(57)【要約】【課題】  本発明は、散乱体を用いたプローブにおいて、強い近接場光が発生する点以外の部分で発生する近接場光がノイズとなる。【解決手段】  散乱体の強い近接場光が発生する頂点以外の部分の表面を、削る深さが近接場光のしみ出し深さ以上になるように削る。【効果】  試料観察や記録マークを再生する場合のノイズを抑えることが出来る。【選択図】  図3
2008111845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光を照射されることによって、近接場光を発生させる導電性の
散乱体を備え、
前記散乱体の、近接場光が発生する箇所における厚さよりも、前記箇所以外の
領域における厚さが、薄いことを特徴とする近接場光発生装置。
【請求項２】
前記近接場光を照射される媒体と前記領域との距離は、前記近接場光のしみ出
し深さ以上であることを特徴とする請求項１記載の近接場光発生装置。
【請求項３】
前記散乱体は平面状の散乱体であり、
前記散乱体は、設置される試料または媒体面に対し実質的に平行になるように
配置されていることを特徴とする請求項1記載の近接場光発生装置。
【請求項４】
前記散乱体は第１の面とその反対側の第２の面を有する平面状の散乱体であり
、
前記散乱体の平面の方向が、設置される試料または媒体面に対し実質的に垂直
になるように前記散乱体は配置され、かつ前記第１の面上にある近接場が発生す
る箇所以外の部分、または前記第１の面上にある前記試料または媒体面に近接す
る頂点と前記第２の面上にある前記試料または媒体面に近接する頂点の間にある
頂点以外の部分において、その厚さが前記近接場が発生する箇所の厚さよりも薄
くされたことを特徴とする請求項1に記載の近接場光発生装置。
【請求項５】
前記散乱体は、近接場光を発生させる１の頂点の方向に向かい幅が小さくなっ
た平面状の散乱体、円の形状をした平面状の散乱体、楕円の形状をした平面状の
散乱体、長方形の形状をした平面状の散乱体のいずれかであることを特徴とする
請求項1に記載の近接場光発生装置。
【請求項６】
前記散乱体の近接場光が発生する箇所近傍に導電性を持つ別の散乱体が形成さ
れ、前記散乱体同士の間隔は、前記光源から入射する光の波長以下であることを
特徴とする請求項1記載の近接場光発生装置。
【請求項７】
前記散乱体は、その直径が入射光の波長よりも小さい球もしくは半球、または
、長軸の長さが入射光の波長よりも小さい回転楕円体もしくは半回転楕円体の形
状を持つ散乱体で、かつ前記散乱体表面の近接場光が発生する１点以外の部分が
薄くされたことを特徴とする請求項1記載の近接場光発生装置
【請求項８】
前記散乱体の近接場光が発生する頂点近傍を構成する材料が、残りの部分を構
成する材料と異なっていることを特徴とする請求項1記載の近接場光発生装置。
【請求項９】
前記散乱体の近接場光が発生する頂点近傍を構成する材料の硬度が残りの部分
を構成する材料の硬度より強いことを特徴とする請求項8記載の近接場光発生装
置。
【請求項１０】
前記散乱体の近接場光が発生する頂点近傍を構成する材料が発光物質であるこ
とを特徴とする請求項8記載の近接場光発生装置。
【請求項１１】
前記散乱体は基板に埋め込まれて形成され、前記散乱体の近接場光が発生する
箇所と前記基板表面とが、実質的に同一平面上にあることを特徴とする請求項1
記載の近接場光発生装置。
【請求項１２】
前記散乱体が基板上に形成され、前記基板の前記散乱体の周囲にはパッド部が
形成され、前記散乱体の近接場光が発生する頂点とパッド部表面とが実質的に同
一平面上にあることを特徴とする請求項1記載の近接場光発生装置。
【請求項１３】
前記表面を削った部分に、散乱体を構成する材料とは異なった材料を埋め込ん
だことを特徴とする請求項1記載の近接場光発生装置。
【請求項１４】
前記散乱体に入射する光の中心位置が、前記散乱体の中心位置または前記近接
場光が発生する頂点の位置に実質的に一致することを特徴とする請求項１記載の
近接場光発生装置。
【請求項１５】
前記散乱体の近傍に、遮光膜が形成され、前記散乱体と前記遮光膜の間隔が前
記光源からの光の波長よりも小さいことを特徴とする請求項1記載の近接場光発
生装置。
【請求項１６】
前記散乱体が、集光素子上の集光点、光導波路の終端、光共振器の近傍、半導
体レーザーの出射面近傍、光検出器の受光面近傍、円錐もしくは多角錐の突起の
先端部の何れかに形成されたことを特徴とする請求項1記載の近接場光発生装置
。
【請求項１７】
光を照射されることによって、近接場光を発生させる導電性の散乱体を備え、
前記散乱体の近接場光が発生する１つの箇所の厚さよりも、前記箇所以外の領
域の厚さが薄く形成されていることを特徴とする近接場光発生プローブ。
【請求項１８】
光源と、
前記光源からの光を照射されることによって、所定の箇所で近接場光を発生さ
せる導電性の散乱体と、
前記散乱体から発生した近接場光を照射する媒体または試料を設置する手段と
、
前記散乱体の前記所定の箇所以外の領域と、設置される前記媒体または試料と
の間隔は、前記近接場光のしみ出し深さ以上の距離離れていることを特徴とする
近接場光応用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接場光を発生させる近接場光発生プローブ及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、平面金属散乱体を用いたプローブが提案されている。これは、図43に示
すように、三角形の形状をした平面状金属散乱体351を平面基板上に形成したプ
ローブである。ａ）には、金属散乱体351を１つ形成したプローブを、ｂ）には
、金属散乱体351を２つ形成したプローブを示す。Ｘ方向に偏光した光を入射さ
せると、頂点352に局在した近接場光が発生する。特に、入射光の波長をプラズ
モンの共鳴に合せることにより非常に強い近接場光を発生させることが出来る（
Technical Digest of 6th international conference on near field optics an
d related techniques, the Netherlands, Aug. 27-31, 2000, p55）。ａ）では
、金属散乱体351の頂点352から、近接場光が発生し、ｂ）では、金属散乱体354
を２つ、それぞれの頂点の間隔が数10nm以下になるように配置され、頂点間353
に局在した近接場光が発生する。なお、本明細書で近接場光とは、局在した光、
すなわち波数が虚数成分を持つ光をいう。
【０００３】
【非特許文献１】Technical Digest of 6th international conference on near field optics and related techniques, the Netherlands, Aug. 27-31, 2000, p55
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の三角形の形状をした平面状の散乱体を用いたプローブは、非常に高い近
接場光発生効率を実現することが可能である。このプローブでは、光の振動数と
金属中に発生するプラズモンの共鳴周波数を一致させると非常に高い効率が得ら
れる。
【０００５】
しかし、上記のような平面状の散乱体を用いる場合、近接場光が発生する頂点
以外の部分にも弱い近接場光が発生してしまう。例えば、図１に示すような三角
形の形状をした散乱体を用いる場合、プラズモン共鳴を発生させるためには散乱
体の長さ（Ｌ1）は光波長以下にすることが好ましい。このとき、強い近接場光
が発生する頂点12以外の頂点13も励起用の光スポットの中に入る。その結果この
頂点13にも弱い近接場光が発生してしまう。このように、頂点13にも近接場光が
発生すると、試料観察や記録マークを再生する場合、そこから発生する散乱光が
ノイズとして検出されてしまう。
【０００６】
本発明は、散乱体を用いたプローブで、強い近接場光が発生する点以外の部分
で発生する近接場光の影響を小さくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、以下の構成とすることによって達成される。即ち、散乱体を１の
箇所で近接場光を発生させるようにし、この１の箇所以外の表面と試料（または
媒体）との間隔が近接場光が発生する１の箇所と試料（または媒体）との間隔よ
りも大きくなるように、近接場光が発生する１の箇所以外の厚さを薄くした。こ
の時、近接場光が発生する１の箇所以外の表面と試料（または媒体）との間隔が
