JP2008175651A - Near-field light probe, optical device, probe microscope, and probe microscope type read/write head device - Google Patents

Near-field light probe, optical device, probe microscope, and probe microscope type read/write head device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To acquire highly-reliable measurement result with high resolution without polluting a sample. <P>SOLUTION: A probe 14 is formed to have a conical recessed shape, and on the inner surface of the probe 14, a metal film coat 30 is formed up to the tip of the probe 14 by metal deposition so that surface plasmon resonance occurs. In the probe 14, when information detection laser light 19 is focused onto the tip, plasmon resonance occurs on the surface of the metal film coat 30, and near-field light 31 is generated from the tip, and the sample 31 is irradiated with the near-field light 31. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、近接場光探針、光学装置、プローブ顕微鏡、及びプローブ顕微鏡型記録再生ヘッド装置に係り、特に、片持ち張り(カンチレバー)を用いて試料の試料情報を検出する近接場光探針、光学装置、プローブ顕微鏡、及びプローブ顕微鏡型記録再生ヘッド装置に関する。   The present invention relates to a near-field light probe, an optical device, a probe microscope, and a probe microscope type recording / reproducing head device, and more particularly, to a near-field light probe that detects sample information of a sample using a cantilever. The present invention relates to an optical device, a probe microscope, and a probe microscope type recording / reproducing head device.

従来より、近接場光顕微鏡に使用される探針は、微小開口を探針先端に形成する必要がある。これは、近接場光を波長より小さい微小開口で形成する必要があるからである。従来の探針は、探針の骨格を、光を透過する材質で錘状に形成し、かつ、探針の外側に金属膜を形成し、この先端に微小開口を形成した構造となっている。   Conventionally, a probe used in a near-field light microscope needs to form a minute opening at the tip of the probe. This is because it is necessary to form near-field light with a minute aperture smaller than the wavelength. A conventional probe has a structure in which a skeleton of a probe is formed in a weight shape with a material that transmits light, a metal film is formed on the outside of the probe, and a minute opening is formed at the tip. .

例えば、先端及び側面が金属または半金属でコートされたプローブであり、上記コートは先端部分において、固相拡散によって形成した開口を有することを特徴とする近接場プローブを用いた近接場光顕微鏡及び近接場光記録装置が知られている(特許文献1)。   For example, a probe having a tip and a side coated with a metal or a semimetal, and the coat has an opening formed by solid-phase diffusion at the tip, and a near-field optical microscope using a near-field probe, A near-field optical recording apparatus is known (Patent Document 1).

また、近接場光顕微鏡を操作する場合に、探針試料間隙を一定に制御する必要があり、この場合、従来技術である原子間力顕微鏡の原理を使用する。例えば、コンタクトモード制御、タッピングモード制御、シャーフォースモード制御などの制御方法がある。
特開2001−056279
Further, when operating the near-field light microscope, the probe sample gap needs to be controlled to be constant, and in this case, the principle of an atomic force microscope which is a conventional technique is used. For example, there are control methods such as contact mode control, tapping mode control and shear force mode control.
JP 2001-056279 A

しかしながら、上記特許文献1に記載の近接場光顕微鏡では、従来の制御方法で探針試料間隙を制御し、探針先端が試料表面と接触すると、形成された微小開口が破壊され、あるいは、大きくなってしまうため、分解能が落ち、測定結果の信頼性が損なわれてしまう、という問題がある。   However, in the near-field optical microscope described in Patent Document 1, when the probe sample gap is controlled by a conventional control method and the tip of the probe comes into contact with the sample surface, the formed microscopic aperture is destroyed or greatly increased. Therefore, there is a problem that the resolution is lowered and the reliability of the measurement result is impaired.

また、探針が試料と接触すると、微小開口を形成している金属膜の一部が試料を汚染する危険性があるため、半導体プロセスでのインラインの測定には適さない、という問題がある。   In addition, when the probe comes into contact with the sample, there is a risk that a part of the metal film forming the minute opening may contaminate the sample, which is not suitable for in-line measurement in a semiconductor process.

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、試料を汚染せずに、かつ、高い分解能で信頼性の高い測定結果を得ることができる近接場光探針、光学装置、プローブ顕微鏡、及びプローブ顕微鏡型記録再生ヘッド装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and a near-field optical probe, optical apparatus, and probe that can obtain a highly reliable measurement result with high resolution without contaminating a sample. It is an object of the present invention to provide a microscope and a probe microscope type recording / reproducing head device.

上記の目的を達成するために第1の発明に係る近接場光探針は、先端に向かうに従って狭窄した凹部が光を透過する光透過材料で形成されると共に、凹部の内面が金属膜でコーティングされた探針を端部に設けたカンチレバーを含んで構成されている。   In order to achieve the above object, the near-field optical probe according to the first aspect of the present invention is such that the concavity narrowed toward the tip is formed of a light transmitting material that transmits light, and the inner surface of the concavity is coated with a metal film. And a cantilever having an end provided with the probe.

第1の発明に係る近接場光探針によれば、カンチレバーの探針にレーザ光が照射されると、金属膜の表面でプラズモン共鳴を起こし、探針の先端から近接場光が発生する。そして、近接場光を試料に照射して、試料を測定する。   According to the near-field light probe according to the first invention, when the cantilever probe is irradiated with laser light, plasmon resonance occurs on the surface of the metal film, and near-field light is generated from the tip of the probe. Then, the sample is measured by irradiating the sample with near-field light.

従って、カンチレバーの探針の凹部の内面を、金属膜でコーティングすることにより、近接場光を発生させて高い分解能で試料を測定でき、また、探針の先端に微小開口が形成されておらず、探針の外部には金属膜がコーティングされていないため、試料を汚染せずに、かつ、信頼性の高い測定結果を得ることができる。   Therefore, by coating the inner surface of the concave part of the cantilever probe with a metal film, it is possible to measure the sample with high resolution by generating near-field light, and there is no micro opening formed at the tip of the probe Since the metal film is not coated outside the probe, a highly reliable measurement result can be obtained without contaminating the sample.

また、第2の発明に係る光学装置は、上記の近接場光探針を用いて構成されている。第2の発明に係る光学装置によれば、カンチレバーの探針の凹部の内面を、金属膜でコーティングすることにより、近接場光を発生させて高い分解能で試料を測定でき、また、探針の先端に微小開口が形成されておらず、探針の外部には金属膜がコーティングされていないため、試料を汚染せずに、かつ、信頼性の高い測定結果を得ることができる。   An optical device according to the second invention is configured using the near-field light probe. According to the optical device of the second invention, by coating the inner surface of the concave portion of the probe of the cantilever with a metal film, it is possible to generate a near-field light and measure the sample with high resolution. Since no minute opening is formed at the tip and the metal film is not coated outside the probe, a highly reliable measurement result can be obtained without contaminating the sample.

第3の発明に係るプローブ顕微鏡は、先端に向かうに従って狭窄した凹部が光を透過する光透過材料で形成されると共に、凹部の内面が金属膜でコーティングされた探針を端部に設け、かつ、前記探針と試料の表面との間に原子間力が作用するように配置されたカンチレバーと、前記カンチレバーの探針の先端へ情報検出レーザ光を照射して近接場光を発生させるレーザ光源を備え、前記近接場光の前記試料への照射による前記試料からの戻り光によって前記試料の試料情報を検出する情報検出光学系と、少なくとも前記情報検出レーザ光の波長以外の波長帯を有する照明光を前記カンチレバーに照射する照明光源を備え、該照明光源からの照明光の前記カンチレバーからの戻り光の光学像によって、前記情報検出レーザ光の照射状態を観察する観察照明光学系と、前記情報検出光学系及び前記観察照明光学系に対して共通に設けられた対物レンズとを含んで構成されている。   According to a third aspect of the present invention, a probe microscope having a constriction narrowed toward the tip is formed of a light transmitting material that transmits light, and a probe whose inner surface is coated with a metal film is provided at the end, and A cantilever arranged so that an atomic force acts between the probe and the surface of the sample, and a laser light source for generating near-field light by irradiating the tip of the probe of the cantilever with information detection laser light An information detection optical system for detecting sample information of the sample by return light from the sample by irradiation of the near-field light to the sample, and illumination having a wavelength band other than at least the wavelength of the information detection laser beam An illumination light source for irradiating the cantilever with light is provided, and the irradiation state of the information detection laser light is observed by an optical image of the return light from the cantilever of the illumination light from the illumination light source An observation illumination optical system that is configured to include an objective lens which is provided in common to said information detection optical system and the observation illumination optical system.

第4の発明に係るプローブ顕微鏡型記録再生ヘッド装置は、記録媒体に情報の記録及び再生の少なくとも一方を行うプローブ顕微鏡型記録再生ヘッド装置であって、先端に向かうに従って狭窄した凹部が光を透過する光透過材料で形成されると共に、凹部の内面が金属膜でコーティングされた探針を端部に設け、かつ、前記探針と前記記録媒体の表面との間に原子間力が作用するように配置されたカンチレバーと、前記カンチレバーの探針の先端へ情報検出レーザ光を照射して近接場光を発生させるレーザ光源を備え、前記近接場光の前記記録媒体への照射による前記記録媒体からの戻り光によって前記記録媒体の記録情報を検出する情報検出光学系と、少なくとも前記情報検出レーザ光の波長以外の波長帯を有する照明光を前記カンチレバーに照射する照明光源を備え、該照明光源からの照明光の前記カンチレバーからの戻り光の光学像によって、前記情報検出レーザ光の照射状態を観察する観察照明光学系と、前記情報検出光学系及び前記観察照明光学系に対して共通に設けられた対物レンズとを含んで構成されている。   A probe microscope type recording / reproducing head device according to a fourth aspect of the invention is a probe microscope type recording / reproducing head device that records and reproduces information on a recording medium, and a constricted concavity that transmits toward the tip transmits light. A probe formed of a light transmissive material and coated with a metal film on the inner surface of the recess, and an atomic force acts between the probe and the surface of the recording medium. A cantilever disposed on the tip of the cantilever and a laser light source for generating near-field light by irradiating the tip of the probe tip of the cantilever to generate near-field light, and from the recording medium by irradiating the recording medium with the near-field light An information detection optical system for detecting the recorded information of the recording medium by the return light of the laser beam and illumination light having a wavelength band other than at least the wavelength of the information detection laser light. An observation illumination optical system for observing an irradiation state of the information detection laser light by an optical image of return light from the cantilever of illumination light from the illumination light source, and the information detection optical system, And an objective lens provided in common for the observation illumination optical system.

第3の発明に係るプローブ顕微鏡及び第4の発明に係るにプローブ顕微鏡型記録再生ヘッド装置よれば、情報検出光学系によって、レーザ光源から対物レンズを通じて、カンチレバーの探針の先端へ情報検出レーザ光が照射され、探針の凹部の内面の金属膜の表面でプラズモン共鳴が起こり、探針の先端から近接場光が発生する。そして、近接場光が試料又は記録媒体に照射され、試料又は記録媒体からの戻り光が、対物レンズを通じて検出されて、試料の試料情報又は記録媒体の記録情報が検出される。   According to the probe microscope according to the third invention and the probe microscope type recording / reproducing head device according to the fourth invention, the information detection laser beam is transmitted from the laser light source through the objective lens to the tip of the probe of the cantilever by the information detection optical system. , Plasmon resonance occurs on the surface of the metal film on the inner surface of the concave portion of the probe, and near-field light is generated from the tip of the probe. Then, the near-field light is irradiated onto the sample or the recording medium, the return light from the sample or the recording medium is detected through the objective lens, and the sample information of the sample or the recording information of the recording medium is detected.

また、観察照明光学系によって、照明光源から対物レンズを通じて、カンチレバーに照明光が照射され、照明光のカンチレバーからの戻り光が、対物レンズを通じて検出されて、戻り光の光学像によって、情報検出レーザ光の照射状態が観察される。   Further, the observation illumination optical system irradiates the cantilever with illumination light from the illumination light source through the objective lens, and the return light of the illumination light from the cantilever is detected through the objective lens, and the information detection laser is detected by the optical image of the return light. The light irradiation state is observed.

従って、カンチレバーの探針の凹部の内面を、金属膜でコーティングすることにより、近接場光を発生させて高い分解能で試料又は記録媒体を測定して、試料情報又は記録情報を検出でき、また、探針の先端に微小開口が形成されておらず、探針の外部には金属膜がコーティングされていないため、試料又は記録媒体を汚染せずに、かつ、信頼性の高い測定結果を得ることができる。また、観察照明光学系と情報検出光学系とに対する対物レンズを共通の対物レンズとすることにより、構成の簡潔化、占有空間の小型化を図ることができる。   Therefore, by coating the inner surface of the concave portion of the cantilever probe with a metal film, it is possible to generate a near-field light, measure the sample or the recording medium with high resolution, and detect the sample information or the recorded information. No microscopic aperture is formed at the tip of the probe, and no metal film is coated on the outside of the probe, so that highly reliable measurement results can be obtained without contaminating the sample or recording medium. Can do. Further, by using a common objective lens for the observation illumination optical system and the information detection optical system, the configuration can be simplified and the occupied space can be reduced.

