DE69912491T2 - Sonde für optisches Nahfeldmikroskop, Verfahren zu ihrer Herstellung und optisches Nahfeldrastermikroskop - Google Patents

Sonde für optisches Nahfeldmikroskop, Verfahren zu ihrer Herstellung und optisches Nahfeldrastermikroskop Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein optisches Nahfeldrastermikroskop zum Beobachten mikroskopischer Merkmale und optischer Eigenschaften der Oberfläche einer Probe.
  • Im allgemeinen verwenden herkömmliche optische Nahfeldmikroskope, die mittels einer Atomkraft gesteuert werden, einen Fühler, der erhalten wird durch Anspitzen eines Endes eines optischen Leiterelements wie z. B. einer Lichtleitfaser, wobei Bereiche außer dem Ende mit einem Metallfilm beschichtet werden und eine mikroskopische Öffnung am Endabschnitt ausgebildet wird. Obwohl als optisches Leitelement hauptsächlich eine Lichtleitfaser verwendet wird, kann eine Lichtleitfaser nicht für eine Beobachtung bei Wellenlängen im Ultraviolettbereich oder im Infrarotbereich verwendet werden, die bei der Bewertung der physikalischen Eigenschaften wichtig sind, da sie die Ausbreitung von Strahlen mit Wellenlängen im wesentlichen von etwa 350 bis 1600 nm erlaubt, wenn sie als Basismaterial verwendet wird.
  • Unter solchen Umständen wurde ein Fühler vorgeschlagen, der ein Loch aufweist, das von einem Ende eines Fühler, der aus Silicium oder Siliciumnitrid für ein Atomkraftmikroskop gefertigt ist, durch eine hierzu gegenüberliegende Oberfläche verläuft. Da in diesem Fall kein Feststoff vorhanden ist, der das Licht in dem mit der Öffnung und der gegenüberliegenden Oberfläche verbundenen Loch absorbiert, wird dies als brauchbar für die Beobachtung bei Wellenlängen im Ultraviolettbereich und im Infrarotbereich betrachtet.
  • Prozesse zur Herstellung des Fühlers dieses Typs, der ein Fühler für ein mit einem Loch versehenes Atomkraftmikroskop ist, umfassen ein Verfahren, bei dem das Loch durch Ätzen ausgebildet wird, sowie ein Verfahren, bei dem das Loch durch fokussierte Ionenstrahlen ausgebildet wird. Gemäß den Prozess, der das Ätzen verwendet, wird das Loch ausgebildet, wenn das Ätzen fortschreitet, um hindurchzudringen, wobei das Ätzen zu einem bestimmten Zeitpunkt gestoppt werden muss. Es ist sehr schwierig, das Ätzen durchzuführen, während der Vorgang der Ausbildung einer solchen mikroskopischen Öffnung überwacht wird, wobei es folglich sehr schwierig ist, die Größe der ausgebildeten Öffnung zu kontrollieren. Andererseits besteht bei dem Verfahren, bei dem das Loch unter Verwendung fokussierter Ionenstrahlen ausgebildet wird, das Problem, dass es zu einer geringen Produktivität oder zu hohen Herstellungskosten führt, und das weitere Problem, dass eine Positionsverschiebung, die einer Drift der Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl zuzuweisen ist, zu der Ausbildung eines Loches an einer anderen Stelle als einem Ende eines Fühlers führt.
