JPH06323847A - 原子間力顕微鏡用カンチレバー及びその製造方法、及びそれを用いた原子間力顕微鏡 - Google Patents
原子間力顕微鏡用カンチレバー及びその製造方法、及びそれを用いた原子間力顕微鏡Info
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- JPH06323847A JPH06323847A JP13417393A JP13417393A JPH06323847A JP H06323847 A JPH06323847 A JP H06323847A JP 13417393 A JP13417393 A JP 13417393A JP 13417393 A JP13417393 A JP 13417393A JP H06323847 A JPH06323847 A JP H06323847A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 原子間力顕微鏡に用いられるカンチレバーを
提供する。 【構成】 弾性支持体（片持ち梁）の自由端にプローブ
が設けられ、該プローブの表面には、フッ素原子を含有
するカーボン層が形成されている原子間力顕微鏡用カン
チレバー。 【効果】 試料表面の損傷や、プローブへのコンタミの
付着が低減され、分解能の高い測定に寄与できる。
提供する。 【構成】 弾性支持体（片持ち梁）の自由端にプローブ
が設けられ、該プローブの表面には、フッ素原子を含有
するカーボン層が形成されている原子間力顕微鏡用カン
チレバー。 【効果】 試料表面の損傷や、プローブへのコンタミの
付着が低減され、分解能の高い測定に寄与できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、試料表面の三次元的形
状をナノスケールで測定する原子間力顕微鏡とそれに用
いられるカンチレバーに関する。
状をナノスケールで測定する原子間力顕微鏡とそれに用
いられるカンチレバーに関する。
【０００２】
【従来の技術】原子間力顕微鏡（以下、ＡＦＭと略す）
は試料表面に対して１ｎｍ以下の距離まで接近させたプ
ローブを支持する片持ち梁（弾性体）が、試料・プロー
ブ間に働く力を受けて撓む量から逆に力を検出し、この
力を一定にするように試料・プローブ間の距離を制御し
ながら試料表面を走査することにより、試料表面の三次
元的形状をナノメートル以下の分解能で観察するもので
ある。［Ｂｉｎｎｉｇｅｔ． ａｌ．， Ｐｈｙｓ．
Ｒｅｖ． Ｌｅｔｔ． ５６，９３０（１９８６）］。
は試料表面に対して１ｎｍ以下の距離まで接近させたプ
ローブを支持する片持ち梁（弾性体）が、試料・プロー
ブ間に働く力を受けて撓む量から逆に力を検出し、この
力を一定にするように試料・プローブ間の距離を制御し
ながら試料表面を走査することにより、試料表面の三次
元的形状をナノメートル以下の分解能で観察するもので
ある。［Ｂｉｎｎｉｇｅｔ． ａｌ．， Ｐｈｙｓ．
Ｒｅｖ． Ｌｅｔｔ． ５６，９３０（１９８６）］。
【０００３】ＡＦＭでは走査型トンネル顕微鏡（ＳＴ
Ｍ）のように、試料が導電性を有する必要がなく、絶縁
性試料、特に半導体レジスト面や生体高分子などを原子
・分子のオーダーで観察可能であるため、広い応用が期
待されている。
Ｍ）のように、試料が導電性を有する必要がなく、絶縁
性試料、特に半導体レジスト面や生体高分子などを原子
・分子のオーダーで観察可能であるため、広い応用が期
待されている。
【０００４】かかるＡＦＭは、例えば図３，図４に示す
ように試料１０２の表面に対向させるプローブ２０５及
びそれを支持する片持ち梁２０６とから成るＡＦＭカン
チレバー、試料１０２とプローブ２０５間に働く力によ
る片持ち梁２０６の撓み量を検出する系、プローブ２０
５に対する試料１０２の相対的な位置を三次元で制御す
る手段とから構成される。上記の撓み量を検出する系と
しては、図３に示すような片持ち梁２０６の背後に光源
１１２からの光をレンズ３０１を介して照射し、その反
射スポットの位置ずれ量を２分割フォトダイオード３０
２で検出して求める光てこ法によるものや、図４に示す
ような片持ち梁２０６の背後に導電性プローブ４０２を
