
れている。

【０１００】比較器６０７から出力された誤差信号Ｓ₂
は、制御部６０９に入力される。制御部６０９は、誤差
信号Ｓ₂が０に近づくようにアクチュエータ駆動増幅器
６１０を制御する。また、制御部６０９の出力信号が輝
度信号としてＣＲＴへ供給される。走査信号発生部６１
１は、試料６０２をＸＹ方向へ微動させるための微動信
号をアクチュエータ駆動増幅器６１０へ供給し、ＣＲＴ
へはラスタ走査信号を供給する。

【０１０１】実施の形態１〜４のカンチレバー７００で
は、探針７０２の先端が１点でかつ先鋭化されているた
め、図６に示す走査型プローブ顕微鏡に実施の形態１〜
４のカンチレバー７００を用いることにより、高分解能
な試料表面の形状測定を行うことができる。

【０１０２】また、実施の形態１〜４で説明したカンチ
レバーの製造法をプログラム化してハードディスク，フ
ロッピーディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ等の記録媒体
に記録し、これをカンチレバーの製造装置の制御部（コ
ンピュータ）に読み取らせて実行することにより、上述
した各工程の処理を行うことができる。

【０１０３】さらに、実施の形態１〜４では、半導体材
料としてシリコンを例としたが、シリコン以外の半導体
材料を用いてカンチレバー７００を製造することもでき
る。

【０１０４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のカンチレ
バーの製造方法（請求項１）によれば、面方位（１１
１）に設定された半導体基板を用いて、梁部および探針
を形成するため、先端が１点で鋭く尖った探針を得るこ
とができ、走査型プローブ顕微鏡の分解能の向上を図る
ことができる。

【０１０５】また、本発明のカンチレバーの製造方法
（請求項２）によれば、第１の半導体層上にエッチング
ストッパーとしての中間層を介して第２の半導体層を積
層し、少なくとも第２の半導体層の面方位が（１１１）
に設定された積層基板を形成する基板形成工程と、基板
形成工程で形成した第２の半導体層をエッチングして、
前記梁部および探針を形成する梁部・探針形成工程と、
基板形成工程で形成した第１の半導体層をエッチングし
て、前記梁部を片持ち梁式に支持する支持部を形成する
支持部形成工程と、を含むため、先端が１点で鋭く尖っ
た探針を得ることができ、走査型プローブ顕微鏡の分解
能の向上を図ることができると共に、エッチングストッ
パーとしての中間層を含む積層基板を用いたため、第１
および第２の半導体層に容易にエッチング加工を施すこ
とができる。

【０１０６】また、本発明のカンチレバーの製造方法
（請求項３）によれば、第１の半導体層上にエッチング
ストッパーとしての中間層を介して第２の半導体層を積
層し、少なくとも前記第２の半導体層の面方位が（１１
１）に設定された積層基板を形成する基板形成工程と、
前記基板形成工程で形成した第２の半導体層をエッチン
グして、前記梁部および探針を形成する梁部・探針形成
工程と、前記梁部・探針形成工程で形成した梁部および
探針上に、保護膜を形成する保護膜形成工程と、保護膜
形成工程で形成した保護膜で前記梁部および探針を保護
しつつ、前記第１の半導体層をエッチングして、前記梁
部を片持ち梁式に支持する支持部を形成する支持部形成
工程と、保護膜形成工程で形成した保護膜を除去する除
去工程と、を含むため、従来のように治具（図８参照）
を用いる必要がなくなり、その結果、積層基板にストレ
スが発生することがなく、不均一なエッチングが行われ
ることや積層基板が破壊されるということを防止するこ
とができ、歩留まりおよび量産性の向上を図ることがで
きる。また、先端が１点で鋭く尖った探針を得ることが
でき、走査型プローブ顕微鏡の分解能の向上を図ること
ができる

