JP2003090788A - Ｓｐｍカンチレバー及びその製造方法 - Google Patents
Ｓｐｍカンチレバー及びその製造方法Info
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- JP2003090788A JP2003090788A JP2001284276A JP2001284276A JP2003090788A JP 2003090788 A JP2003090788 A JP 2003090788A JP 2001284276 A JP2001284276 A JP 2001284276A JP 2001284276 A JP2001284276 A JP 2001284276A JP 2003090788 A JP2003090788 A JP 2003090788A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高アスペクト比の探針を有し、探針先端が測
定試料表面と垂直に向き合い、あらゆる試料形状の表面
形状を正確且つ高分解能で測定可能なＳＰＭカンチレバ
ー及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 支持部１と、該支持部から延びたレバー
部２と、該レバー部の自由端側４に探針軸５を傾けて配
置され、３面で形成されたテトラヘドラル型探針３とを
備え、カンチレバーの探針形成側の全面にわたってＮi
などの触媒金属膜６を設けて、探針先端７にレバー部２
に対する垂直面よりもレバー自由端側の方向に傾けて、
すなわち探針軸５方向にＣＮＴ８を形成して、ＣＮＴ付
きのＳＰＭカンチレバーを構成する。
定試料表面と垂直に向き合い、あらゆる試料形状の表面
形状を正確且つ高分解能で測定可能なＳＰＭカンチレバ
ー及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 支持部１と、該支持部から延びたレバー
部２と、該レバー部の自由端側４に探針軸５を傾けて配
置され、３面で形成されたテトラヘドラル型探針３とを
備え、カンチレバーの探針形成側の全面にわたってＮi
などの触媒金属膜６を設けて、探針先端７にレバー部２
に対する垂直面よりもレバー自由端側の方向に傾けて、
すなわち探針軸５方向にＣＮＴ８を形成して、ＣＮＴ付
きのＳＰＭカンチレバーを構成する。
Description
【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（ＳＰＭ）に用いられるＳＰＭカンチレバー、特
にはカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）付きのＳＰＭカン
チレバー及びその製造方法に関する。
顕微鏡（ＳＰＭ）に用いられるＳＰＭカンチレバー、特
にはカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）付きのＳＰＭカン
チレバー及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）
に用いられるカンチレバーは、図８に示すように、単結
晶シリコンウエハを加工して作製したカンチレバー支持
部101，該支持部101 より延びたレバー部102 及び該レ
バー部102 の自由端側104 に形成され、探針軸105 がレ
バー部102 に対して垂直となるように配置された探針10
3 とから構成されている。
に用いられるカンチレバーは、図８に示すように、単結
晶シリコンウエハを加工して作製したカンチレバー支持
部101，該支持部101 より延びたレバー部102 及び該レ
バー部102 の自由端側104 に形成され、探針軸105 がレ
バー部102 に対して垂直となるように配置された探針10
3 とから構成されている。
【０００３】しかしながら、最近の高解像度の測定要求
や、トレンチ溝内等の今まで探針の届かなかった部分の
測定要求が高く、従来のシリコンウエハを加工して作製
したカンチレバーでは、探針の構造上それらの要求を満
たすことが困難になってきている。
や、トレンチ溝内等の今まで探針の届かなかった部分の
測定要求が高く、従来のシリコンウエハを加工して作製
したカンチレバーでは、探針の構造上それらの要求を満
たすことが困難になってきている。
【０００４】一方、近年、カーボンナノチューブ（以下
ＣＮＴと略称する）の研究が盛んに行われ、現在は熱分
解法とアーク放電法により主に形成されている。これら
の方法によって形成されたＣＮＴにおいては、直径が数
ｎｍから数十ｎｍに対し、軸方向には数μｍから数十μ
ｍもある高アスペクト比のＣＮＴを形成することが可能
である。そして、このＣＮＴは、ほぼ完全にグラファイ
ト化しており、硬度の高いダイヤモンドと同等以上の結
合状態であることがわかっており、機械的強度に非常に
優れている。
ＣＮＴと略称する）の研究が盛んに行われ、現在は熱分
解法とアーク放電法により主に形成されている。これら
の方法によって形成されたＣＮＴにおいては、直径が数
ｎｍから数十ｎｍに対し、軸方向には数μｍから数十μ
ｍもある高アスペクト比のＣＮＴを形成することが可能
である。そして、このＣＮＴは、ほぼ完全にグラファイ
ト化しており、硬度の高いダイヤモンドと同等以上の結
合状態であることがわかっており、機械的強度に非常に
優れている。
【０００５】そのため、最近はＣＮＴがＳＰＭカンチレ
バーの探針としての利用が注目を集め、特開２０００−
３４６７８６号に開示されているように、ＣＮＴを予め
別の装置で成長させ、これをマニピュレータを用いてＳ
ＰＭカンチレバーの探針先端に接着する方法がとられて
いる。
バーの探針としての利用が注目を集め、特開２０００−
３４６７８６号に開示されているように、ＣＮＴを予め
別の装置で成長させ、これをマニピュレータを用いてＳ
ＰＭカンチレバーの探針先端に接着する方法がとられて
いる。
【０００６】このようにして形成されたＣＮＴを探針先
端に有するＳＰＭカンチレバーは、先端の曲率半径がｎ
ｍオーダーと小さく、得られる分解能が高い。また耐磨
耗性に優れ、仮に先端が磨耗しても鉛筆の芯のように先
端の曲率半径が変わらないという利点があるため、多数
の画面をスキャニングしても高解像度を維持することが
可能となる。
端に有するＳＰＭカンチレバーは、先端の曲率半径がｎ
ｍオーダーと小さく、得られる分解能が高い。また耐磨
耗性に優れ、仮に先端が磨耗しても鉛筆の芯のように先
端の曲率半径が変わらないという利点があるため、多数
の画面をスキャニングしても高解像度を維持することが
可能となる。
【０００７】また、ＣＮＴの特徴として、柔軟性に優れ
ているためＣＮＴ自体しなやかで、生体試料等の柔らか
な試料に対しても、試料を傷付けずにデータを得ること
が可能となる。勿論、ＣＮＴの高アスペクト比に形成で
きる特徴を生かして、深いトレンチ溝形状をスキャニン
グしても、溝深くまで探針が達することができ、忠実に
測定することが可能となる。
ているためＣＮＴ自体しなやかで、生体試料等の柔らか
な試料に対しても、試料を傷付けずにデータを得ること
が可能となる。勿論、ＣＮＴの高アスペクト比に形成で
きる特徴を生かして、深いトレンチ溝形状をスキャニン
グしても、溝深くまで探針が達することができ、忠実に
