JP4487921B2 - Standard sample for near-field spectroscopic analysis and spatial resolution evaluation method using this standard sample - Google Patents

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Description

本発明は、近接場分光解析における空間分解能評価に適した標準試料およびこの標準試料を用いた空間分解能評価方法に関する。   The present invention relates to a standard sample suitable for spatial resolution evaluation in near-field spectroscopic analysis and a spatial resolution evaluation method using the standard sample.

近接場光(エバネッセント光)を利用した分光解析手法は、試料の、例えば数百ナノメートル程度の極微小領域に対して分光解析(赤外、ラマンおよび蛍光)を行うことができ、表面ナノ化学構造解析に対して有効な手段を提供するものとして、その将来が期待されている。しかしながら現状では、近接場光を実材料解析に適用するために必要な基本特性が把握されていないため、実用化に向けて手探りの状態である。   The spectroscopic analysis method using near-field light (evanescent light) can perform spectroscopic analysis (infrared, Raman, and fluorescence) on a very small region of a sample, for example, several hundred nanometers, and surface nanochemistry. The future is expected to provide an effective means for structural analysis. However, at present, the basic characteristics necessary for applying near-field light to actual material analysis are not grasped, and are currently being sought for practical use.

例えば、近接場分光装置で得られた解析データについて、空間分解能の評価は極めて重要である。ところが、未だ、近接場分光解析における空間分解能評価手法が確立されておらず、各解析者が思い思いの方法で試行錯誤を繰り返している状態である。また、空間分解能の評価のためには標準試料が必要であるが、そのためにはどのような構造を有する標準試料が適切であるかについて確立されたコンセプトが必要である。ところがこのようなコンセプトについても、確立したものがない。   For example, evaluation of spatial resolution is extremely important for analysis data obtained with a near-field spectrometer. However, a spatial resolution evaluation method in near-field spectroscopic analysis has not been established yet, and each analyst repeats trial and error in the way he / she wishes. In addition, a standard sample is necessary for the evaluation of spatial resolution, and in order to do so, an established concept is required as to what type of standard sample is appropriate. However, no such concept has been established.

したがって、近接場分光解析における空間分解能評価に適した標準試料の開発、およびその標準試料を用いた空間分解能評価の確立された手法の開発が待たれている。   Therefore, development of a standard sample suitable for spatial resolution evaluation in near-field spectroscopic analysis and development of an established method for spatial resolution evaluation using the standard sample are awaited.

本件出願の先行技術として、特許文献1は、走査型プローブ顕微鏡などの器具を用いて半導体ウエハの表面粗さ、テクスチャおよびヘイズを決定するための校正基準を作成する方法を開示している。特許文献2は、多探針を有する走査型プローブ顕微鏡において複数の探針間の相対位置の補正に使用する校正テンプレートを開示している。特許文献3は、X線光電子分光分析装置の光軸調整用の標準試料を開示し、この試料は、X線照射によって光電子像とともに蛍光を発することによって、光軸調整用のガイドを提供する。   As a prior art of the present application, Patent Document 1 discloses a method of creating a calibration standard for determining the surface roughness, texture, and haze of a semiconductor wafer using an instrument such as a scanning probe microscope. Patent Document 2 discloses a calibration template used for correcting a relative position between a plurality of probes in a scanning probe microscope having multiple probes. Patent Document 3 discloses a standard sample for optical axis adjustment of an X-ray photoelectron spectroscopic analyzer, and this sample emits fluorescence together with a photoelectron image by X-ray irradiation, thereby providing a guide for optical axis adjustment.

また、特許文献4は、走査型プローブ顕微鏡によって半導体試料表面の解析を行う方法を開示し、特許文献5は光導波路を用いた顕微鏡によって生体内を高精度で観測する技術を開示している。しかしながら、これら何れの特許文献に開示された技術も、光学顕微鏡測定に試用される標準試料に対して一般的な技術的背景を示すのみで、近接場分光解析にあたって効果的な解決手段を提供するものではない。   Patent Document 4 discloses a method for analyzing the surface of a semiconductor sample using a scanning probe microscope, and Patent Document 5 discloses a technique for observing the inside of a living body with high accuracy using a microscope using an optical waveguide. However, the techniques disclosed in any of these patent documents only provide a general technical background for a standard sample to be used for optical microscope measurement, and provide an effective solution for near-field spectroscopy analysis. It is not a thing.

特開平9−152324号JP-A-9-152324 特開2004−132745号JP 2004-132745 A 特開2000−304713号JP 2000-304713 A 特開2001−237290号JP 2001-237290 A 特表2003−517638号Special table 2003-517638

したがって、本発明は、近接場分光解析における空間分解能の評価に適した標準試料を提供し、かつその標準試料を用いた空間分解能の評価方法を提供することを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a standard sample suitable for evaluating spatial resolution in near-field spectroscopic analysis, and to provide a method for evaluating spatial resolution using the standard sample.

上記課題を解決するために、本発明の第1の標準試料は、表面が反射率の高い金属材料によって構成された下地金属層と、前記下地金属層上に形成された厚さが10μm以下の樹脂層と、前記樹脂層との境界が明確になるように前記樹脂層表面を部分的に被覆する金属層とを有する。   In order to solve the above problems, a first standard sample of the present invention includes a base metal layer having a surface made of a highly reflective metal material, and a thickness of 10 μm or less formed on the base metal layer. A resin layer and a metal layer that partially covers the surface of the resin layer so that the boundary between the resin layer is clear.

上記構成の標準試料では、樹脂層の一部が金属層によって被覆されていて樹脂層と金属層との境界が明瞭である。したがって、この標準試料を用いて近接場分光測定を行うと、金属層下の樹脂層の情報は遮断され、一方、露出した樹脂層部分からの情報は顕著に得られる。その結果、近接場分光解析を行った場合、標準試料の樹脂層の露出部分と被覆部分とで得られる情報に大きな変化が生じ、その部分に境界が存在することが認識可能である。したがって、その部分の大きさを求めることによって、近接場分光解析における空間分解能を評価することができる。なお、樹脂層の厚さを10μm以下とすることによって、樹脂層を透過した光が下地金属層表面で反射して樹脂層外に出射し検出されるようになるため、近接場光の検出感度が向上し、より高い空間分解能を得ることができる。   In the standard sample having the above configuration, a part of the resin layer is covered with the metal layer, and the boundary between the resin layer and the metal layer is clear. Therefore, when near-field spectroscopic measurement is performed using this standard sample, the information on the resin layer under the metal layer is blocked, while the information from the exposed resin layer portion is remarkably obtained. As a result, when near-field spectroscopic analysis is performed, it is possible to recognize that there is a great change in the information obtained between the exposed portion and the covered portion of the resin layer of the standard sample, and that there is a boundary in that portion. Therefore, the spatial resolution in the near-field spectroscopic analysis can be evaluated by obtaining the size of the portion. In addition, by setting the thickness of the resin layer to 10 μm or less, the light transmitted through the resin layer is reflected on the surface of the base metal layer and is emitted and detected outside the resin layer. And higher spatial resolution can be obtained.

上記第1の標準試料において、前記樹脂層は、C−H、C=O、Si−O、C−F官能基のうち少なくとも1個の官能基を含む。   In the first standard sample, the resin layer includes at least one functional group among C—H, C═O, Si—O, and C—F functional groups.

これらの官能基の近接場分光スペクトルにおけるピーク強度を標準試料の測定領域上にマッピングすることにより、その官能基の試料上での分布可視化画像を得ることができる。この可視化画像上に現れた樹脂層と金属層との境界を横断する方向で強度分布を検出し、強度が大きく変化する部分の試料上での距離を検出することにより、水平方向の空間分解能を評価することができる。   By mapping the peak intensity in the near-field spectrum of these functional groups onto the measurement region of the standard sample, a distribution visualization image of the functional group on the sample can be obtained. By detecting the intensity distribution in the direction crossing the boundary between the resin layer and the metal layer that appears on this visualized image, and detecting the distance on the sample where the intensity changes greatly, the spatial resolution in the horizontal direction can be reduced. Can be evaluated.

上記第1の標準試料において、前記金属層は厚さが3μm以下である。   In the first standard sample, the metal layer has a thickness of 3 μm or less.

この構造によって、近接場光測定に用いるプローブを標準試料表面上で走査させる場合、プローブが金属層と樹脂層間に形成される段差に充分に追従することができるので、精度の高い測定データを得ることができる。   With this structure, when the probe used for near-field light measurement is scanned on the surface of the standard sample, the probe can sufficiently follow the step formed between the metal layer and the resin layer, thereby obtaining highly accurate measurement data. be able to.

上記標準試料において、前記金属層は、前記樹脂層との境界部分に傾斜を有している。   In the standard sample, the metal layer has an inclination at a boundary portion with the resin layer.

この構造によって、近接場光測定に用いるプローブが金属層と樹脂層間に形成される段差に充分に追従することができるようになる。   With this structure, the probe used for near-field light measurement can sufficiently follow the step formed between the metal layer and the resin layer.

上記課題を解決するために、本発明の第2の標準試料は、上記第1の標準試料において、前記金属層を格子金属メッシュで構成している。   In order to solve the above problems, a second standard sample of the present invention is the first standard sample, wherein the metal layer is formed of a lattice metal mesh.

この構成によって、標準試料上の何れの場所にプローブをアプローチしても、測定に適した位置、即ち金属層と樹脂層との境界を検出する確率が高くなり、測定位置の探索に要する労力が削減される。   This configuration increases the probability of detecting a position suitable for measurement, that is, the boundary between the metal layer and the resin layer, regardless of where the probe is approached on the standard sample. Reduced.

上記第2の標準試料において、前記下地金属層はその上面部分に前記格子金属メッシュの格子間隔と同程度の径を有する半球状の複数の孔を有し、前記孔は光透過性の材料で充填されている。   In the second standard sample, the base metal layer has a plurality of hemispherical holes having the same diameter as the lattice spacing of the lattice metal mesh on the upper surface portion, and the holes are made of a light-transmitting material. Filled.

上記構成によって、半球状の孔がレンズ効果を生じ、樹脂層に入射した光を入射方向に反射するため、近接場光の検出光量が増加し、検出感度が向上する。   With the above configuration, the hemispherical hole produces a lens effect, and the light incident on the resin layer is reflected in the incident direction, so that the amount of detected near-field light is increased and the detection sensitivity is improved.