【０１０７】また、本発明のカンチレバーの製造方法
（請求項４）によれば、第１の半導体層上にエッチング
ストッパーとしての中間層を介して第２の半導体層を積
層し、少なくとも前記第２の半導体層の面方位が（１１
１）に設定された積層基板を形成する基板形成工程と、
基板形成工程で形成した第２の半導体層をエッチングし
て、前記梁部および探針を形成する梁部・探針形成工程
と、梁部・探針形成工程で形成した梁部および探針の表
面に熱酸化膜を形成する熱酸化膜形成工程と、前記熱酸
化膜形成工程で形成した熱酸化膜で前記梁部および探針
を保護しつつ、前記第１の半導体層をエッチングして、
前記梁部を片持ち梁式に支持する支持部を形成する支持
部形成工程と、前記熱酸化膜形成工程で形成した熱酸化
膜を除去する除去工程と、を含むため、従来のように治
具（図８参照）を用いる必要がなくなり、その結果、積
層基板にストレスが発生することがなく、不均一なエッ
チングが行われることや積層基板が破壊されるというこ
とを防止することができ、歩留まりおよび量産性の向上
を図ることができる。また、探針に熱酸化膜を形成して
除去することにより、先端が１点で鋭く尖った探針を得
ることができ、走査型プローブ顕微鏡の分解能の向上を
図ることができる。

【０１０８】また、本発明のカンチレバーの製造方法
（請求項５）によれば、請求項４に記載のカンチレバー
の製造方法において、さらに、熱酸化膜形成工程で形成
した熱酸化膜上に、前記支持部形成工程の際に前記梁部
および探針を保護する保護膜を形成する保護膜形成工程
を含むため、第１の半導体層をエッチングする際の影響
が梁部や探針に及ぶことをより強力に防止することがで
きる。

【０１０９】また、本発明のカンチレバーの製造方法
（請求項６）によれば、面方位（１１１）に設定された
半導体基板を用いて、前記梁部を形成する梁部形成工程
と、梁部形成工程で形成した梁部の前記自由端に、前記
探針を形成する探針形成工程と、を含むため、先端が１
点で鋭く尖った探針を得ることができ、走査型プローブ
顕微鏡の分解能の向上を図ることができる。

【０１１０】また、本発明のカンチレバーの製造方法
（請求項７）によれば、第１の半導体層上にエッチング
ストッパーとしての中間層を介して第２の半導体層を積
層し、少なくとも前記第２の半導体層の面方位が（１１
１）に設定された積層基板を形成する基板形成工程と、
基板形成工程で形成した第２の半導体層をエッチングし
て、前記梁部を形成する梁部形成工程と、梁部形成工程
で形成した梁部の前記自由端に、エピタキシャル成長に
より前記探針を形成する探針形成工程と、基板形成工程
で形成した第１の半導体層をエッチングして、前記梁部
を片持ち梁式に支持する支持部を形成する支持部形成工
程と、を含むため、アスペクト比が大きく、先端が１点
で鋭く尖った探針を得ることができ、走査型プローブ顕
微鏡の分解能の向上を図ることができる。

【０１１１】また、本発明のカンチレバーの製造方法
（請求項８）によれば、請求項７に記載のカンチレバー
の製造方法において、さらに、支持部形成工程の後に、
前記探針形成工程で形成した探針の少なくとも先端部に
熱酸化膜を形成し、形成した熱酸化膜を除去して探針を
先鋭化する先鋭化工程を含むため、より先端が鋭く尖っ
た探針を得ることができ、走査型プローブ顕微鏡の分解
能の向上を図ることができる。

【０１１２】また、本発明のカンチレバーの製造方法
（請求項９）によれば、請求項７に記載のカンチレバー
の製造方法において、さらに、支持部形成工程の後に、
探針形成工程で形成した探針の少なくとも先端部をエッ
チングして、探針を先鋭化する先鋭化工程を含むため、
より先端が鋭く尖った探針を得ることができ、走査型プ
ローブ顕微鏡の分解能の向上を図ることができる。

【０１１３】また、本発明のカンチレバーの製造方法
（請求項１０）によれば、請求項７に記載のカンチレバ
ーの製造方法において、さらに、探針形成工程で探針を
形成した後、少なくとも探針の先端部に熱酸化膜を形成
する熱酸化膜形成工程と、支持部形成工程の後に、熱酸
化膜形成工程で形成した熱酸化膜を除去する除去工程を
含むため、第１の半導体層をエッチングする際に、探針
の先端部を保護することができると共に、より先端が鋭
く尖った探針を得ることができ、走査型プローブ顕微鏡
の分解能の向上を図ることができる。

