JP2000081381A - 走査プローブ顕微鏡用探針の作製方法及びそのための装置 - Google Patents
走査プローブ顕微鏡用探針の作製方法及びそのための装置Info
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- JP2000081381A JP2000081381A JP25148698A JP25148698A JP2000081381A JP 2000081381 A JP2000081381 A JP 2000081381A JP 25148698 A JP25148698 A JP 25148698A JP 25148698 A JP25148698 A JP 25148698A JP 2000081381 A JP2000081381 A JP 2000081381A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ナノメートルサイズの先端突起を有する探針
を真空下で簡便に作り出すことができる走査プローブ顕
微鏡用探針の作製方法及びそのための装置を提供する。 【解決手段】 走査プローブ顕微鏡用探針の材料に、こ
の探針材料よりイオンスパッタ速度が遅いダイアモンド
粉末３を付着させ、このダイアモンド粉末３が付着した
状態で、このダイアモンド粉末３が無くなるまで、或い
はそれ以上に、前記探針材料をイオンスパッタすること
により、針状突起６を形成する。
を真空下で簡便に作り出すことができる走査プローブ顕
微鏡用探針の作製方法及びそのための装置を提供する。 【解決手段】 走査プローブ顕微鏡用探針の材料に、こ
の探針材料よりイオンスパッタ速度が遅いダイアモンド
粉末３を付着させ、このダイアモンド粉末３が付着した
状態で、このダイアモンド粉末３が無くなるまで、或い
はそれ以上に、前記探針材料をイオンスパッタすること
により、針状突起６を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、先端が数ナノメー
トル程度の走査プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）用探針を、種
々の材料に対して、真空中にて簡便に作製する方法及び
そのための装置に関するものである。
トル程度の走査プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）用探針を、種
々の材料に対して、真空中にて簡便に作製する方法及び
そのための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】走査トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）をはじめ
とした種々の走査プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）装置による
観察は、試料表面と測定探針先端間のトンネル電流、原
子間力、磁気双極子相互作用等々を用いたものであり、
探針先端の形状、清浄性に大きく依存する。そのため先
端曲率半径の小さい、清浄な測定探針が必要である。
とした種々の走査プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）装置による
観察は、試料表面と測定探針先端間のトンネル電流、原
子間力、磁気双極子相互作用等々を用いたものであり、
探針先端の形状、清浄性に大きく依存する。そのため先
端曲率半径の小さい、清浄な測定探針が必要である。
【０００３】特に、原子レベルでの測定にはナノメート
ルスケールの鋭い先端をもつ探針が必須である。そのた
め、切断、劈開等の力学的手法、電解研磨、化学研磨等
の化学的手法、収束イオンを用いたイオンスパッタ法
（ＦＩＢ法）、通常のイオンスパッタ法、気相からの結
晶成長法によりＳＰＭ探針の作製方法が開発されてお
り、実用に供するに値する探針が得られている。
ルスケールの鋭い先端をもつ探針が必須である。そのた
め、切断、劈開等の力学的手法、電解研磨、化学研磨等
の化学的手法、収束イオンを用いたイオンスパッタ法
（ＦＩＢ法）、通常のイオンスパッタ法、気相からの結
晶成長法によりＳＰＭ探針の作製方法が開発されてお
り、実用に供するに値する探針が得られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、清浄な
