JPH10206435A - プローブの作製方法及びプローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、極めて抵抗率の低い導電体よりな
り、先端曲率半径が小さく、さらに先端曲率半径のばら
つきの小さいプローブの作製方法及びプローブ、特に、
ＳＴＭ、あるいはＳＴＭとＡＦＭを複合した装置、もし
くはこれらを応用した微細加工装置や情報記録再生装置
に用いられるプローブを提供することを目的としてい
る。 【解決手段】本発明は、導電性基材の自由端に金単結晶
からなる探針を有するプローブの作製方法またはそのプ
ローブであって、前記探針が金錯体溶液中における金錯
体の分解処理による平板状金単結晶で形成することを特
徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プローブの作製方
法及びプローブであって、特に、走査型プローブ顕微鏡
並びにこれを応用した微細加工装置、情報記録再生装置
などに用いられる導電性プローブの作製方法及びそのプ
ローブに関する。

【０００２】

【従来の技術】物質表面を極めて高い分解能で観察可能
な装置として、走査型プローブ顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎ
ｇ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：以下ＳＰＭ）
が開発されている。これは、プローブ先端と物質表面を
ごく近接させた時に生じる各種の相互作用を利用したも
ので、プローブと物質表面を相対的に走査して、物質表
面の微細な形状や、導電率などの諸物理特性の分布を直
接観察するものである。また近年においては、ＳＰＭの
原理を応用し、物質表面に各種の加工を行う微細加工装
置や、記録媒体表面に記録ビットを形成して記録を行い
さらにその再生を行う情報記録再生装置も提案されてい
る。

【０００３】ＳＰＭの中でもとりわけ高い分解能を持つ
ものに、走査型トンネル顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｔ
ｕｎｎｎｅｌ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：以下ＳＴＭ）が
ある。これは前記の相互作用として、導電性のプローブ
先端と物質表面をごく近接させたうえで適当な電界を印
加した時に流れるトンネル電流を利用したものである。
このトンネル電流の大きさはプローブ先端と物質表面の
距離に極めて大きく依存することから、トンネル電流を
一定にするようにプローブと物質表面の距離（Ｚ方向）
を制御しながら横（Ｘ−Ｙ方向）に走査し、その際のプ
ローブのＺ方向の動きを見ることで物質表面の形状を観
察するものである。ＳＴＭによれば、物質表面の原子配
列といった極めて微細な情報まで得ることができる。

【０００４】また、このＳＴＭと原子間力顕微鏡（Ａｔ
ｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：以下Ａ
ＦＭ）を複合した装置も提案されている。このような装
置では、カンチレバーの先端部に探針を設けたプローブ
を用いて、物質表面の同一箇所のＳＴＭ像とＡＦＭ像を
観察することができる。このようなＳＴＭ、あるいはＳ
ＴＭとＡＦＭを複合した装置に用いられるプローブとし
ては、微弱なトンネル電流を検出するために抵抗率の低
い導電体であることが望ましい。また、横方向の分解能
を高めるために先端曲率半径が小さく、さらにプローブ
を交換した時の像観察の再現性を高めるために先端曲率
半径のばらつきは小さいことが望ましい。

【０００５】従来、このようなプローブとしては、Ｗや
Ｐｔなどの金属の細い線を機械研磨、または電界研磨に
よって加工し、尖った先端部を持つようにしたものが用
いられていた（Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．
Ａ８（４），３５５８）。あるいは、真空蒸着法により
金属を円錐型に堆積したものなども用いられていた
（Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ａ８（４），
３３８６）。さらに別の例としては、ＺｎＯウィスカよ
りなる針状結晶を導電性の細線の先端に固定したものな
ども用いられていた（特開平５−３３２７１３号公
報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のプローブには以下に述べる問題点があった。すな
わち、ＷやＰｔなどの金属の細い線を機械研磨、または
電界研磨によって加工した場合、先端曲率半径のばらつ
きを抑えることが難しく、また、真空蒸着法により金属
を円錐型に堆積したものは、蒸着により堆積した金属が
多結晶となり探針の先端に複数の結晶粒が成長するた
め、同様に先端曲率半径のばらつきを抑えることが難し
いという点に問題があった。このため、これらのプロー
ブで再現性の高いＳＴＭ観察を行うためには、多数作製
したプローブの中から所望の曲率半径になっているもの
を選択して用いる必要があり、歩留が悪いという問題を
有していた。また、ＺｎＯウィスカよりなる針状結晶
は、ｎ型半導体であり抵抗率が約７Ω・ｃｍと高く、こ
のため、ＳＴＭ観察に使用した場合、観察の際の電圧の
印加条件が大きく制限され、安定した像が得られない場
合があった。

