JPH0933543A - 走査型近接場光学顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コレクションモードでのＳＮＯＭ測定とイルミ
ネーションモードでのＳＮＯＭ測定の両方を行なえる走
査型近接場光学顕微鏡を提供する。 【解決手段】走査型近接場光学顕微鏡は、移動テーブル
１０、移動テーブル１０のベース１２に選択的に装着さ
れるプリズムユニット３０とフォトディテクターユニッ
ト４０、探針７２を備えたカンチレバー７０、探針７２
の上方に配置される対物レンズ８０、対物レンズ８０の
上方に選択的に配置される光検出器８２と光源８４を有
している。プリズムユニット３０は臨界角プリズム３２
とこれを支持するアーム３４とを有し、アーム３４の端
部にはアリ３６が形成されている。フォトディテクター
ユニット４０はフォトディテクター４２とこれを支持す
るアーム４４とを有し、アーム４４の端部にはアリ４６
が形成されている。Ｌ字状のベース１２の鉛直柱の上端
部にはアリ溝２２が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走査型プローブ顕
微鏡の一つである走査型近接場光学顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）は、プ
ローブ（探針）を試料表面に近づけ、両者間に働く相互
作用を検出しながら、試料表面に対してプローブを走査
し、その相互作用の二次元マッピングを行なう装置の総
称であり、具体的には、走査型トンネリング顕微鏡（Ｓ
ＴＭ）、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、磁気力顕微鏡（Ｍ
ＦＭ）、走査型近接場光学顕微鏡（ＳＮＯＭ）等があげ
られる。

【０００３】走査型近接場光学顕微鏡（ＳＮＯＭ）は、
発生源からの寸法が光の波長よりも短い領域のみに局在
し、自由空間は伝搬しないという特性を持つエバネッセ
ント場を検出することにより、回折限界を超える分解能
を達成した光学顕微鏡で、特に１９８０年代後半以降、
盛んに開発が進められている。特開平４−２９１３１０
号（R.E.Betzig, AT&T）は、その一例として、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
の近傍にエバネッセント場を発生させ、プローブと試料
の間隔を狭めてエバネッセント場と試料を接触させ、そ
の際に発生する伝搬光を試料の下に設置した光検出器で
検出し、その光強度の二次元マッピングを行なう装置を
開示している。

【０００４】走査型近接場光学顕微鏡のプローブには、
一般に、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。これらの棒状のプローブ
は、回転させながら斜め後方から金属を蒸着すると、そ
の先端には殆ど金属が付着せず、これにより、先端の開
口以外が金属で被われたプローブが得られる。このプロ
ーブを用いた走査型近接場光学顕微鏡は、既に市販され
ている。

【０００５】また、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）は、カン
チレバーの先端に設けた探針を試料表面に近づけ、試料
表面と探針の間に発生する原子間力の大きさに依存して
弾性変形するカンチレバーの変位を光学式の変位センサ
ー等を用いて検出して、試料表面の凹凸情報を得る装置
であり、例えば特開昭６２−１３０３０２号に開示され
ている。

【０００６】試料表面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表面の凹凸を測定するという原子
間力顕微鏡の技術は、試料表面と探針先端の間隔を一定
に保つといったレギュレーションの為の手段として、他
の走査型プローブ顕微鏡にもよく用いられる。ファンフ
ルスト（N. F. van Hulst ）等は「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、Ａ
ＦＭ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学顕微
鏡を提案している。

【０００７】ファンフルスト等が提案する原理に基づい
て作製した走査型近接場光学顕微鏡について図５を用い
て説明する。図５に示すように、試料１１２を載せたス
ライドグラス１１４は、マッチングオイル１１６を介し
て、圧電スキャナー１２０に固定された臨界角プリズム
１１８の上に設置される。圧電スキャナー１２０は、コ
ンピューター１２２で生成されるＸＹＺ走査信号に従っ
てスキャナー駆動回路１２４が出力する駆動信号を受け
て、ＸＹ方向（試料表面に平行な方向すなわち水平方
向）とＺ方向（試料表面に立てた法線の方向すなわち鉛
直方向）に臨界角プリズム１１８を移動させる。これに
より、試料１１２を載せたスライドグラス１１４は任意
の方向に移動される。

