JPH11281657A - Scanning probe and its manufacture - Google Patents
Scanning probe and its manufactureInfo
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- JPH11281657A JPH11281657A JP7986198A JP7986198A JPH11281657A JP H11281657 A JPH11281657 A JP H11281657A JP 7986198 A JP7986198 A JP 7986198A JP 7986198 A JP7986198 A JP 7986198A JP H11281657 A JPH11281657 A JP H11281657A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、走査型プローブ
顕微鏡に用いられるプローブ及びその製造方法に関す
る。The present invention relates to a probe used in a scanning probe microscope and a method for manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＳＮＯＡＭ（Scanning Nearfield Optic
al Atomic Force Microscope）すなわち走査型近視野原
子間力顕微鏡においてなされる近接場光学測定に用いら
れるプローブの従来例が、図１１に示される。2. Description of the Related Art SNOAM (Scanning Nearfield Optic)
al Atomic Force Microscope, that is, a conventional example of a probe used for near-field optical measurement performed in a scanning near-field atomic force microscope is shown in FIG.
【０００３】図１１において、この種のプローブ１０１
は、光伝送用の光ファイバーによって作製される。より
詳しくは、光ファイバーを、いわゆる加熱引っ張り法に
従い、加熱してテーパー状に細く引き延ばして小口径に
絞り針状に先鋭化した後、切断して微小開口１０２を担
う先端部を形成する。そして、ベント工程後、さらにそ
の先端を除く光ファィバー全体の外周部に例えばアルミ
ニウムを約１００ｎｍの厚さに傾斜回転蒸着法でコート
することによって、プローブ１０１が作製される。FIG. 11 shows a probe 101 of this type.
Are made of optical fibers for optical transmission. More specifically, the optical fiber is heated and stretched in a tapered shape according to a so-called heating and pulling method, drawn into a small diameter, sharpened into a needle shape, and then cut to form a distal end portion serving as the minute opening 102. After the venting step, the outer periphery of the entire optical fiber excluding the tip is further coated with, for example, aluminum to a thickness of about 100 nm by an oblique rotation evaporation method, whereby the probe 101 is manufactured.
【０００４】かかるプローブ１０１には、先鋭化の施さ
れていない光ファイバーのもう一端側１０３からレーザ
ー光が導入され、プローブ先端の微小開口１０２から試
料表面に対して光が出力されるようにしている。これに
より、試料表面より生じた散乱光を試料の近傍に置かれ
た対物レンズで集光しＳＮＯＡＭ像（ＮＳＯＭ像）を得
るイルミネーションモード（大津元一：応用物理，第６
５巻，第１号（１９９６）ｐｐ．２−１２参照）を含む
近接場光学測定が達成される。[0004] Laser light is introduced into the probe 101 from the other end 103 of an unsharpened optical fiber, and light is output from the minute opening 102 at the tip of the probe to the sample surface. . Thus, the illumination mode (Genichi Otsu: Applied Physics, No. 6) in which scattered light generated from the sample surface is condensed by an objective lens placed near the sample and an SNOAM image (NSOM image) is obtained.
5, No. 1 (1996) pp. 2-12) are achieved.
【０００５】一方、このプローブ１０１は、ＡＦＭ（At
omic Force Microscope ）すなわち原子間力顕微鏡とし
ての観測にも用いることができる。ＡＦＭの場合は、試
料とプローブとの相互作用によって生じるレバー部１０
Ｌの変位を、レーザー光を用いた光てこ方式により検出
することにより可能である。この場合、レバー部１０Ｌ
のレーザー照射領域１１１に金属被着させることによっ
てミラー面を形成し、かかる変位検出の為の当該レーザ
ー光の反射を高めるようにしている。On the other hand, the probe 101 is an AFM (At
omic Force Microscope), that is, it can be used for observation as an atomic force microscope. In the case of the AFM, the lever 10 caused by the interaction between the sample and the probe is used.
It is possible to detect the displacement of L by an optical lever method using laser light. In this case, the lever 10L
The mirror surface is formed by applying a metal to the laser irradiation region 111 to increase the reflection of the laser light for detecting such displacement.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】このような従来のプロ
ーブにおいては、プローブ先端の微小開口１０２を形成
するのに光ファイバーを加熱し小口径に絞ることで実現
している。このために、微小開口１０２の再現性、すな
わち各プローブにおいて形成される微小開口部のサイズ
や性能についての均一性が良くない、という問題があ
る。In such a conventional probe, the formation of the minute aperture 102 at the tip of the probe is realized by heating the optical fiber and reducing the diameter to a small diameter. For this reason, there is a problem that the reproducibility of the minute opening 102, that is, the uniformity of the size and performance of the minute opening formed in each probe is not good.
【０００７】また、プローブ先端の先鋭化されていると
ころ以外は光ファイバーのクラッド等によって被覆され
るので太くならざるを得ず、当該プローブの実際の変位
に基づいて行われる原子間力顕微鏡観察等では高い分解
能が得られない、という問題もある。[0007] In addition, since the probe tip is covered with an optical fiber clad or the like except for the sharpened portion, the probe must be thick, and it is difficult to observe it with an atomic force microscope based on the actual displacement of the probe. There is also a problem that high resolution cannot be obtained.
【０００８】よって本発明は、上述した点に鑑みてなさ
れたものであり、その主たる目的とするところは、形成
される微小開口部の均一性が良く、しかも原子間力顕微
鏡観察等に用いた場合にも高い分解能を得ることのでき
る走査型プローブ顕微鏡のプローブ及びその製造方法を
提供することにある。Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned point, and a main object of the present invention is to provide a micro opening formed with good uniformity and to be used for atomic force microscope observation and the like. An object of the present invention is to provide a probe of a scanning probe microscope capable of obtaining a high resolution even in such a case and a method of manufacturing the same.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明は、走査型プローブ顕微鏡に用
いられるプローブであって、自由端部及び固定端部を有
する可撓性カンチレバー部と、前記自由端部に形成され
前記可撓性カンチレバー部の一主面に立設された探針部
と、を有し、光反射特性を有する金属膜により一方及び
他方の界面が被覆された光伝送層によって前記探針部の
先端近傍において光を入出力する光導波路が形成されて
いることを特徴としている。According to one aspect of the present invention, there is provided a probe for use in a scanning probe microscope, comprising: a flexible cantilever having a free end and a fixed end. Part, and a probe part formed on the free end part and erected on one main surface of the flexible cantilever part, and one and the other interface are covered with a metal film having light reflection characteristics. An optical waveguide for inputting and outputting light is formed near the tip of the probe portion by the light transmission layer.
【００１０】この請求項１の発明によれば、光反射特性
を有する金属膜により一方及び他方の界面が被覆された
光伝送層が、光導波路として、導入された光を探針部先
端部へと効率良く導き、探針部先端近傍において光の入
出力が可能となる。According to the first aspect of the present invention, the light transmission layer, one of which is covered with a metal film having light reflection characteristics, is used as an optical waveguide to transmit the introduced light to the tip of the probe. And light can be input and output near the tip of the probe portion.
【００１１】請求項２に係る発明は、走査型プローブ顕
微鏡に用いられるプローブであって、自由端部及び固定
端部を有する可撓性カンチレバー部と、前記自由端部に
形成され前記可撓性カンチレバー部の一主面に立設され
た探針部と、前記可撓性カンチレバー部の一主面及び前
記探針部に沿って延在する光伝送層と、前記探針部の先
端近傍において前記光伝送層を外部露出させつつ前記光
伝送層の一方及び他方の界面を被覆する光反射特性を有
する金属膜と、を有することを特徴としている。According to a second aspect of the present invention, there is provided a probe for use in a scanning probe microscope, wherein the flexible cantilever portion has a free end and a fixed end, and the flexible cantilever formed at the free end. A probe portion erected on one main surface of the cantilever portion, an optical transmission layer extending along the one main surface of the flexible cantilever portion and the probe portion, and near a tip of the probe portion. And a metal film having light reflection properties and covering one and the other interface of the light transmission layer while exposing the light transmission layer to the outside.
