JPH05142315A - 表面顕微鏡用探針及びそれを用いた表面顕微鏡 - Google Patents
表面顕微鏡用探針及びそれを用いた表面顕微鏡Info
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- JPH05142315A JPH05142315A JP16669091A JP16669091A JPH05142315A JP H05142315 A JPH05142315 A JP H05142315A JP 16669091 A JP16669091 A JP 16669091A JP 16669091 A JP16669091 A JP 16669091A JP H05142315 A JPH05142315 A JP H05142315A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】表面形態情報と分離して正確な磁気情報を得る
のに好適な表面顕微鏡及びその探針を提供すること。 【構成】鋭く尖った先端を有する強磁性探針の周囲に、
先端曲率の大きな非磁性体の層を設けた探針を備えた表
面顕微鏡用探針及びこの探針を備えた表面顕微鏡。 【効果】磁性試料の磁気情報とその形態情報を区別し、
正確な磁気情報を高分解能で計測できる効果を有する。
のに好適な表面顕微鏡及びその探針を提供すること。 【構成】鋭く尖った先端を有する強磁性探針の周囲に、
先端曲率の大きな非磁性体の層を設けた探針を備えた表
面顕微鏡用探針及びこの探針を備えた表面顕微鏡。 【効果】磁性試料の磁気情報とその形態情報を区別し、
正確な磁気情報を高分解能で計測できる効果を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、試料の磁気的性質の正
確な情報を得るのに好適な表面顕微鏡用探針及びそれを
用いた表面顕微鏡に関する。
確な情報を得るのに好適な表面顕微鏡用探針及びそれを
用いた表面顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、表面顕微鏡として、トンネル顕微
鏡、原子間力顕微鏡、磁気力顕微鏡等が知られている。
トンネル顕微鏡は、探針と導電性試料間に電圧を印加
し、探針と試料との距離を接近したときに得られるトン
ネル電流及び電界放射電流を利用して試料の表面情報を
調べる装置である。
鏡、原子間力顕微鏡、磁気力顕微鏡等が知られている。
トンネル顕微鏡は、探針と導電性試料間に電圧を印加
し、探針と試料との距離を接近したときに得られるトン
ネル電流及び電界放射電流を利用して試料の表面情報を
調べる装置である。
【０００３】一方、原子間力顕微鏡は、探針を導体もし
くは絶縁体試料面に対して数十ｎｍ以下の距離まで接近
したときに発生する原子間力を検出することにより、試
料の表面情報を調べる装置である。この場合、例えば探
針をカンチレバーの一端に設け、探針に作用した原子間
力をカンチレバーの変位に変換して、この変位量を検出
することにより表面情報を得る。カンチレバーの変位量
の検出手段としては、トンネル電流の検出、光てこを用
いた位置検出、静電容量の検出、カンチレバーを加振し
た時の振幅あるいは周波数変化の検出等により行なう。
くは絶縁体試料面に対して数十ｎｍ以下の距離まで接近
したときに発生する原子間力を検出することにより、試
料の表面情報を調べる装置である。この場合、例えば探
針をカンチレバーの一端に設け、探針に作用した原子間
力をカンチレバーの変位に変換して、この変位量を検出
することにより表面情報を得る。カンチレバーの変位量
の検出手段としては、トンネル電流の検出、光てこを用
いた位置検出、静電容量の検出、カンチレバーを加振し
た時の振幅あるいは周波数変化の検出等により行なう。
【０００４】磁気力顕微鏡は、ジャーナル オブ バキ
ュームサイエンス テクノロジーＡ６（１９８８年）第
２７９頁から第２８２頁（J.Vac.Sci.Technol.A6 1988
p279〜282）、あるいはアプライド フィジックス レ
ターズ ５０巻 （１９８７年）第１４５５頁から第１
