DE69009846T2

DE69009846T2 - Aperturlose, optische Nahfeld-Mikroskopie.

Info

Publication number: DE69009846T2
Application number: DE69009846T
Authority: DE
Inventors: Hemantha K. Chappaqua N.Y. 10514 Wickramasinghe; Clayton C. Peekskill N.Y. 10566 Williams
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1989-04-28
Filing date: 1990-03-21
Publication date: 1995-01-05
Anticipated expiration: 2010-03-22
Also published as: JPH02300709A; US4947034A; EP0394668B1; DE69009846D1; JPH0727118B2; EP0394668A1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf die optische Nahfeld-Mikroskopie und im einzelnen auf ein Verfahren und ein Gerät, welche eine Apertur und damit die optischen Beschränkungen einer Apertur in der optischen Nahfeld-Mikroskopie überflüssig machen. Hierdurch wird mit Wellenlängen von sichtbarem Licht eine Auflösung von mindestens 1 nm möglich.
Bis heute konzentrierten sich die Bemühungen im Bereich der optischen Nahfeld-Mikroskopie auf die Erzeugung sehr kleiner Aperturen auf transparenten Spitzen oder flachen Oberflächen. Diese Arbeit wird in dem Artikel mit dem Titel "Optical Stethoscopy: Image Recording With Resolution g/20" von D.W. Pohl et al, Appl. Phys. Lett. Band 44, Nr. 7, April 1984, auf den Seiten 651 bis 653 und in "Scanning Optical Spectral Microscopy with 500 Å Spatial Resolution" von A. Lewis et al, Biophys. Journal, Band 41, 1983, Seite 405a, beschrieben.
Die ultrakleinen Aperturen erzeugen eine optische Wirkungsquelle mit Sub-Wellenlänge, die zur Abbildung von Oberflächen mit einer Auflösung von Sub-Wellenlänge verwendet werden kann, wenn die Apertur dicht an der ausgerichteten Oberfläche abgetastet wird. Die Verwendung solcher Aperturen wird durch zwei ihnen innewohnende Einschränkungen begrenzt. Erstens müssen die Strukturen physisch auf eine kleine Spitze (im Submikrometer-Bereich) aufgebaut werden, wenn Oberflächen abgebildet werden sollen, die nicht flach sind. Der Aufbau solcher Strukturen ist technologisch schwierig. Zweitens gibt es eine theoretische Grenze. Um die höchste Auflösung zu erreichen, muß die Apertur auf atomare Größe (im Bereich von 1 nm) reduziert werden. Die Qualität der Auflösung nimmt jedoch nicht parallel zur Größenabnahme der Apertur zu. Dies beruht darauf, daß das Aperturmaterial eine endliche Absorptionslänge hat, die typischerweise über 100 Angström liegt. Die ultrakleinen Aperturen sind daher nicht nützlich, wenn sich die angestrebte Auflösung der Absorptionslänge nähert.
Das Instrument, über das in Physical Review B/Condensed Matter, Band 39, Nr. 1, 1. Januar 1989, auf den Seiten 767- 770 unter dem Titel "New form of scanning optical microscopy" von R.C. Reddick; et al berichtet wird, verwendet die probenmodulierte Tunnelung von Photonen auf eine sehr spitze faseroptische Sondenspitze, wobei die Quelle das abklingende Feld ist, das durch totale interne Reflexion eines Lichtstrahls, der eine exponentiell abklingende Wellenform senkrecht zur Probenoberfläche liefert, erzeugt wird.
