JPH08248042A - プローブ顕微鏡用探触子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 探触子の損傷を防止することができるプロー
ブ顕微鏡用探触子の製造方法を提供すること。 【構成】 ウエハー支持体２０は凹部２０ａおよびそれ
から連続して立ち上がった周縁段部２０ｂで構成され
る。シリコンウエハー８を、探触子７が凹部２０ａ側に
なるようにして周縁段部２０ｂに接着剤層２１により接
着し、これらシリコンウエハー８とウエハー支持体２０
をエッチング液中に置く。これによりシリコン層４は酸
化シリコン層３に達するまでエッチングされる。エッチ
ング終了後、シリコンウエハー８はウエハー支持体２０
から取り出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、先端に探針を備えたカ
ンチレバーより成る探触子を有するトンネル顕微鏡や原
子間力顕微鏡等のプローブ顕微鏡において、シリコンウ
エハー上に形成された当該探触子を取り出すためのプロ
ーブ顕微鏡用探触子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プローブ顕微鏡は、先端の尖った探針お
よびこの探針を固定するカンチレバーで構成される探触
子を備え、当該探針を試料に対してナノメート（ｎｍ）
オーダまで接近させ、そのとき探針と試料との間に生じ
るトンネル電流や原子間力等を検出することにより、試
料表面の形状などを原子寸法レベルで計測する装置であ
る。このようなプローブ顕微鏡の探触子は微小な寸法で
形成されるため、エッチング技術を用いて製造される。
このような探触子の製造方法の概略を図により説明す
る。

【０００３】図５は探触子の製造工程を示す図である。
探触子は図５の（ａ）に示す積層体から形成される。図
５の（ａ）で、１は酸化シリコン（ＳｉＯ₂ ）層、２は
シリコン（Ｓｉ）層、３は酸化シリコン（ＳｉＯ₂ ）
層、４はシリコン（Ｓｉ）層、５は酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ₂ ）層であり、所定の厚さで形成される。

【０００４】次に、フォトレジストパターンを用いて、
図５の（ｂ）に示すように上下の酸化シリコン層１、５
が所要部分を残して除去される。次に、図５の（ｃ）に
示すように上部の酸化シリコン層５がレジスト層６で覆
われ、ドライエッチングによりシリコン層４の一部が図
５の（ｄ）に示すようにエッチングされる。次いで、レ
ジスト層６が図５の（ｅ）に示すように除去され、残っ
ている酸化シリコン層５をマスクにしてシリコン層４の
エッチングが行われる。このエッチング後の状態が図５
の（ｆ）に示されている。この図で、７はシリコン層４
で形成された探触子を示し、７ａがカンチレバー、７ｂ
が探針である。なお、酸化シリコン層５は後で除去され
る。

【０００５】図５においては、図示を容易にするため１
つの探触子のみ図示したが、実際には多数の探触子が１
つの基板上に形成される。これを図６に示す。図６で、
図５に示す部分と同一部分には同一符号が付してある。
ただし、図５の（ｆ）に示す酸化シリコン層５の図示は
省略されている。このように多数の探触子７が形成され
ている基板（シリコンウエハー）が符号８で示される。
これら多数の探触子７はシリコンウエハー８から取り出
される。これを図７により説明する。

【０００６】図７は探触子７の取出し装置の断面図であ
る。この図で、１０は取出し装置を示す。この取出し装
置１０は、基台１１、リング体１２、Ｏリング１３、お
よび締め付け具１４で構成されている。１２ａはリング
体１２の開口を示す。なお、締め付け具１４は適宜の部
材、例えばボルトとナット等で構成され、取出し装置１
０の周囲の複数個所に設けられるが、その図示は省略す
る。取出し装置１０を構成する各部材にはエッチング液
に侵されない材料が用いられる。

【０００７】シリコンウエハー８は図７に示すように、
各Ｏリング１３を介して基台１１とリング体１２との間
に挟まれ、締め付け具１４により締め付けられた後、シ
リコン層２を除去するため、開口１２ａからエッチング
液（ＫＯＨ）が注入され、又は全体がエッチング液中に
置かれる。これにより、開口１２ａを通してシリコン層
２が徐々にエッチングされてゆく。図７にエッチング中
途におけるエッチングされた面が破線で示されている。
このエッチングは酸化シリコン層３に達して停止する。