【０００７】そこで、本発明は上記従来のものにおける
課題を解決し、極めて抵抗率の低い導電体よりなり、先
端曲率半径が小さく、さらに先端曲率半径のばらつきの
小さいプローブの作製方法及びプローブ、特に、ＳＴ
Ｍ、あるいはＳＴＭとＡＦＭを複合した装置、もしくは
これらを応用した微細加工装置や情報記録再生装置に用
いられるプローブを提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、プローブの作製方法及びプローブをつぎの
ように構成したことを特徴としている。まず、本発明の
プローブの作製方法は、導電性基材の自由端に金単結晶
からなる探針を有するプローブの作製方法であって、前
記探針を金錯体溶液中における金錯体の分解処理による
平板状金単結晶の析出成長で形成することを特徴として
いる。このプローブの作製方法は、金錯体溶液中の金錯
体を分解処理することで結晶析出を行い、平板状金単結
晶からなる探針を形成する工程と、自由端を持つ導電性
の基材を準備する工程と、基材の自由端上に前記平板状
金単結晶からなる探針を固定する工程と、を有すること
を特徴としている。また、本発明の他のプローブの作製
方法は、基材の自由端上に核形成密度の大きい材料から
なる第１の面と、該第１の面に隣接して核形成密度の小
さい材料からなる第２の面とを配した導電性の基材を作
製する工程と、金錯体溶液中の金錯体を分解処理するこ
とで前記第１の面より平板状金単結晶を成長させて、前
記基材の自由端上に該平板状金単結晶からなる探針を形
成する工程と、を有することを特徴としている。また、
本発明のプローブは、導電性基材と、該導電性基材の自
由端に探針を有するプローブであって、前記探針が金錯
体溶液中における金錯体の分解処理による平板状金単結
晶で構成されていることを特徴としており、また本発明
の他のプローブは、その基材が、カンチレバーであるこ
とを特徴としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】上記したとおり、本発明のプロー
ブは、自由端を持つ導電性の基材と、基材自由端上に設
けた平板状金単結晶からなる探針により構成されてお
り、図１に、その実施の形態の一例であるプローブの概
略図を示す。図１ａは平板状金単結晶の主面方向から見
た図、図１ｂは平板状金単結晶の側面方向から見た図で
ある。図１において、１は平板状金単結晶からなる探
針、２は基材、３は導電体層、４はプローブである。本
発明のプローブは、基材の自由端側に平板状金単結晶か
らなる探針を設け、基材の固定端側を使用するＳＰＭ装
置のプローブ駆動装置に固定して使用できるようにする
ものである。

【００１０】本発明に用いる平板状金単結晶からなる探
針は、以下のような特徴を持つものである。特開平５−
２０１７９３号公報に金錯体溶液から基板表面に金単結
晶を析出させる方法が開示されている。この例は、金の
ヨウ化物錯体等のハロゲン化物の溶液から基板表面に金
単結晶を析出させるものである。この方法によれば大型
の平板状金単結晶を得ることができる。この方法によっ
て得られる単結晶は、基板面に対して結晶の（１１１）
面が平行となる平板状の形状となる。また、これら単結
晶を基板の上方から見た場合の形状は、若千の割合で不
定型のものが存在するものの、金の結晶が面心立方格子
であり、かつ（１１１）面が主面となることから、結晶
構造の対称性より、正六角形もしくは正三角形となり、
多くが正三角形となる。また結晶の側面は（１１０）
（１０１）（０１１）及び（１００）（０１０）（００
１）といった低指数の結晶面で囲まれた形状となる。図
２にこの平板状金単結晶の正三角形の頂点部分の模式的
な形状を示す。図２ａは結晶の（１１１）面方向から見
た上面図、図２ｂは側面図である。図示したように、正
三角形の頂点部分はその最先端まで結晶の低指数面で囲
まれた形状となり、結晶の主面である（１１１）面に平
行な面に沿った頂角は必ず６０°と鋭角になる。また単
結晶であるため、その最先端まで金原子が規則正しく配
列している。このため、先端は曲率半径が小さく、さら
に曲率半径のばらつきは小さい。また金は抵抗率が約
２．４×１０^-6Ω・ｃｍと極めて小さい導電体である。
このため、この平板状金単結晶は探針に電流を流して用
いるＳＰＭ及びＳＰＭを応用した微細加工装置や情報記
録再生装置に用いる探針として非常に好ましい。