また、第5の発明に係るプローブ顕微鏡は、先端に向かうに従って狭窄した凹部が光を透過する光透過材料で形成されると共に、凹部の内面が金属膜でコーティングされた探針を端部に設け、かつ、前記探針と試料の表面との間に原子間力が作用するように配置されたカンチレバーと、前記カンチレバーの探針の先端へ情報検出レーザ光を照射して近接場光を発生させるレーザ光源を備え、前記近接場光の前記試料への照射による前記試料からの戻り光によって前記試料の試料情報を検出する情報検出光学系と、少なくとも前記情報検出レーザ光の波長以外の波長帯を有する照明光を前記カンチレバーに照射する照明光源を備え、該照明光源からの照明光の前記カンチレバーからの戻り光の光学像によって、前記情報検出レーザ光の照射状態を観察する観察照明光学系と、前記情報検出レーザ光とは異なる波長の変位検出レーザ光を前記カンチレバーへ照射するレーザ光源を備え、前記変位検出レーザ光の前記カンチレバーからの戻り光から前記カンチレバーの変位を検出するカンチレバーの変位検出光学系と、前記情報検出光学系、前記観察照明光学系、及び前記カンチレバーの変位検出光学系に対して共通に設けられた対物レンズとを含んで構成されている。   In the probe microscope according to the fifth aspect of the invention, a concave portion narrowed toward the tip is formed of a light transmitting material that transmits light, and a probe whose inner surface is coated with a metal film is provided at the end portion. And a cantilever arranged so that an atomic force acts between the probe and the surface of the sample, and a tip of the probe of the cantilever is irradiated with information detection laser light to generate near-field light. An information detection optical system that includes a laser light source and detects sample information of the sample by return light from the sample by irradiation of the sample with the near-field light; and at least a wavelength band other than the wavelength of the information detection laser light An illumination light source that irradiates the cantilever with the illumination light having, and an irradiation state of the information detection laser light by an optical image of the return light of the illumination light from the illumination light source from the cantilever An observation illumination optical system for observation and a laser light source for irradiating the cantilever with a displacement detection laser beam having a wavelength different from that of the information detection laser beam, and the displacement of the cantilever from the return light of the displacement detection laser beam from the cantilever A cantilever displacement detection optical system, and the information detection optical system, the observation illumination optical system, and an objective lens provided in common with the cantilever displacement detection optical system.

第6の発明に係るプローブ顕微鏡型記録再生ヘッド装置は、記録媒体に情報の記録及び再生の少なくとも一方を行うプローブ顕微鏡型記録再生ヘッド装置であって、先端に向かうに従って狭窄した凹部が光を透過する光透過材料で形成されると共に、凹部の内面が金属膜でコーティングされた探針を端部に設け、かつ、前記探針と前記記録媒体の表面との間に原子間力が作用するように配置されたカンチレバーと、前記カンチレバーの探針の先端へ情報検出レーザ光を照射して近接場光を発生させるレーザ光源を備え、前記近接場光の前記記録媒体への照射による前記記録媒体からの戻り光によって前記記録媒体の記録情報を検出する情報検出光学系と、少なくとも前記情報検出レーザ光の波長以外の波長帯を有する照明光を前記カンチレバーに照射する照明光源を備え、該照明光源からの照明光の前記カンチレバーからの戻り光の光学像によって、前記情報検出レーザ光の照射状態を観察する観察照明光学系と、前記情報検出レーザ光とは異なる波長の変位検出レーザ光を前記カンチレバーへ照射するレーザ光源を備え、前記変位検出レーザ光の前記カンチレバーからの戻り光から前記カンチレバーの変位を検出するカンチレバーの変位検出光学系と、前記情報検出光学系、前記観察照明光学系、及び前記カンチレバーの変位検出光学系に対して共通に設けられた対物レンズとを含んで構成されている。   A probe microscope type recording / reproducing head apparatus according to a sixth aspect of the invention is a probe microscope type recording / reproducing head apparatus that records and reproduces information on a recording medium, and a concavity narrowed toward the tip transmits light. A probe formed of a light transmissive material and coated with a metal film on the inner surface of the recess, and an atomic force acts between the probe and the surface of the recording medium. A cantilever disposed on the tip of the cantilever and a laser light source for generating near-field light by irradiating the tip of the probe tip of the cantilever to generate near-field light, and from the recording medium by irradiating the recording medium with the near-field light An information detection optical system for detecting the recorded information of the recording medium by the return light of the laser beam and illumination light having a wavelength band other than at least the wavelength of the information detection laser light. An observation illumination optical system for observing an irradiation state of the information detection laser light by an optical image of return light from the cantilever of illumination light from the illumination light source, and the information detection laser light. Comprises a laser light source for irradiating the cantilever with a displacement detection laser beam having a different wavelength, the displacement detection optical system for detecting the displacement of the cantilever from the return light of the displacement detection laser beam from the cantilever, and the information detection The optical system, the observation illumination optical system, and an objective lens provided in common with the displacement detection optical system of the cantilever are configured.

第5の発明に係るプローブ顕微鏡及び第6の発明に係るプローブ顕微鏡型記録再生ヘッド装置によれば、情報検出光学系によって、レーザ光源から対物レンズを通じて、カンチレバーの探針の先端へ情報検出レーザ光が照射され、探針の凹部の内面の金属膜の表面でプラズモン共鳴が起こり、探針の先端から近接場光が発生する。そして、近接場光が試料又は記録媒体に照射され、試料又は記録媒体からの戻り光が、対物レンズを通じて検出されて、試料の試料情報又は記録媒体の記録情報が検出される。   According to the probe microscope according to the fifth invention and the probe microscope type recording / reproducing head device according to the sixth invention, the information detection laser beam is transmitted from the laser light source through the objective lens to the tip of the probe of the cantilever by the information detection optical system. , Plasmon resonance occurs on the surface of the metal film on the inner surface of the concave portion of the probe, and near-field light is generated from the tip of the probe. Then, the near-field light is irradiated onto the sample or the recording medium, the return light from the sample or the recording medium is detected through the objective lens, and the sample information of the sample or the recording information of the recording medium is detected.

また、カンチレバーの変位検出光学系によって、レーザ光源から対物レンズを通じて、カンチレバーへ変位検出レーザ光が照射され、カンチレバーからの戻り光が、対物レンズを通じて検出されて、カンチレバーの変位が検出される。   Also, the displacement detection optical system of the cantilever irradiates the cantilever with the displacement detection laser light from the laser light source through the objective lens, and the return light from the cantilever is detected through the objective lens to detect the displacement of the cantilever.

また、観察照明光学系によって、照明光源から対物レンズを通じて、カンチレバーに照明光が照射され、照明光のカンチレバーからの戻り光が、対物レンズを通じて検出されて、戻り光の光学像によって、情報検出レーザ光の照射状態が観察される。   Further, the observation illumination optical system irradiates the cantilever with illumination light from the illumination light source through the objective lens, and the return light of the illumination light from the cantilever is detected through the objective lens, and the information detection laser is detected by the optical image of the return light. The light irradiation state is observed.

従って、カンチレバーの探針の凹部の内面を、金属膜でコーティングすることにより、近接場光を発生させて高い分解能で試料又は記録媒体を測定して、試料情報又は記録情報を検出でき、また、探針の先端に微小開口が形成されておらず、探針の外部には金属膜がコーティングされていないため、試料又は記録媒体を汚染せずに、かつ、信頼性の高い測定結果を得ることができる。また、観察照明光学系と情報検出光学系とカンチレバーの変位検出光学系とに対する対物レンズを共通の対物レンズとすることにより、構成の簡潔化、占有空間の小型化を図ることができる。   Therefore, by coating the inner surface of the concave portion of the cantilever probe with a metal film, it is possible to generate a near-field light, measure the sample or the recording medium with high resolution, and detect the sample information or the recorded information. No microscopic aperture is formed at the tip of the probe, and no metal film is coated on the outside of the probe, so that highly reliable measurement results can be obtained without contaminating the sample or recording medium. Can do. Further, by using a common objective lens for the observation illumination optical system, the information detection optical system, and the displacement detection optical system of the cantilever, the configuration can be simplified and the occupied space can be reduced.

また、第7の発明に係るプローブ顕微鏡は、先端に向かうに従って狭窄した凹部が光を透過する光透過材料で形成されると共に、凹部の内面が金属膜でコーティングされた探針を端部に設け、かつ、前記探針と試料の表面との間に原子間力が作用するように設置されたカンチレバーと、前記カンチレバーの探針の先端へ情報検出レーザ光を照射して、近接場光を発生させるレーザ光源を備え、前記近接場光の前記試料への照射による前記試料からの戻り光によって前記試料の試料情報を検出する情報検出光学系と、少なくとも前記情報検出レーザ光の波長以外の波長帯を有する照明光を前記カンチレバーに照射する照明光源を備え、該照明光源からの照明光の前記カンチレバーからの戻り光の光学像によって、前記情報検出レーザ光の照射状態を観察する観察照明光学系と、前記情報検出光学系及び前記観察照明光学系に対して共通に設けられた対物レンズと、前記対物レンズとは異なる外部レンズ系、及び前記情報検出レーザ光とは異なる波長の変位検出レーザ光を、前記外部レンズ系を通じて前記カンチレバーへ照射するレーザ光源を備え、前記変位検出レーザ光の前記カンチレバーからの戻り光から前記カンチレバーの変位を検出するカンチレバーの変位検出光学系とを含んで構成されている。   In the probe microscope according to the seventh aspect of the invention, a concave portion narrowed toward the tip is formed of a light transmitting material that transmits light, and a probe whose inner surface is coated with a metal film is provided at the end portion. In addition, a cantilever installed so that an atomic force acts between the probe and the surface of the sample, and an information detection laser beam is irradiated to the tip of the cantilever probe to generate near-field light. An information detection optical system for detecting sample information of the sample by return light from the sample by irradiation of the sample with the near-field light, and at least a wavelength band other than the wavelength of the information detection laser light An illumination light source for irradiating the cantilever with illumination light having a light source, and an illumination state of the information detection laser light by an optical image of return light from the cantilever of illumination light from the illumination light source An observation illumination optical system, an objective lens provided in common to the information detection optical system and the observation illumination optical system, an external lens system different from the objective lens, and the information detection laser light A cantilever displacement detection optical system comprising a laser light source that irradiates the cantilever with displacement detection laser beams of different wavelengths through the external lens system, and detects displacement of the cantilever from return light of the displacement detection laser light from the cantilever It is comprised including.

第8の発明に係るプローブ顕微鏡型記録再生ヘッド装置は、記録媒体に情報の記録及び再生の少なくとも一方を行うプローブ顕微鏡型記録再生ヘッド装置であって、先端に向かうに従って狭窄した凹部が光を透過する光透過材料で形成されると共に、凹部の内面が金属膜でコーティングされた探針を端部に設け、かつ、前記探針と前記記録媒体の表面との間に原子間力が作用するように設置されたカンチレバーと、前記カンチレバーの探針の先端へ情報検出レーザ光を照射して、近接場光を発生させるレーザ光源を備え、前記近接場光の前記記録媒体への照射による前記記録媒体からの戻り光によって前記記録媒体の記録情報を検出する情報検出光学系と、少なくとも前記情報検出レーザ光の波長以外の波長帯を有する照明光を前記カンチレバーに照射する照明光源を備え、該照明光源からの照明光の前記カンチレバーからの戻り光の光学像によって、前記情報検出レーザ光の照射状態を観察する観察照明光学系と、前記情報検出光学系及び前記観察照明光学系に対して共通に設けられた対物レンズと、前記対物レンズとは異なる外部レンズ系、及び前記情報検出レーザ光とは異なる波長の変位検出レーザ光を、前記外部レンズ系を通じて前記カンチレバーへ照射するレーザ光源を備え、前記変位検出レーザ光の前記カンチレバーからの戻り光から前記カンチレバーの変位を検出するカンチレバーの変位検出光学系とを含んで構成されている。   A probe microscope type recording / reproducing head apparatus according to an eighth aspect of the invention is a probe microscope type recording / reproducing head apparatus that records and reproduces information on a recording medium, and a constricted concavity that transmits toward the tip transmits light. A probe formed of a light transmissive material and coated with a metal film on the inner surface of the recess, and an atomic force acts between the probe and the surface of the recording medium. And a laser light source for generating near-field light by irradiating the tip of the cantilever probe with information detection laser light, and the recording medium by irradiating the recording medium with the near-field light An information detection optical system for detecting recording information of the recording medium by return light from the light source, and illumination light having a wavelength band other than at least the wavelength of the information detection laser light. An observation illumination optical system for observing an irradiation state of the information detection laser light by an optical image of return light from the cantilever of illumination light from the illumination light source, and the information detection optical system And an objective lens provided in common to the observation illumination optical system, an external lens system different from the objective lens, and a displacement detection laser light having a wavelength different from the information detection laser light through the external lens system. A laser light source for irradiating the cantilever, and a cantilever displacement detection optical system for detecting displacement of the cantilever from return light of the displacement detection laser light from the cantilever.

