JP2001165842A - Angle of incidence determining method, and scan near- field optical microscope - Google Patents

Angle of incidence determining method, and scan near- field optical microscope

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JP2001165842A
JP2001165842A JP35441699A JP35441699A JP2001165842A JP 2001165842 A JP2001165842 A JP 2001165842A JP 35441699 A JP35441699 A JP 35441699A JP 35441699 A JP35441699 A JP 35441699A JP 2001165842 A JP2001165842 A JP 2001165842A
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incident angle
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for determining the angle of incidence of the irradiating light to irradiate a portion in the vicinity of a tip of a probe to realize the high resolution and high contrast, and a scan near-field optical microscope. SOLUTION: The method for determining the angle of incidence of the irradiating light to irradiate the portion in the vicinity of the tip of the prove in the scan near-field optical microscope comprises a step of irradiating the irradiating light on a portion to be observed of a sample and receiving the reflected light while changing the angle of incidence of the irradiating light, and seeking the angle of incidence to minimize the angle dependency of the intensity of the reflected light. The scan near-field optical microscope comprises a light source for irradiating light on the location to be observed of the sample and adjusting the angle of incidence, and a detecting means to detect the irradiating light reflected by the sample, and can measure the angle dependency to the angle of incidence of the intensity of the reflected light detected by the detecting means.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、入射角度決定方法
及び走査型近接場光学顕微鏡に係り、特に、試料の表面
情報や光学的情報を測定する走査型近接場光学顕微鏡及
び該走査型近接場光学顕微鏡において、プローブ先端近
傍を照射する照射光の入射角度を決定する方法に関す
る。
The present invention relates to a method for determining an incident angle and a scanning near-field optical microscope, and more particularly to a scanning near-field optical microscope for measuring surface information and optical information of a sample, and the scanning near-field optical microscope. The present invention relates to a method for determining an incident angle of irradiation light for irradiating the vicinity of a probe tip in an optical microscope.

【0002】[0002]

【従来の技術】周知のように、走査型プローブ顕微鏡は
(SPM)は、プローブを試料表面に接近させたときに
両者間に働く相互作用を検出しながら、プローブを試料
表面に沿って走査して、その相互作用の二次元マッピン
グを行う装置である。
2. Description of the Related Art As is well known, a scanning probe microscope (SPM) scans a probe along a sample surface while detecting an interaction between the probe and the probe when the probe approaches the sample surface. A two-dimensional mapping of the interaction.

【0003】そして、このようなSPMは、例えば、走
査型トンネル顕微鏡(STM)、原子間力顕微鏡(AF
M)、磁気力顕微鏡(MFM)、走査型近接場光学顕微
鏡(SNOM)に代表されているものである。
[0003] Such an SPM is, for example, a scanning tunneling microscope (STM) or an atomic force microscope (AF).
M), a magnetic force microscope (MFM), and a scanning near-field optical microscope (SNOM).

【0004】なかでも、SNOMは、特に、1980年
代後半以降、エヴァネッセント波を検出することによ
り、回折限界を超える分解能を有する光学顕微鏡とし
て、生体試料の蛍光観察やフォトニクス用材料、素子の
評価(誘電体光導波路の各種特性評価、半導体量子ドッ
トの発光スペクトルの測定、半導体面発光素子の諸特性
の評価など)への応用を目指して盛んに研究・開発が進
められている。
In particular, SNOM has been used since the late 1980's to detect evanescent waves, and as an optical microscope having a resolution exceeding the diffraction limit, to observe fluorescence of biological samples and evaluate materials and elements for photonics. Research and development are being actively pursued for applications to (evaluation of various characteristics of dielectric optical waveguides, measurement of emission spectra of semiconductor quantum dots, evaluation of various characteristics of semiconductor surface emitting devices, etc.).

【0005】このSNOMは、基本的には、試料に光を
照射した状態で鋭いプローブを試料に近づけ、試料近傍
の光の場(近接場)の状態を検出する装置である。
[0005] This SNOM is basically a device for bringing a sharp probe close to a sample while irradiating the sample with light, and detecting the state of a light field (near field) near the sample.

