JPH11311626A

JPH11311626A - 微小光透過部を有するカンチレバー型プローブとその作製方法、および該プローブにより形成されたマルチプローブおよび表面観察装置

Info

Publication number: JPH11311626A
Application number: JP13276498A
Authority: JP
Inventors: Takeo Yamazaki; 剛生山崎; Yasuhiro Shimada; 康弘島田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-04-27
Filing date: 1998-04-27
Publication date: 1999-11-09

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、集積化・小型化が可能で分解能が良
好な微小光透過部を有し、短時間で、大きさにばらつき
がなく、歩留まりの良好な微小光透過部を形成すること
ができるカンチレバー型プローブとその作製方法、およ
び該プローブにより形成されたマルチプローブおよび表
面観察装置を提供することを目的としている。【解決手段】本発明のカンチレバー型プローブは、シリ
コンよりなる薄膜カンチレバーと、該薄膜カンチレバー
の一端を固定支持する支持部材とを備え、該薄膜カンチ
レバーの先端近傍に二酸化シリコンよりなる微小光透過
部が形成されていることを特徴とするものであり、ま
た、その作製方法は、シリコン層を有する基板を用いて
カンチレバー型プローブを作製する方法であって、前記
シリコン層の一部を酸化することによって、微小光透過
部を形成する工程と、前記シリコン層をレバー形状に加
工する工程と、前記シリコン層を有する基板のハンドル
ウエハ部の一部を裏面からエッチングする工程とを少な
くとも有することを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、近視野光学顕微鏡
等に用いられるエバネッセント光検出または照射用の微
小光透過部を有するカンチレバー型プローブとその作製
方法、および該プローブにより形成されたマルチプロー
ブおよび表面観察装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、導体の表面原子の電子構造を直接
観察できる走査型トンネル顕微鏡（以下、「ＳＴＭ」と
いう）が開発されて（Ｇ．Ｂｉｎｎｉｇｅｔａ
ｌ．，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ，４９，５７（１９
８２））、単結晶、非晶質を問わず実空間像を高い分解
能で測定ができるようになって以来、走査型プローブ顕
微鏡（以下、「ＳＰＭ」という）が材料の微細構造評価
の分野でさかんに研究されるようになってきた。ＳＰＭ
としては、微小探針を有するプローブを評価する試料に
近接させることにより得られるトンネル電流、原子間
力、磁気力、光等を用いて表面の構造を検出する走査型
トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）、原子間力顕微鏡（ＡＦ
Ｍ）、磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）等がある。また、ＳＴＭ
を発展させたものとして、尖鋭なプローブ先端の微小開
口からしみ出すエバネッセン卜光を試料表面から光プロ
ーブで検出して試料表面を調べる走査型近接場光顕微鏡
（以下ＳＮＯＭと略す）［Ｄｕｒｉｇ他，Ｊ．Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．５９，３３１８（１９８６）］が開発さ
れた。

【０００３】さらに、試料裏面からプリズムを介して全
反射の条件で光を入射させ、試料表面へしみ出すエバネ
ッセント光を試料表面から光プローブで検出して試料表
面を調べるＳＮＯＭの一種であるフォトンＳＴＭ（以下
ＰＳＴＭと略す）［Ｒｅｄｄｉｃｋ他，Ｐｈｙｓ．Ｒｅ
ｖ．Ｂ３９，７６７（１９８９）］も開発された。さ
て、上記のＳＮＯＭにおいては、光プローブの先端径が
分解能するため、これまで種々の光りプローブの作製方
法が工夫されてきた。例えばＰＳＴＭでは光プローブの
先端に微小開口を設けず、光プローブとして用いる光フ
ァイバー端面の化学エッチング条件を最適化することに
より先鋭化し、分解能を向上させてきた。また初期のＳ
ＮＯＭにおいては、透明結晶のへき開面の交点を金属で
コーティングし、これを固い面に押し付け交点部分の金
属を除去して交点を露出させ微小開口を作製した（欧州
特許１１２４０２号明細書）。その後、微小開口をリソ
グラフィの手法を用いて形成する方法も用いられてい
る。また微小開口と光導波路を一体構成にしてプローブ
を形成する作製方法も提案されている（米国特許第５，
３５４，９８５号明細書）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のうち、ＰＳＴＭの場合のように光プローブに微小
開口を用いない場合、試料表面の凹凸による散乱光等エ
バネッセント光以外の迷光を検出してしまい、分解能が
低下してしまうという問題が生じる。また、光ファイバ
ーをエッチングする方法では、光プローブを集積・小型
化して作製することが困難である。そしてまた、従来の
微小開口の形成方法のうち、結晶劈開面を利用する方法
では、微小開口の大きさにばらつきが生じやすく、歩留
まりも良好でなく、また集積化・小型化することも困難
であった。また、フォトリソグラフィを用いた微小開口
形成方法においては、加工装置の精度の限界から１００
ｎｍ程度の直径の開口が限界で、１０ｎｍ程度の直径の
微小開口を作製することが難しかった。したがって、Ｓ
ＮＯＭ装置としての分解能に限界を生じた。また、工程
も複雑になってしまい、時間も要しコスト的にも高価に
なるという問題点があった。また、ＥＢ加工装置やＦＩ
Ｂ加工装置を用いれば、１００ｎｍ以下の開口形成も原
理的には可能であるが、位置合わせ制御が複雑で、バラ
付きが生じ易いという点に問題がある。

