JPH06112548A - プローブユニットの製造方法 - Google Patents

プローブユニットの製造方法

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JPH06112548A
JPH06112548A JP4277694A JP27769492A JPH06112548A JP H06112548 A JPH06112548 A JP H06112548A JP 4277694 A JP4277694 A JP 4277694A JP 27769492 A JP27769492 A JP 27769492A JP H06112548 A JPH06112548 A JP H06112548A
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修 高松
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康弘 島田
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隆行 八木
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 生産性を向上し、製造コストを低減させたプ
ローブユニットの製造方法を提供する。 【構成】 基板1上に成膜及びパターニングにより下電
極2及び取り出し電極3を形成する第1工程、下電極2
全面と取り出し電極3をまたぐように成膜及びパターニ
ングにより導電体の凸部4を形成する第2工程、凸部4
と取り出し電極3をまたぐようにレジスト5を用いたパ
ターン電気メッキにより可撓部7を形成する第3工程、
可撓部7上にプローブ8を形成する第4工程、凸部4を
除去する第5工程を含んでなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、走査型トンネル顕微鏡
またはその原理を応用した情報の高密度記録、再生、消
去を行う情報処理装置等に用いるトンネル電流検知用の
プローブユニットの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年において、導体の表面原子の電子構
造を直接観測できる走査型トンネル顕微鏡(以下、ST
Mと略す)が開発され(G.Binnig et a
l.,Phys.Rev.Lett.49(1982)
57)、単結晶、非結晶を問わず実空間像を著しく高い
分解能(ナノメートル以下)で測定できるようになっ
た。
【0003】かかるSTMは、金属のプローブ(探針)
と導電性物質の間に電圧を加えて、1nm程度の距離間
で近づけると、その間にトンネル電流が流れることを利
用している。この電流は両者の距離変化に非常に敏感で
かつ指数関数的に変化するので、トンネル電流を一定に
保つようにプローブを走査することにより、実空間の表
面構造を原子オーダーの分解能で観察することができ
る。
【0004】このSTMを用いた解析は導電性材料に限
られるが、導電性材料の表面に薄く形成された絶縁膜の
構造解析にも応用され始めている。更に、上述の装置、
手段は微小電流を検知する方法を用いているため、媒体
に損傷を与えず、かつ低電力で観測できる利点をも有す
る。また、大気中での動作も可能で有るためSTMの広
範囲な応用が期待されている。特に、特開昭63−16
1552号公報、特開昭63−161553号公報等に
提案されているように、高密度な記録再生装置としての
実用化が積極的に進められている。これは、STMと同
様のプローブを用いて、プローブと記録媒体間に印加す
る電圧を変化させて記録を行うものであり、記録媒体と
しては、電圧−電流特性においてメモリ性の有るスイッ
チング特性を示す材料、たとえばカルコゲン化物類、π
電子系有機化合物の薄膜層を用いている。一方、再生に
ついては、記録を行った領域とそうでない領域のトンネ
ル抵抗の変化により行っている。この記録方式を用いる
記録媒体としては、プローブに印加する電圧により記録
媒体の表面形状が変化するものでも記録再生が可能であ
る。
【0005】従来、プローブの形成手法として半導体製
造プロセス技術を用い、1つの基板上に微細な構造を作
る加工技術(K.E.Peterson,“Silic
onas a Mechanical Materia
l”,Proceedings of the IEE
E,vol70,P420,1982)を利用して構成
したSTMが、特開昭61−206148号公報に提案
されている。これは単結晶シリコンを基板として、微細
加工により基板面と平行な方向(XY方向)に微動でき
る平行バネを形成し、更にその可動部にプローブを形成
したカンチレバー(片持ち梁)構造の舌状部を設け、該
舌状部と底面部との間に電界を与え静電力により基板表
