(57)【要約】【課題】十分に高い長期信頼性を得ることができるプローブおよびプローブアレイを提供すること。【解決手段】表面に微小開口３３を有するプローブ本体３０を備え、該微小開口３３の近傍で近接場光を発生させる平面型プローブにおいて、微小開口３３を含むプローブ本体３０の表面を覆う態様で、光の通過を許容する透光性保護膜２０を備えたものである。プローブ本体３０は、表面から突出した態様の突出部３１３を有し、該突出部３１３の先端面に微小開口３３が形成される基板３１と、該微小開口３３となる部分を除く基板３１および突出部３１３の表面を覆う態様で、光を遮断するための遮光膜１２とを備えたものである。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に微小開口を有するプローブ本体を備え、前記微小開口の近傍で近接場光を発生させるプローブにおいて、
前記微小開口を含むプローブ本体の表面を覆う態様で、光の通過を許容する透光性保護膜を備えたことを特徴とするプローブ。
【請求項２】
表面に微小開口を有するプローブ本体を備え、前記プローブ本体の表面上に発生した近接場光の強度を、前記微小開口を通じて検出するためのプローブにおいて、
前記微小開口を含むプローブ本体の表面を覆う態様で、光の通過を許容する透光性保護膜を備えたことを特徴とするプローブ。
【請求項３】
前記プローブ本体は、
表面から突出した態様の突出部を有し、該突出部の端面に前記微小開口が形成される基部と、
前記微小開口となる部分を除く前記基部および前記突出部の表面を覆う態様で、光を遮断するための遮光膜と
を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプローブ。
【請求項４】
前記透光性保護膜は、前記基部と同一の材料から成ることを特徴とする請求項３に記載のプローブ。
【請求項５】
前記透光性保護膜は、二酸化ケイ素から成り、前記基部は、石英から成ることを特徴とする請求項３に記載のプローブ。
【請求項６】
前記透光性保護膜は、前記基部より屈折率が大きい材料から成ることを特徴とする請求項３に記載のプローブ。
【請求項７】
前記基部が石英または光学ガラス材料から成り、
前記透光性保護膜は、前記基部より屈折率が大きい窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素、炭素あるいは炭素を主成分とする化合物、並びに酸化アルミニウムのいずれかから成ることを特徴とする請求項３に記載のプローブ。
【請求項８】
前記基部の裏面には、光の通過を許容する透光性支持部材を配設したことを特徴とする請求項３〜７のいずれか一つに記載のプローブ。
【請求項９】
前記突出部の根元部分に光を集める集光手段を設けたことを特徴とする請求項３〜８のいずれか一つに記載のプローブ。
【請求項１０】
前記突出部の周辺領域に、該突出部の突出高さとほぼ等しい高さを有する保護壁を備えたことを特徴とする請求項３〜９のいずれか一つに記載のプローブ。
【請求項１１】
上記請求項１〜１０のいずれか一つに記載のプローブを、所定の間隔で配列したことを特徴とするプローブアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブおよびプローブアレイに関し、より詳細には、例えば、走査型近接場光学顕微鏡に利用され、あるいはＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｄｉｓｃ）等の光記録媒体に記録・再生を行なう際に利用されるプローブおよびプローブアレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｐｒｏｂｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）は、測定対象である試料表面の約１μｍ以下にプローブ（探針）を接近させて走査することにより、該試料表面の微細構造を高倍率で観察できる装置の総称であり、例えば、走査型トンネリング顕微鏡（ＳＴＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）、磁気力顕微鏡（ＭＦＭ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）、走査型近接場光学顕微鏡（ＮＳＯＭ：Ｎｅａｒ−ｆｉｅｌｄ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）等がある。
【０００３】
上記走査型近接場光学顕微鏡（ＮＳＯＭ）は、近年、エバネッセント波等の近接場の光（近接場光；Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｏｐｔｉｃｓ）を検出することにより回折限界を超えた分解能を有する光学顕微鏡として、生体試料の蛍光測定、フォトニクス材料、素子の評価（誘電体光導波路各種特性評価、半導体量子ドットの発光スペクトルの測定、半導体面発光素子の諸特性の評価など）等への応用を目指して盛んに開発が進められている。
【０００４】
ここに、近接場とは、屈折率の異なる二つの媒体の一方から全反射条件以上で入射した光は、境界面にすべて反射されるが、一部境界面を越え非伝播の電場成分のみが染み出した領域が形成され、この非伝播の電場成分が染み出した領域（漏れ光）のことを意味する。この近接場領域に、微小な散乱体を挿入することにより、近接場が散乱され伝播光の近接場光に変換される。
