JPH0275902A - ダイヤモンド探針及びその成形方法 - Google Patents

ダイヤモンド探針及びその成形方法

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JPH0275902A
JPH0275902A JP63228991A JP22899188A JPH0275902A JP H0275902 A JPH0275902 A JP H0275902A JP 63228991 A JP63228991 A JP 63228991A JP 22899188 A JP22899188 A JP 22899188A JP H0275902 A JPH0275902 A JP H0275902A
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JP
Japan
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probe
diamond
diamond crystals
amorphous carbon
tip
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JP63228991A
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Akira Nishikawa
明 西川
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Seiko Instruments Inc
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、分析機器及び走査型トンネル顕微鏡の分野に
おいて、検出部に用いる検出探針に関する。
〔発明の概要〕
本発明は、探針素材の先端部に柱状ダイヤモンド結晶と
アモルファス状炭素成分の混在する炭素膜を析出させた
後、後者のみ選択エツチングして前者を探針表面に突出
させることにより、極めて鋭く硬い先端を有する探針を
製造するというもので、分析機器の分解能を向上させ、
かつ探針の耐久性も向上させることができる。
〔従来の技術〕
試料表面と検出探針先端部間に流れるトンネル電流を検
出し、トンネル電流が一定になるように、試料表面と検
出探針先端部間を制？１１して、原子構造を観察する走
査型トンネル顕微鏡においては、分解能は、探針の先端
部状態で決まり、分解能を上げる為にはより説い探針の
形成が必要である。
従来は、白金やタングステン棒の先端を機械的な研磨に
より円錐状に尖らせたものや、電解研磨により先端を形
成するもの（特開昭６１−３２３２６電解研磨による針
状体の形成方法）が知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
以上に示した従来の製法による探針において、機械的な
研磨では、探針先端が滑らかに伸延された形態とならず
だれを生じ、その結果、鋭い先端形状が得られないとか
、細かい線径では、砥石を当てると逃げが発生する為、
線径が限定される。
電解研磨法によると、逆に線径か細い方が反応時間が短
くできて有利であるが、反応を止めるタイミングがずれ
ると探針先端部で反応をし、鋭い形状が得られない問題
がある。また、機械的な研磨によるものや電解研磨によ
る探針は走査トンネルｉ！Ｊｉ微鏡の走査において、試
料表面に粗位置出しを行う際、探針と試料表面が軽く接
触しただけで先端がつぶれてしまい、粗位置出し機構が
しっかりしていない状態では、探針の取り換えが、頻繁
に行われる必要があるという問題があった。
〔課題を解決するための手段〕 上記の問題点を解決するために、本発明では、先端を尖
らせた探針素材の先端部に、気相合成法により、柱状ダ
イヤモンド結晶とアモルファス状炭素成分の混在する炭
素膜を析出させた後、該アモルファス状炭素成分のみを
選択エツチングすることにより、第１図に示す様に柱状
ダイヤモンド結晶が突出した形状から成る探針を得る。
〔作用〕
上記の手段により得られた探針は、第１図に示す様に最
先端部が柱状ダイヤモンド結晶の凸部から成るため、極
めて鋭い先端形状が得られ、分析機器の分解能を向上さ
せることができる。
しかも、ダイヤモンドは物質中最高の硬度を有するため
、粗位置決めの際試料表面と探針が接触しても、探針先
端がつぶれたり変形してしまうという現象を防止するこ
とができる。
〔実施例〕
本実施例は、走査型トンネル顕微鏡の検出部に用いる検
出探針に関するもので、以下、図面に基づいて説明する
。
第２図に示す探針製造工程に従い、まず、ロッド線を任
意の長さに切断（本実施例では、φ０．３龍のタングス
テン製ロッド線を長さ２０ｍｍに切断）して、その先端
を機械研磨により円錐状に加工して探針素材ｌを得た（
第１図（Ａ））。
その表面に、第１図（Ｂ）に示す様に、気相合成法によ
り、柱状ダイヤモンド結晶２とアモルファス状炭素成分
３の混在する炭素膜（膜厚１０μｍ；以後「混在膜」と
称す）を析出゛させた。本実施例の場合、気相合成法と
しては水素と炭化水素の混合ガスを原料とするマイクロ
波プラズマＣＶＤ法（特開昭５８−１１０４９４）を用
い、表１に示す合成条件により混在膜を析出させた。
表　　１ 次に、このマイクロ波プラズマＣＶＤ装置内に、水素と
炭化水素の混合ガスの代わりに酸素ガスを導入して、混
在膜の酸素プラズマエツチングを行った。エツチング条
件の一例を表２に示す、柱状ダイヤモンド結晶２とアモ
ルファス状炭素成分３の酸素プラズマによるエツチング
速度は、後者が前者よりも圧倒的に大きいため、第１図
（Ｃ）に示す様に、後者が優先的にエツチングされて前
者すなわち柱状ダイヤモンド結晶が突出した極めて鋭い
先端形状を有する探針が得られる。
表　　２ さらに第１図（Ｄ）に示す様に、この探針表面にスパッ
タリング法により厚さ数十人程度の白金から成る導電性
膜４を形成することにより、走査型トンネル顕微鏡用の
検出部探針を完成した。
この探針を実際に走査型トンネル顕微鏡に組込んでテス
トした結果、従来品にあった問題も無く安定して高分解
能が得られることを確認した。
〔発明の効果〕 上記の如く本発明によれば、掻めて鋭い先端形状が得ら
れ、装置分解能を向上させることができる。
しかも、先端が物質中最高の硬度を有するダイヤモンド
から成るため、粗位置決めの際試料表面と探針が接触し
ても、探針先端がつぶれたり変形してしまうという現象
を防止し探針の耐久性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明によるダイヤモンド探針
の断面工程図、第２図は本発明によるダイヤモンド探針
の製造工程を説明する図である。 ｌ・・・探針素材 ２・・・柱状ダイヤモンド結晶 ３・・・アモルファス状炭素成分 ４・・・導電性膜 以上 出願人　セイコー電子工業株式会社 代理人　弁理士　　林　　　敬　之　助（Ｂ） （Ｃ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（Ｄ）
本発明ＩＣよるゾイヤ七ンＦ′＃封の断面工程図案　１
　図 本発明１てよるり゛イヤ七〕Ｈ′採４閂“の製え工程Σ
説日月すう図案　２　図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）先端を尖らせた探計素材の先端部に、気相合成法
    により、柱状ダイヤモンド結晶とアモルファス状炭素成
    分の混在する炭素膜を析出させた後、該アモルファス状
    炭素成分のみを選択エッチングして柱状ダイヤモンド結
    晶を突出させ、次いで、該突出した柱状ダイヤモンド結
    晶を形成した探計に導電性膜を被覆することを特徴とす
    るダイヤモンド探計の成形方法。
  2. （２）先端を尖らせた探針素材の先端部に、柱状ダイヤ
    モンド結晶とアモルファス状炭素成分との混存炭素膜と
    、該混在炭素膜上に被覆される導電性膜とを形成したこ
    とを特徴とするダイヤモンド探針。
JP63228991A 1988-09-13 1988-09-13 ダイヤモンド探針及びその成形方法 Pending JPH0275902A (ja)

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