KR20060124786A - 광섬유 탐침, 광검출 장치, 및 광검출 방법 - Google Patents

광섬유 탐침, 광검출 장치, 및 광검출 방법 Download PDF

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Abstract

고분해능 및 고효율성을 가지나 광섬유 탐침의 위치 정렬의 필요가 없는 근접장광을 사용하여 신속하게 측정하게 하는 광검출 장치 화상이 공개된다. 광검출 장치는, 진행광을 위한 코어와 코어의 선단에 형성되는 광학 탐침을 갖는 광섬유 탐침, 광섬유 탐침을 움직여서 시료로부터 접근 또는 멀어지도록 하는 이동 제어 유닛, 및 시료 표면에서 빛을 검출하는 검출 유닛을 포함하고, 광학 탐침의 코어의 선단 표면에는 외주 측에 진행광을 방출하는 제 1 방출면과 근접장광을 삼출하는 제 2 방출면이 있고, 제 1 방출면과 제 2 방출면은 동심으로 형성되고, 제 1 방출면의 경사각은 제 2 방출면의 경사각과 다른 것을 특징으로 한다.

Description

광섬유 탐침, 광검출 장치, 및 광검출 방법{OPTICAL FIBER PROBE, OPTICAL DETECTION DEVICE, AND OPTICAL DETECTION METHOD}
본 발명은 나노미터 단위의 계측 및 가공을 목적으로 한 주사형 탐침 현미경에 사용되는 광섬유 탐침, 광검출 장치 및 광검출 방법에 관한 것이다.
근래에 STM(Scanning Tunneling Microscope, 주사형 터널 현미경), AFM(Atomic Force Microscope, 원자력 현미경) 및 다른 SPM(Scanning Probe Microscope, 주사형 탐침 현미경) 기술에 의해, 나노미터 단위의 계측 및 가공이 행해지고 있다. SPM 중에서, 회절 한계 이하의 미소 영역에서의 광학적 특성을 검출하는 것이 가능한 근접장(near-field) 현미경은 생명공학 등 다양한 분야에서의 측정 및 평가 장치로서 사용된다. 또한, 상기 근접장 현미경 기술을 응용한 광기록 장치나 미세 가공 장치의 연구 개발도 진행된다.
근접장 현미경에서, 회절 한계 이하 치수의 미세 구조체를 탐침으로서 이용하고, 그 탐침 선단부를 조명하여 그 부근에 근접장광을 발생시킨다. 이 상태로 탐침을 시료면상에 주사하면, 근접장광은 탐침 부근의 국부적으로 생기는 근접장광과 시료면 사이의 전자기적 상호작용에 의하여 산란 되거나, 또는 시료를 투과한다. 산란된 근접장광 또는 시료를 투과한 근접장광을 검출하여, 시료면의 광학적 정보(광강도, 스펙트럼, 편광)를 얻을 수 있다.
근접장 현미경에 있어서, 일반적으로 광학 탐침은 코어(core) 및 코어 주위에 클래드(clad) 막을 갖는 광섬유를 포함하며, 코어는 광섬유의 일단으로부터 돌출하는 뾰족한 단을 가지고 광섬유의 돌출부를 형성하며, 예를 들어, 돌출부는 Au, Ag 및 다른 금속에 의해 덮힌다. 이러한 광학 탐침을 사용하여 빛의 파장보다 높은 분해능을 갖는 광화상을 얻을 수 있다.
상기 근접장 현미경에 의하여 시료의 소영역에 있어서 물성을 측정하는 경우, 빛의 파장보다 작은 시료의 미소 영역에 국한되는 소실광(evanescent light)을 검출하여 시료의 형상을 측정한다. 그리고, 전반사 조건하에서 시료에 빛이 조사되어 발생하는 소실광은 상기 광학 탐침에 의해 산란되며, 산란광(scattered light)으로 변환한다. 산란광은 돌출부를 통해 광섬유의 코어로 안내되고, 광섬유의 타단(emission end, 방출단)으로 연결되는 검출기에 의하여 검출된다. 즉, 근접장 현미경은 광학 탐침을 사용하여 빛을 산란시키고 산란광을 검출할 수 있다.
종래의 기술분야에서, 근접장 광학 현미경이 고분해능으로 측정할 수 있지만, 측정 범위가 수십 μm 정도로 상당히 좁다는 결점이 있다.
근래에, 실리콘 웨이퍼의 결함 검사 등의 용도에 있어서, 넓은 범위에서 진행광(propagating light)을 이용하여 저분해능으로의 측정을 마친 뒤, 근접장광을 이용한 고분해능으로의 측정으로 전환하고, 동일 시료의 측정 및 검사를 계속하고 행할 수 있게 하는 것이 요구된다. 이러한 요구 조건을 만족시키기 위해, 대물 렌즈에 의한 관찰계를 포함하는 통상의 광학 현미경 장치에 있어서, 근접장 광검출용 광학 탐침이 제공되는 구성의 결함 검사 장치(예를 들어, 일본 특허 출원 공개 공보 제 2000-55818호)가 제안된다.
결함 검사 장치에 있어서, 대물 렌즈에 의한 광범위 측정을 통해 확정된 미소 영역에서의 특정한 물성을 측정할 때, 근접장 광검출용 광학 탐침의 위치를 정렬하는 것이 필요하며, 그 후 근접장 광검출(고분해능 측정)이 시행된다. 그러나, 미소 영역에의 정렬은 상당히 곤란하고, 측정에 있어서 장시간을 필요로 한다.
본 발명의 전반적인 목적은 종래 기술의 여러 문제점을 해결하는 것이다.
본 발명의 구체적인 목적은 고분해능 및 고효율성을 가지나 광섬유 탐침의 위치 정렬의 필요가 없는 근접장광을 사용하여 신속하게 측정하게 하는 광섬유 탐침, 광검출 장비 및 광검출 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 광섬유 탐침은, 광원에서의 진행광을 위한 코어를 포함하고, 상기 코어의 선단 표면은 상기 진행광을 방출하기 위한 제 1 방출면과 근접장광을 삼출하기 위한 제 2 방출면을 포함하고, 상기 제 1 방출면과 상기 제 2 방출면은 동심으로 형성되고, 상기 제 1 방출면은 외주 측에 형성되고, 상기 진행광의 광축에 대한 상기 제 1 방출면의 법선의 경사각은 상기 진행광의 상기 광축에 대한 상기 제 2 방출면의 법선의 경사각과 다른 것을 특징으로 하여 제공된다.
본 발명에 따르면, 정상진행광을 이용한 광범위 측정과 오직 하나의 탐침으로 근접장광을 이용한 고분해능의 측정을 모두 이행하고, 정상광(ordinary light)을 이용한 광범위 측정일 때와 비교할 때 근접장광을 이용한 고분해능 측정일 때 높은 신호대 잡음비(Signal-to-Noise ratio)를 얻을 수 있다.
