(57)【要約】【課題】  より小さいダイヤモンド部材をダイヤモンド以外の材料からなる他の部材に高い精度で取り付けられてなるダイヤモンド利用構造体及びその製造方法を提供する。【解決手段】  ダイヤモンド利用構造体１０Ａは、ダイヤモンドからなるダイヤモンド部材１４であってその大きさを特徴づける長さである所定長さＬが１ｍｍ以下であるダイヤモンド部材を、ダイヤモンド以外の材料からなる基体１２に接合することによって組み立てられている。この組立工程では、ダイヤモンド部材を、第１の接合材１６Ｂによって針１８に取り付け、針を操作してダイヤモンド部材を基体の所定位置に配置して、ダイヤモンド部材を第２の接合材１６Ａにより基体に接合する。これにより、微小なダイヤモンド部材が、ダイヤモンド以外の材料からなる基体に高い精度で接合されてなるダイヤモンド利用構造体を得ることができる。【選択図】  図１
2010223899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイヤモンドからなるダイヤモンド部材と、
ダイヤモンド以外の材料からなり前記ダイヤモンド部材が設けられる基体と、
を有し、
前記ダイヤモンド部材は、前記基体の所定位置に接合材により接合されており、
前記ダイヤモンド部材の大きさを特徴づける長さである所定長さが約１ｍｍ以下であり、前記ダイヤモンド部材の前記基体への前記所定位置へ取付けの位置精度が約２００μｍ以下である、
ダイヤモンド利用構造体。
【請求項２】
前記所定長さが約２００μｍ以下である、請求項１に記載のダイヤモンド利用構造体。
【請求項３】
前記ダイヤモンド部材は、ダイヤモンドからなる台部上にダイヤモンドからなる突起部が形成されてなり、
前記所定長さは、前記台部を構成する各辺の長さ及び前記突起部が形成されている領域の前記ダイヤモンド部材の突起方向の長さのうちの最大の長さである、
請求項１又は２に記載のダイヤモンド利用構造体。
【請求項４】
ダイヤモンドからなるダイヤモンド部材であってその大きさを特徴づける長さである所定長さが約１ｍｍ以下である前記ダイヤモンド部材を、ダイヤモンド以外の材料からなる基体に接合することによって組み立てる組立工程を有し、
前記組立工程では、前記ダイヤモンド部材を、第１の接合材によって針に取り付け、前記針を操作して前記ダイヤモンド部材を前記基体の所定位置に配置して、前記ダイヤモンド部材を第２の接合材により前記基体に接合する、
ダイヤモンド利用構造体の組立方法。
【請求項５】
前記ダイヤモンド部材の前記所定長さは約２００μｍ以下である、
請求項４に記載のダイヤモンド利用構造体の組立方法。
【請求項６】
前記第２の接合材の接合力は、前記第１の接合材の接合力より強力である、
請求項４又は５に記載のダイヤモンド利用構造体の組立方法。
【請求項７】
前記第２の接合材は、有機系の粘着物中に金属系の接合材料が含まれたものである、
請求項４〜６の何れか一項に記載のダイヤモンド利用構造体の組立方法。
【請求項８】
前記第２の接合材は、金属系の接合材料であり、
前記組立工程では、前記基体を前記第２の接合材の融点以上に加熱し、前記所定位置において前記第２の接合材を溶融させた後、前記第１の接合材により前記針に取り付けた前記ダイヤモンド部材を前記基体の前記所定位置に配置して前記基体の温度を前記融点以下に戻すことで、前記ダイヤモンド部材を前記基体に接合する、
請求項４〜６の何れか一項に記載のダイヤモンド利用構造体の組立方法。
【請求項９】
前記第２の接合材の量は、前記ダイヤモンド部材の体積と同等又はそれ以下である、
請求項４〜８の何れか一項に記載のダイヤモンド利用構造体の組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小なダイヤモンド部材を含むダイヤモンド利用構造体及びそのダイヤモンド利用構造体の組立方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤモンドは例えば特許文献１に記載されているように電子を放出する等の特性の他に、非常に多くの優れた特性、例えば、高硬度、酸・アルカリへの高耐久性、良好な透光性、熱伝導性などを有している。これらはそれぞれＡＦＭやＳＴＭアプリケーションの原子プローブの分野、ドリルやエンドミルなどの分野、光学窓や光学レンズの分野などで利用されたり、利用が期待されていたりしている。これらの分野ではダイヤモンドを利用する部分が非常に少量で十分であるとか、非常に小さいものを作製したい等の理由で、微小なダイヤモンド部材を部品として作製することが有意義なことも多い。このようなダイヤモンド部材を利用した部品又は装置としては、原子プローブ、マイクロプローブ、マイクロドリル、マイクロエンドミル、マイクロレンズ、マイクロプリズムなどが例示される。
【０００３】
上記のようにダイヤモンド部品をＳＰＭのプローブ等に利用することは検討されており、ダイヤモンド部品を利用した構造体の作製方法も検討されている。例えば、ＳＰＭのプローブに関して、特許文献２にはプローブ全体に電着でダイヤモンドをつけることが開示されている。また、特許文献３にはダイヤモンドとは異なる材料からなるカンチレバー上に部分的にダイヤモンドを合成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２６６７３６号公報
【特許文献２】特開２００８−２４９４４９号公報
【特許文献３】特開１９９８−２５９０９２号公報
【特許文献４】特開２００６−２２９９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に記載されている方法は、偶然に左右される、換言すれば、制御が困難な方法での接合であり、鋭く細い突起をプローブに形成することはできないと考えられる。また、所望のダイヤモンドを所望の位置に精度よく設けることが難しい。また、特許文献３に記載されているように、ダイヤモンドとは異なる材料からなるカンチレバー上にダイヤモンドを合成してダイヤモンド部品を形成しようとすると、カンチレバーを作製する技術とダイヤモンド部品とを形成する技術を同時に又は続けて実施することになるが、このような実施は難しいと考えられる。
【０００６】
そのため、微小なダイヤモンド部品を利用した構造体としては、微小なダイヤモンド部品を作製した後、所望の部材に取り付けて組み立てる方法が採用される傾向にあり、実際には、人の手によって組み立てられることが多かった。この場合には、小さくともピンセットによって組み立てられるサイズであることが前提となる。これ以上小さくなると、まず部品の持ち運びのうち、持ったり、離したりすることが容易ではなくなる。持ってしまえば、運ぶことは比較的容易であり、微細に動かすものは既に世の中に存在している。次に、小さい部品を接合することが困難である。接着剤が多いと部品が接着剤に埋もれてしまい、少ない接着剤なら任意の部分に適量つけることが困難な上、少なすぎると乾いてしまう。表面張力が通常の量の場合と異なり、容易に取り扱うことが難しい。最後に、取り付けた後でも、徐々に移動してしまう場合もある。また、例えば、ダイヤモンドの機能を発揮すべき部分の大きさが５００μｍ以上であっても１ｍｍ以下であれば、従来では、高い精度で所定の位置に当該ダイヤモンドを接合することが困難であった。なお、特許文献４には、加工用プローブを精度よく作製する旨は記載されているが、そのプローブをカンチレバーに取り付ける場合の取り付け方法（接合方法など）は具体的には記載されておらず、精度よく作製したダイヤモンド部材を他の部材に取り付ける際に、上記人の手を使用する場合と同様の問題点を有する。
