專利名稱：根據(jù)聚焦離子束加工制作的掃描型顯微鏡用探針的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將納米碳管、BCN(碳氮化硼)系納米管、BN(氮化硼)系納米管等納米管作為探針對試樣表面的構(gòu)造進行攝影的掃描型顯微鏡用探針，更為詳細(xì)地說，涉及通過使用聚焦離子束裝置的納米管進行的固定、清洗、切斷等加工制造的由聚焦離子束加工獲得的掃描型顯微鏡用探針。
現(xiàn)有的懸臂用平板印刷術(shù)、腐蝕等微細(xì)加工技術(shù)制作。該懸臂用凸出部的前端檢測試樣表面的原子間力，所以，由前端的尖銳度確定攝影精度。因此，在成為探針的凸出部前端的尖銳加工中，利用作為半導(dǎo)體加工技術(shù)的氧化工序和氧化膜的腐蝕工序。然而，由于現(xiàn)在的半導(dǎo)體加工技術(shù)也存在微小化的極限，所以，上述凸出部前端的尖銳度也存在物理的極限。
另一方面，作為新的碳構(gòu)造，發(fā)現(xiàn)了納米碳管。該納米碳管的直徑約為1nm到數(shù)十nm，長度為數(shù)μm，縱橫比(長度/直徑)為100-1000左右。在現(xiàn)在的半導(dǎo)體技術(shù)中，制作直徑為1nm的探針較困難，從這一點考慮，納米碳管作為AFM用探針具有最高條件。
其中，H.Dai等在NATURE(Vol.384，14November 1996)中報告了將納米碳管粘貼到懸臂的凸出部的前端的AFM用探針。他們的探針具有劃時代的意義，但由于不過是使納米碳管附著到凸出部，所以具有在對試樣表面掃描幾次期間納米碳管從凸出部脫落的性質(zhì)。
本發(fā)明者等為了解決該弱點，開發(fā)出將納米碳管牢固地固定到懸臂的凸出部的固定方法。該開發(fā)的成果已經(jīng)公開于日本特開2000-227435號和特開2000-249712號。
上述第1固定方法在電子顯微鏡中將電子束照射到納米碳管的基端部，形成涂覆膜，由該涂覆膜將納米碳管被覆固定到懸臂凸出部。第2固定方法在電子顯微鏡中將電子束照射到納米碳管的基端部或?qū)ζ渫?，將納米碳管基端部熔接固定到懸臂凸出部。
在由電子顯微鏡將對象物放大的狀態(tài)下由電子束被覆或熔化固定納米管基端部的方法為極為巧妙的方法。然而，電子顯微鏡的電子束的能量強度存在限度，這使涂覆被膜的被膜強度和熔接強度存在限度，結(jié)果，難以獲得一定以上的固定強度。
另外，由電弧放電等生成的納米管的長度有各種各樣，最終需要統(tǒng)一納米管的長度，以實現(xiàn)探針產(chǎn)品的特性的均勻化?？墒牵瑥碾娮语@微鏡的限制考慮，納米管的切斷加工存在難點，納米管的長度控制不能充分進行。
另外，由于電子顯微鏡為使用電子束的裝置，所以，雖可照射電子束，但不能在作為探針的納米管中使其它物質(zhì)原子擴散或注入離子，納米碳管探針自身的材質(zhì)改善很難得到實現(xiàn)。
另外，電子顯微鏡的本來的目的為在抽成真空的潔凈的攝影室內(nèi)由電子透鏡對對象物進行放大攝影。然而，當(dāng)在該電子顯微鏡裝置內(nèi)流過有機氣體并產(chǎn)生分解時，應(yīng)該潔凈的鏡筒和攝影室被有機氣體和分解氣體污染。該污染氣體吸附到壁面并再放出時，出現(xiàn)在應(yīng)潔凈的懸臂表面的事態(tài)。然而，由電子束難以除去該污染吸附物質(zhì)，納米管探針的制造中的電子顯微鏡裝置存在限度。
因此，本發(fā)明的目的在于找到電子顯微鏡以外的裝置作為將納米管固定到懸臂凸出部的裝置，提供一種掃描型顯微鏡用探針，該掃描型顯微鏡用探針可固定、切斷納米管，而且可由其它種類的原子的注入等改善納米管探針的材質(zhì)。
發(fā)明的公開方案1的發(fā)明為一種由聚焦離子加工獲得的掃描型顯微鏡用探針，該掃描型顯微鏡用探針由固定于懸臂的納米管探針的前端獲得試樣表面的物性信息；其特征在于在聚焦離子束裝置內(nèi)由離子束分解有機氣體，由生成的分解成分的堆積物固定納米管和懸臂。