【０００８】試料１１２の上方には、カンチレバー１２
６が配置される。カンチレバー１２６は、支持部１２８
から延びたレバー部１３０を有し、その先端には探針１
３２が形成されている。

【０００９】カンチレバー１２６の探針１３２の変位を
検出するための光てこ式の変位センサーは、レバー部１
３０に光ビームを照射する半導体レーザー１４０とその
反射光を受ける二分割フォトディテクター１４２とで構
成されている。装置は更に二分割フォトディテクター１
４２の出力に従って圧電スキャナー１２０を制御するフ
ィードバック回路１４４を有している。

【００１０】試料１１２の表面にエバネッセント場を発
生させるための光学系は、レーザー光源１４６、フィル
タ１４８、ミラー１５０、ミラー１５２とで構成され
る。さらに、スライドグラス１１４で全反射した光をモ
ニターするフォトディテクター１５４が設けられてい
る。

【００１１】カンチレバー１２６の上方には対物レンズ
１５６が配置され、対物レンズ１５６は探針１３２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１５６の上方には、対物レンズ１５
６に入射した光の強度を検出する検出光学系１５８が設
けられている。この検出光学系１５８は、集光レンズ１
６０、ピンホール１６２、光電子増倍管１６４を有して
いる。光電子増倍管１６４の出力を増幅してコンピュー
ター１２２へ送るアンプ１６６が設けられている。

【００１２】レーザ光源１４６から射出した光は、フィ
ルタ１４８を通過し、ミラー１５０とミラー１５２で反
射され、臨界角プリズム１１８を通り、スライドグラス
１１４の試料側の面に臨界角以上の角度で入射し、その
面で全反射する。この結果、試料１１２の表面近傍にエ
バネッセント場が発生する。スライドグラス１１４の試
料側の面で全反射した光はフォトディテクター１５４に
入射し、モニターされる。圧電スキャナー１２０がＸＹ
走査を行なう間、半導体レーザー１４０と二分割フォト
ディテクター１４２からなる変位センサーで探針１３２
の変位を検知し、フィードバック回路１４４により探針
１３２の変位すなわち探針１３２と試料表面の間隔を一
定に保つ。探針１３２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１５６に入射
し、光電子増倍管１６４で検出される。コンピューター
１２２は、内部で生成するＸＹ走査信号に、フィードバ
ック回路１４４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。ま
た、ＸＹ走査信号に光電子増倍管１６４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。

【００１３】上に述べた走査型近接場光学顕微鏡はコレ
クションモードタイプと呼ばれるものである。これとは
別にイルミネーションモードタイプと呼ばれるものもあ
る。これについて図６を用いて説明する。

【００１４】図６に示すように、試料２１２を載せたス
ライドグラス２１４は、圧電スキャナー２２０に固定さ
れた載物台２１８の上に設置される。圧電スキャナー２
２０は、コンピューター２２２で生成されるＸＹＺ走査
信号に従ってスキャナー駆動回路２２４が出力する駆動
信号を受けて、ＸＹ方向（試料表面に平行な方向すなわ
ち水平方向）とＺ方向（試料表面に立てた法線の方向す
なわち鉛直方向）に載物台２１８を移動させる。これに
より、試料２１２を載せたスライドグラス２１４は任意
の方向に移動される。

【００１５】試料２１２の上方には、カンチレバー２２
６が配置される。カンチレバー２２６は、支持部２２８
から延びたレバー部２３０を有し、その先端には探針２
３２が形成されている。

【００１６】カンチレバー２２６の探針２３２の変位を
検出するための光てこ式の変位センサーは、レバー部２
３０に光ビームを照射する半導体レーザー２４０とその
反射光を受ける二分割フォトディテクター２４２とで構
成されている。装置は更に二分割フォトディテクター２
４２の出力に従って圧電スキャナー２２０を制御するフ
ィードバック回路２４４を有している。

