Microsc. Microanal. Microstruct. 5, 435-446 (1994)
DOI: 10.1051/mmm:0199400504-6043500

PSTM : An alternative to measure local variation of optical index

Dominique Barchiesi et Daniel Van Labeke

Laboratoire d'Optique P.M. Duffieux, URA CNRS 214, Université de Franche-Comté, Route de Gray, 25030 Besançon Cedex, France

Abstract
Scanning Tunneling Optical Microscopes (STOM) or Photon Scanning Tunneling Microscopes (PSTM) have succeed to image solid surfaces with high lateral resolution. However, experimental and theoretical studies have proved that images can be very different versus the actual sample profile. In this paper, we extend a previous model based on a perturbative resolution of Maxwell equations, with boundary conditions on a multilayer sample, to the case of three- dimensional devices. As an illustration, STOM can detect index defects. We show that it is feasible to distinguish index defects near the surface of the sample and geometric defects of the profile. Three experimental parameters must be taken into account: the detection distance, the angle of incidence and the polarization of the light can influence the resolution of the index defect.

Résumé
Les Microscopes Tunnel Optiques à balayage (STOM : Scanning Tunneling Optical Microscopes ou PSTM : Photon Scanning Tunneling Microscopes) atteignent aujourd'hui une résolution latérale importante (λ/30). Cependant, l'expérience et la théorie ont démontré que les images obtenues sont souvent très différentes des profils étudiés. Dans ce travail, nous étendons un modèle précédemment développé pour des configurations bi-dimensionnelles à des configurations tri-dimensionnelles. Ce modèle est basé sur la résolution des équations de Maxwell avec conditions aux limites au niveau des dioptres composant le dispositif. Nous appliquons ce modèle pour illustrer le fait que le STOM peut détecter les défauts d'indice. Nous montrons qu'il est possible de distinguer des défauts d'indice des défauts de structure du profil. Trois paramètres expérimentaux peuvent infder : la distance de détection, les angles d'incidence et de polarisation.

PACS
0779C - Scanning tunneling microscopes.
7820B - Theory, models, and numerical simulation.
7820C - Optical constants (including refractive index, complex dielectric constant, absorption, reflection and transmission coefficients, emissivity).

Key words
Refractive index -- Variations -- Measuring methods -- Defects -- Refractometry -- Refractometers -- Scanning probe microscopy -- Photon scanning tunneling microscopy -- Metrology -- Physics


© EDP Sciences 1994