Durch Verwendung einer metallischen oder dielektrischen Spitze von sehr kleinen Ausmaßen, und zwar von atomarer Größenordnung, wird durch die vorliegende Erfindung eine Apertur in der optischen Nahfeld-Mikroskopie überflüssig. Eine solche Spitze findet man zum Beispiel in einem Abtast-Thermo-Profilierer, einem Abtast-Tunnelmikroskop, einem atomaren Kräftemikroskop oder ähnlichem. Ein Lichtstrahl bestrahlt die Spitze und ein Teil des auf die Spitze auftreffenden Lichts wird zerstreut und bildet, ausgehend von dem äußersten Endbereich der Spitze zur in der Nähe der Spitze befindlichen Probenoberfläche, lokale abklingende Felder. Die ganz dicht an der Spitze liegenden abklingenden Felder stehen in Wechselwirkung mit den Oberflächenatomen der Probe. Durch Anlegen einer ersten Zitterbewegung mit einer ersten Frequenz an die Spitze, in einer Richtung senkrecht zur Ebene der Probenoberfläche, und Anlegen einer zweiten Zitterbewegung mit einer zweiten Frequenz an die Probe, in einer Richtung parallel zur Ebene der Probenoberfläche, kann ein Detektor Oberflächenbildsignale mit der Differenzfrequenz der beiden Zitterfrequenzen mit hoher Auflösung empfangen, ohne daß das Hintergrundsignal das gewünschte Bildsignal unterdrückt. In einem alternativen Ausführungsbeispiel wird die Spitze unbeweglich gehalten und die Probe führt eine Bewegung in beide oben genannten Richtungen aus, jeweils mit einer unterschiedlichen Frequenz. Das wesentliche der vorliegenden Erfindung ist die Vermeidung einer Apertur in einem optischen Nahfeld- Mikroskop und die Verarbeitung der Oberflächenbildsignale, um die nachteiligen Auswirkungen des Hintergrundsignals zu beseitigen.
Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, in der optischen Nahfeld-Mikroskopie eine Möglichkeit zu schaffen, eine Lichtquelle mit Sub-Wellenlänge zu erzeugen, die nahe an der Objektoberfläche ohne Verwendung einer Apertur abgetastet werden kann.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine einfache metallische oder dielektrische Spitze mit sehr kleinen Abmessungen zur Verfügung zu stellen, um die bis jetzt verwendeten Aperturen in der optischen Nahfeld-Mikroskopie zu ersetzen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist das gleichzeitige Anlegen einer Zitterbewegung an die Spitze und an die Probe, um die Bildauflösung durch Ausschaltung von Hintergrundstreulicht zu verbessern.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist das gleichzeitige Anlegen einer Zitterbewegung an eine Probe in zwei orthogonalen Richtungen, wobei gleichzeitig die Spitze unbeweglich gehalten wird, um die Bildauflösung durch Ausschaltung von Hintergrundstreulicht zu verbessern.
Weitere und andere Ziele der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den bei liegenden Zeichnungen verständlicher.
Möglichkeiten, die Erfindung auszuführen, werden nachfolgend im Detail und unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben, die nur spezifische Ausführungsbeispiele veranschaulichen; es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Wechselwirkung zwischen einer Spitze und einer Probenoberfläche;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Spitze und der Probenoberfläche mit angezeigter Zitterbewegung;
Fig. 3 eine graphische Darstellung eines optischen Überlagerungssignals;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Überlagerungs-Erfassungssystems, und