測定することが可能となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＣＮＴ探針を用いたカンチレバーでは、次のような不具
合がある。まず、上記ＣＮＴ探針付カンチレバーをＡＦ
Ｍ（原子間力顕微鏡）などのＳＰＭに装着する場合、図
９に示すように、カンチレバー支持部201 をＡＦＭ装置
ホルダー205 に装着する際、一般的に光てこの原理を応
用した検出を行うため、試料水平面206 に対し約10°傾
けてセットしている。そのため、カンチレバー支持部20
1 より延びたレバー部202 の先端に、レバー部202 に対
して垂直に形成されている探針203 及びその先端に形成
したＣＮＴ204 は、試料水平面206とやはり10°程度傾
いて対向することになる。
ＣＮＴ探針を用いたカンチレバーでは、次のような不具
合がある。まず、上記ＣＮＴ探針付カンチレバーをＡＦ
Ｍ（原子間力顕微鏡）などのＳＰＭに装着する場合、図
９に示すように、カンチレバー支持部201 をＡＦＭ装置
ホルダー205 に装着する際、一般的に光てこの原理を応
用した検出を行うため、試料水平面206 に対し約10°傾
けてセットしている。そのため、カンチレバー支持部20
1 より延びたレバー部202 の先端に、レバー部202 に対
して垂直に形成されている探針203 及びその先端に形成
したＣＮＴ204 は、試料水平面206とやはり10°程度傾
いて対向することになる。
【０００９】この場合、探針先端部分を拡大した図10に
示すように、探針先端（すなわちＣＮＴ先端）の頂点が
必ずしも試料に最も近い位置にくるとは限らない。すな
わちレバー部が傾いていることにより、探針頂点ｂと試
料表面301 との距離Ｂが、探針頂点ｂからずれた点ａと
試料表面301 との距離Ａよりも長くなる可能性が大き
い。その結果、試料と探針（ＣＮＴ）間とに働く相互作
用点が一点に決まらず、中心からずれた位置であった
り、あるいは複数点で作用することが考えられ、試料表
面の凹凸を正確にあるいは高分解能で測定することがで
きなくなってしまう。
示すように、探針先端（すなわちＣＮＴ先端）の頂点が
必ずしも試料に最も近い位置にくるとは限らない。すな
わちレバー部が傾いていることにより、探針頂点ｂと試
料表面301 との距離Ｂが、探針頂点ｂからずれた点ａと
試料表面301 との距離Ａよりも長くなる可能性が大き
い。その結果、試料と探針（ＣＮＴ）間とに働く相互作
用点が一点に決まらず、中心からずれた位置であった
り、あるいは複数点で作用することが考えられ、試料表
面の凹凸を正確にあるいは高分解能で測定することがで
きなくなってしまう。
【００１０】勿論、カンチレバー探針先端にマニピュレ
ータを用いてＣＮＴを取り付ける場合、探針先端にＣＮ
Ｔを取り付ける角度や方向を制御するのが難しく、また
１本１本作業するため再現性のあるＣＮＴ付き探針を形
成するのが難しい。一方、熱気相成長法（熱ＣＶＤ法）
に電界アシストにてシリコン製カンチレバーの探針先端
に電界集中させて、図11に示すようにＣＮＴを垂直方向
に成長する方法が近年になって提案されている。また触
媒となる金属膜の面積に応じてＣＮＴの成長数が特定で
きるようにすることも提案されている。なお、図11にお
いて、401 は探針、402 はＣＮＴ、403 は対向電極、40
4 はパルス電源、405 は電界分布を表す等電位面を示し
ている。
ータを用いてＣＮＴを取り付ける場合、探針先端にＣＮ
Ｔを取り付ける角度や方向を制御するのが難しく、また
１本１本作業するため再現性のあるＣＮＴ付き探針を形
成するのが難しい。一方、熱気相成長法（熱ＣＶＤ法）
に電界アシストにてシリコン製カンチレバーの探針先端
に電界集中させて、図11に示すようにＣＮＴを垂直方向
に成長する方法が近年になって提案されている。また触
媒となる金属膜の面積に応じてＣＮＴの成長数が特定で
きるようにすることも提案されている。なお、図11にお
いて、401 は探針、402 はＣＮＴ、403 は対向電極、40
4 はパルス電源、405 は電界分布を表す等電位面を示し
ている。
【００１１】しかしながら、上記のような触媒金属膜を
円錐状の探針や、レバー部に対して垂直な探針軸をもつ
探針の全面に形成し、カンチレバー支持体を対向電極と
水平に配置した場合、カンチレバー探針先端からＣＮＴ
は電界アシスト法による電界分布の密な垂直方向に延び
ざるを得ない。また、触媒金属膜がレバー部や支持部全
面に形成されているので、カンチレバー探針先端のみで
はなく、レバー部や支持部にもＣＮＴが多数成長して、
特にレバー部に発生したＣＮＴはＡＦＭ測定等に悪影響
を及ぼすことになる。
円錐状の探針や、レバー部に対して垂直な探針軸をもつ
探針の全面に形成し、カンチレバー支持体を対向電極と
水平に配置した場合、カンチレバー探針先端からＣＮＴ
は電界アシスト法による電界分布の密な垂直方向に延び
ざるを得ない。また、触媒金属膜がレバー部や支持部全
面に形成されているので、カンチレバー探針先端のみで
はなく、レバー部や支持部にもＣＮＴが多数成長して、
特にレバー部に発生したＣＮＴはＡＦＭ測定等に悪影響
を及ぼすことになる。
【００１２】更に、熱ＣＶＤ法により触媒金属膜を介し
てＣＮＴを形成する場合、カンチレバーの探針全面に触
媒金属膜を形成しておくと、図12に示すように、探針50
1 の先端に微小な欠けがあると、その部分からＣＮＴ50
2 が成長してしまうため、探針先端からの成長方向を制
御するのは非常に難しくなる。更に、熱ＣＶＤ法にてＣ
ＮＴを作製する場合、ＣＮＴの太さ（直径）の制御は比
較的容易であるのに対し、長さを制御するのは難しい。
そのため、ＣＮＴをカンチレバー探針として用いる場
合、探針のアスペクト比が不安定になり、カンチレバー
を交換した際、再現性のある測定には使えないという不
具合がある。
てＣＮＴを形成する場合、カンチレバーの探針全面に触
媒金属膜を形成しておくと、図12に示すように、探針50
1 の先端に微小な欠けがあると、その部分からＣＮＴ50
2 が成長してしまうため、探針先端からの成長方向を制
御するのは非常に難しくなる。更に、熱ＣＶＤ法にてＣ
ＮＴを作製する場合、ＣＮＴの太さ（直径）の制御は比
較的容易であるのに対し、長さを制御するのは難しい。
そのため、ＣＮＴをカンチレバー探針として用いる場
合、探針のアスペクト比が不安定になり、カンチレバー
を交換した際、再現性のある測定には使えないという不
具合がある。
【００１３】本発明は、上記課題に鑑みなされたもの
で、高アスペクト比の探針を有し、探針先端が測定試料
表面と垂直に向き合い、あらゆる試料形状の表面状態を
正確且つ高分解能に測定可能であると共に、探針先端の
所望の位置に、位置、角度及び方向の制御性がよく形成
可能なＣＮＴを有するＳＰＭカンチレバー及びその製造
方法を提供することを目的とする。
で、高アスペクト比の探針を有し、探針先端が測定試料
表面と垂直に向き合い、あらゆる試料形状の表面状態を
正確且つ高分解能に測定可能であると共に、探針先端の
所望の位置に、位置、角度及び方向の制御性がよく形成
可能なＣＮＴを有するＳＰＭカンチレバー及びその製造
方法を提供することを目的とする。
【００１４】請求項毎の目的を述べると、次の通りであ
る。すなわち、請求項１及び２に係る発明は、探針先端
にＣＮＴの形成されたＳＰＭカンチレバーの具体的な構
成を提供することを目的とする。請求項３〜６に係る発
明は、ＣＮＴを成長形成可能な具体的な構成のＳＰＭカ
ンチレバーを提供することを目的とする。請求項７に係