【０００５】
このような走査型近接場光学顕微鏡（ＮＳＯＭ）としては、次のような二つのものがある。一つは、試料に光を照射することにより該試料のまわりに近接場を発生させ、この試料に対して、先鋭化された先端の表面に微小開口が形成されたプローブを近づけて動かすことにより、伝播光である近接場光を検出して該試料の表面の微細構造を観察するものである。もう一つは、先鋭化された先端の表面に微小開口が形成されたプローブにおいて、該微小開口の近傍で近接場光を発生させ、このプローブを試料に近づけて動かすことにより、近接場光で試料を照らして該試料の表面の微細構造を観察するものである。ここに、微小開口は、導入される光（近接場光）の波長よりも微細な開口、すなわち該波長よりも小さい径の開口である。また、微小開口近傍での近接場は、開口寸法と略同じくらいにしか横方向の広がりを持たず、開口から離れるにしたがって指数関数的に強度が減少し、開口と同程度以上に染み出すことがない。このような近接場光を用いれば、光の回折限界を超えた解像度が得られる。ところが、一般に伝播光に比べ近接場光は、非常に強度が弱く、効果的に近接場光を発生させる方法、検出する方法が模索されている。
【０００６】
一方、上記走査型近接場光学顕微鏡とは別に、近接場光を用いた光記録技術の開発も盛んに行われている。例えばＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｄｉｓｃ）等に代表される光記録媒体は、光記録の高密度化に加え、デジタル画像圧縮技術の進歩に伴い進展している。この高密度化には、記録ビットの微小化が必要であり、入射する光の短波長化およびレンズの高ＮＡ化が図られている。しかし、光の回折限界により、記録に関しては記録ビットを微小化することが困難になる。また、再生に関しては、微小化した記録ビットをクロストーク（外乱）なしで読むことができなくなる。
【０００７】
そこで、このような光の回折限界による記録、再生の限界に対する解決策の一つとして、近接場光を用いた光方式が提案されている。つまり、先端に微小開口を有するプローブを碁盤目状に配列したプローブアレイ、すなわち碁盤目状に複数の微小開口を有する平面型プローブが提案されている。この平面型プローブを用いることにより、走査速度は、（目標とする記録・再生の走査速度）／（微小開口数）で済むため、走査速度は低速でも、記録・再生は高速に行うことが可能である。このように、高密度記録と高速記録・再生を行なう際は、平面型プローブの近接場光を用いることが有効になる。
【０００８】
以上のような走査型近接場光学顕微鏡や光記録技術等に利用されるプローブ（平面型プローブ）は、基部と、遮光膜とを備えて構成してある。基部は、例えばガラス材料から成り、その表面から突出した態様の突出部を有し、該突出部の先端面に微小開口が設けられている。遮光膜は、光を遮断するためのものであり、微小開口を除く基部および突出部の表面を覆うものである。このような遮光膜は、通常、真空蒸着法やスパッタリング法で形成されている。遮光膜材料としては、形成が容易で、高光反射率を有するアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）等が主に用いられている。また、場合によっては、金（Ａｕ）が用いられることもあるが、金は、ガラス材料から成る基部との付着力が弱いため、クロム（Ｃｒ）やチタン（Ｔｉ）等を付着強化材料として介在させた状態で基部に付着させるのが一般的である。
【０００９】
【特許文献１】特開平７−１４６１２６号公報
【特許文献２】特開２０００−１８２２６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、アルミニウムや銀は、長期間外気に晒すと腐食しやすいために使用寿命は長いものにならず、長期信頼性に劣るという問題があった。また、金は腐食しないが、付着強化材料として用いたクロムやチタンが外気に晒すと腐食しやすいために使用寿命が長いものにならず、結果として長期信頼性に劣るという問題があった。
【００１１】
本発明は、上記実情に鑑みて、十分に高い長期信頼性を得ることができるプローブおよびプローブアレイを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係るプローブは、表面に微小開口を有するプローブ本体を備え、前記微小開口の近傍で近接場光を発生させるプローブにおいて、前記微小開口を含むプローブ本体の表面を覆う態様で、光の通過を許容する透光性保護膜を備えたことを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、光の通過を許容する透光性保護膜が、微小開口を含むプローブ本体の表面を覆う態様で備えてあるので、プローブ本体の表面が外気に晒されることがない。
【００１４】
また、本発明の請求項２に係るプローブは、表面に微小開口を有するプローブ本体を備え、前記プローブ本体の表面上に発生した近接場光の強度を、前記微小開口を通じて検出するためのプローブにおいて、前記微小開口を含むプローブ本体の表面を覆う態様で、光の通過を許容する透光性保護膜を備えたことを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、光の通過を許容する透光性保護膜が、微小開口を含むプローブ本体の表面を覆う態様で備えてあるので、プローブ本体の表面が外気に晒されることがない。
【００１６】
