(57)【要約】【課題】マイクロレンズの光軸と、プローブの光軸とを容易に同軸に構成することができ、製造時間の短縮を図り、製造コストを低減することができる光学部品の製造方法を提供する。【解決手段】基板２の厚み方向一方側の表面部にマイクロレンズ３が形成され、厚み方向他方側の表面部に感光性材料から成る感光層４が形成される。この基板２に、厚み方向一方側から、マイクロレンズ３を透過させて感光層４に処理光７を照射して突起プローブ５を形成する。このようにマイクロレンズ３を透過した処理光７に基づいて突起プローブ５を形成するので、マイクロレンズ３の光軸と突起プローブ５の光軸とが同軸となるようにマイクレンズ付突起プローブ１を形成することができる。したがってマイクロレンズ３の光軸と、突起プローブ５の光軸とを容易に高精度に同軸にすることができる。【選択図】      図３
2005025069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の厚み方向一方側の表面部にマイクロレンズを形成するレンズ形成工程と、
基板の厚み方向他方側の表面部に感光性材料から成る感光層を形成する感光層形成工程と、
基板の厚み方向一方側から、マイクロレンズを透過させて感光層に処理光を照射して突起プローブを形成するプローブ形成工程とを含むことを特徴とする光学部品の製造方法。
【請求項２】
プローブ形成工程は、基板の厚み方向一方側から、マイクロレンズを透過させて感光層に処理光を照射して、突起プローブを形成するためのレジスト片を形成するレジスト形成段階を含むことを特徴とする請求項１記載の光学部品の製造方法。
【請求項３】
プローブ形成工程は、レジスト片を形成した後に、基板の厚み方向他方側からエッチングして基板の厚み方向他方側の表面部に突起プローブを形成するエッチング段階を含むことを特徴とする請求項２記載の光学部品の製造方法。
【請求項４】
プローブ形成工程は、感光層に処理光を照射することによって、感光層の一部によって突起プローブを形成することを特徴とする請求項１記載の光学部品の製造方法。
【請求項５】
プローブ形成工程は、
感光層に処理光を照射することによって、感光層の一部に突起プローブと同様の構成の仮突起プローブを形成する仮プローブ形成段階と、
仮突起プローブを形成した後に、基板の厚み方向他方側からエッチングして基板に仮突起プローブの形状を転写して、基板の厚み方向他方側の表面部に突起プローブを形成する転写段階を含むことを特徴とする請求項１記載の光学部品の製造方法。
【請求項６】
プローブ形成工程で、感光層に処理光を照射するとき、形成すべき突起プローブの形状に応じた入射角度範囲で、処理光をマイクロレンズに入射させることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学部品の製造方法。
【請求項７】
プローブ形成工程で、感光層に処理光を照射するとき、形成すべき突起プローブの形状に応じた強度分布を有する処理光を、マイクロレンズに入射させることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光学部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロレンズと突起プローブとを含んで構成される光学部品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
第１の従来の技術では、顕微鏡および光ディスクなどは、レンズによる集光技術によって、光を集光させて、微小領域の情報の読取および書込を行う。顕微鏡の解像度および光ディスクの記録密度は、光をいかに狭い領域に集光できるかが重要なパラメータとなっており、このパラメータによって顕微鏡の解像度および光ディスクの記録密度が決定される。しかしレンズによる集光技術では、光の回折限界によって、光強度分布の半値全幅で定義される光スポット径をその光の波長より小さくすることは不可能である。
【０００３】
この課題を解決する第２の従来の技術として、近接場光を利用した集光技術がある。この集光技術は、たとえば光の波長よりも小さい開口を介して光を照射することによって、開口近傍に近接場光と呼ばれる局在する光が発生する。この近接場光は、開口形状と同様の領域に照射される。この近接場光を発生および検出する構造体は、プローブと呼ばれる。近接場光は、開口のごく近傍に局在するので、近接場光を利用するためには、被測定物および被照射物をプローブの近傍に配置する必要がある。プローブは、微小な突起の先端部を開口部として実現される。たとえば顕微鏡および光ディスクに用いられるプローブは、平面上に微小な突起物として形成される。具体的には、シリコン基板の表面部を異方性エッチングし、表面部にシリコンから成るピラミッド形の突起物を作製し、これをプローブとしたものが提案されている（たとえば特許文献１および特許文献２参照）。
【０００４】