る発明は、ＣＮＴ付きＳＰＭカンチレバーの最適な製造
方法を提供することを目的とする。請求項８及び９に係
る発明は、ＣＮＴの長さを最適に制御できるようにした
ＳＰＭカンチレバーの製造方法を提供することを目的と
する。
る。すなわち、請求項１及び２に係る発明は、探針先端
にＣＮＴの形成されたＳＰＭカンチレバーの具体的な構
成を提供することを目的とする。請求項３〜６に係る発
明は、ＣＮＴを成長形成可能な具体的な構成のＳＰＭカ
ンチレバーを提供することを目的とする。請求項７に係
る発明は、ＣＮＴ付きＳＰＭカンチレバーの最適な製造
方法を提供することを目的とする。請求項８及び９に係
る発明は、ＣＮＴの長さを最適に制御できるようにした
ＳＰＭカンチレバーの製造方法を提供することを目的と
する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１に係る発明は、支持部と、該支持部から延
びたレバー部と、該レバー部の自由端近傍に形成された
少なくとも３面以上の面で構成された探針とからなるＳ
ＰＭカンチレバーにおいて、カーボンナノチューブが前
記探針の先端に、前記レバー部に対する垂直面から一定
の角度傾いた方向に、選択的に突出形成されていること
を特徴とするものであり、また請求項２に係る発明は、
支持部と、該支持部から延びたレバー部と、該レバー部
の自由端近傍に形成された少なくとも３面以上の面で構
成された探針とからなるＳＰＭカンチレバーにおいて、
カーボンナノチューブが前記探針の先端に、該探針を構
成する１面の延長上に添って、選択的に突出形成されて
いることを特徴とするものである。
め、請求項１に係る発明は、支持部と、該支持部から延
びたレバー部と、該レバー部の自由端近傍に形成された
少なくとも３面以上の面で構成された探針とからなるＳ
ＰＭカンチレバーにおいて、カーボンナノチューブが前
記探針の先端に、前記レバー部に対する垂直面から一定
の角度傾いた方向に、選択的に突出形成されていること
を特徴とするものであり、また請求項２に係る発明は、
支持部と、該支持部から延びたレバー部と、該レバー部
の自由端近傍に形成された少なくとも３面以上の面で構
成された探針とからなるＳＰＭカンチレバーにおいて、
カーボンナノチューブが前記探針の先端に、該探針を構
成する１面の延長上に添って、選択的に突出形成されて
いることを特徴とするものである。
【００１６】このように構成したＳＰＭカンチレバーに
おいては、ＣＮＴの位置及び成長方向が制御された状態
で形成可能となり、ＣＮＴ付き探針の先端が測定試料表
面と垂直に向き合い、あらゆる試料形状の表面状態を正
確且つ高分解能に測定することが可能となる。また、Ｃ
ＮＴ付き探針の高アスペクト比を利用して深いトレンチ
溝なども忠実に測定することができる。
おいては、ＣＮＴの位置及び成長方向が制御された状態
で形成可能となり、ＣＮＴ付き探針の先端が測定試料表
面と垂直に向き合い、あらゆる試料形状の表面状態を正
確且つ高分解能に測定することが可能となる。また、Ｃ
ＮＴ付き探針の高アスペクト比を利用して深いトレンチ
溝なども忠実に測定することができる。
【００１７】請求項３に係る発明は、請求項１又は２に
係るＳＰＭカンチレバーにおいて、前記カーボンナノチ
ューブは、前記支持部とレバー部と探針とからなるカン
チレバー上に形成された触媒金属膜により選択的に成長
形成されていることを特徴とするものであり、また請求
項４に係る発明は、請求項３に係るＳＰＭカンチレバー
において、前記触媒金属膜は、前記探針の１面のみに形
成されていることを特徴とするものであり、また請求項
５に係る発明は、請求項３に係るＳＰＭカンチレバーに
おいて、前記触媒金属膜は、前記探針の全面と前記レバ
ー部及び支持部の探針形成側の面に形成されていること
を特徴とするものであり、また請求項６に係る発明は、
請求項３に係るＳＰＭカンチレバーにおいて、前記触媒
金属膜は、前記レバー部と支持部の探針形成側の面及び
該レバー部と支持部の探針形成側の面と連続的に接する
探針の１面に形成されていることを特徴とするものであ
る。
係るＳＰＭカンチレバーにおいて、前記カーボンナノチ
ューブは、前記支持部とレバー部と探針とからなるカン
チレバー上に形成された触媒金属膜により選択的に成長
形成されていることを特徴とするものであり、また請求
項４に係る発明は、請求項３に係るＳＰＭカンチレバー
において、前記触媒金属膜は、前記探針の１面のみに形
成されていることを特徴とするものであり、また請求項
５に係る発明は、請求項３に係るＳＰＭカンチレバーに
おいて、前記触媒金属膜は、前記探針の全面と前記レバ
ー部及び支持部の探針形成側の面に形成されていること
を特徴とするものであり、また請求項６に係る発明は、
請求項３に係るＳＰＭカンチレバーにおいて、前記触媒
金属膜は、前記レバー部と支持部の探針形成側の面及び
該レバー部と支持部の探針形成側の面と連続的に接する
探針の１面に形成されていることを特徴とするものであ
る。
【００１８】このように構成することにより、ＣＮＴは
触媒金属膜が形成された面に選択成長するため、探針先
端の所望の位置、角度及び方向にＣＮＴを制御性よく成
長させることの可能なＳＰＭカンチレバーを提供するこ
とができる。
触媒金属膜が形成された面に選択成長するため、探針先
端の所望の位置、角度及び方向にＣＮＴを制御性よく成
長させることの可能なＳＰＭカンチレバーを提供するこ
とができる。
【００１９】請求項７に係る発明は、請求項３〜６のい
ずれか１項に係るＳＰＭカンチレバーの製造方法におい
て、前記カーボンナノチューブは、前記触媒金属膜が形
成されたカンチレバーと該カンチレバーの探針側に対向
して配置された電極との間に電圧を印加しながら、熱気
相成長法にて形成されることを特徴とするものである。
このように構成することにより、熱ＣＶＤ法における電
界アシスト法の効果を十分引き出し、探針以外にはＣＮ
Ｔを成長させることなく、ＣＮＴを探針先端に方向を制
御しながら精度よく選択成長させることが可能なＳＰＭ
カンチレバーの製造方法を提供することができる。
ずれか１項に係るＳＰＭカンチレバーの製造方法におい
て、前記カーボンナノチューブは、前記触媒金属膜が形
成されたカンチレバーと該カンチレバーの探針側に対向
して配置された電極との間に電圧を印加しながら、熱気
相成長法にて形成されることを特徴とするものである。
このように構成することにより、熱ＣＶＤ法における電
界アシスト法の効果を十分引き出し、探針以外にはＣＮ
Ｔを成長させることなく、ＣＮＴを探針先端に方向を制
御しながら精度よく選択成長させることが可能なＳＰＭ
カンチレバーの製造方法を提供することができる。
【００２０】請求項８に係る発明は請求項７に係るＳＰ
Ｍカンチレバーの製造方法において、前記印加電圧をパ
ルス電圧とし、該印加パルス電圧のパルス回数により、
前記カーボンナノチューブの長さを制御することを特徴
とするものであり、また請求項９に係る発明は請求項７
に係るＳＰＭカンチレバーの製造方法において、前記熱
気相成長法における反応ガスのＯＮ／ＯＦＦにより、前
記カーボンナノチューブの長さを制御することを特徴と
するものである。このような製造方法により、探針先端
に形成するＣＮＴの長さを容易に制御することができ
る。
Ｍカンチレバーの製造方法において、前記印加電圧をパ
ルス電圧とし、該印加パルス電圧のパルス回数により、
