JP2008275440A - Carbon nanotube cantilever for scanning probe microscope and method of manufacturing the same, and scanning probe microscope - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カーボンナノチューブを探針とする走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーとその製造方法に関する。また、カーボンナノチューブ探針を備えた走査型プローブ顕微鏡に関する。 The present invention relates to a cantilever for a scanning probe microscope using a carbon nanotube as a probe and a manufacturing method thereof. The present invention also relates to a scanning probe microscope equipped with a carbon nanotube probe needle.
近年の半導体微細化に伴い高アスペクト比の微細構造が提案され、その作製技術が求められており、それに伴い計測技術もナノメートルの精度を持った測定法の開発が要求されている。現状の半導体の微細化は45nmノードに突入しており、それに伴いアスペクト比が増加し、ますます計測が難しい状況になっている。 With the recent miniaturization of semiconductors, high-aspect-ratio microstructures have been proposed and their fabrication techniques have been demanded. Accordingly, measurement techniques have been required to develop measurement methods with nanometer accuracy. The current miniaturization of semiconductors has entered the 45 nm node, and along with this, the aspect ratio has increased, making measurement increasingly difficult.
現状の計測技術では、走査型電子顕微鏡(SEM)を使用し、試料を劈開あるいは集束イオンビーム(FIB)加工して、その断面を観察する方法が採用されているが、計測に破壊を伴うため、非破壊での3次元計測が可能な技術が求められている。 The current measurement technology uses a scanning electron microscope (SEM), cleaves the sample or processes a focused ion beam (FIB), and observes the cross section of the sample, but the measurement involves destruction. Therefore, a technique capable of non-destructive three-dimensional measurement is required.
その一つの解決法として、高アスペクト比の探針を搭載した走査型プローブ顕微鏡(Scanning Probe Microscopy:SPM)による半導体の3次元計測が注目されている。 As one of the solutions, three-dimensional measurement of a semiconductor by a scanning probe microscope (SPM) equipped with a high aspect ratio probe has been attracting attention.
SPMを用いた表面状態の観測技術の一つである、探針を試料と接触もしくは非接触状態にして表面形状を測定する原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscopy:AFM)において、忠実な形状計測と高い再現性を得るためには、カンチレバーに取り付けられた探針の高アスペクト化と高強度化が要求される。 In an atomic force microscope (AFM), which is one of the surface state observation techniques using SPM, which measures the surface shape with the probe in contact or non-contact with the sample, faithful shape measurement In order to obtain high reproducibility, it is required to increase the aspect and strength of the probe attached to the cantilever.
さらに、AFM以外の表面物性計測である、表面電位を検出するケルビンフォース顕微鏡(KFM)、表面磁場を検出する磁気力顕微鏡(MFM)、化学官能基の表面分布を検出する化学力顕微鏡(CFM)等においては、探針のアスペクト比がその分解能に影響するため、表面物性計測における高分解能化に探針の高アスペクト化が要求される。 Furthermore, Kelvin force microscope (KFM) for detecting surface potential, magnetic force microscope (MFM) for detecting surface magnetic field, chemical force microscope (CFM) for detecting surface distribution of chemical functional groups, which are surface property measurements other than AFM. For example, since the aspect ratio of the probe affects the resolution, a high aspect ratio of the probe is required for high resolution in surface physical property measurement.
このような中で、近年、カーボンナノチューブ(以下、CNTと記載する)がAFMの探針として用いられるようになった。CNT先端の曲率半径はきわめて小さく、最小曲率半径は約1nmであり、また、その長さは1〜10μmと細長いため、探針として高アスペクト化できるからである。さらにCNTの優れた弾性から物理的な衝撃による座屈や曲げを生じても復元するため、探針として高強度化されるといった特徴を持つ。以上の点からCNTはAFMの探針としてSiカンチレバーより優れた特性を有している。 Under such circumstances, in recent years, carbon nanotubes (hereinafter referred to as CNT) have come to be used as AFM probes. This is because the radius of curvature of the tip of the CNT is extremely small, the minimum radius of curvature is about 1 nm, and the length is as long as 1 to 10 μm, so that the aspect can be increased as a probe. Furthermore, since it recovers even if buckling or bending due to physical impact occurs due to the excellent elasticity of CNTs, it has a feature that it has high strength as a probe. From the above points, CNTs have characteristics superior to Si cantilevers as AFM probes.
