JPH10259092A - Formation of diamond pattern, probe for scanning probe device, and its production - Google Patents

Formation of diamond pattern, probe for scanning probe device, and its production

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JPH10259092A
JPH10259092A JP9068583A JP6858397A JPH10259092A JP H10259092 A JPH10259092 A JP H10259092A JP 9068583 A JP9068583 A JP 9068583A JP 6858397 A JP6858397 A JP 6858397A JP H10259092 A JPH10259092 A JP H10259092A
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JP
Japan
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probe
diamond
forming
resist
coating
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JP9068583A
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Japanese (ja)
Inventor
Yukihiro Sakamoto
幸弘 坂本
Matsufumi Takatani
松文 高谷
Hiroyuki Sugimura
博之 杉村
Nobuyuki Nakagiri
伸行 中桐
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production method for forming diamond as a fine structure on a material different from the diamond in high productivity. SOLUTION: This method for forming diamond on a substrate comprises a step for forming a resist 9 on a substrate 5 having a core comprising a metal and a coating membrane formed on the core and comprising a nonmetal material, a step for removing the resist 9 at a part for forming the diamond 10, an etching step for removing the coated membrane 8 present at the resist- removed part, and a step for growing the diamond only at the part from which the coated membrane is removed in the substrate after finishing the etching step.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、微細な部分にダイ
ヤモンドを形成する方法に関する。また、その方法を利
用して作製されるカンチレバーにダイヤモンドの探針を
形成する走査型プローブ装置のプローブの製造方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming diamond on fine parts. The present invention also relates to a method for manufacturing a probe of a scanning probe device for forming a diamond probe on a cantilever manufactured by using the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】探針と表面とのインタラクションや探針
と表面との間に流れるトンネル電流を検出して表面の微
細な形状を観察する走査型プローブ顕微鏡には、導電性
のプローブが用いられている。従来、導電性プローブ
(探針)は、チッ化シリコン製のプローブ基体に金など
の導電性の金属薄膜を被覆するか、もしくは金属箔を加
工することで作製されていた。
2. Description of the Related Art A conductive probe is used in a scanning probe microscope for detecting the interaction between a probe and a surface and the tunnel current flowing between the probe and the surface to observe the fine shape of the surface. ing. Conventionally, a conductive probe (probe) has been manufactured by coating a silicon nitride substrate with a conductive metal thin film such as gold, or by processing a metal foil.

【0003】しかしながら、金属箔を加工して作製され
た導電性プローブは、その表面が金属という比較的柔ら
かい材質で形成されているため、プローブの先端が試料
表面との接触してしまうと変形してしまったり、または
摩耗してしまうと言う欠点がある。また、金などの導電
性の金属薄膜を被覆して作製された導電性プローブは、
プローブの先端と試料表面とが接触することで摩耗し、
被覆した金が剥離して導電性そのものが失われてしまう
という重大な欠点がある。
However, since the surface of a conductive probe manufactured by processing a metal foil is formed of a relatively soft material such as metal, the probe is deformed when the tip of the probe comes into contact with the sample surface. There is a disadvantage that it is worn out or worn. Also, conductive probes made by coating a conductive metal thin film such as gold,
Wear caused by contact between the tip of the probe and the sample surface
There is a serious disadvantage that the coated gold is exfoliated and the conductivity itself is lost.

【0004】また、導電性プローブを用いた計測・加工
の空間分解能は、そのプローブ先端の形状に大きく依存
しており、先端が変形したり摩耗したりすると分解能が
著しく劣化してしまうという恐れが有った。このような
欠点を克服するために、プローブ先端部を耐摩耗性が高
くかつ導電性を有する材料で作製する必要があるが、現
存する材料の中で最もこの要求を満たすものが、ダイヤ
モンドにイオン注入処理等によってドーピングを施し、
導電性を持たしたダイヤモンドからなるプローブであ
る。カンチレバーを有したこの手のプローブの製造方法
は、カンチレバーの先端にダイヤモンドの粒子をカンチ
レバーに手作業で接着させて、導電性のダイヤモンドを
探針部に備えたプローブを得ている。
Further, the spatial resolution of measurement and processing using a conductive probe largely depends on the shape of the probe tip, and if the tip is deformed or worn, the resolution may be significantly deteriorated. There was. To overcome these drawbacks, the probe tip must be made of a material with high wear resistance and conductivity. Doping by injection processing etc.,
This is a probe made of diamond with conductivity. In this method of manufacturing a probe having a cantilever, a diamond particle is manually adhered to the tip of the cantilever at the tip of the cantilever to obtain a probe provided with conductive diamond at a probe portion.