  • Um diesbezüglich die Nahfeldbeobachtungstechniken auf den Ultraviolettbereich und den Infrarotbereich auszudehnen, ist es unabdingbar, einen Fühler für ein optisches Nahfeldmikroskop zu schaffen, der eine gute Kontrollierbarkeit der Ausbildung einer mikroskopischen Öffnung aufweist. Ein Verfahren, um dies zu erreichen, ist ein Verfahren, das von Lewis u. a. und Shalom u. a. berichtet wird und eine mikroskopische Öffnung an einem Ende eines Rohres nutzt, das thermisch erweitert und abgeschnitten wurde (US-Patent 4.917.462 (1990); Rev. Sci. Instrum. 63(1992) 4061). In diesem Fall wird eine STM-Regelung oder Scherkraftregelung verwendet, um den Abstand zwischen einem Fühler und einer Probe zu regeln. Bei der STM-Regelung besteht das Problem, dass eine Probe leitend sein. Im Fall der Scherkraftregelung kann diese auch auf einer Probe verwendet werden, die nicht leitend ist, indem der Fühler in horizontaler Richtung relativ zur Probe oszilliert, jedoch erlaubt sie nicht die gleichzeitige Beobachtung von Informationen über die physikalischen Eigenschaften der Oberfläche einer Probe, was mit der AFM-Regelung möglich ist. Hierbei beinhalten die Informationen über physikalische Eigenschaften die Reibung, die Viskoelastizität, das Oberflächenpotential und dergleichen, welche durch Steuern eines Fühlers mit einer Kraft in vertikaler Richtung relativ zur Probe erfasst werden können. Ferner besteht bei dem Scherkraftregelungsverfahren das Problem, dass es einen größeren Raum auf der oberen Oberfläche einer Probe beansprucht als das AFM-Regelungsverfahren. Der Bericht von Shalom u. a. offenbart einen Rohrfühler, der gebogen ist, um als AFM-Fühler nutzbar zu sein. Da in diesem Fall jedoch das Licht am gebogenen Abschnitt des Rohres nicht gut geleitet werden kann, ist es schwierig, für die Messung Licht in ausreichender Menge aus einem Loch am Ende desselben bereitzustellen.
  • Um die obenbeschriebenen Probleme zu lösen, haben die Erfinder einen Fühler für ein optisches Nahfeldmikroskop konzipiert, wie in Anspruch 1 definiert ist.
  • Die Verwendung eines Glasrohres wie des obenbeschriebenen Rohres ermöglicht, eine mikroskopische Öffnung auszubilden und einen Fühler leicht herzustellen. Wenn in diesem Fall Licht mit einer Wellenlänge, die von Glas durchgelassen wird, verwendet wird, es ist möglich, ein Austreten von Licht zu verhindern, da wenigstens die Außenseite des kegelförmigen Abschnitts mit einem Material wie z. B. metallbeschichtet ist, das eine elektromagnetische Welle blockiert.
  • Wenn ferner ein optisches Hebelverfahren für die Regelung des Abstands zwischen einer Probe und dem Fühler auf der Grundlage einer Atomkraftregelung verwendet wird, kann eine stabilere Erfassung erreicht werden, in dem eine Spiegeloberfläche auf der Oberfläche des Rohres der Öffnung gegenüberliegend ausgebildet wird.
  • Ferner kann die Beobachtung im Ultraviolettbereich und im Infrarotbereich ausgeführt werden, in dem ein optisches Nahfeldrastermikroskop mit wenigstens einer Lichtquelle, einem optischen Sammelsystem, einem Mittel für die relative Bewegung zwischen einem Fühler und einer Probe, einem optischen Detektor und dem obenbeschriebenen Fühler für ein optisches Nahfeldmikroskop konfiguriert wird. Diese Vorrichtung kann eine Konfiguration aufweisen, bei der das gesammelte Licht von der Seite des Fühlers gegenüberliegend der Öffnung in das Loch geleitet wird, sowie eine Konfiguration, bei der das Erfassungslicht von der Seite des Fühlers, die der Öffnung gegenüberliegt, von einem optischen System gesammelt wird.
  • Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung lediglich beispielhaft und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
  • 1A, 1B und 1C schematische Ansichten sind, die eine Struktur eines Fühlers für ein optisches Nahfeldmikroskop gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;
  • 2A, 2B, 2C und 2D Ansichten sind, die Schritte zur Herstellung eines Fühlers für ein optisches Nahfeldmikroskop gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;
  • 3A, 3B, 3C, 3D und 3E schematische Ansichten sind, die Konfigurationen von optischen Nahfeldmikroskopen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;
  • 4A und 4B Ansichten sind, die Beispiele von Mitteln zum Erfassen der Verschiebung eines Fühlers für ein optisches Nahfeldmikroskop gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen; und
  • 5A, 5B, 5C, 5D, 5E und 5F Ansichten sind, die Schritte zur Herstellung eines Fühlers für ein optisches Nahfeldmikroskop gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • Im folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der Zeichnungen genauer beschrieben.
  • Die 1A, 1B und 1C zeigen schematisch einen Fühler für ein optisches Nahfeldmikroskop gemäß der vorliegenden Erfindung. In 1A ist der Fühler ein Rohr, das thermisch erweitert und abgeschnitten worden ist und einen kegelförmigen Abschnitt 11 und eine mikroskopische Öffnung 12 aufweist, wobei der Abschnitt als Endabschnitt eines thermisch gebogenen, hakenförmigen Abschnitts 13 konfiguriert ist und eine Struktur aufweist, in der ein Teil des Rohres, der der Öffnung gebogenen Abschnitts gegenüberliegt, entfernt ist, bis der Hohlraum des Rohres erreicht ist, so dass kein Hindernis im Raum zwischen einer so ausgebildeten Öffnung 14 und der Öffnung 12 am Ende besteht. 1B zeigt eine Schnittansicht und zeigt ein Beispiel, bei dem ein Metallbeschichtungsfilm 16 um das Rohr 15 ausgebildet ist.
  • Während ein Metallbeschichtungsfilm auf der Außenoberfläche des kegelförmigen Abschnitts in 1B ausgebildet ist, kann auch ein Film wie z. B. eine Metallbeschichtung, die eine elektromagnetische Welle blockiert, auf der Innenoberfläche des kegelförmigen Abschnitts ausgebildet sein, wie in 1C gezeigt ist. Dies ist effektiv, wenn infrarotes Licht verwendet wird, das einer signifikanten Absorption durch Glas unterliegt.
  • Als nächstes zeigen die 2A, 2B, 2C und 2D ein Beispiel von Schritten zur Herstellung eines Fühlers gemäß der vorliegenden Erfindung. In 2A wird ein Teil eines Glasrohres 20 z. B. mittels Laserstrahlen 21 erhitzt, um eine Spannung 22 auf das Rohr auszuüben, wobei ein Ende des Glasrohres angespitzt wird und eine kegelförmige Konfiguration aus dem Ende gebildet wird. Zu diesem Zeitpunkt wird eine mikroskopische Öffnung 12, die die Form des Rohres widerspiegelt, an dem Ende ausgebildet, wobei, wie bereits bekannt ist, die Steuerbarkeit des Durchmessers der Öffnung sehr gut ist. Mittel, die für die Erhitzung zu diesem Zeitpunkt geeignet sind, umfassen Verfahren, wie z. B. die Bestrahlung mit einem Kohlenstoffdioxidgas-Laser, die Erwärmung mit einer Spulenheizvorrichtung und die Erwärmung mit einem Brenner. Wie in 2B als nächstes gezeigt ist, werden Kohlendioxidgas-Laserstrahlen 21 auf einen Teil eines abgeschnittenen Rohres 23 aufgebracht, der etwa 0,1 bis 1 mm von einem Ende 24 einer Seite desselben in einer Richtung beabstandet ist. Als Ergebnis wird die eine Seite deutlich stärker erwärmt als die andere Seite, wobei dann, wenn die Erweichung beginnt, eine gebogene Konfiguration auf der erhitzten Seite durch die Oberflächenspannung ausgebildet werden kann. Wie in 2C gezeigt ist, wird folglich ein Teil des Rohres auf dem gebogenen Abschnitt, der der Öffnung 12 am gebogenen