JP3058514B2 - 金属箔を加工した探針部品の製造方法 - Google Patents
金属箔を加工した探針部品の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、原子間力顕微鏡（以
下、単にＡＦＭという）とトンネル顕微鏡（単に、ＳＴ
Ｍという）などを複合した探針走査形顕微鏡ならびに走
査形トンネリング分光装置（以下、単にＳＴＳという）
に用いられる金属箔を加工した探針部品の製造方法に関
する。
下、単にＡＦＭという）とトンネル顕微鏡（単に、ＳＴ
Ｍという）などを複合した探針走査形顕微鏡ならびに走
査形トンネリング分光装置（以下、単にＳＴＳという）
に用いられる金属箔を加工した探針部品の製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】ＡＦＭはカンチレバー状の探針部品を試
料に対して微小距離まで近づけ、探針部品と試料の間に
作用する原子間力を探針部品の変位として検出し、探針
部品を試料表面上を走査させることにより、試料の形状
や表面の物性などを測定するものである。
料に対して微小距離まで近づけ、探針部品と試料の間に
作用する原子間力を探針部品の変位として検出し、探針
部品を試料表面上を走査させることにより、試料の形状
や表面の物性などを測定するものである。
【０００３】ＳＴＭは、金属の探針部品を試料に対して
トンネル電流が流れる程度に接近させて、両者間に電圧
を印加し、その時に流れるトンネル電流が一定になるよ
うに両者間の距離を制御しながら探針部品を走査させた
場合における制御信号の変化から試料表面の形状を検出
するものである。
トンネル電流が流れる程度に接近させて、両者間に電圧
を印加し、その時に流れるトンネル電流が一定になるよ
うに両者間の距離を制御しながら探針部品を走査させた
場合における制御信号の変化から試料表面の形状を検出
するものである。
【０００４】ＳＴＳは、このようなＳＴＭを用いて、そ
の測定時にそれぞれの測定点において走査系を保持する
と共に、探針部品と試料との距離を制御するアクチュエ
−タの駆動電圧も保持し、それらの制御を一時中断した
状態で、探針部品と試料との間に印加する電圧を変化さ
せ、その時の電流の変化を測定することにより、トンネ
リング分光を行うものである。
の測定時にそれぞれの測定点において走査系を保持する
と共に、探針部品と試料との距離を制御するアクチュエ
−タの駆動電圧も保持し、それらの制御を一時中断した
状態で、探針部品と試料との間に印加する電圧を変化さ
せ、その時の電流の変化を測定することにより、トンネ
リング分光を行うものである。
【０００５】ＡＦＭとＳＴＭの同時測定あるいはＡＦＭ
とＳＴＳの同時測定を行うためには、導電性のカンチレ
バー状の探針部品を用いる必要がある。また、分解能良
く測定を行うためには、探針部品の形状は小さくする必
要があり、長さは２００μｍ以下、厚さは数μｍ、幅は
２０μｍ以下が望まれる。さらに、トンネル電流を安定
に検出するためには、探針部品材料としては、ＳＴＭで
実績のある白金系の金属材料が望ましい。
とＳＴＳの同時測定を行うためには、導電性のカンチレ
バー状の探針部品を用いる必要がある。また、分解能良
く測定を行うためには、探針部品の形状は小さくする必
要があり、長さは２００μｍ以下、厚さは数μｍ、幅は
２０μｍ以下が望まれる。さらに、トンネル電流を安定
に検出するためには、探針部品材料としては、ＳＴＭで
実績のある白金系の金属材料が望ましい。
【０００６】従来、このような探針部品としては、図６
に示すようなものがあった。（イ）図に示す探針部品
は、リボン状のタングステンや白金の箔をニッパ−など
で切断し、先端を電解研磨により鋭利にして形成してい
る。（ロ）図に示す探針部品は、ステンレス箔などの導
電性金属材料をフォトエッチングなどを用いて、図に示
す形状のカンチレバ−部に作成し、このカンチレバ−部
の先端に導電性チップ（例えば、ダイヤモンドにイオン
注入して導電性を持たせたもの）とを導電性接着剤で接
着結合して形成している。（ハ）図に示す探針部品は、
窒化シリコンのマイクロ加工にて図に示す形状に形成し
たカンチレバー状の探針部品の表面に、白金をスパッタ
などで薄くコーティングして形成している。
に示すようなものがあった。（イ）図に示す探針部品
は、リボン状のタングステンや白金の箔をニッパ−など
で切断し、先端を電解研磨により鋭利にして形成してい
る。（ロ）図に示す探針部品は、ステンレス箔などの導
電性金属材料をフォトエッチングなどを用いて、図に示
す形状のカンチレバ−部に作成し、このカンチレバ−部
の先端に導電性チップ（例えば、ダイヤモンドにイオン
注入して導電性を持たせたもの）とを導電性接着剤で接
着結合して形成している。（ハ）図に示す探針部品は、
窒化シリコンのマイクロ加工にて図に示す形状に形成し
たカンチレバー状の探針部品の表面に、白金をスパッタ
などで薄くコーティングして形成している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術に示す金属箔を加工した探針部品の作製におい
