(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
錐状の誘電体突起と前記誘電体突起上に備えられた遮光膜とを有する近視野光デバイスにおける前記誘電体突起先端に、押し込み体を接触させることによって前記遮光膜を塑性変形させて開口を形成する光学的な開口の作製方法において、
前記近視野光デバイスと、前記誘電体突起と略同じ高さの度当たり部を有する度当たりとを備える被開口形成体を略平坦な面上に形成し、
前記押し込み体は前記誘電体突起を覆うとともに前記度当たりの少なくとも一部を覆うような略平面部を有するものであり、
所定の重さの重りを前記押し込み体から離間させて、前記重りを前記押し込み体に向けて自由落下させることによって、前記押し込み体を変位させるとともに、前記押し込み体と前記度当たり部との接触により前記押し込み体の変位を制御する
ことにより、前記誘電体突起先端に前記開口を形成することを特徴とする光学的な開口の作製方法。
【請求項２】
透明材料上に、前記誘電体突起を形成するために用いられる誘電体突起用マスク及び前記度当たりを形成するために用いられる度当たり用マスクを形成し、
前記誘電体突起用マスク及び前記度当たり用マスクを用いて前記透明材料の等方性エッチングを行うことにより、前記透明材料に前記誘電体突起と前記度当たりとを同時に形成することを特徴とする請求項１に記載の光学的な開口の作製方法。
【請求項３】
前記誘電体突起と前記度当たりが基板上に複数個形成されていることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の光学的な開口の作製方法。
【請求項４】
前記誘電体が二酸化ケイ素から成ることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光学的な開口の作製方法。
【請求項５】
前記押し込み体が複数の前記誘電体突起と複数の前記度当たり部に接しており、前記衝突の回数が、前記誘電体突起の個数よりも少ないことを特徴とする請求項３または４に記載の光学的な開口の作製方法。
【請求項６】
前記押し込み体が複数の前記誘電体突起と複数の前記度当たり部に接しており、前記衝撃の強さが前記誘電体突起のおのおのに対して異なっていることを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の光学的な開口の作製方法。
【請求項７】
前記押し込み体が複数あり、各押し込み体が前記誘電体突起と前記度当たり部の個々に接していることを特徴とする、請求項３から６のいずれかに記載の光学的な開口の作製方法。
【請求項８】
前記開口の直径が、１ナノメートルから５００ナノメートルのあいだのいずれかであることを特徴とする、請求項１から７までのいずれかに記載の光学的な開口の作製方法。
【請求項９】
前記開口が、近視野光を照射あるいは検出あるいはその両者を行う近視野光プローブとして機能するものであることを特徴とする、請求項１から８までのいずれかに記載の光学的な開口の作製方法。
【請求項１０】
前記誘電体突起の先端が光を透過する程度に前記遮光膜で薄く覆われ、前記誘電体突起の先端以外の部分が光を透過しない程度に前記遮光膜で厚く覆われていることを特徴とする、請求項１から９までのいずれかに記載の光学的な開口の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光学的な開口の作製方法に関するものである。特に近視野光を照射・検出する近視野光デバイスに用いる開口の作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
試料表面においてナノメートルオーダの微小な領域を観察するために走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）や原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）に代表される走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）が用いられている。ＳＰＭは、先端が先鋭化されたプローブを試料表面に走査させ、プローブと試料表面との間に生じるトンネル電流や原子間力などの相互作用を観察対象として、プローブ先端形状に依存した分解能の像を得ることができるが、比較的、観察する試料に対する制約が厳しい。