【００１２】この請求項２の発明によれば、カンチレバ
ー部の一主面及び探針部に沿って延在する光伝送層が、
その一方及び他方の界面を光反射特性を有する金属膜に
よって被覆され、しかも探針部の先端近傍においては光
伝送層が外部露出されるので、探針部側に積層された形
で形成される光導波路により、導入光を探針部先端部へ
と効率良く導き、探針部先端近傍において光の入出力が
可能となる。According to the second aspect of the present invention, the optical transmission layer extending along one main surface of the cantilever portion and the probe portion is
One and the other interface are covered with a metal film having a light reflection characteristic, and the light transmission layer is exposed outside in the vicinity of the tip of the probe portion, so that it is formed in a form laminated on the probe portion side. The optical waveguide efficiently guides the introduced light to the tip portion of the probe portion, and enables input and output of light near the tip portion of the probe portion.
【００１３】請求項３に係る発明は、走査型プローブ顕
微鏡に用いられるプローブであって、自由端部及び固定
端部を有する可撓性カンチレバー部と、前記自由端部に
形成され前記可撓性カンチレバー部の一主面に立設され
た探針部と、前記探針部の先端面を除き前記可撓性カン
チレバー部及び前記探針部を被覆する光反射特性を有す
る金属膜と、を有し、前記可撓性カンチレバー及び前記
探針部は、共に光伝送特性を有することを特徴としてい
る。According to a third aspect of the present invention, there is provided a probe used in a scanning probe microscope, wherein the flexible cantilever portion has a free end and a fixed end, and the flexible cantilever formed at the free end. A probe portion erected on one main surface of the cantilever portion; and a metal film having a light reflection characteristic and covering the flexible cantilever portion and the probe portion except for a tip end surface of the probe portion. The flexible cantilever and the probe both have optical transmission characteristics.
【００１４】この請求項３の発明によれば、探針部の先
端面を除きカンチレバー部及び探針部を被覆する光反射
特性を有する金属膜と、それぞれ光伝送特性を有するカ
ンチレバー及び探針部とによって形成される光導波路
が、当該カンチレバー部及び探針部を通じて導入光を探
針部先端部へと効率良く導き、探針部先端近傍において
光の入出力を可能とする。According to the third aspect of the present invention, the metal film having a light reflection characteristic covering the cantilever portion and the probe portion except for the tip end surface of the probe portion, and the cantilever and the probe portion having the light transmission characteristics respectively. The optical waveguide formed by the above efficiently guides the introduced light through the cantilever portion and the probe portion to the tip portion of the probe portion, and enables input and output of light near the tip portion of the probe portion.
【００１５】請求項４に係る発明は、走査型プローブ顕
微鏡に用いられるプローブであって、自由端部及び固定
端部を有する可撓性カンチレバー部と、前記自由端部に
形成され前記可撓性カンチレバー部の一主面に立設され
た探針部と、前記探針部を被覆する光反射特性を有する
第１の金属膜と、前記第１の金属膜に積層された光伝送
層と、前記探針部の先端近傍において前記光伝送層を外
部露出させつつ前記光伝送層及び前記可撓性カンチレバ
ー部を被覆する光反射特性を有する第２の金属膜とを有
し、前記可撓性カンチレバー部は、光伝送特性を有する
ことを特徴としている。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a probe for use in a scanning probe microscope, wherein the flexible cantilever portion has a free end and a fixed end, and the flexible cantilever formed at the free end. A probe portion erected on one main surface of the cantilever portion, a first metal film having a light reflection characteristic covering the probe portion, and an optical transmission layer laminated on the first metal film; A second metal film having a light-reflecting property for covering the light transmission layer and the flexible cantilever portion while exposing the light transmission layer to the outside in the vicinity of the tip of the probe portion; The cantilever section is characterized by having optical transmission characteristics.
【００１６】この請求項４の発明によれば、探針部を被
覆する光反射特性を有する第１の金属膜と、第１の金属
膜に積層された光伝送層と、探針部の先端近傍において
光伝送層を外部露出させつつ光伝送層及びカンチレバー
部を被覆する光反射特性を有する第２の金属膜と、光伝
送特性を有するカンチレバー部とによって光導波路が形
成されるので、導入光をカンチレバー部を介して探針部
先端部へと効率良く導き、探針部先端近傍において光の
入出力を可能とする。According to the fourth aspect of the present invention, the first metal film having a light reflection characteristic for covering the probe portion, the light transmission layer laminated on the first metal film, and the tip of the probe portion An optical waveguide is formed by the second metal film having a light reflection characteristic, which covers the light transmission layer and the cantilever portion while exposing the light transmission layer to the outside, and the cantilever portion having the light transmission characteristic. Is efficiently guided to the tip of the probe portion via the cantilever portion, and light can be input and output near the tip of the probe portion.
【００１７】請求項５に係る発明は、走査型プローブ顕
微鏡に用いられるプローブの製造方法であって、カンチ
レバー部に先鋭化された探針を形成する探針形成工程
と、前記探針形状に従って、光反射特性を有する金属膜
により一方及び他方の界面が被覆され前記探針部の先端
近傍において光を入出力する光導波路を担う光伝送層を
形成する光導波路形成工程と、を有することを特徴とし
ている。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a probe used in a scanning probe microscope, comprising: a probe forming step of forming a sharpened probe on a cantilever portion; An optical waveguide forming step of forming an optical transmission layer serving as an optical waveguide for inputting and outputting light in the vicinity of the tip of the probe portion, wherein one of the interfaces is covered with a metal film having light reflection characteristics. And
【００１８】この請求項５の発明によれば、探針部近傍
へと光を導く上記光導波路が、先鋭化された探針形状に
沿い半導体製造プロセスを応用して形成され得る。According to the fifth aspect of the present invention, the optical waveguide for guiding light to the vicinity of the probe portion can be formed by applying a semiconductor manufacturing process along the sharpened probe shape.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００２０】[0020]
【実施の形態１】図１は、この発明の一実施の形態によ
る走査型プローブ顕微鏡に用いられるプローブの概略構
造を示しており、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその長
手断面図である。FIG. 1 shows a schematic structure of a probe used in a scanning probe microscope according to an embodiment of the present invention, wherein (a) is a plan view thereof, and (b) is a longitudinal sectional view thereof. It is.
【００２１】図１において、このプローブは、原子間力
顕微鏡や走査型マクスウェル応力顕微鏡等で用いられて
いる片持ち梁式のカンチレバー型に形成される。より詳
しくは、プローブの主部を担うカンチレバー部１０は、
可撓性であり、Ｓi （シリコン）によって長手状に形成
され、支持台２０に一端が固定支持されるとともに他端
が自由端となっている。In FIG. 1, the probe is formed in a cantilever type cantilever type used in an atomic force microscope, a scanning Maxwell stress microscope, or the like. More specifically, the cantilever portion 10 that is the main portion of the probe is
It is flexible, is formed in a longitudinal shape by Si (silicon), and one end is fixedly supported on the support base 20 and the other end is a free end.
