JPH06305898A - 単結晶ティップ構造物およびその形成方法 - Google Patents
単結晶ティップ構造物およびその形成方法Info
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- JPH06305898A JPH06305898A JP6021830A JP2183094A JPH06305898A JP H06305898 A JPH06305898 A JP H06305898A JP 6021830 A JP6021830 A JP 6021830A JP 2183094 A JP2183094 A JP 2183094A JP H06305898 A JPH06305898 A JP H06305898A
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- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/005—Growth of whiskers or needles
-
- 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
- G01Q70/08—Probe characteristics
- G01Q70/10—Shape or taper
- G01Q70/12—Nanotube tips
Abstract
(57)【要約】
【目的】 単結晶ウィスカーを有する単結晶ティップ
構造物を、ＶＬＳ法を使用して１つのプロセスステップ
で統合された構造物として大量に製造できる方法。 【構成】 シリコン基板上に単結晶シリコンまたは単
結晶炭化ケイ素からなる単結晶ウィスカーを成長させた
い場所を選択し、上記場所に触媒種を置き、上記触媒種
を含む上記基板を気相の成分を持つ環境中に置き、気相
の上記成分が上記触媒種に付着して液体合金を形成する
ように上記触媒種を加熱し、上記液体合金から固相の上
記成分を上記固相と上記液体合金の境界で沈澱させ、上
記固相の上記沈澱が上記基板上の上記場所での単結晶ウ
ィスカーの成長になる。
構造物を、ＶＬＳ法を使用して１つのプロセスステップ
で統合された構造物として大量に製造できる方法。 【構成】 シリコン基板上に単結晶シリコンまたは単
結晶炭化ケイ素からなる単結晶ウィスカーを成長させた
い場所を選択し、上記場所に触媒種を置き、上記触媒種
を含む上記基板を気相の成分を持つ環境中に置き、気相
の上記成分が上記触媒種に付着して液体合金を形成する
ように上記触媒種を加熱し、上記液体合金から固相の上
記成分を上記固相と上記液体合金の境界で沈澱させ、上
記固相の上記沈澱が上記基板上の上記場所での単結晶ウ
ィスカーの成長になる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、単結晶ひげ結晶、即
ち、単結晶ウィスカーの、その場での成長方法に関す
る。ウィスカーは、例えば走査トンネル顕微鏡で表面を
走査するためのティップとして使用される。ティップは
ナノメータ単位のスケールでのプローブ、センサ、ある
いは操作具として、あるいは、その場で即ちインシチュ
（inーsitu）で成長し明確に画定された構造物を必要と
する他の用途にも使用することができる。この種の用途
はウィスカーの光電子工学的特性即ちウェーブガイド
（waveguide）を必要とする。本発明の方法はウィスカ
ーを局在化し画定するためにＶＬＳ（vaporーliquidーsol
id）法を用いる。
ち、単結晶ウィスカーの、その場での成長方法に関す
る。ウィスカーは、例えば走査トンネル顕微鏡で表面を
走査するためのティップとして使用される。ティップは
ナノメータ単位のスケールでのプローブ、センサ、ある
いは操作具として、あるいは、その場で即ちインシチュ
（inーsitu）で成長し明確に画定された構造物を必要と
する他の用途にも使用することができる。この種の用途
はウィスカーの光電子工学的特性即ちウェーブガイド
（waveguide）を必要とする。本発明の方法はウィスカ
ーを局在化し画定するためにＶＬＳ（vaporーliquidーsol
id）法を用いる。
【０００２】
【従来の技術】顕微鏡使用や微小物製造の操作のための
さまざまな技術は、極めて鋭い明確に画定されたティッ
プを必要とする。例えば、顕微鏡使用方法や検査方法に
は新しい方法が広く開発されてきており、通常ＳＸＭ
（Scanning X Microscopy）とよばれている。ここで、
Ｘはプローブするべき特性を意味する。これらの方法の
共通の目的は、いままでの通常の方法では達成不可能で
あった、高度な側面解像度（lateral resolution）で測
定を行うためのものである。本発明によるウィスカー
