(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と前記基板上に備えられた錐状突起部と前記錐状突起部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錐状突起部先端に、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、前記錐状突起部と略同じ高さの度当たり部を有する開口制御部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錐状突起部を覆うとともに前記開口制御部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、前記押し込み体と前記度当たり部とを接触させることによって前記押し込み体の変位を制御することにより、前記錐状突起部先端に前記開口を形成し、
前記錐状突起部の前記基板の表面からの高さと前記開口制御部の前記基板の表面からの高さの差を前記基板の面形状に応じた分布になるように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】
基板と前記基板上に備えられた錐状突起部と前記錐状突起部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錐状突起部先端に、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、前記錐状突起部と略同じ高さの度当たり部を有する開口制御部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錐状突起部を覆うとともに前記開口制御部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、前記押し込み体と前記度当たり部とを接触させることによって前記押し込み体の変位を制御することにより、前記錐状突起部先端に前記開口を形成し、
前記押し込み体の形状が、前記基板の表面の反りと同じ形状であることを特徴とする光学的な開口の作製方法。
【請求項３】
前記錐状突起部と前記開口制御部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又は請求項２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、その値は開口サイズ以下である。このとき、試料上での近視野光のスポット径は、開口サイズとほぼ同じである。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、特許公報平５−２１２０１に開示されている方法が知られている。特許公報平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、特許公報平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、特許公報平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】
そこで、上記課題を解決するために本発明に係る第１の光学的な開口の作製方法は、基板と、前記基板に形成された所望の波長を透過する錐状突起部と、前記基板に形成された前記錐状突起部の近傍に配置された開口制御部と、少なくとも前記錐状突起部上に形成された遮光膜からなる被開口形成体に対して、前記錐状突起部および前記開口制御部の少なくとも１部を覆うような面を有する押し込み体を、前記錐状突起部に向かう成分を有する力により前記被開口形成体に押し当てることにより前記錐状突起部の先端に光学的な開口を形成することを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、錐状突起部近傍に開口制御部を設けることによって押し込み体である板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を錐状突起部先端に形成する事が容易である。また、錐状突起部と開口制御部の高さが常に同じに制御されているので、開口の作製歩留まりが向上した。さらに、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秒から数10秒と非常に短くできる。また、本発明によれば、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。
【００１２】
また、本発明に係る第２の光学的な開口の作製方法は、基板と、前記基板に形成された所望の波長を透過する複数の錐状突起部と、前記基板に形成された前記錐状突起部の近傍に配置された開口制御部と、少なくとも前記錐状突起部上に形成された遮光膜からなる被開口形成体に対して、前記錐状突起部および前記開口制御部の少なくとも１部を覆うような面を有する押し込み体を、前記錐状突起部に向かう成分を有する力により前記被開口形成体に押し当てることにより前記複数の錐状突起部の先端に光学的な開口を一度に形成することを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、本発明に係る第１の光学的な開口の作製方法の効果に加え、ワークが複数個作製されたウエハに対して、一括で力を加えることによって、開口サイズのそろった開口を一度に複数個作製する事が可能であり、開口１個あたりの加工時間を短くでき、低コスト化をはかることができ。さらに、開口の個数に対して開口制御部の個数を減らすことができ、１枚のウエハから取れる微小開口を有する素子の数を大幅に増やすことができるので、更なる低コスト化がはかれる。