【０１１４】また、本発明のカンチレバーの製造方法
（請求項１１）によれば、請求項７〜１０のいずれか一
つに記載のカンチレバーの製造方法において、さらに、
前記梁部形成工程および探針形成工程で形成した梁部お
よび探針上に、前記支持部形成工程の際に前記梁部およ
び探針を保護する保護膜を形成する保護膜形成工程を含
むため、従来のように治具（図８参照）を用いる必要が
なくなり、その結果、積層基板にストレスが発生するこ
とがなく、不均一なエッチングが行われることや積層基
板が破壊されるということを防止することができ、歩留
まりおよび量産性の向上を図ることができる。

【０１１５】また、本発明のカンチレバーの製造方法
（請求項１２）によれば、第１の半導体層上にエッチン
グストッパーとしての中間層を介して第２の半導体層を
積層し、少なくとも前記第２の半導体層の面方位が（１
１１）に設定された積層基板を形成する基板形成工程
と、前記基板形成工程で形成した第２の半導体層をエッ
チングして、前記梁部を形成する梁部形成工程と、前記
基板形成工程で形成した第１の半導体層をエッチングし
て、前記梁部を片持ち梁式に支持する支持部を形成する
支持部形成工程と、前記梁部形成工程で形成した梁部の
前記自由端にエピタキシャル成長により前記探針を形成
する探針形成工程と、を含むため、アスペクト比が大き
く、先端が１点で鋭く尖った探針を得ることができ、走
査型プローブ顕微鏡の分解能の向上を図ることができ
る。また、探針が最後の工程で形成されるため、途中の
工程で探針の破損等を考慮する必要がなくなり、製造の
容易性や歩留まりの向上を図ることができる。すなわ
ち、探針が最後の工程で形成されることから、探針を保
護する保護膜を形成する必要をなくすことができる。

【０１１６】また、本発明のカンチレバーの製造方法
（請求項１３）によれば、請求項１２に記載のカンチレ
バー製造方法において、梁部形成工程および支持部形成
工程は、同一工程として同時に実行されるため、製造工
程数を減少でき、製造コストの低減化や量産性の向上を
図ることができる。

【０１１７】また、本発明のカンチレバーの製造方法
（請求項１４）によれば、請求項１２に記載のカンチレ
バーの製造方法において、さらに、探針形成工程で形成
した探針の少なくとも先端部に熱酸化膜を形成し、形成
した熱酸化膜を除去して探針を先鋭化する先鋭化工程を
含むため、より先端が鋭く尖った探針を得ることがで
き、走査型プローブ顕微鏡の分解能の向上を図ることが
できる。

【０１１８】また、本発明のカンチレバーの製造方法
（請求項１５）によれば、請求項１２に記載のカンチレ
バーの製造方法において、さらに、探針形成工程で形成
した探針の少なくとも先端部をエッチングして、探針を
先鋭化する先鋭化工程を含むため、より先端が鋭く尖っ
た探針を得ることができ、走査型プローブ顕微鏡の分解
能の向上を図ることができる。

【０１１９】また、本発明のカンチレバーの製造方法
（請求項１６）によれば、請求項２〜５および７〜１５
のいずれか一つに記載のカンチレバーの製造方法におい
て、第１の半導体層は、面方位（１００）に設定されて
おり、支持部形成工程は、ＫＯＨ溶液を用いて第１の半
導体層をエッチングするため、他のエッチング方法を用
いる場合と比べて、より製造コストの低減化を図ること
ができる。

【０１２０】また、本発明のカンチレバーの製造方法
（請求項１７）によれば、請求項３，５または１１に記
載のカンチレバーの製造方法において、保護膜は、ＴＥ
ＯＳ酸化膜またはＳｉＮｘ膜であるため、ステップカバ
レージや密着性に優れ、かつ、半導体層との選択性にも
優れた保護層を形成することができる。特に、ＴＥＯＳ
酸化膜は、低温による堆積が可能であるため、積層基板
に熱応力が発生せず、さらに、堆積速度も速いため、効
率の良い処理を行うことができる。

