JP3002977B1 - 走査用プローブおよび走査型プローブ顕微鏡 - Google Patents
走査用プローブおよび走査型プローブ顕微鏡Info
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Abstract
【要約】
【課題】 光軸合わせが不要で、簡便に使用でき、高速
走査可能な走査用プローブを提供すること、および、簡
便に使用できる走査プローブ顕微鏡を提供する。 【解決手段】 カンチレバープローブ、および、近接し
て設置された光導波路からなり、カンチレバーの基部、
あるいは、カンチレバー自身にバネ性を持ちカンチレバ
ーが力学的に変位可能であり、このカンチレバープロー
ブの変位方向に対して導波路の端面が直角方向に位置
し、カンチレバープローブの変位を妨げない距離に配置
されているとともに、このカンチレバープローブと光導
波路が同一の基材上に一体で形成されている走査用プロ
ーブを考案した。
走査可能な走査用プローブを提供すること、および、簡
便に使用できる走査プローブ顕微鏡を提供する。 【解決手段】 カンチレバープローブ、および、近接し
て設置された光導波路からなり、カンチレバーの基部、
あるいは、カンチレバー自身にバネ性を持ちカンチレバ
ーが力学的に変位可能であり、このカンチレバープロー
ブの変位方向に対して導波路の端面が直角方向に位置
し、カンチレバープローブの変位を妨げない距離に配置
されているとともに、このカンチレバープローブと光導
波路が同一の基材上に一体で形成されている走査用プロ
ーブを考案した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、表面の微細形状
や物性情報を観察するための走査型原子間力顕微鏡や走
査型近接場光顕微鏡、さらに、データの記録や読み出し
を行うメモリ装置に関する。
や物性情報を観察するための走査型原子間力顕微鏡や走
査型近接場光顕微鏡、さらに、データの記録や読み出し
を行うメモリ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、プローブ顕微鏡において、プロー
ブと試料間の力の作用に伴うプローブの変位検出は、プ
ローブ−試料間の距離制御を行う上で、重要な技術とな
っている。この距離制御手段としては、光を用いる光て
こ法や光干渉法、さらに、圧電素子を用いる自己検知型
プローブなどが用いられてきた。
ブと試料間の力の作用に伴うプローブの変位検出は、プ
ローブ−試料間の距離制御を行う上で、重要な技術とな
っている。この距離制御手段としては、光を用いる光て
こ法や光干渉法、さらに、圧電素子を用いる自己検知型
プローブなどが用いられてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の光てこ法や光干
渉法では、光軸をプローブに合わせるための位置決め機
構が必要であるとともに、光軸調整の操作が煩雑であっ
た。圧電素子を用いる自己検知型プローブでは、プロー
ブの製作プロセスが複雑になるという問題があった。さ
らに、高速走査するために、より共振周波数の高いプロ
ーブが望まれている。
渉法では、光軸をプローブに合わせるための位置決め機
構が必要であるとともに、光軸調整の操作が煩雑であっ
た。圧電素子を用いる自己検知型プローブでは、プロー
ブの製作プロセスが複雑になるという問題があった。さ
らに、高速走査するために、より共振周波数の高いプロ
ーブが望まれている。
【０００４】本発明では、光軸合わせが不要で、簡便に
使用でき、共振周波数の高い走査用プローブを提供する
こと、および、簡便に使用でき、高速走査が可能な原子
間力顕微鏡、および、走査型近接場光顕微鏡を提供する
こと、さらに、調整の容易で、高速に読み書き可能なメ
モリ装置を提供することが課題である。
使用でき、共振周波数の高い走査用プローブを提供する
こと、および、簡便に使用でき、高速走査が可能な原子
間力顕微鏡、および、走査型近接場光顕微鏡を提供する
こと、さらに、調整の容易で、高速に読み書き可能なメ
モリ装置を提供することが課題である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】簡便な使用を可能にし、
高速走査可能な走査用プローブとして、カンチレバープ
ローブ、および、近接して設置された導波路からなり、
カンチレバーの基部、あるいは、カンチレバー自身にバ
ネ性を持ちカンチレバーが力学的に変位可能であり、こ
のカンチレバープローブの変位方向に対して導波路の端
面が直角方向に位置し、カンチレバープローブの変位を
妨げない距離に配置されているとともに、このカンチレ
バープローブと導波路が同一の基材上に一体で形成され
ている走査用プローブを考案した。
高速走査可能な走査用プローブとして、カンチレバープ
ローブ、および、近接して設置された導波路からなり、
カンチレバーの基部、あるいは、カンチレバー自身にバ
ネ性を持ちカンチレバーが力学的に変位可能であり、こ
のカンチレバープローブの変位方向に対して導波路の端
面が直角方向に位置し、カンチレバープローブの変位を
妨げない距離に配置されているとともに、このカンチレ
バープローブと導波路が同一の基材上に一体で形成され
ている走査用プローブを考案した。
【０００６】さらに、すくなくとも、このプローブと光
干渉検出手段、プローブ−試料間の相対移動手段、制御
およびデータ処理手段より構成される走査型プローブ顕