【０００８】エッチングが終了すると、締め付け具１４
が解除され、シリコンウエハー８が取り出され、このシ
リコンウエハー８から、図５の（ｆ）に示す酸化シリコ
ン層５および酸化シリコン層３を付着した各探触子７が
分離される。分離された探触子７は熱処理後、エッチン
グにより酸化シリコン層１、３、５が除去され、熱処理
の過程により形成された尖鋭な探針７ｂおよびカンチレ
バー７ａより成る探触子７が得られる。このようなエッ
チング技術を用いた探触子の製造方法は、例えば特開平
５−１３３７４０号公報等に開示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図７に示す取出し装置
１０では、エッチング液が探触子７側に漏れ、このエッ
チング液によりシリコンの探触子７がエッチングにより
損傷しないように、Ｏリング１３を介してシリコンウエ
ハー８を締め付け具１４で締め付けなければならない。
しかし、この締め付けによりシリコンウエハー８に加わ
る荷重を均一にすることはほとんど不可能であり、シリ
コンウエハー８の応力分布は不均一である。このため、
酸化シリコン層２はエッチングが進行して厚さが薄くな
ったときに割れやクラックを生じ、このシリコン層２や
酸化シリコン層３の割れやクラックからエッチング液が
探触子７側へ侵入してシリコンで構成されている探触子
７を損傷するという問題があった。

【００１０】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、探触子の損傷を防止することができるプロ
ーブ顕微鏡用探触子の製造方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、先端に探針を備えたカンチレバーより成
る探触子が複数形成されたシリコンウエハーから、この
シリコンウエハーをエッチングにより除去して前記各探
触子を取り出すプローブ顕微鏡用探触子の製造方法にお
いて、周縁段部およびこの周縁段部に連続して形成され
た凹部を有するウエハー支持体を備え、前記探触子を前
記凹部側に向けた状態で前記シリコンウエハーの周縁を
接着剤層により前記ウエハー支持体の前記周縁段部に接
着して、前記凹部を前記シリコンウエハで密封し、この
状態で前記シリコンウエハーを所定の処理液でエッチン
グすることを特徴とする。

【００１２】又、本発明は、上記エッチング終了後、前
記シリコンウエハーを溶剤により前記接着剤層を溶融し
て前記ウエハー支持体から剥離することを特徴とするさ
らに、本発明は、上記エッチング終了後、前記シリコン
ウエハーを前記凹部の周囲に沿って小さな残部を残して
切断し、その後当該残部を破って前記シリコンウエハー
を前記ウエハー支持体から取り出すことも特徴とする。

【００１３】又、本発明は、前記周縁段部を３段に形成
し、前記シリコンウエハーを中段の周縁段部に接着し、
シリコンウエハーのエッチング終了後、このシリコンウ
エハーを前記中段の周縁段部の周囲に沿って切断し、切
断されたシリコンウエハーを下段の周縁段部に落下させ
ることも特徴とする。

【００１４】

【作用】探触子をウエハー支持体の凹部側に向けた状態
でシリコンウエハーの周縁を接着剤層によりウエハー支
持体の周縁段部に接着して、凹部をシリコンウエハーで
密封し、この状態でシリコンウエハーを所定の処理液で
エッチングする。エッチング終了後、このシリコンウエ
ハーを剥ぎ取るか、又は凹部の周囲に沿って小さな残部
を残して切断し、その後残部を破ってシリコンウエハー
をウエハー支持体から取り出す。あるいは、ウエハー支
持体の周縁段部を３段に形成しておき、シリコンウエハ
ーを中段の周縁段部に接着し、シリコンウエハーのエッ
チング終了後、このシリコンウエハーを中段の周縁段部
の周囲に沿って切断し、切断されたシリコンウエハーを
下段の周縁段部に落下させる。このように、シリコンウ
エハーは凹部を密封する状態で周縁段部に接着剤層で接
着されるので、シリコンウエハーには応力は作用せず、
したがって、酸化シリコン層に割れやクラックが生じる
こともなく、これにより、探触子のエッチング液による
損傷を防止することができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。図１は本発明の実施例に係るプローブ顕微鏡用探
触子の製造方法を説明する図である。この図で、８は図
６に示すものと同じシリコンウエハー、２０はウエハー
支持体（断面図）を示す。このウエハー支持体２０は、
凹部２０ａおよびこの凹部２０ａから連続して立ち上が
って形成される周縁段部２０ｂで構成されている。２１
は接着剤層を示す。

