JPH09196934A - Production of minute chip for detecting tunnel current or minute force, minute chip, and production of probe having minute chip and probe - Google Patents
Production of minute chip for detecting tunnel current or minute force, minute chip, and production of probe having minute chip and probeInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、走査型トンネル電
流顕微鏡、あるいは微小な力を検出する原子間力顕微鏡
等に用いられるトンネル電流または微小力検出用の微小
ティップの製造方法と微小ティップ、およびその微小テ
ィップを有するプローブの製造方法とプローブに関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a microtip for detecting a tunnel current or a microforce used in a scanning tunnel current microscope, an atomic force microscope for detecting a microforce, or the like, and a microtip. The present invention relates to a method of manufacturing a probe having the minute tip and the probe.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年において、導体の表面原子の電子構
造を直接観察できる走査型トンネル顕微鏡(以下、ST
Mと略す)が開発され(G.Binnig et a
l.,Phys.Rev.Lett,49,57(19
82))、単結晶、非晶質を問わず実空間像を高い分解
能をもって測定することができるようになった。しかも
試料に電流による損傷を与えずに低電力で観測できる利
点も有し、更に大気中でも動作し、種々の材料に対して
用いることができるので、今後広範囲な応用が期待され
ている。かかるSTMは金属のティップと導電性物質間
に電圧を加えてlnm程度の距離まで近づけるとトンネ
ル電流が流れることを利用している。この電流は両者の
距離変化に非常に敏感であり、かつ指数関数的に変化す
るので、トンネル電流を一定に保つようにティップを走
査することにより実空間の表面構造を原子オーダーの分
解能で観察することができる。このSTMを用いた解折
の対象物は導電性材料に限られていたが、導電性材料の
表面に薄く形成された絶縁層の構造解析にも応用され始
めている。更に、上述の装置、手段は微小電流を検知す
る方法を用いているため、媒体に損傷を与えず、かつ低
電力で観測できる利点をも有する。また、大気中での作
動も可能であるため、STMの手法を用いて、半導体あ
るいは高分子材料等の原子オーダー、分子オーダーの観
察評価、微細加工(E.E.Ehrichs,Proc
eedings of 4th Internatio
nal Conference on Scannin
g Tunneling Microscopy/Sp
ectroscopy,”89,S13−3)及び情報
記録再生装置等のさまざまな分野への応用が研究されて
いる。2. Description of the Related Art In recent years, a scanning tunneling microscope (hereinafter referred to as ST) capable of directly observing the electronic structure of surface atoms of a conductor.
(Abbreviated as M) was developed (G. Binnig et a
l. , Phys. Rev .. Lett, 49, 57 (19
82)), real space images can be measured with high resolution irrespective of single crystal or amorphous. Moreover, it has the advantage that it can be observed at low power without damaging the sample due to electric current, and it can also be used in various materials because it operates in the atmosphere and can be used for various materials. Such an STM utilizes the fact that a tunnel current flows when a voltage is applied between a metal tip and a conductive substance to bring them closer to a distance of about 1 nm. Since this current is very sensitive to the change in distance between the two and changes exponentially, the surface structure in real space is observed with atomic-level resolution by scanning the tip so that the tunnel current is kept constant. be able to. Although the object of disassembly using this STM was limited to the conductive material, it has also begun to be applied to the structural analysis of the insulating layer thinly formed on the surface of the conductive material. Further, since the above-mentioned devices and means use the method of detecting a minute current, they have an advantage that they can be observed with low power without damaging the medium. In addition, since operation in the atmosphere is also possible, observation and evaluation of atomic order and molecular order of semiconductors or polymer materials, and fine processing (EE Ehrichs, Proc.
eatings of 4th International
nal Conference on Scannin
g Tunneling Microscopy / Sp
Application to various fields such as an electrocopy, "89, S13-3) and an information recording / reproducing apparatus has been studied.
【0003】例えば、情報記録再生装置への応用を考え
ると、高い記録密度を達成するためにSTMのティップ
の先端部の曲率半径が小さいことが要求されている。ま
た同時に、記録再生システムの機能向上、特に高速化の
観点から、多数のプローブを同時に駆動すること(テイ
ップのマルチ化)が提案されているが、このために同一
の基板上に特性のそろったティップを作製することが必
要となる。Considering application to an information recording / reproducing apparatus, for example, it is required that the radius of curvature of the tip portion of the tip of the STM be small in order to achieve high recording density. At the same time, from the viewpoint of improving the function of the recording / reproducing system, especially from the viewpoint of speeding up, it has been proposed to drive a large number of probes at the same time (multiplying the taps). It is necessary to make a tip.
【0004】また、原子間力顕微鏡(以下、AFMと略
す)によれば物質の表面に働く斥力、引力を検知するた
め導体、絶縁体を問わず試料表面の凹凸像が測定でき
る。このAFMには片持ち梁(カンチレバー)の自由端
に微小ティップを形成したものが用いられておりSTM
と同様にティップの先端部の曲率半径が小さいことが要
求されている。Further, an atomic force microscope (hereinafter abbreviated as AFM) detects repulsive force and attractive force acting on the surface of a substance, so that an uneven image of the sample surface can be measured regardless of conductor or insulator. This AFM uses a cantilever with a minute tip formed on its free end.
Similarly, the tip radius of the tip is required to be small.
【0005】従来、上記のような微小ティップの形成方
法として、半導体製造プロセス技術を使い単結晶シリコ
ンを用いて異方性エッチングにより形成した微小ティッ
プが知られている(米国特許第5,221,415号明
細書)。この微小ティップの形成方法は、図11に示す
ように、まず二酸化シリコン510、512のマスクを
被覆したシリコンウエハ514に異方性エッチングによ
りピット518を設け、二酸化シリコン510・512
を除去し、次に全面に窒化シリコン層520、521を
被覆してカンチレバー(片持ち梁)及び微小ティップと
なるピラミッド状ピット522を形成し、カンチレバー
形状にパターニングした後、裏面の窒化シリコン521
を除去し、ソウカット534とCr層532を設けたガ
ラス板530と窒化シリコン520を接合し、シリコン
ウエハ514をエッチング除去することによりマウンテ
ィングブロック540に転写された窒化シリコンからな
るティップとプローブを作製するものである。最後に、
裏面に光てこ式AFM用の反射膜となる金属膜542を
形成する。Conventionally, as a method of forming the above-mentioned minute tip, a minute tip formed by anisotropic etching using single crystal silicon by using a semiconductor manufacturing process technology is known (US Pat. No. 5,221,221). 415). As shown in FIG. 11, the method for forming the minute tip is as follows. First, pits 518 are formed by anisotropic etching on a silicon wafer 514 covered with a mask of silicon dioxide 510, 512, and then silicon dioxide 510, 512 is formed.
Of silicon nitride layers 520 and 521 to form a cantilever (cantilever) and a pyramid-shaped pit 522 that serves as a minute tip, and is patterned into a cantilever shape.
Is removed, the glass plate 530 provided with the saw cut 534 and the Cr layer 532 is bonded to the silicon nitride 520, and the silicon wafer 514 is removed by etching to form a tip and a probe made of silicon nitride transferred to the mounting block 540. It is a thing. Finally,
A metal film 542 which serves as a reflection film for the optical lever type AFM is formed on the back surface.
【0006】また、図12(a)に示されるように、た
とえば基板201上の薄膜層202を円形にパターニン
グし、それをマスクにして基板201をエッチングし、
サイドエッチングを利用してテイップ203を形成する
方法(O.Wolter,et al.,”Micro
machined silicon sensors
for scanning force micros
copy”,J.Vac.Sci.Technol.B
9(2),Mar/Apr,1991,pp1353−
1357)、さらには図12(b)に示されるように、
逆テーパーをつけたレジスト205のレジスト開口部2
06に基板204を回転させながら導電性材料207を
斜めから蒸着し、リフトオフすることによりティップ2
08を形成するスピント(Spindt)等により提案
された方法(C.A.Spindt.et al.,”
Physicalproperties of thi
n film field emission cat
hode with molybdenum cone
s”J.Appl.Phys.,47.1976,pp
5248−5263)等がある。Further, as shown in FIG. 12A, for example, the thin film layer 202 on the substrate 201 is patterned into a circle, and the substrate 201 is etched by using the pattern as a mask.
A method of forming the tape 203 using side etching (O. Wolter, et al., “Micro
machined silicon sensors
for scanning force micros
copy ”, J. Vac. Sci. Technol. B.
9 (2), Mar / Apr, 1991, pp1353-
1357), and further as shown in FIG.
Resist opening 2 of resist 205 with reverse taper
The conductive material 207 is obliquely vapor-deposited while the substrate 204 is rotated on the substrate 06, and lift-off is performed to perform tip 2
08, a method proposed by Spindt et al. (CA Spindt. Et al., “
Physical properties of thi
n film field emission cat
hand with molebdenum cone
s "J. Appl. Phys., 47.1976, pp.
5248-5263) and the like.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来における微小ティップの形成方法は以下のよ
うな問題点を有していた。However, the conventional method for forming the minute tip as described above has the following problems.
【0008】たとえば、図11に示したような従来の微
小ティップの形成方法においては、つぎのような問題が
ある。 (1)ティップの雌型となったシリコン基板は、後工程
でエッチング除去されてしまうため再利用ができず、生
産性が低くなり製造コストが高くなる。 (2)ティップの雌型となったシリコン基板をエッチン
グするため、プローブ表面のエッチング液によるティッ
プ部の材料劣化、形状劣化、及びエッチング液からの汚
染等が生じる可能性がある。 (3)ティップ表面上に導電性材料を被覆してSTMの
ティップとする場合には、ティップの先端部は鋭利に形
成されているが、このために導電性材料が被覆されにく
く、被覆した場合に成膜した導電体膜の粒塊が現れ、再
現性良く粒塊の制御をすることが困難である。 (4)さらに、薄膜カンチレバー上に微小ティップを形
成する場合には、AFMでは反射膜をプローブの裏面の
全面に形成するため、カンチレバーが反射膜の膜応力に
より反ってしまう。For example, the conventional method for forming a minute tip as shown in FIG. 11 has the following problems. (1) The tip-shaped silicon substrate cannot be reused because it is removed by etching in a later step, resulting in low productivity and high manufacturing cost. (2) Since the silicon substrate which becomes the female type of the tip is etched, there is a possibility that the material of the tip portion is deteriorated by the etching solution on the probe surface, the shape is deteriorated, and the etching solution is contaminated. (3) When the tip surface of the tip is coated with a conductive material to form an STM tip, the tip of the tip is sharply formed. Thus, it is difficult to control the granular mass with good reproducibility. (4) Further, when a minute tip is formed on the thin film cantilever, the cantilever is warped due to the film stress of the reflection film because the reflection film is formed on the entire back surface of the probe in the AFM.
