JP4024710B2 - 分割探針の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体の検査に用いられるプローブやナノピンセットに用いられる分割探針の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プローブ顕微鏡用プローブとして用いられるマイクロカンチレバーの探針の先端を、集束イオンビーム装置を用いることで、マイクロピンセットを製造する方法が最近注目されている（特許文献１参照）。
【０００３】
従来の分割探針を図５に示す。図５（ａ）は、マイクロカンチレバーの側面図で、８はカンチレバーの探針である。 図５（ｂ）は、マイクロカンチレバーの上面図である。図５（ｃ）は、 図５（ｂ）の７の部分の拡大図である。
マイクロピンセット製造の具体的な手順としては、集束イオンビーム装置により細く絞ったビームを、試料傾斜せずに探針８全体に照射、走査し探針８全体の像を取り込み、加工位置を決定した後、マイクロカンチレバー上の探針先端中心部からカンチレバーの絶縁箇所に向けて、特定の２箇所のみを照射、走査することで溝９を形成する加工を行い、探針８の先端を２つに分け両者の導電性を絶つことで、２つの電極構造にする方法が一般的である。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２５２９００号公報（［００４８］、図１０、図１１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の加工方法では下記の１〜３などの問題点があった。
１）カンチレバーの探針先端部の曲率半径が１００ｎｍ以下と小さいことから、真上からの探針全体像を用いて加工位置の特定を行う方法では、カンチレバーの探針先端中心部の判別が難しく、その真の中心を２分割するのが難しい。
２）探針全体を同一の集束イオンビーム電流で加工するために、比較的大きい集束イオンビーム電流量を加工に使用することから、溝加工幅が大きくなってしまう。
加工溝が大きいことは分割された電極間距離が広いことを意味し、分割探針をそのまま微小電極として用いる際に所望の電極ピッチ間距離が得らない。また、例えばＣＮＴのアッセンブルなどをする際にＣＮＴ同士の間隔が開いてしまい、例えば静電駆動をする際に印加する電圧等を高くしなくてはならないなどの不具合が生じる。
３）上記２）で用いる集束イオンビーム電流量で、加工位置決めのために、カンチレバーの探針先端部のごく狭い範囲を照射、走査すると、イオンビーム電流量が大きいためエッチング速度が大きく、カンチレバーの探針先端部に許容量以上のダメージが入り、例えば導電性被膜の局所的な剥離や電場の不均一、局所的な電気抵抗値の上昇がある。
【０００６】
本願発明は、上記問題点を解決し、ダメージの少ない、より微細な分割探針の、簡便な製造方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本願発明の分割探針製造方法においては以下の方法を用いた。
【０００８】
１．マイクロカンチレバー全体を傾斜させることで、探針先端中心を判別しやすくさせることで、加工位置の決定を容易にする方法。
【０００９】
２．マイクロカンチレバーの探針先端部のごく狭い範囲の加工に、小さな集束イオンビーム電流量を用い、広い範囲の加工に上記の集束イオンビーム電流量よりも大きな集束イオンビーム電流量を用いて溝加工を行う方法。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、図中、各構成成分の大きさ、形状および配置関係は、この発明が理解できる程度に概略的に示してあるにすぎず、また、以下に説明する数値的条件は単なる例示にすぎない。
【００１１】
本発明の第１の実施例を、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１はカンチレバー全体を、水平を０度とすると、６０度傾斜させ、カンチレバーの探針のごく先端部のみに電流量１ｐＡの集束イオンビーム電流を照射、走査した図である。イオンビームを照射した時に放出される二次荷電粒子を検出し、走査信号と同期させて二次荷電粒子信号強度をＣＲＴに表示するとＳＩＭ像が得られる。探針先端のＳＩＭ像を図１に示す。
次に、図１のＳＩＭ像から加工位置決定を行った後、当該探針先端を２つに分けるために、図１で照射、走査したものと同じ集束イオンビーム電流を用いて溝１の加工を行なう。溝１は図２に示される。イオンビーム電流量が少ないため、探針先端部の１８０度反対側まで加工されない。このため、カンチレバー６全体を傾斜させたまま、探針先端とその奥行き方向の軸を中心として１８０度回転させた後、溝２を溝１と同様の手法で加工し、溝１と溝２がうまくつながるように行う。
溝１と溝２の加工を行なった後、これらの溝に連なる溝の加工を行なう。これを図３に示す。図３において、１０はカンチレバー基板面に形成された配線パターンであり、１１はそれに接続されるカンチレバー基板面および探針上に形成される導電性膜である。図３において、カンチレバー６全体を水平状態に戻した後、溝３を２箇所、それぞれ溝１および２と交差する点から放射状に形成する。溝３によって導電性膜１１は分断される。溝３の加工は、電流量５０ｐＡの集束イオンビーム電流を用いて行なう。溝１、２の加工を行なった後、溝３の加工を行なうことにより、探針先端を電気的に２つに分け両者の導電性を絶ち、最終的に２つの電極構造にする。
図４に、本願発明の方法により、マイクロカンチレバーの探針に形成された加工溝１、２、３を示す、ＳＩＭ像を示す。探針先端中心位置に加工幅１０〜５００ｎｍの溝を形成することができた。
【００１３】
上記溝の加工においては、集束イオンビームを用いたが、電子ビーム等を用いればより微細な加工が可能である。なお実施例ではマイクロカンチレバー上にある探針の加工例を示したが、例えばメンブレン上に配置された探針の加工においても同様の手法が適応可能である。探針が、曲率半径１００ｎｍ以下の尖点を持つ円錐体または三角錐体または多角錐体であれば、本願発明は有効である。
【００１４】
上記分割探針は、それ自体、あるいはその各分割端部のおのおのに１本の端子部（例えばカーボンナノチューブ）をとりつけて、ナノピンセットとして用いる事ができる。
【００１５】
上記分割探針を有する片持ち梁を複数本配置したり、上記分割探針をプローブカードの同一面内に複数個配置したりすることにより、半導体検査用のプローブあるいはプローブカードとして用いる事ができる。
【００１６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したようにこの発明によれば、探針先端を溝加工する、分割探針製造工程において、以下のような効果がある。
【００１７】
構造体全体を傾斜させて探針先端の加工をするようにしたので、探針先端中心部の判別が容易になる。また、小さな集束イオンビーム電流量を用いたので、最小の溝加工幅で２つの電極構造を実現でき、また加工部分へのダメージが少ない。また、探針先端部の溝加工おいては、小さな集束イオンビーム電流量で加工し、この溝につながる電極を分断するための溝加工においては、大きな集束イオンビーム電流量で加工するので、スループットを向上させることができる。
【００１８】
また、より小さい溝加工幅が形成できるので、ピンセットのかみ合わせ精度がよくなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】カンチレバーの探針先端のＳＩＭ像である。
【図２】溝加工後のカンチレバーの探針先端のＳＩＭ像である。
【図３】水平状態にして溝加工をした後のカンチレバー端部の上面図である。
【図４】溝加工実施後のカンチレバー探針先端のＳＩＭ像である。
【図５】（ａ）はマイクロカンチレバーの側面図、（ｂ）はマイクロカンチレバーの上面図、（ｃ）はマイクロカンチレバーの１の部分の拡大図である。
【符号の説明】
１、２、３ 溝
６ カンチレバー
８ 探針