【0006】1993年12月21日付けでBetzi
gらに付与された米国特許第5,272,330号は、
先端が細く加工された開口型プローブに光を導入するこ
とにより、プローブ先端の微小開口の近傍にエヴァネッ
セント場を発生させるとともに、このエヴァネッセント
場を試料に接触させ、エヴァネッセント場と試料の接触
により発生した光を、試料の下に配置された光検出器で
検出し、透過光強度の二次元マッピングを行うSNOM
を開示している。
[0006] Betzi dated December 21, 1993
U.S. Pat. No. 5,272,330 to G et al.
By introducing light into an open-ended probe whose tip is thinned, an evanescent field is generated near the small aperture at the tip of the probe, and this evanescent field is brought into contact with the sample to generate an evanescent field. SNOM that detects light generated by contact of a sample with a photodetector arranged below the sample and performs two-dimensional mapping of transmitted light intensity
Is disclosed.

【0007】Van Hulstらは、文献1(App
l.Phys.Lett.62(1993),pp46
1−463)において、SiN製の.AFMのマイクロ
カンチレバーをSNOMのプローブとして用い、このプ
ローブ先端により暗視野照明光学系によって試料表面に
生成したエヴァネッセント場を散乱させ、AFMとSN
OMの同時観察に最初に成功したことを報告している。
[0007] Van Hulst et al.
l. Phys. Lett. 62 (1993), pp46
1-463). Using the AFM microcantilever as a SNOM probe, the tip of the probe scatters the evanescent field generated on the sample surface by the dark-field illumination optical system, and the AFM and SN
It reports the first successful simultaneous observation of OM.

【0008】この微小開口の無いプローブ(散乱型プロ
ーブ)先端により試料構造に局在したエヴァネッセント
場を散乱させて伝搬光に変換し、それを外部光学系によ
って検出するタイプのSNOMは、高分解能化・SN比
の向上が図れることから近年、注目を集めている。
An SNOM of a type in which an evanescent field localized in a sample structure is scattered by the tip of a probe having no minute aperture (scattering probe) and converted into propagating light, which is detected by an external optical system, has been known. In recent years, it has attracted attention because resolution and SN ratio can be improved.

【0009】また、Boccaraらは、文献2(Op
t.Lett.20,1924(1995))におい
て、試料を走査するプローブ側から光を照射すること
で、プローブ先端近傍の試料表面の光学情報を検出する
反射モード散乱型SNOMによって不透明な試料の観察
に成功したことを報告している。
Also, Bockara et al., Reference 2 (Op.
t. Lett. 20, 1924 (1995)) that, by irradiating light from the probe side that scans the sample, the reflection mode scattering SNOM that detects optical information on the sample surface near the tip of the probe succeeded in observing an opaque sample. Has been reported.

【0010】さらに、Sasakiらは、文献3(J.
Appl.Phys.85,2026(1999))に
おいて、反射モード散乱型SNOMによる高分解能観察
を行つた(J.Appl.Phys.85,2026
(1999))ことを報告している。
Further, Sasaki et al., Reference 3 (J.
Appl. Phys. 85, 2026 (1999)), a high-resolution observation using a reflection mode scattering SNOM was performed (J. Appl. Phys. 85, 2026).
(1999)).

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところで、反射モード
SNOMによって不透明な試料の観察を行う場合、試料
を走査するプローブ側から光を照射するようにしてい
る。
By the way, when observing an opaque sample by the reflection mode SNOM, light is emitted from the probe side for scanning the sample.