【0009】また、図12に示したような従来例の微小
ティップの製造方法では以下のような問題点がある。 (5)ティップを形成する際のシリコンのエッチング条
件やレジストのパターニング条件及び導電性材料の蒸着
条件等を一定にするには厳しいプロセス管理が必要とな
り、形成される微小ティップの高さや先端曲率半径等の
正確な形状を維持するのが難しい。 (6)ティップ形成に蒸着等の薄膜作製技術を用いると
材料の回収率が悪く、製造コストが高くなる。Further, the conventional method for manufacturing a minute tip as shown in FIG. 12 has the following problems. (5) Strict process control is required to keep silicon etching conditions, resist patterning conditions, conductive material vapor deposition conditions, etc., at the time of forming the tips, and the height and radius of curvature of the tip of the minute tip to be formed are required. It is difficult to maintain an accurate shape such as. (6) If a thin film forming technique such as vapor deposition is used for tip formation, the material recovery rate is poor and the manufacturing cost is high.
【0010】そこで、本発明は、上記従来のものにおけ
る課題を解決するために、ティップの雌型を後工程でエ
ッチング除去することなくティップが形成でき、雌型を
再利用可能とすることにより、生産性の向上と製造コス
トの低減を図ることができるトンネル電流または微小力
検出用の微小ティップの製造方法と微小ティップ、およ
びその微小ティップを有するプローブの製造方法とプロ
ーブを提供することを目的とする。また、本発明は、エ
ッチング液によるティップ部の材料劣化、形状劣化、及
びエッチング液からの汚染がなくティップの形成をする
ことのできるトンネル電流または微小力検出用の微小テ
ィップの製造方法と微小ティップ、およびその微小ティ
ップを有するプローブの製造方法とプローブを提供する
ことを目的とする。また、本発明は、ティップの材料と
して金属を用いることができ、導電性材料を被覆する必
要のないトンネル電流または微小力検出用の微小ティッ
プの製造方法と微小ティップ、およびその微小ティップ
を有するプローブの製造方法とプローブを提供すること
を目的とする。また、本発明は、ティップのみをカンチ
レバー先端に形成することができ、反射膜をプローブの
裏面に形成する必要がなく、ティップとして再現性の良
い均一な形状が得られ、かつ先端を鋭利に形成でき、テ
ィップ形成時の材料回収率を向上させることにより製造
コストを削減できるトンネル電流または微小力検出用の
微小ティップの製造方法と微小ティップ、およびその微
小ティップを有するプローブの製造方法とプローブを提
供することを目的とする。Therefore, in order to solve the above-mentioned problems in the prior art, the present invention makes it possible to form a tip without etching away the female die of the tip and to reuse the female die. An object of the present invention is to provide a method and a minute tip for manufacturing a minute tip for detecting a tunnel current or a minute force, which can improve productivity and reduce manufacturing cost, and a method and a probe for manufacturing a probe having the minute tip. To do. Further, the present invention provides a method for manufacturing a minute tip for detecting a tunnel current or a minute force and a minute tip capable of forming a tip without material deterioration of the tip portion due to an etching solution, shape deterioration, and contamination from the etching solution. , And a method for producing a probe having the microtip and a probe. Further, the present invention can use a metal as a material of the tip, a method for manufacturing a minute tip for detecting a tunnel current or a minute force that does not require coating with a conductive material, a minute tip, and a probe having the minute tip. An object of the present invention is to provide a manufacturing method and a probe. Further, according to the present invention, only the tip can be formed on the tip of the cantilever, it is not necessary to form the reflection film on the back surface of the probe, a uniform shape with good reproducibility can be obtained as the tip, and the tip is sharply formed. Providing a method and a microtip for manufacturing a microtip for detecting a tunnel current or a microforce, which can reduce the manufacturing cost by improving the material recovery rate when forming a tip, and a method and a probe for the probe having the microtip. The purpose is to do.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、トンネル電流または微小力検出用の微小テ
ィップの製造方法と微小ティップ、およびその微小ティ
ップを有するプローブの製造方法とプローブについて、
つぎのように構成したものである。すなわち、本発明の
微小ティップの製造方法は、トンネル電流または微小力
検出用の微小ティップの製造方法であって、一方の基板
である第1基板の凹部を含む剥離層上に、金属を含有す
るペーストを加熱処理して金属材料のみからなる微小テ
ィップを形成し、他方の基板である第2基板上に形成さ
れた接合層へ、前記剥離層上の微小ティップを転写する
ことにより微小ティップを製造することを特徴としてい
る。そして、本発明の前記トンネル電流または微小力検
出用の微小ティップの製造は、第1基板の表面に凹部を
形成する工程と、前記第1基板の凹部を含む基板上に剥
離層を形成する工程と、前記第1基板の剥離層上に金属
を含有するペーストを塗布し、該ペーストを加熱処理し
て金属材料のみからなる微小ティップを形成する工程
と、第2基板上に接合層を形成する工程と、前記第1基
板における剥離層上の微小ティップを、前記第2基板の
接合層に接合する工程と、前記第1基板における剥離層
と微小ティップの界面で剥離を行い、前記第2基板の接
合層上に微小ティップを転写する工程と、を少なくとも
その製造工程に含んでいる。また、本発明においては、
前記微小ティップを形成する工程は、前記ペーストを加
熱処理して金属材料のみからなる微小ティップを形成し
た後、さらに金属の保持層を形成することにより微小テ
ィップを形成する工程を含み、さらに、この工程におい
て、前記金属を含有するペーストを加熱処理して金属材
料のみからなる微小ティップを形成する工程が、該ペー
ストを加熱処理して単結晶金属材料のみからなる微小テ
ィップを形成する工程を含むように構成してもよい。ま
た、本発明においては、前記金属を含有するペースト
を、有機金属化合物を含有するペースト、あるいは金属
超微粒子を含有するペーストにより構成することができ
る。また、本発明の微小ティップは、トンネル電流また
は微小力検出用の微小ティップであって、基板と、該基
板上に形成された接合層と、該接合層上に金属を含有す
るペーストを加熱処理して金属材料のみにより形成され
た微小ティップ部とからなることを特徴としていおり、
この金属を含有するペーストを、有機金属化合物を含有
するペースト、あるいは金属超微粒子を含有するペース
トにより構成することができる。また、本発明において
は、前記微小ティップは、前記接合層と該微小ティップ
とに囲まれた中空の領域を有し、この微小ティップは、
微小ティップ先端部と微小ティップ保持部とからなるこ
とを特徴としている。そして、本発明においては、この
微小ティップ保持部を、Pt,Au,Ag,Cuのいず
れかの材料を含むようして構成することができ、また、
この微小ティップは、すくなくともその先端部に金属の
単結晶を有し、該単結晶と該単結晶を保持する微小ティ
ップ保持部とにより構成することができる。つぎに、本
発明のプローブの製造方法は、トンネル電流または微小
力検出用のプローブの製造方法であって、一方の基板で
ある第1基板の凹部を含む剥離層上に、金属を含有する
ペーストを加熱処理して金属材料のみからなる微小ティ
ップを形成し、他方の基板である第2基板の弾性体材料
上に形成された接合層へ、前記剥離層上の微小ティップ
を転写し、前記2基板の一部を除去して弾性体材料から
弾性体を形成してプローブを製造することを特徴として
いる。そして、本発明の前記プローブの製造方法は、第
1基板の表面に凹部を形成する工程と、前記第1基板の
凹部を含む基板上に剥離層を形成する工程と、前記第1
基板の剥離層上に金属を含有するペーストを塗布し、該
ペーストを加熱処理して金属材料のみからなる微小ティ
ップを形成する工程と、第2基板上に弾性体材料を形成
する工程と、前記第2基板の弾性体材料上に接合層を形
成する工程と、前記第1基板の剥離層上の微小ティップ
を、前記第2基板の接合層に接合する工程と、前記第1
基板における剥離層と微小ティップ材料の界面で剥離を
行い、前記第2基板の接合層上に微小ティップを転写す
る工程と、前記第2基板の一部を除去して弾性体材料か
ら弾性体を形成する工程と、を少なくともその製造工程
に含んでいる。また、本発明においては、前記微小ティ
ップを形成する工程が、前記ペーストを加熱処理して金
属材料のみからなる微小ティップを形成した後、さらに
金属の保持層を形成することにより微小ティップを形成
する工程を含み、さらにこの工程において、前記金属を
含有するペーストを加熱処理して金属材料のみからなる
微小ティップを形成する工程が、該ペーストを加熱処理
して単結晶金属材料のみからなる微小ティップを形成す
る工程を含むように構成してもよい。また、本発明のこ
のプローブを製造する発明においても、前記金属を含有
するペーストを、有機金属化合物を含有するペースト、
あるいは金属超微粒子を含有するペーストで構成するこ
とができる。そして、本発明においては、上記したいず
れかの本発明の微小ティップを用いしてトンネル電流ま
たは微小力検出用のプローブを構成することができる。In order to achieve the above object, the present invention relates to a method for manufacturing a minute tip and a minute tip for detecting a tunnel current or a minute force, and a method for manufacturing a probe having the minute tip and a probe. ,
It is configured as follows. That is, the method for manufacturing a microtip of the present invention is a method for manufacturing a microtip for detecting a tunnel current or a microforce, in which a metal is contained on a peeling layer including a recess of a first substrate which is one of the substrates. A microtip is manufactured by heating the paste to form a microtip made of only a metal material, and transferring the microtip on the peeling layer to a bonding layer formed on the second substrate which is the other substrate. It is characterized by doing. The manufacturing of the minute tip for detecting the tunnel current or the minute force according to the present invention includes a step of forming a concave portion on the surface of the first substrate and a step of forming a peeling layer on the substrate including the concave portion of the first substrate. And a step of applying a paste containing a metal on the release layer of the first substrate and heat-treating the paste to form a minute tip made of only a metal material, and forming a bonding layer on the second substrate. A step of joining the microtips on the release layer of the first substrate to a bonding layer of the second substrate; and a step of peeling at the interface between the release layer and the microtips of the first substrate to form the second substrate. And a step of transferring the minute tip onto the bonding layer, which is included in at least the manufacturing process thereof. In the present invention,
The step of forming the minute tip includes a step of forming the minute tip by heat-treating the paste to form the minute tip made of only a metal material, and further forming a metal holding layer. In the step, the step of heat-treating the paste containing the metal to form the microtips made of only the metal material includes the step of heat-treating the paste to form the microtips made of only the single crystal metal material. You may comprise. Further, in the present invention, the paste containing the metal can be constituted by a paste containing an organometallic compound or a paste containing ultrafine metal particles. Further, the microtip of the present invention is a microtip for detecting a tunnel current or a microforce, and heat-treating a substrate, a bonding layer formed on the substrate, and a paste containing a metal on the bonding layer. It is characterized by consisting of a minute tip portion formed only of a metal material,
