走査型プローブ顕微鏡用基板

【課題】基板上の試料の位置特定を容易にし、様々なＳＰＭの規格や、ＡＦＭによる液中観察等にも適切な形状を有する、使い勝手に優れたＳＰＭ用の基板を提供すること。
【解決手段】基本形状を円形とした、表面が極めて平坦なガラスや雲母等の薄板の弧の１部に角を形成した基板の裏面に、１格子の１辺が数ｎｍから数ｍｍの格子を配設して、その格子を特定するために文字、記号を格子に表記することを特徴とする、汎用性に優れたＳＰＭ用基板。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡観察用の基板に関るものであり、特に、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：ＡｔｏｍｉｃＦｏｒｃｅＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）に代表される、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ：ＳｃａｎｎｉｎｇＰｒｏｂｅＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）に用いられる基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＳＰＭはナノ領域を可視化、加工が可能な顕微鏡であり、急速な発展を遂げているナノテクノロジー分野に欠くことのできない必須ツールである。
ＳＰＭは多種類あるが、最も普及しているのが原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：ＡｔｏｍｉｃＦｏｒｃｅＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）（以下、ＡＦＭ）である。ＡＦＭ観察においては、先端部に探針（Ｔｉｐ）が設けられた片もちバネ（カンチレバー）を走査プローブとして利用し、被測定面となる試料表面に対して探針を走査させると、試料表面と探針との間に原子間力に基づく引力または斥力が発生し、その原子間力をカンチレバーの撓み量などで検出することにより、試料表面の凹凸形状を原子レベルで観察することができる。ＡＦＭ以外の走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ：ＳｃａｎｎｉｎｇＰｒｏｂｅＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）（以下、ＳＰＭ）においては、検出する物理量はさまざまであるが、いずれも探針と試料表面ないしその近傍との間の相互作用を観測することで、試料表面ないしその近傍についての特定の物理量をマッピングする。ＳＰＭ以外の顕微鏡として電子顕微鏡、光学顕微鏡等が挙げられるが、これらの場合は試料に可視光を含む電磁波を当てたときの透過、反射等を観測する点について共通しており、表面とその近傍だけを探針で走査して観測するＳＰＭとは原理が異なる。
【０００３】
このようなＳＰＭには、上記した原子間力顕微鏡の応用によって開発された被測定面の磁気力を検出する走査型磁気力顕微鏡（ＭＦＭ：ＭａｇｎｅｔｉｃＦｏｒｃｅＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）、あるいは被測定面の電位や静電気力などを検出する走査型マックスウェルフォース顕微鏡（ＳＭＭ：ＳｃａｎｎｉｎｇＭａｘｗｅｌｌＳｔｒｅｓｓＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）、走査型ケルビンフォース顕微鏡（ＫＦＭ：ＫｅｌｖｉｎＰｒｏｂｅＦｏｒｃｅＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）等があって、被測定面の凹凸情報からは得られない力検出を可能にしている。また、これらの走査型磁気力顕微鏡（以下、ＭＦＭ）、走査型マックスウェルフォース顕微鏡、走査型ケルビンフォース顕微鏡は、ＡＦＭと同様に被測定面の凹凸情報を高分解能で得ることができる上、例えば、ＭＦＭであれば凹凸情報と磁気像情報とを同一領域で同時に観察することが可能である。
【０００４】
通常、ＡＦＭをはじめとするＳＰＭで試料観察・加工を行う場合、平坦な薄板が基板として用いられ、基板上に観察・加工したい分子や構造体を吸着、結合させて試料とする。基板はナノレベルでの平坦さが求められるため、頻繁に使われる材料は研磨したガラス、雲母等である。半導体、金属の結晶面が基板として用いられることもあるが、ガラスや雲母に比べるとコストが高くなる。基板の表面が平坦であること以外には、特段の束縛条件はない。たとえば、基板内部の構造や、基板の透明度等については、特段の条件はない。一方、電子顕微鏡や光学顕微鏡用の基板においては、特に電磁波の透過を観測する場合には、基板は透明でなければならないので、ＳＰＭ用の基板とは本質的に求める条件が異なっている。
【０００５】
ＡＦＭをはじめとしたＳＰＭはその原理上、液中観察も可能である。この際には、カンチレバーを石英等のホルダーに取り付け、ホルダーと試料表面との隙間に溶媒を注入して観察・加工を行う。溶媒が漏れないよう、ホルダーと試料との間にＯリング等を挟む場合もある。この場合も、周囲の環境が液体であるだけで、大気・ガス中や真空中と同様に観察・加工が可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
