JP2007315963A - Optical fiber probe and manufacturing method, inspecting apparatus and inspecting method of the optical fiber probe - Google Patents

Optical fiber probe and manufacturing method, inspecting apparatus and inspecting method of the optical fiber probe Download PDF

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Izumi Ito
泉 伊藤
Genichi Otsu
元一 大津
Hideji Monobe
秀二 物部
Hiroharu Yamamoto
弘治 山元
Sukeyoshi Koshikawa
祐美 越川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To attain an optical fiber probe with a large working distance to a scan by a regular travel light spot. <P>SOLUTION: A core of a single-mode optical fiber FV is provided with a conical near-field light exudation face, having a first taper angle: α, and a conical regular travel light exit face, coaxially surrounding the near-field light exudation face and having a second tapered angle: β. A conductive thin film 120 is formed on the near-field light exudation face so as to implement a near-field light exudation. A cladding section 103 has a solution speed with respect to an etching liquid, which is higher than that of the core. The core is provided with first and second cores 101, 102 disposed coaxially and having different solution speeds. The near-field light exudation face 110 is formed in the first core 101, and the regular travel light exit face 112 is formed in the second core 102 by a selective (chemical) etching process; and the second tapered angle: β is more than 50° and less than 90°. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は光ファイバプローブおよび光ファイバプローブの製造方法、検査装置および検査方法に関する。   The present invention relates to an optical fiber probe, an optical fiber probe manufacturing method, an inspection apparatus, and an inspection method.

光プローブから滲出するエバネッセント光により近接場光スポットを形成し、物体表面を走査して表面状態を検査し、あるいは、上記表面に対して光エネルギによる加工を行うことが知られており、近接場光スポットを形成する光プローブとして、光ファイバの射出端面に「頂角の小さい円錐形状」を近接場光滲出用に形成したものが知られている(特許文献1〜3等)。   It is known that a near-field light spot is formed by evanescent light exuding from an optical probe, and the surface of the object is inspected by scanning the surface of the object, or the surface is processed by light energy. As an optical probe for forming a light spot, one in which a “conical shape with a small apex angle” is formed on the emission end face of an optical fiber for leaching near-field light is known (Patent Documents 1 to 3, etc.).

上記光プローブはまた、物体に「全反射する光」を照射して物体表面にエバネセント光を生じさせ、これを上記円錐形状部分で撹乱して検出するのにも用いることができる。   The optical probe can also be used to irradiate an object with “totally reflected light” to generate evanescent light on the surface of the object, which is disturbed and detected by the conical portion.

上記光プローブで形成される近接場光スポットは円錐面先端のごく近傍に形成され、また物体表面に生じるエバネセント光が存在するのも物体表面のごく近傍である。従って、近接場光スポットによる走査の場合にも、エバネセント光を撹乱して検出する場合にも光プローブの円錐形状部分は物体表面に極めて近接して移動されることになる。   The near-field light spot formed by the optical probe is formed very close to the tip of the conical surface, and evanescent light generated on the object surface is also very close to the object surface. Accordingly, the conical portion of the optical probe is moved very close to the object surface both when scanning with a near-field light spot and when detecting evanescent light in a disturbed manner.

走査される物体表面には微視的な凹凸・起伏が存在するので、走査の際に光プローブ先端部が表面形状に良好に追従しないと、光プローブ先端部の円錐形状部分が物体表面と接触して円錐状部分が破損しやすい。このため、上記走査は「ゆっくりとした走査速度」で行わざるを得ず、わずかな検査領域を走査するのにも長時間が必要となる。
特許文献4は、対物レンズによる観察系を含む通常の光学顕微鏡装置に、近接場光検出用光プローブを組み込んだものを開示している。
Since there are microscopic irregularities and undulations on the scanned object surface, if the tip of the optical probe does not follow the surface shape well during scanning, the conical part of the tip of the optical probe will come into contact with the object surface. The conical part is easily damaged. For this reason, the above scanning must be performed at a “slow scanning speed”, and it takes a long time to scan a small inspection region.
Patent Document 4 discloses a normal optical microscope apparatus including an observation system using an objective lens in which a near-field light detection optical probe is incorporated.

この装置では、まず対物レンズにより物体の広い表面領域を観察して「近接場光スポットにより観察すべき表面領域」を特定し、特定された表面領域に対して「近接場光スポットによる走査」を行うが、対物レンズにより観察される領域は高々数100μmオーダーの領域であり、近接場光スポットによる検査領域はせいぜい0.1μmオーダーの領域であり両者の倍率差が1000倍のオーダーであるところから、対物レンズによる観察を通じて特定された「近接場光スポットにより観察すべき表面領域」へ光プローブをアクセスするのは必ずしも容易ではなく短時間でのアクセスは難しい。   In this apparatus, first, a wide surface area of an object is observed with an objective lens to identify a “surface area to be observed with a near-field light spot”, and “scanning with a near-field light spot” is performed on the identified surface area. Although the area observed by the objective lens is an area of the order of several hundred μm at most, the inspection area by the near-field light spot is an area of the order of 0.1 μm at most, and the magnification difference between them is an order of 1000 times. In addition, it is not always easy to access the optical probe to the “surface region to be observed by the near-field light spot” identified through observation by the objective lens, and it is difficult to access in a short time.

光ファイバによる光プローブ先端部の「頂角の小さい円錐状部分」の外周部に「頂角の大きい円錐状部分」を同軸的に形成し、「頂角の大きい円錐状部分」から通常伝搬光を射出させて光プローブ先端部から離れた位置に「通常伝搬光スポット」を形成して、物体表面に対し通常伝搬光スポットによる低解像度検査と、近接場光スポットによる高解像度検査とを選択的に行い得るようにし、近接場光スポットによる高解像度の検査に先立って通常伝搬光スポットによる低解像度走査を行い、その結果に基づき「近接場光スポットにより走査すべき領域」を特定して高解像度走査を行うことが意図されている。   A "conical portion with a large apex angle" is formed coaxially on the outer periphery of the "conical portion with a small apex angle" at the tip of the optical probe by an optical fiber, and the normal propagation light from the "conical portion with a large apex angle" A "normally propagated light spot" is formed at a position away from the tip of the optical probe, and the object surface is selectively selected from a low resolution inspection using a normal propagation light spot and a high resolution inspection using a near-field light spot. Prior to high-resolution inspection with a near-field light spot, a low-resolution scan with a normal propagation light spot is performed, and based on the results, a "region to be scanned with a near-field light spot" is identified and high-resolution It is intended to perform a scan.

この方法であると、近接場光スポットも通常伝搬光スポットも同一の光プローブで形成されるので、低解像度走査を通じて特定された「近接場光スポットにより走査すべき表面領域」へ光プローブをセットするのは容易である。   In this method, both the near-field light spot and the normal propagation light spot are formed by the same optical probe, so the optical probe is set to the “surface region to be scanned by the near-field light spot” specified through low-resolution scanning. It is easy to do.

通常伝搬光スポットによる低解像度走査を効率よく行うには、低解像度走査を高速で行うことが必要であり、このような高速走査で「光プローブ先端と物体表面との非接触」が確保されるためには、通常伝搬光スポットによる低解像度走査の「ワーキングディスタンス」が大きいこと、即ち、通常伝搬光スポットが光プローブ先端から十分に離れて形成されることが重要である。   In order to efficiently perform low-resolution scanning with a normal propagation light spot, it is necessary to perform low-resolution scanning at high speed, and such high-speed scanning ensures “non-contact between the tip of the optical probe and the object surface”. For this purpose, it is important that the “working distance” of the low resolution scanning by the normal propagation light spot is large, that is, the normal propagation light spot is formed sufficiently away from the tip of the optical probe.

一方、近接場光スポットによる走査の場合においては、光プローブ先端のアスペクト比、即ち、近接場光を滲出する「頂角の小さい円錐形状」の先端部の光プローブ最外周からの突出量:hと、光プローブ半径:rとの比:h/rで与えられる正接角:ξ(tanξ=h/r)と、走査される物体表面の微小な凹凸・起伏の傾きの大小が問題となる。   On the other hand, in the case of scanning with a near-field light spot, the aspect ratio of the tip of the optical probe, that is, the amount of protrusion from the outermost periphery of the optical probe at the tip portion of the “cone shape with a small apex angle” that exudes near-field light: h And the ratio of the optical probe radius: r: the tangent angle given by h / r: ξ (tan ξ = h / r), and the small unevenness of the surface of the object to be scanned, the magnitude of the undulation slope becomes a problem.

即ち、近接場光スポットによる高解像度走査は光プローブ先端を「物体表面すれすれ」に変位させて行われるので、走査線上における光プローブ先端の軌跡は、走査線上における物体表面のプロファイルと略同一になるが、上記プロファイルの傾斜角:ηがアスペクト比:ξよりも大きい部分、即ち「プロファイルの傾斜がアスペクト比よりも強い部分」があると、光プローブの外周部が物体表面に接触し、近接場光スポットによる走査が制限される場合がある。   In other words, since the high-resolution scanning by the near-field light spot is performed by displacing the tip of the optical probe to “slipping the object surface”, the locus of the tip of the optical probe on the scanning line is substantially the same as the profile of the object surface on the scanning line. However, if there is a part where the inclination angle η of the profile is larger than the aspect ratio ξ, that is, “a part where the inclination of the profile is stronger than the aspect ratio”, the outer periphery of the optical probe contacts the object surface, and the near field Scanning with a light spot may be limited.

特開平10− 82791JP-A-10-82791 特開平11− 23587JP-A-11-23587 特開2001−66240JP 2001-66240 A 特開2000−55818JP 2000-55818 A

この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、通常伝搬光スポットによる低解像度走査に対するワーキングディスタンスの大きい光ファイバプローブを実現することを課題とする。
この発明はまた、通常伝搬光スポットによる走査に対するワーキングディスタンスが大きく、なおかつプローブ先端部のアスペクト比の大きい光ファイバプローブの実現を別の課題とする。
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to realize an optical fiber probe having a large working distance with respect to low resolution scanning by a normal propagation light spot.
Another object of the present invention is to realize an optical fiber probe having a large working distance with respect to scanning by a normal propagation light spot and a large aspect ratio of the probe tip.

さらに、上記光ファイバプローブを設計条件に従って精度よく製造する方法の実現、上記光ファイバプローブを用いる検査装置・検査方法の実現を他の課題とする。   Another object is to realize a method for manufacturing the optical fiber probe with high accuracy according to design conditions, and to realize an inspection apparatus and inspection method using the optical fiber probe.

この発明の光ファイバプローブは「通常伝搬光スポットによる低解像度検査と、近接場光スポットによる高解像度検査とを行う光検査」に用いられる光プローブである。   The optical fiber probe of the present invention is an optical probe used for “a light inspection in which a low-resolution inspection using a normal propagation light spot and a high-resolution inspection using a near-field light spot” are performed.

この明細書において「検査」は、被検面の状態を光学的に走査して「被検面の状態を光学的に観察する」場合や「被検面に対して光学的な測定を行う」場合、さらには「被検面に対して光エネルギによる加工を行う」場合をも含む。「被検面」は上記光学的な測定や加工の対象となる面であり、この被検面を有する物体を「被検体」という。   In this specification, “inspection” means that the state of the test surface is optically scanned to “optically observe the state of the test surface” or “optically measure the test surface”. The case further includes a case of “processing the surface to be measured with light energy”. The “test surface” is a surface to be subjected to the above-described optical measurement and processing, and an object having this test surface is referred to as “subject”.

「光学的な検査」は、被検面の光学的情報(透過光、反射光や、被検面で発生するエバネセント光を撹乱した光の強度や、スペクトル、偏光状態等)を得ることである。光学的な検査を通じて、被検面の表面形状や被検体の光学物性等を知ることができる。   “Optical inspection” is to obtain optical information of the test surface (transmitted light, reflected light, intensity of light that disturbs evanescent light generated on the test surface, spectrum, polarization state, etc.). . Through optical inspection, it is possible to know the surface shape of the test surface and the optical physical properties of the test object.

請求項1記載の光ファイバプローブは、光を伝搬させるコア部と、このコア部を囲繞するクラッド部を有するシングルモード光ファイバの一端面のコア部に、第1テーパ角:αを有する円錐形状の近接場光滲出面と、この近接場光滲出面を同軸的に囲繞して第2テーパ角:β(>α)を有する円錐形状の通常伝搬光射出面とを有し、少なくとも近接場光滲出面に近接場光滲出のための導電性薄膜が形成されてなる。   The optical fiber probe according to claim 1 is a conical shape having a first taper angle: α at a core portion of one end face of a single mode optical fiber having a core portion for propagating light and a clad portion surrounding the core portion. At least near-field light, and a conical-shaped normal propagation light exit surface having a second taper angle: β (> α) surrounding the near-field light exudation surface coaxially. A conductive thin film for leaching near-field light is formed on the bleed surface.

近接場光滲出面のテーパ角:αは、近接場光滲出面をなす円錐形状の頂角の1/2である。同様に、通常伝搬光射出面のテーパ角:βは、通常伝搬光射出面をなす円錐形状の頂角の1/2である。   The taper angle of the near-field light exudation surface: α is ½ of the apex angle of the conical shape forming the near-field light exudation surface. Similarly, the taper angle β of the normal propagation light exit surface is ½ of the apex angle of the conical shape forming the normal propagation light exit surface.

クラッド部は「エッチング液に対する溶解速度」がコア部より大きく、コア部は「エッチング液に対する溶解速度」が互いに異なる第1コアと第2コアとを同軸的に有し、選択性(化学)エッチングにより、第1コアに近接場光滲出面が、第2コアに通常伝搬光射出面がそれぞれ形成される。   The cladding portion has a “dissolution rate with respect to the etching solution” larger than that of the core portion, and the core portion has a first core and a second core that have different “dissolution rates with respect to the etching solution” and are selective (chemical) etching. As a result, a near-field light extruding surface is formed on the first core, and a normal propagation light emitting surface is formed on the second core.

即ち、請求項1記載の光ファイバプローブは、シングルモード光ファイバの一端部のコア部の中心部の第1コアに「近接場光滲出面」が第1テーパ角:α、即ち、頂角:2・αの円錐形状に形成され、これを囲繞するように「通常伝搬光射出面」が、第2コアに第2テーパ角:β、即ち、頂角:2・βで円錐形状に形成されている。通常伝搬光射出面と近接場光滲出面とは同軸的であり円錐軸を共有している。換言すると、傾斜のゆるい円錐形状の通常伝搬光射出面の円錐軸に近い部分から、近接場光滲出面が「尖った円錐形状に突出」した形態となっている。   That is, in the optical fiber probe according to the first aspect, the “near-field light bleed surface” has a first taper angle: α, that is, an apex angle: on the first core at the center of the core portion at one end of the single mode optical fiber. A “normal propagation light exit surface” is formed in a conical shape with a second taper angle: β, that is, an apex angle: 2.β, so as to surround the 2 · α conical shape and surround the conical shape. ing. The normal propagation light exit surface and the near-field light exudation surface are coaxial and share a conical axis. In other words, the near-field light extruding surface is “protruded into a pointed conical shape” from a portion of the cone-shaped normal propagation light emitting surface having a gentle slope, which is close to the conical axis.

第2テーパ角:β(度)は、
50<β<90
の範囲にある。
Second taper angle: β (degrees) is
50 <β <90
It is in the range.

少なくとも近接場光滲出面に形成される「近接場光滲出のための導電性薄膜」は、近接場光滲出面のみに形成されてもよいし、近接場光滲出面のほか通常伝搬光射出面の一部もしくは全面、さらにはクラッド部に形成されてもよい。   The “conductive thin film for near-field light exudation” formed on at least the near-field light exudation surface may be formed only on the near-field light exudation surface, or the normal propagation light exit surface in addition to the near-field light exudation surface May be formed on a part of or the entire surface, or on the cladding.

上記導電性薄膜は、近接場光滲出面のみに形成するのであれば、近接場光が滲出しやすいように遮光性に形成される。また、通常伝搬光射出面にも形成される場合には、通常伝搬光の射出を妨げないように、通常伝搬光に対する透過率が必要な大きさを持つようにする。   If the conductive thin film is formed only on the near-field light bleed surface, the conductive thin film is formed with a light-shielding property so that the near-field light oozes easily. Further, when it is also formed on the normal propagation light exit surface, the transmittance with respect to the normal propagation light is set to a necessary size so as not to prevent the emission of the normal propagation light.

後述する場合のように、近接場光スポットを形成する光の波長と、通常伝搬光スポットを形成する光の波長を異ならせ、上記導電性薄膜の透過率を、近接場光スポット用の波長に対して小さく、通常伝搬光スポット用の波長に対して大きくすることができ、この場合には、導電性薄膜を近接場光滲出面のみならず通常伝搬光射出面にも形成しても、導電性薄膜の存在に拘わらず通常伝搬光を良好に射出させることができる。   As will be described later, the wavelength of the light forming the near-field light spot is different from the wavelength of the light forming the normal propagation light spot, and the transmittance of the conductive thin film is changed to the wavelength for the near-field light spot. In contrast, the conductive thin film can be formed not only on the near-field light exudation surface but also on the normal propagation light exit surface. The propagating light can be normally emitted regardless of the presence of the conductive thin film.

「近接場光滲出のための導電性薄膜」は少なくとも近接場光滲出面に形成されるが、導電性薄膜形成の形態は、近接場光滲出面をなす円錐形状の先端部が覆われるように形成する場合と、上記先端部には導電性薄膜を形成せず「先端部を露呈させる」ように形成する場合とを含む。   The “conductive thin film for leaching near-field light” is formed at least on the near-field light bleed surface, but the conductive thin film is formed so that the conical tip forming the near-field light bleed surface is covered. The case where it forms, and the case where it forms so that a conductive thin film is not formed in the said front-end | tip part but "a front-end | tip part is exposed" are included.

請求項2記載の光ファイバプローブは、請求項1記載の光ファイバプローブにおいて、通常伝搬光射出面の外周側に「テーパ角:γ(<90度)を有する傾斜面」を有する。テーパ角:γを持つ傾斜面は円錐面であり、テーパ角:γはこの円錐面の頂角の1/2である。   An optical fiber probe according to a second aspect is the optical fiber probe according to the first aspect, wherein the normal propagation light exit surface has an “inclined surface having a taper angle: γ (<90 degrees)” on the outer peripheral side. The inclined surface having the taper angle: γ is a conical surface, and the taper angle: γ is ½ of the apex angle of the conical surface.

請求項2記載の光ファイバプローブにおける「テーパ角:γを有する傾斜面」は、第2コアにおける通常伝搬光射出面の外周部に「テーパ角:βより大きいγ1」をテーパ角:γとして形成することができる(請求項3)。即ち、この場合には、第2コアの部分に、テーパ角:βの通常伝搬光射出面が形成されるとともに、その外周に通常伝搬光射出面よりも傾斜の強い傾斜面が円錐面状に形成されることになる。
請求項2または3記載の光ファイバプローブはまた「テーパ角:γを有する傾斜面」がクラッド部に「テーパ角:γ2をテーパ角:γとして形成される」ことができる(請求項4)。
即ち、この請求項4の場合には「コア部にテーパ角:αの円錐形状部分と、テーパ角:βの円錐形状部分と、テーパ角:γ1の円錐形状部分」が形成される態様と、さらにその外側のクラッド部にテーパ角:γ2の円錐形状部分が形成される態様とがある。勿論、何れの場合においても、テーパ角:α、β、γ1、γ2は90度より小さい。
In the optical fiber probe according to claim 2, the “inclined surface having taper angle: γ” is formed by forming “taper angle: γ1 larger than β” as the taper angle: γ on the outer peripheral portion of the normal propagation light exit surface in the second core. (Claim 3). That is, in this case, a normal propagation light exit surface having a taper angle: β is formed in the second core portion, and an inclined surface having a stronger slope than the normal propagation light exit surface is formed in a conical shape on the outer periphery thereof. Will be formed.
In the optical fiber probe according to claim 2 or 3, the “inclined surface having a taper angle: γ” can be “formed with a taper angle: γ2 as a taper angle: γ” in the clad portion (claim 4).
That is, in the case of this claim 4, “a conical shape portion with a taper angle: α, a conical shape portion with a taper angle: β, and a conical shape portion with a taper angle: γ1” are formed in the core portion; Furthermore, there is a mode in which a conical portion having a taper angle of γ2 is formed on the outer cladding portion. Of course, in any case, the taper angles α, β, γ1, and γ2 are smaller than 90 degrees.