て、（イ）図の探針部品は、作製できる寸法が大きく、
幅４００〜７００μｍ、厚さ２０〜５０μｍ、長さ６０
０〜８００μｍの大きさが限界であった。また、その加
工法から安定した特性が得難く、この探針部品では、試
料に対して傾けて使用するため、正確に形状を測定する
ことができなかった。（ロ）図の探針部品は、探針とし
て振動の影響を小さくするために共振周波数が高く、カ
ンチレバ−部は微少な力でも検出できるようにバネ定数
が小さいものが望ましく、そのためには小型の探針部品
が必要であるが、カンチレバ−部とダイヤモンドの針先
を接着する構造のため、小型のものが作製し難く、十分
な特性が得られない。また、導電性チップの重さと接着
剤の重さが重くなってしまうため、機械的な共振周波数
が低くなってしまう。（ハ）図の探針部品は、寸法的に
は小さくできるが、コーティングした白金の付着強度が
弱いため、測定中に容易に白金が剥がれてしまうという
問題がある。更に、薄い金属箔の探針部品を扱うために
は金属製などのブロックに固着しておくのが便利である
が、厚さ数μｍの金属箔をしわや傷を付けずに固定する
のは非常に困難であり、金属箔の厚さはどうしても数１
０μｍ以上と、厚くなるという問題もあった。
来技術に示す金属箔を加工した探針部品の作製におい
て、（イ）図の探針部品は、作製できる寸法が大きく、
幅４００〜７００μｍ、厚さ２０〜５０μｍ、長さ６０
０〜８００μｍの大きさが限界であった。また、その加
工法から安定した特性が得難く、この探針部品では、試
料に対して傾けて使用するため、正確に形状を測定する
ことができなかった。（ロ）図の探針部品は、探針とし
て振動の影響を小さくするために共振周波数が高く、カ
ンチレバ−部は微少な力でも検出できるようにバネ定数
が小さいものが望ましく、そのためには小型の探針部品
が必要であるが、カンチレバ−部とダイヤモンドの針先
を接着する構造のため、小型のものが作製し難く、十分
な特性が得られない。また、導電性チップの重さと接着
剤の重さが重くなってしまうため、機械的な共振周波数
が低くなってしまう。（ハ）図の探針部品は、寸法的に
は小さくできるが、コーティングした白金の付着強度が
弱いため、測定中に容易に白金が剥がれてしまうという
問題がある。更に、薄い金属箔の探針部品を扱うために
は金属製などのブロックに固着しておくのが便利である
が、厚さ数μｍの金属箔をしわや傷を付けずに固定する
のは非常に困難であり、金属箔の厚さはどうしても数１
０μｍ以上と、厚くなるという問題もあった。
【０００８】本発明は上記従来技術の課題を踏まえて成
されたものであり、その目的は、厚さが数μｍの薄い金
属箔を長さが２００μｍ以下のカンチレバー状の探針部
品に加工し、これに金属性のブロックを固着することに
より、安定にトンネル電流が検出でき、ＡＦＭ動作性能
の良い、かつ、ハンドリングなどの扱いが容易で安価な
金属箔を加工した探針部品を実現することにある。
されたものであり、その目的は、厚さが数μｍの薄い金
属箔を長さが２００μｍ以下のカンチレバー状の探針部
品に加工し、これに金属性のブロックを固着することに
より、安定にトンネル電流が検出でき、ＡＦＭ動作性能
の良い、かつ、ハンドリングなどの扱いが容易で安価な
金属箔を加工した探針部品を実現することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の第１の構成は、カンチレバ−状の探針部品を
試料に対して微小距離まで近づけ、前記探針部品と試料
の間に作用する原子間力や磁気力などを前記探針部品の
変位として検出し、前記探針部品を前記試料表面上を走
査させることにより、前記試料の形状や表面の物性など
を測定すると共に、前記探針部品は導電性であり、この
探針部品と前記試料に任意の電位を与えた時に前記探針
部品と試料間に流れる電流を検出することなどによって
前記試料の電気的特性も測定するようにした探針走査型
顕微鏡などに用いる金属箔を加工した前記探針部品の製
造方法であって、この探針部品は、表面が平坦なセラミ
ックなどの基板に接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、
この接着剤の上に厚さ数μｍ以下の薄い金属箔を平坦に
重ねる金属箔接着工程と、この金属箔の上にフォトレジ
ストを塗布し、所望のパターンを複数個露光して現像す
ることにより所望のマスキング層を形成するマスキング
層形成工程と、エッチングして、前記金属箔を所望の形
状に複数個加工するエッチング工程と、金属製のブロッ
クに前記エッチングされた金属箔を固着する金属ブロッ
ク固着工程と、有機溶剤により前記セラミック基板と金
属箔の間の前記接着剤を溶融して前記探針部品を剥離す
る接着剤剥離工程と、により作製したことを特徴とす
る。また、第２の構成は、前記金属箔重ね工程は前記接
着剤を介して前記セラミック基板上に前記金属箔を重ね
た後、これを平面度の良好な金属板で上下より押圧して
前記金属箔を平坦にする工程を含むことを特徴とする。
