JP3224625B2 - 試料表面加工用チップ、その作製方法及び試料表面加工装置 - Google Patents
試料表面加工用チップ、その作製方法及び試料表面加工装置Info
- Publication number
- JP3224625B2 JP3224625B2 JP04528793A JP4528793A JP3224625B2 JP 3224625 B2 JP3224625 B2 JP 3224625B2 JP 04528793 A JP04528793 A JP 04528793A JP 4528793 A JP4528793 A JP 4528793A JP 3224625 B2 JP3224625 B2 JP 3224625B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- chip
- sample surface
- sample
- tip
- surface processing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は走査トンネル顕微鏡を用
いた試料表面加工用チップに関するものである。
いた試料表面加工用チップに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】探針（チップ）と試料表面とを原子間距
離のレベルにまで接近させ、探針と試料間にバイアス電
圧を印加するとトンネル電流が流れ、この電流がチップ
と試料表面の間の距離に依存するので、トンネル電流が
一定になるようにチップの位置を制御し、その時の制御
信号により試料表面の凹凸を観察するようにした走査ト
ンネル顕微鏡（ＳＴＭ）が知られている。このＳＴＭ
は、像観察時に比してチップと試料間のバイアス電圧を
大きくすると、チップ或いは試料表面から電界蒸発が生
ずるので、これを利用して試料表面を原子オーダーで加
工することが可能である。
離のレベルにまで接近させ、探針と試料間にバイアス電
圧を印加するとトンネル電流が流れ、この電流がチップ
と試料表面の間の距離に依存するので、トンネル電流が
一定になるようにチップの位置を制御し、その時の制御
信号により試料表面の凹凸を観察するようにした走査ト
ンネル顕微鏡（ＳＴＭ）が知られている。このＳＴＭ
は、像観察時に比してチップと試料間のバイアス電圧を
大きくすると、チップ或いは試料表面から電界蒸発が生
ずるので、これを利用して試料表面を原子オーダーで加
工することが可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＳＴＭを用
いることにより原子オーダーの表面加工が可能であると
言われているが、実際にはチップや試料表面から原子を
放出させるために必要な電界を加えた時には、原子オー
ダーの加工ができるのは確率的に少なく、ほとんどの場
合試料とチップの両方を破損してしまう。また、試料に
特定の原子を付着させて線を引く等の加工を行う場合に
は付着させたい元素でできているチップを使用しなけれ
ばならないという問題があった。
いることにより原子オーダーの表面加工が可能であると
言われているが、実際にはチップや試料表面から原子を
放出させるために必要な電界を加えた時には、原子オー
ダーの加工ができるのは確率的に少なく、ほとんどの場
合試料とチップの両方を破損してしまう。また、試料に
特定の原子を付着させて線を引く等の加工を行う場合に
は付着させたい元素でできているチップを使用しなけれ
ばならないという問題があった。
【０００４】本発明は上記課題を解決するためのもの
で、ＳＴＭによる試料表面の加工を容易に行うことがで
き、また試料に付着させたい元素を容易に選択可能な試
料表面加工用チップを提供することを目的とする。
で、ＳＴＭによる試料表面の加工を容易に行うことがで
き、また試料に付着させたい元素を容易に選択可能な試
料表面加工用チップを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、走査型顕微鏡
のチップと試料間にバイアス電圧を印加し、チップある
いは試料表面からの元素の電界蒸発により試料表面を加
工する試料表面加工用チップにおいて、チップ先端表面
に、電界蒸発によって放出させる元素のソース層が形成
されていることを特徴とする。また、本発明は、走査型
顕微鏡のチップと試料間にバイアス電圧を印加し、チッ
プあるいは試料表面からの元素の電界蒸発により試料表
面を加工する試料表面加工用チップの作製方法におい
て、チップ先端表面に、電界蒸発によって放出させる元
素のソース層を形成したことを特徴とする。また、本発
明は、チップ先端表面に、電界蒸発によって放出させる
元素のソース層が形成されている試料表面加工用チップ
を備え、前記チップと試料間にバイアス電圧を印加し、
電界蒸発により前記ソース層から放出される元素により