【００１１】この平板状金単結晶は、横方向の大きさに
対して厚さが薄く、さらに金は金属の中でも比較的柔ら
かいため変形しやすく、単体では装置への取り付け・取
りはずしなどの作業の際の取り扱いが難しい。そのた
め、所望の基材の自由端に固定して用いる。基材として
は、平板状金単結晶からなる探針への電圧の印加や電流
検出が容易にできるように、導電性を持つＴｉ、Ｐｔ、
Ａｕ、Ｗなどの金属、あるいはＳｉなどの半導体やＳｉ
Ｏ２、ＳｉＣ、窒化シリコンなどの絶縁体に金属よりな
る導電体層を形成したものを用いる。基材は少なくとも
１つの自由端を持つ形状とし、例えばＳＴＭ装置に用い
る場合は短冊型もしくは細線型、棒型の形状とする。し
かし、基材の形状は使用するＳＰＭ装置に応じて任意に
決定することができ、特にＳＴＭとＡＦＭを複合した装
置に用いる場合はカンチレバー型の基材を用いる。

【００１２】本発明のプローブの作製方法の第１の態様
について説明する。本方法においては、金錯体溶液中の
金を過飽和状態に移行させることにより金錯体を分解処
理することで前記平板状金単結晶からなる探針を形成す
る工程と、自由端を持つ導電性の基材を準備する工程
と、基材自由端上に前記平板状金単結晶からなる探針を
固定する工程とを行う。この方法としては、例えば基材
とは別の成長用基板に平板状金単結晶を成長させ、その
後成長用基板から剥離し所望の基材の自由端上に固定す
る方法を用いることができる。

【００１３】まず、金錯体溶液中の金を過飽和状態に移
行させることにより金錯体を分解処理することで成長用
基板上に結晶析出を行い、前記平板状金単結晶からなる
探針を形成する。金錯体としては、ヨウ化金、臭化金、
塩化金などの金のハロゲン化物を用いることができる。
分解処理方法としては、溶液中からのハロゲン成分の揮
発による方法、飽和溶液の冷却による方法、溶液中への
還元剤の添加による方法などを用いることができる。こ
の方法により数１０μｍから数ｍｍの大きさの平板状金
単結晶を形成することができる。さらに、前記のような
材料・形状からなる、自由端を持つ導電性の基材を準備
する。最後に、成長用基板から前記平板状金単結晶から
なる探針を成長用基板から剥離して基材自由端上に固定
する。この際の固定方法としては、金属ペーストなどの
接着剤を用いて接着する方法、基材と平板状金単結晶を
対向・接触させた後に荷重を加えて圧着する方法などが
用いられ、特に限定されるものではない。

【００１４】また、本発明のプローブの作製方法におい
てより好ましい第２の態様としては平板状金単結晶を、
基材上の自由端上に直接成長させる。本方法において
は、基材自由端部に核形成密度の大きい材料からなる第
１の面を配しこれに隣接して核形成密度の小さい材料か
らなる第２の面を配した導電性の基材を作製する工程
と、金錯体溶液中の金を過飽和状態に移行させることに
より金錯体を分解処理することで基材の核形成密度の大
きい材料からなる第１の面より平板状金単結晶を成長さ
せて基材自由端上に前記平板状金単結晶からなる探針を
形成する工程とを行う。すなわち、本実施態様において
は、基材上の探針を設けたい位置に核形成密度の大きい
材料からなる第１の面を配することで、基材上の所望の
位置に直接平板状金単結晶からなる探針を形成する。こ
の場合も必要に応じて、基材上に結晶を成長させた後で
接着剤などで補強固定したり、あるいは熱処理を行って
基材と平板状結晶の結合力を向上させるなどする。

