JP3384116B2 - 単結晶Ｓｉ製カンチレバーの製造方法及び走査型プローブ顕微鏡 - Google Patents
単結晶Ｓｉ製カンチレバーの製造方法及び走査型プローブ顕微鏡Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、走査型プローブ顕微鏡
及びその顕微鏡に使用される探針付きカンチレバーを作
製する方法に関する。
及びその顕微鏡に使用される探針付きカンチレバーを作
製する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属や半導体の試料面上の微細構造を測
定する有力な装置として走査型トンネル顕微鏡（ＳＴ
Ｍ:Scanning Tunneling Microscope）がある。
定する有力な装置として走査型トンネル顕微鏡（ＳＴ
Ｍ:Scanning Tunneling Microscope）がある。
【０００３】また、最近では、そのＳＴＭの技術を応用
して、探針先端と試料との間に働く量（原子間の引力
等）をプローブとして試料表面の微細構造を測定する走
査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ:Scanning Probe Microsco
pe）が開発されている。
して、探針先端と試料との間に働く量（原子間の引力
等）をプローブとして試料表面の微細構造を測定する走
査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ:Scanning Probe Microsco
pe）が開発されている。
【０００４】この走査型プローブ顕微鏡は、探針をもつ
カンチレバーを試料表面に沿って２次元状に走査する
と、そのカンチレバーが試料の表面形状に応じて上下運
動する点を利用し、レバーの上下動を検出することによ
り試料表面の微細形状を原子レベルで測定する装置であ
る。
カンチレバーを試料表面に沿って２次元状に走査する
と、そのカンチレバーが試料の表面形状に応じて上下運
動する点を利用し、レバーの上下動を検出することによ
り試料表面の微細形状を原子レベルで測定する装置であ
る。
【０００５】そして、走査型プローブ顕微鏡では、カン
チレバーとして、従来、異方性エッチング等を利用した
Ｓｉ微細加工技術によって作製された構造体が使用され
ている。その作製方法の例を、以下、図６に示す工程
(1)〜(5) を参照しつつ説明する。
チレバーとして、従来、異方性エッチング等を利用した
Ｓｉ微細加工技術によって作製された構造体が使用され
ている。その作製方法の例を、以下、図６に示す工程
(1)〜(5) を参照しつつ説明する。
【０００６】(1) Ｓｉ基板１０１に対してＫＯＨなどの
エッチャントによって異方性エッチングを行ってＶ字形
の凹みを形成した後、(2) その基板１０１表面を酸化し
て酸化膜（ＳｉＯ2 ）１０２を形成し、次いで(3) ＣＶ
Ｄ法等によりＳｉ窒化膜１０３を成膜する。この後、
(4) 基板１０１の成膜側の面にガラス１０４を接合し、
この状態で、(5) Ｓｉ基板１０１及び酸化膜１０２をエ
ッチングして、Ｓｉ窒化膜１０３製の構造体つまりカン
チレバーを得る。
エッチャントによって異方性エッチングを行ってＶ字形
の凹みを形成した後、(2) その基板１０１表面を酸化し
て酸化膜（ＳｉＯ2 ）１０２を形成し、次いで(3) ＣＶ
Ｄ法等によりＳｉ窒化膜１０３を成膜する。この後、
(4) 基板１０１の成膜側の面にガラス１０４を接合し、
この状態で、(5) Ｓｉ基板１０１及び酸化膜１０２をエ
ッチングして、Ｓｉ窒化膜１０３製の構造体つまりカン
チレバーを得る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のカン
チレバーは、レバー部がＳｉ窒化膜（ＳｉＮ等）で形成
されているため、機械的性質があまり良くなく疲労が生
じやすい点、さらにＳｉＮ等はクリープ・ヒステリシス
が比較的大きく、ばね材料としての性質が良くない等の
欠点があり、そのため、この種のＳｉ窒化膜製のカンチ
レバーを使用した走査型プローブ顕微鏡では、装置寿命
や動作の安定性の面において問題が残されている。
チレバーは、レバー部がＳｉ窒化膜（ＳｉＮ等）で形成
