JPH09510296A - 顕微鏡の電磁放射線トランスミッタまたは電磁放射線検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は顕微鏡の電磁放射線のトランスミッタまたは検出装置、すなわちいわゆる近距離場プローブ（１）に関し、その本体は多面体の先端の形状を有し、使用されるスペクトル範囲の電磁放射線を少なくとも部分的に透過する材料からなる。多面体の先端はその境界が仮想底面Ｐ_oによって定められ、本体の実質的部分は該仮想底面を越えて続き、詳細には限定されていないプローブ本体全体を形成する。前記多面体先端はｎ個の側面を有し、隣接し合った側面間には、鋭く尖った頂点に続く鋭角の稜Ｋ_ikが形成される。本発明に従えば、多面体のプローブ（１）の本体の少なくとも２つの側面は、使用されるスペクトル範囲の電磁放射線を部分的に吸収する導電性の薄い層で被覆され、該導電性の被覆層は好適にはアルミニウム、金または銀などの材料からなり、０．２μｍより小さい厚みを有する。多面体の先端（２）の前部も使用される前記材料で被覆されている。したがって、近距離場走査光学顕微鏡検査法において、比較的分解能の高い効果的な近距離場プローブが得られ、同時に同一の先端で走査トンネル顕微鏡検査法も可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 顕微鏡の電磁放射線トランスミッタまたは電磁放射線検出装置 本発明は、顕微鏡の電磁放射線のトランスミッタまたは検出装置に関し、これ は以下において近距離場プローブ（１）と記すが、該プローブの本体は多面体先 端の形状を有し、使用されるスペクトル範囲の電磁放射線を少なくとも部分的に 透過する材科からなり、多面体の先端はその境界が仮想底面によって定められ、 本体の実質的部分は該仮想底面を越えて続き、詳細には限定されていないプロー ブ本体全体を形成し、前記多面体先端は、隣接し合った側面間に鋭角の稜が形成 されるようにｎ個の側面を有し、かかる稜は鋭く尖った頂点に続き、これによっ て近距離場プローブの先端は、プローブの外部の空間に電磁放射線を放射するた めの概ね点状の放射源として働き、または近距離場プローブの内部に電磁場を貫 通させるための概ね点状のレシーバとして働き、多面体のプローブの本体の少な くとも２つの側面は、導電性の薄い層で被覆され、該導電性の被覆層は使用され るスペクトル範囲の電磁放射線を部分的に吸収し、好適にはアルミニウム、金ま たは銀などの材料からなり、０．２μｍより小さい厚みのものが望ましい。 上述のタイプの既知のプローブは、プローブのセンサ機能にとって重要な特性 である、金属製のフィルム中の先端上に開口部が設けられているという特性を有 している。前記既知のプローブとしては、 （ａ）鋭くとがって終端しているガラス繊維または水晶繊維からなるポールの プローブ（D.W.Pohl、W.Denk,M.Lanz（1984）Appl.Phys.Lett.44,651-653.）があ り、該繊維は金属被覆の先端上で開口部が利用できるように、金属で被覆されて いる。 （ｂ）Betzigらのプローブ（E.Betzig，J.K.Trautman，T.D.Harris，J.S.Wein er,R.L.Kostelak[1991]；Science vol.251，1468〜1470）は、ある点においてＰ ｏｈｌらのプローブに非常に類似しているものであるが、金属で被覆された、鋭 くとがって終端しているガラス繊維からなり、前記繊維の金属被覆は該先 端部に微小な開口部を有している。金属被覆中の開口部のために、先端部の前部 は被覆されていない。このようなプローブは、先端部のすぐ上にある金属膜中の 開口部の複雑な構造のために、先端部の最小寸法が約０．１μｍに制限され、こ れによって開口部を約１５ｎｍよりも小さくすることができないという欠点があ る。したがって達成された１３ｎｍの分解能によって、ＳＮＯＭ［Scanning Nea r Field Optical Microscopy；走査近距離場光学顕微鏡検査法］の分解能の該限 界値がこのような先端部によって達成されていることが期待できなけらばならな い。同時に、少なくとも０．