JPH08334520A

JPH08334520A - 走査型近接場顕微鏡

Info

Publication number: JPH08334520A
Application number: JP7140804A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Uchida; 忠打田; Hisao Osawa; 日佐雄大澤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1995-06-07
Publication date: 1996-12-17

Abstract

(57)【要約】【目的】光プローブと試料表面とを短時間で粗動接近
させることができ、誤動作によるプローブの破損の発生
を防止できる走査型近接場顕微鏡を提供する。【構成】放射される光の波長より小さい大きさの開口
を持つ光プローブ１３と、試料面に対し垂直方向に光プ
ローブ１３を粗動で移動させるための移動機構２４と、
試料６から発せられる光を受光する光検出器３１と、試
料６からの光を前記光検出器３１に導くための光学部材
１４と、前記移動機構２４の動作を制御する粗動制御装
置３０とを備える。粗動制御装置３０は、前記光検出器
３１からの出力に基づいて、光検出器３１に投射された
光スポットの大きさを判定して、光スポットの大きさが
予め定めた大きさに達したと判定したとき、粗動停止信
号を出力する手段を有する。移動機構２４は、粗動制御
装置３０からの粗動停止信号を受けて粗動を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光プローブと試料表面
を簡単にすばやく、自動接近させる制御機構を備えた走
査型近接場顕微鏡に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、生物学や半導体デバイス開発など
広い分野において、非接触、非破壊で観察するため、高
分解能顕微鏡の重要性が高まっている。従来使用されて
きた光学顕微鏡は、非接触、非破壊という面では優れた
特性を持っている。しかし、光学顕微鏡は、結像光学部
材を用いるという原理上、回折限界による分解能の制限
のため使用範囲が限られてきた。

【０００３】これらの問題を解決すべく、走査型電子顕
微鏡、透過電子顕微鏡、走査型トンネル顕微鏡、走査型
近接場顕微鏡（もしくは光学近接場走査型顕微鏡、走査
型近接場光学顕微鏡等とも呼ばれる）等が開発されてい
る。これらの顕微鏡のうち、試料の光学的な性質を高い
分解能で得ようとした場合には、現在のところ、走査型
近接場顕微鏡が唯一の手段である。

【０００４】この種の走査型近接場顕微鏡としては、特
開昭５９−１２１３１０号公報等に記載されるものが知
られている。この走査型近接場顕微鏡の基本原理は、被
測定物を照射すべく光源から放射された照明光の波長よ
り小さい開口によって被測定物の表面を走査し、表面形
状、表面の光学的性質等を測定するもので、開口を被測
定物から開口径よりも短い距離において走査することか
ら、走査型近接場顕微鏡と呼ばれている。

【０００５】波動の理論からすれば、通常の光学顕微鏡
の分解能は、使用波長λとすれば、をλ／２程度で制約
されるため、可視光領域では２００〜３００ｎｍが限度
とされている。しかし、上述したような、波長より小さ
い微小な開口に光を導く場合には、通常の光のように自
由空間を広がることはできないが、開口付近にしみだす
光電場が存在する。この光電場は、消滅波（エバネセン
ト波）と呼ばれるものである。このエバネッセント波で
測定表面を照射することにより、高分解能で光学的測定
を可能としている。

【０００６】走査型近接場顕微鏡による測定方法には、
開口から試料表面の近接場に照射して、その透過光を
顕微鏡の対物レンズで集光して測定する方法、試料を
透過した光を近接場の開口を通して検出する方法、およ
び、近接場の開口から照射された光の反射光を測定す
る方法の三種類が知られている。このうち、の透過光
を測定する方法は、透過型走査型近接場顕微鏡と呼ばれ
ている。

【０００７】ところで、プローブと試料とを近接させて
観察する顕微鏡においては、プローブと試料とを最適な
距離まで近接させる操作を行なうことが必要である。そ
のための、プローブと試料表面との自動接近方法が開発
されている。例えば、走査型トンネル顕微鏡や原子間力
顕微鏡では、プローブと試料表面との自動接近方法があ
る程度確立されている。しかし、走査型近接場顕微鏡で
は、未だ確立されていない。