されているため、機械的性質があまり良くなく疲労が生
じやすい点、さらにＳｉＮ等はクリープ・ヒステリシス
が比較的大きく、ばね材料としての性質が良くない等の
欠点があり、そのため、この種のＳｉ窒化膜製のカンチ
レバーを使用した走査型プローブ顕微鏡では、装置寿命
や動作の安定性の面において問題が残されている。
【０００８】また、上記したカンチレバーの作製手順で
は、ＫＯＨによるＳｉエッチング後に、酸化あるいはＣ
ＶＤなどの高温プロセスを実施するため、酸化炉あるい
はＣＶＤ装置がＫ（カリウム）などのアルカリ汚染の影
響を受ける。ここで、Ｋイオン等は半導体デバイスの性
能を劣化させるため、前記のように炉内がＫイオン等に
より汚染されると、その酸化炉あるいはＣＶＤ装置等を
他のＳｉプロセスに使用できなくなる。
は、ＫＯＨによるＳｉエッチング後に、酸化あるいはＣ
ＶＤなどの高温プロセスを実施するため、酸化炉あるい
はＣＶＤ装置がＫ（カリウム）などのアルカリ汚染の影
響を受ける。ここで、Ｋイオン等は半導体デバイスの性
能を劣化させるため、前記のように炉内がＫイオン等に
より汚染されると、その酸化炉あるいはＣＶＤ装置等を
他のＳｉプロセスに使用できなくなる。
【０００９】本発明はそのような事情に鑑みてなされた
もので、装置寿命が長くて動作の安定性が優れた走査型
プローブ顕微鏡を提供することを目的とし、その目的を
達成するため、機械的性質等が優れた単結晶Ｓｉ製カン
チレバーを作製する方法を提供する。
もので、装置寿命が長くて動作の安定性が優れた走査型
プローブ顕微鏡を提供することを目的とし、その目的を
達成するため、機械的性質等が優れた単結晶Ｓｉ製カン
チレバーを作製する方法を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明方法は、Ｓｉ基板
の微細加工により探針をもつカンチレバーを作製する方
法であって、実施例に対応する図２に示すように、単結
晶Ｓｉ基板（ｎ型）１１の表面にマスク（フォトレジス
ト）１４を形成して、探針の形成部に相応する領域のみ
被覆した状態で、その基板１１中に表面側から基板とは
導電型が異なる不純物を導入して不純物層（ｐ型層）１
５を形成した後、熱処理により不純物を拡散して、マス
ク１４の下方に相当する部分で不純物層１５の下面側に
探針１ａを形成し、次いで、基板１１を裏面側からエッ
チングし、そのエッチング面が不純物層１５の下面から
所定距離に達した時点で当該エッチングを停止してレバ
ー部１ｂを形成し、この後、不純物層１５のみを選択的
にエッチングすることによって特徴づけられる。
の微細加工により探針をもつカンチレバーを作製する方
法であって、実施例に対応する図２に示すように、単結
晶Ｓｉ基板（ｎ型）１１の表面にマスク（フォトレジス
ト）１４を形成して、探針の形成部に相応する領域のみ
被覆した状態で、その基板１１中に表面側から基板とは
導電型が異なる不純物を導入して不純物層（ｐ型層）１
５を形成した後、熱処理により不純物を拡散して、マス
ク１４の下方に相当する部分で不純物層１５の下面側に
探針１ａを形成し、次いで、基板１１を裏面側からエッ
チングし、そのエッチング面が不純物層１５の下面から
所定距離に達した時点で当該エッチングを停止してレバ
ー部１ｂを形成し、この後、不純物層１５のみを選択的
にエッチングすることによって特徴づけられる。
【００１１】本発明の装置は、試料面上の微細構造を測
定する顕微鏡であって、前記した本発明の製造方法にて
製作された単結晶Ｓｉ製カンチレバーと、試料を上記単
結晶Ｓｉ製カンチレバーの探針に対して２次元方向に走
査するステージと、このステージと上記探針先端との間
の距離の変化を検出する手段を備えていることによって
特徴づけられる。
定する顕微鏡であって、前記した本発明の製造方法にて
製作された単結晶Ｓｉ製カンチレバーと、試料を上記単
結晶Ｓｉ製カンチレバーの探針に対して２次元方向に走
査するステージと、このステージと上記探針先端との間
の距離の変化を検出する手段を備えていることによって
特徴づけられる。
【００１２】
【作用】まず、基板にフォトレジスト等によってマスク
をパターニングした後、イオン注入したときのイオン入
射方向に平行な断面での分布は図３のようになる（S.M.