【０００７】
そこで、本発明は、より小さいダイヤモンド部材をダイヤモンド以外の材料からなる他の部材に高い精度で取り付けられてなるダイヤモンド利用構造体及びその組立方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ダイヤモンドからなるダイヤモンド部材と、ダイヤモンド以外の材料からなりダイヤモンド部材を設ける基体と、を有し、ダイヤモンド部材は、基体の所定位置に接合材により接合されており、ダイヤモンド部材の大きさを特徴づける長さである所定長さが約１ｍｍ以下であり、ダイヤモンド部材の基体への所定位置へ取付けの位置精度が約２００μｍ以下である、ダイヤモンド利用構造体に係る。
【０００９】
この構造では、所定長さが約１ｍｍ以下という小さいダイヤモンド部品を高い位置精度で基体に取り付けられているので、ダイヤモンド部材が有する優れた特性を微小な領域で効果的に使用することができる。また、ダイヤモンド部材をより小さくしているため、コストの低減も図ることができる。
【００１０】
上記本発明に係るダイヤモンド利用構造体では、所定長さが２００μｍ以下であることが好適である。
【００１１】
この場合も、ダイヤモンド利用構造体は、ダイヤモンド以外の基体の所定位置に、上記所定長さが２００μｍ以下の微小なダイヤモンド部材が接合されて構成されているので、ダイヤモンドの特性を微小な領域で有効に利用することができる。そして、ダイヤモンド部材の所定長さが２００μｍ以下であり、ダイヤモンド部材がより微小であることから、例えば、ダイヤモンド利用構造体の製造に要するコストを更に低減することができる。
【００１２】
上記接合材の量は、ダイヤモンド部材の体積と同等又はそれ以下である、であることが好適である。これにより、接合材が、ダイヤモンド部材と基体との接合面以外に付着することを抑制することができる。また、本発明に係るダイヤモンド利用構造体では、接合材を有機系の接着剤とすることができる。更に、本発明に係るダイヤモンド利用構造体では、ダイヤモンド部材がダイヤモンドからなる略錐状体である、とすることができる。この場合、例えば、ダイヤモンド部材を、ＡＦＭやＳＴＭのプローブとして利用することが可能である。
【００１３】
本発明に係るダイヤモンド利用構造体では、ダイヤモンド部材は、ダイヤモンドからなる台部上にダイヤモンドからなる突起部が形成されてなり、所定長さは、台部を構成する各辺の長さ及び突起部が形成されている領域のダイヤモンド部材の突起方向の長さのうちの最大の長さである、とすることができる。この場合も、例えば、ダイヤモンド部材を、ＡＦＭやＳＴＭのプローブとして利用することが可能である。
【００１４】
また、本発明に係るダイヤモンド利用構造体の組立方法では、ダイヤモンドからなるダイヤモンド部材であってその大きさを特徴づける長さである所定長さが約１ｍｍ以下であるダイヤモンド部材を、ダイヤモンド以外の材料からなる基体に接合することによって組み立てる組立工程を有する。そして、その組立工程では、ダイヤモンド部材を、第１の接合材によって針に取り付け、その針を操作してダイヤモンド部材を基体の所定位置に配置し、ダイヤモンド部品を基体に第２の接合材により接合する。
【００１５】
上記組立方法では、所定長さが約１ｍｍ以下である小さいダイヤモンド部材を、第１の接合材を利用して針に取り付けその針を利用して操作するため、上記基体に例えば位置精度が約２００μｍ以下といった高い精度で接合することができる。また、ダイヤモンド部材のみがダイヤモンドであるため、製造のためのコストの低減を図ることができ、また、大量に生産することも可能である。また、ダイヤモンド部品を第１の接合材により針に取り付け、第２の接合材により基体に取り付けているため、第１及び第２の接合材の特性（例えば、接合力等）の違いを利用して、基体にダイヤモンド部材を接合した後、ダイヤモンド部材から針を分離することも可能である。
【００１６】
また、本発明に係るダイヤモンド利用構造体の組立方法では、ダイヤモンド部材の特徴長さが約２００μｍ以下である、ことが好ましい。これにより、所定長さが約２００μｍ以下といったより微小なダイヤモンド部材が基体に高い精度で接合されてなるダイヤモンド利用構造体を組み立てることができる。そして、ダイヤモンド部材がより小さいため、更にコストの低減を図ることができ、また、生産量をより多くすることも可能である。
【００１７】
また、本発明に係るダイヤモンド利用構造体の組立方法では、第２の接合材の接合力は、第１の接合材の接合力より強力である、ことが好ましい。これより、第２の接合材によりダイヤモンド部材を基体に接合した後、より好適に針をダイヤモンド部材から分離することができる。
【００１８】
また、本発明に係るダイヤモンド利用構造体の組立方法では、上記針をマニピュレータにより操作する、ことが好ましい。マニピュレータを利用したマニピュレーションにより、ダイヤモンド部材を基体に接合する際に位置精度をより高くすることができる。更に、本発明に係る組立方法では、第２の接合材は、有機系の接着剤である、とすることができる。また、本発明に係る組立方法では、第１の接合材は、有機系の接着剤である、とすることができる。
【００１９】
また、本発明に係るダイヤモンド利用構造体の組立方法では、第１の接合材は、有機系の粘着物中に金属系の接合材料が含まれたものである、とすることができる。
【００２０】
この場合、例えば、ダイヤモンド部材と基体との接合部の耐熱性がより良くなるため、組立て時やダイヤモンド利用構造体の使用する際に、温度が上昇する環境でもダイヤモンド部材を基体に好適に接合できる。また、ダイヤモンド利用構造体を使用時に、接合部における接合強度の低下の抑制を図ることができる。なお、上記金属系の接合材料としては、ハンダ素材が例示される。
【００２１】
また、本発明に係るダイヤモンド利用構造体の組立方法では、第２の接合材は、金属系の接合材料であり、上記組立工程では、基体を第２の接合材の融点以上に加熱し、所定位置において第２の接合材を溶融させた後、第１の接合材により針に取り付けたダイヤモンド部材を基体の所定位置に配置して基体の温度を融点以下に戻すことで、ダイヤモンド部材を基体に接合する、ことが好ましい。
【００２２】
また、本発明に係るダイヤモンド利用構造体の組立方法では、第２の接合材の量は、ダイヤモンド部材の体積と同等又はそれ以下である、ことが好ましい。これにより、第２の接合材が、ダイヤモンド部材と基体との接合面以外に付着することを抑制することができる。
【００２３】
この場合、例えば、ダイヤモンド部材と基体との接合部の耐熱性が更に良くなるため、組立て時やダイヤモンド利用構造体を使用する際に、温度が上昇する環境でもダイヤモンド部材を基体に好適に接合できる。また、ダイヤモンド利用構造体の使用時に、接合部における接合強度の低下の抑制を図ることができる。なお、上記金属系の接合材料としては、ハンダ素材が例示される。
【００２４】
また、ダイヤモンド利用構造体の構成としては、ダイヤモンドからなるダイヤモンド部材と、ダイヤモンド以外の材料からなりダイヤモンド部材が接合される基体と、を有し、ダイヤモンド部材と基体とを接合する材料が、非晶質の炭素材料よりなる、とすることもできる。この場合、ダイヤモンド部材の大きさを特徴づける長さである所定長さは約２００μｍ以下が好適である。或いは、ダイヤモンド部材の上記所定長さが約２００μｍより大きくても約１ｍｍ以下であってダイヤモンド部材の基体への位置精度が約２００μｍ以下であることが好ましい。
