(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に対して対向する面を有し、基端側から先端側に向けて一方向に延びたバネ特性を有するレバー部と、
該レバー部の基端側を片持ち状態に支持するホルダ部と、  
前記レバー部の先端に配された状態で前記試料に接触可能とされ、少なくとも前記試料側に対向する対向面が予め決められた半径からなる球面状に形成された探針部と、
前記レバー部の先端に一端側が固定され、前記探針部を前記対向面が露出した状態で保持する保持部とを備え、
前記保持部は、前記探針部の周囲を取り囲む位置に配置された状態で該探針部の外表面に接触する接触面を内面に有し、該接触面と外表面との間に直接的に作用する化学的な結合力により探針部を保持することを特徴とするカンチレバー。
【請求項２】
請求項１に記載のカンチレバーにおいて、  
前記保持部は、内周面の少なくとも一部が前記接触面とされた円筒状に形成され、他端側の開口サイズが前記探針部の直径以下であることを特徴とするカンチレバー。
【請求項３】
請求項２に記載のカンチレバーにおいて、
前記保持部又は前記レバー部の少なくとも一方には、円筒状の内部と外部とを連通させて、前記探針部が入り込んだときに圧縮された内部の流体を外部に排出する連通孔が形成されていることを特徴とするカンチレバー。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のカンチレバーにおいて、
前記保持部には、周方向に複数のスリットが形成されていることを特徴とするカンチレバー。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか１項に記載のカンチレバーにおいて、
前記保持部の少なくとも一部が、形状記憶材料により形成され、外的要因により伸縮すると共に、該伸縮に伴って前記他端側の開口サイズを前記探針部の直径よりも大きく変化させて、該探針部を脱着可能とすることを特徴とするカンチレバー。
【請求項６】
請求項１に記載のカンチレバーにおいて、  
前記保持部は、前記探針部の周囲を所定間隔毎に取り囲むと共に、それぞれが前記接触面を有する複数の爪部であることを特徴とするカンチレバー。
【請求項７】
請求項６に記載のカンチレバーにおいて、  
前記複数の爪部は、他端側にそれぞれ鉤状の返し部を有していることを特徴とするカンチレバー。
【請求項８】
請求項６又は７に記載のカンチレバーにおいて、  
前記複数の爪部は、それぞれ前記探針部の中心に向かって撓むように予め付勢されていることを特徴とするカンチレバー。
【請求項９】
試料に対して対向する面を有し、基端側から先端側に向けて一方向に延びたバネ特性を有するレバー部と、
該レバー部の基端側を片持ち状態に支持するホルダ部と、  
前記レバー部の先端に配された状態で前記試料に接触可能とされ、少なくとも前記試料側に対向する対向面が予め決められた半径からなる球面状に形成された磁性材料からなる探針部と、
前記レバー部の先端に設けられ、磁力を利用して前記探針部を吸着させる吸着手段とを備えていることを特徴とするカンチレバー。
【請求項１０】
請求項９に記載のカンチレバーにおいて、
前記吸着手段は、磁力の極性を反転させて前記探針部を脱着可能とされていることを特徴とするカンチレバー。
【請求項１１】
試料に対して対向する面を有し、基端側から先端側に向けて一方向に延びたバネ特性を有するレバー部と、該レバー部の基端側を片持ち状態に支持するホルダ部と、前記レバー部の先端に配された状態で前記試料に接触可能とされ、少なくとも前記試料側に対向する対向面が予め決められた半径からなる球面状に形成された探針部と、前記レバー部の先端に一端側が固定され、前記探針部を前記対向面が露出した状態で保持する保持部とを備えたカンチレバーを製造する方法であって、
前記ホルダ部及び前記レバー部を一体的に形成した後、光造形用の光硬化性樹脂内に浸漬する浸漬工程と、
該浸漬工程後、前記レバー部の先端に向けてレーザ光を照射して、該レーザ光の焦点に位置する前記光硬化性樹脂を局所的に硬化させると共に、所望の３次元パターンに沿って焦点位置が移動するようにレーザ光を移動させて光硬化性樹脂を連続的に硬化し、前記探針部の周囲を取り囲む位置に配置された状態で該探針部の外表面に接触する接触面を内面に有するように前記保持部を光造形法で作製する光造形工程と、
該光造形工程後、前記保持部の一端側が固定された前記レバー部及び前記ホルダ部を前記光硬化性樹脂から取り出し、保持部の他端側を前記探針部上に位置させるセット工程と、
該セット工程後、前記対向面が前記試料側に露出するように前記探針部を前記保持部の他端側から内部に押し込み、探針部の外表面と保持部の接触面の間に直接的に作用する化学的な結合力により探針部を保持する保持工程とを備えていることを特徴とするカンチレバーの製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載のカンチレバーの製造方法において、
前記光造形工程の際、前記保持部を、内周面の少なくとも一部が前記接触面とされた円筒状に形成すると共に、他端側の開口サイズが前記探針部の直径以下となるように形成することを特徴とするカンチレバーの製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載のカンチレバーの製造方法において、
前記光造形工程の際、前記保持部又は前記レバー部の少なくとも一方に、円筒状の内部と外部とを連通させて、前記探針部が入り込んだときに圧縮された内部の流体を外部に排出する連通孔を形成することを特徴とするカンチレバーの製造方法。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載のカンチレバーの製造方法において、
前記光造形工程の際、周方向に複数のスリットを形成した状態で前記保持部を作製することを特徴とするカンチレバーの製造方法。
【請求項１５】
請求項１２から１４のいずれか１項に記載のカンチレバーの製造方法において、
前記光硬化性樹脂として形状記憶材料を使用し、前記保持部の少なくとも一部を外的要因により伸縮させると共に、該伸縮に伴って前記他端側の開口サイズを前記探針部の直径よりも大きく変化させて、該探針部を脱着可能とすることを特徴とするカンチレバーの製造方法。
【請求項１６】
請求項１１に記載のカンチレバーの製造方法において、
前記光造形工程の際、前記保持部を、前記探針部の周囲を所定間隔毎に取り囲むと共に、それぞれが前記接触面を有する複数の爪部となるように形成することを特徴とするカンチレバーの製造方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載のカンチレバーの製造方法において、
前記光造形工程の際、前記複数の爪部の他端側に、それぞれ鉤状の返し部を形成することを特徴とするカンチレバーの製造方法。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載のカンチレバーの製造方法において、
前記光造形工程の際、前記複数の爪部を、それぞれ前記探針部の中心に向かって撓むように予め付勢した状態で形成することを特徴とするカンチレバーの製造方法。
【請求項１９】
請求項１１から請求項１８のいずれか１項に記載のカンチレバーの製造方法において、
前記セット工程が、前記探針部を基板上に載置する載置工程と、
該載置工程後、前記探針部が載置された前記基板上を前記レバー部により走査して、該探針部の表面形状をＳＰＭ観察すると共に探針部の位置を特定する特定工程とを備え、
該特定工程後、特定した探針部上に前記保持部の他端側をセットすることを特徴とするカンチレバーの製造方法。
【請求項２０】
請求項１１から請求項１９のいずれか１項に記載のカンチレバーの製造方法において、
前記セット工程の前に、前記探針部を予め所定の物質により修飾する修飾工程を行うことを特徴とするカンチレバーの製造方法。
【請求項２１】
試料に対して対向する面を有し、基端側から先端側に向けて一方向に延びたバネ特性を有するレバー部と、該レバー部の基端側を片持ち状態に支持するホルダ部と、前記レバー部の先端に配された状態で前記試料に接触可能とされ、少なくとも前記試料側に対向する対向面が予め決められた半径からなる球面状に形成された探針部とを備えたカンチレバーを製造する方法であって、
前記ホルダ部及び前記レバー部を一体的に形成した後、前記探針部を基板上に載置する載置工程と、
