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走査型プローブ顕微鏡用探針の製造方法 コモンズ

国内特許コード P110003139
整理番号 N081P01
掲載日 2011年6月16日
出願番号 特願2003-074375
公開番号 特開2004-279349
登録番号 特許第3753701号
出願日 平成15年3月18日(2003.3.18)
公開日 平成16年10月7日(2004.10.7)
登録日 平成17年12月22日(2005.12.22)
発明者
  • 新井 豊子
  • 富取 正彦
出願人
  • 独立行政法人科学技術振興機構
発明の名称 走査型プローブ顕微鏡用探針の製造方法 コモンズ
発明の概要

【課題】SPM像の分解能を決定する鍵はその探針の先鋭さ、安定度である。従来の市販探針を用いてもSPM像は取得できるが、その像の分解能を向上させ、再現性良く像を取得するためには探針を安定な形状で原子レベルで先鋭化しなければならない。
【構成】走査型プローブ顕微鏡で用いられる探針先端に、加熱した原料基板からの原子移動によって該原料からなる微結晶のナノピラーを成長させることを特徴とする走査型プローブ顕微鏡用探針の製造方法。例えば、探針がシリコン単結晶であり、原料基板としてシリコン又はゲルマニウムを用いて、シリコン又はゲルマニウムのナノピラーを成長させる。
【選択図】 図1

従来技術、競合技術の概要
走査型プローブ顕微鏡用探針は、SPMの分解能や安定性の向上のために、先端が原子レベルで鋭く、先端のプローブ原子が安定であることが要求される。従来の走査型プローブ顕微鏡用の探針は、主に走査型トンネル顕微鏡で用いられるタングステンなどの金属探針では、機械研磨、化学研磨、電解研磨、電界イオン顕微鏡内における電界蒸発などにより先端を先鋭化し安定化する処理が行われている。
【0003】
また、原子間力顕微鏡や非接触原子間力顕微鏡で用いられる探針は、力を検出するカンチレバーと呼ばれる「微小てこ」の先端に形成された探針が用いられることが多く、このカンチレバーと探針はシリコンのマイクロリソグラフィー技術などにより作られる。カンチレバー及び探針の素材はシリコン単結晶や窒化シリコンなどである。シリコン単結晶や窒化シリコン探針は化学エッチングにより先鋭化されている。
【0004】
また、SPMの分解能や安定性の向上のためにSPM探針先端にカーボンナノチューブを接着したり、カーボンを析出させたりする技術はすでにある。さらに、走査型トンネル顕微鏡用の探針先端の原子を処理するいくつかの方法が知られている(例えば、特許文献1~3)。
【0005】
【特許文献1】
特開平7-221077号公報
【特許文献2】
特開平8-178935号(特許第3364817)公報
【特許文献3】
WO 00/70325号公報
産業上の利用分野
本発明は、走査型プローブ顕微鏡(SPM)用探針先端に微小な先端突起(以下、「ナノピラー」とも言う)を成長させることを特徴とする走査型プローブ顕微鏡用探針の製造方法に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】走査型プローブ顕微鏡で用いられる探針先端を融点未満に加熱した原料基板の表面に接触させた後、探針先端を基板表面から引き離す方向に動かし、探針と基板間に引力が働いている状態で保持して、加熱した原料基板から探針の先端部への該原料の原子移動によって該原料からなる微結晶のナノピラーを、ナノピラーの成長点が細くなり、ナノピラーと基板との接触が切れるまで探針先端に成長させることを特徴とする走査型プローブ顕微鏡用探針の製造方法。
【請求項2】探針がシリコン単結晶であり、原料基板としてシリコン又はゲルマニウムを用いて、シリコン又はゲルマニウムのナノピラーを成長させることを特徴とする請求項1記載の走査型プローブ顕微鏡用探針の製造方法。
【請求項3】原子間力顕微鏡、非接触原子間力顕微鏡、磁気力顕微鏡等の探針と試料間の相互作用力を検知できる走査型プローブ顕微鏡装置を用い、該走査型プローブ顕微鏡装置の試料設置位置に原料基板を配置し、該基板を加熱した状態で、該走査型プローブ顕微鏡装置により探針と基板との間に働いている力をモニターしながら探針の先端を基板の表面に接触させた後、探針先端を基板表面から引き離す方向に動かことを特徴とする請求項1又は2記載の走査型プローブ顕微鏡用探針の製造方法。
【請求項4】ナノピラーの成長時に、探針と基板との間に電圧をかけることによって、基板にプラス又はマイナスのバイアスを印加することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の走査型プローブ顕微鏡用探針の製造方法。
【請求項5】請求項3又は4記載の方法で製造した探針をそのまま走査型プローブ顕微鏡装置において試料観察用の探針として用いることを特徴とする走査型プローブ顕微鏡用探針の使用方法。
産業区分
  • 試験、検査
  • 固体素子
  • 測定
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2003074375thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
参考情報 (研究プロジェクト等) さきがけ 情報、バイオ、環境とナノテクノロジーの融合による革新的技術の創製 領域
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