【００１５】尚、核形成密度の大きい材料からなる第１
の面と、核形成密度の小さい材料からなる第２の面に用
いる材料は、相対的に核形成密度の差があれば良い。好
ましくは、核形成密度の大きい材料からなる第１の面に
用いる材料としては特に核形成密度の大きいＡｕ、Ｗ、
Ｔｉ、ＷＳｉ、ＭｏＳｉ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｇｅなどの導電
体、半導体を用い、核形成密度の小さい材料からなる第
２の面に用いる材料としては特に核形成密度の小さいＳ
ｉＯ₂、ＳｉＣ、窒化シリコン、Ａｌ₂Ｏ₃などの絶縁体
を用いる。このようにすることで、プローブの作製にお
いて、基材とは別の成長用基板から剥離する工程をなく
すことができ、平板状金単結晶に剥離に際して要する力
による損傷を与えることがなくなり、より歩留良くプロ
ーブを作製することができる。

【００１６】本発明によれば、鋭角でかつその最先端ま
で金原子が規則正しく配列した頂点を持つ平板状金単結
晶を探針として用いることにより、極めて抵抗率が低
く、先端曲率半径が小さくさらに先端曲率半径のばらつ
きの小さいプローブを提供することができる。すなわち
本発明によれば、微弱なトンネル電流の検出が可能で安
定した像観察が行えると共に、横方向の分解能が高く、
さらにプローブを交換した時の像観察の再現性の高い、
ＳＴＭ、あるいはＳＴＭとＡＦＭを複合した装置、もし
くはこれらを応用した微細加工装置や情報記録再生装置
に用いられるプローブを提供することができる。

【００１７】

【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。 ［実施例１］図１に、本発明の実施例１における探針の
概略図を示す。図１において、１は平板状金単結晶から
なる探針、２は基材、３導電体層、４はプローブであ
る。図３に、本実施例のプローブの作製方法の該略図を
示す。本実施例のプローブは、基材２とは別の成長用基
板５上に形成した平板状金単結晶１を、基材２の自由端
上に圧着・固定し、さらに成長用基板５側から剥離して
作製した。まず、蒸留水１リットルにヨウ化カリウム８
０ｇ及びヨウ素１２ｇを投入して攪拌溶解させ溶媒を作
製し、更に金を３ｇ溶解させ、金錯体を含有する成長溶
液を作製した。これを分取し成長容器に満たした。さら
に成長基板５として、表裏両面に熱酸化膜を形成したシ
リコンウエハを成長溶液に投入し、成長溶液を８０℃に
昇温し成長溶液中からのヨウ素成分の揮発を促進した。

【００１８】このようにすることで、成長溶液を過飽和
状態に移行させ、成長用基板５上に結晶を成長させるこ
とができた。約１日間結晶の成長を行ったところ、図３
ａに示したように、成長用基板５上には、一辺の長さが
約１ｍｍの正三角形の形状の平板状金単結晶１が得られ
た。なお、このようにして得られた結晶について、電子
線チャネリングコントラスト及びＸ線回折法で分析した
結果、成長用基板５に対して（１１１）面が平行でほぼ
無欠陥な単結晶であることを確認した。さらに、厚さ
０．５ｍｍの単結晶シリコン板を２ｍｍ×１０ｍｍの短
冊型に切断し、さらにスパッタリング法によりＣｒ５ｎ
ｍ、Ａｕ１μｍを順に全面に積層して成膜して導電体層
３を形成し、基材２を作製した。最後に、平板状金単結
晶１からなる探針を基材２の自由端上に固定して、プロ
ーブを作製した。図３ｂに示したように、この基材２と
平板状金単結晶１を、基材２の自由端から平板状金単結
晶１の頂点が０．５ｍｍ突出するように位置合わせをし
て対向・接触させた後、さらに荷重を加えて接着した。
つづいて図３ｃに示したように、成長用基板５側から基
材２上に固定した平板状金単結晶を剥離した。以上のよ
うにして、基材２と、基材２の自由端上に固定した平板
状金単結晶からなる探針１により構成されるプローブ４
を作製した。

