(57)【要約】  加熱用の配線パターンが設けられていない一般的なカンチレバーでも大気中、高・低真空中にて効率良く加熱することが可能であり、更には、試料の局所加熱や局所高温高圧処理が可能なカンチレバー加熱機構、それを用いたカンチレバーホルダ、及び、カンチレバー加熱方法を提供する。  探針を備えるカンチレバーＬを着脱自在に保持可能なホールド部１と、ホールド部１に保持されたカンチレバーＬを介して導通状態となる少なくとも第１の電極２ａと第２の電極２ｂとを備える。ホールド部１は、固定台１１と固定部１２を備え、固定部１２は電極としての機能を果たす。
2010027054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
探針を備えるカンチレバーを加熱するカンチレバー加熱機構において、
カンチレバーを着脱自在に保持可能なホールド部と、当該ホールド部に保持されたカンチレバーを介して導通状態となる少なくとも第１の電極と第２の電極とを備えることを特徴とするカンチレバー加熱機構。
【請求項２】
前記ホールド部に保持されたカンチレバーに接触可能な第３の電極を備えることを特徴とする請求項１記載のカンチレバー加熱機構。
【請求項３】
前記ホールド部は、カンチレバーが固定される固定台と、当該固定台にカンチレバーを押圧しながら固定する固定部を備え、当該固定台のカンチレバーが配置される位置に前記第１の電極及び第２の電極が設けられていることを特徴とする請求項１記載のカンチレバー加熱機構。
【請求項４】
前記ホールド部は、カンチレバーが固定される固定台と、カンチレバーを固定台に固定する固定部とを備え、当該固定部は導電性部材であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載カンチレバー加熱機構。
【請求項５】
前記第１と第２の電極の電位、及び／又は、前記第３の電極の電位を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項２記載カンチレバー加熱機構。
【請求項６】
走査型プローブ顕微鏡に用いられるカンチレバーホルダであり、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のカンチレバー加熱機構を備えるカンチレバーホルダ。
【請求項７】
探針を備えるカンチレバーを加熱するカンチレバー加熱方法において、
カンチレバーを着脱自在に保持可能なホールド部によりカンチレバーを保持させ、当該ホールド部に保持されたカンチレバーを介して導通状態となる少なくとも第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加することを特徴とするカンチレバー加熱方法。
【請求項８】
前記ホールド部に保持されたカンチレバーに第３の電極を接触させ、前記第１の電極及び前記第２の電極の電位に対して当該第３の電極の電位を相対的に変化させることを特徴とする請求項７記載のカンチレバー加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査型プローブ顕微鏡に用いられるカンチレバーを加熱するためのカンチレバー加熱機構、及び、それを用いたカンチレバーホルダに関する。
【背景技術】
【０００２】
走査型トンネル顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：ＳＴＭ）や原子間力顕微鏡（Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：ＡＦＭ）などの走査型プローブ顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｐｒｏｂｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：ＳＰＭ）は、原子・分子スケールの表面観察のみならず、原子・分子の操作・組み立て、超微細加工などにも応用が期待され、ナノテクノロジーに不可欠な装置である。ＳＰＭの動作原理は、探針と試料表面間で授受される物理量を一定に保ちながら試料表面を探針で走査するというものである。ＳＰＭを用いて試料表面を原子分解能で観察するためには、探針を原子スケールで先鋭化し、探針と試料間で授受される物理量を感度良くまた再現良く検出する必要がある。そのため、ＳＰＭ探針は化学的に安定で、かつ原子スケールで先鋭化されていること、及び、異物等の付着がなくクリーンであることが要求される。【０００３】