４５７頁（Appl.Phys.Lett.50 1987 p1455〜1457）に記
載されていえるように、探針として磁性体を用い、この
磁性探針を磁性試料の表面に接近したときの磁気力を利
用して試料の磁化状態を調べる装置である。
ュームサイエンス テクノロジーＡ６（１９８８年）第
２７９頁から第２８２頁（J.Vac.Sci.Technol.A6 1988
p279〜282）、あるいはアプライド フィジックス レ
ターズ ５０巻 （１９８７年）第１４５５頁から第１
４５７頁（Appl.Phys.Lett.50 1987 p1455〜1457）に記
載されていえるように、探針として磁性体を用い、この
磁性探針を磁性試料の表面に接近したときの磁気力を利
用して試料の磁化状態を調べる装置である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の磁気力顕微
鏡では、高分解能の表面情報を得るために、カンチレバ
ーの一端に設けた先端が鋭く尖った探針、特にニッケル
（Ｎｉ）や鉄（Ｆｅ）からなる磁性探針が用いられてい
る。先端が鋭く尖った磁性探針を試料表面に接近させる
と、この磁性探針は、試料との間の磁気力と原子間力の
両方の力を同時に受け、この力によりカンチレバーに撓
みが生じる。従って、この撓みを計測すると原子間力に
よる表面形態情報と磁気力による磁気情報とが混在した
情報となって検出されることになり、正確な磁気情報が
得られないという問題があった。
鏡では、高分解能の表面情報を得るために、カンチレバ
ーの一端に設けた先端が鋭く尖った探針、特にニッケル
（Ｎｉ）や鉄（Ｆｅ）からなる磁性探針が用いられてい
る。先端が鋭く尖った磁性探針を試料表面に接近させる
と、この磁性探針は、試料との間の磁気力と原子間力の
両方の力を同時に受け、この力によりカンチレバーに撓
みが生じる。従って、この撓みを計測すると原子間力に
よる表面形態情報と磁気力による磁気情報とが混在した
情報となって検出されることになり、正確な磁気情報が
得られないという問題があった。
【０００６】本発明の目的は、表面形態情報と分離して
正確な磁気情報を得るのに好適な表面顕微鏡用探針を提
供することにある。
正確な磁気情報を得るのに好適な表面顕微鏡用探針を提
供することにある。
【０００７】本発明の他の目的は、表面形態情報と分離
して正確な磁気情報を得るのに好適な表面顕微鏡を提供
することにある。
して正確な磁気情報を得るのに好適な表面顕微鏡を提供
することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的は、（１）強磁
性探針と、該強磁性探針の少なくとも先端の周囲に設け
られた非磁性体とよりなることを特徴とする表面顕微鏡
用探針、（２）上記１記載の表面顕微鏡用探針におい
て、上記強磁性探針の先端の周囲の上記非磁性体の曲率
は、上記強磁性探針の先端の曲率より大きいことを特徴
とする表面顕微鏡用探針、（３）上記１又は２記載の表
面顕微鏡用探針において、上記強磁性探針は、永久磁石
からなることを特徴とする表面顕微鏡用探針、（４）上
記１又は２記載の表面顕微鏡用探針において、上記強磁
性探針は、軟磁性材料からなることを特徴とする表面顕
微鏡用探針によって達成される。
性探針と、該強磁性探針の少なくとも先端の周囲に設け
られた非磁性体とよりなることを特徴とする表面顕微鏡
用探針、（２）上記１記載の表面顕微鏡用探針におい
て、上記強磁性探針の先端の周囲の上記非磁性体の曲率
は、上記強磁性探針の先端の曲率より大きいことを特徴
とする表面顕微鏡用探針、（３）上記１又は２記載の表
面顕微鏡用探針において、上記強磁性探針は、永久磁石
からなることを特徴とする表面顕微鏡用探針、（４）上
記１又は２記載の表面顕微鏡用探針において、上記強磁
性探針は、軟磁性材料からなることを特徴とする表面顕
微鏡用探針によって達成される。
【０００９】上記他の目的は、（５）上記１から４のい
ずれか一に記載の表面顕微鏡用探針、該表面顕微鏡用探
針と試料との間に作用する力を変位に変換する変換手
段、該変換手段の変位を検出する検出手段及び該表面顕
微鏡用探針と試料との相対的位置を移動させるスキャナ
