TW200303286A - Microstructures - Google Patents

Description

200303286 ⑴ 玖、發_說明： (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明） 技術領域 本發明係關於微結構及特別是關於納入碳奈米管尖端之 微結構供用於包括顯微術及資料處理之用途。 先前技術 原子力顯微術（AFM)是掃描探測顯微術（SPM)之一種熟知 之方式。AFM慣例上是用於表面作像，奈米級分析及操縱 用途之範圍。經由AFM達成之作像是藉檢測發生於一種傳 感器以一種尖端之形狀在一支懸臂之一端與一種欲予作像 之試樣間之力。該尖端與懸臂組配在此以後為簡便計將指 稱為一種尖端組合件。該尖端是供提供相互作用之高度局 部化之限制之一種較可靠的工具。此性質已在奈米技術領 域開啟廣大的應用範圍。例如，在"The "Millipede"- More than one thousand tips for future AFM data storage”， P. Vettiger et al., IBM Journal of Research and Development. Vol. 44 No. 3, May 2000 中，描述基於AFM探測技術之一種資料儲存裝置其提供較 小的形狀，較高容量，較低動力及較低成本較諸習用的記 憶裝置。在如此的一種儲存裝置中可達成之儲存密度視該 尖端之耐用性及品質而定。因此經由一種成本上有效的方 法提供具最佳耐用性及品質之此類尖端會是受歡迎。製造 此類傳感器之高度積體化排列也會是受歡迎。 在一種習用AFM儀器中，該尖端組合件，其負責該儀器 之立體解析度，構成該儀器之擁有之總成本（total cost of ownership，稱稱TC〇）之重大部分。該尖端組合件之懸臂典 (2) 200303286 蔘1¾¾續貰 内原處，該 型上是手工-製作或批微製作之懸臂。在該儀器 懸臂之一端是固定及另一端保持自由。該尖端是位於該自 由端。在操作時，該懸臂容許傳感該尖端與該受探測之試 樣之表面間相互作用之一種力。藉如此的〜種儀器所作之 一種表面觀測是該試樣表面地形及該尖端形狀之函數。為 使聲音減至最低，不僅期求製作該尖端儘可能尖銳，也製 作遠尖端之縱橫比儘可能高。該尖端之縱橋比是兮尖端之 錐用度之倒函數。然而，隨著一個尖端之纟從撗比辦加 曰 以該尖端成為更脆弱及易磨耗。通常，該尖端之形狀是由 該尖端堅固性與該作像品質間互相折衷決定。 一種習用尖端組合件之例包含一種微製作 叹丨又懸臂具一個 整體化之矽尖端。比手工-製作之懸臂在製造 、成本万面雖然 能有某些程度之節省，此技術無論如何仍是頗昂貴。此外 在正常操作期間該矽尖端是受磨耗。該尖端之磨耗能道致 不一致的作像結果。該尖端之磨耗也使該尖端成為續儀哭 之一種消耗件，導致需要經常監測及替換時間忐 4吣尽。減低 此類監測及尖端替換需求會是受歡迎。 WO 99/56176揭示一種製造一種具尖端之懸臂之方法， 、‘ 包 含在一種基材形成一種尖端狀穴，沉積一種光刻膠厚 尖端狀穴及覆蓋該基材之至少一部分，及光刻地 多丁该光刻 膠作結構以形成該具尖端之懸臂具尖端凸出該光刻膠。 多 此 技術使其比前述之矽技術能以較低成本作塑膠縣壁、 ν心哥〈批微 製作。

Pages 查閱 ScientiHc Instruments，vol. 70，No. 5，May 1999 200303286

2401? G. Genolet et al., ,fSoft, entirely photoplastic probes for scanning force microscopy’·，揭示一種用於掃描探測顯微術之 完全由塑膠材料製作之探測器。使用一種聚合物供形成該 懸身。違聚合物提供機械性質其是傳統碎技藝難以達成 者。該製作方法是一種批方法在其中該整體化尖端及該槓 杆是在一個光刻步驟中界定。

