JPH1114468A - Cantilever and scanning temperature distribution measuring instrument using it - Google Patents

Cantilever and scanning temperature distribution measuring instrument using it

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JPH1114468A
JPH1114468A JP9183053A JP18305397A JPH1114468A JP H1114468 A JPH1114468 A JP H1114468A JP 9183053 A JP9183053 A JP 9183053A JP 18305397 A JP18305397 A JP 18305397A JP H1114468 A JPH1114468 A JP H1114468A
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JP
Japan
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cantilever
thermocouple
sample
temperature distribution
temperature
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Application number
JP9183053A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinya Hara
信也 原
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a scanning temperature distribution measuring instrument and a cantilever used for it wherein the affect from the heat conveyed through a lever part other than such heat conveyed from a point of a sample surface as id to be measured is reduced for measuring a temperature distribution on the sample surface with high precision. SOLUTION: A cantilever 40 is provided with a lever part 42 comprising a probe 41 on its tip end side and a supporter 43 for supporting the lever part 42. The probe 41 is provided with a thermocouple 44, and near the center of the lever part 42, a thermocouple 45 is provided independent of the thermocouple 44. A temperature information obtained by correcting the signal from the thermocouple 44 based on the signal from the thermocouple 45 is obtained according to such relative position as in the direction almost parallel to the sample surface, against the sample of the cantilever 40.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、試料表面の温度分
布の計測を行う走査型温度分布計測装置及びそれに用い
られるカンチレバーに関するものである。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a scanning type temperature distribution measuring device for measuring a temperature distribution on a sample surface and a cantilever used for the device.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、走査型顕微鏡の発展に伴い、原子
レベルのオーダーの分解能で試料表面の温度分布を計測
する走査型温度分布計測装置が開発されている（特開平
８−１０５８０１号公報）。2. Description of the Related Art In recent years, with the development of a scanning microscope, a scanning type temperature distribution measuring device for measuring a temperature distribution on a sample surface with a resolution on the order of atoms has been developed (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 8-105801). .

【０００３】このような走査型温度分布計測装置におい
て用いられるカンチレバーの従来例について、図９を参
照して説明する。A conventional example of a cantilever used in such a scanning type temperature distribution measuring apparatus will be described with reference to FIG.

【０００４】図９（ａ）は従来のカンチレバー２０の一
例を示す概略斜視図、図９（ｂ）は図９（ａ）中のＡ−
Ａ線に沿った概略断面図である。FIG. 9A is a schematic perspective view showing an example of a conventional cantilever 20, and FIG.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view along the line A.

【０００５】この従来のカンチレバー２０は、先端側に
探針１を有するレバー部２と、該レバー部２を支持する
支持体３とを備えている。探針１には、温度センサとし
ての熱電対４が設けられている。レバー部２は、窒化珪
素膜１１で構成されている。探針１は、レバー部２の先
端側の領域に形成された穴の部分に下方に突出するよう
に先鋭化して形成された第１の金属１２と、該第１の金
属１２の下面に形成された第２の金属１３とから構成さ
れている。第１及び第２の金属１２，１３は互いに種類
が異なっており、探針１において接合された第１及び第
２の金属１２，１３が前記熱電対４を形成している。支
持体３は、シリコン層１４と、該シリコン層１４上に延
在した前記窒化珪素膜１１の部分と、シリコン層１４下
面の窒化珪素膜１５とから構成されている。前記第１の
金属１２は、探針１の部分からレバー部２を経て支持体
３に至るまで窒化珪素膜１１上において延在している。
第１の金属１２の支持体３上の端部は、外部との電気的
な接続のための電極パターン１２ａを構成し、第１の金
属１２における探針１の部分から電極パターン１２ａに
至る部分は、配線パターンを構成している。前記第２の
金属１３は、探針１の部分のみならず、レバー部２及び
支持体３の下面全体に渡って形成されている。[0005] The conventional cantilever 20 includes a lever portion 2 having a probe 1 on the tip end side, and a support 3 for supporting the lever portion 2. The probe 1 is provided with a thermocouple 4 as a temperature sensor. The lever section 2 is made of a silicon nitride film 11. The probe 1 has a first metal 12 formed to be sharpened so as to protrude downward from a hole formed in a region on the distal end side of the lever portion 2 and a lower surface of the first metal 12. And the second metal 13. The types of the first and second metals 12 and 13 are different from each other, and the first and second metals 12 and 13 joined at the probe 1 form the thermocouple 4. The support 3 includes a silicon layer 14, a portion of the silicon nitride film 11 extending on the silicon layer 14, and a silicon nitride film 15 on the lower surface of the silicon layer 14. The first metal 12 extends on the silicon nitride film 11 from the probe 1 to the support 3 via the lever 2.
The end of the first metal 12 on the support 3 forms an electrode pattern 12a for electrical connection to the outside, and a portion of the first metal 12 from the probe 1 to the electrode pattern 12a. Constitute a wiring pattern. The second metal 13 is formed not only on the probe 1 but also on the entire lower surface of the lever 2 and the support 3.

【０００６】次に、前述した図９に示すカンチレバー２
０を用いた従来の走査型温度分布計測装置の一例につい
て、図１０を参照して説明する。Next, the cantilever 2 shown in FIG.
An example of a conventional scanning-type temperature distribution measuring device using 0 will be described with reference to FIG.

【０００７】図１０は、従来の走査型温度分布計測装置
を示す概略構成図である。この従来の走査型温度分布計
測装置は、いわゆるコンタクトモードの装置である。FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing a conventional scanning type temperature distribution measuring device. This conventional scanning type temperature distribution measuring device is a so-called contact mode device.

【０００８】この従来の走査型温度分布計測装置は、試
料２１を支持する固定部となる試料支持部２２と、カン
チレバー２０を支持する固定部となるレバー支持部２３
とを有している。レバー支持部２３には、レバー移動部
２４の一端が固定されている。レバー移動部２４の他端
には、レバーホルダ２５を介してカンチレバー２０が固
定されている。レバー移動部２４は、例えば複数の圧電
素子を組み合わせて構成されており、コンピュータ３２
の制御下で駆動装置２６から供給される駆動信号に応答
して、カンチレバー２０を試料２１の表面と略平行な方
向に２次元に移動させるとともに試料２１の表面と略垂
直な方向に移動させる。In this conventional scanning type temperature distribution measuring device, a sample support portion 22 serving as a fixed portion for supporting the sample 21 and a lever support portion 23 serving as a fixed portion for supporting the cantilever 20 are provided.
And One end of a lever moving section 24 is fixed to the lever supporting section 23. The cantilever 20 is fixed to the other end of the lever moving section 24 via a lever holder 25. The lever moving unit 24 is configured by, for example, combining a plurality of piezoelectric elements, and includes a computer 32.
The cantilever 20 is moved two-dimensionally in a direction substantially parallel to the surface of the sample 21 and in a direction substantially perpendicular to the surface of the sample 21 in response to a drive signal supplied from the drive device 26 under the control of the above.

【０００９】また、レバー支持部２３には、カンチレバ
ー２０の撓みを検出する撓み検出手段として、光てこ法
によるレーザ光源２７及び２分割フォトディテクタ等の
ポジションセンサ２８が取り付けられている。レーザ光
源２７はカンチレバー２０のレバー部２の先端側の領域
にレーザ光を照射し、ポジションセンサ２７はレバー部
２からの反射光を受光してその受光位置に応じた信号を
出力する。前記反射光の受光位置はカンチレバー２０の
レバー部２の撓み量に応じて変化するので、ポジション
センサ２８からの出力は、カンチレバー２０の撓み量を
示すことになる。ポジションセンサ２８からの出力は、
Ｉ−Ｖ変換器２９を介して増幅器３０により増幅され
る。The lever support 23 is provided with a laser light source 27 by an optical lever method and a position sensor 28 such as a two-part photodetector as a deflection detecting means for detecting the deflection of the cantilever 20. The laser light source 27 irradiates a laser beam to a region on the tip end side of the lever portion 2 of the cantilever 20, and the position sensor 27 receives the reflected light from the lever portion 2 and outputs a signal corresponding to the light receiving position. Since the light receiving position of the reflected light changes according to the amount of bending of the lever portion 2 of the cantilever 20, the output from the position sensor 28 indicates the amount of bending of the cantilever 20. The output from the position sensor 28 is
The signal is amplified by an amplifier 30 via an IV converter 29.

【００１０】また、カンチレバー２０に形成された前記
熱電対４の出力（すなわち、カンチレバー２０の電極パ
ターン１２ａと第２の金属１３との間に生ずる熱起電
力）は、この熱起電力を検出する熱起電力検出装置３１
に入力される。The output of the thermocouple 4 formed on the cantilever 20 (ie, the thermoelectromotive force generated between the electrode pattern 12a of the cantilever 20 and the second metal 13) detects this thermoelectromotive force. Thermoelectromotive force detection device 31
Is input to

【００１１】前述した増幅器３０からの出力と熱起電力
検出装置３１からの出力は、それぞれコンピュータ３２
に入力される。コンピュータ３２は、後述する手順によ
り、試料２１の表面形状を示す表面形状データと試料２
１の表面の温度分布を示す温度分布データを出力する。The output from the amplifier 30 and the output from the thermoelectromotive force detector 31 are respectively transmitted to a computer 32.
Is input to The computer 32 obtains the surface shape data indicating the surface shape of the sample 21 and the sample 2 by a procedure described later.
And outputting temperature distribution data indicating the temperature distribution on the surface of the first surface.

【００１２】このような構成の従来の走査型温度分布計
測装置では、まず、カンチレバー２０は、試料支持部２
２に設置された試料２１の表面のうち、所望の計測位置
に探針１が接触し、かつ試料２１の表面の形状に応じて
撓みが生じる状態とされる。In the conventional scanning type temperature distribution measuring device having such a configuration, first, the cantilever 20 is connected to the sample support 2.
The probe 1 comes into contact with a desired measurement position on the surface of the sample 21 placed on the sample 2, and the deflection is caused according to the shape of the surface of the sample 21.

【００１３】このような状態で、コンピュータ１２は、
駆動装置２６に平行移動指令を与えてレバー移動部２４
を作動させ、カンチレバー２０を試料２１の表面と略平
行な方向に移動させて、所望の走査範囲を走査させる。In such a state, the computer 12
A parallel movement command is given to the driving device 26 to allow the lever moving portion 24
Is operated to move the cantilever 20 in a direction substantially parallel to the surface of the sample 21 to scan a desired scanning range.

【００１４】この走査時のカンチレバー２０の撓み量
は、前述したように増幅器３０の出力として得られ、コ
ンピュータ３２に供給される。コンピュータ３２は、前
述したようにしてカンチレバー２０を試料２１の表面と
略平行な方向に移動（走査）させると同時に、増幅器３
０の出力に基づいて、カンチレバー２０の撓み量が所定
量となるように、駆動装置２６に垂直移動指令を与えて
レバー移動部２４を作動させ、試料２１の表面と略垂直
な方向に移動させる。The amount of deflection of the cantilever 20 during this scanning is obtained as the output of the amplifier 30 and supplied to the computer 32 as described above. The computer 32 moves (scans) the cantilever 20 in a direction substantially parallel to the surface of the sample 21 as described above, and
Based on the output of 0, a vertical movement command is given to the drive unit 26 to operate the lever moving unit 24 to move the cantilever 20 in a direction substantially perpendicular to the surface of the sample 21 so that the bending amount of the cantilever 20 becomes a predetermined amount. .

【００１５】そして、コンピュータ３２は、レバー移動
部２４の駆動に供された電圧をモニタし、この電圧か
ら、計測の対象となる個々の試料表面と略平行な方向の
カンチレバー２０の位置、及び、その個々の位置に対応
した試料表面と略垂直な方向のカンチレバー２０の位置
を座標として求め、これらの座標を順次記憶することに
より、試料２１の表面形状データを得る。The computer 32 monitors the voltage supplied to drive the lever moving unit 24, and from this voltage, the position of the cantilever 20 in a direction substantially parallel to the surface of each sample to be measured, and The position of the cantilever 20 in a direction substantially perpendicular to the sample surface corresponding to each position is obtained as coordinates, and these coordinates are sequentially stored to obtain surface shape data of the sample 21.