CNTとベースの探針との固定は、電子ビーム照射によって接合部を形成する方法が一般に用いられており、一例として特許文献1にはアモルファスカーボンをコーティング膜としてCNTを固定する方法が記載されている。
For fixing the CNT and the base probe, a method of forming a joint by electron beam irradiation is generally used. As an example,
しかし、CNTカンチレバーでは、CNTを固定する接合部およびベースとなる探針が物理的な衝撃に弱いという問題がある。例えば表面状態の測定において、測定時に予想しなかった大きな突起物があると、衝突により探針に過大な力がかかることがある。また、フォースカーブ測定時に探針先端に過大な力がかかることがある。CNTを固定する接合部およびベース探針が物理的な衝撃に弱いと、CNTの湾曲および滑りに起因してベース探針の破壊や変形および接合部の破壊が生じる。この結果、CNT探針がベースの探針から剥離して測定を継続できない状態になってしまう、あるいは、得られる測定画像が試料の本来の表面形状とは異なる形状の画像になってしまうことがある。これらはCNTカンチレバーを使用するインラインAFM、研究開発用AFMでの生産性の低下につながる。 However, in the CNT cantilever, there is a problem that the joint portion for fixing the CNT and the probe as a base are vulnerable to physical impact. For example, in the measurement of the surface state, if there is a large projection that was not expected at the time of measurement, an excessive force may be applied to the probe due to the collision. Also, an excessive force may be applied to the tip of the probe during force curve measurement. If the joint and the base probe for fixing the CNT are weak against physical impact, the base probe is broken or deformed and the joint is broken due to the bending and sliding of the CNT. As a result, the CNT probe may be detached from the base probe and the measurement cannot be continued, or the obtained measurement image may be an image having a shape different from the original surface shape of the sample. is there. These lead to a decrease in productivity in an in-line AFM using a CNT cantilever and an AFM for research and development.
本発明の目的は、CNTカンチレバーを使用した走査型プローブ顕微鏡による試料表面の観察で問題となるCNTの湾曲および滑りに起因する接合部の破壊、さらにはベース探針の破壊の問題を解決し、CNT探針の特徴を損なうことなく耐久性を高めた走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーを提供することにある。 The object of the present invention is to solve the problem of the destruction of the joint due to the bending and sliding of the CNT, which is a problem in the observation of the sample surface by the scanning probe microscope using the CNT cantilever, and further the destruction of the base probe, An object of the present invention is to provide a cantilever for a scanning probe microscope having improved durability without impairing the characteristics of a CNT probe.
本発明は、カンチレバーの梁上に形成されたベース探針にカーボンナノチューブ探針が接合されている走査型プローブ顕微鏡用カーボンナノチューブカンチレバーにおいて、前記カンチレバーが測定状態に配置されたときに前記ベース探針の先端から試料表面までの距離に比べて、前記カーボンナノチューブ探針の接合部の先端から試料表面までの距離の方が長くなるように前記接合部が設けられていることを特徴とする。 The present invention relates to a carbon nanotube cantilever for a scanning probe microscope in which a carbon nanotube probe is joined to a base probe formed on a beam of a cantilever, and the base probe is arranged when the cantilever is placed in a measurement state. The junction is provided such that the distance from the tip of the junction of the carbon nanotube probe tip to the sample surface is longer than the distance from the tip of the sample to the sample surface.