Applied Physical Letters, vol. 77, No. 21, 20 November 2000, R. Stevens ct 3.1., Improved fabrication approach for carbon nanotube probe devices’’，揭示一種用於簡單及有效製作碳奈米管探測 裝置之改良方法。該方法需要兩個步騾。首先，使用化學 蒸氣沉積法產生一種奈米管筒。然後，自該筒移送該奈米 管至一種使用一種電場之裝置。 裝設於碳奈米管之矽及/或氮化矽尖端商業上是可，例 如，自PIEZOMAX Technologies Inc.取得。產生該奈米管及然 後手工裝上此類尖端。然後經由一系列之交替的減短及檢 查步騾微調該連接之奈米管之長度。可以察知此系列的生 產方法是既費時又昂貴’及不適合供批製作。此外，該尖 端組合件之牢固性視該奈米管與该尖端間之黏合而定。 一般言之，根據上述之習用技術產製之尖端組合件之品 質及财用性是低於現時έ忍為供此類儀器之用途所需之最佳 範圍。此外，經由習用方法此類尖端組合件之可再現性是 難以達成若未加另外的成本。因此’如前所述，期求能提 供微結構諸如最佳品質，耐用性及可變通性之尖端組合件 其能廉價製造。 200303286

發明内容_ 根據本發明，茲提供一種用於形成微結構之方法，包含： 沉積一種種子材料在一種基材上，自該種子材料生長一支 奈米^ ’ π積微結構材料在該基材上以包埋該奈米管於該 微結構材料中；及，分離該基材以釋出該微結構。 3方法立且包含，在釋出該微結構之前，修整該微結構 材料之形狀。該微結構材料可以包含任何一種聚合物，一 種介電材料，一種金屬及聚矽。該基材可以自碎，玻璃， 石英’陶瓷及塑膠之任何其一形成。該種子材料宜包含一 _ 種第一及第二前體材料之交替層。該前體材料宜包含一種 富勒倫（fullerene)材料，及該第二前體材料宜包含場敏性材 科。該富勒倫材料可以包含碳60及碳82之任何一種，及該 煬敏性材料可包含Ni，Co，Fe及Mo之任何一種。在本發明 之一種可取的具體實例中’該富勒倫材料包含碳6 〇，及該 煬敏性材料包含鎳。該奈米管之生長宜包含：在真空條件 中加熱該基材，及施加一種場至該基材。該真空條件，在 本發明之一種可取的具體實例中，包含氧壓力高於l〇.5 ® mbar(毫巴）。該加熱宜包含提昇該基材之溫度至介於9〇〇與 l〇00°C間。該施加之場可包含一種磁場。該磁場宜是成直 角施加至該基材之表面。在本發明之一種可取的具體實例 中’該磁場是南於或爭於50 Gauss(向斯）。另加地或替代地， 该施加之場可包含一種電場。該電場宜是成直角施加至該 基材之表面。該分離宜包含，在沉積該懸臂材料之前，沉 積一種犧牲性層在該基材之表面上；及在沉積該微結構材 200303286 (5) 、 科之後’度s犧牲性層於一種電解質中。該犧牲性層宜包 含一種陽極次層及一種陰極次層。該陽極次層可包含A1， Zn，Cr，Fe及Co之任何一種，及該陰極次層包含一種貴金 屬。遠陰極次層可包含Au，pd，pt，Ag及cu之任何一種。 在本發明之一種可取的具體實例中，沉積該種子材料包 含：沉積一種光刻膠層在該基材上；形成一個孔在該光刻 膠層中；以一種光刻膠層罩蓋該基材以定位該種子材料在 該基材上於一個被該孔界定之點位；及，移除該光刻膠層 以移除過量種子材料。該孔之形成宜包含底-蝕刻該光刻膠 層以產生一個孔在該光刻膠層中。 本發明之另一個具體實例包含形成一個尖端像在一種基 材中以產生一個模型供接受該微結構材料。該尖端像之形 成宜包含：沉積一種光刻膠層在該基材上；形成一個孔在 該光刻膠層中；及，底蝕刻在該光刻膠層之下之基材以產 生該尖端像。沉積該種子材料宜包含·以该光刻膠層罩# 該基材以定位該種子材料在該尖端像之頂點’及’移除"亥 光刻膠層以移除過量種子材料。 自本發明之另一方面觀之，提供一種微結構包含/個本 體部分及一支奈米管包埋在該本體中部分。 該本體部分可包含一支懸臂桿具孩奈米管包埋於其中及 自該桿之一端侧向伸展。相等地或另加地，該本體部分邛 包含一個侧向仲長尖端具該奈米管包埋於其中及自該矣端 之頂點伸展。該本體部分可包含/種聚合物，一種介私材 料，一種金屬及聚矽之任何一種。 -10- (6) 200303286 了以祭知本發明涵蓋一種 之微結構。本發明也涵蓋一 傳感器供閱讀及書寫資料至 本發明有利地提供遠較在 合件更強固之尖端組合件， 材料中。另一優點是該奈米 改進由於其對受分析之表面 外’遠奈米管容許在較粗糙 的縱寬比。此外，該奈米管 性及改進之接觸力至該尖端 作為一種大分子可以也提供 其他分子，諸如一種生物化 許產製掃描探測化學及生物 合宜是，該傳感器包含一 部分。該束宜自該尖端之頂 光塑膠材料，金屬及聚矽之 本發明也涵蓋一種資料儲 傳感器供閱讀及書寫資料至 在閱讀以次可取的具體實 者，本發明之其他優點可以 里-式簡要說明 微機械傳感器包含如以上所述 種資料儲存裝置包含一排此類 一種儲存表面上。 本說明書中先前所述之尖端組 由於該奈米管是包埋於該尖端 官在作像解析度方面提供重大 提供一個較小的頂點半徑。此 表面上作像由於其提供遠較高 具電回能由是授給另加的強固 組合件。尚有，一支奈米管， 種可預測的platform供尖端藉 予性質者，之官能化作用，容 傳感器。 束奈米管伸展自該尖端之頂點 點部分凸出。該懸臂桿可包含 任何一種。 存驶置包含一排如以上所述之 —種儲存表面上。 ^之描迷以後，對精於此技藝 疋顯而易見。 兹將描述本發明之可取的具體實例 圖，在這些圖中： 僅藉範例 參照附 200303286