探針が必要であるということ、また多くのＳＰＭ観察が
超高真空下で行われているという事実を考慮すると、高
真空下で探針を作製し、そのまま大気に曝すことなく超
高真空ＳＰＭ装置に搬送する、探針作製装置とＳＰＭ装
置の一体化したシステムが望まれる。
探針が必要であるということ、また多くのＳＰＭ観察が
超高真空下で行われているという事実を考慮すると、高
真空下で探針を作製し、そのまま大気に曝すことなく超
高真空ＳＰＭ装置に搬送する、探針作製装置とＳＰＭ装
置の一体化したシステムが望まれる。
【０００５】その際、超高真空ＳＰＭ装置に組み込むべ
き探針作製装置は小さく簡素なものが取り扱いやすい。
それゆえナノメートルサイズの先端突起をもつ探針を真
空下で簡便に作り出す手法が必要となる。しかし、現在
用いられている探針作製方法はこの点において不十分で
ある。例えば、力学的手法によっては良好な形状が得に
くい。更に、化学的手法は真空中で行えない。また、Ｆ
ＩＢ装置は大型である等の難点がある。
き探針作製装置は小さく簡素なものが取り扱いやすい。
それゆえナノメートルサイズの先端突起をもつ探針を真
空下で簡便に作り出す手法が必要となる。しかし、現在
用いられている探針作製方法はこの点において不十分で
ある。例えば、力学的手法によっては良好な形状が得に
くい。更に、化学的手法は真空中で行えない。また、Ｆ
ＩＢ装置は大型である等の難点がある。
【０００６】本発明は、上記問題点を除去し、ナノメー
トルサイズの先端突起を有する探針を真空下で簡便に作
り出すことができる走査プローブ顕微鏡用探針の作製方
法及びそのための装置を提供することを目的とする。
トルサイズの先端突起を有する探針を真空下で簡便に作
り出すことができる走査プローブ顕微鏡用探針の作製方
法及びそのための装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔１〕走査プローブ顕微鏡用探針の作製方法において、
走査プローブ顕微鏡用探針の材料に、この探針材料より
イオンスパッタ速度が遅い微粒子を付着させ、この微粒
子が付着した状態で、この微粒子が無くなるまで、或い
はそれ以上に、前記探針材料をイオンスパッタすること
により、針状突起を形成するようにしたものである。
成するために、 〔１〕走査プローブ顕微鏡用探針の作製方法において、
走査プローブ顕微鏡用探針の材料に、この探針材料より
イオンスパッタ速度が遅い微粒子を付着させ、この微粒
子が付着した状態で、この微粒子が無くなるまで、或い
はそれ以上に、前記探針材料をイオンスパッタすること
により、針状突起を形成するようにしたものである。
【０００８】〔２〕上記〔１〕記載の走査プローブ顕微
鏡用探針の作製方法において、前記微粒子がダイアモン
ドである。 〔３〕上記〔２〕記載の走査プローブ顕微鏡用探針の作
製方法において、前記ダイアモンド微粒子の付着方法と
して、ダイアモンド微粒子の懸濁液を塗布するようにし
たものである。
鏡用探針の作製方法において、前記微粒子がダイアモン
ドである。 〔３〕上記〔２〕記載の走査プローブ顕微鏡用探針の作
製方法において、前記ダイアモンド微粒子の付着方法と
して、ダイアモンド微粒子の懸濁液を塗布するようにし
たものである。
【０００９】〔４〕走査プローブ顕微鏡用探針の作製方
法において、走査プローブ顕微鏡用探針の材料に、この
探針材料よりイオンスパッタ速度が遅い微粒子を付着さ
せ、この微粒子が付着した状態で、この微粒子が無くな
るまで、或いはそれ以上に、前記探針材料をイオンスパ
ッタすることにより、針状突起を形成した探針の表面を
真空熱処理によって清浄にした後、所望の探針材料をエ
ピタキシャル成長させるようにしたものである。
法において、走査プローブ顕微鏡用探針の材料に、この
探針材料よりイオンスパッタ速度が遅い微粒子を付着さ
せ、この微粒子が付着した状態で、この微粒子が無くな
るまで、或いはそれ以上に、前記探針材料をイオンスパ
ッタすることにより、針状突起を形成した探針の表面を
真空熱処理によって清浄にした後、所望の探針材料をエ
ピタキシャル成長させるようにしたものである。
【００１０】〔５〕上記〔４〕記載の走査プローブ顕微
鏡用探針の作製方法において、前記エピタキシャル成長
材料がIII −Ｖ族化合物半導体材料、または、III −Ｖ
族化合物半導体の人工格子である。 〔６〕走査プローブ顕微鏡用探針の作製装置において、
独立な真空排気ポンプを有する探針材料挿入室と、独立
