(57)【要約】【目的】試料の表面平面と凹凸部の側壁及び底面の走査を容易且つ正確に行うことができることを目的とする。更に、試料の平面の凹凸部の底角部を死角となることなく正確に操作できるナノチューブプローブを提供する。【構成】カンチレバー部２に長軸状の突出部３が設けられ、この突出部３の先端部の側部に平坦面３ａが形成され、この側部平坦面３ａに突出部３の軸線方向に対して先端が斜め傾斜方向に突出するようにナノチューブ４ａ、４ｂが配置され、このナノチューブ４ａ、４ｂの基端部が側部平坦面３ａにコーティングあるいは融着により固定され、ナノチューブ４ａ、４ｂの先端を探針として用いる。【選択図】  図１
2007024706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カンチレバー部に長軸状の突出部が設けられ、この突出部の先端部の側部に前記突出部の軸線方向に対して先端が斜め傾斜方向に突出するようにナノチューブが配置され、このナノチューブの基端部が前記側部にコーティングあるいは融着により固定され、前記ナノチューブ先端を探針として用いることを特徴とするナノチューブプローブ。
【請求項２】
前記ナノチューブが直線状に形成されており、前記突出部の軸線方向に対して前記ナノチューブの軸線方向が鋭角になるように固定されている請求項１に記載のナノチューブプローブ。
【請求項３】
前記ナノチューブが曲線状に形成されており、前記突出部の軸線方向に対して前記ナノチューブの先端の軸線方向が鋭角になるように固定されている請求項１に記載のナノチューブプローブ。
【請求項４】
前記ナノチューブが前記突出部の側部に一本固定されている請求項２又は３に記載のナノチューブプローブ。
【請求項５】
前記ナノチューブが前記突出部の側部に二本固定され、これら二本のナノチューブの先端部が逆方向に傾斜配置されて末広がり状になるように固定されている請求項２又は３に記載のナノチューブプローブ。
【請求項６】
前記ナノチューブは、電子ビームを照射することにより曲成されている請求項３〜５のいずれかに記載のナノチューブプローブ。
【請求項７】
カンチレバー部に長軸状の突出部が設けられ、この突出部の先端にナノチューブの基端部がコーティングあるいは融着により固定され、前記ナノチューブの先端部が前記突出部の側方に突出されていることを特徴とするナノチューブプローブ。
【請求項８】
前記ナノチューブが前記突出部の先端に一本固定されている請求項７に記載のナノチューブプローブ。
【請求項９】
前記ナノチューブが前記突出部の先端に二本固定され、前記ナノチューブの先端部が互いに反対方向に突出するように固定されている請求項７に記載のナノチューブプローブ。
【請求項１０】
前記ナノチューブが前記突出部の先端に四本固定され、前記ナノチューブの先端部が四方に向けて突出するように固定されている請求項７に記載のナノチューブプローブ。
【請求項１１】
カンチレバー部に長軸状の突出部が設けられ、この突出部の先端にナノチューブの軸方向中間部がコーティングあるいは融着により固定され、前記ナノチューブの両側の先端部が前記突出部の側方に突出していることを特徴とするナノチューブプローブ。
【請求項１２】
前記ナノチューブが前記突出部の先端に一本固定され、前記ナノチューブの両先端部が互いに反対側に向けて前記突出部より突出している請求項１１に記載のナノチューブプローブ。
【請求項１３】
前記ナノチューブが二本十字状に交差して固定され、前記二本のナノチューブの両先端部がそれぞれ前記突出部より四方に向けて突出している請求項１１に記載のナノチューブプローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の表面に存在する凹凸部の側壁部分を走査することが可能なナノチューブプローブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図２０はホームページｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｅａｍ−ｎａｎｏｔｅｃ．ｄｅ／ｆｌａｒｅｄ＿ｃｄ．ｈｔｍ（非特許文献１）に記載された従来技術のフレアーチップで試料の表面及びこの表面に存在する凹部を走査している状態の概略斜視図である。図２０によって説明すると、このフレアーチップ１０１は、下端部に左右両側に湾曲して突出する突起部１０２、１０３を有し、その下端面１０４は曲線状に形成されている。試料Ｃの表面を走査する場合、試料Ｃの左側の平面Ｈは曲線状の下端面１０４で走査される。また、試料Ｃの凹部Ｕの左側壁Ｓは湾曲した左側の突起部１０２で走査され、凹部Ｕの底面Ｔは曲線状の下端面１０４で走査される。更に、凹部Ｕの右側壁Ｖは湾曲した右側の突起部１０３で走査され、右側の平面Ｊは曲線状の下端面１０４で走査される。
【０００３】
しかし、フレアーチップ１０１の左右の突起部１０２、１０３は湾曲形成されているから、試料Ｃの凹部Ｕの左側壁Ｓと右側壁Ｖを鮮明に走査することができないという問題があった。また、フレアーチップ１０１の下端面１０４は曲線状に形成されているから、試料Ｃの左右平面Ｈ、Ｊと凹部Ｕの底面Ｔを鮮明に走査することができないという問題があった。また、左右突起部１０２、１０３及び下端面１０４が緩やかに連続するため、凹部Ｕの両底角部Ｋ、Ｋが死角となり走査できないという問題があった。
【０００４】
