(57)【要約】【課題】従来よりも電極間隔が短く、高精度の計測が可能なプローブを作製する。【解決手段】カンチレバー４０２の主面にＰｔ薄膜４０３を形成し、ＦＩＢ４０５を主面側から照射して、溝６０１Ａ、６０１Ｂを形成しＰｔ薄膜４０３を分割する。次いで、カンチレバー４０２の裏面からＦＩＢ４０５を照射して間隙８０１を形成する。この間隙８０１の先端部側をＦＩＢ４０５を照射して薄層化した後、再び裏面からＦＩＢ４０５を照射して、薄層化された領域９０１に間隙１１０１を形成する。【選択図】  図１１
2010276617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の主面に金属薄膜を形成する工程と、
前記金属薄膜を分割して複数の電極を形成する工程とを備え、
前記電極を形成する工程は、
集束した粒子線を前記基板の主面に照射することにより、前記基板の端から延在し前記金属薄膜を複数の領域に分割する複数の溝を形成する第１の工程と、
少なくとも前記基板の端から前記複数の溝の間に延在し前記基板の裏面から前記金属薄膜の表面まで貫通する間隙が形成される領域およびその周囲を前記基板の前記裏面から所定の深さまで除去して薄層化する第２の工程と、
前記薄層化した領域を除く前記基板の端の不要な部分を除去する第３の工程と、
集束した粒子線を前記基板の薄層化した領域の裏面から照射することにより前記間隙を少なくとも１つ形成する第４の工程と、
前記複数の溝と前記間隙とによって前記金属薄膜が分割されて形成された複数の電極の最先端部の不要な部分を除去して、前記複数の電極が同時に試料に接触できるように形状を整える第５の工程と
を含むことを特徴とするプローブの作製方法。
【請求項２】
端から延在し主面から裏面まで貫通する少なくとも１つの間隙により前記端から所定の長さの領域が複数に分割された基板と、
前記基板の主面に形成され、前記間隙と前記基板の主面に形成された端から延在する溝とによって分割された複数の電極とを備え、
前記間隙の少なくとも１つは、前記基板の前記主面における幅が前記基板の前記裏面における幅よりも狭く、
前記基板における少なくとも前記間隙の周囲は、裏面が所定の深さまで除去されて薄層化され、
前記複数の電極の最先端部が、同時に試料に接触できるように成形されていることを特徴とするプローブ。
【請求項３】
複数の電極を有するプローブを物質の表面を走査させて前記物質の特性を計測する走査プローブ顕微鏡において、
前記プローブは、請求項２に記載されたプローブであることを特徴とする走査プローブ顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能デバイスおよびその作製方法に関し、特に、微細な間隙（ギャップ）が形成された薄膜構造体を有する機能デバイスおよびその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集束イオンビーム（Focused Ion Beam：ＦＩＢ）加工による間隙形成は、微細構造の直接的な加工に多く活用されている。最新の集束イオンビーム装置はＧａ金属イオン源と静電レンズ系との組み合わせにより１０ｎｍを切るような微細なビーム径を実現できること、高電圧加速したＧａイオンの運動エネルギーを利用して加工対象の材料を直接的にエッチング（スパッタエッチング）することが可能なことから、広い領域での活用が期待される。
ＦＩＢ加工により基板上の薄膜に微細な間隙を形成する場合、従来は図１６（ａ）に示すように、薄膜１６０２の表面側からＦＩＢを照射していた。
【０００３】