よりなることを特徴とする表面顕微鏡、（６）上記５記
載の表面顕微鏡において、上記変換手段は、可撓性レバ
ーであることを特徴とする表面顕微鏡、（７）上記５又
は６記載の表面顕微鏡において、上記検出手段は、トン
ネル電流検出用探針、該トンネル電流検出用探針と上記
変換手段との間にバイアス電流を印加する手段及び該ト
ンネル電流検出用探針と上記変換手段との間のトンネル
電流の値を一定に保つために該トンネル電流検出用探針
の位置を移動させるための移動手段を有し、該移動手段
の移動量から上記変換手段の変位を検出する装置である
ことを特徴とする表面顕微鏡によって達成される。
ずれか一に記載の表面顕微鏡用探針、該表面顕微鏡用探
針と試料との間に作用する力を変位に変換する変換手
段、該変換手段の変位を検出する検出手段及び該表面顕
微鏡用探針と試料との相対的位置を移動させるスキャナ
よりなることを特徴とする表面顕微鏡、（６）上記５記
載の表面顕微鏡において、上記変換手段は、可撓性レバ
ーであることを特徴とする表面顕微鏡、（７）上記５又
は６記載の表面顕微鏡において、上記検出手段は、トン
ネル電流検出用探針、該トンネル電流検出用探針と上記
変換手段との間にバイアス電流を印加する手段及び該ト
ンネル電流検出用探針と上記変換手段との間のトンネル
電流の値を一定に保つために該トンネル電流検出用探針
の位置を移動させるための移動手段を有し、該移動手段
の移動量から上記変換手段の変位を検出する装置である
ことを特徴とする表面顕微鏡によって達成される。
【００１０】本発明において、試料の磁気情報を高分解
能、高感度で検出するには、強磁性探針としては、例え
ば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｍｎ等から構成さ
れる強磁性体を用いる。磁性試料と探針間の引力、反発
力を測定し磁化の向きを正確に検出するには、試料から
の漏洩磁界により磁性探針の磁化が変化しない保磁力の
大きい永久磁石を用いるのが望ましい。また、強磁性探
針として、保磁力が小さく透磁率の大きい材料を用い、
探針の一部にコイル等の磁化を変化する手段を設けるこ
ともできる。
能、高感度で検出するには、強磁性探針としては、例え
ば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｍｎ等から構成さ
れる強磁性体を用いる。磁性試料と探針間の引力、反発
力を測定し磁化の向きを正確に検出するには、試料から
の漏洩磁界により磁性探針の磁化が変化しない保磁力の
大きい永久磁石を用いるのが望ましい。また、強磁性探
針として、保磁力が小さく透磁率の大きい材料を用い、
探針の一部にコイル等の磁化を変化する手段を設けるこ
ともできる。
【００１１】非磁性体の材料としては、電気的に導体で
も絶縁体の何れでも良く、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｃ
又はこれらの内の少なくとも１元素を含む導電性材料、
あるいは酸化珪素、窒化珪素等の絶縁体を用いても良
い。
も絶縁体の何れでも良く、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｃ
又はこれらの内の少なくとも１元素を含む導電性材料、
あるいは酸化珪素、窒化珪素等の絶縁体を用いても良
い。
【００１２】
【作用】本発明の作用を次のように説明する。例えば、
カンチレバーのような可撓性レバーの一端に設けた探針
が試料表面に接近すると、試料と探針の間に力が作用
し、カンチレバーに撓みを生じさせる。この撓みの量を
検出することにより表面形態、表面の電気特性、表面の
磁気情報等の表面情報が得られる。この場合、計測され
る像の分解能は用いる探針先端の曲率に依存し、これが
小さいほど高分解能の表面情報を得ることが出来る。
カンチレバーのような可撓性レバーの一端に設けた探針
が試料表面に接近すると、試料と探針の間に力が作用
し、カンチレバーに撓みを生じさせる。この撓みの量を
検出することにより表面形態、表面の電気特性、表面の
磁気情報等の表面情報が得られる。この場合、計測され