【００１９】本実施例の方法により複数本のプローブを
作製し、それぞれのプローブを図７に示したＳＴＭ装置
にセットして試料表面の観察実験を行った。図７におい
て、４はプローブ、１８は試料、１９はＸ−Ｙステー
ジ、２０はＸ−Ｙ駆動制御装置、２１は電圧印加装置、
２２はトンネル電流検出回路、２３はＺ軸駆動サーボ回
路、２４は圧電素子からなるＺ軸駆動装置、２５は制御
用コンピュータである。試料１８として高配向熱分解グ
ラファイト（ＨＯＰＧ）を用いて、その劈開面を観察し
たところ、広い範囲の測定条件で常に安定した像が得ら
れ、すべてのプローブで良好な原子像を得ることができ
た。

【００２０】［実施例２］図４に、本発明の実施例２に
おけるプローブの概略図を示す。図４において、１は平
板状金単結晶からなる探針、２は基材、３は導電体層、
４はプローブである。本実施例では、基材２としてカン
チレバーを用いた。図５に、本実施例のプローブの作製
方法の概略図を示す。本実施例のプローブは、一旦基材
２とは別の成長用基板５上に形成した平板状金単結晶１
を成長用基板５から剥離し、カンチレバーよりなる基材
２の自由端上に接着して作製した。まず、図５ａに示し
たように、成長用基板５上に平板状金単結晶１を成長さ
せた。結晶の成長は実施例１と同様の条件で約１時間結
晶の成長を行ったところ、図５ａに示したように、成長
用基板５上には一辺の長さが約５０μｍの正三角形の形
状の平板状金単結晶１が得られた。なお、このようにし
て得られた結晶について電子線チャネリングコントラス
ト及びＸ線回折法で分析した結果、成長用基板５に対し
て（１１１）面が平行でほぼ無欠陥な単結晶であること
を確認した。

【００２１】続いて、カンチレバー型のパターンを以下
のようにして作製した。まず、図５ｂに示したように、
単結晶シリコン板６の両面に熱酸化によりＳｉＯ₂膜７
を０．５μｍ形成し、続いて低圧ＣＶＤ法により窒化シ
リコン膜８を０．５μｍ形成した。次に、図５ｃに示し
たように、単結晶シリコン板６の表側の面の窒化シリコ
ン膜８をフォトリソグラフィーとエッチングによりカン
チレバー型のパターン９を形成し、さらに単結晶シリコ
ン板６のカンチレバー型のパターン８が形成された部分
の裏面の窒化シリコン膜８及びＳｉＯ₂膜７の一部をフ
ォトリソグラフィーとエッチングにより除去した。さら
に、図５ｄに示したように、カンチレバー型のパターン
９の表面にスパッタリング法によりＣｒ５ｎｍ、Ａｕ
０．１μｍを順に全面に積層した後でパターニングし、
導電体層３を形成した。続いて、図５ｅに示したよう
に、カンチレバー型のパターンの自由端上に平板状金単
結晶を以下のようにして固定した。まず、精密ピンセッ
トを用いて成長用基板５上から平板状金単結晶を剥離し
た。次にカンチレバー型のパターン９の自由端上に、平
板状金単結晶をカンチレバーの面に対して垂直になるよ
うに銀ペースト１０を用いて固定した。続いて熱処理を
行い、銀ペーストに含まれるバインダー成分を蒸発させ
た。最後に、カンチレバー型のパターン９の形成された
側の面をポリイミド樹脂を塗布して保護した上で、エチ
レンジアミンピロカテコール水溶液（ＥＤＰ）を用いて
裏面側から単結晶シリコン板６をエッチングし、さらに
ＨＦ水溶液を用いてＳｉＯ₂膜７をエッチング除去した
後にポリイミド樹脂を除去して、図５ｆに示したよう
な、カンチレバーからなる基材２の自由端上に平板状金
単結晶からなる探針１を固定したプローブ４を作製し
た。

