JPH0599641A - 微細表面観察装置 - Google Patents

微細表面観察装置

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JPH0599641A
JPH0599641A JP25681791A JP25681791A JPH0599641A JP H0599641 A JPH0599641 A JP H0599641A JP 25681791 A JP25681791 A JP 25681791A JP 25681791 A JP25681791 A JP 25681791A JP H0599641 A JPH0599641 A JP H0599641A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 微細表面観察装置に関して、試料の表面形状
に依存するエバネッセント光を検出し、試料の微細な透
過率及び屈折率の分布を読みとる。 【構成】 従来のフォトン走査顕微鏡においては、試料
の表面形状を観察することのみにとどめられていたが、
試料と光ファイバー先端部との距離を一定にする手段も
しくはその位置合わせの信号を検出する手段を設けるこ
とにより試料面内の微細な透過率あるいは屈折率の分布
を読みとることが可能になった。さらに試料の発光状態
も検出可能になった。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、試料に全反射する角
度で光をあて試料表面形状に依存するエバネッセント光
を検出する光学的微細観察装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、図２に示すようにフォトン走査顕
微鏡は例えば、光学第２０巻第３号ｐ１３４ー１４１で
述べられているが、半導体レーザーの光源８の単一波長
の光をプリズム１に全反射するように入射させ、プリズ
ム上の試料の表面形状に依存して発生するエバネッセン
ト光を微小な開口部をもつ光ファイバープローブ３及び
光検出系１０によって検出し、検出したエバネッセント
光が一定になるようにＺ軸方向を制御しながらプローブ
を試料のＸＹ軸方向に掃引し、この信号を処理すること
により試料の三次元形状を表示するものであり、しかも
検出する光は入射光と同一波長のみである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来フォトン
走査顕微鏡は表面形状を観測するためのものであり、検
出するエバネッセント光を一定にするように掃引し、エ
バネッセント光は試料とプローブ先端との距離に依存す
るという前提条件で測定を行っている。そのため試料中
に透過率が異なる、あるいは屈折率が異なる物質が含ま
れる場合には誤った表面形状を提供することになる。し
かもその透過率の差、あるいは屈折率の差を読みとるこ
とは本質的に不可能であった。さらに、検出する光は入
射光と同一波長であるため、入射光の波長で生じるエバ
ネッセント光を読みとるのみで、試料の発光状態は測定
不可能であった。一方、一般の光学読みとり装置ではそ
の分解能は回折限界により制限され、波長と同程度であ
り、この限界を越えることは困難である。
【０００４】そこで、この発明の目的は、従来のこのよ
うな課題を解決するため、試料と光ファイバー先端部と
のＺ軸の距離を一定にする、もしくはＺ軸の位置合わせ
を目的とする信号を検出し、検出した信号が一定になる
ような手段を設けエバネッセント光の強度を読みとるこ
とで、試料面内の微細な透過率あるいは屈折率の分布を
読みとる装置を得るものであり、さらに検出する光の波
長を入射光の波長と別な波長も用いることで試料の発光
状態をも検出可能とするものである。また、入射光を二
波長以上用いることで、そのうちの一波長より生じるエ
バネッセント光の強度をＺ軸の位置制御のための信号と
して用い、他の入射波長より生じるエバネッセント光の
強度を読みとることにより試料より多くの光学情報を検
出する装置を得るものである。さらに、これらの装置を
用い波長以下の分解能で試料中の情報を読みとる光学読
みとり装置を得ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明はまず従来のフォトン走査顕微鏡におい
て、試料と光ファイバー先端部との距離を所定に保つた
めの信号を検出し、検出した信号が一定になるような機
構をもうけ、ファイバー先端部が試料表面を走査しエバ
ネッセント光の強度を読みとることにより、試料面内の
透過率あるいは屈折率の分布の測定を可能とした。試料
と光ファイバー先端部との距離を所定に保つ機構として
は、ファイバー先端部が走査されるＸＹ平面と試料が被
覆されたプリズム上面とを平行にする機構がある。この
機構を用いることで均一な膜厚の試料の場合には、ファ
イバー先端部と試料との距離を一定に走査することがで
きる。また、ファイバーの開口部と近接する一部が導電
性を有する材質とし、試料が導電性である場合には走査
型トンネル顕微鏡において用いられているファイバーの
導電性部と試料とのトンネル電流を一定にする機構を用
い、試料表面とファイバー先端部とのトンネル電流を検
出しトンネル電流が一定になるようにＺ軸制御機構を用
いＺ軸移動機構で調節する。さらに試料と光ファイバー
との距離を制御する方法としては、原子間力顕微鏡の機
構を使用するものもある。これはファイバーの開口部と
近接する一部に試料との原子間力を検知するためのカン
チレバーを有し、試料とカンチレバーとの原子間力を一
定にする機構である。この場合、試料の導電性は問わず
試料表面とファイバー先端部とは原子間力が一定になる
ように距離が制御される。このほか、試料と光ファイバ
ー先端部との距離を所定に保つことを目的とする検出信
号としては走査型トンネル顕微鏡から派生した新しい顕
微鏡であるスキャンニングＸマイクロスコープ（ＳＸ
Ｍ）の検出原理はいずれも用いることが可能であり、磁
力、摩擦力、超音波、熱、イオン伝導がある。これらの
信号を検出し、検出信号が一定になるようにＺ軸制御機
構及びＺ軸移動機構を用いて試料表面とファイバー先端
部との距離を所定に保ち、その状態で試料が被覆された
プリズム上面に全反射する角度で光を入射させ、試料表
面を光ファイバーの先端部がＸＹ平面を走査する。この
時、エバネッセント光は試料の屈折率がプリズムより低
い場合はプリズム上面より生じ、試料の屈折率がプリズ
ムより高い場合はプリズム上の試料表面より生じる。い
ずれの場合にも、試料の透過率あるいは屈折率に依存し
てエバネッセント光の強度が変化する。このエバネッセ
ント光の強度を読みとりながら試料表面をＸＹ走査する
ことで試料面内の微小な領域の透過率あるいは屈折率の
分布を読みとることが可能となる。なお、ＸＹ軸移動機
構、Ｚ軸移動機構は光ファイバー、試料いずれに備える
ことも可能である。また、エバネッセント光を読みとる
ために用いられる微小な開口部を有する光ファイバーの
微小な開口部とは読みとる光の波長以下の寸法の開口部
をいう。
【０００６】さらに、読みとり波長を二波長以上にする
ことで、試料が発光する場合、その発光波長の光も読み
とることを可能とした。また、入射する光の波長も二波
長以上できるようにすることにより、一波長の入射光に
よるエバネッセント光を試料と光ファイバーとの距離を
所定に保つ手段とし、別波長の入射光による光の強度を
測定できるようにした。
【０００７】
【作用】上記のように構成された微細表面観察装置にお
いては、従来、試料と光ファイバー先端部との距離と透
過率、屈折率の光学定数が分離されずにあわさった情報
が測定されていたものを、明確に分離して測定できるこ
とになる。本発明では、試料と光ファイバー先端部との
距離を所定にする信号を検出し、検出信号が一定になる
ように試料と光ファイバーとのＺ軸の位置合わせを行
う。そのためエバネッセント光の強度を読みとることが
でき，試料のＸＹ平面内の透過率あるいは屈折率の分布
を波長以下の分解能で測定可能となる。これは、微細な
透過率あるいは屈折率を測定する表面観察装置となる一
方、透過率あるいは屈折率が異なる状態が書き込まれた
試料を読みとる、波長以下の分解能を有する光学読みと
り装置ともなる。
【０００８】また、読みとる光の波長を複数にすること
で、エバネッセント光だけでなく他の波長の光の強度も
読みとることができる。試料が発光する場合、発光波長
の光を読みとることで、試料の発光状態の測定も可能で
ある。入射光として二波長用いる場合は、一波長の入射
光より生じるエバネッセント光を試料と光ファイバー先
端部との距離を所定にするための検出手段として用いる
ことができる。その波長は試料内の透過率及び屈折率の
大きな変化を生じない波長を選択することが必要であ
る。この場合、その波長でのエバネッセント光は試料内
の透過率及び屈折率の変化をあまりうけないため、エバ
ネッセント光は試料と光ファイバー先端部とのＺ軸の距
離に依存したものとなる。この波長のエバネッセント光
が一定になるようにＺ軸を制御し、別な波長の入射光に
よる光の強度を読みとることで光学定数の測定をおこな
うことが可能となった。この場合、試料と光ファイバー
先端部との距離を所定にすることを含めすべて光学的方
法で測定が可能となった。
【０００９】
【実施例】以下に、この発明の実施例を図に基づいて説
明する。図１（ａ）において、本発明による微細表面観
察装置の概略図を示す。プリズム１上に試料２が被覆さ
れ、光源８及び光学系９により前記試料２あるいはプリ
ズム１上面である特定波長の光が全反射角で入射するよ
うに照射する。光源８としては、水銀、キセノン、ハロ
ゲンなどのランプ、ヘリウム−ネオン、アルゴンイオ
ン、半導体などのレーザーを用いることができる。この
時、試料２表面より生じるエバネッセント光の強度を光
ファイバー３及び光検出系１０で検出する。エバネッセ
ント光を検出するためには、光ファイバー先端部は微小
な開口部でなければならない。この微小な開口部とは入
射波長以下のことをいう。このファイバー先端部の概略
を図１（ｂ）に示す。この作成法は、まず、光ファイバ
ーの端面が水平になるように切断する。場合によっては
研磨して水平面を出す。この光ファイバー先端部をフッ
酸とフッ化アンモニウムとの１：５の混合液を用いて９
０分間エッチングすることにより、光ファイバークラッ
ド部１４を除去し光ファイバーコア部１３の先端をとが
らした。開口部を入射波長以下にするために、先端部に
光遮蔽膜１５として、クロムと金を蒸着し、そのごく先
端部をプラズマエッチングまたは電解エッチングなどに
より除去し入射波長以下の開口部を実現した。なお、フ
ァイバー先端部の加工法はこの方法に限定されずどのよ
うな方法でも良い。この光ファイバー先端部と試料表面
との距離を所定にする方法は、光ファイバー先端部と試
料表面との距離を所定にすることを目的とする信号をＺ
軸信号検出系１２によって検出し、検出した信号が一定
になるようにＺ軸制御機構７によってＺ軸移動機構６を
制御する。これに用いる信号は、次のようなものが有
る。ファイバーの開口部と近接する一部が導電性を有す
る材質とし、試料が導電性である場合には走査型トンネ
ル顕微鏡において用いられているファイバーの導電性部
と試料とのトンネル電流を検出する方法、原子間力顕微
鏡の機構を使用し、ファイバーの開口部と近接する一部
に試料との原子間力を検知するためのカンチレバーを有
し、試料とカンチレバーとの原子間力を検出する方法が
ある。この場合、試料の導電性は問わない。このほか、
このことを目的とする検出信号としては走査型トンネル
顕微鏡から派生した新しい顕微鏡であるスキャンニング
Ｘマイクロスコープ（ＳＸＭ）の検出原理はいずれも用
いることが可能であり、磁力、摩擦力、超音波、熱、イ
オン伝導がある。さらに、Ｚ軸の距離を一定にすること
でＺ軸信号検出系１２とすることも可能である。距離を
一定にする機構としては、ファイバー先端部が走査され
るＸＹ平面と試料が被覆されたプリズム上面とを平行に
する機構がある。この機構を用いることで均一な膜厚の
試料の場合には、ファイバー先端部と試料との距離を一
定に走査することができる。上記いずれかの方法でＺ軸
の制御を行いながら、ＸＹ軸制御機構５によりＸＹ軸移
動機構４を制御しＸＹ平面を走査する。ＸＹ軸移動機構
４及びＺ軸移動機構６は、光ファイバー３あるいはプリ
ズム１どちらに設置しても良い。ＸＹ軸制御機構５、Ｚ
軸信号検出系１２、Ｚ軸制御機構７、光源８、光検出系
１０はいずれもコンピューター１１で制御することがで
きる。 （測定例１）図１に示した装置を用い、Ｚ軸の位置合わ
せを目的とする機構としては、ファイバー先端部が走査
されるＸＹ平面と試料が被覆されたプリズム上面とを平
行にする機構を用いた。試料としては、プリズム上に１
マイクロメートル幅の金をギャップ１マイクロメートル
でストライプにパターニングしたものを用いた。金の膜
厚は１００オングストロームである。ファイバー先端部
が走査されるＸＹ平面と試料が被覆されたプリズム上面
とを平行にし、７８０ナノメーターの波長をもつ半導体
レーザーにより全反射するようにプリズムに光を入射し
た。エバネッセント光が検出できる距離まで試料と光フ
ァイバー先端部とを接近させ、その位置でＺ軸を固定し
ＸＹ平面を走査した。このエバネッセント光の強度を測
定したところ、１マイクロメートル幅ごとに強度が異な
るストライプの形状が得られた。 （測定例２）図１に示した装置を用い、Ｚ軸の位置合わ
せを目的とする機構としては、ファイバー先端部が走査
されるＸＹ平面と試料が被覆されたプリズム上面とを平
行にする機構を用いた。試料としては、ポリビニール水
溶液にメチレンブルーを溶解し、プリズム上にキャスト
し、水分を蒸発させて用いた。ファイバー先端部が走査
されるＸＹ平面と試料が被覆されたプリズム上面とを平
行にし、６３３ナノメーターの波長をもつヘリウムーネ
オンレーザーにより全反射するようにプリズムに光を入
射した。エバネッセント光が検出できる距離まで試料と
光ファイバー先端部とを接近させ、その位置でＺ軸を固
定しＸＹ平面を走査した。このエバネッセント光の強度
を測定したところ、メチレンブルーは６３０ナノメータ
ー付近に吸収帯を持つため、メチレンブルーの吸収を反
影したと思われる強度分布が得られた。 （測定例３）図１に示した装置を用い、光ファイバー先
端部と試料表面とのＺ軸の位置合わせは、位置合わせを
目的とする信号をＺ軸信号検出系によって検出し、検出
した信号が一定になるようにＺ軸制御機構によってＺ軸
移動機構を制御する。位置合わせを目的とする信号は、
ファイバーの開口部と近接する一部が導電性を有する材
質とし、試料を導電性である材料とし、走査型トンネル
顕微鏡において用いられているファイバーの導電性部と
試料とのトンネル電流とした。試料と光ファイバーはＺ
軸信号検出系に電気的接続を行った。試料としては、ポ
リピロール薄膜を用いた。ポリピロール膜とファイバー
の導電性部との間のトンネル電流を一定に保ちながら、
アルゴンイオンレーザーにより４８８ナノメーターの光
を入射し、同じ波長のエバネッセント光の強度を測定し
たところ、あらかじめ電解法により膜面内のイオンのド
ーピング量を変化させた分布に対応する、面内のエバネ
ッセント光の強度分布を測定することができた。
【００１０】また、この測定は試料と光ファイバー先端
部とを電解質溶液中に設置した系でも行った。参照電極
としてＳＣＥを用い、対極としては白金を用い同じ電解
質溶液中に設置した。試料と光ファイバー先端部とをそ
れぞれ作用極とし電位をそれぞれ規制し、その間に流れ
るトンネル電流を一定にするようにＺ軸を制御し、アル
ゴンイオンレーザーにより４８８ナノメーターの光を入
射し、同じ波長のエバネッセント光の強度を測定したと
ころ、大気中と同様に、あらかじめ電解法により膜面内
のイオンのドーピング量を変化させた分布に対応する、
面内のエバネッセント光の強度分布を測定することがで
きた。 （測定例４）図１に示した装置を用い、光ファイバー先
端部と試料表面とのＺ軸の位置合わせは、位置合わせを
目的とする信号をＺ軸信号検出系によって検出し、検出
した信号が一定になるようにＺ軸制御機構によってＺ軸
移動機構を制御する。位置合わせを目的とする信号は、
原子間力顕微鏡の機構を使用し、ファイバーの開口部と
近接する一部に試料との原子間力を検知するためのカン
チレバーを有し、試料とカンチレバーとの原子間力を検
出する方法により、原子間力を用いた。用いた光ファイ
バーの概略図を図３に示す。この場合、光ファイバーの
代わりに、エバネッセント光を検出するプローブとして
は光導波路をもちいているが、これも光ファイバーの１
つということができる。この作製法は、シリコン基盤の
一部を異方性エッチングし、ピラミッド状の穴をあけ、
熱酸化により表面を酸化シリコン１６としたのちに真空
プロセスを用い、導波路であるガラス１７を形成し、そ
の一部をエッチングし、反射ミラー１８，酸化シリコン
膜１６、酸化クロム１９を形成し、シリコンをごく薄く
残してエッチング除去し、レバー状にしたものである。
ピラミッド状の先端部はシリコン、酸化シリコンを除去
し、入射波長以下の開口部とした。この構造の導波路を
含むカンチレバーは原子間力を検知するカンチレバーと
しても充分に機能し、一方、光導波路もエバネッセント
光を検知できた。上記装置を用い、試料はフォトレジス
ト材料であるケイ皮酸ビニルをパターニング露光したも
のを用いた。試料とカンチレバーとのＺ軸方向の位置は
原子間力が一定になるように制御し、試料表面をＸＹ走
査しエバネッセント光の強度を測定したところ、先にパ
ターニング露光したパターンに対応するエバネッセント
光の強度分布が観察された。
【００１１】（測定例５）図１に示した装置を用い、入
射波長とは異なる波長の光を読みとる例を示す。試料と
しては蛍光物質であるスチルベン系蛍光剤を用い、ファ
イバー先端部が走査されるＸＹ平面と試料が被覆された
プリズム上面とを平行にする機構を用い、試料より発生
する光の強度を測定した。入射光はキセノンランプによ
る紫外光を用いた。スチルベン系蛍光剤は紫外光を吸収
し、４３０ナノメーターの蛍光を発する。そこで光検出
系１０にフィルターを組み込み４３０ナノメーター付近
の光のみを検出できるようにした。測定の結果、入射波
長とは異なる蛍光由来の４３０ナノメーターの波長の光
の強度分布が計測された。
【００１２】さらに、光検出系１０に、グレーティング
とフォトダイオードアレイとを組み込むことで多波長の
光を検出することを可能とした。そこで同様の測定を行
った結果、入射光と同じ波長のエバネッセント光と蛍光
とをそれぞれ同時に測定することができた。 （測定例６）図１に示す装置において本測定例では入射
光のための光源８にレーザーを２つ用いる、あるいはＳ
ＨＧ効果により２波長にする、あるいはランプを用い光
学系９により２波長以上の光にすることで、入射光を多
波長とした。この場合、光検出系１０は測定例４と同様
に多波長検出が可能なものとする。入射光のうちの１波
長の光は、その波長のエバネッセント光を光検出系１０
で読みとり、Ｚ軸の位置合わせ信号として用いるため、
コンピューター１１を通してＺ軸信号検出系１２、Ｚ軸
制御機構７に送られ、Ｚ軸移動機構６を制御すること
で、検出されるエバネッセント光の強度が一定になるよ
うにＺ軸の位置合わせを行う。この位置合わせに用いる
入射光の波長は試料の吸収が起こらない波長を用いるこ
とが必要である。
【００１３】試料としてプルシアンブルーを用い、入射
光は６８０ナノメーターと８００ナノメーターの２波長
を用い、８００ナノメーターの入射光により生じるエバ
ネッセント光をＺ軸の位置合わせ信号として用いた。プ
ルシアンブルーは６８０ナノメーターで吸収帯を持つ
が、８００ナノメーターでは吸収を持たない。そのた
め、この波長でのエバネッセント光は試料の吸収率には
影響されず、距離に依存するため、Ｚ軸の位置合わせ信
号として用いることができる。そこで、６８０ナノメー
ターの入射光によるエバネッセント光の強度測定を行っ
た。その結果プルシアンブルーの分布に対応する光吸収
の分布が観測された。 （測定例７）測定例６の装置を用い本測定例ではフォト
クロミック材料の測定を行った。フォトクロミック材料
としては、スピロピラン化合物をあらかじめ紫外線で露
光しパターンを形成したものを用いた。８００ナノメー
ターと５４０ナノメーターの光を全反射するように、入
射した。８００ナノメーターの光は、着色部分も透明部
分をも透過しかつフォトクロミック反応をおこさない。
５４０ナノメーターの光はフォトクロミック反応は起こ
さないが、着色部分には吸収がある。８００ナノメータ
ーの入射波長で生じたエバネッセント光の強度を一定に
保つようにＺ軸を制御し、ＸＹ走査を行った。５４０ナ
ノメーターで生じるエバネッセント光の強度を測定した
ところ、あらかじめ紫外光で形成したパターンに対応す
る強度分布が得られた。
【００１４】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように試料と
光ファイバー先端部とのＺ軸の距離を所定に保つための
信号を検出し、検出した信号が一定になるような手段を
設けエバネッセント光の強度を読みとるという構成とし
たので、試料のＸＹ平面内の透過率あるいは屈折率の分
布を波長以下の分解能で測定可能となる効果がある。
【００１５】さらに検出する光の波長を入射光の波長と
別な波長も用いるという構成、また、読みとる光の波長
を複数にすることで、エバネッセント光だけでなく他の
波長の光の強度も読みとることができる。試料が発光す
る場合、発光波長の光を読みとることで、試料の発光状
態の測定も可能という効果がある。また、入射光を二波
長以上用いることで、そのうちの一波長より生じるエバ
ネッセント光の強度をＺ軸の位置制御のための信号とし
て用い、他の入射波長より生じるエバネッセント光の強
度を読みとるという構成としたので、入射光として二波
長用いる場合は、一波長の入射光は試料内の透過率及び
屈折率の大きな変化を生じない波長を選択することよ
り、生じるエバネッセント光は試料内の透過率及び屈折
率の変化をあまりうけないため、Ｚ軸の位置検出手段と
して用いることができる。そして、別な波長の入射光に
よる光の強度を読みとることで光学定数の測定をおこな
うことが可能となり、Ｚ軸の位置制御を含めすべて光学
的方法で測定が可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の微細表面観察装置の実施例を
示す断面図、（ｂ）は光ファイバー先端部の概略を示し
た断面図である。
【図２】従来のフォトン走査顕微鏡の断面図である。
【図３】原子間力を用いる光ファイバーの概略を示した
断面図である。
【符号の説明】
１ プリズム ２ 試料 ３ 光ファイバー ４ ＸＹ軸移動機構 ５ ＸＹ軸制御機構 ６ Ｚ軸移動機構 ７ Ｚ軸制御機構 ８ 光源 ９ 光学系 １０ 光検出系 １１ コンピューター １２ Ｚ軸信号検出系 １３ 光ファイバーコア部 １４ 光ファイバークラッド部 １５ 光遮蔽膜 １６ 酸化シリコン １７ ガラス １８ 反射ミラー １９ 酸化クロム ２０ シリコン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安宅 龍明 東京都江東区亀戸６丁目31番１号 セイコ ー電子工業株式会社内 (72)発明者 作原 寿彦 東京都江東区亀戸６丁目31番１号 セイコ ー電子工業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（ａ）試料が一つの面に被覆されたプリズ
    ムと、（ｂ）前記プリズム上面の試料あるいはプリズム
    上面に、ある特定波長の光を全反射する角度で入射させ
    るための光源及び光学系と、（ｃ）試料表面より発生す
    る前記入射波長と同じ波長のエバネッセント光を検出す
    るための、微小な開口部を有す光ファイバー及び光ファ
    イバーを通過したフォトン光を検出するための光検出系
    と、（ｄ）前記プリズム上面の試料と前記光ファイバー
    先端部とが垂直に接近するためのＺ軸移動機構と、
    （ｅ）試料表面を光ファイバー先端部が二次元走査する
    ことができるためのＸＹ軸移動機構及びＸＹ軸制御機構
    と、（ｆ）前記試料と光ファイバー先端部との距離を所
    定に保つ信号を検出し、検出した信号が一定になるよう
    にＺ軸移動機構を制御するＺ軸制御機構とにより構成さ
    れ、試料表面と光ファイバー先端部との距離を所定に保
    った状態で、試料表面をＸＹ走査しエバネッセント光の
    強度をよみとることを特徴とする微細表面観察装置。
  2. 【請求項２】（ａ）試料が一つの面に被覆されたプリズ
    ムと、（ｂ）前記プリズム上面の試料あるいはプリズム
    上面に、ある特定波長の光を全反射する角度で入射させ
    るための光源及び光学系と、（ｃ）試料表面より発生す
    る前記入射波長と同じ波長のエバネッセント光及び少な
    くても別な一波長の光を検出するための、微小な開口部
    を有す光ファイバー及び光ファイバーを通過したフォト
    ン光を検出するための光検出系と、（ｄ）前記プリズム
    上面の試料と前記光ファイバー先端部とが垂直に接近す
    るためのＺ軸移動機構と、（ｅ）試料表面を光ファイバ
    ー先端部が二次元走査することができるためのＸＹ軸移
    動機構及びＸＹ軸制御機構と、（ｆ）前記試料と光ファ
    イバー先端部とのＺ軸の距離を所定に保つ信号を検出
    し、検出した信号が一定になるようにＺ軸移動機構を制
    御するＺ軸制御機構とにより構成され、試料表面と光フ
    ァイバー先端部との距離を所定に保った状態で、試料表
    面をＸＹ走査しエバネッセント光の強度をよみとること
    及び少なくてもエバネッセント光とは異なる一波長の光
    の強度を読みとることを特徴とする微細表面観察装置。
  3. 【請求項３】（ａ）試料が一つの面に被覆されたプリズ
    ムと、（ｂ）前記プリズム上面の試料あるいはプリズム
    上面に、ある特定波長の光を全反射する角度で入射させ
    るための光源及び光学系と、（ｃ）試料表面より発生す
    る前記入射波長と同じ波長のエバネッセント光及び少な
    くても別な一波長の光を検出するための、微小な開口部
    を有す光ファイバー及び光ファイバーを通過したフォト
    ン光を検出するための光検出系と、（ｄ）前記プリズム
    上面の試料と前記光ファイバー先端部とが垂直に接近す
    るためのＺ軸移動機構と、（ｅ）試料表面を光ファイバ
    ー先端部が二次元走査することができるためのＸＹ軸移
    動機構及びＸＹ軸制御機構と、（ｆ）前記試料と光ファ
    イバー先端部との距離を所定に保つ信号を検出し、検出
    した信号が一定になるようにＺ軸移動機構を制御するＺ
    軸制御機構とにより構成され、入射波長が少なくても二
    波長あり、試料と光ファイバー先端部との距離を所定に
    保つ信号が、入射波長のうちの一波長と同じ波長のエバ
    ネッセント光の強度であり、エバネッセント光の強度が
    一定になるようにＺ軸制御機構によりＺ軸移動機構を制
    御し、光ファイバー先端部が試料表面をＸＹ走査し、も
    う一波長の入射光により生じるエバネッセント光の強度
    をよみとることを特徴とする微細表面観察装置。
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