前記カーボンナノチューブの長さを制御することを特徴
とするものであり、また請求項９に係る発明は請求項７
に係るＳＰＭカンチレバーの製造方法において、前記熱
気相成長法における反応ガスのＯＮ／ＯＦＦにより、前
記カーボンナノチューブの長さを制御することを特徴と
するものである。このような製造方法により、探針先端
に形成するＣＮＴの長さを容易に制御することができ
る。
【００２１】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て説明する。まず、第１の実施の形態について説明す
る。本実施の形態は、触媒金属膜を探針全面と探針形成
側のレバー部及び支持部の面に形成し、探針先端にレバ
ー部に対する垂直面から一定の角度傾いた方向に選択的
にＣＮＴを成長形成させたものであり、図１に本実施の
形態に係るＳＰＭカンチレバーの断面図を示す。
て説明する。まず、第１の実施の形態について説明す
る。本実施の形態は、触媒金属膜を探針全面と探針形成
側のレバー部及び支持部の面に形成し、探針先端にレバ
ー部に対する垂直面から一定の角度傾いた方向に選択的
にＣＮＴを成長形成させたものであり、図１に本実施の
形態に係るＳＰＭカンチレバーの断面図を示す。
【００２２】図１において、１は単結晶シリコンウエハ
を加工して作製した支持部、２は支持部１より延びたレ
バー部、３はレバー部２の自由端側４に探針軸５が傾い
て配置され、３面で形成されたテトラヘドラル型探針、
６はカンチレバーの探針形成側の全面にわたってコーテ
ィングされたニッケル（Ｎi ）などの触媒金属膜であ
り、そして探針先端７にレバー部２に対する垂直面より
もレバー自由端側４の方向に傾けて、すなわち探針軸５
方向にＣＮＴ８を形成して、ＣＮＴ付きのＳＰＭカンチ
レバー９を構成している。なお、図１において、10は試
料水平面を示している。
を加工して作製した支持部、２は支持部１より延びたレ
バー部、３はレバー部２の自由端側４に探針軸５が傾い
て配置され、３面で形成されたテトラヘドラル型探針、
６はカンチレバーの探針形成側の全面にわたってコーテ
ィングされたニッケル（Ｎi ）などの触媒金属膜であ
り、そして探針先端７にレバー部２に対する垂直面より
もレバー自由端側４の方向に傾けて、すなわち探針軸５
方向にＣＮＴ８を形成して、ＣＮＴ付きのＳＰＭカンチ
レバー９を構成している。なお、図１において、10は試
料水平面を示している。
【００２３】次に、上記構成の本実施の形態に係わるＳ
ＰＭカンチレバーの製造方法を、図２の（Ａ）〜（Ｃ）
及び図３に基づいて説明する。先ず、図２の（Ａ）に示
すように、通常のテトラヘドラル型の探針３，レバー部
２及び支持部１を有するカンチレバー９′を作製する。
ここで、探針３は図２の（Ｂ）に示すように、テトラヘ
ドラル型をしており、ほぼ垂直に立った２面と、約55°
の角度のＳi の結晶方位（１１１）面とによって構成さ
れており、その探針軸５はレバー部２の面に対する垂直
面に対して傾けて形成されている。続いて図２の（Ｃ）
に示すように、カンチレバー９′の探針側の全面にわた
って、Ｎi などの触媒金属膜６をスパッタリング法ある
いは真空蒸着法により数ｎｍの厚さで成膜する。
ＰＭカンチレバーの製造方法を、図２の（Ａ）〜（Ｃ）
及び図３に基づいて説明する。先ず、図２の（Ａ）に示
すように、通常のテトラヘドラル型の探針３，レバー部
２及び支持部１を有するカンチレバー９′を作製する。
ここで、探針３は図２の（Ｂ）に示すように、テトラヘ
ドラル型をしており、ほぼ垂直に立った２面と、約55°
の角度のＳi の結晶方位（１１１）面とによって構成さ
れており、その探針軸５はレバー部２の面に対する垂直
面に対して傾けて形成されている。続いて図２の（Ｃ）
に示すように、カンチレバー９′の探針側の全面にわた
って、Ｎi などの触媒金属膜６をスパッタリング法ある
いは真空蒸着法により数ｎｍの厚さで成膜する。
【００２４】次に、図３に示すように、熱ＣＶＤ装置11
内の載置台12にカンチレバー９′をＣＮＴの成長方向、
すなわちＣＮＴの成長する角度を制御するように傾けて
配置し、反応ガスであるＣ2 Ｈ2 とキャリアガスである
Ｈ2 を装置11内に導入し、フィラメント13により1500℃
以上の加熱を行いながら、カンチレバー９′と対向する
電極14間にパルス電源15により数百Ｖ以上のパルス電圧
を印加して、探針先端にＣＮＴ８を成長させる。なお、
ここではカンチレバー側に負電位が印加されるようにす
る。また、カンチレバー９′の配置に際し傾けるように
したが、その角度はＣＮＴの成長方向に応じて適宜設定
してよい。更に、カンチレバー９′を対向電極14に対し
て水平に配置してもよい。なお、図３において、Ｖacは
排気口である。
内の載置台12にカンチレバー９′をＣＮＴの成長方向、
すなわちＣＮＴの成長する角度を制御するように傾けて
配置し、反応ガスであるＣ2 Ｈ2 とキャリアガスである
Ｈ2 を装置11内に導入し、フィラメント13により1500℃
以上の加熱を行いながら、カンチレバー９′と対向する
電極14間にパルス電源15により数百Ｖ以上のパルス電圧
を印加して、探針先端にＣＮＴ８を成長させる。なお、
ここではカンチレバー側に負電位が印加されるようにす
る。また、カンチレバー９′の配置に際し傾けるように
したが、その角度はＣＮＴの成長方向に応じて適宜設定
してよい。更に、カンチレバー９′を対向電極14に対し
て水平に配置してもよい。なお、図３において、Ｖacは
排気口である。
【００２５】このように、電界を印加して熱気相成長法
（熱ＣＶＤ法）を行うことにより、図４に示すように、
探針３の形状に沿った電界分布による等電位線ａが形成
されて電気力線の密な方向、ここでは図の矢印の方向す
なわち探針先端から探針軸に沿って選択的にＣＮＴ８が
形成され、図１に示すようなＣＮＴ付きのＳＰＭカンチ
レバー９が完成する。ここで、ＣＮＴ８の長さは印加パ
ルス電圧のパルス回数を設定することにより制御する。
（熱ＣＶＤ法）を行うことにより、図４に示すように、
探針３の形状に沿った電界分布による等電位線ａが形成
されて電気力線の密な方向、ここでは図の矢印の方向す
なわち探針先端から探針軸に沿って選択的にＣＮＴ８が
形成され、図１に示すようなＣＮＴ付きのＳＰＭカンチ
レバー９が完成する。ここで、ＣＮＴ８の長さは印加パ
ルス電圧のパルス回数を設定することにより制御する。
【００２６】このような製造方法により、探針３の先端
にレバー部に対する垂直面から一定の角度傾いた方向に
ＣＮＴ８を形成することができる。このように探針先端
に位置、角度及び成長方向を制御しながら容易にＣＮＴ
を形成し、ＣＮＴ付き探針を構成することが可能とな
る。そして、このように構成されたＳＰＭカンチレバー
のＣＮＴ探針先端が測定試料表面と垂直に向き合い、あ
らゆる試料形状の表面状態を正確且つ高分解能に測定可
能となる。また、ＣＮＴ探針の高アスペクト比を利用し
て深いトレンチ溝なども測定可能となり、忠実なプロフ
ァイルを得ることができる。
にレバー部に対する垂直面から一定の角度傾いた方向に
ＣＮＴ８を形成することができる。このように探針先端
に位置、角度及び成長方向を制御しながら容易にＣＮＴ
を形成し、ＣＮＴ付き探針を構成することが可能とな
る。そして、このように構成されたＳＰＭカンチレバー
のＣＮＴ探針先端が測定試料表面と垂直に向き合い、あ
らゆる試料形状の表面状態を正確且つ高分解能に測定可