第３の従来の技術では、プローブの基板に対する反対側に、マイクロレンズを形成する。プローブは、このマイクロレンズによって、より多くの光が入射され、基板の表面などで反射することによる光の損失が低減される。したがって高効率で光を微小領域に集光させることができる（たとえば特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２０８６７２号公報
【特許文献２】
特開２０００−１８２２６４号公報
【特許文献３】
特開２００２−２６９７９９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
第３の従来の技術のようなマイクロレンズ付プローブの製造方法として、マイクロレンズとプローブとを別々に製造し、これらを張合わせる製造方法がある。また他の製造方法として、マイクロレンズならびにプローブのいずれか一方を先に製造し、製造した一方に他方の構成を形成する製造方法がある。これらの製造方法では、マイクロレンズの光軸と、プローブの光軸とを同軸にする工程が必要である。マイクロレンズおよびプローブは、微小であるので、これらの光軸を同軸にするには高精度に位置合わせを行う必要がある。アレイ状に複数のマイクロレンズ付プローブを製造する場合、各マイクロレンズの光軸にそれぞれ対応するプローブの光軸を同軸に配置する必要があり、非常に位置合わせが困難である。
【０００７】
またこれらのプローブは、フォトマスクを用いたフォトリソグラフィで製造される。したがってプローブが、新たな形状に変更されるたびに、新たなフォトマスクを製造する必要があるので、新たなフォトマスクを製造する時間および費用が必要である。
【０００８】
したがって本発明の目的は、マイクロレンズの光軸と、プローブの光軸とを容易に同軸に構成することができ、製造時間の短縮を図り、製造コストを低減することができる光学部品の製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板の厚み方向一方側の表面部にマイクロレンズを形成するレンズ形成工程と、
基板の厚み方向他方側の表面部に感光性材料から成る感光層を形成する感光層形成工程と、
基板の厚み方向一方側から、マイクロレンズを透過させて感光層に処理光を照射して突起プローブを形成するプローブ形成工程とを含むことを特徴とする光学部品の製造方法である。
【００１０】
本発明に従えば、基板の厚み方向一方側の表面部にマイクロレンズが形成され、厚み方向他方側の表面部に感光性材料から成る感光層が形成される。この基板に、厚み方向一方側から、マイクロレンズを透過させて感光層に処理光を照射して突起プローブを形成する。このようにマイクロレンズを透過した処理光によって突起プローブを形成するので、マイクロレンズの光軸と突起プローブの光軸とが同軸となるように光学部品を形成することができる。したがってマイクロレンズの光軸と、突起プローブの光軸とを容易に高精度に同軸とすることができる。これによって別々に形成されたマイクロレンズと、突起プローブとを機械的操作によって位置合わせする必要がなくなり、タクトタイムを短縮することができる。また高精度の位置決め装置および張合わせ装置が不要となり、設備費用を低減することができる。また突起プローブを形成するために、フォトマスクが必要ないので、フォトマスクを製造する費用を低減することができる。
【００１１】
また本発明は、プローブ形成工程は、基板の厚み方向一方側から、マイクロレンズを透過させて感光層に処理光を照射して、突起プローブを形成するためのレジスト片を形成するレジスト形成段階を含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明に従えば、基板の厚み方向一方側から、マイクロレンズを透過させて感光層に処理光を照射して、レジスト片を形成する。このように形成されるレジスト片を利用してマイクロレンズの光軸と、突起プローブの光軸とが同軸となるように光学部品を形成することが可能となる。
【００１３】
また本発明は、プローブ形成工程は、レジスト片を形成した後に、基板の厚み方向他方側からエッチングして基板の厚み方向他方側の表面部に突起プローブを形成するエッチング段階を含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明に従えば、レジスト片を形成した後に、基板の厚み方向他方側からエッチングして基板の厚み方向他方側の表面部に突起プローブを形成する。したがって突起プローブは、レジスト片の位置に基づいて形成される。これによってマイクロレンズの光軸と、突起プローブの光軸とが同軸となるように光学部品を形成することができる。
【００１５】
また本発明は、プローブ形成工程は、感光層に処理光を照射することによって、感光層の一部によって突起プローブを形成することを特徴とする。
【００１６】
本発明に従えば、感光層に処理光を照射することによって、感光層の一部によって突起プローブを形成する。したがってエッチングすることなく突起プローブを形成することができる。これによって突起プローブの製造コストを低減し、かつタクトタイムを短縮することができる。
