(57)【要約】  カンチレバー組立品（１）は、カンチレバー探針（１１）を有するカンチレバー（１０）を含む。カンチレバーは剛性の支持体（１２、１２０、１２１）に装着され、カンチレバーの背面側には、高反射率材料の領域（１１０）が設けられる。この領域（１１０）は、支持体（１２）に向かって傾斜する境界（１１１）を有する。この領域（１１０）と支持体に向かう境界（１１１）との範囲（ｃ、Δｃ）が、ｃ／Δｃ≧１［式中、ｃは、支持体（１２）に向かう方向における高反射率材料の領域（１１０）の範囲を示し、Δｃは、支持体（１２）に向かう方向における高反射率材料の領域（１１０）の傾斜した境界（１１１）の範囲を示す］という条件を満たす。
2007510896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カンチレバー探針（１１）を有するカンチレバー（１０）を含む試料（３）走査用のカンチレバー組立品（１）であり、前記カンチレバー（１０）は剛性の支持体（１２、１２０、１２１）に装着され、かつ、前記カンチレバー（１０）の前記試料（３）とは反対側の背面側には高反射率材料の領域（１１０）が設けられ、この領域は前記支持体（１２）に向かって傾斜する境界（１１１）を有するカンチレバー組立品（１）であって、
前記領域（１１０）と前記支持体に向かう境界（１１１）との範囲（ｃ、Δｃ）が、次の条件
ｃ／Δｃ≧１
［式中、
ｃは、前記支持体（１２）に向かう方向における前記高反射率材料の領域（１１０）の範囲を示し、
Δｃは、前記支持体（１２）に向かう方向における前記高反射率材料の領域（１１０）の傾斜した境界（１１１）の範囲を示す］を満たすことを特徴とするカンチレバー組立品（１）。
【請求項２】
前記カンチレバー（１０）の長さが１μｍ〜１００μｍの範囲内、特に３μｍ〜２０μｍの範囲内にあり、かつ、前記支持体（１２）に向かう前記高反射率材料の領域（１１０）の範囲（ｃ）が０．５μｍ〜１０μｍの範囲内、特に１μｍ〜６μｍの範囲内にある請求項１に記載のカンチレバー組立品（１）。
【請求項３】
前記支持体（１２）に、前記カンチレバー探針（１１）の背面からある距離（ｌ）をおいて配置される鋭い端部（１２０ａ）が設けられ、その距離（ｌ）は、前記高反射率材料の被覆加工中に、前記カンチレバー探針（１１）の背面上の領域（１１０）と前記傾斜した境界（１１１）とが形成されるように定められる請求項１又は２に記載のカンチレバー組立品（１）。
【請求項４】
前記支持体（１２）が、さらに、前記高反射率材料の領域（１１０）へ焦点合わせする場合に光学追跡装置を誘導し校正するための誘導及び校正構造（１２３、１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ）を備えている請求項１〜３のいずれか１項に記載のカンチレバー組立品（１）。
【請求項５】
前記カンチレバー（１０）が装着される前記支持体（１２）の一部分（１２０）が、窪み形状、特に部分８角形の形状を有しており、この窪み形状が前記カンチレバー（１０）に向かう方向に狭まっている請求項１〜４のいずれか１項に記載のカンチレバー組立品（１）。
【請求項６】
前記カンチレバー（１０）が、前記支持体（１２、１２０）に装着される側の前記カンチレバー（１０）の端部の近傍に配置された、段状の部分（１００）を有しており、この段状の部分（１００）は、前記カンチレバー（１０）の前面側において前記カンチレバー（１０）の厚さを相当程度厚くしている請求項１〜５のいずれか１項に記載のカンチレバー組立品（１）。
【請求項７】
前記支持体（１２）が少なくとも２つの段を含んでおり、その段（１２０、１２１）には端部（１２０ａ、１２１ａ）が設けられ、さらに、第１段（１２０）の端部（１２０ａ）は、前記高反射率材料の被覆加工中に、前記カンチレバー探針（１１）の背面上の領域（１１０）と前記傾斜する境界（１１１）とが形成されるような位置に設けられ、かつ、第２段（１２１）の端部（１２１ａ）は、前記高反射率材料の被覆加工の障害にならないように配置される請求項１〜６のいずれか１項に記載のカンチレバー組立品（１）。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のカンチレバー組立品（１）の製造方法であり、高反射率材料の材料源（Ｓ）から、前記カンチレバー探針（１１）の背面に前記高反射率材料の領域（１１０）と前記傾斜する境界（１１１）とを被覆加工することを含む製造方法であって、
