JPH0460410A - Probe and its manufacture - Google Patents
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q70/00—General aspects of SPM probes, their manufacture or their related instrumentation, insofar as they are not specially adapted to a single SPM technique covered by group G01Q60/00
- G01Q70/16—Probe manufacture
-
- G—PHYSICS
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- G01Q70/14—Particular materials
Abstract
Description
本発明は、探針を試料に近接せしめて、この間に発生す
る力を利用する装置に係り、試料の表面形態を得るのに
好適な原子間力顕微鏡もしくは磁気力顕微鏡あるいはそ
の類似装置に用いるプローブおよびその製造方法に関す
るものである。The present invention relates to a device that brings a probe close to a sample and utilizes the force generated during this time, and the present invention relates to a probe used in an atomic force microscope, a magnetic force microscope, or similar devices suitable for obtaining the surface morphology of a sample. and its manufacturing method.
公知例（特許公報又は文献名）
原子間力顕微鏡は、探針と試料との距離を接近させたと
きに得られる原子間力を利用して試料の表面形態を調べ
る装置である。プローブはＳｉＯ２で構成した可撓性の
カンチレバーと、カンチレバーの先端部に設けた先端が
尖った探針から構成される。カンチレバーは半導体プロ
セス技術により作製される。
試料とプローブを接近させたときに生じる原子間力を検
出するプローブについては、［サイエンス２４３． （
１９８９年）第１５８６頁から第１５８８頁（Ｓｃｉｅ
ｎｃｅ ２４３ （１９８９）ｐｐ１５８６−１５８８
）Ｊにおいて論じられている。この従来例において、ダ
イヤモンド探針のカンチレバーへの取付けは、接着剤を
用いて行われていた。Known examples (patent publications or literature titles) An atomic force microscope is a device that examines the surface morphology of a sample using atomic force obtained when a probe and a sample are brought close to each other. The probe consists of a flexible cantilever made of SiO2 and a probe with a sharp tip provided at the tip of the cantilever. The cantilever is manufactured using semiconductor process technology. Regarding probes that detect the atomic force generated when a sample and probe are brought close to each other, see [Science 243. (
1989) pp. 1586-1588 (Scie
nce 243 (1989) pp1586-1588
) discussed in J. In this conventional example, the diamond probe was attached to the cantilever using an adhesive.
探針と試料を接近して、この間に発生するカを利用する
原子間力顕微鏡、あるいは磁気カ顕微鏡の分解能は探針
の先端形状や探針のカンチレバーへの取付状態に大きく
依存している。上記従来技術では、例えば、粉末状のダ
イヤモンド破片をカンチレバーの先端部に接着して用い
ていた。このため、探針の取付けの際、カンチレバーに
傷を付けたり、破損したりするという問題があった。い
うまでもなく、探針の取扱いも難しく、探針となるダイ
ヤモンドの突起部が試料面に向かなかったりするという
問題点もあった。
さらに、接着剤の重量により針先が重くなったり、介在
物により剛性が小さくなったりして、信号を着実に伝え
ることができないという問題があった・
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を同時に解決し
、カンチレバーの先端部に尖鋭な探針を作り、しかも、
じかに取付けることにより、軽くて大きな剛性を有する
プローブおよびその製造方法を提供することにある。
［ｗＡ題を解決するための手段］
上記目的を達成するために、本発明においては半導体リ
ソグラフィ技術、半導体プラズマプロセス技術およびダ
イヤモンドの気相合成法を用いて可撓性を有するカンチ
レバーを形成し、さらにカンチレバーの先端部の選択さ
れた位置に、ダイヤモンドの気相合成法を用いてダイヤ
モンドからなる探針をじかに設けた。
（作用］
本発明は次のように作用する。真空排気された容器内に
炭化水素と水素の混合ガスを流し、これをプラズマ化せ
しめて、基体となるカンチレバー上にダイヤモンドを気
相合成することにより、カンチレバー上に、じかにダイ
ヤモンド探針を取付けることができる。その際、炭化水
素濃度によってダイヤモンド結晶の配向性が異なること
、また、グラフオエピタキシー技術によって非晶質物質
の基体上に成長する結晶の方位を規制できることにより
、探針となるダイヤモンド結晶方位を制御できる。
ダイヤモンドの気相合成法では、基体の表面に凸凹など
の加工した領域にダイヤモンドの結晶核が形成される。
本発明では集束イオンビーム加工や研磨加工により、基
体表面上にステップ、エツジ、角などの選択された形態
の表面加工領域を形成することにより、その位置に任意
の結晶成長方位を有する結晶核の発生が起こる。これに
より、結晶核形成位置と結晶粒の成長方位の制御もでき
る。
いうまでもなく、プラズマ領域以外の基体上では、ダイ
ヤモンドは形成されない。カンチレバー先端の選択され
た１点の位置のみにダイヤモンド粒子を形成するには、
その点に集束イオンビームを照射し、損傷をあたえるこ
とで達成できる。仮りに、選択された位置以外にダイヤ
モンド粒子が成長しても、それは上記集束イオンビーム
により除去することができる。また、ダイヤモンドは集
束したイオンビームで所望の形状に加工できる。
可撓性を有するカンチレバーの先端部の選択された位置
にダイヤモンドからなる探針を形成したプローブを作製
する。探針はカンチレバー先端部に設けであるので、こ
のプローブ上の探針が試料の表面に充分に接近して設置
される。
この構成により探針と試料の間に原子間力が作用し、こ
れによりプローブ、すなわちカンチレバーに撓みが生じ
る。この撓みの量をカンチレバーの後方に設けた変位検
出手段（例えば、トンネル電流、または光学的な方法、
あるいは静電容量の変化）で検出することにより試料の
表面形態が観察できる。
また、上記ダイヤモンド探針の表面に磁性体を付着させ
て用いることにより、磁性試料と探針間に作用する磁気
力を検出でき、磁気情報を得ることができる。上記磁性
体は、先端が尖ったダイヤモンド探針の表面に真空蒸着