【0012】この場合、プローブ先端(の曲率半径)
は、一般的に、10〜100nmのオーダーであり、照
明光のビーム径は、これよりも大きな値となつているの
で、図1に示すように照明光は光源から直接プローブ先
端に届く光束と、一度、試料表面のプロ一ブ先端近傍で
反射してプローブ先端に届く光束の二つに分けて考える
ことができる。
In this case, (the radius of curvature of the probe tip)
Is generally on the order of 10 to 100 nm, and the beam diameter of the illumination light has a larger value. Therefore, as shown in FIG. The light flux once reflected near the tip of the probe on the sample surface and reaches the tip of the probe can be considered separately.

【0013】つまり、プローブ先端は、この二つの光束
によって照明されている。
That is, the tip of the probe is illuminated by the two light beams.

【0014】この内、直接プローブ先端を照明する光束
は、常に一定の強度でプローブ先端を照明し、これが試
料表面の局所的な部位と光学的に作用し散乱光を生じさ
せ、その結果、近接場光学像が得られる。
Among them, the light beam that directly illuminates the probe tip always illuminates the probe tip with a constant intensity, and this optically interacts with a local portion of the sample surface to generate scattered light. A field optical image is obtained.

【0015】一方、一度試料表面で反射してプローブ先
端を照明する光束は、走査中に試料表面の局所的な反射
率の違いによる影響を受ける。
On the other hand, a light beam which illuminates the probe tip once reflected on the sample surface is affected by a local difference in reflectance on the sample surface during scanning.

【0016】この光束は、試料表面の局所的な反射率の
違いを含んでいるということから、直接プローブ先端に
届く光束と同様に近接場光学像を得るために重要であ
る。
This light beam is important for obtaining a near-field optical image in the same manner as the light beam directly reaching the tip of the probe, because it contains a local difference in reflectance on the sample surface.

【0017】しかるに、反射モードSNOMにおいて
は、高分解能及び高コントラストを実現するために、プ
ローブ自身に対して様々な工夫が試みられているが、そ
の目的のために照明光の入射条件を積極的に検討した報
告は少ない。
However, in the reflection mode SNOM, various attempts have been made for the probe itself in order to realize high resolution and high contrast. There are few reports examined.

【0018】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、例えば、反射モードSNOMにおいて、プローブ
に対する照明光の入射条件を積極的に検討し、高分解能
及び高コントラストを実現可能としたプローブ先端近傍
を照射する照射光の入射角度を決定する方法及び走査型
近接場光学顕微鏡を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances. For example, in a reflection mode SNOM, a probe capable of realizing a high resolution and a high contrast by actively examining the incident condition of illumination light to the probe. An object of the present invention is to provide a method for determining an incident angle of irradiation light for irradiating the vicinity of the tip and a scanning near-field optical microscope.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明によると、上記課
題を解決するために、(1) 走査型近接場光学顕微鏡
において、プローブ先端近傍を照射する照射光の入射角
度を決定する方法であり、照射光の入射角を変化させな
がら、試料の観察部位に照射光を照射してその反射光を
受光し、反射光強度の角度依存性が最小になる入射角を
探るステップを有することを特徴とする入射角度決定方
法が提供される。
According to the present invention, there is provided a method for determining the incident angle of irradiation light for irradiating near the tip of a probe in a scanning near-field optical microscope. Irradiating the illuminating light on the sample observation site while changing the incident angle of the illuminating light, receiving the reflected light, and searching for an incident angle at which the angle dependence of the reflected light intensity is minimized. Is provided.

【0020】また、本発明によると、上記課題を解決す
るために、(2) 試料の観察部位に照射光を照射する
入射角度を調節可能な光源と、上記試料で反射された上
記照射光を検出する検出手段とを具備し、上記検出手段
で検出した反射光強度の上記入射角に対する角度依存性
を測定可能に構成されていることを特徴とする走査型近
接場光学顕微鏡が提供される。
Further, according to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, (2) a light source capable of adjusting an incident angle for irradiating irradiation light to an observation portion of a sample, and the irradiation light reflected by the sample is provided. There is provided a scanning near-field optical microscope which comprises a detecting means for detecting, and is configured to be able to measure the angle dependency of the reflected light intensity detected by the detecting means with respect to the incident angle.

