JPH01262403A - プローブおよびその製造方法 - Google Patents
プローブおよびその製造方法Info
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- JPH01262403A JPH01262403A JP8902488A JP8902488A JPH01262403A JP H01262403 A JPH01262403 A JP H01262403A JP 8902488 A JP8902488 A JP 8902488A JP 8902488 A JP8902488 A JP 8902488A JP H01262403 A JPH01262403 A JP H01262403A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はプローブ及びその製造方法に関し、特に原子間
力顕amのプローブとして用いるに好適なプローブ及び
その製造方法に関する。
力顕amのプローブとして用いるに好適なプローブ及び
その製造方法に関する。
従来、原子間力検出プローブについては、ヨーロッパフ
イジイクス、レター3(1987)第1281頁から第
1286頁(+4urophys 、 1ctt 。
イジイクス、レター3(1987)第1281頁から第
1286頁(+4urophys 、 1ctt 。
3 (1,987)PP1281〜1−286 )にお
いて論じられている。
いて論じられている。
第2図は、従来の原子間力検出顕微鏡(八F M )の
構成を示す一般に従来のSTMでは、第1図の1ヘンネ
リンクチツブ3はサンプル2に直接作用する。すなわち
、トンネリングチツブ3とサンプル2間のトンネル電流
が一定となるようにチップ3にフィードバックし、チッ
プ3とサンプル2の距離を保持することによって、サン
プル2の表面形状が計8111される。しかし、STM
では、サンプル2や導体でなければならないという制約
があった。
構成を示す一般に従来のSTMでは、第1図の1ヘンネ
リンクチツブ3はサンプル2に直接作用する。すなわち
、トンネリングチツブ3とサンプル2間のトンネル電流
が一定となるようにチップ3にフィードバックし、チッ
プ3とサンプル2の距離を保持することによって、サン
プル2の表面形状が計8111される。しかし、STM
では、サンプル2や導体でなければならないという制約
があった。
原子間力検出顕微鏡は、STMの欠点を解消するもので
ある。第2図に示すプレート1の先端は、原子間力をう
けてプレート1がたわみ、先端部とサンプルの距離は一
定に保たれ、サンプル2の形状をトレースすることがで
きる。プレート1に金属を蒸着しておけば、サンプル2
が導体でなくとも、トンネリングチップ3は、プレート
間のトンネル電流を一定に保って変位するようにフィー
ドバックされるのでプレート1を介して、サンプル2の
形状を間接的にトレースすることになる。この場合、サ
ンプル形状を精度よくトレースするためには、プレート
1の先端部を鋭利に加工する必要がある。
ある。第2図に示すプレート1の先端は、原子間力をう
けてプレート1がたわみ、先端部とサンプルの距離は一
定に保たれ、サンプル2の形状をトレースすることがで
きる。プレート1に金属を蒸着しておけば、サンプル2
が導体でなくとも、トンネリングチップ3は、プレート
間のトンネル電流を一定に保って変位するようにフィー
ドバックされるのでプレート1を介して、サンプル2の
形状を間接的にトレースすることになる。この場合、サ
ンプル形状を精度よくトレースするためには、プレート
1の先端部を鋭利に加工する必要がある。
しかしながら、従来の技術では、プレート先端のチップ
を製造するのが困難なため、第2図(b)のように長方
形プレートの角部で代用したり、第2図(c)のように
三角形プレートの先端を用いるなどチップの先端が鋭利
に加工されない状態で用いられている。従って、第2図
(a)に示すように、プレート1は、被測定物に対して
傾けて2Illl定するなどの方法がとられている。こ
のため、従来技術によるプレートを用いた場合には、表
面凹凸のアスペクト比が高い試料では忠実にその表面形
状を表わすことができないこと、また、プレート1がた
わみをより感受しやすい力の方向は、プレート面の法線
方向であるのに対し、従来の方法では、これよりも多少