ピエゾ素子４０１を用いて近づけ、これらの間に流れる
トンネル電流を一定にするように導電性プローブ４０２
の位置を制御する制御量から求めるトンネル電流法によ
るものがある。尚、これらの図において、１０５は片持
ち梁の支持体、３０３は３軸駆動機構である。
ように試料１０２の表面に対向させるプローブ２０５及
びそれを支持する片持ち梁２０６とから成るＡＦＭカン
チレバー、試料１０２とプローブ２０５間に働く力によ
る片持ち梁２０６の撓み量を検出する系、プローブ２０
５に対する試料１０２の相対的な位置を三次元で制御す
る手段とから構成される。上記の撓み量を検出する系と
しては、図３に示すような片持ち梁２０６の背後に光源
１１２からの光をレンズ３０１を介して照射し、その反
射スポットの位置ずれ量を２分割フォトダイオード３０
２で検出して求める光てこ法によるものや、図４に示す
ような片持ち梁２０６の背後に導電性プローブ４０２を
ピエゾ素子４０１を用いて近づけ、これらの間に流れる
トンネル電流を一定にするように導電性プローブ４０２
の位置を制御する制御量から求めるトンネル電流法によ
るものがある。尚、これらの図において、１０５は片持
ち梁の支持体、３０３は３軸駆動機構である。
【０００５】上記のＡＦＭカンチレバーを作製するには
様々な方法があるが、半導体プロセス技術を利用する場
合がほとんどである。図２にその代表的な製造工程を示
す。先ず、シリコン基板２０３をフォトレジスト２０１
とマスク材２０２を使ってドライエッチングしてシリコ
ンの柱を作る（図２（ａ））。更にシリコンをエッチン
グするとシリコンの柱は針状になる（図２（ｂ））。次
に、シリコン表面を熱酸化して熱酸化膜２０４を形成す
る（図２（ｃ））。この針状の部分２０５は図２（ｄ）
の拡大図に示されるように、すべて熱酸化膜２０４にな
っている。
様々な方法があるが、半導体プロセス技術を利用する場
合がほとんどである。図２にその代表的な製造工程を示
す。先ず、シリコン基板２０３をフォトレジスト２０１
とマスク材２０２を使ってドライエッチングしてシリコ
ンの柱を作る（図２（ａ））。更にシリコンをエッチン
グするとシリコンの柱は針状になる（図２（ｂ））。次
に、シリコン表面を熱酸化して熱酸化膜２０４を形成す
る（図２（ｃ））。この針状の部分２０５は図２（ｄ）
の拡大図に示されるように、すべて熱酸化膜２０４にな
っている。
【０００６】次にシリコン基板２０３を異方性エッチン
グして除去することによって、片持ち梁２０６を形成し
てＡＦＭカンチレバーが得られる（図２（ｅ））。ここ
で、熱酸化膜２０４の形成条件を制御することによっ
て、弾性定数の異なるＡＦＭカンチレバーを形成でき
る。
グして除去することによって、片持ち梁２０６を形成し
てＡＦＭカンチレバーが得られる（図２（ｅ））。ここ
で、熱酸化膜２０４の形成条件を制御することによっ
て、弾性定数の異なるＡＦＭカンチレバーを形成でき
る。
【０００７】ＡＦＭで測定できる試料は先述したように
広範囲に渡っており、酸化物結晶のような硬い物質から
有機膜や生体高分子のような軟らかい物質まであり、そ
の試料によって弾性定数の最適なＡＦＭカンチレバーを
選ぶ必要がある。
広範囲に渡っており、酸化物結晶のような硬い物質から
有機膜や生体高分子のような軟らかい物質まであり、そ
の試料によって弾性定数の最適なＡＦＭカンチレバーを
選ぶ必要がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＡＦＭ
カンチレバーの弾性定数を試料の材質に合わせて調整し
ても、測定を行う際に試料表面を損傷したり、ＡＦＭカ
ンチレバーのプローブに試料が付着してしまう等の原因
で、分解能が低下するという問題を有していた。このた
め、従来のＡＦＭカンチレバーは消耗品であり、試料も
予備を用意しておいて、何度も測定を試みてデータを取
るということが一般に行なわれており、多くのカンチレ
バーや試料が必要となると共に、測定に多大の時間を要
していた。
カンチレバーの弾性定数を試料の材質に合わせて調整し
ても、測定を行う際に試料表面を損傷したり、ＡＦＭカ
ンチレバーのプローブに試料が付着してしまう等の原因
で、分解能が低下するという問題を有していた。このた
め、従来のＡＦＭカンチレバーは消耗品であり、試料も
