(57)【要約】プラズモンエネルギは第１の材料の第１の表面上の少なくとも１つの励起位置においてプラズモン共鳴を励起することによって生成され、プラズモンエネルギが少なくとも１つの励起位置から少なくとも１つの測定位置へと伝播した後に、第１の表面上の少なくとも１つの測定位置において検出される。プラズモンエネルギの減衰は、少なくとも１つの励起位置と少なくとも１つの測定位置との間の複数の経路に沿って決定され、第２の材料の第１の表面と第２の表面との間の相対距離は、複数の経路に沿ったプラズモンエネルギの決定された減衰に基づいて、表面の少なくとも１つの上の複数の位置において決定される。 【選択図】図１０【??】 1  2  3  4  5A  5B  6  7  8  9A  9B
2009527736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の材料の第１の表面上の少なくとも１つの励起位置において、プラズモン共鳴を励起してプラズモンエネルギを生成するステップと、
前記プラズモンエネルギが、前記少なくとも１つの励起位置から少なくとも１つの測定位置へと伝播した後に、前記第１の表面上の少なくとも１つの測定位置において、前記プラズモンエネルギを検出するステップと、
前記少なくとも１つの励起位置と前記少なくとも１つの測定位置との間における複数の経路に沿って、プラズモンエネルギの減衰を決定するステップと、
前記複数の経路に沿って決定されたプラズモンエネルギの減衰に基づいて、前記表面のうちの少なくとも１つの上の複数の位置において、第２の材料の第１の表面と第２の表面との間の相対距離を決定するステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記相対位置と、複数の位置のうちの１つにおける前記第１の表面と前記第２の表面との間の既知の距離とに基づいて、前記複数の位置における前記第１の表面と前記第２の表面との間の絶対距離を決定するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の表面が導電層を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の表面が、フォトニック結晶を有する材料の一部を画定する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の表面の周辺に沿って、複数の測定位置においてプラズモンエネルギを検出するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の表面の周辺に沿って、複数の励起位置においてプラズモン共鳴を励起するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の表面の周辺に沿って、複数の測定位置においてプラズモンエネルギを検出するステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
プラズモン共鳴を励起するステップが、光エネルギを前記第１の表面に供給するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
光エネルギを前記第１の表面に供給するステップが、レーザ光を用いて、前記第１の表面の少なくとも一部を照射するステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
プラズモン共鳴を励起するステップが、電磁放射のコヒーレントビームを前記第１の表面に供給するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の表面または前記第２の表面のうちの少なくとも一方が、マスクの一部を画定し、前記第１の表面または前記第２の表面のうちの他方が、基板の一部を画定する、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記マスクは、前記第１の表面上において、複数のプラズモンガイドを備え、前記プラズモンガイドは、前記第１の表面上において、複数の経路を画定する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記複数のプラズモンガイドは、前記第１の表面上において、互いに略並行に配置される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記複数のプラズモンガイドのそれぞれの第１の端部に実質的に配置された励起位置において、プラズモン共鳴を励起するステップと、
前記複数のプラズモンガイドのそれぞれの第２の端部に実質的に配置された測定位置において、プラズモンエネルギを検出するステップと
をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の表面を有する前記第１の材料を提供するステップと、
前記第１の表面に対向する前記第２の表面を有する前記第２の材料を提供するステップと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の表面はパターン化された表面であり、前記第２の材料はポリマーを有し、
前記第１の表面の前記パターン化された表面に対応するパターンが前記第２の材料に生成されるまで、ポリマー−ガラス転移温度以上で、前記第２の材料を加熱するステップと、
前記ポリマー−ガラス転移温度以下で、前記第２の材料を冷却するステップと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の表面と前記第２の表面との間の相対距離を決定した後に、前記第１の表面または前記第２の表面を変形するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の表面または前記第２の表面を変形した後に、前記第１の表面上の少なくとも１つの励起位置において、プラズモン共鳴を励起することによってプラズモンエネルギを生成するステップと、
前記第１の表面または前記第２の表面を変形した後、前記プラズモンエネルギが前記少なくとも１つの励起位置から前記少なくとも１つの測定位置へと伝播した後に、前記第１の表面上の少なくとも１つの測定位置において、前記プラズモンエネルギを検出するステップと、
前記第１の表面または前記第２の表面を変形した後、前記少なくとも１つの励起位置と前記少なくとも１つの測定位置との間における複数の経路に沿って、プラズモンエネルギの減衰を決定するステップと、
前記複数の経路に沿って、前記決定されたプラズモンエネルギの減衰に基づいて前記第１および前記第２の表面を変形した後に、前記表面の少なくとも１つの上の複数の位置において、前記第１の表面と前記第２の表面との間の相対距離を決定するステップと
をさらに含む、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記第１の表面および前記第２の表面を変形するステップが、
前記変形された表面上に、微小−電子−機械構造を移動させるステップと、
構造を、前記変形された表面にわたって移動させるステップと、
前記第１表面または前記第２の表面の材料と別の材料との間における反応を触媒するステップと、
のうちの少なくとも１つを含む、請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
第２の材料の第２の表面に対向する第１の材料の第１の表面上の少なくとも１つの励起位置において、プラズモン共鳴を励起してプラズモンエネルギを生成するステップと、
前記プラズモンエネルギが、前記励起位置から測定位置へと伝播した後に、前記第１の表面上の前記測定位置において、プラズモンエネルギの量を検出するステップと、
前記測定位置において検出された前記プラズモンエネルギの量に基づいて、前記第１および第２の表面化の相対位置を調節するステップと
を含む、方法。
【請求項２１】
前記第２の材料が半導体物質を有する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１の材料がパターン化されたマスクを有する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１の表面を有する前記第１の材料を提供するステップと、
前記第１の表面と対向する前記第２の表面を有する前記第２の材料を提供するステップと
をさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１の表面上の前記少なくとも１つの励起位置において、プラズモン共鳴を励起することによって、プラズモンエネルギを生成するステップと、
前記プラズモンエネルギが前記励起位置から前記測定位置へと伝播した後に、前記第１の表面上の前記測定位置においてプラズモンエネルギの量を検出するステップと、
前記測定位置において検出されたプラズモンエネルギの量がプラズモンエネルギの所望の量と実質的に等しくなるまで、前記測定位置において検出されたプラズモンエネルギの量に基づいて、前記第１の表面と前記第２の表面との間の相対位置を調節するステップと
をさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
前記第１の表面が第１の変形を含み、前記第２の表面が第２の変形を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１の変形および前記第２の変形は、前記表面から突出している、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記第１の表面は第１の変形を含み、前記第２の表面は第２の変形を含み、前記プラズモンエネルギの測定された値が前記プラズモンエネルギの所望の値と実質的に等しい場合、前記第１の変形および前記第２の変形は、前記第１の表面および第２の表面と実質的に直交する方向に沿って位置合わせされる、請求項２０に記載の方法。
