速 報 第35回真 空 に関 す る連 合 講 演 会 プ ロ シー デ ィ ング ス 集束イオ ンビームを用いた探針加工の研究* 佐 々木 泰**・ 亀 井 孝 明**・吉 本 智 巳**・岩 田 達 夫** 鈴木 和 郎**・ 末 岡 和 久***・武 笠 幸 一*** (受理1994年11月30日, 掲 載 決定1995年1月7日) Probe Tip Formed by Focused Ion Beams Yasushi SASAKI**, Takaaki KAMEI**, Tomomi YOSHIMOTO**, Tatsuo IWATA** Kazuo SUZUKI**, Kazuhisa SUEOKA*** and Koichi MUKASA*** **(Faculty of Engineering , Hokkaido TOKAI Univ., Sapporo) ***(Faculty of Engineering , Hokkaido Univ., Sapporo) (Received November 30, 1994, Accept January 7, 1995) 1. は じ め に 原子レベルからミクロンオーダまでの広い範囲の表面 構造観察装置 と し て,原 子 間 力 顕 微 鏡(Atomic Force Microscopy:AFM)や 走査型 ト ン ネ ル 顕 微 鏡(Scanning Tunneling Microscopy:STM)な ど の,い わゆる走査型 プ ロ ー ブ 顕 微 鏡(Scanning ProbeMicroscopy:SPM)が 様々な分野で利用 され るようにな ってきてい る1). SPMを 用いて表面観察を行 う際,特 に凹凸の大きい試 料 の場 合 には,探 針形状が観察像に与える影響が大きい た め に,高 い ア スペ ク ト比 を持 ち先 端 半 径 の 小 さい探 針 を必 要 とす る.従 来 よ り,こ の様な探針を作製するに は,電 解 研 磨 や 機 械 研 磨 を 用 い る 方 法,ま たウィスカー を用いるなど様々な方法でのアプローチが行われてい る2,3). 集 束 イ オ ン ビ ー ム(Focused Ion Beam:FIB)を 用いた 加 工 法 は,こ のような探針を作製するための有効な手段 の一つであ り,Russel1はFIBを 用いて探針の加工を行 い,こ の手法か探針の先鋭化において有効な手段である こ とを 示 して い る4).また,ArやXeイ オンのスパッタ に よ る探 針 の 加 工 も行 わ れ て い る5,6).本 研 究 で は,従 来の集束イオンビーム装置に電子線描画システムを付加 し,こ の装 置 を 用 い てW探 針の加工 を行 った.こ れに よ り先端半径 が約10nmでアスペ ク ト比 の高い探針を得 る こ とが で き た.ま た,加 工 した 探針 先 端 の表 面 構 造 を 電 界 イ オ ン顕 微 鏡(Field Ion Microscope:FIM)で 観察 した. 2. 実 験 装 置 イ オ ン源 と して は 液 体Ga金 属 を 用 い た.実 験 に用 い たFIB装置 は エ リオ ニ クス社 製FIB装置(EIP-3300, Fig.1)に 電子線 描画 システ ム(同 社 製ECA-5)を付 加 した も の であ る.こ うす る こ とに よ り,イ オ ン ビー ム の ベ ク トル走 査 が 可 能 とな り,円錐 を は じめ 様 々な形 状 の探 針 の微 細 加 工 が 可 能 とな る.ビ ー ム の最 小移 動 量 は 0.02nmで あ る.イ オ ンビームのスポ ッ ト径 は可動絞 り に よ り4段 階 に調 整 で き,最 小 ビ ー ム ス ポ ッ ト径 は 約 50nmであ る.ま た,本 装 置 に は 探 針 先端 の セ ンタ リ ン グを 容 易 にす る た め に,2つ の二 次 電 子 検 出器 に よ る無 影二次電子像観察および凹凸二次電子像観察機能が付い てい る. * 平成6年10月28日第35回真 空 に 関 す る連 合 講 演 会 に て 講 演(28Ba- 12) ** 北海 道 東 海 大 学 工 学 部(〒005札 幌 市 南 区 南 の 沢5条1丁 目1-1) *** 北 海 道 大 学 工 学 部(〒060札 幌 市 北 区 北13条西8丁 目) 第38巻 第3号 (1995) (285) 401