JPH08262042A - 微小電極、プローブ及び微小電極の製造方法 - Google Patents
微小電極、プローブ及び微小電極の製造方法Info
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- JPH08262042A JPH08262042A JP7061037A JP6103795A JPH08262042A JP H08262042 A JPH08262042 A JP H08262042A JP 7061037 A JP7061037 A JP 7061037A JP 6103795 A JP6103795 A JP 6103795A JP H08262042 A JPH08262042 A JP H08262042A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 微小電極を１μｍ以下という微細なスケール
で、かつ、任意の形状に作製する。 【構成】 シリコン基板１と、シリコン基板１上の微小
な領域に開口部３を有する電気絶縁性皮膜２と、開口部
３に形成された電気伝導性層４とを有する。
で、かつ、任意の形状に作製する。 【構成】 シリコン基板１と、シリコン基板１上の微小
な領域に開口部３を有する電気絶縁性皮膜２と、開口部
３に形成された電気伝導性層４とを有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、開口面積の極めて小さ
い微小電極、微小電極の製造方法及び微小電極を用いた
プローブに関するものである。
い微小電極、微小電極の製造方法及び微小電極を用いた
プローブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、電気化学反応の研究や生物電気化
学現象の研究のために、溶液中で動作させることのでき
る走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）が用いられている。
このようなＳＰＭとしては電気化学走査型トンネル顕微
鏡（電気化学ＳＴＭ）や走査型電気化学顕微鏡（ＳＥＣ
Ｍ）等がある。
学現象の研究のために、溶液中で動作させることのでき
る走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）が用いられている。
このようなＳＰＭとしては電気化学走査型トンネル顕微
鏡（電気化学ＳＴＭ）や走査型電気化学顕微鏡（ＳＥＣ
Ｍ）等がある。
【０００３】上記の顕微鏡では、試料を走査するために
プローブを用いている。例えば、電気化学走査型トンネ
ル顕微鏡（電気化学ＳＴＭ）や走査型電気化学顕微鏡
（ＳＥＣＭ）では、測定の邪魔になるバックグラウンド
電流を抑え、かつ局所的な電気化学測定を可能にするた
め、開口面積の極めて小さい微小電極を有するプローブ
が用いられている。
プローブを用いている。例えば、電気化学走査型トンネ
ル顕微鏡（電気化学ＳＴＭ）や走査型電気化学顕微鏡
（ＳＥＣＭ）では、測定の邪魔になるバックグラウンド
電流を抑え、かつ局所的な電気化学測定を可能にするた
め、開口面積の極めて小さい微小電極を有するプローブ
が用いられている。
【０００４】従来、このようなプローブは、次に示すい
くつかの方法によって作製されていた。電気化学エッチ
ングによって金属の細線の先端を尖らせ、その金属細線
を絶縁物によって被覆する際に、先端の極一部を露出さ
せる方法によって電気化学ＳＴＭ用の探針が作られてい
る（L.A.Nagahara,T.Thundat,and S.M.Lindsay Rev.Sc
L.Instrum.60(10) ,October 1989 3128-3130）。
くつかの方法によって作製されていた。電気化学エッチ
ングによって金属の細線の先端を尖らせ、その金属細線
を絶縁物によって被覆する際に、先端の極一部を露出さ
せる方法によって電気化学ＳＴＭ用の探針が作られてい
る（L.A.Nagahara,T.Thundat,and S.M.Lindsay Rev.Sc
L.Instrum.60(10) ,October 1989 3128-3130）。
【０００５】また、直径１〜数十μｍの炭素繊維や金属
細線をガラス管内に封入し、それを切断した断面を用い
