(57)【要約】      （修正有）【課題】従来のマイクロ波顕微鏡プローブでは定量的測定ができない。【解決手段】材料の複素誘電率の非破壊的決定用及び近接場光学顕微鏡用のプローブは、明確な輪郭を有する、測定材料のサンプリング容積内にプローブ領域を制限する、誘電体支持部材上に形成された平衡型多導体伝送線構造に基づいている。誘電体支持部材を用いたプローブの製造方法は、誘電体支持部材上に、５０Å〜１００Å厚のＣｒ、Ｎｉ、Ｗ又はＴａの厚い下地層を異方性堆積させる工程と、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｗ又はＴａ下地層上に導電材料を異方性堆積させる工程と、形成された導電ストリップを電気的に絶縁させるために、誘電体支持部材の側面の不要な導電材料を除去する工程とを含む。【選択図】図２
2004163417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体支持部材と、
該誘電体支持部材の長さ方向に沿って拡がる電気的に絶縁された複数の導電要素を備えた多導体伝送線と
を備えていることを特徴とする複素誘電率を測定するための、誘電支持体を用いたプローブ。
【請求項２】
前記誘電体支持部材の一端に形成されておりテーパを付けられた先端部分をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の誘電支持体を用いたプローブ。
【請求項３】
前記誘電体支持部材が中心光ファイバと、該中心光ファイバを取り囲むクラッド層とを有する光ファイバ部材であり、前記導電要素が前記光ファイバ部材の前記クラッド層上に拡がる導電ストリップを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の誘電支持体を用いたプローブ。
【請求項４】
前記プローブが、近接場走査光学顕微鏡（ＮＳＯＭ）による測定のためにさらに使用されることを特徴とする請求項３に記載の誘電支持体を用いたプローブ。
【請求項５】
前記導電要素が導電ストリップを含み、前記多導体伝送線が、前記誘電体支持部材の周囲に等間隔に配置された複数の該導電ストリップを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の誘電支持体を用いたプローブ。
【請求項６】
前記多導体伝送線が、他方から１８０°隔てられた一対の前記導電ストリップを含むことを特徴とする請求項５に記載の誘電支持体を用いたプローブ。
【請求項７】
前記テーパを付けられた先端部分の直径が、５０ｎｍから１０μｍの範囲にあることを特徴とする請求項２に記載の誘電支持体を用いたプローブ。
【請求項８】
前記誘電体支持部材の直径が、１０μｍから１０ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の誘電支持体を用いたプローブ。
【請求項９】
前記導電要素が、略１０ｎｍの距離だけ互いに離隔されていることを特徴とする請求項１に記載の誘電支持体を用いたプローブ。
【請求項１０】
前記導電要素が、金属材料によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の誘電支持体を用いたプローブ。
【請求項１１】
前記導電要素が、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｗ、Ｐｔ、Ｎｂ及びＹＢＣＯ、並びにこれらの混合物から成る材料のグループから選択される１つの材料によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の誘電支持体を用いたプローブ。
【請求項１２】
前記導電要素の各々が、前記誘電体支持部材上に形成されたＣｒ、Ｎｉ、Ｗ又はＴａから成る材料のグループから選択される１つの材料による５０〜１００Å厚の下地層上に形成された導電材料の層を含むことを特徴とする請求項１に記載の誘電支持体を用いたプローブ。
【請求項１３】
前記導電要素が、超電導材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の誘電支持体を用いたプローブ。
【請求項１４】
前記誘電体支持部材が、石英、サファイア及びガラスから成るグループから選択される１つの材料で形成されることを特徴とする請求項１に記載の誘電支持体を用いたプローブ。
【請求項１５】
前記誘電体支持部材が、誘電体ロッドであることを特徴とする請求項１に記載の誘電支持体を用いたプローブ。
【請求項１６】
前記誘電体支持部材が、単筒の誘電体チューブであることを特徴とする請求項１に記載の誘電支持体を用いたプローブ。
【請求項１７】
前記誘電体支持部材が、多筒の誘電体チューブであることを特徴とする請求項１に記載の誘電支持体を用いたプローブ。
【請求項１８】
前記誘電体チューブに沿って内部で拡がる少なくとも１つのチャネル内に挿入された光ファイバをさらに備えていることを特徴とする請求項１６に記載の誘電支持体を用いたプローブ。
【請求項１９】
前記誘電体構成要素が金属線を含んでおり、該金属線の各々が前記誘電体チューブ内に形成されその長さ方向に沿って拡がる少なくとも１つのチャネル内に挿入されていることを特徴とする請求項１６に記載の誘電支持体を用いたプローブ。
【請求項２０】
前記誘電体支持部材が、円形、四角形、五角形、六角形及び八角形から成る形状のグループから選択された１つの断面を有することを特徴とする請求項１５に記載の誘電支持体を用いたプローブ。
【請求項２１】
複素誘電率を測定するための、多導体伝送線を有する誘電支持体を用いたプローブの製造方法であって、
（ａ）該誘電体支持部材の長さ方向に沿って拡がる導電材料を、該誘電体支持部材上における所定位置に異方性堆積させる工程と、
（ｂ）前記導電材料を前記所定位置の間の前記誘電体支持部材から除去し、これにより、前記誘電体支持部材の周囲に拡がり電気的に絶縁された複数の導電ストリップを形成する工程と
を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項２２】
前記誘電体支持部材が光ファイバ線であり、導電材料を異方性堆積させる前に、所定長の前記光ファイバ線から外部被覆を除去し、これにより、該光ファイバ線の中心光ファイバを取り囲むクラッド層を露出させる工程をさらに備えていることを特徴とする請求項２１に記載の製造方法。
【請求項２３】
前記誘電体支持部材のテーパを付けられた先端部分を形成する工程と、イオンビームミリング、収束イオンビームミリング及び化学エッチングから成るグループから選択された１つの材料除去技術によって、前記テーパを付けられた先端部分から前記導電材料を除去することによって該テーパを付けられた先端部分に開口を形成する工程とをさらに備えていることを特徴とする請求項２１に記載の製造方法。
【請求項２４】
前記誘電体支持部材の前記テーパを付けられた先端部分の前記開口の前記イオンビームミリング工程において、
前記テーパを付けられた先端部分の頂点がイオンビームと向かい合うような該イオンビームとの所定の相互配置に前記誘電体支持部材を位置付ける工程と、
前記頂点の曲率のオーダの直径を有する開口を形成するために前記テーパを付けられた先端部分を異方性ミリングする工程と
をさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の製造方法。
【請求項２５】
前記工程（ａ）の前に、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｗ又はＴａから成る材料グループから選択された１つの材料による５０〜１００Å厚の下地層を前記誘電体支持部材上に直接的に異方性堆積させる工程をさらに備えていることを特徴とする請求項２１に記載の製造方法。
【請求項２６】
前記導電材料及び前記厚い下地層が、パルスレーザ堆積、蒸着、浸漬、スパッタリング及びエレクトロプレーティング、並びにレーザ及び収束イオンビームを使用した直接描画技術から成るグループから選択した１つの堆積技術によって堆積されることを特徴とする請求項２５に記載の製造方法。
【請求項２７】
イオンビームミリング、収束イオンビームミリング及び化学エッチングから成るグループから選択された１つの材料除去技術によって、前記所定位置の間の前記導電材料を除去することを特徴とする請求項２１に記載の製造方法。
【請求項２８】
前記所定位置の間の前記導電材料がマスクを使用しないフォトリソグラフィによって除去され、該マスクを使用しないフォトリソグラフィが、
前記導電材料の表面上にフォトレジスト層を形成する工程と、
前記中心光ファイバに光を印加し、これにより、堆積された前記導電材料を通過した光に、該フォトレジスト層を異方性露光させる工程と、
エッチング溶液中に前記ファイバ線を浸漬し、それにより、前記所定位置の間にある前記堆積された導電材料をエッチングし除去することを可能にする工程と
を備えていることを特徴とする請求項２２に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許出願は、２０００年９月２０日に出願された、米国特許出願番号０９／６６５,３７０の特許出願「材料の複素誘電率の局部的測定装置」の部分継続出願である。
【０００２】
本発明は、測定技術に関する。特に、本発明自体は、材料のマイクロ波領域での複素誘電率についての極めて局部的な測定技術、及び近接場光学顕微鏡技術に向けたものである。
【０００３】
より特定的には、本発明は、材料の複素誘電率の局部的決定を行うために、明確な輪郭を有する、測定材料のサンプリング容積内にプローブ領域を制限する平衡型多導体伝送線共振器に基づいて材料の複素誘電率を非破壊的に決定するためのプローブに関する。
【０００４】
さらに、本発明は、約１０ＭＨｚから１００ＧＨｚの周波数において、材料の複素誘電率を局部的に測定するための、伸長された誘電体支持部材を用いたプローブの製造に関する。この製造工程は、多導体伝送線で覆われた誘電体支持部材を得るために、伸長された誘電体支持部材を導電材料で被覆し、次に、導電材料をこの誘電体の所定の側面から除去するべく処理することを含んでいる。
【背景技術】
【０００５】
近接場走査型マイクロ波顕微鏡の主要な目標の一つは、材料のマイクロ波領域における複素誘電率（誘電定数及び導電率）を、横及び／又は深さ方向の選択性について高い感度で定量的に測定することである（即ち、微小容積での材料の特性を、その容積の周囲の環境からの寄与を無視して決定することである）。これは、例えば、１つの線又は１つの層の誘電率を、隣接する線又は下層の性質についての知見なしに決定しなければならない半導体デバイス又は複合材料のような複雑な構造における測定には特に重要である。
【０００６】
マイクロ波顕微鏡において、基本となる測定は、試料に極めて接近した位置に置かれたプローブからのマイクロ波信号の反射の決定である。反射信号の位相及び振幅は、ベクトルネットワークアナライザを使用することによって、又はプローブに結合した共振器の共振周波数及びＱ値を測定することによって、直接的に決定され得る。
【０００７】
多くの場合、反射信号の位相は、試料の誘電率の実数部と強い相関を有するのに対して、大きさは、誘電率の虚数部（即ち、試料のマイクロ波吸収）に支配される。プローブから試料を通過したマイクロ波の透過を測定することも可能であるが、一般的に、そのような配置は、試料の複素誘電率の局部的決定を与えない。
【０００８】
マイクロ波顕微鏡における最も典型的なアプローチは、図１に示すように、中心内部導体（通常はＳＴＭティップ）がプローブの一方の端から突出しており、先細りになって（テーパを付けられて）いる、非開口プローブとも参照される同軸プローブ構造を用いるものである。同軸プローブの回転対称的構造に対する他の態様として、コプラナ導波路又はストリップライン導波路のような平面構造がある。テーパを付けられた先端部は、プローブが先端頂点の曲率以下のオーダで特徴を「画像化」可能にする、先端頂点の周囲及び／又は下部における電界集中のために用いられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、この画像化による解法は、プローブが先端頂点の曲率よりも普通は数桁大きい(普通は数ミリメートルの)容積を平均化しているため、定量的な測定ではない。先端頂点周辺に電界が集中することも重要であるが、より大きな距離にわたって拡がる電界も存在する。このような装置は、中心導体先端の曲率直径又は半径のオーダの画像化解像度を与える。
【００１０】
装置が試料の電気的特性を決定する空間の容積は、中心導体先端のみの局部的な寸法によって決定されず、むしろ、図１に示すように、中心導体先端と、接地（外部）導体即ちシールドとの分離によって与えられる長さスケールで決定されることは、古典電気力学の考察から明らかである。
【００１１】
従って、材料のマイクロ波領域での特性を定量的に決定するためには、先端の曲率半径と同等の長さスケールを有する十分な画像コントラストが得られる一方で、この特性が、プローブ先端と接地導体との間の距離の少なくとも数倍大きな長さスケールにおいて不均一ではない状態でなければならない。
【００１２】
さらに、プローブと試料との分離が、このプローブ−試料間の分離及び電界分布の関数である、測定されるキャパシタンスに影響を及ぼすことは、古典電気力学の考察から明らかである。従って、非接触方式で複素誘電率を決定するために、プローブと試料との分離を測定することが重要である。従来技術においては、電界分布の距離及び微小容積を正確に制御しなければ、横及び／又は深さ方向の高い選択性、並びに正確な定量的結果を得ることができない。
【００１３】
さらに、周辺領域における双極性の電流による、プローブの露出部分に固有の不安定な特性が、上記の構造を複雑にしている。放射量は、環境に、即ち試料の複素誘電率と、反射信号の振幅（反射の測定）又は共振器のＱ値（共振技術）に影響を与えるプローブ及び試料間の距離とに非常に強く依存する。結果として、試料のマイクロ波吸収の決定において誤りの生じる可能性がある。
【００１４】
従来の近接場マイクロ波プローブは、テーパを付けられたファイバ先端が、光及びマイクロ波放射に対してカットオフ周波数を有するという欠陥がある円形導波路として働くため、近接場の光学的測定及び複素誘電率測定を同時に行うために使用することができない。
【００１５】
本発明の目的は、導電体間の信号の交換に関して対称である平衡型多導体伝送線共振器に基づいた、試料の複素誘電率の非破壊的決定用の新規なプローブを提供することにある。これは、試料容積の環境に対する測定の依存度を著しく低下させるため、所望のサンプリング容積内にプローブ領域を制限することを可能にする。