【０００５】そこで、本発明は、上記従来技術における
課題を解決し、集積化・小型化が可能で分解能が良好な
微小光透過部を有し、短時間で、大きさにばらつきがな
く、歩留まりの良好な微小光透過部を形成することがで
きるカンチレバー型プローブとその作製方法、および該
プローブにより形成されたマルチプローブおよび表面観
察装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するため、カンチレバー型プローブとその作製方法、
および該プローブにより形成されたマルチプローブおよ
び表面観察装置を、つぎのように構成したことを特徴と
するものである。すなわち、本発明のカンチレバー型プ
ローブは、シリコンよりなる薄膜カンチレバーと、該薄
膜カンチレバーの一端を固定支持する支持部材とを備
え、該薄膜カンチレバーの先端近傍に二酸化シリコンよ
りなる微小光透過部が形成されていることを特徴として
いる。また、本発明のカンチレバー型プローブは、前記
微小光透過部が、前記薄膜カンチレバーの先端近傍に形
成された凸型突起部に形成されていることを特徴として
いる。また、本発明のカンチレバー型プローブは、光透
過層およびピエゾ抵抗層の機能を有する遮光層からなる
薄膜カンチレバーと、該薄膜カンチレバーを固定支持す
る支持部材とを備え、該薄膜カンチレバーの先端近傍に
形成された凸型突起部に微小光透過部が形成されている
ことを特徴としている。また、本発明のカンチレバー型
プローブは、前記ピエゾ抵抗層の抵抗を測定するための
外部回路に電気的接続をするための電極を備えているこ
とを特徴としている。また、本発明のカンチレバー型プ
ローブは、前記遮光層がシリコンよりなり、前記微小光
透過部が二酸化シリコンよりなることを特徴としてい
る。また、本発明のカンチレバー型プローブは、前記光
透過層が窒化シリコンあるいは二酸化シリコンよりなる
ことを特徴としている。