て微小電極とする方法も広く用いられている。
細線をガラス管内に封入し、それを切断した断面を用い
て微小電極とする方法も広く用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の手法によって作製される微小電極のサイズは、小さく
ても高々１μｍ前後であった。また、その断面形状もほ
ぼ円形に限られており、形状の自由度が極めて乏しいと
いう問題点があった。従来技術には以上のような問題点
があり、ＳＰＭにより高精度で分解能の高い測定を行う
ためには、よりサイズの小さな超微小電極の作製技術が
求められていた。また、電気化学測定のためには、円形
電極だけではなく、線形電極、櫛形電極などの、さまざ
まな形状をもった電極が必要とされており、微少な領域
での電気化学現象の研究のためには、これらの形状をも
った電極を線幅１μｍ以下のスケールで製造することが
要求されていた。
の手法によって作製される微小電極のサイズは、小さく
ても高々１μｍ前後であった。また、その断面形状もほ
ぼ円形に限られており、形状の自由度が極めて乏しいと
いう問題点があった。従来技術には以上のような問題点
があり、ＳＰＭにより高精度で分解能の高い測定を行う
ためには、よりサイズの小さな超微小電極の作製技術が
求められていた。また、電気化学測定のためには、円形
電極だけではなく、線形電極、櫛形電極などの、さまざ
まな形状をもった電極が必要とされており、微少な領域
での電気化学現象の研究のためには、これらの形状をも
った電極を線幅１μｍ以下のスケールで製造することが
要求されていた。
【０００７】本発明は、以上の事情に鑑みてなされたも
のであり、１μｍ以下という微細なスケールで、かつ、
任意の形状に作製することの可能な微小電極、その製造
方法及び微小電極を用いたプローブを提供することを目
的としている。
のであり、１μｍ以下という微細なスケールで、かつ、
任意の形状に作製することの可能な微小電極、その製造
方法及び微小電極を用いたプローブを提供することを目
的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明では、シリコン基板と、シリコン基板上の微
小な領域に開口部を有する電気絶縁性皮膜と、開口部に
形成された電気伝導性層とを有する微小電極を提供する
（請求項１）。また、その微小電極と、シリコン基板に
電気的に接続された配線と、を有するプローブを提供す
る（請求項２）。
め、本発明では、シリコン基板と、シリコン基板上の微
小な領域に開口部を有する電気絶縁性皮膜と、開口部に
形成された電気伝導性層とを有する微小電極を提供する
（請求項１）。また、その微小電極と、シリコン基板に
電気的に接続された配線と、を有するプローブを提供す
る（請求項２）。
【０００９】また、先端の鋭利な導電性の探針を水素終
端化シリコン表面に近接または接触させ、シリコンと探
針との間に電圧を印加することによって水素終端化シリ
コン表面を酸化することによって、微少な開口部を有す
る電気絶縁性皮膜を形成し、開口部に導電性物質を形成
する微小電極の製造方法を提供する（請求項３）。ま
た、この場合（請求項３）に、導電性物質をメッキ法に
よって開口部に形成することは好ましい（請求項４）。
端化シリコン表面に近接または接触させ、シリコンと探
針との間に電圧を印加することによって水素終端化シリ
コン表面を酸化することによって、微少な開口部を有す
る電気絶縁性皮膜を形成し、開口部に導電性物質を形成
する微小電極の製造方法を提供する（請求項３）。ま
た、この場合（請求項３）に、導電性物質をメッキ法に
よって開口部に形成することは好ましい（請求項４）。
【００１０】また、この場合（請求項３）に、導電性物
質を熱ＣＶＤ法によって開口部に形成することは好まし
い（請求項５）。また、この場合（請求項３）に、導電
性物質を電界重合によって開口部に形成することは好ま
しい（請求項６）。
質を熱ＣＶＤ法によって開口部に形成することは好まし
い（請求項５）。また、この場合（請求項３）に、導電
性物質を電界重合によって開口部に形成することは好ま
しい（請求項６）。
【００１１】
【作用】本発明の微小電極の構造の一例を図１に示す。
まず、図１（Ａ）に示すように、シリコン基板１表面を