法やスパッタリング法により形成する。The resolution of atomic force microscopes or magnetic force microscopes, in which the probe and sample are brought close together and the force generated between them is used, or the magnetic force microscope, largely depends on the shape of the tip of the probe and the state of attachment of the probe to the cantilever. In the above-mentioned conventional technology, for example, powdered diamond fragments are bonded to the tip of the cantilever. For this reason, there is a problem in that the cantilever may be damaged or damaged when the probe is attached. Needless to say, the probe was difficult to handle, and there were also problems in that the protrusion of the diamond that served as the probe did not face the sample surface. Furthermore, the weight of the adhesive makes the needle tip heavy, and the rigidity decreases due to inclusions, making it impossible to steadily transmit signals. points at the same time, create a sharp tip at the tip of the cantilever, and
It is an object of the present invention to provide a probe that is light and has high rigidity by being directly attached, and a method for manufacturing the same. [Means for solving the wA problem] In order to achieve the above object, in the present invention, a flexible cantilever is formed using semiconductor lithography technology, semiconductor plasma process technology, and diamond vapor phase synthesis method, Furthermore, a diamond probe was placed directly at a selected position on the tip of the cantilever using a diamond vapor phase synthesis method. (Function) The present invention functions as follows: A mixed gas of hydrocarbon and hydrogen is flowed into an evacuated container, and this is turned into plasma to perform vapor phase synthesis of diamond on a cantilever serving as a base. This makes it possible to attach a diamond probe directly onto the cantilever.At this time, it is important to note that the orientation of diamond crystals differs depending on the hydrocarbon concentration, and that the crystals grown on an amorphous material substrate by grapho-epitaxy technology. By being able to regulate the orientation of the diamond crystal, the orientation of the diamond crystal that serves as the probe can be controlled. In the diamond vapor phase synthesis method, diamond crystal nuclei are formed in areas where the surface of the substrate has been processed such as irregularities. In the present invention, the focusing By forming a surface processing region in a selected form such as a step, an edge, or a corner on the substrate surface by ion beam processing or polishing processing, a crystal nucleus having an arbitrary crystal growth direction is generated at that position. This allows the crystal nucleation position and crystal grain growth direction to be controlled.Needless to say, diamonds are not formed on the substrate outside the plasma region.Diamond particles are formed only at one selected point on the tip of the cantilever. To form the
This can be achieved by irradiating that point with a focused ion beam to cause damage. Even if diamond particles grow outside the selected locations, they can be removed by the focused ion beam. Additionally, diamond can be processed into a desired shape using a focused ion beam. A probe is manufactured in which a diamond tip is formed at a selected position on the tip of a flexible cantilever. Since the probe is provided at the tip of the cantilever, the probe on this probe is placed sufficiently close to the surface of the sample. This configuration causes atomic force to act between the probe and the sample, which causes the probe, or cantilever, to deflect. The amount of this deflection can be measured by means of displacement detection provided behind the cantilever (e.g., tunneling current or optical method,
Alternatively, the surface morphology of the sample can be observed by detecting the change in capacitance. Further, by using a magnetic substance attached to the surface of the diamond probe, the magnetic force acting between the magnetic sample and the probe can be detected, and magnetic information can be obtained. The magnetic material is formed on the surface of a diamond probe with a sharp tip by vacuum evaporation or sputtering.