【００１６】シリコンウエハー８上の各探触子７を取り
出す場合、シリコンウエー８を、探触子７を凹部２０ａ
側に向けた状態で、周縁段部２０ｂに接着剤層で接着す
る。この場合、凹部２０ａはシリコンウエハー８で密封
される。このように、シリコンウエハー８を接着支持し
たウエハー支持体２０はエッチング液中に置かれ、これ
により、シリコンウエハー８のシリコン層２が徐々にエ
ッチングされてゆく。

【００１７】エッチングが酸化シリコン層３に達して停
止すると、このエッチングされたシリコンウエハー８は
適宜な溶剤を用いて周縁段部２０ｂから剥離される。以
後、前述のように、熱処理後エッチングにより酸化シリ
コン層１、５、３が除去され、その過程で尖鋭な探針が
形成され、このような探針を持ったカンチレバー、即ち
プローブ顕微鏡の探触子が得られる。

【００１８】図２はウエハー支持体の他の具体例を示す
断面図である。この図で、２２はウエハー支持体、２２
ａは凹部、２２ｂは凹部２２ａから連続して立ち上がる
第１の周縁段部、２２ｃは第１の周縁段部２２ｂから連
続して立ち上がる第２の周縁段部、２３は第１の周縁段
部２２ｂに配布された接着剤である。このウエハー支持
体２２が図１に示すウエハー支持体２０と異なるのは第
２の周縁段部２２ｃが付加されている点のみであり、他
の構成は同じである。シリコンウエハー８は接着剤２３
を挟んで第１の周縁段部２２ｂに載置され、加熱処理に
より接着剤２３が溶融してシリコンウエハー８を第１の
周縁段部２２ｂに固着する。以後の処理は図１に示すも
のと同じである。

【００１９】この具体例のウエハー支持体では、第２の
周縁段部２２ｃを構成する立上り壁が存在するので、こ
の部分が案内となってシリコンウエハー８を第１の周縁
段部２２ｂに載置するのが容易となる。又、接着剤２３
の配布も、上記立上り壁により外部への散乱が防止され
て容易になる。

【００２０】図３は図２に示すウエハー支持体２０、２
２を用いた場合のシリコンウエハー８の他の取り出し手
段を説明する図である。この図で、図２に示す部分と同
一部分には同一符号が付してある。さきの例では、シリ
コンウエハー８は適宜な溶剤を用いて接着剤層を溶融す
ることにより周縁段部２０ｂ、２２ｂから剥離する手段
が用いられた。しかし、図３に示す例では、溶融による
剥離手段は用いず、シリコンウエハー８を、第１の周縁
段部２２ｂの内側に沿ってレーザー等により一部を残し
て切断する。この切断線が図３に点線Ｃで示され、切断
されない残部がＲで示されている。この状態で、シリコ
ンウエハー８は残部Ｒを何らかの手段により破ることに
より取り出される。なお、図１に示すものにおいても、
同様の手段でシリコンウエハー８を取り出すことができ
る。

【００２１】図４はウエハー支持体のさらに他の具体例
を示す断面図である。この図で、３０はウエハー支持
体、３０ａは凹部、３０ｂは凹部３０ａから連続して立
ち上がる第１の周縁段部、３０ｃは第１の周縁段部３０
ｂから連続して立ち上がる第２の周縁段部、３０ｄは第
２の周縁段部３０ｃから連続して立ち上がる第３の周縁
段部、３１は第２の周縁段部３０ｃに配布された接着剤
である。このウエハー支持体３０が図２に示すウエハー
支持体２２と異なるのは第３の周縁段部３０ｄが付加さ
れている点のみであり、他の構成は同じである。シリコ
ンウエハー８は第２の周縁段部３０ｃに載置され、加熱
処理により接着剤３１が溶融してシリコンウエハー８を
第２の周縁段部３０ｃに固着する。以後のエッチング処
理は図１、図２に示すものと同じである。