微少な開口３を有する電気絶縁性皮膜２によって被覆す
る。電気絶縁性皮膜２が被覆されていないシリコン基板
１表面は反応性が高く大気中では酸化されて酸化シリコ
ンとなる。酸化シリコンは絶縁性であるため、この状態
では開口３の領域のシリコンは電極として機能しない。
そこで、導電性のある開口部だけを選択的にシリコンと
は別の酸化されにくい電気伝導性物質で、例えば無電解
メッキ法を用いて金等の金属で被覆することにより、大
気中に放置しても開口部の導電性を失わないようにし、
安定な微小電極を得ることができる。
まず、図１（Ａ）に示すように、シリコン基板１表面を
微少な開口３を有する電気絶縁性皮膜２によって被覆す
る。電気絶縁性皮膜２が被覆されていないシリコン基板
１表面は反応性が高く大気中では酸化されて酸化シリコ
ンとなる。酸化シリコンは絶縁性であるため、この状態
では開口３の領域のシリコンは電極として機能しない。
そこで、導電性のある開口部だけを選択的にシリコンと
は別の酸化されにくい電気伝導性物質で、例えば無電解
メッキ法を用いて金等の金属で被覆することにより、大
気中に放置しても開口部の導電性を失わないようにし、
安定な微小電極を得ることができる。
【００１２】電気絶縁性皮膜への微小開口は、電子線リ
ソグラフィ等の高解像度のリソグラフィ技術によって作
製する。また、本発明の発明者がすでに特開平６−２５
２１３１号公報において提案している方法もしくは装置
によって水素終端化シリコン表面を位置選択的に陽極酸
化させることによっても、作製することができる。どち
らの方法によっても、自由な形状の開口を精密に作製す
ることが可能である。従って、その開口部にのみ電気伝
導性物質を形成することで、自由な形状の微小電極を作
製することができる。
ソグラフィ等の高解像度のリソグラフィ技術によって作
製する。また、本発明の発明者がすでに特開平６−２５
２１３１号公報において提案している方法もしくは装置
によって水素終端化シリコン表面を位置選択的に陽極酸
化させることによっても、作製することができる。どち
らの方法によっても、自由な形状の開口を精密に作製す
ることが可能である。従って、その開口部にのみ電気伝
導性物質を形成することで、自由な形状の微小電極を作
製することができる。
【００１３】
【実施例】以下、実施例により本発明をより具体的に説
明するが、本発明はこれに限るものではない。図２は、
本発明の第１実施例による微小電極の製造方法を示す概
略断面図である。
明するが、本発明はこれに限るものではない。図２は、
本発明の第１実施例による微小電極の製造方法を示す概
略断面図である。
【００１４】以下、図２を用いて第１実施例による微小
電極の製造方法を説明する。まず、シリコン基板１１の
（１００）面上にリソグラフィによってレジストパター
ン１２を形成する〔図２（Ａ）〕。レジストパターン１
２をマスクとして、２５％テトラメチルアンモニウムハ
イドライド水溶液でシリコンを異方性エッチングして、
先端の平らなピラミッド形状のチップ１３を作製する
〔図２（Ｂ）〕。
電極の製造方法を説明する。まず、シリコン基板１１の
（１００）面上にリソグラフィによってレジストパター
ン１２を形成する〔図２（Ａ）〕。レジストパターン１
２をマスクとして、２５％テトラメチルアンモニウムハ
イドライド水溶液でシリコンを異方性エッチングして、
先端の平らなピラミッド形状のチップ１３を作製する
〔図２（Ｂ）〕。
【００１５】得られた、ピラミッドチップ１３の表面を
熱酸化し、約２０ｎｍの熱酸化膜１４を形成した〔図２
（Ｃ）〕。さらに先端にフォトリソグラフィによって直
径約１μｍの開口を持ったレジストパターン１５を形成
した〔図２（Ｄ）〕。このレジストパターン１５をマス
クとして１％フッ酸水溶液で熱酸化膜１４をエッチング
し、熱酸化膜１４に開口を形成した〔図２（Ｅ）〕。こ
のフッ酸処理によってシリコン開口部の表面は水素終端
化される。水素終端化されたシリコン表面は、大気中で
も数時間程度は酸化されずに導電性をたもつ。従って、
開口部を水素終端化することによって、時間に余裕をも
って次工程の表面処理を行うことができる。
熱酸化し、約２０ｎｍの熱酸化膜１４を形成した〔図２
（Ｃ）〕。さらに先端にフォトリソグラフィによって直
径約１μｍの開口を持ったレジストパターン１５を形成