従って、請求項2や請求項3や請求項4の光ファイバプローブでは、シングルモード光ファイバの外周部から近接場光滲出面の先端部までの高さが大きくなり、先端部のアスペクト比が大きくなる。   Therefore, in the optical fiber probes of claims 2, 3 and 4, the height from the outer periphery of the single mode optical fiber to the tip of the near-field light bleed surface increases, and the aspect ratio of the tip increases. Become.

請求項1〜4の任意の1に記載の光ファイバプローブは、シングルモード光ファイバのコア部およびクラッド部が「石英ガラスを母材とするもの」であることができる(請求項5)。   In the optical fiber probe according to any one of claims 1 to 4, the core portion and the clad portion of the single-mode optical fiber can be “having quartz glass as a base material” (claim 5).

請求項6記載の光ファイバプローブは、請求項5記載の石英ガラスを母材とするコア部およびクラッド部の、コア部が「コア部は2酸化ゲルマニウム(GeO)を添加した石英ガラス」であって、第1コアと第2コアとで2酸化ゲルマニウムの添加量が異なり、第1コアにおける添加量が第2コアにおける添加量に対して相対的に大きく、これら添加量が、第1コアと第2コアの「エッチング液に対する所望の溶解速度」を与えるように選択されていることを特徴とする。この場合において、クラッド部は2酸化ゲルマニウムが添加されない「純粋石英ガラス(無添加石英ガラス)」であることができ(請求項7)、第2コアにおける通常伝搬光射出面の外周部にテーパ角:γ1の傾斜面が形成されていることができる(請求項8)。 An optical fiber probe according to a sixth aspect of the present invention is the core portion and the clad portion having the quartz glass as a base material according to the fifth aspect, wherein the core portion is “quartz glass doped with germanium dioxide (GeO 2 )”. The addition amount of germanium dioxide is different between the first core and the second core, the addition amount in the first core is relatively large with respect to the addition amount in the second core, and these addition amounts are And the second core is selected so as to provide a “desired dissolution rate for the etching solution”. In this case, the cladding portion can be “pure silica glass (non-added silica glass)” to which germanium dioxide is not added (Claim 7), and the taper angle is formed on the outer peripheral portion of the normal propagation light exit surface in the second core. : An inclined surface of γ1 can be formed (claim 8).

請求項6記載の光ファイバプローブはまた「クラッド部が無水化塩素処理を施した石英ガラス」を含むことができ(請求項9)、第2コアにおける通常伝搬光射出面の外周部にテーパ角:γ1の傾斜面が形成されていることができる(請求項10)。   The optical fiber probe according to claim 6 can also include “quartz glass whose clad portion has been subjected to anhydrous chlorine treatment” (claim 9), and has a taper angle at the outer peripheral portion of the normal propagation light exit surface of the second core. : An inclined surface of γ1 can be formed (claim 10).

請求項9または10記載の光ファイバプローブの「クラッド部」は、これを「内側クラッド部と外側クラッド部」で構成し、内側クラッド部を純粋石英ガラスにより形成し、外側クラッド部を「無水化塩素処理を施した石英ガラス」により構成し、内側クラッド部にテーパ角:γ2の傾斜面が形成された光ファイバプローブとすることができる(請求項11)。   The “cladding part” of the optical fiber probe according to claim 9 or 10 is composed of an “inner cladding part and an outer cladding part”, the inner cladding part is made of pure quartz glass, and the outer cladding part is “anhydrous” It can be made of an optical fiber probe composed of “chlorine-treated quartz glass” and having an inclined surface with a taper angle of γ2 formed in the inner clad part (claim 11).

請求項1〜11の任意の1に記載の光ファイバプローブにおける「通常伝搬光射出面のテーパ角:β(度)」は、
60≦β≦80
の範囲にあることがより好ましい(請求項12)。
The “taper angle of the normal propagation light exit surface: β (degrees)” in the optical fiber probe according to any one of claims 1 to 11,
60 ≦ β ≦ 80
More preferably, it is in the range (claim 12).

上記請求項1〜12の任意の1に記載の光ファイバプローブは「被検体に全反射する光を照射し、被検面に生じるエバネセント光を近接場光滲出面による円錐形状部分で撹乱して検出する」場合にも勿論用いることができる。   The optical fiber probe according to any one of claims 1 to 12, wherein "the subject is irradiated with totally reflected light, and the evanescent light generated on the subject surface is disturbed at the conical portion formed by the near-field light exudating surface. Of course, it can also be used for “detection”.

上記の如き光ファイバプローブは、例えば、請求項13記載の製造方法で製造することができる。   The optical fiber probe as described above can be manufactured by the manufacturing method according to claim 13, for example.

即ち、シングルモード光ファイバとして「第1コアにおける添加量が第2コアにおける添加量に対して相対的に高くなるように2酸化ゲルマニウムの添加量を調整され、フッ化アンモニウム水溶液およびフッ酸および水からなるエッチング液に対する溶解速度が、クラッド部、第2コア、第1コアの順に小さくなるシングルモード光ファイバ」を用い、このシングルモード光ファイバの端面に対してエッチング工程と導電性薄膜形成工程を行うことによって製造できる。   That is, as a single mode optical fiber, “the addition amount of germanium dioxide is adjusted so that the addition amount in the first core is relatively higher than the addition amount in the second core, and the aqueous ammonium fluoride solution, hydrofluoric acid, and water are adjusted. Using a single mode optical fiber whose dissolution rate with respect to the etching solution is reduced in the order of the cladding part, the second core, and the first core, and the etching process and the conductive thin film forming process are performed on the end surface of the single mode optical fiber. It can be manufactured by doing.

「エッチング工程」は、上記シングルモード光ファイバの端面を「フッ化アンモニウム水溶液およびフッ酸および水からなるエッチング液」に浸漬して選択的(化学)エッチングを行い、第1コアに第1テーパ角:αを持つ近接場光滲出面、第2コアに第2テーパ角:βを持つ通常伝搬光射出面を形成する工程である。   In the “etching step”, the end face of the single mode optical fiber is immersed in an “etching solution composed of an aqueous ammonium fluoride solution, hydrofluoric acid and water” to perform selective (chemical) etching, and a first taper angle is formed on the first core. : A near-field light extruding surface having α, and a normal propagation light emitting surface having a second taper angle: β on the second core.

第1コア、第2コア、クラッド部の溶解速度をR1、R2、R3とすると、テーパ角:αはsinα=R1/R3で与えられ、溶解速度:R1とR3とを調整することによりテーパ角:αを調整できる。また、テーパ角:βはsinβ=R2/R3で与えられ、溶解速度:R2とR3とを調整することによりテーパ角:βを調整できる。   When the dissolution rates of the first core, the second core, and the cladding are R1, R2, and R3, the taper angle: α is given by sin α = R1 / R3, and the taper angle is obtained by adjusting the dissolution rates: R1 and R3. : Α can be adjusted. The taper angle: β is given by sin β = R2 / R3, and the taper angle: β can be adjusted by adjusting the dissolution rate: R2 and R3.

「導電性薄膜形成工程」は、エッチング工程で形成された近接場光滲出面および通常伝搬光射出面のうち、少なくとも近接場光滲出面に「近接場光滲出のための導電性薄膜」を形成する工程である。   “Conductive thin film formation process” forms “conductive thin film for leaching near-field light” on at least the near-field light bleed surface of the near-field light bleed surface and normal propagation light exit surface formed in the etching process. It is a process to do.

上記の如き光ファイバプローブはまた、例えば、請求項14記載の製造方法で製造することができる。
即ち、シングルモード光ファイバとして「コア部の第1コアと第2コアに、2酸化ゲルマニウムが、第1コアの添加量が第2コアの添加量に対して相対的に高くなるように添加され、フッ化アンモニウム水溶液およびフッ酸および水からなるエッチング液に対する溶解速度がクラッド部、第2コア、第1コアの順に小さくなるシングルモード光ファイバ」を用い、このシングルモード光ファイバの端面に対して第1、第2エッチング工程と導電性薄膜形成工程とを行う。
The optical fiber probe as described above can also be manufactured by the manufacturing method according to claim 14, for example.
That is, as a single mode optical fiber, “germanium dioxide is added to the first core and the second core of the core portion so that the amount of the first core added is relatively higher than the amount of the second core added. , A single mode optical fiber whose dissolution rate with respect to an etching solution composed of an aqueous ammonium fluoride solution, hydrofluoric acid and water decreases in the order of the cladding portion, the second core, and the first core ”. First and second etching steps and a conductive thin film forming step are performed.

「第1エッチング工程」は、シングルモード光ファイバの端面を「フッ化アンモニウム水溶液の混合比が相対的に低い第1エッチング液」に浸漬してコア部に傾斜面を形成する工程である。   The “first etching step” is a step of forming an inclined surface in the core part by immersing the end surface of the single mode optical fiber in “a first etching solution having a relatively low mixing ratio of the ammonium fluoride aqueous solution”.

「第2エッチング工程」は、第1エッチング工程によりコア部に傾斜面を形成されたシングルモード光ファイバの端面を「フッ化アンモニウム水溶液の混合比が相対的に高い第2エッチング液」に浸漬して、第1テーパ角:αを持つ近接場光滲出面と第2テーパ角:βを持つ通常伝搬光射出面を形成し、かつ、第2コアの通常伝搬光射出面の外周部に傾斜角:γ1を持つ傾斜面を形成する工程である。   In the “second etching step”, the end surface of the single mode optical fiber having the inclined surface formed in the core portion by the first etching step is immersed in the “second etching solution having a relatively high mixing ratio of the ammonium fluoride aqueous solution”. And a normal-propagation light exit surface having a first taper angle: α and a normal-propagation light emission surface having a second taper angle: β, and an inclination angle at an outer peripheral portion of the normal-propagation light emission surface of the second core : A step of forming an inclined surface having γ1.

「導電性薄膜形成工程」は、第2エッチング工程で形成された近接場光滲出面および通常伝搬光射出面のうち、少なくとも近接場光滲出面に、近接場光滲出のための導電性薄膜を形成する工程である。   In the “conductive thin film forming step”, a conductive thin film for leaching near-field light is formed on at least the near-field light bleed surface of the near-field light bleed surface and the normal propagation light exit surface formed in the second etching step. It is a process of forming.

請求項13、14記載の製造方法における「導電性薄膜形成工程」は、蒸着やスパッタリング等、公知の適宜の成膜技術により実施できる。
前述の如く「近接場光滲出のための導電性薄膜」は、近接場光滲出面のみに形成されてもよいし、近接場光滲出面を含み通常伝搬光射出面の一部もしくは全面、さらにはクラッド部に形成されてもよく、近接場光滲出面をなす円錐状部分の先端部をも覆うように形成してもよいし、円錐状部分の先端部には導電性薄膜が形成されないようにしてもよい。
The “conductive thin film forming step” in the manufacturing method according to claims 13 and 14 can be performed by a known appropriate film forming technique such as vapor deposition or sputtering.
As described above, the “conductive thin film for near-field light exudation” may be formed only on the near-field light exudation surface, or may include a part or the whole of the normal propagation light exit surface including the near-field light exudation surface, May be formed on the clad part, so as to cover the tip part of the conical part forming the near-field light bleed surface, and no conductive thin film is formed on the tip part of the conical part. It may be.

近接場光滲出面のみに導電性薄膜を形成する場合には、例えば、近接場光滲出面や通常伝搬光射出面の形成されたシングルモード光ファイバ端面に導電性薄膜を形成し、近接場光滲出面のみを覆うようなマスクを「フォトリソグラフィ等の手法」で形成し、マスクに覆われていない導電性薄膜をエッチングで除去すればよく、同様の方法で「近接場光滲出面先端部の導電性薄膜」を除去することもできる。   When forming a conductive thin film only on the near-field light bleed surface, for example, a conductive thin film is formed on the end surface of the single mode optical fiber on which the near-field light bleed surface or the normal propagation light exit surface is formed. A mask that covers only the exudation surface is formed by “a technique such as photolithography”, and the conductive thin film that is not covered by the mask may be removed by etching. The “conductive thin film” can also be removed.

あるいはまた、近接場光滲出面以外にマスクを形成して蒸着やスパッタリング等の成膜手法で導電性薄膜を形成し、マスク上に形成された導電性薄膜をマスクともども除去すれば、近接場光滲出面のみに導電性薄膜を形成することができる。   Alternatively, a near-field light can be obtained by forming a mask on a surface other than the near-field light extruding surface, forming a conductive thin film by a deposition method such as vapor deposition or sputtering, and removing the conductive thin film formed on the mask together with the mask. A conductive thin film can be formed only on the exudation surface.

上記請求項14記載の光ファイバプローブの製造方法においては、シングルモード光ファイバのクラッド部を「無水化塩素処理を施されていない純粋石英ガラス」による内側クラッド部と「無水化塩素処理を施された石英ガラス」による外側クラッド部」により構成し、第1、第2エッチング工程により、内側クラッド部にテーパ角:γ2の傾斜面を形成することができる(請求項15)。   In the method for manufacturing an optical fiber probe according to claim 14, the clad portion of the single mode optical fiber is subjected to an inner clad portion made of "pure quartz glass not subjected to anhydrous chlorine treatment" and "anhydrochlorinated treatment. It is possible to form an inclined surface having a taper angle of γ2 in the inner cladding portion by the first and second etching steps.

請求項13〜15の任意の1に記載の光ファイバプローブの製造方法において、エッチング液、第1エッチング液、第2エッチング液は「濃度:40重量%のフッ化アンモニウム水溶液と濃度:50重量%のフッ酸と水からなる」ことができる(請求項16)。この場合、第2エッチング液は、第1エッチング液に比して「濃度:40重量%のフッ化アンモニウム水溶液の混合比」が相対的に高いのである。   The optical fiber probe manufacturing method according to any one of claims 13 to 15, wherein the etching solution, the first etching solution, and the second etching solution are "concentration: 40 wt% ammonium fluoride aqueous solution and concentration: 50 wt%." It consists of hydrofluoric acid and water ”(claim 16). In this case, the second etching solution has a relatively high “concentration: mixing ratio of 40 wt% ammonium fluoride aqueous solution” compared to the first etching solution.

この発明の検査装置は「被検体の被検面を光学的に走査して検査する検査装置」であって、光源と、光ファイバプローブと、走査手段および検出処理手段とを有する(請求項17)。
「光源」は、検査用の光を射出する。
「光ファイバプローブ」は、光源からの光を伝搬させ、射出部に近接場光滲出面と、通常伝搬光射出面とが形成されたシングルモード光ファイバと、少なくとも近接場光滲出面に形成されて近接場光を滲出させるための導電性薄膜とを有するものであり、請求項1〜12の任意の1に記載のものが用いられる。
「走査手段」は、光ファイバプローブの通常伝搬光射出面から射出する通常伝搬光により形成される通常伝搬光スポットによる低解像度検査用の低解像度走査と、近接場光滲出面から滲出する近接場光の近接場光スポットによる高解像度検査用の高解像度走査とを、被検面に対して選択的に行うための手段である。
The inspection apparatus according to the present invention is an “inspection apparatus that optically scans and inspects a test surface of a subject” and includes a light source, an optical fiber probe, a scanning unit, and a detection processing unit. ).
The “light source” emits light for inspection.
“Optical fiber probe” is a single-mode optical fiber that propagates light from a light source and has a near-field light bleed surface and a normal-propagation light exit surface formed at the exit, and is formed at least on the near-field light bleed surface. And a conductive thin film for leaching near-field light, and any one of claims 1 to 12 is used.
The "scanning means" includes a low-resolution scan for low-resolution inspection using a normal propagation light spot formed by normal propagation light emitted from the normal propagation light exit surface of the optical fiber probe, and a near field that exudes from the near field light exudation surface. This is means for selectively performing high-resolution scanning for high-resolution inspection with a near-field light spot of light on the surface to be inspected.

「検出処理手段」は、被検面を介した検査光を検出し、データ処理する手段である。
請求項17記載の検査装置における「光源」は、低解像度検査と高解像度検査とに応じて、異なる波長の光を選択的に放射するものであることができる(請求項18)。
The “detection processing unit” is a unit that detects inspection light through the surface to be detected and performs data processing.
The “light source” in the inspection apparatus according to claim 17 can selectively emit light of different wavelengths according to the low resolution inspection and the high resolution inspection (claim 18).

この発明の検査方法は「被検体の被検面を光学的に走査して検査する検査方法」であって、以下の如き特徴を有する。
即ち、光源から射出させた光を、請求項1〜12の任意の1に記載の光ファイバプローブにより導光し、光ファイバプローブの通常伝搬光射出面から射出する通常伝搬光により形成される通常伝搬光スポットによる低解像度検査用の低解像度走査と、近接場光滲出面から滲出する近接場光の近接場光スポットによる高解像度検査用の高解像度走査とを、走査手段により被検面に対して選択的に行い、検出処理手段により上記被検面を介した検査光を検出してデータ処理する。
この請求項19記載の検査方法において「低解像度検査と高解像度検査とに応じて、光源から異なる波長の光を選択的に放射させる」ことができる(請求項20)。
The inspection method according to the present invention is an “inspection method for optically scanning a test surface of a subject” and has the following characteristics.
That is, the light emitted from the light source is guided by the optical fiber probe according to any one of claims 1 to 12, and is normally formed by normal propagation light emitted from the normal propagation light emission surface of the optical fiber probe. Low-resolution scanning for low-resolution inspection using a propagating light spot and high-resolution scanning for high-resolution inspection using a near-field light spot leaching from the near-field light bleed surface are performed on the surface to be inspected by scanning means. The detection processing means detects the inspection light through the test surface and processes the data.
In the inspection method according to claim 19, it is possible to "selectively emit light of different wavelengths from the light source in accordance with the low resolution inspection and the high resolution inspection" (claim 20).

上記請求項17、19において「被検面を介した検出光」は、被検面の状態により影響された光、即ち、被検面の状態を光学的情報(反射光強度、透過光強度、エバネセント光が撹乱された伝搬光の強度、スペクトル、偏光状態等)として有する光である。   In the above-described claims 17 and 19, the “detection light through the test surface” is light influenced by the state of the test surface, that is, the state of the test surface is optical information (reflected light intensity, transmitted light intensity, The evanescent light has a disturbed propagation light intensity, spectrum, polarization state, etc.).

なお、後述する実施の形態に示すように、請求項1〜12の任意の1に記載の光ファイバプローブは、通常伝搬光射出面に導電性薄膜を形成する代わりに、通常伝搬光射出面に偏光膜を儲け、光源からの光の偏光状態を「偏光制御手段」により調整することにより、通常伝搬光射出面からの通常伝搬光の射出を「射出状態と非射出状態」とに切り替えることができる。   In addition, as shown in the embodiment described later, the optical fiber probe according to any one of claims 1 to 12 is provided on the normal propagation light emitting surface instead of forming a conductive thin film on the normal propagation light emitting surface. By switching the polarization film and adjusting the polarization state of the light from the light source using the “polarization control means”, the normal propagation light exit from the normal propagation light exit surface can be switched between the “emission state and the non-emission state”. it can.