また、第３の構成は、前記エッチング工程は、ドライエ
ッチングにより前記金属箔の不要部と前記マスキング層
を除去した後、前記金属箔を１μｍ以下僅かにエッチン
グすることにより、金属箔の表面の平坦度と光沢を良く
する工程を含むことを特徴とする。また、第４の構成
は、前記金属ブロックの固着工程は、前記金属ブロック
に予め金メッキを施し、融点が８０℃〜２００℃の低温
ハンダを前記金属ブロックに予備ハンダし、エッチング
した複数個の前記金属箔部品を１個ずつ切断し、その金
属箔上に前記金属ブロックを所定の位置に位置決めし、
約０．５〜１Ｋｇで押圧し、前記金属ブロックと前記金
属箔部品を徐々に昇温後、パルスヒートリフロー方式に
より短時間急速加熱し、除冷する工程を含むことを特徴
とする。また、第５の構成は、前記接着剤塗布工程の前
記接着剤としてポリアミド系接着剤を用い、前記接着剤
剥離工程の有機溶剤としてＮメチル−２ピロリドンを用
い、前記有機溶剤中に数時間浸積して、自然に剥離させ
る工程を含むことを特徴とする。また、第６の構成は、
前記金属ブロック固着工程は、前記接着剤剥離工程にて
用いる前記有機溶剤であるＮメチル−２ピロリドンに溶
融しないエポキシ系の接着剤を使用して前記金属ブロッ
クと前記金属箔を固着したことを特徴とする。また、第
７の構成は、前記金属箔重ね工程の後、前記金属箔の上
に金を薄くコーティングする金コーティング工程を備
え、マスキング層の厚さをエッチングにより前記金が残
る厚さに調整するようにしたことを特徴とする。また、
第８の構成は、前記金属ブロックの幅が前記金属箔の幅
よりも僅かに大きいことを特徴とする。
の本発明の第１の構成は、カンチレバ−状の探針部品を
試料に対して微小距離まで近づけ、前記探針部品と試料
の間に作用する原子間力や磁気力などを前記探針部品の
変位として検出し、前記探針部品を前記試料表面上を走
査させることにより、前記試料の形状や表面の物性など
を測定すると共に、前記探針部品は導電性であり、この
探針部品と前記試料に任意の電位を与えた時に前記探針
部品と試料間に流れる電流を検出することなどによって
前記試料の電気的特性も測定するようにした探針走査型
顕微鏡などに用いる金属箔を加工した前記探針部品の製
造方法であって、この探針部品は、表面が平坦なセラミ
ックなどの基板に接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、
この接着剤の上に厚さ数μｍ以下の薄い金属箔を平坦に
重ねる金属箔接着工程と、この金属箔の上にフォトレジ
ストを塗布し、所望のパターンを複数個露光して現像す
ることにより所望のマスキング層を形成するマスキング
層形成工程と、エッチングして、前記金属箔を所望の形
状に複数個加工するエッチング工程と、金属製のブロッ
クに前記エッチングされた金属箔を固着する金属ブロッ
ク固着工程と、有機溶剤により前記セラミック基板と金
属箔の間の前記接着剤を溶融して前記探針部品を剥離す
る接着剤剥離工程と、により作製したことを特徴とす
る。また、第２の構成は、前記金属箔重ね工程は前記接
着剤を介して前記セラミック基板上に前記金属箔を重ね
た後、これを平面度の良好な金属板で上下より押圧して
前記金属箔を平坦にする工程を含むことを特徴とする。
また、第３の構成は、前記エッチング工程は、ドライエ
ッチングにより前記金属箔の不要部と前記マスキング層
を除去した後、前記金属箔を１μｍ以下僅かにエッチン
グすることにより、金属箔の表面の平坦度と光沢を良く
する工程を含むことを特徴とする。また、第４の構成
は、前記金属ブロックの固着工程は、前記金属ブロック
に予め金メッキを施し、融点が８０℃〜２００℃の低温
ハンダを前記金属ブロックに予備ハンダし、エッチング
した複数個の前記金属箔部品を１個ずつ切断し、その金
属箔上に前記金属ブロックを所定の位置に位置決めし、
約０．５〜１Ｋｇで押圧し、前記金属ブロックと前記金
属箔部品を徐々に昇温後、パルスヒートリフロー方式に
より短時間急速加熱し、除冷する工程を含むことを特徴
とする。また、第５の構成は、前記接着剤塗布工程の前
記接着剤としてポリアミド系接着剤を用い、前記接着剤
剥離工程の有機溶剤としてＮメチル−２ピロリドンを用
い、前記有機溶剤中に数時間浸積して、自然に剥離させ
る工程を含むことを特徴とする。また、第６の構成は、
前記金属ブロック固着工程は、前記接着剤剥離工程にて
用いる前記有機溶剤であるＮメチル−２ピロリドンに溶
融しないエポキシ系の接着剤を使用して前記金属ブロッ
クと前記金属箔を固着したことを特徴とする。また、第
７の構成は、前記金属箔重ね工程の後、前記金属箔の上
に金を薄くコーティングする金コーティング工程を備
え、マスキング層の厚さをエッチングにより前記金が残
る厚さに調整するようにしたことを特徴とする。また、
第８の構成は、前記金属ブロックの幅が前記金属箔の幅
よりも僅かに大きいことを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明によれば、セラミックなどの基板に接着