【０００８】そのため、走査型近接場顕微鏡では、エバ
ネッセント波が発生する光プローブ先端と試料表面との
粗動接近は、目視あるいは実体顕微鏡でプローブ先端と
試料表面を観察しながら、粗動機構を調整して行ってい
た。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の粗動機
構では、光プローブ先端と試料表面とを接近させる際
に、光プローブ先端と試料表面とをぶつける心配があ
る。そのため、操作を慎重に行う必要があって、操作が
難しく、かつ、非常に時間がかかり効率が悪いという問
題があった。光プローブ先端の開口径は、１００ｎｍ以
下であり、製作が非常に困難である。また、光プローブ
は、１度ぶつけると、先端が壊れてしまう。ところが、
光プローブは、非常に高価であるので、損失が大きいと
いう問題があった。

【００１０】本発明の目的は、光プローブと試料表面と
を短時間で粗動接近させることができ、また、誤動作に
よるプローブの破損が起きることを防止することができ
る走査型近接場顕微鏡を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の一態様によれば、使用光源から発する光の
波長より径が小さい開口部を持つ光プローブを有し、こ
の光プローブからの光により試料を照射し、試料から放
射した光を検出して、試料の状態を観察する走査型近接
場顕微鏡において、試料面に対し垂直方向に光プローブ
を粗動で移動させるための移動機構と、試料を透過又は
反射した光を受光する光検出器と、試料を透過又は反射
した光を前記光検出器に導くための光学部材と、前記移
動機構の動作を制御する粗動制御装置とを備え、前記粗
動制御装置は、前記光検出器からの出力に基づいて、光
検出器に投射された光スポットの大きさを判定して、そ
の光スポットの大きさが予め定めた大きさに達したと判
定したとき、粗動停止信号を出力する手段を有し、前記
移動機構は、粗動制御装置からの粗動停止信号を受けて
粗動を停止することを特徴とする走査型近接場顕微鏡が
提供される。

【００１２】前記光検出器は、光が照射されても検出し
ない非検出部を有し、該非検出部は、前記光スポットに
ついて予め定めた大きさを規定する部分を有する形状で
ある構成とすることができる。例えば、前記光検出器
は、複数の受光領域を有し、前記非検出部は、これらの
受光領域の境界部に位置する構成とすることができる。
より具体的には、例えば、前記光検出器は、二つの受光
領域を有し、前記非検出部は、それらの間に位置する構
成とすることができる。また、前記光検出器は、例え
ば、四つの受光領域を有し、それらの受光領域は、それ
らの境界が十字状となるように配置され、前記非検出部
は、その十字状の領域に置かれる構成とすることができ
る。

【００１３】前記粗動停止信号を出力する手段は、前記
光スポットが、複数の受光領域を照射している状態か
ら、いずれの受光領域でも検出されない状態となったと
き、光スポットの大きさが予め定めた大きさに達したと
判定して、粗動停止信号を出力する構成とすることがで
きる。

【００１４】

【作用】本発明では、光プローブからの光で試料を照射
し、この試料から放射した光を光学部材を介して光検出
器に導く。ここで、光学部材としては、後述する実施例
で述べるように、例えば、レンズが用いられる。本発明
は、光プローブと光学部材との距離に応じて光検出器に
投射される光スポットの大きさ（径）が変化することを
利用している。すなわち、移動機構により試料面に対し
垂直方向に光プローブを粗動で移動させて、光プローブ
を試料面に接近させる際に、光検出器上での光スポット
の大きさが予め定めた大きさに達したか否かを検知する
ことにより、光プローブと光学部材と距離が予め定めた
距離となったか否かを検知する。試料面と光学部材との
距離が一定であれば、光スポットの大きさの変化は、光
プローブと試料面との距離の変化に相当するので、光検
出器の出力に基づいて、光プローブの試料面に対する距
離が目的の距離となったか否かを検知することができ
る。粗動制御装置は、これにより、光プローブの試料面
に対する距離が目的の距離となった時点で、粗動停止信
号を出力する。移動機構は、粗動制御装置からの粗動停
止信号を受けて粗動を停止する。

【００１５】本発明により、簡単なシステムで光プロー
ブ先端と試料表面をすばやく効率的に粗動接近させるこ
とができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１７】図１は、本発明に係る走査型近接場顕微鏡
の実施例を示す概略構成図である。なお、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸
は、図に示した座標軸を使う。本実施例では、透過型の
走査型近接場顕微鏡の例を示す。

【００１８】本実施例の透過型走査型近接場顕微鏡は、
光源１１から発せられる光の波長より小さい大きさの開
口を持つ光プローブ１３を有し、この光プローブ１３か
らの光により試料６を照射して、試料６を透過した光を
検出して、試料６の状態を観察する光学系１０と、試料
６と光プローブ１３との相対的に変位させるための駆動
系２０と、駆動系２０を制御するための制御系３０と、
試料からの透過光を受光して画像処理を行なう画像処理
系４０とを備える。