上記の如く、この発明の光ファイバプローブは、シングルモード光ファイバの一端面のコア部に、第1テーパ角:αを有する円錐形状の近接場光滲出面と、この近接場光滲出面を同軸的に囲繞して第2テーパ角:β(>α)を有する円錐形状の通常伝搬光射出面とを有し、少なくとも近接場光滲出面に近接場光滲出のための導電性薄膜が形成されてなるが、通常伝搬光射出面のテーパ角:βが「50度より大きく90度未満」好ましくは「60度以上、80度未満」となっているため、通常伝搬光スポットを光ファイバプローブ先端部から十分に離れた位置に形成でき、通常伝搬光スポットによる走査に対する「大きなワーキングディスタンス」を実現でき、通常伝搬光スポットによる低解像度走査の際に「光ファイバプローブ先端と物体表面との非接触」が確保されるので、低解像度走査を高速で効率よく行うことができる。   As described above, in the optical fiber probe of the present invention, the conical near-field light bleed surface having the first taper angle: α and the near-field light bleed surface are coaxially formed in the core portion of one end face of the single mode optical fiber. And a conical normal propagation light exit surface having a second taper angle: β (> α), and a conductive thin film for leaching near-field light is formed on at least the near-field light bleed surface. However, since the taper angle of the normal propagation light exit surface: β is “greater than 50 degrees and less than 90 degrees”, preferably “more than 60 degrees and less than 80 degrees”, the normal propagation light spot is changed to the tip of the optical fiber probe. Can be formed at a position that is sufficiently distant from the area, can achieve a “large working distance” with respect to scanning with a normal propagation light spot, Since the non-contact "of is secured, it is possible to efficiently perform a low resolution scan at high speed.

また、請求項2〜4の光ファイバプローブでは、光ファイバプローブをなすシングルモード光ファイバの外周部から近接場光滲出面の先端部までの高さが大きくなり、光ファイバプローブ先端のアスペクト比が大きくなるので、走査線上におけるプロファイルの傾斜角のより大きな被検面に対しても近接場光スポットによる良好な走査が可能になる。   In the optical fiber probe of claims 2 to 4, the height from the outer periphery of the single mode optical fiber constituting the optical fiber probe to the tip of the near-field light bleed surface is increased, and the aspect ratio of the tip of the optical fiber probe is increased. Since it becomes large, it is possible to perform good scanning with a near-field light spot even on a test surface having a larger inclination angle of the profile on the scanning line.

また、このような光ファイバプローブは、この発明の製造方法により容易かつ確実に製造することができる。そして、この発明の光ファイバプローブを用いる検査方法や検査装置により、近接場光スポットによる高解像度の検査を迅速・容易に行うことができる。   Such an optical fiber probe can be easily and reliably manufactured by the manufacturing method of the present invention. And by the inspection method and inspection apparatus using the optical fiber probe of the present invention, high-resolution inspection using a near-field light spot can be performed quickly and easily.

以下、発明の実施の形態を説明する。
図1は、光ファイバプローブの実施の1形態を説明するための図である。
光ファイバプローブ100は、通常伝搬光スポットによる低解像度検査と、近接場光スポットによる高解像度検査とを行う光検査に用いられる光ファイバプローブであり、図1(b)に示すように、適宜の長さを有するシングルモード光ファイバFVの一端部にプローブ部PRを形成してなる。なお、プローブ部PRにつながる部分は選択性(化学)エッチングで侵刻されるので、図1(b)に示されているシングルモード光ファイバFVの直径は、基材としてのシングルモード光ファイバの直径よりも小さい。
Embodiments of the invention will be described below.
FIG. 1 is a diagram for explaining one embodiment of an optical fiber probe.
The optical fiber probe 100 is an optical fiber probe that is used for optical inspection that performs low-resolution inspection using a normal propagation light spot and high-resolution inspection using a near-field light spot. As shown in FIG. A probe portion PR is formed at one end of a single-mode optical fiber FV having a length. In addition, since the part connected to the probe part PR is etched by selective (chemical) etching, the diameter of the single mode optical fiber FV shown in FIG. Smaller than the diameter.

図1(a)は、光ファイバプローブ100をなすシングルモード光ファイバの「長さ方向に直交する平面による断面状態」を示す。シングルモード光ファイバの断面構造は、第1コア101を中心にし、この第1コア101を囲繞して第2コア102が形成され、その外側に第2コア102を囲繞するようにしてクラッド部103が形成されている。第1コア101と第2コア102とは「コア部」を構成する。クラッド部103はエッチング液に対する溶解速度がコア部より大きく、同軸的に形成されてコア部をなす第1コア101と第2コア102は、エッチング液に対する溶解速度が互いに異なる。   FIG. 1A shows a “cross-sectional state by a plane orthogonal to the length direction” of a single mode optical fiber forming the optical fiber probe 100. The cross-sectional structure of the single mode optical fiber is centered on the first core 101, the second core 102 is formed surrounding the first core 101, and the cladding portion 103 is formed so as to surround the second core 102 outside thereof. Is formed. The first core 101 and the second core 102 constitute a “core part”. The cladding portion 103 has a higher dissolution rate with respect to the etching solution than the core portion, and the first core 101 and the second core 102 that are coaxially formed to form the core portion have different dissolution rates with respect to the etching solution.

図1(b)に示すように、シングルモード光ファイバFVの一端部に形成されたプローブ部PRは、第1テーパ角:αを有する円錐形状の近接場光滲出面110と、この近接場光滲出面110を同軸的に囲繞して第2テーパ角:β(>α)を有する円錐形状の通常伝搬光射出面112とを有する。   As shown in FIG. 1B, the probe portion PR formed at one end portion of the single mode optical fiber FV has a conical near-field light extruding surface 110 having a first taper angle: α and the near-field light. It has a conical normal propagation light exit surface 112 that coaxially surrounds the exudation surface 110 and has a second taper angle: β (> α).

これら近接場光滲出面110、通常伝搬光射出面112は、選択性(化学)エッチングにより形成される。この選択性(化学)エッチングにおいて、第1コア101、第2コア102、クラッド部103の「エッチング液に対する溶解速度」の比により、近接場光滲出面110のテーパ角:α、通常伝搬光射出面112のテーパ角:βが定まる。   The near-field light extruding surface 110 and the normal propagation light emitting surface 112 are formed by selective (chemical) etching. In this selective (chemical) etching, the taper angle of the near-field light extruding surface 110: α, normal propagation light emission, depending on the ratio of the “dissolution rate with respect to the etching solution” of the first core 101, the second core 102, and the clad 103. The taper angle of the surface 112: β is determined.

図1(b)において符号120は「近接場光滲出のための導電性薄膜」を示し、この例において導電性薄膜120は、プローブ部PRを含む「シングルビーム光ファイバ端部」に形成されている。   In FIG. 1B, reference numeral 120 denotes a “conductive thin film for leaching near-field light”. In this example, the conductive thin film 120 is formed at a “single-beam optical fiber end” including the probe portion PR. Yes.

通常伝搬光射出面112は、第2テーパ角:βが50度より大きく90度より小さく、より好ましくは60度以上80度以下となるように設定されている。このような大きさの第2テーパ角を実現するように、上記「エッチング液に対する溶解速度」が設定されるのである。   The normal propagation light exit surface 112 is set so that the second taper angle β is greater than 50 degrees and less than 90 degrees, and more preferably 60 degrees or more and 80 degrees or less. The “dissolution rate with respect to the etching solution” is set so as to realize the second taper angle having such a magnitude.

即ち、図1に実施の形態を示す光ファイバプローブ100は、通常伝搬光スポットによる低解像度検査と、近接場光スポットによる高解像度検査とを行う光検査に用いられる光ファイバプローブであって、光を伝搬させるコア部101、102と、このコア部を囲繞するクラッド部103を有するシングルモード光ファイバの一端面のコア部に、第1テーパ角:αを有する円錐形状の近接場光滲出面110と、この近接場光滲出面110を同軸的に囲繞して第2テーパ角:β(>α)を有する円錐形状の通常伝搬光射出面112とを有し、少なくとも近接場光滲出面に近接場光滲出のための導電性薄膜120が形成されてなり、クラッド部103はエッチング液に対する溶解速度がコア部より大きく、コア部はエッチング液に対する溶解速度が互いに異なる第1コア101と第2コア102とを同軸的に有し、選択性(化学)エッチングにより、第1コア101に近接場光滲出面110が、第2コア102に通常伝搬光射出面112がそれぞれ形成され、第2テーパ角:β(度)が、
100<2β<180
の範囲にある(請求項1)。
That is, the optical fiber probe 100 shown in the embodiment in FIG. 1 is an optical fiber probe used for optical inspection that performs low-resolution inspection using a normal propagation light spot and high-resolution inspection using a near-field light spot. The conical near-field light extruding surface 110 having a first taper angle: α is formed on the core portion of one end face of the single mode optical fiber having the core portions 101 and 102 for propagating light and the clad portion 103 surrounding the core portion. And a conical-shaped normal propagation light exit surface 112 having a second taper angle: β (> α) coaxially surrounding the near-field light exit surface 110 and at least close to the near-field light exit surface The conductive thin film 120 for leaching the field light is formed, and the cladding portion 103 has a higher dissolution rate with respect to the etching solution than the core portion, and the core portion has a dissolution rate with respect to the etching solution. The first core 101 and the second core 102 which are different from each other are coaxially formed, and by the selective (chemical) etching, the near-field light extruding surface 110 is emitted from the first core 101 and the normal propagation light is emitted from the second core 102. Each of the surfaces 112 is formed, and the second taper angle: β (degrees) is
100 <2β <180
(Claim 1).

ここで「近接場光滲出のための導電性薄膜」について説明すると、前述の如く、この導電性薄膜は光ファイバプローブにおける「少なくとも近接場光滲出面」に形成されるのであり、近接場光滲出面のみに形成されてもよいし、近接場光滲出面を含み通常伝搬光射出面の一部もしくは全面、さらにはクラッド部にまで形成されてもよく、近接場光滲出面をなす円錐状部分の先端部には、導電性薄膜が形成されてもよいし形成されなくてもよい。   Here, “conductive thin film for leaching near-field light” will be described. As described above, this conductive thin film is formed on “at least the near-field light bleed surface” of the optical fiber probe. It may be formed only on the surface, or it may be formed on a part or all of the normal propagation light exit surface including the near-field light bleed surface, and further up to the cladding part, and the conical portion forming the near-field light bleed surface A conductive thin film may or may not be formed at the tip of the electrode.

図2に、図1の如き近接場光滲出面110と通常伝搬光射出面112が形成されたシングルモード光ファイバ端部に形成される「近接場光滲出用の導電性薄膜」の形成態様を3例示す。   FIG. 2 shows a form of forming a “conductive thin film for leaching near-field light” formed at the end of a single mode optical fiber on which the near-field light bleed surface 110 and the normal propagation light exit surface 112 as shown in FIG. 1 are formed. Three examples are shown.

図2(a)に示す導電性薄膜120Aは、図1の導電性薄膜120と同様、近接場光滲出面110、通常伝搬光射出面112とクラッド部103の端面を含む「シングルモード光ファイバ端部」に形成されているが、近接場光滲出面110の先端部の部分には形成されていず、この部分では「近接場光滲出面の先端部が露呈」している。即ち、導電性薄膜120Aは、図1に示す導電性薄膜120から「近接場光滲出面110の先端部にある薄膜部分を除去したもの」である。   The conductive thin film 120A shown in FIG. 2 (a) includes a near-field light extruding surface 110, a normal propagation light emitting surface 112, and an end surface of the clad portion 103, like the conductive thin film 120 of FIG. However, it is not formed at the tip portion of the near-field light bleed surface 110, and the "tip portion of the near-field light bleed surface is exposed" at this portion. That is, the conductive thin film 120A is “the thin film portion at the tip of the near-field light extruding surface 110 is removed” from the conductive thin film 120 shown in FIG.

図2(b)に示す導電性薄膜121は、近接場光滲出面110のみに形成されている。この場合も、近接場光滲出面110の先端部には薄膜を形成せず、上記先端部を露呈させてもよい。   The conductive thin film 121 shown in FIG. 2B is formed only on the near-field light bleed surface 110. Also in this case, the tip portion may be exposed without forming a thin film at the tip portion of the near-field light extruding surface 110.

図2(c)は、図2(b)に示す導電性薄膜121の他に、通常伝搬光射出面112に偏光膜125を設けた例である。偏光膜125を用いると光源からの光の偏光常態を「偏光制御手段」により調整することにより、通常伝搬光射出面112からの通常伝搬光の射出を「射出状態と非射出状態」とに切り替えることができる。導電性薄膜121は近接場光滲出面110の先端部には形成せず、上記先端部を露呈させてもよい。
なお、偏光膜125は、クラッド部103の端面あるいは周面にまで形成されていてもよい。
近接場光滲出面における「導電性薄膜の形成形態」は上記の如きものであるので、以下の説明に係る図面においては導電性薄膜や上記偏光膜の図示を省略する。
FIG. 2C shows an example in which a polarizing film 125 is provided on the normal propagation light exit surface 112 in addition to the conductive thin film 121 shown in FIG. When the polarizing film 125 is used, the normal state of the light from the light source is adjusted by the “polarization control means”, so that the normal propagation light exit from the normal propagation light exit surface 112 is switched between the “emission state and the non-emission state”. be able to. The conductive thin film 121 may not be formed at the distal end portion of the near-field light extruding surface 110 and the distal end portion may be exposed.
The polarizing film 125 may be formed up to the end surface or the peripheral surface of the cladding portion 103.
Since the “form of forming the conductive thin film” on the near-field light bleed surface is as described above, the conductive thin film and the polarizing film are not shown in the drawings according to the following description.

図3は、光ファイバプローブの実施の別形態を示す図である。繁雑をさけるため、混同の虞がないものについては、図1におけると同一の符号を付した。
基材となるシングルモード光ファイバは第1コア101、第2コア102により構成されるコア部を囲繞してクラッド部103が形成され、第1コア101には第1テーパ角:αを持つ円錐形状の近接場光滲出面110が形成され、第2コア102には第2テーパ角:βを持つ円錐形状の通常伝搬光射出面112と、テーパ角:γ1を持つ傾斜面が円錐面として形成されている。テーパ角:γ1はテーパ角:βより小さい。
FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the optical fiber probe. In order to avoid confusion, the same reference numerals as in FIG.
A single-mode optical fiber serving as a base material surrounds a core portion composed of a first core 101 and a second core 102, and a cladding portion 103 is formed. The first core 101 has a cone having a first taper angle: α. A near-field light extruding surface 110 having a shape is formed, and a conical normal light emitting surface 112 having a second taper angle: β and an inclined surface having a taper angle: γ1 are formed on the second core 102 as a conical surface. Has been. The taper angle: γ1 is smaller than the taper angle: β.

即ち、図3に実施の形態を示す光ファイバプローブは、通常伝搬光射出面112の外周側に、テーパ角:γ1を有する傾斜面113を有する(請求項2)。また、テーパ角:γ1を有する傾斜面113が、第2コア102における通常伝搬光射出面112の外周部に形成されており、テーパ角:γ1がテーパ角:βより小さい(請求項3)。   That is, the optical fiber probe shown in FIG. 3 has an inclined surface 113 having a taper angle: γ1 on the outer peripheral side of the normal propagation light exit surface 112 (claim 2). An inclined surface 113 having a taper angle: γ1 is formed on the outer peripheral portion of the normal propagation light exit surface 112 in the second core 102, and the taper angle: γ1 is smaller than the taper angle: β (claim 3).

図4は、光ファイバプローブの実施の他の形態を示す図である。繁雑を避けるため、混同の虞がないと思われるものについては図1におけると同一の符号を付した。   FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the optical fiber probe. In order to avoid confusion, the same symbols as in FIG.

この実施の形態に係る光ファイバプローブの基材となるシングルモード光ファイバは、図4(a)に示すように、第1コア101を中心に、これを囲繞して第2コア102があり、その外周に内側クラッド部103Aと外側クラッド部103Bが設けられている。
シングルモード光ファイバ端部には、第1コア101に、第1テーパ角:αを有する円錐形状の近接場光滲出面110が形成され、第2コア102に、第2テーパ角:βを持ち、近接場光滲出面110を囲繞する通常伝搬光射出面112と、テーパ角:γ1を持つ円錐面状の傾斜面113が形成され、さらにその外側の内側クラッド部103Aの部分に、テーパ角:γ2の円錐面状の傾斜面114が形成されている。即ち、図4の実施の形態では、テーパ角:γ2を有する傾斜面114がクラッド部に形成されている(請求項4)。
As shown in FIG. 4A, the single mode optical fiber that is the base material of the optical fiber probe according to this embodiment has the second core 102 around the first core 101, An inner cladding portion 103A and an outer cladding portion 103B are provided on the outer periphery.
At the end of the single-mode optical fiber, a conical near-field light bleed surface 110 having a first taper angle: α is formed on the first core 101, and a second taper angle: β is formed on the second core 102. A normal propagation light exit surface 112 surrounding the near-field light extruding surface 110 and a conical inclined surface 113 having a taper angle: γ1 are formed, and a taper angle: A conical inclined surface 114 of γ2 is formed. That is, in the embodiment of FIG. 4, the inclined surface 114 having the taper angle: γ2 is formed in the clad portion (claim 4).

図4(b)は、図4(a)の光プローブを下方から見た状態である。図のように、近接場光滲出面110、通常伝搬光射出面112、傾斜面113、114および外側クラッド103Bの端面は同軸的である。   FIG. 4B shows a state where the optical probe of FIG. 4A is viewed from below. As shown in the figure, the near-field light extruding surface 110, the normal propagation light emitting surface 112, the inclined surfaces 113 and 114, and the end surfaces of the outer cladding 103B are coaxial.

勿論、図3、図4の実施の形態においても、少なくとも近接場光滲出面110には「近接場光滲出用の導電性薄膜」が前述の如き形態で形成され、所望により「偏光膜」が前述の如き形態で形成されているが、これらの薄膜は図示されていない。   Of course, also in the embodiment of FIG. 3 and FIG. 4, at least the near-field light exuding surface 110 is formed with the “conductive thin film for near-field light exudation” in the above-described form, and the “polarizing film” is optionally formed. Although formed as described above, these thin films are not shown.

図5は、図1に即して説明した光ファイバプローブ100を例にとって、通常伝搬光スポットと近接場光スポットの形成を説明するための図である。
光源からの光Lが光ファイバプローブ100のシングルモード光ファイバ内を通常伝搬光として導光され、射出側端部に至ると、通常伝搬光射出面112に入射した通常伝搬光は、通常伝搬光射出面112から射出光LOとして射出する。通常伝搬光射出面112は第2テーパ角:βをなす円錐形状であるので、射出光LOは通常伝搬光射出面112の円錐軸の側へ向かって屈折し、円錐軸上に集光して通常伝搬光スポットSPOを形成する。このとき、通常伝搬光スポットSPOと光ファイバプローブ先端部との距離:WDが通常伝搬光スポットSPOによる低解像度検査を行うときのワーキングディスタンスとなる。
FIG. 5 is a diagram for explaining the formation of the normal propagation light spot and the near-field light spot, taking the optical fiber probe 100 described with reference to FIG. 1 as an example.
When the light L from the light source is guided as normal propagation light in the single mode optical fiber of the optical fiber probe 100 and reaches the exit side end, the normal propagation light incident on the normal propagation light exit surface 112 is the normal propagation light. The light exits from the exit surface 112 as exit light LO. Since the normal propagation light exit surface 112 has a conical shape having a second taper angle: β, the exit light LO is refracted toward the cone axis side of the normal propagation light exit surface 112 and condensed on the cone axis. A normal propagation light spot SPO is formed. At this time, the distance WD between the normal propagation light spot SPO and the tip portion of the optical fiber probe is a working distance when the low resolution inspection is performed by the normal propagation light spot SPO.