【0021】また、本発明によると、上記課題を解決す
るために、(3) 上記光源の入射角を変更可能なモー
タ駆動手段をさらに具備することを特徴とする請求項2
記載の走査型近接場光学顕微鏡が提供される。
According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention further comprises (3) a motor driving means capable of changing an incident angle of the light source.
A scanning near-field optical microscope as described is provided.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0023】図2は、本発明の一実施の形態として適用
されるSNOM装置の主要部の概念的な構成を示す図で
ある。
FIG. 2 is a diagram showing a conceptual configuration of a main part of the SNOM device applied as an embodiment of the present invention.

【0024】すなわち、図2に示すように、プローブ2
の先端部分3と局所的な試料1の表面とで散乱された光
は、プローブ2の上部に設けられた対物レンズ9で集光
され、検光子10を介しフォトマルチプライヤ11で検
出される。
That is, as shown in FIG.
The light scattered between the tip portion 3 of the sample and the local surface of the sample 1 is collected by an objective lens 9 provided above the probe 2, and detected by a photomultiplier 11 via an analyzer 10.

【0025】これがSNOM信号として、図示しない信
号処理手段によって、画像化されて表示される。
This is imaged and displayed as a SNOM signal by signal processing means (not shown).

【0026】ここで、対象となる試料1は、図3に示す
ような記録マーク4と非記録部分5に反射率差のある光
記録媒体6等である。
Here, the target sample 1 is an optical recording medium 6 having a reflectance difference between the recording mark 4 and the non-recording portion 5 as shown in FIG.

【0027】この記録マーク4の分布は光源7からの照
明光のスポット径に比べて十分小さなもので、スポット
径の中に一様に分布しているものとする。
It is assumed that the distribution of the recording marks 4 is sufficiently smaller than the spot diameter of the illumination light from the light source 7 and is uniformly distributed in the spot diameter.

【0028】先ず、図2において、プローブ2を観察部
位から離しておき、この状態で光源7からの光束を偏光
子8を通過させることにより、p偏光として試料1の観
察部位に入射させるようにしている。
First, in FIG. 2, the probe 2 is separated from the observation site, and in this state, the light beam from the light source 7 is allowed to pass through the polarizer 8 so as to enter the observation site of the sample 1 as p-polarized light. ing.

【0029】そして、試料1から反射した光束の強度を
入射角と等しい角度に設定された検出器12によって検
出する。
Then, the intensity of the light beam reflected from the sample 1 is detected by the detector 12 set at an angle equal to the incident angle.

【0030】この検出器12は、光源7からの光束の入
射面40上にあり、試料1から反射した光束の反射強度
の角度依存性を入射角φ(同様に反射角φ)を振りなが
ら検出する。
The detector 12 is on the incident surface 40 of the light beam from the light source 7 and detects the angle dependence of the reflection intensity of the light beam reflected from the sample 1 while changing the incident angle φ (similarly, the reflection angle φ). I do.

【0031】この場合、観察部位を中心とした光源7と
偏光子8、及び検光子24と検出器12の回転は、手動
あるいは図示しないモータによる駆動等によって行うも
のとする。
In this case, the rotation of the light source 7 and the polarizer 8 and the rotation of the analyzer 24 and the detector 12 around the observation site are performed manually or by driving with a motor (not shown).

【0032】前記光記録媒体6として、記録マーク4の
反射率が非記録部分5に比べて小さなものを考えた場
合、非記録部分5と記録マーク4の各々の反射率は、図
4に曲線A,Bにて示すような角度依存性を持つ。
Assuming that the reflectance of the recording mark 4 is smaller than that of the non-recording portion 5 as the optical recording medium 6, the reflectance of each of the non-recording portion 5 and the recording mark 4 is represented by a curve in FIG. It has angle dependence as shown by A and B.