【００２５】
同様に、ダイヤモンド利用構造体の構成としては、ダイヤモンドからなるダイヤモンド部材と、ダイヤモンド以外の材料からなりダイヤモンド部材が接合される基体と、を有し、ダイヤモンド部材と基体とを接合する材料が、Ｔｉを含む無機材料よりなる、とすることもできる。この場合も、ダイヤモンド部材の大きさを特徴づける長さである所定長さは約２００μｍ以下が好適である。或いは、ダイヤモンド部材の上記所定長さが約２００μｍより大きくても約１ｍｍ以下であってダイヤモンド部材の基体への位置精度が約２００μｍ以下であることが好ましい。
【００２６】
更に、ダイヤモンド利用構造体の構成としては、ダイヤモンドからなるダイヤモンド部材と、ダイヤモンド以外の材料からなりダイヤモンド部材が接合される基体と、を有しており、ダイヤモンド部材を基体に接合している材料が、ＦＩＢにより形成された無機材料よりなる、とすることもできる。この場合、ダイヤモンド部材の大きさを特徴づける長さである所定長さは約２００μｍ以下が好適である。或いは、ダイヤモンド部材の上記所定長さが約２００μｍより大きくても約１ｍｍ以下であってダイヤモンド部材の基体への位置精度が約２００μｍ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、より小さなダイヤモンド部材をダイヤモンド以外の材料からなる基体により高い精度で取り付けられてなるダイヤモンド利用構造体及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のダイヤモンド利用構造体の一実施形態の構成の模式図である。
【図２】図１に示したプローブ付きカンチレバーの製造方法の一例の工程を順に示す工程図である。
【図３】図１に示したプローブ付きカンチレバーの変形例を模式的に示す斜視図である。
【図４】本発明に係るダイヤモンド利用構造体の第２の実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図５】図４に示したマイクロレンズの作製方法の例を順に示す工程図である。
【図６】図５で作製したマイクロレンズとレンズ支持体との組立方法を説明するための図面である。
【図７】図４に示したマイクロレンズユニットの変形例を模式的に示す断面構成図である。
【図８】本発明に係るダイヤモンド利用構造体の第３の実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図９】図８に示したマイクロドリルの製造方法の工程図である。
【図１０】第１及び第２の接合材の適正に関する実験結果を示す図表である。
【図１１】ダイヤモンド部材の特徴長さの検討に関する実験結果を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。以下の説明においては、同一の要素には同一の符号を用いることとし、重複する説明は省略する。また、図中の寸法比率は必ずしも説明中のものとは一致していない。
【００３０】
（第１の実施形態）
【００３１】
図１は、本発明に係るダイヤモンド利用構造体の一実施形態の構成の模式図であり、図１（ａ）は、ダイヤモンド利用構造体の斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示したダイヤモンド利用構造体の側面図である。
【００３２】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、ダイヤモンド利用構造体としてのプローブ付きカンチレバー１０Ａは、例えば、ＡＦＭやＳＴＭにおいて原子プローブとして利用されるものである。プローブ付きカンチレバー１０Ａは、Ｓｉ等からなるカンチレバー部１２の先端部に、ダイヤモンド部材としてのプローブ部１４が接合材（第２の接合材）１６Ａを利用して接合されて構成されている。
【００３３】
プローブ部１４は、ダイヤモンドからなる略直方体状の台部１４ａの一端側に、ダイヤモンドからなる略円錐状のダイヤモンド突起部（突部）１４ｂが一体的に形成されているものである。プローブ部１４は、ＡＦＭやＳＴＭにおいてプローブとしての機能を有する部分であり、プローブ付きカンチレバー１０Ａの一部品を構成している。なお、台部１４ａは、板状のものであり、ダイヤモンド板でもある。
【００３４】
プローブ部１４において、台部１４ａの長手方向の長さｌ１は、プローブ部１４の高さｈ１、すなわち、ダイヤモンド突起部１４ｂが形成されている領域において突起方向の長さより長い。この長さｌ１は、プローブ部１４の縦、横、高さ等の３次元形状を規定する長さのうちの最大長さであり、プローブ部１４の大きさを特徴づけている。本実施形態では、このようにダイヤモンド部品としてのプローブ部１４の大きさを特徴づける長さＬを、特徴長さ（所定長さ）と称す。そして、プローブ部１４の特徴長さＬは約２００μｍ以下であり、好ましくは５０μm〜１００μmである。また、プローブ部１４の高さｈ１は、例えば５μｍ〜２０μｍが好適である。
【００３５】
次に、上記プローブ付きカンチレバー１０Ａの作製方法の一例について説明する。図２は、図１に示したプローブ付きカンチレバーの作製方法の一例の工程を示す工程図である。
【００３６】
図２（ａ）は、プローブ部１４を準備する工程を示す図面である。プローブ付きカンチレバー１０Ａを作製する際には、図２（ａ）に示すように、微細なプローブ部１４を形成する。具体的には、例えばシリコンからなる基板Ｓ上にダイヤモンドを、例えばＣＶＤ法などにより所定の厚さ堆積させてダイヤモンド膜を形成する。ダイヤモンド膜を構成するダイヤモンドは、単結晶であっても、多結晶であってもよく、また、ダイヤモンド膜は、ヘテロエピ膜であってもよい。このダイヤモンド膜の表面を適宜機械研磨してダイヤモンド板とする。プローブ部１４の高さｈ１が５μｍ以上のものを作製する場合には、厚さ５μｍ以上のダイヤモンド板ができていることが必要である。
【００３７】
上記ダイヤモンド板に、ダイヤモンド突起部１４ｂを形成する。ダイヤモンド突起部１４ｂは、所望の突起形状が残るように上記ダイヤモンド板をフォトリソグラフィ技術やエッチング技術などを利用して微細加工すればよい。そして、ダイヤモンド突起部１４ｂを含む所定の領域を同様にフォトリソグラフィ技術やエッチング技術を利用して互いに分離し、プローブ部１４を複数形成する。各分離されたダイヤモンド突起部１４ｂが設けられているダイヤモンド板が台部１４ａである。ダイヤモンド突起部１４ｂが形成されたダイヤモンド板をプローブ部１４に分離する方法としては、上述したフォトリソグラフィ技術やエッチング装置を利用することができる。また、レーザ加工技術などを利用しても良い。
【００３８】
次に、図２（ｂ）に示すように、プローブ部１４を基板Ｓからピックアップして、カンチレバー部１２の所望の位置に運ぶ。ピックアップする方法の一例を説明する。図２（ｂ）は、プローブ部１４を基板Ｓからピックアップする方法を説明する図面である。
【００３９】