【００２２】カンチレバー部１０の他端側には、ティッ
プと呼ばれる先鋭状または針状の探針１１が当該カンチ
レバー部とここでは一体に成形される。探針１１は、カ
ンチレバー部１０の略変位方向に立設される。At the other end of the cantilever portion 10, a sharp or needle-like probe 11 called a tip is formed integrally with the cantilever portion here. The probe 11 stands upright in the direction of the approximate displacement of the cantilever portion 10.
【００２３】光導波路を担う光伝送層３０は、Ｓi Ｏ
ｘ、例えばＳｉＯ2 により形成され、カンチレバー部１
０の一主面すなわち探針１１の配される側の面のみなら
ず、探針１１の表面に沿って延在する。但し、この光伝
送層３０は、金属薄膜４０によってその一方及び他方の
界面が被覆され、より詳しくは、光伝送層３０が探針１
１の先端近傍において外部に露出する形で金属薄膜４０
によって被覆される。これにより、探針１１の先端箇所
１ｅが開口されるとともに、図１（ｂ）の長手断面図か
ら分かるように、光伝送層３０は上層側からも下層側か
らも金属薄膜４０によって挟み込まれた形で探針１１の
先端付近まで延在する構造となる。The optical transmission layer 30 serving as an optical waveguide is made of SiO 2.
x, for example, made of SiO 2 , and the cantilever portion 1
0 extends along not only one main surface, that is, the surface on which the probe 11 is arranged, but also the surface of the probe 11. However, this light transmission layer 30 is coated on one and the other interface with a metal thin film 40. More specifically, the light transmission layer 30 is
The metal thin film 40 is exposed in the vicinity of the tip of
Covered by Thereby, the tip portion 1e of the probe 11 is opened, and as can be seen from the longitudinal sectional view of FIG. 1B, the light transmission layer 30 is sandwiched by the metal thin film 40 from both the upper layer side and the lower layer side. The structure extends to the vicinity of the tip of the probe 11.
【００２４】金属薄膜４０は、光伝送層３０における光
の導波性を高めるためのものであり、例えばＡl （アル
ミ）やＮb （ニオブ）などの光反射特性を有する金属薄
膜が好適である。The metal thin film 40 is for improving the light guiding property of the light transmission layer 30, and is preferably a metal thin film having a light reflection characteristic, such as Al (aluminum) or Nb (niobium).
【００２５】このように金属薄膜４０により被覆された
光伝送層３０は、レバー固定部１２側の端部より探針１
１の先端部近傍へと高効率にて近接場光学測定用のレー
ザー光を導く光導波路を形成することとなる。The optical transmission layer 30 covered with the metal thin film 40 is moved from the end on the lever fixing portion 12 side to the probe 1
Thus, an optical waveguide for guiding the laser light for near-field optical measurement with high efficiency near the front end of the optical waveguide is formed.
【００２６】以上のような構成のプローブによれば、光
伝送層３０に導入されたレーザー光は、光伝送層３０内
を通じ探針１１の先端近傍から試料面へ出力することが
可能となって近接場光学測定が達成されるとともに、原
子間力顕微鏡さらには請求項第４項に記載された探針部
先端付近に、第１金属膜を被覆したことを利用して、走
査型マクスウェル応力顕微鏡等に好適な片持ち梁式のカ
ンチレバー型プローブによる、光てこ方式の検出を行う
ことができる。According to the probe having the above-described structure, the laser beam introduced into the light transmission layer 30 can be output from the vicinity of the tip of the probe 11 to the sample surface through the light transmission layer 30. A scanning Maxwell stress microscope utilizing the fact that the near-field optical measurement is achieved and the first metal film is coated on the vicinity of the tip of the probe part according to claim 4. Optical lever detection can be performed using a cantilever probe of a cantilever type that is suitable for such purposes.
【００２７】[0027]
【実施の形態２】図２は、本発明の他の実施の形態によ
る走査型プローブ顕微鏡に用いられるプローブの概略構
造を示しており、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその長
手断面図である。Embodiment 2 FIG. 2 shows a schematic structure of a probe used in a scanning probe microscope according to another embodiment of the present invention, where (a) is a plan view and (b) is a longitudinal section. FIG.
【００２８】図２において、このプローブは、原子間力
顕微鏡や走査型マクスウェル応力顕微鏡等で用いられて
いる片持ち梁式のカンチレバー型に形成される。より詳
しくは、カンチレバー部１０は、可撓性及び光伝送特性
を有する例えばＳi Ｏ2 （酸化シリコン）によって形成
され、支持台２０に一端が固定支持されるとともに他端
が自由端となっている。In FIG. 2, this probe is formed in a cantilever type cantilever type used in an atomic force microscope, a scanning Maxwell stress microscope, or the like. More specifically, the cantilever portion 10 is formed of, for example, SiO 2 (silicon oxide) having flexibility and light transmission characteristics, and one end is fixedly supported on the support base 20 and the other end is a free end. .
【００２９】カンチレバー部１０の他端側には、ティッ
プと呼ばれる先鋭状または針状の探針１１が当該カンチ
レバー本体と一体成形される。したがって探針１１もカ
ンチレバー部１０と同じ光伝送特性を有している。At the other end of the cantilever portion 10, a sharp or needle-like probe 11 called a tip is formed integrally with the cantilever body. Therefore, the probe 11 also has the same optical transmission characteristics as the cantilever portion 10.
【００３０】カンチレバー部１０は、探針１１の先端面
１ｅを除いてその全体に亘り金属薄膜４０により被覆さ
れる。したがって、探針１１の先端面１ｅだけが微小開
口として外部に露出されることとなる。この金属薄膜４
０は、カンチレバー部１０及び探針１１における光の導
波性を高めるためのものであり、図１と同様に、例えば
Ａl （アルミ）やＮb （ニオブ）などの光反射特性を有
する金属薄膜が適用される。The cantilever portion 10 is entirely covered with a metal thin film 40 except for the tip surface 1e of the probe 11. Therefore, only the tip surface 1e of the probe 11 is exposed to the outside as a minute opening. This metal thin film 4
Numeral 0 is for improving the light guiding property of the cantilever portion 10 and the probe 11. As in FIG. 1, for example, a metal thin film having light reflection characteristics such as Al (aluminum) or Nb (niobium) is used. Applied.
【００３１】このように金属薄膜４０により被覆された
カンチレバー部１０及び探針１１は、レバー固定部１２
側より探針１１の先端部へと効率良くレーザー光を導く
光導波路を形成することとなる。The cantilever portion 10 and the probe 11 covered with the metal thin film 40 in this manner are connected to the lever fixing portion 12.
An optical waveguide for efficiently guiding laser light from the side to the tip of the probe 11 is formed.
【００３２】以上のような構成のプローブによれば、カ
ンチレバー部１０に導入されたレーザー光は、カンチレ
バー部１０内を通じて探針１１の先端から試料面へ出力
することが可能となって近接場光学測定が達成されると
ともに、原子間力顕微鏡や走査型マクスウェル応力顕微
鏡等に好適な片持ち梁式のカンチレバー型プローブによ
る光てこ方式の検出を行うことができる。According to the probe having the above structure, the laser beam introduced into the cantilever section 10 can be output from the tip of the probe 11 to the sample surface through the cantilever section 10 so that near-field optics can be obtained. The measurement can be achieved, and the detection of the optical lever method using a cantilever probe of a cantilever type suitable for an atomic force microscope, a scanning Maxwell stress microscope, or the like can be performed.
