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KR100505991B1 - 수직식 주사형 현미경용 캔틸레버 및 이를 사용한 수직식주사형 현미경용 프로우브 - Google Patents

수직식 주사형 현미경용 캔틸레버 및 이를 사용한 수직식주사형 현미경용 프로우브 Download PDF

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KR100505991B1
KR100505991B1 KR10-2002-7009127A KR20027009127A KR100505991B1 KR 100505991 B1 KR100505991 B1 KR 100505991B1 KR 20027009127 A KR20027009127 A KR 20027009127A KR 100505991 B1 KR100505991 B1 KR 100505991B1
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KR
South Korea
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cantilever
probe
nanotube
sample surface
scanning microscope
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나카야마요시카즈
아키타세이지
하라다아키오
오카와타카시
타카노유이치
야스타케마사토시
시라카와베요시하루
Original Assignee
나카야마 요시카즈
에스아이아이 나노 테크놀로지 가부시키가이샤
다이켄카가쿠 코교 가부시키가이샤
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Abstract

탐침으로 되는 나노튜브 선단이 시료면에 대하여 대략 수직상태로 접하여 시료의 표면정보를 고감도로 검출할 수 있는 수직식 주사형 현미경용 프로우브을 실현한다.
그 때문에, 본 발명에 관한 수직식 주사형 현미경용 프로우브는, 캔틸레버(2)에 고착된 나노튜브 탐침의 선단에 의해 시료 표면(24)의 물성 정보를 얻는 주사형 현미경용 프로우브(20)에 있어서, 나노튜브(12)의 기단부(14)를 고착하는 부착영역을 캔틸레버(2)에 형성하고, 캔틸레버(2)를 평균시료표면(26)에 대하여 측정상태로 배치한 때에 상기 부착영역의 높이방향이 상기 평균시료표면(26)에 대하여 대략 수직상태로 되도록 하고, 나노튜브(12)의 기단부(14)를 그 부착영역의 높이방향으로 고착시킨 것을 특징으로 한다.

Description

수직식 주사형 현미경용 캔틸레버 및 이를 사용한 수직식 주사형 현미경용 프로우브{CANTILEVER FOR VERTICAL SCANNING MICROSCOPE AND PROBE FOR VERTICAL SCAN MICROSCOPE USING IT}
본 발명은, 나노튜브(nanotube)를 탐침(探針)으로 하여 시료 표면으로부터 물성(物性) 정보를 얻는 주사형 현미경용 프로우브(probe)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시료 표면에 대하여 나노튜브 탐침을 대략 수직으로 세워 설치함으로써, 시료 표면으로부터 고분해능으로 물성 정보를 얻을 수 있는 고성능 주사형 현미경용 캔틸레버(cantilever) 및 이를 사용한 고성능 주사형 현미경용 프로우브(probe)에 관한 것이다.
AFM으로 약칭되는 원자간력(原子間力) 현미경에 의해 시료 표면의 구조를 촬영함에 있어서는, 시료 표면에 접촉하여 신호를 발신하는 탐침이 필요하다. 종래에, 이러한 탐침으로서는 캔틸레버부에 사각추나 원추 등의 첨예한 선단(先端)을 가지는 돌출부(피라미드부라고도 부름)를 형성한 실리콘제의 캔틸레버가 알려져 있다.
최근에는, 새로운 탄소구조를 가지는 카본 나노튜브가 발견되었다. 이 카본 나노튜브는, 직경이 약 1nm로부터 수십 nm, 길이가 수 ㎛이고, 애스팩트비(길이/직경)는 100~1000정도이다. 현재의 반도체 기술에서는 직경이 1nm의 탐침을 제작하는 것은 곤란하며, 이러한 점을 고려하면 카본 나노튜브는 AFM용 탐침으로서 최고의 조건을 구비하고 있다.
이러한 와중에, 에이취. 다이(H.Dai) 등은 내이쳐(Vol.384, 1996년 11월 14일)에 카본 나노튜브를 캔틸레버의 돌출부의 선단에 부착한 AFM용 프로우브를 보고하였다. 상기 프로우브는 획기적이었지만, 카본 나노튜브를 돌출부에 부착시킨 것에 지나지 않기 때문에, 시료 표면을 몇 번 주사(走査)하는 사이에 카본 나노튜브가 돌출부로부터 탈락해버리고 마는 성질이 있었다.