【００１６】
本発明の他の目的は、伸長された誘電体支持部材を導電材料で被覆し、さらに、それに続く技術的工程により、この導電材料を誘電体支持部材の所定数の側面から除去して、近接場光学顕微鏡用の先端を提供すると共に複素誘電率測定用のプローブとして使用可能な多導体伝送線で覆われた誘電体支持部材を提供する、誘電体支持部材を用いた(光ファイバを用いた場合を含む)近接場マイクロ波プローブの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
ここに提示した原理に従って、本発明は、誘電体支持部材上に形成された多導体（好ましくは二導体）伝送線を有する、非破壊測定のための新規なプローブを提供する。伝送線の一端（ここでは「プローブ端」としても言及されている）は、測定試料の極めて近くに持ってこられ、極小の空間範囲を有する終端に向かってテーパを付けられ（先鋭にされ）てもよい。信号は、伝送線を通って試料に向かって供給され、試料から反射された信号が測定される。伝送線の反対側の端は、反射信号の位相及び大きさを決定するための電子装置に接続されている。反射信号の位相及び大きさの測定は、広帯域の周波数にわたるものである。変更態様として、プローブが共振器に結合されている場合には、電子装置は共振器の共振周波数及びＱ値を決定するが、これは狭帯域の周波数の測定をもたらす。
【００１８】
この種のシステムにおいては、プローブの先端部分の直径は５０ｎｍから１０μｍの範囲にあり、細長い誘電体支持部材の直径は１０μｍから１０ｍｍの範囲にある。導電ストリップは、誘電体支持部材の周囲で、約１００ｎｍを超えない距離で互いに隔てられている。
【００１９】
各導電ストリップは、金属材料又は超電導材料である、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、ＹＢＣＯ、Ｃｒ、Ｗ、Ｐｔ、Ｎｂなど及びこれらの混合物を含むグループに属する１つの導電材料から形成されている。各導電ストリップは、誘電体支持部材上に（又は誘電体支持部材が光学ファイバを用いた構造である場合にはクラッド層上に）直接的に堆積された、５０Å〜１００Å厚のＣｒ、Ｎｉ、Ｗ又はＴａ下地層上に形成されている。
【００２０】
本発明の概念によると、そのような誘電支持体は、以下の実施態様のいずれの形態であってもよい。
【００２１】
ａ）むき出しの（テーパが付いていない）クラッド層の直径が１０μｍから１０ｍｍの範囲内にある、露出したクラッド層を有する光ファイバ。この光ファイバは、エッチング及び／又は加熱・引っ張り処理によってテーパを付けることができ、さらに動作周波数における誘電損失の正接が１０−１以下であるいずれの絶縁体材料（例えば、石英、サファイア、ガラスなど）から形成してもよい。
【００２２】
ｂ）エッチング及び／又は加熱・引っ張り処理によってテーパを付けることができ、さらに動作周波数における誘電損失の正接が１０−１以下であるいずれの絶縁体材料（例えば、石英、サファイア、ガラスなど）からでも形成される、外径が１０μｍから１０ｍｍまでである誘電体ロッド（ほぼ断面は円形）。
【００２３】
ｃ）エッチング及び／又は加熱・引っ張り処理によってテーパを付けることができ、さらに動作周波数における誘電損失の正接が１０−１以下であるいずれの絶縁体材料（例えば、石英、サファイア、ガラスなど）からでも形成される、外径が１０μｍから１０ｍｍまでであり、かつ適当な内径を有している誘電体チューブ（マイクロピペットなど）。
【００２４】
ｄ）エッチング及び／又は加熱・引っ張り処理によってテーパを付けることができ、さらに動作周波数における誘電損失の正接が１０−１以下であるいずれの絶縁体材料（例えば、石英、サファイア、ガラスなど）からでも形成される、外径が１０μｍから１０ｍｍまでであり、かつ適当な内径を有していると共に、チューブ内に挿入された光ファイバを有する誘電体チューブ（マイクロピペットなど）。
【００２５】
ｅ）エッチング及び／又は加熱・引っ張り処理によってテーパを付けることができ、さらに動作周波数における誘電損失の正接が１０−１以下であるいずれの絶縁体材料（例えば、石英、サファイア、ガラスなど）からでも形成される、断面の長さ寸法が１０μｍから１０ｍｍまでである、正方形、長方形、五角形、六角形、八角形などの断面を有する誘電体バー。
【００２６】
ｆ）エッチング及び／又は加熱・引っ張り処理によってテーパを付けることができ、さらに動作周波数における誘電損失の正接が１０−１以下であるいずれの絶縁体材料（例えば、石英、サファイア、ガラスなど）からでも形成される、誘電体（筒の数が２から２０までの）多筒チューブ又はシータチューブ。一つ又は２つ以上の筒が、挿入された光ファイバー又は金属線を有していてもよい。
【００２７】
さらに、本発明は、近接場光学顕微鏡及び／又は複素誘電率測定用のファイバを用いたプローブを含む、誘電体支持部材を用いたプローブの製造方法に向けたものである。この製造方法は、ファイバを用いたプローブを製造するために、以下の準備工程を含んでいる。即ち、
【００２８】
光ファイバ線の中心光ファイバを取り囲むクラッド層を露出させるために、所定長の光ファイバ線から外部被覆を除去する工程と、
【００２９】
クラッド層上に、５０Å〜１００Å厚のＣｒ、Ｎｉ、Ｗ又はＴａ下地層を異方性堆積させる工程とを含んでいる。他のすべての誘電体支持部材を用いたプローブにおいて、５０Å〜１００Å厚のＣｒ、Ｎｉ、Ｗ又はＴａ下地層は、誘電体支持部材に直接的に異方性堆積される。
【００３０】
この製造方法は、さらに以下の工程、即ち、
所定位置の間のＣｒ、Ｎｉ、Ｗ又はＴａ下地層を任意に除去する工程と、
所定位置にあるＣｒ、Ｎｉ、Ｗ又はＴａ下地層上に、導電材料を異方性堆積させる工程と、
伸長された誘電体支持部材（光ファイバ線を含む）上に、電気的に絶縁された複数の導電ストリップを形成するために、所定位置の間の導電材料を除去する工程と
を含んでいる。
【００３１】
導電材料及びＣｒ、Ｎｉ、Ｗ又はＴａ下地層は、公知の従来堆積技術、例えば、パルスエネルギ堆積、蒸着、スパッタリング、浸漬、収束イオンビーム堆積などの内の一つによって堆積される。
【００３２】
導電材料及びＣｒ、Ｎｉ、Ｗ又はＴａ下地層は、イオンビームミリング、収束イオンビームミリング、化学エッチング、マスクを使用しないフォトリソグラフィなどのような多数の材料除去技術によって除去される。
【００３３】
Ｃｒ、Ｎｉ、Ｗ又はＴａ下地層の除去は、この工程を組み入れるか否かにかかわらず、この方法が機能することがわかってきたので、省略してもよい。
【００３４】
上述した本発明によるプローブ１０のすべての実施態様において、プローブの製造手順は実質的には同一であり、以下の工程を含む。
（i）伸長された誘電体支持部材が、化学エッチング（例えば、ＨＦの使用など）及び／又は加熱・引っ張り処理（例えば、ＣＯ２レーザ又は加熱用フィラメントを用いた引っ張り機の使用）によってテーパを付けられ、これにより、その端に、頂点の曲率（又は直径）を１０ｎｍに低下させた先端を形成する。
（ii）テーパを付けられた誘電体支持部材が、導電材料（例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕなど）で被覆される。この工程において、多層被覆を用いてもよい（例えば、Ｃｒ／Ａｕ）。