上記課題を解決するために、本発明の第3の標準試料は、上記第2の標準試料において、前記格子金属メッシュを、樹脂層表面に平行な方向において相対的にスライド可能な第1、第2の格子金属メッシュで構成する。   In order to solve the above-described problem, the third standard sample of the present invention is the first standard sample according to the second standard sample, wherein the grid metal mesh is relatively slidable in a direction parallel to the resin layer surface. 2 grid metal meshes.

この構造では、第1、第2の格子金属メッシュを相互にスライドさせることにより、格子間の面積、即ち樹脂層の測定領域を可変とすることができる。したがって、測定領域のサイズを種々に変化させて近接場分光解析を行うことにより、測定領域サイズの識別下限を評価することができる。   In this structure, the area between the lattices, that is, the measurement region of the resin layer can be made variable by sliding the first and second lattice metal meshes with each other. Therefore, the identification lower limit of the measurement region size can be evaluated by performing near-field spectroscopic analysis by changing the size of the measurement region in various ways.

上記課題を解決するために、本発明の第4の標準試料は、表面が反射率の高い金属材料によって構成された下地金属層と、前記下地金属層上に形成した厚さが10μm以下の格子金属メッシュと、前記格子金属メッシュの格子で囲まれた部分に充填される樹脂層とを有し、前記格子金属メッシュ表面と前記樹脂層表面とが同一平面を形成するように平坦化されている。また、この標準試料において、前記樹脂層中には金属の微粒子が分散されていてもよい。   In order to solve the above problems, a fourth standard sample of the present invention includes a base metal layer having a surface made of a highly reflective metal material, and a lattice having a thickness of 10 μm or less formed on the base metal layer. It has a metal mesh and a resin layer filled in a portion surrounded by the lattice of the lattice metal mesh, and the surface of the lattice metal mesh and the surface of the resin layer are flattened to form the same plane. . In this standard sample, metal fine particles may be dispersed in the resin layer.

上記構造の標準試料では、樹脂層が格子金属メッシュの格子内に充填されているので、樹脂層と金属層との境界が明確であり、さらに格子壁面が存在しないためこれによる乱反射が防止されて検出感度が向上する。たま、標準試料表面に段差が存在せず平坦であるので、プローブによる走査安定度が極めてよい。   In the standard sample having the above structure, since the resin layer is filled in the lattice of the lattice metal mesh, the boundary between the resin layer and the metal layer is clear, and furthermore, there is no lattice wall surface, thereby preventing irregular reflection. Detection sensitivity is improved. Occasionally, there is no step on the surface of the standard sample and it is flat, so the scanning stability by the probe is very good.

上記構成によれば、標準試料表面に形成された孔に微粒子が捉えられるため、試料表面上に微粒子を最適分散させることができる。また、孔の表面と微粒子表面にそれぞれ親水基を付与することにより、両親水基間で親和力が働くため微粒子をより安定的に固定することができる。この試料を用いて近接場分光解析を行うことによって、どの程度のサイズの微粒子まで識別可能かを知ること、即ち、微粒子サイズの識別下限を評価することが可能となる。   According to the above configuration, since the fine particles are captured in the holes formed on the standard sample surface, the fine particles can be optimally dispersed on the sample surface. Further, by imparting hydrophilic groups to the surface of the pores and the surface of the fine particles, the affinity between the amphiphilic groups works, so that the fine particles can be more stably fixed. By performing near-field spectroscopic analysis using this sample, it is possible to know to what size fine particles can be identified, that is, to evaluate the lower limit of particle size identification.

上記課題を解決するために、本発明の第6の標準試料は、上記第1の標準試料において、前記樹脂層を、少なくとも、第1の官能基を含む第1の樹脂層と、前記第1の官能基とは異なる第2の官能基を含む第2の樹脂層とを積層した構造とする。   In order to solve the above problems, a sixth standard sample of the present invention is the first standard sample, wherein the resin layer includes at least a first resin layer containing a first functional group, and the first standard sample. A structure in which a second resin layer containing a second functional group different from the functional group is laminated.

上記構造の標準試料を用いて近接場分光解析を行う場合、第1の官能基および第2の官能基について分布のマッピングを行い、どの官能基が識別可能かを検出することにより、その官能基を含む樹脂層の深さまで解析が可能であることを知ることができる。即ち、この標準試料によって、試料の垂直方向の空間分解能を評価することができる。   When performing near-field spectroscopic analysis using a standard sample having the above structure, the distribution of the first functional group and the second functional group is mapped, and the functional group is detected by detecting which functional group can be identified. It can be understood that the analysis can be performed up to the depth of the resin layer containing. That is, with this standard sample, the spatial resolution in the vertical direction of the sample can be evaluated.

上記課題を解決するために、本発明の第1の空間分解能の評価方法は、上記第1乃至第4のいずれかの標準試料を用意するステップと、前記用意された標準試料を用いて近接場分光測定を行うステップと、前記測定結果を解析してあらかじめ決定した官能基に基づくスペクトルピークの強度分布を求めるステップと、前記求めた強度分布において強度値が大幅に変化する部分を検出し、該検出部分の幅に基づいて近接場分光解析における水平方向の空間分解能を評価するステップと、を備える。   In order to solve the above-described problem, a first spatial resolution evaluation method of the present invention includes a step of preparing any one of the first to fourth standard samples, and a near field using the prepared standard sample. Performing a spectroscopic measurement; analyzing the measurement result; obtaining a spectral peak intensity distribution based on a predetermined functional group; and detecting a portion where the intensity value greatly changes in the obtained intensity distribution; Evaluating the spatial resolution in the horizontal direction in the near-field spectroscopic analysis based on the width of the detection portion.

上記強度分布では、標準試料の金属層と樹脂層との境界部分で大きな強度変化が生じる。したがって、その変化部分の幅を検出することにより、境界部分をどの程度の精度で識別可能かを評価することができる。これによって、近接場分光解析における水平方向の空間分解能の評価が可能となる。   In the intensity distribution, a large intensity change occurs at the boundary between the metal layer and the resin layer of the standard sample. Therefore, by detecting the width of the changed portion, it is possible to evaluate how accurately the boundary portion can be identified. This makes it possible to evaluate the spatial resolution in the horizontal direction in near-field spectral analysis.

上記課題を解決するために、本発明の第2の空間分解能の評価方法は、上記第3の標準試料を用意するステップと、前記標準試料における第1、第2の格子金属メッシュを相対的にスライドさせて前記格子面積を変化させながら近接場分光測定を行うステップと、前記測定結果を解析してあらかじめ決定した官能基に基づくスペクトルピークの強度分布を求めるステップと、前記求めた強度分布に基づいて前記格子によって画定された樹脂領域の識別可能下限を求めるステップと、を備える。   In order to solve the above-described problem, a second spatial resolution evaluation method according to the present invention includes a step of preparing the third standard sample, and relatively comparing the first and second lattice metal meshes in the standard sample. Performing near-field spectroscopic measurement while sliding and changing the lattice area; analyzing the measurement result to obtain a spectral peak intensity distribution based on a predetermined functional group; and based on the obtained intensity distribution And obtaining a lower limit for distinguishing the resin region defined by the lattice.

上記方法では、近接場分光測定を異なる面積の樹脂領域に対して実施することができる。したがって、求めた強度分布からその面積の樹脂領域が識別可能か否かを判定することにより、樹脂領域サイズの識別下限を評価することができる。   In the above method, near-field spectroscopic measurement can be performed on resin regions having different areas. Therefore, it is possible to evaluate the lower limit for identifying the resin region size by determining whether or not the resin region having the area can be identified from the obtained intensity distribution.

上記方法では、異なるサイズの微粒子を含む標準試料に対して行った近接場分光測定結果を解析し、どの程度のサイズの微粒子まで検出可能か否かを判定することによって、近接場分光解析における微粒子サイズの識別下限を評価することが可能となる。   In the above method, by analyzing the result of near-field spectroscopy measurement performed on a standard sample containing microparticles of different sizes, and determining whether or not the size of microparticles can be detected, the microparticles in near-field spectroscopic analysis It becomes possible to evaluate the size identification lower limit.

上記課題を解決するために、本発明の第4の方法は、上記第6の標準試料を用意するステップと、前記用意された標準試料を用いて近接場分光測定を行うステップと、前記測定結果を解析して前記第1および第2の官能基に基づくスペクトルピークの強度分布を求めるステップと、前記求めた第1および第2の官能基の強度分布に基づいて、前記標準試料における多層膜の識別可能な下限値を決定するステップを備える。   In order to solve the above-described problem, the fourth method of the present invention includes a step of preparing the sixth standard sample, a step of performing near-field spectrometry using the prepared standard sample, and the measurement result. And obtaining the intensity distribution of the spectral peak based on the first and second functional groups, and based on the obtained intensity distribution of the first and second functional groups, the multilayer film in the standard sample Determining an identifiable lower limit value.

上記方法において、いずれの官能基が識別可能であるかを検出することによって、その官能基を含む樹脂層の識別可能性を評価することができる。即ち、多層に構成された樹脂層のどの層まで識別可能かということ、即ち、樹脂層の深さ方向(垂直方向)の空間分解能の評価が可能となる。   In the above method, by detecting which functional group is identifiable, the identifiability of the resin layer containing the functional group can be evaluated. That is, it is possible to evaluate to which layer of the resin layers configured in multiple layers can be identified, that is, the spatial resolution in the depth direction (vertical direction) of the resin layer.

以上のように、本発明の標準試料によって近接場分光解析における空間分解能の評価が可能となり、近接場分光解析を実材料に適用する上で効果が大きい。   As described above, the spatial resolution in the near-field spectroscopic analysis can be evaluated by the standard sample of the present invention, and the effect is great in applying the near-field spectroscopic analysis to the actual material.