본 발명자 등은 이러한 약점을 해결하기 위하여, 카본 나노튜브를 캔틸레버의 돌출부에 단단하게 고착시키는 고정방법을 개발하기에 이르렀다. 상기 개발의 성과로서, 일본특허공개 2000-227435호에 제1고정방법이, 또 일본특허공개 2000-249712호에 제2고정방법이 공개되어 있다.
상기 제1고정방법은, 나노튜브의 기단부(基端部)에 전자 비임을 조사하여 코팅막을 형성하고, 상기 코팅막에 의하여 나노튜브를 캔틸레버 돌출부에 피복 고정하는 방법이다. 제2고정방법은, 나노튜브의 기단부에 전자 비임 조사 또는 통전(通電)하여, 나노튜브 기단부를 캔틸레버 돌출부에 융착 고정하는 방법이다.
그러나, 나노튜브를 추(錐) 모양으로 이루어진 캔틸레버 돌출부에 고정한다 하더라도, 그러한 배치에 의해서는 검출신호의 분해능이 저하하는 경우가 종종 발생한다.
도 14는 종래의 주사형 현미경용 프로우브의 입체구성도이다. 주사형 현미경용 프로우브(20)는, 캔틸레버(2)와 나노튜브(12)로 구성된다. 상기 캔틸레버(2)는 캔틸레버부(4)와, 그 후단의 고정부(6)와, 그 선단의 돌출부(8;피라미드부라 불리워짐)로 이루어지고, 돌출부(8)는 탐침이 되는 첨예한 선단(先端;8a)을 구비하고 있다. 나노튜브(12)의 기단부는 돌출부(8)에 고정되지만, 선단(8a)을 항상 통과하도록 고정하는 것은 고도의 기술을 요하며, 많은 경우에는 도면과 같이 선단(8a)을 통과하지 않는다.
상기 프로우브(20)에서 시료(22)의 표면(24)을 주사하면, 시료 표면(24)에 대하여 나노튜브 선단(18)과 돌출부 선단(8a)이 양쪽 모두 탐침으로서 작용한다. 얻어진 표면영상은, 나노튜브 선단(18)에 의해 얻어진 영상과 돌출부 선단(8a)에 의해 얻어진 영상이 겹쳐져서 구성되므로, 영상 자체의 선명도가 저하되고 만다.
도 15는 종래의 다른 주사형 현미경용 프로우브의 입체구성도이다. 상기 종래예에서는, 나노튜브(12)가 돌출부 선단(8a)을 통과하고 있으므로, 돌출부 선단(8a)의 탐침작용은 봉쇄되고 있다. 따라서, 나노튜브 선단(18)만이 탐침으로서 작용한다.
그러나, 상기 나노튜브 선단(18)을 시료 표면(24)에 접촉시켰을 때에, 나노튜브(12)와 시료(22)의 평균표면(26)은 직교하지 않고, 교차각 φ로 경사져서 교차하게 된다. 이러한 상태에서는 나노튜브 선단(18)이 시료 표면(24)의 가파르고 험준한 오목부나 돌출부를 쫓아갈 수 없으므로, 검출불능한 공백영역이 출현한다. 결국, 이 경우에도 검출분해능이 저하하는 것은 피할 수 없다.
이러한 약점은, 종래의 캔틸레버 돌출부(8)가 추 모양으로 형성되어 있기 때문이며, 첨예한 돌출부 선단(8a)을 구비하고 있기 때문이다. 환언하면, 종래의 AFM용 탐침을 그대로 나노튜브 탐침의 홀더로 이용함에 의해서, 상기 약점이 발생하였다.
따라서, 본 발명의 목적은, 캔틸레버 돌출부가 첨예한 선단을 구비하지 않고, 검출 시에 나노튜브 선단이 시료면에 대하여 대략 수직상태로 접하는 수직식 주사형 현미경용 프로우브를 제공하는데 있다.