【０００３】
そこでいま、試料表面に生成される近視野光とプローブとの間に生じる相互作用を観察対象とすることで、試料表面の微小な領域の観察を可能にした近視野光学顕微鏡（SNOM）が注目されている。
【０００４】
近視野光学顕微鏡においては、先鋭化された光ファイバーの先端に設けられた開口から近視野光を試料の表面に照射する。開口は、光ファイバーに導入される光の波長の回折限界以下の大きさを有しており、たとえば、100nm程度の直径である。プローブ先端に形成された開口と試料間の距離は、SPMの技術によって制御され、その値は開口の大きさ以下である。このとき、試料上での近視野光のスポット径は、開口の大きさとほぼ同じである。したがって、試料表面に照射する近視野光を走査することで、微小領域における試料の光学物性の観測を可能としている。
【０００５】
顕微鏡としての利用だけでなく、光ファイバープローブを通して試料に向けて比較的強度の大きな光を導入させることにより、光ファイバープローブの開口にエネルギー密度の高い近視野光を生成し、その近視野光によって試料表面の構造または物性を局所的に変更させる高密度な光メモリ記録としての応用も可能である。強度の大きな近視野光を得るために、プローブ先端の先端角を大きくすることが試みられている。
【０００６】
これら近視野光を利用したデバイスにおいて、開口の形成が最も重要である。開口の作製方法の一つとして、特公平5-21201に開示されている方法が知られている。特公平5-21201の開口作製方法は、開口を形成するための試料として、先鋭化した光波ガイドに遮光膜を堆積したものを用いている。開口の作製方法は、遮光膜付きの先鋭化した光波ガイドを圧電アクチュエータによって良好に制御された非常に小さな押しつけ量で硬い平板に押しつけることによって、先端の遮光膜を塑性変形させている。
【０００７】
また、開口の形成方法として、特開平11-265520に開示されている方法がある。特開平11-265520の開口の作製方法において、開口を形成する対象は、平板上に集束イオンビーム（FIB）によって形成された突起先端である。開口の形成方法は、突起先端の遮光膜に、側面からFIBを照射し、突起先端の遮光膜を除去することによって行っている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特公平5-21201の方法によれば、光波ガイド一本ずつしか開口を形成する事ができない。また、特公平5-21201の方法によれば、移動分解能が数nmの圧電アクチュエータによって押し込み量を制御する必要があるため、開口形成装置をその他の装置や空気などの振動による影響が少ない環境におかなくてはならない。また、光伝搬体ロッドが平板に対して垂直に当たるように調整する時間がかかってしまう。また、移動量の小さな圧電アクチュエータの他に、移動量の大きな機械的並進台が必要となる。さらに、移動分解能が小さな圧電アクチュエータをもちいて、押し込み量を制御するさいに、制御装置が必要であり、かつ、制御して開口を形成するためには数分の時間がかかる。したがって、開口作製のために、高電圧電源やフィードバック回路などの大がかりな装置が必要となる。また、開口形成にかかるコストが高くなる問題があった。
【０００９】
また、特開平11-265520の方法によれば、加工対象は平板上の突起であるが、FIBを用いて開口を形成しているため、一つの開口の形成にかかる時間が10分程度と長い。また、FIBを用いるために、試料を真空中におかなければならない。従って、開口作製にかかる作製コストが高くなる問題があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、
先端以外の部分を十分な厚さを持つ遮光膜で覆われた光学的開口を持つ錐状突起の作製方法において、
誘電体突起全体を前記遮光膜で覆う工程と、
前記誘電体突起の近傍に前記誘電体突起とほぼ同じ高さを有する度当たりを形成する工程と、