図1は、近接場分光解析の適用原理を示す図である。図1の(a)は、試料1の表面から正反射する光を検出して分析する場合を示している。図において、2は先端が数百nm程度に微小なプローブであり、この先端部分に例えば赤外光などの光3を照射することによって近接場光4が発生する。近接場光4の試料表面から反射する光5を検出してスペクトル分析することにより、試料表面の微細部分の化学的な構造解析が可能である。この場合、プローブ2の先端径Dが、測定装置の理論的な空間分解能を決定する。   FIG. 1 is a diagram showing an application principle of near-field spectral analysis. FIG. 1A shows a case where light specularly reflected from the surface of the sample 1 is detected and analyzed. In the figure, reference numeral 2 denotes a probe having a tip as small as about several hundreds of nanometers. Near-field light 4 is generated by irradiating the tip portion with light 3 such as infrared light. By detecting the light 5 reflected from the sample surface of the near-field light 4 and performing spectral analysis, it is possible to analyze the chemical structure of a fine portion of the sample surface. In this case, the tip diameter D of the probe 2 determines the theoretical spatial resolution of the measuring device.

図(a)の場合は、試料1の表面からの正反射を検出して分光解析するものであるが、この場合の光の強度は弱く、実材料適用が難しい。したがって、図(b)に示すように、試料1の背面に金属層6を設け、試料1の内部に侵入した光を金属層6による反射によって回収することにより、反射光7において実際の解析に耐える光強度を得るようにしている。ところが、この場合の空間分解能D’は理論的な空間分解能Dと一致せず、理論値よりも低下しているものと考えられる。   In the case of FIG. 1A, specular reflection from the surface of the sample 1 is detected and spectroscopically analyzed. However, in this case, the intensity of light is weak and it is difficult to apply an actual material. Therefore, as shown in FIG. 2B, the metal layer 6 is provided on the back surface of the sample 1, and the light that has entered the sample 1 is collected by reflection by the metal layer 6, so that the reflected light 7 can be actually analyzed. The light intensity that can withstand is obtained. However, it is considered that the spatial resolution D ′ in this case does not coincide with the theoretical spatial resolution D and is lower than the theoretical value.

したがって、実空間分解能の評価の必要性が存在し、そのためには標準試料が必要である。本発明では、以下に示すように、有機物/無機物境界が明瞭に露出する構造の標準試料を提案する。   Therefore, there is a need for evaluation of real spatial resolution, and a standard sample is necessary for this purpose. In the present invention, as shown below, a standard sample having a structure in which the organic / inorganic boundary is clearly exposed is proposed.

実施形態1
図2は、本発明の実施形態1にかかる標準試料の構造を示す図である。この標準試料は、単一の樹脂−金属境界を有することを特徴とする。図2(a)は標準試料10の断面図、(b)はその平面図、(c)は標準試料10の変形例10’の断面図、(d)は変形例10’の製造方法を説明するための図である。図2において、11は、Fe、Alなどの反射率の高い金属を材料とする下地金属層である。下地金属層11は、ガラス基板上にAu、Pd、Pt、Al、Ag、Cr、Taなどの金属を蒸着したものでも良い。12は、厚さが10μm以下の薄い樹脂層であり、C−H、C=O、C−O、Si−O、C−Fなどの官能基を含んだ樹脂で構成される。特に、C=O基を含むものは高感度の試料となる。樹脂層12は、下地金属層11上に例えばスピンコートなどによって被覆される。
Embodiment 1
FIG. 2 is a diagram showing the structure of a standard sample according to Embodiment 1 of the present invention. This standard sample is characterized by having a single resin-metal interface. 2A is a cross-sectional view of the standard sample 10, FIG. 2B is a plan view thereof, FIG. 2C is a cross-sectional view of a modified example 10 ′ of the standard sample 10, and FIG. It is a figure for doing. In FIG. 2, reference numeral 11 denotes a base metal layer made of a highly reflective metal such as Fe or Al. The base metal layer 11 may be a glass substrate on which a metal such as Au, Pd, Pt, Al, Ag, Cr, or Ta is deposited. A thin resin layer 12 having a thickness of 10 μm or less is made of a resin containing a functional group such as C—H, C═O, C—O, Si—O, or C—F. In particular, a sample containing a C═O group is a highly sensitive sample. The resin layer 12 is coated on the base metal layer 11 by, for example, spin coating.

樹脂層12を10μm以下の厚さとすることによって、樹脂層に入射する近接場光は樹脂層2を透過して下地金属層11に達し、その表面によって反射されて試料より出射する。これによって、樹脂層表面の情報を含んだ近接場光を効率よく回収することができるため、検出感度が向上する。樹脂層12は、例えば、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリジメチルシロキサン、テフロン(商標)、ポリエチレンを材料として構成される。   By setting the resin layer 12 to a thickness of 10 μm or less, the near-field light incident on the resin layer passes through the resin layer 2 and reaches the base metal layer 11, is reflected by the surface, and is emitted from the sample. As a result, near-field light including information on the surface of the resin layer can be efficiently collected, and detection sensitivity is improved. The resin layer 12 is made of, for example, polyester, polycarbonate, polyacrylate, polydimethylsiloxane, Teflon (trademark), or polyethylene.

13は、樹脂層12を部分的に被覆する金属被覆層である。金属被覆層13は、被覆域の下からの樹脂情報を完全に排除するために設けられる。金属被覆層13の厚さは、0.1から3μmであり、樹脂層12上にAu、Pd、Pt、Al、Agなどの金属を蒸着することによって形成される。図2(b)に示すように、金属被覆層13は、試料10の表面の一部分を被覆することによって、単一の樹脂−金属境界14を明瞭に形成することが好ましい。   Reference numeral 13 denotes a metal coating layer that partially covers the resin layer 12. The metal coating layer 13 is provided in order to completely exclude resin information from below the coating area. The metal coating layer 13 has a thickness of 0.1 to 3 μm, and is formed by evaporating a metal such as Au, Pd, Pt, Al, or Ag on the resin layer 12. As shown in FIG. 2B, the metal coating layer 13 preferably covers a part of the surface of the sample 10 to clearly form a single resin-metal boundary 14.

図2(c)に示すように、金属被覆層13と樹脂層12の境界部分14で、金属被覆層13に、θ=30〜60度のスロープ15を設けてもよい。これは、表面走査中に、近接場光生成用のプローブが層13の断面に引っかからないようにするためである。スロープ15は、図2(d)に示すように、樹脂層12上に金属被覆層を蒸着するためのマスク16の端部を、ひさし状に突出させることによって形成することができる。   As shown in FIG. 2C, a slope 15 of θ = 30 to 60 degrees may be provided in the metal coating layer 13 at the boundary portion 14 between the metal coating layer 13 and the resin layer 12. This is to prevent the probe for generating near-field light from being caught on the cross section of the layer 13 during surface scanning. As shown in FIG. 2D, the slope 15 can be formed by projecting an end portion of a mask 16 for depositing a metal coating layer on the resin layer 12 in an eave shape.

上述したように、金属被覆層13の厚さt1は、0.1〜3μmが好ましい。厚さt1の下限値は、近接場光による樹脂層12の情報を金属被覆層13によって完全に遮断することができる厚さである。即ち、金属被覆層13によって近接場光が完全に遮断されて樹脂層に達しなければ良い。   As described above, the thickness t1 of the metal coating layer 13 is preferably 0.1 to 3 μm. The lower limit value of the thickness t1 is a thickness that can completely block the information of the resin layer 12 by the near-field light by the metal coating layer 13. That is, it is sufficient that the near-field light is completely blocked by the metal coating layer 13 and does not reach the resin layer.

以下に、種々の金属に対して、近接場光遮断に要する厚さt1を決定する方法について説明する。   A method for determining the thickness t1 required for blocking near-field light for various metals will be described below.

図3のグラフは、金属膜で被覆されたポリカーボネートの近接場光によるIRスペクトル強度と金属膜の厚さとの関係を示す。グラフの縦軸は、C−H基による吸収ピーク(3000〜2800cm−1)の強度を任意単位で示し、横軸は、被覆金属膜の厚さをAlの値に正規化して示すものである。近接場IR測定は、下地金属としてAlを用い、プローブサイズは1000nmであった。この図から、金属膜の正規化された厚さがほぼ120nm以上のときC−H基吸収ピークの強度がほぼ0となることが理解される。ピーク強度が0であるということは、金属膜によって被覆されているポリカーボネート樹脂のIR情報が完全に遮断されていることを意味する。即ち、図2の標準試料10において、Alの金属被覆膜13は、その正規化された厚さが120nm以上(実用的には100nm以上)であれば樹脂層12のIR情報を遮断することができる。 The graph of FIG. 3 shows the relationship between the IR spectrum intensity by the near-field light of the polycarbonate coated with the metal film and the thickness of the metal film. The vertical axis of the graph shows the intensity of the absorption peak (3000 to 2800 cm −1 ) due to the C—H group in arbitrary units, and the horizontal axis shows the thickness of the coated metal film normalized to the value of Al. . In the near-field IR measurement, Al was used as the base metal, and the probe size was 1000 nm. From this figure, it is understood that the intensity of the C—H group absorption peak is substantially zero when the normalized thickness of the metal film is approximately 120 nm or more. A peak intensity of 0 means that the IR information of the polycarbonate resin covered with the metal film is completely blocked. That is, in the standard sample 10 of FIG. 2, if the normalized thickness of the Al metal coating film 13 is 120 nm or more (practically 100 nm or more), the IR information of the resin layer 12 is blocked. Can do.

正規化された厚さTは、
T=実際の厚さ(t1)×反射率(R) (1)
で示され、一方、反射率(R)は、
R=金属SB(シングルビーム)強度/Al基準SB強度 (2)
として算出することができる。したがって、金属被覆膜13としてAl以外の金属を用いる場合は、上記式(1)および(2)にしたがって実際の金属膜厚t1の最小値を決定することができる。なお、式(1)、(2)に示す関係は、近接場プローブの金属被覆膜厚さの決定に対しても適用することができる。
The normalized thickness T is
T = actual thickness (t1) × reflectance (R) (1)
On the other hand, the reflectance (R) is
R = Metal SB (single beam) intensity / Al standard SB intensity (2)
Can be calculated as Therefore, when a metal other than Al is used as the metal coating film 13, the minimum value of the actual metal film thickness t1 can be determined according to the above formulas (1) and (2). Note that the relationships shown in the equations (1) and (2) can also be applied to the determination of the metal coating thickness of the near-field probe.