도 1은, 본 발명의 제1실시예(부착평면)의 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 제1실시예의 측면도이다.
도 3은, 본 발명의 제2실시예(부착공)의 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 제2실시예의 측면도이다.
도 5는, 본 발명의 제3실시예(부착홈)의 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 제3실시예의 측면도이다.
도 7은, 본 발명의 제4실시예(부착홈의 변형예)의 사시도이다.
도 8은, 본 발명의 제4실시예의 측면도이다.
도 9는, 본 발명의 제5실시예(능선부)의 사시도이다.
도 10은, 본 발명의 제5실시예의 측면도이다.
도 11은, 본 발명의 제6실시예의 사시도이다.
도 12는, 본 발명의 제7실시예의 사시도이다.
도 13은, 본 발명의 제8실시예의 사시도이다.
도 14는, 종래의 주사형 현미경용 프로우브의 입체구성도이다.
도 15는, 종래의 다른 주사형 현미경용 프로우브의 입체구성도이다.
청구항 1의 발명은, 캔틸레버에 고착된 나노튜브 탐침의 선단에 의하여 시료표면의 물성 정보를 얻는 주사형 현미경용 프로우브에 있어서, 나노튜브의 기단부를 고착하는 부착영역을 캔틸레버에 형성하고, 캔틸레버를 시료면에 대하여 측정상태로 배치한 때에 상기 부착영역의 높이방향이 시료면에 대하여 대략 수직상태가 되도록 한 것을 특징으로 하는 수직식 주사형 현미경용 캔틸레버이다.
청구항 2의 발명은, 청구항 1의 발명에 있어서, 상기 부착영역이 부착평면인 수직식 주사형 현미경용 캔틸레버이다.
청구항 3의 발명은, 청구항 1의 발명에 있어서, 상기 부착영역이 나노튜브의 기단부를 삽입시킨 부착공이고, 상기 부착공의 축방향이 상기 높이방향이 되는 수직식 주사형 현미경용 캔틸레버이다.
청구항 4의 발명은, 청구항 1의 발명에 있어서, 상기 부착영역이 나노튜브의 기단부를 끼워넣는 부착홈이고, 상기 부착홈의 홈방향이 상기 높이방향이 되는 수직식 주사형 현미경용 캔틸레버이다.
청구항 5의 발명은, 청구항 1의 발명에 있어서, 상기 부착영역이 능선부(稜線部)이고, 상기 능선의 방향이 상기 높이방향이 되는 수직식 주사형 현미경용 캔틸레버이다.
청구항 6의 발명은, 청구항 1의 발명에 있어서, 상기 부착영역이 부착곡면이고, 캔틸레버를 시료면에 대하여 측정상태로 배치한 때에 상기 부착곡면의 접평면(接平面)의 높이방향이 시료면에 대하여 대략 수직상태가 되도록 한 수직식 주사형 현미경용 캔틸레버이다.
청구항 7의 발명은, 청구항 1의 발명에 있어서, 상기 부착영역을 집속(集束) 이온 비임가공, 에칭공정, 또는 디포지션 공정을 이용하여 형성하는 수직식 주사형 현미경용 캔틸레버이다.
청구항 8의 발명은, 캔틸레버에 고착된 나노튜브 탐침의 선단에 의해서 시료표면의 물성정보를 얻는 주사형 현미경용 프로우브에 있어서, 나노튜브의 기단부를 고착하는 부착영역을 캔틸레버에 형성하고, 캔틸레버를 시료면에 대하여 측정상태로 배치한 때에 상기 부착영역의 높이방향이 시료면에 대하여 대략 수직상태로 되도록 형성하고, 나노튜브의 기단부를 그 부착영역의 높이방향으로 고착시킨 것을 특징으로 하는 수직식 주사형 현미경용 프로우브이다.
청구항 9의 발명은, 청구항 8의 발명에 있어서, 상기 캔틸레버의 캔틸레버부의 축방향이 측정상태에서 시료면에 대하여 각도 θ로 위로 배치된 때, 상기 나노튜브의 축선과 캔틸레버부의 축방향이 대략 (θ+90)도의 각도를 이루는 수직식 주사형 현미경용 프로우브이다.