この問題を解決するために、図２１に示すフレアーチップ１０１Ａが開発され、試料Ｃの表面の平面と凹部の左右側壁及び底面とを走査することが考えられる。即ち、フレアーチップ１０１Ａの左右の突起部１０２Ａ、１０３Ａを鋭角に先鋭形成し、下端面１０４Ａを平坦面に形成する。これら鋭角の左右の突起部１０２Ａ、１０３Ａで試料表面の凹部の左右側壁を鮮明に走査することができる。しかし、下端面１０４Ａは平坦であるから、試料の平面を走査すると誤差が大きくなるという問題があった。しかも、下端面１０４Ａから外側に開くように傾斜して左右の突起部１０２Ａ、１０３Ａが形成されているために、試料の凹部の両底角部が死角となり走査できないという問題があった。また、左右の突起部１０２Ａ、１０３Ａを鋭角に先鋭形成することは、製作上難しいという問題があった。
【０００５】
また、図２２、図２３、図２４は、２００５年第５２回応用物理学関係連合講演会の講演予稿集（非特許文献２）に記載された従来技術の傾斜走査法を示している。図２２はカンチレバーの突出部を試料の表面に対して垂直向きにして走査する状態を示す説明図である。図２２に示すように、カンチレバー２０１の突出部２０２を試料Ｃに対して垂直にして先端の探針で試料Ｃの表面を走査すると、試料Ｃの左側の平面Ｈと凹部Ｕの底面Ｔと右側の平面Ｊを垂直走査することができる。図２３はカンチレバーの突出部を試料に対して左斜め向きにして傾斜走査する状態を示す説明図である。図２３に示すように、カンチレバー２０１の突出部２０２を試料Ｃの表面に対して左斜め向きにして先端の探針で傾斜走査すると、試料Ｃの左側の平面Ｈと凹部Ｕの左側壁Ｓと右側の平面Ｊを傾斜走査することができる。図２４はカンチレバーの突出部を試料に対して右斜め向きにして傾斜走査する状態を示す説明図である。図２４に示すように、カンチレバー２０１の突出部２０２を試料Ｃの表面に対して右斜め向きにして先端の探針で傾斜走査すると、試料Ｃの左側の平面Ｈと凹部Ｕの右側壁Ｖと右側の平面Ｊを傾斜走査することができる。
【０００６】
しかしながら、この従来の傾斜走査法では、カンチレバー２０１をＺ軸方向に対して斜め向きに向けることはその動作が難しく、困難な操作が必要であるという問題があった。また、試料Ｃの表面の平面Ｈ、Ｊと凹部Ｕの底面Ｔ、凹部Ｕの左側壁Ｓ及び凹部Ｕの右側壁Ｖを走査するためには、垂直走査と２方向の傾斜走査を行わなくてはならなかった。更に、これらの３方向の走査結果をコンピュータで合成しなければならないから、コンピュータによる合成作業が面倒であるという問題があった。しかも、図２２に示すように、凹部Ｕの深さを示すアスペクト比ＡＲ＝Ｗ／Ｄの値が大きくなると、傾斜走査ではカンチレバー２０１の突出部２０２を傾斜して走査する場合に、このカンチレバー２０１の突出部２０２が凹部Ｕの上端部に当接する。従って、このカンチレバー２０１の突出部２０２の先端の探針が凹部Ｕの左側壁Ｓ及び右側壁Ｖの最下部まで届かないことになり、傾斜走査することが不可能になるという問題があった。
【０００７】
画像精度を向上させ、しかも一回の走査で表面測定できる多方向感知プローブが開発された。図２５は米国特許公開公報２００４／０１３４２６５号（特許文献１）によって開示された従来技術の多方向感知プローブによる走査法を示す概略斜視図である。図２５によって説明すると、四角柱からなる突出部３４４の左右前後側面と底面に、化学的気相成長法によりＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向に突出成長された５本のナノチューブ３２４が設けられている。左右側面に突設されたＸ軸方向のナノチューブ３２４で試料３５４の凹凸部の左右側壁を走査し、前後側面に突設されたＹ軸方向のナノチューブ３２４で試料３５４の凹凸部の前後側壁を走査することができる。更に、底面に突設されたＺ軸方向のナノチューブ３２４で試料３５４の表面及び凹凸部の平面を走査することができる。
【非特許文献１】ホームページｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｅａｍ−ｎａｎｏｔｅｃ．ｄｅ／ｆｌａｒｅｄ＿ｃｄ．ｈｔｍ
【非特許文献２】２００５年第５２回応用物理学関係連合講演会の講演予稿集
【特許文献１】米国特許公開公報２００４／０１３４２６５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図２５に示す従来の多方向感知プローブによる走査法においては、５本のナノチューブ３２４を化学的気相成長法によって製作している。このため、触媒を埋設するための微小な孔を突出部３４４の前後左右の側面と底面に掘削しなければならないから難しい技術を必要とするという問題があった。また、この触媒をこの微小な孔に埋設することが困難であるという問題があった。
【０００９】
更に、ナノチューブが孔から複数本成長することがあり、この場合、不要なナノチューブを切断して一本化しなければならない面倒な作業を必要とするという問題があった。また、突出部３４４の前後左右の側面と底面に合計５本のナノチューブ３２４が成長されているから、試料３５４の凹凸部の底角部が死角となり、この底角部を走査できないという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであって、第１の発明は、試料の表面の平面と凹凸部の側壁及び底面の走査を容易且つ正確に行うことができることを目的とする。更に、試料の平面の凹凸部の底角部を死角となることなく正確に走査できることを目的とする。また、第２の発明は、試料の表面の凹凸部の側壁を容易且つ正確に走査でき、更に、試料の表面の凹凸部の底角部も正確に走査できるナノチューブプローブ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】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するために提案されたものであって、本発明の第１の形態は、カンチレバー部に長軸状の突出部が設けられ、この突出部の先端部の側部に前記突出部の軸線方向に対して先端が斜め傾斜方向に突出するようにナノチューブが配置され、このナノチューブの基端部が前記側部にコーティングあるいは融着により固定され、前記ナノチューブ先端を探針として用いるナノチューブプローブである。