微鏡を考案した。また、すくなくとも、このプローブと
記録メディア、光干渉検出手段、プローブ−記録メディ
ア間の相対移動手段、制御およびデータ処理手段より構
成されるメモリ装置を考案した。
干渉検出手段、プローブ−試料間の相対移動手段、制御
およびデータ処理手段より構成される走査型プローブ顕
微鏡を考案した。また、すくなくとも、このプローブと
記録メディア、光干渉検出手段、プローブ−記録メディ
ア間の相対移動手段、制御およびデータ処理手段より構
成されるメモリ装置を考案した。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。図１は、本発明の走査用プロ
ーブの一例を示したものである。図１において、本発明
のプローブは、バネ性を持ち機械的に変位可能なカンチ
レバープローブ１、および、コア部２とクラッド部３で
構成された光導波路を有している。このカンチレバープ
ローブ１の変位方向に対して導波路の端面４が直角方向
に位置することで、導波路端面から光を出した際に、カ
ンチレバープローブ１に反射して、導波路端面４に再び
戻るようになっている。このカンチレバープローブで反
射して戻る光と、導波路端面で反射して戻る波が干渉す
るため、戻り波の信号強度の変化によって、カンチレバ
ープローブ１のたわみを検出することができる。ここ
で、導波路端面において反射する戻り波が弱い場合に
は、別途、反射させる機能を外部の信号源とともに設置
することもできる。ここで、導波路端面の戻り波を用い
て、波の干渉を利用する場合には、導波路端面とレバー
の距離に対して、波長の整数倍の周期で干渉の感度が変
わってくるので、あらかじめ、これを考慮して、隙間の
距離を決めるか、熱的手法で、間隔を微調することもで
きる。
図面を参照して説明する。図１は、本発明の走査用プロ
ーブの一例を示したものである。図１において、本発明
のプローブは、バネ性を持ち機械的に変位可能なカンチ
レバープローブ１、および、コア部２とクラッド部３で
構成された光導波路を有している。このカンチレバープ
ローブ１の変位方向に対して導波路の端面４が直角方向
に位置することで、導波路端面から光を出した際に、カ
ンチレバープローブ１に反射して、導波路端面４に再び
戻るようになっている。このカンチレバープローブで反
射して戻る光と、導波路端面で反射して戻る波が干渉す
るため、戻り波の信号強度の変化によって、カンチレバ
ープローブ１のたわみを検出することができる。ここ
で、導波路端面において反射する戻り波が弱い場合に
は、別途、反射させる機能を外部の信号源とともに設置
することもできる。ここで、導波路端面の戻り波を用い
て、波の干渉を利用する場合には、導波路端面とレバー
の距離に対して、波長の整数倍の周期で干渉の感度が変
わってくるので、あらかじめ、これを考慮して、隙間の
距離を決めるか、熱的手法で、間隔を微調することもで
きる。
【０００８】この導波路端面４とカンチレバープローブ
１の間の隙間は、極力小さい方がよいが、カンチレバー
プローブの変位を妨げない距離に配置されことが必要で
ある。本発明で重要な点は、カンチレバープローブ１と
導波路が同一の基材５上に一体で形成されている点であ
る。このことによって、導波路の位置をカンチレバープ
ローブに対して、測定毎に調整することを省くことがで
きる。
１の間の隙間は、極力小さい方がよいが、カンチレバー
プローブの変位を妨げない距離に配置されことが必要で
ある。本発明で重要な点は、カンチレバープローブ１と
導波路が同一の基材５上に一体で形成されている点であ
る。このことによって、導波路の位置をカンチレバープ
ローブに対して、測定毎に調整することを省くことがで
きる。
【０００９】さらに、図１において、カンチレバープロ
ーブ１上には、尖鋭な先端６が形成されている。この先
端は、カンチレバーの変位方向で導波路端面の位置する
方向と反対側に位置しており、試料とプローブの間に働
く力を距離方向の変位として検出する原子間力顕微鏡用
のプローブとして機能することができる。このような、
走査用プローブは、従来の半導体加工プロセスや薄膜形
成プロセスによって、製作することができる。
ーブ１上には、尖鋭な先端６が形成されている。この先
端は、カンチレバーの変位方向で導波路端面の位置する
方向と反対側に位置しており、試料とプローブの間に働
く力を距離方向の変位として検出する原子間力顕微鏡用
のプローブとして機能することができる。このような、
走査用プローブは、従来の半導体加工プロセスや薄膜形
成プロセスによって、製作することができる。
【００１０】一方、図２に示すように、尖鋭な先端７
が、カンチレバーの先端にレバーの軸方向に一致して位
置するように構成することもできる。この場合は、ずり
モードの走査プローブ顕微鏡用プローブとして利用する
ことができる。図３の例では、カンチレバープローブ８
上に導波路９と波の進行軸が一致する導波路１０が形成
されており、この光導波路の終端がプローブの先端１１
となっている。
が、カンチレバーの先端にレバーの軸方向に一致して位
置するように構成することもできる。この場合は、ずり
モードの走査プローブ顕微鏡用プローブとして利用する
ことができる。図３の例では、カンチレバープローブ８
上に導波路９と波の進行軸が一致する導波路１０が形成
されており、この光導波路の終端がプローブの先端１１
となっている。
【００１１】以上の例において、導波路としては、一般
的に光り導波路を用いることができる。この場合、導波
路９を伝搬してきた光の大部分は、導波路１０に伝搬
し、先端１１から放出される。したがって、この走査用
プローブは、プローブ先端から試料に光を照射する近接
場光顕微鏡用のプローブとして利用することができる。
光導波路としては、光ファイバーを用いることができ
る。走査用プローブの基材に光ファイバーを用いた例を
図４に示す。この場合は、光導波路は、クラッド１２お
よびコア１３で構成される光ファイバーそのものであ
り、カンチレバープローブ１４を形成するため、光ファ
イバーの端からわずかな距離の部分において、光ファイ
バーの中間部をすくなくとも直径の３分の２程度を除去
している。この光ファイバーの中間部の除去法には、ダ
イシングソー、エキシマレーザー、集束イオンビームな
どの手法を用いることができる。
的に光り導波路を用いることができる。この場合、導波
路９を伝搬してきた光の大部分は、導波路１０に伝搬
し、先端１１から放出される。したがって、この走査用
プローブは、プローブ先端から試料に光を照射する近接
場光顕微鏡用のプローブとして利用することができる。
光導波路としては、光ファイバーを用いることができ
る。走査用プローブの基材に光ファイバーを用いた例を
図４に示す。この場合は、光導波路は、クラッド１２お
よびコア１３で構成される光ファイバーそのものであ
り、カンチレバープローブ１４を形成するため、光ファ
イバーの端からわずかな距離の部分において、光ファイ
バーの中間部をすくなくとも直径の３分の２程度を除去
している。この光ファイバーの中間部の除去法には、ダ
イシングソー、エキシマレーザー、集束イオンビームな
どの手法を用いることができる。
【００１２】図４の例では、光ファイバーで構成された
カンチレバープローブ部分１４に、コアを先端とする尖
鋭化した形状１５を形成しており、近接場光顕微鏡用の
プローブとして利用することができるようになってい
る。この尖鋭化した形状は、両端に張力をかけながら、
ヒーター、バーナー、炭酸ガスレーザーなどによって加
熱することで形成させるか、フッ酸によるエッチングに
よって形成させることができる。
カンチレバープローブ部分１４に、コアを先端とする尖
鋭化した形状１５を形成しており、近接場光顕微鏡用の
プローブとして利用することができるようになってい
る。この尖鋭化した形状は、両端に張力をかけながら、
ヒーター、バーナー、炭酸ガスレーザーなどによって加
熱することで形成させるか、フッ酸によるエッチングに
よって形成させることができる。
【００１３】このように構成された近接場光顕微鏡用の
プローブは、従来の光ファイバーで形成されたプローブ
が光ファイバーの軸方向のバネ性を利用するのに対し
て、よりレバー部分を小さくすることができるため、共
振周波数を高くすることが可能になる。このため、より
高速な走査に対応することができる。この近接場光顕微
鏡用のプローブにおいては、光の放出する範囲を小さく
限定するために、図５に示すように、尖鋭化形状の先端
１６を除くテーパー部を光遮断材料１７で被覆して用い
る。この被覆材料は、具体的には、アルミ、クロム、金
などの金属材料を用いることができる。 さらに、図６
に示すように、この光ファイバーのカンチレバープロー
ブ部を尖鋭化させずに、温度、磁気、電位、光等のセン
サー素子１８を固定することで、走査用センサープロー
ブを構成することもできる。ここで、センサー素子１８
の信号は、リード線１９で取り出すか、プローブ基材５
表面に配線をパターニングしても良い。
プローブは、従来の光ファイバーで形成されたプローブ
が光ファイバーの軸方向のバネ性を利用するのに対し
て、よりレバー部分を小さくすることができるため、共
振周波数を高くすることが可能になる。このため、より
高速な走査に対応することができる。この近接場光顕微
鏡用のプローブにおいては、光の放出する範囲を小さく
限定するために、図５に示すように、尖鋭化形状の先端
１６を除くテーパー部を光遮断材料１７で被覆して用い
る。この被覆材料は、具体的には、アルミ、クロム、金
などの金属材料を用いることができる。 さらに、図６
に示すように、この光ファイバーのカンチレバープロー
ブ部を尖鋭化させずに、温度、磁気、電位、光等のセン
サー素子１８を固定することで、走査用センサープロー
ブを構成することもできる。ここで、センサー素子１８
の信号は、リード線１９で取り出すか、プローブ基材５
表面に配線をパターニングしても良い。
【００１４】次に、本発明の走査用プローブを用いた走
査型プローブ顕微鏡について説明する。図７は、本発明
の走査型プローブ顕微鏡の構成例を示したもので、図７
において、走査プローブ顕微鏡は、図１で示した走査用
プローブ５０、光干渉検出手段５２、プローブ−試料間
の相対移動手段５３、制御およびデータ処理手段５４よ
り構成されている。光干渉検出手段５２から、走査用プ
ローブ５０の光導波路に光が導入されるとともに、同じ
光導波路からの戻り光を受けるようになっており、干渉
による光強度の変化から、プローブの変位が検出できる
ようになっている。ここで検出した信号は、制御および
データ処理手段５４に送られる。走査用プローブ５０の
先鋭化されたプローブ先端は、試料５５に近接されて配
置されており、プローブ−試料間の相対移動手段５３に
よって、プローブ−試料間の距離制御および２次元的な
走査を行うことができる。この相対移動手段５３は、制
御およびデータ処理手段５４によって制御されており、
制御およびデータ処理手段５４において、表面形状が画
像情報に変換される。尚、走査用プローブ５０を振動さ
せて用いる場合には、圧電振動手段４９によって、プロ
ーブを振動させることができる。
査型プローブ顕微鏡について説明する。図７は、本発明
の走査型プローブ顕微鏡の構成例を示したもので、図７
において、走査プローブ顕微鏡は、図１で示した走査用
プローブ５０、光干渉検出手段５２、プローブ−試料間
の相対移動手段５３、制御およびデータ処理手段５４よ
り構成されている。光干渉検出手段５２から、走査用プ
ローブ５０の光導波路に光が導入されるとともに、同じ
光導波路からの戻り光を受けるようになっており、干渉
による光強度の変化から、プローブの変位が検出できる
ようになっている。ここで検出した信号は、制御および
データ処理手段５４に送られる。走査用プローブ５０の
先鋭化されたプローブ先端は、試料５５に近接されて配
置されており、プローブ−試料間の相対移動手段５３に
よって、プローブ−試料間の距離制御および２次元的な
走査を行うことができる。この相対移動手段５３は、制
御およびデータ処理手段５４によって制御されており、
制御およびデータ処理手段５４において、表面形状が画
像情報に変換される。尚、走査用プローブ５０を振動さ
せて用いる場合には、圧電振動手段４９によって、プロ
ーブを振動させることができる。
【００１５】図８は、光干渉検出手段５２の構成例を示
したものである。図８（ａ）では、光源６１からでた光
は、ビームスプリッター６２を透過しレンズ６３を介し
て、走査用プローブ６４の導波路に入射されるととも
に、ビームスプリッター６２で直角に曲げられ、ミラー
６５に照射される。走査プローブ６４からの戻り光は、
ビームスプリッター６２で直角に曲げられ、光検出器６
６に達するとともに、ミラー６５からの反射光は、ビー
ムスプリッター６２を透過して、光検出器６６に達す
る。光検出器６６に達した光は、互いに干渉するが、プ
ローブからの戻り光の位相は、カンチレバープローブが
変位すると変化するため、カンチレバープローブの変位
に応じて、光強度が変化することになる。
したものである。図８（ａ）では、光源６１からでた光
は、ビームスプリッター６２を透過しレンズ６３を介し
て、走査用プローブ６４の導波路に入射されるととも
に、ビームスプリッター６２で直角に曲げられ、ミラー
６５に照射される。走査プローブ６４からの戻り光は、
ビームスプリッター６２で直角に曲げられ、光検出器６
６に達するとともに、ミラー６５からの反射光は、ビー
ムスプリッター６２を透過して、光検出器６６に達す
る。光検出器６６に達した光は、互いに干渉するが、プ
ローブからの戻り光の位相は、カンチレバープローブが
変位すると変化するため、カンチレバープローブの変位
に応じて、光強度が変化することになる。
【００１６】図８（ｂ）では、光源６７からの光は、レ
ンズ６８を介して、２対２のカプラー部７０に接続され
ている光ファイバー６９に導入される。導入された光
は、カプラー部７０を通り走査用プローブ７１に導入さ
れるとともに、一部は反射端面７２を有するもう一つの
光ファイバに分岐される。プローブからの戻り光は、カ
プラー部７０を介して光検出器７３に導かれるととも
に、反射端面７２で反射した光も光検出器７３に導か
れ、互いに干渉する。この場合も同様に、プローブから
の戻り光の位相は、カンチレバープローブが変位すると
変化するため、カンチレバープローブの変位に応じて、
光強度が変化することになる。
ンズ６８を介して、２対２のカプラー部７０に接続され
ている光ファイバー６９に導入される。導入された光
は、カプラー部７０を通り走査用プローブ７１に導入さ
れるとともに、一部は反射端面７２を有するもう一つの
光ファイバに分岐される。プローブからの戻り光は、カ
プラー部７０を介して光検出器７３に導かれるととも
に、反射端面７２で反射した光も光検出器７３に導か
れ、互いに干渉する。この場合も同様に、プローブから
の戻り光の位相は、カンチレバープローブが変位すると
変化するため、カンチレバープローブの変位に応じて、
光強度が変化することになる。
【００１７】これらの光源６１または６７の光をに変調
をかけて、光検出器の出力をロックイン検出すること
で、検出感度を上げることもできる。さらに、図３ある
いは図４に示した近接場光顕微鏡用走査プローブ４６を
用いた走査型近接場光顕微鏡の全体の構成図を図９に示
す。図９では、図８の構成に加えて、集光用光学系７４
または７５、および、光検出器７６または７７が追加し
て設置されている。プローブ先端から試料５５に照射さ
れた光のうち、試料を透過した光は、光学系７４で集光
され、光検出器７６で検出される。一方、試料表面で反
射した光は、光学系７５で集光され、光検出器７７で検
出される。この場合、検出光としては、光干渉用の光を
用いることもできるが、別個に波長の異なる物性計測用
の光源を用意して、検出器の前にフィルター４７または
４８を配置して試料の物性計測を行うこともできる。
をかけて、光検出器の出力をロックイン検出すること
で、検出感度を上げることもできる。さらに、図３ある
いは図４に示した近接場光顕微鏡用走査プローブ４６を
用いた走査型近接場光顕微鏡の全体の構成図を図９に示
す。図９では、図８の構成に加えて、集光用光学系７４
または７５、および、光検出器７６または７７が追加し
て設置されている。プローブ先端から試料５５に照射さ
れた光のうち、試料を透過した光は、光学系７４で集光
され、光検出器７６で検出される。一方、試料表面で反
射した光は、光学系７５で集光され、光検出器７７で検
出される。この場合、検出光としては、光干渉用の光を
用いることもできるが、別個に波長の異なる物性計測用
の光源を用意して、検出器の前にフィルター４７または
４８を配置して試料の物性計測を行うこともできる。
【００１８】走査型近接場光顕微鏡の応用例として、い
わゆるイルミネーションコレクションモードを構成した
例を図１０に示す。図１０では、図８（ａ）の構成に、
プローブ変位検出用の光源６１の波長の光を反射し試料
物性計測用の光源７８の波長の光を透過するダイクロイ
ックミラー７９、プローブ変位検出用の光源６１の波長
の光を反射し試料物性計測用の光源７８の波長の光を透
過するダイクロイックミラー８０、物性計測のため任意
の波長を選択するフィルターあるいは分光器８１、光検
出器８２が追加されている。プローブ変位検出用の光の
経路は、途中にダイクロイックミラーを介する以外は、
図８（ｂ）の構成と同じである。プローブ変位検出用の
光は、プローブの先端５１から、試料５５の表面に照射
され、試料表面で変換された蛍光やラマン散乱光などの
光の一部は、再びプローブ先端５１から光導波路に戻
り、ビームスプリッター６２、ダイクロイックミラー８
０を経由して、物性計測のため任意の波長を選択するフ
ィルターあるいは分光器８１に入り、光検出器８２で検
出される。
わゆるイルミネーションコレクションモードを構成した
例を図１０に示す。図１０では、図８（ａ）の構成に、
プローブ変位検出用の光源６１の波長の光を反射し試料
物性計測用の光源７８の波長の光を透過するダイクロイ
ックミラー７９、プローブ変位検出用の光源６１の波長
の光を反射し試料物性計測用の光源７８の波長の光を透
過するダイクロイックミラー８０、物性計測のため任意
の波長を選択するフィルターあるいは分光器８１、光検
出器８２が追加されている。プローブ変位検出用の光の
経路は、途中にダイクロイックミラーを介する以外は、
図８（ｂ）の構成と同じである。プローブ変位検出用の
光は、プローブの先端５１から、試料５５の表面に照射
され、試料表面で変換された蛍光やラマン散乱光などの
光の一部は、再びプローブ先端５１から光導波路に戻
り、ビームスプリッター６２、ダイクロイックミラー８
０を経由して、物性計測のため任意の波長を選択するフ
ィルターあるいは分光器８１に入り、光検出器８２で検
出される。
【００１９】次に、図１に示した走査用プローブを用い
て、メモリ装置を構成した例について示す。図１１にお
いて、メモリ装置は、走査用プローブ９１、光干渉検出
手段９２、プローブ−記録メディア間の相対移動手段９
３、記録メディア９４、回転手段９５、制御およびデー
タ処理手段９６より構成されている。この走査プローブ
９１によって、記録メディア９４の表面形状として記録
された情報を読み込むことで、記録の読み出しを行うこ
とができる。
て、メモリ装置を構成した例について示す。図１１にお
いて、メモリ装置は、走査用プローブ９１、光干渉検出
手段９２、プローブ−記録メディア間の相対移動手段９
３、記録メディア９４、回転手段９５、制御およびデー
タ処理手段９６より構成されている。この走査プローブ
９１によって、記録メディア９４の表面形状として記録
された情報を読み込むことで、記録の読み出しを行うこ
とができる。
【００２０】さらに、図１２は、図３あるいは図４に示
した近接場光顕微鏡用走査プローブを用いた光メモリ装
置の構成例である。図１２では、図１１の光干渉検出手
段９２の代わりに、メディアにおける偏光特性の変化を
検出する場合には、光干渉検出手段と偏光変化成分検出
用の偏光フィルタ９７とその光強度を検出する光検出器
９８を含む構成になっている。
した近接場光顕微鏡用走査プローブを用いた光メモリ装
置の構成例である。図１２では、図１１の光干渉検出手
段９２の代わりに、メディアにおける偏光特性の変化を
検出する場合には、光干渉検出手段と偏光変化成分検出
用の偏光フィルタ９７とその光強度を検出する光検出器
９８を含む構成になっている。
【００２１】このメモリ装置で使用するためのプローブ
として、複数個の走査用プローブを一体に構成すること
ができる。図１３は、このプローブ部分の構成例を示し
たものである。この複数個一体のプローブをメモり装置
に組み込むことによって、より高速な処理を行うことが
可能になる。
として、複数個の走査用プローブを一体に構成すること
ができる。図１３は、このプローブ部分の構成例を示し
たものである。この複数個一体のプローブをメモり装置
に組み込むことによって、より高速な処理を行うことが
可能になる。
【００２２】
【発明の効果】本発明によって、光軸合わせが不要で、
簡便に使用できる走査用プローブを提供することができ
るようになった。これによって、簡便に使用できる原子
間力顕微鏡、および、走査型近接場光顕微鏡を提供する
ことができるようになった。本プローブは、従来よりも
共振周波数を高くできるため、より、高速な走査によっ
て、試料表面の観察が行えるようになった。さらに、調
整が容易で、高速走査が可能なメモリ装置を提供するこ
とができるようになった。
簡便に使用できる走査用プローブを提供することができ
るようになった。これによって、簡便に使用できる原子
間力顕微鏡、および、走査型近接場光顕微鏡を提供する
ことができるようになった。本プローブは、従来よりも
共振周波数を高くできるため、より、高速な走査によっ
て、試料表面の観察が行えるようになった。さらに、調
整が容易で、高速走査が可能なメモリ装置を提供するこ
とができるようになった。
【図１】本発明のプローブの構造を示す図である。
【図２】本発明のプローブの構造を示す図である。
【図３】本発明のプローブの構造を示す図である。
【図４】本発明のプローブの構造を示す図である。
【図５】本発明のプローブの構造を示す図である。
【図６】本発明のプローブの構造を示す図である。
【図７】本発明の走査型プローブ顕微鏡の構成を示す図
である。
である。
【図８】本発明の走査型プローブ顕微鏡に用いられる光
干渉検出手段の構成を示す図である。
干渉検出手段の構成を示す図である。
【図９】本発明の走査型近接場光顕微鏡の構成を示す図
である。
である。
【図１０】本発明の走査型近接場光顕微鏡の構成を示す
図である。
図である。
【図１１】本発明のメモリ装置の構成を示す図である。
【図１２】本発明のメモリ装置の構成を示す図である。
【図１３】本発明のプローブの構造を示す図である。
１ カンチレバープローブ ２ コア ３ クラッド ４ 端面 ５ 基材 ７ 先端 ８ カンチレバープローブ ９ 導波路 １０ 導波路 １１ 先端 １２ クラッド １３ コア １４ カンチレバープローブ １５ 尖鋭形状部 １６ 先端 １７ 光遮断材料 １８ センサー素子 １９ リード線 ４６ 走査用プローブ ４７，４８ フィルター ４９ 圧電振動手段 ５０ 走査用プローブ ５１ 先端 ５２ 光干渉検出手段 ５３ 相対移動手段 ５４ データ処理手段 ５５ 試料 ６１ 光源 ６２ ビームスプリッター ６３ レンズ ６４ 走査用プローブ ６５ ミラー ６６ 光検出器 ６７ 光源 ６８ レンズ ６９ 光ファイバー ７０ カプラー部 ７１ 走査用プローブ ７２ 反射端面 ７３ 光検出器 ７４，７５ 集光光学系 ７６，７７ 光検出器 ７８ 光源 ７９、８０ ダイクロイックミラー ８１ 分光器 ８２ 光検出器 ９１ 走査用プローブ ９２ 光干渉検出手段 ９３ 相対移動手段 ９４ 記録メディア ９５ 回転手段 ９６ データ処理手段 ９７ 偏光フィルタ ９８ 光検出器 ６７ 光源 ６８ レンズ ６９ 光ファイバー ７０ カプラー部 ７１ 走査用プローブ ７２ 反射端面 ７３ 光検出器 ７４、７５ 集光光学系 ７６、７７ 光検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｇ１１Ｂ 9/00 Ｇ１１Ｂ 9/00 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 37/00 G01B 21/30 H01J 37/28 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (14)
- 【請求項１】 カンチレバープローブ、および、近接し
て設置された導波路からなり、カンチレバーの基部、あ
るいは、カンチレバー自身にバネ性を持ちカンチレバー
が力学的に変位可能であり、このカンチレバープローブ
の変位方向に対して導波路の端面が直角方向に位置し、
カンチレバープローブの変位を妨げない距離に配置され
ているとともに、このカンチレバープローブと光導波路
が同一の基材上に一体で形成されていることを特徴とす
る走査用プローブ。 - 【請求項２】 カンチレバープローブ上に尖鋭な先端を
有することを特徴とする請求項１記載の走査用プロー
ブ。 - 【請求項３】 前記尖鋭な先端が、カンチレバーの変位
方向にあり、導波路端面の位置する方向と反対側に位置
することを特徴とする請求項２記載の走査用プローブ。 - 【請求項４】 前記尖鋭な先端が、カンチレバーの先端
にあるとともに、レバーの軸方向に一致して位置するこ
とを特徴とする請求項２記載の走査用プローブ。 - 【請求項５】 前記カンチレバープローブ上に前記導波
路と導波軸が一致する別の導波路が形成されており、こ
の光導波路の終端がプローブの先端であることを特徴と
する請求項１記載の走査用プローブ。 - 【請求項６】 前記導波路が、光導波路であることを特
徴とする請求項３、４あるいは５のいずれかに記載の走
査用プローブ。 - 【請求項７】 前記光導波路が光ファイバーであり、光
ファイバーの中間部において直径の３分の２以上が除去
されていることを特徴とする請求項６記載の走査用プロ
ーブ。 - 【請求項８】 上記光ファイバーで構成されたカンチレ
バープローブ部分に、コアを先端とする尖鋭化した形状
を有することを特徴とする請求項７記載の走査用プロー
ブ。 - 【請求項９】 上記尖鋭化形状の先端を除くテーパー部
が光遮断材料で被覆されていることを特徴とする請求項
５または８記載の走査用プローブ。 - 【請求項１０】 すくなくとも、カンチレバープロー
ブ、および、近接して設置された光導波路からなり、カ
ンチレバーの基部、あるいは、カンチレバー自身にバネ
性を持ちカンチレバーが力学的に変位可能であり、この
カンチレバープローブの変位方向に対して導波路の端面
が直角方向に位置し、カンチレバープローブの変位を妨
げない距離に配置されているとともに、このカンチレバ
ープローブと光導波路が同一の基材上に一体で形成され
ている走査用プローブ、および、光干渉検出手段、プロ
ーブ−試料間の相対移動手段、制御およびデータ処理手
段より構成される走査型プローブ顕微鏡。 - 【請求項１１】 前記プローブにおいて、前記カンチレ
バープローブ上に前記光導波路と光軸が一致する光導波
路が形成されており、この光導波路の終端がプローブの
先端であるよう構成されているとともに、さらに、集光
光学系、光検出器を少なくとも有することを特徴とする