【００１７】カンチレバー１２６の上方には、エバネッ
セント場を発生させるための光学系が配置されている。
この光学系は、レーザー光源２４６、フィルタ２４８、
レンズ２５０とで構成されている。

【００１８】載物台２１８の下方には対物レンズ２５６
が配置され、対物レンズ２５６はエバネッセント場が試
料２１２に接触したことにより発生した伝搬光を受け
る。対物レンズ２５６の下方には、対物レンズ２５６に
入射した光の強度を検出する検出光学系２５８が設けら
れている。この検出光学系２５８は、ピンホール２６２
と光電子増倍管２６４とを有している。さらに光電子増
倍管２６４の出力を増幅してコンピューター２２２に送
るアンプ２６６が設けられている。

【００１９】レーザ光源２４６から射出された光は、フ
ィルタ２４８を通過し、レンズ２５０で集光され、カン
チレバー２２６の探針２３２に照射される。この結果、
探針２３２の先端の開口の近傍にエバネッセント場が発
生する。圧電スキャナー２２０がＸＹ走査を行なう間、
半導体レーザー２４０と二分割フォトディテクター２４
２からなる変位センサーで探針２３２の変位を検知し、
フィードバック回路２４４により探針２３２の変位すな
わち探針２３２と試料表面の間隔を一定に保つ。

【００２０】エバネッセント場は試料２１２に接触する
と伝搬光となる。伝搬光の一部は対物レンズ２５６に入
射し、光電子増倍管２６４で検出される。コンピュータ
ー２２２は、内部で生成するＸＹ走査信号に、フィード
バック回路２４４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。
また、ＸＹ走査信号に光電子増倍管２６４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。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】現在、エバネッセント
場に関する現象は明確には解明されておらず、従って、
走査型近接場光学顕微鏡に関する技術も模索の状態にあ
り、様々な照明手段や検出手段が試みられている。ま
た、ＳＮＯＭ測定は、図５と図６に示した二種類の走査
型近接場光学顕微鏡を用いて、コレクションモードによ
る測定とイルミネーションモードによる測定を別々に行
なっているが、この二種類のＳＮＯＭ測定を一台で行な
える装置があれば、測定方法の違いによる測定結果の相
違を比較でき、非常に好ましい。このため、コレクショ
ンモードによるＳＮＯＭ測定とイルミネーションモード
によるＳＮＯＭ測定の両方を行なえる走査型近接場光学
顕微鏡の提供が望まれる。

【００２２】本発明は、この要望に応えるもので、コレ
クションモードのＳＮＯＭ測定とイルミネーションモー
ドのＳＮＯＭ測定の両方を行なえる走査型近接場光学顕
微鏡を提供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の走査型
近接場光学顕微鏡は、先端に微小な開口を持つ導光性の
探針と、試料を載せたスライドグラスを載せる載物台
と、試料に対して探針を相対的に走査する走査手段と、
試料の近傍の領域にエバネッセント場を発生させる第一
のエバネッセント場発生手段と、試料の近傍のエバネッ
セント場と探針が接触したことにより発生する伝搬光を
検出する第一の光検出手段と、探針の開口の近傍にエバ
ネッセント場を発生させる第二のエバネッセント場発生
手段と、探針の近傍のエバネッセント場と試料が接触し
たことにより発生する伝搬光を検出する第二の光検出手
段と、第一のエバネッセント場発生手段と第二のエバネ
ッセント場発生手段の一方を所定の位置に選択的に配置
する第一の選択的配置手段と、第一の光検出手段と第二
の光検出手段の一方を所定の位置に選択的に配置する第
二の選択的配置手段とを有し、第一のエバネッセント場
発生手段が選択的に配置されたときには第一の光検出手
段が選択的に配置され、第二のエバネッセント場発生手
段が選択的に配置されたときには第二の光検出手段が選
択的に配置される。