또한, 보통 광을 이용한 광범위 측정일 때 시료로부터 빛을 효과적으로 수집할 수 있고, 측정 시간을 단축할 수 있다.
본 발명의 이와 같은 그리고 추가적인 목적, 특징 및 장점은 첨부한 도면과 관련해서 주어진 실시예에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 더욱 분명해진다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 근접장 광학 현미경에 사용되는 광검출 장치(1)의 개략도이다.
도 2는 제 1 테이퍼(taper)부가 원추 형상인 광검출 장치(1)의 광학 탐침(13)의 한 예에 대한 확대된 개략도이다.
도 3은 제 1 테이퍼부가 곡면인 광검출 장치(1)의 광학 탐침(13a)의 확대된 개략도이다.
도 4는 광학 탐침(13)의 선단으로부터 집광 광점(focused light spot)까지의 거리와 광학 탐침(13)의 제 1 테이퍼부(20a)의 경사각(θ1) 사이의 관계를 설명하는 그래프이다.
도 5는 광학 탐침의 선단으로부터 집광 광점까지의 거리와 광학 탐침(13)의 제 2 테이퍼부(22b) 및 제 1 테이퍼부(22a)의 직경비(B/A) 사이의 관계를 설명하는 그래프이다.
도 6은 광학 탐침(13)의 제 1 테이퍼부(22a)의 경사각(θ1)이 10°일 때, 광 점의 직경과 진행광의 파장 사이의 관계를 설명하는 그래프이다.
도 7은 차광층(33)이 제 2 테이퍼부(22b)에만 제공된 광학 탐침(13b)의 확대된 개략도이다.
도 8은 일반적인 광투과율 분포도, 즉, 광투과율과 광파장 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는 차광층(3)이 Au 필름일 때, 근접장 광강도와 광파장 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10은 근접장 광강도와 제 2 테이퍼부(22b)의 경사각(θ2) 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11은 제 2 테이퍼부(22b)의 선단부가 차광층(33)에 의해 덮히지 않은 광학 탐침(13c)의 한 예의 확대된 개략도이다.
도 12는 제 3 테이퍼부(30c)를 더 포함하는 광검출 장치(1)에 있어서 광학 탐침(13d)의 한 예의 확대된 개략도이다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참고하여 설명한다.
본 발명에 있어서, 근접장광의 광점 특성을 향상시키기 위해 고안되는 구조를 고려한 광학 탐침(optical probe) 구조에 부가하여, 근접장광을 사용한 고분해능 측정에 있어서, 분해능 및 빛 이용 효율이 더 향상될 수 있다. 구체적으로는, 본 발명의 광학 탐침 구조에 있어서, 광학 탐침의 코어의 선단 표면에, 진행파를 방출하기 위한 제 1 방출면(exit section)과 근접장광을 삼출하기 위한 제 2 방출면이 동심(concentric) 방식으로 배치되며 제 1 방출면은 외주 측에 배치되고, 진행광의 광축에 대한 제 1 방출면의 법선과 제 2 방출면의 법선의 경사각은 서로 다르다.
먼저, 도 1을 참조하여 광검출 장치의 기본 구성과 이 광검출 장치를 이용한 측정 과정을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근접장 광학 현미경에 사용되는 광검출 장치(1)의 개략도이다.
예컨대, 도 1에 도시한 광검출 장치(1)는 시료의 작은 영역의 물성을 측정하기 위한 근접장 광학 현미경에 사용될 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 광검출장치(1)는 광원(11), 광원(11)으로부터 빛의 광경로에 배치된 편광 광속 분리기(polarized beam splitter, 12), 편광 광속 분리기(12)를 통과하는 빛의 광경로에 배치된 1/4 파장판(18), 이 1/4 파장판(18)을 통과하는 빛을 집속(condensing)시켜 시표(2)의 표면(2a)을 비추는 광학 탐침(13) 및 시료 표면(2a)으로부터 복귀하는 빛을 검출하기 위한 광학 검출기(14)를 포함한다.
광원(11)은 도시하지 않은 전원 공급 장치에 의해 구동되어 진동한다. 광원(11)에 연결된 파장 변환 유닛(17)은 광원(11)에서 방출된 빛의 파장을 바꿀 수 있다. 파장 변환 유닛(17)은 빛의 파장 변환에 의해 광원(11)에서 나온 빛의 광점의 직경을 제어하는데 사용할 수 있다.
편광 광속 분리기(12)는 광원(11)에서 나온 빛을 통과시켜 시료 표면(2a)으로 향하게 한다. 동시에, 편광 광속 분리기(12)는 또한 빛을 시료 표면(21)으로부터 반사시켜 광학 검출기(14)로 향하게 한다.
편광 광속 분리기(12)를 투과하는 빛은 1/4 파장판(18)으로 들어간다.
광원(11)에서 나온 빛은 선형 편광된다. 이 선형 편광된 빛은 1/4 파장판(18)을 투과하여 원형 편광된 빛으로 변환되고, 광학 탐침(13)의 중심 또는 코어(31) 안으로 입사된다.
시료 표면(2a)에서 반사되어 복귀하는, 원형 편광된 빛은 다시 1/4 파장판(18)을 통과하여 선형 편광된 빛으로 변환되지만, 편광 방향은 광원(11)에서 나온 빛과 다르고, 이 선형 편광된 빛은 편광된 광속 분리기(12)에 의해 반사된다.
편광된 광속 분리기 대신 통상의 광속 분리기를 사용할 수 있다.
광학 탐침(13)은 도광부(21)와, 차광층(33)으로 덮인 돌출부(22)를 포함한다. 도광부(21)는 코어(31)와 이 코어(31) 둘레의 클래드층(32)을 포함한다. 예컨대, 코어(31)와 클래드층(32)은 이산화규소계의 유리로 형성되고, 게르마늄이나 황을 첨가하면, 클래드층(32)의 굴절률이 코어(31)보다 낮아진다.
돌출부(22)는 도광부(21)의 단부에서 클래드층(32)으로부터 돌출되는 코 어(31)의 원추 형상 부분이다. 돌출부(22)는 정상적으로 진행하는 빛 즉 정상진행광을 방출하기 위한 제 1 테이퍼부(20a)와 근접장광이 삼출되는 제 2 테이퍼부(20b, 도 2 참조)를 포함한다.
광학 탐침(13)은 본 발명의 청구범위의 "이동 제어 유닛”에 해당하는 탐침 제어기(15)를 포함한다. 예컨대, 탐침 제어기(15)는 광학 탐침(13)을 시료 표면(2a)에 접근하도록 또는 그로부터 멀어지도록 이동시키거나, 광학 탐침(13)으로 하여금 수평 방향으로 시료 표면(2a)을 주사하도록 구동시키기 위한 3축 액추에이터를 포함한다. 시료 표면(2a)에 접근하고 그로부터 멀어지도록 광학 탐침(13)을 이동시키는 대신, 광학 탐침 제어기(15)는 시료 표면(2a)을 광학 탐침(13)에 접근하고 멀어지도록 이동시킬 수 있다.