【００１２】
本発明の第２の形態は、第１の形態において、前記ナノチューブが直線状に形成されており、前記突出部の軸線方向に対して前記ナノチューブの軸線方向が鋭角になるように固定されているナノチューブプローブである。
【００１３】
本発明の第３の形態は、第１の形態において、前記ナノチューブが曲線状に形成されており、前記突出部の軸線方向に対して前記ナノチューブの先端の軸線方向が鋭角になるように固定されているナノチューブプローブである。
【００１４】
本発明の第４の形態は、第２又は第３の形態において、前記ナノチューブが前記突出部の側部に一本固定されているナノチューブプローブである。
【００１５】
本発明の第５の形態は、第２又は第３の形態において、前記ナノチューブが前記突出部の側部に二本固定され、これら二本のナノチューブの先端部が逆方向に傾斜配置されて末広がり状になるように固定されているナノチューブプローブである。
【００１６】
本発明の第６の形態は、第３〜第５のいずれかの形態において、前記ナノチューブは、電子ビームを照射することにより曲成されているナノチューブプローブである。
【００１７】
本発明の第７の形態は、カンチレバー部に長軸状の突出部が設けられ、この突出部の先端にナノチューブの基端部がコーティングあるいは融着により固定され、前記ナノチューブの先端部が前記突出部の側方に突出されているナノチューブプローブである。
【００１８】
本発明の第８の形態は、第７の形態において、前記ナノチューブが前記突出部の先端に一本固定されているナノチューブプローブである。
【００１９】
本発明の第９の形態は、第７の形態において、前記ナノチューブが前記突出部の先端に二本固定され、前記ナノチューブの先端部が互いに反対方向に突出するように固定されているナノチューブプローブである。
【００２０】
本発明の第１０の形態は、第７の形態において、前記ナノチューブが前記突出部の先端に四本固定され、前記ナノチューブの先端部が四方に向けて突出するように固定されているナノチューブプローブである。
【００２１】
本発明の第１１の形態は、カンチレバー部に長軸状の突出部が設けられ、この突出部の先端にナノチューブの軸方向中間部がコーティングあるいは融着により固定され、前記ナノチューブの両側の先端部が前記突出部の側方に突出しているナノチューブプローブである。
【００２２】
本発明の第１２の形態は、第１１の形態において、前記ナノチューブが前記突出部の先端に一本固定され、前記ナノチューブの両先端部が互いに反対側に向けて前記突出部より突出しているナノチューブプローブである。
【００２３】
本発明の第１３の形態は、第１１の形態において、前記ナノチューブが二本十字状に交差して固定され、前記二本のナノチューブの両先端部がそれぞれ前記突出部より四方に向けて突出しているナノチューブプローブである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の第１の形態によれば、カンチレバー部に長軸状の突出部が設けられている。従って、アスペクト比の大きい試料表面の凹部の最下部まで、突出部の先端部に固定されるナノチューブ探針によって走査することができる。突出部の先端部の側部に突出部の軸線方向に対してナノチューブの先端が斜め方向に傾斜して突出するように固定されている。従って、試料表面の平面と凹凸部の側壁及び底面を先端の探針で正確に走査することができる。また、試料の表面の凹凸部の底角部までナノチューブの先端が接触追従することによって正確に走査できる。更に、ナノチューブの基端部が突出部の側部にコーティングあるいは融着により固定されていることにより、ナノチューブの基端部を突出部の側部に簡単且つ強固に固定することができる。更に、突出部の先端部の側部に平坦面を形成して、この平坦面にナノチューブの基端部を固定すると、この固定を容易に行うことができ、且つ安定して固定することができる。
【００２５】
本発明の第２の形態によれば、ナノチューブが直線状に形成されているから、この直線状のナノチューブを斜め方向に配置して、その基端部を突出部の側部に簡単に固定するだけてナノチューブ先端が外開き状に傾斜配置できる。また、ナノチューブの軸線方向が突出部の軸線方向に対して鋭角になるように固定されていることにより、試料表面の平面と凹凸部の側壁及び底面を正確に且つ連続して走査することができる。更に、この直線状のナノチューブとしては、通常のナノチューブを適用することができる。
【００２６】
本発明の第３の形態によれば、ナノチューブが曲線状に形成されているから、このナノチューブの基端部を突出部の側部に垂直固定するするだけて、先端を傾斜配置できる。また、曲線状のナノチューブの基端部を垂直固定するだけで先端が外開き状になる。更に、取付角度を自在にすることによって、取付角度を任意に選択することができる。曲率の大きなナノチューブを用いれば傾斜角度を大きくでき、曲率の小さなナノチューブを用いれば傾斜角度を小さくすることができる。曲率の大小に応じて先端の傾斜角度を自在に変更できる。曲線状ナノチューブは自然に得られるナノチューブだけではなく、直線のナノチューブを電気的手段や磁気的手段、その他の加工手段により曲線状にすることができる。また、ナノチューブの先端の軸線方向が突出部の軸線方向に対して鋭角になるように固定されているので、試料表面の平面と凹凸部の側壁及び底面を正確且つ連続して走査することができる。