る像の分解能は用いる探針先端の曲率に依存し、これが
小さいほど高分解能の表面情報を得ることが出来る。
【００１３】従来の磁気力顕微鏡では、例えば、先端が
鋭く尖った針の先端の表面に強磁性体を被着した磁性探
針をカンチレバーの一端に設置して用いていた。この磁
性探針は磁性試料の表面に接近すると試料の磁化の向き
に対応して、磁性探針は引力あるいは反発力を受ける。
この力を例えばカンチレバーの撓みの量に変換してカン
チレバーの後方に設置した変位検出手段（例えば、トン
ネル電流の検出、光てこによる位置検出、光の位相変化
の検出、静電容量の検出等）により試料の磁気情報を得
る。この磁気情報の分解能は前記磁性探針の先端の曲率
が小さいほど向上する。しかし、ここで得られる磁気情
報には原子間力による形態情報も含まれている。
鋭く尖った針の先端の表面に強磁性体を被着した磁性探
針をカンチレバーの一端に設置して用いていた。この磁
性探針は磁性試料の表面に接近すると試料の磁化の向き
に対応して、磁性探針は引力あるいは反発力を受ける。
この力を例えばカンチレバーの撓みの量に変換してカン
チレバーの後方に設置した変位検出手段（例えば、トン
ネル電流の検出、光てこによる位置検出、光の位相変化
の検出、静電容量の検出等）により試料の磁気情報を得
る。この磁気情報の分解能は前記磁性探針の先端の曲率
が小さいほど向上する。しかし、ここで得られる磁気情
報には原子間力による形態情報も含まれている。
【００１４】本発明では、磁気情報に含まれる形態情報
の影響を除くために、例えば、先端が鋭く尖った強磁性
探針の周囲に非磁性体の層を形成して用いる。この非磁
性体により原子間力に基づく像の分解能が低下する。こ
の構成により磁気情報の分解能を低下することなく、磁
性探針周囲の非磁性体と試料の間の原子間力による形態
分解能を低下させることにより、磁気情報のみを正確に
高分解能で検出することが出来る。
の影響を除くために、例えば、先端が鋭く尖った強磁性
探針の周囲に非磁性体の層を形成して用いる。この非磁
性体により原子間力に基づく像の分解能が低下する。こ
の構成により磁気情報の分解能を低下することなく、磁
性探針周囲の非磁性体と試料の間の原子間力による形態
分解能を低下させることにより、磁気情報のみを正確に
高分解能で検出することが出来る。
【００１５】
【実施例】以下、実施例により本発明を説明する。 実施例１ 図１、図２により本実施例を説明する。本実施例の表面
顕微鏡は、図１に示す如く、試料１、これに接近する探
針２、試料と探針の間に作用する力を変位に変換する可
撓性レバーとしてカンチレバー３及びカンチレバーの変
位を検出する手段であるトンネル電流検出用探針４を備
えている。前記変位の検出手段としてはトンネル電流検
出用探針の他に光を用いた位置検出法、静電容量の検出
法、光の位相変化検出法、カンチレバーを加振したとき
の振幅や固有振動数の変化を検出する方法等のいずれを
用いても良い。試料１及びトンネル電流検出用探針４は
それぞれＸ、Ｙ、Ｚ方向に走査できる試料スキャナ５、
探針スキャナ６に設置されている。
顕微鏡は、図１に示す如く、試料１、これに接近する探
針２、試料と探針の間に作用する力を変位に変換する可
撓性レバーとしてカンチレバー３及びカンチレバーの変
位を検出する手段であるトンネル電流検出用探針４を備
えている。前記変位の検出手段としてはトンネル電流検
出用探針の他に光を用いた位置検出法、静電容量の検出
法、光の位相変化検出法、カンチレバーを加振したとき
の振幅や固有振動数の変化を検出する方法等のいずれを
用いても良い。試料１及びトンネル電流検出用探針４は
それぞれＸ、Ｙ、Ｚ方向に走査できる試料スキャナ５、
探針スキャナ６に設置されている。
【００１６】この表面顕微鏡により磁性試料の磁気分布
を測定するための探針２は図２に示した構成とした。カ
ンチレバー３の一端に先端が鋭く尖った先端の曲率が５
０ｎｍの強磁性探針７を設けた。カンチレバー３の材質
は酸化珪素としたが、他に窒化珪素、ダイヤモンド箔、
タングステン、ステンレス鋼、鉄又はニッケル等として
もよい。またカンチレバーと強磁性探針を一体で構成し