【００１７】
また本発明は、プローブ形成工程は、
感光層に処理光を照射することによって、感光層の一部に突起プローブと同様の構成の仮突起プローブを形成する仮プローブ形成段階と、
仮突起プローブを形成した後に、基板の厚み方向他方側からエッチングして基板に仮突起プローブの形状を転写して、基板の厚み方向他方側の表面部に突起プローブを形成する転写段階を含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明に従えば、感光層に処理光を照射することによって、感光層の一部に突起プローブと同様の構成の仮突起プローブを形成し、その後に、エッチングして基板に仮突起プローブの形状を転写して突起プローブを形成する。これによって突起プローブは、転写する材料を選択することによって、感光性材料および基板以外の材料によって実現することができる。
【００１９】
また本発明は、プローブ形成工程で、感光層に処理光を照射するとき、形成すべき突起プローブの形状に応じた入射角度範囲で、処理光をマイクロレンズに入射させることを特徴とする。
【００２０】
本発明に従えば、感光層に処理光を照射するとき、形成すべき突起プローブの形状に応じた入射角度範囲で、処理光をマイクロレンズに入射させる。これによって形成すべき突起プローブの形状に応じた感光層の領域に処理光を照射することができる。したがって突起プローブの形状を、任意の形状に形成することがきる。突起プローブの光学的な性能、即ち先端部での近接場光の強度分布や、入射した光を近接場光に変換する変換効率などは、突起プローブの形状に大きく左右されるため、形状を制御することで、突起プローブの光学的な性能を調節することができる。
【００２１】
また本発明は、プローブ形成工程で、感光層に処理光を照射するとき、形成すべき突起プローブの形状に応じた強度分布を有する処理光を、マイクロレンズに入射させることを特徴とする。
【００２２】
本発明に従えば、感光層に処理光を照射するとき、形成すべき突起プローブに形状に応じた強度分布を有する処理光を、マイクロレンズに入射させる。これによって形成すべき突起プローブの形状に応じた感光層の領域を、形状に応じた強度分布で照射することができる。したがって突起プローブの形状を、任意の形状に形成することができる。任意の形状にすることによって、突起プローブの光学的な性能を調節することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態の光学部品であるマイクロレンズ付突起プローブの製造方法を示すフローチャートである。ステップａ０にて、本フローチャートが開始され、ステップａ１に進む。ステップａ１では、レンズ形成工程が行われステップａ２に進む。レンズ形成工程は、基板の厚み方向一方側の表面部にマイクロレンズを形成する工程である。基板は、透光性を有し、略平板状に形成される。基板の厚み方向一方側の表面部は、たとえば２Ｐ（Ｐｈｏｔｏ  Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）法およびリフロー法などによって単一の、あるいはアレイ状のマイクロレンズが形成される。２Ｐ法は、先ず、基板の厚み方向一方側の表面部に紫外線硬化樹脂からなる樹脂層を形成し、この樹脂層に、マイクロレンズの逆形状に形成された型を押付ける。次に、前記樹脂層に紫外光を照射して、樹脂層を硬化させ、マイクロレンズを形成する。リフロー法は、先ず、基板の厚み方向一方側の表面部に、円柱状のレジストを形成し、このレジストを高温ベークによって熱ダレさせて、半球面状に変形させる。次に、エッチングによって基板に半球面状のレジストを転写してマイクロレンズを形成する。他のマクロレンズを形成する方法としては、等方性ウェットエッチングによって、基板に球面状凹部を形成し、この球面状凹部を高屈折率部材で埋める方法、およびインクジェットヘッドによって基板に紫外線硬化樹脂を滴下後、硬化させてマイクロレンズを形成する方法などがある。
【００２４】
ステップａ２では、感光層形成工程が行われ、ステップａ３に進む。感光層形成工程は、基板の厚み方向他方側の表面部に感光性材料、たとえばネガ形感光性材料から成る感光層を形成する工程である。感光性材料は、光に反応して状態が変化する材料であって、たとえばフォトレジストが用いられる。
【００２５】
ステップａ３では、プローブ形成工程が行われ、ステップａ４に進み本フローチャートを終了する。プローブ形成工程は、基板の厚み方向一方側から、マイクロレンズを透過させて感光層に処理光を照射して突起プローブを形成する工程である。
【００２６】
したがってマイクロレンズを透過した処理光に基づいて突起プローブを形成するので、マイクロレンズの光軸と突起プローブの光軸とが同軸となるように光学部品を形成することができる。したがってマイクロレンズの光軸と、突起プローブの光軸とを容易に高精度に位置合わせすることができる。これによって別々に形成されたマイクロレンズと、突起プローブとを機械的操作によって位置合わせする必要がなくなり、タクトタイムを短縮することができる。また高精度の位置決め装置および張合わせ装置が不要となり、設備費用を低減することができる。また突起プローブを形成するために、フォトマスクが必要ないので、フォトマスクを製造する費用を低減することができる。