【００２４】請求項２に記載の走査型近接場光学顕微鏡
は、請求項１に記載の走査型近接場光学顕微鏡におい
て、不動のベースを更に有し、第一のエバネッセント場
発生手段は、試料を基準にして探針の反対側に配置され
るプリズムと、プリズムを通して臨界角以上の角度で光
を試料に照射する手段とを有し、第一の光検出手段は、
探針の後端から出る光の強度を検出するフォトディテク
ターを有し、第二のエバネッセント場発生手段は、探針
の終端に光を照射する手段を有し、第二の光検出手段
は、試料を基準にして探針の反対側に配置され、試料か
ら出る光の強度を検出するフォトディテクターを有し、
走査手段は、一端がベースに固定され、他端が載物台に
固定された圧電スキャナーを有し、載物台は、スライド
グラスを受ける受け面と、受け面の下にプリズムまたは
フォトディテクターを収容し得る空間とを有し、第一の
選択的配置手段は、プリズムを取り付けた第一のアーム
と、フォトダイオードを取り付けた第二のアームと、第
一のアームと第二のアームのいずれかを選択的にベース
に固定する固定手段とを有し、プリズムとフォトダイオ
ードのいずれかが載物台の空間内に配置される。

【００２５】請求項３に記載の走査型近接場光学顕微鏡
は、請求項２に記載の走査型近接場光学顕微鏡におい
て、固定手段は、一方向のみに抜き差し可能な嵌め合わ
せ構造であり、嵌め合わせ構造は、アームに設けたアリ
と、ベースに設けたアリ溝とで構成される。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図１〜図４を参照しながら説明する。図１と図２に示
すように、走査型近接場光学顕微鏡は、移動テーブル１
０、レーザー光源２４、移動テーブル１０に選択的に装
着されるプリズムユニット３０とフォトディテクターユ
ニット４０、先端に探針７２を有するカンチレバー７
０、探針７２の上方に配置される対物レンズ８０、対物
レンズ８０の上方に選択的に配置される光検出器８２と
光源８４とを有している。探針７２は、光が伝搬し得る
材料を錘体形状に加工して作られており、先端（錘体の
頂点）に微小な開口を有し、後端（錘体の底面）は光の
透過面となっている。探針７２は、錘体面に金属等の遮
光膜が設けられているとなおよい。

【００２７】また、カンチレバー７０に光ビームを照射
する半導体レーザー７４とその反射光を受ける二分割フ
ォトディテクター７６とで構成された、カンチレバー７
０の変位を検出する光てこ式の変位センサーを有してい
る。

【００２８】さらに、走査信号の生成や信号の処理等を
行なうコンピューター９０、移動テーブル１０を駆動す
るスキャナー駆動回路９２、カンチレバー７０の変位に
基づきスキャナー駆動回路９２を制御するフィードバッ
ク回路９４、光検出器８２の出力を増幅するアンプ９
６、フォトディテクター４２の出力を増幅するアンプ９
８を有している。

【００２９】図１と図２に示すように、移動テーブル１
０は、Ｌ字状のベース１２、ベース１２に固定されたチ
ューブ型の圧電スキャナー１４、圧電スキャナー１４の
自由端に固定された載物台１６とを有している。載物台
１６はスライドグラス６０を受ける上面を有し、上面の
中央部には矩形の開口が形成され、その下方には空間が
設けられている。この空間は、臨界角プリズム３２また
はフォトディテクター４２を収容するためのものであ
る。

【００３０】図１から分かるように、移動テーブル１０
に選択的に装着されるプリズムユニット３０は、臨界角
プリズム３２とこれを支持するアーム３４とで構成さ
れ、アーム３４の端部にはアリ３６が形成されている。

