(57)【要約】      （修正有）【課題】吸着介在物によって走査型プローブ顕微鏡に安定にして強固に固定される試料台を提供する。【解決手段】試料台１２は、試料を保持するための試料保持面１２ａとスキャナーに固定されるための試料台吸着面１２ｂとを有している。試料台吸着面１２ｂは１μｍ程度の凹凸が一様に付けられている。Ｚスキャナーと試料台１２の試料台吸着面１２ｂの間に存在する吸着介在物は試料台１２の試料台吸着面１２ｂに付けられた凹凸に入り込む。これにより吸着介在物は試料台１２の試料台吸着面１２ｂに一定の厚みで保持される。その結果、試料台１２は、高速ＡＦＭへの適用に耐えうる程度にＺスキャナーに強固に吸着される。【選択図】図７
2007139662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査型プローブ顕微鏡の観察対象となる試料を保持するための試料台であり、試料を保持するための試料保持面と、走査型プローブ顕微鏡に固定されるための試料台吸着面とを有し、試料台吸着面は、試料台固定のための吸着介在物を一定の厚みで保持するための凹凸を有している走査型プローブ顕微鏡用の試料台。
【請求項２】
前記試料台の試料台吸着面の凹凸は機械加工によるほぼ一定の表面粗さを持つ平面である請求項１に記載の試料台配列。
【請求項３】
前記試料台の試料台吸着面の凹凸は半導体加工プロセスにより形成された凹凸パターンである請求項１に記載の試料台配列。
【請求項４】
前記試料台の試料台吸着面の凹凸は機械加工によって形成された溝である請求項１に記載の試料台配列。
【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用の試料台に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）は走査型プローブ顕微鏡の代表的な機器のひとつで、探針と試料との間の距離がサブｎｍからｎｍオーダーになったときに働く力の影響を探針に連なるカンチレバーの変位または共振特性の変化として検出することにより試料の三次元画像を測定するものである。高速ＡＦＭとは、カンチレバーをこれまでのＡＦＭで用いられていた数ｋＨｚ〜数１００ｋＨｚの応答性を持つものから５００ｋＨｚ以上の応答性を持つものに変更して、１秒間に１００ライン以上の走査を可能としたものである。高速に走査するためには、試料台はスキャナーに強固に固定されている必要がある。
【０００３】
高速ＡＦＭの試料台は、ガラスを削り出したものや、樹脂を削り出したものなど、個別に作製される。試料台は、試料を保持するための試料保持面とスキャナーに固定されるための試料台吸着面とを有し、試料台吸着面にグリースやワックスやゲルのような可塑性の吸着介在物を塗布してスキャナーにはり付けられることによりスキャナーに固定される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高速ＡＦＭでは試料分子の動きや反応性の確認をするための測定を高速で行なうために試料台をスキャナーに安定して固定したい。
【０００５】
試料台の吸着については再現性を良くするため、吸着介在物の厚みが一定にそろっている必要がある。これまでの試料台は試料台吸着面が平滑平面で、スキャナーへの取り付けの際に塵などが混入した場合、試料台吸着面の吸着介在物の厚みに偏りが生じたり、気泡が混入したりするなどして、固定が不安定になるおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような実状を考慮して成されたものであり、その目的は、吸着介在物によって走査型プローブ顕微鏡に安定にして強固に固定される試料台を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による試料台は、試料を保持するための試料保持面と、走査型プローブ顕微鏡に固定されるための試料台吸着面とを有し、試料台吸着面は、試料台固定のための吸着介在物を一定の厚みで保持するための凹凸を有している。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、試料台をスキャナーに吸着させる吸着介在物の厚みが容易に一様になる試料台が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
＜第一実施形態＞
第一実施形態はガラス板を機械加工して作製される試料台配列に向けられている。試料台配列は複数の試料台を備えている。ガラス板の機械加工にはダイシングソーまたはダイヤモンド切削機などが使用される。本実施形態の試料台配列は以下の加工手順に従って作製される。
【００１１】
まず、ガラス板ＧＰの試料台吸着面になる面ＧＰｂに面粗さ１μｍ程度の凹凸を付ける。凹凸は、例えば、図１に示されるようにサンドブラストノズルＳＢＮによりサンドブラストを吹き付けることによって付けられる。あるいは、図２に示されるようにダイヤモンドヤスリＤＲを用いて付けられてもよい。凹凸を付ける手法は、これらに限定されるものではなく、既に知られているどのような手法であってもよい。