前記支持体（１２）に向かう前記領域（１１０）と前記境界（１１１）との範囲（ｃ、Δｃ）を制限するために、前記カンチレバー組立品（１）の支持体（１２）の鋭い端部（１２０ａ）を用いることを特徴とする方法。
【請求項９】
前記支持体（１２）の端部（１２０ａ）が前記カンチレバー探針（１１）の背面上の領域（１１０）からある距離（ｌ）をおいた位置に設けられ、前記高反射率材料の材料源（Ｓ）は、前記支持体（１２）の端部（１２０ａ）からある距離（Ｌ）をおいて配置されると共に、前記高反射率材料が被覆加工される際に通過するある直径（ｄ）の開口を備えており、かつ、前記カンチレバー探針（１１）の背面上の領域（１１０）からの前記支持体（１２）の端部（１２０ａ）の距離（ｌ）と、前記材料源から前記支持体（１２）の端部（１２０ａ）までの距離（Ｌ）とは、次の条件
Δｃ／ｌ＝ｄ／Ｌ
［式中、
Δｃは、前記支持体（１２）に向かう前記高反射率材料の領域（１１０）の境界（１１１）の範囲を示し、
ｌは、前記高反射率材料の領域（１１０）からの前記支持体（１２）の端部（１２０ａ）の距離を示し、
ｄは、前記高反射率材料が被覆加工される際に通過する前記材料源（Ｓ）の開口の直径を示し、
Ｌは、前記材料源（Ｓ）と前記支持体（１２）の端部（１２０ａ）との間の距離を示す］を満たすように決定される請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は独立請求項に記載のカンチレバー組立品に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）又は走査フォース顕微鏡（ＳＦＭ）においては、試料の像を得るために、局所的に分布する微小な力を測定しなければならない。これは、試料と交差して動くカンチレバーを用いて行われる。探針側から離れたカンチレバー端部は、カンチレバーの質量に比べると大質量を有する剛体の支持体に装着される。カンチレバーが試料と交差して動くと、カンチレバーの探針に作用する力はカンチレバーのたわみを生じさせる。このたわみを検知し、処理して、試料に対する探針のそれぞれの位置に関する情報と合わせて、試料の像を得ることができる。
【０００３】
カンチレバーの熱雑音のために、カンチレバーには高い共振周波数と低い剛性が望まれる。これによって、熱雑音が低減され、感度が高められる。高品質の像を得るには、カンチレバーの高い感度が必要である。さらに、カンチレバーの高い共振周波数は、高い走査速度が望まれる動的測定に関して有利である。カンチレバーの共振周波数はカンチレバーの剛性の増大及び質量の減少と共に高くなり、同時に、カンチレバーの感度を増大させるには、共振周波数対剛性比が高いことが望ましいので、小質量のカンチレバーが好まれる。このことは、長さが短く、幅が狭く、かつ厚さの薄い微小カンチレバーを要求することになる。
【０００４】
さらに、各カンチレバーのＱ値（ｑｕａｌｉｔｙ  ｆａｃｔｏｒ）を高めるとカンチレバーの感度が増大する。Ｑ値は所定の励起の減衰を表すものであり、Ｑ値が高くなる程、所定の励起が惹起する振動の継続時間が長くなる（すなわち減衰が低下する）。
【０００５】
窒化ケイ素製の微小カンチレバーが提案されてきた。しかし、窒化ケイ素製のカンチレバーのＱ値は本質的に低く、従ってその感度も限られている。純シリコン製のカンチレバーは、純シリコンが高いＱ値を有しているので高い感度をもたらす。
【０００６】