このようなＦＩＢ加工による間隙形成技術は、例えば走査プローブ顕微鏡用の四探針プローブの作製に用いられる。この走査プローブ顕微鏡は、四探針プローブを試料（物質）の表面に沿って走査し、その試料の電気抵抗等の特性を計測するものである。四探針プローブは、試料と接触する先端部に４つの電極を有する。図１７に示すように、４つの電極１７０２は、基板１７０１上の金属薄膜を３つの溝１７０３で分割することにより形成され、これらの３つの溝１７０３の形成に上述したＦＩＢ加工が用いられる（例えば、非特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】"Nano-four-point probes on microcantilever system fabricated by focused ion beam": M.Nagase, H.Takahashi, Y.Shirakawabe and H.Namatsu,Jpn.J.Appl.Phys.42(2003)4856-4860.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、イオンビームの形状（イオンビームの強度プロファイル）は、複数のガウス分布の重ね合せた形式で表現できる。最も強度の強い分布の半値幅は１０ｎｍ程度であり、通常これがビーム径を表すことになる。しかし、これ以外にも強度は弱いが、より広がりをもった成分が含まれており、一般にフレアと呼ばれている。このフレアは、広がりが数１００ｎｍ〜数μｍ、強度が最大の数％程度である。このフレアの影響により、ビーム径が１０ｎｍ程度の条件で直接加工を行っても、周囲の広い範囲にビームが照射され、フレアの強度によってはエッチングが行われてしまう。その結果、ＦＩＢ加工により形成される間隙の幅が、ビーム径よりもかなり広くなってしまう。
【０００６】
また、フレア部分のビーム照射部位が改質され、電気的特性が変化してしまう。絶縁物には導電性が付与され、その一方で金属は導電性が低下する。対策としては、形成される間隙の幅を広げるか、改質層を除去する必要がある。
【０００７】
このようなフレアの影響により、従来のＦＩＢ加工では、加工膜厚と同程度の幅の間隙しか形成できなかった。例えば１００ｎｍ程度の膜厚の構造体に間隙を形成する場合には、間隙の幅は１００ｎｍ程度までが限界であった。現状でもＦＩＢのビーム径は１０ｎｍ以下となっているが、その性能を生かし切れていないことになる。
【０００８】
したがって、図１７に示すように従来のＦＩＢ加工による間隙形成技術を用いて四探針プローブを作製しても、やはりフレアの影響により、先端部の電極間隔を狭められない。
また、フレア部分のビーム照射部位が改質される結果、基板１７０１もなにがしかの導電性を有することになり、電極１７０２間の絶縁性が低下する。これは、定量的な電気抵抗等の計測には大きな障害となる。また、改質された電極１７０１はたとえ照射量が小さくてもコンタクト特性が悪くなる。このため、僅かの外乱要因でコンタクト抵抗が変化して電気的ノイズが発生するので、精度の高い計測を行えない。
【０００９】
このようなフレアの影響を防止するために、リソグラフィ技術を用いて加工対象膜の上に予めマスクパターンまたは犠牲層を形成する手法が考えられる。しかし、この場合には、マスクパターンまたは犠牲層の除去の問題、マスクパターンまたは犠牲層のビーム照射による変質の問題、さらにはマスクパターンまたは犠牲層を通したビーム照射による加工対象膜の改質の問題等がある。これらの問題を回避するためには十分にマージンをもった加工を行う必要があり、その結果、最小加工寸法がビーム径に比べてかなり大きくなる、マスクパターンまたは犠牲層が厚くなる等の影響がある。
一方、マスクパターンまたは犠牲層を用いることが可能な構造であれば、むしろ通常のリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いた方が確実であるので、ＦＩＢの直接加工という特徴を活かすには、マスクパターンまたは犠牲層を用いない手法が望ましい。
【００１０】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、マスクパターン等を用いることなく、ＦＩＢ加工で従来よりも幅が狭い間隙を形成するとともに、ビーム照射部位の改質を抑制することにある。
また、他の目的は、従来よりも電極間隔が短く、高精度の計測が可能なプローブを作製することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような目的を達成するために本発明に係る機能デバイスの作製方法は、基板の主面に薄膜を形成する工程と、集束した粒子線を基板の裏面から照射して、基板の裏面から薄膜の表面まで貫通する間隙を形成する工程とを備えることを特徴とする。
