JP3085719B2 - カンチレバ−およびその製法 - Google Patents
カンチレバ−およびその製法Info
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q70/00—General aspects of SPM probes, their manufacture or their related instrumentation, insofar as they are not specially adapted to a single SPM technique covered by group G01Q60/00
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- G—PHYSICS
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は原子間力顕微鏡に用い
られるカンチレバ−およびその製法に関する。
られるカンチレバ−およびその製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】原子間力顕微鏡は、カンチレバ−を試料
に対してオングストロ−ムオ−ダまで接近させたとき、
試料とカンチレバ−先端との間に生じる原子間力による
カンチレバ−先端の変位を検出して試料の表面形状を測
定するものである。
に対してオングストロ−ムオ−ダまで接近させたとき、
試料とカンチレバ−先端との間に生じる原子間力による
カンチレバ−先端の変位を検出して試料の表面形状を測
定するものである。
【０００３】図４に原子間力顕微鏡の概略を示す。つま
り、図中１０は本体である。この本体１０の内部にはＸ
Ｙステ−ジ１１が設けられている。このＸＹステ−ジ１
１上にはＺステ−ジ１２が設けられている。そして、こ
のＺステ−ジ１２上に試料１３が載置される。
り、図中１０は本体である。この本体１０の内部にはＸ
Ｙステ−ジ１１が設けられている。このＸＹステ−ジ１
１上にはＺステ−ジ１２が設けられている。そして、こ
のＺステ−ジ１２上に試料１３が載置される。
【０００４】上記本体１内の上部にはレバ−支持体２４
が設けられている。このレバ−支持体２４にはカンチレ
バ−２５の後端部が取付けられている。このカンチレバ
−２５のレバ−本体２５ａには圧電素子２６が設けら
れ、この圧電素子２６よりも先端側にはチップ２７が設
けられている。
が設けられている。このレバ−支持体２４にはカンチレ
バ−２５の後端部が取付けられている。このカンチレバ
−２５のレバ−本体２５ａには圧電素子２６が設けら
れ、この圧電素子２６よりも先端側にはチップ２７が設
けられている。
【０００５】上記圧電素子２６には制御回路２８が接続
されている。この制御回路２８は、上記圧電素子２６に
所定電圧を印加してカンチレバ−２５を変形させるとと
もに、このカンチレバ−２５に流れる電流を検出する。
また、この電流によって制御回路２８は、圧電素子２６
の抵抗値を一定とするＺ方向移動制御信号をＺステ−ジ
１２に供給する。このＺ方向駆動制御信号はホストコン
ピュ−タ２９に送られる。
されている。この制御回路２８は、上記圧電素子２６に
所定電圧を印加してカンチレバ−２５を変形させるとと
もに、このカンチレバ−２５に流れる電流を検出する。
また、この電流によって制御回路２８は、圧電素子２６
の抵抗値を一定とするＺ方向移動制御信号をＺステ−ジ
１２に供給する。このＺ方向駆動制御信号はホストコン
ピュ−タ２９に送られる。
【０００６】このホストコンピュ−タ２９にはカラ−Ｃ
ＲＴデイスプレイ３１が接続され、さらにＸＹラスタ走
査信号発生回路３２に対して動作指令を発生するように
なっている。ＸＹラスタ走査信号発生回路３２はＸＹテ
−ブル１１を移動させてカンチレバ−２５のチップ２７
が試料１３に対してラスタ走査するＸＹラスタ走査信号
を出力する。
ＲＴデイスプレイ３１が接続され、さらにＸＹラスタ走
査信号発生回路３２に対して動作指令を発生するように
なっている。ＸＹラスタ走査信号発生回路３２はＸＹテ
−ブル１１を移動させてカンチレバ−２５のチップ２７
が試料１３に対してラスタ走査するＸＹラスタ走査信号
を出力する。
【０００７】ところで、上記構成の原子間力顕微鏡にお
いて、カンチレバ−２５の先端に設けられるチップ２７
は、粒状のダイヤモンドをレバ−本体２５ａに接着剤に
より接着して設けるようにしていた。上記ダイヤモンド
は小さければ小さい程よい。しかしながら、非常に小さ
なダイヤモンドをレバ−本体２５ａに接着固定する作業
は容易かつ確実に行い難く、しかも接着層によって剛性
の低下を招くなどのことがある。
いて、カンチレバ−２５の先端に設けられるチップ２７
は、粒状のダイヤモンドをレバ−本体２５ａに接着剤に
より接着して設けるようにしていた。上記ダイヤモンド
は小さければ小さい程よい。しかしながら、非常に小さ
なダイヤモンドをレバ−本体２５ａに接着固定する作業
は容易かつ確実に行い難く、しかも接着層によって剛性
の低下を招くなどのことがある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のカ