能となる。また、ＣＮＴ探針の高アスペクト比を利用し
て深いトレンチ溝なども測定可能となり、忠実なプロフ
ァイルを得ることができる。
【００２７】なお、本実施の形態ではテトラヘドラル型
探針を有するカンチレバーを用いたが、これには限定さ
れず、他の形状の探針を有するＳＰＭカンチレバーにも
適用できることは言うまでもない。このときには、ＳＰ
Ｍ装置に装着時にＣＮＴ探針先端の頂点が、測定試料表
面に対し、常に垂直に働くように形成されていればよ
く、ＣＮＴの形成にあたっては、レバー部自由端側へ傾
けての成長形成に限らず、自由端とは反対側に傾けて成
長させて形成することも可能である。
探針を有するカンチレバーを用いたが、これには限定さ
れず、他の形状の探針を有するＳＰＭカンチレバーにも
適用できることは言うまでもない。このときには、ＳＰ
Ｍ装置に装着時にＣＮＴ探針先端の頂点が、測定試料表
面に対し、常に垂直に働くように形成されていればよ
く、ＣＮＴの形成にあたっては、レバー部自由端側へ傾
けての成長形成に限らず、自由端とは反対側に傾けて成
長させて形成することも可能である。
【００２８】次に、第２の実施の形態について説明す
る。本実施の形態は、触媒金属膜を探針の１面のみに形
成し、触媒金属膜を形成した探針面の延長上にＣＮＴを
選択的に突出形成してＳＰＭカンチレバーを構成するも
のである。次に、本実施の形態に係わるＳＰＭカンチレ
バーの製造方法を、図５の（Ａ）〜（Ｃ）に基づいて説
明する。
る。本実施の形態は、触媒金属膜を探針の１面のみに形
成し、触媒金属膜を形成した探針面の延長上にＣＮＴを
選択的に突出形成してＳＰＭカンチレバーを構成するも
のである。次に、本実施の形態に係わるＳＰＭカンチレ
バーの製造方法を、図５の（Ａ）〜（Ｃ）に基づいて説
明する。
【００２９】先ず、図５の（Ａ）に示すように、第１の
実施の形態と同様に、通常のテトラヘドラル型の探針３
を有するカンチレバー９′を作製する。次に、図５の
（Ｂ）に示すように、探針３の（１１１）面のみにＮi
などの触媒金属膜16をスパッタリング法あるいは真空蒸
着法により、数ｎｍの厚さで成膜する。このとき、真空
蒸着法では、蒸着源とテトラヘドラル型探針３の（１１
１）面が対向するように配置すれば、他の２面には触媒
金属が回り込まないようにして、（１１１）面のみに触
媒金属膜16を形成することが可能となる。
実施の形態と同様に、通常のテトラヘドラル型の探針３
を有するカンチレバー９′を作製する。次に、図５の
（Ｂ）に示すように、探針３の（１１１）面のみにＮi
などの触媒金属膜16をスパッタリング法あるいは真空蒸
着法により、数ｎｍの厚さで成膜する。このとき、真空
蒸着法では、蒸着源とテトラヘドラル型探針３の（１１
１）面が対向するように配置すれば、他の２面には触媒
金属が回り込まないようにして、（１１１）面のみに触
媒金属膜16を形成することが可能となる。
【００３０】また、触媒金属膜を付着させたくない面に
は、あらかじめ犠牲膜層となる酸化膜あるいはレジスト
膜を形成しておき、蒸着あるいはスパッタリング法によ
って触媒金属膜を形成した後、犠牲膜層を除去すること
で、所定の１面のみに触媒金属膜を形成することも可能
である。
は、あらかじめ犠牲膜層となる酸化膜あるいはレジスト
膜を形成しておき、蒸着あるいはスパッタリング法によ
って触媒金属膜を形成した後、犠牲膜層を除去すること
で、所定の１面のみに触媒金属膜を形成することも可能
である。
【００３１】次に、熱ＣＶＤ装置内において、対向電極
に対してカンチレバー９′を、例えば35°程度傾けて配
置し、探針３の（１１１）面が対向電極に対して垂直に
なるようにする。その後、反応ガスであるＣ2 Ｈ2 とキ
ャリアガスであるＨ2 を装置内に導入し、1500℃以上の
加熱を行いながら、カンチレバー側に負電圧が加わるよ
うにしてカンチレバーと対向する対向電極間に数百Ｖ以
上のパルス電圧を印加する。
に対してカンチレバー９′を、例えば35°程度傾けて配
置し、探針３の（１１１）面が対向電極に対して垂直に
なるようにする。その後、反応ガスであるＣ2 Ｈ2 とキ
ャリアガスであるＨ2 を装置内に導入し、1500℃以上の
加熱を行いながら、カンチレバー側に負電圧が加わるよ
うにしてカンチレバーと対向する対向電極間に数百Ｖ以
上のパルス電圧を印加する。
【００３２】このように、パルス電圧の印加による電界
を形成して熱ＣＶＤ法を行うことにより、図５の（Ｃ）
に示すように、触媒金属膜16を成膜した探針３の（１１
１）面の延長上に、ＣＮＴ18が形成される。ここで、Ｃ
ＮＴ18を成長形成させるための触媒金属膜16をカンチレ
バー探針３の１面のみに形成しているため、その面に沿
ってＣＮＴ18は成長し、特に対向する対向電極に向かっ
て（１１１）面が収束するような形状になっているた
め、仮に探針先端に微小な欠けがあっても、（１１１）
面に沿って成長が加速され、成長の方向を常に安定させ
ることができる。
を形成して熱ＣＶＤ法を行うことにより、図５の（Ｃ）
に示すように、触媒金属膜16を成膜した探針３の（１１
１）面の延長上に、ＣＮＴ18が形成される。ここで、Ｃ
ＮＴ18を成長形成させるための触媒金属膜16をカンチレ
バー探針３の１面のみに形成しているため、その面に沿
ってＣＮＴ18は成長し、特に対向する対向電極に向かっ
て（１１１）面が収束するような形状になっているた
め、仮に探針先端に微小な欠けがあっても、（１１１）
面に沿って成長が加速され、成長の方向を常に安定させ
ることができる。
【００３３】このような製造方法により、探針３を構成
する１面の延長上すなわち探針先端にＣＮＴ18を選択的
に形成したＳＰＭカンチレバー９を得ることができる。
そして、探針先端に位置、角度及び成長方向を制御しな
がら容易にＣＮＴを形成し、ＣＮＴ探針を形成すること
が可能となり、ＣＮＴ探針先端が測定試料表面と垂直に
向き合い、あらゆる試料形状の表面状態を正確且つ高分
解能に測定可能となる。また、ＣＮＴ探針の高アスペク
ト比を利用して深いトレンチ溝なども測定可能となり、
忠実なプロファイルを得ることができる。
する１面の延長上すなわち探針先端にＣＮＴ18を選択的
に形成したＳＰＭカンチレバー９を得ることができる。
そして、探針先端に位置、角度及び成長方向を制御しな
がら容易にＣＮＴを形成し、ＣＮＴ探針を形成すること
が可能となり、ＣＮＴ探針先端が測定試料表面と垂直に
向き合い、あらゆる試料形状の表面状態を正確且つ高分
解能に測定可能となる。また、ＣＮＴ探針の高アスペク
ト比を利用して深いトレンチ溝なども測定可能となり、
忠実なプロファイルを得ることができる。
【００３４】なお、本実施の形態は、導電性のカンチレ
バーに適用するのが望ましい。これは、熱ＣＶＤ法にお
いてカンチレバーに電圧を印加する必要があるためであ
り、電圧の印加は不可能ではないが、カンチレバー自体
に導電性がないと電圧の印加が難しくなるからである。
バーに適用するのが望ましい。これは、熱ＣＶＤ法にお
いてカンチレバーに電圧を印加する必要があるためであ
り、電圧の印加は不可能ではないが、カンチレバー自体
に導電性がないと電圧の印加が難しくなるからである。
【００３５】また、本実施の形態では、テトラヘドラル
型の３面で構成された探針を有するカンチレバーを用い
ているが、これに限定されず、ピラミダル型の４面探針
は勿論のこと、５面以上で構成される探針を有するカン
チレバーにおいても適用可能であることは言うまでもな
い。
