JPH08285867A - 探針、カンチレバー及びこれ等を具備する力顕微鏡 - Google Patents
探針、カンチレバー及びこれ等を具備する力顕微鏡Info
- Publication number
- JPH08285867A JPH08285867A JP11026295A JP11026295A JPH08285867A JP H08285867 A JPH08285867 A JP H08285867A JP 11026295 A JP11026295 A JP 11026295A JP 11026295 A JP11026295 A JP 11026295A JP H08285867 A JPH08285867 A JP H08285867A
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- Japan
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- probe
- cantilever
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 大気中で表面に導電性を持つ力顕微鏡用の探
針及びカンチレバーを提供すること。 【構成】 探針及びこれを保持するカンチレバーを貴金
属薄膜を用いて形成し探針先端の導電性を安定に確保す
る。
針及びカンチレバーを提供すること。 【構成】 探針及びこれを保持するカンチレバーを貴金
属薄膜を用いて形成し探針先端の導電性を安定に確保す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、原子間力顕微鏡、磁気
力顕微鏡等の力顕微鏡において用いられる、探針、探針
を先端に有するカンチレバー及びこれ等を具備する力顕
微鏡に関する。
力顕微鏡等の力顕微鏡において用いられる、探針、探針
を先端に有するカンチレバー及びこれ等を具備する力顕
微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】原子間力顕微鏡及び磁気力顕微鏡は、被
測定試料が導電体であるか絶縁体であるかを問わず、ナ
ノメートルオーダーの分解能で試料表面の形状及び試料
表面からの漏洩磁場を観察できる顕微鏡として広く用い
られている。近年、特に原子間力顕微鏡は、本来の試料
表面形状観察として利用されるだけに留まらず、その高
い分解能により、試料の局所的な誘電率、絶縁耐圧を測
定する技術を付加するべく新たな開発が行われている。
測定試料が導電体であるか絶縁体であるかを問わず、ナ
ノメートルオーダーの分解能で試料表面の形状及び試料
表面からの漏洩磁場を観察できる顕微鏡として広く用い
られている。近年、特に原子間力顕微鏡は、本来の試料
表面形状観察として利用されるだけに留まらず、その高
い分解能により、試料の局所的な誘電率、絶縁耐圧を測
定する技術を付加するべく新たな開発が行われている。
【０００３】原子間力顕微鏡を用いた試料の誘電率、絶
縁耐圧の測定には、測定用の探針に、従来、珪素、酸化
珪素、もしくは窒化珪素により成る、探針及びカンチレ
バーに金等の貴金属薄膜を形成したものを用いている。
このような探針及びカンチレバーの作製例は例えば、特
開平６−９６７１４に明示されている。
縁耐圧の測定には、測定用の探針に、従来、珪素、酸化
珪素、もしくは窒化珪素により成る、探針及びカンチレ
バーに金等の貴金属薄膜を形成したものを用いている。
このような探針及びカンチレバーの作製例は例えば、特
開平６−９６７１４に明示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この探針を用いた測定
は、先端の曲率が数十ｎｍと鋭く尖った非導電性の探針
先端に形成した貴金属層を介して、探針先端と試料間
に、局所的な電界の印加及び電流を流すことにより行
う。しかしこの探針先端の貴金属薄膜は、探針と試料の
接触により剥がれやすく、このことにより電気的な測定
が困難になることがある。
は、先端の曲率が数十ｎｍと鋭く尖った非導電性の探針
先端に形成した貴金属層を介して、探針先端と試料間
に、局所的な電界の印加及び電流を流すことにより行
う。しかしこの探針先端の貴金属薄膜は、探針と試料の
接触により剥がれやすく、このことにより電気的な測定
が困難になることがある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】探針先端の貴金属薄膜の