【０００７】また、本発明のカンチレバー型プローブの
作製方法は、シリコン層を有する基板を用いてカンチレ
バー型プローブを作製する方法であって、（ａ）前記シ
リコン層の一部を酸化することによって、微小光透過部
を形成する工程と、（ｂ）前記シリコン層をレバー形状
に加工する工程と、（ｃ）前記シリコン層を有する基板
のハンドルウエハ部の一部を裏面からエッチングする工
程と、を少なくとも有することを特徴としている。ま
た、本発明のカンチレバー型プローブの作製方法は、薄
膜カンチレバー型プローブの作製方法であって、（ａ）
基板表面にエッチングストップ層を形成する工程と、
（ｂ）前記エッチングストップ層表面に凸型突起部を形
成する工程と、（ｃ）前記エッチングストップ層表面に
光透過性の薄膜層を形成する工程と、（ｄ）前記光透過
性の薄膜層の表面に遮光性の薄膜層を形成する工程と、
（ｅ）前記光透過性の薄膜層および遮光性の薄膜層を前
記凸型突起部を含んだレバー形状に加工する工程と、
（ｆ）前記凸型突起部を局所的に酸化することにより、
微小光透過部を形成する工程と、（ｇ）基板の一部を裏
面からエッチングして、該エッチングを前記エッチング
ストップ層を用いて停止する工程と、（ｈ）エッチング
ストップ層を除去する工程と、を少なくとも有すること
を特徴としている。また、本発明のカンチレバー型プロ
ーブの作製方法は、前記酸化を、導電性の探針を用いて
電圧を印加することにより、行うことを特徴としてい
る。また、本発明のカンチレバー型プローブの作製方法
は、前記基板が単結晶シリコン基板であり、前記エッチ
ングを結晶異方性エッチングによって行うことを特徴と
している。また、本発明のカンチレバー型プローブの作
製方法は、前記光透過層が、窒化シリコンあるいは二酸
化シリコンであるであることを特徴としている。また、
本発明のマルチプローブは、上記した本発明のいずれか
のカンチレバー型プローブ、または上記した本発明のい
ずれかのカンチレバー型プローブの形成方法によって形
成されたカンチレバー型プローブを、基板上に複数形成
したことを特徴としている。また、本発明の表面観察装
置は、上記した本発明のいずれかのカンチレバー型プロ
ーブ、または上記した本発明のいずれかのカンチレバー
型プローブの作製方法により形成されたカンチレバー型
プローブによって構成したことを特徴としている。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明は、上記したように、微小
光透過部が凸型突起部上に形成されていることにより、
ＳＮＯＭ測定時に、微小光透過部以外の部分が試料に接
触するのを防ぐことができ、微小光透過部を試料に接近
させることが容易となる。遮光層がピエゾ抵抗層の役割
を果たすことにより、作製工程が容易となる。またピエ
ゾ抵抗層の抵抗を測定することにより、ＳＮＯＭ測定時
にプローブの試料への接触を容易に検知することができ
る。さらに本発明のカンチレバー型プローブは、前記遮
光層がシリコンよりなり、前記微小光透過部が二酸化シ
リコンよりなることを特徴とする上記記載のカンチレバ
ー型プローブである。ＳＯＩ基板を用いて、カンチレバ
ー型プローブを作製することにより、簡便に再現性良く
カンチレバー型プローブを作製することが可能となる。
さらに本発明のカンチレバー型プローブの作製方法は、
導電性の探針を用いて電圧を印加することにより前記酸
化を行うことを特徴とするカンチレバー型プローブの作
製方法である。これにより、薄膜カンチレバー上の所望
の場所に、微小光透過部を再現性良く形成することが可
能となる。このとき、電圧印加条件を変えることによ
り、微小光透過部の径を制御することができる。さらに
本発明のカンチレバー型プローブの作製方法は、前記基
板が単結晶シリコン基板であり、前記エッチングを結晶
異方性エッチングによって行うことを特徴とするカンチ
レバー型プローブの作製方法である。これにより、エッ
チングの制御が容易になり、薄膜カンチレバーの長さを
制御することが可能となり、共振周波数、ばね定数等機
械特性の均一な薄膜カンチレバーを作製することが可能
となる。本発明には、上記記載のカンチレバー型プロー
ブを複数、基板上に形成したマルチプローブが含まれ
る。プローブをマルチ化することにより、同時に複数の
場所を観察することが可能となり、効率よく観察を行う
ことが可能となる。本発明には、上記記載のカンチレバ
ー型プローブ、マルチプローブを用いた表面観察装置が
含まれる。