(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)
이하에서, 본 발명에 따른 수직식 주사형 현미경용 캔틸레버 및 이를 사용한 수직식 주사형 현미경용 프로우브의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예의 사시도이다. 수직식 주사형 현미경용 캔틸레버(2)(이후 캔틸레버라 함)는, 캔틸레버부(4)와, 고정부(6)와, 돌출부(8)로 구성되어 있다. 돌출부(8)는 캔틸레버부(4)의 선단에 직육면체 모양으로 돌출하여 설치되어 있고, 그 자체로는 탐침 모양의 첨예한 선단을 가지고 있지 않다.
돌출부(8)의 외주면은 복수의 평면으로 구성되고, 그 중의 적어도 한 면은 나노튜브(12)의 부착평면(10)이 된다. 상기 부착평면(10)의 특징은, 그 높이방향이 시료측정 시에 일점쇄선으로 표시한 시료평면(26)에 대하여 수직상태가 되도록 배치된다는 것이다. 상기 부착평면(10)에 그 높이방향으로 나노튜브(12)의 기단부(14)가 고정된다.
나노튜브(12)는, 도전성(導電性)의 카본 나노튜브와 절연성의 BN(질화붕소)계 나노튜브, BCN(탄질화붕소)계 나노튜브 등 각종의 나노튜브가 존재한다. 터널(tunnel) 현미경(STM)용으로는 터널 전류를 검출할 필요성 때문에 도전성 나노튜브가 사용되고, 원자간력 현미경(AFM)용으로는 도전성 나노튜브나 절연성 나노튜브 중의 어느 것이라도 좋으며 용도에 맞는 나노튜브가 선택된다.
나노튜브(12)를 부착평면(10)에 고정하는 방법으로는, 이미 설명한 바와 같이, 2종류의 방법이 있다. 제1방법은, 나노튜브(12)의 기단부(14)를 코팅막으로 피복하는 방법이고, 제2방법은 기단부(14)를 전자 비임이나 이온 비임 또는 통전으로 부착평면(10)에 열 융착시키는 방법이다.
나노튜브(12)는, 그 축심(軸心)이 시료(22)의 평균표면(26)에 수직하게 세워 되도록, 부착평면(10)에 고정된다. 이와 같이 부착하면, 나노튜브(12)의 선단부(16)는 측정상태에서 항상 평균표면(26)에 대하여 수직하게 배치되고, 선단(18)에 의한 시료표면(24)의 검출이 효율좋게 행해진다.
나노튜브(12)를 캔틸레버(2)에 고정함으로써, 수직식 주사형 현미경용 프로우브(20)(이하, 프로우브라 함)가 완성된다. 상기 프로우브는 주사형 현미경에 사용되는 것으로서, 예컨대 상기 AFM이나 STM에 한하지 않고, 표면의 차이를 마찰력으로 검출하는 수평력(水平力) 현미경(LFM), 자기상호작용을 검출하는 자기력 현미경(MFM), 전계력(電界力)의 구배를 검출하는 전계력 현미경(EFM), 화학 작용기의 표면분포를 영상화하는 화학력(化學力) 현미경(CFM) 등이 있고, 시료표면의 물리적ㆍ화학적 작용을 탐침으로 주사(走査) 검출하여, 시료의 원자 수준에서의 물성 정보를 얻는 것이다.
도 2는 제1실시예의 측면도이다. 프로우브(20)를 시료(22)에 대하여 측정상태로 배치하면, 캔틸레버부(4)의 축방향 b는 시료평균표면(26)에 대하여 각도 θ로 위로 경사지게 된다. 상기 경사 배치상태에서, 나노튜브(12)의 축심과 축방향 b는 각도 (θ+90)도로 교차하므로, 나노튜브(12)는 평균표면(26)에 대하여 각도 90도 로 수직으로 세워지게 된다.
나노튜브(12)가 시료평균표면(26)에 수직 배치된다는 것은, 그 선단(18)이 복잡하게 요철된 시료표면(24)을 확실하게 쫓아갈 수 있다는 것을 의미한다. 요컨대, 선단(18)이 탐침 선단이 되므로, 시료표면의 물리적, 화학적 정보를 정확하게 고분해능으로 검출하는 것이 가능하게 된다.