な真空排気ポンプを有するとともに、前記探針材料挿入
室に第１の真空バルブを介して連設される探針加工室
と、独立な真空排気ポンプを有するとともに、前記探針
加工室に第２の真空バルブを介して連設される走査プロ
ーブ顕微鏡観察室とを具備するようにしたものである。
鏡用探針の作製方法において、前記エピタキシャル成長
材料がIII −Ｖ族化合物半導体材料、または、III −Ｖ
族化合物半導体の人工格子である。 〔６〕走査プローブ顕微鏡用探針の作製装置において、
独立な真空排気ポンプを有する探針材料挿入室と、独立
な真空排気ポンプを有するとともに、前記探針材料挿入
室に第１の真空バルブを介して連設される探針加工室
と、独立な真空排気ポンプを有するとともに、前記探針
加工室に第２の真空バルブを介して連設される走査プロ
ーブ顕微鏡観察室とを具備するようにしたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を参照しながら詳細に説明する。本発明は、いわゆ
るイオンシャドー法を走査プローブ顕微鏡用探針の作製
方法に応用したものである。イオンシャドー法とは、透
過電子顕微鏡用多層膜断面観察試料の加工技術として開
発されたイオンスパッタ法〔吉岡忠則：局所領域のキャ
ラクタリゼーション（II）、金属学会セミナーテキス
ト、日本金属学会、（１９９２），５９〕である。この
手法の概略を図１を用いて説明する。
て図を参照しながら詳細に説明する。本発明は、いわゆ
るイオンシャドー法を走査プローブ顕微鏡用探針の作製
方法に応用したものである。イオンシャドー法とは、透
過電子顕微鏡用多層膜断面観察試料の加工技術として開
発されたイオンスパッタ法〔吉岡忠則：局所領域のキャ
ラクタリゼーション（II）、金属学会セミナーテキス
ト、日本金属学会、（１９９２），５９〕である。この
手法の概略を図１を用いて説明する。
【００１２】図１は本発明の第１実施例を示す走査プロ
ーブ顕微鏡用探針の作製工程断面図である。 （１）まず、図１（ａ）に示すように、基板１上の多層
膜２の表面にダイアモンド粉末３を分散塗布し、試料表
面に垂直にイオンビーム（例えば、Ａｒ+ ）４を照射す
る。
ーブ顕微鏡用探針の作製工程断面図である。 （１）まず、図１（ａ）に示すように、基板１上の多層
膜２の表面にダイアモンド粉末３を分散塗布し、試料表
面に垂直にイオンビーム（例えば、Ａｒ+ ）４を照射す
る。
【００１３】（２）次に、図１（ｂ）に示すように、ダ
イアモンド３のスパッタ速度が非常に遅いため、その下
の部分はスパッタされずにダイアモンド３の残存した状
態の柱状突起５となる。この段階で人工格子部分を観察
するのがこの手法の特徴である。これまでのイオンシャ
ドー法において、被スパッタ物はあくまで観察される試
料であり、また、突起先端にダイアモンドを残すこと
で、人工格子の最表面層を観察することが目的であっ
た。
イアモンド３のスパッタ速度が非常に遅いため、その下
の部分はスパッタされずにダイアモンド３の残存した状
態の柱状突起５となる。この段階で人工格子部分を観察
するのがこの手法の特徴である。これまでのイオンシャ
ドー法において、被スパッタ物はあくまで観察される試
料であり、また、突起先端にダイアモンドを残すこと
で、人工格子の最表面層を観察することが目的であっ
た。
【００１４】（３）それに対し、この実施例において
は、図１（ｃ）に示すように、電子顕微鏡試料の代わり
に、ＳＰＭ探針材料（Ｓｉ，ＧａＡｓ等の半導体，Ｗ，
Ｐｔ−Ｉｒ等の金属、ＧａＮ等の薄膜、ＧａＡｓ／Ｇａ
ＡｓＡｌ等の人工格子）を被スパッタ物として用い、ま
たスパッタ時間を長くする（しかし３０分程度以下で十
分）。それによって、ダイアモンドが残存しない針状突
起６を作ることができる。
は、図１（ｃ）に示すように、電子顕微鏡試料の代わり
に、ＳＰＭ探針材料（Ｓｉ，ＧａＡｓ等の半導体，Ｗ，
Ｐｔ−Ｉｒ等の金属、ＧａＮ等の薄膜、ＧａＡｓ／Ｇａ
ＡｓＡｌ等の人工格子）を被スパッタ物として用い、ま
たスパッタ時間を長くする（しかし３０分程度以下で十
分）。それによって、ダイアモンドが残存しない針状突
起６を作ることができる。
【００１５】図２は本発明に係るＳｉ探針の例を示す図
であり、図２（ａ）は走査電子顕微鏡像、図２（ｂ）は
透過電子顕微鏡像、図２（ｃ）は高分解能透過電子顕微
鏡像である。これらの図に示すように、そのＳｉ探針の
サイズがわかる。この場合、作製条件としては、５μｍ