予備を用意しておいて、何度も測定を試みてデータを取
るということが一般に行なわれており、多くのカンチレ
バーや試料が必要となると共に、測定に多大の時間を要
していた。
【０００９】従って、本発明の目的とするところは、上
記問題点に鑑み、試料表面の損傷や試料の付着を低減
し、分解能の高い測定を効率良く行うことが可能な原子
間力顕微鏡とそれに用いるカンチレバーを提供すること
にある。
記問題点に鑑み、試料表面の損傷や試料の付着を低減
し、分解能の高い測定を効率良く行うことが可能な原子
間力顕微鏡とそれに用いるカンチレバーを提供すること
にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
すべく成された本発明は、第１に、弾性支持体である片
持ち梁と該片持ち梁の自由端に設けられたプローブから
成る原子間力顕微鏡用カンチレバーにおいて、上記プロ
ーブの表面にカーボン層が形成されていることを特徴と
する原子間力顕微鏡用カンチレバーであり、第２に、前
記カーボン層にはフッ素原子が含有されていることを特
徴とする上記第１の原子間力顕微鏡用カンチレバーであ
り、第３に、上記第２の原子間力顕微鏡用カンチレバー
を製造する方法において、前記プローブの表面にカーボ
ン層を形成した後、ＸｅＦ2雰囲気中に晒すことを特徴
とする原子間力顕微鏡用カンチレバーの製造方法であ
り、第４に、上記第２の原子間力顕微鏡用カンチレバー
を製造する方法において、前記プローブの表面にカーボ
ン層を形成した後、フロンガスを含んだプラズマ中に晒
すことを特徴とする原子間力顕微鏡用カンチレバーの製
造方法であり、第５に、上記第１又は第２の原子間力顕
微鏡用カンチレバーを用いた原子間力顕微鏡であり、第
６に、少なくとも前記プローブと試料表面が、不活性気
体雰囲気中にあることを特徴とする上記第５の原子間力
顕微鏡であり、第７に、前記不活性気体が、Ｎ2である
ことを特徴とする上記第６の原子間力顕微鏡である。
すべく成された本発明は、第１に、弾性支持体である片
持ち梁と該片持ち梁の自由端に設けられたプローブから
成る原子間力顕微鏡用カンチレバーにおいて、上記プロ
ーブの表面にカーボン層が形成されていることを特徴と
する原子間力顕微鏡用カンチレバーであり、第２に、前
記カーボン層にはフッ素原子が含有されていることを特
徴とする上記第１の原子間力顕微鏡用カンチレバーであ
り、第３に、上記第２の原子間力顕微鏡用カンチレバー
を製造する方法において、前記プローブの表面にカーボ
ン層を形成した後、ＸｅＦ2雰囲気中に晒すことを特徴
とする原子間力顕微鏡用カンチレバーの製造方法であ
り、第４に、上記第２の原子間力顕微鏡用カンチレバー
を製造する方法において、前記プローブの表面にカーボ
ン層を形成した後、フロンガスを含んだプラズマ中に晒
すことを特徴とする原子間力顕微鏡用カンチレバーの製
造方法であり、第５に、上記第１又は第２の原子間力顕
微鏡用カンチレバーを用いた原子間力顕微鏡であり、第
６に、少なくとも前記プローブと試料表面が、不活性気
体雰囲気中にあることを特徴とする上記第５の原子間力
顕微鏡であり、第７に、前記不活性気体が、Ｎ2である
ことを特徴とする上記第６の原子間力顕微鏡である。
【００１１】上述した問題点の原因は、ＡＦＭカンチレ
バーの弾性定数を試料の材質に合わせて調整しても、試
料の表面粗さや、測定時の雰囲気の変化等により、走査
時に大きな摩擦力が発生するためと考えられる。
バーの弾性定数を試料の材質に合わせて調整しても、試
料の表面粗さや、測定時の雰囲気の変化等により、走査
時に大きな摩擦力が発生するためと考えられる。
【００１２】本発明のＡＦＭカンチレバーによれば、プ
ローブの表面に形成されたカーボン層は、プローブと試
料が接触する境界潤滑の潤滑膜として作用するため、試
料の表面粗さによらず、プローブと試料表面間の摩擦力
を軽減できるものである。また、上記カーボン層がフッ
素原子を含有している場合には更なる摩擦力の軽減がな
される。
ローブの表面に形成されたカーボン層は、プローブと試
料が接触する境界潤滑の潤滑膜として作用するため、試
料の表面粗さによらず、プローブと試料表面間の摩擦力
を軽減できるものである。また、上記カーボン層がフッ
