JP4500033B2 - Near-field optical microscope - Google Patents
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Description
本発明は、近接場光を利用してサンプル表面の微小領域について光学的特性を測定する近接場光学顕微鏡に関するものである。 The present invention relates to a near-field optical microscope that measures optical characteristics of a micro area on a sample surface using near-field light.
近接場光学顕微鏡の第1の従来技術としては、例えば図5に示すように、サンプル表面に局在させたエバネッセント光に探針を挿入し、探針によって散乱されたエバネッセント光を検出する散乱型近接場光学顕微鏡が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 As a first conventional technique of a near-field optical microscope, as shown in FIG. 5, for example, a scattering type is used in which a probe is inserted into evanescent light localized on the sample surface and the evanescent light scattered by the probe is detected. A near-field optical microscope has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
この従来技術では、サンプルSが二次元平面XY方向に微小移動可能なX‐Y軸ピエゾステージ101上に載置されている。また、探針は、垂直Z方向に微小移動可能なZ軸ピエゾステージ105に設置されている。
In this prior art, the sample S is placed on an XY
この散乱型近接場光学顕微鏡では、サンプルSの表面に生成されたエバネッセント光に、先端が先鋭化された誘電体または金属からなるプローブ103を挿入し、プローブ103先端で散乱された光を集光し、散乱光強度を計測することにより、回折限界を超える高い分解能でサンプルSの光学情報を計測している。
In this scattering-type near-field optical microscope, the
サンプルSの表面に発生するエバネッセント光の強度は、サンプルSからの距離に対して指数関数的に減少する。このため、サンプルS表面に発生するエバネッセント光にはサンプルS表面の形状情報と光学情報とが含まれている。 The intensity of the evanescent light generated on the surface of the sample S decreases exponentially with respect to the distance from the sample S. For this reason, the evanescent light generated on the surface of the sample S includes shape information and optical information on the surface of the sample S.
そこで、通常、プローブ103とサンプルS表面との間の距離を一定に保ちながら、サンプルSとプローブ103とを相対的にスキャンさせて、形状情報と光学情報とを分離して測定が行われる。上記従来技術では、プローブ103をサンプルSの表面に対して平行に振動させ、そのときのプローブ103の振幅を半導体レーザ110とレンズ111、112と2分割フォトディテクタ113とからなる変位検出器によって測定することにより、プローブ103とサンプルSとの間の高さ方向の距離が一定になるように制御が行われる。
Therefore, usually, the sample S and the
プローブ103とサンプルSとを近接させた場合、プローブ先端103aにはシアフォースが作用する。このシアフォースにより、プローブ103の振幅や位相が変化する。このシアフォースはサンプルS表面からの距離に依存するため、プローブ103の振幅または位相を計測することにより、プローブ103とサンプルSとの間の距離制御が可能となる。
When the
また、第2の従来技術として、プローブ先端より近接場光をサンプル表面に照射し、サンプルからの反射光を検出するイルミネーション反射モードを用いた近接場光学顕微鏡が提案されている(例えば、特許文献2参照)。 As a second conventional technique, a near-field optical microscope using an illumination reflection mode in which near-field light is irradiated on the sample surface from the probe tip and the reflected light from the sample is detected has been proposed (for example, Patent Documents). 2).
この近接場光学顕微鏡では、探針として、図6に示すように、光ファイバの先端を熱引きあるいはエッチングにより先鋭化すると共に、溶融させることにより光ファイバの長軸方向に対して屈曲させたベントタイプのプローブ201が使用される。
In this near-field optical microscope, as shown in FIG. 6, as a probe, the tip of the optical fiber is sharpened by heat drawing or etching, and bent to the major axis direction of the optical fiber by melting. A type of
プローブ201先端部にはφ5nmからφ200nm程度の微小開口が設けられ、開口部以外はアルミニウム膜が蒸着されている。プローブ201の背面は機械的に研磨され、反射面が設けられている。プローブ201は、圧電素子202による加振機能を備えたプローブホルダ203に固定される。プローブ201の振幅の検出には、半導体レーザ204からのレーザ光をプローブ201背面に設けた反射面に当て、反射光を4分割ディテクタ205にて検出する光てこ方式の変位計206が用いられている。
A minute opening with a diameter of about 5 nm to 200 nm is provided at the tip of the
プローブ201の末端から、レーザ光を導入すると、プローブ201先端に設けた微小開口付近にエバネッセント光が局在的に発生する。なお、エバネッセント光存在領域は、開口径程度である。そして、プローブ201先端をサンプルS表面にエバネッセント光存在領域まで接近させ、エバネッセント光によってサンプルSを照射し、その反射光をサンプルSに対してプローブ201と同一側に設けられた対物レンズ210で集光し、フォトマルから構成される光検出部214に導くことで、サンプルS表面の光学特性を知ることが出来る。この時の光学的分解能はプローブ201先端に設けられた開口径程度であり、開口径を微小化することで光の回折限界を超えた分解能を得ることできる。
When laser light is introduced from the end of the
また、第3の従来技術として、散乱型近接場分光システムについても提案されている(例えば、特許文献3参照)。 As a third conventional technique, a scattering near-field spectroscopy system has also been proposed (see, for example, Patent Document 3).
この従来技術では、図7に示すように、原子間力顕微鏡用の探針付カンチレバーに銀をコートしたプローブ301が用いられている。この技術では、透過性のサンプルSの裏面にNAが1.4の油浸対物レンズ303を配置し、該対物レンズ303を通して、サンプルSの裏面から励起源となる波長488nmのレーザ光304をサンプルSに照射する。このとき、対物レンズ303のNAが1以下となる部分に入射するレーザ光をカットするように光路上にマスク(図示せず)を挿入する。さらに、サンプルSにはNAが1以上の光のみが入射し、この光はサンプルS表面部分で全反射されて、サンプルSの表面にはエバネッセント光が形成される。
In this prior art, as shown in FIG. 7, a
このエバネッセント光にプローブ301の探針301aを微小位置合せし、プローブ301の探針301aを挿入すると、エバネッセント光が散乱される。このとき散乱光は、探針301aにコートされた銀の作用により増強される。また、散乱光305は、励起光を集光したものと同一の対物レンズ303により集光されて、ノッチフィルター(図示せず)により励起光を除去し、その散乱光を冷却CCDカメラ付の分光器(図示せず)で分光分析することにより、回折限界を超える分解能で、ラマン分光分析を行っている。この従来技術では、探針301aとサンプルSとの間に働く原子間力により探針301aとサンプルSとの距離制御が行われ、上記第2の従来技術と同じく、エバネッセント光に含まれる形状情報と光学情報を分離して測定することが可能である。
When the
また、上記各従来技術では、サンプル表面の形状像及び表面物性像を同時に取得し、ラスタスキャン等によりこれらの測定を行っている。
しかしながら、上記従来の近接場光学顕微鏡には、以下の課題が残されている。上記各従来技術では、エバネッセント光発生領域や、エバネッセント光集光用の対物レンズの光軸中心に、探針先端を位置合せする必要がある。一般にエバネッセント光は強度が非常に弱く、集光効率を向上させS/N比を高めるために、高い開口数(NA)を持つ対物レンズで集光を行う必要があるが、対物レンズのNAが大きくなるに従って、ピエゾステージなどの高精度な微小位置決め機構を用いて探針と対物レンズの位置決めを行わなければならない。しかし、測定中に、ピエゾ素子のもつクリープ特性や温度変化に起因するドリフトの影響を受けて、位置ずれが生じる場合がある。この影響は測定が長時間に及ぶ時に顕著に現われる。特に、走査型近接場顕微鏡でラマン分光を行う場合などでは、検出光が極めて微弱なため数分から数時間の長時間にわたる測定を行う必要がある。この際、位置ずれが発生すると測定箇所がずれ、局所的な分光測定が不可能となってしまう。このように、従来の技術では、微動機構のドリフトの影響を大きく受けて、サンプルと探針とが相対的に動いてしまうため、高精度な測定に適していない。 However, the following problems remain in the conventional near-field optical microscope. In each of the above prior arts, it is necessary to align the tip of the probe with the center of the optical axis of the evanescent light generation region or the objective lens for collecting the evanescent light. In general, evanescent light has a very low intensity, and in order to improve the light collection efficiency and increase the S / N ratio, it is necessary to collect light with an objective lens having a high numerical aperture (NA). As the size of the probe increases, the probe and objective lens must be positioned using a highly accurate micropositioning mechanism such as a piezo stage. However, during measurement, there may be a positional shift due to the influence of the creep characteristics of the piezo element and the drift caused by the temperature change. This effect is noticeable when the measurement takes a long time. In particular, when Raman spectroscopy is performed with a scanning near-field microscope, the detection light is extremely weak, and thus it is necessary to perform measurement over a long period of time from several minutes to several hours. At this time, if a positional shift occurs, the measurement location is shifted and local spectroscopic measurement becomes impossible. As described above, the conventional technique is not suitable for highly accurate measurement because the sample and the probe are relatively moved under the influence of the drift of the fine movement mechanism.
また、上記各従来技術では、ラスタスキャン等により形状像及び表面物性像を同時に取得しているが、測定中にドリフト等の影響を受けてしまうため、高精度な形状像及び物性像の同時測定が困難であった。特に、近接場光学顕微鏡によるラマン散乱分光分析などでは、形状像の取得が必須であるが、ラマンスペクトルを取得するために各ピクセルでの測定が長時間に及ぶため、ドリフト等の大きな影響を受け、上記同時測定が非常に難しかった。 In each of the above conventional techniques, a shape image and a surface property image are simultaneously acquired by raster scanning or the like. However, since measurement is affected by drift during measurement, simultaneous measurement of a highly accurate shape image and property image is performed. It was difficult. In particular, it is essential to obtain a shape image for Raman scattering spectroscopy using a near-field optical microscope. However, since measurement at each pixel takes a long time to obtain a Raman spectrum, it is greatly affected by drift and other factors. The above simultaneous measurement was very difficult.
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、ドリフト等の影響を抑制することができ、高精度な測定が可能となり、さらには高い測定効率を得ることができる近接場光学顕微鏡を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a near-field optical microscope capable of suppressing the influence of drift and the like, enabling high-precision measurement, and further obtaining high measurement efficiency. The purpose is to do.
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の近接場光学顕微鏡は、被測定物を載置するステージと、前記被測定物に近接又は接触させるプローブと、該プローブを前記被測定物に対して3次元方向に相対的に移動させる走査機構と、該走査機構で相対移動する前記プローブを介して前記被測定物の形状を測定する形状測定機構と、前記被測定物表面にエバネッセント光を発生させるエバネッセント光発生機構と、前記エバネッセント光による前記被測定物からの光を検出する光検出機構と、前記各機構を制御する制御部とを備えた近接場光学顕微鏡であって、前記走査機構が、前記ステージ及び前記プローブの少なくとも一方の変位のうち少なくとも水平二次元平面内での変位を計測する変位測定手段を備え、前記制御部が、前記計測した変位に基づいて前記光検出機構で行う検出位置を調整するサーボ制御を行うことを特徴とする。 The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems. That is, the near-field optical microscope of the present invention includes a stage on which an object to be measured is placed, a probe that is brought close to or in contact with the object to be measured, and the probe that is relatively relative to the object to be measured in a three-dimensional direction. A scanning mechanism that moves, a shape measuring mechanism that measures the shape of the object to be measured via the probe that is relatively moved by the scanning mechanism, an evanescent light generating mechanism that generates evanescent light on the surface of the object to be measured, and A near-field optical microscope comprising a light detection mechanism for detecting light from the object to be measured by evanescent light, and a control unit for controlling each mechanism, wherein the scanning mechanism includes at least the stage and the probe. Displacement measuring means for measuring at least a displacement in a horizontal two-dimensional plane among the one displacement is provided, and the control unit detects the light based on the measured displacement. And performing servo control for adjusting the detection position for at configuration.
この近接場光学顕微鏡では、制御部が、変位測定手段で計測した変位に基づいて光検出機構で行う検出位置を調整するサーボ制御を行うので、走査機構のドリフトの影響をサーボ制御で抑制・除去し、長時間にわたる測定を安定して高精度に行うことができる。 In this near-field optical microscope, the control unit performs servo control to adjust the detection position performed by the light detection mechanism based on the displacement measured by the displacement measuring means, so that the influence of the drift of the scanning mechanism is suppressed / removed by servo control. In addition, measurement over a long period of time can be stably performed with high accuracy.
また、本発明の近接場光学顕微鏡は、前記変位測定手段が、前記ステージ及び前記プローブの少なくとも一方の変位のうち垂直方向の変位を計測し、前記制御部が、前記垂直方向の変位に基づいて前記プローブと前記被測定物との距離を調整するサーボ制御を行うことを特徴とする。すなわち、この近接場光学顕微鏡では、制御部が、垂直方向の変位に基づいてプローブと被測定物との距離を調整するサーボ制御も行うので、垂直方向の線形性が保たれ、ドリフトの影響をさらに低減でき、長時間に及ぶ測定が可能となる。また、二次元平面方向(XY方向)にスキャンすることで生じてしまう垂直方向(Z方向)の干渉を低減することができる。 In the near-field optical microscope of the present invention, the displacement measuring unit measures a vertical displacement of at least one of the stage and the probe, and the control unit is based on the vertical displacement. Servo control for adjusting the distance between the probe and the object to be measured is performed. That is, in this near-field optical microscope, the control unit also performs servo control to adjust the distance between the probe and the object to be measured based on the vertical displacement, so that the linearity in the vertical direction is maintained and the influence of drift is suppressed. Further reduction is possible, and measurement over a long time is possible. Further, it is possible to reduce interference in the vertical direction (Z direction) that occurs when scanning in the two-dimensional plane direction (XY direction).
また、本発明の近接場光学顕微鏡は、前記制御部が、前記形状測定機構により前記被測定物の表面形状を測定した後に形状測定された任意の指定位置で前記光検出機構により前記検出を行うように制御を行うことを特徴とする。すなわち、この近接場光学顕微鏡では、被測定物の表面形状を測定した後に形状測定された任意の指定位置で光検出機構により検出を行うので、先行して取得された形状像上の目的の局所領域のみを選択的に物性測定することができる。したがって、二次元平面すべての点の光学特性を測定することが不要となり、目的の部分を高精度で位置決めして測定を行うことが可能となるため、測定効率が向上する。 Further, in the near-field optical microscope of the present invention, the control unit performs the detection by the light detection mechanism at an arbitrary designated position where the shape measurement is performed after the surface shape of the object to be measured is measured by the shape measurement mechanism. Control is performed as described above. That is, in this near-field optical microscope, the surface shape of the object to be measured is measured and then detected by an optical detection mechanism at an arbitrary designated position where the shape is measured. Therefore, the target local area on the shape image acquired in advance is detected. Only the area can be selectively measured for physical properties. Therefore, it is not necessary to measure the optical characteristics of all the points in the two-dimensional plane, and the target portion can be positioned and measured with high accuracy, so that the measurement efficiency is improved.
また、本発明の近接場光学顕微鏡は、前記制御部が、複数の前記指定位置を指定された順序で自動的に前記検出を行うように制御を行うことを特徴とする。すなわち、この近接場光学顕微鏡では、複数の指定位置を、指定された順序で自動的に検出するので、より効率的な測定が可能になる。 Moreover, the near-field optical microscope of the present invention is characterized in that the control unit performs control so that the detection is automatically performed in a specified order for a plurality of the specified positions. That is, this near-field optical microscope automatically detects a plurality of designated positions in a designated order, so that more efficient measurement is possible.
また、本発明の近接場光学顕微鏡は、前記光検出機構が、前記被測定物からの光を受光する光検出器と分光器とから構成され検出光のスペクトルを測定する分光システムを備えていることを特徴とする。すなわち、この近接場光学顕微鏡では、検出光のスペクトルを測定する分光システムを備えているので、長時間の測定が必要なラマン散乱分光分析等を高精度にかつ効率的に行うことが可能である。 The near-field optical microscope of the present invention includes a spectroscopic system in which the light detection mechanism includes a light detector that receives light from the object to be measured and a spectroscope, and measures the spectrum of the detection light. It is characterized by that. That is, this near-field optical microscope is equipped with a spectroscopic system that measures the spectrum of the detection light, so that it is possible to perform Raman scattering spectroscopic analysis that requires long-time measurement with high accuracy and efficiency. .
本発明によれば、以下の効果を奏する。 The present invention has the following effects.
すなわち、本発明に係る近接場光学顕微鏡によれば、制御部が、変位測定手段で計測した変位に基づいて光検出機構で行う検出位置を調整するサーボ制御を行うので、走査機構のドリフトの影響を抑制・除去し、長時間にわたるサンプル表面の透過率や反射率、蛍光特性あるいは分光スペクトルの測定を安定して高精度に行うことができる。 That is, according to the near-field optical microscope according to the present invention, the control unit performs servo control for adjusting the detection position performed by the light detection mechanism based on the displacement measured by the displacement measurement unit, and thus the influence of the drift of the scanning mechanism. It is possible to stably and accurately measure the transmittance, reflectance, fluorescence characteristics, or spectral spectrum of the sample surface over a long period of time.
また、形状測定後に指定位置で光学特性の測定を局所的に行う制御をするため、二次元平面すべての点の光学特性を測定することが不要となり、目的の部分を高精度で位置決めして測定を行うことが可能となり、測定効率を向上させることができる。 In addition, since the optical characteristics are measured locally at the specified position after the shape measurement, it is not necessary to measure the optical characteristics of all points on the two-dimensional plane, and the target part is measured with high accuracy. Measurement efficiency can be improved.
以下、本発明に係る近接場光学顕微鏡の第1実施形態を、図1を参照して説明する。 Hereinafter, a first embodiment of a near-field optical microscope according to the present invention will be described with reference to FIG.
本実施形態の近接場光学顕微鏡は、サンプルからのラマン散乱光を用いて分子レベルの構造分析を行うための散乱型近接場ラマン分光システムを備えたものである。 The near-field optical microscope of the present embodiment includes a scattering near-field Raman spectroscopic system for performing structural analysis at the molecular level using Raman scattered light from a sample.
この近接場光学顕微鏡では、開口数が1以上の対物レンズ22(ここでは開口数1.4の油浸レンズ)を、サンプル(被測定物)Sを載置する透明なサンプルホルダ(ステージ)21の下に配置している。そして、この対物レンズ22にレーザ源23からのレーザ光が導入されるようになっている。すなわち、このレーザ光は、ビームエクスパンダー24により平行光束の直径が拡大され、ハーフミラー25により90°曲げられて対物レンズ22に導かれるようになっている。
In this near-field optical microscope, an
また、ビームエクスパンダー24とハーフミラー25との間の光路上には、対物レンズ22に入射する光のうち開口数が1以下の部分の光をカットするように、円盤状の遮光板26が挿入されている。このような光学系により、対物レンズ22から開口数が1以上の部分の光をサンプルSに入射することにより、光は全反射角で入射し、サンプルSの表面にエバネッセント光が形成される。すなわち、これらレーザ源23、ビームエクスパンダー24、ハーフミラー25及び対物レンズ22等は、サンプルS表面にエバネッセント光を発生させるエバネッセント光発生機構Y2として機能する。
In addition, on the optical path between the
上記サンプルホルダ21は、サンプル用3軸微動機構(走査機構)28に取付けられている。該サンプル用3軸微動機構28は、圧電素子より構成され二次元XY平面での微動を行うXY微動機構(図示略)と垂直Z方向の微動を行うZ微動機構(図示略)とを有している。ここで、サンプル用3軸微動機構28には、静電容量式変位計(変位測定手段)37が取り付けられていると共に、該静電容量式変位計37によって常に3軸全ての変位量が計測されている。さらに、計測された変位量は、静電容量式変位計37及びサンプル用3軸微動機構28に接続された制御装置Cに送られ、該制御装置Cは、その変位量が所定の値以下になるようにサンプル用3軸微動機構28をクローズドループによってサーボ制御するように設定されている。なお、制御装置Cは、この顕微鏡の各機構に接続されており、これらを統合的に制御するCPU等を備えたものである。
The
一方、サンプルホルダ21の上方には、カンチレバーホルダ29が配置されている。該カンチレバーホルダ29は、シリコン基板からなり、先端に先鋭化された探針部30aを有するカンチレバー30が取付けられている。なお、この探針部30aに金属が蒸着されている。本実施形態では蒸着金属として、銀を使用している。また、カンチレバー30上方には光てこ光学系31が配置され、該光てこ光学系31によりカンチレバー30の撓みが検出される。
On the other hand, a
この光てこ光学系31は、レーザダイオード32の光をレンズ33でカンチレバー30の背面に集光し、カンチレバー30からの反射光を受光面が4分割されたフォトディテクタ34で検出する構成を有している。すなわち、カンチレバー30が撓んだ場合には、フォトディテクタ34上のスポットが上下に動き、この時の各分割面での光強度の差を検出することでカンチレバー30の撓みが計測される。なお、上記レーザダイオード32の波長は、測定したい波長とは異なる波長を用いている。
The optical lever
カンチレバーホルダ29は、光てこ光学系31を内蔵した光ヘッド35に取付けられている。さらに光ヘッド35は、圧電素子より構成される二次元XY平面でのスキャン動作と垂直Z方向のサーボ動作とが可能な探針用3軸微動機構(走査機構)36に取付けられている。該探針用3軸微動機構36は、一軸方向に移動可能なスキャナをX、Y、Zの3方向に組み合わせた形態を備えている。
The
探針用3軸微動機構36には、静電容量式変位計(変位測定手段)37が取り付けられていると共に、該静電容量式変位計37によって常に3軸すべての変位量が計測されている。さらに、計測された変位量は、静電容量式変位計37及び探針用3軸微動機構36に接続された制御装置Cへ送られ、該制御装置Cは、その変位量が所定の値以下になるように探針用3軸微動機構36をクローズドループでサーボ制御するように設定されている。
A capacitance displacement meter (displacement measuring means) 37 is attached to the probe triaxial
探針用3軸微動機構36は、探針部30aとサンプルS表面とを近接させるための粗動ステージ38に搭載されている。粗動ステージ38は、ステッピングモータ39と送りネジ40とによる機構を用いてマイクロメータヘッド41の脚を支点にして、粗動ステージ38をサンプルSに対して近接させる構成である。
The probe triaxial
また、対物レンズ22の下方には、対物レンズ22で集光された光信号を透過させるハーフミラー25が配設されている。また、ハーフミラー25を透過後の光の光軸上には、全反射ミラー43が配設されている。
A
また、該全反射ミラー43で90度に曲げられた光の光軸上には、結像レンズ44、ノッチフィルタ45、42及び分光器46がこの順に配されている。ノッチフィルタ45は、結像レンズ44により結像された光から光てこ光学系31のレーザダイオード光の成分をカットする光学特性を有するものであり、ノッチフィルタ42は励起用のレーザ光成分をカットするものである。また、分光器46は、光検出器として冷却CCDカメラ等を備えたものである。
An
次に、本実施形態の近接場光学顕微鏡により測定を行う場合について、図2及び図3を参照して説明する。 Next, a case where measurement is performed with the near-field optical microscope of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
本実施形態の近接場光学顕微鏡では、探針部30aとサンプルSとを原子間力が作用する領域まで近づけた場合、カンチレバー30の先端に作用する原子間力によりカンチレバー30に撓みが生ずる。この撓み量は、探針部30aとサンプルSとの間の距離に依存するため、撓み量が一定となるようにサンプル用3軸微動機構28を制御装置Cによりサーボ動作させることによってサンプルSと探針部30aとの距離を一定に保つことが可能となる。
In the near-field optical microscope of the present embodiment, when the
そして、制御装置Cは、各微動機構を制御して、探針部30aとサンプルS表面との距離を一定に保ちながら、図2(a)に示すように、サンプルS表面上をラスタスキャン(図中の実線)し、サンプルS表面の凹凸像(形状像)を先行して測定する。すなわち、光てこ光学系31及び制御装置C等は、サンプル用3軸微動機構28及び探針用3軸微動機構36で相対移動する探針部30aを介してサンプルSの形状を測定する形状測定機構X2として機能する。このように、サンプルSと探針部30aとの距離の制御に用いたサーボ信号をマッピングすることで、サンプルS表面の凹凸像を測定することができる。
Then, the control device C controls each fine movement mechanism so that the distance between the
なお、本実施形態では、カンチレバー30とサンプルSとの距離を一定に保つためのZ方向サーボ動作は、サンプル用3軸微動機構28で行っているが、この替わりに探針用3軸微動機構36を用いてもよい。
In this embodiment, the Z-direction servo operation for keeping the distance between the
次に、上記測定で得られたサンプルS表面の凹凸像から、図2(b)に示すように、表面物性(光学特性)を測定する測定ポイント(指定位置)Pを数カ所決定すると共に、制御装置Cに測定ポイントPの位置座標及び測定順序を入力し、光学特性の測定を開始する。なお、光学特性の測定ポイントPの位置及び測定順序は、サンプルS表面の形状測定を行う前に予め決定しておいても構わない。また、指定位置として、図3(a)に示すように、点ではなく任意の直線Lを指定して、この指定直線L上の光学特性を測定しても構わない。さらに、指定位置として、図3(b)に示すように、任意の領域Aを指定し、その指定領域A内で光学特性を測定しても構わない。 Next, as shown in FIG. 2 (b), several measurement points (designated positions) P for measuring surface physical properties (optical characteristics) are determined and controlled from the concavo-convex image of the surface of the sample S obtained by the above measurement. The position coordinates of the measurement point P and the measurement order are input to the apparatus C, and measurement of the optical characteristics is started. The position of the measurement point P and the measurement order of the optical characteristics may be determined in advance before measuring the shape of the surface of the sample S. Further, as shown in FIG. 3A, an arbitrary straight line L may be designated as the designated position instead of a point, and the optical characteristics on the designated straight line L may be measured. Furthermore, as shown in FIG. 3B, an arbitrary area A may be specified as the specified position, and the optical characteristics may be measured in the specified area A.
なお、これらの光学特性を開始する際、測定位置のピクセル毎にトリガ信号を分光器46側に送り、分光を開始するように制御されている。
When starting these optical characteristics, control is performed so that a trigger signal is sent to the
上記測定順序に従い制御装置Cは、サンプル用3軸微動機構28により所定の測定ポイントPを探針部30aの先端に位置させ、光学測定を開始する。
In accordance with the above measurement sequence, the control device C causes the sample triaxial
サンプルS表面に発生するエバネッセント光は、一般的には100nm〜200nmの間に存在し、サンプルS表面から遠ざかるにしたがって指数関数曲線に乗って減衰する。探針部30aとサンプルSとをサーボ動作させながら、この領域に位置決めすることにより、探針部30a先端でエバネッセント光が散乱され、さらに、探針部30a先端で散乱された光は、銀の電場増強作用により増強され、伝播光に変換される。
The evanescent light generated on the surface of the sample S generally exists between 100 nm and 200 nm, and attenuates along an exponential function curve as the distance from the surface of the sample S increases. By positioning the
この散乱光は、励起光の入射に用いた対物レンズ22と同一の対物レンズ22で集光される。集光を行う場合には、開口数1以下の部分も含め対物レンズ22全体で集光が行われる。このとき、探針部30aを、対物レンズ22の光軸中心に位置合せする必要がある。これは対物レンズ22が高倍率になるほど、高精度な位置合せが要求される。特に、近接場光学顕微鏡では光信号強度が微弱なため、エバネッセント光の励起効率と集光効率とを向上させるために、より精密な位置決めが要求される。
This scattered light is collected by the same
ここで、探針用3軸微動機構36を使用することで、探針部30aを二次元平面XY方向に微小位置決めすることが可能である。集光された光信号はハーフミラー25を透過し、全反射ミラー43で90度に曲げられて結像レンズ44により結像された後、ノッチフィルタ45により光てこ光学系のレーザダイオード光の成分をカットし、ノッチフィルタ42により励起光のレーザ成分がカットされ、分光器46に導く。すなわち、これらハーフミラー25、全反射ミラー43、結像レンズ44、ノッチフィルタ42、45及び分光器46等は、エバネッセント光によるサンプルSからの光を検出する光検出機構Z2として機能する。
Here, by using the probe triaxial
このようにして、サンプル用3軸微動機構28によりサンプルSと探針部30aとの高さを一定に保ちながら、先行して形状測定した任意の指定位置に探針部30aをサーボ制御により高精度に位置決めすることで、回折限界を超える分解能でラマン分光分析が可能となる。
In this way, while the height of the sample S and the
なお、検出光は非常に微弱であるために、サンプルSのスキャンスピードを遅くしたり、サンプルS上の特定点で、長時間静止させての測定などが行われる。従来の近接場光学分光システムでは、測定が長時間になればなるほど、上述したように、微動機構のクリープ特性や温度変化に起因するドリフトの影響を大きく受け、サンプルと探針部とが相対的に移動してしまうという不都合があった。 Since the detection light is very weak, the scanning speed of the sample S is slowed down, or measurement is performed at a specific point on the sample S for a long time. In the conventional near-field optical spectroscopic system, the longer the measurement is, the greater the influence of the drift due to the creep characteristics of the fine movement mechanism and the temperature change. There was the inconvenience of moving to.
しかしながら、本実施形態の近接場光学顕微鏡では、サンプル用3軸微動機構28及び探針用3軸微動機構36の双方が、常に二次元XY平面での変位を計測し、所定の変位量になるようサーボ制御をかけているため、微動機構のドリフトを抑制し、長時間の安定した測定を行うことができ、位置決め再現性も向上する。
However, in the near-field optical microscope of the present embodiment, both the sample triaxial
また、サンプル用3軸微動機構28及び探針用3軸微動機構36の双方の垂直Zスキャナにも変位計を設けて制御装置Cによりサーボ動作させているため、高さ方向の線形性が保たれ、ドリフトの影響をさらに低減でき、長時間に及ぶ測定が可能となる。また、二次元平面XY方向にスキャンすることで生じてしまうZ方向の干渉を低減することができる。
Also, since the vertical Z scanners of both the sample triaxial
さらに、制御装置Cが、ラスタスキャンによりサンプルSの表面形状を測定した後に、形状測定された任意の測定ポイントPで光学特性の測定を行うように制御を行うので、先行して取得された形状像上の目的の局所領域のみを選択的に測定することができる。従って、サンプルS表面すべての点の光学特性を測定することが不要となるので、必要最低限の時間で効率的にかつ高精度に目的部分の測定を行うことができる。 Further, since the control device C performs control so as to measure the optical characteristic at an arbitrary measurement point P whose shape is measured after measuring the surface shape of the sample S by raster scanning, the shape acquired in advance. Only the desired local region on the image can be selectively measured. Therefore, since it is not necessary to measure the optical characteristics of all points on the surface of the sample S, the target portion can be measured efficiently and with high accuracy in the minimum necessary time.
次に、本発明に係る近接場光学顕微鏡の第2実施形態について、図4を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記第1実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。 Next, a second embodiment of the near-field optical microscope according to the present invention will be described with reference to FIG. In the following description, the same components described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
第2実施形態の近接場光学顕微鏡は、光ファイバプローブ1先端にエバネッセント光を発生させ、そのエバネッセント光をサンプルSに照射し、サンプルSを透過してきた光を検出することによってサンプルSの光学特性情報を得るイルミネーション透過モードを採用したものである。この顕微鏡に使用する光ファイバプローブ1は、光ファイバの先端を熱引きあるいはエッチングによって先鋭化し、さらに溶融させることで屈曲させたベントタイプ光ファイバプローブである。
The near-field optical microscope of the second embodiment generates evanescent light at the tip of the
上記光ファイバプローブ1の表面は、アルミニウムがコートされており、先端部にはφ50〜200nm程度の開口が設けられている。また、プローブ1の背面には、機械的研磨により光てこ用レーザを反射する為の反射面が設けられている。
The surface of the
このプローブ1は、プローブホルダ2に固定されている。該プローブホルダ2には、プローブ加振用の圧電素子3が備えられている。
This
また、このプローブホルダ2は、圧電素子より構成される二次元XY平面での微動が可能な探針用2軸微動機構(走査機構)7に取付けられている。該探針用2軸微動機構7には、静電容量式変位計(変位測定手段)8aが取り付けられていると共に、該静電容量式変位計8aによって常に変位量が計測されている。さらに、計測された変位量は、静電容量式変位計8a及び探針用2軸微動機構7に接続された制御装置(制御部)Cへ送られ、該制御装置Cは、その変位量が所定の値以下になるように探針用2軸微動機構7をサーボ制御するように設定されている。
The
一方、サンプルSを載置するサンプルホルダ(ステージ)5は、サンプル用3軸微動機構(走査機構)6に取付けられている。該サンプル用3軸微動機構6は、圧電素子より構成され二次元XY平面での微動を行うXY微動機構(図示略)と垂直Z方向の微動を行うX微動機構(図示略)とを有している。ここで、サンプル用3軸微動機構6のXY微動機構には、静電容量式変位計(変位測定手段)8bが取り付けられていると共に、該静電容量式変位計8bによって常に変位量が計測されている。さらに、計測された変位量は、静電容量式変位計8b及びサンプル用3軸微動機構6に接続された制御装置Cへ送られ、該制御装置Cは、その変位量が所定の値以下になるようにサンプル用3軸微動機構6のXY微動機構をサーボ制御するように設定されている。すなわち、制御装置Cは、上記微動機構6,7をいわゆるクローズドループによって制御している。
On the other hand, a sample holder (stage) 5 on which the sample S is placed is attached to a sample triaxial fine movement mechanism (scanning mechanism) 6. The sample triaxial fine movement mechanism 6 includes a piezoelectric element and an XY fine movement mechanism (not shown) for fine movement in a two-dimensional XY plane and an X fine movement mechanism (not shown) for fine movement in the vertical Z direction. ing. Here, the XY fine movement mechanism of the sample triaxial fine movement mechanism 6 is provided with a capacitance displacement meter (displacement measuring means) 8b, and the displacement amount is always measured by the
上記静電容量式変位計8a、8bは、微動機構内の駆動部と固定部とのそれぞれに配置した対向する電極間の、位置変化に伴う静電容量変化を検出し、位置の測定を行うものである。 The capacitance displacement gauges 8a and 8b measure the position by detecting a change in capacitance due to a change in position between the opposing electrodes arranged in the drive unit and the fixed unit in the fine movement mechanism. Is.
また、サンプル用3軸微動機構6のZ微動機構にも、Z方向の移動量を計測するための静電容量式変位計(図示略)が取付けられている。 Also, a capacitive displacement meter (not shown) for measuring the amount of movement in the Z direction is attached to the Z fine movement mechanism of the sample triaxial fine movement mechanism 6.
また、光ファイバプローブ1の上方には、光ファイバプローブ1の振幅の減衰量検出を行う光てこ方式の変位計として、半導体レーザ9及び4分割フォトディテクタ10が配設されている。この光てこ方式は、半導体レーザ9よりプローブ背面の反射面にレーザを照射し、この反射光を4分割フォトディテクタ10によって検出するものである。また、制御装置Cは、上記減衰量が予め設定された目標値と等しくなるように、サンプル用3軸微動機構6を垂直Z方向にサーボ駆動することで、サンプルSと光ファイバプローブ1との距離を一定に保つように設定されている。
Above the
また、サンプルSの直下となるように対物レンズ13(NA1.4、油浸レンズ)が、サンプルホルダ5の下方に配設されている。 Further, an objective lens 13 (NA 1.4, oil immersion lens) is disposed below the sample holder 5 so as to be directly below the sample S.
また、光ファイバプローブ1の末端側には、集光レンズ11を介してレーザ光を導入させるためのレーザ源であるArレーザ12が設けられている。
Further, an
また、対物レンズ13の下方には、対物レンズ13によって集光された被検出光を反射する全反射ミラー14が配設され、該全反射ミラー14で反射された被検出光の光軸上には、結像レンズ15、ショートパスフィルタ17及び光検出器16がこの順に配設されている。
A
上記光検出器16には、受光面φ250μmのアバランシェフォトダイオードを使用しており、フォトンカウンティング検出により光強度の計測を行う方式を採用している。また、上記ショートパスフィルタ17は、光てこ光学系のレーザダイオード光成分をカットする光学特性を有している。
The
次に、本実施形態の近接場光学顕微鏡により測定を行う場合について以下に説明する。 Next, a case where measurement is performed with the near-field optical microscope of the present embodiment will be described below.
まず、光ファイバプローブ1の先端を、サンプルSの直下に配置した対物レンズ13の光軸中心に位置合せする必要がある。近接場光学顕微鏡では、検出される光信号が微弱なため、集光効率を向上させる目的で開口数の大きな対物レンズが用いられる。対物レンズの開口数が大きくなるほど、高精度な位置合せが要求されるが、探針用2軸微動機構7を使用することで、光ファイバプローブ1を二次元平面XY方向に微小位置決めすることが可能である。
First, it is necessary to align the tip of the
さらに、被検出光を、光検出器16であるアバランシェフォトダイオードの受光面に位置合せする必要があるが、光検出器16の受光面積が非常に小さいために、高精度な位置決めが要求される。この際、探針用2軸微動機構7を使用して光ファイバプローブ1を微小位置決めすることで、被検出光を光検出器16の受光面に高精度に位置合せすることが可能である。
Furthermore, it is necessary to align the light to be detected with the light receiving surface of the avalanche photodiode that is the
光ファイバープローブ1と対物レンズ13との光軸の位置合せを行った後、光ファイバプローブ1を共振周波数近傍で振動させながら、サンプルSを光ファイバプローブ1に接近させる。このとき、光ファイバプローブ1とサンプルSとの間に働く原子間力や間欠的な接触により振幅が減衰する。この際の減衰量は、光ファイバプローブ1とサンプルSとの距離に依存する。
After aligning the optical axes of the
そして、制御装置Cは、各微動機構を制御して、光ファイバプローブ1とサンプルS表面との距離を一定に保ちながら、第1実施形態と同様に、サンプルS表面上をラスタスキャンし、サンプルS表面の凹凸像を先行して測定する。すなわち、これら圧電素子3、半導体レーザ9、4分割フォトディテクタ10等の光てこ光学系及び制御装置C等は、サンプル用3軸微動機構6及び探針用2軸微動機構7で相対移動するプローブ1を介してサンプルSの形状を測定する形状測定機構X1として機能する。
Then, the control device C controls each fine movement mechanism, performs a raster scan on the surface of the sample S as in the first embodiment, while keeping the distance between the
このようにして、サンプルSと光ファイバプローブ1との距離の制御に用いたサーボ信号をマッピングすることで、サンプルS表面の凹凸像を測定することができる。
In this way, by mapping the servo signal used for controlling the distance between the sample S and the
次に、上記測定で得られたサンプルS表面の凹凸像から、第1実施形態と同様に、表面物性(光学特性)を測定する測定ポイント(指定位置)Pを数カ所決定し、制御装置Cに測定ポイントPの位置座標及び測定順序を入力し、光学特性の測定を開始する。 Next, from the concavo-convex image of the surface of the sample S obtained by the above measurement, several measurement points (designated positions) P for measuring the surface physical properties (optical characteristics) are determined in the same manner as in the first embodiment. The position coordinates of the measurement point P and the measurement order are input, and measurement of optical characteristics is started.
上記測定順序に従い制御装置Cは、サンプル用2軸微動機構6により所定の測定ポイントPを光ファイバプローブ1の先端に位置させ、光学測定を開始する。まず、光ファイバプローブ1の末端へ集光レンズ11を介してArレーザ12を導入することで、光ファイバプローブ1先端の微少開口部近傍にエバネッセント光を形成する。すなわち、これらArレーザ12、集光レンズ11及び光ファイバプローブ1等は、サンプルS表面にエバネッセント光を発生させるエバネッセント光発生機構Y1として機能する。
In accordance with the above measurement sequence, the control device C uses the sample biaxial fine movement mechanism 6 to place a predetermined measurement point P at the tip of the
さらに、光ファイバプローブ1とサンプルSとの距離を制御しながら、エバネッセント光存在領域に位置決めすることで、エバネッセント光をサンプルSに照射する。この照射光は、サンプルSを透過し、サンプルS直下に配置した対物レンズ13によって集光され、全反射ミラー14で90度曲げられた後、結像レンズ15及びショートパスフィルタ17を介して、光検出器16に結像される。すなわち、これらの対物レンズ13、全反射ミラー14、結像レンズ15、ショートパスフィルタ17及び光検出器16等は、エバネッセント光によるサンプルSからの光を検出する光検出機構Z1として機能する。
Further, the evanescent light is irradiated onto the sample S by positioning in the evanescent light existing region while controlling the distance between the
このように光学特性を測定した後、設定した測定順序で各測定ポイントPへ自動的に光ファイバプローブ1を移動し、上記と同様に位置決め後に光学特性の測定を行う。
After measuring the optical characteristics in this way, the
本実施形態の近接場光学顕微鏡では、サンプル用3軸微動機構6と探針用2軸微動機構7との双方が、常に水平二次元平面内での変位を計測し、所定の変位量になるようサーボ制御をかけているため、これら微動機構のドリフトを抑制し、光軸やサンプルSとプローブ1と間の位置ずれが抑制され、長時間の安定した測定を行うことができると共に、測長精度も向上する。
In the near-field optical microscope of the present embodiment, both the sample triaxial fine movement mechanism 6 and the probe biaxial
また、制御装置Cが、垂直方向の変位に基づいてプローブ1とサンプルSとの距離を調整するサーボ制御を行うので、垂直方向の線形性が保たれ、ドリフトの影響をさらに低減でき、長時間に及ぶ測定が可能となる。また、サンプルS表面をスキャンすることで生じてしまう垂直方向の干渉を低減することができる。
In addition, since the control device C performs servo control for adjusting the distance between the
さらに、制御装置Cが、サンプルSの表面形状を測定した後に形状測定された任意の測定ポイントPで光学特性の測定を行うように制御を行うので、先行して取得された形状像上の目的の局所領域のみを選択的に物性測定することができる。したがって、サンプルS表面すべての点の光学特性を測定することが不要となり、目的の部分を高精度で位置決めして測定を行うことが可能となるため、測定効率が向上する。 Further, since the control device C performs control so as to measure the optical characteristic at an arbitrary measurement point P whose shape is measured after measuring the surface shape of the sample S, the object on the shape image acquired in advance is determined. It is possible to selectively measure physical properties of only the local region. Therefore, it is not necessary to measure the optical characteristics of all the points on the surface of the sample S, and it becomes possible to position and measure the target portion with high accuracy, thereby improving the measurement efficiency.
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上記各実施形態では、Z方向の微動機構に関しても、変位計を用いてクローズドループ制御を行っているが、プローブの振幅を計測してサンプル間距離が常に一定になるように制御を行い、いわゆるオープンループとして単に変位計測を行ってZ方向の測長精度を高める目的にのみ変位計を使用しても構わない。この場合、Z方向の微動機構の変位検出をクローズドループとした上記実施形態に対して、上述したクローズドループの利点は得られないが、系全体の応答性が良くなる。また、Z方向に変位計を設けない構成も考えられる。この場合には、測長精度を確保するため、圧電素子のもつヒステリシス特性を計算により補正してもよい。 For example, in each of the above embodiments, closed-loop control is performed using a displacement meter for the fine movement mechanism in the Z direction, but control is performed so that the distance between samples is always constant by measuring the probe amplitude. Alternatively, the displacement meter may be used only for the purpose of simply measuring the displacement as a so-called open loop and increasing the length measurement accuracy in the Z direction. In this case, the above-described embodiment in which the detection of the displacement of the fine movement mechanism in the Z direction is a closed loop cannot provide the above-described advantage of the closed loop, but the overall system response is improved. A configuration in which a displacement meter is not provided in the Z direction is also conceivable. In this case, the hysteresis characteristic of the piezoelectric element may be corrected by calculation in order to ensure the measurement accuracy.
また、上記実施形態では、イルミネーション透過モード及び散乱方式の近接場光学顕微鏡について説明したが、本発明はこれらの測定モードに限定されず、例えば以下の測定モードを採用しても構わない。 Moreover, although the illumination transmission mode and the scattering near-field optical microscope have been described in the above embodiment, the present invention is not limited to these measurement modes, and for example, the following measurement modes may be adopted.
すなわち、探針先端に発生させたエバネッセント光をサンプルに照射し、サンプルで反射してきた光を対物レンズなどで集光し、フォトマルなど光検出器に導くことで、サンプル表面の光学特性を知ることが出来るイルミネーション反射モード、
サンプルに発生させたエバネッセント光を、先端に微小開口を設けた光ファイバプローブなどによって集光し、フォトマルなど光検出器に導くことで、サンプル表面の光学特性を知ることができるコレクションモード、
光ファイバプローブなどの末端から、レーザを導入し、光ファイバプローブ先端に設けた微小開口付近にエバネッセント光を局在させ、光ファイバプローブ先端をサンプル表面に近接場存在領域まで接近させ、エバネッセント光をサンプルに照射し、サンプルからの反射光を同一の光ファイバプローブによって集光し、フォトマルなどの光検出器に導くことで、サンプル表面の光学特性を知ることが出来るイルミネーション・コレクションモード、等を採用してもよい。
That is, the evanescent light generated at the tip of the probe is irradiated onto the sample , the light reflected by the sample is collected by an objective lens, etc., and guided to a photo detector such as a photomultiplier, thereby knowing the optical characteristics of the sample surface. Illumination reflection mode that can
A collection mode in which the evanescent light generated in the sample is collected by an optical fiber probe with a small opening at the tip and guided to a photo detector such as a photomultiplier, and the optical characteristics of the sample surface can be known.
A laser is introduced from the end of an optical fiber probe, the evanescent light is localized in the vicinity of a minute opening provided at the tip of the optical fiber probe, the tip of the optical fiber probe is brought close to the sample surface to the near-field existence region, and the evanescent light is emitted. Illumination, collection mode, etc. that can know the optical characteristics of the sample surface by irradiating the sample, collecting the reflected light from the sample with the same optical fiber probe, and guiding it to a photo detector such as a photomultiplier. It may be adopted.
1 ベントタイプ光ファイバプローブ
2 プローブホルダ
5、21 サンプルホルダ(ステージ)
6、28 サンプル用3軸微動機構(走査機構)
7、36 探針用3軸微動機構(走査機構)
8a、8b、37 静電容量式変位計(変位測定手段)
12 Arレーザ
13、22 対物レンズ
14 光検出器
23 レーザ源
24 ビームエクスパンダー
26 遮光板
29 カンチレバーホルダ
30 カンチレバー
30a 探針部
31 光てこ光学系
35 光ヘッド
38 粗動ステージ
46 分光器
C 制御装置(制御部)
S サンプル(被測定物)
X1、X1 形状測定機構
Y1、Y2 エバネッセント光発生機構
Z1、Z2 光検出機構
1 Bent type
6, 28 Three-axis fine movement mechanism (scanning mechanism) for sample
7, 36 Triaxial fine movement mechanism for scanning (scanning mechanism)
8a, 8b, 37 Capacitive displacement meter (displacement measuring means)
12
S sample (object to be measured)
X1, X1 Shape measurement mechanism Y1, Y2 Evanescent light generation mechanism Z1, Z2 Light detection mechanism
Claims (5)
前記被測定物に近接又は接触させるプローブと、
該プローブを前記被測定物に対して3次元方向に相対的に移動させる走査機構と、
該走査機構で相対移動する前記プローブを介して前記被測定物の形状を測定する形状測定機構と、
前記被測定物表面にエバネッセント光を発生させるエバネッセント光発生機構と、
前記エバネッセント光による前記被測定物からの光を検出する光検出機構と、
前記各機構を制御する制御部と、を備えた近接場光学顕微鏡であって、
前記走査機構が、水平二次元面内での移動及び変位計測の各手段を伴うXY微動機構を有して該XY微動機構が前記プローブ側及び前記ステージ側の両側に備わり、
前記エバネッセント光発生機構が励起手段を、また、光検出機構が集光手段を夫々備え、
前記プローブ側XY微動機構が、前記プローブ先端を、前記励起手段で励起される励起位置及び前記集光手段で集光される集光位置のうち少なくともいずれか一方に対して位置合わせを行い、
前記ステージ側XY微動機構が、前記ステージ上に載置したサンプルの任意の指定位置を、前記プローブ先端に対して位置合わせを行い、
前記制御部が、前記XY微動機構が有する変位計測手段により計測した変位に対して前記プローブ側並びに前記ステージ側の各XY微動機構が指定した位置を保持するためのサーボ制御を行うもの、
であることを特徴とする近接場光学顕微鏡。 A stage for placing an object to be measured;
A probe in proximity to or in contact with the object to be measured;
A scanning mechanism for moving the probe relative to the object to be measured in a three-dimensional direction;
A shape measuring mechanism that measures the shape of the object to be measured via the probe that is relatively moved by the scanning mechanism;
An evanescent light generating mechanism for generating evanescent light on the surface of the object to be measured;
A light detection mechanism for detecting light from the object to be measured by the evanescent light;
A control unit that controls each of the mechanisms, a near-field optical microscope comprising:
The scanning mechanism has an XY fine movement mechanism with each means of movement and displacement measurement in a horizontal two-dimensional plane, and the XY fine movement mechanism is provided on both sides of the probe side and the stage side,
The evanescent light generation mechanism includes excitation means, and the light detection mechanism includes light collection means,
The probe-side XY fine movement mechanism aligns the probe tip with respect to at least one of an excitation position excited by the excitation means and a light collection position condensed by the light collection means,
Said stage-side XY fine movement mechanism is, any designated position of a sample placed on the stage, aligns against the probe tip,
Wherein the control unit is configured to perform a servo control for holding the position of each XY fine movement mechanism is specified in the probe side and the stage side of the measured displacement by the displacement measuring means, wherein the XY fine movement mechanism having,
A near-field optical microscope.
前記走査機構が垂直方向の変位計測のための変位計測手段を伴うZ微動機構を有し、前記ステージ側及び前記プローブ側の少なくともいずれか一方に備わる近接場光学顕微鏡。 The near-field optical microscope according to claim 1,
A near-field optical microscope provided with at least one of the stage side and the probe side, wherein the scanning mechanism has a Z fine movement mechanism with a displacement measuring means for measuring displacement in the vertical direction.
前記制御部が、前記形状測定機構により前記被測定物の表面形状を測定した後に形状測定された任意の指定位置で、前記エバネッセント光発生機構及び前記光検出機構のうち少なくともいずれか一方により、励起及び集光のうち少なくともいずれか一方を実行する制御を行う近接場光学顕微鏡。 The near-field optical microscope according to claim 1 or 2,
The controller is excited by at least one of the evanescent light generation mechanism and the light detection mechanism at an arbitrary designated position where the shape is measured after measuring the surface shape of the object to be measured by the shape measurement mechanism. And a near-field optical microscope that performs control to execute at least one of light collection and light collection.
前記制御部が、複数の前記指定位置を指定された順序で自動的に前記励起及び集光のうち少なくともいずれか一方を実行する制御を行う近接場光学顕微鏡。 The near-field optical microscope according to claim 3,
A near-field optical microscope in which the control unit performs control to automatically execute at least one of the excitation and condensing in a designated order at a plurality of the designated positions.
前記光検出機構が、前記被測定物からの光を受光する光検出器と分光器とから構成され検出光のスペクトルを測定する分光システムを備えた近接場光学顕微鏡。 The near-field optical microscope according to any one of claims 1 to 4,
A near-field optical microscope provided with a spectroscopic system in which the light detection mechanism includes a light detector that receives light from the object to be measured and a spectroscope, and that measures a spectrum of detection light.
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