（iii）複素誘電率測定用のプローブとして使用し得る多導体伝送線を製造するために、導電材料が２以上の側面から除去される。
【００３５】
実施態様（ｆ）において、プローブの製造手順は以下の工程を含んでもよい。
（i）適当な直径を有する２つの（又は３つ以上の）金属線（例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕなど）が、石英製の多筒チューブ又は毛細シータチューブの内側にある２つの（又は３つ以上の）異なる開口内に挿入される。
（ii）（i）で得られた組み立て品が、加熱・引っ張り処理（例えば、ＣＯ２レーザ又は加熱用フィラメントを用いた引っ張り機の使用）によってテーパを付けられ、これにより、頂点の曲率（又は直径）を１０ｎｍに低下させた先端を形成する。
（iii）テーパを付けられた構造が、任意に、導電材料（例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕなど）によって一様に被覆され、これにより、シールドされた平衡型伝送線が形成される。さらに、多層被覆を用いてもよい（例えば、Ｃｒ／Ａｕ）。一般に、石英内ではマイクロ波損失が小さいので、このような構造によれば、平衡型マイクロ波伝送線及び／又は共振器を構成することができる。
【００３６】
本発明の上述した及び他の新規な特徴及び効果は、以下の添付図面の詳細な記載から十分に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
図２及び図３には、試料１１の複素誘電率を非破壊で決定するためのプローブ１０が示されている。プローブ１０は、誘電体支持部材を用いた二導体伝送線１２として設計されている。１つの軸に沿って伸びており、その長さ方向に沿って変化する断面寸法を有してもよいプローブ１０の支持部材は、誘電体（即ち絶縁体）材料から形成されている。プローブ１０は、その表面に堆積され、又は誘電支持体の長さ方向に沿って内部で伸びている、２つの（又は３つ以上の）空間的に離隔し対称的に配置された導電体（導電ストリップ）１３及び１４を含んでいる。
【００３８】
誘電体支持部材は、以下の実施態様のいずれの形態であってもよい。
【００３９】
ａ）むき出しの（テーパが付いていない）クラッド層の直径が１０μｍから１０ｍｍまでの範囲内にある、露出したクラッド層を有する光ファイバ。この光ファイバは、エッチング及び／又は加熱・引っ張り処理によってテーパを付けることができ、さらに動作周波数における誘電損失の正接が１０−１以下である絶縁体材料（例えば、石英、サファイア、ガラスなど）から形成してもよい。
【００４０】
ｂ）エッチング及び／又は加熱・引っ張り処理によってテーパを付けることができ、さらに動作周波数における誘電損失の正接が１０−１以下である絶縁体材料（例えば、石英、サファイア、ガラスなど）から形成される、外径が約１０μｍから１０ｍｍまでである誘電体ロッド（その断面は円形）。
【００４１】
ｃ）エッチング及び／又は加熱・引っ張り処理によってテーパを付けることができ、さらに動作周波数における誘電損失の正接が１０−１以下である絶縁体材料（例えば、石英、サファイア、ガラスなど）から形成される、外径が１０μｍから１０ｍｍまでであり、かつ適当な内径を有している誘電体チューブ（マイクロピペットなど）。
【００４２】
ｄ）エッチング及び／又は加熱・引っ張り処理によってテーパを付けることができ、さらに動作周波数における誘電損失の正接が１０−１以下である絶縁体材料（例えば、石英、サファイア、ガラスなど）から形成される、外径が１０μｍから１０ｍｍまでであり、かつ適当な内径を有していると共に、チューブ内に挿入された光ファイバを有する誘電体チューブ（マイクロピペットなど）。
【００４３】
ｅ）エッチング及び／又は加熱・引っ張り処理によってテーパを付けることができ、さらに動作周波数における誘電損失の正接が１０−１以下である絶縁体材料（例えば、石英、サファイア、ガラスなど）から形成される、断面の長さ寸法が１０μｍから１０ｍｍまでである、正方形、長方形、五角形、六角形、八角形などの断面を有する誘電体バー。
【００４４】
ｆ）エッチング及び／又は加熱・引っ張り処理によってテーパを付けることができ、さらに動作周波数における誘電損失の正接が１０−１以下である絶縁体材料（例えば、石英、サファイア、ガラスなど）から形成される、（筒の数が２から２０までの）誘電体多筒チューブ又はシータチューブ。誘電体多筒チューブに関して、１つ又は２つ以上の筒が、挿入された光ファイバ又は金属線を有していてもよい。
【００４５】
特に図２及び図３に示されている、本発明によるプローブ１０の光ファイバを用いた実施態様に関して、２つの（又は３つ以上の）空間的に離隔し対称的に配置された導電体（ここでは導電素子とも言及されている）１３及び１４は、光ファイバ線１６のクラッド層１５の表面に堆積されている。上述した他の全ての実施態様においては、導電ストリップ（又は、導電素子）１３及び１４は、誘電体支持部材の表面上に直接的に形成される。
【００４６】
本発明によるプローブ１０の前述の実施態様におけるプローブの製造手順は実質的に同一であり、以下の工程を含んでいる。
（i）誘電体支持部材が、化学エッチング（例えば、ＨＦの使用など）及び／又は加熱・引っ張り処理（例えば、ＣＯ２レーザ又は加熱用フィラメントを用いた引っ張り機の使用）によってテーパを付けられ、これにより、その端に、頂点の曲率（又は直径）を１０ｎｍに低下させた先端を形成する。
（ii）テーパを付けられた誘電体支持部材が、導電材料（例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕなど）で被覆される。全被覆工程において、多層被覆を用いることができる（例えば、Ｃｒ／Ａｕ）。
（iii）次いで、複素誘電率測定用のプローブとして使用される多導体伝送線を形成するために、導電材料が２以上の側面から除去される。
【００４７】
実施態様（ｆ）において、プローブの製造手順は以下の工程を含んでもよい。
（i）適当な直径を有する２つ（又は３つ以上の）金属線（例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕなど）が、石英製の多筒チューブ又は毛細シータチューブの内側にある２つの（又は３つ以上の）異なる開口内に挿入される。
（ii）（i）で得られた組み立て品が、加熱・引っ張り処理（例えば、ＣＯ２レーザ又は加熱用フィラメントを用いた引っ張り機の使用）によってテーパを付けられ、これにより、頂点の曲率（又は直径）を１０ｎｍ程度に低下させた先端を形成する。
（iii）このようにテーパを付けられた構造は、任意に、導電材料（例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕなど）によって一様に被覆され、これにより、シールドされた平衡型伝送線が形成される。既に記載したように、多層被覆を用いてもよい（例えば、Ｃｒ／Ａｕ）。石英内ではマイクロ波損失が小さいので、このような構造によれば平衡型マイクロ波伝送線及び／又は共振器を構成することができる。
【００４８】