上記のように、高品質の試料像を得るには、カンチレバー探針の変位と、試料に対する探針の正確な位置とを常に正確に知らなければならない。このため、通常、カンチレバー探針位置の光学的追跡が行われる。これは、一般的に、カンチレバー探針の背面から反射された光を受光する変位センサを用いて行われる。反射される光をより多く受光するために、通常、背面を、例えば金の膜のような純シリコンよりも反射率の高い金属膜で被膜処理する。しかし、微小カンチレバーを、大きな面積にわたって、特に支持体チップまで金の膜で被膜処理すると、結果的にＱ値が著しく低下し、従って感度が顕著に低下する。
【０００７】
金の被膜処理はマスクを通して行うことができる。このマスクによって、金属源から蒸発させた金を、マスクに明確に規定された開口を通してカンチレバーの背面にのみ当てることができる。高い剛性を得るためと実際の使用上とから支持体チップが必要になるが、この支持体チップの顕微鏡的な寸法のために、明確に規定された鋭い境界を有する領域に金を被覆することは実際には不可能である。マスクをカンチレバー探針の背面に十分に近接して配置することができないからである。むしろ、従来のマスキング技法を適用すると、かなりの範囲を有する境界が結果的に生じることになる。又、カンチレバーの寸法が小さくなる程、別個のマスクのアライメントが難しくなり、ミクロンサイズのきわめて微小なカンチレバーに関しては、別個のマスクによる金の膜の被覆は現実的ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような状況に対応するため、本発明は、独立請求項に規定するようなカンチレバーの組立品を提案する。有利な実施形態が従属請求項の主題となっている。又、本発明はこのようなカンチレバー組立品の製造方法をも提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
特に、本発明によるカンチレバー組立品は、カンチレバー探針を有するカンチレバーを含んでいる。カンチレバーは剛性の支持体に装着され、かつ試料とは反対側のカンチレバーの背面側には高い反射率の材料の領域が設けられる。この領域は支持体に向かって傾斜する境界を有している。この領域の範囲と、支持体に向かう境界の範囲とは、次の条件
ｃ／Δｃ≧１
［式中、
ｃは、支持体に向かう方向における高反射率材料の領域の範囲を示し、
Δｃは、支持体（１２）に向かう方向における高反射率材料の領域（１１０）の傾斜した境界（１１１）の範囲を示す］を満たす。
【００１０】
換言すれば、高反射率材料（例えば金）で覆われる領域における“半影（ｐｅｎｕｍｂｒａ）”（傾斜）の支持体に向かう範囲の大きさは、領域の範囲そのもの以下である。ｃ／Δｃの比が２以上であることがより好ましいが、これはさらに鋭い傾斜を規定することになる。これによって、このようなカンチレバー組立品のカンチレバーは、カンチレバーが微小であっても高いＱ値を有することができる。高いＱ値に関しては、カンチレバー探針の背面上の領域は広い範囲を有するべきではなく、又鋭い領域をも備えるべきである。それは、カンチレバーの背面の大きな部分を覆うと結果的にカンチレバーのＱ値が顕著に低下し、従って感度が著しく低下する結果を招くからである。
【００１１】
既に述べたように、このことは、特に微小なカンチレバーの場合に―それに限るわけではないが―有利であり得る。微小なカンチレバーは、カンチレバーの長さが１μｍ〜１００μｍの範囲内、特に３μｍ〜２０μｍの範囲内にあり、高反射率材料で覆われる領域の範囲ｃが０．５μｍ〜１０μｍの範囲内、特に１μｍ〜６μｍの範囲内にあるカンチレバーであるということができる。
【００１２】
本発明によるカンチレバー組立品の１つの実施形態においては、支持体に、カンチレバー探針の背面からある距離をおいて配置される鋭い端部が設けられる。この距離は、高反射率材料の被覆加工中に、カンチレバー探針の背面上の領域と傾斜した境界とが形成されるように定められる。従って、鋭い端部の位置が、カンチレバーの背面上の高反射率材料の領域の範囲並びに傾斜した境界の範囲を定めるために用いられる。このため、一方では、“マスク”（端部）を高反射率材料（例えば金）被覆加工領域に近接して配置することが可能になり、他方では、支持体の一部によってマスクが形成されるので別個のマスクが必要でなくなる。これによって、別個のマスクのアライメントに関して生じる問題が排除される。ドライエッチング技法を用いると、定められた位置に所要の精度をもってこのような鋭い端部を生成することが可能である。