Abschnitt 25 gegenüberliegt, entfernt, bis der Hohlraum im Rohr erreicht ist. Dieser Schritt der Entfernung kann unter Verwendung einer Schleifplatte 26 ausgeführt werden. Als alternatives Verfahren können fokussierte Ionenstrahlen verwendet werden. Wie in 2D gezeigt ist, wird anschließend, wenn das optische Hebelverfahren verwendet wird, um den Abstand zwischen der Probe und dem Fühler auf der Grundlage der Atomkraftregelung zu regeln, ein Schleifen durchgeführt, um einen flachen Abschnitt 15 auszubilden, der als Spiegel auf der Oberfläche des Rohres der Öffnung gegenüberliegend dient. Wenn ferner Licht mit einer Wellenlänge, die von Glas durchgelassen wird, verwendet wird, wird die Außenseite des kegelförmigen Abschnitts mit einem Material wie z. B. mit einem Metall beschichtet, das eine elektromagnetische Welle blockiert. Die Vakuumabscheidung, das Sputtern, die CVD oder die stromlose Plattierung können verwendet werden, um den Metallfilm auszubilden. Wenn der Beschichtungsfilm auf der Innenoberfläche ausgebildet wird, können das stromlose Plattieren oder die CVD verwendet werden.
  • Ein zweites Beispiel von Schritten für die Herstellung eines Fühlers gemäß der vorliegenden Erfindung ist in den 5A, 5B, 5C, 5D, 5E und 5F gezeigt. In 5A wird ein Teil eines Glasrohres 20 z. B. mittels Laserstrahlen 21 erhitzt, um eine Spannung 22 auf das Rohr auszuüben, um somit ein Ende des Rohres anzuspitzen und eine kegelförmige Konfiguration aus dem Ende zu bilden. Wie in 5B gezeigt wird, werden als nächstes Kohlenstoffdioxidgas-Laserstrahlen 21 auf einen Teil eines abgeschnittenen Rohres 23 aufgebracht, der etwa 0,1 bis 1 mm von einem Ende 24 desselben auf einer Seite derselben in einer Richtung beabstandet ist. Als Ergebnis wird die eine Seite deutlich stärker erhitzt als die andere Seite, wobei dann, wenn die Erweichung beginnt, eine gebogene Konfiguration auf der erwärmten Seite mittels Oberflächenspannung ausgebildet werden kann. Wenn das optische Hebelverfahren verwendet wird, um den Abstand zwischen der Probe und dem Fühler auf der Grundlage einer Atomkraftregelung zu regeln, wie in 5C gezeigt ist, wird ein Schleifen durchgeführt, um einen flachen Abschnitt 15 auszubilden, der als Spiegel auf der Oberfläche des Rohres gegenüberliegend der Öffnung dient. Anschließend wird das Rohr mit einem dünnen Schutzfilm 60 beschichtet, der aus Gold oder dergleichen gefertigt wird, und der durch ein Ätzmittel wie z. B. Hydrogenfluoridwasser nicht korrodiert wird (5D). Wie in 5E gezeigt ist, wird anschließend der beschichtete Abschnitt eines Teils des Rohres, der der Öffnung 12 gegenüberliegt, am gebogenen Abschnitt 25 entfernt, wobei die Entfernung bis kurz vor dem Hohlraum des Rohres fortschreitet. Der Schritt der Entfernung kann unter Verwendung einer Schleifplatte 26 ausgeführt werden. Als alternative Verfahren können fokussierte Ionenstrahlen verwendet werden. Anschlie ßend wird der Abschnitt, von dem die Beschichtung entfernt worden ist, durch Ätzen unter Verwendung eines Ätzmittels, wie z. B. Hydrogenfluoridwasser, entfernt, um ein Ätzen auszuführen, bis es bis zum Hohlraum vorgedrungen ist. Zu diesem Zeitpunkt, wie in 5F gezeigt ist, braucht nur der zu ätzende Abschnitt mit dem Hydrogenfluoridwasser in einer Flüssigkeit mit zwei Phasen aus Hydrogenfluoridwasser 61 und einem organischen Lösungsmittel 62 in Kontakt gebracht werden, um zu verhindern, dass andere Abschnitte versehentlich korrodiert werden. Wenn Gold als dünner Schutzfilm verwendet wird, dient es ferner als Material zum Blockieren einer elektromagnetischen Welle. Um die Haftung des Goldes zu verbessern, kann ein dünner Film aus Titan, Chrom oder dergleichen zwischen dem Glas und dem Gold abgeschieden werden.