Sze, VLSI Technology）。すなわち、入射イオンは基板
中の原子によって散乱を受け、マスク下面まで廻り込
み、入射面内である分布をもつようになる。
をパターニングした後、イオン注入したときのイオン入
射方向に平行な断面での分布は図３のようになる（S.M.
Sze, VLSI Technology）。すなわち、入射イオンは基板
中の原子によって散乱を受け、マスク下面まで廻り込
み、入射面内である分布をもつようになる。
【００１３】また、マスク形状を変えた場合には、その
不純物層（ｐ型層）の分布は、図４(A) のようになり、
さらに熱処理を加えることによって、最終的にｐ型層は
図４(B) に示す分布となる。このｐ型層は電気化学的方
法を用いて選択的にエッチングして除去することがで
き、その結果、ｎ型層のみが残り、鋭い先端部をもつ単
結晶Ｓｉ構造体を得ることができる。従って、このよう
な方法を採用することにより、探針及びレバー部が単結
晶Ｓｉで構成されたカンチレバーを作製することができ
る。
不純物層（ｐ型層）の分布は、図４(A) のようになり、
さらに熱処理を加えることによって、最終的にｐ型層は
図４(B) に示す分布となる。このｐ型層は電気化学的方
法を用いて選択的にエッチングして除去することがで
き、その結果、ｎ型層のみが残り、鋭い先端部をもつ単
結晶Ｓｉ構造体を得ることができる。従って、このよう
な方法を採用することにより、探針及びレバー部が単結
晶Ｓｉで構成されたカンチレバーを作製することができ
る。
【００１４】ここで、単結晶Ｓｉ構造体は機械的性質が
優れており、その単結晶Ｓｉでカンチレバーを構成する
と、レバー部１ｂの耐久性が高くなり、ひいては走査型
プローブ顕微鏡の装置寿命が長くなる。また、単結晶Ｓ
ｉ構造体はクリープ・ヒステリシスが小さく、ばね材料
として理想的な性質であることから、走査型プローブ顕
微鏡の動作の安定性が、ＳｉＮ薄膜製のカンチレバーを
使用する場合に比して向上する。
優れており、その単結晶Ｓｉでカンチレバーを構成する
と、レバー部１ｂの耐久性が高くなり、ひいては走査型
プローブ顕微鏡の装置寿命が長くなる。また、単結晶Ｓ
ｉ構造体はクリープ・ヒステリシスが小さく、ばね材料
として理想的な性質であることから、走査型プローブ顕
微鏡の動作の安定性が、ＳｉＮ薄膜製のカンチレバーを
使用する場合に比して向上する。
【００１５】
【実施例】図１は本発明実施例である走査型プローブ顕
微鏡の構成を示すブロック図である。
微鏡の構成を示すブロック図である。
【００１６】まず、この例の顕微鏡の機構部は、試料Ｓ
が置かれるステージ２と、その上方に配置されるカンチ
レバー１と、このカンチレバー１のＺ軸方向の変位を検
出する変位検出器３によって主に構成されており、ま
た、制御系として走査制御回路４及び位置制御回路５が
設けられている。
が置かれるステージ２と、その上方に配置されるカンチ
レバー１と、このカンチレバー１のＺ軸方向の変位を検
出する変位検出器３によって主に構成されており、ま
た、制御系として走査制御回路４及び位置制御回路５が
設けられている。
【００１７】走査制御回路４はステージ２のＸ−Ｙ軸の
移動を制御する回路である。また、位置制御回路５は、
変位検出器３の出力信号に基づいて、カンチレバー１の
探針１ａの位置の制御つまりカンチレバー１の撓みを一
定にすべく、ステージ２をＺ軸方向に移動するための回
路で、このように探針１ａの位置を制御することによ
り、探針１ａが試料Ｓから受ける力を一定にすることが
できる。
移動を制御する回路である。また、位置制御回路５は、
変位検出器３の出力信号に基づいて、カンチレバー１の
探針１ａの位置の制御つまりカンチレバー１の撓みを一
定にすべく、ステージ２をＺ軸方向に移動するための回
路で、このように探針１ａの位置を制御することによ
り、探針１ａが試料Ｓから受ける力を一定にすることが