【００２２】本実施例の方法により複数本のプローブを
作製し、それぞれのプローブを図８に示したＳＴＭとＡ
ＦＭを複合した装置にセットして試料表面の観察実験を
行った。図８において、４はプローブ、１８は試料、１
９はＸ−Ｙステージ、２０はＸ−Ｙ駆動制御装置、２１
は電圧印加装置、２２はトンネル電流検出回路、２３は
Ｚ軸駆動サーボ回路、２４は圧電素子からなるＺ軸駆動
装置、２５は制御用コンピュータ、２６は半導体レーザ
ー、２７は４分割フォトダイオード、２８は変位検出系
である。試料１８として高配向熱分解グラファイト（Ｈ
ＯＰＧ）を用いて、その劈開面を観察したところ、広い
範囲の測定条件で常に安定した像が得られ、すべてのプ
ローブで良好な観察を行うことができた。

【００２３】［実施例３］図６に、本発明の実施例３に
おけるプローブの作製方法の概略図を示す。本実施例の
プローブは、平板状金単結晶を、基材の自由端上に直接
成長させて作製した。まず図６ａ及び図６ｂに示したよ
うにして、基材表面の結晶を成長させたい位置に核形成
密度の大きい材料からなる第１の面を配し、これに隣接
して核形成密度の小さい材料からなる第２の面を配した
基材２を作製した。図６ａに示したように、２ｍｍ×１
０ｍｍの短冊型に切断した上で全面に窒化シリコン皮膜
１１を０．２μｍの厚さに形成した厚さ０．５ｍｍの単
結晶シリコン板１２表面に、スパッタリング法によりＷ
膜１３を０．１μｍ堆積し、さらにその上にＥＣＲ−Ｃ
ＶＤ法によりＳｉＯ₂膜１４を０．２μｍ堆積した。続
いて図６ｂに示したようにフォトリソグラフィーとエッ
チングを用いて基材２の自由端から０．６ｍｍの部分ま
でのＳｉＯ₂膜１４を除去してＷ膜１３を露出させ、核
形成密度の大きい材料からなる第１の面１５を形成し
た。Ｗ膜１３を露出させた核形成密度の大きい材料から
なる第１の面１５に対して、絶縁体であるＳｉＯ₂膜１
４が露出した面は相対的に核形成密度が小さく、核形成
密度の小さい材料からなる第２の面１６となる。以上の
ようにして基材２を用意した。

【００２４】続いて図６ｃに示したように、用意した基
材２上の核形成密度の大きい材料からなる第１の面より
平板状金単結晶を成長させて、前記平板状金単結晶から
なる探針を形成した。蒸留水１リットルにヨウ化カリウ
ム８０ｇ及びヨウ素１２ｇを投入して攪拌溶解させ溶媒
を作製し、更に金を３ｇ溶解させ、金錯体を含有する成
長溶液を作製した。これを分取し成長容器に満たした。
さらに基材２を成長溶液に投入し、成長溶液を８０℃に
昇温し成長溶液中からのヨウ素成分の揮発を促進した。
このようにすることで、成長溶液を過飽和状態に移行さ
せ、基材２上の核形成密度の大きい材料からなる第１の
面１５上より結晶を成長させることができた。約１日間
結晶の成長を行ったところ、図６ｃに示したように、一
辺の長さが約１ｍｍの正三角形の形状の平板状金単結晶
が、核形成密度の大きな材料からなる第１の面１５から
１個成長し、基材２の自由端から平板状金単結晶の頂点
が約０．５ｍｍ突出するように形成された。なお、この
ようにして得られた結晶について、電子線チャネリング
コントラスト及びＸ線回折法で分析した結果、基材２に
対して（１１１）面が平行でほぼ無欠陥な単結晶である
ことを確認した。また、核形成密度の小さい材料からな
る第２の面１６にもわずかに結晶の析出が見られたが、
このような結晶は不要であるためピンセットなどを用い
て除去した。また、ＨＦ水溶液によりＳｉＯ₂膜１４の
一部を除去してＷ膜１３を露出させ、電流導入部１７を
形成した。さらにＷ膜１３と平板状金単結晶１の結合力
を向上させるために熱処理を行い、プローブ４を作製し
た。