以下、実施例でもって本発明を説明する。
実施例１
第１図により１本実施例を説明する。半導体リソグラフ
ィ技術により先端が鋭く尖ったカンチレバー１を作製し
た。カンチレバー１の材料としては剛性が大きく比重が
小さいものが望ましい。本実施例ではＳｉ、ダイヤモン
ド、ＳｉＯ□およびＳｉ３Ｎ。
を用いて同様の構成のカンチレバー１を作製したが、い
ずれも同様の効果を得た。カンチレバー１の先端部の選
択された位置にダイヤモンド（ダイヤモンド粒子）から
なる探針２を形成した。上記探針２は気相合成法（ＣＶ
Ｄ法またはＰＶＤ法）により形成した。探針２は、カン
チレバー１を固定する支持体３と反対側の方向に形成し
た。
また、第１図の構成のダイヤモンド探針２の表面に磁性
体膜を形成し、磁気情報検出用探針を構成した。上記磁
性体膜は、真空蒸着法やスパッタリング法で形成した。
以上の構成で形成した探針の先端形状は必要に応じて
集束イオンビーム加工を行った。
実施例２
第２図により本プローブの作製方法の一例を説明する。
プローブはＳｉＯ□で構成した可撓性のカンチレバーと
、カンチレバーの先端部に設けた先端が尖った探針から
構成される。カンチレバーは第２図（ａ）〜（ｅ）のプ
ロセスにより作製する。同図に示したように、カンチレ
バー３２を半導体リソグラフィ技術により、探針３１を
ダイヤモンドの気相合成法により、それぞれ作製した。
まず１置方位（１００）のＳｉ基体２１を酸化させ、厚
さ約１．５μ−の酸化膜２２を形成した（第２図ａ）。
次に、この酸化膜２２の上にフォトレジストを塗布し、
露光装置によって露光、現像を行い、カンチレバーの基
本構造をしたレジストパターン２３を形成した（第２図
す、ｃ）、このレジストパターン２３をマスクとして、
フッ酸、フッ化アンモニウム溶液の混合液を用いて余分
の酸化膜２２をエツチングしてレバーパターン２４を形
成し、レジストを除去した（第２図ｄ）、このレバーパ
ターン２４の先端部は第２図（ｃ）に示すように、■字
型に尖らせた１次にレバーパターン２４をワックスなど
で保護して、Ｓｉ基体２１をＫＯＨ等のアルカリ系水溶
液によりエツチングして、カンチレバー３２と支持体３
３で構成された探針３１が無いプローブ３４を作製した
（第２図ｅ）。
次に、カンチレバー３２の選択された１点の位置に、集
束イオンビームで所望の形態に加工して、ダイヤモンド
からなる探針は第２図（ｆ）のプロセスにより作製する
。具体的には、１つの結晶核が形成しやすい状態をつく
った。その後、カンチレバー３２の先端部に先端が尖っ
たダイヤモンドからなる探針３１を気相合成法により形
成した。上記合成の際、メタンガスと水素ガスの混合ガ
スを流した。メタン濃度は１％として、ダイヤモンド粒
子の尖った部分が、カンチレバー面に対して垂直に成長
するようにした。
以上により、ダイヤモンド探針３１とカンチレバー３２
と支持体３３で構成されたプローブ３４を作製した（第
２図ｆ、ｇ）。
ダイヤモンド結晶核の生成方位を制御するために、基体
表面の形態を、例えば、第２図り、ｉ、ｊなどのように
、θを３０〜１２０°の範囲で制御しながら加工すると
、（１１１）か（１００＞もしくは（１１０）配向のダ
イヤモンド結晶を任意に成長させることができた。
本実施例では、面方位（１００）のＳｉ基体を用いて本
発明を説明したが、Ｓｉ基体としては面方位（１００）
以外のＳｉ基体を用いても同様の効果を得た。また、第
２図ａ−３の状態でダイヤモンドを合成しても同様の効
果を得ることはいうまでもない。
実施例３
第３図により本プローブの作製方法の他の一例を説明す
る。
第３図（ａ）に示したように、ダイヤモンドの気相合成
法を用いて、支持体と一体となったカンチレバーと、探
針を作製した。
まず、半導体リングラフィ技術によりカンチレバーの基
本構造をしたＳｉ基体４１（第３図ｄ）を用意した。こ
の基体４１の表面は、全域にわたって研磨加工により、
ステップ、エツジ、角、表面欠陥がつくられており、ダ
イヤモンド膜が形成しやすい状態になっている（第３図
８）。このＳｉ基体４１の表面にダイヤモンドの気相合
成法により、ダイヤモンド膜を形成した（第３図ｂ）。
支持体となる部分には、合成中、プラズマを隻中させる
ことにより、カンチレバ一部より膜厚が大きくなってい
る。この後、ダイヤモンド膜表面をイオンヒーム加工や
化学研磨により平滑化した。
次に、Ｓｉ基体４１をＫＯ）Ｉ等のアルカリ系水溶液に
よりエツチングして、支持体と一体になったカンチレバ
ー５２を作製しく第３図ｃ）、カンチレバー５２の先端
部の選択された位置に、ステップ、エツジ、角、表面欠
陥をつくり、ダイヤモンドの核が形成しやすいようにし
た。その後、カンチレバー５２の先端部に先端が尖った
ダイヤモンド探針５１を気相合成法により形成し、ダイ
ヤモンド探針５１と支持体と一体になったカンチレバー
５２で構成されたプローブ５４を作製した（第３図ｅ、
ｆ）。この探針の先端は集束イオンビームにより、尖っ
た先端に加工した。
本実施例では、 Ｓｉ基体を用いて本発明を説明したが
、Ｓｉ基体以外の基体、すなわち、ダイヤモンドが形成
できる、例えば、５ｉｎ２、Ｍｏ２讐などの基体を用い
ても同様の効果を得た。また、第３図すの状態でダイヤ
モンド探針を合成しても同様の効果を得ることはいうま
でもない。
実施例４
探針を試料表面に接近するとこの間に表面原子同士の力
が作用し、その結果カンチレバーが撓みによる変位を受
ける。このカンチレバーの変位をこの後方に設けた変位
検出手段、例えばＩ−ンネル電流の変化として検出する
ことにより、探針先端部の力を測定できる。同時に、試
料あるいは、探針をＸ、Ｙ方向に走査することにより力
の分布すなわち試料の表面形態を４測できる原子間力顕
微鏡が構成できる。