試料表面を加工するようにしたことを特徴とする。
のチップと試料間にバイアス電圧を印加し、チップある
いは試料表面からの元素の電界蒸発により試料表面を加
工する試料表面加工用チップにおいて、チップ先端表面
に、電界蒸発によって放出させる元素のソース層が形成
されていることを特徴とする。また、本発明は、走査型
顕微鏡のチップと試料間にバイアス電圧を印加し、チッ
プあるいは試料表面からの元素の電界蒸発により試料表
面を加工する試料表面加工用チップの作製方法におい
て、チップ先端表面に、電界蒸発によって放出させる元
素のソース層を形成したことを特徴とする。また、本発
明は、チップ先端表面に、電界蒸発によって放出させる
元素のソース層が形成されている試料表面加工用チップ
を備え、前記チップと試料間にバイアス電圧を印加し、
電界蒸発により前記ソース層から放出される元素により
試料表面を加工するようにしたことを特徴とする。
【０００６】
【作用】本発明はＳＴＭのチップ先端部に電界蒸発させ
たい元素を蒸着してソース層を形成し、チップと試料間
にバイアス電圧を印加することにより先端に付着させた
元素を容易に試料表面に原子サイズの大きさで電界蒸発
させ、表面加工を行うことが可能である。また、付着さ
せたい元素をチップ先端に蒸着することにより容易に付
着元素を選択することも可能である。
たい元素を蒸着してソース層を形成し、チップと試料間
にバイアス電圧を印加することにより先端に付着させた
元素を容易に試料表面に原子サイズの大きさで電界蒸発
させ、表面加工を行うことが可能である。また、付着さ
せたい元素をチップ先端に蒸着することにより容易に付
着元素を選択することも可能である。
【０００７】
【実施例】図１は本発明の試料表面加工用チップの構成
を示す図、図２は本発明の試料表面加工装置の構成を示
す図である。図中、１はチップ、２は吸着層、３はソー
ス層、４は試料、５はバイアス電源、１０はＳＴＭ室、
１１はガス吸着室、１２は蒸着室、１３は蒸着源、１４
は試料／チップ処理室、１５はボンベ、１６，１７，１
８はバルブ、１９は弁である。
を示す図、図２は本発明の試料表面加工装置の構成を示
す図である。図中、１はチップ、２は吸着層、３はソー
ス層、４は試料、５はバイアス電源、１０はＳＴＭ室、
１１はガス吸着室、１２は蒸着室、１３は蒸着源、１４
は試料／チップ処理室、１５はボンベ、１６，１７，１
８はバルブ、１９は弁である。
【０００８】まず、図１により本発明の試料表面加工用
チップについて説明する。チップ１は、例えばタングス
テン等からなるもので、その先端部は所定の形状に尖ら
せてある。このチップを清浄化して大気中に曝すことに
よりチップ表面にはガス等の吸着層２が形成される。さ
らにこの吸着層２の上には試料表面に付着させたい元
素、例えばシリコンを蒸着してソース層３を形成する。
このようなチップ１と試料４との間にバイアス電源５に
より数ボルトの電圧を印加すると、ソース層３の元素が
容易に電界蒸発して試料４の表面に付着する。
チップについて説明する。チップ１は、例えばタングス
テン等からなるもので、その先端部は所定の形状に尖ら
せてある。このチップを清浄化して大気中に曝すことに
よりチップ表面にはガス等の吸着層２が形成される。さ
らにこの吸着層２の上には試料表面に付着させたい元
素、例えばシリコンを蒸着してソース層３を形成する。
このようなチップ１と試料４との間にバイアス電源５に
より数ボルトの電圧を印加すると、ソース層３の元素が
容易に電界蒸発して試料４の表面に付着する。
【０００９】このように、チップ表面に蒸着させた元素
を電界蒸発させるようにしたので、バルクとしてのチッ
プから直接元素を電界蒸発させるのに比して、低電圧に
より容易に蒸発させて試料表面の加工を行うことができ
る。なお、上記説明では吸着層２を形成するようにした
が、直接チップ表面に元素を蒸着させてソース層として
もよい。
を電界蒸発させるようにしたので、バルクとしてのチッ
プから直接元素を電界蒸発させるのに比して、低電圧に
より容易に蒸発させて試料表面の加工を行うことができ
る。なお、上記説明では吸着層２を形成するようにした
が、直接チップ表面に元素を蒸着させてソース層として
もよい。
【００１０】次に図１のチップを用いた試料表面加工装
置を図２により説明する。この装置はＳＴＭ室１０、ガ
ス吸着室１１、蒸着室１２、試料／チップ処理室１４の
４室構成となっており、それぞれのチャンバーはバルブ
１６，１７，１８で仕切られ、通常は超高真空に維持さ
れている。ＳＴＭ室１０にはＰＺＴスキャナ６、チップ
１、試料４が取り付けられており、ＳＴＭ像観察および
試料の表面加工が行われる。なお、チップ１、試料４は
各チャンバへ搬送しやすくするためにそれぞれチップホ
ルダ、試料ホルダが装着されている。
置を図２により説明する。この装置はＳＴＭ室１０、ガ
ス吸着室１１、蒸着室１２、試料／チップ処理室１４の