【００１６】また、このような表面形状の計測と並行し
て、コンピュータ３２は、熱起電力検出装置３１の出力
（カンチレバー２０の熱電対４が発生する熱起電力に応
じた温度信号）を、計測の対象となる個々の試料表面と
略平行な方向のカンチレバー２０の位置に対応づけて順
次記憶することにより、試料２１の表面の温度分布デー
タを得る。In parallel with the measurement of the surface shape, the computer 32 outputs the output of the thermoelectromotive force detector 31 (a temperature signal corresponding to the thermoelectromotive force generated by the thermocouple 4 of the cantilever 20). The temperature distribution data on the surface of the sample 21 is obtained by sequentially storing the data corresponding to the position of the cantilever 20 in a direction substantially parallel to the surface of each sample to be measured.

【００１７】なお、図面には示していないが、前記表面
形状データ及び前記温度分布データに基づいて、ＣＲＴ
等の表示装置に表面形状画像及び温度分布画像が表示さ
れる。Although not shown in the drawings, a CRT based on the surface shape data and the temperature distribution data is used.
The surface shape image and the temperature distribution image are displayed on such a display device.

【００１８】[0018]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来の走査型温度分布計測装置では、図１１に
示すような状況で計測を行った場合、得られる温度分布
に誤差が生じてしまうことが判明した。図１１は、カン
チレバー２０の中心付近直下の試料２１に熱源２１ａが
ある場合の計測の様子を示す図である。この場合、試料
２１の熱源２１ａからの熱３３が大気等を媒体とした熱
伝導によりカンチレバー２０のレバー部２に伝達され、
更にこの熱の一部が探針１の熱電対４に伝達されてしま
う。すなわち、探針１の熱電対４には、本来測定すべき
試料表面の点（測定点）から探針１の先端を介して伝わ
る熱のみならず、余分な熱が伝わってしまう。そのた
め、熱電対４が発生する熱起電力は、熱源２１ａからカ
ンチレバー２０のレバー部２を介して探針１の熱電対４
に伝達された熱の分だけ高くなり、それが誤差となると
いう問題が生ずるのである。However, in the conventional scanning type temperature distribution measuring device as described above, when the measurement is performed in the situation shown in FIG. 11, an error occurs in the obtained temperature distribution. There was found. FIG. 11 is a diagram illustrating a state of measurement when the heat source 21 a is located on the sample 21 immediately below the vicinity of the center of the cantilever 20. In this case, heat 33 from the heat source 21a of the sample 21 is transmitted to the lever portion 2 of the cantilever 20 by heat conduction using the atmosphere or the like as a medium,
Further, part of this heat is transmitted to the thermocouple 4 of the probe 1. That is, not only heat transmitted from the point (measurement point) of the sample surface to be measured originally through the tip of the probe 1 but also extra heat is transmitted to the thermocouple 4 of the probe 1. Therefore, the thermoelectromotive force generated by the thermocouple 4 is transmitted from the heat source 21 a via the lever portion 2 of the cantilever 20 to the thermocouple 4 of the probe 1.
However, there is a problem that the temperature is increased by an amount corresponding to the heat transmitted to the device, which causes an error.

【００１９】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、本来測定すべき試料表面の点から伝わる熱以
外の、レバー部を介して伝わる熱による影響を低減する
ことができ、試料表面の精度の高い温度分布の計測を行
うことができる走査型温度分布計測装置及びこれに用い
られるカンチレバーを提供することを目的とするもので
ある。The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to reduce the influence of heat transmitted through a lever portion other than the heat transmitted from a point on a sample surface to be measured. It is an object of the present invention to provide a scanning type temperature distribution measuring device capable of measuring a temperature distribution with high accuracy on a surface and a cantilever used for the same.

【００２０】[0020]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第１の態様によるカンチレバーは、先端側
に探針を有するレバー部と、該レバー部を支持する支持
体とを備え、前記レバー部における前記探針の付近又は
前記探針に第１の温度センサが設けられたカンチレバー
において、少なくとも１つの第２の温度センサが、前記
レバー部に前記第１の温度センサとは別個に設けられた
ものである。前記探針は、例えば、レバー部自体の先端
であってもよいし、レバー部の先端側の領域に突設した
ものであってもよい。To achieve the above object, a cantilever according to a first aspect of the present invention comprises a lever portion having a probe at a tip end side, and a support for supporting the lever portion, In a cantilever provided with a first temperature sensor in the vicinity of the probe or the probe in the lever portion, at least one second temperature sensor is provided separately from the first temperature sensor on the lever portion. It is provided. The probe may be, for example, the tip of the lever itself, or may be one that protrudes from the tip of the lever.

【００２１】本発明の第２の態様によるカンチレバー
は、前記第１の態様によるカンチレバーにおいて、前記
第１の温度センサ及び前記少なくとも１つの第２の温度
センサがそれぞれ熱電対であるものである。[0021] A cantilever according to a second aspect of the present invention is the cantilever according to the first aspect, wherein the first temperature sensor and the at least one second temperature sensor are thermocouples.

【００２２】本発明の第３の態様によるカンチレバー
は、前記第１の態様によるカンチレバーにおいて、前記
第１の温度センサ及び前記少なくとも１つの第２の温度
センサが差動型熱電対を構成するものである。According to a third aspect of the present invention, in the cantilever according to the first aspect, the first temperature sensor and the at least one second temperature sensor form a differential thermocouple. is there.

【００２３】本発明の第４の態様による走査型温度分布
計測装置は、前記第１乃至第４のいずれかの態様による
カンチレバーと、該カンチレバーを試料に対して相対的
に移動させる移動手段とを備え、前記カンチレバーの前
記第１の温度センサからの信号を前記少なくとも１つの
第２の温度センサからの信号に基づいて補正して得た温
度情報を、前記カンチレバーの前記試料に対する前記試
料表面と略平行な方向の相対的な位置に応じて得るもの
である。A scanning temperature distribution measuring apparatus according to a fourth aspect of the present invention includes the cantilever according to any one of the first to fourth aspects, and a moving means for moving the cantilever relative to a sample. The temperature information obtained by correcting a signal from the first temperature sensor of the cantilever based on a signal from the at least one second temperature sensor is substantially the same as the sample surface of the cantilever with respect to the sample. It is obtained according to the relative position in the parallel direction.

【００２４】前記第１乃至第３の態様によるカンチレバ
ーでは、レバー部における前記探針の付近又は前記探針
に第１の温度センサが設けられているのみならず、従来
のカンチレバーと異なり、少なくとも１つの第２の温度
センサが、前記レバー部に前記第１の温度センサとは別
個に設けられている。したがって、前記第１の温度セン
サにより主として試料表面の所望の計測点の温度を計測
することができると同時に、前記少なくとも１つの第２
の温度センサによりレバー部の所定箇所の温度を計測す
ることができる。そして、第２の温度センサにより計測
されるレバー部の所定箇所の温度は、本来測定すべき試
料表面の点から第１の温度センサに伝わる熱以外の、レ
バー部を介して第１の温度センサに伝わる熱の大きさに
対応している。このため、前記第４の態様による走査型
温度分布計測装置のように第１の温度センサからの信号
を前記少なくとも１つの第２の温度センサからの信号に
基づいて補正することによって、レバー部を介して第１
の温度センサに伝わる熱の影響を低減した、本来測定す
べき試料表面の点から第１の温度センサに伝わる熱によ
る温度情報を得ることができる。したがって、前記第１
乃至第３のいずれかの態様によるカンチレバーを用いた
前記第４の態様による走査型温度分布計測装置によれ
ば、前述した図１１に示すような状況においても、従来
の走査型温度分布計測装置に比べて精度の高い試料表面
の温度分布の計測を行うことができる。In the cantilever according to the first to third aspects, not only the first temperature sensor is provided near the probe in the lever portion or on the probe, but also at least one cantilever unlike the conventional cantilever. Two second temperature sensors are provided on the lever portion separately from the first temperature sensor. Therefore, the temperature of the desired measurement point on the sample surface can be mainly measured by the first temperature sensor, and at the same time, the at least one second temperature is measured.
Can measure the temperature of a predetermined portion of the lever portion. The temperature of the predetermined portion of the lever portion measured by the second temperature sensor is different from the first temperature sensor via the lever portion other than the heat transmitted from the point of the sample surface to be measured to the first temperature sensor. Corresponds to the amount of heat transmitted to For this reason, by correcting the signal from the first temperature sensor based on the signal from the at least one second temperature sensor as in the scanning temperature distribution measurement device according to the fourth aspect, the lever portion is moved. First through
In this case, it is possible to obtain temperature information based on the heat transmitted to the first temperature sensor from a point on the sample surface to be measured, in which the influence of the heat transmitted to the temperature sensor is reduced. Therefore, the first
According to the scanning-type temperature distribution measuring device according to the fourth aspect using the cantilever according to any one of the third to third aspects, even in the situation as shown in FIG. It is possible to measure the temperature distribution on the sample surface with higher accuracy than that.

【００２５】前記温度情報を得るための前記補正の具体
例としては、例えば、第２の温度センサが単一である場
合には、第１の温度センサからの信号から単に第２の温
度センサからの信号を差し引くだけでもよいし、第１の
温度センサからの信号から、第２の温度センサからの信
号に所定定数を乗算して得た補正値を差し引いてもよい
し、第１の温度センサからの信号から、第２の温度セン
サからの信号に応じて予め定めておいた補正値を差し引
いてもよい。また、第２の温度センサが複数である場合
には、各第２の温度センサからの信号がレバー部の温度
分布を示すことになるので、第１の温度センサからの信
号から、各第２の温度センサからの信号に応じて予め定
めておいた補正値を差し引くようにしてもよい。As a specific example of the correction for obtaining the temperature information, for example, when the second temperature sensor is single, the signal from the first temperature sensor is simply used as the second temperature sensor. May be subtracted, a correction value obtained by multiplying a signal from the second temperature sensor by a predetermined constant from a signal from the first temperature sensor may be subtracted, or a first temperature sensor may be subtracted. Alternatively, a predetermined correction value may be subtracted from the signal from the second temperature sensor in accordance with the signal from the second temperature sensor. When there are a plurality of second temperature sensors, the signal from each second temperature sensor indicates the temperature distribution of the lever portion. The predetermined correction value may be subtracted according to the signal from the temperature sensor.

【００２６】前記第１の態様では、第１及び第２の温度
センサは熱電対に限定されるものではないが、前記第２
の態様のように第１及び第２の温度センサとして熱電対
を用いれば、広範囲の温度測定に対応することができ、
好ましい。In the first embodiment, the first and second temperature sensors are not limited to thermocouples, but are not limited to the thermocouples.
If a thermocouple is used as the first and second temperature sensors as in the aspect described above, it is possible to support a wide range of temperature measurement,
preferable.

【００２７】また、前記第１の態様では、第１及び第２
の温度センサはそれぞれ独立して信号を出力してもよ
く、この場合には外部においてこの各信号を演算すれば
よいが、前記第３の態様のように、第１及び第２の温度
センサが差動型熱電対を構成するようにしてもよい。前
記補正として第１の温度センサからの信号から単に第２
の温度センサからの信号を差し引くことを採用する場
合、差動型熱電対の生ずる熱起電力がそもそも、第１の
温度センサからの信号から第２の温度センサからの信号
を差し引いたものを示しているので、外部において演算
を行う必要がなく、好ましい。Further, in the first aspect, the first and the second
May output signals independently of each other. In this case, the respective signals may be calculated externally. However, as in the third aspect, the first and second temperature sensors A differential thermocouple may be configured. As the correction, only the second signal from the signal from the first temperature sensor is used.
When the subtraction of the signal from the temperature sensor is adopted, the thermoelectromotive force generated by the differential thermocouple indicates the signal obtained by subtracting the signal from the second temperature sensor from the signal from the first temperature sensor in the first place. Therefore, there is no need to perform an external operation, which is preferable.