The metal-containing paste can be composed of an organic metal compound-containing paste or a metal ultrafine particle-containing paste. Further, in the present invention, the microtip has a hollow region surrounded by the bonding layer and the microtip, and the microtip is
It is characterized in that it consists of a tip of a minute tip and a holder for the minute tip. Further, in the present invention, the minute tip holding portion can be configured to include any material of Pt, Au, Ag, and Cu, and
The microtip has at least a single crystal of metal at its tip and can be constituted by the single crystal and the microtip holding portion holding the single crystal. Next, a method for producing a probe of the present invention is a method for producing a probe for detecting a tunnel current or a minute force, in which a paste containing a metal is provided on a peeling layer including a concave portion of a first substrate which is one substrate. Is heat-treated to form a minute tip made of only a metal material, and the minute tip on the peeling layer is transferred to the bonding layer formed on the elastic material of the second substrate, which is the other substrate. The probe is manufactured by removing a part of the substrate and forming an elastic body from the elastic material. The method of manufacturing the probe according to the present invention includes the steps of forming a recess on the surface of the first substrate, forming a release layer on the substrate including the recess of the first substrate,
A step of applying a paste containing a metal on the release layer of the substrate and heat-treating the paste to form a minute tip made of only a metal material; a step of forming an elastic material on the second substrate; Forming a bonding layer on the elastic material of the second substrate; bonding the microtips on the release layer of the first substrate to the bonding layer of the second substrate;
A step of performing peeling at the interface between the peeling layer on the substrate and the microtip material to transfer the microtip onto the bonding layer of the second substrate, and removing a part of the second substrate to form an elastic body from the elastic material. A forming step and at least the manufacturing step thereof. Further, in the present invention, in the step of forming the microtips, the microtips are formed by further heat-treating the paste to form microtips made of only a metal material, and then forming a metal holding layer. Further, in this step, the step of heat-treating the paste containing the metal to form the microtips made of only the metal material includes the step of heat-treating the paste to make the microtips made of only the single crystal metal material. You may comprise so that the process of forming may be included. Further, also in the invention for producing this probe of the present invention, the paste containing the metal, a paste containing an organometallic compound,
Alternatively, it may be composed of a paste containing ultrafine metal particles. Further, in the present invention, a probe for detecting a tunnel current or a minute force can be configured by using any one of the minute tips of the invention described above.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】本発明は、以上のような構成を有
するものであるが、以下にその詳細について説明する。
図1は本発明のトンネル電流または微小力検出用の微小
ティップの製造方法における製造工程を示す断面図であ
る。つぎに、この図に基づいてその製造方法を説明す
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention has the constitution as described above, and the details will be described below.
FIG. 1 is a sectional view showing a manufacturing process in a method of manufacturing a minute tip for detecting a tunnel current or a minute force according to the present invention. Next, the manufacturing method will be described based on this drawing.
【0013】まず、第一に、シリコンよりなる第1基板
1の表面に凹部3を形成する。これには、まず第1基板
1に保護層2を形成し、次に、保護層2の所望の箇所
を、フォトリソグラフィとエッチングによりパターニン
グしてシリコンの一部を露出させ、次に、結晶軸異方性
エッチング等を用いてシリコンをエッチングして凹部3
を形成する方法が用いられる。保護層2としては二酸化
シリコンや窒化シリコンを用いることができる。シリコ
ンのエッチングにはティップ先端部を鋭利に形成できる
結晶軸異方性エッチングを用いることが好ましい。エッ
チング液に水酸化カリウム水溶液等を用いることにより
(111)面と等価な4つの面で囲まれた逆ピラミッド
状の凹部3を形成することができる(図1(a)参
照)。本発明においては上記の結晶軸異方性エッチング
による凹部をティップの雌型として用いることにより、
再現性の良い均一なティップ形状が得られ、かつ先端を
鋭利に形成できる。First, the recess 3 is formed on the surface of the first substrate 1 made of silicon. For this, first, a protective layer 2 is formed on the first substrate 1, and then a desired portion of the protective layer 2 is patterned by photolithography and etching to expose a part of silicon. Etching the silicon using anisotropic etching or the like
Is used. As the protective layer 2, silicon dioxide or silicon nitride can be used. For the etching of silicon, it is preferable to use crystal axis anisotropic etching capable of sharply forming the tip end portion of the tip. By using an aqueous solution of potassium hydroxide or the like as an etchant, an inverted pyramid-shaped concave portion 3 surrounded by four surfaces equivalent to the (111) plane can be formed (see FIG. 1A). In the present invention, by using the concave portion by the above crystal axis anisotropic etching as the female mold of the tip,
A uniform tip shape with good reproducibility can be obtained, and the tip can be sharply formed.
【0014】第二に、上記凹部3を含む第1基板1上に
酸化物よりなる剥離層4を形成する。この剥離層4形成
後の工程で、剥離層4上に微小ティップ5材料を成膜し
た後、微小ティップ5を剥離層4から剥離するため、微
小ティップ5材料が剥離しやすい剥離層4材料を選択す
る必要がある。すなわち、剥離層4の材料はティップ5
材料との反応性・密着性が小さいことが必要であり、A
l2O3,Si3N4,SiO2等が使用できる。これらの材
料はスパッタリング法や真空蒸着法により形成すること
ができる。特に、第1基板1にシリコンを用いる場合は
基板表面を酸化することにより容易に二酸化シリコン
(SiO2)を得ることができる。Secondly, a peeling layer 4 made of an oxide is formed on the first substrate 1 including the recess 3. In the step after the formation of the release layer 4, the material of the microtip 5 is formed on the release layer 4, and then the microtip 5 is separated from the release layer 4. You have to choose. That is, the material of the release layer 4 is the tip 5
It is necessary to have low reactivity and adhesion with the material.
12O3, Si3N4, SiO2, etc. can be used. These materials can be formed by a sputtering method or a vacuum evaporation method. In particular, when silicon is used for the first substrate 1, silicon dioxide (SiO2) can be easily obtained by oxidizing the surface of the substrate.
【0015】第三に、前記凹部を含む剥離層4上に微小
ティップ5を形成する。微小ティップ5の材料としは導
電性の高い金属系材料が必要であり、より好ましくは貴
金属または貴金属合金が良い。まず金属を含有するペー
スト6を凹部3を含む剥離層4上に塗布する(図1
(c)参照)。このペーストとしては金属超微粒子を溶
媒に分散させたものや有機金属化合物を溶媒に分散させ
たものを用いることができる。塗布にはスピンコート
法、ディッピング法などの方法を用いることができる。
また、塗布した後にスクレイパーで基板表面のペースト
を除去することにより、凹部に選択的にペーストを塗布
することも可能である。ペーストを塗布した後、基板を
電気炉等で焼成することにより金属材料とする。この塗
布による成膜方法はスパッタリング法などと比較して成
膜時の粒子のエネルギーが小さいため、剥離層4との密
着性が小さく、剥離性に優れている。また、さらに高温
で熱処理することにより金属材料が凝集し球状の単結晶
となるが、微小ティップの目的に応じてこの単結晶を利
用することもできる。すなわちティップ先端として単結
晶の頂角を利用することにより先端曲率半径を小さくす
ることができる。以上ペーストから形成した金属で微小
ティップ5全体を構成してもよいし、これを微小ティッ
プの先端側の一部分のみとしてもよい。この場合はさら
に金属よりなる保持部を既存の薄膜作製技術である真空
蒸着法やスパッタリング法等で成膜する。先端側部分と
金属よりなる保持部とからティップを形成することによ
り、微小ティップ各部の機能に応じて材料を選択でき
る。微小ティップ先端部は導電性のすぐれた材料、たと
えばAu,Pt,Ru,Rh,Ir等や硬質の材料たと
えばTa,W等を選択できる。これに対して微小ティッ
プ底辺部は接合層7と接合する部分であり、圧力で互い
に変形して金属結合を得るために圧着の容易な延性に富
んだPt,Au,Ag,Cu等の材料を選択できる。ま
た、微小ティップ先端にのみ高価な材料、微小ティップ
底辺部に安価な材料を用いることによりティップ形成時
の材料回収率を向上させ、製造コストを削減できる。最
後に成膜後既知のフォトリソグラフィーの手法を用いて
微小ティップ5材料をパターニングし、微小ティップ5
部とする(図1(d)参照)。上記のように本発明にお
いてはティップ本体の材料として金属を用いることがで
きるため、導電性材料を被覆する必要がない。Thirdly, the minute tip 5 is formed on the peeling layer 4 including the recess. The material of the minute tip 5 needs to be a metal material having high conductivity, and more preferably a noble metal or a noble metal alloy. First, a paste 6 containing a metal is applied onto the peeling layer 4 including the concave portion 3 (see FIG. 1).