４室構成となっており、それぞれのチャンバーはバルブ
１６，１７，１８で仕切られ、通常は超高真空に維持さ
れている。ＳＴＭ室１０にはＰＺＴスキャナ６、チップ
１、試料４が取り付けられており、ＳＴＭ像観察および
試料の表面加工が行われる。なお、チップ１、試料４は
各チャンバへ搬送しやすくするためにそれぞれチップホ
ルダ、試料ホルダが装着されている。
【００１１】ガス吸着室１１にはボンベ１５から弁１９
を介して、ガス（０2 Ｈ2 、空気等) が導入され、弁９
を調節することによりガス吸着室１１のガス圧を制御
し、チップ１への吸着量を制御している。蒸着室１２に
は蒸着源１３が取付けられており、チップ１への蒸着を
行い、その時の蒸着量は蒸着源１３に設けられたシャッ
タ（図示せず）により行っている。試料／チップ処理室
１４ではイオンエッチング、加熱等によりチップ、試料
の清浄化を行っている。
を介して、ガス（０2 Ｈ2 、空気等) が導入され、弁９
を調節することによりガス吸着室１１のガス圧を制御
し、チップ１への吸着量を制御している。蒸着室１２に
は蒸着源１３が取付けられており、チップ１への蒸着を
行い、その時の蒸着量は蒸着源１３に設けられたシャッ
タ（図示せず）により行っている。試料／チップ処理室
１４ではイオンエッチング、加熱等によりチップ、試料
の清浄化を行っている。
【００１２】試料／チップ処理室１４で清浄化されたチ
ップおよび試料はＭＧＬ（マグネテックローダ）等によ
りＳＴＭ室１２に搬送され、ＳＴＭ室ではＳＴＭ観察を
行うことができ、例えば試料としてＳｉ（１１１）を用
いると、７×７再配列構造が観察される。この時バイア
ス電圧は２Ｖ、トンネル電流は約０．１ｎＡである。次
に原子サイズの吸着（蒸着）あるいは配列の破壊等によ
る表面加工を行う場合には、まずチップ１をガス吸着室
１１に搬送し、チップ先端にガス吸着層を形成する。ガ
ス吸着層を形成したチップは蒸着室１２に移し、チップ
先端に試料表面に吸着させたい元素を蒸着する。このチ
ップをＳＴＭ室１０に移し、ＳＴＭ観察を行う。ＳＴＭ
観察は通常通り行うことができる。
ップおよび試料はＭＧＬ（マグネテックローダ）等によ
りＳＴＭ室１２に搬送され、ＳＴＭ室ではＳＴＭ観察を
行うことができ、例えば試料としてＳｉ（１１１）を用
いると、７×７再配列構造が観察される。この時バイア
ス電圧は２Ｖ、トンネル電流は約０．１ｎＡである。次
に原子サイズの吸着（蒸着）あるいは配列の破壊等によ
る表面加工を行う場合には、まずチップ１をガス吸着室
１１に搬送し、チップ先端にガス吸着層を形成する。ガ
ス吸着層を形成したチップは蒸着室１２に移し、チップ
先端に試料表面に吸着させたい元素を蒸着する。このチ
ップをＳＴＭ室１０に移し、ＳＴＭ観察を行う。ＳＴＭ
観察は通常通り行うことができる。
【００１３】次に観察画面上で加工を行う位置にチップ
を移動する。この移動はＰＺＴスキャナ６の走査により
行う。そして、バイアス電圧およびトンネル電流を所定
の値にセットする。バイアス電圧としては、─４Ｖ程度
であり、トンネル電流は数ｎＡである。その保持時間は
任意に設定できるようにしておく。この走査によりチッ
プ先端から蒸着元素が電界蒸発し、試料表面に吸着す
る。この電界強度はチップ先端に蒸着層がない場合に比
べて小さいため、表面を広範囲に渡って破壊することな
く原子サイズの吸着を行うことができる。
を移動する。この移動はＰＺＴスキャナ６の走査により
行う。そして、バイアス電圧およびトンネル電流を所定
の値にセットする。バイアス電圧としては、─４Ｖ程度
であり、トンネル電流は数ｎＡである。その保持時間は
任意に設定できるようにしておく。この走査によりチッ
プ先端から蒸着元素が電界蒸発し、試料表面に吸着す
る。この電界強度はチップ先端に蒸着層がない場合に比
べて小さいため、表面を広範囲に渡って破壊することな
く原子サイズの吸着を行うことができる。
【００１４】なお、試料表面の配列を原子レベルで破壊
するためには、バイアス電圧をさらに数Ｖ大きくすれば
良い。なお、上記実施例では吸着層としてガス層を形成
するようにしたが、ガス層に限らず任意の元素によるも
のでも良く、またソース層の種類によっては吸着層が不
要でチップに直接ソース層を形成するようにしても良
い。また、上記実施例では走査トンネル顕微鏡について
説明したが、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）においてもバイ
アス印加するようにすれば同様に本発明のチップを使用
して試料表面の加工を行うことが可能である。
するためには、バイアス電圧をさらに数Ｖ大きくすれば
良い。なお、上記実施例では吸着層としてガス層を形成
するようにしたが、ガス層に限らず任意の元素によるも
のでも良く、またソース層の種類によっては吸着層が不
要でチップに直接ソース層を形成するようにしても良
い。また、上記実施例では走査トンネル顕微鏡について