【００１３】
本発明によるカンチレバー組立品の１つの有利な実施形態においては、支持体が、さらに、高反射率材料で覆われる領域へ焦点合わせする場合に光学追跡装置を誘導し校正するための誘導及び校正構造を備えている。
【００１４】
ＡＦＭを始動する際には、まず最初に、光学追跡装置がカンチレバーの探針を“発見”しなければならない。又、光学装置のどれだけの動きの量がどれだけの距離に対応しているかを知らなければならない。これを簡単にするために、上記の実施形態が有利である。誘導及び校正構造がなければ、カンチレバーの探針を発見するために、３次元空間を別の方法で微細な段階を追って探索しなければならないからである。しかし、この方法によるカンチレバー探針の探索は相当の時間を要する。誘導及び校正構造は、カンチレバーの探針をどこに発見し得るかについての情報をもたらすのでカンチレバー探針の発見を簡単化する。その結果、最終的には、カンチレバー探針の正確な位置を発見するのに、３次元空間の微小部分のみを微細な段階を追って探索しなければならないだけになる。
【００１５】
本発明によるカンチレバー組立品の別の実施形態においては、カンチレバーが装着される支持体の一部分が、窪み形状、特に部分８角形の形状を有しており、この窪み形状又は部分８角形の形状が、カンチレバーに向かう方向に狭まっている。このような支持体の形状部分は、十分な剛性を有する一方、同時に―その“狭まった”形状によって―走査のために試料に近接する間に支持体と試料との干渉を生じることなく、試料をカンチレバー又は支持体に対してある範囲内で傾けて配置することを可能にする。
【００１６】
本発明によるカンチレバー組立品のさらに別の実施形態においては、カンチレバーが、支持体に装着される側のカンチレバーの端部の近傍に配置された、段状の部分を有している。この段状の部分において、カンチレバーの前面側（すなわち、カンチレバーの試料を向く側）の厚さが相当程度厚くされている。この段部分からカンチレバー探針に向かう長さ部分がカンチレバーの長さを規定するので、この段状の部分を設けることによって、カンチレバーの長さをきわめて正確に規定することが可能になる。この段は、カンチレバーの前面側から施工するエッチング技法（例えばウェットエッチング技法又はドライエッチング技法）によって製造することができる。これは、いわゆる“酸化物上シリコン（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  ｏｘｉｄｅ）”ウェーハからカンチレバー組立品を製造する場合に特に有利である。これについては以下にさらに詳述する。
【００１７】
本発明によるカンチレバー組立品のさらに別の実施形態においては、支持体が少なくとも２つの段を含んでおり、各段に端部が設けられる。支持体の第１段の端部（“マスク”を形成する端部）は、カンチレバー探針の背面から前記の所定距離をおいた位置に設けられ、一方、第２段の端部は高反射率材料の被覆加工の障害にならないように配置される。
【００１８】
この２段の実施形態は、第１段及び特に第１段の端部が、カンチレバー探針の背面に比較的近接して前記の所定距離をおいた位置に設けられるという点で有利である。高反射率材料例えば金を、材料源から高反射率材料を蒸発させることによってカンチレバーの背面に被覆する際には、第２段の端部が高反射率材料の被覆加工を妨害しないことが保証されなければならない。もしそうでなければ、第２段の端部が高反射率材料によって覆われる領域の境界を規定することになり、第２段の端部はカンチレバー探針の背面から遠く離れた位置にあるので、上記に規定したような覆われる領域の明確な鋭い境界を作り出すことができなくなる。
【００１９】