【００３１】また、図２から分かるように、移動テーブ
ル１０に選択的に装着されるフォトディテクターユニッ
ト４０は、フォトディテクター４２とこれを支持するア
ーム４４とで構成され、アーム４４の端部には、前述の
アーム３４に設けたアリ３６と同じ形状のアリ４６が形
成されている。フォトディテクター４２は、シリコーン
ＲＴＶゴム５０と共に、アーム４４に開けた円形の開口
４８に組み付けられており、シリコーンＲＴＶゴム５０
はフォトディテクター４２と開口４８の間に出来る隙間
を満たしている。

【００３２】Ｌ字状のベース１２の鉛直柱の上端部に
は、プリズムユニット３０のアーム３４に設けたアリ３
６とフォトディテクターユニット４０のアーム４４に設
けたアリ４６が合うアリ溝２２が形成されている。

【００３３】これにより、プリズムユニット３０とフォ
トディテクターユニット４０はベース１２のアリ溝２２
に対して一方向に抜き差し可能となっている。ベース１
２にはプリズムユニット３０またはフォトディテクター
ユニット４０のいずれかが選択的に装着される。ベース
１２にプリズムユニット３０が装着されたとき、臨界角
プリズム３２は載物台１６の空間内に位置し、フォトデ
ィテクターユニット４０が装着されたとき、フォトディ
テクター４２は載物台１６の空間内に位置する。

【００３４】さらに、ベース１２には、図１に示すよう
に、レーザー光源２４から射出された光を偏向して臨界
角プリズム３２に入射させるためのミラー１８とミラー
２０が配置されている。

【００３５】試料ステージ１０は、載物台１６に対し
て、試料６２を載せたスライドグラス６０を水平方向に
移動させることができる。すなわち、圧電スキャナー１
４に一定の余弦波または間欠的な電圧を印加して圧電ス
キャナー１４を急激に変形させ、載物台１６を水平方向
に衝撃的に移動させる。これにより、試料６２を載せた
スライドグラス６０は衝撃的な慣性力（載物台１６に与
えられた衝撃的加速度×試料６２を載せたスライドグラ
ス６０の質量）を受ける。試料６２を載せたスライドグ
ラス６０が受ける慣性力が、試料６２を載せたスライド
グラス６０と載物台１６との間の静止摩擦力よりも大き
ければ、試料６２を載せたスライドグラス６０は載物台
１６の上を微小距離移動した後、再び摩擦力に捕らえら
れて静止する。この動作を駆動を繰り返し行なうことに
より、たった一つの圧電スキャナーで、その可動範囲
（１０μｍ程度）を越えて、載物台１６に対して、試料
６２を載せたスライドグラス６０を水平方向に移動させ
ることができる。

【００３６】図１に示すように、ベース１２にプリズム
ユニット３０を装着したときには、対物レンズ８０の上
方には光検出器８２を配置する。これにより、コレクシ
ョンモードタイプの走査型近接場光学顕微鏡が構成され
る。

【００３７】試料６２を載せたスライドグラス６０は、
臨界角プリズム３２の上面にマッチングオイル６４を垂
らした後、載物台１６の上に載置される。マッチングオ
イル６４は表面張力により臨界角プリズム２２とスライ
ドグラス６０の間に留まり、臨界角プリズム３２の上面
とスライドグラス６０の下面の間の隙間を満たす。

【００３８】レーザ光源２４から射出された光は、ミラ
ー１８とミラー２０で反射され、臨界角プリズム３２に
入射し、臨界角以上の角度で試料６２に照射され、全反
射する。この結果、試料６２の表面近傍にエバネッセン
ト場が発生する。圧電スキャナー１４はスキャナー駆動
回路９２によりＸＹ走査を行なう。その間、半導体レー
ザー７４と二分割フォトディテクター７６とで構成され
る変位センサーはカンチレバー７０の変位を検知し、フ
ィードバック回路９４は、二分割フォトディテクター７
６の出力を一定に保つようにスキャナー駆動回路９２を
制御する。これにより、探針７２の先端と試料６２の表
面の間隔は走査の間じゅう一定に保たれる。

【００３９】探針７２がエバネッセント場に接触したた
めに発生した伝搬光は、対物レンズ８０を通って光検出
器８２に入射する。光検出器８２は、入射した伝搬光の
強度を検出する。光検出器８２の出力はアンプ９６で増
幅され、コンピューター９０に送られる。コンピュータ
ー９０は、内部で生成するＸＹ走査信号に同期させて、
フィードバック回路９４からの信号を処理することによ
りＡＦＭ測定に基づく試料表面の凹凸情報を得るととも
に、ＸＹ走査信号に同期させて光検出器８２からの信号
を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。

【００４０】また、図２に示すように、ベース１２にフ
ォトディテクターユニット４０を装着したときには、対
物レンズ８０の上方には光源８４を配置する。これによ
り、イルミネーションモードタイプの走査型近接場光学
顕微鏡が構成される。

【００４１】試料６２を載せたスライドグラス６０は、
フォトディテクター４２の上面にマッチングオイル６４
を垂らした後、載物台１６の上に載置される。マッチン
グオイル６４はフォトディテクター４２の上面とスライ
ドグラス６０の下面の間の隙間を満たす。フォトディテ
クター４２とアーム４４の隙間はシリコーンＲＴＶゴム
５０で塞がれているので、マッチングオイル６４がこぼ
れ落ちることはない。

【００４２】光源８４から射出された光は、対物レンズ
８０により集光され、カンチレバー７０の探針７２の後
端に照射される。この結果、探針７２の先端の開口の近
傍にエバネッセント場が発生する。圧電スキャナー１４
はスキャナー駆動回路９２に従ってＸＹ走査を行なう。
その間、半導体レーザー７４と二分割フォトディテクタ
ー７６とで構成される変位センサーはカンチレバー７０
の変位を検知し、フィードバック回路９４は二分割フォ
トディテクター７６の出力を一定に保つようにスキャナ
ー駆動回路９２を制御する。これにより、探針７２の先
端と試料６２の表面の間隔は走査の間じゅう一定に保た
れる。

【００４３】探針７２の先端近傍に発生したエバネッセ
ント場が試料６２に接触したために発生した伝搬光はフ
ォトディテクター４２に入射し、フォトディテクター４
２はその強度を検出する。フォトディテクター４２の出
力はアンプ９８で増幅され、コンピューター９０に送ら
れる。コンピューター９０は、内部で生成するＸＹ走査
信号に同期させてフィードバック回路９４からの信号を
処理することによりＡＦＭ測定に基づく試料表面の凹凸
情報を得るとともに、ＸＹ走査信号に同期させてフォト
ディテクター４２からの信号を処理することによりＳＮ
ＯＭ測定に基づく試料表面の情報を得る。

【００４４】これまで説明したように、図１と図２に示
した構成の走査型近接場光学顕微鏡は、プリズムユニッ
ト３０とフォトディテクターユニット４０を差し替える
とともに、これに応じて光検出器８２と光源８４を交換
することによって、コレクションモードによるＳＮＯＭ
測定とイルミネーションモードによるＳＮＯＭ測定を切
り替えて行なえる。

【００４５】次に、フォトディテクターユニット４０の
変形例を二例、図３と図４を用いて説明する。図３に示
す変形例では、シリコーンゴムやクロロプレンゴム、ニ
トリルゴム等で作製されたパッキン５２を介して、アー
ム４４に開けた開口４８に、フォトディテクター４２が
取り付けられており、このパッキン５２がフォトディテ
クター４２と開口４８の間の隙間を塞ぎ、マッチングオ
イルがこぼれ落ちるのを防ぐ。

【００４６】図４に示す変形例では、フォトディテクタ
ー４２の受光窓に密着させてガラス製の窓部材５４を配
し、窓部材５４とアーム４４に開けた開口４８との間
に、シリコーンＲＴＶゴム、または、シリコーンゴムや
クロロプレンゴム、ニトリルゴム等で作製されたパッキ
ンからなる封止剤５６が設けられ、この封止剤５６が窓
部材５４と開口４８の間の隙間を塞ぎ、マッチングオイ
ルがこぼれ落ちるのを防ぐ。

【００４７】本発明は、上述の実施の形態に何等限定さ
れるものではない。発明の要旨を逸脱しない範囲で行な
われる変形は、すべて本発明に含まれる。例えば、プリ
ズムを取り付けたアームとフォトダイオードを取り付け
たアームのいずれかを選択的にベースに固定する手段と
して、実施の形態では、一方向のみに抜き差し可能な嵌
め合わせ構造について説明したが、ねじ止め構造であっ
ても一向に構わない。なお、ねじ止め構造は、例えば、
アームに設けた複数の貫通穴と、ベースに設けた複数の
ねじ穴と、アームの貫通穴を通りねじ穴にねじ込まれる
ねじとで構成される。

【００４８】本発明は以下の各項に記した技術思想を含
んでいる。 １．先端に微小な開口を持つ導光性の探針と、試料を載
せたスライドグラスを載せる載物台と、試料に対して探
針を相対的に走査する走査手段と、試料の近傍の領域に
エバネッセント場を発生させる第一のエバネッセント場
発生手段と、試料の近傍のエバネッセント場と探針が接
触したことにより発生する伝搬光を検出する第一の光検
出手段と、探針の開口の近傍にエバネッセント場を発生
させる第二のエバネッセント場発生手段と、探針の近傍
のエバネッセント場と試料が接触したことにより発生す
る伝搬光を検出する第二の光検出手段と、第一のエバネ
ッセント場発生手段と第二のエバネッセント場発生手段
の一方を所定の位置に選択的に配置する第一の選択的配
置手段と、第一の光検出手段と第二の光検出手段の一方
を所定の位置に選択的に配置する第二の選択的配置手段
とを有し、第一のエバネッセント場発生手段が選択的に
配置されたときには第一の光検出手段が選択的に配置さ
れ、第二のエバネッセント場発生手段が選択的に配置さ
れたときには第二の光検出手段が選択的に配置される、
走査型近接場光学顕微鏡。

【００４９】２． 前項１において、第一のエバネッセ
ント場発生手段は、試料を基準にして探針の反対側に配
置されるプリズムと、プリズムを通して臨界角以上の角
度で光を試料に照射する手段とを有し、第一の光検出手
段は、探針の後端から出る光の強度を検出するフォトデ
ィテクターを有し、第二のエバネッセント場発生手段
は、探針の終端に光を照射する手段を有し、第二の光検
出手段は、試料を基準にして探針の反対側に配置され、
試料から出る光の強度を検出するフォトディテクターを
有している、走査型近接場光学顕微鏡。

【００５０】３． 前項２において、不動のベースを更
に有し、走査手段は、一端がベースに固定され、他端が
載物台に固定された圧電スキャナーを有し、載物台は、
スライドグラスを受ける受け面と、受け面の下にプリズ
ムまたはフォトディテクターを収容し得る空間とを有
し、第一の選択的配置手段は、プリズムを取り付けた第
一のアームと、フォトダイオードを取り付けた第二のア
ームと、第一のアームと第二のアームのいずれかを選択
的にベースに固定する固定手段とを有し、プリズムとフ
ォトダイオードのいずれかが載物台の空間内に配置され
る、走査型近接場光学顕微鏡。

【００５１】４． 前項３において、固定手段は、一方
向のみに抜き差し可能な嵌め合わせ構造である、走査型
近接場光学顕微鏡。 ５． 前項４において、嵌め合わせ構造は、アームに設
けたアリと、ベースに設けたアリ溝とで構成される、走
査型近接場光学顕微鏡。

【００５２】６． 前項３において、固定手段は、ねじ
止め構造である、走査型近接場光学顕微鏡。 ７． 前項６において、ねじ止め構造は、アームに設け
た複数の貫通穴と、ベースに設けた複数のねじ穴と、ア
ームの貫通穴を通りねじ穴にねじ込まれるねじとを有し
ている、走査型近接場光学顕微鏡。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、コレクションモードで
のＳＮＯＭ測定とイルミネーションモードでのＳＮＯＭ
測定の両方を切り替えて行なえる走査型近接場光学顕微
鏡が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の走査型近接場光学顕微鏡
のコレクションモードによる測定を行なうときの構成を
示している。