ても良い。高分解能の磁気情報を検出するためには、強
磁性探針７の先端の曲率は１００ｎｍ以下が適してい
る。強磁性探針は、Ｆｅを含む永久磁石を用いたが、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｍｎを含む永久磁石や飽和磁化
の大きい鉄、コバルト、ニッケル、パーマロイ（例えば
８３％Ｎｉ−Ｆｅ合金）等の軟磁性材料を用いてもよ
い。強磁性探針の長軸方向に磁性体の磁化容易軸を向け
た。望ましくは単磁区構造が良い。強磁性探針は、磁性
材料の線を電解研磨法により加工して作成した。加工は
機械研磨法によってもよく、またタングステン等の非磁
性の線材を電解研磨法等により鋭く尖らせ、この表面に
前記磁性材料を蒸着法、スパッタリング法、メッキ法等
により被着させてもよい。
を測定するための探針２は図２に示した構成とした。カ
ンチレバー３の一端に先端が鋭く尖った先端の曲率が５
０ｎｍの強磁性探針７を設けた。カンチレバー３の材質
は酸化珪素としたが、他に窒化珪素、ダイヤモンド箔、
タングステン、ステンレス鋼、鉄又はニッケル等として
もよい。またカンチレバーと強磁性探針を一体で構成し
ても良い。高分解能の磁気情報を検出するためには、強
磁性探針７の先端の曲率は１００ｎｍ以下が適してい
る。強磁性探針は、Ｆｅを含む永久磁石を用いたが、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｍｎを含む永久磁石や飽和磁化
の大きい鉄、コバルト、ニッケル、パーマロイ（例えば
８３％Ｎｉ−Ｆｅ合金）等の軟磁性材料を用いてもよ
い。強磁性探針の長軸方向に磁性体の磁化容易軸を向け
た。望ましくは単磁区構造が良い。強磁性探針は、磁性
材料の線を電解研磨法により加工して作成した。加工は
機械研磨法によってもよく、またタングステン等の非磁
性の線材を電解研磨法等により鋭く尖らせ、この表面に
前記磁性材料を蒸着法、スパッタリング法、メッキ法等
により被着させてもよい。
【００１７】この強磁性探針７の周囲に非磁性体８の層
を形成する。この非磁性体の層は金を用いたが、白金等
の電気導電性材料、酸化珪素、窒化珪素、アルミナ、ジ
ルコニア等の絶縁体材料、あるいは高分子材料を用いて
もよい。非磁性体層の先端の曲率は、前記強磁性体の先
端の曲率より大きく２００ｎｍとした。先端は球面状が
最も望ましいが、船底型になっても良い。強磁性探針の
先端を前記非磁性体の層で覆っても良いが、この場合先
端部の非磁性体層の厚さは１００ｎｍ以下が望ましい。
この非磁性体層は強磁性探針を回転しながら、探針の斜
め後方から真空蒸着法により形成した。または強磁性体
の周囲に真空蒸着法、スパッタリング法あるいはディッ
プ法により非磁性体を付着した後、所望の形状に収束イ
オンビームを用いて加工しても作成できる。
を形成する。この非磁性体の層は金を用いたが、白金等
の電気導電性材料、酸化珪素、窒化珪素、アルミナ、ジ
ルコニア等の絶縁体材料、あるいは高分子材料を用いて
もよい。非磁性体層の先端の曲率は、前記強磁性体の先
端の曲率より大きく２００ｎｍとした。先端は球面状が
最も望ましいが、船底型になっても良い。強磁性探針の
先端を前記非磁性体の層で覆っても良いが、この場合先
端部の非磁性体層の厚さは１００ｎｍ以下が望ましい。
この非磁性体層は強磁性探針を回転しながら、探針の斜
め後方から真空蒸着法により形成した。または強磁性体
の周囲に真空蒸着法、スパッタリング法あるいはディッ
プ法により非磁性体を付着した後、所望の形状に収束イ
オンビームを用いて加工しても作成できる。
【００１８】この表面顕微鏡は、例えば次のように動作
する。カンチレバー３とトンネル電流検出用探針４の間
にバイアス電圧を印加し、カンチレバー３とトンネル電
流検出用探針４の間に流れるトンネル電流を一定に保つ
ように試料スキャナ５のＺ軸方向のサーボを行いなが
ら、同時にＸ、Ｙ走査を行う。これにより試料と探針先
端に作用する力一定の分布像、例えば試料の表面形態、
磁気分布、電気特性の分布等を計測できる。
する。カンチレバー３とトンネル電流検出用探針４の間
にバイアス電圧を印加し、カンチレバー３とトンネル電