は、再生産可能で安定したティップ構造物であり、これ
により、上記のような顕微鏡使用が可能になる。
さまざまな技術は、極めて鋭い明確に画定されたティッ
プを必要とする。例えば、顕微鏡使用方法や検査方法に
は新しい方法が広く開発されてきており、通常ＳＸＭ
（Scanning X Microscopy）とよばれている。ここで、
Ｘはプローブするべき特性を意味する。これらの方法の
共通の目的は、いままでの通常の方法では達成不可能で
あった、高度な側面解像度（lateral resolution）で測
定を行うためのものである。本発明によるウィスカー
は、再生産可能で安定したティップ構造物であり、これ
により、上記のような顕微鏡使用が可能になる。
【０００３】さらに、小さい面積のプローブが、従来の
通常の方法では不可能であった長さのスケールで、物質
を操作したり改変するためにも使用できることが広く認
識されている。これらのプローブにより、微小構造物製
造の全く新しい分野が開けてきた。例としては、記憶装
置、および原子時計のような、新しいデバイスの概念が
あげられる。
通常の方法では不可能であった長さのスケールで、物質
を操作したり改変するためにも使用できることが広く認
識されている。これらのプローブにより、微小構造物製
造の全く新しい分野が開けてきた。例としては、記憶装
置、および原子時計のような、新しいデバイスの概念が
あげられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一般的に、炭化ケイ素
で作られたウィスカー・ティップは特に、広く使用され
ている他のティップ物質にくらべて、特定の用途には、
より優れた機械的、化学的、構造的、また、誘電特性お
よび電気特性を示し、より適用し易い。ウェーブガイド
やコンピュータ・ディスプレイのエミッタなどは、本発
明を利用できるテクノロジーの１分野である。
で作られたウィスカー・ティップは特に、広く使用され
ている他のティップ物質にくらべて、特定の用途には、
より優れた機械的、化学的、構造的、また、誘電特性お
よび電気特性を示し、より適用し易い。ウェーブガイド
やコンピュータ・ディスプレイのエミッタなどは、本発
明を利用できるテクノロジーの１分野である。
【０００５】この種の用途で得られる正確性と解像度
は、ティップの微細な形状に依存するところが大きい。
ティップ構造物の他の重要な特性は、化学的安定性、機
械的剛性および整合性、電気特性および光学特性であ
る。この種の構造物を再生産可能な形で製造するプロセ
スは重要である。
は、ティップの微細な形状に依存するところが大きい。
ティップ構造物の他の重要な特性は、化学的安定性、機
械的剛性および整合性、電気特性および光学特性であ
る。この種の構造物を再生産可能な形で製造するプロセ
スは重要である。
【０００６】タングステン・ワイヤはティップ物質とし
て広く使われてきた。しかし、タングステン・ティップ
の製造プロセスに内在する問題は、ティップの形状が制
御し難いことである。その結果として、複数の突出物を
生じ、これが表面との相互作用上競合する場即ちサイト
（site）としてはたらく。また、タングステンの化学的
反応性のために、タングステン・ティップの利用は非反
応的環境に限られる。
て広く使われてきた。しかし、タングステン・ティップ
の製造プロセスに内在する問題は、ティップの形状が制
御し難いことである。その結果として、複数の突出物を
生じ、これが表面との相互作用上競合する場即ちサイト
（site）としてはたらく。また、タングステンの化学的
反応性のために、タングステン・ティップの利用は非反
応的環境に限られる。
【０００７】シリコン、炭化ケイ素、およびその他の物
質は、ＶＬＳ法によって単結晶として成長する。これに
ついては、ワグナー他、及び、ペトロビッチ他による論
文を参照されたい（R.S.Wagner and W.C.Ellis, Applie
d Physics Letters 4:89ー90(1964); J.J.Petrovic et a
l., J. Materials Science 20: 1167ー1177 (1985)）。
この方法は、高温での基板上での、気相と触媒サイト
（catalytic site）の相互作用に依存している。触媒サ
イトでの溶解物は蒸気中の成分で飽和する。その後、結
晶の成長が溶解物と基板の境界で起きる。その結果でき
る成長物の形とサイズは、溶解物が覆う面積に直接に関
連している。触媒が存在し、成長条件が保持されている
限り、ウィスカーは長さ方向に成長する。
質は、ＶＬＳ法によって単結晶として成長する。これに
ついては、ワグナー他、及び、ペトロビッチ他による論
文を参照されたい（R.S.Wagner and W.C.Ellis, Applie