【0005】ところで、ダイヤモンドの成長方法として
は、その一つとして人工的にマイクロ波プラズマCVD
によるダイヤモンドの気相合成によって得られる方法が
ある。特に遷移金属上に合成したダイヤモンド膜を成長
させる報告として、本発明者が報告した「マイクロ波プ
ラズマCVDによるダイヤモンド合成における遷移金属
の影響」(表面技術 Vol.44,No 10,1993 P47-P52)が有
る。
[0005] Incidentally, as a method of growing diamond, one of the methods is to artificially use microwave plasma CVD.
There is a method obtained by the vapor phase synthesis of diamond by the above method. In particular, as a report of growing a diamond film synthesized on a transition metal, the present inventors reported "Influence of transition metal on diamond synthesis by microwave plasma CVD" (Surface Technology Vol.44, No 10,1993 P47-P52) There is.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、微細な
構造物の一つとして、ダイヤモンドを設ける方法として
は、現在、生産性の高い製造方法の提案はなされておら
ず、更に、ダイヤモンドをカンチレバーの一端に高い生
産性で設ける方法の具体例は、見あたらなかった。
However, as a method of providing diamond as one of the fine structures, a production method with high productivity has not been proposed at present, and furthermore, the diamond is provided with one end of a cantilever. There was no concrete example of a method of providing a high productivity in the country.

【0007】そこで、本発明はダイヤモンドとは異なる
物質に微細な構造物としてダイヤモンドを形成する方法
で、生産性の高い製造方法を提案する。また、更に本発
明では、走査型プローブ装置に用いられるプローブにつ
いて、カンチレバーにダイヤモンドのプローブ先端を効
率的に設ける方法を提案する。
Therefore, the present invention proposes a production method with high productivity in which diamond is formed as a fine structure in a substance different from diamond. Further, the present invention proposes a method of efficiently providing a cantilever with a diamond probe tip for a probe used in a scanning probe device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の形態で
は、基板上にダイヤモンドを形成する方法において、少
なくとも金属からなる試料と試料上に成膜された非金属
物質からなる被膜とを有する基板上に、レジストを形成
する工程と、基板上に設けられたレジストのうち、ダイ
ヤモンドを形成する部分におけるレジストを除去する工
程と、レジストが除去された部分にあたる被膜を除去す
るためのエッチング工程と、少なくとも炭素原子を有す
るガスを導入しつつ化学気相成長法(CVD法)によっ
て、エッチング工程が終了した基板のうち被膜が除去さ
れた部分のみにダイヤモンドを成長させるダイヤモンド
形成工程とで行うこととした。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for forming diamond on a substrate, comprising: a sample comprising at least a metal; and a film comprising a non-metallic substance formed on the sample. A step of forming a resist on the substrate, a step of removing a resist in a portion where a diamond is formed among resists provided on the substrate, and an etching step of removing a film corresponding to a portion where the resist is removed; A diamond forming step of growing diamond only in a portion of the substrate after the etching step where the film is removed by a chemical vapor deposition method (CVD method) while introducing a gas having at least carbon atoms. did.

【0009】このように微細な構造物としてダイヤモン
ドを備え付けたい場合に、レジストを用いたリソグラフ
ィーの手法を用いることで、選択的にダイヤモンドが成
長しやすい白金系遷移金属を露出させることができ、そ
の部分のみダイヤモンドを付けることができる。また、
本発明の第2の形態では、本発明の第1の形態で述べた
形成方法のうち、被膜ついては、電気的絶縁体の物質か
らなる物質で形成されることでも構わない。また、本発
明の第3及び4の形態では、その被膜について、酸化物
の無機セラミックスであることが好ましい。特に無機セ
ラミックスの中でも、酸化シリコンからなることが好ま
しい。
When it is desired to provide diamond as a fine structure, a lithographic technique using a resist can selectively expose a platinum-based transition metal on which diamond can easily grow. Diamonds can be attached only to parts. Also,
In the second embodiment of the present invention, in the forming method described in the first embodiment of the present invention, the coating may be formed of a substance made of an electric insulator. In the third and fourth aspects of the present invention, the coating is preferably made of an inorganic oxide ceramic. In particular, among inorganic ceramics, it is preferable to be made of silicon oxide.