方案2的發(fā)明為方案1所述的掃描型顯微鏡用探針，其中，作為有機氣體，使用烴系氣體。
方案3的發(fā)明為方案1所述的掃描型顯微鏡用探針，其中，作為有機氣體，使用有機金屬氣體。
方案4的發(fā)明為方案1所述的掃描型顯微鏡用探針，其中，上述懸臂使用硅懸臂、氮化硅懸臂、或涂覆導(dǎo)電性物質(zhì)的懸臂。
方案5的發(fā)明為一種由聚焦離子加工獲得的掃描型顯微鏡用探針，其特征在于將離子束照射到固定于懸臂的納米管探針的所希望的區(qū)域，除去處于該所希望區(qū)域的不要物質(zhì)。
方案6的發(fā)明為方案5所述的掃描型顯微鏡用探針，其中，上述不要物質(zhì)為堆積于納米管探針前端部的不要堆積物或堆積于納米管基端部附近的不要堆積物。
方案7的發(fā)明為一種由聚焦離子加工獲得的掃描型顯微鏡用探針，其特征在于將離子束照射到固定于懸臂的納米管探針的前端部，切斷其不要部分，控制納米管探針的前端部長度。
方案8的發(fā)明為方案7所述的掃描型顯微鏡用探針，其中，進行上述不要部分的切斷時，朝垂直或傾斜方向切斷納米管。
方案9的發(fā)明為一種由聚焦離子束加工獲得的掃描型顯微鏡用探針，其特征在于將離子打入到固定于懸臂的納米管探針的前端部的所希望的區(qū)域，改變探針的物理和化學(xué)性質(zhì)。
方案10的發(fā)明為方案9所述的掃描型顯微鏡用探針，其中，上述離子種類為氟、硼、鎵、或磷。
本發(fā)明者等經(jīng)過對替代電子顯微鏡的裝置進行認(rèn)真的研究，想到使用離子束代替電子束的方案，特別是想到利用能夠自由地對離子束聚焦從而可對對象物進行加工的聚焦離子束裝置(Focused Ion Beam，簡稱為FIB裝置)。
該FIB裝置使多種原子離子化，在該離子加上電場使其加速，在由電場透鏡使該離子束聚焦的同時使離子束斷面超微小化，形成高能量密度，將該聚焦離子束照射到目標(biāo)上，對目標(biāo)進行加工。因此，由離子源、加速裝置、離子束聚焦裝置、離子束掃描裝置等部分裝置構(gòu)成。
由加速裝置可自由調(diào)整所加電壓，可任意地設(shè)定離子束的能量。調(diào)整離子束的能量，可對納米管進行各種加工。在本發(fā)明中，由離子束分解導(dǎo)入到FIB裝置的反應(yīng)室的有機氣體。當(dāng)將納米管的基端部附著到懸臂的凸出部后配置到反應(yīng)室內(nèi)時，上述分解氣體堆積到該基端部上，由該分解堆積物可將納米管牢固地固定到懸臂凸出部。這樣，由本發(fā)明的聚焦離子束加工制作掃描型顯微鏡用探針。
在有機氣體為烴系氣體的場合，上述分解堆積物成為碳堆積物，由該碳堆積物固定納米管與凸出部。在有機氣體為有機金屬氣體的場合，上述分解堆積物為金屬堆積物，由該金屬堆積物在導(dǎo)通狀態(tài)下固定納米管與凸出部。
作為上述烴系物質(zhì)，具有甲烷系烴、乙烯系烴、乙炔系烴、環(huán)狀烴等，具體地說，最好為乙烯和乙炔等分子量較小的烴。
另外，作為有機金屬氣體，例如有W(CO)6、Cu(hfac)2(hfachexa-fluoro-acety1-acetonate)、(CH3)2A1H、A1(CH2-CH)(CH3)2、[(CH3)3A1]2、(C2H5)3A1、(CH3)3A1、(i-C4H9)3A1、(CH3)3A1CH3、Ni(CO)4、Fe(CO)4、Cr[C6H5(CH3)2]、Mo(CO)6、Pb(C2H5)4、Pb(C5H7O2)2、(C2H5)3PbOCH2C(CH3)2、(CH3)4Sn、(C2H5)4Sn、Nb(OC2H5)5、Ti(i-OC3H7)4、Zr(C11H19O2)4、La(C11H19O2)3、Sr[Ta(OC2H5)6]2、Sr