JP2016161548A - 探針の製造方法及び探針 - Google Patents
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Abstract
Description
探針に金属ナノ構造体を形成する技術とは異なるものの、非特許文献1〜5には、半導体基板上に金属ナノ構造体を形成する方法が開示されている。
(実施形態1)
図1は、チップ増強ラマン散乱用の探針を示す模式図である。探針保持体1は、Si(シリコン)で平板状に形成されている。探針保持体1の一端にカンチレバー11が設けられている。図中にカンチレバー11を拡大して示すように、カンチレバー11の端部に探針12が設けられている。探針12は、針又はプローブとも呼ばれる。更に、図中に探針12を拡大して示すように、探針12の先端に、複数の金属ナノ構造体が集合した集合体13が固着している。本実施形態では、金属ナノ構造体がAu(金)でなるAuナノ構造体である例を示している。個々のAuナノ構造体の大きさは数nm以上1μm未満であり、Auナノ構造体の集合体13の大きさは数μm以下である。図示しているように、チップ増強ラマン散乱用の探針12は、AFM用の探針の先端にAuナノ構造体の集合体13が固着して構成されている。
図5は、実施形態2に係るチップ増強ラマン散乱用の探針12の製造方法を示す模式図である。実施形態1と同様に、AFM用の探針12の先端にFIB2を照射することにより、探針12の先端部分14から酸化膜を除去する。次に、図5Aに示すように、探針12を塩化金酸水溶液3に浸漬させる。探針12の先端部分14にAuが析出し、Auナノ構造体の種が形成される。ある程度の時間、探針12を塩化金酸水溶液3に浸漬させた後、図5Bに示すように、探針12を塩化金酸水溶液3から引き上げ、探針12の先端部分14を洗浄し、乾燥させる。乾燥の後、図5Cに示すように、再度、探針12を塩化金酸水溶液3に浸漬させる。探針12の先端部分14に形成されていたAuナノ構造体の種からAuナノ構造体が成長する。適宜の時間、探針12を塩化金酸水溶液3に浸漬させた後、探針12を塩化金酸水溶液3から取り出す。図5Dに示すように、探針12の先端部分14には、Auナノ構造体の集合体13が形成されている。なお、実施形態1と同様に、浸漬以外の方法で探針12に塩化金酸水溶液3を接触させてもよい。
実施形態3では、インクジェットプリンタを用いてチップ増強ラマン散乱用の探針12を製造する。図6は、インクジェットプリンタを示す模式的斜視図であり、図7は、実施形態3に係るチップ増強ラマン散乱用の探針12の製造方法を示す模式図である。実施形態1と同様に、AFM用の探針12の先端にFIB2を照射することにより、探針12の先端部分14から酸化膜を除去し、先端部分14をアモルファス化する。次に、図6に示すように、インクジェットプリンタ6に探針保持体1を搭載し、図7Aに示すように、インクジェットプリンタ6のノズル61から、探針12の先端部分14へ向けて、塩化金酸水溶液3の液滴を吐出する。塩化金酸水溶液3の液滴は、探針12の先端部分14に付着し、先端部分14にAuが析出し、Auナノ構造体が形成される。インクジェットプリンタ6は、塩化金酸水溶液3の液滴の吐出を繰り返すこともできる。複数回吐出された塩化金酸水溶液3の液滴は、吐出される都度探針12の先端部分14に付着し、Auナノ構造体が成長する。図7Bに示すように、探針12の先端部分14には、Auナノ構造体の集合体13が形成される。塩化金酸水溶液3の濃度、吐出量及び吐出回数を調整することにより、Auナノ構造体の集合体13の大きさ及び形状を制御することができる。また、複数回の吐出の合間に探針12の先端部分14を乾燥させることにより、実施形態2と同様に効率的にAuナノ構造体の集合体13を探針12の先端部分14に成長させることができる。また、インクジェットプリンタ6が複数のノズルを備え、一のノズル61で塩化金酸水溶液3を吐出し、他のノズルで洗浄液を吐出することで、インクジェットプリンタ6により探針12の先端部分14の洗浄を行うことも可能である。また、インクジェットプリンタ6が適量の液滴を吐出しやすくなるように、塩化金酸水溶液3にエチレングリコール等の添加剤を添加していてもよい。
11 カンチレバー
12 探針
13 Auナノ構造体(金属ナノ構造体)の集合体
14 先端部分
15 窪み
2 FIB(集束イオンビーム)
3 塩化金酸水溶液(金属イオン含有溶液)
6 インクジェットプリンタ
61 ノズル
Claims (13)
- 金属が固着した探針を製造する方法であって、
半導体製のSPM(Scanning Probe Microscope )用探針の一部の酸化膜を除去し、
金属イオン含有溶液を前記探針に接触させることによって、前記探針に金属構造体を成長させること
を特徴とする製造方法。 - 金属イオン含有溶液を前記探針に接触させた後で、前記探針を乾燥させ、再度、金属イオン含有溶液を前記探針に接触させること
を特徴とする請求項1に記載の製造方法。 - 前記探針を金属イオン含有溶液に浸漬させることにより、金属イオン含有溶液を前記探針に接触させること
を特徴とする請求項1又は2に記載の製造方法。 - インクジェットプリンタから金属イオン含有溶液を前記探針へ吐出することにより、金属イオン含有溶液を前記探針に接触させること
を特徴とする請求項1又は2に記載の製造方法。 - 集束イオンビームを前記探針へ照射することによって、前記探針の一部の酸化膜を除去すること
を特徴とする請求項1乃至4のいずれか一つに記載の製造方法。 - 前記集束イオンビームの照射によって前記探針に窪みを形成し、該窪みに金属構造体を成長させること
を特徴とする請求項5に記載の製造方法。 - 前記探針の一部をアモルファス化すること
を特徴とする請求項1乃至6のいずれか一つに記載の製造方法。 - 金属イオン含有溶液はAu、Ag、Pt、Pd又はCuを含むイオンを含有していること
を特徴とする請求項1乃至7のいずれか一つに記載の製造方法。 - 半導体製の探針において、
酸化膜の一部が除去されており、酸化膜が除去された部分に金属構造体が固着していること
を特徴とする探針。 - 酸化膜が除去された部分の少なくとも一部がアモルファス化されていること
を特徴とする請求項9に記載の探針。 - 集束イオンビームを半導体基板へ照射することによって、前記半導体基板に酸化膜の無い穴を形成し、
形成した穴に金属イオン含有溶液をインクジェットプリンタにより付着させることによって、前記穴の中に金属構造体を製造する製造方法。 - 前記穴の直径が20〜500nmであること
を特徴とする請求項11に記載の製造方法。 - 前記集束イオンビームの照射電流を200pA以下とし、
金属イオン含有溶液の吐出時間を10ms以下とすること
を特徴とする請求項11又は12に記載の製造方法。
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