基板Ｓを、例えば酸やアルカリで除去しながらプローブ部１４が基板Ｓから剥離する直前で基板Ｓの除去処理をストップしておく。そして、接合材１６Ｂを先端につけたピックアップ用の針１８をプローブ部１４に接触させ、接合材１６Ｂにより針１８にプローブ部１４を取り付けて、基板Ｓからプローブ部１４をピックアップする。この針１８の操作は、微細操作可能なマニピュレータを利用する。そして、上記のようにして基板Ｓからピックアップしたプローブ部１４を、上記マニピュレータを利用して針１８を操作することでカンチレバー部１２の所望の位置に運ぶ。
【００４０】
なお、上記の例では、プローブ部１４が基板Ｓから剥離する直前で基板Ｓの除去を停止しているが、基板Ｓを酸やアルカリで除去して微細なプローブ部１４をフィルタで濾して、フィルタからダイヤモンド部品としてのプローブ部１４をピックアップすることで、基板Ｓからプローブ部１４を剥離することもできる。
【００４１】
図２（ｃ）は、プローブ部１４を取り付けるべきカンチレバー部１２の準備を説明するための図面である。図２（ｃ）に示すように、プローブ部１４を取り付けるべきカンチレバー部１２の所定位置には、接合材（第２の接合材）１６Ａを予め塗布しておく。この塗布は、例えば先端の細い針などを利用して実施することができる。接合材１６Ａの量は、プローブ部１４の体積の３倍より少ないことが好ましい。接合材１６Ａがプローブ部１４の体積の１／１０より少ない量だと接合力がなくて外れやすくなる。一方、５倍よりも大きいと、プローブ部１４の接合面だけでなく、ダイヤモンド部品であるプローブ部１４のダイヤモンド突起部１４ｂ先端や周りにもついてしまうので、完成してから使うことができないことが生じてしまうからである。よって、接合材１６Ａの量としては１／３〜３倍程度の量が好ましい。なお、接合材１６Ａの量の上限は、プローブ部１４の体積の２倍以下がより好ましく、更に、接合剤１６Ａの量の上限は、プローブ部１３の体積と同程度かそれ以下が更に好ましい。
【００４２】
図２（ｄ）は、プローブ部１４のカンチレバー部１２へ接合する工程を示す図面である。図２（ｄ）に示すように、カンチレバー部１２において、接合材１６Ａが塗布されている位置にプローブ部１４を配置し、接合材１６Ａによりプローブ部１４をカンチレバー部１２に接合する。その後、針１８をプローブ部１４から外してプローブ付きカンチレバー１０Ａを得る。プローブ部１４からの針１８の分離は、接合材１６Ａ，１６Ｂの特性（例えば、接合力など）の違いを利用することで行うことができる。
【００４３】
上記本実施形態において、接合材１６Ａ，１６Ｂはいわゆる接着剤であり、何れも有機系の樹脂を使用することができる。プローブ付きカンチレバー１０Ａは、一般に室温で使用されるので、耐熱性は必要とされない傾向にあるからである。ただし、少なくとも接合材１６Ａは、使用時にプローブ部１４にかかる強度より接合強度が強いように接合できるものを選択する必要がある。
【００４４】
接合材１６Ａとしての接着剤は徐々に硬化するタイプのものが、接合強度が大きくて好ましい。硬化しない粘着タイプのものは外れやすく、プローブの動作時にも動いてしまう場合があるからである。また、接合材１６Ａは硬化時間が制御できるものが良い。酸素で硬化するものは体積が小さい場合では速乾性が顕著になるので、あまり好ましくはない。２液混合型のものが硬化時間を制御することができるので好ましい。２液混合型の硬化樹脂は接合両面にわけて塗布すると、接合面が合わされないと硬化が始まらないので、より好ましい。一方、接合材１６Ｂは硬化しない粘着型のものが好ましい。また、接合材１６Ｂの粘着力或いは接合力は接合材１６Ａより弱いものがより好ましい。このような接合材１６Ｂとしては、シリコンジェルや糊が例示される。プローブ部１４をカンチレバー部１２に接合した後、針１８のプローブ部１４からの分離が容易になるからである。
【００４５】
従来、ダイヤモンドの特性・機能を利用するためのダイヤモンドを含むプローブ付きカンチレバーでは、人の手によって組み立てられることが前提となっていた。すなわち、ピンセットなどによって組み立てられるサイズ（５００μｍ以上など）が前提としてあった。これ以上小さくなると、ダイヤモンドからなるダイヤモンド部品（ダイヤモンド部材）の持ち運び等が悪くなり、また、小さいダイヤモンド部品をダイヤモンド以外の材料からなる他の部品としてのカンチレバーに接合することが困難であった。そこで、従来では、ダイヤモンドの特性を要する部分以外（例えば、カンチレバーの先端部など）にもダイヤモンドで構成されることが多かった。その結果、大量生産ができず、また、より多くのダイヤモンドを利用することになるので、製造に要するコストが増加する等の問題があった。
【００４６】
これに対して、上記作製方法を採用することで、ダイヤモンドからなる微細な部品としてのプローブ部１４を所望の位置に精度よく接合されたプローブ付きカンチレバー１０Ａを作製することができる。このように作製されたプローブ付きカンチレバー１０Ａは、プローブの部分にダイヤモンドを利用しているため、従来と同様にダイヤモンドの特性を利用することができる。その結果、ＡＦＭやＳＴＭ等の原子プローブとして好適に使用することが可能である。また、ダイヤモンドの使用量を、従来よりも少なくすることもできるので、プローブ部１４のコストを少なくすることもでき、また、大量に作製することもできる。
【００４７】
ところで、プローブの部分がダイヤモンドからなり、カンチレバーの部分はダイヤモンド以外の材料からなるプローブ付きカンチレバーの作製法の一つとしては、Ｓｉからなるカンチレバー上にダイヤモンド突起を形成することも考えられる。Ｓｉの上にダイヤモンドの突起を形成する技術は知られているが、カンチレバーを作製する技術とダイヤモンドの突起を形成する技術を同時に又は続けて実施することは難しい技術であった。それぞれの作製プロセスやできるものが制限を受けるからである。
【００４８】
また、上記のようにプローブとしての突起部分のみにダイヤモンドを利用したプローブ付きカンチレバーを作製する他の方法としては、本実施形態の作製方法のように、プローブの部分をダイヤモンドから形成し、別途作製したカンチレバーの部分に取り付けることがある。この場合、カンチレバー部は通常Ｓｉ材料で構成されているので、ダイヤモンドをＳｉなど異種材料により構成されたカンチレバー部に取り付ける必要がある。しかし、従来、ダイヤモンドの細く小さい突起をダイヤモンドと異なる材料からなるカンチレバー部に取り付けることは難しい技術であった。
【００４９】
これに対して、本実施形態では、前述したプローブ部１４のピックアップや操作方法及び接合方法などを採用することで、微小なプローブ部１４を、ダイヤモンド以外の材料からなるカンチレバー部１２に、より高い精度で取り付けることが可能となっている。そして、カンチレバー部１２とプローブ部１４とを別々に作製した後、プローブ部１４をカンチレバー部１２に取り付けるため、それぞれの部品の作製の自由度が向上している。その結果、より高度なプローブ付きカンチレバー１０Ａを作製できる。また、マニピュレータを利用したマニピュレーションは精度が高いので、プローブ部（ダイヤモンド部品）１４を上述したようにマニピュレーションすることで、より高精度に接合することができる。また、マニピュレータの利用により、小さいプローブ部１４でもカンチレバー部１２に対する接合がより可能になっている。プローブ部１４はカンチレバー部１２のどこにつけてもよいというものではなく、位置や向きはある程度きまっている。よって、上記のように、針１８を利用してプローブ部１４をピックアップし、その位置を例えばマニピュレータで制御しながら接合することは、プローブ付きカンチレバー１０Ａの作製において有効である。
