JPH01290598A - 微細マルチプローブの製造方法 - Google Patents
微細マルチプローブの製造方法Info
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- JPH01290598A JPH01290598A JP63118240A JP11824088A JPH01290598A JP H01290598 A JPH01290598 A JP H01290598A JP 63118240 A JP63118240 A JP 63118240A JP 11824088 A JP11824088 A JP 11824088A JP H01290598 A JPH01290598 A JP H01290598A
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- G—PHYSICS
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- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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- G11B9/12—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor using near-field interactions; Record carriers therefor
- G11B9/14—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor using near-field interactions; Record carriers therefor using microscopic probe means, i.e. recording or reproducing by means directly associated with the tip of a microscopic electrical probe as used in Scanning Tunneling Microscopy [STM] or Atomic Force Microscopy [AFM] for inducing physical or electrical perturbations in a recording medium; Record carriers or media specially adapted for such transducing of information
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- H01J9/022—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes
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- Measuring Leads Or Probes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、鋭利な先端部を有する微小プローブを複数本
高密度に形成して成る微細マルチプローブの製造方法に
関する。
高密度に形成して成る微細マルチプローブの製造方法に
関する。
（従来の技術）
鋭利な先端を持つ微小プローブは、導電性基板上に存在
する導電性粒子の２次元的な挙動を測定したり、トンネ
ル電流あるいは電界放射電流によって幅０．１μＩ以下
の線を基板に描かせる場合などに利用される。
する導電性粒子の２次元的な挙動を測定したり、トンネ
ル電流あるいは電界放射電流によって幅０．１μＩ以下
の線を基板に描かせる場合などに利用される。
この先端の鋭利な微小プローブを、従来は機械研磨ある
いは電解研磨によって製作していた。
いは電解研磨によって製作していた。
即ち１機械的研磨による場合は、金属ワイヤを所望の長
さに切断後、先端をグラインダ等によって機械的に研磨
することによって得ていた。
さに切断後、先端をグラインダ等によって機械的に研磨
することによって得ていた。
また、電解研磨による場合は、第４図に示すように、先
ず、直径０．５Ｉ程度のタングステン線１の先端部を薄
い荷性ソーダの水溶液２につける。そして、このタング
ステン線１と電極３との間に直流電源４を介して数ボル
トの直流電圧を印加する。
ず、直径０．５Ｉ程度のタングステン線１の先端部を薄
い荷性ソーダの水溶液２につける。そして、このタング
ステン線１と電極３との間に直流電源４を介して数ボル
トの直流電圧を印加する。
これにより、水溶液２中のタングステン線１の表面が研
磨されていくが、液面の近くは研磨速度が特に速く、液
面を静かにしておくと、タングステン線１の液面に接し
ている部分の近傍が糸巻形状に研磨され、やがて切断さ
れる。切断の瞬間に急減する電流を的確に検知してすば
やく印加電圧を切ることにより、鋭利な先端を持つ微小