【００１４】
また、本発明に係る第３の光学的な開口の作製方法は、本発明に係る第１あるいは第２の光学的な開口の作製方法において、前記錐状突起部の高さと前記開口制御部の高さに差をつけることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、本発明に係る第１あるいは第２の光学的な開口の作製方法の効果に加え、錐状突起部の高さと開口制御部の高さを良好に制御することで錐状突起部先端に作製する微小開口サイズを簡単に、そして良好に制御することができる。
【００１６】
また、本発明に係る第４の光学的な開口の作製方法は、本発明に係る第１あるいは第２の光学的な開口の作製方法において、前記錐状突起部の高さと前記開口制御部の高さの差を前記基板の形状に応じた分布になるように形成することを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、本発明に係る第１あるいは第２の光学的な開口の作製方法の効果に加え、基板の形状に応じ錐状突起部の高さを制御することにより、より等の変形した基板に作製されている複数の錐状突起部上部の遮光膜が受ける塑性変形量を一定にすることができ、錐状突起部の先端に作製される開口サイズをすべて一定にすることができるので、１枚のウエハからとれる開口の歩留まりが向上する。
【００１８】
また、本発明に係る第５の光学的な開口の作製方法は、本発明に係る第１あるいは第２の光学的な開口の作製方法において、前記錐状突起部の高さと前記開口制御部の高さの差を所望の分布になるように形成することを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、本発明に係る第１あるいは第２の光学的な開口の作製方法の効果に加え、錐状突起部の高さを適切に制御することにより、一枚のウエハ上に数種類の大きさの開口を安定的に作製することができ、色々なサイズの開口を作製する際に、ウエハの枚数を減らすことができ、安価に数種類の開口サイズを作成することができる。
【００２０】
また、本発明に係る第６の光学的な開口の作製方法は、本発明に係る第１あるいは第２の光学的な開口の作製方法において、前記押し込み体の形状が、前記基板の反り量をもった形状であることを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、本発明に係る第１あるいは第２の光学的な開口の作製方法の効果に加え、基板の反り形状に応じ、押し込み体である板あるいは押し込み用具の形状を調整することにより、反り等の変形した基板に作製されている複数の錐状突起部上部の遮光膜が受ける塑性変形量を一定にすることができ、錐状突起部の先端に作製される開口サイズをすべて一定にすることができる。よって、１枚のウエハからとれる開口の歩留まりが飛躍的に向上する。
【００２２】
【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の上に形成された錐状突起部１および尾根状の開口制御部２、錐状突起部１、開口制御部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、錐状突起部１、開口制御部２および基板４上に形成される。また、遮光膜３は、錐状突起部1にだけ堆積されていてもよい。
【００２３】
錐状突起部１の高さＨ１は、数ｍｍ以下であり、開口制御部２の高さＨ２は、数ｍｍ以下である。高さＨ１と高さＨ２は同じである。錐状突起部１と開口制御部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。
【００２４】
錐状突起部１、開口制御部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、錐状突起部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錐状突起部1を透過する材料であれば用いることができる。また、錐状突起部１、開口制御部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。
【００２５】
図２は、開口を形成する方法において、錐状突起部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。遮光膜３を塑性変形させるための押し込み体として板６及び押し込み用具７を用いた。図１で示したワーク１０００の上に、錐状突起部１および少なくとも開口制御部２の一部を覆い、かつ、少なくとも錐状突起部１および開口制御部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に錐状突起部１の中心軸方向に力Ｆを加えることによって、板６が錐状突起部１に向かって移動する。錐状突起部１と板６との接触面積に比べて、開口制御部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、開口制御部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、錐状突起部１および開口制御部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、錐状突起部１および開口制御部２よりも柔らかい材料である場合、錐状突起部１および開口制御部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。
【００２６】