d Physics Letters 4:89ー90(1964); J.J.Petrovic et a
l., J. Materials Science 20: 1167ー1177 (1985)）。
この方法は、高温での基板上での、気相と触媒サイト
（catalytic site）の相互作用に依存している。触媒サ
イトでの溶解物は蒸気中の成分で飽和する。その後、結
晶の成長が溶解物と基板の境界で起きる。その結果でき
る成長物の形とサイズは、溶解物が覆う面積に直接に関
連している。触媒が存在し、成長条件が保持されている
限り、ウィスカーは長さ方向に成長する。
【０００８】ＶＬＳ法は、顕微鏡使用、操作、製造、光
電子工学等の用途のための、よく画定され局在化された
ティップ構造を形成させる目的には、まだ充分には使わ
れていない。この方法の１つの利点は、ウィスカーを作
るのに必要な寸法と位置が、高解像度（ナノメータ・ス
ケール）と正確さで得られることである。これは触媒種
を付着させるのに使うリソグラフィのプロセス・ステッ
プによって、限界を設け画定させることにより達成され
る。
電子工学等の用途のための、よく画定され局在化された
ティップ構造を形成させる目的には、まだ充分には使わ
れていない。この方法の１つの利点は、ウィスカーを作
るのに必要な寸法と位置が、高解像度（ナノメータ・ス
ケール）と正確さで得られることである。これは触媒種
を付着させるのに使うリソグラフィのプロセス・ステッ
プによって、限界を設け画定させることにより達成され
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の用途の
ために、鋭い先端即ちティップを備えた単結晶ウィスカ
ーをアーム上に載せたティップ構造を提供することを目
的とする。
ために、鋭い先端即ちティップを備えた単結晶ウィスカ
ーをアーム上に載せたティップ構造を提供することを目
的とする。
【００１０】本発明のもう１つの目的として、ティップ
を形成する単結晶ウィスカーを用意するＶＬＳ法を使用
する方法を含めた、ティップ構造を作成する方法を提供
する。
を形成する単結晶ウィスカーを用意するＶＬＳ法を使用
する方法を含めた、ティップ構造を作成する方法を提供
する。
【００１１】本発明のもう１つの目的として、支持構造
上のあらかじめ決められた場所で単結晶ウィスカーを成
長させる方法を提供する。
上のあらかじめ決められた場所で単結晶ウィスカーを成
長させる方法を提供する。
【００１２】本発明のさらにもう１つの目的として、化
学的に不活性で高いアスペクト比を持つ高度に画定され
た形状のティップ構造を製造する方法を提供する。
学的に不活性で高いアスペクト比を持つ高度に画定され
た形状のティップ構造を製造する方法を提供する。
【００１３】これらの目的を追求することにより、本発
明は、例えば、表面の形状を走査するのに使用できる単
結晶ティップを作成する。ティップは尖らせた先端を持
つ単結晶ウィスカーからなる。ウィスカーは炭化ケイ素
を有することが望ましい。しかし、ＶＬＳ法によって成
長できる物質であれば他の物質でも、原則的にはこの用
途に使用できる。例えば、シリコンも使える。ティップ
がアームから延びる形状でティップをアームの上に載せ
るか、あるいは、アームと統合された１部としてティッ
プを成長させることにより、ティップ構造が作成でき
る。
明は、例えば、表面の形状を走査するのに使用できる単
結晶ティップを作成する。ティップは尖らせた先端を持
つ単結晶ウィスカーからなる。ウィスカーは炭化ケイ素
を有することが望ましい。しかし、ＶＬＳ法によって成
長できる物質であれば他の物質でも、原則的にはこの用
途に使用できる。例えば、シリコンも使える。ティップ
がアームから延びる形状でティップをアームの上に載せ
るか、あるいは、アームと統合された１部としてティッ
プを成長させることにより、ティップ構造が作成でき
る。
【００１４】ティップおよびティップ構造物は、ＶＬＳ
法の原理を使用した方法で形成される。従来では不可能
であったが、ＶＬＳ法の使用により、ティップおよびテ
ィップ構造物が基板の上に局在化され画定される。具体
的には、本発明は、支持構造物と統合された１部として
成長された単結晶ウィスカーを作成する方法を提供す
る。この方法は先ず、基板上に単結晶ウィスカーを成長
させたい所望の場所を選択する。使用する種物質や成長
条件のようなプロセス条件に矛盾しない物質であれば、
広い範囲の物質が基板に使用できる適した物質として使
える。しかし、例えば、種物質と反応して種がウィスカ
ー形成の触媒作用ができなくなるような基板は使えな
い。同様に、プロセス中に融解したり、歪んだり、変質
する基板は使えない。標準的な微小物製造には、単結晶
シリコンの使用が利点が多い。燒結した酸化アルミニウ