型の３面で構成された探針を有するカンチレバーを用い
ているが、これに限定されず、ピラミダル型の４面探針
は勿論のこと、５面以上で構成される探針を有するカン
チレバーにおいても適用可能であることは言うまでもな
い。
【００３６】次に、第３の実施の形態について説明す
る。本実施の形態は、触媒金属膜を、探針形成側のレバ
ー部と支持部の全面及びこれらの面と連続的に接する探
針の１面に形成し、触媒金属膜を形成した探針面の延長
上にＣＮＴを選択的に形成して、ＳＰＭカンチレバーを
構成したものである。、次に、本実施の形態に係るＳＰ
Ｍカンチレバーの製造方法を、図６の（Ａ）〜（Ｃ）に
基づいて説明する。
る。本実施の形態は、触媒金属膜を、探針形成側のレバ
ー部と支持部の全面及びこれらの面と連続的に接する探
針の１面に形成し、触媒金属膜を形成した探針面の延長
上にＣＮＴを選択的に形成して、ＳＰＭカンチレバーを
構成したものである。、次に、本実施の形態に係るＳＰ
Ｍカンチレバーの製造方法を、図６の（Ａ）〜（Ｃ）に
基づいて説明する。
【００３７】先ず、図６の（Ａ）に示すように、第１の
実施の形態と同様に、通常のテトラヘドラル型の探針３
を有するカンチレバー９′を作製する。次に、図６の
（Ｂ）に示すように、探針３の（１１１）面とレバー部
２及び支持部１の探針形成側の全面にわたって、Ｎi な
どの触媒金属膜26をスパッタリング法あるいは真空蒸着
法により、数ｎｍの厚さで成膜する。なお、探針３にお
いて（１１１）面のみに触媒金属膜を成膜する方法とし
ては、第２の実施の形態と同様な製造方法による。
実施の形態と同様に、通常のテトラヘドラル型の探針３
を有するカンチレバー９′を作製する。次に、図６の
（Ｂ）に示すように、探針３の（１１１）面とレバー部
２及び支持部１の探針形成側の全面にわたって、Ｎi な
どの触媒金属膜26をスパッタリング法あるいは真空蒸着
法により、数ｎｍの厚さで成膜する。なお、探針３にお
いて（１１１）面のみに触媒金属膜を成膜する方法とし
ては、第２の実施の形態と同様な製造方法による。
【００３８】続いて、第２の実施の形態と全く同様にし
て、図６の（Ｃ）に示すように、触媒金属膜26を成膜し
た探針３の（１１１）面の延長上に、ＣＮＴ28を形成す
る。ここで、ＣＮＴ28を成長形成させるための触媒金属
膜26を、カンチレバー探針３の１面及び該探針３の１面
と接するレバー部２と支持部１の全面に形成しているた
め、電圧の印加が容易に行われると共に、電界が尖った
探針先端に集中し易くなる。
て、図６の（Ｃ）に示すように、触媒金属膜26を成膜し
た探針３の（１１１）面の延長上に、ＣＮＴ28を形成す
る。ここで、ＣＮＴ28を成長形成させるための触媒金属
膜26を、カンチレバー探針３の１面及び該探針３の１面
と接するレバー部２と支持部１の全面に形成しているた
め、電圧の印加が容易に行われると共に、電界が尖った
探針先端に集中し易くなる。
【００３９】したがって、触媒金属膜26が形成された探
針面に沿ってＣＮＴ28は成長され、特に熱ＣＶＤ装置内
において、対向電極に向かって探針３の（１１１）面が
収束するような形状となっているため、仮に探針先端に
微小な欠けがあっても、（１１１）面に沿って成長が加
速され、成長の方向を常に安定させることができる。す
なわち、探針３の（１１１）面に沿ってのみＣＮＴ28が
成長形成され、レバー部２や支持部１にはＣＮＴは形成
されない。
針面に沿ってＣＮＴ28は成長され、特に熱ＣＶＤ装置内
において、対向電極に向かって探針３の（１１１）面が
収束するような形状となっているため、仮に探針先端に
微小な欠けがあっても、（１１１）面に沿って成長が加
速され、成長の方向を常に安定させることができる。す
なわち、探針３の（１１１）面に沿ってのみＣＮＴ28が
成長形成され、レバー部２や支持部１にはＣＮＴは形成
されない。
【００４０】このような製造方法により、探針３を構成
する１面の延長上すなわち探針先端にＣＮＴ28を選択的
に形成したＳＰＭカンチレバー９を得ることができる。
そして、探針先端に位置、角度及び成長方向を制御しな
がら容易にＣＮＴを形成し、ＣＮＴ探針を形成すること
が可能となり、ＣＮＴ探針先端が測定試料表面と垂直に
向き合い、あらゆる試料形状の表面状態を正確且つ高分
解能に測定可能となる。また、ＣＮＴ探針の高アスペク
ト比を利用して深いトレンチ溝なども測定可能となり、
忠実なプロファイルを得ることができる。
する１面の延長上すなわち探針先端にＣＮＴ28を選択的
に形成したＳＰＭカンチレバー９を得ることができる。
そして、探針先端に位置、角度及び成長方向を制御しな
がら容易にＣＮＴを形成し、ＣＮＴ探針を形成すること
が可能となり、ＣＮＴ探針先端が測定試料表面と垂直に
向き合い、あらゆる試料形状の表面状態を正確且つ高分
解能に測定可能となる。また、ＣＮＴ探針の高アスペク
ト比を利用して深いトレンチ溝なども測定可能となり、
忠実なプロファイルを得ることができる。
【００４１】なお、本実施の形態は、触媒金属膜がレバ
ー部及び支持部にまで形成されているため、熱ＣＶＤ装
置におけるＣＮＴの形成時の電圧の印加が行いやすく、
導電性あるいは非導電性に拘わらず、あらゆるカンチレ
バーに適用できる。
ー部及び支持部にまで形成されているため、熱ＣＶＤ装
置におけるＣＮＴの形成時の電圧の印加が行いやすく、
導電性あるいは非導電性に拘わらず、あらゆるカンチレ
バーに適用できる。
【００４２】また、本実施の形態では、テトラヘドラル
型の３面で構成された探針を有するカンチレバーを用い
ているが、これに限定されず、ピラミダル型の４面探針
は勿論のこと、５面以上で構成される探針を有するカン
チレバーにおいても適用可能であることは言うまでもな
い。
型の３面で構成された探針を有するカンチレバーを用い
ているが、これに限定されず、ピラミダル型の４面探針
は勿論のこと、５面以上で構成される探針を有するカン
チレバーにおいても適用可能であることは言うまでもな
い。
【００４３】次に、第４の実施の形態について説明す
る。本実施の形態は、図６の（Ａ）〜（Ｄ）に示した第
３の実施の形態の変形例で、レバー部及び支持部の面に
形成する触媒金属膜を配線パターン状とし、触媒金属膜
が形成された探針面の延長上にＣＮＴを選択的に形成し
てＳＰＭカンチレバーを構成したものである。次に、本
実施の形態に係るＳＰＭカンチレバーの製造方法を、図
７の（Ａ）〜（Ｃ）に基づいて説明する。
る。本実施の形態は、図６の（Ａ）〜（Ｄ）に示した第
３の実施の形態の変形例で、レバー部及び支持部の面に
形成する触媒金属膜を配線パターン状とし、触媒金属膜
が形成された探針面の延長上にＣＮＴを選択的に形成し
てＳＰＭカンチレバーを構成したものである。次に、本
実施の形態に係るＳＰＭカンチレバーの製造方法を、図
７の（Ａ）〜（Ｃ）に基づいて説明する。
【００４４】先ず、図７の（Ａ）に示すように、第１の
実施の形態と同様に、通常のテトラヘドラル型の探針を
有するカンチレバー９′を作製する。次に、図７の
（Ｂ）に示すように、探針３の（１１１）面とレバー部
２及び支持部１の探針形成側の面に、Ｎi などの触媒金
属膜36をスパッタリング法あるいは真空蒸着法により、
数ｎｍの厚さで成膜するが、レバー部２及び支持部１の
面上には全面ではなく配線パターン状に形成する。その
形成方法としては、レバー部２から支持部１にわたって
レジストを配線パターン状に形成しておき、Ｎi を蒸着