略平面を有する押しこみ体を用いて、前記誘電体突起と前記度当たりに対して同時に衝撃を与えることによって前記誘電体突起の先端に光学的な開口を形成する工程と、
を含むことを特徴とする、光学的開口を持つ錐状突起の作製方法とした。
【００１１】
したがって、本発明の光学的な開口の作製方法によれば、前記誘電体突起と略同じ高さを有する度当たりによって、前記平面の変位が制御されるため、所定の力で平面を押すだけで簡単に光学的な開口を作製する事ができる。また、真空中、液中、大気中など様々な環境下で開口を作製することができる。また、光学的な開口を作製する際に特別な制御装置を必要としないため、光学的な開口を作製するための装置を単純化する事ができる。また、所定の力を与える時間を非常に短くすることが容易であり、開口作製にかかる時間を短くすることができるため、開口作製にかかるコストを低くすることができる。
また、前記誘電体突起と、前記度当たりを同時に形成することを特徴とする、光学的開口を持つ錐状突起の作製方法とした。
したがって、前記誘電体突起および前記度当たりの高さの差を制御でき、かつ、高さの差を非常に小さくできるため、大きさが均一で、かつ、微小な光学的な開口を簡単に作製する事ができ、光学的な開口の作製歩留まりを向上させることが容易である。
また、前記誘電体突起と前記度当たりが基板上に複数個形成されていることを特徴とする、光学的開口を持つ錐状突起の作製方法とした。
したがって、一枚の基板から多数の前記光学的開口を持つ錐状突起を作製することができ、一個当たりの光学的開口を持つ錐状突起作製コストを低減することができる。
また、前記誘電体が二酸化ケイ素から成ることを特徴とする、光学的開口を持つ錐状突起の作製方法とした。
したがって、前記誘電体を既存の半導体プロセス技術で容易に形成することができ、また、光透過効率の高い前記光学的開口を持つ錐状突起を作製することができる。
また、前記押しこみ体が前記複数の誘電体突起と前記複数の度当たりに接しており、前記衝撃を与える回数が、前記誘電体突起の個数よりも少ないことを特徴とする、光学的開口を持つ錐状突起の作製方法とした。
したがって、一括で力を加えることによって、一度に複数の前記誘電体に光学的な開口を形成することが可能であり、開口一つあたりの加工時間を非常に短くすることができ、結果として光学的な開口の作製コストを低くすることができる。また、前記押しこみ体が前記複数の誘電体突起と前記複数の度当たりに接しており、前記衝撃の強さが前記誘電体突起のおのおのに対して異なっていることを特徴とする、光学的開口を持つ錐状突起の作製方法とした。
したがって、基板内前記誘電体突起高さあるいは前記遮光膜厚さの分布に応じて加える力をあらかじめプログラムすることで、同一形状の光学的開口を持つ錐状突起を安定して作製することができる。
また、前記押しこみ体が複数個あり、各押しこみ体が前記誘電体突起と前記度当たりの個々に接していることを特徴とする、光学的開口を持つ錐状突起の作製方法とした。
したがって、基板内前記誘電体突起高さあるいは前記遮光膜厚さの分布に応じて押し込み体のサイズや重量を変えたり、加える力をあらかじめプログラムすることで、同一形状の光学的開口を持つ錐状突起を安定して作製することができる。
【００１２】
また、前記光学的開口の直径が、１ナノメートルから５００ナノメートルのあいだのいずれかであることを特徴とする、光学的開口を持つ錐状突起の作製方法とした。
【００１３】
したがって、開口に導かれる光の波長以下のサイズの開口を安定して作製することができる。
【００１４】
また、前記光学的開口が、近視野光を照射あるいは検出あるいはその両者を行う近視野光プローブとして機能するものであることを特徴とする、光学的開口を持つ錐状突起の作製方法とした。
【００１５】
したがって、近視野光顕微鏡あるいは近視野光を用いた情報記録装置の最も重要な部分である近視野光プローブを低コストで安定的に作製することができる。
【００１６】
また、前記錐状突起の先端が光を透過する程度に前記遮光膜で薄く覆われ、
前記錐状突起の先端以外の部分が光を透過しない程度に前記遮光膜で厚く覆われていることを特徴とする、光学的開口を持つ錐状突起の作製方法とした。
【００１７】