探針として、磁性体を用いることにより磁性試料と磁性
探針間の磁気力による力の像を上記と同様に計測するこ
とにより磁気力顕微鏡が構成できる。
実施例１、実施例２により作製したプローブを用いて原
子間力顕微鏡を構成した実施例を第４図により説明する
。
プローブは探針３１、カンチレバー３２、および支持体
３３から構成されている。まず、プローブの先端の探針
３１を試料３５の表面に設置した。この場合、支持体３
３は試料面の反対側にくるようにする。このプローブに
おいて、探針３１およびカンチレバー３２の両面にＡｕ
、 Ｐｔなどの導電性膜を形成した。カンチレバー３２
の後方にカンチレバー３２の面に接近させて先端が鋭く
尖った金属探針３６を設置し、カンチレバー３２の変位
をトンネル電流の変化として検出した。金属探針３６は
、先端が鋭く尖ったＶ線やｐｔ線などで構成した。
上記の如く構成した測定系により、試料３５の表面にお
ける原子間力によるカンチレバー３２の変位を検出し、
この結果より試料３５の表面形態の情報を得た。
本実施例では、カンチレバーの検出手段としてトンネル
電流を用いたが、光学的手法や静電的な手法でも検出で
きることはいうまでもない。
また、同様の構成で、上記探針３１の表面に磁性体を付
着させた磁性探針を用いることにより、磁性試料の表面
における漏洩磁界によるカンチレバーの変位を検出し、
この結果より磁性試料の磁区構造などの磁気力情報を得
た。また、同時に磁性探針と磁性試料の間のトンネル電
流を検出することにより、試料表面の形態情報を得た。The present invention will be explained below with reference to Examples. Example 1 One example will be explained with reference to FIG. A cantilever 1 with a sharp tip was fabricated using semiconductor lithography technology. The material for the cantilever 1 is preferably one with high rigidity and low specific gravity. In this example, Si, diamond, SiO□ and Si3N. A cantilever 1 having a similar configuration was produced using the same method, and the same effects were obtained in both cases. A probe 2 made of diamond (diamond particles) was formed at a selected position on the tip of the cantilever 1. The probe 2 is produced using the vapor phase synthesis method (CV).
D method or PVD method). The probe 2 was formed in a direction opposite to the support 3 to which the cantilever 1 is fixed. In addition, a magnetic film was formed on the surface of the diamond probe 2 having the structure shown in FIG. 1 to constitute a probe for detecting magnetic information. The magnetic film was formed by vacuum evaporation or sputtering. The tip shape of the probe formed with the above configuration was processed by focused ion beam processing as necessary. Example 2 An example of a method for manufacturing this probe will be explained with reference to FIG. The probe consists of a flexible cantilever made of SiO□ and a probe with a sharp tip provided at the tip of the cantilever. The cantilever is manufactured by the process shown in FIGS. 2(a) to 2(e). As shown in the figure, the cantilever 32 was fabricated by semiconductor lithography, and the probe 31 was fabricated by diamond vapor phase synthesis. First, a Si substrate 21 with a 1-position orientation (100) was oxidized to form an oxide film 22 with a thickness of about 1.5 μm (FIG. 2a). Next, a photoresist is applied on this oxide film 22,
