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プローブ及びその製造方法並びにプローブを有する顕微鏡及びテスタ

国内特許コード P03A000570
整理番号 P2000-067-JP01
掲載日 2003年8月28日
出願番号 特願2001-058528
公開番号 特開2002-257507
登録番号 特許第3527947号
出願日 平成13年3月2日(2001.3.2)
公開日 平成14年9月11日(2002.9.11)
登録日 平成16年3月5日(2004.3.5)
発明者
  • 武笠 幸一
  • 末岡 和久
  • 木村 道哉
  • 澤村 誠
  • 細井 浩貴
出願人
  • 学校法人北海道大学
発明の名称 プローブ及びその製造方法並びにプローブを有する顕微鏡及びテスタ
発明の概要 高分解能のプローブを、歩留まり良く多量に製造する。プローブは、一端が基板に固定された可撓性のカンチレバー11と、そのカンチレバー11の他端に配置された磁気抵抗素子6とを具える。カンチレバー11の長手方向における磁気抵抗素子6の長さを、10nmと1μmとの間とする。
従来技術、競合技術の概要 磁性体表面の磁気構造を高い空間分解能で測定するプローブ顕微鏡技術として、例えば、磁気力顕微鏡(MFM)、近接場磁気光学効果顕微鏡(SNMON)及び磁気抵抗効果顕微鏡(SMRM)がある。MFMでは、試料からの漏洩磁場の勾配を測定するので、測定値から漏洩磁場分布及び磁気構造を定量的に求めるのが困難である。SNMONでは、近接場の磁気光学効果を利用しているが、近接場領域における磁気光学効果についての物理的な原因が明確になっていないことや、近接場における偏光制御が困難であることから、測定データの定量的解釈が困難となっている。SMRMでは、磁気抵抗素子を用いることによって、試料からの漏洩磁場を直接測定しており、MFM及びSNMONに比べて定量的な測定が容易になる。SMRMについては、IEEE. Trans. Mag. 33(1) 891 (1997)において基礎的な実験が報告されており、このようなSMRMは、例えば特開平6-59004号及び特開平10-19907号に開示されている。
産業上の利用分野 磁気抵抗素子付きプローブ及びその製造方法並びにプローブを有する顕微鏡及びIC回路
特許請求の範囲 【請求項1】 基板と、一端が基板に固定された可撓性のカンチレバーと、そのカンチレバーの他端に配置された磁気抵抗素子とを具え、前記カンチレバーの長手方向に垂直な方向における前記磁気抵抗素子の長さを、10nmと1μmの間としたことを特徴とするプローブ。
【請求項2】 前記磁気抵抗素子を、磁性体膜からなるAMR素子、磁性体と非磁性体の多層膜からなるGMR素子、又は磁性体-絶縁体-磁性体のトンネル接合からなるTMR素子としたことを特徴とする請求項1記載のプローブ。
【請求項3】 前記磁気抵抗素子に電気的に接続した抵抗ブリッジ回路を更に具えることを特徴とする請求項1又は2記載のプローブ。
【請求項4】 前記磁気抵抗素子に接続した突起部材を更に具えることを特徴とする請求項1から3のうちのいずれか1項に記載のプローブ。
【請求項5】 前記突起部材をカーボンナノチューブ又は磁性体ウイスカとしたことを特徴とする請求項4記載のプローブ。
【請求項6】 前記磁気抵抗素子の個数を2個以上としたことを特徴とする請求項1から5のうちのいずれか1項に記載のプローブ。
【請求項7】 可撓性材料によって構成した層を、基板の一方の面に設けるステップと、前記可撓性材料によって構成した層の上に磁性抵抗素子をリソグラフィによって形成するステップと、前記基板の一部を除去して、一端が前記基板に固定されるとともに他端に前記磁性抵抗素子が配置されたカンチレバーを形成するステップとを具えることを特徴とするプローブの製造方法。
【請求項8】 前記カンチレバーの長手方向に垂直な方向における前記磁気抵抗素子の長さを、10nmと1μmの間としたことを特徴とする請求項7記載のプローブの製造方法。