この機能デバイスの作製方法は、基板の一部を裏面から所定の深さまで除去して凹部を形成する工程をさらに備え、間隙を形成する工程は、凹部内に粒子線を照射するようにしてもよい。
ここで、凹部を形成する工程は、深さが異なる複数の領域を有する凹部を形成し、間隙を形成する工程は、凹部の複数の領域に跨って粒子線を照射するようにしてもよい。この際、凹部を形成する工程は、凹部内に凸部を形成する工程を含んでいてもよい。
また、粒子線は、Ｇａイオンビームであってもよい。
【００１２】
また、本発明に係るプローブの作製方法は、基板の主面に金属薄膜を形成する工程と、金属薄膜を分割して複数の電極を形成する工程とを備え、電極を形成する工程は、集束した粒子線を基板の裏面から照射することにより、基板の端から延在し基板の裏面から金属薄膜の表面まで貫通する間隙を少なくとも１つ形成する工程を含むことを特徴とする。
このプローブの作製方法は、少なくとも間隙が形成される領域およびその周囲を基板の裏面から所定の深さまで除去する工程をさらに備えるようにしてもよい。
【００１３】
また、本発明に係る機能デバイスは、基板と、この基板の主面に形成された薄膜と、基板の裏面から薄膜の表面まで貫通し、薄膜の表面における幅が基板の裏面における幅よりも狭い間隙とを備えることを特徴とする。
ここで、基板は、裏面に形成された凹部を備え、間隙は、凹部内に形成されているものであってもよい。さらに、凹部は、深さが異なる複数の領域を有し、間隙は、凹部の複数の領域に跨って形成され、凹部の深さが浅い領域ほど薄膜の表面における間隙の幅が狭いものであってもよい。
【００１４】
また、本発明に係るプローブは、端から延在し主面から裏面まで貫通する少なくとも１つの間隙により端から所定の長さの領域が複数に分割された基板と、この基板の分割された領域の主面に形成された複数の電極とを備え、間隙の少なくとも１つは、基板の主面における幅が基板の裏面における幅よりも狭いことを特徴とする。
ここで、基板における少なくとも間隙の周囲は、裏面が所定の深さまで除去されているものであってもよい。
【００１５】
また、本発明に係る走査プローブ顕微鏡は、複数の電極を有するプローブを物質の表面を走査させて物質の特性を計測する走査プローブ顕微鏡であって、上述したプローブが用いられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、主面に薄膜が形成された基板の裏面から集束した粒子線（ビーム）を照射して、基板の裏面から薄膜の表面まで貫通する間隙を形成する。これにより、基板の主面側において、ビームの広がり（フレア）の影響を抑制できる。したがって、基板の主面上の薄膜に従来よりも幅が狭い間隙を形成できる。また、薄膜およびその近傍の改質を抑制し、本来の電気的特性を維持できる。
【００１７】
また、基板の裏面からビームを照射して間隙を形成する場合には、たとえオーバーエッチングの量を大きくしても、基板の主面側におけるフレアの影響をほぼ無視できる。したがって、オーバーエッチング量が非常に大きい条件の下で、ビームプロファイルを利用した加工が可能となる。すなわち、オーバーエッチングの時間を変化させることにより、同一のビーム条件（絞り、ビーム電流）でも、ビームプロファイルに依存して、間隙の幅を変化させることが可能となる。加工すべき厚さが違えば、同一条件のビームで同じ時間加工しても、間隙の幅が変わることになる（厚い場合には幅が狭く、薄い場合には広くなる）。さらに、基板の裏面に深さが異なる複数の領域を有する凹部を形成し、これら複数の領域に跨って加工することにより、加工すべき厚さに対応して幅が変化する間隙を形成できる。このようにして形成される間隙の幅はビームプロファイルに依存して正確に制御することが可能であり、加工の精度も高くなる。
【００１８】
また、上述した間隙形成技術を複数の電極を有するプローブの作製に応用することにより、従来よりも電極間隔が短いプローブを作製できる。また、電極およびその近傍の改質が抑制され、本来の電気的特性が維持されるので、従来よりも高精度の計測が可能なプローブを作製できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の参考例に係る機能デバイスの作製方法を説明する図である。