도 3은 본 발명의 제2실시예의 사시도이다. 제1실시예와 작용효과가 동일한 부분에서는 동일 부호를 붙이고 그 설명을 생략하며, 다른 부분만을 설명한다. 상기 실시예에서는 돌출부(8)에 부착공(28)을 형성하고 있다. 상기 부착공(28)은 프로우브(20)를 측정상태로 배치한 때에, 부착공(28)의 축심방향이 시료평균표면(26)에 수직하게 되도록 형성된다.
상기 부착공(28)에 나노튜브(12)의 기단부(14)가 삽입고정된다. 나노튜브(12)를 부착공(28)에 삽입하는 것만으로 원자간 힘에 의해서 고정된다. 그러나, 부착공(28)의 단면직경이 나노튜브(12)의 그것과 비교하여 크게 됨에 따라, 유기 가스의 분해퇴적물로 구멍을 채우거나, 전자 비임을 조사하거나, 또는 통전하여 표면융착시키는 등의 방법으로 확실하게 고정시킬 수 있다.
도 4는 제2실시예의 측면도이다. 프로우브(20)가 측정상태에 있을 때, 캔틸레버부(4)의 축방향 b는 시료평균표면(26)에 대하여 각도 θ 만큼 위로 경사지는 점은 제1실시예와 마찬가지이다. 그러나, 상기 경사 배치에 있어서도, 나노튜브(12)의 축심방향(높이방향)은 캔틸레버부(4)의 축방향과 각도 (θ+90)도 만큼 벌어져 있으므로, 나노튜브(12)는 시료평균표면(26)에 대하여 수직으로 접하게 된다. 따라서, 선단(18)은 시료표면(24)의 요철을 확실하게 쫓아갈 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3실시예의 사시도이다. 제1실시예와 작용효과가 동일한 부분에는 동일부호를 붙이고 그 설명을 생략하며, 다른 부분만을 설명한다. 상기 실시예에서는, 돌출부(8)의 표면에 부착홈(30)이 형성되고, 상기 부착홈(30)에 나노튜브(12)의 기단부(14)가 끼워넣어진다. 이러한 끼움을 강하고 단단하게 고착시키기 위하여, 표면을 피복하도록 코팅막을 형성하여도 좋고, 비임 조사하거나, 또는 통전에 의해 표면을 융착하여도 좋다. 부착홈(30)의 단면형상은 コ자형, V자형, 반원형 등 각종의 형상이 있다.
도 6은 제3실시예의 측면도이다. 도시한 바와 같이, 캔틸레버부의 축방향 b와 나노튜브(12)의 축심은 각도 (θ+90)도 만큼 벌어지도록 조립되어 있다. 즉, 부착홈(30)의 홈방향(높이방향)이 캔틸레버부(6)에 대하여 각도 (θ+90)도의 열림각을 가지도록 설정되어 있다. 그 결과, 측정 시의 캔틸레버부(6)의 경사각이 각도 θ이므로, 나노튜브(12)는 시료평균표면(26)에 대하여 각도 90도로 수직하게 맞닿게 된다. 따라서, 나노튜브(12)의 선단(18)은 시료표면(24)의 요철을 확실하게 쫓아갈 수 있고, 시료표면의 물성 정보를 고정밀도로 검출할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제4실시예의 사시도이다. 제1실시예와 작용효과가 동일한 부분에는 동일부호를 붙이고 그 설명을 생략하며, 다른 부분만을 설명한다. 상기 실시예에서는, 돌출부(8)의 표면에 평탄한 절개부(32)를 형성하고, 상기 절개부(32)의 단차(段差;32a) 부분이 부착홈(30)을 구성한다. 부착홈(30)은 나노튜브(12)를 끼워넣을수 있는 장소의 총칭으로서, 홈 형상, 단차 형상, 그 외의 형상이 포함될 수 있다.