のダイアモンド粉を用い、スパッタリング条件は５ｋ
Ｖ、０．５ｍＡ、３０分である。先端開き角が３０°程
度〔図２（ａ）及び図２（ｂ）参照〕で、先端極微小領
域での幅が数ナノメートル程度〔図２（ｃ）参照〕の針
状突起が容易に作製することができる。
であり、図２（ａ）は走査電子顕微鏡像、図２（ｂ）は
透過電子顕微鏡像、図２（ｃ）は高分解能透過電子顕微
鏡像である。これらの図に示すように、そのＳｉ探針の
サイズがわかる。この場合、作製条件としては、５μｍ
のダイアモンド粉を用い、スパッタリング条件は５ｋ
Ｖ、０．５ｍＡ、３０分である。先端開き角が３０°程
度〔図２（ａ）及び図２（ｂ）参照〕で、先端極微小領
域での幅が数ナノメートル程度〔図２（ｃ）参照〕の針
状突起が容易に作製することができる。
【００１６】これを観察試料としてでなく探針として使
用する。この場合、多くの突起ができることもあるが、
原子レベルで平坦な試料を観察する際には、最も長い突
起のみが探針として作用する。この手法は真空中でのド
ライなプロセスであり、またイオンのエネルギーも、５
ｋｅＶ程度以下で、十分であるため、エネルギーが２０
ｋｅＶ程度のＦＩＢ法に比べ、探針表面の荒れを少なく
することができる。
用する。この場合、多くの突起ができることもあるが、
原子レベルで平坦な試料を観察する際には、最も長い突
起のみが探針として作用する。この手法は真空中でのド
ライなプロセスであり、またイオンのエネルギーも、５
ｋｅＶ程度以下で、十分であるため、エネルギーが２０
ｋｅＶ程度のＦＩＢ法に比べ、探針表面の荒れを少なく
することができる。
【００１７】このように第１実施例によれば、短時間で
鋭い先端をもつ探針を作製できる。また、化学的手法の
ように材料を選ばず、金属探針から半導体探針に至るま
で様々な材料を探針として加工することができる。更
に、必要な装置は、基本的に低出力のイオンガンと小型
の真空槽であるため、作製コストを低減できると同時に
真空ＳＰＭ装置への取り付けが容易となる。
鋭い先端をもつ探針を作製できる。また、化学的手法の
ように材料を選ばず、金属探針から半導体探針に至るま
で様々な材料を探針として加工することができる。更
に、必要な装置は、基本的に低出力のイオンガンと小型
の真空槽であるため、作製コストを低減できると同時に
真空ＳＰＭ装置への取り付けが容易となる。
【００１８】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。図３は本発明の第２実施例を示す走査プローブ顕微
鏡用探針の作製工程図である。この実施例では板状材料
から探針を作製するようにしている。 （１）まず、図３（ａ）に示すように、板状材料１１の
端部にダイアモンド懸濁液１２を少量塗布し乾燥させ
る。
る。図３は本発明の第２実施例を示す走査プローブ顕微
鏡用探針の作製工程図である。この実施例では板状材料
から探針を作製するようにしている。 （１）まず、図３（ａ）に示すように、板状材料１１の
端部にダイアモンド懸濁液１２を少量塗布し乾燥させ
る。
【００１９】（２）次いで、Ａｒ+ スパッタリングを施
し、図３（ｂ）に示すように、針状突起１３を板状材料
１１の端部に作製し、ＳＰＭ探針ホールダ１４に斜めに
取り付け測定を行う。この手法は、広い範囲で平坦な表
面を持つ、単結晶半導体板に特に有効である。Ｓｉを用
いた場合には、突起作製後に熱酸化及び化学研磨を行う
ことにより原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）用ＳｉＯ2 カンチ
レバーの作製が可能である。
し、図３（ｂ）に示すように、針状突起１３を板状材料
１１の端部に作製し、ＳＰＭ探針ホールダ１４に斜めに
取り付け測定を行う。この手法は、広い範囲で平坦な表
面を持つ、単結晶半導体板に特に有効である。Ｓｉを用
いた場合には、突起作製後に熱酸化及び化学研磨を行う
ことにより原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）用ＳｉＯ2 カンチ
レバーの作製が可能である。
【００２０】次に、本発明の第３実施例について説明す
る。図４は本発明の第３実施例を示す走査プローブ顕微
鏡用探針の作製工程図である。この実施例では針状材料
から探針を作製するようにしている。 （１）まず、図４（ａ）に示すように、化学研磨法、Ｆ
ＩＢ法等により、予備加工した探針２１の先端をダイア
モンド懸濁液２２に浸ける。
る。図４は本発明の第３実施例を示す走査プローブ顕微