【図２】本発明の第２の参考例に係る機能デバイスの作製方法を説明する図である。
【図３】本発明の第２の参考例に係る機能デバイスの作製方法を説明する図であり、この方法で作製された機能デバイスの構造を示している。
【図４】本発明の実施の形態に係る四探針プローブの作製方法を説明する図であり、カンチレバーの全体構造およびカンチレバーの主面側からＦＩＢ加工する場合のＦＩＢの照射方向を示している。
【図５】本発明の実施の形態に係る四探針プローブの作製方法を説明する図であり、図４に示すカンチレバーの先端領域の平面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る四探針プローブの作製方法を説明する図であり、図５に引き続く工程を示す平面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る四探針プローブの作製方法を説明する図であり、カンチレバーの裏面側からＦＩＢ加工する場合のＦＩＢの照射方向を示している。
【図８】本発明の実施の形態に係る四探針プローブの作製方法を説明する図であり、図６に引き続く工程を示す底面図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る四探針プローブの作製方法を説明する図であり、図８に引き続く工程を示す底面図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る四探針プローブの作製方法を説明する図であり、図９に引き続く工程を示す底面図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る四探針プローブの作製方法を説明する図であり、図１０に引き続く工程を示す底面図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る四探針プローブの作製方法を説明する図であり、図１１に引き続く工程を示す底面図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る四探針プローブの作製方法を説明する図であり、図１１に引き続く工程を示す平面図である。
【図１４】作製された四探針プローブが走査プローブ顕微鏡に装着されたときの試料との位置関係を示す斜視図である。
【図１５】本発明の実施の形態に係る四探針プローブ先端の正面図である。
【図１６】従来のＦＩＢ加工による間隙形成方法を説明する図である。
【図１７】従来の四探針プローブ先端の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
［第１の参考例］
図１は、本発明の第１の参考例に係る機能デバイスの作製方法を説明する図である。
【００２１】
本参考例では、図１（ａ）に示すように、基板１０１の主面に薄膜１０２を形成し、基板１０１の裏面からＦＩＢ（集束した粒子線）１０３を照射する。これにより、図１（ｂ）に示すような基板１０１の裏面から薄膜１０２の表面まで貫通する間隙１０４を形成できる。この間隙１０４は、薄膜１０２の表面における幅が、基板１０１の裏面における幅よりも狭いものとなる。例えば、厚さ１μｍまで薄層化したＳｉ基板上の厚さ１００ｎｍのＰｔ薄膜に間隙を形成する場合には、ビーム径が１０ｎｍ、ビーム電流が１０ｐＡで３０ｋＶのＧａイオンビームを基板の裏面から１０分間程度照射し続けることにより、Ｐｔ薄膜の表面に微細な間隙を形成できる。
【００２２】
このように、ＦＩＢ加工を基板１０１の裏面から行うと、薄膜１０２の加工には、ＦＩＢ１０３のビームプロファイルのうち最も強度の強い中心部分のみが使われる。このため、加工条件を調整して、間隙１０４が形成された直後にＦＩＢ１０３の照射を止めることにより、薄膜１０２の表面における間隙１０４の幅をビーム径よりも狭くすることが可能となる。この例の場合には、１０ｎｍ以下の間隙１０４を形成できる。
また、ＦＩＢ加工を基板１０１の裏面から行うと、ＦＩＢのフレア部分が薄膜１０２に照射されることがないので、薄膜１０２が改質されその電気的特性が劣化することを防止できる。