図３は、力Ｆを加えた後に、押し込み体である板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、錐状突起部１および開口制御部２が弾性変形領域でのみ変位しているため、錐状突起部１の先端に開口８が形成される。開口８の大きさは、数ｎｍから錐状突起部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を形成できることは、いうまでもない。
【００２７】
開口８に光を導入するために、基板４を錐状突起部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または錐状突起部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のは言うまでもない。
【００２８】
以上説明したように、本発明の開口作製方法によれば、開口制御部２によって押し込み体である板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を錐状突起部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。
【００２９】
次に、ワーク１０００の製造方法を図４から図５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、錐状突起部用マスク１０１および開口制御部用マスク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、錐状突起部用マスク１０１及び開口制御部用マスク１０２を形成する。錐状突起部用マスク１０１と開口制御部用マスク１０２は、同時に形成しても良いし、別々に形成しても良い。
【００３０】
錐状突起部用マスク１０１および開口制御部用マスク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。
【００３１】
錐状突起部用マスク１０１の直径は、たとえば数ｍｍ以下である。開口制御部用マスク１０２の幅Ｗ１は、たとえば、錐状突起部用マスク１０１の直径と同じかそれよりも数１０ｎｍ〜数μmだけ小さい。また、開口制御部用マスク１０２の幅Ｗ１は、錐状突起部用マスク１０１の直径よりも数１０ｎｍ〜数μmだけ大きくてもよい。また、開口制御部用マスク１０２の長さは、数１０μｍ以上である。
【００３２】
図５は、錐状突起部１および開口制御部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。錐状突起部用マスク１０１および開口制御部用マスク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錐状突起部１および開口制御部２を形成する。透明材料１０３の厚さと錐状突起部１および開口制御部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。錐状突起部１の先端半径は、数ｎｎ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に示すワーク１０００を形成する事ができる。また、遮光膜３を錐状突起部１にだけ堆積する場合、遮光膜３の堆積工程において、錐状突起部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の錐状突起部が形成された面の全面に遮光膜３を堆積した後、錐状突起部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、錐状突起部1上にだけ遮光膜３を形成する事ができることは言うまでもない。
以上説明したように、本発明の実施の形態１によれば、錐状突起部１近傍に開口制御部２を設けることによって押し込み体である板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を錐状突起部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、錐状突起部１と開口制御部２の高さが常に同じに制御されているので、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サイズの開口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サイズの異なる開口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。
【００３３】
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、開口サイズのそろった開口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６、図７は、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。本実施の形態は、実施の形態１において、錐状突起部の高さと開口制御部の高さに差がある場合の実施の形態である。よって、実施の形態１と同じ部分については説明を一部省略あるいは簡単にする。
【００３４】
実施の形態１と同様に、図６において基板４上に形成された透明層5、透明層5の上に形成された錐状突起部６１および尾根状の開口制御部２、錐状突起部６１、開口制御部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、透明層５は、必ずしも必要ではなく、その場合、遮光膜３は、錐状突起部６１、開口制御部２および基板４上に形成される。また、遮光膜３は、錐状突起部６1にだけ堆積されていてもよい。
【００３５】