【００２８】本発明の第５の態様による走査型温度分布
計測装置は、前記第４の態様による走査型温度分布計測
装置において、前記試料表面の形状を示す形状情報を得
るものである。A scanning temperature distribution measuring apparatus according to a fifth aspect of the present invention is the scanning temperature distribution measuring apparatus according to the fourth aspect, wherein shape information indicating the shape of the sample surface is obtained.

【００２９】この第５の態様のように温度情報のみなら
ず形状情報も得れば、両者を比較することにより一層進
んだ試料の解析を行うことが可能となり、好ましい。If not only the temperature information but also the shape information is obtained as in the fifth aspect, it is possible to analyze the sample further by comparing the two, which is preferable.

【００３０】ところで、前記第４の態様による走査型温
度分布計測装置は、次の〜の走査型温度分布計測装
置を含むものである。The scanning temperature distribution measuring device according to the fourth aspect includes the following scanning temperature distribution measuring devices.

【００３１】 前記第１乃至第３のいずれかの態様に
よるカンチレバーと、前記探針を試料表面に接触させな
がら、前記カンチレバーを前記試料に対して相対的にか
つ前記試料表面と略平行に移動させる平行移動手段と、
前記カンチレバーの前記第１の温度センサからの信号を
前記少なくとも１つの第２の温度センサからの信号に基
づいて補正して得た温度情報を、前記カンチレバーの前
記試料に対する前記試料表面と略平行な方向の相対的な
位置に応じて得る手段と、を備えたことを特徴とする走
査型温度分布計測装置。The cantilever according to any one of the first to third aspects and the cantilever are moved relative to the sample and substantially parallel to the sample surface while the probe is in contact with the sample surface. Translation means;
The temperature information obtained by correcting the signal from the first temperature sensor of the cantilever based on the signal from the at least one second temperature sensor is substantially parallel to the sample surface of the cantilever with respect to the sample. A scanning temperature distribution measuring device, comprising: means for obtaining the relative position in the direction.

【００３２】 前記の走査型温度分布計測装置にお
いて、前記カンチレバーの撓みを検出する撓み検出手段
と、前記撓み検出手段からの信号に基づいて、前記カン
チレバーの撓みが一定となるように、前記カンチレバー
を前記試料に対して相対的にかつ前記試料表面に対して
略垂直に移動させる垂直移動手段と、前記カンチレバー
の前記試料表面に対する、前記試料表面に対して略垂直
な方向の相対的な位置を検出する手段と、を備えたこと
を特徴とする走査型温度分布計測装置。In the above-mentioned scanning type temperature distribution measuring apparatus, the cantilever is bent so as to have a constant bending based on a signal from the bending detecting means for detecting bending of the cantilever and a signal from the bending detecting means. Vertical movement means for moving relative to the sample and substantially perpendicular to the sample surface, and detecting a relative position of the cantilever with respect to the sample surface in a direction substantially perpendicular to the sample surface. A scanning temperature distribution measuring device.

【００３３】 前記第１乃至第３のいずれかの態様に
よるカンチレバーと、前記カンチレバーを振動させる振
動手段と、前記カンチレバーの振動状態を検出する振動
状態検出手段と、前記振動状態検出手段からの信号に基
づいて、前記カンチレバーの振動状態が一定になるよう
に、前記カンチレバーを前記試料に対して相対的にかつ
前記試料表面に対して略垂直に移動させる垂直移動手段
と、前記試料を前記カンチレバーに対して相対的にかつ
前記試料表面と略平行に移動させる平行移動手段と、前
記カンチレバーの前記第１の温度センサからの信号を前
記少なくとも１つの第２の温度センサからの信号に基づ
いて補正して得た温度情報を、前記カンチレバーの前記
試料に対する前記試料表面と略平行な方向の相対的な位
置に応じて得る手段と、を備えたことを特徴とする走査
型温度分布計測装置。The cantilever according to any one of the first to third aspects, a vibrating means for vibrating the cantilever, a vibration state detecting means for detecting a vibration state of the cantilever, and a signal from the vibration state detecting means Vertical movement means for moving the cantilever relatively to the sample and substantially perpendicular to the sample surface so that the vibration state of the cantilever is constant, and moving the sample relative to the cantilever. Translation means for moving the cantilever relatively and substantially parallel to the sample surface, and correcting a signal from the first temperature sensor of the cantilever based on a signal from the at least one second temperature sensor. Means for obtaining the obtained temperature information according to a relative position of the cantilever with respect to the sample in a direction substantially parallel to the sample surface. And a scanning type temperature distribution measuring device.

【００３４】 前記の走査型温度分布計測装置にお
いて、前記カンチレバーの前記試料に対する、前記試料
表面に対して略垂直な方向の相対的な位置を検出する手
段を備えたことを特徴とする走査型温度分布計測装置。[0034] In the above-mentioned scanning type temperature distribution measuring apparatus, there is provided means for detecting a relative position of the cantilever with respect to the sample in a direction substantially perpendicular to the sample surface. Distribution measurement device.

【００３５】[0035]

【発明の実施の形態】以下、本発明によるカンチレバー
及びそれを用いた走査型温度分布計測装置について、図
面を参照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a cantilever according to the present invention and a scanning type temperature distribution measuring apparatus using the same will be described with reference to the drawings.

【００３６】（第１の実施の形態）まず、本発明の第１
の実施の形態によるカンチレバーについて、図１を参照
して説明する。(First Embodiment) First, the first embodiment of the present invention will be described.
The cantilever according to the embodiment will be described with reference to FIG.

【００３７】図１（ａ）は本実施の形態によるカンチレ
バー４０を示す概略斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）中
のＢ−Ｂ線に沿った概略断面図である。FIG. 1A is a schematic perspective view showing a cantilever 40 according to the present embodiment, and FIG. 1B is a schematic sectional view taken along the line BB in FIG. 1A.

【００３８】本実施の形態によるカンチレバー４０は、
先端側に探針４１を有するレバー部４２と、該レバー部
４２を支持する支持体４３とを備えている。探針４１に
は第１の温度センサとしての熱電対４４が設けられ、レ
バー部４２の中心付近には第２の温度センサとしての１
つの熱電対４５が前記熱電対４４とは別個に設けられて
いる。該熱電対４５の位置は、必ずしもレバー部４２の
中心付近に限定されるものではない。The cantilever 40 according to the present embodiment is
A lever portion 42 having a probe 41 at the distal end side, and a support 43 supporting the lever portion 42 are provided. A thermocouple 44 as a first temperature sensor is provided on the probe 41, and a thermocouple 44 as a second temperature sensor is provided near the center of the lever portion 42.
Two thermocouples 45 are provided separately from the thermocouple 44. The position of the thermocouple 45 is not necessarily limited to the vicinity of the center of the lever portion 42.

【００３９】本実施の形態では、レバー部４２は、窒化
珪素膜５１で構成されている。探針４１は、レバー部４
２の先端側の領域に形成された穴の部分に下方に突出す
るように先鋭化して形成された第１の金属５２と、該第
１の金属５２の下面に形成された第２の金属５３とから
構成されている。第１及び第２の金属５２，５３は互い
に種類が異なっており、探針４１において接合された第
１及び第２の金属５２，５３が前記熱電対４４を形成し
ている。支持体４３は、シリコン層５４と、該シリコン
層５４上に延在した前記窒化珪素膜５１の部分と、シリ
コン層５４下面の窒化珪素膜５５とから構成されてい
る。前記第１の金属５２は、探針４１の部分からレバー
部４２を経て支持体４３に至るまで窒化珪素膜５１上に
おいて延在している。この延在した第１の金属５２の支
持体４３上の端部は、外部との電気的な接続のための電
極パターン５２ａを構成し、第１の金属５２における探
針４１の部分から電極パターン５２ａに至る部分は、配
線パターン５２ｂを構成している。前記第２の金属５３
は、探針４１の部分のみならず、レバー部４２及び支持
体４３の下面全体に渡って形成されている。In the present embodiment, the lever portion 42 is formed of the silicon nitride film 51. The probe 41 is connected to the lever 4
A first metal 52 formed to be sharpened so as to protrude downward from a hole formed in a region on the front end side of the second metal, and a second metal 53 formed on the lower surface of the first metal 52 It is composed of The types of the first and second metals 52 and 53 are different from each other, and the first and second metals 52 and 53 joined at the probe 41 form the thermocouple 44. The support 43 includes a silicon layer 54, a portion of the silicon nitride film 51 extending on the silicon layer 54, and a silicon nitride film 55 on the lower surface of the silicon layer 54. The first metal 52 extends on the silicon nitride film 51 from the probe 41 to the support 43 via the lever 42. The extended end of the first metal 52 on the support 43 constitutes an electrode pattern 52a for electrical connection with the outside. The electrode pattern 52a extends from the probe 41 in the first metal 52 to the electrode pattern 52a. A portion reaching 52a constitutes a wiring pattern 52b. The second metal 53
Is formed not only on the probe 41 but also on the entire lower surface of the lever 42 and the support 43.

【００４０】また、本実施の形態では、レバー部４２の
中心付近に形成された穴の部分においても、前記第１の
金属５２及び前記第２の金属５３が形成されて互いに接
合されている。この穴の部分において接合された第１及
び第２の金属５２，５３が、前記熱電対４５を形成して
いる。前記第１の金属５２は、この穴の部分から支持体
４３に至るまで窒化珪素膜５１上において延在してい
る。この延在した第１の金属５２の支持体４３上の端部
は、外部との電気的な接続のための電極パターン５２ｃ
を構成し、第１の金属５２における前記穴の部分から電
極パターン５２ｃに至る部分は、前記配線パターン５２
ｂとは独立した配線パターン５２ｄを構成している。In this embodiment, the first metal 52 and the second metal 53 are also formed and joined to each other at a hole formed near the center of the lever portion 42. The first and second metals 52 and 53 joined at the hole form the thermocouple 45. The first metal 52 extends on the silicon nitride film 51 from the hole to the support 43. An end of the extended first metal 52 on the support 43 is connected to an electrode pattern 52c for electrical connection with the outside.
And a portion of the first metal 52 from the hole portion to the electrode pattern 52c is formed by the wiring pattern 52c.
The wiring pattern 52d is independent of the wiring pattern 52b.

【００４１】次に、図１に示すカンチレバー４０の製造
方法の一例について、図２を参照して説明する。Next, an example of a method of manufacturing the cantilever 40 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.

【００４２】図２は、図１に示すカンチレバー４０の製
造工程を示す概略断面図であり、図１（ａ）中のＢ−Ｂ
線に沿った断面に対応している。なお、図２において、
図１中の要素と対応する要素には同一符号を付してい
る。FIG. 2 is a schematic sectional view showing a manufacturing process of the cantilever 40 shown in FIG.
It corresponds to the cross section along the line. In FIG. 2,
Elements corresponding to the elements in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【００４３】まず、自然酸化膜で覆われた直径３イン
チ、厚さ２５０μｍ、（１００）面方位のｎ型シリコン
基板５４の両面に、低圧気相成長法によりジクロルシラ
ンとアンモニアガスを原料として窒化珪素膜５１，５５
を７００ｎｍ成膜する。さらに、基板５４の上面の窒化
珪素膜５１をフォトリソグラフィ法及びドライエッチン
グ法によりパターニングすることによって、基板５４の
上面の窒化珪素膜５１の所定箇所に、基板５４の表面を
露出させる一辺が約５μｍ〜１０μｍの四角形状の探針
４１形成用の開口５１ａを形成する。開口５１ａのパタ
ーン形状、大きさは任意に設定することが可能である。
その後、この基板を、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液
又はテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（Ｔ
ＭＡＨ）水溶液等のシリコン用のエッチング液に浸漬
し、前記窒化珪素膜５１，５５をマスクとし、開口５１
ａから露出した基板５４の部分を四角錐状にエッチング
して、窒化珪素膜５１の開口５１ａに連続する四角錐状
のトレンチ５４ａを形成する（図２（ａ））。First, silicon nitride using dichlorosilane and ammonia gas as raw materials was deposited on both surfaces of an n-type silicon substrate 54 having a diameter of 3 inches, a thickness of 250 μm and a (100) plane orientation covered with a natural oxide film by low-pressure vapor deposition. Membrane 51, 55
Is formed to a thickness of 700 nm. Further, by patterning the silicon nitride film 51 on the upper surface of the substrate 54 by a photolithography method and a dry etching method, a side exposing the surface of the substrate 54 to a predetermined portion of the silicon nitride film 51 on the upper surface of the substrate 54 is approximately 5 μm. An opening 51a for forming a square-shaped probe 41 of 10 to 10 μm is formed. The pattern shape and size of the opening 51a can be arbitrarily set.
Thereafter, the substrate is treated with a potassium hydroxide (KOH) aqueous solution or tetramethylammonium hydroxide (T
MAH) dipping in an etching solution for silicon such as an aqueous solution, and using the silicon nitride films 51 and 55 as a mask,
A portion of the substrate 54 exposed from a is etched into a quadrangular pyramid to form a quadrangular pyramid trench 54a continuous with the opening 51a of the silicon nitride film 51 (FIG. 2A).