【０１２１】また、本発明のカンチレバー（請求項１
８）によれば、梁部および探針は、面方位（１１１）に
設定された半導体基板を用いて形成されているため、先
端が１点で鋭く尖った探針を得ることができ、走査型プ
ローブ顕微鏡の分解能の向上を図ることができる。

【０１２２】また、本発明のカンチレバー（請求項１
９）によれば、梁部は、面方位（１１１）に設定された
半導体基板を用いて形成され、探針は、前記梁部の自由
端にエピタキシャル成長により形成されているため、ア
スペクト比が大きく、先端が１点で鋭く尖った探針を得
ることができ、走査型プローブ顕微鏡の分解能の向上を
図ることができる。

【０１２３】さらに、本発明のコンピュータ読み取り可
能な記録媒体（請求項２０）によれば、請求項１から１
７のいずれか一つに記載のカンチレバーの製造方法をコ
ンピュータに実行させるためのプログラムを記録したた
め、このプログラムをコンピュータ（カンチレバー製造
装置の制御部等）に読み取らせて実行させることによ
り、従来のように治具（図８参照）を用いる必要がなく
なり、その結果、積層基板にストレスが発生することが
なく、不均一なエッチングが行われることや積層基板が
破壊されるということを防止することができ、歩留まり
および量産性の向上を図ることができる。また、先端が
１点で鋭く尖った探針を得ることができ、走査型プロー
ブ顕微鏡の分解能の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１に係るカンチレバーの製造工程を
示す断面図である。

