KR101371122B1 - 플라스몬 단층촬영 - Google Patents

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Abstract

플라스몬 에너지는 제1 재료의 제1 표면상의 최소한 하나의 여기 위치에서 플라스몬 공진을 여기하여 발생되고, 플라스몬 에너지가 최소한 하나의 여기 위치에서 최소한 하나의 측정 위치로 전파된 후 제1 표면상의 최소한 하나의 측정 위치에서 검출된다. 플라스몬 에너지 감쇠량은 최소한 하나의 여기 위치 및 최소한 하나의 측정 위치 사이의 다수의 경로를 따라 결정되며, 다수의 경로를 따라 결정된 플라스몬 에너지 감쇠량에 기초하여 최소한 하나의 표면상의 다수의 점들에서 제1 표면 및 제2 재료의 제2 표면 사이의 상대거리가 결정된다.
플라스몬, 에너지, 여기, 공진, 감쇠, 상대거리, 절대거리, 단층촬영.

Description

플라스몬 단층촬영{PLASMON TOMOGRAPHY}
본 기재는, 일반적으로, 플라스몬 단층촬영에 관한 것이다.
표면 플라스몬 공진("플라스몬")은 서로 다른 유전 특성 (dielectric properties)을 가지는 재료들의 계면에서 여기될 수 있다. 플라스몬은 일반적으로 C. Kittel, 저서 "Introduction to Solid State Physics", (Wiley, 1995)에 기술되며, 본 발명에 참조로 포함된다.
하나의 일반적인 양태에 의하면, 본 방법은, 제1 재료의 제1 표면상의 최소한 하나의 여기 위치에서 플라스몬 공진을 여기시켜 플라스몬 에너지를 생성하고, 플라스몬 에너지가 최소한 하나의 여기 위치에서 최소한 하나의 측정 위치로 전파된 후 제1 표면상의 최소한 하나의 측정 위치에서 플라스몬 에너지를 검출하는 것을 포함한다. 최소한 하나의 여기 위치 및 최소한 하나의 측정 위치 사이의 다수의 경로를 따라 플라스몬 에너지 감쇠량이 결정되고, 다수의 경로에 따라 결정된 플라스몬 에너지의 감쇠량에 기초하여 최소한 하나의 표면들 상의 다수의 점들에서 제1 표면과 제2 재료의 제2 표면 사이의 상대거리가 결정된다.
구현예는 하나 또는 그 이상의 다음 특징을 포함할 수 있다. 예를 들면, 본 방법은, 상기 상대거리 및 점들 중 하나에서의 제1 표면과 제2 표면 사이의 알려진 거리에 기초하여 다수의 점들에서의 제1 표면과 제2 표면 사이의 절대거리를 측정하는 것을 더욱 포함할 수 있다. 제1 표면은 전도성 층을 포함할 수 있다. 제1 표면은 광결정을 포함한 재료의 일부를 정의할 수 있다.
본 방법은 제1 표면 주변을 따라 다수의 측정 위치에서의 플라스몬 에너지 검출을 더욱 포함할 수 있다. 본 방법은 제1 표면 주변을 따라 다수의 여기 위치에서 플라스몬 공진을 여기하는 것을 더욱 포함할 수 있고 및/또는 제1 표면의 주변을 따라 다수의 측정 위치에서 플라스몬 에너지를 검출하는 것을 더욱 포함할 수 있다.
플라스몬 공진을 여기하는 것은 제1 표면에 광 에너지를 제공하는 것을 포함할 수 있고, 광 에너지를 제1 표면에 제공하는 것은 레이저 광으로 제1 표면의 최소한 일부를 조명하는 것을 포함할 수 있다. 또한 플라스몬 공진을 여기하는 것은 전자기적 방사의 간섭 빔을 제1 표면에 제공하는 것을 포함할 수 있다.
제1 또는 제 2표면들 중 최소한 하나는 마스크 일부를, 제1 또는 제2 표면 중 나머지 다른 하나는 기판의 일부를 정의할 수 있다. 마스크는 제1 표면에 다수의 플라스몬 가이드를 포함할 수 있고, 플라스몬 가이드는 제1 표면상의 다수의 경로를 정의할 수 있다. 다수의 플라스몬 가이드는 제1 표면상에서 상호간 실질적으로 평행하게 배치될 수 있다. 본 방법은 다수의 플라스몬 가이드 각각의 제1단에 실질적으로 위치하는 여기 위치에서 플라스몬 공진을 여기하고, 다수의 플라스몬 가이드 각각의 제2단에 실질적으로 위치하는 측정 위치에서 플라스몬 에너지를 검출하는 것을 더욱 포함할 수 있다.
본 방법은 제1 표면을 가진 제1 재료를 제공하고 제1 표면에 대향하는 제2 표면을 가진 제2재료를 제공하는 것을 더욱 포함할 수 있다. 제1 표면은 패턴화된 표면일 수 있고, 제 2표면은 폴리머를 포함할 수 있고, 본 방법은 제1 표면의 패턴화된 표면에 상응하는 패턴이 제2재료에서 생성될 때까지 폴리머-유리 전이 온도 이상으로 제2 재료를 가열하고, 폴리머-유리 전이 온도 이하로 제2 재료를 냉각하는 것을 더욱 포함할 수 있다.
본 방법은 제1 표면과 제2 표면 사이의 상대거리를 결정한 후 제1 또는 제2 표면을 변경하는 것을 더욱 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 또는 제2 표면을 변경한 후 제1 표면상의 최소한 하나의 여기 위치에서 플라스몬 공진을 여기하여 플라스몬 에너지를 생성할 수 있고, 플라스몬 에너지는 최소한 하나의 여기 위치에서 최소한 하나의 측정 위치까지 전파된 후 제1 표면상의 최소한 하나의 측정 위치에서 검출될 수 있다. 제1 또는 제2 표면이 변경된 후 최소한 하나의 여기 위치와 최소한 하나의 측정 위치 사이의 다수의 경로를 따라 플라스몬 에너지 감쇠량이 결정될 수 있고, 다수의 경로에 따라 결정된 플라스몬 에너지 감쇠량에 기초하여 제1 또는 제2 표면 변경 후 최소한 하나의 표면상의 다수의 점들에서 제1 표면과 제2 표면 사이의 상대거리가 결정될 수 있다. 제1 또는 제2 표면들을 변경하는 것은 변경된 표면상에서의 마이크로-전자-기계적 구조체를 이동시키는 것, 변경된 표면에 걸쳐서 구조체를 이동시키는 것, 또는 제1 또는 제2 표면의 재료와 다른 재료 사이의 반응을 촉진시키는 것을 포함할 수 있다.
다른 일반적인 양태에서, 본 방법은 제2 재료의 제2 표면에 대향하는 제1 재료의 제1 표면상의 최소한 하나의 여기 위치에서 플라스몬 공진을 여기하여 플라스몬 에너지를 생성하고, 플라스몬 에너지가 여기 위치에서 측정 위치로 전파된 후 제1 표면상의 측정 위치에서 플라스몬 에너지 양을 검출하는 것을 포함한다. 제1 표면과 제2 표면 사이의 상대 위치는 측정 위치에서 검출된 플라스몬 에너지 양에 기초하여 조정될 수 있다.
구현예는 하나 또는 그 이상의 다음 특징을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제2 재료는 반도체 재료를 포함할 수 있고 제 1재료는 패턴화된 마스크를 포함할 수 있다. 본 방법은 제1 표면을 가진 제1 재료를 제공하고 제1 표면에 대향하는 제2 표면을 가진 제2 재료를 제공하는 것을 더욱 포함할 수 있다. 본 방법은 제1 표면상의 최소한 하나의 여기 위치에서 플라스몬 공진을 여기하여 플라스몬 에너지를 생성하고, 플라스몬 에너지가 여기 위치에서 측정 위치로 전파된 후 제1 표면상의 측정 위치에서 플라스몬 에너지 양을 검출하고, 및 측정 위치에서 검출된 플라스몬 에너지 양이 소망하는 플라스몬 에너지의 량과 실질적으로 같아질 때까지 측정 위치에서 검출된 플라스몬 에너지 양에 기초하여 제1 표면과 제2 표면 사이의 상대위치를 조정하는 것을 포함할 수 있다.
제1 표면은 제1 변형부(deformity)를 포함할 수 있고, 제2 표면은 제2 변형부를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 변형부 및 제2 변형부는 표면들로부터의 돌출부(protrusion)일 수 있다. 제1 및 제2 변형부은, 측정된 플라스몬 에너지 양이 소망하는 플라스몬 에너지 양과 실질적으로 동일할 때, 제1 및 제2 표면에 실질적으로 수직한 방향을 따라 정렬될 수 있다.
다른 일반적인 양태에 의하면, 본 장치는 제1 재료의 제1 표면을 제2 재료의 제2 표면과 정렬시키도록 구성된 위치선정 구조체, 광 에너지원, 검출기 및 처리기(processor)를 포함한다. 광 에너지원은 제1 재료의 제1 표면상의 최소한 하나의 여기 위치에서 플라스몬 공진을 여기시키도록 응답하는 주파수에서 전자기적 방사 (radiation)를 제공할 수 있도록 배치된다. 검출기는 최소한 하나의 여기 위치로부터 공간적으로 이격된 제1 표면상의 최소한 하나의 측정 위치에서 여기된 플라스몬 에너지에 해당되는 신호를 생성하도록 구성된다. 처리기는 최소한 하나의 측정 위치에서 여기된 플라스몬 에너지에 해당하는 신호에 응답하여 제1 재료와 제2 재료 사이의 최소한 하나의 이격 거리를 결정하도록 구성된다.
구현예들은 하나 또는 그 이상의 다음 특징을 포함할 수 있다. 예를 들면, 처리기는 최소한 하나의 여기 위치와 최소한 하나의 측정 위치 사이의 경로를 따라 플라스몬 에너지 감쇠량을 결정하도록 더 구성될 수 있으며, 상기 경로를 따라 결정된 플라스몬 에너지 감쇠량에 최소한 부분적으로 기초하여 제1 표면과 제2 표면 사이의 최소한 하나의 이격 거리를 결정하도록 구성될 수 있다. 또한 처리기는 최소한 하나의 여기 위치와 최소한 하나의 측정 위치 사이의 다수의 경로들을 따라 플라스몬 에너지 감쇠량을 결정하도록 구성될 수 있으며, 다수의 경로를 따라 결정된 플라스몬 에너지 감쇠량에 최소한 부분적으로 기초하여 제1 표면과 제2 표면 사이의 최소한 하나의 이격 거리를 결정하도록 구성될 수 있다.
광원은 레이저일 수 있다. 제1 표면은 전도성 층을 포함할 수 있고 및/또는 광결정으로 구성된 재료의 일부를 정의할 수 있다. 광 에너지원은 제1 표면 주변을 따라 다수의 여기 위치에서 플라스몬 공진을 여기하도록 구성될 수 있다. 검출기는 최소한 하나의 여기 위치로부터 공간적으로 이격된 제1 표면 주변을 따라 다수의 측정 위치에서 여기된 플라스몬 에너지에 해당되는 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 제1 또는 제2 표면 중 최소한 하나는 마스크 일부를 정의할 수 있고, 제 1 또는 제2 표면 중 나머지 다른 하나는 기판 일부를 정의할 수 있다. 마스크는 제1 표면상의 다수의 플라스몬 가이드를 포함할 수 있고 플라스몬 가이드는 제1 표면상의 다수의 경로를 정의할 수 있다. 다수의 플라스몬 가이드들은 제1 표면상에서 실질적으로 상호 평행하게 배치될 수 있다. 광 에너지원은 다수의 플라스몬 가이드 각각의 제1단에 실질적으로 위치하는 여기 위치에서 플라스몬 공진을 여기하도록 더 구성되고; 검출기는 다수의 플라스몬 가이드 각각의 제2단에 실질적으로 위치하는 측정 위치에서 여기된 플라스몬 에너지에 해당되는 신호를 생성하도록 더욱 구성될 수 있다.
제1 표면은 패턴화된 표면일 수 있고, 제2 재료는 폴리머를 포함할 수 있고, 본 장치는 또한 제1 표면의 패턴화된 표면에 해당되는 패턴이 제2 재료에서 생성될 때까지 폴리머-유리 전이 온도 이상으로 제2 재료를 가열하도록 구성되는 열원을 포함할 수 있다. 검출기는 측정 위치에서 플라스몬 에너지를 전자기파에 커플링시킬 수 있도록 구성된, 예를 들어 회절격자를 포함할 수 있는 커플러를 포함할 수 있다.
다른 일반적인 양태에서, 본 장치는 제1 재료의 제1 표면을 제2 재료의 제2 표면과 정렬시키도록 구성된 위치선정 구조체, 광 에너지원 및 검출기를 포함할 수 있다. 광 에너지원은 제1 재료의 제1 표면상의 최소한 하나의 여기 위치에서 플라스몬 공진을 여기시키도록 응답하는 주파수로 전자기적 방사를 제공하도록 배치될 수 있다. 검출기는 최소한 하나의 여기 위치로부터 공간적으로 이격된 제1 표면상의 최소한 하나의 측정 위치에서 여기된 플라스몬 에너지에 해당되는 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 위치선정 구조체는 신호에 응답하여 제1 표면과 제2 표면 사이의 상대적 위치를 조절하도록 구성될 수 있다.
구현예는 하나 또는 그 이상의 다음 특징을 포함할 수 있다. 예를 들면, 위치선정 구조체는 제1 표면을 제2 표면과 정렬시키도록 구성된 이동 스테이지를 포함할 수 있고, 본 장치는
여 신호를 제1 표면 또는 제2 표면을 나머지 다른 하나의 제1 표면 또는 제2 표면과 정렬 위치가 되도록 이동시키는 신호를 이동 스테이지에 제공하기 위하여 상기 여기된 플라스몬 에너지에 해당하는 신호를 처리하도록 구성된 처리기를 더 포함할 수 있다.
제2 재료는 반도체 재료를 포함할 수 있고 및/또는 제1 재료는 패턴화된 마스크를 포함할 수 있다. 제1 표면은 제1 변형부를 포함할 수 있고 제2 표면은 제2 변형부를 포함할 수 있다. 제1 변형부 및 제2 변형부는 표면으로부터의 돌출부일 수 있다. 검출기는 제1 표면상의 최소한 하나의 측정 위치에서 여기된 플라스몬 에너지의 양에 해당되는 신호를 생성하도록 구성될 수 있고, 위치선정 구조체는 검출된 플라스몬 에너지 양이 소망하는 플라스몬 에너지 양과 실질적으로 동일할 때, 제2 표면과 함께 제1 표면에 실질적으로 수직한 방향을 따라 제1 변형부와 제2 변형부를 정렬시키도록 구성될 수 있다.
검출기는 측정 위치에서 플라스몬 에너지를 전자기파에 커플링시키도록 구성된 커플러를 포함할 수 있다. 커플러는 회절격자(diffraction grating)를 포함할 수 있다.
다른 일반적인 양태에서, 본 물품(article)은 전기회로로 하여금, 제2 재료의 제2 표면에 대향하는 제1 재료의 제1 표면상의 최소한 하나의 플라스몬 여기 위치와 제1 표면상의 최소한 하나의 측정 위치 사이의 다수의 경로를 따른 플라스몬 에너지 감쇠량에 대한 데이터를 얻고, 다수의 경로를 따라 결정된 플라스몬 에너지 감쇠량에 기초하여 제1 표면과 제2 표면 중의 최소한 하나의 표면상의 다수의 점들에서 제1 표면 및 제2 재료의 제2 표면 사이의 상대거리를 결정하도록 하게 하는 실행 가능한 명령어를 저장하는 기계-접근 가능한 매체를 포함한다.
구현예는 하나 또는 그 이상의 다음 특징을 포함할 수 있다. 예를 들면, 명령어는 또한 전기회로로 하여금, 제1 표면상의 최소한 하나의 점에서 제1 표면과 제2 표면 사이의 알려진 거리에 대한 자료를 얻게하도록 하고, 상기 상대거리 및 제1 표면에서의 최소한 하나의 점에 기초하여 다수의 점들에서의 제1 표면 및 제2 표면 사이의 절대거리를 결정하도록 하게 할 수 있다. 명령어는 또한 전기회로로 하여금, 제1 표면 또는 제2 표면을 나머지 다른 하나의 표면에 대해 상대적으로 이동시킴으로써 위치선정 구조체가 응답하는 제어신호를 생성하도록 하게 할 수 있다.
다른 일반적인 양태에서, 본 물품은 전기회로로 하여금, 플라스몬 에너지가 그로부터 전파되어 나온 측정 위치에서 이격된 제2 표면과 대향되는 제1 표면상의 측정 위치에서의 플라스몬 에너지 양에 대한 데이터를 얻고, 플라스몬 에너지 양 을 소정의 양과 비교하고, 제1 표면 또는 제2 표면을 나머지 다른 하나의 표면에 대해 상대적으로 이동시킴으로써 위치선정 구조체가 응답하는 제어신호를 생성하도록 하게 하는 실행 가능한 명령어를 저장하는 기계-접근 가능한 매체를 포함한다.
하나 또는 이상의 실시예의 설명은 첨부도면 및 하기 상세한 설명에서 기술된다. 기타 특징은 상세한 설명 및 도면 및 청구범위에서 명백하여 질 것이다.
상기 요약은 단지 예시적이고 어떠한 경우에도 제한적인 의도가 아니다. 상기 예시적인 양태, 실시예 및 특징과 함께, 다른 양태, 실시예, 및 특징은 도면 및 이하 상세한 설명을 참조하여 더욱 명백하여 질 것이다.
도 1은 표면 플라스몬 단층촬영을 이용한 표면 이미지 생성을 위한 시스템의 개략적 사시도이다.
도 2는 표면 플라스몬 공진이 여기될 수 있는 표면을 가지는 대상체의 개략적 측면도 및 표면 플라스몬 공진의 소산장(evanescent fields) 진폭의 개략적인 도면이다.
도 3은 다른 대상체 표면에 근접하여 표면 플라스몬 공진이 여기되는 표면을 가지는 대상체의 개략적 측면도 및 표면 플라스몬 공진의 소산장 진폭의 개략적인 도면이다.
도 4는 대상체 표면상의 제1 위치에서 표면 플라스몬 공진을 여기하고 상기 표면상의 다른 위치에서 표면 플라스몬 공진 에너지를 검출하기 위한 시스템의 개략적 측면도이다.
도 5a는 표면 플라스몬 공진을 안내하기 위한 복수의 가이드를 가지는 표면의 개략적 평면도이다.
도 5b는 표면 플라스몬 공진을 안내하기 위한 복수의 가이드를 가지는 표면의 개략적 측면도이다.
도 6은 변경 가능 표면을 가지는 대상체에 근접하여 표면 플라스몬 공진이 여기되는 표면을 가지는 대상체의 개략적 측면도이다.
도 7은 변경가능하고 표면 플라스몬 공진이 여기될 수 있는 표면을 가지는 대상체의 개략적인 측면도이다.
도 8은 표면 플라스몬 공진이 여기될 수 있는 표면을 가지고, 상보적 정렬 가이드가 있는 표면을 가지는 대상체에 근접한 정렬 가이드를 가지는 대상체의 개략적 측면도이다.
도 9a는 변경 가능 대상체에 근접한 마스크의 개략적 측면도이다.
도 9b는 대상체가 변경된 후 변경 가능 대상체에 근접한 마스크의 개략적 측면도이다.
도 10은 일부 실시예에 의한 두 개의 표면들 사이의 상대 거리를 결정하는 방법을 보이는 흐름도이다.
하기 상세한 설명의 일부를 이루는 첨부 도면들을 참조하여 설명된다. 도면에서, 유사한 기호는, 다른 언급이 없는 한, 통상 유사한 구성을 나타낸다. 상세한 설명, 도면 및 청구범위에서 기술된 예시적 실시예는 제한적임을 의미하는 것은 아니다. 본 발명의 사상 및 범위를 벗어남이 없이, 기타 실시예들 및 기타 변형들이 가능할 수 있다.
이하 하나 또는 그 이상의 구현들이 기술된다. 이러한 구현들은 예시적인 것이며 비제한적으로 설명되는 것임을 유념한다. 본 명세서에서 발명의 가능할 수 있는 모든 구현예 및 내용들을 포함하는 것은 불가능하다.
도 1은 표면 플라스몬 단층촬영을 이용하여, 두 표면들 사이의 거리를 결정하고 표면 이미지를 생성하기 위한 시스템(100)을 개략적인 사시도이다. 이미지 처리되는 표면(104)을 가지는 대상체(102)는 다른 대상체(106)의 표면(108)에 근접하게 배치된다. 위치선정 구조체(110)는 표면들(104, 108)이 서로 근접하도록 대상체(102, 106)를 서로 상대적으로 위치시킨다. 위치선정 구조체는 고정 스페이서일 수 있다. 예를 들면, 위치선정 구조체(110)는 표면들(104 또는 108) 중 하나위에 적층되거나 에피텍셜 성장된 소정의 높이를 가지는 구조체일 수 있거나, 표면들(104 또는 108)중의 하나 또는 양자가 거친 경우, 전용 스페이서는 생략될 수 있고 위치선정 구조체(110)는 표면의 다른 부분위로 융기되어 대향 표면과 접하는 표면의 일부일 수 있다. 위치선정 구조체(110)는 또한 이동 가능한 구조체일 수 있고 표면들(104, 108)사이의 거리를 동적으로 조정할 수 있다. 예를 들면, 위치선정 구조체(110)는 표면들상의 다른 위치들에서 표면들(104, 108) 사이의 거리를 독립적 으로 변경할 수 있는 압전성 기둥일 수 있다. 위치선정 구조체(110)는 표면들(104, 108)을 서로 상대적으로, 평행하게 또는 표면에 수직하게 이동시킬 수 있도록 대상체(102 또는 106)를 이동시킬 수 있는 x-y-z 스테이지의 일부일 수 있다.
대상체(106)는 서로 다른 유전상수를 가지는 두 층들(120 및 122)을 포함할 수 있고, 표면 플라스몬 공진은 두 층들 사이의 계면에서 여기될 수 있다. 표면 플라스몬 공진을 지원하기 위하여, 두 층들의 유전상수의 실수부는 특정의 여기 주파수에서 반대 부호를 가진다. 예를 들면, 층(120)은 양의 실수부를 가지는 유전상수의 절연체 또는 반도체 층일 수 있고, 층(122)는 음의 실수부를 가지는 유전상수의 얇은 전도성 막(예를 들면, 금 또는 은 막)일 수 있다.
광 에너지원(130)은 광 에너지를 층(120)과 층(122) 사이의 계면에 조사(照射)시켜서, 대상체(106)의 표면(108) 상의 여기 위치(132)에서 표면 플라스몬 공진을 여기시킬 수 있다. 광 에너지원(130)은 간섭 전자기 에너지원, 즉 표면 플라스몬 공진으로 공진시키는 주파수를 가지는 전자기파를 발생시키는 레이저일 수 있다. 광 에너지는, 층(120)이 광 에너지를 투과시키는 경우에, 층(120) 바닥으로부터 층(120)을 통과하여 층들(120 및 122) 사이의 계면에 조사될 수 있다. 이와 달리, 광 에너지원(130)은 대상체(106 및 102) 사이 또는 대상체(102)를 통과하는 광 에너지의 빔 경로를 가지면서 대상체(106) 상부에 위치될 수 있고 표면(108) 상을 직접 조명할 수 있다. 광 에너지의 빔 경로는 또한 대상체(102)가 광 에너지를 투과시키는 경우 대상체(102)를 통과하여 진행될 수 있다. 또 다른 구현에서, 광 에너지원(130)은 대상체(106) 위 또는 그 내부에 배치될 수 있고, 층들(120 및 122) 사이의 계면을 향하여 광 에너지를 조명하도록 가동될 수 있다. 예를 들면, 에너지원(130)은 대상체 (106)의 층들 내부에서 제조된 하나 또는 그 이상의 발광다이오드(LED) 또는 반도체 레이저를 포함할 수 있고, 표면 플라스몬 공진을 여기하기 위하여 LED 또는 반도체 레이저로부터의 광 출력은 층들(120 및 122)의 계면에 조사될 수 있다.
여기 위치(132)에서 표면 플라스몬 공진이 여기될 때, 공진에너지는 표면(108)상을 이동하여, 공진에너지 량을 검출할 수 있는 검출 위치(134)에 도달될 수 있다. 예를 들면, 검출 위치에 있는 커플러(136)는 도파관(예를 들면 광섬유)을 통해 광 에너지 검출기(138)에 이송될 수 있는 광 에너지에 표면 플라스몬 공진 에너지를 커플링시킬 수 있고, 광 에너지 검출기(138)는 검출 위치(134)에서 플라스몬 에너지에 비례하는 광 신호를 검출할 수 있다. 검출기(138)의 출력은 처리기(140)로 입력되거나/및 메모리(142)에 저장되어 표면들(104 및 108) 사이의 거리를 결정하기 위하여 및/또는 표면들(104 또는 108)의 이미지를 생성하기 위하여 사용되며, 이것은 하기에서 상세하게 설명될 것이다.
도 2는 표면 플라스몬 공진이 여기될 수 있는 표면(202)을 가지는 대상체(200)의 개략적인 측면 및 표면 플라스몬 공진의 소산장(the evanescent fields)의 진폭의 개략적인 도시(250)를 나타낸 것이다. 대상체(200)는 서로 다른 부호의 실수부들을 지닌 유전상수들을 갖는 두 개의 재료들(204 및 206)을 가지고, 플라스몬 공진은 두 재료들 사이의 계면(208)에서 생성된다. 예를 들면, 하나의 재료(206)는 폴리머일 수 있고, 다른 재료(204)는 전도성 박층일 수 있다. 하나의 재 료는 또한 광결정(예를 들면, 서로 다른 반사계수를 가지며 교대하는 재료층들의 수직 스택)을 포함할 수 있다. 두 재료들 사이의 계면(208)에서 플라스몬 장 진폭이 가장 크고, 플라스몬 장은 재료내부로 침투함에 따라, 거의 지수함수적으로 감소한다.
층(204)은 도 1의 예시적 구현에서 전도성 층으로 기술되었지만, 층(204 및 206) 사이의 계면(208)에서 플라스몬이 여기되기 위하여, 층(204)은 반드시 전도성일 필요는 없다. 플라스몬은 다른 구성에서도 발생될 수 있다. 예를 들면, 만일 층들(204 및 206)의 유전상수의 실수부들이 계면(208)에서 반대 부호를 가진다면, 플라스몬은 생성되고 본 분야 기술자는 이러한 조건을 만족하는 다양한 구성 및 재료 구성을 발견해낼 수 있을 것이다.
일 실시예에서, 층(204)은 바나듐 디옥사이드(vanadium dioxide)를 포함할 수 있는데, 이것은 본 발명에 참조로 포함된 R. Lopez, L. A. Boatner, T. E. Haynes, L. C. Feldman, 및 R. F. Haglund, Jr. 저서 "Synthesis and characterization of size-controlled vanadium dioxide nanocrystals in a fused silica matrix," (Journal of Applied Physics, 92권, 7호, 2002년 10월 1일)에서 기술되어 있는 바와 같이, 절연체-금속간 또는 반도체-금속간 상전이가 특정 온도에서 일어나는 것으로 알려져 있다. 바나듐 디옥사이드를 상기 구조체에 포함함으로써, 플라스몬 생성 능력은 재료 온도에 따라 온 또는 오프로 스위칭될 수 있다.
층(204)이 플라스몬 장의 침투 깊이(예를 들면, 플라스몬 장의 진폭이 1/e로 줄어드는 재료내의 깊이) 보다 더 얇다면, 감지 가능한 플라스몬 장 진폭은 층(204) 밖으로 나올 수 있다. 예를 들면, 표면 플라스몬 공진이 약 1㎛ 파장을 가진 간섭 방사(coherent radiation)에 의해 여기되면, 금층에서 소산 플라스몬 장의 1/e 깊이는 수 백 나노미터 정도이다. 재료에서 플라스몬 장의 침투 깊이는 재료의 유전상수 허수부(imaginary part)로 결정되고, 이것은 다시 재료의 전자기적 특성 및 방사의 파장에 의존된다. 일반적으로 침투 깊이는 보다 긴 파장의 여기 방사에서 크다. 따라서, 유전체 층(206)에서의 플라스몬 장의 진폭은 감소 지수 곡선(252)으로 나타나고, 층(204)에서의 플라스몬 장의 진폭은 감소 지수 곡선(254)으로 나타낼 수 있다. 층(204) 외부에서, 플라스몬 장의 진폭은 제3의 감소 지수 곡선(256)으로 나타날 수 있다.
도 3은 다른 대상체(300)의 표면(302)에 근접하여 표면(202) 플라스몬 공진이 여기될 수 있는 표면을 가지는 대상체(200)의 개략적 측면도 및 표면 플라스몬 공진의 소산장 진폭 표시(350)를 보이는 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 표면 플라스몬 공진의 소산장은 층(204) 외부로부터 대상체 표면들(302 및 202) 사이의 갭(gap)까지 연장되는 부분(256) 및 대상체(300)까지 연장되는 부분(358)을 포함한다. 재료들의 유전상수 허수부는 표면 플라스몬 장의 침투 깊이를 결정하고, 또한 공진이 계면(208)에 대해 평행 이동할 때 플라스몬 공진 에너지의 소실을 결정하므로, 계면에 근접한 다른 재료들의 존재는 공진이 계면에 대해 평행하게 이동할 때 플라스몬 에너지가 감쇠하는 정도에 영향을 줄 수 있다. 플라스몬이 서로 다른 경로들을 따라 계면에 대해 평행하게 이동할 때 플라스몬 에너지 감쇠량을 측정하여 표면들(202 및 302) 사이의 상대거리가 결정될 수 있고, 표면들(302 및/또는 202) 의 프로필을 만들 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 플라스몬은 표면(108)상에서 다수의 위치(132)에서 여기될 수 있고, 플라스몬 에너지는 표면상의 검출 위치에서 검출될 수 있다. 플라스몬 에너지는 또한 검출된 플라스몬 에너지가 하나 또는 그 이상의 여기 위치(132)에서 검출 위치(134)까지의 서로 다른 경로를 따라 이동할 때 표면상의 다수의 서로 다른 검출 위치(134)에서 검출될 수 있다. 플라스몬이 서로 다른 경로를 따라 이동될 때, 검출 위치(134)에서 수신된 에너지 및 여기 위치(132)에서 검출 위치(134)로의 플라스몬 이동 경로에 해당하는 데이터는 메모리(142)에 저장될 수 있다. 이후 데이터는 표면들(108 또는 104)의 이미지를 생성하도록 처리기(142)에 의해 디콘볼빙(deconvolved)된다. 다양한 디콘볼루션(deconvolution) 기법 및 처리방법이 공지되어 있지만, 미국특허번호 제4,063,549호 및 미국특허번호 4,646,256호에도 기재되어 있다.
하나의 실시예에서, 대상체(106)만이 존재하는 경우, 거의 동일한 초기 에너지를 가지는 플라스몬 공진이 다수의 여기 위치(132)에서 여기된 후, 플라스몬 에너지는 다수의 검출 위치(134)에서 검출될 수 있다. 검출 위치(134)에서 검출된 플라스몬 에너지의 양 및 여기 위치에서 검출 위치로의 플라스몬 이동 경로와 관련된 데이터는 각 경로에 따른 감쇠량을 결정하는데 사용된다. 이후, 표면 층(122)의 서로 다른 두께는 플라스몬 에너지를 서로 다른 양만큼 감쇠시키므로, 각 경로에 따른 감쇠량에 대한 정보는 디콘볼빙되어 x- 및 y- 방향으로의 표면(108)상의 위치 함수로서 표면 층(122)의 z-방향에서의 상대적인 두께의 이미지를 생성할 수 있다. 만일 표면 층(122)의 절대두께가 어떤 하나의 위치에서 알려져 있다면, 이러한 정보는 표면(108) 상의 서로 다른 위치에서의 상대두께 정보와 결합되어 표면(108)상의 x- 및 y- 방향으로의 서로 다른 위치에서 표면 층(122)의 절대두께를 결정할 수 있다.
다른 실시예에서, 대상체(102)의 표면(104)이 대상체(106)의 표면(108)에 근접하게 위치하는 경우, 플라스몬 에너지 감쇠량 측정값은 표면(106)의 프로필을 결정하는데 사용될 수 있다. 표면 층(122)의 두께는 균일하다고 가정할 수 있고, 표면(108)은 평평하다고 가정할 수 있다. 표면 플라스몬이 여기 위치(132)에서 여기되어 검출 위치(134)로 이동할 때, 플라스몬이 여기 위치에서 검출 위치로의 경로를 따라 이동할 때의 플라스몬 에너지 감쇠 정도는 표면들(108 및 104) 사이의 거리에 따라 달라지며, 따라서 플라스몬이 경로를 따라 이동할 때 소산 플라스몬 장이 대상체(102)를 어느 정도 침투하였는지에 따라 달라진다. 따라서, 검출 위치(134)에서 검출된 플라스몬 에너지량 및 여기 위치(132)에서 검출 위치(134)로의 플라스몬 이동 경로에 관한 데이터는 각 경로에 따른 감쇠량 결정에 사용될 수 있고, 이러한 정보는 디콘볼빙되어 x- 및 y- 방향으로의 표면(108)상의 위치 함수로서, 즉 z(x,y)로서 표면들(104 및 108) 사이의 z-방향으로의 상대거리를 결정할 수 있다. 예를 들면 표면들(104 및 108) 사이에 위치한 위치선정 구조체(110)의 높이로부터 표면들(104 및 108) 사이의 절대거리가 결정될 수 있다.
다른 실시예에서, 표면(104)이 표면(108)과 근접하여 표면(104)이 프로파일링되기 전에 기준(baseline) 측정이 표면(108)에 대해 이루어질 수 있다. 예를 들 면, 대상체(102)가 없는 경우, 표면 플라스몬은 표면(108)에서 여기되어 검출될 수 있으며, 경로에 따른 감쇠량에 대한 정보는 디콘볼빙되어 표면(108) 상에 x-y 위치 함수로서 표면 층(122)의 상대두께 이미지를 생성할 수 있다. 이러한 데이터는 메모리(142)에 보정 데이터로서 저장될 수 있고, 표면이 표면(108)에 근접할 때 표면(104)을 프로파일링할 때 측정량을 보정하는 경우 사용될 수 있다. 예를 들면, 보정 데이터를 얻고 표면(108)을 표면(104)에 근접하게 이동시킨 후, 표면 플라스몬은 표면(108)상에서 여기되어 검출될 수 있고, 보정 데이터를 얻을 때 사용된 경로와 유사한 경로에 따른 감쇠량에 대한 정보는 보정 데이터와 비교될 수 있다. 예를 들면, 표면(108)이 표면(104)와 근접하게 놓여질 때 특정 경로를 따른 감쇠량이 실질적으로 변경되었다면, 그 경로를 따라 표면들은 아주 근접한 것이 된다. 그러나, 표면(108)이 표면(104)와 근접하게 놓여질 때 다른 경로를 따른 감쇠량이 거의 변하지 않았다면, 그 다른 경로를 따라 표면들은 상대적으로 상당히 아주 멀리 떨어져 있는 것이다. 또한, 표면(104)이 표면(108)에 근접하게 놓여질 때 표면(108)상의 다수의 경로를 따른 플라스몬 에너지 감쇠량에 대한 정보로부터 표면(104) 프로필을 생성할 때, 보정 데이터는 층의 비균일한 두께에 의한 영향을 제거하기 위하여 사용될 수 있다.
도 4는 대상체 표면상의 제1 위치에서 표면 플라스몬 공진을 여기하고 표면상의 다른 위치에서 표면 플라스몬 공진 에너지를 검출하기 위한 시스템의 개략적 측면도이다. 대상체(400)는 재료층(402) 및 다른 재료층(404)을 가지며, 재료들은 반대 부호의 실수부를 가지는 유전상수를 가진다. 따라서, 플라스몬 공진은 두 재 료 층들 사이의 계면(406)에서 여기될 수 있다. 에너지를 표면 플라스몬 공진에 커플링시키기 위하여, 광 에너지는 도 1에서 도시된 바와 같이, 하나의 층을 통하여 계면상으로 조명될 수 있다.
다른 실시예에서, 레이저(410)는 레이저로부터의 직접 경로 또는 도파관(412)(예를 들면, 광섬유)을 통하여 상층(404)으로 조사되는 광 에너지를 발생할 수 있다. 광 에너지는 대상체 표면상의 커플러(420)를 통하여 대상체(400)를 거쳐 계면 (406)에 커플링될 수 있다. 예를 들면, 커플러(420)는 광을 브래그 격자(422)에 조사할 수 있고, 이 브래그 격자(422)는 광 에너지를 층(404)을 거쳐 플라스몬 공진이 여기되는 계면(406)까지 산란시킨다.
플라스몬 에너지는 유사한 방법으로 대상체로부터 커플링될 수 있다. 예를 들면, 플라스몬 에너지는 브래그 격자(432)에 의해 산란되어 광 에너지로 전환될 수 있는데, 이 광 에너지는 커플러(430)에 의해 수용되고, 이 커플러(430)는 광 에너지를 도파관(434)(예를 들어, 광섬유)내로 조사한다. 도파관(434)은 광 에너지를 검출기(436)로 전달하고, 이 검출기(436)는 광 에너지량을 측정한다.
전자기파와 플라스몬 사이의 에너지 커플링 (coupling)을 위한 기타 방법이 가능한데, 이에 관한 몇몇 방법은 W. L. Barnes, A. Dereux, 및 T. W. Ebbesen 저서 "Surface plasmon subwavelength optics," (Nature, 424권, 2003년8월14일, 824-830)에 기술되며, 이것은 본 발명에 참조로 포함된다. 이들 방법은 제한적이지는 않지만 프리즘을 통한 커플링, 플라스몬이 발생된 표면상에서 위상 결함으로부터의 산란에 의한 커플링, 및 플라스몬이 발생된 표면에서의 주기적 파 상(corrugation)을 통한 커플링을 포함한다.
도 5a 및 5b 각각은 표면 플라스몬 공진을 안내하기 위한 복수의 가이드를 가지는 표면의 개략적 평면도 및 측면도이다. 가이드(502)는 제2 재료(506) 상에 놓여진 제1 재료(504)에 의해 형성될 수 있고, 제1 및 제2 재료들은 서로 반대 부호의 실수부를 가지는 유전상수들을 가진다. 예를 들면, 제2 재료(506)는 반도체일 수 있고, 제1 재료(504)는 제2 재료상에 적층되는 금속 층일 수 있다. 플라스몬 공진이 제1 재료와 제2 재료사이의 계면에서 여기될 때, 플라스몬은 계면에 평행하게 이동할 수 있고 가이드(503)의 경로를 따라 안내될 수 있다. 따라서, 가이드(502)는 플라스몬이 여기 위치에서 검출 위치까지 이동하는 예정 경로를 제공한다.
일 실시예에서, 가이드(502)는 표면의 하나의 주변 위치에서 다른 하나의 주변 위치까지 표면을 가로지를 수 있다. 표면 플라스몬 공진은 하나의 주변 위치에서의 위치(510)에서 여기될 수 있고, 플라스몬 에너지는 표면상의 다른 주변 위치의 다른 위치(512)에서 검출될 수 있다.
가이드(502)는 반도체 웨이퍼에 근접하게 배치되는 마스크상에 위치될 수 있고, 그 결과 마스크 패턴은 웨이퍼내로 이전될 수 있다. 일 실시예에서, 가이드(502)는 마스크 패턴의 일부를 형성할 수 있다. 플라스몬이 여기 위치에서 검출 위치로 가이드를 따라 이동될 때 플라스몬 에너지 감쇠량에 대한 정보를 수집하고 디콘볼빙함으로써, 마스크와 반도체 사이의 거리를 마스크 및 반도체 웨이퍼 표면에 걸쳐서 결정할 수 있다. 만일 거리가 표면상의 특정 위치에서 소망하는 거리와 일치하지 않으면, 거리는 하나 또는 그 이상의 위치로 조정됨으로써, 이후 거리는 다시 측정될 수 있다.
도 6은 변경 가능한 표면을 가지는 대상체(650)에 근접하여 표면 플라스몬 공진이 여기되는 표면을 가지는 대상체(600)의 개략적 측면도이다. 일 실시예에서, 대상체(650)는 이동되거나 변경될 수 있는 하나 또는 그 이상의 대상체(654)와 함께 표면(652)을 가진다. 예를 들면, 대상체는 신호가 구조체에 인가되면 위치가 이동될 수 있는 마이크로-전자기계적 구조체(예를 들면, 미러 또는 탄소나노튜브) 일 수 있다. 예를 들면, 신호가 구조체에 인가될 때 구조체는 제1 위치(660)에서 제2 위치( 622)로 이동될 수 있다.
대상체(600)와 대상체(650) 중 하나 또는 양자는 서로 반대 부호의 실수부를 가지는 유전상수를 갖는 두 재료들 사이의 계면(610)을 포함할 수 있다. 여기 위치에서 검출 위치로의 다수의 경로를 쫓아서 플라스몬이 계면(610)을 따라 이동할 때 플라스몬 에너지 감쇠량에 대한 정보를 수집하고 디콘볼빙함으로써, 표면들의 다수의 점에서 대상체(600)와 대상체(650)의 대향 표면들 사이의 거리를 결정할 수 있다. 표면들 사이의 거리 측정을 통하여 이동 가능한 대상체(654)가 이동하였는지를 결정할 수 있고 대상체(654) 이동 전후에서 이동 가능한 대상체를 포함한 표면(652)을 이미지화 할 수 있다. 다른 실시예에서, 이동 가능한 대상체(654)는 물리적, 화학적, 및/또는 생물학적 반응의 생성물일 수 있고, 대상체(654)의 이동은 반응 발생에 해당될 수 있다. 예를 들면, 생물학적 단백질이 표면(652)상에 집결될 수 있고, 대상체(600)와 대상체(650)의 대향 표면들 사이의 거리를 측정하여 반응이 일어났는지를 결정할 수 있고, 반응 전후에서 반응 생성물을 포함한 표면(652) 을 이미지화 할 수 있다.
도 7은 변경가능하고 표면 플라스몬 공진이 여기되는 표면(702)을 가지는 대상체(700)의 개략적인 측면도이다. 대상체(700)는 서로 다른 부호의 실수부를 가지는 유전상수들을 갖는 두 재료들(704 및 706)을 가지며, 플라스몬 공진은 이 두 재료들 사이의 계면(708)에서 생성된다. 예를 들면, 하나의 재료(706)는 폴리머일 수 있고, 다른 재료(704)는 얇은 전도성 층일 수 있다. 두 재료들 사이의 계면(708)에서 플라스몬 장의 진폭이 가장 크고, 플라스몬 장은 재료내로 침투함에 따라 거의 지수함수적으로 감소된다. 플라스몬은 대상체의 표면(702)상의 여기 위치에서 여기될 수 있고 검출 위치에서 검출될 수 있고, 플라스몬이 여기 위치에서 검출 위치까지의 다수의 경로에 따라 이동할 때의 플라스몬 에너지 감쇠량 측정을 기록하여 대상체에 대한 기준 측정이 이루어지고 기록된다. 이후, 기준 측정이 기록된 후, 표면(702)은 변경될 수 있다. 예를 들면, 재료(710)는 표면(702)상에 적층될 수 있거나 화학적 또는 생물학적 반응이 표면에서 일어날 수 있고, 이것은 표면(702)에 부착된 재료(710)로 나타나거나 또는 표면 변경으로 나타난다. 표면 변경 이후, 플라스몬은 다시 표면 702상의 여기 위치에서 여기될 수 있고 검출 위치에서 검출될 수 있다. 플라스몬이 변경된 표면상에 다수의 경로를 따라 이동할 때 플라스몬 에너지 감쇠량을 측정하고 기록된 기준 측정값과 상기 측정값을 비교하여, 원래 표면과 대비되는 변경된 표면의 프로필이 생성될 수 있다.
도 8은 표면 플라스몬 공진이 여기될 수 있는 표면(802)을 가지고, 상보적 정렬 가이드(854)가 있는 표면(852)을 가지는 다른 대상체(850)에 근접해 있는 정 렬 가이드(804)를 가지는 대상체(800)의 개략적 측면도이다. 광 에너지원(810)은 대상체 (800) 내부의 서로 다른 두 재료들 사이의 계면(812)으로 광 에너지를 제공하여 대상체(800)에서의 여기 위치에서 플라스몬 공진을 여기시킨다. 플라스몬 에너지는 계면을 따라 검출 위치(816)로 전달되고, 여기에서 커플러(818)는 플라스몬 에너지를 검출기(820)로 안내되는 광 에너지에 커플링시킨다. 검출기(802)는 검출 위치에서 플라스몬 에너지에 비례하는 신호를 생성하고, 신호 정보는 처리기(822)에 의해 처리된다.
대상체(850)는 위치선정 구조체(860)에 의해 대상체(800)에 대해 상대적으로 이동될 수 있다. 대상체가 위치(870)로 이동되면 정렬 가이드(804)는 대상체(850)의 정렬 가이드(854)와 정렬되고, 이로써 정렬 가이드들(804 및 854) 사이의 간격은 최소화되고, 플라스몬이 여기 위치(814)에서 검출 위치(816)로 이동될 때의 플라스몬 에너지 감쇠는 최소화되거나 최대화된다. 대상체(850)가 위치(872)로 이동되면 가이드(804 및 854)는 정렬되지 않고, 플라스몬 에너지 감쇠는 극단적인 값을 취하지 않을 것이다. 따라서, 연속적 또는 반복적으로 플라스몬 에너지를 검출 위치(816)에서 검출하고 플라스몬 에너지의 검출량을 모니터링하면서 여기 위치 814에서 플라스몬을 여기시킴으로써 대상체(800 및 850)는 정렬될 수 있다. 검출되는 플라스몬 에너지 양이 극단적일 때(즉, 최대치 또는 최소치), 대상체들은 정렬된 것이다.
도 9a 및 9b는 새로운 형상(960)으로 변형될 수 있는 변경 가능한 대상체(950)에 근접한 마스크(900)의 개략적 측면도이다. 마스크는 변경 가능한 대상체 로 이전될 수 있는 프로필을 포함하는 표면(902)을 가진다. 표면(902)에서의 재료(904)는 양의 값 또는 음의 값의 실수부를 가지는 유전상수를 가진다. 표면 재료(904) 아래의 재료층(906)은 표면 층의 유전상수 부호와 반대인 부호를 가지는 실수부를 가진 유전상수를 가진다. 예를 들면, 층(906)은 투명 절연체 또는 반도체 층일 수 있고, 층(904)은 금속 층일 수 있다. 따라서, 플라스몬은 층들(904 및 906) 사이의 계면에서 여기될 수 있다.
마스크(900)의 표면(902)은 변경 가능 대상체(950)의 표면(952)에 근접된다. 예를 들면, 위치선정 구조체(960)는 도 9a에서 도시된 바와 같이 표면(902 및 952) 사이의 갭을 유지할 수 있다. 표면(952) 상의 여기 위치에서 플라스몬 공진을 여기시키고 표면상의 검출 위치에서 플라스몬 에너지를 검출하여, 플라스몬이 표면상의 서로 다른 경로로 횡단할 때의 플라스몬 에너지 감쇠량 측정이 이루어질 수 있다. 서로 다른 경로들에 따른 플라스몬 에너지 감쇠량에 대한 정보는 디콘볼빙되어 마스크 표면(952)의 프로필 및 마스크와 표면(902) 사이의 거리의 이미지를 생성할 수 있다. 이러한 정보는 기준 정보로 저장될 수 있다.
도 9b에서 도시된 바와 같이, 대상체(960)는 변형될 수 있는 재료(954)(예를 들면, 폴리머 재료)를 포함한다. 예를 들면, 재료(954)는 폴리머-유리 전이 온도 이상으로 가열될 수 있고, 재료는 유동상태가 되고 마스크 표면(902) 프로필에 대한 상보적 형상을 취할 수 있다. 대상체(960)를 변형시킨 후, 플라스몬 공진은 다시 표면(952)상의 여기 위치에서 여기될 수 있고 플라스몬 에너지는 표면상의 검출 위치에서 검출될 수 있다. 플라스몬 에너지 감쇠량 측정은 플라스몬이 표면상의 서 로 다른 경로를 횡단할 때 이루어진다. 서로 다른 경로들을 따를 때의 플라스몬 에너지 감쇠량에 대한 정보는 디콘볼빙되어 대상체(950)가 변형되기 전에 기록된 기준 정보와 비교되어 변형된 대상체(960)의 표면(962)의 이미지를 생성한다. 재료(954)는 이후 냉각되고 변형된 대상체(960)는 마스크(900)로부터 분리될 수 있다.
도 10은 몇몇 실시예에 따른 두 표면들 사이의 상대거리를 결정하는 방법을 보이는 흐름도이다. 상기 방법은 일반적으로 블록 1002에서 출발하는데, 여기에서는 제1 재료의 제1 표면상의 최소한 하나의 여기 위치에서 플라스몬 공진을 여기시켜 플라스몬 에너지가 생성된다. 플라스몬 에너지는 광 에너지를 제1 표면에 제공하여 (예를 들면, 레이저 광으로 제1 표면의 최소한 일부를 조명하거나, 제1 표면에 전자기 방사의 간섭 빔을 제공하여) 생성될 수 있다. 제1 재료는 전도성 층 및/또는 광결정을 포함할 수 있다.
블록 1010에서, 플라스몬 에너지가 최소한 하나의 여기 위치에서 최소한 하나의 측정 위치로 전파된 후, 플라스몬 에너지는 제1 표면상의 최소한 하나의 측정 위치에서 검출된다. 여기 위치 및/또는 측정 위치는 제1 표면의 주변을 따라 위치될 수 있다.
블록 1020에서, 최소한 하나의 여기 위치와 최소한 하나의 측정 위치 사이의 다수의 경로를 따라 플라스몬 에너지의 감쇠량이 결정된다. 제1 또는 제2 표면은 마스크의 일부를 정의할 수 있고, 나머지 다른 하나의 제1 또는 제2 표면은 기판의 일부를 정의할 수 있다. 마스크는 제1 표면상의 다수의 플라스몬 가이드를 포함할 수 있고, 플라스몬 가이드는 제1 표면상의 다수의 경로를 정의할 수 있다. 다수의 플라스몬 가이드는 제1 표면상에 실질적으로 상호 평행하게 배치될 수 있다.
블록 1030에서, 다수의 경로를 따라 결정된 플라스몬 에너지의 감쇠량에 기초하여 최소한 하나의 표면상의 다수의 점에서 제1 표면 및 제2 재료의 제2 표면 사이의 상대거리가 결정된다.
선택적인 블록 1040에서, 상대거리 및 점들 중 하나에서의 제1 표면과 제2 표면 사이의 알려진 거리에 기초하여 다수의 점들에서의 제1 표면 및 제2 표면 사이의 절대거리가 결정될 수 있다.
선택적인 블록 1000에서 제1 표면을 가지는 제1 재료가 제공될 수 있고, 제1 표면에 대향하는 제2 표면을 가지는 제2 재료가 제공될 수 있다.
선택적인 블록 1050에서, 제1 표면은 패턴화된 표면이고 제2 재료는 폴리머를 포함할 때, 제2 재료는 제1 표면의 패턴화된 표면에 해당하는 패턴이 제2 재료에서 생성될 때까지 폴리머-유리 전이 온도 이상으로 가열될 수 있고, 이후 재2 재료는 폴리머-유리 전이 온도 이하로 냉각될 수 있다.
선택적인 블록 1060에서, 제1 표면 및 제2 표면 사이의 상대거리가 결정된 이후 제1 또는 제2 표면은 변경될 수 있다. 예를 들면, 마이크로-전자-기계적 구조체는 변경된 표면상에서 이동될 수 있고, 구조체는 변경된 표면에 걸쳐서 이동될 수 있거나, 제1 또는 제2 표면의 재료와 다른 재료들 사이에서 반응은 촉진될 수 있다.
본 개시에 있어서, '빛'에 관한 언급뿐 아니라 '광'요소, 부품, 처리, 또는 기타 양태에 관한 언급은 또한 본 개시에서 근적외선, 적외선, 원적외선 및 근 및 원 자외선 스펙트럼과 같은 소위 '근-가시적'광에 관한 것이다. 또한, 본 명세서에서의 수 많은 원리는 처리, 부품, 또는 기타 요인이 일반적으로 광 주파수라고 간주되는 범위 외일 수 있는 주파수를 포함하는 이러한 주파수에서의 동작을 제외하지 않는 많은 전자기적 방사 스펙트럼까지 연장된다.
본 상세한 설명은 블록 다이어그램, 도표적 도시 및 예제를 사용하여 장치 및/또는 처리의 다양한 실시를 설명한다. 이러한 블록 다이어그램, 도표적 도시, 및 예가 하나 또는 그 이상의 기능 및/또는 동작을 포함하는 한, 본 발명 분야의 기술자는 이러한 블록 다이어그램, 도표적 도시 도는 예제 내부에서의 각각의 기능 및/또는 동작은 광범위한 하드웨어, 재료, 구성요소 또는 실질적으로 이들의 임의의 결합에 의해, 개별적으로 및/또는 함께 구현될 수 있음을 잘 이해할 수 있다.
본 발명 분야의 기술자는 전형적인 광 시스템은 일반적으로 하나 또는 그 이상의 시스템 하우징 또는 서포터를 포함하고, 전기적 구성, 정렬 장치, 터치 패드 또는 스크린과 같은 하나 또는 그 이상의 상호작용 장치, 피드백 루프 및 제어모터를 포함한 제어시스템 (예를 들면 광학 구성요소(예를 들면, 렌즈, 필터, 빔 스플리터 및 검출기)의 위치를 감지하기 위한 피드백; 원하는 광적 작동을 제공하기 위한 광학 구성요소 이동/변경(distorting)용 제어모터)을 포함하는 것을 이해할 것이다. 이러한 시스템은 이미지 처리시스템, 이미지 캡쳐 시스템, 포토리소그래픽 시스템, 스캐닝 시스템, 또는 광, RF, IR, UV, X-선, 또는 기타 포커싱 또는 반사 구성요소 또는 처리를 이용한 기타 시스템을 포함할 수 있다.
통상적인 관점에서, 본 분야의 기술자는 단독 및/또는 결합하여 광범위한 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 결합에 의해 구현될 수 있는 기술된 다양한 양태들이 다양한 타입의 "전기회로"로 구성될 수 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 사용되는 "전기회로"는, 제한적이지는 않지만, 최소한 하나의 개별 전기회로를 가지는 전기회로, 최소한 하나의 집적 회로를 가지는 전기회로, 최소한 하나의 응용 특정 집적 회로를 가지는 전기회로, 컴퓨터 프로그램에 의해 형성되는 범용컴퓨터장치를 이루는 전기회로 (예를 들면, 여기에서 기술된 처리 및/또는 장치를 최소한 부분적으로 수행하는 컴퓨터 프로그램에 의해 구성된 범용컴퓨터, 또는 여기에서 기술된 처리 및/또는 장치를 최소한 부분적으로 수행하는 프로그램에 의해 형성된 마이크로프로세서), 메모리 장치를 이루는 전기회로 (예를 들면, RAM의 형태), 및 통신장치를 이루는 전기회로 (예를 들면, 모뎀, 통신스위치, 또는 광-전기 장비)를 포함한다.
여기에서 기술된 양태들은 여러 기타의 구성 내부에 포함되거나 또는 이에 연결된 여러 구성들을 기술한다. 이렇게 기술된 아키텍쳐는 단순히 예시적이라는 것과사실상 동일한 기능을 달성하기 위한 기타 많은 아키텍쳐가 구현될 수 있다라는 것을 이해하여야 한다. 개념적인 관점에서, 동일한 기능을 달성하기 위한 구성들의 임의의 배열은 효과적으로 "연관되어" 소망하는 기능이 달성된다. 따라서, 특정한 기능을 달성하기 위하여 연결된 임의의 두 구성들은, 아키텍쳐 또는 중간(intermedial) 구성들과는 무관하게, 상호 "연관되어" 소망하는 기능이 달성된다. 유사하게 그렇게 연관된 두 구성들은 서로들 "동작되도록 연결되며" 또는 "동 작되도록 커플되어" 소망하는 기능을 달성하는 것으로 보여지고, 두 구성들은 서로들 "동작 가능하게 커플될 수 있어" 소망하는 기능을 달성할 수 있는 것으로 보여진다. 소정의 동작 가능하게 커플될 수 있는 예는 제한적이지는 않지만 물리적으로 맞물리는 (meteable) 및/또는 물리적으로 상호 작용되는 구성 및/또는 무선으로 상호 작용 가능한 및/또는 무선으로 상호 작용되는 구성 및/또는 전기적으로 상호 작용 가능한 및/또는 전기적으로 상호 작용되는 구성들을 포함한다.
하나 또는 그 이상의 다양한 양태에서, 관련 시스템은 제한적이지는 않지만 언급된 방법 양태를 실시하기 위한, 회로 및/또는 프로그램밍 및/또는 전기-기계적 구성을 포함한다; 회로 및/또는 프로그램밍 및/또는 전기-기계적 구성은 실질적으로 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 및/또는 전기-기계적 구성의 임의의 결합일 수 있으며 본 명세서에서 교시에 비추어 시스템 설계자의 설계 선택에 따라 여기에서 언급된 방법 양태를 구현하기 위하여 배치될 수 있다. 본 명세서에서 기술된 내용의 어떤 부분은 응용 특정 집적 회로(ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA), 디지털 신호 처리기(DSP), 또는 기타 집적 형태(format)에 의해 구현될 수 있다. 그러나, 본 분야의 기술자는 여기에서 개시된 실시예의 일부 양태들, 전체로써 또는 부분적으로, 하나 또는 그 이상의 컴퓨터에서 돌아가는 하나 또는 그 이상의 컴퓨터 프로그램으로써 (예를 들면, 하나 또는 그 이상의 컴퓨터 시스템에서 돌아가는 하나 또는 그 이상의 프로그램), 하나 또는 그 이상의 프로세서에서 돌아가는 하나 또는 그 이상의 프로그램으로써(예를 들면, 하나 또는 그 이상의 마이크로프로세서에서 돌아가는 하나 또는 그 이상의 프로그램), 펌웨어로써, 또는 실질적으로 이들의 결합으로써, 표준집적회로에서 균등하게 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이고, 회로 설계 및/또는 소프트웨어 코드 작성 및/또는 펌웨어는 본 개시에 입각하여 본 분야의 기술자의 하나의 기술 수준 내에서 가능하다. 또한, 본 분야의 기술자는 여기에서 기술된 내용의 메커니즘은 여러 형태의 기계 판독가능 프로그램 제품으로 배포될 수 있고, 이러한 배포를 실제로 수행하는데에 사용되는 신호를 운송하는 매체의 특정 타입과는 무관하게 여기에서 기술된 내용의 예시적 실시는 동일하게 적용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 신호를 지니는 매체의 예는, 제한적이지는 않지만, 다음을 포함할 수 있다: 플로피 디스크, 하드디스크 드라이브, CD ROM, 디지털 테이프 및 컴퓨터 메모리와 같은 판독가능한 형태의 매체; 및 TDM 또는 IP 기반의 통신 링크(예를 들면 패킷 링크)를 사용한 디지털 및 아날로그 통신 링크와 같은 송신 타입 매체.
본 발명의 특정 실시예가 개시되고 기술되었으나, 본 분야의 기술자는 여기에 교시된 것을 기초하여 본 발명 및 넓은 측면에서 벗어나지 않고 변경 및 개량이 가능하다는 것을 잘 알 수 있는 것이고, 따라서 첨부된 청구범위는 그 범위 내에 이러한 모든 변경 및 개량이 본 발명의 진정한 사상 및 범위 내에 있는 것으로 포함할 것이다. 또한 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 유일하게 정의된다고 이해하여야 한다. 본 분야의 기술자에 의해, 일반적으로, 여기에 특히 청구범위 (예를 들면, 첨부 청구범위의 내용)에 사용된 용어는 일반적으로 "개방적" 용어로 이해되어야 한다 (예를 들면, "포함하는" 용어는 "제한되지 않고 포함하는"으로 해석되어야 하고, "가지는" 용어는 "최소한 가지고"로 해석되어야 하고, "포함한다"는 "제한되 지 않고 포함한다"로 해석되어야 하고, "구성된" 및 이들의 변형, 즉 "구성된다" 및 "구성되는"은 개방적이고 포함하는 의미로 이해되어야 한다. 즉, "제한되지 않고 포함한다" 등). 본 분야의 기술자에 의해, 도입된 청구범위 인용의 특정한 번호가 의도된다면, 청구범위에서 명백히 인용될 의도이고 이러한 인용이 없는 경우 이러한 의도가 없는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들면, 이해를 돕기 위해, 다음 첨부 청구범위는 "최소한 하나" 및 "하나 또는 그 이상"도입 구를 청구범위 인용을 위하여 포함할 수 있다. 그러나, 이러한 구의 사용은, 동일한 청구항이 도입 구 "하나 또는 그 이상" 또는 "최소한 하나" 및 "a" 또는 "an"과 같은 부정관사 (예를 들면, "a" 및/또는 "an"은 전형적으로 "최소한 하나" 또는 "하나 또는 그 이상"으로 해석되어야 한다)을 포함할 때 조차, 부정관사 "a" 또는 "an"의한 청구범위 인용 도입이 단지 하나의 이러한 인용을 포함하는 발명들에 대한 이러한 도입 청구범위 인용을 포함하는 어떠한 특별한 청구범위로 제한하는 것은 아닌 것으로 이해되어야 한다; 청구범위 인용을 도입하기 위하여 사용되는 정관사 사용에 있어서도 동일하다. 또한, 도입된 청구범위 인용의 특정한 번호가 전적으로 인용된 경우에도 조차, 본 분야의 기술자는 이러한 인용은 전형적으로 최소한 그 인용된 번호를 의미하는 것으로 해석되어야 하는 것을 이해할 것이다 (예를 들면, 기타 변형이 없이, "두 인용들"의 인용은, 전형적으로 최소한 두 인용들, 또는 두 또는 그 이상의 인용을 의미하는 것이다). 또한, "A, B 및 C의 최소한 하나"와 유사한 관례가 사용된 경우, 일반적으로 이러한 사용은 본 분야의 기술자가 관례를 이해하는 관점에서 의도된 것이다 (예를 들면, "A, B, 및 C의 최소한 하나를 가지는 시스템"은 제한적 이지는 않지만 A 단독, B 단독, C 단독, A 및 B 함께, A 및 C 함께, B 및 C 함께, 및/또는 A, B, 및 C를 포함하는 것이다). "최소한 하나의 A, B 또는 C와 유사한 관계가 사용된 경우, 일반적으로 이러한 사용은 본 분야의 기술자가 관례를 이해하는 관점에서 의도된 것이다 (예를 들면, "A, B, 또는 C의 최소한 하나를 가지는 시스템"은 제한적이지는 않지만 A 단독, B 단독, C 단독, A 및 B 함께, A 및 C 함께, B 및 C 함께, 및/또는 A, B, 및 C를 포함하는 것이다).
본 명세서에서 언급되거나 및/또는 임의의 출원데이터시트에서 나열된 모든 미국특허, 미국특허출원공개, 미국특허출원, 외국특허, 외국특허출원 및 비-특허 공개물은 전체로써 본 명세서에 참조로 포함된다.
최소한 하나의 바람직한 본 발명의 실시예는 다음과 같다.
실시예 1.
제1 재료의 제1 표면을 제2 재료의 제2 표면과 정렬시키도록 구성된 위치선정 구조체;
제1 재료의 제1 표면상의 최소한 하나의 여기 위치에서 플라스몬 공진을 여기하도록 응답하는 주파수에서 전자기적 방사를 제공하도록 배치되는 광 에너지원;
최소한 하나의 여기 위치로부터 공간적으로 이격된 제 1표면상의 최소한 하나의 측정 위치에서 여기된 플라스몬 에너지에 해당하는 신호를 발생시키도록 구성되는 검출기; 및
최소한 하나의 측정 위치에서 여기된 플라스몬 에너지에 해당하는 신호에 응답하고, 제1 재료와 제2 재료 사이의 최소한 하나의 이격 거리를 결정하도록 구성되는 처리기
를 포함하며,
제1 또는 제2 표면 중의 최소한 하나는 마스크의 일부를 정의하고, 제1 또는 제2 표면 중의 나머지 다른 하나는 기판의 일부를 정의하며;
마스크는 제1 표면상의 다수의 플라스몬 가이드를 포함하며, 플라스몬 가이드는 제1 표면상의 다수의 경로를 정의하며;
다수의 플라스몬 가이드는 제1 표면상에서 실질적으로 상호 평행하게 배치되는 것인, 장치.
실시예 2. 제1 재료의 제1 표면을 제2 재료의 제2 표면과 정렬시키도록 구성된 위치선정 구조체;
제1 재료의 제1 표면상의 최소한 하나의 여기 위치에서 플라스몬 공진을 여기하도록 응답하는 주파수에서 전자기적 방사를 제공하도록 배치된, 광 에너지원; 및
최소한 하나의 여기 위치로부터 공간적으로 이격된 제 1표면상의 최소한 하나의 측정 위치에서 여기된 플라스몬 에너지에 해당하는 신호를 발생시키도록 구성되는 검출기;
를 포함하며,
상기 위치선정 구조체는 신호에 응답하여 제1 표면과 제2 표면 사이의 상대위치를 조정하도록 구성되며;
제1 재료는 패턴화된 마스크를 포함하는 것인, 장치.
실시예 3.
전기회로로 하여금, 제2 재료의 제2 표면에 대향하는 제1 재료의 제1 표면상의 최소한 하나의 플라스몬 여기 위치와 제1 표면상의 최소한 하나의 측정 위치 사이의 다수의 경로를 따라 플라스몬 에너지 감쇠량에 대한 데이터를 얻도록 하고, 다수의 경로를 따라 결정된 플라스몬 에너지 감쇠량에 기초하여 최소한 하나의 표면상의 다수의 점들에서 제1 표면과 제2 재료의 제2 표면 사이의 상대거리를 결정하도록 하게 하는, 실행 가능한 명령어를 저장하는 기계-접근 가능한 매체를 포함하는 것인, 물품.
실시예 4.
실시예 3에 있어서, 상기 명령어는 전기회로로 하여금 추가적으로, 제1 표면상의 최소한 하나의 점에서 제1 표면과 제2 표면 사이의 알려진 거리에 관한 데이터를 얻게하도록 하고, 상대거리 및 제1 표면상의 최소한 하나의 점에 기초하여 다수의 점에서 제1 표면과 제2 표면 사이의 절대거리를 결정하도록 하게 하는 것인, 물품.
실시예 5.
실시예 3에 있어서, 상기 명령어는 상기 전기회로로 하여금 추가적으로, 제1 또는 제2 표면을 나머지 다른 표면에 대해 상대적으로 이동시킴으로써 위치선정 구조체가 응답하는 제어신호를 발생시키도록 하는 것인, 물품.
다양한 측면 및 실시예가 여기에 개시되지만, 기타 측면 및 실시예는 본 분야 기술자에게 명백할 것이다. 여기에 개시된 다양한 측면 및 실시예는 다음 청구항에 의해 표기되는 범위 및 사상 내에서, 예시적 목적이고 제한할 목적이 아니다.

Claims (57)

  1. 제1 재료의 제1 표면상의 최소한 하나의 여기 위치에서 플라스몬 공진을 여기시켜 플라스몬 에너지를 생성하는 단계;
    상기 플라스몬 에너지가 상기 최소한 하나의 여기 위치에서 최소한 하나의 측정 위치로 전파된 후 상기 제1 표면상의 상기 최소한 하나의 측정 위치에서 상기 플라스몬 에너지를 검출하는 단계;
    상기 최소한 하나의 여기 위치와 상기 최소한 하나의 측정 위치 사이의 복수의 경로를 따라 플라스몬 에너지의 감쇠량을 결정하는 단계; 및
    상기 복수의 경로를 따라 결정된 플라스몬 에너지의 감쇠량에 기초하여 상기 제1 표면과 제2 재료의 제2 표면 중 최소한 하나의 표면상의 복수의 점들에서 상기 제1 표면과 상기 제2 표면 사이의 상대거리를 결정하는 단계
    를 포함하는 것인, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 상대거리 및 상기 복수의 점들 중 하나에서의 상기 제1 표면 과 상기 제2 표면 사이의 알려진 거리에 기초하여 상기 복수의 점들에서의 상기 제1 표면과 상기 제2 표면 사이의 절대거리를 결정하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 표면은 전도성 층으로 구성된 것인, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 표면은 광결정을 포함하는 재료의 일부를 형성하는 것인, 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 표면 주변을 따라 복수의 측정 위치에서 플라스몬 에너지를 검출하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 표면 주변을 따라 복수의 여기 위치에서 플라스몬 공진을 여기하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 표면 주변을 따라 복수의 측정 위치에서 플라스몬 에너지를 검출하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 플라스몬 공진을 여기하는 단계는 상기 제1 표면에 광에너지를 제공하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 표면에 광에너지를 제공하는 단계는 레이저 광으로 상기 제1 표면의 최소한 일부를 조명하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 플라스몬 공진을 여기하는 단계는 전자기적 방사의 간섭성(coherent) 빔을 상기 제1 표면에 제공하는 것인, 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1 표면 또는 상기 제2 표면 중 최소한 하나의 표면은 마스크의 일부를 형성하고, 상기 제1 표면 또는 상기 제2 표면 중 나머지 다른 하나의 표면은 기판의 일부를 형성하는 것인, 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 마스크는 상기 제1 표면상의 복수의 플라스몬 가이드를 포함하며, 상기 플라스몬 가이드는 상기 제1 표면상의 상기 복수의 경로를 형성하는 것인, 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 복수의 플라스몬 가이드는 상기 제1 표면상에서 상호간 실질적으로 평행하게 배치되는 것인, 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 플라스몬 가이드 각각의 제1단에 실질적으로 위치하는 여기 위치에서 플라스몬 공진을 여기하는 단계; 및
    상기 복수의 플라스몬 가이드 각각의 제2단에 실질적으로 위치하는 측정 위치에서 플라스몬 에너지를 검출하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제1 표면을 가진 상기 제1 재료를 제공하는 단계; 및
    상기 제1 표면에 대향하는 상기 제2 표면을 가진 상기 제2 재료를 제공하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 제1 표면은 패턴화된 표면이고, 상기 제2 재료는 폴리머를 포함하며,
    상기 제1 표면의 상기 패턴화된 표면에 상응하는 패턴이 상기 제2 재료에서 생성될 때까지 폴리머-유리 전이 온도 이상으로 상기 제2 재료를 가열하는 단계; 및
    상기 폴리머-유리 전이 온도 이하로 상기 제2 재료를 냉각하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  17. 제1항에 있어서, 상기 제1 표면과 상기 제2 표면 사이의 상대거리를 결정한 후 상기 제1 표면 또는 상기 제2 표면을 변경하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 표면 또는 상기 제2 표면을 변경한 후 상기 제1 표면상의 최소한 하나의 여기 위치에서 플라스몬 공진을 여기하여 플라스몬 에너지를 생성하는 단계;
    상기 제1 표면 또는 상기 제2 표면을 변경한 후, 상기 플라스몬 에너지가 상기 최소한 하나의 여기 위치에서 상기 최소한 하나의 측정 위치로 전파된 후에 상기 제1 표면상의 최소한 하나의 측정 위치에서 상기 플라스몬 에너지를 검출하는 단계;
    상기 제1 표면 또는 상기 제2 표면을 변경한 후, 상기 최소한 하나의 여기 위치와 상기 최소한 하나의 측정 위치 사이의 복수의 경로를 따라 플라스몬 에너지 감쇠량을 결정하는 단계; 및
    상기 복수의 경로를 따라 결정된 플라스몬 에너지의 감쇠량에 기초하여 상기 제1 표면 또는 상기 제2 표면을 변경한 후 상기 제1 표면과 상기 제2 표면 중 최소한 하나의 표면상의 복수의 점들에서 상기 제1 표면과 상기 제2 표면 사이의 상대거리를 결정하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 제1 표면 또는 상기 제2 표면을 변경하는 단계는,
    상기 변경된 표면상에서 마이크로-전자-기계적 구조체를 이동시키는 단계;
    상기 변경된 표면에 걸쳐서 구조체를 이동시키는 단계; 또는
    상기 제1 표면 또는 상기 제2 표면의 재료와 다른 재료 사이의 반응을 촉진시키는 단계 중 최소한 하나를 포함하는 것인, 방법.
  20. 제2 재료의 제2 표면에 대향하는 제1 재료의 제1 표면상의 최소한 하나의 여기 위치에서 플라스몬 공진을 여기하여 플라스몬 에너지를 생성하는 단계;
    상기 플라스몬 에너지가 상기 여기 위치에서 측정 위치로 전파된 후, 상기 제1 표면상의 상기 측정 위치에서 플라스몬 에너지 양을 검출하는 단계; 및
    상기 측정 위치에서 검출된 플라스몬 에너지 양에 기초하여, 상기 제1 표면과 상기 제2 표면 사이의 상대 위치를 조정하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제2 재료는 반도체 재료를 포함하는 것인, 방법.
  22. 제20항에 있어서, 상기 제 1재료는 패턴화된 마스크를 포함하는 것인, 방법.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 제1 표면을 가진 상기 제1 재료를 제공하는 단계; 및
    상기 제1 표면에 대향하는 상기 제2 표면을 가진 상기 제2 재료를 제공하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  24. 제20항에 있어서, 상기 제1 표면상의 최소한 하나의 여기 위치에서 플라스몬 공진을 여기하여 플라스몬 에너지를 생성하는 단계, 상기 플라스몬 에너지가 상기 여기 위치에서 상기 측정 위치로 전파된 후, 상기 제1 표면상의 상기 측정 위치에서 플라스몬 에너지 양을 검출하는 단계, 및 상기 측정 위치에서 검출된 상기 플라스몬 에너지 양이 소망하는 플라스몬 에너지의 양과 실질적으로 같아질 때까지 상기 측정 위치에서 검출된 플라스몬 에너지 양에 기초하여 상기 제1 표면과 상기 제2 표면 사이의 상대위치를 조정하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  25. 제20항에 있어서, 상기 제1 표면은 제1 변형부를 포함하고, 상기 제2 표면은 제2 변형부를 포함하는 것인, 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 제1 변형부와 상기 제2 변형부는 상기 제1 표면과 상기 제2 표면으로부터의 돌출부인 것인, 방법.
  27. 제20항에 있어서, 상기 제1 표면은 제1 변형부를 포함하고, 상기 제2 표면은 제2 변형부를 포함하고, 상기 제1 및 제2 변형부들은, 측정된 플라스몬 에너지 양이 소망하는 플라스몬 에너지 양과 실질적으로 동일할 때, 상기 제1 및 제2 표면에 실질적으로 수직한 방향을 따라 정렬되는 것인, 방법.
  28. 제1 재료의 제1 표면을 제2 재료의 제2 표면과 정렬시키도록 구성된 위치선정 구조체;
    상기 제1 재료의 제1 표면상의 최소한 하나의 여기 위치에서 플라스몬 공진을 여기시키도록 응답하는 주파수에서 전자기적 방사(radiation)를 제공하도록 정렬될 수 있는 광 에너지원;
    최소한 하나의 여기 위치로부터 공간적으로 이격된 상기 제1 표면상의 최소한 하나의 측정 위치에서 여기된 플라스몬 에너지에 해당되는 신호를 생성하도록 구성된 검출기;
    상기 최소한 하나의 측정 위치에서 여기된 플라스몬 에너지에 해당하는 신호에 응답하여 상기 제1 재료와 상기 제2 재료 사이의 최소한 하나의 이격 거리를 결정하도록 구성된 처리기를 포함하는 것인, 장치.
  29. 제28항에 있어서, 상기 처리기는,
    상기 최소한 하나의 여기 위치와 상기 최소한 하나의 측정 위치 사이의 경로를 따라 플라스몬 에너지 감쇠량을 결정하고, 상기 경로를 따라 결정된 플라스몬 에너지 감쇠량에 최소한 부분적으로 기초하여 상기 제1 표면과 상기 제2 표면 사이의 최소한 하나의 이격 거리를 결정하거나; 또는
    상기 최소한 하나의 여기 위치와 상기 최소한 하나의 측정 위치 사이의 복수의 경로들을 따라 플라스몬 에너지 감쇠량을 결정하고, 상기 복수의 경로를 따라 결정된 플라스몬 에너지 감쇠량에 최소한 부분적으로 기초하여 상기 제1 표면과 상기 제2 표면 사이의 최소한 하나의 이격 거리를 결정하도록 구성되는 것인, 장치.
  30. 제28항에 있어서, 상기 광 에너지원은 레이저인 것인, 장치.
  31. 제28항에 있어서, 상기 제1 표면은 전도성 층을 포함하는 것인, 장치.
  32. 제28항에 있어서, 상기 제1 표면은 광결정을 포함하는 재료의 일부를 형성하는 것인, 장치.
  33. 제28항에 있어서, 상기 광 에너지원는 또한 상기 제1 표면 주변을 따라 복수의 여기 위치에서 플라스몬 공진을 여기하도록 구성되는 것인, 장치.
  34. 제28항 또는 제33항에 있어서, 상기 검출기는 또한 상기 최소한 하나의 여기 위치로부터 공간적으로 이격된 상기 제1 표면 주변을 따른 복수의 측정 위치에서 여기된 플라스몬 에너지에 해당되는 신호를 생성하도록 구성되는 것인, 장치.
  35. 제28항에 있어서, 상기 제1 표면 또는 상기 제2 표면 중 최소한 하나의 표면은 마스크 일부를 형성하고, 상기 제1 표면 또는 상기 제2 표면 중 나머지 다른 하나의 표면은 기판 일부를 형성하는 것인, 장치.
  36. 제35항에 있어서, 상기 마스크는 상기 제1 표면상의 복수의 플라스몬 가이드를 포함하고, 상기 플라스몬 가이드는 상기 제1 표면상의 상기 복수의 경로를 형성하는 것인, 장치.
  37. 제36항에 있어서, 상기 광 에너지원은 또한 상기 복수의 플라스몬 가이드 각각의 제1단에 실질적으로 위치하는 여기 위치에서 플라스몬 공진을 여기하도록 구성되고;
    상기 검출기는 또한 복수의 플라스몬 가이드 각각의 제2단에 실질적으로 위치하는 측정 위치에서 여기된 플라스몬 에너지에 해당되는 신호를 생성하도록 구성되는 것인, 장치.
  38. 제28항에 있어서, 상기 제1 표면은 패턴화된 표면이고, 상기 제2 재료는 폴리머를 포함하고,
    상기 제1 표면의 패턴화된 표면에 해당되는 패턴이 상기 제2 재료에서 생성될 때까지 폴리머-유리 전이 온도 이상으로 상기 제2 재료를 가열하도록 구성되는 열원을 더 포함하는 장치.
  39. 제28항에 있어서, 상기 검출기는 상기 측정 위치에서 플라스몬 에너지를 전자기파에 커플링시키도록 구성되는 커플러를 포함하는 것인, 장치.
  40. 제39항에 있어서, 상기 커플러는 회절격자를 포함하는 것인, 장치.
  41. 제1 재료의 제1 표면과 제2 재료의 제2 표면을 정렬시키도록 구성되는 위치선정 구조체;
    상기 제1 재료의 제1 표면상의 최소한 하나의 여기 위치에서 플라스몬 공진을 여기시키도록 응답하는 주파수로 전자기적 방사를 제공하도록 정렬될 수 있는 광에너지원; 및
    상기 최소한 하나의 여기 위치로부터 공간적으로 이격된 상기 제1 표면상의 최소한 하나의 측정 위치에서 여기된 플라스몬 에너지에 해당되는 신호를 생성하도록 구성되는 검출기
    를 포함하며,
    상기 위치선정 구조체는 상기 신호에 응답하여 상기 제1 표면과 상기 제2 표면 사이의 상대거리를 조절하도록 구성되는 것인, 장치.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 위치 조정 구조체는 상기 제1 표면과 상기 제2 표면을 정렬시키도록 구성된 이동 스테이지를 포함하며,
    상기 장치는 상기 제1 표면 또는 상기 제2 표면을 상기 제1 표면 또는 상기 제2 표면 중 다른 하나에 대해 정렬된 위치로 이동시키기 위한 신호를 상기 이동 스테이지에게 제공하기 위하여 상기 여기된 플라스몬 에너지에 상응하는 신호를 처리하도록 구성된 처리기를 더 포함할 수 있는 것인, 장치.
  43. 제41항에 있어서, 상기 제2 재료는 반도체 재료를 포함하는 것인, 장치.
  44. 제41항에 있어서, 상기 제1 표면은 제1 변형부를 포함하고, 상기 제2 표면은 제2 변형부를 포함하는 것인, 장치.
  45. 제44항에 있어서, 상기 제1 변형부 및 상기 제2 변형부는 상기 제1 표면과 상기 제2 표면으로부터의 돌출부인 것인, 장치.
  46. 제44항에 있어서, 상기 검출기는 상기 제1 표면상의 최소한 하나의 측정 위치에서 여기된 플라스몬 에너지의 양에 해당되는 신호를 생성하도록 구성되며,
    상기 위치선정 구조체는, 검출된 플라스몬 에너지 양이 소망하는 플라스몬 에너지 양과 실질적으로 동일할 때, 상기 제2 표면과 상기 제1 표면에 실질적으로 수직한 방향을 따라 상기 제1 변형부와 상기 제2 변형부를 정렬시키도록 구성되는 것인, 장치.
  47. 제41항에 있어서, 상기 검출기는 최소한 하나의 측정 위치에서 플라스몬 에너지를 전자기파에 커플링시키도록 구성된 커플러를 포함하는 것인, 장치.
  48. 제47항에 있어서, 상기 커플러는 회절격자를 포함하는 것인, 장치.
  49. 전기회로로 하여금,
    플라스몬 에너지가 전파되어 나오는 측정 위치로부터 이격된 제2 표면과 대향하는 제1 표면상의 측정 위치에서의 상기 플라스몬 에너지의 양에 대한 데이터를 얻고;
    상기 플라스몬 에너지의 양을 소정의 양과 비교하고;
    상기 제1 표면 또는 상기 제2 표면을 나머지 다른 하나의 표면에 대해 상대적으로 이동시킴으로써 위치선정 구조체가 응답하는 제어신호를 생성하도록 하게 하는 실행 가능한 명령어를 저장한 기계-접근 가능한 매체를 포함하는 것인, 물품.
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