【００４４】次に、図２（ａ）に示す状態の基板を電気
炉に設置し、露出した基板５４のトレンチ５４ａの部分
に熱酸化により酸化珪素膜５６を成長させる。周知のよ
うに、酸化珪素膜の成長速度は、平坦な部分では速いと
ともに角の部分では遅いという性質を有しているので、
トレンチ５４ａの部分に成長した酸化珪素膜５６の断面
形状は図２（ｂ）に示すようになり、底部の厚みが他の
部分に比べて極端に薄いことになる。その後、この状態
の基板５４の上面の窒化珪素膜５１をフォトリソグラフ
ィ法及びドライエッチング法により再びパターニングす
ることによって、基板５４の上面の窒化珪素膜５１の所
定箇所に、基板５４の表面を露出させる一辺が約５μｍ
〜１０μｍの四角形状の熱電対４５形成用の開口５１ｂ
を形成する（図２（ｂ））。Next, the substrate in the state shown in FIG. 2A is set in an electric furnace, and a silicon oxide film 56 is grown on the exposed portion of the trench 54a of the substrate 54 by thermal oxidation. As is well known, the growth rate of a silicon oxide film is fast in a flat portion and slow in a corner portion.
The cross-sectional shape of the silicon oxide film 56 grown in the trench 54a is as shown in FIG. 2B, and the thickness of the bottom is extremely thin as compared with other portions. Thereafter, the silicon nitride film 51 on the upper surface of the substrate 54 in this state is patterned again by photolithography and dry etching, thereby exposing the surface of the substrate 54 at a predetermined position on the silicon nitride film 51 on the upper surface of the substrate 54. 5 μm on each side
Opening 51b for forming a square thermocouple 45 of 10 μm to 10 μm
Is formed (FIG. 2B).

【００４５】次に、基板５４の両面の窒化珪素膜５１，
５５に対して、レバー部４２の所望の形状及び支持体４
３の所望の形状に合わせて、フォトリソグラフィ法及び
ドライエッチング法によりパターニングを施す。次い
で、図２（ｂ）に示す状態の基板の上面に、前記開口５
１ａ，５１ｂを覆うようにかつ前記配線パターン５２
ｂ，５２ｄ及び前記電極パターン５２ａ，５２ｃの形状
に合わせて、リフトオフ法等により、金、白金、ニクロ
ム、クロメル、アルメル、白金ロジウム、ニッケル等の
金属膜５２をパターニングする（図２（ｃ））。Next, the silicon nitride films 51 on both surfaces of the substrate 54,
55, the desired shape of the lever portion 42 and the support 4
Patterning is performed by photolithography and dry etching in accordance with the desired shape of No. 3. Next, on the upper surface of the substrate in the state shown in FIG.
1a, 51b and the wiring pattern 52.
The metal film 52 of gold, platinum, nichrome, chromel, alumel, platinum rhodium, nickel, or the like is patterned by a lift-off method or the like according to the shapes of the electrode patterns 52a and 52d and the electrode patterns 52a and 52c (FIG. 2C). .

【００４６】その後、図２（ｃ）に示す状態の基板を４
０ｗｔ％の濃度で８５度に加熱された水酸化カリウム水
溶液に浸漬し、前記パターニングにより露出した不要な
シリコン部分のみを溶出する。また、前記酸化珪素膜５
６をエッチング除去する（図２（ｄ））。Thereafter, the substrate in the state shown in FIG.
It is immersed in an aqueous solution of potassium hydroxide heated to 85 ° C. at a concentration of 0 wt% to elute only unnecessary silicon portions exposed by the patterning. Further, the silicon oxide film 5
6 is removed by etching (FIG. 2D).

【００４７】最後に、図２（ｄ）に示す状態の構造体の
下側全体に、先に成膜した金属膜５２と異なる種類の金
属膜５３を成膜する。これにより、図１に示すカンチレ
バー４０が完成する。Finally, a metal film 53 of a type different from the previously formed metal film 52 is formed on the entire lower side of the structure in the state shown in FIG. 2D. Thus, the cantilever 40 shown in FIG. 1 is completed.

【００４８】本実施の形態による図１に示すカンチレバ
ー４０では、探針４１に設けられた熱電対４４が発生す
る熱起電力（探針４１の温度に相当）は、電極パターン
５２ａと下側金属膜５３との間に得られ、レバー部４２
の中心付近に設けられた熱電対４５が発生する熱起電力
（レバー部４２の中心付近の温度に相当）は、電極パタ
ーン５２ｃと下側金属膜５３との間に得られる。一方、
電極パターン５２ａと電極パターン５２ｃとの間でみれ
ば、熱電対４４，４５が全体として差動型熱電対を構成
していることになる。したがって、電極パターン５２ａ
と電極パターン５２ｃとの間には、当該差動型熱電対の
熱起電力（探針４１の温度とレバー部４２の中心付近の
温度との間の差に相当）が得られる。In the cantilever 40 shown in FIG. 1 according to the present embodiment, the thermoelectromotive force (corresponding to the temperature of the probe 41) generated by the thermocouple 44 provided on the probe 41 is equal to the electrode pattern 52a and the lower metal. Between the membrane 53 and the lever 42
Is generated between the electrode pattern 52c and the lower metal film 53 (equivalent to the temperature near the center of the lever portion 42) generated by the thermocouple 45 provided near the center. on the other hand,
When viewed between the electrode pattern 52a and the electrode pattern 52c, the thermocouples 44 and 45 constitute a differential thermocouple as a whole. Therefore, the electrode pattern 52a
The thermoelectromotive force of the differential thermocouple (corresponding to the difference between the temperature of the probe 41 and the temperature near the center of the lever portion 42) is obtained between the differential thermocouple and the electrode pattern 52c.

【００４９】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態による走査型温度分布計測装置について、
図３を参照して説明する。本実施の形態による走査型温
度分布計測装置は、前述した第１の実施の形態によるカ
ンチレバー４０を用いたものであり、いわゆるコンタク
トモードの装置である。(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described.
Regarding the scanning type temperature distribution measuring device according to the embodiment,
This will be described with reference to FIG. The scanning type temperature distribution measuring device according to the present embodiment uses the cantilever 40 according to the above-described first embodiment, and is a so-called contact mode device.

【００５０】図３は、本実施の形態による走査型温度分
布計測装置を示す概略構成図である。図３において、前
述した図１０中の要素と同一又は対応する要素には同一
符号を付し、その重複した説明は省略する。FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a scanning type temperature distribution measuring device according to the present embodiment. In FIG. 3, the same reference numerals are given to the same or corresponding elements as those in FIG. 10 described above, and the overlapping description will be omitted.

【００５１】本実施の形態による走査型温度分布計測装
置が前述した図１０に示す従来の走査型温度分布計測装
置と異なる所は、本実施の形態による走査型温度分布計
測装置では、（１）単一の熱電対４のみを有するカンチ
レバー２０に代えて２つの熱電対４４，４５を有する前
述した図１に示すカンチレバー４０が用いられている
点、（２）熱起電力検出装置３１は、いわゆる２チャン
ネルの検出回路を備え、２つの熱電対４４，４５がそれ
ぞれ発生する各熱起電力をそれぞれ検出し、当該各熱起
電力に応じた各温度信号をそれぞれコンピュータ３２に
出力する点、（３）コンピュータ３２は、表面形状の計
測と並行して行う温度分布の計測においては、熱電対４
４に対応する温度信号（探針４１の温度に相当）を熱電
対４５に対応する温度信号（レバー部４２の中心付近の
温度に相当）に基づいて補正して得た温度データを、計
測の対象となる個々の試料２１の表面と略平行な方向の
カンチレバー４０の位置に対応づけて順次記憶すること
により、試料２１の表面の温度分布データを得る点であ
る。The difference between the scanning type temperature distribution measuring apparatus according to the present embodiment and the conventional scanning type temperature distribution measuring apparatus shown in FIG. 10 is that (1) The point that a cantilever 40 having two thermocouples 44 and 45 shown in FIG. 1 described above is used instead of the cantilever 20 having only a single thermocouple 4, and (2) the thermoelectromotive force detection device 31 is a so-called (2) detecting a thermoelectromotive force generated by each of the two thermocouples 44 and 45 and outputting a temperature signal corresponding to each thermoelectromotive force to the computer 32; In the measurement of the temperature distribution performed in parallel with the measurement of the surface shape, the computer 32 uses the thermocouple 4.
The temperature data obtained by correcting the temperature signal corresponding to No. 4 (corresponding to the temperature of the probe 41) based on the temperature signal corresponding to the thermocouple 45 (corresponding to the temperature near the center of the lever portion 42) is obtained. The point is that the temperature distribution data of the surface of the sample 21 is obtained by sequentially storing the data in association with the position of the cantilever 40 in a direction substantially parallel to the surface of each target sample 21.

【００５２】前記温度データを得るための前記補正の具
体例としては、例えば、熱電対４４に対応する温度信号
から単に熱電対４５に対応する温度信号を差し引くだけ
でもよいし、熱電対４４に対応する温度信号から、熱電
対４５に対応する温度信号に所定定数を乗算して得た補
正値を差し引いてもよいし、第２の温度センサからの信
号に応じて予め定めておいた補正値を差し引いてもよ
い。As a specific example of the correction for obtaining the temperature data, for example, the temperature signal corresponding to the thermocouple 45 may be simply subtracted from the temperature signal corresponding to the thermocouple 44, or the temperature signal corresponding to the thermocouple 44 may be subtracted. A correction value obtained by multiplying a temperature signal corresponding to the thermocouple 45 by a predetermined constant may be subtracted from the temperature signal to be obtained, or a correction value determined in advance according to a signal from the second temperature sensor may be subtracted. You may deduct it.

【００５３】なお、必要に応じて、コンピュータ３２
に、熱電対４４に対応する温度信号（探針４１の温度に
相当）や熱電対４５に対応する温度信号（レバー部４２
の中心付近の温度に相当）も、計測の対象となる個々の
試料２１の表面と略平行な方向のカンチレバー４０の位
置に対応づけて順次記憶させておき、これらのデータを
適宜利用することもできる。It should be noted that, if necessary, the computer 32
The temperature signal corresponding to the thermocouple 44 (corresponding to the temperature of the probe 41) and the temperature signal corresponding to the thermocouple 45 (the lever 42
Can be sequentially stored in association with the position of the cantilever 40 in a direction substantially parallel to the surface of each sample 21 to be measured, and these data may be used as appropriate. it can.