本発明の別の態様は、前記のようなカンチレバー組立品の製造方法を対象としている。この方法は、高反射率材料の材料源から、カンチレバー探針の背面に高反射率材料の領域と傾斜した境界とを被覆加工することを含んでいる。この方法は、さらに、支持体に向かう領域と境界との範囲を制限するために、カンチレバー組立品の支持体の鋭い端部を用いることを含んでいる。この方法は、正確に配置しなければならない別個のマスクが必要でなくなるので、微小なカンチレバーに限定するわけではないが特に微小なカンチレバーに関して有利である。逆に、端部が“マスク”として機能し、微小なカンチレバーの場合に、その端部をカンチレバーの探針に十分に近付けて配置することができる。
【００２０】
本発明による方法の１つの実施形態においては、支持体の端部が、カンチレバー探針の背面上の領域からある距離をおいた位置に設けられる。高反射率材料の材料源も支持体の端部からある距離をおいて配置され、ある直径の開口を備えている。高反射率材料はこの開口を通して被覆加工される。カンチレバー探針の背面上の領域からの支持体の端部の距離と、材料源から支持体の端部までの距離とは、次の条件
Δｃ／ｌ＝ｄ／Ｌ
［式中、
Δｃは、支持体に向かう高反射率材料の領域の境界の範囲を示し、
ｌは、高反射率材料の領域からの支持体の端部の距離を示し、
ｄは、高反射率材料が被覆加工される際に通過する材料源の開口の直径を示し、
Ｌは、材料源と支持体の端部との間の距離を示す］を満たすように決定される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明によるカンチレバー組立品と方法とのさらに有利な態様が、図面を用いたカンチレバー組立品の実施形態に関する以下の詳細説明から明らかになるであろう。
【００２２】
本発明に基づくカンチレバー組立品１の１つの実施形態を図１に示すが、このカンチレバー組立品１は、試料（図示なし）走査用のカンチレバー探針１１を有するカンチレバー１０を含んでいる。カンチレバー１０は、支持体１２例えばチップに装着される。図の実施形態はいわゆる“酸化物上シリコン”ウェーハから作られている。すなわち、それは、３つの層を含むウェーハ、つまり純シリコン層とそれに続く酸化ケイ素層とさらにそれに続く純シリコン層とを含むウェーハから作られている。図１では、これらの層がそれぞれＳｉ及びＳｉＯ２で示されている。
【００２３】
カンチレバーの探針１１の部分におけるカンチレバー１０の背面（この背面部分を以下“カンチレバー探針の背面”と呼称する）には、高反射率材料例えば金からなる領域１１０が設けられる。高反射率材料は純シリコンよりも高い反射率を有する材料である。この領域１１０は３つの側辺では境界が鋭く区切られている。これら３つの側辺はカンチレバー１０の端部になっているからである。第４の側辺、すなわち支持体１２に向かう方向においては、領域１１０は、カンチレバー１０の背面に向かって傾斜する境界１１１を有している。
【００２４】
領域１１０は支持体１２に向かう方向に範囲ｃを有している。既に概略述べたように、境界１１１は比較的鋭いものでなければならない。すなわち、支持体１２に向かう境界１１１の範囲Δｃは領域１１０の範囲ｃよりも大きいものであってはならない。これは、以下に詳述するように、支持体１２の特殊な形状によって実現することができる。
【００２５】
支持体１２は、図１の実施形態においては、段構造を有しており、それぞれ１２０及び１２１の２つの段部分を備えている。第１の段１２０には、鋭い端部１２０ａが、カンチレバー探針１１の背面から距離ｌに位置するように設けられる。第２の段１２１には、別の鋭い端部１２１ａが、高反射率材料の被覆加工を妨げないような位置に設けられる。
【００２６】
３μｍ〜２０μｍの範囲のきわめて微小なカンチレバーに対して、かつ０．５μｍ〜６μｍの範囲の領域１１０に対して、比較的鋭い境界１１１をどのように製造し得るかをよく理解するために、高反射率の材料例えば金を、蒸発源Ｓからカンチレバー探針１１の背面に被覆加工することを想定してみよう。この蒸発源Ｓは、カンチレバー１０の背面あるいはカンチレバー探針１１の背面に対して所定の角度α以下に配置される。角度αの範囲は、通常１５°までである。又、蒸発源Ｓの開口からカンチレバー探針１１の背面までの距離ｌ＋Ｌは用いる蒸発源ごとに定められるが、この距離は一般的には数１０センチメートル以内である。