【請求項２８】
第１の材料の第１の表面と、第２の材料の第２の表面との位置を合わせるように構成された位置決め機構と、
前記第１の材料の第１の表面上の少なくとも１つの励起位置において、プラズモン共鳴を励起することに応じた周波数にて、電磁放射を供給するように位置合わせ可能である、光エネルギ源と、
前記少なくとも１つの励起位置から空間的に分離された前記第１の表面上の少なくとも１つの測定位置において、励起されたプラズモンエネルギに対応する信号を生成するように構成された検出器と、
前記少なくとも１つの測定位置において、励起されたプラズモンエネルギに対応する前記信号に応じ、且つ前記第１の材料と前記第２の材料との間における、少なくとも１つの分離距離を決定するように構成されたプロセッサと
を備える、装置。
【請求項２９】
前記プロセッサは、
前記少なくとも１つの励起位置と前記少なくとも１つの測定位置との間の経路に沿ったプラズモンエネルギの減衰と、前記経路に沿って決定されたプラズモンエネルギの減衰の少なくとも一部に基づいて、前記第１の表面と前記第２の表面との間における少なくとも１つの分離距離を決定するように構成されていることと、
前記少なくとも１つの励起位置と前記少なくとも１つの測定位置との間の複数の経路に沿ったプラズモンエネルギの減衰と、前記複数の経路に沿って決定されたプラズモンエネルギの減衰の少なくとも一部に基づいて、前記第１の表面と前記第２の表面との間における少なくとも１つの分離距離を決定するように構成されていることと、
のうちの少なくとも１つを決定するようにさらに構成される、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記光源はレーザである、請求項２８に記載の装置。
【請求項３１】
前記第１の表面は導電層を有する、請求項２８に記載の装置。
【請求項３２】
前記第１の表面は、フォトニック結晶を有する材料の一部を画定する、請求項２８に記載の装置。
【請求項３３】
前記光エネルギ源は、前記第１の表面の周辺に沿った複数の励起位置において、プラズモン共鳴を励起するようにさらに構成される、請求項２８に記載の装置。
【請求項３４】
前記検出器が、前記少なくとも１つの励起位置から空間的に分離された前記第１の表面の周辺に沿った複数の測定位置において、励起されたプラズモンエネルギに対応する信号を生成するようにさらに構成される、請求項２２または請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
前記第１の表面または前記第２の表面のうちの少なくとも一方はマスクの一部を画定し、前記第１の表面または前記第２の表面のうちの他方が、基板の一部を画定する、請求項２８に記載の装置。
【請求項３６】
前記マスクは、前記第１の表面上において、複数のプラズモンガイドを備え、前記プラズモンガイドは、前記第１の表面上において、複数の経路を画定する、請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
前記光エネルギ源は、前記複数のプラズモンガイドのそれぞれの第１の端部に略配置された励起位置において、プラズモン共鳴を励起するようにさらに構成され、
前記検出器は、前記複数のプラズモンガイドのそれぞれの第２の端部に略配置された測定位置において、励起されたプラズモンエネルギに対応する信号を生成するようにさらに構成される、請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
前記第１の表面は、パターン化された表面であり、前記第２の材料はポリマーを有し、
前記第１の表面の前記パターン化された表面に対応するパターンが前記第２の材料に生成されるまで、ポリマー−ガラス転移温度以上で、前記第２の材料を加熱するように構成される熱源をさらに含む、請求項２８に記載の装置。
【請求項３９】
前記検出器は、前記測定位置におけるプラズモンエネルギを電磁波に変換するように構成されたカプラを備える、請求項２８に記載の装置。
【請求項４０】
前記カプラが回折格子を有する、請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
第１の材料の第１の表面と、第２の材料の第２の表面との位置を合わせるように構成された位置決め機構と、
前記第１の材料の第１の表面上の少なくとも１つの励起位置において、プラズモン共鳴を励起することに応じた周波数にて、電磁放射を供給するように位置合わせ可能である、光エネルギ源と、
前記少なくとも１つの励起位置から空間的に分離された前記第１の表面上の少なくとも１つの測定位置において、励起されたプラズモンエネルギに対応する信号を生成するように構成された検出器と
を備え、
前記位置決め機構が、前記信号に応じて、前記第１の表面と前記第２の表面との間の相対位置を調節するように構成される、装置。
【請求項４２】
前記位置決め構造が、前記第１の表面と前記第２の表面とを位置合わせするように構成された可動台を備え、
前記装置は、前記可動台に信号を提供し、前記第１の表面または前記第２の表面の一方を、前記第１の表面または前記第２の表面の他方を用いて、位置決め位置に移動させるように、励起されたプラズモンエネルギに対応する信号を処理するように構成されたプロセッサをさらに含むことができる、請求項４１に記載の装置。
【請求項４３】
前記第２の材料が半導体物質を有する、請求項４１に記載の装置。
【請求項４４】
前記第１の表面が第１の変形を含み、前記第２の表面が第２の変形を含む、請求項４１に記載の装置。
【請求項４５】
前記第１の変形および前記第２の変形は、前記表面から突出している、請求項４４に記載の装置。
【請求項４６】
前記検出器は、前記第１の表面上の前記少なくとも１つの測定位置において、励起されたプラズモンエネルギの量に対応する信号を生成するように構成され、
前記プラズモンエネルギの検出された量が、プラズモンエネルギの所望の量と実質的に等しい場合、前記位置決め構造は、前記第１の表面および前記第２の表面に実質的に直交する方向に沿って、前記第１の変形および前記第２の変形を位置合わせするように構成される、請求項４４に記載の装置。
【請求項４７】
前記検出器は、前記少なくとも１つの測定位置におけるプラズモンエネルギを電磁波に変換するように構成されたカプラを備える、請求項４１に記載の装置。
【請求項４８】
前記カプラが回折格子を有する、請求項４７に記載の装置。
【請求項４９】
実行可能な命令を保存する、機械アクセス可能媒体を備える装置であって、前記命令により、電気回路が、
前記プラズモンエネルギが伝播された測定位置から分離された第２の表面と対向する第１の表面上の測定位置において、プラズモンエネルギの量についてのデータを取得するステップと、
前記プラズモンエネルギの量と所定の量とを比較するステップと、
位置決め機構が応答する制御信号を生成して、前記第１の表面または前記第２の表面を他の表面に対して移動させるステップと、
を行う、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、プラズモン・トモグラフィに関する。 
【背景技術】
【０００２】
表面プラズモン共鳴（「プラズモン」）は、異なる誘電特性を有する材料の界面において励起される。プラズモンは、概して、Ｃ．Ｋｉｔｔｅｌによる非特許文献１に記載されており、その記載を参照することによって本明細書に援用される。
【非特許文献１】「Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｐｈｙｓｉｃｓ」  Ｗｉｌｅｙ、  １９９５年
【非特許文献２】「Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ａｎｄ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｉｚｅ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｖａｎａｄｉｕｍ  ｄｉｏｘｉｄｅ  ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ  ｉｎ  ａ  ｆｕｓｅｄ  ｓｉｌｉｃａ  ｍａｔｒｉｘ」  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，  ９２巻  ７号、  ２００２年、１０月１日
【非特許文献３】「Ｓｕｒｆａｃｅ  ｐｌａｓｍｏｎ  ｓｕｂｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｏｐｔｉｃｓ」  Ｎａｔｕｒｅ  ４２４巻  ８月１４日、２００３年、  ８２４−８３０
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
一つの通常の局面によると、一方法は、第１の材料の第１の表面上の少なくとも１つの励起位置において、プラズモン共鳴を励起することによって、プラズモンエネルギを生成するステップと、プラズモンエネルギが少なくとも１つの励起位置から少なくとも１つの測定位置へと伝播した後に、第１の表面上の少なくとも１つの測定位置においてプラズモンエネルギを検出するステップとを含む。プラズモンエネルギの減衰は、少なくとも１つの励起位置と少なくとも１つの測定位置との間の複数の経路に沿って決定され、第２の材料の第１の表面と第２の表面との間の相対距離は、複数の経路に沿ったプラズモンエネルギの決定された減衰に基づいて、表面のうちの少なくとも１つにおける複数の位置において決定される。 
【０００４】
実施は以下の特徴のうちの１つ以上を含み得る。例えば、本方法は、複数の位置のうちの１つにおける、第１の表面と第２の表面との間の相対距離と既知の距離とに基づいて、複数の位置における第１の表面と第２の表面との間の絶対距離を決定するステップをさらに含み得る。第１の表面は導電層を含み得る。第１の表面は、フォトニック結晶を含む材料の一部を画定し得る。