【００２７】
本発明の第４の形態によれば、ナノチューブが突出部の側部に一本固定されているから、このナノチューブ先端の探針で試料表面と凹凸部の側壁及び底面を連続して正確に走査できる。また、一本のナノチューブを突出部の側部に固定するだけであるから、この固定作業が行い易い。更に、ナノチューブとしては単層のナノチューブや多層のナノチューブを利用できる。また、ナノチューブの太さを大小選択することによって、ナノチューブの弾性を自由に調整することができる。
【００２８】
本発明の第５の形態によれば、ナノチューブが突出部の側部に二本固定されているから、この二本のナノチューブの先端の探針で試料表面の平面と凹凸部の両側の側壁及び底面を連続走査できる。また、二本のナノチューブの先端部が逆方向に傾斜配置されて末広がり状になるように固定されているから、特に試料表面の凹凸部の両側の側壁をナノチューブ先端の探針で正確に走査することができる。また、一回の走査だけで二本の探針により、二つの信号を同時的に取り出すことができる。この二つの信号を重ね合わすだけで、試料表面の全ての情報を得ることができる。二本のナノチューブの傾斜角度を変更することにより、大小の傾斜角度に固定されたナノチューブを得ることができる。
【００２９】
本発明の第６の形態によれば、ナノチューブが電子ビームを照射するだけで曲成できることにより、ナノチューブを簡単に曲線状に形成することができる。特に、ナノチューブの欠陥部分に電子ビームを照射すると、このナノチューブが容易に曲成されるから、ナノチューブを簡単に曲線状に形成することができる。また、電子ビームの照射時間を変えるだけで、大小の曲率のナノチューブを得ることができる。
【００３０】
本発明の第７の形態によれば、長軸状の突出部の先端にナノチューブの基端部を簡単に固定することができる。また、この固定をコーティングあるいは融着によって行うので、ナノチューブの基端部を突出部の先端に強固に固定することができる。更に、ナノチューブの先端部が突出部の側方に突出されているから、この先端の探針で試料表面の凹凸部の側壁を正確に走査することができる。また、ナノチューブが突出部の先端に固定されていることにより、先端の探針で試料表面の凹凸部の底角部も正確に走査することができる。更に、ナノチューブの先端に平坦な底面を形成することによって、この平坦な底面へのナノチューブの基端部の固定が行い易く、水平向きのナノチューブを得ることができる。
【００３１】
本発明の第８の形態によれば、ナノチューブが突出部の先端に一本固定されているから、このナノチューブ先端の探針で試料の凹凸部の側壁を正確に走査できる。また、一本のナノチューブを突出部の先端に固定するだけであるから、この固定作業が行い易い。
【００３２】
本発明の第９の形態によれば、ナノチューブが突出部の先端に二本固定され、ナノチューブの先端部が互いに反対方向に突出するように固定されているから、試料表面の凹凸部の両側の側壁を先端の探針で正確に走査できる。また、試料表面の凹凸部の底角部を正確に走査することができる。
【００３３】
本発明の第１０の形態によれば、ナノチューブが突出部の先端にナノチューブの先端部が四方に向けて突出するように四本固定されている。従って、これら四本のナノチューブの先端の探針で試料表面の凹凸部の前後左右の側壁を正確に走査できる。また、凹凸部の四方の底角部も容易且つ正確に走査できる。
【００３４】
本発明の第１１の形態によれば、ナノチューブの軸方向中間部が突出部の先端に固定されているから、一本のナノチューブで二本分のナノチューブとして使用でき、ナノチューブの本数を少なくすることができる。更に、ナノチューブの軸方向中間部が突出部の先端にコーティングあるいは融着により固定されていることにより、ナノチューブを突出部の先端に強固に固定することができる。また、ナノチューブの両側の先端部が突出部の側方に突出しているから、試料表面の凹凸部の側壁を正確に走査することができる。しかも、ナノチューブが突出部の先端に固定されていることにより、先端の探針で試料表面の凹凸部の底角部も正確に走査することができる。
【００３５】
本発明の第１２の形態によれば、ナノチューブが突出部の先端に一本固定されているから、このナノチューブの固定を容易に行うことができる。また、ナノチューブの両先端部が互いに反対側に向けて突出部より突出しているから、この両先端部の探針で試料表面の凹凸部の両側の側壁を正確に走査することができる。しかも、一本のナノチューブで試料表面の凹凸部の両側の側壁を走査できるから、ナノチューブの本数を少なくすることができる。
【００３６】