流検出用探針４の間に流れるトンネル電流を一定に保つ
ように試料スキャナ５のＺ軸方向のサーボを行いなが
ら、同時にＸ、Ｙ走査を行う。これにより試料と探針先
端に作用する力一定の分布像、例えば試料の表面形態、
磁気分布、電気特性の分布等を計測できる。
【００１９】本実施例の表面顕微鏡の測定例を図３によ
り説明する。図１に示した表面顕微鏡に試料１を設置す
る。この試料は図３（ａ）の矢印の向きに磁化９が形成
されている磁性体試料である。試料の表面は波形の起伏
が形成されている。図３（ａ）は、比較のため、先端が
鋭く尖った非磁性探針１０を用いた例を示す。この場
合、図３（ｂ）に示したように波形の起伏をした試料の
表面形態が忠実に計測される。表面形態の分解能は、探
針先端の曲率が小さく鋭く尖っているほど向上する。
り説明する。図１に示した表面顕微鏡に試料１を設置す
る。この試料は図３（ａ）の矢印の向きに磁化９が形成
されている磁性体試料である。試料の表面は波形の起伏
が形成されている。図３（ａ）は、比較のため、先端が
鋭く尖った非磁性探針１０を用いた例を示す。この場
合、図３（ｂ）に示したように波形の起伏をした試料の
表面形態が忠実に計測される。表面形態の分解能は、探
針先端の曲率が小さく鋭く尖っているほど向上する。
【００２０】図３（ｃ）は、先端が鋭く尖った強磁性探
針７を用いて、同様の試料を観測した例である。この場
合、図３（ｄ）に示したように磁気情報を現すステップ
と共に試料の表面形態を反映した波形の起伏が検出され
る。すなわち磁気情報と形態情報が混在したものが検出
されている。この計測では正確な磁気情報を得ることが
出来ない。
針７を用いて、同様の試料を観測した例である。この場
合、図３（ｄ）に示したように磁気情報を現すステップ
と共に試料の表面形態を反映した波形の起伏が検出され
る。すなわち磁気情報と形態情報が混在したものが検出
されている。この計測では正確な磁気情報を得ることが
出来ない。
【００２１】図３（ｅ）は、本発明の探針２を用いた例
を示す。探針２は、前述のように先端が鋭く尖った強磁
性探針７とこの周囲に形成した非磁性体８からなってい
る。この場合、先端曲率の大きい非磁性体により形態情
報の分解能が低下する。一方、鋭い先端を有した強磁性
探針による磁気情報のみが図３（ｆ）に示したようにス
テップ状に計測される。本発明の探針を用いた場合、磁
区の境界の幅Δｘ2は、図３（ｄ）の強磁性探針のみを
用いた場合の磁区の境界Δｘ1に較べて小さく、従って
高分解能の磁気情報が得られている。また磁気情報と形
態情報の分離が出来ている。
を示す。探針２は、前述のように先端が鋭く尖った強磁
性探針７とこの周囲に形成した非磁性体８からなってい
る。この場合、先端曲率の大きい非磁性体により形態情
報の分解能が低下する。一方、鋭い先端を有した強磁性
探針による磁気情報のみが図３（ｆ）に示したようにス
テップ状に計測される。本発明の探針を用いた場合、磁
区の境界の幅Δｘ2は、図３（ｄ）の強磁性探針のみを
用いた場合の磁区の境界Δｘ1に較べて小さく、従って
高分解能の磁気情報が得られている。また磁気情報と形
態情報の分離が出来ている。
【００２２】実施例２ 図４により、本発明の探針の他の作成法の一例を説明す
る。半導体リソグラフィ技術により、図４（ａ）に示す
ように、Ｓｉ（シリコン）基板の表面に、窒化珪素膜を
形成し、フォトリソグラフィ技術によりパターンニング
して基板の一部を除去し、シリコンの支持台１２に接続
された片持ちのカンチレバー３を作成する。カンチレバ
ーは酸化珪素からなる膜でも良い。
る。半導体リソグラフィ技術により、図４（ａ）に示す
ように、Ｓｉ（シリコン）基板の表面に、窒化珪素膜を
形成し、フォトリソグラフィ技術によりパターンニング
して基板の一部を除去し、シリコンの支持台１２に接続
された片持ちのカンチレバー３を作成する。カンチレバ
ーは酸化珪素からなる膜でも良い。
【００２３】つぎに図４（ｂ）に示すように、カンチレ
バー３の自由端の先端部にＡｌ（アルミニウム）膜１３
を真空蒸着法で形成する。膜厚は１μｍとしたが、０．
１〜５μｍの範囲とするのが好ましい。Ａｌ膜１３の形