ワーキングディスタンス:WDは、通常伝搬光の波長、この波長に対するコア部の屈折率、通常伝搬光射出面112の第2テーパ角:βに依存し、また、近接場光滲出面110の円錐形状の直径:Bと通常伝搬光射出面112の円錐形状の直径:Aとの比:B/Aにも依存する。   Working distance: WD depends on the wavelength of the normal propagation light, the refractive index of the core with respect to this wavelength, the second taper angle of the normal propagation light exit surface 112: β, and the conical shape of the near-field light extruding surface 110 Ratio of diameter: B and diameter of conical shape of normal propagation light exit surface 112: A: It depends also on B / A.

1例として、通常伝搬光射出面をなすコア部分の通常伝搬光に対する屈折率を1.53とし、射出側が空気である場合に、通常伝搬光射出面の内周側端部と通常伝搬光スポットとの円錐軸方向の距離:Dが、通常伝搬光射出面の傾斜角:θとともに変化する様子を図7(a)に示す。   As an example, when the refractive index with respect to the normal propagation light of the core part forming the normal propagation light exit surface is 1.53 and the exit side is air, the inner peripheral side end of the normal propagation light exit surface and the normal propagation light spot FIG. 7A shows how the distance D in the conical axis direction changes with the inclination angle θ of the normal propagation light exit surface.

傾斜角:θは、通常伝搬光射出面の円錐軸に直交する平面に対して上記円錐面のなす角であり、通常伝搬光射出面の第2テーパ角:βを用いると「90度−β」である。従って、図7(a)の横軸における傾斜角:10度は第2テーパ角:β=80度に、傾斜角:50度はテーパ角:=40度にそれぞれ対応する。傾斜角:θは「通常伝搬光射出面に入射する通常伝搬光の入射角」に相当する。   The tilt angle: θ is an angle formed by the conical surface with respect to a plane orthogonal to the conical axis of the normal propagation light exit surface. When the second taper angle: β of the normal propagation light exit surface is used, “90 ° −β Is. Therefore, the inclination angle: 10 degrees on the horizontal axis in FIG. 7A corresponds to the second taper angle: β = 80 degrees, and the inclination angle: 50 degrees corresponds to the taper angle: 40 degrees. Inclination angle: θ corresponds to “incident angle of normal propagation light incident on the normal propagation light exit surface”.

図7に示すように、傾斜角:θが40度(テーパ角:β=50度)のとき距離:Dは200nm程度となり、傾斜角:θが10度(テーパ角:β=80度)のとき距離:Dは1.7μm程度となる。   As shown in FIG. 7, when the tilt angle: θ is 40 degrees (taper angle: β = 50 degrees), the distance: D is about 200 nm, and the tilt angle: θ is 10 degrees (taper angle: β = 80 degrees). Sometimes distance: D is about 1.7 μm.

即ち、請求項1における第2テーパ角:βの範囲「50度<β<90度」であれば、上記距離:Dは数百nm〜数μmとなり、特に請求項12におけるテーパ角:βの範囲「60度≦β≦80度」では、近接場光滲出面部分の高さを考慮しても、数百nm〜数μmのワーキングディスタンスを確保できるので、低解像度走査の際の「光ファイバプローブ先端と被検面との非接触」が確保され、低解像度走査を高速で行うことができ、高効率の検査が可能である。   That is, if the second taper angle in claim 1 is within the range of “50 degrees <β <90 degrees”, the distance D is several hundred nm to several μm. In the range of “60 degrees ≦ β ≦ 80 degrees”, a working distance of several hundred nm to several μm can be secured even in consideration of the height of the near-field light extruding surface portion. “Non-contact between the probe tip and the surface to be inspected” is ensured, low-resolution scanning can be performed at high speed, and highly efficient inspection is possible.

図7(b)は、近接場光滲出面の円錐形状の直径:Bと通常伝搬光射出面の円錐形状の直径:Aとの比:B/Aの変化に応じて、上記距離:Dがどのように変化するかを示している。この例では、通常伝搬光射出面のテーパ角:β=65度、近接場光滲出面のテーパ角:40度、コア部分の通常伝搬光に対する屈折率:1.53、射出側は空気である。
図7(b)から、直径比:B/Aを0.3程度以下とすれば、上記数百nm〜数μmのワーキングディスタンスを確保できることが分る。
FIG. 7 (b) shows the ratio of the conical diameter of the near-field light bleed surface: B and the diameter of the conical shape of the normal propagation light exit surface: A: the distance D is changed according to the change of B / A. It shows how it changes. In this example, the taper angle of the normal propagation light exit surface: β = 65 degrees, the taper angle of the near-field light exudation surface: 40 degrees, the refractive index of the core portion with respect to the normal propagation light: 1.53, and the exit side is air. .
From FIG. 7B, it can be seen that if the diameter ratio: B / A is about 0.3 or less, the working distance of several hundred nm to several μm can be secured.

図5に戻ると、シングルモード光ファイバのコア部を伝搬する通常伝搬光が近接場光滲出面110に入射すると、近接場光滲出面110で反射され、光の一部はエバネセント光として近接場光滲出面110から、この面を被覆している導電性薄膜の側へ滲出する。滲出するエバネセント光は導電性薄膜に表面プラズモンを励起し、励起された表面プラズモンとカップリングし、近接場光滲出面110に沿って近接場光滲出面先端部へ向かって伝搬して上記先端部に「表面プラズモンとカップリング」した安定な近接場光スポットSPEを形成する。   Returning to FIG. 5, when the normal propagation light propagating through the core portion of the single-mode optical fiber is incident on the near-field light bleed surface 110, it is reflected by the near-field light bleed surface 110, and part of the light is evanescent light as near-field light. It exudes from the light exudation surface 110 to the side of the conductive thin film covering this surface. The evanescent light that exudes excites surface plasmons on the conductive thin film, couples with the excited surface plasmons, propagates along the near-field light exudation surface 110 toward the tip of the near-field light exudation surface, and the tip portion Then, a stable near-field light spot SPE “coupled with surface plasmon” is formed.

因みに、図5における近接場光スポットSPEは説明図的に示すものである。近接場光スポットは「伝搬性の光」ではないので、発生していても単独では観察されない。
近接場光滲出面110に形成される「導電性薄膜」は、表面プラズモンによる近接場光の増強効果が得られることや、化学的安定性に優れることからAu薄膜とすることが望ましい。
Incidentally, the near-field light spot SPE in FIG. 5 is illustratively shown. Since the near-field light spot is not “propagating light”, even if it is generated, it is not observed alone.
The “conductive thin film” formed on the near-field light extruding surface 110 is desirably an Au thin film because the effect of enhancing near-field light by surface plasmons can be obtained and the chemical stability is excellent.

近接場光スポットSPEの強度には、一般に図8(a)に示す如き波長依存性があり、図の波長:λ21〜λ22の範囲(最大値:Pの1/2の値:P以上となる波長領域)を選択することにより、良好な強度の近接場光スポットを形成できる。近接場光滲出のための導電性薄膜を上記「Au薄膜」とした場合、480nm〜700nm程度の波長帯に収まる波長の光を選択することにより、良好な強度の近接場光スポットを形成できる。 The intensity of the near-field light spot SPE, generally have wavelength dependence as shown in FIG. 8 (a), the wavelength of the Figure: the range of Ramuda21~ramuda22 (Maximum: 1/2 of the P 0: P 1 or more The near-field light spot with good intensity can be formed by selecting the (wavelength region). When the conductive thin film for leaching near-field light is the “Au thin film”, a near-field light spot with good intensity can be formed by selecting light having a wavelength falling within a wavelength band of about 480 nm to 700 nm.

近接場光スポットSPEの光強度には「第1テーパ角:αに対する依存性」も有る。
図8(b)は近接場光滲出面をなす円錐形状の傾斜角:θ(=90度−α)に対する滲出近接場光強度の一般的な傾向を示し、傾斜角:θとして「θa〜θbの範囲(光強度の最大値:P0の1/2の値:P1以上となる範囲)」の角を選択することにより近接場光スポットSPEの光強度を向上させることができる。例えば、近接場光滲出用の導電性膜を上記「Au薄膜」とした場合、入射光波長:532nmの場合は傾斜角:θは30度〜50度程度(テーパ角:α=40〜50度)が好適である。
The light intensity of the near-field light spot SPE also has “first taper angle: dependence on α”.
FIG. 8B shows a general tendency of exuded near-field light intensity with respect to a conical inclination angle: θ (= 90 degrees−α) forming the near-field light extruding surface, and the inclination angle: θ represents “θa to θb. By selecting an angle of “range (maximum value of light intensity: 1/2 value of P0: range of P1 or more)”, the light intensity of the near-field light spot SPE can be improved. For example, when the conductive film for leaching near-field light is the “Au thin film”, when the incident light wavelength is 532 nm, the tilt angle: θ is about 30 to 50 degrees (taper angle: α = 40 to 50 degrees) ) Is preferred.

図6において、(a)に示す光ファイバプローブ100Aは図1のタイプ、(b)に示すの光ファイバプローブ100Bは図3のタイプ、(c)に示すの光ファイバプローブ100Cは図4のタイプである。   6, the optical fiber probe 100A shown in FIG. 6A is the type shown in FIG. 1, the optical fiber probe 100B shown in FIG. 6B is the type shown in FIG. 3, and the optical fiber probe 100C shown in FIG. It is.

図6における角:ξ1、ξ2、ξ3は、光ファイバプローブの「プローブ部のアスペクト比」である。図6にから明らかなように、アスペクト比:ξ1、ξ2、ξ3は、その大小関係がξ1<ξ2<ξ3となっており、高解像度検査の際に、近接場光スポットにより被検面を走査する場合、走査線上における被検面のプロファイルの傾斜角に対する許容度は、光ファイバプローブ100A、100B、100Cの順に大きくなる。すなわち、近接場光滲出面の外周側に、前記テーパ角:γ1やγ2を持つ傾斜面が形成されることにより、より大きな傾斜角のプロファイルをもつ被検面に対しても近接場光スポットによる検査が可能になり検査対象の幅が広がる。   Angles ξ1, ξ2, and ξ3 in FIG. 6 are “aspect ratios of the probe portion” of the optical fiber probe. As is apparent from FIG. 6, the aspect ratios ξ1, ξ2, and ξ3 are ξ1 <ξ2 <ξ3, and the surface to be measured is scanned with a near-field light spot during high-resolution inspection. In this case, the tolerance for the inclination angle of the profile of the test surface on the scanning line increases in the order of the optical fiber probes 100A, 100B, and 100C. That is, an inclined surface having the taper angle: γ1 or γ2 is formed on the outer peripheral side of the near-field light bleed surface, so that the near-field light spot is also applied to the test surface having a larger inclination angle profile. Inspection becomes possible and the range of inspection objects widens.

次に、上に説明した各種の光ファイバプローブの製造方法を説明する。
図9は、図1に即して説明したタイプの光ファイバプローブの製造方法を説明するための図である。図9(a)は、基材となるシングルモード光ファイバを示している。
Next, manufacturing methods of the various optical fiber probes described above will be described.
FIG. 9 is a diagram for explaining a method of manufacturing an optical fiber probe of the type described with reference to FIG. FIG. 9A shows a single mode optical fiber as a base material.

シングルモード光ファイバFBは、軸の周りに第1コアC1、第2コアC2、クラッド部CLを有する構造となっている。このシングルモード光ファイバFBの、図9(a)で下方の「平坦な端部」をエッチング液に浸漬して選択性(化学)エッチングを行う。   The single mode optical fiber FB has a structure having a first core C1, a second core C2, and a cladding part CL around an axis. The single-mode optical fiber FB is selectively (chemically) etched by immersing the lower “flat end” in FIG. 9A in an etching solution.

このエッチング液に対する溶解速度を、第1コアC1においてR1、第2コアC2においてR2、クラッド部CLにおいてR3とすると、その大小関係は「R1<R2<R3」である。   When the dissolution rate with respect to the etching solution is R1 in the first core C1, R2 in the second core C2, and R3 in the cladding part CL, the magnitude relationship is “R1 <R2 <R3”.

図9(b)は、図9(a)に示すシングルモード光ファイバFBに対して、エッチング液による選択性(化学)エッチングを行って、第1コアC1の端面に「第1テーパ角:αを持つ円錐状の近接場光滲出面」が、第2コアの端面に「第2テーパ角:βを持つ円錐状の通常伝搬光射出面」がそれぞれ形成された状態である。   FIG. 9B shows a case where the single-mode optical fiber FB shown in FIG. 9A is subjected to selective (chemical) etching with an etchant, and the end face of the first core C1 has “first taper angle: α Is a state in which a conical near-field light bleed surface having a “conical normal propagation light exit surface having a second taper angle: β” is formed on the end surface of the second core.

図9(c)は、図9(b)の左半分を拡大して示す図である。
選択性(化学)エッチングを開始してから、図9(b)に示す如き端面形状が形成されるまでの時間をTとする。前述の溶解速度:R1、R2、R3と、第1、第2テーパ角:α、βを用いると、これらの量の間に以下の関係がなりたつ。
FIG. 9C is an enlarged view of the left half of FIG.
Let T be the time from the start of selective (chemical) etching until the end face shape as shown in FIG. When the aforementioned dissolution rates: R1, R2, R3 and the first and second taper angles: α, β are used, the following relationship is established between these amounts.

即ち、図9(c)における各矢印の長さを、図の如くL1、L2、L3とする。選択性(化学)エッチングでは侵刻はエッチング面に直交する方向へ進行する。従って、
L3=T・R3
L2=L3・sinβ=T・R3・sinβ=T・R2
L1=L3・sinα=T・R3・sinα=T・R1
これらの関係から、
近接場光滲出面のテーパ角(第1テーパ角:α)は、
sinα=R1/R3、従って、
α=sin―1(R1/R3)
で与えられ、通常伝搬光射出面のテーパ角:βは、
sinβ=R2/R3、従って、
β=sin―1(R2/R3)
で与えられる。
That is, the length of each arrow in FIG. 9C is set to L1, L2, and L3 as shown in the figure. In selective (chemical) etching, the invasion proceeds in a direction perpendicular to the etching surface. Therefore,
L3 = T ・ R3
L2 = L3 · sin β = T · R3 · sin β = T · R2
L1 = L3 · sin α = T · R3 · sin α = T · R1
From these relationships,
The taper angle (first taper angle: α) of the near-field light exudation surface is
sin α = R1 / R3, therefore
α = sin −1 (R1 / R3)
The taper angle of the normal propagation light exit surface: β is given by
sin β = R2 / R3, therefore
β = sin −1 (R2 / R3)
Given in.

即ち、第1コアC1の溶解速度:R1、第2コアの溶解速度:R2、クラッド部CLの溶解速度:R3が定まると、近接場光滲出面の第1テーパ角:α、通常伝搬光射出面の第2テーパ角:βが定まる。   That is, when the dissolution rate R1 of the first core C1, the dissolution rate R2 of the second core R2, and the dissolution rate R3 of the clad CL are determined, the first taper angle of the near-field light bleed surface: α, normal propagation light emission The second taper angle of the surface: β is determined.

また、第1コアC1の直径をr1、第2コアC2の直径をr2とすれば、図7(b)に即して説明した、近接場光滲出面の円錐形状の直径:Bと通常伝搬光射出面の円錐形状の直径:Aとの比:B/Aが、r1/r2として決定されることになる。   If the diameter of the first core C1 is r1 and the diameter of the second core C2 is r2, the cone-shaped diameter of the near-field light extruding surface described with reference to FIG. The ratio of the conical diameter of the light exit surface: A to B / A is determined as r1 / r2.

例えば、図7を参照すれば、通常伝搬光射出面の第2テーパ角:β=65度、B/A=0.2とすれば、900nm程度のワーキングディスタンスを実現できるが、このような光ファイバプローブを製造するのであれば、上記溶解速度:R1、R2、R3および第1、第2コアの直径:r1、r2を、
r1/r2=0.2
65度=sin−1R2/R3、
即ち、R2/R3=0.423
が満足されるように、基材となるシングルモード光ファイバを設計もしくは選択すればよい。
For example, referring to FIG. 7, if the second taper angle of the normal propagation light exit surface is β = 65 degrees and B / A = 0.2, a working distance of about 900 nm can be realized. If a fiber probe is manufactured, the dissolution rate: R1, R2, R3 and the diameters of the first and second cores: r1, r2,
r1 / r2 = 0.2
65 degrees = sin −1 R2 / R3,
That is, R2 / R3 = 0.423
In order to satisfy the above, a single mode optical fiber as a base material may be designed or selected.

第1コア、第2コア、クラッド部の溶解速度を調整するには、これらの部分への添加物の種類や添加量を調整することにより実現できる。
1例を挙げると、住友電工製のシングルモード光ファイバで商品名「DS1」として市販されている「分散シフトファイバ」は、上に説明したシングルモード光ファイバFBに即して言うと、第1コアC1はコア径:4μmで「純粋石英ガラスにGeOを8モル%添加」した材料によりなり、第2コアC2はコア径:14μmで「純粋石英ガラスにGeOを2モル%添加」した材料によりなり、クラッド部CLは純粋石英ガラスによりなり外周部の直径は125μmである。
Adjustment of the dissolution rates of the first core, the second core, and the clad portion can be realized by adjusting the type and amount of additive added to these portions.
As an example, the “dispersion shifted fiber” marketed under the trade name “DS1” by a single-mode optical fiber manufactured by Sumitomo Electric is the first mode when referred to the single-mode optical fiber FB described above. The core C1 is made of a material having a core diameter of 4 μm and “adding 8 mol% of GeO 2 to pure quartz glass”, and the second core C2 is a core diameter of 14 μm and “adding 2 mol% of GeO 2 to pure quartz glass”. The clad portion CL is made of pure quartz glass, and the outer peripheral portion has a diameter of 125 μm.

この分散シフトファイバを選択的(化学)エッチングする「フッ化アンモニウム水溶液およびフッ酸および水からなるエッチング液」を特定するため、40重量%フッ化アンモニウム水溶液と、50%フッ酸と、水との混合比(体積比)を、パラメータ:Xを用いて
40重量%フッ化アンモニウム水溶液:50%フッ酸:水=X:1:1
とする。
In order to specify “ammonium fluoride aqueous solution and hydrofluoric acid and water etching solution” for selectively (chemically) etching the dispersion-shifted fiber, a 40% by weight ammonium fluoride aqueous solution, 50% hydrofluoric acid and water The mixing ratio (volume ratio) was changed to 40% by weight ammonium fluoride aqueous solution: 50% hydrofluoric acid: water = X: 1: 1 using parameter: X.
And

パラメータ:Xにより特定されるエッチング液中に、上記分散シフトファイバを8時間浸漬して選択性(化学エッチング)を行ったとき、第1コアに形成される円錐形状の第1テーパ角:α、第2コアに形成される円錐形状の第2テーパ角:βは、パラメータ:Xの変化に応じて図10(a)の如くに変化する。   Parameter: When the dispersion-shifted fiber is immersed in an etching solution specified by X for 8 hours to perform selectivity (chemical etching), a conical first taper angle formed on the first core: α, The conical second taper angle: β formed in the second core changes as shown in FIG. 10A according to the change of the parameter: X.