素原子を含有している場合には更なる摩擦力の軽減がな
される。
【００１３】このため、本発明のＡＦＭにおいては、試
料表面の走査時に試料を損傷したり、また損傷するに到
らなくとも走査が不安定になり観察像に歪が発生するな
どの点が改善される。
料表面の走査時に試料を損傷したり、また損傷するに到
らなくとも走査が不安定になり観察像に歪が発生するな
どの点が改善される。
【００１４】また、上述した潤滑膜として作用するカー
ボン層の摩擦係数は雰囲気に強く影響され、不活性気体
雰囲気に比較して大気中では摩擦係数が大きい。このた
め、前記プローブと試料を、例えばＮ2等の不活性気体
雰囲気中に配置した本発明のＡＦＭでは、より一層、カ
ーボン層の潤滑効果が増し、大気中での測定に起因する
試料の損傷やＳｔｉｃｋ−ｓｌｉｐの発生による走査の
不安定性を低減でき、安定した再現性のある測定が可能
となり、測定効率のさらなる向上がなされるものであ
る。
ボン層の摩擦係数は雰囲気に強く影響され、不活性気体
雰囲気に比較して大気中では摩擦係数が大きい。このた
め、前記プローブと試料を、例えばＮ2等の不活性気体
雰囲気中に配置した本発明のＡＦＭでは、より一層、カ
ーボン層の潤滑効果が増し、大気中での測定に起因する
試料の損傷やＳｔｉｃｋ−ｓｌｉｐの発生による走査の
不安定性を低減でき、安定した再現性のある測定が可能
となり、測定効率のさらなる向上がなされるものであ
る。
【００１５】
【実施例】以下、実施例を示し本発明を詳述する。
【００１６】実施例１ 図１に本実施例のＡＦＭのブロック構成図を示す。尚、
本実施例ではＡＦＭカンチレバーの撓み量を光波干渉法
で検知しているが、これはトンネル電流方式であっても
光てこ方式であってもかまわない。本構成において、Ａ
ＦＭカンチレバー１０１は支持台１０５に支持されてお
り、この背後には、光源１１２からファイバー１１４を
通して光が照射されている。カンチレバー１０１で反射
した光は、ファイバー１１４からビームスプリッター１
１３で光検出器１１１に入り、電気信号に変換される。
この電気信号はマイクロコンピュータ１１０で処理さ
れ、表示装置１０９に出力される。また、マイクロコン
ピュータ１１０はＸＹ走査信号，Ｚ方向フィードバック
信号を制御する。この信号はＸＹ制御回路１０７，Ｚ方
向フィードバック制御回路１０８を介して、ＸＹ方向駆
動機構１０４，Ｚ方向駆動機構１０３に伝えられ、試料
１０２をＸＹ方向に走査するとともに、ＡＦＭカンチレ
バー１０１の先端にあるプローブと試料表面の距離（Ｚ
方向）を一定に保つ。ＡＦＭカンチレバー１０１，支持
台１０５，試料１０２，Ｚ方向駆動機構１０３及びＸＹ
方向駆動機構１０４は密閉された構造を有する外囲器１
１５の中に配置されており、外囲器１１５内はＮ2雰囲
気１０６で満たされている。
本実施例ではＡＦＭカンチレバーの撓み量を光波干渉法
で検知しているが、これはトンネル電流方式であっても
光てこ方式であってもかまわない。本構成において、Ａ
ＦＭカンチレバー１０１は支持台１０５に支持されてお
り、この背後には、光源１１２からファイバー１１４を
通して光が照射されている。カンチレバー１０１で反射
した光は、ファイバー１１４からビームスプリッター１
１３で光検出器１１１に入り、電気信号に変換される。
この電気信号はマイクロコンピュータ１１０で処理さ
れ、表示装置１０９に出力される。また、マイクロコン
ピュータ１１０はＸＹ走査信号，Ｚ方向フィードバック
信号を制御する。この信号はＸＹ制御回路１０７，Ｚ方
向フィードバック制御回路１０８を介して、ＸＹ方向駆
動機構１０４，Ｚ方向駆動機構１０３に伝えられ、試料
１０２をＸＹ方向に走査するとともに、ＡＦＭカンチレ
バー１０１の先端にあるプローブと試料表面の距離（Ｚ
方向）を一定に保つ。ＡＦＭカンチレバー１０１，支持
台１０５，試料１０２，Ｚ方向駆動機構１０３及びＸＹ
方向駆動機構１０４は密閉された構造を有する外囲器１
１５の中に配置されており、外囲器１１５内はＮ2雰囲
気１０６で満たされている。
【００１７】次に、ＡＦＭカンチレバー１０１の作製方
法を説明するが、概略は図２に示した手順に従った。
法を説明するが、概略は図２に示した手順に従った。
【００１８】まず、シリコン基板２０３にマスク材２０