剤を塗布し、金属箔を接着し、フォトレジストを塗布
し、フォトマスクにより露光し、マスキング層を形成
し、ドライエッチングにより金属箔を複数個加工し、金
属製のブロックを金属箔に固着し、有機溶剤により接着
剤を溶融して、探針部品を作製している。したがって、
厚さが数μｍの薄い金属箔を長さ２００μｍ以下に微細
に加工でき、安定にトンネル電流を検出でき、ハンドリ
ングなどの取扱いの容易な、探針部品を一度に大量に安
価に作製できる。
剤を塗布し、金属箔を接着し、フォトレジストを塗布
し、フォトマスクにより露光し、マスキング層を形成
し、ドライエッチングにより金属箔を複数個加工し、金
属製のブロックを金属箔に固着し、有機溶剤により接着
剤を溶融して、探針部品を作製している。したがって、
厚さが数μｍの薄い金属箔を長さ２００μｍ以下に微細
に加工でき、安定にトンネル電流を検出でき、ハンドリ
ングなどの取扱いの容易な、探針部品を一度に大量に安
価に作製できる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
１は本発明の金属箔を加工した探針部品の作製方法の一
実施例を示す製造工程図である。順次、工程にそって説
明する。 （イ）接着剤塗布工程：セラミック基板１にポリアミド
系の接着剤２を塗布した後、熱乾燥し、接着剤２に含ま
れる溶媒を蒸発させ、半乾燥状態にする。 （ロ）金属箔重ね工程：接着剤２の上に厚さ数μｍの白
金箔３を重ねる。これを平面度の良い金属板４（あるい
は硝子板）で上下より押圧し、白金箔３を均等に展伸ば
し平面度を良くする。このまま加熱し、接着剤２を硬化
させる。 （ハ）マスキング層形成：バリ取りし、脱脂などの表面
処理を施した白金箔３の上に、フォトレジストをスピン
コートで適当な厚さに塗布する。所望の形状を複数個形
成したフォトマスクを密着して、露光、現像しマスキン
グ層５を形成する。 （ニ）エッチング工程：ドライエッチングにより白金箔
３を加工し、所望の形状の白金箔３ａを複数個形成す
る。この時、マスキング層５も同時にエッチングされる
が、白金箔３のエッチングが終了するまで、マスキング
層５が残っているようにマスキング層５の厚さを設定す
る。白金箔３の厚さをＴpt、エッチングレートをＥptと
し、マスキング層５のエッチングレートをＥmとする
と、マスキング層５の厚さＴmは次式で求められる。 Ｔm≧Ｔpt×Ｅm／Ｅpt マスキング層５が除去された後、さらに短時間エッチン
グを行い、白金箔３ａの表面を１μｍ以下僅かに加工し
て、白金箔３ａの表面を平滑にし、光沢を与える。これ
は、ＡＦＭで、探針部品の変位を光学式変位センサで検
出するときに白金箔表面が反射面になるので、良好な反
射面を形成するために必要である。 （ホ）切断工程：白金箔３ａが複数個形成された基板１
を１個ずつ切断する。これは、半田付条件の安定化また
剥離作業を容易にするために必要である。 （ヘ）金属ブロック固着工程：予め金メッキ（金メッキ
層６）した金属ブロック７に融点が８０℃〜２００℃の
低融点半田を予備半田（半田層８）しておく。これを白
金箔３ａの所用の位置に位置決めし、上から約０．５〜
１Ｋｇ程度で押圧する。これをパルスヒートリフロー方
式などで加熱し、半田を溶融し、冷却して白金箔３ａと
金属ブロック７を固着する。加熱冷却の条件を適正にし
ないと、白金箔３ａに皺が発生し、探針部品として使用
できない。この場合、図２に示す温度条件により半田付
けすることにより、白金箔３ａに皺がよることはない。
ワークを徐々に半田の融点以下に昇温し、暫く保持し、
急速に融点以上に昇温する。ワークを熱伝導の悪いもの
の上に置き、除冷する。この温度条件により、白金箔３
ａに皺が発生せず、白金箔３ａと金属ブロック７を半田
付することができる。 （ト）接着剤剥離工程：白金箔３ａと金属ブロック７と
を半田付けしたものを有機溶剤９中に浸積し、数時間放
置し、接着剤２ａの層を溶解させ、白金箔３ａとセラミ
ック基板１ａを分離する。白金箔３ａに変形、傷などを
付けないために、自然に剥離させる。有機溶剤９として
は、ポリアミド系接着剤を容易に溶解するために、Ｎメ
チル−２ピロリドンを用いる。 （チ）完成：白金箔探針部品を有機溶剤９中から引上
げ、必要に応じてアルコール置換により残留する有機溶
剤９を洗浄する。溶剤を乾燥して完成する。
１は本発明の金属箔を加工した探針部品の作製方法の一
実施例を示す製造工程図である。順次、工程にそって説
明する。 （イ）接着剤塗布工程：セラミック基板１にポリアミド
系の接着剤２を塗布した後、熱乾燥し、接着剤２に含ま
れる溶媒を蒸発させ、半乾燥状態にする。 （ロ）金属箔重ね工程：接着剤２の上に厚さ数μｍの白
金箔３を重ねる。これを平面度の良い金属板４（あるい
は硝子板）で上下より押圧し、白金箔３を均等に展伸ば
し平面度を良くする。このまま加熱し、接着剤２を硬化
させる。 （ハ）マスキング層形成：バリ取りし、脱脂などの表面
処理を施した白金箔３の上に、フォトレジストをスピン
コートで適当な厚さに塗布する。所望の形状を複数個形