【0010】また、本発明の第5の形態では、本発明の
第1の形態で述べた形成方法で、更にダイヤモンド形成
工程については、マイクロ波プラズマCVD法によって
ダイヤモンドを形成することが好ましい。また、本発明
の第6の形態では、本発明の第1の形態で述べた形成方
法で、ダイヤモンド形成工程において、導電性を付与す
る物質を含んだガスを更に導入することとした。このよ
うにすることで、導電性でかつ耐摩耗性の優れたの微小
な構造物が得られる。
In a fifth aspect of the present invention, it is preferable that the diamond is formed by a microwave plasma CVD method in the diamond forming step in the forming method described in the first aspect of the present invention. In the sixth embodiment of the present invention, in the diamond forming step, a gas containing a substance imparting conductivity is further introduced in the forming method described in the first embodiment of the present invention. By doing so, a fine structure having conductivity and excellent wear resistance can be obtained.

【0011】また、本発明の第7の形態では、試料に備
えられた金属を、白金族の金属とすることした。このよ
うに化学気相成長法によりダイヤモンドを成長させる際
に、白金族の金属が最も好ましい。ところで、本発明の
第8の形態では、異なる物質をドーピングして得られた
ドーピング層を有するシリコン基板と、ドーピング層の
上に成膜され、白金系遷移金属からなる金属層とを有す
る被加工物に探針を設けてなる走査型プローブ装置用の
プローブの製造方法において、被加工物上に非金属物質
からなる被膜を形成する工程と、被膜が形成された被加
工物上に、レジスト膜を形成する工程と、探針を設ける
部分に対応するレジスト膜を除去する工程と、レジスト
膜が除去された部分における被膜をエッチングすること
で被膜を除去するエッチング工程と、少なくとも炭素原
子を有するガスを導入して行う化学気相成長法(CVD
法)によって、エッチング工程で露出した金属層にダイ
ヤモンド膜を所望の探針形状になるまで成長させる探針
形成工程と、探針が形成されたシリコン基板を所望の形
状に加工を行う加工工程ととした。このように走査型プ
ローブ装置のプローブの製造方法として、リソグラフィ
ー技術を用いて、部分的に白金系遷移金属を露出させ、
CVD法でダイヤモンド膜を成長させることで、ティッ
プを形成したい部分にのみダイヤモンド製のプローブ先
端を得ることができる。
In a seventh aspect of the present invention, the metal provided in the sample is a platinum group metal. When diamond is grown by the chemical vapor deposition method, a platinum group metal is most preferable. According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a process including a silicon substrate having a doping layer obtained by doping with a different substance, and a metal layer formed on the doping layer and made of a platinum-based transition metal. In a method of manufacturing a probe for a scanning probe device in which a probe is provided on an object, a step of forming a film made of a nonmetallic material on the object to be processed and a step of forming a resist film on the object on which the film is formed Forming, a step of removing a resist film corresponding to a portion where a probe is provided, an etching step of removing a film by etching a film in a portion where the resist film is removed, and a gas having at least carbon atoms. Chemical vapor deposition (CVD)
A process of forming a diamond film on the metal layer exposed in the etching process until the probe has a desired shape, and a process of processing the silicon substrate on which the probe has been formed into a desired shape. And As described above, as a method of manufacturing the probe of the scanning probe device, the lithography technique is used to partially expose the platinum-based transition metal,
By growing a diamond film by the CVD method, a diamond probe tip can be obtained only at a portion where a tip is to be formed.

【0012】特にカンチレバーを有した原子間力顕微鏡
用の探針の製造方法として好ましい。また、更に本発明
の第9の形態において、更に、探針形成工程では導電性
を付与するための物質を含んだガスを導入することと
し、導電性でかつ耐摩耗性の優れたプローブを得ること
ができる。
It is particularly preferable as a method for manufacturing a probe for an atomic force microscope having a cantilever. Further, in the ninth embodiment of the present invention, in the probe forming step, a gas containing a substance for imparting conductivity is introduced to obtain a probe having conductivity and excellent wear resistance. be able to.