[Ta(OC2H5)5(OC2H4OCH3)]2、Sr[Nb(OC2H5)5(OC2H4OCH3)]2、Sr(C11H19O2)2、Ba(C11H19O2)2、(Ba，Sr)3(C11H19O2)6、Pb(C11H19O2)2、Zr(OtC4H9)4、Zr(OiC3H7)(C11H19O2)3、Ti(OiC3H7)2(C11H19O2)2、Bi(OtC5H11)3、Bi(C6H5)3、Ta(OC2H5)5、Ta(OiC3H7)5、Nb(OiC3H7)5、Ge(OC2H5)4、Y(C11H19O2)3、Ru(C11H19O2)3、Ru(C5H4C2H5)2、Ir(C5H4C2H5)(C8H12)、Pt(C5H4C2H5)(CH3)3、Ti[N(CH3)2]4、Ti[N(C2H5)2]4、As(OC2H5)3、B(OCH3)3、Ca(OC2H3)2、Ce(OC2H5)3、Co(OiC3H7)2、Dy(OiC3H7)2、Er(OiC3H7)2、Eu(OiC3H7)2、Fe(OCH3)3、Ga(OCH3)3、Gd(OiC3H7)3、Hf(OCH3)4、In(OCH3)3、KOCH3、LiOCH3、Mg(OCH3)2、Mn(OiC3H7)2、NaOCH3、Nd(OiC3H7)3、Po(OCH3)3、Pr(OiC3H7)3、Sb(OCH3)3、Sc(OiC3H7)3、Si(OC2H5)4、VO(OCH3)3、Yb(OiC3H7)3、Zn(OCH3)2等。
納米管具有導(dǎo)電性的納米碳管、絕緣性的BN系納米管、BCN系納米管。另外，AFM用懸臂具有半導(dǎo)體的硅懸臂和絕緣體的氮化硅懸臂。然而，在包含凸出部的懸臂的表面涂覆金屬等的導(dǎo)電性被膜，則可制作導(dǎo)電性懸臂。另外，也可同樣地將絕緣性納米管變換成導(dǎo)電性納米管。
因此，由金屬堆積物那樣的導(dǎo)電性堆積物使導(dǎo)電性納米管與導(dǎo)電性懸臂導(dǎo)通，可制作導(dǎo)電性的離子式掃描型型顯微鏡用探針。由于為導(dǎo)電性探針，所以，不僅可用于AFM，也可用于檢測隧道電流的STM(隧道顯微鏡)。然而，如將半導(dǎo)體懸臂或絕緣性懸臂用作懸臂，則可由于沒有導(dǎo)電性，所以，可用作檢測撓曲的通常的AFM用探針。
本發(fā)明的掃描型顯微鏡用探針不限于上述AFM和STM，具有由摩擦力檢測表面的不同的水平力顯微鏡(LFM)、檢測磁相互作用的磁力顯微鏡(MFM)、檢測電場力的梯度的電場力顯微鏡(EFM)、及將化學(xué)官能團的表面分布圖像化的化學(xué)力顯微鏡(CFM)等，由探針掃描檢測試樣表面的物理和化學(xué)作用，獲得試樣的原子級別的表面信息。
納米管的前端為檢測用探針，但當(dāng)在納米管的前端部存在不要的堆積物時，該部分發(fā)揮出探針作用，在納米管前端的信息產(chǎn)生誤差，使圖像模糊。因此，進一步提高FIB裝置的離子束的能量，由離子束的照射除去附著于納米管前端部的不要堆積物。
如上述那樣，在本發(fā)明中，由分解堆積物使納米管基端部固定到懸臂的凸出部。在該分解堆積物形成到不希望的區(qū)域的場合，導(dǎo)電性被膜的形成等2次加工變得困難。因此，也可由聚焦離子束的照射除去該基端部近旁的不希望的分解堆積物。
一般情況下，制作的納米管的長度千差萬別。然而，為了使探針的性能均勻化，需要將納米管前端部的長度統(tǒng)一。因此，由離子束熔斷不要的納米管部分，控制納米管的長度。為此，增大離子束的能量，調(diào)整照射時間。
另外，為了將納米管的前端部改性，使用FIB裝置將離子打入到納米管。當(dāng)由高能加速時，可將離子打入到納米管的內(nèi)部空間，由低能使離子進入到納米管的表面層，或涂覆到納米管表面。特別是當(dāng)將離子打入到納米管探針的前端時，該離子物質(zhì)直接作用于試樣表面。