【００２７】
図２は、前記プローブ形成工程を示すフローチャートである。図３は、マイクロレンズアレイを用いた場合のマイクロレンズ付突起プローブ１を製造する工程を段階的に示し、マイクロレンズ付突起プローブ１を処理光の光軸を含む仮想平面で切断して示す断面図である。ステップｂ０にて、本フローチャートが開始され、ステップｂ１に進む。
【００２８】
ステップｂ１では、レジスト形成段階が行われ、ステップｂ２に進む。レジスト形成段階は、基板２の厚み方向一方側から、マイクロレンズアレイ３を透過させて感光層４に処理光７を照射して、突起プローブ５を形成するためのレジスト片６を形成する段階である。図３（ａ）を参照して、基板２の厚み方向一方側から、基板２の厚み方向と平行な平行光である処理光７を照射する。処理光７は、マイクロレンズアレイ３を透過して、基板２内部で焦点８を結び、感光層４が各マイクロレンズ３ａの光軸を中心とする円領域が照射される。図３（ｂ）を参照して、感光層４を現像およびベークなどの処理を行い、処理光７に照射された前記円領域を除く残余の感光層４が除去され、レジスト片６が形成される。したがってレジスト片６は、各マイクロレンズ３ａの光軸を中心とする略円板状に形成される。
【００２９】
ステップｂ２では、エッチング段階が行われ、ステップｂ３に進み本フローチャートを終了する。エッチング段階は、レジスト片６を形成した後に、基板２の厚み方向他方側からエッチングして基板２の厚み方向他方側の表面部に突起プローブ５を形成する段階である。図３（ｃ）を参照して、レジスト片６をマスクとして、基板２をエッチングし、アンダーエッチングによって略円錐状の突起プローブ５が形成される。突起プローブ５の形状は、エッチングの条件に基づいて決定される。エッチングは、たとえば反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ：略称ＲＩＥ）装置が用いて実行され、エッチングの条件は、たとえばガスの種類、ガスの圧力および加速電圧などである。突起プローブ５は、このエッチングの条件を選択することによって、略円錐状の円錐の角の選択、およびたとえば略円柱状に形成するこができる。図３（ｄ）を参照して、レジスト片６を除去し、マイクロレンズ付突起プローブ５が得られる。
【００３０】
マイクロレンズ３ａの焦点の位置は、基板２内部に設定されるほうが好適である。たとえば高さ寸法５μｍの突起プローブ５を形成する場合、焦点の位置は、基板２の厚み方向他方側から約２〜３μｍ内部となるように設定される。このように設定することによって、エッチングによる突起プローブ形成後のマイクロレンズの焦点位置は突起プローブの先端近傍となり、これにより突起プローブの近接場光の変換効率を高くすることができる。焦点の位置は、マイクロレンズ３ａの形状および基板２の厚み寸法を選択して調整される。
【００３１】
突起プローブ５は、表面に金属膜を形成することによって、遮光性を有するように構成することができる。金属膜の厚み寸法は、用いられる金属材料のスキンデプス程度が好ましく、たとえば金（Ａｕ）の場合、厚み寸法は５０ｎｍ程度である。
【００３２】
本実施の形態のマイクロレンズ付突起プローブ１の製造方法では、形成する突起プローブ５の形状が同じ場合、各マイクロレンズ３ａに処理光７を照射することによって、同時に同様の突起プローブ５を形成することができる。
【００３３】
また本実施の形態のマイクロレンズ付突起プローブ１の製造方法では、レジスト片６を利用してマイクロレンズ３ａの光軸と、突起プローブ５の光軸とが同軸となるようにマイクロレンズ付突起プローブ１を形成することが可能となる。
【００３４】
また本実施の形態のマイクロレンズ付突起プローブ１の製造方法では、レジスト片６を形成した後に、基板２の厚み方向他方側からエッチングして基板２の厚み方向他方側の表面部に突起プローブ５を形成する。したがって突起プローブ５は、レジスト片６の位置に基づいて形成される。これによってマイクロレンズ３ａの光軸と、突起プローブ５の光軸とが同軸となるようにマイクロレンズ付突起プローブ１を形成することができる。
【００３５】
図４は、本発明の実施の他の形態のマイクロレンズ付突起プローブ１０を製造する工程の一部を段階的に示し、マイクロレンズ付突起プローブ１０を処理光７の光軸を含む仮想平面で切断して示す断面図である。本実施の形態のマイクロレンズ付突起プローブ１０の製造方法は、前述の図１〜図３の製造方法と類似しており、本実施の形態の構成には前述の製造方法における対応する構成と同一の参照符号を付し、異なる構成についてだけ説明し、同様の構成については説明を省略する。本実施の形態は、前述の実施の形態に対して、プローブ形成工程が異なる。本実施の形態のプローブ形成工程は、感光層１１に処理光７を照射することによって、感光層１１の一部によって突起プローブ１２を形成する工程である。