【図２】本発明の実施の形態の走査型近接場光学顕微鏡
のイルミネーションモードによる測定を行なうときの構
成を示している。

【図３】フォトディテクターユニットの変形例を示して
いる。

【図４】フォトディテクターユニットの別の変形例を示
している。

【図５】コレクションモードタイプの走査型近接場光学
顕微鏡の従来例の構成を示している。

【図６】イルミネーションモードタイプの走査型近接場
光学顕微鏡の従来例の構成を示している。

【符号の説明】

１０…移動テーブル、１２…ベース、１４…圧電スキャ
ナー、１６…載物台、２２…アリ溝、３０…プリズムユ
ニット、３２…臨界角プリズム、３４…第一のアーム、
３６…アリ、４０…フォトディテクターユニット、４２
…フォトディテクター、４４…第二のアーム、４６…ア
リ、７０…カンチレバー、７２…探針、８０…対物レン
ズ、８２…光検出器、８４…光源。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】先端に微小な開口を持つ導光性の探針と、 試料を載せたスライドグラスを載せる載物台と、 試料に対して探針を相対的に走査する走査手段と、 試料の近傍の領域にエバネッセント場を発生させる第一
   のエバネッセント場発生手段と、 試料の近傍のエバネッセント場と探針が接触したことに
   より発生する伝搬光を検出する第一の光検出手段と、 探針の開口の近傍にエバネッセント場を発生させる第二
   のエバネッセント場発生手段と、 探針の近傍のエバネッセント場と試料が接触したことに
   より発生する伝搬光を検出する第二の光検出手段と、 第一のエバネッセント場発生手段と第二のエバネッセン
   ト場発生手段の一方を所定の位置に選択的に配置する第
   一の選択的配置手段と、 第一の光検出手段と第二の光検出手段の一方を所定の位
   置に選択的に配置する第二の選択的配置手段とを有し、 第一のエバネッセント場発生手段が選択的に配置された
   ときには第一の光検出手段が選択的に配置され、第二の
   エバネッセント場発生手段が選択的に配置されたときに
   は第二の光検出手段が選択的に配置される、走査型近接
   場光学顕微鏡。
2. 【請求項２】 請求項１において、 不動のベースを更に有し、 第一のエバネッセント場発生手段は、試料を基準にして
   探針の反対側に配置されるプリズムと、プリズムを通し
   て臨界角以上の角度で光を試料に照射する手段とを有
   し、 第一の光検出手段は、探針の後端から出る光の強度を検
   出するフォトディテクターを有し、 第二のエバネッセント場発生手段は、探針の終端に光を
   照射する手段を有し、 第二の光検出手段は、試料を基準にして探針の反対側に
   配置され、試料から出る光の強度を検出するフォトディ
   テクターを有し、 走査手段は、一端がベースに固定され、他端が載物台に
   固定された圧電スキャナーを有し、 載物台は、スライドグラスを受ける受け面と、受け面の
   下にプリズムまたはフォトディテクターを収容し得る空
   間とを有し、 第一の選択的配置手段は、プリズムを取り付けた第一の
   アームと、フォトダイオードを取り付けた第二のアーム
   と、第一のアームと第二のアームのいずれかを選択的に
   ベースに固定する固定手段とを有し、プリズムとフォト
   ダイオードのいずれかが載物台の空間内に配置される、
   走査型近接場光学顕微鏡。
3. 【請求項３】 請求項２において、 固定手段は、一方向のみに抜き差し可能な嵌め合わせ構
   造であり、 嵌め合わせ構造は、アームに設けたアリと、ベースに設
   けたアリ溝とで構成される、走査型近接場光学顕微鏡。