錐状突起部６１の高さＨ１６は、数mm以下であり、開口制御部２の高さH２６は、数mm以下である。高さＨ１６と高さＨ２６の差は、１０００ｎｍ以下である。図６の場合、錐状突起部６１の高さの方が開口制御部２の高さよりも低く、Ｈ１６＜Ｈ２６である。
【００３６】
錐状突起部６１、開口制御部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、錐状突起部６１の材料は、開口を通過する光の波長帯において少しでも錐状突起部６1を透過する材料であれば用いることができる。また、錐状突起部６１、開口制御部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。
【００３７】
このようなワーク２０００に開口を作製する方法は、実施の形態１で説明した方法と全く同じであるので説明を省略する。ただし、錐状突起部６１の高さの方が開口制御部２の高さよりも低いため、錐状突起部６１上部の遮光膜３が受ける塑性変形量は、開口制御部２上部の遮光膜３が受ける塑性変形量よりも小さくなる。よって、錐状突起部６１の先端に開口が形成され、その開口サイズは実施の形態１で説明した錐状突起部と開口制御部の高さが同じものに比べて小さくなる。
【００３８】
また、図７は、図６の実施の形態とは逆に錐状突起部が開口制御部よりも高い場合の実施の形態である。他の部分は図６の実施の形態と全く同じであるので説明を省略する。
【００３９】
錐状突起部７１の高さＨ１７の方が開口制御部２の高さＨ２７よりも高いため、開口を作製する際、錐状突起部７１上部の遮光膜３が受ける塑性変形量は、開口制御部２上部の遮光膜３が受ける塑性変形量よりも大きくなる。よって、錐状突起部７１の先端に開口が形成され、その開口サイズは実施の形態１で説明した錐状突起部と開口制御部の高さが同じものに比べて大きくなる。
【００４０】
以上説明したように、錐状突起部の高さと開口制御部の高さの差を制御することで、錐状突起部の先端に作製される開口サイズを容易に制御することができる。
【００４１】
また、ワーク２０００、３０００を一枚のウエハ上に複数個作製した時には、そのウエハが反ってしまう場合がある。そのような場合にも、その反り量に対応する錐状突起部の高さと開口制御部の高さの差をつけておくことで、各々のワークの錐状突起部上部の遮光膜が受ける塑性変形量を一定にし、錐状突起部の先端に作製される開口サイズを一定にすることができる。
【００４２】
図８および図９は、上記で説明したワークの作製方法における錐状突起部と開口制御部の高さの関係を説明する図である。なお、以下では、図６の実施の形態のような錐状突起部の方が開口制御部の高さより低い場合について説明する。
【００４３】
図８は、図６において遮光膜をつける前の状態でから錐状突起部６１と開口制御部２だけを示した図である。図９は、図８中B-B'で示す位置の錐状突起部１と、図８中C-C'で示す位置の開口制御部２の断面図である。
図９（ａ）は、錐状突起部６１がちょうど形成された状態を示した図である。この状態は実施の形態１における図５のワーク１０００の製造方法を説明した図の状態である。
開口制御部用マスク１０２の幅は、錐状突起部用マスクの直径よりも大きいくすることで、図９（ａ）の状態では、開口制御部２の上面には、平らな部分が残り、この平らな部分上に開口制御部用マスク１０２が残っている。しかしながら、錐状突起部用マスクは、錐状突起部６１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９（ａ）の状態では、錐状突起部６１の高さＨ１１と開口制御部２の高さＨ２１は、同じである。
図９（ｂ）は、図９（ａ）の状態からさらにエッチングを進め、開口制御部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９（ａ）の状態からさらにエッチングを行うと、錐状突起部用マスクが無い錐状突起部６１の高さＨ1２は、徐々に低くなっていく。一方、開口制御部用マスクが残っている開口制御部２の高さＨ22は、H2１と同じままである。開口制御部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９（ｂ）に示すように、三角形になる。このときの錐状突起部６１と開口制御部２の高さの差ΔＨは、錐状突起部用マスクの直径と開口制御部用マスク１０２の幅の差、および、錐状突起部６１と開口制御部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。
【００４４】
図９（ｃ）は、図９（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。錐状突起部６１の高さＨ１３は、高さＨ１１よりも低くなる。同様に、開口制御部Ｈ２３の高さも、高さＨ２２よりも小さくなる。しかし、高さＨ１３と高さＨ２３の減少量は、同じであるため、錐状突起部６１と開口制御部２の高さの差ΔＨは、変化しない。
【００４５】
なお、開口制御部用マスク１０２の幅が、錐状突起部用マスクよりも小さい場合は、錐状突起部と開口制御部の高さの関係が逆になり、図７の実施の形態の開口制御部よりも錐状突起部が高い場合のワーク３０００の形状となる。
【００４６】
また、錐状突起部用マスクの幅と開口制御部用マスクの幅が等しい場合は、錐状突起部と開口制御部の高さが等しくなることは言うまでもない。
【００４７】
本発明のワークの作製方法によれば、フォトリソグラフィ工程によって錐状突起部と開口制御部の高さの差を良好に制御することができる。
【００４８】