Fig. 5 ein schematisches Blockdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Eine grundlegende Einschränkung in der optischen Nahfeld- Mikroskopie ist die Erzeugung einer Lichtquelle von Sub-Wellenlänge, die sehr dicht an der Probenoberfläche abgetastet werden kann. Als Alternative zur Apertur kann eine einfache metallische oder dielektrische Spitze mit sehr kleinen Ausmaßen, und zwar im atomaren Größenbereich, verwendet werden. Die Konstruktion und die Dimensionierung einer solchen Spitze sind in der Technik gut bekannt und werden zum Beispiel in Abtast-Tunnelmikroskopen verwendet. Wie in Figur 1 gezeigt wird, wird das durch Parallellichtstrahlen 10 angezeigte einfallende Licht am Ende 12 der Spitze 14 zerstreut und erzeugt dadurch lokale abklingende Felder (16), die mit der Oberfläche 18 einer Probe 20 bei hoher räumlicher Auflösung in Wechselwirkung treten können. Zum Beispiel werden bei einer idealen konischen Spitze mit einem einzigen Atom oder einer Gruppe von Atomen am äußersten Ende, die mittels einer fokussierten Lichtquelle bestrahlt wird, optisch abklingende Felder erzeugt, die von der Spitze divergieren. Die divergierenden Felder treten mit der Probenoberfläche lokal in Wechselwirkung. Diese Felder werden von der Oberfläche zerstreut und ein Teil pflanzt sich in das Fernfeld fort, wo die Felder erfaßt werden können und so ein brauchbares Signal für das Messen der lokalen optischen und topographischen Eigenschaften der Oberfläche mit hoher Auflösung ergeben. Die meßbaren optischen Eigenschaften der Probenoberfläche beinhalten den komplexen Brechungsindex auf lokalisierter Basis, das heißt, die realen und imaginären Teile der dielektrischen Konstanten. Der komplexe Brechungsindex bestimmt das lokale Reflexionsvermögen der Oberfläche, den lokalen Oberflächen-Transmissionsgrad und die lokale Oberflächen-Absorption.
Die Lichtquelle kann ein fester oder abstimmbarer Frequenzlaser, ein im Röntgen- oder UV-Teil, im sichtbaren Teil, im IR- oder Mikrowellenteil des Spektrums arbeitender CW-Laser, ein gepulster Laser oder etwas ähnliches sein.
Ein Problem bei der oben beschriebenen Anordnung ist die Tatsache, daß die Streuungseffizienz der Spitze sehr gering ist. Das von der Oberfläche und in einer nicht idealen Situation von nicht genau am Ende liegenden Bereichen der Spitze (Hintergrundbereich) gestreute Licht würde im allgemeinen die vom äußersten Ende der Spitze reflektierte Lichtkraft stark überschreiten. Dadurch ist es praktisch unmöglich, in der in Verbindung mit Figur 1 beschriebenen Weise brauchbare oder gewünschte Informationen zu erreichen.
Die in Figur 2 schematisch dargestellte Erfindung betrifft das gleichzeitige Anlegen einer Schwing- oder Zitterbewegung mit einer ersten Frequenz an die Spitze 14, in Richtung des Doppelpfeils 22, entlang der Längsachse der Spitze, in einer im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Probenoberfläche verlaufenden Richtung, und das Anlegen einer Zitterbewegung mit einer zweiten Frequenz an die Probe in einer im wesentlichen parallel zur Ebene der Probenoberfläche verlaufenden Richtung, siehe Doppelpfeil 24. Das von der Spitze und der Probenoberfläche reflektierte Streulicht kann daher an der Differenzfrequenz gemessen werden, das heißt, einer Frequenz entsprechend der Differenz zwischen der ersten und der zweiten Frequenz. In einem bevorzugten Fall werden die Schwingungsamplituden beider Zitterbewegungen so ausgewählt, daß sie mit der gewünschten Meßauflösung vergleichbar sind, und zwar im Bereich von etwa 0,01 bis 100 nm, und die Spitze wird ganz dicht an der Probenoberfläche