(57)【要約】【課題】製造が容易で、プローブの配置密度の低下を生じさせることなく、プローブ先端の保護及び記録媒体への損傷の防止が可能な平面型プローブ及びその製造方法を提供する。【解決手段】透光性基板２の一面から突出されて、先端に向かって先鋭化された突起部３と、突起部３が形成された透光性基板２の表面を覆うと共に、突起部３の先端部分３ａを露出させる開口部６が形成された金属膜４と、金属膜４が形成された面上を覆うと共に表面５ａが平坦化されて、開口部６から露出した突起部３の先端部分３ａを外方に臨ませる孔部７が形成された保護膜５とを備える。【選択図】図１
2010181336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する基材の一面から突出されて、先端に向かって先鋭化された突起部と、
前記突起部が形成された基材の表面を覆うと共に、前記突起部の先端部分を露出させる開口部が形成された金属膜と、
前記金属膜が形成された面上を覆うと共に表面が平坦化されて、前記開口部から露出した突起部の先端部分を外方に臨ませる孔部が形成された保護膜とを備える平面型プローブ。
【請求項２】
前記基材の一面に前記突起部がアレイ状に複数並んで設けられていることを特徴とする請求項１に記載の平面型プローブ。
【請求項３】
前記突起部の先端は、前記保護膜の表面よりも前記孔部の内側に位置していることを特徴とする請求項１又は２に記載の平面型プローブ。
【請求項４】
透光性を有する基材の一面に先端に向かって先鋭化された突起部を形成する工程と、
前記突起部が形成された基材の表面を覆う金属膜を形成する工程と、
前記金属膜が形成された面上を覆う保護膜を形成する工程と、
前記突起部の先端に位置する金属膜が露出するまで前記保護膜に平面研磨加工を施す工程と、
前記平面研磨加工により保護膜に形成された孔部を通して前記金属膜を選択的に除去することにより当該金属膜に形成された開口部から前記突起部の先端部分を露出させる工程とを含む平面型プローブの製造方法。
【請求項５】
前記基材の一面に前記突起部をアレイ状に複数並べて形成することを特徴とする請求項４に記載の平面型プローブの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面型プローブ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常の光、すなわち伝播光は、回折現象のために波長よりも小さいスケールに局在させることはできない。例えば、屈折率の異なる２つの媒体の一方から屈折臨界角より大きい入射角で光を入射させると、入射した光は境界面でほとんどが反射される。しかしながら、一部の光は境界面を越え、非伝播の電場成分のみが染み出した領域を形成する。この領域に染み出した光が「近接場光」である。
【０００３】
この近接場光は、非伝播であって物質表面に局在するが、そのエネルギーは物質表面からの距離に依存して減少する。このような近接場光を使った光技術とナノテクノロジーとを融合させた新しい技術分野の研究・開発が進められており、例えば、近接場光学顕微鏡（ＮＳＯＭ：Near-field Scanning Optical Microscope）のように実用化されたものもある。
【０００４】
近年、この近接場光を用いて光記録媒体への情報記録・再生を行う方法として、極微細な開口部を備えたプローブを透光性基板の一面にアレイ状に配置した平面型プローブを用いる方法が提案されている。
【０００５】
ところで、この近接場光を用いた光記録媒体への情報記録の高密度化には、記録ビットの微小化が不可欠である。また、近接場光を生成させるための平面型プローブを規則正しく、且つ高密度に集積させる必要がある。さらに、近接場光を生成するためには、導入される光の波長よりも微細な開口部をプローブの先端に形成しなければならない。
【０００６】
将来の光記録媒体に想定されている１テラバイト／平方インチの記録密度を達成するために必要な記録ピットのサイズは約３０ｎｍであり、この記録ピットに情報を書き込み・読み出しするためには、平面型プローブの微細開口のサイズもこれと同程度に微小化する必要がある。
【０００７】
近接場光は、開口寸法とほぼ同じくらいの空間領域にしか伝播することができず、開口部からの距離が大きくなるにつれて指数関数的に光の強度が弱くなる。したがって、開口部の寸法ばらつきが大きいと、平面型プローブと一定間隔を置いた光記録媒体への近接場光強度が記録ピットによって大きく異なるため、記録・再生ができない記録ピットが生じる可能性がある。このことから、平面型プローブを製造する際は、微細なことに加えて寸法ばらつきが少ない開口部を作製することが非常に重要となる。
【０００８】
