JP2020144120A - 走査型プローブ顕微鏡に適したプローブの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記方法は、
少なくとも1つのプローブ材からなる外層を備えるプローブ先端本体を製造する工程と、
前記プローブ先端本体の前記製造工程の間および/または前記製造工程の後に前記プローブ材からなる前記外層の上にマスク層を形成する工程と、
前記プローブ先端本体にプラズマエッチング処理を施す工程であって、前記マスク層が前記プローブ材のエッチングのエッチングマスクとして作用し、前記プラズマエッチング処理および前記エッチングマスクは前記プローブ材で形成される1つ以上の先端部を製造するように構成されており、前記1つ以上の先端部は前記プラズマエッチング処理前の前記プローブ先端本体よりも著しく小さく尖っている工程とを含む。
第1の短エッチング時間実行され、前記不規則な厚みを有する層にクレータを生成するように構成されている第1エッチング工程と、
前記第1の短エッチング時間よりも著しく長い第2のエッチング時間実行され、前記1つ以上の先端部を生成するように構成されている第2エッチング工程と
を含む。
これらは以下の作用
前記プラズマエッチング処理中に前記側面よりも前記頂点領域に高濃度のマスキング粒子が堆積される
前記プローブ先端本体はコアを含み、前記コア上での前記プローブ材の層の厚みは前記側面よりも前記頂点領域で大きいため、前記プラズマエッチング処理の終わりには前記プローブ材を前記側面から除去される
の1つまたは組み合わせを通じてなされる。
前記1つ以上の先端部上にキャップ層を堆積させ、それによって前記1つ以上の先端部を完全に被覆する工程
前記先端部にプラズマエッチング処理を施し、前記1つ以上の先端部の先端領域から前記キャップ層を除去するように構成されている工程であって、前記先端領域は前記1つ以上の先端部の頂点を含みつつ前記1つ以上の先端部の側面の周囲に前記キャップ層を実質的に維持する工程
をさらに含んでもよい。
1つ以上のナノ先端15上にキャップ層を堆積させ、それによって1つ以上のナノ先端をキャップ層で完全に被覆する工程
キャップ層にプラズマエッチング処理を施し、ナノ先端の側面のキャップ層を維持しながらナノ先端の先端領域からキャップ層を除去する工程であって、先端領域は少なくとも1つのナノ先端の頂点を含んでいる工程
頂点領域を備えるとともに頂点領域に先端本体よりも著しく小さく尖った一つ以上の先端部を備え、プローブ先端本体の残りの部分には先端部が存在しないプローブ先端本体(10)を製造する工程
1つ以上の先端部(15)上にキャップ層を堆積させ、それによって1つ以上の先端部を完全に被覆する工程
先端部にプラズマエッチング処理を施し、1つ以上の先端部の先端領域からキャップ層を除去するように構成されている工程であって、先端領域は1つ以上の先端部の頂点を含みつつ1つ以上の先端部(15)の側面の周囲にキャップ層を実質的に維持する工程
本発明者らは、上記の成形技術により製造された先端本体を含むプローブ上にダイヤモンドの「フルハリネズミ」先端を製造した:シリコン型、型に堆積されたドープされてない種粒子(密度約1E10/cm2)、Niカンチレバー、Niコア上のダイヤモンド層(厚さ約800nm)。以下のエッチングパラメータを適用した。
20秒のO2/SF6混合プラズマエッチング;ガス流量50scccm(O2)および2.5sccm(SF6)
5分のO2のプラズマエッチング;O2ガス流量50sccm
2 型
3 種粒子(ナノ粒子)
4 パッチ(ダイヤモンド層、ダイヤモンド膜)
5 金属層スタック
6 基部
7 カンチレバー
8 側方アーム
9 ホルダー
10 プローブ先端本体(先端本体)
11 基面
12 SiOxCy層
13 型表面
14 ダイヤモンドの島状構造
15 先端部(ナノ先端、ダイヤモンド先端)
16 不規則な厚みを有する層
17 クレータ
20 コア
21 ダイヤモンド層(外層)
Claims (15)
- 少なくとも1つのプローブ材からなる外層(21)を備えるプローブ先端本体(10)を製造する工程と、
前記プローブ先端本体の前記製造工程の間および/または前記製造工程の後に前記プローブ材からなる前記外層の上にマスク層を形成する工程と、
前記プローブ先端本体(10)にプラズマエッチング処理を施す工程であって、前記マスク層が前記プローブ材のエッチングのエッチングマスクとして作用し、前記プラズマエッチング処理および前記エッチングマスクは前記プローブ材で形成される1つ以上の先端部(15)を製造するように構成されており、前記1つ以上の先端部は前記プラズマエッチング処理前の前記プローブ先端本体(10)よりも著しく小さく尖っている工程と
を含む、走査型プローブ顕微鏡に適したプローブ先端の製造方法。 - 前記マスク層は、前記プラズマエッチング処理の前に形成される不規則な厚みを有する層(16)を含み、前記不規則な厚みを有する層は、前記プローブ材のエッチングのエッチングマスクとして作用する、請求項1に記載の方法。