angeordnet. Die Amplituden beider Zitterbewegungen müssen zwar nicht gleich sein, sollten jedoch dieselbe Größenordnung aufweisen. In einer solchen Anordnung kann die Hintergrundstreuung vom Signal mit der Differenzfrequenz (f&sub1;-f&sub2;) ausgeschaltet werden, so daß das gewünschte Reflexlichtsignal leichter erfaßbar und meßbar ist. Die ersten und zweiten Frequenzen liegen zwischen 100 Hz und 1 MHz. Die beschriebene Anordnung macht außerdem eine Apertur für die Fokussier- und Erfassungslichtstrahlen überflüssig.
Verfahren und Geräte für das Anlegen einer Zitterbewegung mit einer ersten Frequenz f&sub1; an die Spitze, zum Beispiel durch piezoelektrische Mittel, und Anlegen einer Zitterbewegung mit einer zweiten Frequenz an eine Probe, die mit piezoelektrischen Mitteln abgebildet werden soll, sind in der Technik gut bekannt.
Die Reduzierung von Hintergrundsignalen wird graphisch in Figur 3 dargestellt; hier werden die Ergebnisse des optischen Mischens des empfangenen Streufeld-Ansprechsignals in einer Überlagerungsanordnung gezeigt. Überlagerungsanordnungen sind in der Technik bekannt. Die gleichzeitigen Zitterbewegungen von Spitze und Probe erzeugen eine Amplituden- und Phasenmodulation des Streulichts und Seitenbänder des Überlagerungsträgers.
Das Trägersignal bei Frequenz fc zeigt die Linie 26. Die Frequenz fc hat im typischen Fall 80 MHz. Die ausschließlich aus der Spitzenbewegung entstehenden Seitenbandsignale treten bei den Frequenzen fc+f&sub1; und fc-f&sub1; auf und sind als die Linien 28 und 30 dargestellt. Die Seitenbandsignale, die ausschließlich aus der Probenbewegung entstehen, treten bei den Frequenzen fc+f&sub2; und fc-f&sub2; auf, dargestellt als die Linien 32 und 34. Die gewünschten Signale, die aus der kombinierten Bewegung von Spitze und Probe entstehen, treten bei den Frequenzen fc+(f&sub1;-f&sub2;) und fc-(f&sub1;-f&sub2;) auf, dargestellt durch die Linien 36 beziehungsweise 38. Für den Fachmann wird klar, daß zusätzliche Signale bei den Frequenzen fc+(f&sub1;+f&sub2;) und fc-(f&sub1;+f&sub2;) auftreten, welche nicht dargestellt sind. Diese Summensignale können auch für die Messung der optischen Eigenschaften der Probenoberfläche verwendet werden. Der Träger und unerwünschte Seitenbänder werden mit herkömmlichen Methoden ausgefiltert und in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden nur die sich aus den beiden Zitterbewegungen ergebenden Differenzfrequenz-Signale erfaßt.
Das sich ergebende erfaßte Signal mit Differenzfrequenz (f&sub1;-f&sub2;) (oder, alternativ, die Summenfrequenz (f&sub1;+f&sub2;)) ist lokal stark auf das Ende der Spitze begrenzt, da nur an dieser Stelle Licht durch beide Zitterbewegungen phasen- und/oder amplitudenmoduliert wird. Die beiden Zitterbewegungen liefern eine Hintergrundisolierung, so daß die Auswirkungen unerwünschter Streuungen als die sechste Potenz des Abstands zwischen dem unerwünschten Streuungselement und dem Ende der Spitze abnehmen.
Die Überlagerungserfassung des gestreuten Lichtstrahls dient als Mittel zur begrenzten Erfassung des Rauscheffekts. Im Prinzip könnte ein homodynes System verwendet werden, wenn das Streulicht vom oberen Teil der Spitze (vom Ende weg) mit dem Streulicht vom Ende der Spitze kombiniert würde, und hierdurch eine begrenzte Erfassung des Rauscheffekts erzeugt würde.