A resist pattern 23 having the basic structure of a cantilever was formed by exposure and development using an exposure device (Fig. 2, c). Using this resist pattern 23 as a mask,
A lever pattern 24 was formed by etching the excess oxide film 22 using a mixed solution of hydrofluoric acid and ammonium fluoride solution, and the resist was removed (FIG. 2d). As shown in Figure (c), the primary lever pattern 24, which has a sharp ■-shape, is protected with wax or the like, and the Si substrate 21 is etched with an alkaline aqueous solution such as KOH to form the cantilever 32 and the support. 3
A probe 34 without the probe 31 consisting of 3 was fabricated (FIG. 2e). Next, a selected point on the cantilever 32 is processed into a desired shape using a focused ion beam, and a diamond probe is produced by the process shown in FIG. 2(f). Specifically, conditions were created that facilitated the formation of a single crystal nucleus. Thereafter, a probe 31 made of diamond and having a sharp tip was formed at the tip of the cantilever 32 by vapor phase synthesis. During the above synthesis, a mixed gas of methane gas and hydrogen gas was flowed. The methane concentration was set to 1% so that the sharp parts of the diamond particles grew perpendicular to the cantilever surface. As described above, the diamond probe 31 and the cantilever 32
A probe 34 consisting of a support 33 and a support 33 was prepared (FIG. 2 f, g). In order to control the direction in which diamond crystal nuclei are formed, if the shape of the substrate surface is processed, for example, in the second drawing, i, j, etc., while controlling θ in the range of 30 to 120°, (111) Diamond crystals with (100> or (110) orientation) could be grown arbitrarily. In this example, the present invention was explained using a Si substrate with a (100) plane orientation. Direction (100)
Similar effects were obtained using other Si substrates. Moreover, it goes without saying that the same effect can be obtained even if diamond is synthesized in the state shown in FIG. 2a-3. Example 3 Another example of the method for manufacturing this probe will be explained with reference to FIG. As shown in FIG. 3(a), a cantilever integrated with a support and a probe were fabricated using a diamond vapor phase synthesis method. First, a Si substrate 41 (FIG. 3d) having a basic structure of a cantilever was prepared using semiconductor phosphorography technology. The surface of this base body 41 is polished over the entire area.