また、本発明は、カンチレバーの梁上に形成されたベース探針にカーボンナノチューブ探針が接合されている走査型プローブ顕微鏡用カーボンナノチューブカンチレバーにおいて、前記ベース探針の先端部の形状が非先鋭形状であり、かつ、前記カンチレバーが測定状態に配置されたときに前記ベース探針の先端から試料表面までの距離よりも前記カーボンナノチューブ探針の接合部の先端から試料表面までの距離の方が長くなるように前記接合部が設けられていることを特徴とする。 Further, the present invention provides a carbon nanotube cantilever for a scanning probe microscope in which a carbon nanotube probe is joined to a base probe formed on a beam of a cantilever, and the tip of the base probe has a non-sharp shape And the distance from the tip of the junction of the carbon nanotube probe to the sample surface is longer than the distance from the tip of the base probe to the sample surface when the cantilever is placed in the measurement state. The junction is provided so as to be.
本発明のCNTカンチレバーは、凹凸のある試料との物理的な衝突による接合部の破壊が少ない。また、ベース探針の先端が非先鋭化されているものは、ベース探針の破壊や変形も少なく、高い耐久性を有する。これにより、CNT探針の特徴を損なわずに再現性の良い長時間にわたる測定が可能となった。 The CNT cantilever of the present invention is less likely to break the joint due to physical collision with an uneven sample. In addition, the tip of the base probe whose tip is not sharpened has little durability and deformation, and has high durability. As a result, measurement over a long period of time with good reproducibility was possible without impairing the characteristics of the CNT probe.
本発明に至る過程で、CNTカンチレバーのCNT接合部およびベース探針が物理的な衝撃に弱い原因は、ベース探針の先端が先鋭化(先端曲率半径3nm程度)されているうえに弾性が低いこと、およびベース探針の先端部にCNT探針を接合する接合部があることに起因していることを明らかにした。 In the process leading to the present invention, the cause of the weakness of the CNT junction of the CNT cantilever and the base probe to physical impact is that the tip of the base probe is sharpened (tip radius of curvature is about 3 nm) and has low elasticity. It has been clarified that this is due to the presence of a joint for joining the CNT probe at the tip of the base probe.
ベース探針は通常、四角錘、三角錐、円錐などの形状をしているが、その先端が四角錘の頂点のように先鋭化されていると、試料表面との物理的な衝突によって、ベース探針が破壊されることがある。また、ベース探針の先端部にCNTの接合部があると、ベース探針の破壊に伴いCNTごと剥がれてしまうことがある。ベース探針は破壊しなくても、物理的な衝撃によってCNT探針接合部が破壊し、ベース探針の変形に伴いCNTの取り付け角度が接合部先端より曲がってしまうことがある。CNTの取り付け角度の変化を判断するためには、高いアスペクト比を持つ標準試料を測定するか、SEMで探針を観察して探針先端のCNTの角度を確認する方法をとらなければならず、余計な作業が加わる。 The base probe is usually shaped like a quadrangular pyramid, a triangular pyramid, or a cone, but if its tip is sharpened like the apex of the quadrangular pyramid, the base probe will be caused by physical collision with the sample surface. The probe may be destroyed. Also, if there is a CNT joint at the tip of the base probe, the CNT may be peeled off along with the destruction of the base probe. Even if the base probe is not destroyed, the CNT probe joint may be destroyed by physical impact, and the CNT mounting angle may be bent from the joint tip as the base probe is deformed. In order to determine the change in the CNT mounting angle, it is necessary to take a method of measuring a standard sample having a high aspect ratio or checking the CNT angle at the tip of the probe by observing the probe with an SEM. Extra work is added.
言い換えると、従来のAFM用カンチレバーをそのままCNT探針のベースとして利用することで、物理的な衝突に対する耐久性の弱さが出現する。 In other words, when the conventional AFM cantilever is used as it is as the base of the CNT probe, weak durability against physical collision appears.
