CN101952707A - 尖顶型探头制造方法、尖顶型探头和尖顶型探头制造装置 - Google Patents

尖顶型探头制造方法、尖顶型探头和尖顶型探头制造装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种尖顶型探头制造方法，其能够容易且高效率地制造出尖顶型探头。关于在由顶面和侧面构成的锥台的所述侧面上具有金属膜的尖顶型探头的制造方法，该尖顶型探头制造方法包括以下工序：将形状与所述顶面相似的蚀刻掩模形成在基板上的工序；通过以所述蚀刻掩模为掩模部件对所述基板进行各向同性蚀刻来形成所述锥台的工序；在所述顶面的面积小于所述蚀刻掩模的面积后停止所述各向同性蚀刻的工序；以及通过使成膜粒子蔓延到所述蚀刻掩模和所述侧面之间来形成所述金属膜的工序。

Description

尖顶型探头制造方法、尖顶型探头和尖顶型探头制造装置
技术领域
本发明涉及尖顶(tip)型探头制造方法、尖顶型探头和尖顶型探头制造装置。
背景技术
尖顶型探头通过在其侧面上形成具有功能性的各个种类的金属膜而作为各种设备的元件广泛应用。
例如，尖顶型探头在其顶面形成对预定波长的光具有遮光功能的金属膜，从而作为在其顶面产生近场光的元件来使用。此外，通过在尖顶型探头的侧面形成磁性材料、或者形成具有遮光功能的金属膜和磁性材料两者，能够作为磁记录、或近场光辅助磁记录用的元件来使用。
近场光产生元件被使用于进行高密度信息记录再现的光记录装置中的光头、或在高析像度下进行观察的近场光显微镜中的光探头等。由于近场光技术能够处理超过光衍射极限的微小区域的光学信息，因此期待获得以往的光技术所无法达到的高记录密度和分辨率。
近场光产生元件的主要课题在于获得微小且强烈的近场光点。针对该课题，已经提出了若干的形状。在专利文献1中，使设置于近场光产生元件的末端的光学开口的轮廓形状形成为三角形，使入射光的偏振光方向与三角形的一条边正交，通过这样的结构来产生局限于这一条边的强烈的近场光(三角开口方式)。在专利文献2和3以及非专利文献1中，在四棱锥的四个侧面中，在对置的两个面上形成金属膜，这两个面在四棱锥顶点附近具有小于等于光的波长的狭缝，两个面的金属膜分别在狭缝部具有曲率半径在几十纳米(nm)以下的顶点，从而产生局限于狭缝部的强烈的近场光(蝴蝶结天线方式)。
此外，作为信息记录装置的记录再现探头，近年来正在进行尖顶型探头的研究。伴随计算机设备中的硬盘等的容量增加，单一记录面内的信息的记录密度增加。例如，为了使磁盘每单位面积的记录容量增大，需要使面记录密度提高。然而，伴随着记录密度的提高，记录介质上每1比特所占的记录面积变小。当该比特尺寸变小时，1比特的信息所具有的能量接近室温的热能，会产生所记录的信息因为热扰动等而反转或消失等热退磁的问题。
一般采用的面内记录方式是以磁化方向朝向记录介质的面内方向的形式来进行磁记录的方式，但是在该方式下，容易引起因上述热退磁而导致的记录信息的消失等。因此，为了消除这样的不良情况，正逐步向在垂直于记录介质的方向记录磁信号的垂直记录方式转移。该方式是对记录介质利用靠近单磁极的原理来记录磁信息的方式。根据该方式，记录磁场朝向与记录膜大致垂直的方向。关于利用垂直的磁场记录的信息，由于在记录膜面内N极和S极不易形成环路，所以在能量上容易保持稳定。因此，该垂直记录方式相对于面内记录方式抗热退磁能力变强。
但是，近年来的记录介质为了满足希望进行更大量且高密度信息的记录再现等需要，要求进一步高密度化。因此，为了将相邻磁区之间的影响和热扰动抑制到最小限度，开始采用矫顽磁力强的材料作为记录介质。因此，即使是上述垂直记录方式，也很难将信息记录在记录介质上。
因此，为了消除该不良情况，提供了下述的混合磁记录方式(近场光辅助磁记录方式)，即利用近场光对磁区进行局部加热以使矫顽磁力临时降低、并在此期间进行写入。该混合磁记录方式是利用通过微小区域和光学开口之间的相互作用而产生的近场光的方式，所述光学开口形成为小于等于形成于近场光头的光的波长的尺寸。
这样，通过利用具有超过光的衍射极限的微小的光学开口、即近场光产生元件的近场光头，能够处理下述区域中的光学信息，所述区域是小于等于以往光学系统中成为极限的光的波长的区域。因此，能够实现超越现有的光信息记录再现装置等的记录比特的高密度化。