ずれた方向となっている等の問題がある。
を製造するのが困難なため、第2図(b)のように長方
形プレートの角部で代用したり、第2図(c)のように
三角形プレートの先端を用いるなどチップの先端が鋭利
に加工されない状態で用いられている。従って、第2図
(a)に示すように、プレート1は、被測定物に対して
傾けて2Illl定するなどの方法がとられている。こ
のため、従来技術によるプレートを用いた場合には、表
面凹凸のアスペクト比が高い試料では忠実にその表面形
状を表わすことができないこと、また、プレート1がた
わみをより感受しやすい力の方向は、プレート面の法線
方向であるのに対し、従来の方法では、これよりも多少
ずれた方向となっている等の問題がある。
従来の技術では原子間力検出プレートを平面状にしか製
作できず、しかもその先端は十分に鋭利な針状チップと
はなっていない。このため、特に表面の凹凸のアスペク
ト比が高い試料り表面にブロービングするさいに、チッ
プの鋭利さの不足に伴う解像度の低下が避けられないと
いう欠点があった。
作できず、しかもその先端は十分に鋭利な針状チップと
はなっていない。このため、特に表面の凹凸のアスペク
ト比が高い試料り表面にブロービングするさいに、チッ
プの鋭利さの不足に伴う解像度の低下が避けられないと
いう欠点があった。
本発明の目的は、プレートの先端に、プレート面の法線
方向又はそれに近い方向に鋭利な針状のチップを一体で
形成したプローブおよびその製造方法を提供する。
方向又はそれに近い方向に鋭利な針状のチップを一体で
形成したプローブおよびその製造方法を提供する。
上記1」的は、可撓性を有する酸化珪素又は、窒化珪素
からなるプレートと、該プレートの先端に該プレー1へ
面と異なる角度で該プレートと一体に構成された針状の
チップを有すること、半導体リソグラフィ技術を用いて
S1ウエハに針の形状を転写するための凹部を形成し、
次いで該凹部が形成された表面に母材と異なる膜を形成
し、その後プレート部を形成し、さらに残ったSjをエ
ツチングによって除去することによって達成される。
からなるプレートと、該プレートの先端に該プレー1へ
面と異なる角度で該プレートと一体に構成された針状の
チップを有すること、半導体リソグラフィ技術を用いて
S1ウエハに針の形状を転写するための凹部を形成し、
次いで該凹部が形成された表面に母材と異なる膜を形成
し、その後プレート部を形成し、さらに残ったSjをエ
ツチングによって除去することによって達成される。
本発明によれば、プレート面に形成した十分に鋭利な針
状のチップを有しているので、例えばチップの先端の原
子が、表面原子との間で原子力を受けるので、プレート
部は発生した原子間力を感受してたわみ、正確にチップ
の先端の原子の受ける力を検出することができる。また
、この場合チップの先端をプレート面から突出して設け
ろことによって原子間力を感受ける性能を向上させるこ
とができる。これらの結果、チップ先端以外の場所の原
子が被8111定物の表面原子との間で力を及ぼし合う
ことが極めて少なくなるので、AF”Mのように一定の
力を保ちつつ表面形状を測定する場合に試料表面内に位
置誤差なく1表面形状あるいは力分布等を正確に測定す
ることができる。
状のチップを有しているので、例えばチップの先端の原
子が、表面原子との間で原子力を受けるので、プレート
部は発生した原子間力を感受してたわみ、正確にチップ
の先端の原子の受ける力を検出することができる。また
、この場合チップの先端をプレート面から突出して設け
ろことによって原子間力を感受ける性能を向上させるこ
とができる。これらの結果、チップ先端以外の場所の原
子が被8111定物の表面原子との間で力を及ぼし合う
ことが極めて少なくなるので、AF”Mのように一定の
力を保ちつつ表面形状を測定する場合に試料表面内に位
置誤差なく1表面形状あるいは力分布等を正確に測定す
ることができる。
次に本発明のプローブを実施例に基づき説明する。第1
F閾は、熱酸化膜(SiOz)から成り、先端に突出し
た鋭利な針を有するプローブを示す。
F閾は、熱酸化膜(SiOz)から成り、先端に突出し
た鋭利な針を有するプローブを示す。
すなわち第1図(a)は、プレー1一部1の先端に。
ブロード面外に突出した構造のチップ5を有するA ト
” Mプローブ示し、第1図()))、(0)はそれぞ
れ、四角錐状2円錐状のチップ5を有するA F’ M