【０００９】

【実施例】以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明す
る。［実施例１］図１は本実施例のカンチレバー型プローブ
の上面図およびＡ−Ａ断面図である。本実施例のカンチ
レバー型プローブは、図１に示す通り、薄膜カンチレバ
ー１０１と該薄膜カンチレバーの一端を固定支持する支
持部材１０２よりなる。薄膜カンチレバーの先端部に
は、微小光透過部１０３が形成されている。図２は本実
施例のカンチレバー型プローブの作製方法を示す図であ
る。以下、この図を用いて本実施例のカンチレバー型プ
ローブの作製方法を説明する。まず、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉ
ｃｏｎｏｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用意した。
用意するＳＯＩ基板のシリコン層２０１および二酸化シ
リコンよりなる分離層２０２の厚さは、それぞれ８０ｎ
ｍ、１００ｎｍとした。次にＬＰＣＶＤを用いてＳｉ₃
Ｎ₄よりなる保護層２０４を、ＳＯＩ基板のハンドルウ
エハ２０３の表面に形成した（図２（ａ））。次にフォ
トリソグラフィおよびＣＦ₄ガスによるエッチングによ
り、開口部２０５を形成した。次にフォトリソグラフィ
およびＳＦ₆ガスによるエッチングにより、シリコン層
２０１にレバー部を形成した。次に、電圧印加可能な走
査型プローブ顕微鏡用探針２０６により、前記レバー部
の所望の位置に大気中において電圧を印加した。この時
に、電流値、電圧値はそれぞれ１ｎｍ、１０Ｖであっ
た。これによりシリコン層２０１の電圧が印加された部
分には、酸化物が形成され光に対して透明な微小光透過
部２０７が形成された。微小光透過部２０７は、酸化と
ともに体積が膨張してシリコン層表面から脹らんだ形状
となった。微小光透過部２０７は、上面から見たとき、
ほぼ円形をしており、その直径は５０ｎｍ±１０ｎｍで
あった。また微小光透過部２０７のシリコン層２０１か
らの脹らみは最も高いところで、２０ｎｍであった（図
２（ｂ））。ここで、（１）探針２０６の先端径、
（２）シリコン層２０１の膜厚、（３）シリコン層２０
１に対する探針２０６の接触力、（４）電圧印加条件、
（５）電圧印加時の雰囲気をそれぞれ制御することによ
り、微小光透過部の径を制御することが可能である。次
に、基板表面に樹脂層をスピン塗布し硬化させた後に、
基板裏面の開口部２０５からＴＭＡＨ（テトラメチルア
ンモニウムヒドロキシド）水溶液を用いて結晶異方性エ
ッチングを行い、支持部材２０８を形成した。最後に、
ＨＦ水溶液を用いて分離層２０２の一部を除去し、プラ
ズマアッシャーで樹脂層を除去し、図１に記載のカンチ
レバー型プローブを作製した（図２（ｃ））。本実施例
では、出発基板にＳＯＩ基板を用いることにより、簡便
なプロセスで薄膜カンチレバーを作製することができ
た。また、走査型プローブ顕微鏡用探針を用いて酸化を
行い微小光透過部を形成することにより、大きさにばら
つきがなく歩留まりの良好な微小光透過部を、短時間で
形成することができた。また、本実施例において微小光
透過部を、レバー部の先端近傍に形成した凸型突起部上
に形成するように構成することで、ＳＮＯＭ測定時に、
微小光透過部以外の部分が試料に接触するのを防ぐこと
ができ、微小光透過部を試料に接近させることを容易と
することができる。