作为利用上述混合磁记录方式的记录头，提供了各种记录头，作为其中之一，已知有通过使光点尺寸缩小从而实现了记录密度的增大的磁记录头。例如，提出有这样的结构：在磁记录头底面形成蝴蝶结形状的金属薄膜，通过从记录介质的上方垂直地照射光来产生近场光，使近场光与强力地作用有磁场的区域重叠(专利文献4)。在该近场光辅助磁记录头中，近场光产生元件是形成于记录头底面的作为平面膜的蝴蝶结形状金属，通过在利用光纤等导入来自激光器的光后利用反射镜使该光反射使其照射向蝴蝶结，从而在蝴蝶结中央的狭缝处产生近场光。另外，该蝴蝶结还兼作磁记录元件，由此，被近场光加热的介质表面区域与被磁场磁化的区域一致。由此，能够使由近场光形成的微小光点微小化至极限，从而适于高密度记录，而通过使该蝴蝶结结构形成为尖顶形状，能够更加高效率地使光会聚并同时产生局部很强的记录用磁场，并且其制造方法也变得简便。然而，实际制造所述尖顶结构的技术尚未被实用化。
专利文献1：日本特开2001-118543号公报
专利文献2：日本特开平11-265520号公报
专利文献3：日本特开2002-221478号公报
专利文献4：日本特开2002-298302号公报(第4-6页、图1)
非专利文献1：Technical Digest of 6th international conference on nearfield optics and related techniques，the Netherlands，Aug.27-31，2000，p100
上述现有技术中，专利文献1的三角开口方式的近场光产生元件已经公开了制造方法，能够比较容易地进行制造。但是，关于非专利文献1以及专利文献2和3的蝴蝶结天线方式的近场光产生元件，需要这样的技术：在减少制造工序数量的同时，使金属膜精度更高并且能够容易地控制该金属膜的膜厚。此外，需要对金属膜顶点或狭缝部的形状进行大约几纳米至几十纳米的加工，因此一般需要电子线描画装置或聚焦离子束装置等的极高的微细加工技术。
此外，在上述专利文献4所记载的现有结构的近场光辅助磁记录头中，产生近场光和磁场两者的蝴蝶结由形成于记录头底面的平面膜构成，因此产生的磁场遍及整个蝴蝶结。在长向记录的情况下，蝴蝶结中央的狭缝限定记录密度，而在垂直记录的情况下，主磁极的与介质对置的部分的尺寸限定记录密度。在从记录介质侧观察蝴蝶结的情况下，主磁极为蝴蝶结的单侧整体，因此为了实现高记录密度，需要使蝴蝶结自身微型化。当蝴蝶结的尺寸减小时，蝴蝶结周围部也被包含在入射光点中，不仅在蝴蝶结中央部产生近场光，而且在周围部也产生近场光，从而会在蝴蝶结周围部进行误记录。此外，不是能够使传播的光会聚于蝴蝶结的中央部而产生高效率的近场光的结构。
这样，为了在不减小蝴蝶结的尺寸的情况下使光高效率地会聚、并同时产生局部很强的记录用磁场，需要使蝴蝶结相对于记录介质具有预定角度的结构、即所谓的尖顶型探头及其制造方法。
发明内容
本发明是考虑到这样的情况而完成的，其目的在于提供一种无需高度的微细加工技术就能够实现尖顶型探头的小型化、并且能够以低成本容易且高精度地制造出具有尖顶或蝴蝶结结构的尖顶型探头的尖顶型探头制造方法、尖顶型探头制造装置以及由此制造出的尖顶型探头。此外，由于能够使光高效率地会聚，所以能够高效率且稳定地产生近场光，并且能够高密度且稳定地进行信息记录。
为了解决所述课题，本发明的第一特征的要点在于，提供一种尖顶型探头制造方法，其是用于制造尖顶型探头的尖顶型探头制造方法，在所述尖顶型探头中，在由顶面和侧面构成的锥台的所述侧面上具有金属膜，并且从所述顶面生成近场，其中，所述尖顶型探头制造方法包括以下工序：将形状与所述顶面相似的蚀刻掩模形成在基板上的工序；通过使用所述蚀刻掩模对所述基板进行各向同性蚀刻来形成所述锥台的工序；在所述顶面的面积达到能够生成所述近场的面积的情况下停止所述各向同性蚀刻的工序；以及通过使成膜粒子蔓延到所述蚀刻掩模和所述侧面之间并附着于所述锥台来形成所述金属膜的工序。
本发明的第二特征的要点在于，在形成所述锥台的工序中，包括使各向同性蚀刻从所述蚀刻掩模与所述基板之间的接触面的轮廓进入的工序。
本发明的第三特征的要点在于，通过使所述各向同性蚀刻从所述蚀刻掩模与所述基板之间的接触面的轮廓进入，所述侧面相对于所述顶面的角度随着从所述锥台的所述顶面朝向所述锥台的根部而逐渐变化。
本发明的第四特征的要点在于，所述尖顶型探头制造方法包括：在所述侧面中的至少一部分形成牺牲层的工序；此后，在所述牺牲层的至少一部分上形成所述金属膜，同时在所述侧面中的未形成有所述牺牲层的部分的至少一部分上形成所述金属膜的其余部分的工序；以及除去所述牺牲层并且除去附着于所述遮蔽部件上的所述金属膜的工序。
本发明的第五特征的要点在于，在形成所述金属膜的工序中，通过控制所述成膜粒子相对于所述基板的指向性，所述金属膜的膜厚随着从所述锥台的根部朝向所述顶面的方向而逐渐变薄。
本发明的第六特征的要点在于，在形成所述金属膜的工序中，通过从所述蚀刻掩模的配置有所述基板的一侧的相反侧，使所述成膜粒子沿着相对于所述基板垂直的方向行进至所述基板，所述金属膜的膜厚随着从所述锥台的根部朝向所述顶面而逐渐变薄。
本发明的第七特征的要点在于，在所述侧面中的至少一个侧面上形成的金属膜由磁性材料构成。