(C)). As this paste, it is possible to use one in which ultrafine metal particles are dispersed in a solvent, or one in which an organometallic compound is dispersed in a solvent. A method such as a spin coating method or a dipping method can be used for coating.
It is also possible to selectively apply the paste to the recesses by removing the paste on the substrate surface with a scraper after the application. After applying the paste, the substrate is fired in an electric furnace or the like to obtain a metal material. Since the energy of particles during film formation is smaller than that of the sputtering method or the like, the film formation method by coating has low adhesion to the peeling layer 4 and excellent peelability. Further, when the metal material is aggregated into a spherical single crystal by heat treatment at a higher temperature, this single crystal can be used depending on the purpose of the microtip. That is, the radius of curvature of the tip can be reduced by utilizing the apex angle of the single crystal as the tip of the tip. The entire fine tip 5 may be made of the metal formed from the paste as described above, or this may be a part of the tip side of the fine tip. In this case, a holding portion made of metal is further formed by the existing thin film forming technique such as vacuum vapor deposition or sputtering. By forming the tip from the tip side portion and the holding portion made of metal, the material can be selected according to the function of each portion of the minute tip. For the tip of the minute tip, a material having excellent conductivity such as Au, Pt, Ru, Rh, Ir or the like or a hard material such as Ta or W can be selected. On the other hand, the bottom of the minute tip is a portion to be joined to the joining layer 7, and is made of a material such as Pt, Au, Ag, or Cu which has a good ductility and is easy to be crimped in order to deform each other by pressure to obtain a metal bond. You can choose. Further, by using an expensive material only for the tip of the minute tip and an inexpensive material for the bottom of the minute tip, the material recovery rate at the time of forming the tip can be improved and the manufacturing cost can be reduced. Finally, after the film formation, the material of the minute tip 5 is patterned by using a known photolithography method to form the minute tip 5
Part (see FIG. 1D). As described above, in the present invention, metal can be used as the material of the tip body, so that it is not necessary to coat it with a conductive material.
【0016】第四に、この微小ティップを用いてプロー
ブを形成する場合には、第2基板8または第2基板8上
に形成されたカンチレバー等の弾性体上に接合層7を形
成する。第2基板8および図9に示される前記弾性体か
らなるカンチレバー9は、前記接合層7を介して微小テ
ィップ5を支持する部材である。接合層7は微小ティッ
プ5、特に微小ティップ保持部と同様で、延性に富んだ
Pt,Au,Ag,Cu等の材料が望ましい。なお、ト
ンネル電流を取り出すための配線10は、接合層7と同
一材料で同一層に形成しても良い。本発明においてはテ
ィップのみをカンチレバー先端に形成することができる
ため、ティップ形成時の膜応力によりカンチレバーが反
ることがない。また、前記弾性体9の変位を測定するた
めに用いるレーザー反射膜の機能を接合層7が有するた
め、反射膜をプローブの裏面に形成する必要がない第五
に、前記凹部3を含む剥離層4上の微小ティップ5材料
を接合層7に接合する。これには、それぞれの基板を真
空チャック等により保持できるアライメント装置を用
い、第1基板1上の微小ティップ5と第2基板8上の接
合層7とを位置合わせして対向・接触させ、更に荷重を
加えることにより微小ティップ5と接合層7の接合(圧
着)を行う(図1(e)参照)。Fourth, when a probe is formed by using this minute tip, the bonding layer 7 is formed on the second substrate 8 or an elastic body such as a cantilever formed on the second substrate 8. The second substrate 8 and the cantilever 9 made of the elastic body shown in FIG. 9 are members that support the minute tip 5 via the bonding layer 7. The bonding layer 7 is similar to the minute tip 5, especially the minute tip holding portion, and is preferably made of a material such as Pt, Au, Ag, Cu having a high ductility. Note that the wiring 10 for extracting a tunnel current may be formed in the same layer with the same material as the bonding layer 7. In the present invention, since only the tip can be formed on the tip of the cantilever, the cantilever does not warp due to the film stress during tip formation. Further, since the bonding layer 7 has the function of the laser reflection film used for measuring the displacement of the elastic body 9, it is not necessary to form the reflection film on the back surface of the probe. Fifth, the peeling layer including the recess 3 The material of the minute tip 5 on 4 is bonded to the bonding layer 7. For this, an alignment device capable of holding each substrate by a vacuum chuck or the like is used, and the microtips 5 on the first substrate 1 and the bonding layer 7 on the second substrate 8 are aligned to face and contact each other. The microtip 5 and the bonding layer 7 are bonded (compressed) by applying a load (see FIG. 1E).
【0017】第六に、前記剥離層4と微小ティップ5材
料の界面で剥離を行い接合層7上に微小ティップ5材料
を転写する。すなわち、第1基板1と第2基板8を引き
離すことにより、剥離層4と微小ティップ5との界面で
剥離させる(図1(f)参照)。本発明においては第1
基板をエッチング除去する工程がないため、エッチング
液によるティップ部の材料劣化、形状劣化、及びエッチ
ング液からの汚染がなくティップが形成できる。また、
剥離後の第1基板1は微小ティップ形成工程から再利用
できるため、生産性が向上すると同時に、製造コストを
低減することができる。Sixth, peeling is performed at the interface between the peeling layer 4 and the material of the minute tip 5 to transfer the material of the minute tip 5 onto the bonding layer 7. That is, the first substrate 1 and the second substrate 8 are separated from each other so that they are separated at the interface between the separation layer 4 and the minute tip 5 (see FIG. 1F). In the present invention, the first
Since there is no step of removing the substrate by etching, the tip can be formed without deterioration of the material of the tip portion due to the etching solution, deterioration of the shape, and contamination from the etching solution. Also,
Since the first substrate 1 after peeling can be reused from the step of forming the minute tip, the productivity can be improved and at the same time, the manufacturing cost can be reduced.
【0018】[0018]
【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。 [実施例1]実施例1は、本発明の第一態様であるST
M用プローブ及びその微小ティップの製造方法である。
図2にプローブの構成を示す。図2において基板上に形
成された接合層7上に微小ティップ5が接合されてい
る。また、トンネル電流用配線10が接合層7に接続さ
れている。図1は本実施例の微小ティップの製造工程を
示す断面図である。以下、この図1に従いその製造方法
を説明する。Embodiments of the present invention will be described below. [Example 1] Example 1 is a first embodiment of the present invention.
It is a method for manufacturing an M probe and a minute tip thereof.
FIG. 2 shows the configuration of the probe. In FIG. 2, the minute tip 5 is bonded onto the bonding layer 7 formed on the substrate. In addition, a tunnel current wiring 10 is connected to the bonding layer 7. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the minute tip of this embodiment. The manufacturing method will be described below with reference to FIG.
【0019】まず、面方位(100)の単結晶シリコン
ウエハを第1基板1として用意した。次に、保護層2と
してシリコン熱酸化膜を100nm形成した。次に、保
護層2の所望の箇所を、フォトリソグラフィとエッチン
グによりパターニングし、10μm平方のシリコンを露
出した。次に、水酸化カリウム水溶液を用いた結晶軸異
方性エッチングによりパターニング部のシリコンをエッ
チングした。なお、エッチング条件は、濃度30%の水
酸化カリウム水溶液を用い、液温90℃、エッチング時
間は10分とした。このとき(111)面と等価な4つ
の面で囲まれた深さ約7μmの逆ピラミッド状の凹部3
が形成された(図1(a)参照)。First, a single crystal silicon wafer having a plane orientation (100) was prepared as the first substrate 1. Next, a 100 nm thick silicon thermal oxide film was formed as the protective layer 2. Next, a desired portion of the protective layer 2 was patterned by photolithography and etching to expose 10 μm square silicon. Next, the silicon in the patterning portion was etched by crystal axis anisotropic etching using an aqueous potassium hydroxide solution. The etching conditions were a 30% aqueous solution of potassium hydroxide, a liquid temperature of 90 ° C., and an etching time of 10 minutes. At this time, an inverted pyramid-shaped concave portion 3 having a depth of about 7 μm surrounded by four surfaces equivalent to the (111) surface
Was formed (see FIG. 1A).
【0020】次に、保護層2である熱酸化膜をフッ酸と
フッ化アンモニウムの混合水溶液(HF:NH4F=
1:5)で除去した。次に、120℃に加熱した硫酸と
過酸化水素水の混合液、及び、2%フッ酸水溶液を用い
て第1基板1の洗浄を行った。次に、熱酸化炉を用いて
第1基板1を酸素及び水素雰囲気中で1000℃に加熱
し、剥離層4である二酸化シリコンを300nm堆積し
た(図1(b)参照)。次に、凹部3を含む剥離層4上
にペースト6としてAuの独立分散超微粒子液(真空冶
金(株)製)をスピンコートで塗布した(図1(c)参
照)。この独立分散超微粒子液は金属超微粒子を溶媒
(αテルピネオール)に分散させたものである。次に、
第1基板1を110℃で20分乾燥させた後、電気炉を
用いて300℃で30分焼成した。次に、フォトリソグ
ラフィとエッチングによりパターン形成を行った。な
お、このときのAuの膜厚は1.0μmであった(図1
(d)参照)。Next, the thermal oxide film as the protective layer 2 is formed on the thermal oxide film by using a mixed aqueous solution of hydrofluoric acid and ammonium fluoride (HF: NH4F =).