ムのような非結晶物質も使用できる。
法の原理を使用した方法で形成される。従来では不可能
であったが、ＶＬＳ法の使用により、ティップおよびテ
ィップ構造物が基板の上に局在化され画定される。具体
的には、本発明は、支持構造物と統合された１部として
成長された単結晶ウィスカーを作成する方法を提供す
る。この方法は先ず、基板上に単結晶ウィスカーを成長
させたい所望の場所を選択する。使用する種物質や成長
条件のようなプロセス条件に矛盾しない物質であれば、
広い範囲の物質が基板に使用できる適した物質として使
える。しかし、例えば、種物質と反応して種がウィスカ
ー形成の触媒作用ができなくなるような基板は使えな
い。同様に、プロセス中に融解したり、歪んだり、変質
する基板は使えない。標準的な微小物製造には、単結晶
シリコンの使用が利点が多い。燒結した酸化アルミニウ
ムのような非結晶物質も使用できる。
【００１５】触媒種の配置は公知の方法で行える。種の
配置には、標準または選択的、あるいは両者の組み合わ
せの、付着プロセスが使用できる。リソグラフイは使っ
ても使わなくてもよい。例えば、適切な方法には、ブラ
ンケット・フィルムのパターン付け、レーザ、電子、ま
たはイオンビームによる付着、走査トンネル顕微鏡によ
る描画があり、偏析または核生成は不安定な合金または
構造物を形成する。フォトレジストを利用するリフトオ
フ・プロセスは、基板に触媒種を配置する１つの手段で
ある。パターンまたはアレー状に触媒種を置き、１つの
プロセス・ステップで数多くの統合された構造物を同時
に成長させることにより、これらの構造物の大量製造が
可能になる。触媒種そのものは公知のものでよい。鉄、
クロム、モリブデン、またはその酸化物のような金属が
望ましい。他の金属でも、ウィスカー物質（即ち炭素と
シリコン）の高い可溶性と矛盾しない（即ち好ましくな
い方法で蒸発したり反応しない）他の金属も使用でき
る。
配置には、標準または選択的、あるいは両者の組み合わ
せの、付着プロセスが使用できる。リソグラフイは使っ
ても使わなくてもよい。例えば、適切な方法には、ブラ
ンケット・フィルムのパターン付け、レーザ、電子、ま
たはイオンビームによる付着、走査トンネル顕微鏡によ
る描画があり、偏析または核生成は不安定な合金または
構造物を形成する。フォトレジストを利用するリフトオ
フ・プロセスは、基板に触媒種を配置する１つの手段で
ある。パターンまたはアレー状に触媒種を置き、１つの
プロセス・ステップで数多くの統合された構造物を同時
に成長させることにより、これらの構造物の大量製造が
可能になる。触媒種そのものは公知のものでよい。鉄、
クロム、モリブデン、またはその酸化物のような金属が
望ましい。他の金属でも、ウィスカー物質（即ち炭素と
シリコン）の高い可溶性と矛盾しない（即ち好ましくな
い方法で蒸発したり反応しない）他の金属も使用でき
る。
【００１６】基板上に触媒種が置かれた後、基板は、気
相に前駆物質を含む環境の中に置かれる。 このような
環境は温度、圧力等の条件が制御できる、例えば、チェ
ンバーが使える。 ウィスカー形成に適した１つの例
は、 0.4% CH4-SiH4-H2 を使い、1 atmの圧力下で1400
℃である。
相に前駆物質を含む環境の中に置かれる。 このような
環境は温度、圧力等の条件が制御できる、例えば、チェ
ンバーが使える。 ウィスカー形成に適した１つの例
は、 0.4% CH4-SiH4-H2 を使い、1 atmの圧力下で1400
℃である。
【００１７】ウィスカーを形成するには、種が約1400℃
に加熱されるのが望ましい。それにより、気相の成分ま
たは前駆物質が触媒種と反応して液体合金が形成され
る。レーザ加熱を使えば、加熱を一定の面積に閉じこめ
ることができ、他の面積が影響を受けずにすむ。レーザ
加熱を使えば、このプロセス条件では両立できない基板
にも、同じプロセスが使用できる。しかし、環境加熱が
適切である場合には、これも使用できる。例えば、全構
造物をオーブンに入れることを含めてもよい。
に加熱されるのが望ましい。それにより、気相の成分ま
たは前駆物質が触媒種と反応して液体合金が形成され
る。レーザ加熱を使えば、加熱を一定の面積に閉じこめ
ることができ、他の面積が影響を受けずにすむ。レーザ
加熱を使えば、このプロセス条件では両立できない基板
にも、同じプロセスが使用できる。しかし、環境加熱が
適切である場合には、これも使用できる。例えば、全構
造物をオーブンに入れることを含めてもよい。
【００１８】単結晶ウィスカーの寸法と場所は、触媒種
のサイズと形状およびプロセス時間によって画定され
る。単結晶ウィスカーの直径は触媒種の直径によって画
定され、単結晶ウィスカーの長さは沈澱が起こる時間の
長さによって画定される。ウィスカーの直径は2ミクロ