該載置工程後、前記探針部が載置された前記基板上を前記レバー部により走査して、該探針部の表面形状をＳＰＭ観察すると共に探針部の位置を特定する特定工程と、
該特定工程後、特定した探針部上に前記レバー部の先端を位置させるセット工程と、
該セット工程後、前記レバー部の先端の所定位置に前記探針部を固定させる固定工程とを備えていることを特徴とするカンチレバーの製造方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載のカンチレバーの製造方法において、
前記探針部は、磁性材料から形成され、
前記固定工程の際に、磁力を利用して前記探針部を前記レバー部に固定することを特徴とするカンチレバーの製造方法。
【請求項２３】
請求項２１に記載のカンチレバーの製造方法において、
前記固定工程の際に、前記レバー部を超音波加振させ、該超音波加振により発生した熱を利用して前記探針部を熱接着固定することを特徴とするカンチレバーの製造方法。
【請求項２４】
請求項２１から請求項２３のいずれか１項に記載のカンチレバーの製造方法において、
前記載置工程の前に、前記探針部を予め所定の物質により修飾する修飾工程を行うことを特徴とするカンチレバーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の物性情報を観察することができるカンチレバー及び該カンチレバーの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ：Scanning Probe Microscope）用のカンチレバーは、半導体結晶のエッチング等により取り付けられている。カンチレバーの探針の先端径は、通常、最大値に関しては仕様として予め規定されているが、最小値については特に規定されておらず、既知の値ではない。これは、できるだけ細い探針が望まれているためである。従って、探針と試料とを接触させた時に、両者の接触面積を既知の値に保つことは現状困難である。
【０００３】
ここで、カンチレバーを利用して試料表面の物性評価、例えば、試料表面の粘弾性等を測定する場合には、正確な測定を行うため、試料と探針との接触面積が既知の値であり、押し込み力を制御しながら一定の圧力を保った状態で測定することが望まれる。つまり、試料の変形量は圧力に比例する値であるため、力だけを設定して測定したとしても、上述したように通常の探針を有するカンチレバーでは、このニーズに応えることが困難であった。
【０００４】
そこで、探針を、直径が規定されている球形状としたカンチレバーが知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。一般的にこの種のカンチレバーを製造する方法としては、従来の探針の先端に球体を接着剤等で固定したり、平らなレバー部の先端に球体を接着剤等で固定して探針として利用したりする方法が採用されている。
このカンチレバーによれば、予め直径が規定されている球形状の探針を有しているので、試料との接触面積を既知の値にすることができる。よって、粘弾性等の物性評価を正確に測定することができる。
【特許文献１】特開２００２−６２２５３号公報
【特許文献２】特開平１０−１７０５３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来のカンチレバーを製造するにあたり、まだ以下の課題が残されていた。
即ち、尖った探針の先端や、平らなレバー部の先端に球体を接着する際、通常作業者が光学顕微鏡で確認しながらマニュピレータを使用して行っていた。そのため、作業が難しく、経験を要するものであった。よって、誰でも簡単に行うことができず、熟練した作業者しか行うことができなかった。
特に、球体を接着する際の、球体の位置設定が難しいものであった。また、探針の先端やレバー部の先端等、予め決められた所定位置にのみ所定量の接着剤を塗布する必要があるので、熟練した作業者であっても難しい作業であった。
【０００６】
また、光学顕微鏡で観察できる大きさの球体しか取り扱うことができないため、試料との接触面積をより小さくすることができなかった。また、マニュピレータにより球体をマニュピレートする必要があることからも、ハンドリングのために一定の以上の大きさが必要であり、小さな球体を取り扱うことができなかった。
【０００７】
また、作業者は、接着剤を塗布した後、該接着剤が硬化してしまうまでに速やかに球体を取り付けなければならない。つまり、作業者は、繊細で精密な取り付け作業を素早く行う必要があった。このように時間的な制約を受けてしまうことからも、取付作業を難しくしていた。
また、熟練した作業者が取付作業を行っているとはいえ、接着剤を過度に塗布してしまい、接着剤の一部が球体の表面を被いすぎてしまうことがあった。そのため、試料との接触面積が変化してしまう恐れがあった。つまり、品質を低下させてしまう恐れがあった。
【０００８】
更に、カンチレバーを使用する際に、その目的に応じて予め球体に対して、何らかの物質を修飾する場合がある。この際、接着する前に球体に対して修飾を行ってしまうと、取付作業に多くの工程を有する従来方法では修飾に傷が付いてしまったり、接着材の影響を受けてしまったりする。そのため、先に球体に修飾せずに、カンチレバーに取り付けた後、カンチレバーごと修飾せざるを得なかった。しかしながら、カンチレバーごと修飾してしまうと、カンチレバーに対して悪影響を与える恐れがあるので、修飾できる物質に制約がでてしまう等、扱い難いものであった。また、設計の自由度に劣るものであった。
【０００９】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その主目的は、接着剤を使用せずに、手間をかけず短時間で球体等の探針部を取り付けることができるカンチレバー及びカンチレバーの製造方法を提供することである。
また、本発明の別の目的は、光学顕微鏡で観察し難い小さな探針部であっても取り付けることができると共に、物質の制限を受けることなく修飾が可能で設計の自由度を向上することができるカンチレバー及びカンチレバーの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明のカンチレバーは、試料に対して対向する面を有し、基端側から先端側に向けて一方向に延びたバネ特性を有するレバー部と、該レバー部の基端側を片持ち状態に支持するホルダ部と、前記レバー部の先端に配された状態で前記試料に接触可能とされ、少なくとも前記試料側に対向する対向面が予め決められた半径からなる球面状に形成された探針部と、前記レバー部の先端に一端側が固定され、前記探針部を前記対向面が露出した状態で保持する保持部とを備え、前記保持部が、前記探針部の周囲を取り囲む位置に配置された状態で該探針部の外表面に接触する接触面を内面に有し、該接触面と外表面との間に直接的に作用する化学的な結合力により探針部を保持することを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明のカンチレバーの製造方法は、試料に対して対向する面を有し、基端側から先端側に向けて一方向に延びたバネ特性を有するレバー部と、該レバー部の基端側を片持ち状態に支持するホルダ部と、前記レバー部の先端に配された状態で前記試料に接触可能とされ、少なくとも前記試料側に対向する対向面が予め決められた半径からなる球面状に形成された探針部と、前記レバー部の先端に一端側が固定され、前記探針部を前記対向面が露出した状態で保持する保持部とを備えたカンチレバーを製造する方法であって、前記ホルダ部及び前記レバー部を一体的に形成した後、光造形用の光硬化性樹脂内に浸漬する浸漬工程と、該浸漬工程後、前記レバー部の先端に向けてレーザ光を照射して、該レーザ光の焦点に位置する前記光硬化性樹脂を局所的に硬化させると共に、所望の３次元パターンに沿って焦点位置が移動するようにレーザ光を移動させて光硬化性樹脂を連続的に硬化し、前記探針部の周囲を取り囲む位置に配置された状態で該探針部の外表面に接触する接触面を内面に有するように前記保持部を光造形法で作製する光造形工程と、該光造形工程後、前記保持部の一端側が固定された前記レバー部及び前記ホルダ部を前記光硬化性樹脂から取り出し、保持部の他端側を前記探針部上に位置させるセット工程と、該セット工程後、前記対向面が前記試料側に露出するように前記探針部を前記保持部の他端側から内部に押し込み、探針部の外表面と保持部の接触面との間に直接的に作用する化学的な結合力により探針部を保持する保持工程とを備えていることを特徴とするものである。