【0013】また、本発明の第10の形態では、金属層
と、金属層の一方の面に有し、探針が備えられる部分に
開口部を有した非金属層とで構成されたカンチレバー
と、探針が備えられる部分に、略ダイヤモンドの構造を
有したダイヤモンド製の探針とを有した走査型プローブ
顕微鏡用の探針とした。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a cantilever comprising a metal layer and a non-metal layer provided on one surface of the metal layer and having an opening at a portion where a probe is provided. In addition, a probe for a scanning probe microscope having a diamond probe having a substantially diamond structure in a portion where the probe is provided was used.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明では、ダイヤモンドプロー
ブを量産するために、ダイヤモンドを空間選択的に気相
成長させる方法を見いだし、更に、この空間選択的ダイ
ヤモンド気相成長技術と従来からの原子間力顕微鏡用プ
ローブの量産技術を組み合わせたダイヤモンドプローブ
量産技術を開発した。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention has found a method for spatially selective vapor deposition of diamond in order to mass-produce diamond probes. We have developed diamond probe mass production technology that combines force microscope probe mass production technology.

【0015】まず、本発明の実施の形態で行われたダイ
ヤモンドの選択的気相成長技術について、図1を用いて
説明する。本発明の実施の形態では、最初に自然酸化膜
である酸化シリコン膜3が形成されているシリコン基板
1を用意し、このシリコン基板1の自然酸化膜上に、白
金族の金属からなる微細パターン2をフォトリソグラフ
ィー等の微細加工技術によって作製する。そして、微細
パターン2が形成されたシリコン基板1をCVD装置の
チャンバー内に載置して、化学気相成長法(CVD法)
によってダイヤモンドを成長させる。
First, the technique for selective vapor deposition of diamond performed in the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the embodiment of the present invention, first, a silicon substrate 1 on which a silicon oxide film 3 as a natural oxide film is formed is prepared, and a fine pattern made of a platinum group metal is formed on the natural oxide film of the silicon substrate 1. 2 is manufactured by a fine processing technique such as photolithography. Then, the silicon substrate 1 on which the fine pattern 2 is formed is placed in a chamber of a CVD apparatus, and is subjected to a chemical vapor deposition (CVD) method.
Grow diamonds by.

【0016】このとき、ダイヤモンドの成長速度が白金
に比較して、酸化シリコン3上では遅いことに着眼し
て、白金族の金属からなる微細パターンを形成した場所
にダイヤモンド微細パターン4を形成した。ところで、
利用した化学気相成長法は、マイクロ波プラズマCVD
法を適用した。
At this time, focusing on the fact that the growth rate of diamond is slower on the silicon oxide 3 than on platinum, the diamond fine pattern 4 was formed at the place where the fine pattern made of platinum group metal was formed. by the way,
Chemical vapor deposition using microwave plasma CVD
The law was applied.

【0017】なお、酸化シリコンよりダイヤモンドの成
長速度が速かった物質として、ルテシウム(Ru)、ロ
ジウム(Rh)及びイリジウム(Ir)が確認されてい
る。このように従来知られているリソグラフィー法を利
用して、酸化膜で覆われている基板に、微細な形状のダ
イヤモンドを作製したい場所のみに、金属を露出するよ
うに形成して、化学気相成長法によりダイヤモンドを合
成しつつ成長させることで、基板の所望の位置に微細な
ダイヤモンドの構造体を設けることが出来るようになっ
た。
Note that lutetium (Ru), rhodium (Rh), and iridium (Ir) have been confirmed as substances whose diamond growth rate is higher than that of silicon oxide. In this way, using a conventionally known lithography method, a metal film is formed only on the substrate covered with an oxide film so that the metal is exposed only at the place where a fine-shaped diamond is to be produced, and the chemical vapor phase is formed. By growing diamond while synthesizing it by a growth method, a fine diamond structure can be provided at a desired position on the substrate.

【0018】また、本発明の実施の形態では、フォトリ
ソグラフィー法を利用して、カンチレバーにダイヤモン
ドの微小探針を付けて、原子間力顕微鏡用の探針を製作
した。その原子間力顕微鏡用の探針の製造方法を図2を
用いて説明する。図2は、本発明によってダイヤモンド
探針が付けられた原子間力顕微鏡用プローブを作製する
工程の一例を示した図である。
Further, in the embodiment of the present invention, a micro tip of diamond is attached to a cantilever by using a photolithography method, thereby manufacturing a tip for an atomic force microscope. A method of manufacturing the probe for the atomic force microscope will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing an example of a process for producing a probe for an atomic force microscope provided with a diamond probe according to the present invention.