ンチレバ−は、ダイヤモンド製のチップを接着剤によっ
て取付けるようにしていたので、その取付け作業が容易
でなく、さらには接着層によって剛性の低下を招くとい
うことがある。
ンチレバ−は、ダイヤモンド製のチップを接着剤によっ
て取付けるようにしていたので、その取付け作業が容易
でなく、さらには接着層によって剛性の低下を招くとい
うことがある。
【０００９】この発明は上記事情にもとづきなされたも
ので、その目的とするところは、接着剤によらずにチッ
プを設けることができるようにしたカンチレバ−および
その製法を提供することにある。
ので、その目的とするところは、接着剤によらずにチッ
プを設けることができるようにしたカンチレバ−および
その製法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、レバ
ー本体と、このレバー本体の先端部に一体的に形成され
たダイヤモンド膜をイオンビーム加工して形成されたチ
ップと、上記レバー本体の上記チップよりも基端側にイ
オン注入法によって形成された圧電素子とを具備するこ
とを特徴とするカンチレバーにある。
ー本体と、このレバー本体の先端部に一体的に形成され
たダイヤモンド膜をイオンビーム加工して形成されたチ
ップと、上記レバー本体の上記チップよりも基端側にイ
オン注入法によって形成された圧電素子とを具備するこ
とを特徴とするカンチレバーにある。
【００１１】請求項２の発明は、レバー本体の先端部に
気相成長法によってダイヤモンド膜を形成し、ついでこ
のダイヤモンド膜を先端が先鋭なチップ状にイオンビー
ム加工する工程と、上記レバー本体の上記ダイヤモンド
膜よりも基端側にイオン注入法によって圧電素子を形成
する工程とを具備することを特徴とするカンチレバーの
製法にある。
気相成長法によってダイヤモンド膜を形成し、ついでこ
のダイヤモンド膜を先端が先鋭なチップ状にイオンビー
ム加工する工程と、上記レバー本体の上記ダイヤモンド
膜よりも基端側にイオン注入法によって圧電素子を形成
する工程とを具備することを特徴とするカンチレバーの
製法にある。
【００１２】
【作用】上記構成によれば、チップはレバ−本体に一体
的に形成されたダイヤモンド膜から形成されるから、接
着剤を用いずに設けることができる。
的に形成されたダイヤモンド膜から形成されるから、接
着剤を用いずに設けることができる。
【００１３】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図１乃至図３を
参照して説明する。図１はこの発明のカンチレバ−４１
を示し、このカンチレバ−４１はシリコンなどから形成
されたレバ−本体４１ａを有する。このレバ−本体４１
ａの先端部は三角形状に形成され、その三角形の基端部
上面には圧電素子４２が形成されている。この圧電素子
４２は、レバ−本体４１ａにイオン化した金属あるいは
気体あるいはそれらの酸化物をイオン注入法によって注
入し、熱処理することでレバ−本体４１ａの表面を圧電
効果を有する物質に形成してなる。
参照して説明する。図１はこの発明のカンチレバ−４１
を示し、このカンチレバ−４１はシリコンなどから形成
されたレバ−本体４１ａを有する。このレバ−本体４１
ａの先端部は三角形状に形成され、その三角形の基端部
上面には圧電素子４２が形成されている。この圧電素子
４２は、レバ−本体４１ａにイオン化した金属あるいは
気体あるいはそれらの酸化物をイオン注入法によって注
入し、熱処理することでレバ−本体４１ａの表面を圧電
効果を有する物質に形成してなる。
【００１４】なお、上記圧電素子４２は帯状部４２ｂ
と、この帯状部４２ｂから延出された一対の電極４２ａ
とから形成されている。
と、この帯状部４２ｂから延出された一対の電極４２ａ
とから形成されている。
【００１５】上記レバ−本体４１ａの三角形の先端部下
面にはチップ４３が設けられている。このチップ４３は
図２に示すように形成される。まず、図２（ａ）に示す
ようにレバ−本体４１ａにダイヤモンド膜４４を気相成
長法によって四角柱状に設ける。ダイヤモンド膜４４を
形成する気相成長法としては、熱ＣＶＤ法、プラズマＣ
ＶＤ法、電子衝撃ＣＶＤ法、炭素イオン蒸着法などを用
いればよい。
面にはチップ４３が設けられている。このチップ４３は
図２に示すように形成される。まず、図２（ａ）に示す
ようにレバ−本体４１ａにダイヤモンド膜４４を気相成
長法によって四角柱状に設ける。ダイヤモンド膜４４を
形成する気相成長法としては、熱ＣＶＤ法、プラズマＣ
ＶＤ法、電子衝撃ＣＶＤ法、炭素イオン蒸着法などを用
いればよい。
【００１６】レバ−本体４１ａに形成されたダイヤモン
ド膜４４はイオンビ−ム加工によって図２（ｂ）、
（ｃ）に示されるように先端が尖鋭な四角錐状になるよ
う順次イオンビ−ム加工されることで、上記チップ４３
が形成される。
ド膜４４はイオンビ−ム加工によって図２（ｂ）、
（ｃ）に示されるように先端が尖鋭な四角錐状になるよ
う順次イオンビ−ム加工されることで、上記チップ４３
が形成される。
【００１７】このようなイオンビ−ム加工は図３に示さ