図4に、ポリカーボネートの樹脂層上に金属を異なる厚さで蒸着した試料の近接場分光測定の結果を示す。図4の(a)では、樹脂層上にPt/Pbを厚さ60nm蒸着している。この近接場分光スペクトル(IR吸収スペクトル)では、金属層の下の樹脂層における各種の官能基ピークが明瞭に現れており、したがって近接場光が金属被覆層をすり抜けて樹脂層に達し、樹脂層の情報をもたらしているものと思われる。そのため、金属層は充分な遮蔽効果を示していないものと考えられる。図4の(b)では、樹脂層上にAuを120nmの厚さに蒸着した場合の近接場分光スペクトルを示している。このスペクトルでは、樹脂層における官能基のピークは現れておらず、したがってAu層は充分に遮蔽効果をあらわしていることがわかる。なお、図4の(a)および(b)において、縦軸は吸光度を任意単位で示し、横軸は波数(cm−1)を示している。 FIG. 4 shows the results of near-field spectroscopic measurement of samples in which metals are deposited on the polycarbonate resin layer with different thicknesses. In FIG. 4A, Pt / Pb is deposited on the resin layer to a thickness of 60 nm. In this near-field spectral spectrum (IR absorption spectrum), various functional group peaks in the resin layer under the metal layer clearly appear. Therefore, the near-field light passes through the metal coating layer and reaches the resin layer. It seems to have brought the information. Therefore, it is considered that the metal layer does not show a sufficient shielding effect. FIG. 4B shows a near-field spectrum when Au is deposited to a thickness of 120 nm on the resin layer. In this spectrum, it can be seen that the functional group peak in the resin layer does not appear, and therefore the Au layer sufficiently exhibits the shielding effect. In FIGS. 4A and 4B, the vertical axis indicates absorbance in arbitrary units, and the horizontal axis indicates wave number (cm −1 ).

一方、金属被覆膜13の厚さt1における上限値は、標準試料10の表面をプローブによって走査する場合の、プローブの段差追従性によって決定される。近接場光分装置は原子間力顕微鏡の機構を基にしており、標準試料10における境界14の部分の段差が大きくなるとプローブがその段差に追従して正確にデータを検出することが出来なくなる。本実施形態では、プローブが追従できる段差をほぼ3μmとして、金属被覆膜13の厚さt1を規定している。   On the other hand, the upper limit value in the thickness t1 of the metal coating film 13 is determined by the step following ability of the probe when the surface of the standard sample 10 is scanned by the probe. The near-field light splitting device is based on the mechanism of an atomic force microscope, and if the step at the boundary 14 in the standard sample 10 becomes large, the probe cannot follow the step and accurately detect data. In the present embodiment, the thickness t1 of the metal coating film 13 is defined with the step that can be followed by the probe being approximately 3 μm.

図5は、プローブの段差追従性を説明するための図であり、原子間力顕微鏡における表面トポグラフ画像を示している。図5の(a)は、1.0μmの段差を有する試料、図(b)は1.6μmの段差を有する試料、図(c)は3.3μmの段差を有する試料の表面トポグラフ画像である。これらの画像では、試料の高低の形状が把握でき、したがってプローブはこれらの段差に充分追従しているものと考えられる(図においてGoodで示す)。   FIG. 5 is a diagram for explaining the level difference followability of the probe, and shows a surface topographic image in an atomic force microscope. 5A is a sample having a step of 1.0 μm, FIG. 5B is a sample having a step of 1.6 μm, and FIG. 5C is a surface topographic image of a sample having a step of 3.3 μm. . In these images, the height shape of the sample can be grasped, and it is considered that the probe sufficiently follows these steps (indicated as Good in the figure).

一方、図5の(d)は段差が6.2ミクロンの場合、(e)は段差が10.0μmの場合の試料表面のトポグラフ画像である。これらの画像からは試料の高低の形状が把握できず、したがってプローブはこれらの段差に追従していないものと考えられる(図において、No Goodで示す)。このようなトポグラフ画像の観察から、段差が3.0μm以内であれば、プローブは充分その段差に追従することができるものと理解され、本実施形態では、この段差を厚さt1の上限としている。   On the other hand, (d) in FIG. 5 is a topographic image of the sample surface when the step is 6.2 microns, and (e) is the sample surface when the step is 10.0 μm. From these images, it is considered that the height of the sample cannot be grasped, and therefore the probe does not follow these steps (indicated as “No Good” in the figure). From observation of such a topographic image, it is understood that if the step is within 3.0 μm, the probe can sufficiently follow the step, and in this embodiment, this step is the upper limit of the thickness t1. .

次に、樹脂層12の膜厚t2について考察する。   Next, the film thickness t2 of the resin layer 12 will be considered.

図6は、樹脂層12の厚さと、近接場赤外分光スペクトルの特定の吸光ピークにおけるS/N感度との関係を示す図である。具体的には、樹脂材料としてポリ4フッ化エチレン樹脂(テフロン、商標)を用い、その近接場赤外分光スペクトルにおけるC−F基ピークのS/N感度を樹脂層の厚さに対してプロットしたものである。使用した近接場分光装置のプローブ径は320nm、樹脂層裏面の基板は鏡面処理したAl基板である。   FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the thickness of the resin layer 12 and the S / N sensitivity at a specific absorption peak in the near-field infrared spectrum. Specifically, polytetrafluoroethylene resin (Teflon (trademark)) is used as the resin material, and the S / N sensitivity of the CF group peak in the near-field infrared spectrum is plotted against the thickness of the resin layer. It is a thing. The probe diameter of the used near-field spectroscopic device is 320 nm, and the substrate on the back surface of the resin layer is a mirror-finished Al substrate.

図6に示すように、C−F基ピークは、樹脂層の厚さが10μm以下の場合に高感度に検出できる。したがって、図2の樹脂層12の厚さは10μm以下が望ましいことが理解される。本来、近接場分光は試料厚さに関わりなくバルク材に対しても適用できるが、赤外線が透過可能な試料のほうが、下地層表面での赤外反射効率が高いため高感度の測定が行えるものと考えられる。   As shown in FIG. 6, the C—F group peak can be detected with high sensitivity when the thickness of the resin layer is 10 μm or less. Therefore, it is understood that the thickness of the resin layer 12 in FIG. 2 is desirably 10 μm or less. Originally, near-field spectroscopy can be applied to bulk materials regardless of sample thickness, but a sample that can transmit infrared light can perform high-sensitivity measurements because of its high infrared reflection efficiency on the surface of the underlayer. it is conceivable that.

図7は、図2に示す標準試料について近接場赤外分光解析を行った結果を示す。標準試料としては、金属被覆層をAlで形成し、樹脂層をポリカーボネートで形成したものを使用した。図7の(a)は、標準試料上でのC−H基分布を可視化するために、近接場赤外分光スペクトルにおけるC−H基ピーク強度を試料上にマッピングしたものである。図に表れる境界Aの左側が樹脂層の部分であり、右側がAl金属部分である。図(a)において、樹脂層部分ではC−H基の分布密度が高く、境界Aを越えてAl金属部分に向かうほどC−H基の分布密度が低下する。   FIG. 7 shows the results of near-field infrared spectroscopic analysis of the standard sample shown in FIG. As the standard sample, a metal coating layer formed of Al and a resin layer formed of polycarbonate was used. (A) of FIG. 7 maps the C—H group peak intensity in the near-field infrared spectrum on the sample in order to visualize the C—H group distribution on the standard sample. The left side of the boundary A shown in the figure is the resin layer portion, and the right side is the Al metal portion. In the diagram (a), the distribution density of C—H groups is high in the resin layer portion, and the distribution density of C—H groups decreases toward the Al metal portion beyond the boundary A.

図(a)に示すように、C−H基の分布密度は、明らかに境界A付近で大きく変化し、境界Aの存在を明瞭に表している。図7(b)は、図(a)と同じ試料についての原子間力顕微鏡による表面トポグラフ画像である。この画像からも、樹脂部と金属部との間の境界Aの存在が識別される。   As shown in the figure (a), the distribution density of C—H groups clearly changes greatly in the vicinity of the boundary A, and clearly shows the existence of the boundary A. FIG. 7B is a surface topographic image of the same sample as FIG. Also from this image, the presence of the boundary A between the resin portion and the metal portion is identified.

図7(c)は、図7(a)のC−H基分布可視化画像の解析ラインBに沿って、位置とC−H基ピークの吸光度との関係を示している。したがって、図の縦軸はC−H基の吸収ピーク強度(吸光度)を任意単位で示し、横軸に測定位置を示している。吸収ピーク強度が樹脂部分の値からその1/eとなる距離dを空間分解能として評価することができる。この測定例の空間分解能dは4.3μmである。このように、本実施形態の標準試料を用いると、樹脂部(有機材料)と金属部(無機材料)との境界を利用して、近接場分光解析における空間分解能の評価が可能となる。   FIG. 7C shows the relationship between the position and the absorbance of the C—H group peak along the analysis line B of the C—H group distribution visualized image in FIG. Therefore, the vertical axis of the figure indicates the absorption peak intensity (absorbance) of the CH group in arbitrary units, and the horizontal axis indicates the measurement position. The distance d at which the absorption peak intensity is 1 / e from the value of the resin portion can be evaluated as the spatial resolution. The spatial resolution d of this measurement example is 4.3 μm. As described above, when the standard sample of the present embodiment is used, the spatial resolution in the near-field spectroscopic analysis can be evaluated using the boundary between the resin part (organic material) and the metal part (inorganic material).

図8は、図2に示す構造の標準試料を用いた場合の空間分解能の評価方法を説明するための図である。図(a)は標準試料を真上から見た場合の境界部分のC−H基ピーク強度の変化を示し、図(b)は境界の断面におけるC−H基ピーク強度変化を示す。境界から左側は樹脂層12を示し、右側は金属層13を示す。分解能dは、C−H基ピーク強度が樹脂部の値からその1/eとなる間の距離dで示される。図2の(c)に示す形状の標準試料の場合、境界部分の幅dからC−H基ピーク強度が樹脂部の値からその1/eとなる間の距離dを引いたものが、空間分解能となる。即ち、d=d−dである。 FIG. 8 is a diagram for explaining a method for evaluating the spatial resolution when the standard sample having the structure shown in FIG. 2 is used. Figure (a) shows the change in CH group peak intensity at the boundary when the standard sample is viewed from directly above, and Figure (b) shows the change in CH group peak intensity in the cross section of the boundary. The left side from the boundary shows the resin layer 12, and the right side shows the metal layer 13. The resolution d is indicated by a distance d 0 during which the C—H group peak intensity is 1 / e from the value of the resin part. When the standard sample having the shape shown in (c) of FIG. 2, those from the width d 1 of the boundary portions minus the distance d 0 between the C-H group peak intensity is the 1 / e from the value of the resin portion Spatial resolution. That is, d = d 0 −d 1 .

実施形態2
図9は本発明の実施形態2にかかる標準試料の構成を示す図である。本実施形態の標準試料は、金属−樹脂境界を試料上に複数個設けたことを特徴としている。図9(a)は試料20の平面図、図(b)は図(a)の線20A−20A上の断面図である。図において、21は下地金属層、22は樹脂層、23は格子金属メッシュを示す。格子金属メッシュ23は、図2に示した実施形態1の金属被覆層13に代わるものであって、したがってその肉厚は金属被覆層13と同様に0.1〜3μmの範囲内である。また、格子金属メッシュ23の格子間隔は、50〜1000nmである。
Embodiment 2
FIG. 9 is a diagram showing the configuration of a standard sample according to Embodiment 2 of the present invention. The standard sample of this embodiment is characterized in that a plurality of metal-resin boundaries are provided on the sample. 9A is a plan view of the sample 20, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along the line 20A-20A in FIG. In the figure, 21 indicates a base metal layer, 22 indicates a resin layer, and 23 indicates a lattice metal mesh. The lattice metal mesh 23 replaces the metal coating layer 13 of the first embodiment shown in FIG. 2, and therefore the thickness thereof is in the range of 0.1 to 3 μm, like the metal coating layer 13. The lattice spacing of the lattice metal mesh 23 is 50 to 1000 nm.

本実施形態では、図4(a)、(b)に示すように、樹脂層22上に格子金属メッシュ23を設けた構造であり、金属メッシュ23の複数の開口部から樹脂層22を露出させた構造を有する。下地金属層21、樹脂層22および金属被覆層に代わる格子金属メッシュ23の材料、厚さは実施形態1のものと同様である。このような構成により、本実施形態の標準試料では、試料面全体に、有機物と無機物との境界が明瞭に現れる複数の部分が一様に形成される。なお、近接場分光解析における空間分解能の評価方法は、実施形態1の同じであるのでその説明は省略する。   In this embodiment, as shown in FIGS. 4A and 4B, a lattice metal mesh 23 is provided on the resin layer 22, and the resin layer 22 is exposed from a plurality of openings of the metal mesh 23. Has a structure. The material and thickness of the lattice metal mesh 23 in place of the base metal layer 21, the resin layer 22, and the metal coating layer are the same as those in the first embodiment. With such a configuration, in the standard sample of the present embodiment, a plurality of portions where the boundary between the organic substance and the inorganic substance clearly appear are formed uniformly on the entire sample surface. Since the spatial resolution evaluation method in the near-field spectroscopic analysis is the same as that in the first embodiment, the description thereof is omitted.

近接場光の観測には、測定ポイント探索のために、数μmサイズの領域にピンポイントでプローブをアプローチさせる必要が有り、この作業にはかなりの労力を伴う。ところが、本実施形態の標準試料20では、試料表面上に複数の測定ポイントが一様に形成されているため、試料表面の何処にアプローチしても測定ポイントにプローブを近づけることが可能であり、測定ポイント探索の労力が大幅に削減される。   For observation of near-field light, it is necessary to make the probe approach a pinpoint in a region of several μm size in order to search for a measurement point, and this work involves considerable labor. However, in the standard sample 20 of the present embodiment, since a plurality of measurement points are uniformly formed on the sample surface, it is possible to bring the probe close to the measurement point no matter where the sample surface is approached, The measurement point search effort is greatly reduced.

図10および図11に、実施形態2の標準試料を用いて行った測定結果および空間分解能の評価結果を示す。図10(a)は、実施形態2の構造を有する標準試料20の光学顕微鏡観察像である。測定に用いた標準試料20の格子金属メッシュはCuで構成され、ポリカーボネート樹脂上に配置されている。図に可視化領域として示された部分について近接場分光スペクトルを得て、C=O基ピーク強度のマッピングを行った。図(b)がマッピング結果、即ちC=O基分布可視化画像を示す図である。さらに、同じ部分について原子間力顕微鏡により標準試料表面のトポグラフ像を撮影した。図(c)に試料表面のトポグラフ画像を示す。なお、図(b)および(c)において、縦軸はY軸方向の距離を、横軸はX方向の距離をそれぞれμmを単位として表している。   10 and 11 show the measurement results and the spatial resolution evaluation results performed using the standard sample of the second embodiment. FIG. 10A is an optical microscope observation image of the standard sample 20 having the structure of the second embodiment. The lattice metal mesh of the standard sample 20 used for the measurement is made of Cu and arranged on a polycarbonate resin. A near-field spectrum was obtained for the portion indicated as the visualization region in the figure, and the C = O group peak intensity was mapped. FIG. 5B is a diagram showing a mapping result, that is, a C = O group distribution visualized image. Furthermore, the topographic image of the standard sample surface was photographed with an atomic force microscope for the same part. The topographic image of the sample surface is shown in FIG. In FIGS. 2B and 2C, the vertical axis represents the distance in the Y-axis direction, and the horizontal axis represents the distance in the X direction in units of μm.

図10の(c)に示す表面トポグラフ画像では、樹脂部とCu部(格子金属メッシュの一部)との境界Aが明瞭に現れている。さらに図(b)のC=O分布可視化像においても、図(c)と同様の位置に樹脂部とCu部との境界Aが現れており、近接場分光解析が高感度で行われていることを示している。   In the surface topographic image shown in FIG. 10C, the boundary A between the resin portion and the Cu portion (part of the lattice metal mesh) clearly appears. Furthermore, also in the C = O distribution visualization image of FIG. (B), the boundary A of the resin part and the Cu part appears at the same position as in FIG. (C), and the near-field spectroscopic analysis is performed with high sensitivity. It is shown that.

図11は、図10に示した測定において、空間分解能の評価のために、図10の解析ラインBに沿ってC=O吸収ピークの強度を示したグラフである。図の縦軸は吸光度を任意単位で示し、横軸は解析ラインB上の位置を示している。なお、横軸の始点0は、分解能の評価のために仮に設定した値である。   FIG. 11 is a graph showing the intensity of the C═O absorption peak along the analysis line B of FIG. 10 in order to evaluate the spatial resolution in the measurement shown in FIG. The vertical axis in the figure indicates the absorbance in arbitrary units, and the horizontal axis indicates the position on the analysis line B. The starting point 0 on the horizontal axis is a value temporarily set for the evaluation of resolution.

図11の測定結果に対して、図8の(a)および(b)に示した空間分解の評価方法を適用することにより、吸光度のピーク強度が樹脂層域の吸光度のピーク強度の1/eとなる間の距離5.4μmが、本測定における空間分解能であると評価することができる。   By applying the spatial decomposition evaluation method shown in FIGS. 8A and 8B to the measurement result of FIG. 11, the peak intensity of absorbance is 1 / e of the peak intensity of absorbance in the resin layer region. It can be evaluated that the distance of 5.4 μm is the spatial resolution in this measurement.

実施形態3
図12は、本発明の実施形態3にかかる標準試料30の構成を示す図である。本実施形態の標準試料は、実施形態2の標準試料の高感度化を狙ったものである。図の(a)は標準試料30の断面構造を示し、図(b)はその効果を説明するための図である。図(a)および(b)において、31は、表面部分に複数の半球形孔34を有する下地金属層、32は樹脂層、33は格子金属メッシュである。球形孔34は、下地金属となる金属プレートに、フェムト秒レーザー加工などによって50〜1000nmφの孔が複数個設けられている。孔34内には、KBr、KCl、NaCl、CaFなどの光透過結晶材料35が充填されている。図示はしていないが、充填材料35内に金属の微粒子を混入させても良い。格子金属メッシュ33は、下地金属層31の球形孔34とほぼ同じサイズの開口36を有している。
Embodiment 3
FIG. 12 is a diagram showing the configuration of the standard sample 30 according to the third embodiment of the present invention. The standard sample of the present embodiment is intended to increase the sensitivity of the standard sample of the second embodiment. (A) of a figure shows the cross-section of the standard sample 30, and FIG. (B) is a figure for demonstrating the effect. In FIGS. 1A and 1B, 31 is a base metal layer having a plurality of hemispherical holes 34 in the surface portion, 32 is a resin layer, and 33 is a lattice metal mesh. The spherical hole 34 is provided with a plurality of holes with a diameter of 50 to 1000 nm by femtosecond laser processing or the like on a metal plate serving as a base metal. The hole 34 is filled with a light transmitting crystal material 35 such as KBr, KCl, NaCl, or CaF. Although not shown, metal fine particles may be mixed in the filling material 35. The lattice metal mesh 33 has an opening 36 having substantially the same size as the spherical hole 34 of the base metal layer 31.

本実施形態において、下地金属層31、樹脂層32および格子金属メッシュ33の材料およびその構造(層厚を含む)は、実施形態1および2に示したものと同じかあるいは類似である。しかしながら、格子金属メッシュの開口部分36を介して樹脂層32に入射しこれを透過した光は、図(b)に示すように、球形孔34によって生じるレンズ効果により入射方向に反射集光される結果、近接場分光装置によって効率よく検出される。そのため、分解能の評価感度が向上する。なお、光透過性の充填材料35内に金属微粒子を混入させることによって、反射効率がさらに向上する。   In the present embodiment, the materials and structures (including the layer thickness) of the base metal layer 31, the resin layer 32, and the lattice metal mesh 33 are the same as or similar to those shown in the first and second embodiments. However, the light that has entered the resin layer 32 through the opening portion 36 of the lattice metal mesh and has transmitted therethrough is reflected and collected in the incident direction by the lens effect generated by the spherical hole 34, as shown in FIG. As a result, it is efficiently detected by the near-field spectrometer. Therefore, the resolution evaluation sensitivity is improved. The reflection efficiency is further improved by mixing metal fine particles into the light-transmitting filling material 35.

なお、図12では、実施形態2の標準試料における下地金属層に半球形の孔を設けたものを示しているが、実施形態1の標準試料における下地金属層に設けても良く、あるいは後述する他の実施形態の下地金属層に適用しても良い。   In FIG. 12, the base metal layer in the standard sample of the second embodiment is provided with a hemispherical hole, but it may be provided in the base metal layer in the standard sample of the first embodiment or will be described later. You may apply to the base metal layer of other embodiment.

実施形態4
図13は、本発明の実施形態4にかかる標準試料40の構成を示す図である。図(a)は標準試料40の断面図であって、41は下地金属層、42は樹脂層、43は樹脂層42上に設けた第1の格子金属メッシュ、44は第1の格子金属メッシュ43上に設けた第2の格子金属メッシュである。第1、第2の格子金属メッシュ43、44は、それぞれ0.05μm〜1.5μmの厚さを有しているが、両者を合わせた最大の厚さt1が実施形態2の格子金属メッシュ23の厚さ、即ち実施形態1の金属被覆層13の厚さt1以内であれば良い。格子金属メッシュの厚さ以外の構成および材料は、実施形態2の格子金属メッシュと同じであり、かつ、下地金属層41、樹脂層42は実施形態1あるいは実施形態2と同様である。
Embodiment 4
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of the standard sample 40 according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 1A is a cross-sectional view of the standard sample 40, 41 is a base metal layer, 42 is a resin layer, 43 is a first grid metal mesh provided on the resin layer 42, and 44 is a first grid metal mesh. 43 is a second lattice metal mesh provided on 43. The first and second grid metal meshes 43 and 44 each have a thickness of 0.05 μm to 1.5 μm, and the maximum thickness t1 of the both is the grid metal mesh 23 of the second embodiment. , That is, within the thickness t1 of the metal coating layer 13 of the first embodiment. The configuration and materials other than the thickness of the grid metal mesh are the same as those of the grid metal mesh of the second embodiment, and the base metal layer 41 and the resin layer 42 are the same as those of the first or second embodiment.

本実施形態の標準試料では、第1、第2の格子金属メッシュ43および44を図(b)の矢印方向にスライドさせることにより、樹脂層42の露出面積を任意に調整することができる。樹脂層42の開口部を変化させながら種々の開口部を有する標準試料に対して近接場分光解析を行うことによって、樹脂領域サイズの識別下限を評価することができる。   In the standard sample of this embodiment, the exposed area of the resin layer 42 can be arbitrarily adjusted by sliding the first and second lattice metal meshes 43 and 44 in the direction of the arrow in FIG. By performing near-field spectroscopic analysis on a standard sample having various openings while changing the openings of the resin layer 42, the lower limit of the identification of the resin region size can be evaluated.

実施形態5
図14の(a)および(b)は、本発明の実施形態5にかかる標準試料の断面図である。本実施形態では、下地金属層51上に格子金属メッシュ52を配置し、メッシュ開口内にポリカーボネートなどの分析用樹脂を埋め込み、樹脂層53を形成したことを特徴としている。図(b)に示す樹脂層53’は、検出感度を向上させるために、樹脂層中に金属微粒子を分散させて光を多重反射させるようにしている。本実施形態における格子金属メッシュ52は、樹脂層53、53’の厚さを10μm以下とするために、その厚さt3を10μm以下とする。また、格子幅は10μm以下、メッシュ穴サイズは10〜50μmが望ましい。メッシュの金属種は、Cu、Al、Fe、Niなどが良い。
Embodiment 5
FIGS. 14A and 14B are cross-sectional views of a standard sample according to Embodiment 5 of the present invention. The present embodiment is characterized in that a lattice metal mesh 52 is disposed on the base metal layer 51, and an analysis resin such as polycarbonate is embedded in the mesh opening to form the resin layer 53. In the resin layer 53 ′ shown in FIG. 5B, in order to improve detection sensitivity, metal fine particles are dispersed in the resin layer so that light is multiply reflected. The lattice metal mesh 52 in the present embodiment has a thickness t3 of 10 μm or less in order to make the resin layers 53 and 53 ′ have a thickness of 10 μm or less. The lattice width is preferably 10 μm or less, and the mesh hole size is preferably 10 to 50 μm. The metal species of the mesh is preferably Cu, Al, Fe, Ni or the like.

格子金属メッシュ52は、プレスまたは接着剤によって下地金属層51上に形成される。図(b)に示すように、樹脂層53’中に金属微粒子を混入させる場合、そのサイズは1μmφ程度とし、金属種としてはFe、Au、Pd、Pt、Al、Agが望ましい。格子金属メッシュ52中に樹脂を充填した後、試料の表面全体を研磨し、格子金属メッシュ52と樹脂層53、53’とが同一平面を形成するようにする。これによって、表面平坦化標準試料が得られ、プローブの走査性が安定する。樹脂層は、実施形態1乃至4の場合と同様の材料が好ましい。   The lattice metal mesh 52 is formed on the base metal layer 51 by pressing or an adhesive. As shown in FIG. 2B, when the metal fine particles are mixed in the resin layer 53 ', the size is about 1 μmφ, and the metal species are preferably Fe, Au, Pd, Pt, Al, and Ag. After filling the lattice metal mesh 52 with the resin, the entire surface of the sample is polished so that the lattice metal mesh 52 and the resin layers 53 and 53 'form the same plane. As a result, a surface flattened standard sample is obtained, and the scanning performance of the probe is stabilized. The resin layer is preferably made of the same material as in the first to fourth embodiments.

以上のように、本実施形態の標準試料では、実施形態2の場合とは異なって格子金属メッシュ52の壁面が存在しないため、壁面による光の乱反射が防止され、近接場光の検出精度が向上する。また、標準試料表面に段差が存在しないので、プローブの走査安定度が極めて優れている。さらに、樹脂層53’中に金属微粒子を混入したものでは、光の多重反射によって検出感度が一層向上する。   As described above, unlike the case of the second embodiment, the standard sample of this embodiment does not have the wall surface of the lattice metal mesh 52, so that irregular reflection of light by the wall surface is prevented and the detection accuracy of near-field light is improved. To do. In addition, since there is no step on the surface of the standard sample, the scanning stability of the probe is extremely excellent. Further, in the case where metal fine particles are mixed in the resin layer 53 ', the detection sensitivity is further improved by the multiple reflection of light.

実施形態6
図15の(a)および(b)に、本発明の実施形態6にかかる標準試料を示す。本実施形態の標準試料60は、図(a)の断面図に示すように、下地金属層61の表面上に100〜1000nmφの複数の孔62を設け、この孔62中に100〜1000nmφのポリマー微粒子63を分散させた構造を有する。ポリマー微粒子63の材料はポリスチレンまたはポリメタクリレートなどであるが、あるいはSiOなどの微粒子を用いても良い。また、ポリマー微粒子63が孔62内に安定的に収容されるように、下地金属層61の孔62表面およびポリマー微粒子63の表面に親水基を付与しても良い。
Embodiment 6
The standard sample concerning Embodiment 6 of this invention is shown to (a) and (b) of FIG. The standard sample 60 of this embodiment is provided with a plurality of holes 62 of 100 to 1000 nmφ on the surface of the base metal layer 61 as shown in the sectional view of FIG. It has a structure in which fine particles 63 are dispersed. The material of the polymer fine particles 63 is polystyrene or polymethacrylate, but fine particles such as SiO 2 may be used. Further, a hydrophilic group may be added to the surface of the hole 62 of the base metal layer 61 and the surface of the polymer particle 63 so that the polymer particle 63 is stably accommodated in the hole 62.

図(b)に示すように、孔62の表面およびポリマー微粒子表面に親水基64、65を付与すると、両者の間の親和力によりポリマー微粒子63が孔62内に安定的に固定される。これによって、標準試料上に微粒子を最適分散させることができる。ポリマー微粒子の標準試料上での分散状況は、原子間力顕微鏡を用いて試料表面のトポグラフ画像を得ることにより観測可能である。   As shown in the figure (b), when hydrophilic groups 64 and 65 are provided on the surface of the hole 62 and the surface of the polymer fine particle, the polymer fine particle 63 is stably fixed in the hole 62 by the affinity between them. Thereby, the fine particles can be optimally dispersed on the standard sample. The dispersion state of the polymer fine particles on the standard sample can be observed by obtaining a topographic image of the sample surface using an atomic force microscope.

したがって、同じ標準試料に対して近接場分光解析を行い、特定の、例えばC−H基吸収ピークの強度についてマッピングを行ってC−H基分布可視化画像を得ることにより、単一の微粒子として識別可能なもの、可能でないものを判定することができる。これを、例えば、原子間力顕微鏡画像と比較することによって、微粒子サイズの識別下限を評価することが可能となる。   Therefore, near-field spectroscopic analysis is performed on the same standard sample, mapping is performed on the intensity of a specific, for example, CH group absorption peak, and a CH group distribution visualized image is obtained, so that it is identified as a single fine particle. What is possible and what is not possible can be determined. By comparing this with, for example, an atomic force microscope image, it becomes possible to evaluate the lower limit of particle size identification.

なお、上記の説明ではポリマー微粒子の識別について説明したが、例えば、SiO微粒子のように無機材料の微粒子についても同様の標準試料を作成することが可能である。 In the above description, identification of polymer fine particles has been described. However, for example, a similar standard sample can be prepared for fine particles of inorganic material such as SiO 2 fine particles.

図15に示す標準試料60は、次のような工程によって形成することができる。先ず、ガラス基板などにフェムト秒レーザー加工によって、100〜500nmφの孔62を多数形成する。レーザー加工のままでも良いが、あるいはFe、Alなどの金属を加工後のガラス基板に蒸着し、その後表面をわずかに酸化させる。この酸化によって、金属表面に親水基(Al−O−Al、Al−OH)が導入される。   The standard sample 60 shown in FIG. 15 can be formed by the following process. First, a large number of holes 62 having a diameter of 100 to 500 nm are formed on a glass substrate or the like by femtosecond laser processing. Laser processing may be used as it is, or a metal such as Fe or Al is deposited on the processed glass substrate, and then the surface is slightly oxidized. By this oxidation, hydrophilic groups (Al—O—Al, Al—OH) are introduced on the metal surface.