【０００５】
本方法は、第１の表面の周辺に沿った複数の測定位置において、プラズモンエネルギを検出するステップをさらに含み得る。本方法は、第１の表面の周辺に沿った複数の励起位置においてプラズモン共鳴を励起するステップ、および／または、第１の表面の周辺に沿った複数の測定位置においてプラズモンエネルギを検出するステップをさらに含み得る。
【０００６】
プラズモン共鳴を励起するステップが、光エネルギを第１の表面に提供するステップを含み得、光エネルギを第１の表面に提供するステップが、第１の表面の少なくとも一部を、レーザ光を用いて照射するステップを含み得る。プラズモン共鳴を励起するステップはまた、電磁放射のコヒーレントビームを第１の表面に提供することを含み得る。
【０００７】
第１の表面または第２の表面のうちの少なくとも一方は、マスクの一部を画定し得、第１の表面または第２の表面のうちの他方は基板の一部を画定し得る。マスクは第１の表面上に複数のプラズモンガイドを含み得、プラズモンガイドは第１の表面上に複数の経路を画定し得る。複数のプラズモンガイドは、第１の表面上において、互いに略並行して配置され得る。本方法は、複数のプラズモンガイドのそれぞれの第１の端部に略配置された励起位置においてプラズモン共鳴を励起するステップと、複数のプラズモンガイドのそれぞれの第２の端部に略配置された測定位置においてプラズモンエネルギを検出するステップとを含み得る。
【０００８】
本方法は、第１の表面を有する第１の材料を提供するステップと、第１の表面に対向する第２の表面を有する第２の材料を提供するステップとを含み得る。第１の表面はパターン化された表面であり得、第２の材料はポリマーを有し得、本方法は、第１の表面のパターン化された表面に対応するパターンが第２の材料において生成されるまで、ポリマー−ガラス転移温度以上で第２の材料を加熱するステップと、第２の材料をポリマー−ガラス転移温度以下で冷却するステップとをさらに含み得る。
【０００９】
本方法は、第１の表面と第２の表面との間の相対距離を決定した後に、第１の表面または第２の表面を変形するステップをさらに含み得る。例えば、プラズモンエネルギは、第１の表面または第２の表面を変形した後に、第１の表面上の少なくとも１つの励起位置において、プラズモン共鳴を励起することによって生成され得、次いで、第１の表面または第２の表面を変形した後、プラズモンエネルギが少なくとも１つの励起位置から少なくとも１つの測定位置に伝播した後に、プラズモンエネルギが、第１の表面上の少なくとも１つの測定位置において検出され得る。第１の表面または第２の表面を変形した後に、少なくとも１つの励起位置と少なくとも１つの測定位置との間の複数の経路に沿ったプラズモンエネルギの減衰が決定され得、第１の表面と第２の表面との間の相対距離は、複数の経路に沿ったプラズモンエネルギの決定された減衰に基づいて、第１の表面または第２の表面を変形した後に、表面のうちの少なくとも１つにおける複数の位置において決定され得る。第１の表面または第２の表面を変形するステップは、変形された微小−電子−機械構造を移動させるステップ、変形された表面にわたって構造を移動させるステップ、あるいは、第１の表面または第２の表面の材料と別の材料との間の反応を触媒するステップを含み得る。 
【００１０】
別の通常の局面において、一方法は、第２の材料の第２の表面に対向する第１の材料の第１の表面上の少なくとも１つの励起位置において、プラズモン共鳴を励起してプラズモンエネルギを生成するステップと、プラズモンエネルギが、励起位置から測定位置へと伝播した後に、第１の表面上の測定位置において、プラズモンエネルギの量を検出するステップとを含む。第１の表面と第２の表面との間の相対位置は、測定位置において検出されたプラズモンエネルギの量に基づいて調節される。 
【００１１】
実施は以下の特徴の１つ以上を含み得る。例えば、第２の材料が半導体物質を有し得、第１の材料がパターン化されたマスクを有し得る。本方法は、第１の表面を有する第１の材料を提供するステップと、第１の表面と対向する第２の表面を有する第２の材料を提供するステップとさらに含み得る。本方法は、第１の表面上の少なくとも１つの励起位置において、プラズモン共鳴を励起することによって、プラズモンエネルギを生成するステップと、プラズモンエネルギが励起位置から測定位置へと伝播した後に、第１の表面上の測定位置においてプラズモンエネルギの量を検出するステップと、測定位置において検出されたプラズモンエネルギの量がプラズモンエネルギの所望の量と実質的に等しくなるまで、測定位置において検出されたプラズモンエネルギの量に基づいて、第１の表面と第２の表面との間の相対位置を調節するステップとをさらに含み得る。 
【００１２】
第１の表面が第１の変形を含み、第２の表面が第２の変形を含み得る。例えば、第１の変形および第２の変形は、表面から突出し得る。プラズモンエネルギの測定された値がプラズモンエネルギの所望の値と実質的に等しい場合、第１の変形および第２の変形は、第１の表面および第２の表面と実質的に直交する方向に沿って位置合わせされ得る。 
【００１３】
別の通常の局面によると、一装置は、第１の材料の第１の表面と、第２の材料の第２の表面との位置を合わせるように構成された位置決め機構と、光エネルギ源と、検出器と、プロセッサとを備える。光源は、第１の材料の第１の表面上の少なくとも１つの励起位置において、プラズモン共鳴を励起することに応じた周波数にて、電磁放射を供給するように位置合わせ可能である。検出器は、少なくとも１つの励起位置から空間的に分離された第１の表面上の少なくとも１つの測定位置において、励起されたプラズモンエネルギに対応する信号を生成するように構成される。プロセッサは、少なくとも１つの測定位置において、励起されたプラズモンエネルギに対応する信号に応じ、且つ第１の材料と第２の材料との間における、少なくとも１つの分離距離を決定するように構成される。 
【００１４】
実施は、以下の特徴の１つ以上を含み得る。例えば、プロセッサは、少なくとも１つの励起位置と少なくとも１つの測定位置との間の経路に沿ったプラズモンエネルギの減衰を決定するようにさらに構成され得、経路に沿って決定されたプラズモンエネルギの減衰の少なくとも一部に基づいて、第１の表面と第２の表面との間における少なくとも１つの分離距離を決定するように構成され得る。プロセッサはまた、少なくとも１つの励起位置と少なくとも１つの測定位置との間の複数の経路に沿ったプラズモンエネルギの減衰を決定するようにさらに構成され得、複数の経路に沿って決定されたプラズモンエネルギの減衰の少なくとも一部に基づいて、第１の表面と第２の表面との間における少なくとも１つの分離距離を決定するように構成され得る。
【００１５】
光源はレーザであり得る。第１の表面は導電層を有し得、および／または、フォトニック結晶を有する材料の一部を画定し得る。光エネルギ源は、第１の表面の周辺に沿った複数の励起位置において、プラズモン共鳴を励起するようにさらに構成され得る。検出器が、少なくとも１つの励起位置から空間的に分離された第１の表面の周辺に沿った複数の測定位置において、励起されたプラズモンエネルギに対応する信号を生成するようにさらに構成され得る。第１の表面または第２の表面のうちの少なくとも一方はマスクの一部を画定し、第１の表面または第２の表面のうちの他方が、基板の一部を画定し得る。マスクは、第１の表面上において、複数のプラズモンガイドを備え、プラズモンガイドは、第１の表面上において、複数の経路を画定し得る。複数のプラズモンガイドは、第１の表面上において互いに略並行に配置され得る。光エネルギ源は、複数のプラズモンガイドのそれぞれの第１の端部に略配置された励起位置において、プラズモン共鳴を励起するようにさらに構成され得る。検出器は、複数のプラズモンガイドのそれぞれの第２の端部に略配置された測定位置において、励起されたプラズモンエネルギに対応する信号を生成するようにさらに構成され得る。 
【００１６】
第１の表面は、パターン化された表面であり、第２の材料はポリマーを有し得、本装置は、第１の表面のパターン化された表面に対応するパターンが第２の材料に生成されるまで、ポリマー−ガラス転移温度以上で、第２の材料を加熱するように構成される熱源をさらに含み得る。検出器は、測定位置におけるプラズモンエネルギを電磁波に変換するように構成された、例えば、回折格子を含み得るカプラを含み得る。
【００１７】
別の通常の局面において、一装置は、第１の材料の第１の表面と、第２の材料の第２の表面との位置を合わせるように構成された位置決め機構と、光エネルギ源と、検出器とを備える。光源は、第１の材料の第１の表面上の少なくとも１つの励起位置において、プラズモン共鳴を励起することに応じた周波数にて、電磁放射を供給するように位置合わせ可能である。検出器は、少なくとも１つの励起位置から空間的に分離された第１の表面上の少なくとも１つの測定位置において、励起されたプラズモンエネルギに対応する信号を生成するように構成され得る。位置決め機構が、信号に応じて、第１の表面と第２の表面との間の相対位置を調節するように構成される。 
【００１８】
実施は、以下の特徴の１つ以上を含み得る。例えば、位置決め機構が、第１の表面と第２の表面とを位置合わせするように構成された可動台を備え、本装置は、可動台に信号を提供し、第１の表面または第２の表面の一方を、第１の表面または第２の表面の他方を用いて、位置決め位置に移動させるように、励起されたプラズモンエネルギに対応する信号を処理するように構成されたプロセッサをさらに含み得る。 
【００１９】
第２の材料が半導体物質を有し、および／または、第１の材料はパターン化されたマスクを含み得る。第１の表面が第１の変形を含み、第２の表面が第２の変形を含み得る。第１の変形および第２の変形は、表面から突出し得る。検出器は、第１の表面上の少なくとも１つの測定位置において、励起されたプラズモンエネルギの量に対応する信号を生成するように構成され、プラズモンエネルギの検出された量が、プラズモンエネルギの所望の量と実質的に等しい場合、位置決め機構は、第１の表面および第２の表面に実質的に直交する方向に沿って、第１の変形および第２の変形を位置合わせするように構成され得る。 