【００２７】
図１に見られるように、距離ｌは端部１２０ａからカンチレバー探針１１の背面までの距離を示し、一方、距離Ｌは端部１２０ａから蒸発源Ｓの開口までの距離を示す。蒸発源Ｓはその開口の明確な直径ｄを有しており、その開口を通して金が蒸発する。
【００２８】
図１に示される配置の幾何学的構成から、次式、すなわち、
Δｃ／ｌ＝ｄ／Ｌ
を導くことができる。
【００２９】
既に述べたように、領域１１０の範囲ｃの境界１１１の範囲Δｃに対する比は１以上でなければならず、さらに好ましくは２以上となるべきである。この条件、すなわち、
ｃ／Δｃ≧１
から、領域１１０の端部１２０ａからの距離ｌを決定する次の条件、すなわち、
ｌ≦ｃＬ／ｄ
が導かれる。
【００３０】
単なる例として、領域１１０の範囲ｃが４μｍであり、距離Ｌが２０ｃｍであり（距離Ｌは数１０センチメートルの範囲にある。上記参照）、蒸発源Ｓの開口の直径ｄが１ｃｍ（これも上記参照）であるとすると、距離ｌは８０μｍ以下であるという結果になる。
【００３１】
図１に見ることができるように、端部１２０ａは、カンチレバー探針１１の背面上における領域１１０の傾斜した境界１１１の範囲Δｃを、支持体１２に向かう方向において制限する役割を果たしている。領域１１０の他の３つの境界に関しては、カンチレバー探針１１の背面が、カンチレバー探針１１の背面のそれぞれの端部まで被覆される。
【００３２】
いわゆる“酸化物上シリコン”ウェーハを使用すると、２つの純Ｓｉ層間のＳｉＯ２層がエッチング法のストップ層を形成する。しかし、カンチレバー１０を完全に露出させるために、図１に見られるように、ＳｉＯ２層も上記のエッチング加工後に除去した。ＳｉＯ２の機械的性質はＳｉのそれとは大きく異なり、装着位置においては異なる機械的性質（例えば熱膨張係数）を有する２つの材料が互いに接し合っているので、カンチレバー１０は支持体１２に最適状態で装着されなくなるであろう。もし追加的な対策を講じなければ、これは、結果的にＱ値の低下、延いてはカンチレバー１０の感度の低下をもたらすであろう。
【００３３】
カンチレバー１０の高いＱ値を維持するために、カンチレバー１０に、支持体１２に装着される側のカンチレバー１０の端部の近傍に配置される段状の部分１００が設けられる。段状の部分１００は装着位置から僅かに距離をおいて配置される。この段状の部分１００においては、カンチレバー１０の前面側、すなわち図１においてカンチレバー１０の下向きの面で、カンチレバー１０の厚さが相当程度増大している。段状の部分１００を設けることによって、相当程度厚さを増した部分がその厚さの増大後には支持体として機能するので、カンチレバーの長さが明確に規定される。この結果、カンチレバー１０の柔軟な部分は明確に規定された長さを有し、さらに、カンチレバー１０の柔軟な部分の大質量“支持体”への装着が同じ材料（シリコン）の中で行われることになり、Ｑ値の低減を避けることができる。
【００３４】
ここで図２を参照するとカンチレバー組立品１が斜視図に示されている。これによって、２つの段１２０及び１２１の形状のより詳細な印象を得ることができる。特に段１２０の形状については、図４に関して以下においてさらに詳説する。図２は、又、誘導及び校正構造１２３の具体的な形態を示している。誘導及び校正構造１２３は、―事例として、―カンチレバー１０の長手方向の延長軸１０１に平行にかつ対称的に延びる２つの溝１２３ａ及び１２３ｂを含んでおり、さらに、明確に規定された長さと深さとを有する窪み１２３ｃ又は凹部を備えている。この窪み１２３ｃ又は凹部は、カンチレバー１０の長手方向の延長軸１０１上に配置される。光学追跡装置はまず最初にカンチレバー探針を“発見”しなければならないので、誘導及び校正構造１２３は、光学追跡装置を誘導し校正する際（例えば、変位センサの位置決め中）の支援を行うように考えられている。
【００３５】