Bezugnehmend auf Figur 4 überträgt eine optische Quelle 40, wie zum Beispiel ein Laser, einen Lichtstrahl mit einer Frequenz fo an den akustisch-optischen Modulator 42. Ein erster Teil des Strahls, der in den akustisch-optischen Modulator 42 eintritt, wird durch eine Linse 44 übertragen und dann auf das Ende 12' der Spitze 14' fokussiert. Der einfallende Lichtstrahl hat die Frequenz fo+fc, wobei fc die Trägerfrequenz ist. Der Lichtstrahl wird von der Spitze nach vorne gestreut, von der Linse 46 parallelisiert und am Strahlenteiler 48 fokussiert. Ein zweiter Teil des in den akustisch-optischen Modulator 42 eintretenden Lichtstrahls wird direkt zum Strahlenteiler 48 übertragen. Die beiden Signale werden am Strahlenteiler 48 kombiniert und ergeben einen Lichtstrahl mit der Trägerfrequenz fc; dieser Lichtstrahl wird an einer Nadel-Fotodiode 50 erfaßt, die ein RF-Trägersignal mit einer Frequenz fc mit Seitenbändern zur weiteren bereits bekannten Signalverarbeitung abgibt.
Figur 5 ist ein Blockdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels für ein aperturloses optisches Nahfeld-Mikroskop. Ein Laser 60 überträgt einen optischen Energiestrahl an einen akustisch-optischen Modulator 62. Der akustisch-optische Modulator liefert zwei optische Ausgangsstrahlen. Der erste Strahl hat eine Frequenz fo+fc und wird seriell durch einen polarisierenden Strahlenteiler 64, ein Lambda-Viertelplättchen 66 und eine Kollimationslinse 68 zum Ende der feststehenden Spitze 70 und der Probenoberfläche übertragen.
Die Probe ist auf einer (nicht dargestellten) Plattform angeordnet, die zur Bewegung in drei orthogonalen Richtungen mittels eines x-piezoelektrischen Antriebs, eines y-piezoelektrischen Antriebs und eines z-piezoelektrischen Antriebs gekoppelt ist, die alle mit der Bezugsnummer 72 bezeichnet sind. Die x- und y-Achsen liegen parallel, die z-Achse liegt senkrecht zur Probenoberfläche.
Um die gesamte Fläche zu messen, führt man die Probe mit Hilfe eines Abtastantriebs 74 in Richtung der x- und y-Achsen unter der feststehenden Spitze 70 hindurch; der Abtastantrieb steuert den x-piezoelektrischen Antrieb und den y-piezoelektrischen Antrieb.
Der Oszillator 76 liefert an den z-piezoelektrischen Antrieb ein Signal mit einer Frequenz w&sub1; , welches bewirkt, daß die Probe in Richtung der x-Achse eine oszillatorische Bewegung mit einer Frequenz w&sub1; durchmacht, von der feststehenden Spitze 70 weg und auf diese zu, entlang einer Achse senkrecht zur Probenoberfläche.
Entsprechend liefert der Oszillator 78 an den x-piezoelektrischen Antrieb ein Signal mit einer Frequenz w&sub2;, welches bewirkt, daß die Probe in Richtung der x-Achse eine oszillatorische Bewegung mit einer Frequenz w&sub2; durchmacht, senkrecht zur Bewegung der z-Achse. Natürlich kann das Signal vom Oszillator 78 genauso gut an den y-piezoelektrischen Antrieb angeschlossen werden, um dieselben Ergebnisse zu erzielen.
Die Frequenzen w&sub1; und w&sub2; der von den Oszillatoren 76 und 78 kommenden Signale liegen zwischen etwa 100 Hz bis 1 MHz. Die Signalamplitude bewirkt, daß der betreffende piezoelektrische Antrieb bei der Probe eine Bewegung mit einer Amplitude von etwa 0,01 bis 100 nm in beiden Richtungen hervorruft.