【００１２】
この発明に係るカンチレバー及びカンチレバーの製造方法においては、まず、シリコン等によりホルダ部及びレバー部を一体的に形成した後、これを光造形用の光硬化性樹脂内に浸漬する浸漬工程を行う。次いで、レバー部の先端に向けてレーザ光を照射する。これにより、光硬化性樹脂は、レーザ光の焦点に位置する部分が局所的に硬化し始める。ここで、所望する保持部の３次元パターンに沿って、焦点位置が移動するようにレーザ光を移動させる。これにより、光硬化性樹脂は、焦点位置の軌跡に沿って連続的に硬化して形作られる。この光造形工程により、レバー部の先端に一端側が固定された保持部を作製することができる。具体的には、探針部の周囲を取り囲む位置に配置された状態で、該探針部の外表面に接触する接触面を内面に有するように保持部を形成する。
【００１３】
次いで、保持部が先端に形成されたレバー部及び保持部を光硬化性樹脂内から取り出す。そして、保持部の他端側を探針部上に位置させるセット工程を行う。次いで、レバー部と探針部とを互いに接近させるように相対的に移動させて、探針部を保持部の他端側から内部に押し込む。この保持工程により、探針部の外表面と接触面とが直接的に面接触すると共に互いに密着した状態となる。保持部は、この密着時の化学的な結合力、即ち、表面吸着力によって探針部を保持することができる。また、保持部は、探針部の周囲を取り囲む位置に配置されているので、探針部をしっかりと多点で掴んで保持することができる。
【００１４】
一方、保持された探針部は、予め決められた半径からなる球面状の対向面が、試料側に対向するように保持部から露出した状態となっている。よって、試料との接触面積を既知の値に保つことができ、粘弾性や摩擦力等の試料の物性情報を正確に観察することができる。  
【００１５】
特に、探針部を保持部内に押し込み、探針部の外表面と接触面との間に直接的に作用する化学的な結合力である表面吸着力により探針部を保持するので、従来のように接着剤を使用する必要がない。そのため、レバー部の先端の決められた位置にピンポイントで接着剤を塗布する必要もなく、また、接着剤の硬化時間を考慮して手早く探針部を接着する必要もない。よって、従来のように熟練を要する作業ではなくなり、作業者の手間を軽減できると共に作業時間の短縮化を図ることができる。
【００１６】
また、レバー部に一端側が固定された保持部内に探針部を押し込むので、探針部を正しい位置で確実に保持することができる。つまり、従来は、接着剤が塗布された領域内であれば、球体が接触した時点で接着がされてしまう。そのため、狙った位置にのみ所定量の接着剤を塗布する必要があると共に、その位置に正確に球体をマニュピレートする必要があった。
ところが、上述したように、本発明に係るカンチレバーは、レバー部に固定された保持部に探針部を押し込んで、接着剤を使用することなく保持することができるので、狙った位置に正確に探針部を保持することができる。この点においても、作業者が作業し易く、また、高品質化を図ることができる。
【００１７】
また、接着剤を使用しないので、余分な接着剤が探針部に回り込んで表面を被ってしまう恐れがない。よって、保持部から露出している探針部の対向面が試料に接触したときに、両者の接触面積が変化してしまうことはない。この点においても、高品質化を図ることができる。
また、光造形法により保持部を作製するので、一般的には加工が困難な形状であっても、容易に保持部を作製することができる。よって、設計の自由度が高い。
【００１８】
上述したように、本発明に係るカンチレバー及びカンチレバーの製造方法によれば、接着剤を使用せずに、手間をかけず短時間で探針部を取り付けることができ、高品質化を図ることができる。
【００１９】
また、本発明のカンチレバーは、上記本発明のカンチレバーにおいて、前記保持部が、内周面の少なくとも一部が前記接触面とされた円筒状に形成され、他端側の開口サイズが前記探針部の直径以下であることを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明のカンチレバーの製造方法は、上記本発明のカンチレバーの製造方法において、前記光造形工程の際、前記保持部を、内周面の少なくとも一部が前記接触面とされた円筒状に形成すると共に、他端側の開口サイズが前記探針部の直径以下となるように形成することを特徴とするものである。
【００２１】
この発明に係るカンチレバー及びカンチレバーの製造方法においては、保持部が円筒状であるので、接触面と外表面とが探針部の全周に亘って接触した状態になる。よって、より確実に探針部を保持することができる。
ここで、他端側の開口サイズを探針部の直径よりも小さくした場合には、探針部を保持部の内部に押し込んだ際に、接触面が“返し”の働きをする。従って、保持部をさらに確実に保持することができる。一方、他端側の開口サイズを探針部の直径と略同じ大きさにした場合であっても、外表面と接触面とが化学的な結合力である表面吸着力により直接的に密着するので、確実に探針部を保持することができる。特にこの場合には、探針部を過度の力で押し込む必要がないので、取り付け易い。
【００２２】
更には、開口サイズを探針部の直径以下とした場合には、上述した化学的な結合力である表面吸着力に加え、物理的な嵌め合いによる結合力をも得ることができる。この点からも保持の確実性を高めることができる。なお、物理的な嵌め合いを期待できない（例えば、開口サイズが探針部の直径よりも大きい場合等）であっても、化学的な結合力が作用するので問題ない。
【００２３】
また、本発明のカンチレバーは、上記本発明のカンチレバーにおいて、前記保持部又は前記レバー部の少なくとも一方には、円筒状の内部と外部とを連通させて、前記探針部が入り込んだときに圧縮された内部の流体を外部に排出する連通孔が形成されていることを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明のカンチレバーの製造方法は、上記本発明のカンチレバーの製造方法において、前記光造形工程の際、前記保持部又は前記レバー部の少なくとも一方に、円筒状の内部と外部とを連通させて、前記探針部が入り込んだときに圧縮された内部の流体を外部に排出する連通孔を形成することを特徴とするものである。
【００２５】
この発明に係るカンチレバー及びカンチレバーの製造方法においては、光造形工程の際に、保持部又はレバー部の少なくとも一方に連通孔が形成されているので、探針部を押し込んで固定する際に、探針部が入り込むことによって保持部内に圧縮された空気や溶液等の流体を外部に排出することができる。従って、探針部を保持部内に押し込み易くなり、作業効率を向上することができる。
【００２６】
また、本発明のカンチレバーは、上記本発明のカンチレバーにおいて、前記保持部には、周方向に複数のスリットが形成されていることを特徴とするものである。
【００２７】
また、本発明のカンチレバーの製造方法は、上記本発明のカンチレバーの製造方法において、前記光造形工程の際、周方向に複数のスリットを形成した状態で前記保持部を作製することを特徴とするものである。
【００２８】
この発明に係るカンチレバー及びカンチレバーの製造方法においては、周方向に複数のスリットが形成されているので、保持部は半径方向に伸縮し易くなっている。即ち、保持部は、拡径又は縮径し易い状態となっている。よって、探針部をより保持部内に押し込み易くなり、作業効率を向上することができる。
【００２９】
また、本発明のカンチレバーは、上記本発明のいずれかのカンチレバーにおいて、前記保持部の少なくとも一部が、形状記憶材料により形成され、外的要因により伸縮すると共に、該伸縮に伴って前記他端側の開口サイズを前記探針部の直径よりも大きく変化させて、該探針部を脱着可能とすることを特徴とするものである。
【００３０】
また、本発明のカンチレバーの製造方法は、上記本発明のいずれかのカンチレバーの製造方法において、前記光硬化性樹脂として形状記憶材料を使用し、前記保持部の少なくとも一部を外的要因により伸縮させると共に、該伸縮に伴って前記他端側の開口サイズを前記探針部の直径よりも大きく変化させて、該探針部を脱着可能とすることを特徴とするものである。
【００３１】