説明したが、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）においてもバイ
アス印加するようにすれば同様に本発明のチップを使用
して試料表面の加工を行うことが可能である。
【００１５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、清浄化し
たチップ先端にソース層を設けることにより、あるいは
吸着層を設けてその上にソース層を設けることによりそ
の先端の元素を容易に試料表面の原子サイズの大きさで
電界蒸発させて試料表面の加工を行うことが可能であ
る。
たチップ先端にソース層を設けることにより、あるいは
吸着層を設けてその上にソース層を設けることによりそ
の先端の元素を容易に試料表面の原子サイズの大きさで
電界蒸発させて試料表面の加工を行うことが可能であ
る。
【図１】 本発明の試料表面加工用チップの構成を示す
図である。
図である。
【図２】 本発明の試料表面加工装置の構成を示す図で
ある。
ある。
１…チップ、２…吸着層、３…ソース層、４…試料、５
…バイアス電源、１０…ＳＴＭ室、１１…ガス吸着室、
１２…蒸着室、１３…蒸着源、１４…試料／チップ処理
室、１５…ボンベ、１６，１７，１８…バルブ、１９…
弁。
…バイアス電源、１０…ＳＴＭ室、１１…ガス吸着室、
１２…蒸着室、１３…蒸着源、１４…試料／チップ処理
室、１５…ボンベ、１６，１７，１８…バルブ、１９…
弁。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 37/30 G01B 7/34 G11B 9/14 G01N 13/12
Claims (3)
- 【請求項１】 走査型顕微鏡のチップと試料間にバイア
ス電圧を印加し、チップあるいは試料表面からの元素の
電界蒸発により試料表面を加工する試料表面加工用チッ
プにおいて、チップ先端表面に、電界蒸発によって放出
させる元素のソース層が形成されていることを特徴とす
る試料表面加工用チップ。 - 【請求項２】 走査型顕微鏡のチップと試料間にバイア
ス電圧を印加し、チップあるいは試料表面からの元素の
電界蒸発により試料表面を加工する試料表面加工用チッ
プの作製方法において、 チップ先端表面に、電界蒸発によって放出させる元素の
ソース層を形成したことを特徴とする試料表面加工用チ
ップの作製方法。 - 【請求項３】 チップ先端表面に、電界蒸発によって放
出させる元素のソース層が形成されている試料表面加工
用チップを備え、前記チップと試料間にバイアス電圧を
印加し、電界蒸発により前記ソース層から放出される元
素により試料表面を加工するようにしたことを特徴とす
る試料表面加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04528793A JP3224625B2 (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 試料表面加工用チップ、その作製方法及び試料表面加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04528793A JP3224625B2 (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 試料表面加工用チップ、その作製方法及び試料表面加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06260128A JPH06260128A (ja) | 1994-09-16 |
| JP3224625B2 true JP3224625B2 (ja) | 2001-11-05 |
Family
ID=12715104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04528793A Expired - Fee Related JP3224625B2 (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 試料表面加工用チップ、その作製方法及び試料表面加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3224625B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2763745B2 (ja) * | 1994-07-06 | 1998-06-11 | 科学技術振興事業団 | 探針被覆原子移動方法 |
| US6635311B1 (en) * | 1999-01-07 | 2003-10-21 | Northwestern University | Methods utilizing scanning probe microscope tips and products therefor or products thereby |