【００１９】光学系１０は、光源１１と、光源１１から
の光を光プローブ１３に集光するためのコリメータレン
ズ１２と、光プローブ１３から発生するファーフィール
ド光が試料６を照射し、試料６を透過した光を集光する
対物レンズ１４と、対物レンズ１４から出射した光を分
離するためのハーフミラー１５とを備える。対物レンズ
１４は、試料からの光を、後述する光検出器３１および
４１に導く。

【００２０】駆動系２０は、試料６をＸＹ方向にスキャ
ンするＸＹスキャナ２１と、後述する光検出器３１の位
置をＸＹ方向に微調整する微動ステージ２２と、Ｚ方向
に光プローブ１３を微動移動させるＺ微動圧電体ポジシ
ョナ２３と、光プローブ１３を粗動移動させる移動機構
として動作するＺ粗動モータステージ２４とを有する。

【００２１】制御系３０は、複数の受光領域を有し、試
料６を透過した透過光を検出する光検出器３１と、光検
出器３１で検出した光を変換する電流／電圧変換器３２
と、光検出器３１の各受光領域からの出力を演算する演
算器３３と、演算器３３の演算結果に基づいてＺ方向の
粗動移動を制御するＺ粗動コントローラ３４と、ＸＹス
キャナ２１を制御するＸＹコントローラ３６と、Ｚ微動
移動を制御するＺ微動コントローラ３７と、光検出器微
動ステージ２２をコントロールする光検出器駆動コント
ローラ３５とを備える。演算器３３とＺ粗動コントロー
ラ３４とは、粗動制御装置を構成し、前記光検出器３１
からの出力に基づいて、光検出器３１に投射された透過
光のスポットの大きさを判定して、透過光のスポットの
大きさが予め定めた大きさに達したと判定したとき、粗
動停止信号を出力する手段として機能する。

【００２２】図２の４つの受光領域３１ａ，３１ｂ，３
１ｃ，３１ｄの各出力電流をＩａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄと
すると、これらの電流は、電流／電圧変換器３２で電圧
に変換され、Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄとなる。演算器３
３は、Ｖ１＝Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ＋Ｖｄ（１）Ｖ２＝｜（Ｖａ＋Ｖｂ）−（Ｖｃ＋Ｖｄ）｜（２）Ｖ３＝｜（Ｖａ＋Ｖｄ）−（Ｖｂ＋Ｖｃ）｜（３）をそれぞれ独立に計算する。

【００２３】画像処理系４０は、ハーフミラー１５で分
割した光を受光する光検出器４１と、光検出器の受光電
流を電圧に変換する電流／電圧変換器４２と、この電圧
信号と上記ＸＹコントローラ３６からの座標信号とに基
づいて画像生成を行なう画像化処理装置４３と、画像の
表示を行なう表示装置４４とを有する。

【００２４】次に、光検出器３１について、図２および
図３を参照して説明する。

【００２５】これらの図に示すように、４つの受光領域
（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ）が、十字形状の非
検出部３１ｅを境界部に挟んで配置された構造を有す
る。具体的には、例えば、シリコンチップ３１ｆにプレ
ーナ技術により、フォトダイオードを構成する受光領域
（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ）を、非検出部３１
ｅと共に形成した素子（４分割受光素子）を用いること
ができる。非検出部３１ｅは、例えば、図３に示すよう
に、０．１ｍｍの幅に設定されている。このような幅に
設定すると、十字形状の非検出部３１ｅの交点部分に、
直径０．１４ｍｍ以下の光スポットＳが位置するときに
は、いずれの受光領域（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１
ｄ）においても、当該光スポットＳが検出されない状態
となる。

【００２６】次に、粗動接近の方法について、図２、図
３および図５を用いて説明する。図５は、粗動接近のＺ
粗動コントローラ３４のフローチャートである。

【００２７】まず、図１で示す４つの受光領域（３１
ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ）を持つ光検出器３１は、
光プローブ１３と試料６とが十分接近したとき、光プロ
ーブ１３から出た光が対物レンズ１４で集光されて焦点
を結ぶ位置に予め配置しておく。そして、ＸＹスキャナ
２１上に試料６を載置する。また、光源１１を点灯させ
る。この状態で、装置を起動すると、Ｚ粗動コントロー
ラ３４は、Ｚ粗動モータステージ２４を駆動させて、光
プローブ１３を試料面に近接させる（ステップ５０
１）。

【００２８】光源１１からの光を、コリメータレンズ１
２を介して光プローブ１３に入射させると、光プローブ
１３の先端からはファーフィールド光が発生する。ファ
ーフィールド光は、試料６を照射する。そして、試料６
を透過した光が対物レンズ１４で集光される。ただし、
光プローブ１３の先端と試料６とが十分離れているとき
には、光検出器３１上で焦点を結ばない。このため、図
２に示すように、十字型の細い非検出部３１ｅの幅より
スポット径を有する光スポットＳ（斜線で示す）が、光
検出器３１上に投射されて、４つの受光領域（３１ａ、
３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ）のそれぞれで受光される。

【００２９】演算器３３は、（１）式を用いて、各受光
領域からの出力電圧の和Ｖ１を求める。Ｚ粗動コントロ
ーラ３４は、Ｖ１＜δか否か判定し、Ｖ１＜δではない
時、図１のＺ粗動モータステージ２４が動作して接近を
続ける（ステップ５０２）。ここで、δは、十分小さい
値であり、散乱光や電気ノイズを考慮して決める。

【００３０】光プローブ１３の先端と試料６とが近づく
と、対物レンズ１４で集光されたファーフィールド光の
スポット１６は、光検出器３１上に焦点位置を結ぼうと
するため、その大きさ（径）が徐々に小さくなる。例え
ば、受光領域間のギャップを０．１ｍｍとすると、図３
に示すように、スポット径がφ０．１４ｍｍ以下になっ
たとき、光検出器３１は受光できなくなる。この時、演
算器３３の出力電圧Ｖ１は、Ｖ１＜δとなる。そこで、
Ｚ粗動コントローラ３４は、Ｚ粗動モータステージ２４
を停止させる（ステップ５０３）。

【００３１】ここで、光プローブ１３と試料６との距離
ｘは、ｘ＝ε／２Ｍ・ＮＡ ε：光検出器が受光できなくなるスポット径Ｍ：対物レンズの倍率ＮＡ：対物レンズのＮＡで近似できる。

【００３２】使用する対物レンズを、例えば、ｆ＝１
７．５ｍｍ、倍率１０倍、ＮＡ＝０．３とすると、ε＝
０．１４ｍｍであるので、ｘ＝２３μｍとなる。よっ
て、本実施例では、光プローブ１３は、試料６に対し、
２３μｍまで粗動接近できる。

【００３３】次に、光プローブ１３の取り付け誤差や装
置の組立誤差により、光プローブ１３から出るファーフ
ィールド光を対物レンズ１４で集光したスポットＳが、
図２のような中心にこないで、図４のように中心からず
れている場合に、スポットｓを光検出器３１の中心に移
動させる方法について、図４および図６を参照して説明
する。

【００３４】図１の微動ステージ２２のＸ、Ｙ方向の微
小変位を、Ｘ、Ｙ方向に光検出器駆動コントローラ３５
を使い制御する。Ｘ方向については、演算器３３により
（３）式の偏差Ｖ３を求める計算を行なう。そして、Ｖ
３＜δか否か判定する（ステップ６０１）。Ｖ３＜δで
はないとき、光検出器駆動コントローラ３５は、光検出
器３１が−α［（Ｖａ＋Ｖｄ）−（Ｖｂ＋Ｖｃ）］だけ
変位するよう、微動ステージ２２の駆動を制御する（ス
テップ６０２）。そして、Ｖ３＜δのとき、微動ステー
ジ２２の駆動停止する（ステップ６０３）。Ｙ方向につ
いては、演算器３３により（２）式の偏差Ｖ２を求め、
同様にして、光検出器駆動コントローラ３５により微動
ステージ２２の駆動を制御する。

【００３５】上記の一連の動作で、光プローブ１３の初
期設定位置のずれにより、光検出器３１の中心部にスポ
ット１６が集光されていなくても、光検出器３１のＸＹ
位置を微動制御して、中心部に集光できるようにするた
め、粗動接近を行うことが可能である。

【００３６】次に、光プローブと試料とを微動接近させ
る。このための方法について説明する。なお、この微動
接近の方法は、従来知られている方法で行なうことがで
きる。例えば、特開平６−５０７５０号公報に開示され
ている次の方法を用いることができる。

【００３７】図７に簡単な構成図を示す。光プローブ１
３の先端部に、光源７１からレーザ光７３を照射し、試
料６からの反射光を、２つの受光領域を持つ光検出器７
２が受光するように、光源７１および光検出器７２を配
置する。光プローブ１３の後部には、圧電素子（図示し
ていない）が取り付けられ、例えば、４００ｎｍの振幅
で光プローブ１３の先端を、レーザ光７３に対し垂直な
面内方向に、光プローブ１３の共振周波数付近で振動さ
せる。光検出器７２は、光プローブ１３の振動を検出
し、試料表面６に、およそ５ｎｍ以下に接近した時、相
互に力が働き、振幅が変化する。振幅のわずかな変化を
捉えることで接近を検出し、微動接近を終了させる。

【００３８】以上のようにして、光プローブ１３を試料
６に近接させた後、図１に示すＸＹコントローラ３６
で、試料駆動用ＸＹスキャナ２１を駆動して、試料６を
面内走査する。この相殺値を示す情報は、画像化処理装
置４３にも送られる。光プローブ１３から出たエバネッ
セント波が試料６で散乱され、その光を光検出器４１で
受光し、画像化処理装置４３で、走査位置に対応した画
素の値が決定され、それに基づいて試料表面の光学的状
態が画像として得られ、表示装置４４で表示される。

【００３９】以上述べた実施例は、透過型の例である
が、本発明は、反射型走査型近接場顕微鏡にも適用でき
る。以下、その例について、図８を参照して述べる。

【００４０】図８に、本実施例の反射型走査型近接場顕
微鏡の装置構成の概略図を示す。本実施例は、ファーフ
ィールド光を試料６に照射し、試料６から、ファーフィ
ールド光入射面側に反射する光を、回転楕円鏡８１で集
光して、検出するものである。

【００４１】すなわち、本実施例は、図８に示すよう
に、光プローブ１３からでたファーフィールド光の試料
６からの反射光を、１点に集光するように、回転楕円鏡
８１を配置し、回転楕円鏡８１の２つの焦点のうち１つ
の焦点８２を、光プローブ１３が試料６に接近する点と
し、もう１つの焦点８３には、光検出器３１を配置す
る。光源１１および集光レンズ１２と、光プローブ１３
およびその駆動機構２３、２４とは、回転楕円鏡８１の
中に配置する。特に、光源１１と集光レンズ１２は、光
検出器３１と光プローブ１３の間に配置する。この他の
構成、例えば、駆動系２０、制御系３０および画像処理
系４０の構成は、図１で示した透過型走査型近接場顕微
鏡と同様である。

【００４２】以上の構成により、光プローブ１３からで
たファーフィールド光の試料６からの反射光は、光プロ
ーブ１３と試料６が十分離れているときには、図８にお
いて破線で示す光路９２をたどる。その結果、光検出器
３１には、図２で示すように、非検出部３１ｅの外側ま
ではみ出す、大きな径の光スポットＳが投射されるの
で、光スポットＳを受光して、粗動接近を続ける。光プ
ローブ１３と試料６が接近したとき光路９１をたどり、
図３で示すように、光検出器３１に、光スポットＳが非
検出部３１ｅからはみ出さない状態で投射され、光検出
器３１は受光できなくなり、粗動接近を停止する。

【００４３】粗動接近後、例えば、図７に示す微動接近
機構により微動接近をおこない、接近動作を終了させ
る。微動接近機構は、図８には示していないが、回転楕
円鏡８の中に組み込まれる。

【００４４】なお、本実施例では、反射光を集光するの
に回転楕円鏡８１を用いたが、この手段に限定されず、
レンズの中心部に光プローブを貫通させて試料からの反
射光を光検出器に集光する手段等も同様にして行なうこ
とができる。

【００４５】本発明は、以上述べたもののほかにも変形
が可能である。いくつかの変形例を示す。

【００４６】第１は、図１の実施例において、集光レン
ズ１４に代えて、図８に示すものと同様の回転楕円鏡を
配置するものである。すなわち、回転楕円鏡を、その第
１の焦点に、試料６が位置し、第２の焦点に光検出器３
１が位置するように設定する。また、ハーフミラー１５
で、第２の焦点に向かう光を分割して、光検出器４１に
導くようにする。この例では、試料６で反射され、第１
の焦点から遠ざかる方向に向かう光を、回転楕円鏡８１
で反射して、第２の焦点に導いて、光プローブの接近検
出および試料の状態の検出を行なう。