そこで、開口部の寸法バラツキを低減させるために、表面研磨を利用したプローブの作製方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。これはプローブの先端を平坦性の良い表面研磨法を用いて擦り切ることにより、寸法バラツキの少ない開口部を作製するものである。
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載される方法で作製した平面型プローブでは、プローブが突出するかたちとなるため、高速に回転する被記録媒体やその表面に付着した異物とプローブの先端部が接触する危険がある。また、プローブの先端部のサイズは極めて小さく、機械的な強度も大きくないため、接触によってプローブが損傷を受けるといった問題が発生してしまう。
【００１０】
このような問題を解決するため、特許文献１には、プローブを保護するための保護壁を配置した例も開示されている。しかしながら、特許文献１に記載される方法では、保護壁の効果を高めるために、１つの保護壁で囲むプローブの数を少なくする必要がある。この場合、プローブ・アレイを高密度に配置することが困難となる。
【００１１】
また、幅の大きな保護壁を平面型プローブの外周部分に配置することによって、この平面型プローブ自体のサイズが大きくなってしまう。これは限られた面積内により多くのプローブを配置して微細化・大容量化を目指す光記録素子の技術的進化に相反するものである。また、保護壁自体が凸型に突出した形状であるために、この保護壁と記録媒体が接触した場合には、記録媒体表面に損傷を与える問題も発生してしまう。
【００１２】
一方、プローブに対する保護壁の形状を工夫して、記録媒体への損傷を回避する方法も提案されている（例えば、特許文献２を参照。）。しかしながら、この特許文献２に記載される方法で平面型プローブを作製した場合には、製造工程が複雑となる問題が発生してしまう。また、特許文献２に記載される保護壁の場合にも、プローブとは独立した保護壁をプローブを囲むように設ける必要があるため、限られたサイズの平面型プローブ内に配置できるプローブ・アレイの密度が低下するといった問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００４−３０９２７２号公報
【特許文献２】特開２００５−２４３１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
以上のように、製造が容易で、プローブの配置密度の低下を生じさせることなく、プローブ先端の保護及び記録媒体への損傷の防止が可能な平面型プローブ及びその製造方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る平面型プローブは、透光性を有する基材の一面から突出されて、先端に向かって先鋭化された突起部と、突起部が形成された基材の表面を覆うと共に、突起部の先端部分を露出させる開口部が形成された金属膜と、金属膜が形成された面上を覆うと共に表面が平坦化されて、開口部から露出した突起部を外方に臨ませる孔部が形成された保護膜とを備えることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る平面型プローブの製造方法は、透光性を有する基材の一面に先端に向かって先鋭化された突起部を形成する工程と、突起部が形成された基材の表面を覆う金属膜を形成する工程と、金属膜が形成された面上を覆う保護膜を形成する工程と、突起部の先端に位置する金属膜が露出するまで保護膜に平面研磨加工を施す工程と、平面研磨加工により保護膜に形成された孔部を通して金属膜を選択的に除去することにより金属膜に形成された開口部から突起部の先端部分を露出させる工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、製造が容易で、プローブ（突起部）の配置密度の低下を生じさせることなく、プローブの先端の保護及び記録媒体への損傷の防止が可能な平面型プローブ及びその製造方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明を適用した平面型プローブの一例を示す断面図である。
【図２】図２は、図１に示す平面型プローブの要部を拡大した断面図である。
【図３】図３は、図１に示す平面型プローブの製造工程を説明するための図であり、透光性基板の一面に突起部を形成した状態を示す断面図である。
【図４】図４は、図１に示す平面型プローブの製造工程を説明するための図であり、金属膜を形成した状態を示す断面図である。
【図５】図５は、図１に示す平面型プローブの製造工程を説明するための図であり、保護膜を形成した状態を示す断面図である。
【図６】図６は、図１に示す平面型プローブの製造工程を説明するための図であり、保護膜に平面研磨加工を施した状態を示す断面図である。