ＡＦＭなどのカンチレバーを用いるタイプのＳＰＭでは、窒化シリコン、シリコン製の探針付きカンチレバーをカンチレバーホルダに取り付け、ホルダ挿入口からＳＰＭ内部に挿入して使用する構造となっている。この探針の先鋭化やクリーニングの方法には、洗浄液等を用いるケミカル法、薄膜を蒸着させるスパッタリング法、電子線照射、輻射熱や傍熱、あるいは通電を利用した加熱法等がある。【０００４】
たとえば、下記特許文献１には、超音波、洗浄液、不活性ガス、エッチング液、スパッタリング、輻射熱などにより探針を洗浄する技術が開示されている。
また、下記特許文献２には、通電加熱により金属材料でできた探針をクリーニングする技術が開示されている。探針はループ状の金属細線導通体にスポット溶接で固着されており、導通体の両端子に電圧を印加することにより通電加熱を行っている。
また、下記非特許文献１には、ＡＦＭ用の市販のＳｉ探針付きカンチレバーを、超高真空中にて加熱しながらＧｅを蒸着することにより、探針の先端を先鋭化させる方法が開示されている。これは、本発明の発明者等による研究の成果であり、このＧｅが蒸着されたＳｉ探針は、４００℃から５００℃で加熱することにより再先鋭化可能であることを確認している。【０００５】
一方、近年、ＳＰＭは、表面観察だけでなく、微小探針と試料表面との相互作用を利用した超微細加工技術としても期待されており、試料の局所加熱や高温高圧処理の機能を有することが要求される。【０００６】
例えば、下記特許文献３には、カンチレバーホルダにヒーターを設け、ヒーターによりカンチレバーの探針を加熱する技術が開示されている。ヒーターは、カンチレバーホルダに形成された金属パターンであり、電流を流すことによって発熱させている。【０００７】
また、下記特許文献４には、熱伝達効率を向上させるためにカンチレバーに薄膜抵抗コイルを設けることで、探針部を加熱する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−１４５７２６号公報
【特許文献２】特開平０３−２９１５０１号公報
【特許文献３】特開平９−１５９６８０号公報
【特許文献４】特開平１０−２７３９１号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】”Atomicforce microscope Si tip with Ge clusters with the capability of remoulding byheating” Masahiko Tomitori et al., Nanotechnology Volume 18,Number 8, 28February 2007, 084020
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の通り、カンチレバーの先鋭化やクリーニングには様々なものがあるが、その一つとして加熱法が用いられている。特に非特許文献１に記載の再先鋭化には加熱処理が必要不可欠である。加熱法としては、カンチレバーに設けられる配線パターンに電流を流すことによる通電加熱法や、ヒーター等からの熱伝導（傍熱）や輻射熱を利用した方法や、電子・イオンビーム照射法などがある。【００１１】
しかしながら、電子・イオンビーム照射法は、真空中では行うことができるが、大気圧中、低真空中では行うことができない。例えば、特許文献１には、実施の形態５として、プローブにイオンビームを照射することにより、クリーニングする技術が開示されているが、所定の真空度に達するまで真空チャンバーを排気する必要がある。【００１２】
また、ヒーター等からの熱伝導や輻射熱を利用した加熱方法では、加熱効率が悪く、さらに、温度の高いヒーターなどからのガス放出によりカンチレバーが再汚染されることがある。例えば、上記特許文献１には、実施の形態４として、高温炉をサンプル台に併設し、高温炉からの輻射熱によりカンチレバーを加熱する技術が開示されている。しかしながら、高温炉からの輻射熱は加熱効率が悪く、又、高温炉からのガス放出による再汚染が懸念される。【００１３】
通電加熱法では、カンチレバーに設けられる配線パターンにより通電加熱するが、一般的に市販されているカンチレバーの多くには配線パターンが設けられていない。そのため、多くのカンチレバーにおいて、カンチレバーを通電加熱できない。特許文献２には、探針にスポット溶接された導通体に通電することにより、探針を加熱する技術が開示されている。しかしながら、導通体に探針が固着されている必要があるため、一般のカンチレバーの加熱には適用不可能である。なお、仮に、シリコン製のカンチレバーに導通体をスポット溶接しようとしても、カンチレバーは割れてしまうため不可能である。【００１４】