【００５４】本実施の形態による走査型温度分布計測装
置では、前述した図１に示すカンチレバー４０が用いら
れているので、熱電対４４により探針４１の温度を計測
することができると同時に、熱電対４５によりレバー部
４２の中心付近の温度を計測することができる。そし
て、熱電対４５により計測されるレバー部４２の中心付
近の温度は、本来測定すべき試料２１の表面の点から熱
電対４４に伝わる熱以外の、レバー部４２を介して熱電
対４４に伝わる熱の大きさに対応している。このため、
本実施の形態では、熱電対４４からの信号を熱電対４５
からの信号に基づいて補正しているので、レバー部４２
を介して熱電対４４に伝わる熱の影響を低減した、本来
測定すべき試料２１の表面の点から熱電対４４に伝わる
熱による温度情報を得ることができる。したがって、本
実施の形態によれば、前述した図１１に示すような状況
においても、従来の走査型温度分布計測装置に比べて精
度の高い試料２１の表面の温度分布の計測を行うことが
できる。In the scanning type temperature distribution measuring apparatus according to this embodiment, since the cantilever 40 shown in FIG. 1 is used, the temperature of the probe 41 can be measured by the thermocouple 44, and at the same time, the thermoelectric The temperature near the center of the lever portion 42 can be measured by the pair 45. The temperature near the center of the lever 42 measured by the thermocouple 45 is transmitted to the thermocouple 44 via the lever 42 other than the heat transmitted to the thermocouple 44 from a point on the surface of the sample 21 to be measured. It corresponds to the magnitude of the heat. For this reason,
In the present embodiment, the signal from the thermocouple 44 is
Is corrected based on the signal from the
The temperature information by the heat transmitted to the thermocouple 44 from the point on the surface of the sample 21 to be measured, which reduces the influence of the heat transmitted to the thermocouple 44 through the thermocouple 44, can be obtained. Therefore, according to the present embodiment, even in the situation shown in FIG. 11 described above, it is possible to measure the temperature distribution on the surface of the sample 21 with higher accuracy than the conventional scanning temperature distribution measuring device. .

【００５５】本実施の形態は、熱電対４４，４５をそれ
ぞれ独立した温度センサとして利用した例である。しか
し、前述したように、図１に示すカンチレバー４０で
は、電極パターン５２ａと電極パターン５２ｃとの間で
みると熱電対４４，４５が全体として差動型熱電対を構
成しており、電極パターン５２ａと電極パターン５２ｃ
との間には、当該差動型熱電対の熱起電力（探針４１の
温度とレバー部４２の中心付近の温度との間の差に相
当）が得られるので、熱電対４４，４５を差動型熱電対
として利用するように本実施の形態による走査型温度分
布計測装置を変形してもよい。すなわち、この場合に
は、図３において、熱起電力検出装置３１が電極パター
ン５２ａと電極パターン５２ｃとの間に生ずる熱起電力
を検出するようにし、当該熱起電力検出装置３１の出力
をコンピュータ３２に入力させ、コンピュータ３２が、
熱起電力検出装置３１の出力（探針４１の温度とレバー
部４２の中心付近の温度との間の差に相当）を、計測の
対象となる個々の試料２１の表面と略平行な方向のカン
チレバー４０の位置に対応づけて順次記憶することによ
り、試料２１の表面の温度分布データを得るようにすれ
ばよい。この場合には、前記差動型熱電対の出力として
そもそも前述した補正がなされた信号が得られるので、
コンピュータ３２において前述した補正のための演算を
行う必要がなくなる。This embodiment is an example in which the thermocouples 44 and 45 are used as independent temperature sensors. However, as described above, in the cantilever 40 shown in FIG. 1, when viewed between the electrode pattern 52a and the electrode pattern 52c, the thermocouples 44 and 45 as a whole constitute a differential thermocouple, and the electrode pattern 52a And electrode pattern 52c
, The thermoelectromotive force (corresponding to the difference between the temperature of the probe 41 and the temperature near the center of the lever portion 42) of the differential thermocouple is obtained. The scanning temperature distribution measuring device according to the present embodiment may be modified so as to be used as a differential thermocouple. That is, in this case, in FIG. 3, the thermoelectromotive force detector 31 detects the thermoelectromotive force generated between the electrode pattern 52a and the electrode pattern 52c, and outputs the output of the thermoelectromotive force detector 31 to a computer. 32, and the computer 32
The output of the thermoelectromotive force detector 31 (corresponding to the difference between the temperature of the probe 41 and the temperature near the center of the lever portion 42) is measured in a direction substantially parallel to the surface of each sample 21 to be measured. The temperature distribution data on the surface of the sample 21 may be obtained by sequentially storing the data in association with the position of the cantilever 40. In this case, since the above-mentioned corrected signal is obtained as the output of the differential thermocouple in the first place,
The computer 32 does not need to perform the above-described calculation for correction.

【００５６】なお、本実施の形態は、試料２１の温度分
布を計測すると同時に試料２１の表面の凹凸の形状も測
定することができる走査型温度分布計測装置の例であっ
たが、本発明では、試料２１の温度分布のみを計測して
もよく、例えば、図３中のレーザ光源２７及びポジショ
ンセンサ２８等の撓み検出手段を取り除いてもよい。こ
の場合は、カンチレバー４０のレバー部４２がバネ体で
あることを利用して、カンチレバー４０の探針４１が試
料２１の表面から離れないように比較的強く押圧してお
くことが好ましい。Although the present embodiment is an example of the scanning type temperature distribution measuring apparatus capable of measuring the temperature distribution of the sample 21 and simultaneously measuring the shape of the irregularities on the surface of the sample 21, the present invention is not limited to this. Alternatively, only the temperature distribution of the sample 21 may be measured, and for example, the deflection detecting means such as the laser light source 27 and the position sensor 28 in FIG. 3 may be removed. In this case, it is preferable that the probe 41 of the cantilever 40 be pressed relatively strongly so as not to separate from the surface of the sample 21 by utilizing the fact that the lever portion 42 of the cantilever 40 is a spring body.

【００５７】（第３の実施の形態）本実施の形態は、い
わゆるノンコンタクトモードの装置である。前記第２の
実施の形態による走査型温度分布計測装置において、振
動手段と振動状態検出手段を設け、レーザ光源２７及び
ポジションセンサ２８等の撓み検出手段を取り除いたも
のである（装置は図示せず）。(Third Embodiment) This embodiment is an apparatus of a so-called non-contact mode. In the scanning type temperature distribution measuring device according to the second embodiment, a vibration means and a vibration state detecting means are provided, and deflection detecting means such as a laser light source 27 and a position sensor 28 are removed (the apparatus is not shown). ).

【００５８】本実施の形態による装置では、カンチレバ
ーのレバー部にピエゾ素子が設けられており、このピエ
ゾ素子に交流電圧を印加することによってカンチレバー
が振動するようになっている。このとき、ピエゾ素子に
印加する交流電圧の周波数は、カンチレバーの振動周波
数がカンチレバーの固有周波数とわずかに異なる周波数
となるようにしておく。また、このときのカンチレバー
の振動状態を検出するための振動状態検出手段を設けて
おく。振動状態検出手段は、具体的にはカンチレバーの
レバー部上に形成されたピエゾ抵抗等で構成することが
でき、このピエゾ抵抗の抵抗変化から振動周波数等の振
動状態を検出することができる。In the device according to the present embodiment, a piezo element is provided on the lever portion of the cantilever, and the cantilever vibrates by applying an AC voltage to the piezo element. At this time, the frequency of the AC voltage applied to the piezo element is set so that the oscillation frequency of the cantilever is slightly different from the natural frequency of the cantilever. Further, a vibration state detecting means for detecting the vibration state of the cantilever at this time is provided. The vibration state detecting means can be specifically constituted by a piezoresistor formed on a lever portion of the cantilever, and can detect a vibration state such as a vibration frequency from a change in resistance of the piezoresistance.

【００５９】そして、この振動周波数は試料の表面と探
針との間の距離に応じて変化するため、カンチレバーの
振動周波数が一定になるように、試料とカンチレバーと
の間の距離を相対的に上下方向に移動させる。このよう
にすると、試料とカンチレバーの中心との間の距離は一
定であるため、前記第２の実施の形態と同様に、温度分
布データを得ることができるのである。また、本実施の
形態による走査型温度分布計測装置も、カンチレバーの
振動の中心と試料との間の距離を一定にさせるために、
カンチレバー又は試料を移動させるため、前記第２の実
施の形態と同様にして試料表面の凹凸の形状も同時に観
察することができることは言うまでもない。Since the vibration frequency changes according to the distance between the surface of the sample and the probe, the distance between the sample and the cantilever is relatively set so that the vibration frequency of the cantilever becomes constant. Move up and down. In this case, since the distance between the sample and the center of the cantilever is constant, the temperature distribution data can be obtained as in the second embodiment. In addition, the scanning temperature distribution measuring apparatus according to the present embodiment also has a constant distance between the center of vibration of the cantilever and the sample.
Needless to say, since the cantilever or the sample is moved, the shape of the unevenness on the sample surface can be simultaneously observed in the same manner as in the second embodiment.

【００６０】他の構成は前記第２の実施の形態と同様で
ある。本実施の形態による走査型温度分布計測装置で
は、カンチレバーを振動させるため、カンチレバーに形
成されている２つの熱電対で検出する温度の信号も変調
されている。したがって、当該熱電対からの信号を検出
するには、この変調周波数と同期させて検出する。The other structure is the same as that of the second embodiment. In the scanning type temperature distribution measuring device according to the present embodiment, in order to vibrate the cantilever, the temperature signal detected by the two thermocouples formed on the cantilever is also modulated. Therefore, to detect a signal from the thermocouple, the signal is detected in synchronization with the modulation frequency.

【００６１】本実施の形態によれば、前記第２の実施の
形態と同様に、前述した図１１に示すような状況におい
ても、従来の走査型温度分布計測装置に比べて精度の高
い試料２１の表面の温度分布の計測を行うことができ
る。According to the present embodiment, similarly to the second embodiment, even in the situation shown in FIG. 11 described above, the sample 21 having a higher accuracy than the conventional scanning-type temperature distribution measuring apparatus is used. Of the temperature distribution on the surface can be measured.

【００６２】（第４の実施の形態）次に、本発明の第４
の実施の形態による走査型温度分布計測装置について、
図４を参照して説明する。本実施の形態による走査型温
度分布計測装置も、前述した第１の実施の形態によるカ
ンチレバー４０を用いたものであり、いわゆるノンコン
タクトモードの装置である。(Fourth Embodiment) Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
Regarding the scanning type temperature distribution measuring device according to the embodiment,
This will be described with reference to FIG. The scanning type temperature distribution measuring device according to the present embodiment also uses the cantilever 40 according to the above-described first embodiment, and is a so-called non-contact mode device.

【００６３】図４は、本実施の形態による走査型温度分
布計測装置を示す概略構成図である。図４において、前
述した図３中の要素と同一又は対応する要素には同一符
号を付し、その重複した説明は省略する。FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a scanning temperature distribution measuring device according to the present embodiment. 4, elements that are the same as or correspond to the elements in FIG. 3 described above are given the same reference numerals, and duplicate descriptions thereof are omitted.