本発明では、走査型プローブ顕微鏡用CNTカンチレバーにおいて、カンチレバーを測定状態に配置したときに、接合部の先端から試料表面までの距離をベース探針の先端からCNT先端までの距離に比べて長くしている。これにより、カンチレバーに物理的な衝撃が加わった際に、接合部が試料表面に直接当たるのを防止し、CNT接合部を破壊しにくくしている。 In the present invention, in a CNT cantilever for a scanning probe microscope, when the cantilever is placed in a measurement state, the distance from the tip of the joint to the sample surface is made longer than the distance from the tip of the base probe to the tip of the CNT. ing. Thus, when a physical impact is applied to the cantilever, the joint is prevented from directly contacting the sample surface, and the CNT joint is difficult to break.
また、上記に加えて、ベース探針の先端部分を非先鋭形状にして、CNT探針の撓みや滑りによる試料表面との衝突時にベース探針先端部と接合部先端の破壊や変形を抑制している。 In addition to the above, the tip of the base probe has a non-sharp shape to suppress the breakage or deformation of the tip of the base probe and the tip of the joint when the CNT probe collides with the sample surface due to bending or sliding. ing.
CNT探針はベース探針の稜線もしくは面上に沿うように接合されることが好ましく、これにより、CNT探針を再現性良く同じ角度でベース探針に接合することが可能になる。 The CNT probe is preferably bonded along the ridgeline or surface of the base probe, which makes it possible to bond the CNT probe to the base probe at the same angle with good reproducibility.
本発明のカンチレバーにおいて、ベース探針のCNT接合部先端から非先鋭化された先端部までの間は、テーパー領域となるようにすることが望ましい。このようにすることにより、試料表面との衝突時にテーパー領域の部分にCNT探針が撓むスペースを確保でき、CNTが折損しにくくなる。 In the cantilever of the present invention, it is desirable that a taper region is formed between the tip of the CNT joint portion of the base probe and the tip portion that is not sharpened. By doing so, it is possible to secure a space where the CNT probe bends in the tapered region at the time of collision with the sample surface, and the CNTs are not easily broken.
ベース探針は、四角錐、三角錐、または円錐形の形をしたベース探針の先端部を切り欠き加工するか、他の方法で平らな面に加工するか、或いは、半球面にすることが望ましい。ベース探針の先端部を非先鋭化することにより、撓みや滑りによる試料表面との衝突時にベース探針先端部と接合部先端部の破壊や変形が防止できる。また、ベース探針の試料表面との衝突時に接合部先端からCNT探針が撓むスペースを確保できる。 For the base probe, the tip of the base probe in the shape of a quadrangular pyramid, a triangular pyramid, or a cone is cut out, processed to a flat surface by other methods, or made into a hemispherical surface. Is desirable. By sharpening the tip of the base probe, it is possible to prevent the base probe tip and the joint tip from being broken or deformed when they collide with the sample surface due to bending or sliding. In addition, it is possible to secure a space where the CNT probe bends from the tip of the joint when the base probe collides with the sample surface.
ベース探針の材料には、シリコン、窒化シリコン、金属コートシリコン、もしくはタングステンを用いることが望ましい。 The base probe material is preferably silicon, silicon nitride, metal-coated silicon, or tungsten.
また、CNTカンチレバーにおいて、接合部は有機金属ガスを電子線照射により分解して、電子線照射部分に金属を堆積させることによって形成することが望ましい。 In the CNT cantilever, it is desirable to form the joint by decomposing the organometallic gas by electron beam irradiation and depositing metal on the electron beam irradiated portion.
本発明の走査型プローブ顕微鏡は、CNTカンチレバーが高い耐久性をもつため、CNT探針の特長を損なうことなく再現性の良い長時間の測定が可能である。 In the scanning probe microscope of the present invention, since the CNT cantilever has high durability, long-time measurement with good reproducibility is possible without impairing the features of the CNT probe.