圖2 A至21示根據本發明製作微結構之另一種方法之步 ，驟：及 圖3是一種局部探測儲存裝置包尖端之一種排列之方塊 圖。 實施方式

茲將參照圖1描述根據本發明用於製作微結構之一種方 法。描述圖1之方法將參照製作一種微結構以一種微機械懸 臂尖端組合件之形狀具一個奈米管晶體包埋在一個自一種 可模製材料形成之尖端中。然而，可以察知該方法是同樣 可以適用於製作其他微結構具奈米管包埋於其中者。

首先參照圖1 A，首先沉積一 1種光刻膠材料之層2在一種基 材1上。在本發明之一種可取的具體實例中，該基材1是由 矽形成。然而，在本發明之其他具體實例中，該基材1可以 是由一種不同的材料，諸如玻璃，石英，陶瓷，塑膠及類 似物形成。對精於此技藝者其他適當材料將是顯而易見。 在本發明之一種尤其可取的具體實例中，是藉旋轉塗覆法 塗覆該光刻膠層2。然而，在本發明之其他具體實例中，可 以藉一種不同的技術，諸如物理蒸氣沉積法或化學蒸氣沉 積法沉積該光刻膠層2。在該光刻膠層2開一個直徑約3 0 0 nm(毫微米）之孔3以露出該在下面的基材1之矽。在本發明 之一種可取的具體實例中是藉光刻術開該孔3。然而，可以 察知，在本發明之其他具體實例中，可以使用不同的技術 供開該孔3。 茲參照圖1 B，在該光刻膠層2之下形成一個錐形穴4在該 -12 - 200303286 發明麓萌續貰 ⑻ 之像。在本 基材1中。該穴4幾乎是擬製造之傳感器之尖端 發明之一種尤其可取的具體實例中，是藉底蝕刻在該光刻 層2之下之基材1形成該穴4。可以使用各向同性或各向異性 電漿蝕刻以提供如此的底蝕刻。在本發明之其他具體實例 中可以使用不同的技術供形成該穴4。 參照圖1 C，然後沉積一奈米管種子層5在該光刻膠層2 上。在本發明之一種尤其可取的具體實例中，是藉熱蒸發 法沉積該種子層5。然而，在本發明之其他具體實例中，可 以藉一種不同的技術，諸如物理蒸氣沉積法或化學蒸氣沉 積法，沉積種子層5。