２として熱酸化膜を１０００Å成長させた。次にフォト
レジスト２０１を塗布した後、パターニングし、直径５
μｍのスポットを形成してから、ＳＦ6とＣ2ＣｌＦ5の
混合ガスを用いてシリコンをドライエッチングした。こ
の時マスク材２０２とフォトレジスト２０１の下にある
シリコンを残してエッチングされるため、マスク材２０
２の下部は柱状になる（図２（ａ）参照）が、更にエッ
チングを続けるとサイドエッチングが進行し、針状の形
をしたシリコンが残る。この時点でエッチングを止め、
フォトレジスト２０１とマスク材２０２を除去した（図
２（ｂ）参照）。次に、シリコン表面を熱酸化した。本
実施例では熱酸化膜２０４を約１μｍ成長させた（図２
（ｃ）参照）。次に、熱酸化膜２０４をパターニングし
て片持ち梁の形に熱酸化膜２０４を残した後、ＫＯＨの
異方性エッチングによりシリコン基板２０３の一部を除
去して、図２（ｅ）に示したようなプローブ２０５と片
持ち梁２０６から成るＡＦＭカンチレバー１０１を得
た。続いて、摩擦力を低減するためのカーボン層を、ス
パッタリングにより形成した。本実施例では、Ａｒガス
圧２ｍ Ｔｏｒｒで、カーボン層をプローブ２０５及び
片持ち梁２０６に２００Åの厚みで付着させた。また、
片持ち梁２０６の背面（プローブ２０５を形成している
面の裏面）に、光を反射するための反射膜としてＡｌ層
を真空蒸着により形成した。このようにして作製したＡ
ＦＭカンチレバー１０１の弾性定数は０．１Ｎ／ｍであ
った。
２として熱酸化膜を１０００Å成長させた。次にフォト
レジスト２０１を塗布した後、パターニングし、直径５
μｍのスポットを形成してから、ＳＦ6とＣ2ＣｌＦ5の
混合ガスを用いてシリコンをドライエッチングした。こ
の時マスク材２０２とフォトレジスト２０１の下にある
シリコンを残してエッチングされるため、マスク材２０
２の下部は柱状になる（図２（ａ）参照）が、更にエッ
チングを続けるとサイドエッチングが進行し、針状の形
をしたシリコンが残る。この時点でエッチングを止め、
フォトレジスト２０１とマスク材２０２を除去した（図
２（ｂ）参照）。次に、シリコン表面を熱酸化した。本
実施例では熱酸化膜２０４を約１μｍ成長させた（図２
（ｃ）参照）。次に、熱酸化膜２０４をパターニングし
て片持ち梁の形に熱酸化膜２０４を残した後、ＫＯＨの
異方性エッチングによりシリコン基板２０３の一部を除
去して、図２（ｅ）に示したようなプローブ２０５と片
持ち梁２０６から成るＡＦＭカンチレバー１０１を得
た。続いて、摩擦力を低減するためのカーボン層を、ス
パッタリングにより形成した。本実施例では、Ａｒガス
圧２ｍ Ｔｏｒｒで、カーボン層をプローブ２０５及び
片持ち梁２０６に２００Åの厚みで付着させた。また、
片持ち梁２０６の背面（プローブ２０５を形成している
面の裏面）に、光を反射するための反射膜としてＡｌ層
を真空蒸着により形成した。このようにして作製したＡ
ＦＭカンチレバー１０１の弾性定数は０．１Ｎ／ｍであ
った。
【００１９】観察用の試料としては、溶融石英上にＡｕ
電極を形成し、その上に積層されたポリイミド膜（２層
膜）を用いた。ＡＦＭカンチレバー１０１として、比較
のため上述カーボン層を形成しなかった以外は全く同様
にして作製したものも用いて、上記試料の測定を行っ
た。尚、走査領域は２μｍ×２μｍ、走査線数は２００
本で１画面とした。また、走査周波数は１走査線２Ｈｚ
で行った。１画面を１スキャンとして走査回数と観察像
の変化をみた結果、カーボン層のないＡＦＭカンチレバ
ー１０１を用いた場合には、１０スキャン以内で観察像
が変化してしまうことがほとんどであった。また、分解
能も低下し、後で走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によりプ
ローブ２０５を観察すると先端に付着物が認められた。
電極を形成し、その上に積層されたポリイミド膜（２層
膜）を用いた。ＡＦＭカンチレバー１０１として、比較
のため上述カーボン層を形成しなかった以外は全く同様
にして作製したものも用いて、上記試料の測定を行っ
た。尚、走査領域は２μｍ×２μｍ、走査線数は２００
本で１画面とした。また、走査周波数は１走査線２Ｈｚ
で行った。１画面を１スキャンとして走査回数と観察像