近接場光のしみ出し深さ以上になるように薄くすると良い。ここで、近接場光強
度のしみ出し深さとは光強度が散乱体表面での強度の1／2となる距離と定義する
。図2に示すように、近接場光強度は散乱体表面から離れると減少し、しみ出し
深さは、通常2nm以上10nm以下である。近接場光が発生する1の頂点以外の表面と
試料（または媒体）との間隔が近接場光のしみ出し深さ以上になるように薄くす
ると、近接場光が発生する1の頂点以外の部分で発生する近接場光は試料または
媒体に到達しなくなる。したがって、近接場光が発生する1の頂点以外で発生す
る近接場光により発生するノイズ成分を小さくすることができる。散乱体は、そ
の散乱体の面の方向と試料または記録媒体の面の方向とが実質的に平行になるよ
うに配置されることとなるが、ここで、散乱体の面の方向とは薄くする前の状態
で考えた散乱体の面の方向を言う。また実質的に平行とは、散乱体の面と試料ま
たは記録媒体表面とのなす角が10度以内であることを言う。なお、頂点とは、第
１の線（辺）と第２の線（辺）が現実に交差する点のみならず、所定の曲率を有
する場合も含まれる。
【０００８】
上記の散乱体は、曲率半径が入射光の波長より小さな頂点を持ち、その頂点に
向かい幅が徐々に小さくなった平面状の散乱体（例えば、平面状の三角形または
扇形、台形の散乱体）にする。これら散乱体の幅が狭くなった部分にある頂点近
傍を除いて表面を削る。光源からの光を散乱体に入射させると、幅が狭くなった
部分の頂点に、散乱体中の電荷が集中し、その結果、前記頂点近傍に強い近接場
光が発生する。特に、プラズモン共鳴が発生するように入射光の波長、散乱体の
材質、長さなどを調整すると、幅が狭くなった部分にある頂点近傍に非常に強い
近接場光が発生する。このとき頂点の他端側のエッジにも弱い近接場光が発生す
るが、この部分は試料または媒体から離れているため、試料または媒体に到達し
ない。
【０００９】
上記の散乱体は、１つの頂点を除いて表面を削った平面状の円または楕円また
は長方形の形状をした散乱体であっても良い。楕円の場合、長軸方向に偏光した
光を入射させると、プラズモン共鳴が発生し、長軸上にある２つの頂点に強い近
接場光が発生するが、片側の表面を削ることにより、そこで発生する近接場光が
試料または記録媒体に到達することを防ぐことが出来る。
【００１０】
上記削る部分は、例えば削った面が散乱体の削る前の状態の面に対し実質的に
水平になるように削り、削った面と削らない部分の境界部は斜めになるように削
る。ここで実質的に水平とは、削った面と散乱体の面のなす角が10度以内である
ことを言う。
【００１１】
上記散乱体は、平面状の散乱体の面と試料または記録媒体の面のなす角が実質
的に垂直になるように配置しても良い。ここで実質的に垂直とは、散乱体の面と
試料または記録媒体の面のなす角が、80度以上90度以下になることを言う。
【００１２】
なお、試料または媒体に対しほぼ平行に散乱体を設置した場合には、平面状と
は、Z軸（厚さ）方向に比べてXY（平面）方向に延伸しているとの意味である。
一方、試料または媒体に対しほぼ垂直に散乱体を設置した場合には、平面状とは
、Z軸（平面）方向に比べてXY（厚さ）方向に延伸しているとの意味である。
【発明の効果】
【００１３】
散乱体を用いたプローブで、強い近接場光が発生する点以外の部分で発生する
近接場光の影響を小さくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（実施例１）
本発明の近接場光発生器は、図3に示すように、頂点22に強い近接場光25が発
生する平面状の散乱体21とそれを支持する基板24から構成される。前記平面状の
散乱体は、散乱体の面の方向と試料または記録媒体27の面の方向とのなす角が実
質的に平行になるように配置され、前記散乱体の表面は、強い近接場光が発生す
る頂点22近傍以外の部分（他端側の頂点もしくはエッジ23の周辺26）において、
削る深さｄが近接場光のしみ出し深さ以上になるように、削り取られている。言
い換えれば、前記散乱体の表面は、近接場光を発生させたい頂点22近傍以外の部
分（他端側の頂点もしくはエッジ23の周辺26）において、近接場光のしみ出し深
さ以上の距離ｄだけ記録媒体27に対して離間している。光源19からの光を集光素
子17を通して散乱体21に入射させると、頂点22に強い近接場光が発生するが、こ
のとき頂点22の他端側23にも弱い近接場光が発生する。しかし、削る深さｄが近
接場光のしみ出し深さ以上であるであるため、他端側23近傍で発生する近接場光
は試料または記録媒体27に到達しない。すなわち、試料または記録媒体27表面で
測定した光強度は、他端側23近傍において無視できる程小さくなる。なお、本明
細書では、頂点とは、第１の線（辺）と第２の線（辺）が現実に交差する点のみ
ならず、所定の曲率を有する場合も含まれる。また、光は矢印29の方向から入射
させても良い。図３では、散乱体がdだけ薄くなった場合を示したが、図４４に
示す通り、散乱体の近接場光を発生させる頂点２２近傍以外の部分について、近
接場光のしみ出し深さ以上の距離だけ試料（または媒体）27に対し離間させるよ
うにしても良い。
【００１５】
散乱体の材質は、金属（例えば金、銀、銅、アルミ、マグネシウム、チタン、
クロム）や半導体（例えばSi、GaAs）などの導電性のあるものにする。散乱体が
形成される基板は、光透過性のあるもの（ここでは透過率が70%以上あるものと
定義する）であると好ましい。なぜなら、基板を通して光を入射させる（すなわ
ち図3中矢印28の方向に入射させる）ことが出来るためである。例えば、散乱体
を形成する基板の材質はSiO2やサファイア、GaNなどにする。
【００１６】
上記の散乱体は、曲率半径が入射光の波長より小さな頂点を持ち、その頂点に
向かい幅が徐々に小さくなった平面状の散乱体（例えば、平面状の三角形、扇形
、台形）にする。図4(a)に形状が三角形の場合の実施例を示す。この実施例では
、頂点12以外の部分を、削った面が散乱体の面に対し実質的に水平になるように
削り、削る部分と削らない部分の境界部30は斜めになるように削った。光源から
の光を、偏光方向が図中のｘ方向を向くように入射させると、散乱体11中の電荷
が偏光方向と同一方向に振動し、頂点12に集中する。その結果、頂点12近傍に強
い近接場光が発生する。特に、プラズモン共鳴が発生するように入射光の波長、
散乱体の材質、長さＬ１などを調整すると、頂点12近傍に非常に強い近接場光が
発生する。このとき頂点13近傍にも近接場光が発生するが、その周辺16が、削る
深さｄが近接場光のしみ出し深さ以上になるように削られているため、試料また
は媒体表面までその近接場光は到達しない。なお、境界部30の傾き（図3中θ2）
は、大きすぎると境界部30により散乱体中の電子の振動が妨げられ、頂点22に発
生する近接場光強度が低下してしまう。境界部30の傾きθ２は60度以下にするの
が好ましい。
【００１７】
図5に、三角形の形状をした散乱体近傍の近接場光強度分布を示す。これは、F
inite Difference Time Domain（FDTD）法（Journal of Optical Society of Am
erica A, Vol.12, No.9, p1974-1983, 1995, （和名）ジャーナルオブオプティ
カルソサエティオブアメリカA1）を用いて求めた。図5(a)が表面を削らない場合
、図5(ｂ)が表面を削った場合を示す。散乱体の材質は金とし、散乱体は空気中
【００１８】
に置かれているとした。頂点12の曲率半径は20nm、厚さt1は30nm、頂点12の頂角
θ1は60°、長さL1は150nｍ、削る部分の削る深さｄは5nm、削る部分と削らない
部分の境界部分30の傾きθ2は30度とした。光波長は780nmで、観測面は頂点12か
ら5nm離れた面内とした。強度の値は、近接場光強度と入射光強度との比を表す
。この図に示すように、表面を削ることにより、頂点13近傍の強度を小さくする
ことが出来た。なお、表面を削ることにより、光スポットの大きさ（近接場光の
広がり）も小さくなった。これは、頂点12近傍の散乱体が削られたため、その部
分に発生する近接場光（図5(a)中Ａ）が試料または媒体に到達しなくなったため
と考えられる。図6に頂点12に発生する近接場光強度（観測面は頂点12から2nm離
れた位置）の光波長依存性を示す。この図に示すように、波長700nm付近でプラ
ズモン共鳴が発生し、近接場光強度が最大となる。
【００１９】
