JPH10506457A - 走査型プローブ顕微鏡装置 - Google Patents
走査型プローブ顕微鏡装置Info
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Abstract
Description
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.対象を検査するための走査型プローブ顕微鏡装置であって: 鋭い先端を備えたチップを有するプローブと; 前記チップと前記対象との非光学的相互作用を誘導および検出する ための手段と; 前記チップに光を与えるために、前記チップに光学的に結合された 光源と; 前記チップは、前記放出された光が前記対象と光学的に相互作用す るように、前記与えられた光を前記鋭い先端で放出する形状であることと; 前記放出された光が前記対象と光学的相互作用して生じた光を検出 するための光検出器とを具備した装置。 2.請求項1に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって: 前記プローブが前記チップに結合されたカンチレバーを含んでおり ; 前記非光学的相互作用を誘導および検出する手段が、前記チップと 前記対象との間の原子間力相互作用を誘導する手段と、前記原子間力相互作用に 起因する前記カンチレバーの偏位を検出するための手段とを含んでいる装置。 3.請求項1に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって: 前記非光学的相互作用を誘導および検出する手段は、前記チップと 前記対象との間のトンネル電流を誘導および検出する手段を含んでいる装置。 4.請求項1に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって:更に、 前記生じた光の分光測光測定を行うための、前記光源と前記光検出 器とを含んだ分光光度計を具備している装置。 5.請求項1に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって: 前記チップがベースを有しており; 前記操作型プローブ顕微鏡装置は更に、前記与えられた光を前記チ ップの前記ベースに焦点を合わせるために、前記チップの上に配置され且つ前記 光源と前記チップとの間に光学的に結合されたレンズを具備している装置。 6.請求項5に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって、前記レンズがフレネ ルレンズである装置。 7.請求項6に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって、前記フレネルレンズ が前記チップ上の前記プローブに形成されている装置。 8.請求項5に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって、前記レンズが屈折レ ンズである装置。 9.請求項1に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって: 前記チップは前記生じた光を捕捉する形状に成形されており; 前記光検出器は、前記捕捉された光を検出するために、前記チップ に光学的に結合されている装置。 10.請求項9に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって: 前記チップはベースを有しており; 前記走査型プローブ顕微鏡装置は更に、前記与えられた光を前記チ ップの前記ベースに焦点を合わせるために、前記チップの上に配置され且つ前記 光源と前記チップとの間に光学的に結合されたレンズを具備しており、該レンズ は前記捕捉された光を前記光検出器により検出するために、前記チップと前記光 検出器との間に光学的に結合されている装置。 11.請求項10に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって、更に、前記与え られた光を前記レンズへと方向を向けるための手段と、前記焦点を結んで捕捉さ れた光を前記光検出器へと方向を向けるための手段とを具備した装置。 12.請求項11に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって、前記方向を向け るための手段が、前記光源と前記レンズとの間、および前記光検出器と前記レン ズとの間に光学的に結合された光ファイバー製の光ガイドを含んでいる装置。 13.請求項1に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって、前記チップは、前 記与えられた光に対して透明なコア材料と、少なくとも前記鋭い先端の前記コア 材料の上に形成された、前記与えられた光に対して透明な剛直層とを含んでいる 装置。 14.請求項13に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって、前記剛直層は、 前記コア材料の表面に対して直角に配向したダイアモンドを含んでいる装置。 15.請求項13に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって、前記剛直層は炭 化シリコンを含んでいる装置。 16.請求項15に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって、前記炭化シリコ ンは導電性にするためにドープされている装置。 17.請求項13に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって、前記剛直層は窒 化炭素を含んでいる装置。 18.請求項13に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって、前記剛直層はタ ングステンを含んでいる装置。 19.請求項1に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって、前記チップは、前 記与えられた光に対して透明なコア材料と、前記鋭い先端で前記コア材料を覆う 発光性コーティングとを含んでいる装置。 20.請求項1に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって、前記チップは、前 記与えられた光に対して透明なコア材料と、前記鋭い先端で前記コア材料を覆う 周波数倍増コーティングを含んでいる装置。 21.請求項9に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって、前記光検出器は、 前記捕捉された光を検出するために、前記チップに形成されたホトダイオードを 含んでいる装置。 22.請求項21に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって: 前記チップは、 前記チップの中のドープされた第一のシリコン領域と; 前記ドープされた第一の領域に対して逆にドープされ且つ第一の領 域に接触している、ドープされた第二のシリコン領域と; 前記ドープされた第一の領域に接触している第一の導電性領域と; 前記ドープされた第二の領域に接触している第二の導電性領域とを 具備しており、 また、前記光検出器は更に、前記ホトダイオードによって検出され た前記捕捉光の測定をおこなうために、前記第一および第二の導電性領域を横切 って結合されたホトダイオード測定回路を具備している装置。 23.対象を検査するための走査型プローブ顕微鏡装置であって: 鋭い先端を備えたコア材料と、前記コア材料の少なくとの一部分を 覆う光放出性層と、前記光放出性層を覆うけれども前記鋭い先端の前記コア材料 を覆わない導電性層とを備えたチップを有するプローブと; 前記光放出性層が前記プローブ内に光を放出し、この光が前記プロ ーブを通して伝搬して前記鋭い先端で放出され、その際に放出された光は前記対 象と光学的に相互作用するように、前記導電性層と前記コア材料との間に電圧を 印加するための手段と; 前記放出された光が前記対象と光学的に相互作用して生じた光を検 出するための、光検出器とを具備した装置。 24.請求項23に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって: 前記プローブは、前記チップに結合されたカンチレバーを含んでお り; 前記走査型プローブ顕微鏡装置は更に、前記チップと前記対象との 間の原子間力相互作用を誘導するための手段と、前記原子間力相互作用による前 記カンチレバーの偏位を検出するための手段とを具備している装置。 25.請求項23に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって、更に、前記チッ プと前記対象との間にトンネル電流を誘起し、且つこれを検出するための手段を 具備している装置。 26.請求項23に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって、前記光放出性層 は窒化ガリウムを含んでいる装置。 27.請求項23に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって、前記光放出性層 はガリウム砒素を含んでいる装置。 28.請求項23に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって、前記光放出性層 は光放出性になるようにドープされた炭化シリコンを含んでいる装置。 29.対象を検査するための、トンネル電流モードおよび原子間力モードを有す る走査型プローブ顕微鏡装置であって: ベース、該ベースに結合されたカンチレバー、および該カンチレバ ーに結合されたチップを有するプローブと; 前記トンネル電流モードに際して、前記チップと前記対象との間に トンネル電流を誘起および検出するためのトンネル電流手段と; 前記原子間力モードに際して、前記チップと前記対象との間に原子 間力相互作用を誘起し、且つ前記原子間力相互作用に起因する前記カンチレバー の偏位を検出するための原子間力手段と; 前記トンネル電流モードに際して、前記カンチレバーを前記ベース に対して堅固に保持するための保持手段とを具備した装置。 30.請求項1に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって:前記保持手段が、 前記ベースに結合されたクランプ構造と; 前記トンネル電流モードに際し、前記クランプ構造を制御して、前 記カンチレバーを前記ベースに対して堅固に保持するためのクランプ制御手段と を具備した装置。 31.請求項30に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって: 前記カンチレバーは前記チップに隣接した自由端部を有しており; 前記クランプ構造は、前記ベースから前記カンチレバーの自由端部 を通り過ぎて延出し、且つこれと向き合った自由端部を有するクランプアームで あり; 前記クランプ制御手段は、前記トンネル電流モードに際して、前記 クランプアームの前記自由端部の動きを制御して前記カンチレバーの自由端部に 押し付け、前記カンチレバーを前記ベースに堅固に保持するための手段を含んで いる装置。 32.請求項30に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって: 前記クランプ構造は前記カンチレバーを取り囲み、またクランプア ームを含んでおり; 前記クランプ制御手段は、前記トンネル電流モードに際して、前記 クランプアームの前記自由端部の動きを制御して前記カンチレバーの自由端部に 押し付け、前記カンチレバーを前記ベースに堅固に保持するための手段を含んで いる装置。 33.請求項30に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって: 前記カンチレバーは、前記チップが結合される下面、および上面を 有しており; また前記保持手段は、 前記カンチレバーの前記上面を覆って配置された下面を有する部材 と; 前記カンチレバーの前記上面と前記部材の下面との間の絶縁層と; 前記部材と前記カンチレバーとの間に電圧を印加して、電気的に、 前記カンチレバーを前記ベースに堅固に保持するための手段とを含んでいる装置 。 34.請求項30に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって、前記絶縁層は、 前記部材の前記下面に配置されている装置。 35.請求項30に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって、前記絶縁層は、 前記カンチレバーの上面に配置されている装置。 36.請求項30に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって:前記カンチレバ ーは、前記チップが結合される下面、および上面を有しており;また前記保持手 段は、 前記カンチレバーの前記上面を覆って配置された部材と; 前記カンチレバーの上面の第一のコイルと; 前記要素の下面の第二のコイルと; 前記トンネル電流モードに際して、前記コイルに電流を生じさせて 、前記カンチレバーを磁気的に前記ベースに対して堅固に保持するための手段と を含んでいる装置。 37.請求項30に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって:前記カンチレバ ーは前記チップが結合される下面、および上面を有ししており;また前記保持手 段は、 前記カンチレバーの前記上面を覆って配置された部材と; 前記カンチレバーの上面の永久磁石と; 前記要素の下面のコイルと; 前記トンネル電流モードに際し、前記コイルに電流を生じさせて、 前記カンチレバーを磁気的に前記ベースに対して堅固に保持するための手段とを 含んでいる装置。 38.請求項30に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって:前記カンチレバ ーは前記チップが結合される下面、および上面を有ししており;また前記保持手 段は、 前記カンチレバーの前記上面を覆って配置された下面を有する、前 記ベースに結合された要素と; 前記要素の下面の永久磁石と; 前記カンチレバーの上面のコイルと; 前記トンネル電流モードに際し、前記コイルに電流を生じさせて、 前記カンチレバーを磁気的に前記ベースに対して堅固に保持するための手段とを 含んでいる装置。 39.分光測光モードをも有する請求項29に記載の走査型プローブ顕微鏡装置 であって:更に、 前記チップに光学的に結合された光源を含む分光光度計と; 前記分光測光モードに際し、前記光源を制御して前記チップに光を 与えるための光源制御手段と; 前記チップは、前記放出された光が前記対象と光学的に相互作用す るように、前記与えられた光を前記鋭い先端で放出するような形状に成形されて いることと; 前記分光光度計は、前記放出された光が前記対象と光学的に相互作 用して生じた光を検出して、該検出された光の分光測光測定を行うための光検出 器を含んでいることとを具備した装置。 40.近視野光学モードをも有する請求項29に記載の走査型プローブ顕微鏡装 置であって:更に、 前記与えられた光を回転偏光させるための回転偏光手段と; 前記光源制御手段は、前記近視野光学モードの際に前記光源を制御 して前記チップに光を与えるための手段と、前記近視野光学モードの際に前記回 転偏光手段を制御して前記与えられた光を回転偏光させるための手段と; 前記近視野光学モードに際して、前記光検出器によって検出された 前記生じた光に基づいて深部表面特徴を同定するための、前記光検出器に結合さ れた深部表面特徴分析手段とを具備した装置。 41.硬度試験モードをも有する請求項29に記載の走査型プローブ顕微鏡装置 であって:更に、 予め定義された既知の力を用いて、特定の点で前記対象に貫入する ように前記チップを仕向けるための仕向け手段と; 前記光源制御手段は、前記硬度試験モードに際し、前記チップが前 記対象に貫入する前および後に、前記光源手段を制御して前記チップに光を与え るための手段を含んでいることと; 前記チップは、前記チップが前記対象に貫入する前および貫入の間 に、前記与えられた光を前記鋭い尖端で放出する結果、該放出された光は、前記 チップが前記対象に貫入する前および後に、前記対象と光学的に相互作用するこ とと; 前記光検出器は、前記チップが前記対象に貫入する前および最中に 、前記放出された光から生じて前記対象と光学的に相互作用した光を検出するこ とと; 前記チップが前記対象に貫入する前に検出された前記の生じた光を 、前記チップが前記対象に貫入している間に検出された前記の生じた光と比較し て、前記対象の硬さを決定するための比較手段とを具備した装置。 42.硬度試験モードをも有する請求項40に記載の走査型プローブ顕微鏡装置 であって:更に、 予め定義された既知の力を用いて、特定の点で前記対象に貫入する ように前記チップを仕向けるための仕向け手段と; 前記チップが前記対象に貫入する前および最中に、前記対象の導電 性を測定して前記対象の硬度を決定するための手段とを具備した装置。 43.走査型顕微鏡プローブであって: カンチレバーと; 鋭い先端を有するチップ形状のコア材料と、少なくとも前記鋭い先 端で該チップ形状のコア材料を覆う剛直層とを含む、前記カンチレバーに固定さ れたチップとを具備したプローブ。 44.請求項43に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって、前記剛直層が、 前記コア材料の表面に対して直角に配向したダイアモンドを含んでいる装置。 45.請求項43に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって、前記剛直層が炭 化シリコンを含んでいる装置。 46.請求項45に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって、前記炭化シリコ ンは導電性になるようにドープされている装置。 47.請求項43に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって、前記剛直層が窒 化炭素を含んでいる装置。 48.請求項43に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって、前記剛直層がタ ングステンを含んでいる装置。 49.ホトダイオードを備えた走査型顕微鏡プローブであって: 鋭い先端を有するチップ形状のシリコン材料と; 前記チップの中の第一のドープされたシリコン領域と: 前記第一のドープされたシリコン領域に対して逆にドープされ且つ これに接触した、前記チップの中の第二のドープされたシリコン領域と; 前記第一のドープされた領域に接触した第一の導電性領域と; 前記第二のドープされた領域に接触した第二の導電性領域とを具備 したプローブ。 50.走査型顕微鏡プローブであって: 鋭い先端を有するチップ形状のコア材料と; 前記コア材料の少なくとも一部を覆う光放出層と; 前記光放出層を覆うが、前記コア材料の鋭い先端は覆わない導電性 層とを具備したプローブ。 51.請求項50に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって、前記光放出層が 窒化ガリウムを含む装置。 52.請求項50に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって、前記光放出層が ガリウム砒素を含む装置。 53.請求項50に記載の走査型プローブ顕微鏡装置であって、前記光放出層は 、光放出性になるようにドープされた炭化シリコンである装置。 54.顕微鏡システムであって: 対象を顕微鏡的に走査して、前記対象の少なくとも一部の顕微鏡画 像を表すデータを発生する顕微鏡装置と; 前記発生されたデータに応答して、顕微鏡画像を表示するディスプ レーと; 前記顕微鏡画像のデータ点の高さの特定の範囲に対して、特定の範 囲の色彩をマッピングするための色彩マップツールとを具備したシステム。
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