Claims (9)

1. マイクロカンチレバー上の探針先端を溝加工する分割探針製造工程において、
   マイクロカンチレバー全体を傾斜する工程と、
   前記傾斜したマイクロカンチレバーの探針の先端部に集束イオンビームを走査、照射し、ＳＩＭ像を得る工程と、
   前記得られたＳＩＭ像から前記探針先端の中心位置決めを行う工程と、
   前記位置決めされた中心位置に集束イオンビームを走査、照射することにより第１の溝を形成することを特徴とする分割探針の製造方法。
2. 前記探針先端の溝加工の後または前に、前記カンチレバーを覆う導電性部分に、前記第１の溝に連なる第２の溝を形成することにより、前記分断された探針の端部の導電性を絶つことを特徴とする請求項１記載の分割探針の製造方法。
3. 前記第２の溝を形成する集束イオンビーム加工電流は、前記第１の溝を形成する集束イオンビーム加工電流より大きいことを特徴とする請求項２記載の分割探針の製造方法。
4. 前記第２の溝を形成する集束イオンビーム加工範囲が、前記第１の溝を形成する加工幅より広いことを特徴とする請求項２記載の分割探針の製造方法。
5. 前記第２の溝を加工する際、加工深さが導電性膜厚の下部にある絶縁膜を貫通しない深さであることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の分割探針の製造方法。
6. 前記カンチレバー全体を傾斜させたまま探針先端とその奥行き方向の軸を中心として１８０度回転させて、前記中心位置に集束イオンビームを走査、照射して探針先端の２方向から溝加工を実施し前記第１の溝を形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の分割探針の製造方法。
7. マイクロカンチレバー全体の傾斜角度を複数変化させて探針先端の加工を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の分割探針の製造方法。
8. マイクロカンチレバー上の探針先端を溝加工する分割探針製造工程において、
   前記マイクロカンチレバー全体を傾斜した状態でマイクロカンチレバーの探針のごく先端部のみに集束イオンビーム電流を照射、走査して得られるＳＩＭ像を用いて探針先端の中心位置決め及び加工位置決めを行う第一の工程と、
   前記カンチレバー全体を傾斜させた状態で、前記探針先端の溝加工を行う第二の工程と、
   カンチレバー全体を水平に戻し、前記探針先端の溝加工を行う第三の工程とからなることを特徴とする分割探針の製造方法。
9. マイクロカンチレバー上の探針先端を溝加工する分割探針製造工程において、
   マイクロカンチレバー全体を傾斜した状態でマイクロカンチレバーの探針のごく先端部のみに１０ｐＡ以下の集束イオンビーム電流を照射、走査して得られるＳＩＭ像を用いて探針先端の中心位置決め及び加工位置決めを行う第一の工程と、前記カンチレバー全体を傾斜させた状態で、１０ｐＡ以下の集束イオンビーム電流で探針先端の第１の溝加工を行う第二の工程と、
   前記カンチレバー全体を水平に戻し、前記第一、第二の工程で用いた集束イオンビーム電流より大きい集束イオンビーム電流に切り換えて、前記第１の溝に接する第２の溝加工を、探針基部からカンチレバー基板上に連なる導電性膜に行ない切断する第三の工程とからなることを特徴とする分割探針製造方法。

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