後にリフトオフ法などを用いて配線パターン状の触媒金
属膜36を形成する方法が考えられるが、これには限定さ
れず、配線パターン状の触媒金属膜が形成できれば、ど
のような方法を用いてもよいことは言うまでもない。ま
た、探針の（１１１）面のみに触媒金属膜を成膜する方
法としては、第２の実施の形態と同様な方法による。続
いて、第２の実施の形態と全く同様にして、図７の
（Ｃ）に示すように、触媒金属膜36を成膜した探針３の
（１１１）面の延長上にＣＮＴ38を成長形成する。
実施の形態と同様に、通常のテトラヘドラル型の探針を
有するカンチレバー９′を作製する。次に、図７の
（Ｂ）に示すように、探針３の（１１１）面とレバー部
２及び支持部１の探針形成側の面に、Ｎi などの触媒金
属膜36をスパッタリング法あるいは真空蒸着法により、
数ｎｍの厚さで成膜するが、レバー部２及び支持部１の
面上には全面ではなく配線パターン状に形成する。その
形成方法としては、レバー部２から支持部１にわたって
レジストを配線パターン状に形成しておき、Ｎi を蒸着
後にリフトオフ法などを用いて配線パターン状の触媒金
属膜36を形成する方法が考えられるが、これには限定さ
れず、配線パターン状の触媒金属膜が形成できれば、ど
のような方法を用いてもよいことは言うまでもない。ま
た、探針の（１１１）面のみに触媒金属膜を成膜する方
法としては、第２の実施の形態と同様な方法による。続
いて、第２の実施の形態と全く同様にして、図７の
（Ｃ）に示すように、触媒金属膜36を成膜した探針３の
（１１１）面の延長上にＣＮＴ38を成長形成する。
【００４５】ここで、ＣＮＴ38を成長形成させるための
触媒金属膜36を、カンチレバー探針３の１面、及び該探
針面と接するレバー部２と支持部１の面に配線パターン
状に形成するため、電圧の印加が容易に行われると共
に、第３の実施の形態においてレバー部及び支持部の全
面に触媒金属膜を形成した場合より、電界が尖った探針
先端に集中し易くなる。したがって、触媒金属膜が形成
された探針面に沿ってＣＮＴ38は成長形成され、特に熱
ＣＶＤ装置における対向電極に向かって探針３の（１１
１）面が収束するような形状になっているため、仮に探
針先端に微小な欠けがあっても、（１１１）面に沿って
成長が加速され、成長の方向を常に安定させることがで
きる。すなわち、探針３の（１１１）面に沿ってのみＣ
ＮＴ38が成長形成され、レバー部２や支持部１にはＣＮ
Ｔは形成されない。また、触媒金属膜36の形成面積を少
なくすることにより、不要な部分、個所でのＣＮＴの成
長を防止することが可能となる。
触媒金属膜36を、カンチレバー探針３の１面、及び該探
針面と接するレバー部２と支持部１の面に配線パターン
状に形成するため、電圧の印加が容易に行われると共
に、第３の実施の形態においてレバー部及び支持部の全
面に触媒金属膜を形成した場合より、電界が尖った探針
先端に集中し易くなる。したがって、触媒金属膜が形成
された探針面に沿ってＣＮＴ38は成長形成され、特に熱
ＣＶＤ装置における対向電極に向かって探針３の（１１
１）面が収束するような形状になっているため、仮に探
針先端に微小な欠けがあっても、（１１１）面に沿って
成長が加速され、成長の方向を常に安定させることがで
きる。すなわち、探針３の（１１１）面に沿ってのみＣ
ＮＴ38が成長形成され、レバー部２や支持部１にはＣＮ
Ｔは形成されない。また、触媒金属膜36の形成面積を少
なくすることにより、不要な部分、個所でのＣＮＴの成
長を防止することが可能となる。
【００４６】このような製造方法により、探針３を構成
する１面の延長上、すなわち探針先端にＣＮＴ38を選択
的に形成したＳＰＭカンチレバー９を得ることができ
る。そして、探針先端に位置、角度及び成長方向を制御
しながら容易にＣＮＴを形成することが可能となり、Ｃ
ＮＴ探針先端が測定試料表面と垂直に向き合い、あらゆ
る試料形状の表面状態を正確且つ高分解能に測定可能と
なる。また、ＣＮＴ探針の高アスペクト比を利用して深
いトレンチ溝なども測定可能となり、忠実なプロファイ
ルを得ることができる。
する１面の延長上、すなわち探針先端にＣＮＴ38を選択
的に形成したＳＰＭカンチレバー９を得ることができ
る。そして、探針先端に位置、角度及び成長方向を制御
しながら容易にＣＮＴを形成することが可能となり、Ｃ
ＮＴ探針先端が測定試料表面と垂直に向き合い、あらゆ
る試料形状の表面状態を正確且つ高分解能に測定可能と
なる。また、ＣＮＴ探針の高アスペクト比を利用して深
いトレンチ溝なども測定可能となり、忠実なプロファイ
ルを得ることができる。
【００４７】なお、本実施の形態は、触媒金属膜がレバ
ー部及び支持部にまで形成されているため、熱ＣＶＤ装
置におけるＣＮＴの形成時の電圧の印加が行いやすく、
導電性あるいは非導電性に拘わらず、あらゆるカンチレ
バーに適用できる。
ー部及び支持部にまで形成されているため、熱ＣＶＤ装
置におけるＣＮＴの形成時の電圧の印加が行いやすく、
導電性あるいは非導電性に拘わらず、あらゆるカンチレ
バーに適用できる。
【００４８】また、本実施の形態では、テトラヘドラル
型の３面で構成された探針を有するカンチレバーを用い
ているが、これに限定されず、ピラミダル型の４面探針
は勿論のこと、５面以上で構成される探針を有するカン
チレバーにおいても適用可能であることは言うまでもな
い。
型の３面で構成された探針を有するカンチレバーを用い
ているが、これに限定されず、ピラミダル型の４面探針
は勿論のこと、５面以上で構成される探針を有するカン
チレバーにおいても適用可能であることは言うまでもな
い。
【００４９】なお、以上の各実施の形態では、触媒金属
膜としてニッケル（Ｎi ）を用いたものを示したが、こ
れに限定されることはなく、鉄（Ｆe ）あるいはコバル
ト（Ｃo ）を用いて形成してもよい。また、熱ＣＶＤ装
置内に配置したカンチレバーにパルス電圧を印加し、パ
ルス電圧のパルス回数によりＣＮＴの形成長さを制御し
たものを示したが、カンチレバーに定電圧を印加し、反
応ガスＣ2 Ｈ2 をＯＮ／ＯＦＦすることによっても、Ｃ
ＮＴの形成長さの制御が可能である。
膜としてニッケル（Ｎi ）を用いたものを示したが、こ
れに限定されることはなく、鉄（Ｆe ）あるいはコバル
ト（Ｃo ）を用いて形成してもよい。また、熱ＣＶＤ装
置内に配置したカンチレバーにパルス電圧を印加し、パ
ルス電圧のパルス回数によりＣＮＴの形成長さを制御し
たものを示したが、カンチレバーに定電圧を印加し、反
応ガスＣ2 Ｈ2 をＯＮ／ＯＦＦすることによっても、Ｃ
ＮＴの形成長さの制御が可能である。
【００５０】
【発明の効果】以上実施の形態に基づいて説明したよう
に、本発明に係るＳＰＭカンチレバーによれば、ＣＮＴ
の位置及び成長方向が制御された状態で形成され、ＣＮ
Ｔ付き探針の先端が測定試料表面と垂直に向き合い、あ
らゆる試料形状の表面状態を正確且つ高分解能で測定す
ることが可能となり、またＣＮＴ付き探針の高アスペク
ト比を利用して深いトレンチ溝なども忠実に測定するこ
とができる。また本発明に係るＳＰＭカンチレバーの製
造方法によれば、熱ＣＶＤ法における電界アシスト法の
効果を十分引き出し、探針以外にはＣＮＴを成長させる
ことなく、ＣＮＴを探針先端に方向、角度を制御しなが
ら精度並びに再現性よく選択成長させることが可能であ
る。
に、本発明に係るＳＰＭカンチレバーによれば、ＣＮＴ
の位置及び成長方向が制御された状態で形成され、ＣＮ