本発明により、表面状態の測定で、大きな凹凸のある試料との物理的な衝突によるベース探針の破壊や変形および接合部の破壊に起因する測定上の不具合を解消できた。例えば予想しなかった大きな凹凸をCNT探針でトレースした場合に、CNTが滑ったり撓んだりすることでベース先端が試料表面に衝突し、ベース探針先端部が破壊や変形を生じてAFMの測定結果として本来の表面形状と異なる画像が得られることがある。本発明により、このような問題を解消し、確実に試料表面にアプローチし、表面物性を測定できるようになった。 According to the present invention, in the measurement of the surface state, it was possible to eliminate measurement problems caused by the destruction and deformation of the base probe and the destruction of the joint due to physical collision with a sample having large unevenness. For example, when an unexpected large unevenness is traced with a CNT probe, the tip of the base collides with the sample surface due to the CNT slipping or bending, causing the tip of the base probe to break or deform, and the AFM As a measurement result, an image different from the original surface shape may be obtained. According to the present invention, such problems can be solved, the surface of the sample can be reliably approached, and the surface properties can be measured.
本発明によれば、CNT探針の高アスペクトな形状と優れた弾性を活かし、忠実な形状計測と高い耐久性をもった表面状態の測定を可能とする走査型プローブ顕微鏡が実現されることになる。これにより、研究用途のみならず半導体、HDD等の製造過程に高精度な表面状態の測定(検査工程)を求められる製品検査を長時間可能にすることで不要な対策を必要とせず、プロセスの生産性の低下を防止できる。 According to the present invention, a scanning probe microscope is realized that makes use of the high aspect shape and excellent elasticity of a CNT probe and enables surface shape measurement with faithful shape measurement and high durability. Become. As a result, not only for research purposes but also for manufacturing processes such as semiconductors and HDDs, it is possible to perform product inspections that require high-precision surface condition measurement (inspection process) for a long period of time, eliminating the need for unnecessary measures. A reduction in productivity can be prevented.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明するが、これに限定されるものではない。また、ベース探針の先端形状に関して、いくつかの例を示すが、これらに限定されるものでもない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto. Further, some examples of the tip shape of the base probe are shown, but the present invention is not limited thereto.
本発明のCNTカンチレバーが使用されるAFMの一例は、カンチレバーを装着し、試料とカンチレバー探針を接触させ、試料上を走査することにより表面状態を測定する装置であり、試料とカンチレバー探針との接触時の状態が一定になるようにカンチレバーもしくは試料を上下するフィードバック機構を有する。その結果、制御信号から試料の表面状態(例えば凹凸)が測定できる。他にも走査型プローブ顕微鏡としては、表面電位を検出するケルビンフォース顕微鏡(KFM)、表面磁場を検出する磁気力顕微鏡(MFM)、化学官能基の表面分布を検出する化学力顕微鏡(CFM)等があり、本発明のカンチレバーをこれらに用いることで、ナノ領域の形状および表面物性情報を得ることができる。 An example of an AFM in which the CNT cantilever of the present invention is used is an apparatus that measures a surface state by attaching a cantilever, bringing a sample and a cantilever probe into contact, and scanning the sample. It has a feedback mechanism that raises and lowers the cantilever or the sample so that the state at the time of contact becomes constant. As a result, the surface state (for example, unevenness) of the sample can be measured from the control signal. Other scanning probe microscopes include Kelvin force microscope (KFM) for detecting surface potential, magnetic force microscope (MFM) for detecting surface magnetic field, and chemical force microscope (CFM) for detecting surface distribution of chemical functional groups. By using the cantilever of the present invention for these, it is possible to obtain information on the shape and surface properties of the nano region.