【００３３】[0033]
【実施の形態３】図１に示した実施の形態１は、図３に
示されるような実施の形態に改変することも可能であ
る。この図３においても、（ａ）はプローブの平面図で
あり、（ｂ）はその長手断面図である。また、図１と同
等の部分には同一の符号が付されている。Third Embodiment The first embodiment shown in FIG. 1 can be modified to the embodiment shown in FIG. 3A is a plan view of the probe, and FIG. 3B is a longitudinal sectional view thereof. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
【００３４】すなわち、かかる改変態様として、光伝送
層３０及びこれを被覆する金属薄膜４０からなる光導波
路を、カンチレバー部１０上において、カンチレバー部
１０の幅よりも小なる幅に形成することができる。これ
により、カンチレバー部１０のバネ定数を抑えることが
でき、原子間力顕微鏡や走査型マクスウェル応力顕微鏡
等においてさらに高い分解能を発揮させることが容易と
なるのである。That is, as such a modification, the optical waveguide composed of the optical transmission layer 30 and the metal thin film 40 covering the same can be formed on the cantilever portion 10 to have a width smaller than the width of the cantilever portion 10. . As a result, the spring constant of the cantilever portion 10 can be suppressed, and it is easy to exhibit a higher resolution in an atomic force microscope, a scanning Maxwell stress microscope, or the like.
【００３５】また、図１においてはカンチレバー部１０
の自由端側面の箇所において金属薄膜４０が途切れ光伝
送層３０が当該箇所において露出されているのに対し、
図３においては、かかる箇所で光伝送層３０を完全に閉
じるよう金属薄膜４０が形成される。このような構造を
採ることにより、光導波路の光漏れを防ぎ、より効率的
な光の導波が達成されることとなる。In FIG. 1, the cantilever portion 10 is shown.
While the metal thin film 40 is interrupted at the portion of the free end side surface of the optical transmission layer 30 is exposed at the portion,
In FIG. 3, a metal thin film 40 is formed so as to completely close the optical transmission layer 30 at such a location. By adopting such a structure, light leakage of the optical waveguide is prevented, and more efficient light guide is achieved.
【００３６】[0036]
【実施の形態４】図４は、本発明のさらに他の実施の形
態による走査型プローブ顕微鏡のプローブの概略構造を
示している。なお、同図（ｂ）はその長手断面図である
点はこれまでと同様であるが、（ａ）は背面図である。Embodiment 4 FIG. 4 shows a schematic structure of a probe of a scanning probe microscope according to still another embodiment of the present invention. FIG. 2B is a longitudinal sectional view similar to the above, but FIG. 2A is a rear view.
【００３７】図４において、このプローブも、原子間力
顕微鏡や走査型マクスウェル応力顕微鏡等で用いられて
いる片持ち梁式のカンチレバー型に形成されるが、カン
チレバー部１０は、光伝送特性を有するＳi Ｏ2 （酸化
シリコン）によって形成されるとともに、探針１１の担
持面とは反対の面からレーザー光を導入可能とするよう
同じく酸化シリコンにより形成された光伝送特性を有す
る背面光伝送層３１が積層される。In FIG. 4, this probe is also formed in a cantilever type cantilever type used in an atomic force microscope, a scanning Maxwell stress microscope, etc., and the cantilever portion 10 has an optical transmission characteristic. A back light transmission layer 31 having optical transmission characteristics, which is formed of SiO 2 (silicon oxide) and is also formed of silicon oxide so that a laser beam can be introduced from the surface opposite to the surface on which the probe 11 is supported. Are laminated.
【００３８】カンチレバー部１０の自由端部側に立設さ
れた探針１１は、例えばＳi （シリコン）によって形成
され、その外表面が第１の金属薄膜４１によって被覆さ
れる。The probe 11 erected on the free end side of the cantilever portion 10 is formed of, for example, Si (silicon), and its outer surface is covered with a first metal thin film 41.
【００３９】第１の金属薄膜４１には、光伝送特性を有
するＳi Ｏ2 （酸化シリコン）によって形成される光伝
送層３２が積層される。この光伝送層３２は、探針１１
の表面に沿うも、探針１１の先端面を露出する形で延在
する。An optical transmission layer 32 made of SiO 2 (silicon oxide) having optical transmission characteristics is laminated on the first metal thin film 41. The light transmission layer 32 is formed by the probe 11
Along the surface of the probe 11 so as to expose the tip end surface of the probe 11.
【００４０】かかる光伝送層３１及び３２並びにカンチ
レバー部１０は、第２の金属薄膜４２によって被覆され
る。但し、第２の金属薄膜４２は、背面光伝送層３１を
一部露出させる形で成膜される。この露出部は、カンチ
レバー部１０と支持台２０との結合部寄りに配され、こ
こからレーザー光が導入可能となっている。The light transmission layers 31 and 32 and the cantilever portion 10 are covered with a second metal thin film 42. However, the second metal thin film 42 is formed so as to partially expose the back light transmission layer 31. The exposed portion is disposed near a joint between the cantilever portion 10 and the support base 20, and laser light can be introduced from the exposed portion.
【００４１】第１及び第２の金属薄膜４１及び４２は、
光伝送層３１及び３２並びにカンチレバー部１０におけ
る光の導波性を高めるためのものであり、例えばＡl
（アルミ）やＮb （ニオブ）などの光反射特性を有する
金属薄膜が好適である。The first and second metal thin films 41 and 42 are
The purpose is to enhance the light guiding properties of the light transmission layers 31 and 32 and the cantilever portion 10.
A metal thin film having light reflection characteristics such as (aluminum) and Nb (niobium) is preferable.
【００４２】このように金属薄膜４１及び４２により被
覆された光伝送層３１及び３２並びにカンチレバー部１
０は、背面光伝送層３１の露出面から探針１１の先端部
近傍へと高効率にてレーザー光を導く光導波路を形成す
ることとなる。The light transmission layers 31 and 32 and the cantilever portion 1 thus covered with the metal thin films 41 and 42
No. 0 forms an optical waveguide for guiding the laser light from the exposed surface of the rear light transmission layer 31 to the vicinity of the tip of the probe 11 with high efficiency.
【００４３】以上のような構成のプローブによれば、背
面光伝送層３１に導入された光は、カンチレバー部１０
及び光伝送層３２を経て探針１１の先端近傍から試料面
へと出力することが可能となって近接場光学測定が達成
されるとともに、原子間力顕微鏡や走査型マクスウェル
応力顕微鏡等に好適な片持ち梁式のカンチレバー型プロ
ーブによる光てこ方式の検出を行うことができる。According to the probe having the above structure, the light introduced into the rear light transmission layer 31 is reflected by the cantilever 10.
In addition, it is possible to output from the vicinity of the tip of the probe 11 to the sample surface through the light transmission layer 32, thereby achieving near-field optical measurement, and suitable for an atomic force microscope, a scanning Maxwell stress microscope, and the like. Optical lever detection can be performed using a cantilever probe of a cantilever type.
【００４４】図４に示されるプローブの斜視図は、図５
に示される。ここでは、原子間力顕微鏡や走査型マクス
ウェル応力顕微鏡等における光てこ方式による検出を実
現するためのレーザー光が、探針１１の担持面とは反対
の面側からこのプローブに照射される様子を示してい
る。FIG. 5 is a perspective view of the probe shown in FIG.
Is shown in Here, it is assumed that a laser beam for realizing detection by an optical lever method in an atomic force microscope, a scanning Maxwell stress microscope, or the like is applied to the probe from a surface opposite to a surface on which the probe 11 is supported. Is shown.
【００４５】かかるレーザー光は、金属薄膜４２上の、
探針１１に相対する位置に照射される。その金属薄膜４
２のレーザー光照射領域は、他の領域よりも面積が大き
く、かかる照射領域によって確実にレーザー光を図示せ
ぬ受光素子へと導くようにしている。The laser light on the metal thin film 42
The light is emitted to a position facing the probe 11. The metal thin film 4
The second laser light irradiation area has a larger area than the other areas, and the irradiation area surely guides the laser light to a light receiving element (not shown).