成はスパッタリング法、メッキ法でもよいが、純度が高
い方が望ましく、９９．９％以上が良い。
バー３の自由端の先端部にＡｌ（アルミニウム）膜１３
を真空蒸着法で形成する。膜厚は１μｍとしたが、０．
１〜５μｍの範囲とするのが好ましい。Ａｌ膜１３の形
成はスパッタリング法、メッキ法でもよいが、純度が高
い方が望ましく、９９．９％以上が良い。
【００２４】続いて１：１のＨ2Ｓｏ4水溶液を用いて陽
極酸化処理を行ない、Ａｌ膜１３を非磁性のアルマイト
膜１４とし、この一部に口径５０ｎｍの空孔１５を形成
する（図４（ｃ））。陽極酸化処理は３ｗｔ％（ＣＯＯ
Ｈ）2水溶液を用いてもよい。また空孔の口径は１０〜
１００ｎｍの範囲とするのが好ましい。
極酸化処理を行ない、Ａｌ膜１３を非磁性のアルマイト
膜１４とし、この一部に口径５０ｎｍの空孔１５を形成
する（図４（ｃ））。陽極酸化処理は３ｗｔ％（ＣＯＯ
Ｈ）2水溶液を用いてもよい。また空孔の口径は１０〜
１００ｎｍの範囲とするのが好ましい。
【００２５】次に、空孔１５の部分に０．２ｍｏｌ／Ｃ
ｏＳＯ4、０．２ｍｏｌ／Ｈ3ＢＯ3、１％ＮａＣｌ水溶
液を用いることによりＣｏよりなる強磁性材料１６をメ
ッキする（図４（ｄ））。強磁性材料１６はＦｅ、Ｎｉ
等でも良い。さらにこれにＰ（リン）等を添加すること
により強磁性体の保磁力を向上できる。
ｏＳＯ4、０．２ｍｏｌ／Ｈ3ＢＯ3、１％ＮａＣｌ水溶
液を用いることによりＣｏよりなる強磁性材料１６をメ
ッキする（図４（ｄ））。強磁性材料１６はＦｅ、Ｎｉ
等でも良い。さらにこれにＰ（リン）等を添加すること
により強磁性体の保磁力を向上できる。
【００２６】最後に余分のアルマイト膜１４や強磁性材
料１６を収束イオンビームにより加工し、Ｃｏの強磁性
探針７の周囲に先端曲率の大きい非磁性のアルマイト膜
１４を設けた探針を形成できる。測定に際しては、強磁
性探針の長軸方向に磁化して用いる。
料１６を収束イオンビームにより加工し、Ｃｏの強磁性
探針７の周囲に先端曲率の大きい非磁性のアルマイト膜
１４を設けた探針を形成できる。測定に際しては、強磁
性探針の長軸方向に磁化して用いる。
【００２７】
【発明の効果】以上、述べた如く、先端が鋭く尖った強
磁性探針の周囲に、非磁性体の層を設けた探針を用い、
この探針と試料との間の磁気力を測定することにより、
表面起伏の大きい磁性試料の磁気情報と形態情報を区別
して正確な磁気情報を高分解能で計測できる。
磁性探針の周囲に、非磁性体の層を設けた探針を用い、
この探針と試料との間の磁気力を測定することにより、
表面起伏の大きい磁性試料の磁気情報と形態情報を区別
して正確な磁気情報を高分解能で計測できる。
【図１】本発明の表面顕微鏡の構成図である。
【図２】本発明の表面顕微鏡用探針の断面図である。
【図３】本発明の表面顕微鏡用探針を用いた測定例の説
明図である。
明図である。
【図４】本発明の表面顕微鏡用探針の他の作成法の工程
図である。
図である。
１ 試料 ２ 探針 ３ カンチレバー ４ トンネル電流検出用探針 ５ 試料スキャナ ６ 探針スキャナ ７ 強磁性探針 ８ 非磁性体 ９ 磁化 １０ 非磁性探針 １２ 支持台 １３ Ａｌ膜 １４ アルマイト膜 １５ 空孔 １６ 強磁性材料
Claims (7)
- 【請求項１】強磁性探針と、該強磁性探針の少なくとも
先端の周囲に設けられた非磁性体とよりなることを特徴
とする表面顕微鏡用探針。 - 【請求項２】請求項１記載の表面顕微鏡用探針におい
て、上記強磁性探針の先端の周囲の上記非磁性体の曲率
は、上記強磁性探針の先端の曲率より大きいことを特徴
とする表面顕微鏡用探針。 - 【請求項３】請求項１又は２記載の表面顕微鏡用探針に
おいて、上記強磁性探針は、永久磁石からなることを特
徴とする表面顕微鏡用探針。 - 【請求項４】請求項１又は２記載の表面顕微鏡用探針に
おいて、上記強磁性探針は、軟磁性材料からなることを
特徴とする表面顕微鏡用探針。 - 【請求項５】請求項１から４のいずれか一に記載の表面
顕微鏡用探針、該表面顕微鏡用探針と試料との間に作用
する力を変位に変換する変換手段、該変換手段の変位を
検出する検出手段及び該表面顕微鏡用探針と試料との相