作為離子種類，可選擇任意的元素，但可選擇例如氟、硼、鎵、磷等。這些原子與納米管內(nèi)的碳原子反應(yīng)，形成CF結(jié)合、CB結(jié)合、CGa結(jié)合、或CP結(jié)合，這些結(jié)合具有特有的性質(zhì)。
另外，在打入到前端的離子為Fe、Co、Ni等強磁性原子的場合，該掃描型顯微鏡用探針用于MFM。即，這些強磁性原子可在原子級別檢測試樣表面，可弄清試樣物質(zhì)的磁性構(gòu)造等，對物性工學(xué)的進步作出大的貢獻。
圖2為已完成的掃描型顯微鏡用探針的示意說明圖。
圖3為使用導(dǎo)電性懸臂的離子式掃描型顯微鏡用探針的示意說明圖。
圖4為使用聚焦離子束的不要堆積物的除去方法的示意說明圖。
圖5為由聚焦離子束對納米管的長度進行控制的方法的示意說明圖。
圖6為傾斜切斷納米管的場合的示意說明圖。
圖7為將納米管的前端部改性的場合的示意說明圖。


圖1為使用聚焦離子束制造掃描型顯微鏡用探針的示意裝置圖。在聚焦離子束裝置2中配置懸臂4，該懸臂4由懸臂部6和被稱為棱錐部的凸出部8構(gòu)成。在該凸出部8的表面10附著納米管12的基端部16，以凸出狀態(tài)配置前端部14。納米管12的附著可在聚焦離子束裝置2內(nèi)進行，也可在圖中未示出的電子顯微鏡內(nèi)附著，然后配置到聚焦離子束裝置2。
從外部將有機氣體G導(dǎo)入到聚焦離子束裝置2內(nèi)，使其朝箭頭a方向流動。該有機氣體G吸附到納米管12的近旁，形成有機氣體吸附物18a。當(dāng)相對該有機氣體吸附物18a朝箭頭b方向照射聚焦離子束I時，有機氣體G分解，氫成分等的輕分子D朝虛線箭頭方向飛濺。另一方面，碳成分和金屬成分等的分解成分堆積到納米管12的基端部16，形成分解堆積物18。由該分解堆積物18使懸臂6和納米管12一體化，完成掃描型顯微鏡用探針20(以后稱探針20)。
圖2為已完成的由聚焦離子束加工制作的掃描型顯微鏡用探針的示意說明圖。納米管12的基端部16由分解堆積物18牢固地固定到表面10。探針20的耐久性依存于作為涂覆被膜的分解堆積物18的固定強度。分解堆積物18的固定強度由分解堆積物18的致密性和分解堆積物18與表面10的接合度決定。
作為有機氣體，當(dāng)使用乙烯、乙炔、甲烷等烴系氣體時，從碳膜形成分解堆積物。該碳膜由非晶碳構(gòu)成，在膜厚極薄的場合具有導(dǎo)電性。因此，通過減小碳膜的膜厚，由該碳膜使納米管12與懸臂4成為導(dǎo)通狀態(tài)地設(shè)定。
另外，作為有機氣體，如使用有機金屬氣體，則由與離子束的沖突分解反應(yīng)作為分解成分形成金屬成分，該金屬堆積到基端部16附近，形成金屬膜，該金屬膜構(gòu)成分解堆積物。與上述碳膜同樣，由該金屬膜使納米管12與懸臂4成為導(dǎo)通狀態(tài)地設(shè)定。作為有機金屬氣體，如上述那樣，例如可利用W(CO)6、Cu(hfac)2(hfachexa-fluoro-acety1-acetonate)、(CH3)2A1H、A1(CH2-CH)(CH3)2、[(CH3)3A1]2、(C2H5)3A1、(CH3)3A1、(i-C4H9)3A1、(CH3)3A1CH3、Ni(CO)4、Fe(CO)4、Cr[C6H5(CH3)2]、Mo(CO)6、Pb(C2H5)4、Pb(C5H7O2)2、(C2H5)3PbOCH2C(CH3)2、(CH3)4Sn、(C2H5)4Sn、Nb(OC2H5)5、Ti(i-OC3H7)4、Zr(C11H19O2)4、La(C11H19O2)3、Sr[Ta(OC2H5)6]2、Sr[Ta(OC2H5)5(OC2H4OCH3)]2、Sr[Nb(OC2H5)5(OC2H4OCH3)]2、Sr(C11H19O2)2、Ba(C11H19O2)2、(Ba，Sr)3(C11H19O2)6、Pb(C11H19O2)2、Zr(OtC4H9)4、Zr(OiC3H7)