【００２０】
検出器は、少なくとも１つの測定位置におけるプラズモンエネルギを電磁波に変換するように構成されたカプラを備え得る。カプラは回折格子を有し得る。
【００２１】
別の通常の局面において、一装置は、実行可能な命令を保存する、機械アクセス可能媒体を備える装置を含み、命令により電気回路が、第２の材料の第２の表面と対向する第１の材料の第１の表面上の少なくとも１つのプラズモン励起位置と、第１の表面上の少なくとも１つの測定位置との間における複数の経路に沿ったプラズモンエネルギの減衰についてのデータを取得するステップと、複数の経路に知ったプラズモンエネルギの決定された減衰に基づいて、表面のうちの少なくとも１つの上の複数の位置において、第２の材料の第１の表面と第２の表面との間の相対距離を決定するステップとを行う。 
【００２２】
実施は、以下の特徴の１つ以上を含み得る。例えば、命令により電気回路が、さらに、第１の表面上の少なくとも１つの位置における第１の表面と第２の表面との間の既知の距離についてのデータを取得するステップと、相対距離および第１の表面上の少なくとも１つの位置に基づいて、複数の位置における第１の表面と第２の表面との間の絶対距離を決定するステップとを行い得る。本命令により、電気回路がさらに、位置決め機構が応答する制御信号を生成して、第１の表面または第２の表面を他の表面に対して移動させるステップを行い得る。
【００２３】
別の通常の局面において、一装置は、実行可能な命令を保存する、機械アクセス可能媒体を備え、命令により、電気回路が、プラズモンエネルギが伝播された測定位置から分離された第２の表面と対向する第１の表面上の測定位置において、プラズモンエネルギの量についてのデータを取得するステップと、プラズモンエネルギの量と所定の量とを比較するステップと、位置決め機構が応答する制御信号を生成して、第１の表面または第２の表面を他の表面に対して移動させるステップとを行う。 
【００２４】
１つ以上の実施の詳細は、添付の図面および以下の記載において説明される。他の特徴は、本記載および図面、ならびに特許請求の範囲から明らかである。 
【００２５】
前述の発明の開示は、例示を目的としており、いかなる意味においても限定を意図しない。例示的な局面に加え、実施の形態、ならびに、上述の特徴、さらなる局面、実施形態、および特徴は、図面および以下の詳細な記載を参照することによって明らかとなる。 
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下の詳細な記載においては、本明細書の一部をなす添付の図面を参照する。図面において、文脈において別段に指示がない限り、同様の記号は、通常、類似の構成要素を特定する。詳細な記載において記載された例示的な実施形態、図面、および特許請求の範囲は、限定を意図するものではない。他の実施形態もまた利用し得、他の変更もまた、本明細書に記載された主題の趣旨または範囲から逸脱することなく、なされ得る。 
【００２７】
１つ以上の実施が以下を以下に記載する。これらの実施は例示的なものであり、限定ではなく図示することが意図されていることに留意されたい。本発明の可能な実施および背景の全てを、本明細書に含めることは不可能である。
【００２８】
図１は、２つの表面間の距離を決定し、表面プラズモン・トモグラフィを用いて表面の画像を生成するシステム１００の略斜視図である。画像が生成される表面１０４を有する対象１０２は、別の対象１０６の表面１０８に近接して配置される。位置決め機構１１０は、表面１０４および１０８が互いに接近するように、対象１０２および１０６を互いに関連して位置付ける。位置決め機構は静的なスペーサであってもよい。例えば、位置決め機構１１０は、表面１０４または１０８のうちの１つに蒸着されるか、またはエピタキシャルに成長された所定の高さを有する構造であってもよい。あるいは、表面１０４および１１０のうちの１つまたは両方に起伏がある場合、専用のスペーサを省略でき、位置決め機構１１０が、表面の他の部分より上方に隆起する部分となり、対向する表面と接触することができる。位置決め機構はまた、可動構造であってもよく、表面１０４と表面１１０との間の距離を動的に調節可能である。例えば、位置決め機構１１０は、圧電の柱（ｐｉｌｌａｒ）であってもよく、表面上の異なる位置において、表面１０４と表面１０８との間の距離を個々に変化させることができる。位置決め機構１１０はまた、対象１０２または対象１０６のいずれかを移動させることができるｘ−ｙ−ｚ局面の一部であってもよく、表面１０４および１０８は、互いに関連して移動するか、あるいは、互いに並行または直交して移動する
【００２９】
対象１０６は、異なる誘電率を有する２つの層１２０および１２２を含むことができ、表面プラズモン共鳴が、その２つの層の界面において励起され得る。表面プラズモン共鳴を支持するために、２つの層の誘電率の実部は、特定の励起周波数において正反対の標示を有する。例えば、層１２０は、正の実部の誘電率を有する絶縁体または半導体層であり得、層１２２は、負の実部の誘電率を有する薄い導電フィルム（例えば、金膜または銀膜）であり得る。 
【００３０】
光エネルギ源１３０は、光エネルギを層１２０と１２２との間の界面に導くことができ、対象１０６の表面１０８上の励起位置１３２において表面プラズモン共鳴を励起する。光源１３０は、例えば、表面プラズモン共鳴で共鳴（共振）する周波数を有する電磁波を生成するレーザなど、コヒーレント電磁エネルギの光源であってもよい。光エネルギは、層が光エネルギに対して透明である場合、層１２０の底から、層１２０を介して、層１２０と層１２２との間の界面へ導かれ得る。あるいは、光源１２０は、対象１０６の上方に位置され、表面１０８に直接に光らされ、光エネルギのビーム経路は、対象１０６および対象１０２の間のいずれかを通過するか、または対象１０２を介して通過する。光エネルギのビーム経路はまた、対象１０２が光エネルギに対して透明である場合、対象１０２を介して通過することができる。さらなる別の実施において、光源１３０は、対象１０６上に位置されるか、対象１０６内に位置することができ、層１２０と層１２２との間の界面に対して光エネルギを光らせるために励起することができる。例えば、光源１３０は、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）または対象１０６の層内に作成された半導体レーザを含むことができ、ＬＥＤまたは半導体レーザから出力された光は、層１２０と層１２２との界面に導くことができ、表面プラズモン共鳴を励起する。 
【００３１】
表面プラズモン共鳴が励起位置１３２において励起される場合、共鳴におけるエネルギは表面１０８上を移動し、共鳴におけるエネルギの量を検出できる検出位置１３４へと移動することができる。例えば、検出位置におけるカプラ１３６は、表面プラズモン共鳴におけるエネルギを、導波管（例えば光ファイバ）内において、検出位置１３４におけるプラズモンエネルギに対応する光信号を検出する光エネルギ検出器１３８へ運ばれる光エネルギに変換することができる。検出器１３８の出力は、プロセッサ１４０に供給されるか、および／またはメモリ１４２に保存され得、複数の表面１０４間の距離を決定し、および／または、以下でさらに詳細に記載するように、表面１０４または表面１０８の画像を生成するために用いられることができる。 
【００３２】
図２は、表面プラズモン共鳴のエバネッセント場の振幅の略図２５０とともに、表面プラズモン共鳴が励起され得る表面２０２を有する対象物２００の略側面図である。対象２００は、異なる標示を有する実部の誘電率を有する２つの材料２０４および２０６を有し、プラズモン共鳴はその２つの材料間における界面２０８に生成される。例えば、一方の材料２０６はポリマーであり得、他方の材料２０４は薄い導電層であってもよい。一方の材料はフォトニック結晶（例えば、異なる屈折率を有する材料を交互に積層した垂直の層など）を含んでもよい。２つの材料の間の界面２０８において、プラズモン場の振幅が最も大きく、そのプラズモン場が材料に浸透するにつれ、およそ急速に弱まる。 
【００３３】
層２０４は図１の例示的な実施において導電層として記載されているが、層２０４は、層２０４と層１０６との間の界面において励起されるプラズモンのために、必ずしも導電層である必要はない。プラズモンは他の構成においても生じ得る。例えば、層２０４および層２０６の誘電率の実部が界面２０８における正反対の標示を有する場合、プラズモンを生成することができるので、当業者はこれらの条件を確立する多くの構成および材料構成を見出し得る。
【００３４】
一実施形態において、層２０４は、二酸化バナジウムを含んでもよく、Ｒ．Ｌｏｐｅｚ、Ｌ．Ａ．Ｂｏａｔｎｅｒ、Ｔ．Ｅ．Ｈａｙｎｅｓ、Ｌ．Ｃ．Ｆｅｌｄｍａｎ、およびＲ．Ｆ．Ｈａｇｌｕｎｄ，Ｊｒらによる非特許文献２に記載されるように、所定の温度において、絶縁体から金属、または半導体から金属への相転移が生じることは公知であり、それらは参照することによって本明細書に援用される。二酸化バナジウムをその構造に組み込むことによって、プラズモンを生成する能力は、材料の温度に依存して、オンオフを切り替えることができる。 
【００３５】
層２０４がプラズモン場の侵入度よりも薄い場合（例えば、プラズモン場の振幅が１／ｅにまで低減されるような材料の深さ）、プラズモン場のかなりの振幅は層２０４から漏出してしまう。例えば、表面プラズモン共鳴が、１μｍほどの波長を有するコヒーレント放射によって励起される場合、金の層におけるエバネッセントプラズモン場の１／ｅの深さは、数百ナノメートル程度である。材料における場の侵入度は、材料の誘電率の虚部によって決定され、材料の電磁属性および放射の波長に依存する。侵入度は一般に、より長い波長の励起放射に対してはより大きい。したがって、誘電層２０６におけるプラズモン場の振幅は、弱まっていく指数曲線２５２で示すことができ、他方で、層２０４におけるプラズモン場の振幅は、弱まっていく指数曲線２５４によって示すことができる。層２０４の外側では、プラズモン場の振幅は、第３の弱まっていく指数曲線２５６によって示すことができる。 