プローブを示す。第1図に示したプローブはいずれもプ
レート1の部分で原子間力を受けてたわむMIt造とな
っている。本構造のように、プレート面外に突出した針
状チップ5を形成することにより、感度の高い八F M
プローブとなっている。
” Mプローブ示し、第1図()))、(0)はそれぞ
れ、四角錐状2円錐状のチップ5を有するA F’ M
プローブを示す。第1図に示したプローブはいずれもプ
レート1の部分で原子間力を受けてたわむMIt造とな
っている。本構造のように、プレート面外に突出した針
状チップ5を形成することにより、感度の高い八F M
プローブとなっている。
第73図にはもう一つのプローブの形状を示す。
本構造の場合は、回転@6を支点として、構造全体や回
転する機構を有している。このため、針状チップ5が原
子間力をうけた時にプレート1は、たわむことなく1回
転軸6を中心として回転する構造となる。また、s’r
Mの針部:3はプレート後部1′の4&位に追従して一
定の距離を保つことによってサンプルの形状を精度良く
トレースすることができる。トンネリングチツブ3とプ
レート1′の距離を一定に保つ方法としては、トンネル
電流を検出して、その値を一定に保つように、ピエゾ索
子等でトンネリングチツプ3を変位させる方法が考えら
れる。なお、第3図に示すも■造のプローブであれば、
プレート部1と1′の長さ比を変化させることによ−)
て微細な形状を拡大としてトレースすることも可能であ
る。
転する機構を有している。このため、針状チップ5が原
子間力をうけた時にプレート1は、たわむことなく1回
転軸6を中心として回転する構造となる。また、s’r
Mの針部:3はプレート後部1′の4&位に追従して一
定の距離を保つことによってサンプルの形状を精度良く
トレースすることができる。トンネリングチツブ3とプ
レート1′の距離を一定に保つ方法としては、トンネル
電流を検出して、その値を一定に保つように、ピエゾ索
子等でトンネリングチツプ3を変位させる方法が考えら
れる。なお、第3図に示すも■造のプローブであれば、
プレート部1と1′の長さ比を変化させることによ−)
て微細な形状を拡大としてトレースすることも可能であ
る。
なおプローブの動きを測定する方法として、1−ユ述の
トンネリングチップを用いる手段の他に、戚プレート1
′に対向して平板t11極を設け、その間の静電容量の
変化を検出する方法や、該プレート1′にレーザ光を斜
入射させて、その反射光の角度変化をみる方法が考えら
れる。
トンネリングチップを用いる手段の他に、戚プレート1
′に対向して平板t11極を設け、その間の静電容量の
変化を検出する方法や、該プレート1′にレーザ光を斜
入射させて、その反射光の角度変化をみる方法が考えら
れる。
次に、上述の代表的なプローブの製造方法について述べ
る。第4図は、第1図(b)に示すプローブの製造方法
の説明図である。初めに、Sjウェハ7に酸化膜8を形
成する(第4図(、、))。
る。第4図は、第1図(b)に示すプローブの製造方法
の説明図である。初めに、Sjウェハ7に酸化膜8を形
成する(第4図(、、))。
ついで、その片面にフオトレジス1へ9を形成す/コ(
第4図(b))、次に露光装置によって露光、現像を行
い四角パターン10を形成する(第4図(C))。さら
に、レジスト9をマスクとして、フッ酸およびフッ化ア
ンモニウム溶液の混合液を用いて酸化膜にパターン11
を形成し、レジストを除去する(第4図(d))、次に
、酸化膜8をマスクとして、KOH″5のアルカリ系水
溶液によって異り性エツチングすることにより、 (1
11)系の而12から成る凹部を生じる(第4図(C)
)。
第4図(b))、次に露光装置によって露光、現像を行
い四角パターン10を形成する(第4図(C))。さら
に、レジスト9をマスクとして、フッ酸およびフッ化ア
ンモニウム溶液の混合液を用いて酸化膜にパターン11
を形成し、レジストを除去する(第4図(d))、次に
、酸化膜8をマスクとして、KOH″5のアルカリ系水
溶液によって異り性エツチングすることにより、 (1
11)系の而12から成る凹部を生じる(第4図(C)
)。
その後、上部の酸化膜を除去し、再度全面に酸化1摸を
形成する(第4図(f))、次に、同様の工程を経て上
部の酸化膜に、第4図の(g)、(g’)に示すパター
ン8′を形成する。さらに上部の酸化膜にガラス等の基
