垂直式扫描型显微镜用悬臂及使用该悬臂的垂直式扫描型显微镜用探针制造技术

本发明专利技术的垂直式扫描型显微镜用探针（２０）通过固定于悬臂（２）的纳米管探针的前端来获得试样表面（２４）的物性信息；其特征在于：在悬臂（２）设置固定纳米管（１２）的基端部（１４）的安装区域，当相对平均试样表面（２６）将悬臂（２）配置成测定状态时，使上述安装区域的高度方向相对上述试样平均表面（２６）成为垂直状态地设置，将纳米管（１２）的基端部（１４）固定于该安装区域的高度方向。这样，可实现将成为探针的纳米管前端相对试样面以大体垂直状接触从而可高灵敏度地检测试样的表面信息的垂直式扫描型显微镜用探针。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及将纳米管用作探针从试样表面获得物性信息的扫描型显微镜用探针，更为详细地说，涉及相对试样表面大体垂直地立设纳米管探针从试样表面以高分辨率获得物性信息的高性能扫描型显微镜用悬臂及使用该悬臂的高性能扫描型显微镜用探针。 近年来，发现了具有新碳构造的纳米碳管。该纳米碳管的直径约为1nm到数十nm，长度为数μm，纵横比(长度/直径)为100-1000左右。在现在的半导体技术中，制作直径为1nm的探针较困难，从这一点考虑，纳米碳管作为AFM用探针具有最高条件。 H.Dai等在NATURE(Vol.384，14November 1996)中报告了将纳米碳管粘贴到悬臂的凸出部的前端的AFM用探针。他们的探针具有划时代的意义，但由于不过是使纳米碳管附着到凸出部，所以具有在扫描试样表面几次期间纳米碳管从凸出部脱落的性质。 本专利技术者等为了解决该弱点，开发出将纳米碳管牢固地固定到悬臂的凸出部的固定方法。该开发的成果已经在日本特开2000-227435号公开了第1固定方法，另外，在日本特开2000-249712号公开了第2固定方法。 上述第1固定方法在将电子束照射到纳米管的基端部，形成涂覆膜，由该涂覆膜将纳米管被覆固定到悬臂凸出部。第2固定方法将电子束照射到纳米管的基端部或对其通电，将纳米管基端部熔接固定到悬臂凸出部。 然而，即使将纳米管固定到由锥状体构成的悬臂凸出部，其配置也经常使检测信号的分辨率下降。 图14为现有扫描型显微镜用探针的立体构成图。扫描型显微镜用探针20由悬臂2和纳米管12构成。该悬臂2由悬臂部4、其后端的固定部6、及其前端的凸出部8(称为棱锥部)构成，凸出部8具有成为探针的尖锐的前端8a。纳米管12的基端部虽然固定于凸出部8，但总是通过前端8a地固定需要高度的技术，在大多数场合，如图所示那样不通过前端8a。 当由该探针20扫描试样22的试样表面24时，相对试样表面24将纳米管前端18和前端8a双方作为探针起作用。获得的表面图像通过重合由纳米管前端18获得的影像与由前端8a获得的影像而构成，图像自身的鲜明度下降。 图15为现有另一扫描型显微镜用探针的立体构成图。在该现有例中，纳米管12由于通过前端8a，所以，前端8a的探针作用被封杀。因此，仅纳米管前端18起到探针的作用。 可是，当使该纳米管前端18接触在试样表面24时，纳米管12与试样22的试样平均表面26不直交，按交叉角φ斜交。在斜交状态下，纳米管前端18不能追随试样表面24的大倾斜度的凹部和凸部，出现不能检测的空白区域。即，在该场合，也避免不了检测分辨率的下降。 这些弱点是因为现有的凸出部8形成为锥体状而必须具有尖锐的前端8a而导致的。换言之，将现有的AFM用探针依原样用作纳米管探针的支架，将出现这些弱点。 因此，本专利技术的目的在于提供一种悬臂凸出部没有尖锐的前端而且检测时纳米管前端相对试样面以大体垂直状接触的垂直式扫描型显微镜用探针。 专利技术的公开方案1的专利技术为垂直式扫描型显微镜用悬臂，扫描型显微镜用探针由固定于悬臂的纳米管探针的前端获得试样表面的物性信息；其特征在于在悬臂设置用于固定纳米管的基端部的安装区域，当相对试样面将悬臂配置成测定状态时使上述安装区域的高度方向成为相对试样面大体垂直的状态地设置。 方案2的专利技术为如方案1所述的垂直式扫描型显微镜用悬臂，其中，上述安装区域为安装平面。 方案3的专利技术为如方案1所述的垂直式扫描型显微镜用悬臂，其中，上述安装区域为将纳米管的基端部插入的安装孔，该安装孔的轴向成为上述高度方向。 方案4的专利技术为如方案1所述的垂直式扫描型显微镜用悬臂，其中，上述安装区域为将纳米管的基端部嵌入的安装槽，该安装槽的槽方向成为上述高度方向。 方案5的专利技术为如方案1所述的垂直式扫描型显微镜用悬臂，其中，上述安装区域为棱线部，该棱线的方向为上述高度方向。 方案6的专利技术为如方案1所述的垂直式扫描型显微镜用悬臂，其中，上述安装区域为安装曲面，当将悬臂相对试样面配置成测定状态时使上述安装曲面的切平面的高度方向相对试样面成为大体垂直状态地设置。 方案7的专利技术为如方案1所述的垂直式扫描型显微镜用悬臂，其中，上述安装区域为通过利用聚焦离子束加工、腐蚀工艺、或淀积工艺形成。 方案8的专利技术为垂直式扫描型显微镜用探针，该扫描型显微镜用探针由固定于悬臂的纳米管探针的前端获得试样表面的物性信息；其特征在于在悬臂设置用于固定纳米管的基端部的安装区域，当相对试样面将悬臂配置成测定状态时使上述安装区域的高度方向成为相对试样面大体垂直的状态地设置，将纳米管的基端部固定到该安装区域的高度方向。 方案9的专利技术为如方案8所述的垂直式扫描型显微镜用探针，其中，上述悬臂的悬臂部的轴向在测定状态下相对试样面以角度θ配置成尾部抬起状时，上述纳米管的轴线与悬臂部的轴向大体呈(θ+90)度的角度。 图2为第1实施形式的侧面图。 图3为本专利技术的第2实施形式(安装槽)的透视图。 图4为第2实施形式的侧面图。 图5为本专利技术第3实施形式(安装槽)的透视图。 图6为第3实施形式的侧面图。 图7为本专利技术的第4实施形式(安装槽的变形例)的透视图。 图8为第4实施形式的侧面图。 图9为本专利技术的第5实施形式(棱线部)的透视图。 图10为第5实施形式的侧面图。 图11为第6实施形式的透视图。 图12为第7实施形式的透视图。 图13为第8实施形式的透视图。 图14为现有扫描型显微镜用探针的立体构成图。 图15为现有另一扫描型显微镜用探针的立体构成图。 图1为本专利技术第1实施形式的透视图。垂直式扫描显微镜用悬臂2(以后称悬臂)由悬臂部4、固定部6、及凸出部8构成。凸出部8以长方体状凸设于悬臂部4的前端，其自身还有探针状的尖锐的前端。 凸出部8的周面由多个平面构成，其中至少一面成为纳米管12的安装平面10。该安装平面10的特征在于配置成立设状并且其高度方向在试样测定时相对由一点划线表示的试样平面26垂直。在该安装平面10朝其高度方向固定纳米管12的基端部14。 纳米管12有导电性的纳米碳管或绝缘性的BN(氮化硼)系纳米管、BCN(碳氮化硼)系纳米管等各种纳米管。用于隧道显微镜(STM)时需要检测隧道电流，所以，使用导电性纳米管，用于原子间力显微镜(AFM)时，可根据用途选择纳米管，可为导电性纳米管，或可为绝缘性管，或哪一种都可。 对于将纳米管12固定于安装平面10的方法，如已经说明的那样，具有2种方法。第1个方法为由涂覆膜将纳米管12的基端部14被覆的方法，第2个方法是由电子束或离子束或通过通电将基端部14热熔接于安装平面10的方法。 纳米管12固定于安装平面10并使其轴线垂直地立设于试样22的平均表面26。这样安装时，纳米管12的前端部16时常在测定状态下相对平均表面26垂直配置，可高效率地由前端18进行试样表面24的检测。 通过将纳米管12固定到悬臂2，完成垂直式扫描型显微镜用探针20(以后简称为探针)。该探针用于扫描型显微镜，不限于例如上述的AFM或STM，具有由摩擦力检测表面的不同的水平力显微镜(LFM)、检测磁相互作用的磁力显微镜(MFM)、检测电场力的梯度的电场力显微镜(EFM)、将化学官能团的表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垂直式扫描型显微镜用悬臂，扫描型显微镜用探针通过固定于悬臂的纳米管探针的前端来获得试样表面的物性信息；其特征在于：在悬臂上设置用于对成为探针的纳米管的基端部进行固定的安装区域，当相对平均试样面将悬臂配置成测定状态时使上述安装区域的高度方向成为相对试样面大体垂直的状态地设置。