(C11H19O2)3、Ti(OiC3H7)2(C11H19O2)2、Bi(OtC5H11)3、Bi(C6H5)3、Ta(OC2H5)5、Ta(OiC3H7)5、Nb(OiC3H7)5、Ge(OC2H5)4、Y(C11H19O2)3、Ru(C11H19O2)3、Ru(C5H4C2H5)2、Ir(C5H4C2H5)(C8H12)、Pt(C5H4C2H5)(CH3)3、Ti[N(CH3)2]4、Ti[N(C2H5)2]4、As(OC2H5)3、B(OCH3)3、Ca(OC2H3)2、Ce(OC2H5)3、Co(OiC3H7)2、Dy(OiC3H7)2、Er(OiC3H7)2、Eu(OiC3H7)2、Fe(OCH3)3、Ga(OCH3)3、Gd(OiC3H7)3、Hf(OCH3)4、In(OCH3)3、KOCH3、LiOCH3、Mg(OCH3)2、Mn(OiC3H7)2、NaOCH3、Nd(OiC3H7)3、Po(OCH3)3、Pr(OiC3H7)3、Sb(OCH3)3、Sc(OiC3H7)3、Si(OC2H5)4、VO(OCH3)3、Yb(OiC3H7)3、Zn(OCH3)2等。
作為分解堆積物18，不限于上述碳膜和金屬膜等導(dǎo)電性堆積物，也包含絕緣性堆積物和半導(dǎo)體堆積物。在烴系氣體和有機金屬氣體以半分解狀態(tài)堆積的場合，易成為絕緣性堆積物，另外，在硅膜等的場合，根據(jù)膜的結(jié)晶性的不同易于使得帶有從半導(dǎo)體堆積物到絕緣性堆積物的各種各樣的特性。
圖3為示出使用導(dǎo)電性懸臂的掃描型顯微鏡用探針的示意說明圖。通過在懸臂4的表面形成電極膜22，構(gòu)成導(dǎo)電性懸臂。當(dāng)使用導(dǎo)電性的納米碳管作為納米管12時，可由導(dǎo)電性的分解堆積物18將納米管12和懸臂4導(dǎo)通，通過圖中未示出的外部電源在試樣與納米管12之間加上電壓。
詳細(xì)地說，納米管12具有例如導(dǎo)電性的納米碳管、絕緣性的BN系納米管、及BCN系納米管等。另外，懸臂4具有導(dǎo)電性懸臂、半導(dǎo)體性的硅懸臂、及絕緣性的氮化硅懸臂等。另外，分解堆積物18也有導(dǎo)電性堆積物、半導(dǎo)體性堆積物、及絕緣性堆積物。
雖考慮了納米管12與懸臂4的表面10接觸，但根據(jù)其接觸電阻的大小和介入物的存在的情況的不同，不限于兩者導(dǎo)通。因此，連接兩者的分解堆積物18的電性質(zhì)很重要。因此，通過組合納米管12、分解堆積物18、及懸臂4，可確實地保證納米管12與懸臂4的導(dǎo)通和非導(dǎo)通。
圖4為使用聚焦離子束將不要堆積物除去的方法的示意說明圖。有機氣體的分解氣體不僅形成使納米管固定的分解堆積物18，而且附著在納米管12的前端部14形成不要堆積物24。這樣，附著于前端部14的不要堆積物24成為降低納米管12的攝影性能的原因。
因此，相對該不要堆積物24朝箭頭c方向照射聚焦離子束I，如虛線箭頭所示那樣使不要堆積物24飛濺。納米管12的探針點僅為前端14a，可恢復(fù)其攝影性能。這樣，可使用聚焦離子束I除去納米管12和懸臂4上的不要堆積物。
圖5為示出由聚焦離子束對納米管的長度進行控制的方法的示意說明圖。納米管12的長度在從納米級到微米級的寬范圍內(nèi)分布。在納米管12的前端部較長的場合，前端部振動，不能獲得鮮明的試樣表面攝影圖像。因此，為了使探針20的探針性能均勻化而且高效率化，需要使前端部14的長度均勻。因此，為了控制前端部14的長度，需要切斷不需要的部分。
為了進行該切斷，使用聚焦離子束的熔化力。通過提高聚焦離子束I的加速能和聚焦度，可控制離子束的能量密度，所以，可向聚焦離子束I提供熔斷納米管所需的能量密度。當(dāng)向切斷區(qū)域P朝箭頭d方向照射該聚焦離子束時，切斷區(qū)域P熔化，前端部作為切斷片14b切斷。切斷面成為新的前端14a。在該例中，切斷面與納米管12的軸向垂直。