【００１２】
続いて図３に示されるように、ガラス板ＧＰを、試料保持面になる面ＧＰａを左端部分を除いてＢ断面方向に間隔をおいてＣ断面方向に一定の幅かつ一定の深さで切削する。
【００１３】
次に図４に示されるように、試料保持面になる面ＧＰａをＣ断面方向に間隔をおいてＢ断面方向に一定の幅かつ一定の深さで切削する。
【００１４】
続いて図５に示されるように、図４の加工において切削した部分の内側の一部をさらに、試料台の切り出しの際に破壊される架橋部分の厚さに相当する厚さを残して、Ｃ断面方向に間隔をおいてＢ断面方向に一定の幅かつ一定の深さで切削する。
【００１５】
さらに図６に示されるように、図３の加工において切削した部分の内側の一部を、Ｂ断面方向に間隔をおいてＣ断面方向に一定の幅で切り抜く。
【００１６】
最後に図７に示されるように、試料台配列を１列ずつに切り分けるのを容易にするための切り込みを入れて、本実施形態の複数の試料台１２を有する試料台配列１０が完成する。
【００１７】
試料台１２は、使用の際に、試料台配列１０から切り出される。試料台１２は、試料を保持するための試料保持面１２ａとスキャナーに固定されるための試料台吸着面１２ｂとを有している。試料台吸着面１２ｂは１μｍ程度の凹凸が一様に付けられている。
【００１８】
試料台配列１０から切り出された試料台１２は、図８に示されるように、グリースやワックスやゲルなどの吸着介在物を用いて高速ＡＦＭのＺスキャナー１８に吸着される。
【００１９】
本実施形態では、試料台１２の試料台吸着面１２ｂに１μｍ程度の凹凸が一様に付けられているので、Ｚスキャナー１８と試料台１２の試料台吸着面１２ｂの間に存在する吸着介在物は試料台１２の試料台吸着面１２ｂに付けられた凹凸に入り込む。これにより吸着介在物は試料台１２の試料台吸着面１２ｂに一定の厚みで保持される。その結果、試料台１２は、高速ＡＦＭへの適用に耐えうる程度にＺスキャナー１８に強固に吸着される。
【００２０】
＜第二実施形態＞
第二実施形態はシリコンプロセスを用いて作製される試料台配列に向けられている。試料台配列は複数の試料台を備えている。
【００２１】
本実施形態の試料台配列２０は、図９に示されるように、複数の試料台２２と、試料台２２をそれぞれ取り囲んでいる枠組み２４と、試料台２２と枠組み２４とをつないでいる架橋部分２６とを有している。試料台２２は、試料を保持するための試料保持面２２ａとスキャナーに固定されるための試料台吸着面２２ｂとを有している。
【００２２】
この試料台配列２０は、マスキングプロセスおよび等方性・異方性エッチングなどのＭＥＭＳ技術（半導体加工プロセス）を利用してシリコンなどの半導体基板から作製される。ＡＡ断面から分かるように、試料台２２と枠組み２４は架橋部分２６によって一体的に結合されている。
【００２３】
試料台２２の試料台吸着面２２ｂは、ＭＥＭＳ技術（半導体加工プロセス）により形成された凹凸パターンを有している。凹凸パターンは、図１０に示されるようなメッシュ状の凹凸パターンや、図１１に示されるような多数の離散した凸部から成るアイランド状の凹凸パターン、多数の線状の凸部から成るラインアンドスペース状の凹凸パターンなどであってよい。これらの凹凸パターンにおいて、凹凸の高さ（または深さ）は１μｍ程度であり、凹凸の繰り返し周期は１０μｍ程度である。
【００２４】
第二実施形態の試料台２２は第一実施形態の試料台１２に比べて厚さが薄くなるため、第一実施形態のガラス製の試料台１２の高さに合わせて設置された高速ＡＦＭの構成に用いる場合には、Ｚスキャナー１８に直接はり付けられるのではなく、図１２に示されるように、スペーサー２８を介在させてＺスキャナー１８にはり付けられる。試料台２２は、グリースやワックスやゲルなどの吸着介在物を用いてスペーサー２８に吸着される。
【００２５】
本実施形態では、試料台２２の試料台吸着面に凹凸パターンが形成されているので、スペーサー２８と試料台２２の試料台吸着面の間に存在する吸着介在物は試料台２２の試料台吸着面に形成された凹凸パターンに入り込む。これにより吸着介在物は試料台２２の試料台吸着面に一定の厚みで保持される。その結果、試料台２２は、高速ＡＦＭへの適用に耐えうる程度にスペーサー２８に強固に吸着される。
【００２６】
本実施形態においては、試料台２２の試料台吸着面に凹凸パターンを形成する代わりに、試料台２２が吸着されるスペーサー２８の面に凹凸パターンを形成しても同様の利点が得られる。
【００２７】
これまでの説明ではＺスキャナー１８とスペーサー２８をあらかじめ接着しておいてスペーサー２８と試料台２２の間に吸着介在物の層を設けることにより試料台２２の固定を行なっているが、試料台２２とスペーサー２８をあらかじめ接着しておいてスペーサー２８とＺスキャナー１８の間に吸着介在物の層を設けることにより試料台２２の固定を行なう場合もある。その場合には、Ｚスキャナー１８に固定されるスペーサー２８の面に前述した凹凸パターンを形成してもよい。