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、プローブ１０は、２つ又は３つ以上のチャネル６２を有するシータチューブ（又は誘電体多筒チューブ）６０から形成されている（チューブ６０は、動作周波数における誘電損失の正接が１０−３未満である材料から形成されている）。
【００４９】
チャネル６２の各々の中に、約数百マイクロメートルの厚みの金属線（又は光ファイバ線）６４が挿入される。このように形成された組み立て品が、まず、エッチング及び／又は加熱・引っ張り処理（例えば、ＣＯ２レーザ又は加熱用フィラメントを用いた引っ張り機の使用）によって、約１０ｎｍにまでテーパを付けられ、それによって、直径６７が１０ｎｍに低下し、その終端７０における直径が約１ｍｍであり、長さ７２がλ／４又はλ／２共振器に対応する先端６６を有するプローブ１０が形成される。
【００５０】
さらに、シース６８が、図６（Ｂ）に示すように、先端６６をこのシースで覆わないように、石英チューブ６０上に堆積される。しかしながら、同軸及び二導体プローブ構造という、両モードの本プローブを用いてほぼ同一の空間分解能を有する測定を可能とするために、このシースは、図６（Ａ）に破線で示すように、頂点まで任意に延長されてもよい。シース６８は、好ましくは、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕで形成され、変更態様として、例えばＣｒ／Ａｕを含む多層被覆が使用可能である。
【００５１】
共振器を製造するために使用される場合、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示されたプローブを備えた共振器のＱ値は、数百になり得る。
【００５２】
誘電体支持部材を用いた近接場プローブの先端を製造するために開発されてきた技術が、いくつか存在する。例えば、図７（Ａ）に示したように、Ａｕなどの金属８５によって被覆された、テーパを付けられた誘電体支持部材２１の先端頂点８４に、収束イオンビーム（ＦＩＢ）８２が導かれる。このような技術によって、プローブ先端の断面を示した図７（Ｂ）のように、電気的に絶縁された複数の導電性ストリップによって周囲を取り囲まれた誘電体支持部材２１を露出させている、輪郭のはっきりした切り口（clear cut）が形成される。当然のこととして、先端部は、円形、四角形、五角形、六角形、八角形などの形、又は外形に合わせて作られた形であってよい。
【００５３】
図８（Ａ）から図８（Ｃ）に示したように、近接場プローブの先端を製造するためにイオンミリングが使用可能である。図８（Ａ）に示したように、イオンビーム８６を、プローブ、即ち導電性材料８８で被覆された誘電体支持部材２１の頂点８４に導き、このプローブを矢印９０で示される方向に回転させる。同様に、図８（Ｃ）に示すような先端の曲率のオーダである幅を有するギャップ９４をイオンビーム８６がエッチングできるように、図８（Ｂ）に示したように、誘電体線２１を矢印９２で示したように先端点の周囲で揺動させて（be bounced around the tip point）もよい。この技術は比較的低コストで簡単であり、そのままで実施可能である。
【００５４】
図９（Ａ）から図９（Ｃ）に、本発明によるプローブの先端を製造するための他の技術が示されている。この技術によると、Ａｕ（Ａｇ、Ａｌなど）が誘電体支持部材２１上に堆積され、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示された手順に類似した、プローブの頂点に対して印可されるイオンミリングが実施され、又は先端にチャネルを形成するためにＦＩＢ８２が使用される。このチャネルの直径は約５ｎｍであってよい。次いで、図９（Ｂ）で示したように、先端がＦＩＢ８２を用いて切り落とされ、又は図９（Ｃ）で示したように、ＦＩＢ８２を先端の周囲で走査させることもできる。
【００５５】
図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示したように、ＦＩＢを、誘電体支持部材上にストリップ線を描画するために使用してもよい。この方法においては、約５ｎｍ厚の狭い線１００の形成用としてプローブ先端に導電材料微粒子を堆積させるために、収束イオンビーム９６を、（誘電体線２１の誘電体材料が金属被覆８８から露出している）プローブ先端に向かって導き、矢印９８で示された方向で往復運動させる。
【００５６】
光ファイバを含む本発明によるプローブの実施態様（ａ）、（ｄ）及び（ｆ）は、複素誘電率の測定に加えて、近接場光学顕微鏡による測定を同時に行うことに用いてもよい。さらに、実施態様（ｃ）及び（ｆ）は、毛細チューブ中に液体を引き込むことにより、ごく微量の液体の誘電率を測定することに用いてよい。
【００５７】
測定を行うために、再度、図２及び図３に言及すると、伝送線１２のプローブ端１７は試料１１の極めて近くに持って来られ、伝送線１２の反対側の端１８は、反射信号の位相及び大きさを決定するための電子装置、又は以下に記載された目的のための共振器構造２０を形成するための終端プレート１９のいずれかに接続される。
【００５８】
主に、プローブ１０は、２つの機能の実施形態で表される。
【００５９】
Ａ．試料１１に信号を供給し、反射信号の大きさと共に位相をも測定するための伝送線としての動作。この伝送線は、奇数モードで、即ち２つの導体のうちの一方、例えば導体１３における電流が他の導体１４における電流と逆方向となっているモードで、又は導電シースが伝送線１２を覆うために用いられている偶数モードで作動している。偶数モードで作動している場合、試料とプローブとの相互作用は、当業者にとっては公知である同軸対称性と同様になる。この伝送線配置による反射信号の位相及び大きさの測定は、広帯域の周波数にわたるものであるが、一般に、試料特性に対する感度に関して十分ではなく、ベクトルネットワークアナライザのようなかなり高価で複雑な電子装置の使用を必要とする。
【００６０】
Ｂ．高価でない装置を使用しながら、より良い感度で正確な結果を得るために、本発明によるプローブ１０は、図２に示された、誘電体支持部材２１の誘電体媒介物によって離隔された導体１３、１４を備えた伝送線１２の一部によって形成されている共振器構造２０として表される。
【００６１】
共振器構造２０のプローブ端１７は、伝送線共振器構造２０の反対側の端１８が終端プレート１９に結合された状態で、試料１１（イオン注入されたシリコン、金属及び／又は誘電体複合構造、何らかの基板上の金属及び／又は誘電体膜などでもよい）の近くに持って来られる。共振器構造２０は、試料１１の複素誘電率を決定するために、共振器構造２０の共振周波数及びＱ値を測定するように製造されている。
【００６２】
導体１３、１４の間隔及びこれらの断面は、試料によって引き起こされた共振周波数及びＱ値の変化の正確な測定を行うのに十分に高い共振器のＱ値を維持するように、適切に選択されねばならない。導体１３と１４との距離は、１０ＧＨｚでＱ値を１０００よりも大きな値とするために、約１ｍｍのオーダか、又はそれより大きくする必要がある。この距離は、誘電体支持部材の直径によって決定され、１０μｍから１０ｍｍの範囲内であってもよい。
【００６３】
本発明によるプローブ１０が共振器として作動している場合は、奇数及び偶数の作動モードは、一般に、信号の分散によって２つの異なる共振周波数をもたらし、従って、周波数領域において分離しており、それぞれ独立して出力され観測され得る。導体１３と１４との間にある支持部材２１の誘電体媒介物は、そのような分散を強めるのに役立つ。