- 前記不規則な厚みを有する層(16)は、前記プローブ先端本体の前記製造工程の後かつ前記プラズマエッチング処理の前に、前記プローブ先端本体(10)の表面に、例えば酸化によって自然に形成される混合物を含む、請求項2に記載の方法。
- 前記不規則な厚みを有する層(16)は、前記プローブ先端本体の前記製造工程の後かつ前記プラズマエッチング処理の前に、前記プローブ先端本体上に故意に堆積された粒子を含む、請求項2または請求項3に記載の方法。
- 前記プローブ先端本体(10)は、基板(1)に型(2)を形成することによって、かつ前記型内に前記プローブ材を堆積させることによって製造され、種粒子(3)は前記プローブ材を堆積させる前に前記型(2)に堆積されており、前記不規則な厚みを有する層(16)は前記種粒子(3)を含む、請求項2から請求項4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記不規則な厚みを有する層(16)は、前記型(2)の表面に自然に形成された混合物(12)をさらに含む、請求項5に記載の方法。
- 前記プラズマエッチング処理は、
第1の短エッチング時間実行され、前記不規則な厚みを有する層(16)にクレータ(17)を生成するように構成されている第1エッチング工程と、
前記第1の短エッチング時間よりも著しく長い第2のエッチング時間実行され、前記1つ以上の先端部(15)を生成するように構成されている第2エッチング工程と
を含む、請求項2から請求項6のいずれか1項に記載の方法。 - 前記プローブ先端本体(10)はカンチレバー(7)に取り付けられ、前記カンチレバーの材料の粒子は前記プラズマエッチング処理中にスパッタリングされて前記プローブ先端本体(10)上に堆積され、前記カンチレバーからの前記スパッタリングされた粒子は前記プラズマエッチング処理の残り時間に前記マスク層の形成に寄与する、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記プラズマエッチング処理の終わりには、前記先端部(15)は、前記プローブ先端本体(10)の全体にわたって分布している、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記プローブ先端本体(10)はピラミッド状であり、前記プラズマエッチング処理の終わりには前記1つ以上の先端部(15)は前記プローブ先端本体の頂点領域に存在し、前記プローブ先端本体の側面には先端部が存在せず、
これらは以下の作用
前記プラズマエッチング処理中に前記側面よりも前記頂点領域に高濃度のマスキング粒子が堆積される
前記プローブ先端本体(10)はコア(20)を含み、前記コア上での前記プローブ材の層(21)の厚みは前記側面よりも前記頂点領域で大きいため、前記プラズマエッチング処理の終わりには前記プローブ材を前記側面から除去される
の1つまたは組み合わせを通じてなされる、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の方法。 - 前記プローブ材は、ダイヤモンドである、請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の方法。
- 前記プラズマエッチング処理の後に実行される以下の工程
前記1つ以上の先端部(15)上にキャップ層を堆積させ、それによって前記1つ以上の先端部を完全に被覆する工程
前記先端部にプラズマエッチング処理を施し、前記1つ以上の先端部の先端領域から前記キャップ層を除去するように構成されている工程であって、前記先端領域は前記1つ以上の先端部の頂点を含みつつ前記1つ以上の先端部(15)の側面の周囲に前記キャップ層を実質的に維持する工程
をさらに含む、請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の方法。 - プローブ材からなる少なくとも1つの外層(21)を含むプローブ先端本体(10)を備え、
前記プローブ材で形成された複数の先端部(15)は前記プロ−ブ先端本体の全体にわたって分布し、前記先端部は前記プローブ先端本体よりも著しく小さく尖っている、走査型プローブ顕微鏡に適したプローブ先端。 - 前記先端部は、前記先端部の先端領域を除く外面にキャップ層を備え、前記先端領域は前記先端部の頂点を含む、請求項13に記載のプローブ先端。
- カンチレバー(7)と、
前記カンチレバーに取り付けられるホルダー(9)と、
前記カンチレバーの末端に取り付けられるプローブ先端と
を備え、
前記プローブ先端は、請求項13または請求項14に記載のプローブ先端である、プローブ。
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