JPH11326348A - プローブ - Google Patents
プローブInfo
- Publication number
- JPH11326348A JPH11326348A JP10130163A JP13016398A JPH11326348A JP H11326348 A JPH11326348 A JP H11326348A JP 10130163 A JP10130163 A JP 10130163A JP 13016398 A JP13016398 A JP 13016398A JP H11326348 A JPH11326348 A JP H11326348A
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- Japan
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- cantilever
- sample
- stylus
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 試料形状の正確な計測を可能とするプローブ
を得る。 【解決手段】 カンチレバー１１の先端領域に、カンチ
レバー１１の先端方向に所定角度傾斜させて探針１２を
設けたプローブである。このプローブを原子間力顕微鏡
に固定して測定すると、探針は試料表面に垂直になるの
で、試料形状を正確に測定できる。
を得る。 【解決手段】 カンチレバー１１の先端領域に、カンチ
レバー１１の先端方向に所定角度傾斜させて探針１２を
設けたプローブである。このプローブを原子間力顕微鏡
に固定して測定すると、探針は試料表面に垂直になるの
で、試料形状を正確に測定できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子間力顕微鏡
（AFM）に用いるプローブに関する。
（AFM）に用いるプローブに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体基板や光学素子基板の評価
のために、プローブの探針によって試料の表面をトレー
スする原子間力顕微鏡が用いられるようになった。特
に、高集積化する半導体素子表面に形成した溝（トレン
チ）の深さや形状の計測が原子間力顕微鏡で行われてい
る。このような溝をプローブで忠実にトレースするため
には、探針の先端半径の大きさと共に、アスペクト比の
大きさが重要である。
のために、プローブの探針によって試料の表面をトレー
スする原子間力顕微鏡が用いられるようになった。特
に、高集積化する半導体素子表面に形成した溝（トレン
チ）の深さや形状の計測が原子間力顕微鏡で行われてい
る。このような溝をプローブで忠実にトレースするため
には、探針の先端半径の大きさと共に、アスペクト比の
大きさが重要である。
【０００３】従来、高アスペクト比の探針を得るため
に、収束イオンビームを用いて、カンチレバー等の支持
体部からほぼ垂直な方向へ探針を加工した例がある。こ
のようにして加工されたプローブは、探針以外の支持体
部が凹凸のある試料表面と衝突するのを避けるために、
その支持体部を試料表面に対して平行な状態から、１５
度ないしは２５度程度傾けて原子間力顕微鏡に搭載さ
れ、溝を計測するのに用いられてきた。
に、収束イオンビームを用いて、カンチレバー等の支持
体部からほぼ垂直な方向へ探針を加工した例がある。こ
のようにして加工されたプローブは、探針以外の支持体
部が凹凸のある試料表面と衝突するのを避けるために、
その支持体部を試料表面に対して平行な状態から、１５
度ないしは２５度程度傾けて原子間力顕微鏡に搭載さ
れ、溝を計測するのに用いられてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
プローブは探針が支持体部に対して垂直に突出していた
ため、正確な計測が出来ないという問題を有していた。
すなわち、溝を有する試料を傾斜した探針で走査した場
合、探針の先端以外の部分が溝の縁に当たってしまい、
探針の先端が試料表面を正確にトレースすることができ
ない。従って、試料の断面形状を忠実に計測出来ず。得
られろ計測イメージは、探針の傾斜が影響した非対象な
イメージになってしまう。
プローブは探針が支持体部に対して垂直に突出していた
ため、正確な計測が出来ないという問題を有していた。
すなわち、溝を有する試料を傾斜した探針で走査した場
合、探針の先端以外の部分が溝の縁に当たってしまい、
探針の先端が試料表面を正確にトレースすることができ
ない。従って、試料の断面形状を忠実に計測出来ず。得
られろ計測イメージは、探針の傾斜が影響した非対象な
イメージになってしまう。
【０００５】そこで本発明は、試料形状の正確な計測を
可能とするプローブを提供することを目的とする。
可能とするプローブを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明では、カンチレバーの先端領域に探針を設けた
プローブにおいて、前記探針を前記カンチレバーの先端
方向に所定角度傾斜させた。また、支持体と、前記支持
体に支持された薄膜状カンチレバーと、前記薄膜状カン
チレバーの先端領域に設けられた探針と、を含むプロー
ブであって、前記支持体が原子間力顕微鏡に固定されて
使用されるプローブにおいて、前記使用の際に、前記カ
ンチレバーと試料表面とでなす角度にほぼ等しい角度だ
け前記探針を前記カンチレバーの先端方向に傾斜させ
た。
に本発明では、カンチレバーの先端領域に探針を設けた