1: 5). Next, the first substrate 1 was washed with a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution heated to 120 ° C. and a 2% hydrofluoric acid aqueous solution. Next, the first substrate 1 was heated to 1000 ° C. in an oxygen and hydrogen atmosphere using a thermal oxidation furnace to deposit 300 nm of silicon dioxide as the peeling layer 4 (see FIG. 1B). Next, an independent dispersion ultrafine particle liquid of Au (manufactured by Vacuum Metallurgical Co., Ltd.) was applied as a paste 6 on the release layer 4 including the recesses 3 by spin coating (see FIG. 1C). This independent dispersion ultrafine particle liquid is obtained by dispersing ultrafine metal particles in a solvent (α-terpineol). next,
The first substrate 1 was dried at 110 ° C. for 20 minutes and then baked at 300 ° C. for 30 minutes using an electric furnace. Next, pattern formation was performed by photolithography and etching. The Au film thickness at this time was 1.0 μm (see FIG. 1).
(D)).
【0021】次に第2基板8として表面酸化膜を形成し
たシリコン基板を用意し、この表面にクロム(Cr)を
5nm、Auを300nm真空蒸着法により成膜し、フ
ォトリソグラフィとエッチングによりパターン形成を行
い、接合層7及び配線10とした。次に、第1基板1上
の微小ティップ5と第2基板8上の接合層7とを位置合
わせして対向・接触させ、更に荷重を加えることにより
微小ティップ5と接合層7の接合(圧着)を行った(図
1(e)参照)。Next, a silicon substrate having a surface oxide film formed thereon is prepared as the second substrate 8. Chromium (Cr) is formed on the surface by vacuum deposition of 5 nm and Au is formed by 300 nm, and a pattern is formed by photolithography and etching. Then, the bonding layer 7 and the wiring 10 were formed. Next, the microtips 5 on the first substrate 1 and the bonding layer 7 on the second substrate 8 are aligned so as to face and contact each other, and a load is further applied to bond the microtips 5 and the bonding layer 7 (compression bonding). ) Was performed (see FIG. 1 (e)).
【0022】次に、第1基板1と第2基板8を引き離し
て、剥離層4と微小ティップ5との界面で剥離させるこ
とによりSTM用プローブが形成された(図1(f)参
照)。基板表面からのティップの高さは約8μmであっ
た。Next, the STM probe was formed by separating the first substrate 1 and the second substrate 8 and separating them at the interface between the separation layer 4 and the minute tip 5 (see FIG. 1 (f)). The height of the tip from the substrate surface was about 8 μm.
【0023】図3は本実施例の微小ティップを適用した
STM装置のブロック図を示す。図3において、微小テ
ィップ5と試料11との間にバイアス電圧を印加し、こ
の間を流れるトンネル電流Itを検出し、Itが一定と
なるようにフィードバックをかけ、XYZ駆動ピエゾ素
子12のZ方向を駆動しティップ5と試料11との間隔
を一定に保っている。更に、XYZ駆動ピエゾ素子12
のXYを駆動することにより試料の2次元像であるST
M像が観察される。この装置で試料としてHOPG(高
配向熱分解グラファイト)基板の劈開面をバイアス電流
1nAで観察したところ、良好な原子像を得ることがで
きた。FIG. 3 shows a block diagram of an STM device to which the minute tip of this embodiment is applied. In FIG. 3, a bias voltage is applied between the minute tip 5 and the sample 11, a tunnel current It flowing between the tip 5 and the sample 11 is detected, feedback is performed so that It is constant, and the Z direction of the XYZ drive piezo element 12 is changed. The distance between the tip 5 and the sample 11 is kept constant by driving. Furthermore, the XYZ drive piezo element 12
ST, which is a two-dimensional image of the sample,
An M image is observed. When a cleavage plane of a HOPG (highly oriented pyrolytic graphite) substrate was observed at a bias current of 1 nA as a sample with this apparatus, a good atomic image could be obtained.
【0024】また、本実施例において得られたティップ
圧着後の第1基板1を洗浄し、図1(c)で示されるテ
ィップ形成工程から再びティップ形成を行ったところ、
本実施例中に示されたSTMプローブと同一のものが形
成された。Further, when the first substrate 1 after the tip pressure bonding obtained in this embodiment was washed and the tip formation was performed again from the tip formation step shown in FIG. 1C,
The same STM probe shown in this example was formed.
【0025】[実施例2]実施例2は、本発明によるま
た別のSTM用プローブ及びその微小ティップの製造方
法である。図5にプローブの構成を示す。図5において
基板上に形成された接合層7上に微小ティップ5が接合
されている。本実施例の微小テイップ5は微小ティップ
先端部51と微小ティップ保持部52よりなる。また、
トンネル電流用配線10が接合層7に接続されている。
図4は本実施例の微小ティップの製造工程を示す断面図
である。[Embodiment 2] Embodiment 2 is a method for manufacturing another STM probe and its minute tip according to the present invention. FIG. 5 shows the configuration of the probe. In FIG. 5, the minute tip 5 is bonded onto the bonding layer 7 formed on the substrate. The minute tip 5 of this embodiment includes a minute tip tip portion 51 and a minute tip holding portion 52. Also,
The tunnel current wiring 10 is connected to the junction layer 7.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the minute tip of this embodiment.
【0026】以下、この図4に従い製造方法を説明す
る。まず、面方位(100)の単結晶シリコンウエハを
第1基板1として用意し、実施例1と同様の方法にて逆
ピラミッド状の凹部3および剥離層4を形成した。(図
4(a)(b)参照)。The manufacturing method will be described below with reference to FIG. First, a single crystal silicon wafer having a plane orientation (100) was prepared as the first substrate 1, and the inverted pyramidal recess 3 and the peeling layer 4 were formed in the same manner as in Example 1. (See FIGS. 4A and 4B).
【0027】次に、凹部3を含む剥離層4上にペースト
6としてPtを含有するメタロオーガニックペースト
(エヌ・イー・ケムキャット社製)を塗布した後、スク
レイパーにより表面のペーストを取り、凹部3にのみペ
ースト6を残した(図4(c)参照)。次に、電気炉を
用いて最高温度600℃で10分間保持することにより
微小ティップ先端部51となるPt膜とした。次に金
(Au)を真空蒸着法により成膜しフォトリソグラフィ
とエッチングによりパターン形成を行い微小ティップ保
持部52とした。なお、このときのAuの膜厚は1.0
μmである。以上の方法により微小ティップ5を形成し
た(図4(d)参照)。Next, a metalloorganic paste containing Pt (manufactured by NE Chemcat) is applied as a paste 6 on the peeling layer 4 including the recesses 3, and the paste on the surface is removed by a scraper to form recesses 3 in the recesses 3. Only the paste 6 was left (see FIG. 4 (c)). Next, by using an electric furnace and holding it at a maximum temperature of 600 ° C. for 10 minutes, a Pt film to be the tip portion 51 of the minute tip was formed. Next, gold (Au) was formed into a film by a vacuum vapor deposition method, and a pattern was formed by photolithography and etching to form a minute tip holding portion 52. The film thickness of Au at this time is 1.0.
μm. The minute tip 5 was formed by the above method (see FIG. 4D).
【0028】次に第2基板8として表面酸化膜を形成し
たシリコン基板を用意し、この表面にクロム(Cr)を
5nm、Auを300nm真空蒸着法により、成膜しフ
ォトリソグラフィとエッチングによりパターン形成を行
い、接合層7及び配線10とした。次に、第1基板1上
の微小ティップと第2基板8上の接合層とを位置合わせ
して対向・接触させ、更に荷重を加えることにより微小
ティップ5と接合層7の接合(圧着)を行った(図4
(e)参照)。Next, a silicon substrate having a surface oxide film formed thereon is prepared as the second substrate 8. Chromium (Cr) is deposited to a thickness of 5 nm and Au is deposited to a thickness of 300 nm by a vacuum vapor deposition method, and a pattern is formed by photolithography and etching. Then, the bonding layer 7 and the wiring 10 were formed. Next, the microtips 5 on the first substrate 1 and the bonding layer on the second substrate 8 are aligned and faced and contact each other, and a load is further applied to bond (compress) the microtips 5 and the bonding layer 7. Went (Fig. 4
(E)).
【0029】次に、第1基板1と第2基板8を引き離
し、剥離層4と微小ティップ5との界面で剥離させるこ
とによりSTMプローブを形成した(図4(f)参
照)。基板表面からのティップの高さは約8μmであっ
た。Next, the STM probe was formed by separating the first substrate 1 and the second substrate 8 and separating them at the interface between the separation layer 4 and the minute tip 5 (see FIG. 4 (f)). The height of the tip from the substrate surface was about 8 μm.
【0030】本実施例を用いたSTM装置において、実
施例1と同様にHOPG(高配向熱分解グラファイト)
基板の劈開面をバイアス電流1nAで観察したところ、
良好な原子像を得ることができた。In the STM apparatus using this example, HOPG (highly oriented pyrolytic graphite) was used as in Example 1.
When the cleaved surface of the substrate was observed with a bias current of 1 nA,
A good atomic image could be obtained.
【0031】また、本実施例において得られたティップ
圧着後の第1基板1を洗浄し、図4(c)で示されるテ
ィップ形成工程から再びテイップ形成を行ったところ、
本実施例中に示されたSTMプローブと同一のものが形
成された。Further, the first substrate 1 after the tip pressure bonding obtained in this embodiment was washed, and the tip was formed again from the tip forming step shown in FIG. 4C.
The same STM probe shown in this example was formed.
【0032】また、本実施例において微小ティップ保持
部52に銅(Cu)を用いても同様にSTMプローブを
形成することができた。安価で圧着特性の良いCuを微
小ティップ保持部52に用いることにより、Ptによる
微小ティップ先端部51形成時の材料回収率を向上さ
せ、製造コストを削減できた。Further, in the present embodiment, the STM probe could be similarly formed by using copper (Cu) for the minute tip holding portion 52. By using Cu, which is inexpensive and has good pressure-bonding characteristics, for the minute tip holding portion 52, it is possible to improve the material recovery rate when the minute tip tip portion 51 is formed of Pt and reduce the manufacturing cost.