できる。
【００１８】そして、以上の構造の走査型プローブ顕微
鏡では、カンチレバー１の探針１ａの位置を一定に制御
しつつ、この探針１ａに対して試料Ｓを走査するといっ
た動作（ダイナミックモード）での観察が可能で、その
走査過程おいて位置制御回路５がステージ２を駆動制御
（Ｚ軸）する量が、試料Ｓの表面形状を表す情報とな
る。
鏡では、カンチレバー１の探針１ａの位置を一定に制御
しつつ、この探針１ａに対して試料Ｓを走査するといっ
た動作（ダイナミックモード）での観察が可能で、その
走査過程おいて位置制御回路５がステージ２を駆動制御
（Ｚ軸）する量が、試料Ｓの表面形状を表す情報とな
る。
【００１９】なお、この例の顕微鏡において、位置制御
回路５による駆動制御を行わず、カンチレバー１の探針
１ａの先端を試料Ｓの表面に接触させてた状態でＸ−Ｙ
走査を行う動作つまり接触モードでの観察も可能であ
る。その場合、変位検出器３の出力信号を記録すること
により表面観察像を得ることができる。
回路５による駆動制御を行わず、カンチレバー１の探針
１ａの先端を試料Ｓの表面に接触させてた状態でＸ−Ｙ
走査を行う動作つまり接触モードでの観察も可能であ
る。その場合、変位検出器３の出力信号を記録すること
により表面観察像を得ることができる。
【００２０】さて、本発明実施例において注目すべきと
ころは、カンチレバー１として探針１ａ及びレバー部１
ｂが単結晶Ｓｉで作製された構造体を用いている点にあ
る。その単結晶Ｓｉ製のカンチレバー１を作製する手順
を、以下、図２に示す工程(1)〜(7) を参照して説明す
る。
ころは、カンチレバー１として探針１ａ及びレバー部１
ｂが単結晶Ｓｉで作製された構造体を用いている点にあ
る。その単結晶Ｓｉ製のカンチレバー１を作製する手順
を、以下、図２に示す工程(1)〜(7) を参照して説明す
る。
【００２１】(1)：ｎ〔単結晶Ｓｉ〕型基板１１の表面
側に、１×１０19程度の表面濃度をもつｐ型拡散層１２
を形成する。 (2)：ｎ型基板１１の裏面側に、１×１０19程度の表面
濃度をもつｎ型拡散層１３を形成する。
側に、１×１０19程度の表面濃度をもつｐ型拡散層１２
を形成する。 (2)：ｎ型基板１１の裏面側に、１×１０19程度の表面
濃度をもつｎ型拡散層１３を形成する。
【００２２】(3)：フォトリソグラフィにより探針の形
成部に相応する部分にフォトレジスト１４を形成した
後、このフォトレジスト１４をマスクとして、イオン注
入〔Ｂ；１ＭｅＶ，ドーズ量 1.0×１０13/cm2〕を行っ
てｐ型層１５を形成する。このとき、注入イオンはフォ
トレジスト１４の下面にまで廻り込み、フォトレジスト
１４の下方のイオン非注入部分（ｎ型層）は鼓形にな
る。
成部に相応する部分にフォトレジスト１４を形成した
後、このフォトレジスト１４をマスクとして、イオン注
入〔Ｂ；１ＭｅＶ，ドーズ量 1.0×１０13/cm2〕を行っ
てｐ型層１５を形成する。このとき、注入イオンはフォ
トレジスト１４の下面にまで廻り込み、フォトレジスト
１４の下方のイオン非注入部分（ｎ型層）は鼓形にな
る。
【００２３】(4)：先の工程(3) で打ち込んだイオンを
電気的に活性にするため、必要なアニール〔1000℃;30m
in〕を行う。この熱処理により、注入不純物は拡散し、
図に示す分布、すなわちフォトレジスト１４の下方でｐ
型層１５の中央部が繋がった形状の分布となり、このｐ
型層１５の下面のｎ型層に目的とする形状の探針１ａが
形成される。以上の熱処理は酸素あるいは水蒸気雰囲気
中で行い、熱処理が完了した後、ｎ型基板１１の表面と
裏面にそれぞれ酸化膜（ＳｉＯ2 ）１６が形成されるよ
うにする。
電気的に活性にするため、必要なアニール〔1000℃;30m
in〕を行う。この熱処理により、注入不純物は拡散し、
図に示す分布、すなわちフォトレジスト１４の下方でｐ
型層１５の中央部が繋がった形状の分布となり、このｐ