板1;3を接着し、(第4図(h))、シリコン基板7
をK OH水溶液で除去することによって所望の形状の
プローブを得る(第5図(i))。
形成する(第4図(f))、次に、同様の工程を経て上
部の酸化膜に、第4図の(g)、(g’)に示すパター
ン8′を形成する。さらに上部の酸化膜にガラス等の基
板1;3を接着し、(第4図(h))、シリコン基板7
をK OH水溶液で除去することによって所望の形状の
プローブを得る(第5図(i))。
最後に、トンネル電流を検出するために、原す開力検出
プレートの上面に、へυ等の金属を蒸着してrq、を性
を付与し、実用に供するA FM用ゾローブが完成する
。
プレートの上面に、へυ等の金属を蒸着してrq、を性
を付与し、実用に供するA FM用ゾローブが完成する
。
上記実施例では、第1図(b)に示すプローブの製造方
法について示したが、第1図(a)のプローブについて
も同様の方法で!II2造呵能である。
法について示したが、第1図(a)のプローブについて
も同様の方法で!II2造呵能である。
一方、第1図(c)のプローブは、第4図(C)。
(d)で形成するパターン11を円形とし1次いでCF
a等のガス中でドライエツチングを行うことにより、針
状の深みぞを形成できる0次いで酸化膜を形成し、第4
図(g)以降と同様のプロセスを経ることによって第1
図(c)のプローブを得ることができる。なお、第3図
に示すプローブでは、第1図(a)と同様のプロセスで
形成1[能である。
a等のガス中でドライエツチングを行うことにより、針
状の深みぞを形成できる0次いで酸化膜を形成し、第4
図(g)以降と同様のプロセスを経ることによって第1
図(c)のプローブを得ることができる。なお、第3図
に示すプローブでは、第1図(a)と同様のプロセスで
形成1[能である。
なお実施例では、第1図および第3図に示す構造のプロ
ーブを作るために、第4図で5iOzをマスクとしたが
、これはS i3N4で代用することもJ能である。
ーブを作るために、第4図で5iOzをマスクとしたが
、これはS i3N4で代用することもJ能である。
これらの原子間力検出プローブに導電性をもたせて原子
間力による表面形状i1+’l定とともに電子分光等の
電気計測を行うこともできる。また、以4ニの構造物・
構成を用いた類似装置も本発明の範囲である。
間力による表面形状i1+’l定とともに電子分光等の
電気計測を行うこともできる。また、以4ニの構造物・
構成を用いた類似装置も本発明の範囲である。
以上の実施例から明らかなように、本発明のブ[1−ブ
は高精度の鋭利な突起部と適度のたわみを生じるプレー
ト部からなるプローブを形成できる。
は高精度の鋭利な突起部と適度のたわみを生じるプレー
ト部からなるプローブを形成できる。
この結果、プレート先端のチップは被ル1q定物の表面
形状を忠実にトレースし、分解能が高く高精度の形状l
ll’l定が可能となる。
形状を忠実にトレースし、分解能が高く高精度の形状l
ll’l定が可能となる。
第1図は本発明の実施例を示す5iOzで形成さ九たプ
ローブの(既観図、第2図は従来の原子間力検出顕微鏡
(AFM)を示す構成図、第3図は本発明の他の実施例
を示す5iOzから成り、原子間力をうけて回転する構
造のプローブの概観図。 第4図は本発明のプローブの製造方法の実施例を示すた
めの断面図である。 1・・・プレー1−15・・・針状チップ、6・・・回
転軸。
ローブの(既観図、第2図は従来の原子間力検出顕微鏡
(AFM)を示す構成図、第3図は本発明の他の実施例
を示す5iOzから成り、原子間力をうけて回転する構
造のプローブの概観図。 第4図は本発明のプローブの製造方法の実施例を示すた
めの断面図である。 1・・・プレー1−15・・・針状チップ、6・・・回
転軸。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、可撓性を有する酸化珪素又は窒化珪素からなるプレ
ートと、該プレートの先端に該プレート面と異なる角度
で該プレートと一体に構成された針状のチップを有する
ことを特徴とするプローブ。 2、プレートと該プレートの先端に該プレート面と異な
る角度で該プレートと一体に構成された酸化珪素又は窒
化珪素から成る針状のチップと、該プレートを支持し、
その捩りによつて該プレートを剛体的に回転せしめる支