【0019】まず、最初に<100>面配向のシリコン
基板5を用意する。このシリコン基板4にイオン注入法
によってボロンをドーピングし、シリコン基板5の最表
面にボロンドープ層6を形成する。このボロンドープ層
6の厚さは、最終的に求めるカンチレバーの厚さに該当
するので、所望のカンチレバーの厚さに応じて設定す
る。そして、ボローンドープ層6が形成されたシリコン
基板5に、スパッタリング法によって白金(Pt)薄膜
7を形成し、更に同様な方法で酸化シリコン膜8を形成
する。このようにして得られたシリコン基板5は、図2
の(a)となる。
First, a silicon substrate 5 having a <100> plane orientation is prepared. This silicon substrate 4 is doped with boron by an ion implantation method, and a boron doped layer 6 is formed on the outermost surface of the silicon substrate 5. Since the thickness of the boron-doped layer 6 corresponds to the finally obtained thickness of the cantilever, it is set according to the desired thickness of the cantilever. Then, a platinum (Pt) thin film 7 is formed by a sputtering method on the silicon substrate 5 on which the boron doped layer 6 is formed, and a silicon oxide film 8 is formed by a similar method. The silicon substrate 5 obtained in this manner is similar to that of FIG.
(A) of FIG.

【0020】次に、表面から順にボロンドープ層6と、
白金薄膜7と、酸化シリコン膜8が成膜されたシリコン
基板5に、レジスト9を塗布し、ダイヤモンドの探針を
形成したい場所のみ、露光する。そして、次に現像を行
い、ダイヤモンドの探針を形成する場所のみ、レジスト
9を落とし、パターンニングする。このようにして得ら
れたシリコン基板5は、図2(b)となる。
Next, in order from the surface, a boron-doped layer 6 is formed.
A resist 9 is applied to the silicon substrate 5 on which the platinum thin film 7 and the silicon oxide film 8 are formed, and exposure is performed only at a position where a diamond probe is to be formed. Then, development is performed, and the resist 9 is dropped and patterned only at locations where diamond probes are to be formed. FIG. 2B shows the silicon substrate 5 thus obtained.

【0021】次に、パターンニングさえたレジスト9を
マスクとして用い、図2(b)で示されたシリコン基板
5を50%フッ酸水溶液に浸す。そして、レジスト9に
よってマスクされていない酸化シリコン膜8をエッチン
グし、酸化シリコン膜8をパターンニングする。その
後、酸化シリコン膜8上に残っているレジスト9を全部
取り払う。このようにして得られたシリコン基板5は、
所望の部分のみ白金膜7が露出された形となり、図2
(c)の様になる。
Next, using the patterned resist 9 as a mask, the silicon substrate 5 shown in FIG. 2B is immersed in a 50% hydrofluoric acid aqueous solution. Then, the silicon oxide film 8 not masked by the resist 9 is etched to pattern the silicon oxide film 8. Thereafter, the resist 9 remaining on the silicon oxide film 8 is entirely removed. The silicon substrate 5 thus obtained is
Only the desired portion has the platinum film 7 exposed, and FIG.
(C).

【0022】次に図2(c)で示されたシリコン基板5
をマイクロ波プラズマCVD装置の中に載置する。そし
て、CVD法によりメタンガスと水素ガスとを供給しつ
つ、マイクロ波を出力してプラズマ雰囲気を形成し、白
金膜7が露出された部分にダイヤモンドを成長させるこ
とができる。このようにCVD法によりダイヤモンド成
長が行われたシリコン基板5は、図2(d)の様にな
る。ところで、図番10はCVD法により形成されたダ
イヤモンドの探針となる。
Next, the silicon substrate 5 shown in FIG.
Is placed in a microwave plasma CVD apparatus. Then, while supplying a methane gas and a hydrogen gas by the CVD method, a microwave is output to form a plasma atmosphere, and diamond can be grown in a portion where the platinum film 7 is exposed. FIG. 2D shows the silicon substrate 5 on which the diamond has been grown by the CVD method. FIG. 10 shows a diamond probe formed by the CVD method.