圖6為傾斜切斷納米管的場合的示意說明圖。相對納米管12朝傾斜方向(箭頭e方向)照射聚焦離子束I。由該傾斜切斷，使納米管12的前端14a成為極尖的前端，可提供比圖5的垂直切斷性能更高的探針20。這是因為，前端14a越尖則可獲得分辨率越高的試樣表面圖像。
圖7為將納米管的前端部改性的場合的示意說明圖。將聚焦離子束I照射到納米管12的前端部14的前端區(qū)域14c，將離子打入到前端區(qū)域14c。根據(jù)聚焦離子束I的加速電壓的不同，有在前端區(qū)域14c的表面形成離子被覆膜的場合，與納米管的構(gòu)成原子置換或固溶到空孔的場合，或在前端區(qū)域14c的內(nèi)部空間注入離子的場合。
作為離子的種類，例如在選擇氟、硼、鎵、磷等的場合，這些原子與納米管內(nèi)的碳原子反應(yīng)，形成CF結(jié)合、CB結(jié)合、CGa結(jié)合、或CP結(jié)合，這些結(jié)合具有特有的性質(zhì)。另外，在離子為Fe、Co、Ni等強磁性原子的場合，可在原子級別檢測出試樣表面的磁性。
另外，在將金屬離子打入到絕緣性的BN系納米管和BCN系納米管而產(chǎn)生導(dǎo)電性的場合，或相反地將絕緣性物質(zhì)打入到導(dǎo)電性的納米碳管產(chǎn)生絕緣性的場合，也屬于納米管的改性。
本發(fā)明不限于上述實施例，不脫離本發(fā)明技術(shù)思想的范圍的各種變形例和設(shè)計變更等當(dāng)然也包含于本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性按照方案1的發(fā)明，由聚焦離子束使有機氣體分解，由生成的分解成分的堆積物固定納為管和懸臂，所以，可提供一種固定強度極強、多次使用納米管也不從懸臂脫落的掃描型顯微鏡用探針。
按照方案2的發(fā)明，由于使用烴系氣體作為有機氣體，所以，如將分解堆積物形成為極薄的碳膜而產(chǎn)生導(dǎo)電性，則由該導(dǎo)電性碳膜可將納米管與懸臂設(shè)定為導(dǎo)通狀態(tài)，在掃描型顯微鏡用探針加上電壓而通電。
按照方案3的發(fā)明，由于使用有機金屬氣體作為有機氣體，所以，可將固定納米管的分解堆積物形成為導(dǎo)電性的金屬膜，由該牢固的導(dǎo)電性金屬膜確實地將納米管與懸臂保持為導(dǎo)通狀態(tài)，可在掃描型顯微鏡用探針加上電壓而通電。
按照方案4的發(fā)明，使用半導(dǎo)體性的硅懸臂、絕緣性的氮化硅懸臂、或涂覆導(dǎo)電性物質(zhì)的懸臂，所以，通過與具有各種電性質(zhì)的納米管組合地構(gòu)成探針，可提供絕緣性探針、半導(dǎo)體性探針、或?qū)щ娦蕴结樀榷喾N多樣的掃描型顯微鏡用探針。
按照方案5的發(fā)明，照射離子束，將堆積在納米管探針的不要堆積物除去，所以，可提供一種能夠發(fā)揮所設(shè)計的性能的潔凈的掃描型顯微鏡用探針。
按照方案6的發(fā)明，通過除去納米管探針的前端部的不要堆積物，可除去由不要堆積物導(dǎo)致的誤差信號，另外，通過除去基端部近旁的不要堆積物，可提供一種容易進行導(dǎo)電膜形成等的2次加工的掃描型顯微鏡用探針。
按照方案7的發(fā)明，照射離子束，切斷納米管的不要部分，所以，納米管的探針的前端部的振動消失，試樣表面圖像的分辨率提高。因此，可實現(xiàn)掃描型顯微鏡用探針的檢測效率的均勻化和高效率化。
按照方案8的發(fā)明，在垂直納米管的場合，以最小斷面切斷，所以，可美觀地形成切斷面，另外，在朝傾斜方向切斷的場合，斷面的前端可形成得極尖，可充分跟隨試樣表面的凹凸，提高其檢測分辨率。