したがって、光学的開口から発生する近視野光の分布が遮光膜の切れ目で乱されることがなくなり、プローブの微小な位置ずれによる影響を小さくすることができる。また、実質上の光学的開口のサイズをさらに小さくすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の開口の形成方法について、添付の図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１から図３は、本発明の実施の形態１に係る開口の形成方法について説明した図である。図１に示す、ワーク１０００は、基板４上に形成された透明層５、透明層５の上に形成された錘状の誘電体突起１および尾根状の度当たり２、誘電体突起１、度当たり２および透明層５の上に形成された遮光膜３からなる。なお、ワーク１０００において、透明層５は、必ずしも必要ではなく、その場合、遮光膜３は、誘電体突起１、度当たり２および基板４上に形成される。また、遮光膜３は、誘電体突起1にだけ堆積されていてもよい。
【００１９】
誘電体突起１の高さH1は、数mm以下であり、度当たり２の高さH2は、数mm以下である。高さH1と高さH2の差は、1000nm以下である。誘電体突起１と度当たり2の間隔は、数mm以下である。また、遮光膜３の厚さは、遮光膜３の材質によって異なるが、数10nmから数100nmである。
【００２０】
誘電体突起１、度当たり２および透明層５は、二酸化ケイ素やダイヤモンドなどの可視光領域において透過率の高い誘電体や、ジンクセレンやシリコンなどの赤外光領域において透過率の高い誘電体や、フッ化マグネシウムやフッ化カルシウムなどの紫外光領域において透過率の高い材料を用いる。また、誘電体突起１の材料は、開口を通過する光の波長帯において少しでも光を透過する材料であれば用いることができる。また、誘電体突起１、度当たり２および透明層５は、同一の材料で構成されても良いし、別々の材料で構成されても良い。遮光膜３は、たとえば、アルミニウム、クロム、金、白金、銀、銅、チタン、タングステン、ニッケル、コバルトなどの金属や、それらの合金を用いる。
【００２１】
図２は、開口を形成する方法において、誘電体突起１上の遮光膜３を塑性変形させている状態を示した図である。図１で示したワーク１０００の上に、誘電体突起１および少なくとも度当たり２の一部を覆い、かつ、少なくとも誘電体突起１および度当たり２側が平面である板６を載せ、さらに板６の上には、押し込み用具７を載せる。押し込み用具７に誘電体突起１の中心軸方向に力Ｆを加えることによって、板６が誘電体突起１に向かって移動する。誘電体突起１と板６との接触面積に比べて、度当たり２と板６との接触面積は、数１００〜数万倍も大きい。したがって、与えられた力Ｆは、度当たり2によって分散され、結果として板６の変位量は小さくなる。板6の変位量が小さいため、遮光膜３が受ける塑性変形量は非常に小さい。また、誘電体突起１および度当たり２は、非常に小さな弾性変形を受けるのみである。力Fの加え方は、所定の重さのおもりを所定の距離だけ持ち上げて、自由落下させる方法や、所定のバネ定数のバネを押し込み用具７に取り付け、所定の距離だけバネを押し込む方法などがある。板６が、遮光膜よりも堅く、誘電体突起１および度当たり２よりも柔らかい材料である場合、誘電体突起１および度当たり２が受ける力は、板６によって吸収されるため、板6の変位量がより小さくなり、遮光膜３の塑性変形量を小さくすることが容易となる。
【００２２】
図３は、力Ｆを加えた後に、板６および押し込み用具７を取り除いた状態を示した図である。遮光膜３の塑性変形量が非常に小さく、誘電体突起１および度当たり２が弾性変形領域でのみ変位しているため、誘電体突起１の先端に開口８が形成される。開口８の大きさは、数nmから誘電体突起１を通過する光の波長の回折限界程度の大きさである。なお、上記では、押し込み用具７とワーク１０００の間に板６が挿入されていたが、板6を除去して直接押し込み用具７で押し込むことによっても同様に開口８を形成できる。開口８に光を導入するために、基板４を誘電体突起１の形成面と反対側からエッチングすることによって透明体５または誘電体突起１の少なくとも一部を露出させて、開口８への光の導入口を形成する。また、基板４を透明材料１０３で構成することによって、光の導入口を形成する工程を省くことができる。