Die Lichtstrahlreflexion von der Spitze und der Probe in der weiter oben in Verbindung mit den Figuren 2 und 4 allgemein beschriebenen Weise wird durch die Linse 68, das Lambda-Viertelplättchen 66 und den polarisierenden Strahlenteiler 64 zurückgestreut. Das Signal des zurückgestreuten Lichts wird bei Durchgang durch das beschriebene optische System vom Lichtsignal des akustisch-optischen Modulators 62 getrennt und zu einem Strahlenvereiniger 80 reflektiert. Der Strahlenvereiniger 80 vereinigt den zurückgestreuten Lichtstrahl vom polarisierenden Strahlenteiler 64 mit dem zweiten Lichtstrahl vom akustisch-optischen Modulator 62. Der zweite Lichtstrahl vom akustisch-optischen Modulator hat eine Frequenz fo. Das kombinierte optische Signal vom Strahlenvereiniger 80 wird von einem Detektor 82 erfaßt und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Der Ausgang des Detektors 82 wird als einer der Eingänge zu einem Lock-in-Verstärker 84 geliefert. Der zweite Eingang zum Lock-in-Verstärker 84 ist ein Bezugssignal vom Mischer 86. Das Bezugssignal hat vorzugsweise die Differenzfrequenz der beiden Zitterbewegungen, das heißt, eine Frequenz entsprechend w&sub1;-w&sub2;. Alternativ könnte auch die Summenfrequenz, w&sub1;+w&sub2;, verwendet werden.
Der Lock-in-Verstärker 84 liefert ein Ausgangssignal, welches eine Aussage über die optischen Eigenschaften der Probenoberfläche enthält. Das Ausgangssignal wird zusammen mit der Positionsinformation der x- und der y-Achse vom Abtastantrieb 74 an die (nicht dargestellte) Anzeige angeschlossen, und liefert einen Bildausgang oder einen anderen geeigneten Ausgang der optischen Eigenschaften der Probenoberfläche mit einer Auflösung im atomaren oder Sub-Nanometerbereich.
Wird das Hintergrundsignal nicht vollständig ausgeschaltet, kann der niedrige Raumfrequenzgehalt des Hintergrundsignals beim Abtasten der Probe durch die Spitze durch Analog- oder Digitalfilterung reduziert werden. Die verbleibenden Schwankungen im gemessenen Signal, die einen hohen Raumfrequenzgehalt haben, liefern immer noch eine brauchbare Information in einem sehr kleinen Maßstab.
Auch wenn das Hintergrundproblem durch die oben beschriebene Anordnung ausgeschaltet wird, bleibt noch die Empfindlichkeit der Messung. Die Berechnung des Wirkungsquerschnitts für Streuung eines einzelnen freien Elektrons unter Tompson- Streuungsbedingungen führt zu dem Ergebnis, daß bei Fokussierung einer optischen Kraft von 10 mW auf einen Fleck von 0,5 um Größe, ein einzelnes freies Elektron mit einem Rauschabstand von 6 in einer Bandbreite von 1 Hz erfaßt werden kann. Die Berechnung zeigt, daß die Erfassung eines einzelnen Atoms mit den beschriebenen Techniken möglich ist. Bilder ähnlich denen eines Abtast-Tunnelmikroskops werden möglich mit dem Unterschied, daß der Kontrast eher durch die optischen Eigenschaften als durch die elektrisch zugänglichen Elektronenzustände erzeugt wird. Unter Anwendung der beschriebenen Technik können mit der optischen Spektroskopie von Probenoberflächen Teilchen von atomarer Größe mit einer Auflösung von Sub-Wellenlänge identifiziert werden.
Anhand der Beschreibung und Darstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung der optischen Nahfeld-Mikroskopie ist es für den Fachmann klar, daß Veränderungen ohne Abweichung vom grundlegenden Prinzip der vorliegenden Erfindung möglich sind, die allein durch den Umfang der im Anhang genannten Ansprüche begrenzt werden.