損傷による測定の障害を避けるため探針及び探針を保持
するカンチレバーを貴金属により形成した。
損傷による測定の障害を避けるため探針及び探針を保持
するカンチレバーを貴金属により形成した。
【０００６】貴金属探針及びカンチレバーの作製法とし
て単結晶基板上に貴金属薄膜を形成し、貴金属薄膜及び
単結晶基板を加工することにより形成した。
て単結晶基板上に貴金属薄膜を形成し、貴金属薄膜及び
単結晶基板を加工することにより形成した。
【０００７】
【作用】貴金属製探針及びカンチレバーを作製すること
により、絶縁性の探針先端に導電性の薄膜を形成する必
要が無くなった。
により、絶縁性の探針先端に導電性の薄膜を形成する必
要が無くなった。
【０００８】貴金属製の探針を用いることにより探針先
端に安定した導電性が確保出来る。貴金属探針及びカン
チレバーを、単結晶基板上に作製した貴金属薄膜及び前
記単結晶基板を加工して作製することにより半導体微細
加工技術を用いた探針の作製が可能となる。
端に安定した導電性が確保出来る。貴金属探針及びカン
チレバーを、単結晶基板上に作製した貴金属薄膜及び前
記単結晶基板を加工して作製することにより半導体微細
加工技術を用いた探針の作製が可能となる。
【０００９】力顕微鏡用の探針及びカンチレバーに、貴
金属製の探針及びカンチレバーを用いることにより、被
測定試料の局所的な電気的性質を安定して測定すること
が出来る。
金属製の探針及びカンチレバーを用いることにより、被
測定試料の局所的な電気的性質を安定して測定すること
が出来る。
【００１０】
【実施例】図１に金薄膜を加工して作製した本発明の実
施例による探針及びカンチレバーのＳＥＭ写真を示す。
カンチレバー先端の探針部分が、カンチレバー本体から
４５度傾いた構成になるよう形成した。
施例による探針及びカンチレバーのＳＥＭ写真を示す。
カンチレバー先端の探針部分が、カンチレバー本体から
４５度傾いた構成になるよう形成した。
【００１１】図２に、本発明の実施例による探針及びカ
ンチレバーの作製を半導体微細加工技術プロセスに依っ
た場合の手順を示す。まず、シリコン単結晶（１００）
基板１にＳｉＯ2酸化膜を形成し、エッチングによりカ
ンチレバー基部パターンとなるＳｉＯ2酸化膜パターン
２を形成する（ａ）。次に、ＫＯＨ溶液により異方性エ
ッチングを行い、ＳｉＯ2酸化膜パターン２を形成した
面の裏面に、側面に４５度の角度を持ったパターン１０
０を形成する（ｂ）。次いで、このパターン１００のあ
る面に金薄膜３を１μｍ形成する（ｃ）。更にレジスト
４（ＡＺ１４００−２２）を塗布し、レジスト４を探針
及びカンチレバー状のパターンに形成する（ｄ）。この
パターンにより、金薄膜３をイオンミリング法を用いて
探針及びカンチレバー状のパターンに加工しする
（ｅ）。その後レジスト（ＡＺ１４００−２２）を落す
ことにより、金薄膜３による探針６及びカンチレバー５
を形成する（ｆ）。最後に、図（ａ）で形成したＳｉＯ
2酸化膜パターン２により、シリコン基板１をエッチン
グし、探針部分が４５度傾いた金探針６およびカンチレ
バー５とこの基部となる部分とを一体形成する（ｇ）。
ンチレバーの作製を半導体微細加工技術プロセスに依っ
た場合の手順を示す。まず、シリコン単結晶（１００）
基板１にＳｉＯ2酸化膜を形成し、エッチングによりカ
ンチレバー基部パターンとなるＳｉＯ2酸化膜パターン
２を形成する（ａ）。次に、ＫＯＨ溶液により異方性エ
ッチングを行い、ＳｉＯ2酸化膜パターン２を形成した
面の裏面に、側面に４５度の角度を持ったパターン１０
０を形成する（ｂ）。次いで、このパターン１００のあ
る面に金薄膜３を１μｍ形成する（ｃ）。更にレジスト
４（ＡＺ１４００−２２）を塗布し、レジスト４を探針
及びカンチレバー状のパターンに形成する（ｄ）。この
パターンにより、金薄膜３をイオンミリング法を用いて
探針及びカンチレバー状のパターンに加工しする
（ｅ）。その後レジスト（ＡＺ１４００−２２）を落す
ことにより、金薄膜３による探針６及びカンチレバー５
を形成する（ｆ）。最後に、図（ａ）で形成したＳｉＯ
2酸化膜パターン２により、シリコン基板１をエッチン
グし、探針部分が４５度傾いた金探針６およびカンチレ
バー５とこの基部となる部分とを一体形成する（ｇ）。
【００１２】更に、探針先端部分を電界イオンビーム法
により先鋭化することにより、原子間力顕微鏡等のプロ
ーブ顕微鏡用の探針として、その分解能を向上させるこ
とができる。