面と直角な方向(Z方向)に変位するように構成されて
いる。また、特開昭62−281138号公報には、特
開昭61−206148号公報に開示されたのと同様の
舌状部をマルチに配列した変換器アレイを備えた記憶装
置が記載されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
のカンチレバー型プローブは以下のような問題点を有し
ていた。
【0007】カンチレバーの作製において、シリコン
基板上に単結晶シリコンを厚く成長させているため、製
造コストが高かった。また、シリコン基板を異方性エッ
チングにより加工しているため、加工に時間がかかり生
産性が低かった。
【0008】エッチング液によってはアルカリイオン
を含むため、駆動回路(IC等)を一体に作る場合に汚
染され特性が劣化するという問題が有った。
【0009】そこで、本発明の目的は、上記従来例の問
題点に鑑み、プローブユニットの生産性、信頼性を向上
させ、製造コストを低減させたプローブユニットの製造
方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するために成された本発明は、基板上に形成された梁状
の可撓部を有する静電変位素子と該可撓部の自由端側に
設けられたプローブから構成されるプローブユニットの
製造方法において、基板上に成膜及びパターニングによ
り下電極及び取り出し電極を形成する第1工程、前記下
電極全面と取り出し電極をまたぐように成膜及びパター
ニングにより導電体の凸部を形成する第2工程、前記凸
部と取り出し電極をまたぐようにレジストを用いたパタ
ーン電気メッキにより可撓部を形成する第3工程、該可
撓部上にプローブを形成する第4工程、前記凸部を除去
する第5工程を含んでなることを特徴とするプローブユ
ニットの製造方法である。
【0011】ここで,梁状の可撓部とは、可撓部分の一
端が基板上に固定された片端固定の梁構造、すなわちカ
ンチレバー構造体を示す。この時、カンチレバーの形状
は任意である。
【0012】次に、図面を用いて本発明を詳細に説明す
る。
【0013】図1は本発明のプローブユニットの製造方
法を示す断面図である。図1(a)に於て、まず基板1
を用意する。この基板1としては、半導体、金属、ガラ
ス、セラミックス等の材料を用いることができる。続い
て、基板上に下電極2及び取り出し電極3を形成する。
取り出し電極3は、後工程でのメッキ電極を兼ねるため
表面酸化物の生じにくい材料、例えばNi等の金属が好
ましい。
【0014】次に、図1(b)に示すように、導電体の
凸部4を下電極2と取り出し電極3をまたぐように形成
する。本発明に係る凸部4は、後工程でのメッキ電極及
び除去される犠牲層として用いられるため、エッチング
時に後述の可撓部7と選択エッチングが可能な材料でメ
ッキ可能ならば良い。
【0015】次に、図1(c)に示すように、凸部4と
取り出し電極3上に図2に示されるようなフォトレジス
ト5を用いて可撓部パターン6を露出させる。続いて、
電気メッキにより可撓部パターン6内にメッキ膜を成長
させ可撓部7を形成する。ここで可撓部7の形成方法に
電気メッキを用いるのは、後工程で梁状の可撓部となる
ため、応力の小さい膜が好ましく、電気メッキを用いる
ことにより応力制御が可能で低応力の膜が得られ、更
に、電気メッキでは、1μm/min以上の高速成長が
可能な為である。
【0016】次に、図1(d)に示すように、後工程に
より可撓部7の自由端となる側にプローブ8を形成す
る。ここでプローブ8の形成方法としては、従来公知の
方法、例えばエッチング法、リフトオフ法、微小片の接
着法等を用いることができる。続いて、凸部4をエッチ
ング除去することにより、梁状の可撓部を有するプロー
ブユニットを形成できる。係るプローブユニットを用い
れば、下電極2と可撓部7に電圧を印加することによっ
て梁状の可撓部を基板面と直行する方向(Z方向)に撓
ませ、プローブ位置をZ方向に変位させることができ
る。
【0017】なお、下電極2、取り出し電極3、凸部4
の形成方法としては、従来公知の技術、例えば半導体産
業で一般に用いられている真空蒸着法やスパッタ法、化
学気相成長法等の薄膜作製技術やフォトリソグラフ技術
及びエッチング技術を適用することができ、その作製方
法は本発明を制限するものではない。
【0018】本発明によれば、基板上に形成した凸部を
またぐように、レジストを用いたパターン電気メッキで
可撓部を形成する。しかる後、凸部を除去することによ
り梁状の可撓部を形成するため、製造コストを低減でき
る。
【0019】本発明において、前記凸部の材料を選択す
ることにより、高速エッチングが可能である。例えば、
凸部4にAgを用いれば、硝酸第2セリウムアンモニウ
ム系のエッチング液を用いることができ、この場合には
1000Å/sec以上の高速エッチが可能となり生産