광학 검출기(14)는 시료 표면(2a)으로부터 복귀하는 빛을 수신하여, 이 빛을 전기 신호로 변환하여 밝기 신호를 발생한다. 이 밝기 신호에 기초하여 화상을 형성하여 표시되지 않은 표시 장치에 표시한다. 사용자는 표시된 화상을 이용하여 시료 표면(2a)의 세부 사항을 측정하고 관찰할 수 있다.
시료 표면(2a)으로부터 복귀하는 빛을 검출하기 위한 방법으로서, 시료(2)가 투명한 때에는, 광학 검출기(14)를 광학 탐침(13) 반대쪽에 배치하고 그 사이에 시료(2)를 배치할 수 있다.
도 2는 광학 제 1 테이퍼부(22a)는 원추 형상을 갖는 광검출 장치(1)의 광학 탐침(13)의 일례의 확대된 개략도이다.
먼저, 정상진행광을 방출하기 위한 제 1 테이퍼부의 구조와 정상진행광의 광 점(light spot)의 특징에 대해 기재한다.
도 2에서, 코어(31)에서 진행하는 정상진행광(41)은 제 1 테이퍼부(20a)에 도달하여, 그로부터 광학 탐침(13) 밖으로 방출된다.
이 경우, 광학 탐침(13)의 제 1 테이퍼부(20a)의 표면(22a)은 원추형 테이퍼 형태이고, 표면(22a)의 법선(43a)과 진행광의 광축(42) 사이의 각도는 θ1이 된다. 이하, 각도(θ1)는 경사각(θ1)이라 한다.
바람직하게는, 경사각(θ1)은 진행광의 전반사각보다 작고 0도보다 크다.
이와 같은 구성에 따라, 차광층(33)을 투과한 후에, 광학 탐침(13)에서 진행하는 빛의 상당 부분이 굴절되어 광학 탐침(13)으로부터 방출되며, 수백 nm 내지 수 ㎛만큼 광학 탐침(13)의 선단으로부터 떨어진 위치에 집광(focusing)되어 고강도의 광점을 형성한다.
광학 탐침의 제 1 테이퍼부(20a)는 도 2에 도시한 원추 테이퍼 형태 이외의 다른 형태를 가질 수 있다.
도 3은 제 1 테이퍼부가 곡면인 광학 탐침(13a)의 확대된 개략도이다.
빛을 광학 탐침(13)의 선단에서 떨어진 한 위치에 집광시켜 고강도의 광점을 형성하는 이유는 경사각(θ1)이 진행광(41)의 전반사각보다 작기 때문이다. 관련 분야의 광학 탐침의 경우, 경사각(θ1)은 진행광(41)의 전반사각보다 더 크고, 광강도는 광학 탐침(13)의 선단 근처에서 최대이고 광학 탐침(13)의 선단에서 먼 위치에서 급격히 감소하므로, 광점은 낮은 광강도를 갖는다.
집광된 광점과 광학 탐침(13) 선단 사이의 거리는 제 1 테이퍼부(20a)의 경 사각(θ1)에 의해 조절 가능하게 제어될 수 있다.
도 4는 광학 탐침(13)의 선단으로부터 집광된 광점까지의 거리와 광학 참침(13)의 제 1 테이퍼부(20a)의 경사각(θ1) 사이의 관계를 설명하는 그래프이다.
제 1 테이퍼부(20a)의 굴절률이 1.53이고, 방출광을 수용하는 매체가 공기인 경우, 전반사각은 40°이다. 도 4에 도시한 것과 같이, 입사각(경사각)이 40°보다 작으면, 진행광이 집광되어, 수백 nm 내지 수 ㎛만큼 광학 탐침(13)의 선단으로부터 떨어진 위치에 광점을 형성한다.
또한, 광학 탐침(13)의 선단으로부터 떨어진 위치에 광점을 형성하기 위해서는, 광학 탐침(13)의 제 2 테이퍼부(22b)의 직경(B)과 제 1 테이퍼부(22a)의 직경(A)(도 2 참조)의 비가 비교적 작아야 한다.
도 5는 광학 탐침(13)의 선단으로부터 집광된 광점까지의 거리와 광학 탐침(13)의 제 2 테이퍼부(22b) 및 제 1 테이퍼부(22a)의 직경비(B/A) 사이의 관계를 설명하는 그래프이다.
광점의 직경은 제 1 테이퍼부(22a)의 기부의 직경(D), 제 1 테이퍼부(20a)의 경사각(θ1) 및 진행광(41)의 파장을 조절하여 제어할 수 있다. 예컨대, 광점의 직경이 요구되는 측정 분해능과 비교 가능하도록 제 1 테이퍼부(22a)의 기부의 직경(D), 제 1 테이퍼부(20a)의 경사각(θ1) 및 진행광의 파장을 조절할 수 있다. 특히, 제 1 테이퍼부(22a)의 기부의 직경(D)을 줄이고 제 1 테이퍼부(20a)의 경사각(θ1)을 늘이며 진행광(41)의 파장을 줄임으로써 광점의 직경을 감소시킬 수 있다.
도 6은 광학 탐침(13)의 제 1 테이퍼부(22a)의 경사각(θ1)이 10°일 때, 광점의 직경과 진행광 빔(beam)의 파장 사이의 관계를 설명하는 그래프이다.
도 6에 도시한 예에서, 1.53의 굴절률을 갖는 제 1 테이퍼부(22a)로부터 공기 중으로 빛이 방출된다. 제 1 테이퍼부(20a)의 기부의 직경(D)을 2㎛로, 제 1 테이퍼부(20a)의 경사각(θ1)을 20°로, 그리고 진행광(41)의 파장을 0.4㎛로 설정함으로써, 광점 직경을 0.4㎛(반치폭: FWHM)로 조절할 수 있다면, 광학 탐침의 선단으로부터 집광된 광점까지의 거리는 1.2㎛가 된다.
광학 탐침(13) 표면에 배치된 차광층(33)은 근접장광을 사용하는 측정(고분해능 측정)에서 근접장광의 광점을 형성하기 위해 사용된다. 차광층(33)은 다양한 방식으로 광학 탐침(13) 표면에 배치될 수 있다.
도 7은 차광층(33)이 제 2 테이퍼부(22b)에만 제공된 광학 탐침(13b)의 확대된 개략도이다.
일반적으로, 도 2에 도시한 광학 탐침(13)을 도 7에 도시한 광학 탐침(13b)과 비교할 때 방출광의 강도는 비교적 낮지만, 차광층(33)의 재료 및 두께를 조절하고 광원(11)에서 나오는 빛의 파장을 선택함으로써, 광학 탐침(13)을 사용하여 진행광을 측정할 수 있다.
예컨대, 차광층(33)의 재료가 Au이고, 그 두께가 80nm일 때, 수백 nm 내지 수 ㎛만큼 광학 탐침(13)의 선단으로부터 떨어진 위치에 빛이 집광되고 고강도의 광점이 형성되는 것이 확인되었다.
또한, 차광층(33)의 복굴절성과 관련된 분산 특징을 고려할 때, 차광층(33) 의 최대 광투과율을 가져오는 값과 동일하거나 유사하게 되도록, 광원(11)에서 나오는 빛의 파장을 선택하면 바람직하다. 이렇게 하여, 광학 탐침(13)으로부터 방출된 빛의 강도를 개선할 수 있다.
도 8은 일반적인 광투과율 분포도, 즉, 광투과율과 광파장 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8에서, 최대 투과율이 T0이고 최대 광투과율의 절반값이 T1이라고 할 때, 광투과율(T1)에 해당하는 파장은 λ11 및 λ12가 된다. 이 경우, 대체로 최대 광투과율(T0)을 초래하는 파장은 파장(λ11)으로부터 파장(λ12)까지의 대역(도 8의 빗금 영역)을 포함한다. 예컨대, 차광층(33)의 재료가 Au인 경우, 파장(λ11)은 480nm이고, 파장(λ12)은 700nm이다.
이어, 근접장광이 삼출하는 광학 탐침(13)의 제 2 테이퍼부(20b)의 구조를 도 2를 참조하여 다시 설명한다.
도 2에 도시한 것과 같이, 코어(31)에서 진행하는 진행광(41) 중에서, 광섬유의 광축 부근의 광성분이 제 2 테이퍼부(20b)에 도달하여, 제 2 테이퍼부(20b)에 입사된다.
여기서, 광학 탐침(13)의 제 2 테이퍼부(20b)의 표면(22b)은 원추 테이퍼 형태이고, 표면(22a)의 법선(43a)과 진행광의 광축(42) 사이의 각도는 θ2가 된다. 이하, 이 각도(θ2)는 경사각(θ2)이라 한다.
바람직하게는, 경사각(θ2)은 진행광의 전반사각 이상이고 90°보다 작다.
이와 같은 구성에서, 광학 탐침(13)에서 진행하는 빛의 상당량은 광학 탐침(13)의 차광층(33)과 코어(31) 사이의 계면에서 반사되지만, 소량의 빛(41)이 차광층(33)을 투과하고(이는 본원에서 “삼출한다”로 기재한다), 차광막(33)을 따라 광학 탐침(13)의 선단으로 진행하여, 선단에서 국부 표면 플라스몬(plasmon)이 된다. 위와 같이 얻은 표면 플라스몬에 기인하여, 광점이 광학 탐침(13)의 선단 근처에 형성되고, 이를 근접장 광점으로 부른다.
차광층(33)은 다양한 재료로 될 수 있다. 표면 플라스몬에 의해 발생한 근접장광을 강화하기 위해서는 Au 막을 사용하는 것이 바람직하다. Au 막은 또한 화학적 안정성이 뛰어나다.
도 9는 차광층(3)이 Au 막일 때, 근접장 광강도와 광파장 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
광파장에 있어서 근접장 광강도에 의존하는 것에 기초한 입사광의 파장을 선택하여 광학 탐침(13)에서 삼출하는 근접장 광의 강도를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 최대 근접장 광강도(P0) 근처의 파장이 선택될 수 있다.
일반적으로, 근접장 광강도의 분포도는 도 9에 도시된 바와 같이 피크(peak) 모양을 나타낸다. 근접장광의 최대 강도를 P0, 최대 강도의 절반을 P1이라고 가정하면, 광강도 P1에 대응하는 파장은 λ11과 λ12이다.
여기서, 대체로 최대 근접장 광강도(P0)를 초래하는 파장은 파장(λ11)에서 파장(λ12)의 대역을 포함하며(도 9의 빗금 영역), λ11에서 λ12의 파장이 선택될 수 있다.
예를 들어, 차광층(33)이 Au 막일 때, λ11은 약 480nm이고, λ12는 약 700nm이다.
도 10은 근접장 광강도와 제 2 테이퍼부(22b)의 경사각(θ2) 사이의 관계를 도시하는 그래프이다.
광파장에서 근접장 광강도에 따른 설명과 유사하게, 근접장 광강도는 또한 제 2 테이퍼부(22b)의 경사각(θ2)에 의존한다. 제 2 테이퍼부(22b)의 경사각(θ2)에서 근접장 광강도에 의존한 것에 기초한 입사광의 파장을 선택하여, 광학 탐침(13)에서 삼출하는 근접장광의 강도를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 최대 근접장 광강도(P0) 근처의 경사각(θ2)이 선택될 수 있다.
일반적으로, 근접장 광강도가 경사각(θ2)에 의존하는 것이 도 10에 도시된 바와 같이 피크 모양으로 나타난다. 근접장광의 최대 강도를 P0, 최대강도 P0의 절반값을 P1이라고 가정하면, 광강도(P1)에 대응하는 경사각(θ2)은 θa, θb이다.
예를 들어, 여기서, 대체로 최대 근접장광 강도(P0)를 초래하는 경사각(θ2)은 경사각(θa)로부터 경사각(θb)까지의 대역이며(도 10의 빗금 영역), θa에서 θb까지 경사각이 선택될 수 있다.
예를 들어, 차광층(33)이 Au 막일 때, 입사광의 파장은 532nm이고, θa는 약 45°, θb는 약 55°이다.
차광막(33)은 도 2, 도 3 및 도 7에 도시된 광학 탐침(13), 광학 탐침(13a) 및 광학 탐침(13b)의 것과는 더 다른 방식으로 광학 탐침(13) 상에 배치될 수 있다.
도 11은 광학 탐침(13c)의 일 예의 확대된 개략도이며, 차광막(33)이 제 2 테이퍼부(22b)의 선단부를 덮지 않는다.
도 11에서, 근접장광을 삼출하기 위한 제 2 테이퍼부(22b)는 차광막(33)에 의해 완전히 덮히지 않으나, 차광막(33)은 제 2 테이퍼부(22b)의 선단에 제공되지 않고, 작은 개구를 남겨놓는다. 그러한 구조에서, 높은 신호대 잡음비(SNR:Signal-to-Noise ratio)의 측정을 가능하게 하는 근접장광의 고강도 광점을 형성할 수 있다.
도 12는 광검출 장치(1)에서 제 3 테이퍼부(30c)를 더 포함한 광학 탐침(13d)의 한 예의 확대된 개략도이다.
근접장광을 이용한 측정(고분해능 측정)에 있어서, 측정 분해능은 광학 탐침(13) 선단의 곡률 반경에 의해 결정되며, 높은 측정 분해능은 선단의 곡률 반경이 작을 때 얻을 수 있다.
일반적으로, 광학 탐침(13) 선단의 곡률 반경을 감소시키기 위해, 광학 탐침(13)이 매우 날카로울 것이 요구된다. 그러나, 상기한 바와 같이, 제 2 테이퍼부(22b)의 형상이 근접장광의 최대 강도를 산출하기 위해 조정될 때, 광학 탐침(13)을 날카롭게 하는 것이 어려워지고, 따라서, 도 2에 도시된 광학 탐침(13)에 있어서, 고강도 근접장광과 높은 측정 분해능을 동시에 얻기 힘들다.
광학 탐침(13d)은 이러한 문제를 해결하기 위해 사용되며, 이는 제 3 테이퍼부(30c)를 더 포함하며, 도 2의 광학 탐침(13)의 성분에 추가된다.
도 12에서, 제 3 테이퍼부(30c)의 경사각(나타나지 않음)은 제 2 테이퍼부(22b)의 경사각(θ2)보다 크고, 90°보다 작다. 바람직하게는, 광학 탐침(13)이 날카로워지기 때문에 제 3 테이퍼부(30c)의 경사각은 클수록 바람직하다.
다음에, 도 1에 도시된 바와 같이 상기의 구조를 갖는 광검출 장치(1)의 측정 과정에 대해 설명한다.
먼저, 정상진행광을 이용한 광범위 측정에 대해 설명한다.
선형 편광된 빛을 포함하는 광원(11)으로부터의 빛은 편광 광속 분리기(12)를 투과하고, 편광 상태는 1/4 파장판(18)에 의해 변형되며, 따라서 빛은 광학 탐침(13)의 코어(31)로 입사한다. 코어(31)에서 진행하는 입사광은 광학 탐침(13)으로부터 방출되며, 집광되고, 광학 탐침(13)의 선단으로부터 떨어진 위치에서 광점을 형성한다.
따라서, 시료 표면(2a)이 광점의 위치에 자리잡도록 하기 위해, 탐침 제어기(15)는 광학 탐침(13)이 시료 표면(2a)으로부터 접근하거나 멀어지도록 이동한다. 광학 탐침(13)을 위치시키는 과정에서, 집광된 광점과 광학 탐침(13)의 선단 사이의 거리에 대한 정보가 필요하며, 이러한 정보는 미리 실험에 입각하여 측정될 수 있다.
다음으로, 탐침 제어기(15)는 광학 탐침(13)을 구동하여 수평 방향으로 시료 표면(2a)을 주사하도록 한다. 이러한 단계에서, 광학 탐침(13)으로부터 방출된 빛 이 시료 표면(2a)으로부터 복귀하고, 광학 검출기(14)는 복귀하는 빛을 수용하여 밝기 신호를 발생시키고, 밝기 신호에 근거하여 화상이 형성되며, 도시되지 않은 표시 장치 상에 표시된다. 화상으로부터, 시료 표면(2a)의 상세한 물성 정보를 얻을 수 있다.
광학 탐침(13)이 수평 방향으로 시료 표면(2a)를 주사할 때, 광학 탐침(13)은 시료 표면(2a)에 대해 특정한 높이로 설정될 수 있다. 이렇게 함에 있어서, 접근하고 멀어지는 방향으로 제어할 필요는 없고, 집광된 광점과 광학 탐침(13)의 선단 사이의 거리(수백 nm에서 수μm)에 대한 정보와 함께 고속도로 주사할 수 있으며, 따라서 측정 시간을 크게 감소시킬 수 있다. 종래 기술에 의한 근접장광 측정과 비교할 때, 본 발명에서 한 지점당 측정 범위가 크기 때문에, 같은 수의 측정 지점 또는 측정 선으로 광범위 측정이 실현될 수 있다.
또한, 광학 탐침(13)으로부터 방출되는 빛이 집광되지 않는 경우와 비교할 때, 시료 표면(2a)으로부터 상대적으로 많은 양의 복귀하는 빛을 수집하는 것이 가능하고, 결과적으로, 정상광을 사용한 측정에 있어서 향상된 신호대 잡음비로 인해 높은 선명도를 가진 측정 결과를 얻는 것이 가능하다.
그러므로, 정상진행광을 사용한 광범위 측정에 있어서 빠른 속도로 효율적인 광검출이 가능한 광검출 장치를 제공하는 것이 가능하다.
다음에는, 근접장광을 사용한 고분해능 측정에 대해 설명한다.
선형 편광된 빛 성분을 포함하는 광원(11)으로부터의 빛은 편광 광속 분리기(12)를 투과하며, 편광 상태는 1/4 파장판(18)에 의해 변형되고, 따라서, 빛은 광학 탐침(13)의 코어(31)로 입사된다. 입사광은 코어(31)에서 진행하고, 광학 탐침(13)의 차광막(33)으로 들어간다. 이러한 단계에서, 차광막(33)의 출구단에서 소실광인 근접장광이 삼출한다. 근접장광이 삼출함에 따라, 광학 탐침(13)이 시료 표면(2a)에 접근하도록 탐침 제어기(15)가 이동한다. 이러한 순간에, 광학 탐침(13)의 선단과 시료 표면(2a) 사이의 거리가 광원(11)으로부터의 빛의 파장의 1/4보다 작다면, 광학 탐침(13)으로부터 삼출하는 근접장광은 시료 표면(2a)을 비추며, 근접장광의 미소한 광점이 시료 표면(2a)에 형성된다. 미소한 광점을 형성하는 근접장광은 차광막(33)을 투과하고, 코어(31)를 통해 광학 검출기(14)로 향한다. 이러한 방식으로, 시료 표면(2a)에서 고분해능의 측정을 수행할 수 있다.
상기와 같이, 시료 표면(2a)으로부터 접근하거나 멀어지도록 하나의 광학 탐침(13)을 이동시켜서, 선택적으로 시료 표면(2a)의 근접장광의 광점과 진행광의 광점을 변화시킬 수 있고, 오직 하나의 광학 탐침으로 진행광을 사용한 광범위 측정과 근접장광을 사용한 고분해능 측정 모두를 수행하는 것이 가능하다.
또한, 근접장광을 사용한 고분해능 측정이 가능한 그러한 측정 시스템에서, 광범위 측정을 위해 별도의 광학 탐침을 설치할 필요가 없으며, 따라서, 시스템의 크기와 부분의 개수가 감소 되고, 시스템의 비용이 감소 된다.
다음에, 같은 시료를 순차적으로 측정하고 검사하도록, 진행광을 사용한 광범위 측정이 끝난 후에 근접장광을 사용한 고분해능 측정을 수행하는 과정에 대해서 설명한다.
선형 편광된 빛의 성분을 포함하는 광원(11)으로부터의 빛은 편광 광속 분리 기(12)를 투과하며, 편광 상태는 1/4 파장판(18)에 의해 변경되고, 따라서, 빛은 광학 탐침(13)의 코어(31)로 입사된다. 코어(31)에서 진행하는 입사광은 광학 탐침(13)으로부터 방출되고, 집광 되어, 광학 탐침(13)의 선단으로부터 떨어진 위치에 광점을 형성한다.
따라서, 시료 표면(2a)이 광점의 위치에 자리잡게 하기 위해, 광학 탐침(13)이 시료 표면(2a)으로부터 접근하거나 멀어지도록 탐침 제어기(15)가 이동한다. 이러한 광학 탐침(13)을 배치하는 과정에 사용되는 집광된 광점과 광학 탐침(13)의 선단 사이의 거리에 대한 정보는 미리 실험적으로 측정될 수 있다.
다음에, 탐침 제어기(15)는 광학 탐침(13)을 구동하여 수평 방향으로 시료 표면(2a)를 주사하도록 한다. 이러한 단계에서, 광학 탐침(13)으로부터 방출된 빛은 시료 표면(2a)으로부터 복귀하고, 광학 검출기(14)는 복귀하는 빛을 수용하고 밝기 신호를 생성하며, 밝기 신호에 근거하여 화상이 형성되고 도시되지 않은 표시 장치 상에 표시된다. 화상으로부터, 시료 표면(2a)에 관한 상세한 물성 정보가 얻어진다.
표시된 화상으로부터 얻어지는 시료 표면(2a)의 광학 물성 정보로부터, 사용자는 물성의 상세한 측정을 하고자하는 미소 영역을 특정한다. 광학 탐침(13)의 위치를 미소 영역에 정렬하기 위해 광학 탐침(13)은 수평 방향으로 이동되고, 따라서, 상기와 같은 근접장광을 사용한 고분해능 측정이 수행된다.
이러한 방식으로, 같은 시료를 순차적으로 측정하고 검사하기 위해, 진행광을 사용한 광범위 측정이 끝난 후에 근접장광을 사용한 고분해능 측정이 수행되고, 사용되는 광학 탐침을 교환할 필요가 없으며, 광범위 측정과 같은 동축으로 고분해능 측정을 수행할 수 있다. 따라서, 사용자의 업무부담을 감소시킬 수 있고, 원하는 미소 영역에 이미 정확하게 배치된 광학 탐침을 사용하여 고분해능 측정이 수행된다.
본 발명에 따라서, 광섬유로부터 광학 탐침으로 진행하는 빛은 전반사각보다 작고 O도 보다 큰 각도로 입사하고, 정상광으로서 제 1 방출면으로부터 방출된다. 또한, 광섬유로부터 광학 탐침으로 진행하는 빛은 제 1 방출면에 대한 입사각과 다른 입사각으로 입사하고, 제 2 방출면으로부터 삼출한다. 광학 탐침으로부터 방출되는 빛의 강도가 증가하기 때문에, 정상광의 광점은 광학 탐침의 선단으로부터 떨어진 위치에 형성되고, 근접장광의 광점은 광학 탐침의 선단 근처의 위치에 형성된다.
또한, 진행광의 광축에 대한 제 2 방출면의 법선의 경사각이 진행광의 전반사각보다 크거나 같고 90도보다 작도록 설정되기 때문에, 광학 탐침의 선단 근처에 강한 근접장광의 광점을 형성하는 것이 가능하다.
또한, 제 2 방출면은 제 1 부분과 제 1 부분의 내측의 제 2 부분을 포함하기 때문에, 제 2 방출면의 제 2 부분의 법선의 경사각은 제 1 부분의 법선의 경사각보다 크고 90도보다 작고, 광학 탐침의 선단의 곡률 반경을 감소시킬 수 있고, 따라서, 광학 탐침의 선단 근처에 강한 근접장광을 생성할 수 있으며, 근접장광을 사용하여 측정에 있어서 분해능을 향상시킬 수 있다.
또한, 정상광의 광점이 광학 탐침의 선단으로부터 떨어져서 형성되고, 근접 장광의 광점은 광학 탐침의 선단 근처에 형성되기 때문에, 오직 하나의 탐침으로 정상광을 사용한 광범위 측정과 근접장광을 사용한 고분해능 측정을 모두 수행할 수 있다.
차광막의 소재와 두께, 제 1 방출면의 법선의 경사각 및 제 2 방출면의 법선의 경사각에 근거한 광파장을 제어하기 위해 파장 제어 유닛이 제공되기 때문에, 정상광을 사용한 측정에 있어서 원하는 광점 직경, 광강도 및 집광 위치를 얻을 수 있으며, 또한, 근접장광을 사용한 측정에 있어서 근접장광의 높은 광강도를 얻을 수 있다.
또한, 근접장광을 사용한 측정에 있어서 높은 신호대 잡음비를 가진 검출 신호를 얻을 수 있다.
또한, 높은 강도의 광점을 얻을 수 있고, 정상광을 사용한 측정에 있어서 향상된 신호대 잡음비로 인한 높은 선명도을 가진 측정 결과를 얻을 수 있다.
제 2 방출면에서 차광막의 표면의 근접장광의 강도는 차광막의 소재와 입사광의 파장을 고려할 때 최대 값이거나 그 근사치가 되도록 제 2 방출면의 법선의 경사각이 조정되기 때문에, 강한 근접장광을 생성할 수 있다.
파장 제어 유닛을 사용하여 파장 제어 유닛을 더 제어하여 강한 근접장광을 생성할 수 있다.
또한, 원하는 광점 직경과 원하는 집광 위치를 얻을 수 있다.
강한 근접장광과 높은 분해능을 얻을 수 있고, 알맞는 측정 분해능을 선택할 수 있다.
시료로부터의 빛은 정상광을 사용한 광범위 측정에 있어서 효과적으로 수집될 수 있기 때문에, 측정 시간을 단축할 수 있다.
본 발명은 예시를 위해 선택된 특정한 실시예에 대하여 전술하였지만, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기본 사상과 범위에서 벗어나지 않으면서 많은 변형예를 만들 수 있다.
본 특허 출원은 2005년 2월 4일에 출원된 일본 우선권 특허 출원 제 2005-029652호에 근거하며, 그 내용을 본 출원의 일부로서 참조한다.

Claims (21)

  1. 광원으로부터 진행하는 빛인 진행광(propagating light)을 위한 코어(core)를 포함하고,
    상기 코어의 선단 표면은 상기 진행광을 방출하기 위한 제 1 방출면(exit section)과 근접장광(near-field light)을 삼출(seeping)하기 위한 제 2 방출면을 포함하고, 상기 제 1 방출면과 상기 제 2 방출면은 동심(concentric)으로 형성되고,
    상기 제 1 방출면은 외주 측에 형성되고, 상기 진행광의 광축에 대한 상기 제 1 방출면의 법선의 경사각은 상기 진행광의 상기 광축에 대한 상기 제 2 방출면의 법선의 경사각과 다른 것을 특징으로 하는 광섬유 탐침(probe).
  2. 광원으로부터 진행하는 빛인 진행광을 위한 코어를 포함하고,
    상기 코어의 선단 표면은 근접장광을 삼출하기 위한 차광층에 의해 덮히고, 상기 코어의 선단 표면은 상기 진행광을 방출하기 위한 제 1 방출면과 상기 근접장광을 삼출하기 위한 제 2 방출면을 포함하고, 상기 제 1 방출면과 상기 제 2 방출면은 동심으로 형성되고,
    상기 제 1 방출면은 외주 측에 형성되고, 상기 진행광의 광축에 대한 상기 제 1 방출면의 법선의 경사각은 상기 진행광의 상기 광축에 대한 상기 제 2 방출면 의 법선의 경사각과 다른 것을 특징으로 하는 광섬유 탐침.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 진행광의 상기 광축에 대한 상기 제 1 방출면의 상기 법선의 상기 경사각은 상기 진행광의 전반사각 미만이고, 0도를 초과하는 것을 특징으로 하는 광섬유 탐침.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 진행광의 상기 광축에 대한 상기 제 2 방출면의 상기 법선의 상기 경사각은 상기 진행광의 전반사각 이상이고, 90도 미만인 것을 특징으로 하는 광섬유 탐침.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 방출면은 제 1 부분과 상기 제 1 부분의 내측에 제 2 부분을 포함하고,
    상기 진행광의 상기 광축에 대한 상기 제 2 방출면의 상기 제 1 부분의 법선의 경사각은 상기 진행광의 전반사각 이상이고, 90도 미만이고,
    상기 진행광의 상기 광축에 대한 상기 제 2 방출면의 상기 제 2 부분의 법선의 경사각은 상기 제 1 부분의 상기 법선의 상기 경사각을 초과하면서, 90도 미만인 것을 특징으로 하는 광섬유 탐침.
  6. 광원;
    상기 광원으로부터 진행하는 빛인 진행광을 위한 코어를 포함하고, 광학 탐침이 상기 코어의 선단에 형성된, 광섬유 탐침;
    상기 진행광 또는 상기 코어의 상기 선단으로부터 삼출하는 근접장광의 광점이 시료의 표면에 형성되도록, 상기 광섬유 탐침과 상기 시료의 상기 표면을 이동시켜 상호 간에 접근 또는 멀어지도록 구성된 이동 제어 유닛; 및
    상기 시료의 상기 표면으로부터 빛을 검출하도록 구성된 검출 유닛을 포함하고,
    상기 광학 탐침은 상기 진행광을 방출하기 위한 상기 코어의 상기 선단 표면의 제 1 방출면과 상기 근접장광을 삼출하기 위한 상기 코어의 상기 선단 표면의 제 2 방출면을 포함하고,
    상기 제 1 방출면과 상기 제 2 방출면은 동심으로 형성되고,
    상기 제 1 방출면은 외주 측에 형성되고,
    상기 진행광의 광축에 대한 상기 제 1 방출면의 법선의 경사각은 상기 진행광의 상기 광축에 대한 상기 제 2 방출면의 법선의 경사각과 다른 것을 특징으로 하는 광검출 장치.
  7. 광원;
    상기 광원으로부터 진행하는 빛인 진행광을 위한 코어를 포함하고, 광학 탐침은 상기 코어의 선단에 형성되며, 상기 코어의 상기 선단 표면은 근접장광을 삼출하기 위한 차광층에 의해 덮힌, 광섬유 탐침;
    상기 진행광 또는 상기 코어의 상기 선단으로부터 삼출하는 근접장광의 광점이 시료의 표면에 형성되도록, 상기 광섬유 탐침과 상기 시료의 상기 표면을 이동시켜 상호 간에 접근 또는 멀어지도록 구성된 이동 제어 유닛; 및
    상기 시료의 상기 표면으로부터 빛을 검출하도록 구성된 검출 유닛을 포함하고,
    상기 광학 탐침은 상기 진행광을 방출하기 위한 상기 코어의 상기 선단 표면의 제 1 방출면과 상기 근접장광을 삼출하기 위한 상기 코어의 상기 선단 표면의 제 2 방출면을 포함하고,
    상기 제 1 방출면 및 상기 제 2 방출면은 동심으로 형성되고,
    상기 제 1 방출면은 외주 측에 형성되고,
    상기 진행광의 광축에 대한 상기 제 1 방출면의 법선의 경사각은 상기 진행광의 상기 광축에 대한 상기 제 2 방출면의 법선의 경사각과 다른 것을 특징으로 하는 광검출 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 진행광의 상기 광축에 대한 상기 제 1 방출면의 상기 법선의 상기 경사각은 상기 진행광의 전반사각 미만이고, 0도를 초과하는 것을 특징으로 하는 광검출 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 진행광의 상기 광축에 대한 상기 제 2 방출면의 상기 법선의 상기 경사각은 상기 진행광의 전반사각 이상이고, 90도 미만인 것을 특징으로 하는 광검출 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 방출면은 제 1 부분과 상기 제 1 부분의 내측에 제 2 부분을 포함하고,
    상기 진행광의 상기 광축에 대한 상기 제 2 방출면의 상기 제 1 부분의 법선의 경사각은 상기 진행광의 전반사각 이상이고, 90도 미만이고,
    상기 진행광의 상기 광축에 대한 상기 제 2 방철면의 상기 제 2 부분의 법선 의 경사각은 상기 제 1 부분의 상기 법선의 상기 경사각을 초과하고, 90도 미만인 것을 특징으로 하는 광검출 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 광원으로부터의 상기 빛의 파장을 상기 차광층의 소재와 두께, 상기 제 1 방출면의 상기 법선의 상기 경사각 및 상기 제 2 방출면의 상기 법선의 상기 경사각에 근거하여 미리 정해진 파장이 되도록 제어하도록 구성된 파장 제어 유닛을 더 포함하는 광검출 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 미리 정해진 파장이 상기 차광층 표면에서 상기 근접장광의 최대 강도의 값과 같거나 근사치인 것을 특징으로 하는 광검출 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 미리 정해진 파장이 상기 차광층의 최대 광투과율의 값과 같거나 근사치인 것을 특징으로 하는 광검출 장치.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 방출면의 상기 차광층 표면의 상기 근접장광의 강도가 최대 값과 같거나 근사치가 되도록, 상기 제 2 방출면의 상기 법선의 상기 경사각이 조정되는 것을 특징으로 하는 광검출 장치.
