JP6495406B2 - ビーム走査システム - Google Patents
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Description
検出ビームは、変調された作動ビームをプローブ上に焦点合わせするレンズと同じレンズによって、プローブ上に焦点合わせされる。好ましくは、走査システムは、プローブの移動を追跡するために検出ビームを移動させ、それによって、検出ビームが方向付けられるプローブ上の場所を維持する。変調されたビームと同様に、これは、レンズの光軸に相対的な、検出ビームがレンズに進入する入射角度を時間とともに変化させることによって達成されてよい。
図1を参照すると、本発明にしたがった、z作動システムの一実施形態を組み込んだ新規の顕微鏡10が示されている。顕微鏡10は、プローブ16によって調査される試料14が載せられたステージ12を含む。プローブ16は、カンチレバー梁16aと、微細な一点に向かって先細ってカンチレバー梁の末端寄りに位置付けられた先端16bとを含む。カンチレバー梁のもう一方の端(基端)は、取り付け台に固定される。取り付け台及びプローブ16は、圧電xyドライバ18に接続され、該ドライバは、試料14の面(x、y)において試料表面にわたってプローブ16を移動させるために、走査コントローラ20によって動作可能である。
関する情報を抽出するために、プロセッサ28によって分析される。プロセッサ28は、或いは、プローブ位置を示す例えば偏向又は位相などのその他のパラメータを抽出するように動作されてもよい。フィードバックコントローラ30は、測定された振動振幅に応答してフィードバック信号31を出力する。該フィードバック信号31は、プローブ−試料間の間隔の調整において一定の振動振幅を維持するために、プローブ位置の調整を指示するために使用される。プローブ位置のこの調整は、以下では、z位置フィードバックと呼ばれる。画像収集プロセッサ32は、フィードバックコントローラ30からフィードバック信号31を受信する。該フィードバック信号31は、顕微鏡10によって得られた試料表面に関する情報を表しており、xy走査パターンの知識と併せて試料14のマップを構築するために使用される。通常は、フィードバック信号及びしたがってマップは、試料の表面に関する高さ情報を提供する。
ブは、共鳴ではなく、ただし依然として高い周波数で駆動することが可能である。
合可能であるように別様に偏光されることのみである。
ことを可能にする。
が各場所で費やしている時間の長さを制御することよって、2つの場所の加熱を変調させることができる。すなわち、ビームが2つの場所の間で切り替わるのに伴って、ビームが各場所で費やしている時間の長さを時間とともに変化させ、そうして、各場所に送られる平均電力も変化させることができる。2つの場所が独立に変調されることを可能にするために、ビームは、切り替えサイクルの一環として第3の場所に方向付けられてもよく、この第3の場所は、プローブから外れたところ、又はプローブの一部で熱応答がないところのいずれかである。
以下のとおりである。
のタイプの検査で必要とされるような、遥かに広い走査範囲を実現することができる。
、XY面内におけるプローブのラスタ走査運動を示している。鎖線59は、レンズ48の運動によって放射ビームに付与される低周波数の正弦波運動を示している。放射ビームのその他のXY運動(特に、ラスタ走査運動59が各ラインの終わりに急激に方向を変化させる高周波数の運動)は、ミラー56の回転によってビームに付与される。
とによってプローブの角度を決定するために、分割フォトダイオード検出システムを使用する。
Claims (18)
- プローブ顕微鏡のプローブを照射するための装置であって、
放射ビームを受信しそれを前記プローブ上に方向付けるように構成されたレンズと、
前記レンズの光軸に相対的な、前記ビームが前記レンズに進入する入射角度を時間とともに変化させるための走査システムと、
前記プローブを試料表面にわたって移動させるように動作可能であるプローブドライバと、
を備え、
前記走査システムは、前記ビームを前記レンズに向かって反射させるビーム操縦ミラーと、前記ビーム操縦ミラーを回転させるためのミラーアクチュエータとを含んでおり、
前記ビーム操縦ミラーは、前記ミラーアクチュエータによって回転とともに平行移動を行うことが可能であり、
前記走査システムは、前記プローブの移動を追跡するために、前記ビームを移動させるように構成される追跡システムであり、
前記追跡システムは、前記ドライバによって引き起こされる前記プローブの移動を追跡するために、前記レンズの光軸に相対的な、前記ビームが前記レンズに進入する入射角度を時間とともに変化させるように構成される、
装置。 - プローブ顕微鏡のプローブを照射するための装置であって、
放射ビームを受信しそれを前記プローブ上に方向付けるように構成されたレンズと、
前記レンズの光軸に相対的な、前記ビームが前記レンズに進入する入射角度を時間とともに変化させるための走査システムと、
を備え、
前記走査システムは、前記ビームを前記レンズに向かって反射させるビーム操縦ミラーと、前記ビーム操縦ミラーを回転させるためのミラーアクチュエータとを含んでおり、
前記ビーム操縦ミラーは、前記ミラーアクチュエータによって回転とともに平行移動を行うことが可能であり、
前記ビームが、前記プローブから反射されることにより、反射された検出ビームが生成されるものであり、
前記装置は、更に、前記反射された検出ビームを前記プローブから受信し前記反射された検出ビームから前記プローブの移動を検出するように構成された検出システムを備えており、
前記ビーム操縦ミラーは、前記反射された検出ビームを前記プローブから受信して、前記検出システムに反射させるように配置される
装置。 - 請求項1または2に記載の装置であって、
前記装置は、前記プローブを駆動するための作動システムであり、
前記装置は、更に、前記放射ビームの強度を変調させるための変調システムを備える装置。 - 請求項1に記載の装置であって、
前記ビームは、反射された検出ビームを生成するために前記プローブから反射される検出ビームであり、
前記装置は、更に、前記反射された検出ビームを前記プローブから受信し前記反射された検出ビームから前記プローブの移動を検出するように構成された検出システムを備える装置。 - 請求項2に記載の装置であって、
前記走査システムは、前記プローブの移動を追跡するために、前記ビームを移動させるように構成される追跡システムである、装置。 - 請求項5に記載の装置であって、更に、
前記プローブを試料表面にわたって移動させるように動作可能であるプローブドライバを備え、
前記追跡システムは、前記ドライバによって引き起こされる前記プローブの移動を追跡するために、前記レンズの光軸に相対的な、前記ビームが前記レンズに進入する入射角度を時間とともに変化させるように構成される、装置。 - 請求項1ないし6のいずれか一項に記載の装置であって、更に、
前記レンズを平行移動させるためのレンズドライバを備える装置。 - 請求項1ないし7のいずれか一項に記載の装置であって、
前記ミラーアクチュエータは、3本のアクチュエータ支柱を有しており、
前記ビーム操縦ミラーは、前記3本のアクチュエータ支柱に取り付けられており、
前記3本のアクチュエータ支柱の長さは、前記ビーム操縦ミラーを平行移動させるためにまとめて調整することができるか、または、前記ビーム操縦ミラーを2本の直交軸を中心にして回転させるまたは傾けるために異なる率で調整することができる、装置。 - 請求項8に記載の装置であって、
前記アクチュエータ支柱は、圧電アクチュエータ支柱である、装置。 - 請求項8または9に記載の装置であって、
前記アクチュエータ支柱は、前記ビーム操縦ミラーの中心の周りで120度ずつ隔てられている、装置。 - 走査型プローブ顕微鏡であって、
プローブと、
請求項1ないし10のいずれか一項に記載の装置と、
を備える走査型プローブ顕微鏡。 - プローブ顕微鏡のプローブを照射する方法であって、
放射ビームを生成することと、
前記ビームをレンズによって受信することと、
前記ビームを前記レンズによって前記プローブ上に方向付けることと、
回転とともに平行移動を行うビーム操縦ミラーを用いて前記ビームを前記レンズに向かって反射させること、および、前記ビーム操縦ミラーを回転させることによって、前記レンズの光軸に相対的な、前記ビームが前記レンズに進入する入射角度を時間とともに変化させることと、
プローブドライバにより、前記プローブを試料表面にわたって移動させることと、
追跡システムにより、前記プローブの前記移動を追跡するために、前記ビームを移動させることと、
前記追跡システムにより、前記ドライバによって引き起こされる前記プローブ前記の移動を追跡するために、前記レンズの光軸に相対的な、前記ビームが前記レンズに進入する入射角度を時間とともに変化させることと、
を備える方法。 - プローブ顕微鏡のプローブを照射する方法であって、
放射ビームを生成することと、
前記ビームをレンズによって受信することと、
前記ビームを前記レンズによって前記プローブ上に方向付けることと、
回転とともに平行移動を行うビーム操縦ミラーを用いて前記ビームを前記レンズに向かって反射させること、および、前記ビーム操縦ミラーを回転させることによって、前記レンズの光軸に相対的な、前記ビームが前記レンズに進入する入射角度を時間とともに変化させることと、
を備え、
前記ビームが、前記プローブから反射されることにより、反射された検出ビームが生成されるものであり、
前記方法は、さらに、
検出システムにより、前記反射された検出ビームを前記プローブから受信し前記反射された検出ビームから前記プローブの移動を検出することと、
前記ビーム操縦ミラーにより、前記反射された検出ビームを前記プローブから受信して、前記検出システムに反射させることと、
を備える、方法。 - 請求項13に記載の方法であって、更に、
前記プローブを移動させることと、
前記プローブの前記移動を追跡するために、前記ビームの入射角度を時間とともに変化させることと、
を備える方法。 - 請求項12または13に記載の方法であって、
前記レンズの光軸に相対的な、前記ビームが前記レンズに進入する入射角度は、前記ビームの中心を前記プローブ上のそれぞれ異なる場所に順次方向付けるために変化される、方法。 - 請求項12ないし15のいずれか一項に記載の方法であって、更に、
前記プローブによって走査される試料から情報を得ることを備え、
前記プローブが前記試料から情報を得るのに伴って、前記レンズの光軸に相対的な、前
記ビームが前記レンズに進入する入射角度が時間とともに変化される、方法。 - プローブ顕微鏡のプローブを照射するための装置であって、
放射ビームを受信しそれを前記プローブ上に方向付けるように構成されたレンズと、
前記レンズの光軸に相対的な、前記ビームが前記レンズに進入する入射角度を時間とともに変化させるための走査システムと、
前記プローブを試料表面にわたって移動させるように動作可能であるプローブドライバと、
を備え、
前記走査システムは、前記ビームを前記レンズに向かって反射させるビーム操縦ミラーを含んでおり、
前記ビーム操縦ミラーは、3本のアクチュエータ支柱に取り付けられており、
前記3本のアクチュエータ支柱の長さは、前記ビーム操縦ミラーを平行移動させるためにまとめて調整することができるか、または、前記ビーム操縦ミラーを2本の直交軸を中心にして回転させるまたは傾けるために異なる率で調整することができ、
前記走査システムは、前記プローブの移動を追跡するために、前記ビームを移動させるように構成される追跡システムであり、
前記追跡システムは、前記ドライバによって引き起こされる前記プローブの移動を追跡するために、前記レンズの光軸に相対的な、前記ビームが前記レンズに進入する入射角度を時間とともに変化させるように構成される、
装置。 - プローブ顕微鏡のプローブを照射するための装置であって、
放射ビームを受信しそれを前記プローブ上に方向付けるように構成されたレンズと、
前記レンズの光軸に相対的な、前記ビームが前記レンズに進入する入射角度を時間とともに変化させるための走査システムと、
前記走査システムは、前記ビームを前記レンズに向かって反射させるビーム操縦ミラーを含んでおり、
前記ビーム操縦ミラーは、3本のアクチュエータ支柱に取り付けられており、
前記3本のアクチュエータ支柱の長さは、前記ビーム操縦ミラーを平行移動させるためにまとめて調整することができるか、または、前記ビーム操縦ミラーを2本の直交軸を中心にして回転させるまたは傾けるために異なる率で調整することができ、
前記ビームが、前記プローブから反射されることにより、反射された検出ビームが生成されるものであり、
前記装置は、更に、前記反射された検出ビームを前記プローブから受信し前記反射された検出ビームから前記プローブの移動を検出するように構成された検出システムを備えており、
前記ビーム操縦ミラーは、前記反射された検出ビームを前記プローブから受信して、前記検出システムに反射させるように配置される
装置。
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