請求項１０記載の走査用プローブ。 - 【請求項１２】 すくなくとも、カンチレバープロー
ブ、および、近接して設置された光導波路からなり、カ
ンチレバーの基部、あるいは、カンチレバー自身にバネ
性を持ちカンチレバーが力学的に変位可能であり、この
カンチレバープローブの変位方向に対して導波路の端面
が直角方向に位置し、カンチレバープローブの変位を妨
げない距離に配置されているとともに、このカンチレバ
ープローブと光導波路が同一の基材上に一体で形成され
ている走査用プローブ、および、記録メディア、光干渉
検出手段、プローブ−記録メディア間の相対移動手段、
制御およびデータ処理手段より構成されるメモリ装置。 - 【請求項１３】 前記プローブにおいて、前記カンチレ
バープローブ上に前記光導波路と光軸が一致する光導波
路が形成されており、この光導波路の終端がプローブの
先端であるよう構成されているとともに、さらに、メモ
リ情報検出用フィルタ、光検出器を少なくとも有するこ
とを特徴とする請求項１２記載のメモリ装置。 - 【請求項１４】 前記プローブが複数個配置されている
ことを特徴とする請求項１２または１３記載のメモリ装
置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10193354A JP3002977B1 (ja) | 1998-07-08 | 1998-07-08 | 走査用プローブおよび走査型プローブ顕微鏡 |
| US09/348,319 US6239426B1 (en) | 1998-07-08 | 1999-07-07 | Scanning probe and scanning probe microscope |
| IT1999TO000617A IT1310105B1 (it) | 1998-07-08 | 1999-07-13 | Dispositivo di controllo della ventola interna di un condizionatored'aria. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10193354A JP3002977B1 (ja) | 1998-07-08 | 1998-07-08 | 走査用プローブおよび走査型プローブ顕微鏡 |
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|---|---|
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| JP2000028510A JP2000028510A (ja) | 2000-01-28 |
Family
ID=16306522
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10193354A Expired - Fee Related JP3002977B1 (ja) | 1998-07-08 | 1998-07-08 | 走査用プローブおよび走査型プローブ顕微鏡 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| US5751683A (en) * | 1995-07-24 | 1998-05-12 | General Nanotechnology, L.L.C. | Nanometer scale data storage device and associated positioning system |
| US6802646B1 (en) * | 2001-04-30 | 2004-10-12 | General Nanotechnology Llc | Low-friction moving interfaces in micromachines and nanomachines |
| US6923044B1 (en) * | 2001-03-08 | 2005-08-02 | General Nanotechnology Llc | Active cantilever for nanomachining and metrology |
| US7196328B1 (en) | 2001-03-08 | 2007-03-27 | General Nanotechnology Llc | Nanomachining method and apparatus |
| WO2001003157A1 (en) * | 1999-07-01 | 2001-01-11 | General Nanotechnology, Llc | Object inspection and/or modification system and method |
| DE19957413A1 (de) * | 1999-11-29 | 2001-05-31 | Leica Microsystems | Vorrichtung zum optischen Abtasten mehrerer Objekte |
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| US6452161B1 (en) * | 2000-03-28 | 2002-09-17 | Advanced Micro Devices, Inc. | Scanning probe microscope having optical fiber spaced from point of hp |