【0033】[実施例3]実施例3は、本発明によるま
た別のSTM用プローブ及びその微小ティップの製造方
法である。図7にプローブの構成を示す。図7において
基板上に形成された接合層7上に微小ティップ5が接合
されている。本実施例の微小ティップ5は単結晶の微小
ティップ先端部51と微小ティップ保持部52よりな
る。また、トンネル電流用配線10が接合層7に接続さ
れている。図6は本実施例の微小ティップの製造工程を
示す断面図である。[Embodiment 3] Embodiment 3 is a method for manufacturing another STM probe and its microtip according to the present invention. FIG. 7 shows the structure of the probe. In FIG. 7, the minute tip 5 is bonded onto the bonding layer 7 formed on the substrate. The microtip 5 of this embodiment is composed of a single crystal microtip tip portion 51 and a microtip holding portion 52. In addition, a tunnel current wiring 10 is connected to the bonding layer 7. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the minute tip of this embodiment.
【0034】以下、この図に従い製造方法を説明する。
まず、面方位(100)の単結晶シリコンウエハを第1
基板1として用意し、実施例1と同様の方法にて逆ピラ
ミッド状の凹部3および剥離層4を形成した(図6
(a)(b)参照)。The manufacturing method will be described below with reference to this drawing.
First, a single crystal silicon wafer having a plane orientation (100) is first
A substrate 1 was prepared, and an inverted pyramid-shaped recess 3 and a peeling layer 4 were formed in the same manner as in Example 1 (FIG. 6).
(See (a) and (b)).
【0035】次に、凹部3を含む剥離層4上にペースト
6としてPtを含有するメタロオーガニックペースト
(エヌ・イー・ケムキャット社製)を塗布した後、スク
レイパーにより表面のペーストを取り、凹部3にのみペ
ースト6を残した(図6(c)参照)。次に、電気炉を
用いて最高温度1000℃で10分間保持することによ
り、凹部のティップ先端となる部分にPtの単結晶粒子
を形成し、微小ティップ先端部51とした。次に金(A
u)を真空蒸着法により成膜しフォトリソグラフィとエ
ッチングによりパターン形成を行い微小ティップ保持部
52とした。なお、このときのAuの膜厚は1.0μm
である。以上の方法により微小ティップ5を形成した
(図6(d)参照)。Next, a metallo-organic paste containing Pt (manufactured by NE Chemcat) is applied as a paste 6 on the peeling layer 4 including the concave portion 3, and then the surface paste is removed by a scraper to form the concave portion 3. Only the paste 6 was left (see FIG. 6 (c)). Next, by using an electric furnace and holding it at a maximum temperature of 1000 ° C. for 10 minutes, single crystal particles of Pt were formed at the tip end portion of the recessed portion to form a minute tip tip portion 51. Next, gold (A
u) was formed into a film by a vacuum evaporation method, and a pattern was formed by photolithography and etching to obtain a minute tip holding portion 52. The film thickness of Au at this time is 1.0 μm.
It is. The minute tip 5 was formed by the above method (see FIG. 6D).
【0036】次に第2基板8として表面酸化膜を形成し
たシリコン基板を用意し、この表面にクロム(Cr)を
5nm、Auを300nm真空蒸着法により、成膜しフ
ォトリソグラフィとエッチングによりパターン形成を行
い、接合層7及び配線10とした。次に、第1基板1上
の微小ティップと第2基板8上の接合層とを位置合わせ
して対向・接触させ、更に荷重を加えることにより微小
ティップ5と接合層7の接合(圧着)を行った(図6
(e)参照)。Next, a silicon substrate having a surface oxide film formed thereon is prepared as the second substrate 8. Chromium (Cr) is deposited on the surface of the silicon substrate by a vacuum vapor deposition method to a thickness of 5 nm and Au is deposited to a thickness of 300 nm to form a pattern by photolithography and etching. Then, the bonding layer 7 and the wiring 10 were formed. Next, the microtips 5 on the first substrate 1 and the bonding layer on the second substrate 8 are aligned and faced and contact each other, and a load is further applied to bond (compress) the microtips 5 and the bonding layer 7. Went (Fig. 6
(E)).
【0037】次に、第1基板1と第2基板8を引き離
し、剥離層4と微小ティップ5との界面で剥離させるこ
とによりSTMプローブに用いる微小ティップを形成し
た(図6(f)参照)。基板表面からのティップの高さ
は約8μmであった。Next, the first substrate 1 and the second substrate 8 are separated and separated at the interface between the separation layer 4 and the minute tip 5 to form a minute tip used for the STM probe (see FIG. 6 (f)). . The height of the tip from the substrate surface was about 8 μm.
【0038】本実施例を用いたSTM装置において、実
施例1と同様にHOPG(高配向熱分解グラファイト)
基板の劈面開面をバイアス電流1nAで観察したとこ
ろ、良好な原子像を得ることができた。In the STM apparatus using this example, HOPG (highly oriented pyrolytic graphite) was used as in Example 1.
When the cleavage plane of the substrate was observed with a bias current of 1 nA, a good atomic image could be obtained.
【0039】また、本実施例において得られたティップ
圧着後の第1基板1を洗浄し、図6(c)で示されるテ
ィップ形成工程から再びティップ形成を行ったところ、
本実施例中に示されたSTMプローブに用いる微小ティ
ップと同一のものが形成された。Further, when the first substrate 1 after the tip pressure bonding obtained in this embodiment was washed and the tip formation was performed again from the tip formation step shown in FIG. 6C,
The same microtips used for the STM probe shown in this example were formed.
【0040】[実施例4]実施例4は本発明による第2
態様であるAFM用カンチレバー型プロ―ブ及びその製
造方法である。図9にプローブの構成を示す。図9にお
いてカンチレバー9上に形成された接合層7上に微小テ
ィップ5が接合されている。図8は本実施例のプロープ
の製造工程を示す断面図である。[Embodiment 4] Embodiment 4 is the second embodiment of the present invention.
Aspects are a cantilever type probe for AFM and a method for producing the same. FIG. 9 shows the structure of the probe. In FIG. 9, the minute tip 5 is bonded on the bonding layer 7 formed on the cantilever 9. FIG. 8 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the probe of this embodiment.
【0041】以下、この図に従い製造方法を説明する。
まず、面方位(100)の単結晶シリコンウエハを第1
基板1として用意し、実施例1と同様の方法にて逆ピラ
ミッド状の凹部3および剥離層4を形成した。(図8
(a)参照)。The manufacturing method will be described below with reference to this drawing.
First, a single crystal silicon wafer having a plane orientation (100) is first
The substrate 1 was prepared, and an inverted pyramid-shaped recess 3 and a peeling layer 4 were formed in the same manner as in Example 1. (FIG. 8
(A)).
【0042】次に、第1基板1上にAuの独立分散超微
粒子液(真空冶金(株)製)をスピンコートで塗布した
(図8(b)参照)。この独立分散超微粒子液は金属超
微粒子を溶媒(αテルピネオール)に分散させたもので
ある。次に、第1基板1を110℃で20分乾燥させた
後、電気炉を用いて300℃で30分焼成した。次に、
フォトリソグラフィとエッチングによりパターン形成を
行った。なお、このときのAuの膜厚は1.0μmであ
った(図8(c)参照)。Next, an independent dispersion ultrafine particle liquid of Au (manufactured by Vacuum Metallurgy Co., Ltd.) was applied onto the first substrate 1 by spin coating (see FIG. 8B). This independent dispersion ultrafine particle liquid is obtained by dispersing ultrafine metal particles in a solvent (α-terpineol). Next, the first substrate 1 was dried at 110 ° C. for 20 minutes and then baked at 300 ° C. for 30 minutes using an electric furnace. next,
A pattern was formed by photolithography and etching. The Au film thickness at this time was 1.0 μm (see FIG. 8C).
【0043】次に第2基板8として単結晶シリコン基板
を用意し、第2基板8両面に二酸化シリコン13を0.
3μm、窒化シリコン14を0.5μm成膜した。次に
表面の窒化シリコン14をフォトリソグラフイとエッチ
ングによりカンチレバー9(片持ち梁)の形状にパター
ニングした。このとき、カンチレバーの寸法は幅50μ
m、長さ300μmとした。次に、裏面の窒化シリコン
14及び二酸化シリコン13を同様にエッチングマスク
形状にパターニングした。次に、チタンTiを3nm、
金Auを50nm成膜し、フォトリソグラフィとエッチ
ングによりパターン形成を行い、カンチレバー上に接合
層7を形成した。Next, a single crystal silicon substrate is prepared as the second substrate 8, and the silicon dioxide 13 is formed on both surfaces of the second substrate 8 in the order of 0.
A film having a thickness of 3 μm and a silicon nitride film having a thickness of 0.5 μm was formed. Next, the silicon nitride 14 on the surface was patterned into the shape of the cantilever 9 (cantilever) by photolithography and etching. At this time, the size of the cantilever is 50μ in width.
m and the length was 300 μm. Next, the silicon nitride 14 and the silicon dioxide 13 on the back surface were similarly patterned into an etching mask shape. Next, titanium Ti is 3 nm,
Gold Au was deposited to a thickness of 50 nm, and patterning was performed by photolithography and etching to form a bonding layer 7 on the cantilever.
【0044】次に、第1基板1上の微小ティップ5と第
2基板8上の接合層7とを位置合わせして対向・接触さ
せ、更に荷重を加えることにより微小ティップ5と接合
層7の接合(圧着)を行った(図8(d)参照)。次
に、第1基板1と第2基板8を引き離すことにより、剥
離層4と微小ティップ5との界面で剥離させた(図8
(e)参照)。Next, the minute tip 5 on the first substrate 1 and the bonding layer 7 on the second substrate 8 are aligned and face each other so that they are in contact with each other, and a load is applied to the minute tip 5 and the bonding layer 7. Bonding (pressure bonding) was performed (see FIG. 8D). Next, the first substrate 1 and the second substrate 8 were separated from each other to separate them at the interface between the separation layer 4 and the minute tip 5 (FIG. 8).