プローブにおいて、前記探針を前記カンチレバーの先端
方向に所定角度傾斜させた。また、支持体と、前記支持
体に支持された薄膜状カンチレバーと、前記薄膜状カン
チレバーの先端領域に設けられた探針と、を含むプロー
ブであって、前記支持体が原子間力顕微鏡に固定されて
使用されるプローブにおいて、前記使用の際に、前記カ
ンチレバーと試料表面とでなす角度にほぼ等しい角度だ
け前記探針を前記カンチレバーの先端方向に傾斜させ
た。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明の実
施の形態によるプローブを説明する。図１は、本発明の
実施の形態によるプローブを示す側面図である。また、
図２は、図１のプローブの先端部を拡大して示した図で
ある。図１に示したように、本発明のプローブは、支持
体１０とこの支持体１０から延設された薄膜状カンチレ
バー１１とこのカンチレバー１１の先端領域に形成され
た探針１２とで構成され、この探針１２はカンチレバー
１１の表面に対して傾斜して一体化されている。なお、
図１の支持体１０とカンチレバー１１とで支持体部を構
成する。図２に示すように、探針１２はカンチレバー１
１の表面に対して垂直な方向から角度ｔだけ前方、即ち
カンチレバーの先端方向に傾斜している。図３は、原子
間力顕微鏡に本実施の形態のプローブを取り付けて測定
する時の様子を凹凸のある試料近傍で示した図である。
試料３４の表面には凹凸があるため、支持体１０、カン
チレバー１１が試料３４にぶつからないように、ホルダ
ー３３を不図示の原子関力顕微鏡本体に傾斜して取り付
ける必要がある。一般的にこの角度ｔは１５度から25度
に設定される。ホルダー３３は試料３４に対して三次元
的に走査されるが、探針３２は角度ｔだけ傾斜して形成
されているため、試料３４に対しては垂直に接触するこ
とが可能となる。図４（ａ）は、本実施の形態によるプ
ローブを用いて溝を有する試料４２を計測している様子
を示す図であり、図４（ｂ）は、本実施の形態によるプ
ローブを用いて試料４２の表面形状を測定したイメージ
信号である。このプローブは探針１２をカンチレバー１
１に対して15度傾けて形成したものであり（図２の角度
ｔが１５度の場合である）、カンチレバー１１を試料４
２の表面に対してほぼ１５度傾斜させて原子間力顕微鏡
の不図示のホルダーに取り付けている。このようなプロ
ーブによれば、探針１２が試料４２の表面に対して垂直
にアプローチするため（試料４２が水平面内に載置面を
有するテーブル上に載置され、探針１２の中心軸が鉛直
方向を向いている）、図４（ｂ）に示したように、試料
４２の表面形状を忠実にトレースしたイメージ信号４３
が得られた。従来の構成では、図４（ｃ）のように、カ
ンチレバー４０を試料４２の表面に対して傾けた状態で
原子間力顕微鏡の不図示のホルダーに取り付けると、カ
ンチレバー４０に対してほぼ垂直な探針４１は、試料４
２の表面に対して傾斜することになる。その結果、探針
４１の縁４１ａが溝４２の角４２ａにぶつかり、試料４
２の表面形状を正確にトレースできない。従って、従来
の構成では、試料４２の表面を忠実にトレースしたイメ
ージが得られず、探針４１先端の接触できない溝部分が
再現されない、歪なイメージとなってしまう。次に、本
発明のプローブの製造技術を説明する。本発明のプロー
ブは、半導体の製造技術を用いて製造できる。プローブ
の製造工程を図５に示す。まず、基板としてシリコン基
板５１を用意した。この基板の両面に窒化珪素膜５２を
成膜した（ａ）。次に、上面の窒化珪素膜を部分的に除
去し、マスク５３を形成した（ｂ）。次に露出した上面
のシリコンをドライエッチングあるいは湿式エッチング
法により除去し探針を形成した（ｃ）。更に該基板の上
面にボロンを拡散し、ボロン拡散層５４を作製した
（ｄ）。次にレジストをマスクとしてボロン拡散層５４
をパターニングしてカンチレバー形状と支持体形状を形
成した。さらに裏面の窒化珪素膜を部分的に除去した
（ｄ）。最後に該試料を水酸化カリウム等のシリコンの
エッチング液に浸漬して不要なシリコン部分を除去し、
支持体５５と該支持体から延設した薄膜カンチレバー５
６と該カンチレバーの先端領域に探針５７を一体化した
プローブが形成出来る（ｆ）。最後に探針部に施す加工
を図６を用いて説明する。前述のように作製されたプロ
ーブでは探針５７はカンチレバー５６から垂直に突設し
ている（ａ）。このプローブを、収束イオンビーム装置
内に角度ｔで傾斜させて設置した。はじめに形成された
探針５７の部分領域６０をガリウムなどのイオンビーム
Bにより除去し、残された探針の中心線AAが、カンチレ
バー６１の垂直方向よりカンチレバーの先端方向（図面
の左方向）にｔだけ傾斜させた構造を製作する事が出来
る（ｂ）。
施の形態によるプローブを説明する。図１は、本発明の
実施の形態によるプローブを示す側面図である。また、
図２は、図１のプローブの先端部を拡大して示した図で
ある。図１に示したように、本発明のプローブは、支持
体１０とこの支持体１０から延設された薄膜状カンチレ
バー１１とこのカンチレバー１１の先端領域に形成され
た探針１２とで構成され、この探針１２はカンチレバー
１１の表面に対して傾斜して一体化されている。なお、
図１の支持体１０とカンチレバー１１とで支持体部を構
成する。図２に示すように、探針１２はカンチレバー１
１の表面に対して垂直な方向から角度ｔだけ前方、即ち
カンチレバーの先端方向に傾斜している。図３は、原子
間力顕微鏡に本実施の形態のプローブを取り付けて測定
する時の様子を凹凸のある試料近傍で示した図である。