| 在本發明之一種可取的具體實例中，在其中自矽形成該 基材1，配置一層保護層至少於該穴4之頂點。該保護層預 防構成該種子層5之材料滲透至該基材1中。在本發明之一 種尤其可取的具體實例中，是自二氧化矽形成該保護層。 在本發明之另一種可取的具體實例中，是自鉬形成該保護 層0 該種子層5包含一種第一前體材料其包含冨勒儉分子諸 如C60，C70，C82或C116，及一種第二前體材料其包含一種 催化劑。在本發明之一種尤其可取的具體實例中，該第一 前體材料包含富勒倫分子C60及該催化劑包含一種磁性材 料諸如一或多種金屬選自Ni，Co，Fe及Mo組成之組群。 在本發明之一種可取的具體實例中，以交替層沉積該第 一及第二前體材料。合宜是，介於5與10層之每種前體材料 是以此方式相間。在本發明之一種尤其可取的具體實例 -13 - 200303286 發_镜萌續·賓 。在藉蒸發 (9) 中，前體材料之每一層具厚度介於5與30 nm間 法沉積該種子層5期間，該光刻膠層2作為一個掩遮罩蓋引 導該種子層5之一部分以一種小丸粒6之形狀至該穴4之頂 點。用供受控之奈米管成長諸如種子材料之局部化作用及 一種微米程度的缺陷之存在之條件是因此在該穴4之頂點 作最佳化。

可以於約10·9 Ton:(托）之壓力進行該前體材料之蒸發作 用。可以經由一種電機械開閉器與一種在原處天平供監測 該前體材料之沉積率達成如此的蒸發作用之控制。因此可 以調節該蒸發作用是以該層之厚度隨著其自該基材1之距 離而降低。此厚度降低增加產率。尚且，該厚度降低也可 以導致較少之該催化劑被輸送至該生長中的奈米管晶體之 尖端。某些受歡迎的催化劑諸如鎳之蒸發作用，技術上是 困難。此困難使只使用最低的所需量供該製造方法備受歡 迎。因此催化劑材料之量能藉該較薄層降低。由於該結晶 之生長於該小丸粒6之基底開始，隨著該層厚度降低發生較 少材料輸送來自遠離該基材1之層。 參照圖1 D，然後移除該光刻膠層2由是揭去該種子層5之 大部分。然而，該小丸粒6留於該穴4之頂點中。在本發明 之一種尤其可取的具體實例中，藉濕或乾蝕刻移除該光刻 膠層2。在本發明之其他具體實例中，可以使用不同的技術 供移除該光刻膠層2。在本發明之一種可取的具體實例中， 該小丸粒6具直徑在300 nm之譜。然而，在本發明之其他具 體實例中，該種子小丸粒可以具更大或更小直徑。 -14 - 200303286 —^^莫. 粒6於該穴4 (ίο) 參照圖1 E，然後一種奈米管晶體7是自該小丸 之頂點生長。該晶體7可包含一束奈米管，或更宜是，單一 支奈米管。在本發明之可取的具體實例中，藉在真空條件 中及在一種磁或電場或在磁及電場之組配之存在下加熱該 基材1激活該晶體7之生長。在本發明之某些具體實例中’ 可以在幾乎是鈍性氣大氣中加熱該基材1。 在本發明之可取的具體實例中，加熱該基材1至介於9〇〇 與95 0°C。在本發明之一種可取的具體實例中，是藉氧壓力 高於1(T6 mbar提供該真空條件。在本發明之一種可取的具體 實例中，在一種磁場在5〇 Gauss左右或更高與該基材1之平 面成直角之存在下進行該加熱。該晶體7以該施加之磁場之 方向生長，因此是以對該基材1之平面垂直的方向伸展。 在本發明之另一具體實例中，可以在一種電場垂直伸展 至該基材1之平面之存在下進行該晶體7之生成，以促進違 晶體7以垂直至該基材1之平面之方向生長。