【技术特征摘要】
JP 2000-11-26 403558/001.一种垂直式扫描型显微镜用悬臂，扫描型显微镜用探针通过固定于悬臂的纳米管探针的前端来获得试样表面的物性信息；其特征在于在悬臂上设置用于对成为探针的纳米管的基端部进行固定的安装区域，当相对平均试样面将悬臂配置成测定状态时使上述安装区域的高度方向成为相对试样面大体垂直的状态地设置。2.根据权利要求1所述的垂直式扫描型显微镜用悬臂，其中，上述安装区域为安装平面。3.根据权利要求1所述的垂直式扫描型显微镜用悬臂，其中，上述安装区域为将纳米管的基端部插入的安装孔，该安装孔的轴向成为上述高度方向。4.根据权利要求1所述的垂直式扫描型显微镜用悬臂，其中，上述安装区域为将纳米管的基端部嵌入的安装槽，该安装槽的槽方向成为上述高度方向。5.根据权利要求1所述的垂直式扫描型显微镜用悬臂，其中，上述安装区域为棱线部，该棱线的方向为上述...

【专利技术属性】
技术研发人员：中山喜万，秋田成司，原田昭雄，大川隆，高野雄一，安武正敏，白川部喜治，
申请(专利权)人：大研化学工业株式会社，精工电子有限公司，中山喜万，
类型：发明
国别省市：JP[日本]