試料３４の表面には凹凸があるため、支持体１０、カン
チレバー１１が試料３４にぶつからないように、ホルダ
ー３３を不図示の原子関力顕微鏡本体に傾斜して取り付
ける必要がある。一般的にこの角度ｔは１５度から25度
に設定される。ホルダー３３は試料３４に対して三次元
的に走査されるが、探針３２は角度ｔだけ傾斜して形成
されているため、試料３４に対しては垂直に接触するこ
とが可能となる。図４（ａ）は、本実施の形態によるプ
ローブを用いて溝を有する試料４２を計測している様子
を示す図であり、図４（ｂ）は、本実施の形態によるプ
ローブを用いて試料４２の表面形状を測定したイメージ
信号である。このプローブは探針１２をカンチレバー１
１に対して15度傾けて形成したものであり（図２の角度
ｔが１５度の場合である）、カンチレバー１１を試料４
２の表面に対してほぼ１５度傾斜させて原子間力顕微鏡
の不図示のホルダーに取り付けている。このようなプロ
ーブによれば、探針１２が試料４２の表面に対して垂直
にアプローチするため（試料４２が水平面内に載置面を
有するテーブル上に載置され、探針１２の中心軸が鉛直
方向を向いている）、図４（ｂ）に示したように、試料
４２の表面形状を忠実にトレースしたイメージ信号４３
が得られた。従来の構成では、図４（ｃ）のように、カ
ンチレバー４０を試料４２の表面に対して傾けた状態で
原子間力顕微鏡の不図示のホルダーに取り付けると、カ
ンチレバー４０に対してほぼ垂直な探針４１は、試料４
２の表面に対して傾斜することになる。その結果、探針
４１の縁４１ａが溝４２の角４２ａにぶつかり、試料４
２の表面形状を正確にトレースできない。従って、従来
の構成では、試料４２の表面を忠実にトレースしたイメ
ージが得られず、探針４１先端の接触できない溝部分が
再現されない、歪なイメージとなってしまう。次に、本
発明のプローブの製造技術を説明する。本発明のプロー
ブは、半導体の製造技術を用いて製造できる。プローブ
の製造工程を図５に示す。まず、基板としてシリコン基
板５１を用意した。この基板の両面に窒化珪素膜５２を
成膜した（ａ）。次に、上面の窒化珪素膜を部分的に除
去し、マスク５３を形成した（ｂ）。次に露出した上面
のシリコンをドライエッチングあるいは湿式エッチング
法により除去し探針を形成した（ｃ）。更に該基板の上
面にボロンを拡散し、ボロン拡散層５４を作製した
（ｄ）。次にレジストをマスクとしてボロン拡散層５４
をパターニングしてカンチレバー形状と支持体形状を形
成した。さらに裏面の窒化珪素膜を部分的に除去した
（ｄ）。最後に該試料を水酸化カリウム等のシリコンの
エッチング液に浸漬して不要なシリコン部分を除去し、
支持体５５と該支持体から延設した薄膜カンチレバー５
６と該カンチレバーの先端領域に探針５７を一体化した
プローブが形成出来る（ｆ）。最後に探針部に施す加工
を図６を用いて説明する。前述のように作製されたプロ
ーブでは探針５７はカンチレバー５６から垂直に突設し
ている（ａ）。このプローブを、収束イオンビーム装置
内に角度ｔで傾斜させて設置した。はじめに形成された
探針５７の部分領域６０をガリウムなどのイオンビーム
Bにより除去し、残された探針の中心線AAが、カンチレ
バー６１の垂直方向よりカンチレバーの先端方向（図面
の左方向）にｔだけ傾斜させた構造を製作する事が出来
る（ｂ）。
【０００８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
試料形状を忠実に計測できるプローブを得ることができ
る。
試料形状を忠実に計測できるプローブを得ることができ
る。
【図１】本発明の実施の形態によるプローブの側面図で
ある。
ある。
【図２】図１のプローブの先端部を拡大して示した図で
ある。
ある。
【図３】プローブを原子間力顕微鏡に搭載して測定する
様子を示す図である。
様子を示す図である。
【図４】溝を有する試料を測定する場合の探針と試料と
の関係、及び得られる信号を示した図である。
の関係、及び得られる信号を示した図である。
【図５】本発明に係わるプローブの製造方法を示す図で
ある。
ある。
【図６】図５でえられたプローブを加工して本発明のプ
ローブを得る方法を示す図である。
ローブを得る方法を示す図である。
１０・・・支持体 １１・・・カンチレバー １２・・・探針 ３３・・・プローブホルダー ３４・・・試料 ４０・・・カンチレバー ４１・・・探針 ４１ａ・・探針の縁 ４２ａ・・試料の角 ４３、４４イメージ信号 ５６・・・カンチレバー ５７・・・探針 ６０・・・除去部分
Claims (2)
- 【請求項１】 カンチレバーの先端領域に探針を設けた
プローブにおいて、前記探針を前記カンチレバーの先端
方向に所定角度傾斜させたことを特徴とするプローブ。 - 【請求項２】 支持体と、前記支持体に支持された薄膜
状カンチレバーと、前記薄膜状カンチレバーの先端領域
に設けられた探針と、を含むプローブであって、前記支
持体が原子間力顕微鏡に固定されて使用されるプローブ
において、前記使用の際に、前記カンチレバーと試料表
面とでなす角度にほぼ等しい角度だけ前記探針を前記カ
ンチレバーの先端方向に傾斜させたことを特徴とするプ
ローブ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10130163A JPH11326348A (ja) | 1998-05-13 | 1998-05-13 | プローブ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10130163A JPH11326348A (ja) | 1998-05-13 | 1998-05-13 | プローブ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11326348A true JPH11326348A (ja) | 1999-11-26 |