【００３６】
図３は、表面プラズモン共鳴のエバネッセント場の振幅の略図３５０とともに、別の対象３００の表面３０２に接近して、表面２０２のプラズモン共鳴が励起され得る表面を有する対象２００の略側面図である。図３に示されるように、表面プラズモン共鳴のエバネッセント場は、層２０４の外側から、対象の表面３０２および２０２の間の空隙へと延びる部分２５６、ならびに対象３００に延びる部分３５８を含む。材料の誘電率の虚部は、共鳴が界面２０８に並行して移動する場合、表面プラズモン場の侵入度およびプラズモン共鳴におけるエネルギの消散を決定するので、界面に近接する異なる材料の存在は、プラズモンエネルギが、共鳴が界面と並行に移動する場合に減衰される度合いに影響を与えることができる。異なる経路に沿って、プラズモンが界面と並行に移動する場合に、プラズモンエネルギの減衰を測定することによって、表面２０２と表面３０２との間の相対距離を決定することができ、表面３０２および／または表面２０２の輪郭が生成され得る。
【００３７】
図１を再び参照すると、プラズモンは表面１０８上の複数の位置１３２において励起され得、プラズモンのエネルギは表面上の検出位置において検出可能である。プラズモンエネルギはまた、検出されたプラズモンエネルギが１つ以上の励起位置１３２から検出位置１３４への異なる経路に沿って移動する場合、表面上の複数の異なる検出位置１３４において検出可能である。励起位置１３２から検出位置１３４へとプラズモンが移動した経路および検出位置１３２において受け取られたエネルギに対応するデータは、プラズモンが異なる経路に沿って移動する場合、メモリ１４２に保存され得る。データは、表面１０８または１０４の画像を生成することを決定するために、プロセッサ１４２によって逆畳み込みされ得る。多くの逆畳み込み技術および工程は公知であるが、一部は、米国特許第４，０６３，５４９号、および米国特許第４，６４６，２５６号に記載されている。 
【００３８】
一実施形態において、対象１０６のみが存在する場合、プラズモンエネルギは、およそ同等の初期エネルギを有するプラズモン共鳴が複数の励起位置１３２において励起される場合、複数の検出位置１３４において検出可能である。励起位置から検出位置へプラズモンが移動する経路および検出位置１３４において検出されたプラズモンエネルギの量に関するデータは、各経路に沿った減衰の量を決定するために用いられる。表面層１２２の異なる厚さは、異なる量によってプラズモンエネルギを減衰するため、各経路に沿った減衰の量についての情報は、逆畳み込みされ得、ｘ方向およびｙ方向における表面１０８上の位置の関数として、表面層１２２のｚ方向における相対的厚さの画像を生成する。表面層１２２の絶対的厚さは、あらゆる位置においても既知であり、この情報は、表面１０８上の異なる位置における相対的厚さの知識と組合すことができ、表面１０８のｘ方向およびｙ方向における異なる位置における表面層１２２の絶対的厚さを決定する。
【００３９】
別の実施において、対象１０２の表面１０４が対象１０６の表面１０８と近接している場合、プラズモンエネルギの減衰の測定は表面１０６の輪郭を決定するために用いることができる。表面層１２２の厚さは均一であると仮定でき、表面１０８は平坦であると仮定できる。表面プラズモンが励起位置１３２において励起され、検出位置１３４に移動する場合、プラズモンが励起位置から検出位置への経路に沿って移動するときにプラズモンエネルギが減衰される度合いは、表面１０８と表面１０４との間の距離、すなわち、プラズモンが経路に沿って移動するときに、エバネッセントプラズモン場が対象１０２に侵入する度合いに依存する。したがって、励起位置１３２から検出位置１３４へプラズモンが移動する経路および検出位置１３４において検出されたプラズモンエネルギの量は、各経路に沿った減衰の量を決定するために用いることができ、その情報は逆畳み込みされ得、ｘ方向およびｙ方向における表面１０８上の関数として、表面１０４と表面１０８との間のｚ方向における相対距離を決定する。表面１０４と表面１０８との間の絶対的距離は、例えば、表面１０４と表面１０８との間に位置する位置決め機構１００の高さから決定することができる。
【００４０】
別の実施において、表面１０４が表面１０８と近接位置に持ち込まれ、表面１０４の輪郭が形成される前に、基準測定が表面１０８になされてもよい。例えば、対象１０２が存在しない場合、表面プラズモンは表面１０８上に励起され、検出され得、各経路に沿った減衰の量についての情報は逆畳み込みされ得、表面１０８上のｘ−ｙ位置の関数として、表面層１２２の相対的厚さの画像を生成する。これらのデータは、較正データとしてメモリに保存でき、表面が表面１０８と接近している場合に、表面１０４の輪郭を形成するために用いられる測定を較正するために用いられる。例えば、較正データを取得し、表面１０４に表面１０８近接させた後、表面プラズモンは表面１０８上において励起され、検出され、較正データを取得するための使用された経路に類似する経路に沿った減衰の量についての情報は、較正データと比較され得る。例えば、表面１０８が表面１０４に近接させられる場合に、特定の経路に沿った減衰の量は実質的に変化する場合、表面はともに、その経路に沿って極めて近接する。しかしながら、表面１０８が表面１０４に近接させられる場合に、異なる経路に沿った減衰の量が殆ど変化しない場合、表面は異なる経路に沿って相対的に離れている。さらに、表面１０４が表面１０８に近接させられる場合に、表面１０８上の複数の経路に沿ったプラズモンエネルギの減衰についての情報から表面１０４の輪郭を生成する場合、較正データは均一ではない層の厚さによって生じた影響を取り除くために用いることができる。 
【００４１】
図４は、対象の表面上の第１の位置において表面プラズモン共鳴を励起し、表面の別の位置において表面プラズモン共鳴におけるエネルギを検出するためのシステムの略側面図である。対象４００は、材料４０２の層および材料４０４の別の層を有し、材料は、正反対の標示を有する実部の誘電率を有する。このように、プラズモン共鳴は、材料の２つの層の間の界面４０６において励起され得る。エネルギを表面プラズモン共鳴に変換するために、光エネルギは、図１に示されるように、層の一方を介して界面へと光らせることができる。
【００４２】
別の実施において、レーザ４１０は、レーザからの直接の経路において、または導波管４１２（例えば光ファイバ）を介して、上層４０４に対して導かれる光エネルギを生成することができる。光エネルギは、対象４００および、対象の表面上のカプラ４２０を介して界面４０６に連結され得る。例えば、カプラ４２０は、光エネルギを層４０４へと散乱させ、プラズモン共鳴が励起される界面４０６に撒き散らすブラッグ格子４２２の方へ、光を導くことができる。 
【００４３】
プラズモンエネルギは同様の方法において対象から連結され得る。例えば、プラズモンエネルギは、ブラッグ格子４３２によって散乱され得、光エネルギを導波管４３４（例えば光ファイバ）へ光エネルギを導くカプラ４３０によって感知される光エネルギに変換され得る。導波管４３４は、光エネルギを、光エネルギの量を測定する検出器４３６に運ぶことができる。
【００４４】
電磁波とプラズモンとの間のエネルギの変換の他の方法も可能であり、それらの一部は、Ｗ．Ｌ．Ｂａｒｎｅｓ、Ａ．Ｄｅｒｅｕｘ、およびＴ．Ｗ．Ｅｂｂｅｓｅｎらによる特許文献３に記載されており、それらは参照することによって本明細書において援用される。これらの方法は、プリズムを介したカップリング、プラズモンが生じる表面上の位相的欠陥による拡散によるカップリング、およびプラズモンが生じる表面における周期的な波形を介したカップリングを含むが、それらに限定されない。
【００４５】
図５Ａおよび図５Ｂは、表面プラズモン共鳴をガイドするためのいくつかのガイドを有する表面の、略上面図および略側面図である。ガイド５０２は、第２の材料５０６と隣り合わせに配置された第１の材料５０４によって形成されており、第１の材料および第２の材料は、双方の実部に対して正反対の標示の誘電率を有する。例えば、第２の材料５０６は半導体であってもよく、第１の材料５０４は、第２の材料上に堆積されるメタライズ層であってもよい。プラズモン共鳴が第１および第２の材料の界面において励起される場合、プラズモンは界面と並行して移動し、ガイド５０２の経路に沿ってガイドされ得る。このように、ガイド５０２はプラズモンが励起位置から検出位置へ移動するための予測可能な経路を提供する。 
【００４６】
一実施において、ガイド５０２は、表面の一方の周辺位置から他方の周辺位置に亘っている。表面プラズモン共鳴は、一方の周辺位置の位置５１０において励起され得、プラズモンのエネルギは表面の他方の周辺位置の他方の位置５１２において検出され得る。
【００４７】
ガイド５０２は、半導体ウエハに近接して配置されるマスク上に配置され得、マスクにおけるパターンはウエハに移され得る。一実施において、ガイド５０２はマスク内のパターンの一部を形成し得る。プラズモンが励起位置から検出位置へと移動するとき、プラズモンエネルギの減衰についての情報を収集し逆畳み込みをすることによって、マスクと半導体との間の距離は、マスク表面と半導体ウエハにわたって決定され得る。その距離が表面上の所定の位置における所望の距離と一致しない場合、その距離は１つ以上の位置に調節され得、次いで距離が再度計測され得る。
【００４８】