この発明に係るカンチレバー及びカンチレバーの製造方法においては、保持部の少なくとも一部が形状記憶材料（例えば、形状記憶の金属や高分子等）により形成されて、外的要因、例えば、熱、電場、磁場等の影響を受けて伸縮する。また、保持部は、この伸縮に伴って他端側の開口サイズが変化して、探針部の直径よりも大きく変化するようになっている。これにより、探針部を保持部内から脱着することができる。従って、経年変化等に応じて探針部のみを交換することができる。よって、交換部品を最小限に抑えることができ、ランニングコストの低減化を図ることができる。
更には、探針部を試料に接触させたときに、該探針部に何らかの被測定対象物（ＤＮＡ等）を付着させ、該被測定対象物を付着させたままの状態で探針部を取り外して、探針部ごと他の検査や観察等に回すことも可能である。
【００３２】
また、本発明のカンチレバーは、上記本発明のカンチレバーにおいて、前記保持部が、前記探針部の周囲を所定間隔毎に取り囲むと共に、それぞれが前記接触面を有する複数の爪部であることを特徴とするものである。
【００３３】
また、本発明のカンチレバーの製造方法は、上記本発明のカンチレバーの製造方法において、前記光造形工程の際、前記保持部を、前記探針部の周囲を所定間隔毎に取り囲むと共に、それぞれが前記接触面を有する複数の爪部となるように形成することを特徴とするものである。
【００３４】
この発明に係るカンチレバー及びカンチレバーの製造方法においては、保持部が、探針部の周囲を所定間隔毎に取り囲む複数の爪部（例えば、１８０度間隔で配された２本の爪部や、１２０度間隔で配された３本の爪部や、９０度間隔毎に配された４本の爪部等）であるので、探針部の周囲を確実に取り囲んで、抱え込むようにして探針部を保持することができる。よって、探針部を確実に保持することができる。なお、各爪部は、それぞれ探針部に向かう内面側が接触面となっている。また、各爪部間の隙間から探針部の保持状態を容易に確認することもできる。
【００３５】
また、本発明のカンチレバーは、上記本発明のカンチレバーにおいて、前記複数の爪部が、他端側にそれぞれ鉤状の返し部を有していることを特徴とするものである。
【００３６】
また、本発明のカンチレバーの製造方法は、上記本発明のカンチレバーの製造方法において、前記光造形工程の際、前記複数の爪部の他端側に、それぞれ鉤状の返し部を形成することを特徴とするものである。
【００３７】
この発明に係るカンチレバー及びカンチレバーの製造方法においては、複数の爪部の他端側に返し部が形成されているので、複数の爪部によって抱え込まれるように保持された探針部は、返し部に接触して位置ずれし難い。よって、姿勢が安定して、外れ難くなる。その結果、探針部をさらに確実に保持することができる。
【００３８】
また、本発明のカンチレバーは、上記本発明のカンチレバーにおいて、前記複数の爪部が、それぞれ前記探針部の中心に向かって撓むように予め付勢されていることを特徴とするものである。
【００３９】
また、本発明のカンチレバーの製造方法は、上記本発明のカンチレバーの製造方法において、前記光造形工程の際、前記複数の爪部を、それぞれ前記探針部の中心に向かって撓むように予め付勢した状態で形成することを特徴とするものである。
【００４０】
この発明に係るカンチレバー及びカンチレバーの製造方法においては、複数の爪部が、それぞれ探針部の中心に向かって予め付勢されているので、探針部の外表面と接触面との間に直接的に作用する化学的な結合力である表面吸着力を増すことができ、より強固な力で探針部を保持することができる。
【００４１】
また、本発明のカンチレバーの製造方法は、上記本発明のいずれかのカンチレバーの製造方法において、前記セット工程が、前記探針部を基板上に載置する載置工程と、該載置工程後、前記探針部が載置された前記基板上を前記レバー部により走査して、該探針部の表面形状をＳＰＭ観察すると共に探針部の位置を特定する特定工程とを備え、該特定工程後、特定した探針部上に前記保持部の他端側をセットすることを特徴とするものである。
【００４２】
この発明に係るカンチレバーの製造方法においては、セット工程の際、まず基板上に探針部を載置する載置工程を行う。次いで、先端に保持部が固定されたレバー部により、探針部が載置された基板上を走査してＳＰＭ観察を行う特定工程を行う。これにより、探針部の表面形状を確認でき、該探針部の位置を明確に特定することができる。その後、特定した探針部上に保持部の他端側を位置させる。
このようにＳＰＭ観察を行うことで、従来光学顕微鏡で観察し難い大きさの探針部であっても、確実に保持部内に押し込んで固定することができる。よって、より小さな探針部を有するカンチレバーを製造することができる。その結果、試料の微小領域の観察をより高分解能に行うことができる。
【００４３】
また、本発明のカンチレバーの製造方法は、上記本発明のいずれかのカンチレバーの製造方法において、前記セット工程の前に、前記探針部を予め所定の物質により修飾する修飾工程を行うことを特徴とするものである。
【００４４】
この発明に係るカンチレバーの製造方法においては、修飾工程を行うので、試料の観察目的に応じて、探針部を事前に各種の物質で修飾しておくことができる。特に探針部は、上述したように、接着剤を使用せずに、また、単に押し込まれるだけの簡単な作業で固定されるので、従来のように修飾に傷が付いてしまったり、接着剤の影響を受けたりすることがない。そのため、カンチレバーごと修飾を行わなくて済む。
従って、カンチレバーに悪影響を与えてしまうことを防止することができると共に、物質の制限を受けることなく修飾を行うことができる。その結果、より多角的な観察を行うことができ、また、カンチレバーの設計の自由度を向上することができる。
【００４５】
また、本発明のカンチレバーは、試料に対して対向する面を有し、基端側から先端側に向けて一方向に延びたバネ特性を有するレバー部と、該レバー部の基端側を片持ち状態に支持するホルダ部と、前記レバー部の先端に配された状態で前記試料に接触可能とされ、少なくとも前記試料側に対向する対向面が予め決められた半径からなる球面状に形成された磁性材料からなる探針部と、前記レバー部の先端に設けられ、磁力を利用して前記探針部を吸着させる吸着手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００４６】
この発明に係るカンチレバーにおいては、吸着手段による磁力を利用して探針部を吸着して保持するので、従来のように接着剤を使用する必要がない。そのため、レバー部の先端の決められた位置に、ピンポイントで接着剤を塗布する必要もなく、また、接着剤の硬化時間を考慮して手早く探針部を接着する必要もない。よって、従来のように熟練を要する作業ではなくなり、作業者の手間を軽減できると共に、作業時間の短縮化を図ることができる。また、接着剤を使用しないので、余分な接着剤が探針部に回り込んで表面を被う恐れがない。よって、探針部の対向面が試料に接触したときに、両者の接触面積が変化してしまうことを防止でき、高品質化を図ることができる。
上述したように、本発明に係るカンチレバーによれば、接着剤を使用せずに、手間をかけず短時間で探針部を取り付けることができ、高品質化を図ることができる。
【００４７】
また、本発明のカンチレバーは、上記本発明のカンチレバーにおいて、前記吸着手段が、磁力の極性を反転させて前記探針部を脱着可能とされていることを特徴とするものである。
【００４８】
この発明に係るカンチレバーにおいては、吸着手段が磁力の極性を反転させることで、探針部をレバー部から脱着することができる。従って、経年変化等に応じて探針部のみを交換することができる。よって、交換部品を最小限に抑えることができ、ランニングコストの低減化を図ることができる。更には、探針部を試料に接触させたときに、該探針部に何らかの被測定対象物（ＤＮＡ等）を付着させ、該被測定対象物を付着したままの状態で探針部を取り外して、探針部ごと他の検査や観察等に回すことも可能である。
【００４９】
また、本発明のカンチレバーの製造方法は、試料に対して対向する面を有し、基端側から先端側に向けて一方向に延びたバネ特性を有するレバー部と、該レバー部の基端側を片持ち状態に支持するホルダ部と、前記レバー部の先端に配された状態で前記試料に接触可能とされ、少なくとも前記試料側に対向する対向面が予め決められた半径からなる球面状に形成された探針部とを備えたカンチレバーを製造する方法であって、前記ホルダ部及び前記レバー部を一体的に形成した後、前記探針部を基板上に載置する載置工程と、該載置工程後、前記探針部が載置された前記基板上を前記レバー部により走査して、該探針部の表面形状をＳＰＭ観察すると共に探針部の位置を特定する特定工程と、該特定工程後、特定した探針部上に前記レバー部の先端を位置させるセット工程と、該セット工程後、前記レバー部の先端の所定位置に前記探針部を固定させる固定工程とを備えていることを特徴とするものである。