【００４６】以上説明した構造の各プローブは、必ずし
も１つの支持台に１つ設けて使用することに限定されな
い。１つの支持台に複数のプローブを設ける態様を示し
たのが図６である。Each probe having the structure described above is not necessarily limited to one provided on one support. FIG. 6 shows an embodiment in which a plurality of probes are provided on one support base.
【００４７】これによれば、上述した複数種類のプロー
ブを１つの支持台に設けることもできるし、同じ種類の
プローブを複数１つの支持台に設けることもできる。According to this, a plurality of types of probes described above can be provided on one support, or a plurality of probes of the same type can be provided on one support.
【００４８】次に、上述したプローブの製造方法を説明
する。Next, a method of manufacturing the above-described probe will be described.
【００４９】図７ないし図１０は、上記実施の形態１に
よるプローブの主な製造工程の態様を示すための当該プ
ローブの主要断面図を示している。なお、以下において
は、カンチレバー部及び探針並びにこれらに形成される
光導波路についての製造工程を抜粋して説明しており、
これら各部以外の支持台その他の製造態様については省
略している。FIGS. 7 to 10 are main cross-sectional views of the probe for showing the main manufacturing steps of the probe according to the first embodiment. In the following, the manufacturing steps for the cantilever portion, the probe, and the optical waveguide formed thereon are extracted and described,
The support stand and other manufacturing modes other than these parts are omitted.
【００５０】先ず図７（ａ）に示されるように、シリコ
ン基板１の表面を熱酸化することにより、所定の膜厚の
シリコン酸化膜（Ｓi Ｏ2 ）１Ｍを形成する。このシリ
コン酸化膜１Ｍは、後に探針を形成する際のエッチング
マスクとなるものである。First, as shown in FIG. 7A, a silicon oxide film (SiO 2 ) 1M having a predetermined thickness is formed by thermally oxidizing the surface of the silicon substrate 1. This silicon oxide film 1M serves as an etching mask when forming a probe later.
【００５１】そして、図７（ｂ）に示されるように、シ
リコン酸化膜１Ｍ上にフォトレジスト１Ｒを塗布し、さ
らに図７（ｃ）に示されるように、このフォトレジスト
１Ｒに対してフォトリソグラフィ技術を使って円形のパ
ターニングを施し、レジストマスク１Ｒ0 を形成する。Then, as shown in FIG. 7B, a photoresist 1R is applied on the silicon oxide film 1M, and further, as shown in FIG. Circular patterning is performed using a technique to form a resist mask 1R0.
【００５２】その後、図７（ｄ）に示されるように、上
記レジストマスク１Ｒ0 を使ってシリコン酸化膜１Ｍを
エッチングすることにより、レジストマスク１Ｒ0 のパ
ターンが転写されたマスク（Ｓi Ｏ2 ）１Ｍ0 が形成さ
れる。Thereafter, as shown in FIG. 7D, the silicon oxide film 1M is etched using the resist mask 1R0, whereby the mask (SiO 2 ) 1M0 on which the pattern of the resist mask 1R0 has been transferred is formed. It is formed.
【００５３】マスク（Ｓi Ｏ2 ）１Ｍ0 の形成後は、図
８（ｅ）に示されるように、マスク１Ｍ0 上のレジスト
マスク１Ｒ0 を除去し、図８（ｆ）に示されるように、
マスク１Ｍ0 が形成されたシリコン基板１を反応性イオ
ンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）による
等方性ドライエッチングを用いて、尖鋭酸化前の円錐形
のシリコン突起１１０が形成される。After forming the mask (SiO 2 ) 1M0, as shown in FIG. 8E, the resist mask 1R0 on the mask 1M0 is removed, and as shown in FIG.
The silicon substrate 1 on which the mask 1M0 is formed is subjected to isotropic dry etching by reactive ion etching (RIE) to form conical silicon protrusions 110 before sharp oxidation.
【００５４】ここでのエッチングに用いられる反応ガス
は、反応を速く進め、かつマスク１Ｍ0 であるシリコン
酸化膜とのエッチングの選択比を大きくするために、一
般的にはフッ素（Ｆ）系のガスが用いられる。代表的な
ガスとしては、ＳＦ6 である。なお、フッ素（Ｆ）を含
んでいるガスであれば、ＳＦ6 に限定されるものではな
く、ＣＦ4 やＣＨＦ3 等のガスを用いても良い。The reaction gas used for the etching is generally a fluorine (F) -based gas in order to accelerate the reaction and increase the etching selectivity with respect to the silicon oxide film as the mask 1M0. Is used. Typical gas is SF 6. Incidentally, if the gas that contains fluorine (F), is not limited to SF 6, it may be used gases such as CF 4 or CHF 3.
【００５５】また、エッチング後の形状（いわゆる、プ
ロファイル）を任意の形状で得るために、Ｏ2 ガスやＣ
を含むガスを添加することも有効である。ここでは、ド
ライエッチングを用いてシリコン突起１１０を形成した
が、ウェットエッチングを用いて形成することも可能で
ある。In order to obtain an etched shape (so-called profile) in an arbitrary shape, O 2 gas or C
It is also effective to add a gas containing Here, the silicon projections 110 are formed using dry etching, but they can also be formed using wet etching.
【００５６】かかる突起形成のためのエッチングが終了
した後は、図８（ｇ）に示されるように、マスク１Ｍ0
を付けたままの状態のシリコン突起１１０に対して尖鋭
酸化が行われる。この尖鋭酸化は、摂氏１０００度のウ
エット熱酸化を６．５時間行って、約１．２μｍの厚さ
のシリコン酸化膜（Ｓi Ｏ2 ）１Ｘを得る。その際、シ
リコン突起１１０は、その周囲の酸化膜による圧縮応力
を受けることによって、先端が尖鋭化される。After the etching for forming the protrusions is completed, as shown in FIG.
Sharp oxidation is performed on the silicon protrusion 110 in a state where the mark is attached. This sharp oxidation is performed by performing wet thermal oxidation at 1000 degrees Celsius for 6.5 hours to obtain a silicon oxide film (SiO 2 ) 1X having a thickness of about 1.2 μm. At this time, the tip of the silicon projection 110 is sharpened by receiving a compressive stress due to an oxide film around the silicon projection 110.
【００５７】このようなシリコン突起１１０の先鋭化処
理が終了すると、図８（ｈ）に示されるように、緩衝フ
ッ酸溶液（ＢＨＦ）を用いてマスク１Ｍ0 及びシリコン
酸化膜１Ｘが除去される。かくして、先端が尖鋭化した
探針（チップ）１１が得られるとともに、シリコン基板
１によってこの探針１１と一体化されたカンチレバー部
１０が形成されることとなる。なお、上記（ａ）ないし
（ｈ）の各工程は、探針形成工程を担う。When the sharpening of the silicon projections 110 is completed, the mask 1M0 and the silicon oxide film 1X are removed using a buffered hydrofluoric acid solution (BHF), as shown in FIG. Thus, the probe (tip) 11 having a sharpened tip is obtained, and the cantilever portion 10 integrated with the probe 11 is formed by the silicon substrate 1. The steps (a) to (h) serve as a probe forming step.