本发明的第八特征的要点在于，在所述侧面中的至少一个侧面上形成的金属膜由相对于预定波长的光具有遮光功能的材料构成。
本发明的第九特征的要点在于，在所述侧面中的至少一个侧面上形成的金属膜由通过照射预定波长的光而产生等离子体激元的材料构成。
本发明的第十特征的要点在于，在所述侧面中的至少一个侧面上形成的金属膜由磁性材料构成，将具有所述遮光功能的材料、或者通过照射预定波长的光而产生等离子体激元的材料成膜在其余的侧面上。
本发明的第十一特征的要点在于，在所述侧面中的至少一个侧面上形成的金属膜由相对于预定波长的光具有遮光功能的材料、或者通过照射预定波长的光而产生等离子体激元的材料构成，将磁性材料成膜在其余的侧面上、具有所述遮光功能的材料上、或者产生所述等离子体激元的材料上。
本发明的第十二特征的要点在于，使用形成所述锥台的工序和形成所述金属膜的工序，在同一所述基板上制造出多个所述尖顶型探头。
本发明的第十三特征的要点在于，提供一种尖顶型探头，该尖顶型探头采用本发明的第一特征至第十二特征所述的尖顶型探头制造方法制造而成。
本发明的第十四特征的要点在于，提供一种尖顶型探头制造装置，该尖顶型探头制造装置使用了本发明的第一特征至第十二特征所述的尖顶型探头制造方法。
本发明的第十五特征的要点在于，提供一种尖顶型探头制造装置，其是用于制造尖顶型探头的尖顶型探头制造装置，在所述尖顶型探头中，在由顶面和侧面构成的锥台的所述侧面上具有金属膜，并且从所述顶面生成近场，其中，所述尖顶型探头制造装置包括：掩模配置部，其将形状与所述顶面相似的蚀刻掩模配置在基板上；锥台形成部，其通过使用所述蚀刻掩模对所述基板进行各向同性蚀刻来形成所述锥台；各向同性蚀刻控制部，其在所述顶面的面积达到能够生成所述近场的面积的情况下，对所述锥台形成部进行指示，以停止所述各向同性蚀刻；以及金属膜成膜部，其通过使成膜粒子蔓延到所述蚀刻掩模和所述侧面之间并附着于所述锥台来形成所述金属膜。
根据本发明，无需高度的微细加工技术就能够实现尖顶型探头的小型化，并且能够以低成本容易且高精度地进行制造。此外，能够高效率且稳定地产生近场光和磁场，并且能够高密度且稳定地进行信息记录，因此能够提供一种提高了光学信息的处理和信息写入的可靠性的尖顶型探头。
附图说明
图1是本发明的实施方式1中的尖顶型探头的概略图。
图2是本发明的实施方式1中的尖顶型探头的四棱锥台的制造方法的剖视图。
图3是表示在本发明的实施方式1中的四棱锥台的侧面上形成金属膜的方法的剖视图。
图4是表示在本发明的实施方式1中的四棱锥台的侧面上形成金属膜的方法的剖视图。
图5是表示形成在本发明的实施方式1中的四棱锥台的侧面上的金属膜的膜厚逐渐变薄的情况的剖视图。
图6是表示本发明的实施方式2中的尖顶型探头的四棱锥台102的制造方法的剖视图。
图7是表示在四棱锥台的角度逐渐变化的侧面上形成金属膜的方法的剖视图。
图8是表示本发明的实施方式3中的尖顶型探头的多种结构的剖视图。
图9是表示本发明的实施方式4中的尖顶型探头的顶面及其附近的侧面的俯视图。
图10是表示本发明的实施方式5中的尖顶型探头的剖视图。
图11是本发明的实施方式5中的尖顶型探头制造装置的概略图。
标号说明
101：基板；102、502：四棱锥台；102a、1002a、102b、1002b：侧面；102c、102d、502a、502b：侧面；102e、502e：顶面；103、104、105、106、107、108：金属膜；302、402、302a、302e：金属膜；201：蚀刻掩模；301、401：牺牲层；600：尖顶型探头制造装置；601：掩模配置部；602：锥台形成部；603：各向同性蚀刻控制部；604：金属膜成膜部；d1、d2：金属膜的膜厚；D301：相对于侧面102b垂直的方向；D303：侧面102a的观察方向；D401：相对于侧面102a垂直的方向D403：侧面102b的观察方向。
具体实施方式
(实施方式1)
下面，参照图1至图5，对本发明所涉及的尖顶型探头制造方法的第一实施方式进行说明。
图1表示本发明的实施方式1中的尖顶型探头的概略图。图1的(a)是立体图，图1的(b)是俯视图。在光学透明的基板101上配置有四棱锥台102，四棱锥台102具有侧面102a(在图1中被金属膜103遮挡而观察不到)、102b(在图1中被金属膜104遮挡而观察不到)、102c、102d以及顶面102e。基板101采用石英玻璃等。侧面102a和侧面102b相互对置配置，此外侧面102c和侧面102d也相互对置配置。在侧面102a上形成有金属膜103，在侧面102b上形成有金属膜104。金属膜103、104是具有预定功能的金属膜(磁性材料、相对于预定波长的光具有遮挡功能的材料、或者通过照射预定波长的光而产生等离子体激元的材料)，并且均采用几纳米至几百纳米的膜厚。该金属膜103和金属膜104形成了所谓的蝴蝶结天线。