【００６４】
共振器２０への結合は、（図２に最も良く示されているように）任意の導電シース２３内にある、共振器２０の近くに配置された結合ループ２２によって達成される。任意の第２結合ループ２４を、図２に概略的に示された電子測定装置２５のために使用してもよい。変更態様として、共振器２０からこのフィードループ内に反射されて戻って来た信号を分離するために、サーキュレータ又は指向性カプラを使用してもよい。
【００６５】
共振器構造２０の共振周波数及びＱ値は、当業者に公知の技術によって決定されてもよい。通常用いられている一つの構成が、D.E.Steinhauer, C.P.Vlahacos, S.K.Dutta, F.C.Wellstood, and S.M.Anlage, Applied Physics Letters, Volume71, Number12, 22 September1997, pages1736-1738 に示されている。
【００６６】
特に、周波数が変調されたマイクロ波信号（典型例として、１ｍＶで、５ＧＨｚから１０ＧＨｚ）は、Agilent Technologies(Palo Alto, California)社製の形式HP83752Aのようなマイクロ波発生器によって生成され、共振器に供給される。反射信号は、DiTom(SanJose,California)社製の形式DMC6018のようなサーキュレータを経由して、Agilent Technologies(Palo Alto, California)社製の形式HP8473Cのようなダイオード検出器まで伝送される。このダイオード検出器の出力は、Ametek, Inc.(Oak Ridge,TN)製の形式7280のようなロックインアンプを使用して正確に検出可能であるマイクロ波発生器の周波数変調の周波数と同じ周波数における成分を有する電圧信号である。
【００６７】
ロックインアンプを用いて測定された電圧は、共振周波数とマイクロ波発生器のキャリア周波数との差に比例する。マイクロ波信号の変調周波数の２倍の周波数での電圧成分は、共振器のＱ値に比例する。この電圧成分も同様に、Ametek, Inc.(Oak Ridge,TN)製の形式7280のようなロックインアンプを用いて測定してもよい。試料の複素誘電率は、測定量を、既知材料で得られている校正値と比較して決定してもよい。
【００６８】
本発明による共振器構造２０は、（２ｎ＋１）λ／４共振器、又は（ｎ＋１）λ／２共振器（ｎ＝０，１，２,...）のいずれか一方を形成しており、その全長は、最も低いモードの周波数で決められていて、例えば、１０ＧＨｚにおけるλ／４モードに対しては約７.５ｍｍとなる。
【００６９】
図２に示したように、共振器構造２０は、例えば、金属又は超電導体であるＣｒ、Ｗ、Ｐｔ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、ＹＢＣＯ及びこれらの混合物による円筒形のシース２３で取り囲まれてもよい。シース２３は、共振器２０からの放射及び共振器特性に対する環境による障害の影響を共に排除する。特に、共振器２０の近傍における移動部品による変動する影響が排除される。シース２３は、試料領域の近くに開口２６を有している。この開口によって、試料１１を共振器２０に効率良く結合させることが可能となり、さらに、共振周波数及びＱ値を、試料のマイクロ波領域における誘電率に従属させることができる。導体１３と１４との間隔がシース２３の内径に比べて小さい限り、共振器特性は、実質的にシースの存在によって影響を受けない。シース２３の上部は、終端プレート１９と電気的接触を形成する。シース２３の底部は、試料領域への明確な物理的及び視覚的接近を与えるために、円錐形を有してもよい。
【００７０】
以上で述べたように、共振器構造２０のプローブ端１７は、測定の目的のために試料１１の極めて近くに持って来られる。プローブ端１７での断面構造は、サンプリング容積、即ち横及び深さの両方向での空間分解能を決定する。プローブ端１７における近接場電界分布が対称であるため、本発明によるプローブ１０によれば、試料１１の複素誘電率の面内異方性が決定可能となる。特に、試料１１に関して異なったプローブ方向で得られた測定（又は全体の走査）を比較してもよいし、又は異方性決定のために一方を他方から差し引いてもよい。
【００７１】
シース２３がプローブ１０と共に使用される場合、プローブ端１７は、シース２３内に形成された開口２６を通り越して突き出ている。シース２３と共振器２０との間に弱い結合が存在しているため、開口２６の直径は、プローブ端１７における電界強度及び共振器２０のＱ値のいずれにも影響を与えず、さらに共振器２０の動作への試料の寄与にも影響しない。
【００７２】
しかしながら、最適な空間選択性（定量的な分解能）のために、開口２６の直径は、シース２３を越えて伸長している共振器２０の近接部２７の長さよりも一般に小さい。これにより、試料１１と、開口２６の隣接環境に存在する弱い近接場との間の相互作用が排除される。シース２３の外側にある共振器２０の部分２７での四重極的な電流分布のために、開口領域２６と同様に共振器２０のこの部分は、無視し得る量のマイクロ波遠距離場放射しか引き起こしていない。さらに、三次元数値モデルによって確認されてきたように、マイクロ波電流はシース２３の外側表面には実質的に存在していない。従って、プローブ１０は従来の同軸構造よりも極めて少ない放射しか引き起こさず、主として近接場の寄与によって試料１１と相互作用する。
【００７３】
高い空間分解能を得るため、換言すれば、試料のマイクロ波特性が決定される容積のサイズを減少させるため、プローブ端１７における導体１３及び１４の直径は、それらの間隔２１での直径と同様、図２に示したように同時に２つの導体１３及び１４の分離を徐々に減少させながら、２つの導体１３及び１４の各々に所望の断面にまでテーパを付けることによって達成し得る最小可能寸法にまで、サイズを低減されなければならない。
【００７４】
図２に示し以上に記載したように、伝送線共振器２０の全体は、一つの軸に沿って伸長され、テーパが付いているか否かいずれかのプローブ端を備えた円柱形の誘電体支持部材（光ファイバを含む）を形成している、誘電材料の単片から形成されてもよいが、図３に示したように、試料１１に最も近い伝送線の部分は、２つの金属ストリップ２８及び２９が誘電体支持部材２１の対向する側面に堆積された、その誘電体支持部材２１と置き換えられてよいこともまた、本発明の範囲内であることが認められる。
【００７５】
２つの金属ストリップ２８及び２９は、平行でテーパが付いていない金属線、又は鋭い先端に向かってテーパを付けられた導電ストリップのいずれかを形成する方法で誘電体支持部材上に堆積されてもよく、さらに（図２に示したように）同時に、徐々に互いの極めて近くに持ってこられる。図３に示した配置において、クランプ３０は、誘電体支持部材を、試料１１に対して所定の方向で支持している。
【００７６】
図２及び図３に示した実施態様において、２つの導電金属ストリップを備えた誘電体支持部材は、プローブ１０の頂上の終端プレート１９に形成されたスルーホールを通して、又はシース２３の中の開口２６を通して、共振器２０の中に搭載される。