在本發明之一種尤其可取的具體實例中，藉在1〇·0 Torr之 真空中及在一種垂直磁場之存在下加熱該基材至950 為 期介於約3與約3 0分鐘以刺激該晶體7之生長。 一般上，以一種加熱時間在該分鐘之範圍内能獲得充分 的生長。更長的加熱時間不顯著改進該結果。在本發明之 另一種可取的具體實例中，使用1(y9 Τ〇ΓΓ之真空。 該小丸粒6之尺寸決定牽涉於該奈米管晶體7之生長之前 體材料之總量。該小丸粒6因此提供前體材料之一個儲庫自 其供應該奈米管晶體材料。該小丸粒6中垓材料供應之預決 -15 - 200303286 00 足性有效應是以用於該奈米管晶體7之生長之不同的前體 就1及位置向&疋預決定。該前體材料之分子之移因此是 受限於孩小丸粒6内，由是導致更界定之生長及位置。該前 體材料t相對濃度能影響奈米管晶體7之生長。又復然而， 在孩小丸粒6中茲前體材料之制限導致該兩種前體材料間 之一種更界定的比。 該施加之場越強，能生長至該晶體7中之小丸粒6越大由 於引導该第二雨體材料之力較強。該小丸粒6之形狀不一定 要疋圓或方。其他形狀也可使用。然而，為對稱之理由以 圓形為可取。該束可以是自丨至數百萬奈米管之範圍。 可以置一個成核點位在該基材丨上以使該奈米管晶體7能 有又拴的定位。產生該成核點位可以藉，例如，蒸發一種 材料諸如鎢經該光刻膠層2。由於該光刻膠層2具一種遮蔽 放應，一個供孩成核材料之蒸發器位於充分離開該供該前 把材料 < 惠發器能自動地產生該成核點位接近該小丸粒 i、涘兩種則體材料之蒸發器之位置宜是儘可能接近以避 免在孩小丸粒中該交替前體層侧向失調。 如先W指示，可以使用電機械開閉併合一種在原處石英 晶體微_天平以監測沉積率，以確保富勒倫及催化劑材料兩 者疋依序蒸發以產*製該小丸粒6之所需之結構。此技術產製 及小丸粒6於一個由該孔3與該基材丨之相對位置決定之點 U。§勒條及催化劑材料之選擇能影響基材1之還擇。 以二氧化矽或鉬以一種固體膜之形狀噴濺彡’種矽片上 製作之基材1可以達成可接受的結果。 -16 - 200303286 (12) [g疆輯^ 在本發明之一種尤其可取的具體實例中，在/種交替層 碳60與鎳之小丸粒6之蒸發在該基材1上之後，在1CT6 tnbar 之真空中加熱該裝置至950°C為時其是選定介於數分鐘與1 小時間。在熱處理期間，該所得之奈米管7之生長是定向於 垂直至該基材1之表面藉置該基材於一種定向於垂直至該 基材表面之磁場中。一種Ά 1.5 Tesia(.式斯拉）之磁场強度達 成所需之結果。施力u —種電’電磁或磁場令該單壁奈米管 之自-組合及組織。該電場可以是一種A C或D C場。該電磁 場也可以是一種接近光的場諸如一種激光場。在生長期間 也可以施加原子力或范德瓦耳斯力。 該施加之場管制該第二前體材料之移動方向。因此該場 與該第二前體材料合作是以該第二前體是可被該場移動。 如此的一種性質可以是該第二前體材料是磁性或帶一種電 荷或其一種組配，或具某些其他性質其是被該施加之場影 響以發出一種移動力。 在本發明之一種可取的具體實例中產製之奈米管束7典 型上具直徑介於40 nm與900 nm，長度達至2微米。在其中之 奈米管是直的及單壁碳奈米管形成直束垂直至該基材。在 該束中該壁直徑是大體上一致及自約1.4 nm至2,3 nm之範 圍。壁與束直徑有一種反相關在於在大直徑束中小壁直徑 為主而在小直徑束中大壁直徑佔優勢。一種典型的束具長 度約750 nm及直徑介於約20 nm與約100 nm具弧形端蓋，以其 中每一奈米管具直徑约丨.6 nm。該奈米管是大體上沒有不均 勻性或缺陷。此卓越的結構完美性是使用該描述之奈米管 -17- 200303286 1 ) L^·· 生長技術產製之奈米管之一種特徵。在吾人之共-待決專利 申請案CH9-2001-0071 +提供此技術之進一步細節。 兹轉至圖1F，現時沉積一層犧牲層8在該基材1上。可以 藉多種技術，包括物理沉積法或化學蒸氣沉積法，之任何 其一沉積該犧牲層8。 該犧牲層8包含兩種導電電極材料具不同的氧化還原電 位。以一種電接觸是存在於其間之一種方式進行構成該犧 牲層8之兩種材料之沉積。這些材料合作以形成一個伽伐尼 電池，以每種材料形成該電池之一個不同的電極。該具較 高氧化-還原電位之電極形成該陰極，及該具較低氧化-還 原電位之電極形成該陰極。該電池具高電化學電位是以當 該犧牲層8是浸於一種適當的電解質中該材料之一是電_蝕 離去。在本發明之一種可取的具體實例中，首先沉積該陰 極’及隨後沉積該陽極在該陽極之上是以該陰極不隨該擬 產製之傳感器釋離。可以自一種金屬或雜染之半導體形成 該電極。在本發明之某些具體實例中可以藉該基材1提供該 陰極。 可以自金屬形成該電極。合宜是，該陰極包含一種貴金 屬諸如Au，Pd，Pt，Ag，Cu或類似物及該陰極包含一種金 屬選自包含Al，Zn，Cr，Fe，Co或類似物之組群，或一種 雜染之半導體。 該陽極與讀陰極之氧化/還原電位間之差異應是儘可能 大以達成該瑕高電蚀效率。可以在一種液體或氣體環境之 形態導入該電解質以形成一種伽伐尼電池具電位高至足以 -18-