【００２３】
ＦＩＢ加工により現実的な時間で貫通できる基板の厚さは１００μｍ程度であるので、この程度の厚さの基板１０１まで本参考例は対応可能である。ただし、本参考例で本来対象とするようなビームのフレアが問題となる微細な間隙１０４を作製する場合に用いられるビーム径の小さいＦＩＢ１０３の場合には、ビーム電流が小さいために、現実的な時間では数μｍ程度の厚さの構造しか貫通できない。このような場合には、よりビーム径が大きくビーム電流も大きいＦＩＢを用いて、基板１０１の目的の部位を裏面から所定の深さまで除去して薄層化しておけばよい。薄層化後に、所望のビーム径で加工を行うことにより、現実的な時間で微細な幅の間隙１０４を形成できるようになる。もちろん、ＦＩＢ直接加工以外の手法、例えばドライエッチング等の他の加工法で薄層化を行ってもよい。要は、最終的な間隙形成を基板１０１の裏面からＦＩＢ加工により行えれる構造が得られればよい。
【００２４】
なお、基板１０１の裏面からＦＩＢ１０３を照射する場合には、ＦＩＢ１０３の照射方向を変更するのではなく、基板１０１の配置を上下逆にすればよい。
【００２５】
［第２の参考例］
裏面からのＦＩＢ加工で、特にビーム径程度の幅の間隙を形成する場合には、ＦＩＢのビームプロファイル（ビーム強度の面内分布）を利用した特徴的な加工が可能である。ある膜厚の構造を裏面からＦＩＢ加工した場合、表面側に形成される間隙の幅は、ビームプロファイルにしたがって、加工時間の増加と共に大きくなる。したがって、厚さの異なる領域を含む構造を同一のビーム条件で裏面からＦＩＢ加工して間隙形成を行うと、上述した性質を反映し、表面側に形成される間隙の幅が厚さに対応して変化することになる。すなわち、厚さが厚い部分では幅が狭く、薄い部分では広くなる。このような機能デバイスの作製方法を本発明の第２の参考例として説明する。
【００２６】
図２および図３は、本発明の第２の参考例に係る機能デバイスの作製方法を説明する図である。
まず、主面が酸化膜２０２で被われた基板２０１の表面にパターン２０３を形成する。例えば幅１μｍ厚さ１００ｎｍのＰｔ薄膜からなるラインパターンを外部との接続電極とともに形成する。なお、図２には、Ｐｔラインのうち間隙２０６が形成される領域付近のみが描かれている。
【００２７】
その後、基板２０１の間隙２０６が形成される領域付近を裏面から所定の深さまで除去して、ＦＩＢ加工が可能な程度にまで薄層化する。例えば、５μｍ厚の上部Ｓｉ層を有するボンディングウエハに対して、裏面から水酸化カリウム溶液等でエッチングして薄層化する。
【００２８】
続いて、図２に示すように、薄層化された領域のさらに所望の領域を裏面から除去して、中央部に凸部２０５を有する凹部２０４を形成する。したがって、凹部２０４の内部には、凸部２０５がある比較的浅い領域と、凸部２０５の周囲の比較的深い領域とがある。例えば、前者の領域の残膜厚を２μｍ、後者の領域の残膜厚を１μｍとする。このような凸部２０５を有する凹部２０４の構造は、裏面から３μｍＦＩＢエッチングし、さらに周縁部分のみをさらに１μｍＦＩＢエッチングすることにより形成できる。または、裏面から４μｍＦＩＢエッチングし、さらに中央部にＦＩＢ堆積機能を用いて１μｍ膜堆積を行っても形成できる。要は、間隙２０６が形成される凹部２０４の内部に、同一条件のビームに対するエッチング量が異なる領域を設ければよい。
【００２９】
そして、凹部２０４の２つの領域に跨って、２μｍ厚を加工できるビーム条件、例えばビーム電流が１０ｐＡで３０ｋＶのＧａイオンビームを２０分程度照射し続ける。これにより、図３（ｃ）に示すように、基板２０１裏面の凹部２０４からＰｔライン２０３の表面まで貫通する間隙２０６が形成される。この間隙２０６のＰｔライン２０３表面における幅は、図３（ａ）に示すように、凹部２０４の深い領域（凸部２０５の周囲の領域）で広く、凹部２０４の浅い領域（凸部２０５がある領域）で狭くなる。
【００３０】
後者の間隙２０６の幅を精密に制御することにより、ナノギャップを形成できる。ナノギャップは、ナノ材料の導電性等の計測に用いることができる。