【0033】ここで、記録マーク4と非記録部分5との
両者の反射率差が大きくなるのは、ブリュースター角
(消衰係数が0の透明体)あるいは主入射角(消衰係数
が0では無い吸収体)近辺である。
Here, the difference between the reflectance of the recording mark 4 and the reflectance of the non-recording portion 5 becomes large because of the Brewster angle (a transparent body having an extinction coefficient of 0) or the main incident angle (an extinction coefficient of 0). (Not an absorber).

【0034】図4において、反射光強度の角度依存性が
最小になる入射角、つまり、反射率曲線の接線が水平に
なる位置において、記録マーク4と非記録部分5の反射
率の差が最大になっている。
In FIG. 4, at the incident angle where the angle dependence of the reflected light intensity is minimum, that is, at the position where the tangent to the reflectance curve is horizontal, the difference in reflectance between the recording mark 4 and the non-recording portion 5 is maximum. It has become.

【0035】この現象に基づいて、反射光強度の角度依
存性が最小になる入射角で照射光を照射すれば、高コン
トラストの画像が得られることになる。
Based on this phenomenon, a high-contrast image can be obtained by irradiating irradiation light at an incident angle at which the angle dependence of the reflected light intensity is minimized.

【0036】ここで、入射角の値は図示しない光源7等
に付随して設けられる図示しないエンコーダで計測さ
れ、その入射角における反射光強度は検出器12の出力
から得ることができる。
Here, the value of the incident angle is measured by an encoder (not shown) provided in association with the light source 7 (not shown), and the reflected light intensity at the incident angle can be obtained from the output of the detector 12.

【0037】この入射角の値と反射光強度を示す信号
は、図示しない信号処理手段を構成するA/Dコンバー
タ、メモリ、コンピュータにより処理される。
The signal indicating the value of the incident angle and the intensity of the reflected light is processed by an A / D converter, a memory, and a computer which constitute signal processing means (not shown).

【0038】先ず、入射角の値と反射光強度を示す信号
は、図示しないA/Dコンバータにてデジタル信号に変
換された後、図示しないメモリに順次記憶される。
First, a signal indicating the value of the incident angle and the reflected light intensity is converted into a digital signal by an A / D converter (not shown), and is sequentially stored in a memory (not shown).

【0039】すなわち、入射角を変更して行くと、この
メモリには入射角とその入射角における反射光強度のデ
ータが蓄積される。
That is, as the incident angle is changed, data of the incident angle and the reflected light intensity at the incident angle are stored in this memory.

【0040】これを図示しないコンピュータを介してグ
ラフ化して画面で観察可能となるように構成されてい
る。
This is formed into a graph via a computer (not shown) so that it can be observed on a screen.

【0041】このグラフは、図4に示したような曲線
A,Bとなる。
This graph becomes curves A and B as shown in FIG.

【0042】図4にて曲線A,Bは、非記録部分5と記
録マーク4の各々の反射率を示しており、それぞれ、図
示のような角度依存性を有している。
In FIG. 4, curves A and B indicate the reflectance of each of the non-recording portion 5 and the recording mark 4, and each has an angle dependency as shown.

【0043】この図4に示した非記録部分5と記録マー
ク4の各々の反射率曲線A,Bに接する水平線C,Dを
コンピュータで求め、その接点における入射角を求め
る。
The horizontal lines C and D in contact with the reflectance curves A and B of the non-recording portion 5 and the recording mark 4 shown in FIG. 4 are obtained by a computer, and the incident angle at the contact is obtained.

【0044】もちろん、このようなグラフを表示する必
要まではなく、検出器12の出力をモニタすることによ
り、入射角の値と、反射光強度の値とを操作者が読み取
れるような構成になっていれば足りる。
Obviously, it is not necessary to display such a graph, and by monitoring the output of the detector 12, the operator can read the value of the incident angle and the value of the reflected light intensity. Is enough.

【0045】このようにして、反射強度の角度依存性を
検出し、その値が最小になる入射角を見つけて設定すれ
ば、反射強度は平均的なものではあるが、記録マーク4
と非記録部分5の反射率差が最も大きな状態を実現する
ことができる。
In this way, if the angle dependence of the reflection intensity is detected and the incident angle at which the value is minimized is found and set, the reflection intensity is average, but the recording mark 4
And the non-recording portion 5 can be realized with the largest difference in reflectance.