した〔図２（Ｄ）〕。このレジストパターン１５をマス
クとして１％フッ酸水溶液で熱酸化膜１４をエッチング
し、熱酸化膜１４に開口を形成した〔図２（Ｅ）〕。こ
のフッ酸処理によってシリコン開口部の表面は水素終端
化される。水素終端化されたシリコン表面は、大気中で
も数時間程度は酸化されずに導電性をたもつ。従って、
開口部を水素終端化することによって、時間に余裕をも
って次工程の表面処理を行うことができる。
【００１６】次に、特開平６−２５２１３１号公報に開
示されている先端の鋭利な導電性の探針１７によって水
素終端化シリコン開口の外周部を局所的に陽極酸化する
ことによってシリコン陽極酸化膜１６を形成し、開口の
直径を５０ｎｍまで狭めた〔図２（Ｆ）〕。この陽極酸
化の工程は、走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）を用いて
窒素雰囲気中で行い、陽極酸化されるシリコンピラミッ
ドチップ１３と、先端の鋭利な導電性の探針（ＳＴＭ探
針）１７との間に５Ｖの電圧を印加して陽極酸化した。
第１実施例では、外周部から酸化し中央に円形の開口部
を残したが、ＳＴＭ探針１７をあらかじめ決めておいた
パターンに沿って走査することによって、ＳＴＭ１７を
走査した領域のシリコンのみが酸化されるため、本工程
において自由な形状の開口を作製することができる。ま
た、第１実施例では、ＳＴＭを加工装置に転用したが、
加工用の探針を微少なバネに取り付けて、原子間力顕微
鏡を用いて加工探針を水素終端化シリコン表面に接触さ
せて、あるいは探針とシリコン表面の間に吸着水分子が
１ないし２分子層程度しか存在しない程度の距離（およ
そ１ｎｍ以下）まで近接させてから、シリコンに正の電
圧を印加して酸化してもよい。また、Appl.Phys.Lett.V
ol.56,No20,14 May 1990 P2001-2003 に開示されている
シリコンに負の電圧を与える酸化手法を用いても良い。
示されている先端の鋭利な導電性の探針１７によって水
素終端化シリコン開口の外周部を局所的に陽極酸化する
ことによってシリコン陽極酸化膜１６を形成し、開口の
直径を５０ｎｍまで狭めた〔図２（Ｆ）〕。この陽極酸
化の工程は、走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）を用いて
窒素雰囲気中で行い、陽極酸化されるシリコンピラミッ
ドチップ１３と、先端の鋭利な導電性の探針（ＳＴＭ探
針）１７との間に５Ｖの電圧を印加して陽極酸化した。
第１実施例では、外周部から酸化し中央に円形の開口部
を残したが、ＳＴＭ探針１７をあらかじめ決めておいた
パターンに沿って走査することによって、ＳＴＭ１７を
走査した領域のシリコンのみが酸化されるため、本工程
において自由な形状の開口を作製することができる。ま
た、第１実施例では、ＳＴＭを加工装置に転用したが、
加工用の探針を微少なバネに取り付けて、原子間力顕微
鏡を用いて加工探針を水素終端化シリコン表面に接触さ
せて、あるいは探針とシリコン表面の間に吸着水分子が
１ないし２分子層程度しか存在しない程度の距離（およ
そ１ｎｍ以下）まで近接させてから、シリコンに正の電
圧を印加して酸化してもよい。また、Appl.Phys.Lett.V
ol.56,No20,14 May 1990 P2001-2003 に開示されている
シリコンに負の電圧を与える酸化手法を用いても良い。
【００１７】このようにして作製された直径が１μｍ以
下の微少な開口をもつシリコンピラミッドチップ１３
を、無電解金メッキ液（（株）高純度化学製、Ｋ−２４
Ｓ）に浸漬し、７０℃で５分間処理した。その結果、導
電性のある水素終端化シリコン開口表面のみに金１８が
被覆され、電気絶縁性の酸化シリコン表面には金が堆積
しないため、開口とほぼ同じ直径の微小金電極を作製す
ることができた。
下の微少な開口をもつシリコンピラミッドチップ１３
を、無電解金メッキ液（（株）高純度化学製、Ｋ−２４
Ｓ）に浸漬し、７０℃で５分間処理した。その結果、導
電性のある水素終端化シリコン開口表面のみに金１８が
被覆され、電気絶縁性の酸化シリコン表面には金が堆積
しないため、開口とほぼ同じ直径の微小金電極を作製す
ることができた。
【００１８】金と水素終端化シリコン表面との接合部に