【００２２】この具体例のウエハー支持体では、エッチ
ング処理終了後、シリコンウエハー８を取り出す場合、
これをシリコンウエハー８の切断のみで行う。即ち、エ
ッチング処理終了後、シリコンウエハー８を、第２の周
縁段部３０ｃの内側に沿って一点鎖線Ｃで示すようにレ
ーザー等により切断する。切断されたシリコンウエハー
８は第１の周縁段部３０ｂ上に落下するが、凹部３０ａ
が存在するので、各探触子７がウエハー支持体３０の構
造物に衝突して損傷することはない。又、切断処理のみ
であるので、取り出しが容易である。

【００２３】このように、本実施例では、シリコンウエ
ハー８を接着剤層２１でウエハー支持体の周縁段部に固
定するようにしたので、シリコンウエハーに不均一な荷
重が作用することはなく、したがって、酸化シリコン層
３に割れやクラックが生じることもなく、これにより、
探触子のエッチング液による損傷を防止することができ
る。

【００２４】なお、ウエハー支持体の周縁段部や凹部の
形状はシリコンウエハーで凹部を密封できるものであれ
ばどのような形状のものも選択可能である。又、接着剤
としては、どのような接着剤の使用も可能であるが、特
に、ポリウレタン系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、酢
酸ビニル共重合樹脂系エマルション形接着剤等が好適で
ある。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明では、シリコ
ンウエハーを接着剤層でウエハー支持体の周縁段部に固
定するようにしたので、シリコンウエハーに不均一な荷
重が作用することはなく、したがって、探触子と接する
酸化シリコン層に割れやクラックが生じることもなく、
これにより、エッチング液による探触子の損傷を防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るプローブ顕微鏡用探触子
の製造方法の説明図である。

【図２】ウエハー支持体の他の具体例の断面図である。

【図３】シリコンウエハー取り出し方法を説明する図で
ある。

【図４】ウエハー支持体のさらに他の具体例の断面図で
ある。

【図５】シリコンウエハーの製造工程を説明する図であ
る。

【図６】シリコンウエハーを示す図である。

【図７】従来の探触子取出し装置の断面図である。

【符号の説明】

３ 酸化シリコン層 ４ シリコン層 ７ 探触子 ８ シリコンウエハー ２０ ウエハー支持体 ２０ａ 凹部 ２０ｂ 周縁段部 ２１ 接着剤層

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端に探針を備えたカンチレバーより成
   る探触子が複数形成されたシリコンウエハーから、この
   シリコンウエハーをエッチングにより除去して前記各探
   触子を取り出すプローブ顕微鏡用探触子の製造方法にお
   いて、周縁段部およびこの周縁段部に連続して形成され
   た凹部を有するウエハー支持体を備え、前記探触子を前
   記凹部側に向けた状態で前記シリコンウエハーの周縁を
   接着剤層により前記ウエハー支持体の前記周縁段部に接
   着して、前記凹部を前記シリコンウエハで密封し、この
   状態で前記シリコンウエハーを所定の処理液でエッチン
   グすることを特徴とするプローブ顕微鏡用探触子の製造
   方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記シリコンウエハ
   ーと前記周縁段部との接着剤による接着は、前記周縁段
   部に接着剤を配布し、その上に前記シリコンウエハーを
   載置し、所定温度で加熱して前記接着剤を溶融すること
   により行うことを特徴とするプローブ顕微鏡用探触子の
   製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１のプローブ顕微鏡用探触子の製
   造方法において、シリコンウエハーのエッチング終了
   後、このシリコンウエハーを溶剤により前記接着剤層を
   溶融して前記ウエハー支持体から剥離することを特徴と
   するプローブ顕微鏡用探触子の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１のプローブ顕微鏡用探触子の製
   造方法において、シリコンウエハーのエッチング終了
   後、このシリコンウエハーを前記凹部の周囲に沿って小
   さな残部を残して切断し、その後当該残部を破って前記
   シリコンウエハーを前記ウエハー支持体から取り出すこ
   とを特徴とするプローブ顕微鏡用探触子の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１のプローブ顕微鏡用探触子の製
   造方法において、前記周縁段部を３段に形成し、前記シ
   リコンウエハーを中段の周縁段部に接着し、シリコンウ
   エハーのエッチング終了後、このシリコンウエハーを前
   記中段の周縁段部の周囲に沿って切断し、切断されたシ
   リコンウエハーを下段の周縁段部に落下させることを特
   徴とするプローブ顕微鏡用探触子の製造方法。