【0046】この際、入射角の設定は、上述したよう
に、検出器12の出力をモニタして手動で行うようにす
るか、もしくは、検出器12の出力をコンピュータ等に
取り込んで最小値を算出してモータ駆動により行うよう
にすることもできる。
At this time, the angle of incidence is set manually as described above by monitoring the output of the detector 12 or by taking the output of the detector 12 into a computer or the like and setting the minimum value. The calculation may be performed by driving the motor.

【0047】そして、このようにして入射角が設定され
た状態で、プロ一ブ2を観察部位に合わせてSNOM観
察を行うことにより、一度、試料1の表面で反射してプ
ローブ2の先端部分3を照明する光束は、試料1の局所
的な反射率の違いを含みながら画像化に寄与することか
ら、SNOM観察の高コントラスト化を実現することが
できる。
Then, with the angle of incidence set in this manner, SNOM observation is performed by aligning the probe 2 with the observation site, and once reflected on the surface of the sample 1, the tip portion of the probe 2 is reflected. The luminous flux illuminating 3 contributes to imaging while including a difference in the local reflectance of the sample 1, so that high contrast in SNOM observation can be realized.

【0048】なお、観察の対象となる試料1は、表面に
おける光学的に特徴を持つ構造が光源7からの照明光の
スポット径に比ベて十分小さなもので、その分布が一様
であれば良い。
The sample 1 to be observed has an optically characteristic structure on the surface which is sufficiently smaller than the spot diameter of the illumination light from the light source 7 and has a uniform distribution. good.

【0049】例えば、このような試料1としては、図5
に示す半導体材料50のようにGaAs層51、AlG
aAs層52の帯が並ぶ界面の観察にも適用可能であ
る。
For example, such a sample 1 is shown in FIG.
GaAs layer 51 and AlG
The present invention is also applicable to observation of an interface where the bands of the aAs layer 52 are arranged.

【0050】以上、説明したような構成要素を持つSN
OM装置は、試料表面に入射させる光束の試料表面から
の反射光を利用して解析することで、SNOM観察にお
いて高コントラストを実現することができるという効果
を有している。
The SN having the components as described above
The OM device has an effect that high contrast can be realized in SNOM observation by analyzing using a reflected light from the sample surface of a light beam incident on the sample surface.

【0051】このことは、本発明によると、プローブに
対する照明光の入射条件を積極的に検討し、高分解能及
び高コントラストが実現可能となることを示している。
This indicates that, according to the present invention, the conditions under which the illumination light is incident on the probe are positively studied, and high resolution and high contrast can be realized.

【0052】そして、上述したような実施の形態で示し
た本明細書には、特許請求の範囲に示した請求項1乃至
3以外にも、以下に付記1乃至付記2として示すような
発明が含まれている。
In the present specification described in the above-described embodiment, in addition to claims 1 to 3 described in the claims, the inventions shown as supplementary notes 1 and 2 below are provided. include.

【0053】(付記1) 近接場光学像を得るために外
部からプローブ及び試料表面に入射させる照明光の入射
角が可変な入射部を持ち、さらに試料表面によるこの照
明光の反射光を検出する角度調節可能な受光部を持つこ
とを特徴とし、観察部位を中心とした上記入射部、及び
受光部の回転を手動もしくはモータ駆動により自動で行
うことを特徴とする走査型近接場光学顕微鏡において、
上記入射部、及び受光部により試料表面の平均的な反射
率を検出することにより、コントラストが強い近接場光
学像を得るための照明光の最適な入射角が設定できるこ
とを特徴とする走査型近接場光学顕微鏡。
(Supplementary Note 1) In order to obtain a near-field optical image, the apparatus has an incident portion in which the angle of incidence of illumination light incident on the probe and the sample surface from the outside is variable, and further detects reflected light of the illumination light from the sample surface. In the scanning near-field optical microscope, characterized in that it has a light-receiving portion capable of adjusting the angle, the incident portion around the observation site, and the rotation of the light-receiving portion is performed manually or automatically by motor driving.
By detecting the average reflectance of the sample surface by the incident part and the light receiving part, it is possible to set an optimum incident angle of illumination light for obtaining a near-field optical image having a strong contrast. Field optical microscope.