Steps, edges, corners, and surface defects are created, making it easy to form a diamond film (Fig. 3, 8). A diamond film was formed on the surface of this Si substrate 41 by a diamond vapor phase synthesis method (FIG. 3b). The part that will become the support is made thicker than the part of the cantilever by injecting plasma during synthesis. Thereafter, the surface of the diamond film was smoothed by ion beam processing or chemical polishing. Next, the Si substrate 41 is etched with an alkaline aqueous solution such as KO)I to fabricate a cantilever 52 that is integrated with the support (FIG. 3c). At a selected position on the tip of the cantilever 52, Steps, edges, corners, and surface defects were created to facilitate the formation of diamond nuclei. Thereafter, a diamond probe 51 with a sharp tip was formed at the tip of the cantilever 52 by vapor phase synthesis to produce a probe 54 composed of the diamond probe 51 and the cantilever 52 integrated with the support. Figure 3 e,
f). The tip of this probe was machined into a sharp tip using a focused ion beam. In this example, the present invention was explained using a Si substrate, but the same effect could be obtained using a substrate other than a Si substrate, that is, a substrate on which diamond can be formed, such as 5in2, Mo2, etc. Moreover, it goes without saying that the same effect can be obtained even if a diamond probe is synthesized in the state shown in FIG. Example 4 When the probe approaches the sample surface, forces act between the surface atoms, and as a result, the cantilever undergoes displacement due to bending. The force at the tip of the probe can be measured by detecting the displacement of the cantilever as a change in the I-channel current using a displacement detecting means provided behind the cantilever. At the same time, by scanning the sample or the probe in the X and Y directions, an atomic force microscope can be constructed that can measure the force distribution, that is, the surface morphology of the sample. A magnetic force microscope can be constructed by using a magnetic material as the probe and measuring a force image due to the magnetic force between the magnetic sample and the magnetic probe in the same manner as described above. An example in which an atomic force microscope is constructed using the probes manufactured according to Examples 1 and 2 will be described with reference to FIG. The probe is composed of a probe 31, a cantilever 32, and a support 33. First, the probe tip 31 at the tip of the probe was placed on the surface of the sample 35. In this case, support 3
3 should be on the opposite side of the sample surface. In this probe, Au is applied to both sides of the probe 31 and cantilever 32.
, a conductive film made of Pt or the like was formed. cantilever 32
A metal probe 36 with a sharp tip was placed behind the cantilever 32 close to the surface of the cantilever 32, and the displacement of the cantilever 32 was detected as a change in the tunneling current. The metal probe 36 is made of a V wire or a PT wire with a sharp tip. The measurement system configured as described above detects the displacement of the cantilever 32 due to atomic force on the surface of the sample 35,
Information on the surface morphology of sample 35 was obtained from this result. In this embodiment, a tunnel current was used as a means for detecting the cantilever, but it goes without saying that detection can also be performed using an optical method or an electrostatic method. In addition, with a similar configuration, by using a magnetic probe with a magnetic substance attached to the surface of the probe 31, displacement of the cantilever due to a leakage magnetic field on the surface of the magnetic sample is detected,
From this result, we obtained magnetic force information such as the magnetic domain structure of the magnetic sample. At the same time, information on the morphology of the sample surface was obtained by detecting the tunnel current between the magnetic probe and the magnetic sample.