【００３６】
図４（ａ）を参照して、基板１３に形成される感光層１１は、たとえば紫外線硬化樹脂から成る。感光層１１の厚み寸法は、形成する突起プローブ１２の高さ寸法より大きく設定される。処理光７は、たとえば紫外光であって、基板１３の厚み方向一方側から、マイクロレンズアレイ３を透過させて感光層１１に照射される。処理光７は、感光層１１の光吸収によって、基板１３の厚み方向一方側から他方側に向かうにつれて、強度が減少する。また処理光７は、マイクロレンズ３ａによって集光されるので、マイクロレンズ３ａの焦点の位置に向かって照射領域が小さくなる。感光層１１の光吸収およびマイクロレンズ３ａによる集光によって、感光層１１内部は、３次元の領域が照射される。３次元の領域は、たとえば処理光７の強度および照射時間などを調節することによって、略円錐状の領域とすることができる。図４（ｂ）を参照して、感光層１１を現像およびベークなどの処理を行い、処理光７に照射された領域を除く残余の感光層１１が除去され、処理光７に照射された前記円錐状の領域を含む突起プローブ１２が形成される。
【００３７】
図５は、マイクロレンズ付突起プローブ１０を製造する工程の一部を示し、マイクロレンズ付突起プローブ１０を処理光７の光軸を含む仮想平面で切断して示す断面図である。突起プローブ１２の形状は、たとえばマイクロレンズ３ａの有効開口数ＮＡ、マイクロレンズ３ａの焦点深度、基板１３に対するマイクロレンズ３ａの焦点の位置および処理光７の光量などによって決定される。図５（ａ）を参照して、突起プローブ１２の形状は、たとえば有効開口数ＮＡを大きくすると、円錐の角を大きくすることができる。また図５（ｂ）を参照して、突起プローブ１２の形状は、たとえばマイクロレンズ３ａの焦点深度を大きくし、感光層１１内部にマイクロレンズ３ａの焦点８が配置されるように設定すると、略円柱状にすることができる。
【００３８】
本実施の形態のマイクロレンズ付突起プローブ１０の製造方法では、感光層１１に処理光７を照射することによって、感光層１１の一部によって突起プローブ１２を形成する。したがってエッチングすることなく突起プローブ１２を形成することができる。これによって突起プローブ１２の製造コストを低減し、かつタクトタイムを短縮することができる。したがってその他前記実施の形態と同様の効果を、達成することができる。
【００３９】
突起プローブ１２の形状は、突起プローブ１２を等方性エッチングをし、突起プローブ１２全体の縮小、および突起プローブ１２の先端部の曲率を小さくすることができる。また突起プローブ１３の外周部に、たとえばスパッタ装置および化学蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：略称ＣＶＤ）装置などを用いて、金属材料および誘電材料から成る犠牲層を形成し、等方性エッチングをしてもよい。このように形成された犠牲層は、突起プローブ１２の先端部の厚み寸法よりも、側面部の厚み寸法の方が小さくなる。したがって犠牲層が形成された突起プローブ１２を、等方性エッチングすることによって、突起プローブ１２の側面部の方が、先端部よりもエッチングされる。これによって突起プローブ１２の先端部は、側面部よりも小さく形成される。これによって突起プローブ先端曲率半径を小さくし、先端に発生する近接場光の光スポット径を小さくすることができる。
【００４０】
図６は、本発明の実施のさらに他の形態のマイクロレンズ付突起プローブ２０を製造する工程の一部を段階的に示し、マイクロレンズ付突起プローブ２０を処理光７の光軸を含む仮想平面で切断して示す断面図である。本実施の形態のマイクロレンズ付突起プローブ２０の製造方法は、前述の図１〜図５の製造方法と類似しており、本実施の形態の構成には前述の製造方法における対応する構成と同一の参照符号を付し、異なる構成についてだけ説明し、同様の構成については説明を省略する。本実施の形態は、前述の実施の形態に対して、プローブ形成工程が異なる。本実施の形態のプローブ形成工程は、仮プローブ形成段階および転写段階を含む。仮プローブ形成段階は、感光層１１に処理光７を照射することによって、感光層１１の一部に突起プローブと同様の構成の仮突起プローブ２１を形成する段階である。図６（ａ）を参照して、処理光７は、基板１３の厚み方向一方側から、マイクロレンズアレイ３を透過させて感光層１１に照射される。前述のように感光層１１は、略円錐状の領域が照射される。図６（ｂ）を参照して、感光層１１を現像およびベークなどの処理を行い、処理光７に照射された領域を除く残余の感光層１１が除去され、処理光７に照射された前記円錐状の領域を含む仮突起プローブ２１が形成される。
【００４１】
転写段階は、仮突起プローブ２１を形成した後に、基板１３の厚み方向他方側からエッチングして基板１３に仮突起プローブ２１の形状を転写して、基板の厚み方向他方側の表面部に突起プローブ２２を形成する段階である。再び図６（ｂ）を参照して、基板１３の厚み方向他方側から、たとえばＲＩＥ装置などを用いてドライエッチングをする。図６（ｃ）を参照して、基板１３および仮突起プローブ２１は、厚み方向に全体エッチングされ、仮突起プローブ２１の形状が基板１３に転写される。これによってマイクロレンズアレイ３と突起プローブ２２が基板１３に一体に形成される。したがって基板１３が石英から成る場合、石英から成る突起プローブ２２を形成することができる。このように突起プローブ２２は、転写する材料を選択することによって、感光層１１および基板１３以外の材料によって実現することができる。
【００４２】
本実施の形態のマイクロレンズ付突起プローブ２０の製造方法は、前述の実施の形態のようにレジスト片が残存しないので、レジスト片を取除く作業が必要ない。したがってタクトタイムを短縮することができる。また前述の実施の形態では、レジスト片が突起プローブ２２の先端部に残存するので、レジスト片によって先端部に負荷がかかり、損傷するおそれがある。本実施の形態では、徐々に感光層３３が除去されるので、突起プローブ２２の先端部のかかる負荷を低減し、損傷することを防ぐことができる。したがってその他前記実施の形態と同様の効果を、達成することができる。
【００４３】
図７は、本発明の実施のさらに他の形態のマイクロレンズ付突起プローブ３０を製造する工程の一部を段階的に示し、マイクロレンズ付突起プローブ３０を処理光７の光軸を含む仮想平面で切断して示す断面図である。本実施の形態のマイクロレンズ付突起プローブ３０の製造方法は、前述の図１〜図６の製造方法と類似しており、本実施の形態の構成には前述の製造方法における対応する構成と同一の参照符号を付し、異なる構成についてだけ説明し、同様の構成については説明を省略する。本実施の形態は、前述の実施の形態に対して、感光層形成工程が異なる。本実施の形態の感光層形成工程は、先ず、基板１３の厚み方向他方側の表面部に突起プローブ３１に好適な材料、たとえば高屈折率材料から成るプローブ層３２を形成する。次に、プローブ層３２の厚み方向他方側の表面部に感光性材料から成る感光層３３を形成する工程である。
【００４４】
図７（ａ）を参照して、処理光７は、基板１３の厚み方向一方側から、マイクロレンズアレイ３を透過させて感光層３３に照射される。前述のように感光層３３は、略円錐状の領域が照射される。次に図７（ｂ）を参照して、感光層３３を現像およびベークなどの処理を行い、処理光７に照射された領域を除く残余の感光層３３が除去され、処理光７に照射された前記円錐状の領域を含む仮突起プローブ３４が形成される。基板１３の厚み方向他方側から、たとえばＲＩＥ装置などを用いてドライエッチングをする。
【００４５】
次に図７（ｃ）を参照して、基板１３および仮突起プローブ３４は、厚み方向に全体エッチングされ、仮突起プローブ３４の形状がプローブ層３２に転写される。これによって突起プローブ３１は、プローブ層３２の材料から成る。したがって突起プローブ３１の材料は、プローブ層３２の材料を選択することによって決定することができる。プローブ層３２の材料が、高屈折率材料、たとえば窒化シリコンなどであると、高屈折率材料から成る突起プローブ３１を形成することができる。突起プローブ３１が高屈折率材料から成るので、突起プローブ３１中での光の閉じ込め効果が強くなり、突起プローブの、入射した光を近接場光に変換する変換効率を高くすることができる。したがってその他前記実施の形態と同様の効果を、達成することができる。
【００４６】
図８は、本発明の実施のさらに他の形態のマイクロレンズ付突起プローブ４０を製造する工程の一部を段階的に示し、マイクロレンズ付突起プローブ４０を処理光７の光軸を含む仮想平面で切断して示す断面図である。本実施の形態のマイクロレンズ付突起プローブ４０の製造方法は、前述の図１〜図７の製造方法と類似しており、本実施の形態の構成には前述の製造方法における対応する構成と同一の参照符号を付し、異なる構成についてだけ説明し、同様の構成については説明を省略する。本実施の形態は、前述の実施の形態に対して、プローブ形成工程が異なる。本実施の形態のプローブ形成工程では、感光層４に処理光７を照射するとき、形成すべき突起プローブ４１の形状に応じた入射角度範囲で、処理光７をマイクロレンズアレイ３に入射させる。
【００４７】
図８（ａ）を参照して、処理光７は、基板１３の厚み方向一方側から、マイクロレンズアレイ３を透過させて感光層３３に照射される。基板１３は、厚み方向が処理光７の光軸を含む仮想平面内で、処理光の光軸に対して連続的または断続的に角変位させる。換言すると、処理光７を前記仮想平面内で、走査させる。これによって感光層３３は、形成すべき突起プローブ４１の形状、たとえば略楔状に応じた領域が照射される。
【００４８】
次に図８（ｂ）を参照して、感光層３３を現像およびベークなどの処理を行い、処理光７に照射された領域を除く残余の感光層３３が除去され、処理光７に照射された前記略楔状の領域を含む仮突起プローブ３４が形成される。基板１３の厚み方向他方側から、たとえばＲＩＥ装置などを用いてドライエッチングをする。