第7の発明に係るプローブ顕微鏡及び第8の発明に係るプローブ顕微鏡型記録再生ヘッド装置によれば、情報検出光学系によって、レーザ光源から対物レンズを通じて、カンチレバーの探針の先端へ情報検出レーザ光が照射され、探針の凹部の内面の金属膜の表面でプラズモン共鳴が起こり、探針の先端から近接場光が発生する。そして、近接場光が試料又は記録媒体に照射され、試料又は記録媒体からの戻り光が、対物レンズを通じて検出されて、試料の試料情報又は記録媒体の記録情報が検出される。   According to the probe microscope according to the seventh invention and the probe microscope type recording / reproducing head device according to the eighth invention, the information detection laser beam is transmitted from the laser light source through the objective lens to the tip of the probe of the cantilever by the information detection optical system. , Plasmon resonance occurs on the surface of the metal film on the inner surface of the concave portion of the probe, and near-field light is generated from the tip of the probe. Then, the near-field light is irradiated onto the sample or the recording medium, the return light from the sample or the recording medium is detected through the objective lens, and the sample information of the sample or the recording information of the recording medium is detected.

また、カンチレバーの変位検出光学系によって、レーザ光源から外部レンズ系を通じて、カンチレバーへ変位検出レーザ光が照射され、カンチレバーからの戻り光によって、カンチレバーの変位が検出される。   Further, the cantilever displacement detection optical system irradiates the cantilever with the displacement detection laser light from the laser light source through the external lens system, and the return light from the cantilever detects the displacement of the cantilever.

また、観察照明光学系によって、照明光源から対物レンズを通じて、カンチレバーに照明光が照射され、照明光のカンチレバーからの戻り光が、対物レンズを通じて検出されて、戻り光の光学像によって、情報検出レーザ光の照射状態が観察される。   Further, the observation illumination optical system irradiates the cantilever with illumination light from the illumination light source through the objective lens, and the return light of the illumination light from the cantilever is detected through the objective lens, and the information detection laser is detected by the optical image of the return light. The light irradiation state is observed.

従って、カンチレバーの探針の凹部の内面を、金属膜でコーティングすることにより、近接場光を発生させて高い分解能で試料又は記録媒体を測定して、試料情報又は記録情報を検出でき、また、探針の先端に微小開口が形成されておらず、探針の外部には金属膜がコーティングされていないため、試料又は記録媒体を汚染せずに、かつ、信頼性の高い測定結果を得ることができる。また、観察照明光学系と情報検出光学系とに対する対物レンズを共通の対物レンズとすることにより、構成の簡潔化、占有空間の小型化を図ることができる。   Therefore, by coating the inner surface of the concave portion of the cantilever probe with a metal film, it is possible to generate a near-field light, measure the sample or the recording medium with high resolution, and detect the sample information or the recorded information. No microscopic aperture is formed at the tip of the probe, and no metal film is coated on the outside of the probe, so that highly reliable measurement results can be obtained without contaminating the sample or recording medium. Can do. Further, by using a common objective lens for the observation illumination optical system and the information detection optical system, the configuration can be simplified and the occupied space can be reduced.

第3の発明、第5の発明、及び第7の発明に係るプローブ顕微鏡と、第4の発明、第6の発明、及び第8の発明に係るプローブ顕微鏡型記録再生ヘッド装置とは、情報検出レーザ光を対物レンズに向かわせる波長選択性を有する波長選択素子を更に含むことができる。これにより、情報検出レーザは、波長選択素子を通じて、カンチレバーの探針の先端へ照射され、試料又は記録媒体からの戻り光が、波長選択素子を通じて検出される。   The probe microscope according to the third invention, the fifth invention, and the seventh invention, and the probe microscope type recording / reproducing head device according to the fourth invention, the sixth invention, and the eighth invention are information detection. A wavelength selection element having wavelength selectivity for directing the laser beam toward the objective lens may be further included. Thus, the information detection laser is irradiated to the tip of the cantilever probe through the wavelength selection element, and the return light from the sample or the recording medium is detected through the wavelength selection element.

上記の波長選択素子は、照明光源からの照明光から情報検出レーザ光の波長の光成分を排除し、該光成分が排除された照明光を情報検出レーザ光とともに対物レンズに向かわせる波長選択性を有することができる。   The wavelength selection element described above eliminates the light component of the wavelength of the information detection laser light from the illumination light from the illumination light source, and directs the illumination light from which the light component has been eliminated to the objective lens together with the information detection laser light. Can have.

第5の発明に係るプローブ顕微鏡及び第6の発明に係るプローブ顕微鏡型記録再生ヘッド装置は、変位検出レーザ光を前記対物レンズに向かわせる波長選択性を有する第1の波長選択素子と、情報検出レーザ光を対物レンズに向かわせる波長選択性を有する第2の波長選択素子とを更に含むことができる。これにより、変位検出レーザは、第1の波長選択素子を通じて、カンチレバーへ照射され、カンチレバーからの戻り光が、第1の波長選択素子を通じて検出される。また、情報検出レーザは、第2の波長選択素子を通じて、カンチレバーの探針の先端へ照射され、試料又は記録媒体からの戻り光が、第2の波長選択素子を通じて検出される。   The probe microscope according to the fifth invention and the probe microscope type recording / reproducing head device according to the sixth invention comprise a first wavelength selection element having wavelength selectivity for directing a displacement detection laser beam toward the objective lens, and information detection A second wavelength selection element having wavelength selectivity for directing the laser light toward the objective lens may be further included. Accordingly, the displacement detection laser is irradiated to the cantilever through the first wavelength selection element, and the return light from the cantilever is detected through the first wavelength selection element. The information detection laser is irradiated to the tip of the probe of the cantilever through the second wavelength selection element, and return light from the sample or the recording medium is detected through the second wavelength selection element.

また、上記第1の波長選択素子は、照明光源からの照明光から変位検出レーザ光の波長の光成分を排除し、該光成分が排除された照明光を変位検出レーザ光とともに対物レンズに向かわせる波長選択性を有し、第2の波長選択素子は、照明光源からの照明光から情報検出レーザ光の波長の光成分を排除し、該光成分が排除された照明光を情報検出レーザ光とともに対物レンズに向かわせる波長選択性を有することができる。   Further, the first wavelength selection element excludes the light component having the wavelength of the displacement detection laser light from the illumination light from the illumination light source, and directs the illumination light from which the light component has been removed to the objective lens together with the displacement detection laser light. The second wavelength selection element has a wavelength selection property that eliminates the light component of the wavelength of the information detection laser light from the illumination light from the illumination light source, and the illumination light from which the light component has been excluded is the information detection laser light. In addition, it can have wavelength selectivity directed toward the objective lens.

上記の波長選択素子を、ダイクロイックミラーとすることができる。   The wavelength selection element can be a dichroic mirror.

また、上記の波長選択素子を、所定の波長をカットするカットフィルタとすることができる。   Moreover, said wavelength selection element can be made into the cut filter which cuts a predetermined wavelength.

また、上記の情報検出光学系は、近接場光の試料からの戻り光の光路に配置された共焦点光学系を更に備えることができる。これにより、戻り光のうち不要な光を排除することができる。   The information detection optical system may further include a confocal optical system arranged in the optical path of the return light from the near-field light sample. Thereby, unnecessary light in the return light can be eliminated.

また、上記の情報検出光学系は、近接場光の試料からの戻り光の光路に配置された円偏光検出光学系を更に備えることができる。これにより、戻り光のうち不要な光を排除することができる。   The information detection optical system may further include a circularly polarized light detection optical system disposed in the optical path of the return light from the sample of near-field light. Thereby, unnecessary light in the return light can be eliminated.

また、上記の情報検出光学系は、情報検出レーザ光の光路に配置された直線偏光検出光学系を更に備えることができる。   The information detection optical system may further include a linearly polarized light detection optical system arranged in the optical path of the information detection laser light.

また、上記の探針を、円錐状又は多角錐状の形状とすることができる。   Moreover, the above-mentioned probe can be formed in a conical shape or a polygonal pyramid shape.

上記の探針は、凹部の外面を、探針の先端部分を除いて、金属膜でコーティングすることができる。   In the above probe, the outer surface of the concave portion can be coated with a metal film except for the tip portion of the probe.

また、探針の内面の金属膜の厚さを、30nm〜60nmとすることができる。   Further, the thickness of the metal film on the inner surface of the probe can be set to 30 nm to 60 nm.

上記のカンチレバーの探針は、プラズモン共鳴が起きるように凹部の内面が金属膜でコーティングされている。このように、カンチレバーの探針の凹部の内面を、プラズモン共鳴が起きるように金属膜でコーティングすることにより、近接場光を発生させることができる。   In the cantilever probe, the inner surface of the recess is coated with a metal film so that plasmon resonance occurs. Thus, near-field light can be generated by coating the inner surface of the concave portion of the probe of the cantilever with the metal film so that plasmon resonance occurs.

また、上記の情報検出光学系は、分光器を更に備え、分光器を用いて、試料からの戻り光によって試料の試料情報を検出することができる。   In addition, the information detection optical system further includes a spectroscope, and the spectroscope can be used to detect sample information of the sample by return light from the sample.

以上説明したように、本発明の近接場光探針、光学装置、及びプローブ顕微鏡によれば、カンチレバーの探針の凹部の内面を、金属膜でコーティングすることにより、近接場光を発生させて高い分解能で試料を測定でき、また、探針の先端に微小開口が形成されておらず、探針の外部には金属膜がコーティングされていないため、試料を汚染せずに、かつ、信頼性の高い測定結果を得ることができる、という効果が得られる。   As described above, according to the near-field light probe, the optical device, and the probe microscope of the present invention, the inner surface of the concave portion of the cantilever probe is coated with a metal film to generate near-field light. The sample can be measured with high resolution, and there is no minute opening at the tip of the probe, and no metal film is coated on the outside of the probe, so the sample is not contaminated and reliable. The effect that a high measurement result can be obtained is obtained.

また、本発明のプローブ顕微鏡型記録再生ヘッド装置によれば、カンチレバーの探針の凹部の内面を、金属膜でコーティングすることにより、近接場光を発生させて高い分解能で記録媒体を測定して、記録情報を検出でき、また、探針の先端に微小開口が形成されておらず、探針の外部には金属膜がコーティングされていないため、記録媒体を汚染せずに、かつ、信頼性の高い測定結果を得ることができる、という効果が得られる。   Further, according to the probe microscope type recording / reproducing head device of the present invention, the inner surface of the concave portion of the cantilever probe is coated with a metal film, thereby generating near-field light and measuring the recording medium with high resolution. Recording information can be detected, and there is no minute opening at the tip of the probe, and no metal film is coated on the outside of the probe, so the recording medium is not contaminated and reliable. The effect that a high measurement result can be obtained is obtained.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本実施の形態では、試料の試料情報、例えば表面形状を得るプローブ顕微鏡に本発明を適用した場合について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, a case will be described in which the present invention is applied to a probe microscope that obtains sample information of a sample, for example, a surface shape.

図1に示すように、本発明の第1の実施の形態に係るプローブ顕微鏡10は、観察対象となる試料12の表面との間で原子間力が作用されるプローブ14が先端に設けられたカンチレバー16と、試料12の試料情報を得るために情報検出レーザ光19を照射する情報検出光学系18と、情報検出レーザ光19の照射状態を観察する観察照明光学系20と、カンチレバーの変位を検出するカンチレバー変位検出光学系22と、第1の波長選択素子24と、第2の波長選択素子26と、情報検出光学系18、観察照明光学系20、及びカンチレバー変位検出光学系22に関して共通の対物レンズ28とを備えている。   As shown in FIG. 1, the probe microscope 10 according to the first embodiment of the present invention is provided with a probe 14 at the tip, on which an atomic force acts between the surface of a sample 12 to be observed. The cantilever 16, the information detection optical system 18 that irradiates the information detection laser light 19 to obtain the sample information of the sample 12, the observation illumination optical system 20 that observes the irradiation state of the information detection laser light 19, and the displacement of the cantilever. Common to the cantilever displacement detection optical system 22 to be detected, the first wavelength selection element 24, the second wavelength selection element 26, the information detection optical system 18, the observation illumination optical system 20, and the cantilever displacement detection optical system 22. And an objective lens 28.

カンチレバー16は、例えば一端支持型構成を有し、その遊端(カンチレバー16の支持側とは反対側の先端)に、プローブ14を有する。また、試料12の表面に対してプローブ14の先端が近接ないしは軽く接触するようにカンチレバー16が配置されている。   The cantilever 16 has, for example, a one-end support configuration, and has a probe 14 at its free end (a tip opposite to the support side of the cantilever 16). Further, the cantilever 16 is disposed so that the tip of the probe 14 is in close proximity or lightly contacting the surface of the sample 12.