により先鋭化することにより、原子間力顕微鏡等のプロ
ーブ顕微鏡用の探針として、その分解能を向上させるこ
とができる。
【００１３】図３及び図４に、図１で示した貴金属製探
針及びカンチレバ−を用いた原子間力顕微鏡構成図を示
す。図において５はカンチレバー、６は探針、７は半導
体レーザ、８はレーザ光、９はポジションセンサ、１０
は変位検出器、１１はサーボ回路、１２は表示装置、１
３は試料、１４はｘｙｚ駆動系、１５はｘｙ駆動制御装
置、１６は電圧印加装置、１７は電流計測装置、１８は
誘電率測定器である。図３に示した装置構成図は、試料
の形状の他に、絶縁体試料の局所的な絶縁耐圧を計測で
きるもので、電圧印加装置１６及び電流計測装置１７を
備えており、探針へ印加する電圧を変化させ、その時に
流れる電流を計測することにより試料の局所的な絶縁耐
圧を測定できる。また図４に示した装置構成図は、試料
の形状の他に、試料の探針下での局所的な誘電率を測定
できるもので、探針、試料間に誘電率測定器１８が備え
られている。これ等の装置は貴金属製の探針を用いるこ
とにより、上記の特性を大気中で安定に測定することが
可能である。
針及びカンチレバ−を用いた原子間力顕微鏡構成図を示
す。図において５はカンチレバー、６は探針、７は半導
体レーザ、８はレーザ光、９はポジションセンサ、１０
は変位検出器、１１はサーボ回路、１２は表示装置、１
３は試料、１４はｘｙｚ駆動系、１５はｘｙ駆動制御装
置、１６は電圧印加装置、１７は電流計測装置、１８は
誘電率測定器である。図３に示した装置構成図は、試料
の形状の他に、絶縁体試料の局所的な絶縁耐圧を計測で
きるもので、電圧印加装置１６及び電流計測装置１７を
備えており、探針へ印加する電圧を変化させ、その時に
流れる電流を計測することにより試料の局所的な絶縁耐
圧を測定できる。また図４に示した装置構成図は、試料
の形状の他に、試料の探針下での局所的な誘電率を測定
できるもので、探針、試料間に誘電率測定器１８が備え
られている。これ等の装置は貴金属製の探針を用いるこ
とにより、上記の特性を大気中で安定に測定することが
可能である。
【００１４】
【発明の効果】本発明により原子間力顕微鏡等のプロー
ブ顕微鏡の探針に安定して導電性を確保することができ
る。
ブ顕微鏡の探針に安定して導電性を確保することができ
る。
【図１】本発明によって製作された金製探針及びカンチ
レバーの例を示すＳＥＭ写真。
レバーの例を示すＳＥＭ写真。
【図２】本発明による探針及びカンチレバーの作製手順
を示す図。
を示す図。
【図３】本発明により作製された貴金属製探針及びカン
チレバーを用いた原子間力顕微鏡構成図を示す。
チレバーを用いた原子間力顕微鏡構成図を示す。
【図４】本発明により作製された貴金属製探針及びカン
チレバーを用いた原子間力顕微鏡構成図を示す。
チレバーを用いた原子間力顕微鏡構成図を示す。
１…シリコン基板、２…ＳｉＯ2酸化膜、３…金薄膜、
４…レジスト、５…カンチレバー、６…探針、７…半導
体レーザ、８…レーザ光、９…ポジションセンサ、１０
…変位検出器、１１…サーボ回路、１２…表示装置、１
３…試料、１４…ｘｙｚ駆動系、１５…ｘｙ駆動制御装
置、１６…電圧印加装置、１７…電流計測装置、１８…
誘電率測定器、１００…異方性エッチングパターン。
４…レジスト、５…カンチレバー、６…探針、７…半導
体レーザ、８…レーザ光、９…ポジションセンサ、１０
…変位検出器、１１…サーボ回路、１２…表示装置、１
３…試料、１４…ｘｙｚ駆動系、１５…ｘｙ駆動制御装
置、１６…電圧印加装置、１７…電流計測装置、１８…
誘電率測定器、１００…異方性エッチングパターン。
Claims (3)
- 【請求項１】原子間力顕微鏡、磁気力顕微鏡等の力顕微
鏡に用いる探針及び前記探針をその先端に有するカンチ
レバーにおいて、前記探針及びカンチレバー全体が貴金
属によって構成されていることを特徴とする探針及びカ
ンチレバー。 - 【請求項２】単結晶基板および単結晶基板上に形成した
貴金属薄膜に対して半導体微細加工技術プロセスによっ
て前記貴金属薄膜および単結晶基板を加工することによ
り、カンチレバー基部が半導体結晶基板で支持され、探
針及びカンチレバーが貴金属薄膜から形成されたことを
特徴とする探針及びカンチレバー。 - 【請求項３】原子間力顕微鏡、磁気力顕微鏡等の力顕微
鏡において、請求項１に記載の探針及びカンチレバー、
前記探針及びカンチレバーに任意の電圧を印加する電圧
印加装置、前記電圧を印加することにより前記探針、被