図10(a)において、曲線10−1は第1テーパ角:αの変化、曲線10−2は第2テーパ角:βの変化を示している。
上記市販の分散シフトファイバを基材として「近接場光滲出面の第1テーパ角:αが略43度で、通常伝搬光射出面の第2テーパ角:βが略60度のもの」を形成しようとする場合には、図10(a)から、パラメータ:X=4を持つエッチング液中に8時間浸漬すればよい。このとき、クラッド部外周もエッチングされ、プローブ部として機能する部分でのクラッド部の直径は30〜40μmになる。
In FIG. 10A, a curve 10-1 indicates a change in the first taper angle: α, and a curve 10-2 indicates a change in the second taper angle: β.
Forming “the first taper angle of the near-field light bleed surface: α is approximately 43 degrees and the second taper angle of the normal propagation light exit surface: β is approximately 60 degrees” using the commercially available dispersion-shifted fiber as a base material. When trying to do so, from FIG. 10A, it suffices to immerse in an etching solution having a parameter: X = 4 for 8 hours. At this time, the outer periphery of the cladding part is also etched, and the diameter of the cladding part at the part functioning as the probe part becomes 30 to 40 μm.

図10(b)は、純粋石英ガラスと「GeOを添加した石英ガラス」の上記エッチング液に対する溶解速度(nm/h)が、エッチング液のパラメータ:Xに対してどのように変化するかを示す図である。破線の直線10−3は「純粋石英ガラス」に関するものであり、曲線10−4は「純粋石英ガラスにGeOを25モル%添加したもの」に関するものである。この図から分るように「GeOの添加量が同一」でも、パラメータ:Xが大きくなると溶解速度は小さくなる傾向があり、GeOの添加量が大きくなる(添加濃度が高くなる)ほど溶解速度が小さくなる傾向がある。 FIG. 10B shows how the dissolution rate (nm / h) of pure quartz glass and “quartz glass doped with GeO 2 ” in the etching solution changes with respect to the parameter X of the etching solution. FIG. The broken straight line 10-3 relates to “pure quartz glass”, and the curve 10-4 relates to “pure quartz glass added with 25 mol% of GeO 2 ”. As can be seen from this figure, even when “addition amount of GeO 2 is the same”, the dissolution rate tends to decrease as the parameter X increases, and the dissolution increases as the addition amount of GeO 2 increases (addition concentration increases). There is a tendency for speed to decrease.

従って、第1コア、第2コアやクラッド部の溶解速度は、GeOの添加量やエッチング液のパラメータ:Xにより調整できる。 Therefore, the dissolution rates of the first core, the second core, and the cladding can be adjusted by the addition amount of GeO 2 and the parameter X of the etchant.

上記の如くして近接場光滲出面、通常伝搬光射出面を形成されたシングルモード光ファイバの端部のうち、少なくとも近接場光滲出面に「近接場光滲出のための導電性薄膜」を適宜の成膜プロセスで形成すれば、図1に実施の形態を説明したタイプの光ファイバプローブを実現することができる。   “Electrically conductive thin film for near-field light leaching” is applied to at least the near-field light bleed surface of the single-mode optical fiber formed with the near-field light bleed surface and the normal propagation light exit surface as described above. If formed by an appropriate film formation process, an optical fiber probe of the type described in the embodiment in FIG. 1 can be realized.

若干説明を補足すると、第1コア、第2コアは2酸化ゲルマニウムを添加された石英ガラス、クラッド部は無添加石英ガラスであり、これらは「等方的なガラス」で、エッチング液による溶解は等方的に行われるが、不純物である2酸化ゲルマニウムの添加の有無、添加量の差により溶解速度が異なるので、第1コア、第2コア、クラッド部の境界部では溶解速度が不連続に変化するため、溶解速度の小さい側に傾斜が形成されるのである。   To supplement a little explanation, the first core and the second core are quartz glass to which germanium dioxide is added, and the cladding portion is undoped quartz glass. These are “isotropic glasses”, and dissolution by the etching solution is not performed. Although it is isotropically performed, the dissolution rate varies depending on the presence or absence of addition of germanium dioxide as an impurity and the difference in the amount added, so the dissolution rate is discontinuous at the boundary between the first core, the second core, and the cladding. In order to change, a slope is formed on the side with a lower dissolution rate.

即ち、上に説明した製造方法は、コア部の第1コアと第2コアに、2酸化ゲルマニウムが、第1コアの添加量が第2コアの添加量に対して相対的に高くなるように添加され、フッ化アンモニウム水溶液およびフッ酸および水からなるエッチング液に対する溶解速度が、クラッド部、第2コア、第1コアの順に小さくなるシングルモード光ファイバの端面をエッチング液に浸漬してエッチングを行い、第1コアに第1テーパ角:αを持った近接場光滲出面、第2コアに第2テーパ角:βを持った通常伝搬光射出面を形成するエッチング工程と、少なくとも近接場光滲出面に、近接場光滲出のための導電性薄膜を形成する導電性薄膜形成工程とを有する製造方法(請求項13)である。   That is, in the manufacturing method described above, germanium dioxide is added to the first core and the second core of the core portion so that the addition amount of the first core is relatively higher than the addition amount of the second core. Etching is performed by immersing the end surface of the single-mode optical fiber in the etching solution so that the dissolution rate of the aqueous solution of ammonium fluoride and the etching solution composed of hydrofluoric acid and water decreases in the order of the cladding, the second core, and the first core. Etching step for forming a near-field light extruding surface having a first taper angle: α on the first core and a normal propagation light emitting surface having a second taper angle: β on the second core, and at least near-field light A conductive thin film forming step of forming a conductive thin film for leaching near-field light on the exuding surface (claim 13).

そして、このようにして製造される光ファイバプローブは、コア部およびクラッド部が石英ガラスを母材とし(請求項5)、コア部は2酸化ゲルマニウムを添加した石英ガラスで、2酸化ゲルマニウムの添加量は、第1コアにおける添加量が第2コアにおける添加量に対して相対的に大きく、各添加量が、第1コアと第2コアのエッチング液に対する所望の溶解速度を与えるように選択され(請求項6)、クラッド部は純粋石英ガラスである(請求項7)。   In the optical fiber probe manufactured in this way, the core part and the clad part are made of quartz glass as a base material (Claim 5), and the core part is made of silica glass to which germanium dioxide is added, and germanium dioxide is added. The amount is selected such that the additive amount in the first core is relatively large relative to the additive amount in the second core, and each additive amount provides the desired dissolution rate for the etchant in the first core and the second core. (Claim 6) The clad portion is pure quartz glass (Claim 7).

なお、基材となるシングルモード光ファイバとして上記市販の「分散シフトファイバ」を用いたものでは、形成された通常伝搬光射出面の第2テーパ角:βに「設計値に対して±7度程度のばらつき」を生じる。これは、第2コアへの「GeO添加量のばらつき」によるものである。 In the case of using the above-mentioned commercially available “dispersion shifted fiber” as the single mode optical fiber as the base material, the second taper angle of the formed normal propagation light exit surface: β is “± 7 degrees with respect to the design value” Degree of variation ". This is due to “variation in the amount of GeO 2 added” to the second core.

発明者らは、基材となるシングルモード光ファイバを、以下のごとき方法で試作した。   The inventors made a prototype of a single mode optical fiber as a base material by the following method.

即ち、クラッド部となる純粋石英ガラスの管の内壁に、第2コアとなるGeO添加石英ガラス(添加量:2モル%)をMCVD法で堆積し、その内側の空間に、VADで製造した「第1コアC1となるGeOを添加(添加量:8モル%)した石英ガラス棒」を挿入して中実化し、線引きにより、直径:0.8μmの第1コアC1、直径:4μmの第2コアC2、直径:125μmのクラッド部CLよりなるシングルモード光ファイバを試作した。この試作光ファイバでは、通常伝搬光射出面のテーパ角:βに対するばらつきを有効に軽減でき、光ファイバプローブ製造の歩留まりを向上させることができた。 That is, GeO 2 -added quartz glass (addition amount: 2 mol%) serving as the second core was deposited on the inner wall of the pure quartz glass tube serving as the cladding by the MCVD method, and the inner space was manufactured by VAD. “Quartz glass rod added with GeO 2 to be the first core C1 (added amount: 8 mol%)” was inserted and solidified, and by drawing, the first core C1 having a diameter of 0.8 μm and a diameter of 4 μm A single-mode optical fiber made of a second core C2 and a clad portion CL having a diameter of 125 μm was made as an experiment. In this prototype optical fiber, variation of the normal propagation light exit surface with respect to the taper angle: β could be effectively reduced, and the yield of optical fiber probe manufacturing could be improved.

次に、図3に示すタイプの光ファイバプローブの製造方法を具体的に説明する。
図11(a)に示す基材となるシングルモード光ファイバFBは、先に説明した試作光ファイバと同様のプロセスで試作したものであり、直径:0.8μmの第1コアC1、直径:4μmの第2コアC2、直径:125μmのクラッド部CLよりなる。
Next, a method for manufacturing an optical fiber probe of the type shown in FIG. 3 will be specifically described.
A single-mode optical fiber FB that is a base material shown in FIG. 11A is a prototype manufactured by the same process as the prototype optical fiber described above, and has a first core C1 having a diameter of 0.8 μm and a diameter of 4 μm. The second core C2 and a clad portion CL having a diameter of 125 μm.

このシングルオード光ファイバFBの平坦な端面(図の下側の面)側を「パラメータ:Xを1.7に調整した液を10日間ほど放置し、自然劣化によりフッ化アンモニウム濃度がやや増加したもの(GeO添加石英ガラスの溶解速度が純粋石英ガラスの溶解速度より若干大きくなる)」を第1エッチング液として使用して第1エッチング工程を行う。 The flat end face (the lower face in the figure) of the single-odd optical fiber FB is set to “parameter: X adjusted to 1.7 and left for about 10 days, and the ammonium fluoride concentration slightly increased due to natural deterioration. The first etching step is carried out using as a first etching solution the one (dissolution rate of GeO 2 -added quartz glass is slightly higher than that of pure quartz glass).

図11(b)は、第1エッチング工程を110分行った後の状態を示している。この第1エッチング工程後、クラッド部CLの直径は、工程前の125μmから20μm程度になった。第1コアC1に形成された円錐形状の頂角(テーパ角の2倍):α1は略143度、第2コアC2に形成された円錐形状のテーパ角:β1は略75度で、α1とβ1との差は数度しかない。   FIG. 11B shows a state after the first etching process has been performed for 110 minutes. After the first etching process, the diameter of the clad CL became about 20 μm from 125 μm before the process. The cone-shaped apex angle formed in the first core C1 (twice the taper angle): α1 is approximately 143 degrees, and the cone-shaped taper angle formed in the second core C2: β1 is approximately 75 degrees, with α1 The difference with β1 is only a few degrees.

第1エッチング工程後、パラメータ:X=10に調整した第2エッチング液により第2エッチング工程を2分程度行う。図11(c)は、第2エッチング工程後の状態を示す。この状態では、第1コアC1に第1テーパ角:α=44.5度をもった円錐形状の近接場光滲出面が形成され、第2コアC2には第2テーパ角:β=72.5度をもった通常伝搬光射出面と、その外周部にテーパ角:γ1(>β)をもった傾斜面が円錐面状に形成された。このように近接場光滲出面と通常伝搬光射出面を形成された光ファイバ端部の、少なくとも近接場光滲出面に導電性薄膜を形成することにより、光ファイバプローブを得ることができる。   After the first etching step, the second etching step is performed for about 2 minutes with the second etching liquid adjusted to the parameter X = 10. FIG. 11C shows a state after the second etching step. In this state, a conical near-field light bleed surface having a first taper angle: α = 44.5 degrees is formed on the first core C1, and a second taper angle: β = 72. A normal propagation light exit surface having 5 degrees and an inclined surface having a taper angle: γ1 (> β) on its outer peripheral portion were formed in a conical shape. An optical fiber probe can be obtained by forming a conductive thin film on at least the near-field light exudation surface of the end portion of the optical fiber on which the near-field light exudation surface and the normal propagation light exit surface are formed.

即ち、直上に説明した製造方法は、コア部の第1コアC1と第2コアC2に、2酸化ゲルマニウムが「第1コアC1の添加量が第2コアC2の添加量に対して相対的に高く」なるように添加され、フッ化アンモニウム水溶液およびフッ酸および水からなるエッチング液に対する溶解速度が、クラッド部CL、第2コアC2、第1コアC1の順に小さくなるシングルモード光ファイバFBの端面を、フッ化アンモニウム水溶液の混合比が相対的に低い第1エッチング液(X=1に調整した液を放置し、自然劣化させたもの)に浸漬してコア部に傾斜面を形成する第1エッチング工程と、第1エッチング工程によりコア部に傾斜面を形成されたシングルモード光ファイバFBの端面を、フッ化アンモニウム水溶液の混合比が相対的に高い第2エッチング液(X=10に調整されたエッチング液)に浸漬して、第1テーパ角:αを持つ近接場光滲出面と第2テーパ角:βを持つ通常伝搬光射出面を形成し、かつ、第2コアC2の通常伝搬光射出面の外周部に傾斜角:γ1を持つ傾斜面を形成する第2エッチング工程と、少なくとも近接場光滲出面に、近接場光滲出のための導電性薄膜を形成する導電性薄膜形成工程とを有する製造方法(請求項14)である。   That is, in the manufacturing method described immediately above, germanium dioxide is added to the first core C1 and the second core C2 of the core portion, and “the addition amount of the first core C1 is relatively relative to the addition amount of the second core C2. The end surface of the single-mode optical fiber FB, which is added so as to be “high”, and the dissolution rate with respect to the etching solution composed of an aqueous ammonium fluoride solution and hydrofluoric acid and water decreases in the order of the cladding portion CL, the second core C2, and the first core C1. Is immersed in a first etching solution having a relatively low mixing ratio of an ammonium fluoride aqueous solution (a solution adjusted to X = 1 and allowed to naturally deteriorate) to form an inclined surface in the core portion. The end surface of the single mode optical fiber FB having the inclined surface formed in the core portion by the etching process and the first etching process is formed on the second edge where the mixing ratio of the aqueous ammonium fluoride solution is relatively high. A near-field light extruding surface having a first taper angle: α and a normal propagation light emitting surface having a second taper angle: β; A second etching step of forming an inclined surface having an inclination angle: γ1 on the outer peripheral portion of the normal propagation light exit surface of the second core C2, and a conductive thin film for leaching near-field light at least on the near-field light bleed surface And a conductive thin film forming step for forming (Claim 14).

また、このようにして製造された光ファイバプローブは、通常伝搬光射出面の外周側に、テーパ角:γ1(<β)を有する傾斜面を有し(請求項2、3)、コア部C1、C2およびクラッド部CLが石英ガラスを母材とするものであり(請求項5)、コア部C1、C2は2酸化ゲルマニウムを添加した石英ガラスで、2酸化ゲルマニウムの添加量は、第1コアC1における添加量が第2コアC2における添加量に対して相対的に大きく、各添加量が、第1コアC1と第2コアC2のエッチング液に対する所望の溶解速度を与えるように選択され(請求項6)、クラッド部CLは純粋石英ガラスである(請求項7)。   The optical fiber probe manufactured in this way has an inclined surface having a taper angle: γ1 (<β) on the outer peripheral side of the normal propagation light exit surface (Claims 2 and 3), and the core portion C1. , C2 and the clad portion CL are made of quartz glass as a base material (Claim 5), and the core portions C1 and C2 are quartz glass to which germanium dioxide is added, and the amount of germanium dioxide added is the first core. The additive amount in C1 is relatively large relative to the additive amount in the second core C2, and each additive amount is selected to provide a desired dissolution rate of the first core C1 and the second core C2 in the etchant (claimed). Item 6) The clad CL is pure quartz glass (Claim 7).

次に、図4に示すタイプの光ファイバプローブの製造方法を、図12を参照して具体的に説明する。
図12(a)において基材となるシングルモード光ファイバFB1は、前述のものと同様に、直径:0.8μmの第1コアC1、直径:4μmの第2コアC2、直径:125μmのクラッド部よりなる。クラッド部は内側クラッド部CL1と外側クラッド部CL2とにより構成されている。内側クラッド部CL1の直径は32μm、外側クラッド部CL2の直径は125μmである。第1コアC1はVADにより作製され、第2コアCL2はMCVDによる堆積で形成される。
Next, a method for manufacturing an optical fiber probe of the type shown in FIG. 4 will be specifically described with reference to FIG.
In FIG. 12A, the single mode optical fiber FB1 serving as the base material has a first core C1 having a diameter of 0.8 μm, a second core C2 having a diameter of 4 μm, and a cladding portion having a diameter of 125 μm, as described above. It becomes more. The clad part is composed of an inner clad part CL1 and an outer clad part CL2. The inner cladding portion CL1 has a diameter of 32 μm, and the outer cladding portion CL2 has a diameter of 125 μm. The first core C1 is manufactured by VAD, and the second core CL2 is formed by deposition by MCVD.

内側クラッド部CL1と外側クラッド部CL2とは無水化塩素処理の有無が異なっている。即ち、内側クラッド部CL1は「無水化塩素処理を施されていない純粋石英ガラス」であり、外側クラッド部CL2は「無水化塩素処理を施された石英ガラス」である。   The inner clad part CL1 and the outer clad part CL2 are different in the presence or absence of anhydrous chlorine treatment. That is, the inner cladding part CL1 is “pure quartz glass not subjected to anhydrous chlorine treatment”, and the outer cladding part CL2 is “quartz glass subjected to anhydrous chlorine treatment”.

「無水化塩素処理を施された石英ガラス」では、無水化塩素処理によりOHが激減し、微量な塩素が添加されているものと考えられ、OHの減少と塩素の添加により「フッ化アンモニウム水溶液およびフッ酸および水からなるエッチング液」に対する溶解速度が純粋石英ガラスよりも若干大きい。   In “quartz glass that has been subjected to anhydrous chlorine treatment”, OH has been drastically reduced by the anhydrous chlorine treatment, and trace amounts of chlorine have been added. By reducing OH and adding chlorine, an “ammonium fluoride aqueous solution” In addition, the dissolution rate with respect to an etching solution composed of hydrofluoric acid and water is slightly higher than that of pure quartz glass.

そこで、パラメータ:X=1.7を有する第1エッチング液により第1エッチング工程を行う。第1エッチング工程を60分行った結果を図12(b)に示す。第1コアC1の部分にはテーパ角:α1の円錐状部分が形成され、第2コアC2の部分にはテーパ角:β1の円錐状部分が形成され、その外側の内側クラッド部CL1にテーパ角:γ0の円錐状部分が形成された。   Therefore, the first etching process is performed with the first etching solution having the parameter: X = 1.7. The result of performing the first etching process for 60 minutes is shown in FIG. A conical portion having a taper angle: α1 is formed in the first core C1 portion, a conical portion having a taper angle: β1 is formed in the second core C2, and a taper angle is formed on the outer inner cladding portion CL1. : A conical portion of γ0 was formed.

続いて、X=3に調整した第2エッチング液により第2エッチング工程を2分間行ったところ、図12(c)に示すように、第1コアC1に第1テーパ角:αを持つ円錐形状の近接場光滲出面が形成され、第2コアC2に第2テーパ角:βを持つ通常伝搬光射出面と、その外側にテーパ角:γ1を持つ円錐状の傾斜面が形成され、内側クラッド部CL1にテーパ角:γ2の円錐状の傾斜面が形成された。   Subsequently, when the second etching step was performed for 2 minutes with the second etching solution adjusted to X = 3, as shown in FIG. 12C, the first core C1 has a conical shape having a first taper angle: α. A near-field light extruding surface is formed, a normal propagation light emitting surface having a second taper angle: β is formed on the second core C2, and a conical inclined surface having a taper angle: γ1 is formed on the outer side, and the inner cladding is formed. A conical inclined surface having a taper angle of γ2 was formed in the portion CL1.

上記第1テーパ角:α=44.5度、第2テーパ角:β=72.5度である。テーパ角:γ0は90度に近い角度、テーパ角:γ2は65度程度である。このようにエッチングされた端面の「少なくとも近接場光滲出面」に導電性薄膜を成膜することにより光ファイバプローブを得ることができる。   The first taper angle: α = 44.5 degrees and the second taper angle: β = 72.5 degrees. The taper angle: γ0 is an angle close to 90 degrees, and the taper angle: γ2 is about 65 degrees. An optical fiber probe can be obtained by forming a conductive thin film on “at least the near-field light bleed surface” of the end face thus etched.

