KR100307461B1 - 주사형근시야원자력현미경,이현미경에사용되는프로브,및이프로브의제조방법 - Google Patents

Abstract

샘플의 투과도와 전도도에 무관하게 높은 분해능으로 샘플의 표면의 미세구성과 광학 특성을 측정할 수 있는 장치가 실현된다. 장치는 프로브와, 광으로 샘플을 조사하는 광원과, 샘플에 의해 반사된 광 또는 샘플을 투과한 광을 수용하기 위한 광전 변환 장치 및 광학과, 프로브의 편향을 검출하는 레이져 방출 레어저 광과, 레이저 광을 프로브의 배면에 지향하기 위한 집광 렌즈와, 반사광을 검출하기 위한 검출 시스템과, 샘플과 프로브를 서로 비례하여 이동하는 거친 동작 기구 및 미세 동작기구와, 샘플 및 프로브 사이의 간격을 제어하는 제어수단과, 전체장치를 제어하는 컴퓨터로 구성된다. 프로브는 정면 단부와 이어진 광 전파체와 정면 단부를 가지며, 정면 단부 및 광 전파체는 고리형상이다. 장치는 샘플 표면의 미세 구성과 광학 특성을 관측한다.

Description

주사형 근시야 원자력 현미경, 이 현미경에 사용되는 프로브, 및 이 프로브의 제조방법

제1도는 본 발명에 따른 뾰족한 프로브의 개략도.

제2도는 본 발명의 광 반사면을 가진 뾰족한 프로브의 개략도.

제3도는 본 발명의 다른 광 반사면을 가진 뾰족한 프로브의 개략도.

제4도는 본 발명의 광 반사판을 가진 뾰족한 프로브의 개략도.

제5도는 본 발명의 프로브 고정체를 가진 뾰족한 프로브의 개략도.

제6도 내지 제9도는 본 발명의 광 반사면과 프로브 고정체를 가진 뾰족한 프로브 제조 단계를 도시하는 도면.

제10도 내지 제12도는 본 발명의 광 반사판과 프로브 고정체를 가진 뾰족한 프로브 제조 단계를 도시하는 도면.

제13도는 본 발명의 스프링 구성요소와 함께 사용되는 뾰족한 프로브의 개략도.

제14도는 본 발명의 뾰족한 프로브와 프로브 진동 압전소자의 구성을 도시하는 개략도.

제15도는 본 발명의 두 개의 프로브와 시료 사이의 위치 관계를 도시하는 개략도.

제16도는 본 발명의 장치 중 시료의 배면에서 조사되는 장치의 개략도.

제17도는 본 발명의 장치 중 소실광을 측정하는 장치의 개략도.

제18도는 본 발명의 장치 중 프로브에서 조사된 광의 투과광을 측정하는 장치의 개략도.

제19도는 본 발명의 장치 중 프로브에서 조사된 광의 반사광을 측정하는 장치의 개략도.

제20도는 본 발명의 장치 중 시료의 반사광을 프로브에서 검출하는 장치의 개략도.

제21도는 본 발명의 장치 중 프로브에서 광의 조사와 반사광을 검출하는 장치의 개략도.

제22도는 본 발명의 장치 중 두 개의 프로브에서 조사된 광과 반사광을 각각 검출하는 장치의 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 광섬유 2 : 코어

3 : 피복 4 : 뾰족한 프로브

5 : 광반사면 6 : 광 반사판

7 : 프로브 고정체 8 : 보조 프로브

9 : 시료 10 : 스프링 요소

본 발명은, 물질간에 작용하는 원자력(atomic force)을 이용하여 계측 물질의 형상을 관찰하는 동시에, 광 전파체로 구성되는 프로브에 의해 계측물질의 미세영역(microscopic region)에서의 광학특성을 관찰하기 위한 주사형 근시야 원자력 현미경(scanning near-field optic/atomic force microscope)에 관한 것이다.

원자력 현미경(AFM)은, 주사형 터널링 현미경(scanning tunneling microscope : STM)에 비해, 시료의 전도성 유무에 관계 없이 시료 표면의 미세한 형상을 관찰할 수 있으므로 널리 보급되어 있다. 이 원자력 현미경은, 시료와 측정 프로브 사이에 작용하는 원자력에 의해, 측정 프로브를 지지하는 스프링 요소가 편향되는 것을 이용하는 측정 방법이다.

한편, 선단이 뾰족한 광 투과 매체로 이루어진 프로브를 광의 파장 이하까지 측정 시료에 근접시키는 것에 의해, 시료의 광학특성이나 형상을 측정하고자 하는 시도가 있고, 여러 근시야 광 현미경이 제안되고 있다. 이런 장치 중 하나로서, 시료의 배면으로 부터 전반사되도록 레이저 광을 조사하여, 미동기구를 장착한 광섬유 프로브의 선단을 시료 표면에 근접시키는 것에 의해 시료의 전면에서 누출하는 소실광을 검출하도록, 프로브를 수평 및 수직으로 주사하거나 프로브를 수평으로 주사하여 소실광의 강도 변화를 측정하는 것에 의해, 표면 형상을 관찰하는 장치가 제안되고 있다.

또, 시료에 대해 수직으로 유지한 광성유 프로브의 선단을 시료 표면에 대해 수평으로 진동시켜, 시료 표면과 프로브 선단의 마찰에 의해 발생하는 진동의 진폭 변화를 광섬유 선단에서 조사된 시료를 투과한 레이저광의 광축의 편차로서 검출하고, 시료를 미동기구에서 움직이는 것에 의해, 프로브 선단과 시료표면 간격을 일정하게 유지하고, 미동기구에 입력한 신호 강도로부터 표면 형상을 검출하는 동시에 시료의 광 투과성의 측정을 행하는 장치가 제안되고 있다.

또한, 선단을 갈고리 형상(hook shaped)으로 유리 모세관의 최선단부에 형광물질을 적재시키는 동시에, 갈고리 형상부의 선단에서 보았을 때 모세관의 배면에 프로브의 편향을 광학적으로 검출하기 위해 이응하는 반사판을 설치하여, 시료 표면에서 조사된 시료를 투과한 광에 의해, 시료에 근접한 프로브 선단의 형광물질에서 발생하여, 시료를 투과한 광을 시료 표면에서 검출하는 것에 의해, 시료의 원자력 현미경과 광 투과성을 동시에 측정하는 장치가 제안되고 있다.

그 외, 전기 전도성을 갖는 광 투과 매체로 구성되는 프로브를 SM 프로브로서 사용하여, 동시에 시료의 광학적 특성을 측정하는 장치도 제안되고 있다.

종래의 AFM 및 STM은, 표면 형상의 관찰에는 적용하고 있지만, 시료의 물리적 특성과 화학적 특성을 측정할 수는 없다. 이 시료의 특성을 관찰하는 수단으로서 광을 이용하는 방법이 고려될 수 있다.

전술의 광을 이용하는 근시야 광학 현미경 장치는 소실광을 이용한다. 이러한 장치에 있어서, 광 강도를 시료의 세기 방향의 정보로서 사용된다. 그러므로, 시료의 광의 세기 변화와 시료의 광흡수에 의해 광 강도 변화를 분리할 수 없다. 따라서, 시료의 물리적 특성 및 화학적 특성을 측정하기 위한 수단으로서 이 장치를 이용할 수 없다. 또, 시료 표면이 매우 균일하지 않은 경우, 광은 시료 배면에서 전반사하지 않고 투과하는 경우가 있다. 이렇게 투과된 광은 시료 표면 상에서 서로 간섭함으로써 측정을 방해한다.

또, 프로브를 수평으로 진동시키는 장치의 경우, 시료가 광을 투과하는 물질일 필요가 있다. 또한, 프로브 선단이 수평방향으로 진동하기 위해, 특히, 시료 표면이 매우 균일하지 않은 경우, 횡방향 분해능의 향상에 한계가 있다는 문제가 있다.

게다가, 모세관을 이용하는 장치의 경우, 시료는 광을 투과하는 것이 필요하다. 또한, 형광물질에 의해 측정 가능한 광의 파장이 한정된다고 하는 문제가 있다.

그 외, STM 과 조합된 장치의 경우, 측정 가능한 시료는 전기 전도성의 시료에 한정된다.

따라서, 본 발명의 목적은, 시료의 광 투과성이나 전도성의 유무에 관계없이, 시료 표면 형상 및 광 특성을 고해상도로 측정할 수 있는 주사형 근시야 원자력 현미경을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 제작이 용이하고 형상의 재현성이 우수한 주사형 근시야 원자력 현미경용 프로브와, 이 프로브 제조 방법을 제공하는 데에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 단부에 광을 투과하는 광 투과홀을 갖는 광 전파체로 구성되고, 광 투과홀 부분이 뾰족한 선단부를 형성하도록 프로브가 구성되고, 선단부와 이에 연결되는 광 전파체가 갈고리 형상을 갖는 주사형 근시야 원자력 현미경용 프로브로 구성한다. 또, 프로브의 편향을 광학적으로 검출하기 위한 광 반사부를, 프로브에 설치하였다. 광 반사부분은, 예컨대 프로브 자체에 형성한 광 반사면, 혹은 프로브의 일부에 고정된 미세한 광 반사체로 구성한다.

더욱이, 상기 프로브의 갈고리 형상부에 대해 선단부분의 반대측에, 위치 정렬면을 갖는 프로브 고정체를 설치하였다.

상기 주사형 근시야 원자력 현미경용 프로브는, 상기 프로브 고정체에 설치하는 단계와, 선단부를 뾰족하게 하는 단계와, 갈고리 형상을 형성하는 단계와, 광 반사면을 형성하거나, 혹은 광 반사체를 형성하는 단계에 의해 제조한다.

또, 상기 광 반사체를 프로브에 접합하는 단계는, 갈고리 형상의 형성과 동시에 고출력 레이저 광을 조사하는 단계로 구성한다.

이 프로브는, 프로브의 뾰족한 투과홀 부분 주변의 적어도 갈고리 형상부까지 연장하는 투과홀 이외의 부분이 광을 반사하는 반사막으로 피복되어 있다.

게다가, 갈고리 형상부를 갖는 프로브와 적어도 일부에 광 반사수단을 구비하고 있는 스프링 요소의 선단부가 접합되어 있다. 스프링 요소의 지지점 보다도 프로브의 지지점이 선단으로 이격되어 있는 AFM용 프로브를 구성하고 있다.

또, 프로브는 뾰족한 선단부에 근접 설치된 보조 프로브를 더 구비하고 있다. 상기 보조 프로브는 광 투과홀 부분과 상기 프로브의 선단부에 근접한 광 전파체로 이루어지고, 상기 광 투과홀 부분은 평면 혹은 볼록면을 형성한다. 이 보조 프로브는 뾰족한 프로브에서, 시료 표면에 조사된 광의 산란이나 시료 표면에서의 형광을 수광하거나, 혹은 보조 프로브로부터 뽀족한 프로브의 선단의 관찰 대상이 되는 시료 표면에 광을 조사하고, 시료 표면으로부터의 산란 광이나 형광을 뽀족한 프로브로 검출하는 것이다.

시료 표면의 형상 및 광학적 특성을 관찰하는 주사형 근시야 원자력 현미경은, 상기 두 개의 프로브와, 시료에 팡을 조사하기 위한 광원 및 광학장치와, 시료를 투과 혹은 시료에 반사한 광을 수용하기 위한 광전 변환소자 및 광학장치와, 뾰족한 프로브의 편향을 검출하는 레이저 광을 발생하는 레이저 광원과, 레이저 광을 뾰족한 프로브의 배면으로 조사하는 집광렌즈와, 반사광을 검출하는 검출장치와, 시료와 뾰족한 프로브 사이를 상대적으로 이동시키는 거친 동작기구 및 미동기구와, 시료 표면과 뾰족한 프로브 사이의 거리를 제어하는 제어수단과, 그리고 장치 전체를 제어하는 컴퓨터를 구비한다.

또한, 본 발명은, 상기 두 개의 프로브와, 시료에 광을 조사하는 광원 및 광학장치와, 시료를 투과 혹은 시료에 반사된 광을 수용하는 광전 변환소자 및 광학장치와, 뾰족한 프로브를 선단과 시료 사이에 수직방향으로 진동시키는 기구와, 상기 뾰족한 프로브의 편향을 검출하기 위한 레이저 광을 발생하는 레이저 광원과, 레이저 광을 뾰족한 프로브의 배면으로 조사하는 집광렌즈와, 반사광을 검출하는 검출장치와, 시료와 뾰족한 프로브 사이를 상대적으로 이동시키는 거친 동작기구 및 미동기구와, 시료와 뾰족한 프로브 사이의 거리를 제어하는 제어수단과, 전체 장치를 제어하는 컴퓨터를 구비하고, 시료 표면의 형상 및 광학적 특성을 관찰하는 주사형 근시야 원자력 현미경을 제공한다.

본 발명의 주사형 근시야 원자력 현미경에는, 선단부가 갈고리 형상을 갖는 광 전파체의 프로브가 통상의 AFM용 프로브로 사용되고 있다. 여기서, 갈고리 형상부의 배면에 부착된 반사판은, 광학전파체의 탄성에 의해 시료 표면과 프로브 선단 사이에 작용하는 원자력이 변위로 변환된 정도를 반사광의 위치 편차의 변위로 검출하는데 이용된다.

또, 갈고리 형상부의 배면에 스프링 요소가 접합된 프로브는, 광 전파체의 지지점을 스프링 요소의 지지점에서 이격하는 것에 의해, 광 전파체의 강성의 영향을 억제하고, 스프링 요소의 탄성에 의존한 변위를 얻을 수 있고, 이에 따라 탄성 설정이 용이하도록 되어 있다.

게다가, 상기 프로브 고정체를 설치한 프로브를 주사형 근시야 원자력 현미경에 설치할 때, 프로브 고정체 부분을 지지하는 구조가 용이하게 실현된다. 프로브의 탈착이 용이하게 된다. 또, 상기 프로브 고정체를 설치한 프로브가 장착된 주사형 근시야 원자력 현미경에는, 프로브 선단까지의 거리, 갈고리 형상부의 절곡 각도, 및 광 반사면 각도의 조정이 용이하게 된다.

상기와 같은 주사형 근시야 원자력 현미경용 프로브 제조 방법에 있어서, 일단 프로브에 고정된 프로브 고정체는, 프로브를 분리하여 뾰족하게 하는 단계와, 갈고리 형상부를 형성하는 단계와, 광 반사면을 형성하거나 광 반사면을 설치하는 단계에 있어서 탈착이나 이동을 하지 않기 때문에, 프로브 고정체의 조정면을 이용하여 각 단계의 가공 장치에 장착한 것에 의해, 프로브 고정체로부터 갈고리 형상부까지의 길이 정밀도, 및 갈고리 형상부에 대한 광 반사면의 각도정밀도를 향상시키는 것이 가능하고, 또 이들의 정밀도의 재현성을 향상시키는 것이 가능하다. 또, 미세한 광 전파체를 취급하는 것 보다도 취급이 용이하게 된다.

광 반사체를 프로브에 접합하는 단계는, 갈고리 형상부의 형성과 동시에, 고출력의 레이저 광을 조사하여 행한다. 이는 제조 단계 수를 감소하는 것이 가능하다.

더욱이, 뾰족한 프로브 선단의 개구부 이외의 부분을 덮는 반사막은, 뾰족한 프로브측에서 광을 검출하는 경우, 뾰족한 프로브에 피측정부 이외에서 입사하는 불필요한 산란광의 영향을 피하는 작용이 있다. 뽀족한 프로브측에서 시료에 조사하는 경우, 시료 표면의 광 조사 스폿(spot)을 맞추는 작용을 한다.

뽀족한 프로브 근방에 설치된 보조 프로브는, 시료 표면으로 광조사 혹은 시료 표면으로부터 산란광이나 형광을 검출하기 위해 사용된다. 즉, 일 방법으로 뾰족한 프로브 내에 광을 도입하여, 뾰족한 프로브 선단에서 시료까지 광을 조사하고, 시료 표면에 반사된 광은 보조 프로브에서 측정하는 방법이 있다. 또, 다른 방법으로 시료 표면에 보조 프로브로부터 직접 광을 조사하여, 산란광 또는 형광을 뽀족한 프로브 선단에서 검출하는 방법이 있다. 이처럼 광이 보조 프로브에 의해 조사 또는 검출되는 것에 의해, 렌즈 장치를 이용하는 것에 비해, 간편하게 광조사 혹은 수광의 설정이 가능한 동시에, 시료상의 공간을 약간만 필요한 방식으로 측정이 행해질 수 있다.

프로브의 선단과 시료의 사이를 상대적으로 수직방향으로 진동시키는 수단은, 프로브를 수평방향으로 주사한 경우, 시료의 불균일함으로 인한 시료 및 프로브 선단의 접촉으로 발생하는 시료 및 프로브의 선단 사이 수평방향 응력에 의해, 시료 표면 및 뾰족한 프로브 선단이 손상을 받는 것을 피하는 작용이 있다.

이후, 본 발명에 따른 근시야 원자력 주사형 현미경의 실시예에 관해 도면을 참조하면서 설명한다.

(프로브의 구성)

제1도는 광섬유을 이용하여 제작한 본 발명에 따른 뾰족한 프로브의 개략도이다. 제1도에서, 광 전파체인 광섬유(1)는 광을 전파하는 코어부(2)와 상이한 굴절률을 가진 피복부(3)로 구성되어 있다. 광섬유(1)의 뾰족한 선단부는 갈고리 형상으로 성형되어 있다. 이하, 이 프로브 제작 순서를 차례로 기술한다.

뾰족한 프로브(4)에는, 10㎛의 코어 직경과 125㎛의 피복 직경을 가진 광섬유가 사용된다. 광섬유(1)의 말단에서 약 2 내지 6cm 정도의 합성수지의 피복을 제거한다. 노출된 중앙부를 가열하면서 중앙부에서 절단될 때까지 양 단으로 당겨 연장된다. 상기 가열 동안에, 백금선을 코일 형상으로 권취하고, 코일의 중앙을 광섬유가 통과해, 백금선에 전류를 흐르게 하여 고온으로 발열되어, 광섬유를 가열한다. 또, 노출된 광섬유의 중앙부에 탄산가스 레이저의 광을 집광하여, 양 단으로 당겨 연장되는 것에 의해 제작할 수 있다. 양 방법에 있어서, 선단 직경을 측정에 충분히 사용 가능한 0.1㎛ 이하로 제조 가능하다.

도시한 실시예에 사용된 단일 모드 유형의 광섬유의 경우, 코어 직경은 피복 직경의 약 십분의 1이다 그러므로, 광을 투과하는 부분은 선단에서 약 0.01㎛이다. 또, 선단의 형상은 에칭에 의해 더 뾰족해질 수 있다. 이 에칭에는, 불화수소산과 암모니아 불화물을 1 : 3 비율의 혼합액이 사용된다. 선단부는 5분 내지 90분 동안 상기 혼합액에 침적된다. 이렇게 제작된 광성유 선단의 0.1 내지 3 mm로 이격된 부분에 탄산 가스 레이저의 광을 집광하여, 변형시키기 이전을 0°로 한 경우, 약 60° 내지 90° 정도의 갈고리 형상으로 변형시킨다.

이 경우, 레이저 광이 조사된 면은 그 배면에 대해, 열의 흡수량이 많기 때문에, 연화와 함께 유리의 표면 장력에 의해 광섬유 선단은 레이저 광에 해당하는 방향으로 절곡된다. 절곡 상태를 확인하면서 레이저 광의 출력을 제어함으로써 각도가 조정된다. 이 선단의 관찰은, 보호안경을 착용하면 육안으로도 가능하지만, 현미경에 비디오 카메라를 장착하여 비디오 모니터로 관찰하는 방법이 안전하고 확실한 방법이다.

제2도는, 뾰족한 프로브(4)의 갈고리 형상부에 기계적 연마에 의해 광 반사면(5)을 형성한 구성을 도시한다. 광 반사면(5)은 금, 알루미늄, 크롬, 니켈 등의 반사 금속망으로 코팅되어 있다.

제3도는 갈고리 형상부에 대해 선단의 반대측에 뾰족한 프로브(5)의 광 반사면(5)을 기계적 연마에 의해 형성한 구성이다. 이 구성을 제2도에 도시한 실시예와는 광 반사면(5)의 형성 위치가 상이하다.

제4도는, 뾰족한 프로브(4)의 선단에서 본 배면측에, 광 반사체(6)를 설치한 구성이다. 광 반사체(6)는 (i) 스테인레스판, 알루미늄판 등의 금속판, (ii) 이에 반사률을 향상하기 위해 금박막으로 코팅된 금속판, 또는 (iii) 반사 금속막으로 코팅된 유리기판, 실리콘기판 등에 반사 금속막을 피복한 것이 사용된다. 광 반사체(6)를 뾰족한 프로브(4)에 고정하기 위한 방법으로서, 경화시간이 약 10분 정도에서, 경화 전에도 점착성이 있는 비닐 접착제를 사용하는 방법이 있다. 또, 유리기판에 몰리브덴이나 티타늄 등의 고융점 금속막을 피복한 것을 광 반사체로 이용한 경우, 이후 설명하는 레이저 광을 이용하여 용융 및 접착단계도 가능하다.

상기와 같은 뾰족한 프로브(4)의 경우, 별도의 스프링 요소를 이용하지 않고, 광 전파체 자체의 탄성을 이용하여 스프링 요소로서 사용된다. 따라서, 구조를 간단히 할 수 있고, 프로브가 다른 스프링 요소에 장착되는 상태에서의 변동으로 인한 특성의 변동이 감소된다. 또한, 제작이 용이하고, 공진주파수나 Q값을 포함하는 각종 특성의 균일화가 도모된다.

실제로 제작된 프로브는, 2 kHz 내지 20 kHz의 공진주파수와, 100 내지 500의 Q값의 범위에서 우수한 재현성을 갖는다.

제5도는, 뾰족한 프로브(4)의 갈고리부에 대해 선단 부분의 반대측에, 위치 정렬면을 가진 프로브 고정체(7)를 설치한 구성이다. 프로브 고정체(7)로서는, 예컨대, 광섬유 직경에 맞는 V자 홈을 갖는 직방체와 누름판이 사용된다. 또, 광섬유 직경에 맞는 관통구멍을 갖는 직방체의 부품에 광섬유(1)를 통해, 접착하는 것에 의해서도 실현가능하다. 또, 프로브 고정체(7)가 저면과 단면을 갖고 있으면, 직방체 이외의 형상이나, 장착용 죠오(jaw)를 가진 형상도 사용 가능하다. 프로브 고정체(7)는 광섬유(1)에 직접 설치하거나 광섬유(1)의 합성수지피복(도시 생략)에 설치 가능하다.

주사형 근시야 원자력 현미경은, 사용시 쉽게 손상되거나 오염되므로, 프로브의 교환이 용이할 필요가 있다. 상기와 같은 프로브를 주사형 근시야 원자력 현미경에 설치할 때, 프로브 고정체(7)를 지지하는 구조가 용이하게 실현되며, 프로브의 탈착이 용이하게 된다.

제6도 내지 제9도는 본 발명에 따른 근시야 원자력 주사형 현미경용 뾰족한 프로브의 제조 방법을 도시한다.

제6도에 있어서, 합성수지의 피복은 광섬유(1)의 말단부로부터 약 2 내지 10cm 정도 제거된다. 프로브 고정체(7)는 광섬유(1)의 말단부로부터 약 0.5cm 내지 6cm 정도의 부분에 설치된다. 예컨대, 광섬유 직경에 맞는 V자 홈으로 제공된 고정체에 광섬유(1)가 설치된다. 프로브 고정체(7)를 형성하도록 지지판에 의해 광섬유가 고정된다. 또한, 광섬유 직경에 맞는 관통구멍을 갖는 직방체의 부품에 광섬유(1)를 통과해, 서로 접착하는 방법에 의해 실현 가능하다.

제7도에서, 광섬유(1)를 가열하면서 분리될 때까지, 양 단부는 끌어당겨져 뾰족하게 된다. 이 가열 방법으로, 전술한 바와 동일하게 백금선을 코일 형상으로 권취하고, 코일 중앙에 광섬유를 통과해, 백금선에 전류를 흐르게 하여 고온으로 발열시키는 것으로 제작한다. 또, 노출된 광섬유의 중앙부에 탄산 가스 레이저의 광을 집광하여, 양 단에 끌어 당겨 제작할 수 있다.

제8도에 있어서, 광섬유를 뾰족한 프로브로 제조한 선단에서 0.1mm 내지 1.5mm 로 이격한 부분에 탄산 가스 레이저의 광을 집광하여, 변형시키기 이전을 0°로 한 경우, 약 60° 내지 90° 정도의 갈고리 형상으로 변형된다. 프로브 고정체(7)의 바닥면을 레이저 광에 직각으로 설치한다. 레이저 광과 프로브 고정체(7)의 단면까지의 거리를 일정하게 유지한다. 이 경우, 레이저 광에 해당하는 측이 그 배면에 대해, 열 흡수량이 많기 때문에, 연화하여 표면 장력이 발생한다. 그 결과, 광섬유의 선단은, 레이저 광에 해당하는 방향으로 절곡된다. 프로브 고정체(7)의 단면과 갈고리 형상부까지의 거리를 일정하게 유지할 수 있고, 절곡방향을 프로브 고정체(7)의 바닥면에 직각으로 할 수 있다.

제9도에 있어서, 프로브 고정체(7)의 단부면의 바닥과 연마면을 평행하게 설치하고, 프로브의 갈고리 형상부를 기계적으로 연마하여, 광 반사면(5)을 형성한다. 이 광 반사면(5)은, 갈고리 형상부에서 보았을 때, 프로브의 절곡방향과 직각으로 형성할 수 있다. 연마량은 광섬유의 코어 부분이 노출되지 않도록 피복부만이 연마되어, 프로브 직경의 3분의 1 정도로 연마량을 설정한다.

또한, 프로브의 선단 개구부 이외의 부분과 광 반사면(5)은, 니켈, 크롬, 금과 같은 금속 또는 이들의 금속막으로 동시에 코팅한다. 반사막을 구성하는 것으로, 광이 프로브로 유입되는 경우에는, 측면에서의 광 노이즈를 제거하거나, 프로브로 부터 광을 조사하는 경우, 스퍼터링, 증착, 비전해도금 등이 이용될 수 있다. 이 경우, 개구부까지 반사막으로 코팅된다. 개구부의 코팅을 제거하기 위해, 강산을 이용한 에칭 또는, AFM 동작시, 접촉압을 높게 하고, 기계적으로 제거하는 방법이 있다.

상기와 같은 주사형 근시야 원자력 현미경용 뾰족한 프로브 제조 방법에 의하면, 프로브 고정체(7)와 갈고리 형상부까지의 길이 정밀도, 갈고리 형상부의 절곡방향의 정밀도 및 갈고리 형상부와 광 반사면 사이의 각도 정밀도를 향상시킨다. 게다가, 이들 정밀도의 재현성이 향상된다. 또한, 프로브 고정체(7)는 미세한 괌섬유 자체를 보다 쉽게 처리할 수 있다. 따라서, 특성의 균일화를 도모할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 프로브 고정체(7)를 설치한 다음에 프로브를 뾰족하게 하는 단계를 도시하지만, 프로브를 뽀족한 후에 프로브 고정체(7)를 설치해도, 동일 동작 및 효과가 얻어진다.

제10도 내지 제12도는, 본 발명에 따른 주사형 근시야 원자 현미경용 뾰족한 프로브 제조 방법의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

제10도 및 제11도는, 프로브 고정체(7)를 설치하는 단계와, 광섬유(1)를 뾰족하게 하는 단계로 구성되며, 제6도 및 제7도의 실시예에서 도시한 단계와 동일하다.

제12도에 있어서, 두께가 약 10㎛에서 100㎛ 정도의 유리기판에 몰리브덴 등의 고융점 금속막을 코팅한 광 반사체(6)를, 뾰족한 프로브(4)의 선단에서 0.1 mm에서 1.5 mm로 이격하고, 프로브 고정체(7)의 바닥면과 평행하게 설치한다. 탄산가스 레이저에서 방출된 빛을 집광하여 갈고리 형상부를 형성한다. 이와 동시에, 광반사체(6)는 레이저 광에 의해 용융 접착된다. 프로브 고정체(7)의 바닥면을 레이저 광에 직각으로 설치하고, 레이저 광에서 프로브 고정체(7)의 단면까지의 거리를 일정하게 한다. 레이저 광에 의한 열 때문에 프로브가 절곡되는 것은 제8도의 실시예에서 설명한 바와 같다. 동시에, 광 반사체(6)의 유리부분이 프로브에 용융 접착된다. 이 단계에 의해, 프로브 고정체(7)의 단면과 갈고리 형상부까지의 거리를 일정하게 할 수 있고, 절곡 방향을 프로브 고정체(7)의 바닥면과 직각으로 형성할 수 있다. 또, 광 반사체(6)는 갈고리 형상부에서 본 바와 같이, 프로브의 절곡방향에 직각으로 설치할 수 있다.

제13도는, 광섬유와 별체의 스프링 요소를 이용하는 프로브의 개략도이다. 선단이 갈고리 형상의 뾰족한 프로브(4)의 선단부에서 본 배면에, 광 반사수단을 갖는 스프링요소(10)의 선단 부분(12)이 접합되고, 스프링 요소(10)는 지지점(13)을 경계로 하여, 고정체(11)에 접합되어 있다. 또, 뾰족한 프로브(4)는 지지점(13) 보다 선단에서 이격된 지지점(14)에서, 고정체(11)에 접합되어 있다.

도시된 실시예에 사용된 스프링 요소는, 10㎛의 두께로 60°각도의 V자 형태이고, 폭은 0.2mm이다. 지지점(13)에서 선단까지의 길이가 1.5 mm 이다. 뾰족한 프로브(4)의 지지점(14)을 선단에서 약 10mm 이격하였다. 스테인레스판의 광섬유에 접합된 표면의 대향면은, 광을 반사하기 충분하게 표면이 매끄럽게 되어 있다. 스테인레스판과 프로브, 및 고정체와 프로브의 접속에는, 50℃의 용융점을 가진 납땜을 사용하였다. 납땜을 사용함으로써 열에 의해 프로브의 탈착이 용이하다. 따라서, 프로브의 교환을 용이하게 할 수 있다. 이 경우 공진점은 7 kHz 부근에서 관측된다.

이러한 유형의 프로브는 탄성을 주로 스프링요소(10)의 형상에 따르기 때문에, 재현성이 좋은 스프링 특성을 얻을 수 있다. 또한, 스프링 요소의 재질이나 형상을 변화함으로써 스프링 특성을 임의로 변경할 수 있다. 또, 반사판의 각도 조절이 불필요하다는 장점이 있다. 또, 스프링 요소(10)를 반사판으로만 사용하는 것이 가능하고, 이 경우 지지점(13, 14)의 위치가 서로 근접하여도 프로브를 사용할 수 있다.

제14도는, 프로브와 시료 사이를 상대적으로 수직으로 진동시키는 수단으로서, 프로브를 시료에 대해 수직방향으로 진동시키기 위한 압전소자를 조합한 프로브의 개략도이다. 압전체(15)는 전압이 인가될 때 두께방향으로 신장 및 수축한다. 압전체(15)의 양 표면에는 전극(16)이 장착되며, 전극 사이에는, 1 kHz에서 100 kHz 사이에서, 0.1V 내지 10V 까지의 AC 전압 (1)을 인가하는 AC 전원(17)이 전극간에 연결되어 있다. 압전체(15)는, 제13도에 도시한 프로브 고정체(11)와 동일하게 배치된다. 뾰족한 프로브(4)와 스프링 요소(10)가 서로 접합되어 있다.

또, 프로브 선단의 개구부 이외의 부분을, 니켈, 크롬, 금과 같은 금속막으로 코팅한다. 개구부를 코팅한 금속막은, 강산에 의한 에칭공정에서 제거된다. 선택적으로, AFM의 동작시 접촉압을 증대하여, 기계적으로 금속막을 제거한다.

이상의 실시예에서, 프로브는 광섬유를 사용한다. 그 밖에, 갈고리 형상의 탄성기판 상에 LiTaO₃, LiNbO₃또는 유리 등의 막을 형성하여, 도핑에 의한 광 전도경로를 구성하는 것으로 다른 프로브를 제작할 수 있다.

제15도는, 보조 프로브(8)를 이용하여 시료(9)를 관찰하기 위해 뾰족한 프로브(4)와 함께 사용되는 경우를 도시하는 개략도이다. 보조 프로브(8)는 뾰족한 프로브(4)와 동일하게 광 전파체인 광섬유로 구성되어 있다.

10㎛의 코어직경과 125㎛의 피복 직경을 가진 광섬유가 보조 프로브(8)로 사용된다. 합성수지의 코팅은 광섬유의 말단에서 약 2 내지 6cm 정도 제거된다. 선단부는 평면을 형성하기 위해 광섬유 절단기에 의해 절단된다. 다음에, 광섬유의 선단으로부터 2 내지 5mm 이격된 위치에, 탄산가스 레이저의 광을 집광시킨다. 변형 이전을 0°로 하는 경우, 약 60° 내지 90°정도의 갈고리 형상으로 변형되었다.

(장치의 구성)

제16도는, 본 발명에 따른 장치의 구성 일예를 도시하는 시료 배면으로부터의 투과광을 검출하는 장치의 개략도이다. 제16도에서, 레이저(30), 집광렌즈(31), 거울(32) 및 상,하부로 이분할된 왕전 변환소자(33)가 제13도 또는 제14도에 도시한 프로브(4) 위에 설치되어 있다. 레이저(30)에서 방출된 광은 집광렌즈(31)에 의해 프로브 상에 반사판의 작용을 겸하는 스프링 요소(10)에 집광되고, 여기서 스프링 요소에 의해 반사된 광은 거울(32)을 통해 광전 변환소자(33)로 도입된다. 또, 광학정보측정용 광원(34)에서 방출된 광은, 시준기 렌즈(35)(collimator lens)를 통해 경사면에 전반사 처리를 행하는 프리즘(36) 상의 시료(37)에 배면으로부터 조사된다. 시료에 근접한 프로브(4)의 선단에 광이 도입된 다음, 프로브(4)의 다른 말단에 유도되며, 최종적으로 광전변환소자(38)에 도입되도록 되어 있다.

프리즘(36)과 시료(37)는, 3차원으로 이동가능한 거친 동작기구(39)와 미동기구(40) 상에 설치되어 있다. 광전 변환소자(33)에서 검출된 신호는 서보 기구(41)로 송신되며, 이 신호에 따라 서보 기구(41)는 시료로 이동되거나 표면 관찰시, 프로브의 편향이 소정의 값을 초과하지 않도록 거친 동작기구(39)와 미동기구(40)를 제어하도록 되어 있다. 서보기구(41)에는 컴퓨터(42)가 접속되어 있고, 수평방향의 미동기구(40)의 동작을 제어하는 동시에, 서보 기구의 제어 신호로부터 표면 형상 정보를 얻는다. 광전 변환소자(38)의 신호는, 광원(34)의 광을 변조하거나, 프로브와 시료 사이에 진동이 발생하는 경우, 로크인 증폭기(43)(lock-in amplifier)를 통해 컴퓨터(42)의 아나로그 입력 인터페이스에 접속되어 있다. 미동기구(40)의 2차원 동작에 동기하여, 광정보의 검출을 행한다. 광원(34)으로 부터 광이 변조 또는 처리되지 않는다면, 광전 변환소자(38)의 신호는 로크인 증폭기(43)를 통하지 않고, 바로 컴퓨터(42)의 아나로그 입력 인터페이스에 접속된다.

제17도는, 본 발명의 장치 중 소실광을 검출하는 신규한 장치의 광학시스템 부분의 개략도이다. 광학정보측정용 광원(34)에서 방출된 광은, 시준기 렌즈(35)와 거울(44)을 통해, 경사면을 상방으로 향해 시료(37)를 위치한 프리즘(45)에, 측면으로부터 시료 배면에서 전반사되는 각도로 조사된다. 이때, 시료 표면으로 부터 누출된 소실광이, 시료(37)에 근접하는 프로브(4)의 선단에 도입된다. 다음에, 광은 프로브의 타단부로 유도되어, 광전변환소자(38)로 유입되도록 되어 있다. 프리즘(45)과 시료(37)는 3차원으로 이동 가능한 거친 이동기구(39)와 미동기구(40) 상에 설치되어 있다.

제18도는, 본 발명의 장치 중 프로브(4)로부터 광을 조사하여 투과광을 검출하는 신규한 장치의 광학시스템 부분의 개략도이다. 광정보측정용 광원(34)으로 방출된 광은, 집광렌즈(49)에 의해 프로브(4)로 도입되고, 프리즘(36)에 근접한 프로브의 선단에서 시료(37) 표면에 조사된다. 이 프리즘(36)의 경사면은 입사광을 전반사하도록 코팅되어 있다. 시료(37)는 프리즘(36)에 위치한다. 이 프리즘(36) 경사면의 내면에 반사된 광은 렌즈(50)에 의해 평행광으로 되고, 렌즈(51)에 의해 광전변환소자(38)에 집광된다. 프리즘(36)과 시료(37)는 3차원으로 이동가능한 거친 동작기구(39)와 미동기구(40) 상에 설치되어 있다.

제19도는, 본 발명의 장치 중 프로브를 투광측에 사용하여, 반사광을 측정하는 신규의 장치의 개략도이다. 광원(34)에서 방출된 광은, 렌즈(57)에 의해서 집광되어, 광섬유(4) 안으로 유입된다. 유입된 광은 시료에 근접한 프로브(4)의 선단에서 시료 표면으로 조사된다. 시료(37)에서 반사된 광은, 시료 상면에 설치된 수광렌즈(56)에 의해 광전 변환소자(38)에 집광된다. 시료(37)는 3차원으로 이동가능한 미동기구(40)와 거친 동작 기구(39) 상에 설치되어 있다.

제20도는, 본 발명의 장치 중 프로브를 수광측에 사용하여, 반사광을 측정하는 신규의 장치의 개략도이다. 시료 상면에 설치된 광원(34)에 의해 방출된 광은, 렌즈(58)를 통해 시료(37) 상에 조사되며, 시료 표면에 의해서 반사된 광중에서 시료 표면에 근접한 프로브의 선단 부근에서 반사광은 프로브의 선단에서 광섬유 내에 도입된 다음, 프로브 말단에서 광전 변환소자(38) 표면에 조사된다. 시료(37)는 3차원으로 이동 가능한 거친 동작기구(39)와 미동기구(40) 상에 설치되어 있다.

제21도는, 본 발명의 장치 중 프로브를 투광 및 수광에 사용하는 반사광 측정형장치의 개략도를 도시하는 도면이다. 광원(34)에서 방출된 광은, 렌즈(52)에 의해 평행광으로 되고, 빔 분할기(53)를 통해 투과한 다음에, 렌즈(54)에 의해서 집광되어, 광섬유(4) 내로 유입된다. 유입된 광은 시료(37)에 근접한 프로브(4)의 선단에서 시료 표면에 조사된다. 시료(37)에서 반사된 광은 다시 프로브 선단에서 프로브(4) 내로 유입된다. 다음에 프로브의 말단으로부터 방출되고, 렌즈(54)에 의해서 평행광으로 된다. 빔 분할기(53)에서 90°각도로 반사된 광 성분은, 렌즈(55)에 의해, 광전 변환소자(38)에 집광된다. 시료(37)는 3차원으로 이동 가능한 거친 동작 기구(39)와 미동기구(40) 상에 설치되어 있다.

제22도는, 본 발명의 장치의 구성의 일례로서, 뾰족한 프로브(4)에서 광을 조사하여 보조 프로브(8)에 의해 광을 검출하는 장치 구조의 일예를 도시하는 개략도이다. 제22도에서, 레이저광원(30), 집광렌즈(31), 거울(32) 및 상,하부로 분할된 광전 변환소자(33)가 뾰족한 프로브(4) 위에 설치되어 있다. 레이저(30)에 의해 방출된 광은 집광렌즈(31)에 의해 뾰족한 프로브(4)의 광 반사면(5)상에 집광되며, 광 반사면(5)에서 반사된 광은 거울(32)을 통해 광전변환소자(33)로 유입된다 또, 광원(34)에서 방출된 광은 렌즈(49)에 의해 집광되어, 뾰족한 프로브(4) 선단과 대향하는 단부 코어로 도입된다. 도입된 광은 시료에 근접하는 뾰족한 프로브(4)의 선단으로부터 시료 표면에 조사된다. 시료에서 반사된 광은, 시료 상면에 설치된 보조 프로브(8)에 의해 광전변환소자(38)로 유도된다. 시료(37)는, 3차원으로 이동 가능한 거친 동작 기구(39)과 미동기구(40) 상에 설치되어 있다.

광전변환소자(33)에서 검출된 신호는 서보기구(41)로 송신되며, 이 신호에 따라, 서보기구(41)는 시료쪽으로 프로브의 접근이나 표면 관찰시, 프로브의 편향이 소정값을 초과하지 않도록 거친 동작기구(39)와 미동기구(40)를 제어한다. 서보기구(41)에는 컴퓨터(42)가 접속되어 있고, 수평 방향으로 미세 동작기구(40)의 동작을 제어하는 동시에 서보기구의 제어신호로부터 표면 형상의 정보를 얻는다. 광원(34)의 광을 변조하거나 프로브와 시료 사이에서 진동이 발생하는 경우에는, 광전변환순자(38)로부터의 신호는 로크인 증폭기(43)을 통해 컴퓨터의 아나로그 입력 인터페이스에 접속된다. 이처럼, 광학 정보가 미동기구(40)의 2차원 동작과 동기하여 검출된다. 광원(34)의 광이 변조 또는 처리되지 않는다면, 광전 변환소자(38)의 신호는 로크인 증폭기(43)를 통하지 않고, 바로 컴퓨터(42)의 아나로그 입력 인터페이스에 접속된다.

뾰족한 프로브와 시료 사이를 상대적으로 수직으로 진동시키는 수단으로서, 프로브를 시료에 대해 수직방향으로 진동시키기 위한 압전소자를 사용하는 경우에는, 전압 인가에 의해 두께 방향으로 신축을 유발하는 압전체(15)가 프로브에 설치되어 있다. 압전체(15)의 양면에는 전극이 설치되어 있고, 전극 사이에는 1 내지 100 kHz 사이에서, 0.1 내지 10V 까지의 AC 전압을 인가할 수 있는 AC 전원이 접속된다.

한편, 보조 프로브(8)에서 광을 조사하고, 뾰족한 프로브(4)에서 광을 검출하는 경우, 광원(34)과 렌즈(49)는 보조 프로브(8)의 대향 단부에 설치된다. 광전변환소자(38)는 뾰족한 프로브(4)의 대향 단부에 설치된다.

이상 상술한 장치에서, 포토 멀티플라이어, 포토 다이오드, 포토 다이오드 어레이 또는 CCD 이미지 센서는 광전 변환소자(38)로서 사용 가능하다. 필요하다면, 광학 필터, 격자 또는 다른 스펙트럼 분광장치가 광전 변환소자(38)의 전면에 설치되며, 이에 따라 파장 정보의 관찰이 가능하게 된다. 또, 광원(34)은 반도체 레이저, He-Ne 레이저, Ar 레이저, 질소레이저, YAG 레이저 등의 레이저 광원 이외, 통상의 백색광원과 모노크로메이터(monochromator)의 조합을 사용할 수 있다. 소실광의 측정 등, 검출되는 광이 미약하게 되는 경우에는, 광원에서 출력하는 광에 변조를 가해, 검출신호로부터 동기한 성분을 제거하여 노이즈를 제거할 필요가 있지만, 반도체 레이저의 경우는, 레이저 소자에 흐르는 전류를 펄스 제어하는 것으로 변조를 가할 수 있다.

다른 광원의 경우에, 기계적 광쵸퍼(mechanical light chopper), 광전변조기(electrooptical modulator), 또는 음향광학변조기(acoustooptic modulator)를 사용하여 변조될 수 있다. 또, 프로브와 시료 사이를 진동시키는 경우에는, 이 진동은 변조를 가하는 것과 동등 효과를 얻을 수 있다. 길이가 100mm, 외경이 10mm, 및 벽 두께가 1mm 를 가진 원통형상의 압전 세라믹을 미동기구(40)로 사용한다. 이 미동기구는 X 및 Y 방향으로 각각, 150㎛ 이동하고, Z 방향으로 5㎛ 이동한다. 프로브와 시료 사이를 진동시키는 수단으로서, 제14도에 도시한 수단에 한정하지 않고, 미동기구(40)의 Z 방향 동작에 의해 진동이 발생되는 것도 가능하다. 또, 미동기구(40)에, 시료에 Z 방향의 진동을 부여하는 바이모프셀(bimorph cell)을 별도로 부가하는 것도 가능하다.

또, 보조 프로브의 단면을 연마하고, 표면 볼록 형상을 만들기 위해 보조프로브에서의 광을 조사하는 경우에는 광의 스폿을 작게하는 것이 가능하다.

이와 같이 구성된 장치에 있어서, 투과광을 측정하는 경우, 광 투과성, 흡수도 및 형광에 관한 2차원 정보 측정과 동시에 AFH 영상의 관찰이 동시에 가능하게 된다. 반사광을 측정하는 경우, 장치는 시료 표면의 광흡수율, 반사율 및 형광 측정에 적합하다는 것이 명백하게 되었다. 측정의 분해능은, 10nm 의 분해능으로 AFM 이미지 정보와 2차원 광학 정보를 달성할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 프로브를 고정하고, 시료측에 동작수단을 장착한 장치에 관해서 기술하지만, 프로브에 동작수단을 장착하고, 시료측을 고정하는 형태의 장치를 구성할 수 있다.

본 발명의 프로브 및 장치는, 시료의 광 투과성이나 전도성의 유무와 무관하게 고해상도로 시료 표면 형상 및 광학 특성의 측정이 가능한 장치를 실현할 수 있다.

특히, 뾰족한 프로브 자체의 탄성이 스프링 요소로 사용되고 광 반사면이 프로브 상에 직접 형성되는 경우, 제조하기 용이한 정확한 프로브가 얻어진다.

갈고리 형상부의 배면에 탄성박막이 접합된 프로브는, 광 전파체의 지지점을 탄성박막의 지지점 보다 멀리 이격함으로써, 광 전파체의 강성 영향을 억제한다. 탄성박막의 탄성에 따른 변위가 구해지며, 탄성의 설정이 용이한 효과가 있고, 재현성이 우수한 프로브의 공급이 가능하게 된다.

또한, 뾰족한 프로브와 함께 보조 프로브를 사용하는 것에 의해, 시료 표면 형상 및 광특성 뿐만 아니라, 광산란과 형광의 측정도 가능한 장치를 실현할 수 있다.

Claims (13)

1. 광전파 매체를 포함하는 프로브에 있어서, 상기 프로브의 일 단부에 광을 투과하는 투과홀이 마련되고, 상기 투과홀은 갈고리 형상부를 갖는 광 전파체와 접촉하는 뾰족한 선단부를 갖는 것을 특징으로 하는 프로브.
2. 제1항에 있어서, 상기 프로브의 갈고리 형상부의 선단에서 보았을 때 프로브의 배면 상에 프로브의 편향을 광학적으로 검출하기 위한 광 반사수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브.
3. 제2항에 있어서, 상기 광 반사수단은 상기 프로브에 형성된 광 반사면인 것을 특징으로 하는 프로브.
4. 제2항에 있어서, 상기 광 반사수단은 상기 프로브에 설치된 미세 광 반사체인 것을 특징으로 하는 프로브.
5. 제1항에 있어서, 적어도 프로브의 일부에 광 반사수단을 갖는 스프링 요소를 더 구비하며, 상기 프로브의 갈고리 형상부의 선단에서 보았을 때 상기 프로브의 배면에, 지지점을 갖는 상기 스프링 요소의 일부가 접합되어, 상기 스프링 요소의 지지점 보다 상기 프로브의 지지점이 프로브의 선단에서 멀리 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 프로브.
6. 제1항에 있어서, 상기 프로브의 갈고리 형상부에 대해 선단 부분의 대향면측에, 위치 정렬면을 갖는 프로브 고정체를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 프로브.
7. 제1항에 있어서, 상기 프로브는 상기 투과홀 주변에 위치하고, 적어도 갈고리 형상부까지 연장하는 상기 투과홀 이외의 부분이 광 반사막으로 코팅된 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 프로브.
8. 주사형 근시야 원자력 현미경용 프로브의 제조 방법에 있어서, 선단부를 가진 광 전파체를 프로브 고정체에 설치하는 단계와, 상기 광 전파체의 선단부를 뾰족하게 하는 단계와, 상기 광 전파체를 갈고리 형상으로 성형하는 단계와, 그리고 상기 광 전파체에 광 반사수단을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 주사형 근시야 원자력 현미경용 프로브의 제조방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 광 반사수단을 형성하는 단계는, 미세한 광 반사체를 프로브에 설치하는 단계로 이루어지며, 고출력의 레이저 광을 조사하여, 상기 갈고리 형상으로 형성하는 단계와, 상기 광 반사체의 설치와 동시에 실행되는 것을 특징으로 하는 주사형 근시야 원자력 현미경용 프로브의 제조방법.
10. 시료 표면의 미세구성과 광학특성을 관찰하기 위해 채용된 주사형 근시야 원자력 현미경에 있어서, 선단부에 광을 투과하는 투과홀과, 일부에 광 반사수단을 갖는 프로브와, 시료에 광을 조사하는 광원 및 광학장치와, 시료를 투과한 광 혹은 시료에 반사된 광을 수용하는 광전변환소자 및 광학장치와, 상기 프로브의 편향을 검출하는 레이저 광을 발생하는 레이저 광원과, 상기 레이저 광을 상기 프로브의 상기 광 반사수단으로 조사하는 집광렌즈와, 상기 광 반사수단에서 반사된 광을 검출하는 검출수단과, 상기 시료와 상기 프로브 사이를 상대적으로 이동시키는 이동수단과, 시료 표면과 상기 프로브 선단 사이의 거리를 제어하는 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 주사형 근시야 원자력 현미경.
11. 제10항에 있어서, 상기 프로브의 선단과 상기 시료를 서로에 대해 수직방향으로 진동시키는 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 주사형 근시야 원자력 현미경.
12. 제10항에 있어서, 단부에 광을 투과하는 투과홀을 갖는 광 전파체로 이루어진 보조 프로브를 더 구비하며, 상기 보조 프로브는 상기 프로브의 선단부에 근접 설치된 광 전파면과 광 투과홀 부분을 구비하는 것을 특징으로 하는 주사형 근시야 원자력 현미경.
13. 제12항에 있어서, 상기 보조 프로브의 상기 광 투과홀 부분은 볼록면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 주사형 근시야 원자력 현미경.