また、本発明の請求項３に係るプローブは、上記請求項１または上記請求項２において、前記プローブ本体は、表面から突出した態様の突出部を有し、該突出部の端面に前記微小開口が形成される基部と、前記微小開口となる部分を除く前記基部および前記突出部の表面を覆う態様で、光を遮断するための遮光膜とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、突出部を有しているので、該突出部の端面に形成される微小開口の近傍から近接場光を発生させることができ、また、遮光膜が形成してあるので、散乱光の影響を低減させることができる。
【００１８】
また、本発明の請求項４に係るプローブは、上記請求項３において、前記透光性保護膜は、前記基部と同一の材料から成ることを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、透光性保護膜が基部と同一の材料から成るので、透光性保護膜と基部との間での熱膨張差がない。
【００２０】
また、本発明の請求項５に係るプローブは、上記請求項３において、前記透光性保護膜は、二酸化ケイ素から成り、前記基部は、石英から成ることを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、透光性保護膜が二酸化ケイ素から成り、基部が石英から成るので、透光性保護膜と基部との間での熱膨張差がない。
【００２２】
また、本発明の請求項６に係るプローブは、上記請求項３において、前記透光性保護膜は、前記基部より屈折率が大きい材料から成ることを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、透光性保護膜が基部より屈折率が大きい材料から成るので、基部から透光性保護膜に入射した入射光の波長は短くなる。
【００２４】
また、本発明の請求項７に係るプローブは、上記請求項３において、前記基部が石英または光学ガラス材料から成り、前記透光性保護膜は、前記基部より屈折率が大きい窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素、炭素あるいは炭素を主成分とする化合物、並びに酸化アルミニウムのいずれかから成ることを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、透光性保護膜が、基部の材料である石英または光学ガラス材料より屈折率が大きい窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素、炭素あるいは炭素を主成分とする化合物、並びに酸化アルミニウムのいずれかから成るので、基部から透光性保護膜に入射した入射光の波長は短くなる。
【００２６】
また、本発明の請求項８に係るプローブは、上記請求項３〜７のいずれか一つにおいて、前記基部の裏面には、光の通過を許容する透光性支持部材を配設したことを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、基部の裏面に透光性支持部材を配設したので、基部材料として、所定の厚みを有する板状に成形することができない、あるいは成形が困難な材料、あるいは透過率が低いために薄くして用いることが必要な材料を用いることが可能になる。
【００２８】
また、本発明の請求項９に係るプローブは、上記請求項３〜８のいずれか一つにおいて、前記突出部の根元部分に光を集める集光手段を設けたことを特徴とする。
【００２９】
この発明によれば、集光手段がプローブの裏面側からの光を対応する突出部の根元部分に集光させるので、該突出部の微小開口の近傍で近接場光を発生させることができる。
【００３０】
また、本発明の請求項１０に係るプローブは、上記請求項３〜９のいずれか一つにおいて、前記突出部の周辺領域に、該突出部の突出高さとほぼ等しい高さを有する保護壁を備えたことを特徴とする。
【００３１】
この発明によれば、突出部の周辺領域に、該突出部の突出高さとほぼ等しい高さを有する保護壁を備えたので、プローブを対象物に近接場光の波長以下に接近させた場合にも、突出部が対象物に接触してしまう虞れがない。
【００３２】
また、本発明の請求項１１に係るプローブアレイは、上記請求項１〜１０のいずれか一つに記載のプローブを、所定の間隔で配列したことを特徴とする。
【００３３】
この発明によれば、光の通過を許容する透光性保護膜が、微小開口を含むプローブ本体の表面を覆う態様で備えてあるので、プローブ本体の表面が外気に晒されることがない。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の請求項１に記載のプローブによれば、光の通過を許容する透光性保護膜が、微小開口を含むプローブ本体の表面を覆う態様で備えてあるので、プローブ本体の表面が外気に晒されることがなく、該プローブ本体の表面が腐食等してしまう虞れがない。そのため、プローブの使用寿命を長いものとすることができ、十分に高い長期信頼性を得ることができるという効果を奏する。また、透光性保護膜は、光の通過を許容するものであるので、発生した近接場光の強度を弱めることがなく、光利用効率を低下させることはない。
【００３５】
本発明の請求項２に記載のプローブによれば、光の通過を許容する透光性保護膜が、微小開口を含むプローブ本体の表面を覆う態様で備えてあるので、プローブ本体の表面が外気に晒されることがなく、該プローブ本体の表面が腐食等してしまう虞れがない。そのため、プローブの使用寿命を長いものとすることができ、十分に高い長期信頼性を得ることができるという効果を奏する。また、透光性保護膜は、光の通過を許容するものであるので、発生した近接場光の強度を弱めることがなく、光利用効率を低下させることはない。