以上説明したように、本発明によれば原子間力顕微鏡お
よび磁気力顕微鏡あるいはその類似装置用プローブにお
いて、先鋭な探針をもつカンチレバーを有し、かつ軽く
て大きな剛性を有するプローブが簡単に作れるばかりで
なく、探針製硬度の高いダイヤモンドにより構成するこ
とにより、試料面との接触による破損を防止でき、基体
の表面形態を制御することにより、先端が尖ったダイヤ
モンドの結晶成長方位を優先的に形成でき、さらに気相
合成することによりカンチレバーと探針の付着力を向上
できる効果があり、再現性良く高分解能の原子間力、磁
気力顕微鏡を提供できる。As explained above, according to the present invention, a probe for an atomic force microscope, a magnetic force microscope, or similar devices can be easily manufactured, which has a cantilever with a sharp tip, and which is light and has high rigidity. In addition, the probe is made of highly hard diamond, which prevents damage due to contact with the sample surface, and by controlling the surface morphology of the substrate, the crystal growth direction of the diamond with a sharp tip can be prioritized. Furthermore, vapor phase synthesis has the effect of improving the adhesion between the cantilever and the probe, making it possible to provide high-resolution atomic force and magnetic force microscopes with good reproducibility.
第１図は本発明の一実施例のプローブの構造を示す斜視
図、第２図、第３図は本発明の実施例のプローブの作製
工程を示す説明図、第４図は本発明のプローブを用いた
原子間カ顕微鏡の要部を示す斜視図である。
符号の説明
１・・・カンチレバー、２・・・ダイヤモンド探針、３
・・支持体、２１・・・基体、２２・・・酸化膜、２３
・・・レジストパターン、２４・・ルバーパターン、３
１・・・ダイヤモンド探針、３２・・・カンチレバー、
３３・・・支持体、３４・・・プローブ、３５・・・試
料、３６・・・金属探針、４１・・・基体、５１・・・
ダイヤモンド探針、５■
回
偉）
猶
因FIG. 1 is a perspective view showing the structure of a probe according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are explanatory diagrams showing the manufacturing process of a probe according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a probe according to an embodiment of the present invention. 1 is a perspective view showing the main parts of an atomic force microscope using Explanation of symbols 1...Cantilever, 2...Diamond probe, 3
...Support, 21...Base, 22...Oxide film, 23
...Resist pattern, 24...Luv pattern, 3
1...Diamond probe, 32...Cantilever,
33... Support body, 34... Probe, 35... Sample, 36... Metal probe, 41... Substrate, 51...
Diamond probe, 5■ Huiwei) Yuyin
Claims (1)
ように支持体を構成し、該カンチレバーの先端部に、こ
れと一体になるよう構成した探針を有するプローブにお
いて、該カンチレバーの先端部の選択された位置を基体
としてダイヤモンドを気相合成して成ることを特徴とす
るプローブの製造方法。 ２、請求項１記載のプローブの製造方法において、該カ
ンチレバー、該支持体のどちらか一方、あるいは両方を
ダイヤモンドの気相合成により形成することを特徴とす
るプローブの製造方法。 ３、請求項２記載のプローブの製造方法おいて、該カン
チレバー、該支持体形成後、研磨あるいはイオンビーム
加工により表面を平滑化し、該カンチレバー先端部の選
択された位置を基体としてダイヤモンドを気相合成し、
該基体上に同様な材質のダイヤモンドからなる探針を取
付けることを特徴とするプローブの製造方法。 ４、請求項１、または３記載のプローブの製造方法にお
いて、取付けた該探針の先端を集束イオンビームにより
所望の形状に加工することを特徴とするプローブの製造
方法。 ５、請求項１、または３記載のプローブの製造方法にお
いて、該カンチレバーを基体とし、ダイヤモンドの気相
合成を行う際、予め該基体表面の選択された位置に結晶
核形成の位置を決定するための表面加工を施すことを特
徴とするプローブの製造方法。 ６、請求項１、または３記載のプローブの製造方法にお
いて、該カンチレバーを基体としダイヤモンドの気相合
成を行った後、所望の探針となるダイヤモンド以外のダ
イヤモンド成長部分を、集束イオンビームにより加工除
去することを特徴とするプローブの製造方法。 ７、請求項１、または３記載のプローブの製造方法にお
いて、ダイヤモンド結晶の＜１１１＞方向がカンチレバ
ー面に垂直に成長することを特徴とするプローブの製造
方法。 ８、請求項１、または３記載のプローブの製造方法にお
いて、カンチレバー先端部表面の選択された位置にダイ
ヤモンドを気相合成で形成し、この上に磁性体膜を形成
した後、所望の探針形状に集束イオンビームにより加工
することを特徴とするプローブの製造方法。 ９、探針と試料を接近して、この間に発生する力をカン
チレバーの変位として、試料の表面形態を計測する原子
間力顕微鏡、もしくは磁性試料と磁性探針間の磁気力を
計測する磁気力顕微鏡に請求項１から８のいずれかの方
法で作製したプローブを用いることを特徴とする原子間
力顕微鏡、もしくは磁気力顕微鏡装置に用いるプローブ
。[Scope of Claims] 1. A probe having a flexible cantilever, a support configured to be integrated with the cantilever, and a probe configured to be integrated with the tip of the cantilever. . A method for manufacturing a probe, characterized in that diamond is synthesized in a vapor phase using a selected position of the tip of the cantilever as a base. 2. The method of manufacturing a probe according to claim 1, wherein either or both of the cantilever and the support are formed by vapor phase synthesis of diamond. 3. In the method for manufacturing a probe according to claim 2, after forming the cantilever and the support, the surface is smoothed by polishing or ion beam processing, and diamond is deposited in a vapor phase using a selected position of the tip of the cantilever as a base. synthesize,