上記の散乱体の形状は、１つの頂点近傍を除いて表面を削った平面状の円また
は楕円であっても良い。図4(b)にその例を示す。この実施例では、頂点33周辺を
水平に削り、削る部分と削らない部分の境界部30は斜めになるように削った。こ
の散乱体に、偏光方向がXの方向になるように光を入射させると頂点32およびそ
の反対側の頂点33に近接場光が発生する。ただし、頂点33の周辺34は、削る深さ
ｄが近接場光のしみ出し深さ以上になるように削られているため、頂点33近傍に
発生する近接場光は試料または媒体表面まで到達しない。
【００２０】
上記頂点32に強い近接場光を発生させるためには、形状を楕円にし、頂点32は
楕円の長軸上の１点とし、入射光の偏光方向を長軸に平行な方向にするのが好ま
しい。特に、楕円の長軸長L2と短軸長L3、散乱体の材質、および光波長などを調
整することによりプラズモン共鳴を励起すると、非常に強い近接場光を発生させ
ることが出来る。本実施例では、散乱体の材質を金、長軸長L2を100nm、短軸長L
3を40nm、厚さt1を35nm、削る深さdを10nmとし、入射光の波長は633nmにした。
なお、光スポットの大きさは、短軸長L3が小さい程小さくなる。したがって、図
7(a)に示すように、短軸長L3が厚さt1より小さくなるようにしても良い。図7(a)
の実施例では、散乱体の材質を金、長軸長L2を100nm短軸長L3を10nm、厚さt1を4
0nm、削る深さdを10nmとした。
【００２１】
上記散乱体の形状は、１つの辺近傍を除いて表面を削った直方体であっても良
い。図4(c)にその例を示す。この実施例では、辺37周辺を水平に削り、削る部分
と削らない部分の境界部30は斜めになるように削った。この散乱体に、偏光方向
がXの方向になるように光を光を入射させると、辺36およびその反対側の辺37近
傍に近接場光が発生する。ただし、辺37の周辺部38は、削る深さｄが近接場光の
しみ出し深さ以上になるように削られているため、辺37近傍に発生する近接場光
は試料または媒体表面まで到達しない。
【００２２】
上記辺36に強い近接場光を発生させるためには、辺36は短辺とすることが好ま
しく、そのとき入射光の偏光方向は長辺に平行な方向（図4(ｃ)中Ｘ方向）にす
るのが好ましい。特に、長辺の長さL4と短辺の長さL5、および光波長を調整する
ことによりプラズモン共鳴を励起すると、非常に強い近接場光を発生させること
が出来る。本実施例では、長辺の長さL4を100nm、短辺の長さL5を40nm、厚さt1
を35nm、削る深さｄを5nmとし、入射光の波長は633nmにした。なお、光スポット
の大きさは、短辺の長さL5が小さい程小さくなる。したがって、図7(b)に示すよ
うに、短辺の長さL5が厚さt1より小さくなるようにしても良い。図7(b)の実施例
では、散乱体の材質を金、長辺の長さL4を100nm、短辺の長さL5を10nm、厚さt1
を40nm、削る深さdを10nmとした。
【００２３】
上記削る部分（図3中26）は、図8および図9に示すように、削った面と削らな
い部分の境界30が曲面となるように削っても良い。細かな凹凸のある試料を測定
する場合は、このように削ることにより、近接場光が発生する頂点22が凹んだ部
分の中に入り込みやすくなる。したがって、より正確に試料形状を測定すること
が可能になる。
【００２４】
上記削る部分（図3中26）は、図10に示すように、削った部分の表面が散乱体
の面に対し斜めになるように削っても良い。強い近接場光が発生する頂点22の他
端側の頂点もしくはエッジ23の部分で削る深さｄは、近接場光のしみ出し深さ以
上になるようにする。このように削ることで、頂点22の突き出た部分の機械的強
度を強くすることが出来る。図11に、散乱体の形状を三角形、楕円、長方形とし
た場合の例を示す。図11(a)に示すような三角形の場合、散乱体の材質を金、頂
点12の曲率半径は20nm、厚さt1は40nm、頂点12の頂角θ1は60°、長さL1は150n
ｍ、削る部分の削る深さｄは10nm、光波長は780nmとした。図11(b)に示すような
楕円の場合、散乱体の材質を金、長軸長L2を100nm短軸長L3を40nm、厚さt1を40n
m、削る深さｄを10nmとし、入射光の波長は633nmにした。図11(ｃ)に示すような
長方形の場合、長辺の長さL4を100nm、短辺の長さL5を40nm、厚さt1を35nm、削
る深さｄを10nmとし、入射光の波長は633nmにした。
【００２５】
上記散乱体は、散乱体の面が試料（または記録媒体）の面に対して傾くように
配置しても良いし、散乱体の面と試料または記録媒体の面のなす角が実質的に垂
直になるように配置しても良い。ここで実質的に垂直とは、散乱体の面と試料ま
たは記録媒体の面のなす角が、80度以上90度以下になることを言う。図13に散乱
体の面と試料または記録媒体の面のなす角を実質的に垂直にした場合の実施例を
示す。図13(a)の実施例では、散乱体の２つの面のうち、一方の面上にある近接
場光が発生する頂点102近傍以外の部分を、削る深さdが近接場光のしみ出し深さ
以上になるように削った。（このとき光は矢印111に示すように横から入射させ
ても良いし、矢印112のように斜めに入射させても良い。）なお、本願明細書で
、散乱体の平面状の方向を媒体や試料に対しほぼ垂直に配置した場合について、
散乱体の厚さとは、近接場光を照射される試料（媒体を含む）に対し垂直方向の
厚さをいう。従って、図１３の実施例では、dに示す方向が厚さとなる。図13(b)
の実施例では、片方の面上にある近接場光が発生する頂点101とそれと反対側の
面上にある近接場光が発生する頂点102の間にある頂点103近傍を除いて、削る深
さdが近接場光のしみ出し深さ以上になるように削った。もしこのように削らな
い場合、図12に示すように、散乱体の片面（右面）とその反対側の面（左面）の
それぞれの頂点101、102に近接場光が発生するので分解能が低下してしまう。上
記のように頂点部を削れば、片側102（片側のみを削った場合）もしくは頂点103
（両側を削った場合）に発生する近接場光のみが試料または媒体に到達する。し
たがって、分解能が向上する。
【００２６】
図14に実際の散乱体の形状を示す。図14(a)の実施例では散乱体の形状を三角
形にした。散乱体の材質は金、頂点91の幅waは10nm、幅t1は30nm、頂点91の頂角
θ1は60°、長さL1は150nｍ、削る部分の削る深さｄは10nm、光波長は635nmとし
た。この時の近接場光強度分布を図15に示す。この分布は、FDTD法により計算し
た。この強度分布は頂点101から2nm離れた面で測定した。強度の値は、入射光強
度との比を表す。この図に示すように、頂点101側に強い近接場光が発生した。
図14(b)の実施例では、散乱体の形状を楕円にした。散乱体の材質が金、長軸の
長さL2は100nm、短軸の長さは40nm、幅t1は30nm、削る深さｄは10nmとし、入射
光の波長は633nmにした。図14(ｃ)の実施例では、散乱体の形状を長方形にした
。長辺の長さL4を100nm、短辺の長さL5を40nm、幅t1を30nm、削る深さｄを10nm
とし、入射光の波長は633nmにした。
【００２７】
図16（ａ）（ｂ）に、上記先端部の削る部分を階段状にした例を示す。例えば
、削る深さｄが10nm、幅t1が30nm、先端の幅t2が5nmになるように削る。細かな
凹凸のある試料を測定する場合は、このように削ることにより、先端部102また
は103が凹んだ部分の中に入り込みやすくなる。したがって、より正確に試料形
状を測定することが可能になる。
【００２８】
図17に、近接場光強度をさらに強くするために、上記散乱体の近接場光が発生
する頂点22近傍に導電性のある第二の散乱体151を形成した場合を示す。ここで
、第一の散乱体の近接場光が発生する頂点22と第二の散乱体の間隔（G）を光波
長より小さくすると、頂点22に集まる電荷と第二の散乱体中の電荷が互いに相互
作用することにより、２つの散乱体の間154に強い近接場光が発生する。
【００２９】
第二の散乱体の表面は、第一の散乱体に最も近い点152の他端側の点またはエ
ッジ153が入射光スポット内にないときは、必ずしも第一の散乱体と同様に削る
必要はない（図17(a)）。しかし、第一の散乱体に最も近い点152の他端側の点ま
たはエッジ153が入射光スポット内あるときは、図17(b)に示すように、第一の散
乱体と同様に、第一の散乱体に最も近い点152近傍を除いて表面を削ることが好
ましい。
【００３０】
第一と第二の散乱体の形状は、必ずしも同一にする必要はない。しかし、同一