の変化をみた結果、カーボン層のないＡＦＭカンチレバ
ー１０１を用いた場合には、１０スキャン以内で観察像
が変化してしまうことがほとんどであった。また、分解
能も低下し、後で走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によりプ
ローブ２０５を観察すると先端に付着物が認められた。
【００２０】これに対してカーボン層があるＡＦＭカン
チレバー１０１を用いた場合には、１０スキャンでは全
く観察像は変化せず、１００スキャンしても変化が認め
られないものもあり、明らかに本発明に係るカーボン層
が有効に作用しているのを確認できた。
チレバー１０１を用いた場合には、１０スキャンでは全
く観察像は変化せず、１００スキャンしても変化が認め
られないものもあり、明らかに本発明に係るカーボン層
が有効に作用しているのを確認できた。
【００２１】次に、カーボン層のあるＡＦＭカンチレバ
ー１０１を用いて、外囲器１１５内がＮ2雰囲気の場合
と、大気にした場合とで比較した。Ｎ2雰囲気の場合は
上述したとおりであるが、大気にした場合は数スキャン
で試料を損傷してしまうなど吸着現象が発生し、Ｎ2雰
囲気のような良好な走査ができなかった。さらに、カー
ボン層のないＡＦＭカンチレバー１０１を用いた場合に
は、上記吸着現象がより顕著に発生し、Ｎ2雰囲気にお
ける走査の有効性を確認できた。
ー１０１を用いて、外囲器１１５内がＮ2雰囲気の場合
と、大気にした場合とで比較した。Ｎ2雰囲気の場合は
上述したとおりであるが、大気にした場合は数スキャン
で試料を損傷してしまうなど吸着現象が発生し、Ｎ2雰
囲気のような良好な走査ができなかった。さらに、カー
ボン層のないＡＦＭカンチレバー１０１を用いた場合に
は、上記吸着現象がより顕著に発生し、Ｎ2雰囲気にお
ける走査の有効性を確認できた。
【００２２】実施例２ 本実施例では、カーボン層を形成した実施例１のＡＦＭ
カンチレバー１０１をＸｅＦ2雰囲気中に３時間放置し
た。ダミーとして溶融石英上にカーボン層を形成した試
料も作製し、これもＸｅＦ2雰囲気中に放置しておい
た。ダミーの試料をフーリエ変換、赤外分光法（ＦＴＩ
Ｒ）で測定したところ、ＣＦの伸縮モードである１４１
０ｃｍ-1のピークが検出され、カーボン表面がフッ素化
されているのが確認できた。
カンチレバー１０１をＸｅＦ2雰囲気中に３時間放置し
た。ダミーとして溶融石英上にカーボン層を形成した試
料も作製し、これもＸｅＦ2雰囲気中に放置しておい
た。ダミーの試料をフーリエ変換、赤外分光法（ＦＴＩ
Ｒ）で測定したところ、ＣＦの伸縮モードである１４１
０ｃｍ-1のピークが検出され、カーボン表面がフッ素化
されているのが確認できた。
【００２３】このＡＦＭカンチレバー１０１を用いて実
施例１と同様にスキャンしてみると、１０スキャンでは
全く観察像は変化せず、１００スキャンしてもほとんど
変化しなかった。
施例１と同様にスキャンしてみると、１０スキャンでは
全く観察像は変化せず、１００スキャンしてもほとんど
変化しなかった。
【００２４】実施例３ 本実施例では、カーボン層を形成した実施例１のＡＦＭ
カンチレバー１０１を、プラズマＣＶＤ法により、ＣＦ
4ガス圧０．５Ｔｏｒｒ，電力３００Ｗで１０秒間プラ
ズマ中で放置した。その結果、実施例２と同様にＣＦの
伸縮モードが検知され、フッ素がカーボン層表層に含有
されていることが確認できた。
カンチレバー１０１を、プラズマＣＶＤ法により、ＣＦ
4ガス圧０．５Ｔｏｒｒ，電力３００Ｗで１０秒間プラ
ズマ中で放置した。その結果、実施例２と同様にＣＦの
伸縮モードが検知され、フッ素がカーボン層表層に含有
されていることが確認できた。
【００２５】このＡＦＭカンチレバー１０１を用いて実
施例１と同様にスキャンしてみると、１０スキャンでは
全く観察像は変化せず、１００スキャンしてもほとんど
変化しなかった。
施例１と同様にスキャンしてみると、１０スキャンでは
全く観察像は変化せず、１００スキャンしてもほとんど
変化しなかった。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下の効果を奏する。
下の効果を奏する。
【００２７】（１）プローブ表面にカーボン層を形成し