【００７７】
プローブ１０と試料１１との距離は、図２に概略的に示したトラッキング／制御装置３１によって制御される。トラッキング／制御装置３１は、近接場走査光学顕微鏡の分野で公知の、多数の距離検知機構の中の１つを含んでいてもよい。
【００７８】
本発明によるプローブ１０の実施態様の一つであって、特に、光ファイバを用いたプローブは、図４（Ａ）に示された、クラッド層１５によって覆われ、さらに外部被覆３２によって覆われた中心光ファイバ２１を含む標準的な光ファイバ１６を用いて製造される。図４（Ｂ）に示したように、外部被覆３２は、クラッド層１５を露出させるためにクラッド層１５から剥ぎ取られる。光ファイバを用いていない、本発明によるプローブ１０の実施態様においては、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示された手順は省略される。図４（Ｃ）から図４（Ｇ）に示された、光ファイバを用いたプローブ及び用いていないプローブのための、さらに先のすべての工程は同様である。この関連で、さらに誘電体支持部材は、以下のような標準技術を用いて、図４（Ｃ）に示したように任意にテーパを付けられてもよい。
【００７９】
１．誘電体部材を引き伸ばすため、外力がその両端に印可されている間に、レーザビームをその伸長された誘電体部材上に合焦させる加熱引っ張り技術。誘電体部材は引き伸ばされるので、一般に、引き伸ばす力が印可されている端の近くではその本来の直径が維持されるが、中心近くでは直径が小さくなる。最終的に、テーパを付けられた線は、テーパを付けられた先端を備えた２本の線に分離される。本発明の目的のため、これらの先端は、直径を１０μｍに低下させて形成される。レーザは、同じ効果を有するコイルによる加熱素子と置き換えられてもよい。
【００８０】
２．誘電体支持部材の端が、時間の決まった所定の方法によってエッチング液に曝されることによる、例えば、テーパを付けるべき誘電体支持部材の端をエッチング溶液に浸し、この溶液からこの誘電体支持部材を所定の速度で引き上げ、これにより、誘電体部材の端のテーパを付けられた輪郭を形成することによる、化学エッチング技術。
【００８１】
所望のプローブの構造及び長さを有する誘電体支持部材が得られ次第、この誘電体部材に沿って（又は光ファイバを用いた実施態様ではクラッド層１５に沿って）、所定の位置３５及び３６にＣｒ、Ｎｉ、Ｗ又はＴａ下地層３４を異方性堆積させるために、この誘電体支持部材が、図４（Ｄ）に概略的に示された堆積チャンバ３３内に置かれる。下地層３４は、パルスレーザ堆積、蒸着、浸漬、スパッタリング又は収束イオンビーム堆積によって堆積させてもよい。これらの堆積／蒸着技術を実行するため、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｗ又はＴａのソース３７が、堆積チャンバ３３内で誘電体支持部材から所定の距離に置かれ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｗ又はＴａ微粒子が、ソース３７から、誘電体支持部材のソース３７に近い側面に導かれる。
【００８２】
Ｃｒ、Ｎｉ、Ｗ又はＴａのソース３７は、加熱蒸着用の蒸発ボート、又は公知のパルスレーザ堆積技術によって用いられる堆積プルームである。さらに、当業者に公知の従来浸漬技術によって、誘電体支持部材の表面又はクラッド層１５の表面に、材料を直接的に堆積してもよい。この堆積／蒸着技術は、材料ソースと向き合っている誘電体部材の側面上へのＣｒ（又は他の）材料の直接的な堆積を提供する。
【００８３】
ソースに向いている側面が被覆された後、誘電体支持部材は、堆積させたい導体の数に応じて回転させられる。例として、二導体プローブは、１８０°回転を伴った２回の堆積を必要とする。三導体プローブならば、堆積の間の１２０°回転（回転角は必要な導体の数によって３６０°を割ったものである）を伴った３回の堆積を必要とするであろう。Ｃｒ、Ｎｉ、Ｗ又はＴａの堆積中に、（導電ストリップが堆積されるべき）所定の位置３５と３６との間の側面３８及び３９は同様に若干の材料を受けるが、その厚さは位置３５及び３６での厚さに比べて極めて小さい。
【００８４】
その結果、所定の位置３５及び３６に置かれた、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｗ又はＴａの厚い層４０及び４１は、２つの「側壁」３８及び３９上に存在しているＣｒ、Ｎｉ、Ｗ又はＴａの薄い層４２及び４３によって接続されているかもしれない。これら２つの薄い層４２及び４３は、以下の工程で、即ち図４（Ｅ）に示されたイオンビームミリング、収束イオンビームミリングを経て、又は化学エッチングによって、任意に除去されてもよい。しかしながら、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｗ又はＴａ下地層の存在がプローブの性能を低下させないことが明らかになってきたことから、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｗ又はＴａ下地層は、除去せずそのままにしておいてもよい。
【００８５】
エッチング溶液もまた、表面の特定領域から導電材料を除去するために使用されてよい。この場合、フォトレジストが試料に印可され、次いで、エッチング溶液が露出領域のみの材料を除去することができるように選択的に露光される。
【００８６】
ひとつの製造手順として、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｗ又はＴａの薄い層４２及び４３を除去して２つの厚い層４０及び４１を絶縁させるために、誘電体支持部材の両側壁３８及び３９がイオンビームに曝露され、このイオンビームが、構造の異方性によって側壁３８、３９からのみ材料をミリングにより除去し、頂上及び底３５及び３６の厚いストリップを実質的に互いに接触させないで残存させる。これが図４（Ｅ）に概略的に示された断面を有する構造を与える。
【００８７】
側面３８及び３９から薄い層４２、４３が除去された後、約５０Å〜１００Å厚のＣｒ、Ｎｉ、Ｗ又はＴａの厚い層４０及び４１が、誘電体支持部材の側面３５及び３６上に残存する。
【００８８】
さらに、図４（F）に示されたその次の工程では、金属材料又は超電導体であるＣｒ、Ｗ、Ｐｔ、Ｎｂ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、ＹＢＣＯ又はその混合物のいずれかを含む導電材料が、図４（Ｄ）に示され以上に記載された堆積／蒸着技術を用いて、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｗ又はＴａの厚い層４０上に１０μｍ厚となるまで堆積される。この堆積／蒸着技術は、誘電体支持部材の表面に対する導電材料の密着を容易にするＣｒ、Ｎｉ、Ｗ又はＴａの厚い層４０上に、導電材料を直接的に堆積することを提供する。
【００８９】
層４４がＣｒ、Ｎｉ、Ｗ又はＴａ下地層４０上に堆積された後、この構造体が所望の導体数に応じて回転させられ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｗ又はＴａ下地層４１上面に導電層４５を堆積させるために、この堆積／蒸着技術が誘電体支持部材に対して実施される。導電材料層４４及び４５の望ましくない電気的結合をもたらす導電材料の薄い層が、層４４と４５との間に堆積し得ることは明らかである。不要な薄い導電材料層４６及び４７を除去し、導電材料層４４及び４５を互いに電気的に絶縁させるため、薄い層４６及び４７は共に、導電材料層４４と４５との間の位置から材料をミリングによって除去するイオンビーム又は収束イオンビームに曝露される。さらに、化学エッチングによって不要な材料を除去してもよい。
【００９０】
この方法で、プローブ設計に応じた所望の数だけの導電ストリップを含むマルチストリップ構造が、誘電体支持部材の表面上に形成されてもよい。図４（Ａ）から図４（Ｇ）は、誘電体支持部材の表面上の二導体伝送線を示しているが、本発明の原理は、伝送線中の導体数がいくつであっても等しく適用される。
【００９１】
誘電体支持部材の側面から材料を除去する２つの方法が、本発明の範囲で表される。
【００９２】
Ａ．イオンビームに向いているファイバ線の側面から材料を除去するイオンビームミリング。エッチングレートは、種々の材料及びミリング装置によって変化することから、誘電体支持部材の被覆における所望の谷領域をミリングするために、実行される特定の工程に応じて、ミリングの設定及び時間が制御される。
【００９３】
上記の方法を用いて、１２５μｍ径の光ファイバ線上と、直径１ｍｍの石英ロッド上と、１×１.２ｍｍの石英バー上とにプローブが製造された。各々の場合に、１μｍ厚の金被覆を上記のように支持部材上に堆積させ、次いで、この金を、各々の側面で約２０分間、3cm Commonwealth Scientific IBS 250 イオンビームミリング装置を用いて、谷領域からミリングにより除去した。
【００９４】
エッチングレートは、イオンビームの設定を変えることによって変化した。時間及びエッチングレートが、誘電体支持部材から除去される材料の量を決定する。
【００９５】
本発明による方法を用いて、１２５μｍ径のテーパを付けられた光ファイバ線上と、１ｍｍ径のテーパを付けられた石英ロッド上と、又は１×１.２ｍｍのテーパを付けられた石英バー上とに、すべて光ファイバのプローブ端において直径１２μｍを有する、より小さなプローブが製造された。各線上に１μｍ厚の金被覆が形成され、谷になった側面の各々で約４５分間、3cm Commonwealth Scientific IBS 250 イオンビームミリング装置を用いて、谷領域から金のミリングがなされた。結果として、１２μｍ未満の離隔を有する二導体伝送線、及びこの伝送線の分離のオーダである容積分解能が得られた。
【００９６】
Ｂ．イオンビームミリングに対する変更態様として、谷領域から導電材料及び（任意として）Ｃｒ、Ｎｉ、Ｗ又はＴａ下地層を除去するために、マスクを使用しないフォトリソグラフィが本願出願人によって開発されてきた。まず、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、フォトレシスト５０がＣｒ、Ｎｉ、Ｗ又はＴａで被覆されたファイバ線全体に印可される。次いで、図５（Ｃ）に示すように、ファイバ線の薄い半透明の側面４２及び４３上のフォトレシスト５０を露光させる光がファイバ線を通して供給される。Ｃｒ、Ｎｉ、Ｗ又はＴａ下地層の厚い部分４０及び４１を覆っているフォトレジスト５０は、この位置にあって光を遮っているＣｒ、Ｎｉ、Ｗ、又はＴａのバルクのために、影響を受けない。その後、このファイバは、図５（Ｄ）に示すように、露出した薄い導電被覆の側壁面から材料を除去するエッチング溶液５１中に浸漬される。
【００９７】
Ｃｒ、Ｎｉ、Ｗ又はＴａ下地層の除去に関する図５（Ａ）から図５（Ｄ）に示された方法は、図４（Ｆ）に示された谷領域４６及び４７から導電材料を除去するために同じく適用が可能である。
【００９８】
本発明は、その特定の形態及び実施態様に関して記載されてきたが、上記以外の様々な変更態様が、発明の精神又は範囲から外れることなく、使用され得ることが認められる。例えば、特許請求の範囲に定義されているような発明の精神又は範囲からすべて外れることなく、均等の構成要素が、具体的に示され記載されている構成要素に代用されてもよく、いくつかの特徴が、他の特徴とは独立して使用されてもよく、さらにいくつかの場合に、構成要素の特定の位置が入れ換えられ、又は挿入されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】従来技術のシステムである、非開口プローブの概略図である。
【図２】金属ストリップ対がその上に堆積され、テーパを付けられた線を有する、本発明による誘電体支持部材を用いたプローブによって形成された共振器を描いた概略図である。
【図３】二導体ストリップがその上に堆積され、テーパを付けられていない誘電体支持部材によって形成された、本発明によるプローブを示した概略図である。
【図４】本発明による誘電体支持部材を用いたプローブの製造の技術的手順を示す概略図である。
【図５】本発明によるマスクを使用しないフォトリソグラフィ技術の概略図である。
【図６】誘電体多筒チューブの形態のプローブの製造技術を示す概略図である。
【図７】誘電体支持部材を用いた近接場プローブの先端を形成するための、収束イオンビーム（ＦＩＢ）切断技術の概略図である。
【図８】本発明によるプローブの先端を製造するためのイオンミリング技術の概略図である。
【図９】本発明によるプローブの先端を製造するためのＦＩＢ除去技術の概略図である。
【図１０】本発明によるプローブの先端上にストリップ線を描画するためのＦＩＢ技術の概略図である。
【符号の説明】
【０１００】
１０  プローブ
１１  試料
１２  伝送線
１３、１４  導体
１５  クラッド層
１６  光ファイバ線
１７  プローブ端
１８  伝送線の他端
１９  終端プレート
２０  共振器構造
２１  誘電体支持部材
２２、２４  結合ループ
２３  シース
２５  電子測定装置
２６  開口
２７  シースを超えて伸長している共振器の近接部
２８、２９  金属ストリップ
３０  クランプ
３１  トラッキング／制御装置
３２  外部被覆
３３  堆積チャンバ
３４  下地層
３５、３６  導電ストリップが堆積されるべき所定の位置
３７  ソース
３８、３９  所定の位置３５と３６との間の側面
４０、４１  厚い下地層
４２、４３  薄い下地層
４４、４５  導電材料層
４６、４７  薄い導電材料層
４８  イオンビーム源
４９  イオンビーム
５０  フォトレジスト
５１  エッチング溶液
６０  石英チューブ
６２  チャネル
６４  金属線（又は光ファイバ線）
６６  石英チューブ先端
６７  石英チューブ先端における直径
６８  シース
７０  石英チューブ端における直径
７２  石英チューブ長
８２  収束イオンビーム
８４  プローブ頂点
８６  イオンビーム
８８  導電材料
９０  回転方向を示す矢印
９２  揺動させる方向を示す矢印
９４  ギャップ
９６  収束イオンビーム
９８  往復運動の方向を示す矢印
１００  導電材料の狭い線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【外国語明細書】
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