【００５０】
この発明に係るカンチレバーの製造方法においては、まず基板上に探針部を載置する載置工程を行う。次いで、レバー部により、探針部が載置された基板上を走査してＳＰＭ観察を行う特定工程を行う。これにより、探針部の表面形状を確認でき、該探針部の位置を明確に特定することができる。その後、特定した探針部上にレバー部の先端を位置させるセット工程を行う。そして、最後にセットしたレバー部の先端の所定位置に、探針部を固定する固定工程を行う。その結果、探針部をレバー部の先端に固定でき、接着剤を使用せずにカンチレバーを製造することができる。
【００５１】
特に、接着剤を使用する必要がないので、レバー部の先端の決められた位置に、ピンポイントで接着剤を塗布する必要もなく、また、接着剤の硬化時間を考慮して手早く探針部を接着する必要もない。よって、従来のように熟練を要する作業ではなくなり、作業者の手間を軽減できると共に、作業時間の短縮化を図ることができる。
また、接着剤を使用しないので、余分な接着剤が探針部に回り込んで表面を被ってしまう恐れがない。よって、探針部の対向面が試料に接触したときに、両者の接触面積が変化してしまうことを防止でき、高品質化を図ることができる。
【００５２】
また、ＳＰＭ観察を行うことで、従来光学顕微鏡で観察し難い大きさの探針部であっても、確実にレバー部に固定することができる。よって、より小さな探針部を有するカンチレバーを製造することができる。その結果、試料の観察をより高精度に行うことができる。
【００５３】
また、本発明のカンチレバーの製造方法は、上記本発明のカンチレバーの製造方法において、前記探針部が、磁性材料から形成され、前記固定工程の際に、磁力を利用して前記探針部を前記レバー部に固定することを特徴とするものである。
【００５４】
この発明に係るカンチレバーの製造方法においては、磁力を利用するので、容易且つ瞬時に探針部を固定することができる。
【００５５】
また、本発明のカンチレバーの製造方法は、上記本発明のカンチレバーの製造方法において、前記固定工程の際に、前記レバー部を超音波振動させ、該超音波振動により発生した熱を利用して前記探針部を熱接着固定することを特徴とするものである。
【００５６】
この発明に係るカンチレバーの製造方法においては、レバー部を超音波振動させ、これにより発生した熱を利用して探針部を熱接着固定するので、容易且つ瞬時に探針部を固定することができる。
【００５７】
また、本発明のカンチレバーの製造方法は、上記本発明のいずれかのカンチレバーの製造方法において、前記載置工程の前に、前記探針部を予め所定の物質により修飾する修飾工程を行うことを特徴とするものである。
【００５８】
この発明に係るカンチレバーの製造方法においては、修飾工程を行うので、試料の観察目的に応じて、探針部を事前に各種の物質で修飾しておくことができる。この探針部は、上述したように接着剤を使用せずに固定されるので、従来のように修飾に傷が付いてしまったり、接着剤の影響を受けたりすることがない。そのため、カンチレバーごと修飾を行わなくて済む。従って、カンチレバーに悪影響を与えてしまうことを防止することができると共に、物質の制限を受けることなく修飾を行うことができる。その結果、より多角的な観察を行うことができ、また、カンチレバーの設計の自由度を向上することができる。
【発明の効果】
【００５９】
この発明に係るカンチレバー及びカンチレバーの製造方法によれば、接着剤を使用せずに、手間をかけず短時間で探針部を取り付けることができ、高品質化を図ることができる。また、光学顕微鏡で観察し難い小さな探針部であっても取り付けることができると共に、物質の制限を受けることなく修飾が可能で設計の自由度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
（第１実施形態）
以下、本発明に係るカンチレバー及びカンチレバーの製造方法の第１実施形態について、図１から図６を参照して説明する。なお、本実施形態のカンチレバーは、図示しない走査型プローブ顕微鏡のカンチレバーホルダに着脱自在に固定され、試料の粘弾性や摩擦力等の物性情報を観察する際に使用されるものである。
【００６１】
本実施形態のカンチレバー１は、図１から図４に示すように、試料（不図示）に対して対向する面を有し、基端側から先端側に向けて一方向に延びたバネ特性を有する平板状のレバー部２と、該レバー部２の基端側を片持ち状態に支持するホルダ部３と、レバー部２の先端に配された状態で試料に接触可能とされ、少なくとも試料側に対向する対向面４ａが予め決められた半径からなる球面状に形成された探針部４と、レバー部２の先端に一端側が固定され、探針部４を上記対向面４ａが露出した状態で保持する保持部５とを備えている。
【００６２】
上記レバー部２及びホルダ部３は、例えば、シリコン支持層、酸化層及びシリコン活性層の３層を熱的に貼り合わせたＳＯＩ基板から一体的に形成されている。また、探針部４は、本実施形態では、予め決められた半径の球形状に形成されているとして説明する。即ち、外表面の全ての範囲が試料に対向する対向面４ａとして利用できるようになっている。
【００６３】
上記保持部５は、光造形法により作製されたものであり、探針部４の周囲を取り囲む位置に配置された状態で、該探針部４の外表面に接触する接触面５ａを内面に有し、他端側から探針部４が内部に押し込まれたときに、外表面と接触面５ａとの間に直接的に作用する化学的な結合力である表面吸着力により探針部４を保持するようになっている。具体的には、保持部５は、内周面の少なくとも一部が接触面５ａとされた円筒状に形成されている。
なお、この保持部５の作製方法については、カンチレバー１の製造方法と併せて後に詳細に説明する。また、本実施形態の保持部５は、図４に示すように、他端側の開口サイズＨが探針部４の直径Ｄよりも小さく形成されている。
【００６４】
次に、このように構成されたカンチレバー１を製造する方法について、以下に説明する。なお、本実施形態では、保持部５を光造形法で作製する場合を例に挙げて説明する。
即ち、本実施形態のカンチレバーの製造方法は、ホルダ部３及びレバー部２を一体的に形成した後、光造形用の光硬化性樹脂（不図示）内に浸漬する浸漬工程と、該浸漬工程後、レバー部２の先端に向けてレーザ光を照射して、該レーザ光の焦点に位置する光硬化性樹脂を局所的に硬化させると共に、所望の３次元パターンに沿って焦点位置が移動するようにレーザ光を移動させて光硬化性樹脂を連続的に硬化させ、保持部５を光造形法で作製する光造形工程と、該光造形工程後、保持部５の一端側が固定されたレバー部２及びホルダ部３を光硬化性樹脂から取り出し、保持部５の他端側を探針部４上に位置させるセット工程と、該セット工程後、対向面４ａが試料側に露出するように探針部４を保持部５の他端側から内部に押し込み、探針部４の外表面と保持部５の接触面５ａとの間に直接的に作用する表面吸着力により、探針部４を保持させる保持工程とを行う方法である。これら各工程について、以下に詳細に説明する。
【００６５】
まず、ＳＯＩ基板から半導体技術により、ホルダ部３及びレバー部２を一体的に形成する。そして、この一体的に形成したホルダ部３及びレバー部２を、光造形用の光硬化性樹脂内に浸漬する浸漬工程を行う。次いで、レバー部２の先端に向けてレーザ光を照射する。これにより、光硬化性樹脂は、レーザ光の焦点に位置する部分が局所的に硬化し始める。ここで、所望する保持部５の３次元パターンに沿って、焦点位置が移動するようにレーザ光を移動させる。
具体的には、図４に示すように、探針部４の周囲を取り囲む位置に配置された状態で、該探針部４の外表面に接触する接触面５ａを内面に有する保持部５が形作られるように、焦点位置を移動させる。より詳細には、内周面の少なくとも一部が接触面５ａとされた円筒状で、他端側の開口サイズＨが探針部４の直径Ｄよりも小さい保持部５が形作られるように、焦点位置を移動させる。
【００６６】
光硬化性樹脂は、この焦点位置の軌跡に沿って連続的に硬化するので、上述した形通りに形作られる。この光造形工程により、レバー部２の先端に一端側が固定された保持部５を作製することができる。次いで、保持部５が先端に形成されたレバー部２及び保持部５を光硬化性樹脂から取り出す。次に、保持部５の他端側を探針部４上に位置させるセット工程を行う。