Family
ID=15027524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10130163A Pending JPH11326348A (ja) | 1998-05-13 | 1998-05-13 | プローブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11326348A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001174491A (ja) * | 1999-12-20 | 2001-06-29 | Japan Science & Technology Corp | 電気特性評価装置 |
| WO2002042742A1 (en) * | 2000-11-26 | 2002-05-30 | Daiken Chemical Co., Ltd | Cantilever for vertical scanning microscope and probe for vertical scan microscope using it |
| WO2002042743A1 (en) * | 2000-11-26 | 2002-05-30 | Daiken Chemical Co., Ltd | Probe for scanning microscope produced by focused ion beam machining |
| JP2002357529A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Olympus Optical Co Ltd | Ｓｐｍカンチレバー |
| JP2003240700A (ja) * | 2001-12-04 | 2003-08-27 | Seiko Instruments Inc | 走査型プローブ顕微鏡用探針 |
| JP2007286066A (ja) * | 2007-05-28 | 2007-11-01 | Yoshikazu Nakayama | 集束イオンビーム加工による走査型顕微鏡用プローブ |
| JP2011084464A (ja) * | 2010-11-15 | 2011-04-28 | Sii Nanotechnology Inc | ナノメータスケールの構造物の作製方法 |
| JP2011158282A (ja) * | 2010-01-29 | 2011-08-18 | Tdk Corp | カンチレバー |
-
1998
- 1998-05-13 JP JP10130163A patent/JPH11326348A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001174491A (ja) * | 1999-12-20 | 2001-06-29 | Japan Science & Technology Corp | 電気特性評価装置 |
| JP4526626B2 (ja) * | 1999-12-20 | 2010-08-18 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 電気特性評価装置 |
| US6759653B2 (en) | 2000-11-26 | 2004-07-06 | Yoshikazu Nakayama | Probe for scanning microscope produced by focused ion beam machining |
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| US6705154B2 (en) | 2000-11-26 | 2004-03-16 | Yoshikazu Nakayama | Cantilever for vertical scanning microscope and probe for vertical scan microscope |
| JP2002357529A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Olympus Optical Co Ltd | Ｓｐｍカンチレバー |
| JP4656761B2 (ja) * | 2001-05-31 | 2011-03-23 | オリンパス株式会社 | Ｓｐｍカンチレバー |
| JP2003240700A (ja) * | 2001-12-04 | 2003-08-27 | Seiko Instruments Inc | 走査型プローブ顕微鏡用探針 |
| JP4688400B2 (ja) * | 2001-12-04 | 2011-05-25 | エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 | 走査型プローブ顕微鏡用探針 |
| JP2007286066A (ja) * | 2007-05-28 | 2007-11-01 | Yoshikazu Nakayama | 集束イオンビーム加工による走査型顕微鏡用プローブ |
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