成したフォトマスクを密着して、露光、現像しマスキン
グ層５を形成する。 （ニ）エッチング工程：ドライエッチングにより白金箔
３を加工し、所望の形状の白金箔３ａを複数個形成す
る。この時、マスキング層５も同時にエッチングされる
が、白金箔３のエッチングが終了するまで、マスキング
層５が残っているようにマスキング層５の厚さを設定す
る。白金箔３の厚さをＴpt、エッチングレートをＥptと
し、マスキング層５のエッチングレートをＥmとする
と、マスキング層５の厚さＴmは次式で求められる。 Ｔm≧Ｔpt×Ｅm／Ｅpt マスキング層５が除去された後、さらに短時間エッチン
グを行い、白金箔３ａの表面を１μｍ以下僅かに加工し
て、白金箔３ａの表面を平滑にし、光沢を与える。これ
は、ＡＦＭで、探針部品の変位を光学式変位センサで検
出するときに白金箔表面が反射面になるので、良好な反
射面を形成するために必要である。 （ホ）切断工程：白金箔３ａが複数個形成された基板１
を１個ずつ切断する。これは、半田付条件の安定化また
剥離作業を容易にするために必要である。 （ヘ）金属ブロック固着工程：予め金メッキ（金メッキ
層６）した金属ブロック７に融点が８０℃〜２００℃の
低融点半田を予備半田（半田層８）しておく。これを白
金箔３ａの所用の位置に位置決めし、上から約０．５〜
１Ｋｇ程度で押圧する。これをパルスヒートリフロー方
式などで加熱し、半田を溶融し、冷却して白金箔３ａと
金属ブロック７を固着する。加熱冷却の条件を適正にし
ないと、白金箔３ａに皺が発生し、探針部品として使用
できない。この場合、図２に示す温度条件により半田付
けすることにより、白金箔３ａに皺がよることはない。
ワークを徐々に半田の融点以下に昇温し、暫く保持し、
急速に融点以上に昇温する。ワークを熱伝導の悪いもの
の上に置き、除冷する。この温度条件により、白金箔３
ａに皺が発生せず、白金箔３ａと金属ブロック７を半田
付することができる。 （ト）接着剤剥離工程：白金箔３ａと金属ブロック７と
を半田付けしたものを有機溶剤９中に浸積し、数時間放
置し、接着剤２ａの層を溶解させ、白金箔３ａとセラミ
ック基板１ａを分離する。白金箔３ａに変形、傷などを
付けないために、自然に剥離させる。有機溶剤９として
は、ポリアミド系接着剤を容易に溶解するために、Ｎメ
チル−２ピロリドンを用いる。 （チ）完成：白金箔探針部品を有機溶剤９中から引上
げ、必要に応じてアルコール置換により残留する有機溶
剤９を洗浄する。溶剤を乾燥して完成する。
【００１２】このようにして作製された探針部品におい
ては、セラミック基板１に接着剤２を塗布し、白金箔３
を接着し、フォトレジストをコーティングし、フォトマ
スクにより露光し、マスキング層５を形成し、ドライエ
ッチングにより白金箔３ａを複数個加工し、金属ブロッ
ク７を白金箔３ａに半田付けにより固着し、有機溶剤９
で接着剤２ａを溶解して、探針部品を作製している。し
たがって、厚さが数μｍの薄い白金箔３を長さ２００μ
ｍ以下に微細に加工でき、安定にトンネル電流を検出で
き、ハンドリングなどの取扱いの容易な探針部品を一度
に大量に安価に作製できる。さらに、（ロ）図の金属箔
接着工程において、白金箔３をセラミック基板１に接着
剤２を介して重ね、上下から平面度の良い金属板４で押
圧しているため、白金箔３を平坦にできる。また、
（ニ）図のエッチング工程において、ドライエッチング
により白金箔３の不要部分とマスキング層５を除去し、
さらに白金箔３ａを１μｍ以下僅かにエッチングしてい
るため、白金箔３ａ表面の平坦度、光沢を良くできる。
また、（ヘ）図の金属ブロック固着工程において、金属
ブロック７に金メッキ６し、低融点の半田を予備半田８
しておき、１個ずつ切断した白金箔３ａ上に位置決め
し、上から０．５〜１Ｋｇ程度で押圧し、金属ブロック
７と白金箔３ａを徐々に昇温後半田融点以上に急速加熱
し徐々に冷却しているため、白金箔３ａに皺がよらな
い。また、（ト）図の接着剤剥離工程において、ポリア
ミド系接着剤２ａを有機溶剤９であるＮメチル−２ピロ
リドン中に侵積し溶解し自然に剥離させることにより、
変形や傷などが無い探針部品を作製できる。したがっ
て、ＡＦＭに組み込み、光学式変位センサで変位検出す
る時、光の反射特性の良い探針部品を作製できる。
ては、セラミック基板１に接着剤２を塗布し、白金箔３
を接着し、フォトレジストをコーティングし、フォトマ
スクにより露光し、マスキング層５を形成し、ドライエ
ッチングにより白金箔３ａを複数個加工し、金属ブロッ
ク７を白金箔３ａに半田付けにより固着し、有機溶剤９
で接着剤２ａを溶解して、探針部品を作製している。し
たがって、厚さが数μｍの薄い白金箔３を長さ２００μ
ｍ以下に微細に加工でき、安定にトンネル電流を検出で
き、ハンドリングなどの取扱いの容易な探針部品を一度
に大量に安価に作製できる。さらに、（ロ）図の金属箔
接着工程において、白金箔３をセラミック基板１に接着
剤２を介して重ね、上下から平面度の良い金属板４で押
圧しているため、白金箔３を平坦にできる。また、
（ニ）図のエッチング工程において、ドライエッチング