カンチレバー16は、プローブ14の先端と、試料12の観察がなされる表面との原子間力の作用によって支持端側を支点として撓曲変位する構成であり、カンチレバー16は、その長さが例えば100μm、厚さ400nm〜800nmを有し、所定のばね定数を有する。カンチレバー16及びプローブ14は、光透過性の材料、例えばSiNより形成されている。   The cantilever 16 is configured to bend and displace with the support end side as a fulcrum by the action of an atomic force between the tip of the probe 14 and the surface on which the sample 12 is observed. The cantilever 16 has a length of, for example, 100 μm. , Having a thickness of 400 nm to 800 nm, and having a predetermined spring constant. The cantilever 16 and the probe 14 are made of a light transmissive material, for example, SiN.

図2に示すように、プローブ14は、試料12の先端に向かうに従って狭窄した凹状、例えば円錐凹状に形成され、プローブ14の内面には、表面プラズモン共鳴が起きるように、金属蒸着によって、金、銀、アルミ等の金属膜コート30がプローブ14の先端まで形成されている。なお、金属膜コート30の厚さを30nm〜60nmとすることが好ましい。   As shown in FIG. 2, the probe 14 is formed in a concave shape narrowed toward the tip of the sample 12, for example, a conical concave shape, and gold is deposited on the inner surface of the probe 14 by metal deposition so that surface plasmon resonance occurs. A metal film coat 30 such as silver or aluminum is formed up to the tip of the probe 14. The thickness of the metal film coat 30 is preferably 30 nm to 60 nm.

また、プローブ14の周辺の対物レンズ28と対向する面にも、金属膜コート30が被着形成されている。   A metal film coat 30 is also deposited on the surface of the probe 14 facing the objective lens 28.

このプローブ14において、情報検出光学系18から照射される情報検出レーザ光19のファーフィールド光を、プローブ14の先端にフォーカスさせると、図3に示すように、金属膜コート30の表面でプラズモン共鳴を起こし、金属膜コート30の表面を先端側に伝播し、先端から近接場光(ニアフィールド光)31が発生し、近接場光31が試料12に照射される。この近接場光31によるスポット径は回折限界に規制されず、対物レンズ28の開口数および情報検出レーザ光19の波長に依存しないことから微小な照射スポット径とすることができる。   In this probe 14, when the far-field light of the information detection laser beam 19 emitted from the information detection optical system 18 is focused on the tip of the probe 14, as shown in FIG. 3, plasmon resonance occurs on the surface of the metal film coat 30. Is propagated through the surface of the metal film coat 30 to the tip side, near-field light (near field light) 31 is generated from the tip, and the near-field light 31 is irradiated to the sample 12. The spot diameter by the near-field light 31 is not limited by the diffraction limit, and does not depend on the numerical aperture of the objective lens 28 and the wavelength of the information detection laser light 19, so that it can be a very small irradiation spot diameter.

情報検出光学系18は、カンチレバー16のプローブ14の先端に照射するための例えば500nmの緑の波長である情報検出レーザ光19を発生する情報検出レーザ光源32と、集光レンズ等の光学レンズ36と、ハーフミラー38と、近接場光31の試料12への照射による試料12からの戻り光によって、試料情報を検出する情報検出装置34とを備えている。   The information detection optical system 18 includes an information detection laser light source 32 that generates an information detection laser beam 19 having a green wavelength of, for example, 500 nm for irradiating the tip of the probe 14 of the cantilever 16, and an optical lens 36 such as a condenser lens. And a half mirror 38 and an information detection device 34 for detecting sample information by return light from the sample 12 due to irradiation of the near-field light 31 to the sample 12.

情報検出装置34は、この情報検出装置34に導入される試料12からの戻り光の態様、目的とする検出信号態様等に応じて例えばフォトダイオード、光電子増倍管(フォトマルチプライヤ)、分光器等によって構成される。   The information detection device 34 is, for example, a photodiode, a photomultiplier tube (photomultiplier), a spectroscope depending on the mode of return light from the sample 12 introduced into the information detection device 34, the target detection signal mode, and the like. Composed of etc.

また、情報検出光学系18には、情報検出装置34への例えば凹状プローブ14の凹状内周面からの不要反射光を排除する不要反射光排除手段40と、光路を形成するミラー42とが設けられている。   In addition, the information detection optical system 18 is provided with unnecessary reflected light exclusion means 40 that eliminates unnecessary reflected light from, for example, the concave inner peripheral surface of the concave probe 14 to the information detection device 34, and a mirror 42 that forms an optical path. It has been.

不要反射光排除手段40は、例えば共焦点光学系44によって構成することができる。この共焦点光学系44は、プローブ14の先端との共焦点を形成する共焦点レンズ46と、その共焦点位置に配置されたアパーチャ48とから構成されている。   The unnecessary reflected light exclusion means 40 can be constituted by a confocal optical system 44, for example. The confocal optical system 44 includes a confocal lens 46 that forms a confocal point with the tip of the probe 14 and an aperture 48 disposed at the confocal position.

カンチレバー変位検出光学系22は、例えば650nmの赤の波長である変位検出レーザ光50を発するレーザ光源52と、カンチレバー16からの変位検出レーザ光50の戻り光によってカンチレバー16の変位を検出するカンチレバー変位検出装置54と、集光レンズ等による光学レンズ56とを備えている。カンチレバー変位検出装置54は、例えば2分割フォトダイオード、4分割フォトダイオード、PSD等によって構成することができる。   The cantilever displacement detection optical system 22 detects a displacement of the cantilever 16 by a laser light source 52 that emits a displacement detection laser beam 50 having a red wavelength of 650 nm, for example, and a return light of the displacement detection laser beam 50 from the cantilever 16. A detection device 54 and an optical lens 56 such as a condenser lens are provided. The cantilever displacement detection device 54 can be configured by, for example, a two-divided photodiode, a four-divided photodiode, or a PSD.

観察照明光学系20は、カンチレバー16に対する情報検出レーザ光19の照射状態や、プローブ14と試料12との位置関係等を観察する光学系であり、例えば白色の照明光62を発生する白色光源による照明光源60と、照明光62を対物レンズ28の光軸もしくは近軸上に導入するハーフミラー66と、試料12からの戻り光の光学像を観察する観察装置64と、この観察装置64に戻り光を向かわせるミラー68と、集光レンズ等の光学レンズ70とを備えている。   The observation illumination optical system 20 is an optical system for observing the irradiation state of the information detection laser light 19 on the cantilever 16 and the positional relationship between the probe 14 and the sample 12. For example, the observation illumination optical system 20 is a white light source that generates white illumination light 62. An illumination light source 60, a half mirror 66 for introducing illumination light 62 on the optical axis or paraxial axis of the objective lens 28, an observation device 64 for observing an optical image of the return light from the sample 12, and a return to the observation device 64 A mirror 68 for directing light and an optical lens 70 such as a condenser lens are provided.

観察装置64は、例えばCCDカメラなどの固体撮像素子による例えば撮像素子72と、例えばその撮像光学像を映出するモニター74とを備えている。   The observation device 64 includes, for example, an image sensor 72 such as a CCD camera, for example, and a monitor 74 that displays the captured optical image.

情報検出レーザ光19と上記変位検出レーザ光50とは、上述したように、例えば緑のレーザ光と赤のレーザ光による互いに異なる波長のレーザ光を用いており、一方、照明光源60としては、情報検出レーザ光19の波長及び変位検出レーザ光50の波長以外の波長に渡る波長帯、この例では緑および赤の波長以外の波長に渡る波長帯であって、照明光として好適な白色光の照明光62を発光する白色光源を用いている。   As described above, the information detection laser beam 19 and the displacement detection laser beam 50 use, for example, laser beams having different wavelengths from green laser beam and red laser beam. On the other hand, as the illumination light source 60, It is a wavelength band over a wavelength other than the wavelength of the information detection laser light 19 and the wavelength of the displacement detection laser light 50, in this example, a wavelength band over a wavelength other than the wavelengths of green and red, and is suitable for illumination light. A white light source that emits illumination light 62 is used.

また、照明光62と変位検出レーザ光50とを共に対物レンズ28に導入する光路上に、例えばダイクロイックミラーで構成された第1の波長選択素子24が配置されている。第1の波長選択素子24は、白色光の照明光62から、変位検出レーザ光50の波長の光成分、すなわちこの例では650nmの赤の光成分を反射させて排除すると共に、この変位検出レーザ光50の波長以外の波長光を透過して、照明光62を変位検出レーザ光50とともに対物レンズ28に向かわせる波長選択性を有する光学素子である。   Further, on the optical path through which both the illumination light 62 and the displacement detection laser light 50 are introduced into the objective lens 28, the first wavelength selection element 24 configured by, for example, a dichroic mirror is disposed. The first wavelength selection element 24 reflects and eliminates the light component of the wavelength of the displacement detection laser light 50 from the white illumination light 62, that is, the red light component of 650 nm in this example, and this displacement detection laser. The optical element has a wavelength selectivity that transmits light having a wavelength other than the wavelength of the light 50 and directs the illumination light 62 together with the displacement detection laser light 50 toward the objective lens 28.

また、照明光62と変位検出レーザ光50とさらに情報検出レーザ光源32からの情報検出レーザ光19を共に対物レンズ28に導入する光路上に、例えばダイクロイックミラーで構成された第2の波長選択素子26が配置されている。第2の波長選択素子26は、白色光の照明光62から情報検出レーザ光19の波長光すなわちこの例では500nmの緑の光を反射させて排除すると共に、この情報検出レーザ光19の波長以外の波長光を透過して、照明光62を情報検出レーザ光19とともに対物レンズ28に向かわせる波長選択性を有する光学素子である。   Further, a second wavelength selection element constituted by, for example, a dichroic mirror on the optical path for introducing the illumination light 62, the displacement detection laser light 50, and the information detection laser light 19 from the information detection laser light source 32 into the objective lens 28 together. 26 is arranged. The second wavelength selection element 26 reflects and excludes the wavelength light of the information detection laser light 19 from the white illumination light 62, that is, green light of 500 nm in this example, and excludes the wavelength of the information detection laser light 19 This is an optical element having a wavelength selectivity that transmits the light of the wavelength and directs the illumination light 62 to the objective lens 28 together with the information detection laser light 19.

また、プローブ顕微鏡10は、表面の観察がなされる試料12に対して、プローブ顕微鏡10の光軸、すなわちその対物レンズ28の光軸と直交する面に沿って相対的に移動する走査型プローブ顕微鏡であり、プローブ顕微鏡10には、試料12を上面に載置するための載置台である移動ステージ86が設けられ、移動ステージ86は、プローブ顕微鏡10の上述した光軸方向に沿うz軸方向と、これとほぼ直交する面上で、互いに直交するx軸およびy軸方向に移動可能に構成されている。また、移動ステージ86は、制御装置88によって移動制御がなされる。   The probe microscope 10 is a scanning probe microscope that moves relative to the sample 12 whose surface is observed along the optical axis of the probe microscope 10, that is, along a plane perpendicular to the optical axis of the objective lens 28. The probe microscope 10 is provided with a moving stage 86 which is a mounting table for mounting the sample 12 on the upper surface, and the moving stage 86 has a z-axis direction along the optical axis direction of the probe microscope 10 described above. In a plane substantially orthogonal to this, it is configured to be movable in the x-axis and y-axis directions orthogonal to each other. The movement stage 86 is controlled to move by the control device 88.

次に、第1の実施の形態に係るプローブ顕微鏡10の作用について説明する。   Next, the operation of the probe microscope 10 according to the first embodiment will be described.

まず、照明光62をカンチレバー16および試料12に照射すると共に、変位検出レーザ光50をカンチレバー16に照射して、照明光62の戻り光によりこれら照射状態等を観察照明光学系20の観察装置64によって観察する。そして、この観察結果によって試料12の基準位置の調整を移動ステージ86のx、y、z方向の調整によって行い、また、必要に応じてカンチレバー16の設定位置の調整を行なう。   First, the illumination light 62 is applied to the cantilever 16 and the sample 12, and the displacement detection laser light 50 is applied to the cantilever 16, and the irradiation state and the like of the irradiation light 62 are reflected on the observation device 64 of the observation illumination optical system 20. Observe by. Based on the observation result, the reference position of the sample 12 is adjusted by adjusting the moving stage 86 in the x, y, and z directions, and the setting position of the cantilever 16 is adjusted as necessary.

そして、移動ステージ86をxおよびy方向に移動させて、情報検出光学系18からの情報検出レーザ光19によるプローブ14の先端からの近接場光31のスポットを、試料12の表面上に走査する。   Then, the moving stage 86 is moved in the x and y directions, and the spot of the near-field light 31 from the tip of the probe 14 by the information detection laser light 19 from the information detection optical system 18 is scanned on the surface of the sample 12. .