(E)).
【0045】次に、表面保護層15としてポリイミド層
をスピンコートにより塗布し、ベークして形成した。次
に、裏面の窒化シリコン14をエッチングマスクにし
て、90℃に加熱した30%水酸化カリウム水溶液によ
り裏面からシリコン基板8のエッチングを行った。次
に、フッ酸とフッ化アンモニウム混合水溶液により二酸
化シリコン層13を除去した。最後に、酸素プラズマを
用いて表面保護層を除去してカンチレバー型プローブを
形成した。(図8(f)参照)。Next, a polyimide layer was applied as the surface protective layer 15 by spin coating and baked to form. Next, using the silicon nitride 14 on the back surface as an etching mask, the silicon substrate 8 was etched from the back surface with a 30% potassium hydroxide aqueous solution heated to 90 ° C. Next, the silicon dioxide layer 13 was removed with a mixed aqueous solution of hydrofluoric acid and ammonium fluoride. Finally, the surface protection layer was removed using oxygen plasma to form a cantilever type probe. (See FIG. 8 (f)).
【0046】上記、本実施例のプローブを用いた光てこ
方式のAFM装置を作製した。本実施例により作製した
AFM用のプローブでは、変位測定のためのレーザーの
反射をカンチレバー先端に設けた接合層7の裏面にて行
うことができ、反射膜の代用となる。これにより、カン
チレバーの裏面の全面に反射膜をコーティングする必要
がなく、その膜応力により反ることがなくなった。本A
FM装置のブロック図を図10に示す。AFM装置はカ
ンチレバー51と接合層48と接合層48に接合した微
小ティップ50からなるプローブと、レーザー光61
と、カンチレバー自由端の接合層裏面にレーザー光を集
光するためのレンズ62とカンチレバーのたわみ変位に
よる光の反射角の変化を検出するポジションセンサー6
3と、ポジションセンサーからの信号により変位検出を
行う変位検出回路66と、XYZ軸駆動ピエゾ素子65
と、XYZ軸駆動ピエゾ素子をXYZ方向に駆動するた
めのXYZ駆動用ドライバー67とからなる。このAF
M装置を用い、マイカからなる試料64にプローブを接
近させた後に、XYZ軸駆動ピエゾ素子65のXY方向
を駆動することにより試料表面のAFM像を観察したと
ころ、マイカ表面のステップ像を観察することができ
た。An optical lever type AFM device using the probe of this embodiment was manufactured. In the AFM probe manufactured according to this example, the laser for displacement measurement can be reflected on the back surface of the bonding layer 7 provided at the tip of the cantilever, and can be used as a substitute for the reflective film. This eliminates the need to coat the entire surface of the back surface of the cantilever with a reflective film, and prevents warping due to the film stress. Book A
A block diagram of the FM appliance is shown in FIG. The AFM device includes a cantilever 51, a bonding layer 48, a probe including a minute tip 50 bonded to the bonding layer 48, and a laser beam 61.
And a position sensor 6 for detecting a change in the reflection angle of the light due to the bending displacement of the lens 62 and the cantilever for condensing the laser light on the back surface of the bonding layer at the free end of the cantilever.
3, a displacement detection circuit 66 that detects displacement based on a signal from the position sensor, and an XYZ axis drive piezoelectric element 65.
And an XYZ driving driver 67 for driving the XYZ axis driving piezo elements in the XYZ directions. This AF
After the probe is brought close to the sample 64 made of mica by using the M apparatus, the AFM image of the sample surface is observed by driving the XYZ axis driving piezo element 65 in the XY directions, and a step image of the mica surface is observed. I was able to.
【0047】[0047]
【発明の効果】本発明は、以上のような微小ティップの
製造方法により、先端が鋭利で曲率半径が揃った、AF
MやSTM用の微小ティッブとして優れた特性を示す微
小ティップを製造することが可能となる。また、本発明
においては、製造工程におけるティップ材料層のエッチ
ングを行う必要がないため、製造プロセスでの工程を簡
略化することが可能となり、凹部を形成した第1基板、
すなわち微小ティップの雌型は繰り返し使用ができるた
め、生産性の向上と、製造コストの低減を図ることがで
きる。また、本発明においては、金属からなる微小ティ
ップ材料を用いるため、STM用微小ティップとして再
現性が良く、安定な特性を得ることが可能となる。さら
に、微小ティップの形成を第1基板のエッチングによら
ず、第2基板上の接合層に転写するため、エッチング液
によるティップ材料の劣化、汚染等を防ぐことができ、
これにより一層再現性が良く安定な特性を得ることが可
能な微小ティップを実現することができる。また、第2
基板上に接合層を有する薄膜カンチレバーをあらかじめ
形成させておくことにより、ティップを有する薄膜カン
チレバーからなるAFM用のプローブを作製することが
容易になり、接合層を形成する必要がなくなり、かつ反
射膜を形成したことに伴う薄膜カンチレバーのそりを回
避することが可能となる。また、微小ティップ先端部と
微小ティップ保持部とに分けて微小ティップを形成する
ことにより、ティップ形成時の材料回収率の向上を図る
ことができる。As described above, according to the present invention, an AF having a sharp tip and a uniform radius of curvature is produced by the method for manufacturing a minute tip as described above.
It becomes possible to manufacture a minute tip exhibiting excellent characteristics as a minute tip for M and STM. Further, in the present invention, since it is not necessary to etch the tip material layer in the manufacturing process, it is possible to simplify the process in the manufacturing process, and the first substrate having the recess is formed.
That is, since the female die of the minute tip can be repeatedly used, the productivity can be improved and the manufacturing cost can be reduced. Further, in the present invention, since the fine tip material made of metal is used, it is possible to obtain stable characteristics with good reproducibility as a fine tip for STM. Furthermore, since the formation of the minute tips is transferred to the bonding layer on the second substrate without etching the first substrate, it is possible to prevent deterioration and contamination of the tip material due to the etching solution.
As a result, it is possible to realize a minute tip with which reproducibility is improved and stable characteristics can be obtained. Also, the second
By preliminarily forming a thin film cantilever having a bonding layer on a substrate, it becomes easy to manufacture a probe for an AFM composed of a thin film cantilever having a tip, there is no need to form a bonding layer, and a reflective film is provided. It is possible to avoid the warpage of the thin film cantilever due to the formation of the. Further, by forming the minute tip separately from the tip portion of the minute tip and the holding portion of the minute tip, the material recovery rate at the time of forming the tip can be improved.
【図1】実施例1による微小ティップの製造方法を示す
図FIG. 1 is a diagram showing a method for manufacturing a minute tip according to a first embodiment.
【図2】実施例1によるプローブを示す図FIG. 2 is a diagram showing a probe according to Example 1.
【図3】実施例1によるプローブを用いたSTM装置の
ブロック図FIG. 3 is a block diagram of an STM device using the probe according to the first embodiment.
【図4】実施例2による微小ティップの製造方法を示す
図FIG. 4 is a diagram showing a method for manufacturing a minute tip according to a second embodiment.
【図5】実施例2によるプローブを示す図5 is a diagram showing a probe according to Example 2. FIG.
【図6】実施例3による微小ティップの製造方法を示す
図FIG. 6 is a diagram showing a method for manufacturing a minute tip according to a third embodiment.
【図7】実施例3によるプローブを示す図FIG. 7 is a diagram showing a probe according to Example 3.
【図8】実施例4によるプローブの製造方法を示す図FIG. 8 is a diagram showing a method of manufacturing a probe according to a fourth embodiment.
【図9】実施例4によるプローブを示す図9 is a diagram showing a probe according to Example 4. FIG.
【図10】実施例4によるプローブを用いたAFM装置
のブロック図FIG. 10 is a block diagram of an AFM device using a probe according to a fourth embodiment.
【図11】従来例の微小ティップの製造方法の主要工程
を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing the main steps of a conventional method for manufacturing a minute tip.
【図12】従来例の微小ティップの製造工程断面図であ
る。FIG. 12 is a sectional view of a manufacturing process of a conventional minute tip.
1:第1基板 2:保護層 3:凹部 4:剥離層 5:微小ティップ 6:ペースト 7:接合層 8:第2基板 9:弾性体(カンチレバー) 10:配線 11:試料 12:XYZ軸駆動ピエゾ素子 13:二酸化シリコン 14:窒化シリコン 15:表面保護層 51:微小ティップ先端部 52:微小ティップ保持部 201:基板 202:薄膜層 203:ティップ 204:基板 205:レジスト 206:レジスト開口部 207:導電性材料 208:ティップ 510、512:二酸化シリコン 514:シリコンウエハ 518:ピット 520、521:窒化シリコン 522:ピラミッド状ピット 532:Cr層 534:ソウカット 540:マウンティングブロック 542:金属膜 1: First substrate 2: Protective layer 3: Recessed portion 4: Release layer 5: Micro tip 6: Paste 7: Bonding layer 8: Second substrate 9: Elastic body (cantilever) 10: Wiring 11: Sample 12: XYZ axis drive Piezo element 13: Silicon dioxide 14: Silicon nitride 15: Surface protection layer 51: Micro tip tip portion 52: Micro tip holding portion 201: Substrate 202: Thin film layer 203: Tip 204: Substrate 205: Resist 206: Resist opening 207: Conductive Material 208: Tips 510, 512: Silicon Dioxide 514: Silicon Wafer 518: Pits 520, 521: Silicon Nitride 522: Pyramid Pits 532: Cr Layer 534: Saw Cut 540: Mounting Block 542: Metal Film
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/306 H01L 21/306 Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI Technical display area H01L 21/306 H01L 21/306
Claims (20)
ティップの製造方法であって、一方の基板である第1基
板の凹部を含む剥離層上に、金属を含有するペーストを
加熱処理して金属材料のみからなる微小ティップを形成
し、他方の基板である第2基板上に形成された接合層
へ、前記剥離層上の微小ティップを転写することにより
微小ティップを製造することを特徴とする微小ティップ
の製造方法。1. A method of manufacturing a minute tip for detecting a tunnel current or a minute force, wherein a paste containing a metal is heat-treated on a release layer including a recess of a first substrate, which is one of the substrates, to heat the metal. A minute tip is manufactured by forming a minute tip made of only a material and transferring the minute tip on the peeling layer to a bonding layer formed on the second substrate which is the other substrate. Tip manufacturing method.