タングステンプローブを得ていた。
磨されていくが、液面の近くは研磨速度が特に速く、液
面を静かにしておくと、タングステン線１の液面に接し
ている部分の近傍が糸巻形状に研磨され、やがて切断さ
れる。切断の瞬間に急減する電流を的確に検知してすば
やく印加電圧を切ることにより、鋭利な先端を持つ微小
タングステンプローブを得ていた。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、上記従来方法は、基本的には微小プロー
ブを１本ずつ製作する方法であるため、これから高密度
化した微細マルチプローブを得ることはできない、なぜ
ならば、機械研磨は機械加工であるために、一方、電解
研磨は電解液の表面張力の存在のために、微小なプロー
ブを製作することだけでも極めて困難である。まして従
来の研磨による方法では、高密度な微細マルチプローブ
を製作することは不可能である。
ブを１本ずつ製作する方法であるため、これから高密度
化した微細マルチプローブを得ることはできない、なぜ
ならば、機械研磨は機械加工であるために、一方、電解
研磨は電解液の表面張力の存在のために、微小なプロー
ブを製作することだけでも極めて困難である。まして従
来の研磨による方法では、高密度な微細マルチプローブ
を製作することは不可能である。
このため従来は、１本の微小プローブを機械的に移動さ
せて基板上を測定走査したり、同じ図形を繰り返し描か
ねばならず、極めて作業効率が悪かった。
せて基板上を測定走査したり、同じ図形を繰り返し描か
ねばならず、極めて作業効率が悪かった。
そこで１本発明は、鋭利な先端を持つ複数の微小プロー
ブが高密度に形成できる微細マルチプローブの製造方法
を提供することを目的とする。
ブが高密度に形成できる微細マルチプローブの製造方法
を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段）
本発明は、リソグラフィによって、結晶基板上に複数の
穴を高密度化してあけた薄膜を形成し。
穴を高密度化してあけた薄膜を形成し。
それら穴底部に露出している基板上に導電物質を選択的
にエピタキシャル成長させるようにしたものである。
にエピタキシャル成長させるようにしたものである。
（作用）
薄膜に形成された穴を通して結晶基板上に導電物質を選
択的にエピタキシャル成長させると、ファセット形成現
象により各穴毎に先端の鋭利な結晶が成長し、微小プロ
ーブを高密度に形成させることができる。
択的にエピタキシャル成長させると、ファセット形成現
象により各穴毎に先端の鋭利な結晶が成長し、微小プロ
ーブを高密度に形成させることができる。
（実施例）
第１図は本発明による微細マルチプローブの製造方法の
説明図で、（ａ）の斜視図および（ｂ）の断面図に示す
ように、シリコン基板１１の表面に厚さ１μｍ程度のシ
リコン酸化膜１２を成長させ、そこに通常のりソグラフ
ィによって角穴１３を多数（図で４個）高密度に形成す
る。更に、その上からＳｉＨ，Ｃ１１ｚ。
説明図で、（ａ）の斜視図および（ｂ）の断面図に示す
ように、シリコン基板１１の表面に厚さ１μｍ程度のシ
リコン酸化膜１２を成長させ、そこに通常のりソグラフ
ィによって角穴１３を多数（図で４個）高密度に形成す
る。更に、その上からＳｉＨ，Ｃ１１ｚ。
ＨＣＱ、 Ｈ，、Ｂ、Ｈ，の４種類のガスを供給して角
穴１３の底部に露出するシリコン基板１１上にシリコン
の結晶を選択的にエピタキシャル成長させる。
穴１３の底部に露出するシリコン基板１１上にシリコン
の結晶を選択的にエピタキシャル成長させる。
これにより、同図（ｃ）の斜視図および（ｄ）の断面図
に示すように、鋭利な先端を持つピラミッド状の結晶が
エピタキシャル成長し、シリコンの微小プローブ１４が
形成される。このとき、結晶中にはホウ素（Ｂ）が自然
にドープされて微小プローブ１４はＰ型導伝性を有する
ようになる。
に示すように、鋭利な先端を持つピラミッド状の結晶が
エピタキシャル成長し、シリコンの微小プローブ１４が
形成される。このとき、結晶中にはホウ素（Ｂ）が自然
にドープされて微小プローブ１４はＰ型導伝性を有する
ようになる。
このシリコンの選択的エピタキシャル成長時にファセッ
トが形成されることはよく知られた実験的事実で、第１
図（ａ）に示したような角穴のパターンでは４つのファ
セットが成長する（Ｊ、０８Ｂｏｒｌａｎｄａｎｄ Ｃ
，Ｄｒｏｗｌａｙ、 ５ｏｌｉｄ ５ｔａｔｅ Ｔｅｃ
ｈｎｏｌｏｇｙ、 １９８５゜Ｖｏｌ、２８． Ｎｏ、
８． ｐｐ１４１−１４８参照）。
トが形成されることはよく知られた実験的事実で、第１
図（ａ）に示したような角穴のパターンでは４つのファ
セットが成長する（Ｊ、０８Ｂｏｒｌａｎｄａｎｄ Ｃ
，Ｄｒｏｗｌａｙ、 ５ｏｌｉｄ ５ｔａｔｅ Ｔｅｃ
ｈｎｏｌｏｇｙ、 １９８５゜Ｖｏｌ、２８． Ｎｏ、
８． ｐｐ１４１−１４８参照）。
しかし、一般にはこのようなファセット形成は望ましく
なく、これまでは、ファセット形成を阻止する方策が研
究されてきた。
なく、これまでは、ファセット形成を阻止する方策が研
究されてきた。