れるイオンビ−ム加工機５１で行われる。すなをち、イ
オンビ−ム加工機５１は加工室５２と、この加工室５２
の上方に設けられたプラズマ生成室５３とからなる。上
記加工室５２にはＡr ガスの供給部５４が設けられてい
る。この供給部５４と対向する加工室５２の内部にはフ
ィラメント５５およびこのフィラメント５５の周囲にリ
ング状のアノ−ド５６が配置されている。さらに、加工
室５２の外周面には磁石５７が配置されている。
れるイオンビ−ム加工機５１で行われる。すなをち、イ
オンビ−ム加工機５１は加工室５２と、この加工室５２
の上方に設けられたプラズマ生成室５３とからなる。上
記加工室５２にはＡr ガスの供給部５４が設けられてい
る。この供給部５４と対向する加工室５２の内部にはフ
ィラメント５５およびこのフィラメント５５の周囲にリ
ング状のアノ−ド５６が配置されている。さらに、加工
室５２の外周面には磁石５７が配置されている。
【００１８】上記フィラメント５５とアノ−ド５６との
間には直流放電が発生する。その放電によってＡr ガス
をイオン化してプラズマ状態を生じさせるようになって
いる。
間には直流放電が発生する。その放電によってＡr ガス
をイオン化してプラズマ状態を生じさせるようになって
いる。
【００１９】プラズマ室５３と加工室５２との境界部分
には複数の静電電極５７が配置され、これら静電電極５
７の孔を通じてイオンのみが加速されて上記加工室５２
に導かれる。それによって、イオンは加工室５２の回転
および揺動可能なテ−ブル５８上に載置された試料であ
るレバ−本体４１ａのダイヤモンド膜４４をオングスト
ロ−ムオ−ダの精度でイオンビ−ム加工することにな
る。
には複数の静電電極５７が配置され、これら静電電極５
７の孔を通じてイオンのみが加速されて上記加工室５２
に導かれる。それによって、イオンは加工室５２の回転
および揺動可能なテ−ブル５８上に載置された試料であ
るレバ−本体４１ａのダイヤモンド膜４４をオングスト
ロ−ムオ−ダの精度でイオンビ−ム加工することにな
る。
【００２０】上記テ−ブル５８は矢印で示すように回転
方向と揺動方向とに駆動自在となっている。なお、上記
加工室５２の底部には図示しない真空ポンプに接続され
る排気管５８が接続されている。
方向と揺動方向とに駆動自在となっている。なお、上記
加工室５２の底部には図示しない真空ポンプに接続され
る排気管５８が接続されている。
【００２１】上記ダイヤモンド膜４４を先端が尖鋭な四
角錐状にイオンビ−ム加工するには、上記テ−ブル５８
を駆動してダイヤモンド膜４４に対するイオンビ−ムの
入射角を制御することで加工形状を設定することができ
る。
角錐状にイオンビ−ム加工するには、上記テ−ブル５８
を駆動してダイヤモンド膜４４に対するイオンビ−ムの
入射角を制御することで加工形状を設定することができ
る。
【００２２】このように、レバー本体４１ａの先端部に
気相成長法によって設けたダイヤモンド膜４４をイオン
ビーム加工機５１によってイオンビーム加工してチップ
４３を形成すれば、このチップ４３を十分に小さくする
ことができるばかりか、オングストロームオーダの精度
での加工が可能である。しかも、チップ４３は気相成長
法によってレバー４３に一体成形されているから、接着
剤で接着する場合に比べて容易かつ確実に設けることが
できるばかりか、接着剤による剛性の低下を招くなどの
こともない。また、レバー本体５１にはイオン注入法に
よってイオン化した金属あるいは気体あるいはそれらの
酸化物を注入することで、レバー本体４１ａの表面を圧
電効果を有する物質、つまり圧電素子４２に形成した。
そのため、レバー本体４１ａに、レバー本体４１ａとは
別体の圧電素子を接着剤によって接着固定する場合に比
べ、チップ４３を形成する場合と同様、容易かつ確実に
設けることができるばかりか、接着剤による剛性の低下
を招くなどのこともない。
気相成長法によって設けたダイヤモンド膜４４をイオン
ビーム加工機５１によってイオンビーム加工してチップ
４３を形成すれば、このチップ４３を十分に小さくする
ことができるばかりか、オングストロームオーダの精度
での加工が可能である。しかも、チップ４３は気相成長
法によってレバー４３に一体成形されているから、接着
剤で接着する場合に比べて容易かつ確実に設けることが
できるばかりか、接着剤による剛性の低下を招くなどの
こともない。また、レバー本体５１にはイオン注入法に
よってイオン化した金属あるいは気体あるいはそれらの
酸化物を注入することで、レバー本体４１ａの表面を圧
電効果を有する物質、つまり圧電素子４２に形成した。
そのため、レバー本体４１ａに、レバー本体４１ａとは
別体の圧電素子を接着剤によって接着固定する場合に比
べ、チップ４３を形成する場合と同様、容易かつ確実に
設けることができるばかりか、接着剤による剛性の低下
を招くなどのこともない。
【００２３】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明は、レバー本
体の先端部に一体的に形成されたダイヤモンド膜をイオ
ンビーム加工することでチップを形成するとともに、レ