型層１５の下面のｎ型層に目的とする形状の探針１ａが
形成される。以上の熱処理は酸素あるいは水蒸気雰囲気
中で行い、熱処理が完了した後、ｎ型基板１１の表面と
裏面にそれぞれ酸化膜（ＳｉＯ2 ）１６が形成されるよ
うにする。
【００２４】(5)：ｎ型基板１１の裏面側の酸化膜１６
の一部を除去し、カンチレバーの支持部１ｃとなる部分
には酸化膜１６を残した状態で、ｎ型基板１１をエッチ
ングする。このとき、エッチングはｎ型基板１１の裏面
側から進行することになり、そのエッチング面がｐ型層
１５の下面から所定距離に達した時点でエッチングを停
止する。すなわち、ｎ型層が所望の厚さになるまでエッ
チングを行ってレバー部１ｂを形成する。
の一部を除去し、カンチレバーの支持部１ｃとなる部分
には酸化膜１６を残した状態で、ｎ型基板１１をエッチ
ングする。このとき、エッチングはｎ型基板１１の裏面
側から進行することになり、そのエッチング面がｐ型層
１５の下面から所定距離に達した時点でエッチングを停
止する。すなわち、ｎ型層が所望の厚さになるまでエッ
チングを行ってレバー部１ｂを形成する。
【００２５】(6)：先の工程(1),(2) で形成したｐ型拡
散層１２及びｎ型拡散層１３の各表面に、それぞれ金属
膜１７及び１８を、例えば蒸着法により形成する。 (7)：金属膜１７及び１８に配線を行った後に、ｎ型基
板１１の全体をＫＯＨなどのエッチャントに浸漬し、こ
の状態で、ｎ型基板１１のｐ型拡散層１２，ｎ型拡散層
１３及びエッチャントに必要な電位を与えてエッチング
を行う。
散層１２及びｎ型拡散層１３の各表面に、それぞれ金属
膜１７及び１８を、例えば蒸着法により形成する。 (7)：金属膜１７及び１８に配線を行った後に、ｎ型基
板１１の全体をＫＯＨなどのエッチャントに浸漬し、こ
の状態で、ｎ型基板１１のｐ型拡散層１２，ｎ型拡散層
１３及びエッチャントに必要な電位を与えてエッチング
を行う。
【００２６】このとき、ｐ型拡散層１２つまりｐ型層１
５に与える電位を適当な値、例えばエッチャント（溶
液）の基準電位〔飽和カロメル電極の電極電位〕に対し
てｐ型層１５が 1.5Ｖ程度の値になるように設定する
と、ｐ型層のみが選択的にエッチングされる（IEEE TRA
NSACTIONS ON ELECTORON DEVICES VOL 36. No.4 April
1989）。そして、このようなエッチングによりｐ型層１
５を除去することによって鋭い探針１ａをもつ単結晶Ｓ
ｉ製カンチレバー１を得ることができる。
５に与える電位を適当な値、例えばエッチャント（溶
液）の基準電位〔飽和カロメル電極の電極電位〕に対し
てｐ型層１５が 1.5Ｖ程度の値になるように設定する
と、ｐ型層のみが選択的にエッチングされる（IEEE TRA
NSACTIONS ON ELECTORON DEVICES VOL 36. No.4 April
1989）。そして、このようなエッチングによりｐ型層１
５を除去することによって鋭い探針１ａをもつ単結晶Ｓ
ｉ製カンチレバー１を得ることができる。
【００２７】ここで、以上のプロセスにおいて、工程
(3) のマスク形状、イオン注入のエネルギ・ドーズ量、
並びに工程(4) の熱処理条件などのパラメータを変化さ
せることにより、様々な形状の探針を得ることができ
る。
(3) のマスク形状、イオン注入のエネルギ・ドーズ量、
並びに工程(4) の熱処理条件などのパラメータを変化さ
せることにより、様々な形状の探針を得ることができ
る。
【００２８】なお、以上の実施例では、ｐ型層の選択エ
ッチングの際に、ｐ型層１５，ｎ型基板１１及びエッチ
ャントへの電位付与のための電極と、飽和カロメル電極
の４電極を使用する、いわゆる４電極法を採用している
が、ｐ型層１５には電位を付与しない状態でエッチング
を行う３電極法を採用してもよい。この場合、図２に示