【００４９】
次に図８（ｃ）を参照して、基板１３および仮突起プローブ３４は、厚み方向に全体エッチングされ、仮突起プローブ３４の形状が基板１３に転写される。これによって略楔状の突起プローブ４１を形成することができる。
【００５０】
図９は、マイクロレンズ付突起プローブ４０を示す斜視図である。このように突起プローブ４１が略楔状に形成されるので、前記仮想平面内であって、基板１３の厚み方向に垂直な方向に平行な偏光の処理光７を照射すると、突起プローブへ入射光した光を近接場光に変換する変換効率を高くすることができる。
【００５１】
本実施の形態では、感光層３３に処理光７を照射するとき、形成すべき突起プローブ４１の形状に応じた入射角度範囲で、処理光７をマイクロレンズアレイ３に入射させる。これによって形成すべき突起プローブ４１の形状に応じた感光層３３の領域を、照射することができる。したがって突起プローブ４１の形状を、任意の形状に形成することがきる。突起プローブ４１の光学的な性能、即ち先端部での近接場光の強度分布や、入射した光を近接場光に変換する変換効率などは、突起プローブ４１の形状に大きく左右されるため、形状を制御することで、突起プローブ４１の光学的な性能を調節することができる。これによって前述の実施の形態と同様の効果を、達成することができる。
【００５２】
図１０は、本発明の実施のさらに他の形態のマイクロレンズ付突起プローブ５０を製造する工程の一部を段階的に示し、マイクロレンズ付突起プローブ５０を処理光７の光軸を含む仮想平面で切断して示す断面図である。本実施の形態のマイクロレンズ付突起プローブ５０の製造方法は、前述の図１〜図９の製造方法と類似しており、本実施の形態の構成には前述の製造方法における対応する構成と同一の参照符号を付し、異なる構成についてだけ説明し、同様の構成については説明を省略する。本実施の形態は、前述の実施の形態に対して、プローブ形成工程が異なる。本実施の形態のプローブ形成工程では、感光層４に処理光７を照射するとき、形成すべき突起プローブ５１の形状に応じた入射角度範囲で、処理光７をマイクロレンズアレイ３に入射させる。
【００５３】
図１０（ａ）を参照して、処理光７は、基板１３の厚み方向一方側から、マイクロレンズアレイ３を透過させて感光層３３に照射される。基板１３は、厚み方向が処理光７の光軸を含む仮想平面内で、処理光の光軸に対して連続的または断続的に角変位させる。換言すると、処理光７を前記仮想平面内で、走査させる。２つの異なる方向に走査させることによって、感光層３３は、円錐台状の領域５１が照射される。照射される領域の厚み方向の寸法は、照射強度および照射時間を調節して、制御される。次に図１０（ｂ）を参照して、基板１３の厚み方向一方側から、基板１３に垂直に処理光７を照射する。処理光７は、マイクロレンズアレイ３を透過して、基板１３内部で焦点を結び、略円錐状の領域が照射される。したがって感光層３３は、円錐台の軸線と円錐の軸線とが同軸で一体の領域が照射される。円錐台の頂部の直径は、円錐の底部の直径よりも大きくなるように照射される。
【００５４】
次に図１０（ｃ）を参照して、感光層３３を現像およびベークなどの処理を行い、処理光７に照射された領域を除く残余の感光層３３が除去され、処理光７に照射された領域を含む仮突起プローブ３４が形成される。基板１３の厚み方向他方側から、たとえばＲＩＥ装置などを用いてドライエッチングをする。次に図１０（ｄ）を参照して、基板１３および仮突起プローブ３４は、厚み方向に全体エッチングされ、仮突起プローブ３４の形状が基板１３に転写される。これによって円錐台と円錐とが組合わされた突起プローブ４１を形成することができる。
【００５５】
突起プローブ４１が、円錐台と円錐とが組合わされた形状に形成されるので、突起プローブに入射される光の、近接場光への変換効率を高くすることができる。したがってその他前記実施の形態と同様の効果を、達成することができる。
【００５６】
前述の実施の形態では、処理光は、一定の強度分布を有しているがこれに限ることはない。たとえばプローブ形成工程で、感光層に処理光を照射するとき、形成すべき突起プローブの形状に応じた強度分布を有する処理光を、マイクロレンズアレイに入射させるようにしてもよい。たとえばスリット状の処理光を照射すると、略楔状の突起プローブを形成することができる。また透過率分布形のフォトマスク、たとえばグレースケールマスクなど、を用いて、処理光の強度分布を制御することができる。これによって突起プローブの先端部の角度である、円錐の角の大きさを調節することができる。これによって前述の実施の形態と同様の効果を、達成することができる。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、マイクロレンズを透過した処理光によって突起プローブを形成するので、マイクロレンズの光軸と突起プローブの光軸とが同軸となるように光学部品を形成することができる。したがってマイクロレンズの光軸と、突起プローブの光軸とを容易に高精度に同軸とすることができる。これによって別々に形成されたマイクロレンズと、突起プローブとを機械的操作によって位置合わせする必要がなくなり、タクトタイムを短縮することができる。また高精度の位置決め装置および張合わせ装置が不要となり、設備費用を低減することができる。また突起プローブを形成するために、フォトマスクが必要ないので、フォトマスクを製造する費用を低減することができる。