【0054】(付記2) 上記照明光の最適な入射角の
設定を手動もしくはモータ駆動により自動で行うことを
特徴とする付記1に記載の走査型近接場光学顕微鏡。
(Supplementary Note 2) The scanning near-field optical microscope according to supplementary note 1, wherein the setting of the optimum incident angle of the illumination light is performed manually or automatically by driving a motor.

【0055】(作用効果)すなわち、本発明は、プロー
ブの先端部に接近するように配した試料に光を入射さ
せ、この光に由来するプローブからの散乱光情報によっ
て試料を観察するSNOM装置において、照明用光源か
らの入射光の試料表面への入射角等を変えられる入射部
と、試料表面からの反射光を検出する角度調節可能な受
光部を具備することを特徴とする。
(Effects) That is, the present invention relates to a SNOM apparatus in which light is incident on a sample arranged so as to approach the tip of a probe and the sample is observed based on scattered light information from the probe derived from the light. A light-receiving unit capable of changing the angle of incidence of incident light from the illumination light source on the sample surface and the like, and an angle-adjustable light-receiving unit for detecting reflected light from the sample surface.

【0056】そして、SNOM観察を行う前に観察部位
にプローブが無い状態で、照明用光源からの入射光の試
料表面への入射角度を変えて試料の平均的な反射率を検
出することにより、高コントラストが得られる最適な照
明光の入射角度を設定することが可能となる。
Then, before the SNOM observation, the average reflectance of the sample is detected by changing the incident angle of the incident light from the illumination light source on the sample surface in a state where the probe is not present at the observation site. It is possible to set the optimal incident angle of the illumination light to obtain a high contrast.

【0057】[0057]

【発明の効果】従って、以上説明したように、本発明の
請求項1によれば、例えば、反射モードSNOMにおい
て、プローブに対する照明光の入射条件を積極的に検討
し、高分解能及び高コントラストを実現可能としたプロ
ーブ先端近傍を照射する照射光の入射角度を決定する入
射角度決定方法を提供することができる。
Therefore, as described above, according to the first aspect of the present invention, for example, in the reflection mode SNOM, the condition of the illumination light incident on the probe is positively studied, and high resolution and high contrast are obtained. It is possible to provide an incident angle determining method for determining an incident angle of irradiation light that irradiates the vicinity of the probe tip, which can be realized.

【0058】また、本発明の請求項2,3によれば、例
えば、反射モードSNOMにおいて、プローブに対する
照明光の入射条件を積極的に検討し、高分解能及び高コ
ントラストを実現可能としたプローブ先端近傍を照射す
る照射光の入射角度を決定する方法を採用した走査型近
接場光学顕微鏡を提供することができる。
According to the second and third aspects of the present invention, for example, in the reflection mode SNOM, the condition of the incident light of the illumination light to the probe is positively examined, and the probe tip capable of realizing high resolution and high contrast is realized. A scanning near-field optical microscope employing a method for determining the incident angle of irradiation light for irradiating the vicinity can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、反射モードSNOMにおいて、光源か
ら照明光が、直接プローブ先端に届く光束と、一度、試
料表面のプロ一ブ先端近傍で反射してプローブ先端に届
く光束の二つに分けられることを示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing two types of light beams, that is, a light beam from a light source directly reaching a probe tip and a light beam once reflected near a probe tip on a sample surface and reaching a probe tip in a reflection mode SNOM. It is a figure showing that it is divided.