にすることにより、両方の散乱体中にプラズモン共鳴を同時に励起することが可
能になり、より強い近接場光を2つの散乱体の間に発生させることが出来る。例
として、図18に三角形の形状をした二つの散乱体を２つ組み合わせた場合の形状
を示す。X方向に偏光した光を入射させると、それぞれの散乱体中の電荷が頂点1
2に集まり、互いに相互作用する。その結果２つの頂点間154に強い近接場光が発
生する。本実施例では、散乱体の材質を金、頂点12の曲率半径は20nm、厚さt1は
40nm、頂点12の頂角θ1は60°、長さL1は150nｍ、削る部分の削る深さｄは10nm
、間隔Gは5nm、光波長は780nmとした。
【００３１】
上記の散乱体は、図19に示すように、厚さ方向（Z軸方向）を大きくし、XY（
平面）方向に比べてZ軸（厚さ）方向に延伸するようにしても良い。このように
厚さ方向を大きくすることにより、散乱体中に発生する熱が逃げやすくなる。し
たがって、入射光パワーの限界値（パワーが大きいと発熱により散乱体が破壊す
る）を大きくすることが出来る。本実施例では、散乱体の外周部の形状を三角形
にし、頂点12以外の表面部16を削った。頂点12とその他端側のエッジの距離L1は
150nm、厚さt1は300nm、削る深さdは10nmとした。
【００３２】
上記の散乱体は、平面状の散乱体に替えて、直径が入射光の波長よりも小さい
球もしくは半球、または長軸の長さが入射光の波長よりも小さい回転楕円体もし
くは半回転楕円体の散乱体にしても良い。これら散乱体表面の近接場光が発生す
る１点以外の部分を削ると、近接場光が発生する点の曲率半径を小さくすること
ができるので、近接場光の広がりをより狭くすることが出来る。すなわち、分解
能を向上させることができる。図20にその例を示す。図20 (a)の例では、基板24
上に半回転楕円体の形状をした散乱体を形成し、近接場光が発生する点172以外
の部分を削った。この散乱体に偏光方向が試料または記録媒体面に垂直な方向（
Z方向）を向いた光を入射させると、点172近傍に局在した近接場光が発生する。
半回転楕円体の高さｈ1は光波長以下とし、削る深さｄは、近接場光のしみ出し
深さ以上とするのが好ましい。削った後に形成される突起173の根元の幅aは小さ
い方が高い分解能が得られる。入射光の波長は、プラズモン共鳴が発生する波長
にするのが好ましい。本実施例では、半回転楕円体の高さｈ1は100 nm、幅ｂは4
0nm、削る深さは10nm、突起の根元の幅aは15nm、散乱体の材質は金とした。図20
(b)の例では、172以外の部分を削ることに替えて、球の散乱体表面に微小な突起
174を形成した。このように突起を形成しても、上記の削ったものと同様の効果
が得られる。本実施例では、半回転楕円体の高さｈ1は100nm、幅ｂは40nm、突起
の高さｄは10nm、根元の幅aは15nm、散乱体の材質は金とした。
（実施例２）
【００３３】
実施例２は、散乱体の摩耗を防ぐための実施例を示す。
【００３４】
上記散乱体の面が試料または媒体面に実質的に平行に配置した平面状の散乱体
を用いて凹凸のある試料を測定する場合、図3のように、散乱体は基板表面上に
形成するのが好ましい。なぜなら、凹んだ部分に近接場光が発生する頂点22が入
り込み易いからである。ただし、この時、頂点22は磨耗し易い。これを防ぐため
には、図21(a)に示すように、頂点181近傍の散乱体の側面を硬度の高い物質で覆
うと良い。ここで、頂点181近傍とは、頂点181からの距離が50nm以下である範囲
と定義する。本実施例では、ガラス基板上に長さL1が150nm、角度θ1が60度、厚
さt1が30nm、材料が金、形状が三角形、表面がd=5nm削られた散乱体を形成し、
散乱体側面のうち、頂点181からの距離が30nm以下となる範囲内において、幅ｔ3
が10nmのカーボンまたはダイアモンドまたはSiまたはSiNの膜を形成した。
【００３５】
上記散乱体の面が試料または媒体面に実質的に平行に配置した平面状の散乱体
を記録装置へ応用する場合は、図21(a)のように散乱体を形成しても、記録媒体
を高速に回転させるため、頂点181が磨耗してしまう。これを防ぐためには、図2
1(b)のように、散乱体21が基板24に埋め込まれるように形成するか、図21(c)の
ように、散乱体181の周辺に、パッド183を形成するのが好ましい。散乱体を基板
に埋め込む場合は、図21(b)のように、近接場光が発生する頂点181と基板表面18
2が実質的に同一平面上にあることが好ましい。パッドを形成する場合は、近接
場光が発生する頂点とパッド表面が実質的に同一平面上にあることが好ましい。
ここで、実質的に同一平面上とは、高さの差が10nm以内であることを言う。本実
施例では、ガラス基板表面に長さL1が150 nm、頂角θ1が60度、厚さt1が30nm、
材料が金、形状が三角形、表面がd=5nm削られた散乱体が、図21(b)のように埋め
込まれるように形成した。
（実施例３）
【００３６】
実施例３では、散乱体が試料や媒体面に対し垂直になるように配置した例を示
す。
【００３７】
前記散乱体の面が試料または媒体面に垂直になるように配置した平面状の散乱
体を用いて凹凸のある試料を測定する場合、図22のように、近接場光が発生する
頂点191は基板表面192から突き出るように形成するのが好ましい。なぜなら、凹
んだ部分に頂点191が入り込み易いからである。ただし、上記のように頂点191を
突出させるとき、散乱体が試料に接触し破壊され易い。これを防ぐためには、実
施例２で説明したとおり、散乱体の側面を硬度の高い材料で覆うのが好ましい。
本実施例では、短辺の長さが20nm、長辺の長さが150nm、幅t1が30nm、材料が金
の長方形の散乱体をガラス基板側面に形成し、頂点191付近を削る深さdが10nmに
なるように斜めに削った。頂点191は基板表面192からh3=50nm突き出るようにし
、散乱体側面には、散乱体の破壊を防ぐために幅t4=10nmのカーボンまたはダイ
アモンドまたはSiまたはSiNの膜を形成した。
【００３８】
前記散乱体の面が試料または媒体面に垂直になるように配置した平面状の散乱
体を記録装置へ応用する場合は、図22(a)のように散乱体を形成しても、記録媒
体が高速に回転するため、散乱体先端が磨耗してしまう。これを防ぐためには、
図22(ｂ)のように、近接場光が発生する頂点191と基板表面192が実質的に同一平
面上にあるように散乱体を形成する。本実施例では、短辺の長さが20nm、長辺の
長さが150nm、幅t1が30nm、材料が金で、先端部分が削る深さｄが10nmとなるよ
うに斜めに削られた長方形の散乱体を、頂点181と基板表面182が実質的に同一平
面上にあるように形成した。なお、上記散乱体は、図22(c)に示すように、基板
に埋め込まれるように形成しても良い。埋め込む時は、近接場光が発生する頂点
181と基板表面182が実質的に同一平面上にあることが好ましい。ここで実質的に
同一平面上とは高さの差が10nm以内であることを言う。
（実施例４）
【００３９】
実施例4では、散乱体の近接場光が発生する頂点近傍の材料を残りの部分の材
料と異なるようにした例を示す。例えば、近接場光が発生する頂点近傍の材料を
残りの部分の材料よりも硬度の高い材料にすれば、散乱体の耐久性を向上させる
ことができる。また、近接場光が発生する頂点近傍の材料を発光材料にしても良
い。ここで発光材料とは、例えば、フォトルミネッセンス、2次の非線形光、3次
の非線形光、ラマン散乱、二光子吸収による発光などを発生させる物質を言う。
これら発光をフィルタやグレーティングを用いて励起光から分離し、その強度変
化または発光波長のシフト量を検出することにより、近接場光が発生する頂点か
らの信号のみを選択的に検出することが可能になる。すなわち、バックグランド
光の検出を抑えることができ、像のコントラストを向上させることが可能になる
。また、発光材料を、特定の物質と反応すると発光強度または発光波長が変化す
る物質にすれば、高い空間分解能を持つ微小なセンサとしてプローブを用いるこ
とが出来る。
【００４０】
平面状の散乱体を使うときの実施例を図23および図24に示す。
【００４１】
図23(a)および図24(a)の実施例では、材料を変える部分と変えない部分の境界
面204が試料または記録媒体面に実質的に平行になるようにした。ここで実質的
に平行とは、材料を変える部分と変えない部分の境界面204と試料または記録媒
体面のなす角が30度以内であることを言う。本実施例では、散乱体の耐久性を向