【図７】図７は、図１に示す平面型プローブの製造工程を説明するための図であり、金属膜を選択的に除去した状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を適用した平面型プローブ及びその製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【００２０】
（平面型プローブ）
先ず、本発明の一実施形態として図１に示す平面型プローブ１について説明する。
この平面型プローブ１は、図１に示すように、透光性基板２の一面にアレイ状に並ぶ複数の突起部３と、これら複数の突起部３が形成された透光性基板２の表面を覆う金属膜４と、この金属膜４が形成された面上を覆う保護膜５とを備えている。
【００２１】
複数の突起部３は、この平面型プローブ１の各プローブを構成するものであり、それぞれ透光性基板２の一面から突出されて、先端に向かって先鋭化された円錐形状を有している。なお、本実施形態では、各突起部３が平坦化された先端面を有しているが、各突起部３の先端を先鋭化することも可能である。また、各突起部３は、円錐形状に限らず、四角錐などの角錐形状とすることも可能である。また、本実施形態では、複数の突起部３を備えた構成となっているが、本発明を適用した平面型プローブ１においては、少なくとも１つの突起部３を備えた構成であればよい。
【００２２】
金属膜４は、各突起部３の先端部分３ａを除いて、これら突起部３が形成された透光性基板２の表面を遮光すると共に、各突起部３の先端部分３ａに透光性基板２の他面（裏面）から入射した光を集光させるものである。この金属膜４には、図２に拡大して示すように、各突起部３の先端部分３ａを露出させる開口部６が形成されている。これにより、各突起部３の先端部分３ａは、導入される光の波長よりも微細な開口径φを有して開口部６から突出している。
【００２３】
保護膜５は、各突起部３の先端部分３ａを保護するものであり、隣接する突起部３の間に埋め込まれた状態でその表面５ａが透光性基板２の全面に亘って平坦化されている。また、保護膜５には、上記開口部６から露出した突起部３の先端部分３ａを外方に臨ませる孔部７が形成されている。この孔部７は、各突起部３の先端部分３ａの周囲を取り囲むようにして、その内面が金属膜４との境界面と連続した面を形成しており、保護膜５の表面５ａに向かって漸次径が小さくなる形状を有している。
【００２４】
また、突起部３の先端は、保護膜５の表面よりも孔部７の内側に位置している。具体的に、本実施形態では、突起部３の先端が保護膜５の表面５ａから金属膜４の膜厚に相当する距離だけ低い位置にある。
【００２５】
以上のような構成を有する平面型プローブ１では、透光性基板２の一面を光記録媒体の表面に対向させながら、各突起部３の先端から滲み出す近接場光を用いて、光記録媒体への情報記録・再生を行うことが可能である。
【００２６】
本発明を適用した平面型プローブ１では、各突起部３の先端部分３ａを取り囲むように保護膜５が設けられている。特に、突起部３の先端が保護膜５の表面５ａよりも低い位置にあるため、これら突起部３の先端部分３ａを保護するための保護壁を独立して設ける必要がなく、隣接する突起部３の間に埋め込まれた保護膜５によって各突起部３の先端部分３ａを保護することが可能である。
【００２７】
また、この平面型プローブ１では、保護膜５の表面５ａが透光性基板２の全面に亘って平坦化されているため、媒体表面に接触した際に、この媒体表面に加わる圧力を分散させて、媒体表面が損傷を受けることを防止することが可能である。
【００２８】
なお、この平面型プローブ１では、透光性基板２上に配置される突起部３の数が少ない場合に、突起部３の先端部分３ａを取り囲む位置に保護膜５を形成するだけでなく、この保護膜５の端部を所望の大きさになるまで拡大したパターンとしてもよい。
【００２９】
（平面型プローブの製造方法）
次に、上記平面型プローブ１の製造方法について説明する。
上記平面型プローブ１を製造する際は、先ず、図３に示すように、例えばガラスなどの透光性基板２の表面に、フォトリソグラフィー技術を用いてレジストパターン（図示せず）を形成した後、ドライエッチングを施すことによって、この透光性基板２の表面から突出されて、先端に向かって先鋭化された複数の突起部３をアレイ状に並べて形成する。なお、各突起部３のサイズについては、例えば、根元径を１〜３μｍ、先端径を０．２〜０．４μｍ、高さを２〜４μｍとすることができる。また、各突起部３の間隔については、所望の特性が得られる範囲で各突起部３をアレイ状に並べて配置すればよく、その配置や数等については特に限定されるものではない。
【００３０】