により白金箔３の不要部分とマスキング層５を除去し、
さらに白金箔３ａを１μｍ以下僅かにエッチングしてい
るため、白金箔３ａ表面の平坦度、光沢を良くできる。
また、（ヘ）図の金属ブロック固着工程において、金属
ブロック７に金メッキ６し、低融点の半田を予備半田８
しておき、１個ずつ切断した白金箔３ａ上に位置決め
し、上から０．５〜１Ｋｇ程度で押圧し、金属ブロック
７と白金箔３ａを徐々に昇温後半田融点以上に急速加熱
し徐々に冷却しているため、白金箔３ａに皺がよらな
い。また、（ト）図の接着剤剥離工程において、ポリア
ミド系接着剤２ａを有機溶剤９であるＮメチル−２ピロ
リドン中に侵積し溶解し自然に剥離させることにより、
変形や傷などが無い探針部品を作製できる。したがっ
て、ＡＦＭに組み込み、光学式変位センサで変位検出す
る時、光の反射特性の良い探針部品を作製できる。
【００１３】図３は本発明の金属箔を加工した探針部品
の作製方法の他の実施例を示す製造工程図である。図３
の製造工程図では、白金箔に金属ブロックを固着する工
程として、接着剤１０を用いている。図３において、
（イ）図の接着剤塗布工程から（ホ）図の切断工程まで
は図１の製造工程と同一である。（ヘ）図の金属ブロッ
ク固着工程において、表面処理を施した金属ブロック７
に（ト）図の接着剤剥離工程に使用する有機溶剤９であ
るＮメチル−２ピロリドンに溶融しないエポキシ系接着
剤１０を適量滴下する。金属ブロック７の表面処理は、
金メッキ以外の安価な表面処理で良い。接着剤１０の量
は、白金箔３ａと金属ブロック７からはみでない量とす
る。金属ブロック７を白金箔３ａの所用の位置に位置決
めし、上から押圧し、パルスヒートリフロー方式などで
仮乾燥する。その後、１００℃程度で本乾燥し、固着さ
せる。（ト）図の接着剤剥離工程から（チ）図の完成ま
では図１の製造工程と同一である。
の作製方法の他の実施例を示す製造工程図である。図３
の製造工程図では、白金箔に金属ブロックを固着する工
程として、接着剤１０を用いている。図３において、
（イ）図の接着剤塗布工程から（ホ）図の切断工程まで
は図１の製造工程と同一である。（ヘ）図の金属ブロッ
ク固着工程において、表面処理を施した金属ブロック７
に（ト）図の接着剤剥離工程に使用する有機溶剤９であ
るＮメチル−２ピロリドンに溶融しないエポキシ系接着
剤１０を適量滴下する。金属ブロック７の表面処理は、
金メッキ以外の安価な表面処理で良い。接着剤１０の量
は、白金箔３ａと金属ブロック７からはみでない量とす
る。金属ブロック７を白金箔３ａの所用の位置に位置決
めし、上から押圧し、パルスヒートリフロー方式などで
仮乾燥する。その後、１００℃程度で本乾燥し、固着さ
せる。（ト）図の接着剤剥離工程から（チ）図の完成ま
では図１の製造工程と同一である。
【００１４】この場合、金属ブロック７を白金箔３ａに
固着する方法が、有機溶剤９であるＮメチル−２ピロリ
ドンに溶融しないエポキシ系の接着剤１０を使用するの
で、接着剤１０の硬化温度が１００℃程度で硬化時間も
長くできるので、白金箔３ａに皺がよらず、ＡＦＭに組
み込み、光学式変位センサで変位検出する時、光の反射
特性の良い探針部品を製造できる。
固着する方法が、有機溶剤９であるＮメチル−２ピロリ
ドンに溶融しないエポキシ系の接着剤１０を使用するの
で、接着剤１０の硬化温度が１００℃程度で硬化時間も
長くできるので、白金箔３ａに皺がよらず、ＡＦＭに組
み込み、光学式変位センサで変位検出する時、光の反射
特性の良い探針部品を製造できる。
【００１５】次に、ＡＦＭでは、カンチレバーの変位検
出に光学式変位センサが多用されている。カンチレバー
の上面が反射面になるが、反射率を上げるために金をコ
ーティングする場合の製造工程を図４に示す。（ロ）図
に示す金属箔接着工程において、白金箔３を接着した
後、その上に金をメッキ、蒸着などで薄くコーティング
１１する金コーティング工程（ロ−１図）を設けてい
る。他の工程は図１と同様である。この場合、白金箔３
をセラミック基板１に接着後、反射率の高い金を薄くコ
ーティング１１し、マスキング層５の厚さを調整し、エ
ッチングにより金コーティング表面を僅かに加工し、平
坦度、光沢を良くできるため、ＡＦＭに組み込み光学式
変位センサで変位検出する時、光の反射特性の良い探針
部品を製造できる。
出に光学式変位センサが多用されている。カンチレバー
の上面が反射面になるが、反射率を上げるために金をコ
ーティングする場合の製造工程を図４に示す。（ロ）図
に示す金属箔接着工程において、白金箔３を接着した
後、その上に金をメッキ、蒸着などで薄くコーティング
１１する金コーティング工程（ロ−１図）を設けてい
る。他の工程は図１と同様である。この場合、白金箔３
をセラミック基板１に接着後、反射率の高い金を薄くコ
ーティング１１し、マスキング層５の厚さを調整し、エ
ッチングにより金コーティング表面を僅かに加工し、平
坦度、光沢を良くできるため、ＡＦＭに組み込み光学式
変位センサで変位検出する時、光の反射特性の良い探針
部品を製造できる。
【００１６】次に、白金箔３ａの幅が、金属ブロック７