上させるために、近接場光が発生する頂点202から幅ｘの領域201の材料をPtまた
はPdまたはRhあたはIrまたはTiまたはCrまたはCoまたはSiまたはSiNにした。近
接場光が発生する頂点近傍201の材料は硬度の高いものであれば良いが、強い近
接場光を発生させるためには、金属や半導体などの導電性のある材料が好ましい
。材料を変える部分201の幅ｘは削る深さｄ以下になるようにしても良いし、削
る深さｄ以上になるようにしても良い。材料を変える部分201が変えない部分203
から剥がれることを防止するためには、材料を変える部分201の幅ｘを削る深さ
ｄ以上になるようにし、材料を変える部分201と変えない部分203の接触面積を大
きくすることが好ましい。しかし、近接場光が発生する頂点近傍の材料を変える
ことにより発生する近接場光強度が材料を変えることにより小さくなる場合は（
例えば変える部分201の材料の導電性が、変えない部分203の材料の導電性より低
い場合）、材料を変える部分201の幅ｘが削る深さｄ以下になるようにして、材
料を変える部分201の体積を小さくすることが好ましい。本実施例では、削る深
さｄを10nm、材料を変える部分の幅ｘを5nmにした。また本実施例では、像のコ
ントラスト向上させるために、近接場光が発生する頂点202から深さｘの領域201
の材料を蛍光体または非線形物質にした。蛍光体の材料にはRhodamineやCoumari
n、Pyridine、Fluorescein、Styrylなどの色素や、GaAs、GaN、CdSなどの半導体
を用いた。非線形物質にはCdS、CdTe、LiNbO3などを用いた。高いコントラスト
を実現するためには、材料を変える部分201の幅ｘが削る深さｄ以下になるよう
にして、発光体の体積を小さくすることが好ましい。本実施例では、削る深さｄ
を10nm、材料を変える部分の幅ｘを5nmにした。
【００４２】
材料を変える部分と変えない部分の境界面の方向は任意であり、例えば、図23
(ｂ)および図24(ｂ)に示すように、材料を変える部分と変えない部分の境界面20
4が試料または記録媒体面に対し実質的に垂直になるようにしても良い。本実施
例では、図23(ｂ)および図24(ｂ)の場合ともに、材料を変える部分と変えない部
分の境界面204と試料または記録媒体面のなす角は90度、変える部分の幅ｘは5nm
、削る深さｄは10nm、変える部分の材料は、PtまたはPdまたはRhあたはIrまたは
TiまたはCrまたはCoまたはSiまたはSiNなどの硬度の高いもの、およびRhodamine
やCoumarin、Pyridine、Fluorescein、Styrylなどの色素や、GaAs、GaN、CdSな
どの半導体の蛍光材料、およびCdS、CdTe、LiNbO3などの非線形物質にした。
（実施例５）
【００４３】
実施例５は削られた部分を所定の物質で埋め込んだ例を示す。図25に、上記表
面が削られた部分221を散乱体の材料とは異なる物質で埋めた例を示す。例えば
、削られた部分221をSiO2やAl2O3などの誘電体で埋めれば、近接場光のしみ出し
深さが小さくなるので、近接場光が発生する頂点22以外で発生する近接場光が、
試料または記録媒体27にさらに到達しにくくなる。本実施例では、図25(a)また
は(b)のように、金の散乱体を、表面から5nm削り、そこをSiO2またはAl2O3また
はCr2O3の誘電体で埋めた。
（実施例６）
【００４４】
次に、遮光膜を用いた例を示す。試料の形状や記録媒体上に形成された記録マ
ークの有無等を検出するために、プローブを透過した光のパワーを検出する場合
、散乱体に当たらなかった光は、そのまま検出器で検出されてしまう。この光は
バックグランド光として働き、検出のS／N比の低下を招く。これを防ぐために、
図26のように、散乱体の近傍に遮光性のある膜241を形成すると好ましい。ここ
で、遮光性のある膜とは透過率が50％以下である膜と定義する。この遮光性のあ
る膜には、例えば金や銀などの金属、SiやGaAsなどの半導体、カーボンなどの誘
電体などを用いる。散乱体と遮光性のある膜の間隔W1を光波長以下（本実施例で
は50nmとした）にすることにより、バックグランド光の発生を抑制することがで
きる。なお、遮光膜として光吸収性のある膜（透過率同様、反射率も低い膜。こ
こでは透過率および反射率が50％以下の膜と定義する）を利用する場合、プロー
ブの透過光を検出する方式（Illumination mode）だけでなく、光源側に戻って
くる光を検出する方式（Illumination-Collection mode）の装置においても、バ
ックグランド光を抑制することが可能である。本実施例では、図26(a)および図2
6(b)に示すように、近接場光が発生する頂点22以外の表面が削られた、三角形ま
たは楕円の形状をした散乱体を形成し、その周辺に遮光膜241を形成した。散乱
体および遮光膜の材料はともに金とし、散乱体と遮光性のある膜の間隔W1は50 n
mとした。
【００４５】
なお、各実施例に共通することだが、上記の散乱体へ入射させる光の中心位置
は、散乱体上での光強度が最大となるよるに、図27(a)のように散乱体の中心に
実質的に一致させる。もしくは、近接場光強度の最大となる位置と入射光の中心
位置を一致させるために、図27(b)のように入射光の中心位置を近接場光が発生
する頂点22に実質的に一致させても良い。ここで実質的に一致とは、入射光の中
心位置と頂点の距離が入射光の光スポットの半値全幅の1/2以内となることをい
う。
（実施例７）
【００４６】
実施例7は、散乱体を所定の素子上に形成した例を示す。
【００４７】
まず、散乱体を集光素子上に形成した例を示す。散乱体21を、図28(a)に示す
ようなSolid Immersion Lens281や、図28(b)に示すようなフレネルレンズ284の
ついた基板24、図28(c)に示すような凸レンズ285のついた基板24などの上に形成
する。このとき散乱体は光の集光点に形成する。このようにすれば、集光素子と
散乱体の位置調整が不必要になる。また、図28(d)に示すように、散乱体を導波
路286の終端に形成しても良い。このとき、なるべく多くの光が散乱体に当たる
ようにするには、導波路終端の径w2は、光波長以下にすることが好ましい。しか
し、w2が光の波長の1/2以下になると、導波路中に光の伝播モードが存在しなく
なる。したがってw2は導波路中の波長の1/2以上にすることが好ましい。また、
散乱体を光共振器の出射面の近傍、即ち出射面から10μｍ以内に形成しても良い
。例えば、図29(a)に示すように、光を共振させるための反射膜291を基板に形成
し、その反射層291上に開口を形成し、その開口中に散乱体21を形成する。この
とき、バックグランド光の発生を抑制するために、散乱体と反射膜の間隔w1は光
波長以下にするのが好ましい。本実施例では、ｗ1を50nmとした。このように共
振器の出射面近傍に形成すれば、散乱体に当たらずに反射した光が共振器により
戻され、再び散乱体に照射されるので、光利用効率を向上させることが出来る。
また、散乱体は半導体レーザの出射面の近傍、即ち出射面から10μｍ以内に形成
しても良い。例えば、図29(b)に示すように、散乱体11を面発光レーザー293の出
射面近傍に形成する。このとき、バックグランド光を抑制するために、レーザの
出射面上に反射膜292を形成し、そこに開口を形成し、その中に散乱体を形成す
ると良い。この時、散乱体と反射膜の間隔w1は光波長以下にするのが好ましい。
本実施例では、ｗ1を50nmとした。このように半導体レーザーの出射面に形成す
ることにより、光源と散乱体の位置調整が不必要になる。また、散乱体はフォト
ダイオードなどの光検出器の受光面近傍、即ち受光面から10μｍ以内に形成して
も良い。これにより、検出器と散乱体の位置位置調整が不要になる。
【００４８】
前記の散乱体は、図30(a)に示すように、円錐もしくは多角錐302の突起先端に
形成された平坦な部分301に形成しても良い。このとき、平らな部分の幅の最小
値W3は、散乱体が試料に近づきやすくするために、できるだけ小さくするのが好
ましい。また、図30(b)に示すように、円錐もしくは多角錐の側面を金属で覆え
ば、円錐もしくは多角錐の突起が光導波路の働きをし、光を散乱体21のある部分
に集光させる働きをする。この場合、先端の平坦な部分の幅の最小値W3は突起中
を伝搬する光の波長以下（面積で表現すると先端の平坦な部分の面積が突起中を
伝搬する光の波長の2乗以下）になるようにすれば、散乱体周辺から発生するバ
ックグランド光の発生も抑制することができる。ただし、平坦な部分の幅w3を突
起中を伝搬する光の波長の1/2以下にすると、先端から出射する光量が減るため
（導波路の径が光波長の1/2以下になると光の伝搬モードが存在しないため）、
平坦な部分の幅ｗ3は突起中を伝搬する光の波長の1/2以上（面積で表現すると先
端の平坦な部分の面積が突起中を伝搬する光の波長の1/2を2乗した値以上）にし
た方が良い。本実施例では、SiO2の四角錐の突起の側面を厚さ100nmの金で覆い
、先端の幅w3は250nmとした。
（実施例8）
【００４９】
次に、前記プローブの作製方法について説明する。散乱体の面と試料または媒
体面が実質的に平行になる場合は、図31(a)のように、まず基板24中に埋め込ま
れた散乱体21を形成する。つぎに、図31(b)のようにイオンミリングやRIEなどの
異方性エッチングを用い、散乱体部分を斜めに選択的に削る。このとき、近接場
光が発生する部分22は基板24の影となるため、エッチングされずに残り、残りの
部分のみが削られる。散乱体の面と試料または媒体面が実質的に垂直になる場合
も、図32に示すような同様の方法で作製可能である。
【００５０】
また、前記近接場光が発生する頂点近傍の材料が残りの部分とは異なった散乱
体は図33のように作製する。まず図33(a)のように、近接場光が発生する頂点近
傍の材料262と残りの部分の材料261で構成される２層の膜でできた散乱体を、異
なる材料同士の境界面が基板表面263に対し実質的に平行になり、かつ基板24中
に埋め込まれるように形成する。このとき散乱体の面は基板表面263、すなわち
試料または媒体面に対し実質的に平行であっても良いし、実質的に垂直であって
も良い（図33は散乱体の面が基板表面に対し実質的に平行である場合を示す）。
つぎに、図33(b)のようにイオンミリングやRIEなどの異方性エッチングを用い、
散乱体の部分を斜めに削る。このとき、近接場光が発生する部分22近傍は基板24
の影となるため、エッチングされずに残り、残りの部分のみが削られる。
【００５１】
また、図34のように異なる材料どうしの境界面が基板表面263に対し実質的に
垂直になるように加工することも可能である。このとき散乱体の面は基板表面に
対し実質的に平行であっても良いし、実質的に垂直であっても良い（図34は散乱
体の面が基板表面に対し実質的に垂直である場合を示す）。まず図34(a)のよう
に、近接場光が発生する頂点近傍の材料262と残りの部分の材料261で構成される
２層の膜でできた散乱体を基板24中に埋め込むように形成する。つぎに図34(b)
のように、イオンミリングやRIEなどの異方性エッチングを用い、散乱体の部分
を斜めに削る。
【００５２】
また、前記の異なる材料どうしの境界面が基板表面に対し実質的に垂直である
場合、イオンミリングやRIEなどの異方性エッチングを用いて散乱体の部分を斜
めに削ることに替えて、図35に示すように、近接場光が発生する頂点近傍の材料
の部分262を残して、残りの部分261のみを、RIEなどの選択エッチングによりエ
ッチングしても良い。
【００５３】
図36に、導波路終端に散乱体を形成したプローブの作製方法を示す。この実施
例では、散乱体の形状は長方形とした。まず、基板360上に、散乱体の材質でで
きた部分361と導波路の材質で出来た部分362の２層で構成された細線を形成する
（図36(a)）。このとき、散乱体の材質でできた部分361の厚さt5は長方形の長辺
の長さL4に等しくなるようにし、細線の長さL6は作製する散乱体の厚さより大き
くなるようにする。本実施例では、基板の材質をガラス、散乱体の材質を金、導
波路の材質を不純物を拡散させたガラスにし、厚さt5は150nm、細線の長さＬ６
は500nmとした。つぎに、図36(b)に示すように、細線を覆うように導波路363を
形成した後、図36(c)中の矢印の方向に研磨する。このとき、細線の長さが散乱
体の厚さｔ1に等しくなる点で、研磨を止める。最後に図31で示した方法により
、近接場光が発生する点36以外の表面を、イオンミリングなどの異方性エッチン
グにより削る。なお、三角形の形状をした散乱体を作製するために、上記の細線
の形状を三角柱にしても良い。
（実施例９）
【００５４】
実施例９は、応用装置について説明する。図37に、上記の近接場光プローブを
近接場光学顕微鏡に応用した例を示す。ここでは、散乱体を原子間力顕微鏡のカ
ンチレバの先端に形成したプローブを用いた例を示す。試料910は基板911の上に
置き、その表面に、上記の近接場光プローブ901を近づけた。レーザー906から出
射した光はレンズ916によりコリメートされ、ビームスプリッタ905を通過後、対
物レンズ904に入射するようにした。光は対物レンズにより集光され金属の微小
構造部で収束する。プローブからの光は、対物レンズ904により集光され、検出
器907で検出されるか、もしくは試料の反対側に置かれた対物レンズ912により集
光され、検出器913で検出されるようにした。試料をピエゾ素子908を使い水平方
向に走査させると、試料表面で発生する散乱光強度が変化する。この変化を記録
することにより、試料の像を得た。ここで、試料からの信号の偏光方向が、入射
光の偏光方向と異なっている場合、偏光子917、918を光路中に起き（レーザーが
直線偏光の場合偏光子918のみで良い）、偏光子918の偏光方向が入射光の偏光方
向に対し直角になるようにすると、コントラストを向上させることができる。ま
た、上記散乱体の近接場光が発生する頂点近傍に発光物質を形成した場合は、検
出器の前にバンドパスフィルターを置き、発光のみを検出できるようにする。
【００５５】
上記プローブ先端と試料表面の間隔は近接場光のしみ出し深さである数10 nm
以内にする必要があるが、その間隔はプローブ先端と試料表面の間に働く原子間
力を測定することにより制御する。すなわちプローブを数nm以内の振幅でピエゾ
909を使い縦方向に振動させ、その振幅が一定になるようにプローブ先端と試料
表面の間隔を制御する。振幅の変化の測定は、レーザー906から出射した光とは
別の光をカンチレバーの上面902に当て、そこからの反射光をＰＳＤ(Position S
ensing Detector)で検出することにより行う。
【００５６】
上記近接場プローブの記録/再生装置への応用例を図38に示す。散乱体と記録
媒体の間隔が数10nm以下になるよう保ちながら、高速に走査させるため、散乱体
はスライダ702上に形成され、そこに、光源、検出器等を搭載した光ヘッド703か
らの光を入射させた。本実施例では、スライダ中に集光素子を集積化し、スライ
ダには並行光を入射させるようにした。光ヘッドはキャリッジアクチュエーター
704を用いて、ディスクの半径方向に動かされるようにした。光ヘッド内部の光
学系は図38(b)のように構成した。光源には半導体レーザー708を用い（波長780n
m、出力30ｍWの半導体レーザーを用いた）、出射光をコリメーターレンズ709、
ビーム整形プリズム710を用いて円形の平行ビームにした。このビームはビーム
スプリッタ712、ミラー714を通過後、近接場光プローブ702に入射するようにし
た。トラッキングのため近接場光プローブの位置を微調整するためには、圧電素
子711を用いた。プローブ702はサスペンション705に取り付けられていて、この
サスペンションの力によりディスク701に押し付けられるようにした。本実施例
では光ディスク701には相変化媒体を用い、記録マークは、近接場プローブによ
り発生した近接場光により結晶相をアモルファス相に変化させることにより形成
した。再生は、ディスクから戻ってくる光の強度変化を検出することにより行っ
た。すなわち、近接場光がディスクにより散乱される割合が、記録マークの有無
により変化するので、その散乱光の強度変化を検出することにより行う。実際に
は、ディスクからの光（信号光）をビームスプリッタ-712により入射光と分離し
、集光レンズ715を通過させた後、検出器717で検出した。ここで、ディスクから
の信号光の偏光方向が、入射光の偏光方向と異なっている場合、偏光子716を光
路中に起き、偏光子716の偏光方向が入射光の偏光方向に対し直角になるように
すると、コントラストを向上させることができる。
【００５７】
上記記録/再生装置へ応用する場合、図39に示すように、散乱体は、散乱体の
近接場光が発生する頂点22の接線方向332とトラックに平行な方向331が直交する
ように配置するのが好ましい。なぜなら、図5および図15に示すように、近接場
光強度分布は近接場光が発生する頂点22の接線方向に伸びた形状をしている。記
録／再生装置では、トラッキングサーボを容易にするためには、記録マークの形
状はトラック方向に垂直な方向に長い方が好ましい。したがって、そのようなマ
ークを記録するためには、散乱体は、散乱体の近接場光が発生する頂点22の接線
方向332とトラックに平行な方向331が直交するように配置するのが好ましい。
【００５８】
上記の記録/再生装置において、媒体には磁気媒体を用いても良い。図40に磁
気媒体用ヘッドの例を示す。散乱体21はスライダ407の表面に形成し、散乱体21
周辺に磁界印加用コイル405を形成した。光源である半導体レーザ401はスライダ
上に形成し、そこから発生する光はコリメートレンズ402、ミラー403および集光
レンズ404を通過後、散乱体21に入射するようにした。なお、上記の記録/再生装
置において、再生には磁気再生ヘッドを用いても良い。磁気再生ヘッドを用いる
ことにより、光検出用の光学系が不要になるため装置を小型化することが可能に
なる。図40の実施例では、散乱体の近くにGMR素子406を設置した。
【００５９】
上記の磁気媒体を用いた記録/再生装置において、磁界印加素子として、磁気
記録装置で使用される記録ヘッドを用いても良い。図41(a)にその実施例を示す
。この実施例では、磁極412に接するように導波路411を形成し、その先端に散乱
体21を形成した。光源である半導体レーザ401はスライダ上に形成し、そこから
発生する光はコリメートレンズ402、ミラー403および集光レンズ404を通過後、
導波路411に入射するようにした。再生はGMR素子406で行うようにした。図41(b)
に、散乱体周辺の拡大図を示す。この実施例では、散乱体の形状は長方形とし、
長方形の長辺の長さL4は100 nm、短辺の長さL5は20nm、厚さｔ1は40 nm、削る深
さdは10 nmとした。光照射により温度が上昇する領域と磁界が印加される領域は
重なる必要があるため、近接場光が発生する点36と磁極412はできるだけ近い方
が良く、本実施例では5 nmとした。導波路先端の径W4は300 nmとした。
【００６０】
上記近接場プローブは、光リソグラフィ用の露光装置へ応用することも可能で
ある。図42(a)、(b)にその実施例を示す。加工する基板342上にフォトレジスト3
41を塗布し、そこに散乱体21を有するプローブを近づける。ここにフォトレジス
トを感光させる光を入射させると頂点22に強い近接場光が発生し、その部分のフ
ォトレジストが感光される。ここで、入射光の波長は、レジストが感光し、かつ
プラズモン共鳴が励起される波長にすると好ましい。本実施例では、散乱体21の
材質をアルミにし、波長442nmの光を入射させた。このように本発明のプローブ
を用いれば、数10nm以下の寸法を持つ微細なパターンの露光を高速に行うことが
出来る。
【００６１】
なお、本願発明は以下の構成を包含する。
１．光源と、近接場光を発生させる導電性の散乱体を備え、前記散乱体上の近接
場光が発生する１つの頂点以外の部分の表面が削られた近接場光発生装置を用い
た記録または再生装置。
２．上記１記載の記録または再生装置であって、前記散乱体の近接場光が発生す
る頂点の接線方向が記録トラックの方向と直交するように配置されている。
３．光源と、近接場光を発生させる導電性の散乱体を備え、前記散乱体上の近接
場光が発生する１つの頂点以外の部分の表面が削られた近接場光発生装置を用い
た近接場光学顕微鏡。
４．光源と、近接場光を発生させる導電性の散乱体を備え、前記散乱体上の近接
場光が発生する１つの頂点以外の部分の表面が削られた近接場光発生装置を用い
た露光装置。
【００６２】
【非特許文献２】Journal of Optical Society of America A, Vol.12, No.9, p1974-1983, 1995
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】従来の近接場光発生装置の形状を示す図で、(a)断面図、(b) 斜視図。
【図２】散乱体からの距離と近接場光強度の関係を示す図。
【図３】本発明の近接場光発生器の形状を示す断面図で、(a)散乱体周辺部、(b)全体図。
【図４】散乱体の形状を示す図で、(a)三角形の散乱体、(b) 円または楕円の散乱体、(c)長方形の散乱体。
【図５】散乱体近傍の近接場光強度分布を示す図で、 (a) 従来の近接場光発生装置の分布、(b)本発明の近接場光発生装置の分布。
【図６】頂点部以外の部分の表面が削られた三角形の散乱体の共鳴特性を示す図。
【図７】頂点部以外の部分の表面が削られた散乱体を示す図。
【図８】削る部分と削らない部分の境界面が曲面になった散乱体の断面図。
【図９】削る部分と削らない部分の境界面が曲面になった散乱体の斜視図で、(a)三角形の場合、(b) 円または楕円の場合、(c)長方形の場合。
【図１０】削る部分を斜めに削った散乱体の断面図。
【図１１】削る部分を斜めに削った散乱体の斜視図で、(a)三角形の場合、(b) 円または楕円の場合、(c)長方形の場合。
【図１２】従来の平面状の散乱体を試料または記録媒体に対し垂直に配置したときの断面図。
【図１３】平面状の散乱体を試料または記録媒体に対し垂直に配置し、片側もしくは両側の面の頂点を斜めに削った場合の断面図で、(a)片側を削った場合、(b)両側を削った場合。
【図１４】平面状の散乱体を試料または記録媒体に対し垂直に配置し、片側の面の頂点を斜めに削った場合の斜視図で、(a)三角形の場合、(b) 円または楕円の場合、(c)長方形の場合。
【図１５】三角形の散乱体を試料または記録媒体に対し垂直に配置し、片側の面の頂点を斜めに削った場合の近接場光強度分布を示す図。
【図１６】平面状の散乱体を試料または記録媒体に対し垂直に配置し、片側もしくは両側の面の頂点を階段状に削った場合の断面図で、(a)片側を削った場合、(b)両側を削った場合。
【図１７】第一の散乱体近傍に第二の散乱体を形成した時の形状を示す断面図で、(a)第二の散乱体の表面を削らない場合、(b)第二散乱体表面を削った場合。
【図１８】表面を削った三角形の散乱体を２つ並べて配置した場合を示す図。
【図１９】XY（平面）方向に比べてZ軸（厚さ）方向に延伸させた散乱体を示す図。
【図２０】半球または半楕円体の散乱体先端部周辺を削った場合を示す図で、(a)先端部周辺を削った場合、(b)先端部に突起を形成した場合。
【図２１】散乱体の磨耗を防ぐ手段を示した図で、(a)近接場光が発生する頂点近傍に補強用の膜を形成する場合、(b)散乱体を基板表面に埋め込む場合、(c)散乱体周辺にパッドを形成する場合。
【図２２】散乱体を試料または記録媒体に対し垂直に配置する場合の散乱体の磨耗を防ぐ手段を示した図で(a)近接場光が発生する頂点近傍に補強用の膜を形成する場合、(b)近接場光が発生する頂点と基板表面が実質的に同一平面上にある場合、(c) 散乱体を基板表面に埋め込む場合。
【図２３】近接場光が発生する頂点近傍の材料が残りの部分と異なるようにした散乱体を試料または記録媒体に平行に配置したものの断面図で、(a) 材料を変える部分と変えない部分の境界面が試料または記録媒体面に平行になるようにした場合、(b) 材料を変える部分と変えない部分の境界面が試料または記録媒体面に垂直になるようにした場合。
【図２４】近接場光が発生する頂点近傍の材料が残りの部分と異なるようにした散乱体を試料または記録媒体に垂直に配置したものの断面図で、(a) 材料を変える部分と変えない部分の境界面が試料または記録媒体面に平行になるようにした場合、(b) 材料を変える部分と変えない部分の境界面が試料または記録媒体面に垂直になるようにした場合。
【図２５】削った部分を散乱体とは異なる材料で埋めたものを示す図で、(a) 散乱体を試料または記録媒体に対し平行に配置した場合、(b) 散乱体を試料または記録媒体に対し垂直に配置した場合。
【図２６】散乱体周辺に遮光膜を形成したものを表す図で、(a)散乱体の形状が三角形の場合、(b) 散乱体の形状が楕円の場合。
【図２７】光スポットと散乱体の位置関係を表す図で、(a) 光の中心位置が散乱体の中心に実質的に一致した場合、(b) 入射光の中心位置が近接場光が発生する頂点に実質的に一致した場合。
【図２８】散乱体が集光素子または導波路の端面に形成されたものを示す図で、(a)Solid Immersion Lens、(b)フレネルレンズ、(c)凸レンズ、(d)導波路の終端に形成されたもの。
【図２９】散乱体が共振器または半導体レーザーの端面に形成されたものを示す図で、(a)共振器、(b)面発光レーザの端面に形成されたもの。
【図３０】散乱体が円錐または多角錐の突起の頂点に形成された平坦な部分に形成されたプローブを示す図で、(a)側面が遮光膜で覆われていないもの、(b)側面が遮光膜で覆われたもの。
【図３１】散乱体の面と試料または媒体面が実質的に平行であるプローブの作製方法を示す図で、(a)埋め込みパターン形成工程、(b)異方性エッチング工程。
【図３２】散乱体の面と試料または媒体面が実質的に垂直であるプローブの作製方法を示す図で、(a)埋め込みパターン形成工程、(b)異方性エッチング工程。
【図３３】近接場光が発生する頂点近傍の材料が残りの部分と異なるようにした散乱体の作製方法を示す図（異なる材料どうしの境界面と基板表面が実質的に平行になる場合）で、(a)２層の埋め込みパターン形成工程、(b)異方性エッチング工程。
【図３４】近接場光が発生する頂点近傍の材料が残りの部分と異なるようにした散乱体の作製方法を示す図（異なる材料どうしの境界面と基板表面が実質的に垂直になる場合）で、(a)２層の埋め込みパターン形成工程、(b)異方性エッチング工程。
【図３５】近接場光が発生する頂点近傍の材料が残りの部分と異なるようにした散乱体の作製方法を示す図で、(a)２層の埋め込みパターン形成工程、(b)選択エッチング工程。
【図３６】導波路の終端に散乱体を形成する方法を示す図で、(a)細線形成工程、(b)導波路形成工程、(c)研磨工程、（d）エッチング工程。
【図３７】本発明のプローブの近接場光学顕微鏡への応用例を示す図。
【図３８】本発明のプローブの近接場記録/再生装置への応用例を示す図で、(a)全体図、(b)光学系を示す図。
【図３９】散乱体の方向とトラックの方向の関係を示す図で、散乱体の形状が(a)三角形の場合、(b) 円または楕円の場合、(c)長方形の場合、(d)長方形の散乱体を記録媒体に対して垂直に配置した場合。
【図４０】磁気媒体用記録ヘッドを示す図で、磁界印加コイルの中心に散乱体を設置した場合。
【図４１】磁気媒体用記録ヘッドを示す図で、磁気記録ヘッド近傍に散乱体を設置した場合。
【図４２】本発明のプローブの露光装置への応用例を示す図で、(a) 散乱体を記録媒体に対して平行に配置した場合、(b) 散乱体を記録媒体に対して垂直に配置した場合。
【図４３】従来の平面金属散乱体を用いたプローブを示す図で、(a)散乱体が１つの場合、(b)2つの散乱体を組み合わせた場合。
【図４４】本発明のプローブ構造を示す図。
【符号の説明】
【００６４】
11  三角形の形状をした平面状の散乱体
12、103、172、181、191、202  近接場光が発生する頂点
13  近接場光が発生する頂点の他端側の頂点
14、24、911  基板
試料または記録媒体
17、集光素子
18  コリメートレンズ
21  平面状の散乱体
22  近接場光が発生する頂点
23  近接場光が発生する頂点の他端側の頂点またはエッジ
25  近接場光
26  削った部分
27  試料または記録媒体
28  基板側から入射する場合の光の入射方向
29  基板の反対側から入射する場合の光の入射方向
30  削った平面と削らない部分の境界面
31  楕円の形状をした平面状の散乱体
32  近接場光が発生する楕円の一頂点
33  近接場光が発生する頂点の他端側の頂点
34、38  削る部分
35  長方形の形状をした散乱体
36  近接場光が発生する辺
37  近接場光が発生する辺の他端側の辺
101  一方の面上にある近接場光が発生する頂点
102  もう一方の面上にある近接場光が発生する頂点
111  横から入射させる場合の光の入射方向
112  斜めに入射させる場合の光の入射方向
151  第二の散乱体
152  第一の散乱体に一番近い第二の散乱体のエッジまたは頂点
153  他端側のエッジまたは頂点
154  二つの散乱体の間のギャップ
171  半球または半楕円体の散乱体
173、174  微小な突起
182、192  基板表面
183  パッド
184、193  補強用の膜
201  材料が変わった部分
203  材料が変わっていない部分
204  異なる材料どうしの境界面
221  削った部分に散乱体と異なる材料の物質を埋め込んだ部分
231  光スポット
241  遮光膜
242  散乱体と遮光膜の間の部分
261  散乱体
281  ソリッドイマ―ジョンレンズ
282  対物レンズ
283  入射光
284  フレネルレンズ
285  凸レンズ
286  導波路
291  共振器
292  反射膜
293  面発光レーザ
円錐または多角錐の突起の先端に形成された平坦な面
円錐または多角錐の突起の側面
361  散乱体の材質でできた部分
362  導波路の材質でできた部分
363  導波路
401  半導体レーザ
402  コリメートレンズ
403  反射プリズム
404  集光レンズ
405、413  磁気コイル
406  スライダ
411  導波路
412  磁極
414  シールド
901  近接場光プローブ
902  カンチレバの裏面
715，904、912  集光レンズ
712、905  ビームスプリッタ
906  半導体レーザ
907、913  検出器
908  走査用ピエゾ素子
909  振動用ピエゾ素子
910  試料
916、709  コリメートレンズ
701  記録ディスク
702  スライダ
703  光学系
704  アクチュエータ
705  サスペンション
708  半導体レーザー
710  ビーム整形プリズム
711  圧電素子
714  ミラー
716  偏光子
717  光検出器
331  トラックと平行な方向
332  近接場光が発生する頂点における接線方向
333  トラック
341  フォトレジスト
342  加工する基板
351  平面状金属パターン
352  頂点
353  ２つの頂点間。
【図１】
2008111845.tif 000003
【図２】
2008111845.tif 000004
【図３】
2008111845.tif 000005
【図４】
2008111845.tif 000006
【図５】
2008111845.tif 000007
【図６】
2008111845.tif 000008
【図７】
2008111845.tif 000009
【図８】
2008111845.tif 000010
【図９】
2008111845.tif 000011
【図１０】
2008111845.tif 000012
【図１１】
2008111845.tif 000013
【図１２】
2008111845.tif 000014
【図１３】
2008111845.tif 000015
【図１４】
2008111845.tif 000016
【図１５】
2008111845.tif 000017
【図１６】
2008111845.tif 000018
【図１７】
2008111845.tif 000019
【図１８】
2008111845.tif 000020
【図１９】
2008111845.tif 000021
【図２０】
2008111845.tif 000022
【図２１】
2008111845.tif 000023
【図２２】
2008111845.tif 000024
【図２３】
2008111845.tif 000025
【図２４】
2008111845.tif 000026
【図２５】
2008111845.tif 000027
【図２６】
2008111845.tif 000028
【図２７】
2008111845.tif 000029
【図２８】
2008111845.tif 000030
【図２９】
2008111845.tif 000031
【図３０】
2008111845.tif 000032
【図３１】
2008111845.tif 000033
【図３２】
2008111845.tif 000034
【図３３】
2008111845.tif 000035
【図３４】
2008111845.tif 000036
【図３５】
2008111845.tif 000037
【図３６】
2008111845.tif 000038
【図３７】
2008111845.tif 000039
【図３８】
2008111845.tif 000040
【図３９】
2008111845.tif 000041
【図４０】
2008111845.tif 000042
【図４１】
2008111845.tif 000043
【図４２】
2008111845.tif 000044
【図４３】
2008111845.tif 000045
【図４４】
2008111845.tif 000046