対的位置を移動させるスキャナよりなることを特徴とす
る表面顕微鏡。 - 【請求項６】請求項５記載の表面顕微鏡において、上記
変換手段は、可撓性レバーであることを特徴とする表面
顕微鏡。 - 【請求項７】請求項５又は６記載の表面顕微鏡におい
て、上記検出手段は、トンネル電流検出用探針、該トン
ネル電流検出用探針と上記変換手段との間にバイアス電
流を印加する手段及び該トンネル電流検出用探針と上記
変換手段との間のトンネル電流の値を一定に保つために
該トンネル電流検出用探針の位置を移動させるための移
動手段を有し、該移動手段の移動量から上記変換手段の
変位を検出する装置であることを特徴とする表面顕微
鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16669091A JPH05142315A (ja) | 1991-07-08 | 1991-07-08 | 表面顕微鏡用探針及びそれを用いた表面顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16669091A JPH05142315A (ja) | 1991-07-08 | 1991-07-08 | 表面顕微鏡用探針及びそれを用いた表面顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05142315A true JPH05142315A (ja) | 1993-06-08 |
Family
ID=15835937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16669091A Pending JPH05142315A (ja) | 1991-07-08 | 1991-07-08 | 表面顕微鏡用探針及びそれを用いた表面顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05142315A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009101991A1 (ja) * | 2008-02-12 | 2009-08-20 | Akita University | 表面状態計測装置及び該装置を用いた表面状態計測方法 |
| WO2012029973A1 (ja) * | 2010-09-03 | 2012-03-08 | 国立大学法人秋田大学 | 磁場観察装置及び磁場観察方法 |
-
1991
- 1991-07-08 JP JP16669091A patent/JPH05142315A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009101991A1 (ja) * | 2008-02-12 | 2009-08-20 | Akita University | 表面状態計測装置及び該装置を用いた表面状態計測方法 |
| US8490209B2 (en) | 2008-02-12 | 2013-07-16 | Akita University | Surface state measuring device, and surface state measuring method using the device |
| JP5424404B2 (ja) * | 2008-02-12 | 2014-02-26 | 国立大学法人秋田大学 | 表面状態計測装置及び該装置を用いた表面状態計測方法 |
| WO2012029973A1 (ja) * | 2010-09-03 | 2012-03-08 | 国立大学法人秋田大学 | 磁場観察装置及び磁場観察方法 |
| US8621658B2 (en) | 2010-09-03 | 2013-12-31 | Akita University | Magnetic field observation device and magnetic field observation method |
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