本発明では、逆に、このファセットの形成を債極的に利
用し、先端が鋭利なピラミッド状の微細プローブを高密
度に形成するようにしたものである。
用し、先端が鋭利なピラミッド状の微細プローブを高密
度に形成するようにしたものである。
次に、上記のように絶縁性のシリコン基板ｌｌ上に高密
度に形成した各微小プローブに電気配線を施す方法につ
いて説明する。
度に形成した各微小プローブに電気配線を施す方法につ
いて説明する。
第２図（ａ）に示すように、上記方法により製造された
微細マルチプローブを裏面にして通常のりソグラフィを
用い、基板裏面から各微小プローブ１４に達するコンタ
クト孔１５を形成する。このとき、これらコンタクト孔
１５が微小プローブ１４に合致するように、シリコン基
板１１の数個所にスルーホールをあけ、これらスルーホ
ールを基準として微小プローブ１４の位置を推定する。
微細マルチプローブを裏面にして通常のりソグラフィを
用い、基板裏面から各微小プローブ１４に達するコンタ
クト孔１５を形成する。このとき、これらコンタクト孔
１５が微小プローブ１４に合致するように、シリコン基
板１１の数個所にスルーホールをあけ、これらスルーホ
ールを基準として微小プローブ１４の位置を推定する。
次いで、同図（ｂ）に示すようにアルミニウム１６をコ
ンタクト孔１５に埋込み、更に同図（ｃ）に示すように
、その上にアルミニウム線１７とシリコン酸化膜１８と
の多層構造を形成し、各アルミニウム線１７に電極端子
を取り付ける。
ンタクト孔１５に埋込み、更に同図（ｃ）に示すように
、その上にアルミニウム線１７とシリコン酸化膜１８と
の多層構造を形成し、各アルミニウム線１７に電極端子
を取り付ける。
第３図は、上記のようにして作成された微細マルチプロ
ーブ１９を用いて平滑表面を有する導電性基板２０上に
存在する導電性粒子２１の２次元的な挙動の測定に適用
した場合の例を示したものである。
ーブ１９を用いて平滑表面を有する導電性基板２０上に
存在する導電性粒子２１の２次元的な挙動の測定に適用
した場合の例を示したものである。
先ず、微細マルチプローブ１９の微小プローブ先端と導
電性基板２０の表面との間隔を数ｎｍ（す１メートル）
以下に設定する。次に、マルチプレクサ２２によって微
小電流計２３に接続する微小プローブ１４を高速に切り
換える。このとき、微小電流計２３に接続された微小プ
ローブ１４と、導電性基板２０との間に数ボルト程度の
直流電圧を微小プローブ１４側がプラスになるように印
加する。すると、この微小プローブ直下に導電性粒子２
１が存在するか否かをトンネル電流の大きさによって検
出できる。このトンネル電流を微小電流計２３で測定し
、測定結果Ｕ工を信号処理装置２４に出力する。同時に
、微小電流計２３に接続されている微小プローブ１４の
位置ｕ２をマルチプレクサ２２から信号処理装置２４に
出力する。これにより、信号処理装置２４は信号Ｕ□と
ｕ２とから導電性粒子２１の位置を決定することができ
る。 このように、微細マルチプローブ１９を用いるこ
とにより、導電性粒子２１の位置を高速かつ高精度に捉
えることができるが、微小プローブ１本を導電性基板２
０上で機械的に操作する従来装置においては、導電性粒
子２１の存在位置を決定することは容易なことではなか
った。
電性基板２０の表面との間隔を数ｎｍ（す１メートル）
以下に設定する。次に、マルチプレクサ２２によって微
小電流計２３に接続する微小プローブ１４を高速に切り
換える。このとき、微小電流計２３に接続された微小プ
ローブ１４と、導電性基板２０との間に数ボルト程度の
直流電圧を微小プローブ１４側がプラスになるように印
加する。すると、この微小プローブ直下に導電性粒子２
１が存在するか否かをトンネル電流の大きさによって検
出できる。このトンネル電流を微小電流計２３で測定し
、測定結果Ｕ工を信号処理装置２４に出力する。同時に
、微小電流計２３に接続されている微小プローブ１４の
位置ｕ２をマルチプレクサ２２から信号処理装置２４に
出力する。これにより、信号処理装置２４は信号Ｕ□と
ｕ２とから導電性粒子２１の位置を決定することができ
る。 このように、微細マルチプローブ１９を用いるこ
とにより、導電性粒子２１の位置を高速かつ高精度に捉
えることができるが、微小プローブ１本を導電性基板２
０上で機械的に操作する従来装置においては、導電性粒
子２１の存在位置を決定することは容易なことではなか
った。
次に１本発明により製造される微細マルチプローブをリ
ングラフィの電子発生チップに適用した場合の例につい
て説明する。
ングラフィの電子発生チップに適用した場合の例につい
て説明する。
河、Ａ、ＭｃＣｏｒｄ ａｎｄ Ｒ，Ｆ、Ｗ、Ｐｅａｓ
ｅ、 Ｊ、Ｖａｃ、Ｓｃｉ。
ｅ、 Ｊ、Ｖａｃ、Ｓｃｉ。
Ｔｅｃｈｎｏｌ、 Ｂ４（１）、 １９８６． ｐｐ８
６−８８に報告されているように、トンネル電流あるい
は電界放射電流によって＠０．１μｍ以下の線を基板上
に形成することができる。この論文では電子発生チップ
として１本のプローブのみを使用している。そこで、電
子発生チップとして本発明による微細マルチプローブを
使用すれば、複数の同じパターンを同時に効率よく形成