本発明の第１３の形態によれば、ナノチューブが二本十字状に交差して配置され、その交差部分が突出部の先端にコーティングあるいは融着により固定されているから、この交差部分を強固に固定できる。また、二本のナノチューブの両先端部がそれぞれ突出部より四方に突出していることにより、この四方に突出した先端部の探針で試料表面の凹凸部の前後左右の側壁を正確に走査することができる。しかも、二本のナノチューブで試料表面の凹凸部の前後左右の側壁を走査できるので、ナノチューブの本数を少なくすることができる。また、二本のナノチューブの四方に突出した探針で凹凸部の前後左右の底角部を正確に走査することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明に係るナノチューブプローブの実施の形態を、添付する図１〜図１９に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施形態のナノチューブプローブにより試料の表面の凹部を走査する時の状態を示す正面図である。図１に示すように、この第１実施形態のナノチューブプローブ１はカンチレバー部２の先端に長軸状の突出部３が設けられ、この突出部３の先端部の側部に平坦面３ａが形成されている。この側部平坦面３ａに二本の直線状のナノチューブ４ａ、４ｂが逆方向に傾斜配置されて末広がり状になるように固定されている。このナノチューブプローブ１のカンチレバー部２の先端部が、試料５の凹部５ａ内に接触するようにしている。尚、突出部３の先端の側部に平坦面３ａを設けることなく、先端にナノチューブ４ａ、４ｂを直接固定することも可能である。
【００３８】
図２は第１実施形態のナノチューブプローブにおけるカンチレバー部の突出部の先端部にナノチューブを固定する状態を示し、（２Ａ）はナノチューブを突出部にコーティングにより固定した状態の部分拡大正面図、（２Ｂ）はナノチューブを突出部に融着により固定した状態の部分拡大正面図である。（２Ａ）に示すように、二本のナノチューブ４ａ、４ｂはその基端部をコーティングにより突出部３の先端部の側部平坦面３ａに固定されている。あるいは、（２Ｂ）に示すように、二本のナノチューブ４ａ、４ｂの基端部は融着により突出部３の先端部の側部平坦面３ａに固定されている。
【００３９】
図３は第１実施形態のナノチューブプローブで試料の表面の平面と凹部の側壁及び底面を走査する状態を示す説明図である。図３に示すように、長軸状の突出部３を左側から右側に向けて移動して側部平坦面３ａに基端部が固定された左右のナノチューブ４ａ、４ｂで試料５の凹部５ａを含む表面を走査する。即ち、左右のナノチューブ４ａ、４ｂで試料５の表面の左側の平面５ｂと凹部５ａの左側壁５ｃ、底面５ｄ、右側壁５ｅと右側の平面５ｆを走査する。
【００４０】
左側のナノチューブ４ａの先端探針では、図に実線で示すように、試料５の表面の左側平面５ｂと凹部５ａの左側壁５ｃと底面５ｄの左隅部から右隅部の近傍位置と右側平面５ｆを走査することができる。更に、凹部５ａの左側壁５ｃの底角部も正確に走査できる。また、右側のナノチューブ４ｂの先端探針では、図に点線で示すように、試料５の表面の左側平面５ｂと凹部５ａの底面５ｄの左隅部の近傍位置から右隅部と右側壁５ｅと右側平面５ｆを走査することができる。また、右側壁５ｅの底角部も正確に走査できる。従って、これら二本のナノチューブ４ａ、４ｂで試料５の凹部５ａを含む全ての面を走査することができる。
【００４１】
図４は第１実施形態のナノチューブプローブで試料の表面の平面と凸部の側壁及び上面を走査する状態を示す説明図である。図４に示すように、長軸状の突出部３を左側から右側に移動して側部平坦面３ａに基端部が固定された左右のナノチューブ４ａ、４ｂで試料５の凸部５ｇを含む表面を走査する。左側のナノチューブ４ａの先端探針では、図に実線で示すように、試料５の表面の左側平面５ｈにおける凸部５ｇの隅部近傍位置までと凸部５ｇの上面５ｉと右側壁５ｊと右側平面５ｋとを走査することができる。更に、右側壁５ｊの底角部も正確に走査できる。また、右側のナノチューブ４ｂの先端探針では、試料５の表面の左側平面５ｈと凸部５ｇの左側壁５ｍと上面５ｉと右側平面５ｋにおける凸部５ｇの隅部近傍位置から右側部分とを走査することができる。更に、左側壁５ｍの底角部も正確に走査することができる。
【００４２】
図５は第２実施形態のナノチューブプローブの正面図である。図５に示すように、第２実施形態のナノチューブプローブ１は、長軸状の突出部３の先端部の側部平坦面３ａに曲線状の二本のナノチューブ４ｃ、４ｄが固定されている。これらナノチューブ４ｃ、４ｄは、先端の軸線方向が突出部３の軸線方向に対して鋭角になるように固定されている。更に、これら二本のナノチューブ４ｃ、４ｄは、突出部３の側部平坦面３ａに逆方向に傾斜配置されて末広がり状になるように固定されている。尚、突出部３の先端部に側部平坦面３ａを形成せずに、突出部３の側部に二本のナノチューブ４ｃ、４ｄを直接固定することも可能である。
【００４３】
図６は第２実施形態のナノチューブプローブにおけるカンチレバー部の突出部の先端部にナノチューブを固定する状態を示し、（６Ａ）はナノチューブを突出部にコーティングにより固定した状態の部分拡大正面図、（６Ｂ）はナノチューブを突出部に融着により固定した状態の部分拡大正面図である。（６Ａ）に示すように、二本の曲線状のナノチューブ４ｃ、４ｄはその基端部が突出部３の先端部の側部平坦面３ａにコーティングにより固定されている。あるいは、（６Ｂ）に示すように、二本の曲線状のナノチューブ４ｃ、４ｄの基端部が突出部３の先端部の側部平坦面３ａに融着により固定されている。
【００４４】
図７はナノチューブを電子ビームにより曲成する状態を示し、（７Ａ）はナノチューブに電子ビームを照射している状態の説明図、（７Ｂ）はナノチューブを曲成した状態の拡大正面図である。（７Ａ）に示すように、直線状のナノチューブ４ｃ、４ｄの特に欠陥４ｅの有る箇所に電子ビームを照射する。（７Ｂ）に示すように、この時ナノチューブ４ｃ、４ｄは曲成されて曲線状のナノチューブ４ｃ、４ｄに形成される。尚、この曲線状のナノチューブ４ｃ、４ｄによる試料５（図３、図４参照）の表面の平面と凹凸部の左右側壁及び底面を走査する手順は、図３と図４によって説明した上記第１実施形態と同様なので、その説明を省略する。