【００２３】
以上説明したように、本発明の開口作製方法によれば、度当たり２によって板６の変位量を良好に制御することができ、かつ、板６の変位量を非常に小さくできるため、大きさが均一で小さな開口８を誘電体突起１先端に容易に作製することができる。また、基板側から光を照射して、開口８から近視野光を発生させることができる。
【００２４】
次に、ワーク１０００の製造方法を図４から図６を用いて説明する。図４は、基板材料１０４上に透明材料１０３を形成したのち、誘電体突起用マスク１０１および度当たり用マスク１０２を形成した状態を示している。図４(a)は上面図を示しており、図４(b)は、図４(a)のA-A'で示す位置における断面図を示している。透明材料１０３は、気相化学堆積法（CVD）やスピンコートによって基板材料１０４上に形成する。また、透明材料１０３は、固相接合や接着などの方法によっても基板材料１０４上に形成することができる。次に、透明材料１０３上にフォトリソグラフィ工程によって、誘電体突起用マスク１０１及び度当たり用マスク１０２を形成する。誘電体突起用マスク１０１と度当たり用マスク１０２は、同時に形成しても良いし、別々に形成しても良い。
【００２５】
誘電体突起用マスク１０１および度当たり用マスク１０２は、透明材料１０３の材質と次工程で用いるエッチャントによるが、フォトレジストや窒化膜などを用いる。透明材料１０３は、二酸化ケイ素やダイヤモンドなどの可視光領域において透過率の高い誘電体や、ジンクセレンやシリコンなどの赤外光領域において透過率の高い誘電体や、フッ化マグネシウムやフッ化カルシウムなどの紫外光領域において透過率の高い材料を用いる。
【００２６】
誘電体突起用マスク１０１の直径は、たとえば数mm以下である。度当たり用マスク１０２の幅Ｗ１は、たとえば、誘電体突起用マスク１０１の直径と同じかそれよりも数１０ｎm〜数μmだけ小さい。また、度当たり用マスク１０２の幅Ｗ１は、誘電体突起用マスク１０１の直径よりも数１０nm〜数μmだけ大きくてもよい。また、度当たり用マスク１０２の長さは、数１０μｍ以上である。
【００２７】
図５は、誘電体突起１および度当たり２を形成した状態を示している。図５(a)は上面図であり、図５(b)は、図5(a)のA-A'で示す位置の断面図である。誘電体突起用マスク１０１および度当たり用マスク１０２を形成した後、ウエットエッチングによる等方性エッチングによって誘電体突起１および度当たり２を形成する。透明材料１０３の厚さと誘電体突起１および度当たり２の高さの関係を調整することによって、図１に示す透明層５が形成されたり、形成されなかったりする。誘電体突起１の先端半径は、数nmから数１００nmである。この後、遮光膜をスパッタや真空蒸着などの方法で堆積する事によって、図1あるいは図６に示すワーク１０００を形成する事ができる。また、遮光膜３を誘電体突起１にだけ堆積する場合、遮光膜３の堆積工程において、誘電体突起１上に遮光膜が堆積するような形状を有するメタルマスクを乗せてスパッタや真空蒸着などを行う。また、ワーク１０００の誘電体突起が形成された面の全面に遮光膜３を堆積した後、誘電体突起１にだけ遮光膜３が残るようなフォトリソグラフィ工程を用いても、誘電体突起1上にだけ遮光膜３を形成する事ができる。
【００２８】
図７および図８は、上記で説明したワーク１０００の作製方法における誘電体突起１と度当たり２の高さの関係を説明する図である。なお、以下では、誘電体突起用マスク１０１の直径が、度当たり用マスク１０２の幅よりも小さい場合について説明する。図７は、図５(a)で説明した工程において、誘電体突起１と度当たり２だけを示した図であり、図８は、図7中B-B'で示す位置の誘電体突起１と、図７中C-C'で示す位置の度当たり２の断面図である。
図8(a)は、誘電体突起１がちょうど形成された状態を示した図である。度当たり用マスク１０２の幅は、誘電体突起用マスク１０１の直径よりも大きいため、図８(a)の状態では、度当たり２の上面には、平らな部分が残り、この平らな部分上に度当たり用マスク１０２が残っている。しかしながら、誘電体突起用マスク１０１は、誘電体突起１との接触面積が非常に小さくなるため、はずれてしまう。図８（ａ）の状態では、誘電体突起１の高さＨ11と度当たり２の高さＨ22は、同じである。