の幅より大きいか等しいと、白金箔３ａが金属ブロック
７からはみ出してしまうため、固着後に白金箔探針部品
をピンセットなどで扱う時に、白金箔３ａの部分に当た
り傷めてしまう危険性がある。そこで、図５に示すよう
に、金属ブロック７ａの幅を白金箔３ａの幅よりも大き
くすることにより、ピンセットで扱う時に白金箔３ａの
部分に当たらず、白金箔３ａを傷めることがない。
の幅より大きいか等しいと、白金箔３ａが金属ブロック
７からはみ出してしまうため、固着後に白金箔探針部品
をピンセットなどで扱う時に、白金箔３ａの部分に当た
り傷めてしまう危険性がある。そこで、図５に示すよう
に、金属ブロック７ａの幅を白金箔３ａの幅よりも大き
くすることにより、ピンセットで扱う時に白金箔３ａの
部分に当たらず、白金箔３ａを傷めることがない。
【００１７】なお、上記実施例において、金属箔は、白
金箔に限らず、金、タングステン、ステンレスなどの薄
い箔に加工できる材料であれば良い。
金箔に限らず、金、タングステン、ステンレスなどの薄
い箔に加工できる材料であれば良い。
【００１８】
【発明の効果】以上、実施例と共に具体的に説明したよ
うに、本発明によれば、厚さが数μｍの薄い金属箔を長
さが２００μｍ以下のカンチレバー状の探針部品に加工
し、これに金属性のブロックを固着することにより、安
定にトンネル電流が検出でき、ＡＦＭ動作性能の良い、
かつ、ハンドリングなどの扱いが容易で安価な金属箔を
加工した探針部品を実現できる。
うに、本発明によれば、厚さが数μｍの薄い金属箔を長
さが２００μｍ以下のカンチレバー状の探針部品に加工
し、これに金属性のブロックを固着することにより、安
定にトンネル電流が検出でき、ＡＦＭ動作性能の良い、
かつ、ハンドリングなどの扱いが容易で安価な金属箔を
加工した探針部品を実現できる。
【図１】本発明の金属箔を加工した探針部品の作製方法
の一実施例を示す製造工程図である。
の一実施例を示す製造工程図である。
【図２】白金箔を半田付けする際の温度条件を示す図で
ある。
ある。
【図３】本発明の金属箔を加工した探針部品の作製方法
の他の実施例を示す製造工程図である。
の他の実施例を示す製造工程図である。
【図４】本発明の金属箔を加工した探針部品の作製方法
の他の実施例を示す製造工程図である。
の他の実施例を示す製造工程図である。
【図５】本発明の金属箔を加工した探針部品の他の実施
例を示す図である。
例を示す図である。
【図６】探針部品の従来例である。
１、１ａ セラミック基板 ２、２ａ、１０ 接着剤 ３、３ａ 白金箔 ４ 金属板 ５ マスキング層 ６ 金メッキ層 ７、７ａ 金属ブロック ８ 半田層 ９ 有機溶剤 １１、１１ａ 金コーティング層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 南光 智昭 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横 河電機株式会社内 審査官 小島 寛史 (56)参考文献 特開 平４−174312（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−135702（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 9/02 H01J 37/28 G01N 13/16 G01N 13/12
Claims (8)
- 【請求項１】 カンチレバ−状の探針部品を試料に対し
て微小距離まで近づけ、前記探針部品と試料の間に作用
する原子間力や磁気力などを前記探針部品の変位として
検出し、前記探針部品を前記試料表面上を走査させるこ
とにより、前記試料の形状や表面の物性などを測定する
と共に、前記探針部品は導電性であり、この探針部品と
前記試料に任意の電位を与えた時に前記探針部品と試料
間に流れる電流を検出することなどによって前記試料の
電気的特性も測定するようにした探針走査型顕微鏡など
に用いる金属箔を加工した前記探針部品の製造方法であ
って、 この探針部品は、 表面が平坦なセラミックなどの基板に接着剤を塗布する
接着剤塗布工程と、 この接着剤の上に厚さ数μｍ以下の薄い金属箔を平坦に
重ねる金属箔接着工程と、 この金属箔の上にフォトレジストを塗布し、所望のパタ
ーンを複数個露光して現像することにより所望のマスキ
ング層を形成するマスキング層形成工程と、 エッチングして、前記金属箔を所望の形状に複数個加工
するエッチング工程と、 金属製のブロックに前記エッチングされた金属箔を固着
する金属ブロック固着工程と、 有機溶剤により前記セラミック基板と金属箔の間の前記
接着剤を溶融して前記探針部品を剥離する接着剤剥離工
程と、 により作製したことを特徴とする金属箔を加工した探針
部品の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の金属箔を加工した探針部
品の製造方法において、 前記金属箔接着工程は前記接着剤を介して前記セラミッ
ク基板上に前記金属箔を重ねた後、これを平面度の良好