以上説明したように、本発明の実施の形態２によれば、実施の形態１の効果に加え、錐状突起部の高さと開口制御部の高さを良好に制御することができ、錐状突起部の高さと開口制御部の高さの差によって錐状突起部先端に作製する微小開口サイズを良好に制御することができる。
【００４９】
さらに、ワーク２０００、３０００が複数個作製された一枚のウエハに対して、一括で力Ｆを加えることによって、数種類の所望の開口サイズの開口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。
【００５０】
また、ワーク２０００、３０００を一枚のウエハ上に複数個作製した場合に、そのウエハが反ってしまう場合がある。そのような場合にも、その反りに応じて錐状突起部の高さを適切に制御することにより、錐状突起部の先端に作製される開口サイズを一定にすることができるので、ウエハ一枚あたりから取れる良品の数を多くするこができ、より低コストで微小開口を作製することができる。
（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３に係る開口の形成方法について説明した図である。本実施の形態は、実施の形態２において、開口制御部の間に複数の錐状突起部があり、基板が反ってしまっている場合の実施の形態である。よって、実施の形態１あるいは実施の形態２と同じ部分については説明を一部省略あるいは簡単にする。
【００５１】
図１０において、基板４は、透明層５、透明層５の上に形成された複数の錐状突起部１０１および複数の錐状突起部１０１の外側に開口制御部２、複数の錐状突起部１０１、開口制御部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、透明層５は、必ずしも必要ではなく、その場合、遮光膜３は、複数の錐状突起部１０１、開口制御部２および基板４上に形成される。また、遮光膜３は、複数の錐状突起部１０１にだけ堆積されていてもよい。
【００５２】
このような構造が作製された基板４は、基板表面と裏面との応力の違いにより図１０のように反ってしまう。複数の錐状突起部１０１の高さを基板４に対して同じ高さにすると、中央付近の錐状突起部１０１上部の遮光膜３が受ける塑性変形量は、他の錐状突起部１０１上部の遮光膜が受ける塑性変形量よりも大きくなり、中央付近の錐状突起部１０１の先端に作製される開口サイズが大きくなってしまう。
【００５３】
そこで、本実施の形態においては、基板４の反り量に対応させてそれぞれの錐状突起部の高さを変えた。図１０の実施の形態の場合、中央付近の錐状突起部の高さを低くし、開口制御部２に近くなる錐状突起部にしたがって徐々に錐状突起部の高さを高くした。このようなワークの作製方法は錐状突起部用マスクの幅をそれぞれの錐状突起部毎に変えること以外は、実施の形態２と同じであるので説明を省略する。
【００５４】
このように錐状突起部の高さを調整することにより、少なくとも複数の錐状突起部１０１と開口制御部２の一部を覆い、複数の錐状突起部１０１および開口制御部２に平面である板６を載せ、さらに板６の上より押し込み用具７を載せる。押し込み用具７に錐状突起部１０１の中心軸方向に力Ｆを加えることによって、基板４の反り量に対応させて錐状突起部１０１の高さを変えてあるので、板６がすべての錐状突起部１０１上部の遮光膜３を同時に押し込む。錐状突起部１０１と板６との接触面積に比べて、開口制御部２２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、開口制御部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。錐状突起部１０１および開口制御部２は、非常に小さな弾性変形を受けるのみである。よって、遮光膜３の塑性変形量が非常に小さく、すべての錐状突起部１０１および開口制御部２が弾性変形領域でのみ変位しているため、すべての錐状突起部１０１の先端に均一な大きさの開口が形成される。開口サイズは、数ｎｍから錐状突起部１０１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を形成できることは、いうまでもない。
【００５５】
開口に光を導入するために、基板４を錐状突起部１０１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または錐状突起部１０１のそれぞれの少なくとも一部を露出させて、開口への光の導入口を形成する。また、基板４を透明材料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のは言うまでもない。
【００５６】
図１０は、基板４が凸状に反った場合の実施の形態であるが、基板４が凹状に反った場合についても、同様に適応可能である。その際には、中心付近の錐状突起部の高さを高くし、開口制御部に近い錐状突起部の高さを低くすればよい。
【００５７】
さらに、基板４がうねっているような場合にも本実施の形態は同様に適応可能であることは言うまでもない。
【００５８】
また、すべての錐状突起部の高さを一定にし、板６あるいは押し込み用具７の形状を基板の反りと同じ形状することによっても上記説明したように、すべて開口サイズを同じにすることができる。
【００５９】
また、一枚のウエハ上に数種類の開口サイズを作製したい場合には、実施の形態１と同様にして錐状突起部の高さあるいは開口制御部の高さを適切に制御することで適応可能である。
【００６０】
以上説明したように、本発明の実施の形態３によれば、基板４の形状に応じ、錐状突起部の高さや、板あるいは押し込み用具の形状を制御することにより、反り等の変形した基板に作製されている複数の錐状突起部上部の遮光膜が受ける塑性変形量を一定にすることができ、錐状突起部の先端に作製される開口サイズをすべて一定にすることができる。よって、１枚のウエハからとれる開口の歩留まりが飛躍的に向上する。
【００６１】
さらに、錐状突起部の高さを適切に制御することにより、一枚のウエハ上に数種類の大きさの開口を安定的に作製することができる。
【００６２】
よって、実施の形態１や実施の形態２の効果に加え、開口の個数に対して開口制御部の個数を減らすことができ、１枚のウエハから取れる微小開口を有する素子の数を大幅に増やすことができるので、更なる低コスト化がはかれる。
【００６３】
また、一括で加工できる開口の個数が増えるので、ウエハ一枚あたりのワークの数にもよるが、開口1個あたりの加工時間は、実施の形態１や実施の形態２の加工時間を数分の一に短くすることができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る第１の光学的な開口の作製方法によれば、錐状突起部近傍に開口制御部を設けることによって押し込み体である板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を錐状突起部先端に形成する事が容易である。また、錐状突起部と開口制御部の高さが常に同じに制御されているので、開口の作製歩留まりが向上した。
【００６５】
さらに、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秒から数10秒と非常に短くできる。
【００６６】
また、本発明によれば、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。
【００６７】
以上説明したように本発明に係る第２の光学的な開口の作製方法によれば、本発明に係る第１の光学的な開口の作製の効果に加え、ワークが複数個作製されたウエハに対して、一括で力を加えることによって、開口サイズのそろった開口を一度に複数個作製する事が可能であり、開口１個あたりの加工時間を短くでき、低コスト化をはかることができ。
【００６８】
さらに、開口の個数に対して開口制御部の個数を減らすことができ、１枚のウエハから取れる微小開口を有する素子の数を大幅に増やすことができるので、更なる低コスト化がはかれる。
【００６９】
以上説明したように本発明に係る第３の光学的な開口の作製方法によれば、本発明に係る第１あるいは第２の光学的な開口の作製方法の効果に加え、錐状突起部の高さと開口制御部の高さを良好に制御することで錐状突起部先端に作製する微小開口サイズを簡単に、そして良好に制御することができる。
【００７０】
以上説明したように本発明に係る第４の光学的な開口の作製方法によれば、本発明に係る第１あるいは第２の光学的な開口の作製方法の効果に加え、基板の形状に応じ錐状突起部の高さを制御することにより、反り等の変形した基板に作製されている複数の錐状突起部上部の遮光膜が受ける塑性変形量を一定にすることができ、錐状突起部の先端に作製される開口サイズをすべて一定にすることができるので、１枚のウエハからとれる開口の歩留まりが向上する。
【００７１】
以上説明したように本発明に係る第５の光学的な開口の作製方法によれば、本発明に係る第１あるいは第２の光学的な開口の作製方法の効果に加え、錐状突起部の高さを適切に制御することにより、一枚のウエハ上に数種類の大きさの開口を安定的に作製することがで、色々なサイズの開口を作製する際に、ウエハの枚数を減らすことができ、安価に数種類の開口サイズを作成することができる。
【００７２】
以上説明したように本発明に係る第６の光学的な開口の作製方法によれば、本発明に係る第１あるいは第２の光学的な開口の作製方法の効果に加え、基板の反り等の形状に応じ、板あるいは押し込み用具の形状を調整することにより、反り等の変形した基板に作製されている複数の錐状突起部上部の遮光膜が受ける塑性変形量を一定にすることができ、錐状突起部の先端に作製される開口サイズをすべて一定にすることができる。よって、１枚のウエハからとれる開口の歩留まりが飛躍的に向上する。
【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】  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７】  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８】  ワーク２０００の作製方法における錐状突起部６１と開口制御部２の高さの関係を説明する図である。
【図９】  ワーク２０００の作製方法における錐状突起部６１と開口制御部２の高さの関係を説明する図である。
【図１０】  本発明の実施の形態３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、６１、７１、１０１  錐状突起部
２  開口制御部
３  遮光膜
４  基板
５  透明層
６  板
７  押し込み用具
８  開口
１０１  錐状突起部用マスク
１０２  開口制御部用マスク
１０３  透明材料
１０４  基板材料
１０００、２０００、３０００  ワーク
Ｆ  力
Ｈ１、Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ１３、Ｈ１６、Ｈ１７  錐状突起部の高さ
Ｈ２、Ｈ２１、Ｈ２２、Ｈ２３、Ｈ２６、Ｈ２７  開口制御部の高さ
ΔＨ  錐状突起部と開口制御部の高さの差
【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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