因みに、上述の光ファイバのエッチングにおいて、第1エッチングと第2エッチングに同じ組成(即ち、同じXの値)を持つエッチング液を用いた場合の第1テーパ角:α、第2テーパ角:βは以下の如くになる。
X α β
1.7 65 72.5
2 55.5 71.5
3 41 64
4 33 58
10 25 50 。
Incidentally, in the optical fiber etching described above, the first taper angle: α and the second taper angle: β when the etching solution having the same composition (that is, the same value of X) is used for the first etching and the second etching. Is as follows.
X α β
1.7 65 72.5
2 55.5 71.5
3 41 64
4 33 58
10 25 50.

外側クラッド部CL2の第1、第2エッチング液に対する溶解速度は、無水化塩素処理により外側クラッド部CL2に添加された塩素の量や減少したOH量に依存するが、塩素添加量やOH減少量を精度よく制御することは困難であるため、第1、第2エッチング工程後におけるテーパ角:γ0、γ2の再現性は基材光ファイバごとにばらついた。   The dissolution rate of the outer cladding portion CL2 with respect to the first and second etching solutions depends on the amount of chlorine added to the outer cladding portion CL2 and the decreased OH amount by the anhydrous chlorine treatment, but the chlorine addition amount and the OH reduction amount. Since it is difficult to accurately control the taper angles after the first and second etching steps, the reproducibility of the taper angles γ0 and γ2 varies for each base optical fiber.

テーパ角:γ2は大きな角度ではないが、第1コアC1の直径:0.8μm、第2コアC2の直径:4μmに対し、内側クラッド部CL1の直径は32μmと大きいので、内側クラッド部CL1に形成されるテーパによる内側クラッド部CL1の内周・外周の高低差は大きく、光ファイバプローブのプローブ部のアスペクト比を増大させる効果が大きい。   The taper angle γ2 is not a large angle, but the diameter of the first core C1 is 0.8 μm and the diameter of the second core C2 is 4 μm, whereas the inner cladding portion CL1 has a large diameter of 32 μm. The height difference between the inner circumference and the outer circumference of the inner cladding portion CL1 due to the formed taper is large, and the effect of increasing the aspect ratio of the probe portion of the optical fiber probe is great.

なお、塩素添加量を精度よく制御することの困難性によるテーパ角:γ2の再現性のばらつきを考慮すると、内側クラッドCL1の直径は上記の32μmよりも20μm程度がよい。   In consideration of variations in the reproducibility of the taper angle γ2 due to the difficulty in accurately controlling the amount of chlorine added, the diameter of the inner cladding CL1 is preferably about 20 μm rather than the above 32 μm.

即ち、図12に即して説明した製造方法は、前述した請求項14記載の光ファイバプローブの製造方法において、シングルモード光ファイバFB1のクラッド部を、純粋石英ガラスによる内側クラッド部CL1と、無水化塩素処理された石英ガラスによる外側クラッド部CL2により構成し、第1、第2エッチング工程により、内側クラッド部にテーパ角:γ2の傾斜面を形成するもの(請求項15)である。   That is, the manufacturing method described with reference to FIG. 12 is the optical fiber probe manufacturing method according to claim 14 described above, wherein the clad portion of the single-mode optical fiber FB1 is separated from the inner clad portion CL1 made of pure quartz glass with anhydrous water. The outer clad portion CL2 made of chlorinated silica glass is used, and an inclined surface having a taper angle of γ2 is formed in the inner clad portion by the first and second etching steps (claim 15).

そして、このようにして製造される光ファイバプローブは、通常伝搬光射出面の外周側に、テーパ角:γ1(<β)を有する傾斜面を有し(請求項2、3)、テーパ角:γ2を有する傾斜面がクラッド部に形成され(請求項4)、コア部C1、C2およびクラッド部CL1、CL2が石英ガラスを母材とするものである(請求項5)。   The optical fiber probe manufactured in this way has an inclined surface having a taper angle: γ1 (<β) on the outer peripheral side of the normal propagation light exit surface (Claims 2 and 3), and the taper angle: An inclined surface having γ2 is formed in the cladding part (Claim 4), and the core parts C1 and C2 and the cladding parts CL1 and CL2 are made of quartz glass (Claim 5).

また、コア部C1、C2は2酸化ゲルマニウムを添加した石英ガラスであり、2酸化ゲルマニウムの添加量は、第1コアC1における添加量が第2コアC2における添加量に対して相対的に大きく、各添加量が、第1コアC1と第2コアC2のエッチング液に対する所望の溶解速度を与えるように選択されており(請求項6)、第2コアC2における通常伝搬光射出面の外周部にテーパ角:γ1の傾斜面が形成され(請求項8)、クラッド部が無水化塩素処理を施した石英ガラスを含み(請求項9)、第2コアC2における通常伝搬光射出面の外周部にテーパ角:γ1の傾斜面が形成され(請求項10)、クラッド部が内側クラッド部CL1と外側クラッド部CL2からなり、内側クラッド部CL1は純粋石英ガラスであり、外側クラッド部CL2が無水化塩素処理を施された石英ガラスであり、内側クラッド部にテーパ角:γ2の傾斜面が形成されている(請求項11)。   The core portions C1 and C2 are quartz glass to which germanium dioxide is added, and the addition amount of germanium dioxide is relatively large with respect to the addition amount in the first core C1 and the addition amount in the second core C2. Each addition amount is selected so as to give a desired dissolution rate with respect to the etching solution of the first core C1 and the second core C2 (Claim 6), and on the outer peripheral portion of the normal propagation light exit surface in the second core C2. An inclined surface having a taper angle of γ1 is formed (Claim 8), the clad portion includes quartz glass that has been subjected to anhydrous chlorine treatment (Claim 9), and is formed on the outer peripheral portion of the normal propagation light exit surface in the second core C2. An inclined surface having a taper angle of γ1 is formed (Claim 10), the clad portion is composed of an inner clad portion CL1 and an outer clad portion CL2, and the inner clad portion CL1 is pure quartz glass, and the outer clad portion C. L2 is quartz glass that has been subjected to anhydrous chlorine treatment, and an inclined surface having a taper angle of γ2 is formed in the inner cladding portion (claim 11).

上に図9、11、12を参照して説明した製造方法は、エッチング液、第1エッチング液、第2エッチング液が「濃度:40重量%のフッ化アンモニウム水溶液と濃度:50重量%のフッ酸と水からなる」ものである(請求項16)。   In the manufacturing method described above with reference to FIGS. 9, 11 and 12, the etching solution, the first etching solution, and the second etching solution are “concentration: 40 wt% ammonium fluoride aqueous solution and concentration: 50 wt% fluorine. It consists of an acid and water "(claim 16).

なお、上に説明した石英ガラスを母材として用いる光ファイバプローブでは、第1コアと第2コアとでGeOの添加量が異なるため、第1コアと第2コアとで屈折率が異なるが、この屈折率の差異は微差(0.1〜0.2%程度)であり、コア部の光学特性に実質的に影響しない。また、第2コアとクラッド部(または内側クラッド部)との比屈折率差も0.2%以下である。 In the optical fiber probe using the quartz glass described above as a base material, since the addition amount of GeO 2 is different between the first core and the second core, the refractive index is different between the first core and the second core. The difference in refractive index is a slight difference (about 0.1 to 0.2%) and does not substantially affect the optical characteristics of the core portion. Further, the relative refractive index difference between the second core and the clad portion (or the inner clad portion) is 0.2% or less.

説明を補足すると、この発明の光ファイバプローブで基材として「シングルモード光ファイバ」が用いられる。光ファイバにおける導波モードが「ある波長以下の光に対してシングルモードとなる条件」は、コア部のサイズと「コア部とクラッドとの間の屈折率差」とにより決定される。この発明の光ファイバプローブでは、コア部が第1コア、第2コアで構成されるので、上記シングルモードとなる条件は第2コアのサイズと「第2コアとクラッド部との比屈折率差」により定まる。   To supplement the description, a “single mode optical fiber” is used as a substrate in the optical fiber probe of the present invention. The “condition under which the waveguide mode in an optical fiber is a single mode for light of a certain wavelength or less” is determined by the size of the core portion and the “difference in refractive index between the core portion and the cladding”. In the optical fiber probe of the present invention, since the core portion is composed of the first core and the second core, the condition for the single mode is that the size of the second core and “the relative refractive index difference between the second core and the cladding portion”. ”

一般に、光ファイバが光をシングルモードで伝搬させることのできる波長の上限を「カットオフ波長」と呼ぶが、カットオフ波長:λcは、規格化周波数:ν、コア部の屈折率:n、クラッド部の屈折率:n、コア部の半径:a、コア部とクラッド部の比屈折率差:Δ(=n−n)/n)により、
λc=(2π/ν)a・n√(2・Δ)
で与えられる。
In general, the upper limit of the wavelength at which an optical fiber can propagate light in a single mode is called a “cutoff wavelength”. The cutoff wavelength: λc is the normalized frequency: ν, the refractive index of the core part: n 1 , The refractive index of the cladding part: n 2 , the radius of the core part: a, the relative refractive index difference between the core part and the cladding part: Δ (= n 1 −n 2 ) / n 1 )
λc = (2π / ν) a · n 1 √ (2 · Δ)
Given in.

これから、カットオフ周波数:λcは、コア部の径:2・aが大きくなるほど、また、比屈折率差:Δが大きくなるほど長波長側へずれることになる。   From this, the cut-off frequency: λc shifts to the longer wavelength side as the core diameter: 2 · a increases and as the relative refractive index difference: Δ increases.

光ファイバプローブの上記具体例では、シングルモードのカットオフ波長を可視領域あるいはそれより短波長とするために、コア部の径を4μmとし、コア部とクラッド部の比屈折率差を0.2%以下に抑えている。   In the above specific example of the optical fiber probe, in order to set the single-mode cutoff wavelength to the visible region or shorter, the diameter of the core portion is 4 μm, and the relative refractive index difference between the core portion and the cladding portion is 0.2 μm. % Or less.

このような条件において、第1コアの直径:0.8μm、第2コアの直径:4μmのものでは、図1に示すタイプの光ファイバプローブを作成した場合のアスペクト比は極めて小さいが、図3や図4のタイプ、特に図4のタイプのものではアスペクト比が有効に大きくなり、先に図6に即して説明したように、傾斜角の大きなプロファイルをもつ被検面に対しても近接場光スポットによる検査が可能になり検査対象の幅が広がるのである。   Under such conditions, when the diameter of the first core is 0.8 μm and the diameter of the second core is 4 μm, the aspect ratio when the optical fiber probe of the type shown in FIG. 4 and particularly the type of FIG. 4, the aspect ratio is effectively large, and as described above with reference to FIG. 6, it is also close to the test surface having a profile with a large inclination angle. Inspection with a field light spot becomes possible, and the width of the inspection object widens.

以下には、検査装置および検査方法に関する実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments relating to an inspection apparatus and an inspection method will be described.

図13は、検査装置の実施の1形態を示している。
この検査装置は、例えば「被検体である試料の微小領域における光学物性を測定する近接場光学顕微鏡」等として実施することができる。
FIG. 13 shows an embodiment of the inspection apparatus.
This inspection apparatus can be implemented as, for example, “a near-field optical microscope for measuring optical physical properties in a minute region of a sample as a subject”.

検査装置は、レーザ光を放射する光源11と、光源11を駆動する駆動電源11a、光源11から放射されるレーザ光の波長を切り替える光波長切換部11b、光源11から射出されたレーザ光の光路中に配置されたビームスプリッタ12と、ビームスプリッタ12を透過したレーザ光の光路中に配置された1/2波長板18a、1/4波長板18b、これら波長板の調整を行う調整手段18と、波長板18a、18bを透過した光を被検体2における被検面2aに照射する光ファイバプローブ13と、被検面2aからの戻り光を検出する光検出器14、プローブ制御部15、画像処理部16、画像表示部17および制御手段40を有する。制御手段40はマイクロコンピュータ等により構成され装置全体を制御する。   The inspection apparatus includes a light source 11 that emits laser light, a drive power source 11a that drives the light source 11, a light wavelength switching unit 11b that switches the wavelength of the laser light emitted from the light source 11, and an optical path of the laser light emitted from the light source 11. A beam splitter 12 disposed therein, a half-wave plate 18a and a quarter-wave plate 18b disposed in the optical path of the laser light transmitted through the beam splitter 12, and an adjusting unit 18 for adjusting these wave plates; The optical fiber probe 13 that irradiates the test surface 2a of the subject 2 with the light transmitted through the wave plates 18a and 18b, the photodetector 14 that detects the return light from the test surface 2a, the probe control unit 15, and the image The processing unit 16, the image display unit 17, and the control unit 40 are included. The control means 40 is constituted by a microcomputer or the like and controls the entire apparatus.

光ファイバプローブ13はシングルモード光ファイバの伝搬部21の先端にプローブ部22を形成したものであり、図1、図3、図4に即して説明した各タイプのものを使用できる。例えば、図4に示すタイプのものを光ファイバプローブ13として使用すれば、図1や図3に示すタイプのものに比して「より大きなプロファイル角をもつ被検面」に対しても近接場光スポットによる検査が可能になり検査対象の幅が広がる。   The optical fiber probe 13 has a probe portion 22 formed at the tip of a propagation portion 21 of a single-mode optical fiber, and the types described with reference to FIGS. 1, 3, and 4 can be used. For example, if the type shown in FIG. 4 is used as the optical fiber probe 13, the near-field is also closer to the “test surface having a larger profile angle” than those of the type shown in FIGS. 1 and 3. Inspection with a light spot becomes possible, and the range of inspection objects widens.

以下では説明の具体性のため、光ファイバプローブ13は、図1に示すタイプのものであるとする。即ち、プローブ部22における光ファイバ端面には、近接場光滲出面20aと通常伝搬光射出面20bが形成されている。   In the following, it is assumed that the optical fiber probe 13 is of the type shown in FIG. In other words, a near-field light extruding surface 20a and a normal propagation light emitting surface 20b are formed on the end face of the optical fiber in the probe portion 22.

また、光ファイバ端面に形成される導電性薄膜は、図2(c)に示すタイプのもので、近接場光滲出面20aには「Auによる近接場光滲出用の薄膜」が形成され、通常伝搬光射出面20bには偏光膜が形成されている。この「偏光膜」はAu薄膜に「偏光機能を持つサブ波長構造のワイヤグリッド」を形成したものである。   Further, the conductive thin film formed on the end face of the optical fiber is of the type shown in FIG. 2C, and the “near-field light leaching thin film by Au” is formed on the near-field light bleed surface 20a. A polarizing film is formed on the propagation light exit surface 20b. This “polarizing film” is obtained by forming a “sub-wavelength structure wire grid having a polarizing function” on an Au thin film.

サブ波長構造のワイヤグリッドは、周知の「断面形状が矩形形状で幅:w、厚さ:t、ワイヤがピッチ:pをなしてグリッドとして形成されたもの」であり、ピッチ:pがレーザ光の波長よりも小さい。周知の如く上記w、p、tを調整することにより、光源波長に対して偏光機能(特定の偏光成分光のみを透過させる機能)を付与できる。このようなワイヤグリッドは「通常伝搬光射出面への成膜及びイオンビームエッチング等の微細加工」により形成することができる。ワイヤグリッドのワイヤ間空隙部は、微細構造の機械的強度向上を考慮して「空気以外の誘電体」で充填してもよい。   The sub-wavelength structure wire grid is a well-known “cross-sectional shape is rectangular, width: w, thickness: t, wire is formed as a grid with pitch: p”, and pitch: p is laser light. Smaller than the wavelength. As is well known, by adjusting the w, p, and t, a polarization function (a function of transmitting only specific polarization component light) can be imparted to the light source wavelength. Such a wire grid can be formed by “a fine process such as film formation on the normal propagation light exit surface and ion beam etching”. The space between the wires of the wire grid may be filled with a “dielectric other than air” in consideration of improving the mechanical strength of the microstructure.

光源11は駆動電源11aにより駆動され、光波長切換部11bにより設定された波長のレーザ光を放射する。放射されたレーザ光は一部がビームスプリッタ12を透過し、ついで1/2波長板18a、1/4波長板18bを透過する。
1/2波長板18a、1/4波長板18bは、透過光の光軸の周りに回転調整可能であり調整手段18により態位調整されてレーザ光の偏光を制御する。即ち、1/2波長板18a、1/4波長板18bは調整手段18とともに「偏光調整手段」を構成する。
The light source 11 is driven by a driving power source 11a and emits laser light having a wavelength set by the optical wavelength switching unit 11b. Part of the emitted laser light passes through the beam splitter 12, and then passes through the half-wave plate 18a and the quarter-wave plate 18b.
The half-wave plate 18a and the quarter-wave plate 18b can be rotated and adjusted around the optical axis of the transmitted light, and their states are adjusted by the adjusting means 18 to control the polarization of the laser light. That is, the half-wave plate 18 a and the quarter-wave plate 18 b together with the adjusting unit 18 constitute a “polarization adjusting unit”.

1/2波長板18a、1/4波長板18bを透過したレーザ光は光ファイバプローブ13のコア部へ入射し、シングルモード波として伝搬部21のコア部内を伝搬する。光ファイバプローブ13の光伝搬部21は長く、光伝搬部21が曲がっていると「伝搬するレーザ光の偏光状態が光伝搬部21の曲がりにより乱れる(直線偏光が楕円化する)」ので、1/4波長板18bの態位調整により「この偏光状態の乱れを補正」し、プローブ部22に入射するレーザ光を直線偏光にする。   The laser light transmitted through the half-wave plate 18a and the quarter-wave plate 18b is incident on the core portion of the optical fiber probe 13 and propagates in the core portion of the propagation portion 21 as a single mode wave. Since the light propagation part 21 of the optical fiber probe 13 is long and the light propagation part 21 is bent, “the polarization state of the propagating laser light is disturbed by the bending of the light propagation part 21 (linearly polarized light becomes elliptical)”. By adjusting the state of the / 4 wavelength plate 18b, “this disturbance of the polarization state is corrected”, and the laser light incident on the probe unit 22 is linearly polarized.

このように、1/4波長板18bは「光伝搬部21の曲がりによる伝搬レーザ光の偏光状態の乱れを補正」するものであるので、偏光状態に乱れを生じないような構成の光ファイバプローブである場合には不要であり省略することもできる。   As described above, the ¼ wavelength plate 18b “corrects the polarization state disturbance of the propagating laser beam due to the bending of the light propagation portion 21”, so that the optical fiber probe is configured so that the polarization state is not disturbed. Is unnecessary and can be omitted.

コア部を伝搬する通常伝搬光がプローブ部22に達すると、通常伝搬光は、その一部が近接場光滲出面20aに入射し、他は通常伝搬光射出面20bに入射する。近接場光滲出面20aに入射する通常伝搬光は、その大部分が近接場光滲出面で全反射し、その際滲出するエバネセント光(近接場光)が導電性薄膜に表面プラズモンを励起させてこれとカップリングし、導電性薄膜を伝搬して近接場光滲出面20aの尖端部に「近接場光スポット(図5参照)」を形成する。近接場光スポットは近接場光滲出面先端部から数nm〜数10nmの位置に形成される。   When the normal propagation light propagating through the core part reaches the probe unit 22, a part of the normal propagation light enters the near-field light extruding surface 20a, and the other part enters the normal propagation light exit surface 20b. Most of the normal propagation light incident on the near-field light exuding surface 20a is totally reflected by the near-field light exuding surface, and the evanescent light (near-field light) that exudes at this time excites surface plasmons on the conductive thin film. It couples with this and propagates through the conductive thin film to form a “near-field light spot (see FIG. 5)” at the tip of the near-field light exudation surface 20a. The near-field light spot is formed at a position of several nm to several tens of nm from the tip of the near-field light exudation surface.