たことで、プローブと試料表面間の摩擦力を低減でき、
よりスムーズな走査が可能となる。これにより、試料表
面の損傷やプローブの破損やプローブ表面へのコンタミ
付着をすくなくすることができ、分解能の高い測定を効
率良く行うことができる。
たことで、プローブと試料表面間の摩擦力を低減でき、
よりスムーズな走査が可能となる。これにより、試料表
面の損傷やプローブの破損やプローブ表面へのコンタミ
付着をすくなくすることができ、分解能の高い測定を効
率良く行うことができる。
【００２８】（２）上記カーボン層にフッ素原子を含有
させたことで、上記作用効果をより一層発揮できる。
させたことで、上記作用効果をより一層発揮できる。
【００２９】（３）ＡＦＭカンチレバーのプローブと試
料とを不活性気体雰囲気中に配置したＡＦＭでは、大気
中に比べてより一層プローブと試料表面間の摩擦力を低
減できるため、大気中での測定に起因する走査の不安定
性を低減でき、上記作用効果をより一層発揮できる。
料とを不活性気体雰囲気中に配置したＡＦＭでは、大気
中に比べてより一層プローブと試料表面間の摩擦力を低
減できるため、大気中での測定に起因する走査の不安定
性を低減でき、上記作用効果をより一層発揮できる。
【図１】本発明の原子間力顕微鏡の一例を示すブロック
構成図である。
構成図である。
【図２】カンチレバーの製造工程図である。
【図３】従来の原子間力顕微鏡の構成例である。
【図４】従来の原子間力顕微鏡の構成例である。
１０１ ＡＦＭカンチレバー １０２ 試料 １０３ Ｚ方向駆動機構 １０４ ＸＹ方向駆動機構 １０５ 支持台 １０６ Ｎ2雰囲気 １０７ ＸＹ方向制御回路 １０８ Ｚ方向フィードバック制御回路 １０９ 表示装置 １１０ マイクロコンピュータ １１１ 光検出器 １１２ 光源 １１３ ビームスプリッター １１４ ファイバー １１５ 外囲器 ２０１ フォトレジスト ２０２ マスク材 ２０３ シリコン基板 ２０４ 熱酸化膜 ２０５ プローブ ２０６ 片持ち梁 ３０１ レンズ ３０２ ２分割フォトダイオード ３０３ ＸＹＺ駆動機構 ４０１ ピエゾ素子 ４０２ 導電性プローブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮本 雅彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 河田 春紀 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】 弾性支持体である片持ち梁と該片持ち梁
の自由端に設けられたプローブから成る原子間力顕微鏡
用カンチレバーにおいて、上記プローブの表面にカーボ
ン層が形成されていることを特徴とする原子間力顕微鏡
用カンチレバー。 - 【請求項２】 前記カーボン層にはフッ素原子が含有さ
れていることを特徴とする請求項１に記載の原子間力顕
微鏡用カンチレバー。 - 【請求項３】 請求項２に記載の原子間力顕微鏡用カン
チレバーを製造する方法において、前記プローブの表面
にカーボン層を形成した後、ＸｅＦ2雰囲気中に晒すこ
とを特徴とする原子間力顕微鏡用カンチレバーの製造方
法。 - 【請求項４】 請求項２に記載の原子間力顕微鏡用カン
チレバーを製造する方法において、前記プローブの表面
にカーボン層を形成した後、フロンガスを含んだプラズ
マ中に晒すことを特徴とする原子間力顕微鏡用カンチレ
バーの製造方法。 - 【請求項５】 請求項１又は２に記載の原子間力顕微鏡
用カンチレバーを用いた原子間力顕微鏡。 - 【請求項６】 少なくとも前記プローブと試料表面が、
不活性気体雰囲気中にあることを特徴とする請求項５に
記載の原子間力顕微鏡。 - 【請求項７】 前記不活性気体が、Ｎ2であることを特