【００５０】
本実施形態の作製方法は、ピンセットでつまんで手などで操作できないもの或いは高い位置精度を有するものを一つの対象としている。なお、従来マイクロマシンなどで微細なピンセットが開発されているが、対象の世界が小さくなると、つまむことができても離すことができなくなってくる。物理的な他の力（静電力や表面張力や化学的な力など）が大きくなるからである。従って、これはピンセットでつまめないほど小さいものの範囲に入っている。
【００５１】
特に、上述したプローブ付きカンチレバー１０Ａの作製方法は、プローブ部１４の特徴長さＬが１０μｍ以上２００μｍ以下のものに対して有効である。通常、ダイヤモンド部品の大きさを特徴づける特徴長さＬが５００μｍより大きいと、ダイヤモンド部品をピンセットでつまんで操作が可能になる傾向にあるからである。また、後から取り付けるプローブ部１４がカンチレバー部１２に比べて大きいことは、カンチレバー部１２の動作上でも問題があるので、プローブ部１４はカンチレバー部１２より小さいことが好ましい。カンチレバー部１２の動作に影響を与えないという意味では、小さければ小さいほどよいが、必要な突起サイズよりは大きい必要がある。よって、サイズは２００μm以下が好ましく、１０μm程度まで良好である。２μm以下になってくると、取り付けが難しくなるからである。従って、本実施形態ではプローブ部１４のサイズは１０μm〜２００μｍが好適である。
【００５２】
ただし、ダイヤモンド部材（ここでは、プローブ部１４）の特徴長さＬが２００μｍ以上であっても、１ｍｍ以下であって更に高い位置精度（例えば、２００μｍ以下の位置精度）や方向の制御を要するものや接着剤が少量である場合には、本実施形態の作製方法で行う必要がある。例えば、手による組み立てでは制御不可能であるからである。
【００５３】
上記作製方法で作製したプローブ付きカンチレバー１０Ａが有するプローブ部１４には接合材１６Ｂも付着していることになるが、プローブ本来の目的を損なうことのない量となるので、接合材１６Ｂが付着してもよい。
【００５４】
また、プローブ部１４を構成するダイヤモンドは絶縁性のものであっても、導電性のものであってもよい。外部から電気的なコンタクトを必要とする例で、導電性のものを作製した場合に、周りの余計な部分にショートしてしまうことがない。ただし、接着した後で、コンタクトをとる作業が必要となる。また、この作業を避ける場合は、樹脂からなる接着剤としての接合材１６Ａに導電性フィラーを混入して接着部との間に導電性をとることも可能である。ただし、フィラーはプローブ部１４よりも微小なものである必要がある。
【００５５】
図３は、図１に示したプローブ付きカンチレバーの変形例を模式的に示す斜視図である。図３に示したプローブ付きカンチレバー１０Ｂは、板状の台部１４ａ上にダイヤモンド突起部１４ｂが一体的に形成されてなるプローブ部１４の代わりに、ダイヤモンド突起部としてのプローブ部２０がカンチレバー部１２の所定位置に接合されている点で、プローブ付きカンチレバー１０Ａと相違する。
【００５６】
プローブ部２０は、図３に示すように、略円錐体状のダイヤモンド突起であり、そのダイヤモンド突起の高さｈ２がプローブ部２０の特徴長さＬであり約２００μｍ以下である。なお、特徴長さＬとしての高さｈ２が約２００μｍより大きい場合であっても約１ｍｍ以下であり位置精度が約２００μｍ以下であればよい旨は、図１に示したプローブ付きカンチレバー１０Ａの場合と同様である。
【００５７】
図３に示したプローブ付きカンチレバー１０Ｂの作製方法は、プローブ部２０がダイヤモンド突起となるように作製する点以外は、図２に示したプローブ付きカンチレバー１０Ａの製造方法と同様である。特に、ダイヤモンド部品を接合材１６Ａ，１６Ｂ及び針１８を利用してカンチレバー部１２へ接合し、組み立てる組立工程は同じである。よって、図３に示したプローブ付きカンチレバー１０Ｂも、プローブ付きカンチレバー１０Ａと同様の作用効果を有する。
【００５８】
なお、プローブ付きカンチレバー１０Ｂのように、ダイヤモンド部品であるプローブ部２０をダイヤモンド突起のみとすることもできるが、ダイヤモンド部品（ダイヤモンド部材）のピックアップ及びカンチレバー部１２への接合を容易にする観点からは、台部１４ａを有することが好ましい。また、台部１４ａは、ダイヤモンドからなるとしたが、プローブとしてのダイヤモンド突起をダイヤモンド以外の材料からなる台部に取り付け、それをカンチレバーに接合することも有効である。この場合、台部の大きさによっては、ダイヤモンド突起がダイヤモンド部品となり、ダイヤモンド突起が台部に取り付けられてなる構造体がダイヤモンド利用構造体に対応することになる。
【００５９】
また、図１に示したダイヤモンド突起部１４ｂ及び図３に示したプローブ部２０は、何れも略円錐体状のものとしたが、これはプローブとして機能する形状で有れば良く、錐状体が例示され、上記円錐体の他、角錐体の形状であってもよい。
【００６０】
（第２の実施形態）
【００６１】
図４は、本発明に係るダイヤモンド利用構造体の第２の実施形態を模式的に示す斜視図である。図４に示したダイヤモンド利用構造体は、例えば、光メモリ装置分野などで好適に利用することができるマイクロレンズユニット２２Ａである。マイクロレンズユニット２２Ａは、略板状のレンズ支持体（基体）２４上に、マイクロレンズ２６が接合材１６Ａにより接着固定されて構成されている。レンズ支持体２４の材料は、ダイヤモンド以外であれば特に限定されないが、例えばシリコンからなる。レンズ支持体２４は、例えばマイクロレンズ２６を他の部品や装置などに取り付けるためのスペーサーやホルダーとして機能する。
【００６２】
マイクロレンズ２６は、ダイヤモンドから構成されており略板状の台部２６ａの中央部にダイヤモンドからなる半球状のレンズ部２６ｂが形成されたものである。
【００６３】
台部２６ａは、後述するように、マイクロレンズ２６を移動等させる際に使用するための領域として機能させることができる。台部２６ａの平面視形状は各辺の長さｌ２がほぼ等しい略正方形である。長さｌ２は、半球状のレンズ部２６ｂの半径と台部２６ａの厚みとの和である厚みｈ３より長い。厚みｈ３は、マイクロレンズ２６において隆起している領域におけるマイクロレンズ２６の厚みに対応する。この場合、長さｌ２によりダイヤモンド部品としてのマイクロレンズ２６の大きさが特徴づけられることになり、長さｌ２がマイクロレンズ２６の特徴長さＬである。そして、特徴長さＬは、本実施形態においても約２００μｍ以下である。
【００６４】
なお、台部２６ａの平面視形状は略正方形に限らず長方形でもよい。そして、マイクロレンズ２６において台部２６ａの各辺の長さ及び厚みｈ３のうち最大の長さのものをマイクロレンズ２６の大きさを特徴づける特徴長さ（所定長さ）Ｌとしたとき、その特徴長さＬが約２００μｍ以下のものであればよい。
【００６５】
図４に示したマイクロレンズユニット２２Ａの作製方法の一例を、図５及び図６を利用して説明する。図５は、マイクロレンズ２６の作製方法の例を順に示す工程図である。
【００６６】
先ず、図５（ａ）に示すように、例えばシリコンからなる基板Ｓ上に薄いダイヤモンド膜を例えばＣＶＤ法などにより形成する。ダイヤモンド膜を構成するダイヤモンドは、単結晶でもよいし、多結晶でもよい。また、ダイヤモンド膜は、ヘテロエピ膜でもよい。ダイヤモンド膜を適宜機械研磨してダイヤモンド板２８とする。