鏡用探針の作製工程図である。この実施例では針状材料
から探針を作製するようにしている。 （１）まず、図４（ａ）に示すように、化学研磨法、Ｆ
ＩＢ法等により、予備加工した探針２１の先端をダイア
モンド懸濁液２２に浸ける。
【００２１】（２）次に、図４（ｂ）に示すように、そ
れを乾燥させると、突起先端にダイアモンド粉末２３が
残存する。これにスパッタリングを施すことにより微小
突起２４を作製する。この実施例によれば、通常の取り
付け方法で、ＳＰＭ探針として使用できる。金属、半導
体、絶縁体の幅広い材料において、単結晶、多結晶を問
わず利用できる方法である。使用済みのＳＴＭ探針、Ａ
ＦＭカンチレバーの再生にも応用することができる。
れを乾燥させると、突起先端にダイアモンド粉末２３が
残存する。これにスパッタリングを施すことにより微小
突起２４を作製する。この実施例によれば、通常の取り
付け方法で、ＳＰＭ探針として使用できる。金属、半導
体、絶縁体の幅広い材料において、単結晶、多結晶を問
わず利用できる方法である。使用済みのＳＴＭ探針、Ａ
ＦＭカンチレバーの再生にも応用することができる。
【００２２】次に、本発明の第４実施例について説明す
る。図５は本発明の第４実施例を示す走査プローブ顕微
鏡用探針の作製工程図である。この実施例も、第１実施
例と同様に板状半導体材料から探針を作製する点では、
第１実施例と同様であるが、ダイアモンドを表面に載せ
る方法が異なる。 （１）まず、図５（ａ）に示すように、板状半導体材料
３１の表面に微細マスキングをし、エッチングによりエ
ッチピット３２を形成する。
る。図５は本発明の第４実施例を示す走査プローブ顕微
鏡用探針の作製工程図である。この実施例も、第１実施
例と同様に板状半導体材料から探針を作製する点では、
第１実施例と同様であるが、ダイアモンドを表面に載せ
る方法が異なる。 （１）まず、図５（ａ）に示すように、板状半導体材料
３１の表面に微細マスキングをし、エッチングによりエ
ッチピット３２を形成する。
【００２３】（２）次に、図５（ｂ）に示すように、化
学的気相成長法（ＣＶＤ）によりエッチピット３２にダ
イアモンド粉末３３を成長させる。 （３）次に、図５（ｃ）に示すように、イオンビーム
（例えば、Ａｒ+ ）によるスパッタリングを行う。 （４）次に、図５（ｄ）に示すように、板状半導体材料
３１に針状突起３４を作製し、ＳＰＭ観察に用いる。
学的気相成長法（ＣＶＤ）によりエッチピット３２にダ
イアモンド粉末３３を成長させる。 （３）次に、図５（ｃ）に示すように、イオンビーム
（例えば、Ａｒ+ ）によるスパッタリングを行う。 （４）次に、図５（ｄ）に示すように、板状半導体材料
３１に針状突起３４を作製し、ＳＰＭ観察に用いる。
【００２４】この方法は、板状半導体材料としてはＳｉ
〈００１〉単結晶が好適である。次に、本発明の第５実
施例について説明する。図６は本発明の第５実施例を示
す走査プローブ顕微鏡用探針の作製工程図である。この
実施例では、作製突起の先端にエピタキシャル成長探針
を成長させる。この実施例では、上記した第１〜第４実
施例により、突起３５を作製後〔図６（ａ）〕、真空熱
処理等により先端部の欠陥層、アモルファス層を取り除
く。Ｓｉの場合、金蒸着した後の真空熱処理（１２００
℃程度）により、清浄な結晶面が得られることが知られ
ている。次に、図６（ｂ）に示すように、真空蒸着、Ｃ
ＶＤ等の方法により先端に多層層３６を成長させる。イ
オンシャドー法によるナノメートルサイズの突起先端に
結晶成長させるため、非常に微小な探針を作製できる。
〈００１〉単結晶が好適である。次に、本発明の第５実
施例について説明する。図６は本発明の第５実施例を示
す走査プローブ顕微鏡用探針の作製工程図である。この
実施例では、作製突起の先端にエピタキシャル成長探針
を成長させる。この実施例では、上記した第１〜第４実
施例により、突起３５を作製後〔図６（ａ）〕、真空熱
処理等により先端部の欠陥層、アモルファス層を取り除
く。Ｓｉの場合、金蒸着した後の真空熱処理（１２００
℃程度）により、清浄な結晶面が得られることが知られ
ている。次に、図６（ｂ）に示すように、真空蒸着、Ｃ
ＶＤ等の方法により先端に多層層３６を成長させる。イ
オンシャドー法によるナノメートルサイズの突起先端に
結晶成長させるため、非常に微小な探針を作製できる。
【００２５】この場合、単一物質だけでなく、ＧａＡ
ｓ，ＧａＮ等の化合物、ＧａＡｓ／ＧａＡｓＡｌ等の人