【0023】このようにダイヤモンドの探針が形成され
たシリコン基板5は、次に、ダイヤモンドの探針が形成
された側の反対側の面にレジストを塗布する。そして、
カンチレバーの支持体を形成する部分をパターンニング
するために、露光・現像を行い、カンチレバーの支持体
を形成する部分にのみレジスト11を残す(図3(a)
参照)。
Next, a resist is applied to the silicon substrate 5 on which the diamond probe is formed, on the surface opposite to the side on which the diamond probe is formed. And
Exposure and development are performed to pattern the portion forming the support of the cantilever, and the resist 11 is left only in the portion forming the support of the cantilever (FIG. 3A).
reference).

【0024】次に、レジスト11をマスクとして利用し
て、図3(a)で示されるシリコン基板5を水酸化カリ
ウム溶液中に浸し、シリコン基板5のダイヤモンドの探
針10が形成された面とは反対側の面に対し、異方性エ
ッチングを行う。このエッチング工程では、ボロンドー
プ層6でエッチングが終了する。十分にエッチングが終
了したら、レジスト11を落として、カンチレバーの支
持体部分12が形成される(図3(b)参照)。
Next, using the resist 11 as a mask, the silicon substrate 5 shown in FIG. 3A is immersed in a potassium hydroxide solution, and the surface of the silicon substrate 5 on which the diamond probe 10 is formed is removed. Performs anisotropic etching on the opposite surface. In this etching step, the etching ends at the boron doped layer 6. When the etching is completed sufficiently, the resist 11 is dropped to form the support portion 12 of the cantilever (see FIG. 3B).

【0025】このようにして得られた基板を最終的に図
3(c)に示した形状に一つ一つ切り放すことで、カン
チレバー部13にダイヤモンドの探針10が設けられた
原子間力顕微鏡のプローブを作製することができた。こ
のように、一枚のシリコン基板からダイヤモンドの探針
を有した原子間力顕微鏡用の探針を複数個作製すること
ができるようなり、量産性を向上させつつ容易にダイヤ
モンドの探針を作製することができるようになった。
The substrate thus obtained is finally cut into the shape shown in FIG. 3 (c) one by one, so that the atomic force at which the diamond probe 10 is provided on the cantilever portion 13 is obtained. A microscope probe could be fabricated. In this way, a plurality of atomic force microscope tips having diamond tips can be manufactured from a single silicon substrate, and diamond tips can be easily manufactured while improving mass productivity. You can now.

【0026】ところで、更にこのダイヤモンドの探針1
0を形成するときに、ボロン等を含んだガス(例えば、
ジボラン:B26)を含んだガス導入することで、探針
10を導電性にすることができる。また、探針10は白
金薄膜7に直接接合されているので、この白金薄膜7を
カンチレバー部13の内部に設けられた配線として用い
ることにより、走査型トンネル電流顕微鏡の探針として
も使用することが出来る。また、他にも、微細加工すべ
き基板に電気的な作用で変質するレジストを塗布し、本
発明の実施の形態で作製された探針と微細加工すべき基
板との間に外部電源を接続する作業を行えば、この探針
が描く軌跡を公知のリソグラフィー法で微細加工すべき
基板上に加工することができる。このように電気的な作
用により微細な加工を施す際に用いるプローブとしても
用いることが出来る。また、更に電子物性測定用の耐久
性の高い微小なプローブを得ることができる。
By the way, the diamond probe 1
When forming 0, a gas containing boron or the like (for example,
By introducing a gas containing diborane: B 2 H 6 ), the probe 10 can be made conductive. Further, since the probe 10 is directly bonded to the platinum thin film 7, by using the platinum thin film 7 as a wiring provided inside the cantilever portion 13, it can be used also as a probe of a scanning tunneling current microscope. Can be done. In addition, a resist that deteriorates by electric action is applied to a substrate to be finely processed, and an external power supply is connected between the probe manufactured in the embodiment of the present invention and the substrate to be finely processed. By performing this operation, the trajectory drawn by the probe can be processed on a substrate to be finely processed by a known lithography method. Thus, it can be used also as a probe used when performing fine processing by an electric action. Further, a highly durable fine probe for measuring electronic physical properties can be obtained.

【0027】また、導電性を持たせるようにダイヤモン
ドの探針を形成して、図2(d)の状態のままにするこ
とで、フィールドエミッタアレイのような微小電極集合
体を作製することもできる。
Also, by forming a diamond probe so as to have conductivity and keeping the state shown in FIG. 2D, a microelectrode assembly such as a field emitter array can be manufactured. it can.