【００６７】
次いで、図５（ｂ）に示すように、ダイヤモンド板２８上の所定位置にレジスト３０を塗布し半球化する。すなわち、半球状のレジストをダイヤモンド板２８の所定位置上に形成する。
【００６８】
続いて、図５（ｃ）に示すように、ダイヤモンド板２８をエッチングし、半球状のレンズ部２６ｂを形成する。各レンズ部２６ｂが板状の台部２６ａを有するように各レンズ部２６ｂを分離して、マイクロレンズ２６を得る。
【００６９】
図６は、図５で作製したマイクロレンズ２６とレンズ支持体２４との組立方法を説明するための図面である。
【００７０】
図６（ａ）は、基板Ｓからマイクロレンズ２６をピックアップする工程を説明するための図面である。図６（ａ）に示すように、基板Ｓ上のマイクロレンズ２６を、第１の実施形態の場合と同様にして、先端に接合材（第１の接合材）１６Ｂが付けられた針１８によりピックアップする。その後、レンズ支持体２４の所定位置まで移動させる。針１８の操作は、第１の実施形態の場合と同様に、マニピュレータ（不図示）により実施することができる。
【００７１】
図６（ｂ）は、マイクロレンズ２６をレンズ支持体２４に取り付ける工程を説明するための図面である。図６（ｂ）に示すように、レンズ支持体２４の所定位置にマイクロレンズ２６を接合する。接合方法は、第１の実施形態の場合と同様とすることができる。すなわち、予めレンズ支持体２４の所定位置に接合材（第２の接合材）１６Ａを塗布しておく。そして、塗布領域上に、マイクロレンズ２６を配置した後、接合材１６Ａ，１６Ｂ間の例えば接合力等の特性の差により針１８をマイクロレンズ２６から外して、マイクロレンズ２６をレンズ支持体２４に取り付けることができる。
【００７２】
レンズ支持体２４にマイクロレンズ２６を接合してダイヤモンド利用構造体を組み立てる際には、例えば、図６（ｂ）に示すように、レンズ３２及びプリズム３２の少なくとも一方を利用してマイクロレンズ２６に光を通過させ、その通過した光の投影先を観察しながら位置調整することが好適である。このように光学的に調整することで、レンズ支持体２４の所定位置に対するマイクロレンズ２６の位置精度を高くすることができるからである。なお、組み立ては、例えば、顕微鏡で観察しながら行っても良い。
【００７３】
上述した組み立て方法により、レンズ支持体２４の所定位置に対するマイクロレンズ２６の位置精度を約２００μｍ以下とすることができる。
【００７４】
本実施形態では、マイクロレンズ２６は、板状の台部２６ａ上に半球状のレンズ部２６ｂが形成されたものとしたが、台部２６ａの部分を形成せずに、単に半球状のレンズ部２６ｂのみとすることもできる。ただし、前述のように、接合材１６Ｂと針１８を利用してマイクロレンズ２６を操作するため、レンズ部２６ｂの接合材１６Ａ，１６Ｂによる汚れを低減する観点から、台部２６ａを設けていることが好ましい。
【００７５】
また、接合材１６Ａ，１６Ｂとしては第１の実施形態と同様のものを使用することができる。接合材１６Ａとして時間経過により硬化する樹脂を用いると、硬化するまでに軸調整ができるので好ましい。更に、接合材１６Ａとして使用する樹脂は用いる光で発光し難いものであるほうが好ましい。また、室温で使用する場合は、接合材１６Ａは樹脂で構わないが、高出力の光を用いる場合には多少温度が上昇することが考えられるので、後述するような金属系の接合材料を少なくとも一部含む接合材を使用することが好ましい。この場合、従来のプラスチック製の光学部品を用いることができない領域でも対応できることが可能となる。
【００７６】
図７は、図４に示したマイクロレンズユニットの変形例を模式的に示す断面構成図である。図７に示したマイクロレンズユニット２２Ｂは、レンズ支持体３６が板状ではなく、マイクロレンズ２６を通過する光の進行方向に一定の厚みを有する筒状のものである点で相違する。マイクロレンズ２６の構成は図４に示したマイクロレンズユニット２２Ａの場合と同様である。筒状のレンズ支持体３６は、図７に示すように中心軸線の延在方向においてレンズ支持体３６の両端部の内径より小さい内径を有する小径部をその内側に有している。この小径部は、内周面に環状の突部３６ａが形成されて構成されており、突部３６ａ上に接合材１６Ａを介してマイクロレンズ２６が接合されるようになっている。
【００７７】
図７に示したマイクロレンズユニット２２Ｂの作製方法は、上述した筒状のレンズ支持体３６の突部３６ａ上にマイクロレンズ２６を接合材１６Ａにより接合する点以外は、図６に示したマイクロレンズユニット２２Ａの場合の作製方法と同様である。よって、図７に示したマイクロレンズユニット２２Ｂも、マイクロレンズユニット２２Ａと同様の作用効果を有する。
【００７８】
（第３の実施形態）
【００７９】
図８は、本発明に係るダイヤモンド利用構造体の第３の実施形態を模式的に示す斜視図である。
【００８０】
図８に示したダイヤモンド利用構造体としてのマイクロ工具は、マイクロドリル３８である。このマイクロドリル３８は、略円柱状の本体部４０の一端部側に形成された切欠き部４２に、ドリルの刃先としてのダイヤモンド基板（ダイヤモンド部材）４４が接合材１６Ｃを介して接合されて構成されている。
【００８１】
マイクロドリル３８は一端部に切欠き部４２を例えば図８に示すように一対有する。各切欠き部４２は、本体部４０の一部を約１／４程切り欠いたものであり、互いに直交する３つの面４２ａ，４２ｂ，４２ｃを有する。そして、ダイヤモンド基板４４は、図８に示すように、面４２ａ上に接合されているものとすることができる。なお、切欠き部４２の数及びその形状は、図８に示した数及び形状に限定されない。
【００８２】
本実施形態において、ダイヤモンド基板４４は、略直方体状の板である。この構成では、ダイヤモンド基板４４の長手方向の長さｌ３が、ダイヤモンド基板４４の大きさを特徴づける特徴長さＬであり、特徴長さＬは、約２００μｍ以下である。
【００８３】
図８に示したマイクロドリルの作製方法の一例を、図９を参照して説明する。図９は、マイクロドリルの作製方法の工程図である。より具体的には、図９（ａ）は、ダイヤモンド基板４４を準備しピックアップする工程を説明するための図面である。また、図９（ｂ）は、ダイヤモンド基板４４を本体部４０に接合する工程を説明する図面である。
【００８４】
先ず、図９（ａ）に示すように、例えばシリコンの基板Ｓ上に、刃先となるダイヤモンド基板４４を複数形成する。具体的には、基板Ｓ上にダイヤモンド膜を例えばＣＶＤ法を利用して形成する。ダイヤモンド膜を構成するダイヤモンドは単結晶であっても、多結晶であってもよく、また、ダイヤモンド膜は、ヘテロエピ膜であっても構わない。ダイヤモンド膜を適宜機械研磨し、ダイヤモンド板とする。そして、そのダイヤモンド板を所定の大きさに切りだして複数のダイヤモンド基板４４を得る。このように基板Ｓ上に形成したダイヤモンド板から切り出すことでダイヤモンド基板４４を得るため、上記ダイヤモンド板の厚さがダイヤモンド基板４４の厚さに対応することになる。ダイヤモンド板の板厚（又はダイヤモンド膜の膜厚）は問わないが、あまり薄いと実用的な寿命を得られない。また、あまり厚くとも先端の大きさよりも微細なものができない。ダイヤモンド基板４４の切り出しは、フォトリソグラフィ法とドライエッチング技術を使用することができる。また、ＦＩＢ法やレーザ加工法など、ダイヤモンドで一般的な加工方法を使用してもよい。ただし、ダイヤモンド基板の端面が例えば他の部材に接合などされてダイヤモンド基板を保持するために、その端面を垂直に切る必要がある場合はドライ加工が有効である。