Claims

1. Ein aperturloses optisches Nahfeld-Mikroskopierverfahren zum Messen der optischen Eigenschaften einer Oberfläche (18) einer Probe (20), das folgende Schritte umfaßt:

Anordnen einer Spitze (14) mit einem Ende (12) nahe an der Probenöberfläche (18);

Anlegen einer ersten Zitterbewegung mit einer ersten Frequenz, die bewirkt, daß die Spitze (14) und die Probenoberfläche (18) eine relative Bewegung zueinander und voneinander weg durchmachen, in einer im wesentlichen senkrecht (22) zur Ebene der Probenoberfläche (18) verlaufenden Richtung;

gleichzeitiges Anlegen einer zweiten Zitterbewegung mit einer zweiten Frequenz, die bewirkt, daß die Spitze (14) und die Probenoberfläche (18) eine relative Bewegung durchmachen, in einer im wesentlichen parallel (24) zur Ebene der Probenoberfläche (18) verlaufenden Richtung;

Bestrahlen des Endes (12) der Spitze (14) mit optischer Energie; und

Erfassen des von dem Ende (12) der Spitze (14) und der Probenoberfläche (18) gestreuten Lichts mit einer Frequenz, die zu der genannten ersten Frequenz und der genannten zweiten Frequenz zum Messen der optischen Eigenschaft der Probenoberfläche (18) in Bezug gebracht wird, wobei die genannte, auf die genannte erste und die genannte zweite Frequenz bezogene Frequenz die Summe von oder die Differenz zwischen der genannten ersten und der genannten zweiten Frequenz ist.

2. Das aperturlose optische Nahfeld-Mikroskopierverfahren zum Messen der optischen Eigenschaften einer Oberfläche (18) einer Probe (20) nach Anspruch 1, bei dem die Amplitude der genannten ersten und der genannten zweiten Zitterbewegung mit der Meßauflösung vergleichbar ist.

3. Das aperturlose optische Nahfeld-Mikroskopierverfahren zur Messung der optischen Eigenschaften einer Probenoberfläche nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Amplituden der genannten ersten und der genannten zweiten Zitterbewegung beide im Bereich von etwa 0,01 bis 100 nm liegen.

4. Das aperturlose optische Nahfeld-Mikroskopierverfahren zum Messen der optischen Eigenschaften einer Probenoberfläche nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, bei dem die genannte erste und zweite Frequenz im Bereich zwischen etwa 100 Hz und 1 MHz liegt.

5. Das aperturlose optische Nahfeld-Mikroskopierverfahren zum Messen der optischen Eigenschaften einer Probenoberfläche nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4, desweiteren den Schritt aufweisend, daß ein Signal zur Verfügung gestellt wird, welches auf das genannte erfaßte Streulicht anspricht, zum Anzeigen der optischen Eigenschaften der Oberfläche (18) der Probe (20).

6. Das aperturlose optische Nahfeld-Mikroskopierverfahren zum Messen der optischen Eigenschaften einer Probenoberfläche nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5, desweiteren den Schritt umfassend, daß die Probe (20) in bezug zu der Spitze (14) abgetastet wird.

7. Das aperturlose optische Nahfeld-Mikroskopierverfahren zum Messen der optischen Eigenschaften einer Probenoberfläche nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6, in dem die Spitze (14) stationär gehalten wird und die Probe (20) die beiden genannten Zitterbewegungen durchmacht.

8. Das aperturlose optische Nahfeld-Mikroskopierverfahren zum Messen der optischen Eigenschaften einer Probenoberfläche nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Spitze (14) die genannte erste Zitterbewegung und die Probe (20) die genannte zweite Zitterbewegung durchmacht.

9. Das aperturlose optische Nahfeld-Mikroskopierverfahren zum Messen der optischen Eigenschaften einer Probenoberfläche nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 8, in dem die genannte Bestrahlung mit optischer Energie eine Bestrahlung mit Lasermitteln ist.