【００５８】探針１１の形成後は、図９（ｉ）に示され
るように、探針１１の形成されたカンチレバー部１０の
主面に金属薄膜４０１を蒸着する。より詳しくは、例え
ばＡl （アルミ），Ｎb （ニオブ），Pt（白金），Ti
（チタン），Ｗ（タングステン）若しくはこれらを主成
分とする金属薄膜を、下層のカンチレバー部１０に光が
吸収されない十分な膜厚として約５０ｎｍ成膜する。After the formation of the probe 11, as shown in FIG. 9 (i), a metal thin film 401 is deposited on the main surface of the cantilever portion 10 on which the probe 11 is formed. More specifically, for example, Al (aluminum), Nb (niobium), Pt (platinum), Ti
(Titanium), W (tungsten), or a metal thin film containing these as a main component is formed in a thickness of about 50 nm on the lower cantilever portion 10 as a film thickness sufficient for light absorption.
【００５９】そして、図９（ｊ）に示されるように、こ
の金属薄膜４０１上に上記光伝送層３０を形成する。光
伝送層３０は、Ｓi Ｏｘ例えばＳi Ｏ2 を２μｍ以下の
膜厚で蒸着により成膜して形成することができる。Then, as shown in FIG. 9J, the light transmission layer 30 is formed on the metal thin film 401. The light transmission layer 30 can be formed by depositing SiO 2, for example, SiO 2 to a thickness of 2 μm or less by vapor deposition.
【００６０】さらに図９（ｋ）に示されるように、光伝
送層３０上に金属薄膜４０２を形成する。ここではＮb
（ニオブ）またはＷを蒸着、スパッタ等によって形成す
る。また、金属薄膜４０２の膜厚は０．２μｍとするこ
とによってプローブとしての良好な結果を得ている。Further, as shown in FIG. 9K, a metal thin film 402 is formed on the light transmission layer 30. Where Nb
(Niobium) or W is formed by vapor deposition, sputtering, or the like. Further, by setting the thickness of the metal thin film 402 to 0.2 μm, a favorable result as a probe is obtained.
【００６１】図９（ｉ）〜（ｋ）によって光導波路の基
礎が出来た後は、探針１１の先端部における微細な加工
の処理（エッチバック）に移る。かかる微細加工処理の
初めは、図９（ｌ）に示されるように、金属薄膜４０２
表面にレジスト４Ｒが塗布される。After the base of the optical waveguide is formed according to FIGS. 9 (i) to 9 (k), the process proceeds to the fine processing (etch back) at the tip of the probe 11. At the beginning of the fine processing, as shown in FIG.
A resist 4R is applied to the surface.
【００６２】次いで、図１０（ｍ）に示されるように、
この塗布されたレジスト４Ｒを、酸素（Ｏ2 ）プラズマ
によって探針１１先端により突起された被覆膜部４０２
´が露出するまでエッチングする。これによって薄くな
ったレジスト４Ｒ´は、次の図１０（ｎ）に示される工
程において金属薄膜４０２のエッチングマスクとして使
用される。Next, as shown in FIG.
The coated resist 4R is coated with the coating film 402 protruded by the tip of the probe 11 by oxygen (O 2 ) plasma.
Etch until 'is exposed. The thinned resist 4R 'is used as an etching mask for the metal thin film 402 in the next step shown in FIG.
【００６３】すなわち、図１０（ｎ）の工程では、上記
被覆膜部４０２´を例えばＳＦ6 プラズマによって除去
し、探針１１先端により突起された光伝送膜部３０´を
露出せしめる。その後は、レジスト４Ｒ´を金属薄膜４
０２から剥離することにより、図１０（ｏ）の如き状態
を得る。この状態は、金属薄膜４０２が探針１１の突起
部周囲において開口した状態に相当する。That is, in the step of FIG. 10 (n), the coating film portion 402 'is removed by, for example, SF 6 plasma, and the light transmission film portion 30' protruded by the tip of the probe 11 is exposed. After that, the resist 4R 'is replaced with the metal thin film 4.
By peeling from FIG. 02, a state as shown in FIG. This state corresponds to a state where the metal thin film 402 is opened around the protruding portion of the probe 11.
【００６４】レジストＲ´の剥離後は、緩衝フッ酸溶液
（ＢＨＦ）によって光伝送膜部３０´が除去されて探針
１１による突起端面１ｅが露出され、図１０（ｐ）に示
されるような形態となる。この形態において、金属薄膜
４０１及び４０２は、先の図１に示されるプローブの金
属薄膜４０を担うこととなる。なお、上記（ｉ）ないし
（ｐ）の各工程は、光導波路形成工程を担う。After the removal of the resist R ', the light transmitting film portion 30' is removed by a buffered hydrofluoric acid solution (BHF) to expose the protruding end face 1e by the probe 11, and as shown in FIG. Form. In this embodiment, the metal thin films 401 and 402 serve as the metal thin film 40 of the probe shown in FIG. Each of the steps (i) to (p) serves as an optical waveguide forming step.
【００６５】かくして、探針１１近傍へと光を導く光導
波路は、先鋭化された探針１１に沿い半導体製造プロセ
スを応用して形成され得るので、従来例におけるような
光導波路の微小開口部の均一性の問題が解消され、しか
も探針１１の先鋭形状によって一律に定められる確実な
微小開口の形成がなされることとなる。As described above, the optical waveguide for guiding the light to the vicinity of the probe 11 can be formed by applying the semiconductor manufacturing process along the sharpened probe 11, so that the minute opening of the optical waveguide as in the conventional example can be obtained. The problem of uniformity is solved, and moreover, a reliable fine opening uniformly determined by the sharpened shape of the probe 11 is formed.
【００６６】また、従来と同様の原子間力顕微鏡観察を
行うことのできるカンチレバー構造を維持しているの
で、当該観察における分解能を犠牲にすることがない。Further, since a cantilever structure capable of performing the same atomic force microscope observation as the conventional one is maintained, the resolution in the observation is not sacrificed.
【００６７】さらに、原子間力顕微鏡観察や走査型マク
スウェル応力顕微鏡観察用の探針と近接場光学測定用の
微小開口という２つのプローブ走査点が同一のモジュー
ルに具備されかつそれらがほぼ同一の位置において実現
されるので、これら走査点を別々に、または同時に用い
て観測や測定を行うことが可能となる。Further, two probe scanning points, that is, a probe for atomic force microscopy or scanning Maxwell stress microscopy observation and a micro aperture for near-field optical measurement are provided in the same module and are located at substantially the same position. Therefore, observation and measurement can be performed using these scanning points separately or simultaneously.
【００６８】なお、以上においては、図１に示される実
施の形態１によるプローブについてのみその製造方法を
説明したが、探針１１近傍へと光を導く光導波路が先鋭
化された探針１１に沿い半導体製造プロセスを応用して
形成され得る点はもとより、従来と同様の原子間力顕微
鏡観察を行うことのできるカンチレバー構造を維持して
いる点や、２つのプローブ走査点が同一のモジュールに
具備されかつそれらがほぼ同一の位置において実現され
る点は、他の各実施の形態に共通する特徴であり、どれ
も同様の作用効果を奏することができる。Although the method of manufacturing the probe according to the first embodiment shown in FIG. 1 has been described above, the probe 11 having a sharpened optical waveguide for guiding light near the probe 11 has been described. In addition to the point that can be formed by applying the semiconductor manufacturing process, the point that maintains the cantilever structure that can perform the same atomic force microscope observation as the conventional one, and that the two probe scanning points are provided in the same module And they are realized at substantially the same position, which is a feature common to the other embodiments, and all of them can achieve the same operation and effect.
【００６９】また、上述においては、Ｓi ＯｘとしてＳ
i Ｏ2 を採用した態様につき説明したが、他のシリコン
系物質を適用できることは勿論である。In the above description, Siox is S
i O 2 was explained in the adopted embodiment, but can of course be applied to other silicon-based material.