【００４５】
図８は第３実施形態のナノチューブプローブの正面図である。図８に示すように、この第３実施形態のナノチューブプローブ１は、長軸状の突出部３の先端部の側部平坦面３ａに一本の直線状のナノチューブ４ａの基端部が固定されている。ナノチューブ４ａの先端は、その軸線方向が突出部３の軸線方向に対して鋭角になるように固定されている。この第３実施形態のナノチューブプローブ１は、試料５（図３、図４参照）の表面の平面と凹凸部の側壁及び底面を走査することができる。尚、突出部３の先端部の側部に平坦面３ａを設けることなく、突出部３の側部にナノチューブ４ａを直接固定することも可能である。
【００４６】
図９は第３実施形態のナノチューブプローブにおけるカンチレバー部の突出部の先端部にナノチューブを固定する状態を示し、（９Ａ）はナノチューブを突出部にコーティングにより固定した状態の部分拡大正面図、（９Ｂ）はナノチューブを突出部に融着により固定した状態の部分拡大正面図である。（９Ａ）に示すように、一本の直線状のナノチューブ４ａは、その基端部を突出部３の先端部の側部平坦面３ａにコーティングにより固定される。あるいは、（９Ｂ）に示すように、一本の直線状のナノチューブ４ａは、その基端部を突出部３の先端部の側部平坦面３ａに融着により固定される。
【００４７】
図１０は第４実施形態のナノチューブプローブの正面図である。図１０に示すように、この第４実施形態のナノチューブプローブ１は、長軸状の突出部３の先端部の側部平坦面３ａに一本の曲線状のナノチューブ４ｃが固定されている。このナノチューブ４ｃの軸線方向は突出部３の軸線方向に対して鋭角になるように固定されている。尚、突出部３の先端部の側部に平坦面３ａを設けることなく、突出部３の先端部の側部にナノチューブ４ｃを直接固定することも可能である。
【００４８】
図１１は第４実施形態のナノチューブプローブにおけるカンチレバー部の突出部の先端部にナノチューブを固定する状態を示し、（１１Ａ）はナノチューブを突出部にコーティングにより固定した状態の部分拡大正面図、（１１Ｂ）はナノチューブを突出部に融着により固定した状態の部分拡大正面図である。（１１Ａ）に示すように、曲線状のナノチューブ４ｃは、突出部３の先端部の側部平坦面３ａにコーティングにより固定されている。あるいは、（１１Ｂ）に示すように、曲線状のナノチューブ４ｃは、突出部３の先端部の側部平坦面３ａに融着により固定されている。このナノチューブプローブ１では、ナノチューブ４ｃの先端探針で試料５の表面の平面と凹凸部の側壁を走査できる。
【００４９】
図１２は第５実施形態のナノチューブプローブの正面図である。図１２に示すように、この第５実施形態のナノチューブプローブ１は長軸状の突出部３の先端部に測定時に試料平面に対向する底面３ｂが設けられている。この底面３ｂに二本のナノチューブ４ｇ、４ｇが十字状に交差して配置され、その交差部分が突出部３の底面３ｂに固定され、両先端がそれぞれ突出部３より四方に向けて突出されている。尚、突出部３の先端に底面３ｂを設けずに、突出部の先端に二本のナノチューブ４ｇ、４ｇを直接固定することも可能である。
【００５０】
図１３は第５実施形態のナノチューブプローブにおけるカンチレバー部の突出部の先端部にナノチューブを固定する状態を示し、（１３Ａ）はナノチューブを突出部にコーティングにより固定した状態の部分拡大正面図、（１３Ｂ）はナノチューブを突出部に融着により固定した状態の部分拡大正面図である。（１３Ａ）に示すように、十字状に交差した二本のナノチューブ４ｇ、４ｇの交差部分が突出部３の底面３ｂにコーティングにより固定されている。あるいは、（１３Ｂ）に示すように、十字状に交差した二本のナノチューブ４ｇ、４ｇの交差部分が突出部３の底面３ｂに融着により固定されている。
【００５１】
図１４は第５実施形態のナノチューブプローブで試料表面の凸部の左右前後の側壁を走査する状態を示す部分斜視図である。図１４に示すように、第５実施形態のナノチューブプローブ１を用いて走査すると、試料５の凸部５ｇの四方の側壁５ｎ、５ｐ、５ｑ、５ｒを走査することができる。即ち、四方に突出したナノチューブ４ｇ、４ｇの先端探針でそれぞれ試料５の凸部５ｇの前後左右の側壁５ｎ、５ｐ、５ｑ、５ｒを走査することができる。また、突出部３の底面３ｂにナノチューブ４ｇ、４ｇが固定されているから、試料５の凸部５ｇの前後左右の側壁５ｎ、５ｐ、５ｑ、５ｒの下端の隅部を正確に走査することができる。
【００５２】
図１５は第６実施形態のナノチューブプローブにおけるカンチレバー部の突出部の先端部にナノチューブを固定する状態を示し、（１５Ａ）はナノチューブを突出部にコーティングにより固定した状態の部分拡大正面図、（１５Ｂ）はナノチューブを突出部に融着により固定した状態の部分拡大正面図である。（１５Ａ）に示すように、この第６実施形態のナノチューブプローブ１は、突出部３の底面３ｂに一本のナノチューブ４ｇをコーティングにより固定している。また、（１５Ｂ）に示すように、一本のナノチューブ４ｇを融着により固定している。このナノチューブプローブ１はナノチューブ４ｇの両先端が反対側に向けて突出部３より突出している。従って、このナノチューブ４ｇの両先端で試料５の表面の凹凸部の両側の側壁を走査することができる。尚、突出部３の先端部に底面３ｂを設けることなく、突出部３の先端にナノチューブ４ｇを直接固定することも可能である。
【００５３】