一方、カンチレバーを加熱する技術は、上記特許文献３，４にも開示されている。しかしながら、特許文献３の目的は試料の微小領域を局所的に加熱することであり、クリーニングを目的とするものではない。仮にクリーニングに適用したとしても、ヒーターからの熱伝導により加熱するため非効率である。また、特許文献４の目的は加熱したカンチレバーにより情報記録媒体に微小ピットを形成することであり、これもクリーニングを目的とするものではない。仮にクリーニングに使用したとしても、カンチレバーは薄膜抵抗コイルをパターニングした特殊な構成である必要があり、一般的なカンチレバーを加熱することはできない。【００１５】
特に、発明者等により開発された上記非特許文献１における再先鋭化には加熱処理が必要不可欠である。この技術を利用すれば、一般的に市販されるカンチレバーの再先鋭化が可能となるため、これを実現するためにも、加熱用の配線パターンの無い一般的なカンチレバーを加熱可能とすることが強く望まれる。【００１６】
また、上述の通り、ＳＰＭは超微細加工技術にも利用されており、試料の局所加熱や高温高圧処理の機能を有することが望まれることから、一般的なカンチレバーをクリーニング可能としつつ、更には局所加熱や高温高圧処理にも利用可能とすることが望まれる。【００１７】
そこで、本発明の目的は、加熱用の配線パターンが設けられていない一般的なカンチレバーでも大気圧中、高・低真空中にて効率良く加熱することが可能であり、更には、試料の局所加熱や高温高圧処理が可能なカンチレバー加熱機構、その加熱機構を備えるカンチレバーホルダ、及び、カンチレバー加熱方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上述の目的を達成するために、本発明のカンチレバー加熱機構は、探針を備えるカンチレバーを加熱するカンチレバー加熱機構において、カンチレバーを着脱自在に保持可能なホールド部と、当該ホールド部に保持されたカンチレバーを介して導通状態となる少なくとも第１の電極と第２の電極とを備えることを特徴とする。この発明によれば、導電性のカンチレバーをホールド部に装着し、第１の電極と第２の電極に電圧を印加すると、カンチレバーはホールド部に保持されるとともに通電加熱される。【００１９】
前記ホールド部に保持されたカンチレバーに接触可能な第３の電極を備えることが好ましい。この発明によれば、第１と第２の電極の電位と第３の電極の電位を相対的に変化させることにより、第１の電極と第２の電極の付近に電子または正孔を寄せ集めることができる。このとき、更に、利便性の観点から前記第１と第２の電極の電位、及び／又は、第３の電極の電位を制御する制御手段を備えることが好ましい。【００２０】
前記ホールド部は、カンチレバーが固定される固定台と、固定台にカンチレバーを押圧しながら固定する固定部を備え、当該固定台のカンチレバーが配置される位置に第１の電極と第２の電極が設けられていることが好ましい。この発明によれば、カンチレバーを固定台に配置して固定部にて固定すると、固定部によりカンチレバーは固定台に向けて押圧され、第１の電極と第２の電極に確実に接触する。【００２１】
前記ホールド部は、カンチレバーが固定される固定台と、カンチレバーを固定台に固定する固定部とを備え、当該固定部は導電性部材であることが好ましい。この発明によれば、固定部を第１〜第３の電極のいずれかの電極として利用可能となる。【００２２】
本発明のカンチレバーホルダは、ＳＰＭに用いられるカンチレバーホルダであり、前記カンチレバー加熱機構を備えることを特徴とする。この発明によれば、ＳＰＭのカンチレバーホルダにカンチレバーを取り付けた状態にて、カンチレバーを加熱することができる。【００２３】
また、本発明のカンチレバー加熱方法は、探針を備えるカンチレバーを加熱するカンチレバー加熱方法において、カンチレバーを着脱自在に保持可能なホールド部によりカンチレバーを保持させ、当該ホールド部に保持されたカンチレバーを介して導通状態となる少なくとも第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加することを特徴とする。この発明によれば、ホールド部に保持されたカンチレバーが第１の電極と第２の電極により通電加熱される。【００２４】