図8(b)は、図8（ａ）の状態からさらにエッチングを進め、度当たり２上面の平らな部分がちょうどなくなった状態を示している。図８(a)の状態からさらにエッチングを行うと、誘電体突起用マスク１０１が無い誘電体突起１の高さＨ111は、徐々に低くなっていく。一方、度当たり用マスクが残っている度当たり２の高さＨ222は、H22と同じままである。度当たり２の上面の平らな部分の幅は、徐々に狭くなり、断面形状は図8(b)に示すように、三角形になる。このときの誘電体突起１と度当たり２の高さの差ΔＨは、誘電体突起用マスク101の直径と度当たり用マスク１０２の幅の差、および、誘電体突起１と度当たり２の先端角によって異なるが、おおよそ1000nm以下程度である。
【００２９】
図８（ｃ）は、図８（ｂ）の状態からさらにエッチングを進めた状態を示している。誘電体突起１の高さＨ１１１１は、高さＨ１１１よりも低くなる。同様に、度当たりＨ２２２２の高さも、高さＨ２２２よりも小さくなる。しかし、高さＨ１１１１と高さＨ２２２２の減少量は、同じであるため、誘電体突起１と度当たり２の高さの差ΔＨは、変化しない。なお、度当たり用マスク102の幅が、誘電体突起用マスク101よりも小さい場合は、誘電体突起１と度当たり２の高さの関係が逆になるだけである。また、誘電体突起用マスク１０１と度当たり用マスク１０２が等しい場合は、誘電体突起１と度当たり２の高さが等しくなる。
【００３０】
本発明のワーク１０００の作製方法によれば、フォトリソグラフィ工程によって誘電体突起１と度当たり２の高さの差ΔＨを良好に制御することができる。したがって、図１から図３で説明した開口作製方法において、板６の変位量を良好に制御することができる。
以上説明したように、本発明の実施の形態１によれば、誘電体突起１と度当たり２の高さを良好に制御することができ、かつ、度当たり２を設けることによって板６の変位量を小さくすることができるため、分解能の高いアクチュエータを用いなくても、大きさが均一で微小な開口８を誘電体突起１先端に形成する事が容易である。我々の実験では、手に持ったハンマーなどで、押し込み用具７を叩くだけで直径１００nm以下の開口８を形成する事ができた。また、誘電体突起１と度当たり２の高さが良好に制御されるため、開口８の作製歩留まりが向上した。また、本発明の実施の形態１で説明したワーク１０００は、フォトリソグラフィ工程によって作製可能なため、ウエハなどの大きな面積を有する試料に、複数個作製することが可能であり、力Ｆを一定にすることによって複数個作製されたワーク１０００それぞれに対して均一な開口径の開口８を形成する事ができる。また、力Ｆの大きさを変えることが非常に簡単なため、複数個作製されたワーク１０００に対して個別に開口径の異なる開口８を形成する事が可能である。また、単純に力Ｆを加えるだけで開口8が形成されるため、開口作製にかかる時間は数秒から数10秒と非常に短い。また、本発明の実施の形態１によれば、加工雰囲気を問わない。従って、大気中で加工する事が可能でありすぐに光学顕微鏡などで加工状態を観察できる。また、走査型電子顕微鏡中で加工することによって、光学顕微鏡よりも高い分解能で加工状態を観察することも可能である。また、液体中で加工することによって、液体がダンパーの役目をするため、より制御性の向上した加工条件が得られる。
また、ワーク１０００が複数個作製された試料に対して、一括で力Ｆを加えることによって、開口径のそろった開口８を一度に複数個作製する事も可能である。一括で加工する場合、ウエハ一枚あたりのワーク１０００の数にもよるが、開口1個あたりの加工時間は、数100ミリ秒以下と非常に短くなる。
（実施の形態２）