溝１２３ａ及び１２３ｂ、並びに窪み１２３とこれらの端部は、きわめて正確な位置に、きわめて正確に作製される。このため、光学追跡装置は、第１段階において、誘導及び校正操作を開始するために段１２１の上面に焦点を合わせる。以下の説明は、このような光学装置の誘導及び校正操作がいかになされ得るかに関する多くの可能性の１つを提示するものである。
【００３６】
段１２１の上面に焦点合わせした後、光学追跡装置の変位ユニットが、―このユニットは図２において３次元の矢印構成２１によって模式的に表現されている―図２においてビーム２０によって模式表現される光学追跡装置を、長手方向の延長軸１０１に垂直な方向に、ビーム２０が溝の端部に達するまで動かす。例えば、光学追跡装置の変位ユニットが、最初に光学追跡装置を、矢印２１０の方向にそれが溝１２３ａの内側の端部に達するまで動かす。溝１２３ａの内側の端部は―例えば―反射光の強度の変化によって検出する。変位ユニットは、続いて、光学追跡装置を矢印２１１の方向にそれが溝１２３ｂの内側の端部に達するまで動かす。光学追跡装置が溝１２３ｂの内側の端部を検知すると、光学追跡装置は、長手方向の延長軸１０１に関する溝１２３ａ及び１２３ｂの対称配置によって、長手方向の延長軸１０１が２つの検知された端部間の中間に位置している筈であることを認識する。又、光学追跡装置は、変位ユニットを駆動するステッパモータが溝１２３ａ及び１２３ｂの内側の端部間で光学装置を動かすのに要したステップ数をカウントしているので、かつ、溝１２３ａ及び１２３ｂの内側の端部間の距離は正確に知られているので、光学追跡装置は、矢印２１０又は２１１の方向においてステッパモータの１ステップに相当する距離を正確に認識する。
【００３７】
ここで、変位ユニットは、光学追跡装置（すなわちビーム２０）を長手方向の延長軸１０１上に戻し、引き続いて光学追跡装置を、矢印２１０又は２１１に垂直な方向すなわち矢印２１２の方向に、ビーム２０が窪み１２３ｃの内側の端部に達するまで動かし続ける。変位ユニットは、さらに光学追跡装置を、長手方向の延長軸１０１の方向に窪み１２３ｃを横断して、ビーム２０が窪み１２３ｃの外側の端部に達するまで動かし続ける。ここで再び、光学追跡装置は、ビーム２０を窪み１２３ｃの内側の端部から窪み１２３ｃの外側の端部まで動かすに要したステップの数をカウントする。窪み１２３ｃの内側及び外側の端部間の距離は正確に知られているので、光学追跡装置は、ここでも、矢印２１２の方向においてステッパモータの１ステップに相当する距離を認識する。この時点で、光学追跡装置は、段１２０ｂの上面の平面内で校正され、長手方向の延長軸１０１上を導かれることになる。
【００３８】
窪み１２３ｃは、上記のように正確に規定された深さを有しているので、深さに関する光学追跡装置の校正にも使用することができる。この場合、変位ユニットは、光学追跡装置を、ビーム２０の焦点が外れるように窪み１２３ｃの上に戻すことができる。続いて、変位ユニットは、ビーム２０が窪み１２３ｃの底面に焦点を合わせるまで、光学追跡装置を矢印２１３の方向に動かす。この焦点合わせは―例えば―反射光の最大強度を検知することによって検出することができる。この場合も又、光学追跡装置は、ビーム２０が段１２１の上面に焦点合わせする位置と、ビーム２０が窪み１２３ｃの底面に焦点合わせする位置との間に要したステッパモータのステップ数をカウントする。窪み１２３ｃの深さは正確に知られているので、光学追跡装置は、この時点で、矢印２１３の方向においてステッパモータの１ステップに相当する距離を認識する。
【００３９】
ここで、光学追跡装置を、段１２１の上面に焦点合わせするように元に戻し、ビーム２０が段１２１の端部１２１ａを通過するまで長手方向の軸に沿って動かすことができる。端部１２１ａを通過すると、光学追跡装置を、ビーム２０が段１２０の上面に焦点を合わせるまで、段１２０に向かって下向きに動かす。引き続いて、光学追跡装置を、ビーム２０が段１２０の端部１２０ａを通過するまで、長手方向の延長軸１０１に沿って動かすことができる。段１２０の端部１２０ａを通過すると、光学追跡装置を、それがカンチレバー１０の背面に焦点を合わせるまで、カンチレバー１０の背面に向かって下向きに動かす。光学追跡装置の動きは、ビーム２０が領域１１０に当たるまで続行され、これは、反射光の強度の増大によって確認することができる。
【００４０】
校正後の光学追跡装置のカンチレバー探針１１の背面への誘導と焦点合わせとを大幅に加速するため、窪み１２３ｃの内側及び／又は外側の端部と段１２１の端部１２１ａとの間の距離、並びに、段１２１の上面と段１２０の上面との間の距離を知らなければならない。又、段１２０の長さ、並びに、段１２０の上面とカンチレバー１０の背面との間の距離も知る必要がある。最後に、光学追跡装置を、少なくとも領域１１０の比較的近傍に位置する３次元空間の目標点に素早く誘導しかつ焦点合わせし得るように、カンチレバー１０の長さも知る必要がある。この結果、光学追跡装置が３次元空間の極微部分においてのみ“探索”するだけでよく、又、光学追跡装置を少なくとも領域１１０の比較的近傍位置の３次元空間点に素早く誘導することができるので、領域１１０への正確な最終的位置決め及び焦点合わせを比較的短時間で行うことができる。前記のように、図２に示す校正構造は単に例として説明しただけであり、他の適切な校正構造も同様に用いることができる。
【００４１】
ここで図３を参照する。図３は、基本的に図１のカンチレバー組立品の実施形態の長手方向の断面を示すが、さらに、高い開口数を有する光学追跡装置の開口角βを表現している。カンチレバー組立品１の形状は、光学追跡装置の高い開口数と矛盾していない。これは、カンチレバー探針１１の背面上の領域１１０に微小な焦点範囲（通常＜５μｍ）を得る場合に有利である。使用し得る開口数が高い程、焦点合わせが正確になり、かつ、試料から得られる画像の品質が向上する。３０°を超える開口βが特に有利である。
【００４２】
図４は、カンチレバー組立品１を試料３と共に正面からの斜視図として示す。この場合、試料３がカンチレバー１０及び支持体１２に対して角度γだけ若干傾けられている。図４から、試料の走査において一般的に遭遇するもう１つの問題点が明らかになる。この問題は、カンチレバー１０及び支持体１２に対して試料３が傾いて配置されることに関連しており、これについて説明する。カンチレバー組立品１は、図４に示すように、背後から試料３に接近することができる。カンチレバー１０は段１２０及び１２１を有する支持体１２に装着される。ここで、試料３への接近中の、支持体１２と試料３との間（より正確には支持体の段１２０と試料３との間）の干渉を避けるために、支持体１２の段１２０（この段１２０はカンチレバーが装着される支持体１２の部分である）は、窪み形状、図示の実施形態においては部分８角形の形状を有している。この部分８角形の形状は、カンチレバー１０に向かう方向に狭まっている。  
段１２０の窪んだ部分８角形の形状は、一方ではカンチレバー１０の剛性支持体を形成するために十分な剛性を有する（段１２０は十分な質量を有しているが故に）という点で有利である。他方では、窪んだ段１２０によって、試料３が支持体１２又は段１２０に対してそれぞれある程度傾くことが許容され、その結果、試料３への接近中に、試料３とそれぞれ支持体１２又は段１２０との間の干渉が生じ難くなる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明によるカンチレバー組立品の実施形態の長手方向の断面を示す。
【図２】図１のカンチレバー組立品の実施形態の斜視図を示す。
【図３】基本的に図１のカンチレバー組立品の実施形態の長手方向の断面を、光学追跡装置の開口角の概略表現と合わせて示す。
【図４】図１のカンチレバー組立品の実施形態の正面の斜視図を示す。試料がカンチレバーに対して傾けられている。
【図１】
2007510896.tif 000003
【図２】
2007510896.tif 000004
【図３】
2007510896.tif 000005
【図４】
2007510896.tif 000006
【国際調査報告】
2007510896.tif 000007
2007510896.tif 000008
2007510896.tif 000009