した工程(1) のプロセスを省略できる。また、エッチャ
ントとしてはＫＯＨのほか、例えばＥＤＰ(Ethylene di
amine Pyrocatechol) 等の他の溶液を使用してもよい。
ッチングの際に、ｐ型層１５，ｎ型基板１１及びエッチ
ャントへの電位付与のための電極と、飽和カロメル電極
の４電極を使用する、いわゆる４電極法を採用している
が、ｐ型層１５には電位を付与しない状態でエッチング
を行う３電極法を採用してもよい。この場合、図２に示
した工程(1) のプロセスを省略できる。また、エッチャ
ントとしてはＫＯＨのほか、例えばＥＤＰ(Ethylene di
amine Pyrocatechol) 等の他の溶液を使用してもよい。
【００２９】さらに、基板に不純物を導入する方法とし
ては、イオン注入に代えて熱拡散法を採用してもよい。
さらにまた、以上の実施例では、ｎ型基板の加工により
カンチレバーを得る工程を説明したが、ｐ型基板にｎ型
の不純物を導入して、そのｎ型層を選択的にエッチング
する方法でも本発明は実施可能である。この場合、ｎ型
層の選択エッチングにはパルス電流陽極酸化法を利用し
た方法、すなわち、図５に示すように、基板５１をエッ
チャント（ＫＯＨ）中に浸漬した状態で、電極（Ｐt ）
５２及びｐ型層にパルス電流を通電すると、ｐ型層側は
ホール電流により厚い酸化膜が形成されるが、ｎ型層の
表面には薄い酸化膜しか形成されず、ｎ型層のみがＫＯ
Ｈでエッチングされる、といった方法を採用する。
ては、イオン注入に代えて熱拡散法を採用してもよい。
さらにまた、以上の実施例では、ｎ型基板の加工により
カンチレバーを得る工程を説明したが、ｐ型基板にｎ型
の不純物を導入して、そのｎ型層を選択的にエッチング
する方法でも本発明は実施可能である。この場合、ｎ型
層の選択エッチングにはパルス電流陽極酸化法を利用し
た方法、すなわち、図５に示すように、基板５１をエッ
チャント（ＫＯＨ）中に浸漬した状態で、電極（Ｐt ）
５２及びｐ型層にパルス電流を通電すると、ｐ型層側は
ホール電流により厚い酸化膜が形成されるが、ｎ型層の
表面には薄い酸化膜しか形成されず、ｎ型層のみがＫＯ
Ｈでエッチングされる、といった方法を採用する。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
単結晶Ｓｉ基板の表面にマスクを形成し、イオン注入な
どの方法により、基板中に導電型が異なる不純物層を形
成した後、熱処理を行って上記マスクの下方に相当する
部分で上記不純物層の下面側に探針を形成し、次いで基
板エッチングによりレバー部を形成し、この後、不純物
層のみを選択的にエッチングすることによって単結晶Ｓ
ｉ製のカンチレバーを得るので、ウェットエッチングの
後の高温の熱処理（酸化）工程が不要となり、これによ
り、ＫＯＨなどのエッチャントによる、処理炉の汚染の
可能性がない。また、従来行われていたガラスとの接合
工程も不要となり、プロセスに要する時間を短縮でき
る。しかも、基板エッチングによりレバー部を作製する
ので、その厚さを任意に選ぶことが可能で、これによ
り、ＳｉＮなどの薄膜を構造体とする場合に比べ、実現
できるばね定数の範囲が広がる。
単結晶Ｓｉ基板の表面にマスクを形成し、イオン注入な
どの方法により、基板中に導電型が異なる不純物層を形
成した後、熱処理を行って上記マスクの下方に相当する
部分で上記不純物層の下面側に探針を形成し、次いで基
板エッチングによりレバー部を形成し、この後、不純物
層のみを選択的にエッチングすることによって単結晶Ｓ
ｉ製のカンチレバーを得るので、ウェットエッチングの
後の高温の熱処理（酸化）工程が不要となり、これによ
り、ＫＯＨなどのエッチャントによる、処理炉の汚染の
可能性がない。また、従来行われていたガラスとの接合
工程も不要となり、プロセスに要する時間を短縮でき
る。しかも、基板エッチングによりレバー部を作製する