【００７０】この他にも、上記実施の形態においては種
々の手段を限定的に説明したが、当業者の設計可能な範
囲にて適宜改変することも可能である。In addition, various means have been described in the above embodiments in a limited manner, but can be appropriately modified within a range that can be designed by those skilled in the art.
【００７１】[0071]
【発明の効果】以上、詳述したように、請求項１の発明
によれば、光反射特性を有する金属膜により一方及び他
方の界面が被覆された光伝送層が、光導波路として、導
入された光を探針部先端部へと効率良く導き、探針部先
端近傍において光の入出力が可能となる。As described above in detail, according to the first aspect of the present invention, an optical transmission layer whose one and other interfaces are covered with a metal film having light reflection characteristics is introduced as an optical waveguide. The emitted light is efficiently guided to the tip of the probe, and light can be input and output near the tip of the probe.
【００７２】また、請求項２の発明によれば、カンチレ
バー部の一主面及び探針部に沿って延在する光伝送層
が、その一方及び他方の界面を光反射特性を有する金属
膜によって被覆され、しかも探針部の先端近傍において
は光伝送層が外部露出されるので、探針部側に積層され
た形で形成される光導波路により、導入光を探針部先端
部へと効率良く導き、探針部先端近傍において光の入出
力が可能となる。According to the second aspect of the present invention, the light transmission layer extending along one of the main surface of the cantilever portion and the probe portion has one interface and the other interface formed of a metal film having light reflection characteristics. Since the light transmission layer is exposed to the outside near the tip of the probe, it is possible to efficiently transfer the introduced light to the tip of the probe by using an optical waveguide formed in a stacked form on the probe. It guides well and enables light input and output near the tip of the probe.
【００７３】請求項３の発明によれば、探針部の先端面
を除きカンチレバー部及び探針部を被覆する光反射特性
を有する金属膜と、それぞれ光伝送特性を有するカンチ
レバー及び探針部とによって形成される光導波路が、当
該カンチレバー部及び探針部を通じて導入光を探針部先
端部へと効率良く導き、探針部先端近傍において光の入
出力を可能とする。According to the third aspect of the present invention, the metal film having a light reflection characteristic covering the cantilever portion and the probe portion except for the tip end surface of the probe portion, and the cantilever and the probe portion having the light transmission characteristics respectively are provided. The optical waveguide formed by the above efficiently guides the introduced light to the tip of the probe portion through the cantilever portion and the probe portion, and enables input and output of light near the tip of the probe portion.
【００７４】さらに、請求項４の発明によれば、探針部
を被覆する光反射特性を有する第１の金属膜と、第１の
金属膜に積層された光伝送層と、探針部の先端近傍にお
いて光伝送層を外部露出させつつ光伝送層及びカンチレ
バー部を被覆する光反射特性を有する第２の金属膜と、
光伝送特性を有するカンチレバー部とによって光導波路
が形成され、導入光をカンチレバー部を介して探針部先
端部へと効率良く導き、探針部先端近傍において光の入
出力を可能とする。さらに第１の金属膜は試料表面の電
位測定のための電極として機能することが可能となり、
試料に光りを照射し、試料表面を励起した状態で、同時
に電位測定をすることも可能となる。Further, according to the fourth aspect of the present invention, the first metal film having a light reflection characteristic for covering the probe portion, the light transmission layer laminated on the first metal film, and the A second metal film having a light reflection property that covers the light transmission layer and the cantilever portion while exposing the light transmission layer to the outside in the vicinity of the tip;
An optical waveguide is formed by the cantilever portion having optical transmission characteristics, and the introduced light is efficiently guided to the tip portion of the probe portion via the cantilever portion, and light can be input / output in the vicinity of the tip portion of the probe portion. Further, the first metal film can function as an electrode for measuring the potential of the sample surface,
By irradiating the sample with light and exciting the sample surface, it is possible to simultaneously measure the potential.
【００７５】また、請求項５の発明によれば、探針部近
傍へと光を導く上記光導波路が、先鋭化された探針形状
に沿い半導体製造プロセスを応用して形成され得る。According to the fifth aspect of the present invention, the optical waveguide for guiding light to the vicinity of the probe can be formed by applying a semiconductor manufacturing process along a sharpened probe shape.
【００７６】かくして本発明によれば、形成される近接
場光学測定用の微小開口部の均一性を良好とし、しかも
原子間力顕微鏡観察等に用いた場合にも高い分解能を得
ることのできる走査型プローブ顕微鏡のプローブ及びそ
の製造方法を提供することができる。As described above, according to the present invention, it is possible to improve the uniformity of the formed minute aperture for near-field optical measurement and to obtain a high resolution even when used for atomic force microscope observation. A probe of a type probe microscope and a method of manufacturing the same can be provided.
【図１】本発明の実施の形態１による走査型プローブの
平面及び長手断面構造の概略を示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing a planar and longitudinal sectional structure of a scanning probe according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施の形態２による走査型プローブの
平面及び長手断面構造の概略を示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing a planar and longitudinal sectional structure of a scanning probe according to a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の実施の形態３による走査型プローブの
平面及び長手断面構造の概略を示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing a planar and longitudinal sectional structure of a scanning probe according to a third embodiment of the present invention.
【図４】本発明の実施の形態４による走査型プローブの
背面及び長手断面構造の概略を示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing a back surface and a longitudinal sectional structure of a scanning probe according to a fourth embodiment of the present invention.
【図５】図４のプローブの斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of the probe of FIG. 4;
【図６】本発明の実施の形態による走査型プローブを１
つの支持台に複数設けた構成を示す概略図である。FIG. 6 shows one scanning probe according to the embodiment of the present invention.
It is the schematic which shows the structure provided with two or more at one support stand.
【図７】図１のプローブの主要な製造工程のうち最初の
４工程を説明するための当該プローブの断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of the probe for explaining the first four steps of the main manufacturing steps of the probe of FIG. 1;
【図８】図１のプローブの主要な製造工程のうち次の４
工程を説明するための当該プローブの断面図である。FIG. 8 shows the following four of the main manufacturing steps of the probe of FIG.
It is sectional drawing of the said probe for demonstrating a process.
【図９】図１のプローブの主要な製造工程のうちさらに
続く４工程を説明するための当該プローブの断面図であ
る。FIG. 9 is a cross-sectional view of the probe for describing four further steps of the main manufacturing steps of the probe of FIG. 1;
【図１０】図１のプローブの主要な製造工程のうち最後
の４工程を説明するための当該プローブの断面図であ
る。FIG. 10 is a cross-sectional view of the probe for explaining the last four steps of the main manufacturing steps of the probe of FIG. 1;
【図１１】従来例によるプローブの構造を示す斜視図で
ある。FIG. 11 is a perspective view showing the structure of a conventional probe.