バー本体のチップよりも基端側の部分にイオン注入法に
よって圧電素子を形成するようにした。
体の先端部に一体的に形成されたダイヤモンド膜をイオ
ンビーム加工することでチップを形成するとともに、レ
バー本体のチップよりも基端側の部分にイオン注入法に
よって圧電素子を形成するようにした。
【００２４】このようにすれば、上記チップをオングス
トロームオーダの高い精度で形成することができるばか
りか、接着剤を用いずにチップと圧電素子とをレバー本
体に一体的に設けることができるから、製作の容易化が
計れ、しかも高剛性化が計れる。
トロームオーダの高い精度で形成することができるばか
りか、接着剤を用いずにチップと圧電素子とをレバー本
体に一体的に設けることができるから、製作の容易化が
計れ、しかも高剛性化が計れる。
【図１】この発明の一実施例のカンチレバ−の先端部の
斜視図。
斜視図。
【図２】同じくイオンビ−ム加工機の概略図。
【図３】ダイヤモンド膜がイオンビ−ム加工される状態
を順次示した説明図。
を順次示した説明図。
【図４】一般的な原子間力顕微鏡の概略的構成図。
４１…カンチレバ−、４１ａ…レバ−本体、４３…チッ
プ、４４…ダイヤモンド膜、５１…イオンビ−ム加工
機。
プ、４４…ダイヤモンド膜、５１…イオンビ−ム加工
機。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 37/28 H01J 9/02 H01J 9/14 H01J 37/30 H01J 37/317 G01N 13/10 - 13/24
Claims (2)
- 【請求項１】 レバー本体と、このレバー本体の先端部
に一体的に形成されたダイヤモンド膜をイオンビーム加
工して形成されたチップと、上記レバー本体の上記チッ
プよりも基端側にイオン注入法によって形成された圧電
素子とを具備することを特徴とするカンチレバー。 - 【請求項２】 レバー本体の先端部に気相成長法によっ
てダイヤモンド膜を形成し、ついでこのダイヤモンド膜
を先端が先鋭なチップ状にイオンビーム加工する工程
と、上記レバー本体の上記ダイヤモンド膜よりも基端側
にイオン注入法によって圧電素子を形成する工程とを具
備することを特徴とするカンチレバーの製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03034628A JP3085719B2 (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | カンチレバ−およびその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03034628A JP3085719B2 (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | カンチレバ−およびその製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04274151A JPH04274151A (ja) | 1992-09-30 |
| JP3085719B2 true JP3085719B2 (ja) | 2000-09-11 |
Family
ID=12419664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03034628A Expired - Fee Related JP3085719B2 (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | カンチレバ−およびその製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3085719B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2739494B1 (fr) * | 1995-09-29 | 1997-11-14 | Suisse Electronique Microtech | Procede de fabrication de pieces de micromecanique ayant une partie en diamant constituee au moins d'une pointe, et pieces de micromecanique comportant au moins une pointe en diamant |
| WO2004082830A2 (en) | 2003-03-13 | 2004-09-30 | Ascend Instruments, Llc | Sample manipulation system |
-
1991
- 1991-02-28 JP JP03034628A patent/JP3085719B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04274151A (ja) | 1992-09-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |