JP2011522273A5 - - Google Patents

Claims (15)

1. 走査型プローブ顕微鏡とともに使用する検出システムであって、
   基部端および自由端(base and free ends)を有しかつ前記自由端は鋭利な先端(sharp tip)を支持するカンチレバーを備えたプローブを照明するビームを生成する光源と、
   前記プローブから反射された光を集光する集光手段(collecting means)とを備え、
   前記ビームは、
   前記プローブ先端(tip)近傍(vicinity)の前記プローブの上部表面を照明し、前記反射された光は、前記プローブの前記上部表面のたわみ(deflection)の指示(indication)がそこから取得される(obtained)第１の成分(component)と、
   基準点に対する前記プローブの前記上部表面の位置(position)に関する情報を第２の成分から抽出するように構成された高さ検出システムに送出される第２の成分、の２つの成分を含む、システム。
2. 前記高さ検出システムが、反射光の前記第２の成分と高さ参照ビームとの経路差を検出するように構成された干渉計を備える、請求項１に記載の検出システム。
3. 前記干渉計(interferometer)が、一対(a pair)の直交位相(phase quadrature)インターフェログラム(interferograms)を生成する手段を含み、当該インターフェログラムを生成する手段の例として、位相シフトされた(shifted)インターフェログラムを生成する被覆を持つビームスプリッタが含まれる、
   請求項２に記載の検出システム。
4. 各インターフェログラムで検出された干渉縞(fringes)の数に応じた出力を生成するように構成された干渉縞計数装置を含み、
   前記干渉縞計数装置が、好ましくは干渉縞再分割(subdividing)装置を含む、請求項３に記載の検出システム。
5. 前記第１の成分は前記干渉計にも送出され、前記干渉計が、反射光の前記第１の成分と、自由端から離れた前記カンチレバー上の位置によって長さが定義される光路(optical path)に沿って伝播する(propagates along)たわみ参照ビーム(deflection reference beam)との光路差を検出し、それにより前記カンチレバーのたわみについての情報を提供するようにさらに構成される、請求項２から４のいずれか一項に記載の検出システム。
6. 前記第１の成分がたわみ検出器に送出され、前記たわみ検出器が、前記プローブの前記上部表面のたわみの指示を提供するように構成される、請求項２から４のいずれかに記載の検出システム。
7. 前記たわみ検出器は第２の干渉計であり、前記第２の干渉計が、反射光の前記第１の成分と、自由端から離れた前記カンチレバー上の位置によって長さが定義される光路に沿って伝播するたわみ参照ビームとの光路差を検出するように構成されるか、又は、
   前記たわみ検出器は位置検出器であり、当該位置検出器は、例えば分割(split)フォトダイオードを含み、前記分割フォトダイオードは、反射光の前記第１の成分が、前記プローブの前記上部表面の向きの角度によって決まる相対的強度で、前記ダイオードの２つの部分に入射するように配向される、
   請求項６に記載の検出システム。
8. 自由端から離れた前記カンチレバー上の位置が、カンチレバー基部端である、
   請求項５から７のいずれかに記載の検出システム。
9. 前記反射光を前記第１および第２の成分に分割するように構成されたビームスプリッタを含む、前記請求項のいずれかに記載の検出システム。
10. 前記プローブが、前記カンチレバーの前記自由端の近傍に取り付けられた先端を備え、前記カンチレバーは基部端で支持され、前記ビームで照明される前記プローブの前記上部表面は、前記先端の上方(above the tip)にある、及び／又は、
    前記プローブが、前記プローブの先端を移動させるように動作可能なアクチュエータを含む、前記請求項のいずれかに記載の検出システム。
11. 試料とプローブの間の相互作用に従って試料を画像化する走査型プローブ顕微鏡であって、前記プローブと前記試料の表面との間に相対的な運動を提供するように構成された駆動手段と、請求項１から１０のいずれか一項に記載のプローブ検出システムとを備える走査型プローブ顕微鏡。
12. 前記駆動手段は、前記試料表面に実質的に平行な面で前記プローブと前記試料表面との間に相対的な運動を提供するように構成されたＸＹ走査装置と、前記試料表面に直交する方向の相対的な運動を提供するように構成されたＺ方向駆動体とを備え、
    前記プローブ検出システムから取得される前記プローブの前記上部表面のたわみの指示が、前記Ｚ方向駆動体を内蔵したフィードバックシステムに付加され、前記Ｚ方向駆動体は、前記プローブの上部表面のたわみ（deflection）の指示(indication)を設定レベル(a set level)に戻すように構成される、
    請求項１１に記載の走査型プローブ顕微鏡。
13. 前記Ｚ方向駆動体が、前記プローブの前記基部を移動するように構成された基部駆動体を含み、オプションとして、更に、前記プローブと一体のアクチュエータを含み、
    前記アクチュエータは、前記プローブの前記先端を移動させるように動作可能である、
    請求項１２に記載の走査型プローブ顕微鏡。
14. 前記フィードバックシステムが、前記ＸＹ走査装置が画像画素間で前記プローブを移動するのに要する所要時間より長い所要時間で動作し、
    前記ＸＹ走査装置が、好ましくは、前記プローブまたは試料と支持体を、プローブまたは試料と支持体の共振周波数または共振周波数の近傍で振動させるように構成された共振器を備える、
    請求項１２、または、１３に記載の走査型プローブ顕微鏡。
15. 走査型プローブ顕微鏡を使用してデータを収集する方法であって、
    （ａ）基部端および自由端を有し、前記自由端が鋭利な先端を支持するカンチレバーを備えるプローブを、試料表面の近傍に移動するステップ、
    （ｂ）前記プローブの上部表面上の前記先端の真上の点に光ビームを誘導するステップ、
    （ｃ）前記プローブの前記上部表面から反射された光を集光および分析しながら、前記試料表面上で前記プローブを走査するステップを含み、前記集光された光の第１の成分の分析によって得られるフィードバック信号に応答して前記プローブの基部を垂直方向に駆動するようにＺ方向駆動体が動作し、前記集光された光の第１の成分から、前記プローブの前記上部表面のたわみの指示が得られ、集光された光の第２の成分は、第２の成分と高さ参照ビームとの間の経路差を検出するように構成され、基準レベル上方の前記プローブ先端の高さを示す画像を形成するように構成された干渉計に送出される、方法。