ので、その厚さを任意に選ぶことが可能で、これによ
り、ＳｉＮなどの薄膜を構造体とする場合に比べ、実現
できるばね定数の範囲が広がる。
【００３１】そして、以上の作製方法で得られる単結晶
Ｓｉ製カンチレバーは、機械的性質に優れ、しかもクリ
ープ・ヒステリシスが小さくてばね性にも優れており、
従ってこのようなカンチレバーを使用した本発明の走査
型プローブ顕微鏡は、装置寿命が長くて動作の安定性が
良い。また、単結晶Ｓｉは導電性があることから、観察
の際におけるチャージアップの影響も防ぐことができ
る。
Ｓｉ製カンチレバーは、機械的性質に優れ、しかもクリ
ープ・ヒステリシスが小さくてばね性にも優れており、
従ってこのようなカンチレバーを使用した本発明の走査
型プローブ顕微鏡は、装置寿命が長くて動作の安定性が
良い。また、単結晶Ｓｉは導電性があることから、観察
の際におけるチャージアップの影響も防ぐことができ
る。
【００３２】さらに、ばね定数の大きなカンチレバーを
作製できることから、走査型プローブ顕微鏡において、
ダイナミックモードで試料の表面像を得るにあたり、高
い周波数での測定が可能になり、これにより分解能が向
上するといった効果も達成できる。
作製できることから、走査型プローブ顕微鏡において、
ダイナミックモードで試料の表面像を得るにあたり、高
い周波数での測定が可能になり、これにより分解能が向
上するといった効果も達成できる。
【図１】本発明実施例の顕微鏡の構成を示すブロック図
【図２】本発明実施例のカンチレバーの作製方法の手順
を説明する図
を説明する図
【図３】本発明方法の作用説明図
【図４】同じく作用説明図
【図５】ｎ型層を選択的にエッチングする方法の説明図
【図６】探針付きカンチレバーの作製方法の従来の例を
示す図
示す図
１ カンチレバー（単結晶Ｓｉ製）
１ａ 探針
１ｂ レバー部
１ｃ 支持部
２ ステージ
３ 変位検出器
４ 走査制御回路
５ 位置制御回路
１１ ｎ型基板（単結晶Ｓｉ）
１４ フォトレジスト（マスク）
１５ ｐ型層
─────────────────────────────────────────────────────
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(56)参考文献 特開 平４−233128（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−10158（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−290730（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−213654（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−34361（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−150405（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−218998（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−22809（ＪＰ，Ａ)
特表 平10−510620（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 13/00 - 13/24
G12B 21/00 - 21/24
C30B 29/06
H01L 21/265
H01L 21/66
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｓｉ基板の微細加工により探針をもつカ
ンチレバーを作製する方法であって、単結晶Ｓｉ基板の
表面にマスクを形成して、探針の形成部に相応する領域