【００８５】
次に、図９（ａ）に示すように、基板Ｓ上のダイヤモンド基板４４を接合材１６Ｂがついた針１８でピックアップする。そして、図９（ｂ）に示すように、予め準備してあった本体部４０の切欠き部４２にマニピュレータを利用して精度好く接合することによって、マイクロドリル３８を組み立てる。ピックアップの方法は、第１及び第２の実施形態の場合と同様である。なお、接合材１６Ｂとしては、第１及び第２の実施形態で使用したものを同様に用いることができる。
【００８６】
本実施形態の場合、接合方法は、接合材１６Ｃとしてハンダ（金属系の接合材料）を使用する方法と、接着剤を利用する方法が例示される。
【００８７】
先ず、ハンダを使用する場合について説明する。ハンダはＳｎやＩｎやＡｕＳｎ合金、銀ロー材、活性銀ロー材などである。
【００８８】
この場合、使用する接合材１６Ｃとしてのハンダの融点に合わせて少し高めに本体部４０を真空中で加熱した状態を作り、微細な細線のハンダを押し付ける。その後、刃先としてのダイヤモンド基板４４を本体部４０の切欠き部４２の所定位置に位置合わせして本体部４０に接合する。ハンダとして活性銀ロー材を使用する場合以外ではダイヤモンド基板４４はメタライズしておく。
【００８９】
本実施形態のようなマイクロドリル３８の場合、ハンダがダイヤモンド基板４４の主要部分（面４２ａとの接合面以外の領域、例えば、接合面と反対側の面等）に回り込んでも構わない。ハンダは柔らかいので、研磨されて除去されるからである。もし、主要部分に回りこむことを防ぐ場合はメタライズを部分的にすることなどが考えられる。上述したハンダを利用した組立方法は接合金属材料であるハンダに炭素材料が混入しにくいことになる。
【００９０】
次に、接着剤を用いる場合について説明する。本実施形態において、接合材１６Ｃとしての接着剤は有機物からなる粘着物に例えばハンダを混入しておいたものとすることができる。
【００９１】
より具体的には、有機物からなる粘着物にＳｎやＩｎやＡｕＳｕｎ合金、銀ロー材、銅ロー材、活性銀ロー材などのいずれか一つあるいは複数が微小粉末状で混入したものを接合材１６Ｃとすることができる。粘着物は硬化型の樹脂であっても、硬化しない粘着物であっても構わない。
【００９２】
この場合には、第１の実施形態の場合の接合方法と同様に、本体部４０において刃先としてのダイヤモンド基板４４を取り付ける所定領域に接合材１６Ｃとしての接着剤を先端の細い針で塗布しておき、マニピュレータを利用してダイヤモンド基板４４を精度よく配置し、接合材１６Ｃ中の粘着物により接合する。
【００９３】
そして、接合材１６Ｃ中のハンダの融点以上に真空中で加熱し、ハンダを溶融することで、ダイヤモンド基板４４を本体部４０に更に接合する。
【００９４】
以上のような接合に関して、取り付けるダイヤモンド基板４４の体積の２倍より少ないハンダの量を使用することが重要である。５倍よりも多いと、いくらハンダがやわらかいといっても製品形状の刃先を出すまで加工し続けなければならず、非常に手間となる。また、接合界面にも余計なハンダがついてしまうので、ハンダを除去する際に、剥離しやすくなる。粘着物の量は途中で消失するので、よほど埋もれるくらいの量でもない限り、あまり関係がない。
【００９５】
この方法は接合金属材料にカーボンが混入することになるが、適度な精度でも容易に形成できるので、コストは比較的低くなり、量産には適している。また、ダイヤモンドとの接合のなじみがよくなる長所もある。
【００９６】
微小なドリルやエンドミルといった工具では硬くて、耐摩耗性に優れたダイヤモンドが非常に性能を発揮することが知られている。一般にドリルやエンドミルでは全てがダイヤモンドでできているわけではない。加工する刃先部分がダイヤモンドであればよい。
【００９７】
しかしながら、非常に小さいドリル等を作製する場合は、刃先も小さくなり、刃先部分を取り付けることが非常に困難になる。また、刃先の位置の精度や向きなどは非常に精度を要求される。更に、刃先は力がかかる部分なので強度が必要とされる。また、摩擦が起こるので発熱がおこることから耐熱性も必要である。
【００９８】
これに対して、上記製造方法を採用することにより、微細なダイヤモンド部品（特には２００μｍ以下のサイズ）が所望の位置に精度よく（２００μｍ以下の精度で）、強固に且つ高耐熱で接合されたダイヤモンド利用構造体としてのマイクロドリル３８を作製することができる。
【００９９】
より具体的には、接合材１６Ｃとしてハンダを使用する方法及びハンダを混入した有機系粘着物からなる接着剤を使用する両者の方法の何れでも針１８を利用してダイヤモンド基板４４をピックアップし操作するため、ダイヤモンド基板４４の操作性が向上している。その結果、小さい部品でも接合が可能であると共に、より高い精度を実現できる。更に、マニピュレータを使用して接合を実施すれば、マニピュレータを利用したマニピュレーションは精度が高いので、高精度に接合することができる。更に、耐熱性に優れた接合を実現するには、有機系より金属系の接合材料を使用することが好ましいが、上記作製方法では、金属系の接合材料を少なくとも含む接合材１６Ｃを利用してダイヤモンド基板４４をダイヤモンド以外の材料からなる本体部４０に接合しているので、強固に且つ高耐熱に接合することができている。このようにして、微細なダイヤモンド部品を微細な位置と高精度に所望のダイヤモンド以外の部品に強固に高耐熱に接合することができる。
【０１００】
なお、本実施形態では、ダイヤモンド基板４４の大きさを特徴づける特徴長さＬであり、特徴長さＬは、約２００μｍ以下であるとしたが、ダイヤモンド基板４４の特徴長さＬは、２００μｍより大きくても良く、その場合は、特徴長さＬは約１ｍｍ以下であって、ダイヤモンド基板４４の位置精度が約２００μｍ以下である必要がある。そして、このような特徴長さＬが約１ｍｍ以下のダイヤモンド基板４４を位置精度が約２００μｍ以下で接合されたマイクロ工具としてのマイクロドリルを作製する際に、本第３の実施形態で説明した作製方法が有効であることは、第１及び第２の実施形態の場合と同様である。
【０１０１】
以上、本発明の第１〜第３の実施形態について説明したが、上記実施形態から理解されるように、接合材の選択及びダイヤモンド部品のサイズが重要である。そこで、実験結果を参照して、上述した第１〜第３の実施形態のダイヤモンド利用構造体を組み立てる時に使用する接合材の適正及びダイヤモンド部品のサイズについて説明する。接合材に関しては、ここでは特に、第１及び第２の実施形態において使用する接合材１６Ａ，１６Ｂの適正について実験を行った。なお、本発明は、以下の実験で例示するものに限定されない。
【０１０２】
[接合材の適正評価]
実験では、第１及び第２の実施形態のように板状の台部上に所定形状（例えば円錐形又は半球状）の突起部が形成されたダイヤモンド部品をダイヤモンド以外のシリコンあるいはタングステンからなる板に取り付けたものをダイヤモンド利用構造体とした。このダイヤモンド利用構造体の具体的な製造方法は以下のとおりである。
【０１０３】
先ず、Ｓｉ基板上に多結晶ダイヤモンドをＣＶＤ法によって形成し、表面を機械研磨して、ダイヤモンドの平坦基板（ダイヤモンド基板）を作製する。
【０１０４】