整流特性を持たせたい場合には、基板としてｎ型のシリ
コンを用いると良い。また接合部に整流特性を持たせた
くない場合には基板としてｐ型のシリコンを用いるか、
不純物ドープ量を多くして抵抗値を低くしたシリコンを
用いる。また、メッキ膜とシリコンの密着性を上げるた
めに、無電解メッキ処理の直前に開口部表面をアルカリ
性水溶液でエッチングしてもよい。
整流特性を持たせたい場合には、基板としてｎ型のシリ
コンを用いると良い。また接合部に整流特性を持たせた
くない場合には基板としてｐ型のシリコンを用いるか、
不純物ドープ量を多くして抵抗値を低くしたシリコンを
用いる。また、メッキ膜とシリコンの密着性を上げるた
めに、無電解メッキ処理の直前に開口部表面をアルカリ
性水溶液でエッチングしてもよい。
【００１９】尚、第１実施例では、無電界メッキによっ
て金１８を形成したが、他のメッキ法を用いても良く、
例えば、メッキ液中に電界を印加する電界メッキやメッ
キ液中に電界を印加し、かつ、試料に可視光からＵＶ光
までの波長の光を照射することによってシリコンの活性
化をはかる光触媒反応等を用いても良い。また、固体物
理Ｖｏｌ．２９ Ｎｏ．７ Ｐ５９９−６０５ １９９
４、アグネ技術センター出版に開示されている熱ＣＶＤ
によってＡｌ等を被覆して微小電極を作製することも可
能である。また、電気伝導性物質としては金以外にも
銀、銅、白金、パラジウム等の金属を用いても良い。
て金１８を形成したが、他のメッキ法を用いても良く、
例えば、メッキ液中に電界を印加する電界メッキやメッ
キ液中に電界を印加し、かつ、試料に可視光からＵＶ光
までの波長の光を照射することによってシリコンの活性
化をはかる光触媒反応等を用いても良い。また、固体物
理Ｖｏｌ．２９ Ｎｏ．７ Ｐ５９９−６０５ １９９
４、アグネ技術センター出版に開示されている熱ＣＶＤ
によってＡｌ等を被覆して微小電極を作製することも可
能である。また、電気伝導性物質としては金以外にも
銀、銅、白金、パラジウム等の金属を用いても良い。
【００２０】また、微小開口に形成される導電性物質
は、金属に限られるわけではなく、電界重合によって、
ポリピロール、ポリチオフェンまたはポリアニリン等の
導電性の高分子膜を被覆することによっても微小電極を
作製することができる。また、このような高分子膜は図
２（Ｇ）に示される金１８の上に被覆しても良い。ま
た、導電性ではなくても微小開口を第１実施例のように
金１８で被覆した後に各種の機能物質で被覆することに
よって、様々な電気化学センサー、例えば酵素を固定化
したバイオセンサーやイオン感応性ガラスを被覆したイ
オンセンサー等を作製することができる。
は、金属に限られるわけではなく、電界重合によって、
ポリピロール、ポリチオフェンまたはポリアニリン等の
導電性の高分子膜を被覆することによっても微小電極を
作製することができる。また、このような高分子膜は図
２（Ｇ）に示される金１８の上に被覆しても良い。ま
た、導電性ではなくても微小開口を第１実施例のように
金１８で被覆した後に各種の機能物質で被覆することに
よって、様々な電気化学センサー、例えば酵素を固定化
したバイオセンサーやイオン感応性ガラスを被覆したイ
オンセンサー等を作製することができる。
【００２１】このようにして作製された微小電極を、シ
リコン酸化膜表面に選択的に結合することが知られてい
る有機シリコン化合物、例えば、オクタデシルトリクロ
ロシラン、ヘキサメチルジシラザン、オクタデシルトリ
メトキシシラン等で表面処理し、シリコン酸化膜表面に
有機シリコン薄膜を形成し、シリコン酸化膜の電気絶縁
性を高めることも可能である。
リコン酸化膜表面に選択的に結合することが知られてい
る有機シリコン化合物、例えば、オクタデシルトリクロ
ロシラン、ヘキサメチルジシラザン、オクタデシルトリ
メトキシシラン等で表面処理し、シリコン酸化膜表面に
有機シリコン薄膜を形成し、シリコン酸化膜の電気絶縁
性を高めることも可能である。
【００２２】尚、第１実施例では、微小開口を作製する
ために特開平６−２５２１３１号公報に開示されている
方法を用いたが、電子線リソグラフィ等の高解像度のリ
ソグラフィ技術を用いても良い。図３は、本発明の第２
実施例による微小電極を有するプローブを示す概略構成
