We present a simple, accurate, and nondestructive method to determine cantilever spring constants by measuring the resonant frequency before and after the addition of a thin gold layer. The method for resonating the cantilevers uses electrostatic force modulation, which has been described for conductive cantilevers, but we demonstrate it can also be applied to silicon nitride cantilevers. The variations in spring constant for cantilevers of the same type across the same wafer are also explored.

1.
G.
Binnig
,
C. F.
Quate
, and
Ch.
Gerber
,
Phys. Rev. Lett.
56
,
930
(
1986
).
2.
G.
Meyer
and
N. M.
Amer
,
Appl. Phys. Lett.
57
,
2089
(
1990
).
3.
S. N.
Magonov
,
V.
Elings
, and
M. H.
Whangbo
,
Surf. Sci.
375
,
385
(
1997
).
4.
J. L.
Hutter
and
J.
Bechhoefer
,
J. Vac. Sci. Technol. B
12
,
2251
(
1994
).
5.
T.
Boland
and
B. D.
Ratner
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
92
,
5297
(
1995
).
6.
T.
Nishino
,
A.
Nozawa
,
M.
Kotera
, and
K.
Nakamee
,
Rev. Sci. Instrum.
71
,
2094
(
2000
).
7.
L.
Lingyan
,
Q.
Yu
, and
S.
Jiang
,
J. Phys. Chem. B
103
,
8290
(
1999
).
8.
R.
McKendry
,
M. E.
Theoclitou
,
T.
Rayment
, and
C.
Abell
,
Nature (London)
391
,
566
(
1998
).
9.
M.
Carrion-Vazquez
,
A. F.
Oberhauser
,
S. B.
Fowler
,
P. E.
Marszalek
,
S. E.
Broedel
,
J.
Clarke
, and
J. M.
Fernandez
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
96
,
3694
(
1999
).
10.
M.
Ludwig
,
M.
Reif
,
L.
Schmidt
,
H.
Li
,
F.
Oesterhelt
,
M.
Gautel
, and
H. E.
Gaub
,
Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process.
68
,
173
(
1999
).
11.
T. A.
Brunt
,
T.
Rayment
,
S. J.
O’Shea
, and
M. E.
Welland
,
Langmuir
12
,
5942
(
1996
).
12.
P. I.
Oden
,
G. Y.
Chen
,
R. A.
Steele
,
R. J.
Warmack
, and
T.
Thundat
,
Appl. Phys. Lett.
68
,
3814
(
1996
).
13.
J. P.
Cleveland
,
S.
Manne
,
D.
Bocek
, and
P. K.
Hansma
,
Rev. Sci. Instrum.
64
,
403
(
1993
).
14.
J. E.
Sader
,
I.
Larson
,
P.
Mulvaney
, and
L. R.
White
,
Rev. Sci. Instrum.
66
,
3789
(
1995
).
15.
J. E.
Sader
,
J. W. M.
Chon
, and
P.
Mulvaney
,
Rev. Sci. Instrum.
70
,
3967
(
1999
).
16.
J. L.
Hutter
and
J.
Bechhoefer
,
Rev. Sci. Instrum.
64
,
1868
(
1993
).
17.
T. J.
Senden
and
W. A.
Ducker
,
Langmuir
10
,
1003
(
1994
).
18.
E. L.
Florin
,
V. T.
Moy
, and
E. M.
Gaub
,
Science
264
,
415
(
1994
).
19.
A.
Torii
,
M.
Sasaki
,
K.
Hane
, and
S.
Okuma
,
Meas. Sci. Technol.
7
,
179
(
1996
).
20.
J. E.
Sader
,
Rev. Sci. Instrum.
66
,
4583
(
1995
).
21.
J. M.
Neumiester
and
W. A.
Ducker
,
Rev. Sci. Instrum.
65
,
2527
(
1994
).
22.
C. T.
Gibson
,
G. S.
Watson
, and
S.
Myhra
,
Scanning
19
,
564
(
1997
).
23.
T. R.
Albrecht
,
S.
Akamine
,
T. E.
Carver
, and
C. F.
Quate
,
J. Vac. Sci. Technol. A
8
,
3386
(
1990
).
24.
J. W.
Hong
,
Z. G.
Khim
,
A. S.
Hou
, and
S.
Park
,
Appl. Phys. Lett.
69
,
2831
(
1996
).
25.
S.
Yamamato
,
H.
Yamada
, and
H.
Tokumoto
,
Rev. Sci. Instrum.
68
,
4132
(
1997
).
26.
W.
Han
,
S. M.
Lindsay
, and
T.
Jing
,
Appl. Phys. Lett.
69
,
4111
(
1996
).
27.
The lock-in amplifier used was an EG and G model No. DSP 7265.
28.
Thermomicroscopes, Sunnyvale, CA.
29.
J. D.
Holbery
and
V. L.
Eden
,
J. Micromech. Microeng.
10
,
85
(
2000
).
30.
C. D.
Frisbie
,
L. F.
Rozsnyai
,
A.
Noy
,
M. S.
Wrighton
, and
C. M.
Lieber
,
Science
265
,
2071
(
1994
).
This content is only available via PDF.
You do not currently have access to this content.