このようにして、情報検出光学系18による情報検出レーザ光19が、光学レンズ36、ハーフミラー38を通じて、第2の波長選択素子26によって反射され、対物レンズ28によってカンチレバー16のプローブ14の先端にフォーカスされるように集光される。このとき、情報検出レーザ光19の波長λより半分以下の内径dには、通常の光(空気中を伝播する光)は透過せずに、反射されてしまう。この部分よりプローブ14先端側には、近接場光しか伝播しない。プローブ14内面の金属膜コート30の表面でプラズモン共鳴を起こし、金属膜コート30の表面をプローブ14の先端側に伝播し、先端から近接場光が滲み出る。このとき、プローブ14の先端が試料12の表面に充分近接されていることによって、この微小スポットの近接場光31が試料12の表面に照射される。このように、近接場光によって、分解能10nm以下が得られ、近接場光探針径が実現できる。   In this way, the information detection laser beam 19 by the information detection optical system 18 is reflected by the second wavelength selection element 26 through the optical lens 36 and the half mirror 38, and is applied to the tip of the probe 14 of the cantilever 16 by the objective lens 28. Focused to be focused. At this time, normal light (light propagating in the air) is not transmitted to the inner diameter d that is half or less than the wavelength λ of the information detection laser light 19 and is reflected. Only near-field light propagates from this portion to the distal end side of the probe 14. Plasmon resonance occurs on the surface of the metal film coat 30 on the inner surface of the probe 14, propagates through the surface of the metal film coat 30 to the tip side of the probe 14, and near-field light oozes out from the tip. At this time, since the tip of the probe 14 is sufficiently close to the surface of the sample 12, the near-field light 31 of this minute spot is irradiated onto the surface of the sample 12. As described above, the near-field light can provide a resolution of 10 nm or less, and the near-field light probe diameter can be realized.

そして、この試料12に照射された近接場光31が、試料12の表面の例えば光学的特性、すなわち反射率、透過率によって変調される。この変調されたレーザ光は、戻り光として、対物レンズ28に導入され、第2の波長選択素子26、ハーフミラー38、ミラー42によって情報検出装置34に導入され、情報検出装置34によって試料情報が検出される。   Then, the near-field light 31 irradiated on the sample 12 is modulated by, for example, optical characteristics of the surface of the sample 12, that is, reflectance and transmittance. The modulated laser light is introduced as return light into the objective lens 28, introduced into the information detection device 34 by the second wavelength selection element 26, the half mirror 38, and the mirror 42, and the sample information is obtained by the information detection device 34. Detected.

このとき、プローブ14において、λ≫dの領域からの不要反射光もまた、上述した経路を辿って情報検出装置34に向かうが、これは、共焦点レンズ46による共焦点関係にないことから、その共焦点位置にあるアパーチャ48によって遮断され、この不要反射光がカットされる。つまり、ノイズが改善される。   At this time, in the probe 14, unnecessary reflected light from the region of λ >> d also follows the above-described path toward the information detection device 34, which is not in the confocal relationship by the confocal lens 46. The unnecessary reflected light is cut off by the aperture 48 at the confocal position. That is, noise is improved.

一方、このとき、カンチレバー変位検出光学系22のレーザ光源52からの変位検出レーザ光50が第1の波長選択素子24によって反射され、第2の波長選択素子26を透過し、対物レンズ28によってカンチレバー16の金属膜コート30で反射される。そして、この反射による戻り光が、カンチレバー変位検出装置54に導入される。この戻り光は、カンチレバー16の撓曲、すなわち変位に応じて、カンチレバー変位検出装置54への入射角の変化(すなわちスポット形状の変化、)あるいは位置が変化することから、カンチレバー変位検出装置54における光電変換の各部の入射光量の変化が生じる。したがって、これらによる出力の演算によって、カンチレバー16における撓みの検出ひいては原子間力を検出することができる。つまり、プローブ14と、試料12の表面との間隔を検出することができる。   On the other hand, at this time, the displacement detection laser light 50 from the laser light source 52 of the cantilever displacement detection optical system 22 is reflected by the first wavelength selection element 24, passes through the second wavelength selection element 26, and is cantilevered by the objective lens 28. Reflected by 16 metal film coats 30. Then, the return light due to this reflection is introduced into the cantilever displacement detection device 54. This return light changes in the angle of incidence on the cantilever displacement detection device 54 (that is, the change in spot shape) or the position in accordance with the bending of the cantilever 16, that is, the displacement. A change in the amount of incident light at each part of the photoelectric conversion occurs. Therefore, by detecting the output from these, it is possible to detect the bending of the cantilever 16 and thus the atomic force. That is, the interval between the probe 14 and the surface of the sample 12 can be detected.

この間隔を検出した信号が移動ステージ86の制御装置88に入力され、移動ステージ86のz軸方向の調整がなされ、常時、プローブ14と試料12の表面とを微小間隙をもって一定に保持させる。すなわち、近接場光31を、常時試料12の表面に一定条件で照射させる。   A signal for detecting this interval is input to the control device 88 of the moving stage 86, and the moving stage 86 is adjusted in the z-axis direction, so that the probe 14 and the surface of the sample 12 are always held constant with a minute gap. That is, the near-field light 31 is always applied to the surface of the sample 12 under a certain condition.

以上説明したように、第1の実施の形態に係るプローブ顕微鏡によれば、カンチレバーのプローブの凹部の内面を、プラズモン共鳴が起きるように金属膜コートを蒸着することにより、強い近接場光を発生させて高い分解能で試料の試料情報を検出することができる。   As described above, according to the probe microscope according to the first embodiment, strong near-field light is generated by depositing a metal film coat on the inner surface of the concave portion of the probe of the cantilever so that plasmon resonance occurs. Thus, the sample information of the sample can be detected with high resolution.

また、プローブの先端に微小開口が形成されておらず、プローブの外部には金属膜がコーティングされていないため、プローブと試料との間を一定に制御しても、微小開口が直接試料表面につくことがなく、試料を汚染せずに、かつ、信頼性の高い測定結果を得ることができる。   In addition, there is no minute opening formed at the tip of the probe, and no metal film is coated on the outside of the probe. Therefore, it is possible to obtain a reliable measurement result without contaminating the sample.

また、観察照明光学系と情報検出光学系とカンチレバー変位検出光学系とに対する対物レンズを共通の対物レンズとすることにより、構成の簡潔化、占有空間の小型化を図ることができる。また、カンチレバーに対する対物レンズの間隔を充分小とすることができる。   Further, by using a common objective lens for the observation illumination optical system, the information detection optical system, and the cantilever displacement detection optical system, the configuration can be simplified and the occupied space can be reduced. In addition, the distance between the objective lens and the cantilever can be made sufficiently small.

カンチレバー変位検出光学系及び情報検出光学系から照射されるレーザ光の光路上に、ダイクロックミラーを設けているため、100%に近い反射率で、650nmあるいは500nmの波長の光をカンチレバー検出装置及び情報検出装置の各々に取り込むことができる。一方、観察照明光学系では、650nmおよび500nm以外の波長の光を効率よく取り込むことができるので、最低の観察機能は確保することができると共に、各検出系の感度や精度を保つことが出来る。   Since the dichroic mirror is provided on the optical path of the laser light emitted from the cantilever displacement detection optical system and the information detection optical system, the cantilever detection device can emit light having a wavelength of 650 nm or 500 nm with a reflectance close to 100%. It can be taken into each of the information detection devices. On the other hand, the observation illumination optical system can efficiently capture light with wavelengths other than 650 nm and 500 nm, so that the minimum observation function can be ensured and the sensitivity and accuracy of each detection system can be maintained.

プローブの外側の先端は、安定な光透過材料となっているため、試料への汚染を防ぐことができる。   Since the outer tip of the probe is a stable light transmitting material, contamination of the sample can be prevented.

また、プローブからの不要の戻り光は、共焦点レンズ等による不要反射光排除手段によって排除して、近接場光のみを検出することができるため、この不要反射光によるノイズの混入を効果的に排除してS/N比を向上することができ、高解像度、高精度の向上を図ることができる。   In addition, unnecessary return light from the probe can be excluded by unnecessary reflected light exclusion means such as a confocal lens, and only near-field light can be detected. This can be eliminated and the S / N ratio can be improved, and high resolution and high accuracy can be improved.

また、試料からの情報検出を、近接場光の微小スポットで行うため、解像度の向上を図ることができ、試料上の微細情報の検出が可能となる。   In addition, since the information detection from the sample is performed with a minute spot of near-field light, the resolution can be improved and the minute information on the sample can be detected.

また、照明光として、照明による観察に適した白色光を用い、カンチレバーの変位検出のための照明光としては、その変位検出に適したレーザ光を用いて、これら照明光およびレーザ光を共通の対物レンズに導入するものであるが、第1の波長選択素子及び第2の波長選択素子によって、試料情報を検出するためのレーザ光とカンチレバーの変位を検出するためのレーザ光との分離を行うため、それぞれの戻り光による情報検出を正確に行うことができる。   Also, white light suitable for illumination observation is used as illumination light, and laser light suitable for displacement detection is used as illumination light for cantilever displacement detection. Although introduced into the objective lens, the first wavelength selection element and the second wavelength selection element separate laser light for detecting sample information and laser light for detecting displacement of the cantilever. Therefore, information detection by each return light can be accurately performed.

なお、本実施の形態では、プローブが円錐形状となっている場合を例に説明したが、図4にしめすように、多角錐状のプローブがカンチレバーの先端に設けられていてもよい。この場合には、多角錐状のプローブが凹状となっており、内面に金属膜コートが蒸着されていればよい。   In the present embodiment, the case where the probe has a conical shape has been described as an example. However, as shown in FIG. 4, a probe having a polygonal pyramid shape may be provided at the tip of the cantilever. In this case, the probe having a polygonal pyramid shape is concave, and a metal film coat may be deposited on the inner surface.

また、波長選択素子がダイクロイックミラーで構成されている場合を例に説明したが、波長選択素子として、所定の波長をカットするカットフィルタを用いてもよい。   Moreover, although the case where the wavelength selection element is configured by a dichroic mirror has been described as an example, a cut filter that cuts a predetermined wavelength may be used as the wavelength selection element.

また、近接場光探針を用いた近接場光顕微鏡を例に説明したが、近接場光探針を用いた近接場ラマン光顕微鏡に本発明を適用してもよい。   Further, although the description has been made by taking the near-field light microscope using the near-field light probe as an example, the present invention may be applied to a near-field Raman light microscope using the near-field light probe.

次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. In addition, about the same part as 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

第2の実施の形態は、共焦点光学系の代わりに円偏光光学系を利用して、不要な反射光を除去している点が第1の実施の形態と異なっている。   The second embodiment differs from the first embodiment in that unnecessary reflected light is removed by using a circular polarization optical system instead of the confocal optical system.

図5に示すように、第2の実施の形態に係るプローブ顕微鏡210は、試料12の試料情報を得るために情報検出レーザ光19を照射する情報検出光学系18と、観察照明光学系20と、カンチレバー変位検出光学系22と、第1の波長選択素子24と、第2の波長選択素子26と、対物レンズ28とを備えている。   As shown in FIG. 5, the probe microscope 210 according to the second embodiment includes an information detection optical system 18 that irradiates an information detection laser beam 19 to obtain sample information of the sample 12, an observation illumination optical system 20, and A cantilever displacement detection optical system 22, a first wavelength selection element 24, a second wavelength selection element 26, and an objective lens 28.

また、プローブ顕微鏡210では、情報検出光学系18から照射される情報検出レーザ光19のファーフィールド光を、カンチレバー16のプローブ14先端にフォーカスさせ、この先端から発生させる近接場光31を試料12に照射することによって、試料12の試料情報を検出する。   Further, in the probe microscope 210, the far-field light of the information detection laser light 19 irradiated from the information detection optical system 18 is focused on the tip of the probe 14 of the cantilever 16, and the near-field light 31 generated from this tip is applied to the sample 12. By irradiating, the sample information of the sample 12 is detected.

プローブ顕微鏡210には、不要反射光等の戻り光を排除するための偏光面回転検出手段240が設けられており、偏光面回転検出手段240は、λ/4板246と、G−T(Glan−Thompson)アナライザ248とから構成され、不要な反射光の排除を行う。   The probe microscope 210 is provided with a polarization plane rotation detecting unit 240 for eliminating return light such as unnecessary reflected light. The polarization plane rotation detecting unit 240 includes a λ / 4 plate 246, a GT (Glan). -Thompson) analyzer 248, which eliminates unnecessary reflected light.

また、情報検出光学系218には、情報検出レーザ光源32とハーフミラー38との間に、λ/4板236と、必要に応じてλ/2板238とが設けられている。なお、情報検出装置34には、例えば光電子増倍管を用いればよい。   The information detection optical system 218 is provided with a λ / 4 plate 236 and, if necessary, a λ / 2 plate 238 between the information detection laser light source 32 and the half mirror 38. For the information detection device 34, for example, a photomultiplier tube may be used.