図９、図１０に本発明の実施の形態２に係る光学的開口を持つ錐状突起の作製方法を示す。図１０は基板の一部の平面図、図９は図１０のうちＣ−Ｃ’での断面の一部を示す。ワーク３０００は、基板４上に形成された透明層５、透明層５の上に形成された複数の錘状の誘電体突起１および尾根状の度当たり２、誘電体突起１、度当たり２および透明層５の上に形成された遮光膜３からなる。実施の形態１との違いはひとつの基板上に多数の誘電体突起１と度当たり２が形成されている点である。誘電体突起１は本実施の形態ではＳｉＯ2から成り、底面は直径１０μｍの円、高さ１０μｍである。度当たり２は底面１０μｍ×３０μｍの長方形、高さ１０μｍである。その他は実施の形態１と同一なので説明を省略する。実施の形態２においては半導体フォトリソグラフィ技術を用いて、一枚のウェハ上に数百個以上の誘電体突起１と度当たり２を形成することが容易にできる。ウェハ平面内ではエッチング速度や蒸着速度に多少のばらつきがあり、そのために誘電体突起１と度当たり２の高さにもばらつきが生じる。しかし、隣りあう誘電体突起１と度当たり２は数μｍしか離れていないことから高さの差はほとんどない。それら誘電体突起１と度当たり２の上にガラスなどから成る板６を載せ、押し込み用具７を叩くことで開口を形成する。本実施の形態においては電子顕微鏡による観察の結果、直径１００ｎｍのほぼ円状の開口が形成されていることが確認できた。誘電体突起１の位置は設計上既知であるので、力Ｆはおのおのの誘電体突起１の真上に作用するように装置を用意する。これによりウェハ、板６、押しこみ用具７を移動させることなく、一度に数百個の光学的開口を作製することができる。
【００３１】
また、上述したようにウェハ平面内では遮光膜３の厚さもばらつきがあり、同一の力Ｆで衝撃を与えても同一サイズの開口ができるとは限らないが、力Ｆをばらつきを補正するように加減することで安定的に同一サイズの開口を作製することができる。
【００３２】
また、誘電体突起１のおのおのに対して作用させる力Ｆを異なるものにすることによって、一枚のウェハから異なるサイズの光学的開口を所望の数量だけ作製することも容易にできる。図１２はそのための押し込み用具９を用いた状態を示す。押し込み用具９は多数の柱１０を持っており、このそれぞれが誘電体突起１の真上に配置されるように位置決めされている。力Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3の大きさは独立に制御される。この力の大きさによって所望のサイズの開口を作製できる。我々の実験では一枚のウェハから３００個の錐状突起を作製し、そのうち１００個が直径１００ｎｍ、２００個が直径１５０ｎｍの開口を持つものになるように力Ｆを調整し、電子顕微鏡による観察の結果９５％以上の開口の直径がこの設計値から１０％以内に入っていた。
【００３３】
また、度当たり２の高さを誘電体突起１の高さよりもわずかに高くすると、力Ｆを加えたときに誘電体突起１の先端にわずかに遮光膜３が残存するが、このような錐状突起は発生する近視野光分布が滑らかであるという特徴を持つ。その理由は遮光膜が錐状突起全体を覆っていて切れ目がないためである。図１１に遮光膜の切れ目の有無による違いを示す。（ａ）は誘電体突起１先端に遮光膜３が無い場合、（ｂ）は有る場合で、それぞれの上の図は近視野光強度分布である。（ａ）では遮光膜３の切れ目で光が増強されてダブルピークとなっているが、（ｂ）ではその効果は見られない。強度は（ａ）の方が大きいが、近視野光強度分布が幅広くなり、プローブとしての解像度は悪い。（ｂ）のように先端にわずかに遮光膜が残存しているプローブが安定した性能を発現する。
【００３４】
以上述べた方法によって作製した光学的開口を持つ錐状突起は、近視野光を利用した情報記録装置の光ヘッドに接着あるいは一体形成することにより、光の回折限界を超える密度で記録された情報記録媒体のデータマークに対するアクセスを行う近視野光プローブとして利用できる。近視野光ヘッドは従来のハードディスク装置に用いられている空気浮上ヘッドと同様のメカニズムを利用し、光学的開口を記録媒体に近接させることで媒体表面と近視野光を介して相互作用する。本発明によって、近視野光記録装置の最重要な部分である近視野光プローブが安価で大量に生産できるようになった。
【００３５】
また、本発明による光学的開口を持つ錐状突起は、近視野光顕微鏡のプローブとして利用することもできる。たとえば、カンチレバーの先端に光学的開口を作製したものをプローブとして試料表面を走査し、試料表面によって近視野光を散乱させ、散乱光を検出することで試料表面の光学物性を測定することができる。本発明によって、近視野光顕微鏡の最重要な部分である近視野光プローブが安価で大量に生産できるようになった。
【００３６】