的具體實例 200303286 (14) 蝕或增進蝕該陽極。在本發明之一種尤其可取 中，使用之電解質是/種酸性溶液被知為可1虫該陽極者。 該陽極及陰極可以是弈常薄（在約i〇 nm之譜）但無論如何產 生一種高度可控制及快速底蚀。 在吾人之共-待決專利申請CH9-2000-0081中提供此犧牲層 釋出技術之進一步細節。使用以上所述之犧牲層釋出技術 供自模型釋出微結構之/項優點是該技術是極適合用於自 預作成結構之基材釋出微結構° 參照圖1 G，然後沉積’層懸臂材料9至該犧牲層8上。可 以藉多種技術，諸如物理蒸氣沉積法或化學蒸氣沉積法， 之任何其一沉積該懸臂材料9。參照圖1 Η，然後修改該懸臂 材料之形狀。轉至圖11，然後沉積該懸臂之一個本體部分 1 0在該懸臂層9上。然後修改該本體部分之形狀。可以藉多 種技術，包括蝕刻，濕蝕劑及電漿蚀刻’之任何其一進行 上述參照圖1 Η及11之修形步·驟。 在本發明之一種可取的具體實例中，是自相同的懸臂材 料形成該本體部分1 0及該懸臂層9。該懸臂材料可包含多種 材料，諸如聚合物，介電材料，金屬或聚矽，之一或多種。 在本發明之尤其可取的具體實例中，該懸臂材料包含一種 可光結構之聚合物諸如SU-8。 參照圖1 J，然後藉浸該基材1在一種電解質環境中及如以 上所述電-蝕該犧牲層8自該基材1釋出該完成之懸臂η °此 釋出露出該奈米管晶體7之一端及該懸臂層9及本體10未受 影響。該犧牲層8之厚度決定該奈米管晶體7之長度及因此 -19 - 200303286 _ (15) I發_譙明續茭 機械性質。該奈米管晶體7之側向機械剛性視其長度及縱寬 比而定。 在以上所述之本發明之一種可取的具體實例中，使用一 層犧牲層8以釋出該懸臂1 1。然而，在本發明之其他具體實 例中，可以使用其他釋出技術。例如，也可以是在自該基 材1拉出該懸臂1 1期間只是失去黏附達成釋出。該奈米管晶 體7之長度可以藉該犧牲層8之厚度微調。然而，替代方式，

可以藉沉積一層緩衝層（未示出）於該犧牲層8與該懸臂材 料9間微調該奈米管晶體7之長度。然後在釋出之後移除該 緩衝層。在本發明之一種尤其可取的具體實例中，該緩衝 層是藉溶蚀移除，以該懸臂1 1保持不受該溶蚀劑之影響。 在本發明之另一可取的具體實例中，省略去該緩衝層，及 在釋出之後，藉溶蝕劑有計劃地將該懸臂減薄以露出該包 埋之奈米管晶體7。