【００１０】［実施例２］図３は本実施例のカンチレバ
ー型プローブの上面図およびＡ−Ａ断面図である。本実
施例のカンチレバー型プローブは、図３に示す通り、薄
膜カンチレバー３０１と該薄膜カンチレバーを支持する
ための支持部材３０４および電極３０５よりなる。薄膜
カンチレバーは、遮光層３０２と光透過層３０３よりな
り、遮光層３０２はピエゾ抵抗層の役割も兼ねている。
薄膜カンチレバーの先端部には凸型突起部３０６が形成
されており、該凸型突起部上に微小光透過部３０７が形
成されている。図４は本実施例の微小光透過部を有する
カンチレバー型プローブの作製方法を示す図である。以
下、この図を用いて作製方法を説明する。まず、（１０
０）単結晶Ｓｉ基板４０１の両面に膜厚２．５μｍのＳ
ｉＯ₂膜４０２、４０３を熱酸化法により形成した。次
にＳｉＯ₂膜４０２に、フォトリソグラフィとＨＦ水溶
液を用いたエッチングにより凸型突起部を形成した。こ
のとき凸型突起部の高さは、２μｍとした。ここで凸型
突起部の形状、高さ、大きさはフォトリソグラフィ条
件、エッチング条件により制御することが可能である。
次に、ＳｉＯ₂膜上にＬＰＣＶＤで光透過層である膜厚
１．０μｍのＳｉ₃Ｎ₄膜４０４を形成した。次に、ＬＰ
ＣＶＤでＳｉ₃Ｎ₄膜上に膜厚０．０５μｍの多結晶Ｓｉ
膜４０５を形成した。次に、ＳｉＯ₂膜４０３に、フォ
トリソグラフィとＨＦ水溶液によるエッチングにより、
開口部４０６を形成した（図４（ａ））。なお、この光
透過層は、二酸化シリコンであってもよい。次にフォト
リソグラフィおよびＣＦ₄ガスおよびＳＦ₆ガスによるエ
ッチングにより、Ｓｉ₃Ｎ₄膜４０４および多結晶Ｓｉ膜
４０５にレバー部を形成した。次に基板表面に、Ａｌを
スパッタ法により成膜し、フォトリソグラフィおよびり
ん酸を主成分とするエッチャントによりエッチングし電
極４０７を形成した。次に、電圧印加可能な走査型プロ
ーブ顕微鏡用探針４０８によりレバー先端部に、大気中
において電圧を印加した。この時、電流値、電圧値はそ
れぞれ１ｎｍ、１０Ｖであった。これによりレバー部の
電圧印加した位置には、酸化物が形成され光に対して透
明になり微小光透過部４０９が形成された。微小光透過
部４０９は、酸化とともに体積が膨張してレバー部表面
から膨らんだ形状となった。微小光透過部４０９は、上
面から見たときにほぼ円形をしており、その直径は約５
０ｎｍ±１０ｎｍであった。また微小光透過部４０９の
レバー部からの脹らみの高さは高いところで約２０ｎｍ
であった（図４（ｂ））。ここで、（１）探針４０８の
先端径、（２）遮光層３０２の膜厚、（３）遮光層３０
２に対する探針４０８の接触力、（４）電圧印加条件、
（５）電圧印加時の雰囲気をそれぞれ制御することによ
り、微小光透過部４０９の径を制御することが可能であ
る。次に、基板表面に樹脂層をスピン塗布し硬化させた
後に、基板裏面の開口部からＴＭＡＨ水溶液を用いて結
晶異方性エッチングを行い、支持部材４１０を形成し
た。最後に、ＨＦ水溶液を用いてＳｉＯ₂膜を除去し、
樹脂層をプラズマアッシャーで除去し、図３に記載のカ
ンチレバー型プローブを作製した（図４（ｃ））。本実
施例では、薄膜カンチレバーに凸型突起部を形成し、該
凸型突起部に微小光透過部を形成することにより、測定
時に微小光透過部を確実に試料に接触させることが可能
な薄膜カンチレバー型プローブを作製した。また遮光層
がピエゾ抵抗層の役割も兼ねていることにより、作製工
程が少なくてすみ、簡便にカンチレバー型プローブを作
製することができた。