従来のように、Ｐｔラインの表面側からＦＩＢを照射して間隙を形成する方法では、Ｐｔラインの表面から離れるほど間隙の幅が狭くなるので、間隙の間に試料を置いてその導電性等を計測する場合には、間隙の深い方へ試料を入れる必要があった。
しかし、本参考例により得られる間隙２０６は、Ｐｔラインの表面における幅が最も狭いので、従来のような処置は必要ない。例えば、このような構造を走査プローブ顕微鏡のプローブに形成することにより、平坦な表面上に展開したナノ材料、例えば単分子の導電性を計測することが可能となる。
【００３１】
［実施の形態］
本発明の実施の形態は、上述した機能デバイスの作製方法を走査プローブ顕微鏡用の四探針プローブの作製に応用したものである。
図４〜図１４は、本発明の実施の形態に係る四探針プローブの作製方法を説明する図である。
【００３２】
まず、図４に示すように、Ｓｉ基板を用いて、基部４０１に片持ち支持されたカンチレバー４０２を作製する。図４および図５に示すように、カンチレバー４０２の主面には、先端領域（走査プローブ顕微鏡に装着したときに試料と接触する部分）に厚さ１００ｎｍのＰｔ薄膜４０３と、このＰｔ薄膜４０３に接続される４つのＡｌ電極４０４が形成されている。Ａｌ電極４０４はカンチレバー４０２の基部４０１上にまで延伸されており、外部との接続が可能になっている。なお、カンチレバー４０２の主面には熱酸化膜（図示せず）が形成されており、Ｐｔ薄膜４０３およびＡｌ電極４０４がカンチレバー４０２のＳｉ部分と絶縁される構造になっている。
【００３３】
このカンチレバー４０２の先端領域において、図４に示すように主面側からＦＩＢ４０５を照射することにより、図６に示すような２本の溝６０１Ａ，６０１Ｂを形成して、Ｐｔ薄膜４０３を３つの電極６０２Ａ，６０２Ｂ，６０３Ｃに分割する。電極６０２Ａは左側のＡｌ電極に、電極６０２Ｂは右側のＡｌ電極に、電極６０２Ｃは中央の２つのＡｌ電極にそれぞれ接続される。ここでは、ビーム径が６ｎｍのＦＩＢ４０５を用い、溝６０１Ａ，６０１Ｂの幅を５０ｎｍとし、フレアの影響を防ぐために、中央の電極６０２Ｃの先端部の幅を２００ｎｍ程度とする。また、溝６０１Ａ，６０１Ｂの深さは、Ｐｔ薄膜４０３を分離するに十分な深さとする。概ねＰｔ膜厚の１．５倍程度であり、この例の場合には１５０ｎｍ程度である。
【００３４】
ここで、図７に示すようにＳｉ基板を裏返して、カンチレバー４０２の裏面からＦＩＢ４０５を照射し、図８に示すようなカンチレバー４０２の裏面から電極６０２Ｃの表面まで貫通する幅１μｍの間隙８０１を形成する。この間隙８０１は、電極６０２Ｃを途中まで２分割する位置に形成される。走査プローブ顕微鏡用のＳｉ製カンチレバーは、その厚さが１０μｍ程度であるので、ＦＩＢによる直接加工により容易に貫通構造を作製できる。
【００３５】
続いて、図９に示すように、間隙８０１の先端部側に隣接する幅２μｍ奥行き４μｍの領域に裏面からＦＩＢ４０５を照射し、厚さが２μｍ程度になるまで薄層化する。薄層化される領域９０１は、少なくともこの後に間隙（１１０１）が形成される領域およびその周囲の領域である。また、薄層化に用いられるＦＩＢ４０５は、特にビーム径が小さいものでなくてもよい。例えば、ビーム電流１ｎＡ、ビーム径５０ｎｍのＦＩＢ４０５を用いれば、数分で薄層化を行える。
さらに、図１０に示すように、薄層化された領域９０１を除く電極６０２Ａ，６０２Ｂの先端部の不要な部分１００１Ａ，１００１Ｂを除去する。
【００３６】
次いで、図１１に示すように、電極分割用の２つの溝６０１Ａ，６０１Ｂの中央部に裏面側からＦＩＢ４０５を照射し、カンチレバー４０２の裏面から電極６０２Ｃの表面まで貫通する間隙１１０１を形成する。この間隙１１０１は電極６０２Ｃの先端から間隙８０１まで延在し、電極６０２Ｃをさらに２つの電極６０２Ｃ１，６０２Ｃ２に分割する。電極６０２Ｃ１は中央左のＡｌ電極に、電極６０２Ｃ２は中央右のＡｌ電極にそれぞれ接続される。
【００３７】