A method for manufacturing a probe, which comprises attaching a probe made of a similar material, diamond, to the base. 4. The method of manufacturing a probe according to claim 1 or 3, wherein the tip of the attached probe is processed into a desired shape using a focused ion beam. 5. In the method for manufacturing a probe according to claim 1 or 3, when performing vapor phase synthesis of diamond using the cantilever as a substrate, determining the position of crystal nucleation at a selected position on the surface of the substrate in advance. A method for manufacturing a probe, characterized by subjecting the surface to a surface treatment. 6. In the method for manufacturing a probe according to claim 1 or 3, after vapor phase synthesis of diamond is performed using the cantilever as a base, the diamond growth portion other than the diamond that will become the desired probe is processed by a focused ion beam. A method for manufacturing a probe, characterized by removing the probe. 7. The method of manufacturing a probe according to claim 1 or 3, wherein the <111> direction of the diamond crystal grows perpendicular to the cantilever surface. 8. In the method of manufacturing a probe according to claim 1 or 3, diamond is formed at a selected position on the surface of the cantilever tip by vapor phase synthesis, a magnetic film is formed thereon, and then a desired probe is formed. A method for manufacturing a probe, characterized by processing it into a shape using a focused ion beam. 9. Atomic force microscope that measures the surface morphology of the sample by bringing the probe and sample close and using the force generated between them as the displacement of the cantilever, or magnetic force that measures the magnetic force between the magnetic sample and the magnetic probe. A probe for use in an atomic force microscope or a magnetic force microscope apparatus, characterized in that the probe produced by the method according to any one of claims 1 to 8 is used in the microscope.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17005190A JPH0460410A (en) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | Probe and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17005190A JPH0460410A (en) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | Probe and its manufacture |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0460410A true JPH0460410A (en) | 1992-02-26 |
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ID=15897713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17005190A Pending JPH0460410A (en) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | Probe and its manufacture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0460410A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7189077B1 (en) | 1999-07-30 | 2007-03-13 | Formfactor, Inc. | Lithographic type microelectronic spring structures with improved contours |
| JP2017161316A (en) * | 2016-03-08 | 2017-09-14 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Stylus and measurement method |
-
1990
- 1990-06-29 JP JP17005190A patent/JPH0460410A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7189077B1 (en) | 1999-07-30 | 2007-03-13 | Formfactor, Inc. | Lithographic type microelectronic spring structures with improved contours |
| US7524194B2 (en) | 1999-07-30 | 2009-04-28 | Formfactor, Inc. | Lithographic type microelectronic spring structures with improved contours |
| JP2017161316A (en) * | 2016-03-08 | 2017-09-14 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Stylus and measurement method |
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