【００６４】本実施の形態による走査型温度分布計測装
置が前述した図１０に示す従来の走査型温度分布計測装
置と異なる所は、以下の点である。すなわち、本実施の
形態による走査型温度分布計測装置では、レバーホルダ
２５にカンチレバー４０を振動させる振動手段として圧
電素子６０及び振動手段用の電源６１が設けられてい
る。この電源６１は、カンチレバー４０を加振させるた
めの振動周波数の電圧を発生させている。更に、本発明
の第３の実施の形態である走査型温度分布計測装置に対
して増幅器３０の代わりに、ロックインアンプ３０１が
設けられている。このロックインアンプ３０１は、後述
する振動状態検出手段を構成する一つの装置である。こ
のロックインアンプ３０１には、電源６１から得られる
参照信号と、Ｉ−Ｖ変換器２９から出力される信号とが
入力される。また、レーザ光源２７及びポジションセン
サ２８等の撓み検出手段が、カンチレバー４０の振動周
波数等の振動状態を検出するための振動状態検出手段と
して用いられている。そして、ポジションセンサ２８に
よって得られたカンチレバー４０の振動状態に関する信
号がロックインアンプ３０１に入力される。そして、電
源６１からの参照信号と同じ周波数成分の振幅に関する
信号がロックインアンプ３０１により出力される。この
ロックインアンプ３０１により出力される振幅の大きさ
が常に一定になるように、コンピュータ３２は、前記振
動状態検出手段からの信号（ロックインアンプ３０１か
らの出力）に基づいて、駆動装置２６を制御してレバー
移動部２４により試料とカンチレバーとの間の距離を相
対的に上下方向に移動させる。このようにすると、試料
２１とカンチレバー４０の中心との間の距離は一定であ
るため、前記第２の実施の形態と同様に、温度分布デー
タを得ることができるのである。また、本実施の形態に
よる走査型温度分布計測装置も、カンチレバー４０の振
動の中心と試料２１との間の距離を一定にさせるため
に、カンチレバー４０を移動させるため、前記第２の実
施の形態と同様にして試料２１の表面の凹凸の形状も同
時に観察することができることは言うまでもない。The scanning type temperature distribution measuring apparatus according to the present embodiment differs from the conventional scanning type temperature distribution measuring apparatus shown in FIG. 10 in the following points. That is, in the scanning type temperature distribution measuring device according to the present embodiment, the piezoelectric element 60 and the power supply 61 for the vibrating means are provided in the lever holder 25 as the vibrating means for vibrating the cantilever 40. The power supply 61 generates a voltage having a vibration frequency for vibrating the cantilever 40. Further, a lock-in amplifier 301 is provided in place of the amplifier 30 in the scanning temperature distribution measuring device according to the third embodiment of the present invention. The lock-in amplifier 301 is one device that constitutes a vibration state detection unit described later. A reference signal obtained from the power supply 61 and a signal output from the IV converter 29 are input to the lock-in amplifier 301. In addition, deflection detecting means such as the laser light source 27 and the position sensor 28 are used as vibration state detecting means for detecting a vibration state such as a vibration frequency of the cantilever 40. Then, a signal regarding the vibration state of the cantilever 40 obtained by the position sensor 28 is input to the lock-in amplifier 301. Then, a signal relating to the amplitude of the same frequency component as the reference signal from the power supply 61 is output by the lock-in amplifier 301. The computer 32 controls the driving device 26 based on the signal from the vibration state detecting means (output from the lock-in amplifier 301) so that the amplitude of the output from the lock-in amplifier 301 is always constant. Under the control, the distance between the sample and the cantilever is relatively moved vertically by the lever moving unit 24. In this case, since the distance between the sample 21 and the center of the cantilever 40 is constant, temperature distribution data can be obtained as in the second embodiment. In addition, the scanning type temperature distribution measuring apparatus according to the present embodiment also moves the cantilever 40 in order to keep the distance between the center of vibration of the cantilever 40 and the sample 21 constant. It goes without saying that the shape of the irregularities on the surface of the sample 21 can be simultaneously observed in the same manner as described above.

【００６５】なお、本実施の形態による走査型温度分布
計測装置では、カンチレバー４０を振動させるため、カ
ンチレバー４０に形成されている２つの熱電対４４，４
５で検出する温度の信号も変調されている。したがっ
て、当該熱電対４４，４５からの信号を検出するには、
この変調周波数と同期させて検出する。In the scanning type temperature distribution measuring apparatus according to the present embodiment, the two thermocouples 44, 4 formed on the cantilever 40 are used to vibrate the cantilever 40.
The signal of the temperature detected at 5 is also modulated. Therefore, to detect the signals from the thermocouples 44 and 45,
Detection is performed in synchronization with this modulation frequency.

【００６６】本実施の形態によれば、前記第２の実施の
形態と同様に、前述した図１１に示すような状況におい
ても、従来の走査型温度分布計測装置に比べて精度の高
い試料２１の表面の温度分布の計測を行うことができ
る。According to the present embodiment, similarly to the second embodiment, even in the situation as shown in FIG. 11 described above, the sample 21 having higher accuracy than the conventional scanning-type temperature distribution measuring apparatus is used. Of the temperature distribution on the surface can be measured.

【００６７】（第５の実施の形態）次に、本発明の第５
の実施の形態によるカンチレバー７０について、図５を
参照して説明する。(Fifth Embodiment) Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
The cantilever 70 according to the embodiment will be described with reference to FIG.

【００６８】図５（ａ）は本実施の形態によるカンチレ
バー７０を示す概略斜視図、図５（ｂ）は図５（ａ）中
のＣ−Ｃ線に沿った概略断面図である。図５において、
前述した図１中の要素と同一又は対応する要素には同一
符号を付し、その重複した説明は省略する。FIG. 5A is a schematic perspective view showing a cantilever 70 according to the present embodiment, and FIG. 5B is a schematic sectional view taken along the line CC in FIG. 5A. In FIG.
Elements that are the same as or correspond to the elements in FIG. 1 described above are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

【００６９】本実施の形態によるカンチレバー７０が前
述した図１に示すカンチレバー４０と異なる所は、以下
の点である。すなわち、本実施の形態によるカンチレバ
ー７０では、図１に示すカンチレバー４０で設けられて
いた探針４１が除去され、レバー部４２の先端部７１が
探針とされている。そして、レバー部４２における先端
部７１の付近に穴が形成され、熱電対４５と同様に、こ
の穴の部分において前記第１の金属５２及び前記第２の
金属が形成されて互いに接合されている。先端部７１付
近のこの当該穴の部分において接合された第１及び第２
の金属５２，５３が、熱電対４４を形成している。つま
り、本実施の形態では、熱電対４４は、探針に設けられ
ておらず、レバー部４２における探針の付近に設けられ
ている。The difference between the cantilever 70 according to the present embodiment and the cantilever 40 shown in FIG. 1 described above is as follows. That is, in the cantilever 70 according to the present embodiment, the probe 41 provided in the cantilever 40 shown in FIG. 1 is removed, and the tip 71 of the lever portion 42 is used as a probe. Then, a hole is formed in the vicinity of the distal end portion 71 of the lever portion 42, and the first metal 52 and the second metal are formed and joined to each other at the hole portion, similarly to the thermocouple 45. . The first and second joints at the portion of the hole near the tip 71
Metal 52 and 53 form a thermocouple 44. That is, in the present embodiment, the thermocouple 44 is not provided on the probe, but is provided on the lever portion 42 near the probe.

【００７０】本実施の形態によるカンチレバー７０は、
前述した第２乃至第４の実施の形態において、図１に示
すカンチレバー４０に代えてそのまま用いることができ
る。The cantilever 70 according to the present embodiment is
In the second to fourth embodiments, the cantilever 40 shown in FIG. 1 can be used as it is.

【００７１】（第６の実施の形態）次に、本発明の第６
の実施の形態によるカンチレバー８０について、図６を
参照して説明する。(Sixth Embodiment) Next, the sixth embodiment of the present invention will be described.
The cantilever 80 according to the embodiment will be described with reference to FIG.

【００７２】図６（ａ）は本実施の形態によるカンチレ
バー７０を示す概略斜視図、図６（ｂ）は図６（ａ）中
のＤ−Ｄ線に沿った概略断面図である。FIG. 6A is a schematic perspective view showing a cantilever 70 according to the present embodiment, and FIG. 6B is a schematic sectional view taken along line DD in FIG. 6A.

【００７３】本実施の形態によるカンチレバー８０は、
先端側に探針８１を有するレバー部８２と、該レバー部
８２を支持する支持体８３とを備えている。探針８１の
上部には第１の温度センサとしての熱電対８４が設けら
れ、レバー部８２の中心付近には第２の温度センサとし
ての１つの熱電対８５が前記熱電対８４とは別個に設け
られている。該熱電対４５の位置は、必ずしもレバー部
８２の中心付近に限定されるものではない。The cantilever 80 according to the present embodiment is
A lever portion 82 having a probe 81 at the distal end side, and a support member 83 for supporting the lever portion 82 are provided. A thermocouple 84 as a first temperature sensor is provided above the probe 81, and one thermocouple 85 as a second temperature sensor is provided near the center of the lever 82 separately from the thermocouple 84. Is provided. The position of the thermocouple 45 is not necessarily limited to the vicinity of the center of the lever portion 82.

【００７４】本実施の形態では、レバー部８２は、窒化
珪素膜９１で構成されている。探針４１は、レバー部８
２と同じ窒化珪素膜９１で構成され、レバー部８２の先
端側の領域に下方に突出するように先鋭化して形成され
ている。支持体８３は、シリコン層９２と、該シリコン
層９２上に延在した前記窒化珪素膜９１の部分と、シリ
コン層９２下面の窒化珪素膜９３とから構成されてい
る。第１の金属９４、第２の金属９５、第３の金属９６
及び第４の金属９７が、それぞれ窒化珪素膜９１上に形
成されている。第１及び第２の金属９４，９５は互いに
種類が異なり、第３及び第４の金属９６，９７は互いに
種類が異なっている。第１及び第２の金属９４，９５は
探針８１の上部において互いに重なって接合され、この
重なり部分が前記熱電対８４を構成している。第３及び
第４の金属９６，９７はレバー部８２の中心付近におい
て互いに重なって接合され、この重なり部分が前記熱電
対８５を構成している。In the present embodiment, lever portion 82 is formed of silicon nitride film 91. The probe 41 is connected to the lever 8
2, and is formed to be sharpened so as to protrude downward in a region on the tip end side of the lever portion 82. The support body 83 includes a silicon layer 92, a portion of the silicon nitride film 91 extending on the silicon layer 92, and a silicon nitride film 93 on the lower surface of the silicon layer 92. First metal 94, second metal 95, third metal 96
And fourth metal 97 are formed on silicon nitride film 91, respectively. The first and second metals 94 and 95 are of different types, and the third and fourth metals 96 and 97 are of different types. The first and second metals 94 and 95 are overlapped and joined at the upper part of the probe 81, and the overlapped portion constitutes the thermocouple 84. The third and fourth metals 96 and 97 overlap and are joined to each other near the center of the lever portion 82, and the overlapping portion forms the thermocouple 85.

【００７５】前記第１及び第２の金属９４，９５は、熱
電対８４の部分からレバー部８２を経て支持体８３に至
るまで窒化珪素膜９１上においてそれぞれ延在してい
る。この延在した第１及び第２の金属９４，９５の支持
体８３上の端部は、外部との電気的な接続のための電極
パターン９４ａ，９５ａをそれぞれ構成し、第１及び第
２の金属９４，９５における熱電対８４の部分から電極
パターン９４ａ，９５ａに至る部分は、それぞれ配線パ
ターン９４ｂ，９５ｂを構成している。The first and second metals 94 and 95 extend on the silicon nitride film 91 from the thermocouple 84 to the support 83 via the lever 82. Ends of the extended first and second metals 94 and 95 on the support 83 constitute electrode patterns 94a and 95a for electrical connection to the outside, respectively. The portions of the metals 94 and 95 from the thermocouple 84 to the electrode patterns 94a and 95a constitute wiring patterns 94b and 95b, respectively.

【００７６】同様に、前記第３及び第４の金属９６，９
７は、熱電対８５の部分からレバー部８２を経て支持体
８３に至るまで窒化珪素膜９１上においてそれぞれ延在
している。この延在した第３及び第４の金属９６，９７
の支持体８３上の端部は、外部との電気的な接続のため
の電極パターン９６ａ，９７ａをそれぞれ構成し、第３
及び第４の金属９６，９７における熱電対８５の部分か
ら電極パターン９６ａ，９７ａに至る部分は、それぞれ
配線パターン９６ｂ，９７ｂを構成している。Similarly, the third and fourth metals 96, 9
7 extend on the silicon nitride film 91 from the thermocouple 85 to the support 83 via the lever 82. The extended third and fourth metals 96, 97
Of the support 83 constitute electrode patterns 96a and 97a for electrical connection to the outside, respectively.
The portions of the fourth metals 96 and 97 from the thermocouple 85 to the electrode patterns 96a and 97a form wiring patterns 96b and 97b, respectively.

【００７７】次に、図６に示すカンチレバー８０の製造
方法の一例について、図７を参照して説明する。Next, an example of a method of manufacturing the cantilever 80 shown in FIG. 6 will be described with reference to FIG.