按照方案9的發(fā)明，由于將所期望的離子打入到納米管探針的前端部的至少前端，所以，可如所期望的那樣改變納米管前端部的物理和化學(xué)性質(zhì)。這樣，可提供檢測試樣面的磁力和檢測化學(xué)官能團等的對試樣的特定物理和化學(xué)作用有效地反應(yīng)的掃描型顯微鏡用探針。例如，通過在前端打入Fe、Co、Ni等強磁性原子，從而可有效地檢測試樣的磁性。
按照方案10的發(fā)明，通過注入氟、硼、鎵、或磷，可接合納米管的構(gòu)成原子和注入原子，可在納米管探針發(fā)現(xiàn)對該接合特有的性質(zhì)。
方案5-10的發(fā)明當(dāng)然可適用于由電子顯微鏡裝置和聚焦離子束裝置等各種裝置制作的附著納米管的懸臂。
權(quán)利要求
1.一種根據(jù)聚焦離子束加工獲得的掃描型顯微鏡用探針，通過固定于懸臂的納米管探針的前端而獲得試樣表面的物性信息；其特征在于在聚焦離子束裝置內(nèi)通過離子束分解有機氣體，通過生成的分解成分的堆積物來固定納米管和懸臂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描型顯微鏡用探針，其中，作為有機氣體，使用烴系氣體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描型顯微鏡用探針，其中，作為有機氣體，使用有機金屬氣體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描型顯微鏡用探針，其中，懸臂使用硅懸臂、氮化硅懸臂、或涂覆導(dǎo)電性物質(zhì)的懸臂。
5.一種根據(jù)聚焦離子束加工獲得的掃描型顯微鏡用探針，其特征在于將離子束照射到固定于懸臂的納米管探針的所希望的區(qū)域，除去處于該所希望的區(qū)域的不需要物質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的掃描型顯微鏡用探針，其中，上述不需要物質(zhì)為堆積于納米管探針前端部的不需要堆積物或堆積于納米管基端部附近的不需要堆積物。
7.一種根據(jù)聚焦離子束加工獲得的掃描型顯微鏡用探針，其特征在于將離子束照射到固定于懸臂的納米管探針的前端部從而切斷其不需要部分，控制納米管探針的前端部長度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的掃描型顯微鏡用探針，其中，進行上述不需要部分的切斷時，朝垂直或傾斜方向切斷納米管。
9.一種根據(jù)聚焦離子束加工獲得的掃描型顯微鏡用探針，其特征在于將離子打入到固定于懸臂的納米管探針的前端部的所希望的區(qū)域，改變探針的物理和化學(xué)性質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的掃描型顯微鏡用探針，其中，上述離子種類為氟、硼、鎵、或磷。
全文摘要
本發(fā)明的根據(jù)聚焦離子束形成的掃描型顯微鏡用探針通過固定于懸臂(4)的納米管(12)的前端(14a)獲得試樣表面的物性信息；其特征在于在聚焦離子束裝置(2)內(nèi)由聚焦離子束I分解有機氣體G，由生成的分解成分的分解堆積物(18)固定納米管(12)和懸臂(4)。另外，使用聚焦離子束I除去附著于前端部(14)的不要堆積物(24)，切斷納米管的不要部分，控制探針的長度，在前端部(14)中注入離子，進行該納米管的探針的改性。為此，可實現(xiàn)能夠固定和切斷納米探針而且能夠改善納米管探針的材質(zhì)的掃描型顯微鏡用探針。
文檔編號B82B1/00GK1397012SQ01804105
公開日2003年2月12日 申請日期2001年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月26日
發(fā)明者中山喜萬, 秋田成司, 原田昭雄, 大川隆, 高野雄一, 安武正敏, 白川部喜治 申請人:大研化學(xué)工業(yè)株式會社, 精工電子有限公司, 中山喜萬