茲參照圖2，描述根據本發明之用於製作一種微結構之方 法之另一個例。該圖2之方法是以上參照圖1所述之方法之 變體。此外，將參照製作一種微結構又再是以一種微機械 懸臂尖端組合件之形狀具一種碳奈米管晶體包埋在一種可 模製之材料中描述圖2之方法。然而，請也察知圖2方法同 樣適用於製作其他微結構具奈米管包埋於其中。 參照圖2A，又是沉積該光刻膠層2在該基材1上。 轉至圖2B，又是形成該孔3在該光刻膠層2中，藉，例如 該光刻膠層之曝光及顯像。然而，現時該孔3是底-蝕刻以 形成一個穴在該光刻膠層2中具頸狀開口。 -20 - 200303286 (16) 參照圖2 C，現時經由光刻膠層2之該頸狀開口，使用以上 參照圖1所述之遮蔽罩蓋技術沉積該小丸粒6在該基材1上。 轉看圖2 D，然後自該基材1移除該光刻膠層2，餘留該小 丸粒6保持在該基材1上。 參照圖2E，然後根據以上參照圖1描述之技術生長該奈米 管晶體7。 參照圖2 F，然後沉積一層懸臂材料9在該基材1上，包埋 該奈米管晶體7。宜藉旋轉塗覆法沉積該懸臂材料9在基材1 上。在本發明之一種尤其可取的具體實例中，該懸臂材料 是一種可光結構之聚合物諸如SU-8。 參照圖2 G，然後在該基材1原處修改該懸臂材料9之結構。 兹轉看圖2 Η ’將該懸臂材料9，連同包埋於其中之奈米 吕，自該基材1釋離。可以藉以前參照圖丨所述之釋離技術 之一達成該懸臂材料9之釋離。在使用以前參照圖丨所述之 犧牲層釋離技術之情況，且是在參照圖2 A沉積該光刻膠層2 之前沉積該犧牲層至該基材1上。 士參照圖21 ’茲修薄该懸臂材料先前與該基材i接觸之面以 出占米f晶體7之响。琢晶體7之另一端保持包埋於 遠懸臂材料9中。 、圖3，根據如以則所述又—種方法製造之懸臂可以應 =於一種二向度懸臂傳感器排列20供一種局部探測資料處 理裝置21。在如此的装置21中，該傳感器排列20是相對一 個儲存表面22以直角方向平行至該表面22雙掃插。形成於 孩表面22之凹穴及代表記錄之資料是被在該排列2〇中之尖 200303286

以加能量於 (17) 端隨著其橫過該表面2 2掃描偵測。同樣地，可 該尖端23以在該表面22形成凹穴由是記錄資料在該表面 22。先前所述之Vetdger et al.之中提供如此的儲存裝置门之 進一步細節。根據本發明產製之懸臂傳感器是尤其可用於 此類儲存裝置由於其具直徑僅數十毫微米之尖端，此類尖 端比習用尖端提供遠較高的縱橫比。當使用一種較厚聚八 物膜（厚聚合物膜意指較佳回讀敏性）時在該聚合物作成之 凹穴直徑不會較寬。就該奈米管之作像磨耗而言將不會麥 響解析度，導致影響該儲存密度。尚有，該奈米管晶體2 導熱性是較該矽尖端者可取。 本發明之可取的具體實例已在此以前參照供用於顯微術 及資料儲存用途之微結構描述。請察知本發明是同樣適「 於微結構供多種其他用途，例如本發明是同樣適用於電荷 發射微結構諸如一種場發射尖端。此類尖端可用於多讀^ 同的用途，包括顯示裝置。 ' 圖式代表符號說明 1 基材 2 光刻膠層 3 孔 4 錐形穴 5 種子層 6 小丸粒 7 奈米管晶體 8 犧牲層 9 懸臂材料層 -22- 200303286 (is) 10 本體部分 11 完成之懸壁 20 傳感器排 21 資料儲存裝置 22 儲存表面 23 一4、二山 欠m

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Claims (1)