此外，在侧面102c和102d上也可以形成具有所述预定功能的金属膜，还可以是在金属膜103和104与侧面102a和102b之间形成具有所述预定功能的金属膜的形状。
顶面102e为长方形，设与侧面102a和侧面102b相接触的边的长度为d1，设与侧面102c和侧面102d相接触的边的长度为g1。侧面102a和侧面102b上的金属膜103和金属膜104在顶面102e附近具有尖锐的形状，其尖锐度用d1表示。此外，金属膜103和金属膜104在顶面102e附近具有间隙，该间隙的大小用g1表示。d1、g1的值均为大约几纳米到几百纳米。
图2是表示本发明的实施方式1中的尖顶型探头的四棱锥台102的制造方法的剖视图。图2左侧表示截断图1中的侧面102a、侧面102b以及顶面102e的沿AA’线的剖视图，图2右侧表示截断侧面102c、侧面102d以及顶面102e的沿BB’线的剖视图。
首先，如步骤S201所示，在基板101的上表面形成蚀刻掩模201。蚀刻掩模201是利用光刻法加工而成的光致抗蚀剂薄膜。蚀刻掩模201为长方形，其两条边的长度为g2。其余两条边的长度为d2。
接着，如步骤S202所示，进行基板101的蚀刻。蚀刻既可以是湿式蚀刻也可以是干式蚀刻，但必须是各向同性蚀刻。例如，若基板101为石英玻璃，则可以采用基于氢氟酸溶液的湿式蚀刻。通过基板101的蚀刻，在蚀刻掩模201的下方形成尖顶型的四棱锥台102。
此处重要的是：d1和g1之比与蚀刻掩模201的边的长度d2和g2之比相等。通过调整蚀刻掩模201的纵横比和基板101的蚀刻量，能够控制d1和g1各自的尺寸。
另外，关于停止各向同性蚀刻的时机，如下所述。可以举出以下等时机：(1)基于实施各向同性蚀刻的时间达到相对于顶面的尺寸所确定的蚀刻时间，来停止各向同性蚀刻；或者(2)基于透过蚀刻掩模的光量达到预定量，来停止各向同性蚀刻。
图3和图4表示在四棱锥台102的侧面102a和102b上形成金属膜103和104的方法的剖视图。
图3的(a)是表示在四棱锥台102的侧面102a上形成金属膜103的方法的剖视图，图3的(b)是图3的(a)的S303中的D303方向的侧视图。
此外，图4的(a)是表示在四棱锥台102的侧面102b上形成金属膜104的方法的剖视图，图4的(b)是图4的(a)的S403中的D403方向的侧视图。
首先，在蚀刻掩模201载置于顶面102e上的状态下，如步骤S301所示，在侧面102b上，从相对于侧面102b垂直的方向D301采用喷涂法等具有指向性的树脂膜形成方法形成牺牲层301。此时，牺牲层301不仅形成于侧面102b，也形成于与侧面102b相邻的侧面102c和侧面102d上。得益于成膜方法的指向性，在与侧面102b对置的侧面102a上不形成牺牲层301。牺牲层301由光致抗蚀剂等树脂膜形成，其膜厚为几十纳米到几微米(μm)。牺牲层301也可以是通过具有指向性的真空蒸镀法等而形成的金属膜。
接着，如步骤S302所示，使用溅射法等能够控制相对于基板101的指向性的成膜方法，在侧面102a上形成金属膜302。此时，金属膜302不仅形成在侧面102a上，也形成在载置于侧面102c、102d的牺牲层301上。
接着，如步骤S303所示，使用丙酮等有机溶剂剥离牺牲层301。此外，若在此时附加超声波，则能够更容易地剥离牺牲层301。此时，载置于牺牲层301的金属膜302也被剥离，从而能够在侧面102a上形成金属膜103。此外，在使用金属的牺牲层301的情况下，可以使用该金属的腐蚀剂来进行剥离，因此同样能够在侧面102a上形成金属膜103。
接着，如图4的步骤S401所示，在金属膜103上，从相对于侧面102a垂直的方向D401采用喷涂法等具有指向性的光致抗蚀剂形成方法来形成牺牲层401。此时，牺牲层401不仅形成于金属膜103上，也形成于侧面102c和侧面102d上。得益于成膜方法的指向性，在与侧面102a对置的侧面102b上不形成牺牲层401。牺牲层401由光致抗蚀剂形成，其膜厚为几十纳米到几微米。牺牲层401也可以是通过具有指向性的真空蒸镀法等而形成的金属膜。
接着，如步骤S402所示，使用溅射法等能够控制相对于基板101的指向性的成膜方法，在侧面102b上形成金属膜402。此时，金属膜402不仅形成在侧面102b上，也形成在载置于侧面102c和侧面102d的牺牲层401上。
接着，如步骤S403所示，使用丙酮等有机溶剂剥离牺牲层401。此外，若在此时附加超声波，则能够更容易地剥离牺牲层401。此时，载置于牺牲层401的金属膜402也被剥离，从而能够在侧面102b上形成金属膜104。此外，在使用金属的牺牲层401的情况下，可以使用该金属的腐蚀剂来进行剥离，因此同样能够在侧面102b上形成金属膜104。
接着，作为最后的工序，除去蚀刻掩模201。由此，如步骤S404所示，在尖顶型的四棱锥台102的侧面102a和102b上形成蝴蝶结天线形状的金属膜103和104。在除去蚀刻掩模201时，使用丙酮等有机溶剂或发烟硝酸等。当除去蚀刻掩模201时，四棱锥台102的顶面102e露出。如上所述，顶面102e为长方形，其一条边长度为d1，垂直的另一条边的长度为g1。
此处，当在蚀刻掩模201载置在顶面102e上的状态下使用溅射法等能够控制指向性的成膜方法的情况下，如图5的(a)所示，能够加工成使金属膜103或104的膜厚随着朝向所述锥台的顶面102e的方向而逐渐变薄。在图3的S302和图4的S402中进行的金属膜103和104的成膜工序中，提高金属膜103或104的成膜时的粒子相对于基板101的指向性。即，从蚀刻掩模201的配置有基板101的一侧的相反侧，使粒子沿着相对于基板101垂直的方向朝向基板101行进，以提高粒子的直进性。然后，通过降低进入到蚀刻掩模201与侧面102a或102b之间的成膜粒子的蔓延性(回り込み性)，能够使金属膜103或104逐渐变薄。相反，如图5的(b)所示，降低形成金属膜103或104的粒子相对于基板101的指向性。即，减弱粒子的直进性。然后，若提高进入到蚀刻掩模201与侧面102a或102b之间的成膜粒子的蔓延性，则能够形成随着朝向所述锥台的顶面102e的方向而具有大致相同膜厚的金属膜103或104。
此处，关于提高粒子的指向性的方法，列举出以下等方法：(1)缩短通过溅射而释放出成膜粒子的靶(未图示)与基板101之间的距离；(2)降低施加于靶(未图示)的溅射电压；(3)降低溅射中使用的Ar(氩)等稀有气体的压力。既可以使用(1)～(3)中的任意一种方法，也可以使用(1)～(3)中的任意方法的组合。
在上述四棱锥台102的加工方法中，通过仅改变蚀刻掩模201的形状，也可以形成三棱锥台、多棱锥台或圆锥台，此外，可以使用与加工金属膜103和104的方法类似的方法来在三棱锥台、多棱锥台或圆锥台的侧面上形成金属膜。
此外，当在蚀刻掩模201载置在顶面102e上的状态下使用了形成牺牲层301和401以及金属膜302和402、并形成金属膜103和104的加工方法的情况下，能够在加工出四棱锥台102后直接形成金属膜103和104，因此省去了以往那样的、使在金属膜103和104的成膜时载置于顶面102e上的蚀刻掩模再次形成抗蚀图案的工序等，减少了加工中的工序数量，提高了加工效率，因此适于大量生产和批量化生产。
此外，若是像以往那样的蚀刻掩模201未载置于顶面102e上的情况，则金属膜302和402还成膜在顶面102e上，即使通过剥离而除去了金属膜302和402，在顶面102e的附近也会因金属膜302和402未被完全剥离而留下残渣。但是，若是蚀刻掩模201载置于顶面102e上的状态，则在顶面102e上不会形成金属膜302和402，因此在剥离后也不会有所述残渣留在顶面102e附近。因此，无需使用FIB(Focused Ion Beam：聚焦离子束)或研磨等方法来除去所述残渣，从而提高了加工效率，因此适于大量生产和批量化生产。
在将利用该加工方法形成的尖顶型探头作为近场光产生元件来使用的情况下，只要使金属膜103和104为相对于预定波长的光具有遮光功能的材料、或者通过照射预定波长的光来产生等离子体激元的材料即可。此外，由于能够获得没有所述残渣等附着的顶面102e，所以SN比(信噪比)提高，由此在顶面102e上产生的近场光的产生效率提高，能够制造出高效率且高分辨率的近场光产生元件。此外，在作为混合磁记录探头使用的情况下，能够提高近场光的产生效率，并且能够正确地控制成为磁极的金属膜103和104之间的间隙距离，能够提高记录磁场的产生效率。此外，能够进一步缩短或高精度地控制记录介质和所述探头之间的距离(浮起高度)，能够实现高密度的磁记录。
此外，在使用金属膜103或104作为主磁极的情况下，仅通过使用一回成膜工序，就能够使所述金属膜的膜厚随着朝向所述锥台的顶面102e的方向而逐渐变薄，因此即使不使用FIB(Focused Ion Beam：聚焦离子束)等极高的加工方法，也能够很简便地使顶面102e附近的金属膜的膜厚变薄而达到几纳米至几十纳米，适于大量生产和批量生产。另外，由于能够在顶面102e的附近产生强力且微细的记录磁场光点，因此，适合作为高密度的磁记录用的探头。
(实施方式2)
接下来，参照图6和图7，对本发明所涉及的尖顶型探头制造方法的第二实施方式进行说明。另外，在该第二实施方式中，对于与第一实施方式中的结构要素相同的部分，标以同一标号并省略其说明。
图6是表示本发明的实施方式2中的尖顶型探头的四棱锥台102的制造方法的剖视图。图6左侧表示截断图1中的侧面102a、侧面102b以及顶面102e的沿AA’线的剖视图，图6右侧表示截断侧面102c、侧面102d以及顶面102e的沿BB’线的剖视图。
首先，步骤S601和S602所示的结构可以使用与图3中的S201和S202所示的结构的制造方法相同的方法(使用氢氟酸溶液进行各向同性蚀刻的方法)来进行加工。然后，改变氢氟酸溶液的浓度，进一步进行各向同性蚀刻，由此能够加工出如S603所示的四棱锥台102，该四棱锥台102具有相对于侧面102a和102b改变了角度的新的侧面1002a、1002b、1002c和1002d。其通过使所述浓度改变后的氢氟酸溶液从蚀刻掩模201与基板之间的接触面(顶面102e)的轮廓102f渗透来形成所述侧面1002a、1002b、1002c和1002d。
此外，所述氢氟酸溶液可以使用混合了氟化铵等的缓冲氢氟酸溶液(BHF)，关于所述浓度改变后的氢氟酸溶液，通过使用提高了该溶液中的氟化铵的混合率的溶液，能够容易地形成所述侧面1002a、1002b、1002c和1002d。
由此，在蚀刻掩模201的下方形成了具有角度不同的侧面的尖顶型的四棱锥台102。
图7表示在四棱锥台102的侧面102a、1002a、102b和1002b上形成金属膜103和104的方法的剖视图。图7的(a)是表示在四棱锥台102的侧面102a和1002a上形成有金属膜103的结构的剖视图。S701的金属膜103使用与在图3的(a)的S301至S303中使用的成膜方法相同的方法。通过控制金属膜103的成膜粒子的指向性，所述成膜粒子不仅蔓延到侧面102a上，而且还蔓延到蚀刻掩模201与侧面1002a之间，从而在侧面1002a上也能够容易地形成金属膜103。
此外，关于S702的金属膜104，也可以利用与所述S701中的金属膜103的成膜方法相同的方法来形成。此时，在蚀刻掩模201与侧面1002a或1002b之间，所述成膜粒子的蔓延性降低，因此侧面1002a或1002b上的金属膜的膜厚与形成在侧面102a或102b上的金属膜的膜厚相比非常薄。
最后，通过除去蚀刻掩模201，能够加工出如图7的(b)所示的尖顶型探头，该尖顶型探头中，在四棱锥台102的侧面102a、1002a、102b、1002b上形成有蝴蝶结天线形状的金属膜103和104。
由于在蚀刻掩模201载置于顶面102e上的状态下形成图7的(b)所示的金属膜103和104，因此该金属膜103和104的膜厚随着朝向锥台102的顶面102e的方向而逐渐变薄，但与图5的(a)所示的金属膜103和104相比，能够使其膜厚的变化率更大。例如，相对于膜厚d1为几微米以上，膜厚d2能够形成为几十纳米以下。
由此，图7的(b)所示的尖顶型探头具有与图5的(a)和(b)所示的尖顶型探头所具有的功能和效果相同的功能和效果，并且能够在顶面102e附近产生更加强烈且微细的记录磁场点，因此适合用作高密度磁记录用探头。
(实施方式3)
接下来，参照图8，对本发明所涉及的尖顶型探头制造方法的第三实施方式进行说明。另外，在该第三实施方式中，对于与第一和第二实施方式中的结构要素相同的部分，标以同一标号并省略其说明。
图8表示本发明的实施方式3中的尖顶型探头的多种结构的剖视图。图8的(a)和(b)所示的四棱锥台102以及金属膜103和104可以使用与实施方式1和2所示的四棱锥台102和四棱锥台102的制造方法相同的方法来制造。具体来说，图8的(a)和(b)所示的金属膜103和104的膜厚不同。能够使用以下方法将图8的(a)和(b)所示的金属膜103的膜厚加工成随着朝向锥台102的顶面102e的方向而逐渐变薄，所述方式是与图5的(a)和图7的(b)所示的金属膜103或104的成膜方法相同的方法，是提高相对于基板101的指向性并使进入到蚀刻掩模201与侧面102a和1002a之间的成膜粒子的蔓延性降低的方法。
相反，通过降低成膜粒子相对于基板101的指向性并降低进入到蚀刻掩模201与侧面102b和1002b之间的成膜粒子的蔓延性，能够将图8的(a)和(b)所示的金属膜104形成为随着朝向所述锥台的顶面102e的方向具有大致相同的膜厚。
在将图8的(a)和(b)所示的尖顶型探头作为磁记录或混合磁记录的探头来使用的情况下，通过将磁性膜103作为主磁极、并将磁性膜104作为副磁极来使用，具有第一和第二实施方式所示的尖顶型探头的效果和功能，并且能够应用于高密度的垂直磁记录。
(实施方式4)
接下来，参照图9，对本发明所涉及的尖顶型探头制造方法的第四实施方式进行说明。另外，在该第四实施方式中，对于与第一至第三实施方式中的结构要素相同的部分，标以同一标号并省略其说明。
图9是表示本发明的实施方式4中的尖顶型探头的顶面102e及其附近的侧面的俯视图。图9的(a)和(b)所示的四棱锥台102和所有的金属膜可以通过与实施方式1、2和3所示的四棱锥台102和金属膜103、104的制造方向相同的方法来制造。具体来说，图9的(a)所示的结构在图4中的S404和图7的(b)所示的探头结构的基础上，还可以在锥台102的侧面102c和102d上形成金属膜105和106。所述金属膜105和106的形成方法是与图4和图7所示的金属膜103和104的形成方法相同的方法。例如，当在侧面102d和金属膜103、104上形成了牺牲层301后，在金属膜103和104上、包括侧面102c上形成预定目的的金属膜。接着，通过与实施方式1、2和3所示的方法相同的方法进行剥离，由此能够仅在侧面102c上残留金属膜105。此外，金属膜106的形成方法与所述金属膜105的形成方法相同。
此外，图9所示的探头结构具有与实施方式1、2和3所示的探头结构相同的功能和效果，并且图9的(a)所示的探头结构的特征在于，在四棱锥台102的所有的侧面上形成有金属膜，例如，使所有的金属膜为相对于预定波长的光具有遮光功能的材料、或者为通过照射预定波长的光而产生等离子体激元的材料，由此，能够使导入的光进一步会聚而产生高效率的近场光或等离子体激元，能够实现高效率的近场光产生探头。此外，通过使金属膜103和104为磁性材料，并使金属膜105和106为具有所述遮光功能的材料、或者为产生等离子体激元的材料，能够作为高效率的混合磁记录探头来应用。
此外，图9的(b)所示的探头结构的特征在于，在图9的(a)所示的结构的基础上，在金属膜103和104上形成有由其它材质构成的金属膜107、108。其形成方法与形成金属膜103、104的方法相同。例如，可以使金属膜103、104、105和106为具有所述遮光功能的材料、或者为产生所述等离子体激元的材料，也可以是这样的组合：金属膜103和104是具有所述遮光功能的材料，而金属膜105和106是产生所述等离子体激元的材料。由此，在金属膜107和108为磁性材料的情况下，通过图9的(a)所示的探头结构，能够实现更高效率的近场光产生探头，因此能够作为高效率的混合磁记录探头来应用。
(实施方式5)
接下来，参照图10，对本发明所涉及的尖顶型探头制造方法的第五实施方式进行说明。另外，在该第五实施方式中，对于与第一至第四实施方式中的结构要素相同的部分，标以同一标号并省略其说明。
图10表示本发明的实施方式5中的尖顶型探头的剖视图。图10所示的尖顶型探头是在同一基板101上加工出多个四棱锥台102和502的结构。该四棱锥台102和502的加工方法与加工图2或图6所示的四棱锥台102的方法相同，但是，既可以同时形成锥台102和502，也可以分别形成锥台102和502。
不管哪一种锥台，都能够通过在蚀刻掩模载置于顶面102e和502e上的状态下使用与实施方式1至4所示的金属膜的形成方法相同的方法，来形成具有多种结构、功能或组合的金属膜。
图10所示的探头结构具有与实施方式1至4所示的探头结构相同的功能和效果，并且图10所示的探头结构的特征在于，使由锥台102构成的探头的金属膜103和104为具有所述遮光功能的材料、或者为产生所述等离子体激元的材料，并使由锥台502构成的探头的金属膜503(主磁极)和504(副磁极)为磁性材料，由此能够分别作为近场光产生元件的探头和混合磁记录的探头来使用。
此外，使由锥台102构成的探头的金属膜103为磁性材料，使金属膜104为具有所述遮光功能的材料、或者为产生所述等离子体激元的材料，并使由锥台502构成的探头的金属膜503和504为磁性材料，由此，能够作为以金属膜103为主磁极、以金属膜503和504为副磁极的混合磁记录用的探头来应用。
如上所述，通过在锥台102或502的侧面上以各种各样的组合形成磁性材料、具有所述遮光功能的材料、或产生所述等离子体激元的材料，能够作为高效率的近场光产生探头或混合磁记录用探头来应用。
另外，本发明当然不限定于各实施方式。具体来说，本发明也可以是使用各实施方式中记载的尖顶型探头制造方法的尖顶型探头制造装置。
另外，本发明也可以应用于具有下述结构要素的尖顶型探头制造装置。具体来说，如图11所示，尖顶型探头制造装置600具有掩模配置部601、锥台形成部602、各向同性蚀刻控制部603以及金属膜成膜部604。掩模配置部601将形状与顶面102e相似的蚀刻掩模201配置在基板101上(参照图2)。锥台形成部602通过使用蚀刻掩模201对基板101进行各向同性蚀刻来形成锥台102(参照图2)。各向同性蚀刻控制部603在顶面102e的面积达到能够生成近场的面积的情况下对锥台形成部602进行指示，以停止各向同性蚀刻(参照图2)。金属膜成膜部604通过使成膜粒子蔓延到蚀刻掩模201和侧面102e之间并附着于锥台102来形成金属膜(参照图3)。此外，掩模配置部601、锥台形成部602、各向同性蚀刻控制部603以及金属膜成膜部604能够实施在上述各实施方式中说明过的工序，而关于其详细内容如前所述，因而省略。

Claims (15)

1.一种尖顶型探头制造方法，其是用于制造尖顶型探头的尖顶型探头制造方法，在所述尖顶型探头中，在由顶面和侧面构成的锥台的所述侧面上具有金属膜，并且从所述顶面生成近场，所述尖顶型探头制造方法的特征在于，
该尖顶型探头制造方法包括以下工序：
将形状与所述顶面相似的蚀刻掩模形成在基板上的工序；
通过使用所述蚀刻掩模对所述基板进行各向同性蚀刻来形成所述锥台的工序；
在所述顶面的面积达到能够生成所述近场的面积的情况下停止所述各向同性蚀刻的工序；以及
通过使成膜粒子蔓延到所述蚀刻掩模和所述侧面之间并附着于所述锥台来形成所述金属膜的工序。
2.根据权利要求1所述的尖顶型探头制造方法，其特征在于，
在形成所述锥台的工序中，包括使各向同性蚀刻从所述蚀刻掩模与所述基板之间的接触面的轮廓进入的工序。
3.根据权利要求2所述的尖顶型探头制造方法，其特征在于，
通过使所述各向同性蚀刻从所述蚀刻掩模与所述基板之间的接触面的轮廓进入，所述侧面相对于所述顶面的角度随着从所述锥台的所述顶面朝向所述锥台的根部而逐渐变化。
4.根据权利要求1所述的尖顶型探头制造方法，其特征在于，
所述尖顶型探头制造方法包括：
在所述侧面中的至少一部分形成牺牲层的工序；
在所述牺牲层的至少一部分上形成所述金属膜，同时在所述侧面中的未形成有所述牺牲层的部分的至少一部分上形成所述金属膜的其余部分的工序；以及
除去所述牺牲层并且除去附着于所述牺牲层上的所述金属膜的工序。
5.根据权利要求1所述的尖顶型探头制造方法，其特征在于，
在形成所述金属膜的工序中，通过控制所述成膜粒子相对于所述基板的指向性，所述金属膜的膜厚随着从所述锥台的根部朝向所述顶面而逐渐变薄。
6.根据权利要求5所述的尖顶型探头制造方法，其特征在于，
在形成所述金属膜的工序中，通过从所述蚀刻掩模的配置有所述基板的一侧的相反侧，使所述成膜粒子沿着相对于所述基板垂直的方向行进至所述基板，所述金属膜的膜厚随着从所述锥台的根部朝向所述顶面而逐渐变薄。
7.根据权利要求1所述的尖顶型探头制造方法，其特征在于，
在所述侧面中的至少一个侧面上形成的金属膜由磁性材料构成。
8.根据权利要求1所述的尖顶型探头制造方法，其特征在于，
在所述侧面中的至少一个侧面上形成的金属膜由相对于预定波长的光具有遮光功能的材料构成。
9.根据权利要求1所述的尖顶型探头制造方法，其特征在于，
在所述侧面中的至少一个侧面上形成的金属膜由通过照射预定波长的光而产生等离子体激元的材料构成。
10.根据权利要求1所述的尖顶型探头制造方法，其特征在于，
在所述侧面中的至少一个侧面上形成的金属膜由磁性材料构成，将相对于预定波长的光具有遮光功能的材料、或者通过照射预定波长的光而产生等离子体激元的材料成膜在其余的侧面上。
11.根据权利要求1所述的尖顶型探头制造方法，其特征在于，
在所述侧面中的至少一个侧面上形成的金属膜由相对于预定波长的光具有遮光功能的材料、或者通过照射预定波长的光而产生等离子体激元的材料构成，将磁性材料成膜在其余的侧面上、具有所述遮光功能的材料上、或者产生所述等离子体激元的材料上。
12.根据权利要求1所述的尖顶型探头制造方法，其特征在于，
使用形成所述锥台的工序和形成所述金属膜的工序，在同一所述基板上制造出多个所述尖顶型探头。
13.一种尖顶型探头，其特征在于，该尖顶型探头采用权利要求1至12中的任一项所述的尖顶型探头制造方法制造而成。
14.一种尖顶型探头制造装置，其特征在于，该尖顶型探头制造装置使用权利要求1至12中的任一顶所述的尖顶型探头制造方法。
15.一种尖顶型探头制造装置，其是用于制造尖顶型探头的尖顶型探头制造装置，在所述尖顶型探头中，在由顶面和侧面构成的锥台的所述侧面上具有金属膜，并且从所述顶面生成近场，所述尖顶型探头制造装置的特征在于，
所述尖顶型探头制造装置包括：
掩模配置部，其将形状与所述顶面相似的蚀刻掩模配置在基板上；
锥台形成部，其通过使用所述蚀刻掩模对所述基板进行各向同性蚀刻来形成所述锥台；
各向同性蚀刻控制部，其在所述顶面的面积达到能够生成所述近场的面积的情况下，对所述锥台形成部进行指示，以停止所述各向同性蚀刻；以及
金属膜成膜部，其通过使成膜粒子蔓延到所述蚀刻掩模和所述侧面之间并附着于所述锥台来形成所述金属膜。
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