  15. 제 7 항에 있어서,
    상기 광원으로부터의 상기 빛의 파장을 제어하도록 구성된 파장 제어 유닛을 더 포함하고,
    상기 제 2 방출면의 상기 차광층 표면의 상기 근접장광의 강도가 최대 값과 같거나 근사치가 되도록, 상기 파장 제어 유닛이 제어되고 상기 제 2 방출면의 상기 법선의 상기 경사각이 조정되는 것을 특징으로 하는 광검출 장치.
  16. 제 6 항에 있어서,
    상기 광점의 형상이 미리 정해진 형상이 되도록, 상기 제 1 방출면의 상기 법선의 상기 경사각이 조정되는 것을 특징으로 하는 광검출 장치.
  17. 제 6 항에 있어서,
    상기 코어에서 진행하는 상기 빛의 상기 광점의 형상이 미리 정해진 형상이 되도록, 상기 광학 탐침의 직경이 조정되는 것을 특징으로 하는 광검출 장치.
  18. 제 6 항에 있어서,
    상기 코어에서 진행하는 상기 빛의 상기 광점의 형상이 미리 정해진 형상이 되도록, 상기 제 1 방출면의 상기 법선의 상기 경사각 및 상기 광학 탐침의 직경이 조정되는 것을 특징으로 하는 광검출 장치.
  19. 광원으로부터 광섬유 탐침의 코어를 향해 빛을 진행시키는 단계;
    상기 진행광 또는 상기 코어의 선단으로부터 삼출하는 근접장광의 광점이 시료의 표면에 형성되도록, 상기 광섬유 탐침와 상기 시료의 상기 표면을 이동시켜 상호 간에 접근 또는 멀어지도록 하는 단계; 및
    상기 시료의 상기 표면에서 빛을 검출하는 단계를 포함하고,
    상기 광섬유 탐침은 상기 코어의 상기 선단에 형성되는 광학 탐침을 포함하고, 상기 광학 탐침은 상기 코어의 상기 선단 표면에서 상기 진행광을 방출하기 위한 제 1 방출면과 상기 선단 표면에서 상기 근접장광을 삼출하기 위한 제 2 방출면을 포함하고, 상기 제 1 방출면과 상기 제 2 방출면은 동심으로 형성되고, 상기 제 1 방출면은 외주 측에 형성되고, 상기 진행광의 광축에 대한 상기 제 1 방출면의 법선의 경사각은 상기 진행광의 상기 광축에 대한 상기 제 2 방출면의 법선의 경사각과 다른 것을 특징으로 하는 광검출 방법.
  20. 광원으로부터 광섬유 탐침의 코어를 향해 빛을 진행시키는 단계;
    상기 진행광 또는 상기 코어의 선단으로부터 삼출하는 근접장광의 광점이 시료의 표면에 형성되도록, 상기 광섬유 탐침과 상기 시료의 상기 표면을 이동시켜 상호 간에 접근 또는 멀어지도록 하는 단계; 및
    상기 시료의 상기 표면에서 빛을 검출하는 단계를 포함하고,
    상기 광섬유 탐침은 상기 코어의 상기 선단에 형성되는 광학 탐침을 포함하고, 상기 광학 탐침은 상기 진행광을 방출하기 위한 상기 코어의 상기 선단 표면의 제 1 방출면과 상기 근접장광을 삼출하기 위한 상기 선단 표면의 제 2 방출면을 포함하고, 상기 제 1 방출면과 상기 제 2 방출면은 동심으로 형성되고, 상기 제 1 방출면은 외주 측에 형성되고, 상기 진행광의 광축에 대한 상기 제 1 방출면의 법선의 경사각은 상기 진행광의 상기 광축에 대한 상기 제 2 방출면의 법선의 경사각과 다르고, 적어도 상기 선단 표면의 상기 제 2 방출면은 근접장광을 삼출하기 위한 차광층에 의해 덮힌 것을 특징으로 하는 광검출 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 차광층의 소재와 두께, 상기 제 1 방출면의 상기 법선의 상기 경사각 및 상기 제 2 방출면의 상기 법선의 상기 경사각에 근거하여 미리 정해진 파장이 되도록, 상기 광원으로부터의 상기 빛의 파장을 제어하는 단계를 더 포함하는 광검출 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008175651A (ja) * 2007-01-17 2008-07-31 Gunma Univ 近接場光探針、光学装置、プローブ顕微鏡、及びプローブ顕微鏡型記録再生ヘッド装置
KR100978600B1 (ko) 2007-10-23 2010-08-27 연세대학교 산학협력단 초고분해능 주사 광학 측정 장치
US8532441B2 (en) 2009-11-03 2013-09-10 Alcatel Lucent Optical device for wavelength locking
JP2013029451A (ja) 2011-07-29 2013-02-07 Ricoh Co Ltd 付着物検出装置及び付着物検出方法
GB201121874D0 (en) * 2011-12-20 2012-02-01 Mled Ltd Integrated medical device
CN106033092B (zh) * 2015-03-09 2018-09-07 中国科学院物理研究所 一种光纤探针及其制备方法
JP6650342B2 (ja) * 2016-05-16 2020-02-19 オリンパス株式会社 顕微鏡システム
JP7030497B2 (ja) * 2017-12-13 2022-03-07 株式会社荏原製作所 基板処理装置、基板処理装置の制御方法、プログラムを格納した記憶媒体
CN110568570A (zh) * 2019-09-29 2019-12-13 浙江光塔节能科技有限公司 一种纤内反馈系统
JP7492881B2 (ja) * 2020-08-03 2024-05-30 株式会社日本マイクロニクス 測定システムおよび測定方法
CN112964908B (zh) * 2021-02-04 2022-05-20 西安交通大学 一种用于激发和收集近场光信号的散射式锥形尖端光纤探针及其工作方法
TWI800046B (zh) * 2021-10-21 2023-04-21 財團法人工業技術研究院 光學探針

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998010296A1 (en) * 1996-09-06 1998-03-12 Kanagawa Academy Of Science And Technology Optical fiber probe and its manufacturing method
JP3231675B2 (ja) 1997-09-11 2001-11-26 財団法人神奈川科学技術アカデミー 光ファイバプローブ及びその製造方法
JP3053380B2 (ja) 1998-03-24 2000-06-19 財団法人神奈川科学技術アカデミー 光ファイバプローブ
JP2000055818A (ja) 1998-08-04 2000-02-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 欠陥検査装置および欠陥検査方法
JP3654053B2 (ja) * 1999-06-04 2005-06-02 株式会社日立製作所 情報記録媒体及び情報記録装置
JPWO2005003737A1 (ja) * 2003-07-08 2006-11-16 財団法人神奈川科学技術アカデミー 光検出装置及び方法
JP4553240B2 (ja) * 2004-07-12 2010-09-29 株式会社リコー 光検出装置、及び光検出方法

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