| US6827979B2 (en) * | 1999-01-07 | 2004-12-07 | Northwestern University | Methods utilizing scanning probe microscope tips and products therefor or produced thereby |
-
1993
- 1993-03-05 JP JP04528793A patent/JP3224625B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06260128A (ja) | 1994-09-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5090255B2 (ja) | 原位置でのｓｔｅｍサンプル作製方法 | |
| US5652428A (en) | Method of using scanning probe microscope allowing cleaning of probe tip in ambient atmosphere | |
| US8937001B2 (en) | Patterning of nanostructures | |
| US3947716A (en) | Field emission tip and process for making same | |
| Matsui et al. | I n situ observation on electron‐beam‐induced chemical vapor deposition by transmission electron microscopy | |
| JP3464320B2 (ja) | 高速原子線を用いた加工方法及び加工装置 | |
| US6296740B1 (en) | Pretreatment process for a surface texturing process | |
| JPH02152155A (ja) | ミクロ断面の加工・観察方法 | |
| Ishitani et al. | Micromachining and device transplantation using focused ion beam | |
| JP3224625B2 (ja) | 試料表面加工用チップ、その作製方法及び試料表面加工装置 | |
| JP4229837B2 (ja) | 静電気的マニピュレーティング装置 | |
| US7356900B2 (en) | Manipulator needle portion repairing method | |
| JP4564760B2 (ja) | 物体運搬方法、物体運搬装置 | |
| JPH03166744A (ja) | 断面観察方法 | |
| JP3020321B2 (ja) | 単原子堆積法 | |
| JP3563271B2 (ja) | 走査プローブ顕微鏡用探針の作製方法及びそのための装置 | |
| JP2664636B2 (ja) | 物質表面への異種原子の局所的供給法 | |
| JP3106039B2 (ja) | 走査型トンネル顕微鏡 | |
| JPH04337445A (ja) | 検鏡用試料作製法 | |
| Driesel | Micromachining using focused ion beams | |
| JPH06177020A (ja) | 薄膜冷陰極及びそれを用いた電子線露光装置 | |
| Foecke et al. | Imaging of cracks in semiconductors using scanning tunneling microscopy | |
| JP2785190B2 (ja) | パターン形成装置 | |
| JPH03208327A (ja) | 微細パターン形成方法 | |
| JPH04274151A (ja) | カンチレバ−およびその製法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010807 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080824 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090824 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090824 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100824 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |