JPH0933544A - 走査型近接場光学顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】円筒型の圧電スキャナーの内側の空間を利用し
て新たな光学系を付加した走査型近接場光学顕微鏡を提
供する。 【解決手段】載物台８８は中空構造となっており、スラ
イドグラス１４が載る上板と圧電スキャナー２０の自由
端に固定された下板には開口が形成されている。プリズ
ム９０は、載物台８８の内側の空間に配置され、載物台
８８とは独立した系によって支持される。プリズム９０
は、互いに平行な上面と下面を持ち、上面は、マッチン
グオイル１６を介してスライドグラス１４に光学的に結
合され、下面は、粗面に加工されていて、散乱面９２と
なっている。散乱面９２は、その下方に配置された光源
８２とレンズ８６と相俟って、試料１２を下方から照明
する透過照明光学系を構成する。

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４を用い
て説明する。図４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
ター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光検出系が設けられて
いる。この光検出系は、集光レンズ１６０、ピンホール
１６２、光電子増倍管１６４、さらに、光電子増倍管１
６４の出力を増幅してコンピューター１２２へ送るアン
プ１６６を有している。

【００１２】レーザー光源１４６から射出した光は、フ
ィルター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１５
４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１
３２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】装置には更に、落射型の照明系を備えた観
察光学系が組み込まれている。この観察光学系は、照明
光を発生する光源１７２と、照明光の強度分布を均一化
する散乱板１７４、照明光路と観察光路を分割するビー
ムスプリッター１７６、照明光と観察光を偏向するビー
ムスプリッター１６８、対物レンズ１５６、変倍や収差
補正等を行なうためのレンズ群１７８、接眼レンズ１８
０とで構成されている。

【００１４】このような観察光学系が組み込まれている
ため、観察者は目視により探針１３２と試料１１２を同
時に確認でき、ＳＮＯＭ測定する測定部位の特定に非常
に有用である。

【００１５】ところで、走査型プローブ顕微鏡で扱う現
象は未だ明確に解明されておらず、様々な測定手法を試
みている段階にある。このため、走査型プローブ顕微鏡
では、新たに光学系を付加して、その機能を拡張するこ
とがよく行なわれる。

【００１６】その一例として、落射型照明系と透過型照
明系とを備えた観察光学系を有する原子間力顕微鏡につ
いて図６を用いて説明する。図６において、前述の走査
型近接場光学顕微鏡と共通する部材は同じ参照符号で示
してあり、その詳しい説明は省略する。

【００１７】円筒型の圧電スキャナー１２０の自由端に
は、試料１１２を載せたスライドグラス１１４を載せる
載物台１８８が固定されている。載物台１８８には、中
央部に円形の貫通穴が開けられている。

【００１８】圧電スキャナー１２０の下方には、照明光
を発生する光源１８２と、照明光の強度を均一化する散
乱板１８４、照明光を平行化するレンズ１８６が配置さ
れている。

【００１９】試料１１２の上方には、カンチレバー１２
６が配置される。その変位検出系や制御系等は、前述の
走査型近接場光学顕微鏡（図４）と同じである。カンチ
レバー１２６の上方には、観察光学系が配置される。観
察光学系は、対物レンズ１５６、照明光を発生する光源
１７２と、照明光の強度分布を均一化する散乱板１７
４、照明光路と観察光路を分割するビームスプリッター
１７６、変倍や収差補正等を行なうためのレンズ群１７
８、接眼レンズ１８０とを有している。

【００２０】この原子間力顕微鏡では、試料の形状や、
試料の反射率、透過率、屈折率等の光学的物性の差異等
に応じて、落射照明と透過照明の間で照明を切り換えて
観察できるので、良好な試料観察が行なえる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】図４に示した構成の走
査型近接場光学顕微鏡は、円筒型の圧電スキャナーの自
由端には三角プリズムが取り付けられているため、圧電
スキャナーの内側が空洞であることを利用して、新たに
光学系を追加することが出来ない。

【００２２】具体的には、例えば、図５に示したよう
に、その光路が圧電スキャナーの内側の空間を通る照明
系を付加できれば、透過型照明系を追加できるわけであ
るが、このような拡張ができない。

【００２３】本発明は、円筒型の圧電スキャナーの内側
の空間を利用して、プリズムの下方に新たに光学系が付
加され、これにより機能が拡張された走査型近接場光学
顕微鏡を提供することを目的とする。