測定試料間を流れる電流を計測する電流計測装置、更に
／もしくは、前記被測定試料の前記探針下での局所的な
誘電率を測定する誘電率測定装置を有する力顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11026295A JPH08285867A (ja) | 1995-04-12 | 1995-04-12 | 探針、カンチレバー及びこれ等を具備する力顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11026295A JPH08285867A (ja) | 1995-04-12 | 1995-04-12 | 探針、カンチレバー及びこれ等を具備する力顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08285867A true JPH08285867A (ja) | 1996-11-01 |
Family
ID=14531240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11026295A Pending JPH08285867A (ja) | 1995-04-12 | 1995-04-12 | 探針、カンチレバー及びこれ等を具備する力顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08285867A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0848248A1 (en) * | 1996-12-10 | 1998-06-17 | Seiko Instruments Inc. | Cantilever and method of manufacturing the same |
| JP2008185350A (ja) * | 2007-01-26 | 2008-08-14 | Olympus Corp | カンチレバー及びその製造方法 |
| WO2009128500A1 (ja) * | 2008-04-17 | 2009-10-22 | オリンパス株式会社 | カーボンナノファイバー探針カンチレバー |
| US8070920B2 (en) | 2006-04-26 | 2011-12-06 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Nanometer-scale sharpening of conductor tips |
-
1995
- 1995-04-12 JP JP11026295A patent/JPH08285867A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0848248A1 (en) * | 1996-12-10 | 1998-06-17 | Seiko Instruments Inc. | Cantilever and method of manufacturing the same |
| US8070920B2 (en) | 2006-04-26 | 2011-12-06 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Nanometer-scale sharpening of conductor tips |
| US8819861B2 (en) | 2006-04-26 | 2014-08-26 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Nanometer-scale sharpening of conductor tips |
| JP2008185350A (ja) * | 2007-01-26 | 2008-08-14 | Olympus Corp | カンチレバー及びその製造方法 |
| WO2009128500A1 (ja) * | 2008-04-17 | 2009-10-22 | オリンパス株式会社 | カーボンナノファイバー探針カンチレバー |
| JP5174896B2 (ja) * | 2008-04-17 | 2013-04-03 | オリンパス株式会社 | カーボンナノファイバー探針カンチレバー |
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