一方、通常伝搬光射出面20bに入射する通常伝搬光は、通常伝搬光射出面20bから射出し、近接場光スポットよりも「光ファイバ軸上で離れた位置(近接場光滲出部の尖端部から数百nm〜数μm程度離れた位置)」に通常伝搬光スポットを形成する。   On the other hand, the normal propagating light incident on the normal propagating light exit surface 20b exits from the normal propagating light exit surface 20b, and is more “distant on the optical fiber axis than the near-field light spot (the tip of the near-field light extruding portion). The normal propagation light spot is formed at a position separated by several hundred nm to several μm from the head).

通常伝搬光射出面20bに入射する通常伝搬光は前述の如く、1/2波長板18a、1/4波長板18bにより直線偏光状態となっており、通常伝搬光射出面20bから射出する通常伝搬光は前記偏光膜であるワイヤグリッドの作用を受ける。即ち、コア部内における通常伝搬光の偏光面の向きが「ワイヤグリッドが透過させるべき方向(ワイヤの配列方向)」と合致していれば、実質的に100%の通常伝搬光がワイヤグリッドを透過するので、通常伝搬光スポットSPの強度を最大にできる。   As described above, the normal propagation light incident on the normal propagation light exit surface 20b is linearly polarized by the half-wave plate 18a and the quarter-wave plate 18b, and the normal propagation exits from the normal propagation light exit surface 20b. Light is subjected to the action of the wire grid which is the polarizing film. That is, if the direction of the polarization plane of the normal propagation light in the core matches the “direction that the wire grid should transmit (wire arrangement direction)”, substantially 100% of the normal propagation light is transmitted through the wire grid. Therefore, the intensity of the normal propagation light spot SP can be maximized.

通常伝搬光スポットにより被検体2の低解像度検査を行うときには、この状態で被検面2aを走査する。近接場光スポットは近接場光滲出面の先端部に留まり、被検面2aには達しないため「通常伝搬光スポットによる走査」には影響しない。また、十分なワーキングディスタンスが保障されているので、低解像度走査は高速で行うことができる。   When performing a low-resolution inspection of the subject 2 with the normal propagation light spot, the surface 2a is scanned in this state. The near-field light spot stays at the tip of the near-field light extruding surface and does not reach the test surface 2a, so that “scanning with a normal propagation light spot” is not affected. In addition, since a sufficient working distance is guaranteed, low resolution scanning can be performed at high speed.

一方、近接場光スポットによる検査を行うときには、被検面2aを近接場光滲出面20aの先端部にごく近接させ、近接場光スポットにより被検面の走査を行うが、このとき通常伝搬光射出面20aから通常伝搬光が射出していると、射出した通常伝搬光が被検面2aを照射し「近接場光スポットによる走査に対してノイズとして作用」する恐れがある。   On the other hand, when the inspection with the near-field light spot is performed, the test surface 2a is brought very close to the tip of the near-field light extruding surface 20a, and the test surface is scanned with the near-field light spot. If normal propagation light is emitted from the exit surface 20a, the emitted normal propagation light may irradiate the surface 2a to be tested, and may "act as noise with respect to scanning by the near-field light spot".

そこで、この場合には調整手段18により1/2波長板18a、1/4波長板18bを透過光軸周りに回転調整する操作により、プローブ部22に入射する通常伝搬光の偏光面を「ワイヤグリッドの配列方向に直交」させれば、通常伝搬光射出面20bから射出する通常伝搬光の強度を実質的に0とすることができ、通常伝搬光のノイズ作用を完全に防止できる。   Therefore, in this case, by adjusting the rotation of the half-wave plate 18a and the quarter-wave plate 18b around the transmission optical axis by the adjusting means 18, the polarization plane of the normal propagation light incident on the probe unit 22 is changed to “wire”. By making “perpendicular to the arrangement direction of the grid”, the intensity of the normal propagation light emitted from the normal propagation light exit surface 20b can be substantially zero, and the noise effect of the normal propagation light can be completely prevented.

光ファイバプローブ13は光射出部近傍をプローブ制御部15に装着されている。プローブ制御部15は、例えば「3軸アクチュエータ」等により構成された公知のもので、光ファイバプローブ13の射出側端部を被検面2aに対して「近接離間させる方向(図の上下方向)」及びこれに直交する2方向に変位させる機能を有する。詳述はしないが、近接場光スポットによる被検面走査では、プローブ部の先端が「数nm〜数十nmオーダ」で被検面に近接し「シアフォース顕微鏡により公知のシアフォースを利用した追従制御」により、被検面2aの表面形状に追従して走査が行われる。   The optical fiber probe 13 is attached to the probe controller 15 in the vicinity of the light emitting part. The probe control unit 15 is a known one configured by, for example, a “three-axis actuator” or the like. ”And a function of displacing in two directions orthogonal thereto. Although not described in detail, in the scan of the test surface by the near-field light spot, the tip of the probe portion is close to the test surface with an order of “several nm to several tens of nm”, and “a known shear force is used with a shear force microscope. By “tracking control”, scanning is performed following the surface shape of the test surface 2a.

通常伝搬光スポットによる低解像度検査から近接場光スポットによる高解像度検査へ切り替えるときには、制御手段40によりプローブ制御部15を制御して、光ファイバプローブ13のプローブ部先端部を「低解像度走査により特定された高解像度走査を行うべき領域」へアクセスさせる。この切り替えに応じて「偏光制御手段の操作によりレーザ光の偏光を制御する」ことは言うまでもない。上記切り替えに伴う「光ファイバプローブ13のプローブ部先端と被検面2aとの距離の変化量」は予め実験的に決定してデータ化し制御手段40に記憶させておく。   When switching from a low-resolution inspection using a normal propagation light spot to a high-resolution inspection using a near-field light spot, the probe control unit 15 is controlled by the control means 40 to identify the probe tip of the optical fiber probe 13 by “low-resolution scanning”. The area where the high-resolution scanning is to be performed "is accessed. It goes without saying that "the polarization of the laser beam is controlled by operating the polarization control means" in accordance with this switching. The “amount of change in the distance between the probe tip of the optical fiber probe 13 and the test surface 2a” associated with the switching is experimentally determined in advance, converted into data, and stored in the control means 40.

なお、被検面の走査は、光ファイバプローブ13のプローブ部を固定し、被検体2を変位させることにより行うようにしてもよいし、光ファイバプローブ13のプローブ部と被検面2との距離の切り替えを「被検体の変位(図1の上下方向の変位)」により行い、近接場光スポットもしくは通常伝搬光スポットによる走査を、光ファイバプローブの変位により行うようにしてもよい。即ち、被検面と光ファイバプローブとの3次元的な相対変位により走査を実行することができる。   The scanning of the test surface may be performed by fixing the probe portion of the optical fiber probe 13 and displacing the subject 2. Alternatively, the scanning of the test surface may be performed between the probe portion of the optical fiber probe 13 and the test surface 2. The distance may be switched by “displacement of the subject (vertical displacement in FIG. 1)”, and scanning by the near-field light spot or the normal propagation light spot may be performed by the displacement of the optical fiber probe. That is, scanning can be executed by three-dimensional relative displacement between the test surface and the optical fiber probe.

図13に示すように、被検面2aにより反射された光は「戻り光」として光ファイバプローブ13内を戻り、1/4波長板18b、1/2波長板18aを透過し、ビームスプリッタ12により反射されて光検出器14により受光される。光検出器14は受光した戻り光を光電変換して輝度信号を生成する。生成された輝度信号を基に走査画像が画像処理部16で作成され、画像表示部17に表示される。検査者は画像表示部に表示される画像に基づき被検面2aの詳細を測定、観察して検査を行うことができる。   As shown in FIG. 13, the light reflected by the test surface 2a returns as “return light” through the optical fiber probe 13, passes through the quarter-wave plate 18b and the half-wave plate 18a, and passes through the beam splitter 12. And is received by the photodetector 14. The photodetector 14 photoelectrically converts the received return light to generate a luminance signal. A scanned image is created by the image processing unit 16 based on the generated luminance signal and displayed on the image display unit 17. The inspector can inspect by measuring and observing details of the surface 2a to be inspected based on the image displayed on the image display unit.

具体的には、まず、光ファイバプローブ13のプローブ部22の先端と被検面2aの間隔を「通常伝搬光スポットによる走査に適した距離(数100nm〜数μm)」に設定して通常伝搬光スポットによる低解像度走査を行う。このとき、光源11側からのレーザ光の偏光面が「上記偏光膜をなすワイヤグリッドを実質的に100%透過する方向」に偏光制御されている。低解像度走査の際、光ファイバプローブ13の先端部は、上記輝度信号が最大となるように、図13の上下方向へプローブ制御部15により変位され、この走査により、被検面2aにおける「大まかな凹凸・起伏の状態」が知られる。   Specifically, first, the distance between the tip of the probe portion 22 of the optical fiber probe 13 and the test surface 2a is set to “a distance suitable for scanning with a normal propagation light spot (several hundred nm to several μm)” for normal propagation. Perform low resolution scanning with a light spot. At this time, the polarization of the polarization plane of the laser light from the light source 11 side is controlled to be “a direction in which the wire grid forming the polarizing film is substantially 100% transmitted”. During the low-resolution scanning, the tip of the optical fiber probe 13 is displaced by the probe control unit 15 in the vertical direction in FIG. 13 so that the luminance signal is maximized. Is known to have a rough surface.

画像表示部17に表示される画像から得た「被検面2aの光学物性情報」に基づき、より詳細な光学物性検査を望む微小領域が特定され、当該領域へ光ファイバプローブ13を水平方向に移動させて「位置あわせ」を行い、当該領域のみを対象として「近接場光スポットによる高解像度走査による高解像度検査」を実施する。   Based on the “optical property information of the surface 2a to be examined” obtained from the image displayed on the image display unit 17, a minute region for which a more detailed optical property inspection is desired is specified, and the optical fiber probe 13 is horizontally directed to the region. “Position alignment” is performed by moving, and “high-resolution inspection by high-resolution scanning with a near-field light spot” is performed only on the region concerned.

即ち、上記「位置合せ」の後、近接場光スポットが形成されている状態で、プローブ制御部15によりプローブ部22を被検面2aに近接する方向に移動させる。近接場光滲出面20aの先端部と被検面2aとの距離が、光源11から射出されるレーザ光の波長の1/4以下となると、近接場光スポットによる近接場光が被検面2aに照射される。前述の如く、このときの「光ファイバプローブ13のプローブ部先端の、被検面2a側への変位量」は予め実験的に決定してデータ化し制御手段40に記憶されている。   That is, after the “positioning”, the probe control unit 15 moves the probe unit 22 in the direction approaching the test surface 2a in a state where the near-field light spot is formed. When the distance between the tip of the near-field light extruding surface 20a and the test surface 2a is ¼ or less of the wavelength of the laser light emitted from the light source 11, the near-field light from the near-field light spot is detected by the test surface 2a. Is irradiated. As described above, the “displacement amount of the tip of the probe portion of the optical fiber probe 13 toward the test surface 2a” at this time is experimentally determined in advance and converted into data and stored in the control means 40.

被検面2aに照射された近接場光は被検面2aにより反射されて伝搬光となり、検査光としてコア31を介して光検出器14に導かれ、上記と同様にして「被検面2aの高解像度走査による検査」に供せられる。このとき、光源11側からのレーザ光の偏光面が「ワイヤグリッドにより実質的に100%遮断される方向」に偏光制御される。プローブ制御部15により、プローブ部22を低速で被検面の起伏・凹凸に追従させて走査を行う。   The near-field light irradiated on the test surface 2a is reflected by the test surface 2a to become propagating light, which is guided to the photodetector 14 through the core 31 as test light. For high-resolution scanning. At this time, the polarization of the polarization plane of the laser light from the light source 11 side is controlled in the “direction substantially blocked by the wire grid 100%”. The probe control unit 15 scans the probe unit 22 at low speed following the undulations and unevenness of the surface to be measured.

被検面における大まかな起伏・凹凸は、低解像度検査で分っているので、この大まかな起伏・凹凸の情報を利用することにより、高解像度検査の際、凹凸や起伏がない部分では、高解像度検査用の走査を高速で行うことができ、高解像度検査の効率を有効に高めることができる。   Since rough undulations and irregularities on the surface to be measured are known by low-resolution inspection, by using this rough undulation and irregularity information, in areas with no irregularities and undulations during high-resolution inspections, Scanning for resolution inspection can be performed at high speed, and the efficiency of high-resolution inspection can be effectively increased.

以上のように、光ファイバプローブ13の先端のプローブ部22を被検面2aに対して近接離間する方向に移動させることにより、近接場光による高解像度検査と通常伝搬光スポットによる低解像度検査を選択的に行うことができる。高解像度検査時における通常伝搬光の射出の抑制により高S/Nでの測定が可能になる。   As described above, by moving the probe portion 22 at the tip of the optical fiber probe 13 in the direction of approaching and separating from the test surface 2a, high-resolution inspection using near-field light and low-resolution inspection using normal propagation light spots are performed. It can be done selectively. Measurement with high S / N becomes possible by suppressing the emission of normal propagation light during high resolution inspection.

なお、低解像度走査から高解像度走査への切り替えに際し、プローブ部22を高解像度走査領域へ「位置合せ」するのに、プローブ部22の先端部の被検面2aに対する高さを一定とすることで位置合せ中に近接離間方向への変位制御が不要となり、先に説明した通常伝搬光スポットとプローブ部先端部との間の距離(数百nm〜数um程度)である大きなワーキングディスタンスと相俟ってより高速なアクセス(位置合せ)が可能となり、測定時間の大幅な短縮につながる。   When switching from the low resolution scanning to the high resolution scanning, the height of the tip of the probe unit 22 with respect to the test surface 2a is constant in order to “align” the probe unit 22 to the high resolution scanning region. Therefore, it is not necessary to control the displacement in the proximity / separation direction during the alignment, and the large working distance and phase corresponding to the distance (about several hundred nm to several um) between the normal propagation light spot and the tip of the probe described above. As a result, faster access (positioning) is possible, leading to a significant reduction in measurement time.

図14に検査装置の実施の別形態を示す。煩雑を避けるため、混同の恐れが無いと思われるものには図13におけると同一の符号を付し、これらについての説明は、図1に関連した説明を援用する。   FIG. 14 shows another embodiment of the inspection apparatus. In order to avoid complications, the same reference numerals as those in FIG. 13 are given to those which are not likely to be confused, and the description related to FIG.

図13に示す実施の形態では、検出手段が「被検面2aによる散乱光もしくは反射光を、戻り光として光ファイバプローブ13を介して検出する」ように構成されているが、図14の実施の形態においては、被検面2a1を介した検査光を、光ファイバプローブを介することなく検出手段14、16、17により検出して検査を行う。即ち、図3に示す実施の形態では、被検体2Aは検査レーザ光に対して透明であり、被検面2a1を介した検査光は、被検体2Aを透過して光検出器14により受光される。   In the embodiment shown in FIG. 13, the detection means is configured to “detect the scattered light or reflected light from the surface 2a to be detected as return light via the optical fiber probe 13”. In this embodiment, inspection is performed by detecting the inspection light passing through the test surface 2a1 by the detection means 14, 16, and 17 without using the optical fiber probe. That is, in the embodiment shown in FIG. 3, the subject 2A is transparent to the inspection laser light, and the inspection light passing through the subject surface 2a1 passes through the subject 2A and is received by the photodetector 14. The

光検出器14により輝度信号が生成され、生成された輝度信号を基に走査画像が画像処理部16で作成され、画像表示部17に表示される。検査の工程は図13の検査装置の場合と同様である。   A luminance signal is generated by the photodetector 14, and a scanned image is created by the image processing unit 16 based on the generated luminance signal and displayed on the image display unit 17. The inspection process is the same as that of the inspection apparatus of FIG.

なお「近接場光による検査における高い強度の光スポット」と、「通常伝搬光による検査における高い偏光制御性」とを共に実現するには、それぞれの検査に適した波長を選択するのがよい。
1例として、近接場光滲出面に導電性薄膜として「Au薄膜」が形成され、通常伝搬光射出面に偏光膜として「Auによるワイヤグリッド」が形成されている場合、近接場光スポットによる検査を実施する際には、表面プラズモンによる近接場光増強効果により近接場光スポットの強度が高くなる波長領域:500〜550nmにおける例えば「波長:532nmのレーザ光」を光源11から放射させ、通常伝搬光スポットによる検査を行う場合には、ワイヤグリッドによる偏光制御を良好に行いうる波長、例えば波長:633nmのレーザ光を光源11から放射させるようにするのがよい。
In order to realize both “a high intensity light spot in inspection using near-field light” and “high polarization controllability in inspection using normal propagation light”, it is preferable to select a wavelength suitable for each inspection.
As an example, when a “Au thin film” is formed as a conductive thin film on the near-field light bleed surface and a “wire grid with Au” is formed as a polarizing film on the normal propagation light exit surface, an inspection by a near-field light spot is performed. For example, “a laser beam having a wavelength of 532 nm” is emitted from the light source 11 in a wavelength region: 500 to 550 nm where the intensity of the near-field light spot is increased by the effect of enhancing the near-field light by the surface plasmon. In the case of inspecting with a light spot, it is preferable to emit a laser beam having a wavelength capable of satisfactorily controlling the polarization with a wire grid, for example, a wavelength of 633 nm from the light source 11.

図13、図14に実施の形態を示す検査装置では、これを実施するために「光源11から放射されるレーザ光の波長を切り替える光波長切換部11b」を有し、低解像度検査を行う場合と高解像度検査を行う場合とで、光源11から放射されるレーザ光の波長を、各検査に適した波長に切り替えるようにしている。具体的には、光源11として発光波長の異なる複数のレーザ光源が用意され、光波長切換部11bにより、これらのレーザ光源のうちから検査解像度に適したものを選択して発光させるのである。   The inspection apparatus shown in the embodiment in FIGS. 13 and 14 has a “light wavelength switching unit 11b for switching the wavelength of the laser light emitted from the light source 11” in order to implement this, and performs a low-resolution inspection. When the high-resolution inspection is performed, the wavelength of the laser light emitted from the light source 11 is switched to a wavelength suitable for each inspection. Specifically, a plurality of laser light sources having different emission wavelengths are prepared as the light source 11, and the light wavelength switching unit 11b selects one of these laser light sources suitable for the inspection resolution to emit light.

図13、14に即して実施の形態を説明した各検査装置は、被検体2、2Aの被検面2a、2a1を光学的に走査して検査する検査装置であって、光を射出する光源11と、光源11からの光を伝搬させ、射出部に近接場光滲出面20aと、通常伝搬光射出面20bとが形成されたシングルモード光ファイバと、少なくとも近接場光滲出面に形成されて近接場光を滲出させるための導電性薄膜とを有する光ファイバプローブ13と、この光ファイバプローブの通常伝搬光射出面20bから射出する通常伝搬光により形成される通常伝搬光スポットによる低解像度検査用の低解像度走査と、近接場光滲出面20aから滲出する近接場光の近接場光スポットによる高解像度検査用の高解像度走査とを、被検面2a、2a1に対して選択的に行うための走査手段15、被検面2a、2a1を介した検査光を検出し、データ処理する検出処理手段14、16、17とを有し、光ファイバプローブ13は請求項1に記載のものである(請求項17)。勿論、請求項2〜12の任意の1に記載の光ファイバプローブを用いることもできる。   Each inspection apparatus described in the embodiment with reference to FIGS. 13 and 14 is an inspection apparatus that optically scans and inspects the test surfaces 2a and 2a1 of the subjects 2 and 2A, and emits light. A light source 11, a single-mode optical fiber that propagates light from the light source 11, and has a near-field light bleed surface 20 a and a normal-propagation light exit surface 20 b formed at the emission portion, and at least the near-field light bleed surface. Low-resolution inspection using a normal propagation light spot formed by a normal propagation light emitted from the normal propagation light exit surface 20b of the optical fiber probe and a conductive thin film for exuding near-field light. The low-resolution scanning for scanning and the high-resolution scanning for high-resolution inspection using the near-field light spot of the near-field light that oozes from the near-field light bleed surface 20a are selectively performed on the test surfaces 2a and 2a1. Scanning means 15 and detection processing means 14, 16, and 17 for detecting inspection light via the test surfaces 2 a and 2 a 1 and processing the data, and the optical fiber probe 13 is as defined in claim 1. (Claim 17). Of course, the optical fiber probe according to any one of claims 2 to 12 can also be used.