상기 단차 형상의 부착홈(30)에 나노튜브(12)의 기단부(14)를 끼워넣고, 고정한다. 고정방법은 코팅막이나 융착 등이 이용될 수 있다. 나노튜브(12)를 시료평균표면(26)에 수직하게 접촉시키기 때문에, 상기 부착홈(30)의 축방향이 측정상태에서 시료평균표면(26)에 수직하게 되도록 형성된다.
도 8은 제4실시예의 측면도이다. 캔틸레버부(4)의 경사각 θ 및 캔틸레버부(4)와 나노튜브의 열림각 (θ+90)도는 상술한 바와 같으므로, 여기서는 반복하여 설명하지 않는다.
도 9는 본 발명의 제5실시예의 사시도이다. 제1실시예와 작용효과가 동일한 부분에는 동일부호를 붙이고 그 설명을 생략하며, 다른 부분만을 설명한다. 상기 실시예에서는, 돌출부(8)는 삼각기둥 모양으로 형성되어 있고, 능선(34)이 나노튜브(12)의 부착위치를 나타내고 있다. 즉, 능선의 방향이 부착방향이므로, 능선 근방에 능선과 평행하게 나노튜브(12)를 고정한다.
도 10은 제5실시예의 측면도이다. 능선(34)의 방향과 나노튜브(12)의 축심이 접근한 상태에서 평행하며, 측정상태에서 시료평균표면(26)에 수직하게 설정되어 있다. 그 이외에는 다른 실시예와 동일하므로 생략한다.
도 11은 제6실시예의 사시도이다. 돌출부(8)의 형상은 원주상으로서, 그 외주면은 나노튜브(12)를 부착하는 부착곡면(38)이 된다. 상기 외주면의 임의의 위치에 형성된 접평면(36)의 높이방향은 평균시료평면(26)에 수직하게 되도록 형성된다. 부착곡면(38)과 접평면(36)의 접선의 위치에 나노튜브(12)의 기단부(14)를 고정한다. 이 때, 선단부(16)는 평균시료평면(26)에 대략 수직이 되고, 경사각을 θ로 하면, 캔틸레버부(4)와 나노튜브(12)의 교차각은 (θ+90)도가 된다.
도 12는 제7실시예의 사시도이다. 돌출부(8)의 형상은 경사지게 잘려진 원주상으로서, 그 외주면 중 큰 면적영역이 나노튜브(12)를 부착하는 부착곡면(38)이 된다. 상기 부착곡면(38)에 형성된 접평면(36)의 높이방향은 평균시료평면(26)에 수직하도록 설정된다. 부착곡면(38)과 접평면(36)의 접선위치에 나노튜브(12)의 기단부(14)가 고정된다. 이 때, 선단부(16)는 평균시료평면(26)에 대략 수직이 되어, 시료에 대하여 고분해능 검출이 가능하게 된다. 도시된 바와 같이, 캔틸레버부(4)의 경사각을 θ로 하면, 캔틸레버부(4)와 나노튜브(12)의 교차각은 (θ+90)도가 된다.
도 13은 제8실시예의 사시도이다. 돌출부(8)의 형상은 외주면이 만곡된 원추대(圓錐臺) 모양으로서, 그 외주면의 하단 테두리 영역이 나노튜브(12)를 부착하는 부착곡면(38)이 된다. 상기 부착곡면(38)에 형성된 접평면(36)의 높이방향은 평균시료평면(26)에 수직이 되도록 설정된다. 부착곡면(38)과 접평면(36)의 접선 위치에 나노튜브(12)의 기단부(14)를 고정한다. 이 때, 선단부(16)는 평균시료평면(26)에 대략 수직하게 되고, 시료에 대하여 고분해능 검출이 가능하게 된다. 도시된 바와 같이, 캔틸레버부(4)의 경사각을 θ로 하면, 캔틸레버부(4)와 나노튜브(12)의 교차각은 (θ+90)도가 된다.
본 발명에서는, 캔틸레버(2)의 돌출부(8)에 첨예한 선단을 형성하지 않는다. 그 선단이 탐침으로 되어, 뒤에 부착되는 나노튜브의 탐침작용에 오차를 만들기 때문이다. 탐침으로 되는 나노튜브(12)는, 상기 돌출부(8)에 부착된다. 이들 부착부위는, 그 방향이 측정상태에 있어서 평균시료표면(26)에 수직하게 배치되어 있으므로, 부착된 나노튜브(12)도 당연히 평균시료표면(26)에 수직한 배치가 된다. 상기 수직 배치에 의해서, 나노튜브(12)는 선명한 시료표면 상(像)을 검출할 수 있다.