図であり、図３（Ａ）はプローブの概略構成図を示し、
図３（Ｂ）はプローブの先端付近の概略断面図を示すも
のである。
ために特開平６−２５２１３１号公報に開示されている
方法を用いたが、電子線リソグラフィ等の高解像度のリ
ソグラフィ技術を用いても良い。図３は、本発明の第２
実施例による微小電極を有するプローブを示す概略構成
図であり、図３（Ａ）はプローブの概略構成図を示し、
図３（Ｂ）はプローブの先端付近の概略断面図を示すも
のである。
【００２３】図３（Ａ）のプローブは、第１実施例で作
製された微小電極２１と支持体２２と、リード線２３と
を有する。このプローブは図３（Ｂ）に示されるよう
に、微小電極２１が支持体２１に導電性接着剤によって
接合されている。このとき、リード線２３は微小電極２
１のシリコンと電気的に接続される。また、微小電極２
１と支持体２２とが接合される領域はエポキシ樹脂等か
らなる封止剤２４によってプローブの先端が溶液中に浸
される場合でもリード線２３等に溶液が接触しないよう
にされている。支持体２２はガラス、プラスチック等の
電気的絶縁体２５とリード線２３とからなる。電気的絶
縁体２５もリード線２３が溶液に接触することを防止す
る。
製された微小電極２１と支持体２２と、リード線２３と
を有する。このプローブは図３（Ｂ）に示されるよう
に、微小電極２１が支持体２１に導電性接着剤によって
接合されている。このとき、リード線２３は微小電極２
１のシリコンと電気的に接続される。また、微小電極２
１と支持体２２とが接合される領域はエポキシ樹脂等か
らなる封止剤２４によってプローブの先端が溶液中に浸
される場合でもリード線２３等に溶液が接触しないよう
にされている。支持体２２はガラス、プラスチック等の
電気的絶縁体２５とリード線２３とからなる。電気的絶
縁体２５もリード線２３が溶液に接触することを防止す
る。
【００２４】尚、微小電極２１と支持体２２との接合を
容易にするために微小電極２１のシリコンの接合面に凹
部を設け、支持体２２の接合面に凸部を設けても良い。
また、微小電極２１と支持体２２との接合はリード線２
３と微小電極２１のシリコンとが電気的に接続されるよ
うに接合されれば良いため、導電性接着剤の代わりにイ
ンジウム半田等を用いても良いし、封止剤２４のみで接
合しても良い。
容易にするために微小電極２１のシリコンの接合面に凹
部を設け、支持体２２の接合面に凸部を設けても良い。
また、微小電極２１と支持体２２との接合はリード線２
３と微小電極２１のシリコンとが電気的に接続されるよ
うに接合されれば良いため、導電性接着剤の代わりにイ
ンジウム半田等を用いても良いし、封止剤２４のみで接
合しても良い。
【００２５】図４は、第２実施例によるプローブを用い
た走査型電気化学顕微鏡を示す概略構成図である。この
顕微鏡は容器３１と、試料３３を固定し、容器内に入れ
られている溶液３９が容器外に漏れることを防ぐために
設けられたＯリング３２と、第２実施例で用いられてい
るプローブ３４と、対向電極３５と、参照電極３６と、
プローブ３４の位置を３次元的に移動させるプローブ位
置制御機構３７と、バイポテンションスタット３８とを
有する。
た走査型電気化学顕微鏡を示す概略構成図である。この
顕微鏡は容器３１と、試料３３を固定し、容器内に入れ
られている溶液３９が容器外に漏れることを防ぐために
設けられたＯリング３２と、第２実施例で用いられてい
るプローブ３４と、対向電極３５と、参照電極３６と、
プローブ３４の位置を３次元的に移動させるプローブ位
置制御機構３７と、バイポテンションスタット３８とを
有する。
【００２６】この顕微鏡は、バイポテンションスタット
３８によって参照電極３５の電位を基準として、試料３
３とプローブ３４の先端の微小電極の電位を独立に制御
できるようになっている。与えられた電位によって誘起
された電気化学反応によって試料３３表面で生成された
化学種をプローブ３４に流れる電流の変化によって測定
した。
３８によって参照電極３５の電位を基準として、試料３
３とプローブ３４の先端の微小電極の電位を独立に制御
できるようになっている。与えられた電位によって誘起
された電気化学反応によって試料３３表面で生成された
化学種をプローブ３４に流れる電流の変化によって測定
した。
【００２７】このようにして、試料表面の化学種を測定