通常、観察した試料を乗せた基板は、ＡＦＭからの取り外しや移動の際には一般にピンセットが用いられる。しかし、一般に使われている雲母やガラス等の基板には取手のような部分がなく、ピンセットが試料（基板）表面に直に触れることになる。これによって、試料（基板）が傷つくこともある。また、複数の異なる試料を単一のピンセットで操作すると、前の試料にピンセットが触れたときに付着した分子等が、次の試料に付着してしまう危険があり、このような誤謬を防ぐためには毎回ピンセットを洗浄しなければならず極めて不便である。
【０００７】
観察・加工用途によって使う基板の形状は異なり、観察に使用するＳＰＭの機種によっても基板サイズも異なるため、ＳＰＭ観察・加工のためだけに用途を限った基板は販売されていない。金属単結晶基板については、ＳＰＭ観察に用いることを想定した基板が市販されているが、金属単結晶面は使用目的が限られ、またガラスや雲母に比べ高価であるために一般的とは言えない。
【０００８】
このため、従来はＳＰＭや用途に合わせて、観察者がガラスや雲母の板を手作業で切って作ることが多い。自作する場合、基板の洗浄等も行わねばならず、極めて不便である。また、自作すると正方形や長方形といった簡易な形状となってしまうため、Ｏリングを使用するＡＦＭによる液中観察では、基板とＯリングのサイズを合わせる手間もあった。
【０００９】
さらに、従来使われている基板は、表面が一様に平坦であることから、液中観察・加工の際には、試料（基板）表面全体に液体が広がる。このため、試料をピンセットで操作する際に、必ずピンセットにも液体が付着することが避けられない。特にピンセットによる圧力で試料表面の分子等がはがれると、液体とともにピンセットが容易に汚染される。
【００１０】
そこで、本発明では、様々なＳＰＭの規格や、液中観察等にも適切な形状を有する、使い勝手に優れた汎用性のあるＳＰＭ用の基板を提供することを第一の目的とする。
【００１１】
ＳＰＭ観察においては、観察のための試料前処理が原理的に不要であるため、観察した試料を再び他の用途に用いることができる。たとえば、一度観察した試料を薬品等で加工し、再度同一試料を観察して、加工の結果を評価する、といった用途に使うことができる。しかしながら、ＳＰＭは多くの場合、広い視野を観察することができず、市販されているＳＰＭのほとんどは１００ミクロン四方以下の視野しか観察できない。従って、同一試料を観察しても、同一箇所を探し出して再観察することは極めて困難である。
【００１２】
なお、電子顕微鏡は解像度でＳＰＭと同等以上であるが、観察のために染色等の前処理を行うことが多く、一度観察した試料を再び利用することは難しい。光学顕微鏡では、低分解能であれば前処理なしに観察可能であるが、高分解能を求めるためには前処理が必要となり、高分解能観察した試料の再利用は難しい。さらに、透過光を観察する光学顕微鏡、電子顕微鏡等の場合は、基板に模様が入っていては使い物にならないので、本発明のような発明はあり得ない。
【００１３】
そこで、基板上の試料の位置特定が容易にできるＳＰＭ用の基板の提供を第二の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記、第一の目的を解決するために、本発明では、表面粗さが数ナノメートル以下の極めて平坦なガラスや雲母等の薄板の基本形状を円形とし、弧の１部に角部を形成する。これにより、観察毎に基板を作製する手間や、液中観察の際にＯリングと形状を合わせる手間等も省けることが可能である。
【００１５】
また、弧と角の接線に溝を付けることで、液中観察時に液体が取手部分まで浸透することを防ぐ。
【００１６】
上記第二の目的を解決するために、１格子の１辺が数ｎｍから数ｍｍの格子を基板裏面に配設し、その格子を特定するために各格子に文字、記号を付記する。また、顕微鏡や観察用途によって、格子に配色する。または、このように配色した記号、格子を透明シートに印刷し、それを基板裏面に付ける。これにより基板に載せた超微細試料の位置特定が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態を説明する模式図である。
【図２】本発明の上面を説明する模式図である。
【図３】図２のＡ−Ａの一点鎖線で切断した時の断面図を説明する模式図である。
【図４】基板裏面に付ける格子を説明する模式図。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形の形状と、表面粗さが数ｎｍ以下の平坦な薄板を具備することを特徴とする走査型プローブ顕微鏡用基板。
【請求項２】
前記基板は、円形部と、角部と、円形部と角部の境に溝を具備していることを特徴とする請求項１に記載の走査型プローブ顕微鏡用基板。
【請求項３】
前記基板は、１格子の一辺が数ｎｍから数ｍｍの格子を前記基板裏面に配設することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の走査型プローブ顕微鏡用基板。
【請求項４】
前記格子は、その格子を特定するために特定の文字、記号が表記されていることを特徴とする請求項３に記載の走査型プローブ顕微鏡用基板。

【図１】