돌출부(8)에 부착평면(10), 부착공(28), 부착홈(30), 능선부(34) 또는 부착곡면(38)을 형성하기 위해서, 집속(集束) 이온 비임이나 전자 비임을 이용하여 에칭이나 디포지션을 행하여도 좋고, 일반적인 반도체 기술에 있어서의 에칭공정이나 디포지션 공정을 이용하여도 좋다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변형예나 설계변경 등도 본 발명의 기술적 범위 내에 포함되는 것은 말할 것도 없다.
청구항 1의 발명에 의하면, 측정상태에서 시료면에 대하여 대략 수직상태가 되도록 부착영역을 캔틸레버에 형성하고 있으므로, 상기 부착영역에 나노튜브를 그 높이방향으로 고정하는 것만으로 수직식의 프로우브를 제작할 수 있는 등, 우수한 수직식 주사형 현미경용 캔틸레버를 제공할 수 있다.
청구항 2의 발명에 의하면, 측정상태에서 시료면에 대하여 대략 수직상태가 되도록 부착평면을 캔틸레버에 형성하고 있으므로, 상기 부착평면에 그 높이방향으로 나노튜브를 고정하는 것만으로 수직식의 프로우브를 제작할 수 있는 등, 우수한 수직식 주사형 현미경용 캔틸레버를 제공할 수 있다.
청구항 3의 발명에 의하면, 측정상태에서 시료면에 대하여 대략 수직상태가 되도록 부착공을 캔틸레버에 형성하고 있으므로, 상기 부착공에 나노튜브를 삽입고정하는 것만으로 수직식의 프로우브를 제작할 수 있는 등, 우수한 수직식 주사형 현미경용 캔틸레버를 제공할 수 있다.
청구항 4의 발명에 의하면, 측정상태에서 시료면에 대하여 대략 수직상태가 되도록 부착홈을 캔틸레버에 형성하고 있으므로, 상기 부착홈에 나노튜브를 고정하는 것만으로 수직식의 프로우브를 제작할 수 있는 등, 우수한 수직식 주사형 현미경용 캔틸레버를 제공할 수 있다.
청구항 5의 발명에 의하면, 측정상태에서 시료면에 대하여 대략 수직상태가 되도록 능선부를 캔틸레버에 형성하고 있으므로, 상기 능선부에 나노튜브를 고정하는 것만으로 수직식의 프로우브를 제작할 수 있는 등, 우수한 수직식 주사형 현미경용 캔틸레버를 제공할 수 있다.
청구항 6의 발명에 의하면, 부착곡면을 캔틸레버에 형성하고, 상기 부착곡면의 접평면에 그 높이방향으로 나노튜브를 고정하는 것 만으로, 나노튜브를 시료면에 대하여 대략 수직상태로 배치할 수 있는 수직식 주사형 현미경용 캔틸레버를 제공할 수 있다.
청구항 7의 발명에 의하면, 집속 이온 비임가공, 에칭공정, 또는 디포지션 공정을 이용하여, 상술한 부착영역, 더욱이 구체적으로는 부착평면, 부착공, 부착홈, 능선부 또는 부착곡면 등을 용이하게 형성할 수 있다.
청구항 8의 발명에 의하면, 그 높이방향이 시료면에 수직하도록 부착영역을 캔틸레버에 형성하고, 상기 부착영역에 나노튜브의 기단부를 그 높이방향으로 고착시키고 있으므로, 탐침 선단이 항상 시료면에 수직하게 접하여 시료표면 상(像)을 고분해능으로 검출할 수 있는 수직식 주사형 현미경용 프로우브를 제공할 수 있다.