工格子を成長させることにより、スピン偏極ＳＴＭ用探
針を作製できる。以上述べた実施例により、探針を作製
し、超高真空ＳＰＭ装置に搬送する基本システムを図７
に示す。
ｓ，ＧａＮ等の化合物、ＧａＡｓ／ＧａＡｓＡｌ等の人
工格子を成長させることにより、スピン偏極ＳＴＭ用探
針を作製できる。以上述べた実施例により、探針を作製
し、超高真空ＳＰＭ装置に搬送する基本システムを図７
に示す。
【００２６】本システムは、独立な真空排気ポンプ４６
を有する探針材料挿入室４１（１０−７ｔｏｒｒ）、探
針加工室４２（１０−９ｔｏｒｒ）、ＳＰＭ観察室４３
（１０−１１ｔｏｒｒ）から構成されている。すなわ
ち、本発明の走査プローブ顕微鏡用探針の作製装置は、
独立な真空排気ポンプ４６Ａを有する探針材料挿入室４
１と、独立な真空排気ポンプ４６Ｂを有するとともに、
前記探針材料挿入室４１に第１の真空バルブ４５Ａを介
して連設される探針加工室４２と、独立な真空排気ポン
プ４６Ｃを有するとともに、前記探針加工室４２に第２
の真空バルブ４５Ｂを介して連設される走査プローブ顕
微鏡観察室４３とを具備する。
を有する探針材料挿入室４１（１０−７ｔｏｒｒ）、探
針加工室４２（１０−９ｔｏｒｒ）、ＳＰＭ観察室４３
（１０−１１ｔｏｒｒ）から構成されている。すなわ
ち、本発明の走査プローブ顕微鏡用探針の作製装置は、
独立な真空排気ポンプ４６Ａを有する探針材料挿入室４
１と、独立な真空排気ポンプ４６Ｂを有するとともに、
前記探針材料挿入室４１に第１の真空バルブ４５Ａを介
して連設される探針加工室４２と、独立な真空排気ポン
プ４６Ｃを有するとともに、前記探針加工室４２に第２
の真空バルブ４５Ｂを介して連設される走査プローブ顕
微鏡観察室４３とを具備する。
【００２７】このように、各室は互いに真空バルブ４５
Ａ，４５Ｂで連結されており、探針４７を搬送棒４４に
より移動する。ダイアモンド塗布した材料を探針材料挿
入室４１に入れ真空排気後、探針加工室４２に搬送す
る。イオンガン４８により探針を作製した後、ＳＰＭ観
察室４３にあるＳＰＭ装置５１にその探針を取り付け
る。基本的にはこれで十分であるが、場合によっては探
針加工室４２においてレーザ４９による探針加熱処理、
蒸発源５０による金蒸着を行うことができる。
Ａ，４５Ｂで連結されており、探針４７を搬送棒４４に
より移動する。ダイアモンド塗布した材料を探針材料挿
入室４１に入れ真空排気後、探針加工室４２に搬送す
る。イオンガン４８により探針を作製した後、ＳＰＭ観
察室４３にあるＳＰＭ装置５１にその探針を取り付け
る。基本的にはこれで十分であるが、場合によっては探
針加工室４２においてレーザ４９による探針加熱処理、
蒸発源５０による金蒸着を行うことができる。
【００２８】なお、上記第５実施例における微小探針の
成長を行う際には、別途探針成長室が必要となる。ま
た、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本
発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これら
を本発明の範囲から排除するものではない。
成長を行う際には、別途探針成長室が必要となる。ま
た、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本
発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これら
を本発明の範囲から排除するものではない。
【００２９】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、次のような効果を奏することができる。 （Ａ）ナノメートルサイズの先端突起をもつ走査プロー
ブ顕微鏡用探針を真空下で簡便に作り出すことができ
る。
よれば、次のような効果を奏することができる。 （Ａ）ナノメートルサイズの先端突起をもつ走査プロー
ブ顕微鏡用探針を真空下で簡便に作り出すことができ
る。
【００３０】（Ｂ）ダイアモンドを用いたイオンシャド
ー法を応用することにより、先端がナノメートルサイズ
のＳＰＭ用探針を短時間に、真空中で作製することがで
きる。 （Ｃ）イオンスパッタによる探針加工であるため、各種
探針材料に対しての使用が可能となる。
ー法を応用することにより、先端がナノメートルサイズ
のＳＰＭ用探針を短時間に、真空中で作製することがで
きる。 （Ｃ）イオンスパッタによる探針加工であるため、各種