な金属板で上下より押圧して前記金属箔を平坦にする工
程を含むことを特徴とする金属箔を加工した探針部品の
製造方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の金属箔を加工した探針部
品の製造方法において、 前記エッチング工程は、ドライエッチングにより前記金
属箔の不要部と前記マスキング層を除去した後、前記金
属箔を１μｍ以下僅かにエッチングすることにより、金
属箔の表面の平坦度と光沢を良くする工程を含むことを
特徴とする金属箔を加工した探針部品の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１記載の金属箔を加工した探針部
品の製造方法において、 前記金属ブロックの固着工程は、前記金属ブロックに予
め金メッキを施し、融点が８０℃〜２００℃の低温ハン
ダを前記金属ブロックに予備ハンダし、エッチングした
複数個の前記金属箔部品を１個ずつ切断し、その金属箔
上に前記金属ブロックを所定の位置に位置決めし、約
０．５〜１Ｋｇで押圧し、前記金属ブロックと前記金属
箔部品を徐々に昇温後、パルスヒートリフロー方式によ
り短時間急速加熱し、除冷する工程を含むことを特徴と
する金属箔を加工した探針部品の製造方法。 - 【請求項５】 請求項１記載の金属箔を加工した探針部
品の製造方法において、 前記接着剤塗布工程の前記接着剤としてポリアミド系接
着剤を用い、前記接着剤剥離工程の有機溶剤としてＮメ
チル−２ピロリドンを用い、前記有機溶剤中に数時間浸
積して、自然に剥離させる工程を含むことを特徴とする
金属箔を加工した探針部品の製造方法。 - 【請求項６】 請求項１から５記載の金属箔を加工した
探針部品の製造方法において、 前記金属ブロック固着工程は、前記接着剤剥離工程にて
用いる前記有機溶剤であるＮメチル−２ピロリドンに溶
融しないエポキシ系の接着剤を使用して前記金属ブロッ
クと前記金属箔を固着したことを特徴とする金属箔を加
工した探針部品の製造方法。 - 【請求項７】 請求項１から６記載の金属箔を加工した
探針部品の製造方法において、 前記金属箔重ね工程の後、前記金属箔の上に金を薄くコ
ーティングする金コーティング工程を備え、マスキング
層の厚さをエッチングにより前記金が残る厚さに調整す
るようにしたことを特徴とする金属箔を加工した探針部
品の製造方法。 - 【請求項８】 請求項１から７記載の金属箔を加工した
探針部品の製造方法において、 前記金属ブロックの幅が前記金属箔の幅よりも僅かに大
きいことを特徴とする金属箔を加工した探針部品の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4192443A JP3058514B2 (ja) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | 金属箔を加工した探針部品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4192443A JP3058514B2 (ja) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | 金属箔を加工した探針部品の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06181031A JPH06181031A (ja) | 1994-06-28 |
| JP3058514B2 true JP3058514B2 (ja) | 2000-07-04 |
Family
ID=16291394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4192443A Expired - Fee Related JP3058514B2 (ja) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | 金属箔を加工した探針部品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3058514B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4610811B2 (ja) * | 2000-09-15 | 2011-01-12 | アイメック | プローブの製造方法及びその装置 |
| EP3816637A1 (en) | 2019-10-31 | 2021-05-05 | ETH Zurich | Method for manufacturing a probe |
-
1992
- 1992-07-20 JP JP4192443A patent/JP3058514B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06181031A (ja) | 1994-06-28 |
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