【００２５】本実施例の方法により複数本のプローブを
作製し、それぞれのプローブを図７に示したＳＴＭ装置
にセットして試料表面の観察実験を行った。図７におい
て、４はプローブ、１８は試料、１９はＸ−Ｙステー
ジ、２０はＸ−Ｙ駆動制御装置、２１は電圧印加装置、
２２はトンネル電流検出回路、２３はＺ軸駆動サーボ回
路、２４は圧電素子からなるＺ軸駆動装置、２５は制御
用コンピュータである。試料１８として高配向熱分解グ
ラファイト（ＨＯＰＧ）を用いて、その劈開面を観察し
たところ、広い範囲の測定条件で常に安定した像が得ら
れ、すべてのプローブで良好な原子像を得ることができ
た。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、鋭角で
かつその最先端まで金原子が規則正しく配列した頂点を
持つ平板状金単結晶を探針として形成することができる
ため、極めて抵抗率が低く、先端曲率半径が小さく、さ
らに先端曲率半径のばらつきの小さいプローブを提供す
ることが可能となる。したがって、本発明によれば、微
弱なトンネル電流の検出が可能となり、安定した像観察
が行えると共に、横方向の分解能が高く、さらにプロー
ブを交換した時の像観察の再現性を高くすることがで
き、特に、ＳＴＭ、あるいはＳＴＭとＡＦＭを複合した
装置、もしくはこれらを応用した微細加工装置や情報記
録再生装置に好適なプローブを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１のプローブの概略を示す図で
ある。

【図２】平板状金単結晶の頂点部分の摸式的形状を示す
図である。

【図３】本発明の実施例１のプローブの作製方法の概略
を示す図である。

【図４】本発明の実施例２のプローブの概略を示す図で
ある。

【図５】本発明の実施例２のプローブの作製方法の概略
を示す図である。

【図６】本発明の実施例３のプローブの作製方法の概略
を示す図である。

【図７】ＳＴＭ装置の概略図である。

【図８】ＳＴＭとＡＦＭを複合した装置の概略図であ
る。

【符号の説明】

１：平板状金単結晶からなる探針 ２：基材 ３：導電体層 ４：プローブ ５：成長用基板 ６：単結晶シリコン板 ７：ＳｉＯ₂膜 ８：窒化シリコン膜 ９：カンチレバー型のパターン １０：銀ペースト １１：窒化シリコン皮膜 １２：単結晶シリコン板 １３：Ｗ膜 １４：ＳｉＯ₂膜 １５：核形成密度の大きな材料からなる第１の面 １６：核形成密度の小さい材料からなる第２の面 １７：電流導入部 １８：試料 １９：Ｘ−Ｙステージ ２０：Ｘ−Ｙ駆動制御装置 ２１：電圧印加装置 ２２：トンネル電流検出回路 ２３：Ｚ軸駆動サーボ回路 ２４：Ｚ軸駆動装置 ２５：制御用コンピュータ ２６：半導体レーザー ２７：４分割フォトダイオード ２８：変位検出系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｂ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導電性基材の自由端に金単結晶からなる探
   針を有するプローブの作製方法であって、前記探針を金
   錯体溶液中における金錯体の分解処理による平板状金単
   結晶の析出成長で形成することを特徴とするプローブの
   作製方法。
2. 【請求項２】前記プローブの作製方法は、 金錯体溶液中の金錯体を分解処理することで結晶析出を
   行い、平板状金単結晶からなる探針を形成する工程と、 自由端を持つ導電性の基材を準備する工程と、 基材の自由端上に前記平板状金単結晶からなる探針を固
   定する工程と、を有することを特徴とする請求項１に記
   載のプローブの作製方法。
3. 【請求項３】前記プローブの作製方法は、 基材の自由端上に核形成密度の大きい材料からなる第１
   の面と、該第１の面に隣接して核形成密度の小さい材料
   からなる第２の面とを配した導電性の基材を作製する工
   程と、 金錯体溶液中の金錯体を分解処理することで前記第１の
   面より平板状金単結晶を成長させて、前記基材の自由端
   上に該平板状金単結晶からなる探針を形成する工程と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載のプローブの
   作製方法。
4. 【請求項４】導電性基材と、該導電性基材の自由端に探
   針を有するプローブであって、前記探針が金錯体溶液中
   における金錯体の分解処理による平板状金単結晶で構成
   されていることを特徴とするプローブ。
5. 【請求項５】前記基材が、カンチレバーであることを特
   徴とする請求項４に記載のプローブ。