청구항 9의 발명에 의하면, 나노튜브의 축선과 캔틸레버의 축방향을 대략 (θ+90)도의 열림각을 가지도록 구성하고 있으므로, 측정상태에서 캔틸레버부를 각도 θ의 경사 배치를 하는 것 만으로, 시료표면의 요철을 확실하게 쫓을 수 있는 수직식 주사형 현미경용 프로우브를 제공할 수 있다.

Claims (11)

  1. 캔틸레버(cantilever)에 고착된 나노튜브(nanotube) 탐침의 선단(先端)에 의하여 시료 표면의 물성 정보를 얻는 주사형 현미경용 프로우브에 있어서,
    상기 캔틸레버의 돌출부가 비(非)선예한 선단을 가지고, 탐침으로 되는 나노튜브의 기단부(基端部)를 고착하는 부착영역을 캔틸레버에 형성하며, 캔틸레버를 평균시료표면에 대하여 측정상태로 배치한 때에 상기 부착영역의 높이방향이 평균시료표면에 대하여 수직상태가 되도록 하여, 상기 캔틸레버의 캔틸레버부의 축방향이 측정상태에서 평균시료표면에 대하여 각도 θ로 위로 배치된 때에 상기 부착영역의 높이방향과 캔틸레버부의 축방향이 (θ+90)도의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 수직식 주사형 현미경용 캔틸레버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부착영역이 부착평면인 것을 특징으로 하는 수직식 주사형 현미경용 캔틸레버.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 부착영역이 나노튜브의 기단부를 삽입시키는 부착공이고, 상기 부착공의 축방향이 상기 높이방향으로 되는 것을 특징으로 하는 수직식 주사형 현미경용 캔틸레버.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 부착영역이 나노튜브의 기단부를 끼워넣는 부착홈이고, 상기 부착홈의 홈방향이 상기 높이방향으로 되는 것을 특징으로 하는 수직식 주사형 현미경용 캔틸레버.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 부착영역이 능선부(稜線部)이고, 상기 능선의 방향이 상기 높이방향으로 되는 것을 특징으로 하는 수직식 주사형 현미경용 캔틸레버.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 부착영역이 부착곡면이고, 캔틸레버를 평균시료표면에 대하여 측정상태로 배치한 때에 상기 부착곡면의 접평면의 높이방향이 평균시료표면에 대하여 대략 수직상태가 되도록 한 것을 특징으로 하는 수직식 주사형 현미경용 캔틸레버.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 부착영역을, 집속(集束) 이온 비임가공, 에칭공정, 또는 디포지션 공정을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 수직식 주사형 현미경용 캔틸레버.
  8. 캔틸레버에 고착된 나노튜브 탐침의 선단에 의해서 시료표면의 물성정보를 얻는 주사형 현미경용 프로우브에 있어서,
    상기 캔틸레버의 돌출부가 비선예한 선단을 가지고, 탐침으로 되는 나노튜브의 기단부를 고착하는 부착영역을 캔틸레버에 형성하며, 캔틸레버를 평균시료표면에 대하여 측정상태로 배치한 때에 상기 부착영역의 높이방향이 평균시료표면에 대하여 수직상태가 되도록 하여, 상기 캔틸레버의 캔틸레버부의 축방향이 측정상태에서 평균시료표면에 대하여 각도 θ로 위로 배치된 때에 상기 부착영역의 높이방향과 캔틸레버부의 축방향이 (θ+90)도의 각도를 이루고, 나노튜브의 기단부를 그 부착영역의 높이방향으로 고착시킨 것을 특징으로 하는 수직식 주사형 현미경용 프로우브.
  9. 삭제
  10. 캔틸레버에 고착된 나노튜브 탐침의 선단에 의해서 시료표면의 물성정보를 얻는 주사형 현미경용 프로우브에 있어서,
    상기 캔틸레버의 돌출부가 비선예한 선단을 가지고, 상기 돌출부에 탐침이 되는 나노튜브의 기단부를 고착하는 부착영역을 형성한 것을 특징으로 하는 주사형 현미경용 캔틸레버.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 캔틸레버를 평균시료표면에 대하여 측정상태로 배치한 때에, 상기 부착영역의 높이방향이 평균시료표면에 대하여 수직상태가 되도록 한 것을 특징으로 하는 수직식 주사형 현미경용 캔틸레버.
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