以下に示す実施例において、同じ部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 In the embodiments described below, the same portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は本発明の一実施例によるカンチレバーの斜視図である。CNTカンチレバー1は、梁部2と、ベース探針3とから構成されている。ベース探針3は梁部2の先端に錐状に設置される。本実施例ではベース探針が四角錐であるが、三角錐、または円錐でも同様の結果が得られる。
FIG. 1 is a perspective view of a cantilever according to an embodiment of the present invention. The
ベース探針の材料にはSiやSiNもしくは金属コートされたSiがあるが、タングステン等の金属でもよく材料には限定されない。このベース探針3の稜線上もしくは面上にCNT探針4が接合される。
The base probe material includes Si, SiN, or metal-coated Si, but may be a metal such as tungsten and is not limited to the material. The CNT probe 4 is joined on the ridgeline or surface of the
CNTには、ノンドープの単層および多層カーボンナノチューブやボロンや窒素をドープしたカーボンナノチューブ等が存在するが、金属原子を内包したナノチューブやナノチューブ先端に金属原子や金属微粒子を担持したナノチューブでもよく、本発明においては、このような様々なナノチューブを走査型プローブ顕微鏡の用途に応じて選択できる。 CNTs include non-doped single-walled and multi-walled carbon nanotubes, carbon nanotubes doped with boron or nitrogen, etc., but nanotubes containing metal atoms or nanotubes carrying metal atoms or metal fine particles at the tips of the nanotubes may be used. In the invention, such various nanotubes can be selected according to the application of the scanning probe microscope.
CNT探針4をベース探針3の稜線上もしくは面上に接合する接合部5は、既に説明したように、電子線照射により金属化合物ガスを分解して生成物を堆積する方法によって形成される。堆積物としてはタングステンや金、もしくはプラチナ等を用いることができる。
As already described, the joint 5 for joining the CNT probe 4 to the ridge line or the surface of the
ベース探針3は2つの特徴的な面を構成しており、そのうち一つは先端部の非先鋭先端面6である。この面の特徴は試料表面8の平均平面に対して概略平行を保つことである。もうひとつの面はテーパー領域7である。このテーパー領域7は接合部5の先端より非先鋭先端面6にかけて設けられており、試料表面8との衝突時に接合部5の先端部を保護することでCNT探針の剥離やベース探針3が接合部5の先端付近から破壊するのを防止することができる。
The
この非先鋭先端面6およびテーパー領域7の加工は集束イオンビームによって行うことができる。例えばGaイオンをベース探針3の先端に照射することによって加工が可能である。
The processing of the
図2はベース探針の拡大図を示している。このベース探針においては、集束イオンビーム12のボックス加工によりベース探針3の先端に平面を形成した後、電子線照射により金属化合物ガスを分解して生成物を堆積させ、CNT探針3を接合することができる。
FIG. 2 shows an enlarged view of the base probe. In this base probe, after forming a flat surface at the tip of the
図3は、CNTカンチレバーが衝突した時の探針先端の拡大側面図である。この配置によるとCNT探針4、非先鋭先端面6、テーパー領域7、接合部先端9の順に試料表面8に近い位置に存在する。この配置でCNT探針5が撓みや滑りを生じると、試料表面8と接触が生じるのは非先鋭先端面6であり、平坦な試料表面との接触時には面同士の衝突となりベース探針3先端部の破壊や変形が防止できる。また、平坦でない試料表面と衝突した場合でも、ベース探針3の先端は鈍化されているため破壊や変形が生じることはない。さらには接合部5もテーパー領域7によって作られた保護スペースによって、試料表面8と接触しないために破壊されることがないうえに、接合部先端9からのCNT探針が撓むためのスペースが確保される。すなわち、ベース探針3の破壊や変形および接合部5の破壊を防ぐことでCNT探針4を試料表面の凹凸に確実にアプローチして測定することができる。
FIG. 3 is an enlarged side view of the tip of the probe when the CNT cantilever collides. According to this arrangement, the CNT probe 4, the
このCNTカンチレバーは走査型プローブ顕微鏡における様々な測定方法に使用可能である。例えば、形状を測定するコンタクトモードやダイナミックモード、またはステップインモードを用いるAFMに適用可能である。また、形状測定と同時に表面電位を検出するケルビンフォース顕微鏡(KFM)、表面磁場を検出する磁気力顕微鏡(MFM)、化学官能基の表面分布を検出する化学力顕微鏡(CFM)等に用いることもでき、ナノ領域の形状および表面物性情報を得ることができる。また、研究用途のみならず半導体、HDD等の製造過程に高精度な表面状態の測定(検査工程)を求められる製品の製造を可能とする。 This CNT cantilever can be used for various measurement methods in a scanning probe microscope. For example, the present invention can be applied to an AFM that uses a contact mode, a dynamic mode, or a step-in mode for measuring a shape. It can also be used for Kelvin force microscope (KFM) for detecting surface potential simultaneously with shape measurement, magnetic force microscope (MFM) for detecting surface magnetic field, chemical force microscope (CFM) for detecting surface distribution of chemical functional groups, etc. It is possible to obtain information on the shape and surface properties of the nano region. In addition, it enables the manufacture of products that require highly accurate surface state measurement (inspection process) in the manufacturing process of semiconductors, HDDs and the like as well as research applications.