した結果、分解能が高く精度の良い測定を行うことがで
きた。また、第２実施例では第１実施例の微小電極をプ
ローブに用いたが、第１実施例による微小電極はプロー
ブのみならず半導体装置に用いられる微小な配線として
も用いることができる。
した結果、分解能が高く精度の良い測定を行うことがで
きた。また、第２実施例では第１実施例の微小電極をプ
ローブに用いたが、第１実施例による微小電極はプロー
ブのみならず半導体装置に用いられる微小な配線として
も用いることができる。
【００２８】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、本発明によっ
て、これまでの方法では得られなかった、直径１μｍ以
下の超微小電極を作製することができる。また、本発明
は、円形微小電極ばかりでなく、任意の形状を持った微
小電極の作製することができる。また、このような微小
電極を電気化学ＳＴＭやＳＥＣＭ等のプローブに用いる
ことができる。
て、これまでの方法では得られなかった、直径１μｍ以
下の超微小電極を作製することができる。また、本発明
は、円形微小電極ばかりでなく、任意の形状を持った微
小電極の作製することができる。また、このような微小
電極を電気化学ＳＴＭやＳＥＣＭ等のプローブに用いる
ことができる。
【図１】本発明の微小電極の構成の一例を示す概念図で
ある。
ある。
【図２】本発明の第１実施例による微小電極の製造工程
を示す概略断面図である。
を示す概略断面図である。
【図３】本発明の第２実施例による微小電極を用いたプ
ローブを示す概略構成図である。
ローブを示す概略構成図である。
【図４】本発明の第２実施例によるプローブを用いた走
査型電気化学顕微鏡を示す概略構成図である。
査型電気化学顕微鏡を示す概略構成図である。
１・・・シリコン基板 ２２・・・支持体 ２・・・絶縁性皮膜 ２３・・・リード
線 ３・・・微小開口 ２４・・・封止剤 ４・・・導電性物質 ２５・・・電気的
絶縁体 １１・・・シリコン基板 ３１・・・容器 １２・・・レジストパターン ３２・・・Ｏリン
グ １３・・・チップ ３３・・・試料 １４・・・シリコン酸化膜 ３４・・・プロー
ブ １５・・・レジストパターン ３５・・・参照電
極 １６・・・陽極シリコン酸化膜 ３６・・・対向電
極 １７・・・探針 ３７・・・プロー
ブ位置制御機構 １８・・・金 ３８・・・バイポ
テンションスタット ２１・・・微小電極 ３９・・・溶液
線 ３・・・微小開口 ２４・・・封止剤 ４・・・導電性物質 ２５・・・電気的
絶縁体 １１・・・シリコン基板 ３１・・・容器 １２・・・レジストパターン ３２・・・Ｏリン
グ １３・・・チップ ３３・・・試料 １４・・・シリコン酸化膜 ３４・・・プロー
ブ １５・・・レジストパターン ３５・・・参照電
極 １６・・・陽極シリコン酸化膜 ３６・・・対向電
極 １７・・・探針 ３７・・・プロー
ブ位置制御機構 １８・・・金 ３８・・・バイポ
テンションスタット ２１・・・微小電極 ３９・・・溶液
Claims (6)
- 【請求項１】 シリコン基板と、前記シリコン基板上の
微小な領域に開口部を有する電気絶縁性皮膜と、前記開
口部に形成された電気伝導性層とを有することを特徴と
する微小電極。 - 【請求項２】 請求項１に記載の微小電極と、 前記シリコン基板に電気的に接続された配線と、を有す
ることを特徴とするプローブ。 - 【請求項３】 先端の鋭利な導電性の探針を水素終端化
シリコン表面に近接または接触させ、 前記シリコンと前記探針との間に電圧を印加することに
よって前記水素終端化シリコン表面を酸化することによ
って、微少な開口部を有する電気絶縁性皮膜を形成し、 前記開口部に導電性物質を形成することを特徴とする微
小電極の製造方法。 - 【請求項４】 前記導電性物質はメッキ法によって前記
開口部に形成されることを特徴とする請求項３に記載の
微小電極の製造方法。 - 【請求項５】 前記導電性物質は熱ＣＶＤ法によって前
記開口部に形成されることを特徴とする請求項３に記載
の微小電極の製造方法。 - 【請求項６】 前記導電性物質は電界重合によって前記
開口部に形成されることを特徴とする請求項３に記載の