【００６７】
このセット工程について、以下に詳細に説明する。
始めに、図５（ａ）に示すように、基板Ｓ上に探針部４を載置する載置工程を行う。該載置工程後、探針部４が載置された基板Ｓ上をレバー部２により走査して、該探針部４の表面形状をＳＰＭ観察すると共に探針部４の位置を特定する特定工程を行う。なお、この際、ホルダ部３を介してレバー部２を図示しない走査型プローブ顕微鏡にセットして特定工程を行う。この特定工程により、探針部４の表面形状を確認することができ、探針部４の位置を明確に特定することができる。その後、図５（ｂ）に示すように、位置が特定した探針部４上にレバー部２を移動させて、保持部５の他端側を探針部４上に位置させる。これにより、セット工程が終了する。
【００６８】
上記セット工程が終了した後、レバー部２と探針部４とを互いに接近させるように相対的に移動させて、図５（ｃ）に示すように、探針部４を保持部５の他端側から内部に押し込む保持工程を行う。この際、保持部５の他端側の開口サイズＨは、探針部４の直径Ｄよりも小さいので、図６に示すように、該保持部５は探針部４の押し込みに応じて変形して開口サイズＨが広がる。そして、探針部４が押し込まれると、自身の弾性により元の状態に戻り、探針部４の外表面と保持部５の接触面５ａとが完全に面接触すると共に互いに密着した状態となる。保持部５は、この密着時の化学的な結合力、即ち、表面吸着力によって探針部４を保持することができる。これらの結果、カンチレバー１を製造することができる。
【００６９】
特に、保持部５は、探針部４の周囲を取り囲むように形成されているので、探針部４をしっかりと多点で掴んで保持することができる。しかも保持部５は、円筒状であるので、接触面５ａと外表面とが探針部４の全周に亘って接触しており、より確実に探針部４を保持することができる。
また、他端側の開口サイズＨが探針部４の直径Ｄよりも小さいので、探針部４を内部に押し込んだときに、接触面５ａが“返し”の働きをしている。従って、探針部４の姿勢が安定し、保持がより確実になる。更には、開口サイズＨが直径Ｄよりも小さいので、表面吸着力に加え、物理的な嵌め合いによる結合力をも得ることができる。この点からも保持の確実性を高めることができる。
【００７０】
一方、保持された探針部４は、予め決められた半径からなる球面状の対向面４ａが、試料側に対向するように保持部５から露出した状態となっている。そのため、試料との接触面積を既知の値に保つことができ、粘弾性や摩擦力等の試料の物性情報を正確に観察することができる。
【００７１】
特に、本実施形態のカンチレバー１の製造方法は、探針部４を保持部５内に押し込んで、探針部４の外表面と接触面５ａとの間に直接的に作用する表面吸着力により探針部４を保持するので、従来のように接着剤を使用する必要がない。そのため、レバー部２の先端の決められた位置にピンポイントで接着剤を塗布する必要もなく、また、接着剤の硬化時間を考慮して手早く探針部４を接着する必要もない。よって、従来のように熟練を要する作業ではなくなり、作業者の手間を軽減できると共に作業時間の短縮化を図ることができる。
【００７２】
また、レバー部２に一端側が固定された保持部５内に探針部４を押し込むので、探針部４を正しい位置で確実に保持することができる。つまり、従来は、接着剤が塗布された領域内であれば、球体が接触した時点で接着がされてしまう。そのため、狙った位置にのみ所定量の接着剤を塗布する必要があると共に、その位置に正確に球体をマニュピレートする必要があった。
ところが、本実施形態のカンチレバー１の製造方法は、レバー部２に固定された保持部５に探針部４を押し込んで、接着剤を使用することなく保持することができるので、狙った位置で正確に探針部４を保持することができる。この点においても、作業者が作業し易く、また、高品質化を図ることができる。
【００７３】
また、接着剤を使用しないので、余分な接着剤が探針部４に回り込んで表面を被ってしまう恐れがない。よって、保持部５から露出している探針部４の対向面４ａが試料に接触したときに、両者の接触面積が変化してしまうことはない。この点においても、高品質化を図ることができる。また、光造形法により保持部５を作製するので、一般的な方法では加工が困難な形状であっても、容易に保持部５を作製することができる、よって、設計の自由度が高い。
【００７４】
上述したように、本実施形態に係るカンチレバー１及びカンチレバー１の製造方法によれば、接着材を使用せずに、手間をかけず短時間で探針部４を取り付けることができ、高品質化を図ることができる。また、探針部４を固定する際にＳＰＭ観察を行うので、従来光学顕微鏡で観察し難い大きさの探針部であっても、確実に保持部５内に押し込んで固定することができる。従って、より小さな探針部４を有するカンチレバー１を製造することができ、試料の微小領域の観察をより高分解能に行うことができる。
【００７５】
また、上記第１実施形態において、セット工程の前に、探針部４を予め所定の物質により修飾する修飾工程を行っても構わない。
この修飾工程を行うことで、試料の観察目的に応じて、探針部４を事前に各種の物質で修飾しておくことができる。特に探針部４は、上述したように接着剤を使用せずに、また、単に押し込まれるだけの簡単な作業で固定されるので、従来のように修飾に傷が付いてしまったり、接着剤の影響を受けたりすることがない。そのため、カンチレバー１ごと修飾を行わなくて済む。
従って、カンチレバー１に悪影響を与えてしまうことを防止することができると共に、物質の制限を受けることなく修飾を行うことができる。その結果、より多角的な観察を行うことができ、また、カンチレバー１の設計の自由度を向上することができる。
【００７６】
また、上記第１実施形態では、探針部４を完全な球形状としたが、球形状に限定されるものではない。少なくとも保持部５から露出して、試料側に対向する対向面４ａが球状に形成されていれば構わない。例えば、図７及び図８に示すように、断面楕円形状の探針部４でも構わないし、露出する面だけが球状となった半円形状でも構わない。
【００７７】
（第２実施形態）
次に、本発明に係るカンチレバー及びカンチレバーの製造方法の第２実施形態について、図９から図１１を参照して説明する。なお、第２実施形態において第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付しその説明を省略する。
本実施形態のカンチレバー１０は、図９から図１１に示すように、保持部５に、円筒状の内部と外部とを連通させて、探針部４が押し込まれて保持部５内に入り込んだときに、該探針部４によって圧縮された内部の流体を外部に排出する連通孔１１が形成されている。なお、本実施形態では、この連通孔１１は図１０に示すように断面円形状であり、保持部５の一端側近傍に１つだけ形成されている。
また、この連通孔１１を形成するには、光造形工程の際に、予め連通孔１１を考慮してレーザ光の焦点位置を３次元的に移動させれば良い。
【００７８】
本実施形態のカンチレバー１０及びカンチレバー１０の製造方法においては、連通孔１１が形成されているので、探針部４を保持部５内に押し込んで固定する保持工程時に、探針部４によって保持部５内に圧縮された空気や溶液等の流体を外部に排出することができる。従って、探針部４を保持部５内に押し込み易くなり、作業効率を向上することができる。
【００７９】
なお、本実施形態では、連通孔１１を１つだけ形成したが、１つに限られず、複数形成しても構わない。また、連通孔１１の断面形状や位置等は、上述した場合に限られず、自由に設定して構わない。例えば、図１２及び図１３に示すように、レバー部２の表面上に流体の逃げ道が作られるように、連通孔１１を形成しても構わない。この際、図１３に示すように、連通孔１１の断面形状を四角形状にしても構わない。
【００８０】
また、連通孔１１を保持部５に形成するのではなく、略探針部４の真下に位置するようにレバー部２に形成しても構わない。この場合であっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００８１】
（第３実施形態）
次に、本発明に係るカンチレバー及びカンチレバーの製造方法の第３実施形態について、１４及び図１５を参照して説明する。なお、第３実施形態において第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付しその説明を省略する。