ンから数百ミクロンの範囲、ウィスカーの長さは数ミク
ロンからセンチメートルの範囲にわたることができる。
のサイズと形状およびプロセス時間によって画定され
る。単結晶ウィスカーの直径は触媒種の直径によって画
定され、単結晶ウィスカーの長さは沈澱が起こる時間の
長さによって画定される。ウィスカーの直径は2ミクロ
ンから数百ミクロンの範囲、ウィスカーの長さは数ミク
ロンからセンチメートルの範囲にわたることができる。
【００１９】プロセスの条件は、シリコン・ウェーハの
ような基板上に数多くのアームが形成され、アームの上
にティップが形成され、その後、別々にティップ／アー
ム（ティップとアームが統合形成されたもの）を得るた
めにアームを切り離すことができるように、最適化する
ことができる。別の方法としては、ティップが基板上に
直接形成され、その後ティップを切り離してアームに載
せることもできる。以上から明らかなように、その場で
成長される単結晶ウィスカーを生成するために、必要に
応じて具体的プロセスを変えることができる。
ような基板上に数多くのアームが形成され、アームの上
にティップが形成され、その後、別々にティップ／アー
ム（ティップとアームが統合形成されたもの）を得るた
めにアームを切り離すことができるように、最適化する
ことができる。別の方法としては、ティップが基板上に
直接形成され、その後ティップを切り離してアームに載
せることもできる。以上から明らかなように、その場で
成長される単結晶ウィスカーを生成するために、必要に
応じて具体的プロセスを変えることができる。
【００２０】具体的な用途により、追加のプロセス・ス
テップが必要になる場合がある。そのようなステップに
は、ティップを尖らせることがある。これは、イオン摩
砕、電気的／化学的エッチング、反応性イオンエッチン
グ、または、へき開、研磨、スクライビング（scribin
g）のような機械的処理、電界（電界放出または蒸発）
またはレーザ切断と脱着の使用によって達成できる。他
のステップには、コーティング、サイジング即ち整粒、
載置、接着等があろう。
テップが必要になる場合がある。そのようなステップに
は、ティップを尖らせることがある。これは、イオン摩
砕、電気的／化学的エッチング、反応性イオンエッチン
グ、または、へき開、研磨、スクライビング（scribin
g）のような機械的処理、電界（電界放出または蒸発）
またはレーザ切断と脱着の使用によって達成できる。他
のステップには、コーティング、サイジング即ち整粒、
載置、接着等があろう。
【００２１】
【実施例】上述したように、本発明の概念は、極めて明
確に画定された形状のティップ構造物を作成するために
ＶＬＳ法を使用する。このようなティップは、特に走査
トンネル顕微鏡の使用技術に使われる。図１ー図６に、
本発明の具体化を説明する。図１に、触媒種１２を複数
の場所に形成したシリコン・ウェーハを表す基板１０を
示す。上述したように、触媒種は公知の技術により形成
できる。触媒種１２は、上述したように、ＶＬＳプロセ
スに使える鉄またはその酸化物または他の適切な物質を
有するものである。
確に画定された形状のティップ構造物を作成するために
ＶＬＳ法を使用する。このようなティップは、特に走査
トンネル顕微鏡の使用技術に使われる。図１ー図６に、
本発明の具体化を説明する。図１に、触媒種１２を複数
の場所に形成したシリコン・ウェーハを表す基板１０を
示す。上述したように、触媒種は公知の技術により形成
できる。触媒種１２は、上述したように、ＶＬＳプロセ
スに使える鉄またはその酸化物または他の適切な物質を
有するものである。
【００２２】図２は、別の方法を使って、基板１０’上
に既に画定されているアーム１４’の上に触媒種１２’
が形成されることを示す。アームの画定は、所望のプロ
セス・パラメータにより、ウィスカー成長の前または後
に行うことができる。アームの画定については以下に詳
しく述べる。アームを画定する適切な方法には、例え
ば、フォトリソグラフィと選択性エッチングがある。水
酸化カリウム、エチレンジアミン、または、エチレンジ
アミン／プロカテコールの溶液を使うウェットエッチが
選択性エッチとして使える。
に既に画定されているアーム１４’の上に触媒種１２’
が形成されることを示す。アームの画定は、所望のプロ
セス・パラメータにより、ウィスカー成長の前または後
に行うことができる。アームの画定については以下に詳
しく述べる。アームを画定する適切な方法には、例え
ば、フォトリソグラフィと選択性エッチングがある。水
酸化カリウム、エチレンジアミン、または、エチレンジ
アミン／プロカテコールの溶液を使うウェットエッチが
選択性エッチとして使える。
【００２３】図３で、基板１０が適切な環境条件（例え
ば条件が制御できるチェンバー）に置かれ加熱される。