情報検出光学系218では、情報検出レーザ光源32から発射した直線偏光もしくはλ/2板238によって直線偏光とされた情報検出レーザ光19が、λ/4板236を通過することによって円偏光とされる。   In the information detection optical system 218, the linearly polarized light emitted from the information detection laser light source 32 or the linearly polarized light by the λ / 2 plate 238 passes through the λ / 4 plate 236 to be converted into circularly polarized light. The

円偏光のファーフィールド光は、カンチレバー16のプローブ14の先端にフォーカシングされ、この先端から、近接場光31が得られ、近接場光31が試料12に照射される。   The circularly polarized far-field light is focused on the tip of the probe 14 of the cantilever 16, the near-field light 31 is obtained from the tip, and the sample 12 is irradiated with the near-field light 31.

この場合、情報検出レーザ光源32から出た情報検出レーザ光19を円偏光に変更して、カンチレバー16のプローブ14に入射すると、近接場光31は試料12から反射され、対物レンズ28、第2の波長選択素子26、ハーフミラー38、及びミラー42を通じて、λ/4板246に導入されて、直線偏光とされ、偏光角が調整されたG−T偏光板によるG−Tアナライザ248に導入される。   In this case, when the information detection laser light 19 emitted from the information detection laser light source 32 is changed to circularly polarized light and is incident on the probe 14 of the cantilever 16, the near-field light 31 is reflected from the sample 12, and the objective lens 28, the second The light is introduced into the λ / 4 plate 246 through the wavelength selection element 26, the half mirror 38, and the mirror 42 to be linearly polarized light, and is introduced into the GT analyzer 248 using a GT polarizing plate whose polarization angle is adjusted. The

このとき、例えばプローブ14の内周面等で反射して到来する不要のファーフィールド光の戻り光も、同様の光路をとってλ/4板246に導入されるが、これら試料12の表面からの戻り光の近接場光31と、プローブ14の内面で反射された不要のファーフィールド光の戻り光とは、λ/4板246までの光学的距離が異なる。   At this time, for example, the return light of unnecessary far-field light that is reflected by the inner peripheral surface of the probe 14 or the like is also introduced into the λ / 4 plate 246 through the same optical path. The near-field light 31 of the return light and the return light of the unnecessary far-field light reflected by the inner surface of the probe 14 have different optical distances to the λ / 4 plate 246.

これをλ/4板246で直線偏光に直し、これをG−Tアナライザ248で不要な反射光のみカットして、近接場光31を取り出し、これを情報検出装置34における例えば光増倍管によって検出することができる。   This is converted into linearly polarized light by the λ / 4 plate 246, this is cut only by unnecessary reflected light by the GT analyzer 248, and the near-field light 31 is taken out, for example, by the photomultiplier tube in the information detecting device 34. Can be detected.

このようにして、λ/4板246とG−Tアナライザ248とによって、例えばプローブ14内面からの不要な戻り光の排除を行ない、近接場光のみを情報検出装置34に導入し、電気信号に変換した出力を試料情報として検出する。   In this way, unnecessary return light from, for example, the inner surface of the probe 14 is eliminated by the λ / 4 plate 246 and the GT analyzer 248, and only the near-field light is introduced into the information detection device 34 to be converted into an electrical signal. The converted output is detected as sample information.

次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。なお、第3の実施の形態に係るプローブ顕微鏡の構成は、第2の実施の形態と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。   Next, a third embodiment of the present invention will be described. Since the configuration of the probe microscope according to the third embodiment is the same as that of the second embodiment, the same reference numerals are given and the description thereof is omitted.

第3の実施の形態は、磁性体としての試料の表面から磁区を検出する点が第2の実施の形態と異なっている。   The third embodiment is different from the second embodiment in that a magnetic domain is detected from the surface of a sample as a magnetic material.

磁性体の表面から磁区を検出する場合には、カー効果を検出する必要があり、第3の実施の形態に係るプローブ顕微鏡では、対象となる試料12は、少なくとも表面が磁性体で形成されており、例えば光磁気記録による磁化パターンすなわち磁区が形成されていて、この磁化の向きに応じてカー効果によって、偏光面が回転される。このように偏光面の回転として変調されたレーザ光は、戻り光として、対物レンズ28、第2の波長選択素子26、ハーフミラー38、ミラー42、λ/4板246に導入され、直線偏光とされ、偏光角が調整されたG−Tアナライザ248に導入される。   When the magnetic domain is detected from the surface of the magnetic body, it is necessary to detect the Kerr effect. In the probe microscope according to the third embodiment, at least the surface of the target sample 12 is formed of a magnetic body. For example, a magnetization pattern, that is, a magnetic domain is formed by magneto-optical recording, and the plane of polarization is rotated by the Kerr effect according to the direction of this magnetization. The laser light thus modulated as the rotation of the polarization plane is introduced as return light into the objective lens 28, the second wavelength selection element 26, the half mirror 38, the mirror 42, and the λ / 4 plate 246, and is linearly polarized. And is introduced into the GT analyzer 248 whose polarization angle is adjusted.

このとき、例えばプローブ14の内周面等で反射して到来する不要のファーフィールド光の戻り光も、同様の光路をとってλ/4板246に導入されるが、これら試料12の表面からの戻り光の近接場光31と、プローブ14の内面で反射された不要のファーフィールド光の戻り光とは、λ/4板246までの光路長が異なることから、λ/4板246によって直線偏光とされた双方の戻り光は、偏光面の角度が相違した状態でG−Tアナライザ248に導入される。   At this time, for example, the return light of unnecessary far-field light that is reflected by the inner peripheral surface of the probe 14 or the like is also introduced into the λ / 4 plate 246 through the same optical path. The near-field light 31 of the return light and the return light of the unnecessary far-field light reflected by the inner surface of the probe 14 have different optical path lengths to the λ / 4 plate 246. Both return lights that have been polarized are introduced into the GT analyzer 248 with the angles of the polarization planes being different.

したがって、G−Tアナライザ248の偏光角を調整しておくことにより、試料12面からの近接場光31の戻り光のみを取り出すことができ、情報検出装置34によって検出することができる。   Therefore, by adjusting the polarization angle of the GT analyzer 248, only the return light of the near-field light 31 from the surface of the sample 12 can be extracted and detected by the information detection device 34.

このようにして、λ/4板246とG−Tアナライザ248とによって、例えばプローブ14の内面からの不要な戻り光を排除することができ、磁区検出がなされた光のみを情報検出装置34に導入し、電気信号に変換した出力を取り出すことができる。すなわち、不要な戻り光によるノイズが効果的に排除された試料12の磁気的情報の検出を行うことができる。   In this way, unnecessary return light from, for example, the inner surface of the probe 14 can be eliminated by the λ / 4 plate 246 and the GT analyzer 248, and only the light that has been subjected to magnetic domain detection is passed to the information detection device 34. The output that has been introduced and converted into an electrical signal can be taken out. That is, the magnetic information of the sample 12 from which noise due to unnecessary return light is effectively eliminated can be detected.

なお、回折光をカットするために、第1の実施の形態と同様に、共焦点光学系を情報検出装置の前段に設けてもよい。   In order to cut the diffracted light, a confocal optical system may be provided in the front stage of the information detection device as in the first embodiment.

次に、本発明の第4の実施の形態に係るプローブ顕微鏡について説明する。第4の実施の形態に係るプローブ顕微鏡では、反射光ではなく、透過光を測定しており、照明光学系を試料の反対側(対物レンズの反対側)に設け、これに各検出系で使うレーザ波長をカットするカットフィルタを通して照射する。そして、試料から対物レンズに抜けるように照明すると、近接場光が計測され、試料やカンチレバーの透過光像が観察される。   Next, a probe microscope according to the fourth embodiment of the present invention will be described. In the probe microscope according to the fourth embodiment, transmitted light, not reflected light, is measured, and an illumination optical system is provided on the opposite side of the sample (opposite side of the objective lens), which is used in each detection system. Irradiate through a cut filter that cuts the laser wavelength. When illumination is performed so that the sample passes through the objective lens, near-field light is measured, and a transmitted light image of the sample and the cantilever is observed.

次に、本発明の第5の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態及び第2の実施の形態と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。   Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In addition, about the same part as 1st Embodiment and 2nd Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

図6に示すように、第5の実施の形態に係るプローブ顕微鏡510では、情報検出光学系518にλ/2板238を設け、情報検出レーザ光19として直線偏光レーザ光を用いている。   As shown in FIG. 6, in the probe microscope 510 according to the fifth embodiment, a λ / 2 plate 238 is provided in the information detection optical system 518, and linearly polarized laser light is used as the information detection laser light 19.

また、情報検出装置34の前段には、情報検出を行うための不要ファーフィールド反射光の排除を行なう不要反射光排除手段40と偏光面回転検出手段540とを設け、不要反射光排除手段40には、上記の第1の実施の形態と同様に共焦点光学系44を用い、偏光面回転検出手段540では、第2の実施の形態で設けられているλ/4板を省略し、G−Tアナライザ248のみを配置している。   Further, an unnecessary reflected light eliminating means 40 and a polarization plane rotation detecting means 540 for eliminating unnecessary far-field reflected light for performing information detection are provided in the preceding stage of the information detecting device 34. Uses the confocal optical system 44 as in the first embodiment, and the polarization plane rotation detection means 540 omits the λ / 4 plate provided in the second embodiment, and G- Only the T analyzer 248 is arranged.

また、プローブ顕微鏡510は、照射する変位検出レーザ光を、プローブ顕微鏡510の光軸とは異なる位置から照射するように配置したカンチレバー変位検出光学系522を設けており、レーザ光源552から照射された変位検出レーザ光が、対物レンズ28とは異なる外部レンズ系としての対物レンズ556を通じて、カンチレバー16に照射され、カンチレバー16の金属膜コート30で反射された反射光がカンチレバー変位検出装置554に導入される。   In addition, the probe microscope 510 is provided with a cantilever displacement detection optical system 522 that is arranged so as to irradiate the displacement detection laser light to be irradiated from a position different from the optical axis of the probe microscope 510, and is irradiated from the laser light source 552. The displacement detection laser light is applied to the cantilever 16 through the objective lens 556 as an external lens system different from the objective lens 28, and the reflected light reflected by the metal film coat 30 of the cantilever 16 is introduced into the cantilever displacement detection device 554. The

次に、本発明の第6の実施の形態に係るプローブ顕微鏡について説明する。図7に示すように、第6の実施の形態に係るプローブ顕微鏡では、プローブ14の外側にも、プローブ14の先端部分を除いて、金属膜コート630が蒸着されている。   Next, a probe microscope according to a sixth embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 7, in the probe microscope according to the sixth embodiment, a metal film coat 630 is deposited on the outside of the probe 14 except for the tip portion of the probe 14.

なお、他の構成は、第1の実施の形態に係るプローブ顕微鏡の構成と同様であるため、説明を省略する。   Since other configurations are the same as the configuration of the probe microscope according to the first embodiment, description thereof is omitted.

次に、本発明の第7の実施の形態について説明する。本実施の形態では、光記録媒体からの記録信号の読み出しを行なう光ピックアップとしてプローブ顕微鏡を用いたプローブ顕微鏡型光記録再生ヘッド装置に本発明を適用した場合を例に説明する。   Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, a case where the present invention is applied to a probe microscope type optical recording / reproducing head apparatus using a probe microscope as an optical pickup for reading a recording signal from an optical recording medium will be described as an example.

図8に示すように、第7の実施の形態に係るプローブ顕微鏡型光記録再生ヘッド装置710は、光記録再生ヘッド装置本体712と、回転支持されたディスク型の例えばCD(Compact Disc)等の光記録媒体714とを備えている。光記録再生ヘッド装置本体712は、第1の実施の形態で説明した近接場光を用いるプローブ顕微鏡を備えており、光記録媒体714上の例えば凹凸ピットによる記録や、相変化記録、光磁気記録を読み出す。   As shown in FIG. 8, a probe microscope type optical recording / reproducing head device 710 according to the seventh embodiment includes an optical recording / reproducing head device main body 712 and a disk-type, such as a CD (Compact Disc), which is supported by rotation. An optical recording medium 714. The optical recording / reproducing head device main body 712 includes the probe microscope using the near-field light described in the first embodiment. For example, recording by the concave and convex pits on the optical recording medium 714, phase change recording, and magneto-optical recording are performed. Is read.

このように、第7の実施の形態に係るプローブ顕微鏡型光記録再生ヘッド装置によれば、カンチレバーのプローブの凹部の内面を、プラズモン共鳴が起きるように金属膜でコーティングすることにより、近接場光を発生させて高い分解能で光記録媒体を測定して、記録情報を検出できる。   Thus, according to the probe microscope type optical recording / reproducing head device according to the seventh embodiment, the inner surface of the concave portion of the probe of the cantilever is coated with the metal film so as to cause plasmon resonance, so that the near-field light is obtained. Recording information can be detected by measuring the optical recording medium with high resolution.

また、プローブの先端に微小開口が形成されておらず、プローブの外部には金属膜がコーティングされていないため、光記録媒体を汚染せずに、かつ、信頼性の高い測定結果を得ることができる。   In addition, since the microscopic aperture is not formed at the tip of the probe and the metal film is not coated on the outside of the probe, it is possible to obtain a reliable measurement result without contaminating the optical recording medium. it can.