【００２８】
＜第三実施形態＞
第三実施形態は、従来用いられてきたガラス製の試料台の改良に向けられている。
【００２９】
図１３に示されるように、試料台３２は、試料を保持するための試料保持面３２ａとスキャナーに固定されるための試料台吸着面３２ｂとを有している。試料台吸着面３２ｂには、試料台吸着面に余分な吸着介在物を逃がすための十字溝３４が形成されている。十字溝３４は例えば０．３ｍｍの深さと０．５ｍｍの幅を有している。十字溝３４は例えばダイシングソーによる加工によって形成される。十字溝３４の形成は、ダイシングソーによる加工に限定されるものではなく、ほかの機械的加工によって実施されてもよい。
【００３０】
試料台３２をスキャナーに吸着介在物を介在させて乗せ、試料台３２をスキャナーに向けて押し付けて吸着介在物をつぶしていく際、余分な吸着介在物は周辺部分からはみだすだけでなく、十字溝３４の中に収まる。これにより吸着介在物は試料台３２の試料台吸着面に一定の厚みで保持される。その結果、試料台３２は、高速ＡＦＭへの適用に耐えうる程度にスキャナーに強固に吸着される。
【００３１】
本実施形態では、試料台３２の試料台吸着面３２ｂに十字溝３４を形成する例をあげたが、試料台吸着面３２ｂに形成する溝は、十字溝３４に限定されるものではなく、どのような溝であってもよい。
【００３２】
これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。
【００３３】
例えば、第一実施形態において試料台１２の試料台吸着面に付けられる凹凸や第二実施形態において試料台２２の試料台吸着面に形成される凹凸パターンは、第三実施形態において説明した溝に変更されてもよい。
【００３４】
また、第一実施形態において試料台１２の試料台吸着面に付けられる凹凸や第三実施形態において試料台３２の試料台吸着面３２ｂに形成される十字溝３４は、第二実施形態において説明した凹凸パターンに変更されてもよい。
【００３５】
第二実施形態において試料台２２の試料台吸着面に形成される凹凸パターンや第三実施形態において試料台３２の試料台吸着面３２ｂに形成される十字溝３４は、第一実施形態において説明した凹凸に変更されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第一実施形態の試料台配列の作製工程の最初の工程を示している。
【図２】本発明の第一実施形態の試料台配列の作製工程における図１の代替工程を示している。
【図３】本発明の第一実施形態の試料台配列の作製工程の図１に続く工程を示している。
【図４】本発明の第一実施形態の試料台配列の作製工程の図３に続く工程を示している。
【図５】本発明の第一実施形態の試料台配列の作製工程の図４に続く工程を示している。
【図６】本発明の第一実施形態の試料台配列の作製工程の図５に続く工程を示している。
【図７】本発明の第一実施形態の試料台配列の完成品を示している。
【図８】図７の試料台配列から切り出された試料台が高速ＡＦＭのＺスキャナーに取り付けられた様子を示している。
【図９】本発明の第二実施形態の試料台配列を示している。
【図１０】図９に示された試料台の試料台吸着面に形成されるメッシュ状の凹凸パターンを示している。
【図１１】図９に示された試料台の試料台吸着面に形成されるアイランド状の凹凸パターンを示している。
【図１２】図９の試料台配列から切り出された試料台が高速ＡＦＭのＺスキャナーに取り付けられた様子を示している。
【図１３】本発明の第三実施形態の試料台を示している。
【符号の説明】
【００３７】
ＧＰ…ガラス板、ＧＰａ…試料保持面になる面、ＧＰｂ…試料台吸着面になる面、ＳＢＮ…サンドブラストノズル、ＤＲ…ダイヤモンドヤスリ、１０…試料台配列、１２…試料台、１２ａ…試料保持面、１２ｂ…試料台吸着面、１８…Ｚスキャナー、２０…試料台配列、２２…試料台、２２ａ…試料保持面、２２ｂ…試料台吸着面、２４…枠組み、２６…架橋部分、２８…スペーサー、３２…試料台、３２ａ…試料保持面、３２ｂ…試料台吸着面、３４…十字溝。
【図１】
2007139662.tif 000003
【図２】
2007139662.tif 000004
【図３】
2007139662.tif 000005
【図４】
2007139662.tif 000006
【図５】
2007139662.tif 000007
【図６】
2007139662.tif 000008
【図７】
2007139662.tif 000009
【図８】
2007139662.tif 000010
【図９】
2007139662.tif 000011
【図１０】
2007139662.tif 000012
【図１１】
2007139662.tif 000013
【図１２】
2007139662.tif 000014
【図１３】
2007139662.tif 000015