ＶＬＳ法がはたらくためには、環境条件は、後で触媒種
の中に沈澱する気相の成分即ち前駆物質を含んでいなけ
ればならない。図に示すように、触媒種１２がレーザに
よって局部的に加熱されるか、または環境熱で加熱さ
れ、ウィスカー１６の成長が起こる。触媒種１２は形成
されるウィスカー１６の頂点に残る。
ば条件が制御できるチェンバー）に置かれ加熱される。
ＶＬＳ法がはたらくためには、環境条件は、後で触媒種
の中に沈澱する気相の成分即ち前駆物質を含んでいなけ
ればならない。図に示すように、触媒種１２がレーザに
よって局部的に加熱されるか、または環境熱で加熱さ
れ、ウィスカー１６の成長が起こる。触媒種１２は形成
されるウィスカー１６の頂点に残る。
【００２４】ウィスカー１６の成長は、例えば、環境か
ら前駆物質を除去すること、触媒種を除去すること、ま
たは、加熱を止めることによって、終了する。これらの
どれが起こっても、ウィスカーの成長は止まる。
ら前駆物質を除去すること、触媒種を除去すること、ま
たは、加熱を止めることによって、終了する。これらの
どれが起こっても、ウィスカーの成長は止まる。
【００２５】図４は、基板１０が、アーム１４を画定す
るようにパターン付けされ、アーム１４の上に（頂点の
触媒種を含めて）ウィスカー１６が形成されることを示
す。アームの画定には適切な公知のリソグラフイの技術
が使用できる。実際的な目的からは、同じウェーハから
形成されている数多くのアームは基板上にそのままにし
ておいて、後で別々に切り離す方が容易である。切り離
された後は、図５に示すように、アーム１４は触媒種１
２を頂点に載せたウィスカー１６を持ったものである。
るようにパターン付けされ、アーム１４の上に（頂点の
触媒種を含めて）ウィスカー１６が形成されることを示
す。アームの画定には適切な公知のリソグラフイの技術
が使用できる。実際的な目的からは、同じウェーハから
形成されている数多くのアームは基板上にそのままにし
ておいて、後で別々に切り離す方が容易である。切り離
された後は、図５に示すように、アーム１４は触媒種１
２を頂点に載せたウィスカー１６を持ったものである。
【００２６】図６に示すように、ウィスカー１６は、先
端１８を尖らすか、または、必要な諸プロセスをウェー
ハまたは個々のエレメントに適用して特定の用途のため
に改変することができる。先端を尖らす適切な手段に
は、例えば、イオン摩砕がある。最終的な構造物は顕微
鏡、微小物操作、微小物製造等に使用できる。
端１８を尖らすか、または、必要な諸プロセスをウェー
ハまたは個々のエレメントに適用して特定の用途のため
に改変することができる。先端を尖らす適切な手段に
は、例えば、イオン摩砕がある。最終的な構造物は顕微
鏡、微小物操作、微小物製造等に使用できる。
【００２７】上述したティップ構造を使用して表面の輪
郭を測定する方法は、表面に沿って上記のアームを動か
し、表面と上述の先端の間に電流を発生させ、発生させ
た電流を分析して測定する。さらに測定された輪郭の顕
微鏡写真を作成することもできる。
郭を測定する方法は、表面に沿って上記のアームを動か
し、表面と上述の先端の間に電流を発生させ、発生させ
た電流を分析して測定する。さらに測定された輪郭の顕
微鏡写真を作成することもできる。
【００２８】このような方法で形成したウィスカーを、
その後、別に製造した構造物に取り付けることも可能で
ある。しかし、望ましい具体化としては、ウィスカーを
アームと共に作ることであり、それにより、このような
微小構造物製造の再生産性と制御の技術をナノメータの
範囲に延ばすことができる。
その後、別に製造した構造物に取り付けることも可能で
ある。しかし、望ましい具体化としては、ウィスカーを
アームと共に作ることであり、それにより、このような
微小構造物製造の再生産性と制御の技術をナノメータの
範囲に延ばすことができる。
【００２９】
【発明の効果】上述したように、いままで通常の方法で
は達成できなかった高解像度での顕微鏡測定その他の目
的に供する単結晶ウィスカーを、本発明は、ＶＬＳ法を
使用し、１つのプロセス・ステップで、統合され安定し
た構造物として、再生産可能で大量に製造する方法を提
供するものである。
は達成できなかった高解像度での顕微鏡測定その他の目
的に供する単結晶ウィスカーを、本発明は、ＶＬＳ法を
使用し、１つのプロセス・ステップで、統合され安定し
た構造物として、再生産可能で大量に製造する方法を提
供するものである。
【図１】本発明の１つの具体化により触媒種を配置した
基板の等距離図。
基板の等距離図。
【図２】本発明のもう１つの具体化により触媒種を載せ
たアームを形成した基板を、部分的に表層部を切り取っ
た等距離図。
たアームを形成した基板を、部分的に表層部を切り取っ
た等距離図。