【００７８】図７は、図６に示すカンチレバー８０の製
造工程を示す概略断面図であり、図６（ａ）中のＤ−Ｄ
線に沿った断面に対応している。なお、図７において、
図６中の要素と対応する要素には同一符号を付してい
る。FIG. 7 is a schematic sectional view showing a manufacturing process of the cantilever 80 shown in FIG.
It corresponds to the cross section along the line. In FIG. 7,
Elements corresponding to the elements in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals.

【００７９】まず、自然酸化膜で覆われた直径３イン
チ、厚さ２５０μｍ、（１００）面方位のｎ型シリコン
基板９２の両面に、低圧気相成長法によりジクロルシラ
ンとアンモニアガスを原料として窒化珪素膜９１，９３
を３５０ｎｍ成膜する。さらに、基板９２の上面の窒化
珪素膜９１をフォトリソグラフィ法及びドライエッチン
グ法によりパターニングすることによって、基板９２の
上面の窒化珪素膜９１の所定箇所に、基板９２の表面を
露出させる一辺が約５μｍ〜１０μｍの四角形状の探針
８１形成用の開口９１ａを形成する。開口９１ａのパタ
ーン形状、大きさは任意に設定することが可能である。
その後、この基板を、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液
又はテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（Ｔ
ＭＡＨ）水溶液等のシリコン用のエッチング液に浸漬
し、前記窒化珪素膜９１，９３をマスクとし、開口９１
ａから露出した基板９２の部分を四角錐状にエッチング
して、窒化珪素膜９１の開口９１ａに連続する四角錐状
のトレンチ９２ａを形成する（図７（ａ））。First, silicon nitride using dichlorosilane and ammonia gas as raw materials was deposited on both surfaces of an n-type silicon substrate 92 having a diameter of 3 inches, a thickness of 250 μm and a (100) plane orientation covered with a natural oxide film by low-pressure vapor deposition. Membrane 91, 93
Is deposited to a thickness of 350 nm. Further, by patterning the silicon nitride film 91 on the upper surface of the substrate 92 by a photolithography method and a dry etching method, one side exposing the surface of the substrate 92 at a predetermined position of the silicon nitride film 91 on the upper surface of the substrate 92 is approximately 5 μm. An opening 91a for forming a quadrangular probe 81 of 10 to 10 μm is formed. The pattern shape and size of the opening 91a can be arbitrarily set.
Thereafter, the substrate is treated with a potassium hydroxide (KOH) aqueous solution or tetramethylammonium hydroxide (T
MAH) dipping in an etching solution for silicon such as an aqueous solution, and using the silicon nitride films 91 and 93 as masks,
A portion of the substrate 92 exposed from a is etched into a quadrangular pyramid to form a quadrangular pyramid trench 92a that is continuous with the opening 91a of the silicon nitride film 91 (FIG. 7A).

【００８０】次に、図７（ａ）に示す状態の基板を電気
炉に設置し、露出した基板５４のトレンチ９２ａの部分
に熱酸化により酸化珪素膜９８を成長させる。周知のよ
うに、酸化珪素膜の成長速度は、平坦な部分では速いと
ともに角の部分では遅いという性質を有しているので、
トレンチ９２ａの部分に成長した酸化珪素膜９８の断面
形状は図７（ｂ）に示すようになり、底部の厚みが他の
部分に比べて極端に薄いことになる。その後、この状態
の基板の両面に、低圧気相成長法によりジクロルシラン
とアンモニアガスを原料として、窒化珪素膜９１，９３
を更に３５０ｎｍ成膜する。次いで、基板９２の両面の
窒化珪素膜９１，９３に対して、レバー部８２の所望の
形状及び支持体８３の所望の形状に合わせて、フォトリ
ソグラフィ法及びドライエッチング法によりパターニン
グを施す（図７（ｂ））。Next, the substrate in the state shown in FIG. 7A is set in an electric furnace, and a silicon oxide film 98 is grown by thermal oxidation on the exposed portion of the trench 92a of the substrate 54. As is well known, the growth rate of a silicon oxide film is fast in a flat portion and slow in a corner portion.
The cross-sectional shape of the silicon oxide film 98 grown in the portion of the trench 92a is as shown in FIG. 7B, and the thickness of the bottom portion is extremely thin as compared with other portions. Thereafter, silicon nitride films 91 and 93 are formed on both surfaces of the substrate in this state by low-pressure vapor deposition using dichlorosilane and ammonia gas as raw materials.
Is further deposited to a thickness of 350 nm. Next, the silicon nitride films 91 and 93 on both surfaces of the substrate 92 are patterned by photolithography and dry etching in accordance with the desired shape of the lever portion 82 and the desired shape of the support 83 (FIG. 7). (B)).

【００８１】図７（ｂ）に示す状態の基板の上面に、前
記探針８１の上部に対応する部分を覆うようにかつ前記
配線パターン９４ｂ及び前記電極パターン９４ａの形状
に合わせて、リフトオフ法等により、金、白金、ニクロ
ム、クロメル、アルメル、白金ロジウム、ニッケル等の
金属膜９４をパターニングする。更に、同様に、金属膜
９４と異なる種類の金属膜９５をリフトオフ法等により
パターニングする。この際、金属膜９５の一部が前記探
針８１の上部に対応する位置で金属膜９４と重なるよう
にする。更に、同様に、金属膜９６及びこれと異なる種
類の金属膜を順次リフトオフ法等によりパターニングす
る（図７（ｃ））。この際、金属膜９６，９７の一部同
士が前記レバー部８２の中心付近に対応する位置におい
て重なるようにする。On the upper surface of the substrate in the state shown in FIG. 7B, a lift-off method or the like is applied so as to cover a portion corresponding to the upper part of the probe 81 and conform to the shapes of the wiring pattern 94b and the electrode pattern 94a. With this, the metal film 94 of gold, platinum, nichrome, chromel, alumel, platinum rhodium, nickel or the like is patterned. Further, similarly, a metal film 95 different from the metal film 94 is patterned by a lift-off method or the like. At this time, a part of the metal film 95 is overlapped with the metal film 94 at a position corresponding to the upper part of the probe 81. Further, similarly, the metal film 96 and a different type of metal film are sequentially patterned by a lift-off method or the like (FIG. 7C). At this time, a part of the metal films 96 and 97 is overlapped at a position corresponding to the vicinity of the center of the lever portion 82.

【００８２】最後に、図７（ｃ）に示す状態の基板を４
０ｗｔ％の濃度で８５度に加熱された水酸化カリウム水
溶液に浸漬し、前記パターニングにより露出した不要な
シリコン部分のみを溶出する。また、前記酸化珪素膜９
８をエッチング除去する。これにより、図６に示すカン
チレバー８０が完成する。Finally, the substrate in the state shown in FIG.
It is immersed in an aqueous solution of potassium hydroxide heated to 85 ° C. at a concentration of 0 wt% to elute only unnecessary silicon portions exposed by the patterning. The silicon oxide film 9
8 is removed by etching. Thus, the cantilever 80 shown in FIG. 6 is completed.

【００８３】本実施の形態によるカンチレバー８０で
は、探針８１の上部に設けられた熱電対８４が発生する
熱起電力（探針８１の温度に相当）は、電極パターン９
４ａ，９５ａ間に得られ、レバー部８２の中心付近に設
けられた熱電対８５が発生する熱起電力（レバー部８２
の中心付近の温度に相当）は、電極パターン９６ａ，９
７ａ間に得られる。したがって、本実施の形態によるカ
ンチレバー８０は、前述した第２乃至第４の実施の形態
において、図１に示すカンチレバー４０に代えてそのま
ま用いることができる。In the cantilever 80 according to the present embodiment, the thermoelectromotive force (corresponding to the temperature of the probe 81) generated by the thermocouple 84 provided above the probe 81 is equal to the electrode pattern 9.
4a and 95a, and a thermoelectromotive force generated by a thermocouple 85 provided near the center of the lever portion 82 (the lever portion 82).
Of the electrode patterns 96a, 9).
7a. Therefore, the cantilever 80 according to the present embodiment can be used as it is in the second to fourth embodiments, instead of the cantilever 40 shown in FIG.

【００８４】また、本実施の形態によるカンチレバー８
０では、前述した図７（ｃ）に示す工程においてリフト
オフ法による金属膜の成膜を４回行えば、第１乃至第４
の金属９４〜９７をそれぞれ異なる種類のものとするこ
とができるため、それぞれの熱電対８４，８５の感度を
変えることができる。したがって、測定環境に応じた熱
電対の組合せを適宜選択することが可能となり、好まし
い。もっとも、例えば、金属９４，９６を互いに同一種
類の金属とし、金属９５，９７を互いに同一種類の金属
としてもよい。この場合、図７（ｃ）に示す工程におけ
るリフトオフ法による金属膜の成膜の回数は、２回で済
む。The cantilever 8 according to the present embodiment is
0, if the metal film is formed four times by the lift-off method in the step shown in FIG.
Since the metals 94 to 97 can be of different types, the sensitivities of the thermocouples 84 and 85 can be changed. Therefore, it is possible to appropriately select a combination of thermocouples according to the measurement environment, which is preferable. However, for example, the metals 94 and 96 may be the same type of metal, and the metals 95 and 97 may be the same type of metal. In this case, the number of times of forming the metal film by the lift-off method in the step shown in FIG.

【００８５】（第７の実施の形態）次に、本発明の第７
の実施の形態によるカンチレバー１００について、図８
を参照して説明する。(Seventh Embodiment) Next, a seventh embodiment of the present invention will be described.
FIG. 8 shows the cantilever 100 according to the embodiment.
This will be described with reference to FIG.

【００８６】図８（ａ）は本実施の形態によるカンチレ
バー１００を示す概略斜視図、図８（ｂ）は図８（ａ）
中のＥ−Ｅ線に沿った概略断面図である。図８におい
て、前述した図６中の要素と同一又は対応する要素には
同一符号を付し、その重複した説明は省略する。FIG. 8A is a schematic perspective view showing a cantilever 100 according to the present embodiment, and FIG. 8B is a view showing FIG. 8A.
It is an outline sectional view along the EE line in the inside. In FIG. 8, the same or corresponding elements as those in FIG. 6 described above are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【００８７】本実施の形態によるカンチレバー１００が
前述した図６に示すカンチレバー８０と異なる所は、以
下の点である。すなわち、本実施の形態によるカンチレ
バー１００では、探針８１の上部に第１の温度センサと
しての熱電対８４が設けられるとともに、レバー部８２
の中心より先端側の位置に第２の温度センサとしての１
つの熱電対８５が設けられている他に、レバー部８２の
中心より支持体８３側の位置に第２の温度センサとして
の他の１つの熱電対８５が設けられているおり、合計３
つの熱電対８４，８５，８６が設けられている。互いに
種類の異なる第５及び第６の金属１０１，１０２がレバ
ー部８２を構成している窒化珪素膜９１上に形成されて
いる。熱電対８４，８５の場合と同様に、第５及び第６
の金属１０１，１０２の一部が互いに重なって接合さ
れ、この重なり部分が前記熱電対８６を構成している。
前記第５及び第６の金属１０１，１０２は、熱電対８６
の部分からレバー部８２を経て支持体８３に至るまで窒
化珪素膜９１上においてそれぞれ延在している。この延
在した第５及び第６の金属１０１，１０２の支持体８３
上の端部は、外部との電気的な接続のための電極パター
ン１０１ａ，１０２ａをそれぞれ構成し、第５及び第６
の金属１０１，１０２における熱電対８６の部分から電
極パターン１０１ａ，１０２ａに至る部分は、それぞれ
配線パターン１０１ｂ，１０２ｂを構成している。The difference between the cantilever 100 according to the present embodiment and the cantilever 80 shown in FIG. 6 described above is as follows. That is, in the cantilever 100 according to the present embodiment, the thermocouple 84 as the first temperature sensor is provided above the probe 81 and the lever 82
1 as the second temperature sensor at the position on the tip side from the center of
In addition to one thermocouple 85, another thermocouple 85 as a second temperature sensor is provided at a position closer to the support 83 than the center of the lever portion 82, and a total of 3 thermocouples are provided.
Three thermocouples 84, 85, 86 are provided. Fifth and sixth metals 101 and 102 of different types are formed on a silicon nitride film 91 constituting the lever portion 82. As with the thermocouples 84 and 85, the fifth and sixth thermocouples
Are overlapped and joined to each other, and the overlapped portion constitutes the thermocouple 86.
The fifth and sixth metals 101 and 102 are made of a thermocouple 86.
From the portion to the support 83 via the lever portion 82, respectively, extending on the silicon nitride film 91. The support 83 of the extended fifth and sixth metals 101 and 102
The upper ends constitute electrode patterns 101a and 102a for electrical connection to the outside, respectively, and the fifth and sixth electrode patterns 101a and 102a.
Of the metal 101, 102 from the thermocouple 86 to the electrode patterns 101a, 102a constitute wiring patterns 101b, 102b, respectively.