図６は、表面プラズモン共鳴が、変形され得る表面を有する対象６５０に近接して励起され得る表面を有する対象６００の略側面図である。一実施において、対象６５０は、移動または変形され得る１つ以上の対象６５４を有する表面６５２を有し得る。例えば、対象は、超小型電気機械構造（例えば、ミラーまたはカーボンナノチューブ）であり得、その位置は、信号が構造に与えられた場合に、移動され得る。例えば、信号が構造に与えられた場合、構造は第１の位置６６０から第２の位置６６２に移動され得る。
【００４９】
対象６００および対象６５０のうちの１つまたは両方は、正反対の標示を有する実部の誘電率を有する２つの材料の間における界面６１０を含み得、表面プラズモン共鳴はその界面において励起され得る。プラズモンが励起位置から検出位置へと複数の経路をたどって界面６１０に沿って移動するとき、プラズモンエネルギの減衰についての情報を収集し逆畳み込みをすることによって、対象６００と対象６５０との間における距離は表面上の複数の位置において決定され得る。表面間の距離の測定は、可動対象６５４が移動したかどうかを決定し、可動対象６５４の測定の前および後に、可動対象を含む表面６５２の画像を生成するために用いられることができる。別の実施において、可動対象６５４は、物理反応、化学反応、および／または生体反応の産物であり得、対象の移動は反応の結果に対応する。例えば、生体タンパク質は表面６５２上に集められてもよく、対象６００および対象６５０の対向する表面間の距離の測定は、反応が生じたかどうかを決定し、その反応の前後の反応生成物を含む表面６５２の画像を生成するために用いられることができる。
【００５０】
図７は、変形され得、表面プラズモン共鳴が励起され得る表面７０２を有する対象７００の略側面図である。対象７００は、異なる標示を有する実部の誘電率を有する２つの材料７０４および７０６を有し、プラズモン共鳴はその２つの材料間の界面において生成される。例えば、一方の材料７０６はポリマーであってもよく、他の材料７０４は薄い導電層であってもよい。２つの材料間の界面７０８において、プラズモン場の振幅が最も大きく、そのプラズモン場が材料に浸透するにつれ、およそ急速に弱まる。プラズモンは対象の表面７０２上の励起位置において励起され得、検出位置において検出され得る。さらに、プラズモンが励起位置から検出位置へと複数の経路に亘って移動するとき、プラズモンエネルギの減衰の測定を記録することによって、対象上の基準測定がなされ、記録され得る。次いで、基準測定が記録され、表面７０２は変形され得る。例えば、材料７１０が表面７０２上に堆積され得、あるいは、化学反応または生体反応が表面にて生じ得、その結果、表面７０２に材料７１０が付着されるか、表面が変形される。表面が変形された後、プラズモンは再び、表面７０２上の励起位置において励起され得、検出位置において検出され得る。プラズモンが変形された表面上の複数の経路に亘って移動するとき、プラズモンエネルギの減衰を測定し、その測定と記録された基準測定とを比較することによって、元の表面と比較した場合の変形された表面の輪郭が生成され得る。
【００５１】
図８は、表面プラズモン共鳴が励起され得る表面８０２を有し、ならびに、相補的位置合わせガイド８５４を有する表面８５２を有する別の対象８５０と近接する位置合わせガイド８０４を有する対象８００の略側面図である。光エネルギ源８１０は、対象８００内の２つの異なる材料間の界面８１２に対して光エネルギを提供することができ、対象８００における励起位置においてプラズモン共鳴を励起する。プラズモンエネルギは、界面に沿って検出位置へ運ばれ得、カプラ８１８はプラズモンエネルギを、検出器８２０へガイドされる光エネルギに変換する。検出器８０２は、検出位置におけるプラズモンエネルギに対応する信号を生成し、信号内の情報はプロセッサ８２２によって処理される。
【００５２】
対象８５０は、位置決め機構８６０により、対象８００に対して移動され得る。対象が位置８７０に移動され、その位置合わせガイド８０４が対象８５０の位置合わせガイド８５４とともに位置合わせされ、位置合わせガイド８０４および８５４の間の分離が最小限にされた場合、プラズモンが励起位置８１４から検出位置８１６へ移動するときのプラズモンエネルギの減衰は、最小限にされるか、最大限にされるかのいずれかである。対象８５０が位置８７２に移動され、ガイド８０４および８５４が位置を外された場合、プラズモンエネルギの減衰は極値とならない。このように、対象８００および８５０は、励起位置８１４においてプラズモンを継続的か、または反復して励起することによって位置合わせされることができ、他方で、検出位置８１６においてプラズモンエネルギを検出し、プラズモンエネルギの検出された量を監視することができる。検出されたプラズモンエネルギの量が極値に達すると（すなわち、最大または最小）、対象は位置合わせされる。
【００５３】
図９Ａおよび図９Ｂは、新たな形状９６０に変形され得る変形可能な対象９５０に近接したマスク９００の略側面図である。マスクは、変形可能な対象に移転され得る輪郭を含む表面９０２を有する。表面９０２における材料９０４は、正または負の実部の誘電率を有する。表面材料９０４の下の材料９０６の層は、表面層の誘電率の標示と正反対の標示を有する実部の誘電率を有する。例えば、層９０６は透明な絶縁体または半導体層であり、層９０４はメタライズ層であり得る。したがって、プラズモンは層９０４と層９０６の間における界面において励起され得る。
【００５４】
マスク９００の表面９０２は、変形可能な対象９５０の表面９５２に近接している。例えば、位置決め機構９６０は、図９Ａに示されるように、表面９０２および９５２の間の空隙を維持できる。表面９５２上の励起位置においてプラズモン共鳴を励起し、表面上の検出位置においてプラズモンエネルギを検出することによって、プラズモンエネルギの減衰の測定は、プラズモンが表面上の異なる経路を移動するとき、なされ得る。異なる経路に亘るプラズモンエネルギの減衰についての情報は逆畳み込みされ得、マスク表面９５２の輪郭およびマスクと表面９０２との間の距離の画像を生成する。この情報は基準情報として保存され得る。
【００５５】
図９Ｂに示されるように、対象９６０は変形可能な材料９５４（例えばポリマー材料）を含み得る。例えば、材料９５４は、ポリマー−ガラス転移温度以上に加熱され得、材料は流動し、マスク表面９０２の輪郭に対する相補的な形状をとる。対象９６０を変形した後、プラズモン共鳴は再び、表面９５２上の励起位置において励起され得、プラズモンエネルギは表面上の検出位置において検出され得る。プラズモンエネルギの減衰の測定は、プラズモンが表面上の異なる経路を移動するときになされ得る。異なる経路に亘るプラズモンエネルギの減衰についての情報は逆畳み込みされ、対象９５０が変形されて、その変形された対象９６０の表面９６２の画像を生成する前に、記録された基準情報と比較され得る。材料９５４は次いで冷却され、変形された対象９６０はマスク９００から分離され得る。
【００５６】
図１０は、実施形態の一部による２つの表面間の相対距離を決定する方法を示すフロー図である。本方法は一般に、ブロック１００２より始まり、プラズモンエネルギは第１の材料の第１の表面上の少なくとも１つの励起位置においてプラズモン共鳴を励起することによって生成される。プラズモンエネルギは光エネルギを第１の表面に提供すること（例えば、第１の表面の一部にレーザ光を照射することによって、または、電磁放射のコヒーレントビームを第１の表面に提供すること）によって生成され得る。第１の材料は導電層および／またはフォトニック結晶を含み得る。
【００５７】
ブロック１０１０において、プラズモンエネルギが少なくとも１つの励起位置から少なくとも１つの測定位置へ伝播した後に、第１の表面上の少なくとも１つの測定位置において検出される。励起位置および／または測定位置は、第１の表面の周辺に沿って配置され得る。
【００５８】
ブロック１０２０において、プラズモンエネルギの減衰は、少なくとも１つの励起位置と少なくとも１つの測定位置との間における複数の経路に沿って決定される。第１または第２の表面の一方はマスクの一部を画定することができ、第１または第２の表面の他方は、基板の一部を画定することができる。マスクは第１の表面上に複数のプラズモンガイドを含むことができ、プラズモンガイドは第１の表面に複数の経路を画定することができる。複数のプラズモンガイドは、第１の表面上において互いに略並行に配置され得る。
【００５９】
ブロック１０３０において、相対距離は、複数の経路に沿ったプラズモンエネルギの決定された減衰に基づいて、表面の少なくとも１つの上の複数の位置において、第２の材料の第１の表面と第２の表面との間において決定される。
【００６０】
ブロック１０４０において、複数の位置における第１の表面と第２の表面との間の絶対距離は、相対距離、ならびに複数の位置のうちの１つにおける、第１の表面と第２の表面との間の既知の距離に基づいて、決定され得る。
【００６１】
任意のブロック１０００において、第１の表面を有する第１の材料が提供され得、第２の材料は、第１の表面に対向する第２の表面を有して提供され得る。
【００６２】
任意のブロック１０５０において、第１の表面がパターン化された表面であり、第２の材料がポリマーを含む場合、第２の材料は、第１のパターン化された表面に対応するパターンが第２の材料において生成されるまで、ポリマー−ガラス転移温度以上で加熱され得、次いで、第２の材料が、ポリマー−ガラス転移温度以下で冷却され得る。
【００６３】
任意のブロック１０６０において、第１または第２の表面は、第１の表面と第２の表面との間の相対距離を決定した後に、変形され得る。例えば、微小−電子−機械構造は、変形された表面上を移動し得、構造は変形された表面に亘り移動し得、あるいは、第１または第２の表面の材料と別の材料との間において反応が触媒され得る。
【００６４】