【図2】図2は、本発明の一実施の形態として適用され
るSNOM装置の主要部の概念的な構成を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing a conceptual configuration of a main part of an SNOM device applied as an embodiment of the present invention;

【図3】図3は、本発明において観察の対象となる試料
1として、記録マーク4と非記録部分5とに反射率差の
ある光記録媒体6を示す図である。
FIG. 3 is a view showing an optical recording medium 6 having a reflectance difference between a recording mark 4 and a non-recording portion 5 as a sample 1 to be observed in the present invention.

【図4】図4は、本発明において観察の対象となる試料
1として用いられる光記録媒体の記録マークの反射率が
非記録部分に比べて小さなものとした場合、各々の反射
率が角度依存性を持つことを示す図である。
FIG. 4 is a graph showing a case where the reflectance of a recording mark of an optical recording medium used as a sample 1 to be observed in the present invention is smaller than that of a non-recorded portion, and each reflectance is angle-dependent. FIG.

【図5】図5は、本発明において観察の対象となる試料
1として、GaAs層51、AlGaAs層52の帯が
順次に並ぶ界面を有する半導体材料50を例示する図で
ある。
FIG. 5 is a diagram illustrating, as a sample 1 to be observed in the present invention, a semiconductor material 50 having an interface in which bands of a GaAs layer 51 and an AlGaAs layer 52 are sequentially arranged.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…試料、 2…プローブ、 3…プローブの先端部分、 9…対物レンズ、 10…検光子、 11…フォトマルチプライヤ、 4…記録マーク、 5…非記録部分、 6…光記録媒体、 7…光源、 8…偏光子、 12…検出器、 24…検光子、 40…入射面、 A,B…曲線、 C,D…曲線A,Bに接する水平線、 51…GaAs層、 52…AlGaAs層、 50…半導体材料。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sample, 2 ... Probe, 3 ... Probe tip part, 9 ... Objective lens, 10 ... Analyzer, 11 ... Photomultiplier, 4 ... Recording mark, 5 ... Non-recording part, 6 ... Optical recording medium, 7 ... 8 light source, 8 polarizers, 12 detectors, 24 analyzers, 40 incident surfaces, A and B curves, C and D horizontal lines in contact with curves A and B, 51 GaAs layers, 52 AlGaAs layers, 50 ... Semiconductor material.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 走査型近接場光学顕微鏡において、プロ
ーブ先端近傍を照射する照射光の入射角度を決定する方
法であり、 照射光の入射角を変化させながら、試料の観察部位に照
射光を照射してその反射光を受光し、反射光強度の角度
依存性が最小になる入射角を探るステップを有すること
を特徴とする入射角度決定方法。
1. A method for determining the incident angle of irradiation light for irradiating near the tip of a probe in a scanning near-field optical microscope, and irradiating irradiation light to an observation site of a sample while changing the incident angle of irradiation light. Receiving the reflected light and searching for an incident angle at which the angle dependence of the reflected light intensity is minimized.
【請求項2】 試料の観察部位に照射光を照射する、入
射角度を調節可能な光源と、 上記試料で反射された上記照射光を検出する検出手段と
を具備し、 上記検出手段で検出した反射光強度の上記入射角に対す
る角度依存性を測定可能に構成されていることを特徴と
する走査型近接場光学顕微鏡。
2. A light source for irradiating an irradiation part on an observation part of a sample, the light source having an adjustable incident angle, and a detecting means for detecting the irradiation light reflected by the sample, wherein the detecting means detects the irradiation light. A scanning near-field optical microscope characterized in that the angle dependence of the reflected light intensity with respect to the incident angle can be measured.
【請求項3】 上記光源の入射角を変更可能なモータ駆
動手段をさらに具備することを特徴とする請求項2記載
の走査型近接場光学顕微鏡。
3. The scanning near-field optical microscope according to claim 2, further comprising a motor driving means capable of changing an incident angle of said light source.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009276337A (en) * 2008-04-16 2009-11-26 Toyota Motor Corp Near-field optical probe

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