また、本発明のカンチレバー加熱方法は、前記ホールド部に保持されたカンチレバーに第３の電極を接触させ、前記第１の電極及び前記第２の電極の電位に対して当該第３の電極の電位を相対的に変化させることが好ましい。この発明によれば、第１の電極と第２の電極の付近に電子または正孔を寄せ集めることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のカンチレバー加熱機構によれば、カンチレバーをホールド部に装着すると、カンチレバーはホールド部に保持されるとともに第１の電極と第２の電極により通電加熱可能となる。また、本発明のカンチレバー加熱方法によれば、ホールド部に保持されたカンチレバーが通電加熱される。したがって、カンチレバーに加熱用の配線パターン等が設けられていなくても通電加熱が可能となり、一般的に用いられる多くのカンチレバーの探針の先鋭化やクリーニングが可能となる。電子ビーム照射法のように真空中で行う必要はなく、大気圧中、低真空中でも処理可能である。カンチレバーを直接通電加熱するため、ヒーター等による熱伝導や輻射熱を利用した場合と比較して、加熱効率も高い。更に、第３の電極を用いることにより、第１の電極と第２の電極の付近に電子または正孔を寄せ集めることができ、探針付近を効率良く加熱することができる。このカンチレバー加熱機構を走査型プローブ顕微鏡のカンチレバーホルダに適用することで、試料を局所的に加熱したり、探針にて試料を加圧しながら加熱することで高温・高圧環境を容易に作ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態におけるカンチレバー加熱機構の分解斜視図である。
【図２】上記実施の形態におけるカンチレバー加熱機構の一部拡大図である。
【図３】上記実施の形態におけるカンチレバー加熱機構の使用状態を説明する説明図である。
【図４】上記実施の形態におけるカンチレバー加熱機構の回路を説明する説明図である。
【図５】上記実施の形態におけるカンチレバー加熱機構を用いたカンチレバーホルダの概略上面図である。
【図６】実験１の結果をグラフ化した図であり、本発明のカンチレバー加熱機構を用いたときの通電加熱前、通電加熱後、及び、各電流値におけるカンチレバーの共振曲線を示す。
【図７】実験１の各共振曲線のＱ値を比較する図である。
【図８】実験２の結果をグラフ化した図であり、本発明のカンチレバー加熱機構を用いてカンチレバーを通電加熱したときの各熱量におけるカンチレバーの温度を示す。
【符号の説明】
【００２７】
１００  カンチレバー加熱機構
２００  カンチレバーホルダ
Ｌ      探針付きカンチレバー
１      ホールド部
１１    固定台
１１ａ  配置部
１２    固定部
１２ａ  接触部
１２ｂ  開口
２ａ，２ｂ  電極
ｈ      貫通孔
３      ベース
４ａ〜４ｅ  絶縁体
５      圧電素子
６ａ，６ｂ  ネジ、ナット
７      パイプ（銅管）
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
（第１の実施の形態）
以下、本実施の形態のカンチレバー加熱機構１００について、図面を参照しながら説明する。図１は、カンチレバー加熱機構１００の分解斜視図であり、図２はその一部拡大図である。カンチレバー加熱機構１００は、カンチレバーＬを着脱自在に保持するホールド部１と、ホールド部１により保持されたカンチレバーＬに接触可能な第１の電極２ａと第２の電極２ｂ、及び、固定部としての機能も兼ね備える第３の電極１２とを備え、これらがベース３の上に配設されている。なお、カンチレバーＬは、Ｓｉなどの導電性を有するカンチレバーであり、可撓性プレートの一端側が支持体に支持されており、可撓性プレートの他端側（自由端側）に探針を備える。【００２９】
ホールド部１は、カンチレバーＬが固定される固定台１１と、固定台１１にカンチレバーＬを固定する固定部１２とを備える。固定台１１は、電気絶縁性に優れた高融点の材料を用いている。材料は、例えばアルミナやセラミックスであるが、これに限られるものではなく、高融点絶縁材料であれば良い。固定台１１には、カンチレバーＬが配置される位置である凹状の配置部１１ａが設けられている。なお、固定台１１とベース３との間には絶縁部材４ａ、４ｂを介して圧電素子５が配されている。【００３０】