  • Obwohl im ersten Beispiel der Schritte Schleifpartikel in die mikroskopische Öffnung während des Schritts des Entfernens des Teils des Rohres gegenüberliegend von der Öffnung 12 am gebogenen Abschnitt 25, bis dieses hindurchdringt, eintreten können, ist das zweite Beispiel der Schritte insofern vorteilhaft, als dieses Problem nicht auftritt, obwohl die Anzahl der Schritte erhöht ist.
  • Insbesondere bezüglich der Größe des Fühlers kann z. B. ein Glasrohr mit einem Außendurchmesser von 210 μm und einem Innendurchmesser von 127 μm verwendet werden. Eine Lichtleitfaser mit einem Außendurchmesser von 125 μm kann in dieses eingesetzt werden. Wenn ein solches Glasrohr mit einem Außendurchmesser von 210 μm verwendet wird, ergibt dies eine Resonanzfrequenz von etwa 5 bis 20 kHz, wenn es in einem Abstand von 1 bis 2 mm von einem seiner Enden befestigt wird. Alternativ kann z. B. ein Glasrohr mit einem Außendurchmesser von etwa 120 μm und einem Innendurchmesser von etwa 75 μm verwendet werden. Die Größe der mikroskopischen Öffnung kann bis zu einer Größe von etwa 50 nm bis 1 μm bearbeitet werden, wenn ein Glasrohr verwendet wird. Der Metallfilm als Material zum Blockieren einer elektromagnetischen Welle muss eine Dicke von etwa 100 bis 250 nm aufweisen.
  • Im folgenden wird eine Konfiguration eines optischen Nahfeldrastermikroskops beschrieben, dass diesen Fühler verwendet. In 3A ist ein Fühler 31 gemäß der vorliegenden Erfindung mit der mikroskopischen Öffnung 12 versehen, die nahe der Oberfläche der Probenplatte 32 angeordnet ist; die Öffnung 14, die durch Schleifen ausgebildet worden ist, ist in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche der Probe ausgehend von der mikroskopischen Öffnung angeordnet; und ein primäres Federelement des Fühlers 31 ist senkrecht zur Oberfläche der Probe vorgesehen. Eine Lichtquelle 33 und ein optisches System, das eine Linse 34, einen Spiegel 35 und dergleichen umfasst, sind oberhalb der Öffnung 14 vorgesehen, um Licht zu sammeln und die Öffnung 14 zu leiten. Als Ergebnis wird die Oberfläche der Probe mit Licht aus der mikroskopischen Öffnung 14 bestrahlt. Im Beispiel der 3A ist ein optisches Sammelsystem 36 unter der Probenplatte 32 vorgesehen, um das durch die Probe durchgelassene Licht zu sammeln, wobei ein optischer Detektor 37 die Intensität des Lichts erfasst. In diesem Beispiel wird der Abstand zwischen dem Ende des Fühlers und der Oberfläche der Probe unter Verwendung des optischen Hebelverfahrens geregelt, bei dem ein Strahl auf die Spiegeloberfläche 15 von einer Lichtquelle 38 projiziert wird und die Verschiebung des reflektierten Strahls durch einen unterteilten optischen Detektor 39 als Verschiebung des Fühlers erfasst wird. Die Probenplatte 32 auf dem Probentisch 41 kann in X-, Y- und Z-Richtungen durch ein Mittel 40 für die relative Bewegung zwischen dem Fühler und der Probe bewegt werden, wobei eine Steuervorrichtung 42 die Abtastung auf der XY-Ebene durchführt und automatisch eine Regelung des Abstands in Z-Richtung längs der Konfiguration der Oberfläche der Probe durchführt. Die