次に、ダイヤモンド基板上に、Ａｌ金属を蒸着しＡｌ金属膜を形成する。次いで、フォトリソグラフィ技術によって、種々の形状の微細なパターンをＡｌ金属膜に形成する。次にＡｌ金属膜をマスクとしてダイヤモンド基板をエッチングして、同じ形状のダイヤモンドの微細な板を形成する。
【０１０５】
パターニングされたダイヤモンド基板上に再度ＡｌあるいはＳｉＯ２を蒸着し、ダイヤモンド基板の端にＡｌあるいはＳｉＯ２のドットパターンをフォトリソグラフィ技術で形成する。このドットパターンをマスクにダイヤモンド基板を再度エッチングすると、ダイヤモンドの突起（突部）が形成される。２度のダイヤモンド基板のエッチングによって、微小ダイヤモンドは個々に分離され、Ｓｉの基板が露出する。露出していない時は、さらにエッチングを重ねた。
【０１０６】
基板ＳのＳｉをフッ硝酸で溶かすと、ダイヤモンドの突起を含むダイヤモンドの微小な板は液中に分散した。この液を、フィルタを使って濾すと、フィルタに突起を含む微小のダイヤモンド板が残るので、これをピックアップして、微細な素材に取り付けるダイヤモンド部品とした。ピックアップに使用したマニピュレータはドイツ、クラインディーク社製マニピュレータである。
【０１０７】
接合材１６Ａと接合材１６Ｂとしては有機系の接着剤であり図１０の図表に示すように種々の樹脂を検討した。具体的には、
Ｍ１：アロンアルファ（東亞合成株式会社製、登録商標）、
Ｍ２：セメダイン（セメダイン株式会社製、登録商標）、
Ｍ３：ゴム用接着剤（ソフト９９社製ゴム・革用接着剤）、
Ｍ４：紙用のり（住友スリーエム社製スプレーのり５５）、
Ｍ５：アロンセラミック（東亞合成株式会社製、アロンセラミックスD）、
Ｍ６：アラルダイト（ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ社製アラルダイトラピッド）、
Ｍ７：レジスト（粘性＞２４ｃｐｉ）、
Ｍ８：レジスト（粘性＜１０ｃｐｉ）、
Ｍ９：シリコングリース、
Ｍ１０：硬化型シリコン樹脂、及び
Ｍ１１：シリコンジェル、
を採用した。
【０１０８】
そして、図１０の図表に示すように組み合わせて検討し、作製できる部品を観察し、乾燥した後に評価した。検討した結果は、図１０の図表に示したとおりである。なお、図１０は、接合材１６Ａ，１６Ｂの検討結果を示す図表である。図１０の図表中、◎、○、△、×は、それぞれ◎：きわめて良好、○：良好、△：何とか使える、×：不可、を表している。
【０１０９】
接合材１６Ａとしては硬化型接着剤が良好であったが、速乾型のものは取り付けることは難しかった。接合材１６Ｂとしては硬化型のものは適さなかった。また、接合材１６Ａの粘着力が接合材１６Ｂの粘着力より大きい組み合わせが好適であったが、粘着力が接合材１６Ａの方が接合材１６Ｂより小さい場合であっても、時間をかけて硬化させるとうまくいく場合があることがわかった。ただし、接合材１６Ａが持ち運び用の針１８に接触しないことが重要であった。
【０１１０】
［ダイヤモンド部品（部材）のサイズの検討］
ダイヤモンド板のみを接合材の適正評価の場合と同様に作製した。そして、ダイヤモンド以外の材料からなる基体の所定位置に接合する実験を、ダイヤモンド板のサイズを変えて行い、同様に作製したダイヤモンド部品を従来のように手で行なった場合と比べた。その結果は図１１の図表に示したとおりである。図１１は、ダイヤモンド部品のサイズの検討結果を示す図表である。
【０１１１】
図１１の図表中の「本発明の手法」は、上記接合材の適正の評価実験の場合と同様に、針及びマニピュレータを使用してダイヤモンド板の基体への接合を行ったものである。使用した接合材１６Ａはアラルダイトであり、接合材１６Ｂは、シリコンジェルである。また、使用したマニピュレータは上記接合材の適正の評価実験の場合と同様である。また、手で行うときは、ピンセットを使用した。また、図１１の図表中の「板の最長サイズ」は、ダイヤモンド板の特徴長さＬであり、長手方向の長さである。
【０１１２】
図１１の図表に示すように、本発明の手法を採用した場合、特徴長さＬが１μmより大きく、２００μｍ以下の範囲で取り扱いが可能で精度が良かった。また、本発明の手法では、1mmのような大きなサイズでも取り扱うことができ、その際、位置精度を２００μｍ以下にすることができた。図１１に示すようにダイヤモンド板の特徴長さＬが１ｍｍ程度になると手での作製も可能になるが、２００μｍ以下の位置精度を実現することはできなかった。
【０１１３】
以上、本発明の実施形態について説明したが本発明は上記実施形態に限定されない。本発明は、微細なダイヤモンド部材を所望の位置により高い精度で固定することを実現した部品や装置などの構造物に関するものであり、ダイヤモンド部材は板状のものでも、複雑な構造物であっても構わない。微細なダイヤモンド部材は、その大きさを特徴づける特徴長さＬが約２００μｍ以下であればよく、また、特徴長さＬが約２００μｍより大きい場合であっても上述したように位置精度が約２００μｍ以下を要する場合には、本発明は有効である。
【０１１４】
また、接合材としては、有機系の接着剤や、金属系の接合材料としてのハンダ、及びハンダを含む有機系の粘着物からなるものを例示したが、ダイヤモンド部材と、ダイヤモンド以外の材料からなる基体とを接合でき、ダイヤモンドの機能を発揮するダイヤモンド利用構造体として使用可能であるならば、他の材料からなる接合材も使用することができる。
【０１１５】
また、ダイヤモンド利用構造体は、ダイヤモンドの機能や効果を利用する装置あるいは部品であり、ダイヤモンドを利用し、そのダイヤモンドがダイヤモンド以外の材料に接合させて利用する構成であり、ダイヤモンドとダイヤモンド以外の部品を接合する材料が、非晶質の炭素材料よりなる、とすることもできる。
【０１１６】
或いは、ダイヤモンド利用構造体は、ダイヤモンドの機能や効果を利用する装置あるいは部品であり、ダイヤモンドを利用し、そのダイヤモンドがダイヤモンド以外の材料に接合させて利用する構成であり、ダイヤモンドとダイヤモンド以外の部品を接合する材料が、Ｔｉを含む無機材料よりなる、とすること考えられる。
【０１１７】
更に、ダイヤモンド利用構造体としては、ダイヤモンドの機能や効果を利用する装置あるいは部品であり、ダイヤモンドを利用し、そのダイヤモンドがダイヤモンド以外の材料に接合させて利用する構成であり、ダイヤモンドとダイヤモンド以外の部品に接合している材料が、ＦＩＢにより形成された無機材料よりなる、とすることもできる。
【符号の説明】
【０１１８】
１０Ａ，１０Ｂ…プローブ付きカンチレバー（ダイヤモンド利用構造体）、１２…カンチレバー部（基体）、１４，２０…プローブ部（ダイヤモンド部材）、１４ａ…台部、１４ｂ…ダイヤモンド突起部（突起部）、１６Ａ…接合材（第２の接合材）、１６Ｂ…接合材（第１の接合材）、１６Ｃ…接合材、１８…針、２２Ａ，２２Ｂ…マイクロレンズユニット（ダイヤモンド利用構造体）、２４，３６…レンズ支持体（基体）、２６…マイクロレンズ（ダイヤモンド部材）、２６ａ…台部、２６ｂ…レンズ部、３８…マイクロドリル（ダイヤモンド利用構造体）、３６…本体部（基体）、４４…ダイヤモンド基板、Ｌ…特徴長さ。
【図１】
2010223899.tif 000003
【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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