【0028】[0028]

【実施例】次に、本発明の実施の形態で行った各工程に
ついて、更に具体的に説明する。まず、ダイヤモンドを
合成して、白金4や白金薄膜7上にダイヤモンドを形成
させる工程で行われたCVD法では、以下の条件でダイ
ヤモンド合成を行った。
Next, each step performed in the embodiment of the present invention will be described more specifically. First, in the CVD method performed in the step of synthesizing diamond and forming diamond on platinum 4 or platinum thin film 7, diamond synthesis was performed under the following conditions.

【0029】[0029]

【表1】 [Table 1]

【0030】また、シリコン基板5上に成膜された白金
薄膜7および酸化シリコン膜8の膜厚は、少なくとも1
0nm以上が好ましく、本実施例では100nmとし
た。また、ボロンドープ層5の厚さについては、1〜6
μm程度の範囲であれば構わない。
The platinum thin film 7 and the silicon oxide film 8 formed on the silicon substrate 5 have at least one thickness.
0 nm or more is preferable, and in this embodiment, it is 100 nm. The thickness of the boron-doped layer 5 is 1-6.
It does not matter if the range is about μm.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明では、ダイヤモンドの構造体を形
成したい部分にのみ、選択的にダイヤモンドの構造物を
設けることが出来た。また、更に、ダイヤモンドをカン
チレバーの一端に高い生産性で備え付けることができ
た。
According to the present invention, a diamond structure can be selectively provided only in a portion where a diamond structure is desired to be formed. Further, the diamond could be mounted on one end of the cantilever with high productivity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】:ダイヤモンドをシリコン基板上に選択的に形
成する様子を示した図
FIG. 1 is a diagram showing a state in which diamond is selectively formed on a silicon substrate.

【図2】:本発明の実施の形態における原子間力顕微鏡
用探針の製造工程を示した図
FIG. 2 is a view showing a manufacturing process of a probe for an atomic force microscope according to an embodiment of the present invention.

【図3】:本発明の実施の形態における原子間力顕微鏡
用探針の製造工程を示した図(図2の続き)
FIG. 3 is a view showing a manufacturing process of an atomic force microscope probe according to an embodiment of the present invention (continuation of FIG. 2).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、5 シリコン基板 2、7 白金薄膜 3 自然酸化膜 4、10 ダイヤモンド探針 6 ボロンドープ層 8 酸化シリコン膜 9、11 レジスト 12 カンチレバー支持体部 13 カンチレバー 1, 5 Silicon substrate 2, 7 Platinum thin film 3 Natural oxide film 4, 10 Diamond probe 6 Boron-doped layer 8 Silicon oxide film 9, 11 Resist 12 Cantilever support 13 Cantilever

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高谷 松文 千葉県佐倉市王子台3−22−13 (72)発明者 杉村 博之 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 (72)発明者 中桐 伸行 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Matsufumi Takatani 3-22-13 Ojidai, Sakura City, Chiba Prefecture (72) Inventor Hiroyuki Sugimura 3-2-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nikon Corporation (72 ) Inventor Nobuyuki Nakagiri 3-2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nikon Corporation