本実施形態のカンチレバー２０は、図１４及び図１５に示すように、保持部５に、周方向に向けて所定間隔毎に複数のスリット２１が形成されている。なお、本実施形態では、このスリット２１は、９０度毎に４つ形成されている。
また、このスリット２１を形成するには、光造形工程の際に、予めスリット２１を考慮してレーザ光の焦点位置を３次元的に移動させれば良い。
【００８２】
本実施形態のカンチレバー２０及びカンチレバー２０の製造方法においては、周方向に４つのスリット２１が形成されているので、保持部５が半径方向に伸縮し易くなっている。即ち、保持部５は、拡径又は縮径し易い状態となっている。よって、探針部４を保持部５内により押し込み易くなり、作業効率を向上することができる。
なお、本実施形態では、スリット２１を４つ形成したが、４つに限られず、３つ、５つ等複数形成して構わない。
【００８３】
（第４実施形態）
次に、本発明に係るカンチレバー及びカンチレバーの製造方法の第４実施形態について、図１６から図１８を参照して説明する。なお、第４実施形態において第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付しその説明を省略する。
本実施形態のカンチレバー３０は、図１６から図１８に示すように、保持部３１の他端側の開口サイズＨが、第１実施形態の保持部５とは異なり、探針部４の直径Ｄと略同じ大きさになるように光造形工程時に形成されている点である。
【００８４】
このような保持部３１が作製されたカンチレバー３０であっても、探針部４を保持部３１内に押し込んで固定する際に、該探針部４の外表面と接触面３１ａとが化学的な結合力である表面吸着力により直接的に密着するので、確実に探針部４を保持することができる。特に、他端側の開口サイズＨが、探針部４の直径Ｄと同程度であるので、探針部４を過度の力で押し込む必要がなく、容易に探針部４を保持させることができる。なお、探針部４のサイズが小さいほど、自重よりも表面吸着力（吸着エネルギー）の方が顕著に作用するので、より確実に探針部４を保持することができる。
【００８５】
なお、本実施形態においても第１実施形態と同様に、探針部４を完全な球形状に限定されるものではない。例えば、図１９及び図２０に示すように、断面楕円形状の探針部４でも構わないし、露出する面だけが球状となった半円形状でも構わない。
【００８６】
（第５実施形態）
次に、本発明に係るカンチレバー及びカンチレバーの製造方法の第５実施形態について、図２１及び図２２を参照して説明する。なお、第５実施形態において第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第５実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、保持部５の他端側の開口サイズＨが探針部４の直径Ｄよりも小さい値で固定されていたのに対し、第５実施形態では、他端側の開口サイズＨが可変とされている点である。
【００８７】
即ち、本実施形態のカンチレバー４０は、図２１に示すように、保持部４１の一部が形状記憶材料により形成された可変部４２となっており、外的要因により伸縮すると共に、該伸縮に伴って他端側の開口サイズＨを探針部４の直径Ｄよりも大きくなるように変化させて、探針部４を脱着可能としている。
この可変部４２は、外的要因として、例えば、周囲の温度が室温（略２３度）より上昇すると、図２２に示すように、伸びるようになっている。これにより、他端側の開口サイズＨが探針部４の直径Ｄよりも大きく変化するようになっている。また、周囲の温度が室温以下になった場合には、図２１に示すように、縮んで開口サイズＨを探針部４の直径Ｄ以下に変化させるようになっている。
【００８８】
また、このようなカンチレバー４０を作製する際には、光造形工程を行う際に、一旦可変部４２以外の部分を作製した後、光硬化性樹脂として形状記憶材料に変更する。そして、レーザ光を照射して可変部４２のみを作製すれば良い。
【００８９】
このように構成されたカンチレバー４０によれば、探針部４を保持部４１から脱着することができるので、経年変化等に応じて探針部４のみを交換することができる。よって、交換部品を最小限に抑えることができ、ランニングコストの低減化を図ることができる。
更には、探針部４を試料に接触させたときに、該探針部４に何らかの被測定物質（ＤＮＡ等）を付着させ、該被測定物質を付着させたままの状態で探針部４を取り外して、探針部４ごと他の検査や観察等に回すことも可能である。
なお、温度だけでなく、電場や磁場等の外的要因により可変部４２を伸縮するように構成しても構わない。
【００９０】
（第６実施形態）
次に、本発明に係るカンチレバー及びカンチレバーの製造方法の第６実施形態について、２３及び図２４を参照して説明する。なお、第６実施形態において第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第６実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、保持部５を円筒状に形成したが、第５実施形態のカンチレバー５０は、保持部が複数の爪部５１として作製されている点である。
【００９１】
即ち、本実施形態のカンチレバー５０は、図２３に示すように、探針部４の周囲を所定間隔毎に取り囲むと共に、それぞれが内側に接触面５１ａを有する複数の爪部５１（保持部）を有している。なお、本実施形態では、爪部５１の数は３つであり、１２０度間隔毎に形成されている。更に、本実施形態において３つの爪部５１は、それぞれ探針部４の中心に向かって撓むように予め付勢された状態で形成されている。
このような爪部５１を形成するには、光造形工程の際に、３つ爪部５１の形状に沿ってレーザ光の焦点位置を３次元的に移動させれば良い。
【００９２】
本実施形態のカンチレバー５０及びカンチレバー５０の製造方法によれば、保持部が３つの爪部５１であるので、探針部４の周囲を確実に取り囲んで、抱え込むようにして探針部４を保持することができる。よって、探針部４を確実に保持することができる。特に、３つの爪部５１は、それぞれ探針部４の中心に向かって予め付勢されているので、探針部４の外表面と接触面５１ａとの間に直接的に作用する表面吸着力を増すことができる。よって、より強固な力で探針部４を保持することができる。また、各爪部５１間の隙間から探針部４の保持状態を容易に確認することができる。
【００９３】
なお、上記実施形態では、３つの爪部５１を予め探針部４の中心に向かって付勢するように形成したが、この場合に限られず、例えば、図２５及び図２６に示すように、真直ぐに形成しても構わない。また、この場合において、図２６に示すように、カンチレバー５０の他端側にそれぞれ鉤状の返し部５１ｂを形成すると良い。
こうすることで、３つの爪部５１によって抱え込まれるように保持された探針部４が、返し部５１ｂに接触して位置ずれし難い。よって、姿勢がより安定して外れ難くなる。その結果、探針部４をさらに確実に保持することができる。
【００９４】
（第７実施形態）
次に、本発明に係るカンチレバー及びカンチレバーの製造方法の第７実施形態について、２７から図２９を参照して説明する。なお、第７実施形態において第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第７実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、保持部５内に探針部４を押し込んで、探針部４の外表面と接触面５ａとの間に直接的に作用する表面吸着力により探針部４を保持したが、第７実施形態では、磁力を利用して探針部４を吸着し、固定する点である。
【００９５】
即ち、本実施形態のカンチレバー６０は、図２７及び図２８に示すように、レバー部２及びホルダ部３と、磁性材料からなる探針部４と、レバー部２の先端の表面側に設けられ、探針部４を自身の表面に吸着する磁性体（吸着手段）６１とを備えている。磁性体６１は、磁石や磁性薄膜で覆われた物体により構成される。
【００９６】
また、本実施形態のカンチレバー６０の製造方法は、ホルダ部３及びレバー部２をＳＯＩ基板Ｓから一体的に形成し、レバー部２の先端に磁性体６１を取り付けた後、磁性体である探針部４を基板Ｓ上に載置する載置工程と、該載置工程後、第１実施形態と同様にレバー部２で基板Ｓ上を走査して、探針部４の表面形状をＳＰＭ観察すると共に探針部４の位置を特定する特定工程と、図２９に示すように、位置を特定した探針部４上にレバー部２の先端に取り付けられた磁性体６１を位置させるセット工程と、セット工程後、磁性体６１と探針部４とを接近させて、探針部４をレバー部２の先端の磁性体６１に吸着して固定する固定工程とを行う。