また、観察照明光学系と情報検出光学系とカンチレバー変位検出光学系に対する対物レンズを共通の対物レンズとすることにより、構成の簡潔化、占有空間の小型化を図ることができる。   Further, by using a common objective lens for the observation illumination optical system, the information detection optical system, and the cantilever displacement detection optical system, the configuration can be simplified and the occupied space can be reduced.

なお、上記の実施の形態では、光記録再生ヘッド装置本体に搭載するプローブ顕微鏡として、第1の実施の形態で説明したプローブ顕微鏡を用いた場合を例に説明したが、光記録再生ヘッド装置本体に、上記の第2の実施の形態〜第6の実施の形態に係るプローブ顕微鏡の何れを用いてもよい。   In the above embodiment, the case where the probe microscope described in the first embodiment is used as the probe microscope mounted on the optical recording / reproducing head apparatus main body has been described as an example. In addition, any of the probe microscopes according to the second to sixth embodiments described above may be used.

本発明の第1の実施の形態に係るプローブ顕微鏡の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the probe microscope which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るカンチレバー、プローブ、及び金属膜コートを示す斜視図である。It is a perspective view showing a cantilever, a probe, and a metal film coat concerning a 1st embodiment of the present invention. プローブの内面でプラズモン共鳴が起こり、プローブの先端から近接場光が発生する様子を示すイメージ図である。It is an image figure which shows a mode that plasmon resonance occurs in the inner surface of a probe, and a near field light generate | occur | produces from the front-end | tip of a probe. プローブの他の形状を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other shape of a probe. 本発明の第2の実施の形態に係るプローブ顕微鏡の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the probe microscope which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施の形態に係るプローブ顕微鏡の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the probe microscope which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施の形態に係るカンチレバー、プローブ、及び金属膜コートを示す概略図である。It is the schematic which shows the cantilever, probe, and metal film coat which concern on the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7の実施の形態に係るプローブ顕微鏡型光記録再生ヘッド装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the probe microscope type optical recording / reproducing head apparatus based on the 7th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10、210、510 プローブ顕微鏡
12 試料
14 プローブ
16 カンチレバー
18、218、518 情報検出光学系
19 情報検出レーザ光
20 観察照明光学系
22、522 カンチレバー変位検出光学系
24 第1の波長選択素子
26 第2の波長選択素子
28 対物レンズ
30、630 金属膜コート
31 近接場光
32 情報検出レーザ光源
34 情報検出装置
40 不要反射光排除手段
44 共焦点光学系
50 変位検出レーザ光
52、552 レーザ光源
54、554 カンチレバー変位検出装置
60 照明光源
62 照明光
64 観察装置
86 移動ステージ
236 λ/4板
238 λ/2板
240 偏光面回転検出手段
246 λ/4板
248 G−Tアナライザ
540 偏光面回転検出手段
710 プローブ顕微鏡型光記録再生ヘッド装置
712 光記録再生ヘッド装置本体
714 光記録媒体
10, 210, 510 Probe microscope 12 Sample 14 Probe 16 Cantilever 18, 218, 518 Information detection optical system 19 Information detection laser light 20 Observation illumination optical system 22, 522 Cantilever displacement detection optical system 24 First wavelength selection element 26 Second Wavelength selection element 28 Objective lens 30, 630 Metal film coat 31 Near-field light 32 Information detection laser light source 34 Information detection device 40 Unnecessary reflected light exclusion means 44 Confocal optical system 50 Displacement detection laser light 52, 552 Laser light sources 54, 554 Cantilever displacement detection device 60 Illumination light source 62 Illumination light 64 Observation device 86 Moving stage 236 λ / 4 plate 238 λ / 2 plate 240 Polarization plane rotation detection means 246 λ / 4 plate 248 GT analyzer 540 Polarization plane rotation detection means 710 Probe Microscope type optical recording / reproducing head device 712 Optical recording / reproducing Head device main body 714 an optical recording medium

Claims (27)