間隙１１０１は、貫通後の加工時間に応じて幅が増大していくので、予め所望の幅になる条件を設定しておけばよい。また、貫通後、速やかにＦＩＢ４０５の照射を止めることにより、電極６０２Ｃ１と６０２Ｃ２との間隔をビーム径程度にすることができる。条件によっては、電極間隔をビーム径以下にすることも可能である。すなわち、ビーム径が１０ｎｍのＦＩＢ４０５を用いることにより、１０ｎｍ程度またはそれ以下の電極間隔を実現できる。
【００３８】
最後に、図１２および図１３に示すように、電極６０２Ａ，６０２Ｂ，６０２Ｃ１，６０２Ｃ２の最先端部の不要な部分１２０１を除去して、各電極６０２Ａ，６０２Ｂ，６０２Ｃ１，６０２Ｃ２が同時に試料に接触できるように形状を整える。
【００３９】
以上のような加工工程を行うことにより、中央の２つの電極６０２Ｃ１と６０２Ｃ２との間隔が１０ｎｍ程度、電極ピッチが１００〜１５０ｎｍ程度の微細な四探針プローブを作製できる。作製されたプローブは、図１４に示す試料１４０３との位置関係となるように、走査プローブ顕微鏡の装置内に装着される。
【００４０】
図１４からも判るように、四探針プローブの計測機能の主要部分は試料１４０３に接触する側にあり、本実施の形態ではその反対側からＦＩＢ加工を行う。これにより、ビームプロファイルの頂上付近を用いた電極６０２Ｃ１，６０２Ｃ２の加工が可能であり、電極間隔を１００ｎｍから１０ｎｍ以下まで短縮できる。その結果、各種導電材料の結晶粒内外の導電特性、分子の導電特性等、これまで不可能であった領域の導電特性の評価を行えるようになる。
【００４１】
また、試料１４０３と接触する電極６０２Ｃ１，６０２Ｃ２にはＦＩＢが照射されず、電極６０２Ｃ１，６０２Ｃ２が改質されない。したがって、電極６０２Ｃ１，６０２Ｃ２のコンタクト特性を良好に保つことができ、精度の高い計測を行えるようになる。
また、図１５に示すように、基板の裏面から電極６０２Ｃ１，６０２Ｃ２の表面まで貫通する間隙１１０１により電極６０２Ｃ１，６０２Ｃ２間が電気的に完全に分離される。これにより、電極６０２Ｃ１，６０２Ｃ２間の絶縁性が向上し、電極６０２Ｃ１，６０２Ｃ２間のリーク電流が小さくなるので、正確で定量的な計測が行えるようになる。
【００４２】
さらに、本実施の形態では、間隙６０１Ａ，６０１Ｂ，１１０１により電極６０２Ａ，６０２Ｂ，６０２Ｃ１，６０２Ｃ２間が機械的にも分離されている。したがって、各電極が独立した小カンチレバーとなっている。図９に示した薄層化工程において、各電極の下のＳｉ基板の厚さを減じて小カンチレバーのバネ定数を調節することにより、適切なコンタクトフォースをもつ複数電極になる。その結果、従来のような一体構造の複数電極では対応できない数ｎｍ以上の凹凸のある試料表面にも確実にコンタクトできるプローブを実現でき、計測可能な試料の範囲が拡大する。
【００４３】
なお、本実施の形態では、電極を分割するプロセスとして、カンチレバー４０２の主面からの加工と裏面からの加工との両方を用いたが、すべての電極分割を裏面からの加工で行ってもよい。
また、本実施の形態に係る四探針プローブの作製方法は、２以上の電極を有するプローブの作製に応用可能である。
また、図９に示した薄層化工程において、本実施の形態では平坦な薄層化領域としたが、第２の参考例と同様に薄層化領域に厚さの異なる複数の領域を設け、電極間の間隔を制御してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、微細間隙を試料の磁気および電気抵抗等の特性の計測に用いる機能デバイスおよびその作製に利用できる。例えば、走査プローブ顕微鏡用のプローブや磁気ヘッド等およびその作製に利用できる。
【符号の説明】
【００４５】
１０１，２０１…基板、１０２…薄膜、１０３，４０５…集束イオンビーム（ＦＩＢ）、１０４，２０６，８０１，１１０１…間隙、２０２…酸化膜、２０３…Ｐｔライン、２０４…凹部、２０５…凸部、４０１…基部、４０２…カンチレバー、４０３…Ｐｔ薄膜、４０４…Ａｌ電極、６０１Ａ，６０１Ｂ…溝、６０２Ａ，６０２Ｂ，６０２Ｃ，６０２Ｃ１，６０２Ｃ２…電極、９０１…薄層化領域、１００１Ａ，１００１Ｂ，１２０１…除去部分。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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