【００８８】本実施の形態によるカンチレバー１００
は、図７を参照して説明したカンチレバー８０の製造方
法と同様の製造方法によって、製造することができる。The cantilever 100 according to the present embodiment
Can be manufactured by the same manufacturing method as that of the cantilever 80 described with reference to FIG.

【００８９】本実施の形態によるカンチレバー１００で
は、探針８１の上部に設けられた熱電対８４が発生する
熱起電力（探針８１の温度に相当）は、電極パターン９
４ａ，９５ａ間に得られ、レバー部８２の中心より先端
側に設けられた熱電対８５が発生する熱起電力（レバー
部８２の当該位置の温度に相当）は、電極パターン９６
ａ，９７ａ間に得られ、レバー部８２の中心より支持体
８３側に設けられた熱電対８６が発生する熱起電力（レ
バー部８２の当該位置の温度に相当）は、電極パターン
１０１ａ，１０２ａ間に得られる。In the cantilever 100 according to the present embodiment, the thermoelectromotive force (corresponding to the temperature of the probe 81) generated by the thermocouple 84 provided above the probe 81 corresponds to the electrode pattern 9.
4a and 95a, the thermoelectromotive force (corresponding to the temperature at the position of the lever portion 82) generated by the thermocouple 85 provided at the tip side from the center of the lever portion 82 is applied to the electrode pattern 96.
a, 97a, and the thermoelectromotive force (corresponding to the temperature at the relevant position of the lever portion 82) generated by the thermocouple 86 provided on the support body 83 side from the center of the lever portion 82 is equal to the electrode pattern 101a, 102a Obtained in between.

【００９０】本実施の形態によるカンチレバー１００
は、前述した第２乃至第４の実施の形態において、図１
に示すカンチレバー４０に代えて用いることができる。
この場合、前述した熱起電力検出回路３１は、３チャン
ネルの検出回路を備えて３つの熱起電力８４，８５，８
６がそれぞれ発生する各熱起電力をそれぞれ検出し、当
該各熱起電力に応じた各温度信号をそれぞれコンピュー
タ３２に出力するようにしておく。また、コンピュータ
３２は、表面形状の計測と並行して行う温度分布の計測
においては、熱電対８４に対応する温度信号（探針８１
の温度に相当）を熱電対８５，８６に対応する各温度信
号（レバー部８２の各位置の温度に相当）に基づいて補
正して得た温度データを、計測の対象となる個々の試料
２１の表面と略平行な方向のカンチレバー４０の位置に
対応づけて順次記憶することにより、試料２１の表面の
温度分布データを得るようにしておく。The cantilever 100 according to the present embodiment
In the second to fourth embodiments described above, FIG.
Can be used in place of the cantilever 40 shown in FIG.
In this case, the above-described thermo-electromotive force detection circuit 31 includes a three-channel detection circuit and includes three thermo-electromotive forces 84, 85, 8
6 detects each of the generated thermoelectromotive forces, and outputs each of the temperature signals corresponding to the respective thermoelectromotive forces to the computer 32. Further, in the measurement of the temperature distribution performed in parallel with the measurement of the surface shape, the computer 32 determines the temperature signal (probe 81) corresponding to the thermocouple 84.
Is corrected based on the temperature signals corresponding to the thermocouples 85 and 86 (corresponding to the temperatures at the respective positions of the lever portion 82), and the temperature data obtained is corrected for each sample 21 to be measured. The temperature distribution data on the surface of the sample 21 is obtained by sequentially storing the data in association with the position of the cantilever 40 in a direction substantially parallel to the surface of the sample 21.

【００９１】本実施の形態では、熱電対８５，８６から
の各熱起電力に基づいてレバー部８２の温度分布を知る
ことができ、これにより、レバー部８２を介して熱電対
８４に伝わる熱の影響をより一層正確に見積もることが
できる。したがって、熱電対８４に対応する温度信号に
対して一層精度の良い補正を行うことができ、一層精度
の高い試料表面の温度分布の計測を行うことができる。In the present embodiment, the temperature distribution of the lever 82 can be known based on the respective thermoelectromotive forces from the thermocouples 85 and 86, whereby the heat transmitted to the thermocouple 84 via the lever 82 can be obtained. Can be more accurately estimated. Therefore, the temperature signal corresponding to the thermocouple 84 can be corrected with higher accuracy, and the temperature distribution on the sample surface can be measured with higher accuracy.

【００９２】以上、本発明の各実施の形態について説明
したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるもの
ではない。Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments.

【００９３】[0093]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
本来測定すべき試料表面の点から伝わる熱以外の、レバ
ー部を介して伝わる熱による影響を低減することがで
き、試料表面の精度の高い温度分布の計測を行うことが
できる走査型温度分布計測装置及びこれに用いられるカ
ンチレバーを提供することができる。As described above, according to the present invention,
Scanning temperature distribution measurement that can reduce the effects of heat transmitted through the lever, other than the heat transmitted from the point on the sample surface that should be measured, and measure the temperature distribution with high accuracy on the sample surface An apparatus and a cantilever used therein can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の第１の実施の形態によるカンチレバー
を示す図であり、図１（ａ）はその概略斜視図、図１
（ｂ）は図１（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿った概略断面図で
ある。FIG. 1 is a view showing a cantilever according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1 (a) is a schematic perspective view thereof, FIG.
FIG. 2B is a schematic cross-sectional view taken along line BB in FIG.

【図２】図１に示すカンチレバーの製造工程を示す概略
断面図である。FIG. 2 is a schematic sectional view showing a manufacturing process of the cantilever shown in FIG.

【図３】本発明の第２の実施の形態による走査型温度分
布計測装置を示す概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a scanning temperature distribution measuring device according to a second embodiment of the present invention.

【図４】本発明の第４の実施の形態による走査型温度分
布計測装置を示す概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a scanning temperature distribution measurement device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図５】本発明の第５の実施の形態によるカンチレバー
を示す図であり、図５（ａ）はその概略斜視図、図５
（ｂ）は図５（ａ）中のＣ−Ｃ線に沿った概略断面図で
ある。FIG. 5 is a view showing a cantilever according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 5 (a) is a schematic perspective view thereof, FIG.
FIG. 5B is a schematic cross-sectional view along the line CC in FIG.

【図６】本発明の第６の実施の形態によるカンチレバー
を示す図であり、図６（ａ）はその概略斜視図、図６
（ｂ）は図６（ａ）中のＤ−Ｄ線に沿った概略断面図で
ある。FIG. 6 is a view showing a cantilever according to a sixth embodiment of the present invention, and FIG. 6 (a) is a schematic perspective view thereof, FIG.
FIG. 7B is a schematic cross-sectional view along the line DD in FIG.

【図７】図６に示すカンチレバーの製造工程を示す概略
断面図である。FIG. 7 is a schematic sectional view showing a manufacturing process of the cantilever shown in FIG.

【図８】本発明の第７の実施の形態によるカンチレバー
を示す図であり、図８（ａ）はその概略斜視図、図８
（ｂ）は図８（ａ）中のＥ−Ｅ線に沿った概略断面図で
ある。FIG. 8 is a view showing a cantilever according to a seventh embodiment of the present invention, and FIG. 8 (a) is a schematic perspective view thereof, FIG.
FIG. 9B is a schematic sectional view taken along line EE in FIG.

【図９】従来のカンチレバーの一例を示す図であり、図
９（ａ）はその概略斜視図、図９（ｂ）は図９（ａ）中
のＡ−Ａ線に沿った概略断面図である。FIG. 9 is a view showing an example of a conventional cantilever, FIG. 9 (a) is a schematic perspective view thereof, and FIG. 9 (b) is a schematic cross-sectional view taken along line AA in FIG. 9 (a). is there.

【図１０】従来の走査型温度分布計測装置を示す概略構
成図である。FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing a conventional scanning temperature distribution measuring device.

【図１１】カンチレバーの中心付近直下の試料に熱源が
ある場合の計測の様子を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a state of measurement when a sample immediately below the center of the cantilever has a heat source.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

２１ 試料 ２２ 試料支持部 ２３ レバー支持部 ２４ レバー移動部 ２５ レバーホルダ ２６ 駆動装置 ２７ レーザ光源 ２８ ポジションセンサ ２９ Ｉ−Ｖ変換器 ３０ 増幅器 ３１ 熱起電力検出装置 ３２ コンピュータ ４０，７０，８０，１００ カンチレバー ４１，７１，８１ 探針 ４２，８２ レバー部 ４３，８３ 支持体 ４４，４５，８４，８５，８６ 熱電対 ６０ 圧電素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Sample 22 Sample support part 23 Lever support part 24 Lever moving part 25 Lever holder 26 Drive device 27 Laser light source 28 Position sensor 29 IV converter 30 Amplifier 31 Thermal electromotive force detection device 32 Computer 40, 70, 80, 100 Cantilever 41, 71, 81 Probe 42, 82 Lever 43, 83 Support 44, 45, 84, 85, 86 Thermocouple 60 Piezoelectric element

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 先端側に探針を有するレバー部と、該レ
バー部を支持する支持体とを備え、前記レバー部におけ
る前記探針の付近又は前記探針に第１の温度センサが設
けられたカンチレバーにおいて、 少なくとも１つの第２の温度センサが、前記レバー部に
前記第１の温度センサとは別個に設けられたことを特徴
とするカンチレバー。A first temperature sensor provided at a position near the probe or at the probe in the lever portion, the lever having a lever portion having a probe on a tip end side, and a support for supporting the lever portion. The cantilever according to claim 1, wherein at least one second temperature sensor is provided on the lever portion separately from the first temperature sensor. 【請求項２】 前記第１の温度センサ及び前記少なくと
も１つの第２の温度センサがそれぞれ熱電対であること
を特徴とする請求項１記載のカンチレバー。2. The cantilever according to claim 1, wherein each of the first temperature sensor and the at least one second temperature sensor is a thermocouple. 【請求項３】 前記第１の温度センサ及び前記少なくと
も１つの第２の温度センサが差動型熱電対を構成するこ
とを特徴とする請求項１記載のカンチレバー。3. The cantilever according to claim 1, wherein the first temperature sensor and the at least one second temperature sensor form a differential thermocouple. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載のカン
チレバーと、該カンチレバーを試料に対して相対的に移
動させる移動手段とを備え、前記カンチレバーの前記第
１の温度センサからの信号を前記少なくとも１つの第２
の温度センサからの信号に基づいて補正して得た温度情
報を、前記カンチレバーの前記試料に対する前記試料表
面と略平行な方向の相対的な位置に応じて得ることを特
徴とする走査型温度分布計測装置。4. A cantilever according to claim 1, further comprising: a moving unit configured to move the cantilever relative to a sample, wherein a signal from the first temperature sensor of the cantilever is provided. The at least one second
A temperature information obtained by correcting based on a signal from the temperature sensor according to a relative position of the cantilever with respect to the sample in a direction substantially parallel to the sample surface. Measuring device. 【請求項５】 前記試料表面の形状を示す形状情報を得
ることを特徴とする請求項４記載の走査型温度分布計測
装置。5. The scanning temperature distribution measuring apparatus according to claim 4, wherein shape information indicating the shape of the sample surface is obtained.
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