Aufnahme des erfassten optischen Signals wird gleichzeitig mit der Regelung des Abstand ausgeführt. Als Mittel für die relative Bewegung wird eine Messschraube oder ein Schrittmotor als ein Grobbewegungsmechanismus verwendet, während ein piezoelektrisches Element als Feinbewegungsmechanismus verwendet wird. Wenn ferner der Fühler unter Verwendung einer Oszillation gesteuert wird, kann eine piezoelektrische Membran 44 zwischen dem Fühlerbefestigungsmittel 43 und dem Fühler 31 vorgesehen sein, wobei eine Wechselstromquelle 45 verwendet werden kann, um den Fühler 31 in Schwingungen zu versetzen.
  • 3B ist eine Ansicht, die einen Teil einer Vorrichtung als Variation des optischen Nahfeldrastermikroskops gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Dieses Beispiel weist eine Konfiguration auf, in der dann, wenn die Oberflä che der Probenplatte 32 aus der mikroskopischen Öffnung 12 bestrahlt wird, Licht in Richtung der Reflexion von der Oberfläche mittels des optischen Sammelsystems 36 gesammelt wird.
  • 3C zeigt eine Konfiguration, bei der die Oberfläche der Probe direkt mit Licht bestrahlt wird, wobei das Licht, das durch die mikroskopische Öffnung 12 in die Probe eingedrungen ist, vom optischen Sammelsystem 36 durch die Öffnung 14 gesammelt wird.
  • 3D zeigt eine Konfiguration, bei der die Oberfläche der Probenplatte 32 mit Licht aus der mikroskopischen Öffnung 12 durch die Öffnung 14 des Fühlers bestrahlt wird, und bei der das Licht von der Oberfläche der Probe vom optischen Sammelsystem 36 durch die mikroskopische Öffnung 12 und die Öffnung 14 gesammelt wird, um das durch einen Halbspiegel oder dichroitischen Spiegel 46 durchgelassene Licht zu erfassen.
  • 3E zeigt eine Konfiguration, in der Licht von der Lichtquelle 33 veranlasst wird, auf die untere Oberfläche der Probenplatte 32 direkt aufwärts oder in einem Winkel, der zu einer Totalreflexion an der Oberfläche der Probe führt, aufzutreffen, unter Verwendung einer optischen Komponente 47 wie z. B. eines Prismas, und bei der das Licht von der Probenoberfläche, das durch die Öffnung 14 und die mikroskopische Öffnung 12 gelaufen ist, gesammelt wird.
  • Als optisches Sammelsystem, das in den obigen Beispielen der Konfiguration verwendet wird, können nicht nur eine Linse oder dergleichen, die aus Glas oder Kristall gebildet sind, sondern auch eine Reflexionstyplinse (Cassegrain-Linse) verwendet werden. Das obenbeschriebene System kann somit im Ultraviolettbereich oder im Infrarotbereich verwendet werden, wobei der Vorteil eines Fühlers gemäß der vorliegenden Erfindung genutzt wird.
  • Obwohl ferner in den obigen Beispielen das optische Hebelverfahren als Verfahren zum Erfassen der Verschiebung eines Fühlers verwendet wird, können andere Verfahren zum Erfassen einer Verschiebung verwendet werden. Wie in 4A gezeigt ist, kann z. B. die Verschiebung auch durch das Sammeln von Licht von der Lichtquelle 38 mit einer Linse 51, Projizieren desselben auf den Fühler 31 auf einer Seite desselben und Erfassen von Interferenzlicht mit dem unterteilten optischen Detektor 39 erfasst werden.