することができる。
６−８８に報告されているように、トンネル電流あるい
は電界放射電流によって＠０．１μｍ以下の線を基板上
に形成することができる。この論文では電子発生チップ
として１本のプローブのみを使用している。そこで、電
子発生チップとして本発明による微細マルチプローブを
使用すれば、複数の同じパターンを同時に効率よく形成
することができる。
また、この場合に使用する微細マルチプローブは、前述
の導電性粒子２１の存在位置を決定する場合のときのよ
うに、各微小プローブ１４を切り換える必要はないので
、プローブ製造時においても、微小プローブ１４形成後
に改めて配線を形成することなくプローブと同時に形成
することができる。
の導電性粒子２１の存在位置を決定する場合のときのよ
うに、各微小プローブ１４を切り換える必要はないので
、プローブ製造時においても、微小プローブ１４形成後
に改めて配線を形成することなくプローブと同時に形成
することができる。
即ち、第１図で説明した微細マルチプローブの製法にお
いて、シリコン絶縁基板の代りに予めヒ素がドープされ
た導電性のｎ型シリコン基板を使用する。また、選択的
エピタキシャル成長に使用するガスのうちＢ２Ｈ，の代
りにＡｓＨ，を使用する。その他は第１図で説明した場
合と全く同様にして基板上に微小プローブを形成するこ
とにより、Ａｓがドープされたｎ型導電性プローブが形
成される。このようにして導電性基板上に導電性の微小
プローブが高密度に形成された微細マルチプローブが、
本発明によれば極く簡単に得られる。
いて、シリコン絶縁基板の代りに予めヒ素がドープされ
た導電性のｎ型シリコン基板を使用する。また、選択的
エピタキシャル成長に使用するガスのうちＢ２Ｈ，の代
りにＡｓＨ，を使用する。その他は第１図で説明した場
合と全く同様にして基板上に微小プローブを形成するこ
とにより、Ａｓがドープされたｎ型導電性プローブが形
成される。このようにして導電性基板上に導電性の微小
プローブが高密度に形成された微細マルチプローブが、
本発明によれば極く簡単に得られる。
なお、上記実施例ではシリコン酸化膜１２上に角穴１３
を形成する例について説明したが、シリコン酸化膜１２
上に形成する穴は任意形状のものが採用できる。
を形成する例について説明したが、シリコン酸化膜１２
上に形成する穴は任意形状のものが採用できる。
（発明の効果）
以上のように本発明によれば、リソグラフィを用いた微
細加工技術によって微細マルチプローブを製造するので
、複数の微小プローブを自由な配列に高密度に形成でき
る。しかも、微小プローブをエピタキシャル成長によっ
て形成するので、結晶からなる鋭利な先端を持つ微小プ
ローブを容易に得ることができる。
細加工技術によって微細マルチプローブを製造するので
、複数の微小プローブを自由な配列に高密度に形成でき
る。しかも、微小プローブをエピタキシャル成長によっ
て形成するので、結晶からなる鋭利な先端を持つ微小プ
ローブを容易に得ることができる。
第１図は本発明による微細マルチプローブの製造方法の
説明図で、（ａ）は微小プローブ形成前の基板斜視図、
（ｂ）はその断面図、（ｃ）は微小プローブ形成後の基
板斜視図、（ｄ）はその断面図、第２図（ａ）〜（Ｃ）
は第１図で製造された微細マルチプローブの各微小プロ
ーブに電気配線を施す過程の説明図、第３図は本発明に
よる微細マルチプローブを利用した測定装置の構成図、
第４図は従来の電解研磨による微小プローブ製造方法説
明図である。 １１・・・シリコン基板、 １２．１８・・・シリコン
酸化膜、１３・・・角穴、１４・・・微小プローブ、１
５・・・コンタクト孔、１６・・・アルミニウム、１７
・・・アルミニウム線。 第１図 １°）（ｂ） （Ｃ） （ｄ）第
３図
説明図で、（ａ）は微小プローブ形成前の基板斜視図、
（ｂ）はその断面図、（ｃ）は微小プローブ形成後の基
板斜視図、（ｄ）はその断面図、第２図（ａ）〜（Ｃ）
は第１図で製造された微細マルチプローブの各微小プロ
ーブに電気配線を施す過程の説明図、第３図は本発明に
よる微細マルチプローブを利用した測定装置の構成図、
第４図は従来の電解研磨による微小プローブ製造方法説
明図である。 １１・・・シリコン基板、 １２．１８・・・シリコン
酸化膜、１３・・・角穴、１４・・・微小プローブ、１
５・・・コンタクト孔、１６・・・アルミニウム、１７
・・・アルミニウム線。 第１図 １°）（ｂ） （Ｃ） （ｄ）第
３図
Claims (2)
- （１）結晶基板上に絶縁性の薄膜を形成し、その薄膜上
に複数の穴を高密度にあけ、これらの穴から露出する前
記結晶基板上に導電性結晶を選択的にエピタキシャル成
長させ、先端が鋭利な微小プローブを前記結晶基板上に
高密度に形成することを特徴とする微細マルチプローブ
の製造方法。 - （２）特許請求の範囲第１項記載において、前記微小プ
ローブの形成された結晶基板の裏面より前記各微小プロ
ーブに達するコンタクト孔を形成し、これらコンタクト
孔に金属材を埋込み、更にこれら金属材にそれぞれ接続
する導体を絶縁体を介在させて外部に延出し端子に接続