固定部１２は、固定台１１の配置部１１ａに配置されたカンチレバーＬを固定する機能を有する。本実施の形態では、カンチレバーＬを固定台１１に押さえる方向にて付勢された押さえ板バネであり、例えばモリブテン等の高融点電導性材料から成る。固定部１２の一端側はベース３にネジ６ａで固定されている。詳細には、固定部１２の一端側とベース３に設けられる貫通穴にネジ６ａが挿通され、ベース３の裏側にてナット６ｂで取り付けられている。固定部１２の他端側は自由端となっており、固定台１１の配置部１１ａまで及び、カンチレバーＬと接触する接触部１２ａを有する。接触部１２ａは、幅広に形成され、中央に開口１２ｂを有する。接触部１２ａに開口１２ｂを形成することにより、カンチレバーと固定部１２との接触面積が小さくなり、効率よくカンチレバーを加熱できる。さらに、固定部１２の先端でカンチレバーの中央を強く抑えることができるので配置部１１ａ、電極２ａ，２ｂとの接触を強固にでき、また、カンチレバーの取り外しが容易になる。なお、固定部１２とベース３との間には絶縁体４ｃが配され、ネジ６ａとベース３の間には絶縁体４ｄが配され、ナット６ｂとベース３との間には絶縁体４ｅが配され、互いに電気的に絶縁されている。【００３１】
電極２ａ，２ｂ，１２は、ホールド部１に保持されたカンチレバーＬに接触可能な電極である。本実施の形態では、固定台１１の配置部１１ａに設けられる二つの電極２ａ，２ｂと、導電性の固定部１２である。電極２ａ，２ｂはカンチレバーＬを介して導通可能な一対の第１の電極と第２の電極であり、固定部１２は、電極２ａ，２ｂによる通電加熱状態を制御する第３の電極である。電極２ａ，２ｂは、カンチレバーＬの探針付近に対応する位置に設けられており、タングステン等の高融点導電性材料から成る。ここでは、例えば細長形状の電極であり、直径約０．３ｍｍの金属ワイヤー電極を用いている。この電極２ａ，２ｂは、固定台１１の側面から配置部１１ａに連通するように設けられる貫通孔ｈ、ｈに挿通されて固定されており、一端側は配置部１１ａに一部突出して配され、他端側は固定台１１の側面から外部に突出している。その他端側にはパイプ（銅管）７，７が取り付けられており、電極２ａ，２ｂはパイプ（銅管）７内の配線を介して電源ｐ１（図示せず）と接続可能となっており、固定部１２も配線を介して電源ｐ２（図示せず）に接続可能となっている。なお、固定部１２はネジ６ａに接続される配線を介して電源ｐ２に接続可能とされても良い。【００３２】
（使用態様）
図３は、カンチレバー加熱機構１００の使用態様を説明する説明図である。図３において、固定部１２の位置を示すため、固定部１２は点線で示す。板バネである固定部１２を上げ、固定台１１の配置部１１ａにカンチレバーＬを配置する。カンチレバーＬは、配置部１１ａの配置空間に一部突出する電極２ａ，２ｂの上に配置される。その状態にて固定部１２を離すと、固定部１２は板バネの付勢力（バネ圧）によりカンチレバーＬを固定台１１に押圧して固定する。これにより、カンチレバーＬは、ホールド部１にて保持されるとともに、電極２ａ，２ｂ及び固定部１２と接触する。カンチレバーＬには独立した三つの電極が配された状態となる。【００３３】
固定部１２は、カンチレバーＬを固定台１１に押圧しながら固定しているため、カンチレバーＬは、配置部１１ａに一部突出して設けられる電極２ａ，２ｂに確実に接触し、電気的接続が保証される。【００３４】
図４は、カンチレバー加熱機構１００の使用態様における回路の模式図である。電極２ａ，２ｂは可変電源ｐ１に配線を介して接続され、また、固定部１２は可変電源ｐ２に配線を介して接続される。各回路はグランドに接続されている。なお、各電源は、制御手段によりＯＮ／ＯＦＦや電圧調整が可能であることが好ましい。【００３５】
この状態にて、電極２ａ，２ｂに電圧を印加すると、電極２ａ，２ｂはカンチレバーＬを介して導通し、カンチレバーＬが通電加熱される。本実施の形態では、図示しない制御手段を備え、可変電源ｐ１や可変電源ｐ２を制御することで、電極２ａ，２ｂの電位、及び、固定部１２の電位を制御可能となっている。通電加熱においては、電極２ａ，２ｂと固定部１２の電位を相対的に変化させる。たとえば、制御手段により可変電源ｐ２の値を可変電源ｐ１の値より負、もしくは可変電源ｐ１の値より正になるように制御する。これにより、Ｓｉなどの半導体からなるカンチレバーＬが電極２ａ，２ｂと接している部位、あるいは、電極２ａから電極２ｂの跨った領域に、可変電源ｐ２の値に応じて、電子、もしくは、正孔を寄せ集めることができる。すると、通電電流が探針を有するその領域に集中するので、加熱したい部位を効率良く加熱することができる。なお、制御手段は、電極２ａ，２ｂの電位、又は、固定部１２の電位のいずれか一方のみを制御するものでも良い。【００３６】