図10は市販のSiよりなるベース探針にCNTを固定したCNTカンチレバーの構成図であり、比較例として示したものである。この比較例では、CNT探針4とベース探針3との固定は、電子ビーム照射によって金属をコーティングし接合部5を設けることで行われるが、ベース探針3の先端部および接合部5に試料表面8との接触により強い衝撃が加わるとCNT探針4の剥離や接合部先端9からのCNT探針4の取り付け角度に変化が生じる。
FIG. 10 is a configuration diagram of a CNT cantilever in which CNTs are fixed to a commercially available base probe made of Si, and is shown as a comparative example. In this comparative example, the CNT probe 4 and the
図4は、他の実施例によるCNTカンチレバーの斜視図である。 FIG. 4 is a perspective view of a CNT cantilever according to another embodiment.
本実施形態ではベース探針3の先端部分に切欠部10を形成した。切欠部10の加工は、機械的せん断や集束イオンビームによって行うことができる。特に機械的せん断による加工法が好ましく、電子顕微鏡中でのマニピュレーションによって金属等のエッジ部にベース探針3の先端を引掻けることで先端部をせん断する方法等により加工できる。
In this embodiment, the
図5は、機械的せん断により、ベース探針3の先端を切欠加工する際の工程を示した拡大図である。金属エッジ部13によりベース探針3の先端を引掻くことで機械的にせん断し平面を形成したあと、電子線照射により金属化合物ガスを分解して生成物を堆積させCNT探針3を接合することができる。この方法を採用することによって電子顕微鏡内でベース探針3の先端部の加工とCNT探針の接合を同時に行うことができる。
FIG. 5 is an enlarged view showing a process when the tip of the
図6は、図5に示した切欠加工工程を経て製造されたCNTカンチレバーが、試料表面に衝突した時の探針先端の拡大側面図である。この配置によると、CNT探針4、切欠部10、接合部5の先端の順に試料表面8に近い位置に存在する。この配置でCNT探針5が撓みや滑りを生じると、試料表面10と接触が生じるのは切欠部10のエッジであるが、ベース探針先端が鈍化されているため破壊されることはほとんどなく、たとえ破壊されても接合部5の破壊は生じない。さらに、接合部5も切欠部10により形成される保護スペースによって試料表面8と接触しないために破壊されることがないうえに、接合部先端9からのCNT探針が撓むためのスペースが確保できる。
FIG. 6 is an enlarged side view of the tip of the probe when the CNT cantilever manufactured through the notch processing step shown in FIG. 5 collides with the sample surface. According to this arrangement, the CNT probe 4, the
すなわち、ベース探針3の破壊や変形および接合部5の破壊を防ぐことで、CNT探針4を試料表面の凹凸に確実にアプローチして測定することができる。
That is, by preventing destruction and deformation of the
図7は、別の実施例によるCNTカンチレバーの斜視図である。本実施形態のCNTカンチレバーは、ベース探針3の先端が半球面11になっている。接合部5はこの半球面11の直上に配置されるよう形成される。
FIG. 7 is a perspective view of a CNT cantilever according to another embodiment. In the CNT cantilever of this embodiment, the tip of the
先端を半球面に加工する方法としては、半導体プロセスで用いられるようにイオン照射によるドライエッチングが望ましい。ベース探針の先端形状は曲率半径をもった半球状でなくてもよく、種々の球面形状に成形しうる。 As a method of processing the tip into a hemispherical surface, dry etching by ion irradiation is desirable as used in a semiconductor process. The tip shape of the base probe need not be a hemisphere having a radius of curvature, and can be formed into various spherical shapes.