【図２】実施の形態２に係るカンチレバーの製造工程を
示す断面図である。

【図３】実施の形態３に係るカンチレバーの製造工程を
示す断面図である。

【図４】実施の形態３に係るカンチレバーの製造工程に
おいて、探針をエピタキシャル成長によって形成する工
程を示す断面図である。

【図５】実施の形態４に係るカンチレバーの製造工程を
示す断面図である。

【図６】本実施の形態１〜４に係るカンチレバーが適用
された走査型プローブ顕微鏡のブロック構成図である。

【図７】（ａ）は、カンチレバーの構成の一例を示す構
成図を、（ｂ）は、（ａ）に示した領域Ａの拡大図であ
る。

【図８】従来におけるカンチレバーの製造工程を示す断
面図である。

【符号の説明】

１００積層基板１０１シリコン基板１０２，１０４、１０５ＳｉＯ₂膜１０３シリコン薄膜１０３ａ探針領域１０３ｂ梁部領域１０４ａ，１０５ａ，１０９，１１１ａ保護膜１０８治具１１０，１１１熱酸化膜４０１触媒７００カンチレバー７０１梁部７０２探針７０３支持部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一端を固定端とすると共に、他端を自由
端として片持ち梁式に支持される梁部と、前記梁部の自
由端に設けられた探針と、を少なくとも備え、走査型プ
ローブ顕微鏡の走査プローブとして用いられるカンチレ
バーの製造方法において、面方位（１１１）に設定された半導体基板を用いて、前
記梁部および探針を形成することを特徴とするカンチレ
バーの製造方法。
【請求項２】一端を固定端とすると共に、他端を自由
端として片持ち梁式に支持される梁部と、前記梁部の自
由端に設けられた探針と、を少なくとも備え、走査型プ
ローブ顕微鏡の走査プローブとして用いられるカンチレ
バーの製造方法において、第１の半導体層上にエッチングストッパーとしての中間
層を介して第２の半導体層を積層し、少なくとも前記第
２の半導体層の面方位が（１１１）に設定された積層基
板を形成する基板形成工程と、前記基板形成工程で形成した第２の半導体層をエッチン
グして、前記梁部および探針を形成する梁部・探針形成
工程と、前記基板形成工程で形成した第１の半導体層をエッチン
グして、前記梁部を片持ち梁式に支持する支持部を形成
する支持部形成工程と、を含むことを特徴とするカンチレバーの製造方法。
【請求項３】一端を固定端とすると共に、他端を自由
端として片持ち梁式に支持される梁部と、前記梁部の自
由端に設けられた探針と、を少なくとも備え、走査型プ
ローブ顕微鏡の走査プローブとして用いられるカンチレ
バーの製造方法において、第１の半導体層上にエッチングストッパーとしての中間
層を介して第２の半導体層を積層し、少なくとも前記第
２の半導体層の面方位が（１１１）に設定された積層基
板を形成する基板形成工程と、前記基板形成工程で形成した第２の半導体層をエッチン
グして、前記梁部および探針を形成する梁部・探針形成
工程と、前記梁部・探針形成工程で形成した梁部および探針上
に、保護膜を形成する保護膜形成工程と、前記保護膜形成工程で形成した保護膜で前記梁部および
探針を保護しつつ、前記第１の半導体層をエッチングし
て、前記梁部を片持ち梁式に支持する支持部を形成する
支持部形成工程と、前記保護膜形成工程で形成した保護膜を除去する除去工
程と、を含むことを特徴とするカンチレバーの製造方法。
【請求項４】一端を固定端とすると共に、他端を自由
端として片持ち梁式に支持される梁部と、前記梁部の自
由端に設けられた探針と、を少なくとも備え、走査型プ
ローブ顕微鏡の走査プローブとして用いられるカンチレ
バーの製造方法において、第１の半導体層上にエッチングストッパーとしての中間
層を介して第２の半導体層を積層し、少なくとも前記第
２の半導体層の面方位が（１１１）に設定された積層基
板を形成する基板形成工程と、前記基板形成工程で形成した第２の半導体層をエッチン
グして、前記梁部および探針を形成する梁部・探針形成
工程と、前記梁部・探針形成工程で形成した梁部および探針の表
面に熱酸化膜を形成する熱酸化膜形成工程と、前記熱酸化膜形成工程で形成した熱酸化膜で前記梁部お
よび探針を保護しつつ、前記第１の半導体層をエッチン
グして、前記梁部を片持ち梁式に支持する支持部を形成
する支持部形成工程と、前記熱酸化膜形成工程で形成した熱酸化膜を除去する除
去工程と、を含むことを特徴とするカンチレバーの製造方法。
【請求項５】さらに、前記熱酸化膜形成工程で形成し
た熱酸化膜上に、前記支持部形成工程の際に前記梁部お
よび探針を保護する保護膜を形成する保護膜形成工程を
含むことを特徴とする請求項４に記載のカンチレバーの
製造方法。
【請求項６】一端を固定端とすると共に、他端を自由
端として片持ち梁式に支持される梁部と、前記梁部の自
由端に設けられた探針と、を少なくとも備え、走査型プ
ローブ顕微鏡の走査プローブとして用いられるカンチレ
バーの製造方法において、面方位（１１１）に設定された半導体基板を用いて、前
記梁部を形成する梁部形成工程と、前記梁部形成工程で形成した梁部の前記自由端に、前記
探針を形成する探針形成工程と、を含むことを特徴とするカンチレバーの製造方法。