【図３】触媒種の場所でウィスカーの成長を示す、部分
的に表層部を切り取った等距離図。
的に表層部を切り取った等距離図。
【図４】ウィスカー成長後、基板上に画定されたアーム
を示す、上から見た図。
を示す、上から見た図。
【図５】基板から切り離した後の、ウィスカーを含むア
ームの等距離図。
ームの等距離図。
【図６】ウィスカーをティップ状に尖らせた後の、アー
ムとウィスカーの等距離図。
ムとウィスカーの等距離図。
１０、１０’ 基板 １２、１２’ 触媒種 １４、１４’ アーム １６ ウィスカー １８ 先端
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リカルド インダレシオ フエンテス アメリカ合衆国 12533 ニューヨーク州 ホープウェルジャンクション ストーム ビルロード 64
Claims (18)
- 【請求項１】 尖らせた先端を備えた単結晶ウィスカー
を有する単結晶ティップ構造物。 - 【請求項２】 上記単結晶ウィスカーがシリコンまたは
炭化ケイ素からなる請求項１に記載の単結晶ティップ構
造物。 - 【請求項３】 尖らせた先端を備えたシリコンまたは炭
化ケイ素からなる単結晶ウィスカーと、 上記先端がアームから離れる方向に延びるように、上記
単結晶ウィスカーを載せたシリコンからなるアームと、 を有するティップ構造物。 - 【請求項４】 シリコン基板上に単結晶シリコンまたは
単結晶炭化ケイ素からなる単結晶ウィスカーを成長させ
たい所望の場所を選択し、 上記場所に触媒種を置き、 上記触媒種を含む上記基板を、気相の成分を持つ環境中
に置き、 気相の上記成分が上記触媒種に付着して液体合金を形成
するように上記触媒種を加熱し、 上記液体合金から固相の上記成分を上記固相と上記液体
合金の境界で沈澱させ、上記固相の上記沈澱が上記基板
上の上記場所での単結晶ウィスカーの成長になる、 ことを含む、単結晶ウィスカーを作成する方法。 - 【請求項５】 上記単結晶ウィスカーの直径が上記触媒
種の直径により画定され、上記触媒種の直径が上記単結
晶ウィスカーの直径である請求項４に記載の方法。 - 【請求項６】 上記単結晶ウィスカーの長さが上記沈澱
の時間の長さにより画定され、上記沈澱の時間の長さが
上記単結晶ウィスカーの距離の長さに比例する請求項４
に記載の方法。 - 【請求項７】 上記触媒種が金属である請求項４に記載
の方法。 - 【請求項８】 上記金属が鉄である請求項７に記載の方
法。 - 【請求項９】 上記触媒種を置く方法が、 上記基板上に触媒の層を付着させ、 上記触媒層をリソグラフイ・プロセスにより除去し、上
記触媒層が除去されずに残る部分が上記基板の上記所望
の場所で上記触媒種を形成する、 請求項４に記載の方法。 - 【請求項１０】上記環境がチェンバである請求項４に記
載の方法。 - 【請求項１１】上記加熱が上記触媒種のレーザによる加
熱、あるいは、上記触媒種を含む上記基板の環境加熱で
ある請求項４に記載の方法。 - 【請求項１２】上記基板の上記場所が上記基板に画定さ
れたアームである請求項４に記載の方法。 - 【請求項１３】上記アームが、リソグラフイと、水酸化
カリウム、エチレンジアミン、およびエチレンジアミン
／プロカテコールからなるグループから選択された溶液
のウェット・エッチングによって画定される請求項１２
に記載の方法。 - 【請求項１４】成長された上記単結晶ウィスカーをアー
ム上に載せ、上記単結晶ウィスカーが上記アームから離
れる方向に延びる先端を持ち、 上記単結晶ウィスカーの上記先端をイオン摩砕により尖
らせる、 ことをさらに含む請求項４に記載の方法。 - 【請求項１５】先端を備え、アーム上に裁置され、請求
項１４に記載の方法により作成された単結晶ウィスカ
ー。 - 【請求項１６】表面に沿って請求項１５に記載のアーム
を動かし、 表面と、アーム上に裁置された先端の間に電流を発生さ
せ、 発生させた電流を分析して表面の輪郭を測定する、 ことを含む、表面の輪郭を測定する方法。 - 【請求項１７】上記測定された輪郭の顕微鏡写真を作成
することをさらに含む請求項１６に記載の方法。 - 【請求項１８】上記測定方法が走査トンネル顕微鏡によ
る測定である請求項１７に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US2920193A | 1993-03-10 | 1993-03-10 | |
| US08/029,201 | 1993-03-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06305898A true JPH06305898A (ja) | 1994-11-01 |
Family