  • Wie in 4B gezeigt ist, kann die Verschiebung des Fühlers ferner erfasst werden, indem ein piezoelektrisches Element 52 zum Erfassen einer Verschiebung separat von der piezoelektrischen Membran 44 vorgesehen wird und Änderungen der elektrischen Eigenschaften des piezoelektrischen Elements überwacht werden.
  • Eine Vorrichtung mit der obenbeschriebenen Konfiguration ermöglicht, eine Beobachtung der optischen Auflösung von optischen Informationen im Ultraviolettbereich und im Infrarotbereich sowie eine Beobachtung von Bildern von Merkmalen gleichzeitig auszuführen. Die Verwendung eines Erfassungselements, einer Modulationsschaltung, eines Einrastverstärkers oder dergleichen in Abhängigkeit von der jeweiligen Messung ermöglicht, physikalische Eigenschaften wie z. B. die Reibung, die Viskoelastizität und das Oberflächenpotential gleichzeitig zu beobachten. Zum Beispiel erfordert die Messung der Reibung einen vierteiligen optischen Detektor zum Erfassen von Torsionskomponenten des Fühlers.
  • Der Fühler für ein optisches Nahfeldmikroskop und das optische Nahfeldmikroskop gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglichen, mikroskopische Öffnungen mit hoher Reproduzierbarkeit auszubilden, und erlauben die praktische Verwendung derselben in der Technik der optischen Nahfeldmikroskope, um eine Beobachtung der optischen Auflösung von optischen Informationen im Ultraviolettbereich und im Infrarotbereich, eine Beobachtung von Bildern von Merkmalen und eine Beobachtung von physikalischen Eigenschaften wie z. B. der Reibung, der Viskoelastizität und des Oberflächenpotentials gleichzeitig durchzuführen.

Claims (13)

  1. Fühler für ein optisches Nahfeldmikroskop, wobei der Fühler umfaßt: ein thermisch gestrecktes und abgeschnittenes hohles Rohr, wobei das Rohr einen thermisch gebogenen Abschnitt in Form eines Hakens (13), einen kegelförmigen Abschnitt (11) und eine mikroskopische Öffnung (12) am Ende des Rohres aufweist, wobei der kegelförmige Abschnitt (11) als ein Endabschnitt des hakenförmigen Abschnitts (13) konfiguriert ist, wobei der Fühler eine Struktur aufweist, in der ein Teil des Rohres, der der mikroskopischen Öffnung (12) gegenüberliegt, entfernt ist, um eine Öffnung (14) am entfernten Abschnitt auszubilden, und wobei im Raum zwischen der Öffnung (14) und der mikroskopischen Öffnung (12) kein Hindernis vorhanden ist.
  2. Fühler für ein optisches Nahfeldmikroskop nach Anspruch 1, bei dem das Rohr ein Glasrohr ist.
  3. Fühler für ein optisches Nahfeldmikroskop nach Anspruch 1, bei dem wenigstens die Außenseite des kegelförmigen Abschnitts mit einem Material beschichtet ist, das eine elektromagnetische Welle blockiert.
  4. Fühler für ein optisches Nahfeldmikroskop nach Anspruch 1, bei dem wenigstens die Innenseite des kegelförmigen Abschnitts mit einem Material beschichtet ist, das eine elektromagnetische Welle blockiert.
  5. Fühler für ein optisches Nahfeldmikroskop nach Anspruch 1, bei dem ein Spiegel an der Oberfläche des Rohres gegenüberliegend der mikroskopischen Öffnung vorgesehen ist.
  6. Optisches Nahfeld-Rastermikroskop, das wenigstens umfaßt: eine Lichtquelle (33); ein optisches System; einen Fühler für ein optisches Nahfeldmikroskop; Mittel für die relative Bewegung zwischen dem Fühler und einer Probe; und einen optischen Detektor (37); wobei der Fühler gemäß Anspruch 1 konfiguriert ist.