【発明の効果】
誘電体突起１と度当たり２の高さ、および、力Ｆを制御する事によって、分解能の高いアクチュエータを用いなくても、簡単に開口８を形成する事ができる。また、誘電体突起１と度当たり２の高さが良好に制御されるため、開口８の作製歩留まりが向上した。また、本発明の実施の形態１で説明したワーク１０００は、フォトリソグラフィ工程によって作製可能なため、ウエハなどの大きな面積を有する試料に、複数個作製することが可能であり、力Ｆを一定にすることによって複数個作製されたワーク１０００それぞれに対して均一な開口径の開口８を形成する事ができる。また、力Ｆの大きさを変えることが非常に簡単なため、複数個作製されたワーク１０００に対して個別に開口径の異なる開口８を形成する事が可能である。また、単純に力Ｆを加えるだけで開口が形成されるため、開口作製にかかる時間は数10秒以下と非常に短い。また、本発明の実施の形態１によれば、加工雰囲気を問わない。従って、大気中で加工する事が可能でありすぐに光学顕微鏡などで加工状態を観察できる。また、走査型電子顕微鏡中で加工することによって、光学顕微鏡よりも高い分解能で加工状態を観察することも可能である。また、液体中で加工することによって、液体がダンパーの役目をするため、より制御性の向上した加工条件が得られる。
【００３７】
また、ワーク１０００が複数個作製された試料に対して、一括で力Ｆを加えることによって、開口径のそろった開口８を一度に複数個作製する事も可能である。一括で加工する場合、ウエハ一枚あたりのワーク１０００の数にもよるが、開口1個あたりの加工時間は、数100ミリ秒以下と非常に短くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る開口の形成方法について説明した図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る開口の形成方法について説明した図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る開口の形成方法について説明した図である。
【図４】ワーク１０００の製造方法について説明した図である。
【図５】ワーク１０００の製造方法について説明した図である。
【図６】ワーク１０００の製造方法について説明した図である。
【図７】ワーク１０００の作製方法における誘電体突起１と度当たり２の高さの関係を説明する図である。
【図８】ワーク１０００の作製方法における誘電体突起１と度当たり２の高さの関係を説明する図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る開口の形成方法について説明した図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る開口の形成方法について説明した図である。
【図１１】遮光膜の切れ目の有無による違いを示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係る開口の形成方法について説明した図である。
【符号の説明】
１    誘電体突起
２    度当たり
３    遮光膜
４    基板
５    透明層
６    板
７    押し込み用具
８    開口
９    押し込み用具
１０    柱
１０１    誘電体突起用マスク
１０２    度当たり用マスク
１０３    透明材料
１０４    基板材料
１０００    ワーク
３０００    ワーク
Ｆ、Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3    力
Ｈ１    誘電体突起の高さ
Ｈ２    度当たりの高さ
【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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【図１１】
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【図１２】
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