１０ カンチレバー部 １１ 探針 １２ 固定端部 １ｅ 探針先端部 ２０ 支持台 ３０ 光伝送層（膜） ４０ 金属薄膜 ４１ 第１の金属薄膜 ４２ 第２の金属薄膜 ３１ 背面光伝送層 ３２ 探針部延在光伝送層 １ シリコン基板 １Ｍ シリコン酸化膜 １Ｍ0 マスク １Ｒ フォトレジスト １Ｒ0 レジストマスク １１０ シリコン突起 １Ｘ シリコン酸化膜 ４０１，４０２ 金属薄膜 ４Ｒ，４Ｒ´ レジスト ４０２´ 露出被覆膜部 ３０´ 露出光伝送膜部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Cantilever part 11 Probe 12 Fixed end 1e Probe tip 20 Support base 30 Light transmission layer (film) 40 Metal thin film 41 First metal thin film 42 Second metal thin film 31 Back light transmission layer 32 Probe tip extension Light transmission layer 1 Silicon substrate 1M Silicon oxide film 1M0 Mask 1R Photoresist 1R0 Resist mask 110 Silicon protrusion 1X Silicon oxide film 401, 402 Metal thin film 4R, 4R 'Resist 402' Exposed coating film portion 30 'Exposed light transmission film portion
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 順司 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 工業技 術院電子技術総合研究所内 (72)発明者 金丸 正剛 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 工業技 術院電子技術総合研究所内 (72)発明者 横山 浩 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 工業技 術院電子技術総合研究所内 (72)発明者 井上 貴仁 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 工業技 術院電子技術総合研究所内 (72)発明者 安室 千晃 茨城県つくば市千現１−14−10 コーポニ ューＶ干現320 (72)発明者 黒須 楯生 神奈川県伊勢原市上粕屋367−７ ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Junji Ito 1-1-4 Umezono, Tsukuba, Ibaraki Pref., National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (72) Inventor Shogo Kanamaru 1-1-4 Umezono, Tsukuba, Ibaraki (72) Inventor Hiroshi Yokoyama 1-1-4 Umezono, Tsukuba City, Ibaraki Prefecture Inventor Takahito Inoue 1-1-1, Umezono, Tsukuba City, Ibaraki Prefecture No. 4 Inside the Research Institute of Electronics, Electronic Technology Research Institute (72) Inventor Chiaki Amuro 1-14-10 Sengen, Tsukuba, Ibaraki Pref. 320, Inui 320 (72) Inventor Tateo Kurosu 367- Kamikasuya, Isehara, Kanagawa 7
Claims (5)
ーブであって、 自由端部及び固定端部を有する可撓性カンチレバー部
と、 前記自由端部に形成され前記可撓性カンチレバー部の一
主面に立設された探針部と、を有し、 光反射特性を有する金属膜により一方及び他方の界面が
被覆された光伝送層によって前記探針部の先端近傍にお
いて光を入出力する光導波路が形成されていることを特
徴とするプローブ。1. A probe used for a scanning probe microscope, comprising: a flexible cantilever portion having a free end and a fixed end; and one main surface of the flexible cantilever formed at the free end. An optical waveguide for inputting and outputting light in the vicinity of the tip of the probe portion by a light transmission layer in which one and the other interfaces are covered with a metal film having a light reflection characteristic. Is formed.
ーブであって、 自由端部及び固定端部を有する可撓性カンチレバー部
と、 前記自由端部に形成され前記可撓性カンチレバー部の一
主面に立設された探針部と、 前記可撓性カンチレバー部の一主面及び前記探針部に沿
って延在する光伝送層と、 前記探針部の先端近傍において前記光伝送層を外部露出
させつつ突き出し、前記光伝送層の一方及び他方の界面
を被覆する光反射特性を有する金属膜とを有することを
特徴とするプローブ。2. A probe used in a scanning probe microscope, comprising: a flexible cantilever portion having a free end and a fixed end; and one principal surface of the flexible cantilever formed at the free end. A probe section erected on the optical transmission layer extending along one main surface of the flexible cantilever section and the probe section; and externally connecting the optical transmission layer near a tip of the probe section. A probe, comprising: a metal film having a light reflection characteristic and protruding while being exposed, and covering one interface and the other interface of the light transmission layer.
ーブであって、 自由端部及び固定端部を有する可撓性カンチレバー部
と、 前記自由端部に形成され前記可撓性カンチレバー部の一
主面に立設された探針部と、 前記探針部の先端面を除き前記可撓性カンチレバー部及
び前記探針部を被覆する光反射特性を有する金属膜とを
有し、 前記可撓性カンチレバー及び前記探針部は、共に光伝送
特性を有することを特徴とするプローブ。3. A probe used for a scanning probe microscope, comprising: a flexible cantilever portion having a free end and a fixed end; and one main surface of the flexible cantilever formed at the free end. The flexible cantilever portion and a metal film having a light reflection characteristic for covering the flexible cantilever portion and the probe portion except for a tip end surface of the probe portion; and the flexible cantilever. And the probe section has optical transmission characteristics.
ーブであって、 自由端部及び固定端部を有する可撓性カンチレバー部
と、 前記自由端部に形成され前記可撓性カンチレバー部の一
主面に立設された探針部と、 前記探針部を被覆する光反射特性を有する第１の金属膜
と、 前記第１の金属膜に積層された光伝送層と、 前記探針部の先端近傍において前記光伝送層を外部露出
させつつ前記光伝送層及び前記可撓性カンチレバー部を
被覆する光反射特性を有する第２の金属膜と、を有し、 前記可撓性カンチレバー部は、光伝送特性を有し、かつ
探針部に第１金属膜を被覆することにより試料の表面電
位の測定を可能としたことを特徴とするプローブ。4. A probe used in a scanning probe microscope, comprising: a flexible cantilever portion having a free end and a fixed end; and one main surface of the flexible cantilever formed at the free end. A first metal film having a light reflection characteristic for covering the probe portion; a light transmission layer laminated on the first metal film; and a tip of the probe portion A second metal film having a light reflection characteristic that covers the light transmission layer and the flexible cantilever portion while exposing the light transmission layer to the outside in the vicinity, and the flexible cantilever portion includes light A probe having transmission characteristics and capable of measuring a surface potential of a sample by coating a probe portion with a first metal film.
ーブの製造方法であって、 カンチレバー部に先鋭化された探針を形成する探針形成
工程と、 前記探針形状に従って、光反射特性を有する金属膜によ
り一方及び他方の界面が被覆され前記探針部の先端近傍
において光を入出力する光導波路を担う光伝送層を形成
する光導波路形成工程と、を有することを特徴とする走
査型プローブの製造方法。5. A method for manufacturing a probe used in a scanning probe microscope, comprising: a probe forming step of forming a sharpened probe on a cantilever portion; and a metal having a light reflection characteristic according to the probe shape. An optical waveguide forming step of forming an optical transmission layer serving as an optical waveguide for inputting and outputting light in the vicinity of the tip of the probe portion, with one and the other interfaces being covered by a film. Production method.
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6389210B1 (en) * | 1998-06-25 | 2002-05-14 | Japan Science And Technology Corporation | Probe with optical waveguide and method of producing the same |
| KR100441894B1 (en) * | 2002-01-26 | 2004-07-27 | 한국전자통신연구원 | Micro-integrated near-field optical recording head and optical recording system using the same |
| WO2004068501A2 (en) * | 2003-01-31 | 2004-08-12 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Probe for an optical near field microscope and method for producing the same |
| WO2004068502A2 (en) * | 2003-01-31 | 2004-08-12 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Probe for an optical near field microscope with improved scattered light suppression and method for producing the same |
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-
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Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6389210B1 (en) * | 1998-06-25 | 2002-05-14 | Japan Science And Technology Corporation | Probe with optical waveguide and method of producing the same |
| KR100441894B1 (en) * | 2002-01-26 | 2004-07-27 | 한국전자통신연구원 | Micro-integrated near-field optical recording head and optical recording system using the same |
| KR100499029B1 (en) * | 2002-10-22 | 2005-07-01 | 한국전자통신연구원 | Structure of cantilever type near field probe capable of applying to head in optical data storage and fabrication Method thereof |
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| WO2004068501A2 (en) * | 2003-01-31 | 2004-08-12 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Probe for an optical near field microscope and method for producing the same |
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| KR100566810B1 (en) | 2004-04-20 | 2006-04-03 | 한국전자통신연구원 | Method of manufacturing a near-field optical probe |
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