性が向上できる。更には、アルカリ性のエッチング液を
用いないで加工できるためICへの汚染を低減できる。
【0020】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明を具体的に詳述
する。
【0021】実施例1 本実施例を図1を参照しつつ説明する。まず、熱酸化膜
が5000Å形成されたシリコンウエハを基板1として
用意する。続いて、基板1上にNiを2000Å真空蒸
着法により成膜し、フォトリソグラフィとエッチングに
よりパターン形成を行い下電極2及び取り出し電極3を
形成した(図1(a)参照)。
【0022】次に、銀を真空蒸着法により基板1上に2
μm成膜し、フォトリソグラフィとエッチングによりパ
ターン形成を行い凸部4を形成した(図1(b)参
照)。
【0023】次に、フォトレジストを用いたパターン電
気メッキにより、可撓部7を凸部4と取り出し電極3上
に作製した。なお、凸部4上の可撓部7の寸法は幅50
μm,長さ400μmに設定した。このとき可撓部7に
は、2μm厚のNiを用いた(図1(c)参照)。この
ときNiの電気メッキはワット浴を用いて温度を50℃
に保ち、電流密度0.09A/cm2 、メッキ時間2分
間の条件で行った。なお、メッキ膜の内部応力は9.8
×108 dyn/cm2 であった。
【0024】次に、可撓部7の自由端となる側にプロー
ブ8を蒸着とリフトオフ法を用いて形成した。このとき
プローブ8にはAuを用いた。続いて、AZ4620
(ヘキスト社製)を用いて、フォトリソグラフによりプ
ローブ8及び可撓部7を保護してから、凸部4をりん酸
系水溶液を用いてオーバーエッチし、凸部4を除去した
(図1(d)参照)。このときエッチングに要した時間
は10分であった。また、Ni及び熱酸化膜がエッチン
グ液にさらされるがこれらはエッチングされなかった。
【0025】続いて、フォトレジストをアセトンを用い
て除去することにより、幅50μm,長さ400μmの
梁状の可撓部を有するプローブユニットを得た。以上の
ようにして作製したプローブユニットの変位量を測定し
たところ、Z方向(図1の上下方向)に0.25μm/
vで変位することが分かった。
【0026】実施例2 本実施例では、可撓部7をAu、凸部4のエッチング液
を硝酸系に変更した以外は実施例1と同様にして、プロ
ーブユニットを作製した。
【0027】このとき、Au及び熱酸化膜がエッチング
液にさらされるがこれらはエッチングされなかった。ま
たAuメッキ膜の内部応力は5×108 dyn/cm2
であった。以上のようにして作製したプローブユニット
の変位量を測定したところ、Z方向(図1の上下方向)
に0.62μm/vで変位することが分かった。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、単結晶シリコンの成長
及びシリコン基板の異方性エッチングによる加工を要し
ないため、生産性が向上し、更に製造コストが低減でき
るプローブユニットの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のプローブユニットの製造方法の主要工
程を示す断面図である。
【図2】可撓部パターン領域を示す平面図である。
【符号の説明】
1 基板 2 下電極 3 取り出し電極 4 凸部 5 フォトレジスト 6 可撓部パターン 7 可撓部 8 プローブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01J 37/28 Z (72)発明者 中山 優 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に形成された梁状の可撓部を有す
    る静電変位素子と該可撓部の自由端側に設けられたプロ
    ーブから構成されるプローブユニットの製造方法におい
    て、基板上に成膜及びパターニングにより下電極及び取
    り出し電極を形成する第1工程、前記下電極全面と取り
    出し電極をまたぐように成膜及びパターニングにより導
    電体の凸部を形成する第2工程、前記凸部と取り出し電
    極をまたぐようにレジストを用いたパターン電気メッキ
    により可撓部を形成する第3工程、該可撓部上にプロー
    ブを形成する第4工程、前記凸部を除去する第5工程を
    含んでなることを特徴とするプローブユニットの製造方
    法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100508419B1 (ko) * 1999-04-30 2005-08-18 가부시키가이샤 어드밴티스트 마이크로 제조 프로세스에 의해 형성된 접점 구조물

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