次に、図４に示すように、これら複数の突起部３が形成された透光性基板２の表面に、例えばタングステン（Ｗ）やアルミニウム（Ａｌ）などの金属膜４を、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法やＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法などを用いて成膜する。この金属膜４の膜厚は、上述した孔部７の形状（内径）や、保護膜５の表面５ａから突起部３の先端までの距離に影響するため、これらを考慮した厚みで形成される。なお、ＰＶＤ法には、スパッタリングや、真空蒸着、めっきなどの方法が含まれる。また、金属膜４は、種類の異なる金属膜を積層したものであってもよい。
【００３１】
次に、図５に示すように、この金属膜４の面上に、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）などからなる保護膜５を、例えばＣＶＤ法やＳＯＧ（Spin On Glass）法などを用いて成膜する。この保護膜５は、隣接する突起部３の間に埋め込まれるのに十分な厚みで形成されている。
【００３２】
次に、図６に示すように、各突起部３の先端に位置する金属膜４が露出するまで保護膜５にＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法を用いて平面研磨加工を施す。これにより、保護膜５の表面５ａが平坦化されると共に、保護膜５に形成された孔部７から金属膜４が露出した状態となる。また、このとき突起部３の先端は金属膜４に被覆されているため、突起部３の先端に損傷を与えることなく、保護膜５の表面における平坦性を向上させることが可能である。
【００３３】
次に、図７に示すように、保護膜５に形成された孔部７を通して金属膜４をウェットエッチングにより選択的に除去する。これにより、金属膜４に形成された開口部６から突起部３の先端部分３ａを露出させることができる。
【００３４】
ウェットエッチングに使用する薬液については、金属膜４の種類に応じて選択すればよく、例えば、金属膜４がアルミニウムの場合には、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）や硝酸（ＨＮＯ３）を主成分とする薬液を用いて、この金属膜４を選択的に除去することができる。また、このとき上記平面研磨加工により保護膜５の表面５ａはすでに平坦化されているため、広い面積を均一にウェットエッチングすることが可能である。
【００３５】
ここで、上記図２に示す突起部３の先端部分３ａにおける開口径φは、最終的に金属膜４のエッチング量（後退量）によって決定される。金属膜４のエッチング量については、薬液に晒される時間（エッチング時間）によって制御が可能であり、エッチング量の多少によって、突起部３の露出の程度、すなわち開口径φを調整することが可能である。なお、本発明では、ウェットエッチングの代わりに、等方性のドライエッチングを用いてもよい。
【００３６】
以上のような工程を経ることによって、近接場光を用いて高密度記録媒体への情報記録・再生を行う極微細な開口を備えた上記平面型プローブ１を作製することができる。
【００３７】
以上のように、本発明を適用した平面型プローブ１の製造方法では、突起部３の先端部分３ａを保護するための保護壁を独立して設ける必要がなく、隣接する突起部３の間に埋め込まれた保護膜５によって各突起部３の先端部分３ａを保護することが可能なため、上記平面型プローブ１をよりコンパクトに高密度に集積して作製することが可能である。また、突起部３の配置密度の低下を生じさせることなく、突起部３の先端の保護及び記録媒体への損傷の防止が可能な上記平面型プローブ１を容易に作製することが可能である。
【００３８】
なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記平面型プローブ１では、突起部３の先端部分３ａが孔部７の内側に位置しているが、この孔部７に近接場光の発生効率や強度を高めるような物質を充填してもよい。また、上記開口部６から露出した突起部３の先端部分３ａの劣化を防ぐような物質を、近接場光の強度に影響を与えない程度の膜厚で充填してもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１…平面型プローブ  ２…透光性基板（基材）  ３…突起部  ３ａ…先端部分  ４…金属膜  ５…保護膜  ６…開口部  ７…孔部
【図１】
2010181336.tif 000003
【図２】
2010181336.tif 000004
【図３】
2010181336.tif 000005
【図４】
2010181336.tif 000006
【図５】
2010181336.tif 000007
【図６】
2010181336.tif 000008
【図７】
2010181336.tif 000009