【請求項７】一端を固定端とすると共に、他端を自由
端として片持ち梁式に支持される梁部と、前記梁部の自
由端に設けられた探針と、を少なくとも備え、走査型プ
ローブ顕微鏡の走査プローブとして用いられるカンチレ
バーの製造方法において、第１の半導体層上にエッチングストッパーとしての中間
層を介して第２の半導体層を積層し、少なくとも前記第
２の半導体層の面方位が（１１１）に設定された積層基
板を形成する基板形成工程と、前記基板形成工程で形成した第２の半導体層をエッチン
グして、前記梁部を形成する梁部形成工程と、前記梁部形成工程で形成した梁部の前記自由端に、エピ
タキシャル成長により前記探針を形成する探針形成工程
と、前記基板形成工程で形成した第１の半導体層をエッチン
グして、前記梁部を片持ち梁式に支持する支持部を形成
する支持部形成工程と、を含むことを特徴とするカンチレバーの製造方法。
【請求項８】さらに、前記支持部形成工程の後に、前
記探針形成工程で形成した探針の少なくとも先端部に熱
酸化膜を形成し、形成した熱酸化膜を除去して探針を先
鋭化する先鋭化工程を含むことを特徴とする請求項７に
記載のカンチレバーの製造方法。
【請求項９】さらに、前記支持部形成工程の後に、前
記探針形成工程で形成した探針の少なくとも先端部をエ
ッチングして、前記探針を先鋭化する先鋭化工程を含む
ことを特徴とする請求項７に記載のカンチレバーの製造
方法。
【請求項１０】さらに、前記探針形成工程で探針を形
成した後、少なくとも前記探針の先端部に熱酸化膜を形
成する熱酸化膜形成工程と、前記支持部形成工程の後に、前記熱酸化膜形成工程で形
成した熱酸化膜を除去する除去工程と、を含むことを特徴とする請求項７に記載のカンチレバー
の製造方法。
【請求項１１】さらに、前記梁部形成工程および探針
形成工程で形成した梁部および探針上に、前記支持部形
成工程の際に前記梁部および探針を保護する保護膜を形
成する保護膜形成工程を含むことを特徴とする請求項７
〜１０のいずれか一つに記載のカンチレバーの製造方
法。
【請求項１２】一端を固定端とすると共に、他端を自
由端として片持ち梁式に支持される梁部と、前記梁部の
自由端に設けられた探針と、を少なくとも備え、走査型
プローブ顕微鏡の走査プローブとして用いられるカンチ
レバーの製造方法において、第１の半導体層上にエッチングストッパーとしての中間
層を介して第２の半導体層を積層し、少なくとも前記第
２の半導体層の面方位が（１１１）に設定された積層基
板を形成する基板形成工程と、前記基板形成工程で形成した第２の半導体層をエッチン
グして、前記梁部を形成する梁部形成工程と、前記基板形成工程で形成した第１の半導体層をエッチン
グして、前記梁部を片持ち梁式に支持する支持部を形成
する支持部形成工程と、前記梁部形成工程で形成した梁部の前記自由端にエピタ
キシャル成長により前記探針を形成する探針形成工程
と、を含むことを特徴とするカンチレバーの製造方法。
【請求項１３】前記梁部形成工程および支持部形成工
程は、同一工程として同時に実行されることを特徴とす
る請求項１２に記載のカンチレバー製造方法。
【請求項１４】さらに、前記探針形成工程で形成した
探針の少なくとも先端部に熱酸化膜を形成し、形成した
熱酸化膜を除去して探針を先鋭化する先鋭化工程を含む
ことを特徴とする請求項１２に記載のカンチレバーの製
造方法。
【請求項１５】さらに、前記探針形成工程で形成した
探針の少なくとも先端部をエッチングして、前記探針を
先鋭化する先鋭化工程を含むことを特徴とする請求項１
２に記載のカンチレバーの製造方法。
【請求項１６】前記第１の半導体層は、面方位（１０
０）に設定されており、前記支持部形成工程は、ＫＯＨ
溶液を用いて前記第１の半導体層をエッチングすること
を特徴とする請求項２〜５、７〜１５のいずれか一つに
記載のカンチレバーの製造方法。
【請求項１７】前記保護膜は、ＴＥＯＳ酸化膜または
ＳｉＮｘ膜であることを特徴とする請求項３，５または
１１に記載のカンチレバーの製造方法。
【請求項１８】一端を固定端とすると共に、他端を自
由端として片持ち梁式に支持される梁部と、前記梁部の
自由端に設けられた探針と、を少なくとも備え、走査型
プローブ顕微鏡の走査プローブとして用いられるカンチ
レバーにおいて、前記梁部および探針は、面方位（１１１）に設定された
半導体基板を用いて形成されたことを特徴とするカンチ
レバー。
【請求項１９】一端を固定端とすると共に、他端を自
由端として片持ち梁式に支持される梁部と、前記梁部の
自由端に設けられた探針と、を少なくとも備え、走査型
プローブ顕微鏡の走査プローブとして用いられるカンチ
レバーにおいて、前記梁部は、面方位（１１１）に設定された半導体基板
を用いて形成され、前記探針は、前記梁部の自由端にエピタキシャル成長に
より形成されたことを特徴とするカンチレバー。
【請求項２０】前記請求項１から１７のいずれか一つ
に記載のカンチレバーの製造方法の各工程をコンピュー
タに実行させるためのプログラムを記録したことを特徴
とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。