図8は、半球面11の先端部を持つベース探針3の加工方法とCNT探針の接合部を示した拡大図である。このベース探針3においては、先端方向からのイオンシャワー14によるドライエッチングによりベース探針3の先端に半球面を形成し、電子線照射により金属化合物ガスを分解して生成物を堆積させCNT探針3を接合することができる。
FIG. 8 is an enlarged view showing a processing method of the
図9は、本実施例のCNTカンチレバーが試料表面8に衝突した時の探針部先端の拡大側面図である。この配置によるとCNT探針4、半球面11、接合部5の先端の順に試料表面8に近い位置に存在する。この配置でCNT探針4が撓みや滑りを生じると、試料表面8に対して半球面11で衝突するためベース探針3の破壊を効率よく防止することができる。
FIG. 9 is an enlarged side view of the tip of the probe portion when the CNT cantilever of this embodiment collides with the
さらに、接合部5もベース探針3の先端が半球面であることによって形成される保護スペースによって試料表面8と接触しないために破壊されることがないうえに、CNT探針が撓むためのスペースが確保できる。すなわち、ベース探針3の破壊や変形および接合部5の破壊を防ぐことで、CNT探針4を試料表面の凹凸に確実にアプローチして測定することができる。
Further, the joint 5 is not destroyed because it does not come into contact with the
1…CNTカンチレバー、2…梁部、3…ベース探針、4…CNT探針、5…接合部、6…非先鋭先端面、7…テーパー領域、8…試料表面、9…接合部先端、10…切欠部、11…半球面、12…集束イオンビーム、13…金属エッジ、14…イオンシャワー。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2007119201A JP2008275440A (en) | 2007-04-27 | 2007-04-27 | Carbon nanotube cantilever for scanning probe microscope and method of manufacturing the same, and scanning probe microscope |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007119201A JP2008275440A (en) | 2007-04-27 | 2007-04-27 | Carbon nanotube cantilever for scanning probe microscope and method of manufacturing the same, and scanning probe microscope |
Publications (1)
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Family
ID=40053567
Family Applications (1)
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Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010210449A (en) * | 2009-03-11 | 2010-09-24 | Hitachi High-Technologies Corp | Conductive nanotube probe, electrical characteristics evaluation apparatus using the same, and scanning probe microscope |
US8181268B2 (en) | 2008-03-05 | 2012-05-15 | Hitachi, Ltd. | Scanning probe microscope and method of observing sample using the same |
-
2007
- 2007-04-27 JP JP2007119201A patent/JP2008275440A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8181268B2 (en) | 2008-03-05 | 2012-05-15 | Hitachi, Ltd. | Scanning probe microscope and method of observing sample using the same |
US8635710B2 (en) | 2008-03-05 | 2014-01-21 | Hitachi, Ltd. | Scanning probe microscope and method of observing sample using the same |
JP2010210449A (en) * | 2009-03-11 | 2010-09-24 | Hitachi High-Technologies Corp | Conductive nanotube probe, electrical characteristics evaluation apparatus using the same, and scanning probe microscope |
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