【００１１】［実施例３］本実施例では、実施例２のカ
ンチレバー型プローブを複数用いて、マルチＳＮＯＭを
構成した。その構成を図５に示す。図５において５０
１、５０２、５０３は本発明のプローブを用いたＳＮＯ
Ｍプローブ１、２、３である。複数のＳＮＯＭプローブ
１、２、３は、支持部材５０４に一体構成で作製されて
いる。また、表面アバランシェフォトダイオード等、高
感度の複数のフォトダイオード１（５０５）、２（５０
６）、３（５０７）が、前記支持部材５０４に張り合わ
されて一体化している。このときフォトダイオード１〜
３（５０５〜５０７）の位置は、対応するＳＮＯＭプロ
ーブ１〜３（５０１〜５０３）の微小光透過部の背後
（図中上部）になるように設計、作製されている。本発
明のプローブでは、微小光透過部の背後にスペースをと
ることができ、フォトダイオード等の光検出機構を近傍
に配置することができるため、光検出分解能を低下させ
ることのない光検出機構との一体集積化が可能となっ
た。被測定試料５０９は透明基板５１０上に設けられて
いる。透明基板５１０を通して試料５０９の背後から試
料５０９の表面において全反射の条件になるような角度
で光５１１を入射する。このとき、光は試料５０９表面
から図中、上方向には透過しないが、試料５０９表面か
ら距離が０．１μｍ以下のごく近傍には、エバネッセン
ト光と呼ばれる光がにじみ出している。このとき、複数
のＳＮＯＭプローブ１〜３（５０１〜５０３）の微小光
透過部が試料に接触するように配置すると、エバネッセ
ント光１（５１２）、２（５１３）、３（５１４）がＳ
ＮＯＭプローブの微小光透過部を通って背後のフォトダ
イオード１〜３（５０５〜５０７）で検出される。検出
されたエバネッセント光電流信号をＩ／Ｖ変換回路１
（５１５）、２（５１６）、３（５１７）で電圧信号に
変換し、マルチプレクサ１（５１８）において、マルチ
ＳＮＯＭ信号とする。また本発明のプローブ１〜３のピ
エゾ抵抗層の抵抗変化を測定するための検出回路５２０
が、マルチプレクサ２（５１９）を介して、各プローブ
のピエゾ抵抗層に接続されている。ピエゾ抵抗層の抵抗
変化を測定することにより、プローブが試料に接触した
ことを容易に検知することができる。これにより、プロ
ーブを試料に押し付け過ぎることを避けることができ、
過大な接触力が加わることによるプローブの破壊や試料
の破壊を避けることができる。図中、不図示であるがＸ
−Ｙアクチュエーターを用い、複数のＳＮＯＭプローブ
１〜３に対し試料５０９を試料面内方向（図中Ｘ−Ｙ方
向）に２次元の相対走査を行い、ＸＹ面内の各位置にお
けるＳＮＯＭ信号の大きさをプロットすることにより、
試料５０９表面のＳＮＯＭ観察像が得られる。

【００１２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
集積化・小型化が可能で分解能が良好な微小光透過部を
実現することができる。また、本発明によると、複雑な
工程を経ることがないため、大きさにばらつきがなく、
歩留まりの良好なカンチレバー型プローブを短時間に形
成することができ、コストの低減化を図ることができ
る。また、本発明においては、凸型突起部に微小光透過
部を形成することにより、微小光透過部を試料に接触さ
せることを容易とすることができる。また、本発明にお
いては、遮光層をピエゾ抵抗層の役割を果たすようにす
ることによって、プローブの試料への接触を容易に検知
することができ、過大な力が加わることによるプロー
ブ、試料の破損を防止することができる。また本発明の
薄膜カンチレバー型プローブの作製方法は、上述したよ
うに小型化・集積化に適した方法であるので、これを用
いることにより小型のＳＮＯＭや複数のプローブを有す
るマルチ化ＳＮＯＭを容易に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の薄膜カンチレバー型プローブを示す図
である。