することを特徴とする微細マルチプローブの製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63118240A JPH01290598A (ja) | 1988-05-17 | 1988-05-17 | 微細マルチプローブの製造方法 |
| US07/352,573 US5094975A (en) | 1988-05-17 | 1989-05-16 | Method of making microscopic multiprobes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63118240A JPH01290598A (ja) | 1988-05-17 | 1988-05-17 | 微細マルチプローブの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01290598A true JPH01290598A (ja) | 1989-11-22 |
| JPH0511079B2 JPH0511079B2 (ja) | 1993-02-12 |
Family
ID=14731708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63118240A Granted JPH01290598A (ja) | 1988-05-17 | 1988-05-17 | 微細マルチプローブの製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5094975A (ja) |
| JP (1) | JPH01290598A (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2616617B2 (ja) * | 1991-10-03 | 1997-06-04 | 双葉電子工業株式会社 | 平形蛍光表示装置 |
| FR2697660B1 (fr) * | 1992-10-29 | 1995-03-03 | Pixel Int Sa | Ecran à adressage matriciel à prise de contacts lignes et colonnes au travers du support. |
| JP3025120B2 (ja) * | 1992-12-21 | 2000-03-27 | キヤノン株式会社 | 記録再生装置 |
| US5584739A (en) * | 1993-02-10 | 1996-12-17 | Futaba Denshi Kogyo K.K | Field emission element and process for manufacturing same |
| DE4325708C1 (de) * | 1993-07-30 | 1994-06-16 | Siemens Ag | Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitenden Spitze aus dotiertem Silizium mittels lokaler Molekularstrahlepitaxie und Anwendung des Verfahrens zur Herstellung von Bauelementen der Vakuumelektronik (Feldemissionskathoden) |
| RU2074444C1 (ru) * | 1994-07-26 | 1997-02-27 | Евгений Инвиевич Гиваргизов | Матричный автоэлектронный катод и электронный прибор для оптического отображения информации |
| US5679888A (en) * | 1994-10-05 | 1997-10-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dynamic quantity sensor and method for producing the same, distortion resistance element and method for producing the same, and angular velocity sensor |
| EP1580738B1 (en) * | 1998-11-09 | 2007-07-04 | Seiko Instruments Inc. | Near-field optical head and method for manufacturing the same |
| GB2378569B (en) * | 2001-08-11 | 2006-03-22 | Univ Dundee | Improved field emission backplate |
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