50〜1000nmφのポリマー微粒子を用意する。ポリマー微粒子の材質は、ポリスチレン、ポリメタクリレートなど、あるいはSiOであっても良い。用意したポリマー微粒子に対して界面活性剤を付与する。界面活性剤としては、R−SONaなどのアルキルベンゼンスルホン酸塩、カルボン酸金属塩などを用いる。このようにして、その表面に親水基が形成されたポリマー微粒子を、表面に親水基が導入されたガラス基板上に分散させる。孔からはみ出たポリマー微粒子は、遠心力などを利用してガラス基板上から除去する。これによって、単一微粒子そのものを評価することが可能な標準試料が形成される。 Polymer fine particles having a diameter of 50 to 1000 nm are prepared. The material of the polymer fine particles may be polystyrene, polymethacrylate, or SiO 2 . A surfactant is applied to the prepared polymer fine particles. As the surfactant, alkylbenzene sulfonates such as R—SO 3 Na, carboxylic acid metal salts and the like are used. In this way, polymer fine particles having a hydrophilic group formed on the surface thereof are dispersed on the glass substrate having a hydrophilic group introduced on the surface. The polymer fine particles protruding from the holes are removed from the glass substrate using centrifugal force or the like. As a result, a standard sample capable of evaluating a single fine particle itself is formed.

図16に、本実施形態にかかる標準試料を用いた場合の空間分解能の評価方法を示す。図(a)は、サイズがd00〜d20の粒子について近接場分光解析を行った場合のある結合基における吸収ピークの信号強度と、その場合のマッピングイメージを示している。サイズdの粒子については信号強度が小さく、マッピングイメージとして識別が困難である。サイズd10およびd20の粒子については、信号強度が大きくマッピングイメージd10’、d20’として識別可能である。したがって、この場合では粒子サイズd10が近接場分光解析において識別可能な下限値であると評価することができる。 FIG. 16 shows a method for evaluating the spatial resolution when the standard sample according to the present embodiment is used. Figure (a) shows the signal intensity of the absorption peak in the coupling group with a case where size is made near field spectral analysis of the particles d 00 to d 20, the mapping image in that case. A particle of size d 0 has a low signal intensity and is difficult to identify as a mapping image. Particles of sizes d 10 and d 20 have a large signal intensity and can be identified as mapping images d 10 ′ and d 20 ′. Therefore, in this case it can be evaluated and the particle size d 10 is identifiable lower limit in the near-field spectroscopy analysis.

図16(b)は、粒子66をプローブ先端67で走査した場合のイメージと、そのとき検出されるスペクトルの信号強度変化を示している。信号波形68において、縦軸はS/N比あるいは信号強度を示す。信号強度が最大値の1/eとなる間の距離dが2次元の空間分解能を示す。   FIG. 16B shows an image when the particle 66 is scanned with the probe tip 67 and a change in signal intensity of the spectrum detected at that time. In the signal waveform 68, the vertical axis indicates the S / N ratio or the signal intensity. A distance d while the signal intensity is 1 / e of the maximum value indicates a two-dimensional spatial resolution.

実施形態7
図17は本発明の実施形態7に示す標準試料の構造を示す断面図である。本実施形態の標準試料は、近接場分光解析における垂直方向の空間分解能評価に適している。図16において、標準試料70は、下地金属層71、樹脂多層膜72および格子金属メッシュ73で構成されている。下地金属層71は、上記実施形態1〜6と同様の金属プレートあるいは表面に金属を蒸着したガラス基板である。
Embodiment 7
FIG. 17 is a cross-sectional view showing the structure of the standard sample shown in Embodiment 7 of the present invention. The standard sample of this embodiment is suitable for vertical spatial resolution evaluation in near-field spectroscopic analysis. In FIG. 16, the standard sample 70 is composed of a base metal layer 71, a resin multilayer film 72, and a lattice metal mesh 73. The base metal layer 71 is the same metal plate as in the first to sixth embodiments or a glass substrate having a metal deposited on the surface thereof.

樹脂多層膜72は、例えばC−F基を顕著に含む材料で構成された第1の樹脂層72a、Si−O基を顕著に含む材料で構成された第2の樹脂層72b、C=O基を顕著に含む材料で構成された第3の樹脂層72cおよびC−H基を顕著に含む材料で構成された第4の樹脂層72dを含む。多層膜72の全体の厚さは、実施形態1〜4に示した樹脂層の厚さと同じであるが、各樹脂層の厚さは既知であるものとする。格子金属メッシュ73は、実施形態2〜4に示した格子金属メッシュと同様の材料、構成を有している。   The resin multilayer film 72 includes, for example, a first resin layer 72a made of a material that significantly includes C—F groups, a second resin layer 72b that is made of a material that significantly contains Si—O groups, and C═O. It includes a third resin layer 72c made of a material notably containing groups and a fourth resin layer 72d made of a material notably containing CH groups. The total thickness of the multilayer film 72 is the same as the thickness of the resin layer shown in the first to fourth embodiments, but the thickness of each resin layer is known. The lattice metal mesh 73 has the same material and configuration as the lattice metal mesh shown in the second to fourth embodiments.

図18は、各層特有の官能基について近接場分光解析を行い、各官能基の分布マッピングを行った図である。図(a)はC−H基について、(b)はC=O基について、(c)はSi−O基について、さらに(d)はC−F基についてのマッピング結果を示している。これらの図から明らかなように、図(a)のC−H基マッピングおよび図(b)のC=O基マッピングでは、樹脂部と金属格子部分との境界が明瞭に現れていて、したがってC−H基を含む樹脂層72dおよびC=O基を含む樹脂層72cについて高い検出感度を有しているものとみなしうる。   FIG. 18 is a diagram in which near-field spectroscopic analysis is performed on functional groups unique to each layer, and distribution mapping of each functional group is performed. Figure (a) shows the mapping results for the CH group, (b) for the C = O group, (c) for the Si-O group, and (d) for the C-F group. As is clear from these figures, in the C—H group mapping of FIG. (A) and the C═O group mapping of FIG. (B), the boundary between the resin portion and the metal lattice portion clearly appears, and therefore C It can be considered that the resin layer 72d containing —H groups and the resin layer 72c containing C═O groups have high detection sensitivity.

一方、図(c)および図(d)では、樹脂部と金属格子部分との境界が明瞭ではないかあるいはほとんど識別できない状態である。したがって、Si−O基を含む樹脂層72bおよびC−F基を含む樹脂層72aに関しては識別不能であるとみなされる。   On the other hand, in the figures (c) and (d), the boundary between the resin part and the metal lattice part is not clear or almost indistinguishable. Therefore, the resin layer 72b containing Si—O groups and the resin layer 72a containing C—F groups are considered to be indistinguishable.

以上の結果から、樹脂多層膜72において、表面から樹脂層72cの位置までの距離を、近接場分光解析における垂直方向の空間分解能であると評価することができる。なお、各樹脂層72a〜72dの層厚は既知であるため、その距離は算出が可能である。   From the above results, in the resin multilayer film 72, the distance from the surface to the position of the resin layer 72c can be evaluated as the vertical spatial resolution in the near-field spectral analysis. In addition, since the layer thickness of each resin layer 72a-72d is known, the distance is computable.

以上に、本発明の種々の実施形態について説明したが、それぞれの標準試料の適性をまとめると次の通りである。   Although various embodiments of the present invention have been described above, the suitability of each standard sample is summarized as follows.

先ず、実施形態1〜実施形態5に示す標準試料は、有機物、無機物の境界部分を分解能の測定に利用する試料であって、境界部分がどのくらい明瞭に識別可能かを評価する場合に適した試料である。   First, the standard sample shown in Embodiments 1 to 5 is a sample that uses a boundary portion between an organic substance and an inorganic material for measurement of resolution, and is a sample suitable for evaluating how clearly the boundary portion can be identified. It is.

一方、実施形態6の標準試料は、物体サイズの検出限界を評価するに適した試料である。なお、実施形態4に示す2重格子の試料も、各格子をスライドさせて樹脂領域を変化させその検出限界領域を評価する点においては、実施形態6の標準試料と同様に物体サイズの検出限界を評価するに適した試料であると言える。   On the other hand, the standard sample of Embodiment 6 is a sample suitable for evaluating the detection limit of the object size. Note that the double-grid sample shown in the fourth embodiment also has a detection limit for the object size, similar to the standard sample of the sixth embodiment, in that the resin region is changed by sliding each lattice and the detection limit region is evaluated. It can be said that it is a sample suitable for evaluating.

実施形態1〜6に示す標準試料が、水平方向の分解能を評価するための試料であるのに対して、実施形態7の標準試料は、垂直分解能を評価するのに適した試料である。   While the standard samples shown in the first to sixth embodiments are samples for evaluating the resolution in the horizontal direction, the standard sample according to the seventh embodiment is a sample suitable for evaluating the vertical resolution.

また、上記各実施形態は、その特徴について一構成例のみを示しているものであり、記載した実施形態以外の実施の形態が可能で有ることは明らかである。例えば、実施形態7に示す多層膜は、実施形態1、実施形態3〜実施形態5に示す樹脂層に適用可能である。また、実施形態3に示す下地金属層の構造は、実施形態1、実施形態4および5に示す下地金属層に適用可能である。   Moreover, each said embodiment has shown only one structural example about the characteristic, and it is clear that embodiments other than described embodiment are possible. For example, the multilayer film shown in Embodiment 7 can be applied to the resin layers shown in Embodiment 1, Embodiment 3 to Embodiment 5. Further, the structure of the base metal layer shown in Embodiment 3 can be applied to the base metal layer shown in Embodiments 1, 4 and 5.