  7. Optisches Nahfeld-Rastermikroskop nach Anspruch 6, das eine Konfiguration aufweist, bei der Licht von der Lichtquelle durch die Mikroskopöffnung und durch die Öffnung am entfernten Abschnitt auf eine Probe aufgebracht wird.
  8. Optisches Nahfeld-Rastermikroskop nach Anspruch 6, das eine Konfiguration aufweist, bei der Licht von der Oberfläche einer Probe durch die mikroskopische Öffnung und die Öffnung am entfernten Abschnitt zum Detektor geleitet wird.
  9. Verfahren zur Herstellung eines Fühlers für ein optisches Nahfeldmikroskop, das wenigstens die Schritte umfaßt: Schärfen eines Endes eines hohlen Glasrohres (20) und Ausbilden einer kegelförmigen Konfiguration am Ende, und Ausbilden einer ersten Öffnung (12) an diesem Ende; Ausbilden einer gebogenen Konfiguration des Rohres; Ausbilden einer weiteren Öffnung im Rohr durch Entfernen eines Teils des Rohres im gebogenen Abschnitt, bis der Hohlraum im Rohr erreicht ist; und Beschichten der Außenseite des kegelförmigen Abschnitts mit einem Material, das eine elektromagnetische Welle blockiert.
  10. Verfahren zur Herstellung eines Fühlers für ein optisches Nahfeldmikroskop nach Anspruch 9, das einen Schritt des Ausbildens eines flachen Abschnitts, der als Spiegel dient, auf der Oberfläche des Rohres im gebogenen Abschnitt zwischen den Schritt des Ausbildens einer gebogenen Konfiguration und dem Schritt des Beschichtens der Außenseite des kegelförmigen Abschnitts mit einem Material, das eine elektromagnetische Welle blockiert, enthält.
  11. Verfahren zur Herstellung eines Fühlers für ein optisches Nahfeldmikroskop, das wenigstens die Schritte umfaßt: Schärfen eines Endes eines hohlen Glasrohres (20) und Ausbilden einer kegelförmigen Konfiguration am Ende, und Ausbilden einer ersten Öffnung (12) an diesem Ende; Ausbilden einer gebogenen Konfiguration des Rohres; Beschichten des Rohres mit einem Antiätz-Dünnfilm; Entfernen des beschichteten Abschnitts eines Teils des Rohres am gebogenen Abschnitt und Fortfahren mit dem Entfernen desselben bis zu einer Position kurz vor dem Hohlraum im Rohr; und Durchführen eines Ätzens mit einem Ätzmittel, so daß das Ätzen den Abschnitt entfernt, von dem die Beschichtung entfernt wurde, und in den Hohlraum vordringt, um somit eine weitere Öffnung im Rohr auszubilden.
  12. Verfahren zur Herstellung eines Fühlers für ein optisches Nahfeldmikroskop nach Anspruch 11, das einen Schritt des Ausbildens eines flachen Abschnitts, der als Spiegel dient, auf der Oberfläche des Rohres zwischen dem Schritt der Ausbildung einer gebogenen Konfiguration und dem Schritt der Beschichtung des Rohres mit einem Antiätz-Dünnfilm enthält.
  13. Verfahren zur Herstellung eines Fühlers für ein optisches Nahfeldmikroskop nach Anspruch 9 oder 11, das einen Schritt des Ausbildens eines Beschichtungsfilms auf einer inneren Oberfläche enthält.
DE69912491T 1998-02-23 1999-02-23 Sonde für optisches Nahfeldmikroskop, Verfahren zu ihrer Herstellung und optisches Nahfeldrastermikroskop Expired - Lifetime DE69912491T2 (de)

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JP4082098 1998-02-23
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