【００９７】
本実施形態においても第１実施形態と同様に、接着剤を使用せずに探針部４を取り付けることができ、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、ＳＰＭ観察を行った後、探針部４を取り付けるので、やはり同様に従来光学顕微鏡で観察し難い大きさの探針部４であっても、確実に固定することができる。特に、磁力を利用するので、容易且つ瞬時に探針部４を固定できる。
【００９８】
なお、本実施形態では、磁性体６１をレバー部２の表面側に取り付けたが、図３０及び図３１に示すように、レバー部２の裏面側に取り付けても構わない。
また、探針部４自身を磁石としても構わない。こうすることで、吸着力をより高めることができ、探針部４をより確実に固定することができる。
更に、探針部４を磁石にすると共に、レバー部２側に探針部４が吸着する磁性体を取り付けても構わない。また、レバー部２の表面側若しくは裏面側の所定位置に磁性膜を被膜させても構わない。これらいずれの場合であっても、磁力を利用して探針部４を固定することができる。
【００９９】
更に、図３２及び図３３に示すように、探針部４を磁石にすると共に、レバー部２に電磁石（吸着手段）６５を取り付けても構わない。この電磁石６５は、レバー部２の裏面側に固定された鉄心６６と、該鉄心６６の周囲を巻回するコイル６７とから構成されている。
このように電磁石６５を取り付けることで、極性（Ｎ極、Ｓ極）を反転させて、探針部４をレバー部２から脱着することができる。そのため、探針部４のみを交換することができると共に、ＤＮＡ等の被測定対象物を探針部４に付着させた後、探針部４ごと他の検査や観察等に回すことも可能である。
【０１００】
また、上述した第７実施形態において、探針部４を基板Ｓ上に載置する載置工程の前に、該探針部４を予め所定の物質で修飾する修飾工程を行っても構わない。特に、探針部４を、接着剤を使用せずに、磁力で固定するので、修飾に傷が付いてしまったり、接着剤の影響を受けたりすることがない。そのため、カンチレバー６０ごと修飾を行わなくて済む。従って、カンチレバー６０に悪影響を与えてしまうことを防止することができると共に、物質の制限を受けることなく修飾を行うことができる。その結果、より多角的な観察を行うことができ、また、カンチレバー６０の設計の自由度を向上することができる。
【０１０１】
また、上記第７実施形態では、基板Ｓ上をＳＰＭ観察して探針部４を特定した後、磁力を利用した吸着により、接着剤を使用せずにレバー部２に探針部４を固定したが、他の方法で探針部４を固定しても構わない。例えば、探針部４の位置を特定する特定工程の後、レバー部２を超音波振動させ、該超音波振動により発生した熱を利用して探針部４を熱接着固定する固定工程を行っても構わない。
この場合であっても、従来光学顕微鏡で観察し難い大きさの探針部４を、接着剤を使用せずに固定することができる。よって、上記第７実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０１０２】
なお、本発明の技術範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
【０１０３】
例えば、上記第１実施形態から第６実施形態では、光造形法により保持部を作製した例を示したが、光造形法に限定されるものではない。例えば、通常の半導体プロセスで、例えば、ＳＯＩ基板からレバー部及びホルダ部を一体的に形成する際に、保持部も併せて作製しても構わない。但し、上述したように、光造形法を採用することで、半導体プロセスでも加工が困難な複雑な形状を容易に作製できるので、より好ましい。
【０１０４】
また、上記各実施形態では、平板状に形成されたレバー部を例に挙げて説明したが、レバー部の形状は平板状に限定されるものではなく、バネ特性を有していればなんでも構わない。例えば、断面半球状のかまぼこ型や紡錘型、或いは、円柱状に形成されていても構わない。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るカンチレバーの斜視図である。
【図２】図１に示すカンチレバーの上面図である。
【図３】図１に示すカンチレバーの側面図である。
【図４】図１に示すカンチレバーの断面図である。
【図５】図１に示すカンチレバーを製造する際の工程を示す図であって、（ａ）は探針部が載置された基板上をレバー部によって走査してＳＰＭ観察を行っている状態を示す図であり、（ｂ）は（ａ）の状態の後、ＳＰＭ観察で位置が特定された探針部上にレバー部を移動させた状態を示す図であり、（ｃ）は（ｂ）の状態の後、保持部内に探針部を押し込んで探針部を保持した状態を示す図である。
【図６】探針部を保持部内に押し込んだときの断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態の変形例を示す図であって、断面楕円形状の探針部を有するカンチレバーの側面図である。
【図８】図７に示すカンチレバーの断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係るカンチレバーの上面図である。
【図１０】図９に示すカンチレバーの側面図である。
【図１１】図９に示すカンチレバーの断面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態の変形例を示す図であって、連通孔がレバー部の表面上に位置するように形成されたカンチレバーの側面図である。
【図１３】図１２に示すカンチレバーの側面図である。
【図１４】本発明の第３実施形態に係るカンチレバーの上面図である。
【図１５】図１４に示すカンチレバーの側面図である。
【図１６】本発明の第４実施形態に係るカンチレバーの上面図である。
【図１７】図１６に示すカンチレバーの側面図である。
【図１８】図１６に示すカンチレバーの断面図である。
【図１９】本発明の第４実施形態の変形例を示す図であって、断面楕円形状の探針部を有するカンチレバーの側面図である。
【図２０】図１９に示すカンチレバーの断面図である。
【図２１】本発明の第５実施形態に係るカンチレバーの断面図である。
【図２２】図２１に示す状態から、周囲の温度を上昇させて可変部を伸ばし、他端側の開口サイズを探針部の直径よりも大きくさせた状態のカンチレバーの側面図である。
【図２３】本発明の第６実施形態に係るカンチレバーの上面図である。
【図２４】図２３に示すカンチレバーの側面図である。
【図２５】本発明の第６実施形態の変形例を示す図であって、複数の爪部が真直ぐに形成されると共に、他端側に返し部が設けられたカンチレバーの上面図である。
【図２６】図２５に示すカンチレバーの側面図である。
【図２７】本発明の第７実施形態に係るカンチレバーの上面図である。
【図２８】図２７に示すカンチレバーの側面図である。
【図２９】図２７に示すカンチレバーを製造する際の工程を示す図であって、ＳＰＭ観察で位置が特定された探針部上にレバー部を移動させた状態を示す図である。
【図３０】本発明の第７実施形態の変形例を示す図であって、レバー部の裏面側に磁石が取り付けられたカンチレバーの側面図である。
【図３１】図３０に示すカンチレバーの上面図である。
【図３２】本発明の第７実施形態の変形例を示す図であって、レバー部の裏面側に電磁石が取り付けられたカンチレバーの側面図である。
【図３３】図３２に示すカンチレバーの上面図である。
【符号の説明】
【０１０６】
Ｄ    探針部の直径
Ｈ    他端側の開口サイズ
Ｓ    基板
１、１０、２０、３０、４０、５０、６０    カンチレバー
２    レバー部
３    ホルダ部
４ａ    対向面
４    探針部
５、３１、４１、    保持部
５ａ、３１ａ、４１ａ、５１ａ    接触面
１１    連通孔
２１    スリット
５１    爪部（保持部）
５１ｂ    返し部
６１    磁性体（吸着手段）
６５    電磁石（吸着手段）
【図１】
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【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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