これにより、カンチレバーに加熱用の配線パターンが設けられていないものであっても通電加熱でき、一般的に用いられる多くのカンチレバーの探針の先鋭化やクリーニングを行うことが可能となる。電子ビーム照射法のように真空中で行う必要はなく、大気圧中、低真空中でも処理可能である。カンチレバーを直接通電加熱するため、ヒーター等による熱伝導や輻射熱を利用した場合と比較して、加熱効率も高く、ガス放出による再汚染も少ない。【００３７】
このカンチレバー加熱機構１００は、単体で用いられても良いが、ＡＦＭ等のＳＰＭのカンチレバーホルダに適用することが好ましい。図５は、カンチレバー加熱機構１００を備えるカンチレバーホルダ２００を説明する概略上面図である。同一部分は同一符号をもって説明を省略する。カンチレバーホルダ２００は、汎用的に用いられているものであり、ＳＰＭのホルダ挿入口から内部空間に挿入され、所定の位置に設置されて使用される。カンチレバーホルダ２００の略Ｕ字形状の本体３が、カンチレバー加熱機構１００のベース３に相当する。電極２ａ，２ｂ及び固定部１２に接続する配線（図示せず）はベース３の表面や内部など適切な位置に適宜配され、ＳＰＭの外部に配置される可変電源に各々接続可能となっている。これによれば、カンチレバーＬをカンチレバーホルダ２００に取り付け、ＳＰＭに挿入して使用することができる。電極２ａ，２ｂや固定部１２に電圧を印加してカンチレバーＬを加熱した状態とし、試料に近づけることにより、試料の局所的な加熱が可能となる。さらに、カンチレバーＬに設けられる探針を試料に押し付けることにより、高温・高圧という環境を容易に作ることができ、特殊環境での観察や超微細加工技術などにも広く応用可能となる。【００３８】
さらに、このカンチレバー加熱機構１００は、発明者等が開発したカンチレバーの探針の修復に好適である。上記の通り、発明者等は、Ｇｅを蒸着したＳｉ探針を、４００℃から５００℃で加熱することにより、探針を再先鋭化できる技術を開発した。この温度は、Ｓｉの融点よりも非常に低いことから、カンチレバーに熱ダメージを与えることもない。カンチレバー加熱機構１００を用いることにより、加熱用の配線パターンの無いカンチレバーであっても容易に通電加熱可能となり、発明者等が開発した再先鋭化方法を、一般的に利用されるカンチレバーの再先鋭化に広く適用可能となる。このカンチレバー加熱機構１００が適用されたカンチレバーホルダ２００を用いれば、カンチレバーホルダ２００にカンチレバーを取り付けた状態にて、Ｇｅを蒸着したＳｉ探針付きカンチレバーの先鋭化が可能であり、移動による破損等の恐れもない。【００３９】
（実験１）
本発明の効果を確認するために、上記カンチレバー加熱機構１００を用いて以下の実験１を行った。真空環境下にて第１の電極と第２の電極が接続される可変電源ｐ１の電流値を段階的に変化させ、各電流における共振周波数とＱ値を測定した。なお、電源ｐ２は用いていない。その結果を図６と図７に示す。図６に示すグラフは、各電流値における共振曲線を示す。横軸が周波数であり縦軸が振動振幅である。図７は、図６の各共振曲線を同一座標系に示し、その先鋭度を比較可能とすることで、各共振曲線のＱ値の変化を視覚的に表したものである。加熱処理前のＱ値は１８４０であるのに対し、加熱処理後のＱ値は１２３００である。これは、カンチレバーの探針の力検出感度が高まったことを意味する。【００４０】
（実験２）
加熱効果を確認するために、上記カンチレバー加熱機構１００を用いて以下の実験２を行った。真空環境下において、第１の電極と第２の電極に接続された可変電源ｐ１の直流電流値と印加電圧値を段階的に変化させ、総合的な発熱量を変化させてその温度を測定した。温度測定は放射温度計を用いた。通電した直流電流値は６５ｍＡ−２２５ｍＡ、印加電圧範囲は８Ｖ−６．２Ｖとし、投入電力量を０．５２Ｗ−１．３９５Ｗまで変化させて温度を測定した。その結果を図８のグラフに示す。１．３９５Ｗの段階にて約１０００度まで上昇することがわかる。このことから、本発明のカンチレバーホルダをＳＰＭに用いることで試料を局所高温処理可能となり、探針の高温クリーニングだけではなく、試料表面の超微細加工技術にも好適なことがわかる。