持棒を有して構成されることを特徴とするプローブ。 3、請求項1又は2記載のプローブの表面の少なくとも
一部を導電性材料で覆つて構成したことを特徴とするプ
ローブ。 4、請求項1〜3のいずれかに記載のプローブを原子間
や検出用プローブとして用いることを特徴とする原子間
力顕微鏡。 5、請求項4記載のものにおいて、プローブの偏位を静
電容量型距離検出手段で検知することを特徴とする原子
間力顕微鏡。 6、請求項4記載のもにおいて、プローブの偏位を光学
的距離検出手段で検知することを特徴とする原子間力顕
微鏡 7、請求項1に記載のプローブの製造方法において、該
チップを得るためにSiウェハに化学エッチングにより
凹部を形成し該凹部の表面に、熱酸化による酸化珪素又
はCVDによる窒化珪素のマスクを形成する工程と、該
マスクをパターニングする工程と、残留したSi部を化
学エッチングで除去する工程から成ることを特徴とする
プローブの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63089024A JP2656536B2 (ja) | 1988-04-13 | 1988-04-13 | プローブおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63089024A JP2656536B2 (ja) | 1988-04-13 | 1988-04-13 | プローブおよびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01262403A true JPH01262403A (ja) | 1989-10-19 |
JP2656536B2 JP2656536B2 (ja) | 1997-09-24 |
Family
ID=13959345
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63089024A Expired - Lifetime JP2656536B2 (ja) | 1988-04-13 | 1988-04-13 | プローブおよびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2656536B2 (ja) |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04233128A (ja) * | 1990-07-25 | 1992-08-21 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | Afm/stm/mfmのプロフィル測定用の精密機械センサ及びその製造方法 |
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US5717132A (en) * | 1995-04-26 | 1998-02-10 | Nikon Corporation | Cantilever and process for fabricating it |
WO2000028299A1 (en) * | 1998-11-11 | 2000-05-18 | Seiko Instruments Inc. | Optical cantilever and production method therefor |
US6246054B1 (en) | 1997-06-10 | 2001-06-12 | Olympus Optical Co., Ltd. | Scanning probe microscope suitable for observing the sidewalls of steps in a specimen and measuring the tilt angle of the sidewalls |
WO2003046473A1 (en) * | 2001-11-28 | 2003-06-05 | General Nanotechnology Llc | Method and apparatus for micromachines, microstructures, nanomachines and nanostructures |
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