近接場分光の適用原理と空間分解能の定義を示す図。The figure which shows the application principle of near field spectroscopy, and the definition of spatial resolution. 本発明の実施形態1にかかる標準試料を示す図。The figure which shows the standard sample concerning Embodiment 1 of this invention. 金属被覆層の厚さの決定方法の説明に供する図であって、金属被覆されたポリカーボネートのSB強度を示す図。FIG. 5 is a diagram for explaining a method for determining the thickness of a metal coating layer, and showing the SB strength of a metal-coated polycarbonate. ポリカーボネート表面に金属を蒸着した材料の近接場分光スペクトルを示す図。The figure which shows the near-field spectrum of the material which vapor-deposited the metal on the polycarbonate surface. 種々の段差を有する試料表面のトポグラフ画像を示す図。The figure which shows the topographic image of the sample surface which has various level | step differences. 樹脂層の厚さ変化に対する、近接場分光スペクトルにおけるC−F基強度ピークのS/N感度変化を示す図。The figure which shows the S / N sensitivity change of the CF group intensity | strength peak in a near-field spectroscopy spectrum with respect to the thickness change of a resin layer. (a)は、実施形態1の標準試料を用いた場合のC−H基の分布可視化画像、(b)は同じ試料のトポグラフ画像、(c)は同じ試料における空間分解能の評価結果を示す図。(A) is a C-H group distribution visualization image when the standard sample of Embodiment 1 is used, (b) is a topographic image of the same sample, and (c) is a diagram showing an evaluation result of spatial resolution in the same sample. . 空間分解能の評価方法を示す図。The figure which shows the evaluation method of spatial resolution. 本発明の実施形態2にかかる標準試料の構成を示す図。The figure which shows the structure of the standard sample concerning Embodiment 2 of this invention. (a)は実施形態2の標準試料の光学顕微鏡観察画像、(b)は同じ試料におけるC=O基分布可視化画像、(c)は同じ試料における表面トポグラフ画像。(A) is an optical microscope observation image of the standard sample of Embodiment 2, (b) is a C = O group distribution visualization image of the same sample, and (c) is a surface topographic image of the same sample. 図10の測定で用いた標準試料における空間分解能の評価結果を示す図。The figure which shows the evaluation result of the spatial resolution in the standard sample used by the measurement of FIG. 本発明の実施形態3にかかる標準試料の構成を示す図。The figure which shows the structure of the standard sample concerning Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施形態4にかかる標準試料の構成を示す図。The figure which shows the structure of the standard sample concerning Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施形態5にかかる標準試料の構成を示す図。The figure which shows the structure of the standard sample concerning Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施形態6にかかる標準試料の構成を示す図。The figure which shows the structure of the standard sample concerning Embodiment 6 of this invention. 微粒子についての空間分解能の評価方法を示す図。The figure which shows the evaluation method of the spatial resolution about microparticles | fine-particles. 本発明の実施形態7にかかる標準試料の構成を示す図。The figure which shows the structure of the standard sample concerning Embodiment 7 of this invention. 図17に示す標準試料の近接場分光解析結果を示す図。The figure which shows the near-field spectroscopy analysis result of the standard sample shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 標準試料
11 下地金属層
12 樹脂層
13 金属被覆層
14 境界
15 傾斜(スロープ)
20 標準試料
21 下地金属層
22 樹脂層
23 格子金属メッシュ
30 標準試料
31 下地金属層
32 樹脂層
33 格子金属メッシュ
34 孔
35 光透過結晶
36 開口
40 標準試料
43、44 第1、第2の格子金属メッシュ
50 標準試料
52 格子金属メッシュ
53 樹脂層
60 標準試料
62 孔
63 ポリマー微粒子
64、65 親水基
70 標準試料
72 樹脂多層膜
10 Standard Sample 11 Base Metal Layer 12 Resin Layer 13 Metal Cover Layer 14 Boundary 15 Inclination (Slope)
20 Standard Sample 21 Base Metal Layer 22 Resin Layer 23 Grid Metal Mesh 30 Standard Sample 31 Base Metal Layer 32 Resin Layer 33 Grid Metal Mesh 34 Hole 35 Light Transmitting Crystal 36 Aperture 40 Standard Samples 43 and 44 First and Second Grid Metals Mesh 50 Standard sample 52 Grid metal mesh 53 Resin layer 60 Standard sample 62 Hole 63 Polymer fine particle 64, 65 Hydrophilic group 70 Standard sample 72 Resin multilayer film

Claims (13)

近接場分光解析における空間分解能評価のための標準試料であって、表面が反射率の高い金属材料によって構成された下地金属層と、前記下地金属層上に形成された厚さが10μm以下の樹脂層と、前記樹脂層との境界が明確になるように前記樹脂層表面を部分的に被覆する金属層とを有することを特徴とする、標準試料。   A standard sample for spatial resolution evaluation in near-field spectroscopic analysis, a base metal layer whose surface is made of a highly reflective metal material, and a resin having a thickness of 10 μm or less formed on the base metal layer A standard sample comprising: a layer; and a metal layer partially covering the surface of the resin layer so that a boundary between the layer and the resin layer becomes clear. 請求項1に記載の標準試料において、前記樹脂層は、C−H、C=O、Si−O、C−F官能基のうち少なくとも1個の官能基を含むことを特徴とする、標準試料。   The standard sample according to claim 1, wherein the resin layer includes at least one functional group among C—H, C═O, Si—O, and C—F functional groups. . 請求項1に記載の標準試料において、前記金属層は厚さが3μm以下であることを特徴とする、標準試料。   The standard sample according to claim 1, wherein the metal layer has a thickness of 3 μm or less. 請求項1に記載の標準試料において、前記金属層は、前記樹脂層との境界部分に傾斜を有していることを特徴とする、標準試料。   The standard sample according to claim 1, wherein the metal layer has an inclination at a boundary portion with the resin layer. 請求項1に記載の標準試料において、前記金属層は格子金属メッシュで構成されていることを特徴とする、標準試料。   2. The standard sample according to claim 1, wherein the metal layer is composed of a lattice metal mesh. 請求項5に記載の標準試料において、前記下地金属層はその上面部分に前記格子金属メッシュの格子間隔と同程度の径を有する半球状の複数の孔を有し、前記孔は光透過性の材料で充填されていることを特徴とする、標準試料。   6. The standard sample according to claim 5, wherein the base metal layer has a plurality of hemispherical holes having a diameter approximately equal to a lattice interval of the lattice metal mesh on the upper surface portion, and the holes are light-transmitting. Standard sample, characterized in that it is filled with material. 請求項5に記載の標準試料において、前記格子金属メッシュは、樹脂層表面に平行方向において相対的にスライド可能な第1、第2の格子金属メッシュで構成されていることを特徴とする、標準試料。   The standard sample according to claim 5, wherein the lattice metal mesh is configured by first and second lattice metal meshes that can slide relative to the resin layer surface in a parallel direction. sample. 近接場分光解析における空間分解能評価のための標準試料であって、表面が反射率の高い金属材料によって構成された下地金属層と、前記下地金属層上に形成した厚さが10μm以下の格子金属メッシュと、前記格子金属メッシュの格子で囲まれた部分に充填される樹脂層とを有し、前記格子金属メッシュ表面と前記樹脂層表面とが同一平面を形成するように平坦化されていることを特徴とする、標準試料。   A standard sample for spatial resolution evaluation in near-field spectroscopy analysis, a base metal layer having a surface made of a highly reflective metal material, and a lattice metal having a thickness of 10 μm or less formed on the base metal layer A mesh and a resin layer filled in a portion surrounded by the lattice of the lattice metal mesh, and the surface of the lattice metal mesh and the surface of the resin layer are flattened so as to form the same plane. A standard sample characterized by 請求項8に記載の標準試料において、前記樹脂層中には金属の微粒子が分散されていることを特徴とする、標準試料。   9. The standard sample according to claim 8, wherein metal fine particles are dispersed in the resin layer. 請求項1に記載の標準試料において、前記樹脂層は、少なくとも、第1の官能基を含む第1の樹脂層と、前記第1の官能基とは異なる第2の官能基を含む第2の樹脂層とを積層した構造を有することを特徴とする、標準試料。   2. The standard sample according to claim 1, wherein the resin layer includes at least a first resin layer including a first functional group and a second functional group different from the first functional group. A standard sample having a structure in which a resin layer is laminated. 請求項1乃至8の何れか1項に記載の標準試料を用意するステップと、
前記用意された標準試料を用いて近接場分光測定を行うステップと、
前記測定結果を解析してあらかじめ決定した官能基に基づくスペクトルピークの強度分布を求めるステップと、
前記求めた強度分布において強度値が大幅に変化する部分を検出し、該検出部分の幅に基づいて近接場分光解析における水平方向の空間分解能を評価するステップと、を備えることを特徴とする、近接場分光解析における空間分解能の評価方法。
Preparing a standard sample according to any one of claims 1 to 8,
Performing near-field spectroscopy measurement using the prepared standard sample;
Analyzing the measurement results to obtain a spectral peak intensity distribution based on a predetermined functional group;
Detecting a portion where the intensity value greatly changes in the obtained intensity distribution, and evaluating a spatial resolution in a horizontal direction in the near-field spectroscopic analysis based on a width of the detection portion. Evaluation method of spatial resolution in near-field spectroscopic analysis.
請求項7に記載の標準試料を用意するステップと、
前記標準試料における第1、第2の格子金属メッシュを相対的にスライドさせて前記格子面積を変化させながら近接場分光測定を行うステップと、
前記測定結果を解析してあらかじめ決定した官能基に基づくスペクトルピークの強度分布を求めるステップと、
前記求めた強度分布に基づいて前記格子によって画定された樹脂領域の識別可能下限を求めるステップと、を備えることを特徴とする、近接場分光解析における空間分解能の評価方法。
Preparing a standard sample according to claim 7;
Performing near-field spectrometry while changing the lattice area by relatively sliding the first and second lattice metal meshes in the standard sample;
Analyzing the measurement results to obtain a spectral peak intensity distribution based on a predetermined functional group;
Obtaining a lower limit of identifiable resin regions defined by the lattice based on the obtained intensity distribution, and a method for evaluating spatial resolution in near-field spectroscopic analysis.
請求項10に記載の標準試料を用意するステップと、
前記用意された標準試料を用いて近接場分光測定を行うステップと、
前記測定結果を解析して前記第1および第2の官能基に基づくスペクトルピークの強度分布を求めるステップと、
前記求めた第1および第2の官能基の強度分布に基づいて、前記標準試料における多層膜の識別可能な下限値を決定するステップと、を備えることを特徴とする、近接場分光解析における空間分解能の評価方法。
Preparing a standard sample according to claim 10 ;
Performing near-field spectroscopy measurement using the prepared standard sample;
Analyzing the measurement result to determine an intensity distribution of a spectral peak based on the first and second functional groups;
Determining a lower limit value of the multilayer film in the standard sample that can be identified based on the obtained intensity distributions of the first and second functional groups, and a space in the near-field spectroscopic analysis, Resolution evaluation method.
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