| US20030160170A1 (en) * | 2000-03-30 | 2003-08-28 | Mcmaster Terence J. | Methods and apparatus for atomic force microscopy |
| JP2002350128A (ja) * | 2001-05-30 | 2002-12-04 | Canon Inc | 立体形状計測装置並びに立体形状計測方法および位置合わせ方法 |
| US7053369B1 (en) * | 2001-10-19 | 2006-05-30 | Rave Llc | Scan data collection for better overall data accuracy |
| US6813937B2 (en) | 2001-11-28 | 2004-11-09 | General Nanotechnology Llc | Method and apparatus for micromachines, microstructures, nanomachines and nanostructures |
| NL1019638C2 (nl) * | 2001-12-21 | 2003-06-24 | Stichting Tech Wetenschapp | Probe en werkwijze voor de vervaardiging van een dergelijke probe. |
| JP2005538855A (ja) | 2002-09-09 | 2005-12-22 | ジェネラル ナノテクノロジー エルエルシー | 走査型プローブ顕微鏡の流体送達 |
| US20050092907A1 (en) * | 2003-11-04 | 2005-05-05 | West Paul E. | Oscillating scanning probe microscope |
| WO2007061286A1 (en) * | 2005-11-28 | 2007-05-31 | Vereniging Voor Christelijk Hoger Onderwijs Wetenschappelijk Onderzoek En Patientenzorg | Optical device comprising a cantilever and method of fabrication and use thereof |
| US7607344B2 (en) * | 2007-04-23 | 2009-10-27 | Frederick Sachs | Factory-alignable compact cantilever probe |
| WO2011031142A1 (en) * | 2009-09-08 | 2011-03-17 | Vereniging Voor Christelijk Hoger Onderwijs, Weleuschappelijk Onderzoek En Patientenzorg | Optical fiber, method of preparation thereof and device |
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| CN104215607B (zh) * | 2014-09-18 | 2017-03-29 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种食品致病菌用光纤悬臂梁传感器及检测方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP3268797B2 (ja) * | 1991-10-09 | 2002-03-25 | オリンパス光学工業株式会社 | 光導入装置 |
| JP3081979B2 (ja) * | 1992-05-08 | 2000-08-28 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 顕微鏡 |
| US5559330A (en) * | 1993-12-20 | 1996-09-24 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Scanning tunneling microscope |
| JP3260619B2 (ja) * | 1996-03-19 | 2002-02-25 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 光導波路プロ−ブおよび光システム |
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- 1998-07-08 JP JP10193354A patent/JP3002977B1/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-07-07 US US09/348,319 patent/US6239426B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-07-13 IT IT1999TO000617A patent/IT1310105B1/it active
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