徴とする請求項６に記載の原子間力顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13417393A JPH06323847A (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | 原子間力顕微鏡用カンチレバー及びその製造方法、及びそれを用いた原子間力顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13417393A JPH06323847A (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | 原子間力顕微鏡用カンチレバー及びその製造方法、及びそれを用いた原子間力顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06323847A true JPH06323847A (ja) | 1994-11-25 |
Family
ID=15122156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13417393A Withdrawn JPH06323847A (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | 原子間力顕微鏡用カンチレバー及びその製造方法、及びそれを用いた原子間力顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06323847A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100424540B1 (ko) * | 2001-04-21 | 2004-03-30 | (주)지우텍 | 다중 액츄에이터를 갖는 ａｆｍ용 캔틸레버 구조물, 이를포함하는 ａｆｍ 시스템 및 상기 ａｆｍ을 이용한 물질의특성 측정 방법 |
| JP2007095201A (ja) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Hoya Corp | 潤滑剤の選定方法、磁気記録ディスクの製造方法、および磁気記録ディスク |
| JP2009210265A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-17 | Sony Corp | ダイヤモンドライクカーボン薄膜を形成した光学検出場 |
| JP2015219414A (ja) * | 2014-05-19 | 2015-12-07 | 株式会社リコー | 流速測定装置、及び画像形成装置 |
-
1993
- 1993-05-13 JP JP13417393A patent/JPH06323847A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100424540B1 (ko) * | 2001-04-21 | 2004-03-30 | (주)지우텍 | 다중 액츄에이터를 갖는 ａｆｍ용 캔틸레버 구조물, 이를포함하는 ａｆｍ 시스템 및 상기 ａｆｍ을 이용한 물질의특성 측정 방법 |
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| JP4654355B2 (ja) * | 2005-09-29 | 2011-03-16 | ダブリュディ・メディア・シンガポール・プライベートリミテッド | 潤滑剤の選定方法、および磁気記録ディスクの製造方法 |
| JP2009210265A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-17 | Sony Corp | ダイヤモンドライクカーボン薄膜を形成した光学検出場 |
| JP4492716B2 (ja) * | 2008-02-29 | 2010-06-30 | ソニー株式会社 | ダイヤモンドライクカーボン薄膜を形成した基板 |
| US8187542B2 (en) | 2008-02-29 | 2012-05-29 | Sony Corporation | Optical detection field having diamond-like carbon thin film formed therein |
| JP2015219414A (ja) * | 2014-05-19 | 2015-12-07 | 株式会社リコー | 流速測定装置、及び画像形成装置 |
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