【００４１】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。本発明は、少なくともカンチレバーを着脱自在に保持可能なホールド部と、第１の電極及び第２の電極とを備えれば良い。ホールド部は、上記実施の形態に限らず、カンチレバーを着脱自在に保持できるものであれば良い。また、電極２ａ，２ｂ，１２以外にも、バネ特性を有する板またはワイヤーを配置すれば四つ以上の電極をカンチレバーに接触させることも可能であり、配される位置も適宜変更可能である。また、固定部は、非導電性部材であっても良く、その場合は、他の電極にて通電加熱すれば良い。また、固定部は、第３の電極としてではなく、第１の電極又は第２の電極として用いることも可能である。また、カンチレバーホルダは、カンチレバーを用いるタイプのＳＰＭに組み込まれるものであれば良く、ＡＦＭに限定されるものではない。その他、本発明は、目的の範囲内で適宜変更可能である。
【図１】
2010027054.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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【手続補正書】
【提出日】平成22年7月5日(2010.7.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（削除）
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
（削除）
【請求項８】
（削除）
【請求項９】
探針を備えるカンチレバーを加熱するカンチレバー加熱機構において、
カンチレバーを着脱自在に保持可能なホールド部と、当該ホールド部に保持されたカンチレバーを介して導通状態となる少なくとも第１の電極と第２の電極とを備え、
当該第１の電極と第２の電極の間に電圧を印加することを特徴とするカンチレバー加熱機構。
【請求項１０】
前記ホールド部は、カンチレバーが固定される固定台と、当該固定台にカンチレバーを押圧しながら固定する固定部を備え、当該固定台のカンチレバーが配置される位置にカンチレバーを収納する凹状の配置部が設けられており、前記第１の電極及び第２の電極は前記凹状の配置部に突出して設けられており、かつ、前記第１の電極と第２の電極は前記カンチレバーの探針付近に対応する位置に設けられていることを特徴とする請求項９記載のカンチレバー加熱機構。
【請求項１１】
前記カンチレバーは、Ｓｉなどの導電性を有する半導体製カンチレバーであり、前記ホールド部に保持された半導体製カンチレバーに第３の電極を接触させ、前記第１の電極及び前記第２の電極の電位に対して当該第３の電極の電位を相対的に変化させることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のカンチレバー加熱機構。
【請求項１２】
前記固定部は導電性部材であり、当該固定部は前記第３の電極としての機能を果たすことを特徴とする請求項１１記載のカンチレバー加熱機構。
【請求項１３】
前記第１と第２の電極の電位、及び／又は、前記第３の電極の電位を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のカンチレバー加熱機構。
【請求項１４】
走査型プローブ顕微鏡に用いられるカンチレバーホルダであり、請求項９乃至請求項１３のいずれか一項に記載のカンチレバー加熱機構を備えるカンチレバーホルダ。
【請求項１５】
探針を備えるカンチレバーを加熱するカンチレバー加熱方法において、
カンチレバーを着脱自在に保持可能なホールド部によりカンチレバーを保持させ、当該ホールド部に保持されたカンチレバーを介して導通状態となる少なくとも第１の電極と第２の電極とを当該カンチレバーの探針付近に接触させ、当該第１の電極と第２の電極の間に電圧を印加することを特徴とするカンチレバー加熱方法。
【請求項１６】
前記カンチレバーは、Ｓｉなどの導電性を有する半導体製カンチレバーであり、前記ホールド部に保持された半導体製カンチレバーに第３の電極を接触させ、前記第１の電極及び前記第２の電極の電位に対して当該第３の電極の電位を相対的に変化させことを特徴とする請求項１５記載のカンチレバー加熱方法。
【国際調査報告】
2010027054.tif 000011
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