【００５８】
また本発明によれば、レジスト片を利用してマイクロレンズの光軸と、突起プローブの光軸とが同軸となるように光学部品を形成することが可能となる。
【００５９】
また本発明によれば、突起プローブは、レジスト片の位置に基づいて形成される。これによってマイクロレンズの光軸と、突起プローブの光軸とが同軸となるように光学部品を形成することができる。
【００６０】
また本発明によれば、エッチングすることなく突起プローブを形成することができる。これによって突起プローブの製造コストを低減し、かつタクトタイムを短縮することができる。
【００６１】
また本発明によれば、突起プローブは、転写する材料を選択することによって、感光性材料および基板以外の材料によって実現することができる。
【００６２】
また本発明によれば、形成すべき突起プローブの形状に応じた感光層の領域を、照射することができる。したがって突起プローブの形状を、任意の形状に形成することがきる。突起プローブの光学的な性能、即ち先端部での近接場光の強度分布や、入射した光を近接場光に変換する変換効率などは、突起プローブの形状に大きく左右されるため、形状を制御することで、突起プローブの光学的な性能を調節することができる。
【００６３】
また本発明によれば、形成すべき突起プローブの形状に応じた感光層の領域を、形状に応じた強度分布で照射することができる。したがって突起プローブの形状を、任意の形状に形成することができる。任意の形状にすることによって、突起プローブの光学的性能を調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の光学部品であるマイクロレンズ付突起プローブの製造方法を示すフローチャートである。
【図２】プローブ形成工程を示すフローチャートである。
【図３】マイクロレンズ付突起プローブ１を製造する工程を段階的に示し、マイクロレンズ付突起プローブ１を処理光の光軸を含む仮想平面で切断して示す断面図である。
【図４】本発明の実施の他の形態のマイクロレンズ付突起プローブ１０を製造する工程の一部を段階的に示し、マイクロレンズ付突起プローブ１０を処理光７の光軸を含む仮想平面で切断して示す断面図である。
【図５】マイクロレンズ付突起プローブ１０を製造する工程の一部を示し、マイクロレンズ付突起プローブ１０を処理光７の光軸を含む仮想平面で切断して示す断面図である。
【図６】本発明の実施のさらに他の形態のマイクロレンズ付突起プローブ２０を製造する工程の一部を段階的に示し、マイクロレンズ付突起プローブ２０を処理光７の光軸を含む仮想平面で切断して示す断面図である。
【図７】本発明の実施のさらに他の形態のマイクロレンズ付突起プローブ３０を製造する工程の一部を段階的に示し、マイクロレンズ付突起プローブ３０を処理光７の光軸を含む仮想平面で切断して示す断面図である。
【図８】本発明の実施のさらに他の形態のマイクロレンズ付突起プローブ４０を製造する工程の一部を段階的に示し、マイクロレンズ付突起プローブ４０を処理光７の光軸を含む仮想平面で切断して示す断面図である。
【図９】マイクロレンズ付突起プローブ４０を示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施のさらに他の形態のマイクロレンズ付突起プローブ５０を製造する工程の一部を段階的に示し、マイクロレンズ付突起プローブ５０を処理光７の光軸を含む仮想平面で切断して示す断面図である。
【符号の説明】
１，１０，２０，３０，４０，５０  マイクロレンズ付突起プローブ
２，１３  基板
３  マイクロレンズアレイ
４，１１，３３  感光層
５，１２，２２，３１，４１  突起プローブ
６  レジスト片
７  処理光
２１，３４  仮突起プローブ
【図１】
2005025069.tif 000003
【図２】
2005025069.tif 000004
【図３】
2005025069.tif 000005
【図４】
2005025069.tif 000006
【図５】
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【図６】
2005025069.tif 000008
【図７】
2005025069.tif 000009
【図８】
2005025069.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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