ID=21847766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6021830A Pending JPH06305898A (ja) | 1993-03-10 | 1994-01-24 | 単結晶ティップ構造物およびその形成方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0615124A1 (ja) |
| JP (1) | JPH06305898A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005517621A (ja) * | 2002-02-14 | 2005-06-16 | アドヴァンスド シリコン マテリアルズ エルエルシー | 多結晶シリコンのエネルギー効率的製造方法 |
| JP2007333619A (ja) * | 2006-06-16 | 2007-12-27 | National Institute For Materials Science | 半導体ナノ細線を用いたプローブ及びその製造方法 |
| JP2012087406A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-05-10 | Onera (Office National D'etudes & De Recherches Aerospatiales) | シリコンおよびニオビウムを基にした複合耐火物上に高温酸化に対する保護被膜を形成する方法 |
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| CN1328634A (zh) * | 1998-05-13 | 2001-12-26 | 结晶及技术有限公司 | 具有晶须探针的悬臂和制造该悬臂的方法 |
| US7161148B1 (en) * | 1999-05-31 | 2007-01-09 | Crystals And Technologies, Ltd. | Tip structures, devices on their basis, and methods for their preparation |
| JP2001091441A (ja) * | 1999-07-16 | 2001-04-06 | Japan Science & Technology Corp | ナノメートルオーダの機械振動子、その製造方法及びそれを用いた測定装置 |
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| JPS6487600A (en) * | 1987-09-30 | 1989-03-31 | Ishikawajima Harima Heavy Ind | Production of tough short fiber of silicon carbide |
| JPH04344406A (ja) * | 1991-05-21 | 1992-12-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 走査型トンネル顕微鏡 |
| JP2500758Y2 (ja) * | 1993-08-31 | 1996-06-12 | 財団法人鉄道総合技術研究所 | 連動表 |
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| EP0437275B1 (en) * | 1990-01-11 | 1997-08-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Microprobe, method for producing the same, and information input and/or output apparatus utilizing the same |
| JPH04282401A (ja) * | 1991-03-11 | 1992-10-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 走査型トンネル顕微鏡 |
-
1994
- 1994-01-24 JP JP6021830A patent/JPH06305898A/ja active Pending
- 1994-02-23 EP EP94102706A patent/EP0615124A1/en not_active Withdrawn
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0615124A1 (en) | 1994-09-14 |
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