【００４７】第２は、上記第１の変形例と同様に、回転
楕円鏡を、その第１の焦点に、試料６が位置し、第２の
焦点に光検出器３１が位置するように設定する。ただ
し、光検出器４１は、試料６の裏面に配置し、試料６の
透過光を直接検出する。この例では、試料６で反射さ
れ、第１の焦点から遠ざかる方向に向かう光を、回転楕
円鏡８１で反射して、第２の焦点に導いて、光プローブ
の接近検出を行ない、試料６の透過光により、試料の状
態を検出する。

【００４８】第３は、図１に示す実施例の変形であっ
て、ハーフミラー１５を省略し、光検出器４１を、光プ
ローブ１３側で、光プローブ１３の光が試料を照射する
点の近傍に配置するものである。すなわち、この例は、
光プローブ１３の接近検出には、試料６の透過光を用
い、試料６の状態の検出には、反射光を用いる例であ
る。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、光プローブと試料表面
とを短時間で粗動接近させることができるので、測定時
間の大幅な短縮が可能となり、作業の効率が上がる。ま
た、誤動作によるプローブの破損を減少することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を透過型走査型近接場顕微鏡に適用した
実施例の概略構成を示すブロック図。

【図２】光プローブと試料表面とが離れているとき、集
光したファーフィールド光が検出器上で受光されている
状態を示す説明図。

【図３】光プローブと試料表面が接近したとき、十分集
光したファーフィールド光が光検出器上で受光されてい
る状態を示す説明図。

【図４】ファーフィールド光が光検出器上で中心部から
ずれて受光されている状態を示す説明図。

【図５】Ｚ粗動コントローラの粗動制御を示すフローチ
ャート。

【図６】光検出器をＸ方向に制御するための光検出器駆
動コントローラのフローチャート。

【図７】微動接近の概略構成を示す説明図。

【図８】本実施例を反射型走査型近接場顕微鏡て適用し
た実施例の装置構成の概略図。

【符号の説明】

６試料１０光学系１１光源１２コリメータレンズ１３光プローブ１４対物レンズ１５ハーフミラー２０駆動系２１試料駆動用ＸＹスキャナ２２光検出器微動ステージ２３Ｚ微動圧電体ポジショナ２４Ｚ粗動モータステージ３０制御系３１光検出器３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ受光領域３１非検出部３２電流／電圧変換器３３演算器３４Ｚ粗動コントローラ３５光検出器駆動コントローラ３６ＸＹコントローラ３７Ｚ微動コントローラ４１光検出器４２電流／電圧変換器４３画像化処理装置４４表示装置７１光源７２光検出器Ｓ光スポット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】使用光源から発する光の波長より径が小さ
い開口部を持つ光プローブを有し、この光プローブから
の光により試料を照射し、試料から放射した光を検出し
て、試料の状態を観察する走査型近接場顕微鏡におい
て、試料面に対し垂直方向に光プローブを粗動で移動させる
ための移動機構と、試料を透過又は反射した光を受光する光検出器と、試料を透過又は反射した光を前記光検出器に導くための
光学部材と、前記移動機構の動作を制御する粗動制御装置とを備え、前記粗動制御装置は、前記光検出器からの出力に基づい
て、光検出器に投射された光スポットの大きさを判定し
て、その光スポットの大きさが予め定めた大きさに達し
たと判定したとき、粗動停止信号を出力する手段を有
し、前記移動機構は、粗動制御装置からの粗動停止信号を受
けて粗動を停止することを特徴とする走査型近接場顕微
鏡。
【請求項２】請求項１において、前記光検出器は、光が
照射されても検出しない非検出部を有し、該非検出部
は、前記光スポットについて予め定めた大きさを規定す
る部分を有する形状であることを特徴とする走査型近接
場顕微鏡。
【請求項３】請求項２において、前記光検出器は、複数
の受光領域を有し、前記非検出部は、これらの受光領域
の境界部に位置することを特徴とする走査型近接場顕微
鏡。
【請求項４】請求項３において、前記光検出器は、二つ
の受光領域を有し、前記非検出部は、それらの間に位置
することを特徴とする走査型近接場顕微鏡。
【請求項５】請求項３において、前記光検出器は、四つ
の受光領域を有し、それらの受光領域は、それらの境界
が十字状となるように配置され、前記非検出部は、その
十字状の領域に置かれることを特徴とする走査型近接場
顕微鏡。
【請求項６】請求項５において、前記粗動停止信号を出
力する手段は、前記光スポットが、複数の受光領域を照
射している状態から、いずれの受光領域でも検出されな
い状態となったとき、光スポットの大きさが予め定めた
大きさに達したと判定して、粗動停止信号を出力するこ
とを特徴とする走査型近接場顕微鏡。