【００３６】
本発明の請求項３に記載のプローブによれば、光の通過を許容する透光性保護膜が、微小開口を含むプローブ本体の表面を覆う態様で備えてあるので、プローブ本体の表面が外気に晒されることがなく、該プローブ本体の表面が腐食等してしまう虞れがない。そのため、プローブの使用寿命を長いものとすることができ、十分に高い長期信頼性を得ることができるという効果を奏する。また、透光性保護膜は、光の通過を許容するものであるので、発生した近接場光の強度を弱めることがなく、光利用効率を低下させることはない。
【００３７】
本発明の請求項４に記載のプローブによれば、上記請求項３に記載の発明が奏する効果に加え、次のような効果を奏する。透光性保護膜が基部と同一の材料から成るので、両者の間での熱膨張差がない。これにより、透光性保護膜と基部との間での位置ずれ等が生ずる虞れがないため、より信頼性の高い平面型プローブを得ることができるという効果を奏する。
【００３８】
本発明の請求項５に記載のプローブによれば、上記請求項３に記載の発明が奏する効果に加え、次のような効果を奏する。透光性保護膜が二酸化ケイ素から成り、基部が石英から成るので、両者の間での熱膨張差がない。これにより、透光性保護膜と基部との間での位置ずれ等が生ずる虞れがないため、より信頼性の高い平面型プローブを得ることができるという効果を奏する。
【００３９】
本発明の請求項６に記載のプローブによれば、上記請求項３に記載の発明が奏する効果に加え、次のような効果を奏する。透光性保護膜が基部より屈折率が大きい材料から成るので、基部から透光性保護膜に入射した入射光の波長は短くなる。そのため、より小さい近接場光を微小開口の近傍から発生させることができるという効果を奏する。
【００４０】
本発明の請求項７に記載のプローブによれば、上記請求項３に記載の発明が奏する効果に加え、次のような効果を奏する。透光性保護膜が、基部の材料である石英または光学ガラス材料より屈折率が大きい窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素、炭素あるいは炭素を主成分とする化合物、並びに酸化アルミニウムのいずれかから成るので、基部から透光性保護膜に入射した入射光の波長は短くなる。そのため、より小さい近接場光を微小開口の近傍から発生させることができるという効果を奏する。
【００４１】
本発明の請求項８に記載のプローブによれば、上記請求項３〜７に記載の発明が奏する効果に加え、次のような効果を奏する。基部の裏面に透光性支持部材を配設したので、基部材料として、所定の厚みを有する板状に成形することができない、あるいは成形が困難な材料、あるいは透過率が低いために薄くして用いることが必要な材料を用いることが可能になり、屈折率、透過率、使用波長の選択性が向上するという効果を奏する。
【００４２】
本発明の請求項９に記載のプローブによれば、上記請求項３〜８に記載の発明が奏する効果に加え、次のような効果を奏する。集光手段がプローブの裏面側からの光を対応する突出部の根元部分に集光させるので、該突出部の微小開口の近傍で近接場光を発生させることができるという効果を奏する。
【００４３】
本発明の請求項１０に記載のプローブによれば、上記請求項３〜９に記載の発明が奏する効果に加え、次のような効果を奏する。突出部の周辺領域に、該突出部の突出高さとほぼ等しい高さを有する保護壁を備えたので、プローブを対象物に近接場光の波長以下に接近させた場合にも、突出部が対象物に接触して破損してしまうことを防止することができるという効果を奏する。
【００４４】
本発明の請求項１１に記載のプローブアレイによれば、上記請求項１〜１０のいずれか一つに記載のプローブを所定の間隔で配列したものなので、光の通過を許容する透光性保護膜が、微小開口を含むプローブ本体の表面を覆う態様で備えてあるので、プローブ本体の表面が外気に晒されることがなく、該プローブ本体の表面が腐食等してしまう虞れがない。そのため、プローブの使用寿命を長いものとすることができ、十分に高い長期信頼性を得ることができるという効果を奏する。また、透光性保護膜は、光の通過を許容するものであるので、発生した近接場光の強度を弱めることがなく、光利用効率を低下させることはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下に添付図面を参照して、本発明に係るプローブおよびプローブアレイの好適な実施例について詳細に説明する。尚、この実施例により本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００４６】
図１は、本発明の実施例１に係るプローブの要部を示した拡大断面側面図である。ここで、この実施例１に係るプローブは、走査型近接場光学顕微鏡等に利用される光ファイバープローブとして説明する。図１において、光ファイバープローブは、プローブ本体１０と、透光性保護膜２０とを備えて構成してある。
【００４７】
プローブ本体１０は、光ファイバー（基部）１１と、遮光膜１２とを備えて構成してある。光ファイバー１１は、コア１１１と、クラッド１１２とから形成してある。コア１１１は、光ファイバー１１の中心軸上に沿って延設してあり、クラッド１１２は、コア１１１の周囲を覆う態様で配設してある。コア１１１の先端部分には、クラッド１１２の先端面（光ファイバー１１の表面）から突出した態様の突出部１１３が形成してある。突出部１１３は、先端に向かって漸次径が小さくしてあり、すなわち先鋭化してある。このような突出部１１３の先鋭化処理は、例えば、酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ2）を添加した石英から成るコア（石英コア）１１１と、石英から成るクラッド（純石英クラッド）１１２との緩衝フッ酸液（エッチング液）によるエッチングレートの差を利用して行われる。
【００４８】
遮光膜１２は、光を遮断するためのものであり、光ファイバー１１の表面を覆う態様で形成してある。より詳細には、遮光膜１２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）等の金属から成り、真空蒸着法等により光ファイバー１１の表面を覆う態様で形成してある。尚、遮光膜１２として金（Ａｕ）を用いる場合には、クロム（Ｃｒ）やチタン（Ｔｉ）を付着強化材料として介在させて真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気相成長法）法、メッキ法等により光ファイバー１１の表面に形成してある。
【００４９】
そして、突出部１１３の先端面上に形成してある遮光膜１２を、例えばフォーカスト・イオンビーム（ＦＩＢ）を用いて除去することにより、該突出部１１３の先端面に微小開口１３が形成してある。換言すると、プローブ本体１０は、その表面に微小開口１３を有している。この微小開口１３は、後述する近接場光の波長よりも微細、すなわち該近接場光の波長よりも小さい径を有している。
【００５０】
透光性保護膜２０は、微小開口１３を含むプローブ本体１０の表面を覆う態様、すなわち遮光膜１２および微小開口１３を覆う態様で形成してある。この透光性保護膜２０は、光の通過を許容するものであり、例えば二酸化ケイ素から形成してある。
【００５１】
上記光ファイバープローブにおいては、図２に示したように、その裏面側に凸レンズＬを配置して光源からの光を突出部１１３の根元部分に集光させることにより、表面側における微小開口１３の近傍で近接場光を発生させることができる。
【００５２】
以上のような本発明の実施例１に係る光ファイバープローブによれば、光の通過を許容する透光性保護膜２０が、遮光膜１２および微小開口１３を覆う態様で形成してあるので、遮光膜１２が外気に晒されることがなく、該遮光膜１２が腐食してしまう虞れがない。そのため、光ファイバープローブの使用寿命を長いものとすることができ、十分に高い長期信頼性を得ることができる。また、透光性保護膜２０は、光の通過を許容するものであるので、発生した近接場光の強度を弱めることがなく、光利用効率を低下させることはない。
【００５３】
上記光ファイバープローブによれば、透光性保護膜２０が二酸化ケイ素から形成してあるので、石英から成る光ファイバー１１との間での熱膨張差がない。これにより、透光性保護膜２０と、光ファイバー１１との間での位置ずれ等が生ずる虞れがない。そのため、より信頼性の高い光ファイバープローブを得ることができる。
【００５４】
以上、本発明の実施例１について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく種々の変更を行うことができる。例えば、透光性保護膜として、石英から成る光ファイバー１１よりも屈折率が大きい窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素、炭素あるいは炭素を主成分とする化合物、並びに酸化アルミニウム等から形成してもよい。ここに、炭素あるいは炭素を主成分とする化合物としては、ダイヤモンドやダイヤモンドライクカーボンがある。このように光ファイバー１１よりも屈折率が大きい材料から透光性保護膜を形成することにより、光ファイバー１１から透光性保護膜に入射した入射光の波長は短くなる。そのため、より小さい近接場光を微小開口１３の近傍から発生させることができる。
【実施例２】
【００５５】
図３は、本発明の実施例２に係るプローブアレイの要部を示したものであり、図３の（ａ）は拡大平面図であり、図３の（ｂ）は拡大断面側面図である。ここで、この実施例２に係るプローブアレイは、光記録技術等に利用される平面型プローブとして説明する。尚、上述の実施例１と同様の構成を有するものには同一の符号を付してその説明を省略する。図３において、平面型プローブは、プローブ本体３０と、透光性保護膜２０とを備えて構成してある。
【００５６】
プローブ本体３０は、基板（基部）３１と、遮光膜１２とを備えて構成してある。基板３１は、板部３１１と、複数の突出部３１３とから形成してある。板部３１１は、例えば石英から成り、平板状の形状を有している。突出部３１３は、板部３１１の表面から突出した態様で形成され、碁盤目状に配列している。それぞれの突出部３１３は、先端に向かって漸次径が小さくしてあり、すなわち先鋭化してある。このような突出部３１３は、従来の手法（例えば、特開２００１−２０８６７２号公報または特開２０００−１８２２６４号公報等に提案されている手法）を用いて形成することができる。
【００５７】
遮光膜１２は、上述のように、光を遮断するためのものであり、突出部３１３を含む基板３１の表面を覆う態様で形成してある。そして、それぞれの突出部３１３の先端面上に形成してある遮光膜１２を、例えばフォーカスト・イオンビームを用いて除去することにより、各突出部３１３の先端面に微小開口３３が形成してある。換言すると、プローブ本体３０は、その表面に複数の微小開口３３を有している。これら微小開口３３は、後述する近接場光の波長よりも微細、すなわち該近接場光の波長よりも小さい径を有している。
【００５８】
透光性保護膜２０は、微小開口３３を含むプローブ本体３０の表面を覆う態様、すなわち遮光膜１２および微小開口３３を覆う態様で形成してある。この透光性保護膜２０は、光の通過を許容するものであり、例えば二酸化ケイ素から形成してある。
【００５９】
上記平面型プローブにおいては、図４に示したように、その裏面側に凸レンズＬを配置して光源からの光を突出部３１３の根元部分に集光させることにより、表面側における各微小開口３３の近傍で近接場光を発生させることができる。
【００６０】
以上のような本発明の実施例２に係る平面型プローブによれば、光の通過を許容する透光性保護膜２０が、遮光膜１２および微小開口３３を覆う態様で形成してあるので、遮光膜１２が外気に晒されることがなく、該遮光膜１２が腐食してしまう虞れがない。そのため、平面型プローブの使用寿命を長いものとすることができ、十分に高い長期信頼性を得ることができる。また、透光性保護膜２０は、光の通過を許容するものであるので、発生した近接場光の強度を弱めることがなく、光利用効率を低下させることはない。
【００６１】
上記平面型プローブによれば、透光性保護膜２０が二酸化ケイ素から形成してあるので、石英から成る基板３１との間での熱膨張差がない。これにより、透光性保護膜２０と、基板３１との間での位置ずれ等が生ずる虞れがない。そのため、より信頼性の高い平面型プローブを得ることができる。
【００６２】
以上、本発明の実施例２について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく種々の変更を行うことができる。例えば、透光性保護膜として、石英から成る基板３１よりも屈折率が大きい窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素、炭素あるいは炭素を主成分とする化合物、並びに酸化アルミニウム等から形成してもよい。ここに、炭素あるいは炭素を主成分とする化合物としては、ダイヤモンドやダイヤモンドライクカーボンがある。このように基板３１よりも屈折率が大きい材料から透光性保護膜を形成することにより、基板３１から透光性保護膜に入射した入射光の波長は短くなる。そのため、より小さい近接場光を各微小開口３３の近傍から発生させることができる。
【００６３】
図５は、本発明の実施例２に係る平面型プローブ（プローブアレイ）の変形例を示した拡大断面側面図である。尚、上記図１〜図４と同一の構成を有するものには同一の符号を付してその説明を省略する。図５において、平面型プローブは、基板３１の裏面側に透光性支持部材４０が配設してある。このような透光性支持部材４０を基板３１の裏面側に配設することにより、基板材料として、所定の厚みを有する基板に成形することができない、あるいは成形が困難な材料、あるいは透過率が低いために薄くして用いることが必要な材料を用いることが可能になり、屈折率、透過率、使用波長の選択性が向上する。具体的には、透光性支持部材４０として石英または光学ガラスを用い、基板材料として、スパッタまたはＣＶＤで形成したダイヤモンド膜、Ｓｉ3Ｎ4膜、Ｓｉ膜、あるいは陽極接合したＳｉ単結晶などを用いることが可能になる。
【００６４】
更に、基板材料として、単結晶Ｓｉ、ＳｉＯ2、Ｇｅ、ガラス、結晶石英、Ｃ（ダイヤモンド）、アモルファスＳｉ、マイクロクリスタル（微小結晶）Ｓｉ、多結晶Ｓｉ、ＳｉxＮy（ｘ、ｙは任意）、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＴｅＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ2Ｓ、ＬｉＧａＯ2、ＢａＴｉＯ3、ＳｒＴｉＯ3、ＰｂＴｉＯ3、ＫＮＮＯ3、Ｋ（Ｔａ、Ｎｂ）Ｏ3（ＫＴＮ）、ＬｉＴａＯ3、ＬｉｔＴａＯ3、Ｐｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3、（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ2、（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｈｆ，Ｔｉ）Ｏ3、ＰｂＧｅＯ3、Ｌｉ2ＧｅＯ3、ＭｇＡｌ2Ｏ4、ＣｏＦｅ2Ｏ4、（Ｓｒ，Ｂａ）Ｎｂ2Ｏ6、Ｌａ2Ｔｉ2Ｏ7、Ｎｄ2Ｔｉ2Ｏ7、Ｂａ2ＴｉＳｉ12Ｏ8、Ｐｂ5Ｇｅ3Ｏ11、Ｂｉ4Ｇｅ3Ｏ12、Ｂｉ4Ｓｉ3Ｏ12、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12、Ｇｄ3Ｆｅ5Ｏ12、（Ｇｄ，Ｂｉ）3Ｆｅ5Ｏ12、Ｂａ2ＮａＮｂＯ15、Ｂｉ12ＧｅＯ2Ｏ、Ｂｉ12ＳｉＯ2、Ｇａ12Ａｌ14Ｏ33、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＲｂＦ、ＣｓＦ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＲｂＣｌ、ＣｓＣｌ、ＡｇＣｌ、ＴｌＣｌ、ＣｕＣｌ、ＬｉＢｒ、ＮａＢｒ、ＫＢｒ、ＣｓＢｒ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩ、ＣｓＩ、Ｔｌ（Ｂｒ，Ｉ）、ＴＩ（Ｃｌ，Ｂｒ）、ＭｇＦ2、ＣａＦ2、ＳｒＦ2、ＣａＦ2、ＰｂＦ2、Ｈｇ2ＣＩ2、ＦｅＦ3、ＣｓＰｂＣｌ3、ＢａＭｇＦ4、ＢａＺｎＦ4、Ｎａ2ＳｂＦ5、ＬｉＣｌＯ4・３Ｈ2Ｏ、ＣｄＨｇ（ＳＣＮ）4、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、α‐ＨｇＳ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＥｕＳ、ＥｕＳｅ、ＧａＳｅ、ＬｉＩｎＳ2、ＡｇＧａＳ2、ＡｇＧａＳ2、ＡｇＧａＳｅ2、ＴｉＩｎＳ2、ＴｉＩｎＳｅ2、ＴｌＧａＳｅ2、ＴｌＧａＳ2、Ａｓ2Ｓ3、Ａｓ2Ｓｅ3、Ａｇ3ＡｓＳ3、Ａｇ3ＳｂＳ3、ＣｄＧａＳ4、ＣｄＣｒ2Ｓ4、ＴｌＴａ3Ｓ4、Ｔｌ3ＴａＳｅ4、Ｔｌ3ＶＳ4、Ｔｌ3ＡｓＳ4、Ｔｌ3ＰＳｅ4、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、（Ｇａ，Ａｌ）Ａｓ、Ｇａ（Ａｓ，Ｐ）、（ＩｎＧａ）Ｐ、（ＩｎＧａ）Ａｓ、（Ｇａ，Ａｌ）Ｓｂ、Ｇａ（ＡｓＳｂ）、（ＩｎＧａ）（ＡｓＰ）、（ＧａＡＩ）（ＡｓＳｂ）、ＺｎＧｅＰ2、ＣａＣＯ3、ＮａＮｏ3、α‐ＨＩＯ3、α‐ＬｉＯ3、ＫＩＯ2Ｆ2、ＦｅＢＯ3、ＦｅＢＯ3、Ｆｅ3ＢＯ6、ＫＢ5Ｏ8・４Ｈ2Ｏ、ＢｅＳＯ4・２Ｈ2Ｏ、ＣｕＳＯ4・５Ｈ2Ｏ、Ｌｉ2ＳＯ4・Ｈ2Ｏ、ＫＨ2ＰＯ4、ＫＤ2ＰＯ4、ＮＨ4Ｈ2ＰＯ4、ＫＨ2ＡｓＯ4、ＫＤ2ＡｓＯ4、ＣＳＨ2ＡｓＯ4、ＣｓＤ2ＡｓＯ4、ＫＴｉＯＰＯ4、ＲｂＴｉＯＰＯ4、（Ｋ，Ｒｂ）ＴｉＯＰＯ4、ＰｂＭｏＯ4、β‐Ｇｄ4（ＭｏＯ4）3、β‐Ｔｂ2（ＭｏＯ4）3、Ｐｂ2ＭｏＯ5、Ｂｉ2ＷＯ6、Ｋ2ＭｏＯＳ3・ＫＣＬ、ＹＶＯ4Ｃａ3（ＶＯ4）2、Ｐｂ5（ＧｅＯ4）（ＶＯ4）2、ＣＯ（ＮＨ2）2、Ｌｉ（ＣＯＯＨ）・Ｈ2Ｏ、Ｓｒ（ＣＯＯＨ）2、（ＮＨ4ＣＨ2ＣＯＯＨ）3Ｈ2ＳＯ4、（ＮＤ4ＣＤ2ＣＯＯＤ）3Ｄ2ＳＯ4、（ＮＨ4ＣＨ2ＣＯＯＨ）3Ｈ2ＢｅＦ、（ＮＨ4）2Ｃ2Ｏ4・Ｈ2Ｏ、Ｃ4Ｈ3Ｎ3Ｏ4、Ｃ6Ｈ9ＮＯ3、Ｃ6Ｈ4（ＮＯ2）、Ｃ6Ｈ4ＮＯ2Ｂｒ、Ｃ6Ｈ4ＮＯ2ＣＩ、Ｃ6Ｈ4ＮＯ2ＮＨ2、Ｃ6Ｈ4（ＮＨ4）ＯＨ、Ｃ6Ｈ4（ＣＯ2）2ＨＣｓ、Ｃ6Ｈ4（ＣＯ2）2ＨＲｂ、Ｃ6Ｈ3ＮＯ2ＣＨ3ＮＨ2、Ｃ6Ｈ3ＣＨ3（ＮＨ2）2、Ｃ6Ｈ12Ｏ5・Ｈ2ＯＫＨ（Ｃ8Ｈ4Ｏ4）、Ｃ１ＯＨ１１Ｎ3Ｏ6、[ＣＨ2・ＣＦ2]ｎも使用可能である。
【００６５】
図６は、本発明の実施例２に係る平面型プローブ（プローブアレイ）の他の変形例を示したものであり、図６の（ａ）は拡大平面図であり、図６の（ｂ）は拡大断面側面図である。尚、上記図１〜図４と同一の構成を有するものには同一の符号を付してその説明を省略する。この図６において、平面型プローブは、プローブ本体５０と、透光性保護膜２０とを備えて構成してある。
【００６６】
プローブ本体５０は、基板（基部）５１と、遮光膜１２とを備えて構成してある。基板５１は、板部３１１と、複数の突出部３１３と、保護壁部３１４とから形成してある。保護壁部３１４は、突出部３１３と同様に、板部３１１の表面から突出した態様で形成され、図示のように一方向のみ開放して二つの突出部３１３を囲繞するよう設けてある。この保護壁部３１４の突出高さは、突出部３１３の突出高さと同じ大きさである。
【００６７】
遮光膜１２は、上述のように、光を遮断するためのものであり、突出部３１３および保護壁部３１４を含む基板５１の表面を覆う態様で形成してある。そして、それぞれの突出部３１３の先端面上に形成してある遮光膜１２を、例えばフォーカスト・イオンビームを用いて除去することにより、各突出部３１３の先端面に微小開口３３が形成してある。換言すると、プローブ本体５０は、その表面に複数の微小開口３３を有している。これら微小開口３３は、後述する近接場光の波長よりも微細、すなわち該近接場光の波長よりも小さい径を有している。また、保護壁部３１４の先端面上に形成してある遮光膜についても、同様に例えばフォーカスト・イオンビームを用いて除去してある。
【００６８】
透光性保護膜２０は、微小開口３３を含むプローブ本体５０の表面を覆う態様、すなわち遮光膜１２、微小開口３３および保護壁部３１４の先端面を覆う態様で形成してある。この透光性保護膜２０は、光の通過を許容するものであり、例えば二酸化ケイ素から形成してある。
【００６９】
上記平面型プローブにおいては、図７に示したように、その裏面側に凸レンズＬを配置して光源からの光を突出部３１３の根元部分に集光させることにより、表面側における各微小開口３３の近傍で近接場光を発生させることができる。
【００７０】
以上のような平面型プローブによれば、突出部３１３と同じ突出高さの保護壁部３１４が、突出部３１３の周辺領域に設けてあるので、平面型プローブを光記録媒体に近接場光の波長以下に接近させた場合にも、突出部３１３が光記録媒体に接触して破損してしまうことを防止することができる。
【００７１】
図８は、本発明の実施例２に係る平面型プローブ（プローブアレイ）の他の変形例を示した拡大断面側面図である。尚、上記図１〜図７と同一の構成を有するものには同一の符号を付してその説明を省略する。この図８において、平面型プローブは、プローブ本体６０と、透光性保護膜２０とを備えて構成してある。
【００７２】
プローブ本体６０は、基板（基部）６１と、遮光膜１２とを備えて構成してある。基板６１は、板部３１１と、複数の突出部３１３と、保護壁部３１４と、凸レンズ部（集光手段）６２とから形成してある。凸レンズ部６２は、板部３１１の裏面側における突出部３１３と対応する位置に形成してある。より詳細に説明すると、凸レンズ部６２は、板部３１１の裏面側において、光源からの光を対応する突出部３１３の根元部分に集光させることができる位置に形成してある。
【００７３】
このような凸レンズ部６２の製造方法の一例を簡単に説明すると次のようなものである。石英基板の裏面側の所定の位置に感光性樹脂（東京応化製ＯＦＥＲ８００）を塗布し、露光して円形の感光性樹脂パターンを形成する。その後、１６０℃で１時間ベークを行って軟化凝集させることにより、凸レンズ状の感光性樹脂パターンを形成する。続いて、上記感光性樹脂パターンが形成された石英基板に対し、Ｃ４Ｆ８ガスを用いたＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）エッチング（感光性樹脂と石英基板のエッチング比、およそ１：３）を行なうことにより、上記凸レンズ部６２を製造する。
【００７４】
遮光膜１２は、上述のように、光を遮断するためのものであり、突出部３１３および保護壁部３１４を含む基板６１の表面を覆う態様で形成してある。そして、それぞれの突出部３１３の先端面上に形成してある遮光膜１２を、例えばフォーカスト・イオンビームを用いて除去することにより、各突出部３１３の先端面に微小開口３３が形成してある。換言すると、プローブ本体５０は、その表面に複数の微小開口３３を有している。これら微小開口３３は、後述する近接場光の波長よりも微細、すなわち該近接場光の波長よりも小さい径を有している。また、保護壁部３１４の先端面上に形成してある遮光膜についても、同様に例えばフォーカスト・イオンビームを用いて除去してある。
【００７５】
透光性保護膜２０は、微小開口３３を含むプローブ本体６０の表面を覆う態様、すなわち遮光膜１２、微小開口３３および保護壁部３１４の先端面を覆う態様で形成してある。この透光性保護膜２０は、光の通過を許容するものであり、例えば二酸化ケイ素から形成してある。
【００７６】
以上のような平面型プローブによれば、凸レンズ部６２が該平面型プローブの裏面側からの光を対応する突出部３１３の根元部分に集光させるので、該突出部３１３の微小開口３３の近傍で近接場光を発生させることができる。
【００７７】
以上、本発明の実施例１および実施例２に係るプローブおよびプローブアレイについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。上記実施例１および実施例２では、微小開口の近傍に近接場光を発生させるプローブおよびプローブアレイについて説明したが、本発明では、測定対象となる試料の表面に発生した近接場光を、微小開口を通じて検出することに適用されるプローブおよびプローブアレイであっても良い。
【００７８】
また、上記実施例においては、実施例２に係る平面型プローブの変形例として、保護壁部３１４、あるいは凸レンズ部６２を適用した平面型プローブについて説明したが、本発明では、実施例１に示したような光ファイバープローブにおいて、保護壁部、あるいは凸レンズ部を備えても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
以上のように、本発明に係るプローブおよびプローブアレイは、走査型近接場光学顕微鏡に有用であるとともに、ＣＤやＤＶＤ等の光記録媒体に記録・再生を行なうことにも有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施例１に係るプローブの要部を示した拡大断面側面図である。
【図２】図１における光ファイバープローブ（プローブ）の近接場光の発生状態を示した拡大断面側面図である。
【図３】本発明の実施例２に係るプローブアレイの要部を示したものであり、図３の（ａ）は拡大平面図であり、図３の（ｂ）は拡大断面側面図である。
【図４】図３における平面型プローブ（プローブアレイ）の近接場光の発生状態を示した拡大断面側面図である。
【図５】本発明の実施例２に係る平面型プローブ（プローブアレイ）の変形例を示した拡大断面側面図である。
【図６】本発明の実施例２に係る平面型プローブ（プローブアレイ）の他の変形例を示したものであり、図６の（ａ）は拡大平面図であり、図６の（ｂ）は拡大断面側面図である。
【図７】図６における平面型プローブ（プローブアレイ）の近接場光の発生状態を示した拡大断面側面図である。
【図８】本発明の実施例２に係る平面型プローブ（プローブアレイ）の他の変形例を示した拡大断面側面図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０，３０，５０，６０    プローブ本体
１１    光ファイバー
１１１    コア
１１２    クラッド
１１３    突出部
１２    遮光膜
１３    微小開口
２０    透光性保護膜
３１，５１，６１    基板
３１１    板部
３１３    突出部
３１４    保護壁部
４０    透光性支持部材
６２    凸レンズ部
Ｌ    凸レンズ
【図１】
2005091220.tif 000003
【図２】
2005091220.tif 000004
【図３】
2005091220.tif 000005
【図４】
2005091220.tif 000006
【図５】
2005091220.tif 000007
【図６】
2005091220.tif 000008
【図７】
2005091220.tif 000009
【図８】
2005091220.tif 000010