先端に向かうに従って狭窄した凹部が光を透過する光透過材料で形成されると共に、凹部の内面が金属膜でコーティングされた探針を端部に設けたカンチレバーを含む近接場光探針。   A near-field optical probe including a cantilever in which a concave portion narrowed toward the tip is formed of a light-transmitting material that transmits light, and a probe whose inner surface is coated with a metal film is provided at the end. 前記カンチレバーの探針は、プラズモン共鳴が起きるように凹部の内面が金属膜でコーティングされた請求項1記載の近接場光探針。   The near-field optical probe according to claim 1, wherein the inner surface of the recess is coated with a metal film so that plasmon resonance occurs. 請求項1又は2記載の近接場光探針を用いた光学装置。   An optical device using the near-field light probe according to claim 1. 先端に向かうに従って狭窄した凹部が光を透過する光透過材料で形成されると共に、凹部の内面が金属膜でコーティングされた探針を端部に設け、かつ、前記探針と試料の表面との間に原子間力が作用するように配置されたカンチレバーと、
前記カンチレバーの探針の先端へ情報検出レーザ光を照射して近接場光を発生させるレーザ光源を備え、前記近接場光の前記試料への照射による前記試料からの戻り光によって前記試料の試料情報を検出する情報検出光学系と、
少なくとも前記情報検出レーザ光の波長以外の波長帯を有する照明光を前記カンチレバーに照射する照明光源を備え、該照明光源からの照明光の前記カンチレバーからの戻り光の光学像によって、前記情報検出レーザ光の照射状態を観察する観察照明光学系と、
前記情報検出光学系及び前記観察照明光学系に対して共通に設けられた対物レンズと、
を含むプローブ顕微鏡。
A concave portion narrowed toward the tip is formed of a light transmitting material that transmits light, and a probe whose inner surface is coated with a metal film is provided at the end, and the probe and the surface of the sample A cantilever arranged so that an interatomic force acts between them,
A laser light source for generating near-field light by irradiating the tip of the probe of the cantilever with information detection laser light, and sample information of the sample by return light from the sample by irradiation of the sample with the near-field light An information detection optical system for detecting
An illumination light source for irradiating the cantilever with illumination light having a wavelength band other than at least the wavelength of the information detection laser light, and the information detection laser according to an optical image of the return light of the illumination light from the illumination light source from the cantilever An observation illumination optical system for observing the light irradiation state;
An objective lens provided in common for the information detection optical system and the observation illumination optical system;
Including probe microscope.
先端に向かうに従って狭窄した凹部が光を透過する光透過材料で形成されると共に、凹部の内面が金属膜でコーティングされた探針を端部に設け、かつ、前記探針と試料の表面との間に原子間力が作用するように配置されたカンチレバーと、
前記カンチレバーの探針の先端へ情報検出レーザ光を照射して近接場光を発生させるレーザ光源を備え、前記近接場光の前記試料への照射による前記試料からの戻り光によって前記試料の試料情報を検出する情報検出光学系と、
少なくとも前記情報検出レーザ光の波長以外の波長帯を有する照明光を前記カンチレバーに照射する照明光源を備え、該照明光源からの照明光の前記カンチレバーからの戻り光の光学像によって、前記情報検出レーザ光の照射状態を観察する観察照明光学系と、
前記情報検出レーザ光とは異なる波長の変位検出レーザ光を前記カンチレバーへ照射するレーザ光源を備え、前記変位検出レーザ光の前記カンチレバーからの戻り光から前記カンチレバーの変位を検出するカンチレバーの変位検出光学系と、
前記情報検出光学系、前記観察照明光学系、及び前記カンチレバーの変位検出光学系に対して共通に設けられた対物レンズと、
を含むプローブ顕微鏡。
A concave portion narrowed toward the tip is formed of a light transmitting material that transmits light, and a probe whose inner surface is coated with a metal film is provided at the end, and the probe and the surface of the sample A cantilever arranged so that an interatomic force acts between them,
A laser light source for generating near-field light by irradiating the tip of the probe of the cantilever with information detection laser light, and sample information of the sample by return light from the sample by irradiation of the sample with the near-field light An information detection optical system for detecting
An illumination light source for irradiating the cantilever with illumination light having a wavelength band other than at least the wavelength of the information detection laser light, and the information detection laser according to an optical image of the return light of the illumination light from the illumination light source from the cantilever An observation illumination optical system for observing the light irradiation state;
A cantilever displacement detection optical system comprising a laser light source for irradiating the cantilever with a displacement detection laser beam having a wavelength different from that of the information detection laser beam, and detecting a displacement of the cantilever from a return light of the displacement detection laser beam from the cantilever. The system,
An objective lens provided in common for the information detection optical system, the observation illumination optical system, and the displacement detection optical system of the cantilever;
Including probe microscope.
先端に向かうに従って狭窄した凹部が光を透過する光透過材料で形成されると共に、凹部の内面が金属膜でコーティングされた探針を端部に設け、かつ、前記探針と試料の表面との間に原子間力が作用するように設置されたカンチレバーと、
前記カンチレバーの探針の先端へ情報検出レーザ光を照射して、近接場光を発生させるレーザ光源を備え、前記近接場光の前記試料への照射による前記試料からの戻り光によって前記試料の試料情報を検出する情報検出光学系と、
少なくとも前記情報検出レーザ光の波長以外の波長帯を有する照明光を前記カンチレバーに照射する照明光源を備え、該照明光源からの照明光の前記カンチレバーからの戻り光の光学像によって、前記情報検出レーザ光の照射状態を観察する観察照明光学系と、
前記情報検出光学系及び前記観察照明光学系に対して共通に設けられた対物レンズと、
前記対物レンズとは異なる外部レンズ系、及び前記情報検出レーザ光とは異なる波長の変位検出レーザ光を、前記外部レンズ系を通じて前記カンチレバーへ照射するレーザ光源を備え、前記変位検出レーザ光の前記カンチレバーからの戻り光から前記カンチレバーの変位を検出するカンチレバーの変位検出光学系と、
を含むプローブ顕微鏡。
A concave portion narrowed toward the tip is formed of a light transmitting material that transmits light, and a probe whose inner surface is coated with a metal film is provided at the end, and the probe and the surface of the sample A cantilever installed so that an atomic force acts between them,
A laser light source that irradiates the tip of the probe of the cantilever with information detection laser light to generate near-field light, and a sample of the sample by return light from the sample due to irradiation of the sample with the near-field light. An information detection optical system for detecting information;
An illumination light source for irradiating the cantilever with illumination light having a wavelength band other than at least the wavelength of the information detection laser light, and the information detection laser according to an optical image of the return light of the illumination light from the illumination light source from the cantilever An observation illumination optical system for observing the light irradiation state;
An objective lens provided in common for the information detection optical system and the observation illumination optical system;
An external lens system different from the objective lens; and a laser light source for irradiating the cantilever with a displacement detection laser light having a wavelength different from that of the information detection laser light through the external lens system, the cantilever of the displacement detection laser light A cantilever displacement detection optical system for detecting the displacement of the cantilever from the return light from
Including probe microscope.
前記情報検出レーザ光を前記対物レンズに向かわせる波長選択性を有する波長選択素子を更に含む請求項4〜請求項6の何れか1項記載のプローブ顕微鏡。   The probe microscope according to claim 4, further comprising a wavelength selection element having wavelength selectivity for directing the information detection laser beam toward the objective lens. 前記波長選択素子は、前記照明光源からの照明光から前記情報検出レーザ光の波長の光成分を排除し、該光成分が排除された照明光を前記情報検出レーザ光とともに前記対物レンズに向かわせる波長選択性を有している請求項7記載のプローブ顕微鏡。   The wavelength selection element excludes the light component having the wavelength of the information detection laser light from the illumination light from the illumination light source, and directs the illumination light from which the light component has been removed together with the information detection laser light toward the objective lens. The probe microscope according to claim 7, which has wavelength selectivity. 前記変位検出レーザ光を前記対物レンズに向かわせる波長選択性を有する第1の波長選択素子と、
前記情報検出レーザ光を前記対物レンズに向かわせる波長選択性を有する第2の波長選択素子とを更に含む請求項5記載のプローブ顕微鏡。
A first wavelength selection element having a wavelength selectivity for directing the displacement detection laser light toward the objective lens;
The probe microscope according to claim 5, further comprising a second wavelength selection element having wavelength selectivity for directing the information detection laser beam toward the objective lens.
前記第1の波長選択素子は、前記照明光源からの照明光から前記変位検出レーザ光の波長の光成分を排除し、該光成分が排除された照明光を前記変位検出レーザ光とともに前記対物レンズに向かわせる波長選択性を有し、
前記第2の波長選択素子は、前記照明光源からの照明光から前記情報検出レーザ光の波長の光成分を排除し、該光成分が排除された照明光を前記情報検出レーザ光とともに前記対物レンズに向かわせる波長選択性を有している請求項9記載のプローブ顕微鏡。
The first wavelength selection element excludes the light component of the wavelength of the displacement detection laser light from the illumination light from the illumination light source, and the illumination light from which the light component is excluded together with the displacement detection laser light is the objective lens With wavelength selectivity
The second wavelength selection element excludes the light component of the wavelength of the information detection laser light from the illumination light from the illumination light source, and the illumination light from which the light component has been excluded together with the information detection laser light is the objective lens The probe microscope according to claim 9, which has a wavelength selectivity directed toward the surface.
前記波長選択素子は、ダイクロイックミラーである請求項4〜請求項10の何れか1項記載のプローブ顕微鏡。   The probe microscope according to claim 4, wherein the wavelength selection element is a dichroic mirror. 前記波長選択素子は、所定の波長をカットするカットフィルタである請求項4〜請求項11の何れか1項記載のプローブ顕微鏡。   The probe microscope according to claim 4, wherein the wavelength selection element is a cut filter that cuts a predetermined wavelength. 前記情報検出光学系は、前記近接場光の前記試料からの戻り光の光路に配置された共焦点光学系を更に備えた請求項4〜請求項6の何れか1項記載のプローブ顕微鏡。   The probe microscope according to any one of claims 4 to 6, wherein the information detection optical system further includes a confocal optical system disposed in an optical path of return light from the sample of the near-field light. 前記情報検出光学系は、前記近接場光の前記試料からの戻り光の光路に配置された円偏光検出光学系を更に備えた請求項4〜請求項6の何れか1項記載のプローブ顕微鏡。   The probe microscope according to any one of claims 4 to 6, wherein the information detection optical system further includes a circularly polarized light detection optical system disposed in an optical path of return light from the sample of the near-field light. 前記情報検出光学系は、前記情報検出レーザ光の光路に配置された直線偏光検出光学系を更に備えた請求項4〜請求項6の何れか1項記載のプローブ顕微鏡。   The probe microscope according to any one of claims 4 to 6, wherein the information detection optical system further includes a linearly polarized light detection optical system disposed in an optical path of the information detection laser beam. 前記探針を、円錐状又は多角錐状の形状とした請求項4〜請求項15の何れか1項記載のプローブ顕微鏡。   The probe microscope according to any one of claims 4 to 15, wherein the probe has a conical shape or a polygonal pyramid shape. 前記探針は、凹部の外面が、前記探針の先端部分を除いて、金属膜でコーティングされた請求項4〜請求項16の何れか1項記載のプローブ顕微鏡。   The probe microscope according to any one of claims 4 to 16, wherein the probe has an outer surface coated with a metal film except for a tip portion of the probe. 前記金属膜の厚さを、30nm〜60nmとする請求項4〜請求項17の何れか1項記載のプローブ顕微鏡。   The probe microscope according to any one of claims 4 to 17, wherein a thickness of the metal film is 30 nm to 60 nm. 前記カンチレバーの探針は、プラズモン共鳴が起きるように凹部の内面が金属膜でコーティングされた請求項4〜請求項18の何れか1項記載のプローブ顕微鏡。   The probe microscope according to any one of claims 4 to 18, wherein the probe of the cantilever is coated with a metal film on the inner surface of the recess so that plasmon resonance occurs. 前記情報検出光学系は、分光器を更に備え、前記分光器を用いて、前記試料からの戻り光によって前記試料の試料情報を検出する請求項4〜請求項19の何れか1項記載のプローブ顕微鏡。   The probe according to any one of claims 4 to 19, wherein the information detection optical system further includes a spectroscope, and the sample information of the sample is detected by return light from the sample using the spectroscope. microscope. 記録媒体に情報の記録及び再生の少なくとも一方を行うプローブ顕微鏡型記録再生ヘッド装置であって、
先端に向かうに従って狭窄した凹部が光を透過する光透過材料で形成されると共に、凹部の内面が金属膜でコーティングされた探針を端部に設け、かつ、前記探針と前記記録媒体の表面との間に原子間力が作用するように配置されたカンチレバーと、
前記カンチレバーの探針の先端へ情報検出レーザ光を照射して近接場光を発生させるレーザ光源を備え、前記近接場光の前記記録媒体への照射による前記記録媒体からの戻り光によって前記記録媒体の記録情報を検出する情報検出光学系と、
少なくとも前記情報検出レーザ光の波長以外の波長帯を有する照明光を前記カンチレバーに照射する照明光源を備え、該照明光源からの照明光の前記カンチレバーからの戻り光の光学像によって、前記情報検出レーザ光の照射状態を観察する観察照明光学系と、
前記情報検出光学系及び前記観察照明光学系に対して共通に設けられた対物レンズと、
を含むプローブ顕微鏡型記録再生ヘッド装置。
A probe microscope type recording / reproducing head device that performs at least one of recording and reproducing information on a recording medium,
A concave portion narrowed toward the tip is formed of a light transmitting material that transmits light, and a probe whose inner surface is coated with a metal film is provided at the end, and the probe and the surface of the recording medium A cantilever arranged so that an atomic force acts between
A laser light source for generating near-field light by irradiating the tip of the probe of the cantilever with information detection laser light, and the recording medium by return light from the recording medium due to irradiation of the recording medium with the near-field light An information detection optical system for detecting recorded information of
An illumination light source for irradiating the cantilever with illumination light having a wavelength band other than at least the wavelength of the information detection laser light, and the information detection laser according to an optical image of the return light of the illumination light from the illumination light source from the cantilever An observation illumination optical system for observing the light irradiation state;
An objective lens provided in common for the information detection optical system and the observation illumination optical system;
A probe microscope type recording / reproducing head apparatus including:
記録媒体に情報の記録及び再生の少なくとも一方を行うプローブ顕微鏡型記録再生ヘッド装置であって、
先端に向かうに従って狭窄した凹部が光を透過する光透過材料で形成されると共に、凹部の内面が金属膜でコーティングされた探針を端部に設け、かつ、前記探針と前記記録媒体の表面との間に原子間力が作用するように配置されたカンチレバーと、
前記カンチレバーの探針の先端へ情報検出レーザ光を照射して近接場光を発生させるレーザ光源を備え、前記近接場光の前記記録媒体への照射による前記記録媒体からの戻り光によって前記記録媒体の記録情報を検出する情報検出光学系と、
少なくとも前記情報検出レーザ光の波長以外の波長帯を有する照明光を前記カンチレバーに照射する照明光源を備え、該照明光源からの照明光の前記カンチレバーからの戻り光の光学像によって、前記情報検出レーザ光の照射状態を観察する観察照明光学系と、
前記情報検出レーザ光とは異なる波長の変位検出レーザ光を前記カンチレバーへ照射するレーザ光源を備え、前記変位検出レーザ光の前記カンチレバーからの戻り光から前記カンチレバーの変位を検出するカンチレバーの変位検出光学系と、
前記情報検出光学系、前記観察照明光学系、及び前記カンチレバーの変位検出光学系に対して共通に設けられた対物レンズと、
を含むプローブ顕微鏡型記録再生ヘッド装置。
A probe microscope type recording / reproducing head device that performs at least one of recording and reproducing information on a recording medium,
A concave portion narrowed toward the tip is formed of a light transmitting material that transmits light, and a probe whose inner surface is coated with a metal film is provided at the end, and the probe and the surface of the recording medium A cantilever arranged so that an atomic force acts between
A laser light source for generating near-field light by irradiating the tip of the probe of the cantilever with information detection laser light, and the recording medium by return light from the recording medium due to irradiation of the recording medium with the near-field light An information detection optical system for detecting recorded information of
An illumination light source for irradiating the cantilever with illumination light having a wavelength band other than at least the wavelength of the information detection laser light, and the information detection laser according to an optical image of the return light of the illumination light from the illumination light source from the cantilever An observation illumination optical system for observing the light irradiation state;
A cantilever displacement detection optical system comprising a laser light source for irradiating the cantilever with a displacement detection laser beam having a wavelength different from that of the information detection laser beam, and detecting a displacement of the cantilever from a return light of the displacement detection laser beam from the cantilever. The system,
An objective lens provided in common for the information detection optical system, the observation illumination optical system, and the displacement detection optical system of the cantilever;
A probe microscope type recording / reproducing head apparatus including:
記録媒体に情報の記録及び再生の少なくとも一方を行うプローブ顕微鏡型記録再生ヘッド装置であって、
先端に向かうに従って狭窄した凹部が光を透過する光透過材料で形成されると共に、凹部の内面が金属膜でコーティングされた探針を端部に設け、かつ、前記探針と前記記録媒体の表面との間に原子間力が作用するように設置されたカンチレバーと、
前記カンチレバーの探針の先端へ情報検出レーザ光を照射して、近接場光を発生させるレーザ光源を備え、前記近接場光の前記記録媒体への照射による前記記録媒体からの戻り光によって前記記録媒体の記録情報を検出する情報検出光学系と、
少なくとも前記情報検出レーザ光の波長以外の波長帯を有する照明光を前記カンチレバーに照射する照明光源を備え、該照明光源からの照明光の前記カンチレバーからの戻り光の光学像によって、前記情報検出レーザ光の照射状態を観察する観察照明光学系と、
前記情報検出光学系及び前記観察照明光学系に対して共通に設けられた対物レンズと、
前記対物レンズとは異なる外部レンズ系、及び前記情報検出レーザ光とは異なる波長の変位検出レーザ光を、前記外部レンズ系を通じて前記カンチレバーへ照射するレーザ光源を備え、前記変位検出レーザ光の前記カンチレバーからの戻り光から前記カンチレバーの変位を検出するカンチレバーの変位検出光学系と、
を含むプローブ顕微鏡型記録再生ヘッド装置。
A probe microscope type recording / reproducing head device that performs at least one of recording and reproducing information on a recording medium,
A concave portion narrowed toward the tip is formed of a light transmitting material that transmits light, and a probe whose inner surface is coated with a metal film is provided at the end, and the probe and the surface of the recording medium A cantilever installed so that an atomic force acts between
A laser light source that irradiates the tip of the probe tip of the cantilever with information detection laser light to generate near-field light, and the recording by the return light from the recording medium due to the irradiation of the near-field light to the recording medium. An information detection optical system for detecting recording information of the medium;
An illumination light source for irradiating the cantilever with illumination light having a wavelength band other than at least the wavelength of the information detection laser light, and the information detection laser according to an optical image of the return light of the illumination light from the illumination light source from the cantilever An observation illumination optical system for observing the light irradiation state;
An objective lens provided in common for the information detection optical system and the observation illumination optical system;
An external lens system different from the objective lens; and a laser light source for irradiating the cantilever with a displacement detection laser light having a wavelength different from that of the information detection laser light through the external lens system, the cantilever of the displacement detection laser light A cantilever displacement detection optical system for detecting the displacement of the cantilever from the return light from
A probe microscope type recording / reproducing head apparatus including:
前記情報検出レーザ光を前記対物レンズに向かわせる波長選択性を有する波長選択素子を更に含む請求項21〜請求項23の何れか1項記載のプローブ顕微鏡型記録再生ヘッド装置。   The probe microscope type recording / reproducing head device according to any one of claims 21 to 23, further comprising a wavelength selection element having wavelength selectivity for directing the information detection laser beam toward the objective lens. 前記波長選択素子は、前記照明光源からの照明光から前記情報検出レーザ光の波長の光成分を排除し、該光成分が排除された照明光を前記情報検出レーザ光とともに前記対物レンズに向かわせる波長選択性を有している請求項24記載のプローブ顕微鏡型記録再生ヘッド装置。   The wavelength selection element excludes the light component having the wavelength of the information detection laser light from the illumination light from the illumination light source, and directs the illumination light from which the light component has been removed together with the information detection laser light toward the objective lens. The probe microscope type recording / reproducing head device according to claim 24, which has wavelength selectivity. 前記変位検出レーザ光を前記対物レンズに向かわせる波長選択性を有する第1の波長選択素子と、
前記情報検出レーザ光を前記対物レンズに向かわせる波長選択性を有する第2の波長選択素子とを更に含む請求項22記載のプローブ顕微鏡型記録再生ヘッド装置。
A first wavelength selection element having a wavelength selectivity for directing the displacement detection laser light toward the objective lens;
23. The probe microscope type recording / reproducing head device according to claim 22, further comprising a second wavelength selection element having wavelength selectivity for directing the information detection laser beam toward the objective lens.
前記第1の波長選択素子は、前記照明光源からの照明光から前記変位検出レーザ光の波長の光成分を排除し、該光成分が排除された照明光を前記変位検出レーザ光とともに前記対物レンズに向かわせる波長選択性を有し、
前記第2の波長選択素子は、前記照明光源からの照明光から前記情報検出レーザ光の波長の光成分を排除し、該光成分が排除された照明光を前記情報検出レーザ光とともに前記対物レンズに向かわせる波長選択性を有している請求項26記載のプローブ顕微鏡型記録再生ヘッド装置。
The first wavelength selection element excludes the light component of the wavelength of the displacement detection laser light from the illumination light from the illumination light source, and the illumination light from which the light component is excluded together with the displacement detection laser light is the objective lens With wavelength selectivity
The second wavelength selection element excludes the light component of the wavelength of the information detection laser light from the illumination light from the illumination light source, and the illumination light from which the light component has been excluded together with the information detection laser light is the objective lens 27. The probe microscope type recording / reproducing head device according to claim 26, which has a wavelength selectivity directed to the head.
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