１μｍの先端の幅は、開口部は例外的な場合にだけ １５ｎｍよりも近い距離まで表面に接近させることが可能であることが前提条件 となり、１５ｎｍの分解能を得るには、かかる距離が必要である。 DanzebrinkとFischerとによって述べられた四面体プローブは、ＤＥ ４３ ２９ ９８５Ａ１の出願明細書に述べられているが、これも同様の欠点がある。 しかしながら上記の（ａ）と（ｂ）で述べたプローブと比較して、前記プローブ は優れた方法で伝送要素の機能を満たすという利点を有している。 どちらの場合においても開口部はＳＮＯＭプローブの機能を満たしており、前 記プローブはいたるところで電気伝導性があるとは限らないので、高い水平分解 能でＳＮＯＭと走査トンネル顕微鏡検査法を同時に行うことは、どちらの場合に おいても同一の先端では不可能である。 本発明は、走査近距離場光学顕微鏡検査法においてできる限り高い分解能が達 成され、同じ先端で同時に走査トンネル顕微鏡検査法が行える効率的な近距離場 プローブを作る問題に基づいている。 前記問題は、多面体先端の最前部も、使用される被覆材料で被覆されている本 発明にしたがって解決される。前記装置は、前記プローブが設けられた近距離場 顕微鏡において、先端の最前部そのものが、電磁場の放射源またはレシーバとし て働くために、該顕微鏡の分解能が開口部によって制限されることはもはやない という利点を有している。さらにまた、先端の最前部が導電性材料で被覆されて いるので、該近距離場プローブは高い分解能で近距離場光学顕微鏡検査法にも、 また同時に走査トンネル顕微鏡検査法においても使用することができる。 従属の請求項において述べられた本発明の概念の実施の形態は、さらにまた利 点を含んでいる。 本発明のさらなる利点と特徴は、添付の図面を参照し、多数の好適な実施例に ついての以下の説明から明らかとなる。図において、 図１は、多面体プローブの概略図を示し、 図２ａおよび図２ｂは、光学近距離場顕微鏡における多面体プローブの配置の 概略図を示し、 図３は、回転蒸着被覆による多面体プローブの被覆に関する概略図を示し、 図４は、被覆されていない稜をもつ多面体プローブの被覆に関する概略図を示 し、 図５は、逆光子トンネル顕微鏡検査法のための逆暗視野コレクタを示し、 図６は、逆光子トンネル顕微鏡における間隔に対する近距離場信号の依存性の 測定結果を示し、近距離場信号の強度は縦軸にプロットされ、先端（２）と対象 物（６）の間の相対間隔は横軸にプロットされており、絶対間隔は明らかではな く、 図７は、検査対象物の走査（原子）顕微鏡像を示し、 図８は、態様１の四面体先端を有する逆光子トンネル顕微鏡による検査対象物 の像を示し、 図９は、外側からの先端の照射についての反射の配置を示し、 図１０は、反射光型の反射の配置を示している。 ＳＮＯＭ（Scanning Near-Field Optical Microscopy 走査近距離場光学顕微 鏡）の既知の配置に関連して、配置１（図２ａ）における、使用されている電磁 放射線の波長より小さな微小な寸法の先端２は、微小な送信アンテナとして働き 、配置ＩＩでは受信アンテナとして働く。 配置Ｉにおいて光源５から放射された光は伝送要素４を介して近距離場プロー ブ１上に伝送される。伝送部材４は、たとえばグラスファイバや、あるいはレン ズを有する光学放射経路、または多数のかかる要素を組み合わせたもののような 波伝達体であればよい。補足の伝送要素３は、光エネルギを伝送要素４から先端 ２まで伝達するために働く。伝送要素３も、光の波長に匹敵する、またはそれよ りも大きい寸法の領域からの光を、先端２にまで伝送する目的にもかない、かか る先端は光の波長と比較して小さい寸法を持つ。伝送要素３と先端２は近距離場 顕微鏡の設計において特徴的な不可欠の構成要素である。かかる構成要素は近距 離場プローブ１を形成する。先端２は対象物６の表面にきわめて接近したところ に置かれ、対象物６は対象物支持体７によって支持される。変位装置１０は、先 端に関連する３つの寸法において対象物を変位させる目的にかなっている。対象 物６によって反射された光は伝送要素８によって検出装置９まで伝達され、検出 装置９は受信した信号を電気信号に変換する目的にかない、この電気信号は近距 離場信号であり、近距離場信号は光学近距離場顕微鏡検査法のための信号として 、さらに処理される。受信アンテナとして働く先端２を有する配置ＩＩ（図２ｂ ）においては、線源５と検出装置９の位置が入れ替わっている。線源５、検出装 置９、およびそれらに関連した先端２または対象物６へエネルギを伝達する路が 、図２に表されるように、対象物６の向かい合った両側に配置されている場合に は、このような配置は伝送配置と呼ばれる。前記構成要素が対象物と同じ側に取 付られている場合には、このような配置は反射配置と呼ばれる。光学近距離場顕 微鏡検査法においては、対象物６は先端２のきわめて近接した範囲内では、すな わちプローブの近距離場の範囲内においては、プローブ１の放射または吸収に逆 働的効果を有しているという事実が利用されており、従って検出装置９によって 受信された信号（光学近距離場信号）は先端２と対象物の表面との間の間隔の特 性関数であり、また対象物６の表面の局部的な光学特性の特性関数でもある。先 端２は、波長の半分から１ｍｍ未満までの範囲の間隔で対象物６の表面を横切っ て案内される。光学近距離場顕微鏡検査法は多数の種々の型式で表されてきたが 、これらは実質的には、使用されるプローブ１のタイプと、顕微鏡検査手順のた めのプローブの配置のために、すなわち、一方では先端２と検出装置９との間の 、他方では線源５と先端２との間のエネルギの伝達の経路のための伝送要素３， ４および８のタイプや配置のために、互いに異なっている。 本発明にしたがったプローブは四面体の頂点（ｎ＝３）の場合については図１ に示した形状を有してもよく、これは先端２に通じる多面体で、透明な材料で作 られている。側面Ｐ_j（ｊ＝１，…，ｎ）は、先端２の最も遠くに突出している 部分が被覆材料からなるようにして、電磁放射線を部分的に吸収する導電性金属 などの導電性材料の薄膜で被覆されている。被覆された面Ｐ_iとＰ_kとの間にある 稜Ｋ_ikは被覆されていなくてもよく、また該被覆材料で被覆されていてもよい。 被覆されていない稜は，特許公開明細書（ＤＥ ４３ ２９ ９８５ Ａ１）に おいてすでに以前に述べられているように、電磁エネルギを巨視的寸法から先端 ２の微視的範囲内に伝達する機能を果たしてもよい。被覆されていない稜は図２ の伝送要素３の機能を有している。さらにまた、側面Ｐ_j（ｊ＝１，…，ｎ）の 中の２面と先端２の最も突出した部分だけを被覆することも可能であり、２つの 被覆された側面Ｐ_j（ｊ＝１，…，ｎ）間の稜Ｋ_ikは被覆されても、されなくて もよい。 先端から離れている底面Ｐ_oの態様は定められていないが、たとえばカット面 でもよく、多面体を連続させて所望の寸法の適切な本体を形成する仮想の分離面 であってもよい。 近距離場プローブの本体の透明な材料は透明な非晶質ガラスであってもよいが 、ダイヤモンド、水晶、サファイヤといった透明な結晶質の材料でもよく、赤外 線スペクトルの範囲であればケイ素でもよい。また、たとえばニオブ酸リチウム のような非線形的感受性がより高い材料でもよく、また、たとえばドープガラス や水晶などの光ルミネッセンス材料であってもよい。材料は必ずしも均質で等方 性である必要はない。本体の表面または本体表面のカット面には、別の屈折率の 薄層、汚染層、ドーピング層、またはさらに別の材料からなる薄い被覆を設けて もよい。 該近距離場プローブの本体Ｋはあらゆる種類の異なる方法で製造することが可 能である。いくつかの製造方法を以下に述べる。たとえばガラスなどの非晶質ま たは多結晶の材料が使われる場合には、破砕片は種々の方向に製造することが可 能である。ガラス本体を数回破砕することにより、たとえば四面体の先端を製造 することが可能である。多面体プローブの本体を製造するための前記の破砕方法 は他の材料にも同様に適用可能であり、特に、破砕片が選択された結晶面にそっ て好適に作られる結晶質の材料にも応用可能である。かかる面にそって制御を行 いながらカットと割裂を行うことによって、非常に正確な稜や、必要ならば、角 を製造することが可能である。 さらにまた、研削、研磨およびエッチング法によっても同様に、かかる稜や表面 を製造することが可能である。 さらにまた、既知のように、たとえば、赤外線のスペクトル範囲において透明 な、ケイ素の先端の場合には、マイクロリソグラフィ法によって、かかる先端を 製造することが可能である。 側面Ｐ_j（ｊ＝１，…，ｎ）は被覆材料の薄膜で被覆してもよく、該被覆材料 はスパッタリングや熱蒸着によって、または他の方法で塗布することができる。 被覆はたとえば回転蒸着によって行うことができ、かかる方法においては、多面 体の先端が蒸着を行っている間、先端を通過して延びる軸１１を中心として回転 する。前記回転軸１１は、図３に示したように、蒸気噴流に関して９０°より小 さな角１２だけ傾斜しており、この角１２は被覆工程の間変化してもよい。この 方法によって、先端および全側面および側面間の全ての稜が金属で被覆される。 また他方では、四面体の先端の場合、隣接する２つの側面Ｐ₁とＰ₂の被覆は、 稜Ｋ₁₂は被覆されないままであるか、または側面の被覆と比べてより薄い層厚で 被覆されるように、２つの段階で実行することができる。該側面は材料蒸気の噴 流で順次被覆され、噴流の方向は、先端を通過して延びる軸１１に関して９０° より小さな角１２だけ傾斜しており、この角１２は同時に稜Ｋ₁₂と軸１１の間の 角１３よりも大きく、さらにまたその方向は、稜Ｋ₁₂を通って延びる軸１５に関 して９０°より小さい角１４だけ傾斜している（図４）。 任意の所望の数の側面を有する多面体先端の場合においてもまた、１つの稜は 被覆されず、全側面と、残りのすべての稜と先端とは被覆されるように、被覆工 程を実行することが可能である。この場合、被覆は上述の角１２、１４の範囲内 で行われ、これらの角は被覆工程中に変えることができる。 本発明の多面体プローブ１の好適実施例においては、先端に通じている稜Ｋik と、被覆材料による被覆と、プローブの材料とは、光の微小なトランスミッタま たは受信装置としてのプローブの特性にとって重大な機能を満たしている。 プローブの好適な実施例とその操作方法を以下に詳細に述べる。 （１）多面体先端１の本体は使用される電磁放射線のスペクトル範囲について は透明な材料からなる。四面体の材料は、たとえばガラス、水晶、サファイアま たはダイアモンドなどの透明な誘電体である。すべての側面Ｐ_iの被覆は、たと えばアルミニウム、金、または銀などの薄い金属の層から成り、その場合２つの 側面Ｐ₁とＰ₂の間の稜Ｋ₁₂は被覆されず、先端２は被覆される。 これらの被覆と、被覆された側面間の被覆されていない多面体の稜Ｋ₁₂とは波 伝達体構造体３の機能を果たし、その助けによって電磁エネルギを該稜に沿って 先端２まで効率的に伝達することができる。被覆されていない稜と、波長と比べ て小さな横断面にそって電磁エネルギを伝達することができる既知の双線式波伝 達体との間にも類似のことがある。波の伝達は金属の先端２によって中断され、 該先端から電磁エネルギが反射される。 （２）多面体先端１は透明な材料で作られ、全側面Ｐ_i（ｉ＝１，…，ｎ）と 先端２とは金属で被覆されている。半透明の金属層と稜とが、表面波の形での電 磁エネルギの伝達に役立つ。波の伝達は先端によって中断され、その先端から電 磁気エネルギが反射される。表面プラズモンの形の表面波を、プローブ１の内部 からの照射によって金属の被覆上に生成することができる。電磁放射線の入射角 度を適切に選択することにより、表面波の励起が表面Ｐ_iに関して起こる。稜に おいては、幾何学的変化のために、表面波を発生させる条件が側面上の条件とは 異なっている。このため、照射光の入射角を適切に選択することにより、好適な 波の伝達を稜にそって行うことができる。 （３）多面体プローブ１の本体は光発光（ルミネッセンス）材料、または先端 ２を囲む表面の領域においては、光ルミネッセンス中心がドープされた材料から なる。光発光体領域内に光が伝達されるにつれて、光発光体が刺激される。稜の 波伝達特性のため、スペクトルの移行した蛍光が１つの稜に沿って先端２まで伝 達され、先端２から該蛍光が反射される。 （４）（３）における配置と同じ配置を用いて、より高い照射強度で多面体先 端にルミネッセンス中心の刺激された発光をつくりだす。既知の適切なルミネッ センス中心を選択する場合には、刺激された発光はレーザの作用に帰着し、かか る発光は、照射強度の増大に伴った、先端によって出された放射量の非線形的増 加に基づいて検出することができる。 （５）この実施例は、多面体プローブの本体が、たとえばニオブ酸リチウムの ような非線形的光学的感受性の高い非線形光学材料からなるという事実のために 、実施例２や実施例３とは異なっている。高い照射強度では、低周波光による多 面体先端の照射は、周波数の倍加または周波数の分割と先端からの前記光の放射 につながり、このような光は照射光と比べて周波数が偏移している。 多面体の先端は光学近距離場顕微鏡検査法のための近距離場プローブとして多 くの異なる方法で使用することが可能である。 （１）いくつかの伝送配置の場合、多面体の先端は微小なトランスミッタの機 能を有している（配置Ｉ）。放射のためのプローブの刺激は、伝送要素４および ３を介した照射を通して起こり、先端２によって出された光が近距離場顕微鏡検 査法のための信号として使われる。 （２）他の伝送配置の場合、プローブ１の先端２は光の微小な受信装置の機能 を有している（配置ＩＩ）。プローブの励起は対象物６から出された光を介して 起こる。伝送要素３および４を経由して先端２から伝達されたエネルギは光学近 距離場信号として働く。 （３）逆光子トンネル顕微鏡検査法における近距離場プローブの特別に具体化 された配置において（図５）、近距離場プローブ１は配置Ｉに関して述べたよう なトランスミッタとして働く。対象物６を、支持体７として働く市販の薄いカバ ーグラス上に吸着させる。このカバーグラスは液浸用油１８の助けを借りて暗視 野液浸コレクタ上に置かれる。前記コレクタは配置Ｉにおける伝送要素８の構成 要素を形成する。このコレクタは誘導体１６からなり、該誘導体１６は回転放物 面の一部の形状を有している。前記放物面は反射層１７を有する側に設けられて いる。代わりに、被覆されていない側面を反射面として働かせることも可能であ る。四面体の先端２は放物面鏡の焦点ゾーン内に配置される。円形の不透明ビー ムストップ１９が放物面鏡の出口面上に取り付けられている。前記ビームストッ プは、コレクタを通って伝達され、放物面鏡の焦点から、全反射光２０の制限角 度によって制限される円錐体中に反射された光の一部を覆う。液浸レンズを放物 面鏡の代わりに用いることも可能である。コレクタによって伝達される光は検出 装置９上で受光される。暗視野液浸コレクタを持つ前記配置は、四面体の先端を カバーグラスの空気とガラスの境界面のきわめて小さな範囲内の対象物に接近さ せた場合にしか、先端２から出された光を検出装置９上で受光するという目的を 果たさない。この方法では、図６に示すように、カバーグラスから四面体の先端 の間隔の減少と共に指数関数的に増大する信号が得られる。前記信号は、電子制 御装置と調整要素１０を用いて、信号の予めセットした設定値が常に維持される ようにして、先端とカバーグラスとの間の間隔を調節する目的を果たす。スクリ ーンの画像を記録するために、カバーグラスは、調整要素１０を用いて四面体の 先端１に関してラスター様に置き換えられる。軸方向における先端の軌跡は制御 装置によって調整されるが、かかる軌跡は像を作成するための信号として記録さ れる。このようにして、検査対象物の画像が態様１の四面体の先端によって記録 された。図７は、検査対象物の画像を示しており、これはフォース顕微鏡（forc e microscope）によって記録されたものである。図８は、検査対象物のようなカ ットされた部分の近距離場光学記録を示している。ここで述べた配置を有する態 様１の四面体の先端の場合、光学近距離場顕微鏡検査法のために、再び認識する ことができる検査対象物をおよそ３０ｎｍの分解能で再生することが可能である ということをこのような方法で実証することができた。光学近距離場についての １５ｎｍの分解能についてはすでに報告されてきたが、しかしながら、これらは 再び認識することができる構造には関与しておらず、したがって、これらの構造 の詳細が実際に対象物の詳細な構造の真の再生像を表しているかどうかは明らか ではない。 （４）ここで述べた逆光子トンネル顕微鏡の特別な配置に関連して、上述の配 置は、カバーグラス７を銀または金のほぼ不透明な金属層で被覆すること、およ び対象物６は前記金属層上に吸着されるという点までであれば修正可能である。 近距離場プローブ１によって出された光は、先端が対象物から光の１波長よりも 大きな間隔をあけている場合には、金属膜を介してコレクタ内に貫通しない。先 端が波長の範囲内の間隔で対象物に接近させられる場合にのみ、照射光の波長が 適切に選択されていれば、局所的表面プラズモンは、先端２とカバーグラス７上 の対向して配置された金属層とのゾーン内で刺激される。かかる表面プラズモン は金属層にある非局在化された表面プラズモンの刺激につながり、続いてこの刺 激がコレクタによる光の反射につながる。このようにして、間隔によって変わる コレクタによって伝達される光の信号が得られ、この信号が逆光子トンネル顕微 鏡検査法のために利用される。前記配置は、共鳴プラズモン刺激が先端２と金属 層（支持体７上）の間のギャップにおける対象物６の屈折率に高く影響されると いう特性と、このために対象物６の屈折率のわずかな変化のために近距離場信号 の非常に高いコントラストを達成することが可能であるという特性とを有してい る。 （５）反射配置 光学近距離場顕微鏡検査法のための反射配置は、非透過性の対象物６にまで光 学近距離場顕微鏡検査法の適用の可能性を拡げる。多面体の先端による光学近距 離場顕微鏡検査法のための２つの特別な配置について、以下の（ａ），（ｂ）に おいて説明する。 （ａ）（図９）先端２は光源５から集束伝送要素８を介して照射され、したが って光ビームは、先端１と対象物６との間のギャップ内において、外側から先端 ２にまで到達する、または先端２の数μｍ前で終端している稜Ｋ_ikの範囲に集束 される。先端から多面体の先端中に反射されて、底面Ｐ_oから出るこの光は、顕 微鏡レンズ４の助けにより、レンズの画像平面中の検出装置９上に方向づけされ 、この場合レンズは先端２がこのレンズの面の中に配置されるように調節される 。 （ｂ）反射光の反射配置（図１０）においては、多面体の先端１は光源５から 、たとえば顕微鏡レンズなどの伝送要素４，８を介して、集束されたビームが先 端２に到達する、または先端２の数μｍ前で終端している稜Ｋ_ikのゾーン上に底 面 Ｐ_oを介して集束するように、照射される。先端２から多面体の先端３中に散乱 され、底面Ｐ_oを通って出てくる光は、伝送要素４，８の助けによって検出装置 上に方向づけされる。 （６）同時のＳＮＯＭとＳＴＭのための配置 近距離場プローブ１は近距離場光学顕微鏡検査法の任意の所望の配置において 操作される。電線は多面体の先端１の金属被覆との導電接続によって接触されて いる。また対象物の導電性のある箇所は電線で接触されている。走査トンネル顕 微鏡検査法において通常行われているように、トンネル電圧が２つの電気的接続 部の間に印加され、電流が測定される。同時のＳＴＭとＳＮＯＭは異なる方法で 実現することが可能である。たとえば通常のＳＴＭにおいては、先端と対象物と の間の間隔の制御には、電流信号を使用することが可能である。追従信号は画像 を作成するためのＳＴＭ−信号として記録される。光学信号が、同時に近距離場 光学顕微鏡検査法を実施するための信号として記録される。代わりに、光学近距 離場信号を、前記間隔の制御のために上述のように使用することも可能であり、 電流信号はＳＴＭ信号として記録される。 トンネル電流に対する光によって誘発された影響を調べるために、配置６を使 うことも可能である。トンネル電流に対する光に誘発された影響を調べるための 以前の配置と比較した場合（L.Arnold et al,Appl.Phys.Left.51,page 786;1987 ）、前記配置は、対象物の照射が近距離場プローブによって制限されるゾーン内 でしか起こらない、すなわち集束を通して照射されるゾーンよりもずっと小さい ゾーン内でしか起こらないという決定的な利点を提供する。 近距離場プローブは走査近距離場光学顕微鏡検査法のプローブとして使用する ことができるだけではない。これらのプローブは、たとえば電磁放射場または近 距離場の空間分布の測定や、非常に小さい範囲における時間依存的な強度変化の 測定、点状光源として光学システムの入口平面に放射近距離場プローブを配置し 、他の部位における強度を放射プローブの配置の関数として測定することによる 光学システムの先端伝送機能の測定など、局部的であり、時間依存的でもある光 学特性が関与している場合のプローブとして使用することも一般的に可能である 。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．本体が多面体の先端の形状を有し、使用されるスペクトル範囲の電磁放射 線を少なくとも部分的に透過する材料からなり、多面体の先端はその境界が仮想 底面Ｐ_oによって定められ、本体の実質的部分は該仮想底面を越えて続き、詳細 には限定されていないプローブ本体全体を形成し、前記多面体先端は、隣接し合 った側面Ｐ_iとＰ_k間に鋭角の稜Ｋ_ikが形成されるようにｎ個の側面Ｐ_j（ｊ＝１ 、…，ｎ）を有し、かかる稜は鋭く尖った頂点に続き、近距離場プローブ（１） の先端（２）は、プローブの外部の空間に電磁放射を放射するための概ね点状の 放射源として働き、または近距離場プローブの内部に電磁場を貫通させるための 概ね点状のレシーバとして働き、多面体のプローブ（１）の本体ｋの少なくとも ２つの側面Ｐ_j（ｉ＝１，…，ｎ）は、使用されるスペクトル範囲の電磁放射線 を部分的に吸収する導電性の薄い層で被覆され、該導電性の被覆層は好適にはア ルミニウム、金または銀などの材料からなり、０．２μｍより小さい厚みを有す る、以下においては近距離場プローブ（１）と記される顕微鏡の電磁放射線のト ランスミッタまたは検出装置において、多面体の先端（２）の最前部が使用され る前記材料で被覆されていることを特徴とする近距離場プローブ（１）。 ２．側面Ｐ_i（ｉ＝１，…，ｎ）はすべて該被覆材で被覆されていることを特 徴とする請求項１に記載の近距離場プローブ（１）。 ３．稜Ｋ_i，_kはすべて該被覆材で被覆されていることを特徴とする請求項１ま たは２に記載の近距離場プローブ（１）。 ４．隣接した２つの被覆された側面Ｐ_jと側面Ｐ_k（ｉ，ｋ＞Ｏ）との間の１つ の稜Ｋ_i，_kが被覆されていないことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記 載の近距離場プローブ（１）。 ５．多面体プローブの本体Ｋが光ルミネッセンス材料からなる、または該本体 の材料は、先端（２）を含む表面のゾーンにおいては光ルミネッセンス中心がド ープされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の近距離場プロ ーブ（１）。 ６．多面体のプローブの本体Ｋが、たとえばニオブ酸リチウムなどの非線形光 学感受性の高い非線形光学材料からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれ かに記載の近距離場プローブ（１）。 ７．検出装置（５）の上流にフィルタが取り付けられており、該フィルタが照 射光の伝送を抑制することを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の近距 離場プローブ（１）を用いた、請求項１〜６のいずれかに記載の近距離場光学顕 微鏡検査法のための装置。 ８．支持体（７）の構成要素として厚みがおよそ１０〜１００ｎｍの銀または 金の薄層が設けられ、該層は照射光をに透過せず、検査される対象物（６）のた めの基材として働くことを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の近距離 場プローブ（１）を用いた、逆光子トンネル顕微鏡検査法のための装置。 ９．該被覆材による被覆と対象物（６）のそれぞれに電気的接点が設けられて おり、したがって先端（２）と対象物（６）の間を流れる電流を計測することが できることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の近距離場プローブ（ １）を用いた、光学近距離場顕微鏡検査法と同時の走査トンネル顕微鏡検査法と のための装置。