図１６は第７実施形態のナノチューブプローブにおけるカンチレバー部の突出部の先端部にナノチューブを固定する状態を示し、（１６Ａ）はナノチューブを突出部にコーティングにより固定した状態の部分拡大正面図、（１６Ｂ）はナノチューブを突出部に融着により固定した状態の部分拡大正面図である。（１６Ａ）に示すように、この第７実施形態のナノチューブプローブ１は、長軸状の突出部３の底面３ｂに四本のナノチューブ４ｈの基端部がコーティングにより固定されている。これら四本のナノチューブ４ｈのそれぞれの先端が突出部３より四方に向けて突出している。また、（１６Ｂ）に示すように、長軸状の突出部３の底面３ｂに四本のナノチューブ４ｈの基端部が融着により固定されている。この第７実施形態のナノチューブプローブ１では、四本のナノチューブ４ｈにより試料５の表面の凹凸部の前後左右の側壁を走査することができる。尚、突出部３の先端部に底面３ｂを設けることなく、突出部の先端にナノチューブ４ｈを直接固定することも可能である。
【００５４】
図１７は第８実施形態のナノチューブプローブにおけるカンチレバー部の突出部の先端部にナノチューブを固定する状態を示し、（１７Ａ）はナノチューブを突出部にコーティングにより固定した状態の部分拡大正面図、（１７Ｂ）はナノチューブを突出部に融着により固定した状態の部分拡大正面図である。（１７Ａ）に示すように、この第８実施形態のナノチューブプローブ１は、長軸状の突出部３の底面３ｂに二本のナノチューブ４ｈの基端部がコーティングにより固定されている。これら二本のナノチューブ４ｈの先端は互いに反対方向に突出している。また、（１７Ｂ）に示すように、長軸状の突出部３の底面３ｂに二本のナノチューブ４ｈの基端部が融着により固定されている。この第８実施形態のナノチューブプローブ１では、二本のナノチューブ４ｈにより試料５の表面の凹凸部の両側の側壁を走査することができる。尚、突出部３の先端部に底面３ｂを設けることなく、突出部３の先端に二本のナノチューブ４ｈを直接固定することも可能である。
【００５５】
図１８は第９実施形態のナノチューブプローブの正面図である。この第９実施形態のナノチューブプローブ１では、突出部３の底面３ｂに一本のナノチューブ４ｈがその基端部を固定され、先端が突出部の側方に突出している。尚、突出部３の先端部に底面３ｂを設けることなく、突出部３の先端にナノチューブ４ｈを直接固定することも可能である。
【００５６】
図１９は第９実施形態のナノチューブプローブにおけるカンチレバー部の突出部の先端部にナノチューブを固定する状態を示し、（１９Ａ）はナノチューブを突出部にコーティングにより固定した状態の部分拡大正面図、（１９Ｂ）はナノチューブを突出部に融着により固定した状態の部分拡大正面図である。（１９Ａ）に示すように、突出部３の底面３ｂに一本のナノチューブ４ｈの基端部がコーティングにより固定されている。また、（１９Ｂ）に示すように、突出部３の底面３ｂに一本のナノチューブ４ｈの基端部が融着により固定されている。この第９実施形態のナノチューブプローブ１では、試料５の表面の凹凸部の側壁を走査することができる。尚、突出部３の先端部に底面３ｂを設けることなく、突出部３の先端にナノチューブ４ｈを直接固定することも可能である。
【００５７】
本発明は、上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲における種々変形例、設計変更などをその技術的範囲内に包含するものであることは云うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明に係るナノチューブプローブは、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）等に用いられ、主として光てこ式ＡＦＭシステムによって、試料表面の平面や凹凸部の側壁及び底面を走査する際に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１実施形態のナノチューブプローブにより試料の表面の凹部を走査する時の状態を示す正面図である。
【図２】第１実施形態のナノチューブプローブにおけるカンチレバー部の突出部の先端部にナノチューブを固定する状態を示し、（２Ａ）はナノチューブを突出部にコーティングにより固定した状態の部分拡大正面図、（２Ｂ）はナノチューブを突出部に融着により固定した状態の部分拡大正面図である。
【図３】第１実施形態のナノチューブプローブで試料の表面の平面と凹部の側壁及び底面を走査する状態を示す説明図である。
【図４】第１実施形態のナノチューブプローブで試料の表面の平面と凸部の側壁及び上面を走査する状態を示す説明図である。
【図５】第２実施形態のナノチューブプローブの正面図である。
【図６】第２実施形態のナノチューブプローブにおけるカンチレバー部の突出部の先端部にナノチューブを固定する状態を示し、（６Ａ）はナノチューブを突出部にコーティングにより固定した状態の部分拡大正面図、（６Ｂ）はナノチューブを突出部に融着により固定した状態の部分拡大正面図である。
【図７】ナノチューブを電子ビームにより曲成する状態を示し、（７Ａ）はナノチューブに電子ビームを照射している状態の説明図、（７Ｂ）はナノチューブを曲成した状態の拡大正面図である。
【図８】第３実施形態のナノチューブプローブの正面図である。
【図９】第３実施形態のナノチューブプローブにおけるカンチレバー部の突出部の先端部にナノチューブを固定する状態を示し、（９Ａ）はナノチューブを突出部にコーティングにより固定した状態の部分拡大正面図、（９Ｂ）はナノチューブを突出部に融着により固定した状態の部分拡大正面図である。