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上にダイヤモンドを形成する方法に
おいて、 少なくとも金属を備える試料と試料上に成膜された非金
属物質からなる被膜とを有する基板上に、レジストを形
成する工程と、 前記基板上に設けられたレジストのうち、前記ダイヤモ
ンドを形成する部分におけるレジストを除去する工程
と、 前記レジストが除去された部分にあたる前記被膜を除去
するためのエッチング工程と、 少なくとも炭素原子を有するガスを導入しつつ化学気相
成長法(CVD法)によって、前記エッチング工程が終
了した基板のうち前記被膜が除去された部分のみにダイ
ヤモンドを成長させるダイヤモンド形成工程とで行うこ
とを特徴とするダイヤモンドパターンの形成方法
1. A method for forming diamond on a substrate, comprising: forming a resist on a substrate having at least a sample including a metal and a coating made of a non-metallic material formed on the sample; Of the resist provided above, a step of removing the resist in a portion where the diamond is to be formed; an etching step of removing the film corresponding to the portion in which the resist has been removed; and introducing a gas having at least carbon atoms. Forming a diamond pattern by growing the diamond only in the portion of the substrate after the etching step where the film has been removed by chemical vapor deposition (CVD). Method
【請求項2】 前記被膜は、電気的絶縁体の物質からな
ることを特徴とする請求項1記載のダイヤモンドパター
ンの形成方法
2. The method according to claim 1, wherein the coating is made of an electrically insulating material.
【請求項3】 前記被膜は、酸化物の無機セラミックス
であることを特徴とする請求項1記載のダイヤモンドパ
ターンの形成方法
3. The method according to claim 1, wherein the coating is made of an inorganic oxide ceramic.
【請求項4】 前記被膜は、酸化シリコンからなること
を特徴とする請求項3記載のダイヤモンドパターンの形
成方法
4. The method according to claim 3, wherein the coating is made of silicon oxide.
【請求項5】 前記ダイヤモンド形成工程は、マイクロ
波プラズマCVD法によってダイヤモンドを形成するこ
とを特徴とする請求項1記載のダイヤモンド形成方法
5. The diamond forming method according to claim 1, wherein said diamond forming step forms diamond by a microwave plasma CVD method.
【請求項6】 前記ダイヤモンド形成工程は、更に導電
性を付与するための物質を含んだガスを導入することを
特徴とする請求項1記載のダイヤモンド形成方法
6. The diamond forming method according to claim 1, wherein in the diamond forming step, a gas containing a substance for imparting conductivity is further introduced.
【請求項7】前記試料に備えられた金属は、白金族の金
属からなることを特徴とする請求項1記載のダイヤモン
ド形成方法
7. The diamond forming method according to claim 1, wherein the metal provided in the sample comprises a platinum group metal.
【請求項8】 異なる物質をドーピングして得られたド
ーピング層を有するシリコン基板と、前記ドーピング層
の上に成膜され、白金系遷移金属からなる金属層とを有
する被加工物に探針を設けてなる走査型プローブ装置用
のプローブの製造方法において、 前記被加工物上に非金属物質からなる被膜を形成する工
程と、 前記被膜が形成された被加工物上に、レジスト膜を形成
する工程と、 前記探針を設ける部分に対応する前記レジスト膜を除去
する工程と、 前記レジスト膜が除去された部分における前記被膜をエ
ッチングすることで除去するエッチング工程と、 少なくとも炭素原子を有するガスを導入して行う化学気
相成長法(CVD法)によって、前記エッチング工程で
露出した金属層にダイヤモンドを所望の探針形状になる
まで成長させる探針形成工程と、 前記探針が形成されたシリコン基板を所望の形状に加工
を行う加工工程とを行うことを特徴とする走査型プロー
ブ装置用プローブの製造方法
8. A probe is formed on a workpiece having a silicon substrate having a doping layer obtained by doping different substances and a metal layer formed on the doping layer and made of a platinum-based transition metal. In the method for manufacturing a probe for a scanning probe device provided, a step of forming a coating made of a non-metallic material on the workpiece, and forming a resist film on the workpiece on which the coating is formed A step of removing the resist film corresponding to a portion where the probe is to be provided; an etching step of removing the coating by etching the coating in the portion where the resist film is removed; and a gas having at least carbon atoms. Diamond is grown on the metal layer exposed in the etching step until a desired probe shape is formed by a chemical vapor deposition method (CVD method) performed by introduction. And the probe forming step that method of scanning probe device probe according to claim silicon substrate on which the probe is formed by performing a machining process for machining into a desired shape
【請求項9】更に、前記探針形成工程は、更に、導電性
を付与するための物質を含んだガスを導入することを特
徴とする請求項8記載の走査型プローブ装置用プローブ
の製造方法
9. The method of manufacturing a probe for a scanning probe device according to claim 8, wherein said probe forming step further comprises introducing a gas containing a substance for imparting conductivity.
【請求項10】金属層と、前記金属層の一方の面に有
し、探針が備えられる部分に開口部を有した非金属層と
で構成されたカンチレバーと、 前記探針が備えられる部分に、気相成長法によって得ら
れたダイヤモンドの探針とを有した走査型プローブ装置
用のプローブ
10. A cantilever comprising a metal layer, a non-metal layer provided on one surface of the metal layer and having an opening at a portion where a probe is provided, and a portion provided with the probe And a probe for a scanning probe device having a diamond probe obtained by a vapor deposition method
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008026281A (en) * 2006-07-25 2008-02-07 Sumitomo Electric Ind Ltd Microprobe

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JP2008026281A (en) * 2006-07-25 2008-02-07 Sumitomo Electric Ind Ltd Microprobe

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