JPH05303038A - 光走査型プローブ顕微鏡 - Google Patents
光走査型プローブ顕微鏡Info
- Publication number
- JPH05303038A JPH05303038A JP4106695A JP10669592A JPH05303038A JP H05303038 A JPH05303038 A JP H05303038A JP 4106695 A JP4106695 A JP 4106695A JP 10669592 A JP10669592 A JP 10669592A JP H05303038 A JPH05303038 A JP H05303038A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- probe
- waveguide
- glass substrate
- mask film
- ion exchange
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Microscoopes, Condenser (AREA)
Abstract
て、高精度で容易に再現性よく製作できる構造を提供す
る。 【構成】 透明なガラス基板の表面を金属薄膜からなる
イオン透過防止用マスク膜で被覆し、周知のフォトリソ
グラフィー技術を用いてマスク膜に、所定の探針用導波
路パターンの開口を複数個、間隔をおいて形成する。こ
の開口の形状は、高分解能を得るために先端部分を次第
に細くなるテーパ形状とし、後端部分の幅は、イオン交
換処理の結果得られる導波路の出射光のニアフィールド
パターンが、接続光ファイバのそれと同じ大きさになる
ように選ぶ。上記のようにしてマスク膜を施したガラス
基板に対し、公知の２段階イオン交換処理を施して、ガ
ラス基板２０中に埋め込み形成された光導波路２５を有
する探針３０を得る。
Description
ーブ顕微鏡に関し、特に探針の改良に関する。
基づいて説明する。透明な試料２（簡単にするため均一
なものとする）に対して下方斜め方向から測定光１を照
射することにより、この測定光を試料内部で全反射伝搬
させると、試料表面からは外部に向かってエバネッセン
ト場３を生じる。
らの距離に依存して指数関数的に減少する。この時、こ
の光に対して透明な探針４を試料表面に近接させると、
このエバネッセント場３により、試料２から探針４へ光
が入射する。この探針への入射光の量はエバネッセント
場３の強度に比例し、試料表面からの距離に指数関数的
に依存する。これは、走査型トンネル顕微鏡における電
子を光で置き換えたものであると考えられる。
基づいて説明する。前述した探針４を走査機構５によ
り、試料２の表面上で走査する。この時、試料２の表面
から探針４に入射した信号光６は、レンズ７によって検
出器８に集光され、電気信号に変換される。この信号強
度が一定になるように、制御回路９により走査機構５に
フィードバックをかける。すると探針４と試料表面との
距離は常に一定となり、このフィードバック信号は試料
表面の凹凸に対応したものとなる。
とフィードバック信号を画像合成装置１１に取り込み、
適当な処理を行うことによって試料表面の凹凸像が得ら
れる。また、エバネッセント場３の強度は試料表面から
の距離だけでなく、試料表面の屈折率にも依存するた
め、表面が平坦で屈折率が不均一な試料の場合には、屈
折率分布の測定も可能である。
能は探針４の構造に依存する。すなわち、試料表面のう
ちのできるだけ狭い領域からのみ探針に光が入射する方
が分解能は向上する。従って、探針は先端が尖ったもの
が使われている。
型プローブ顕微鏡では、光に対して透明で先鋭な探針が
必要である。探針の例としては、例えば断面２ｍｍ角、
長さ８ｍｍ程度の石英の棒の一端を機械的に削って先鋭
化したものが使われている。この探針を作るためには、
棒材の切り出し、先端の研削・研磨・イオンミリングの
プロセスが必要であり、作業に時間がかかるだけでなく
歩留まりも低い。
が先鋭なものを用いる代わりに光導波路を用い、試料表
面の局所からの光を光ファイバを経て光検出器へ導くよ
うにした。光導波路は後述するように、周知のフォトリ
ソグラフィー技術を応用して高精度なものが容易に歩留
まり良く製作できる。
バとの結合のために最適化することが容易である。
路中を伝搬し、他方の端面から光ファイバへ入射し、光
検出器へ導かれる。導波路以外の部分に入射した光は光
ファイバへ入射しないために検出されない。
ことなく、試料表面の導波路近傍の光のみを検出するこ
とができる。
に説明する。本例では探針用導波路をガラス基板にイオ
ン交換法で形成する。まず図１（イ）に示すように、透
明なガラス基板２０の表面を金属薄膜からなるイオン透
過防止用マスク膜２１で被覆し、周知のフォトリソグラ
フィー技術を用いてマスク膜２１に、所定の探針用導波
路パターンの開口２２を複数個、間隔をおいて形成す
る。
視で示すように、高分解能を得るために先端部分２２Ａ
を次第に細くなるテーパ形状とし、後端部分２２Ｂの幅
Ｗは、イオン交換処理の結果得られる導波路の出射光の
ニアフィールドパターンが、接続光ファイバのそれと同
じ大きさになるように選ぶ。
ラス基板２０を、図１（ハ）に示すように、基板ガラス
の屈折率を増大させる１価陽イオンを含む溶融塩２３Ａ
中に一例として４００℃で１時間浸漬し、マスク開口２
２を通して、基板ガラス中のアルカリイオンと溶融塩２
３Ａ中の上記イオンとを交換させる。この第１段イオン
交換処理で、ガラス基板２０中には断面が略半円形状の
高屈折率部分２４が形成される。
表面のマスク膜２１を除去し、次いで第２段のイオン交
換処理を行う。この第２段イオン交換処理では、溶融塩
として基板ガラス２０中のアルカリイオンと同種のアル
カリイオンを含む溶融塩２３Ｂ中で、一例として３５０
℃に保持し、基板２０の両面間に１５０Ｖ／ｍｍの電界
を５時間印加して上記高屈折率部分２４を基板の肉厚内
に埋め込み、断面を円形化して探針用導波路２５を得
る。
れる探針用光導波路２５群のうちの１つを図２のように
切り出して本発明の探針３０とした。この探針３０を図
３に示すように光走査型プローブ顕微鏡に使用した。本
装置において、探針導波路２５に入射した信号光は、光
ファイバ２６で光検出器８に導いた。
１μｍで、波長０．６３μｍのＨｅ−Ｎｅレーザー光を
測定光として使用することによって、約２００ｎｍの分
解能が得られた。また同時に基板２０に形成されていた
他の導波路も探針として使用可能であった。
よりガラス基板中に埋め込まれた導波路を使用したが、
本発明の探針として用いる導波路の作製方法はこれに限
るものではない。例えば、火炎堆積法で形成した導波路
や、プラズマＣＶＤ法で形成した導波路等を用いること
もできる。さらに導波路基板２０は、ガラス以外に有機
樹脂材など他の材質を用いることができる。
鏡用の探針を導波路技術の応用によって、容易かつ再現
性よく得ることができる。
的に示す断面図
視図
を示す概略側面図
図
図
Claims (1)
- 【請求項１】 光走査型プローブ顕微鏡において、測定
試料表面からの光を拾う探針を基板に形成した光導波路
で構成し、該導波路の一端を測定試料表面近傍に位置さ
せるとともに、導波路他端に光ファイバを接続して出射
光を光検出器に導くようにしたことを特徴とする光走査
型プローブ顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4106695A JPH05303038A (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | 光走査型プローブ顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4106695A JPH05303038A (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | 光走査型プローブ顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05303038A true JPH05303038A (ja) | 1993-11-16 |
Family
ID=14440170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4106695A Pending JPH05303038A (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | 光走査型プローブ顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05303038A (ja) |
-
1992
- 1992-04-24 JP JP4106695A patent/JPH05303038A/ja active Pending
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