また、光源11は、低解像度検査と高解像度検査とに応じて、異なる波長の光を選択的に放射するものである(請求項18)。
従って、上記検査装置を用いることにより、被検体2、2Aの被検面2a、2a1を光学的に走査して検査する検査方法であって、光源11から射出させた光を、光ファイバプローブ13により導光し、光ファイバプローブの通常伝搬光射出面20bから射出する通常伝搬光により形成される通常伝搬光スポットによる低解像度検査用の低解像度走査と、近接場光滲出面20aから滲出する近接場光の近接場光スポットによる高解像度検査用の高解像度走査とを、走査手段15により被検面2a、2a1に対して選択的に行い、検出処理手段14、16、17により、被検面2a、2a1を介した検査光を検出してデータ処理する検査方法(請求項19)が実施され、低解像度検査と高解像度検査とに応じて、光源11から異なる波長の光が選択的に放射される(請求項20)。
The light source 11 selectively emits light of different wavelengths according to the low resolution inspection and the high resolution inspection.
Therefore, an inspection method for optically scanning the test surfaces 2a and 2a1 of the subjects 2 and 2A by using the above-described inspection apparatus, and inspecting the light emitted from the light source 11 with the optical fiber probe 13 The low-resolution scanning for the low-resolution inspection by the normal propagation light spot formed by the normal propagation light emitted from the normal propagation light exit surface 20b of the optical fiber probe and the proximity exuding from the near-field light extruding surface 20a High-resolution scanning for high-resolution inspection using a near-field light spot of field light is selectively performed on the test surfaces 2a and 2a1 by the scanning unit 15, and the test surface is detected by the detection processing units 14, 16, and 17 An inspection method for detecting data through 2a and 2a1 and processing the data (Claim 19) is implemented, and light of a different wavelength is emitted from the light source 11 according to the low resolution inspection and the high resolution inspection. It is radiated in 択的 (claim 20).

光ファイバプローブの実施の1形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one Embodiment of an optical fiber probe. 光ファイバプローブに設けられる導電性薄膜の形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the form of the electroconductive thin film provided in an optical fiber probe. 光ファイバプローブの実施の別形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another form of implementation of an optical fiber probe. 光ファイバプローブの実施の他の形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the other form of implementation of an optical fiber probe. 近接場光スポットと通常伝搬光スポットを説明するための図である。It is a figure for demonstrating a near field light spot and a normal propagation light spot. 光ファイバプローブのアスペクト比の大小を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the magnitude of the aspect-ratio of an optical fiber probe. 通常伝搬光スポットの形成位置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the formation position of a normal propagation light spot. 近接場光滲出面から滲出する滲出近接場光の強度の、波長および滲出近接場光の傾斜角に対する依存性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the dependence with respect to the wavelength and the inclination | tilt angle of exuding near-field light of the intensity | strength of the exuding near-field light which exudes from the near-field light exuding surface. 光ファイバープローブ製造方法の実施の1形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one Embodiment of the optical fiber probe manufacturing method. 上記製造方法によるエッチングの作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect | action of the etching by the said manufacturing method. 光ファイバープローブ製造方法の実施の別形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another form of implementation of the optical fiber probe manufacturing method. 光ファイバープローブ製造方法の実施の他の形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the other form of implementation of the optical fiber probe manufacturing method. 検査装置の実施の1形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one Embodiment of an inspection apparatus. 検査装置の実施の別形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another form of implementation of a test | inspection apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

100 光ファイバプローブ
101 第1コア
102 第2コア
103 クラッド部
110 近接場光滲出面
112 通常伝搬光射出面
FV シングルモード光ファイバ
PR プローブ部
α 第1テーパ角
β 第2テーパ角
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Optical fiber probe 101 1st core 102 2nd core 103 Clad part 110 Near field light bleed surface 112 Normal propagation light emission surface FV Single mode optical fiber PR Probe part (alpha) 1st taper angle (beta) 2nd taper angle

Claims (20)

通常伝搬光スポットによる低解像度検査と、近接場光スポットによる高解像度検査とを行う光検査に用いられる光ファイバプローブであって、
光を伝搬させるコア部と、このコア部を囲繞するクラッド部とを有するシングルモード光ファイバの一端面の上記コア部に、第1テーパ角:αを有する円錐形状の近接場光滲出面と、この近接場光滲出面を同軸的に囲繞して第2テーパ角:β(>α)を有する円錐形状の通常伝搬光射出面とを有し、少なくとも上記近接場光滲出面に近接場光滲出のための導電性薄膜が形成されてなり、
上記クラッド部はエッチング液に対する溶解速度が上記コア部より大きく、上記コア部は、エッチング液に対する溶解速度が互いに異なる第1コアと第2コアとを同軸的に有し、選択性(化学)エッチングにより、上記第1コアに近接場光滲出面が、第2コアに通常伝搬光射出面がそれぞれ形成され、上記第2テーパ角:β(度)が、
50<β<90
の範囲にあることを特徴とする光ファイバプローブ。
An optical fiber probe used for optical inspection that performs low-resolution inspection using a normal propagation light spot and high-resolution inspection using a near-field light spot,
A conical near-field light bleed surface having a first taper angle: α on the core portion of one end face of the single mode optical fiber having a core portion for propagating light and a clad portion surrounding the core portion; The near-field light bleed surface has a conical-shaped normal propagation light exit surface coaxially surrounding the near-field light bleed surface and having a second taper angle: β (> α). A conductive thin film is formed for
The cladding portion has a higher dissolution rate with respect to the etching solution than the core portion, and the core portion has a first core and a second core that have different dissolution rates with respect to the etching solution, and are selective (chemical) etching. Accordingly, a near-field light extruding surface is formed on the first core, and a normal propagation light emitting surface is formed on the second core, and the second taper angle: β (degrees) is
50 <β <90
An optical fiber probe characterized by being in the range.
請求項1記載の光ファイバプローブにおいて、
通常伝搬光射出面の外周側に、テーパ角:γを有する傾斜面を有することを特徴とする光ファイバプローブ。
The optical fiber probe according to claim 1,
An optical fiber probe having an inclined surface having a taper angle: γ on an outer peripheral side of a normal propagation light exit surface.
請求項2記載の光ファイバプローブにおいて、
テーパ角:γ(<90度)を有する傾斜面が、第2コアにおける通常伝搬光射出面の外周部に形成され、上記テーパ角:γが、テーパ角:βより小さいγ1であることを特徴とする光ファイバプローブ。
The optical fiber probe according to claim 2, wherein
An inclined surface having a taper angle: γ (<90 degrees) is formed on the outer peripheral portion of the normal propagation light exit surface of the second core, and the taper angle: γ is γ1 smaller than the taper angle: β. An optical fiber probe.
請求項2または3記載の光ファイバプローブにおいて、
テーパ角:γを有する傾斜面がクラッド部に形成されており、テーパ角:γがγ2であることを特徴とする光ファイバプローブ。
The optical fiber probe according to claim 2 or 3,
An optical fiber probe characterized in that an inclined surface having a taper angle: γ is formed in the clad portion, and the taper angle: γ is γ2.
請求項1〜4の任意の1に記載の光ファイバプローブにおいて、
コア部およびクラッド部が石英ガラスを母材とするものであることを特徴とする光ファイバプローブ。
The optical fiber probe according to any one of claims 1 to 4,
An optical fiber probe, wherein the core part and the clad part are made of quartz glass as a base material.
請求項5記載の光ファイバプローブにおいて、
コア部は2酸化ゲルマニウムを添加した石英ガラスであり、2酸化ゲルマニウムの添加量は、第1コアにおける添加量が第2コアにおける添加量に対して相対的に大きく、上記各添加量が、第1コアと第2コアのエッチング液に対する所望の溶解速度を与えるように選択されていることを特徴とする光ファイバプローブ。
The optical fiber probe according to claim 5, wherein
The core part is quartz glass to which germanium dioxide is added, and the addition amount of germanium dioxide is relatively large with respect to the addition amount in the first core. An optical fiber probe selected to provide a desired dissolution rate for the etching solution of the first core and the second core.
請求項6記載の光ファイバプローブにおいて、
クラッド部が純粋石英ガラスであることを特徴とする光ファイバプローブ。
The optical fiber probe according to claim 6, wherein
An optical fiber probe characterized in that a clad part is pure silica glass.
請求項7記載の光ファイバプローブにおいて、
第2コアにおける通常伝搬光射出面の外周部にテーパ角:γ1の傾斜面が形成されていることを特徴とする光ファイバプローブ。
The optical fiber probe according to claim 7, wherein
An optical fiber probe characterized in that an inclined surface having a taper angle: γ1 is formed on the outer peripheral portion of the normal propagation light exit surface in the second core.
請求項6記載の光ファイバプローブにおいて、
クラッド部が無水化塩素処理を施した石英ガラスを含むことを特徴とする光ファイバプローブ。
The optical fiber probe according to claim 6, wherein
An optical fiber probe, wherein the clad portion includes quartz glass that has been subjected to anhydrous chlorine treatment.
請求項9記載の光ファイバプローブにおいて、
第2コアにおける通常伝搬光射出面の外周部にテーパ角:γ1の傾斜面が形成されていることを特徴とする光ファイバプローブ。
The optical fiber probe according to claim 9, wherein
An optical fiber probe characterized in that an inclined surface having a taper angle: γ1 is formed on the outer peripheral portion of the normal propagation light exit surface in the second core.
請求項9または10記載の光ファイバプローブにおいて、
クラッド部が内側クラッド部と外側クラッド部からなり、内側クラッド部は純粋石英ガラスであり、外側クラッド部は無水化塩素処理を施された石英ガラスであり、内側クラッド部にテーパ角:γ2の傾斜面が形成されていることを特徴とする光ファイバプローブ。
The optical fiber probe according to claim 9 or 10,
The clad portion is composed of an inner clad portion and an outer clad portion, the inner clad portion is pure quartz glass, the outer clad portion is quartz glass that has been subjected to anhydrous chlorine treatment, and the inner clad portion is inclined at a taper angle of γ2. An optical fiber probe having a surface formed thereon.
請求項1〜11の任意の1に記載の光ファイバプローブにおいて、
通常伝搬光射出面のテーパ角:β(度)が
60≦β≦80
の範囲にあることを特徴とする光ファイバプローブ。
The optical fiber probe according to any one of claims 1 to 11,
Tapered angle of normal propagation light exit surface: β (degree) is 60 ≦ β ≦ 80
An optical fiber probe characterized by being in the range.
コア部の第1コアと第2コアに、2酸化ゲルマニウムが、第1コアの添加量が第2コアの添加量に対して相対的に高くなるように添加され、フッ化アンモニウム水溶液およびフッ酸および水からなるエッチング液に対する溶解速度が、クラッド部、第2コア、第1コアの順に小さくなるシングルモード光ファイバの端面を上記エッチング液に浸漬してエッチングを行い、上記第1コアに第1テーパ角:αを持つ近接場光滲出面、第2コアに第2テーパ角:βを持つ通常伝搬光射出面を形成するエッチング工程と、
少なくとも上記近接場光滲出面に、近接場光滲出のための導電性薄膜を形成する導電性薄膜形成工程とを有することを特徴とする光ファイバプローブの製造方法。
Germanium dioxide is added to the first core and the second core of the core so that the amount of the first core added is relatively higher than the amount of the second core added, and the aqueous ammonium fluoride solution and hydrofluoric acid Etching is performed by immersing the end surface of the single-mode optical fiber in the etching solution so that the dissolution rate with respect to the etching solution made of water and water decreases in the order of the cladding portion, the second core, and the first core. An etching process for forming a near-field light extruding surface having a taper angle: α and a normal propagation light emitting surface having a second taper angle: β on the second core;
A method for producing an optical fiber probe, comprising: a conductive thin film forming step of forming a conductive thin film for leaching near-field light on at least the near-field light bleed surface.
コア部の第1コアと第2コアに、2酸化ゲルマニウムが、第1コアの添加量が第2コアの添加量に対して相対的に高くなるように添加され、フッ化アンモニウム水溶液およびフッ酸および水からなるエッチング液に対する溶解速度が、クラッド部、第2コア、第1コアの順に小さくなるシングルモード光ファイバの端面を、上記フッ化アンモニウム水溶液の混合比が相対的に低い第1エッチング液に浸漬してコア部に傾斜面を形成する第1エッチング工程と、
第1エッチング工程によりコア部に傾斜面を形成されたシングルモード光ファイバの端面を、上記フッ化アンモニウム水溶液の混合比が相対的に高い第2エッチング液に浸漬して、第1テーパ角:αを持つ近接場光滲出面と第2テーパ角:βを持つ通常伝搬光射出面を形成し、かつ、上記第2コアの通常伝搬光射出面の外周部に傾斜角:γ1を持つ傾斜面を形成する第2エッチング工程と、
少なくとも上記近接場光滲出面に、近接場光滲出のための導電性薄膜を形成する導電性薄膜形成工程とを有することを特徴とする光ファイバプローブの製造方法。
Germanium dioxide is added to the first core and the second core of the core so that the amount of the first core added is relatively higher than the amount of the second core added, and the aqueous ammonium fluoride solution and hydrofluoric acid The first etching solution having a relatively low mixing ratio of the aqueous ammonium fluoride solution is formed on the end surface of the single mode optical fiber whose dissolution rate with respect to the etching solution made of water and water decreases in the order of the cladding portion, the second core, and the first core. A first etching step in which an inclined surface is formed in the core part by dipping in
The end surface of the single mode optical fiber having the inclined surface formed in the core portion by the first etching step is immersed in a second etching solution having a relatively high mixing ratio of the ammonium fluoride aqueous solution, and the first taper angle: α And a normal propagation light exit surface having a second taper angle: β, and an inclined surface having an inclination angle: γ1 on the outer periphery of the normal propagation light exit surface of the second core. A second etching step to be formed;
A method for producing an optical fiber probe, comprising: a conductive thin film forming step of forming a conductive thin film for leaching near-field light on at least the near-field light bleed surface.
請求項14記載の光ファイバプローブの製造方法において、
シングルモード光ファイバのクラッド部を、無水化塩素処理の施されていない純粋石英ガラスによる内側クラッド部と、無水化塩素処理を施された石英ガラスによる外側クラッド部とにより構成し、
第1、第2エッチング工程により、内側クラッド部にテーパ角:γ2の傾斜面を形成することを特徴とする光ファイバプローブの製造方法。
In the manufacturing method of the optical fiber probe according to claim 14,
The clad part of the single-mode optical fiber is constituted by an inner clad part made of pure silica glass not subjected to anhydrous chlorine treatment and an outer clad part made of quartz glass treated with anhydrous chlorine,
A method of manufacturing an optical fiber probe, wherein an inclined surface having a taper angle of γ2 is formed in an inner cladding portion by first and second etching steps.
請求項13〜15の任意の1に記載の光ファイバプローブの製造方法において、
エッチング液、第1エッチング液、第2エッチング液が、濃度:40重量%のフッ化アンモニウム水溶液と濃度:50重量%のフッ酸と水からなることを特徴とする光ファイバプローブの製造方法。
In the manufacturing method of the optical fiber probe according to any one of claims 13 to 15,
A method of manufacturing an optical fiber probe, wherein the etching solution, the first etching solution, and the second etching solution comprise an ammonium fluoride aqueous solution having a concentration of 40% by weight and hydrofluoric acid and water having a concentration of 50% by weight.
被検体の被検面を光学的に走査して検査する検査装置であって、
光を射出する光源と、
光源からの光を伝搬させ、射出部に近接場光滲出面と、通常伝搬光射出面とが形成されたシングルモード光ファイバと、少なくとも上記近接場光滲出面に形成されて近接場光を滲出させるための導電性薄膜とを有する光ファイバプローブと、
この光ファイバプローブの通常伝搬光射出面から射出する通常伝搬光により形成される通常伝搬光スポットによる低解像度検査用の低解像度走査と、上記近接場光滲出面から滲出する近接場光の近接場光スポットによる高解像度検査用の高解像度走査とを、上記被検面に対して選択的に行うための走査手段と、
上記被検面を介した検査光を検出してデータ処理する検出処理手段とを有し、
上記光ファイバプローブが、請求項1〜12の任意の1に記載のものであることを特徴とする検査装置。
An inspection apparatus that optically scans and inspects a test surface of a subject,
A light source that emits light;
Propagates light from the light source, and forms a single-mode optical fiber with a near-field light bleed surface and a normal-propagation light exit surface at the exit, and leaches near-field light at least on the near-field light bleed surface. An optical fiber probe having a conductive thin film for causing
Low-resolution scanning for low-resolution inspection using a normal-propagation light spot formed by normal-propagation light emitted from the normal-propagation light exit surface of this optical fiber probe, and near-field light of the near-field light that exudes from the near-field light extraction surface Scanning means for selectively performing high resolution scanning for high resolution inspection with a light spot on the surface to be examined;
Detection processing means for detecting and processing the inspection light through the test surface,
13. The inspection apparatus according to claim 1, wherein the optical fiber probe is any one of claims 1 to 12.
請求項17記載の検査装置において、
光源が、低解像度検査と高解像度検査とに応じて、異なる波長の光を選択的に放射するものであることを特徴とする検査装置。
The inspection apparatus according to claim 17, wherein
An inspection apparatus, wherein the light source selectively emits light of different wavelengths according to a low resolution inspection and a high resolution inspection.
被検体の被検面を光学的に走査して検査する検査方法であって、
光源から射出させた光を、請求項1〜12の任意の1に記載の光ファイバプローブにより導光し、上記光ファイバプローブの通常伝搬光射出面から射出する通常伝搬光により形成される通常伝搬光スポットによる低解像度検査用の低解像度走査と、上記近接場光滲出面から滲出する近接場光の近接場光スポットによる高解像度検査用の高解像度走査とを、走査手段により上記被検面に対して選択的に行い、検出処理手段により上記被検面を介した検査光を検出してデータ処理することを特徴とする検査方法。
An inspection method for optically scanning and inspecting a test surface of a subject,
Light transmitted from a light source is guided by the optical fiber probe according to any one of claims 1 to 12, and normal propagation formed by normal propagation light emitted from the normal propagation light exit surface of the optical fiber probe. A low-resolution scan for low-resolution inspection using a light spot and a high-resolution scan for high-resolution inspection using a near-field light spot of the near-field light that oozes from the near-field light bleed surface are applied to the test surface by a scanning means. An inspection method, wherein the inspection method is selectively performed, and the inspection processing light is detected by the detection processing means and the data is processed.
請求項19記載の検査方法において、
低解像度検査と高解像度検査とに応じて、光源から異なる波長の光を選択的に放射させることを特徴とする検査方法。
The inspection method according to claim 19, wherein
An inspection method characterized by selectively emitting light of different wavelengths from a light source according to a low resolution inspection and a high resolution inspection.
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