探針材料に対しての使用が可能となる。
【００３１】（Ｄ）探針作製には、小型のイオンスパッ
タ装置が必要なだけであるため、探針作製装置を小型の
ものとすることができる。そのため、作製コストを低減
できると同時に真空ＳＰＭ装置への取り付けを容易にす
ることができる。
タ装置が必要なだけであるため、探針作製装置を小型の
ものとすることができる。そのため、作製コストを低減
できると同時に真空ＳＰＭ装置への取り付けを容易にす
ることができる。
【図１】本発明の第１実施例を示す走査プローブ顕微鏡
用探針の作製工程断面図である。
用探針の作製工程断面図である。
【図２】本発明に係るＳｉ探針の例を示す図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す走査プローブ顕微鏡
用探針の作製工程図である。
用探針の作製工程図である。
【図４】本発明の第３実施例を示す走査プローブ顕微鏡
用探針の作製工程図である。
用探針の作製工程図である。
【図５】本発明の第４実施例を示す走査プローブ顕微鏡
用探針の作製工程図である。
用探針の作製工程図である。
【図６】本発明の第５実施例を示す走査プローブ顕微鏡
用探針の作製工程図である。
用探針の作製工程図である。
【図７】本発明の走査プローブ顕微鏡用探針の作製シス
テムを示す図である。
テムを示す図である。
１ 基板 ２，３６ 多層膜 ３ ダイアモンド粉末 ４ イオンビーム（例えば、Ａｒ+ ） ５ ダイアモンドの残存した柱状突起 ６ 針状突起 １１ 板状材料 １２，２２ ダイアモンド懸濁液 １３，３４ 針状突起 １４ ＳＰＭ探針ホールダ ２１ 予備加工した探針 ２３，３３ ダイアモンド粉末 ２４ 微小突起 ３１ 板状半導体材料 ３２ エッチピット ３５ 突起 ４１ 探針材料挿入室（１０−７ｔｏｒｒ） ４２ 探針加工室（１０−９ｔｏｒｒ） ４３ ＳＰＭ観察室（１０−１１ｔｏｒｒ） ４４ 搬送棒 ４５Ａ 第１の真空バルブ ４５Ｂ 第２の真空バルブ ４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ 真空排気ポンプ ４７ 探針 ４８ イオンガン ４９ レーザ ５０ 蒸発源 ５１ ＳＰＭ装置
Claims (6)
- 【請求項１】 走査プローブ顕微鏡用探針の材料に、該
探針材料よりイオンスパッタ速度が遅い微粒子を付着さ
せ、該微粒子が付着した状態で、該微粒子が無くなるま
で、或いはそれ以上に、前記探針材料をイオンスパッタ
することにより針状突起を形成することを特徴とする走
査プローブ顕微鏡用探針の作製方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の走査プローブ顕微鏡用探
針の作製方法において、前記微粒子がダイアモンドであ
ることを特徴とする走査プローブ顕微鏡用探針の作製方
法。 - 【請求項３】 請求項２記載の走査プローブ顕微鏡用探
針の作製方法において、前記ダイアモンド微粒子の付着
方法として、ダイアモンド微粒子の懸濁液を塗布するこ
とを特徴とする走査プローブ顕微鏡用探針の作製方法。 - 【請求項４】 走査プローブ顕微鏡用探針の材料に、該
探針材料よりイオンスパッタ速度が遅い微粒子を付着さ
せ、該微粒子が付着した状態で、該微粒子が無くなるま
で、或いはそれ以上に、前記探針材料をイオンスパッタ
することにより針状突起を形成した探針の表面を真空熱
処理によって清浄にした後、所望の探針材料をエピタキ
シャル成長させることを特徴とする走査プローブ顕微鏡
用探針の作製方法。 - 【請求項５】 請求項４記載の走査プローブ顕微鏡用探
針の作製方法において、前記エピタキシャル成長材料が
III −Ｖ族化合物半導体材料、または、III−Ｖ族化合
物半導体の人工格子であることを特徴とする走査プロー
ブ顕微鏡用探針の作製方法。 - 【請求項６】 走査プローブ顕微鏡用探針の作製装置に
おいて、（ａ）独立な真空排気ポンプを有する探針材料
挿入室と、（ｂ）独立な真空排気ポンプを有するととも
に、前記探針材料挿入室に第１の真空バルブを介して連
設される探針加工室と、（ｃ）独立な真空排気ポンプを
有するとともに、前記探針加工室に第２の真空バルブを
介して連設される走査プローブ顕微鏡観察室とを具備す