【００２４】

【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、試料に光学的に結合される第一の
面とこれに平行な第二の面とを持つプリズムと、試料を
基準にしてプリズムの反対側に配置される、先端に微小
な開口を持つ探針と、試料に対して探針を相対的に走査
する走査手段と、プリズムを介して試料に光を臨界角以
上の入射角で照射して、試料の表面近傍にエバネッセン
ト場を発生させる、光照射手段と、試料の表面近傍のエ
バネッセント場に探針が接触したことにより発生する伝
搬光を探針を介して検出する光検出手段と、得られた情
報を処理する処理手段とを有している。

【００２５】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、探針の側から試料を照明する第一の照明手段と、プ
リズムの第二の面を介して試料を照明する第二の照明手
段と、試料を光学的に観察する観察手段とを更に有して
いる。これにより落射照明による光学観察と透過照明に
よる光学観察が行なえる。

【００２６】請求項３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、探針に光を照射して、探針先端の開口近傍にエバネ
ッセント場を発生させる、第二の光照射手段と、探針先
端の開口近傍に発生したエバネッセント場が試料に接触
したことにより発生する伝搬光をプリズムの第二の面を
介して検出する第二の光検出手段とを更に有している。
これにより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測定が行なえる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。まず、第一の実施の形
態について図１を用いて説明する。走査型近接場光学顕
微鏡は、先端に微小な開口を持つ探針３２を自由端に有
するカンチレバー２６と、探針３２に対して試料１２を
移動させる走査系、探針３２の変位を検出する変位検出
系、試料１２の表面近傍にエバネッセント場を発生させ
るために試料１２に光を照射する光照射系、エバネッセ
ント場に探針３２が接触したことにより発生した伝搬光
を検出する光検出系、走査信号の生成や情報処理を行な
うコンピューター２２とを有している。

【００２８】カンチレバー２６は、装置に固定される支
持部２８と、そこから延びたレバー部３０、レバー部３
０の先端に形成された探針３２とを有している。探針３
２は先端に微小な開口を有しており、レバー部３０は探
針３２が原子間力を受けるとＺ方向に変位する。

【００２９】走査系は、試料１２を載せたスライドガラ
ス１４を載置するための載物台８８と、これを任意の方
向に移動可能に支持する円筒型の圧電スキャナー２０、
圧電スキャナー２０をＸＹＺ方向に変位させるスキャナ
ー駆動回路２４とで構成される。載物台８８は、中空構
造となっており、スライドグラス１４が載る上板と圧電
スキャナー２０の自由端に固定された下板には開口が形
成されている。なお、載物台８８の構造は、後述する変
形例と同じなので、その斜視図である図２を参照された
い。

【００３０】変位検出系は、カンチレバー２６のレバー
部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ー４２、フィード
バック回路４４とを有している。二分割フォトディテク
ター４２は上下方向（Ｚ方向）に分割された二つの受光
部を有し、各受光部は入射した光の強度に応じた出力を
示す。二分割フォトディテクター４２に対する反射光ビ
ームの入射位置はレバー部３０の変位に応じて上下方向
（Ｚ方向）に変化する。従って、二分割フォトディテク
ター４２の各受光部の出力を比較することにより、レバ
ー部３０の上下方向（Ｚ方向）の変位が分かる。フィー
ドバック回路４４は、二分割フォトディテクター４２の
出力に基づいてスキャナー駆動回路２４を制御し、例え
ばレバー部３０の変位が一定となるように、試料１２の
Ｚ方向の位置を調整するようにスキャナー駆動回路２４
を駆動する。

【００３１】光照射系は、レーザー光源４６と、フィル
ター４８、フィルター４８を透過した光を偏向するミラ
ー５０、ミラー５０からの光を試料１２に臨界角以上の
角度で入射させるためのミラー５２、プリズム９０、試
料１２の下面で全反射した光をモニターするためのフォ
トディテクター５４とを有している。プリズム９０は、
前述の載物台８８の内側の空間に配置され、載物台８８
とは独立した系によって支持される。プリズム９０は、
互いに平行な上面と下面を持ち、上面は、マッチングオ
イル１６を介してスライドグラス１４に光学的に結合さ
れ、下面は、粗面に加工されていて、散乱面９２となっ
ている。

【００３２】光検出系は、探針３２の上方に配置される
対物レンズ５６と、対部レンズ５６からの光を集束する
集光レンズ６０、集光面に位置されたピンホール６２、
入射した光の強度に応じた出力を示す光電子増倍管６
４、光電子増倍管６４の出力を増幅してコンピューター
２２へ送るアンプ６６とを有している。

【００３３】さらに、走査型近接場光学顕微鏡は、落射
照明光学系、透過照明光学系、観察光学系を有してい
る。落射照明光学系は、照明光を発生させる光源７２、
照明光の強度分布を均一化する散乱板７４、照明光を偏
向するための二つのビームスプリッター７６と６８、既
述の対物レンズ５６とで構成される。

【００３４】透過照明光学系は、圧電スキャナー２０の
下方に配置された光源８２、光源８２からの照明光を平
行化するレンズ８６、粗面に加工されたプリズム９０の
下面である散乱面９２とで構成される。散乱面９２は、
照明光の強度分布を均一化する。

【００３５】観察光学系は、既述の対物レンズ５６と、
試料１２からの観察光を偏向するビームスプリッター６
８、変倍や収差補正等を行なうためのレンズ群７８、接
眼レンズ８０とで構成される。

【００３６】光検出光学系と落射照明光学系と観察光学
系は、対物レンズ５６を共通に有しており、ビームスプ
リッター６８は、観察光学系を用いて試料１２を観察す
る際に、対物レンズ５６と集光レンズ６０の間に選択的
に挿入され、ＳＮＯＭ測定を行なう際には光路から取り
除かれる。ビームスプリッター６８は固定されていても
よい。

【００３７】また、落射照明光学系と観察光学系は、二
つのビームスプリッター６８と７８を共通に有してお
り、ビームスプリッター７６は、照明光を反射し、観察
光を透過する。

【００３８】以下、測定について説明する。最初に、試
料の載置について説明する。試料１２を載せたスライド
グラス１４は、プリズム９０の上面にマッチングオイル
１６を垂らした後、載物台８８の上に載置される。マッ
チングオイル１６は、表面張力によりこぼれ落ちること
なく、プリズム９０の上面とスライドグラス１４の下面
の間の隙間を満たす。これにより、プリズム９０とスラ
イドグラス１４はマッチングオイル１６を介して光学的
に結合される。

【００３９】次に、光学的観察について説明する。以下
では、各照明光学系の作用について説明した後、観察光
学系の作用について説明する。なお、観察光学系の作用
は使用する照明光学系によらず同じである。

【００４０】落射照明光学系を用いた場合、光源７２か
ら射出された照明光は散乱板７４により強度分布が均一
化され、二つのビームスプリッター７６と６８で反射さ
れ、対物レンズ５６を通り、試料１２を上方から照明す
る。

【００４１】透過照明光学系を用いた場合、光源８２か
ら射出された照明光はレンズ６８により平行化され、プ
リズム９０の散乱面９２に入射し、その強度分布が均一
化され、試料１２を下方から照明する。

【００４２】試料１２からの観察光は対物レンズ５６に
入射し、ビームスプリッター６８で反射され、ビームス
プリッタ７６は透過し、レンズ群７８を通って、接眼レ
ンズ８０に入射する。観察者は、接眼レンズ８０を覗く
ことで、目視により探針３２と試料１２とを同時に確認
でき、ＳＮＯＭ測定する測定部位の特定等を行なう。

【００４３】続いて、ＳＮＯＭ測定について説明する。
レーザー光源４６から射出された光は、フィルター４８
を通過し、ミラー５０とミラー５２で反射され、プリズ
ム９０に入射し、試料１２の下面に臨界角以上の入射角
で照射され、その面で全反射される。この結果、試料１
２の表面近傍にはエバネッセント場が発生する。試料１
２の下面で全反射された光はフォトディテクター５４に
入射し、その強度がモニターされる。

【００４４】コンピューター２２はＸＹ走査信号を生成
し、これをスキャナー駆動回路２４に供給し、スキャナ
ー駆動回路２４はＸＹ走査信号に従って圧電スキャナー
２０をＸＹ方向に変位させる。これにより探針３２と試
料１２の間でＸＹ走査が行なわれる。ＸＹ走査の間、フ
ィードバック回路４４は、二分割フォトディテクター４
２からの出力に基づいてＺ走査信号（Ｚサーボ信号）を
生成して、これをスキャナー駆動回路２４に供給し、ス
キャナー駆動回路２４はＺ走査信号に従って圧電スキャ
ナー２０をＺ方向に変位させる。これにより、探針３２
の先端と試料１２の表面との間隔が一定に保たれる。

【００４５】探針３２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一部が対物レンズ５６に入射し、
その強度は光電子増倍管６４で検出される。コンピュー
ター２２は、内部で生成したＸＹ走査信号に、フィード
バック回路４４からのＺ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。

【００４６】次に、載物台の周辺構造の変形例について
図２を用いて説明する。本変形例では、載物台８８が固
定された圧電アクチュエーター２０はコの字状のベース
１０の下部に固定されており、ベース１０の上部の端に
はプリズム９４が取り付けられている。これにより、プ
リズム９４は、載物台８８の内側に支持されている。プ
リズム９４は、三角プリズムの下端頂部を平面研磨加工
して作製され、上面に平行な平坦な下面９６を有し、下
面９６には、光を散乱させる円盤状のフロスト９８が接
着されている。

【００４７】また、ベース１０には、エバネッセント場
を発生させるため、光をプリズム９４に向けて射出する
光ファイバー１００が取り付けられている。さらに、ベ
ース１０の下部には開口が形成されており、その下方に
は照明光を射出する光ファイバー１０２が配置されてい
る。

【００４８】他の構成は前述の第一の実施の形態と同じ
である。続いて、第二の実施の形態について図３を用い
て説明する。走査型近接場光学顕微鏡は、先端に微小な
開口を持つ探針３２を自由端に有するカンチレバー２６
と、探針３２に対して試料１２を移動させる走査系、探
針３２の変位を検出する変位検出系、試料１２の表面近
傍にエバネッセント場を発生させるために試料１２に光
を照射する第一の光照射系、試料１２の表面近傍のエバ
ネッセント場に探針３２が接触したことにより発生した
伝搬光を検出する第一の光検出系、走査信号の生成や情
報処理を行なうコンピューター２２、落射照明光学系、
観察光学系とを有している。これらの構成は、前述の第
一の実施の形態と同じである。ただし、プリズム９４
は、変形例で説明した、下面９６が平坦なものである。

【００４９】さらに、走査型近接場光学顕微鏡は、探針
３２の先端近傍にエバネッセント場を発生させるために
探針３２に光を照射する第二の光照射系と、探針３２の
先端近傍のエバネッセント場と試料１２が接触したこと
により発生した伝搬光を検出する第二の光検出系とを有
している。

【００５０】第二の光照射系は、レーザー光源１０４
と、レンズ１０６と、対物レンズ５６とを有している。
レーザー光源１０４とレンズ１０６は、第一の光検出系
の集光レンズ６０とピンホール６２と光電子増倍管６４
と切り換えて配置される。このため、図３には、レーザ
ー光源１０４とレンズ１０６だけを示し、第一の光検出
系の集光レンズ６０とピンホール６２と光電子増倍管６
４は示していない。

【００５１】第二の光検出系は、圧電アクチュエーター
２０の下方に配置された光検出器１０８と、光検出器１
０８の出力を増幅してコンピューター２２に送るアンプ
１１０とを有している。

【００５２】この走査型近接場光学顕微鏡では、第一の
光照射系と第一の光検出系によりコレクションモードの
ＳＮＯＭ測定が行なえ、第二の光照射系と第二の光検出
系によりイルミネーションモードのＳＮＯＭ測定が行な
える。また、落射照明による試料の光学観察が行なえ
る。

【００５３】光学観察およびコレクションモードのＳＮ
ＯＭ測定については既に説明したので、ここでは省略
し、以下ではイルミネーションモードのＳＮＯＭ測定に
ついてのみ説明する。

【００５４】レーザー光源１０４から射出された光は、
レンズ１０６を透過し、対物レンズ５６により探針３２
に照射される。この結果、探針３２の先端表面近傍には
エバネッセント場が発生する。

【００５５】スキャナー駆動回路２４は、コンピュータ
ー２２が出力するＸＹ走査信号に従って、圧電スキャナ
ー２０をＸＹ方向に変位させ、試料１２に対して探針３
２をＸＹ走査するとともに、走査の間中、フィードバッ
ク回路４４の出力するＺ走査信号に従って、圧電スキャ
ナー２０をＺ方向に変位させ、探針３２の先端と試料１
２の表面の間隔を一定に保つ。

【００５６】エバネッセント場に試料１２が接触したた
めに発生した伝搬光はプリズム９４の下面９６を透過
し、その強度が光検出器１０８で検出される。コンピュ
ーター２２は、ＸＹ走査信号に、フィードバック回路４
４からのＺ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
査信号に光検出器１０８からの信号を同期させて処理す
ることによりイルミネーションモードのＳＮＯＭ測定に
基づく試料表面の情報を得る。

【００５７】本発明は、上述の実施例に何等限定される
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、第一の実
施の形態では、プリズムには、下面を散乱面に加工した
ものや下面にフロストを接着したものを用いたが、透過
照明光学系として、ケーラー照明等の均一な照明を行な
う光学系を用いる場合には、プリズムには、下面が平坦
なものを用いてもよい。

【００５８】本発明は以下の各項に記した技術思想を含
んでいる。 １．試料に光学的に結合される第一の面とこれに平行な
第二の面とを持つプリズムと、試料を基準にしてプリズ
ムの反対側に配置される、先端に微小な開口を持つ探針
と、試料に対して探針を相対的に走査する走査手段と、
プリズムを介して試料に光を臨界角以上の入射角で照射
して、試料の表面近傍にエバネッセント場を発生させ
る、光照射手段と、試料の表面近傍のエバネッセント場
に探針が接触したことにより発生する伝搬光を探針を介
して検出する光検出手段と、得られた情報を処理する処
理手段とを有している、走査型近接場光学顕微鏡。

【００５９】２． 前項１において、プリズムは、試料
に照射される光が通過する第三の面と、試料で全反射さ
れた光が通過する第四の面とを有し、第三の面と第四の
面は共に第一の面と第二の面に対して非平行である、台
形プリズムである、走査型近接場光学顕微鏡。

【００６０】３． 前項１において、探針の側から試料
を照明する第一の照明手段と、プリズムの第二の面を介
して試料を照明する第二の照明手段と、試料を光学的に
観察する観察手段とを更に有している、走査型近接場光
学顕微鏡。

【００６１】４． 前項３において、プリズムは、第二
の面を通る光を散乱させる散乱手段を有している、走査
型近接場光学顕微鏡。

【００６２】５． 前項４において、散乱手段は、粗面
に加工された第二の面である、走査型近接場光学顕微
鏡。 ６． 前項４において、散乱手段は、第二の面に結合さ
れたフロストである、走査型近接場光学顕微鏡。

【００６３】７． 前項１において、探針に光を照射し
て、探針先端の開口近傍にエバネッセント場を発生させ
る、第二の光照射手段と、探針先端の開口近傍に発生し
たエバネッセント場が試料に接触したことにより発生す
る伝搬光をプリズムの第二の面を介して検出する第二の
光検出手段とを更に有している、走査型近接場光学顕微
鏡。

【００６４】

【発明の効果】本発明によれば、円筒型の圧電スキャナ
ーの内側の空間を利用して、新たに光学系が付加され、
機能の拡張された走査型近接場光学顕微鏡が得られる。
具体的には、請求項２に記載の発明によれば、落射照明
による光学観察と透過照明による光学観察が行なえる走
査型近接場光学顕微鏡が得られる。

【００６５】また、請求項３に記載の発明によれば、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測定が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】第一の実施の形態の走査型近接場光学顕微鏡の
構成を示す図である。

【図２】図１の載物台の周辺構造の変形例の構成を示す
図である。

【図３】第二の実施の形態の走査型近接場光学顕微鏡の
構成を示す図である。

【図４】走査型近接場光学顕微鏡の従来例の構成を示す
図である。

【図５】原子間力顕微鏡の従来例の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

２０…圧電スキャナー、２２…コンピューター、２４…
スキャナー駆動回路、３２…探針、４６…レーザー光
源、６４…光電子増倍管、８２…光源８８…載物台、９
０…プリズム、９２…散乱面。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試料に光学的に結合される第一の面とこれ
   に平行な第二の面とを持つプリズムと、 試料を基準にしてプリズムの反対側に配置される、先端
   に微小な開口を持つ探針と、 試料に対して探針を相対的に走査する走査手段と、 プリズムを介して試料に光を臨界角以上の入射角で照射
   して、試料の表面近傍にエバネッセント場を発生させ
   る、光照射手段と、 試料の表面近傍のエバネッセント場に探針が接触したこ
   とにより発生する伝搬光を探針を介して検出する光検出
   手段と、 得られた情報を処理する処理手段とを有している、走査
   型近接場光学顕微鏡。
2. 【請求項２】 請求項１において、 探針の側から試料を照明する第一の照明手段と、 プリズムの第二の面を介して試料を照明する第二の照明
   手段と、 試料を光学的に観察する観察手段とを更に有している、
   走査型近接場光学顕微鏡。
3. 【請求項３】 請求項１において、 探針に光を照射して、探針先端の開口近傍にエバネッセ
   ント場を発生させる、第二の光照射手段と、 探針先端の開口近傍に発生したエバネッセント場が試料
   に接触したことにより発生する伝搬光をプリズムの第二
   の面を介して検出する第二の光検出手段とを更に有して
   いる、走査型近接場光学顕微鏡。