10. Ein aperturloses optisches Nahfeld-Mikroskop, welches vorzugsweise in einem aperturlosen Nahfeld-Mikroskopierverfahren zum Messen der optischen Eigenschaften einer Fläche (18) einer Probe (20) verwendet wird, nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 9, folgendes aufweisend:

Eine Spitze (14) mit einem Ende (12), welches nahe an der Probenoberfläche (18) angeordnet ist;

Mittel zum Anlegen einer ersten Zitterbewegung mit einer ersten Frequenz, welche bewirkt, daß die Spitze (14) und die Probenoberfläche (18) eine relative Bewegung aufeinander zu und voneinander weg durchmachen, in einer im wesentlichen senkrecht (22) zur Ebene der Probenoberfläche (18) verlaufenden Richtung;

Mittel zum Anlegen einer zweiten Zitterbewegung mit einer zweitän Frequenz, die bewirkt, daß die Spitze (14) und die Probenoberfläche (18) eine relative Bewegung durchmachen, in einer im wesentlichen parallel (24) zur Ebene der Probenoberfläche (18) verlaufenden Richtung;

Mittel zum Bestrahlen des Endes (12) der genannten Spitze, welches einen Strahl mit optischer Energie liefert, und

Erfassungsmittel zum Erfassen des vom Ende (12) der genannten Spitze (14) und der Probenoberfläche (18) gestreuten Lichts, mit einer Frequenz, die auf die genannte erste Frequenz und die genannte zweite Frequenz bezogen ist, zum Messen der optischen Eigenschaften der Probenoberfläche (18), bei dem die genannte auf die genannte erste und die genannte zweite Frequenz bezogene Frequenz die Summe von oder die Differenz zwischen der genannten ersten und der genannten zweiten Frequenz ist.

11. Das aperturlose optische Nahfeld-Mikroskop zum Messen der optischen Eigenschaften einer Probenoberfläche nach Anspruch 10, desweiteren Abbildungsmittel aufweisend, die mit den genannten Erfassungsmitteln gekoppelt sind, zum Anzeigen der optischen Eigenschaften der Oberfläche (18) der Probe (20).

12. Das aperturlose optische Nahfeld-Mikroskop zum Messen der optischen Eigenschaften einer Probenoberfläche nach Anspruch 10 oder 11, desweiteren folgendes aufweisend:

akustisch-optische Modulationsmittel (62) für den Empfang des genannten Strahls mit optischer Energie und für das Bereitstellen eines ersten optischen Strahls und eines zweiten optischen Strahls;

Strahlenteilermittel (64) für den Empfang des genannten ersten Strahls und für das Teilen eines Teils dieses Strahls und für den Empfang und das Teilen eines Teils eines Rückstreusignals;

Lambda-Viertelplättchen (66), um durch diese den geteilten Teil des genannten ersten Strahls und des Rückstreusignals hindurchzuführen;

Linsenmittel (68) zum Fokussieren des Strahls von dem genannten Lambda-Viertelplättchen (66) auf das Ende der genannten Spitze (70) und zum Fokussieren des Rückstreusignals auf das genannte Lambda-Viertelplättchen (66);

Strahlenvereinigermittel (80) zum Vereinigen des geteilten Teils des Rückstreusignals vom genannten Strahlenteilermittel (67) und des genannten zweiten optischen Strahls;

Mittel zur Bereitstellung eines Bezugssignals (86) mit einer Frequenz, die im wesentlichen der Differenz zwischen der genannten ersten und der genannten zweiten Frequenz entspricht (w&sub1;-w&sub2;);

Verstärkermittel (84), die so gekoppelt sind, daß sie das genannte Bezugssignal und das genannte elektrische Signal empfangen, zur Bereitstellung eines Ausgangssignals, das eine Aussage über die optischen Eigenschaften der Probenoberfläche enthält, und Abtastmittel (74), die bewirken, daß die genannte Probenoberfläche, bezogen auf die genannte Spitze (70), eine Bewegung durchmacht in einer Ebene, die im wesentlichen zu der Probenoberfläche parallel liegt,

bei dem die genannten Erfassungsmittel (82) zum Erfassen des Ausgangs des genannten Strahlenvereinigermittels (80) und zur Bereitstellung eines darauf ansprechenden elektrischen Signals dienen.