【請求項9】 前記磁気抵抗素子を、磁性体膜からなるAMR素子、磁性体と非磁性体の多層膜からなるGMR素子、又は磁性体-絶縁体-磁性体のトンネル接合からなるTMR素子としたことを特徴とする請求項7又は8記載のプローブ。
【請求項10】 前記磁気抵抗素子に電気的に接続した抵抗ブリッジ回路を前記カンチレバー上に形成するステップを更に具えることを特徴とする請求項7から9のうちのいずれか1項に記載のプローブの製造方法。
【請求項11】 前記磁気抵抗素子に突起部材を接続するステップを更に具えることを特徴とする請求項7から10のうちのいずれか1項に記載のプローブの製造方法。
【請求項12】 前記突起部材をカーボンナノチューブ又は磁性体ウイスカとすることを特徴とする請求項11記載のプローブの製造方法。
【請求項13】 前記磁気抵抗素子の個数を2個以上とすることを特徴とする請求項7から13のうちのいずれか1項に記載のプローブの製造方法。
【請求項14】 試料表面からの漏洩磁場を定量的に測定するプローブを具え、そのプローブが、基板と、一端が基板に固定された可撓性のカンチレバーと、そのカンチレバーの他端に配置された磁気抵抗素子とを具え、前記カンチレバーの長手方向に垂直な方向における前記磁気抵抗素子の長さを、10nmと1μmの間としたことを特徴とする顕微鏡。
【請求項15】 前記磁気抵抗素子を、磁性体膜からなるAMR素子、磁性体と非磁性体の多層膜からなるGMR素子、又は磁性体-絶縁体-磁性体のトンネル接合からなるTMR素子としたことを特徴とする請求項14記載の顕微鏡。
【請求項16】 前記磁気抵抗素子に電気的に接続した抵抗ブリッジ回路を更に具えることを特徴とする請求項14又は15記載の顕微鏡。
【請求項17】 前記磁気抵抗素子に接続された突起部材を更に具えることを特徴とする請求項14から16のうちのいずれか1項に記載の顕微鏡。
【請求項18】 前記突起部材をカーボンナノチューブ又は磁性体ウイスカとしたことを特徴とする請求項17記載の顕微鏡。
【請求項19】 前記磁気抵抗素子の個数を2個以上としたことを特徴とする請求項14から18のうちのいずれか1項に記載の顕微鏡。
【請求項20】 前記磁気抵抗素子を、その厚さ方向が前記漏洩磁場の方向とほぼ一致するように配置したことを特徴とする請求項14から20のうちのいずれか1項に記載の顕微鏡。
【請求項21】 所定幅の配線から漏洩磁場分布を測定するプローブを具え、そのプローブが、基板と、一端が基板に固定された可撓性のカンチレバーと、そのカンチレバーの他端に配置された磁気抵抗素子とを具え、前記カンチレバーの長手方向に垂直な方向における前記磁気抵抗素子の長さを、10nmと1μmの間としたことを特徴とするテスタ。
【請求項22】 前記磁気抵抗素子を、磁性体膜からなるAMR素子、磁性体と非磁性体の多層膜からなるGMR素子、又は磁性体-絶縁体-磁性体のトンネル接合からなるTMR素子としたことを特徴とする請求項21記載のテスタ。
【請求項23】 前記磁気抵抗素子に電気的に接続した抵抗ブリッジ回路を更に具えることを特徴とする請求項21又は22記載のテスタ。
【請求項24】 前記磁気抵抗素子に接続された突起部材を更に具えることを特徴とする請求項21から23のうちのいずれか1項に記載のテスタ。
【請求項25】 前記突起部材をカーボンナノチューブ又は磁性体ウイスカとしたことを特徴とする請求項24記載のテスタ。
【請求項26】 前記磁気抵抗素子の個数を2個以上としたことを特徴とする請求項21から25のうちのいずれか1項に記載のテスタ。
【請求項27】 前記磁気抵抗素子を、その厚さ方向が前記漏洩磁場の方向とほぼ一致するように配置したことを特徴とする請求項21から26のうちのいずれか1項に記載のテスタ。
産業区分
  • 測定
  • 固体素子
  • 試験、検査
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
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