1. 200303286 拾、申請專利範爵 1. 一種用於形成微結構之方法，包八 材上；自該種子材料生長奈米管0 ’ 儿積種子材料在基 基材上以包埋在該微結構材料中、L積微結構材料在該 基材以釋離該微結構。 Λ τ、米管，及分開該 2. 根據申請專利範圍第1項之方、去 之前修整該微結構材料之形狀。包含在釋離該微結構 3 料包含聚合物，介電材料，人Μ ^ 其中孩微結構材 i屬及聚矽之体打甘 根據前述申請專利範圍任一項、 任何其一。 貝〈方法，Jt tb 自矽酮，玻璃，石英，陶瓷及塑膠之任…中該基材是 根據前述申請專利範圍任一項之 何其一形成。 . /去’其中該種子封 料包含第一及第二前體物料之交替層。 予材 6. 7. 根據申請專利範圍第5項之方法，其中 μ罘一可體材料包 含畐勒倫材料及該第二前體材料包4^ ^ %欹性材料。 根據申請專利範圍第6項之方法，其中該含點八^ 喊田勒儉材料包含 碳60及碳82之任何其一及該場敏性材料台人 . 灯巴含Ni , c〇，Fe 及Mo之任何其一。 8. 根據申請專利範圍第7項之方法，其中該富勒倫材料包含 碳6 0及該場敏性材料包含錄。 9. 根據前述申請專利範圍任一項之方法，其中該奈米管 之生長包含：在真空條件中加熱該基材；及施加一^ 場至該基材。 10. 根據申請專利範圍第9項之方法，其中該真空條件包本氧 200303286

   壓：力高於10° mbar。 11. 根據申請專利範圍第9或1 0項之方法，其中該加熱包含提 升該基材之溫度至介於900與1000°C。 12. 根據申請專利範圍第9至1 1項中任一項之方法，其中該施 加之場包含磁場。 13. 根據申請專利範圍第1 2項之方法，其中施加該磁場垂直 至該基材之表面。 14. 根據申請專利範圍第1 3項之方法，其中該磁場是高於或 等於 50 Gauss。 15. 根據申請專利範圍第9至1 1項中任一項之方法，其中該施 加之場是一種電場。 16. 根據申請專利範圍第1 5項之方法，其中施加該電場垂直 至該基材之表面。 17. 根據前述申請專利範圍之任一項之方法，其中該分開 包含在沉積該懸臂材料之前沉積一層犧牲層在該基材 之表面上；及在沉積該微結構材料之後浸該犧牲層於 電解質中。 18. 根據申請專利範圍第1 7項之方法’其中該犧牲層包含一 層陽極次-層及一層陰極次-層。 19. 根據申請專利範圍第1 8項之方法’其中該陽極次-層包含 Al，Zn，Cr，Fe及Co之任何其一，及該陰極次-層包含 貴金屬。 20. 根據申請專利範圍第1 9項之方法，其中該陰極次-層包含 Au，Pd，Pt，Ag及Cu之任何其一。 200303286

   21. 根據前述申請專利範圍之任一項之方法，其中該種子 材料之沉積包含：沉積一層光刻膠層在該基材上；形 成孔在該光刻膠層中；以光刻膠層罩蓋該基材以定位 該種子材料於該基材上由該孔界定之點位；及，移除 該光刻膠層以移除過量種子材料。 22. 根據申請專利範圍第2 1項之方法，其中該孔之形成包含 底-蝕刻該光刻膠層以產生一個穴在該光刻膠層中。 23. 根據申請專利範圍第22項之方法，包含形成一個尖端像 在一種基材中以產生一個模型供收受該微結構材料。 24. 根據申請專利範圍第23項之方法，其中該尖端像之形成 包含：沉積一層光刻膠層在該基材上；形成一個札在該 光刻膠層中；及，底蝕刻在該光刻膠層下面之該基材以 產生該尖端像。 25. 根據申請專利範圍第2 1項之方法，其中該種子材料之形 成包含：以該光刻膠層罩蓋該基材以定位該種子材料在 該尖端像之頂點；及，移除該光刻膠層以移除過量種子 材料。 26. —種微結構包含本體部分及奈米管包埋於該本體中部 分。 27. 根據申請專利範圍第26項之微結構，其中該本體部分包 含懸臂样及該奈米管是包埋於其中及自該桿之一端侧向 伸出。 28. 根據申請專利範圍第27項之微結構，其中該本體部分包 含一個側向伸出尖端及該奈米管是包埋於其中及自該尖 200303286 t讀專猶範藺續1 端之頂點伸出。 29. 根據申請專利範圍第27至28項之任何一項之方法，其中 該本體部分包含聚合物，介電材料，金屬及聚矽之任何 其一。 30. —種微機械傳感器，其包含根據申請專利範圍第27至 29項之任一項之微結構。

   31. —種資料儲存裝置，其包含根據申請專利範圍第3 0項之 傳感器之排列供閱讀或書寫資料在儲存表面上。