【図１０】第４実施形態のナノチューブプローブの正面図である。
【図１１】図１１は第４実施形態のナノチューブプローブにおけるカンチレバー部の突出部の先端部にナノチューブを固定する状態を示し、（１１Ａ）はナノチューブを突出部にコーティングにより固定した状態の部分拡大正面図、（１１Ｂ）はナノチューブを突出部に融着により固定した状態の部分拡大正面図である。
【図１２】第５実施形態のナノチューブプローブの正面図である。
【図１３】第５実施形態のナノチューブプローブにおけるカンチレバー部の突出部の先端部にナノチューブを固定する状態を示し、（１３Ａ）はナノチューブを突出部にコーティングにより固定した状態の部分拡大正面図、（１３Ｂ）はナノチューブを突出部に融着により固定した状態の部分拡大正面図である。
【図１４】第５実施形態のナノチューブプローブで試料表面の凸部の左右前後の側壁を走査する状態を示す部分斜視図である。
【図１５】第６実施形態のナノチューブプローブにおけるカンチレバー部の突出部の先端部にナノチューブを固定する状態を示し、（１５Ａ）はナノチューブを突出部にコーティングにより固定した状態の部分拡大正面図、（１５Ｂ）はナノチューブを突出部に融着により固定した状態の部分拡大正面図である。
【図１６】第７実施形態のナノチューブプローブにおけるカンチレバー部の突出部の先端部にナノチューブを固定する状態を示し、（１６Ａ）はナノチューブを突出部にコーティングにより固定した状態の部分拡大正面図、（１６Ｂ）はナノチューブを突出部に融着により固定した状態の部分拡大正面図である。
【図１７】第８実施形態のナノチューブプローブにおけるカンチレバー部の突出部の先端部にナノチューブを固定する状態を示し、（１７Ａ）はナノチューブを突出部にコーティングにより固定した状態の部分拡大正面図、（１７Ｂ）はナノチューブを突出部に融着により固定した状態の部分拡大正面図である。
【図１８】第９実施形態のナノチューブプローブの正面図である。
【図１９】第９実施形態のナノチューブプローブにおけるカンチレバー部の突出部の先端部にナノチューブを固定する状態を示し、（１９Ａ）はナノチューブを突出部にコーティングにより固定した状態の部分拡大正面図、（１９Ｂ）はナノチューブを突出部に融着により固定した状態の部分拡大正面図である。
【図２０】従来のフレアーチップで試料の表面及びこの表面に存在する凹部を走査している状態の概略斜視図である。
【図２１】図２０を改良したフレアーチップの正面図である。
【図２２】従来のカンチレバーを試料の表面に対して垂直向きにして走査する状態を示す説明図である。
【図２３】従来のカンチレバーを試料に対して左斜め向きにして傾斜走査する状態を示す説明図である。
【図２４】従来のカンチレバーを試料に対して右斜め向きにして傾斜走査する状態を示す説明図である。
【図２５】従来の多方向感知プローブによる走査法を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【００６０】
１        ナノチューブプローブ
２        カンチレバー部
３        長軸状の突出部
３ａ      側部平坦面
３ｂ      底面
４ａ      直線状のナノチューブ
４ｂ      直線状のナノチューブ
４ｃ      曲線状のナノチューブ
４ｄ      曲線状のナノチューブ
４ｅ      欠陥
４ｇ      ナノチューブ
４ｈ      ナノチューブ
５        試料
５ａ      凹部
５ｂ      左側平面
５ｃ      左側壁
５ｄ      底面
５ｅ      右側壁
５ｆ      右側平面
５ｈ      左側平面
５ｇ      凸部
５ｉ      上面
５ｊ      右側壁
５ｋ      右側平面
５ｍ      左側壁
５ｎ      側壁
５ｐ      側壁
５ｑ      側壁
５ｒ      側壁
【図１】
2007024706.tif 000003
【図２】
2007024706.tif 000004
【図３】
2007024706.tif 000005
【図４】
2007024706.tif 000006
【図５】
2007024706.tif 000007
【図６】
2007024706.tif 000008
【図７】
2007024706.tif 000009
【図８】
2007024706.tif 000010
【図９】
2007024706.tif 000011
【図１０】
2007024706.tif 000012
【図１１】
2007024706.tif 000013
【図１２】
2007024706.tif 000014
【図１３】
2007024706.tif 000015
【図１４】
2007024706.tif 000016
【図１５】
2007024706.tif 000017
【図１６】
2007024706.tif 000018
【図１７】
2007024706.tif 000019
【図１８】
2007024706.tif 000020
【図１９】
2007024706.tif 000021
【図２０】
2007024706.tif 000022
【図２１】
2007024706.tif 000023
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
2007024706.tif 000026
【図２５】
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