Ｔ付き探針の先端が測定試料表面と垂直に向き合い、あ
らゆる試料形状の表面状態を正確且つ高分解能で測定す
ることが可能となり、またＣＮＴ付き探針の高アスペク
ト比を利用して深いトレンチ溝なども忠実に測定するこ
とができる。また本発明に係るＳＰＭカンチレバーの製
造方法によれば、熱ＣＶＤ法における電界アシスト法の
効果を十分引き出し、探針以外にはＣＮＴを成長させる
ことなく、ＣＮＴを探針先端に方向、角度を制御しなが
ら精度並びに再現性よく選択成長させることが可能であ
る。
【図１】本発明に係るＳＰＭカンチレバーの第１の実施
の形態を示す断面図である。
の形態を示す断面図である。
【図２】図１に示した第１の実施の形態に係るＳＰＭカ
ンチレバーの製造方法を説明するための製造工程図であ
る。
ンチレバーの製造方法を説明するための製造工程図であ
る。
【図３】熱ＣＶＤ装置内においてカンチレバーの探針に
ＣＮＴを成長形成させる態様を示す説明図である。
ＣＮＴを成長形成させる態様を示す説明図である。
【図４】図３に示した熱ＣＶＤ装置内においてカンチレ
バーの探針近傍の電界分布（等電位線）状態を示す図で
ある。
バーの探針近傍の電界分布（等電位線）状態を示す図で
ある。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るＳＰＭカンチ
レバーの構成並びにその製造方法を説明するための製造
工程図である。
レバーの構成並びにその製造方法を説明するための製造
工程図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るＳＰＭカンチ
レバーの構成並びにその製造方法を説明するための製造
工程図である。
レバーの構成並びにその製造方法を説明するための製造
工程図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係るＳＰＭカンチ
レバーの構成並びにその製造方法を説明するための製造
工程図である。
レバーの構成並びにその製造方法を説明するための製造
工程図である。
【図８】従来のＳＰＭカンチレバーの構成例を示す側面
図である。
図である。
【図９】従来のＣＮＴ探針付きカンチレバーをＡＦＭ装
置に装着して測定を行う態様を示す図である。
置に装着して測定を行う態様を示す図である。
【図10】図９に示す態様で測定を行う場合におけるＣＮ
Ｔ探針の先端部と試料との関係を示す図である。
Ｔ探針の先端部と試料との関係を示す図である。
【図11】熱ＣＶＤ法において電界アシストによってシリ
コン製カンチレバーの探針先端に電界を集中させてＣＮ
Ｔを成長させる手法を示す説明図である。
コン製カンチレバーの探針先端に電界を集中させてＣＮ
Ｔを成長させる手法を示す説明図である。
【図12】探針全面に触媒金属膜を形成してＣＮＴを成長
させる場合に、探針先端に微小な欠けがある場合のＣＮ
Ｔ成長態様を示す図である。
させる場合に、探針先端に微小な欠けがある場合のＣＮ
Ｔ成長態様を示す図である。
１ 支持部
２ レバー部
３ 探針
４ レバー部自由端側
５ 探針軸
６，16，26，36 触媒金属膜
７ 探針先端
８，18，28，38 ＣＮＴ
９ ＳＰＭカンチレバー
９′ カンチレバー
10 試料水平面
11 熱ＣＶＤ装置
12 カンチレバー載置台
13 フィラメント
14 対向電極
15 パルス電源
Claims (9)
- 【請求項１】 支持部と、該支持部から延びたレバー部
と、該レバー部の自由端近傍に形成された少なくとも３
面以上の面で構成された探針とからなるＳＰＭカンチレ
バーにおいて、カーボンナノチューブが前記探針の先端
に、前記レバー部に対する垂直面から一定の角度傾いた
方向に、選択的に突出形成されていることを特徴とする
ＳＰＭカンチレバー。 - 【請求項２】 支持部と、該支持部から延びたレバー部
と、該レバー部の自由端近傍に形成された少なくとも３
面以上の面で構成された探針とからなるＳＰＭカンチレ
バーにおいて、カーボンナノチューブが前記探針の先端
に、該探針を構成する１面の延長上に添って、選択的に
突出形成されていることを特徴とするＳＰＭカンチレバ
ー。 - 【請求項３】 前記カーボンナノチューブは、前記支持
部とレバー部と探針とからなるカンチレバー上に形成さ
れた触媒金属膜により選択的に成長形成されていること
を特徴とする請求項１又は２に係るＳＰＭカンチレバ
ー。 - 【請求項４】 前記触媒金属膜は、前記探針の１面のみ
に形成されていることを特徴とする請求項３に係るＳＰ
Ｍカンチレバー。 - 【請求項５】 前記触媒金属膜は、前記探針の全面と前
記レバー部及び支持部の探針形成側の面に形成されてい
ることを特徴とする請求項３に係るＳＰＭカンチレバ
ー。 - 【請求項６】 前記触媒金属膜は、前記レバー部と支持
部の探針形成側の面及び該レバー部と支持部の探針形成
側の面と連続的に接する探針の１面に形成されているこ
とを特徴とする請求項３に係るＳＰＭカンチレバー。 - 【請求項７】 請求項３〜６のいずれか１項に係るＳＰ
Ｍカンチレバーの製造方法において、前記カーボンナノ
チューブは、前記触媒金属膜が形成されたカンチレバー
と該カンチレバーの探針側に対向して配置された電極と
の間に電圧を印加しながら、熱気相成長法にて形成され
ることを特徴とするＳＰＭカンチレバーの製造方法。 - 【請求項８】 前記印加電圧をパルス電圧とし、該印加
パルス電圧のパルス回数により、前記カーボンナノチュ
ーブの長さを制御することを特徴とする請求項７に係る
ＳＰＭカンチレバーの製造方法。 - 【請求項９】 前記熱気相成長法における反応ガスのＯ
Ｎ／ＯＦＦにより、前記カーボンナノチューブの長さを
制御することを特徴とする請求項７に係るＳＰＭカンチ
レバーの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001284276A JP2003090788A (ja) | 2001-09-19 | 2001-09-19 | Ｓｐｍカンチレバー及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001284276A JP2003090788A (ja) | 2001-09-19 | 2001-09-19 | Ｓｐｍカンチレバー及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003090788A true JP2003090788A (ja) | 2003-03-28 |
Family
ID=19107628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001284276A Pending JP2003090788A (ja) | 2001-09-19 | 2001-09-19 | Ｓｐｍカンチレバー及びその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003090788A (ja) |
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- 2001-09-19 JP JP2001284276A patent/JP2003090788A/ja active Pending
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