のみを被覆した状態で、その基板中に表面側から当該基
板とは導電型が異なる不純物を導入して不純物層を形成
した後、熱処理により上記不純物を拡散して、上記マス
クの下方に相当する部分で上記不純物層の下面側に探針
を形成し、次いで、上記基板を裏面側からエッチング
し、そのエッチング面が上記不純物層の下面から所定距
離に達した時点で当該エッチングを停止してレバー部を
形成し、この後、上記不純物層のみを選択的にエッチン
グすることを特徴とする単結晶Ｓｉ製カンチレバーの製
造方法。 - 【請求項２】 試料面上の微細構造を測定する顕微鏡で
あって、請求項１記載の製造方法にて製作された単結晶
Ｓｉ製カンチレバーと、試料を上記単結晶Ｓｉ製カンチ
レバーの探針に対して２次元方向に走査するステージ
と、このステージと上記探針先端との間の距離の変化を
検出する手段を備えていることを特徴とする走査型プロ
ーブ顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14776594A JP3384116B2 (ja) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | 単結晶Ｓｉ製カンチレバーの製造方法及び走査型プローブ顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14776594A JP3384116B2 (ja) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | 単結晶Ｓｉ製カンチレバーの製造方法及び走査型プローブ顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0815283A JPH0815283A (ja) | 1996-01-19 |
| JP3384116B2 true JP3384116B2 (ja) | 2003-03-10 |
Family
ID=15437674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14776594A Expired - Fee Related JP3384116B2 (ja) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | 単結晶Ｓｉ製カンチレバーの製造方法及び走査型プローブ顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3384116B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
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|---|---|---|---|---|
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| KR100468850B1 (ko) * | 2002-05-08 | 2005-01-29 | 삼성전자주식회사 | 저항성 팁을 구비하는 반도체 탐침 및 그 제조방법 및 이를 구비하는 정보 기록장치, 정보재생장치 및 정보측정장치 |
| CN100447542C (zh) * | 2006-05-31 | 2008-12-31 | 北京大学 | Mems力学微探针及其制备方法 |
-
1994
- 1994-06-29 JP JP14776594A patent/JP3384116B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH0815283A (ja) | 1996-01-19 |
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