ることを特徴とする走査プローブ顕微鏡用探針の作製装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25148698A JP3563271B2 (ja) | 1998-09-04 | 1998-09-04 | 走査プローブ顕微鏡用探針の作製方法及びそのための装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25148698A JP3563271B2 (ja) | 1998-09-04 | 1998-09-04 | 走査プローブ顕微鏡用探針の作製方法及びそのための装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000081381A true JP2000081381A (ja) | 2000-03-21 |
| JP3563271B2 JP3563271B2 (ja) | 2004-09-08 |
Family
ID=17223528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25148698A Expired - Fee Related JP3563271B2 (ja) | 1998-09-04 | 1998-09-04 | 走査プローブ顕微鏡用探針の作製方法及びそのための装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3563271B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005259353A (ja) * | 2004-03-08 | 2005-09-22 | Daiken Kagaku Kogyo Kk | 集束イオンビームを用いた加工方法、ナノチューブプローブ、顕微鏡装置、及び電子銃 |
| JP2009148889A (ja) * | 2009-03-19 | 2009-07-09 | Sii Nanotechnology Inc | 原子間力顕微鏡を用いた微細加工方法 |
| US8070920B2 (en) | 2006-04-26 | 2011-12-06 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Nanometer-scale sharpening of conductor tips |
-
1998
- 1998-09-04 JP JP25148698A patent/JP3563271B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005259353A (ja) * | 2004-03-08 | 2005-09-22 | Daiken Kagaku Kogyo Kk | 集束イオンビームを用いた加工方法、ナノチューブプローブ、顕微鏡装置、及び電子銃 |
| JP4523302B2 (ja) * | 2004-03-08 | 2010-08-11 | 大研化学工業株式会社 | 集束イオンビームを用いた加工方法、ナノチューブプローブ、顕微鏡装置、及び電子銃 |
| US8070920B2 (en) | 2006-04-26 | 2011-12-06 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Nanometer-scale sharpening of conductor tips |
| US8819861B2 (en) | 2006-04-26 | 2014-08-26 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Nanometer-scale sharpening of conductor tips |
| JP2009148889A (ja) * | 2009-03-19 | 2009-07-09 | Sii Nanotechnology Inc | 原子間力顕微鏡を用いた微細加工方法 |
| JP4700119B2 (ja) * | 2009-03-19 | 2011-06-15 | エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 | 原子間力顕微鏡を用いた微細加工方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3563271B2 (ja) | 2004-09-08 |
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