【図２】図１に示した本発明のカンチレバー型プローブ
の作製方法を示す図である。

【図３】本発明の薄膜カンチレバー型プローブを示す図
である。

【図４】図３に示した本発明のカンチレバー型プローブ
の作製方法を示す図である。

【図５】本発明のマルチＳＮＯＭの構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０１：薄膜カンチレバー１０２：支持部材１０３：微小光透過部２０１：シリコン層２０２：分離層２０３：ハンドルウエハ２０４：保護層２０５：開口部２０６：走査型プローブ顕微鏡用探針２０７：微小光透過部３０１：薄膜カンチレバー３０２：遮光層３０３：光透過層３０４：支持部材３０５：電極３０６：凸型突起部３０７：微小光透過部４０１：シリコン基板４０２：ＳｉＯ₂膜４０３：ＳｉＯ₂膜４０４：Ｓｉ₃Ｎ₄膜４０５：多結晶シリコン膜４０６：開口部４０７：電極４０８：走査型プローブ顕微鏡用探針４０９：微小光透過部４１０：支持部材５０１〜５０３：ＳＮＯＭプローブ１〜３５０４：支持部材５０５〜５０７：フォトダイオード１〜３５０９：被測定試料５１０：透明基板５１１：光５１２〜５１４：エバネッセント光１〜３５１５〜５１７：Ｉ／Ｖ変換回路１〜３５１８：マルチプレクサ１５１９：マルチプレクサ２５２０：検出回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリコンよりなる薄膜カンチレバーと、該
薄膜カンチレバーの一端を固定支持する支持部材とを備
え、該薄膜カンチレバーの先端近傍に二酸化シリコンよ
りなる微小光透過部が形成されていることを特徴とする
カンチレバー型プローブ。
【請求項２】前記微小光透過部が、前記薄膜カンチレバ
ーの先端近傍に形成された凸型突起部に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のカンチレバー型プロ
ーブ。
【請求項３】光透過層およびピエゾ抵抗層の機能を有す
る遮光層からなる薄膜カンチレバーと、該薄膜カンチレ
バーを固定支持する支持部材とを備え、該薄膜カンチレ
バーの先端近傍に形成された凸型突起部に微小光透過部
が形成されていることを特徴とするカンチレバー型プロ
ーブ。
【請求項４】前記ピエゾ抵抗層の抵抗を測定するための
外部回路に電気的接続をするための電極を備えているこ
とを特徴とする請求項３に記載のカンチレバー型プロー
ブ。
【請求項５】前記遮光層がシリコンよりなり、前記微小
光透過部が二酸化シリコンよりなることを特徴とする請
求項３または請求項４に記載のカンチレバー型プロー
ブ。
【請求項６】前記光透過層が窒化シリコンよりなること
を特徴とする請求項３〜請求項５のいずれか１項に記載
のカンチレバー型プローブ。
【請求項７】前記光透過層が二酸化シリコンよりなるこ
とを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれか１項に記
載のカンチレバー型プローブ。
【請求項８】シリコン層を有する基板を用いてカンチレ
バー型プローブを作製する方法であって、（ａ）前記シ
リコン層の一部を酸化することによって、微小光透過部
を形成する工程と、（ｂ）前記シリコン層をレバー形状
に加工する工程と、（ｃ）前記シリコン層を有する基板
のハンドルウエハ部の一部を裏面からエッチングする工
程と、を少なくとも有することを特徴とするカンチレバ
ー型プローブの作製方法。
【請求項９】薄膜カンチレバー型プローブの作製方法で
あって、（ａ）基板表面にエッチングストップ層を形成
する工程と、（ｂ）前記エッチングストップ層表面に凸
型突起部を形成する工程と、（ｃ）前記エッチングスト
ップ層表面に光透過性の薄膜層を形成する工程と、
（ｄ）前記光透過性の薄膜層の表面に遮光性の薄膜層を
形成する工程と、（ｅ）前記光透過性の薄膜層および遮
光性の薄膜層を前記凸型突起部を含んだレバー形状に加
工する工程と、（ｆ）前記凸型突起部を局所的に酸化す
ることにより、微小光透過部を形成する工程と、（ｇ）
基板の一部を裏面からエッチングして、該エッチングを
前記エッチングストップ層を用いて停止する工程と、
（ｈ）エッチングストップ層を除去する工程と、を少なくとも有することを特徴とするカンチレバー型プ
ローブの作製方法。
【請求項１０】前記酸化を、導電性の探針を用いて電圧
を印加することにより、行うことを特徴とする請求項８
または請求項９に記載のカンチレバー型プローブの作製
方法。
【請求項１１】前記基板が単結晶シリコン基板であり、
前記エッチングを結晶異方性エッチングによって行うこ
とを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のカン
チレバー型プローブの作製方法。
【請求項１２】前記光透過層が、窒化シリコンであるこ
とを特徴とする請求項９〜請求項１１のいずれか１項に
記載のカンチレバー型プローブの作製方法。
【請求項１３】前記光透過層が、二酸化シリコンである
ことを特徴とする請求項９〜請求項１１のいずれか１項
に記載のカンチレバー型プローブの作製方法。
【請求項１４】請求項１〜請求項６のいずれか１項に記
載のカンチレバー型プローブ、または請求項７〜請求項
１３のいずれか１項に記載のカンチレバー型プローブの
形成方法によって形成されたカンチレバー型プローブ
を、基板上に複数形成したことを特徴とするマルチプロ
ーブ。
【請求項１５】請求項１〜請求項６のいずれか１項に記
載のカンチレバー型プローブ、または請求項７〜請求項
１３のいずれか１項に記載のカンチレバー型プローブの
形成方法により形成されたカンチレバー型プローブによ
って構成したことを特徴とする表面観察装置。