本開示において、「光（ｏｐｔｉｃａｌ）」の要素、構成要素、工程、または他の局面への言及、ならびに、「光（ｌｉｇｈｔ）」の言及はまた、本開示においては、近赤外、赤外、遠赤外、ならびに近紫外、および遠紫外の帯域などの、いわゆる「半可視（ｎｅａｒ−ｖｉｓｉｂｌｅ）」に関し得る。さらに、本明細書における多くの原理は、電磁放射の多くのスペクトルに拡大され得、処理、構成要素、または他の要素は、光周波数として通常考えられる範囲の外であり得る周波数を含むような周波数における動作を排除しない。 
【００６５】
本詳細な記載は、ブロック図、図表示、および例を用いることで、装置および／または工程の様々な実施を説明する。ブロック図、図表示、および例などが１つ以上の機能および／または動作を含む限りにおいて、そのようなブロック図、図表示、または例内における各機能および／または動作が、個々におよび／または集合的に、ハードウェア、材料、構成要素、または実質的にはそれらの任意の組合せの広範な範囲において実施され得ることは当業者によって理解さる。
【００６６】
通常の光学システムは、収容またはサポートの１つ以上のシステムを含み、ならびに、電気部品、位置合わせ特性、タッチパッドまたはタッチスクリーンなどの１つ以上のインタラクティブ装置、フィードバックループ（例えば、光学素子（例えば、レンズ、フィルタ、ビームスプリッタ、および検出器など）の位置を感知するためのフィードバックなど）および制御モータ（所望の光の動作を提供するために光学素子を移動または歪めるための制御モータなど）を含む制御システムを含み得ることを、当業者は認識する。そのようなシステムは、画像処理システム、画像キャプチャシステム、フォトリソフラフィーシステム、走査システム、あるいは、光学のＲＦ、ＩＲ、ＵＶ、Ｘ線を用いる他のシステム、または、素子または加工にフォーカスまたは屈折させる他のシステムを含み得る。
【００６７】
一般的な意味において、個々におよび／または集合的に、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、または実質的にはそれらの任意の組合せの広範な範囲において実施され得る、本明細書に記載された様々な局面は、「電気回路」の様々なタイプとして構成されるとして見なされ得ることを、当業者は認識する。したがって、本明細書において用いられるように、「電気回路」とは、少なくとも１つのディスクリートの電子回路を有する電子回路、少なくとも１つの集積回路を有する電気回路、少なくとも１つの特定用途向け集積回路を有する電気回路、コンピュータプログラムによって構成される汎用向けコンピュータ素子を形成する電気回路（例えば、本明細書において記載される工程および／または装置を少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムによって構成される汎用コンピュータ、または、本明細書において記載される工程および／または装置を少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムによって構成されるマイクロプロセッサなど）、メモリ素子を形成する電気回路（例えば、ランダムアクセスメモリなど）、ならびに、通信機器を形成する電気回路（例えば、モデム、通信スイッチ、または光学−電子機器）を含むが、それらに限定されない。本明細書に記載された局面は、異なる他の構成要素内に含まれるか、またはそれに接続される異なる構成要素を表す。そのように表された構成は単に例示であり、実際には、多くの他の構成を実施することができ、同様の機能を達成することは理解されるべきである。概念的な意味において、同様の機能を達成する構成要素の任意の配置が効果的に「関連付け」られ、所望の機能が達成される。それゆえ、本明細書において、特定の機能を達成するように組み合わされた任意の２つの構成要素は、互いに「関連付け」られたものとして見なすことができ、所望の機能が、構成または構成要素とは関係なく、達成される。同様に、そのように関連付けられた２つの構成要素は、互いに「動作可能に接続される」、または「動作可能に連結される」ものとして見なすことができ、所望の機能を達成する。さらに、そのように関連付けられ得る任意の２つの構成要素は、互いに「動作可能に連結可能される」ものであると見なすことができ、所望の機能を達成する。「動作可能に連結可能される」ものの特定の例は、物理的に適合可能および／または物理的に双方向の構成要素、および／またはワイヤレスに双方向および／またはワイヤレスの双方向の構成要素、および／または電気的に双方向可能な構成要素および／または電気的に双方向構成要素を含むがそれらに限定されない。 
【００６８】
１つ以上の様々な局面において、関連されるシステムは、本明細書において参照される方法に影響を与える、回路および／またはプログラミングおよび／または電気機械構成要素を含むがそれに限定されない。回路および／またはプログラミングおよび／または電気機械構成要素は、実質的に、本明細書における教示の観点において、システムの設計者の設計上の選択に依存して、本明細書において参照される方法および局面に影響するように構成されるハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、および／または電気機械構成要素の任意の組合せであり得る。本明細書に記載された主題の一部分は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、または他の集積フォーマットを介して実施され得る。しかしながら、本明細書に記載された実施形態の一部の局面が、全体において、または部分において、１つ以上のコンピュータ上で動く一つ以上のコンピュータプログラム（例えば、１つ以上のコンピュータシステム上で動く１つ以上のプログラム）、１つ以上のプロセッサ上で動く１つ以上のプログラム（例えば、１つ以上のマイクロプロセッサ上で動く一つ以上のプログラム）、ファームウェア、あるいは、実質的に、それらの任意の組合せとして、標準の集積回路において同等に実施さえることができ、且つ、回路の設計、および／または、ソフトウェアおよび／またはファームウェアのコードの作成は、本開示の観点から当業者の技術の範囲内であることを、当業者は認識する。さらに、本明細書に記載された主題の機構は、様々な形態における機械可読プログラム製品として区別されることも可能であり、本明細書に記載された主題の例示的な実施形態は、その区別を実際に行うために用いられる特定のタイプの信号生成媒体に関わらず、等しく適用できることを当業者は理解する。信号生成媒体の例は、フロッピーディスク、ハードディスクドライブ、ＣＤＲＯＭ、デジタルテープ、およびコンピュータメモリ、ならびに、ＴＤＭまたはＩＰベースの通信リンク（例えばパケットリンク）を用いたデジタルおよびアナログ通信リンクなどの透過型媒体を含むがそれらに限定されない。
【００６９】
本発明の特定の実施形態が示され、記載されたが、本明細書に基づき、変更および修正が、本発明およびその拡大された局面から逸脱することなく、なされ得、それゆえ、添付の請求の範囲はそれらの範囲を包含し、そのような全ての変更および修正が本発明の真実の趣旨および範囲内であることを当業者は理解する。さらに、本発明は添付の請求の範囲によってのみ定義されることは理解されよう。一般に、本明細書において用いられる用語、特に、添付の請求の範囲において（例えば、添付の請求の範囲の本体部）は、一般に、「オープンエンド」の用語（例えば、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、「含むが、限定されない」と解釈されるべきである）として意図され、用語「有する」は、「少なくとも、有する」と解釈されるべきであり、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」は、「含むが限定されない」として解釈されるべきであり、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」など、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」およびその変形は、オープンエンドの、包括的な意味（すなわち、「含むが、限定されない」など）として解釈されることを当業者は理解する。導入された請求項の引用において特定の数が意図されている場合、そのような意図は請求項において明示的に引用され、そのような引用がない場合は、そのような意図は存在しないことを当業者はさらに理解する。例えば、理解を助けるために、添付の請求の範囲は、請求項の引用を導入するために、導入部のフレーズ「少なくとも１つ」および「１つ以上」の使用を含み得る。しかしながら、そのようなフレーズは、「ａ」や「ａｎ」などの不定冠詞による請求項の引用の導入が、１つのみのそのような引用を含む発明に対してそのように導入された請求項の引用を含む任意の特定の請求項を限定することを意味するものとして解釈されるべきではない。たとえ、同様のクレームが、「１つ以上」、または「少なくとも１つ」、および「ａ」、「ａｎ」などの不定冠詞（例えば、「ａ」および／または「ａｎ」は、通常、「少なくとも１つ」または「１つ以上」を意味すると解釈されるべきである）の導入フレーズを含んだとしてもである。同様のことは、請求項の引用を導入するために用いられる定冠詞の使用についても言える。さらに、導入された請求項の引用の特定の数が明示的に引用されている場合であっても、そのような引用は、通常、少なくとも引用された数（例えば、他の修正語句のない「２つの引用」のそのままの引用は、通常、少なくとも２つの引用または２つ以上の引用を意味する）を意味するとして解釈されるべきことを当業者は理解する。「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つ」に類似する従来の表現方法が用いられる場合、通常、そのような構成は、従来の表現方法（例えば、「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢ、ＡおよびＣ、ＢおよびＣ、および／またはＡ、Ｂ、およびＣを有するシステムを含むがそれらに限定されない）を当業者が理解するという意味が意図されている。「Ａ、Ｂ、またはＣのうちの少なくとも１つ」に類似する従来の表現方法が用いられる場合、通常、そのような構成は、従来の表現方法（例えば、「Ａ、Ｂ、またはＣのうちの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢ、ＡおよびＣ、ＢおよびＣ、および／またはＡ、Ｂ、およびＣを有するシステムを含むがそれらに限定されない）を当業者が理解するという意味が意図されている。