微小電極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7061037A JPH08262042A (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 微小電極、プローブ及び微小電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7061037A JPH08262042A (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 微小電極、プローブ及び微小電極の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08262042A true JPH08262042A (ja) | 1996-10-11 |
Family
ID=13159682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7061037A Pending JPH08262042A (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 微小電極、プローブ及び微小電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08262042A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6413440B1 (en) * | 1998-07-14 | 2002-07-02 | Micronas Gmbh | Process for manufacturing a micro-electrode |
| WO2010086759A1 (en) * | 2009-01-30 | 2010-08-05 | International Business Machines Corporation | High-speed scanning probe microscope |
| JP2010206212A (ja) | 2010-04-22 | 2010-09-16 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 集積回路チップ上の電気めっき相互接続構造 |
| CN116435457A (zh) * | 2023-03-23 | 2023-07-14 | 清华大学 | 微电极及单颗粒电极 |
-
1995
- 1995-03-20 JP JP7061037A patent/JPH08262042A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6413440B1 (en) * | 1998-07-14 | 2002-07-02 | Micronas Gmbh | Process for manufacturing a micro-electrode |
| WO2010086759A1 (en) * | 2009-01-30 | 2010-08-05 | International Business Machines Corporation | High-speed scanning probe microscope |
| CN102301245A (zh) * | 2009-01-30 | 2011-12-28 | 国际商业机器公司 | 高速扫描探针显微镜 |
| US8327461B2 (en) | 2009-01-30 | 2012-12-04 | International Business Machines Corporation | High-speed scanning probe microscope |
| JP2010206212A (ja) | 2010-04-22 | 2010-09-16 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 集積回路チップ上の電気めっき相互接続構造 |
| CN116435457A (zh) * | 2023-03-23 | 2023-07-14 | 清华大学 | 微电极及单颗粒电极 |
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