微小ティップの製造は、 第1基板の表面に凹部を形成する工程と、 前記第1基板の凹部を含む基板上に剥離層を形成する工
程と、 前記第1基板の剥離層上に金属を含有するペーストを塗
布し、該ペーストを加熱処理して金属材料のみからなる
微小ティップを形成する工程と、 第2基板上に接合層を形成する工程と、 前記第1基板における剥離層上の微小ティップを、前記
第2基板の接合層に接合する工程と、 前記第1基板における剥離層と微小ティップの界面で剥
離を行い、前記第2基板の接合層上に微小ティップを転
写する工程と、 を少なくともその製造工程に含んでいることを特徴とす
る請求項1に記載の微小ティップの製造方法。2. The manufacturing of the minute tip for detecting the tunnel current or the minute force comprises the steps of forming a concave portion on the surface of the first substrate and forming a peeling layer on the substrate including the concave portion of the first substrate. And a step of applying a paste containing a metal on the release layer of the first substrate and heat-treating the paste to form a minute tip made of only a metal material, and forming a bonding layer on the second substrate. A step of bonding the microtips on the release layer of the first substrate to a bonding layer of the second substrate; and a step of performing separation at the interface between the release layer and the microtips of the first substrate to form the second substrate. 2. The method for manufacturing a microtip according to claim 1, wherein the step of transferring the microtip onto the bonding layer is included in at least the manufacturing step thereof.
記ペーストを加熱処理して金属材料のみからなる微小テ
ィップを形成した後、さらに金属の保持層を形成するこ
とにより微小ティップを形成する工程を含んでいること
を特徴とする請求項2に記載の微小ティップの製造方
法。3. The step of forming the microtips comprises a step of forming the microtips by heat-treating the paste to form the microtips made of only a metal material, and then forming a metal holding layer. The method for manufacturing a microtip according to claim 2, wherein the microtip is included.
て、前記金属を含有するペーストを加熱処理して金属材
料のみからなる微小ティップを形成する工程が、該ペー
ストを加熱処理して単結晶金属材料のみからなる微小テ
ィップを形成する工程を含んでいることを特徴とする請
求項3に記載の微小ティップの製造方法。4. The step of forming the microtips by heat-treating the paste containing the metal to form the microtips made of only a metal material comprises heat-treating the paste to form only a single crystal metal material. 4. The method for manufacturing a microtip according to claim 3, further comprising the step of forming a microtip consisting of.
属化合物を含有するペーストであることを特徴とする請
求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の微小ティップ
の製造方法。5. The method of manufacturing a microtip according to claim 1, wherein the metal-containing paste is a paste containing an organometallic compound.
微粒子を含有するペーストであることを特徴とする請求
項1〜請求項4のいずれか1項に記載の微小ティップの
製造方法。6. The method for manufacturing a microtip according to claim 1, wherein the metal-containing paste is a paste containing ultrafine metal particles.
ティップであって、基板と、該基板上に形成された接合
層と、該接合層上に金属を含有するペーストを加熱処理
して金属材料のみにより形成された微小ティップ部とか
らなることを特徴とする微小ティップ。7. A microtip for detecting a tunnel current or a microforce, which is a metal material obtained by heat-treating a substrate, a bonding layer formed on the substrate, and a paste containing a metal on the bonding layer. A minute tip characterized by comprising a minute tip portion formed by only.
属化合物を含有するペーストであることを特徴とする請
求項7に記載の微小ティップ。8. The microtip according to claim 7, wherein the paste containing a metal is a paste containing an organometallic compound.
微粒子を含有するペーストであることを特徴とする請求
項7に記載の微小ティップ。9. The microtip according to claim 7, wherein the paste containing the metal is a paste containing ultrafine metal particles.
微小ティップとに囲まれた中空の領域を有していること
を特徴とする請求項7に記載の微小ティップ。10. The microtip according to claim 7, wherein the microtip has a hollow region surrounded by the bonding layer and the microtip.
先端部と微小ティップ保持部とからなることを特徴とす
る請求項10に記載の微小ティップ。11. The microtip according to claim 10, wherein the microtip comprises a tip end of the microtip and a microtip holding portion.
u,Ag,Cuのいずれかの材料を含むことを特徴とす
る請求項11に記載の微小ティップ。12. The minute tip holding portion comprises Pt, A
The microtip according to claim 11, comprising any one of u, Ag, and Cu.
の先端部に金属の単結晶を有し、該単結晶と該単結晶を
保持する微小ティップ保持部とからなることを特徴とす
る請求項10に記載の微小ティップ。13. The microtip has a metal single crystal at least at a tip thereof, and the microtip is composed of the single crystal and a microtip holding portion holding the single crystal. Micro tip.
ローブの製造方法であって、一方の基板である第1基板
の凹部を含む剥離層上に、金属を含有するペーストを加
熱処理して金属材料のみからなる微小ティップを形成
し、他方の基板である第2基板の弾性体材料上に形成さ
れた接合層へ、前記剥離層上の微小ティップを転写し、
前記第2基板の一部を除去して弾性体材料から弾性体を
形成してプローブを製造することを特徴とするプローブ
の製造方法。14. A method for manufacturing a probe for detecting a tunnel current or a small force, wherein a metal-containing paste is heat-treated on a peeling layer including a concave portion of a first substrate, which is one substrate, by heat treatment. Forming a microtip consisting of only the microtip, and transferring the microtip on the peeling layer to the bonding layer formed on the elastic material of the second substrate, which is the other substrate,
A method of manufacturing a probe, wherein a part of the second substrate is removed to form an elastic body from an elastic material to manufacture a probe.
程と、 前記第1基板の剥離層上に金属を含有するペーストを塗
布し、該ペーストを加熱処理して金属材料のみからなる
微小ティップを形成する工程と、 第2基板上に弾性体材料を形成する工程と、 前記第2基板の弾性体材料上に接合層を形成する工程
と、 前記第1基板の剥離層上の微小ティップを、前記第2基
板の接合層に接合する工程と、 前記第1基板における剥離層と微小ティップ材料の界面
で剥離を行い、前記第2基板の接合層上に微小ティップ
を転写する工程と、 前記第2基板の一部を除去して弾性体材料から弾性体を
形成する工程と、 を少なくともその製造工程に含んでいることを特徴とす
る請求項14に記載のプローブの製造方法。15. The method for manufacturing the probe, wherein a step of forming a concave portion on the surface of the first substrate, a step of forming a peeling layer on the substrate including the concave portion of the first substrate, and peeling of the first substrate A step of applying a paste containing a metal on the layer and heat-treating the paste to form a minute tip made of only a metal material; a step of forming an elastic material on the second substrate; Forming a bonding layer on the elastic material, the step of bonding the minute tip on the peeling layer of the first substrate to the bonding layer of the second substrate, and the peeling layer and the minute tip on the first substrate. At least peeling at the interface of the material and transferring the minute tip onto the bonding layer of the second substrate; and removing a part of the second substrate to form an elastic body from an elastic material. What is included in the manufacturing process The method of manufacturing a probe according to claim 14, wherein the probe is manufactured.
前記ペーストを加熱処理して金属材料のみからなる微小
ティップを形成した後、さらに金属の保持層を形成する
ことにより微小ティップを形成する工程を含んでいるこ
とを特徴とする請求項15に記載のプローブの製造方
法。16. The step of forming the minute tip comprises:
16. The method according to claim 15, further comprising a step of forming the microtips by heat-treating the paste to form the microtips made of only a metal material, and further forming a metal holding layer. Method of manufacturing probe.
いて、前記金属を含有するペーストを加熱処理して金属
材料のみからなる微小ティップを形成する工程が、該ペ
ーストを加熱処理して単結晶金属材料のみからなる微小
ティップを形成する工程を含んでいることを特徴とする
請求項16に記載のプローブの製造方法。17. The step of forming a minute tip made of only a metal material by heat-treating the paste containing the metal in the step of forming the minute tip comprises heat-treating the paste to form only a single crystal metal material. The method for manufacturing a probe according to claim 16, further comprising a step of forming a minute tip made of.
金属化合物を含有するペーストであることを特徴とする
請求項14〜請求項17のいずれか1項に記載のプロー
ブの製造方法。18. The probe manufacturing method according to claim 14, wherein the metal-containing paste is a paste containing an organometallic compound.
超微粒子を含有するペーストであることを特徴とする請
求項14〜請求項17のいずれか1項に記載のプローブ
の製造方法。19. The method of manufacturing a probe according to claim 14, wherein the paste containing the metal is a paste containing ultrafine metal particles.
ローブであって、請求項7〜請求項13のいずれか1項
に記載の微小ティップを弾性レバー上に有することを特
徴とするプローブ。20. A probe for detecting a tunnel current or a minute force, comprising the minute tip according to any one of claims 7 to 13 on an elastic lever.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2591096A JPH09196934A (en) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | Production of minute chip for detecting tunnel current or minute force, minute chip, and production of probe having minute chip and probe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2591096A JPH09196934A (en) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | Production of minute chip for detecting tunnel current or minute force, minute chip, and production of probe having minute chip and probe |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09196934A true JPH09196934A (en) | 1997-07-31 |
Family
ID=12178941
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2591096A Pending JPH09196934A (en) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | Production of minute chip for detecting tunnel current or minute force, minute chip, and production of probe having minute chip and probe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09196934A (en) |
-
1996
- 1996-01-19 JP JP2591096A patent/JPH09196934A/en active Pending
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