【００７０】
本明細書および／または任意の出願データシートにおいて参照される米国特許、米国特許出願公開、米国特許出願、外国出願、外国特許出願、非特許公開の全ては、それらの全体において、参照することによって、本明細書に援用される。
【００７１】
様々な局面および実施形態が本明細書において開示されたが、他の局面および実施形態もまた当業者にとって明らかである。本明細書に開示された様々な局面および実施形態は、例示の目的のためであり、添付の請求の範囲によって指示される真実の範囲および趣旨を限定することは意図されていない。
【００７２】
本発明の少なくとも好適な実施形態の局面は以下の節に提示される。
１．第１の材料の第１の表面と第２の材料の第２の表面とを位置合わせするように構成された位置決め機構と、
第１の材料の第１の表面上の少なくとも１つの励起位置において、プラズモン共鳴を励起するのに応じた周波数において、電磁放射を提供するように位置合わせ可能な光エネルギ源と、
少なくとも１つの励起位置から空間的に分離された第１の表面上の少なくとも１つの測定位置において、励起されたプラズモンエネルギに対応する信号を生成するように構成された検出器と、
少なくとも１つの測定位置において、励起されたプラズモンエネルギに対応する信号に応じ、且つ、第１の表面と第２の表面との間の少なくとも１つの分離距離を決定するように構成されるプロセッサと
を備え、
第１または第２の表面の少なくとも一方がマスクの一部を画定し、他方が基板の一部を画定し、
マスクは、第１の表面上の複数のプラズモンガイドを備え、プラズモンガイドは第１の表面上において複数の経路を画定し、
複数のプラズモンガイドは、第１の表面上において互いに略並行に配置される、装置。
【００７３】
２．第１の材料の第１の表面と第２の材料の第２の表面とを位置合わせするように構成された位置決め機構と、
第１の材料の第１の表面上の少なくとも１つの励起位置において、プラズモン共鳴を励起するのに応じた周波数において、電磁放射を提供するように位置合わせ可能な光エネルギ源と、
少なくとも１つの励起位置から空間的に分離された第１の表面上の少なくとも１つの測定位置において、励起されたプラズモンエネルギに対応する信号を生成するように構成された検出器と
を備え、
位置決め機構は、信号に応じて、第１の表面と第２の表面との間の相対位置を調節し、
第１の表面はパターン化されたマスクを備える、装置。
【００７４】
３．実行可能な命令を保存する、機械アクセス可能媒体を備える装置であって、命令により、電気回路が、
第２の材料の第２の表面に対向する第１の材料の第１の表面上の、少なくとも１つのプラズモン励起位置と、第１の表面上の少なくとも１つの測定位置との間の複数の経路に沿って、プラズモンエネルギの減衰についてのデータを取得するステップと、
複数の経路に沿ったプラズモンエネルギの決定された減衰に基づいて、表面の少なくとも１つの上における複数の位置において、第２の材料の第１の表面と第２の表面との間の相対距離を決定するステップと
を含む、装置。
【００７５】
４．上記命令により、さらに電気回路が、
第１の表面上の少なくとも１つの位置において、第１の表面と第２の表面との間の既知の距離についてのデータを取得するステップと、
上記相対距離と、第１の表面上の少なくとも１つの位置とに基づいて、複数の位置において、第１の表面と第２の表面との間の絶対距離を決定するステップと
を含む、上記３に記載の装置。
【００７６】
５．上記命令により、さらに電気回路が、
位置決め機構が応答する制御信号を生成して、第１の表面または第２の表面を他の表面に対して移動させるステップを含む、上記３に記載の装置。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】表面プラズモン・トモグラフィを用いて表面の画像を生成するためのシステムの略斜視図である。
【図２】表面プラズモン共鳴のエバネッセント場の振幅の略図とともに、表面プラズモン共鳴が励起され得る表面を有する対象物の略側面図である。
【図３】表面プラズモン共鳴のエバネッセント場の振幅の略図とともに、別の対象の表面に接近して、表面のプラズモン共鳴が励起され得る表面を有する対象の略側面図である。
【図４】対象の表面上の第１の位置において表面プラズモン共鳴を励起し、表面の別の一において表面プラズモン共鳴におけるエネルギを検出するためのシステムの略側面図である。
【図５Ａ】表面プラズモン共鳴をガイドするためのいくつかのガイドを有する表面の、略上面図である
【図５Ｂ】表面プラズモン共鳴をガイドするためのいくつかのガイドを有する表面の、略側面図である。
【図６】表面プラズモン共鳴が、変形され得る表面を有する対象に近接して励起され得る表面を有する対象の略側面図である。
【図７】変形され得、表面プラズモン共鳴が励起され得る表面を有する対象の略側面図である。
【図８】表面プラズモン共鳴が励起され得る表面を有し、ならびに、相補的位置合わせガイドを有する表面を有する別の対象と近接する位置合わせガイドを有する対象の略側面図である。
【図９Ａ】変形可能な対象に近接したマスクの略側面図である。
【図９Ｂ】対象が変形された後の変形可能な対象に近接したマスクの略側面図である。
【図１０】実施形態の一部による２つの表面間の相対距離を決定する方法を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００７８】
100:表面プラズモン・トモグラフィを用いて表面の画像を生成するシステム
100:位置決め機構
102:対象
104:画像が生成される表面
106:別の対象
108:表面
110:位置決め機構
120,122:異なる誘電率を有する２つの層
122:表面層
130:光エネルギ源
130:光源
132:励起位置
136:検出位置におけるカプラ
134:検出位置
138:光エネルギ検出器
140:プロセッサ
142:メモリ
200:対象物
202:表面プラズモン共鳴が励起され得る表面
204:層
204,206:異なる標示を有する実部の誘電率を有する２つの材料
206:材料
206:層
208:界面
250:表面プラズモン共鳴のエバネッセント場の振幅の略図
256:指数曲線
256:３０２および２０２の間の空隙へと延びる部分
300:対象
302:表面
302:対象の表面
350:表面プラズモン共鳴のエバネッセント場の振幅の略図
358:対象３００に延びる部分
400:対象
402:材料
404:材料
404:上層
406:材料の２つの層の間の界面
410:レーザ
412:導波管
420:対象の表面上のカプラ
422:ブラッグ格子
430:光エネルギを導くカプラ
432:ブラッグ格子
434:導波管
436:検出器
502:ガイド
504:第１の材料
506:第２の材料
510:一方の周辺位置の位置
512:表面の他方の周辺位置の他方の位置
600:対象
610:正反対の標示を有する実部の誘電率を有する２つの材料の間における界面
650:変形され得る表面を有する対象
650:対象
652:表面
654:移動または変形され得る１つ以上の対象
654:可動対象
660:第１の位置
662:第２の位置
700:対象
702:変形され得、表面プラズモン共鳴が励起され得る表面
702:対象の表面
704,706:異なる標示を有する実部の誘電率を有する２つの材料
708:２つの材料間の界面
710:材料
800:対象
802:表面プラズモン共鳴が励起され得る表面
802:検出器
804:位置合わせガイド
810:光エネルギ源
812:２つの異なる材料間の界面
818:カプラ
820:検出器
822:プロセッサ
850:別の対象
850:対象
854:相補的位置合わせガイド
860:位置決め機構
870:位置
804:位置合わせガイド
854:位置合わせガイド
814:励起位置
816:検出位置
872:位置
900:マスク
902:変形可能な対象に移転され得る輪郭を含む表面
902:マスク表面
904:材料
904:層
906:下の材料
906:層
950:変形可能な対象
950:対象
952:表面
954:変形可能な材料
960:新たな形状
960:位置決め機構
960:対象
962:表面
1000:任意のブロック
1002:ブロック
1010:ブロック
1020:ブロック
1030:ブロック
1040:ブロック
1050:任意のブロック
1060:任意のブロック
【図１】
2009527736.tif 000003
【図２】
2009527736.tif 000004
【図３】
2009527736.tif 000005
2009527736.tif 000006
【図４】
2009527736.tif 000007
2009527736.tif 000008
【図５Ａ】
2009527736.tif 000009
2009527736.tif 000010
【図５Ｂ】
2009527736.tif 000011
【図６】
2009527736.tif 000012
2009527736.tif 000013
【図７】
2009527736.tif 000014
【図８】
2009527736.tif 000015
2009527736.tif 000016
【図９Ａ】
2009527736.tif 000017
【図９Ｂ】
2009527736.tif 000018
【図１０】
2009527736.tif 000019
【国際調査報告】
2009527736.tif 000020