先端デバイス研究部
ナノ領域の各種の物性計測用のツールとして、ナノ加工技術を応用した走査プローブ顕微鏡(SPM)用のナノ機能プローブの開発を行っている。これまでのSPMプローブは１つのカンチレバー上に１つの先端がある単純な構造がほとんどであった。先端部に機能デバイスが搭載されていればナノツールとして有用であると考えられるが、従来のプローブ作製技術では、複合化が困難であった。我々は、集束イオンビーム(FIB)技術等の微細加工技術を駆使して、プローブ上への機能デバイスの各種の集積化法を検討している。本稿では２種類のナノプローブシステムを紹介する。
ナノデバイス用薄膜やCNT等の導電性材料のナノ領域での電気特性を計測するにはナノオーダの電極間隔を有する四探針プローブが必要であるが、これまでミクロンオーダ以下の微細化は成されていない。我々はまず、FIBによる直接加工法によりナノオーダの電極間隔を得ることを試みた。幅40μmのSiカンチレバー先端に白金電極を形成し、さらに4本のAl配線を接続したSPMプローブをSiプロセス技術で作製した。先端の白金電極をFIBで直接加工して４つの部分に分割することにより、図１に示すようなピッチ500nm、電極間隔300nmの四探針プローブを得ることができた[1]。さらに電極間隔を微細化することを目的に、電子線露光技術を用いてSilicon-on-insulator基板上にピッチ60nm,電極間隔40nmのSi電極を作製した(図２(a))。このナノ四探針デバイスをFIBで切り出し、4本のAl配線をあらかじめ形成してあるSiカンチレバー上に移送した。その後、FIBによる直接W堆積により電極を形成し、カンチレバー上のAl電極とSi電極を電気的に接続した。その結果、図２(b)に示すような、ナノプローブシステムの構築に成功した[2]。これらの微細加工技術はマイクロデバイス上へのナノデバイスの集積化に有効であり、ナノの世界とマクロな世界の架け橋となることを示せた。
今後、プローブ間隔をより微細化することによりナノデバイス開発や１分子計測といった分野で有用な計測技術を確立することを目指す。
[1] M. Nagase et. al., Jpn. J. Appl. Phys. 42 (2003) 4856.
[2] M. Nagase and H. Namatsu, Jpn. J. Appl. Phys. 43 (2004),
to be published.
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