JPH08178639A - Manufacturing method and device, and preform of cantilever for near-field scanning optical microscope - Google Patents

Manufacturing method and device, and preform of cantilever for near-field scanning optical microscope

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JPH08178639A
JPH08178639A JP6321888A JP32188894A JPH08178639A JP H08178639 A JPH08178639 A JP H08178639A JP 6321888 A JP6321888 A JP 6321888A JP 32188894 A JP32188894 A JP 32188894A JP H08178639 A JPH08178639 A JP H08178639A
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JP
Japan
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probe
counter electrode
cantilever
light
microscope
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Withdrawn
Application number
JP6321888A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akitoshi Toda
明敏 戸田
Kiyohiko Tateyama
清彦 館山
Katsuhiro Matsuyama
克宏 松山
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH08178639A publication Critical patent/JPH08178639A/en
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01QSCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q60/00Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
    • G01Q60/02Multiple-type SPM, i.e. involving more than one SPM techniques
    • G01Q60/06SNOM [Scanning Near-field Optical Microscopy] combined with AFM [Atomic Force Microscopy]

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  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
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Abstract

PURPOSE: To provide a cantilever for a near-field scanning optical microscope having a probe with a microopening at its end and incorporating an atomic force microscope. CONSTITUTION: A holding means 210 by which the probe of a preform 126' is supported while being opposite to a counter electrode 208 is provided. The counter electrode 208 is replaceably fixed on a counter electrode holding means 206 fixed to a vertically moving stage 204, and its distance to the probe is adjustable. In order to monitor that interval, an optical-lever type displacement measuring means consisting of a laser beam source 212 and a two-piece photodetector 214 is provided. The counter electrode 208 is connected to a voltage source 216, and the conductive light-blocking coating of the preform 126' is connected to the voltage source 216 via a current detection means 218 and a switch 224. The current detection means 218 comprises a resistance 220 and a voltmeter 222. A capacitor 226 is provided between the conductive light- blocking coating and the counter electrode 208.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は走査型プローブ顕微鏡の
一種に属する走査型近接場顕微鏡に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scanning near field microscope which belongs to a kind of scanning probe microscope.

【0002】[0002]

【従来の技術】走査型プローブ顕微鏡(SPM)は、プ
ローブ即ち探針を試料表面に1μm以下まで近接させた
時に両者の間に働く相互作用を検出しながらXY方向あ
るいはXYZ方向に走査することにより、その相互作用
の二次元マッピングを行なう装置であり、走査型トンネ
リング顕微鏡(STM)、原子間力顕微鏡(AFM)、
磁気力顕微鏡(MFM)、走査型近接場光顕微鏡(SN
OM)などの総称である。
2. Description of the Related Art A scanning probe microscope (SPM) scans in a XY direction or an XYZ direction while detecting an interaction acting between a probe, that is, a probe when brought close to a sample surface to 1 μm or less. , A device for performing two-dimensional mapping of the interaction, a scanning tunneling microscope (STM), an atomic force microscope (AFM),
Magnetic force microscope (MFM), scanning near-field light microscope (SN
OM) and the like.

【0003】走査型近接場光顕微鏡は、特に1980年
代後半以降、エバネッセント波を検出することにより回
折限界を超える分解能を有する光学顕微鏡として盛んに
開発が進められている。この装置は、エバネッセント波
が“波長より小さい寸法の領域に局在し、自由空間を伝
搬しない”という特性を利用している。その一例は例え
ば特開平4−291310号(R.E.Betzig, AT&T)に開
示されており、そこには、先端を細く加工した棒状のプ
ローブを用い、その先端の微小開口から試料に対して光
を照射した時、試料を透過した光を試料下に設置した光
検出器で検出し、透過光強度の二次元マッピングを行な
う装置が示されている。
Scanning near-field optical microscopes have been actively developed since the latter half of the 1980s, particularly as optical microscopes having a resolution exceeding the diffraction limit by detecting evanescent waves. This device utilizes the property that the evanescent wave is localized in a region having a size smaller than the wavelength and does not propagate in free space. An example thereof is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-291310 (REBetzig, AT & T), in which a rod-shaped probe with a thin tip is used, and light is irradiated to a sample from a minute opening at the tip. At this time, there is shown a device that performs two-dimensional mapping of transmitted light intensity by detecting light transmitted through the sample with a photodetector installed under the sample.

【0004】一般に走査型近接場光顕微鏡のプローブに
は先端を細く加工した光ファイバーやガラス棒あるいは
水晶探針が用いられるが、それらのプローブは形状が棒
状であって、プローブを回転させながら斜め後方から金
属を蒸着した時にプローブ先端に金属がコートされ難い
ことを利用して、先端以外が金属で被われた先端に開口
を持つプローブを作製することができる。このプローブ
を用いることにより、金属をコートしないプローブを使
用したものに比べて横方向の解像力が向上している走査
型近接場光顕微鏡が既に市販されており入手可能であ
る。
Generally, an optical fiber, a glass rod, or a crystal probe having a finely processed tip is used as a probe of a scanning near-field optical microscope, but these probes are rod-shaped and are obliquely rearward while rotating the probe. It is possible to fabricate a probe having an opening at the tip covered with metal except for the tip by utilizing the fact that the tip of the probe is not easily coated with the metal when the metal is vapor-deposited. By using this probe, a scanning near-field optical microscope whose lateral resolution is improved as compared with that using a probe not coated with a metal is already commercially available and available.

【0005】また原子間力顕微鏡は、探針はカンチレバ
ー先端に形成し、探針に働く力に応じて変位するカンチ
レバーの変位を例えば光学式の変位センサにより検出し
て試料の表面情報を得る装置であり、特開昭62−13
0302号(G.Binning, IBM)などに開示されている。
In the atomic force microscope, the probe is formed at the tip of the cantilever, and the displacement of the cantilever displaced according to the force acting on the probe is detected by, for example, an optical displacement sensor to obtain surface information of the sample. And JP-A-62-13
No. 0302 (G. Binning, IBM) and the like.

【0006】この原子間力顕微鏡における試料と探針先
端の間の相互作用力を検出することにより試料の凹凸を
測定するという発想は、他の走査型プローブ顕微鏡にも
応用でき、試料と探針間の距離を一定に保つ、いわゆる
レギュレーションを行なう為の手段として用いられてい
る。ファンフルスト(N. F. van Hulst )らは「Appl.
Phys. Lett. 62(5) P.461 (1993)」において、窒化シリ
コン製の原子間力顕微鏡用カンチレバーをプローブとし
て用いて、AFM測定により試料の凹凸を測定しながら
試料の光学情報を検出することが可能な新しい走査型近
接場光顕微鏡を提案している。
The idea of measuring the unevenness of the sample by detecting the interaction force between the sample and the tip of the probe in this atomic force microscope can be applied to other scanning probe microscopes. It is used as a means for maintaining what is called a regulation, in which the distance between them is kept constant. NF van Hulst et al. "Appl.
Phys. Lett. 62 (5) P.461 (1993) ”, a silicon nitride cantilever for atomic force microscope is used as a probe to detect the optical information of the sample while measuring the unevenness of the sample by AFM measurement. We have proposed a new scanning near-field optical microscope capable of scanning.

【0007】ファンフルスト(N.F.van Hulst )らが提
案する原理に基づいて作製した走査型近接場光顕微鏡に
ついて図5と図6を参照して説明する。図6に示すよう
に、試料12を固定した試料台(ガラス)14は、マッ
チングオイル16を介して、圧電体スキャナ20上に固
定されたプリズム18の上に設置される。圧電体スキャ
ナ20は、コンピュータ22で生成したXY走査信号あ
るいはXYZ走査信号に従ってスキャナ駆動回路24が
出力する駆動信号を受けて、XY方向(試料面方向)走
査あるいはZ方向(試料法線方向)走査を行なう。試料
12の上方には、カンチレバー26が配置されている。
A scanning near-field optical microscope produced based on the principle proposed by NF van Hulst et al. Will be described with reference to FIGS. 5 and 6. As shown in FIG. 6, the sample table (glass) 14 to which the sample 12 is fixed is installed on the prism 18 fixed to the piezoelectric scanner 20 via the matching oil 16. The piezoelectric scanner 20 receives a drive signal output from the scanner drive circuit 24 according to an XY scan signal or an XYZ scan signal generated by the computer 22, and scans in the XY direction (sample surface direction) or the Z direction (sample normal direction). Do. A cantilever 26 is arranged above the sample 12.

【0008】カンチレバー26は、図5に示すように、
レバー部30が支持部28に固定され、その先端には探
針部32が形成されている。レバー部30の上面には探
針部32の近くに金属薄膜等からなる反射面34が設け
られている。なお、ファンフルスト(N.F.van Hulst )
らの論文ではカンチレバーにはこの様な反射面の無いも
のが使用されている。
The cantilever 26, as shown in FIG.
The lever portion 30 is fixed to the support portion 28, and a probe portion 32 is formed at the tip thereof. On the upper surface of the lever portion 30, a reflecting surface 34 made of a metal thin film or the like is provided near the probe portion 32. In addition, fan hurst (NFvan Hulst)
In these papers, cantilevers without such a reflective surface are used.

【0009】再び図6に戻り、カンチレバー26の探針
部32の変位を検出するため、反射面34に光ビームを
照射する半導体レーザー40とその反射光を受ける二分
割フォトディテクタ42とが設けられていて、これらは
光てこ式の変位計測手段を構成している。二分割フォト
ディテクタ42の出力に従って圧電体スキャナ20を制
御するためのフィードバック回路44が設けられてい
る。さらに装置は試料12の表面にエバネッセント場を
発生させるための光学系を備え、この光学系はレーザー
光源46、フィルタ48、ミラー50、ミラー52を有
している。また、試料台14で全反射した光をモニター
するフォトディテクタ54が設けられている。探針32
がエバネッセント場に侵入したことにより発生する伝搬
光を受ける対物レンズ56と、対物レンズ56に入射し
た光の強度を検出する検出光学系58が設けられてい
る。検出光学系58は、集光レンズ60、ピンホール6
2、光電子増倍管64を有している。さらに光電子増倍
管64の出力を増幅するアンプ20が設けられている。
Returning to FIG. 6 again, in order to detect the displacement of the probe portion 32 of the cantilever 26, a semiconductor laser 40 that irradiates the reflecting surface 34 with a light beam and a two-divided photodetector 42 that receives the reflected light are provided. These constitute optical lever type displacement measuring means. A feedback circuit 44 for controlling the piezoelectric scanner 20 according to the output of the two-divided photodetector 42 is provided. Furthermore, the apparatus is provided with an optical system for generating an evanescent field on the surface of the sample 12, and this optical system has a laser light source 46, a filter 48, a mirror 50, and a mirror 52. A photodetector 54 that monitors the light totally reflected by the sample table 14 is provided. Probe 32
Is provided with an objective lens 56 that receives the propagating light generated when the light enters the evanescent field, and a detection optical system 58 that detects the intensity of the light that has entered the objective lens 56. The detection optical system 58 includes a condenser lens 60 and a pinhole 6
2. It has a photomultiplier tube 64. Further, an amplifier 20 for amplifying the output of the photomultiplier tube 64 is provided.

【0010】レーザ光源46から発せられフィルタ48
を通過した光は、ミラー50とミラー52で反射された
後、プリズム18を通り、試料台16の試料側の面に臨
界角以上の角度で入射し全反射を起こす。この結果、試
料12の表面近傍にエバネッセント場が形成される。試
料台16の試料側の面で全反射した光はフォトディテク
タ16に入射し、モニターされる。圧電体スキャナ20
がXY走査を行なう間、半導体レーザー40と二分割フ
ォトディテクタ42からなる変位計測手段で探針32の
変位を検知し、フィードバック回路44により探針32
の変位すなわち探針32と試料表面の間隔を一定に保
つ。探針32がエバネッセント場に侵入したために発生
した伝搬光は一部が対物レンズ56に入射し、光電子増
倍管64で検出される。コンピューター22は、内部で
生成するXY走査信号に、フィードバック回路44から
の信号を同期させて処理することによりAFM測定に基
づく試料表面の凹凸情報を得ることができる。また同様
にXY走査信号に光電子増倍管64からの信号を同期さ
せて処理することによりSNOM測定に基づく試料表面
の情報を得ることができる。
A filter 48 emitted from a laser light source 46
The light that has passed through is reflected by the mirror 50 and the mirror 52, then passes through the prism 18, and is incident on the surface of the sample table 16 on the sample side at an angle equal to or greater than the critical angle to cause total reflection. As a result, an evanescent field is formed near the surface of the sample 12. The light totally reflected by the surface of the sample table 16 on the sample side enters the photodetector 16 and is monitored. Piezoelectric scanner 20
While performing XY scanning, the displacement of the probe 32 is detected by the displacement measuring means including the semiconductor laser 40 and the two-divided photodetector 42, and the feedback circuit 44 is used to detect the probe 32.
That is, the distance between the probe 32 and the sample surface is kept constant. Part of the propagating light generated due to the probe 32 penetrating the evanescent field enters the objective lens 56 and is detected by the photomultiplier tube 64. The computer 22 can obtain the unevenness information of the sample surface based on the AFM measurement by processing the signal from the feedback circuit 44 in synchronization with the internally generated XY scanning signal. Similarly, by processing the signal from the photomultiplier tube 64 in synchronization with the XY scanning signal, it is possible to obtain information on the sample surface based on the SNOM measurement.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】走査型近接場光顕微鏡
における光信号像の横方向の解像力は、試料表面近傍の
エバネッセント場に差し込まれた探針先端の表面積によ
って決まるので、より微視的な試料の光学的情報を得る
ために、この探針先端の表面積を小さくすることが望ま
れている。これには、探針に金属等のコートを施し、そ
の先端に小さい開口を形成することが有効である。
The lateral resolving power of the optical signal image in the scanning near-field optical microscope is determined by the surface area of the tip of the probe inserted into the evanescent field near the surface of the sample. It is desired to reduce the surface area of the tip of the probe in order to obtain optical information of the sample. For this purpose, it is effective to coat the probe with a metal or the like and form a small opening at the tip thereof.

【0012】しかし、ファンフルスト(N. F. van Huls
t )らが提案する走査型近接場光顕微鏡では、プローブ
として原子間力顕微鏡用のカンチレバーを用いているた
め、斜め後方蒸着により探針先端に微小な開口を安定に
形成することはできない。このため、この走査型近接場
光顕微鏡の横方向解像力は0.05μm程度に留まり、
STMや原子間力顕微鏡、光ファイバーを用いた走査型
近接場光顕微鏡に比べて劣っている。
However, NF van Huls
In the scanning near-field optical microscope proposed by T. et al., a cantilever for an atomic force microscope is used as a probe, so it is not possible to stably form a minute opening at the tip of the probe by oblique rear evaporation. Therefore, the lateral resolution of this scanning near-field light microscope is limited to about 0.05 μm,
It is inferior to STM, atomic force microscope, and scanning near-field light microscope using optical fiber.

【0013】また、1980年代の初期の走査型近接場
光顕微鏡には、先端の尖った棒状のプローブの全体に金
属コートを施し、このプローブを試料に強く押し付け
て、プローブ先端に微小な開口を形成しているものもあ
った。この手法はカンチレバーを用いた走査型近接場光
顕微鏡にも適用可能である。すなわち、カンチレバー部
の先端にある探針の表面に金属コートを施し、探針を試
料に強く押し付けたり擦り付けて微小な開口を形成する
ことは可能である。しかし、この方法では微小な開口を
安定に形成することはできず、実験的に用いられるに留
まっている。本発明の目的は、原子間力顕微鏡を組み込
んだ走査型近接場光顕微鏡用の、探針の先端に微小な開
口を備えたプローブを提供することである。
Further, in the scanning type near-field optical microscope in the early 1980s, a metal probe was applied to the entire rod-shaped probe having a sharp tip, and this probe was strongly pressed against the sample to form a minute opening at the probe tip. Some were formed. This method can also be applied to a scanning near-field optical microscope using a cantilever. That is, it is possible to form a minute opening by applying a metal coat to the surface of the probe at the tip of the cantilever portion and strongly pressing or rubbing the probe against the sample. However, this method cannot stably form a minute opening, and is used only experimentally. An object of the present invention is to provide a probe for scanning near-field light microscopes incorporating an atomic force microscope, which has a minute opening at the tip of a probe.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、探針
の先端に微小な開口を有する走査型近接場光顕微鏡用カ
ンチレバーの製造方法であり、光を透過する探針を自由
端に備えたカンチレバーを用意する工程と、探針の表面
に導電性遮光コートを設ける工程と、探針の先端の導電
性遮光コートを放電により除去して開口を形成する工程
とを有している。
According to the invention of claim 1, there is provided a method of manufacturing a cantilever for a scanning near-field optical microscope having a microscopic opening at the tip of the probe, wherein the probe transmitting light is provided at the free end. The method includes the steps of preparing the provided cantilever, providing a conductive light-shielding coat on the surface of the probe, and removing the conductive light-shielding coat at the tip of the probe by electric discharge to form an opening.

【0015】請求項2の発明は、表面が導電性遮光コー
トで被われた透光性の探針を自由端に有する予備成形品
に対して、探針先端の導電性遮光コートに開口を形成し
て走査型近接場光顕微鏡用カンチレバーを製造する装置
であって、対向電極と、予備成形品を支持する手段と、
探針と対向電極の間の距離を調整する手段と、導電性遮
光コートと対向電極の間に電圧を印加する手段とを備え
ている。
According to a second aspect of the present invention, an opening is formed in the conductive light-shielding coat at the tip of the probe for a preformed product having a transparent probe whose surface is covered with a conductive light-shielding coat at its free end. An apparatus for manufacturing a cantilever for a scanning near-field light microscope by using a counter electrode, a means for supporting a preform,
It comprises means for adjusting the distance between the probe and the counter electrode, and means for applying a voltage between the conductive light-shielding coat and the counter electrode.

【0016】請求項3の発明は、請求項2の装置によっ
て加工される走査型近接場光顕微鏡用カンチレバーの予
備成形品であり、光を透過する探針と、探針を支持する
レバー部と、探針の表面を被う導電性遮光コートとを有
している。
A third aspect of the present invention is a preformed product of a cantilever for a scanning near-field light microscope, which is processed by the apparatus of the second aspect, and includes a probe that transmits light and a lever portion that supports the probe. , And a conductive light-shielding coat that covers the surface of the probe.

【0017】[0017]

【作用】本発明では、まず、光を透過する探針を自由端
に備えたカンチレバーを用意する。このカンチレバーは
ファンフルストらが提案する原子間力顕微鏡を組み込ん
だ走査型近接場光顕微鏡において使用されるものであ
る。次に、このカンチレバーの少なくとも探針の表面に
導電性遮光コートを設けて予備成形品を得る。この予備
成形品に対して、探針の先端の導電性遮光コートを放電
により除去して開口を形成し、完成品である走査型近接
場光顕微鏡用カンチレバーを得る。
In the present invention, first, a cantilever having a probe for transmitting light at its free end is prepared. This cantilever is used in a scanning near-field optical microscope incorporating the atomic force microscope proposed by Van Hulst. Next, a conductive light-shielding coat is provided on at least the surface of the probe of this cantilever to obtain a preform. The conductive light-shielding coat at the tip of the probe is removed from this preformed product by electric discharge to form an opening, and a completed cantilever for a scanning near-field microscope is obtained.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明のいくつかの実施例について図
面を参照しながら説明する。まず、以下の実施例におい
て共通に使用されるカンチレバーの予備成形品について
図1(A)を参照して説明する。この予備成形品12
6’は、図5に示したカンチレバーに類似しており、図
中、同等の部材は同じ符号で示してある。予備成形品1
26’は、窒化シリコン製のレバー部30が支持部28
に固定され、その先端に探針部32が形成されている。
レバー部30の上面には探針部32の近くに、光てこ式
の変位計測手段用の反射面として機能する金属薄膜34
が設けられている。レバー部30の下面の全体に、導電
性遮光コート36が形成されている。導電性遮光コート
36は、導電性で光を遮るものであれば何でもよい。た
とえば、金、白金パラジウム、アルミニウム、チタン等
の膜があげられる。膜は光が透過しない厚さが必要で、
たとえば40nmから100nmである。ここに例示し
た物質はすべて金属であるが、金属に限るものではな
い。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Some embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, a preformed product of a cantilever commonly used in the following examples will be described with reference to FIG. This preform 12
6'is similar to the cantilever shown in FIG. 5, in which like parts are designated with the same reference numerals. Preform 1
26 'has a lever portion 30 made of silicon nitride and a supporting portion 28.
And a probe portion 32 is formed at the tip thereof.
On the upper surface of the lever portion 30, near the probe portion 32, a metal thin film 34 that functions as a reflecting surface for the optical lever type displacement measuring means.
Is provided. A conductive light-shielding coat 36 is formed on the entire lower surface of the lever portion 30. The conductive light-shielding coat 36 may be anything as long as it is conductive and blocks light. For example, a film of gold, platinum palladium, aluminum, titanium or the like can be used. The film needs to have a thickness that does not transmit light,
For example, 40 nm to 100 nm. The substances illustrated here are all metals, but not limited to metals.

【0019】以下の実施例では、この予備成形品12
6’に対して、探針先端を被っている一部の導電性遮光
コート36を放電により取り除いて、図1(B)に示す
ように、探針先端に微小な開口38を形成して、原子間
力顕微鏡を組み込んだ走査型近接場光顕微鏡用のカンチ
レバー126を得る。 <第一実施例>次に第一実施例として、上述の予備成形
品126’に微小な開口を形成する装置と、その形成方
法について説明する。
In the following examples, this preform 12
6 ', a part of the conductive light-shielding coat 36 covering the tip of the probe is removed by electric discharge, and a minute opening 38 is formed at the tip of the probe as shown in FIG. 1 (B). A cantilever 126 for a scanning near-field light microscope incorporating an atomic force microscope is obtained. <First Embodiment> Next, as a first embodiment, an apparatus for forming a minute opening in the above-mentioned preform 126 'and a method for forming the same will be described.

【0020】予備成形品126’に微小開口を形成する
装置を図2に示す。装置は、予備成形品126’を支持
する保持手段210と、予備成形品126’の探針32
が対峙する対向電極208を有している。対向電極20
8は対向電極保持手段206の上に交換可能に固定され
ている。対向電極保持手段206は、予備成形品12
6’の探針32と対向電極208の距離調整手段である
上下ステージ204に固定され、ステージ駆動手段20
2からの信号に従って上下動し、両者の間隔を調整する
ようになっている。上下ステージ204としては例えば
圧電体やモータを使ったステージが用いられる。レーザ
光源212と二分割フォトディテクタ214は光てこ式
の変位計測手段を構成し、レバー部の変位すなわち探針
32と対向電極208の間の距離をモニターできるよう
になっている。対向電極208は定電圧を供給する電圧
源216の一方の端子に接続され、また予備成形品12
6’の導電性遮光コート36は電流検出手段218とス
イッチ224を介して電圧源216の他方の端子に接続
されている。電流検出手段218は抵抗220と電圧計
222により構成される。また、予備成形品126’の
導電性遮光コート36と対向電極208の間には、電荷
蓄積手段であるコンデンサ226が設けられている。ス
イッチ224を開閉させることにより、コンデンサ22
6に電荷が蓄積され、導電性遮光コート36と対向電極
208の間に電圧が印加される。
An apparatus for forming microscopic openings in a preform 126 'is shown in FIG. The device comprises a holding means 210 for supporting the preform 126 'and a probe 32 for the preform 126'.
Have opposing electrodes 208 facing each other. Counter electrode 20
Numeral 8 is replaceably fixed on the counter electrode holding means 206. The counter electrode holding means 206 is the preform 12
The 6 ′ probe 32 and the counter electrode 208 are fixed to the upper / lower stage 204 which is a distance adjusting means, and the stage driving means 20
It moves up and down according to the signal from 2, and adjusts the distance between the two. As the upper and lower stages 204, for example, a stage using a piezoelectric body or a motor is used. The laser light source 212 and the two-divided photodetector 214 constitute a displacement measuring means of an optical lever type, and the displacement of the lever portion, that is, the distance between the probe 32 and the counter electrode 208 can be monitored. The counter electrode 208 is connected to one terminal of a voltage source 216 that supplies a constant voltage, and also the preform 12
The conductive light-shielding coat 36 of 6'is connected to the other terminal of the voltage source 216 via the current detecting means 218 and the switch 224. The current detecting means 218 is composed of a resistor 220 and a voltmeter 222. A capacitor 226, which is a charge storage unit, is provided between the conductive light-shielding coat 36 of the preform 126 ′ and the counter electrode 208. By opening and closing the switch 224, the capacitor 22
Electric charges are accumulated in 6 and a voltage is applied between the conductive light-shielding coat 36 and the counter electrode 208.

【0021】次に、この装置を用いて、予備成形品12
6’の探針先端に微小開口38を形成する手順について
説明する。導電性遮光コート36と対向電極208の間
に電圧を印加する前に、まず、探針32と対向電極20
8を所定の距離を隔てて保持する。次に、原子間力顕微
鏡と同様に、図3(イ)に示されるフォースカーブの測
定を行なう。探針32と対向電極208とを離した状態
から(図3(ロ))、上下ステージ204を駆動して徐
々に両者を近づけて接触させ(図3(ハ))、その後に
徐々に両者を離す(図3(ニ))。この一連の動作の間
の探針32の変位を光てこ式の変位計測手段を用いてモ
ニターし、横軸に探針と対向電極の間の距離、縦軸に変
位計測手段の出力を取ってグラフを描くことにより、図
3(イ)に示したフォースカーブが得られる。
Next, using this apparatus, the preform 12
A procedure for forming the minute opening 38 at the tip of the 6'probe will be described. Before applying a voltage between the conductive light-shielding coat 36 and the counter electrode 208, first, the probe 32 and the counter electrode 20.
Hold 8 at a predetermined distance. Next, similarly to the atomic force microscope, the force curve shown in FIG. 3A is measured. From the state where the probe 32 and the counter electrode 208 are separated from each other (FIG. 3B), the upper and lower stages 204 are driven to gradually bring them into close contact with each other (FIG. 3C), and then gradually to bring them together. Release (Fig. 3 (d)). The displacement of the probe 32 during this series of operations is monitored by using an optical lever type displacement measuring means, and the horizontal axis indicates the distance between the probe and the counter electrode, and the vertical axis indicates the output of the displacement measuring means. By drawing the graph, the force curve shown in FIG. 3A can be obtained.

【0022】続いて、探針と対向電極の間の距離を図3
(イ)のグラフのe点に相当する距離に調整し、両者を
放電に際し安定な距離に保つ。図3(イ)において、探
針が対向電極に接した点であるb点からd点までの距離
は、環境やカンチレバーのバネ定数にも依存するが、1
N/m以上の硬いカンチレバーを用いたときは殆どな
く、0.1N/m以下の柔らかいカンチレバーを用いた
ときは300nmになることもある。
Next, the distance between the probe and the counter electrode is shown in FIG.
It is adjusted to a distance corresponding to point e in the graph of (a), and both are kept at a stable distance during discharge. In FIG. 3A, the distance from the point b where the probe is in contact with the counter electrode to the point d depends on the environment and the spring constant of the cantilever.
It hardly occurs when a hard cantilever of N / m or more is used, and may become 300 nm when a soft cantilever of 0.1 N / m or less is used.

【0023】次に、スイッチ224を閉じ、導電性遮光
コート36と対向電極208の間に電圧を印加すると、
探針32を被っている導電性遮光コート36が探針32
の先端部分から徐々にはがれ始め、図1(B)に示し
た、探針32の先端に微小開口38を有するカンチレバ
ー126が得られる。
Next, the switch 224 is closed and a voltage is applied between the conductive light-shielding coat 36 and the counter electrode 208.
The conductive light-shielding coat 36 covering the probe 32 has the probe 32.
1B, the cantilever 126 having the minute opening 38 at the tip of the probe 32 shown in FIG. 1B is obtained.

【0024】続いて、実際に行なった実験結果について
説明する。一連の開口形成は、放電開始電圧が周囲の湿
度等の影響を受けるのを避けるため、この装置を空調の
きいた部屋に設置して行なった。
Next, the results of the experiments actually conducted will be described. A series of openings were formed by installing this device in an air-conditioned room in order to prevent the discharge starting voltage from being affected by ambient humidity and the like.

【0025】抵抗220は抵抗値1MΩのもの、電圧源
216は電圧値10ボルトのもの、コンデンサ226は
10pFと100pFのものを用いた。また、予備成形
品126’は導電性遮光コート36として厚さ45nm
の金の薄膜を有するものを使用した。コンデンサ226
に10pFのものを使用した場合には、探針32の先端
に約φ200nmの開口が形成された。またコンデンサ
226に100pFのものを使用した場合には、探針3
2の先端に約φ1.5μmの開口が形成された。いずれ
の場合も、電圧計222と光てこ式変位測定手段の出力
をオシロスコープでモニターしたところ、放電による信
号の振れが観察され、この信号を確認してた後、電圧印
加を停止した。すなわち、電圧計222と光てこ式変位
測定手段を放電状態モニター手段として用いた。
The resistor 220 has a resistance value of 1 MΩ, the voltage source 216 has a voltage value of 10 V, and the capacitor 226 has a resistance of 10 pF and 100 pF. Further, the preform 126 ′ has a thickness of 45 nm as the conductive light-shielding coat 36.
Used with a thin film of gold. Capacitor 226
When 10 pF was used, an opening of about 200 nm was formed at the tip of the probe 32. If a capacitor 226 of 100 pF is used, the probe 3
An opening of about φ1.5 μm was formed at the tip of No. 2. In both cases, when the outputs of the voltmeter 222 and the optical lever type displacement measuring means were monitored by an oscilloscope, signal fluctuation due to discharge was observed, and after confirming this signal, voltage application was stopped. That is, the voltmeter 222 and the optical lever type displacement measuring means were used as the discharge state monitoring means.

【0026】また、コンデンサ226を取り除いての実
験も行なった。この場合、配線コードのもつ浮遊容量が
コンデンサ226に置き換ったものとみなせる。また、
電圧源216の電圧は5ボルトとし、30秒間だけ電圧
の印加を行なったところ、放電により探針32の先端の
導電性遮光コートに約φ2μmの開口が形成された。電
圧を3ボルトに落とすと、開口はφ1μmまで小さくな
り、さらに電圧印加時間を徐々に短くして行くと、最終
的にφ0.3μmの開口を形成することができた。た
だ、電圧計226と光てこ式変位測定手段の出力をオシ
ロスコープで見る限り、放電による信号の振れはコンデ
ンサ226がある場合に比べるとやや安定性に欠けてい
た。
An experiment was also carried out with the capacitor 226 removed. In this case, it can be considered that the stray capacitance of the wiring code is replaced with the capacitor 226. Also,
When the voltage of the voltage source 216 was set to 5 volts and the voltage was applied for 30 seconds, an opening of about 2 μm was formed in the conductive light-shielding coat at the tip of the probe 32 by discharge. When the voltage was reduced to 3 volts, the opening was reduced to φ1 μm, and when the voltage application time was gradually shortened, the opening of φ0.3 μm could be finally formed. However, as far as the outputs of the voltmeter 226 and the optical lever type displacement measuring means are viewed on an oscilloscope, the fluctuation of the signal due to the discharge is slightly less stable than when the capacitor 226 is provided.

【0027】放電開始電圧は、探針先端の形状にも依存
するが、シリコンプロセスで作製された同じロット内の
カンチレバーであれば先端形状はほぼ同じと見なせ、大
まかには電圧源の電圧、コンデンサの容量、探針・対向
電極間の距離に依存する。従って、本実施例のように、
カンチレバーを対向電極に所定の距離に近づけて保持
し、探針32の変位を検出する変位測定手段の信号をモ
ニターしながら、導電性遮光コート36と対向電極20
8の間に電圧を印加して、探針先端の導電性遮光コート
と対向電極の間で放電は発生させることにより、探針を
被う導電性遮光コートの先端に微小な開口を安定に形成
することができる。
The discharge starting voltage depends on the shape of the tip of the probe, but if the cantilevers in the same lot manufactured by the silicon process have the same tip shape, roughly, the voltage of the voltage source, Depends on the capacitance of the capacitor and the distance between the probe and the counter electrode. Therefore, as in this embodiment,
While holding the cantilever close to the counter electrode by a predetermined distance and monitoring the signal of the displacement measuring means for detecting the displacement of the probe 32, the conductive light-shielding coat 36 and the counter electrode 20 are monitored.
By applying a voltage between the electrodes 8 and generating discharge between the conductive light-shielding coat at the tip of the probe and the counter electrode, a fine opening is stably formed at the tip of the conductive light-shielding coat covering the probe. can do.

【0028】本実施例では、距離調整手段である上下ス
テージ204により対向電極208を上下させている
が、保持手段210を上下させるように構成してもよ
い。また、印加電圧に直流電圧を用いているが、交流電
圧やパルス電圧を用いてもよい。交流電圧を用いた場
合、開口が形成されたか否かをモニターする手段とし
て、探針と対向電極間の容量の変化をモニターする方法
を用いることも考えられる。
In this embodiment, the counter electrode 208 is moved up and down by the upper and lower stages 204, which are distance adjusting means, but the holding means 210 may be moved up and down. Moreover, although the DC voltage is used as the applied voltage, an AC voltage or a pulse voltage may be used. When an AC voltage is used, a method of monitoring a change in capacitance between the probe and the counter electrode may be used as a means of monitoring whether or not an opening is formed.

【0029】さらに、探針32と対向電極208を一定
間隔に保って放電させているが、このとき予備成形品1
26’を上下に振動させながら放電を行なってもよい。
この様にすることにより、放電状態のモニターを変位測
定手段を用いて行ったとき、検出感度を高めることがで
きる。
Further, the probe 32 and the counter electrode 208 are maintained at a constant interval for electric discharge. At this time, the preform 1
The discharge may be performed while vibrating 26 'vertically.
By doing so, the detection sensitivity can be enhanced when the discharge state is monitored using the displacement measuring means.

【0030】また、対向電極は表面を研磨したステンレ
スを用いたが、他の金属であってもかまわない。ただ、
表面の粗さは重要であり、あまり凹凸のある対向電極を
用いると、探針部以外の部分で放電が起こる可能性が高
くなるので、研磨あるいはそれに相当する状態に対向電
極表面があることが必要である。原子間力顕微鏡などで
用いられるカンチレバーの探針の高さは通常数μm以上
であるが、放電を起こす対向電極部分近傍はそれ以下の
凹凸になっていることが好ましい。また、対向電極のサ
イズがカンチレバーのサイズ程度以下になると、対向電
極の角で放電が起こることがあるので、それ以上の大き
さを持った対向電極を用いることが必要である。実際、
対向電極としてφ0.2mmのワイヤーをカットし、対
向電極保持手段に固定して放電による開口形成を行った
とき、探針先端以外の部分、例えばカンチレバーのレバ
ー部分に放電痕が作製されることがあった。通常カンチ
レバーの長さは、50μmから1mm程度であり、対向
電極はこれより大きいことが好ましい。 <第二実施例>続いて第二実施例について説明する。装
置は第一実施例と同じものを用いた。以下、微小開口を
形成する手順について説明する。
Further, although the counter electrode is made of stainless steel whose surface is polished, other metals may be used. However,
Surface roughness is important, and if a counter electrode with too much unevenness is used, there is a high possibility that discharge will occur in parts other than the probe part.Therefore, the counter electrode surface may be in a state of polishing or equivalent. is necessary. The height of the probe of a cantilever used in an atomic force microscope or the like is usually several μm or more, but it is preferable that the vicinity of the counter electrode part where discharge occurs has irregularities less than that. Further, when the size of the counter electrode becomes equal to or smaller than the size of the cantilever, discharge may occur at the corners of the counter electrode. Therefore, it is necessary to use a counter electrode having a size larger than that. In fact
When a wire of φ0.2 mm is cut as the counter electrode and fixed to the counter electrode holding means to form an opening by discharge, a discharge mark may be formed on a portion other than the tip of the probe, for example, the lever portion of the cantilever. there were. Usually, the length of the cantilever is about 50 μm to 1 mm, and the counter electrode is preferably longer than this. <Second Embodiment> Next, a second embodiment will be described. The same device as in the first embodiment was used. The procedure for forming the minute openings will be described below.

【0031】探針32と対向電極208の間に電圧を印
加する前に、まず、第一実施例と同様に、フォースカー
ブの測定を行なう。その測定手順は第一実施例と全く同
じである。
Before applying a voltage between the probe 32 and the counter electrode 208, first, the force curve is measured as in the first embodiment. The measurement procedure is exactly the same as in the first embodiment.

【0032】得られたフォースカーブに基づき、探針を
対向電極に接触させる。すなわち、探針と対向電極の間
の距離図3(イ)のフォースカーブにおいてb点とc点
の間の位置に設定する。
The probe is brought into contact with the counter electrode based on the obtained force curve. That is, the distance between the probe and the counter electrode is set to a position between points b and c in the force curve of FIG.

【0033】次にスイッチ224を閉じ、導電性遮光コ
ート36と対向電極208の間に電圧を印加した状態
で、上下ステージ204を下げ、探針を対向電極から遠
ざける。すると、探針先端の導電性遮光コートと対向電
極の間に放電が発生し、探針表面を被っている導電性遮
光コートに開口が形成され、図1(B)に示すカンチレ
バー126が得られる。
Next, the switch 224 is closed, and the voltage is applied between the conductive light-shielding coat 36 and the counter electrode 208, and the upper and lower stages 204 are lowered to move the probe away from the counter electrode. Then, a discharge is generated between the conductive light-shielding coat at the tip of the probe and the counter electrode, an opening is formed in the conductive light-shielding coat covering the surface of the probe, and the cantilever 126 shown in FIG. 1B is obtained. .

【0034】実際に行なった実験結果について述べる。
抵抗220には抵抗値1MΩの抵抗を使用し、電圧源3
04の電圧値を3ボルトDCに設定し、上下ステージの
移動速度を10μm/secとして放電を行なったとこ
ろ、探針先端の導電性遮光コートに約φ0.3μmの開
口が形成された。 <第三実施例>第三実施例として、プローブの作製とA
FM測定とSNOM測定が行なえる、図1(A)の予備
成形品126’に微小開口を形成する機構を備えた、原
子間力顕微鏡を組み込んだ走査型近接場光顕微鏡につい
て説明する。その構成を図4に示す。図中、前述の走査
型近接場光顕微鏡(図6参照)と同じ部材は同じ符号で
示してある。
The results of the experiments actually conducted will be described.
A resistor having a resistance value of 1 MΩ is used as the resistor 220, and the voltage source 3
When the voltage value of 04 was set to 3 V DC and the discharge was performed at a moving speed of the upper and lower stages of 10 μm / sec, an opening of about φ0.3 μm was formed in the conductive light-shielding coat at the tip of the probe. <Third Example> As a third example, the production of a probe and
A scanning near-field optical microscope incorporating an atomic force microscope, which is capable of performing FM measurement and SNOM measurement and is provided with a mechanism for forming a minute opening in the preform 126 ′ of FIG. 1A, will be described. The structure is shown in FIG. In the figure, the same members as those in the scanning near-field microscope (see FIG. 6) described above are designated by the same reference numerals.

【0035】前述の走査型近接場光顕微鏡との相違に基
づいて、本実施例の装置構成について説明する。プリズ
ム18の上には、光学的に透明な導電性の板からなる対
向電極114がマッチングオイル16を介して配置され
ている。光学的に透明な導電性の板114としては例え
ばITOガラス(酸化インジウム酸化錫薄膜をコートし
たガラス)が使用できる。対向電極114の上方には、
図1(A)に示した予備成形品126’が支持される。
The apparatus configuration of this embodiment will be described based on the difference from the scanning near-field light microscope described above. On the prism 18, the counter electrode 114 made of an optically transparent conductive plate is arranged via the matching oil 16. As the optically transparent conductive plate 114, for example, ITO glass (glass coated with an indium tin oxide thin film) can be used. Above the counter electrode 114,
The preform 126 ′ shown in FIG. 1 (A) is supported.

【0036】対向電極114と予備成形品126’の導
電性遮光コート36は、第一実施例で説明した装置と同
様に、スイッチ224と電流検出手段218を介して、
電圧源216の各出力端子に電気的にそれぞれ接続され
ている。電流検出手段218は例えば抵抗と電圧計とで
構成できる。また、対向電極114と予備成形品12
6’の導電性遮光コート36の間には、コンデンサ22
6が設けられている。さらに、スイッチ224と電圧源
216の電圧を制御する開口形成制御手段228が設け
られている。
The counter electrode 114 and the conductive light-shielding coat 36 of the preform 126 'are connected via the switch 224 and the current detecting means 218 similarly to the device described in the first embodiment.
It is electrically connected to each output terminal of the voltage source 216. The current detecting means 218 can be composed of, for example, a resistor and a voltmeter. In addition, the counter electrode 114 and the preform 12
Between the conductive light-shielding coat 36 of 6 ', the capacitor 22
6 is provided. Further, an opening formation control means 228 for controlling the voltage of the switch 224 and the voltage source 216 is provided.

【0037】他の構成は前述した走査型近接場光顕微鏡
と同じである。この装置では、探針先端の導電性遮光コ
ートに開口を形成する間、開口が形成される様子を光学
的に観察することができる。以下、開口を形成する手順
について説明する。
The other structure is the same as that of the scanning near-field light microscope described above. With this device, it is possible to optically observe the formation of the opening while forming the opening in the conductive light-shielding coat at the tip of the probe. The procedure for forming the opening will be described below.

【0038】第一実施例または第二実施例で説明した手
順にしたがって、予備成形品126’の導電性遮光コー
ト36と対向電極114の間に電圧を印加して放電させ
る。放電は所定の時間だけ行なう。放電終了後、レーザ
ー光源46により対向電極114に光を照射し、表面に
エバネッセント場を発生させる。そして探針を対向電極
に200nm以内に近づける。なお、200nmという
距離はレーザ光源46のほぼ半波長に相当している。
According to the procedure described in the first or second embodiment, a voltage is applied between the conductive light-shielding coat 36 of the preform 126 'and the counter electrode 114 to cause discharge. The discharge is performed for a predetermined time. After the discharge is completed, the laser light source 46 irradiates the counter electrode 114 with light to generate an evanescent field on the surface. Then, the probe is brought closer to the counter electrode within 200 nm. The distance of 200 nm corresponds to almost half the wavelength of the laser light source 46.

【0039】探針先端の導電性遮光コートに開口が形成
されていれば、エバネッセント場に探針先端が侵入した
ことにより発生した伝搬光が開口を通り、対物レンズ5
6に入射し、光電子増倍管64で検出される。光電子増
倍管64の出力は開口の大きさに依存するため、その出
力から開口の大きさが分かる。
If an opening is formed in the conductive light-shielding coat at the tip of the probe, the propagating light generated by the entry of the tip of the probe into the evanescent field passes through the aperture and the objective lens 5
6 and is detected by the photomultiplier tube 64. Since the output of the photomultiplier tube 64 depends on the size of the opening, the size of the opening can be known from the output.

【0040】また、探針先端の導電性遮光コートに開口
が形成されていなければ、伝搬光は探針32を通過せ
ず、光電子増倍管64で検出されない。光電子増倍管6
4の出力が無い場合、また光電子増倍管64の出力が所
定値に、それは希望する開口の径に対応した値である
が、達していない場合には、再び放電を行なう。放電
は、光電子増倍管64の出力が所定値に達するまで繰り
返し行なう。
If no opening is formed in the conductive light-shielding coat at the tip of the probe, the propagating light does not pass through the probe 32 and is not detected by the photomultiplier tube 64. Photomultiplier tube 6
4 is not output, or the output of the photomultiplier tube 64 is at a predetermined value, which is a value corresponding to the diameter of the desired opening, but if it is not reached, the discharge is performed again. The discharge is repeated until the output of the photomultiplier tube 64 reaches a predetermined value.

【0041】光電子増倍管64の出力が所定値に達して
いれば、図1(B)に示すカンチレバーが得られたもの
とし、開口を形成する工程を終了する。実際、抵抗の値
が1MΩ、電圧源216の電圧値が5V、コンデンサ2
26の容量が10pFの条件のもとで、光電子増倍管の
出力が10pWなった時点で開口の形成を終了し、得ら
れたカンチレバーをSEM(走査型電子顕微鏡)により
観察したところ、探針の先端に約φ0.1μmの開口が
形成されていた。
If the output of the photomultiplier tube 64 has reached the predetermined value, it is considered that the cantilever shown in FIG. 1B is obtained, and the step of forming the opening is completed. Actually, the resistance value is 1 MΩ, the voltage value of the voltage source 216 is 5 V, the capacitor 2
When the output of the photomultiplier tube reached 10 pW under the condition that the capacitance of 26 was 10 pF, formation of the aperture was completed, and the obtained cantilever was observed by SEM (scanning electron microscope). An opening having a diameter of about 0.1 μm was formed at the tip of the.

【0042】図4に示した装置では、開口形成後、対向
電極114を試料台に交換することにより、そのままA
FM測定とSNOM測定が行なえる。本実施例では、対
向電極114にITOガラスを用いたが、他のものを用
いてもよい。たとえば、光が透過する程度に金属をコー
トしたガラスを用いることができる。
In the apparatus shown in FIG. 4, after the opening is formed, the counter electrode 114 is exchanged with the sample stage, so that A
FM measurement and SNOM measurement can be performed. In this embodiment, ITO glass is used for the counter electrode 114, but other materials may be used. For example, glass coated with metal to the extent that light can be transmitted can be used.

【0043】また、探針の先端が局在するエバネッセン
ト場の内部に位置するほど対向電極に近づけて予備成形
品を保持し、エバネッセント場を発生させた状態で放電
を行なってもよい。この場合、開口が大きくなるにつれ
て増加する伝搬光を光電子増倍管で検出することによ
り、開口の状態を放電の最中に知ることができる。放電
と伝搬光測定を別々に行なわないので、開口の形成が短
時間で行なえるとともに、希望の大きさにより近い開口
を形成することができる。
Alternatively, the preform may be held closer to the counter electrode as the tip of the probe is located inside the localized evanescent field, and the evanescent field may be discharged. In this case, the state of the opening can be known during the discharge by detecting the propagation light that increases as the opening becomes larger with the photomultiplier tube. Since the discharge and the measurement of the propagating light are not separately performed, the opening can be formed in a short time, and the opening closer to the desired size can be formed.

【0044】さらに、探針を振動させながら伝搬光をモ
ニターしてもよい。この場合、検出される伝搬光もそれ
に応じて変調を受けているので、ロックイン検出を行な
うことにより一層の微弱光を検出できる。したがって、
微小開口が形成された時点で放電を停止して作製される
開口のサイズを制御することが可能となるばかりでな
く、より小さな開口を得ることができる。
Further, the propagating light may be monitored while vibrating the probe. In this case, the detected propagating light is also modulated accordingly, so that even weaker light can be detected by performing lock-in detection. Therefore,
Not only can it be possible to control the size of the opening produced by stopping the discharge at the time when the minute opening is formed, but also a smaller opening can be obtained.

【0045】これまで説明した実施例では、シリコンプ
レーナープロセスを用いて作製したカンチレバーについ
て説明したが、本発明はこれに限るものではない。たと
えば、図5に示されるように、コア131とクラッド1
33からなる先端の尖った光ファイバーをL字形状に曲
げて、その表面に導電性遮光コート136を設けたもの
をカンチレバーの予備成形品とし、これに対して前述の
装置を用いて開口138を形成してカンチレバーを得て
もよい。また導電性遮光コート136は探針部すなわち
先端部分にだけ設けてもよい。
Although the cantilever manufactured by using the silicon planar process has been described in the above-described embodiments, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 5, the core 131 and the clad 1
An optical fiber 33 having a sharp tip is bent into an L-shape and a conductive light-shielding coat 136 is provided on the surface thereof to form a cantilever preform, and an opening 138 is formed by using the above-described device. Then, the cantilever may be obtained. The conductive light-shielding coat 136 may be provided only on the probe portion, that is, the tip portion.

【0046】以上、実施例に基づいて説明したが、本発
明は以下に述べる技術思想を含んでおり、この技術思想
から逸脱しない範囲で変形や改良や修正を施したものも
当然の事ながら本発明に含まれる。
Although the present invention has been described above based on the embodiments, the present invention includes the technical ideas described below, and it goes without saying that modifications, improvements and corrections are made without departing from the technical ideas. Included in the invention.

【0047】1.光を透過する探針を自由端に備えたカ
ンチレバーを用意する工程と、探針の表面に導電性遮光
コートを設ける工程と、探針の先端の導電性遮光コート
を放電により除去して開口を形成する工程とを有してい
る、探針の先端に微小な開口を有する走査型近接場光顕
微鏡用カンチレバーの製造方法。
1. The steps of preparing a cantilever with a light-transmitting probe at its free end, providing a conductive light-shielding coat on the surface of the probe, and removing the conductive light-shielding coat at the tip of the probe by electric discharge A method of manufacturing a cantilever for a scanning near-field light microscope having a minute opening at the tip of a probe, which has a step of forming.

【0048】2.第1項において、開口形成工程は、探
針を対向電極に近づけて配置する工程と、導電性遮光コ
ートと対向電極の間に電圧を印加する工程とを有してい
る走査型近接場光顕微鏡用カンチレバーの製造方法。
2. In the first item, the opening forming step includes a step of disposing the probe close to the counter electrode, and a step of applying a voltage between the conductive light-shielding coat and the counter electrode. For manufacturing cantilever for automobile.

【0049】3.第2項において、導電性遮光コートと
対向電極の間に流れる電流をモニターする工程を更に有
している走査型近接場光顕微鏡用カンチレバーの製造方
法。 4.第2項において、探針の変位をモニターする工程を
更に有している走査型近接場光顕微鏡用カンチレバーの
製造方法。
3. The method for manufacturing a cantilever for a scanning near-field light microscope according to the second item, further comprising a step of monitoring a current flowing between the conductive light-shielding coat and the counter electrode. 4. 2. The method for manufacturing a cantilever for a scanning near-field light microscope, which further comprises the step of monitoring the displacement of the probe.

【0050】5.第3項または第4項において、導電性
遮光コートと対向電極の間に電圧を印加する間、探針と
対向電極の間隔を振動させる工程を更に有している走査
型近接場光顕微鏡用カンチレバーの製造方法。
5. The cantilever for a scanning near-field microscope according to claim 3 or 4, further comprising a step of vibrating a distance between the probe and the counter electrode while applying a voltage between the conductive light-shielding coat and the counter electrode. Manufacturing method.

【0051】6.第1項において、開口形成工程は、探
針を対向電極に接触させて配置する工程と、導電性遮光
コートと対向電極の間に電圧を印加する工程と、探針を
対向電極から遠ざける工程とを有している走査型近接場
光顕微鏡用カンチレバーの製造方法。
6. In the first item, the opening forming step includes a step of placing the probe in contact with the counter electrode, a step of applying a voltage between the conductive light-shielding coat and the counter electrode, and a step of moving the probe away from the counter electrode. A method of manufacturing a cantilever for a scanning near-field light microscope having the above.

【0052】7.第6項において、導電性遮光コートと
対向電極の間に流れる電流をモニターする工程を更に有
している走査型近接場光顕微鏡用カンチレバーの製造方
法。 8.第6項において、探針の変位をモニターする工程を
更に有している走査型近接場光顕微鏡用カンチレバーの
製造方法。
7. 7. The method for manufacturing a cantilever for a scanning near-field light microscope, further comprising the step of monitoring a current flowing between a conductive light-shielding coat and a counter electrode. 8. 7. The method for manufacturing a cantilever for a scanning near-field light microscope, which further comprises the step of monitoring the displacement of the probe.

【0053】9.第2項において、対向電極の表面にエ
バネッセント場を発生させる工程と、探針先端がエバネ
ッセント場内に位置することにより発生する伝搬光をモ
ニターする工程を更に有している走査型近接場光顕微鏡
用カンチレバーの製造方法。
9. The scanning near-field light microscope according to the second item, further comprising a step of generating an evanescent field on the surface of the counter electrode and a step of monitoring the propagating light generated when the tip of the probe is located in the evanescent field. Cantilever manufacturing method.

【0054】10.第9項において、探針は先端がエバ
ネッセント場の外に位置するよう配置されていて、放電
後に探針の先端をエバネッセント場に侵入させる工程を
更に有している走査型近接場光顕微鏡用カンチレバーの
製造方法。
10. In the ninth item, the probe is arranged so that its tip is located outside the evanescent field, and further has a step of causing the tip of the probe to enter the evanescent field after discharge, the cantilever for a scanning near-field optical microscope. Manufacturing method.

【0055】11.第9項において、探針は先端がエバ
ネッセント場の中に位置するように配置されている走査
型近接場光顕微鏡用カンチレバーの製造方法。 12.第6項において、対向電極の表面にエバネッセン
ト場を発生させる工程と、探針先端がエバネッセント場
内に位置することにより発生する伝搬光をモニターする
工程を更に有している走査型近接場光顕微鏡用カンチレ
バーの製造方法。
11. In the ninth item, the method for manufacturing a cantilever for a scanning near-field optical microscope, wherein the probe is arranged so that its tip is located in the evanescent field. 12. The scanning near-field optical microscope according to the sixth item, further comprising a step of generating an evanescent field on the surface of the counter electrode and a step of monitoring the propagating light generated when the tip of the probe is located in the evanescent field. Cantilever manufacturing method.

【0056】13.表面が導電性遮光コートで被われた
透光性の探針を自由端に有する予備成形品に対して、探
針先端の導電性遮光コートに開口を形成して走査型近接
場光顕微鏡用カンチレバーを製造する装置であって、対
向電極と、予備成形品を支持する手段と、探針と対向電
極の間の距離を調整する手段と、導電性遮光コートと対
向電極の間に電圧を印加する手段とを備えている走査型
近接場光顕微鏡用カンチレバーの製造装置。
13. Cantilever for scanning near-field light microscope by forming an opening in the conductive light-shielding coating at the tip of the probe for a preformed product whose surface has a transparent probe covered with a conductive light-shielding coating at its free end. A device for manufacturing a counter electrode, a means for supporting a preform, a means for adjusting the distance between the probe and the counter electrode, and a voltage applied between the conductive light-shielding coat and the counter electrode. An apparatus for manufacturing a cantilever for a scanning near-field light microscope, comprising:

【0057】14.第13項において、導電性遮光コー
トと対向電極の間に流れる電流をモニターする手段を更
に備えている走査型近接場光顕微鏡用カンチレバーの製
造装置。
14. Item 13. The apparatus for manufacturing a cantilever for a scanning near-field light microscope, further comprising means for monitoring a current flowing between the conductive light-shielding coat and the counter electrode.

【0058】15.第13項において、探針の変位をモ
ニターする手段を更に備えている走査型近接場光顕微鏡
用カンチレバーの製造装置。 16.第14項または第15項において、導電性遮光コ
ートと対向電極の間に電圧を印加する間、探針と対向電
極の間隔を振動させる手段を更に備えている走査型近接
場光顕微鏡用カンチレバーの製造装置。
15. 13. The manufacturing apparatus for a cantilever for a scanning near-field light microscope, further comprising a means for monitoring the displacement of the probe. 16. The cantilever for a scanning near-field microscope according to claim 14 or 15, further comprising means for vibrating a distance between the probe and the counter electrode while applying a voltage between the conductive light-shielding coat and the counter electrode. Manufacturing equipment.

【0059】17.第13項において、対向電極の表面
にエバネッセント場を発生させる手段と、探針先端がエ
バネッセント場内に位置することにより発生する伝搬光
をモニターする手段とを更に備えている走査型近接場光
顕微鏡用カンチレバーの製造装置。
17. The scanning near-field light microscope according to the item 13, further comprising means for generating an evanescent field on the surface of the counter electrode and means for monitoring propagation light generated when the tip of the probe is located in the evanescent field. Cantilever manufacturing equipment.

【0060】18.第17項において、対向電極は光学
的に透明であり、エバネッセント場発生手段は、光源
と、光源からの光を探針に対峙している対向電極の面に
探針の反対側から臨界角以上の入射角で入射させる手段
とを有している走査型近接場光顕微鏡用カンチレバーの
製造装置。
18. In the seventeenth aspect, the counter electrode is optically transparent, and the evanescent field generating means includes a light source and a surface of the counter electrode facing the light from the light source with respect to the probe, from the opposite side of the probe to a critical angle or more. And a means for making the light incident at an incident angle of 1. cantilever manufacturing apparatus for a scanning near-field light microscope.

【0061】19.第18項において、導電性遮光コー
トと対向電極の間に電圧を印加する間、探針と対向電極
の間隔を振動させる手段を更に備えている走査型近接場
光顕微鏡用カンチレバーの製造装置。
19. Item 18. The apparatus for manufacturing a cantilever for a scanning near-field light microscope, further comprising means for vibrating a gap between the probe and the counter electrode while applying a voltage between the conductive light-shielding coat and the counter electrode.

【0062】20.第18項において、探針の変位を検
出する手段と、探針と対向電極の間に流れる電流を検出
する手段を更に備えている走査型近接場光顕微鏡用カン
チレバーの製造装置。
20. Item 18. The apparatus for manufacturing a cantilever for a scanning near-field light microscope, further comprising a unit for detecting displacement of the probe and a unit for detecting a current flowing between the probe and the counter electrode.

【0063】21.第20項において、走査型近接場光
顕微鏡に組み込まれる、走査型近接場光顕微鏡用カンチ
レバーの製造装置。 22.光を透過する探針と、探針を支持するレバー部
と、探針の表面を被う導電性遮光コートとを有している
走査型近接場光顕微鏡用カンチレバーの予備形成品。
21. Item 20. An apparatus for manufacturing a cantilever for a scanning near-field light microscope, which is incorporated in the scanning near-field light microscope. 22. A preform of a cantilever for a scanning near-field optical microscope, which has a probe that transmits light, a lever portion that supports the probe, and a conductive light-shielding coat that covers the surface of the probe.

【0064】23.第22項において、シリコンプレー
ナープロセスにより作製された走査型近接場光顕微鏡用
カンチレバーの予備形成品。 24.第22項において、レバー部が光ファイバーであ
る走査型近接場光顕微鏡用カンチレバーの予備形成品。
23. Item 22. A preformed product of a cantilever for a scanning near-field optical microscope, which is manufactured by a silicon planar process. 24. Item 22. A preform of a cantilever for a scanning near-field light microscope, wherein the lever portion is an optical fiber.

【0065】25.光を透過する探針と、探針を支持す
るレバー部と、先端を除いて探針の表面を被う導電性遮
光コートとを有している走査型近接場光顕微鏡用カンチ
レバー。
25. A cantilever for a scanning near-field light microscope having a probe that transmits light, a lever portion that supports the probe, and a conductive light-shielding coat that covers the surface of the probe except the tip.

【0066】[0066]

【発明の効果】本発明によれば、先端に微小な開口を有
する探針を備えた、原子間力顕微鏡を組み込んだ走査型
近接場光顕微鏡用のカンチレバーが得られる。これによ
り原子間力顕微鏡を組み込んだ走査型近接場光顕微鏡に
おいて高分解能な測定が行なえるようになる。
According to the present invention, it is possible to obtain a cantilever for a scanning near-field optical microscope incorporating an atomic force microscope, which has a probe having a minute opening at its tip. This enables high-resolution measurement in a scanning near-field optical microscope incorporating an atomic force microscope.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による、原子間力顕微鏡を組み込んだ走
査型近接場光顕微鏡用のカンチレバーの予備成形品
(A)と完成品(B)の断面を示している。
FIG. 1 shows cross sections of a preform (A) and a finished product (B) of a cantilever for a scanning near-field light microscope incorporating an atomic force microscope according to the present invention.

【図2】本発明の第一実施例に関連するカンチレバーの
製造装置の構成を示している。
FIG. 2 shows a configuration of a cantilever manufacturing apparatus related to the first embodiment of the present invention.

【図3】(イ)は予備成形品のフォースカーブを示して
おり、(ロ)(ニ)(ハ)はそれぞれこのフォースカー
ブのa点とb点とe点における対向電極に対する予備成
形品の状態を示している。
FIG. 3A shows a force curve of a preform, and FIGS. 3B, 3D, and 3C show a preform of the preform for the counter electrode at points a, b, and e of the force curve, respectively. It shows the state.

【図4】本発明の第三実施例に関連するカンチレバーの
製造装置の構成を示している。
FIG. 4 shows a configuration of a cantilever manufacturing apparatus relating to a third embodiment of the present invention.

【図5】図1に示したものとは異なる別のカンチレバー
を示している。
FIG. 5 shows another cantilever different from that shown in FIG.

【図6】従来の原子間力顕微鏡を組み込んだ走査型近接
場光顕微鏡に用いるカンチレバーの断面を示している。
FIG. 6 shows a cross section of a cantilever used in a scanning near-field light microscope incorporating a conventional atomic force microscope.

【図7】従来の原子間力顕微鏡を組み込んだ走査型近接
場光顕微鏡の構成を示している。
FIG. 7 shows a configuration of a scanning near-field light microscope incorporating a conventional atomic force microscope.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

30…レバー部、32…探針、36…導電性遮光コー
ト、38…開口、126’…予備成形品、208…対向
電極、216…電圧源、224…スイッチ。
30 ... Lever part, 32 ... Probe, 36 ... Conductive light-shielding coat, 38 ... Opening, 126 '... Preform, 208 ... Counter electrode, 216 ... Voltage source, 224 ... Switch.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光を透過する探針を自由端に備えたカンチ
レバーを用意する工程と、 探針の表面に導電性遮光コートを設ける工程と、 探針の先端の導電性遮光コートを放電により除去して開
口を形成する工程とを有している、探針の先端に微小な
開口を有する走査型近接場光顕微鏡用カンチレバーの製
造方法。
1. A step of preparing a cantilever having a light-transmitting probe at its free end, a step of providing a conductive light-shielding coat on the surface of the probe, and a discharge of the conductive light-shielding coat at the tip of the probe. And a step of forming an opening to remove the opening, and a method for manufacturing a cantilever for a scanning near-field optical microscope having a minute opening at the tip of a probe.
【請求項2】表面が導電性遮光コートで被われた透光性
の探針を自由端に有する予備成形品に対して、探針先端
の導電性遮光コートに開口を形成して走査型近接場光顕
微鏡用カンチレバーを製造する装置であって、 対向電極と、 予備成形品を支持する手段と、 探針と対向電極の間の距離を調整する手段と、 導電性遮光コートと対向電極の間に電圧を印加する手段
とを備えている走査型近接場光顕微鏡用カンチレバーの
製造装置。
2. A scanning-type proximity to a preformed product having a transparent probe whose surface is covered with a conductive light-shielding coat at its free end, with an opening formed in the conductive light-shielding coat at the tip of the probe. A device for manufacturing a cantilever for a field light microscope, comprising: a counter electrode, a means for supporting a preform, a means for adjusting the distance between the probe and the counter electrode, a conductive light-shielding coat and a counter electrode. A device for manufacturing a cantilever for a scanning near-field light microscope, which is provided with a means for applying a voltage to the.
【請求項3】光を透過する探針と、 探針を支持するレバー部と、 探針の表面を被う導電性遮光コートとを有している走査
型近接場光顕微鏡用カンチレバーの予備成形品。
3. A preform for a cantilever for a scanning near-field light microscope, which has a probe that transmits light, a lever portion that supports the probe, and a conductive light-shielding coat that covers the surface of the probe. Goods.
JP6321888A 1994-12-26 1994-12-26 Manufacturing method and device, and preform of cantilever for near-field scanning optical microscope Withdrawn JPH08178639A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008545983A (en) * 2005-06-06 2008-12-18 サントル ナシオナル ドゥ ラ ルシェルシェサイアンティフィク(セエヌエールエス) Nanometer-sized emitter / receiver guide
JP2009058534A (en) * 1999-12-20 2009-03-19 Seiko Instruments Inc Near-field optical probe and method of manufacturing the same, and near-field optical device using the near-field optical probe

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